JP2019156125A - パワーコントロールユニット及びその取付構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】筐体の締結部におけるボルトの破断を抑制することにより筐体の耐荷重を向上できるパワーコントロールユニットを提供する。【解決手段】パワーコントロールユニット１は電力変換装置を収容する筐体２を備え、エンジンコンパートメント内に配置される。筐体２はコンバータケース３及びインバータケース３が組み合わされ周囲に設けられた複数の締結部１５Ａ〜１５Ｇでボルト９にて締結される。筐体２への荷重の入力によってせん断荷重が集中する締結部１５Ｅは、ボルト掛かり代Ｌａが他の締結部１５Ａ等のボルト掛かり代Ｌｂよりも短く設定される。これにより締結部１５Ｅは他の締結部１５Ａ等に先行した塑性変形により弾性限界が低下する。【選択図】図７Ａ

Description

本発明は、車両に搭載されるパワーコントロールユニット及びその取付構造に関する。
車幅方向の両側に配置された固定部位で車体に固定されたインバータにおいて、各固定部位の車体に対する固定強度を車幅方向の一方の側と他方の側とで異ならせることによって車両衝突時に意図した方向にインバータを変位させるようにした構造が知られている（特許文献１）。
特開２０１６−４９８６２号公報
複数の筐体部がボルトで締結された筐体を備えたパワーコントロールユニットの場合、車体に対する筐体の固定強度を高めて車両衝突時における筐体の変位を抑制すると、筐体部間の締結部における衝突荷重の負担が増加し、その締結部のボルトが破断して筐体が破壊するおそれがある。また、筐体の車体側の締結部を強固なものとすると、車体側の締結部のボルトが破断して車体側の取付部が破壊するおそれがある。
そこで、本発明は、筐体の締結部におけるボルトの破断を抑制することにより筐体の耐荷重を向上できるパワーコントロールユニットを提供することを目的とする。また、筐体を車体に締結する締結部のボルトの破断を抑制することにより車体側の取付構造の耐荷重を向上できるパワーコントロールユニットの取付構造を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るパワーコントロールユニットは、電力変換装置を収容する筐体を備え、車両の駆動部収容室内に配置されるパワーコントロールユニットにおいて、前記筐体は、複数の筐体部が組み合わされ、かつ前記複数の筐体部間が周囲に設けられた複数の締結部でボルトにて締結されることにより構成され、前記複数の締結部には、前記筐体への荷重の入力によって、せん断荷重が集中する特定締結部と、前記特定締結部以外の締結部である通常締結部とが含まれており、前記特定締結部には、前記筐体に前記荷重が入力した場合に前記特定締結部が前記通常締結部に先行して塑性変形するように弾性限界を低下させる塑性変形誘発部が設けられているものである。
本発明の一態様に係るパワーコントロールユニットの取付構造は、電力変換装置を収容する筐体を備え、車両の駆動部収容室内に配置されるパワーコントロールユニットの取付構造において、前記筐体は、前記駆動部収容室に設けられた所定の部材に対して複数の締結部でボルトにて締結されることにより取り付けられ、前記複数の締結部には、前記筐体への荷重の入力によって、せん断荷重が集中する特定締結部と、前記特定締結部以外の締結部である通常締結部とが含まれており、前記特定締結部には、前記筐体に前記荷重が入力した場合に前記特定締結部が前記通常締結部に先行して塑性変形するように弾性限界を低下させる塑性変形誘発部が設けられているものである。
パワーコントロールユニットが取り付けられた状態を示した図。 図１のパワーコントロールユニットの上面図。 図２の矢印III方向から見た状態を示した図。 図２の筐体を上下に分解して下部の状態を示した上面図。 衝突荷重と複数の締結部とを模式的に示した図。 衝突荷重の変化に対する特定締結部のボルトに入力するせん断荷重の変化を示した図。 衝突荷重の変化に対する通常締結部のボルトに入力するせん断荷重の変化を示した図。 第１の形態に係る特定締結部の断面図。 第１の形態に係る通常締結部の断面図。 第２の形態に係る特定締結部の断面図。 第２の形態に係る通常締結部の断面図。 特定締結部の変形例の構成を示した断面図。
