JP2011126363A - 車両衝突時の補機ガイド構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の衝突事故の際に、補機を壊さず、かつ、乗客室に突入させずに退避させる。
【解決手段】エンジンルーム１０３内に配置されるインバータ２０１には、下方に延びる第１の補機固定用金具２５１が取り付けられる。エンジンルーム１０３内には、一枚の金属板から形成されるトレイ２０２が、車両１０１に対して固定的に配置される。トレイ２０２に形成される傾斜部２０３は、インバータ２０１に対して乗客室１０２側に並び、乗客室１０２側に向かって上昇するよう傾斜して延びている。衝突事故等によりインバータ２０１に対してバンパー１０４側からの所定以上の力が入力されると、インバータ２０１は離脱し、傾斜部２０３とこの両縁部から上方に突出するレール部２１３とで囲われる断面コ字形状の収納空間２１５に第１の補機固定用金具２５１が位置付けられ、インバータ２０１がレール部２１３に沿って移動する。
【選択図】図６

Description

本発明は、衝突事故を起こした車両に搭載されている補機を乗客室に突入させないようにするための車両衝突時の補機ガイド構造に関する。

補機は、車両で衝突事故が発生しても乗客及び周囲に影響を及ぼさないように、車両に搭載されている必要がある。特に、ハイブリッド車に関しては、多くの補機が搭載されるため、その搭載方法が重要である。この点、特許文献１には、「ハイブリッド車のインバータは、…、フロントエンジンルームの車両左側に配置され、…、当該インバータ５１の底面は車体側の車両前後方向に延在する図示しないサイドメンバにこれも図示しない平板状のインバータトレーを介して締結される構成が一般に採られてきた。…ところが、…このような構成においては、図６の二点鎖線に示すように、車両が前面衝突して、車体の骨格をなすラジエタコアサポート５４が車両後方に変位した場合に、ラジエタコアサポート５４が図６中二点鎖線に示すように後方に移動するため、インバータ５１の前面にラジエタコアサポート５４が干渉して、インバータ５１のケースおよび内部機器が損傷するという問題点があった。」という記載がある。特に、ハイブリッド車に搭載されるインバータの電圧は、車載用の１２Ｖバッテリに比べて高く、このために、インバータが破損すると漏電事故等の二次災害が発生するおそれがある。このような二次災害を防止するために、衝突事故が起きてもインバータが破損しないよう法制度等で規定する国も存在する。

衝突事故が起きてもインバータ等の補機が壊れないようにする発明の一例として、特許文献１には、インバータの前面と車体の骨格をなすラジエタコアサポートとの間に、前面衝突時の車体入力を低減する緩衝部材を設けることが記載されている。

特開２００６−１１７０５１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明を用いたとしても、衝突時にボデー（車体）に対して緩衝部材が吸収できる以上の荷重が入力された場合、この荷重は車両に搭載された補機（例えば、インバータ）にまで及び、この補機を破損してしまう。また、補機に加わった荷重の大きさや向きによっては、補機が破損せずにボデーから外れることも考えられる。この場合であっても、ボデーから外れた補機は乗客室に飛び込み、乗客を負傷させてしまう。

さらに、近年では、車両の小型化の要請から、エンジンルームが小さくなってきている。このために、衝突事故の際にバンパーやボンネットが衝突時の荷重を吸収しきれず、その荷重が補機に入力されやすくなっている。

加えて、車両設計上、運転席の前方に補機が設置されることもある。このような車両で衝突事故が発生し、補機に衝突時の荷重が入力されてこの補機が破損せずにボデーから外れたとしても、その補機が乗客室側に飛び出してステアリングを押して運転者に大怪我を負わせてしまう。

