(57)【要約】【課題】自動車のフロントコンパートメントにおける電気機器の車載構造を開示する。【解決手段】電力制御ユニット１０は、自動車のフロントコンパートメント９０にて、トランスアクスル３０の上に固定されている。電力制御ユニット１０のアッパーカバー１２とケース本体１１は、四隅と、車幅方向の両側であって車両前後方向の中央がボルト４３で相互に固定されている。アッパーカバー１２の車幅方向の車両中心寄りの側であって車両前後方向の中央と後のボルト孔の径が他のボルト孔の径よりも大きくなっている。ボルト孔の径を上記の通りに変えることによって、車両が前面衝突した際に、アッパーカバー１２の車幅方向の車両中心寄りの側であって車両前後方向の中央と後を固定しているボルト４３に加わる荷重を小さくすることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器の車載構造であって、
前記電気機器は、自動車のフロントコンパートメントにてトランスアクスルの上に固定されており、
前記電気機器の筐体は、上下方向で少なくとも２個の部分に分割されており、
２個の前記部分は、四隅と、車幅方向の両側であって車両前後方向の中央がボルトで相互に固定されており、
２個の前記部分のうち、前記ボルトが挿通されるボルト孔を備える一方は、車幅方向の車両中心寄りの側であって車両前後方向の中央と後の前記ボルト孔の径が他の前記ボルト孔の径よりも大きい、車載構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、自動車のフロントコンパートメントへの電気機器の車載構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の自動車は電子化が進み、車両のフロントコンパートメントに様々な電気機器が搭載されるようになってきている。特に、電気自動車は、直流電源の電力を走行用のモータを駆動する交流電源に変換する電力変換器なども加わり、多くの電気機器が狭いフロントコンパートメントに搭載されている。特許文献１には、フロントコンパートメントにて、電力変換器がトランスアクスルの上に固定されている自動車が開示されている。電力変換器などの電気機器は、一般に、その上蓋がボルトで筐体本体に固定される（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−６０２６３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１３８４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気機器がトランスアクスルの上方に固定されている場合、電気機器の前方にも別の機器が配置される。車両が前面衝突した場合、前方の別の部品が後退し、電気機器と接触する可能性がある。別の機器との接触により、電気機器の上蓋が外れて筐体内部の部品が露出してしまうおそれがある。なお、電気機器の筐体は、上ケースと下ケースに分割されている場合もある。そのような筐体も、車両が前面衝突した際に、上ケースが下ケースから外れてしまうおそれがある。そこで、以下では、上下方向で少なくとも２個の部分に分割されている筐体を有する電気機器を対象とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書は、自動車のフロントコンパートメントにおける電気機器の車載構造を開示する。電気機器は、自動車のフロントコンパートメントにてトランスアクスルの上に固定されている。上記したように、電気機器の筐体は、上下方向で少なくとも２個の部分に分割されている。その２個の部分は、四隅がボルトで相互に固定されているとともに、車幅方向の両側であって車両前後方向の中央がボルトで相互に固定されている。２個の部分のうち、ボルトが挿通されるボルト孔を備える方は、車幅方向の車両中心寄りの側であって車両前後方向の中央と後のボルト孔の径が他のボルト孔の径よりも大きくなっている。２個の部分は、例えば、アッパーカバーとケース本体、上ケースと下ケース、あるいは、ケース本体とロアカバーなどである。
