JP2006112519A - ウォータポンプの取り付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両室内に伝わる振動音が十分に低減されたウォータポンプの取り付け構造を提供する。
【解決手段】 ウォータポンプの取り付け構造は、ブラケット部２２に対して固定される電動ウォータポンプ１０と、ブラケット部２２と電動ウォータポンプ１０との間に配置された中間プレート２３と、電動ウォータポンプ１０と中間プレート２３との間に介在する防振用ブッシュ３１と、中間プレート２３とブラケット部２２との間に介在する防振用ブッシュ３７とを備える。
【選択図】 図４

Description

この発明は、一般的には、ウォータポンプの取り付け構造に関し、より特定的には、ハイブリッド自動車などの車両に搭載されるウォータポンプの取り付け構造に関する。

従来のウォータポンプの取り付け構造に関して、たとえば、特開２００１−３０４３３９号公報には、車両室内への伝達音を低減し、静粛性を高めて快適な居住性を得ることを目的とした、ハイブリッド車のウォータポンプ用防振装置が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された防振装置では、ウォータポンプが、その脚部に覆着されたクッションゴム部材を介して、ブラケット上に支持されている。クッションゴム部材には、ウォータポンプに当接して、これを下方から支持する肉厚のサポート部が設けられている。

また、特開平５−５５００号公報には、軸受けを嵌め込む際に、本体が破損せず、振動により軸受けが本体から抜けないことを目的とした自動車用ウォータポンプが開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された自動車用ウォータポンプは、軸受けと、合成樹脂から構成され、軸受けが挿入される本体とを備える。軸受けと本体との間には、適当な弾性率を有する筒部が配置されている。

また、特開平７−７１３９０号公報には、モータハウジングからの騒音を低減することを目的とした電動モータ／油圧ポンプアセンブリユニットが開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示されたアセンブリユニットでは、モータハウジングと支持脚との間に、ゴム等から形成された嵌め環が設けられている。
特開２００１−３０４３３９号公報 特開平５−５５００号公報 特開平７−７１３９０号公報

近年、省エネ・環境問題に対する高い関心を背景に、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）や電気自動車（Electric Vehicle）、燃料電池自動車（Fuel Cell Electric Vehicle）が注目されている。これらの自動車は、動力源としてモータを備えるため、車両に、直流電源からの直流電流を交流電流に変換するインバータが積み込まれている。インバータは、発熱を伴うため、ウォータポンプを用いた冷却水の強制循環が行なわれている。

しかしながら、ウォータポンプを稼動させると、回転による強制力が生じるため、上下、左右、前後方向の振動が、ウォータポンプから車両のボディへと伝達する。この振動は、音となって車両室内に伝わり、室内のユーザに不快感を与えることになる。

ハイブリッド自動車を初めとするこれらの自動車の普及が考えられる中、インバータの冷却性能を向上させるために、ウォータポンプの流量アップが必要になっている。このような状況下、ウォータポンプから車両室内へと伝わる振動音は、特に大きな問題となっており、上述の特許文献に開示された防振装置等によっても、振動音の低減を十分に図ることができない。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、車両室内に伝わる振動音が十分に低減されたウォータポンプの取り付け構造を提供することである。

この発明に従ったウォータポンプの取り付け構造は、車両本体に対して固定されるウォータポンプと、車両本体とウォータポンプとの間に配置された中間部材と、ウォータポンプと中間部材との間に介在する第１の防振部材と、中間部材と車両本体との間に介在する第２の防振部材とを備える。

このように構成されたウォータポンプの取り付け構造によれば、ウォータポンプで発生した振動エネルギは、ウォータポンプから車両本体へと振動が伝わる経路上に配置された第１および第２の防振部材によって吸収されるため、振動の伝達を抑制することができる。また、第１の防振部材と第２の防振部材との間に配置された中間部材を、マスダンパ（mass damper）あるいはダイナミックダンパ（dynamic damper）として機能させることで、振動の伝達をさらに抑制することができる。このため、本発明によれば、ウォータポンプの稼動によって車両室内へと伝わる振動音を、十分に低減することができる。

また好ましくは、第１の防振部材は、ウォータポンプおよび中間部材に接触して設けられており、第２の防振部材は、中間部材および車両本体に接触して設けられている。このように構成されたウォータポンプの取り付け構造によれば、ウォータポンプから車両本体へと振動が伝わる経路上に、振動エネルギを吸収するための第１の防振部材、中間部材および第２の防振部材が、互いに隣接するように配置されている。このため、ウォータポンプから車両本体へと伝わる振動を、コンパクトな構成で、より効果的に低減することができる。

