JP6769388B2 - Vehicle front structure - Google Patents

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Description

本発明は、車両前部構造に関する。 The present invention relates to a vehicle front structure.

車両の前部にあるモータルーム(エンジンコンパートメント)内に燃料電池を搭載するとともに、燃料電池に隣接させて高電圧ユニット(高電圧部品)を配置した車両前部構造を開示している。 It discloses a vehicle front structure in which a fuel cell is mounted in a motor room (engine compartment) at the front of the vehicle and a high-voltage unit (high-voltage component) is arranged adjacent to the fuel cell.

しかし、上記公報開示の技術には、つぎの問題点がある。
車両の衝突時における燃料電池と高電圧部品との干渉について記載がない。そのため、車両の衝突時における高電圧部品の破損を抑制する点において改善の余地がある。
However, the technique disclosed in the above publication has the following problems.
There is no description about the interference between the fuel cell and high-voltage parts in the event of a vehicle collision. Therefore, there is room for improvement in suppressing damage to high-voltage parts in the event of a vehicle collision.

特開2014−83875号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-83875

本発明の目的は、車両の衝突時における高電圧部品の破損を従来よりも抑制できる、車両前部構造を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vehicle front structure capable of suppressing damage to high-voltage parts at the time of a vehicle collision.

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) 車両前部に設けられる燃料電池と、
少なくとも2つのブロックを上下方向に重ねて配置し上下方向に隣り合うブロック同士を互いに結合したブロック部を有する高電圧部品と、
を有し、
前記高電圧部品のブロック部の前記燃料電池側の側面に、配線保護のために配置したブラケットが設けられており、該ブラケットは、前記隣り合うブロック同士の結合部に対向するフランジを有する、車両前部構造。
The present invention that achieves the above object is as follows.
(1) The fuel cell installed at the front of the vehicle and
A high-voltage component having a block portion in which at least two blocks are arranged vertically and adjacent blocks are connected to each other in the vertical direction.
Have,
A bracket arranged for wiring protection is provided on the side surface of the block portion of the high-voltage component on the fuel cell side, and the bracket has a flange facing the joint portion between the adjacent blocks. Front structure.

上記(1)の車両前部構造によれば、つぎの効果を得ることができる。
高電圧部品のブロック部の燃料電池側の側面に、ブラケットが設けられており、このブラケットが、ブロック部の隣り合うブロック同士の結合部に対向するフランジを有する。そのため、車両の前面衝突時であって燃料電池からの荷重が高電圧部品に伝わる時、燃料電池からの荷重を、ブラケットのフランジを介してブロック同士の結合部に伝達させることができる。ここで、一般的にブロック同士の結合部(ブロック同士の境目)は、他の部位に比べて板厚が厚くされている。よって、燃料電池からの荷重を、板厚が厚い箇所(高剛性箇所)で受け持つことができる。その結果、車両の衝突時における高電圧部品の破損を効果的に抑制できる。
According to the vehicle front structure of (1) above, the following effects can be obtained.
A bracket is provided on the side surface of the block portion of the high-voltage component on the fuel cell side, and this bracket has a flange facing the joint portion between adjacent blocks of the block portion. Therefore, when the load from the fuel cell is transmitted to the high-voltage component at the time of a frontal collision of the vehicle, the load from the fuel cell can be transmitted to the joint portion between the blocks via the flange of the bracket. Here, in general, the joint portion between blocks (the boundary between blocks) is thicker than other portions. Therefore, the load from the fuel cell can be handled at a thick plate (high rigidity). As a result, damage to high-voltage components during a vehicle collision can be effectively suppressed.

本発明実施例の車両前部構造の概略平面図である。It is a schematic plan view of the vehicle front structure of the Example of this invention. 本発明実施例の車両前部構造における、高電圧部品とブラケットを燃料電池側から見たときの概略側面図である。It is a schematic side view when the high voltage component and the bracket in the vehicle front structure of the Example of this invention are seen from the fuel cell side. 本発明実施例の車両前部構造における、高電圧部品とブラケットの概略斜視図である。It is the schematic perspective view of the high voltage component and the bracket in the vehicle front structure of the Example of this invention. 図2のA−A線拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 図2のB−B線拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 本発明実施例の車両前部構造の、燃料電池からの荷重が高電圧部品に負荷されたときにおける概略平面図である。It is a schematic plan view of the vehicle front structure of the embodiment of the present invention when a load from a fuel cell is applied to a high voltage component.

