JP2021030889A - 蓄電装置の保護構造 - Google Patents

Abstract

【課題】排気消音装置が蓄電装置より車両前方に配置された構成において、車両に対する前方からの衝突時、排気消音装置が蓄電装置に干渉することを抑制する。【解決手段】車両１には、車両前方のエンジンルーム２に収容されたエンジン２０と、車室７の床面を構成するフロアパネル７ａの下側に搭載された蓄電装置３０と、エンジン２０から車両後方に延びており、排気ガスを排出する排気装置４０と、排気装置４０に設けられ、蓄電装置３０より車両前方に配置されたサイレンサ４４と、を備える。蓄電装置３０の前端部３２には、案内部５１が設けられる。案内部５１は、車両１に対する前方からの衝突によって車両後方へ移動する排気装置４０の一部に接触して、サイレンサ４４を下方へ案内する。【選択図】図５

Description

本発明は、車両に搭載された蓄電装置の保護構造に関する。

車両前方のエンジンルームにエンジンを収容し、車室の床面を構成するフロアパネルの下側にバッテリを搭載した車両が知られている。かかる構成において、車両に対する衝突時にバッテリを保護するために、種々の発明が開示されている。

例えば、特許文献１には、車両の下部構造に関する発明が開示されている。この車両ででは、車両前方のエンジンルームに、車両を走行させるための駆動源として、エンジン及びモータが配置される。フロアパネルの下側には、モータに電力を供給するバッテリが配置される。フロアパネルの下側において、バッテリよりも車幅方向外側を、排気管が車両後方に延びる。なお、フロアパネルの下側において、バッテリよりも車両後方に、排気管の後端に接続された排気消音装置が設けられる。かかる構成によれば、剛性の低い排気管がバッテリに対する衝撃吸収材として機能するので、車両に対する車幅方向外方からの衝突があった際、バッテリを保護する点で有利である。

特開２０１８−３９４５２号公報

ところで、排気消音装置を、バッテリよりも車両前方に配置したいという要求がある。ここで、排気消音装置は剛性が高いため、前方からの荷重を受けても潰れにくい。したがって、車両に対する前方からの衝突時、排気消音装置は、そのままバッテリに干渉してしまう可能性がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的とするところは、排気消音装置が蓄電装置（バッテリ）より車両前方に配置された構成において、車両に対する前方からの衝突時、排気消音装置が蓄電装置に干渉することを抑制することにある。

ここに開示する蓄電装置の保護構造は、車両前方のエンジンルームに収容されたエンジンと、車室の床面を構成するフロアパネルの下側に搭載された蓄電装置と、上記エンジンから車両後方に延びており、排気ガスを排出する排気装置と、上記排気装置に設けられ、上記蓄電装置より車両前方に配置された排気消音装置と、を備える車両の蓄電装置の保護構造であって、上記蓄電装置の前端部に、車両に対する前方からの衝突によって車両後方へ移動する上記排気装置の一部に接触して、上記排気消音装置を下方へ案内する案内部を備える。

かかる構成によれば、車両に対する前方からの衝突（以下、前突という場合がある）時、排気消音装置を含む排気装置は、蓄電装置に向かって車両後方へ移動して案内部に接触する。このとき、排気消音装置は、案内部によって下方へ案内される。これにより、排気消音装置は、蓄電装置の下方へ潜り込む。したがって、前突時、排気消音装置が蓄電装置に干渉することを抑制することができる。

一実施形態では、上記排気装置は、車両後方に向けて下方に傾斜する傾斜部を有しており、上記排気装置における上記案内部との接触部位は、上記傾斜部に位置する。

かかる構成によれば、前突時、傾斜部は、案内部に接触して、案内部から下方向の荷重を受ける。これにより、排気消音装置がより確実に下方に案内されるため、排気消音装置をより確実に蓄電装置の下方へ潜り込ませることができる。

一実施形態では、上記排気装置における上記排気消音装置より上流側には、排気管が含まれており、上記排気管は、上記排気消音装置の上側を通って該排気消音装置よりも車両後方まで延びる傾斜管部と、上記傾斜管部と上記排気消音装置とを接続する接続管部と、を有し、上記傾斜管部から上記接続管部に至る部分は、上記傾斜部を構成する。