（第１の形態）
図１〜図３に示したパワーコントロールユニット（以下、ＰＣＵという。）１は、例えば、ハイブリッド車や電気自動車等の車両の電力制御に使用される。ＰＣＵ１は、車両の内燃機関等の駆動源が搭載されるエンジンコンパートメントＥＣ内に配置される。エンジンコンパートメントＥＣは車両前方に配置されており、エンジンコンパートメントＥＣは上記態様に係る駆動部収容室の一例に相当する。ＰＣＵ１は、例えばインバータ及びコンバータとして機能する電力変換装置ＰＤを収容し概略的に矩形状に形成された筐体２を備えている。なお、図１及び他の図において、矢印Ｆｒは車両前方、矢印Ｒｒは車両後方、矢印Ｒは車両右側、矢印Ｌは車両左側、矢印Ｕは車両上方、矢印Ｄは車両下方をそれぞれ示している。
図１に示すように、ＰＣＵ１の筐体２は、車両前方側が下向きに傾くようにしてエンジンコンパートメントＥＣ内に設けられた所定の部材の一例であるトランスアクスルＴＡの上部に取り付けられている。なお、トランスアクスルＴＡは不図示のサイドメンバ等の車体構成部材に固定されている。筐体２は、車両前方及び車両後方のそれぞれに配置された２つのブラケットＢＫｆ、ＢＫｒを介してトランスアクスルＴＡの上部に取付けられている。各ブラケットＢＫｆ、ＢＫｒは、筐体２に対して車幅方向に並ぶ複数本のボルトＢ１にて締結され、かつトランスアクスルＴＡに対して車幅方向に並ぶ複数本のボルトＢ２にて締結されている。トランスアクスルＴＡの上部には、各ブラケットＢＫｆ、ＢＫｒが突き当てられた状態で各ボルトＢ２にて締結された締結部５０ｆ…、５０ｒ…が設けられている。各ボルトＢ２は各ブラケットＢＫｆ、ＢＫｒに形成されたボルト挿入孔Ｂｈに挿入された状態でトランスアクスルＴＡに形成された雌ねじ４０にねじ込まれている。
図２に示したように、筐体２は、概略的に矩形状に形成されていて、車両前後方向に延びる一対の側面部２ａと、各側面部２ａの両端部に位置する４つの角部２ｂとを有している。図３に示したように、筐体２は、車両上下方向の下側に位置しコンバータ回路を収めるためのコンバータケース３と、車両上下方向の上側に位置しインバータ回路を収めるためのインバータケース４とを備えている。なお、コンバータ回路、インバータ回路、コンバータケース及びインバータケースの各用語は、各構成要素を区別するために便宜上使い分けた用語にすぎず、機能や構造の違いに基づいてこれらを明確に分ける意図はない。コンバータケース３及びインバータケース４は上記態様に係る複数の筐体部の一例に相当する。コンバータケース３とインバータケース４とは、それぞれ車両上下方向に開口している。コンバータケース３とインバータケース４とは、コンバータケース３の上方の開口部を一巡する接合面５とインバータケース４の下方の開口部を一巡する接合面６とが互いに突き合わされた状態で車両上下方向に重ねられている。図２に示したように、筐体２はコンバータケース３及びインバータケース４の間が周囲に設けられた７個の締結部１５Ａ〜１５Ｇでボルト９にて締結されることにより構成されている。図３に示したように、コンバータケース３の下方の開口部はロアカバー１０によって、インバータケース４の上方の開口部はアッパーカバー１１によってそれぞれ塞がれている。ロアカバー１０及びアッパーカバー１１は複数のボルト１２にて締結されている。
なお、筐体２の電磁シールド性を確保するため、筐体２の各構成要素はいずれも金属材料で構成されている。コンバータケース３及びインバータケース４は、アルミ系材料を鋳造することにより構成されており、ロアカバー１０及びアッパーカバー１１は鋼板材料がプレス加工されることにより構成されている。なお、ロアカバー１０及びアッパーカバー１１は鋼板材料に代えて例えばアルミ系材料で構成されてもよい。また、筐体２のシール性を確保するため、筐体２の各構成要素は、液状のシール材の一種であるフォームドインプレイスガスケット（ＦＩＰＧ）が接合面に塗布された状態で接合されている。なお、特に断らない限り各締結部に使用されるボルトは鉄鋼材にて構成されている。
