JP6870786B1

JP6870786B1 - モータ組立体の取付構造

Info

Publication number: JP6870786B1
Application number: JP2020559594A
Authority: JP
Inventors: 佑磨田中; 渡邉　和宏; 和宏渡邉
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2020-10-07
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2040-10-07
Also published as: CN114829175B; JPWO2021131225A1; CN114829175A

Abstract

電動車両用のモータ組立体の取付構造は、モータを収容する第１ハウジングと、モータの反負荷側において第１ハウジングに取り付けられ、強電部を含むモータの制御部品を収容する第２ハウジングと、を有するモータ組立体と、モータ組立体をモータの負荷側で電動車両の構造部品に固定する第１の固定部と、モータの反負荷側で第２ハウジングを構造部品に固定する第２の固定部と、を備える。第２ハウジングは、モータ組立体を構造部品に固定するためのマウント部と、車両衝突時に第２ハウジングが所定値以上の荷重を受けたときに破断して第２ハウジングからマウント部を離脱させる脆弱部と、を有する。

Description

本発明は、電動車両用のモータ組立体の取付構造に関する。

近年、環境負荷低減の観点から、ＥＶ，ＨＥＶ，ＰＨＥＶ，ＦＣＶ等のように動力源としてモータを搭載した電動車両の開発や普及が進んでいる。また、電動車両での衝突事故を想定して、車体とモータ等の取り付けを工夫することも種々提案されている。

例えば、特許文献１には、衝突事故のときに電動モータ等で構成されるパワーユニットとの衝突によるバッテリユニットの破壊を防ぐために、パワーユニットを支持する車両前後方向の２つのブラケットにそれぞれ脆弱部を形成する構成が開示されている。
また、特許文献２には、クロスバーに取り付けたモータの制御部品により衝突事故時にサイドメンバの変形が阻害されることを抑制するために、衝突荷重を受けると分離する分離部を有するブラケットで制御部品をクロスバーに取り付ける構成が開示されている。

特許第４８８８６５７号公報特許第５６５２６０４号公報

電動車両用のモータにおいては、車両の組立作業性の向上や省スペース化のために、モータと当該モータを制御するためのインバータ回路を一体化して１つのモジュールとすることも検討されている。この種のモジュール化されたモータ組立体において、強電部を含むインバータ回路は感電防止のためにハウジングで覆われるが、衝突事故時にも強電部の外部への露出を抑止できる構造が強く要望されている。

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであって、電動車両の衝突事故時にも強電部の外部への露出を抑止できるモータ組立体の取付構造を提供する。

本発明の一態様は、電動車両用のモータ組立体の取付構造であって、モータを収容する第１ハウジングと、モータの反負荷側において第１ハウジングに取り付けられ、強電部を含むモータの制御部品を収容する第２ハウジングと、を有するモータ組立体と、モータ組立体をモータの負荷側で電動車両の構造部品に固定する第１の固定部と、モータの反負荷側で第２ハウジングを構造部品に固定する第２の固定部と、を備える。第２ハウジングは、モータ組立体を構造部品に固定するためのマウント部と、車両衝突時に第２ハウジングが所定値以上の荷重を受けたときに破断して第２ハウジングからマウント部を離脱させる脆弱部と、を有する。第２ハウジングからマウント部が離脱された後、モータ組立体は第１の固定部で固定された片持ちの状態となる。

上記のモータ組立体の取付構造において、第２ハウジングは、開口が形成された本体部と、本体部の開口を覆う蓋部と、を有していてもよい。また、マウント部および脆弱部は、蓋部に設けられていてもよい。

上記のモータ組立体の取付構造において、脆弱部は、第２ハウジングの壁面に設けられた切り欠きまたはスリットであってもよい。
また、上記の第２ハウジングは、モータの回転軸と交差する方向に突出して形成されるとともに車両衝突時の衝突荷重を受けるプロテクタを有していてもよい。
また、上記の切り欠きまたは上記のスリットは、マウント部が設けられた壁面において、プロテクタの突出方向と交差する方向に延在するように形成されていてもよい。
また、上記のマウント部は、プロテクタよりもモータから離れた位置に配置されてもよい。

