JP5315463B2 - 車両の制御ユニット支持構造 - Google Patents
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Description
本発明は、走行用の電動機を有する車両の制御ユニット支持構造に関する。
本願は、2011年7月20日に出願された日本国特願2011−159355号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2011年7月20日に出願された日本国特願2011−159355号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、車体前部の機関室内に、動力源としての電動機と、前記電動機の駆動を制御するパワーコントロールユニットとを備える車両の制御ユニット支持構造において、前突時の衝突エネルギーを車体前部で効率よく吸収するために、特に剛性の高いパワーコントロールユニットを衝撃力によって水平移動させるものがある(例えば、特許文献1参照)。
ところで、パワーコントロールユニットは高価であるため、なるべく破損しないように通常は強度を増して設計している。そのため、パワーコントロールユニット自体の重量がかさむ等により設計自由度が狭まるという課題がある。
そこで、本発明に係る態様は、パワーコントロールユニットの軽量化を図るべく前突時の荷重入力を軽減させた車両の制御ユニット支持構造を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために、以下の態様を採用した。すなわち、
(1)本発明に係る一態様は、車体の前部の機関室内に、動力源としての電動機と、前記電動機の駆動を制御するパワーコントロールユニットと、前記パワーコントロールユニットを前記車体に支持する支持フレームとを備える車両の制御ユニット支持構造であって、前記支持フレームが、前記パワーコントロールユニットの一側面に沿って前記車両の前後方向に延びる側辺部及び前記パワーコントロールユニットの後面に沿って前記側辺部の後端部から前記車両の車幅方向に延びる後辺部を有してかつ上面視した場合にL字形状をなすフレーム本体と、前記フレーム本体の前記側辺部の前端部を前記機関室の前端枠部材に連結する前連結部と、前記フレーム本体の前記後辺部を前記機関室の後端枠部材に連結する後連結部とを備え;側面視で前記側辺部が後下がりに傾斜して配置されると共に、前記後連結部が後上がりに傾斜して配置され;前記前連結部が、側面視で前記側辺部の前記前端部の上縁に沿う位置から前記前端部の下縁の延長線に沿う位置まで前下がりに延び;前記支持フレームに対して前記車両の前方からの荷重が入力された際には、前記前連結部が前記側辺部、前記後連結部及び前記後端枠部材に先んじて変形し、前記フレーム本体及び前記パワーコントロールユニットを斜め下後方に押圧し、この押圧により前記後連結部が回動変位することで、前記支持フレーム及び前記パワーコントロールユニットが斜め下後方に変位する。
(1)本発明に係る一態様は、車体の前部の機関室内に、動力源としての電動機と、前記電動機の駆動を制御するパワーコントロールユニットと、前記パワーコントロールユニットを前記車体に支持する支持フレームとを備える車両の制御ユニット支持構造であって、前記支持フレームが、前記パワーコントロールユニットの一側面に沿って前記車両の前後方向に延びる側辺部及び前記パワーコントロールユニットの後面に沿って前記側辺部の後端部から前記車両の車幅方向に延びる後辺部を有してかつ上面視した場合にL字形状をなすフレーム本体と、前記フレーム本体の前記側辺部の前端部を前記機関室の前端枠部材に連結する前連結部と、前記フレーム本体の前記後辺部を前記機関室の後端枠部材に連結する後連結部とを備え;側面視で前記側辺部が後下がりに傾斜して配置されると共に、前記後連結部が後上がりに傾斜して配置され;前記前連結部が、側面視で前記側辺部の前記前端部の上縁に沿う位置から前記前端部の下縁の延長線に沿う位置まで前下がりに延び;前記支持フレームに対して前記車両の前方からの荷重が入力された際には、前記前連結部が前記側辺部、前記後連結部及び前記後端枠部材に先んじて変形し、前記フレーム本体及び前記パワーコントロールユニットを斜め下後方に押圧し、この押圧により前記後連結部が回動変位することで、前記支持フレーム及び前記パワーコントロールユニットが斜め下後方に変位する。
