JP5652604B2 - 電気自動車の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車の車体構造に係り、詳しくは、衝突対応構造に関する。

電気自動車の衝突対応構造として、例えば、電動機、減速機や差動装置から構成されるパワーユニットを、車体の前後方向に延びて配設される一対のサイドフレーム（サイドメンバ）間を接続する後側へ並行に延びる一対の側フレーム部と当該側フレーム部の各後端部をつなぐ端フレーム部（クロスバー）とを有した略Ｕ形のマウントフレームに固定し、車両後部から衝撃力が入力した際にクロスバーを変形及び破断させてパワーユニットをサイドメンバから切り離すことによって、パワーユニットの移動を抑え、パワーユニットの前方に配設されたバッテリへの接触を防止する技術が知られている（特許文献１）。

特開２００９−６１９１５号公報

このような上記特許文献１の衝突対応構造を、パワーユニット及びインバータやＤＣ−ＤＣコンバータや充電装置やそれらを制御する制御装置を配設するパワーユニットルームを車体の前方に配設した車体構造に適用すると、車両衝突時に車両前方から入力される衝撃力によってクロスメンバが変形及び破断して、パワーユニットがサイドメンバから切り離され、パワーユニットの後方に配置されている車室とパワーユニットルームとを隔てるバルクヘッドを変形させることを抑制することができる。

しかしながら、インバータや制御装置（制御部品）を車体に安定して固定すべく、左右のサイドメンバ間を前後に離間した２本のクロスバーによって接続し、この２本のクロスバーに制御部品を固定した車体構造では、制御部品が２本のクロスバー間で剛性体となり、クロスバーの変形を阻害することとなる。
従って、クロスバーの変形が阻害されることに伴ってサイドメンバの変形も阻害されることになり、衝撃力の吸収を行うことができず衝突時の安全性能の低下に繋がり好ましいことではない。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、車体に制御部品を安定して固定しつつ、衝突時における衝撃吸収性を確保して安全性能を向上させる電気自動車の車体構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の電気自動車の車体構造では、電気自動車の車両の両側部に車体前後方向に延在し配設される左右のサイドメンバと、車体横方向に延在し前記左右のサイドメンバ間を連結するように前記車両の車室より前方に前後に互いに平行に配設される一対のクロスバーとを有し、電動機を制御する制御部品が前記一対のクロスバーに固定される電気自動車の車体構造において、前記制御部品は、前記車体の車室側に空間を有するように配設され、更に前記車両の衝突時に該制御部品が、前記一対のクロスバーの車両前側のクロスバーの変形と共に該空間へ移動可能となるように、車室側のクロスバーにのみ、車体横方向視で車体下側から車室側に向けＬ字状に屈曲し形成されて荷重を受けると分離する分離部を有したブラケットを介して固定され、前記ブラケットは、前記Ｌ字状の車室側に延びる一方の面に前記制御部品を締結部材で締結するための締結部と、車体下側に延びる他方の面に前記車室側のクロスバーに締結部材或いは溶接により固定するための固定部とを具備することを特徴とする。

また、請求項２の電気自動車の車体構造では、請求項１において、前記ブラケットは、該制御部品を介して荷重を受けると切断分離する分離部を有し、車両衝突時に前記サイドメンバに車室側に荷重が作用すると該分離部に荷重され、該分離部が破断分離して前記制御部品と前記クロスバーとの固定が解除されることを特徴とする。

また、請求項３の電気自動車の車体構造では、電気自動車の車両の両側部に車体前後方向に延在し配設される左右のサイドメンバと、車体横方向に延在し前記左右のサイドメンバ間を連結するように前記車両の車室より前方に前後に互いに平行に配設される一対のクロスバーとを有し、電動機を制御する制御部品が前記一対のクロスバーに固定される電気自動車の車体構造において、前記制御部品は、前記車体の車室側に空間を有するように配設され、更に前記車両の衝突時に該制御部品が、前記一対のクロスバーの車両前側のクロスバーの変形と共に該空間に移動可能となるように、車室側のクロスバーにのみ、車体横方向視で車体下側から車室側に向けＬ字状に屈曲し形成されて荷重を受けると変形する他の部分より幅の狭い変形部を有したブラケットを介して固定され、前記ブラケットは、前記Ｌ字状の車室側に延びる一方の面に前記制御部品を締結部材で締結するための締結部と、車体下側に延びる他方の面に前記車室側のクロスバーに締結部材或いは溶接により固定するための固定部とを具備し、車両衝突時に前記サイドメンバに車室側に荷重が作用すると前記変形部に荷重され、該変形部が変形して前記クロスバーに対して前記制御部品が移動することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、制御部品は、車体の車室側に空間を有するように配設され、更に車両の衝突時に制御部品が空間に移動可能に一対のクロスバーにブラケットを介して固定するようにしている。また、この制御部品は、当該一対のクロスバーの内、車室側のクロスバーに、車体横方向視で車体下側から車室側に向けＬ字状に屈曲し形成されて荷重を受けると分離する分離部を有したブラケットで固定されている。
このようにして、車室側に空間を有し、制御部品は、車室側のクロスバーにＬ字状にして分離部を有したブラケットで固定されているので、制御部品の車室側への移動が阻害されることなく移動することができる。

