JP7281102B2 - 車両のパワートレイン支持方法および支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両のパワートレイン支持方法および支持構造に関するものである。

車両においては、車室前壁を構成するダッシュパネルの前方空間が、エンジンやモータ等を含むパワートレインを収納する収納ルーム（いわゆるエンジンルーム）とされるのが一般的である。そして、収納ルームには、前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームが配設されて、この左右一対のフロントサイドフレームによってパワートレインを支持することも一般的である。特許文献１には、パワートレインを、マウントブラケットを介してフロントサイドフレームに支持すると共に、マウントブラケットが前方衝突の荷重を受けた際に破断されるようにしたものが開示されている。

特開２００７－２６１５２９号公報

ところで、収納ルームに収納されるパワートレインを、左右一方側（車幅方向一方側）にオフセットして配設することが考えられている。この場合、パワートレインと左右他方側に位置するフロントサイドフレームとは左右方向に大きく離間されることになる。このため、左右一方側にオフセットされたパワートレインを、左右他方側のフロントサイドフレームへ連結するに際して、左右方向に延びるマウントブラケットを介在させることが考えられる。

パワートレインと上記マウントブラケットとの連結は、連結用ボルト等の連結具を所定の複数の取付位置に装着することにより行う必要があるが、この取付位置がマウントブラケットの頂壁部の下方に設定される場合がある。

一方、マウントブラケットは、重量物であるパワートレインを支持することから大型部品となり、その頂壁部の面積も相当に大きいものとなる。このため、マウントブラケットの頂壁部の上方からその下方の状況を目視によって視認しずらいものとなる。つまり、頂壁部の下方に設定される複数の取付位置のうち、一部の取付位置については、マウントブラケット（の頂壁部）の上方から目視によっては全く確認できない状況ともなり、また前後方向からも視認しずらい場合もある。特に、マウントブラケットが、頂壁部の下面から下方に延びる補強リブによって補強されて、一部の取付位置がマウントブラケットの上方からはもとより前後方向からも全く視認できない状況をも生じることがある。

以上のことから、パワートレインとマウントブラケットとの連結を行う作業員は、上方や前後方向から視認できない取付位置を視認するために、その頭部（顔）をマウントブラケットの頂壁部よりも下方に位置させて、斜め上方を仰ぎ見るような無理な姿勢を強いられることになっていた。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、左右方向にオフセットして配設されたパワートレインを、左右方向に延びるマウントブラケットを介して左右一対のフロントサイドフレームに支持させる場合に、パワートレインとマウントブラケットとの取付位置をマウントブラケットの上方から容易に視認できるようにした車両のパワートレイン支持方法および支持構造を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明における支持方法にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
パワートレインを、車両前部に構成された収納ルーム内において左右一方側にオフセットした状態で、左右一対のフロントサイドフレームに支持させるようにした車両のパワートレイン支持方法であって、
前記パワートレインの左右他方側の取付面に対して、左右方向に延びるマウントブラケットの左右一方側の端部を、所定の取付位置でもって連結具によって連結する第１ステップと、
前記連結具によって連結された前記マウントブラケットと前記パワートレインとの組立体を、前記左右一対のフロントサイドフレームに連結する第２ステップと、
を有し、
前記マウントブラケットは覗き孔が形成された頂壁部を有すると共に該頂壁部の下方において前記取付位置が設定されていて、前記第１ステップでは、前記マウントブラケットの上方から前記覗き孔を通して前記取付位置を視認しつつ該取付位置でもって前記連結具による連結を行う、
ようにしてある。

上記解決手法によれば、パワートレインとマウントブラケットとを所定の取付位置に取付けられる連結具によって連結する作業を行う場合、作業員はマウントブラケットの頂壁部に形成された覗き孔を通して取付位置を視認しつつ、この視認される取付位置へ連結具を接近させて連結作業を行うことができ、連結作業が極めて容易となる。また、整備等のためにパワートレインとマウントブラケットとの連結を解除する際にも、覗き孔を通して連結具の位置を視認しつつ行うことができ、この解除作業も容易に行うことができる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、以下に記載のとおりである。すなわち、
前記パワートレインと前記マウントブラケットとには、連結に際しての位置決め部があらかじめ形成されており、
前記第１ステップでの前記連結具による連結が、前記位置決め部を利用して該パワートレインと該マウントブラケットとがあらかじめ位置決めされた状態で行われる、
ようにしてある（請求項２対応）。この場合、パワートレインとマウントブラケットとがあらかじめ位置決めされた状態で連結具による連結作業を行うので、連結作業がより一層容易となる。

