JP2019014340A - 車両前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車において、組付性を向上させた車両前部構造を提供する。【解決手段】車両前部構造１０は、モジュールフレーム２６に対してモータ１２、インバータ１４、チャージャー１６、熱交換器１８、ステアリングギア２０、一対のロアアーム２２Ａ、２２Ｂが組み付けられた後、モジュールフレーム２６をフロントサイドメンバ２４Ａ、２４Ｂに締結する。これにより、各部品を個別にブラケット等を介して車体に組み付けていた場合と比較して組付工数が削減されると共に、締結部品点数も削減され、組付け作業性が向上する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両前部構造に関する。

電気自動車等では、モータの上部にインバータを積層させて車体に固定させることが提案されている。

例えば、特許文献１には、積層されたモータとインバータのそれぞれを柱状部材に固定し、柱状部材を車体に固定させたものが提案されている。これにより、モータとインバータを接近配置させて三相交流用配線を短縮してノイズを低減すると共に、モータとインバータの積層体の振動を抑制して車両のＮＶ性能の低下を抑制するとされている。

特開２０１０−１４８２６４号公報

特許文献１の構成では、モータとインバータのみを積層して柱状部材を介して車体に固定させているため、車両のモータルームに配置される他の周辺部品、例えば熱交換器はブラケット等の締結部品を用いて車体に直接組み付けられることになる。

このため、車両のモータルーム内部に配置されるモータの周辺部品を車体に組み付ける組付工数、締結部品点数が多いという問題があった。

そこで、電気自動車において、モータが配置されるモータルームにおいてモータの周辺部品の組付工数や締結部品の削減という観点で改善の余地があった。

本発明は上記事実を考慮し、電気自動車における組付性を向上させた車両前部構造を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明に係る車両前部構造は、車両正面視で矩形枠状に形成され、車体に取り付けられるフレーム本体と、車両正面視で前記フレーム本体の枠内に配置され、マウントを介して前記フレーム本体に取り付けられたモータと、前記モータと電気的に接続され、前記フレーム本体の枠上部に取り付けられた電気部品と、前記モータを冷却し、前記フレーム本体の枠下部に取り付けられた熱交換器と、を備える。

請求項１記載の本発明に係る車両前部構造では、車両正面視で矩形状の枠が形成されたフレーム本体の枠内にマウントを介してモータが取り付けられると共に、枠上部にモータと電気的に接続される電気部品が固定される。さらに、フレーム本体の枠下部にモータを冷却する熱交換器が取り付けられる。このフレーム本体にモータ、電気部品、熱交換器などが組付けられた状態で、フレーム本体が車体に取り付けられる（固定される）。この後、モータと電気部品が電気的に接続される。

すなわち、フレーム本体に対してモータ、電気部品、熱交換器を組み付けた後、フレーム本体を車体に組付けるだけで良いので、車体に対する各部品の組付行程、及び組付に用いる締結部品点数を削減することができる。

請求項１記載の本発明に係る車両前部構造は、電気自動車における組付性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る車両前方側から視た車両前部構造を示す一部分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車両前部構造を示す車幅方向左側から視た側面図である。 本発明の一実施形態に係る車両前部構造を示す車幅方向左側から視た一部省略断面図である。 本発明の一実施形態に係る車両後方側から視た車両前部構造を示す斜視図である。

本発明の第１実施形態に係る車両前部構造について図１〜図４を参照して説明する。なお、車両上下方向上側を矢印ＵＰで示し、車両前後方向前側を矢印ＦＲで示し、車幅方向右側を矢印ＲＨで示す。なお、図３及び図４では、熱交換器１８を省略している。また、各図では、図の煩雑さを回避するためにフロントサイドメンバ２４Ａ、２４Ｂを仮想線（二点鎖線）で示している。

（車両前部の構成）
電気自動車に適用された車両前部構造１０について説明する。

車両前部構造１０は、図１及び図２に示すように、電気自動車の車両前方側のモータルームに収容されるモータ１２、インバータ１４、チャージャー１６、熱交換器１８、ステアリングギア２０、及び一対のロアアーム２２Ａ、２２Ｂと、これらの部品が取り付けられると共にフロントサイドメンバ２４Ａ、２４Ｂに取り付けられるモジュールフレーム２６とを有する。