従って、車両衝突時に制御部品を移動することができるのでクロスバーの変形が抑制されることなくサイドメンバにて衝撃荷重を吸収することができ、衝突時の安全性能を向上させることができる。
また、請求項２の発明によれば、分離部を有するブラケットの分離部は、車両衝突時にサイドメンバに車室側への荷重が作用すると、破断分離し、制御部品と車室側のクロスバーが分離することができる。

従って、車両衝突時に制御部品の車体側に有した空間に制御部品が移動することができるので、簡易な構造で確実にサイドメンバにて衝撃荷重を吸収することができ、衝突時の安全性能を向上させることができる。
また請求項３の発明によれば、制御部品は、車体の車室側に空間を有するように配設され、更に車両の衝突時に制御部品が空間に移動可能に一対のクロスバーにブラケットを介して固定するようにしている。また、この制御部品は、当該一対のクロスバーの内、車室側のクロスバーに、車体横方向視で車体下側から車室側に向けＬ字状に屈曲し形成されて荷重を受けると変形する変形部を有するブラケットで固定されている。
このようにして、車室側に空間を有し、制御部品は、車室側のクロスバーにＬ字状にして変形部を有したブラケットで固定されているので、制御部品の車室側への移動が阻害されることなく移動することができる。

従って、車両衝突時に制御部品の車体側に有した空間に制御部品が移動することができるので、簡易な構造で確実にサイドメンバにて衝撃荷重を吸収することができ、衝突時の安全性能を向上させることができる。

本発明に係る電気自動車の車体構造が適用された車両の車体前方の上面視図である。 本発明に係るＡ−Ａ線での断面図である。 本発明の第１実施例に係るＢ部の拡大図である。 本発明の第１実施例に係る矢視Ｃを示す図である。 本発明に係る電気自動車の車体構造が適用された車両の衝突後の車体前方の上面視図である。 本発明の第１実施例に係るＡ’−Ａ’線での断面図である。 本発明の第１実施例に係る車両衝突前後のＢ部とＢ’部との比較拡大図である。 本発明の第２実施例に係るブラケット形状図である。 本発明の第２実施例に係る矢視Ｄを示す図である。 本発明の第２実施例に係るＡ’−Ａ’線での断面図である。 本発明の第２実施例に係る車両衝突前後のＢ部とＢ”部との比較拡大図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
まずは、本発明における電気自動車の車体構造を説明する。
図１は、本発明に係る電気自動車の車体構造が適用された車両の車体前方の上面視図を示している。また、図２は、図１のＡ−Ａ線での断面図を示している。
なお、図中矢印「前」は車体前方向、矢印「上」は車体上方向を、矢印「横」は車体幅方向をそれぞれ示す。また、図中の符号のＲ、Ｌは右側、左側を示す。また、図中二点鎖線で囲まれた領域は、モータ制御用ケーブル等が収まるケーブル配線用空間を示す。

図１及び図２に示すように、本実施形態の車体構造は、モノコック形式を採用した車体構造である。
バルクヘッド２は、車体１の図示しない車室と車室の前方に位置し電気自動車の動力源であるモータ（電動機）１２、図示しない減速機や図示しない差動装置から構成されるパワーユニット及びＤＣ−ＤＣコンバータ（制御部品）１０やインバータ（制御部品）１１や図示しない充電装置やそれらを制御する制御装置（制御部品）９が配設されるパワーユニットルーム３とを隔てるものである。