本発明の一態様のモータ組立体の取付構造によれば、電動車両の衝突事故時にも強電部の外部への露出を抑止できる。

第１実施形態のモータ組立体の一例を示す斜視図である。図１に示す回路ハウジングを部分拡大した斜視図である。第１実施形態におけるモータ組立体の取付構造の一例を示す正面図である。図３の平面図である。第２実施形態の回路ハウジングを部分拡大した側面図である。第２実施形態の回路ハウジングを部分拡大した斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。

また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は後述の回転軸ＡＸと平行な方向とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向であって、図３の紙面奥行方向に対応する。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向とＺ軸方向との両方と直交する方向であって、図３の上下方向に対応する。

＜第１実施形態＞
図１から図４を参照しつつ、第１実施形態におけるモータ組立体とその取付構造を説明する。
図１は、第１実施形態のモータ組立体の一例を示す斜視図である。図２は、図１に示す回路ハウジングを部分拡大した斜視図である。図３は、第１実施形態におけるモータ組立体の取付構造の一例を示す正面図である。図４は、図３の平面図である。

図１に示すモータ組立体１は、モータハウジング２と、回路ハウジング３とを備えている。モータハウジング２および回路ハウジング３は、例えばいずれも鋳造によって形成される。

モータハウジング２は、第１ハウジングの一例であって、コイルが巻回されたステータと、永久磁石が配置されたロータを備えるモータＭが収容される（図３、図４参照）。なお、図面において、必要に応じてモータＭの回転軸を符号ＡＸで示す。

図３、図４に示すように、モータ組立体１においてモータＭの負荷側（図３、図４の図中右側）には、モータＭのシャフトからの動力を伝達するギアなどを含む減速機４が取り付けられる。減速機４は、図３に示す上側および下側の２か所で車両側の構造部品５に固定される。モータ組立体１の負荷側における構造部品５との固定部を第１の固定部６とも称する。

一方、モータ組立体１においてモータＭの反負荷側（図３、図４の図中左側）には、回路ハウジング３がモータハウジング２に取り付けられている。回路ハウジング３は、第２ハウジングの一例であって、その内部にインバータ回路（不図示）を収容する。回路ハウジング３は、モータＭから離間する一面側が開口された箱体状の本体部１１と、本体部１１の開口を覆う蓋部１２を有する。

回路ハウジング３に収容されるインバータ回路は、外部電源（不図示）からの直流電圧を交流に変換してモータＭのコイルに供給する。例えば、回路ハウジング３には、ＩＧＢＴなどの高速スイッチング素子、ゲート基板、コンデンサ、放電抵抗および制御基板などのインバータ回路を構成する制御部品がそれぞれ収容される。なお、高速スイッチング素子およびゲート基板は、強電部の一例である。

また、回路ハウジング３の本体部１１には、モータＭの回転軸ＡＸと交差する方向（図中Ｘ方向）に突出して形成され、車両衝突時の衝突荷重を最初に受ける機能を担うプロテクタ１３が設けられている。特に限定するものではないが、例えば、モータ組立体１は、プロテクタ１３が電動車両の前側に臨む状態で電動車両に取り付けられる。

回路ハウジング３の蓋部１２は、反負荷側の方向に膨らんだ形状の凸部１４を有している。また、蓋部１２の凸部１４において図３中上側に臨む壁面１４ａには、モータＭの回転軸ＡＸおよびプロテクタ１３の突出方向と交差する方向（図中Ｙ方向）へ外向きに突出する突起状のマウント部１５が設けられている。マウント部１５は、ボルト孔１５ａが形成されている。マウント部１５は、その突出方向（図中Ｙ方向）において車両側の構造部品７に臨み、例えばマウント部１５のボルト孔１５ａにボルトを螺合することで、マウント部１５と車両側の構造部品７とが固定される。モータ組立体１の反負荷側におけるマウント部１５を介した構造部品７との固定部を第２の固定部８とも称する。

