JP2015202009A - 車載インバータのケース - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書が開示する技術は、車載インバータのケースに関し、ロアカバーの強度を確保するとともに、ロアカバーをケース本体に締結するボルトが緩み難いケースを提供する。【解決手段】インバータのケース２は、下面に下部開口４ｆを有するケース本体４と、開口４ｆを覆ってケース本体４にボルト締結される第１ロアカバー５と、第１ロアカバー５の外側を覆うとともに第１ロアカバー５に固定される第２ロアカバー６を備える。第２ロアカバー６は、第１ロアカバー５より剛性が高く、底板６ａの周縁から上方に側板６ｂが伸びており、その側板６ｂの先端６ｃがケース本体４の開口周囲の端面と対向する。【選択図】図２

Description

本発明は、走行用のモータに電力を供給する車載インバータのケース関する。

電動車両は、高電圧のバッテリ電力を交流に変換して走行用のモータに供給するインバータを備える。バッテリの電圧は１００ボルト以上であり、また数十アンペアの電流が流れる。それゆえ、インバータ内部の高電圧部品は車両のボデーから絶縁される。高電圧部品はインバータのケースからも絶縁される。車両が衝突したときにも高電圧部品の絶縁を確保するため、インバータのケースには高い耐衝撃特性が求められる。

また、車載機器にはコンパクト性が求められ、インバータも小さい方がよい。そのため、できるだけ小さなケースに多くの部品が詰め込まれる。多くの部品を収納し易いように、インバータのケースの中には、上下に開口を設けたものがある。上下の開口はそれぞれアッパーカバーとロアカバーで覆われる。特許文献１にそのようなインバータケースの一例が開示されている。なお、車載機器のケースの別の例として、車載バッテリのケースが特許文献２に開示されている。

特開２０１３−０３１２５０号公報 特開２０１１−１４６２８９号公報

一般に、車載のインバータのケースの多くは本体とカバーが異なる材料で作られる。一例では、本体はアルミニウムで作られ、カバーは鉄で作られる。本体とカバーはボルトで締結される。先に述べたようにインバータのケースには高い耐衝撃特性が求められる。ケースの強度を高めるべく、本体やカバーの厚みを増していくと、材料の異なる本体とカバーの線熱膨張率の相違からそれらを締結するボルトに加わる荷重（特にせん断応力）も高くなる。締結ボルトに高い荷重が繰り返し加わるとボルトの緩みが生じる虞がある。一方、インバータケースの下面（ロアカバーの底板）は、車体への取り付け用のブラケットなどが接触するために強度が必要である。ロアカバー全体の剛性を高めると、先に述べたようにロアカバーをケース本体に締結するボルトが緩み易くなる。本明細書が開示する技術は、車載インバータのケースに関し、ロアカバーの強度確保とロアカバーとケース本体との締結ボルトの緩み難さを両立させる技術を提供する。

本明細書が開示する技術は、ロアカバーを二重にする。内側のロアカバーを第１ロアカバーと称し、その第１ロアカバーの外側（下面）を覆うロアカバーを第２ロアカバーと称する。第１ロアカバーはケース本体にボルト締結される。第１ロアカバーの外側を覆う第２ロアカバーは第１ロアカバーに固定される。第２ロアカバーは、好ましくは一点で第１ロアカバーに溶接される。好適な一例では、第２ロアカバーはその底面の中央で第１ロアカバーに溶接される。第２ロアカバーは第１ロアカバーよりも剛性（強度）が高く、高い耐衝撃性能を有する。逆に、第１ロアカバーは第２ロアカバーほどには強度が必要でないため、第２ロアカバーよりも厚みが薄くてよい。それゆえ、熱膨張してもケース本体との線熱膨張係数の相違によって締結ボルトに生じる荷重も低く抑えられる。従ってボルトが緩み難い。また、第２ロアカバーの底板の周縁には、上方に伸びる側板が設けられており、第１及び第２ロアカバーをケース本体に取り付けた際に、第２ロアカバーの側板の先端がケース本体の開口周囲の端面と対向する。ケースの下方から衝撃を受けた場合、第１ロアカバーが変形しても、第２ロアカバーの側板先端がケース本体に当接し、下方からの衝撃を受け止める。なお、ここで、第２ロアカバーの側板の先端は、第１ロアカバーを介してケース本体の開口周囲の端面と当接するものであってもよい。