また、車両本体は、車両室内を取り囲む位置から延びて形成されている。このように構成されたウォータポンプの取り付け構造では、ウォータポンプから車両本体へと伝わった振動は、さらに、車両本体を介して車両室内を取り囲む位置にまで達する。この場合、ウォータポンプの振動が、車両室内に乗り込んだユーザに大きな音となって届くことになる。このため、この音を十分に低減できる本発明を、より有効に利用することができる。

また、車両に設けられた電源系装置とウォータポンプとの間で、冷却水が強制循環されている。また、ウォータポンプは、ハイブリッド自動車、電気自動車および燃料電池自動車のいずれかに搭載されている。なお、電源系装置とは、電源や、電流、電圧または周波数などを変換する装置を指す。このように構成されたウォータポンプの取り付け構造では、電源系装置の大型化や自動車の性能の向上に伴って、ウォータポンプの流量アップが必要となる。ウォータポンプの流量アップには、振動の増加が伴うため、ウォータポンプの稼動によって車両室内へと伝わる振動音を十分に低減できる本発明を、より有効に利用することができる。

また好ましくは、中間部材は、ウォータポンプおよび車両本体が固定される固定部を有する。このように構成されたウォータポンプの取り付け構造によれば、中間部材は、振動の伝達を抑制する役割の他、ウォータポンプを車両本体に取り付ける役割も果たす。このため、振動の伝達が抑制されるウォータポンプの取り付け構造を、少ない部品点数でコンパクトに構成することができる。

以上説明したように、この発明に従えば、車両室内に伝わる振動音が十分に低減されたウォータポンプの取り付け構造を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、ハイブリッド自動車に搭載されたインバータの冷却系を示す斜視図である。本実施の形態におけるウォータポンプの取り付け構造は、モータと、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関とを動力源として駆動するハイブリッド自動車に用いられている。

図１を参照して、ハイブリッド自動車は、エンジン５２と、駆動用のモータおよび発電用のジェネレータを内蔵するトランスアクスル５３と、リアシート後方に搭載された図示しないＨＶ（high voltage）バッテリとを備える。エンジン５２に隣り合う位置には、ＨＶバッテリの直流電流を、モータに導入する交流電流に変換するためのインバータ５１が設けられている。ハイブリッド自動車は、さらに、車両前方のフロントグリルの裏側に位置して設けられたラジエータ６１を備える。

ラジエータ６１には、互いに独立した２つの冷却水路が設けられており、そのうちの一方が、エンジン系統の冷却系を構成し、他方が、ハイブリッド系統の冷却系を構成している。ハイブリッド系統の冷却系は、ラジエータ６１→インバータ５１→リザーバタンク５４→電動ウォータポンプ１０→トランスアクスル５３→ラジエータ６１を順にたどる冷却水路によって形成されている。水路内の冷却水は、電動ウォータポンプ１０によって強制循環され、インバータ５１や、トランスアクスル５３に設けられたジェネレータおよびモータを冷却する。冷却によって温度上昇した冷却水は、ラジエータ６１を通過することによって、温度が下げられる。

図２は、図１中のウォータポンプの取り付け構造を示す斜視図である。図２を参照して、電動ウォータポンプ１０は、サイドメンバー４１に固定されたポンプブラケット２１に取り付けられている。ポンプブラケット２１は、電動ウォータポンプ１０の重量を受けるブラケット部２２を有する。電動ウォータポンプ１０とブラケット部２２との間には、平板状の中間プレート２３が配置されている。

図３は、図２中のウォータポンプの取り付け構造を説明するための分解組立図である。図４は、図２中のウォータポンプの取り付け構造の一部を拡大して示す側面図である。図中には、図３中の矢印ＩＶに示す方向から見たウォータポンプの取り付け構造が表わされている。図３および図４を参照して、中間プレート２３は、アルミダイキャスト成形により作製されており、ある程度の重量を持って形成されている。中間プレート２３は、鉄または銅などの金属から形成されていても良く、樹脂から形成されていても良い。

中間プレート２３は、電動ウォータポンプ１０に向い合う表面２３ａと、表面２３ａの反対側に位置し、ブラケット部２２に向い合う裏面２３ｂとを有する。表面２３ａおよび裏面２３ｂには、それぞれ、三角形の各頂点に位置するように配置された複数のスタッドボルト２４および２５が、溶接により固定されている。スタッドボルト２４とスタッドボルト２５とは、中間プレート２３を挟んで互いにずれて位置するように配置されている。

