KR20250086522A - 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조 - Google Patents

Abstract

차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 사이드 레일 (14) 과, 사이드 레일 (14) 의 차량 전방측 부분을 차폭 방향으로 연결하는 제 1 크로스 멤버 (24) 와, 사이드 레일 (14) 의 차량 후방측 부분을 차폭 방향으로 연결하는 제 2 크로스 멤버 (26) 를 갖는 차체 프레임 (20) 과, 차체 프레임 (20) 의 차폭 방향 중앙부에서 차량 전후 방향으로 연장되는 제 1 프레임 (32) 과, 제 1 프레임 (32) 의 차량 전후 방향 중앙부에서 차폭 방향으로 연장되는 제 2 프레임 (34) 을 갖고, 제 1 크로스 멤버 (24) 와 제 2 크로스 멤버 (26) 의 사이에 형성된 서브 프레임 (30) 과, 서브 프레임 (30) 에 차량 하방측으로부터 지지된 전지 팩 (40) 을 구비한 프레임차 (12) 에 있어서의 전지 탑재 구조 (10) 로 한다.

Description

프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조{BATTERY MOUNTING STRUCTURE IN FRAME VEHICLE}

본 발명은, 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조에 관한 것이다.

전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 프레임 사이에, 차폭 방향으로 연장되는 복수의 크로스 멤버가 가설되고, 그 복수의 크로스 멤버의 상방측에 전지 팩이 배치되어 있는 전동 차량의 차체 구조는, 종래부터 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 2018-144700호

그런데, 프레임차는, 그 차체 골격이 되는 차체 프레임이 비틀림으로써, 험로 주행시에 있어서의 조타 안정 성능을 확보하도록 되어 있다. 그 때문에, 이와 같은 프레임차에, 복수의 전지 셀이 전후 방향으로 나열되어 케이스에 수용되어 있는 전지 팩이 탑재되면, 차체 프레임의 비틀림에 의해, 복수의 전지 셀이 물결치듯이 움직이거나, 케이스가 손상되거나 할 우려가 있다. 요컨대, 전지 팩이 파손될 우려가 있다.

한편, 그 전지 팩이 파손되는 것을 억제하기 (전지 팩을 보호하기) 위해, 차체 프레임에 보강 부재 등을 설치하여, 그 차체 프레임의 강성을 향상시키면, 차체 프레임이 비틀리기 어려워지기 때문에, 험로 주행시에 있어서의 조타 안정 성능이 저하되어 버린다. 이와 같이, 프레임차에 있어서, 험로 주행시에 있어서의 조타 안정 성능의 확보와 전지 팩의 보호를 양립시키는 구조에는, 여전히 개선의 여지가 있다.

그래서, 본 발명은, 험로 주행시에 있어서의 조타 안정 성능의 확보와 전지 팩의 보호를 양립시킬 수 있는 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조를 제공한다.

본 발명에 관련된 제 1 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조는, 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 사이드 레일과, 상기 사이드 레일의 차량 전방측 부분을 차폭 방향으로 연결하는 제 1 크로스 멤버와, 상기 사이드 레일의 차량 후방측 부분을 차폭 방향으로 연결하는 제 2 크로스 멤버를 갖는 차체 프레임과, 상기 차체 프레임의 차폭 방향 중앙부에서 차량 전후 방향으로 연장되는 제 1 프레임과, 상기 제 1 프레임의 차량 전후 방향 중앙부에서 차폭 방향으로 연장되는 제 2 프레임을 갖고, 상기 제 1 크로스 멤버와 상기 제 2 크로스 멤버의 사이에 형성된 서브 프레임과, 상기 서브 프레임에 차량 하방측으로부터 지지된 전지 팩을 구비하고 있다.

제 1 양태에 의하면, 차체 프레임의 차폭 방향 중앙부에서 차량 전후 방향으로 연장되는 제 1 프레임과, 제 1 프레임의 차량 전후 방향 중앙부에서 차폭 방향으로 연장되는 제 2 프레임을 갖는 서브 프레임이, 차체 프레임의 제 1 크로스 멤버와 제 2 크로스 멤버의 사이에 형성되어 있다. 그리고, 전지 팩이, 그 서브 프레임에 차량 하방측으로부터 지지되어 있다.

여기서, 차체 프레임의 제 1 크로스 멤버와 제 2 크로스 멤버의 사이는, 비틀림에 의한 변위량이 매우 작은 에어리어로 되어 있다. 따라서, 그 에어리어에 서브 프레임이 형성되고, 그 서브 프레임에 전지 팩이 지지되어 있으면, 프레임차의 험로 주행시 등에 있어서, 차체 프레임이 비틀려도, 그 전지 팩이 파손될 우려가 저감된다. 요컨대, 본 발명에 의하면, 프레임차의 험로 주행시에 있어서의 조타 안정 성능의 확보와 전지 팩의 보호가 양립된다. 또한, 본 발명의 제 1 양태에 있어서의「차량 전후 방향 중앙부」에는, 차량 전후 방향 중앙부로부터 차량 전후 방향으로 약간 어긋난「차량 전후 방향 대략 중앙부」도 포함된다.

또, 본 발명에 관련된 제 2 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조는, 제 1 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조로서, 상기 서브 프레임은, 상기 제 1 프레임의 차량 전방측 단부에 형성되고, 차폭 방향으로 연장되는 제 1 연결부와, 상기 제 1 프레임의 차량 후방측 단부에 형성되고, 차폭 방향으로 연장되는 제 2 연결부를 갖고, 상기 제 1 연결부의 차폭 방향 외측 단부와 상기 제 2 프레임의 차폭 방향 외측 단부가 상기 사이드 레일과 결합되고, 상기 제 2 연결부의 차폭 방향 외측 단부가 상기 제 2 크로스 멤버와 결합되어 있어도 있다.