(2)上記(1)の態様において、前記パワーコントロールユニットが、前記機関室の車幅方向中心よりも一側に偏った位置に配置され;前記側辺部が、前記パワーコントロールユニットの車幅方向内側に面する内側面に沿って配置され;前記後辺部が、前記側辺部の前記後端部から車幅方向外側に向けて延びるように設けられ;前記後辺部の前記車幅方向の外側端部を、前記機関室の外側枠部材に連結する外側連結部をさらに備え;前記外側連結部が、前記車幅方向と直交するように配置された板状の締結部を有し;前記締結部に、斜め上前方に向けて開放する挿通孔が形成され;前記挿通孔を挿通する締結ボルトを介して、前記外側連結部と前記外側枠部材とが連結されても良い。
(3)上記(2)の態様において、前記フレーム本体の前記側辺部の前記前端部から下向きに前記車幅方向の外側へ延びる前下支持パイプをさらに備えても良い。
(4)上記(1)から(3)何れか1つの態様において、前記後端枠部材が、前記前後方向の前方に向かって張り出す上壁部を有し;前記上壁部に前記後連結部が固定されると共に、前記上壁部の前方に前記パワーコントロールユニットが配置されていても良い。
(3)上記(2)の態様において、前記フレーム本体の前記側辺部の前記前端部から下向きに前記車幅方向の外側へ延びる前下支持パイプをさらに備えても良い。
(4)上記(1)から(3)何れか1つの態様において、前記後端枠部材が、前記前後方向の前方に向かって張り出す上壁部を有し;前記上壁部に前記後連結部が固定されると共に、前記上壁部の前方に前記パワーコントロールユニットが配置されていても良い。
上記(1)の態様によれば、車両の前面衝突時に、その衝突荷重によってフレーム本体及びパワーコントロールユニットがフレーム本体の側辺部に沿って斜め下後方に押圧されるように前連結部を設置し、かつ前記フレーム本体の押圧によりその後辺部を斜め下後方に変位させるように後連結部を回動変位させることで、パワーコントロールユニットの上方への変位を抑制して機関室内の電動機との間の結線を維持し易くすると共に、後端枠部材の上部が前方(機関室内)に張り出す構成であっても、当該部位にパワーコントロールユニットが接触し難くなる。これにより、前記結線の簡素化を図ると共に、パワーコントロールユニットへの荷重入力を軽減してその最適設計を図り、もって駆動ユニットの軽量化を図ることができる。また、パワーコントロールユニットの一側面及び後面に沿ってフレーム本体の側辺部及び後辺部を配置することで、パワーコントロールユニットへの側方及び後方からの外乱を抑制することができる。
上記(2)の場合、衝突荷重の入力時に外側連結部の締結部を外側枠部材との締結位置から離脱可能にでき、フレーム本体の後辺部周辺を斜め下前方へ変位し易くすることができる。
上記(3)の場合、比較的低強度の前連結部とは別に前下支持パイプによってフレーム本体の前端部を支持することができると共に、前下支持パイプをパワーコントロールユニットの前面に沿って配置することで前方からの外乱を抑制することができる。
上記(4)の場合、後連結部の長さを抑えると共に、後端枠部材における前方に張り出す上壁部の下方に支持フレーム及びパワーコントロールユニットを潜り込ませるように変位させることで、パワーコントロールユニットへの荷重入力の軽減を図ることができる。
上記(3)の場合、比較的低強度の前連結部とは別に前下支持パイプによってフレーム本体の前端部を支持することができると共に、前下支持パイプをパワーコントロールユニットの前面に沿って配置することで前方からの外乱を抑制することができる。
上記(4)の場合、後連結部の長さを抑えると共に、後端枠部材における前方に張り出す上壁部の下方に支持フレーム及びパワーコントロールユニットを潜り込ませるように変位させることで、パワーコントロールユニットへの荷重入力の軽減を図ることができる。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における前後左右等の向きは、特に記載が無ければ以下に説明する車両における向きと同一とする。また以下の説明に用いる図中適所には、車両前方を示す矢印FR、車両左方を示す矢印LH、車両上方を示す矢印UPが示されている。
図1,2は、ハイブリッド車両(車両)1の車体Bの前部を示す。ハイブリッド車両1は、エンジン(内燃機関)、発電機及びモータ(電動機)MからなるパワーユニットPと、前記発電機の発電出力により充電される高圧系のバッテリと、前記発電機及びモータMの作動を制御するパワーコントロールユニット(以下、PCUという)5とを備える。前記発電機は、前記エンジンの機械的出力により駆動される。モータMは、前記バッテリの放電出力及び前記発電機の発電出力の少なくとも一方を用いて駆動輪を駆動する。パワーユニットP及びPCU5は、車体B前部の機関室2内に収容される。なお、図示都合上、前記エンジン、発電機、バッテリ及び駆動輪の図示は略す。
