(57)【要約】【課題】車両のフレームのたわみ（ねじれ）の影響をバッテリに伝えないバッテリ支持構造を提供する。【解決手段】このバッテリ支持構造は、バッテリが収容されるバッテリ筐体４０と、バッテリ筐体４０を車両のフレーム５上に３点に限って支持する支持部ＳＲ、ＳＬ、ＳＭを有する支持フレーム１０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリが収容されるバッテリ筐体と、該バッテリ筐体を車両のフレーム上に３点に限って支持する支持部を有する支持フレームと、を備えることを特徴とする車両のバッテリ支持構造。
【請求項２】
前記支持フレームは、前記３点に限って支持する支持部が、前記フレームと当該支持フレーム間の相対変位を吸収する圧延鋼板を用いてそれぞれ構成されている請求項１に記載の車両のバッテリ支持構造。
【請求項３】
前記車両は、トラックであり、
前記車両のフレームは、ラダーフレームであって、左右一対のサイドフレームと、一対のサイドフレーム相互を繋ぐ複数のクロスメンバとを有し、
前記３点の支持部は、車両前側の２点が、前記一対のサイドフレームに連結される位置にそれぞれ設けられるとともに、車両後側の１点が、対向する一のクロスメンバの中央に連結される位置に設けられている請求項１または２に記載の車両のバッテリ支持構造。
【請求項４】
前記バッテリ筐体は、バッテリを収容するケースと、該ケースの上方からケースの開口部を覆うように装着されるカバーとを有し、
前記支持フレームは、前記３点の支持部に対応する位置に前記ラダーフレームに装着される３つの支持ブラケットが設けられたベースフレームと、該ベースフレームの上部に連結されて自身上面に前記ケースが載置状態で固定される載置フレームと、を有する請求項３に記載の車両のバッテリ支持構造。
【請求項５】
前記トラックは、電気自動車であり、
前記バッテリ筐体は、キャビン後方の位置に設けられ、前記車両のフレームの上面よりも上方に張り出している請求項３または４に記載の車両のバッテリ支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のバッテリを支持する構造に係り、特に、トラックのラダーフレームに電気自動車用のバッテリを搭載する上で好適なバッテリ支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、乗用車では、例えば特許文献１に開示されるように、バッテリを収容するバッテリ筐体を強固に構成し、そのバッテリ筐体を４点以上の支持点で車体側のフレームに支持するバッテリ支持構造が採用されている。
このような構成であれば、強固なバッテリ筐体によって筐体内のバッテリのねじれを防止するとともに、４点以上の支持点により、車体側フレームの複数個所に荷重を分散させてバッテリを支持できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４３４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１記載のバッテリ支持構造は、バッテリ筐体を強固に構成して剛性を高くするので、バッテリ筐体が重くなり、また、高価なものになるという問題がある。さらに、乗用車はモノコック構造なので、同文献記載のバッテリ支持構造を採用し得るところ、トラックのラダーフレームに搭載する場合は、同文献記載の技術を採用することが難しいという問題がある。
【０００５】
つまり、トラックの車体は、車両前後方向に長尺なので、キャブとリアボディとの動きが異なることを前提とし、モノコック構造とは異なり、意図的にフレームの捩じれ変形を許容するフレーム設計とされる。そのため、トラックの場合は、同文献記載のバッテリ支持構造であると、ラダーフレーム側の変形がバッテリ筐体に影響を与えるため採用が困難となる。
