JP7448878B2 - 車両の前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の前部構造に関する。

電動車両（ＰＨＥＶ，ＥＶなど）では、車両の前部に形成されているパワーユニット収容室内に、電力変換装置に代表されるインバータやコンバータを収容して、モータ制御を行うシステムを構築している。
ところで、電力変換装置は、小型軽量化が進められている。この特徴を生かして電力変換装置は、パワーユニット収容室のうち、最前部に配置して、同電力変換装置の前部（車両前後方向）と、パワーユニット収容室の最前部に配置されるフロントメンバ、具体的には例えば車幅方向に延在するアッパーバーとを、固定ブラケットで固定して、電力変換装置をパワーユニット収容室の前部に据え付ける技術が研究されている。

ところが、パワーユニット収容室の最前部に電力変換装置が配置されると、電力変換装置とフロントメンバ間の距離の確保が難しくなるため、車両の前突時、フロントメンバに加わる衝撃力で、電力変換装置が損傷を受けやすくなる。
従来では、特許文献１にも開示されているように電力変換装置をトレイ構造により、フロントクロスメンバの上方で支えたり、トレイ構造と電力変換装置間に別途、専用の変形可能部材を設けて、電力変換装置を衝撃力から保護したりすることが行われている。

特許第６２６９２４６号公報

ところが、電力変換装置の保護は、フロントメンバから電力変換装置を離すトレイ構造を改良した構造がほとんどで、上述したフロントメンバと電力変換装置の前部とを固定ブラケットで固定して、電力変換装置をパワーユニット収容室の前部に据え付ける構造については考えられていない。
しかも、引用文献１の技術を用いて電力変換装置を保護するためには、別途、複雑な構造の変形可能部材が求められる。このため、コスト的な負担が強いられたり、複雑になるなどの問題も指摘されており、フロントメンバとの固定で据え付けた電力変換装置を、前突時の衝撃力から保護可能とした技術が要望されている。

そこで、本発明の目的は、フロントメンバ特有の形状を活用して、フロントメンバに固定される電力変換装置を、簡単な構造で、車両の前突時の衝撃力から保護できる車両の前部構造を提供することにある。

本発明の態様は、車両の車幅方向に沿って延び、端側に車両後方側に屈曲する屈曲部を有するフロントメンバと、フロントメンバの車両後方側に配置された電力変換装置と、フロントメンバと電力変換装置の車両前後方向前部とを固定する固定部材とを有する車両の前部構造であって、固定部材は、フロントメンバの車両後方側の背面に車両の車幅方向に沿って形成される壁部を有し、壁部の一端側は前記屈曲部に沿って延在し、さらに屈曲部の車両後方側に沿って延在するものとした。

本発明によれば、車両の前突時、フロントメンバに加わる衝撃力は、フロントメンバとフロントメンバの車両後方側の背面に車両の車幅方向に沿って延在する固定部材の壁部で受ける。すると、衝撃力は、フロントメンバと固定部材の屈曲部へ分散され、他の車体骨格部材を伝わり逃げる。
この衝撃力の逃げにより、フロントメンバの後退変位は抑えられ、フロントメンバと電力変換装置との干渉が抑えられる。

それ故、フロントメンバ特有の形状（屈曲部：有）を活用して、フロントメンバに固定される電力変換装置を、前突時の衝撃力から保護することができる。しかも、衝撃力を受ける固定部材の壁部は、電力変換装置の固定を兼ねるため、別途、衝撃を吸収する構造は不要であり、簡単、かつコスト的な負担が少なくてすむ。

本発明の一実施形態に係る態様となるフロントメンバとその直後方に配置された電力変換装置との間を固定ブラケット（固定部材）で固定する構造を示す斜視図。 主要な部分を分解した分解斜視図。 振動抑制ブラケット（振動抑制部材）を外して、プロテクタを露呈させた状態を示す斜視図。 固定ブラケット、振動抑制ブラケット、プロテクタが組み付いた状態の断面図。

