具備行駛用馬達的車輛的製作方法
2023-04-25 17:30:31 1
本發明涉及具備行駛用馬達的車輛。
背景技術：
作為具備行駛用馬達的車輛的例子，有電動汽車、混合動力車以及燃料電池車。具備行駛用馬達的車輛具備將電源的電力變換成行駛用馬達的驅動電力的電力變換器。行駛用馬達和/或電力變換器有時被收納於車輛的前部空間(前艙(英文：frontcompartment))。配置於車輛的前部空間的設備可能會在車輛發生了前方碰撞時受到損傷。
電力變換器對高電壓進行處理，所以在相關技術中公開了用於保護其免受碰撞的衝擊的影響的技術。例如，作為電力變換器的碰撞安全對策，在日本特開2012-96746中公開了如下技術：在車輛的前部空間在二根縱梁(前縱梁)之間安裝電力變換器(變換器(英文：inverter))。電力變換器由確保車輛的強度的二根縱梁來保護。
另一方面，例如在日本特開2013－233836中公開了如下構造：在車輛的前部空間在二根縱梁之間配置包含行駛用馬達的動力單元，並將電力變換器固定於動力單元之上。在將電力變換器固定於動力單元之上的情況下，碰撞載荷(在碰撞時施加於設備的載荷)首先由縱梁承受，接著由動力單元的殼體承受。因此，可緩和電力變換器因碰撞所受的損傷。
技術實現要素：
在採用了日本特開2013－233836的構造的情況下，在與車輛碰撞的障礙物以與縱梁相同的高度侵入前部空間時，如上述那樣，縱梁和動力單元保護電力變換器。然而，在日本特開2013-233836的構造中，電力變換器位於比縱梁高的位置。例如，在障礙物在比縱梁和動力單元高的位置侵入前部空間的情況下，有可能障礙物會與電力變換器接觸。本發明涉及在車輛前部空間在比縱梁高的位置固定了電力變換器的車輛，提供一種減輕在前方碰撞時電力變換器所受的損傷的技術。
本發明的技術方案公開一種具備行駛用馬達的車輛。本發明的技術方案的車輛具備：二根前柱(英文：frontpillar)，其在車廂的車輛前後方向上的前方側，配置於車寬方向的兩側並分別在車輛上下方向上延伸；前圍板(英文：dashpanel)，其將所述二根前柱相互連結；二根縱梁，其在所述前圍板的車輛前後方向上的前部的空間在車輛前後方向上延伸並且連結於所述前圍板；動力單元，其配置於二根所述縱梁之間並包含所述行駛用馬達；電力變換器，其與所述動力單元相鄰而設置，位於在車輛上下方向上比所述縱梁高的位置，所述電力變換器構成為，將電源的電力變換成所述行駛用馬達的驅動電力；以及第1輔助框架部件，所述第1輔助框架部件的第1端連結於靠近所述電力變換器的一方的所述前柱，在從車寬方向看時，延伸經過與所述電力變換器重疊的位置或在車輛上下方向上比所述電力變換器高的位置，所述第1輔助框架部件的第2端在比所述電力變換器靠前的位置連結於靠近所述電力變換器的一方的所述縱梁。
在上述技術方案中，也可以是，所述電力變換器固定於所述動力單元之上。
上述技術方案的車輛通過輔助框架部件與越過縱梁和動力單元而侵入的障礙物碰撞，從而減輕電力變換器所受的損傷。
縱梁和前柱是確保車輛的前部分的強度的堅牢的框架部件。並且，縱梁和前柱經由前圍板而連結，所以在碰撞時相對的位置關係的變化小。輔助框架部件，因為被支承於這樣的縱梁和前柱，所以碰撞時的變形小，能夠期待對碰撞的衝擊的高耐受性。利用這樣的輔助框架部件，可保護電力變換器。
另外，輔助框架部件比電力變換器向前延伸，所以在障礙物與電力變換器碰撞之前輔助框架部件就會與障礙物碰撞。因此，在與電力變換器碰撞之前障礙物的勢頭就被消弱，能夠有效地減輕電力變換器所受的損傷。