また、ラダーフレーム側の変形がバッテリ筐体に影響を与えないように、変位を吸収する弾性部材等を備える変位吸収機構を装備することも考えられるものの、この場合、変位吸収機構の構成が複雑となるため、やはり、高価なものになるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、バッテリ筐体を安価に構成しつつも、車両のフレームのたわみ（ねじれ）がバッテリに及ぼす悪影響を防止または抑制し得るバッテリ支持構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る車両のバッテリ支持構造は、バッテリが収容されるバッテリ筐体と、該バッテリ筐体を車両のフレーム上に３点に限って支持する支持部を有する支持フレームと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の一態様に係る車両のバッテリ支持構造によれば、支持フレームによって、バッテリ筐体を車両のフレームに対して３点に限って支持するので、三点の支持部相互の長さ（三辺）が変わらない。そのため、バッテリ筐体の載置面を一の三角平面によって確保できる。
【０００９】
つまり、この３点支持構造により、バッテリ筐体は、バッテリの載置面が常に一の平面上に維持される。そのため、バッテリ筐体を４点以上の支持点で車両のフレームに支持するバッテリ支持構造に比べ、バッテリ筐体自体の剛性を弱くしても、車両フレーム側の変形がバッテリ筐体に及ぼす悪影響を防止または抑制できる。
したがって、バッテリ筐体を樹脂や板金等によって軽く構成することが可能となり、また、バッテリ筐体を安価に構成しつつも、フレームのたわみ（ねじれ）の影響をバッテリに伝えないようにバッテリを支持できる。
【発明の効果】
【００１０】
上述のように、本発明によれば、バッテリ筐体を安価に構成しつつも、車両のフレームのたわみ（ねじれ）がバッテリに及ぼす悪影響を防止または抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一態様に係るバッテリ支持構造を備えたトラックの一実施形態を説明する左側面図である。
【図２】図１に示すバッテリ筐体およびその支持構造の説明図であり、同図（ａ）は図１の要部拡大図、（ｂ）は（ａ）の底面図、（ｃ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【図３】本発明の一態様に係るバッテリ支持構造を構成する支持フレームを説明する斜視図である。
【図４】図３に示す支持フレームの平面図である。
【図５】図３に示す支持フレームの左側面図である。
【図６】図３に示す支持フレームの底面図である。
【図７】図４に示す支持フレームのＡ矢視図である。
【図８】本発明の一態様に係るバッテリ支持構造の作用効果を説明する図であり、同図では、図２に対応する図（（ａ）〜（ｃ））において、ラダーフレームが変形した状態を誇張して示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態のトラック１は、前輪３及び駆動輪である後輪４により支持された車両フレーム５を備える。本実施形態のトラックは、大型のバッテリが搭載される電気自動車であって、不図示のモータのトルクを後輪４に伝えて走行する。車両フレーム５上には、運転席を備えたキャビン２が車両前方に設けられ、キャビン２の後方は、荷台７等を架装する架装空間になっている。
【００１４】
車両フレーム５は、いわゆるラダーフレームとして構成され、図２に示すように、車両前後方向に延びる左右一対のサイドフレーム５ｓと、一対のサイド車両フレーム５ｓ相互を連結する複数のクロスメンバ５ｒとを有する。複数のクロスメンバ５ｒは、一対のサイドフレーム５ｓ間の複数箇所に、車両前後方向に離隔して配設される。
【００１５】
ここで、電気自動車においては、大型のバッテリが搭載されるところ、バッテリを搭載する場所は、車両の下部や側方部では衝突安全性の観点で問題がある。そのため、車両中央に搭載することが好ましい。そこで、このトラック１は、不図示のバッテリを含む重要保安部品や強電部品等が収容されたバッテリ収容部５０が、車両フレーム５上のキャビン２の後部に設けられている。
【００１６】
本実施形態のバッテリ収容部５０は、同図に示すように、車両フレーム５の上面よりも上方に張り出して設けられる。バッテリ収容部５０が上方に張り出した高さは、例えば２００ｍｍ程度であり、バッテリ収容部５０の車幅方向での占有部は、車幅に対して例えば２／３程度の領域である。なお、搭載するバッテリとしては、例えばリチウムイオン二次電池を用いることができる。
【００１７】
