JPH1059220A - バッテリーフレームのシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 断面矩形の溝に発泡性を有するシール材を充
填成形した場合、シール材の発泡時においてシール材が
溝の開口部から横方向に広がる状態となり、発泡高さを
管理することが難しいと共に、発泡後のシール材が剥離
しやすいという問題があった。 【解決手段】 電気自動車の車体フロアの下部に取り付
けて複数のバッテリーを収納するバッテリーフレーム１
０の上面に、その長手方向に沿ってシール用溝２０を形
成し、シール用溝２０に、発泡性を有するシール材Ｅを
充填成形したバッテリーフレームのシール構造におい
て、シール用溝２０を、その長手方向に直交する断面に
おける開口幅を内部の幅よりも小さく形成したバッテリ
ーフレームのシール構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車の車体
フロアに取り付けられて複数のバッテリーを収納するの
に用いられるバッテリーフレームのシール構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】電気自動車のバッテリーフレームは、例
えば、複数の枠部材を車体フロアの形状に対応して組み
合わせた構成になっており、車体フロアの下部に取り付
けられると共に、その枠内に複数のバッテリーを収納す
るようになっている。

【０００３】また、この種のバッテリーフレームにおい
ては、バッテリーを水から保護するためにシール構造が
設けられる。このシール構造としては、車体フロアとの
接触面であるバッテリーフレームの上面に、その長手方
向に沿って３本の溝を形成して、両側２本の溝に発泡性
を有するシール材を充填成形したものがあり、中央の溝
を水抜き用とすることにより、外側のシール材を越えて
浸入した水を中央の溝から排出するとともに内側のシー
ル材にかかる水圧を低減させ、全体の水密性能を高める
ようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したよ
うな従来のバッテリーフレームのシール構造では、断面
矩形の溝に発泡性を有するシール材を充填成形していた
ため、シール材の発泡時においてシール材が溝の開口部
から横方向に広がる状態となり、発泡高さを管理するこ
とが難しいと共に、発泡後のシール材が剥離しやすいと
いう問題があり、このような問題を解決することが課題
であった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、上記従来の課題に着目して成
されたもので、電気自動車のバッテリーフレームに設け
たシール用溝において、発泡性を有するシール材の安定
した発泡高さを得ることができると共に、発泡後のシー
ル材の剥離強度を高めることができるバッテリーフレー
ムのシール構造を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるバッテリ
ーフレームのシール構造は、請求項１として、電気自動
車の車体フロアの下部に取り付けて複数のバッテリーを
収納するバッテリーフレームの上面に、その長手方向に
沿ってシール用溝を形成し、シール用溝に、発泡性を有
するシール材を充填成形したバッテリーフレームのシー
ル構造において、シール用溝を、その長手方向に直交す
る断面における開口幅を内部の幅よりも小さく形成した
構成とし、請求項２として、シール用溝の内部側面を傾
斜面にした構成とし、請求項３として、シール用溝の内
部底面に突起部を設けた構成とし、請求項４として、シ
ール用溝は、内部側面の傾斜角度を５０〜７０度とし、
内部底面の中央に突起部を有している構成としており、
上記の構成を課題を解決するための手段としている。

【０００７】

【発明の作用】本発明の請求項１に係わるバッテリーフ
レームのシール構造では、シール用溝の開口幅を内部の
幅よりも小さくし、このシール用溝にシール材を充填成
形することにより、シール材の発泡時においてシール材
がシール用溝の開口部から横方向に広がるのを防止し
て、所定の発泡高さが得られるようになると共に、発泡
後のシール材がシール用溝から剥離しにくくなる。

【０００８】本発明の請求項２に係わるバッテリーフレ
ームのシール構造では、シール用溝の内部側面を傾斜面
としたことにより、シール材の発泡が円滑に且つ方向性
をもって行われることとなり、所定の発泡高さが得られ
るようになると共に、発泡後のシール材がシール用溝か
ら剥離しにくくなる。また、シール用溝は、内部側面を
傾斜面とすることで、長手方向に直交する断面におい
て、矩形の場合に比べて断面積を小さくし得ることとな
り、その分シール材の使用量を削減し得る。

