JP5880724B2 - 車両用機器の取付構造 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用機器の取付構造に関する。
従来、車両用機器の取付構造として、インバータおよび補機バッテリ等の車両用機器を車体に取り付けるようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1では、補機バッテリとインバータとは、互いに隣り合った状態で車体に取り付けられている。
特開2012−166653号公報
ところで、インバータおよび補機バッテリの車体からの取り外しは、通常、予め決められた手順に基づき行われるものである。
しかしながら、上記従来の技術では、インバータおよび補機バッテリは、いずれも他方の機器よりも先に取り外すことができる構造をしているため、インバータおよび補機バッテリを誤った手順で取り外してしまうおそれがある。
そこで、本発明は、より確実に適切な手順で車両用機器を取り外すことのできる車両用機器の取付構造を得ることを目的とする。
本発明の車両用機器の取付構造は、車両用機器を車体に取り付けられるものであり、前記車両用機器は、電力供給部から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、当該インバータに接続されてインバータに電力を供給する補機バッテリと、を備え、前記インバータを有するインバータ取付ユニットが前記車体に取り付けられるとともに、前記補機バッテリを有する補機バッテリ取付ユニットが前記インバータ取付ユニットと隣り合うように前記車体に取り付けられており、前記補機バッテリ取付ユニットは、前記インバータ取付ユニットと前記車体との取付部を覆うように前記車体に取り付けられていることを最も主要な特徴としている。
本発明によれば、補機バッテリ取付ユニットをインバータ取付ユニットと隣り合うように車体に取り付けるようにした。このとき、インバータ取付ユニットと車体との取付部が補機バッテリ取付ユニットによって覆われるようにした。そのため、補機バッテリ取付ユニットを取り付けた状態でインバータ取付ユニットが取り外されてしまうことを抑制することができるようになる。その結果、補機バッテリ取付ユニットおよびインバータ取付ユニットを、より確実に適切な手順で取り外すことができるようになる。
本発明の一実施形態にかかる車両に搭載されるモータ駆動システムの接続関係を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態にかかる車両の前部構造を模式的に示す平面図である。 本発明の一実施形態にかかるフロントサイドメンバに第1のブラケットを取り付けた状態を示す図であって、(a)は斜視図、(b)は平面図である。 本発明の一実施形態にかかるフロントサイドメンバに第1のブラケットを取り付けた状態を一部破断して示す側面図である。 本発明の一実施形態にかかる第1のブラケットに第2のブラケットを取り付けた状態を示す図であって、(a)は斜視図、(b)は平面図である。 本発明の一実施形態にかかる支持ブラケットの取付状態を示す裏面側から視た斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる第2のブラケットにインバータを取り付けた状態を示す図であって、(a)は斜視図、(b)は平面図である。 本発明の一実施形態にかかるインバータ取付ユニットを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるインバータの隣に補機バッテリを取り付けた状態を示す図であって、(a)は斜視図、(b)は平面図である。 本発明の一実施形態にかかるインバータの隣に補機バッテリを取り付けた状態を模式的に示す正面図である。
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
本実施形態にかかる車両10には、モータ30を有するモータ駆動システム20が搭載されている(図1参照)。すなわち、車両10は、モータ30を動力源として利用するものである。この種の車両としては、例えば、モータの駆動力により車両を駆動する電気自動車、内燃機関であるエンジンとモータとを組み合わせたハイブリッド自動車、燃料電池により発電した電力により車両を駆動する燃料電池自動車等がある。