かかる構成によれば、傾斜管部は、排気消音装置の上側を通って後斜め下方に延びており、排気消音装置の後側に廻りこんで、接続管部を介して排気消音装置に連結される。また、排気消音装置は、通常、車体に支持される。したがって、傾斜管部は、前突時、排気消音装置を支点に、車両後方へ倒れるようにモーメントを受ける。これにより、傾斜管部は、車両後方へ倒れながら車両後方へ移動する。そして、排気消音装置は、接続管部を介して傾斜管部によって後斜め下方向に引っ張られる。これにより、排気消音装置は、車両後方へ倒れて後斜め下方へ移動する。したがって、排気消音装置は、傾斜部が案内部に接触する前から、後斜め下方へ移動するので、蓄電装置の下方にさらに潜り込みやすくなる。

一実施形態では、上記傾斜管部と上記接続管部とは、フランジで接続されており、上記接触部位は、上記フランジに位置する。

かかる構成によれば、フランジは、剛性が高いため、案内部に接触しても潰れにくい。したがって、より確実に、案内部から下方向への荷重を受けることができる。

一実施形態では、上記フランジの外周面は、上記案内部に対向しており、上記外周面は、長軸が車両後方に向けて下方に傾斜する略楕円形状であり、上記接触部位は、上記外周面に位置する。

フランジは傾斜部に含まれるだけでなく、自身の外周面も傾斜する。したがって、当該外周面に案内部が接触することで、より確実に案内部から下方向への荷重を受けることができる。

一実施形態では、上記案内部は、上記蓄電装置側に凸となるように湾曲する。

かかる構成によれば、案内部が排気装置を受けやすくなるので、案内部からの反力（荷重）を、より確実に排気装置へ伝達することができる。

一実施形態では、上記エンジンの上部には、電力変換器が配置される。

かかる構成によれば、エンジンの重心が高くなるので、排気装置は、エンジンとともに、車両後方に倒れやすくなる。これにより、排気消音装置は、後斜め下方に移動しやすくなるので、蓄電装置の下方にさらに潜り込みやすくなる。

本発明によれば、排気消音装置が蓄電装置よりも車両前方に配置された構成において、車両に対する前方からの衝突時、排気消音装置が蓄電装置に干渉することを抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る車両の前部構造を車両上側から見た状態で示す平面図である。 図２は、車両前方のエンジンルームに収容されたエンジン等を車両前側から見た状態で示す正面図である。 図３は、蓄電装置の保護構造を車両左側から見た状態で示す側面図である。 図４は、蓄電装置の保護構造を車両上側から見た状態で示す平面図である。 図５は、図３における案内部周辺の拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

本実施形態に係る車両１は、レンジエクステンダーを採用する電気自動車である。図１に示すように車両１の前方には、エンジンルーム（モータルーム）２が設けられる。エンジンルーム２内には、車幅方向左側（図１における右側）から順に、発電機３、エンジン２０、減速機５及びモータ４が車幅方向に並べて収容される。なお、エンジン２０は、ロータリエンジンである。

エンジンルーム２の後端部には、エンジンルーム２と車室７とを仕切るダッシュパネル８が設けられる。車室７の床面を構成するフロアパネル７ａの下側には、蓄電装置３０が搭載される（図３参照）。蓄電装置３０は、内部にバッテリ（図示せず）を有する。

車両１は、モータ４を動力源として走行する。減速機５の入力軸は、モータ４の出力軸に連結する。すなわち、モータ４の駆動力は、減速機５で回転数を減じて出力された後、最終的に前輪へ伝達される。モータ４を駆動するための電気は、蓄電装置３０に蓄えられる。発電機３の入力軸は、エンジン２０の出力軸に連結する。エンジン２０の駆動により、発電機３の入力軸が回転し、電気が発生する。発生した電気は、蓄電装置３０へ供給される。これにより、車両１の航続距離を延長することができる。なお、エンジン２０は、車両１の走行には、直接利用されない。

エンジンルーム２の車幅方向の両側端部には、左右一対のサイドフレーム９が前後方向に延びるように設けられる。なお、図１に示す、１０は車両１のフェンダー、１１はホイールエプロンである。また、発電機３、エンジン２０、減速機５、及びモータ４は、左右のサイドフレーム９及びこの両サイドフレーム９に渡したサスペンションクロスメンバー（図示省略）に支持される。