電動ウォータポンプ１０は、ブラケット部２２に取り付けられた状態で、表面２３ａの直上で延在する外周面１０ｃを有する。外周面１０ｃの周方向に互いに距離を隔てた位置には、外周面１０ｃから突出する取り付けリブ１５が複数、成形されている。複数の取り付けリブ１５の各々には、表面２３ａに固定されたスタッドボルト２４の位置に対応して、貫通孔１６が形成されている。

電動ウォータポンプ１０には、防振用ブッシュ３１が取り付けられる。防振用ブッシュ３１は、ゴム材料から形成されており、たとえば、シリコンゴムから形成されている。シリコンゴムは、耐寒性に優れ、低温でも物性を維持することが可能なため、防振用ブッシュ３１を形成する材料として好ましい。防振用ブッシュ３１の共振周波数は、電動ウォータポンプ１０の振動数よりも低くなるように、設定することが好ましい。

防振用ブッシュ３１は、相対的に大きい直径を有する鍔部３２および３４と、鍔部３２と鍔部３４との間に位置し、相対的に小さい直径を有する軸部３３とから構成されている。防振用ブッシュ３１には、鍔部３２、軸部３３および鍔部３４を順に貫通するスタッドボルト挿入孔３５が形成されている。防振用ブッシュ３１は、軸部３３が貫通孔１６内に位置決めされ、鍔部３２および３４が取り付けリブ１５を挟み込むようにして、電動ウォータポンプ１０に取り付けられる。電動ウォータポンプ１０に防振用ブッシュ３１が取り付けられた状態で、スタッドボルト挿入孔３５にスタッドボルト２４が挿入される。鍔部３２の端面から突出したスタッドボルト２４にナット３６が嵌め合わされることによって、電動ウォータポンプ１０が、中間プレート２３に固定される。

ブラケット部２２には、裏面２３ｂに固定されたスタッドボルト２５の位置に対応して、スタッドボルト挿入孔２６が形成されている。ブラケット部２２には、防振用ブッシュ３１と同様の形状を有する防振用ブッシュ３７が、その軸部３３がスタッドボルト挿入孔２６内に位置決めされるように取り付けられる。ブラケット部２２に防振用ブッシュ３７が取り付けられた状態で、防振用ブッシュ３７のスタッドボルト挿入孔３５にスタッドボルト２５が挿入される。防振用ブッシュ３７の鍔部３２の端面から突出したスタッドボルト２５にナット３６が嵌め合わされることによって、中間プレート２３が、ブラケット部２２に固定される。

電動ウォータポンプ１０は、中間プレート２３ならびに防振用ブッシュ３１および３７を介して、ブラケット部２２に固定されている。電動ウォータポンプ１０と中間プレート２３とは、非接触の状態で設けられている。つまり、電動ウォータポンプ１０と中間プレート２３の表面２３ａとの間には、隙間が形成されており、電動ウォータポンプ１０は、防振用ブッシュ３１を介して表面２３ａ上に位置決めされている。また、中間プレート２３とブラケット部２２とは、非接触の状態で設けられている。つまり、ブラケット部２２と中間プレート２３の裏面２３ｂとの間には、隙間が形成されており、中間プレート２３は、防振用ブッシュ３７を介してブラケット部２２上に位置決めされている。中間プレート２３は、防振用ブッシュ３１および３７に支持されることにより、電動ウォータポンプ１０とブラケット部２２との間で浮遊した状態に設けられている。

このような構成により、本実施の形態では、電動ウォータポンプ１０で発生した振動がブラケット部２２に伝達する経路上に、防振用ブッシュ３１および３７による２重の防振構造が配置されている。このため、防振用ブッシュ３１および３７のいずれか一方のみが設けられている場合と比較して、電動ウォータポンプ１０からブラケット部２２に振動が伝わることを、効果的に抑制することができる。

また、中間プレート２３は、マスダンパとして機能する。この場合、中間プレート２３の重量によって、電動ウォータポンプ１０の振動系は、共振周波数を減少させる。これにより、その共振周波数を、電動ウォータポンプ１０を稼動させた時に発生する振動数からずらすことができる。また、防振用ブッシュ３１および３７により弾性支持された中間プレート２３が、電動ウォータポンプ１０とは別の新たなバネ・マス系を構成する場合、中間プレート２３は、ダイナミックダンパとして機能する。この場合、中間プレート２３が振動することによって、電動ウォータポンプ１０の振動系は、共振周波数の振幅を減少させる。中間プレート２３のこれらの機能により、電動ウォータポンプ１０からブラケット部２２に振動が伝わることを、さらに効果的に抑制することができる。

