JP4622931B2 - 車両用のプロテクタ構造 - Google Patents

Description

この発明は、一般的には、車両用のプロテクタ構造に関し、より特定的には、車両衝突時に電動機とインバータとの衝突を回避させるため設けられる車両用のプロテクタ構造に関する。

従来の車両用のプロテクタ構造に関して、たとえば、特開平９−２７２４５９号公報には、衝突エネルギの電動機への伝達遅れを無くして、衝突直後から効果的にそのエネルギを吸収させることを目的とした電気自動車の車体前部構造が開示されている（特許文献１）。特許文献１では、電動機の前方であって、コントロールユニットボックスの下方となる部分に、剛性の高いパワーステアリング用ポンプやコンプレッサ等の堅物が配置されている。
特開平９−２７２４５９号公報

上述の特許文献１では、車両が障害物に衝突すると、その障害物との衝突によるエネルギが、コントロールユニットボックスおよび堅物に伝達される。その後、エネルギは、堅物から電動機を経由してアンダーボディに伝達される。これにより、衝突エネルギがコントロールユニットボックスと電動機とにほぼ同時に伝達することになるため、エネルギをより効果的に吸収し、車両衝突時の安全性を向上させることができる。

一方、特許文献１に開示される電気自動車や、電動機を動力源として備えるハイブリッド自動車では、車両衝突時の安全性を確保するために、電動機とインバータとの衝突を避けるプロテクタが設けられることがある。しかしながら、プロテクタの増設は、コストの増大やスペースの消費といった背反事項を伴う。このため、この背反事項に見合うだけのより有用なプロテクタの構造が求められる。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、有用性の向上が図られた車両用のプロテクタ構造を提供することである。

この発明に従った車両用のプロテクタ構造は、車両上に搭載された電動機と、電動機と隣り合って配置されたインバータと、電動機に固定され、車両衝突時に移動するインバータの進行方向を電動機に向かう方向からずらすプロテクタとを備える。プロテクタは、電動機で発生する振動を打ち消す減衰機能を有する。

このように構成された車両用のプロテクタ構造によれば、プロテクタは、車両衝突時、インバータと電動機との衝突を回避させる機能に加えて、電動機で発生する振動を打ち消す機能を備える。このため、プロテクタを設けることによって、インバータおよび電動機の保護を図ると同時に、車両のＮＶ（noise and vibration）性能を向上させることができる。これにより、プロテクタの有用性を向上させることができる。

また好ましくは、プロテクタは、車両衝突時にインバータと接触してインバータの進行方向を変化させるガイド部と、電動機とガイド部との間に介在する弾性部とを有する。このように構成された車両用のプロテクタ構造によれば、プロテクタをアクティブダンパとして機能させることが可能となる。これにより、電動機で発生する振動をより効果的に減衰させることができる。

また好ましくは、プロテクタは、鉛直方向の下側に傾斜しながら延在する傾斜部を有する。傾斜部と電動機との間に空間が形成されている。このように構成された車両用のプロテクタ構造によれば、プロテクタを設けることによって、傾斜部と電動機との間に形成される空間に運搬用の治具を挿入することが可能となる。これにより、プロテクタの有用性をさらに向上させることができる。

また好ましくは、プロテクタと電動機との間に配線が配索されている。このように構成された車両用のプロテクタ構造によれば、プロテクタを設けることによって、配線の保護を図ることができる。これにより、プロテクタの有用性をさらに向上させることができる。

また好ましくは、配線は、プロテクタと電動機との間に挟持されている。このように構成された車両用のプロテクタ構造によれば、さらに、配線をその配線が配索される経路上に固定することができる。

また好ましくは、プロテクタは、電動機に接続される配線と一体に設けられている。このように構成された車両用のプロテクタ構造によれば、電動機の組み付け時、プロテクタを電動機に固定する工程と同時に、配線を電動機に接続することができる。これにより、電動機の組み付け時の作業性を向上させることができる。

以上説明したように、この発明に従えば、有用性の向上が図られた車両用のプロテクタ構造を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、この発明の実施の形態１における車両用のプロテクタ構造が適用された車両のエンジンルーム内を示す平面図である。図中に示す車両は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、充放電可能な２次電池（バッテリ）から電力供給されるモータとを動力源とするハイブリッド車両である。

