JP5082668B2 - 電気機器の固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器の固定構造に関する。

従来から、各種の車両搭載機器の固定構造が提案されている。
たとえば、特開平６−２７０６９７号公報に記載された電気自動車の補機部品配置構造においては、エンジンルーム内に配置されたインバータ、補機バッテリ、エアコン用インバータ等の複数の補機部品同士をリンク機構を介して接続している。

そして、フロントボディが圧縮変形した場合には、各補機部品は、リンクの作用によって、それぞれ、車両の前後方向軸線から外れる方向へ移動する。これにより、補機部品を介して、室内に伝達される衝撃荷重を低減することができる。

さらに、特開平９−２７２４５９号公報に記載された電気自動車の車体前部構造においては、車両の衝突直後に堅物を介して積極的に電動機に衝撃エネルギを吸収させている。このように、衝突時における衝突エネルギを電動機を用いて、消耗させることで、コントロールボックスなどの車両搭載機器などが、車室内に入り込むことが抑制されている。
特開平６−２７０６９７号公報 特開平９−２７２４５９号公報

しかし、上記特開平６−２７０６９７号公報に記載された電気自動車の補機部品配置構造においては、車両の衝突等の大きな衝撃力が加えられると各補機機器同士が接触する恐れがある。

本発明においては、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両の衝突時などにおいて、車両に搭載された電気機器が他の部材と衝突等することを抑制すことができる電気機器の固定構造を提供することである。

本発明に係る電気機器の固定構造は、電気機器を収容可能な収容室を規定する車両本体と、車両本体に固定され、電気機器が載置される載置台と、特定の一方向に向けて電気機器が押圧されることで、電気機器と載置台との連結状態を解除可能に、電気機器を載置台に固定する固定機構と、電気機器に対して一方向後方側に設けられ、電気機器に対して一方向後方側に位置する後方部材を避けるように延びる案内部材とを備える。そして、上記案内部材は、搭載台との連結固定状態が解除された電気機器を後方部材から外れるように案内する。上記案内部材は、案内部材の延在方向に沿って延び、他の部分よりも厚肉とされたガイド部を含む。そして、電気機器と案内部材とを連結して、電気機器と案内部材とを連結固定すると共に、一方向に向けて電気機器に押圧力が加えられることで、電気機器と案内部材との連結固定状態を解除可能な接続部材をさらに備える。そして、上記案内部材との連結状態が解除された接続部材は、ガイド部と係合することで、ガイド部に沿って摺動し、電気機器をガイド部に沿って案内可能とされる。好ましくは、上記案内部材の剛性は、載置台の剛性よりも高い。

好ましくは、上記特定の一方向は、車両本体の前方側から後方側に向かう方向とされ、
案内部材は、電気機器の車両本体の後方側に設けられ、車両本体の後方に向かうにつれて、後方部材の上方に向けて傾斜する。

本発明に係る電気機器の固定構造によれば、車両の衝突時に、車両内に搭載された電気機器が他の部材と衝突することを抑制することができる。

本実施の形態に係る車両搭載機器の固定構造およびこの固定構造を備えた車両について説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。

図１は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示すブロック図である。この図１に示すように、ハイブリッド車両１は、エンジン１００と、モータジェネレータ２００と、動力分割機構３００と、ディファレンシャル機構４００と、ドライブシャフト５００と、前輪である駆動輪６００Ｌ，６００Ｒと、ＰＣＵ（Power Control Unit）７００と、エアクリーナ８００と、バッテリ１０００と、Ａ／Ｃ(air/conditioner)コンプレッサ１１００とを備える。

そして、エンジン１００と、モータジェネレータ２００と、動力分割機構３００と、ＰＣＵ７００と、Ａ／Ｃコンプレッサ１１００とは、エンジンルーム２内に配設される。モータジェネレータ２００とＰＣＵ７００とは、ケーブル９００Ａにより接続される。ＰＣＵ７００とバッテリ１０００とは、ケーブル９００Ｂにより接続される。ＰＣＵ７００とＡ／Ｃコンプレッサ１１００とは、ケーブル９００Ｃにより接続される。また、エンジン１００およびモータジェネレータ２００からなる動力出力装置は、動力分割機構３００を介してディファレンシャル機構４００に連結されている。ディファレンシャル機構４００は、ドライブシャフト５００を介して駆動輪６００Ｌ，６００Ｒに連結されている。