以下、本発明を図１から図４に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は、例えばＰＨＥＶやＥＶなどといった車両の前部構造を示していて、図１中の符号１はパワーユニット収容室を示している。このパワーユニット収容室１内にパワーユニットを構成する主要機器（図示しない）が収められる。
符号３は、パワーユニット収容室１の最前部の上側に配置されたアッパーバー（本願のフロントメンバに相当）を示している。アッパーバー３は、車両の車幅方向に沿って延在している。このアッパーバー３の両端側には、車両後方へＪ形状に屈曲する屈曲部５が形成されている。

各屈曲部５で挟まる直線状のアッパーバー部分は、下方へ延在するサポートメンバ７を介して、車両前後方向に延在する一対のサイドメンバ９（片側しか図示せず）に連結され、パワーユニット収容室１の周囲に骨格を配置している。
こうしたパワーユニット収容室１内の片側には、アッパーバー３と近接して電力変換装置１１が収められる。電力変換装置１１は、筐体内に電力変換回路や制御回路などを収めて構成され、小型軽量化が図られている。こうした電力変換装置１１がゆえに、アッパーバー３の後方側、例えば屈曲部５と直近となる位置での電力変換装置１１のレイアウトを実現させている。ちなみに、図２に示されるように電力変換装置１１の前部（車両前後方向）の中段には、外部機器のコネクタ１３と接続可能な端子部１５が設けられている。

また図２および図３に示されるように電力変換装置１１の中段（前部）には、接続したコネクタ１３を覆うプロテクタ１６が、着脱可能にボルト止めしてある。プロテクタ１６の構造については後述する。
電力変換装置１１の前部の下段両側には、図１－３に示されるように所定のスパンで固定座部１７が設けられる。また上段両側には固定座部１７より短いスパンでボス状の固定座部１９が設けられる。ちなみに、端子部１５やコネクタ１３は、固定座部１７のスパン内に配置される。

そして、図１に示されるようにフロント側の固定ブラケット２１（本願の固定部材に相当）にて、電力変換装置１１の前部とアッパーバー３の屈曲部５や屈曲部５周辺とが固定される。また図１に示されるようにリヤ側の固定ブラケット２３にて、電力変換装置１１の後部とサイドメンバ９との間が固定され、電力変換装置１１全体を据え付けている。むろん、フロント側の固定ブラケット２１よる固定だけで、電力変換装置１１を据え付けても構わない。

特に固定ブラケット２１は、後述する振動抑制ブラケット２７（本願の振動抑制部材に相当）を併用して、電力変換装置１１の前部とアッパーバー３の屈曲部５や屈曲部５周辺との間を固定している。
具体的には図２および図４に示されるように固定ブラケット２１の本体部は、アッパーバー３の屈曲部５の上面や同屈曲部５の周辺の上面までの領域と重なり合うＪ形状の上壁部３１と、上壁部３１の後方端（電力変換装置１１側）から屈曲部５の背面や同屈曲部５の周辺の背面と重なるよう下方へ突き出た壁部３５とを有して構成される。つまり、壁部３５は、屈曲部５の車両後方側に延在している。

上壁部３１には、アッパーバー３に固定される一対の固定部３７ａ，ｂが設けられる。また壁部３５の下端両側には、電力変換装置１１側へ突き出る例えば帯板状の脚部３９ａ（本願の第一脚部に相当）と脚部３９ｂ（本願の第二脚部に相当）が設けられる。このうち壁部３５のアッパーバー３中央側に配置される脚部３９ａは、アッパーバー３側から後方の電力変換装置１１へ突き出し、壁部３５の車両後方側に配置される脚部３９ｂは、壁部３５の延在側から電力変換装置１１へ突き出す。

