JP6699491B2 - 電気機器の車載構造 - Google Patents

Description

本明細書は、高電圧ケーブルが接続されている電気機器の車載構造を開示する。

電気自動車は、走行用モータを駆動するための電源と、カーオーディオなどのいわゆる補機を駆動するための電源を備える。２つの電源を区別するため、本明細書では、前者を高電圧電源と称する。また、高電圧電源の電力を伝送するケーブルを高電圧ケーブルと称する。一般に、高電圧電源の電圧は、１００ボルト以上である。

高電圧ケーブルが接続されている電気機器が車両の後部空間に搭載されることがある。例えば、特許文献１、２には、後輪を駆動するモータ用のインバータ（リアインバータ）を車両の後部空間に搭載した電気自動車が開示されている。リアインバータに接続される高電圧ケーブルは、高電圧電源からの電力供給のためのケーブルと、交流に変換した電力をモータに伝送するケーブルである。

特許文献１には、車両が後方から衝突されたときにリアインバータと高電圧ケーブルの接続箇所を保護する技術も開示されている。特許文献１の技術では、リアインバータと高電圧ケーブルの接続箇所がリアクロスメンバよりも前方に位置するように、リアインバータを配置する。後方から別の車両が衝突した際、リアクロスメンバが、リアインバータと高電圧ケーブルの接続箇所を保護する。なお、説明の便宜上、車両が後方から衝突されることを、以下では、後突と称する。

特開２０１１−１１６２５０号公報 特開２０１４−０８２１６７号公報

接続箇所がリアクロスメンバの前方に位置していても、衝突の衝撃でリアインバータが車体から外れてしまうと、高電圧ケーブルが引きちぎられてしまうおそれがある。リアインバータを車体に強固に固定すればよいが、それではコストが嵩む。そもそも、リアインバータがリアクロスメンバよりも後方に位置していると、後突の衝撃でリアインバータの筐体が破損して内部の高電圧部品が露出するおそれもある。本明細書は、低コストで、後突の衝撃からリアインバータを保護するとともに、高電圧ケーブルがリアインバータから引きちぎられる可能性を低減する技術を提供する。なお、本明細書が開示する技術は、リアインバータに限られない。車両後部空間に搭載されており、高電圧ケーブルが接続されている電気機器に適用することができる。

本明細書が開示する車載構造は、次の特徴を備える。電気機器の筐体の後部に高電圧ケーブルが接続されている。電気機器は、その筐体から車両前方へ延びている前方突起と車両後方へ延びている複数の後方突起を備えている。車両の後部空間にて、固定手段によって前方突起と後方突起が車体に固定されている。固定手段の典型はボルトである。この車載構造には、次のブラケットが用いられている。ブラケットは、複数の後方突起のうち高電圧ケーブルの筐体への接続箇所に最も近い後方突起の上方を後方突起との間に隙間を有して覆うとともに、後方突起の両側で車体に固定されている。前方突起の上方には、前方突起が車体から外れたときにその前方突起の上方への動きを規制するブラケットが備えられていない。

