JP5589766B2

JP5589766B2 - 電動車両のモータルーム内部品搭載構造

Info

Publication number: JP5589766B2
Application number: JP2010243159A
Authority: JP
Inventors: 彰伸青木; 理青木; 博文西村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: JP2012096557A

Description

本発明は、車両前部のモータルーム内にパワーユニットが配設された電動車両のモータルーム内部品搭載構造に関する技術分野に属する。

従来より、電気自動車等の電動車両において、車両前部にパワーユニットを配設して、このパワーユニットにより前輪を駆動するようにすることが知られている（例えば、特許文献１参照）。パワーユニットは、通常、モータを含むモータユニットと、該モータユニットのモータの駆動力を前輪へ伝達するための動力伝達機構（減速機構及び差動機構）を含むトランスアクスルとを有していて、車両前部のモータルーム内に配設される。

そして、特許文献１では、モータ及び減速機構を差動機構よりも後方に配置して、差動機構よりも前方の車体クラッシャブルゾーンを拡大するようにしている。

特開平１１−１８０１７２号公報

ところが、特許文献１のように、モータを差動機構よりも後方に配置するようにすると、小型のモータしか配置することができず、前側のスペースを有効に活用することができないという問題がある。

そこで、車両前部のモータルーム内に、モータユニットとトランスアクスルとを車幅方向に並ぶように一体に結合してなるパワーユニットを配置するようにすれば、車両前部のスペースを有効に活用して、比較的大型のモータを配置することが可能になる。そして、車両の前面衝突時には、衝突荷重を上記パワーユニットを介してその後方の部品に伝達するようにすれば、車体加速度を低減して、車両の前面衝突による衝撃を低減することが可能になる。

しかしながら、パワーユニットの車両前側端は、通常、車幅方向全体に亘って前後方向の凹凸があり、モータユニットにおいて最も前側となる部分の、車幅方向における位置によっては、車両の前面衝突時に問題が生じる。例えば、モータユニットにおいて最も前側となる部分が車幅方向の端部にあると、車両の前面衝突時にその部分が最初に後方へ押されるため、パワーユニットが車幅方向に対して傾いた状態で後退し（車幅方向において最も前側となる部分の位置する側がその反対側よりも大きく後退し）、このため、衝突荷重がパワーユニットの後方の部品へ左右均等に伝達されず、最も前側となる部分の位置する側の車体加速度（負の加速度）の絶対値が大きくなり、車両の前面衝突による衝撃が局所的に大きくなってしまう。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両前部のモータルーム内に、モータユニットとトランスアクスルとが車幅方向に並ぶように一体に結合されてなるパワーユニットを配設する場合に、車両の前面衝突時の衝撃を出来る限り低減しようとすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、車両前部のモータルーム内に、モータを含むモータユニットと該モータユニットのモータの駆動力を前輪へ伝達するための動力伝達機構を含むトランスアクスルとが車幅方向に並ぶように一体に結合されてなるパワーユニットが配設された電動車両のモータルーム内部品搭載構造を対象として、上記パワーユニットにおける上記モータユニットと上記トランスアクスルとの結合部の車両前側端が、該パワーユニットにおいて車幅方向の略中央でかつ最も車両前側の位置に位置し、上記パワーユニットの車両後側に、前輪サスペンションアームを支持するサスペンションクロスメンバが配設されており、上記サスペンションクロスメンバの車両後側でかつ車室フロアの下側に、上記モータユニットのモータへ電力を供給するバッテリユニットが配設されており、上記パワーユニット、サスペンションクロスメンバ及びバッテリユニットは、上下方向において互いに重なりを持って配置され、上記バッテリユニットは、バッテリモジュールと該バッテリモジュールを支持する支持部材とを有し、上記支持部材は、上記バッテリユニットの車幅方向両側の端部それぞれにおいて車両前後方向に延びるフレーム部材を有し、上記両フレーム部材の車両前側端部が、上記サスペンションクロスメンバに結合されている、構成とした。

上記の構成により、車両の前面衝突時に、パワーユニットに対して衝突荷重が最初にモータユニットとトランスアクスルとの結合部に入力される。この結合部は、剛性が比較的高くて、しかも、パワーユニットの車幅方向の略中央に位置しているので、衝突荷重の入力によりパワーユニットは車幅方向に対して傾斜することなく後退して、パワーユニットからその後方の部品（例えば、クロスメンバ及びこれが取り付けられている左右一対のフロントサイドフレーム）に対して、衝突荷重が左右均等に伝達される。この結果、車両の前面衝突時の車体加速度（負の加速度）の絶対値を低減することができ、車両の前面衝突による衝撃を低減することができる。