ボルト９にて締結される筐体２の締結部１５Ａ〜１５Ｇは、筐体２の各角部２ｂ、各側面部２ａ、及び車両前方側の前面部２ｃにそれぞれ配置されている。以下、締結部１５Ａ〜１５Ｇを互いに区別する必要がない場合は締結部１５と称する場合がある。各締結部１５は、コンバータケース３の接合面５と一体の締結面１６と、インバータケース４の接合面６と一体の締結面１７とが重ね合わされて構成されている。なお、図４にはコンバータケース３の接合面５と締結面１６との配置が示されているが、インバータケース４の側の接合面６及び締結面１７も図４と同様に配置されている。
筐体２の側面部２ａに配置された締結部１５Ｅ及び締結部１５Ｆのうち、車両右側の締結部１５Ｅは締結部１５Ａと締結部１５Ｄとの中間に、車両左側の締結部１５Ｆは締結部１５Ｂと締結部１５Ｃとの中間にそれぞれ配置されている。各締結部１５には、インバータケース４側にボルト９が挿入されるボルト挿入孔１８（図２参照）が形成されるとともに、コンバータケース３側にボルト９と噛み合う雌ねじ１９（図４参照）が形成されている。
車両の前方衝突時においては、図１〜図３に示したように、前方衝突による衝突荷重ＦがＰＣＵ１の筐体２のインバータケース４の車両前方右側に入力される。衝突荷重Ｆは上記態様に係る荷重の一例に相当する。衝突荷重Ｆの入力位置及び方向はエンジンコンパートメントＥＣ内に設けられた各種の部材及び装置等の周辺装置とＰＣＵ１１との位置関係によって決まる。筐体２のインバータケース４に対して衝突荷重Ｆが入力すると各締結部１５に設けられたボルト９にせん断荷重が作用する。
図５に示したように、例えば、衝突荷重Ｆの延長上に位置する側面部２ａに設けられた締結部１５Ｅのボルト９に入力するせん断荷重と、衝突荷重Ｆの入力位置の反対側の角部２ｂに設けられた締結部１５Ｄのボルト９に入力するせん断荷重とを比較する。図６Ａには衝突荷重Ｆの変化に対する締結部１５Ｅのボルト９に入力するせん断荷重の変化が示されている。また図６Ｂには衝突荷重Ｆの変化に対するボルト９に入力するせん断荷重の変化が示されている。図６Ａ及び図６Ｂを比較すると、締結部１５Ｅのボルトせん断荷重ｆａと締結部１５Ｄのボルトせん断荷重ｆｂとは、ともに弾性域において衝突荷重Ｆと比例関係にあるが、その弾性域において締結部１５Ｅのボルトせん断荷重ｆａの変化の割合が締結部１５Ｄのボルトせん断荷重ｆｂの変化の割合よりも高くなっている。なお、図示を略したが、他の締結部１５Ａ〜１５Ｃ、１５Ｆ、及び１５Ｇの各ボルトせん断荷重の変化は図６Ｂの締結部１５Ｄよりも緩慢である。したがって、つまり、衝突荷重Ｆが図示のように筐体２に入力すると締結部１５Ｅにせん断荷重が集中する。そのため、本形態において、締結部１５Ｅは上記態様に係る特定締結部の一例に相当し、締結部１５Ｅ以外の締結部１５Ａ〜１５Ｄ、１５Ｆ、１５Ｇの少なくともいずれか一つが上記態様に係る通常締結部の一例に相当する。
図７Ａには締結部１５Ｅの断面が、図７Ｂには締結部１５Ｄの断面がそれぞれ示されている。なお、締結部１５Ａ〜１５Ｃ、１５Ｆ、及び１５Ｇの各断面は図７Ｂの締結部１５Ｄの断面とほぼ同じであるので説明を省略する。図７Ａ及び図７Ｂを比較すると、図７Ａの締結部１５Ｅにおけるボルト９と雌ねじ１９とが噛み合う長さであるボルト掛かり代Ｌａは、図７Ｂの締結部１５Ｄにおけるボルト掛かり代Ｌｂよりも短くなるように設定されている。本形態の場合は、ボルト９の頭部９ａが着座するボルト座面２０から雌ねじ１９の噛み合い開始位置１９ａまでの距離Ｘに関して、締結部１５Ｅは締結部１５Ｄよりも長くなるように構成されている。これにより、締結部１５Ｅのボルト掛かり代Ｌａが締結部１５Ｄのボルト掛かり代Ｌｂよりも短くなるように設定されている。
換言すれば、締結部１５Ｅにおけるインバータケース４側の肉厚が、締結部１５Ｄにおけるインバータケース４側の肉厚よりも大きくなるように構成されることにより、締結部１５Ｅのボルト掛かり代Ｌａが締結部１５Ｄのボルト掛かり代Ｌｂよりも短くなるように設定されている。さらに換言すれば、締結面１６、１７の位置を基準とした場合、締結部１５Ｅのボルト座面２０の高さが締結部１５Ｄのボルト座面２０の高さよりも高くなるように構成されることにより、締結部１５Ｅのボルト掛かり代Ｌａが締結部１５Ｄのボルト掛かり代Ｌｂよりも短くなるように設定されている。
