JP7478908B2 - 車両前部に搭載される強電部品の搭載構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両前部に搭載される強電部品の搭載構造［ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ａ ｈｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ｏｎ ａ ｆｒｏｎｔ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｖｅｈｉｃｌｅ］に関する。

下記特許文献１は、強電部品の車両への搭載構造を開示している。強電部品とは、高電圧（６０Ｖ以上）を扱う部品であり、強電部品にはボディアース［ｂｏｄｙ ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ］ではなく専用のアース線を備えた特別な電気系統が用いられる。当該搭載構造では、強電部品の筐体の側壁から一体的に水平に突出されたブラケットが車体にボルトによって締結される。車両の前突時には、ブラケットに設けられた脆弱部が破断することで、強電部品の本体（筐体内の電気部品）が露出されることなく保護される。

日本国特許第５７１６４８１号

特許文献１に開示された搭載構造では、強電部品と車両への固定位置とが同じ高さであるため、前突時の衝撃荷重がブラケットを破断させるように有効に作用する。しかし、強電部品の高さと車両への固定位置の高さとが異なる場合は、ブラケットに曲げモーメントが発生し、当該モーメントに起因して強電部品の筐体に引張荷重が作用する。この結果、筐体の本体が引きちぎられて、筐体内の電気部品が露出する可能性がある。即ち、このような場合は、強電部品が確実に保護されない可能性がある。

本発明の特徴に係る車両前部に搭載される強電部品の搭載構造では、Ｌ字形のフロントブラケットによって、強電部品が車体のクロスメンバに取り付けられる。クロスメンバは、強電部品の前方に車幅方向に延在している。強電部品の筐体の前板からは、中心にボルト穴が形成されたボスが前方に突出されている。フロントブラケットの下方垂直部がボルトによってボスに締結されると共に、上方水平部がクロスメンバに固定されている。ボスの根元に脆弱部が形成されている。

上記特徴によれば、車両の前突時に、車両前部に搭載される強電部品を確実に保護することができる。

図１は、実施形態に係る搭載構造を示す概略斜視図である。 図２は、上記搭載構造を示す概略側面図である。 図３は、上記構造における強電部品（ＯＢＣユニット）の筐体と、この筐体を車体に取り付けるブラケットを示す斜視図である。 図４は、上記ブラケットが取り付けられる上記筐体のボスを示す正面図である。 図５は、図４におけるＶ－Ｖ線断面図である。 図６は、図４におけるＶＩ－ＶＩ線断面図である。 図７は、上記筐体の一部平面図である。 図８は、車両の前突時の上記搭載構造を示す概略斜視図である。

以下、図１～図８を参照しつつ実施形態に係る搭載構造について説明する。この搭載構造によって、強電部品１が車両前部に搭載される。なお、図２及び図８では、車両前方が矢印ＦＲによって示されている。

図１及び図２に示されるように、本実施形態の搭載構造に係る強電部品１は、車両前部のモータルーム内に搭載されている。車両には強電［ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ］バッテリ（図示せず）が搭載されており、車両は強電バッテリに蓄えられた電力によって走行するバッテリ電気自動車（ＢＥＶ）である。強電部品１は、強電バッテリを充電するＯＢＣ（Ｏｎ－Ｂｏａｒｄ Ｃｈａｒｇｅｒ）ユニットである。強電部品１は高電圧（６０Ｖ以上）を扱う強電部品［ｈｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅｓ］の一つである。以下、本実施形態の搭載構造に係る強電部品１をＯＢＣユニット１と呼ぶ。

ＯＢＣユニット１は、ＯＢＣ１ａ、ＤＣＤＣコンバータ１ｂ及びジャンクションボックス１ｃを備えている。これらもそれぞれ強電部品である。ＯＢＣ１ａは、筐体１００（図３参照）を有しており、筐体１００にＤＣＤＣコンバータ１ｂ及びジャンクションボックス１ｃが固定されている。ＤＣＤＣコンバータ１ｂは筐体１００の下部に固定されており、ジャンクションボックス１ｃは筐体１００の上部に固定されている。

