JP6763208B2 - 車載された電子機器 - Google Patents

Description

本明細書では、電子機器の車載構造を開示する。

トランスアクスルハウジング（以下、ＴＡハウジングという。）の上方に電子機器を搭載する場合がある。その電子機器は、ブラケットを介してＴＡハウジングに固定される。その電子機器は、おおむね、車両前方を向く面（以下では、前面という。）、車両後方を向く面（以下では、後面という。）と、車両側方を向く一対の面（以下では、一対の側面という。）を備えている。

特許文献１では、フロントブラケットとリアブラケットによって電子機器をＴＡハウジングに固定する。各ブラケットは略Ｌ字状となっており、フロントブラケットによって電子機器の前面をＴＡハウジングの上面に固定し、リアブラケットによって電子機器の後面をＴＡハウジングの上面に固定する。ブラケットと各部材は、ボルトにより締結される。

特開２０１４−１１４８７０号公報

特許文献１に開示される車載構造では、車両が前方衝突した際、ブラケットにはその厚み方向から衝突荷重が入力される。過度な衝突荷重が入力された場合、ブラケットがその荷重に耐えきれずに破壊され、電子機器が離脱してしまう虞がある。このため、ブラケットには、衝突時に破壊されない強度を有することが望まれる。一方で、ブラケットの強度が強すぎると、ブラケットを通じてＴＡハウジングに衝突荷重が入力され、ＴＡハウジングが破損する虞がある。

電子機器の離脱を防止し、ＴＡハウジングの破損を防止するためには、衝突荷重が入力した際にブラケットが変形し、その変形によって衝突エネルギーを吸収するのが有利である。

フロントブラケットによって電子機器の前面を固定し、リアブラケットによって電子機器の後面を固定する構造では、ブラケットの変形に要する力を調整し、ブラケットとＴＡハウジングの破損を防止できるように衝突エネルギーの吸収特性を調整するのが難しい。本明細書では、従来の車載構造と比較してブラケットの変形に要する力が調整しやすく、衝突エネルギーの吸収特性が改善されており、ブラケットとＴＡハウジングの破損を防止しやすい車載構造を提供する。

本明細書が開示する車載電子機器は、一対のサイドブラケットによってＴＡハウジングに固定されており、ＴＡハウジングの上方に位置している。電子機器は、車両の前後方向に延びる一対の側面を備えている。各サイドブラケットは、スリットが形成された板状であり、電子機器の各側面に固定されている。

この車載構造では、車両が衝突した際にブラケットにはブラケットの面内に沿った衝突荷重が入力され、ブラケットが変形する。電子機器がＴＡハウジングに対して後方へ変位する。ブラケットに形成するスリットの形状・本数等によって、ブラケットの変形に要する力を調整しやすい。すなわち、衝突エネルギーの吸収特性を調整しやすい。また、板状のブラケットは、その厚み方向から入力される荷重（すなわち、曲げ荷重）と比較して、面内方向から入力される荷重（すなわち、せん断荷重）に対する強度が強い。そのためにブラケットが破壊しない条件下で設定可能な変形に要する力を大きくとることができる。本構造によると、衝突エネルギーの吸収量が大きく、ブラケットとＴＡハウジングの破損を防止できる車載構造が提供される。

エンジンコンパートメント内の部品レイアウトの一例を示す斜視図である。 ＴＡハウジングと電力制御装置の側面図である。 ＴＡハウジングと電力制御装置の正面図である。 ブラケットに荷重が入力された際のＴＡハウジングと電力制御装置の側面図である。 図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。

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、走行用モータ３とエンジン９８の双方を備えたハイブリッド車１００に適用されている。図１にハイブリッド車１００のエンジンコンパートメント９０における部品レイアウトを示す。なお、図中の座標系は、Ｆ軸が車両前方を示しており、Ｖ軸が車両上方を示しており、Ｈ軸が車幅方向（車両側方）を示している。座標系の記号の意味は、以降の図においても同様である。

エンジンコンパートメント９０には、エンジン９８、電力制御装置２０（以下、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２０ともいう。）、ＴＡハウジング３０等が配置されている。エンジンコンパートメント９０には低電圧バッテリ９５など、他にも様々なデバイスが配置されているが、それらの説明は省略する。図１では、ＴＡハウジング３０やエンジン９８などの形状は模式化して描かれている。ＴＡハウジング３０は、走行用のモータ３と動力分配機構６とデファレンシャルギア４を収容している。

