(57)【要約】【課題】軽量化，省スペース化を図るのに有効で、衝撃吸収性に優れた保護フレーム構造体の提供を目的とする。【解決手段】ロアフレーム体、中間フレーム体及びアッパフレーム体を連結した保護フレーム構造体であって、前記ロアフレーム体と当該ロアフレーム体の上部に位置する中間フレーム体とで電池モジュールの搭載空間を形成し、前記中間フレーム体と当該中間フレーム体の上部に位置するアッパフレーム体の間に上部空間を形成し、保護フレーム構造体に外部荷重が入力されると、前記中間フレーム体が上方に向けて変形するものであることを特徴とする。【選択図】  図１
2016063967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロアフレーム体、中間フレーム体及びアッパフレーム体を連結した保護フレーム構造体であって、前記ロアフレーム体と当該ロアフレーム体の上部に位置する中間フレーム体とで電池モジュールの搭載空間を形成し、
前記中間フレーム体と当該中間フレーム体の上部に位置するアッパフレーム体の間に上部空間を形成し、
保護フレーム構造体に外部荷重が入力されると、前記中間フレーム体が上方に向けて変形するものであることを特徴とする保護フレーム構造体。
【請求項２】
前記ロアフレーム体は、車両幅方向に延在し車両前後方向に対向配置したロアフロントフレームとロアリアフレームとを有し、前記ロアフロントフレームとロアリアフレームとの間をロア連結フレームにて連結してあり、
前記中間フレーム体は車両幅方向に延在し車両前後方向に対向配置した中間フロントフレームと中間リアフレームとを有し、
前記中間フロントフレームと中間リアフレームとは中間連結フレームにて連結してあり、ロアフロントフレームと中間フロントフレームとは、一方又は両方のフレームに設けたフロント側立設部を介して連結してあり、
ロアリアフレームと中間リアフレームとは、一方又は両方のフレームに設けたリア側立設部を介して連結してあり、
前記フロント側立設部のロアフロントフレームからの立上基部の位置が、前記中間フロントフレーム側の基部よりも前方外側に位置していることを特徴とする請求項１記載の保護フレーム構造体。
【請求項３】
前記中間フロントフレームは上下一対のフランジ部有し、
前記中間連結フレームの端部は前記上下一対のフランジ部の間に挿入連結してあり、
前記中間フロントフレームとフロント側立設部との連結位置が前記上側のフランジ部よりも下側のフランジ部よりに位置していることを特徴とする請求項２記載の保護フレーム構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に電池モジュール等の電源部を搭載するのに用いられ、車両に外部負荷が加わった場合に、この外部負荷から電源部を保護するための保護フレーム構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車の分野においては、自動車の駆動源として電池モジュール，電池パック等と称される電池（以下、電池モジュールという）が搭載され、この出力電圧が２００Ｖ以上の高圧であることから、車両に外部負荷が加わった際にその衝撃等から電池モジュールを保護する必要がある。【０００３】
特許文献１には、電池収納部に隣接してこの電池収納部よりも破壊強度が弱い衝撃吸収部を形成した搭載構造を開示する。
しかし、同公報に開示する構造は、車両の後部から衝撃が加わると衝撃吸収部が破壊されることで電池収納部がこの衝撃吸収部の上又は下に重なるように相対移動するもので有り、衝撃吸収部はユーザーにとって使用できない余剰スペースとなる問題がある。