図５は、本実施の形態におけるウォータポンプの取り付け構造が用いられたハイブリッド自動車を示す透視図である。図５を参照して、電動ウォータポンプ１０が取り付けられたサイドメンバー４１は、ハイブリッド自動車の室内空間４３を取り囲む位置から、車両前方に向かって延びている。本実施の形態では、電動ウォータポンプ１０からブラケット部２２に伝わり、さらに、そのブラケット部２２を有するポンプブラケット２１からサイドメンバー４１に伝わる振動を低減することができる。このため、サイドメンバー４１から室内空間４３へと伝わる振動音を十分に低減し、静粛性に優れた快適な室内環境を実現することができる。

この発明の実施の形態におけるウォータポンプの取り付け構造は、車両本体としてのブラケット部２２に対して固定されるウォータポンプとしての電動ウォータポンプ１０と、ブラケット部２２と電動ウォータポンプ１０との間に配置された中間部材としての中間プレート２３と、電動ウォータポンプ１０と中間プレート２３との間に介在する第１の防振部材としての防振用ブッシュ３１と、中間プレート２３とブラケット部２２との間に介在する第２の防振部材としての防振用ブッシュ３７とを備える。中間プレート２３は、電動ウォータポンプ１０およびブラケット部２２がそれぞれ固定される固定部としてのスタッドボルト２４および２５を有する。スタッドボルト２４および２５には、それぞれ、防振用ブッシュ３１および３７が設けられている。

なお、本実施の形態では、第１および第２の防振部材として、ゴム材料から形成された防振用ブッシュ３１および３７を用いたが、これに限定されず、たとえばコイルばね等のばね部材を用いても良い。また、本発明を、電気自動車や燃料電池自動車に搭載されたウォータポンプに適用しても良く、インバータ以外の発熱体に冷却水を供給するウォータポンプに適用しても良い。

このように構成された、この発明の実施の形態における電動ウォータポンプ１０の取り付け構造によれば、電動ウォータポンプ１０で発生する振動に起因して、室内空間４３に振動音が生じることを防止できる。ハイブリッド自動車では、燃費向上のために、信号待ちの時や低速走行時などに、エンジンを停止させる。この際、電動ウォータポンプ１０の振動音が聞こえやすくなり、ユーザに不快感を与えることになるが、本実施の形態における電動ウォータポンプ１０の取り付け構造を用いることによって、このような不快感の原因を取り除くことができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

ハイブリッド自動車に搭載されたインバータの冷却系を示す斜視図である。 図１中のウォータポンプの取り付け構造を示す斜視図である。 図２中のウォータポンプの取り付け構造を説明するための分解組立図である。 図２中のウォータポンプの取り付け構造の一部を拡大して示す側面図である。 本実施の形態におけるウォータポンプの取り付け構造が用いられたハイブリッド自動車を示す透視図である。

符号の説明

１０ 電動ウォータポンプ、２２ ブラケット部、２３ 中間プレート、３１，３７ 防振用ブッシュ、４３ 室内空間、５１ インバータ。

Claims (6)

1. 車両本体に対して固定されるウォータポンプと、
   前記車両本体と前記ウォータポンプとの間に配置された中間部材と、
   前記ウォータポンプと前記中間部材との間に介在する第１の防振部材と、
   前記中間部材と前記車両本体との間に介在する第２の防振部材とを備える、ウォータポンプの取り付け構造。
2. 前記第１の防振部材は、前記ウォータポンプおよび前記中間部材に接触して設けられており、前記第２の防振部材は、前記中間部材および前記車両本体に接触して設けられている、請求項１に記載のウォータポンプの取り付け構造。
3. 前記車両本体は、車両室内を取り囲む位置から延びて形成されている、請求項１または２に記載のウォータポンプの取り付け構造。
4. 車両に設けられた電源系装置と前記ウォータポンプとの間で、冷却水が強制循環されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のウォータポンプの取り付け構造。
5. 前記ウォータポンプは、ハイブリッド自動車、電気自動車および燃料電池自動車のいずれかに搭載されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のウォータポンプの取り付け構造。
6. 前記中間部材は、前記ウォータポンプおよび前記車両本体が固定される固定部を有する、請求項１から５のいずれか１項に記載のウォータポンプの取り付け構造。

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