車体Bは、パネル部品と骨格部品とを溶接等により一体に接合してなるモノコック構造のもので、機関室2下部を前後に延びる左右一対のフロントサイドフレーム11と、左右フロントサイドフレーム11の前端部間に渡るバルクヘッド12と、左右フロントサイドフレーム11の後端部間に渡ると共に機関室2と客室とを仕切るダッシュボード13と、左右フロントサイドフレーム11の上方かつ車幅方向外側方で前後に延びると共に後端部をダッシュボード13に接続する左右一対のフロントメンバ14と、左右フロントメンバ14の後部、左右フロントサイドフレーム11の後部及びダッシュボード13の左右側部に跨って接合される左右一対のダンパハウジング(外側枠部材)15と、左右フロントメンバ14の前端部から前方かつ車幅方向内側方へ斜めに延びてバルクヘッド12の上部左右両側に接続される左右一対のバルクヘッドアッパサイドフレーム16と、同じく左右フロントメンバ14の前端部から前方かつ下方に斜めに延びる左右一対のホイールハウスロアエクステンション17と、左右ホイールハウスロアエクステンション17の前端部内側と左右フロントサイドフレーム11の前端部外側とを連結する左右一対のフロントサイドガセット18とを有する。
ダッシュボード13は、前後方向と直交するように配置された平板状のダッシュボードロア13aと、ダッシュボードロア13aの上縁から上側ほど前側に位置するように傾斜して延びる上壁部13cを形成するダッシュボードアッパ(後端枠部材)13bとを有する。ダッシュボードアッパ13bの上壁部13cは、ダッシュボードロア13aよりも前方(機関室2側)に張り出すように設けられる。
バルクヘッド12は、その上下に配置されて左右に延びるバルクヘッドアッパフレーム(前端枠部材)12a及びバルクヘッドロアクロスメンバ12bと、これらバルクヘッドアッパフレーム12a及びバルクヘッドロアクロスメンバ12bの左端部間及び右端部間を連結するべく上下に延びる左右一対のバルクヘッドサイドステー12cとを有する。左右バルクヘッドサイドステー12cの前方には、左右フロントサイドフレーム11を延長させるようにこれらに連なる左右一対のバンパービームステー19aが突出し、これら左右バンパービームステー19aの前端部に、左右に延びるバンパービーム19の左右端部がそれぞれ固定される。
PCU5は、コンバータ回路及びインバータ回路を有するパワーモジュール、コンデンサ、リアクトル、ゲートドライブ基板(GDCB)及び制御装置(ECU)等をケーシング6内に収容する。PCU5は、バッテリから供給された直流電圧を昇圧した後に交流電圧に変換し、この電圧をモータMに供給してこれを駆動すると共に、モータMを回生作動させた際の電圧を直流電圧に変換しかつ降圧して前記バッテリに供給する。PCU5は、前記発電機により発生する電圧を直流電圧に変換しかつ降圧して前記バッテリに供給するか、あるいは前記発電機により発生する電圧をモータMに供給してこれを駆動する。
図3を併せて参照し、PCU5は、略直方体状をなすケーシング6の上面6aを、側面視で前下がりに配置されたフロントメンバ14及びバルクヘッドアッパサイドフレーム16の上縁に沿わせるように配置される。PCU5はケーシング6内に冷却水を循環させる水冷式であり、ケーシング6の後面6c上側の後方には冷却水タンク5aが隣接配置される。
パワーユニットPは、機関室2内中央で不図示のマウントを介して車体Bに支持される。一方、PCU5は、機関室2内でパワーユニットPの上方に配置され、支持フレーム21を介して車体Bに支持される。
図4を併せて参照し、支持フレーム21は、複数種の鋼材を溶接により一体結合してなるもので、PCU5(ケーシング6)の内側面(一側面)6b及び後面6cに沿うように配置された内側辺部(側辺部)23及び後辺部24を有する上面視L字形状のフレーム本体22と、フレーム本体22の内側辺部23の前端部から前方に延びてバルクヘッドアッパフレーム12aに設けた第一締結部T1に至る前支持ブラケット(前連結部)25と、フレーム本体22の後辺部24から後方に延びてダッシュボードアッパ13bの上壁部13cに設けた第二締結部T2に至る後支持ブラケット(後連結部)26と、フレーム本体22の後辺部24の外側端部から外側方に延びてダンパハウジング15に設けた第三締結部T3に至る外支持ブラケット(外側連結部)27と、フレーム本体22の内側辺部23の前端部から前下方かつ外側方に向けて段差状に延びてバルクヘッドサイドステー12cに設けた第四締結部T4に至る前下支持パイプ28とを有する。