モータ駆動システム20は、図1に示すように、図示せぬ駆動輪に接続されて、当該駆動輪に動力を伝達するモータ30を備えている。このモータ30には、第1のハーネス71を介してインバータ40が電気的に接続されており、当該インバータ40には、第2のハーネス72を介して駆動用バッテリ(電力供給部)50が電気的に接続されている。なお、図2に示すように、第1のハーネス71の両端にはACコネクタ71a、71bが接続されている。そして、ACコネクタ71aをインバータ40に、ACコネクタ71bをモータ30にそれぞれ接続することでモータ30とインバータ40とを電気的に接続している。また、第2のハーネス72の両端には、DCコネクタ72a、DCコネクタ(図示せず)が接続されている。そして、DCコネクタ72aをインバータ40に、DCコネクタ(図示せず)を駆動用バッテリ(電力供給部)50にそれぞれ接続することでインバータ40と駆動用バッテリ(電力供給部)50とを電気的に接続している。
インバータ40は、直流電力から交流電力を電気的に生成する(逆変換する)電源回路を有する電力変換装置である。本実施形態では、燃料電池等で構成される駆動用バッテリ(電力供給部)50から供給される直流電力をインバータ40で交流電力に変換し、変換した供給電力をモータ30に供給することで、モータ30を駆動させている。
さらに、インバータ40には、第3のハーネス73を介して補機バッテリ60が接続されており、この補機バッテリ60から供給される電力によってインバータ40を駆動させている。なお、第3のハーネス73の両端にも、コネクタ(図示せず)がそれぞれ接続されており、このコネクタをインバータ40および補機バッテリ60にそれぞれ接続することでインバータ40と補機バッテリ60とを電気的に接続している。
このような、モータ駆動システム20のモータ30、インバータ40および補機バッテリ60は、通常、車両10の前部に形成されるフロントコンパートメント80内に配置される。一方、駆動用バッテリ(電力供給部)50は、車両10の後部のリアフロア(図示せず)などに配置される。
本実施形態では、モータ30、インバータ40および補機バッテリ60をフロントコンパートメント80内に配置させ、駆動用バッテリ(電力供給部)50を車両10の後部に配置させたものを例示している。なお、モータ駆動システム20を構成する部材の配置場所は、上述の場所に限定されるものではなく、適宜に設定することが可能である。
車両10の前方には、図2に示すように、上方に開口し、モータ30等の部材を収納するためのフロントコンパートメント80が形成されており、当該フロントコンパートメント80の上部開口は、図示せぬフードによって開閉可能に閉塞される。
フロントコンパートメント80は、車幅方向両側が車両前後方向に延在するフロントサイドメンバ81,81によって画成されるとともに、後端部が上下方向および車幅方向に延在するダッシュパネル82によって図外の車室と区画されている。なお、フロントコンパートメント80の後方には、フロントコンパートメント80の後縁に沿って車幅方向に延びるカウルボックス83が設けられている。このカウルボックス83は、ダッシュパネル82の上端に接合されており、図示せぬ車室内に外気を導入するためのものである。
また、フロントコンパートメント80の車両前端部(図2中下方)には、ラジエータコアサポート84が車幅方向に延在して配置されている。このラジエータコアサポート84には、ラジエータ84aや空調装置のエバポレータ(図示せず)等その他各種補機類が設置されている。
さらに、フロントサイドメンバ81,81の前端部には、バンパステー85を介してフロントバンパのバンパレインフォース86の車幅方向両端部が取り付けられている。
上述したように、フロントコンパートメント80内には、車幅方向両側に位置する左右一対のフロントサイドメンバ(車体構成部材)81,81が車両前後方向に延在している。
このフロントサイドメンバ81,81は断面略矩形状の閉断面に形成されており、前突時等、車両前後方向(所定方向)前方からの荷重入力により潰れ変形できるようになっている。すなわち、フロントサイドメンバ81,81は、車両前後方向(所定方向)前方から荷重が入力された際に、車両前後方向(所定方向)に潰れることで衝撃を吸収する衝撃吸収体として機能するものである。