以下に、図面を参照して、本発明実施例の車両前部構造10を説明する。なお、図中UPは上方を示し、FRは車両前方を示し、OUTは車両幅方向外側を示す。なお、以下、特に説明する場合を除き、上下、前後の各方向は、それぞれ、車両の上下、前後の各方向を表すものとする。 The vehicle front structure 10 of the embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the figure, UP indicates the upper side, FR indicates the front of the vehicle, and OUT indicates the outside in the vehicle width direction. Unless otherwise specified below, each of the up-down and front-rear directions shall represent the up-down and front-rear directions of the vehicle, respectively.

車両前部構造10は、図1に示すように、燃料電池20と、高電圧部品30と、ブラケット40と、を有する。 As shown in FIG. 1, the vehicle front structure 10 includes a fuel cell 20, a high voltage component 30, and a bracket 40.

燃料電池20は、燃料電池スタックを含み、さらには燃料電池のガス系(燃料ガス、酸化ガス、ガス供給系、ガス排出系、ガス循環系)および燃料電池の冷媒系(冷媒循環系)を含んでおり、それゆえ、燃料電池ユニット(高電圧ユニット)といってもよい。 The fuel cell 20 includes a fuel cell stack, and further includes a fuel cell gas system (fuel gas, oxide gas, gas supply system, gas discharge system, gas circulation system) and a fuel cell refrigerant system (fuel cell circulation system). Therefore, it can be called a fuel cell unit (high voltage unit).

燃料電池20は、車両前部に設けられる車両のエンジンコンパートメント(モータルームといってもよい)50に搭載されている。燃料電池20は、エンジンコンパートメント50と車室とを隔てるダッシュパネル51より前方で、エンジンコンパートメント50内における左右両側で前後方向に延びる一対のフロントサイドメンバ52の間に搭載されている。 The fuel cell 20 is mounted in the engine compartment (which may be called a motor room) 50 of the vehicle provided at the front of the vehicle. The fuel cell 20 is mounted in front of the dash panel 51 that separates the engine compartment 50 from the passenger compartment, and is mounted between a pair of front side members 52 extending in the front-rear direction on both the left and right sides in the engine compartment 50.

フロントサイドメンバ52より車幅方向外側かつ上側には、前後方向に延びるエプロンアッパメンバ53が配置されている。そして、フロントサイドメンバ52とエプロンアッパメンバ53との間にわたってサスペンションタワー54が配置されている。 An apron upper member 53 extending in the front-rear direction is arranged outside and above the front side member 52 in the vehicle width direction. A suspension tower 54 is arranged between the front side member 52 and the apron upper member 53.

高電圧部品30は、たとえば、燃料電池20が発生させる直流電力を交流電力に変換するインバータである。高電圧部品30は、エンジンコンパートメント50に配置されている。高電圧部品30は、サスペンションタワー54の後側かつダッシュパネル51の前側で、フロントサイドメンバ52上に配置されている。高電圧部品30は、燃料電池20の後端部の車幅方向外側面21に対向する位置またはその近傍に配置されており、該車幅方向外側面21から車幅方向外側に間隔をおいて配置されている。高電圧部品30は、たとえば、サスペンションタワー54、エプロンアッパメンバ53、フロントサイドメンバ52などに、取付け部30aにて固定して取付けられている。 The high-voltage component 30 is, for example, an inverter that converts DC power generated by the fuel cell 20 into AC power. The high voltage component 30 is located in the engine compartment 50. The high voltage component 30 is arranged on the front side member 52 on the rear side of the suspension tower 54 and on the front side of the dash panel 51. The high-voltage component 30 is arranged at or near a position facing the outer surface 21 in the vehicle width direction at the rear end of the fuel cell 20, and is spaced outward from the outer surface 21 in the vehicle width direction in the vehicle width direction. Have been placed. The high-voltage component 30 is fixedly attached to, for example, the suspension tower 54, the apron upper member 53, the front side member 52, or the like by the attachment portion 30a.

