JP5924692B2 - 車両の車軸の近傍に配設された電動パワートレーンおよびその電源モジュールを備える自動車車両 - Google Patents

Description

本発明は、充電可能または不可能な熱／電気ハイブリッドまたは全電気式自動車車両に関する。

かかる車両は、電源モジュールによる給電を受ける駆動用電気機械であって、車軸の車輪を駆動するためにその車軸の近傍に配設される少なくとも１つの機械を備える。

電動パワートレーンとは、電気機械、および電気機械の回転子と一体をなす機械の出力軸に結合された減速装置によって構成されるアセンブリをいう。

減速装置は、電気機械の速度を、車両の車輪に要求されるトルクに適合させることを可能にする。

電源モジュールとは、蓄電池バッテリブロックおよび出力電子ユニットによって構成されるアセンブリをいう。かかる出力ユニットはとりわけ、バッテリブロックから供給される電圧を車載回路網が受け入れることのできる一般に１２Ｖ前後の電圧に適合させるＤＣ／ＤＣ直流電圧変換回路と、機械が発電機モードで動作しているときにバッテリブロックから供給される直流電圧を交流電圧に変換することができるインバータ回路とを備える。出力ユニットはバッテリブロックと一体であっても、バッテリブロックから離れていてもよい。

前輪駆動と称される車両、すなわち、車両の駆動のために熱機関が前車軸に結合されている車両の場合は、荷室は当然のことながら、車両後方の、車両の最終座席列の背後に配設される。

荷室は、車両の屋根の後部と、車両の後車軸を支える車体から荷室を隔離する、一般的に荷室フロアと呼ばれるフロアとによって画定される。

この部位のボディシェルは、マフラーも、さらにはガソリンタンクまたはタンクの一部までも支える。

そのため、車両を空間内に位置づけるために通常使用される三次元座標系のＺ方向軸沿いの荷室の高さを規定する荷室フロアから車両の屋根後部までの荷室の高さは、荷室フロア直下に位置する上述の機器の外形寸法しだいである。

後車軸は、例えば、変形可能なビーム式の後車軸でありうることが想起される。

この形式の車軸は、「Ｈ」形の全体形状と、それぞれが長手方向のアームを規定するそのＨの平行な２つの縦棒と、スタビライザーと呼ばれるバーで、アンチロールバーとも別称されるバーを組み込んだ変形可能なビームと呼ばれる横架トーションバーを規定するＨの中央のバーとを有する。

長手方向の各アームの第１端部は、回転軸を形成する連結部を介してそれぞれ車両の後輪に接続され、第２端部は、車両のボディシェルに対して同じく回転連結部を形成する弾性連結部を介してボディシェルに接続される。

欧州特許第１２６６７８３号明細書 仏国特許第０９５６２３４号明細書

本発明の目的は、電動パワートレーンおよびその電源モジュールを、車両車軸のうちの片方の近傍、とりわけ車両の後車軸近傍の荷室下に、客室または荷室の有効容積に対するその外形寸法の影響が限定されるように、Ｚ方向の外形寸法を抑えて収容することにある。

車両の電気駆動のために車両の前車軸の近傍に配設された電動パワートレーンは、欧州特許第１２６６７８３号において知られている。

電動パワートレーンは電気機械およびその減速装置によって形成される。電動パワートレーンは、減速装置の中心軸が車輪の中心軸にほぼ相当するようにして、車両に対してほぼ横方向に配設される。

電動パワートレーンは、２段式フレームの第１段に取り付けられ、フレームのその第１段は車両のボディシェルに取り付けられ、懸架される。

フレームの第２段は、電動パワートレーンより上まで延びて、燃料電池および燃料電池の上に取り付けられる出力制御ユニットを支える働きをする。

車両のＺ方向軸沿いのこうした積層は比較的かさばるものであり、この積層を車体後部の後車軸の近傍に移すことは、客室または荷室の有効容積を最大限に保つという観点からすると、致命的な欠陥となる。

本発明は、電動パワートレーンおよびその電源モジュールの外形寸法を最適化することができて、それによって客室または荷室の有効容積に対するその影響を制限するコンパクトな設置を提案することで、そうした欠点を解消することができる。

本発明による設置によってもたらされるもう１つの利点は、ボディシェルの同じスペースに電動パワートレーンとその電源モジュール（バッテリブロック）を配置できることである。

そのため、本発明は、少なくとも１つの電気駆動パワートレーンおよび電気駆動パワートレーンへの給電に適した電源モジュールと、電動パワートレーンに機械的に結合された車軸と、車軸の近傍で車両のボディシェルに取り付けられたフレームであって、電動パワートレーンおよび電源モジュールを取り付けたフレームとを備える車両、とりわけ自動車車両を提案する。