【０００９】本発明の請求項３に係わるバッテリーフレ
ームのシール構造では、シール用溝の内部底面に突起部
を設けたことにより、シール材とシール用溝の内面との
接触面積が拡大されて剥離強度がより高められると共
に、断面積が小さくなってシール材の使用量を削減し得
ることとなる。

【００１０】本発明の請求項４に係わるバッテリーフレ
ームのシール構造では、請求項１〜３と同様に、傾斜面
によってシール材の発泡が円滑に且つ方向性をもって行
われることとなり、シール材の発泡時においてシール材
がシール用溝の開口部から横方向に広がるのを防止し
て、所定の発泡高さが得られるようになると共に、発泡
後のシール材がシール用溝から剥離しにくくなり、ま
た、突起部によってシール材とシール用溝の内面との接
触面積が拡大されて剥離強度がより高められると共に、
断面積が小さくなってシール材の使用量を削減し得るこ
ととなる。

【００１１】

【発明の効果】本発明の請求項１に係わるバッテリーフ
レームのシール構造によれば、シール材の発泡時におい
てシール材がシール用溝の開口部から横方向に広がるの
を防止して、安定したシール材の発泡高さを得ることが
でき、これにより車体フロアとの間で良好な水密性能を
得ることができる。また、シール用溝の開口幅を小さく
したので、発泡後のシール材がシール用溝から剥離しに
くい状態となり、シール材の剥離強度を大幅に高めるこ
とができる。

【００１２】本発明の請求項２に係わるバッテリーフレ
ームのシール構造によれば、傾斜面によってシール材の
発泡が円滑に且つ方向性をもって行われることとなり、
安定した発泡高さが得られるようになると共に、発泡後
のシール材の剥離強度を高めることができる。また、シ
ール用溝の内部側面を傾斜面とすることから、長手方向
に直交する断面において、矩形の場合に比べて断面積を
小さくすることが可能になり、その分シール材の使用量
を削減することができ、低コスト化などにも貢献し得
る。

【００１３】本発明の請求項３に係わるバッテリーフレ
ームのシール構造によれば、請求項１および２と同様の
効果が得られるうえに、突起部を設けたことにより、シ
ール材とシール用溝の内面との接触面積が拡大されて剥
離強度をより高めることができると共に、断面積を小さ
くしてシール材の使用量をさらに削減することができ
る。

【００１４】本発明の請求項４に係わるバッテリーフレ
ームのシール構造によれば、請求項１〜３と同様に、傾
斜面によってシール材の発泡を円滑に且つ方向性をもっ
て行わせることができ、シール材の発泡時においてシー
ル材がシール用溝の開口部から横方向に広がるのを防止
して、安定した発泡高さを得ることができると共に、発
泡後のシール材がシール用溝から剥離しにくい状態とな
り、シール材の剥離強度を大幅に高めることができる。
また、突起部によってシール材とシール用溝の内面との
接触面積を拡大して剥離強度をより高めることができる
と共に、断面積を小さくしてシール材の使用量を削減す
ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明に係わるバッ
テリーフレームのシール構造の一実施例を説明する。

【００１６】図２は電気自動車の車体フロアを示すもの
であって、車体フロアは、フロアパネル１の下側にフロ
アメンバ２が接合される。フロアメンバ２は、両側部に
前後方向に沿って設けたサイドメンバ３と、両サイドメ
ンバ３，３の間に取り付けた車幅方向の３つのクロスメ
ンバ４，５，６を備えており、クロスメンバ５とサイド
メンバ３の間には、Ｌ字状のサブメンバ７が設けてあ
る。また、各サイドメンバ３の外側壁には、複数のアウ
トリガー８を介してサイドシル９が取り付けてある。

【００１７】上記車体フロアの下部には、バッテリーフ
レーム１０が設けられる。バッテリーフレーム１０は、
例えばアルミニウム合金製の押出材から成る複数のメン
バで形成されており、サイドメンバ３、クロスメンバ
４，６に着脱可能に取り付けられる。

【００１８】バッテリーフレーム１０は、両側部に、前
後方向に沿うフレームとしてのサイドフレーム１１を備
えると共に、前部と後部に、各々車幅方向に沿うフレー
ムとしてのフロントフレーム１２とリヤフレーム１３を
備えており、各サイドフレーム１１の後端に、リヤフレ
ーム１３に接続されるフレームとしてのＬ字状のサブフ
レーム１４が設けてある。