バッテリ収容部５０よりも後方の車両フレーム５には、図１に示すように、左右一対のサイドフレーム５ｓ上に縦根太１０がそれぞれ固定されるとともに、その縦根太１０の上面に、荷台７の床板９が固定される。なお、本実施形態では、荷台７の前方下部に、凹の段形状のえぐれ部８を設けている。これにより、荷台７は、バッテリ収容部５０に干渉することなく、バッテリ収容部５０の上方の位置まで張り出すよう配置される。
【００１８】
ここで、本実施形態のバッテリ収容部５０は、図２に示すように、バッテリが収容されるバッテリ筐体４０と、車両フレーム５上にバッテリ筐体４０を３点に限って支持する支持部ＳＲ、ＳＬ、ＳＭを有する支持フレーム１０とを備える。
【００１９】
バッテリ筐体４０は、同図に示すように、バッテリが収容される樹脂製のケース４１と、ケース４１上部からケース４１の開口部を覆うように装着される樹脂製のカバー４２とを有する。ケース４１とカバー４２とは、互いの外周に沿って水平方向に張り出して形成されたリブ４１ｒ、４２ｒをそれぞれ有し、対向するリブ４１ｒ、４２ｒ相互が多数の固定ねじ４３によって全周に亘って固定される。
【００２０】
支持フレーム１０は、図３から図７に示すように、ベースフレーム１５と、ベースフレーム１５の上部に連結された複数の載置フレーム２０とを有する。ベースフレーム１５は、３点の支持部ＳＲ、ＳＬ、ＳＭに対応する位置に、車両フレーム５に装着される圧延鋼板製の３つの支持ブラケット３３、３４、３５を有する。
【００２１】
ベースフレーム１５は、前後のクロスビーム１１、１２と、左右のサイドフレーム１３、１４とを有し、平面視が、車両前後方向を長辺とする長方形状の枠体に構成されている。本実施形態では、車両右側の右サイドフレーム１３と、車両左側の左サイドフレーム１４とは、車両前後方向に沿って互いに並行して設けられ、左右のサイドフレーム１３、１４は、前端部が前部クロスビーム１１で相互に溶接により連結されるとともに、後端部が後部クロスビーム１２で相互に溶接により連結されている。
なお、本実施形態では、ベースフレーム１５を構成する各部材として、横断面が矩形の角パイプ材を用いているが、これに限らず、構成部材として、種々の一般構造用軽量形鋼を用いることができる。例えばＨ形鋼を用いてもよい。
【００２２】
載置フレーム２０は、自身上面にバッテリ筐体４０のケース４１が載置状態で固定される。複数の載置フレーム２０は、左右のサイドフレーム１３、１４の上面相互を繋ぐように車両幅方向に沿ってそれぞれ張り渡されている。本実施形態では、車両前方側から順に、前部載置フレーム２１、中央載置フレーム２２および後部載置フレーム２３が車両前後方向に離隔して左右のサイドフレーム１３、１４相互を繋いでいる。本実施形態では、載置フレーム２０を構成する各部材として、一般構造用軽量形鋼を用いており、前部および後部載置フレーム２１、２３にはリップ溝形鋼を用い、中央載置フレーム２２にはリブ付のハット形鋼を用いている。
【００２３】
本実施形態の載置フレーム２０は、３本の載置フレーム２１、２２、２３の上面が面一に配置され、バッテリ筐体４０を水平面上に載置する載置面になっている。各載置フレーム２１、２２、２３の車両幅方向の長さは、左右のサイドフレーム１３、１４の離隔距離よりも長くなっており、それぞれの両端が左右のサイドフレーム１３、１４よりも車両外方に張り出している。
各載置フレーム２１、２２、２３の上面には、張り出した左右両端部に、ボスがそれぞれ立設されるとともに、各ボスと同軸にバッテリ筐体４０を固定するための固定ねじ穴がボス上面に形成され、各ボスに対し、固定ねじによってバッテリ筐体４０のケース４１が、載置フレーム２０に載置状態で固定される。
【００２４】
ベースフレーム１５には、左右のサイドフレーム１３、１４に、中央載置フレーム２２の下部近傍の位置に、右前支持ブラケット３３および左前支持ブラケット３４が下方に張り出して設けられている。また、後部載置フレーム２３の下面中央に、中央支持ブラケット３５が下方に張り出して設けられている。中央支持ブラケット３５と右前支持ブラケット３３は、相互を繋ぐように斜めに張り渡された右側連結アーム３１で連結されている。
【００２５】
