JP2017073947A - 電気自動車 - Google Patents

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Abstract

【課題】電力制御器のケースがフロント/リアブラケットによってハウジング上方に支持されている電気自動車において、衝突荷重によってリアブラケットがハウジングから離脱することを防止する。
【解決手段】電気自動車は、モータを制御する電力制御器27と、モータを収容するハウジング30を備える。電力制御器5のケース20は、フロントブラケット40とリアブラケット10によって、ハウジングとの間に隙間を有して支持されている。リアブラケット10の台座11は、固定ボルト13によってハウジング30の上面に固定されているとともにハウジング30の上面後端を越えて延びている。リアブラケット10の支持部12は、上面後端よりも後方で台座11から上方へ延びている。台座11は、固定ボルト13よりも前方に、ケース20との間の隙間Gmが、固定ボルト13の上面とケース20との間の隙間よりも小さい狭隙間箇所を備えている。
【選択図】図3

Description

本明細書が開示する技術は、電気自動車に関する。本明細書における「電気自動車」は、走行用の電気モータを備える自動車を意味する。従って本明細書における電気自動車には、バッテリと走行用の電気モータを備える自動車のほか、走行用の電気モータとエンジンを備えるハイブリッド車、及び、電源として燃料電池を備える自動車が含まれる。以下、説明の便宜のため、「電気モータ」を単純に「モータ」と表記する。
走行用のモータを備える自動車は、モータ駆動用の電力を制御する電力制御器を備える。なお駆動電力の供給源は直流電源であり、その典型は、バッテリ、あるいは、燃料電池である。電力制御器の典型は、直流電力を交流電力に変換するインバータである。電力制御器とモータの間のパワーケーブルは短い方が好ましい。それゆえ、電力制御器は、モータを収容するハウジングの上に配置されることがある。以下では説明を簡略化するため、モータを収容するハウジングをモータハウジングと表記することがある。
特許文献1に、車両の前部空間において、モータハウジングの上方に電力制御器が支持されている自動車が開示されている。なお、特許文献1に記載されている「ユニットケース」が本明細書における電力制御器のケースに相当し、特許文献1に記載されている「トランスアクスルケース」が本明細書におけるモータハウジングに相当する。
特許文献1の自動車では、電力制御器のケースは、フロントブラケットとリアブラケットによって、モータハウジングの上方に隙間を有して支持されている。具体的には、フロントブラケットが電力制御器のケースの前方を支持し、リアブラケットが電力制御器のケースの後部を支持する。電力制御器のケースは、モータハウジングに直接に接することなく、フロント/リアブラケットを介して支持されているので、モータ振動から受ける影響が抑制される。
特開2015−137010号公報
電力制御器は大電力を扱う。それゆえ、車両の衝突時に高電圧部品の露出を防ぐため、電力制御器は衝突の衝撃から保護されることが望ましい。自動車が前方衝突する場合、電力制御器のケースは前方から衝突荷重を受ける。モータハウジングの上方に隙間を有してブラケットで支持された電力制御器のケースが前方から衝突荷重を受けると、ブラケットが変形し、電力制御器のケースに加わる衝撃が緩和される。
モータハウジングが比較的に小さい場合、特許文献1の図3に記載されているように、フロントブラケットとリアブラケットが夫々モータハウジングの上面前端と上面後端に位置するようになる。モータハウジングがさらに小さくなると、リアブラケットをモータハウジングの後端から後方に延長しなければならなくなる。具体的には、リアブラケットとして、次に述べる構造を採用する場合がある。リアブラケットは、台座と支持部を備える。台座は、モータハウジングの上面に固定されているとともに、モータハウジングの上面後端よりも後方に延びている。支持部は、モータハウジングの上面後端よりも後方で台座から上方に延びている。支持部の上端が電力制御器のケースの後部に連結される。なお、台座は固定ボルトでハウジング上面に固定される。
以下では、説明を簡略化するため、モータハウジングの上面後端を単純に上面後端と表記する場合がある。上記したリアブラケットの構造では、上面後端よりも前方で台座が固定ボルトで固定される。一方、上面後端よりも後方で支持部が台座から上方へ延びている。即ち、台座と支持部の連結箇所では台座は下から何物にも支えられていない。そのような構造において、電力制御器のケースが前方から衝突荷重を受けた場合、次の現象が起こりうる。前方からの衝突荷重により両ブラケットが変形し、電力制御器のケースはハウジングよりも後方へ押し動かされる。このとき、リアブラケットの台座には、支持部との連結箇所、即ち、上面後端よりも後方の位置で後下方向の力が加わる。発明者らの検討によると、この力により、モータハウジングに設けられた固定ボルト用ネジ孔に過大な負荷が加わり、モータハウジングの固定ボルト用ネジ孔から後方の部位が破断する虞があることが判明した。モータハウジングの固定ボルト用ネジ孔より後方の部位が破断すると、リアブラケットとともに電力制御器がハウジングから離脱してしまう虞がある。
ところで、電気自動車では、一般に、走行用のモータをジェネレータとしても用いる。一方、走行用のモータとしては用いず、もっぱら発電に用いるモータ(即ちジェレータ)を搭載する電気自動車も存在する。典型的には、シリーズハイブリッドタイプと呼ばれる電気自動車は、専用のジェネレータを搭載している。ジェネレータを搭載した電気自動車は、ジェネレータで発電した交流電力をバッテリ充電用の直流電力に変換する電力変換器を備える。ジェネレータと電力変換器の間のパワーケーブルも短い方が好ましくジェネレータを収容するハウジングの上方にブラケットを介して電力変換器が支持されることも有り得る。従って、上記したリアブラケットの課題は、ジェネレータを収容したハウジングの上方に電力変換器を支持するためのリアブラケットでも生じ得る。
