JP3974775B2 - 電気自動車用インバータの取付構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車のモータ駆動用に使用されるインバータを車体に取付けるためのインバータの取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車のモータ駆動用に使用されるインバータは精密機器であり振動に弱いため、従来は、図２に示すように、ゴムブッシュ等の免振手段５０を介して車体１０に取付け、インバータ３０を車体１０に対して弾性的に結合させることにより、車体１０から上記インバータ３０に入力される振動を低減するようにしている。
なお、着座シート２０は、通常、シートレール２１を介して車体１０に取付けられるが、ゴムブッシュ等のサスペンション機構を介し車体１０に取付けた、いわゆるサスペンションシートも採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の取付構造ではインバータ３０に入力される振動の低減が十分ではなく、更に振動を低減させるためにはインバータ３０を含む免振手段５０が支持する部材の重量を大きくしてやる必要があるが、不用な質量を付加することは車輌重量の増加を招くため好ましい方法とはいえない。
そこで、インバータ部の重量を増加させることなく、インバータ３０への振動入力を低減できるインバータの取付構造の開発が望まれている。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、電気自動車において、車輌重量を増加させることなく、インバータへの振動入力を低減することのできるインバータの取付構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の電気自動車用インバータの取付構造は、インバータを着座シートの下部に取付けて着座シートとインバータとを一体化するとともに、上記一体化された着座シートとインバータとを、バネ及び減衰機構を備えた支持機構であるサスペンション機構を介して車体に取付け、このサスペンション機構により上記着座シートとインバータとを車体に対して弾性的に支持するようにしたもので、これにより、上記サスペンション機構は、インバータの質量のみならず、これに着座シートの質量を加えた質量に対して作用するので、車体からの振動を有効に減衰させることができ、インバータへの振動入力を低減することが可能となる。また、着座シートを介して乗員に伝達される振動入力も同時に低減することができるので、通常の固定式シートに比べて、乗員の乗心地性を向上させることが可能となる。
【０００６】
請求項２に記載の電気自動車用インバータの取付構造は、車輌フロアの少なくともインバータを取付ける部位を、車体から分離された上部フロアと車体に連結されかつ上記上部フロアの下方に所定の距離を隔てて設けられた下部フロアとを備えた二重フロア構造とし、上記上部フロアの下側にインバータを固定し、この上部フロアの上側に着座シートを固定するとともに、上記上部フロアを、上記下部フロアに対して上下方向に案内する少なくとも２つの案内用リンク機構と、上記リンク機構の連結アーム同士を車輌の前後方向に連結する弾性部材とを備えたサスペンション機構を介して上記下部フロアに取付けるようにしたもので、これにより、コンパクトな構造でインバータを車体に弾性的に支持することができるとともに、着座シートも車体に対して弾性的に支持することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本実施の形態に係わる電気自動車用インバータの取付構造を示す図で、車輌のフロアのインバータを取付ける部位を二重フロア構造とし、フロア本体１０Ｆと分離された上部フロア１０Ａの上側にシートレール２１が取付けられた着座シート２０を設置するとともに、上記上部フロア１０Ａの下方に、所定の距離を隔てて、その両端部、あるいは、周縁部がフロア本体１０Ｆに連結された下部フロア１０Ｂを設けてインバータを収納する空間を確保し、上記上部フロア１０Ａの下側にインバータ３０を固定する。なお、２２，２３はそれぞれ着座シート２０のクッションバネを構成するシートパットとシートスプリングである。
本例では、上記上部フロア１０Ａと上記下部フロア１０Ｂとを、２本の連結アーム４１ａ，４１ｂをその中心で回転可能に結合した２つの案内用リンク機構４１Ａ，４１Ｂにより連結するとともに、上記リンク機構４１Ａ，４１Ｂの対向する連結アーム４１ａ，４１ｂ同士を減衰機構（バネ部材）４２により連結したサスペンション機構４０により結合することにより、インバータ３０と着座シート２０とを一体化して車体に弾性的に取付けた構造としている。
【０００８】
