JP2009029275A - 車両搭載機器の固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の衝突時においても、車両搭載機器の保護を図ることができる車両搭載機器の固定構造を提供する。
【解決手段】車両搭載機器の固定構造２０は、載置テーブル２５と、インバータ７２０と載置テーブル２５との連結状態を解除可能にインバータ７２０と載置テーブル２５とを連結固定可能なピン部材２７ａ，２７ｂと、エンジンマウントが占める第１領域と異なる第２領域に向けて延び、連結状態が解除されたインバータ７２０を前記第２領域に向けて案内可能な案内部材２９とを備え、案内部材２９は、インバータ７２０に形成された凸部７２０Ｂを受け入れ可能な溝部２８ａと、インバータ７２０に形成された溝部内に受け入れられる凸部との一方を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両搭載機器の固定構造に関し、特に衝突時における車両搭載機器の保護が図られた車両搭載機器の固定構造に関する。

従来から衝突時において、車室への影響等を考慮した車両搭載機器の固定構造が各種提案されている。たとえば、特開平６−２７０６９７号公報に記載された電気自動車の補機部品配置構造においては、エンジンルーム内に配置されたインバータ、補機バッテリ、エアコン用インバータ等の複数の補機部品同士をリンク機構を介して接続している。

そして、フロントボディが圧縮変形した場合には、各補機部品は、リンクの作用によって、それぞれ、車両の前後方向軸線から外れる方向へ移動する。これにより、補機部品を介して、室内に伝達される衝撃荷重を低減することができる。

また、特開２００１−９７０５２号公報に記載された車載用補機部品の取付構造においては、インバータを、その長手方向が車両の前後方向に対して傾斜した状態でサスタワーの直前に配置する。そして、エンジンルームが圧縮変形した際に、インバータがフロントサイドメンバに対して移動可能としている。

これにより、外部から衝撃が加えられた際に、インバータがサスタワーによって支持されることになり、インバータを介してトーボードに衝撃が伝達されることが抑制されている。

さらに、特開平１０−１６６８９号公報に記載された組電池の取付け構造においては、組電池の周囲をカプセルで取り囲んだ状態で収容容器に収容し、この収容ケースをスプリングを介して、車体のボディに固定している。これにより、衝突時において、組電池の崩壊を抑制している。
特開平６−２７０６９７号公報 特開２００１−９７０５２号公報 特開平１０−１６６８９号公報

しかし、上記特開平６−２７０６９７号公報に記載された電気自動車の補機部品配置構造においては、大きな衝撃力が加えられると、リンク機構は、破損することが考えられる。結果として、車両が衝突した際に、各補機機器同士が接触し、補機機器が破損する恐れがある。

さらに、特開２００１−９７０５２号公報に記載された車載用補機部品の取付構造においては、インバータの移動可能な領域は小さく、衝突の程度によっては、インバータと他の搭載機器とで挟まれることで、インバータの保護を十分に図ることができないおそれがある。

また、特開平１０−１６６８９号公報に記載された組電池の取付け構造においては、衝突した他の車両や、当該組電池の前方に位置する他の車両搭載機器が組電池にまで達し、組電池をさらに後方に向けて押圧した際に、組電池が損傷するおそれがある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両の衝突時においても、車両搭載機器の保護を図ることができる車両搭載機器の固定構造を提供することである。

本発明に係る車両搭載機器の固定構造は、車両本体に固定され、車両搭載機器が載置される載置台と、特定の一方向に向けて車両搭載機器が押圧されることで、車両搭載機器と載置台との連結状態を解除可能に車両搭載機器と載置台とを連結固定可能な固定機構とを備える。さらに、この車両搭載機器の固定機構は、車両搭載機器に対して一方向後方側に配置された後方部材が占める第１領域と異なる第２領域に向けて延び、連結状態が解除された車両搭載機器を第２領域に向けて案内可能な案内部材とを備える。そして、上記案内部材は、車両搭載機器に形成された凸部を受け入れ可能な溝部と、車両搭載機器に形成された溝部内に受け入れられる凸部との一方を含む。好ましくは、上記案内部材は載置台の上面上に設けられ、載置台より一方向後方側にまで延びる。好ましくは、上記一方向は、車両本体の前方側から後方側に向かう方向とされ、第２領域は、後方部材の上方に位置し、案内部材は、車両本体の前方側から後方側に向かうにつれて、後方部材の上方に向けて傾斜する。好ましくは、上記案内部材の剛性は、載置台の剛性よりも高い。