図２に示すように、エンジン２０の上部には、電力変換器としてのコンバータ１４が載置される。コンバータ１４は、発電機３で発電された交流電力を直流に変換して蓄電装置３０に充電する。モータ４の上部には、インバータ１５が載置される。インバータ１５の上部には、ジャンクションボックス１６が載置される。ジャンクションボックス１６の前面にＤＣ−ＤＣコンバータ１７が固定される。

インバータ１５は、蓄電装置３０から電源ケーブルを介して入力された電圧を昇圧して出力する。ジャンクションボックス１６は、蓄電装置３０とインバータ１５との電気的な接続及び遮断等を行なう端子やリレーを含む切替回路部品をアルミ合金製のハウジングに収容する。ＤＣ−ＤＣコンバータ１７は、高電圧を車載機器駆動用の低電圧に変換する変換器である。

図１に示すように、エンジン２０の車両前方には、吸気装置１８が設けられる。吸気装置１８は、エンジンに２０に空気を導入する。吸気装置１８の途中には、エアクリーナ１９が設けられており、吸気中に含まれる異物を取り除く。

以下、本発明の実施形態に係る蓄電装置の保護構造について説明する。

図１，３に示すように、エンジン２０の車両後方には、排気装置４０が設けられる。排気装置４０は、エンジン２０からダッシュパネル８の下方を通って車両後方に延びており、エンジン２０から排出された排気ガスを車外に排出する。排気装置４０の上流端部には、排気ダクト４１が設けられる。排気ダクト４１の上流端部は、排気ポートに接続する。排気ダクト４１は、エンジン２０との接続部分から後斜め上方に延びた後、車幅方向右方（図１における左方向）に延びる。排気ダクト４１の下流側には、触媒装置４２が設けられており、排気ガス中に含まれる有害成分を除去する。触媒装置４２は、上流側から下流側にかけて、後斜め下方に延びる。排気装置４０において、触媒装置４２の下流側には、プリサイレンサ４３が設けられる。プリサイレンサ４３は、排気音のうち、主に高周波成分を低減する。プリサイレンサ４３は、上流側から下流側にかけて、後斜め下方に延びており、その傾斜勾配は、触媒装置４２よりも緩やかである。

排気装置４０の下流端部には、排気消音装置としてのメインサイレンサ４４（以下、単にサイレンサ４４という場合がある）が設けられる。サイレンサ４４は、蓄電装置３０より車両前方に配置される。サイレンサ４４は、排気音のうち主に低中周波成分を低減する。サイレンサ４４に導入された排気ガスは、サイレンサ４４の車幅方向右側に設けられた排気導出部４４ａから排出される（図４参照）。なお、サイレンサ４４は、側面に設けられた固定部材４４ｂを介して、車体（図示せず）に支持される。

また、排気装置４０におけるサイレンサ４４より上流側には、排気管４５が設けられる。排気管４５は、プリサイレンサ４３とメインサイレンサ４４とを接続する。排気管４５は、上流側の傾斜管部４５ａと、下流側の接続管部４５ｂと、を有する。ここで、図５に二点鎖線で示すように、排気装置４０は、車両後方に向けて下方に傾斜するアウトラインとして傾斜部４７を有する。具体的には、傾斜部４７は、排気管４５における傾斜管部４５ａから接続管部４５ｂに至る部分、及びプリサイレンサ４３で構成される。なお、触媒装置４２を傾斜部４７に含めてもよい。

傾斜管部４５ａは、プリサイレンサ４３の下流側に接続しており、サイレンサ４４の上側を通って、後斜め下方に向けて、サイレンサ４４よりも車両後方まで延びる。傾斜管部４５ａの下流端部は、サイレンサ４４の後方において車幅方向左方に曲接する。

接続管部４５ｂは、傾斜管部４５ａとサイレンサ４４とを接続する。具体的には、接続管部４５ｂは、傾斜管部４５ａとの接続部である上流端部から車幅方向左方に延びた後、車両前方に曲接する。そして、接続管部４５ｂの下流端部は、サイレンサ４４の後端部に接続する。なお、傾斜管部４４ａと接続管部４５ｂとは、フランジ４６で接続される。ここで、フランジ４６は、サイレンサ４４の後方に位置しており、軸方向が車幅方向を向くように設けられる。すなわち、フランジ４６の外周面４６ａは、蓄電装置３０に対向する。また、フランジ４６の外周面４６ａは、長軸４６ｂが車両後方に向けて下方に傾斜する略楕円形状である。