上記のブラケットは、次の作用効果を奏する。即ち、後突の際、衝撃と車体の変形により全ての固定手段が外れると、電気機器が車体から浮き上がろうとする。そのとき、後方突起がブラケットに引っ掛かり上方への移動が規制される。前方突起は上方へ移動する。従って、車幅方向からみて、ブラケットが軸となって電気機器が回転する。ブラケットにより複数の後方突起の一方の上方への移動が規制され、他の後方突起は上方への移動が規制されない。従って、車両前後方向からみてもブラケットが軸となって電気機器が回転する。電気機器を回転させることで、衝突の衝撃を緩和し、電気機器が受けるダメージを軽減する。さらにこのとき、高電圧ケーブルとの接続箇所は、回転軸となるブラケットの近傍に位置するので接続箇所が大きく移動することがなく、高電圧ケーブルの破断が阻止される。上記の車載構造は、電気機器を強固に固定するのではなく、電気機器が車体から離脱したときに電気機器の回転動作を許容することで衝突の衝撃を緩和するとともに、高電圧ケーブルとの接続箇所の大きな移動を阻止し、接続箇所の破断を防止する。上記の車載構造は、従来の車載構造にブラケットを加えるだけでよいので低コストで実現することができる。なお、後方突起が車幅方向に複数設けられている場合であっても、少なくとも高電圧ケーブルとの接続箇所に最も近い後方突起に対してブラケットが備えられていれば、上記の作用効果を奏することが期待できる。複数の後方突起の全てにブラケットを備える場合、車両前後方向からみてインバータは回転しないが、車幅方向からみてインバータは回転する。それゆえ、全ての後方突起にブラケットを備える場合であっても、衝撃緩和効果が期待できるとともに、高電圧ケーブルの破断防止も期待できる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の車載構造を採用した自動車の後部の側面図である。 リアインバータ付近の平面図である。 Ｕ字ブラケットの斜視図である。 図２のIV−IV線に沿った断面図である。 右後方突起が外れた状態の断面図である。 Ｕ字ブラケットの作用を説明する右側面図である。 Ｕ字ブラケットの作用を説明する後面図である。

図面を参照して実施例の車載構造を説明する。実施例の車載構造は、電気自動車１００に適用されている。電気自動車１００は、前輪を駆動するメインモータと、後輪を駆動するリアモータを備えている。主たる駆動源はメインモータであり、リアモータは、補助駆動源である。リアモータは、車両を一時的に四輪駆動状態にする。滑りやすい路面や勾配の厳しい坂路を登坂するとき、電気自動車はリアモータを駆動する。

実施例の車載構造は、高電圧バッテリの電力を交流に変換し、リアモータに供給するリアインバータ１０に適用されている。図１に電気自動車１００の後部の側面図を示す。なお、図では、リアモータと高電圧バッテリの図示は省略している。リアインバータ１０は、車両の後部空間Ｓｐに搭載されている。リアインバータ１０は、リアフロアパネル３に固定されている。図の座標系のＦｒ軸が車両前方を示しており、Ｖ軸が上方を示しており、Ｈ軸は車幅方向を示している。全ての図において、座標の各軸の意味は同じである。

図２に、リアインバータ１０の付近の平面図を示す。リアインバータ１０は、その筐体１１から前方へ延びる１個の前方突起１２と、筐体１１から後方へ延びる２個の後方突起１３ａ、１３ｂを備えている。また、筐体１１の後部右側方から、高電圧ケーブル１７が延びている。高電圧ケーブル１７は、不図示の高電圧バッテリに接続されており、リアモータ駆動用の電力をリアインバータ１０へ供給する。

リアインバータ１０は、前方突起１２と後方突起１３ａ、１３ｂにボルト１４が挿通され、リアフロアパネル３（車体）に固定されている。また、２個の後方突起１３ａ、１３ｂのうち、高電圧ケーブル１７に近い右後方突起１３ａの付近には、Ｕ字ブラケット１５がボルト１６で車体に固定されている。

図３にＵ字ブラケット１５の斜視図を示す。Ｕ字ブラケット１５は、中央のＵ字湾曲部１５ａと、Ｕ字の両先端から水平方向に延びている水平リブ１５ｂを備えている。水平リブ１５ｂには、Ｕ字ブラケット１５をリアフロアパネル３（車体）に固定するボルト１６を挿通する貫通孔１５ｃが設けられている。図２に示すように、Ｕ字ブラケット１５は、右後方突起１３ａの車幅方向の両側でボルト１６によりリアフロアパネル３（車体）に固定されている。

図２のIV−IV線に沿った断面を図４に示す。Ｕ字ブラケット１５は、中央のＵ字湾曲部１５ａの内側に右後方突起１３ａが収まるように、Ｕ字の底を上にするとともにＵ字の両先端を下にしてリアフロアパネル３に固定されている。また、Ｕ字ブラケット１５のＵ字湾曲部１５ａと右後方突起１３ａの間には、空隙が確保されている。