これら脚部３９ａ、３９ｂの先端部に形成された固定部４１が電力変換装置１１の各固定座部１７にそれぞれ固定される。ちなみに、固定にはボルト止めが用いられる。
こうした固定ブラケット２１による電力変換装置１１の固定により、車両の前突時、アッパーバー３に加わる衝撃力を壁部３５で受けると、アッパーバー３の屈曲部５に伝わり、他の車体骨格部材へ逃がせる。なお、固定ブラケット２１の脚部３９ａと脚部３９ｂには、固定ブラケット２１の位置決めを行う位置決め部としての小孔４１ａが設けてある。

ちなみに、固定ブラケット２１の固定部３７ａ，３７ｂをアッパーバー３の上面で固定することで、固定ブラケット２５の壁部３５とアッパーバー３の背面との間に、隙間δを存する構造となっていて（図４に図示）、固定ブラケット２１の製造誤差を保証する設計とし
てある。

そして、固定ブラケット２１の固定位置を異ならせる構造、すなわち固定ブラケット２１の固定部３７ａ，３７ｂは、コネクタ１３が接続される位置よりも上方の位置で固定され、固定ブラケット２１の脚部３９ａ，３９ｂは、いずれもコネクタ１３が接続される位置よりも下方の位置で固定されることによって、コネクタ１３のメンテナンス作業が、固定ブラケット２１の各部で妨げられないようにしている。

さらに述べると脚部３９ａと脚部３９ｂは、いずれも先端側へ向かうにしたがい車幅方向内側へ傾斜していて、前突時、アッパーバー３に加わる衝撃力が所定以上を超えると、脚部３９ａ、３９ｂに変形を生じさせて衝撃力を吸収し、アッパーバー３の過剰な後退変位が抑えられる構造にしてある。例えば、脚部３９ａはアッパーバー３と固定ブラケット２１が固定される固定部３７ａよりも下より突き出ているため、高さ方向に階段状に変形をし、脚部３９ｂはアッパーバー３と固定ブラケット２１が固定される固定部３７ｂよりも外側より突き出しているため、内側に折れるような変形をする構造にしてある。

一方、プロテクタ１６は、アッパーバー３が過剰に後退変位した場合、コネクタ１３をアッパーバー３との干渉から保護する部品である。
例えば図２－図４に示されるようにプロテクタ１６は、電力変換装置１１に接続されるコネクタ１３の直近上方を覆う上壁５１と、上壁５１の後端部（車両前後方向）から、電力変換装置１１の片側の固定座部１９に向かうように延在させたＬ形状の脚部５３と、上壁５１の車幅方向中央側の側端部（車幅方向中央側）から、固定部４１間に配置された固定座部５５に向かって延在させた逆Ｌ形の脚部５７（いずれも本願の固定部に相当）とを有している。

つまり、脚部５３や脚部５７の先端部が、ボルト締めにより電力変換装置１１に着脱可能に固定されると、プロテクタ１６はコネクタ１３の回りを囲うように固定される。
このプロテクタ１６により、たとえ車両の前突時、アッパーバー３が過剰に後退変位され、コネクタ１３がアッパーバー３と干渉するおそれになっても、脆弱とされるコネクタ１３の干渉だけは防げる。

他方、振動抑制ブラケット２７は、電力変換装置１１に生じる振動を抑えるプレート製の部品から構成される。この振動抑制ブラケット２７は、電力変換装置１１の振れやすい地点、例えば電力変換装置１１の前部の上段側と、アッパーバー３の上面との間に連結され、振動抑制ブラケット２７の剛性により、電力変換装置１１の振動が抑制されるようにしている。むろん、振動抑制ブラケット２７は、固定ブラケット２と同様、所定値以上の衝撃力が加わると、中間部が変形可能としてある。

