JP6399398B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、車両に取り付けられる電動圧縮機に関する。

従来より、自動車などの車両に搭載され、その車両内の空調に使用される電動圧縮機が知られている。例えば特許文献１に記載されているように、電動圧縮機は、モータと、モータによって駆動される圧縮部と、モータを駆動するインバータ部（インバータ回路基板）と、これらを収容するハウジングとを有する。

また、電動圧縮機のハウジングには、電動圧縮機を車両に取り付けるための複数の取り付け脚部が設けられている。例えば、特許文献１に記載されている電動圧縮機は、３つの取り付け脚部を備える。２つの取り付け脚部は、モータと圧縮部とが収容された内部空間に対向するようにハウジングの外側に一体的に設けられている。残りの１つの取り付け脚部は、インバータ回路基板が収容された内部空間を閉じるカバーに一体的に設けられている。取り付け脚部それぞれは、ボルトの軸部が通過する貫通穴を備える。取り付け脚部がボルトを介して車両に固定されることにより、電動圧縮機が車両の所定の位置、例えばエンジンに取り付けられる。

特開２００９−１５０２３６号公報

ところで、衝突するなどして車両に大きな衝撃が加わると、電動圧縮機の取り付け脚部の根元近傍が破損することがある。それにより、その取り付け脚部近傍のハウジングの部分も破損し（例えば穴があき）、ハウジング内に収容されているモータ等が外部に露出する可能性がある。例えば、特許文献１に記載されているような電動圧縮機の場合、取り付け脚部が設けられているカバーが破損し、高電流が流れている状態のインバータ回路基板が外部に露出する可能性がある。

取り付け脚部の根元近傍の破損によって電動圧縮機内のインバータ回路基板が外部に露出しないように、取り付け脚部をインバータ回路基板から遠いハウジング上の位置に設けることが考えられる。例えば、インバータ回路基板を収容する内部空間を閉じるカバー以外に、取り付け脚部を設けることが考えられる。しかし、この場合、取り付け脚部のレイアウト（すなわち取り付け脚部を設ける電動圧縮機上の位置）が制限される。その結果として、車両上の電動圧縮機の取り付け位置および取り付け時の電動圧縮機の姿勢も制限される。

そこで、本発明は、車両に対して電動圧縮機を取り付けるための取り付け脚部のレイアウトを制限することなく、車両に大きな衝撃が加わることによって電動圧縮機が破損したときにおける該電動圧縮機内のインバータ部の露出を抑制することを課題とする。

上述の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
車両に取り付けられる電動圧縮機であって、
モータと、
モータに駆動される圧縮部と、
モータを駆動するインバータ部と、
モータ、圧縮部、およびインバータ部を収容するハウジングと、
ハウジングに取り付けられ、インバータ部が収容された空間を閉じるカバーと、
ハウジングに設けられ、車両に固定される第１の取り付け脚部と、
カバーに設けられ、車両に固定される第２の取り付け脚部と、を有し、
第２の取り付け脚部が、第１の取り付け脚部に比べて応力が集中する応力集中部を備えるとともに、
第２の取り付け脚部が、カバーとは別体であって、車両に固定される車両固定部と、車両固定部から延在してカバーに固定されるカバー固定部とを備え、
車両固定部とカバー固定部との間の段差状の接続部が、応力集中部として機能する、電動圧縮機が提供される。

本発明によれば、車両に対して電動圧縮機を取り付けるための取り付け脚部のレイアウトを制限することなく、車両に大きな衝撃が加わることによって電動圧縮機が破損したときにおける該電動圧縮機内のインバータ部の露出を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る電動圧縮機の断面図 本発明の実施の形態２に係る電動圧縮機の外観を示す斜視図 取り付け脚部がカバーから取り外された状態の図２に示す電動圧縮機の斜視図