本発明の目的は、車両の衝突事故の際に、補機を壊さず、かつ、乗客室に突入させずに退避させることである。

本発明の車両衝突時の補機ガイド構造は、（ａ）一枚の金属板から形成され、車両端部と乗客室との間に位置するエンジンルーム内で前記車両に対して固定的に配置されるトレイであって、前記エンジンルーム内に配置される補機に対して前記乗客室側に並び前記乗客室側に向かうにつれて上昇するよう傾斜して延びる傾斜部と、前記傾斜部の両縁部から上方に突出し前記傾斜部とともに断面コ字形状の収納空間を形成するレール部と、を有するトレイと、（ｂ）前記補機に取り付けられ下方に延びる突部と、（ｃ）前記補機を前記車両に対して固定的に保持し、前記補機に対して前記車両端部側からの所定以上の力が入力された場合に前記突部を前記断面コ字形状の収納空間に内在させる方向に前記補機を離脱させる補機保持機構と、を備える。

本発明によれば、衝突事故が起きていない通常の状態では補機は車両に対して固定的に保持され、衝突事故が起きて補機に荷重を加えられた場合には補機は乗客室側に離脱し、突部が断面コ字形状の収納空間に入り込んで補機がレール部に沿って移動し斜め上方に移動する。したがって、車両の衝突事故の際に、補機を壊さず、かつ、乗客室に突入させずに退避させることができる。

車両の内部構造を示す側面図である。 エンジンルーム内の構造を示す側面図である。 トレイに取り付けられた状態のインバータの側面図である。 トレイ及び補機保持機構を示す斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）のいずれも、補機固定用金具の斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、車両が障害物に正面衝突した場合のインバータの動きを説明するための側面図である。 エンジンルーム内の構造の変形例を示す側面図である。

実施の一形態を、図１ないし図７に基づいて説明する。説明の便宜上、本実施の形態を第一の実施の形態と呼ぶ。図１は、車両１０１の内部構造を示す側面図である。車両１０１は、乗客（図示せず）が収納される乗客室１０２を有する。車両１０１において乗客室１０２よりも前方には、エンジンルーム１０３が設けられている。エンジンルーム１０３よりも車両１０１の前方であって車両１０１の最前端となる箇所には、バンパー１０４が取り付けられている。また、車両１０１は、フロントサイドフレーム１０５を有する。フロントサイドフレーム１０５は、エンジンルーム１０３に対して車両１０１の幅方向に隣接して配置され、図１に示すように水平方向に延び、車両１０１の骨格をなしている。フロントサイドフレーム１０５の後端部は、乗客室１０２の骨格をなす乗客室フレーム１０６に連結している。一方、フロントサイドフレーム１０５の前端部は、リーンフォースメント１０７を介してバンパー１０４に連結している。リーンフォースメント１０７は、バンパー１０４に入力された衝撃力を吸収する。

エンジンルーム１０３は、ボンネット１０８に覆われる。ボンネット１０８は、車両１０１の最前端から後方に向かうにつれて緩やかに上昇する斜面を形成する。このボンネット１０８の下面には、リーンフォースメント１０９が取り付けられている。

エンジンルーム１０３と乗客室１０２とは、仕切壁部１１０によって仕切られている。この仕切壁部１１０には、ダッシュパネル、サイレンサ、カウル等の各種の部材が含まれる。仕切壁部１１０には、電子制御ブレーキシステムＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｂｒａｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）が取り付けられている。仕切壁部１１０からは、乗客室１０２に向けて、ステアリングシャフト１１１が突出している。ステアリングシャフト１１１は、車両１０１の後方側が上になるよう傾斜していて、その先端にステアリングホイール１１２が取り付けられている。

図２は、エンジンルーム１０３内の構造を示す側面図である。図１及び図２に基づいて説明する。エンジンルーム１０３内には、補機としてのインバータ２０１が配置される。インバータ２０１は、略直方体形状をなしている。インバータ２０１は、その上面がボンネット１０８と離間してこのボンネット１０８と略平行に対面するように、斜めに傾いている。これは、エンジンルーム１０３の空間を可能な限り効率的に利用するとともに、インバータ２０１をはじめとする補機をボンネット１０８から所定距離以上離れた箇所に配置しなければならないという設計上の要請によるものである。