図１を参照して、車両のエンジンルーム５３には、エンジン５６が搭載されている。エンジンルーム５３は、車両前方のフロントバンパ５２とカウルボード５１との間に形成されている。カウルボード５１は、エンジンルーム５３と車両室内５４との間を区画している。エンジンルーム５３は、車両前方に限定されず、たとえば車両後方に形成されても良い。

エンジンルーム５３には、さらに、エンジン５６に接続されるトランスアクスル２１と、インバータ１２とが収容されている。インバータ１２は、車両ボディに隣接して配置されている。本実施の形態では、インバータ１２は、車両ボディの左前方に隣接して配置されている。トランスアクスル２１は、インバータ１２に対して車両ボディの反対側に配置されている。インバータ１２とトランスアクスル２１とは、互いに隣り合って配置されている。

トランスアクスル２１は、モータジェネレータと、エンジン・モータ駆動、ジェネレータによる発電などの切り替えを行なう動力分割機構と、動力分割機構から伝達された動力を減速する減速機構部と、減速機構部からの動力をフロント左右のタイヤに分配するディファレンシャルとを含んで構成されている。モータジェネレータは、モータとして機能する場合に、エンジンの出力を補助し、駆動力を高める働きをしたり、減速時には、回生ブレーキによる発電を行なう。また、モータジェネレータは、ジェネレータとして機能する場合に、エンジンの出力によって発電を行なったり、エンジン始動時には、スタータの役割を果たす。本実施の形態では、トランスアクスル２１が、コイルに流れる電流と磁界との相互作用によって回転力を発生する機械である電動機として設けられている。

図２は、図１中の矢印ＩＩに示す方向から見たトランスアクスルを示す側面図である。図１および図２を参照して、トランスアクスル２１は、ケース体２８を有する。ケース体２８は、モータジェネレータを収納するモータ収納部２２と、端子台を収納する端子台収納部２３とから構成されている。

インバータ１２は、モータジェネレータに電気的に接続されている。インバータ１２は、バッテリからの直流電流をモータ駆動用の交流電流に変換したり、回生ブレーキによりモータジェネレータで発電された交流電流をバッテリに充電するための直流電流に変換したりする。端子台は、モータジェネレータを構成するステータから延びるＵ相ケーブル、Ｖ相ケーブルおよびＷ相ケーブルと、インバータ１２から延びるパワーケーブル４１とを中継する。

ケース体２８は、金属から形成されている。ケース体２８は、たとえばアルミニウムから形成されている。モータ収納部２２と端子台収納部２３とは、一体に成形されている。端子台収納部２３は、モータ収納部２２の表面から突出するように設けられている。本実施の形態では、端子台収納部２３は、モータ収納部２２の頂面２２ａから鉛直方向の上側に突出するように設けられている。モータ収納部２２におけるケース体２８の容積は、端子台収納部２３におけるケース体２８の容積よりも大きい。モータ収納部２２におけるトランスアクスル２１の重量は、端子台収納部２３におけるトランスアクスル２１の重量よりも大きい。端子台収納部２３には、端子台を収納する空間を塞ぐように蓋体２４が取り付けられている。

このような形状を備えるトランスアクスル２１においては、モータ収納部２２よりも端子台収納部２３で振動が発生し易い構成となっている。トランスアクスル２１は、相対的に振動が発生し易い第１の部分としての端子台収納部２３と、相対的に振動が発生し難い第２の部分としてのモータ収納部２２とを有する。

図３は、図１中の矢印ＩＩＩに示す方向から見たトランスアクスルを示す正面図である。図１から図３を参照して、トランスアクスル２１には、プロテクタ３１が固定されている。本実施の形態では、プロテクタ３１が端子台収納部２３に固定されている。プロテクタ３１は、ボルト２６によって蓋体２４に固定されている。