詳細には、上部フロア１０Ａと下部フロア１０Ｂとにそれぞれ、車輌の前後方向に延長するスライド溝４３ａ，４３ｂ及びスライド溝４４ａ，４４ｂを設け、上記案内用リンク機構４１Ａの連結アーム４１ａと案内用リンク機構４１Ｂの連結アーム４１ｂのそれぞれの自由端側が上記スライド溝４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂに沿ってスライド可能なように案内用リンク機構４１Ａ，４１Ｂを取付け、この案内用リンク機構４１Ａ，４１Ｂの対向する連結アーム４１ａ，４１ｂ同士を、車輌の前後方向に伸縮するバネ部材４２により連結する。これにより、インバータ３０及び着座シート２０が固定された上部フロア１０Ａを、フロア本体１０Ｆに連結される下部フロア１０Ｂ、すなわち、車体に対して弾性的に支持することが可能となる。
【０００９】
上記サスペンション機構４０においては、車体からの前後方向の振動を含む振動が入力した場合、上記振動は案内用リンク機構４１Ａ，４１Ｂにより上下方向のみの振動に変換されるとともに、上記バネ部材４２により減衰されて上部フロア１０Ａに伝達される。
したがって、本発明の取付構造は、図３に示すような、インバータの質量と着座シートの質量とを合わせた質量が、上記サスペンション機構に相当するインバータ・シート懸架バネにより車体に支持された振動モデルで表される。すなわち、タイヤ接地面からの振動（路面入力ｘ0）は、弾性体ｋ1とダッシュポットｃ1との並列結合で表したタイヤから、ホイールや足回り部品などのバネ下部（車体；質量ｍ1）に伝達され、これが弾性体ｋ2とダッシュポットｃ2とで表したサスペンションバネを介してバネ上部（車体；質量ｍ2）に伝達され、更に、弾性体ｋ3とダッシュポットｃ3とで表したインバータ・シート懸架バネを介して着座シート及びインバータ（質量ｍ3）に伝達される。また、この着座シートの振動は、弾性体ｋ4とダッシュポットｃ4とで表したシートパット及びシートスプリングとから成るシートクッションバネを介して乗員（質量ｍ4）に伝達される。
【００１０】
一方、従来の取付構造は、図４の振動モデルに示すように、インバータが着座シートとは別に、弾性体ｋ5とダッシュポットｃ5とで表したインバータ懸架バネを介して、車体に対して弾性的に支持されている。
これに対して、本発明においては、上記のように、インバータ３０と着座シート２０とが一体に結合されているため、インバータ３０に振動が入力された場合には、インバータ３０は着座シート２０と一体に振動する。したがって、インバータ３０が単体で車体に対して弾性的に支持されている上記従来の取付構造に比べて、振動レベルを大幅に低減することできる。
また、本発明では、着座シート２０は、インバータ３０とともに車体に対して弾性的に支持される、いわゆるサスペンションシートと同様な構造となるので、通常の固定式シートに比べて乗員にかかる振動レベルが小さくなり、乗員の乗心地性が向上する。
【００１１】
＜実施例＞
本発明によるインバータの取付構造と従来の取付構造における振動特性を、上記図３，図４及び図５の表に示す振動モデルにより解析し、路面入力周波数（Ｈｚ）に対するインバータにかかる振動加速度（Ｇ）と、乗員にかかる振動加速度（Ｇ）の大きさをそれぞれ求めた結果を図６及び図７のグラフに示す。
比較例１は、インバータを車体に結合した例である。
比較例２は、ゴムブッシュ等のサスペンション機構を介して、インバータを車体に対して弾性的に結合させたもので、上記比較例１に比べて１０Ｈｚ以降の振動は低減できるが、５Ｈｚ付近の振動は若干大きくなる。
比較例３は、上記比較例２のインバータ取付けバネのバネ定数を低くしたもので、これにより、１０Ｈｚ以降の振動を更に低減することができるが、５Ｈｚ付近の振動は若干大きくなる。
また、比較例４のように、インバータを車体に対して弾性的に結合させただけでなく、着座シートについても、車体に対して弾性的に結合させたサスペンションシートを採用した場合には、５Ｈｚ近辺、及び、１０Ｈｚ以降の振動レベルがともに小さくなる。
これに対して、実施例１に示した、着座シートとインバータとを一体化した本発明の取付構造では、上記比較例１〜３に比べて、１０Ｈｚ以降の振動を更に低減することができるとともに、５Ｈｚ付近の振動についても振動レベルを小さくすることができる。
実施例２，３は、上記実施例１のインバータ・シート懸架機構のバネ定数を増加または減少させたもので、バネ定数を増加させると振動は大きくなり、減少させると振動は小さくなる。
また、実施例４は、上記実施例１のインバータ・シート懸架機構の減衰率を下げたもので、減衰が小さくなるほど４Ｈｚ以下での振動レベルは大きくなり、４Ｈｚ以下での振動レベルは小さくなる。