モジュールフレーム２６は、図１及び図４に示すように、車幅方向に延在する上枠２６Ａと、上枠２６Ａの車幅方向両端部から略車両下方向に延在する左枠２６Ｂ、右枠２６Ｃと、左枠２６Ｂ、右枠２６Ｃの下端同士を結び車幅方向に延在する下枠２６Ｄとを有し、車両正面視で略矩形枠形状とされている。なお、モジュールフレーム２６がフレーム本体に相当する。

図１に示すように、モジュールフレーム２６の上枠２６Ａの車幅方向両端部には、一対の締付ブラケット２８Ａ、２８Ｂを介してフロントサイドメンバ２４Ａ、２４Ｂの上面に取り付けられている。締付ブラケット２８Ａ、２８Ｂは、左右対称の形状なので締付ブラケット２８Ａのみ説明して、締付ブラケット２８Ｂの説明を省略する。締付ブラケット２８Ａは、車幅方向内側の平板状のフレーム取付部３０Ａと、フレーム取付部３０Ａの車幅方向外（左）側端部から車幅方向外側に向かって車両上方側に傾斜した接続部３２Ａと、接続部３２Ａの上端から車幅方向外側に延在する平板状のサイドメンバ取付部３４Ａとを備えている。

締付ブラケット２８Ａのフレーム取付部３０Ａとモジュールフレーム２６の上枠２６Ａに形成された図示しない挿通孔に挿通されたボルト３６Ａと図示しないナットで締結されることにより、上枠２６Ａの上面に締付ブラケット２８Ａが取り付けられている。

また、締付ブラケット２８Ａのサイドメンバ取付部３４Ａとフロントサイドメンバ２４Ａの上面に形成された図示しない挿通孔に挿通されたボルト３８Ａと図示しないナットで締結されることにより、締付ブラケット２８Ａがフロントサイドメンバ２４Ａの上面に取り付けられている。

また、モジュールフレーム２６の左枠２６Ｂと右枠２６Ｃの上部には、それぞれ車幅方向外側に突出形成された取付フランジ部４０Ａ、４０Ｂが設けられている。取付フランジ部４０Ａ、４０Ｂも左右対称なので、取付フランジ部４０Ａのみを説明して取付フランジ部４０Ｂの説明を省略する。

取付フランジ部４０Ａは、左枠２６Ｂから車幅方向外側に突出形成された平面視略三角形状である板状体であり、組付け時にフロントサイドメンバ２４Ａの下面に下側から当接されるものである。また、取付フランジ部４０Ａには、上下に貫通する挿通孔４２Ａが形成されている。したがって、組付け時に、フロントサイドメンバ２４Ａの下面に形成された図示しない挿通孔と取付フランジ部４０Ａの挿通孔４２Ａに挿通されたボルト４４Ａによって締結されることにより、取付フランジ部４０Ａがフロントサイドメンバ２４Ａに取り付けられている。

このように、締付ブラケット２８Ａ、２８Ｂと取付フランジ部４０Ａ、４０Ｂを介してモジュールフレーム２６がフロントサイドメンバ２４Ａ、２４Ｂの上面と下面に締結されることにより、モジュールフレーム２６がフロントサイドメンバ２４Ａ、２４Ｂ（車体）に固定されている。

図１及び図３に示すように、モータ１２は、略円筒形のハウジング５０の軸方向中央部の下側と後側をそれぞれ下側支持部材５２と一対の後側支持部材５４Ａ、５４Ｂを介してモジュールフレーム２６に支持されている。

下側支持部材５２は、図３に示すように、車両前後方向に延在するシャフト５８と、シャフト５８の前端部とモジュールフレーム２６の下枠２６Ｄの上面の間に配置される板状のスペーサ６０とを備えている。シャフト５８の後端部は、モータ１２のハウジング５０の下端に突出形成された取付部５６に締結されている。また、シャフト５８の前端部とスペーサ６０は、モジュールフレーム２６の下枠２６Ｄにボルト６２とナット６３で締結されている。