車両は、フレームが、車両のボディシェルと、客室の一部をなす、または客室に隣接する車両の有効容積を区切るフロアとの間で、車両のボディシェルの下に取り付けられたプラットフォームを画定すること、ならびに、フレームが電動パワートレーンと電源モジュールとを受けて支えるのに適しており、電動パワートレーンおよび電源モジュールはフレームの両側に配設されることを特徴とする。

１つの特徴によれば、フレームは、フレームの下に電動パワートレーンを懸架するのに適しかつ、フレームに対する電動パワートレーンの静定構造が保証されるように構成された３つの取付け手段を備える。

もう１つの特徴によれば、フレームは、電源モジュールのための支承形成手段を備え、その支承形成手段はフレームと面一をなす。

もう１つの特徴によれば、フレームは、電源ブロックの受け面を画定する四辺形を規定するように互いに組み合わされたパイプ部材をベースに形設される。

もう１つの特徴によれば、電動パワートレーンの取付け手段および電源モジュールの支承形成手段はパイプ部材に対して一体をなすように付加される。

１つの特徴によれば、車軸は、スタビライザーを組み込んだ変形可能なビーム式後車軸である。

もう１つの特徴によれば、電動パワートレーンおよび電源モジュールを搭載したフレームは、変形可能なビームの後方直近に配設される。

もう１つの特徴によれば、フレームは、電動パワートレーンおよび電源モジュールを搭載して、車両のフロア下および後車軸近傍への設置に適合した状態のままＺ方向軸沿いの最小外形寸法を有する。

１つの特徴によれば、フロアは車両の荷室のフロアに相当する。

１つの特徴によれば、フロアは、３列目の座席を支えるのに適した客室のフロアに相当する。

本発明のその他の特徴および利点は、添付の図面を参照しながら例として示す以下の説明を通して明らかとなろう。

電動パワートレーンおよびその電源モジュールを設置した本発明による自動車車両の後部の下面図である。 電動パワートレーンおよびその電源モジュールならびにそれらを支えるフレームが見えるようにした本発明による自動車車両の後方側面図である。 本発明による車両の電動パワートレーンおよび電源モジュールを支えるのに適したフレームの斜視図である。

図面上、同じ要素には同じ符号が与えられている。

図面で使用している座標系は、空間内で車両を表すために当業者が通常用いるＸＹＺの三次元座標系である。

かかる座標系はとりわけ仏国特許第０９５６２３４号で使用されている。

車両前部には文字ＡＶを、車両後部には文字ＡＲを目印としてつける。

図１には、充電式または非充電式のハイブリッド（熱／電気）または全電気式自動車であることが可能な車両２のボディシェル１の後部の下を示した。

ボディシェル１下部は、以下に説明する様々な機器を支える。

バンパは図示しておらず、ボディシェル１構造の小フレームサイドメンバからそれぞれ延びるリアショックアブソーバ３および４を識別できる。

この図では、車両２の後車軸５がわかる。この車軸５は、「Ｈ」形の変形可能なビーム式後車軸である。この車軸は、前方長手方向アーム８および９の２つの端部とそれぞれ一体をなす２つの回転連結部６および７を介して車両２のボディシェル１に取り付けられる。一方、２つの後方アーム１０および１１の端部は、右後輪ＡＲＤおよび左後輪ＡＲＧの両後輪にそれぞれ接続されるが、図には右後輪ＡＲＤの１つだけを示してある。これらの端部は、後車軸５のショックアブソーバ（図では見えない）を受ける２つのカップ１２および１３もそれぞれ支える。Ｕ字形断面の変形可能なビーム１４は、２つの長手方向アーム６、１０と７、１１とを接続する。ビーム１４にはスタビライザー１５が組み込まれている。

車軸５の前方に、燃料タンク１６の一部をボディシェル１へのその取付けシステム１７とともに認識する。

さらに、変形可能なビーム１４の後方に、４つの弾性取付け部１９〜２２によってボディシェル１に取り付けられた長方形の全体形状のパイプフレーム１８を認識する。

フレーム１８は、電気機械２４と、電気機械２４の回転子に結合された減速装置２５とを備える電動パワートレーン２３を支える。

フレーム１８について、以下に図３を参照しながらさらに詳しく説明する。

後輪ＡＲＧ、ＡＲＤは、減速装置２５の出力側に結合された差動装置２６を介して減速装置２５に機械的に接続される。その差動装置２６自体は、２つの伝動軸２７、２８と、ユニバーサルジョイントとも呼ばれるそれぞれの等速ジョイント２９、３０とに結合されている。