このように、本発明の取付構造では、実施例１〜４のいずれの場合においても、上記従来例（比較例１〜４）に比べて、インバータにかかる振動加速度が著しく低減されていることが分かる。また、乗員にかかる振動加速度は、実施例１〜４のいずれの場合においても、比較例４に示したサスペンションシートを採用した場合と同様に、着座シートを車体に固定した比較例１〜３に比べて、４〜５Ｈｚ間の振動が減少しており、乗心地性が向上することが確認された。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電気自動車用インバータを着座シートの下部に取付けて着座シートとインバータとを一体化するとともに、上記一体化された着座シートとインバータとを、サスペンション機構を介して車体に取付けて、上記着座シートとインバータとを車体に対して弾性的に支持するようにしたので、車体からの振動を有効に減衰させることができ、不用な質量を付加することなく、インバータへの振動入力を低減することができる。また、これにより、着座シートを介して乗員に伝達される振動入力も同時に低減することができるので、乗員の乗心地性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態に係わるインバータの取付構造を示す図である。
【図２】 従来のインバータの取付構造を示す図である。
【図３】 本発明に係るインバータの取付構造の上下振動モデルを示す図である。
【図４】 従来のインバータの取付構造の上下振動モデルを示す図である。
【図５】 振動モデルの構成と、解析に用いた各部の質量、バネ定数、減衰定数を示す表である。
【図６】 振動モデルの解析結果である路面入力周波数とインバータにかかる振動加速度の大きさとの関係を示すグラフである。
【図７】 振動モデルの解析結果である路面入力周波数と乗員にかかる振動加速度の大きさとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０Ｆ 車輌のフロア本体、１０Ａ 上部フロア、１０Ｂ 下部フロア、
２０ 着座シート、２１ シートレール、２２ シートパット、
２３ シートスプリング、３０ インバータ、４０ サスペンション機構、
４１Ａ，４１Ｂ 案内用リンク機構、４１ａ，４１ｂ 連結アーム、
４２ バネ部材、４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ スライド溝。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車のモータ駆動用に使用されるインバータを車体に取付けるためのインバータの取付構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車のモータ駆動用に使用されるインバータは精密機器であり振動に弱いため、従来は、図２に示すように、ゴムブッシュ等の免振手段５０を介して車体１０に取付け、インバータ３０を車体１０に対して弾性的に結合させることにより、車体１０から上記インバータ３０に入力される振動を低減するようにしている。
なお、着座シート２０は、通常、シートレール２１を介して車体１０に取付けられるが、ゴムブッシュ等のサスペンション機構を介し車体１０に取付けた、いわゆるサスペンションシートも採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の取付構造ではインバータ３０に入力される振動の低減が十分ではなく、更に振動を低減させるためにはインバータ３０を含む免振手段５０が支持する部材の重量を大きくしてやる必要があるが、不用な質量を付加することは車輌重量の増加を招くため好ましい方法とはいえない。
そこで、インバータ部の重量を増加させることなく、インバータ３０への振動入力を低減できるインバータの取付構造の開発が望まれている。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、電気自動車において、車輌重量を増加させることなく、インバータへの振動入力を低減することのできるインバータの取付構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の電気自動車用インバータの取付構造は、インバータを着座シートの下部に取付けて着座シートとインバータとを一体化するとともに、上記一体化された着座シートとインバータとを、バネ及び減衰機構を備えた支持機構であるサスペンション機構を介して車体に取付け、このサスペンション機構により上記着座シートとインバータとを車体に対して弾性的に支持するようにしたもので、これにより、上記サスペンション機構は、インバータの質量のみならず、これに着座シートの質量を加えた質量に対して作用するので、車体からの振動を有効に減衰させることができ、インバータへの振動入力を低減することが可能となる。また、着座シートを介して乗員に伝達される振動入力も同時に低減することができるので、通常の固定式シートに比べて、乗員の乗心地性を向上させることが可能となる。
【０００６】