【００１９】また、両サイドフレーム１１間には、車幅
方向に沿って横フレーム１５が設けてあり、この横フレ
ーム１５間および横フレーム１５とリヤフレーム１３の
間には、前後方向に沿って縦フレーム１６が設けてあ
る。そして、格子状に配置された横フレーム１５と縦フ
レーム１６とによって複数のバッテリー１７の収納部１
８が区画形成され、各収納部１８に２個１組でバッテリ
ー１７が取り付けブラケット１９によって固定されるよ
うになっている。

【００２０】上記バッテリーフレーム１０のシール構造
としては、バッテリーフレーム１０の周囲を構成するサ
イドフレーム１１、フロントフレーム１２、リヤフレー
ム１３およびサブフレーム１４の上面にシール用溝を形
成し、このシール用溝にシール材を設ける。すなわち、
図１にサイドフレーム１１を例示して説明すると、サイ
ドフレーム１１の長手方向に沿ってシール用溝２０が形
成してあり、このシール用溝２０には発泡性を有するシ
ール材が充填成形される。なお、シール用溝２０は、例
えば、サイドフレーム１１の長手方向に沿って３本形成
され、両側２本にシール材を充填成形すると共に、中央
は水抜き用の溝として用いられる。

【００２１】シール用溝２０は、その長手方向に直交す
る断面において、開口幅が内部の幅よりも小さく形成し
てある。より詳しくは、シール用溝２０は、両側の内部
側面２０ａ、２０ａが傾斜面になっていると共に、内部
底面２０ｂの中央に突起部Ａが形成してある。図１に示
す突起部Ａは矩形状である。そして、シール用溝２０に
は、発泡性を有するシール材を充填し、図１中に仮想線
で示すように、シール材Ｅをシール用溝２０から突出す
る状態に発泡させる。

【００２２】このように、当該バッテリーフレームのシ
ール構造では、シール用溝２０の開口幅を内部の幅より
も小さくしているので、このシール用溝２０に充填した
シール材Ｅの発泡時において、シール材Ｅがシール用溝
２０の開口部から横方向に広がることがなく、とくに内
部側面２０ａを傾斜面にしているので、シール材Ｅの発
泡が内部側面２０ａに沿って円滑に且つ方向性をもって
行われ、所定の発泡高さｈが安定して得られる。これに
より、バッテリーフレーム１０は、車体フロアとの間に
おいて良好な水密性能が得られることとなる。

【００２３】また、上記のシール構造では、開口幅が内
部の幅よりも小さいというシール用溝２０の断面形状自
体で、発泡後のシール材Ｅがシール用溝２０から剥離し
にくくなっているうえに、傾斜した内部側面２０ａおよ
び突起部Ａによってシール用溝２０の内面とシール材Ｅ
との接触面が拡大されているので、これにより剥離強度
がより一層高いものとなっている。

【００２４】さらに、上記のシール構造では、シール用
溝２０の内部側面２０ａを傾斜面とすることで、矩形の
場合に比べて断面積を小さくし得ることとなり、しか
も、突起部Ａによっても断面積が小さくなるので、その
分シール材Ｅの使用量が削減され、シール材Ｅの節約に
よる低コスト化なども実現する。

【００２５】ここで、当該バッテリーフレームのシール
構造において、シール材の所定の発泡高さおよび剥離強
度を得るために、シール用溝の諸寸法などを異ならせて
実験を行った。

【００２６】まず、シール用溝における制御因子として
は、図３に示すように、シール用溝２０の長手方向の断
面において、内部側面２０ａの傾斜角度（溝角度）Ｃ、
溝深さＤ、内部底面２０ｂの幅（溝幅）Ｆ、および突起
部Ａの有無を挙げている。また、シール材Ｅにおける制
御因子としては、塗布量（充填率）Ｂ、材料（Ｅ）、発
泡温度Ｇ、および塗布速度Ｈを挙げている。なお、シー
ル材Ｅとしては、イ；常温発砲タイプ、ロ；加熱発砲タ
イプの材料を用いた。そして、シール用溝２０およびシ
ール材Ｅの各制御因子について異なる水準を設定した。
その設定内容を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】次に、表１に示す各制御因子と各水準とを
組み合わせた。その組み合わせを表２に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】そして、表２に示す各組み合わせについ
て、図４に示す治具３０を用いて実験を行った。治具３
０は、シール用溝の内部底面を形成する基盤３１に対し
て、シール用溝の内部側壁を形成する一対の溝形成用部
材３２，３２と、突起部形成用部材３３を各々着脱可能
としたものであって、溝形成用部材３２には、各水準に
対応した傾斜角度を有するものが用意してある。