電動パワートレーン２３は、フレーム１８に対する電動パワートレーン２３の静定構造が保証されるように構成された３つの弾性連結手段３１〜３３を介してフレーム１８に取り付けられる。

図１ではさらに、フレーム１８の背後に、フレーム１８と一体をなす板材３４〜３６を形成する３つの平らな支持体があるのがわかる。

この３つの板材３４〜３６は、ここでは蓄電池バッテリブロックからなる電源モジュール３７を受ける。出力電子ユニット３８は、フレーム１８の後方、したがってバッテリブロック３７の後方でボディシェル１に直接取り付けられる。この設置では、出力電子ユニット３８はバッテリブロック３７から引き離されている。

マフラー３９も、ゼロＹ平面とも呼ばれる車両の中心面を通る車両の長手方向軸ＸＸ’に対して側方に脇に寄せて、パイプフレーム１８後方のボディシェル１下に配置して、取り付けられる。

引き続き図１を使って説明すると、排気ラインは車両２の長手方向軸ＸＸ’とほぼ平行に延び、車両２の前部ＡＶから後部ＡＲの方へ順に、ビーム１４と長手方向アーム８が交差するあたりで変形可能なビーム１４の上を通過し、そこから下降して伝動軸２７の下を通った後、再びフレーム１８まで上昇してマフラー３９に至る。排気ライン４０は、車両２のボディシェル１の下に最も突出する部分で電動パワートレーン２３の底部とほぼ同じレベルに位置する。

車両２の後部を側面図で示した図２では、Ｚ方向の外形寸法ｈに直接影響する上述の機器だけが見えるようにしてある。

車両２の車体および車両２の右後輪ＡＲＤの輪郭を、図が煩雑にならないように「ゴースト」線で表した。３列目の座席およびその着座者の下に描かれたフロアＰは太線で示されている。

この図では、ボディシェル１の底とフロアＰの間に、Ｚ方向軸に沿って下から上に、車両のボディシェル１の底部の電動パワートレーン２３、電動パワートレーン２３を支えるパイプフレーム１８、およびバッテリブロックからなる電源モジュール３７を識別できる。

従って、パイプフレーム１８は、電動パワートレーン２３をその下に吊り下げて取り付けるプラットフォームを規定し、そのプラットフォームの上部はバッテリブロック３７を支える。バッテリブロック３７は、平行六面体の全体形状を有しており、その長方形の基部が、フレーム１８の上面４１であって、パイプ組立てが、例えば、機械溶接組立てによって、この上面４１を画定する四辺形を規定する上面４１と協働する。

図３は、電動パワートレーン２３およびその電源モジュール３７を受けて支えるのに適したパイプフレーム１８を示す。

すでに紹介したように、フレーム１８は、円形またはほぼ円形の断面を有するパイプ部材組立てを備える。

４つのパイプ部材４２〜４５が互いに組み合わされ、それによって、電動パワートレーン２３およびその電源モジュール３７を受けて支えるのに適したプラットフォームが規定される。

これらのパイプ４２〜４５は２本ずつが平行をなす。４つのパイプ部材４２〜４５のうち、互いに平行をなす２つの部材４３、４５は、長さがほぼ同一であり、長手方向パイプ部材と称する２つのパイプ部材、すなわち左パイプ部材４５と右パイプ部材４３をそれぞれ規定する。

他の２つのパイプ部材４２、４４は、横方向パイプ部材と称する２つのパイプ部材、すなわち前パイプ部材４４と後パイプ部材４２をそれぞれ規定する。

後パイプ部材４２は前パイプ部材４４よりも長く、その端部の１つはそれに対応する前パイプ部材４４の端部より先まで延びる。

パイプ部材４２〜４５の各端部は、回転軸がＺ方向軸に沿って延びる弾性回転連結型取付け部１９〜２２を支える。

前パイプ部材４４の１つの端部は右パイプ部材４３の１つの端部と一致する。

後パイプ部材４２の延長部４６は、取付け部１９をマフラー３９の先までずらして、車両２のボディシェル１に取付けることができる。説明した設置において、マフラー３９がＸＸ‘軸に対して側方にずらされていたことをここで想起する。

また、フレーム１８は、フレーム１８のボディシェル１への柔軟な取付け、つまり、電動パワートレーン２３／電源モジュール３７アセンブリグループの柔軟な取付けを保証する４つの取付け部１９〜２２を備える。