また、図１、図２に示すように、蓋部１２の凸部１４の壁面１４ａにおいてマウント部１５の近傍には、切り欠き１６が形成されている。例えば、切り欠き１６は、プロテクタ１３の突出方向（Ｘ方向）と交差するＺ方向に延在するように切り欠かれ、互いに対向するように凸部１４の壁面１４ａに一対形成されている。

切り欠き１６は、脆弱部の一例であって、モータ組立体１が衝突荷重を受けて蓋部１２に所定値以上の荷重がかかるときに、マウント部１５を蓋部１２との根元の部位で破断させやすくする機能を担う。マウント部１５が破断することで、構造部品７に固定されているマウント部１５を車両衝突時には蓋部１２から離脱させることができる。

また、切り欠き１６の形状、寸法および切り欠き１６の位置などの仕様は、蓋部１２の強度や、マウント部１５を破断させる設定荷重などの条件に応じて適宜設定することができる。例えば、車両にモータ組立体１を取り付けた状態で車両の衝突試験を行い、当該試験においてマウント部１５の破断が確認できた切り欠きの仕様が採用される。

第１実施形態のモータ取付構造は、モータハウジング２と回路ハウジング３を一体に備えるモータ組立体１と、モータＭの動力を受ける減速機４とを有する。モータ組立体１は、モータＭの負荷側では減速機４を介して車両側の構造部品５に固定される第１の固定部６を有し、モータＭの反負荷側では、回路ハウジング３に設けられたマウント部１５を介して車両側の構造部品７に固定される第２の固定部８を有する。そして、回路ハウジング３においてマウント部１５が設けられる壁面１４ａには、所定値以上の荷重を受けたときにマウント部１５の破断を促す切り欠き１６が形成されている。

通常時（非衝突時）において、モータ組立体１は反負荷側と負荷側の両側で車両側の構造部品５，７にそれぞれ固定される。そのため、第１実施形態のモータ取付構造は、重量のあるモータ組立体１を電動車両に安定して固定することができる。

一方、車両の衝突事故によりモータ組立体１が衝突荷重を受けたときには、モータ組立体１は以下のように変位する。なお、以下の説明では、プロテクタ１３の突出方向と対向する方向から、モータ組立体１のプロテクタ１３に衝突荷重が入力される場合を前提とする。

プロテクタ１３に衝突荷重が入力されると、モータ組立体１は、負荷側の第１の固定部６と反負荷側の第２の固定部８の間にあるプロテクタ１３の位置で、モータＭの回転軸ＡＸと交差する方向から大きな荷重を受けることになる。この状態では、両端固定された梁に偏芯荷重を負荷する場合と同様に、モータ組立体１を両側で支持している第１の固定部６と第２の固定部８がそれぞれ荷重を担う。

ここで、回路ハウジング３においてマウント部１５が設けられている蓋部１２の壁面１４ａには、所定値以上の荷重を受けたときにマウント部１５の破断を促す切り欠き１６が形成されている。そのため、モータ組立体１が衝突荷重を受けて蓋部１２に所定値以上の荷重がかかると、衝突荷重および構造部品７からの反力によるせん断応力が切り欠き１６に集中し、マウント部１５が蓋部１２との根元の部位で破断する。これにより、構造部品７に固定されているマウント部１５が車両衝突時に蓋部１２から離脱する。

マウント部１５の破断によりマウント部１５が蓋部１２から離脱すると、モータ組立体１の反負荷側の固定が解除され、モータ組立体１はＺ軸方向において第１の固定部６で固定された片持ちの状態となる。この状態では、片持ち梁に偏芯荷重を負荷する場合と同様に、モータ組立体１を支持している負荷側の第１の固定部６が荷重を担い、衝突荷重を受けるプロテクタ１３よりも反負荷側は自由端となる。つまり、反負荷側においてプロテクタ１３よりもモータＭから離れた位置にある蓋部１２は、マウント部１５の破断前と比べると荷重の負荷が非常に小さくなる。これにより、マウント部１５の破断後は蓋部１２が破損しにくくなるので、回路ハウジング３に収容されるインバータ回路の強電部が衝突事故時に蓋部１２の破損によって外部に露出することを抑止できる。