本発明に係る車両搭載機器の固定構造によれば、車両の衝突時においても、車両搭載機器の保護を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る車両搭載機器の固定構造２０およびこの固定構造を備えた車両について説明する。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示すブロック図である。この図１に示すように、ハイブリッド車両１は、エンジン１００と、モータジェネレータ２００と、動力分割機構３００と、ディファレンシャル機構４００と、ドライブシャフト５００と、前輪である駆動輪６００Ｌ，６００Ｒと、ＰＣＵ（Power Control Unit）７００と、エアクリーナ８００と、バッテリ１０００と、Ａ／Ｃ(air/conditioner)コンプレッサ１１００とを備える。

そして、エンジン１００と、モータジェネレータ２００と、動力分割機構３００と、ＰＣＵ７００と、Ａ／Ｃコンプレッサ１１００とは、エンジンルーム２内に配設される。モータジェネレータ２００とＰＣＵ７００とは、ケーブル９００Ａにより接続される。ＰＣＵ７００とバッテリ１０００とは、ケーブル９００Ｂにより接続される。ＰＣＵ７００とＡ／Ｃコンプレッサ１１００とは、ケーブル９００Ｃにより接続される。また、エンジン１００およびモータジェネレータ２００からなる動力出力装置は、動力分割機構３００を介してディファレンシャル機構４００に連結されている。ディファレンシャル機構４００は、ドライブシャフト５００を介して駆動輪６００Ｌ，６００Ｒに連結されている。

モータジェネレータ２００は、３相交流同期電動発電機であって、ＰＣＵ７００から受ける交流電力によって駆動力を発生する。また、モータジェネレータ２００は、ハイブリッド車両１の減速時等においては発電機としても使用され、その発電作用（回生発電）により交流電力を発電し、その発電した交流電力をＰＣＵ７００へ出力する。

ＰＣＵ７００は、バッテリ１０００から受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ２００を駆動制御する。また、ＰＣＵ７００は、モータジェネレータ２００が発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０００を充電する。

動力分割機構３００は、たとえばプラネタリギヤ（図示せず）を含んで構成される。
エンジン１００および／またはモータジェネレータ２００から出力された動力は、動力分割機構３００からディファレンシャル機構４００を介してドライブシャフト５００に伝達される。ドライブシャフト５００に伝達された駆動力は、駆動輪６００Ｌ，６００Ｒに回転力として伝達されて、車両を走行させる。このように、モータジェネレータ２００は、電動機として作動する。

一方、車両の減速時等においては、駆動輪６００Ｌ，６００Ｒあるいはエンジン１００によってモータジェネレータ２００が駆動される。このとき、モータジェネレータ２００が発電機として作動する。モータジェネレータ２００により発電された電力は、ＰＣＵ７００内のインバータを介してバッテリ１０００に蓄えられる。

図２は、ＰＣＵ７００の主要部の構成を示す回路図である。図２を参照して、ＰＣＵ７００は、コンバータ７１０と、インバータ７２０と、制御装置７３０と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電源ラインＰＬ１〜ＰＬ３と、出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗとを含む。コンバータ７１０は、バッテリ１０００とインバータ７２０との間に接続され、インバータ７２０は、出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗを介してモータジェネレータ２００と接続される。

コンバータ７１０に接続されるバッテリ１０００は、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池である。バッテリ１０００は、発生した直流電圧をコンバータ７１０に供給し、また、コンバータ７１０から受ける直流電圧によって充電される。

コンバータ７１０は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとからなる。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に直列に接続され、制御装置７３０からの制御信号をベースに受ける。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれパワートランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。リアクトルＬは、バッテリ１０００の正極と接続される電源ラインＰＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。

このコンバータ７１０は、リアクトルＬを用いてバッテリ１０００から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。また、コンバータ７１０は、インバータ７２０から受ける直流電圧を降圧してバッテリ１０００を充電する。

