JP2023092617A - 電動車両の前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】前方衝突時のサブフレームのエネルギー吸収の阻害と駆動モータへの大荷重の入力を抑制する。【解決手段】少なくとも前後方向に延び、車幅方向両側に配置されるボデーサイドフレーム３１と、ボデーサイドフレームの下部に締結され、前後方向に延びるサイドメンバ３４ａを有するサブフレーム３４と、サブフレームの内側に形成されるパワーユニットルーム２と、パワーユニットルーム内に配設され、サイドメンバに面する側壁部１２を有し、駆動モータ５を収容するモータハウジング５ａと、を備え、モータハウジングは、側壁部の下部がサイドメンバに隣接するように配設され、側壁部の下方には、車両の衝突時、パワーユニットルームへ向けて折れ曲がったサイドメンバに当接するとともにサイドメンバをモータハウジングの下方へガイドする傾斜面部１４が形成されている。【選択図】図８

Description

ここに開示された技術は、電動車両の前部構造に関する技術分野に属する。

駆動モータへ電力が供給されて車両を駆動させる電動車両には、特許文献１のように、車両前部のパワーユニットルーム内に、駆動モータ、減速機、エンジン及び発電機が、車幅方向に並べて配設された構造が知られている。

特開２０２０－１３８７１８号公報

このように、駆動モータ、減速機、エンジン及び発電機が、車幅方向に並べて配設されると、駆動モータが、パワーユニットルームの側部に近接する。さらに、駆動モータの下部に近接してサブフレームが配置される場合、車両が前方から衝突してサブフレームがパワーユニットルームの内側へ折れ曲がった際に、折れ曲がったサブフレームが駆動モータの側壁に接触し、サブフレームの変形によるエネルギー吸収が阻害されるとともに、駆動モータに大荷重が加わる懸念がある。

ここに開示された技術は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前方衝突時のサブフレームのエネルギー吸収の阻害と駆動モータへの大荷重の入力を抑制することにある。

前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、電動車両の前部構造を対象として、少なくとも車両前後方向に延び、車幅方向両側に配置されるボデーサイドフレームと、前記ボデーサイドフレームの下部に締結され、車両前後方向に延びるサイドメンバを有するサブフレームと、前記サブフレームの内側に形成されるパワーユニットルームと、前記パワーユニットルーム内に配設され、前記サイドメンバに面する側壁部を有し、電力を利用して車両を駆動する駆動モータを収容するモータハウジングと、を備え、前記モータハウジングは、前記側壁部の下部が前記サイドメンバに隣接するように配設され、前記側壁部の下方には、車両の衝突時、前記パワーユニットルームへ向けて折れ曲がった前記サイドメンバに当接するとともに前記サイドメンバを前記モータハウジングの下方へガイドする傾斜面部が形成されている、という構成とした。

この構成によると、モータハウジングは、衝突時に折れ曲がったサイドメンバを、傾斜面部によって滑らせながら下方へガイドすることができるため、サブフレームの変形によるエネルギー吸収の阻害及び駆動モータへの大荷重の入力を抑制することができる。

前記電動車両の前部構造の一実施形態では、前記モータハウジングは、前記側壁部を有する第１ハウジングと車幅方向に延びる円筒状の周壁部を有する第２ハウジングとが、該周壁部の径方向外側に張り出すフランジ部において締結されて形成され、前記傾斜面部は、前記側壁部の縁端部から前記フランジ部の縁端部に亘って形成されている。

この構成によると、側壁部からフランジ部に亘って傾斜面部が形成されることによって、衝突時に折れ曲がったサイドメンバがフランジ部に引っかかり、サブフレームの変形によるエネルギー吸収が阻害されるのを防止することができる。

前記一実施形態において、前記傾斜面部は、車両側面視で前記サイドメンバと重なるように形成されている、という構成でもよい。

この構成によると、衝突時に折れ曲がったサイドメンバが当接しやすい位置に傾斜面部を設けることができる。これにより、傾斜面部の形成による重量増加を低減することができる。

一実施形態において、車両側面視で、前記サイドメンバは、前記モータハウジングの車両前後方向中央部よりも後側が略水平に延び、前記モータハウジングの車両前後方向中央部より前側が前側に向かうに従い上へ延び、前記傾斜面部は、前記モータハウジングの車両前後方向中央部よりも前側に形成されている、という構成でもよい。