フレーム本体22の内側辺部23の上面側には、PCU5の内側面6bに前後一対に設けた被締結部を締結可能とする内側締結部31,32が前後一対に設けられる。後辺部24の外側端部の上面側には、PCU5の後面6cに設けた被締結部を締結可能とする後締結部33が設けられる。前下支持パイプ28の中間部には、後方かつ外側方へ斜めに延びる前下支持ブラケット29の前端部が接合され、この前下支持ブラケット29の後端部に、PCU5の前面6dに設けた被締結部を締結可能とする前下締結部34が設けられる。
これら四箇所の締結部31〜34により、PCU5が支持フレーム21に締結固定される。
これら四箇所の締結部31〜34により、PCU5が支持フレーム21に締結固定される。
PCU5は、車体左右中心(図2に直線CLで示す)よりも一側(左側)に偏倚して配置され、かつ上面視で支持フレーム21のフレーム本体22の内側辺部23及び後辺部24、並びに支持フレーム21の前下支持パイプ28に三方を囲まれるように配置される。
PCU5の内側面6bはフレーム本体22の内側辺部23の外側方に隣接し、PCU5の前面6dは前下支持パイプ28の後方に隣接し、PCU5の後面6cはフレーム本体22の後辺部24の前方に隣接する。これにより、PCU5への前方、内側方及び後方からの外乱が抑制される。
PCU5の内側面6bはフレーム本体22の内側辺部23の外側方に隣接し、PCU5の前面6dは前下支持パイプ28の後方に隣接し、PCU5の後面6cはフレーム本体22の後辺部24の前方に隣接する。これにより、PCU5への前方、内側方及び後方からの外乱が抑制される。
図3〜6を参照し、フレーム本体22は丸鋼管からなり、前下がりに傾斜して配置されるPDU5に対し、内側辺部23を前上がり(後下がり)に傾斜させるように配置される。
内側辺部23は、後辺部24との間の屈曲部22aの前端から前方へ全体的に前上がりの直線状をなして延びる。
詳細には、内側辺部23は、屈曲部22aの前端から側面視で前上がりに傾斜して延びる一方で上面視では前後方向に沿って延びる第一直線部23aと、第一直線部23aの前端から側面視の傾斜を緩めて延びる一方で上面視では内側方に向けて傾斜して延びる第二直線部23bと、第二直線部23bの前端から側面視で第二直線部23bと同等の傾斜で延びる一方で上面視では前後方向に沿って延びる第三直線部23cとを有する。
詳細には、内側辺部23は、屈曲部22aの前端から側面視で前上がりに傾斜して延びる一方で上面視では前後方向に沿って延びる第一直線部23aと、第一直線部23aの前端から側面視の傾斜を緩めて延びる一方で上面視では内側方に向けて傾斜して延びる第二直線部23bと、第二直線部23bの前端から側面視で第二直線部23bと同等の傾斜で延びる一方で上面視では前後方向に沿って延びる第三直線部23cとを有する。
後辺部24は、屈曲部22aの外側端から外側方へ上面視で全体的に後方に凸の浅いV字形状をなして延びる。
詳細には、後辺部24は、屈曲部22aの外側端から上面視で後方に傾斜して延びる一方で前後面視では僅かに上方に傾斜して延びる第四直線部24aと、第四直線部24aの外側端から上面視で前方に傾斜して延びる一方で前後面視では僅かに下方に傾斜して延びる第五直線部24bとを有する。
詳細には、後辺部24は、屈曲部22aの外側端から上面視で後方に傾斜して延びる一方で前後面視では僅かに上方に傾斜して延びる第四直線部24aと、第四直線部24aの外側端から上面視で前方に傾斜して延びる一方で前後面視では僅かに下方に傾斜して延びる第五直線部24bとを有する。
前支持ブラケット25は鋼板プレス成形品であり、内側辺部23の前端部に上方から嵌合した状態で溶接固定される基端部(後端部)25aと、基端部25aから前方へ側面視で前下がりに傾斜して延びる一方で上面視では外側方に傾斜して延びる平板状の延出片25bと、延出片25bの先端部(前端部)に形成された前端締結部25cとを有する。
前端締結部25cは、バルクヘッドアッパフレーム12aの第一締結部T1に締結固定される。延出片25bは、側面視で内側辺部23の第三直線部23cの軸心よりも上方にオフセットした位置から前下がりに延出する。前端締結部25cは、側面視で第三直線部23cの下縁の延長線S1(図3参照)に沿う位置に配置される。すなわち、前支持ブラケット25は、側面視で内側辺部23の前端部(第三直線部23c)の上縁に沿う位置から前記前端部の下縁の延長線S1に沿う位置に向けて前下がりに前方へ延びる。