제 2 양태에 의하면, 서브 프레임이, 제 1 프레임의 차량 전방측 단부에 형성되어 차폭 방향으로 연장되는 제 1 연결부와, 제 1 프레임의 차량 후방측 단부에 형성되어 차폭 방향으로 연장되는 제 2 연결부를 갖고 있다. 그리고, 제 1 연결부의 차폭 방향 외측 단부와 제 2 프레임의 차폭 방향 외측 단부가 각각 사이드 레일과 결합되고, 제 2 연결부의 차폭 방향 외측 단부가 제 2 크로스 멤버와 결합되어 있다. 따라서, 서브 프레임에 의해, 중량물인 전지 팩이 안정적으로 지지된다.

또, 본 발명에 관련된 제 3 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조는, 제 2 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조로서, 상기 전지 팩은, 상기 제 1 프레임과 상기 제 2 프레임과 상기 제 1 연결부의 차폭 방향 내측 부분과 상기 제 2 연결부의 차폭 방향 내측 부분에 결합되어 있어도 된다.

제 3 양태에 의하면, 전지 팩이 제 1 프레임과 제 2 프레임과 제 1 연결부의 차폭 방향 내측 부분과 제 2 연결부의 차폭 방향 내측 부분에 결합되어 있다. 여기서, 제 1 프레임과 제 2 프레임과 제 1 연결부의 차폭 방향 내측 부분과 제 2 연결부의 차폭 방향 내측 부분과의 전지 팩의 결합 부위는, 비틀림에 의한 변위량이 매우 작은 에어리어 내의 부위이다. 따라서, 차체 프레임이 비틀려도, 전지 팩이 파손될 우려가 더욱 저감되어, 전지 팩에 대한 보호 성능이 향상된다.

또, 본 발명에 관련된 제 4 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조는, 제 1 ∼ 제 3 중 어느 한 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조로서, 상기 서브 프레임은, 상기 차체 프레임의 차량 상방측에 형성되어 있다.

제 4 양태에 의하면, 서브 프레임이 차체 프레임의 차량 상방측에 형성되어 있다. 따라서, 노면에 대해 전지 팩이 크게 이격되기 때문에 전지 팩에 대한 보호 성능이 향상된다.

또, 본 발명에 관련된 제 5 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조는, 제 1 ∼ 제 3 중 어느 한 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조로서, 상기 서브 프레임은, 상기 차체 프레임의 차량 상하 방향 중도부에 형성되어 있다.

제 5 양태에 의하면, 서브 프레임이 차체 프레임의 차량 상하 방향 중도부에 형성되어 있다. 따라서, 차실 공간이 넓어짐과 함께, 노면에 대해 전지 팩이 이격되기 때문에 전지 팩에 대한 보호 성능이 향상된다.

또, 본 발명에 관련된 제 6 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조는, 제 1 ∼ 제 3 중 어느 한 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조로서, 상기 서브 프레임은, 상기 차체 프레임의 차량 하방측에 형성되어 있다.

제 6 양태에 의하면, 서브 프레임이 차체 프레임의 차량 하방측에 형성되어 있다. 따라서, 전지 팩은, 차체 프레임의 내방측에 배치된다. 이로써, 전지 팩의 탑재 안정 성능이 향상됨과 함께, 프레임차의 충돌시에 있어서의 전지 팩에 대한 보호 성능이 향상된다.

또, 본 발명에 관련된 제 7 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조는, 제 1 ∼ 제 6 중 어느 한 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조로서, 상기 제 1 프레임은, 상기 제 2 프레임보다 강성이 높게 되어 있어도 된다.

제 7 양태에 의하면, 제 1 프레임이 제 2 프레임보다 강성이 높게 되어 있다. 따라서, 프레임차의 험로 주행시 등에 있어서, 차체 프레임이 비틀려도, 전지 팩에 전후 방향으로 나열되어 수용되어 있는 복수의 전지 셀이 물결치듯이 움직이는 것이 억제된다.

또, 본 발명에 관련된 제 8 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조는, 제 2 ∼ 제 6 중 어느 한 양태의 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조로서, 상기 서브 프레임은, 적어도 상기 제 1 프레임과 상기 제 2 프레임이 일체 성형되어 구성되어 있어도 된다.

제 8 양태에 의하면, 서브 프레임이, 적어도 제 1 프레임과 제 2 프레임이 일체 성형되어 구성되어 있다. 따라서, 제 1 프레임과 제 2 프레임이 일체 성형되어 있지 않은 경우에 비해, 서브 프레임의 성형성이 향상됨과 함께, 부품 점수가 삭감된다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 프레임차에 있어서, 험로 주행시에 있어서의 조타 안정 성능의 확보와 전지 팩의 보호를 양립시킬 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시형태들의 특징들, 장점들 및 기술적 그리고 산업적 중요성은 첨부된 도면을 참조하여 이하 설명되고, 동일한 도면부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1 은, 본 실시형태에 관련된 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조를 나타내는 개략 평면도이다.
도 2 는, 본 실시형태에 관련된 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조를 나타내는 개략 측면도이다.
도 3 은, 본 실시형태에 관련된 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조를 구성하는 서브 프레임을 나타내는 개략 사시도이다.
도 4 는, 본 실시형태에 관련된 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조를 구성하는 서브 프레임의 체결점을 나타내는 개략 확대 평면도이다.
도 5 는, 본 실시형태에 관련된 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조에 의해 지지되는 전지 팩의 내부 구조를 나타내는 개략 평면도이다.
도 6 은, 본 실시형태에 관련된 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조에 의한 전지 팩의 비틀림 변위를 나타내는 그래프이다.
도 7 은, 본 실시형태의 제 1 변형예에 관련된 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조를 나타내는 개략 측면도이다.
도 8 은, 본 실시형태의 제 2 변형예에 관련된 프레임차에 있어서의 전지 탑재 구조를 나타내는 개략 측면도이다.