プロテクタ３１は、ガイド部３２と弾性部３３とから構成されている。ガイド部３２は、金属から形成されている。ガイド部３２は、たとえば鋳鉄から形成されている。ガイド部３２は、たとえば０．５ｋｇ以上の重量を有する。ガイド部３２は、蓋体２４上の位置から鉛直方向の下側に折れ曲がった形状を有する。ガイド部３２は、鉛直方向の下側に傾斜しながら延びる傾斜部３２ｄを有する。傾斜部３２ｄは、端子台収納部２３とインバータ１２との間を遮るように設けられている。

傾斜部３２ｄとトランスアクスル２１との間には空間が形成されている。本実施の形態では、傾斜部３２ｄと、モータ収納部２２の頂面２２ａとの間に空間が形成されている。その空間は、端子台収納部２３に隣接して形成されている。このような構成により、トランスアクスル２１の組み付け時やメンテナンス時には、ロープを傾斜部３２ｄに係止させ、トランスアクスル２１の運搬を行なうことができる。これにより、ロープを係止させるフックを別途設ける必要がなくなり、トランスアクスル２１の構造を簡易にできる。

弾性部３３は、ガイド部３２とトランスアクスル２１との間に介在する。弾性部３３は、ガイド部３２と一体に設けられている。弾性部３３は、ガイド部３２と別に設けられても良い。弾性部３３は、トランスアクスル２１に接触して設けられている。ガイド部３２は、トランスアクスル２１と非接触となるように設けられている。弾性部３３は、弾性を有する材料から形成されている。弾性部３３は、ゴム部材から形成されている。弾性部３３は、たとえばシリコンゴムから形成されている。シリコンゴムは、耐寒性に優れ、低温でも物性を維持することが可能なため、弾性部３３を形成する材料として好ましい。

車両が、電柱などの細い構造物に側面衝突した場合、インバータ１２がトランスアクスル２１の端子台収納部２３に向けて移動するおそれが生じる。本実施の形態ではこのような場合に、傾斜部３２ｄによってインバータ１２が鉛直方向の上側に案内され、インバータ１２の進行方向が端子台収納部２３に向かう方向からずれる。これにより、インバータ１２と端子台収納部２３との衝突が回避される。

一方、ガイド部３２は、弾性部３３によってトランスアクスル２１に対して弾性支持された状態で設けられている。このため、ガイド部３２は、トランスアクスル２１とは別の新たなバネ・マス系を構成し、プロテクタ３１がアクティブダンパとして機能することが可能となる。この場合、ガイド部３２が振動することによって、トランスアクスル２１の振動系は、共振周波数の振幅を減少させる。

特に本実施の形態では、振動の発生し易い端子台収納部２３に、アクティブダンパとして機能するプロテクタ３１が設けられているため、トランスアクスル２１で発生する振動をより効果的に減衰させることができる。

この発明の実施の形態における車両用のプロテクタ構造は、車両上に搭載された電動機としてのトランスアクスル２１と、トランスアクスル２１と隣り合って配置されたインバータ１２と、トランスアクスル２１に固定され、車両衝突時に移動するインバータ１２の進行方向をトランスアクスル２１に向かう方向からずらすプロテクタ３１とを備える。プロテクタ３１は、トランスアクスル２１で発生する振動を打ち消す減衰機能を有する。

このように構成された、この発明の実施の形態における車両用のプロテクタ構造によれば、プロテクタ３１を設けることによって、車両衝突時にインバータ１２およびトランスアクスル２１の保護を図ることができる。

一方、トランスアクスル２１の内部では、ギヤの噛み合いの強制力に起因して、そのギヤを支持するベアリングが振動する。これにより、ケース体２８が振動し、放射音やトランスアクスル２１のマウントの振動を通じて、車両内に異音を発生させる。これに対して、本実施の形態では、プロテクタ３１をアクティブダンパとして機能させ、ケース体２８の振動を減衰させることができる。これにより、車両のＮＶ性能を向上させることができる。

このように本実施の形態では、プロテクタ３１は保護部材としての機能以外に振動を打ち消す減衰機能も備えるため、プロテクタ３１の有用性を向上させることができる。

図４は、図３中の車両用のプロテクタ構造の第１の変形例を示す正面図である。図４を参照して、図中には、コネクタ４２を介して端子台収納部２３に接続されるパワーケーブル４１が示されている。