本発明の一態様によれば、
車両に取り付けられる電動圧縮機であって、
モータと、
モータに駆動される圧縮部と、
モータを駆動するインバータ部と、
モータ、圧縮部、およびインバータ部を収容するハウジングと、
ハウジングに取り付けられ、インバータ部が収容された空間を閉じるカバーと、
ハウジングに設けられ、車両に固定される第１の取り付け脚部と、
カバーに設けられ、車両に固定される第２の取り付け脚部と、を有し、
第２の取り付け脚部が、第１の取り付け脚部に比べて応力が集中する応力集中部を備えるとともに、
第２の取り付け脚部が、カバーとは別体であって、車両に固定される車両固定部と、車両固定部から延在してカバーに固定されるカバー固定部とを備え、
車両固定部とカバー固定部との間の段差状の接続部が、応力集中部として機能する、電動圧縮機が提供される。

本発明の一態様によれば、車両に対して電動圧縮機を取り付けるための取り付け脚部のレイアウトを制限することなく、車両に大きな衝撃が加わることによって電動圧縮機が破損したときにおける該電動圧縮機内のインバータ部の露出を抑制することができる。すなわち、カバーに取り付け脚部が設けられていても、車両に大きな衝撃が加わったとき、その取り付け脚部の応力集中部が優先的に破損することにより、カバーの破損を抑制することができる。

第２の取り付け脚部が、カバーとは一体であって、車両に固定される車両固定部と、車両固定部から延在してカバーに接続し、応力集中部として機能するくびれ部とを備えてもよい。車両に大きな衝撃が加わったとき、第２の取り付け脚部のくびれ部が優先的に破損することにより、カバーの破損を抑制することができる。

第２の取り付け脚部が、カバーとは別体であって、車両に固定される車両固定部と、車両固定部から延在してカバーに固定されるカバー固定部とを備え、その車両固定部とカバー固定部との間の段差状の接続部が応力集中部として機能してもよい。車両に大きな衝撃が加わったとき、第２の取り付け脚部における車両固定部とカバー固定部との間の接続部が優先的に破損することにより、カバーの破損を抑制することができる。

第２の取り付け脚部のカバー固定部が、車両の前後方向に対して交差する方向に車両固定部から延在してもよい。これにより、例えば走行中の車両が構造物に衝突したときに、車両固定部とカバー固定部との間の接続部にせん断応力が発生する。それにより、車両固定部とカバー固定部との間の接続部が優先的に破損しやすくなる。

カバーが該カバーの外面から突出するボス部を備え、且つ、第２の取り付け脚部のカバー固定部がボス部の先端に取り付けられる場合、カバーの外面との接続部におけるボス部の断面積が、第２の取り付け部の車両固定部との接続部におけるカバー固定部の断面積に比べて大きくするのが好ましい。これにより、カバーの外面とボス部との間の接続部の破損を抑制しつつ、第２の取り付け部の車両固定部とカバー固定部との間の接続部が優先的に破損する。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動圧縮機の断面図である。なお、本明細書において、Ｘ軸方向は電動圧縮機が取り付けられる車両（例えば自動車）の幅方向であって、Ｙ軸方向は車両の前後方向であって、Ｚ軸方向は車両の高さ方向である。

図１に示すように、本実施の形態１に係る電動圧縮機１０は、モータ１２と、モータ１２に駆動されて圧縮仕事を実行する圧縮部１４と、モータ１２を駆動するインバータ部１６とを有する。モータ１２の回転中心線Ｃの延在方向（車両の幅方向：Ｘ軸方向）に、モータ１２、圧縮部１４、およびインバータ部１６が並んでいる。

モータ１２は、回転シャフト１２ａと、回転シャフト１２ａに設けられたロータ１２ｂと、ロータ１２ｂの外側に設けられたステータ１２ｃとを有する。

圧縮部１４は、固定スクロール１４ａと、固定スクロール１４ａとの間に圧縮室１４ｂを形成する可動スクロール１４ｃとを有する。可動スクロール１４ｃは、モータ１２の回転シャフト１２ａに取り付けられている。それにより、可動スクロール１４ｃは、モータ１２によって回転駆動される。