これにより、筐体２に対して図示のように衝突荷重Ｆが入力すると、締結部１５Ｅは、ボルト９が破断する前に他の締結部１５Ｄ等に先行して雌ねじ１９の内周が拡大する形態の塑性変形が生じる。ボルト掛かり代が短いほど雌ねじ１９に荷重が作用する範囲が狭くなるので雌ねじ１９の内周が拡大する塑性変形が生じやすい。換言すれば、ボルト掛かり代が短いほど締結部の弾性限界が低下する。したがって、他の締結部１５Ｄ等のボルト掛かり代Ｌｂよりも短いボルト掛かり代Ｌｂを有する締結部１５Ｅは、上記態様に係る塑性変形誘発部が設けられた特定締結部の一例に相当する。
（第１の形態の効果）
図６Ａに示したボルトせん断荷重の破線部は、締結部１５Ｅのボルト掛かり代Ｌａと他の締結部１５Ｄ等のボルト掛かり代Ｌｂと同じにした比較例の場合である。この比較例の場合、締結部１５Ｅのボルト９は、図６Ｂに示した締結部１５Ｄのボルト９が破壊荷重に達する前に破壊荷重に達してボルト９が破断する。したがって、比較例の場合の耐荷重はＦ１となる。これに対して、本形態の締結部１５Ｅは、ボルト９がせん断破壊荷重に達する前に他の締結部１５Ｄ等に先行して締結部１５Ｅが荷重Ｆ０において雌ねじ１９が塑性変形する。そのため、締結部１５Ｅのボルト９が負担するせん断荷重の割合が減少する。したがって、せん断荷重が集中する締結部１５Ｅのボルト９の破断を回避しつつ、せん断荷重の減少分が他の締結部１５Ｄ等に分散される。これにより、筐体２の耐荷重がＦ１から矢印で示すように向上する。
また、第２の形態は、各締結部１５について同じボルト９を使用してボルト掛かり代に差異を設けることができるため組み立て及び部品管理が容易である。
（第２の形態）
第２の形態は、図１に示したＰＣＵ１の取付構造に関するものである。上述したようにトランスアクスルＴＡの上部には、ＰＣＵ１の筐体２を取付けるために各ブラケットＢＫｆ、ＢＫｒが突き当てられた状態で、各ボルトＢ２にて締結される締結部５０ｆ、５０ｒが設けられている。車両の前方衝突時において、筐体２に衝突荷重Ｆが図示のように入力された場合、車両後方のブラケットＢＫｒに設けられた締結部５０ｒにせん断荷重が集中することが分っている。したがって、第２の形態においては、車両後方のブラケットＢＫｒに設けられた締結部５０ｒは、上記態様に係る特定締結部の一例に相当し、車両前方のブラケットＢＫｆに設けられた締結部５０ｆは、上記態様に係る通常締結部の一例に相当する。
第２の形態では、第１の形態と同様に、せん断荷重が集中する車両後方の締結部５０ｒが車両前方の締結部５０ｆに先行して塑性変形するように、車両後方の締結部５０ｒに設けられたボルトＢ２のボルト掛かり代が車両前方の締結部５０ｆに設けられたボルトＢ２のボルト掛かり代よりも短く設定されている。車両後方の締結部５０ｒ及び車両前方の締結部５０ｆの各断面は図７Ａ及び図７Ｂとほぼ同じである。すなわち、図８Ａ及び図８Ｂに示したように、ボルトＢ２の頭部Ｂ２ａが着座するボルト座面３０からトランスアクスルＴＡに形成された雌ねじ４０の噛み合い開始位置４０ａまでの距離Ｘに関して、車両後方の締結部５０ｒは車両前方の締結部５０ｆよりも長くなるように構成されている。これにより、車両後方の締結部５０ｒのボルト掛かり代Ｌａが締結部５０ｆのボルト掛かり代Ｌｂよりも短くなるように設定されている。
換言すれば、締結部５０ｒにおけるブラケットＢＫｒ側の肉厚が、締結部５０ｆにおけるブラケットＢＫｆ側の肉厚よりも大きくなるように構成されることにより、締結部５０ｒのボルト掛かり代Ｌａが締結部５０ｆのボルト掛かり代Ｌｂよりも短くなるように設定されている。さらに換言すれば、各締結部５０ｆ、５０ｒの締結面５１、５２の位置を基準とした場合、締結部５０ｒのボルト座面３０の高さが締結部５０ｒのボルト座面３０の高さよりも高くなるように構成されることにより、締結部５０ｒのボルト掛かり代Ｌａが締結部５０ｆのボルト掛かり代Ｌｂよりも短くなるように設定されている。第２の形態において、車両前方の締結部５０ｆのボルト掛かり代Ｌａよりも短いボルト掛かり代Ｌｂを有する車両後方の締結部５０ｒは、上記態様に係る塑性変形誘発部が設けられた特定締結部の一例に相当する。