ＯＢＣユニット１の下方には、インバータ６及び強電モータ７が搭載されている。これらもそれぞれ強電部品である。インバータ６及び強電モータ７は、一つの筐体内に収納されて一体化されている。インバータ６及び強電モータ７はサブフレームに取り付けられており、サブフレームが車体のサイドメンバ（図示せず）に取り付けられている。

ＯＢＣユニット１は、Ｌ字形のブラケット２（２ｆ及び２ｒ）によって吊り下げられるように、車体を構成するクロスメンバ３及び４に取り付けられている。より具体的には、ＯＢＣ１ａの筐体１００がＬ字形のブラケット２（２ｆ及び２ｒ）によって車体に取り付けられることで、ＤＣＤＣコンバータ１ｂ及びジャンクションボックス１ｃもＯＢＣ１ａを介して車体に取り付けられている。

ＯＢＣユニット１の前方には、クロスメンバ３が車両の車幅方向［ｌａｔｅｒａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ］に延在している。クロスメンバ３は、具体的には、ラジエータコア５の上部を支持するラジエータコアアッパーサポートである。一方、ＯＢＣユニット１の後方には、クロスメンバ４が車幅方向に延在している。ＯＢＣユニット１、即ち、ＯＢＣ１ａの筐体１００は、一対のフロントブラケット２ｆ及び一対のリアブラケット２ｒによって、クロスメンバ３及び４に吊り下げられるように取り付けられている。

図３に示されるように、筐体１００の前板１０１からは、二対の円筒形のボス１０２が前方に向けて突出されている。各ボス１０２の中心にはボルト穴１０２ａ（図４参照）が形成されている。また、各対のボス１０２の間には、補強リブ１０２ｂも形成されている。筐体１００はアルミ製であり、前板１０１及びボス１０２に加えて、後板１０３，側板及び底板１０６等も一体的に形成されている。一対のボス１０２は筐体１００の右側に縦に並べて設けられている。もう一対のボス１０２は筐体１００の左側に縦に並べて設けられている。

なお、図３には、筐体１００の蓋は示されていないが、蓋はネジ穴１０８を用いて取り付けられる。また、前板１０１の上縁からは一対のブラケット１０７が前方に突出され、後板１０３の上縁からも一対のブラケット１０７が後方に突出されている。上述したジャンクションボックス１ｃは、これらのブラケット１０７に固定される。前板１０１の前面上には、間隔を開けて複数のリブ１０５も形成されている。リブ１０５及びブラケット１０７も筐体１００と一体的に形成されている。

上述した各対のボス１０２に、フロントブラケット２ｆの下方垂直部がボルト２０２によって締結される。フロントブラケット２ｆの両側縁には、剛性及び強度を向上させるためにフランジが形成されている。フロントブラケット２ｆは、スチール製のアングル材である。フロントブラケット２ｆの下方垂直部には、ボルト２０２を挿通させる一対のボルト挿通孔２００が形成されている。ボルト２０２は、上述したボルト穴１０２ａに締結される。一方、フロントブラケット２ｆの上方水平部にもボルト挿通孔２０１が形成されている。フロントブラケット２ｆの上方水平部は、ボルト挿通孔２０１によってクロスメンバ３に固定される。

各対の二つのボス１０２のうちの下側のボス１０２の根元には脆弱部［ｖｕｌｎｅｒａｂｌｅ ｐｏｒｔｉｏｎ］が形成されている。脆弱部は、車両の前突時に、筐体１００に対してフロントブラケット２ｆが相対的に後方移動した際に破断して、筐体１００の本体の破損を防止する。これにより、筐体１００の内の電気部品が露出するのを防止して、ＯＢＣ１ａ、即ち、ＯＢＣユニット１を確実に保護できる。本実施形態における脆弱部は、具体的には、以下の［１］及び［２］の構造によって構築されている。

［１］図４～図６に示されるように、下側のボス１０２が、前板１０１上に一体的に形成された台座部１０９から前方に突出されている。また、ボルト穴１０２ａの軸線Ｏに対して直角な方向におけるボス１０２の根元（脆弱部）の厚さｔ１が、当該方向における台座部１０９の厚さｔ２よりも小さくされている。なお、台座部１０９の厚さはボス１０２の全周にわたって均一ではないので、ここでは、強度的に弱い、最も薄い最下部での厚さｔ２と比較される。なお、本実施形態では、上側のボス１０２も、台座部１０９から前方に突出されている。