後側支持部材５４Ａ、５４Ｂは同様の構成なので、後側支持部材５４Ｂのみを説明して後側支持部材５４Ａについての説明を省略する。後側支持部材５４Ｂは、図３に示すように、略上下方向に延在するシャフト６６Ｂと、モジュールフレーム２６の上枠２６Ａの下面から下方に突出形成された取付部７０Ｂとを備えている。シャフト６６Ｂの上端が取付部７０Ｂに締結されると共に、シャフト６６Ｂの下端がモータ１２のハウジング５０の後端に突出形成された取付部６４Ｂに締結されている。

インバータ１４及びチャージャー１６は、図１に示すように、それぞれ略矩形体形状であり、その車幅方向両側面の下端から車幅方向に突出形成されたフランジ部７２、７４を介して図示しないボルトによってモジュールフレーム２６の上枠２６Ａの上面に車幅方向に隣接して締結（固定）されている。インバータ１４及びチャージャー１６が電気部品に相当する。

ステアリングギア２０は、車幅方向に延在しているラックハウジング８０を備えている。ラックハウジング８０の外周面には、車幅方向に一定間隔をおいて一対の板状のフランジ部８２Ａ、８２Ｂが車両前方に突出形成されている。また、モジュールフレーム２６の下枠２６Ｄにも、車幅方向に所定間隔をおいて一対のフランジ部８４Ａ、８４Ｂが車両前方に突出形成されている。この一対のフランジ部８４Ａ、８４Ｂの上に一対のフランジ部８２Ａ、８２Ｂを重ね、図示しない挿通孔に挿通されたボルト８６Ａ、８６Ｂとナット８８Ａ、８８Ｂ（図２、図３参照）で締結することにより、ステアリングギア２０がモジュールフレーム２６に取り付けられている。

熱交換器１８は、図２に示すように、ラジエータ９０と、ラジエータ９０の車両後方側にラジエータ９０に一体的に取り付けられたクーリングファン９２とを有する。

図１に示すように、ラジエータ９０の下端面には、一対のシャフト９４Ａ、９４Ｂが車幅方向に所定間隔をおいて車両下方に突出形成されている。このシャフト９４Ａ、９４Ｂの先端にはネジが切られている。一方、モジュールフレーム２６の下枠２６Ｄにも、車幅方向に所定間隔をおいて一対のフランジ部９６Ａ、９６Ｂが形成されている。このフランジ部９６Ａ、９６Ｂは、図１に示すように、モジュールフレーム２６の下枠２６Ｄの前端面において、一対のフランジ部８４Ａ、８４Ｂの車幅方向外側で車両前方に突出形成されており、かつフランジ部８４Ａ、８４Ｂよりも車両前方側まで延在している。また、フランジ部９６Ａ、９６Ｂの先端には、ラジエータ９０のシャフト９４Ａ、９４Ｂ挿通用の挿通孔９８Ａ、９８Ｂが形成されている。

したがって、図１及び図２に示すように、ラジエータ９０の一対のシャフト９４Ａ、９４Ｂがモジュールフレーム２６の下枠２６Ｄの一対のフランジ部９６Ａ、９６Ｂの挿通孔９８Ａ、９８Ｂに挿通され、ナット１００Ａ、１００Ｂ（図２参照、ナット１００Ａのみ示す）で締結されることにより、熱交換器１８がモジュールフレーム２６に取り付けられる構成である。

さらに、モジュールフレーム２６の下枠２６Ｄの下面には、図４に示すように、平面視Ｖ字型のＶブレース１１０が締結されている。Ｖブレース１１０の車両前後方向前端に位置する屈曲部１１２がボルト１１３とナット１１５（図３参照）で下枠２６Ｄの下面に締結されている。Ｖブレース１１０において屈曲部１１２から車両後方側に向かって車幅方向左側に傾斜した左シャフト部１１４Ａは、屈曲部１１２側端部と反対側の端部近傍に、フロントサイドメンバ２４Ａの下側に設けられた取付部１１６Ａに取付用の孔部１１７Ａが形成されていると共に、反対側の端部にロアアーム２２Ａを回転自在に支持する軸支部１１８Ａが設けられている。

