JP2018190487A - 車両前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の衝突時における高電圧部品の破損を従来よりも抑制できる車両前部構造の提供。【解決手段】高電圧部品３０の側面に設けられるブラケット４０が、高電圧部品３０のブロック同士の結合部３４（ブロック同士の境目）に対向するフランジ４４を有している。そのため、燃料電池２０からの荷重を、ブラケット４０のフランジ４４を介して結合部３４に伝達させることができる。ここで、一般的に、ブロック同士の結合部３４は、他の部位に比べて板厚が厚くされている。よって、燃料電池２０からの荷重を、板厚が厚い箇所（高剛性箇所）で受け持つことができる。その結果、車両の衝突時における高電圧部品３０の破損を効果的に抑制できる。【選択図】 図３

Description

本発明は、車両前部構造に関する。

車両の前部にあるモータルーム（エンジンコンパートメント）内に燃料電池を搭載するとともに、燃料電池に隣接させて高電圧ユニット（高電圧部品）を配置した車両前部構造を開示している。

しかし、上記公報開示の技術には、つぎの問題点がある。
車両の衝突時における燃料電池と高電圧部品との干渉について記載がない。そのため、車両の衝突時における高電圧部品の破損を抑制する点において改善の余地がある。

特開２０１４−８３８７５号公報

本発明の目的は、車両の衝突時における高電圧部品の破損を従来よりも抑制できる、車両前部構造を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） 車両前部に設けられる燃料電池と、
少なくとも２つのブロックを上下方向に重ねて配置し上下方向に隣り合うブロック同士を互いに結合したブロック部を有する高電圧部品と、
を有し、
前記高電圧部品のブロック部の前記燃料電池側の側面に、配線保護のために配置したブラケットが設けられており、該ブラケットは、前記隣り合うブロック同士の結合部に対向するフランジを有する、車両前部構造。

上記（１）の車両前部構造によれば、つぎの効果を得ることができる。
高電圧部品のブロック部の燃料電池側の側面に、ブラケットが設けられており、このブラケットが、ブロック部の隣り合うブロック同士の結合部に対向するフランジを有する。そのため、車両の前面衝突時であって燃料電池からの荷重が高電圧部品に伝わる時、燃料電池からの荷重を、ブラケットのフランジを介してブロック同士の結合部に伝達させることができる。ここで、一般的にブロック同士の結合部（ブロック同士の境目）は、他の部位に比べて板厚が厚くされている。よって、燃料電池からの荷重を、板厚が厚い箇所（高剛性箇所）で受け持つことができる。その結果、車両の衝突時における高電圧部品の破損を効果的に抑制できる。

本発明実施例の車両前部構造の概略平面図である。 本発明実施例の車両前部構造における、高電圧部品とブラケットを燃料電池側から見たときの概略側面図である。 本発明実施例の車両前部構造における、高電圧部品とブラケットの概略斜視図である。 図２のＡ−Ａ線拡大断面図である。 図２のＢ−Ｂ線拡大断面図である。 本発明実施例の車両前部構造の、燃料電池からの荷重が高電圧部品に負荷されたときにおける概略平面図である。

以下に、図面を参照して、本発明実施例の車両前部構造１０を説明する。なお、図中ＵＰは上方を示し、ＦＲは車両前方を示し、ＯＵＴは車両幅方向外側を示す。なお、以下、特に説明する場合を除き、上下、前後の各方向は、それぞれ、車両の上下、前後の各方向を表すものとする。

車両前部構造１０は、図１に示すように、燃料電池２０と、高電圧部品３０と、ブラケット４０と、を有する。

燃料電池２０は、燃料電池スタックを含み、さらには燃料電池のガス系（燃料ガス、酸化ガス、ガス供給系、ガス排出系、ガス循環系）および燃料電池の冷媒系（冷媒循環系）を含んでおり、それゆえ、燃料電池ユニット（高電圧ユニット）といってもよい。

燃料電池２０は、車両前部に設けられる車両のエンジンコンパートメント（モータルームといってもよい）５０に搭載されている。燃料電池２０は、エンジンコンパートメント５０と車室とを隔てるダッシュパネル５１より前方で、エンジンコンパートメント５０内における左右両側で前後方向に延びる一対のフロントサイドメンバ５２の間に搭載されている。

フロントサイドメンバ５２より車幅方向外側かつ上側には、前後方向に延びるエプロンアッパメンバ５３が配置されている。そして、フロントサイドメンバ５２とエプロンアッパメンバ５３との間にわたってサスペンションタワー５４が配置されている。