また、同公報に開示する搭載構造によれば、電池収納部の前側に乗員のリアシートが配置されており、リアシートとの衝突における保護構造が別途必要となる問題もある。【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００３−４５３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、軽量化，省スペース化を図るのに有効で、衝撃吸収性に優れた保護フレーム構造体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る保護フレーム構造体は、ロアフレーム体、中間フレーム体及びアッパフレーム体を連結した保護フレーム構造体であって、前記ロアフレーム体と当該ロアフレーム体の上部に位置する中間フレーム体とで電池モジュールの搭載空間を形成し、前記中間フレーム体と当該中間フレーム体の上部に位置するアッパフレーム体の間に上部空間を形成し、保護フレーム構造体に外部荷重が入力されると、前記中間フレーム体が上方に向けて変形するものであることを特徴とする。
本明細書においては、ロアフレーム体が車両側に連結固定される部材であるとともに、このロアフレーム体に電池モジュールを搭載固定するものとして位置関係を表現する。
本発明は、ロアフレーム体，中間フレーム体及びアッパフレーム体が一体として所定の剛性を確保しつつ、中間フレーム体が上方に向けて変形、即ち電池モジュールから離間する方向に変形するのを誘導することで衝撃力を吸収する。
これにより、全体として軽量及び省スペース化を図りながら電池モジュールを保護する。
なお、本明細書では保護対象を電池モジュールとして説明するが、他の搭載部品を保護するのに用いることもできる。【０００７】
本発明において、ロアフレーム体は、車両幅方向に延在し車両前後方向に対向配置したロアフロントフレームとロアリアフレームとを有し、前記ロアフロントフレームとロアリアフレームとの間をロア連結フレームにて連結してあり、前記中間フレーム体は車両幅方向に延在し車両前後方向に対向配置した中間フロントフレームと中間リアフレームとを有し、前記中間フロントフレームと中間リアフレームとは中間連結フレームにて連結してあり、ロアフロントフレームと中間フロントフレームとは、一方又は両方のフレームに設けたフロント側立設部を介して連結してあり、ロアリアフレームと中間リアフレームとは、一方又は両方のフレームに設けたリア側立設部を介して連結してあり、前記フロント側立設部のロアフロントフレームからの立上基部の位置が、前記中間フロントフレーム側の基部よりも前方外側に位置しているようにしてもよい。
本明細書では、電池モジュールを車両の後部に搭載した場合を想定して、車両の前方側をフロント側と表現し、後方側をリア側として表現する。
従って、外部からの荷重は主にリア側から加わる場合にて説明するが、電池モジュールの車両に対する搭載位置によってフロント側及びリア側の表現が適宜置換解釈可能である。
このように、フロント側立設部のロアフロントフレームからの立上基部の位置が中間フロントフレーム側の基部よりも前方外側に位置していると、リア側からの外部荷重が中間連結フレームを介してフロント側に伝播することでフロント側立設部が前方に移動し、中間連結フレームが上方に変形するきっかけとなる。
また、中間フロントフレームは上下一対のフランジ部有し、前記中間連結フレームの端部は前記上下一対のフランジ部の間に挿入連結してあり、前記中間フロントフレームとフロント側立設部との連結位置が前記上側のフランジ部よりも下側のフランジ部よりに位置させると、さらに中間連結フレームの中央部が上方に向けて変形するように作用する。【０００８】
ロアフレーム体と中間フレーム体とで形成した搭載空間の電池モジュールを保護する観点からは、アッパフレーム体は、上側（外側）及び下側（内側）のいずれの方向に変形してもよいが、中間フレーム体とアッパフレーム体の間に形成した上部空間に電源部の制御部品等の機器部品を搭載した場合に、これらの部品も保護する観点からは、アッパフレーム体も上方に向けて変形するのを誘導するために、アッパフレーム体は車両幅方向に延在し車両前後に対向配置したアッパフロントフレームとアッパリアフレームとを有し、前記アッパフロントフレームとアッパリアフレームとはアッパ連結フレームにて連結してあり、前記アッパフロントフレーム及びアッパリアフレームは上下一対のフランジ部をそれぞれ有し、前記アッパ連結フレームの両側端末を上下一対のフランジ部の間にそれぞれ挿入連結してあるとともに、それぞれ上側フランジ部の長さよりも下側フランジ部の長さの方が長く設定してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る保護フレーム構造体にあっては、リア側からの外部荷重をアッパフレーム体，中間フレーム体及びロアフレーム体からなる保護フレーム構造体全体にて耐えるとともに中間フレーム体、特に中間連結フレームの中央部が上方に向けて変形することで衝撃力を吸収することができ、従来の特許文献１に示す電池収納部の後方に設けた衝撃吸収部のような余剰スペースが不要になり、省スペース化を図ることができる。
また、保護フレーム構造体の全体で電池モジュールを保護する際に、中間フレーム体が上方に変形することで衝撃が吸収されるので、中間フレーム体を変形させないのに対して、全体としての軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は本発明に係る保護フレーム構造体の例の断面図を示し、（ｂ）は外部荷重Ｆが加わった場合の変動モードを示す。
【図２】本発明に係る保護フレーム構造体を構成する部品図を示し、（ａ）はアッパフレーム体、（ｂ）は中間フレーム体、（ｃ）はロアフレーム体の外観斜視図を示す。
【図３】中間フレーム体を分割した例を示す。
【図４】ロアリアフレームの立設部に中間リアフレームとアッパリアフレームとを同時に締結した例を示す。
【符号の説明】
【００１１】
１０    ロアフレーム体
１１    ロアフロントフレーム
１２    ロアリアフレーム
１３    ロアサイドフレーム
１４    ロアサイドフレーム
１５    ロア連結フレーム
２０    中間フレーム体
２１    中間フロントフレーム
２２    中間リアフレーム
２３    中間連結フレーム
３０    アッパフレーム体
３１    アッパフロントフレーム
３２    アッパリアフレーム
３３    アッパ連結フレーム
Ｃ１    連結基部
Ｃ２    連結基部
Ｖ      電池モジュール
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る保護フレーム構造体の構造例を以下図面にて説明するが、本発明はこれに限定されない。【００１３】
図２に本発明に係る保護フレーム構造体を構成する部材（部品）の構成例を示し、図１（ａ）に断面図を示す。
保護フレーム構造体は、車体側に固定するロアフレーム体１０と、その上に位置させる中間フレーム体２０と、さらにその上に位置させるアッパフレーム体３０にて構成されている。
図１（ａ）に示すように、ロアフレーム体１０と中間フレーム体２０にて電池モジュール等の搭載空間Ｖを形成し、中間フレーム体２０とアッパフレーム体の間に上部空間Ｐを形成してある。
上部空間Ｐには、必要に応じて電源部の制御部品等の機器部品を搭載できる。【００１４】
ロアフレーム体１０は、アルミニウム合金の押出材等を用いて製作した中空断面形状のロアフロントフレーム１１と、これに対向配置する中空断面形状のロアリアフレーム１２を有する。
本実施例では、電池モジュールを車両の後部に搭載することを想定した場合で説明するが、これは図２（ｂ）に示すようにリア側からＦの外部荷重が入力され、保護フレーム構造体が変形するモードを想定した場合であって、電池モジュールの搭載位置によってフロント側とリア側との表現が逆になってもよい。
ロアフロントフレーム１１，ロアリアフレーム１２は、車両幅方向に延在させてあり、このロアフロントフレーム１１とロアリアフレーム１２とは、図２（ｃ）に示すように中空断面形状からなるパネル状のロア連結フレーム１５にて連結してある。
ロア連結フレームは、１つのパネル体であってもよいが、本実施例では部位により形状の異なる複数のロア連結フレームに分割した例となっている。
ロア連結フレーム１５を例に説明すると、上面部１５ａと下面部１５ｂからなる中空パネル体になっている。
