JPWO2002025087A1 - 電子回路付駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用駆動装置に関し、特に、該駆動装置にその制御のための電子回路を一体化する技術に関する。
背景技術
車両に搭載される駆動装置は、それが燃焼機関(本明細書においてエンジンという)と自動変速機の組合せである場合、主としてエンジンの燃料供給系と自動変速機の変速機構の制御のための電子制御ユニットを必要とし、エンジンと電動機(モータ又はモータジェネレータ)を動力源とし、それらと伝達装置を組合せたハイブリッド駆動装置である場合、主としてエンジンの燃料供給系と電動機のパワーラインの制御のための電子制御ユニットとパワーユニットを必要とする。
従来、こうした電子制御ユニットやパワーユニットは、その回路に熱や振動を嫌うチップを用いていることから、車両の車室内の熱的かつ振動的に条件の良い位置に配置するのが通例である。
上記のように、一般に、電子制御ユニットやパワーユニットの電子回路は、振動の激しい場所への配置がなされていないため、特にそれを考慮して配置する必要がなかった。しかしながら、近時、装置の小型化及びコスト削減のために、装備品のモジュール化が盛んに行なわれてきており、電子回路についても、エンジンルーム内でエンジンに直付けあるいは他の装備品を介して間接的に取付けすることが考えられている。この場合、電子回路がエンジンからの振動を直接受ける過酷な状況下に置かれることになり、こうした状況下での耐性を解決するための課題が多く、モジュールを構成する回路構成基材やそれに埋め込まれるチップの熱的耐性については冷却手段の工夫による改善は見られるものの、モジュール全体を見たときの耐震性の改善が難しく、実用の域に達していないのが実情である。
そこで、本発明は、電子制御ユニットやパワーユニットを構成する電子回路の耐震上の弱点に着目し、その弱点を補う配置を採ることで、電子回路の駆動装置への一体化を可能とすることを主たる目的とする。
発明の開示
上記の目的を達成するため、本発明の電子回路付駆動装置は、第1の特徴として、回路のソリッド配線間を電気的に接続する浮配線を有し、エンジンに機械的に連結された電子回路を備え、該電子回路は、その浮配線のうちの任意の1線を含む平面が、エンジンの出力軸線に対して実質上垂直となる姿勢に配置された構成を採るものである。この第1の特徴に従う構成では、あらゆるエンジンにおいて、出力軸線方向よりも、それに垂直な方向、すなわちシリンダ内での爆発の力が作用する方向や出力軸線回りの振れ回りの振動の方が大きいのに合わせて、電子回路の浮配線を含む平面が、振動の影響の少ない出力軸線方向に対して垂直となるように電子回路を配置することによって、浮配線の耐久性を損なう浮配線を含む面に垂直な方向への大きな振動が加わるのを防ぐことができ、それによりエンジンに機械的に連結された電子回路の振動に対する耐久性を向上させることができる。
次に、本発明の電子回路付駆動装置は、第2の特徴として、回路のソリッド配線間を電気的に接続する浮配線を有し、シリンダ軸線が1つの共通平面内に含まれるエンジンに機械的に連結された電子回路を備え、該電子回路は、そのソリッド配線を含む平面が、エンジンのシリンダ軸線に対して実質上垂直となる姿勢に配置された構成を採るものである。この第2の特徴に従う構成では、エンジンのシリンダ軸線が1つの共通平面内に含まれることを条件とするが、電子回路の浮配線の伸線方向に規則性がない場合でも、全ての浮配線について、エンジンの大きな振動が浮配線を含む面に対して横方向にはかからないようになるため、エンジンに機械的に連結された、浮配線の伸線方向に規則性がない電子回路の振動に対する耐久性を向上させることができる。