蓄電装置３０は、ケーシング３１の内部にバッテリ（図示せず）が収容されたものである。蓄電装置３０におけるケーシング３１の前端部３２には、ガイド部材５０が設けられる。ガイド部材５０は、車幅方向から見て、略Ｌ字形状であり、上下方向に延びる案内部５１を有する。ここで、上述したフランジ４６の外周面４６ａは、案内部５１に対向する。なお、案内部５１は、上下方向真直から車両前方に少し倒れるように傾斜する。ガイド部材５０は、連結部５２において、ケーシング３１の前端部３２に、ボルトによって取り付けられる。図４に示すように、案内部５１には、蓄電装置３０側（車両後側）に凸となるように湾曲する湾曲部５１ａが設けられる。

以下、図５を参照しながら、前突時おけるサイレンサ４４の移動の態様について詳細に説明する。

車両１に対する前方からの衝突（前突）によって、排気装置４０は、エンジン２０に車両後方に押される。これにより、排気装置４０は、車両後方へ移動する。ここで、傾斜管部４５ａは、サイレンサ４４の上側を通って後斜め下方に延びており、サイレンサ４４の後側に廻りこんで、接続管部４５ｂを介してサイレンサ４４の後端部に連結される。また、サイレンサ４４は、固定部材４４ｂを介して、車体に支持される。したがって、傾斜管部４５ａは、前突時、サイレンサ４４を支点に、車両後方へ倒れるようにモーメントＭを受ける。これにより、傾斜管部４５ａは、車両後方へ倒れながら車両後方へ移動する。そして、サイレンサ４４は、接続管部４５ｂを介して傾斜管部４５ａによって後斜め下方向（図５におけるＦの方向）引っ張られる。これにより、サイレンサ４４は、車両後方へ倒れて後斜め下方へ移動する。

そして、排気装置４０の一部であるフランジ４６の外周面４６ａが案内部５１に接触する。これにより、フランジ４６の外周面４６ａは、案内部５１から下方向への荷重を受ける。すなわち、案内部５１は、フランジ４６の外周面４６ａに接触することで、サイレンサ４４を下方へ案内する。下方へ案内されたサイレンサ４４は、蓄電装置３０の下方へ潜り込む。

上記のように、案内部５１によって、サイレンサ４４を下方へ案内するためには、予め、排気装置４０における案内部５１との接触部位４８が傾斜部４７に位置するようにレイアウト設計する必要がある。なぜなら、サイレンサ４４が案内部５１によって下方に案内されるためには、排気装置４０の一部が案内部５１に接触して、排気装置４０が案内部５１から下方への荷重を受けることが好ましいからである。なお、本実施形態においては、接触部位４８は、フランジ４６の外周面４６ａに位置するように予めレイアウト設計されている。

以下、本実施形態の作用効果について説明する。

前突時、サイレンサ４４を含む排気装置４０は、蓄電装置３０に向かって車両後方へ移動して案内部５１に接触する。このとき、サイレンサ４４は、案内部５１によって下方へ案内される。これにより、サイレンサ４４は、蓄電装置３０の下方へ潜り込む。したがって、前突時、サイレンサ４４が蓄電装置３０に干渉することを抑制することができる。

前突時、傾斜部４７は、案内部５１に接触して、案内部５１から下方向への荷重を受ける。これにより、サイレンサ４４がより確実に下方に案内されるため、サイレンサ４４をより確実に蓄電装置３０の下方へ潜り込ませることができる。

傾斜管部４５ａはサイレンサ４４の上側を通って後斜め下方に延びており、サイレンサ４４の後側に廻りこんで、接続管部４５ｂを介してサイレンサ４４の後端部に連結される。また、サイレンサ４４は、固定部材４４ｂを介して車体に支持される。したがって、傾斜管部４５ａは、前突時、サイレンサ４４を支点に、車両後方へ倒れるようにモーメントＭを受ける。これにより、傾斜管部４５ａは、車両後方へ倒れながら車両後方へ移動する。そして、サイレンサ４４は、接続管部４５ｂを介して傾斜管部４５ａによって後斜め下方向（図５におけるＦの方向）に引っ張られる。これにより、サイレンサ４４は、車両後方へ倒れて後斜め下方へ移動する。したがって、サイレンサ４４は、フランジ４６の外周面４６ａ（傾斜部４７）が案内部５１に接触する前から、後斜め下方へ移動するので、蓄電装置３０の下方にさらに潜り込みやすくなる。