前記目的を達成するため、本発明における支持構造にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項３に記載のように、
車両前部に構成された収納ルーム内に、左右一対のフロントサイドフレームに支持されるパワートレインが左右一方側にオフセットして配設され、
前記パワートレインのうち左右他方側の端部が、左右方向に延びるマウントブラケットを介して左右他方側のフロントサイドフレームに連結されており、
前記パワートレインと前記マウントブラケットとが、該マウントブラケットの頂壁部の下方に設定された取付位置において連結具によって連結されており、
前記マウントブラケットの前記頂壁部には、前記取付位置を上方から視認可能とするための覗き孔が形成されている、
ようにしてある（請求項３対応）。この場合、請求項１に対応した支持方法によって構成されたパワートレインの支持構造が提供される。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、以下に記載のとおりである。すなわち、
前記マウントブラケットは、前記頂壁部から下方へ延びると共に前記覗き孔に対して前後方向でオーバラップする縦壁部を有している、ようにしてある（請求項４対応）。この場合、縦壁部によってマウントブラケットを補強しつつ、縦壁部により遮蔽されて前後方向からも視認できない取付位置を、覗き孔を通して視認することができる。

前記頂壁部に、走行中に前記マウントブラケットが振動するのを抑制するための開口部が形成されている、ようにしてある（請求項５対応）。この場合、走行中にマウントブラケットが不必要に振動してしまう事態を防止あるいは抑制することができる。

前記覗き孔から視認可能な前記取付位置が、前記頂壁部よりも下方位置のうち、該頂壁部に近い高位置に設定されている、ようにしてある（請求項６対応）。この場合、頂壁部によって邪魔されて上方からは勿論のこと斜め上方からも視認しにくい位置にある取付位置を、覗き孔を通して視認することができる。

本発明によれば、パワートレインとマウントブラケットとの取付位置をマウントブラケットの上方から容易に視認することができ、この結果パワートレインとマウントブラケットとの連結作業や連結解除作業を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態を示すもので、パワートレインの収納ルーム内への配設状態を示す斜視図。 図１のＸ２－Ｘ２線相当断面図。 パワートレインの収納ルーム内への配設状態を示す平面図。 図３の状態から、斜め前方からの衝突荷重が作用したときの状態を示す平面図。 パワートレインのうち、マウントブラケットへの取付面を示す側面図。 図５の状態から、マウントブラケットをパワートレインを位置決めした状態を示す側面図。 マウントブラケットの斜視図。 マウントブラケットを上方から見た平面図。 マウントブラケットを下方から見た底面図 マウントブラケットを車幅方向内方側から見た側面図。 マウントブラケットを車幅方向外方側から見た側面図。 マウントブラケットを後方から見た後面図。 マウントブラケットを前方から見た前面図。 マウントブラケットとパワートレインとの固定作業を行っている状態を示す図。 マウントブラケットの上方から、作業員が上前側の連結部を目視した状態を示す要部拡大図。 パワートレインがエンジンおよび発電機をも有する場合の搭載例を示すもので、図３に対応した平面図。

以下本発明の実施形態について説明するが、実施形態における車両は、エンジンを有しないでモータのみによって車両の駆動が行われる電気自動車用とされている。

まず、全体の概要について、図１～図３を参照しつつ説明する。図中、１はダッシュパネルである。このダッシュパネル１の前方がパワートレイン収納用の収納ルーム２とされ、その後方が車室３とされている。収納ルーム２には、左右一対のフロントサイドフレーム４が配設されている。左右一対のフロントサイドフレーム４は、強度部材とされて、その後端部がトルクボックス等を介して、左右一対のサイドシルやフロアフレームに連なっている。