本明細書が開示する技術は、上面後端から後方へ延びるリアブラケットを採用した場合に、前方からの衝突荷重によるリアブラケットのモータハウジングからの離脱を防止する技術を提供する。なお、本明細書が開示する技術は、モータハウジングと電力制御器が車両後部空間に搭載される場合の追突対策にも応用可能である。この点については後述する。また、本明細書が開示する技術は、モータハウジングの上方に電力制御器を支持するリアブラケットだけでなく、ジェネレータを収容するハウジングの上方に電力変換器を支持するリアブラケットにも適用可能である。以下では、説明の便宜上、「走行用モータを制御する電力制御器」と、「ジェネレータからの交流電力を直流電力に変換する電力変換器」を、「走行用モータ又はジェネレータを制御する電力制御器」と総称する。また、走行用モータを収容するモータハウジングとジェネレータを収容するジェネレータハウジングを単純に「ハウジング」と総称する。本明細書が開示する技術は、走行用モータ又はジェネレータを収容するハウジングの上方にブラケットを介して電力制御器が支持されている電気自動車に関し、衝突時にハウジングからのブラケットの離脱を防止する技術を提供する。
本明細書が開示する技術は、電力制御器が2個のブラケットによって隙間を有してハウジングの上方に支持されている電気自動車に適用される。車両の前後方向における車両中心に近い側で電力制御器のケースを支持するブラケットを内側ブラケットと表記し、車両の前後方向における車両中心よりも遠い側で電力制御器のケースを支持するブラケットを外側ブラケットと表記する。以下では、車両前後方向における車両中心を単純に車両中心と表記する場合がある。ハウジングと電力制御器が車両前部の空間に配置されている場合、リアブラケットが内側ブラケットに相当し、フロントブラケットが外側ブラケットに相当する。ハウジングと電力制御器が車両後部の空間に配置されている場合にはフロントブラケットが内側ブラケットに相当し、リアブラケットは外側ブラケットに相当する。内側ブラケットは、台座と支持部で構成される。台座は、固定ボルトによってハウジングの上面に固定されているとともに、ハウジングの上面の車両中心に近い端を越えて車両中心側へ延びている。支持部は、ハウジングの上面の車両中心に近い端よりも車両中心に近い位置で台座から上方へ延びており、上部が電力制御器のケースに連結されている。ハウジングと電力制御器が車両前部空間に配置されている場合には、「ハウジングの上面の車両中心に近い端」はハウジングの上面後端に相当する。ハウジングと電力制御器が車両後部空間に配置されている場合には、「ハウジングの上面の車両中心に近い端」はハウジングの上面前端に相当する。電力制御器が車両前部空間に配置される場合、前方衝突対策として、リアブラケットに上記した内側ブラケットの構造が適用される。電力制御器が車両後部空間に配置される場合、追突対策として、フロントブラケットに上記した内側ブラケットの構造が適用される。すなわち、「内側ブラケット」、「外側ブラケット」、「車両中心に近い側」との表現を用いると、電力制御器が車両前部空間に配置された電気自動車における電力制御器の前方衝突対策と、電力制御器が車両後部空間に配置された電気自動車における電力制御器の追突対策を包括して説明することができる。
本明細書が開示する電気自動車では、台座は、電力制御器のケースとの間の隙間が、固定ボルトの上面と電力制御器のケースとの間の隙間よりも小さい狭隙間箇所を備えている。そして、その狭隙間箇所は、固定ボルトよりも車両中心から遠い側に位置している。今、理解を助けるため、電力制御器のケースとハウジングが車両前部空間に配置されており、リアブラケットが上記した内側ブラケットに相当する場合を考える。前方からの衝突荷重を受けた電力制御器のケースはブラケットの変形とともに後下方に移動する。上記した構造を採用すると、電力制御器のケースは、狭隙間箇所で台座と接する。狭隙間箇所は固定ボルトよりも前方に設けられているので、電力制御器のケースは固定ボルトよりも前方で台座と接することになる。このとき、台座は、固定ボルト用のネジ孔よりも前方でハウジングと電力制御器のケースに挟まれる。前方からの衝突荷重がさらに大きくなっても、台座はネジ孔よりも前方で電力制御器のケースとハウジングにさらに強く挟まれることになる。台座を挟む力は、台座が後方に引っ張られても、台座の位置、即ち、固定ボルトの位置を保持するように作用する。その結果、ボルト固定用のネジ孔に加わる負荷が軽減される。上記した構造は、ハウジングの固定ボルト用のネジ孔よりも後方の部位の破断防止に貢献する。即ち、上記した構造は、リアブラケットの離脱防止に貢献する。
電力制御器とハウジングを車両後部に搭載した場合における追突対策においては、フロントブラケットが上記した内側ブラケットに相当する。そして、上記した構造は、固定ボルト用ネジ孔よりも前方の部位の破断防止に貢献する。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
第1実施例の電気自動車(ハイブリッド車)のエンジンコンパートメントの斜視図である。 第1実施例のハイブリッド車の側面図である。 トランスアクスルと電力制御器の側面図である。 トランスアクスルと電力制御器の側面図である(リアブラケット変形時)。 図4におけるリアブラケット付近の拡大図である。 リアブラケットの台座の断面図である。 リアブラケットの周辺の構造の変形例を示す拡大図である。 リアブラケットの周辺の構造の変形例を示す拡大図である(リアブラケット変形時)。 リアブラケットの周辺の構造の別の変形例を示す拡大図である。 リアブラケットの周辺の構造のさらに別の変形例を示す拡大図である。 第2実施例の電気自動車の側面図である。
(第1実施例)図面を参照して第1実施例の電気自動車を説明する。第1実施例の電気自動車は、走行用のモータとエンジンを備えるハイブリッド車100である。図1に、ハイブリッド車100のエンジンコンパートメントの斜視図を示す。ハイブリッド車100のエンジンコンパートメント90は、車両前部に位置する。なお、図中の座標系は、F軸が車両前方を示しており、V軸が車両上方を示しており、H軸は車両側方を示している。F軸、V軸、H軸と車両との関係は、全ての図で共通である。以下では、「走行用のモータ」を単純に「モータ」と表記する。