【０００６】
検討によると、電気機器の筐体の２個の部分を相互に固定しているボルトのうち、筐体の車幅方向の中心寄りの側であって車両前後方向の中央と後の２本のボルトに他のボルトよりも過大な負荷が加わることが判明した。車両が前方衝突した際の荷重（衝突荷重）が大きいと、負荷が集中するボルトが破断する。そうすると、他のボルトも連鎖的に破断し、上側の部分が下側の部分から外れてしまう。そこで、本明細書が開示する車載構造では、上記した２本のボルトを通すボルト孔の径を他のボルト孔の径よりも大きくした。その結果、上記２本のボルトに加わる荷重が減り、上側の部分を固定している各ボルトに加わる荷重が平準化され、ボルトが破断し難くなる。即ち、衝突の際に上側の部分が下側の部分から外れ難くなる。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。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ハイブリッド車のフロントコンパートメント内のデバイスレイアウトを示す斜視図である。
【図２】フロントコンパートメントの平面図である。
【図３】トランスアクスルの上に固定された電力制御ユニットの側面図である（第１実施例）。
【図４】電力制御ユニットの平面図である（第１実施例）。
【図５】図４のV−V線に沿った断面図である。
【図６】ボルトに加わる荷重のボルト孔の径による相違を示すグラフである。
【図７】トランスアクスルの上に固定された電力制御ユニットの側面図である（第２実施例）。
【図８】電力制御ユニットの平面図である（第２実施例）。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１実施例）図面を参照して第１実施例の車載構造を説明する。第１実施例の車載構造は、走行用にエンジンとモータを備えているハイブリッド車に適用されている。図１は、ハイブリッド車１００のフロントコンパートメント９０の中のデバイスレイアウトを示す斜視図である。図２は、フロントコンパートメント９０の平面図である。なお、図中の座標系は、Ｆ軸の正方向が車両前方を示しており、Ｖ軸の正方向が車両上方を示している。Ｈ軸の正方向は車両の左側方を示している。なお、図１、図２では、フロントコンパートメント９０に搭載されているデバイスを模式化して描いてある。
【０００９】
フロントコンパートメント９０には、エンジン９５、トランスアクスル３０、電力制御ユニット１０、ラジエータ９６、ラジエータタンク９１、補機バッテリ５等が収容されている。フロントコンパートメント９０には他にも様々なデバイスが収容されているが、それらの図示と説明は省略する。なお、電力制御ユニット１０のアッパーカバーはボルトでケース本体に固定されているが、図１ではボルトの図示も省略した。
【００１０】
ハイブリッド車１００は、走行用に、２個のモータ７ａ、７ｂとエンジン９５を備えている。２個のモータ７ａ、７ｂは、トランスアクスル３０の筐体に収容されている。トランスアクスル３０には、走行用の２個のモータ７ａ、７ｂのほか、動力分配機構とデファレンシャルギアが備えられている。トランスアクスル３０とエンジン９５は連結されており、動力分配機構は、エンジン９５の出力トルクとモータ７ａ、７ｂの出力トルクを合成／分配するギアセットである。動力分配機構は、高トルクが要求されたときには、エンジン９５の出力トルクとモータ７ａ、７ｂの出力トルクを合成してデファレンシャルギアへ伝達する。また、動力分配機構は、状況に応じて、エンジン９５の出力トルクを分割してデファレンシャルギアと一方のモータ７ａへ伝達する。その場合、ハイブリッド車１００は、エンジントルクで走行しながらモータ７ａで発電する。モータ７ａは、エンジン９５を始動するセルモータとしても機能する。
【００１１】
エンジン９５とトランスアクスル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９５とトランスアクスル３０は、車両の構造強度を担保する２本のサイドメンバ９２に懸架されている。なお、図１では、一方のサイドメンバは見えていない。トランスアクスル３０の前方にはラジエータ９６が位置している。