また、パワーユニット及びサスペンションクロスメンバが、上下方向において互いに重なりを持って配置されていることにより、衝突荷重が、パワーユニットからサスペンションクロスメンバ及びこれが取り付けられている左右一対のフロントサイドフレームに対して左右均等に伝達されて、車両の前面衝突時の衝撃を低減することができる。

さらに、パワーユニット、サスペンションクロスメンバ及びバッテリユニットが、上下方向において互いに重なりを持って配置されていることで、パワーユニットからサスペンションクロスメンバに伝達された衝突荷重が左右一対のフロントサイドフレームだけでなく、バッテリユニットにも分散して伝達される。この結果、車両の前面衝突時の衝撃をより一層低減することができる。

また、上記バッテリユニットの、バッテリモジュールを支持する支持部材が、上記バッテリユニットの車幅方向両側の端部それぞれにおいて車両前後方向に延びるフレーム部材を有し、上記両フレーム部材の車両前側端部が、上記サスペンションクロスメンバに結合されていることにより、バッテリユニットに伝達された衝突荷重は、両フレーム部材を介して車両後方へ円滑に伝達される。この結果、衝突荷重がバッテリモジュールに作用することがなく、バッテリモジュール（特にサスペンションクロスメンバに近い位置に配設されたバッテリモジュール）を保護することが可能になる。

以上説明したように、本発明の電動車両のモータルーム内部品搭載構造によると、パワーユニットにおけるモータユニットとトランスアクスルとの結合部の車両前側端が、該パワーユニットにおいて車幅方向の略中央でかつ最も車両前側の位置に位置し、上記パワーユニット、該パワーユニットの車両後側に配設されたサスペンションクロスメンバ、及び、サスペンションクロスメンバの車両後側でかつ車室フロアの下側に配設されたバッテリユニットが、上下方向において互いに重なりを持って配置され、上記バッテリユニットの、バッテリモジュールを支持する支持部材が、上記バッテリユニットの車幅方向両側の端部それぞれにおいて車両前後方向に延びるフレーム部材を有し、該両フレーム部材の車両前側端部が、上記サスペンションクロスメンバに結合されていることにより、車両の前面衝突による衝撃が局所的に大きくなるのを抑制して、その衝撃を可及的に低減することができる。また、バッテリユニットに伝達された衝突荷重がバッテリモジュールに作用することがなく、バッテリモジュールを保護することが可能になる。

本発明の実施形態に係るモータルーム内部品搭載構造が適用された電動車両の前部のモータルーム内の要部を示す、車両左前側かつ上側から見た斜視図である。上記電動車両のモータルーム内の要部を示す、車両後側かつ上側から見た斜視図である。上記車両の車室フロアパネルの下側の構造を示す底面図である。図３のIV−IV線断面図である。サスペンションクロスメンバ及びバッテリユニット前部の側面図である。実施例の車両及び比較例の車両に対する前面フルラップ衝突試験の結果である、衝突開始からの経過時間と左側サイドシル近傍の車体加速度との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明の実施形態に係るモータルーム内部品搭載構造が適用された電動車両（本実施形態では、電気自動車であり、以下、単に車両という）の前部のモータルーム内の要部を示し、図１は、車両左前側かつ上側から見た図であり、図２は、車両後側かつ上側から見た図である。上記車両についての前、後、左、右、上及び下を、それぞれ単に前、後、左、右、上及び下という。また、図１及び図３〜図５において、車両前側を矢印Ｆｒで示す。

上記モータルーム内の車幅方向両端部には、左右一対のフロントサイドフレーム８が前後方向に延びるように配設されている。これら左右のフロントサイドフレーム８間に、上記車両を駆動するパワーユニット７１が配設されている。上記各フロントサイドフレーム８におけるパワーユニット７１よりも後側部分には、サスペンションタワー５が取付固定されている。尚、図１及び図２では、後述のサスペンションクロスメンバ１６（図３〜図５参照）及びこれに支持される左右の前輪サスペンションアーム１７（図３参照）を省略している。