エンジンルーム１０３内には、トレイ２０２が配置される。トレイ２０２は、車両１０１に対して固定的に取り付けられている。トレイ２０２は、一枚の金属板からプレス加工によって形成されるものであって、傾斜部２０３と、板面部２０４とを形成している。傾斜部２０３は、インバータ２０１に対して乗客室１０２（図１参照）側に横並びしている。傾斜部２０３は、乗客室１０２側に向かうにつれて上昇するよう傾斜して延びている。板面部２０４は、傾斜部２０３におけるボンネット１０８（図１参照）側の縁から車両１０１の前方側に延びる平坦状の部材であり、インバータ２０１の下方に位置している。傾斜部２０３と板面部２０４とは鈍角をなし、これらの交差箇所に形成される角部は、下方に向いている。このため、トレイ２０２は、図２に示すように、側面視において「へ」という字を上下反転させたように見える。

板面部２０４の下面には、溶接等によって取り付けられた固定取付用部材２０５が設けられている。固定取付用部材２０５は、側面視略三角形状をなしていて、ボルトナット（図示せず）によってフロントサイドフレーム１０５に固定取付される。その結果、トレイ２０２は、車両１０１に対して固定的に取り付けられることになる。また、板面部２０４は、車両１０１の前方から後方にかけて上るよう傾斜する。そして、傾斜部２０３は、板面部２０４よりもさらに急勾配で傾斜する。

上記のようにエンジンルーム１０３内で配置されたトレイ２０２に対し、電子制御ブレーキシステムＥＣＢは、フロントサイドフレーム１０５よりも上方で傾斜部２０３よりも後方に位置する。また、フロントサイドフレーム１０５と固定取付用部材２０５との間に形成される側面視略三角形状の空間内には、エンジンマウント２０６が配置される。

図３は、トレイ２０２に取り付けられた状態のインバータ２０１の側面図である。図４は、トレイ２０２及び第１の補機保持機構２５０を示す斜視図である。図５（ａ）は、第１の補機固定用金具２５１の斜視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）とは別の方向から見た第１の補機固定用金具２５１の斜視図である。なお、説明のために、図４では、インバータ２０１を省略している。

トレイ２０２の傾斜部２０３の両縁部では、折り曲げ加工されて形成されたレール部２１３が上方に突出する。また、傾斜部２０３の幅方向略中央には、レール部２１３に並行して延びるビード２１４が形成されている。このビード２１４も、折り曲げ加工によって形成される。レール部２１３及びビード２１４は、傾斜部２０３の剛性を高め、傾斜部２０３に加わる衝撃力で傾斜部２０３が折れ曲がることを防ぐ。傾斜部２０３とレール部２１３とは、第１の補機固定用金具２５１（後述）を内在できる大きさの断面コ字形状の収納空間２１５を形成する。

傾斜部２０３と板面部２０４との屈曲部位には、第１の台部２０７が形成されている。また、板面部２０４のバンパー１０４側の端部には、第２の台部２０８及び第３の台部２０９が、トレイ２０２の幅方向に横並びで隔離して形成されている。

ところで、インバータ２０１には、突部としての第１の補機固定用金具２５１、第２の補機固定用金具２５２及び第３の補機固定用金具２５３がボルトナット（図示せず）によって取り付けられていて、いずれも下方に突出している。第１の補機固定用金具２５１は、インバータ２０１における乗客室１０２側に取り付けられている。第２の補機固定用金具２５２及び第３の補機固定用金具２５３は、インバータ２０１におけるバンパー１０４側に取り付けられている。

第１の補機固定用金具２５１は、平面視において乗客室１０２側が先細る三角形状をなしている。第１の補機固定用金具２５１は、バンパー１０４側に、第１の台部２０７の上面に接する平面部２５４を有する。平面部２５４には、バンパー１０４側に開口するＵ字形切欠２５５が設けられている。また、平面部２５４から乗客室１０２側には、平面部２５４から離れるにつれて上昇するように傾斜する接触部２５６が延びている。この接触部２５６は、トレイ２０２の傾斜部２０３と同じ角度で傾斜する。