モータジェネレータ２００は、３相交流同期電動発電機であって、ＰＣＵ７００から受ける交流電力によって駆動力を発生する。また、モータジェネレータ２００は、ハイブリッド車両１の減速時等においては発電機としても使用され、その発電作用（回生発電）により交流電力を発電し、その発電した交流電力をＰＣＵ７００へ出力する。

ＰＣＵ７００は、バッテリ１０００から受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ２００を駆動制御する。また、ＰＣＵ７００は、モータジェネレータ２００が発電した交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０００を充電する。

動力分割機構３００は、たとえばプラネタリギヤ（図示せず）を含んで構成される。
エンジン１００および／またはモータジェネレータ２００から出力された動力は、動力分割機構３００からディファレンシャル機構４００を介してドライブシャフト５００に伝達される。ドライブシャフト５００に伝達された駆動力は、駆動輪６００Ｌ，６００Ｒに回転力として伝達されて、車両を走行させる。このように、モータジェネレータ２００は、電動機として作動する。

一方、車両の減速時等においては、駆動輪６００Ｌ，６００Ｒあるいはエンジン１００によってモータジェネレータ２００が駆動される。このとき、モータジェネレータ２００が発電機として作動する。モータジェネレータ２００により発電された電力は、ＰＣＵ７００内のインバータを介してバッテリ１０００に蓄えられる。

図２は、ＰＣＵ７００の主要部の構成を示す回路図である。図２を参照して、ＰＣＵ７００は、コンバータ７１０と、インバータ７２０と、制御装置７３０と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、電源ラインＰＬ１〜ＰＬ３と、出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗとを含む。コンバータ７１０は、バッテリ１０００とインバータ７２０との間に接続され、インバータ７２０は、出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗを介してモータジェネレータ２００と接続される。

コンバータ７１０に接続されるバッテリ１０００は、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池である。バッテリ１０００は、発生した直流電圧をコンバータ７１０に供給し、また、コンバータ７１０から受ける直流電圧によって充電される。

コンバータ７１０は、パワートランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２と、リアクトルＬとからなる。パワートランジスタＱ１，Ｑ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に直列に接続され、制御装置７３０からの制御信号をベースに受ける。ダイオードＤ１，Ｄ２は、それぞれパワートランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。リアクトルＬは、バッテリ１０００の正極と接続される電源ラインＰＬ１に一端が接続され、パワートランジスタＱ１，Ｑ２の接続点に他端が接続される。

このコンバータ７１０は、リアクトルＬを用いてバッテリ１０００から受ける直流電圧を昇圧し、その昇圧した昇圧電圧を電源ラインＰＬ２に供給する。また、コンバータ７１０は、インバータ７２０から受ける直流電圧を降圧してバッテリ１０００を充電する。

インバータ７２０は、Ｕ相アーム７５０Ｕ、Ｖ相アーム７５０ＶおよびＷ相アーム７５０Ｗからなる。各相アームは、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に並列に接続される。Ｕ相アーム７５０Ｕは、直列に接続されたパワートランジスタＱ３，Ｑ４を含み、Ｖ相アーム７５０Ｖは、直列に接続されたパワートランジスタＱ５，Ｑ６を含み、Ｗ相アーム７５０Ｗは、直列に接続されたパワートランジスタＱ７，Ｑ８を含む。ダイオードＤ３〜Ｄ８は、それぞれパワートランジスタＱ３〜Ｑ８のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにパワートランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ接続される。そして、各相アームにおける各パワートランジスタの接続点は、出力ライン７４０Ｕ，７４０Ｖ，７４０Ｗを介してモータジェネレータ２００の各相コイルの反中性点側にそれぞれ接続されている。

このインバータ７２０は、制御装置７３０からの制御信号に基づいて、電源ラインＰＬ２から受ける直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ２００へ出力する。また、インバータ７２０は、モータジェネレータ２００によって発電された交流電圧を直流電圧に整流して電源ラインＰＬ２に供給する。

コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ１の電圧レベルを平滑化する。また、コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ２，ＰＬ３間に接続され、電源ラインＰＬ２の電圧レベルを平滑化する。

制御装置７３０は、モータトルク指令値、モータジェネレータ２００の各相電流値、およびインバータ７２０の入力電圧に基づいてモータジェネレータ２００の各相コイル電圧を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ３〜Ｑ８をオン／オフするＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成してインバータ７２０へ出力する。