在上述技術方案中，也可以是，所述第1輔助框架部件，從車寬方向看經過與所述電力變換器重疊的位置，並且從車輛側方看沿著所述電力變換器的上表面延伸。
根據上述結構，對於與電力變換器的前上端部碰撞那樣的障礙物，也發揮輔助框架部件對電力變換器降低電力變換器的損傷的效果。另一方面，因為輔助框架部件不通過比電力變換器高的空間，所以也無需將車輛前部空間向上方擴展。
上述技術方案的車輛也可以具備以下所述：散熱器支架，其設置於所述電力變換器的車輛前後方向上的前方；和散熱器上支承件，所述散熱器上支承件的第1端連結於所述散熱器支架的上部，所述散熱器上支承件的第2端連結於所述第1輔助框架部件。
也可以是，上述技術方案的車輛具備前橫梁(英文：frontcrossmember)，所述前橫梁連結於所述二根縱梁的車輛前後方向上的前端部，並在車寬方向上延伸。也可以是，在從所述車寬方向看時，所述第1輔助框架部件，在車輛前後方向上的所述電力變換器的前端部的位置位於在車輛上下方向上比所述前橫梁高的位置。
在上述技術方案中，也可以是，從車輛前方看在左右分別具備輔助框架部件。即，上述技術方案的車輛也可以具備第2輔助框架部件。也可以是，所述第2輔助框架部件的第1端連結於遠離所述電力變換器的一方的所述前柱，延伸經過與所述電力變換器重疊的位置或在車輛上下方向上比所述電力變換器高的位置，所述第2輔助框架部件，從車寬方向看，所述第2輔助框架部件的第2端在比所述電力變換器靠車輛前後方向上的前側的位置連結於遠離所述電力變換器的一方的所述縱梁。
根據上述結構，在車寬方向的兩側設置有輔助框架部件。因此，可保護電力變換器免受來自左前方的障礙物和右前方的障礙物中的任意障礙物的影響。本說明書所公開的技術的詳細情況和進一步的改良在下面的「具體實施方式」中進行說明。
附圖說明
以下將參照附圖來說明本發明的示例性實施方式的特徵、優點以及技術上和工業上重要性，其中同樣的附圖標記表示同樣的部件，並且其中：
圖1是示出實施例的混合動力車的車輛前部的框架構造的側視圖。
圖2是示出實施例的混合動力車的車輛前部的框架構造的俯視圖。
圖3是示出實施例的混合動力車的框架構造的主視圖。
圖4是示出第1變形例的混合動力車的框架構造的側視圖。
圖5是示出第1變形例的混合動力車的框架構造的俯視圖。
圖6是示出第2變形例的混合動力車的框架構造的側視圖。
圖7是示出第3變形例的混合動力車的框架構造的側視圖。
具體實施方式
參照附圖對實施例的車輛進行說明。實施例的車輛是具備行駛用的發動機和馬達的混合動力車2。圖1示出混合動力車2的車輛前部的側視圖，圖2示出車輛前部的俯視圖，圖3示出主視圖。此外，在圖1～圖3中，為了很好地理解車輛的框架構造，用假想線示出車身的外部形狀，對側圍板(英文：sidepanel)等一部分部件省略了圖示。另外，在圖1～圖3中，在前艙19，除框架外還示出了發動機8、變速驅動橋(英文：transaxle)6以及電力變換器7，對這些以外的設備省略了圖示。另外，為了幫助理解，用假想線示出了前輪14。
對圖中的坐標系進行說明。坐標系的f軸的正方向表示車輛前方，v軸的正方向表示上方，h軸表示車寬方向。
實施例的混合動力車2在前艙19(車輛前部空間)搭載有發動機8、包含行駛用的馬達10的變速驅動橋6、以及電力變換器7。以下，為了使說明簡單，將行駛用的馬達10簡稱為馬達10。變速驅動橋6除馬達10外還內置有動力分配機構和差動齒輪(英文：differentialgear)。動力分配機構將發動機8的輸出轉矩和馬達10的輸出轉矩合成並向差動齒輪傳遞。動力分配機構也可以將發動機8的輸出轉矩的一部分向差動齒輪傳遞，並用剩餘的輸出轉矩來驅動馬達10。在該情況下，馬達10作為發電機而發揮功能。馬達10所生成的電力(再生電力)用於未圖示的高電壓電池的充電。變速驅動橋6包含馬達10，所以也可以將其視為動力單元。