車室３の床面を構成するフロアパネル６（図２、図３参照）には、左右方向中間部において上方へ膨出されたトンネル部７が形成されている。そして、ダッシュパネル１の下端部のうち左右方向中間部には、トンネル部７の前方開口部７ａ（図１参照）が開口されたものとなっている。

図中、ＰＴは、パワートレインである。パワートレインＰＴは、実施形態では、モータ１１とトランスアクスル１２とインバータ１３とを互いに一体化したユニット体とされている。パワートレインＰＴは、全体的に、左右方向（車幅方向）一方側（実施形態では右方側）にオフセットした状態で、収納ルーム２内に配設されている。そして、トランスアクスルがモータ１１よりも左右方向中央側に位置され、インバータ１３はモータ１１の上面に取付けられている。

モータ１１で発生された駆動力は、トランスアクスル１２を介して、左右一対のドライブシャフト１４に伝達される。ドライブシャフト１４の先端部には、図示を略す駆動輪としての前輪が取付けられる。インバータ１３によって、モータ１１への給電電力が調整され、また減速時には発電機として機能されるモータ１１からの発電電力を図示を略すバッテリへ給電する（充電）。

パワートレインＰＴの後方において、左右一対のフロントサイドフレーム４同士が、左右方向に延びる強度部材としてのサスペンション支持メンバ５で連結されている。

パワートレインＰＴの車体への支持は次のように行われている。まず、モータ１１の右方側端部が、マウント部材２１を利用して、右側のフロントサイドフレーム４に取付けられている。また、トランスアクスル１２の左方側端部が、左右方向に延びるマウントブラケット３０およびマウント部材２２を介して、左側のフロントサイドフレーム４に取付けられている。さらに、トランスアクスル１２が、支持ブラケット２３、マウント部材２４を介して、サスペンション支持メンバ５の左右方向略中央部に取付けられている。このように、パワートレインＰＴは、左右２カ所と中央１カ所との合計３カ所で車体に支持されている。

次に、マウントブラケット３０の詳細について、図７～図１３を参照しつつ説明する。まず、マウントブラケット３０は、全体的に、アルミニウム合金等の金属によって形成されているが、材質は特に問わないものである。

マウントブラケット３０は、頂壁部３１と、頂壁部３１のうち左右方向中央側の端部からほぼまっすぐ下方へ延びる縦壁部３２と、フランジ部３３と、補強リブ３４とを有する。

頂壁部３１は、大きな面積を有する板状とされて、上面が略平坦面とされている。走行中の振動による振動発生防止のために、頂壁部３１には、複数箇所において振動（共振）低減用の開口部３１ａが形成されている。頂壁部３１の左側端部には、マウント部材２２に対する連結用の取付孔３１ｂが形成されている。頂壁部３１には、さらに、後述するパワートレインＰＴへの連結作業を容易にするための覗き孔３１ｃが形成されている。

縦壁部３２は、パワートレインＰＴへの取付面（連結面）となるものである。このため、縦壁部３２には、特に図１０、図１１に示すように、パワートレインＰＴに対する連結用となる合計４カ所の取付孔３２ａ～３２ｄが形成されている。

取付孔３２ａと３２ｂとが前側に位置されていて、取付孔３２ａが上側に位置する上前連結部を構成し、取付孔３２ｂが下側に位置する下前連結部を構成する。取付孔３２ｃと３２ｄとが後側に位置されていて、取付孔３２ｃが上側に位置する上後連結部を構成し、取付孔３２ｄが下側に位置する下後連結部を構成する。

縦壁部３２には、さらに、パワートレインＰＴへの連結時における位置決め用として、位置決め孔３２ｅ、３２ｆが形成されている。なお、縦壁部３２は、途中で前後２つの脚部となるように形成されて、この脚部の先端部に取付孔３２ｃ、３２ｄが形成されている。換言すれば、取付孔３２ｃ、３２ｄ付近の強度（剛性）が相対的に小さくなるように設定されて、後述する前方衝突時において比較的容易に破断されるように設定されている。