高電圧部品30は、図2、図3に示すように、ブロック部32を有する。ブロック部32は、少なくとも2つの金属製のブロック31を上下方向に重ねて配置し上下方向に隣り合うブロック31同士を互いに結合したものからなる。ブロック31は、少なくとも2つ以上設けられていればよい。以下、本発明実施例および図示例では、ブロック31が上中下の3ブロック31a、31b、31cからなる場合を例にとって説明する。 The high voltage component 30 has a block portion 32 as shown in FIGS. 2 and 3. The block portion 32 is formed by arranging at least two metal blocks 31 stacked in the vertical direction and connecting the blocks 31 adjacent to each other in the vertical direction to each other. At least two or more blocks 31 may be provided. Hereinafter, in the examples of the present invention and the illustrated examples, the case where the block 31 is composed of the upper, middle, and lower three blocks 31a, 31b, and 31c will be described as an example.

上中下の3つのブロック31a、31b、31cは、それぞれ、鋳造品である。上ブロック31aは、3つのブロック31のうち最も上側にあるブロックであり、中ブロック31bは、3つのブロック31のうち真中にあるブロックであり、下ブロック31cは、3つのブロック31のうち最も下側にあるブロックである。上ブロック31aと中ブロック31bは、上下方向に隣り合っており、互いに結合されている。中ブロック31bと下ブロック31cは、上下方向に隣り合っており、互いに結合されている。そして、上中下の3つのブロック31a、31b、31cで、単一のブロック部32を構成する。 The upper, middle, and lower blocks 31a, 31b, and 31c are cast products, respectively. The upper block 31a is the uppermost block of the three blocks 31, the middle block 31b is the middle block of the three blocks 31, and the lower block 31c is the lowest of the three blocks 31. It is a block on the side. The upper block 31a and the middle block 31b are adjacent to each other in the vertical direction and are connected to each other. The middle block 31b and the lower block 31c are adjacent to each other in the vertical direction and are connected to each other. Then, the upper, middle, and lower three blocks 31a, 31b, and 31c form a single block portion 32.

上ブロック31aと中ブロック31bとは、上ブロック31aの下端部と中ブロック31bの上端部とを互いに締結等することで互いに結合されている。また、中ブロック31bと下ブロック31cとは、中ブロック31bの下端部と下ブロック31cの上端部とを互いに締結等することで互いに結合されている。上下方向に隣り合うブロック31同士の結合部34におけるブロック板厚は、図4に示すように、(i)締結荷重に耐える必要がある、(ii)締結のために外向きフランジ等を設ける必要がある、等のため、一般的に、その他のブロック部分(図5参照)に比べて厚肉とされている。そのため、結合部34の剛性は、その他のブロック部分に比べて高められている。 The upper block 31a and the middle block 31b are connected to each other by fastening the lower end portion of the upper block 31a and the upper end portion of the middle block 31b to each other. Further, the middle block 31b and the lower block 31c are connected to each other by fastening the lower end portion of the middle block 31b and the upper end portion of the lower block 31c to each other. As shown in FIG. 4, the block plate thickness at the joint portion 34 between the blocks 31 adjacent to each other in the vertical direction needs to withstand (i) the fastening load, and (ii) needs to be provided with an outward flange or the like for fastening. In general, it is thicker than the other block portions (see FIG. 5). Therefore, the rigidity of the joint portion 34 is higher than that of the other block portions.