後支持ブラケット26は丸鋼管からなり、その前端部を圧潰して後辺部24(第四直線部24a)の下部外面に整合する円弧状に形成した溶接固定部26aと、溶接固定部26aから側面視で後上がりに傾斜して延びる一方で上面視では内側方に傾斜して延びる管状の延出部26bと、延出部26bの先端部(後端部)を圧潰して上方かつ内側方に向けて起立する平板状の後端締結部26cとを有する。
後端締結部26cは、ダッシュボードアッパ13bにおける前傾姿勢の上壁部13cの第二締結部T2に締結固定される。
後端締結部26cは、ダッシュボードアッパ13bにおける前傾姿勢の上壁部13cの第二締結部T2に締結固定される。
外支持ブラケット27は鋼板プレス成形品であり、後辺部24の外側端部に上方から嵌合した状態で溶接固定される基端部(内側端部)27aと、基端部27aから外側方へ上面視で前後幅を広げるように延びる平板状の延出部27bと、延出部27bの外側端縁から上方に向けて起立する平板状の外側締結部(締結部)27cとを有する。
外側締結部27cは、ダンパハウジング15の第三締結部T3に前後一対の締結ボルトB1により固定される。外側締結部27cの各ボルト挿通孔(挿通孔)H1は、側面視で斜め上前方に向けて開放する。後辺部24の第五直線部24bの下面側には、外支持ブラケット27の延出部27bを支持するサポートブラケットB2が接合される。
外側締結部27cは、ダンパハウジング15の第三締結部T3に前後一対の締結ボルトB1により固定される。外側締結部27cの各ボルト挿通孔(挿通孔)H1は、側面視で斜め上前方に向けて開放する。後辺部24の第五直線部24bの下面側には、外支持ブラケット27の延出部27bを支持するサポートブラケットB2が接合される。
前下支持パイプ28は丸鋼管からなり、内側辺部23の前端部から前下方かつ外側方に向けて段差状に屈曲しながら延びる。
詳細には、前下支持パイプ28は、その内側端部を圧潰して内側辺部23の前端部の上部外面に整合する円弧状に形成した溶接固定部28aと、溶接固定部28aから下方かつ外側方へ傾斜して延びる第六直線部28bと、第六直線部28bの下端部から前方かつ外側方へ傾斜して延びる第七直線部28cと、第七直線部28cの外側端部から前下方かつ外側方へ傾斜して延びる第八直線部28dと、第八直線部28dの先端部(下端部)を圧潰して前方かつ外側方に向けて起立する平板状の前外締結部28eとを有する。
前外締結部28eは、バルクヘッドサイドステー12cの第四締結部T4に締結固定される。
詳細には、前下支持パイプ28は、その内側端部を圧潰して内側辺部23の前端部の上部外面に整合する円弧状に形成した溶接固定部28aと、溶接固定部28aから下方かつ外側方へ傾斜して延びる第六直線部28bと、第六直線部28bの下端部から前方かつ外側方へ傾斜して延びる第七直線部28cと、第七直線部28cの外側端部から前下方かつ外側方へ傾斜して延びる第八直線部28dと、第八直線部28dの先端部(下端部)を圧潰して前方かつ外側方に向けて起立する平板状の前外締結部28eとを有する。
前外締結部28eは、バルクヘッドサイドステー12cの第四締結部T4に締結固定される。
前下支持ブラケット29は鋼板プレス成形品であり、前下フレームの第七直線部28cに上方から嵌合した状態で溶接固定される基端部(前端部)29aと、基端部29aから後上方かつ外側方へ傾斜して延びる平板状の延出片29bと、延出片29bの先端部に設けられる前記前下締結部34とを有する。
なお、PCU5はフレーム本体22及び前下支持パイプ28(前下支持ブラケット29)のみに支持され、各支持ブラケット25,26,27には直接的に支持されない。
なお、PCU5はフレーム本体22及び前下支持パイプ28(前下支持ブラケット29)のみに支持され、各支持ブラケット25,26,27には直接的に支持されない。
ここで、前支持ブラケット25の例えば座屈等の変形に対する強度は、フレーム本体22及び後支持ブラケット26のそれよりも小さく、かつダッシュボードアッパ13bの第二締結部T2周辺の潰れ等の変形に対する強度よりも小さい。
このため、ハイブリッド車両1の前面衝突時等に、前支持ブラケット25に前方から過大な荷重が入力された際には、図7に示すように、まず前支持ブラケット25に座屈等の変形が生じる。前記荷重は、前支持ブラケット25のオフセット量や配置等の最適化により、フレーム本体22の内側辺部23にその軸方向に沿うように入力され、もってフレーム本体22が側面視で内側辺部23の傾斜に沿うように斜め下後方に押圧される。