上記各フロントサイドフレーム８の後部は、その高さ位置が後側に向かって徐々に低くなるキック部８ａ（図４参照）とされ、各フロントサイドフレーム８の後端部は、車室フロアを構成する車室フロアパネル１における後述のフロントフロア部１ａに一体に設けられたフロントフロアフレーム７の前端部に連結されている（図３参照）。

図３に示すように、上記車室フロアパネル１は、フロントフロア部１ａと、該フロントフロア部１ａよりも上側の高さ位置に位置するリヤフロア部１ｂとから構成されている。フロントフロア部１ａとリヤフロア部１ｂとの間には、段差状のキックアップ部（図示せず）が設けられ、このキックアップ部により、リヤフロア部１ｂの高さ位置がフロントフロア部１ａよりも高くなっている。

リヤフロア部１ｂの上面には後席シート（図示せず）が配置されており、フロントフロア部１ａの後部の上面が、該後席シートに着座した乗員の足置き場である。フロントフロア部１ａの前部の上面には、運転席シート及び助手席シート（共に図示せず）が車幅方向に並んで配置される。

フロントフロア部１ａの前端部は、上記モータルームと車室とを仕切るダッシュパネル６（図１参照）の下端部に結合されている。フロントフロア部１ａの車幅方向両端部は、前後方向に延びる左右一対のサイドシル１２（図３参照）に結合されている。

フロントフロア部１ａの下面における車幅方向両端部よりも車幅方向内側の部分には、前後方向に延びる左右一対のフロントフロアフレーム７が車室フロアパネル１と一体に設けられている。各フロントフロアフレーム７は、後方に向かって車幅方向内側に僅かに傾斜している。すなわち、左右のフロントフロアフレーム７の間隔が後方に向かって小さくなっている。左右のフロントフロアフレーム７の前端部は、左右のフロントサイドフレーム８の後端部に、該後端部における中空断面内に挿入された状態でそれぞれ連結されている。

左側のフロントサイドフレーム８の後端部と左側のサイドシル１２の前端部との間、及び、右側のフロントサイドフレーム８の後端部と右側のサイドシル１２の前端部との間には、フロントサイドフレーム８とサイドシル１２とを結合するトルクボックス１５がそれぞれ配設されている。これらトルクボックス１５は、フロントサイドフレーム８の高さ位置が変化するキック部８ａの曲げ剛性を高めて、車両の前面衝突時に該部分で折れ曲がらないようにするものである。

リヤフロア部１ｂの後端部は、荷室フロアパネル３の前端部に繋がる。リヤフロア部１ｂ及び荷室フロアパネル３の下面における車幅方向両端部には、前後方向に延びる左右一対のリヤサイドフレーム９がそれぞれ設けられている。左右のリヤサイドフレーム９の前端部は、上記左右のサイドシル１２の後端部にそれぞれ結合されている。リヤフロア部１ｂの下面の後端部には、車幅方向に延びかつ上記左右のリヤサイドフレーム９同士を連結するリヤクロスメンバ１０が設けられている。左右のリヤサイドフレーム９の間隔は、左右のフロントフロアフレーム７の間隔よりも大きい。

フロントサイドフレーム８のキック部８ａに対応する前後位置（後述のバッテリユニット２１の前側）には、車幅方向に延びかつ左右の前輪サスペンションアーム１７を支持するサスペンションクロスメンバ１６が配設されている。サスペンションクロスメンバ１６の前部における左右両側の端部には、上側に延びかつその先端が左右のフロントサイドフレーム８におけるキック部８ａよりも前側の部分にそれぞれ結合される前側結合部１６ａが設けられている（図５参照）。また、サスペンションクロスメンバ１６の後部における左右両側の端部には、左右のトルクボックス１５の下面にそれぞれ結合される後側結合部１６ｂ（トルクボックス１５の下面から下方に延びるボルト軸が挿通される貫通孔が形成されている部分）が設けられている。

上記サスペンションクロスメンバ１６は、上記パワーユニット７１の直ぐ後側に配設されている。このパワーユニット７１は、モータを含むモータユニット７２と、該モータユニット７２のモータの駆動力を前輪へ伝達するための動力伝達機構（減速機構及び差動機構）を含むトランスアクスル７３とが車幅方向に並ぶように一体に結合されてなるものである。パワーユニット７１の全体としての軸心は、車幅方向に延びている。本実施形態では、トランスアクスル７３がモータユニット７２の左側に位置する。