図1に示すように、上中下の3つのブロック31a、31b、31cで構成されるブロック部32は、平面視で、略矩形状であり長手方向Lと該長手方向と直交する方向である短手方向Sを有する。長手方向Lは、車幅方向と略平行な方向であり、車幅方向から10°程度だけ、車幅方向中央側が車幅方向外側より前側に傾いた方向である。短手方向Sは、車両前後方向と略平行な方向であり、車両前後方向から10°程度だけ、前側が後側より車幅方向外側に傾いた方向である。図2、図3に示すように、ブロック部32は、燃料電池20側から見た側面視で、下端部とその近傍がその他の部分に比べて幅狭とされているが略矩形状である。 As shown in FIG. 1, the block portion 32 composed of the three upper, middle, and lower blocks 31a, 31b, and 31c has a substantially rectangular shape in a plan view, and has a longitudinal direction L and a direction orthogonal to the longitudinal direction. It has a lateral direction S. The longitudinal direction L is a direction substantially parallel to the vehicle width direction, and is a direction in which the central side in the vehicle width direction is inclined forward from the outside in the vehicle width direction by about 10 ° from the vehicle width direction. The lateral direction S is a direction substantially parallel to the vehicle front-rear direction, and is a direction in which the front side is inclined outward in the vehicle width direction from the rear side by about 10 ° from the vehicle front-rear direction. As shown in FIGS. 2 and 3, the block portion 32 has a substantially rectangular shape, although the lower end portion and its vicinity are narrower than the other portions when viewed from the side of the fuel cell 20. ..

ブロック部32が平面視においても側面視においても略矩形状であるため、ブロック部32の形状は、略直方体状である。そして、車幅方向中央側の側面である燃料電池20側の側面(以下、燃料電池対向面という)32aが、燃料電池20の後端部の車幅方向外側面21に対向している。そのため、ブラケット40を介した燃料電池20からの荷重は、ブロック部32の角部ではない側面21部位にかかる。 Since the block portion 32 has a substantially rectangular shape in both a plan view and a side view, the shape of the block portion 32 is a substantially rectangular parallelepiped shape. The side surface on the fuel cell 20 side (hereinafter referred to as the fuel cell facing surface) 32a, which is the side surface on the center side in the vehicle width direction, faces the outer surface 21 in the vehicle width direction at the rear end of the fuel cell 20. Therefore, the load from the fuel cell 20 via the bracket 40 is applied to the side surface 21 portion of the block portion 32, which is not the corner portion.

ブラケット40は、高電圧部品30のブロック部32の燃料電池対向面32aに固定して取付けられている。ブラケット40は、高電圧部品30から延びる図示略の配線の保護のために設けられている。ブラケット40は、燃料電池20から離れた位置に設けられている。ブラケット40は、たとえば、金属製プレス成形品であり、板金をプレス曲げ加工して成形されている。 The bracket 40 is fixedly attached to the fuel cell facing surface 32a of the block portion 32 of the high voltage component 30. The bracket 40 is provided to protect the wiring (not shown) extending from the high voltage component 30. The bracket 40 is provided at a position away from the fuel cell 20. The bracket 40 is, for example, a metal press-molded product, and is formed by press-bending a sheet metal.

ブラケット40は、板状部41と、板状部41の前後両端部からブロック部32の燃料電池対向面32aに向って延びる一対の延び部42と、ブロック部32の燃料電池対向面32aに取付けられる取付け部43と、フランジ44と、を有する。 The bracket 40 is attached to the plate-shaped portion 41, a pair of extending portions 42 extending from both front and rear ends of the plate-shaped portion 41 toward the fuel cell facing surface 32a of the block portion 32, and the fuel cell facing surface 32a of the block portion 32. It has a mounting portion 43 to be mounted and a flange 44.

板状部41は、ブロック部32の燃料電池対向面32aに対して略平行な板部分である。板状部41は、ブロック部32の燃料電池対向面32aとの間に隙間を有している。延び部42は、板状部41から、板状部41および燃料電池対向面32aの面直方向に延びている。延び部42の延び方向先端部は、燃料電池対向面32aに接触していてもよく非接触であってもよい。 The plate-shaped portion 41 is a plate portion substantially parallel to the fuel cell facing surface 32a of the block portion 32. The plate-shaped portion 41 has a gap between the block portion 32 and the fuel cell facing surface 32a. The extending portion 42 extends from the plate-shaped portion 41 in the direction perpendicular to the plane of the plate-shaped portion 41 and the fuel cell facing surface 32a. The extension-direction tip of the extension 42 may be in contact with or non-contact with the fuel cell facing surface 32a.