【００３１】また、誤差因子として、治具の温度および
雰囲気温度を、治具温度常温および雰囲気温度常温、
雰囲気温度のみ１０℃上昇、治具温度のみ１０℃上
昇、治具温度常温および雰囲気温度常温ともに１０℃
上昇と選定し、これらの条件で実験を行った。

【００３２】実験の結果を図５〜図７に示す。なお、図
５および図６におけるＳＮ比は、品質工学上のＳＮ比を
示し、ばらつきをどれだけ抑制することができたかのレ
ベルとして用いている。ＳＮ比が高い程、狙った品質レ
ベルへばらつきなく達することができる。また、図５に
おける感度は、目標値にどれだけ近づけるかという指標
として用いている。感度が高ければ目標値により近づけ
る。

【００３３】図５は、実験の解析データに基づいて作成
した発泡高さの要因効果図であって、まず、ＳＮ比優先
条件により、Ａ２，Ｂ１，Ｃ２，Ｄ３，Ｅ１，Ｆ２，Ｇ
２，Ｈ２の水準を選択した場合が最も発泡高さの安定性
を確保できる。とりわけＣ；溝角度については、２水準
（６０度）の時が最適値であることがわかる。

【００３４】図６（ａ）は、実験の解析データに基づい
て作成した塗布効率の要因効果図であって、これによる
と、ＳＮ比優先条件より、Ａ１，Ｂ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｅ
１，Ｆ１，Ｇ２，Ｈ１の水準を選定した場合が最も塗布
効率を安定的に向上できることがわかる。Ｃ；溝角度に
ついては、１および２の水準（４５度，６０度）の時が
ほぼ同様の効果が得られている。

【００３５】図６（ｂ）は、実験の解析データに基づい
て作成した引き抜き力（剥離強度）の要因効果図であっ
て、これによると、ＳＮ比優先条件より、Ａ１，Ｂ１，
Ｃ１，Ｄ３，Ｅ１，Ｆ２，Ｇ２１Ｈ１の水準を選定した
場合が最も引き抜き力を安定的に向上できることがわか
る。Ｃ；溝角度については、１水準（４５度）の時が最
適値であることがわかる。

【００３６】以上の結果に基づいて、各特性への寄与率
が高く且つ各特性で最適値の異なる因子Ａ（１，２）、
Ｂ（２，３）、Ｄ（１，３）、Ｇ（２，３）を組み合わ
せて各々の特性の推測値を算出した。なお、その他の因
子は、最適値もしくは現実的な設定のしやすさを考慮し
て一定（Ｃ２，Ｅ１，Ｆ２，Ｈ１）とした。その結果を
表３に示す。

【００３７】

【表３】

【００３８】表３により、Ｎｏ．の組み合わせが最適
であることが判明した。また、Ｎｏ．（発泡温度を常
温化、よりＧ２→Ｇ３）の組み合わせについても、若
干塗布効率と引き抜き力が低下するが使用可能なレベル
であることが判明した。

【００３９】すなわち、突起部Ａを有りとし、シール材
の塗布量（充填率）Ｂを１２５％とし、シール用溝の内
部側面の傾斜角度（溝角度）Ｃを６０度とし、シール用
溝の溝深さＤを３ｍｍとし、シール材の材料Ｅをイ；常
温発砲タイプとし、内部底面の幅（溝幅）Ｆを７ｍｍと
し、シール材の発泡温度Ｇを６０度または３０度（常
温）とし、シール材の塗布速度Ｈを１００ｍｍ／ｓと設
定すれば、シール用溝においてシール材を最適な状態で
充填成形することができ、以下の予想品質水準が得られ
る。

