JP2007302183A - トラクションモータ冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行風によるトラクションモータの冷却効率を高め、モータの出力低下を抑制することができるトラクションモータ冷却構造を提供する。
【解決手段】 トラクションモータ１ａの車両前方に配置されたサスペンションメンバ２のクロス部材２ａを介してモータ１ａの車両前方側端部を車体に支持するトラクションモータの支持構造において、クロス部材２ａに、走行風の流れをモータ１ａの車両上方へ導く第１ガイド斜面７を設定した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気自動車のトラクションモータ冷却構造の技術分野に属する。

従来、電気自動車のトラクションモータは、モータの車両前後方向位置にそれぞれ配置された車幅方向に延びるクロス部材を介して車体に支持されている（例えば、特許文献１参照。）
特開平７−１５６６６３号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、トラクションモータの車両前方側に配置されたクロス部材の断面形状が矩形に形成されているため、走行風がクロス部材付近で滞留し、低温の空気をモータの上方へ効率良く供給することができない。このため、冷却効率が低く、モータの温度上昇に伴う出力低下が生じやすいという問題があった。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、走行風によるトラクションモータの冷却効率を高め、モータの出力低下を抑制することができるトラクションモータ冷却構造を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、
トラクションモータの車両前方に配置されたモータ支持部材のクロス部材を介して前記モータの車両前方側端部を車体に支持するトラクションモータの支持構造において、
前記クロス部材に、走行風の流れを前記モータの車両上方へ導く第１ガイド斜面を設定したことを特徴とする。

本発明では、クロス部材付近の走行風流れの一部がクロス部材に設定された第１ガイド斜面によってトラクションモータの上方へガイドされるため、クロス部材の断面形状を矩形とした従来技術と比較して、モータの上方側により多くの走行風を供給することができる。
この結果、走行風によるトラクションモータの冷却効率を高め、モータの出力低下を抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜３に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
［全体構造］
図１は実施例１のトラクションモータ冷却構造を適用したハイブリッド車両のリアサスペンションの側面図、図２は斜視図である。

トラクションモータ１ａは、ディファレンシャルギア１ｂおよびドライブシャフト１ｃを介して車両の前輪（不図示）を駆動するモータであり、ディファレンシャルギア１ｂと一体にモータユニット１内に設けられ、サスペンションメンバ（モータ支持部材）２を介して車体に支持されている。

サスペンションメンバ２は、モータユニット１を車体に支持すると共に、図外のサスペンションアーム，サスペンションロッド等を支持するためのもので、モータユニット１の車両前方および後方に配置され、車幅方向に延びる２つのクロス部材２ａ，２ｂと、モータユニット１の車幅方向に配置され、車両前後方向に延びる２つのサイド部材２ｃ，２ｄと、四隅に設けられた４つの脚部２ｅとを備え、脚部２ｅが車体のサイドメンバ（不図示）にそれぞれ固定されている。

モータユニット１の車両前方側端部は、クロス部材２ａにサポートブラケット３を介して吊り下げ固定され、モータユニット１の車両後方側端部は、クロス部材２ｂに支持されている。

サポートブラケット３は、クロス部材２ｂを補強するためのもので、略コ字状に形成され、コ字の両端がサスペンションメンバ２のクロス部材２ａと脚部２ｅとの間の位置に接続され、中央部分はクロス部材２ｂと離れた車両上方に位置している。

モータユニット１の上方には、車両のリアフロア５が配置され、モータユニット１とリアフロア５との間には、クロスメンバ６が車幅方向に延設されている。また、サスペンションメンバ２の車両前方側には、車両前方のエンジン（不図示）に供給する燃料のタンク４が配置されている。

クロス部材２ａの上面には、走行風の流れをモータユニット１の車両上方へ導く第１ガイド斜面７が設定されている。また、クロス部材２ａの断面内には、クロス部材２の断面係数を高める２つのレインフォース（第１補強部材）８ａ，８ｂが設けられている。

サポートブラケット３の下面には、第１ガイド斜面７と対向し、走行風の流れを車両後方へ導く第２ガイド斜面９が設定されている。また、サポートブラケット３の断面内には、サポートブラケット３の断面係数を高める２つのレインフォース（第２補強部材）１０ａ，１０ｂが設けられている。