エンジンコンパートメント90には、エンジン98、電力制御器5、トランスアクスルなどが配置されている。図1において、符号30は、トランスアクスルのハウジングを示している。また、電力制御器5のケースを符号20で表す。エンジンコンパートメント90には他にも様々なデバイスが配置されているが、それらの説明は省略する。図1ではトランスアクスルやエンジン98などは模式化して描いてある。
トランスアクスルのハウジング30には、モータ31と動力分配機構32とデファレンシャルギア33が収容されている。以下、説明を簡単にするため、トランスアクスルをT/Aと表記する場合がある。
動力分配機構32は、エンジン98の出力トルクとモータ31の出力トルクを合成/分配するギアセットである。動力分配機構32は、高トルクが要求されたときには、エンジン98の出力トルクとモータ31の出力トルクを合成してデファレンシャルギア33へ伝達する。また、動力分配機構32は、状況に応じて、エンジン98の出力トルクを分割してデファレンシャルギア33とモータ31へ伝達する。その場合、ハイブリッド車100は、エンジントルクで走行しながらモータ31で発電する。
エンジン98とT/Aのハウジング30は、車幅方向で隣り合うように連結されている。エンジン98とT/Aのハウジング30は、車両の構造強度を担保する2本のサイドメンバ97に懸架されている。なお、図1では、一方のサイドメンバは見えていない。
電力制御器5は、モータ31を制御するデバイスである。より詳しくは、電力制御器5は、不図示の高電圧バッテリの電力を昇圧した後、交流に変換してモータ31へ供給する。また、電力制御器5は、モータ31が発電した交流電力を直流電力に変換し、さらに降圧することもある。降圧された電力によって高電圧バッテリが充電される。
電力制御器5は、T/Aのハウジング30の上面との間に隙間を有して支持される。電力制御器5は、そのケース20の前側がフロントブラケット40によって支持され、ケース20の後側がリアブラケット10によって支持される。
図2に、ハイブリッド車100の側面図を示す。図2は、電力制御器5(ケース20)とT/Aのハウジング30の車両全体における配置を説明する図であり、ハイブリッド車100の輪郭は仮想線で描いてある。また、図2では、電力制御器5(ケース20)とハウジング30以外のデバイスは図示を省略してある。また、図2の破線CL1は、車両の前後方向における車両中心を示している。
先に述べたように、T/Aのハウジング30は、車両前部のエンジンコンパートメント90にて、サイドメンバ97に懸架されている。電力制御器5は、そのケース20が、フロントブラケット40とリアブラケット10によって、T/Aのハウジング30の上方に支持されている。図2によく示されているように、フロントブラケット40は、電力制御器5の前側、即ち、車両中心CL1から遠い側で電力制御器5のケース20を支持する。リアブラケット10は、電力制御器5の後側、即ち、車両中心CL1に近い側で電力制御器5のケース20を支持する。それゆえ、フロントブラケット40を外側ブラケットと称し、リアブラケット10を内側ブラケットと称してもよい。
図3に、電力制御器5とT/A(ハウジング30)の側面図を示す。ハウジング30の上面30aは前下がりに傾斜している。別言すると、ハウジング30の上面30aは、前側が後ろ側よりも低くなっている。ハウジング30の上面30aの前側が後ろ側よりも低くなっている理由は次の通りである。先に述べたように、T/Aのハウジング30には、モータ31と動力分配機構32とデファレンシャルギア33が収容されている。ハウジング30の内部では、モータ31の出力軸(モータ軸31a)と動力分配機構32の主軸32aとデファレンシャルギア33の主軸33aが平行に並んでいる。それら3本の軸は車幅方向(図中のH軸方向)に延びている。図3に示すように、3本の軸は、車幅方向からみて三角形をなすように配置されている。ハウジング30の上面30aは、3本の軸の上記した配置のため、上面の前側が後ろ側よりも低くなっている。それゆえ、上面30aに支持される電力制御器5のケース20は、前下がりに傾斜して配置される。
電力制御器5は、そのケース20が、ハウジング30の上面30aとの間に隙間Gを有してフロントブラケット40とリアブラケット10によって支持されている。隙間Gは、フロントブラケット40とリアブラケット10によって確保される。また、電力制御器5のケース20とハウジング30は、6本のパワーケーブル21で繋がっている。パワーケーブル21は、モータ31へ電力を送るためのワイヤハーネスである。説明を省略したが、ハウジング30には2個の3相交流モータが収容されており、6本のパワーケーブルは2組の3相交流を伝送する。
フロントブラケット40の下端はボルト41によって上面30aに固定されており、上端は、ボルト42によって電力制御器5のケース前面20aに連結されている。なお、フロントブラケット40とケース20の間には防振ブッシュ22が挟まれている。
リアブラケット10の一端は固定ボルト13によって上面30aに固定されており、上端はボルト15によって電力制御器5のケース後面20bに連結されている。リアブラケット10とケース20の間にも防振ブッシュ23が挟まれている。
電力制御器5をハウジング30の上方に配置するのには次の2つの理由がある。一つは、電力制御器5からモータ31へ電力を送るパワーケーブル21の長さが短くて済むことである。パワーケーブル21の長さが短ければ、電力の伝送損失を抑えることができる。もう一つは、衝突時に電力制御器5のケース20に加わる衝撃を小さくするためである。モータ31と動力分配機構32とデファレンシャルギア33を収容するハウジング30は堅牢である。それゆえ、ハウジング30の上方空間は、衝突の衝撃に対して比較的に安全である。なお、比較的に安全とはいえ、前方衝突の場合、電力制御器5のケース20は前方からの衝突荷重を受ける場合がある。「衝突荷重」とは、衝突の際に障害物がぶつかることによって生じる荷重のことである。