こうした振動抑制ブラケット２７や、固定ブラケット２１により、電力変換装置１１を据付けた後は、迅速な作業で、コネクタ１３のメンテナンス（交換や修理）が行えるようにしてある。
具体的には、振動抑制ブラケット２７の電力変換装置１１側に設けた左右一対の固定部６１のうちの片側と、プロテクタ１６の脚部５３とは、共通のボルト部材６５にて、一緒に電力変換装置１１の固定座部１９に対して共締めされる。残る固定部６１は、残る固定座部１９にボルト止めされる。

振動抑制ブラケット２７のアッパーバー３側に設けた固定部６３と、固定ブラケット２１の固定部３７ｂとが同様に、共通のボルト部材６５にて、アッパーバー３に対して共締めされる。
つまり、電力変換装置１１の据付後は、振動抑制ブラケット２７を外すだけで、プロテクタ６を固定している個所が減るので、プロテクタ１６を止めている最少本数のボルトを取り去る作業だけですみ、迅速にコネクタ１３のメンテナンスが行える構造となっている。

つぎに、図１－４を参照して、車両の前部構造の作用について説明する。
今、車両において前突を生じ、アッパーバー３に衝撃力Ｆが加わるとする。
この衝撃力Ｆによりアッパーバー３には、車両後方側へ変位させる作用が生ずる。
ここで、アッパーバー３と電力変換装置１１との間は近いため（近接）、そのままでは、電力変換装置１１と干渉されることが懸念される。

このとき、アッパーバー３と電力変換装置１１とを固定する固定ブラケット２１の本体部は、アッパーバー３の背面に沿う壁部３５を有している。
このため、アッパーバー３に加わる衝撃力Ｆは、アッパーバー３の屈曲部５に沿って延在する壁部３５で受ける。すると、衝撃力Ｆは、図１中の矢印方向のように壁部３５を通じて、アッパーバー３の屈曲部５（屈曲方向）へ分散され、他の車体骨格部材へ逃げる。

この衝撃力の逃げにより、アッパーバー３の後退変位は抑えられ、電力変換装置１１の干渉は抑えられる。
所定値以上の衝撃力Ｆがアッパーバー３に加わる場合、図４中の矢印のように振動抑制ブラケット２７や固定ブラケット２１の脚部３９ａ，３９ｂが車両後方側へ変形し始め、衝撃力Ｆを吸収する。これにより、アッパーバー３の過剰な後退変位が抑えられる。

また、電力変換装置１１のうち脆弱な部分とされるコネクタ１３は、プロテクタ１６で保護されているため、たとえアッパーバー３が過剰に後退変位しても、コネクタ１３に対する干渉は防げる。
以上、本実施形態のように固定ブラケット２１は、屈曲部５の背面に沿う壁部３５を設け、加わる衝撃力Ｆを屈曲部５から逃がすようにしたので、アッパーバー３特有の形状（屈曲部５：有）を活用して、車両の前突時の衝撃力から電力変換装置１１を保護することができる。しかも、衝撃力Ｆを受ける壁部３５は、固定ブラケット２１を兼ねるため、別途、衝撃を吸収する構造は不要であり、簡単、かつコスト的な負担は少なくてすむ。

また、固定ブラケット２１は、電力変換装置１１との固定に脚部３９ａ，３９ｂを用いたり、脚部３９ａ，３９ｂを車幅方向へ傾斜させて加わる衝撃力Ｆにより変形可能としたので、アッパーバー３の過剰な後退変位を抑えることができる。
そのうえ、電力変換装置１１に接続されたコネクタ１３は、プロテクタ１６で保護されるので、たとえアッパーバー３が過剰に後退変位しても、脆弱部となるコネクタ１３に対する干渉は防ぐことができる。

コネクタ１３が電力変換装置１１の前部中段に配置される場合、アッパーバー３に固定される固定ブラケット２１の固定部３７ａ，３７ｂは、コネクタ１３よりも上方で固定され、電力変換装置１１に固定される脚部３９ａ，３９ｂは、コネクタ１３よりも下方で固定されるので、コネクタ１３のメンテナンス作業が、固定ブラケット２１の各部で妨げられることはない。

