車体構造

【課題】縦置き内燃機関を備えた車両において内燃機関とボンネットと隙間、特に内燃機関の前端とボンネットとの隙間を拡大する。
【解決手段】内燃機関7、発電機8、インバーターユニット9、メインバッテリ10はホイールベース内に配設され、そして、インバーターユニット9とメインバッテリ10とは側面視したときに互いに重複した位置に配設されている。エンジンルーム7には、縦置き内燃機関７はその前端が後端に比べて低位となるように前傾姿勢で搭載されており、これにより内燃機関7の前端とボンネット５２との間の隙間Sを拡大することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、唯一電動モータを駆動源とする電気自動車に関し、より詳しくは、その車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題の声の高まりから電気自動車が注目されている。特許文献１は、内燃機関で駆動される発電機を有し、この発電機で生成した電気エネルギを使って電動モータで後輪を駆動する電気自動車を開示している。この特許文献１の米国特許の出願は１９６２年に出願されたものであり、その当時は、十分なトルクを発生できる小型の電動モータなど電気自動車の要素技術の開発も十分では無かったため、特許文献１は電気自動車の基本構想を開示するに止まる。
【０００３】
【特許文献１】ＵＳＰ3,205,966号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、歩行者保護の観点からボンネットと内燃機関との間に拡大した隙間を設けることが重視されている。しかし、縦置き内燃機関を使って後輪を駆動する車両では、エンジンルームに搭載される内燃機関は、駆動力を後輪に伝達するプロペラシャフトの関係で、内燃機関の前端が後端よりも高くなるように後傾姿勢でエンジンルームに搭載されるのが通常であり、このためＦＲ車両はボンネットを前下がりにしたスマートなデザインを採用するのが困難になっている。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、縦置き内燃機関を備えた車両において内燃機関とボンネットと隙間、特に内燃機関の前端とボンネットとの隙間を拡大することのできる車体構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
近時は、内燃機関と電動モータとを併用したハイブリッドカーの普及により電気自動車に搭載可能な構成要素（電動モータや各種の補機）も大きく進化し、これまでの内燃機関を唯一の駆動源とする自動車（エンジン駆動式車両）と遜色無い走行性能を備えた電気自動車を生産できる段階に入っている。本発明者らは、この電気自動車に着目して、電気自動車における縦置き内燃機関とボンネットとの間の隙間を確保するのが容易な車体構造を提案するものである。
【０００７】
具体的には、上記課題は、本発明によれば、
ダッシュパネルを境に車室の前方に形成されたエンジンルーム内に縦置きされた内燃機関から後方に延びるクランクシャフトに連結された発電機と、前記エンジンルームを開閉可能に覆うボンネットと、前記発電機によって生成された電力を蓄えるバッテリと、前記発電機及び／又は前記バッテリを電源として駆動する左右一対の後輪駆動用モータとを有し、
前記内燃機関は、そのクランクシャフトの前端が後端に比べて低位に位置するように前傾して前記エンジンルーム内に搭載されていることを特徴とする車体構造を提供することにより達成することができる。
【０００８】