上記モータユニット７２は、軸心が車幅方向に延びる略円筒状のモータハウジング７２ａを有し、このモータハウジング７２ａ内に上記モータが配設されている。このモータは、図示は省略するが、ロータとステータとを有している。このロータは、モータ軸（つまり駆動軸）の周囲に、永久磁石を保持するロータコアが固定されてなり、モータ軸はモータハウジング７２ａと同軸上に位置して、車幅方向に延びている。一方、上記ステータは、モータハウジング７２ａの内面に上記ロータコアの周囲を覆うように配設されていて、コイルが巻かれている。

上記モータは３相交流モータであり、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３つのコイルが中性点に共通接続されている。そして、各相のコイルは、複数の巻線が直列に接続されてなり、各相のコイルにおいて電流を流す巻線の数を変えることが可能に構成されている。すなわち、上記モータは、巻線切替を行うことが可能なものであり、車両の走行状態に応じて、電流を流す最適な巻線の数が決定される。この巻線切替は、後述のモータ巻線切替ユニット７７によってなされる。

モータユニット７２の右側（トランスアクスル７３とは反対側）の端部には、軸受ユニット７４が一体に結合されている。この軸受ユニット７４は、モータハウジング７２ａに結合された略円筒状の軸受ハウジング７４ａと、この軸受ハウジング７４ａ内に配設され、上記モータ軸の右側端部を回転自在に支持する軸受とを有している。一方、上記モータ軸の左側端部は、モータハウジング７２ａの左側端部に設けられた軸受に回転自在に支持されている。このモータ軸は、トランスアクスル７３（減速機構）の入力軸に連結される。この入力軸は、トランスアクスル７３における後述のアクスルハウジング７３ａの減速機構収容部７３ｂ内において車幅方向に延びている。

トランスアクスル７３は、アクスルハウジング７３ａを有し、このアクスルハウジング７３ａの右側端部と上記モータハウジング７２ａの左側端部とが複数のボルト７５により結合されて結合部７６とされている。この結合部７６は、その左右の部分よりも径が大きくなっている。

アクスルハウジング７３ａは、減速機構を収容する減速機構収容部７３ｂと、該減速機構からモータの駆動力が伝達される差動機構を収容する差動機構収容部７３ｃとを有する。差動機構収容部７３ｃは、減速機構収容部７３ｂの後側に位置している。そして、差動機構収容部７３ｃの左右両側側面から、トランスアクスル７３（差動機構）の出力軸（パワーユニット７１の出力軸でもある）として、２本のジョイントシャフト８１が左右両側へそれぞれ延びている（図２参照）。すなわち、ジョイントシャフト８１は、パワーユニット７１の後側において車幅方向に延びている。左側のジョイントシャフト８１は、その中間部に配設された等速ジョイント８２によって内側部８１ａと外側部８１ｂとに２分割され、外側部８１ｂが等速ジョイント８４を介して、左側前輪に連結された左側のドライブシャフト８３に連結されている。また、同様に、右側のジョイントシャフト８１も、その中間部に配設された等速ジョイント８２によって内側部８１ａと外側部８１ｂとに２分割され、外側部８１ｂが等速ジョイント８４を介して、右側前輪に連結された右側のドライブシャフト８３に連結されている。右側のジョイントシャフト８１の内側部８１ａにおける等速ジョイント８２近傍部は、軸受ハウジング７４ａの後側下部に設けられたシャフト支持部７４ｂに回転自在に支持されている。

上記軸受ユニット７４の右側（モータユニット７２とは反対側）の端部には、モータ巻線切替ユニット７７が一体に結合されている。本実施形態では、パワーユニット７１は、モータユニット７２及びトランスアクスル７３に加えて、軸受ユニット７４及びモータ巻線切替ユニット７７が車幅方向に並ぶように一体に結合されてなる。尚、モータユニット７２、軸受ユニット７４及びモータ巻線切替ユニット７７の全体を、広義のモータユニットと見做すことも可能である。