（第２の形態の効果）
第２の形態の取付構造によれば、ボルトＢ２が破壊荷重に達する前に車両前方の締結部５０ｆに先行して車両後方の締結部５０ｒが塑性変形する。このため、車両後方の締結部５０ｒが負担するせん断荷重の割合が減少する。したがって、せん断荷重が集中する車両後方の締結部５０ｒのボルトＢ２の破断を回避しつつ塑性変形によるせん断荷重の減少分が車両前方の締結部５０ｆに分散される。これによりＰＣＵ１の取付構造の耐荷重を向上することができる。
（変形例）
次に、図９を参照しながら変形例を説明する。図９に示したように、この変形例は、せん断荷重が集中する締結部１５Ｅのボルト掛かり代を短くするため、コンバータケース３及びインバータケース４間の接合面５、６から雌ねじ１９の噛み合い開始位置１９ａまでの範囲内で、雌ねじ１９の周囲が肉抜きされている。このような肉抜き部６０を雌ねじ１９の周囲に設けることにより噛み合い開始位置１９ａが接合面５、６から遠ざかる。したがって、インバータケース４側の肉厚を変化させずに、せん断荷重が集中する締結部１５Ｅのボルト掛かり代Ｌａを他の締結部よりも短くすることができる。また、この肉抜きによって接合面５、６から噛み合い開始位置１９ａまでの範囲でボルト９の拘束が解放されるので締結部１５Ｅのボルト９が曲りやすくなる。そのため、当該ボルト９が負担する荷重の一部を曲げ変形により緩和できる効果がある。したがって、この場合は締結部１５Ｅのボルト９が曲がるとともに雌ねじ１９の内周が拡大する形態の塑性変形が生じる。この変形例において、雌ねじ１９の周囲が肉抜きされた締結部１５Ｅは、上記態様に係る塑性変形誘発部が設けられた特定締結部の一例に相当する。また、第２の形態に関しても同様に、ブラケットＢＫｒ及びトランスアクスルＴＡ間の接合面から雌ねじ４０の噛み合い開始位置４０ａまでの範囲内で雌ねじ４０の周囲が肉抜きされてもよい。
上記各形態及び変形例とは異なる手段として、例えば、せん断荷重が集中する締結部のボルト９又はボルトＢ２にワッシャやカラー等の介在部材を介在させることによりボルト掛かり代を他の締結部よりも短くすることもできる。介在部材をボルトに介在させた締結部は、上記態様に係る塑性変形誘発部が設けられた特定締結部の一例に相当する。また、せん断荷重が集中する締結部に使用するボルトの長さを他の締結部に使用するボルトの長さよりも短くすることによってボルト掛かり代を短くすることもできる。短いボルトが使用された当該締結部は、上記態様に係る塑性変形誘発部が設けられた特定締結部の一例に相当する。
せん断荷重が集中する締結部の塑性変形を他の締結部に先行させるため、ボルト掛かり代の長さを各締結部で同じにしつつ、せん断荷重が集中する締結部のボルトを他の締結部のボルトよりも細くするようにして特定締結部の弾性限界を低下させることもできる。これにより、せん断荷重が集中する締結部は他の締結部に先行して細いボルトが曲がるとともに雌ねじの内周が拡大する形態の塑性変形が生じる。この変形例の場合はボルト掛かり代を短くするために特定締結部に対して特別な加工等が不要となる利点がある。細いボルトを使用した当該締結部は、上記態様に係る塑性変形誘発部が設けられた特定締結部の一例に相当する。なお、特定締結部のボルトを細くすることと、ボルト掛かり代を短くすることとを組み合わせて塑性変形誘発部を構成することも可能である。
複数の締結部の個数に制限はない。例えば、上記形態において、車両前方の締結部１５Ｇを省略して６箇所の締結部１５Ａ〜１５Ｅで締結する形態に変更できる。また、締結部１５Ａ〜１５Ｅを含み、さらに２以上の締結部を追加した形態にも変更できる。
上記のように前方衝突を想定することは一例にすぎない。ＰＣＵ１への衝突荷重の入力位置及び方向が変化した場合、せん断荷重が集中する締結部は変わり得る。したがって、想定される衝突方向やＰＣＵ１の配置に応じて特定締結部と通常締結部とが特定される。そのように特定された特定締結部に対して上記形態及び上記変形例に係る塑性変形誘発部を設けることができる。