第１の補機固定用金具２５１の幅方向の略中央で平面部２５４から接触部２５６にかけた箇所は、台状に隆起して、インバータ２０１に取り付けられる補機側区域２５７となる。補機側区域２５７には、ボルトナット（図示せず）によってインバータ２０１に締結されるためのボルト孔２５７ａが形成されている。さらに、平面部２５４から接触部２５６にかけてその両端領域には、それぞれ上に向かって折り曲げ加工によって壁部２５８が形成されている。

図４に示すように、第１の台部２０７には、第１の補機固定用金具２５１のＵ字形切欠２５５に対応する箇所にボルト孔２１０が設けられている。このボルト孔２１０の下方からは、ボルト２１１が挿通され、図３に示すようにトレイ２０２から上方に突出する。このボルト２１１は、第１の台部２０７の上面に位置付けられた第１の補機固定用金具２５１のＵ字形切欠２５５に入り込む。ナット２１２は、このボルト２１１に対して螺合し平面部２５４を強固に挟み込む。このとき、ナット２１２は、衝突事故時にインバータ２０１に入力される荷重が加わらない限りボルト２１１がＵ字形切欠２５５の開口側から抜けないようにボルト２１１に螺合し、ボルト２１１とともに第１の補機固定用金具２５１を締め付け固定する。ここに、第１の補機固定用金具２５１に設けられた平面部２５４とボルト２１１とナット２１２とは、第１の補機保持機構２５０を構成する。そして、ボルト２１１とナット２１２とが第１の補機固定用金具２５１を締め付け固定すると、平面部２５４は第１の台部２０７に接し、接触部２５６は傾斜部２０３に接触する。

第２の補機固定用金具２５２及び第３の補機固定用金具２５３は、基本的には第１の補機固定用金具２５１と同様の構造を有するが、接触部２５６を形成していない点で第１の補機固定用金具２５１と異なる。また、第２の補機固定用金具２５２及び第３の補機固定用金具２５３のいずれも、Ｕ字形切欠２５５を設けた平面部２５４を有している。ここで、第２の補機固定用金具２５２は、第２の台部２０８の上面に位置付けられる。また、第３の補機固定用金具２５３は、第３の台部２０９の上面に位置付けられる。そして、第２の補機固定用金具２５２及び第３の補機固定用金具２５３は、それぞれ、板面部２０４の下方から挿通されてＵ字形切欠２５５に入り込むボルト２１１とこれに螺合するナット２１２とによって挟まれ、板面部２０４におけるバンパー１０４側の領域に締め付け固定される。ここに、第２の補機固定用金具２５２や第３の補機固定用金具２５３に設けられた平面部２５４とボルト２１１とナット２１２とは、第２の補機保持機構２５０ａを構成する。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、車両１０１が障害物Ｚ（図１参照）に正面衝突した場合のインバータ２０１の動きを説明するための側面図である。本実施の形態では、トレイ２０２は、固定取付用部材２０５がフロントサイドフレーム１０５に支持されることで、エンジンルーム１０３内で車両１０１に対して固定的に配置される。そして、インバータ２０１に取り付けられる第１の補機固定用金具２５１は、第１の補機保持機構２５０によってトレイ２０２の第１の台部２０７に固定される。また、インバータ２０１に取り付けられる第２の補機固定用金具２５２は、第２の補機保持機構２５０ａによってトレイ２０２の第２の台部２０８に固定される。また、インバータ２０１に取り付けられる第３の補機固定用金具２５３は、第２の補機保持機構２５０ａによってトレイ２０２の第３の台部２０９に固定される。このようにして、衝突事故が発生していない通常の状態においては、車両１０１に対するインバータ２０１の位置が固定されている。