本変形例では、プロテクタ３１とトランスアクスル２１との間にワイヤーハーネス４６が配索されている。ワイヤーハーネス４６は、傾斜部３２ｄの直下に配索されている。ワイヤーハーネス４６は、傾斜部３２ｄとコネクタ４２との間に挟持されている。ワイヤーハーネス４６は、たとえば、モータジェネレータから延出するモータの回転検出用の配線である。なお、ワイヤーハーネス４６は、トランスアクスル２１やインバータ１２に接続される配線に限定されない。

このような構成により、プロテクタ３１を設けることによって、ワイヤーハーネス４６を泥等の飛来物から保護し、ワイヤーハーネス４６の損傷を防止できる。また、ワイヤーハーネス４６を固定するための部品を新たに設ける必要がなくなる。このため、プロテクタ３１の有用性をさらに向上させることができる。

図５は、図３中の車両用のプロテクタ構造の第２の変形例を示す正面図である。図５を参照して、本変形例では、プロテクタ３１とパワーケーブル４１とが一体に設けられている。パワーケーブル４１は、たとえば接着剤によってガイド部３２の傾斜部３２ｄに固定されている。

このような構成により、トランスアクスル２１の組み付け時に、プロテクタ３１を蓋体２４に取り付ける作業と同時に、パワーケーブル４１を端子台収納部２３に接続することができる。これにより、トランスアクスル２１の組み付け時の作業性を向上させることができる。

続いて、図３中の本実施の形態における車両用のプロテクタ構造で得られる効果を確認するため実施した実施例について説明を行なう。本実施例では、トランスアクスル２１の周辺の複数箇所にマイクを設け、ギヤノイズの各周波数における音圧を測定した。また、比較のため、プロテクタ３１に弾性部３３を設けなかった場合についても音圧の測定を行なった。

図６は、本実施例において、ギヤノイズの周波数と音圧との関係を示すグラフである。図６を参照して、縦軸には、複数箇所で測定された音圧の合計値が示されている。実線１００は、本実施例の測定結果であり、実線２００は、比較例の測定結果である。実線１００と実線２００を比較して分かるように、プロテクタ３１をアクティブダンパとして機能させることによって、音圧のピーク値を低減させることができた。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１における車両用のプロテクタ構造が適用された車両のエンジンルーム内を示す平面図である。 図１中の矢印ＩＩに示す方向から見たトランスアクスルを示す側面図である。 図１中の矢印ＩＩＩに示す方向から見たトランスアクスルを示す正面図である。 図３中の車両用のプロテクタ構造の第１の変形例を示す正面図である。 図３中の車両用のプロテクタ構造の第２の変形例を示す正面図である。 実施例において、ギヤノイズの周波数と音圧との関係を示すグラフである。

符号の説明

１２ インバータ、２１ トランスアクスル、３１ プロテクタ、３２ ガイド部、３２ｄ 傾斜部、３３ 弾性部、４１ パワーケーブル、４６ ワイヤーハーネス。

Claims (6)

1. 車両上に搭載された電動機と、
   前記電動機と隣り合って配置されたインバータと、
   前記電動機に固定され、車両衝突時に移動する前記インバータの進行方向を前記電動機に向かう方向からずらすプロテクタとを備え、
   前記プロテクタは、前記電動機で発生する振動を打ち消す減衰機能を有する、車両用のプロテクタ構造。
2. 前記プロテクタは、車両衝突時に前記インバータと接触して前記インバータの進行方向を変化させるガイド部と、前記電動機と前記ガイド部との間に介在する弾性部とを有する、請求項１に記載の車両用のプロテクタ構造。
3. 前記プロテクタは、鉛直方向の下側に傾斜しながら延在する傾斜部を有し、
   前記傾斜部と前記電動機との間に空間が形成されている、請求項１または２に記載の車両用のプロテクタ構造。
4. 前記プロテクタと前記電動機との間に配線が配索されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用のプロテクタ構造。
5. 前記配線は、前記プロテクタと前記電動機との間に挟持されている、請求項４に記載の車両用のプロテクタ構造。
6. 前記プロテクタは、前記電動機に接続される配線と一体に設けられている、請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用のプロテクタ構造。

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