上記モータ巻線切替ユニット７７は、軸受ハウジング７４ａに結合された略円筒状の巻線切替ケース７７ａと、この巻線切替ケース７７ａ内に配設され、上記モータの巻線切替を行うとともにバッテリユニット２１からの電力を上記モータユニット７２のモータへ供給する回路とを有している。巻線切替ケース７７ａの右側端面には、該巻線切替ケース７７ａの右側開口を覆う閉塞部材７７ｂが固定されている。

パワーユニット７１の左右両端部は、左側及び右側マウント装置８８，８９を介して、左右のフロントサイドフレーム８にそれぞれマウント支持（弾性支持）されている。左側マウント装置８８は、トランスアクスル７３のアクスルハウジング７３ａ上部に固定されたパワーユニット側ブラケット９０と、左側のフロントサイドフレーム８に固定された車体側ブラケット９１と、これら両ブラケット９０，９１間に配設された、ゴムブッシュを含むマウント本体（図示せず）とを有している。

また、右側マウント装置８９は、パワーユニット側ブラケット９３と、車体側ブラケット９４と、これら両ブラケット９３，９４間（詳しくは、後述の第１及び第３ブラケット９５，９８間）に配設された、ゴムブッシュを含むマウント本体（図示せず）とを有している。上記パワーユニット側ブラケット９３は、上記マウント本体に連結された第１ブラケット９５と、第１ブラケット９５と締結部材９７（ボルト及びナット）を介して結合されかつ上記閉塞部材７７ｂの上部と軸受ハウジング７４ａの上部において上側に突出した突出部７４ｃの右側側面とに固定された第２ブラケット９６とからなる。また、上記車体側ブラケット９４は、上記マウント本体に連結された第３ブラケット９８と、第３ブラケット９８と締結部材１００（ボルト及びナット）を介して結合されかつ右側のフロントサイドフレーム８に固定された第４ブラケット９９とからなる。

図２〜図４に示すように、アクスルハウジング７３ａの差動機構収容部７３ｃの右側下部は、トルクロッド１０１を介してサスペンションクロスメンバ１６に連結されている。パワーユニット７１の車幅方向両端部における上記弾性支持により、パワーユニット７１全体が車幅方向に延びる軸回りに回動（揺動）することになるが、上記トルクロッド１０１は、パワーユニット７１全体が上記軸回りに回動し過ぎるのを規制する。トルクロッド１０１の前端部は、ゴムブッシュ１０２を介して、車幅方向に延びる軸回りに回動可能にパワーユニット７１の車幅方向中央部（アクスルハウジング７３ａの差動機構収容部７３ｃの右側下部）に連結され、トルクロッド１０１の後端部は、ゴムブッシュ１０３を介して、車幅方向に延びる軸回りに回動可能にサスペンションクロスメンバ１６の車幅方向中央部に連結されている。

上記パワーユニット７１、上記サスペンションクロスメンバ１６及び後述のバッテリユニット２１は、前側から後側に向かってこの順に並びかつ上下方向において互いに重なりを持って配置されている（図４参照）。すなわち、サスペンションクロスメンバ１６とバッテリユニット２１とが同じ高さ位置にあるとともに、これらがパワーユニット７１の下部と同じ高さ位置（トルクロッド１０１と同じ高さ位置）にある。

アクスルハウジング７３ａの左半部の下部には、該アクスルハウジング７３ａ内で潤滑油として用いられるオイルが溜められるオイルパン１０５が設けられている（図３参照）。

本実施形態では、パワーユニット７１におけるモータユニット７２（モータハウジング７２ａ）とトランスアクスル７３（アクスルハウジング７３ａ）との結合部７６の前側端が、該パワーユニット７１において車幅方向の略中央でかつ最も前側の位置に位置している。すなわち、上記結合部７６が、パワーユニット７１の車幅方向略中央に位置しているとともに、パワーユニット７１において最も前側に突出した部分となっている。

図３に示すように、サスペンションクロスメンバ１６の後側でかつ車室フロアパネル１の下側には、バッテリユニット２１が搭載されている。このバッテリユニット２１は、複数のバッテリモジュール（図示せず）と、該複数のバッテリモジュールを支持する支持部材としてのフレーム部材４０、６０と、上側カバー部材２３（図５参照）及び下側カバー部材２４とを有している。すなわち、車室フロアパネル１の下側に、複数のバッテリモジュールがユニット化された状態で搭載されている。バッテリユニット２１は、フロントフロア部１ａの下側に搭載された第１搭載部２１ａと、該第１搭載部２１ａの後側に連続して設けられかつ上記リヤフロア部１ｂの下側に搭載された第２搭載部２１ｂとを有している。