變速驅動橋6與發動機8在車寬方向上排列地連結。變速驅動橋6和發動機8經由發動機支承件(英文：enginemount)9而懸架於在車輛的前後方向上延伸的二根縱梁3之間。二根縱梁3是確保車輛的構造強度的框架部件中的一種。左縱梁用附圖標記3a表示，右縱梁用附圖標記3b表示。在不加區別地表示二根縱梁中的一方時、以及在表示雙方的縱梁時，稱為縱梁3。
二根縱梁3通過前橫梁13、前圍板橫梁(英文：dashcrossmember)32等幾個橫梁、以及前圍板31而連結。前圍板31和前圍板橫梁32的兩端分別與在車廂30的前方側且在車寬方向的兩側在上下方向上延伸的二根前柱分別連結。即，二根縱梁3和二根前柱4經由前圍板31而連結，並且經由前圍板橫梁32而連結。前圍板31和前圍板橫梁32位於前艙19與車廂30(車室)的邊界。此外，左側的前柱用附圖標記4a表示，右側的前柱用附圖標記4b表示。在不加區別地表示二根前柱中的一方時、以及在表示雙方的前柱時，稱為前柱4。此外，縱梁3從車輛前部(前橫梁13與縱梁3的連結部)向後方延伸，在前圍板橫梁32附近向下側彎折，並經過地板面板(英文：floorpanel)33的下側。縱梁3的經過地板面板33的下側的部分，有時也稱為下加強件(英文：underreinforcement)。
在前柱4的上端連結有在車輛前後方向上延伸的車頂縱梁(英文：roofsiderail)35，在前柱4的下端連結有在車輛前後方向上延伸的下邊梁(日文：ロッカ)34。車頂縱梁35和下邊梁34通過中柱(英文：centerpillar)36而連結。與縱梁3、前柱4同樣地，對左側的車頂縱梁35、下邊梁34、中柱36標註附圖標記「a」，對右側的部件標註附圖標記「b」。在不加區別地表示左右的部件時，不標記「a」、「b」地進行表示。
縱梁3、前橫梁13、前圍板橫梁32、前圍板31、前柱4、車頂縱梁35、下邊梁34、中柱36以及未圖示的後橫梁(英文：rearcrossmember)是確保車輛的構造強度的框架部件。尤其是，縱梁3、前橫梁13、前圍板橫梁32以及前柱4是確保車輛的前部分的強度的框架部件。另外，左前柱4a、左車頂縱梁35a、左下邊梁34a以及左側柱(英文：sidepillar)36a構成左前門用的開口框，右前柱4b、右車頂縱梁35b、右下邊梁34b以及右側柱36b構成右前門用的開口框。左右的前門用的開口框通過前圍板橫梁32、前圍板31以及地板面板33而連結。左右的前門用的開口框、前圍板橫梁32、前圍板31以及地板面板33也是保護車廂30的前部分免受碰撞的衝擊的影響的框架部件。
散熱器支架(英文：radiatorcoresupport)12位於前橫梁13的緊後面。散熱器支架12是包圍散熱器的框架部件。此外，在圖3中，前橫梁13和散熱器支架12用假想線表示，以使得處於它們後面的設備可見。另外，在圖3中，省略了對前圍板橫梁32、前圍板31、地板面板33、車頂縱梁35、下邊梁34以及中柱36的圖示。縱梁3省略了其向下方彎折的部分的圖示。