そして、フロントサイドメンバ81,81の一方に、インバータ40が固定されている。本実施形態では、インバータ40は、第1のブラケット130を介してフロントサイドメンバ81に固定されている。このように、本実施形態では、フロントサイドメンバ81および第1のブラケット130が車体の一部に相当している。なお、インバータ40の前部には、車両前後方向前方から荷重が入力された際に、相対的に後退するラジエータコアサポート84等の衝突による衝撃を緩和するための保護カバー41が設けられている。
さらに、本実施形態では、第1のブラケット130は、フロントサイドメンバ81および第1のブラケット130の双方に接続される支持ブラケット120によって支持されている。そして、インバータ(車両用機器)40は、第2のブラケット140を介して第1のブラケット130に固定されている。
第1のブラケット130は、平面視で略矩形状をしており、当該第1のブラケット130の一端をフロントサイドメンバ81に締結固定することで、フロントサイドメンバ81に取り付けられている。本実施形態では、第1のブラケット130の一端側の前後両端および中央にフロントサイドメンバ81との締結部180a、180c、180bがそれぞれ設けられている。具体的には、図3および図4に示すように、ボルト170を用いて第1のブラケット130の一端側の前後両端および中央をフロントサイドメンバ81の天壁81aに締結することで、締結部180a、180c、180bを形成している。
このように、第1のブラケット130は、締結部180a、180c、180bによってフロントサイドメンバ81の天壁81aに取り付けられている。このとき、第1のブラケット130は、図3に示すように、車幅方向内側に突出するようにフロントサイドメンバ81に取り付けられている。
さらに、第1のブラケット130には屈曲部131が形成されており、この屈曲部131のフロントサイドメンバ81側に締結部180bが形成されている。このように、第1のブラケット130に屈曲部131を形成することで、車両前後方向前方から荷重が入力された際に、第1のブラケット130の締結部180a〜180c側を、屈曲部131を起点として車両前後方向に潰れ変形させやすくすることができる。さらに、本実施形態では、第1のブラケット130におけるフロントサイドメンバ81側の車両前後方向両端も下方に屈曲されており、第1のブラケット130におけるフロントサイドメンバ81側は、全体として波形となるように形成されている。そして、この屈曲させた両端に、締結部180aおよび締結部180cが形成されている。すなわち、互いに隣り合う締結部の間(締結部180aと締結部180bの間および締結部180bと締結部180cの間)に、車幅方向内側に延在する中空の突部がそれぞれ形成されている。かかる形状とすることで、第1のブラケット130の締結部180a〜180c側を車両前後方向に、より潰れ変形させやすくすることができる。このように、第1のブラケット130の締結部180a〜180c側を車両前後方向に潰れ変形させやすくすることで、フロントサイドメンバ81の潰れ変形に伴って、第1のブラケット130の締結部180a〜180c側が潰れ変形するようにしている。こうすれば、車両前後方向前方から荷重が入力された際におけるフロントサイドメンバ81の潰れ変形が、第1のブラケット130によって阻害されてしまうのを抑制できるようになる。
なお、屈曲部131は車幅方向に延在しており、屈曲部131の前後方向の距離は、車幅方向内側に向かう途中で大きくなっている。すなわち、屈曲部131の形状を、図3に示すように、車幅方向内側に向かう途中に前後方向に延在する側壁が存在するような形状としている。こうすることで、車両前後方向前方から荷重が入力された際に、屈曲部131の幅広の領域が潰れ変形してしまうのを抑制できるようにしている。このように、本実施形態では、第1のブラケット130は、締結部180a〜180c側が車両前後方向に潰れ変形しやすく、フロントサイドメンバ81から内側に離れた部分が潰れ変形しにくくなるように形成されている。
第2のブラケット140は、平面視で略t字状をしており、フロントサイドメンバ81および第1のブラケット130のうち第1のブラケット130のみに取り付けられている。したがって、第2のブラケット140がフロントサイドメンバ81の潰れ変形に与える影響を極力少なくすることができる。