上記上側カバー部材２３及び下側カバー部材２４は、上記複数のバッテリモジュールの周囲を覆っている。すなわち、上側及び下側カバー部材２３，２４間に、バッテリモジュール及びフレーム部材４０，６０が収容される空間が形成されている。但し、フレーム部材４０，６０の一部は、上側カバー部材の周縁部と下側カバー部材２４の周縁部との間から外側にはみ出しており、これにより、フレーム部材４０，６０の外側面の一部が外気に面している。

下側カバー部材２４は、第１部２４ａ及び第２部２４ｂに分割されており、第１部２４ａは第１搭載部２１ａに位置し、第２部２４ｂは第２搭載部２１ｂに位置する。下側カバー部材２４の第１部２４ａ及び第２部２４ｂの下面は同じ高さ位置にある。

バッテリユニット２１の前端部には、パワーユニット７１の上側に配設された不図示のインバータとバッテリユニット２１とを電気的に接続するためのインバータ接続用端子３１（図４及び図５参照）が配設されている。上記インバータを介してバッテリユニット２１からパワーユニット７１におけるモータユニット７２のモータへ電力が供給される。

バッテリユニット２１における複数のバッテリモジュールは、同一形状であり、バッテリモジュールの長手方向から見た断面形状が長方形である。つまり、各バッテリモジュールは略直方体形状をなしている。各バッテリモジュールは、その内部に複数（百ないし数百個程度）の円筒状のセルを収容するものである。バッテリモジュールにおいて上記長方形の長辺が延びる方向を幅方向といい、上記長方形の短辺が延びる方向を厚み方向という。

バッテリユニット２１の第１搭載部２１ａにおいては、上記バッテリモジュールが、その長手方向が車幅方向と一致しかつ上記断面における長方形の短辺が縦辺となる（バッテリモジュールの厚み方向が上下方向と一致しかつバッテリモジュールの幅方向が前後方向と一致する）ように、前後方向に並んで複数配置されている。一方、第２搭載部２１ｂにおいては、上記バッテリモジュールが、その長手方向が前後方向と一致しかつ上記断面における長方形の長辺が縦辺となる（バッテリモジュールの幅方向が上下方向と一致しかつバッテリモジュールの厚み方向が車幅方向と一致する）ように、車幅方向に並んで複数配置されている。

第１搭載部２１ａは、該第１搭載部２１ａにおける複数のバッテリモジュールを支持するフレーム部材４０を有し、第２搭載部２１ｂは、該第２搭載部２１ｂにおける複数のバッテリモジュールを支持するフレーム部材６０を有している。

第１搭載部２１ａのフレーム部材４０は、前部４１ａ、後部４１ｂ及び左右一対の側部４１ｃを含む枠状フレーム部４１を有する。枠状フレーム部４１の前部４１ａは車幅方向に延びて、その両端部が前後方向に延びる左右の側部４１ｃの前端部とそれぞれ連結されている。枠状フレーム部４１の後部４１ｂは、左右の側部４１ｃよりも車幅方向外側まで延びており、両側部４１ｃは、後部４１ｂの車幅方向中間部に連結されている。すなわち、両側部４１ｃは、第１搭載部２１ａの車幅方向両側の端部にそれぞれ設けられていて、第２搭載部２１ｂの前端部から前側に延びている。枠状フレーム部４１の後部４１ｂ及び両側部４１ｃは、断面長方形で内部が中空とされている。

上記枠状フレーム部４１の左右の側部４１ｃの前後方向中間位置には、該両側部４１ｃ同士を連結する複数の中間フレーム部（図示せず）が設けられている。これら中間フレーム部及び枠状フレーム部４１の前部４１ａは、第１搭載部２１ａの複数のバッテリモジュール２２の幅方向の端部の下部を支持する。

上記枠状フレーム部４１の各側部４１ｃの車幅方向外側の面には、左右のフロントフロアフレーム７にそれぞれ締結固定される固定部４８が４つずつ設けられている。最も前側の左右２つの固定部４８は、フロントフロアフレーム７とフロントサイドフレーム８との連結部（フロントフロアフレーム７とフロントサイドフレーム８とが重なり合った部分であって、トルクボックス１５の近傍に位置する）に固定される。

