特開 2023-183078 車体への機器の搭載構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023183078

(43)【公開日】2023-12-27

(54)【発明の名称】車体への機器の搭載構造

(51)【国際特許分類】

   B60K 5/12 20060101AFI20231220BHJP

   B62D 25/08 20060101ALI20231220BHJP

【ＦＩ】

B60K5/12 E

B62D25/08 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022096499

(22)【出願日】2022-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安井 洋介

(72)【発明者】

【氏名】渥美 日向

【テーマコード（参考）】

3D203

3D235

【Ｆターム（参考）】

3D203AA01

3D203AA31

3D203AA33

3D203BA06

3D203BA16

3D203BA17

3D203BC14

3D235AA01

3D235BB18

3D235BB25

3D235CC13

3D235DD17

3D235FF03

3D235FF06

3D235FF17

3D235HH16

(57)【要約】

【課題】本明細書は、車体への機器の搭載構造であって、機器を支持するフレームの軽量化と充分な剛性確保を両立する技術を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する搭載構造は、車体の右側で車体に締結されるとともに機器に締結される右プレートと、車体の左側で車体に締結されるとともに機器に締結される左プレートと、右プレートと左プレートを連結する連結プレートを備える。右プレートと左プレートの夫々は、車体との締結点と機器との締結点とを結ぶ直線上に配置されたリブまたはビードを備えている。機器の重心が車体中心よりも右側に位置する場合は左プレートが右プレートよりも軽く、重心が車体中心よりも左側に位置する場合は右プレートが左プレートよりも軽い。右プレートと左プレートの夫々が、上記したリブまたはビードを備えることで、プレートの板厚を薄くしても充分な剛性が確保できる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車の車体への機器の搭載構造であり、
前記車体の右側で前記車体に締結されるとともに前記機器に締結される右プレートと、
前記車体の左側で前記車体に締結されるとともに前記機器に締結される左プレートと、
前記右プレートと前記左プレートを連結する連結プレートと、
を備えており、
前記右プレートと前記左プレートの夫々は、前記車体との締結点と前記機器との締結点とを結ぶ直線上に配置されたリブまたはビードを備えており、
前記機器の重心が車体中心よりも右側に位置する場合は前記左プレートが前記右プレートよりも軽く、前記重心が前記車体中心よりも左側に位置する場合は前記右プレートが前記左プレートよりも軽い、搭載構造。

【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、電気機器や機械部品などの機器を自動車の車体へ搭載する構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、車体への機器の搭載構造の一例として、モータユニットをフロントコンパートメントへ搭載する構造が開示されている。特許文献１の構造では、左右のサイドメンバの間に架け渡されたマウントフレームに補機やモータユニットが固定される。マウントフレームは、左右の側壁部と、左右の側壁部を連結するとともに補機やモータユニットを固定する本体部を備えている。側壁部も本体部も、一様な厚みの厚板で作られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１８７２４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

軽量化のためにマウントフレームの板厚を単純に薄くすると充分な剛性が得られなくなるおそれがある。本明細書は、車体への機器の搭載構造であって、機器を支持するフレームの軽量化と充分な剛性確保を両立する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する搭載構造は、車体の右側で車体に締結されるとともに機器に締結される右プレートと、車体の左側で車体に締結されるとともに機器に締結される左プレートと、右プレートと左プレートを連結する連結プレートを備える。右プレートと左プレートの夫々は、車体との締結点と機器との締結点とを結ぶ直線上に配置されたリブまたはビードを備えている。機器の重心が車体中心よりも右側に位置する場合は左プレートが右プレートよりも軽く、重心が車体中心よりも左側に位置する場合は右プレートが左プレートよりも軽い。説明の都合上、右プレートと左プレートと連結プレートを合わせて支持フレームと称する。支持フレームの右プレートと左プレートの夫々が、上記したリブまたはビードを備えることで、プレートの板厚を薄くしても充分な剛性が確保できる。さらに、機器の重心から遠い側のプレートを近い側のプレートよりも軽くし、左右のプレートの重量配分を機器の重心位置に対応させることで、機器の支持構造に充分な剛性を確保しつつさらなる軽量化が図れる。右プレートと左プレートを連結する連結プレートは、支持フレーム全体の車体ロール軸まわりのねじり剛性を高めることに貢献する。