すなわち、内燃機関の駆動力で発電する発電機で生成した電力で後輪を駆動する電動モータを駆動する自動車では、後輪に動力を伝達するためのプロペラシャフトは不要であり、縦置き内燃機関を前傾して設置することができる。そして、内燃機関を前傾姿勢でエンジンルームに搭載することで内燃機関の前端を低位に位置させることができ、これによりボンネットとの間の隙間を拡大することができるため、デザイン性に優れた前下がりのボンネットを採用することができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態では、前記車室のフロアパネルの前部の車幅方向中央部分に上方に向けて隆起した膨出部が形成され、該膨出部の下に前記発電機が配設されている。これにより、補機類などで空間的に余裕のないエンジンルームに発電機を設置することなく車両に搭載することができ、特に重量物である発電機をホイールベース内に配置することができるため、車両の走行性能を確保するのが容易になる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態では、また、前記発電機の後方に、前記バッテリからの電力を高電圧の交流電力に変換して前記後輪駆動用モータに供給するインバーターユニットと前記バッテリとが横隣りに配設され且つ前記インバーターユニットと前記バッテリが前記膨出部の下に配設されて、前記膨出部と前記インバーターユニット及び前記バッテリとの間に高電圧ケーブルやハーネスが配索されている。これによれば、重量物であるインバーターユニットやバッテリをエンジンルームではなくてホイールベース内に配置することができるため車両の走行性能を確保するのが容易になるだけでなく、インバーターユニットやバッテリで高電圧ケーブルやハーネスを保護することができる。すなわち、高電圧ケーブルやハーネスが垂れ下がって路面と干渉する虞を解消することができる。また、後輪駆動用モータに電力を供給する高電圧ケーブルの長さを短くすることができ、これにより電気エネルギのロスを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。
【００１２】
図１は、電気自動車の車体構造の概要を平面視で示す説明図である。この図１を参照して、電気自動車１は、ダッシュパネル２を挟んで、その前方に形成されるエンジンルーム３と、その後方に形成される車室４とを有する。参照符号５は前輪であり、６は後輪である。図中、前輪５及び後輪６には、それぞれ、右側車輪には「Ｒ」、左側車輪には「Ｌ」の文字を付記してある。
【００１３】
エンジンルーム３内には、内燃機関７がその出力軸を車両のセンターラインＣＬ上にほぼ一致させて搭載されており、この縦置き内燃機関７は、前輪５の車軸よりも後方に配置されている。すなわち、電気自動車１はフロントミッドシップ車両であり、エンジンルーム３に搭載された内燃機関７は、その出力軸を後方に向けて配置されると共に車室４に隣接した位置に配置されている。
【００１４】
内燃機関７は、より詳しくは、例えば４つの気筒を備えた往復動型エンジンで構成され、好ましくは、圧縮比よりも膨張比を大きくして熱効率を改善することのできるアトキンソンサイクルのエンジンが採用される。勿論、内燃機関７は、ガソリンエンジンであってもよいしディーゼルエンジンであってもよい。
【００１５】
内燃機関７には、その後方に隣接して配置された発電機８が直列に接続され、また、発電機８の後方には、これに隣接してインバーターユニット９及びメインバッテリ１０が配設される。発電機８は、内燃機関７と同様に、センターラインＣＬ上に配置されているが、インバーターユニット９は中心軸線ＣＬから運転席側にオフセットして配置され、他方、メインバッテリ１０はセンターラインＣＬから助手席側にオフセットして配置されている。なお、メインバッテリ１０は比較的扁平な形状を有し、主に後輪駆動用の電源として用いられる。
【００１６】
左右の後輪６Ｌ、６Ｒは、夫々に対応する左右の３相交流の電動モータ１１Ｌ、１１Ｒによって駆動される。すなわち、左後輪６Ｌは左側の電動モータ１１Ｌによって駆動され、右後輪６Ｒは右側の電動モータ１１Ｒによって駆動される。各電動モータ１１Ｌ、１１Ｒは、夫々、減速ギア１２Ｌ、１２Ｒを介して後輪車軸１３Ｌ、１３Ｒに連結される。なお、図示を省略したが、電気自動車１のサスペンション機構は、前輪５にあってはダブルウイッシュボーンが好ましく採用され、後輪６はマルチリンクが好ましく採用される。これにより、あらゆる走行状況に対して最適なジオメトリーを実現することができる。
【００１７】
図１において、参照符号１５は、エアクリーナ１５ａを含む吸気系部品を示し、１６は排気系部品を示す。排気系部品１６は、サイレンサ１６ａの他に上流側触媒１６ｂ及び下流側触媒１６ｃを含む。