一方、ハウジング30にはモータ31が内蔵されているため、ハウジング30には、走行振動とともにモータ31の振動が加わる。電力制御器5に伝わる振動を抑制するため、電力制御器5のケース20は、ハウジング30に直接に接することなく、防振ブッシュ22、23を挟んで両ブラケット10、40によってハウジング30の上方に支持される。
図3に示すように、リアブラケット10は、ハウジング30の上面後端30bよりも後方へ延びており、上面後端30bよりも後方にて上方へ延びている。これは、ハウジング30が比較的に小さいため、電力制御器5のケース20の後端がハウジング30の上面後端30bの付近に位置してしまうからである。
リアブラケット10の構造をさらに詳しく説明する。リアブラケット10は、台座11と支持部12で構成されている。台座11は、固定ボルト13によってハウジング30の上面30aに固定されているとともに、上面後端30bを越えて後方へ延びている。固定ボルト13は下方に向けて台座11を通過し、ハウジング30に固定されている。台座11は、固定ボルト13よりも前方で上方に延びる突起11aを有している。突起11aは、電力制御器5のケース20に向かって延びている。突起11aの高さは、固定ボルト13の上面よりも高くなっている。突起11aの役割については後述する。支持部12は、上面後端30bよりも後方で台座11から上方へ延びており、上部が電力制御器5のケース後面20bに連結されている。なお、台座11と支持部12はボルト14で締結されている。先に述べたように、ハウジング30が比較的に小さいため、台座11は上面後端11bの近くに固定される。即ち、台座11を固定する固定ボルト13は上面後端30bの近くに位置することになる。
台座11が有する突起11aは、前方衝突時において、リアブラケット10のハウジング30からの離脱防止に貢献する。この点について以下、説明する。T/Aのハウジング30の上方空間は衝突の衝撃に対して比較的に安全であると述べたが、前方衝突の際、障害物が前方から電力制御器5のケース20に衝突する場合がある。前方から電力制御器5のケース20に衝突荷重が加わると、両ブラケット10、40が変形し、衝突の衝撃が緩和される。このとき、電力制御器5のケース20は後方へ押し動かされる。リアブラケット10は、上部が後方へ折れ曲がるように変形し、電力制御器5のケース20は後下方向へ移動する。図4に、前方から電力制御器5のケース20に加わる衝突荷重F1によってリアブラケット10が変形したときの側面図を示す。さらに、図5に、変形したリアブラケット10の付近の拡大図を示す。なお、図4では変形後のフロントブラケット40は図示を省略した。また、図4において、符号F1が示す矢印は衝突荷重を模式的に示しており、破線20xはブラケット変形前のケース20の位置を示している。
電力制御器5のケース20が前方から衝突荷重F1を受けると、リアブラケット10の台座11と支持部12の連結箇所には後下方への力F2が生じる(図5参照)。一方、台座11と支持部12の連結箇所の下側には、台座11を支持する部材が存在しない。その結果、台座11の後部(上面後端30bよりも後方の部分)が下方へと変形し、電力制御器5のケース20は後下方へと移動する。台座11の後部に作用する力F2は、台座11を後方に押し動かすとともに、台座11の上面後端30bよりも前側を上方に持ち上げる。即ち、力F2は、台座11を固定している固定ボルト13を後方に引っ張るとともに上方に引き上げる。その結果、固定ボルト13が挿入されているネジ孔35に偏った力が作用する。偏った力とは、ネジ孔35の軸線方向から偏った力を意味する。そのような偏った力は、ネジ孔35に応力集中を生じさせ、ネジ孔35を押し広げるように作用する。先に述べたように、固定ボルト13(ネジ孔35)は、上面後端30bに近いため、衝突荷重F1により、ネジ孔35を起点とする亀裂が生じ、ネジ孔35から後方の部位がハウジング30から破断する虞がある。ネジ孔35から後方の部位とは、図5においてハッチングを付した部位であり、符号39が示す部位である。ネジ孔35から後方の部位39が破断すると、リアブラケット10がハウジング30から離脱し、その結果、電力制御器5のケース20が大きく後方に移動することになる。ケース20が後方へ大きく移動すると、ケース20が他のデバイスとぶつかってダメージを受ける虞がある。あるいは、ケース20が後方へ大きく移動すると、ケース20とハウジング30をつないでいるパワーケーブル21(図3、図4参照)が引きちぎられる虞がある。
台座11の前方の突起11aは、ネジ孔35から後方の部位39の破断防止に貢献する。突起11aは、固定ボルト13よりも前方に位置する。また、突起11aの上端とケース20の下面との間の隙間Gmは、ブラケット変形前の状態において、固定ボルト13の上面とケース20の下面20cとの間の隙間Gbよりも小さい(図5参照)。それゆえ、衝突荷重F1を受けた電力制御器5のケース20が後下方へ移動すると、ケース20は突起11aに接触する。別言すれば、台座11は、ケース20の下面20cとハウジング30の上面30aとの間に挟まれる。その結果、台座11には、ケース20が突起11aを下方へ押す力F3が作用する(図5参照)。この力F3は、台座11を上面30aに押し付けるように作用するので、台座11と上面30aの摩擦力を増す。その結果、台座11が固定ボルト13に与えるせん断力が小さくなる。また、この力F3は、上面後端30bよりも前方で台座11を上方へ持ち上げる力の一部を減殺する。その結果、前方からの衝突荷重F1によって固定ボルト13(ネジ孔35)に加わる偏った力が減殺され、ネジ孔35よりも後方の部位39の破断が防止される。突起11aは、ネジ孔35よりも後方の部位39の破断防止に貢献する。台座11上の箇所であって、固定ボルト13よりも前方で固定ボルト13とケース20との間の隙間Gbよりも小さい隙間Gmを与える箇所を以下では狭隙間箇所と称する。本実施例では、台座11の突起11aの上端が、狭隙間箇所11pに相当する(図5参照)。
なお、仮に突起11a(狭隙間箇所11p)が固定ボルト13よりも後方に位置する場合、力F3は、ネジ孔35よりも後方の部位39の上から作用する。その結果、ネジ孔35よりも後方の部位39の破断が促進されてしまう。しかし、突起11a(狭隙間箇所11p)は固定ボルト13よりも前方に位置するので、力F3は、ネジ孔35よりも後方の部位39の破断を促進するようには作用しない。
