JP2023127612A

JP2023127612A - 車載用電子機器ユニットの支持構造

Info

Publication number: JP2023127612A
Application number: JP2022031389A
Authority: JP
Inventors: 順平渡邉; Jumpei Watanabe; 智正是石; Tomomasa Koreishi; 英生竹田; Hideo Takeda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-03-02
Filing date: 2022-03-02
Publication date: 2023-09-14
Also published as: CN116709674A; US12005846B2; US20230278510A1

Abstract

【課題】電子機器ユニットのケーシングの前壁が支持部材に支持されるような支持構造において、車両前突時に、支持部材から電子機器を保護可能とする。【解決手段】底部ブラケット２０は、電子機器ユニット１０のケーシング１４の底壁１６を支持する。支持棒材３０は、後端３９がケーシング１４の前壁１５と当接され、前壁１５から車両前方に延設される。前部ブラケット４０Ａ，４０Ｂは、支持棒材３０の前方部分を支持する。前部ブラケット４０Ａ，４０Ｂは、フランジ４２Ａ，４２Ｂ及び鉤部４４Ａ，４４Ｂを備える。フランジ４２Ａ，４２Ｂは、支持棒材３０の車幅方向側方において車体に固定される。鉤部４４Ａ，４４Ｂは、フランジ４２Ａ，４２Ｂに一端が接続され、支持棒材３０の車幅方向側方から支持棒材３０の上面を跨いで車幅方向側方の対向側方まで延設されその端部が自由端となる。【選択図】図１

Description

本明細書では、車載用電子機器ユニットの支持構造が開示される。

例えば特許文献１では、電子機器ユニットとして、自動運転キット（ＡＤＫ、ＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＤｒｉｖｉｎｇＫｉｔ）が車両に搭載される。例えば自動運転キットは、レベル２、レベル３程度の自動運転が可能な車両に対して、レベル４以上の自動運転を可能とする、機能拡張用のデバイスユニットである。例えば自動運転キットのような電子機器ユニットは、電気回路が実装された基板等を含む電子機器と、当該電子機器を収容するケーシングを備える。

また特許文献２では、車載電子機器として、バッテリ制御ユニットが車両に搭載される。バッテリ制御ユニットは、電気回路が実装された基板と、基板を収容する筐体（ケーシング）を備える。バッテリ制御ユニットは板面上に載置される。この板面と、バッテリ制御ユニットの筐体の側面とに当接するＬ字の固定板（ブラケット）を介して、バッテリ制御ユニットは板面に固定される。

特開２０２１－１２３１４４号公報特開２００８－３０１６７７号公報

ところで、ブラケット等の支持部材を用いて電子機器ユニットを車体に支持させる際に、例えば電子機器ユニットのケーシングの前壁にブラケットが取り付けられる場合がある。このような支持構造において、車両の前面衝突（前突）時に電子機器ユニットが前方に倒れるように付勢され、その一方で車体に締結されたブラケットの位置が維持される（踏ん張る）と、ブラケットによりケーシングの前壁が破断され、ケーシング内部の電子機器の損傷に繋がるおそれがある。

そこで本明細書では、電子機器ユニットのケーシングの前壁が支持部材に支持されるような支持構造において、車両前突時に、支持部材から電子機器を保護可能な、車載用電子機器ユニットの支持構造が開示される。

本明細書では、車載用電子機器ユニットの支持構造が開示される。電子機器ユニットは、電子機器及び当該電子機器を収容する箱体であるケーシングを備える。この支持構造は、底部ブラケット、支持棒材、及び前部ブラケットを備える。底部ブラケットは、ケーシングの底壁を支持する。支持棒材は、後端がケーシングの前壁と当接され、前壁から車両前方に延設される。前部ブラケットは、支持棒材の前方部分を支持する。前部ブラケットは、フランジ及び鉤部を備える。フランジは、支持棒材の車幅方向側方において車体に固定される。鉤部は、フランジに一端が接続され、支持棒材の車幅方向側方から支持棒材の上面を跨いで車幅方向側方の対向側方まで延設されその端部が自由端となる。