右後方突起１３ａには、上下方向に貫通する貫通孔１９が設けられており、その貫通孔１９に防振ブッシュ２０が圧入されている。防振ブッシュ２０は、リアインバータ１０を車両振動から保護するために備えられている。防振ブッシュ２０は、インナーリング２３と、インナーリング２３と同軸でインナーリング２３の外周を覆うアウターリング２１と、インナーリング２３とアウターリング２１の間に挟まれている防振ゴム２２で構成される。インナーリング２３がボルト１４でリアフロアパネル３（車体）に固定される。アウターリング２１が右後方突起１３ａの貫通孔１９に圧入される。左後方突起１３ｂ、前方突起１２も、図４に示す防振ブッシュ２０を介してリアフロアパネル３に固定されている。

リアインバータ１０を車両振動から保護するため、リアインバータ１０を直接にリアフロアパネル３に固定せず、先に述べたように、リアインバータ１０は、防振ブッシュ２０を介してリアフロアパネル３に固定されている。防振ブッシュ２０は、同軸の２重の筒（インナーリング２３とアウターリング２１）の軸線を上下方向に向けており、アウターリング２１に右後方突起１３ａ（及び、左後方突起１３ｂと前方突起１２）が圧入されている。それゆえ、強い衝撃を受けると、全ての突起が防振ブッシュ２０から外れ、リアインバータ１０がリアフロアパネル３から離脱する。図５に、圧入が外れた状態の右後方突起１３ａとＵ字ブラケット１５の断面図を示す。リアインバータ１０がリアフロアパネル３から離脱すると、符号Ｐが示す箇所で、右後方突起１３ａはＵ字ブラケット１５のＵ字湾曲部１５ａの内側と接触し、上方への移動が規制される。左後方突起１３ｂと前方突起１２はそれらの上方への移動を規制するブラケットを伴っていないので、リアインバータ１０は図５の矢印Ｆの方向へ移動する。後突の際、強い衝撃を受けるとリアインバータ１０は、右後方突起１３ａを軸に回転するように動く。

後突時のリアインバータ１０の回転の様子を図６と図７を参照して説明する。図６は、リアインバータ１０を右側から見た側面図であり、図７はリアインバータ１０を後方からみた後面図である。図１、図２と異なり、図３では図の右側が車両前方に相当することに留意されたい。後突の際、後方からの衝撃と、リアフロアパネル３（車体）の変形により、全ての突起がリアフロアパネル３（車体）から外れるおそれがある。また、実施例の車載構造は、リアインバータ１０の前方を１か所（前方突起１２）で固定し、後方を２か所（後方突起１３ａ、１３ｂ）で固定する。それゆえ、後突の際、前方突起１２が先に外れる可能性が高い。

図６に示すように、右後方突起１３ａはＵ字ブラケット１５の内側に当接し、上方への移動が規制される。一方、前方突起１２はＵ字ブラケットを伴わないため、上方への移動が規制されない。その結果、リアインバータ１０は図６の矢印Ａが示すように、仮想線１０ａのごとく回転する。高電圧ケーブル１７は筐体１１の後部右側面に接続されている。それゆえ、右後方突起１３ａを軸にリアインバータ１０が回転するとき、高電圧ケーブル１７の接続箇所は短い距離しか移動しない。

また、図７に示すように、左後方突起１３ｂは、その上方への移動を規制するＵ字ブラケットを伴わないため、上方への移動が規制されない。その結果、リアインバータ１０は、図７の矢印Ｂが示すように、仮想線１０ｂのごとく回転する。高電圧ケーブル１７は筐体１１の後部右側面に接続されているため、車両前後方向からみたときでも、高電圧ケーブル１７の接続箇所は短い距離しか移動しない。後突時、リアインバータ１０がリアフロアパネル３（車体）から離脱してリアインバータ１０が移動する際、高電圧ケーブル１７との接続箇所も大きく移動すると、高電圧ケーブル１７が引きちぎられるおそれがある。しかし、実施例の車載構造２では、高電圧ケーブル１７との接続箇所の近傍に位置する右後方突起１３ａにＵ字ブラケット１５を備えることで、リアインバータ１０がリアフロアパネル３（車体）から離脱したときでも接続箇所の移動距離は短い。それゆえ、後突の際、高電圧ケーブル１７が筐体１１から引きちぎられる可能性は小さい。