また、本発明の電子回路付駆動装置は、第3の特徴として、回路に接続されてその入力部と出力部を構成する電気的経路が、実質上同方向に延び、エンジンに機械的に連結された電子回路を備え、該電子回路は、それが作る平面をエンジンの出力軸線に対して実質上平行な姿勢とし、前記電気的経路の延在方向を表す仮想軸線が、エンジンの出力軸線に対して捩れの関係にあると共に、電子回路が作る平面を平面視したときの電気的経路の延在方向を表す仮想軸線とエンジンの出力軸線とが実質上直交する関係に配置された構成を採るものである。この第3の特徴に従う構成では、電子回路の入力部と出力部への電気的経路を構成する接続部材について、各接続部材が作る平面が、振動の影響の少ないクランクシャフト方向に対して垂直(言い換えれば、振動の影響の大きいシリンダの摺動方向と平行)となるように電気回路を配置することによって、その面にかかる振動の影響を軽減させ、接続部材の故障(断線等)率を下げる(信頼性を向上させる)ことができる。
更に、本発明の電子回路付駆動装置は、第4の特徴として、回路のソリッド配線間を電気的に接続する浮配線を有し、シリンダ軸線が1つの共通平面内に含まれるエンジンに機械的に連結された電子回路を備え、該電子回路は、その浮配線の任意の1線を含む平面から下ろした垂線のうちのエンジンのシリンダ軸線と交わる交差垂線が、エンジンのシリンダ軸線に対して実質上垂直となる姿勢に配置された構成を採るものである。この第4の特徴に従う構成では、エンジンのシリンダ軸線が1つの共通平面内に含まれることを条件とするが、電子回路の浮配線の振動に対する耐性の最も高い伸線方向をエンジンの大きな振動がかかる方向に合わせることができるため、浮配線を含む面に対して横方向にかかる振動を実質上なくして、エンジンに機械的に連結された電子回路の振動に対する耐久性を大幅に向上させることができる。
更に、本発明の電子回路付駆動装置は、第5の特徴として、回路に接続されてその入力部と出力部を構成する電気的経路が、実質上同方向に延び、シリンダ軸線が1つの共通平面内に含まれるエンジンに機械的に連結された電子回路を備え、該電子回路は、それが作る平面が、エンジンのシリンダ軸線に対して実質上垂直となる姿勢に配置された構成を採るものである。
更に、本発明の電子回路付駆動装置は、第6の特徴として、回路に接続されてその入力部と出力部を構成する電気的経路が、実質上同方向に延び、シリンダ軸線が1つの共通平面内に含まれるエンジンに機械的に連結された電子回路を備え、該電子回路は、それが作る平面上において、前記電気的経路の延在方向を表す仮想軸線が、エンジンのシリンダ軸線と実質上同一の平面にある姿勢に配置された構成を採るものである。
更に、本発明の電子回路付駆動装置は、第7の特徴として、回路に接続されてその入力部と出力部を構成する電気的経路が、実質上同方向に延び、エンジンに機械的に連結された電子回路を備え、該電子回路は、それが作る平面に垂直で且つ前記電気的経路の延在方向を表す仮想軸線を含む平面が、エンジンの出力軸線に対して実質上垂直となる姿勢に配置された構成を採るものである。
更に、本発明の電子回路付駆動装置は、第8の特徴として、回路に接続されてその入力部と出力部を構成する電気的経路が、実質上同方向に延び、シリンダ軸線が1つの共通平面内に含まれるエンジンに機械的に連結された電子回路を備え、該電子回路は、それが作る平面に垂直で且つ前記電気的経路の延在方向を表す仮想軸線を含む平面から下ろした垂線のうちのエンジンのシリンダ軸線と交わる交差垂線が、エンジンのシリンダ軸線に対して実質上垂直な姿勢に配置された構成を採るものである。
更に、本発明の電子回路付駆動装置は、第9の特徴として、回路のソリッド配線間を電気的に接続する浮配線を有し、エンジンに機械的に連結された電子回路を備え、該電子回路は、実質上エンジン振動に起因して浮配線に掛かる負荷の最も少ない方向に向けて配置された構成を採るものである。前記第9の特徴に従う場合、前記電子回路は、エンジン振動に起因する負荷を、そのソリッド配線を含む平面における浮配線方向、そのソリッド配線を含む平面における浮配線と垂直な方向、そのソリッド配線を含む平面の垂線方向の3方向に分解したとき、そのソリッド配線を含む平面における浮配線と垂直な方向に掛かる負荷が他の2方向に掛かる負荷より少なくなる方向に向けて配置された構成を採るのが有効である。この場合、前記電子回路は、そのソリッド配線を含む平面における浮配線と垂直な方向に掛かる負荷が0となる方向に向けて配置された構成を採ると更に有効である。