サイドメンバ４Ｒ，４Ｌは、車体１の左右両側部に配設され、車体前後方向に延在する骨格部材である。また、バルクヘッド２とサイドメンバ４Ｒ，４Ｌでパワーユニットルーム３が形成されている。また、サイドメンバ４Ｒ，４Ｌには、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０やインバータ１１や充電装置やそれらを制御する制御装置９を保持する前側クロスバー５及び後側クロスバー（車室側のクロスバー）６がサイドメンバ４Ｒ，４Ｌを繋ぐように車体横方向に配設されている。

前側及び後側クロスバー５，６は、前側クロスバー５が後側クロスバー６の車体前方に離間して配設されるようにそれぞれの前側及び後側クロスバー５，６の両端部をサイドメンバ４Ｒ，４Ｌに溶接されている。また、前側クロスバー５及び後側クロスバー６の車体上側方向には、ブラケット７及びブラケット（請求項に記載のブラケット）８、８’を介して、ボルト１３にてＤＣ−ＤＣコンバータ１０やインバータ１１や充電装置やそれらを制御する制御装置９等が締結されている。また、前側及び後側クロスバー５，６の間の車体下側方向にはモータ１２、減速機や差動装置から構成されるパワーユニットが配設されている。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０、インバータ１１、充電装置、それらを制御する制御装置９及びパワーユニットは、バルクヘッド２との間にそれぞれの装置を電気的に接続するためのモータ制御用ケーブル９ａ等を収めるケーブル配線用空間（空間）１４を形成するように配設されている。

以下、本発明の第１実施例に係る電気自動車の車体構造の衝突対応構造について説明する。
［第１実施例］
図３は、本発明の第１実施例に係るＢ部の拡大図を示している。また、図４は、図３の矢視Ｃを示している。

なお、図中矢印「前」は車体前方向、矢印「上」は車体上方向を、矢印「横」は車体幅方向をそれぞれ示す。
図３及び図４に示すように、ブラケット８は、金属の薄板を車体横方向視でＬ字状に曲げて形成されている。また、ブラケット８には、車体取付時に下面となるＬ字状の一方の面８ａに、車体取付時に上面となる他方の面８ｂにＤＣ−ＤＣコンバータ１０或いはインバータ１１をボルト（締結部材）１３にて締結するためのナット８ｃが溶接され、車体取付時に下面となるＬ字状の一方の面８ａと車体取付時に上面となる他方の面８ｂとナット８ｃよりコンバータ取付部（締結部）８ｄが形成されている。また、ブラケット８のナット８ｃが溶接部されている車体横方向の両側面８ｅには、くさび形状の切り欠きである切欠部（分離部）８ｆが形成されている。また、車体取付時に前方となる他方の面８ｇには、ブラケット８を後側クロスバー６に溶接するクロスバー取付部（固定部）８ｈが形成されている。

このように構成されたブラケット８は、クロスバー取付部８ｈを後側クロスバー６の車体後方側に溶接され、コンバータ取付部８ｄの車体取付時に上面となる他方の面８ｂにＤＣ−ＤＣコンバータ１０或いはインバータ１１がボルト１３にて締結される。
以下、このように構成された本発明の第１実施例に係る電気自動車の車体構造の作用及び効果について説明する。

図５は、本発明に係る電気自動車の車体構造が適用された車両の衝突後の車両前方の上面視図を示しており、図中太矢印は、車両衝突時の荷重入力方向を示している。また、図６は、Ａ’−Ａ’線での断面図を示している。また、図７は、車両衝突前後のＢ部とＢ’部との比較拡大図を示しており、（ａ）は車両衝突前のＢ部を（ｂ）は車両衝突後のＢ’部を示している。

なお、図中矢印「前」は車体前方向、矢印「上」は車体上方向を、矢印「横」は車体幅方向をそれぞれ示す。
図５から図７に示すように、車両衝突時に車両前側に荷重が加わるとサイドメンバ４Ｒ，４Ｌに荷重が伝達される。そして、サイドメンバ４Ｒ，４Ｌは、伝達された荷重により変形する。そして、前側クロスバー５は、サイドメンバ４Ｒ，４Ｌの変形により車両後方へ移動する。前側クロスバー５の移動に連れ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０及びインバータ１１も車両後方に移動し、後側クロスバー６に締結するそれぞれのボルト１３に荷重が伝達される。そして、それぞれのボルト１３に加わった荷重は、それぞれのブラケット８を車両後方へ移動させるように負荷される。ブラケット８は、伝達された荷重がブラケット８の車体前後方向で最小断面積となる切欠部８ｆに集中し、伝達された荷重が所定荷重以上であると切欠部８ｆより切断分離する。