また、後突の際、リアインバータ１０は、リアフロアパネル３（車体）から離脱することで、衝突の衝撃が緩和される。実施例の車載構造２は、リアインバータ１０を強固に車体に固定するのではなく、車体からの離脱を前提に、Ｕ字ブラケット１５でその移動距離を抑える。衝突時にリアインバータ１０の離脱を許容することで、リアインバータ１０に加わる衝撃を緩和するとともに、その移動距離を抑えることで、他のデバイスと強く衝突することから保護する。さらに、上記したように、高電圧ケーブル１７との接続箇所の移動距離を抑えることで、高電圧ケーブル１７が引きちぎられることを防止する。

実施例の車載構造２は、従来の車載構造に簡素な形状のＵ字ブラケット１５を付加するだけの簡単な構造である。従って、実施例の車載構造２は、低コストで実現できる。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。高電圧ケーブル１７がリアインバータ１０の後部左側面に接続されている場合には、Ｕ字ブラケット１５は左後方突起１３ｂを覆うように取り付けられる。２個の後方突起１３ａ、１３ｂの夫々にＵ字ブラケット１５を取り付けてもよい。その場合、衝突時に車両前後方向からみてリアインバータ１０は回転しないが、車幅方向からみてリアインバータ１０は回転する。リアインバータ１０が車体から離脱して回転することで、衝突の衝撃緩和が期待できる。また、高電圧ケーブル１７の接続箇所の移動距離が抑えられる効果も期待できる。

実施例の車載構造２は、リアモータに交流を供給するリアインバータ１０に適用されている。本明細書が開示する技術は、リアインバータ１０への適用に限られない。高電圧ケーブル（１００ボルト以上の電圧が印加されるケーブル）が接続されている電気機器に適用が可能である。

実施例のブラケットはＵ字形状であったが、突起を覆うブラケットは、一部が切り欠かれたドーム状であってもよい。切欠部分を突起が通過し、突起の一部がドームにより覆われる態様であってもよい。

実施例のボルト１４が請求項の「固定手段」の一例に相当する。固定手段は、ボルトに限定されず、例えば、溶接やリベットであってもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：車載構造
３：リアフロアパネル
１０：リアインバータ
１１：筐体
１２：前方突起
１３ａ：右後方突起
１３ｂ：左後方突起
１４、１６：ボルト
１５：Ｕ字ブラケット
１５ａ：Ｕ字湾曲部
１５ｂ：水平リブ
１５ｃ：貫通孔
１７：高電圧ケーブル
１９：貫通孔
２０：防振ブッシュ
２１：アウターリング
２２：防振ゴム
２３：インナーリング
１００：電気自動車

Claims (1)

1. 高電圧ケーブルが接続されている電気機器の車両後部空間への車載構造であり、
   前記電気機器の筐体の後部に前記高電圧ケーブルが接続されており、
   前記電気機器は、前記筐体から車両前方へ延びている前方突起と車両後方へ延びている複数の後方突起を備えているとともに、固定手段によって前記前方突起と前記後方突起が車体に固定されており、
   複数の前記後方突起のうち前記高電圧ケーブルの前記筐体への接続箇所に最も近い後方突起の上方を前記後方突起との間に隙間を有してブラケットが覆っているとともに当該ブラケットは前記後方突起の両側で前記車体に固定されており、
   前記前方突起の上方には当該前方突起が前記車体から外れたときに当該前方突起の上方への動きを規制するブラケットが備えられていない、電気機器の車載構造。

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