【００１８】
エンジンルーム３には、ダッシュパネル２に隣接して助手席側に比較的小容量のサブバッテリ１７が配設され、このサブバッテリ１７は主に内燃機関始動用（スタータモータ用）として用いられる。運転席には、その前方に、ダッシュパネル２に固設されたブレーキ倍力装置であるマスターバック１８が設けられており、その真空源として、図外の電動バキュームポンプを採用するのが好ましい。
【００１９】
エンジンルーム３には、また、その前端部に３つのラジエータ２０、２１、２２が車体前後方向に並んで配設されている。一番前方に位置する第１ラジエータ２０にはインバーターユニット９を冷やすための冷却水が循環され、第２番目の第２ラジエータ２１には電動モータ１１を冷やすための冷却水が循環され、最も後方に位置する第３ラジエータ２２には、その後方に隣接して冷却ファン２３が配設されており、この第３のラジエータ２２には内燃機関７を冷やすための冷却水が循環される。なお、インバーターユニット９、電動モータ１１、内燃機関７の各冷却水経路は線図の錯綜を回避するために図示を省略してある。
【００２０】
内燃機関７によって駆動される発電機８が生成した電力はインバーターユニット９によって直流に変換された後にメインバッテリ１０及びサブバッテリ１７に蓄えられる。メインバッテリ１０に蓄えられた電力はインバーターユニット９に交流に変換されると共に周波数及び電圧が制御され、これにより左右の電動モータ１１Ｒ、１１Ｌが独立して、その回転数及び発生トルクが制御される。
【００２１】
後輪６の車軸上に配置された左右の電動モータ１１Ｌ、１１Ｒは、後輪サスペンション機構であるマルチリンクに含まれるリンクの長さを確保するために、左右後輪６Ｌ、６Ｒから極力離間して配設するためにセンターラインＣＬに寄せて配置されている。このように、左右の電動モータ１１Ｌ、１１ＲをセンターラインＣＬに隣接して配置したことに関連して、左右の電動モータ１１Ｌ、１１Ｒに隣接して、その前方に燃料タンク２５が配設されている。この燃料タンク２５の形状については後に詳しく説明する。
【００２２】
如上の説明から分かるように、重量物である、内燃機関７、発電機８、インバーターユニット９、メインバッテリ１０は、実施例の電気自動車１では、前輪５の車軸と後輪６の車軸との間つまりホイールベース内に配設され、インバーターユニット９とメインバッテリ１０とは側面視したときに互いに重複した位置に配設されている。
【００２３】
電気自動車１は、図２から分かるように、左右に離間して配置された２つの前席シート３０、３１と、１つの後席シート３２とを有する。前席シート３０、３１は、右側が運転席シート３０であり左側が助手席シート３１である。後席シート３２は、左右の前席シート３０と３１との間の後方に配設され、後席シート３２に着座した乗員のレッグスペースは、図２、図３から理解できるように、左右の前席シート３０と３１との間の隙間が利用される。
【００２４】
車室４の床面を形成する車室フロアパネル３５には、図１、図４を参照して、運転席シート３０と助手席シート３１との間に、上方に向けて隆起した膨出部４０が形成され、この膨出部４０はセンターラインＣＬに沿って車体前後方向に延在している。この膨出部４０はその前端がダッシュパネル２の下端部に連結され、他方、膨出部４０の後端は、後席シート３１の前方で終端している。
【００２５】
特に、図１、図４を参照して、膨出部４０は、発電機８に対応して大きく上方に隆起した第１隆起部位４０ａと、インバーターユニット９に対応してセンターラインＣＬから運転席側に位置する第２隆起部位４０ｂと、センターラインＣＬから助手席側に位置して、メインバッテリ１０を受け入れる第３隆起部位４０ｃとで構成され、第１隆起部位４０ａは発電機８に対応した大きさを有し、第２隆起部位４０ｂはインバーターユニット９に対応した大きさを有し、第３隆起部位４０ｃはメインバッテリ１０に対応した大きさを有している。
【００２６】
図５は、膨出部４０に関する変形例を示す。図５の電気自動車１にあっては、第３膨出部位４０ｃは車幅方向外端部まで延びて助手席シート３１の前方領域を占める面積を有し、この第３膨出部位４０ｃにおいて、センターラインＣＬに隣接する態様で平面視略矩形の比較的扁平なメインバッテリ１０が収容される。