上記枠状フレーム部４１の両側部４１ｃの前端部には、固定用部材５０が前方に突出するように、ボルト５１（図５参照）により固定されている。この固定用部材５０が溶接により上記サスペンションクロスメンバ１６に固定されている。これにより、両側部４１ｃの前端部が、サスペンションクロスメンバ１６に結合されることになる。両側部４１ｃは、バッテリユニット２１の車幅方向両側の端部それぞれにおいて車両前後方向に延びるフレーム部材に相当する。

上記枠状フレーム部４１の後部４１ｂの左右両端部には、左側のリヤサイドフレーム９と左側のサイドシル１２との連結部、及び、右側側のリヤサイドフレーム９と右側のサイドシル１２との連結部にそれぞれ締結固定される固定部４９が設けられている。枠状フレーム部４１の後部４１ｂは、上記キックアップ部の下側に位置していて、第１搭載部２１ａと第２搭載部２１ｂとの接続部に設けられていることになる。そして、後部４１ｂの両端部に設けられた固定部４９は、左右のサイドシル１２におけるキックアップ部の近傍にそれぞれ結合されていることになる。

上記第２搭載部２１ｂのフレーム部材６０は、車幅方向に延びかつ第２搭載部２１ｂの複数のバッテリモジュールの前端部の下部を支持する前部、車幅方向に延びかつ該複数のバッテリモジュールの後端部の下部を支持する後部、及び、上記前部及び後部の車幅方向両端部同士をそれぞれ連結し、かつ該複数のバッテリモジュールのうちの車幅方向両端に位置する２つのバッテリモジュールの車幅方向外側端部の下部を支持する左右一対の側部を含む下部枠状フレーム部６１を有する。この下部枠状フレーム部６１の前部は、枠状フレーム部４１の後部４１ｂと連結されて一体化されている。下部枠状フレーム部６１の両側部の間隔は、上記第１搭載部２１ａのフレーム部材４０における枠状フレーム部４１の両側部４１ｃの間隔よりも大きい。すなわち、第２搭載部２１ｂの車幅方向の長さが、第１搭載部２１ａの車幅方向の長さよりも大きくされている。

上記下部枠状フレーム部６１の後部の上側には、車幅方向に延びかつ上記複数のバッテリモジュールの後端部の上部を支持する後側上部フレーム部（図示せず）が設けられ、この後側上部フレーム部と下部枠状フレーム部６１の後部とが、車幅方向に間隔をあけて並ぶ複数の連結フレーム部によって連結されている。そして、上記後側上部フレーム部には、リヤクロスメンバ１０に締結固定される３つの固定部６９（図３参照）が設けられている。

上記車両が前面衝突したとき、パワーユニット７１においてモータユニット７２とトランスアクスル７３との結合部７６が最も前側に突出しているので、パワーユニット７１に対して衝突荷重が最初にその結合部７６に入力される。この結合部７６は、剛性が比較的高くて、しかも、パワーユニット７１の車幅方向の略中央に位置しているので、衝突荷重の入力によりパワーユニット７１は車幅方向に対して傾斜することなく後退して、パワーユニット７１から、サスペンションクロスメンバ１６に対して衝突荷重が伝達される。この衝突荷重により、サスペンションクロスメンバ１６は、基本的にはトルクロッド１０１を介して、略真後ろ向きに押圧される。これにより、サスペンションクロスメンバ１６が取り付けられている左右のフロントサイドフレーム８に対して衝突荷重が左右均等に伝達される。この結果、車両の前面衝突時の車体加速度（負の加速度）の絶対値を低減することができ、車両の前面衝突による衝撃を低減することができる。

また、パワーユニット７１、サスペンションクロスメンバ１６及びバッテリユニット２１が、上下方向において互いに重なりを持って配置されているとともに、枠状フレーム部４１の両側部４１ｃの前端部がサスペンションクロスメンバ１６に結合されているので、パワーユニット７１からサスペンションクロスメンバ１６に伝達された衝突荷重が左右のフロントサイドフレーム８だけでなく、バッテリユニット２１にも分散して伝達され、これにより、車両の前面衝突時の衝撃をより一層低減することができる。そして、バッテリユニット２１に伝達された衝突荷重は、枠状フレーム部４１の両側部４１ｃを介して車両後方へ円滑に伝達され、基本的には、枠状フレーム部４１の後部４１ｂを介してリヤサイドフレーム９に伝達される。このように枠状フレーム部４１の両側部４１ｃがロードパスとなることで、第１搭載部２１ａのバッテリモジュールに、大きな衝突荷重が作用するのを防止して、第１搭載部２１ａのバッテリモジュールを保護することが可能になる。