高電圧部品３０は、たとえば、燃料電池２０が発生させる直流電力を交流電力に変換するインバータである。高電圧部品３０は、エンジンコンパートメント５０に配置されている。高電圧部品３０は、サスペンションタワー５４の後側かつダッシュパネル５１の前側で、フロントサイドメンバ５２上に配置されている。高電圧部品３０は、燃料電池２０の後端部の車幅方向外側面２１に対向する位置またはその近傍に配置されており、該車幅方向外側面２１から車幅方向外側に間隔をおいて配置されている。高電圧部品３０は、たとえば、サスペンションタワー５４、エプロンアッパメンバ５３、フロントサイドメンバ５２などに、取付け部３０ａにて固定して取付けられている。

高電圧部品３０は、図２、図３に示すように、ブロック部３２を有する。ブロック部３２は、少なくとも２つの金属製のブロック３１を上下方向に重ねて配置し上下方向に隣り合うブロック３１同士を互いに結合したものからなる。ブロック３１は、少なくとも２つ以上設けられていればよい。以下、本発明実施例および図示例では、ブロック３１が上中下の３ブロック３１ａ、３１ｂ、３１ｃからなる場合を例にとって説明する。

上中下の３つのブロック３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、それぞれ、鋳造品である。上ブロック３１ａは、３つのブロック３１のうち最も上側にあるブロックであり、中ブロック３１ｂは、３つのブロック３１のうち真中にあるブロックであり、下ブロック３１ｃは、３つのブロック３１のうち最も下側にあるブロックである。上ブロック３１ａと中ブロック３１ｂは、上下方向に隣り合っており、互いに結合されている。中ブロック３１ｂと下ブロック３１ｃは、上下方向に隣り合っており、互いに結合されている。そして、上中下の３つのブロック３１ａ、３１ｂ、３１ｃで、単一のブロック部３２を構成する。

上ブロック３１ａと中ブロック３１ｂとは、上ブロック３１ａの下端部と中ブロック３１ｂの上端部とを互いに締結等することで互いに結合されている。また、中ブロック３１ｂと下ブロック３１ｃとは、中ブロック３１ｂの下端部と下ブロック３１ｃの上端部とを互いに締結等することで互いに結合されている。上下方向に隣り合うブロック３１同士の結合部３４におけるブロック板厚は、図４に示すように、（ｉ）締結荷重に耐える必要がある、（ｉｉ）締結のために外向きフランジ等を設ける必要がある、等のため、一般的に、その他のブロック部分（図５参照）に比べて厚肉とされている。そのため、結合部３４の剛性は、その他のブロック部分に比べて高められている。

図１に示すように、上中下の３つのブロック３１ａ、３１ｂ、３１ｃで構成されるブロック部３２は、平面視で、略矩形状であり長手方向Ｌと該長手方向と直交する方向である短手方向Ｓを有する。長手方向Ｌは、車幅方向と略平行な方向であり、車幅方向から１０°程度だけ、車幅方向中央側が車幅方向外側より前側に傾いた方向である。短手方向Ｓは、車両前後方向と略平行な方向であり、車両前後方向から１０°程度だけ、前側が後側より車幅方向外側に傾いた方向である。図２、図３に示すように、ブロック部３２は、燃料電池２０側から見た側面視で、下端部とその近傍がその他の部分に比べて幅狭とされているが略矩形状である。

ブロック部３２が平面視においても側面視においても略矩形状であるため、ブロック部３２の形状は、略直方体状である。そして、車幅方向中央側の側面である燃料電池２０側の側面（以下、燃料電池対向面という）３２ａが、燃料電池２０の後端部の車幅方向外側面２１に対向している。そのため、ブラケット４０を介した燃料電池２０からの荷重は、ブロック部３２の角部ではない側面２１部位にかかる。

ブラケット４０は、高電圧部品３０のブロック部３２の燃料電池対向面３２ａに固定して取付けられている。ブラケット４０は、高電圧部品３０から延びる図示略の配線の保護のために設けられている。ブラケット４０は、燃料電池２０から離れた位置に設けられている。ブラケット４０は、たとえば、金属製プレス成形品であり、板金をプレス曲げ加工して成形されている。

ブラケット４０は、板状部４１と、板状部４１の前後両端部からブロック部３２の燃料電池対向面３２ａに向って延びる一対の延び部４２と、ブロック部３２の燃料電池対向面３２ａに取付けられる取付け部４３と、フランジ４４と、を有する。

板状部４１は、ブロック部３２の燃料電池対向面３２ａに対して略平行な板部分である。板状部４１は、ブロック部３２の燃料電池対向面３２ａとの間に隙間を有している。延び部４２は、板状部４１から、板状部４１および燃料電池対向面３２ａの面直方向に延びている。延び部４２の延び方向先端部は、燃料電池対向面３２ａに接触していてもよく非接触であってもよい。