また、制御装置７３０は、上述したモータトルク指令値およびモータ回転数に基づいてインバータ７２０の入力電圧を最適にするためのパワートランジスタＱ１，Ｑ２のデューティ比を演算し、その演算結果に基づいてパワートランジスタＱ１，Ｑ２をオン／オフするＰＷＭ信号を生成してコンバータ７１０へ出力する。

さらに、制御装置７３０は、モータジェネレータ２００によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１０００を充電するため、コンバータ７１０およびインバータ７２０におけるパワートランジスタＱ１〜Ｑ８のスイッチング動作を制御する。

このＰＣＵ７００においては、コンバータ７１０は、制御装置７３０からの制御信号に基づいて、バッテリ１０００から受ける直流電圧を昇圧して電源ラインＰＬ２に供給する。そして、インバータ７２０は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を電源ラインＰＬ２から受け、その受けた直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ２００へ出力する。

また、インバータ７２０は、モータジェネレータ２００の回生動作によって発電された交流電圧を直流電圧に変換して電源ラインＰＬ２へ出力する。そして、コンバータ７１０は、コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧を電源ラインＰＬ２から受け、その受けた直流電圧を降圧してバッテリ１０００を充電する。

ここで、インバータ７２０に供給される電圧は、６００Ｖ程度となっており、衝突時においても、インバータを保護する必要がある。

図３は、エンジンルーム２内におけるエンジン１０００、サスタワー１６０およびインバータ７２０などの車両搭載機器の配置関係を示す模式図である。

ハイブリッド車両１のボディは、たとえば、モノコックボディとされており、ボディは、ハイブリッド車両１の前後方向に延び、ハイブリッド車両１の幅方向に間隔を空けて配置されたサイドメンバ１２と、このサイドメンバ１２同士を接続するように、ハイブリッド車両１の幅方向に延びるクロスメンバとを備えている。

そして、エンジンルーム２は、フロントボディによって規定されており、このフロントボディ内にも、サイドメンバ１２が延びている。

インバータ７２０に対しハイブリッド車両１の後方側（特定の位置方向後方側）には、エンジン１００を支持するためのエンジンマウント１５０が位置している。このエンジンマウント１５０は、エンジン１００の荷重およびエンジン１００からの振動等に十分に堪えうる剛性を有しており、インバータ７２０の剛性よりも高くなっている。さらに、インバータ７２０の近傍の配置された車両搭載機器や搭載部材としては、エンジン１００、サスタワー１６０等がある。

そして、本実施の形態に係るインバータ７２０の固定構造２０は、ハイブリッド車両１と他の車両との衝突時に、インバータ７２０が、エンジン１００、エンジンマウント１５０およびサスタワー１６０等の他の車両搭載機器と衝突することを抑制する。

図４は、インバータ７２０およびインバータ７２０の固定構造２０を示す平面図であり、図５は、インバータ７２０およびインバータ７２０の固定構造２０を示す側面図である。さらに、図６は、インバータ７２０およびインバータ７２０の固定構造２０を示す斜視図である。

ここで、インバータ７２０の固定構造２０は、インバータ７２０を載置する載置テーブル２５と、この載置テーブル２５とインバータ７２０とを連結固定する連結部材２６，５０と、フロントボディにインバータ７２０を固定する上方固定部材２３とを備えている。さらに、固定構造２０は、載置テーブル２５のうち、インバータ７２０に対してハイブリッド車両１の後方側（特定の一方向後方側）に固定された案内部材３０と、この案内部材３０とインバータ７２０とを連結固定する固定部材４０とを備えている。

載置テーブル２５は、ボルト４６，４７によってサイドメンバ１２に固定されている。この載置テーブル２５は、ハイブリッド車両１の幅方向に亘って、インバータ７２０の底面を覆うように設けられている。

連結部材２６は、インバータ７２０のサイドメンバ１２側の側面と、載置テーブル２５とを連結している。具体的には、インバータ７２０の側面に配設され、ボルト２７ａ，２８ａによってインバータ７２０の側面に固定される連結部２７，２８と、連結部２７，２８に連設され、サイドメンバ１２および載置テーブル２５にボルト２６ａによって固定される連結部２９とを備えている。