この構成によると、衝突時に折れ曲がったサイドメンバがより当接しやすい位置に傾斜面部を設けることができる。これにより、サブフレームの変形によるエネルギー吸収の阻害及び駆動モータへの大荷重の入力を効率的に抑制するとともに、傾斜面部の形成による重量増加を低減することができる。

以上説明したように、ここに開示された技術によると、前方衝突時のサブフレームのエネルギー吸収の阻害と駆動モータへの大荷重の入力を抑制することができる。

例示的な実施形態に係る前部構造を有する電動車両の駆動系を示すブロック図である。 前部構造を示す平面図である。 前部構造を右下側から見た斜視図である。 前部構造の正面図である。 モータハウジングの斜視図である。 前部構造の側面図である。 図６の要部拡大図である。 図７のVIII-VIII線相当の平面で切断した要部の概略断面図である。

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、車両前後方向を単に「前後方向」といい、車両前側を単に「前側」といい、車両後側を単に「後側」というものとする。また、車幅方向は車両の左右方向であり、車両左側を単に「左側」といい、車両右側を単に「右側」というものとする。なお、左右方向は、後側から前側を見たときの左側を左といい、右側を右という。

図１は、例示的な実施形態に係る前部構造を備えた電動車両の駆動系を示すブロック図である。図２は、前部構造を概略的に示す平面図である。図１及び図２は、車両１の駆動系を概略的に示しているだけであり、各構成要素の配置は、該各構成要素の実際の配置を限定するものではない。

車両１は、シリーズハイブリッド自動車である。車両１は、電力を利用して車両１を駆動するための電気駆動ユニット１０と発電用のエンジン本体８とからなるパワーユニットＰを備える。電気駆動ユニット１０は、電力を利用して車両を駆動する駆動モータ５と、駆動モータ５からの動力を減速して出力する減速機６と、駆動モータ５へ供給する電力を発生させる発電機７とを有する。

エンジンＥは、エンジン本体８と、エンジン関連部品とを有する。エンジン本体８は、主に発電機７を駆動させて発電するために利用され、車両１を走行させるための動力は駆動モータ５により生成される。駆動モータ５により生成された動力は、減速機６により変速された後、デファレンシャル装置９１を介して、駆動輪９２（ここでは前輪）に伝達される。

車両１は、高圧バッテリＢ１と低圧バッテリＢ２とを備える。高圧バッテリＢ１は、発電機７により発電された電気によって充電される。発電機７と高圧バッテリＢ１との間には、発電用インバータ１０２が設けられている。発電用インバータ１０２は、発電機７及び高圧バッテリＢ１に電気的に接続されている。発電機７からの発電電気は、発電用インバータ１０２を介して高圧バッテリＢ１に供給される。駆動モータ５と高圧バッテリＢ１との間には、モータ用インバータ１０１が設けられている。モータ用インバータ１０１は、駆動モータ５及び高圧バッテリＢ１に電気的に接続されている。モータ用インバータ１０１は、高圧バッテリＢ１からの電気を、駆動モータ５を駆動するための電力に変換して、駆動モータ５に出力する。高圧バッテリＢ１と低圧バッテリＢ２との間には、ＤＣＤＣコンバータ１０３が設けられている。ＤＣＤＣコンバータ１０３は、高圧バッテリＢ１と低圧バッテリＢ２とに電気的に接続されている。高圧バッテリＢ１からの電気は、ＤＣＤＣコンバータ１０３を介して低圧バッテリＢ２に供給される。発電機７からの発電電気は、発電用インバータ１０２及びＤＣＤＣコンバータ１０３を介して低圧バッテリＢ２に供給される。

パワーユニットＰは、駆動モータ５、減速機６、発電機７及びエンジン本体８を、この順に車幅方向に備える。駆動モータ５、減速機６及び発電機７の上方には、モータ用インバータ１０１、発電用インバータ１０２、及びＤＣＤＣコンバータ１０３を含む電力変換ユニット１００が配設されている。

駆動モータ５、減速機６及び発電機７は、駆動ユニットハウジング９内に収容されている。駆動ユニットハウジング９内に配設される駆動モータ５、減速機６及び発電機の各回転軸（図示省略）は、車幅方向に延びており、駆動ユニットハウジング９は、該回転軸と略平行な方向に延びる略円筒状に形成されている。