クロスメンバ６の下面には、第１ガイド斜面７および第２ガイド斜面９により上方へガイドされた走行風の流れを、車両後方へとガイドする第３ガイド斜面１１が設定されている。

［各ガイド斜面の設定］
次に、走行風をガイドするために最も効率の良い第１，第２，第３ガイド斜面の断面形状の設定方法について説明する。

図３において、クロス部材２ａの前端部Ａと、サポートブラケット３の下端Ｂとの中点Ｃから、モータユニット１に引いた接線lの接点Ｄを設定する。続いて、クロス部材２ａの第１ガイド斜面７を、点Ａとクロス部材２ａの後端部かつ上端部である点Ｅとを、点Ｅと点Ｄとを結ぶ直線ｍと連続する曲線で結んで形成する。

また、点Ａと点Ｄとを結ぶ直線ｎの傾きと平行に点Ｃから伸ばした直線ｐとリアフロア５との交点Ｆを設定する。次に、直線ｎ，ｐと同じ傾きで、サポートブラケット３の第２ガイド斜面９をＢから形成し、後端部をＧとする。そして、ＢとＧとを通る直線ｑと、クロスメンバ６との交点をＨとし、ＦとＨとを結ぶ曲線でクロスメンバ６の第３ガイド面を形成する。

次に、作用を説明する。
［ガイド斜面による走行風ガイド作用］
図１に示すように、車両の走行時、車両前方から流れる走行風Ａは、クロス部材２ａの第１ガイド斜面７により、モータユニット１の下方と上方とに分流する。そして、上方へ向かう走行風Ｂは、クロス部材２ａとサポートブラケット３との間を通過する。このとき、サポートブラケット３の第２ガイド斜面９に当接した走行風の風向きは、上方かつ車両後方となる。

この後、モータユニット１の手前で上に向かう走行風は、クロスメンバ６の第３ガイド斜面１１のガイドを受けてリアフロア５とモータユニット１との間の空間を通過し（走行風Ｃ）、車両後方へと抜けて行く。

すなわち、実施例１では、クロス部材２ａに、走行風の流れをモータユニット１の車両上方へ導く第１ガイド斜面７を設定したため、クロス部材２ａ付近の走行風流れの一部がクロス部材２ａに設定された第１ガイド斜面７によってモータユニット１の上方へガイドされる。これにより、クロス部材の断面形状を矩形とした従来技術と比較して、モータ１ａの上方側により多くの走行風を供給することができ、走行風によるモータ１ａの冷却効率を高めることができる。

このとき、第１ガイド斜面７を、点Ｅと点Ｄとを結ぶ直線ｍと連続する曲線で形成したため、第１ガイド斜面７により上方へガイドされた走行風のうち、モータユニット１に接触する走行風の全てをモータユニット１の上方へと導くことができる。すなわち、モータユニット１の下部で空気が滞留することが無いため、走行風をモータユニット１の上方へ効率良くガイドすることができる。

また、実施例１では、サポートブラケット３に、走行風の流れをモータユニット１の車両後方へ導く第２ガイド斜面９を設定したため、モータ１ａの上部に走行風を当てることに加え、空気が上方へ行き過ぎることを抑えることができ、冷却効率をより高めることができる。

さらに、実施例１では、クロスメンバ６に、走行風の流れを車両後方へ導く第３ガイド斜面１１を設定したため、モータユニット１に当てた空気を後方へ流しやすくなり、モータ前部で空気が滞留することなく、低温の空気をモータユニット１へ送ることができ、冷却効率をより高めることができる。

このとき、第３ガイド斜面１１を、第２ガイド斜面の延長線（直線）ｑから車両後方へと連続する曲線で形成したため、第２ガイド斜面９により車両後方へ方向転換した走行風の全てをモータユニット１の後方へ効率良くガイドすることができる。

［クロス部材の強度剛性維持作用］
実施例１では、クロス部材２ａに第１ガイド斜面７を設定しているため、その断面形状は略三角形であり、従来の矩形断面を有するクロス部材と比較して、断面係数が低く、横方向の撓みに対する剛性が低下する。