在變速驅動橋6之上固定有電力變換器7。電力變換器7通過前託架(英文：frontbracket)16和後託架(英文：rearbracket)17而固定於變速驅動橋6之上。電力變換器7將未圖示的高電壓電池的輸出電力變換成馬達10的驅動電力，並向馬達10供給。具體而言，電力變換器7在對高電壓電池的輸出電力進行了升壓後，將其變換成交流電力。在馬達10發電的情況下，電力變換器7將馬達10所發的再生電力從交流變換成直流，進一步進行降壓並向高電壓電池供給。電力變換器7和變速驅動橋6(內部的馬達10)通過電力電纜11而電連接。
通過將電力變換器7配置於變速驅動橋6之上，從而獲得下面兩個優點。一個優點是能夠縮短電力變換器7與馬達10之間的電力電纜11。另一個優點是：在車輛發生了前方碰撞時，首先縱梁3承受碰撞載荷的一部分，未被縱梁3承受的剩餘的碰撞載荷由變速驅動橋6的殼體承受，由此可減輕電力變換器7所受的損傷。另一方面，變速驅動橋6的上表面比縱梁3高，固定於變速驅動橋6之上的電力變換器7也位於比縱梁3高的位置。因此，例如如圖1、圖2中附圖標記ob所示，在障礙物在比縱梁3以及變速驅動橋6高的位置侵入車輛前部空間的情況下，即不能期待縱梁3減輕電力變換器7的損傷也不能期待變速驅動橋6減輕電力變換器7的損傷。此外，在圖1中障礙物在比前橫梁13高的位置侵入車輛前部空間，所以也不能期待前橫梁13減輕電力變換器7的損傷。因此，在實施例的混合動力車2中，設置從前柱4經過電力變換器7的側方而向縱梁3延伸的輔助框架部件5。
實施例的混合動力車2具備左右各配置了一根的二根輔助框架部件。左輔助框架部件5a從車輛左側的前柱(左前柱4a)朝向縱梁(左縱梁3a)延伸，右輔助框架部件5b從車輛右側的前柱4b朝向縱梁3b延伸。
對於左輔助框架部件5a進行說明。關於左輔助框架部件5a，其一端(後端)連結於左前柱4a，並向前方延伸。左輔助框架部件5a經過電力變換器7的側方，從車輛側方看橫切電力變換器7的前緣而向電力變換器7的前方延伸。此外，所謂「電力變換器7的側方」意味著從車輛的前方看電力變換器7的側方。左輔助框架部件5a經過電力變換器7的側方並且向下方彎曲，左輔助框架部件5a的另一端(前端)在比電力變換器7靠前的位置連結於左縱梁3a。
在圖1和圖2中，示出了位於比縱梁3和變速驅動橋6高的位置的障礙物ob。在這樣的障礙物ob侵入了前艙19的情況下，障礙物ob不與縱梁3和變速驅動橋6碰撞，但與左輔助框架部件5a碰撞。通過左輔助框架部件5a，可減輕電力變換器7因障礙物ob的侵入所受的損傷。尤其是，左輔助框架部件5a在鉛垂方向上比電力變換器7的大致中央靠下的位置延伸至比電力變換器7靠前的位置。因此，對於以在鉛垂方向上比電力變換器7的大致中央的位置低的高度侵入的障礙物，左輔助框架部件5a先於電力變換器7與障礙物ob碰撞。因而，障礙物ob在與電力變換器7碰撞之前其勢頭被消弱，可減輕電力變換器7所受的損傷。此外，為便於說明，使用了「障礙物ob侵入前艙19」這一表述，但是該表述也包括障礙物ob靜止、混合動力車2前進並且與障礙物ob碰撞的樣態。
如根據圖1可理解那樣，左輔助框架部件5a從車寬方向看其上表面大概沿著電力變換器7的上表面地延伸。因此，對於與電力變換器7的前面上部碰撞那樣的障礙物ob，左輔助框架部件5a也與該障礙物碰撞，可減輕電力變換器7所受的損傷。另外，左輔助框架部件5a不經過比電力變換器7高的位置，所以在混合動力車2的前部空間不需要比電力變換器7靠上的無用的空間。