【0006】

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】実施例の搭載構造を採用した車体前部の平面図である。

【図2】図１のII－II線に沿った断面図である。

【図3】図１のIII－III線に沿った断面図である。

【図4】変形例の搭載構造を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図面を参照して実施例の搭載構造を説明する。実施例の搭載構造は、車体３０のフロントコンパートメント３１に電力制御ユニット４０を搭載するのに適用されている。図１に、車体３０の前部（フロントコンパートメント３１）の平面図を示す。フロントコンパートメント３１は通常はボンネットフード（フロントフード）で覆われているが、ボンネットフードは図示を省略した。また、電力制御ユニット４０は外形状を簡略化して描いてある。

【0009】

車体３０は電気自動車の車体であり、電力制御ユニット４０は、バッテリの電力を走行用のモータの駆動電力に変換するパワーユニットである。なお、フロントコンパートメント３１には、電力制御ユニット４０の他にも様々な機器が搭載されているが、それらの図示は省略した。

【0010】

フロントコンパートメント３１の両側には一対のサスペンションタワー３２（右サスペンションタワー３２Ｒと左サスペンションタワー３２Ｌ）が配置されている。また、フロントコンパートメント３１には車体の前後方向に延びる一対のサイドメンバ３３（右サイドメンバ３３Ｒと左サイドメンバ３３Ｌ）が配置されている。サイドメンバ３３は、フロントコンパートメント３１の下方で車体３０の前後方向に延びている。

【0011】

電力制御ユニット４０は、支持フレーム１０を介して車体３０に固定されている。別言すれば、車体３０に支持フレーム１０が固定されており、支持フレーム１０の上に電力制御ユニット４０が固定されている。図１では、支持フレーム１０の形状がよくわかるように、電力制御ユニット４０は仮想線で描いてある。電力制御ユニット４０は、筐体の左側にタブ４１ａ、４１ｃを備えており、筐体の右側にタブ４１ｂ、４１ｄを備えている。電力制御ユニット４０の筐体のタブ４１ａ（タブ４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ）がボルト１５ｂ（ボルト１５ｄ、１５ｆ、１５ｈ）で支持フレーム１０に固定されている。タブとは、電力制御ユニット４０を支持フレーム１０に固定するために電力制御ユニット４０の筐体に設けられた突起を意味する。タブにはボルトを通すための貫通孔が設けられている。

【0012】

支持フレーム１０は、左プレート１１Ｌ、右プレート１１Ｒ、連結プレート１２で構成されている。左プレート１１Ｌ、右プレート１１Ｒ、連結プレート１２は、金属板で作られている。左プレート１１Ｌは、その裏面にリブ１３Ｌ、１４Ｌを有しており、右プレート１１Ｒは、その裏面にリブ１３Ｒ、１４Ｒを有している。図１では、理解を助けるために、リブ１３Ｌ、１３Ｒ、１４Ｌ、１４Ｒの存在範囲をハッチングで示してある。

【0013】

左プレート１１Ｌは、車体３０の左側にて電力制御ユニット４０を車体３０に固定している。右プレート１１Ｒは車体３０の右側にて電力制御ユニット４０を車体３０に固定している。なお、図１の一点鎖線は車体３０の中心線ＣＬである。中心線ＣＬは、車体３０の左右方向における中心線である。

【0014】

図１のII－II線に沿った断面図を図２に示す。図２では、電力制御ユニット４０の内部構造は図示を省略した。図２は、支持フレーム１０の車体前側における断面を示している。