【００２７】
図５に例示した車室フロアパネル３５の形態つまり第３膨出部位４０ｃを助手席シート３１の前方領域に広げることにより、図６に示すように助手席シート３１の設置高さ位置を車室フロアパネル３５の基準面に設定しつつ、この助手席シート３１に着座した乗員の足元領域だけを高くすることができ、これにより助手席シート３１に着座した乗員の居住性の悪化を抑えつつ大容量のメインバッテリ１０を車室フロアパネル３５の下に設置することができる。
【００２８】
図７は、実質的に図５の電気自動車１のフロア部分を車幅方向に沿って断面した図である。なお、この図７の例では、膨出部位４０の第２膨出部位４０ｂがセンターラインＣＬを跨いで助手席シート３１側まで広がっている。
【００２９】
図７は、また、車室フロアパネル３５の下面に接合される左右のフロアフレーム４１Ｌ、４１Ｒを示す。なお、図７において、参照符号４２Ｌは左サイドシルであり、４２Ｒは右サイドシルである。左右一対のフロアフレーム４１Ｌ、４１Ｒは上方に開放した断面ハット状の形状を有し、その上端フランジが車室フロアパネル３５の下面に接合されている。このような左右一対のフロアフレーム４１Ｌ、４１Ｒは従来から周知であり、その前端がエンジンルーム３内で前後方向に延びるフロントサイドフレーム（図示せず）に連結される。
【００３０】
インバーターユニット９及びメインバッテリ１０は、車幅方向に離間した左右のフロアフレーム４１Ｌと４１Ｒの間に配設されている。メインバッテリ１０は、その車幅方向外端部は第１ブラケット４４を介して左フロアフレーム４１Ｌに連結され、車幅方向内端部は連結具４５を介してインバーターユニット９と連結され、インバーターユニット９の車幅方向外端部が第２膨出部位４０ｂの壁面に第２ブラケット４６を介して連結されている。
【００３１】
図７に示す参照符号４７は高電圧ケーブルを示し、この高電圧ケーブル４７は、インバーターユニット９から左右の電動モータ１１Ｌ、１１Ｒに高電圧交流電力が供給される。図７から分かるように、車幅方向に並置されるインバーターユニット９とメインバッテリ１０は、その底面が実質的に同じ水平面上に位置決めされ、また、インバーターユニット９の方がメインバッテリ１０よりも高さ寸法が大きいため、車室フロアパネル３５の第２膨出部位４０ｂには、メインバッテリ１０のセンターラインＣＬ側の上方にデッドスペースが形成されるが、図７に示す例では、このデッドスペースに、サブバッテリ１７に直流電力を供給する配線やインバーターユニット９が生成した高電圧交流を後輪駆動用モータ１１Ｌ、１１Ｒに供給する高電圧ケーブル４７や図示しないハーネスが配索される。これにより高電圧ケーブル４７などは、その下方領域がメインバッテリ１０によって囲まれることになるためメインバッテリ１０によって高電圧ケーブル４７を保護することができる。
【００３２】
図７に図示した左右のフロアフレーム４１Ｌと４１Ｒとの間には、従来と同様に複数のクロスメンバが車体前後方向に離間して設けられるが、車室フロアパネル３５の前部に図８に示すようにクロスメンバ５０を位置決めして、このクロスメンバ５０に発電機８の後端を弾性部材５１を介してマウントするのがよい。
【００３３】
図８は、また、縦置き内燃機関７の搭載形態を説明する図でもある。内燃機関７は、前述したように、その出力軸つまりクランクシャフトがセンターラインＣＬに沿って後方に延出し、その後端に関連して発電機８が配設されているが、内燃機関７は、水平ラインＨＬよりも僅かに前傾した形態でエンジンルーム３に搭載されるのがよい（水平ラインＨＬから前傾した角度を図面に「θ」で示してある）。すなわち、縦置き内燃機関７はその前端が後端に比べて低位に位置しており、これによりエンジンルーム３の上方領域を覆うボンネット５２との間の隙間Ｓを拡大することができる。このことは、歩行者保護の視点から内燃機関とボンネット５２との間の離間距離を確保するのが好ましい。フロント内燃機関と後輪とをプロペラシャフトで連結した自動車では、一般的に、縦置き内燃機関は、その前端を後端よりも高位に位置する後傾した形態で搭載されるため、内燃機関とボンネットとの間の隙間を確保するのが難しく、このため上方に膨らんだボンネットを採用するなど、ボンネットラインの設定に制約となっている。これに対して、縦置き内燃機関７を前傾した形態でマウントすることによりボンネットラインの設定に関する自由度を高めることができ、デザイン性に優れた前下がりのボンネット５２を採用することができる。