フランジ部３３は、頂壁部３１と縦壁部３２の各前側端から下方へ短く延びている。フランジ部３３の形成によって、マウントブラケット３０の剛性が高められている。補強リブ３４は、頂壁部３１の裏面や縦壁部３２の裏面（内面）に渡って、多数形成されている。そして、マウントブラケット３０は、特に上前側連結部としての取付孔３２ａ部位付近の強度（剛性）が高くなるように形成されている。このため、取付孔３２ａ部位付近においては、例えば肉厚を厚くしたり補強リブ３４による補強が十分行われるように設定されて、部分的な強度向上が行われている。これにより、取付孔３２ａ付近の強度が、他の取付孔３２ｂ～３２ｄ付近の強度よりも十分に高められている。

次に、パワートレインＰＴとマウントブラケット３０との連結について説明する。まず、図５に示すように、パワートレインＰＴのうちマウントブラケット３０への取付面（左右方向中央側となる面）には、ねじ孔からなる取付孔１２ａ～１２ｄが形成されると共に、２つの位置決めピン１２ｅ、１２ｆが取付けられている。

トランスアクスル１２に取付けられた位置決めピン１２ｅと１２ｆとに対して、マウントブラケット３０に形成された位置決め孔３２ｅ、３２ｆが嵌合されて、トランスアクスル１２とマウントブラケット３０との位置決めが行われる。

上記位置決めが行われた状態で、マウントブラケット３０に形成された各取付孔３２ａ～３２ｄに挿通された連結具としての連結用ボルト４０（図６参照で、図６では連結用ボルト４０の頭部が示される）が、トランスアクスル１２に形成されたねじ孔としての取付孔１２ａ～１２ｄに螺合される（締結される）。なお、図６においては、連結用ボルト４０を、取付孔３２ａ～３２ｄの区別なく同一符号を付してある。また、図２では、取付孔３２ａ～３２ｄの位置を示すために、締結用ボルト４０を除外した状態を示してある。

上述したトランスアクスル１２とブラケット３０との連結を行う際に、作業員は、マウントブラケット３０に形成された各取付孔３２ａ～３２ｄの位置を目視で確認しつつ、連結用ボルトによる連結作業を行うことになる。この場合、特に、上前側連結部となる取付孔３２ａが、マウントブラケット３０の頂壁部３１やそれぞれ縦壁部としてのフランジ部３３や補強リブ３４によって遮蔽されていることから、上方や前後方向からは視認しずらい（できない）ものとなる。取付孔１２ａの位置確認は、下方から行うことは可能であるが、このような下方からの確認は、作業員がかがんだ状態で顔を斜め上向きにして行う必要があり、作業性が極めて悪いものとなる。これに対して、他の取付孔３２ｂ～３２ｄは、前部と３０の上方から、作業員Ｐが若干首をかしげるだけて目視することが可能である。

上方から目視できない取付孔３２ａに対応させて、マウントブラケット３０の頂壁部３１には覗き孔３１ｃを形成してある。この覗き孔３１ｃは、取付孔３２ａを前後方向から遮蔽している縦壁部（フランジ部３３、補強リブ３４）に対して前後方向においてオーバラップしている。

図１４に示すように、作業員Ｐは、マウントブラケット３０の上方から、覗き孔３１ｃを通して取付孔３２ａを目視することが可能である。作業員Ｐが覗き孔３２ｃを通して取付孔３２ａを目視した状態が、図１５に示され、この図１５において、目視される取付孔３２ａをハッチングを付して示してある。覗き孔３１ｃを利用して、取付孔３２ａに対して連結用ボルト４０を挿入して締結する作業を容易に行うができる。連結後に、整備等でパワートレインＰＴとマウントブラケット３０との連結を解除するには、覗き孔３１ｃを通して取付孔３２ａの位置にある連結用ボルト４０を視認しつつ連結解除作業を行うことができる。