このため、ハイブリッド車両1の前面衝突時等に、前支持ブラケット25に前方から過大な荷重が入力された際には、図7に示すように、まず前支持ブラケット25に座屈等の変形が生じる。前記荷重は、前支持ブラケット25のオフセット量や配置等の最適化により、フレーム本体22の内側辺部23にその軸方向に沿うように入力され、もってフレーム本体22が側面視で内側辺部23の傾斜に沿うように斜め下後方に押圧される。
また、支持フレーム21の側面視において、フレーム本体22と後支持ブラケット26とが下方に凸のV字形状をなすように配置されることから、フレーム本体22が斜め下後方へ強く押圧されると、図8に示すように、フレーム本体22(後辺部24)と後支持ブラケット26との連結点35を中心にこれらが屈曲するように相対変位する。
このとき、後支持ブラケット26がその後端部を中心に前端部(後辺部24)を下方へ引き込むように回動変位する。
またこのとき、外支持ブラケット27のボルト挿通孔H1が斜め上前方に向けて開放することから、フレーム本体22に斜め下後方への大荷重が加わった際には、外支持ブラケット27がダンパハウジング15の第三締結部T3に締め込んだボルトB1から離脱し、フレーム本体22の斜め下後方への移動を可能とする。
またこのとき、外支持ブラケット27のボルト挿通孔H1が斜め上前方に向けて開放することから、フレーム本体22に斜め下後方への大荷重が加わった際には、外支持ブラケット27がダンパハウジング15の第三締結部T3に締め込んだボルトB1から離脱し、フレーム本体22の斜め下後方への移動を可能とする。
このフレーム本体22と共にPCU5が斜め下後方に変位することで、PCU5の上方への変位が抑制されてパワーユニットPとの間の結線が維持される。
また、衝突前の搭載位置にあるPDU5の後方には、ダッシュボードアッパ13bにおける前方に張り出す上壁部13cが位置しているが、前突荷重入力時に前述の如くPDU5が斜め下後方に変位することで、PDU5の上壁部13cへの接触が回避されてPDU5に対する荷重入力が軽減される。
また、衝突前の搭載位置にあるPDU5の後方には、ダッシュボードアッパ13bにおける前方に張り出す上壁部13cが位置しているが、前突荷重入力時に前述の如くPDU5が斜め下後方に変位することで、PDU5の上壁部13cへの接触が回避されてPDU5に対する荷重入力が軽減される。
フレーム本体22及びPDU5を支持する前支持ブラケット25、後支持ブラケット26、外支持ブラケット27及び前下支持パイプ28は、それぞれ他のものに対して板厚及び断面形状を異ならせており、相互に共振周波数を変化させている。これは、車体Bにおける振動周波数等の異なるバルクヘッド12、ダンパハウジング15及びダッシュボード13に連結される各部材の共振を防ぎ、PCU5の振動を抑制してノイズ等の発生を抑えるためである。
以上説明したように、上記実施形態における車両の制御ユニット支持構造は、車体B前部の機関室2内に、動力源としてのモータMと、前記モータMの駆動を制御するPCU5と、前記PCU5を車体Bに支持する支持フレーム21とを備えるハイブリッド車両1に適用されるものであって、前記支持フレーム21が、前記PCU5の車幅方向内側の内側面6bに沿って車両の前後方向に延びる内側辺部23及び前記PCU5の後面6cに沿って内側辺部23の後端部から車両の車幅方向に延びる後辺部24を有してかつ上面視した場合にL字形状をなすフレーム本体22と、前記フレーム本体22の内側辺部23の前端部を前記機関室2の前端枠部材であるバルクヘッドアッパフレーム12aに連結する前支持ブラケット25と、前記フレーム本体22の後辺部24を前記機関室2の後端枠部材であるダッシュボードアッパ13bに連結する後支持ブラケット26とを備え、車両の前後方向に沿って見た場合に、前記内側辺部23が後下がりに傾斜して配置されると共に、前記後支持ブラケット26が後上がりに傾斜して配置され、前記前支持ブラケット25が、側面視で前記内側辺部23の前端部の上縁に沿う位置から前記前端部の下縁の延長線S1に沿う位置まで前下がりに延び、前記支持フレーム21に対して車両の前方からの荷重が入力された際には、前記前支持ブラケット25が前記内側辺部23、後支持ブラケット26及びダッシュボードアッパ13bに先んじて変形し、前記フレーム本体22及びPCU5を斜め下後方に押圧し、この押圧により前記後支持ブラケット26が回動変位することで、前記支持フレーム21及びPCU5が斜め下後方に変位するものである。