取付け部43は、延び部42の延び方向先端部から折れ曲がって燃料電池対向面32aと略平行な方向に延びている。取付け部43は、1個のみ設けられていてもよく、2個以上(複数)設けられていてもよい。取付け部43は、ブロック部32の燃料電池対向面32aに締結等で固定されており、これにより、ブラケット40はブロック部32の燃料電池対向面32aに固定して取付けられる。 The mounting portion 43 is bent from the extending direction tip portion of the extending portion 42 and extends in a direction substantially parallel to the fuel cell facing surface 32a. Only one mounting portion 43 may be provided, or two or more (plural) mounting portions 43 may be provided. The mounting portion 43 is fixed to the fuel cell facing surface 32a of the block portion 32 by fastening or the like, whereby the bracket 40 is fixedly mounted to the fuel cell facing surface 32a of the block portion 32.

フランジ44は、延び部42の延び方向先端部から折れ曲がって燃料電池対向面32aと略平行な方向に延びている。フランジ44は、燃料電池対向面32aに接触していてもよく非接触であってもよい。フランジ44は、取付け部43とは異なる位置に設けられている。フランジ44は、上下方向に隣り合うブロック31同士の結合部34に対向する位置に設けられている。フランジ44は、(i)上ブロック31aと中ブロック31bとの結合部34に対向する位置に設けられていてもよく、(ii)中ブロック31bと下ブロック31cとの結合部34に対向する位置に設けられていてもよく、(iii)上ブロック31aと中ブロック31bとの結合部34に対向する位置と、中ブロック31bと下ブロック31cとの結合部34に対向する位置と、の両方に設けられていてもよい。フランジ44は、一対の延び部42の、片方のみに設けられていてもよく両方に設けられていてもよい。 The flange 44 is bent from the tip of the extending portion 42 in the extending direction and extends in a direction substantially parallel to the fuel cell facing surface 32a. The flange 44 may or may not be in contact with the fuel cell facing surface 32a. The flange 44 is provided at a position different from that of the mounting portion 43. The flange 44 is provided at a position facing the joint portion 34 between the blocks 31 adjacent to each other in the vertical direction. The flange 44 may be (i) provided at a position facing the joint portion 34 between the upper block 31a and the middle block 31b, and (ii) a position facing the joint portion 34 between the middle block 31b and the lower block 31c. (Iii) At both the position facing the joint portion 34 between the upper block 31a and the middle block 31b and the position facing the joint portion 34 between the middle block 31b and the lower block 31c. It may be provided. The flange 44 may be provided on only one of the pair of extension portions 42, or may be provided on both.

ここで、前面衝突が発生していない通常時と、前面衝突が発生した前面衝突時について、説明する。 Here, a normal time in which a frontal collision has not occurred and a frontal collision in which a frontal collision has occurred will be described.

(a)通常時
図1に示すように、燃料電池20は変位(移動)しておらず、高電圧部品30およびブラケット40は、燃料電池20から離れた位置にある。
(A) Normal time As shown in FIG. 1, the fuel cell 20 is not displaced (moved), and the high voltage component 30 and the bracket 40 are located away from the fuel cell 20.

(b)前面衝突時
前面衝突の態様によっては、図6に示すように、燃料電池20が横方向(車両幅方向外側)に変位することがある。この場合、燃料電池20の後端部の車幅方向外側面21が高電圧部品30およびブラケット40に接近する方向に移動し、ブラケット40に当たる。そのため、ブラケット40が燃料電池20により押されるとともに、高電圧部品30がブラケット40を介して燃料電池20により車両幅方向外側に押される。このとき、ブラケット40にはフランジ44が設けられているため、フランジ44が上下方向に隣り合うブロック31同士の結合部34を押し込む。
(B) At the time of frontal collision Depending on the mode of frontal collision, the fuel cell 20 may be displaced in the lateral direction (outside in the vehicle width direction) as shown in FIG. In this case, the outer surface 21 of the rear end of the fuel cell 20 in the vehicle width direction moves in the direction of approaching the high voltage component 30 and the bracket 40, and hits the bracket 40. Therefore, the bracket 40 is pushed by the fuel cell 20, and the high-voltage component 30 is pushed by the fuel cell 20 to the outside in the vehicle width direction via the bracket 40. At this time, since the bracket 40 is provided with the flange 44, the flange 44 pushes the joint portion 34 between the blocks 31 adjacent to each other in the vertical direction.