請求項２に記載の電気自動車用インバータの取付構造は、車輌フロアの少なくともインバータを取付ける部位を、車体から分離された上部フロアと車体に連結されかつ上記上部フロアの下方に所定の距離を隔てて設けられた下部フロアとを備えた二重フロア構造とし、上記上部フロアの下側にインバータを固定し、この上部フロアの上側に着座シートを固定するとともに、上記上部フロアを、上記下部フロアに対して上下方向に案内する少なくとも２つの案内用リンク機構と、上記リンク機構の連結アーム同士を車輌の前後方向に連結する弾性部材とを備えたサスペンション機構を介して上記下部フロアに取付けるようにしたもので、これにより、コンパクトな構造でインバータを車体に弾性的に支持することができるとともに、着座シートも車体に対して弾性的に支持することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本実施の形態に係わる電気自動車用インバータの取付構造を示す図で、車輌のフロアのインバータを取付ける部位を二重フロア構造とし、フロア本体１０Ｆと分離された上部フロア１０Ａの上側にシートレール２１が取付けられた着座シート２０を設置するとともに、上記上部フロア１０Ａの下方に、所定の距離を隔てて、その両端部、あるいは、周縁部がフロア本体１０Ｆに連結された下部フロア１０Ｂを設けてインバータを収納する空間を確保し、上記上部フロア１０Ａの下側にインバータ３０を固定する。なお、２２，２３はそれぞれ着座シート２０のクッションバネを構成するシートパットとシートスプリングである。
本例では、上記上部フロア１０Ａと上記下部フロア１０Ｂとを、２本の連結アーム４１ａ，４１ｂをその中心で回転可能に結合した２つの案内用リンク機構４１Ａ，４１Ｂにより連結するとともに、上記リンク機構４１Ａ，４１Ｂの対向する連結アーム４１ａ，４１ｂ同士を減衰機構（バネ部材）４２により連結したサスペンション機構４０により結合することにより、インバータ３０と着座シート２０とを一体化して車体に弾性的に取付けた構造としている。
【０００８】
詳細には、上部フロア１０Ａと下部フロア１０Ｂとにそれぞれ、車輌の前後方向に延長するスライド溝４３ａ，４３ｂ及びスライド溝４４ａ，４４ｂを設け、上記案内用リンク機構４１Ａの連結アーム４１ａと案内用リンク機構４１Ｂの連結アーム４１ｂのそれぞれの自由端側が上記スライド溝４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂに沿ってスライド可能なように案内用リンク機構４１Ａ，４１Ｂを取付け、この案内用リンク機構４１Ａ，４１Ｂの対向する連結アーム４１ａ，４１ｂ同士を、車輌の前後方向に伸縮するバネ部材４２により連結する。これにより、インバータ３０及び着座シート２０が固定された上部フロア１０Ａを、フロア本体１０Ｆに連結される下部フロア１０Ｂ、すなわち、車体に対して弾性的に支持することが可能となる。
【０００９】
上記サスペンション機構４０においては、車体からの前後方向の振動を含む振動が入力した場合、上記振動は案内用リンク機構４１Ａ，４１Ｂにより上下方向のみの振動に変換されるとともに、上記バネ部材４２により減衰されて上部フロア１０Ａに伝達される。
したがって、本発明の取付構造は、図３に示すような、インバータの質量と着座シートの質量とを合わせた質量が、上記サスペンション機構に相当するインバータ・シート懸架バネにより車体に支持された振動モデルで表される。すなわち、タイヤ接地面からの振動（路面入力ｘ0）は、弾性体ｋ1とダッシュポットｃ1との並列結合で表したタイヤから、ホイールや足回り部品などのバネ下部（車体；質量ｍ1）に伝達され、これが弾性体ｋ2とダッシュポットｃ2とで表したサスペンションバネを介してバネ上部（車体；質量ｍ2）に伝達され、更に、弾性体ｋ3とダッシュポットｃ3とで表したインバータ・シート懸架バネを介して着座シート及びインバータ（質量ｍ3）に伝達される。また、この着座シートの振動は、弾性体ｋ4とダッシュポットｃ4とで表したシートパット及びシートスプリングとから成るシートクッションバネを介して乗員（質量ｍ4）に伝達される。
【００１０】
一方、従来の取付構造は、図４の振動モデルに示すように、インバータが着座シートとは別に、弾性体ｋ5とダッシュポットｃ5とで表したインバータ懸架バネを介して、車体に対して弾性的に支持されている。
これに対して、本発明においては、上記のように、インバータ３０と着座シート２０とが一体に結合されているため、インバータ３０に振動が入力された場合には、インバータ３０は着座シート２０と一体に振動する。したがって、インバータ３０が単体で車体に対して弾性的に支持されている上記従来の取付構造に比べて、振動レベルを大幅に低減することできる。
また、本発明では、着座シート２０は、インバータ３０とともに車体に対して弾性的に支持される、いわゆるサスペンションシートと同様な構造となるので、通常の固定式シートに比べて乗員にかかる振動レベルが小さくなり、乗員の乗心地性が向上する。
【００１１】
＜実施例＞
本発明によるインバータの取付構造と従来の取付構造における振動特性を、上記図３，図４及び図５の表に示す振動モデルにより解析し、路面入力周波数（Ｈｚ）に対するインバータにかかる振動加速度（Ｇ）と、乗員にかかる振動加速度（Ｇ）の大きさをそれぞれ求めた結果を図６及び図７のグラフに示す。
比較例１は、インバータを車体に結合した例である。