本実施形態では、第2のブラケット140のフロントサイドメンバ81に近い側の前後2カ所およびフロントサイドメンバ81から遠い側の前後2カ所に、第1のブラケット130との締結部181a、181b、181c、181dがそれぞれ設けられている。具体的には、ボルト171を用いてフロントサイドメンバ81に近い側の前後2カ所およびフロントサイドメンバ81から遠い側の前後2カ所を第1のブラケット130に締結することで、締結部181a、181b、181c、181dを形成している。
このように、第2のブラケット140は、締結部181a、181b、181c、181dによって第1のブラケット130に取り付けられている。このとき、第2のブラケット140は、図5に示すように、平面視で、フロントサイドメンバ81とオーバーラップしないように第1のブラケット130に取り付けられている。
また、第2のブラケット140の中央部分には、ほぼ平坦となる領域が形成されており、この平坦な領域に、インバータ40を取り付けるための挿通孔141が4カ所に形成されている。
支持ブラケット120は、略U字状をしており、両端に形成された脚部121,121と、脚部121,121同士を連結する連結部122と、を備えている。
そして、脚部121,121をフロントサイドメンバ81に、連結部122を第1のブラケット130に、それぞれ締結固定することで、フロントサイドメンバ81および第1のブラケット130の双方に支持ブラケット120を接続固定している。本実施形態では、脚部121,121の先端に、フロントサイドメンバ81との締結部182がそれぞれ設けられている。具体的には、ボルト172を用いて脚部121,121の先端をフロントサイドメンバ81の車幅方向内側の側壁81bに車両前後方向に間隔を設けてそれぞれ締結することで、車両前後方向に離間した締結部182,182を形成している。このように、脚部121,121は、締結部182によってフロントサイドメンバ81に取り付けられている。
一方、連結部122の4カ所には、第1のブラケット130との締結部183がそれぞれ設けられている。具体的には、ボルト173を用いて連結部122の4カ所を第1のブラケット130に締結することで、締結部183を形成している。このように、連結部122は、締結部183によって第1のブラケット130に取り付けられている。
このとき、支持ブラケット120は、正面視で内側かつ上方に傾斜した状態でフロントサイドメンバ81および第1のブラケット130の双方に接続されている。かかる状態で第1のブラケット130を支持することで、第1のブラケット130にインバータ40を固定した際に、インバータ40の重みで第1のブラケット130が下方に変位してしまうのを抑制している。
なお、本実施形態では、支持ブラケット120のフロントサイドメンバ81との締結部182,182を、一対の脚部121,121にそれぞれ設け、車両前後方向に離間するように配置している。すなわち、一対の脚部121,121を、車両前後方向に相対変位しやすい状態でフロントサイドメンバ81に取り付けている。このように、一対の脚部121,121をフロントサイドメンバ81に取り付けるようにすることで、支持ブラケット120がフロントサイドメンバ81の潰れ変形に与える影響を極力少なくすることができるようにしている。なお、脚部の本数は2本以外の数でもよい。
ここで、本実施形態では、インバータ40を第2のブラケット140に固定することで、予めインバータ取付ユニット150を形成している。そして、インバータ取付ユニット150の第2のブラケット140を第1のブラケット130に取り付けることで、インバータ40が、車体としての第1のブラケット130に固定されるようにしている。
具体的には、図8に示すように、インバータ40の下部には、第2のブラケット140に形成された挿通孔141と対応する部位に、取付ボス42が設けられている。そして、挿通孔141と取付ボス42とを重ね合わせた状態で、第2のブラケット140の裏面側からボルト174を挿通することで、インバータ取付ユニット150が形成される。
挿通孔141は、いずれも、第1のブラケット130と第2のブラケット140との締結部181a、181bよりも車幅方向内側に位置している。すなわち、挿通孔141は、平面視で、フロントサイドメンバ81とオーバーラップしない位置に形成されることとなる。さらに、本実施形態では、図7に示すように、インバータ40自体も第1のブラケット130と第2のブラケット140との締結部181a、181bよりも車幅方向内側に位置するようにしている。したがって、インバータ40は、平面視でフロントサイドメンバ81とオーバーラップしないように第2のブラケット140を介して第1のブラケット130に固定されることとなる。