連結部２９には、ボルト２６ａを挿入可能な貫通孔が形成されており、この貫通孔には、ハイブリッド車両１の前方に向けて延びる切欠部２６ｂが接続されている。この切欠部２６ｂは、連結部２９の周縁部のうち、ハイブリッド車両１の前方側（特定の一方向前方側）に位置する縁部にまで達している。

連結部材５０は、ハイブリッド車両１の前方側に位置する周面と、載置テーブル２５とを連結してる。ここで、連結部材５０は、載置テーブル２５の一方の端部に、ボルト５１ａによって固定される連結部５４と、インバータ７２０の前方側の周面にボルト５２によって固定される連結部５３とを備えている。なお、連結部５４は、載置テーブル２５の主表面に沿って配置されており、連結部材５３は、連結部５４の端部に接続され、連結部５４から立ち上がるように形成されている。

そして、連結部５４には、ボルト５１ａが挿入される貫通孔（図示せず）と、この貫通孔に連設され、ハイブリッド車両１の進行方向前方側に向けて延びる切欠部５１ｂとが形成されている。そして、この切欠部５１ｂは、連結部５４の周縁部のうち、ハイブリッド車両１の前方側に位置する縁部にまで達している。

案内部材３０は、載置テーブル２５の底面にボルト３１，３２によって固定されている。この案内部材３０は、図５に示すように、ハイブリッド車両１の後方に向かうにつれて、上方に傾斜している。このように、案内部材３０は、インバータ７２０に対して、ハイブリッド車両１の後方側に配置されたエンジンマウント１５０から外れるように延びている。

図７は、案内部材３０の正面図である。この図７に示すように、案内部材３０は、側辺部に形成され、ハイブリッド車両１の前後方向に延びるガイド部３１がハイブリッド車両１の幅方向に間隔を隔てて複数形成されており、ガイド部３１間に位置する平坦部３２は、ガイド部３１よりも薄肉とされている。

このため、案内部材３０の上面には、ガイド部３１間に凹部が規定されており、この凹部内に、インバータ７２０と案内部材３０とを互いに連結する連結部材４０が固定されている。

この連結部材４０は、インバータ７２０の背面と案内部材３０とを連結し、案内部材３０にボルト４１によって固定されている。

図４から図６に示す上方固定部材２３は、一方の端部が、ボディの一部であるフロントボディ１１に固定され、インバータ７２０の上方を通り背面に向けて延びる分割固定部材２３ａと、この分割固定部材２３ａの他方の端部に固定され、インバータ７２０の背面に固定された分割固部材２３ｂとを備えている。

分割固定部材２３ａは、ボルト（固定部材）２３ｄによって、フロントボディ１１に固定されており、さらに、ボルト（固定部材）２３ｃによって、分割固定部材２３ｂに固定されている。

上記のようにインバータ７２０を固定した状態で、ハイブリッド車両１が他の車両等と前面衝突した際には、当該他の車両が、ハイブリッド車両１のフロントボディ１１を圧縮しながら、インバータ７２０に近接する。

そして、インバータ７２０が、上記他の車両やインバータ７２０より前方に位置する搭載機器から衝撃力を受けると、ボルト２３ｃが破断する。

さらに、連結部材２６のボルト２６ａは、切欠部２６ｂを通り、連結部材２６と載置テーブル２５との係合状態が解除される。

また、連結部材５０のボルト５１ａは、切欠部５１ｂを通り、連結部材５０と載置テーブル２５との係合状態が解除され、その上、連結部材４０と案内部材３０とを連結固定するボルト４１が破断する。なお、ボルト２３ｃおよびボルト４１の各径は、衝突の際に、インバータ７２０が他の車両やインバータ７２０より前方に位置する他の車両搭載機器によってインバータ７２０を介して受ける衝撃力によって破断可能なように選択されている。

このように、インバータ７２０と載置テーブル２５とを連結固定する連結部材２６、５０による連結状態が解除され、さらに、インバータ７２０とフロントボディ１１とを連結固定する上方固定部材２３による連結状態が解除され、その上、インバータ７２０と案内部材３０とを連結する連結部材４０による連結状態が解除され、インバータ７２０は、フリーな状態となる。