インバータ７２０は、Ｕ相アーム７５０Ｕ、Ｖ相アーム７５０ＶおよびＷ相アーム７５０Ｗからなる。各相アームは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に並列に接続される。Ｕ相アーム７５０Ｕは、直列に接続されたパワートランジスタＱ３，Ｑ４を含み、Ｖ相アーム７５０Ｖは、直列に接続されたパワートランジスタＱ５，Ｑ６を含み、Ｗ相アーム７５０Ｗは、直列に接続されたパワートランジスタＱ７，Ｑ８を含む。ダイオードＤ３〜Ｄ８は、それぞれパワートランジスタＱ３〜Ｑ８のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗを介してモータジェネレータ２００の各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続されている。

このインバータ７２０は、制御装置７３０からの制御信号に基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ２００へ出力する。また、インバータ７２０は、モータジェネレータ２００によって発電された交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインＰＬ２に供給する。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。また、コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。

制御装置７３０は、モータトルク指令値、モータジェネレータ２００の各相電流値、およびインバータ７２０の入力電圧に基づいてモータジェネレータ２００の各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成してインバータ７２０へ出力する。

また、制御装置７３０は、上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ７２０の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ７１０へ出力する。

さらに、制御装置７３０は、モータジェネレータ２００によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１０００を充電するため、コンバータ７１０およびインバータ７２０におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ８のスイッチング動作を制御する。

このＰＣＵ７００においては、コンバータ７１０は、制御装置７３０からの制御信号に基づいて、バッテリ１０００から受ける直流電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２に供給する。そして、インバータ７２０は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を電源ラインＰＬ２から受け、その受けた直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ２００へ出力する。

また、インバータ７２０は、モータジェネレータ２００の回生動作によって発電された交流電圧を直流電圧に変換して電源ラインＰＬ２へ出力する。そして、コンバータ７１０は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を電源ラインＰＬ２から受け、その受けた直流電圧を降圧してバッテリ１０００を充電する。

ここで、インバータ７２０に供給される電圧は、６００Ｖ程度となっており、衝突時においても、インバータを保護する必要がある。

図３は、エンジンルーム２内におけるインバータ７２０、エンジン１００、エンジンマウント１５０およびサスタワー１６０などの車両搭載機器の配置関係を示す模式図である。

ハイブリッド車両１のボディは、たとえば、モノコックボディとされており、ボディは、ハイブリッド車両１の前後方向に延び、ハイブリッド車両１の幅方向に間隔を空けて配置されたサイドメンバ１２と、このサイドメンバ１２同士を接続するように、ハイブリッド車両１の幅方向に延びるクロスメンバとを備えている。

そして、エンジンルーム２は、フロントボディ１１によって規定されており、このフロントボディ１１内にも、サイドメンバ１２が延びている。

インバータ７２０の後方には、エンジン１００を支持するためのエンジンマウント１５０が位置している。このエンジンマウント１５０は、エンジン１００の荷重およびエンジン１００からの振動等に十分に堪えうる剛性を有しており、インバータ７２０の剛性よりも高くなっている。さらに、インバータ７２０の近傍に配置された車両搭載機器や搭載部材としては、エンジン１００、サスタワー１６０等がある。

そして、本実施の形態に係るインバータ７２０の固定構造２０は、ハイブリッド車両１の衝突時に、インバータ７２０が、エンジン１００、エンジンマウント１５０およびサスタワー１６０と衝突することを抑制する。

図４は、インバータ７２０およびインバータ７２０の固定構造２０を示す斜視図である。この図４に示すように、固定構造２０は、サイドメンバ１２に固定された載置テーブル２５と、載置テーブル２５の上面上に載置されたインバータ７２０の両側に配置された案内部材２９と、インバータ７２０を案内部材１９を介して載置テーブル２５上に固定するピン部材（固定部材）２７ａ，２７ｂとを備えている。

載置テーブル２５は、サイドメンバ１２上にボルト４６，４７によって固定されると共に、底面側から支持部材１３によって水平面上に配置される平板部５３と、この平板部５３の上面上に形成され、ハイブリッド車両１の前方側から後方側に向けて上面が上方に向けて傾斜する傾斜部５４とを備えている。

そして、インバータ７２０は、この傾斜部５４の上面上に配置されており、この傾斜部５４の上面上に、案内部材２９が配置されている。

このため、案内部材２９およびインバータ７２０も、傾斜部５４の上面と同様に、ハイブリッド車両１の前方側から後方側に向けて上方に向けて傾斜している。

ここで、エンジンマウント１５０は、インバータ７２０および載置テーブル２５に対してハイブリッド車両１後方側に配置されており、案内部材２９は、エンジンマウント１５０の上方に位置する領域に向けて延びている。