この構成によれば、車両の前面衝突時に、その衝突荷重によってフレーム本体22及びPCU5がフレーム本体22の内側辺部23に沿って斜め下後方に押圧されるように前支持ブラケット25を設置し、かつ前記フレーム本体22の押圧によりその後辺部24を斜め下後方に変位させるように後支持ブラケット26を回動変位させることで、PCU5の上方への変位を抑制して機関室2内のモータMとの間の結線を維持し易くすると共に、ダッシュボードアッパ13bの上壁部13cが前方(機関室2内)に張り出す構成であっても、当該部位にPCU5が接触し難くなる。これにより、前記結線の簡素化を図ると共に、PCU5への荷重入力を軽減してその最適設計を図り、もって駆動ユニットの軽量化を図ることができる。また、PCU5の内側面6b及び後面6cに沿ってフレーム本体22の内側辺部23及び後辺部24を配置することで、PCU5への側方及び後方からの外乱を抑制することができる。
また、上記車両の制御ユニット支持構造は、前記PCU5が、前記機関室2の車幅方向中心よりも一側に偏った位置に配置され、前記内側辺部23が、前記PCU5の車幅方向内側に面する内側面6bに沿って配置され、前記後辺部24が、前記内側辺部23の後端部から車幅方向外側に向けて延びるように設けられる構成であり、前記後辺部24の車幅方向外側端部を前記機関室2の外側枠部材であるダンパハウジング15に連結する外支持ブラケット27をさらに備え、前記外支持ブラケット27が、車幅方向と直交するように配置された板状の外側締結部27cを有し、この外側締結部27cが、前記ダンパハウジング15に対する締結ボルトB1用のボルト挿通孔H1を形成すると共に、このボルト挿通孔H1を斜め上前方に向けて開放させる、すなわち、この外側締結部27cに、斜め上前方に向けて開放するボルト挿通孔H1が形成され、このボルト挿通孔H1を挿通する締結ボルトB1を介して、前記外支持ブラケット27と前記ダンパハウジング15とが連結されているものである。
この構成によれば、衝突荷重の入力時に外支持ブラケット27の外側締結部27cをダンパハウジング15との締結位置から離脱可能にでき、フレーム本体22の後辺部24周辺を斜め下前方へ変位し易くすることができる。
この構成によれば、衝突荷重の入力時に外支持ブラケット27の外側締結部27cをダンパハウジング15との締結位置から離脱可能にでき、フレーム本体22の後辺部24周辺を斜め下前方へ変位し易くすることができる。
また、上記車両の制御ユニット支持構造は、前記フレーム本体22の内側辺部23の前端部から下向きに車幅方向の外側へ延びる前下支持パイプ28をさらに備えるものである。
この構成によれば、比較的低強度の前支持ブラケット25とは別に前下支持パイプ28によってフレーム本体22の前端部を支持することができると共に、前下支持パイプ28をPCU5の前面6dに沿って配置することで前方からの外乱を抑制することができる。
この構成によれば、比較的低強度の前支持ブラケット25とは別に前下支持パイプ28によってフレーム本体22の前端部を支持することができると共に、前下支持パイプ28をPCU5の前面6dに沿って配置することで前方からの外乱を抑制することができる。
また、上記車両の制御ユニット支持構造は、前記ダッシュボードアッパ13bが、車両の前後方向の前方に向かって張り出す上壁部13cを有し、この上壁部13cに前記後支持ブラケット26が固定されると共に、前記上壁部13cの前方に前記PCU5が配置されるものである。
この構成によれば、後支持ブラケット26の長さを抑えると共に、ダッシュボードアッパ13bにおける前方に張り出す上壁部13cの下方に支持フレーム21及びPCU5を潜り込ませるように変位させることが可能となり、PCU5への荷重入力の軽減を図ることができる。
この構成によれば、後支持ブラケット26の長さを抑えると共に、ダッシュボードアッパ13bにおける前方に張り出す上壁部13cの下方に支持フレーム21及びPCU5を潜り込ませるように変位させることが可能となり、PCU5への荷重入力の軽減を図ることができる。