本明細書が開示する技術は、車載インバータのケースに関し、ロアカバーの強度を確保するとともに、ロアカバーとケース本体とを締結するボルトを緩み難くする。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

インバータのケースの分解斜視図である。 図１のII−II線における断面図である。

図面を参照して実施例のケースを説明する。図１は、車載インバータのケース２の分解斜視図であり、図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。図２はケース２を組み立てた状態の断面図である。図中の座標系は、Ｚ軸方向が鉛直方向を示しており、Ｚ軸の正方向が、鉛直上方を示している。

インバータのケース２は、大きく分けて４個のパーツで構成される。それらは、ケース本体４、アッパーカバー３、第１ロアカバー５、第２ロアカバー６である。ケース本体４は、上下に開口（上部開口４ｅ、下部開口４ｆ）を有している。ケース２の内部には様々な部品が収容されるがそれらの図示は省略している。ケース２が上下に開口を有するのは、様々な部品を組み込み易くするためである。なお、ケース本体４の内部空間は、上下方向のほぼ中央の仕切板４ｇによって、上空間１４と下空間２４に区分されている。

上部開口４ｅはアッパーカバー３により塞がれる。下部開口４ｆは第１ロアカバー５で塞がれる。ケース本体４は、上部開口４ｅの周囲に上フランジ４ａが設けられている。アッパーカバー３の周囲にもフランジ３ａが設けられており、アッパーカバー３を上部開口４ｅにかぶせるとアッパーカバー３のフランジ３ａがケース本体４の上フランジ４ａに対面する。６セットのボルト７とナット８の組でフランジ３ａと上フランジ４ａを挟み込み、アッパーカバー３がケース本体４に締結される。

ケース本体４は、下部開口４ｆの周囲にも下フランジ４ｂを有する。第１ロアカバー５にもフランジ５ａが設けられており、第１ロアカバー５を下部開口４ｆにかぶせると、第１ロアカバー５のフランジ５ａがケース本体４の下部開口４ｆの周囲の下フランジ４ｂと対面する。６セットのボルト７とナット８の組でフランジ５ａと下フランジ４ｂを挟み込み、第１ロアカバー５がケース本体４に締結される。

第１ロアカバー５の下外側を覆うように、第２ロアカバー６が取り付けられている。第２ロアカバー６は、底板６ａのほぼ中央で第１ロアカバー５に溶接されている。符号９が示す箇所が溶接箇所を示している。第２ロアカバー６の底板６ａの周縁から上方に側板６ｂが伸びている。図２によく示されているように、底板６ａに垂直な断面でみると第２ロアカバー６はＵ字型をなしている。側板６ｂの先端６ｃは、隙間を挟んで第１ロアカバー５のフランジ５ａと対向している。側板６ｂの先端６ｃは、別言すれば、側板６ｂの上端に相当する。フランジ５ａの上にはケース本体４の下フランジ４ｂが位置する。従って別言すれば、第２ロアカバー６の側板６ｂの先端６ｃは、第１ロアカバー５のフランジ５ａを挟んでケース本体４の下部開口４ｆの周囲の端面と対向する。

ケース２の各パーツの材質は次の通りである。ケース本体４はアルミニウムで作られている。アッパーカバー３、第１ロアカバー５、及び、第２ロアカバー６は、鉄で作られている。また、第２ロアカバー６は第１ロアカバー５よりも剛性が大きい。第１ロアカバー５と第２ロアカバー６は同じ材料（鉄）でつくられているが、第２ロアカバー６の方が第１ロアカバー５よりも厚みが大きいので、全体の剛性は第２ロアカバー６の方が大きくなる。