ここで、上記実施形態と同様の構成の車両（実施例の車両）と、この実施例の車両に対して、パワーユニット７１の左側下部に配置されたオイルパンの形状のみが異なる車両（比較例の車両）とに対して前面フルラップ衝突試験を行ったときの、左側サイドシル１２近傍の車体加速度がどのように変化するかを調べた。比較例の車両のオイルパン１０５は、モータユニット７２とトランスアクスル７３との結合部７６よりも前側に突出しており、その結合部７６がパワーユニット７１において最も前側の位置に位置していない。

上記衝突試験の結果を図６に示す。図６のグラフの横軸は、衝突開始からの経過時間であり、縦軸は、左側サイドシル１２近傍の車体加速度（負の加速度）であって、グラフの上側ほどその絶対値が大きくなる。上記経過時間がｔ１に近い時間で、実施例の車両及び比較例の車両共に、パワーユニット７１がサスペンションクロスメンバ１６に当接して車両の車体加速度が瞬間的に大きくなっているが、その当接時における実施例の車両の車体加速度のピーク値が、比較例の車両よりも低くなっている。これは、比較例の車両では、パワーユニット７１の左側が右側よりも先に後退してサスペンションクロスメンバ１６の左側及び左側のフロントサイドフレーム８において局所的に大きな衝突加重が作用したのに対し、実施例の車両では、パワーユニット７１が車幅方向に対して傾斜することなく後退して、サスペンションクロスメンバ１６及び左右のフロントサイドフレーム８に対して衝突荷重が左右均等に伝達したからである。したがって、モータユニット７２とトランスアクスル７３との結合部７６の前側端が、パワーユニット７１において車幅方向の略中央でかつ最も前側の位置に位置するようにすることで、車両の前面衝突時にパワーユニット７１が車幅方向に対して傾斜することなく後退して、これにより、車両の前面衝突による衝撃を低減することができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、車両前部のモータルーム内に、モータを含むモータユニットと該モータユニットのモータの駆動力を前輪へ伝達するための動力伝達機構を含むトランスアクスルとが車幅方向に並ぶように一体に結合されてなるパワーユニットが配設された電動車両のモータルーム内部品搭載構造に有用である。

１車室フロアパネル（車室フロア）
１６サスペンションクロスメンバ
１７前輪サスペンションアーム
２１バッテリユニット
４０第１搭載部のフレーム部材（支持部材）
４１ｃ枠状フレーム部の両側部（車両前後方向に延びるフレーム部材）
６０第２搭載部のフレーム部材（支持部材）
７１パワーユニット
７２モータユニット
７３トランスアクスル
７６モータユニットとトランスアクスルとの結合部

Claims

車両前部のモータルーム内に、モータを含むモータユニットと該モータユニットのモータの駆動力を前輪へ伝達するための動力伝達機構を含むトランスアクスルとが車幅方向に並ぶように一体に結合されてなるパワーユニットが配設された電動車両のモータルーム内部品搭載構造であって、
上記パワーユニットにおける上記モータユニットと上記トランスアクスルとの結合部の車両前側端が、該パワーユニットにおいて車幅方向の略中央でかつ最も車両前側の位置に位置し、
上記パワーユニットの車両後側に、前輪サスペンションアームを支持するサスペンションクロスメンバが配設されており、
上記サスペンションクロスメンバの車両後側でかつ車室フロアの下側に、上記モータユニットのモータへ電力を供給するバッテリユニットが配設されており、
上記パワーユニット、サスペンションクロスメンバ及びバッテリユニットは、上下方向において互いに重なりを持って配置され、
上記バッテリユニットは、バッテリモジュールと該バッテリモジュールを支持する支持部材とを有し、
上記支持部材は、上記バッテリユニットの車幅方向両側の端部それぞれにおいて車両前後方向に延びるフレーム部材を有し、
上記両フレーム部材の車両前側端部が、上記サスペンションクロスメンバに結合されていることを特徴とする電動車両のモータルーム内部品搭載構造。