Ｖブレース１１０において屈曲部１１２から車両後方側に向かって車幅方向右側に傾斜した右シャフト部１１４Ｂは、左シャフト部１１４Ａと同様の構成なので、その詳細な説明は省略する。

また、モジュールフレーム２６の左枠２６Ｂの外側側面の車両下方側から車幅方向外側に突出形成された一対の板状体からなる軸支部１２０Ａが形成されている。

これに対してロアアーム２２Ａのフロントアーム１２２Ａの端部に形成された軸部１２４Ａがモジュールフレーム２６の軸支部１２０Ａに車両前後方向と垂直な平面上を回転自在に取り付けられていると共に、リヤアーム１２６Ａの端部に形成された軸部１２８ＡがＶブレース１１０の軸支部１１８Ａに車両上下方向と垂直な平面上を回転自在に取り付けられている。

（作用）
このように構成された車両前部構造１０の作用について説明する。

先ず、車体に対する組付け方法について説明する。
図１に示すように、先ず、モジュールフレーム２６に対して各部品を取付を行う。最初に、モジュールフレーム２６の下枠２６Ｄの下面に、Ｖブレース１１０の屈曲部１１２を締結する。続いて、モジュールフレーム２６の左枠２６Ｂの軸支部１２０Ａにロアアーム２２Ａの軸部１２４Ａを取り付けると共に、Ｖブレース１１０の軸支部１１８Ａに軸部１２８Ａを取り付ける。同様にして、ロアアーム２２Ｂをモジュールフレーム２６とＶブレース１１０に取り付ける。

次に、モータ１２を下側支持部材５２、後側支持部材５４Ａ、５４Ｂを介してモジュールフレーム２６に揺動自在に取り付ける。

続いて、モジュールフレーム２６の上枠２６Ａの上面に、インバータ１４及びチャージャー１６がそれぞれのフランジ部７２、７４を介して締結される。すなわち、モジュールフレーム２６の上枠２６Ａの上面にインバータ１４及びチャージャー１６が取り付けられる。

さらに、図１〜図３に示すように、モジュールフレーム２６の下枠２６Ｄのフランジ部８４Ａ、８４Ｂの上にステアリングギア２０のフランジ部８２Ａ、８２Ｂを重ね、それぞれの図示しない挿通孔にボルト８６Ａ、８６Ｂを挿通してナット８８Ａ、８８Ｂで締結する。これにより、ステアリングギア２０がモジュールフレーム２６に取り付けられる。

次に、モジュールフレーム２６の下枠２６Ｄに設けられたフランジ部９６Ａ、９６Ｂの挿通孔９８Ａ、９８Ｂに、熱交換器１８のシャフト９４Ａ、９４Ｂを挿通してナット１００Ａ、１００Ｂ（ナット１００Ａのみ図示）で締結する。これにより、熱交換器１８がモジュールフレーム２６に取り付けられる。なお、モジュールフレーム２６の下枠２６Ｄに設けられたフランジ部９６Ａは、フランジ部８４Ａよりも車両前方側に突出形成されている（挿通孔９８Ａがフランジ部８４Ａよりも車両前方側に位置する）ため、モジュールフレーム２６に取り付けられる熱交換器１８とステアリングギア２０が干渉することが防止される。

このように、電気自動車の製造時に、モータ１２、インバータ１４、チャージャー１６、熱交換器１８、ステアリングギア２０、及び一対のロアアーム２２Ａ、２２Ｂがモジュールフレーム２６に取り付けられる。各部材が取り付けられたモジュールフレーム２６を下側から車体のフロントサイドメンバ２４Ａ、２４Ｂ間に挿入することにより、モジュールフレーム２６の取付フランジ部４０Ａ、４０Ｂがフロントサイドメンバ２４Ａ、２４Ｂの下面に当接され、挿通孔４２Ａの下側からボルト４４Ａを挿通して取付フランジ部４０Ａ、４０Ｂをフロントサイドメンバ２４Ａ、２４Ｂの下面に締結する。

