JP2015090130A

JP2015090130A - 電動圧縮機の取付構造

Info

Publication number: JP2015090130A
Application number: JP2013231022A
Authority: JP
Inventors: 祐治武井; Yuji Takei
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2015-05-11
Also published as: DE112014005119T5; WO2015068754A1; CN105899807A

Abstract

【課題】比較的簡単な構成としつつ、電動圧縮機から車両への振動伝達を効果的に抑制することのできる電動圧縮機の車両への取付構造を提供する。【解決手段】電動モータ１２、電動モータ１２によって駆動される圧縮機構１３及び電動モータ１２を駆動するインバータ１４が一体化された電動圧縮機１０は、支持ブラケット２０を介して車両に取り付け固定される。支持ブラケット２０は、電動圧縮機１０の下部に固定される圧縮機側ブラケット２１と、車両に固定される車両側ブラケット２２と、これらの間に配置された三つの弾性部材２３とを有する。三つの弾性部材２３のうちの二つは、電動圧縮機１０の重心位置よりも電動モータ１２側に配置され、残りの一つは重心位置よりも圧縮機構１３側に配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータ、電動モータによって駆動される圧縮機構及び電動モータを駆動するインバータが一体化された電動圧縮機の車両への取付構造に関する。

車両用空調装置に使用される電動圧縮機は、例えばゴム製の弾性支持部材を介して車両に取り付けられており、通常は、四つの弾性支持部材が用いられている。また、電動圧縮機の圧縮機構側を支持する弾性支持部材の共振周波数と、電動圧縮機の電動モータ側を支持する弾性支持部材の共振周波数とを適宜設定し、これによって、電動圧縮機の振動が車両に伝達してしまうこと及び車両振動が電動圧縮機に伝達してしまうことを抑制する後術も知られている（特許文献１等参照）。

特開２０００−２３４５８６号公報

ところで、近年、電気自動車やハイブリッド自動車が普及してきており、車室内の静粛性は従来に比べて格段に向上している。電動圧縮機の振動が車両に伝達されると車室内の騒音が増加する。そのため、電動圧縮機から車両への振動伝達をこれまで以上に抑制することが求められている。一方、振動伝達の抑制のために構成を複雑化することはコストアップを招くため好ましくない。
そこで、本発明は、比較的簡単な構成としつつ、電動圧縮機から車両への振動伝達を効果的に抑制することのできる電動圧縮機の取付構造を提供することを目的とする。

本発明の一側面によると、電動モータ、前記電動モータによって駆動される圧縮機構及び前記電動モータを駆動するインバータが一体化された電動圧縮機の車両への取付構造は、前記車両に固定されると共に三つの弾性部材によって前記電動圧縮機を弾性的に支持する支持部材を含み、前記三つの弾性部材のうちの二つは、前記電動圧縮機の重心位置よりも前記電動モータ側に配置され、残りの一つは前記重心位置よりも前記圧縮機構側に配置されている。

前記取付構造によると、電動圧縮機は、当該電動圧縮機の重心位置よりも電動モータ側に配置された二つの弾性部材と圧縮機構側に配置された一つの弾性部材とによって弾性的に支持される。これにより、構成を複雑化させることなく、電動圧縮機の防振領域を従来よりも拡大して電動圧縮機から車両への振動伝達を効果的に抑制することができる。

実施形態による電動圧縮機の取付構造の要部構成を示す図である。前記電動圧縮機の取付構造で用いる支持ブラケットの構成を示す図である。前記電動圧縮機の取付構造を説明するための図である。前記電動圧縮機の取付構造を説明するための図である。前記電動圧縮機の取付構造を説明するための図である。前記電動圧縮機の取付構造を説明するための図である。比較例における支持ブラケットを示す図である。前記電動圧縮機の取付構造と前記比較例との比較結果を示す図である。前記電動圧縮機の取付構造と前記比較例との比較結果を示す図である。前記電動圧縮機の取付構造と前記比較例との比較結果を示す図である。前記電動圧縮機の取付構造と前記比較例との比較結果を示す図である。前記電動圧縮機の取付構造と前記比較例との比較結果を示す図である。前記電動圧縮機の取付構造の変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による電動圧縮機の取付構造の要部構成を示している。図１（ａ）は、電動圧縮機の取付構造の要部正面図であり、図１（ｂ）は、電動圧縮機の取付構造の要部斜視図である。