このように、インバータ40を第2のブラケット140に固定することで、インバータ40の車幅方向外側(インバータ40とフロントサイドメンバ81との間)にスペースが形成される。そして、本実施形態では、このスペースを利用して補機バッテリ60を配置するようにしている。すなわち、本実施形態では、車幅方向内側にインバータ40が配置されるとともに、当該インバータ40の車幅方向外側に隣り合うように補機バッテリ60が配置されるようにしている。
本実施形態では、この補機バッテリ60単体で補機バッテリ取付ユニット160を形成し、補機バッテリ取付ユニット160をインバータ40の車幅方向外側に隣り合うように固定するようにしている。なお、補機バッテリ60にブラケット等を取り付けることで補機バッテリ取付ユニット160を形成し、当該補機バッテリ取付ユニット160を固定するようにしてもよい。
補機バッテリ60は、プラス端子61aおよびマイナス端子61bが形成された補機バッテリ本体61を備えている。さらに、補機バッテリ本体61を載置するとともに、第1のブラケット130に固定される底板63と、補機バッテリ本体61の周囲を囲うように設けられる保護ケース62と、を備えている。そして、固定部材64を用いて、インバータ40およびフロントサイドメンバ81に固定することで、補機バッテリ60(補機バッテリ取付ユニット160)をインバータ取付ユニット150と隣り合うようにフロントサイドメンバ81に取り付けている。
本実施形態では、固定部材64は、補機バッテリ60(補機バッテリ取付ユニット160)を上方から抑える抑え部材65と、当該抑え部材65に連結される締め付けロッド66と、を備えている。
そして、抑え部材65の一端(インバータ40側の端部)65aをインバータ40の上部に形成された取付ボス43に重ね合わせボルト175により締結することで、抑え部材65をインバータ40に固定している。一方、抑え部材65の他端(フロントサイドメンバ81側の端部)65bには、締め付けロッド66の上端66aが連結されている。なお、締め付けロッド66の下端66bは、屈曲形成されている。そして、フロントサイドメンバ81の天壁81aに形成された長穴81cに下端66bの屈曲部を挿通するとともに、車幅方向外側の側壁81bに形成された挿通孔81dに先端を挿通することで、締め付けロッド66をフロントサイドメンバ81に係止している。
かかる状態で、締め付けロッド66の上端66aから締め付けナット190を挿通し、締め付けナット190により締め付けることで、補機バッテリ60(補機バッテリ取付ユニット160)がインバータ40およびフロントサイドメンバ81に固定される。
なお、本実施形態では、図9に示すように、マイナス端子61bは第4のハーネス74を介してフロントサイドメンバ81にグランド接続されている。
ところで、インバータ40(インバータ取付ユニット150)を車体から取り外す際には、補機バッテリ60(補機バッテリ取付ユニット160)を先に車体から取り外すのが一般的である。そのため、補機バッテリ取付ユニット160を取り外した状態にならないと、インバータ取付ユニット150を取り外すことができない構造とするのが好ましい。
そこで、本実施形態では、補機バッテリ取付ユニット160を第1のブラケット130に取り付けた際に、インバータ取付ユニット150と第1のブラケット130との取付部が補機バッテリ取付ユニット160によって覆われるようにした。
具体的には、図10に示すように、インバータ取付ユニット150と第1のブラケット130との締結部181a、181b、181c、181dのうち車幅方向内側の締結部181a、181bが補機バッテリ取付ユニット160によって覆われるようにした。すなわち、本実施形態では、インバータ取付ユニット150と第1のブラケット130との締結部が複数(4カ所)形成されており、そのうちの少なくとも1つの締結部が補機バッテリ取付ユニット160(本実施形態では、底板63)によって覆われるようになっている。
こうすることで、補機バッテリ取付ユニット160を取り付けた状態でインバータ取付ユニット150が取り外されてしまうことを抑制することができるようになる。