上記構成によれば、ケーシングの底壁が底部ブラケットに支持されているため、車両の前突時には電子機器ユニットが前のめりに傾く。この前傾動に伴って支持棒材の後端が下方に付勢され、それによって支持棒材の前方部分は上方に付勢される。このとき、支持棒材の前方部分により前部ブラケットの鉤部が展開して、その結果、前部ブラケットから支持棒材が離脱可能となる。このように電子機器ユニットの前傾動に追従して支持棒材が前部ブラケットから開放されるので、支持棒材による電子機器ユニットの損傷が抑制される。

また上記構成において、前部ブラケットは一対設けられてよい。この場合、一対の前部ブラケットのフランジは、支持棒材を挟んで対向配置される。

上記構成によれば、支持棒材が両サイドから車体に支持可能となる。

また上記構成において、前部ブラケットの鉤部と支持棒材には、両者を接合する接合点が設けられてよい。

車両の前突時に電子機器ユニットが前傾動することで、支持棒材は前方方向にも付勢される。このとき、接合点にせん断荷重が掛かることで接合点が破断して、支持棒材は棒材ブラケットに対して前後方向に移動可能となる。

本明細書で開示される車載用電子機器ユニットの支持構造によれば、電子機器ユニットのケーシングの前壁が支持部材に支持されるような支持構造において、車両前突時に、支持部材から電子機器を保護可能となる。

本実施形態に係る車載用電子機器ユニットおよびその支持構造を例示する斜視図である。図１のＡ－Ａ断面を例示する側面断面図である。前部ブラケット周辺の構造を例示する拡大斜視図である。車両前突時の電子機器ユニットおよびその支持構造の挙動を説明する図（１／４）である。車両前突時の電子機器ユニットおよびその支持構造の挙動を説明する図（２／４）である。車両前突時の電子機器ユニットおよびその支持構造の挙動を説明する図（３／４）である。車両前突時の電子機器ユニットおよびその支持構造の挙動を説明する図（４／４）である。

以下に、実施形態に係る車載用電子機器ユニットの支持構造が図面を用いて説明される。以下で説明する形状、材料、個数、及び数値は、説明のための例示であって、電子機器ユニット及び支持構造の仕様に応じて適宜変更することができる。また以下ではすべての図面において同等の要素には同一の符号が付される。

また、図１－図７では、各構成の位置や方向を表すために、ＦＲ軸、ＲＷ軸、及びＵＰ軸からなる直交座標系が用いられる。ＦＲ軸は車両前方を正方向とする車両前後方向軸である。ＲＷ軸は車両右側を正方向とする車幅方向軸である。ＵＰ軸は上方を正方向とする車両上下方向軸である。

図１には、車載用の電子機器ユニット１０及びその支持構造が例示される。この支持構造は、底部ブラケット２０、支持棒材３０及び前部ブラケット４０Ａ，４０Ｂを備える。

図１には車体の一部として、クロスメンバ６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ及びフロアパネル６２が例示される。フロアパネル６２は車両の床板であって、例えばアルミ板等から構成される。図１には車室内の構造が例示されるが、この図に示されるように、フロアパネル６２は高さの異なる複数段に分かれた段差構造を備える。

例えば本実施形態に係る車両はバス等の乗合車両であって、図１の後方部分（ＦＲ軸負方向部分）は乗客用のスペースであり、前方部分は運転席スペースとなっている。乗客用スペースをいわゆる低床エリアとすることで、乗降性が向上する。

また比較的フロアパネル６２の地上高が高い運転席スペースでは、フロアパネル６２下方に空間が生まれる。この空間に車両の駆動系機器等の比較的大型の機器が収容可能となる。

フロアパネル６２はクロスメンバ６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃに支持される。クロスメンバ６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃはいずれも車幅方向に延設される骨格部材であって、その車幅方向両端は、例えば同じく骨格部材であるロッカ（図示せず）に接続される。

クロスメンバ６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃはいずれも閉断面構造を備えており、例えばいずれも角筒部材となっている。クロスメンバ６０Ａ，６０Ｂはフロアパネル６２の段差部分（折り返し部分）に設置され、クロスメンバ６０Ｃは乗客用スペース前方部分においてフロアパネル６２下に設置される。

図１、図２を参照して、フロアパネル６２上には車載用の電子機器ユニット１０が設けられる。電子機器ユニット１０は電子機器１２及びこれを収容するケーシング１４を備える。電子機器１２は、電子機器ユニット１０は、例えば上述した自動運転キット（ＡＤＫ、ＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＤｒｉｖｉｎｇＫｉｔ）であってよい。