このように、ブラケット８が切断分離するとＤＣ−ＤＣコンバータ１０及びインバータ１１は、サイドメンバ４Ｒ，４Ｌの変形に伴い前側クロスバー５と共に初期の取付位置（図７（ａ））からＤＣ−ＤＣコンバータ１０及びインバータ１１の後方に設けられたケーブル配線用空間１４に移動する（図７（ｂ））。
従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０及びインバータ１１が後方に移動することができ、更にサイドメンバ４Ｒ，４Ｌが変形することができるので、衝突時の荷重をサイドメンバ４Ｒ，４Ｌにて吸収することができる。
［第２実施例］
以下、本発明の第２実施例に係る電気自動車の車体構造の衝突対応構造について説明する。

第２実施例では、上記第１実施例に対して、ブラケット８をブラケット８’として形状を変更しており、以下に上記第１実施例と異なるブラケット８’の形状に付いて説明する。
図８は、本発明の第２実施例に係るブラケット形状図を示している。また、図９は、図８の矢視Ｄを示している。

なお、図中矢印「前」は車体前方向、矢印「上」は車体上方向を、矢印「横」は車体幅方向をそれぞれ示す。
図８及び図９に示すように、ブラケット８’は、金属の薄板を車体横方向視でＬ字状に曲げて形成されている。また、第１実施例と同様に車体取付時に下面となるＬ字状の一方の面８ａ’には、車体取付時に上面となる他方の面８ｂ’にＤＣ−ＤＣコンバータ１０或いはインバータ１１をボルト１３にて締結するためのナット８ｃ’が溶接され、車体取付時に下面となるＬ字状の一方の面８ａ’と車体取付時に上面となる他方の面８ｂ’とナット８ｃ’よりコンバータ取付部（締結部）８ｄ’が形成されている。また、車体取付時に前面となる他方の面８ｇ’には、ブラケット８’を後側クロスバー６に溶接するクロスバー取付部（固定部）８ｈ’が形成されている。また、ブラケット８'には、車体取付時に上面となる他方の面８ｂ’からクロスバー取付部８ｈ’間のブラケット８’の幅が狭くなるように車体横方向の両側面８ｅ’を切り欠いて変形部８ｉ’が形成されている。

このように構成されたブラケット８’は、第１実施例と同様にクロスバー取付部８ｈ’を後側クロスバー６の車体後方側に溶接され、コンバータ取付部８ｄ’の車体取付時に上面となる他方の面８ｂ’にＤＣ−ＤＣコンバータ１０或いはインバータ１１をボルト１３にて締結される。
以下、このように構成された本発明の第２実施例に係る電気自動車の車体構造の作用及び効果について説明する。

図１１は、車両衝突前後のＢ部とＢ’部との比較拡大図を示しており、（ａ）は車両衝突前のＢ部を、（ｂ）は車両衝突後のＢ’部を示している。
なお、図中矢印「前」は車体前方向、矢印「上」は車体上方向を、矢印「横」は車体幅方向をそれぞれ示す。
図１１に示すように、第１実施例と同様に車両衝突時に車両前側に荷重が加わるとサイドメンバ４Ｒ，４Ｌに荷重が伝達される。そして、サイドメンバ４Ｒ，４Ｌは、伝達された荷重により変形する。前側クロスバー５は、サイドメンバ４Ｒ，４Ｌの変形により車両後方へ移動する。前側クロスバー５の移動に連れ、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０及びインバータ１１も車両後方に移動し、後側クロスバー６に締結するそれぞれのボルト１３に荷重が伝達される。そして、それぞれのボルト１３に加わった荷重は、それぞれのブラケット８’を車両後方へ移動させるように負荷される。伝達された荷重は、ブラケット８’の変形部８ｉ’に集中する。そして、ブラケット８’は、伝達された荷重が所定荷重以上であると変形部８ｉ’がＤＣ−ＤＣコンバータ１０及びインバータ１１を更に車両後方に移動するように変形する。

このように、ブラケット８’の変形部８ｉ’が変形するとＤＣ−ＤＣコンバータ１０及びインバータ１１は、サイドメンバ４Ｒ，４Ｌの変形に伴い前側クロスバー５と共に初期の取付位置（図７（ａ））からＤＣ−ＤＣコンバータ１０及びインバータ１１の後方に設けられたケーブル配線用空間１４に移動する（図７（ｂ））。
従って、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０及びインバータ１１が後方に移動することができるので、更にサイドメンバ４Ｒ，４Ｌが変形することができ、衝突時の荷重を吸収することができる。