インバータ部１６は、インバータ回路が形成された基板であって、モータ１２のステータ１２ｃに交流を供給する。

電動圧縮機１０はまた、モータ１２、圧縮部１４、およびインバータ部１６を収容するハウジング１８を有する。ハウジング１８は、モータ１２と圧縮部１４とを収容する第１の内部空間１８ａと、インバータ部１６を収容する第２の内部空間１８ｂとを有する。さらに、インバータ部１６が収容された第２の内部空間１８ｂを閉じるカバー２０が、ハウジング１８に取り付けられている。

電動圧縮機１０を車両に取り付けるために、複数の取り付け脚部１８ｃ、１８ｄ、２０ａが電動圧縮機１０に設けられている。本実施の形態１の場合、電動圧縮機１０は、３つの取り付け脚部を有する。

２つの取り付け脚部１８ｃ、１８ｄは、ハウジング１８の外周面１８ｅに設けられている。本実施の形態１の場合、２つの取り付け脚部１８ｃ、１８ｄは、車両の高さ方向（Ｚ軸方向）にハウジング１８内の圧縮部１４に対向するように、ハウジング１８の外周面１８ｅに一体的に設けられている。

一方、残りの１つの取り付け脚部２０ａは、インバータ部１６が収容された第２の内部空間１８ｂを閉じるカバー２０の外面２０ｂに一体的に設けられている。

複数の取り付け脚部１８ｃ、１８ｄ、２０ａは、ボルト２２の軸部が通過可能な貫通穴１８ｆ、１８ｇ、２０ｃを備える。本実施の形態１の場合、貫通穴１８ｆ、１８ｇ、２０ｃは、車両の前後方向（Ｙ軸方向）に延在する。すなわち、電動圧縮機１０は、取り付け脚部１８ｃ、１８ｄ、２０ａの貫通穴１８ｆ、１８ｇ、２０ｃを通過するボルト２２により、車両の前後方向に該車両の所定の位置、例えばエンジン（図示せず）に取り付けられる。

カバー２０に一体的に設けられている取り付け脚部２０ａは、応力集中部として機能するくびれ部２０ｄを備える。

ここで言う「応力集中部」は、電動圧縮機１０が取り付けられた車両に大きな衝撃が加わったとき、電動圧縮機１０の他の部分の破損を抑制するために、衝撃由来の応力（せん断応力、圧縮応力など）が他の部分に比べて集中することによって優先的に破損する部分を言う。

例えば、走行中の車両が他の車両や構造物に衝突した場合、あるいは停止中に他の車両に衝突された場合、車両に大きな衝撃が加わる。この大きな衝撃によって電動圧縮機１０（そのハウジング１８）に大きな慣性力が作用し、取り付け脚部２０ａにくびれ部２０ｄなどの応力集中部が存在しない場合には、取り付け脚部２０ａの根元近傍（カバー２０との接続部）が破損する可能性がある。その結果として、カバー２０が破損し（例えばカバー２０に穴があき）、高電流が流れている状態のインバータ部１６が外部に露出する可能性がある。

そこで、カバー２０の破損を抑制するために、取り付け脚部２０ａは、衝撃由来の応力が集中することによって優先的に破損するくびれ部２０ｄを備える。

本実施の形態１の場合、取り付け脚部２０ａは、車両の前後方向（Ｙ軸方向）に延在し、ボルト２２の軸部が通過する貫通穴２０ｃを備え、そのボルト２２によって車両に固定される車両固定部２０ｅを備える。くびれ部２０ｄは、車両固定部２０ｅから車両の前後方向と交差する方向（本実施の形態１の場合、直交方向（Ｘ軸方向））に延在してカバー２０に接続する。

例えば走行中の車両が構造物に衝突すると、車両の前後方向（Ｙ軸方向）の衝撃力が該車両に加わる。それにより、電動圧縮機１０（そのハウジング１８）に車両の前後方向の慣性力が作用する。その慣性力により、車両の前後方向と交差する方向（Ｘ軸方向）に延在しているくびれ部２０ｄにせん断応力が発生する。そのせん断応力により、車両固定部２０ｅがボルト２２によって車両に固定された状態且つくびれ部２０ｄの少なくとも一部がカバー２０に一体的に残る状態で、くびれ部２０ｄが破断する。このようにくびれ部２０ｄが優先的に破断することにより、インバータ部１６が外部に露出するようなカバー２０の破損が抑制される。