駆動ユニットハウジング９は、複数の部材が一体化されて構成されている。駆動ユニットハウジング９のうち、駆動モータ５の収容部をモータハウジング５ａと呼ぶ。モータハウジング５ａは、駆動モータ５の車幅方向一方側端部に位置している。

エンジン本体８は、発電機７に隣接して配設され、車幅方向の他方側端部に位置している。エンジン本体８は、駆動ユニットハウジング９と一体的に構成されている。エンジン本体８と、エンジン関連部品とからエンジンＥが構成されている。エンジン関連部品は、エンジン本体８の上方に配設される、低圧バッテリＢ２、エアクリーナ１０６、オイル関連部品１０７を含む。

車両１は前部において、少なくとも前後方向に延び、車幅方向両側に配置される左右１対のボデーサイドフレーム３１を備える。ボデーサイドフレーム３１の下部には、それぞれ前後方向に延びるサイドメンバ３４ａを有するサブフレーム３４が締結されている。パワーユニットルーム２は、ボデーサイドフレーム３１及びサブフレーム３４の内側に形成されている。

図３は、車両１の前部構造を右下側から見た斜視図であり、図４は、車両１の前部構造の正面図である。図３及び図４に示すように、ボデーサイドフレーム３１は、車両前側端部において車幅方向に延びるように形成されたバンパーレインフォースメント３２から、クラッシュカン３３を介して伝達される衝撃を吸収するように構成されている。ボデーサイドフレーム３１は、車幅方向の縦断面が略矩形状の閉断面形状に形成されている。ボデーサイドフレーム３１及びバンパーレインフォースメント３２は、電力変換ユニット１００の下方、かつ、駆動ユニットハウジング９の上部において、パワーユニットルーム２の外周を囲むように形成されている。

サブフレーム３４は、車幅方向両側において前後方向に延びるサイドメンバ３４ａと、サイドメンバ３４ａの後側端部において左右のサイドメンバ３４ａ，３４ａを連結するように形成された後側クロスメンバ３４ｂと、左右のサイドメンバ３４ａ，３４ａの前側端部においてサイドメンバ３４ａ，３４ａを連結するように形成された前側クロスメンバ３４ｃとから構成されている。サイドメンバ３４ａもまた、車幅方向の縦断面が略矩形状の閉断面形状に形成されている。サブフレーム３４は、駆動ユニットハウジング９の下部において、パワーユニットルーム２の外周を囲むように形成されている。

サイドメンバ３４ａの前側端部には、連結部材３５が立設している。サブフレーム３４は、連結部材３５によって、上方に位置するボデーサイドフレーム３１と連結されている。連結部材３５の後部には、サイドメンバ３４ａの車幅方向外側に、衝突対策のための拡張部３８が形成されている。

拡張部３８は、サイドメンバ３４ａの前部に設けられ、車幅方向外側の面が、サイドメンバ３４ａの側面から前側に向かって傾斜し、全体が拡張するように形成されている。

サイドメンバ３４ａの前側端部には、前側に向かって延びるロアクラッシュカン３６が設けられている。ロアクラッシュカン３６は、前側端部にロアバンパーレインフォースメント３７を備える。ロアバンパーレインフォースメント３７は、左右のロアクラッシュカン３６を車幅方向に連結している。

サイドメンバ３４ａは、ロアバンパーレインフォースメント３７から、ロアクラッシュカン３６を介して伝達される衝撃を吸収するように構成されている。ロアバンパーレインフォースメント３７の前側端部は、バンパーレインフォースメント３２よりも前側に位置している。

パワーユニットＰは、ボデーサイドフレーム３１及びサブフレーム３４によって形成されたパワーユニットルーム２内に配設される。パワーユニットＰは、ボデーサイドフレーム３１に設けられた支持部材３９を介して、左右のボデーサイドフレーム３１,３１の間に支持されている。

図５は、モータハウジング５ａの斜視図であり、図６は、パワーユニットルーム２を右側から見た側面図である。図５に示すように、モータハウジング５ａは、円形状の側壁部１２を有する第１ハウジング１１と、円筒状の周壁部２２を有する第２ハウジング２１が連結されて構成されている。第１ハウジング１１は、側壁部１２の下部がサイドメンバ３４ａに隣接するように配設され、側壁部１２の下方には、車両の衝突時、パワーユニットルーム２へ向けて折れ曲がったサイドメンバ３４ａに当接するとともにサイドメンバ３４ａをモータハウジング５ａの下方へガイドする傾斜面部１４が形成されている。