また、中央支持ブラケット３５と左前支持ブラケット３４は、相互を繋ぐように斜めに張り渡された右側連結アーム３１で連結されている。これにより、３点の支持部ＳＲ、ＳＬ、ＳＭは、車両前側の２点が、一対のサイドフレーム５ｓに連結される位置にそれぞれ設けられるとともに、車両後側の１点が、対向する一のクロスメンバ５ｒの中央に連結される位置に設けられる。
【００２６】
右前支持ブラケット３３は、図２に示すように、下方に張り出した右前支持部ＳＲが、右側のサイドフレーム５ｓに外側面側から複数のボルト・ナットにより連結され、左前支持ブラケット３４は、下方に張り出した左前支持部ＳＬが、左側のサイドフレーム５ｓに外側面側から複数のボルト・ナットにより連結される。さらに、中央支持ブラケット３５は、下方に張り出した中央支持部ＳＭが、対向位置に設けられている一のクロスメンバ５ｒの中央の位置に上面の側から複数のボルト・ナットにより連結される。
【００２７】
これにより、本実施形態のトラック１では、バッテリ筐体４０を車両フレーム５上に３点で支持する構成になっている。なお、本実施形態では、バッテリ筐体４０の重心の直下の位置に左右一対の支持部ＳＲ、ＳＬを設けており、左右一対の支持部ＳＲ、ＳＬによってバッテリ筐体４０の荷重を支えている。さらに、後部のサスペンションを支持する前側ビームの直上の位置に中央支持部ＳＭを設けており、中央支持部ＳＭによって、車両フレーム５の変位を積極的に吸収可能な構成としている。
【００２８】
このバッテリ支持構造により、バッテリ筐体４０を支持する支持フレーム１０は、車両前後方向において、左右の支持部ＳＲ、ＳＬの位置を中心とし、車両フレーム５の車両前後方向の変形に追従した傾動が可能である。また、車両幅方向において、中央の中央支持部ＳＭを中心とし、車両フレーム５の左右方向での変形に追従した傾動が可能である。これにより、３つの支持部ＳＲ、ＳＬ、ＳＭ全体として、車両フレーム５に前後および左右のたわみ（ねじれ）が生じた場合でも、バッテリ筐体４０の載置面を、常に一の三角平面上に確保可能になっている。
【００２９】
次に、上述したトラック１が備えるバッテリ支持構造の作用効果を説明する。
ここで、トラックの車体は、車両前後方向に長尺なので、キャブとリアボディとの動きが異なることを前提としており、モノコック構造とは異なり、意図的にフレームの捩じれ変形を許容するフレーム設計とされる。そのため、ラダーフレームが弾性変形することが作用機序の必須要件になる。
【００３０】
これに対し、本実施形態のバッテリ支持構造によれば、図２に示したように、バッテリ筐体４０をラダーフレームである車両フレーム５に対して３点に限って支持する支持部ＳＲ、ＳＬ、ＳＭを有する支持フレーム１０を備えたので、三点の支持部ＳＲ、ＳＬ、ＳＭ相互の長さ（三辺）が変わらない。そのため、バッテリ筐体４０の載置面を一の三角平面上に常に確保できる。
【００３１】
よって、本実施形態の３点支持構造により、図８に示すように、車両フレーム５にたわみ（ねじれ）が生じた場合であっても、バッテリ筐体４０は、載置面が常に一の平面上に維持される。そのため、バッテリ筐体を４点以上の支持点で車両フレームに支持するバッテリ支持構造に比べ、バッテリ筐体４０の剛性を弱くしても、車両フレーム５側の変形がバッテリ筐体４０に影響を与えない。
したがって、バッテリ筐体４０を、本実施形態のような樹脂や板金等によって構成して軽くすることができる。また、樹脂や板金等によってバッテリ筐体４０を安価に構成しつつも、車両フレーム５のたわみ（ねじれ）の影響をバッテリに伝えないようにバッテリを支持できる。
【００３２】
また、上記実施形態に示したバッテリ支持構造は、３点の支持部ＳＲ、ＳＬ、ＳＭは、車両前側の２点ＳＲ、ＳＬが、一対のサイドフレーム５ｓに連結される位置にそれぞれ設けられるとともに、車両後側の１点ＳＭが、対向する一のクロスメンバ５ｒの中央に連結される位置に設けられるので、三点支持の箇所をシンメトリな三角形配置とすることができる。よって、バッテリ筐体４０の載置面を一の三角平面上に常に確保する構成として好適である。
【００３３】
特に、上記バッテリ支持構造によれば、バッテリ筐体４０の重心の直下の位置に左右一対の支持部ＳＲ、ＳＬを設けているので、左右一対の支持部ＳＲ、ＳＬによってバッテリ筐体４０の荷重を支える構成として優れており、さらに、後部のサスペンションを支持する前側ビームの直上の位置に中央支持部ＳＭを設けているので、中央支持部ＳＭによって、車両フレーム５の変位を積極的に吸収可能な構成として優れている。