이하, 본 발명에 관련된 실시형태에 대해, 도면을 기초로 상세하게 설명한다. 또한, 설명의 편의상, 각 도면에 있어서 적절히 나타내는 화살표 UP 를 차량 상방향, 화살표 FR 을 차량 전방향, 화살표 RH 를 차량 우방향으로 한다. 또, 이하의 설명에서, 특별하게 기재하지 않고 상하, 전후, 좌우의 방향을 기재한 경우에는, 차량 상하 방향의 상하, 차량 전후 방향의 전후, 차량 좌우 방향 (차폭 방향) 의 좌우를 나타내는 것으로 한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 전지 탑재 구조 (10) 를 구비한 프레임차 (12) 는, 주로 전기 자동차 (BEV) 또는 연료 전지 전기 자동차 (FCEV) 이다. 프레임차 (12) 는, 차폭 방향 양측에 배치되고, 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 사이드 레일 (14) 을 갖고 있다. 각 사이드 레일 (14) 은, 차폭 방향을 따른 단면에서 보아 폐단면 형상으로 형성되어 있다. 또한, 각 사이드 레일 (14) 의 전방부 (14A) 측 및 후방부 (14B) 측에 있어서의 차폭 방향 외측에는, 각각 도시되지 않은 전륜 및 후륜이 배치되도록 되어 있다.

또, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 각 사이드 레일 (14) 의 전방부 (14A) 측 및 후방부 (14B) 측은, 하방측에 도시되지 않은 서스펜션 유닛 등이 배치되기 때문에, 차폭 방향에서 본 측면에서 보아, 각 사이드 레일 (14) 의 중앙부 (14C) 측보다 상방측에 배치되어 있다. 요컨대, 각 사이드 레일 (14) 의 전방부 (14A) 측 및 후방부 (14B) 측은, 각각 중앙부 (14C) 측으로부터 전방 상측 및 후방 상측으로 향해 경사지는 경사부를 갖고 있고, 각 경사부로부터 각각 전방측 및 후방측으로 향해 연장되어 있다.

또, 각 사이드 레일 (14) 의 전단부에는, 대략 차폭 방향을 따라 연장되는 프론트 범퍼 리인포스먼트 (16) 가 가설되어 있고 (도 1 도 참조), 각 사이드 레일 (14) 의 후단부에는, 대략 차폭 방향을 따라 연장되는 리어 범퍼 리인포스먼트 (도시 생략) 가 가설되어 있다. 또한, 각 사이드 레일 (14) 의 전단부와 프론트 범퍼 리인포스먼트 (16) 의 사이 및 각 사이드 레일 (14) 의 후단부와 리어 범퍼 리인포스먼트의 사이에는, 각각 도시되지 않은 크래쉬 박스 등의 에너지 흡수 부재가 형성되어 있어도 된다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 프론트 범퍼 리인포스먼트 (16) 와 리어 범퍼 리인포스먼트의 사이에 있어서의 각 사이드 레일 (14) 간에는, 차폭 방향으로 연장되는 복수의 크로스 멤버가 가설되어 있다. 구체적으로 설명하면, 각 사이드 레일 (14) 의 전방부 (14A) 측에는, 그 전방부 (14A) 측을 연결하는 크로스 멤버 (22, 23, 24) 가 가설되고, 각 사이드 레일 (14) 의 후방부 (14B) 측에는, 그 후방부 (14B) 측을 연결하는 3 개의 크로스 멤버 (26, 27, 28) 가 가설되어 있다.

각 크로스 멤버 (22, 23, 24) 및 각 크로스 멤버 (26, 27, 28) 는, 각각 전후 방향을 따른 단면에서 보아 폐단면 형상 또는 하방측이 개방된 대략 역「U」자 모양으로 형성되어 있다. 그리고, 각 크로스 멤버 (22, 23, 24) 및 각 크로스 멤버 (26, 27, 28) 와 각 사이드 레일 (14) 에 의해, 사다리형의 차체 프레임 (20) 이 형성되어 있다.

또한, 이하에 있어서는, 각 사이드 레일 (14) 의 전방부 (14A) 측을 연결하는 크로스 멤버 (22, 23, 24) 가운데, 최후방부의 크로스 멤버 (24) 를「제 1 크로스 멤버 (24)」라고 칭하고, 각 사이드 레일 (14) 의 후방부 (14B) 측을 연결하는 3 개의 크로스 멤버 (26, 27, 28) 가운데, 최전방부의 크로스 멤버 (26) 를「제 2 크로스 멤버 (26)」라고 칭한다.

또, 제 1 크로스 멤버 (24) 와, 그 전방측의 크로스 멤버 (23) 로 모터 마운트를 개재하여 전륜용의 모터 (도시 생략) 를 지지하도록 되어 있고, 제 2 크로스 멤버 (26) 와, 그 후방측의 크로스 멤버 (27) 로 모터 마운트를 개재하여 후륜용의 모터 (도시 생략) 를 지지하도록 되어 있다. 또, 각 사이드 레일 (14) 에는, 도시되지 않은 캡 (보디) 이 장착되도록 되어 있고, 각 사이드 레일 (14) 의 외면에는, 그를 위한 접속부 (18) 가 복수 형성되어 있다.

이상과 같은 차체 프레임 (20) 을 갖는 프레임차 (12) 에 있어서, 그 차체 프레임 (20) 의 전후 방향 중앙부측 (전후 차축간) 에는, 전지 팩 (40) 이 탑재되도록 되어 있다. 그래서 다음으로, 그 전지 팩 (40) 을 지지하는 전지 탑재 구조 (10) 에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 도 2 및 후술하는 도 7, 도 8 에 있어서는, 사이드 레일 (14) 의 중앙부 (14C) 측 및 후방부 (14B) 측에 있어서의 접속부 (18) 의 도시와 볼트 등의 체결 수단의 도시를 생략한다.