車両前方に配置されるエンジンコンパートメントＥＣは、駆動部収容室の一例であるが、駆動部収容室としては、例えば車両後方や車両中間に配置されるエンジンコンパートメンや、電気自動車の電動機等を収容するフロントコンパートメントやリアコンパートメント等の車両閉空間であってもよい。
電力変換装置ＰＤはインバータ及びコンバータとして機能するものであるが、例えば、インバータのみとして又はコンバータのみとして機能する電力変換装置であってもよい。
筐体２は、インバータケース３とコンバータケース４とが組み合わされ、かつこれらの開口部がロアカバー１０及びアッパーカバー１１にて塞がれた形態であるが一例である。例えば、一の開口部を有する２つの筐体部の開口部同士を突き合わせるようにして組み合わされた筐体であってもよい。また、一の開口部を有する筐体部と、その開口部を覆う他の筐体部であるカバーとを組み合わせた形態の筐体であってもよい。
上述した実施の形態及び変形例のそれぞれから導き出される本発明の態様を以下に記載する。
本発明の一態様に係るパワーコントロールユニットは、電力変換装置（Ｄ）を収容する筐体（２）を備え、車両の駆動部収容室（ＥＣ）内に配置されるパワーコントロールユニット（１）において、前記筐体は、複数の筐体部（３、４）が組み合わされ、かつ前記複数の筐体部間が周囲に設けられた複数の締結部（１５Ａ〜１５Ｇ）でボルト（９）にて締結されることにより構成され、前記複数の締結部には、前記筐体への荷重（Ｆ）の入力によって、せん断荷重が集中する特定締結部（１５Ｅ）と、前記特定締結部以外の締結部である通常締結部（１５Ａ〜１５Ｄ、１５Ｆ、１５Ｇ）とが含まれており、前記特定締結部には、前記筐体に前記荷重が入力した場合に前記特定締結部が前記通常締結部に先行して塑性変形するように弾性限界を低下させる塑性変形誘発部が設けられているものである。なお、上記形態に係る参照符号を括弧書きにて付記したが、上記各形態に限定する趣旨ではない。
この態様のパワーコントロールユニットによれば、筐体への荷重の入力によってせん断荷重が集中する特定締結部に対して、通常締結部に先行して弾性変形するように弾性限界を低下させる塑性変形誘発部が設けられている。そのため、筐体に荷重が入力した際には特定締結部が通常締結部よりも先行して塑性変形するので特定締結部のボルトが負担するせん断荷重の割合が減少する。これにより、特定締結部のせん断荷重の減少分が通常締結部に分散されるので筐体の耐荷重が向上する。なお、特定締結部の塑性変形には、例えばボルトが噛み合う雌ねじの内周が拡大する形態と、ボルトが曲がるとともに雌ねじの内周が拡大する形態とが含まれる。
上記態様において、前記複数の締結部のそれぞれには、前記ボルトが挿入されるボルト挿入孔（１８）と、前記ボルト挿入孔に挿入された前記ボルトと噛み合う雌ねじ（１９）とが形成され、かつ、前記ボルトと前記雌ねじとが噛み合う長さであるボルト掛かり代（Ｌａ、Ｌｂ）が設定されており、前記塑性変形誘発部は、前記特定締結部の前記ボルト掛かり代（Ｌａ）が前記通常締結部の前記ボルト掛かり代（Ｌｂ）に比べて短く設定されることにより構成されてもよい。ボルト掛かり代が短いほど雌ねじに荷重が作用する範囲が狭くなるので雌ねじの内周が拡大する形態の塑性変形が生じやすくなって特定締結部の弾性限界が低下する。そのため、通常締結部に先行して特定締結部を塑性変形させることができる。
上記のボルト掛かり代を短くする手段としては種々の形態がある。例えば、前記複数の締結部のそれぞれには、前記ボルトの頭部（９ａ）が着座するボルト座面（２０）が設けられており、前記特定締結部の前記ボルト掛かり代は、前記ボルト座面から前記雌ねじの噛み合い開始位置（１９ａ）までの距離（Ｘ）が前記通常締結部よりも長くなるように構成されることにより設定されてもよい。この場合は、複数の締結部について同じボルトを使用してボルト掛かり代に差異を設けることができるため組み立て及び部品管理が容易になる利点がある。