【００１２】
トランスアクスル３０の上面に、電力制御ユニット１０が固定されている。電力制御ユニット１０は、不図示のメインバッテリの直流電力を昇圧するとともに、昇圧した直流電力をモータ駆動に適した交流電力に変換するデバイスである。
【００１３】
電力制御ユニット１０は、トランスアクスル３０の上方に、フロントブラケット９３とリアブラケット９４を介して支持されている。なお、ラジエータ９６の後面にはラジエータタンク９１が配置されており、ラジエータタンク９１は、電力制御ユニット１０の前方に位置している。
【００１４】
図３に、トランスアクスル３０の上面３０ａに固定された電力制御ユニット１０の側面図を示す。トランスアクスル３０の上面３０ａは前下がりに傾斜しており、その上に固定される電力制御ユニット１０も前下がりの姿勢で固定される。図３のＸＹＺ座標系は、電力制御ユニット１０のための座標系であり、Ｘ軸は電力制御ユニット１０の筐体５０の底面に平行に延びており、Ｚ軸は筐体５０の後面に平行に延びており、Ｙ軸は車幅方向に沿って延びている。
【００１５】
電力制御ユニット１０は、フロントブラケット９３とリアブラケット９４によって、トランスアクスル３０の上面３０ａとの間に隙間ＳＰを隔てて固定されている。これは、トランスアクスル３０から電力制御ユニット１０に伝わる振動を抑制するためである。なお、フロントブラケット９３と電力制御ユニット１０の筐体５０との間には不図示の防振ブッシュが挟まれている。リアブラケット９４と筐体５０との間にも不図示の防振ブッシュが挟まれている。筐体５０の左側面には、トランスアクスル３０の内部のモータ７ａ、７ｂに電力を送るパワーケーブル２７のコネクタ１７が接続されている。
【００１６】
電力制御ユニット１０の筐体５０は、上下が開口しているケース本体１１と、ケース本体１１の上側開口を覆うアッパーカバー１２と、ケース本体１１の下側開口を覆うロアカバー１３で構成されている。アッパーカバー１２は、複数のボルト４３でケース本体１１に固定されている。図２に示されているように、アッパーカバー１２とケース本体１１は、四隅の４箇所と、車幅方向の両側であって車両前後方向の中央の２箇所と、車両前後方向の前側であって車幅方向の中央の１箇所、合計７箇所で相互に固定されている。ロアカバー１３も同様であるが、ロアカバー１３の固定構造については説明を省略する。
【００１７】
図２と図３に示すように、電力制御ユニット１０の前方にはラジエータタンク９１が位置している。図２に示すように、ラジエータタンク９１は、電力制御ユニット１０の車幅方向中央寄りの前方に位置している。車両が前方衝突すると、ラジエータ９６とともにラジエータタンク９１が後退する。そうすると、電力制御ユニット１０の車幅方向の中央寄りの前部にラジエータタンク９１が衝突する。先に述べたように、電力制御ユニット１０は前下がりの姿勢でトランスアクスル３０の上に固定されている。それゆえ、ラジエータタンク９１は、ケース本体１１とアッパーカバー１２の前部つなぎ目に強く接触する。特に、図２を参照して説明したように、ラジエータタンク９１は電力制御ユニット１０の中央寄りの前方に衝突する。それゆえ、ラジエータタンク９１と接触した際には、ケース本体１１とアッパーカバー１２を固定しているボルト４３のうち、車幅方向の中央寄りに位置するボルトに高い負荷（せん断荷重）が加わる。特に、アッパーカバー１２の車幅方向の車両中心寄りの側であって車両前後方向の中央と後のボルトに、他のボルトよりも高い負荷（せん断力）が加わる。特定のボルトに負荷が集中すると、そのボルトが破断する。１本のボルトが破断すると、残りのボルトに加わる負荷が増大するので、他のボルトは連鎖的に破断する。最後にはアッパーカバー１２がケース本体１１から外れ、ケース本体１１の内部の高電圧部品が露出してしまう。
【００１８】