도 1, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 크로스 멤버 (24) 와 제 2 크로스 멤버 (26) 의 사이에 있어서의 차체 프레임 (20) 의 상방측에는, 고장력 강재 등으로 형성된 서브 프레임 (30) 이 형성되어 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 서브 프레임 (30) 은, 차체 프레임 (20) 의 차폭 방향 중앙부에서 전후 방향으로 연장되는 제 1 프레임 (32) 과, 제 1 프레임 (32) 의 전후 방향 대략 중앙부에서 차폭 방향으로 연장되는 제 2 프레임 (34) 을 갖고 있다.

즉, 이 서브 프레임 (30) 은, 제 1 프레임 (32) 과 제 2 프레임 (34) 으로 평면에서 보아 대략「＋」자 모양으로 구성되어 있고, 제 1 프레임 (32) 과 제 2 프레임 (34) 은, 용접 등에 의해 일체적으로 접합되어 있다. 그리고, 제 1 프레임 (32) 은, 제 2 프레임 (34) 보다 강성이 높아지도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 예를 들어 제 1 프레임 (32) 은, 제 2 프레임 (34) 보다 판두께가 두껍게 형성되거나, 단면 해트형 형상으로 형성되거나 한다.

또, 도 1, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 서브 프레임 (30) 은, 대략 차폭 방향으로 연장되는 제 1 연결부 (36) 와, 대략 차폭 방향으로 연장되는 제 2 연결부 (38) 를 갖고 있다. 제 1 연결부 (36) 는, 그 차폭 방향 중앙부가 제 1 프레임 (32) 의 전단부 (전방측 단부) 에 용접 등에 의해 일체적으로 접합됨으로써 형성되어 있다. 제 2 연결부 (38) 는, 그 차폭 방향 중앙부가 제 1 프레임 (32) 의 후단부 (후방측 단부) 에 용접 등에 의해 일체적으로 접합됨으로써 형성되어 있다.

또, 제 1 연결부 (36) 는, 평면에서 보아 후방측으로 볼록해지는 대략 만곡 형상으로 형성되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 이 제 1 연결부 (36) 는, 차폭 방향 중앙부로부터 차폭 방향 외측으로 소정의 길이만큼 직선 형상으로 연장되고, 그 직선 형상으로 연장된 부분의 차폭 방향 외측 단부로부터 차폭 방향 외측 전방으로 소정의 길이 직선 형상으로 연장된 형상으로 형성되어 있다.

마찬가지로, 제 2 연결부 (38) 는, 평면에서 보아 전방측으로 볼록해지는 대략 만곡 형상으로 형성되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 이 제 2 연결부 (38) 는, 차폭 방향 중앙부로부터 차폭 방향 외측으로 소정의 길이만큼 직선 형상으로 연장되고, 그 직선 형상으로 연장된 부분의 차폭 방향 외측 단부로부터 차폭 방향 외측 후방으로 소정의 길이만큼 직선 형상으로 연장되고, 그 직선 형상으로 연장된 부분의 차폭 방향 외측 단부로부터 후방측으로 소정의 길이만큼 직선 형상으로 연장된 형상 (평면에서 보아 대략「C」자 모양) 으로 형성되어 있다.

또, 도 1, 도 4 에 있어서「○」로 나타내는 바와 같이, 제 1 연결부 (36) 의 차폭 방향 외측 단부가, 각 사이드 레일 (14) 의 전방부 (14A) 측의 상면과, 그 상면으로부터 차폭 방향 내측으로 돌출된 플랜지부 (14D) 의 상면에, 각각 상방측으로부터 예를 들어 합계 2 개의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 되어 있다. 그리고, 제 2 연결부 (38) 의 차폭 방향 외측 단부가, 제 2 크로스 멤버 (26) 의 상면에 있어서의 차폭 방향 외측 단부에 각각 상방측으로부터 예를 들어 전후 방향으로 나열된 2 개의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 되어 있다.

또, 제 2 프레임 (34) 의 차폭 방향 외측 단부가, 각 사이드 레일 (14) 의 중앙부 (14C) 측의 상면과, 그 중앙부 (14C) 측의 외면으로부터 차폭 방향 외측으로 돌출되도록 일체적으로 형성된 장출부 (15) (도 2도 참조) 의 상면에, 각각 상방측으로부터 예를 들어 합계 3 개 (장출부 (15) 에 1 개와, 그 전후 양측의 사이드 레일 (14) 에 1 개씩) 의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 되어 있다. 따라서, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제 2 프레임 (34), 제 1 연결부 (36), 제 2 연결부 (38) 에는, 각각 복수의 관통공 (34B, 36B, 38B) 이 형성되어 있다.

여기서, 차체 프레임 (20) 에 있어서의 제 1 크로스 멤버 (24) 와 제 2 크로스 멤버 (26) 의 사이 (제 2 크로스 멤버 (26) 의 전단부를 포함하는 경우가 있다) 는, 프레임차 (12) 가 험로를 주행했을 때에, 그 차체 프레임 (20) 에 발생하는 비틀림이 매우 작은 에어리어로 되어 있다. 특히, 제 1 크로스 멤버 (24) 와 제 2 크로스 멤버 (26) 의 사이에 있어서의 차폭 방향 중앙부와 전후 방향 대략 중앙부는, 비틀림에 의한 변위량이 0 인「비틀림의 마디」로 되어 있다.