本実施形態では、図５に示されるように、台座部１０９の上部の前後方向の幅が、台座部１０９の下部の前後方向の幅よりも大きくされている。即ち、台座部１０９の表面は傾斜されている。このため、下側のボス１０２にボルト２０２を引き抜こうとする引張力が作用した際には、台座部１０９の上部よりも台座部１０９の下部の方が、当該引張力により対抗できる。引張力は、車両の前突時に作用するが、これについては後述する。なお、リブ１０５に関しても、その上部の前後方向の幅が、その下部の前後方向の幅よりも大きくされている。

ボス１０２の厚さｔ１が台座部１０９の厚さｔ２よりも小さいので、上述した引張力がボス１０２に作用すると、ボス１０２の根元の脆弱部が破断し、台座部１０９が形成された前板１０１を含む筐体１００の本体の破損が防止される。これにより、筐体１００の内部が露出するのが防止される。

［２］さらに、図６に示されるように、脆弱部としてのボス１０２の根元の台座部１０９からの立ち上がり曲率半径Ｒ１が、台座部１０９の前板１０１からの立ち上がり曲率半径Ｒ２よりも小さくされている。このため、上述した引張力がボス１０２に作用すると、ボス１０２の根元の脆弱部により多くの応力が集中する。このため、ボス１０２の根元の脆弱部での破断がより生じやすくなる。

なお、本実施形態では、上述したＯＢＣユニット１の前側の搭載構造が、ＯＢＣユニット１の後側にも対称に構築されている。即ち、筐体１００の後板１０３から二対の円筒形のボス１０４が後方に向けて一体的に突出されている。一対のボス１０４は、筐体１００の右側に縦に並べて設けられ、もう一対のボス１０４は、筐体１００の左側に縦に並べて設けられている。そして、各対のボス１０４に、リアブラケット２ｒの下方垂直部がボルトによって締結され、リアブラケット２ｒの上方水平部がクロスメンバ４に固定されている。各対のボス１０４における下側のボス１０４には、上述した脆弱部が形成されている。

図８を参照しつつ、車両の前突時における下側のボス１０２への引張力の作用について説明する。上述したように、ＯＢＣユニット１は、Ｌ字形のブラケット２（２ｆ及び２ｒ）によって吊り下げられるようにクロスメンバ３及び４に取り付けられている。車両の前突時には、車両の前端が潰れて車体に対して後方に相対移動する。これに伴って、ラジエータコアアッパーサポートであるクロスメンバがＯＢＣユニット１に向けて押し込まれる。

この際、衝突荷重Ｆは図８中の矢印Ｆによって示されるように、クロスメンバ３を介してフロントブラケット２ｆの上方水平部を後方に相対移動させる。この結果、上側のボス１０２には圧縮力が作用すると共に、図８中の矢印Ｆｔによって示されるように、テコの原理で下側のボス１０２にはボルト２０２を引き抜こうとする引張力Ｆｔが作用する。下側のボス１０２に作用した引張力Ｆｔによって、ボス１０２が脆弱部、即ち、その根元で破断する。ボス１０２が破断することで、筐体１００の本体、即ち、前板１０１が破損することが防止される。この結果、筐体１００内の電気部品は露出されることがない。

ここで、本実施形態では、さらに、図５～図７に示されるように、前板１０１に対してボス１０２の反対側の底板１０６の厚さが局所的に厚くされて厚板部［ｔｈｉｃｋ ｐｏｒｔｉｏｎ］１０６ａが形成されている。即ち、厚板部１０６ａの厚さは、底板１０６の厚板部１０６ａ以外の部分の厚さよりも厚くされている。台座部１０９による前板１０１の補強だけでなく、厚板部１０６ａによって底板１０６も局所的に補強され、筐体１００の本体はより効果的に上述した引張力Ｆｔに対抗できる。この結果、筐体１００の本体の破損、例えば、前板１０１の底板１０６からの剥離が防止される。