つぎに、本発明実施例の効果を説明する。
前面衝突時に燃料電池20が車幅方向外側に変位してブラケット40に当たり、ブラケット40を介して衝突荷重が高電圧部品30に負荷されたとき、ブロック部32の側壁に車両幅方向外側への曲げの入力(ブロック部32の内側は引張の応力)が発生する。引張応力の発生入力が大きいとブロック部32が割れるおそれがある。
しかし、本発明実施例では、ブラケット40がフランジ44を有しているため、燃料電池20からの荷重を、ブラケット40のフランジ44を介して結合部34に伝達させることができる。ここで、上述したように、一般的に、ブロック同士の結合部34(ブロック同士の境目)は、他の部位に比べて板厚が厚くされている。よって、燃料電池20からの荷重を、板厚が厚い箇所(高剛性箇所)で受け持つことができる。その結果、高電圧部品30の曲げ入力時の引張応力を低減でき、車両の衝突時における高電圧部品30の破損を効果的に抑制できる。
Next, the effects of the examples of the present invention will be described.
At the time of a frontal collision, the fuel cell 20 is displaced outward in the vehicle width direction and hits the bracket 40, and when a collision load is applied to the high voltage component 30 via the bracket 40, the side wall of the block portion 32 is bent outward in the vehicle width direction. (Tensile stress inside the block portion 32) is generated. If the input for generating tensile stress is large, the block portion 32 may crack.
However, in the embodiment of the present invention, since the bracket 40 has the flange 44, the load from the fuel cell 20 can be transmitted to the joint portion 34 via the flange 44 of the bracket 40. Here, as described above, in general, the joint portion 34 between the blocks (the boundary between the blocks) is thicker than the other portions. Therefore, the load from the fuel cell 20 can be handled at a thick plate (high rigidity). As a result, the tensile stress at the time of bending input of the high voltage component 30 can be reduced, and the damage of the high voltage component 30 at the time of a vehicle collision can be effectively suppressed.

配線保護のために設けられるブラケット40にフランジ44を設けているため、高電圧部品30の形状変更は不用である。そのため、各ブロック31の成形型の変更等は不用であり、コスト上有利である。 Since the flange 44 is provided on the bracket 40 provided for wiring protection, it is not necessary to change the shape of the high voltage component 30. Therefore, it is not necessary to change the molding mold of each block 31, which is advantageous in terms of cost.

10 車両前部構造
20 燃料電池
21 燃料電池の後端部の車幅方向外側面
30 高電圧部品
31 ブロック
31a 上ブロック
31b 中ブロック
31c 下ブロック
32 ブロック部
32a 燃料電池対向面
34 結合部
30a 取付け部
40 ブラケット
41 板状部
42 延び部
43 取付け部
44 フランジ
50 エンジンコンパートメント
51 ダッシュパネル
52 フロントサイドメンバ
53 エプロンアッパメンバ
54 サスペンションタワー
L 長手方向
S 短手方向
10 Vehicle front structure 20 Fuel cell 21 Fuel cell rear end in the vehicle width direction Outer surface 30 High voltage component 31 Block 31a Upper block 31b Middle block 31c Lower block 32 Block 32a Fuel cell facing surface 34 Coupling 30a Mounting part 40 Bracket 41 Plate-shaped part 42 Extension part 43 Mounting part 44 Flange 50 Engine compartment 51 Dash panel 52 Front side member 53 Apron upper member 54 Suspension tower L Longitudinal direction S Short direction

Claims (1)

車両前部に設けられる燃料電池と、
少なくとも2つのブロックを上下方向に重ねて配置し上下方向に隣り合うブロック同士を互いに結合したブロック部を有する高電圧部品と、
を有し、
前記高電圧部品のブロック部の前記燃料電池側の側面に、配線保護のために配置したブラケットが設けられており、該ブラケットは、前記隣り合うブロック同士の結合部に対向するフランジを有する、車両前部構造。
The fuel cell installed at the front of the vehicle and
A high-voltage component having a block portion in which at least two blocks are arranged vertically and adjacent blocks are connected to each other in the vertical direction.
Have,
A bracket arranged for wiring protection is provided on the side surface of the block portion of the high-voltage component on the fuel cell side, and the bracket has a flange facing the joint portion between the adjacent blocks. Front structure.
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