요컨대, 이 서브 프레임 (30) 은, 차체 프레임 (20) 에 있어서의 비틀림에 의한 변위량이 매우 작은 에어리어에 형성되어 있고, 제 1 프레임 (32) 및 제 2 프레임 (34) 은, 각각「비틀림의 마디」에 배치되어 있다. 또한, 이하에 있어서, 제 1 연결부 (36) 의 차폭 방향 중앙부에 있어서의 전후 방향 중앙부와, 제 2 연결부 (38) 의 차폭 방향 중앙부에 있어서의 전후 방향 중앙부와, 제 2 프레임 (34) 의 차폭 방향 외측 단부를 잇는 평면에서 보아 대략 마름모꼴 형상의 에어리어 (도 4 에 있어서 가상선으로 나타낸다) 를「에어리어 E」라고 칭한다.

이 에어리어 E 안은, 차체 프레임 (20) 에 있어서의 비틀림에 의한 변위량이 매우 작은 에어리어 중에서도, 보다 변위량이 작은 에어리어로 되어 있다. 제 2 프레임 (34) 의 차폭 방향 외측 단부와 각 장출부 (15) 및 각 사이드 레일 (14) 을 체결하는 볼트 등의 체결 수단 (관통공 (34B)) 은, 그 에어리어 E 를 규정하는 가상선 상에 위치하고 있다 (도 4 참조).

또, 제 2 프레임 (34) 이, 제 1 크로스 멤버 (24) 와 제 2 크로스 멤버 (26) 의 사이에 있어서의 전후 방향 대략 중앙부로 되어 있는 이유는, 차체 프레임 (20) 의 형상에 의해,「비틀림의 마디」가 제 1 크로스 멤버 (24) 와 제 2 크로스 멤버 (26) 의 사이에 있어서의 전후 방향 중앙부로부터 전측 또는 후측으로 약간 어긋나는 경우가 있어, 그 경우를 포함하기 때문이다.

전지 팩 (40) 은, 이 서브 프레임 (30) 에 하방측으로부터 지지되어 있다 (도 1, 도 4 에 있어서, 전지 팩 (40) 을 가상선으로 나타낸다). 구체적으로 설명하면, 전지 팩 (40) 은, 제 1 프레임 (32) 과 제 2 프레임 (34) 과 제 1 연결부 (36) 의 차폭 방향 내측 부분과 제 2 연결부 (38) 의 차폭 방향 내측 부분에 체결 (결합) 되어 있다. 여기서, 전지 팩 (40) 의 구성에 대해 설명하면, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 전지 팩 (40) 은, 전후 방향으로 나열된 복수의 전지 셀 (50) 을 수용하는 직사각형 상자 모양의 케이스 (42) 를 갖고 있다.

케이스 (42) 는, 소정의 두께로 된 저벽 (도시 생략) 과, 소정의 두께로 된 좌우의 측벽 (44) 과, 소정의 두께로 된 전벽 (46) 및 후벽 (48) 과, 소정의 두께로 된 천장벽 (도시 생략) 을 갖고 있다. 그리고, 그 케이스 (42) 의 저벽에는, 적어도 차폭 방향 중앙부에서 전후 방향으로 연장되어 좌우를 나누는 소정의 두께로 된 칸막이 부재로서의 칸막이판 (52) 과, 칸막이판 (52) 의 전후 방향 대략 중앙부에서 차폭 방향으로 연장되어 전후를 나누는 소정의 두께로 된 칸막이 부재로서의 칸막이판 (54) 이 각각 소정의 높이 (천장벽에 근접하는 높이) 로 일체적으로 세워져 설치되어 있다. 요컨대, 좌우의 측벽 (44), 전벽 (46), 후벽 (48), 칸막이판 (52, 54) 은, 각각 볼트 등의 체결 수단에 의한 체결에 견딜 수 있는 강성을 갖고 있다.

따라서, 도 1, 도 4 에 있어서「●」로 나타내는 바와 같이, 제 1 프레임 (32) 과 칸막이판 (52) 이 복수개 (예를 들어 전후 방향으로 소정의 간격을 두고 4 개) 의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 되고, 제 2 프레임 (34) 과 칸막이판 (54) 이 복수개 (예를 들어 차폭 방향으로 소정의 간격을 두고 2 개) 의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 제 2 프레임 (34) 보다 전방측에 있어서의 제 1 프레임 (32) 의 전측 절반이 전후 방향으로 소정의 간격을 둔 2 지점에서 체결되고, 제 2 프레임 (34) 보다 후방측에 있어서의 제 1 프레임 (32) 의 후측 절반이 전후 방향으로 간격을 둔 2 지점에서 체결되어 있다. 그리고, 제 2 프레임 (34) 의 차폭 방향 내측 부분이 차폭 방향으로 소정의 간격을 둔 2 지점에서 체결되어 있다.

또, 제 1 연결부 (36) 의 차폭 방향으로 직선 형상으로 형성된 차폭 방향 내측 부분과 전벽 (46) 이 복수개 (예를 들어 차폭 방향으로 소정의 간격을 두고 2 개) 의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 되고, 제 2 연결부 (38) 의 차폭 방향으로 직선 형상으로 형성된 차폭 방향 내측 부분과 후벽 (48) 이 복수개 (예를 들어 차폭 방향으로 소정의 간격을 두고 2 개) 의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 되어 있다.

그리고, 제 2 프레임 (34) 의 차폭 방향 외측 단부 (각 사이드 레일 (14) 과 체결되어 있는 부위보다 차폭 방향 내측 부분) 와 좌우의 측벽 (44) 이 각각 복수개 (예를 들어 전후 방향으로 소정의 간격을 두고 3 개) 의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 되어 있다. 따라서, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제 1 프레임 (32), 제 2 프레임 (34), 제 1 연결부 (36), 제 2 연결부 (38) 에는, 각각 복수의 관통공 (32A, 34A, 36A, 38A) 이 형성되어 있다.

이상과 같은 구성으로 된 본 실시형태에 관련된 프레임차 (12) 에 있어서의 전지 탑재 구조 (10) 에 있어서, 다음으로 그 작용에 대해 설명한다.