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の形態は上記実施形態に限定されるものではない。
上記第１実施例では、ブラケット８に切欠部８ｆを形成し、車両衝突時に切欠部８ｆに荷重を集中させることによりブラケット８を切欠部８ｆより切断分離し、サイドメンバ４Ｒ，４Ｌを更に変形することができるようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、車両衝突時にブラケット８に荷重が加わるとナット８ｃがブラケット８より引き抜かれるような構造としても同様の効果を得ることができる。

また、上記第１実施例では、ナット８ｂが溶接されている車体横方向の両側面に切欠部８ｆを形成しているが、これに限定されるものではなく、車両衝突時に加わる荷重でブラケット８が切断することができれば、どこに切り欠きを形成しても良い。
また、上記第２実施例では、ブラケット８’に幅の狭くなる変形部８ｉ’を形成して、ブラケット８’を変形するようにし、サイドメンバ４Ｒ，４Ｌを更に変形することができるようにしているが、これに限定されるものではなく、ブラケット８’が変形しやすくなるようにブラケット８’の剛性が調整されていれば良く、例えば、ブラケット８’の材料を延性の高い材料として、車両衝突時にブラケット８’に荷重が加わるとブラケット８’が延びるようにしてもよい。

１ 車体
２ バルクヘッド
４Ｒ，４Ｌ サイドメンバ
５ 前側クロスバー
６ 後側クロスバー（車室側のクロスバー）
８ ブラケット
８ｄ コンバータ取付部（締結部）
８ｆ 切欠部（分離部）
８ｈ クロスバー取付部（固定部）
９ モータ制御用装置（制御部品）
１０ ＤＣ−ＤＣコンバータ（制御部品）
１１ インバータ（制御部品）
１２ モータ（電動機）
１３ ボルト（締結部材）
１４ ケーブル配線用空間（空間）

Claims (3)

1. 電気自動車の車両の両側部に車体前後方向に延在し配設される左右のサイドメンバと、車体横方向に延在し前記左右のサイドメンバ間を連結するように前記車両の車室より前方に前後に互いに平行に配設される一対のクロスバーとを有し、電動機を制御する制御部品が前記一対のクロスバーに固定される電気自動車の車体構造において、
   前記制御部品は、前記車体の車室側に空間を有するように配設され、更に前記車両の衝突時に該制御部品が、前記一対のクロスバーの車両前側のクロスバーの変形と共に該空間へ移動可能となるように、車室側のクロスバーにのみ、車体横方向視で車体下側から車室側に向けＬ字状に屈曲し形成されて荷重を受けると分離する分離部を有したブラケットを介して固定され、
   前記ブラケットは、前記Ｌ字状の車室側に延びる一方の面に前記制御部品を締結部材で締結するための締結部と、車体下側に延びる他方の面に前記車室側のクロスバーに締結部材或いは溶接により固定するための固定部とを具備することを特徴とする電気自動車の車体構造。
2. 前記ブラケットは、該制御部品を介して荷重を受けると切断分離する分離部を有し、
   車両衝突時に前記サイドメンバに車室側に荷重が作用すると該分離部に荷重され、該分離部が破断分離して前記制御部品と前記クロスバーとの固定が解除されることを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車の車体構造。
3. 電気自動車の車両の両側部に車体前後方向に延在し配設される左右のサイドメンバと、車体横方向に延在し前記左右のサイドメンバ間を連結するように前記車両の車室より前方に前後に互いに平行に配設される一対のクロスバーとを有し、電動機を制御する制御部品が前記一対のクロスバーに固定される電気自動車の車体構造において、
   前記制御部品は、前記車体の車室側に空間を有するように配設され、更に前記車両の衝突時に該制御部品が、前記一対のクロスバーの車両前側のクロスバーの変形と共に該空間に移動可能となるように、車室側のクロスバーにのみ、車体横方向視で車体下側から車室側に向けＬ字状に屈曲し形成されて荷重を受けると変形する他の部分より幅の狭い変形部を有したブラケットを介して固定され、
   前記ブラケットは、前記Ｌ字状の車室側に延びる一方の面に前記制御部品を締結部材で締結するための締結部と、車体下側に延びる他方の面に前記車室側のクロスバーに締結部材或いは溶接により固定するための固定部とを具備し、
   車両衝突時に前記サイドメンバに車室側に荷重が作用すると前記変形部に荷重され、該変形部が変形して前記クロスバーに対して前記制御部品が移動することを特徴とする電気自動車の車体構造。

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