これに対し、実施例１では、クロス部材２ａの断面内に、クロス部材２ａの断面係数を高める２つのレインフォース８ａ，８ｂを設けた。これにより、図４に示すように、断面係数の減少に伴う剛性の不足分を、レインフォース８ａ，８ｂで補強することができ、十分な強度剛性を確保することができる。

また、実施例１では、クロス部材２ａの上方に、モータ１ａの前端部が吊り下げ固定されるクロス部材２ａ補強用のサポートブラケット３を設けたため、クロス部材２ａの断面係数の減少に伴う剛性の不足分を、サポートブラケット３で補強することができる。

なお、実施例１では、サポートブラケット３にも第２ガイド斜面９を設定しているため、断面係数の減少に伴う剛性の不足分が生じるが、実施例１では、サポートブラケット３の断面内に、サポートブラケット３の断面係数を高めるレインフォース１０ａ，１０ｂを設けたため、サポートブラケット３に十分な強度剛性を持たせることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のトラクションモータ冷却構造にあっては、以下に列挙する効果を奏する。

(1) トラクションモータ１ａの車両前方に配置されたサスペンションメンバ２のクロス部材２ａを介してモータ１ａの車両前方側端部を車体に支持するトラクションモータの支持構造において、クロス部材２ａに、走行風の流れをモータ１ａの車両上方へ導く第１ガイド斜面７を設定した。これにより、クロス部材２ａ付近の走行風流れを第１ガイド斜面７によってモータユニット１の上方へガイドすることができるため、クロス部材の断面形状を矩形とした従来技術と比較して、モータ１ａの上方側により多くの走行風を供給することができ、走行風によるモータ１ａの冷却効率を高めることができる。

(2) クロス部材２ａの断面内に、レインフォース８ａ，８ｂを設けたため、クロス部材２ａの断面係数の減少に伴う剛性の不足分を、レインフォース８ａ，８ｂで補強することができ、十分な強度剛性を確保することができる。

(3) クロス部材２ａの上方に、モータ１ａの前端部が吊り下げ固定されるクロス部材２ａ補強用のサポートブラケット３を設けたため、断面係数の減少に伴う剛性の不足分を、サポートブラケット３で補強することができ、十分な強度剛性を確保することができる。

(4) サポートブラケット３に、走行風の流れをモータ１ａの車両後方へ導く第２ガイド斜面９を設定した。これにより、モータ１ａの上部に走行風を当てることに加え、空気が上方へ行き過ぎることを抑えることができ、冷却効率をより高めることができる。

(5) サポートブラケット３の断面内に、レインフォース１０ａ，１０ｂを設けたため、サポートブラケット３の断面係数の減少に伴う剛性の不足分を、レインフォース１０ａ，１０ｂで補強することができ、十分な強度剛性を確保することができる。

(6) モータ１ａは、車体の左右サイドメンバに架設されたクロスメンバ６の下方に位置し、クロスメンバ６に、走行風の流れを車両後方へ導く第３ガイド斜面１１を設定したため、モータユニット１に当てた空気を後方へ流しやすくなり、モータ前部で空気が滞留することなく、低温の空気をモータユニット１へ送ることができ、冷却効率をより高めることができる。

実施例２は、モータの揺動に応じて第２ガイド斜面を回動させ、モータに対する走行風のガイド位置を一定に維持する例である。

まず、構成を説明する。
図５は、実施例２のトラクションモータ冷却構造を提供したハイブリッド車両のリアサスペンションの平面図であり、実施例２のモータユニット１は、２つの前端取付部１ｄ，１ｄがサポートブラケット３に対し車幅方向軸回りに回動可能に取り付けられ、後端取付部１ｅがサスペンションメンバ２に対し車幅方向軸回りに回動可能に設けられている。

図６(a)はサポートブラケット３の回転構造を示すリアサスペンションの要部平面図、図６(b)はサポートブラケット３の回転構造を示す図６(a)のS6-S6断面図、図６(c)はサポートブラケット３の回転構造を示すリアサスペンションの要部斜視図である。

図６(a)〜(c)に示すように、実施例２のサポートブラケット３は、サスペンションメンバ２に固定されたサポートブラケット本体３ａ，３ａと、両サポートブラケット３ａ，３ａ間に設けられ、第２ガイド斜面９が設定されたモータ接続部３ｂと、を備えている。