取付け部４３は、延び部４２の延び方向先端部から折れ曲がって燃料電池対向面３２ａと略平行な方向に延びている。取付け部４３は、１個のみ設けられていてもよく、２個以上（複数）設けられていてもよい。取付け部４３は、ブロック部３２の燃料電池対向面３２ａに締結等で固定されており、これにより、ブラケット４０はブロック部３２の燃料電池対向面３２ａに固定して取付けられる。

フランジ４４は、延び部４２の延び方向先端部から折れ曲がって燃料電池対向面３２ａと略平行な方向に延びている。フランジ４４は、燃料電池対向面３２ａに接触していてもよく非接触であってもよい。フランジ４４は、取付け部４３とは異なる位置に設けられている。フランジ４４は、上下方向に隣り合うブロック３１同士の結合部３４に対向する位置に設けられている。フランジ４４は、（ｉ）上ブロック３１ａと中ブロック３１ｂとの結合部３４に対向する位置に設けられていてもよく、（ｉｉ）中ブロック３１ｂと下ブロック３１ｃとの結合部３４に対向する位置に設けられていてもよく、（ｉｉｉ）上ブロック３１ａと中ブロック３１ｂとの結合部３４に対向する位置と、中ブロック３１ｂと下ブロック３１ｃとの結合部３４に対向する位置と、の両方に設けられていてもよい。フランジ４４は、一対の延び部４２の、片方のみに設けられていてもよく両方に設けられていてもよい。

ここで、前面衝突が発生していない通常時と、前面衝突が発生した前面衝突時について、説明する。

（ａ）通常時
図１に示すように、燃料電池２０は変位（移動）しておらず、高電圧部品３０およびブラケット４０は、燃料電池２０から離れた位置にある。

（ｂ）前面衝突時
前面衝突の態様によっては、図６に示すように、燃料電池２０が横方向（車両幅方向外側）に変位することがある。この場合、燃料電池２０の後端部の車幅方向外側面２１が高電圧部品３０およびブラケット４０に接近する方向に移動し、ブラケット４０に当たる。そのため、ブラケット４０が燃料電池２０により押されるとともに、高電圧部品３０がブラケット４０を介して燃料電池２０により車両幅方向外側に押される。このとき、ブラケット４０にはフランジ４４が設けられているため、フランジ４４が上下方向に隣り合うブロック３１同士の結合部３４を押し込む。

つぎに、本発明実施例の効果を説明する。
前面衝突時に燃料電池２０が車幅方向外側に変位してブラケット４０に当たり、ブラケット４０を介して衝突荷重が高電圧部品３０に負荷されたとき、ブロック部３２の側壁に車両幅方向外側への曲げの入力（ブロック部３２の内側は引張の応力）が発生する。引張応力の発生入力が大きいとブロック部３２が割れるおそれがある。
しかし、本発明実施例では、ブラケット４０がフランジ４４を有しているため、燃料電池２０からの荷重を、ブラケット４０のフランジ４４を介して結合部３４に伝達させることができる。ここで、上述したように、一般的に、ブロック同士の結合部３４（ブロック同士の境目）は、他の部位に比べて板厚が厚くされている。よって、燃料電池２０からの荷重を、板厚が厚い箇所（高剛性箇所）で受け持つことができる。その結果、高電圧部品３０の曲げ入力時の引張応力を低減でき、車両の衝突時における高電圧部品３０の破損を効果的に抑制できる。

配線保護のために設けられるブラケット４０にフランジ４４を設けているため、高電圧部品３０の形状変更は不用である。そのため、各ブロック３１の成形型の変更等は不用であり、コスト上有利である。

１０ 車両前部構造
２０ 燃料電池
２１ 燃料電池の後端部の車幅方向外側面
３０ 高電圧部品
３１ ブロック
３１ａ 上ブロック
３１ｂ 中ブロック
３１ｃ 下ブロック
３２ ブロック部
３２ａ 燃料電池対向面
３４ 結合部
３０ａ 取付け部
４０ ブラケット
４１ 板状部
４２ 延び部
４３ 取付け部
４４ フランジ
５０ エンジンコンパートメント
５１ ダッシュパネル
５２ フロントサイドメンバ
５３ エプロンアッパメンバ
５４ サスペンションタワー
Ｌ 長手方向
Ｓ 短手方向

Claims (1)

1. 車両前部に設けられる燃料電池と、
   少なくとも２つのブロックを上下方向に重ねて配置し上下方向に隣り合うブロック同士を互いに結合したブロック部を有する高電圧部品と、
   を有し、
   前記高電圧部品のブロック部の前記燃料電池側の側面に、配線保護のために配置したブラケットが設けられており、該ブラケットは、前記隣り合うブロック同士の結合部に対向するフランジを有する、車両前部構造。

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