３つのフレーム体１０，２０，３０にて枠体を形成するために本実施例では、ロアフレーム体１０の車両幅方向両側にロアサイドフレーム１３，１４を形成してあり、ロアリアフレーム１２からパネル状のリア側の立設部１２ｄをロアリアフレーム１２から一体的に立設してある。
ロアフロントフレーム１１は、中空部１１ａのベース面１１ｄと上面部１１ｅとから内側方向（後方）に上リブ１１ｃと下リブ１１ｂとを設けてある。
ロアリフレーム１２は、中空部１２ａの上面から上リブ１２ｃ、下面から下リブ１２ｂをそれぞれ内側方向に形成してある。
ロア連結フレーム１５の前後方向の両側の端部は、ロアフロントフレーム１１とロアリアフレーム１２のそれぞれの上下リブ間に挿入し、中空部に突き当てた状態で溶接，ビス等により連結してある。【００１５】
中間フレーム体２０は、アルミニウム合金の押出材等で製作された中空断面部２１ｇを有する中間フロントフレーム２１と、中空断面形状の中間リアフレーム２２との間を中空断面形状からなる中間連結フレーム２３にて連結してある。
中間連結フレーム２３は、複数のバー材に分割してある。
中間フロントフレーム２１は、中空部２１ｇの下面側から前方（外側）に向けて連結片部２１ｈを延在させ、その先にフロント側の立設部を設けてある。
フロント側の立設部（２１ａ，２１ｂ）は、リア側の立設部１２ｄとともに電池モジュールの搭載空間Ｖを形成するためのものであり、立設部はロアフレーム体１０側と中間フレーム体２０のうち、どちら側に形成してもよく、また両方から形成し連結してもよい。
本実施例では、リア側の立設部１２ｄをロアリアフレーム１２から一体的に立設させ、フロント側の立設部（２１ａ，２１ｂ）を中間フレーム体２０の中間フロントフレーム２１から垂下させた例になっている。
フロント側の立設部は、概ね垂直の垂直部２１ａと後方に向けて傾斜した傾斜部２１ｂとからなり、下端側を折り曲げて連結部２１ｃにし、この連結部２１ｃに設けた取付孔２１ｄを介してロアフロントフレームとビス４１，ナット５１による螺着締結する例になっている。
中間フレーム体２０の中間リアフレーム２２は、ナット５２の挿入口２２ｃ及び取付孔２２ｂを介して、リア側の立設部１２ｄの途中に形成した連結片１２ｆにビス４２とナット５２にて螺着締結する例になっている。
なお、図４に示すように中間リアフレーム１２２に設けた連結部１２２ａとアッパリアフレーム１３２に設けた連結部１３２ａとを重ねるようにして、ロアリアフレームの立設部１２ｄに螺着締結してもよく、この部分の連結構造に制限はない。
中空断面形状からなる中間連結フレーム２３の両側端末は、中間フロントフレーム側の上下フランジ部２１ｊ，２１ｋと、中間リアフレーム側の上下フランジ部２２ｄ，２２ｅの間に挿入され、溶接等にて連結されている。
中間連結フレーム２３の下面部２３ａ，上面部２３ｂが、それぞれ下フランジ部２１ｋ，上フランジ部２１ｊの内側に接し、且つ端面が中空部２１ｇに突き当たるようにし、溶接接合されている。
また、中間フロントフレームの中空部２１ｇと、フロント側の立設部の傾斜部２１ｂとの上端部は連結片部２１ｈで繋がれているので、上側には空間凹部２１ｉが形成される。
この中間フレーム体は、図３に示すように中間フロントフレーム１２１Ａ，１２１Ｂ及び中間リアフレーム１２２Ａ，１２２Ｂ等に分割した複数のフレーム体であってもよい。【００１６】
アッパフレーム体３０は、中間フレーム体２０との間に上部空間部Ｐを形成するためのものである。
アルミニウム合金の押出材等にて製作した中空断面形状からなるアッパフロントフレーム３１と中空断面形状からなるアッパリアフレーム３２との間を中空断面パネル形状のアッパ連結フレーム３３にて連結してある。
アッパフレーム体３０は、蓋部としての機能を有する。
アッパフロントフレーム３１の中空部３１ａの上面部３１ｂから内側後方に向けて上フランジ部３１ｅと下フランジ部３１ｄを形成してあるが、上フランジ部３１ｅよりも下フランジ部３１ｄのフランジ長さが長くなるように設定してある。
なお、アッパフレームの変形モードによっては図４に示すように、上フランジ部１３１ｅの方を下フランジ部１３１ｄより長くしたアッパフロントフレーム１３１にしてもよい。
