JP7147194B2 - 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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Description
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、各締結部に含まれた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を前記通常締結部に先行して塑性変形させる塑性変形誘発部が設けられているものである。
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。
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。
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。
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 (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、各締結部に含まれた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を前記通常締結部に先行して塑性変形させる塑性変形誘発部が設けられ、
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パワーコントロールユニット。 - 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1に記載のパワーコントロールユニット。 - 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、各締結部に含まれた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を前記通常締結部に先行して塑性変形させる塑性変形誘発部が設けられ、
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パワーコントロールユニット。 - 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、各締結部に含まれた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を前記通常締結部に先行して塑性変形させる塑性変形誘発部が設けられ、
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パワーコントロールユニット。 - 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、各締結部に含まれた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を前記通常締結部に先行して塑性変形させる塑性変形誘発部が設けられ、
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パワーコントロールユニットの取付構造。 - 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5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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