本実施形態による電動圧縮機の取付構造は、車両用空調装置に使用される電動圧縮機１０を電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に取り付けるためのものであって、図１に示すように、車両のボディ（図示省略）に固定されると共に電動圧縮機１０を弾性的に支持する支持ブラケット２０を含む。すなわち、電動圧縮機１０は、支持ブラケット２０を介して車両に取り付け固定される。

電動圧縮機１０は、ハウジング１１を有しており、このハウジング１１内には、電動モータ１２、電動モータ１２によって駆動される圧縮機構１３、及び電動モータ１２を駆動するためのインバータ１４が収容されている（図１（ａ）参照）。つまり、電動圧縮機１０は、いわゆるインバータ一体型の電動圧縮機として構成されている。

ハウジング１１内において、電動モータ１２と圧縮機構１３とは直列に配置され、電動モータ１２の出力軸１２ａは圧縮機構１３の駆動軸（図示省略）に直結されている。電動モータ１２は、例えば、ＤＣブラシレスモータであり、圧縮機構１３は、例えば、固定された固定スクロールと、可動スクロールとで構成されたスクロール型圧縮機構である。インバータ１４は、ハウジング１１内の一端側（図では左側）に配置されている。但し、これに限るものではなく、インバータ１４の配置は任意に設定することができる。

また、ハウジング１１には、前記車両空調装置の冷媒配管（図示省略）が接続される吸入ポート１５及び吐出ポート１６が形成されている。本実施形態において、吸入ポート１５は、電動モータ１２の上方に開口しており、吐出ポート１６は、インバータ１４とは反対の他端側（右側）の上部に開口している。

インバータ１４によって電動モータ１２が駆動されると、電動モータ１２がその出力軸１２ａを介して圧縮機構４（前記可動スクロール）駆動する。これにより、電動圧縮機１０は、前記車両空調装置の冷媒（低圧冷媒）を吸入ポート１５から吸入して圧縮し、圧縮した冷媒（高圧冷媒）を吐出ポート１６から吐出する。

支持ブラケット２０は、電動圧縮機１０と前記車両のボディとの間、換言すれば、電動圧縮機１０の下側に配置され、電動圧縮機１０を弾性的に支持する。
図２は、支持ブラケット２０の構成を示している。図２（ａ）は、支持ブラケット２０の平面図であり、図２（ｂ）は、支持ブラケット２０の斜視図である。

図１，図２に示すように、支持ブラケット２０は、圧縮機側ブラケット２１と、車両側ブラケット２２と、圧縮機側ブラケット２１と車両側ブラケット２２との間に配置された三つの弾性部材２３（２３ａ〜２３ｃ）と、を有する。

圧縮機側ブラケット２１は、ボルト３１及びナット３２によって電動圧縮機１０の下部に固定される。車両側ブラケット２２は、図示省略したボルト等の締結手段によって車両のボディに固定される。弾性部材２３は、例えばゴム製の部材である。
圧縮機側ブラケット２１と車両側ブラケット２２とは、三つの弾性部材２３をその間に挟んで一体化されている。すなわち、支持ブラケット２０は、車両に固定されると共に三つの弾性部材２３によって電動圧縮機１０を弾性的に支持するように（三点で弾性支持するように）構成されている。したがって、本実施形態において、支持ブラケット２０が本発明の「支持部材」に相当し、圧縮機側ブラケット２１が本発明の「圧縮機側支持部材」に相当し、車両側ブラケット２２が本発明の「車両側支持部材」に相当する。