【００３４】
上述した電気自動車１は、運転席シート３０と助手席シート３１との間の後方に後席シート３２を備えた２×１シーターカーであり、後席シート３２の直ぐ後方に燃料タンク２５が配設されている。図９、図１０を参照して燃料タンク２５を説明すると、燃料タンク２５は、車幅方向に分離した左右の２つ底部５５Ｌ、５５Ｒと、各底部５５Ｌ、５５Ｒの上面の車幅方向外端部から上方且つ後方に延びる起立部５６Ｌ、５６Ｒと、起立部５６Ｌ、５６Ｒの上端に連結されて車幅方向に延びる上横断部５７とを有している。すなわち、左右の起立部５６Ｌ、５６Ｒと上横断部５７は全体としてアーチ状の形状を有し、このアーチ状の脚部を構成する左右の５６Ｌ、５６Ｒが左右に分離した底部５５Ｌ、５５Ｒに連結した形状を有しており、この左底部５５Ｌと右底部５５Ｒとの間の空所Ｂが形成されている。
【００３５】
図９に図示の参照符号５８はリアサイドフレームであり、左リアサイドフレーム５８Ｌと右リアサイドフレーム５８Ｒは、夫々、前述した左フロアフレーム４１Ｌと右フロアフレーム４１Ｒに連結されている。燃料タンク２５は、左右のリアサイドフレーム５８Ｌ、５８Ｒの前部の間に搭載され、左底部５５Ｌと右底部５５Ｒとの間の空所Ｂに下流側触媒１６ｃ（排気系部品１６）が配設されている。左右のリアサイドフレーム５８Ｌ、５８Ｒは、その長手方向中間部分が車幅方向に延びるリアクロスメンバ５９によって連結されており、このリアクロスメンバ５９は燃料タンク２５の直ぐ後方に位置している。
【００３６】
図１１を参照して、左右のリアサイドフレーム５８Ｌ、５８Ｒと左右のフロアフレーム４１Ｌ、４１Ｒとの間には、車室フロアパネル３５の後端から斜め後方に起立するキックアップ部６０を有し、このキックアップ部６０の上端にリアフロアパネル６１が設けられている。図１１から分かるように、キックアップ部６０には、その上端縁の車幅方向中間部分を切り欠いた形状の切欠き部６０ａを有し、この切欠き部６０ａは上方に開放している。また、リアフロアパネル６１は、その前部に凹所６１ａを有し、この凹所６１ａは、キックアップ部６０の切欠き部６０ａに対応した位置に形成され、前方及び上方に開放している。図９、図１０及び図１１を対比すると分かるように、リアフロアパネル６１の凹所６１ａは、燃料タンク２５の左右の底部５５Ｌ、５５Ｒ、左右の起立部５６Ｌ、５６Ｒ、上横断部５７で形成される空間に対応している。そして、図１２から分かるように、リアフロアパネル６１の凹所６１ａに後席シート３２が設置される。なお、図１１、図１２の参照符号６２は後席シート３２用のシートベルトである。
【００３７】
如上のような構造を採用して後席シート３２を設置することにより、２人乗り車両の車体構造を基本としつつ３人乗り車両を作ることができる。勿論、２人乗り車両の車体構造の前後長を僅かに延長するだけで後席シート３２の足元スペースに余裕を与えることも可能である。また、内燃機関駆動形式のＦＲ車両（フロント内燃機関リアドライブ車）では車室フロアにトンネル部が形成されて、このトンネル部に後輪駆動用のプロペラシャフトが配設されるが、実施例の電気自動車１によれば、車室フロアパネル３５の膨出部４０が車室フロアパネル３５の前部で終わっており、車室フロアパネル３５の後部は平らであるため、車幅方向中央部分に配設した後席シート３２の乗員の足置き場として使うことができる。
【００３８】
以上、実施例の電気自動車１を説明したが、当業者であれば分かるように、内燃機関駆動式ＦＲ車両の車体構造を使って、膨出部４０を形成した車室フロアパネル３５を用意することで電気自動車１を製造することができる。すなわち、車体の基本構造を共通にしつつ内燃機関駆動式ＦＲ車両と電気自動車とを製造することができる。
【００３９】