【0015】

左サスペンションタワー３２Ｌに金属製のブラケット３４Ｌが固定されており、そのブラケット３４Ｌにボルト１５ａで左プレート１１Ｌが固定されている。また、左プレート１１Ｌには、ボルト１５ｂで電力制御ユニット４０のタブ４１ａが固定されている。左サスペンションタワー３２Ｌとブラケット３４Ｌは車体３０の一部である。ボルト１５ａは、車体３０と左プレート１１Ｌとの締結点に相当し、ボルト１５ｂは左プレート１１Ｌと電力制御ユニット４０との締結点に相当する。図２は、ボルト１５ａ、１５ｂを通る断面、すなわち、車体３０と左プレート１１Ｌの締結点と、左プレート１１Ｌと電力制御ユニット４０の締結点を通る断面を示しており、その断面に沿って左プレート１１Ｌの裏面にリブ１３Ｌが設けられている。別言すれば、リブ１３Ｌは、左プレート１１Ｌの車体３０との締結点（ボルト１５ａ）と、電力制御ユニット４０との締結点（ボルト１５ｂ）とを結ぶ直線上で左プレート１１Ｌの裏面に設けられている。

【0016】

また、右サスペンションタワー３２Ｒに金属製のブラケット３４Ｒが固定されており、そのブラケット３４Ｒにボルト１５ｃで右プレート１１Ｒが固定されている。また、右プレート１１Ｒには、ボルト１５ｄで電力制御ユニット４０のタブ４１ｂが固定されている。右サスペンションタワー３２Ｒとブラケット３４Ｒは車体３０の一部である。ボルト１５ｃは、車体３０と右プレート１１Ｒとの締結点に相当し、ボルト１５ｄは右プレート１１Ｒと電力制御ユニット４０との締結点に相当する。図２は、ボルト１５ｃ、１５ｄを通る断面、すなわち、車体３０と右プレート１１Ｒの締結点と、右プレート１１Ｒと電力制御ユニット４０の締結点を通る断面を示しており、その断面に沿って右プレート１１Ｒの裏面にリブ１３Ｒが設けられている。リブ１３Ｒは、右プレート１１Ｒの車体３０との締結点（ボルト１５ｃ）と、電力制御ユニット４０との締結点（ボルト１５ｄ）とを結ぶ直線上で右プレート１１Ｒの裏面に設けられている。

【0017】

図１のIII－III線に沿った断面図を図３に示す。図３でも電力制御ユニット４０の内部構造は図示を省略した。図３は、支持フレーム１０の車体後側における断面を示している。

【0018】

電力制御ユニット４０はサイドメンバ３３よりも高い位置に配置されている。電力制御ユニット４０とサイドメンバ３３に連結される左プレート１１Ｌ（右プレート１１Ｒ）は、車体前後方向に沿ってみたとき（図３）、車体３０の中心線ＣＬから遠い側が近い側よりも低くなるように、クランク状に屈曲している。サイドメンバ３３も車体３０の一部である。

【0019】

左サイドメンバ３３Ｌにボルト１５ｅで左プレート１１Ｌが固定されている。また、左プレート１１Ｌには、ボルト１５ｆで電力制御ユニット４０のタブ４１ｃが固定されている。ボルト１５ｅは、左サイドメンバ３３Ｌ（車体３０）と左プレート１１Ｌとの締結点に相当し、ボルト１５ｆは左プレート１１Ｌと電力制御ユニット４０との締結点に相当する。図３は、ボルト１５ｅ、１５ｆを通る断面、すなわち、車体３０と左プレート１１Ｌの締結点と、左プレート１１Ｌと電力制御ユニット４０の締結点を通る断面を示しており、その断面に沿って左プレート１１Ｌの裏面にリブ１４Ｌが設けられている。別言すれば、リブ１４Ｌは、左プレート１１Ｌの車体３０との締結点（ボルト１５ｅ）と、電力制御ユニット４０との締結点（ボルト１５ｆ）とを結ぶ直線上で左プレート１１Ｌの裏面に設けられている。

【0020】

また、右サイドメンバ３３Ｒにボルト１５ｇで右プレート１１Ｒが固定されている。また、右プレート１１Ｒには、ボルト１５ｈで電力制御ユニット４０のタブ４１ｄが固定されている。ボルト１５ｇは、右サイドメンバ３３Ｒ（車体３０）と右プレート１１Ｒとの締結点に相当し、ボルト１５ｈは右プレート１１Ｒと電力制御ユニット４０との締結点に相当する。図３は、ボルト１５ｇ、１５ｈを通る断面、すなわち、車体３０と右プレート１１Ｒの締結点と、右プレート１１Ｒと電力制御ユニット４０の締結点を通る断面を示しており、その断面に沿って右プレート１１Ｒの裏面にリブ１３Ｌが設けられている。別言すれば、リブ１４Ｒは、右プレート１１Ｒと車体３０との締結点（ボルト１５ｇ）と、電力制御ユニット４０との締結点（ボルト１５ｈ）とを結ぶ直線上で右プレート１１Ｒの裏面に設けられている。