具体的には、第１ハウジング１１は、駆動ユニットハウジング９のうち車幅方向の最も外側に位置し、右側のボデーサイドフレーム３１及びサイドメンバ３４ａに隣接している。第１ハウジング１１は、ボデーサイドフレーム３１及びサイドメンバ３４ａに面する略円形状の側壁部１２と、側壁部１２の縁端部から車幅方向に延びる円筒状の周壁部１３を有する。

側壁部１２は、ボデーサイドフレーム３１及びサイドメンバ３４ａから車幅方向に離間して立設している。周壁部１３の車幅方向端部には、周壁部１３から径方向外側に張り出すフランジ部１３ａが周方向に亘って形成されている。周壁部１３には、側壁部１２の縁端部からフランジ部１３ａの縁端部に亘って傾斜面部１４が形成されている。

第２ハウジング２１は、第１ハウジング１１の周壁部１３と連接し、車幅方向に延びる円筒状の周壁部２２を有する。周壁部２２は、区画壁２３（図８参照）によって円筒形状の内部が車幅方向に区画されている。また、周壁部２２の車幅方向端部には、周壁部２２の径方向外側に張り出すフランジ部２２ａが周方向に亘って形成されている。

モータハウジング５ａは、第１ハウジング１１及び第２ハウジング２１を、互いに連接するフランジ部１３ａ,２２ａにおいて、車幅方向に挿入される複数のボルトで締結することにより一体的に形成されている。

図７は、図６の要部拡大図である。図６及び図７に示すように、車両側面視で、ボデーサイドフレーム３１は、第１ハウジング１１の側壁部１２の中央部よりも上部と重なるように前後方向に略水平に延びている。また、サイドメンバ３４ａは、第１ハウジング１１の側壁部１２よりも下方において前後方向に延びている。

具体的には、車両側面視で、サイドメンバ３４ａは、モータハウジング５ａの前後方向中央部よりも後側に、前後方向に略水平に延びる水平部３４ｄを有する。サイドメンバ３４ａは、水平部３４ｄの前側において、モータハウジング５ａの前後方向中央部より前側に、前側に向かうに従い斜め上方へ延びる傾斜部３４ｅを有する。傾斜部３４ｅの前部に拡張部３８が形成されている。このように構成されたサイドメンバ３４ａは、車両１の前方衝突時において、拡張部３８後方の傾斜部３４ｅにおいて、パワーユニットルーム２の内側へ向かって折れ曲がる。

傾斜面部１４は、車両側面視で、モータハウジング５ａの前後方向中央部よりも前側、かつ、サイドメンバ３４ａの傾斜部３４ｅと重なるように形成されている。傾斜面部１４は、周壁部１３の全域に亘って形成されている必要はなく、サイドメンバ３４ａの傾斜部３４ｅと重なる位置に、部分的に形成されることで、傾斜面部１４を設けたことによるモータハウジング５ａの重量増加を低減することができる。

次に、図８を参照しながら、車両１の前方衝突時における傾斜面部１４の作用について詳細に説明する。

図８は、図７のVIII－VIII線断面図であるが、駆動ユニットハウジング９内に配設される駆動モータ５、減速機６及び発電機７を簡略化又は省略している。本開示では、区画壁２３の右側において、第１ハウジング１１の側壁部１２及び周壁部１３と第２ハウジング２１の周壁部２２によって形成される部屋に駆動モータ５が配設される。

第２ハウジング２１の左側には、第３ハウジング３０が形成されており、第１ハウジング１１、第２ハウジング２１及び第３ハウジング３０が一体的に構成されて駆動ユニットハウジング９を形成する。図８では減速機及び発電機の図示を省略するが、区画壁２３の左側において、第２ハウジング２１の周壁部２２及び第３ハウジング３０によって形成される減速機収容部６ａに減速機が配設され、減速機収容部６ａの左側に位置し、第３ハウジング３０によって形成される発電機収容部７ａに発電機が配設される。