さらに、固定部材64による固定を解除し、マイナス端子61bのフロントサイドメンバ81へのグランド接続を解除した状態で、補機バッテリ取付ユニット160を取り外さなければ、締結部181a、181bが露出しないようにした。すなわち、補機バッテリ取付ユニット160を取り外した状態(補機バッテリ60からインバータ40への給電が停止された状態)にならないと、インバータ取付ユニット150を取り外すことができないようにした。こうすることで、補機バッテリ60からインバータ40への給電が停止されない状態で、インバータの交換作業などを行ってしまうことを抑制することができるようになる。したがって、インバータの交換作業などの際に、インバータの配線・基板を誤ってショートさせてしまうことが抑制され、インバータが破損してしまうのをより確実に抑制することができるようになる。
以上説明したように、本実施形態では、補機バッテリ取付ユニット160をインバータ取付ユニット150と隣り合うように第1のブラケット(車体)130に取り付けるようにした。このとき、インバータ取付ユニット150と第1のブラケット(車体)130との取付部(締結部181a、181b)が補機バッテリ取付ユニット160によって覆われるようにした。そのため、補機バッテリ取付ユニット160を取り付けた状態でインバータ取付ユニット150が取り外されてしまうことを抑制することができるようになる。その結果、補機バッテリ取付ユニット160およびインバータ取付ユニット150を、より確実に適切な手順で取り外すことができるようになる。
なお、複数のインバータ取付ユニット150と第1のブラケット(車体)130との取付部(締結部181a、181b、181c、181d)を有する場合、少なくとも1つの取付部が補機バッテリ取付ユニット160によって覆われていればよい。
本実施形態では、複数のインバータ取付ユニット150と第1のブラケット(車体)130との取付部の一部(締結部181a、181b)が補機バッテリ取付ユニット160によって覆われるようにした。こうすれば、より簡素な構成で、補機バッテリ取付ユニット160およびインバータ取付ユニット150を、より確実に適切な手順で取り外すことができるようになる。
以上、本発明にかかる車両用機器の取付構造について、上記実施形態を例にして説明したが、本発明は、上記実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。
例えば、駆動用バッテリやモータ、その他細部のスペック(形状、大きさ、レイアウト等)を適宜に変更することが可能である。
特願2012−223672号(出願日:2012年10月5日)の全内容は、ここに援用される。
本発明によれば、車体構成部材の衝撃吸収能力の低下を抑制しつつ、車両用機器が破損してしまうのをより確実に抑制することのできる車両用機器取付部材を提供することができる。
40 インバータ(車両用機器)
60 補機バッテリ(車両用機器)
81 フロントサイドメンバ(車体)
130 第1のブラケット(車体)
140 第2のブラケット
150 インバータ取付ユニット
160 補機バッテリ取付ユニット
181a、181b 締結部(取付部)

Claims (2)

  1. 車両用機器を車体に取り付ける車両用機器の取付構造であって、
    前記車両用機器は、電力供給部から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、当該インバータに接続されてインバータに電力を供給する補機バッテリと、を備え、
    前記インバータを有するインバータ取付ユニットが前記車体に取り付けられるとともに、前記補機バッテリを有する補機バッテリ取付ユニットが前記インバータ取付ユニットと隣り合うように前記車体に取り付けられており、
    前記補機バッテリ取付ユニットは、前記インバータ取付ユニットと前記車体との取付部を覆うように前記車体に取り付けられていることを特徴とする車両用機器の取付構造。
  2. 前記インバータ取付ユニットと前記車体との取付部が複数形成されており、複数の取付部のうち少なくとも1つの取付部が前記補機バッテリ取付ユニットによって覆われていることを特徴とする請求項1に記載の車両用機器の取付構造。
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