取り付け脚部２０ａにおいてくびれ部２０ｄに応力が集中する理由は、このくびれ部２０ｄが、電動圧縮機１０に慣性力が作用したときにハウジング１８から取り付け脚部２０ａを介して車両に伝わる力（応力）の伝達経路において断面積が急激に減少する部分であるからである。

なお、当然ながら、くびれ部２０ｄは、通常の運転時に生じる衝撃、例えば急ブレーキなどによって生じて電動圧縮機１０に作用する慣性力によっては破損しない強度を備えている。

また、副次的な効果として、車両に大きな衝撃が加わったときに取り付け脚部２０ａのくびれ部２０ｄが優先的に破損することにより、残りの取り付け脚部１８ｃ、１８ｄ（その根元）の破損が抑制される。その結果、ハウジング１８内のモータ１２や圧縮部１４の外部への露出が抑制される。

本実施の形態１によれば、車両に対して電動圧縮機１０を取り付けるための取り付け脚部１８ｃ、１８ｄ、２０ａのレイアウトを制限することなく、車両に大きな衝撃が加わることによって電動圧縮機１０が破損したときにおける電動圧縮機１０内のインバータ部１６の露出を抑制することができる。

具体的には、カバー２０に一体的に設けられた取り付け脚部２０ａは、衝突するなどして車両に大きな衝撃が加わったときに、カバー２０に比べて優先的に破損することができる。そのため、カバー２０に取り付け脚部２０ａを一体的に設けることができる。すなわち、取り付け脚部２０ａを、カバー２０の破損を抑制するために、カバー２０以外のハウジング１８の部分に一体的に設ける必要がなくなる。その結果として、複数の取り付け脚部１８ｃ、１８ｄ、２０ａのレイアウトの自由度が向上し、それにより、車両上の電動圧縮機１０の取り付け位置および取り付け時の電動圧縮機１０の姿勢の自由度も向上する（カバー２０に取り付け脚部２０ａを設けることができない場合に比べて）。

（実施の形態２）
本実施の形態２と上述の実施の形態１との実質的な相違点は、カバーに設けられる取り付け脚部が該カバーとは別体である点である。その他の点については、実質的には同一である。したがって、この実質的な相違点を中心に本実施の形態２について説明する。

図２は、本実施の形態２に係る電動圧縮機１１０の外観を示す斜視図である。図２に示すように、カバー１２０の外面１２０ａに、カバー１２０とは別体である取り付け脚部１３０が設けられている。なお、ハウジング１１８には、取り付け脚部１１８ａ、１１８ｂが一体的に設けられている。

図３は、取り付け脚部１３０がカバー１２０から取り外された状態の電動圧縮機１１０を示している。

図２および図３に示すように、取り付け脚部１３０は、車両に固定される車両固定部１３０ａと、車両固定部１３０ａから延在してカバー１２０に固定される片持ち梁状のカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄとを備える。

本実施の形態１の場合、取り付け脚部１３０の車両固定部１３０ａは、車両に対して電動圧縮機１１０を固定するためのボルトの軸部（図示せず）が通過する貫通穴１３０ｅを備える。車両固定部１３０ａの貫通穴１３０ｅは、車両の前後方向（Ｙ軸方向）に延在している。

同様に、ハウジング１１８に一体的に設けられている取り付け脚部１１８ａ、１１８ｂも、車両の前後方向（Ｙ軸方向）に延在し、車両に対して電動圧縮機１１０を固定するためのボルトの軸部（図示せず）が通過する貫通穴１１８ｃ、１１８ｄを備える。