【００４０】 発泡高さ ６．２８±０．３０ｍｍ（６０度発泡時） ６．２９±０．３３ｍｍ（常温発泡時） 塗布効率 ３．０ｍｍ^２／ｇ（６０度発泡時） ３．０ｍｍ^２／ｇ（常温発泡時） 引き抜き力 １９．６ｋｇｆ／ｍ（６０度発泡時） １８．５ｋｇｆ／ｍ（常温発泡時） 以上の実験および解析の結果から考察すると、発泡高さ
の確保については、その安定性に寄与するものは溝角度
Ｃとシール材の材料Ｆであり、溝角度Ｃを６０度とし且
つ溝深さを３ｍｍとして、イ；常温発砲タイプのシール
材Ｅを適用したときが最も安定することが判明した。逆
に寄与率は低くなるが突起部Ａがある場合には若干安定
性が低下することが判明した。また、発泡高さの確保に
は、シール材Ｅの塗布量Ｂおよび溝深さＤの寄与率も高
く、塗布量Ｂが１５０％で且つ溝深さＤが２ｍｍのとき
が最も高くなる。ただし、目標の発泡高さが５．５〜７
ｍｍの範囲である場合には、塗布量Ｂを１２５％とし且
つ溝深さＤを３ｍｍとすれば目標を達成し得ることが判
明した。

【００４１】次に、塗布効率の安定性（向上）に寄与す
るのは溝角度Ｃと溝深さＤであり、溝角度Ｃを６０度と
し且つ溝深さを極力小さくした場合が最も塗布効率が高
くなる。ただし、溝深さＤは小さくすると上記した発泡
高さを得ることが不可能となるため、３ｍｍとした場合
の塗布効率の最大点を選定した。また、引き抜き力の安
定性（向上）に寄与するのは突起部Ａの有無、溝角度Ｃ
および溝深さであり、突起部Ａを有りとし、溝角度Ｃを
４５度とし且つ溝深さＤを３ｍｍとした場合が最も引き
抜き力が大きくなる。

【００４２】このような点を考慮して、当該バッテリー
フレームのシール構造では、シール用溝の内部側面の傾
斜角度（溝角度）を図７に示すようにＳＮ比−１以上と
なる５０〜７０度としている。

【００４３】なお、突起部Ａとしては、図１に示すよう
な正方形状のものや、図３に示すような台形状のものに
することができ、その諸寸法にあっては、上記した溝深
さ、溝幅および溝角度の範囲で形成されるシール用溝に
おいて、所定の発泡高さ、塗布効率および引き抜き力が
大きく変化しない範囲として、図３に示す上辺Ｐを１．
５〜２ｍｍ、下辺Ｑを２〜４ｍｍ、および高さＲを１．
５〜２ｍｍとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるバッテリーフレームのシール構
造の一実施例を説明するシール用溝の断面図である。

【図２】電気自動車の車体フロアを分解状態にして説明
する斜視図である。

【図３】シール用溝の諸寸法を説明するための断面図で
ある。

【図４】シール用溝およびシール材の実験に用いる治具
を説明する斜視図である。

【図５】実験の解析データに基づいて作成した発泡高さ
の要因効果図である。

【図６】実験の解析データに基づいて作成した塗布効率
の要因効果図（ａ）および（ｂ）引き抜き力の要因効果
図である。

【図７】発砲高さ、塗布効率および引き抜き力について
シール用溝の溝角度の大きさとＳＮ比との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１０ バッテリーフレーム ２０ シール用溝 ２０ａ 内部側面 ２０ｂ 内部底面 Ａ 突起部 Ｅ シール材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気自動車の車体フロアの下部に取り付
   けて複数のバッテリーを収納するバッテリーフレームの
   上面に、その長手方向に沿ってシール用溝を形成し、シ
   ール用溝に、発泡性を有するシール材を充填成形したバ
   ッテリーフレームのシール構造において、シール用溝
   を、その長手方向に直交する断面における開口幅を内部
   の幅よりも小さく形成したことを特徴とするバッテリー
   フレームのシール構造。
2. 【請求項２】 シール用溝の内部側面を傾斜面にしたこ
   とを特徴とする請求項１に記載のバッテリーフレームの
   シール構造。
3. 【請求項３】 シール用溝の内部底面に突起部を設けた
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリー
   フレームのシール構造。
4. 【請求項４】 シール用溝は、内部側面の傾斜角度を５
   ０〜７０度とし、内部底面の中央に突起部を有している
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバッ
   テリーフレームのシール構造。