比較例２は、ゴムブッシュ等のサスペンション機構を介して、インバータを車体に対して弾性的に結合させたもので、上記比較例１に比べて１０Ｈｚ以降の振動は低減できるが、５Ｈｚ付近の振動は若干大きくなる。
比較例３は、上記比較例２のインバータ取付けバネのバネ定数を低くしたもので、これにより、１０Ｈｚ以降の振動を更に低減することができるが、５Ｈｚ付近の振動は若干大きくなる。
また、比較例４のように、インバータを車体に対して弾性的に結合させただけでなく、着座シートについても、車体に対して弾性的に結合させたサスペンションシートを採用した場合には、５Ｈｚ近辺、及び、１０Ｈｚ以降の振動レベルがともに小さくなる。
これに対して、実施例１に示した、着座シートとインバータとを一体化した本発明の取付構造では、上記比較例１〜３に比べて、１０Ｈｚ以降の振動を更に低減することができるとともに、５Ｈｚ付近の振動についても振動レベルを小さくすることができる。
実施例２，３は、上記実施例１のインバータ・シート懸架機構のバネ定数を増加または減少させたもので、バネ定数を増加させると振動は大きくなり、減少させると振動は小さくなる。
また、実施例４は、上記実施例１のインバータ・シート懸架機構の減衰率を下げたもので、減衰が小さくなるほど４Ｈｚ以下での振動レベルは大きくなり、４Ｈｚ以下での振動レベルは小さくなる。
このように、本発明の取付構造では、実施例１〜４のいずれの場合においても、上記従来例（比較例１〜４）に比べて、インバータにかかる振動加速度が著しく低減されていることが分かる。また、乗員にかかる振動加速度は、実施例１〜４のいずれの場合においても、比較例４に示したサスペンションシートを採用した場合と同様に、着座シートを車体に固定した比較例１〜３に比べて、４〜５Ｈｚ間の振動が減少しており、乗心地性が向上することが確認された。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電気自動車用インバータを着座シートの下部に取付けて着座シートとインバータとを一体化するとともに、上記一体化された着座シートとインバータとを、サスペンション機構を介して車体に取付けて、上記着座シートとインバータとを車体に対して弾性的に支持するようにしたので、車体からの振動を有効に減衰させることができ、不用な質量を付加することなく、インバータへの振動入力を低減することができる。また、これにより、着座シートを介して乗員に伝達される振動入力も同時に低減することができるので、乗員の乗心地性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態に係わるインバータの取付構造を示す図である。
【図２】 従来のインバータの取付構造を示す図である。
【図３】 本発明に係るインバータの取付構造の上下振動モデルを示す図である。
【図４】 従来のインバータの取付構造の上下振動モデルを示す図である。
【図５】 振動モデルの構成と、解析に用いた各部の質量、バネ定数、減衰定数を示す表である。
【図６】 振動モデルの解析結果である路面入力周波数とインバータにかかる振動加速度の大きさとの関係を示すグラフである。
【図７】 振動モデルの解析結果である路面入力周波数と乗員にかかる振動加速度の大きさとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０Ｆ 車輌のフロア本体、１０Ａ 上部フロア、１０Ｂ 下部フロア、
２０ 着座シート、２１ シートレール、２２ シートパット、
２３ シートスプリング、３０ インバータ、４０ サスペンション機構、
４１Ａ，４１Ｂ 案内用リンク機構、４１ａ，４１ｂ 連結アーム、
４２ バネ部材、４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ スライド溝。
Claims (2)
- 電気自動車のモータ駆動用に使用されるインバータを着座シートの下部に取付けて着座シートとインバータとを一体化するとともに、上記一体化された着座シートとインバータとをサスペンション機構を介して車体に取付け、このサスペンション機構により上記着座シートとインバータとを車体に対して弾性支持するようにしたことを特徴とする電気自動車用インバータの取付構造。
- 車輌フロアの少なくともインバータを取付ける部位を、車体から分離された上部フロアと車体に連結されかつ上記上部フロアの下方に所定の距離を隔てて設けられた下部フロアとを備えた二重フロア構造とし、上記上部フロアの下側にインバータを固定し、この上部フロアの上側に着座シートを固定するとともに、上記上部フロアを、上記下部フロアに対して上下方向に案内する少なくとも２つの案内用リンク機構と、上記リンク機構の連結アーム同士を車輌の前後方向に連結する弾性部材とを備えたサスペンション機構を介して上記下部フロアに取付けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用インバータの取付構造。
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