このような複数の取り付け脚部１１８ａ、１１８ｂ、１３０により、電動圧縮機１１０は、車両の前後方向（Ｙ軸方向）に車両の所定の位置に取り付けられる。

本実施の形態２の場合、取り付け脚部１３０は、３つのカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄを備える。カバー固定部１３０ｂは、車両固定部１３０ａから上方に向かって延在する。残りのカバー固定部１３０ｃ、１３０ｄは、車両の前後方向（Ｙ軸方向）に並び、車両固定部１３０ａから下方に向かって延在する。

取り付け脚部１３０の３つのカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄそれぞれは、図３に示すように、カバー１２０の外面１２０ａから突出する対応するボス部１２０ｂ〜１２０ｄの先端に固定される。

具体的には、取り付け脚部１３０の３つのカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄには、車両の幅方向（Ｘ軸方向）に延在する貫通穴１３０ｆ〜１３０ｈが形成されている。一方、カバー１２０のボス部１２０ｂ〜１２０ｄの頂面には、車両の幅方向に延在するめねじ穴１２０ｅ〜１２０ｇが形成されている。３つのカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄの貫通穴１３０ｆ〜１３０ｈを通過したボルト（図示せず）がボス部１２０ｂ〜１２０ｄのめねじ穴１２０ｅ〜１２０ｇに係合することにより、取り付け脚部１３０がカバー１２０に取り付けられる。

本実施の形態２の場合、取り付け脚部１３０において、車両固定部１３０ａとカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄそれぞれとの間の段差状の接続部が応力集中部として機能する。

なお、衝突するなどして車両に大きな衝撃が加わったときにカバー１２０の破損を抑制するためには、車両固定部１３０ａとカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄそれぞれとの間の接続部の少なくとも１つが破損する必要ある。すなわち、車両に大きな衝撃が加わったときに、カバー１２０の外面１２０ａとボス部１２０ｂ〜１２０ｄそれぞれとの間の接続部が破損しないようにする必要がある。

そのために、カバー１２０の外面１２０ａとの接続部におけるボス部１２０ｂ〜１２０ｄの断面積が、取り付け脚部１３０の車両固定部１３０ａとの接続部におけるカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄの断面積に比べて大きくされている。

説明すると、カバー１２０のボス部１２０ｂ〜１２０ｄと取り付け脚部１３０のカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄはボルト（図示せず）によって一体化されている。そのため、車両に大きな衝撃が加わると、カバー１２０の外面１２０ａとボス部１２０ｂ〜１２０ｄとの間の接続部に応力が集中する可能性がある。

カバー１２０の外面１２０ａとボス部１２０ｂ〜１２０ｄとの間の接続部への応力集中を抑制するために、カバー１２０の外面１２０ａとの接続部におけるボス部１２０ｂ〜１２０ｄの断面積が、取り付け脚部１３０の車両固定部１３０ａとの接続部におけるカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄの断面積に比べて大きくされている。これにより、車両に大きな衝撃が加わったとき、取り付け脚部１３０における車両固定部１３０ａとカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄとの間の接続部に、優先的に応力が集中する。そして、その結果として、カバー１２０の外面１２０ａとボス部１２０ｂ〜１２０ｄとの間の接続部の破損を抑制しつつ、取り付け脚部１３０の車両固定部１３０ａとカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄとの間の接続部が優先的に破損する。

例えば走行中の車両が構造物に衝突すると、車両の前後方向（Ｙ軸方向）の衝撃力が該車両に加わる。すなわち、電動圧縮機１１０のハウジング１１８に車両の前後方向の慣性力が作用する。その慣性力により、車両の前後方向と交差する方向（Ｘ軸方向）に延在しているカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄと車両固定部１３０ａとの間の接続部にせん断応力が発生する。そのせん断応力により、車両固定部１３０ａがボルトによって車両に固定された状態且つカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄの少なくとも一部がカバー１２０に残る状態で、取り付け脚部１３０が破断する。このように取り付け脚部１３０が優先的に破断することにより、インバータ部が外部に露出するようなカバー１２０の破損が抑制される。