アッパリアフレーム３２は、中空部の上面部３２ｄの内側前方に上フランジ部３２ｂと下フランジ部３２ａを形成してあるが、上フランジ部３２ｂよりも下フランジ部３２ａのフランジ長さが長くなるように設定してある。
中空断面パネル形状からなるアッパ連結フレーム３３の前後方向両側の端部は、それぞれ上下フランジ部（３１ｅ，３１ｄ），（３２ｂ，３２ａ）との間に上面部３３ｂ，下面部３３ａが接するように挿入され、溶接等にて連結されている。
アッパフロントフレーム３１は、中空部の上面の作業孔及び下面に設けた取付孔３１ｆを介して、中間フレーム体の中間フロントフレーム２１に設けた取付片部２１ｅの上端部２１ｆとビス４３，ナット５３による螺着締結される。
アッパリアフレーム３２は、リア側の立設部１２ｄの上端部１２ｅに中空部の下面部３２ｃが載置するように連結されている。【００１７】
次に図１（ｂ）に基づいて、外部荷重Ｆによる変形モードについて説明する。
ロアフレーム体１０は、ロアフロントフレーム１１の中空部１１ａとロアリアフレーム１２の中空部１２ａとが、中空断面形状のロア連結フレーム１５の端面にて突き当たるように連結されている。
中間フレーム体２０は、中間フロントフレーム２１の中空部２１ｇと中間リアフレーム２２の中空部とが、中空断面形状の中間連結フレーム２３の端面に突き当たるように連結されるとともに、フロント側立設部の傾斜部２１ｂ及びリア側立設部１２ｄとは、下フランジ部２１ｋ，２２ｅ延長線上にてそれぞれ連結されている。
アッパフレーム体３０は、アッパフロントフレーム３１の中空部上部側とアッパリアフレーム３２の中空部上部側にて、中空断面形状からなるアッパ連結フレーム３３にて連結され、上フランジ部３１ｅ，３２ｂのフランジ長さよりも下フランジ部３１ｄ，３２ａのフランジ長さの方が長く設定されている。
保護フレーム構造体のリア側から外部荷重Ｆが加わると、その衝撃荷重はロアフレーム体１０，中間フレーム体２０及びアッパフレーム体３０全体に伝播する。
この際に電池モジュールの搭載空間Ｖの変形モードとしては、図１（ａ）に示した連結基部Ｃ１〜Ｃ４を起点にした変形になる。
中間フロントフレーム２１に形成したフロント側の立設部が垂直部２１ａと傾斜部２１ｂからなり、ロアフロントフレーム１１との連結基部Ｃ１の位置が中間連結フレーム２３側の連結基部Ｃ２よりも前方に位置しているので、この連結基部Ｃ２が斜め下方に移動するように変形し、中間連結フレーム２３が上方に向けて変形するきっかけとなる。
また、中間連結フレーム２３の両端部は、下フランジ部２１ｋ，２２ｅ側にてフロント立設部及びリア側立設部と連結され、フロント側には空間凹部２１ｉが形成されているので、さらに中間連結フレーム２３の中央部が上方に撓むようにｄ１の方向に変形する。
これにより、電池モジュールの搭載空間Ｖが維持され、保護される。
また、本実施例では、アッパフレーム体３０のアッパ連結フレーム３３の両側端部を挿入連結した上下一対のフランジ部のうち、下フランジ部３１ｄ，３２ａのフランジ長さの方が上フランジ部３１ｅ，３２ｂの長さよりも長く設定してあるので、上方に向けてｄ２の方向に変形しやすく、逆に上部から下方に向けての荷重に対しては、下フランジ部と両側のアッパフロントフレーム３１，アッパリアフレーム３２の中空部で支えるので、変形荷重が高くなる。
これにより、上部空間Ｐに機器部品を搭載した場合に、これらの部品も保護する。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明に係る保護フレーム構造体は、車両に搭載する各種部品の保護構造として利用できる。
【図１】
2016063967.tif 000003
【図２】
2016063967.tif 000004
【図３】
2016063967.tif 000005
【図４】
2016063967.tif 000006
【国際調査報告】
2016063967.tif 000007
2016063967.tif 000008
2016063967.tif 000009
2016063967.tif 000010