例えば図１に例示されるように、電子機器ユニット１０は車幅方向を長手方向とする直方体形状である。また電子機器ユニット１０は、車室内の乗客用スペースの前端部分に配置される。

電子機器１２は、例えば車両のレベル４以上の自動運転を可能とするための電子機器である。電子機器１２には、例えば車載センサから計測値を取得して車両周辺の環境、車両の姿勢、挙動および位置を取得し、さらに駆動系や操舵系に対して指令を送るための回路が実装されている。

ケーシング１４は電子機器１２を収容する箱体である。例えばケーシング１４は鋼板等の所定の剛性を備えた部材から構成される。後述されるように、ケーシング１４は、底部ブラケット２０、支持棒材３０、及び前部ブラケット４０Ａ，４０Ｂを介して車体（クロスメンバ６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ）に支持される。

図１、図２を参照して、底部ブラケット２０はケーシング１４の底壁１６を支持する。底部ブラケット２０は略Ｌ字形状の部材であって、フランジ２２，柱部２４及び座板部２６を備える。また、電子機器ユニット１０の寸法に応じて、底部ブラケット２０は複数個設けられる。例えば図１を参照して、一対の底部ブラケット２０，２０が車幅方向に離隔されてフロアパネル６２上に配置される。

フランジ２２はクロスメンバ６０Ｃ上に設けられる。フランジ２２、フロアパネル６２、及びクロスメンバ６０Ｃにそれぞれ設けられた締結孔（図示せず）が軸合わせされ、これにボルト２１が螺入される。クロスメンバ６０Ｃの内周面のうち上面には、締結孔と同軸のナット２３（例えばウェルドナット）が設けられ、ボルト２１と螺合される。

なお、後述される図５のように、車両前突時には、ケーシング１４の破損を防ぐために、電子機器ユニット１０の前傾動に伴って、底部ブラケット２０を支持するボルト２１がクロスメンバ６０Ｃから一部離脱する（抜ける）ように持ち上げられる。このとき、クロスメンバ６０Ｃからボルト２１が完全に抜け切るのを防ぐようにボルト２１の軸長が定められる。例えばボルト２１の軸長は、クロスメンバ６０Ｃの内部空間の高さ寸法の半分以上となるように定められる。

また、ケーシング１４の保護のため、ボルト２１の降伏耐力（降伏強さ）は、ケーシング１４の底壁１６における面外荷重の降伏耐力未満となるように定められる。つまり、電子機器ユニット１０が前倒れするように付勢されると、ボルト２１及びナット２３がその前倒れを止めようとする。その反力としてケーシング１４の底壁１６はボルト１７及びナット１８から面外荷重（例えばＵＰ軸方向の荷重）を受ける。この面外荷重が底壁１６の降伏耐力を超過すると、底壁１６が塑性変形する。このことから、本実施形態に係る支持構造では、底壁１６に掛かる面外荷重が降伏耐力に到達する前に、ボルト２１の例えばネジ山が塑性変形してナット２３から抜けるようになっている。

図２を参照して、底部ブラケット２０はフランジ２２から柱部２４が立設される。柱部２４の高さ方向寸法はクロスメンバ６０Ｂによって形成される段差高Ｈ１と等しくなるように定められる。柱部２４は例えば角筒部材であってよい。

柱部２４の上端には座板部２６の後端部が接続される。座板部２６は後端部から前方に延設され、クロスメンバ６０Ｂ上にその前端部が位置決めされる。座板部２６の前端部、フロアパネル６２、及びクロスメンバ６０Ｂには図示しない締結孔が設けられており、これらの締結孔にボルト２５が螺入される。クロスメンバ６０Ｂの内周面のうち上面には、締結孔と同軸のナット２７（例えばウェルドナット）が設けられ、ボルト２５と螺合される。

底部ブラケット２０の座板部２６上に電子機器ユニット１０が載置される。ケーシング１４の底壁１６及び座板部２６には図示しない締結孔が設けられており、これらの締結孔にボルト１７が螺入される。ケーシング１４の底壁１６の内面にはナット１８（例えばウェルドナット）が設けられ、ボルト１７と螺合される。