図４に電力制御ユニット１０の平面図を示す。図の下側が車両前方に相当し、図の上側が車両後方に相当する（ＦＨＶ座標系を参照のこと）。先に述べたように、アッパーカバー１２は７箇所でケース本体１１に固定されている。説明のため、図４の符号４ａ−４ｇで締結箇所を表す。なお、図４では、ボルト４３を仮想線で示し、ボルト４３が通過するボルト孔１２ａが見えるようにしてある。先に述べたように、実施例の車載構造の場合、アッパーカバー１２の車幅方向の車両中心寄りの側であって車両前後方向の中央（締結箇所４ｆ）と後（締結箇所４ｇ）のボルト４３に高い負荷が加わる。そこで、実施例の車載構造では、アッパーカバー１２の７箇所のボルト孔のうち、車幅方向の車両中心寄りの側であって車両前後方向の中央（締結箇所４ｆ）と後（締結箇所４ｇ）のボルト孔の径を、他の締結箇所（締結箇所４ａ−４ｅ）のボルト孔の径よりも大きくする。
【００１９】
図５に、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図を示す。図５は、図４の締結箇所４ｆの断面を示しているが、ボルト孔１２ａの径を除き、他の締結箇所の断面も図５と同じである。なお、図５では、理解を助けるために、ボルト４３は仮想線で描いてある。アッパーカバー１２の７箇所のボルト孔１２ａのうち、車幅方向の車両中心寄りの側であって車両前後方向の中央（締結箇所４ｆ）と後（締結箇所４ｇ）のボルト孔の径Ｄａ２を、他の締結箇所（締結箇所４ａ−４ｅ）のボルト孔の径Ｄａ１よりも大きくする。ボルト孔の径を上記の通りに変えることによって、締結箇所４ｆ、４ｇのボルトへの負荷の集中が緩和され、ボルトが破断し難くなる。
【００２０】
一例では、Ｍ５のボルト４３に対して、締結箇所４ａ−４ｅのボルト孔１２ａの径Ｄａ１は、６ｍｍであり、締結箇所４ｆ、４ｇのボルト孔１２ａの径Ｄａ２は、７ｍｍである。ボルト孔１２ａの径を変えたことによる効果の一例を図６に示す。図６は、ボルトに加わる荷重のボルト孔の径による相違を示すグラフである。なお、ボルト孔の径以外の条件は同じである。横軸は電力制御ユニット１０に前方から加わる衝突荷重を示しており、縦軸はボルト４３に加わる荷重を示している。グラフＧａは、ボルト孔の径が全て同じＤａ１（＝６ｍｍ）のときの締結箇所４ｇ（図４参照）のボルト４３に加わる荷重を示している。グラフＧｂは、締結箇所４ｆ、４ｇのボルト孔の径をＤａ２（＝７ｍｍ）とし、他の締結箇所（４ａ−４ｅ）のボルト孔の径をＤａ１（６ｍｍ）としたときの、締結箇所４ｇ（図４参照）のボルト４３に加わる荷重を示している。グラフＧｃは、ボルトのせん断耐荷重を示している。グラフＧａの場合、衝突荷重が約６０［ｋＮ］を超えるとボルトに加わる荷重がせん断耐荷重を超える。これに対してグラフＧｂの場合（２箇所のボルト孔の径を他の締結箇所のボルト孔よりも大きくした場合）、７０［ｋＮ］の衝突荷重でもボルトに加わる荷重はせん断耐荷重を下回る。このように、アッパーカバー１２の車幅方向の車両中心寄りの側であって車両前後方向の中央と後のボルト孔１２ａの径を他のボルト孔１２ａの径よりも大きくすることで、ボルトに加わる集中荷重を小さくすることができる。
【００２１】
なお、アッパーカバー１２とケース本体１１の間にはノックピンが挟まれている。ケース本体１１の開口の周囲にはノックピン用の孔（下ピン孔）が設けられており、アッパーカバー１２の下ピン孔に対向する位置にも孔（上ピン孔）が設けられている。ノックピンは、ケース本体１１の下ピン孔とアッパーカバー１２の上ピン孔の双方に嵌合し、ボルト４３とともに、ケース本体１１とアッパーカバー１２のせん断方向の荷重を支える。なお、ノックピンは、アッパーカバー１２をケース本体１１に固定する際の位置決めにも利用される。
【００２２】
（第２実施例）図７、図８を参照して第２実施例の車載構造を説明する。図７は、トランスアクスル３０の上に固定された電力制御ユニット１０ａの側面図である。図８は、電力制御ユニット１０ａの平面図である。図４の場合と同じく、図中の座標系のＦ軸正方向が車両前方を示しており、Ｈ軸が車幅方向を示している。筐体５０ａの車幅方向の両側の縁のうち、Ｈ軸の負方向の縁が車両中央寄りである。