車両１０１が障害物Ｚ（図１参照）に正面衝突した場合を考える。この場合、まず、バンパー１０４（図１参照）が障害物Ｚに接触し、バンパー１０４は障害物Ｚから衝撃力を受ける。この衝撃力は、リーンフォースメント１０７（図１参照）によって弱められる。しかしながら、車両１０１が高速で障害物Ｚに衝突した場合、図６（ａ）に示すように、衝突による衝撃力Ｆはインバータ２０１における最もバンパー１０４側の箇所に入力される。インバータ２０１が衝撃力Ｆを受けて第１の補機保持機構２５０及び第２の補機保持機構２５０ａに所定以上の大きさの乗客室１０２側に向く力が加わると、第１の補機固定用金具２５１、第２の補機固定用金具２５２及び第３の補機固定用金具２５３は乗客室１０２側に移動して第１の台部２０７、第２の台部２０８及び第３の台部２０９から離脱する。これにより、図６（ｂ）に示すように、インバータ２０１は乗客室１０２側に動く。その結果、第１の補機固定用金具２５１は、収納空間２１５（図４参照）に入り込み、第１の補機固定用金具２５１の接触部２５６（図５（ａ）等参照）がトレイ２０２の傾斜部２０３に沿って滑る。このとき、レール部２１３の上面にインバータ２０１の底部が接触して、インバータ２０１がレール部２１３上を滑るようにしてもよい。ここで、第１の補機固定用金具２５１の両側部分には折り曲げ加工されて壁部２５８（図５（ａ）及び図５（ｂ）参照）が形成されているため、第１の補機固定用金具２５１が滑るときに傾斜部２０３に突き刺さることはない。そして、第１の補機固定用金具２５１は、レール部２１３に挟まれて、車両１０１の幅方向の動きが制限される。その結果、インバータ２０１はレール部２１３に沿って斜め上方に移動することになり、インバータ２０１が仕切壁部１１０（図１参照）に衝突することがなくなる。

このように、本実施の形態の車両１０１に採用される車両衝突時の補機ガイド構造によれば、衝突事故が起きていない通常の状態ではインバータ２０１（補機）は車両１０１に対して固定的に保持され、衝突事故が起きてインバータ２０１（補機）は荷重を加えられた場合にはインバータ２０１（補機）は乗客室１０２側に離脱する。このため、衝突事故が発生しても、インバータ２０１（補機）が壊れることはない。また、本実施の形態の車両１０１では、第１の補機固定用金具２５１が断面コ字形状の収納空間２１５に入り込み、インバータ２０１（補機）がレール部２１３に沿って移動し斜め上方に移動する。このため、車両１０１の衝突事故の際に、インバータ２０１（補機）を乗客室１０２に突入させずに退避させることができる。

また、本実施の形態の車両１０１では、トレイ２０２が一枚の金属板から形成されて傾斜部２０３と板面部２０４とを有し、インバータ２０１（補機）はこのようなトレイ２０２に取り付けられている。このため、車両１０１が走行してフロントサイドフレーム１０５等を含むボデーが振動しても、第１の補機保持機構２５０と第２の補機保持機構２５０ａとの間の距離が変化せず、第１の補機保持機構２５０や第２の補機保持機構２５０ａが緩んでインバータ２０１（補機）が脱落するようなことがない。

さらに、本実施の形態の車両１０１では、傾斜部２０３にビード２１４が形成されていてトレイ２０２の剛性が高められているため、衝突事故によってインバータ２０１（補機）がトレイ２０２に衝突してもトレイ２０２が変形しにくい。

さらに、本実施の形態の車両１０１では、第１の補機固定用金具２５１に接触部２５６が形成されていて、インバータ２０１（補機）が離脱した後に接触部２５６が傾斜部２０３に接触したまま第１の補機固定用金具２５１が滑走するため、インバータ２０１（補機）をレール部２１３に沿う方向に確実に導くことができる。

図７は、エンジンルーム１０３内の構造の変形例を示す側面図である。本変形例では、インバータ２０１は、その上面及び下面が水平になるようにエンジンルーム１０３（図１参照）内に配置されている。また、本変形例では、板面部２０４の下面に固定取付用部材２０５（図２参照）が設けられていない。このため、本変形例においてエンジンマウント２０６（図２参照）は、エンジンルーム１０３内で、図１及び図２に示す箇所とは異なる箇所に配置される。その結果、トレイ２０２の板面部２０４は水平に向き、傾斜部２０３が水平面に対して傾斜する。