上記態様において、前記塑性変形誘発部は、前記特定締結部に設けられた前記ボルトとして前記通常締結部に設けられた前記ボルトよりも細いボルトが用いられることにより構成されてもよい。この場合は、ボルト掛かり代を短くするために特定締結部に対して特別な加工等が不要となる利点がある。
上記態様において、前記複数の締結部のそれぞれには、前記ボルトが挿入されるボルト挿入孔（１８）と、前記ボルト挿入孔に挿入された前記ボルトと噛み合う雌ねじ（１９）とが形成されており、前記塑性変形誘発部は、前記複数の筐体部間の接合面（５、６）から前記雌ねじの噛み合い開始位置（１９ａ）までの範囲内で前記雌ねじの周囲が肉抜きされることにより構成されてもよい。この肉抜きによって雌ねじの噛み合い開始位置が接合面から遠ざかるので、特定締結部のボルト掛かり代を通常締結部よりも短くできる。また、この肉抜きによって接合面から噛み合い開始位置までの範囲でボルトの拘束が解放されるので特定締結部のボルトが曲りやすくなる。そのため、当該ボルトが負担する荷重の一部を曲げ変形により緩和できる効果がある。したがって、せん断荷重が集中する締結部のボルトが曲がるとともに雌ねじの内周が拡大する形態の塑性変形が生じる。
本発明の一態様に係るパワーコントロールユニットの取付構造は、電力変換装置（Ｄ）を収容する筐体（２）を備え、車両の駆動部収容室（ＥＣ）内に配置されるパワーコントロールユニット（１）の取付構造において、前記筐体は、前記駆動部収容室に設けられた所定の部材（ＴＡ）に対して複数の締結部（５０ｆ、５０ｒ）でボルト（Ｂ２）にて締結されることにより取り付けられ、前記複数の締結部には、前記筐体への荷重（Ｆ）の入力によって、せん断荷重が集中する特定締結部（５０ｒ）と、前記特定締結部以外の締結部である通常締結部（５０ｆ）とが含まれており、前記特定締結部には、前記筐体に前記荷重が入力した場合に前記特定締結部が前記通常締結部に先行して塑性変形するように弾性限界を低下させる塑性変形誘発部が設けられているものである。なお、上記形態に係る参照符号を括弧書きにて付記したが、上記各形態に限定する趣旨ではない。
この態様のパワーコントロールユニットの取付構造によれば、筐体への荷重の入力によってせん断荷重が集中する特定締結部に対して、通常締結部に先行して塑性変形するように弾性限界を低下させる塑性変形誘発部が設けられている。そのため、筐体に荷重が入力した際には特定締結部が通常締結部よりも先行して塑性変形するので特定締結部のボルトが負担するせん断荷重の割合が減少する。これにより、特定締結部のせん断荷重の減少分が通常締結部に分散されるので取付構造の耐荷重が向上する。
上記態様において、前記複数の締結部のそれぞれには、前記ボルトが挿入されるボルト挿入孔（Ｂｈ）と、前記ボルト挿入孔に挿入された前記ボルトと噛み合う雌ねじ（４０）とが形成され、かつ、前記ボルトと前記雌ねじとが噛み合う長さであるボルト掛かり代（Ｌａ、Ｌｂ）が設定されており、前記塑性変形誘発部は、前記特定締結部の前記ボルト掛かり代（Ｌａ）が前記通常締結部の前記ボルト掛かり代（Ｌｂ）に比べて短く設定されることにより構成されてもよい。ボルト掛かり代が短いほど雌ねじに荷重が作用する範囲が狭くなるので雌ねじの内周が拡大する形態の塑性変形が生じやすくなって特定締結部の弾性限界が低下する。そのため通常締結部に先行して特定締結部を塑性変形させることができる。
上記のボルト掛かり代を短くする手段としては種々の形態がある。例えば、前記複数の締結部のそれぞれには、前記ボルトの頭部（Ｂ２ａ）が着座するボルト座面（３０）が設けられており、前記特定締結部の前記ボルト掛かり代は、前記ボルト座面から前記雌ねじの噛み合い開始位置（４０ａ）までの距離（Ｘ）が前記通常締結部よりも長くなるように構成されることにより設定されてもよい。この場合は、複数の締結部について同じボルトを使用してボルト掛かり代に差異を設けることができるため組み立て及び部品管理が容易になる利点がある。
１ ＰＣＵ
２ 筐体
３ コンバータケース（筐体部）
４ インバータケース（筐体部）
９ ボルト
９ａ 頭部
１５Ａ〜１５Ｇ 締結部
１８ ボルト挿入孔
１９ 雌ねじ
１９ａ 噛み合い開始位置
２０ ボルト座面
３０ ボルト座面
４０ 雌ねじ
４０ａ 噛み合い開始位置
５０ｆ、５０ｒ 締結部