ＴＡハウジング３０に収容されている動力分配機構６は、エンジン９８の出力トルクとモータ３の出力トルクを合成／分配するギアセットである。動力分配機構６は、状況に応じて、エンジン９８の出力トルクを分割してデファレンシャルギア４とモータ３へ伝達する。ＴＡハウジング３０は、例えば、アルミニウムのダイキャスト、あるいは、削り出しで作られる。

エンジン９８とＴＡハウジング３０は、車幅方向で隣り合うように連結されている。エンジン９８とＴＡハウジング３０は、車両の構造強度を担保する２本のサイドメンバ９６の間に懸架されている。図１では、一方のサイドメンバ９６のみが描かれているが、図１においてエンジン９８の左下にも他方のサイドメンバが伸びている。

ＰＣＵ２０は、電源電力を走行用のモータ３の駆動電力に変換するデバイスである。より詳しくは、ＰＣＵ２０は、不図示の高電圧バッテリの電力を昇圧した後、交流に変換してモータ３へ供給する。ＰＣＵ２０は、また、モータ３が発電した交流電力を直流電力に変換し、さらに降圧する機能を有する。降圧された電力によって高電圧バッテリが充電される。

図２に示すように、ＰＣＵ２０は、ＴＡハウジング３０の上面３０ａとの間に隙間ＳＰを有して支持されている。ＰＣＵ２０は、その筐体の両側面（車両の進行方向（Ｆ軸）に沿う面であり、車幅方向（Ｈ軸方向）から見た面）がサイドブラケット１０によってそれぞれ支持されている。図１及び図２を参照して、ＴＡハウジング３０とＰＣＵ２０の関係を詳しく説明する。

ＰＣＵ２０とＴＡハウジング３０は、６本のパワーケーブル（不図示）により繋がっている。パワーケーブルは、ＰＣＵ２０からモータ３へ電力を送るためのワイヤーハーネスである。説明を省略したが、ＴＡハウジング３０には２個の三相交流モータが収容されており、６本のパワーケーブルは２組の三相交流を伝送する。ＴＡハウジング３０には２個のモータが収容されているが、以下では、その一方のモータ（モータ３）に着目して説明する。

先に述べたように、ＴＡハウジング３０には、モータ３と動力分配機構６とデファレンシャルギア４が収容されている。ＴＡハウジング３０の内部では、モータ３の出力軸３ａと動力分配機構６の主軸６ａとデファレンシャルギア４の主軸４ａが平行に並んでいる。それら３本の軸は車幅方向に伸びている。図２に示すように、３本の軸は、車幅方向から見て三角形をなすように配置されている。３本の軸の配置のため、ＴＡハウジング３０の上面３０ａは、前方が低く後方が高くなっている。このため、上面３０ａの上方に支持されるＰＣＵ２０は、前下がりに傾斜した姿勢で支持される。

ＰＣＵ２０は、一対のサイドブラケット１０，１０によりＴＡハウジング３０の上方に支持されている。一対のサイドブラケット１０，１０は、ＰＣＵ２０の筐体の側面２０ｂを支持している。ＰＣＵ２０の筐体の下面２０ａと、ＴＡハウジング３０の上面３０ａとの間には、隙間ＳＰが確保されている。

モータ３と動力分配機構６とデファレンシャルギア４は走行中に振動する。また、エンジン９８がＴＡハウジング３０に連結されているため、エンジン９８によってもＴＡハウジング３０が振動する。ＴＡハウジング３０の振動からＰＣＵ２０を保護するため、ＰＣＵ２０は、ＴＡハウジング３０の上方に隙間ＳＰを有して支持されている。

図２及び図３を参照して、サイドブラケット１０の詳細な構成を説明する。図３に示すように、一対のサイドブラケット１０，１０は、ＴＡハウジング３０の側面３０ｂに固定されている下部１１と、下部１１から上方へ伸びる接続部１２と、接続部１２の上端から上方へ伸びており、ＰＣＵ２０の筐体の側面２０ｂに連結される上部１３で構成されている。下部１１と接続部１２と上部１３とは、一枚の金属板で作られているが、説明の便宜上、それぞれを分けて説明する。下部１１は、ボルト５１によってＴＡハウジング３０の側面３０ｂに固定されている。上部１３は、ボルト５２によってＰＣＵ２０の側面２０ｂに固定されている。図２に示すように、サイドブラケット１０は、車両の進行方向に並んだ２個のボルト５１によってＴＡハウジング３０に固定されており、車両の進行方向に並んだ２個のボルト５２によってＰＣＵ２０に固定されている。サイドブラケット１０は、金属板（鋼板）のプレス加工によって作られている。なお、図１及び図２には、一方のサイドブラケット１０のみが描かれているが、反対側の側面にも他方のサイドブラケット１０が配置されている。