連結用ボルト４０によって連結されたパワートレインＰＴと前部と３０との組立体は、その後、左右一対のフロントサイドフレーム４に対して連結されることになる。なお、連結用ボルト４０によるパワートレインＰＴと前部と３０との締結は、上記組立体をフロントサイドフレーム４へ搭載する前の状態では仮締めとし、該組立体をフロントサイドフレーム４に搭載した後に本締めするのが好ましい。

ここで、平面視となる図３において、前方衝突時に大きく関連する連結部位を符号α１、α２で示してある。連結部位α１は、マウントブラケット３０と左側のマウント部材２２との連結部位を示す。α２は、マウントブラケット３０とトランスアクスル１２との連結部位のうち、上前側連結部位（取付孔１２ａ、３２ａに対応）を示す。

いま、前方衝突時、特にパワートレインＰＴがオフセットされた方向からも荷重が入力される右前斜め方向からの衝突時を想定する（例えばオブリーク衝突、ＳＯＬ衝突）。この右斜め前からの衝突荷重が図４において符号Ｆで示される。

衝突荷重ＦがパワートレインＰＴに入力されると、トランスアクスル１２とマウントブラケット３０との連結部位のうち、強度が相対的に弱い上下の各後側連結部（取付孔１２ｃ、１２ｄと３２ｃ、３２ｄ対応）と、下前側の連結部位（取付孔１２ｂ、３２ｂ対応）とは、早期に破断されて、上前側の連結部位（取付孔１２ａ、３２ａ対応）のみでもって、トランスアクスル１２とマウントブラケット３０とが連結された状態とされる。特に、上側の連結部位が早期に破断されることにより、パワートレインＰＴは、平面視において、連結部位α１付近を中心としてヨー運動を行いつつ後退される。

パワートレインＰＴの上記ヨー運動は、パワートレインＰＴが左右方向中央部側へと変位しつつ後退されることになる。つまり、パワートレインＰＴは、トンネル部７の前方開口部７ａに向かう方向へと変位されて、ほぼまっすぐ後退することが防止あるいは抑制される。また、パワートレインＰＴは、下方へ変位しつつ後退されることになる。

マウントブラケット３０が左右方向中央部に向かうにつれて低くなるように傾斜されていることから、前方衝突時にパワートレインＰＴを下方へ向けて変位させる上で好ましいものとなる。

前方衝突時に、パワートレインＰＴは、トンネル部７のうち、ダッシュパネル１に開口された前方開口部７ａに向かう方向ともなり、高い位置にあるインバータ１３も、パワートレインＰＴが大きく後退したとしても、前方開口部７ａ内に入り込むことになる（車室３内へは突出されない）。なお、パワートレインＰＴのまっすぐ前方から衝突荷重が入力された場合も、パワートレインＰＴはトンネル部７の前方開口部７ａ側に向けて変位されるものである。

ここで、本実施形態における車両においては、エンジンを有しない電気自動車用と、発電専用のエンジンを別途有するレンジエクステンダ式の電気自動車用とで共通化を図るようにしてある。このために、レンジエクステンダ式の電気自動車用とする場合は、マウントブラケット３０を利用しないものとなっている。

図１６に、レンジエクステンダ式の電気自動車とした場合のパワートレインＰＴ２の搭載例が示される。図１６では、マウントブラケット３０に代えて、エンジン５０とエンジン５０により発電される発電機５１とが位置される。パワートレインＰＴ２は、モータ１１とトランスアクスル１２とエンジン５１と発電機５２とを直列に連結したものとなっている。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。具体的には、パワートレインＰＴの左右のオフセット方向は、実施形態の場合とは左右逆の関係としてもよい。
パワートレインＰＴとマウントブラケットと３０との位置決めは、マウントブラケット３０側に位置決めピンを形成する一方、パワートレインＰＴ側に位置決め孔を形成することにより行うこともできる。