インバータ７２０の底面のうち、側辺部には、外方に向けて突出すると共に、ハイブリッド車両１の前方側から後方側に向けて延びる凸部７２０Ｂが形成されている。より具体的には、インバータ７２０は、電子素子が実装された基板と、この基板等を収容する収容ケースとを備えており、凸部７２０Ｂは、収容ケースに形成されている。

そして、案内部材２９は、インバータ７２０の側方に位置する傾斜部５４の上面に配置されており、案内部材２９は、凸部７２０Ｂを受け入れ可能な溝部（凹部）２８ａを備えている。この溝部２８ａは、案内部材２９のうち、ハイブリッド車両１の前方側端部から後方側端部にまで亘って延びている。このように、インバータ７２０に形成された凸部７２０Ｂと、案内部材２９の溝部２８ａとが係合することで、インバータ７２０は、案内部材２９によって案内される。

なお、この実施の形態においては、インバータ７２０に凸部７２０Ｂを形成し、案内部材２９に溝部２８ａを形成することで、案内部材２９によって、インバータ７２０を案内可能としているが、これに限られない。

たとえば、案内部材２９に凸部を形成し、他方、インバータ７２０の収容ケースに、案内部材２９に形成された凸部を受け入れ可能な溝部（凹部）を形成し、インバータ７２０を案内部材２９によって特定の一方向に向けて案内可能としてもよい。

さらに、本実施の形態においては、インバータ７２０に形成された凸部は、ハイブリッド車両１の前方側から後方側に向けて延在しているが、これに限られず、断続的に設けられてもよく、少なくとも一箇所に設けられておればよい。

この案内部材２９は、ハイブリッド車両１の前方側から後方側に向けてエンジンマウント１５０が位置する領域と異なる領域に向けて延びている。本実施の形態においては、案内部材２９は、エンジンマウント１５０の上方に位置する領域に向けて延びている。

特に、案内部材２９は、傾斜部５４の上面のうち、ハイブリッド車両１の後方側縁部よりもハイブリッド車両１の後方側に向けて突出している。このため、案内部材２９は、インバータ７２０をより確実に、エンジンマウント１５０の上方に位置する領域に案内可能となっている。

凸部７２０Ｂおよび案内部材２９には、ピン部材（固定部材）２７ａ，２７ｂが挿入される穴部が形成されており、ピン部材２７ａ，２７ｂによってインバータ７２０が、案内部材２９を介して、載置テーブル２５の上面上に固定されている。

このため、通常時においては、ピン部材２７ａ，２７ｂによって載置テーブル２５上に固定されている。このピン部材２７ａ，２７ｂは、たとえば、案内部材２９や載置テーブル２５よりも剛性が小さく、インバータ７２０に所定以上の押圧力が加えられることで破断可能となっている。

インバータ７２０を載置テーブル２５上に固定可能な固定部材であれば、上記のようなピン部材２７ａ，２７ｂに限られず、ボルト、インバータ７２０と載置テーブル２５とを挟持する挟持部材であってもよい。

上記のようにインバータ７２０を固定した状態で他の車両等と衝突した際におけるインバータ７２０の振る舞いについて説明する。

図５は、ハイブリッド車両１が他の車両等と衝突したときのインバータ７２０の動きを示す側面図である。この図５において、フロントボディ１１が変形し、エンジンルーム２が圧縮された際に、インバータ７２０は、当該他の車両またはインバータ７２０よりも前方側に設けられた他の車両搭載機器によって車両後方側に向けて押圧される。

このようにインバータ７２０がハイブリッド車両１の後方側に向けて押圧されることで、ピン部材２７ａ，２７ｂが破断して、インバータ７２０と載置テーブル２５の連結固定状態が解除される。

これにより、インバータ７２０は、案内部材２９に沿って変位可能とされる。ここで、案内部材２９は、ハイブリッド車両１後方側に向かうにつれた上方に向けて傾斜しており、インバータ７２０が他の車両や他の車両搭載機器によって押圧されることで、インバータ７２０は、エンジンマウント１５０の上方に向けて案内される。