図2を参照して先に述べたように、リアブラケット10は、フロントブラケット40よりも車両中心CL1に近い側で電力制御器5のケース20を支持している。すなわち、車両中心CL1を基準にすると、リアブラケット10は内側ブラケットと別言することができ、フロントブラケット40は外側ブラケットと表現することができる。ハウジング30の上面後端30bは、ハウジング30の上面30aの車両中心に近い端に相当する。そうすると、「台座11は上面後端30bを越えて後方へ延びている」という事項は、「台座11は上面30aの車両中心CL1に近い側の端(上面後端30b)を越えて車両中心側へ延びている」と表記することができる。突起11a(狭隙間箇所11p)を含むリアブラケット10とその周辺の構造を、車両中心CL1を基準にすると次のように表現することができる。
内側ブラケット(リアブラケット10)の台座11は、固定ボルト13によってハウジング30の上面30aに固定されている。台座11は、上面30aの車両中心CL1に近い端(上面後端30b)を越えて車両中心CL1の側へ延びている。支持部12は、上面30aの車両中心CL1に近い端(上面後端30b)よりも車両中心CL1に近い位置で台座11から上方へ延びている。支持部12の上部が電力制御器5のケース20に連結されている。電力制御器5のケース20と台座11の狭隙間箇所11pとの間の隙間Gmは固定ボルト13の上面とケース20との間の隙間Gbよりも小さい。狭隙間箇所11pは、固定ボルト13よりも車両中心CL1から遠い側に位置している。
車両前後方向からみたときの電力制御器5のケース20と突起11a(狭隙間箇所11p)の構造的関係を補足する。図6は、図中の座標系のHV平面で台座11をカットした断面図である。図6は、上面後端30bよりわずかに後方で台座11をカットした断面図である。それゆえ、図6では、台座11のみに断面を示すハッチングが施してある。符号29は電力制御器5のケース20の側壁を示しており、符号28は電力制御器5のケース20の下カバーを示している。突起11a(即ち、狭隙間箇所11p)は、車両前後方向からみたときに、電力制御器5のケース20の両側端の下方に設けられている。より詳しくは、突起11a(狭隙間箇所11p)は、電力制御器5のケース20の側壁29の下方に設けられている。従って、台座11の狭隙間箇所11pとケース20の間の隙間Gmは、電力制御器5のケース20の側壁29の下方で与えられる。即ち、電力制御器5のケース20が衝突荷重を受けて突起11aと接触したとき、突起11aはケース20の側壁29を介して力F3(図5参照)を受ける。ケース20の側壁29は堅牢であるので、ケース20が力F3で変形することがない。別言すれば、電力制御器5のケース20が突起11a(狭隙間箇所11p)と接触したとき、突起11aはケース20から下方に向かう十分な力を受けることができる。突起11aが受ける下方への力が、前述したように、ネジ孔35から後方の部位39の破断防止に貢献する。
先に説明したように、実施例のハウジング30の上面30aは前側が後側よりも低くなっている。ハウジング30の上方に支持されている電力制御器5のケース20は、前下がりに、即ち、前部が後部よりも低くなるように、上面30aの上方に支持されている。電力制御器5のケース20が前下がりに支持されていると、衝突荷重F1(図5参照)は、ケース20の後端をハウジング30の上面へ向けて移動させる成分を有することになる。この成分は、台座11の後部を押し下げるように作用する。それゆえ、ケース20が前下がりに支持されている場合、ネジ孔35から後方の部位がハウジング30から破断する可能性が高くなる。本実施例が開示する技術は、そのような構造に対して特に有効である。電力制御器のケースとハウジングが車両後部に搭載されている場合には、ハウジングの上面の後端が上面の前端よりも低く、電力制御器のケースの後端が前端よりも低くなるように支持されている場合に、上記と同じ状況が生じる。電力制御器のケースとハウジングが車両前部に搭載されている場合と、車両後部に搭載されている場合を合わせて表現すると、本明細書が開示する技術は、ハウジングの上面が、車両中心から遠い側が近い側よりも低くなっており、電力制御器のケースが、車両中心から遠い側の端部が車両中心に近い側の端部よりも低くなるようにハウジングの上方に支持されている構造に対して特に有効である。
なお、リアブラケット10の台座11と支持部12の強度、突起11aの高さ(狭隙間箇所11pの高さ)、さらには、ネジ孔35の位置は、前方衝突時に電力制御器5のケース20の下面20cが突起11a(狭隙間箇所11p)に接触する前にネジ孔35よりも後方の部位39が破断しないという条件の元で設計される。上記のパラメータは設計で定められるが、以下の2点の構造的特徴がネジ孔35よりも後方の部位39の破断防止に貢献することには相違ない。構造的特徴の一つは、ケース20と台座11の狭隙間箇所11pとの隙間Gmが、固定ボルト13よりも前方で与えられることである。他の一つは、狭隙間箇所11pにおける隙間Gmが、ケース20と固定ボルト13との間の隙間Gbよりも小さいことである。また、「ネジ孔35よりも後方の部位39の破断防止に貢献する」とは、あらゆる衝突において破断が防止されることを保証することではなく、突起11a(狭隙間箇所11p)を備えない場合と比較して、ネジ孔35よりも後方の部位39が破断し難くなることを意味する。