＜第２実施形態＞
図５、図６は、第２実施形態における電動車両のモータ取付構造におけるマウント部近傍の構成を示す図である。以下の説明において、第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付して重複説明を省略する。

第２実施形態では、蓋部１２の凸部１４におけるマウント部１５の近傍には、脆弱部の一例として、断面円弧状をなす溝状のスリット１７がプロテクタ１３の突出方向（Ｘ方向）と交差するＺ方向に延在するように形成されている。凸部１４の壁面１４ａにおけるスリット１７の形成箇所は、スリット１７のない箇所に比べて壁の肉厚が薄くなるので、第１実施形態の切り欠きと同様に機能する。つまり、スリット１７は、モータ組立体１が衝突荷重を受けて蓋部１２に所定値以上の荷重がかかるときに、マウント部１５を蓋部１２との根元の部位で破断させやすくする機能を担う。なお、スリット１７の形状、寸法およびスリット１７の位置などの仕様は、第１実施形態の切り欠きと同様に、蓋部１２の強度や、マウント部１５を破断させる設定荷重などの条件に応じて適宜設定することができる

以上のように、第２実施形態のスリット１７の構成によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。

例えば、上記実施形態では、プロテクタ１３の方向（例えば、電動車両の前側）からモータ組立体１が衝突荷重を受ける場合を説明した。しかし、プロテクタ１３の方向と反対側（例えば、電動車両の後側）からモータ組立体１が衝突荷重を受けた場合においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

上記実施形態では、マウント部１５および脆弱部（切り欠き１６、スリット１７）を蓋部１２に設ける例について説明したが、マウント部１５および脆弱部の配置は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、回路ハウジング３の本体部１１において、プロテクタ１３の形成位置に対してＸ方向の反対側の部位に、マウント部１５および脆弱部を配置するようにしてもよい。

加えて、今回開示された実施形態は、全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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１…モータ組立体、２…モータハウジング、３…回路ハウジング、４…減速機、５，７…構造部品、６…第１の固定部、８…第２の固定部、１１…本体部、１２…蓋部、１３…プロテクタ、１４…凸部、１４ａ…壁面、１５…マウント部、１５ａ…ボルト孔、１６…切り欠き、１７…スリット、Ｍ…モータ

Claims

電動車両用のモータ組立体の取付構造であって、
モータを収容する第１ハウジングと、前記モータの反負荷側において前記第１ハウジングに取り付けられ、強電部を含む前記モータの制御部品を収容する第２ハウジングと、を有するモータ組立体と、
前記モータ組立体を前記モータの負荷側で電動車両の構造部品に固定する第１の固定部と、
前記モータの反負荷側で前記第２ハウジングを前記構造部品に固定する第２の固定部と、を備え、
前記第２ハウジングは、前記モータ組立体を前記構造部品に固定するためのマウント部と、車両衝突時に前記第２ハウジングが所定値以上の荷重を受けたときに破断して前記第２ハウジングから前記マウント部を離脱させる脆弱部と、を有し、
前記第２ハウジングから前記マウント部が離脱された後、前記モータ組立体は前記第１の固定部で固定された片持ちの状態となる、
モータ組立体の取付構造。
前記第２ハウジングは、開口が形成された本体部と、前記本体部の開口を覆う蓋部と、を有し、
前記マウント部および前記脆弱部は、前記蓋部に設けられる
請求項１に記載のモータ組立体の取付構造。
前記脆弱部は、前記第２ハウジングの壁面に設けられた切り欠きまたはスリットである
請求項１または請求項２に記載のモータ組立体の取付構造。
前記第２ハウジングは、前記モータの回転軸と交差する方向に突出して形成されるとともに車両衝突時の衝突荷重を受けるプロテクタを有する
請求項３に記載のモータ組立体の取付構造。
前記切り欠きまたは前記スリットは、前記マウント部が設けられた前記壁面において、前記プロテクタの突出方向と交差する方向に延在するように形成される
請求項４に記載のモータ組立体の取付構造。
前記マウント部は、前記プロテクタよりも前記モータから離れた位置に配置される
請求項４または請求項５に記載のモータ組立体の取付構造。