【0021】

リブ１３Ｌ、１４Ｌ、１３Ｒ、１４Ｒの役割を説明する。先述べたように、左プレート１１Ｌと右プレート１１Ｒ（および連結プレート１２）は支持フレーム１０と総称される。説明の便宜上、支持フレーム１０（左プレート１１Ｌまたは右プレート１１Ｒ）と車体３０との締結点を車体側締結点と称し、支持フレーム１０と電力制御ユニット４０との締結点を機器側締結点と称する。また、リブ１３Ｌ、１３Ｒをリブ１３と総称し、リブ１４Ｌ、１４Ｒをリブ１４と総称する。

【0022】

支持フレーム１０は、車体側締結点と機器側締結点とをむすぶ直線上に配置されたリブ１３、１４を備えている。リブ１３、１４は、支持フレーム１０において、車体側締結点と機器側締結点との間の剛性を高める。リブ１３、１４を除く支持フレーム１０の板厚が薄くとも、リブ１３、１４によって車体側締結点と機器側締結点との間では支持フレーム１０の剛性が高くなる。すなわち、支持フレーム１０は電力制御ユニット４０を支えるのに充分な剛性を備える。一方、支持フレーム１０の板厚を薄くすることで、電力制御ユニット４０を支える構造（支持フレーム１０）の軽量化が図れる。

【0023】

また、左プレート１１Ｌと右プレート１１Ｒは連結プレート１２で連結されている。左プレート１１Ｌと右プレート１１Ｒを連結する連結プレート１２は、支持フレーム１０全体の車体ロール軸まわりのねじり剛性を高めることに貢献する。

【0024】

実施例の場合、電力制御ユニット４０の重心Ｇは、車体３０の中心線ＣＬよりも左側に位置している（図参照）。右プレート１１Ｒは左プレート１１Ｌよりも重心Ｇから遠くに位置する。この場合、右プレート１１Ｒは左プレート１１Ｌよりも軽くなるように作られている。電力制御ユニット４０の重心Ｇから遠い側のプレート（右プレート１１Ｒ）を近い側のプレート（左プレート１１Ｌ）よりも軽くし、左右のプレートの重量配分を電力制御ユニット４０の重心位置に対応させることで、電力制御ユニットの支持構造に充分な剛性を確保しつつさらなる軽量化が図れる。

【0025】

図４を参照して搭載構造の変形例を説明する。図４は、変形例の搭載構造の断面図である。図４は、図２に対応し、車体の前側における車体側締結点と機器側締結点を通る断面を示している。

【0026】

電力制御ユニット４０は、タブ４１ａ－４１ｄの代わりに高剛性の支持部材４２を備えている。支持部材４２は、左プレート１１Ｌから右プレート１１Ｒにわたって延びており、ボルト１５ｂで左プレート１１Ｌに固定されるとともに、ボルト１５ｄで右プレート１１Ｒに固定されている。支持部材４２は、電力制御ユニット４０の一部であるため、ボルト１５ｂは、左プレート１１Ｌに電力制御ユニット４０を締結する機器側締結点に相当する。同様に、ボルト１５ｄは、右プレート１１Ｒに電力制御ユニット４０を締結する機器側締結点に相当する。また、支持部材４２は、左プレート１１Ｌと右プレート１１Ｒを連結する連結プレートにも相当する。すなわち、左プレート１１Ｌと右プレート１１Ｒと支持部材４２（連結プレート）が支持フレーム１０ａを構成する。支持部材４２は、電力制御ユニット４０の一部であり、同時に、支持フレーム１０ａの一部でもある。