リアブラケットの周辺の構造の変形例を、図7と図8を参照して説明する。図7は、電力制御器105のケース120が前方から衝突荷重を受ける前(リアブラケット変形前)のリアブラケット周辺の拡大図である。図8は、電力制御器105のケース120が先方から衝突荷重を受けてリアブラケットが変形したときのリアブラケット周辺の拡大図である。図8における破線120xは、リアブラケット変形前のケース120の位置を示している。この変形例では、リアブラケット110の台座111が突起111aを備える。突起111aは、固定ボルト13よりも前方において上方へ突出している。そして、電力制御器105のケース120が、突起111aの上方で、下方へ突出する突起122を備える。リアブラケット変形前の台座111の突起111aとケース120の突起122の間の隙間Gmは、固定ボルト13の上面とケース120との間の隙間よりも小さい。別言すれば、台座111の突起111aの上端111p(狭隙間箇所111p)におけるケース120との間の隙間Gmが、固定ボルト13の上面とケース120との間の隙間よりも小さい。狭隙間箇所111pは、固定ボルト13よりも前方に位置している。一対の突起111aと122を備える構成は、図1−図6の実施例と比較して、同じ隙間Gmを得るのに台座111の突起111a(狭隙間箇所111p)の高さを低くすることができる。あるいは、台座111の突起111aが先の突起11aと同じ高さの場合、隙間Gmを図1―図6の場合より小さくすることができる。前者の場合、即ち、突起高さを小さくできることは、突起の強度を高めることに貢献する。後者の場合、即ち、同じ突起高さで隙間Gmが小さくできると、リアブラケットの変形が小さいうちに電力制御器のケースを台座に当接させることができる。このことは、固定ボルト用のネジ孔よりも後方の部位に加わる力が小さいうちに台座の前方に下向きの力を加えることができることを意味する。
また、この変形例では、リアブラケット110の支持部112に、窪み112aが設けられている。窪み112aは、電力制御器105のケース120が前方から衝突荷重を受けた時に支持部112が台座111よりも折れ易くするために設けられている。窪み112aの形状と位置は、次の条件を満たすように定められている。
(条件)前方から衝突荷重が電力制御器のケースに加わったときに、台座のいずれかの部位に生じる応力が台座の材料の降伏応力を越える前に窪み112aの周囲に生じる応力が支持部112の材料の降伏応力を越える。
上記の条件における「降伏」とは、材料学の技術用語であり、加える力を徐々に大きくしたときに、急激に塑性変形する現象をいう。降伏応力とは、降伏を発生させる応力の値を意味する。図8は、支持部112が折れているが台座111は当初の形状を維持している(即ち折れていない)状態を示している。別言すれば、図8は、支持部112が降伏して座屈しているが台座111は当初の形状を維持している(即ち降伏していない)状態を示している。そして、台座111の突起111a(狭隙間箇所111p)と電力制御器105のケース120の突起122が接している。支持部112に上記した窪み112aを設けることで、台座が変形する前に支持部が大きく変形することになり、固定ボルト用のネジ孔よりも後方の部位の破断をより効果的に防止することができる。
「外側ブラケット」、「内側ブラケット」という表現を用いると、電力制御器のケースに加わる前方からの荷重は、「外側ブラケットから内側ブラケットに向かう方向の荷重」と表現することができる。
リアブラケットの周辺の構造の別の変形例を、図9を参照して説明する。図9は、リアブラケット210の周辺を斜め後ろから見た図である。リアブラケット210は、台座211と支持部212を備えている。台座211は、固定ボルト13によってハウジング30の上面に固定されている。台座211は、ハウジング30の上面後端を越えて車両後方へと延びている。支持部212は、固定ボルト14で台座211に固定されている。支持部212は、ハウジング30の上面後端よりも後方で台座211から上方へ延びている。支持部212の上部が電力制御器205のケース220の後面に連結されている。台座211の前端には上方へ延びる突起211aが設けられている。即ち、突起211aは、固定ボルト13よりも車両前方に位置する。突起211aの上面とケース220の間の隙間が、固定ボルト13の上面とケース220の間の隙間よりも小さい。即ち、突起211aの上面が、狭隙間箇所211pに相当する。
支持部212は、ベース板212bの両縁(車両後方から見てベース板212bの左右両縁)に上下方向に延びるリブ212cを備えている。ベース板212bとリブ212cの境界で支持部212の上下方向のほぼ中央に貫通孔212aが設けられている。リブ212cは、支持部212の曲げ強度を高めるために設けられているが、貫通孔212aは、局所的に強度を下げるために設けられている。貫通孔212aは、ケース220が前方から衝突荷重を受けた時に、台座211よりも支持部212が先に折れやすいように設けられている。より詳しくは、貫通孔212aは、前方から衝突荷重がケース220に加わったとき、台座211のいずれかの部位に生じる応力が台座211の材料の降伏応力を越える前に貫通孔212aの周囲に生じる応力が支持部212の材料の降伏応力を越えるようにその大きさと位置が定められている。支持部212に上記した貫通孔212aを設けることで、台座211が変形する前に支持部212が大きく変形することになり、固定ボルト用のネジ孔よりも後方の部位の破断をより効果的に防止することができる。
リアブラケットの周辺の構造のさらに別の変形例を、図10を参照して説明する。図10では、リアブラケット310が変形したときの状態を示している。なお符号320xが示す破線は、リアブラケット変形前の電力制御器305のケース320の位置を示している。図10の変形例では、リアブラケット310の台座311に突起を設ける代わりにケース320の下面320cに、下向きに突出する突起324を設けた。突起324は、台座311に向かって延びている。この変形例では、台座311には突起が設けられていない。衝突荷重によってリアブラケット310が変形したときに突起324と当接する箇所が狭隙間箇所311pに相当する。電力制御器305のケース320に設けた突起324によって、狭隙間箇所311pにおけるケース320と台座311と隙間Gmは、固定ボルト13の上面とケース320との間の隙間よりも小さくなっている。そして、隙間Gmを与える箇所は、固定ボルト13よりも前方(即ち、車両中心から遠い側)に位置している。よって、この変形例も、図1−図6に示した構造と同じ効果を得ることができる。
(第2実施例)図11を参照して第2実施例の電気自動車を説明する。第2実施例の電気自動車400は、後輪駆動の電気自動車である。図11は、電気自動車400の後半分の側面図である(車両の前半分は図示を省略した)。図11の破線CL2が、側方からみたときの車両中心を示している。即ち、破線CL2は、車両前後方向における車両中心を示している。電気自動車400は、車両後部空間490に、モータ431と電力制御器405を搭載している。符号420は電力制御器405のケースを意味する。モータ431は電気自動車400の後輪を駆動する。図11は、モータ431と電力制御器405の車両全体における配置を説明する図であり、電気自動車400の輪郭は仮想線で描いてある。また、図11では、モータ431と電力制御器405以外のデバイスは図示を省略してある。
モータ431は、ハウジング430に収容されている。ハウジング430は、ラゲッジフロアパネル401の上にマウント402、403を介して支持されている。ハウジング430の上方に電力制御器405が支持されている。電力制御器405は、不図示のバッテリの電力を使って、モータ431に電力を供給する。電力制御器405は、フロントブラケット410とリアブラケット440によって、ハウジング430との間に隙間を有してハウジング430の上方に支持されている。フロントブラケット410は、車両中心CL2に近い側で電力制御器405のケース420を支持している。リアブラケット440は、車両中心CL2から遠い側で電力制御器405のケース420を支持している。フロントブラケット410は、台座411と支持部412で構成されている。台座411は、固定ボルト413によってハウジング430の上面に固定されている。台座411の一部は、ハウジング430の上面の車両中心CL2に近い端(即ち上面前端)を越えて車両中心CL2の側へ延びている。支持部412は、上面前端よりも車両中心に近い位置で台座411から上方へ延びており、上部がケース420に連結されている。そして、台座411は、固定ボルト413よりも車両中心CL2から遠い側に、突起411aを有している。突起411aの上端と電力制御器405のケース420との間の隙間は、固定ボルト413の上面とケース420との間の隙間よりも小さい。突起411aの上端が、狭隙間箇所に相当する。別言すれば、台座411とケース420の間の隙間は、狭隙間箇所(突起411aの上端)において、固定ボルト413の上面とケース420との間の隙間よりも小さい。そして、狭隙間箇所は、固定ボルト413よりも車両中心CL2から遠い側に位置している。この構造は、電気自動車400が追突され、後方から電力制御器405のケース420に衝突荷重が加わったときに、フロントブラケット410の離脱防止に貢献する。その原理は、図1−図6を使った説明において、前後を逆転させたものに等しい。本実施例においては、フロントブラケット410がリアブラケット440よりも車両中心CL2に近い。従って、車両中心CL2を基準にすると、フロントブラケット410は内側ブラケットに相当し、リアブラケット440は外側ブラケットに相当する。内側ブラケット、外側ブラケット、車両中心、という用語を用いると、第2実施例の電気自動車400の構造的特徴は、第1実施例のハイブリッド車100の構造的特徴と同じ表現で表すことができる。
実施例で説明した技術に関する特徴のいくつかを以下にまとめる。
リアブラケットの台座の狭隙間箇所11pは、電力制御器5のケース20の側壁29の下方に設けられている(図6参照)。頑強な側壁29の下方で隙間Gmが与えられることによって、台座11の突起11a(即ち、狭隙間箇所11p)は、ネジ孔後方の部位の離脱防止に貢献する十分な大きさの力(図5における力F3)を受けることができる。
図7、図8に示した変形例では、支持部112に窪み112aが設けられている。窪み112aは、フロントブラケット40(外側ブラケット)からリアブラケット10(内側ブラケット)に向かう方向の荷重が電力制御器105のケース120に加わったときに、台座111が降伏する前に窪み112aの近傍が降伏するようにその位置と大きさ度が定められている。衝突荷重が加わることによって電力制御器105のケース120が移動する際、台座111より先に支持部112のくぼみ112aの近傍が降伏することで、ネジ孔より後方の部位を離脱させる力が小さいうちに突起111aにケース120が当接する。即ち、ネジ孔より後方の部位を離脱させる力が小さいうちに、離脱防止に寄与する力を台座111に与えることができる。
図9に示した支持部212の貫通孔212aも、窪み112aと同じ目的で設けられている。図7、図8に示した支持部112の窪み112aと図9に示した支持部212の貫通孔212aは、共に、支持部を台座よりも折れ易くするために設けられている。別言すれば、窪み112aと貫通孔212aは、外側ブラケットから内側ブラケットに向かう方向の荷重が電力制御器のケースに加わったときに台座が降伏する前に支持部が降伏するように支持部の強度を局所的に低下させるために設けられている。その意味では、窪み112aと貫通孔212aは、降伏誘発部と総称することができる。図7、図8の支持部112と図9の支持部212は、その支持部を台座よりも折れ易くする降伏誘発部(支持部112の窪み112a、支持部212の貫通孔212a)を備えている。
リアブラケット110(内側ブラケット)は、台座111から上方に突出する突起111aを備えている。また、電力制御器105のケース120は、突起111aの上方に位置しており、下方に突出する突起122を備えている(図7、図8参照)。突起111aと突起122の間で隙間Gmが与えられる。隙間Gmは、固定ボルトの上面と電力制御器105のケース120との間の隙間よりも小さい大きさである。突起111aの上端が狭隙間箇所111pである。台座と電力制御器の双方に突起を設けることによって、一方のみに突起を設ける場合と比較して、同じ隙間Gmを得るのに突起高さを低くすることができる。このことは、突起の強度を高めることに寄与する。