本実施形態において、圧縮機側ブラケット２１及び車両側ブラケット２２は、型抜きした板金部材を用いて形成されている。圧縮機側ブラケット２１は、その平坦面の周縁に突設する三つの舌片部を上方に折り曲げて形成された弾性部材取付部２１ａ〜２１ｃを有している。車両側ブラケット２２は、圧縮機側ブラケット２１の弾性部材取付部２１ａ〜２１ｃに対応するように、その平坦面の周縁に突出する三つの舌片部を上方に折り曲げて形成された弾性部材取付部２２ａ〜２２ｃを有している。弾性部材取付部２１ａ〜２１ｃ及び２２ａ〜２２ｃには、それぞれ貫通孔が形成されている。また、本実施形態では、弾性部材２３（２３ａ〜２３ｃ）として、いわゆる両ボルトタイプの丸型防振ゴム（円柱状の防振ゴム）を用いている。

各弾性部材２３ａ〜２３ｃは、圧縮機側ブラケット２１の各弾性部材取付部２１ａ〜２１ｃと、車両側ブラケット２２の各弾性部材取付部２２ａ〜２２ｃとの間に配置される。そして、各弾性部材２３ａ〜２３ｃの一方のボルト部を圧縮機側ブラケット２１の各弾性部材取付部２１ａ〜２１ｃの貫通孔に挿通させると共に、他方のボルト部を車両側ブラケット２２の各弾性部材取付部２２ａ〜２２ｃの貫通孔に挿通させ、その後、各ボルト部にナット３３をねじ結合して締め付けることでこれらを一体化している。
但し、これに限るものではなく、圧縮機側ブラケット２１と車両側ブラケット２２とが三つの弾性部材２３を介して一体化されて支持ブラケット２０を構成していればよい。また、弾性部材２３として防振スプリングや防振パッドなどを用いてもよい。

次に、本実施形態による電動圧縮機の取付構造、特に三つの弾性部材２３の配置について、図３〜図６を参照して具体的に説明する。
図３は、電動圧縮機の取付構造の要部正面図（図１（ａ）に相当）であり、図４は、電動圧縮機の取付構造の要部側面図である。また、図５は、支持ブラケット２０の平面図（図２（ａ）に相当）であり、図６は、図５のＡ視図である。

図３〜図５に示すように、本実施形態において、三つの弾性部材２３ａ〜２３ｃのうちの二つの弾性部材２３ａ，２３ｂは、電動圧縮機１０の重心位置Ｇよりも電動モータ１２側に配置され、残りの一つの弾性部材２３ｃは、電動圧縮機１０の重心位置Ｇよりも圧縮機構１３側に配置されている。また、図３及び図４からも明らかなように、電動圧縮機１０の上方から見たときに（すなわち、平面視において）、三つの弾性部材２３（２３ａ〜２３ｃ）は、電動圧縮機１０の外側に位置している。

ここで、電動圧縮機１０の重心位置Ｇよりも電動モータ１２側に配置された二つの弾性部材２３ａ，２３ｂは、電動圧縮機１０（電動モータ１２の出力軸１２ａの軸線）を挟んで電動圧縮機１０の前後両外側に位置しており、電動圧縮機１０の重心位置Ｇよりも圧縮機構１３側に配置された一つの弾性部材２３ｃは、電動圧縮機１０の圧縮機構１３側端面よりも外側（右側方）に位置している。

具体的には、圧縮機構１３側に配置された一つの弾性部材２３ｃは、重心位置Ｇを通って電動圧縮機１０の左右方向（長手方向）に延びる水平線Ｈの下方に位置しており、電動モータ１２側に配置された二つの弾性部材２３ａ，２３ｂは、水平線Ｈを挟んで電動圧縮機１０の前後方向に対称に位置している。そして、電動圧縮機１０の左右方向（長手方向）において、重心位置Ｇから電動モータ１２側の弾性部材２３ａ，２３ｂによる圧縮機側ブラケット２１の支持位置（支持点）までの距離をＬ１、重心位置Ｇから圧縮機構１３側の弾性部材２３ｃによる圧縮機側ブラケット２１の支持位置（支持点）までの距離をＬ２としたときに、「Ｌ１：Ｌ２＝１：２」となるように各弾性部材２３ａ〜２３ｃが配置されている（図５参照）。