このように車幅方向で断面視すると、傾斜面部１４は、第１ハウジング１１の側壁部１２の下端部からフランジ部１３ａの下端部に亘って形成されており、左側へ向かうほど、つまり、パワーユニットルーム２の内側へ向かうほど、下方へ向かう傾斜状に形成されている。

車両１が前方から衝突した際、衝撃によってロアバンパーレインフォースメント３７にかかった荷重は、ロアクラッシュカン３６を潰し、後方の拡張部３８及びサイドメンバ３４ａに伝達される。拡張部３８が、サイドメンバ３４ａの折れ変形を促し、サイドメンバ３４ａが、荷重を受けてパワーユニットルーム２の内側へ向かって折れ曲がることにより、衝撃を吸収する。このとき、サイドメンバ３４ａの傾斜部３４ｅが折れ曲がりながら、左へ向かって移動した先に、傾斜面部１４が位置している。

図８の矢印と二点鎖線で示すように、折れ曲がった傾斜部３４ｅは、最初に傾斜面部１４に当接し、傾斜面部１４にガイドされるように傾斜面部１４の表面を滑りながら、モータハウジング５ａの下方へ移動する。傾斜面部１４が形成されていることで、サイドメンバ３４ａは、第１ハウジング１１と第２ハウジング２１との連結部であるフランジ部１３ａ，２２ａに引っ掛かることなく滑らかにパワーユニットルーム２の内側へ移動することが可能となる。サイドメンバ３４ａは、このように変形し、移動することによって衝撃による荷重を逃がすことができる。傾斜面部１４がサイドメンバ３４ａをガイドすることで、サブフレーム３４の変形によるエネルギー吸収の阻害及び駆動モータ５への大荷重の入力を抑制することができる。

前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

以上説明したように、ここに開示された技術は、例えば前方衝突時における駆動モータへの大荷重の入力を抑制するための電動車両の前方構造として有用である。

１ 車両
２ パワーユニットルーム
５ 駆動モータ
５ａ モータハウジング
６ 減速機
７ 発電機
８ エンジン本体
９ 駆動ユニットハウジング
１１ 第１ハウジング
１２ 側壁部
１３ 周壁部
１３ａ フランジ部
１４ 傾斜面部
２１ 第２ハウジング
２２ 周壁部
２２ａ フランジ部
３１ ボデーサイドフレーム
３４ サブフレーム
３４ａ サイドメンバ
Ｅ エンジン
Ｐ パワーユニット

Claims (4)

1. 電動車両の前部構造であって、
   少なくとも車両前後方向に延び、車幅方向両側に配置されるボデーサイドフレームと、
   前記ボデーサイドフレームの下部に締結され、車両前後方向に延びるサイドメンバを有するサブフレームと、
   前記サブフレームの内側に形成されるパワーユニットルームと、
   前記パワーユニットルーム内に配設され、前記サイドメンバに面する側壁部を有し、電力を利用して車両を駆動する駆動モータを収容するモータハウジングと、を備え、
   前記モータハウジングは、前記側壁部の下部が前記サイドメンバに隣接するように配設され、前記側壁部の下方には、車両の衝突時、前記パワーユニットルームへ向けて折れ曲がった前記サイドメンバに当接するとともに前記サイドメンバを前記モータハウジングの下方へガイドする傾斜面部が形成されていることを特徴とする電動車両の前部構造。
2. 請求項１に記載の電動車両の前部構造において、
   前記モータハウジングは、前記側壁部を有する第１ハウジングと車幅方向に延びる円筒状の周壁部を有する第２ハウジングとが、該周壁部から径方向外側に張り出すフランジ部において締結されて形成され、
   前記傾斜面部は、前記側壁部の縁端部から前記フランジ部の縁端部に亘って形成されていることを特徴とする電動車両の前部構造。
3. 請求項２に記載の電動車両の前部構造において、
   前記傾斜面部は、車両側面視で前記サイドメンバと重なるように形成されていることを特徴とする電動車両の前部構造。
4. 請求項３に記載の電動車両の前部構造において、
   車両側面視で、前記サイドメンバは、前記モータハウジングの車両前後方向中央部よりも後側が略水平に延び、前記モータハウジングの車両前後方向中央部より前側が前側に向かうに従い上へ延び、前記傾斜面部は、前記モータハウジングの車両前後方向中央部よりも前側に形成されていることを特徴とする電動車両の前部構造。

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