覗き孔３１ｃは、取付孔３２ａ用に限らず、取付孔３２ａ～３２ｃのうちブラケット３０の上方から目視しずらい取付孔に対応させて覗き孔３１ｃを形成することができ、このような覗き孔３１ｃを複数形成することもできる。パワートレインＰＴとしては、エンジンを有するものであってもよく、この場合エンジンのみによって駆動輪を駆動するものであってもよく、またエンジンとモータとの両方で駆動輪を駆動するものであってもよい。パワートレインＰＴを構成する個々のユニットの連結態様は適宜変更できる。本発明は、エンジンを有しない電気自動車と、発電専用のエンジンを有するレンジエクステンダ式の電気自動車とを、車体を共通化しつつ製造分けする自動車の製造法をも提供することを暗黙的に含むものでもある。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、パワートレインを左右方向にオフセットして配設した場合の衝突安全対策として好ましいものである。

ＰＴ：パワートレイン
Ｐ：作業員
１：ダッシュパネル
２：収納ルーム
３：車室
４：フロントサイドフレーム
５：サスペンション支持メンバ
６：フロアパネル
７：トンネル部
７ａ：前方開口部
１１：モータ
１２：トランスアクスル
１３：インバータ
１４：ドライブシャフト
２１：マウント部材
２２：マウント部材
２４：マウント部材
３０：マウントブラケット
３１：頂壁部
３１ｃ：覗き孔
３２：縦壁部
３２ａ：取付孔（上前連結部）
３２ｂ：取付孔（下前連結部）
３２ｃ：取付孔（上後連結部）
３２ｄ：取付孔（下後連結部）
３３：フランジ部（縦壁部）
３４：補強リブ（縦壁部）
４０：連結用ボルト

Claims (6)

1. パワートレインを、車両前部に構成された収納ルーム内において左右一方側にオフセットした状態で、左右一対のフロントサイドフレームに支持させるようにした車両のパワートレイン支持方法であって、
   前記パワートレインの左右他方側の取付面に対して、左右方向に延びるマウントブラケットの左右一方側の端部を、所定の取付位置でもって連結具によって連結する第１ステップと、
   前記連結具によって連結された前記マウントブラケットと前記パワートレインとの組立体を、前記左右一対のフロントサイドフレームに連結する第２ステップと、
   を有し、
   前記マウントブラケットは覗き孔が形成された頂壁部を有すると共に該頂壁部の下方において前記取付位置が設定されていて、前記第１ステップでは、前記マウントブラケットの上方から前記覗き孔を通して前記取付位置を視認しつつ該取付位置でもって前記連結具による連結を行う、
   ことを特徴とする車両のパワートレイン支持方法。
2. 請求項１において、
   前記パワートレインと前記マウントブラケットとには、連結に際しての位置決め部があらかじめ形成されており、
   前記第１ステップでの前記連結具による連結が、前記位置決め部を利用して該パワートレインと該マウントブラケットとがあらかじめ位置決めされた状態で行われる、
   ことを特徴とする車両のパワートレイン支持方法。
3. 車両前部に構成された収納ルーム内に、左右一対のフロントサイドフレームに支持されるパワートレインが左右一方側にオフセットして配設され、
   前記パワートレインのうち左右他方側の端部が、左右方向に延びるマウントブラケットを介して左右他方側のフロントサイドフレームに連結されており、
   前記パワートレインと前記マウントブラケットとが、該マウントブラケットの頂壁部の下方に設定された取付位置において連結具によって連結されており、
   前記マウントブラケットの前記頂壁部には、前記取付位置を上方から視認可能とするための覗き孔が形成されている、
   ことを特徴とする車両のパワートレイン支持構造。
   
4. 請求項３において、
   前記マウントブラケットは、前記頂壁部から下方へ延びると共に前記覗き孔に対して前後方向でオーバラップする縦壁部を有している、ことを特徴とする車両のパワートレイン支持構造。
5. 請求項３または請求項４において、
   前記頂壁部に、走行中に前記マウントブラケットが振動するのを抑制するための開口部が形成されている、ことを特徴とする車両のパワートレイン支持構造。
6. 請求項３ないし請求項５のいずれか１項において、
   前記覗き孔から視認可能な前記取付位置が、前記頂壁部よりも下方位置のうち、該頂壁部に近い高位置に設定されている、ことを特徴とするパワートレインの支持構造。

Images