ここで、案内部材２９は、インバータ７２０の両側に配置されているため、インバータ７２０が案内部材２９に沿って案内される際に、位置ずれすることが抑制されており、確実にエンジンマウント１５０の上方に位置する領域に案内される。なお、本実施の形態においては、上記のように２つの案内部材２９を配置することで、インバータ７２０の位置ずれを抑制しているが、これに限られない。たとえば、案内部材２９は、溝部２８ａを規定する底壁部と、この底壁部の側部に連設され上方に向けて立ち上がる側壁部と、この側壁部の上端部に連設された上壁部とを備え、上壁部または底壁部の少なくとも一方に形成され、凸部７２０Ｂに形成された溝部と係合可能な突起部を有し、インバータ７２０が位置ずれすることを、この突起部および溝部とで抑制するようにしてもよい。

エンジンマウント１５０と、エンジンルーム２を覆うフード（図示せず）との間には、インバータ７２０が通過することができる程度の空間が規定されている。このため、案内部材２９によってエンジンマウント１５０の上方に位置する領域に案内されたインバータ７２０は、フードおよびエンジンマウント１５０のいずれとも接触することが抑制され、エンジンマウント１５０に対してハイブリッド車両１の後方側にまで達することができる。

このようにインバータ７２０が案内部材２９によって案内されることで、上述のようにエンジンマウント１５０との接触を抑制することができるのみならず、エンジン１００等の他の車両搭載機器との接触を抑制することができる。

これにより、ハイブリッド車両１と他の車両等との衝突時において、インバータ７２０が他の車両搭載機器等と衝突することを抑制することができ、インバータ７２０が損傷することを抑制することができる。

なお、本実施の形態においては、インバータ７２０の固定構造２０について説明したがこれに限られず、たとえば、コンバータ、リアクトル、モータジェネレータ等の電気機器や他の車両搭載機器についても適用することができる。

さらに、本実施の形態においては、案内部材２９は、インバータ７２０をエンジンマウント１５０の上方に位置する領域に案内しているが、これに限られない。すなわち、インバータ７２０よりもハイブリッド車両１後方側に位置する車両搭載機器や搭載部材が占める領域から離れた領域に向けて案内可能であればよい。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。

本発明は、車両搭載機器の固定構造に好適である。

本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示すブロック図である。 ＰＣＵの主要部の構成を示す回路図である。 エンジンルーム内におけるインバータ、エンジン、サスタワーなどの車両搭載機器の配置関係を示す模式図である。 インバータおよびインバータの固定構造を示す斜視図である。 ハイブリッド車両が他の車両等と衝突したときのインバータの動きを示す側面図である。

符号の説明

１ ハイブリッド車両、２ エンジンルーム、１１ フロントボディ、１２ サイドメンバ、１３ 支持部材、２０ 固定構造、２５ 載置テーブル、２７ａ，２７ｂ ピン部材、２８ａ 溝部（凹部）、２９ 案内部材、４６，４７ ボルト、１００ エンジン、１５０ エンジンマウント、１６０ サスタワー。

Claims (4)

1. 車両本体に固定され、車両搭載機器が載置される載置台と、
   特定の一方向に向けて前記車両搭載機器が押圧されることで、前記車両搭載機器と前記載置台との連結状態を解除可能に前記車両搭載機器と前記載置台とを連結固定可能な固定機構と、
   前記車両搭載機器に対して前記一方向後方側に配置された後方部材が占める第１領域と異なる第２領域に向けて延び、連結状態が解除された前記車両搭載機器を前記第２領域に向けて案内可能な案内部材とを備え、
   前記案内部材は、前記車両搭載機器に形成された凸部を受け入れ可能な溝部と、前記車両搭載機器に形成された溝部内に受け入れられる凸部との一方を含む、車両搭載機器の固定構造。
2. 前記案内部材は前記載置台の上面上に設けられ、前記載置台より前記一方向後方側にまで延びる、請求項１に記載の車両搭載機器の固定構造。
3. 前記一方向は、前記車両本体の前方側から後方側に向かう方向とされ、
   前記第２領域は、前記後方部材の上方に位置し、
   前記案内部材は、前記車両本体の前方側から後方側に向かうにつれて、前記後方部材の上方に向けて傾斜する、請求項１または請求項２に記載の車両搭載機器の固定構造。
4. 前記案内部材の剛性は、前記載置台の剛性よりも高い、請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両搭載機器の固定構造。

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