本明細書が開示する技術は、特に、ハウジングの上面が車両中心に近づくにつれて高くなるように傾斜しており、電力制御器が、車両中心から遠い側の端部が前記車両中心に近い側の端部よりも低くなるようにハウジングの上方に支持されている構造に対して特に有効である。そのような構造では、電力制御器に加わる衝突荷重は、車両中心に近い側のブラケットの後端を押し下げるように作用する。即ち、そのような構造においては、車両中心に近い側のブラケットの固定ボルトから車両中心に近い側の部位が破断し易い。本明細書が開示する技術はそのような構造に対して好適である。
第1実施例と第2実施例に示したブラケットの構造は、ジェネレータの上方に隙間を有して電力変換器を支持する態様にも適用することができる。例えば、図1において符号30が示すハウジングはジェネレータを収容するハウジングであってもよい。その場合、エンジン98は、ジェネレータを駆動するエンジンに相当する。また。符号5が示す電力制御器は、ジェネレータから供給される交流電力を直流電力に変換するデバイスに相当する。また、例えば、図11において、符号430が示すハウジングは、ジェネレータを収容するハウジングであってもよい。その場合、符号5が示す電力制御器は、ジェネレータから供給される交流電力を直流電力に変換するデバイスに相当する。
なお、台座111の上向きの突起111aが請求項の「第1突起」の一例に相当し、電力制御器105のケース120の下向きの突起122が請求項の「第2突起」の一例に相当する。また、第1実施例のトランスアクスルのハウジング30と第2実施例のハウジング330が、「走行用モータ又はジェネレータを収容するハウジング」の一例に相当する。第1実施例の固定ボルト13、第2実施例の固定ボルト313が、請求項における「固定ボルト」の一例に相当する。図7、図8に示した窪み112aと図9に示した貫通孔212aが請求項における「降伏部」の例に相当する。「突起」は、台座のみに備えられていてもよいし、電力制御器のみに設けられていてもよい。図10に、突起を電力制御器のみに設けた例を示した。台座と電力制御器の双方に備えられていると、上記した利点を得ることができる。実施例の窪み112aと貫通孔212aが、請求項における「降伏誘発部」の一例に相当する。実施例における「狭隙間箇所」は、「狭隙間点」あるいは、「狭隙間部位」と換言してもよい。
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例のリアブラケット10は、台座11と支持部12がボルト14で連結されていた(図4、図5参照)。台座と支持部は、一つの部品であってもよい。即ち、支持部は、台座の後端(車両中心に近い側の端)が上方に屈曲している部位であってもよい。
上述したように、「ハウジング」は、走行用モータを収容するハウジングであってもよいし、ジェネレータを収容するハウジングであってもよい。また、「電力制御器」は、走行用モータに駆動電力を供給するデバイスであってもよいし、ジェネレータから供給された交流電力を直流電力に変換するデバイスであってもよい。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
5、105、205、305:電力制御器
10、110、210、310:リアブラケット
11、111、211、311:台座
11a、111a:突起
11p、111p、211p、311p:狭隙間箇所
12、112、212:支持部
13:固定ボルト
14、15:ボルト
20、120、220、320:ケース
21:パワーケーブル
29:側壁
30:ハウジング
31:モータ
35:ネジ孔
40:フロントブラケット
90:エンジンコンパートメント
98:エンジン
100:ハイブリッド車
122:突起
400:電気自動車
405:電力制御装置
410:フロントブラケット
411:台座
412:支持部
413:固定ボルト
420:ケース
430:ハウジング
431:モータ
440:リアブラケット
490:車両後部空間

Claims (6)

  1. 走行用モータ又はジェネレータを制御する電力制御器と、
    前記走行用モータ又はジェネレータを収容しているハウジングと、
    前記ハウジングとの間に隙間を有して前記電力制御器を前記ハウジングの上方に支持しているブラケットであって、車両前後方向における車両中心に近い側で前記電力制御器のケースを支持する内側ブラケットと、前記車両中心から遠い側で前記ケースを支持する外側ブラケットと、
    を備えており、
    前記内側ブラケットは、
    固定ボルトによって前記ハウジングの上面に固定されているとともに前記ハウジングの上面の前記車両中心に近い端を越えて車両中心側へ延びている台座と、
    前記車両中心に近い前記端よりも前記車両中心に近い位置で前記台座から上方へ延びており、上部が前記ケースに連結されている支持部と、
    を備えており、
    前記台座は、前記固定ボルトよりも前記車両中心から遠い側に、前記ケースとの間の隙間が、前記固定ボルトの上面と前記ケースとの間の隙間よりも小さい狭隙間箇所を備えていることを特徴とする電気自動車。
  2. 前記支持部に、当該支持部を前記台座よりも折れ易くする降伏誘発部が備えられていることを特徴とする請求項1に記載の電気自動車。
  3. 前記降伏誘発部は、支持部に設けられた窪み又は貫通孔であることを特徴とする請求項2に記載の電気自動車。
  4. 前記狭隙間箇所が、前記ケースの側壁の下方に設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電気自動車。
  5. 前記内側ブラケットの前記台座から上方に突出する第1突起と、
    前記第1突起の上方に位置しており、前記ケースから下方に突出する第2突起と、
    をさらに備えており、
    前記第1突起の上端が前記狭隙間箇所であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電気自動車。
  6. 前記ケースは、前記車両中心から遠い側の端部が前記車両中心に近い側の端部よりも低くなるように前記ハウジングの上方に支持されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の電気自動車。
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