【0027】

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の搭載構造では、電力制御ユニット４０を支持フレーム１０で車体３０に搭載する。搭載対象の機器は、電力制御ユニット４０に限られず、別のデバイスであってもよい。

【0028】

実施例の搭載構造では、車体側締結点と機器側締結点の間にリブ１３、１４が設けられている。リブは、車体側締結点を超えて延びていてもよく、あるいは、機器側締結点を超えて延びていてもよい。

【0029】

支持フレーム１０（左プレート１１Ｌ、右プレート１１Ｒ）は、車体側締結点と機器側締結点とをむすぶ直線上に配置されたリブ１３、１４を備える。リブは、どのような形状であってもよい。また、リブに代えてビードを支持フレーム１０に設けてもよい。すなわち、右プレート１１Ｒと左プレート１１Ｌの夫々は、車体３０との締結点と電力制御ユニット４０との締結点とを結ぶ直線上に配置されたリブまたはビードを備えていればよい。ビードとは、プレス加工によって板に設けられた凸条を意味する。

【0030】

実施例の搭載構造では、電力制御ユニット４０の重心Ｇは車体３０の中心線ＣＬよりも左側に位置しており、右プレート１１Ｒが左プレート１１Ｌよりも軽い。電力制御ユニット４０の重心Ｇが中心線ＣＬよりも右側に位置している場合は、左プレート１１Ｌを右プレート１１Ｒよりも軽くする。そうすることで、左右のプレートの重量配分が機器（電力制御ユニット４０）の重心位置に対応する。

【0031】

実施例の搭載構造において、左プレート１１Ｌは、ボルト１５ａとボルト１５ｅで車体３０に固定されているとともに、ボルト１５ｂとボルト１５ｆで電力制御ユニット４０に固定されている。先に述べたように、ボルト１５ａ、１５ｅは、車体側締結点に相当し、ボルト１５ｂ、１５ｆは、機器側締結点に相当する。左プレート１１Ｌが複数の車体側締結点と複数の機器側締結点とを有する場合、それぞれの車体側締結点と、その車体側締結点に最も近い機器側締結点とを結ぶ直線上にリブ（またはビード）が配置されていればよい。右プレート１１Ｒについても同様である。リブまたはビードは、締結点を囲むように設けられているとよい。

【0032】

左プレート１１Ｌ（右プレート１１Ｒ）と車体３０は、溶接によって締結されていてもよい。左プレート１１Ｌ（右プレート１１Ｒ）と機器（電力制御ユニット４０）は、溶接によって締結されていてもよい。

【0033】

連結プレート１２は、左プレート１１Ｌおよび右プレート１１Ｒよりも軽くてよい。

【0034】

左プレート１１Ｌと右プレート１１Ｒは、金属平板で作られているが、それらの一部がＵ字の断面形状を有するように形成されていてもよい。さらに、左プレート１１Ｌおよび／または右プレート１１Ｒの一部は、断面がＵ字であり、かつ、Ｕ字の両端にフランジを有する形状であってもよい。それらの形状は、金属板から左プレート１１Ｌおよび／または右プレート１１Ｒを打ち抜くプレス加工で同時に形成することができるので、コスト増を招かない。

【0035】

図１に示すように、実施例の搭載構造において、左プレート１１Ｌと右プレート１１Ｒは複雑な平面形状をしているが、左プレート１１Ｌ／右プレート１１Ｒの平面形状はどのような形状でもよい。好ましくは、左プレート１１Ｌ／右プレート１１Ｒの平面形状は、ＣＡＤを用いて軽量かつ高剛性に最適化されるとよい。

【0036】

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】

【0037】

１０、１０ａ：支持フレーム １１Ｌ：左プレート １１Ｒ：右プレート １２：連結プレート １３、１３Ｌ、１３Ｒ、１４、１４Ｌ、１４Ｒ：リブ １５ａ－１５ｈ：ボルト ３０：車体 ３１：フロントコンパートメント ３２Ｌ、３２Ｒ：サスペンションタワー ３３Ｌ、３３Ｒ：サイドメンバ ３４Ｌ、３４Ｒ：ブラケット ４０：電力制御ユニット ４１ａ－４１ｄ：タブ ４２：支持部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】