モータユニット１は、モータ接続部３ｂに対し、車幅方向に延びる回転ピン１２を介して回動可能に支持されている。また、モータ接続部３ｂは、サポートブラケット本体３ａ，３ａに対し、車幅方向へ延びる回転ピン１３を介して回動可能に支持されている。回転ピン１３は、回転ピン１２に対し車両前方へオフセットした位置に設けられており、これら回転ピン１２，１３により、モータユニット１の揺動に応じてモータ接続部３ｂが車幅方向軸回りに回動するリンク機構が構成されている。

次に、作用を説明する。
［第２ガイド斜面回動作用］
図７(a)に、ドライバがアクセルペダルの踏込み量を一定とし、車両が定常走行している状態を示す。この状態から、ドライバがアクセルペダルから足を離すと、モータ１ａのトルク変動が発生し、モータユニット１は下方へ揺動する。

このとき、モータ接続部３ｂは、モータユニット１の揺動に応じて回転ピン１３回りに発生する回転モーメントにより、回転ピン１３を中心に回動する（図７(b)）。このモータ接続部３ｂの回動により、第２ガイド斜面９も回動し、図３に示した直線ｐと直線ｑとの関係は、常に一定（平行）に保たれる。

次に、効果を説明する。
実施例２のトラクションモータ冷却構造にあっては、実施例１の効果(1)〜(6)に加え、以下の効果を奏する。

(7) 第２ガイド斜面９は、モータユニット１の揺動に応じて車幅方向軸回りに回動し、モータ１ａとの相対位置を一定に維持するため、モータユニット１の上下揺動にかかわらず、モータ１ａに対する走行風のガイド方向を常に一定に保つことができ、モータ１ａの冷却性能を維持してモータ１ａの揺動に伴う出力低下を抑制することができる。

実施例３は、モータ支持部材をモータと接触させると共に、モータ支持部材に放熱フィンを設けた例である。

まず、構成を説明する。
図８(a)は、実施例３のトラクションモータ冷却構造を適用したハイブリッド車両のリアサスペンションの斜視図である。実施例３は、図２に示した実施例１の構成に対し、モータユニット１をサスペンションメンバ２と一体に形成し、サポートブラケットを省いた構成となっている。

サスペンションメンバ２のサイド部材２ｃ，２ｄは、モータユニット１の側面と接触し、サイド部材２ｃ，２ｄの上下面には、車両前後方向へ延びる放熱フィン１４が設けられている（図８(b)）。

次に、作用を説明すると、実施例３では、モータ１ａの発熱時、発熱量の一部は、サスペンションメンバ２のサイド部材２ｃ，２ｄを介して大気解放される。すなわち、サイド部材２ｃ，２ｄをモータ１ａの放熱用部材として利用できるため、モータ１ａの冷却性能を向上させることができる。

さらに、実施例３では、サイド部材２ｃ，２ｄの上下面に放熱フィン１４をそれぞれ設けたため、モータ１ａの放熱用部材であるサイド部材２ｃ，２ｄの表面積増大により、モータ１ａの冷却効果をより高めることができる。

次に、効果を説明する。
実施例３のトラクションモータ冷却構造にあっては、実施例１の効果(1)〜(6)に加え、以下に列挙する効果を奏する。

(8) サスペンションメンバ２は、車両前後方向に延在し、モータユニット１の左右側面と接触するサイド部材２ｃ，２ｄを備えるため、サイド部材２ｃ，２ｄをモータ１ａの放熱用部材として利用でき、モータ１ａの冷却性能を向上させることができる。

(9) サイド部材２ｃ，２ｄに、放熱フィン１４を設けたため、モータ１ａの放熱用部材であるサイド部材２ｃ，２ｄの表面積増大により、モータ１ａの冷却効果をより高めることができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜３に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１〜３に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例１〜３では、モータ支持部材をサスペンションメンバとした例を示したが、トラクションモータの車両前方に配置されたモータ支持部材のクロス部材を介してモータの車両前方側端部を車体に支持する構成であれば、本発明のトラクションモータ冷却構造を適用することができる。