なお、本発明は上記実施形態のみに限られるものではなく、例えば、車体前部の機関室内に、動力源としてのモータと、前記モータの駆動を制御するPCUと、前記PCUを車体に支持する支持フレームとを備える車両であれば、ハイブリッド車両に限らず、モータのみを駆動源として走行する電動車両や燃料電池車両等に適用してもよい。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本発明によれば、パワーコントロールユニットの軽量化を図るべく前突時の荷重入力を軽減させた車両の制御ユニット支持構造を提供できる。
1 ハイブリッド車両(車両)
2 機関室
5 PCU(パワーコントロールユニット)
6b 内側面(一側面)
6c 後面
12a バルクヘッドアッパフレーム(前端枠部材)
13b ダッシュボードアッパ(後端枠部材)
13c 上壁部
15 ダンパハウジング(外側枠部材)
21 支持フレーム
22 フレーム本体
23 内側辺部
24 後辺部
25 前支持ブラケット(前連結部)
26 後支持ブラケット(後連結部)
27 外支持ブラケット(外側連結部)
27c 外側締結部(締結部)
28 前下支持パイプ
B 車体
M モータ(電動機)
S1 延長線
B1締結ボルト
H1 ボルト挿通孔(挿通孔)
2 機関室
5 PCU(パワーコントロールユニット)
6b 内側面(一側面)
6c 後面
12a バルクヘッドアッパフレーム(前端枠部材)
13b ダッシュボードアッパ(後端枠部材)
13c 上壁部
15 ダンパハウジング(外側枠部材)
21 支持フレーム
22 フレーム本体
23 内側辺部
24 後辺部
25 前支持ブラケット(前連結部)
26 後支持ブラケット(後連結部)
27 外支持ブラケット(外側連結部)
27c 外側締結部(締結部)
28 前下支持パイプ
B 車体
M モータ(電動機)
S1 延長線
B1締結ボルト
H1 ボルト挿通孔(挿通孔)
Claims (4)
- 車体の前部の機関室内に、
動力源としての電動機と、前記電動機の駆動を制御するパワーコントロールユニットと、
前記パワーコントロールユニットを前記車体に支持する支持フレームとを備え、
前記支持フレームは、
前記パワーコントロールユニットの一側面に沿って前記車両の前後方向に延びる側辺部及び前記パワーコントロールユニットの後面に沿って前記側辺部の後端部から前記車両の車幅方向に延びる後辺部を有してかつ上面視した場合にL字形状をなすフレーム本体と、
前記フレーム本体の前記側辺部の前端部を前記機関室の前端枠部材に連結する前連結部と、
前記フレーム本体の前記後辺部を前記機関室の後端枠部材に連結する後連結部とを備え;
側面視で前記側辺部が後下がりに傾斜して配置されると共に、前記後連結部が後上がりに傾斜して配置され;
前記前連結部は、
側面視で前記側辺部の前記前端部の上縁に沿う位置から前記前端部の下縁の延長線に沿う位置まで前下がりに延び;
前記支持フレームに対して前記車両の前方からの荷重が入力された際には、前記前連結部が前記側辺部、前記後連結部及び前記後端枠部材に先んじて変形し、前記フレーム本体及び前記パワーコントロールユニットを斜め下後方に押圧し、この押圧により前記後連結部が回動変位することで、前記支持フレーム及び前記パワーコントロールユニットが斜め下後方に変位する;
ことを特徴とする車両の制御ユニット支持構造。 - 前記パワーコントロールユニットは、前記機関室の車幅方向中心よりも一側に偏った位置に配置され;
前記側辺部は、前記パワーコントロールユニットの車幅方向内側に面する内側面に沿って配置され;
前記後辺部は、前記側辺部の前記後端部から車幅方向外側に向けて延びるように設けられ;
前記後辺部の前記車幅方向の外側端部を、前記機関室の外側枠部材に連結する外側連結部をさらに備え;
前記外側連結部は、前記車幅方向と直交するように配置された板状の締結部を有し;
前記締結部には、斜め上前方に向けて開放する挿通孔が形成され;
前記挿通孔を挿通する締結ボルトを介して、前記外側連結部と前記外側枠部材とが連結されている;
ことを特徴とする請求項1に記載の車両の制御ユニット支持構造。 - 前記フレーム本体の前記側辺部の前記前端部から下向きに前記車幅方向の外側へ延びる前下支持パイプをさらに備える
ことを特徴とする請求項2に記載の車両の制御ユニット支持構造。 - 前記後端枠部材は、前記前後方向の前方に向かって張り出す上壁部を有し;
前記上壁部に前記後連結部が固定されると共に、前記上壁部の前方に前記パワーコントロールユニットが配置されている;
ことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の車両の制御ユニット支持構造。
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