パイプフレーム１８は、電動パワートレーン２３を静定的に支えるのに適した３つの取付け手段４７〜４９をさらに備える。これらの取付け手段４７〜４９は、１つ１つが軸連結部３２、３１、３３をそれぞれ受けるのに適したカバーを規定し、そのうちの２つ４８および４９はＹ方向軸に沿って延びる回転軸を、３番目の４７はＸ方向軸に沿って延びる回転軸を有する。

パイプフレーム１８は、パイプ部材４２〜４５と一体をなすように取り付けられた３つの板材３４〜３６をさらに備える。最も長い第１の板材３６は、左パイプ部材４５および右パイプ部材４３の２つのパイプ部材を前パイプ部材４４沿いにつなぐ。第２および第３の板材３４および３５は、左パイプ部材４５および後パイプ部材４２によって形成される角、ならびに右パイプ部材４３および後パイプ部材４２によって形成される角の中にそれぞれ配設される。板材３４〜３６は幅がほぼ同じであり、パイプ部材４２〜４５の上部と面一であることによって、電気モジュール３７の基部のための受け面４１をなす。この受け面４１は、点線による囲い線で象徴的に示されている。

板材３４〜３６の長さおよび幅は、電源モジュール３７のための最適な座が提供されるように決定される。

電動パワートレーンおよび電源モジュールを搭載したフレームによって構成されるアセンブリは、Ｚ方向軸沿いの寸法ｈが車軸と車両のフロアの間におけるボディシェル下への設置に適応したものとなるように最適化された、コンパクトでモジュール型のアセンブリを規定する。フロアは、車両の有効容積を、客室の一部をなすものとして、または客室に隣接するものとして区切ることができる。

このアセンブリをモジュール型と称するのは、このアセンブリが、ボディシェルの下に迅速に組み立てることができ、車両の後輪を駆動するために駆動用電気機械を支えるようにあらかじめ用意されたものでない車両のボディシェルの下に十分容易に適合することができるからである。

本発明は、この設置を最適化するために変形可能なビーム式後車軸の形状を有利に活用する。しかし、これ以外のあらゆる車軸の構造も、この構造のもとでのコンパクトな電動パワートレーン／フレーム／電源モジュールのアセンブリの設置がＺ方向の最小外形寸法に適応できるものである限りは、本発明の枠組みから外れることなく考えられる。

Claims (7)

1. 電動パワートレーン（２３）と、
   電動パワートレーン（２３）を給電するための電源モジュール（３７）と、
   電動パワートレーン（２３）に機械的に結合された車軸（５）と、
   車軸（５）の近傍で車両（２）のボディシェル（１）に取り付けられた略長方形のパイプフレーム（１８）であって、フレーム（１８）の上側が電源モジュール（３７）を支えるプラットフォームを規定するようにして電動パワートレーン（２３）と電源モジュール（３７）をフレームの両側に取り付けたフレーム（１８）と
   を備え、
   電源モジュール（３７）はバッテリブロックを備え、
   車軸（５）が、スタビライザー（１５）を組み込んだ変形可能なビーム（１４）式後車軸であり、
   電動パワートレーン（２３）と電源モジュール（３７）を搭載したフレーム（１８）が車軸（５）と車両（２）のフロア（Ｐ）の間でボディシェル（１）の下に設置され、変形可能なビーム（１４）の後方直近に配設される、自動車車両（２）。
2. フレーム（１８）が、電動パワートレーン（２３）をフレーム（１８）の下に懸架するように構成され、かつ、フレーム（１８）に対して電動パワートレーン（２３）の静定構造が保証されるように構成された三つの取付け手段（４７〜４９）を備える、請求項１に記載の自動車車両（２）。
3. フレーム（１８）が、電源モジュール（３７）のための支承形成手段（３４〜３６）を備え、支承形成手段（３４〜３６）がフレーム（１８）と面一をなす、請求項１または２に記載の自動車車両（２）。
4. フレーム（１８）が、電源モジュール（３７）の受け面（４１）を画定する四辺形を規定するように互いに組み合わされたパイプ部材（４２〜４５）で形設される、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の自動車車両（２）。
5. 電動パワートレーン（２３）の取付け手段（４７〜４９）および電源モジュール（３７）のための支承形成手段（３４〜３６）がパイプ部材（４２〜４５）に対して一体をなすように連結される、請求項４に記載の自動車車両（２）。
6. フロア（Ｐ）が車両（２）の荷室のフロアに対応する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の自動車車両（２）。
7. フロア（Ｐ）が、３列目の座席を支える客室のフロアに対応する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の自動車車両（２）。

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