フランジ４６は、剛性が高いため、案内部５１に接触しても潰れにくい。したがって、より確実に、案内部５１から下方向への荷重を受けることができる。

フランジ４６は傾斜部４７に含まれるだけでなく、自身の外周面４６ａも傾斜する。したがって、当該外周面４６ａに案内部５１が接触することで、より確実に案内部５１から下方向への荷重を受けることができる。

案内部５１に湾曲部５１ａを設けることで、案内部５１がフランジ４６の外周面４６ａ（排気装置４０）を受けやすくなるので、案内部５１からの反力（荷重）を、より確実にフランジ４６の外周面４６ａ（排気装置４０）へ伝達することができる。

エンジン２０は、コンバータ１４をその上部に配置しており、重心が高い。したがって、排気装置４０は、エンジン２０とともに、車両後方に倒れやすくなる。これにより、サイレンサ４４は、後斜め下方に移動しやすくなるので、蓄電装置３０の下方にさらに潜り込みやすくなる。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。

上記実施形態では、傾斜部４７を傾斜管部４５ａから接続管部４５ｂに至る部分、及びプリサイレンサ４３で構成したがこれに限定されない。例えば、サイレンサ４４自体を車両後方に向けて下方に傾斜するように設けてもよい。すなわち、排気装置４０の一部が傾斜部４７を構成するのであれば、傾斜部４７の態様はいかなるものでもよい。

排気装置４０における案内部５１との接触部位４８は、フランジ４６の外周面４６ａに限定されない。接触部位４８は、傾斜部４７に位置すればよく、例えば傾斜管４５ａの外周面でもよい。

排気装置４０は、案内部５１によって下方へ案内されるのであれば、必ずしも、傾斜部４７を有さなくてもよい。

本発明は、蓄電装置の保護構造に適用できるので、極めて有用であり、産業上の利用可能性が高い。

１ 車両
２ エンジンルーム
７ 車室
７ａ フロアパネル
１４ コンバータ（電力変換器）
２０ エンジン
３０ 蓄電装置
４０ 排気装置
４３ プリサイレンサ
４４ メインサイレンサ（排気消音装置）
４５ 排気管
４５ａ 傾斜管部
４５ｂ 接続管部
４６ フランジ
４６ａ 外周面
４６ｂ 長軸
４７ 傾斜部
４８ 接触部位
５１ 案内部
５１ａ 湾曲部

Claims (7)

1. 車両前方のエンジンルームに収容されたエンジンと、
   車室の床面を構成するフロアパネルの下側に搭載された蓄電装置と、
   前記エンジンから車両後方に延びており、排気ガスを排出する排気装置と、
   前記排気装置に設けられ、前記蓄電装置より車両前方に配置された排気消音装置と、を備える車両の蓄電装置の保護構造であって、
   前記蓄電装置の前端部に、車両に対する前方からの衝突によって車両後方へ移動する前記排気装置の一部に接触して、前記排気消音装置を下方へ案内する案内部を備える、蓄電装置の保護構造。
2. 請求項１において、
   前記排気装置は、車両後方に向けて下方に傾斜する傾斜部を有しており、
   前記排気装置における前記案内部との接触部位は、前記傾斜部に位置する、蓄電装置の保護構造。
3. 請求項２において、
   前記排気装置における前記排気消音装置より上流側には、排気管が含まれており、
   前記排気管は、
   前記排気消音装置の上側を通って該排気消音装置よりも車両後方まで延びる傾斜管部と、
   前記傾斜管部と前記排気消音装置とを接続する接続管部と、を有し、
   前記傾斜管部から前記接続管部に至る部分は、前記傾斜部を構成する、蓄電装置の保護構造。
4. 請求項３において、
   前記傾斜管部と前記接続管部とは、フランジで接続されており、
   前記接触部位は、前記フランジに位置する、蓄電装置の保護構造。
5. 請求項４において、
   前記フランジの外周面は、前記案内部に対向しており、
   前記外周面は、長軸が車両後方に向けて下方に傾斜する略楕円形状であり、
   前記接触部位は、前記外周面に位置する、蓄電装置の保護構造。
6. 請求項１から５のいずれか１つにおいて、
   前記案内部は、前記蓄電装置側に凸となるように湾曲する、蓄電装置の保護構造。
7. 請求項１から６のいずれか１つにおいて、
   前記エンジンの上部には、電力変換器が配置される、蓄電装置の保護構造。