このような配置によって、電動圧縮機１０を支持する際の各弾性部材２３ａ〜２３ｃへの荷重配分をほぼ均等化することができ、適切な防振効果が得られると共に各弾性部材２２３ａ〜２３ｃの耐久性も向上することになる。
なお、本実施形態において、電動圧縮機１０の左右方向（長手方向）は、電動モータ１２の出力軸１２ａの軸線方向に相当し、電動圧縮機１０の前後方向は、電動モータ１２の出力軸１２ａの軸線方向に直交する水平方向に相当する。

また、圧縮機側ブラケット２１の各弾性部材取付部２１ａ〜２１ｃ及び車両側ブラケット２２の各弾性部材取付部２２ａ〜２２ｃは、それぞれ水平面に対して所定角度で傾斜している。具体的には、電動圧縮機１０の重心位置Ｇよりも圧縮機構１３側に位置する弾性部材取付部２１ｃ及び２２ｃは、水平面に対して角度αで傾斜しており（図３参照）、電動圧縮機１０の重心位置Ｇよりも電動モータ１２側に位置する弾性部材取付部２１ａ，２１ｂ，２２ａ及び２２ｂは、水平面に対して角度βで傾斜している（図６参照）。このため、各弾性部材２３ａ〜２３ｃは、圧縮機側ブラケット２１と車両側ブラケット２２の間において、その上部がその下部よりも電動圧縮機１０に近づくように傾斜して配置されるようになっている。

このように各弾性部材２３ａ〜２３ｃを傾斜して配置すると、各弾性部材２３ａ〜２３ｃのばね定数（ゴム硬度）を変えることなく、支持ブラケット２０全体の固有振動数を低くすることができる。これにより、支持ブラケット２０の防振領域を拡大して振動伝達率を小さくすることができる。なお、角度α及び角度βは、電動圧縮機１０の仕様や車両の種類などに応じて任意に設定できる。但し、本実施形態では、角度α＝角度β＝４５°としている。

さらに、本実施形態において、圧縮機側ブラケット２１の各弾性部材取付部２１ａ〜２１ｃ及び車両側ブラケット２２の各弾性部材取付部２２ａ〜２２ｃは、上述の各舌片部を重心位置Ｇの鉛直上方に向かって折り曲げて形成されている。このため、各弾性部材２３ａ〜２３ｃは、その中心軸Ｃａ〜Ｃｃが、重心位置Ｇを通る鉛直線Ｖと交差するように傾斜して配置されている（図３、図４参照）。このようにすると、支持ブラケット２０による電動圧縮機１０の防振効果をさらに安定かつ確実に得ることができる。
なお、各弾性部材２３ａ〜２３ｃの中心軸Ｃａ〜Ｃｃが重心位値Ｇを通るようにしてもよいことはもちろんである。この場合には、角度α＜角度βとなる。

次に、本実施形態による電動圧縮機の取付構造の効果を比較例と対比して説明する。
図７は、比較例における支持ブラケットを示している。この比較例における支持ブラケットは、本実施形態における支持ブラケット２０が電動圧縮機１０を三点で弾性支持するように構成されているのに対し、従来技術と同様に、電動圧縮機１０を四点で弾性支持するように構成されたものである。

図８〜図１２は、本実施形態による電動圧縮機の取付構造（三点弾性支持）と、比較例（四点弾性支持）との比較結果を示している。
図８，図９は、電動圧縮機１０の回転数と吸入ポート１５近傍の振動加速度との関係を示すグラフであり、図１０，図１１は、電動圧縮機１０の回転数と吐出ポート１６近傍の振動加速度との関係を示すグラフである。また、図１２は、電動圧縮機１０の回転数と振動伝達率（鉛直方向）との関係を示すグラフである。ここで、吸入ポート１５近傍及び吐出ポート１６近傍の振動加速度を検出するのは、これらに接続される前記車両空調装置の冷媒配管の振動（及びこれに伴う騒音）を考慮したものである。

吸入ポート１５近傍及び吐出ポート１６近傍の双方において、本実施形態と比較例との間で水平方向の振動加速度のピーク値についてはほとんど差がないが（図８，図１０）、鉛直方向の振動加速度のピーク値については本実施形態の方が比較例よりも小さくなることが確認された（図９，図１１）。特に吐出ポート１６近傍における鉛直方向の振動加速度のピーク値の差は大きい（図１１）。したがって、本実施形態は、比較例に対して特に鉛直方向の振動を抑制できることが分かる。