【００２３】
電力制御ユニット１０ａは、第１実施例の場合と同様に、ハイブリッド車のフロントコンパートメントにてトランスアクスル３０の上に固定されている。電力制御ユニット１０ａの筐体５０ａは、上下方向で、アッパーカバー１２、上ケース５１、下ケース５２、ロアカバー１３に分割されている。上ケース５１と下ケース５２は複数のボルト１４３によって上下方向で相互に固定される。上ケース５１の下ケース５２との結合箇所にはフランジ５１ａが設けられており、下ケース５２の上ケース５１との結合箇所にもフランジ５２ａが設けられている。図８において、フランジ５１ａの下側にフランジ５２ａが位置している。上ケース５１と下ケース５２は、夫々のフランジ５１ａ、５２ａが対向するように組み合わされ、フランジ５１ａ、５２ａを貫通するボルト１４３で相互に締結される。別言すると、上ケース５１と下ケース５２は、フランジ５１ａ、５２ａの四隅（締結箇所１０４ａ、１０４ｃ、１０４ｅ、１０４ｇ）と車幅方向の両側であって車両前後方向の中央（締結箇所１０４ｂ、１０４ｆ）がボルト１４３で相互に固定されている。フランジ５１ａにはボルト１４３が挿通されるボルト孔５１ｂが設けられており、ボルト１４３は、下ケース５２のフランジ５２ａに固定される。図８では、ボルト孔５１ｂが見えるように、ボルト１４３を仮想線で表している。そして、筐体５０ａの車幅方向の車両中心寄りの側であって車両前後方向の中央（締結箇所１０４ｆ）と後（締結箇所１０４ｇ）のボルト孔５１ｂの径が他のボルト孔５１ｂの径よりも大きくなっている。
【００２４】
第２実施例の車載構造でも、衝突時の荷重の大きい箇所（車幅方向の車両中心寄りの側であって車両前後方向の中央の締結箇所１０４ｆと後側の締結箇所１０４ｇ）のボルト孔５１ｂの径を他のボルト孔５１ｂの径よりも大きくすることで、衝突時の耐荷重性が高まる。従って、衝突時に上ケース５１と下ケース５２が分離してしまうことが回避できる。
【００２５】
なお、電力制御ユニット１０ａの上ケース５１と下ケース５２は、上部と下部に夫々開口を有しており、上ケース５１の上部の開口はアッパーカバー１２で閉じられ、下ケース５２の下部の開口はロアカバー１３で閉じられる。アッパーカバー１２はボルト４３で上ケース５１に締結され、ロアカバー１３はボルトで下ケース５２に締結される。
【００２６】
実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。電力制御ユニット１０が電気機器の一例に相当する。第１実施例のアッパーカバー１２とケース本体１１が、筐体５０を構成する「少なくとも２個の部分」の一例に相当する。第２実施例の上ケース５１と下ケース５２が、筐体５０ａを構成する「少なくとも２個の部分」の別の一例に相当する。本明細書が開示する車載構造は、電力制御ユニットのほかの電気機器に適用されてもよい。電力制御ユニット１０（電気機器）に干渉する機器は、ラジエータタンクに限られない。本明細書が開示する技術は、アッパーカバーの無い筐体を備える電気機器に適用することもできる。
【００２７】
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。
【符号の説明】
【００２８】
４ａ−４ｇ：締結箇所
５：補機バッテリ
７ａ、７ｂ：モータ
１０、１０ａ：電力制御ユニット
１１：ケース本体
１２：アッパーカバー
１２ａ、５１ｂ：ボルト孔
１３：ロアカバー
１７：コネクタ
２７：パワーケーブル
３０：トランスアクスル
３０ａ：上面
４３、１４３：ボルト
５０、５０ａ：筐体
５１：上ケース
５１ａ、５２ａ：フランジ
５２：下ケース
９０：フロントコンパートメント
９１：ラジエータタンク
９２：サイドメンバ
９３：フロントブラケット
９４：リアブラケット
９５：エンジン
９６：ラジエータ
１００：ハイブリッド車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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