ＴＡ トランスアクスル（所定の部材）
Ｂ２ ボルト
Ｂ２ａ 頭部
Ｆ 衝突荷重（荷重）
Ｌａ、Ｌｂ ボルト掛かり代
ＰＤ 電力変換装置
Ｘ ボルトの頭部から噛み合い開始位置までの距離

Claims (8)

  1. 電力変換装置を収容する筐体を備え、車両の駆動部収容室内に配置されるパワーコントロールユニットにおいて、
    前記筐体は、複数の筐体部が組み合わされ、かつ前記複数の筐体部間が周囲に設けられた複数の締結部でボルトにて締結されることにより構成され、
    前記複数の締結部には、前記筐体への荷重の入力によって、せん断荷重が集中する特定締結部と、前記特定締結部以外の締結部である通常締結部とが含まれており、
    前記特定締結部には、前記筐体に前記荷重が入力した場合に前記特定締結部が前記通常締結部に先行して塑性変形するように弾性限界を低下させる塑性変形誘発部が設けられているパワーコントロールユニット。
  2. 前記複数の締結部のそれぞれには、前記ボルトが挿入されるボルト挿入孔と、前記ボルト挿入孔に挿入された前記ボルトと噛み合う雌ねじとが形成され、かつ、前記ボルトと前記雌ねじとが噛み合う長さであるボルト掛かり代が設定されており、
    前記塑性変形誘発部は、前記特定締結部の前記ボルト掛かり代が前記通常締結部の前記ボルト掛かり代に比べて短く設定されることにより構成されている請求項１に記載のパワーコントロールユニット。
  3. 前記複数の締結部のそれぞれには、前記ボルトの頭部が着座するボルト座面が設けられており、
    前記特定締結部の前記ボルト掛かり代は、前記ボルト座面から前記雌ねじの噛み合い開始位置までの距離が前記通常締結部よりも長くなるように構成されることにより設定されている請求項２に記載のパワーコントロールユニット。
  4. 前記塑性変形誘発部は、前記特定締結部に設けられた前記ボルトとして前記通常締結部に設けられた前記ボルトよりも細いボルトが用いられることにより構成されている請求項１に記載のパワーコントロールユニット。
  5. 前記複数の締結部のそれぞれには、前記ボルトが挿入されるボルト挿入孔と、前記ボルト挿入孔に挿入された前記ボルトと噛み合う雌ねじとが形成されており、
    前記塑性変形誘発部は、前記複数の筐体部間の接合面から前記雌ねじの噛み合い開始位置までの範囲内で前記雌ねじの周囲が肉抜きされることにより構成されている請求項１に記載のパワーコントロールユニット。
  6. 電力変換装置を収容する筐体を備え、車両の駆動部収容室内に配置されるパワーコントロールユニットの取付構造において、
    前記筐体は、前記駆動部収容室に設けられた所定の部材に対して複数の締結部でボルトにて締結されることにより取り付けられ、
    前記複数の締結部には、前記筐体への荷重の入力によって、せん断荷重が集中する特定締結部と、前記特定締結部以外の締結部である通常締結部とが含まれており、
    前記特定締結部には、前記筐体に前記荷重が入力した場合に前記特定締結部が前記通常締結部に先行して塑性変形するように弾性限界を低下させる塑性変形誘発部が設けられているパワーコントロールユニットの取付構造。
  7. 前記複数の締結部のそれぞれには、前記ボルトが挿入されるボルト挿入孔と、前記ボルト挿入孔に挿入された前記ボルトと噛み合う雌ねじとが形成され、かつ、前記ボルトと前記雌ねじとが噛み合う長さであるボルト掛かり代が設定されており、
    前記塑性変形誘発部は、前記特定締結部の前記ボルト掛かり代が前記通常締結部の前記ボルト掛かり代に比べて短く設定されることにより構成されている請求項６に記載のパワーコントロールユニットの取付構造。
  8. 前記複数の締結部のそれぞれには、前記ボルトの頭部が着座するボルト座面が設けられており、
    前記特定締結部の前記ボルト掛かり代は、前記ボルト座面から前記雌ねじの噛み合い開始位置までの距離が前記通常締結部よりも長くなるように構成されることにより設定されている請求項７に記載のパワーコントロールユニットの取付構造。
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