また、電気自動車１の重たい構成部品である発電機８、インバーターユニット９、メインバッテリ１０をホイールベース内に配置して車両の重心に近づけ且つこれらをセンターラインＣＬの周囲に且つ低い位置に設置することでZ軸回りのヨー慣性モーメントを低減できる。したがって、コンパクトなスポーツカータイプの電気自動車を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例の電気自動車のエンジンや発電機などの主要な構成要素の配置を平面視で説明するための図である。
【図２】実施例の電気自動車に搭載される発電機、インバーターユニット、バッテリの配置を運転席シートと助手席シートとの関係で説明するための図である。
【図３】実施例の電気自動車に搭載される燃料タンクの配置位置を説明する図である。
【図４】発電機、インバーターユニット、バッテリを車室フロアパネルの下に収容するために車室フロアパネルに形成した第１〜第３隆起部を説明するための図である。
【図５】バッテリを助手席側の車室フロアパネルの下に収容するために車室フロアパネルに形成した第３隆起部の変形例を説明するための図である。
【図６】図５に示す変形例の第３隆起部と助手席シートとの関係を説明するための断面図である。
【図７】図５に示す変形例に関連した図であり、左右のフロアフレームの間にインバーターユニット、バッテリを搭載することを説明するための断面図である。
【図８】エンジンルームに縦置き内燃機関を前傾して搭載することでエンジン頂部とボンネットラインとの間の隙間を拡大することを説明するための図である。
【図９】車体後部に燃料タンクを配置した様子を説明するための部分斜視図である。
【図１０】燃料タンクの形状を説明するために燃料タンクを斜め前方から見た斜視図である。
【図１１】特殊形状の燃料タンクによって車幅方向中央部に形成した１つの後席シートを搭載する領域を説明するための部分斜視図である。
【図１２】図１１に見られる後席シート設置空間に後席シートを設置した状態を説明するための部分斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１電気自動車
２ダッシュパネル
３エンジンルーム
４車室
６後輪
７内燃機関
８発電機
９インバーターユニット
１０メインバッテリ
１１後輪駆動用モータ
１１Ｒ右後輪用駆動モータ
１１Ｌ左後輪用駆動モータ
２５燃料タンク
３０運転席シート
３１助手席シート
３２後席シート
３５車室フロアパネル
４０膨出部
４０ａ膨出部の第１隆起部位（発電機に対応した部位）
４０ｂ膨出部の第２隆起部位（インバータユニットに対応した部位）
４０ｃ膨出部の第３隆起部位（メインバッテリに対応した部位）
４１Ｒ右フロアフレーム
４１Ｌ左フロアフレーム
４７高電圧ケーブル
５２ボンネット
ＣＬ車両のセンターライン
Ｓ内燃機関とボンネットとの間の隙間

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダッシュパネルを境に車室の前方に形成されたエンジンルーム内に縦置きされた内燃機関から後方に延びるクランクシャフトに連結された発電機と、前記エンジンルームを開閉可能に覆うボンネットと、前記発電機によって生成された電力を蓄えるバッテリと、前記発電機及び／又は前記バッテリを電源として駆動する左右一対の後輪駆動用モータとを有し、
前記内燃機関は、そのクランクシャフトの前端が後端に比べて低位に位置するように前傾して前記エンジンルーム内に搭載されていることを特徴とする車体構造。
【請求項２】
前記車室のフロアパネルの前部の車幅方向中央部分に上方に向けて隆起した膨出部が形成され、該膨出部の下に前記発電機が配設されている、請求項１に記載の車体構造。
【請求項３】
前記発電機の後方に、前記バッテリからの電力を高電圧の交流電力に変換して前記後輪駆動用モータに供給するに変換インバーターユニットと前記バッテリとが横隣りに配設され且つ前記インバーターユニットと前記バッテリが前記膨出部の下に配設されて、前記膨出部と前記インバーターユニット及び前記バッテリとの間に高電圧ケーブルやハーネスが配索されている、請求項２に記載の車体構造。

【図１】