このため、インバータ７２０が他の車両およびインバータ７２０の前方に位置する他の車両搭載機器から押圧されると、ハイブリッド車両１の後方に向けて変位可能となる。

そして、インバータ７２０は、案内部材３０に沿って案内され、エンジンマウント１５０を避けるように変位する。

これにより、インバータ７２０が大きく損傷することを抑制することができ、インバータ７２０の保護を図ることができる。

ここで、案内部材３０の剛性は、載置テーブル２５よりも剛性が高く、変形することが抑制されており、案内部材３０の案内方向が変形により変わることが抑制され、インバータ７２０は、エンジンマウント１５０と衝突することを抑制することができる。

図７において、ボルト４１が破断した状態で、案内部材３０に形成されたガイド部３１と、連結部材４０とが係合することで、連結部材４０がガイド部３１によって良好に案内される。これにより、連結部材４０と連結するインバータ７２０も良好にガイド部３１に沿って良好に案内される。なお、ボルト４０ａは、インバータ７２０の背面に対して、垂直に延びており、衝突の際にボルト４０ａに加えられる衝撃力は、ボルト４０ａの軸方向から加えられるため、ボルト４０ａは、ボルト４１よりも破断し難くなっている。

なお、インバータ７２０とエンジンマウント１５０との衝突の抑制されていることについて説明したが、これに限られず、エンジン１００およびサスタワー１６０との衝突についても抑制されている。

ここで、エンジンマウント１５０とフードとの間には、エンジンマウント１５０の上方をインバータ７２０が通過可能な程度の空間が規定されており、衝突の際には、インバータ７２０は、エンジンマウント１５０の上方を経由可能となっている。なお、本実施の形態においては、インバータ７２０の固定構造について説明したが、これに限られず、コンバータ、モータジェネレータ、リアクトルなどの電気機器にも好適であり、さらに、他の車両搭載機器にも適用することができる。さらに、本実施の形態においては、案内部材３０は、インバータ７２０をエンジンマウント１５０の上方に位置する領域に向けて案内しているが、これに限られず、エンジンマウント１５０が占める領域と異なる領域に向けて案内可能とされている。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、電気機器の固定構造に好適である。

本発明の実施の形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示すブロック図である。 ＰＣＵの主要部の構成を示す回路図である。 エンジンルーム内におけるインバータ、エンジン、サスタワーなどの車両搭載機器の配置関係を示す模式図である。 インバータおよびインバータの固定構造を示す平面図である。 インバータおよびインバータの固定構造を示す側面図である。 インバータおよびインバータの固定構造を示す斜視図である。 案内部材の正面図である。

符号の説明

１ ハイブリッド車両、２ エンジンルーム、１２ サイドメンバ、２０ 固定構造、２３ 上方固定部材、２５ 載置テーブル、２６，５０ 連結部材、３０ 案内部材、３１ ガイド部、１００ エンジン、１５０ エンジンマウント、１６０ サスタワー、２００ モータジェネレータ、７２０ インバータ。

Claims (3)

1. 電気機器を収容可能な収容室を規定する車両本体と、
   前記車両本体に固定され、前記電気機器が載置される載置台と、
   特定の一方向に向けて前記電気機器が押圧されることで、前記電気機器と前記載置台との連結状態を解除可能に、前記電気機器を前記載置台に固定する固定機構と、
   前記電気機器に対して前記一方向後方側に設けられ、前記電気機器に対して前記一方向後方側に位置する後方部材を避けるように延びる案内部材とを備え、
   前記案内部材は、前記搭載台との連結固定状態が解除された前記電気機器を前記後方部材から外れるように案内し、
   前記案内部材は、前記案内部材の延在方向に沿って延び、他の部分よりも厚肉とされたガイド部を含み、
   前記電気機器と前記案内部材とを連結して、前記電気機器と前記案内部材とを連結固定すると共に、前記一方向に向けて前記電気機器に押圧力が加えられることで、前記電気機器と前記案内部材との連結固定状態を解除可能な接続部材をさらに備え、
   前記案内部材との連結状態が解除された前記接続部材は、前記ガイド部と係合することで、前記ガイド部に沿って摺動し、前記電気機器を前記ガイド部に沿って案内可能とされた、電気機器の固定構造。
2. 前記案内部材の剛性は、前記載置台の剛性よりも高い、請求項１に記載の電気機器の固定構造。
3. 前記特定の一方向は、前記車両本体の前方側から後方側に向かう方向とされ、
   前記案内部材は、前記電気機器の前記車両本体の後方側に設けられ、前記車両本体の後方に向かうにつれて、前記後方部材の上方に向けて傾斜する、請求項１または請求項２に記載の電気機器の固定構造。

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