また、実施例２では、モータの揺動に応じて第２ガイド斜面を車幅方向軸回りに回動させる構成をリンク機構により実現した例を示したが、第２ガイド斜面の回動機構は任意である。

実施例１〜３では、本発明をハイブリッド車両のリアサスペンションメンバに適用した例を示したが、本発明は、トラクションモータを用いた構成であれば、電気自動車やフロントサスペンションにも適用可能である。

実施例１のトラクションモータ冷却構造を適用したハイブリッド車両のリアサスペンションの側面図である。 実施例１のトラクションモータ冷却構造を適用したハイブリッド車両のリアサスペンションの斜視図である。 実施例１のガイド斜面による走行風ガイド作用を示すリアサスペンションの側面図である。 実施例１のレインフォースによる補強作用を示すクロス部材の縦断面を示す図である。 実施例２のトラクションモータ冷却構造を提供したハイブリッド車両のリアサスペンションの平面図である。 実施例２のリアサスペンションの要部平面図(a)、サポートブラケットの回転構造を示す図６(a)のS6-S6断面図(b)、サポートブラケットの回転構造を示すリアサスペンションの要部斜視図(c)である。 実施例２のガイド斜面回動作用を示す図である。 実施例３のトラクションモータ冷却構造を適用したハイブリッド車両のリアサスペンションの斜視図(a)、放熱フィンの形状を示すリアサスペンションの縦断面図(b)である。

符号の説明

１ モータユニット
１ａ トラクションモータ
１ｂ ディファレンシャルギア
１ｃ ドライブシャフト
１ｄ，１ｄ 前端取付部
１ｅ 後端取付部
２ サスペンションメンバ
２ａ，２ｂ クロス部材
２ｃ，２ｄ サイド部材
２ｅ 脚部
３ サポートブラケット
３ａ，３ａ サポートブラケット本体
３ｂ モータ接続部
４ タンク
５ リアフロア
６ クロスメンバ
７ ガイド斜面
８ａ，８ｂ レインフォース
９ ガイド斜面
１０ａ，１０ｂ レインフォース
１１ ガイド斜面
１２，１３ 回転ピン
１４ 放熱フィン

Claims (9)

1. トラクションモータの車両前方に配置されたモータ支持部材のクロス部材を介して前記モータの車両前方側端部を車体に支持するトラクションモータの支持構造において、
   前記クロス部材に、走行風の流れを前記モータの車両上方へ導く第１ガイド斜面を設定したことを特徴とするトラクションモータ冷却構造。
2. 請求項１に記載のトラクションモータ冷却構造において、
   前記クロス部材の断面内に、第１補強部材を設けたことを特徴とするトラクションモータ冷却構造。
3. 請求項１または請求項２に記載のトラクションモータ冷却構造において、
   前記クロス部材の上方に、前記モータの前端部が吊り下げ固定されるクロス部材補強用のサポートブラケットを設けたことを特徴とするトラクションモータ冷却構造。
4. 請求項３に記載のトラクションモータ冷却構造において、
   前記サポートブラケットに、前記第１ガイド斜面と対向し、走行風の流れを車両後方へ導く第２ガイド斜面を設定したことを特徴とするトラクションモータ冷却構造。
5. 請求項４に記載のトラクションモータ冷却構造において、
   前記サポートブラケットの断面内に、第２補強部材を設けたことを特徴とするトラクションモータ冷却構造。
6. 請求項４または請求項５に記載のトラクションモータ冷却構造において、
   前記第２ガイド斜面は、前記モータの揺動に応じて車幅方向軸回りに回動し、モータとの相対位置を一定に維持することを特徴とするトラクションモータ冷却構造。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のトラクションモータ冷却構造において、
   前記モータは、車体の左右サイドメンバに架設されたクロスメンバの下方に位置し、
   前記クロスメンバに、走行風の流れを車両後方へ導く第３ガイド面を設定したことを特徴とするトラクションモータ冷却構造。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のトラクションモータ冷却構造において、
   前記モータ支持部材は、車両前後方向に延在し、前記モータの左右側面と接触するサイド部材を備えることを特徴とするトラクションモータ冷却構造。
9. 請求項８に記載のトラクションモータ冷却構造において、
   前記サイド部材に、放熱フィンを設けたことを特徴とするトラクションモータ冷却構造。

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