상기한 바와 같이, 차체 프레임 (20) 의 차폭 방향 중앙부에서 전후 방향으로 연장되는 제 1 프레임 (32) 과, 제 1 프레임 (32) 의 전후 방향 대략 중앙부에서 차폭 방향으로 연장되는 제 2 프레임 (34) 을 갖는 서브 프레임 (30) 이, 차체 프레임 (20) 의 제 1 크로스 멤버 (24) 와 제 2 크로스 멤버 (26) 의 사이에 형성되어 있다. 그리고, 전지 팩 (40) 이, 그 서브 프레임 (30) 에 하방측으로부터 지지되어 있다.

여기서, 차체 프레임 (20) 의 제 1 크로스 멤버 (24) 와 제 2 크로스 멤버 (26) 의 사이는, 비틀림에 의한 변위량이 매우 작은 에어리어이다. 따라서, 그 에어리어에 서브 프레임 (30) 이 형성되고, 그 서브 프레임 (30) 에 전지 팩 (40) 이 지지되어 있으면, 프레임차 (12) 의 험로 주행시 등에 있어서, 차체 프레임 (20) 이 트램핑하여 비틀려도, 그 전지 팩 (40) 이 비틀리는 것이 억제되기 때문에, 그 전지 팩 (40) 이 파손될 우려를 저감시킬 수 있다.

도 6 에, 그 전지 팩 (40) 에 작용하는 비틀림 변위를 비교한 그래프를 나타낸다. 여기서 말하는「비틀림 변위」란, 전지 팩 (40) 의 차폭 방향 중앙부에서, 또한 높이 방향 중앙부에 있어서 전후 방향으로 연장되는 가상 중심축을 중심으로, 정면에서 보아 또는 배면에서 보아, 케이스 (42) 의 전단부 및 후단부가 서로 역방향으로 회전한 경우 (즉 비틀린 경우) 에 있어서의 가장 높은 부위와 가장 낮은 부위의 상하 방향을 따른 거리의 비율을, 모노코크차를「5」로서 나타낸 것이다. 이 도 6 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 전지 탑재 구조 (10) 에 의해 지지된 전지 팩 (40) 에 작용하는 비틀림 변위는, 일반적으로 프레임차 (종래) 보다 비틀리기 어렵다 (비틀림 변위가 작다) 고 알려진 모노코크차의 경우보다 작아져 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 관련된 전지 탑재 구조 (10) 에 의하면, 프레임차 (12) 의 험로 주행시에 있어서의 조타 안정 성능의 확보와 전지 팩 (40) 의 보호를 양립시킬 수 있다. 또한, 본 실시형태에 관련된 전지 탑재 구조 (10) 는, 차체 프레임 (20) 에 있어서의 비틀림에 의한 변위량이 매우 작은 에어리어 (비틀림의 마디) 에 서브 프레임 (30) 을 설치하는 것만으로 되기 때문에, 다대한 질량 증가 및 제조 비용의 증가도 억제할 수 있고, 프레임차 (12) 에 있어서의 경량화 및 저비용화도 도모할 수 있다.

또, 그 서브 프레임 (30) 은, 제 1 프레임 (32) 의 전단부에 형성되어 차폭 방향으로 연장되는 제 1 연결부 (36) 와, 제 1 프레임 (32) 의 후단부에 형성되어 차폭 방향으로 연장되는 제 2 연결부 (38) 를 갖고 있다. 그리고, 제 1 연결부 (36) 의 차폭 방향 외측 단부와 제 2 프레임 (34) 의 차폭 방향 외측 단부가 각각 사이드 레일 (14) (플랜지부 (14D) 및 장출부 (15) 를 포함한다) 과 체결 (결합) 되고, 제 2 연결부 (38) 의 차폭 방향 외측 단부가 제 2 크로스 멤버 (26) 와 체결 (결합) 되어 있다. 따라서, 그 서브 프레임 (30) 에 의해, 중량물인 전지 팩 (40) 을 안정적으로 지지할 수 있다.

또, 전지 팩 (40) 이 제 1 프레임 (32) 과 제 2 프레임 (34) 과 제 1 연결부 (36) 의 차폭 방향 내측 부분과 제 2 연결부 (38) 의 차폭 방향 내측 부분에 체결 (결합) 되어 있다 (도 4 에 있어서의「●」참조). 여기서, 제 1 프레임 (32) 과 제 2 프레임 (34) 과 제 1 연결부 (36) 의 차폭 방향 내측 부분과 제 2 연결부 (38) 의 차폭 방향 내측 부분의 전지 팩 (40) 의 체결 부위 (결합 부위) 는, 비틀림에 의한 변위량이 매우 작은 에어리어 내의 부위이다.

특히, 제 1 프레임 (32) 및 제 2 프레임 (34) 은「비틀림의 마디」에 위치하고 있고, 제 1 프레임 (32) 과 제 2 프레임 (34) 의 전지 팩 (40) 의 체결 부위 (결합 부위) 는, 비틀림에 의한 변위량이 매우 작은 에어리어 중에서도, 보다 변위량이 작은 에어리어 E 내에 위치하고 있다. 따라서, 프레임차 (12) 의 험로 주행시 등에 있어서, 차체 프레임 (20) 이 비틀려도, 전지 팩 (40) 이 파손될 우려를 더욱 저감시킬 수 있어, 전지 팩 (40) 에 대한 보호 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 이 서브 프레임 (30) 은, 차체 프레임 (20) 의 상방측에 형성되어 있다. 따라서, 노면에 대해 전지 팩 (40) 을 크게 이격시킬 수 있기 때문에, 전지 팩 (40) 에 대한 보호 성능을 향상시킬 수 있다. 또, 제 1 프레임 (32) 이 제 2 프레임 (34) 보다 강성이 높게 되어 있다. 따라서, 프레임차 (12) 의 험로 주행시 등에 있어서, 차체 프레임 (20) 이 비틀려도, 전지 팩 (40) (케이스 (42)) 에 전후 방향으로 나열되어 수용되어 있는 복수의 전지 셀 (50) 이 물결치듯이 움직이는 것을 억제할 수 있다.