加えて、アッパーバー３と電力変換装置１１との間は、振動抑制ブラケット２７で連結してあるので、電力変換装置１１の振動を抑えることができる。
特に振れの生じやすい電力変換装置１１の上段側に振動抑制ブラケット２７を配置して振動を抑える場合、固定ブラケット２１の上側に振動抑制ブラケット２７を配置し、振動抑制ブラケット２７のアッパーバー３側を、固定ブラケット２１の固定部３７ｂと共締めして固定し、振動抑制ブラケット２７の電力変換装置１１側を、プロテクタ１６の脚部５３と共締めして固定したことにより、迅速にコネクタ１３のメンテナンスが行える。

なお、本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。

３ アッパーバー（フロントメンバ）
５ 屈曲部
１１ 電力変換装置
１３ コネクタ
１６ プロテクタ
２１ 固定ブラケット（固定部材）
２７ 振動抑制ブラケット（振動抑制部材）
３５ 壁部
３７ａ，３７ｂ 固定ブラケットの固定部
３９ａ 固定ブラケットの脚部（第一脚部）
３９ｂ 固定ブラケットの脚部（第二脚部）
５３，５７ プロテクタの脚部（固定部）
６１，６３ 振動抑制部材の固定部

Claims (6)

1. 車両の車幅方向に沿って延び、端側に車両後方側に屈曲する屈曲部を有するフロントメンバと、前記フロントメンバの車両後方側に配置された電力変換装置と、前記フロントメンバと前記電力変換装置の車両前後方向前部とを固定する固定部材と、
   を有する車両の前部構造であって、
   前記固定部材は、
   前記フロントメンバの車両後方側の背面に車両の車幅方向に沿って形成される壁部を有し、
   前記壁部の一端側は前記屈曲部に沿って延在し、さらに前記屈曲部の車両後方側に沿って延在する
   ことを特徴とする車両の前部構造。
2. 前記固定部材は、
   前記フロントメンバと固定される固定部と、
   前記壁部のフロントメンバ側から前記電力変換装置へ突き出す第一脚部と、前記壁部の車両後方側に延在側から前記電力変換装置へ突き出す第二脚部を有し、
   前記電力変換装置の前部と固定される
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の前部構造。
3. 前記電力変換装置の車両前後方向前部は、外部機器のコネクタが接続可能とされ、
   かつ前記電力変換装置の車両前後方向前部には、前記コネクタを保護するプロテクタが設けられる
   ことを特徴とする請求項１と請求項２のいずれか一つに記載の車両の前部構造。
4. 前記コネクタは、前記電力変換装置の車両前後方向前部の中段に配置され、
   前記固定部材の固定部は、前記コネクタが接続される位置よりも上方の位置で固定され、
   前記固定部材の第一、第二脚部は、前記コネクタが接続される位置よりも下方の位置で固定される
   ことを特徴とする請求項３に記載の車両の前部構造。
5. 前記フロントメンバと前記電力変換装置の車両前後方向前部との間は、前記電力変換装置の振動を抑える振動抑制部材でさらに連結される
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の車両の前部構造。
6. 前記フロントメンバと前記電力変換装置の車両前後方向前部との間は、前記電力変換装置の振動を抑える振動抑制部材でさらに連結され、
   前記振動抑制部材は、前記固定部材の上側に配置され、
   前記プロテクタは、前記電力変換装置と固定される固定部を有し、
   前記振動抑制部材の前記フロントメンバ側の固定部が、前記固定部材の固定部と一緒に前記フロントメンバに固定され、
   前記振動抑制部材の電力変換装置側の固定部が、前記プロテクタの固定部と一緒に前記電力変換装置に固定される
   ことを特徴とする請求項３と請求項４のいずれか一つに記載の車両の前部構造。

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