上記説明したように、インバータのケース２は、そのロアカバーが二重になっている。その利点を説明する。ケース本体４はアルミニウムで作られており、第１、第２ロアカバー５、６は鉄で作られている。即ち、ケース本体４と第１及び第２ロアカバー５、６は、線膨張係数の異なる材料で作られている。線膨張係数が異なるので、温度が変化するとその変形量が異なる。以下、仮に、インバータのケースが一枚のロアカバーで作られていると仮定する。ロアカバーはケース本体にボルトで固定されている。それゆえ、変形量の相違によりボルトに荷重（せん断応力）が生じる。ロアカバーの剛性が高いと、ボルトに加わる荷重も大きくなる。繰り返し加わる熱サイクルによってボルトに高い荷重が繰り返し加わるとボルトが緩んでしまう虞がある。他方、図示を省略しているが、インバータは、車両のフロントコンパートメントに搭載され、ロアカバーがブラケットにより車体に固定される。高電圧部品を収容するケースには高い耐衝撃性が要求される。特に、ブラケットと接触するロアカバー底板には高い剛性が要求される。即ち、ロアカバーには耐衝撃性の観点から高い剛性が要求され、他方では、ロアカバーが高い剛性を有する場合にはケース本体に締結するボルトが緩み易くなる。

実施例のケース２は、ロアカバーを二重にすることにより上記の課題を解決する。即ち、比較的に剛性の低い（第２ロアカバー６より剛性の低い）第１ロアカバー５がケース本体４の下部開口４ｆを覆うとともに、ボルト７にてケース本体４に固定される。第１ロアカバー５の剛性が低いので、ケース本体４との線膨張係数の相違に起因してボルトに加わる荷重も小さい。具体的には、第１ロアカバー５の剛性を低く抑えることによって、ボルト７が第１ロアカバー５の変形に耐え得るようになる。その場合、線膨張係数の相違は、第１ロアカバー５の変形によって吸収され、ボルト７への荷重が低く抑えられる。こうして、ケース２が受ける熱サイクル対してボルト７が緩み難くなる。

他方、第１ロアカバー６の下外側には第２ロアカバー６が取り付けられている。図２に示すように、第２ロアカバー６は、ケース本体４とは直接に接していない。また、第２ロアカバー６は、底板６ａの中心で第１ロアカバー５に溶接されている。従って第２ロアカバー６が熱変形してもその影響はケース本体４やボルト７には及ばない。他方、第２ロアカバー６は第１ロアカバー５よりも剛性が高く、衝撃に対して強い。さらに、第２ロアカバー６の底板６ａの周縁からは側板６ｂが上方に伸びており、その側板６ｂの先端６ｃが隙間と第１ロアカバー５を挟んでケース本体４の下部開口４ｆの周囲と対向している。ケース２が下方から強い衝撃を受けた場合、第２ロアカバー６とケース本体４を繋ぐ剛性の低い第１ロアカバー５が干渉材となって衝撃を吸収する。下方からの衝撃がさらに大きい場合には、第２ロアカバー５が変形するが、剛性の高い第１ロアカバー６の側板６ｂがケース本体４の下部開口４ｆの周囲の端面に支持され、衝撃に対抗する。このように実施例のケース２は、ロアカバーを二重構造とし、内側のカバー（第１ロアカバー５）がケース本体にボルト締結され、第１ロアカバー５の外側に剛性の高い第２ロアカバー６をケース本体に接しないように配置することで、高い耐衝撃性と、ケース本体との線膨張係数の相違に起因する締結ボルトの緩みを防止する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：ケース
３：アッパーカバー
３ａ：フランジ
４：ケース本体
４ａ：上フランジ
４ｂ：下フランジ
４ｅ：上部開口
４ｆ：下部開口
４ｇ：仕切板
５：第１ロアカバー
５ａ：フランジ
６：第２ロアカバー
６ａ：底板
６ｂ：側板
６ｃ：先端
７：ボルト
８：ナット
９：溶接箇所
１４：上空間
２４：下空間

Claims (1)

1. 走行用のモータに電力を供給する車載インバータのケースであり、
   下面に開口を有するケース本体と、
   前記開口を覆って前記ケース本体にボルト締結される第１ロアカバーと、
   前記第１ロアカバーの外側を覆うとともに第１ロアカバーに固定される第２ロアカバーであり、第１ロアカバーより剛性が高く、底板の周縁から上方に側板が伸びており、当該側板の先端が前記ケース本体の開口周囲の端面と対向する第２ロアカバーと、
   を備えることを特徴とするケース。

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