본 실시형태에 관련된 전지 탑재 구조 (10) 의 작용은 이상과 같지만, 서브 프레임 (30) 은, 도 7 에 나타내는 제 1 변형예와 같이, 차체 프레임 (20) 의 상하 방향 중도부에 형성되어 있어도 된다. 구체적으로 설명하면, 각 사이드 레일 (14) 의 전방부 (14A) 측의 차폭 방향 내측을 향하는 내면에 있어서의 상하 방향 중도부로부터 차폭 방향 내측으로 돌출된 플랜지부 (14E) 에 제 1 연결부 (36) 의 차폭 방향 외측 단부가 각각 상방측으로부터 예를 들어 2 개의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 되어 있다.

마찬가지로, 각 사이드 레일 (14) 의 후방부 (14B) 측의 차폭 방향 내측을 향하는 내면에 있어서의 상하 방향 중도부로부터 차폭 방향 내측으로 돌출된 플랜지부 (14F) 에 제 2 연결부 (38) 의 차폭 방향 외측 단부가 각각 상방측으로부터 예를 들어 2 개의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 되어 있다. 그리고, 각 사이드 레일 (14) 의 중앙부 (14C) 측의 차폭 방향 내측을 향하는 내면에 있어서의 상하 방향 중도부로부터 차폭 방향 내측으로 돌출된 플랜지부 (14G) 에 제 2 프레임 (34) 의 차폭 방향 외측 단부가 각각 상방측으로부터 예를 들어 3 개의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 되어 있다.

이로써, 측면에서 보아 서브 프레임 (30) 이 차체 프레임 (20) (사이드 레일 (14)) 보다 상방측 및 하방측으로 돌출되는 일 없이, 그 차체 프레임 (20) 의 내방측에 배치된다. 따라서, 상기 실시형태의 경우보다, 서브 프레임 (30) (전지 팩 (40)) 이 하방측으로 이동한 만큼, 차실측의 상하 방향의 공간을 넓게 채용할 수 있다. 또, 상기 실시형태의 경우보다, 서브 프레임 (30) 이 하방측으로 이동하지만, 노면에 대해서는 전지 팩 (40) 을 이격시킬 수 있게 되어 있기 때문에, 전지 팩 (40) 에 대한 보호 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 도시는 생략하지만, 제 2 크로스 멤버 (26) 가 폐단면 형상으로 형성되어 있는 경우에는, 그 제 2 크로스 멤버 (26) 의 하면에 있어서의 차폭 방향 외측 단부에 제 2 연결부 (38) 의 차폭 방향 외측 단부를 각각 하방측으로부터 예를 들어 2 개의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 하도록 해도 된다. 그 때, 제 2 크로스 멤버 (26) 의 하면의 높이 위치가 적절한 높이 위치로 되어 있지 않으면, 제 2 크로스 멤버 (26) 는, 그 높이를 적절히 변경해도 된다.

또, 서브 프레임 (30) 은, 도 8 에 나타내는 제 2 변형예와 같이, 차체 프레임 (20) 의 하방측에 형성되어 있어도 된다. 구체적으로 설명하면, 각 사이드 레일 (14) 의 전방부 (14A) 측의 하면과, 그 하면으로부터 차폭 방향 내측으로 돌출된 플랜지부 (14H) 에, 제 1 연결부 (36) 의 차폭 방향 외측 단부가 각각 하방측으로부터 예를 들어 합계 2 개의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 되어 있다.

또, 각 사이드 레일 (14) 의 후방부 (14B) 측의 하면으로부터 차폭 방향 내측으로 돌출된 플랜지부 (14J) 에 제 2 연결부 (38) 의 차폭 방향 외측 단부가 각각 하방측으로부터 예를 들어 합계 2 개의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 되어 있다. 그리고, 각 사이드 레일 (14) 의 중앙부 (14C) 측의 하면과, 장출부 (15) 와는 상하 반대로 형성된 장출부 (17) 의 하면에, 제 2 프레임 (34) 의 차폭 방향 외측 단부가 각각 하방측으로부터 예를 들어 합계 3 개의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 되어 있다.

이로써, 측면에서 보아 서브 프레임 (30) 이 차체 프레임 (20) (사이드 레일 (14)) 의 하방측에 배치되기 때문에, 전지 팩 (40) 이 차체 프레임 (20) 의 내방측에 배치된다. 바꾸어 말하면, 측면에서 보아 전지 팩 (40) (케이스 (42)) 의 높이 방향에 있어서의 적어도 일부가 차체 프레임 (20) 과 오버랩되고, 그 전지 팩 (40) (케이스 (42)) 의 좌우의 측벽 (44), 전벽 (46), 후벽 (48) 의 높이 방향에 있어서의 적어도 일부가 차체 프레임 (20) 으로 둘러싸인다.

따라서, 전지 팩 (40) 의 탑재 안정 성능을 향상시킬 수 있음과 함께, 프레임차 (12) 의 충돌시에 있어서의 전지 팩 (40) 에 대한 보호 성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 프레임차 (12) 에 대해 전후 방향이나 차폭 방향으로 충돌 하중이 입력되어도, 그 충돌 하중으로부터 전지 팩 (40) 을 보다 효과적으로 보호할 수 있다.