本実施の形態２によれば、車両に対して電動圧縮機１１０を取り付けるための取り付け脚部１１８ａ、１１８ｂ、１３０のレイアウトを制限することなく、車両に大きな衝撃が加わることによって電動圧縮機１１０が破損したときにおける電動圧縮機１１０内のインバータ部の露出を抑制することができる。

以上、上述の実施の形態１および２を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施の形態１および２に限定されない。

例えば、上述の実施の形態１および２の場合、車両に大きな衝撃が加わったとき、取り付け脚部２０ａのくびれ部２０ｄ、または、取り付け脚部１３０の車両固定部１３０ａとカバー固定部１３０ｂ〜１３０ｄとの間の接続部がせん断応力によって破損する。すなわち、取り付け脚部が、せん断力によって破損するくびれ状または段差状の応力集中部を備えている。しかし、本発明の実施の形態は、これに限らない。例えば、車両に大きな衝撃が加わったとき（それによって電動圧縮機のハウジングに大きな慣性力が作用したとき）、圧縮応力が集中して座屈することによって破損する応力集中部であってもよい。

また、上述の実施の形態１および２の場合、応力集中部は、くびれ部２０ｄや車両固定部１３０ａとカバー固定部１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄとの間の段差状の接合部であったが、本発明はこれに限らない。

広義には、取り付け脚部の応力集中部は、車両に大きな衝撃が加わって電動圧縮機に大きな慣性力が作用したときに、電動圧縮機の他の部分に比べて応力が集中する部分である。具体的には、応力集中部は、車両に大きな衝撃が加わって電動圧縮機に大きな慣性力が作用したときに該電動圧縮機から取り付け脚部を介して車両に伝わる力（圧縮力、引っ張り力、ねじり力、せん断力などの応力）の伝達経路において、その伝達経路と交差する断面積が大きく変化する部分である。応力集中部の形態として、例えば、くびれ、段差、切欠きなどが挙げられる。

本発明は、車両に搭載され、インバータ部を有する電動圧縮機であれば適用可能である。

１０ 電動圧縮機
１２ モータ
１４ 圧縮部
１６ インバータ部
１８ ハウジング
１８ｃ 取り付け脚部（第１の取り付け脚部）
２０ カバー
２０ａ 取り付け脚部（第２の取り付け脚部）
２０ｄ くびれ部
２０ｅ 車両固定部
１１０ 電動圧縮機
１１８ ハウジング
１２０ カバー
１２０ａ 外面
１２０ｂ ボス部
１２０ｃ ボス部
１２０ｄ ボス部
１３０ 取り付け脚部（第２の取り付け脚部）
１３０ａ 車両固定部
１３０ｂ カバー固定部
１３０ｃ カバー固定部
１３０ｄ カバー固定部

Claims (3)

1. 車両に取り付けられる電動圧縮機であって、
   モータと、
   モータに駆動される圧縮部と、
   モータを駆動するインバータ部と、
   モータ、圧縮部、およびインバータ部を収容するハウジングと、
   ハウジングに取り付けられ、インバータ部が収容された空間を閉じるカバーと、
   ハウジングに設けられ、車両に固定される第１の取り付け脚部と、
   カバーに設けられ、車両に固定される第２の取り付け脚部と、を有し、
   第２の取り付け脚部が、第１の取り付け脚部に比べて応力が集中する応力集中部を備えるとともに、
   第２の取り付け脚部が、カバーとは別体であって、車両に固定される車両固定部と、車両固定部から延在してカバーに固定されるカバー固定部とを備え、
   車両固定部とカバー固定部との間の段差状の接続部が、応力集中部として機能する、電動圧縮機。
2. 第２の取り付け脚部のカバー固定部が、車両の前後方向に対して交差する方向に車両固定部から延在している、請求項１に記載の電動圧縮機。
3. カバーが、カバーの外面から突出するボス部を備え、
   第２の取り付け脚部のカバー固定部が、ボス部の先端に取り付けられ、
   カバーの外面との接続部におけるボス部の断面積が、第２の取り付け部の車両固定部との接続部におけるカバー固定部の断面積に比べて大きい、請求項２に記載の電動圧縮機。

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