また、本実施形態の方が比較例に対して振動加速度のピークが低回転側にシフトしている（図８〜図１１）。つまり、本実施形態の方が比較例よりもその共振周波数を低くすることができる。さらに、図１２に示すように、特に鉛直方向の振動に対する防振領域が、本実施形態の方が比較例よりも明らかに広くなっている。したがって、本実施形態は、比較例よりも電動圧縮機１０から車両への振動伝達を抑制できることが分かる。

このように、本実施形態によれば、比較的簡単な構成の支持ブラケット２０を用いることによって、電動圧縮機１０から車両への振動伝達を効果的に抑制することができる。また、従来に比べて弾性部材の個数を少なくすることができ、電動圧縮機の取付構造全体のコストダウンにも寄与する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形等が可能であることはもちろんである。
例えば、上述の実施形態において、各弾性部材２３（２３ａ〜２３ｃ）は、その中心軸Ｃａ〜Ｃｃが重心位置Ｇを通る鉛直線Ｖと交差するように傾斜して配置されているが、これに限るものではない。図１３（（ａ）平面図、（ｂ）斜視図）に示す変形例のように、支持ブラケットを構成してもよい。すなわち、電動圧縮機１０の重心位置Ｇよりも電動モータ１２側に配置された二つの弾性部材２３ａ，２３ｂについては、必ずしも重心位置Ｇを通る鉛直線と交差するように傾斜して配置する必要はなく、電動圧縮機１０（水平線Ｈ又は電動モータの出力軸の軸線）を挟んで電動圧縮機１０の前後方向に対称に（その中心軸Ｃａ，Ｃｂが電動圧縮機に向かうように）配置されていればよい。

１０…電動圧縮機、１１…ハウジング、１２…電動モータ、１３…圧縮機構、１４…インバータ、１５…吸気ポート、１６…吐出ポート、２０…支持ブラケット（支持部材）、２１…圧縮機側ブラケット（圧縮機側支持部材）、２２…車両側ブラケット（車両側支持部材）、２３…弾性部材、Ｃａ〜Ｃｃ…弾性部材の中心軸、Ｇ…電動圧縮機の重心位置

Claims

電動モータ、前記電動モータによって駆動される圧縮機構及び前記電動モータを駆動するインバータが一体化された電動圧縮機の車両への取付構造であって、
前記車両に固定されると共に三つの弾性部材によって前記電動圧縮機を弾性的に支持する支持部材を含み、
前記三つの弾性部材のうちの二つは、前記電動圧縮機の重心位置よりも前記電動モータ側に配置され、残りの一つは前記重心位置よりも前記圧縮機構側に配置されている、電動圧縮機の取付構造。
前記三つの弾性部材は、平面視において前記電動圧縮機の外側に位置している、請求項１に記載の電動圧縮機の取付構造。
前記重心位置よりも前記電動モータ側に配置された二つの弾性部材は、前記電動モータの出力軸の軸線を挟んで前記電動圧縮機の両外側に位置し、
前記重心位置よりも前記圧縮機構側に配置された一つの弾性部材は、前記電動圧縮機の前記圧縮機構側の端面よりも外側に位置している、請求項２に記載の電動圧縮機の取付構造。
前記三つの弾性部材のそれぞれは、その上部がその下部よりも前記電動圧縮機に近づくように傾斜して配置されている、請求項２又は３に記載の電動圧縮機の取付構造。
前記三つの弾性部材は、その中心軸が前記重心位置を通る鉛直線と交差するように傾斜して配置されている、請求項４に記載の電動圧縮機の取付構造。
前記支持部材は、
前記電動圧縮機の下部に固定される圧縮機側支持部材と、
前記車両に固定される車両側支持部材と、
を有し、
前記三つの弾性部材が、前記圧縮機側支持部材と前記車両側支持部材との間に配置されている、請求項１〜５のいずれか一つに記載の電動圧縮機の取付構造。