図２に示すように、それぞれのサイドブラケット１０の接続部１２には、複数のスリット１５が形成されている。スリット１５の数、形状等は特に限定されるものではないが、本実施例では、スリット１５は各サイドブラケット１０に５つずつ形成されており、各スリット１５はＰＣＵ２０の下面２０ａに対する垂線方向に伸びるように形成されている。

次に、図４及び図５を参照して、サイドブラケット１０の効果について説明する。図４は、図２のサイドブラケット１０に衝突荷重Ｗが入力された際のＴＡハウジング３０とＰＣＵ２０の側面図である。図中の座標系は、ＸＹ平面をＰＣＵ２０の下面２０ａと平行にした座標系である。ＰＣＵ２０は前下がりに傾斜しているため、Ｘ軸は水平方向を指していないことに留意されたい。ただし、ＰＣＵ２０の傾斜はわずかであるので、Ｘ軸正方向を車両前方とし、Ｚ軸正方向を車両上方として説明する。また、説明を簡単にするために、衝突荷重ＷはＸ軸に沿ってサイドブラケット１０に入力されるとする。

ハイブリッド車１００が前方衝突すると、サイドブラケット１０には、衝突荷重Ｗが入力される。サイドブラケット１０は、ＸＺ平面に沿うように伸びる板状に形成されている。このため、サイドブラケット１０に入力される衝突荷重Ｗは、図５に示すように、せん断荷重となる。従来の車載構造（すなわち、ブラケットに厚み方向から荷重が入力される構造）では、衝突荷重を曲げ荷重として受けることとなる。ブラケットは、曲げ荷重よりせん断荷重に対して強度的に強い構造であるため、従来の車載構造と比較して、サイドブラケット１０によって保持できる衝突荷重を大きくすることができる。すなわち、衝突エネルギーの吸収量を大きくすることができる。

さらに、本実施例のサイドブラケット１０にはスリット１５が形成されている。スリット１５を形成することによって、スリットが形成されていないブラケットと比較して、断面係数が小さくなる。断面係数とは、構造材（すなわち、サイドブラケット１０）に生じる曲げ応力の大きさを計算する基準として、断面の形状から算出する係数である。断面係数を小さくすると曲げ応力が大きくなる。すなわち、構造材の断面係数が小さいほど曲げ易くなる。

衝突荷重Ｗが入力される際に、２つのボルト５１を結ぶ線を軸線として、サイドブラケット１０に曲げモーメントＭ（図４参照）が発生する。上述したように、サイドブラケット１０は、スリット１５によってその断面係数が小さくなっている。したがって、衝突荷重Ｗが入力されると、サイドブラケット１０の接続部１２が下部１１を起点として後方に変形し、その上部１３に固定されているＰＣＵ２０はこれに伴い後方へ移動する。これにより、ＴＡハウジング３０に入力される衝突荷重を低減しつつ、大きな衝突エネルギーを吸収することができる。したがって、大きな衝突荷重Ｗが入力された場合であっても、ＴＡハウジング３０が損傷することを抑制することができる。なお、スリット１５の形状や面積、材料等を調整することで、ＰＣＵ２０が変位可能な範囲内において、サイドブラケット１０が保持可能な衝突荷重の大きさ及び吸収可能な衝突エネルギーを所望の範囲にコントロールすることができる。

実施例の電力制御装置２０が、請求項の「電子機器」の一例に相当する。

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するものであり、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。

３：モータ
４：デファレンシャルギア
６：動力分配機構
１０：サイドブラケット
１１：下部
１２：接続部
１３：上部
１５：スリット
２０：電力制御装置
３０：ＴＡハウジング
５１，５２：ボルト
１００：ハイブリッド車

Claims (1)

1. 一対のサイドブラケットによってトランスアクスルハウジングに固定されている電子機器であり、
   前記電子機器は、車両の前後方向に延びる一対の側面を備えており、
   各サイドブラケットは、前記トランスアクスルハウジングに固定される下部と、前記電子機器の前記各側面に固定される上部と、前記下部と前記上部を接続する接続部と、を有する板状であり、
   前記接続部にスリットが形成されている、
   車載電子機器。

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