另外，關於左輔助框架部件5a，其後端連結於左前柱4a，並向車輛前方延伸，其前端連結於左縱梁3a。並且，左縱梁3a和左前柱4a通過前圍板31而連結。左前柱4a和左縱梁3a是確保車輛的前部分的強度的堅牢的框架部件。並且，左前柱4a和左縱梁3a經由前圍板31而連結，所以即使受到碰撞的衝擊，也能夠期待相對位置關係的變化小。左輔助框架部件5a被支承於碰撞時相對位置關係的變化小的縱梁3和前柱4。因而，在碰撞時左輔助框架部件5a的兩端的位置的相對變化小，能夠期待左輔助框架部件5a的變形小。通過上述的構造，能夠期待左輔助框架部件5a對碰撞的衝擊的高耐受性。電力變換器7由這樣的具有高耐受性的左輔助框架部件5a來保護。而且，關於左輔助框架部件5a，其後端與作為確保車輛的強度的部件的左前柱4a連結，並向前方延伸。通過該構造，左輔助框架部件5a對從前方撞上的障礙物發揮高的強度。
左前柱4a是位於車輛的兩側的二根前柱4a、4b中的靠近電力變換器7的一側的前柱。左縱梁3a是二根縱梁3中的靠近電力變換器7的一側的縱梁。另一方面，實施例的混合動力車2在車輛的右側具備與左輔助框架部件5a相同構造的右輔助框架部件5b。即，混合動力車2在車輛的左右具備相同構造的輔助框架部件5a、5b。若至少具備將靠近電力變換器7的一側的前柱(左前柱4a)與縱梁(左縱梁3a)之間連結的輔助框架部件(左輔助框架部件5a)，則能夠期待在前方碰撞時減輕電力變換器7的損傷的效果。尤其是，將靠近電力變換器7的一側的前柱(左前柱4a)與縱梁(左縱梁3a)之間連結的輔助框架部件(左輔助框架部件5a)，對於障礙物從具備電力變換器7的一側的斜前方侵入的斜碰撞發揮損傷減輕效果。在車輛的左右具備了輔助框架部件5a、5b的情況下，雙方的輔助框架部件5a、5b與在車寬方向上長的障礙物碰撞，由此可更加減輕電力變換器7所受的損傷。關於輔助框架部件5b，其一端連結於遠離電力變換器7的一側的前柱4b，並延伸經過電力變換器7的側方，其另一端在比電力變換器7靠前的位置連結於遠離電力變換器7的一側的縱梁3b。
參照圖4和圖5對第1變形例的混合動力車2a進行說明。圖4是混合動力車2a的車輛前部的側視圖，圖5是混合動力車2a的車輛前部的俯視圖。變形例的混合動力車2a與實施例的混合動力車2不同的點在於：在輔助框架部件5與散熱器支架12之間，具備散熱器上支承件(英文：radiatorsupportupper)21。在圖4、圖5中，對與圖1、圖2所示的部件相同的部件標註相同的附圖標記。
關於散熱器上支承件21a，其一端(前端)連結於散熱器支架12的上部左側，其另一端(後端)連結於左輔助框架部件5a的途中。關於散熱器上支承件21b，其一端(前端)連結於散熱器支架12的上部右側，其另一端(後端)連結於右輔助框架部件5b的途中。散熱器上支承件21對散熱器支架12(未圖示的散熱器)進行加強。此外，散熱器上支承件21的前端也可以不連結於散熱器支架12而連結於未圖示的散熱器。
參照圖6對第2變形例的混合動力車2b進行說明。圖6是混合動力車2b的車輛前部的側視圖。混合動力車2b與混合動力車2不同的點在於：輔助框架部件105所經過的位置比前述的混合動力車2中的該位置低。在圖6中，對於與圖1所示的部件相同的幾個部件省略了附圖標記。
關於左輔助框架部件105a，其一端(後端)連結於左前柱4a，經過電力變換器7的側方，其另一端(前端)在比電力變換器7靠前的位置連結於左縱梁3a。左輔助框架部件105a在電力變換器7的側方經過電力變換器7的上下方向上的大致中央。在這一點上，與從車輛側方看沿著電力變換器7的上表面地延伸的左輔助框架部件5a不同。第2變形例的混合動力車2b對於與電力變換器7的前面上部碰撞的障礙物，不能期待大的損傷減輕效果，但是對於向電力變換器7的前面中央以下碰撞的障礙物，能夠期待損傷減輕效果。此外，雖未圖示，但混合動力車2b也在車輛的右側具備同樣構造的輔助框架部件(右框架部件)。