次に、締付ブラケット２８Ａ、２８Ｂを用いてモジュールフレーム２６の上枠２６Ａの上面をフロントサイドメンバ２４Ａ、２４Ｂの上面に締結する。

このように、フロントサイドメンバ２４Ａ、２４Ｂの上下から締付ブラケット２８Ａ、２８Ｂと取付フランジ部４０Ａ、４０Ｂを締結することによって、車両のモータルームに収容される全部品を一度にフロントサイドメンバ２４Ａ、２４Ｂに取り付けることができる。

最後に、モータ１２とインバータ１４及びチャージャー１６間を配線する。

このように、車両前部構造１０では、モジュールフレーム２６にＶブレース１１０を取付後を取り付けると共に、モータ１２、インバータ１４、チャージャー１６、熱交換器１８、ステアリングギア２０、ロアアーム２２Ａ、２２Ｂをモジュールフレーム２６に組付けた後、一体化されたモジュールフレーム２６がフロントサイドメンバ２４Ａ、２４Ｂに取り付けられるため、組付け作業性に優れる。

特に、モータ１２、インバータ１４、チャージャー１６、熱交換器１８、ステアリングギア２０をそれぞれ車体に直接取り付ける場合と比較して、車体に直接取り付ける場合に用いられるブラケット等の締結部品が不要とされるため、車体組付時に用いられる締結部品点数及び組付工数が削減される。

また、このように、モータ１２、インバータ１４、チャージャー１６、熱交換器１８、ステアリングギア２０、一対のロアアーム２２Ａ、２２Ｂを全てモジュールフレーム２６に組付ける構造としたため全体としてコンパクトになり、モータルーム内で当該部品が占める容積（割合）を減少させることができる。この結果、車体意匠の自由度が向上すると共に、クラッシュストロークを増大させることができる。あるいは、モータルームの容積を減少させて車室容積を増加させることができる。

モジュールフレーム２６の枠内にモータ１２が配置され、上枠２６Ａの上面にインバータ１４、チャージャー１６が配置されたため、モータ１２とインバータ１４、チャージャー１６との配線長を抑制することができ、配線を容易にすると共にノイズの発生を抑制することができる。

さらに、モジュールフレーム２６の矩形状の枠内にモータ１２を取り付け、下枠２６Ｄから車両前方に突出形成されたフランジ部９６Ａ、９６Ｂの挿通孔９８Ａ、９８Ｂにラジエータ９０のシャフト９４Ａ、９４Ｂを挿入して締結するだけでモータ１２の車両前方に熱交換器１８を配設することができる。したがって、モータ１２やインバータ１４等を冷却する熱交換器１８の組付性に優れる。

［その他］
なお、本実施形態では、モジュールフレーム２６をフロントサイドメンバ２４Ａ、２４Ｂに取り付けたが、車体を構成する車両骨格部材であれば、これに限定するものではない。

また、本実施形態では、モジュールフレーム２６に対してモータ１２、インバータ１４、チャージャー１６、熱交換器１８、ステアリングギア２０、一対のロアアーム２２Ａ、２２Ｂの全てを組付ける構成したが、これに限定されるものではない。すなわち、これらのうち一部の部品が、モジュールフレーム２６を介さず車体に直接取り付けられる構成でも良い。

１０ 車両前部構造
１２ モータ
１４ インバータ（電気部品）
１６ チャージャー（電気部品）
１８ 熱交換器
２６ モジュールフレーム（フレーム本体）

Claims (1)

1. 車両正面視で矩形枠状に形成され、車体に取り付けられるフレーム本体と、
   車両正面視で前記フレーム本体の枠内に配置され、マウントを介して前記フレーム本体に取り付けられたモータと、
   前記モータと電気的に接続され、前記フレーム本体の枠上部に取り付けられた電気部品と、
   前記モータを冷却し、前記フレーム本体の枠下部に取り付けられた熱交換器と、
   を備える車両前部構造。