ケーシング１４の前壁１５は支持棒材３０及び前部ブラケット４０Ａ，４０Ｂを介して車体（クロスメンバ６０Ａ）に支持される。図２を参照して、例えば支持棒材３０はケーシング１４の高さ寸法の中心よりやや上方において前壁１５と当接される。

支持棒材３０は例えば角筒部材であって、その後端３９がケーシング１４の前壁１５に当接される。支持棒材３０は、その後端３９から車両前方に延設される。支持棒材３０の前端部はクロスメンバ６０Ａ上を通過してさらに前方まで延設される。

図１、図２を参照して、ケーシング１４の前壁１５はＬ字ブラケット７０を介して支持棒材３０に支持される。Ｌ字ブラケット７０は縦板７２及び横板７４を備える側面視Ｌ字形状の部材である。Ｌ字ブラケット７０と前壁１５は例えば溶接により接合される。例えば縦板７２と前壁１５には両者を接合する接合点７６が設けられる。

Ｌ字ブラケット７０と支持棒材３０はボルト／ナット締結される。横板７４及び支持棒材３０の上板３２には図示しない締結孔が設けられており、これらの締結孔にボルト７７が螺入される。支持棒材３０の上板３２の内面にはナット７８（例えばウェルドナット）が設けられ、ボルト７７と螺合される。

支持棒材３０の前方部分は一対の前部ブラケット４０Ａ，４０Ｂによって車体（クロスメンバ６０Ａ）に支持される。図３を参照して、前部ブラケット４０Ａ，４０Ｂは、フランジ４２Ａ，４２Ｂ及び鉤部４４Ａ，４４Ｂを備える。

フランジ４２Ａ，４２Ｂは支持棒材３０の車幅方向側方において車体であるクロスメンバ６０Ａに固定される。図２，図３を参照して、例えばフランジ４２Ａ，４２Ｂ及びクロスメンバ６０Ａには図示しない締結孔が設けられており、これらの締結孔にボルト４１Ａ，４１Ｂが螺入される。なお図２ではボルト４１Ａ及びナット４３Ａは図１のＡ－Ａ断面より紙面手前に配置されているため破線で示される。図２を参照して、クロスメンバ６０Ａの上板の内面にはナット４３Ａ，４３Ｂ（例えばウェルドナット）が設けられ、ボルト４１Ａ，４１Ｂと螺合される。

鉤部４４Ａ，４４Ｂはフランジ４２Ａ，４２Ｂに一端が接続（一体固定）され、支持棒材３０の車幅方向側方から支持棒材３０の上面を跨いで対向側方まで延設され、さらにその端部は自由端となる。

鉤部４４Ａ，４４Ｂは側板４６Ａ，４６Ｂ、上板４５Ａ，４５Ｂ、及び側板４７Ａ，４７Ｂを備える。側板４６Ａ，４６Ｂはその下端がフランジ４２Ａ，４２Ｂに接続され、支持棒材３０の側板３６，３８に沿って上方に延設される。上板４５Ａ，４５Ｂは支持棒材３０の上板３２を覆うようにして車幅方向に延設される。さらに側板４７Ａ，４７Ｂは支持棒材３０の側板３８，３６に沿って下方に延設され、その下端は自由端となる。例えば側板４７Ａ，４７Ｂの高さ方向寸法は、支持棒材３０の側板３６，３８の高さ寸法以下に定められる。

また、鉤部４４Ａ，４４Ｂと支持棒材３０は例えば溶接により接合される。例えば鉤部４４Ａ，４４Ｂの上板４５Ａ，４５Ｂと支持棒材３０の上板３２には、両者を接合する接合点４８Ａ，４８Ｂが設けられる。

また、フランジ４２Ａ，４２Ｂは、支持棒材３０を挟んで対向配置される。例えばフランジ４２Ａは支持棒材３０の車幅方向内側側方に設けられ、フランジ４２Ｂは支持棒材３０の車幅方向外側側方に設けられる。

したがって、鉤部４４Ａは、フランジ４２Ａとの接続部を起点として車幅方向内側から外側に延設され、鉤部４４Ｂは、フランジ４２Ｂとの接続部を起点として車幅方向外側から内側に延設される。言い換えると、鉤部４４Ａは、フランジ４２Ａから支持棒材３０の側板３６、上板３２、及び側板３８を覆うように順に延設される。一方、鉤部４４Ｂは、フランジ４２Ｂから支持棒材３０の側板３８、上板３２、及び側板３６を覆うように順に延設される。