【００３４】
さらに、上記バッテリ支持構造では、３つの支持部ＳＲ、ＳＬ、ＳＭを構成する３つの支持ブラケット３３、３４、３５それぞれに圧延鋼板を用い、ラダーフレームである車両フレーム５と支持フレーム１０間の相対変位を支持ブラケット３３、３４、３５で吸収する。
つまり、変位を吸収する場合、比較的に高価な「ゴム＋鋼」や「ばね鋼材」から構成される「弾性部材」を用い、この弾性部材によって相対変位を吸収するのが通常である。
これに対し、上記バッテリ支持構造では、「圧延鋼板」を用いて３つの支持部ＳＲ、ＳＬ、ＳＭを構成し、車両フレーム５と支持フレーム１０間の相対変位間の相対変位をも３つの支持部ＳＲ、ＳＬ、ＳＭで吸収するので、基本的には「剛体」であって、比較的に安価な「圧延鋼板」を用いて車両フレーム５の変位を吸収できる。よって、上記バッテリ支持構造に係る３つの支持部ＳＲ、ＳＬ、ＳＭは、車両のフレームのたわみ（ねじれ）の影響をバッテリに伝えないバッテリ支持構造とする上で、安価に構成しつつ、「支持」と「変位吸収」とを兼ね備える優れた構成であるといえる。
【００３５】
なお、本発明に係るバッテリ支持構造は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、三点の支持部ＳＲ、ＳＬ、ＳＭが、シンメトリな三角形を形成する配置例を示したがこれに限定されず、三点支持の箇所は、シンメトリな三角形配置が好適であるものの、シンメトリな位置から外れてもよいし、バッテリ筐体４０の重心を支持する位置に支持部を設けなくてもよい。
また、車両フレーム５に対する装着位置についても、上記配置例に限定されず、弾性変形する支持体上に設けられて、一の載置平面を維持するように相互に直線距離が変わらない３つに限って設けられた支持点として配置できれば、種々の位置に設けることができる。
【００３６】
また、例えば上記実施形態では、支持フレーム１０が、ベースフレーム１５と、ベースフレーム１５の上部に連結されて自身上面にバッテリ筐体４０のケース４１が載置状態で固定される載置フレーム２０とを有する例を示したが、これに限らず、載置フレーム２０を設けずに、ベースフレーム１５の上面を直接、バッテリ筐体４０の載置面としてもよい。
【００３７】
但し、載置フレーム２０を介してバッテリ筐体４０を支えることにより、バッテリ筐体４０の着脱性が向上する。また、上記実施形態の構成であれば、後方追突の場合に、ベースフレーム１５を構成する左右のサイドフレーム１３、１４および前後のクロスビーム１１、１２が衝撃を吸収する構造なので、後方追突等の衝撃に対応する上で好適である。
【符号の説明】
【００３８】
１    トラック（車両：電気自動車）
２    キャビン
３    前輪
４    後輪
５    車両フレーム（ラダーフレーム）
６    縦根太
７    荷台
８    えぐれ部
９    床板
１０    支持フレーム
１１    前部クロスビーム
１２    後部クロスビーム
１３    右サイドフレーム
１４    左サイドフレーム
１５    ベースフレーム
２０    載置フレーム
２１    前部載置フレーム
２２    中央載置フレーム
２３    後部載置フレーム
３１    右側連結アーム
３２    左側連結アーム
３３    右前支持ブラケット
３４    左前支持ブラケット
３５    中央支持ブラケット
４０    バッテリ筐体
４１    ケース
４２    カバー
４３    固定ねじ
５０    バッテリ収容部
ＳＲ    右前支持部
ＳＬ    左前支持部
ＳＭ    中央支持部
【図１】
2018118673.tif 000003
【図２】
2018118673.tif 000004
【図３】
2018118673.tif 000005
【図４】
2018118673.tif 000006
【図５】
2018118673.tif 000007
【図６】
2018118673.tif 000008
【図７】
2018118673.tif 000009
【図８】
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