本変形例では、車両１０１が障害物Ｚ（図１参照）に正面衝突した場合、衝突による衝撃力は、インバータ２０１の前面２０１ａの全体に受ける。これにより、第１の補機固定用金具２５１から第１の台部２０７及び傾斜部２０３に加わる力Ｐのうち傾斜部２０３に直交する方向の分力Ｐｖは、インバータ２０１を斜めに傾けて配置した場合（図２参照）に比べて小さくなる。このため、本変形例では、インバータ２０１がトレイ２０２に衝突してもトレイ２０２が一層変形しにくく、インバータ２０１（補機）がレール部２１３に沿って確実に導かれる。

なお、上記の説明では、トレイ２０２に設置される補機としてインバータ２０１を採用した場合について述べたが、インバータ２０１以外にも、トレイ２０２にはバッテリ等の各種の補機を設置することができることはいうまでもない。

また、上記の説明では、乗客室１０２とバンパー１０４との間に位置するエンジンルーム１０３に配置されたインバータ２０１に対する車両衝突時の補機ガイド構造について述べたが、乗客室１０２とリアバンパー（図示せず）との間に配置した補機に対して上記で説明した補機ガイド構造を適用し、車両１０１の後方から追突された場合に補機がエンジンルーム１０３に突入することを防止するようにしてもよい。

１０１ 車両
１０２ 乗客室
１０３ エンジンルーム
１０４ バンパー（車両端部）
２０１ インバータ（補機）
２０２ トレイ
２０３ 傾斜部
２０４ 板面部
２１１ ボルト
２１２ ナット
２１３ レール部
２１４ ビード
２１５ 収納空間
２５０ 補機保持機構（第１の補機保持機構）
２５０ａ 補機保持機構（第２の補機保持機構）
２５１ 第１の補機固定用金具（突部）
２５４ 平面部
２５５ Ｕ字形切欠
２５６ 接触部

Claims (5)

1. 一枚の金属板から形成され、車両端部と乗客室との間に位置するエンジンルーム内で前記車両に対して固定的に配置されるトレイであって、前記エンジンルーム内に配置される補機に対して前記乗客室側に並び前記乗客室側に向かうにつれて上昇するよう傾斜して延びる傾斜部と、前記傾斜部の両縁部から上方に突出し前記傾斜部とともに断面コ字形状の収納空間を形成するレール部と、を有するトレイと、
   前記補機に取り付けられ下方に延びる突部と、
   前記補機を前記車両に対して固定的に保持し、前記補機に対して前記車両端部側からの所定以上の力が入力された場合に前記突部を前記断面コ字形状の収納空間に内在させる方向に前記補機を離脱させる補機保持機構と、
   を備える車両衝突時の補機ガイド構造。
2. 前記トレイは、前記傾斜部における前記車両端部側の縁から前記車両端部側に延びて前記補機の下方に位置する板面部を有し、
   前記補機保持機構は、
   前記突部を前記斜面部に保持させる第１の補機保持機構と、
   前記補機を前記板面部における前記車両端部側の領域に保持させる第２の補機保持機構と、
   を含む、
   請求項１記載の車両衝突時の補機ガイド構造。
3. 前記傾斜部は、前記レールに並行して延びるビードを有する、
   請求項１又は２に記載の車両衝突時の補機ガイド構造。
4. 前記補機保持機構は、
   前記突部に含まれ、前記車両端部側に開口するＵ字形切欠を形成する平面部と、
   前記トレイから上方に突出し前記Ｕ字形切欠に入り込むボルトと、
   前記ボルトに螺合して前記平面部を挟み込むナットと、
   を含む、
   請求項１から３のいずれか一に記載の車両衝突時の補機ガイド構造。
5. 前記突部は、前記補機が離脱した後に前記傾斜部に沿って滑走する接触部を有する、
   請求項１から４のいずれか一に記載の車両衝突時の補機ガイド構造。
   
   
   

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