このように、いわゆる片持ち構造の前部ブラケット４０Ａ，４０Ｂを、互い違いにして支持棒材３０に係合させることで、支持棒材３０は、その車幅方向両側がクロスメンバ６０Ａ（図２参照）に支持される。

＜車両前突時の態様＞
図４－図７には、車両の前突（前面衝突）時の、電子機器ユニット１０及びその支持構造の態様が例示される。車両の前突時に、底部が底部ブラケット２０に支持されている電子機器ユニット１０には前傾するような荷重が入力される。

この荷重によりケーシング１４が弾性変形すると支持棒材３０が前方に付勢される。この付勢に伴って、支持棒材３０と前部ブラケット４０Ａ，４０Ｂとを接合する接合点４８Ａ，４８Ｂにはせん断荷重が入力される。このせん断荷重により、図４に例示されるように接合点４８Ａ，４８Ｂが破断され、支持棒材３０は前部ブラケット４０Ａ，４０Ｂに対して前後方向に相対移動可能となる。

さらに電子機器ユニット１０の前傾が進むと、底部ブラケット２０のボルト２１及びナット２３のネジ山及びネジ溝が破壊されて、図５に例示されるように、ボルト２１がナット２３から抜け始める。

さらに電子機器ユニット１０の前傾が進むと、支持棒材３０の後方部分が下方に付勢される。これによって図６に例示されるように、支持棒材３０はクロスメンバ６０Ａより後方部分を屈折点１００として座屈する。このとき支持棒材３０の前方部分は上方に付勢される。

支持棒材３０の前方部分が上方に付勢されるのに伴い、図７に例示されるように、前部ブラケット４０Ａ，４０Ｂの鉤部４４Ａ，４４Ｂが展開される。例えば鉤部４４Ａ，４４Ｂの上板４５Ａ，４５Ｂ及び側板４７Ａ，４７Ｂが上方に曲げられる。鉤部４４Ａ，４４Ｂの展開に伴って、支持棒材３０の前方部分は上方移動可能となる。

このように、本実施形態に係る、車載用電子機器ユニットの支持構造によれば、車両の前突時に、接合点４８Ａ，４８Ｂの破断により、支持棒材３０が前後方向に移動可能となる。さらに支持棒材３０によって前部ブラケット４０Ａ，４０Ｂの鉤部４４Ａ，４４Ｂが展開されるため、支持棒材３０の上方移動が可能となる。これにより、支持棒材３０の後端３９に当接する電子機器ユニット１０の損傷が抑制される。

１０電子機器ユニット、１２電子機器、１４ケーシング、１５ケーシングの前壁、１６ケーシングの底壁、２０底部ブラケット、３０支持棒材４０Ａ，４０Ｂ前部ブラケット、４２Ａ，４２Ｂフランジ、４４Ａ，４４Ｂ鉤部４８Ａ，４８Ｂ接合点、６０Ａ－６０Ｃクロスメンバ、６２フロアパネル。

Claims

電子機器及び当該電子機器を収容する箱体であるケーシングを備える車載用電子機器ユニットの支持構造であって、
前記ケーシングの底壁を支持する底部ブラケットと、
後端が前記ケーシングの前壁と当接され、前記前壁から車両前方に延設される支持棒材と、
前記支持棒材の前方部分を支持する前部ブラケットと、
を備え、
前記前部ブラケットは、
前記支持棒材の車幅方向側方において車体に固定されるフランジと、
前記フランジに一端が接続され、前記支持棒材の前記車幅方向側方から前記支持棒材の上面を跨いで前記車幅方向側方の対向側方まで延設されその端部が自由端となる鉤部と、
を備える、車載用電子機器ユニットの支持構造。
請求項１に記載の、車載用電子機器ユニットの支持構造であって、
前記前部ブラケットは一対設けられ、
一対の前記前部ブラケットの前記フランジは、前記支持棒材を挟んで対向配置される、
車載用電子機器ユニットの支持構造。
請求項１または２に記載の、車載用電子機器ユニットの支持構造であって、
前記前部ブラケットの前記鉤部と前記支持棒材には、両者を接合する接合点が設けられる、
車載用電子機器ユニットの支持構造。