此外，第2變形例的混合動力車2b的俯視圖與圖2相同。即，在從上方看時，左輔助框架部件105a經過電力變換器7的側方(即，電力變換器7的車寬方向外側)。
參照圖7對第3變形例的混合動力車2c進行說明。圖7是混合動力車2c的車輛前部的側視圖。混合動力車2c與混合動力車2不同的點在於：輔助框架部件205所經過的位置比前述的混合動力車2中的該位置高。在圖7中，對於與圖1所示的部件相同的幾個部件省略了附圖標記。
關於左輔助框架部件205a，其一端(後端)連結於左前柱4a，其另一端(前端)在比電力變換器7靠前的位置連結於左縱梁3a。左輔助框架部件105a從車輛側方看經過比電力變換器7靠上方的位置。在這一點上，與經過電力變換器7的側方的實施例的左輔助框架部件5a不同。對於第3變形例的混合動力車2c的左輔助框架部件205a，也能夠期待如下效果，即，減輕因越過縱梁3和變速驅動橋6而侵入的障礙物而使電力變換器7受到的損傷。只是，在第3變形例的混合動力車2c中，左輔助框架部件205a從車輛側方看經過比電力變換器7高的位置。因此，第3變形例的左輔助框架部件205a的樣態適於在車輛前部空間的高度上有富餘的車輛。
此外，第3變形例的混合動力車2c的俯視圖與圖2相同。即，在從上方看時，左輔助框架部件205a經過電力變換器7的側方。
如以上說明了的那樣，實施例以及變形例的混合動力車具備輔助框架部件(5a、105a、205a)，關於該輔助框架部件(5a、105a、205a)，其一端連結於靠近電力變換器7的一側的前柱(左前柱4a)，從電力變換器7的側方或車輛側方看延伸經過電力變換器7的上方，其另一端在比電力變換器7靠前的位置連結於靠近電力變換器7的一側的縱梁(左縱梁3a)。該輔助框架部件(5a、105a、205a)減輕電力變換器因越過縱梁3和變速驅動橋6而侵入的障礙物所受的損傷。實施例以及變形例的混合動力車具備輔助框架部件(5b、105b、205b)，關於該輔助框架部件(5b、105b、205b)，其一端連結於遠離電力變換器7的一側的前柱(右前柱4b)，從電力變換器7的側方或車輛側方看延伸經過電力變換器7的上方，其另一端在比電力變換器7靠前的位置連結於遠離電力變換器7的一側的縱梁(右縱梁3b)。
敘述與在實施例中說明了的技術相關的注意點。實施例的變速驅動橋6收納有行駛用的馬達10，也可以將其視為動力單元。
實施例的混合動力車2以及變形例的混合動力車2a～2c均在車輛的左右具備輔助框架部件。輔助框架部件只要至少設置於靠近電力變換器的一側即可。輔助框架部件，在發生前方碰撞或斜前方碰撞的情況下，在障礙物在比縱梁以及變速驅動橋高的位置侵入前艙時，有助於減輕電力變換器所受的損傷。當然，輔助框架部件，在以與縱梁或變速驅動橋同等的高度侵入的障礙物的一部分越過變速驅動橋朝向電力變換器而來的情況下，也有助於減輕電力變換器所受的損傷。
在實施例中說明了的技術不限於混合動力車，也優選適用於電動汽車和燃料電池車。
以上，對本發明的具體例詳細地進行了說明，但是這只不過是例示，並不限定本發明。本發明中包括對以上所例示的具體例進行的各種變形、變更。例如，在上述實施例以及變形例中，電力變換器固定於變速驅動橋之上，但也可以是，電力變換器和變速驅動橋排列位於車輛前後方向上或車寬方向上。另外，本說明書或附圖中所例示的技術能夠同時達到多個目的，通過達到其中的一個目的的本身而具有技術上的有用性。