또한, 상기와 마찬가지로 도시는 생략하지만, 제 2 크로스 멤버 (26) 가 폐단면 형상으로 형성되어 있는 경우에는, 그 제 2 크로스 멤버 (26) 의 하면에 있어서의 차폭 방향 외측 단부에 제 2 연결부 (38) 의 차폭 방향 외측 단부를 각각 하방측으로부터 예를 들어 2 개의 볼트 등의 체결 수단에 의해 체결 (결합) 하도록 해도 된다. 그 때, 제 2 크로스 멤버 (26) 의 하면의 높이 위치가 적절한 높이 위치로 되어 있지 않으면, 제 2 크로스 멤버 (26) 는, 그 높이를 적절히 변경해도 된다.

또, 서브 프레임 (30) 은, 제 1 프레임 (32), 제 2 프레임 (34), 제 1 연결부 (36), 제 2 연결부 (38) 가 용접 등에 의해 일체적으로 접합되어 구성되는 것으로 한정되는 것은 아니고, 제 1 프레임 (32), 제 2 프레임 (34), 제 1 연결부 (36), 제 2 연결부 (38) 가운데, 적어도 제 1 프레임 (32) 과 제 2 프레임 (34) 이 일체 성형되어 구성되어 있어도 된다. 이것에 의하면, 제 1 프레임 (32) 과 제 2 프레임 (34) 이 일체 성형되어 있지 않은 경우에 비해, 서브 프레임 (30) 의 성형성 (치수 정밀도) 을 향상시킬 수 있음과 함께, 부품 점수를 삭감할 수 있다.

이상, 본 실시형태에 관련된 프레임차 (12) 의 전지 탑재 구조 (10) 에 대해, 도면을 기초로 설명했지만, 본 실시형태에 관련된 프레임차 (12) 의 전지 탑재 구조 (10) 는, 도시한 것으로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서, 적절히 설계 변경 가능한 것이다. 예를 들어, 서브 프레임 (30) 에 있어서, 제 1 프레임 (32) 과 제 2 프레임 (34) 이 체결, 접착 등에 의해 일체적으로 구성되어 있어도 되고, 제 1 프레임 (32) 과 제 1 연결부 (36) 및 제 2 연결부 (38) 가 각각 체결, 접착 등에 의해 일체적으로 구성되어 있어도 된다.

또, 도시는 생략하지만, 전지 팩 (40) 은, 서브 프레임 (30) 에 매달린 상태가 되도록 체결 (결합) 되어 있어도 된다. 이 경우, 칸막이판 (52, 54) 은, 케이스 (42) 의 천장벽으로부터 소정의 높이 (저벽에 근접하는 높이) 로 일체적으로 늘어뜨려져 설치되어 있으면 된다. 또, 이 경우, 전지 팩 (40) 의 하방측에는, 통상보다 강도가 높은 언더 커버가 설치되는 것이, 전지 팩 (40) 을 보호하는 관점에서 바람직하다.

Claims (8)

1. 프레임차 (12) 에 있어서의 전지 탑재 구조 (10) 로서,
   차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 사이드 레일 (14) 과, 상기 사이드 레일 (14) 의 차량 전방측 부분을 차폭 방향으로 연결하는 제 1 크로스 멤버 (24) 와, 상기 사이드 레일 (14) 의 차량 후방측 부분을 차폭 방향으로 연결하는 제 2 크로스 멤버 (26) 를 갖는 차체 프레임 (20) 과,
   상기 차체 프레임 (20) 의 차폭 방향 중앙부에서 차량 전후 방향으로 연장되는 제 1 프레임 (32) 과, 상기 제 1 프레임 (32) 의 차량 전후 방향 중앙부에서 차폭 방향으로 연장되는 제 2 프레임 (34) 을 갖고, 상기 제 1 크로스 멤버 (24) 와 상기 제 2 크로스 멤버 (26) 의 사이에 형성된 서브 프레임 (30) 과,
   상기 서브 프레임 (30) 에 차량 하방측으로부터 지지된 전지 팩 (40) 을 포함하는, 전지 탑재 구조 (10).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 서브 프레임 (30) 은,
   상기 제 1 프레임 (32) 의 차량 전방측 단부에 형성되고, 차폭 방향으로 연장되는 제 1 연결부 (36) 와,
   상기 제 1 프레임 (32) 의 차량 후방측 단부에 형성되고, 차폭 방향으로 연장되는 제 2 연결부 (38) 를 갖고,
   상기 제 1 연결부 (36) 의 차폭 방향 외측 단부와 상기 제 2 프레임 (34) 의 차폭 방향 외측 단부가 상기 사이드 레일 (14) 과 결합되고, 상기 제 2 연결부 (38) 의 차폭 방향 외측 단부가 상기 제 2 크로스 멤버 (26) 와 결합되어 있는, 전지 탑재 구조 (10).
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 전지 팩 (40) 은, 상기 제 1 프레임 (32) 과 상기 제 2 프레임 (34) 과 상기 제 1 연결부 (36) 의 차폭 방향 내측 부분과 상기 제 2 연결부 (38) 의 차폭 방향 내측 부분에 결합되어 있는, 전지 탑재 구조 (10).
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 서브 프레임 (30) 은, 상기 차체 프레임 (20) 의 차량 상방측에 형성되어 있는, 전지 탑재 구조 (10).
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 서브 프레임 (30) 은, 상기 차체 프레임 (20) 의 차량 상하 방향 중도부에 형성되어 있는, 전지 탑재 구조 (10).
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 서브 프레임 (30) 은, 상기 차체 프레임 (20) 의 차량 하방측에 형성되어 있는, 전지 탑재 구조 (10).
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 프레임 (32) 은, 상기 제 2 프레임 (34) 보다 강성이 높은, 전지 탑재 구조 (10).
8. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 서브 프레임 (30) 은, 적어도 상기 제 1 프레임 (32) 과 상기 제 2 프레임 (34) 이 일체 성형되어 구성되어 있는, 전지 탑재 구조 (10).

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