なお、上述したように、本実施形態では、ＯＢＣユニット１の後側にも上述した搭載構造が対称に構築されている。衝突荷重Ｆが大きく、図８に示される状態からＯＢＣユニット１が車体に対して後方に相対移動される場合は、筐体１００の後側において下側のボス１０４に引張力が作用する。従って、下側のボス１０４の脆弱部が破断して、筐体１００の本体、即ち、後板１０３が破損することが防止される。この結果、筐体１００内の電気部品が露出することがない。

上述したように、本実施形態に係る搭載構造は、強電部品１の筐体１００の前板１０１から前方に突出されたボス１０２と、強電部品１の前方に車幅方向に延在されたクロスメンバ３と、Ｌ字形のフロントブラケット２ｆと、を備えている。フロントブラケット２ｆの下方垂直部はボルト２０２によってボス１０２のボルト穴１０２ａに締結され、その上方水平部はクロスメンバ３に固定されている。そして、（下側の）ボス１０２の根元には脆弱部が形成されている。このため、車両の前突時には、ボス１０２の根元に形成された脆弱部で破断するので、筐体１００の本体が破損を防止して強電部品１を確実に保護することができる。

上述した脆弱部に関して、ボス１０２が、前板１０１上に形成された台座部１０９から前方に突出されている。また、ボルト穴１０２ａの軸線Ｏに対して直角な方向におけるボス１０２の根元の厚さｔ１が、当該方向における台座部１０９の厚さｔ２よりも小さくされている。従って、ボス１０２をボス１０２の根元の脆弱部で確実に破断させることができる。

さらに、上述した脆弱部に関して、ボス１０２の根元の台座部１０９からの立ち上がり曲率半径Ｒ１が、台座部１０９の前板１０１からの立ち上がり曲率半径Ｒ２よりも小さくされている。従って、ボス１０２をボス１０２の根元の脆弱部でより確実に破断させることができる。

また、前板１０１に対してボス１０２の反対側の底板１０６の厚さが局所的に厚くされて厚板部１０６ａが形成されている。従って、筐体の１００の破損をより確実に防止できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、ボス１０２（１０４）が上下に二つ並べて一対として設けられた。しかし、各対の位置にボス１０２が一つだけ設けられてもよい。この場合も、Ｌ字形のフロントブラケット２ｆ（リアブラケット２ｒ）によって、ボス１０２（１０４）には引張力が作用するが、筐体１００の破損を防止できる。

１ ＯＢＣユニット（強電部品）
１ａ ＯＢＣ（強電部品）
２ ブラケット
２ｆ フロントブラケット
２ｒ リアブラケット
３，４ クロスメンバ
１００ （強電部品１，１ａの）筐体
１０１ 前板
１０２ ボス
１０２ａ ボルト穴
１０６ 底板
１０６ａ 厚板部
１０９ 台座部
Ｏ （ボルト穴１０２ａの）軸線
ｔ１ （ボス１０２の）厚さ
ｔ２ （台座部１０９の）厚さ
Ｒ１ （ボス１０２の）立ち上がり曲率半径
Ｒ２ （台座部１０９の）立ち上がり曲率半径

Claims (4)

1. 車両前部に搭載される強電部品の搭載構造であって、
   前記強電部品と、
   前記強電部品の筐体の前板から前方に突出され、中心にボルト穴が形成されたボスと、
   前記強電部品の前方に車幅方向に延在された、前記車両の車体を構成するクロスメンバと、
   下方垂直部がボルトによって前記ボスに締結されると共に、上方水平部が前記クロスメンバに固定されるＬ字形のフロントブラケットと、を備えており
   前記ボスの根元に脆弱部が形成されている、搭載構造。
2. 請求項１に記載の搭載構造であって、
   前記ボスが、前記前板上に形成された台座部から前方に突出されており、
   前記ボルト穴の軸線に対して直角な方向における前記ボスの前記脆弱部の厚さが、前記方向における前記台座部の厚さよりも小さい、搭載構造。
3. 請求項２に記載の搭載構造であって、
   前記脆弱部としての前記根元の前記台座部からの立ち上がり曲率半径が、前記台座部の前記前板からの立ち上がり曲率半径よりも小さい、搭載構造。
4. 請求項１～３の何れか一項に記載の搭載構造であって、
   前記前板に対して前記ボスの反対側の前記筐体の底板の厚さが局所的に厚くされている、搭載構造。

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