更に、本発明の電子回路付駆動装置は、第10の特徴として、回路に接続されてその入力部と出力部を構成する電気的経路が、実質上同方向に延び、エンジンに機械的に連結された電子回路を備え、該電子回路は、実質上エンジン振動に起因して前記電気回路を構成する接続部材に掛かる負荷の最も小さな方向に向けて配置された構成を採るものである。この場合、前記電子回路は、エンジン振動に起因する負荷を、前記電気的経路が延びる方向を第1の方向、前記電気的経路が延びる方向に対して垂直な方向であり且つ電子回路が作る平面と平行な方向を第2の方向、及び電子回路が作る平面に対して垂直な方向を第3の方向としたとき、前記第2の方向に掛かる負荷が他の第1及び第3の方向に掛かる負荷より小さくなる方向に向けて配置された構成を採ると有効である。この場合、更に、前記電子回路は、前記第2の方向に掛かる負荷が0となる方向に向けて配置された構成を採るのが有効である。
前記のいずれかの構成において、電子回路付駆動装置が、更に、第1の電動機と、該第1の電動機と前記エンジンの動力を伝達する伝達装置とを備えるハイブリッド駆動装置である場合、前記電子回路は、第1の電動機に電力を供給すべく伝達装置を介してエンジンと機械的に連結されたパワーユニット内の第1のスイッチング素子パワーモジュールとするのが有効である。この場合、更にハイブリッド駆動装置が第2の電動機を備えるときは、前記電子回路は、第2の電動機から電力が供給される第2のスイッチング素子パワーモジュールを更に含むものとするのが有効である。
前記のいずれかの構成において、前記浮配線は、ソリッド配線間をワイヤボンディングで接続するボンディングワイヤで構成される。また、スイッチング素子パワーモジュールの配置は、前記ボンディングワイヤの線密度が低い部分又はボンディングワイヤの長さが長い部分における設定するのが有効である。
これらの構成では、多くの場合ゲル状物質が充填されることが想定される電子回路において、ボンディングワイヤの線密度が高い部分では、相互のボンディングワイヤがゲル状物質の揺れを相互作用で抑制することで振動の影響を受け難いのに対して、線密度が低い部分ではこうした作用が期待できず、振動の影響を直接受けるのに合わせて、線密度が低い部分を振動に対して保護する方向に電子回路が設定されることになるため、電子回路全体からみて、振動に弱い部分を保護する設定となるため、結果的に、エンジンに機械的に連結された電子回路の振動に対する耐久性を向上させることができる。また、同様の理由で、ボンディングワイヤの長さが長くなるにつれて、ゲル状物質の揺れの影響を大きく受けるのに合わせて、ボンディングワイヤの長さが長い部分を振動に対して保護する方向に電子回路が設定される場合は、スイッチング素子パワーモジュール全体からみて、振動に弱い部分を保護する設定となるため、結果的に、エンジンに機械的に連結されたスイッチング素子パワーモジュールの振動に対する耐久性を向上させることができる。
そして、前記線密度が低い部分のボンディングワイヤは、例えば、制御装置からのスイッチング信号を前記スイッチング素子パワーモジュールに送る信号線とされる。この構成では、パワーユニットを構成する電子回路としてのスイッチング素子パワーモジュールでは、ボンディングワイヤの線密度が低い部分がバッテリからの大電流を流す必要のない、スイッチング素子を駆動させるための信号線に当たるため、これを保護する設定を採ることで、スイッチング素子パワーモジュール全体からみて、振動に弱い部分を保護することになり、結果的に、エンジンに機械的に連結されたスイッチング素子パワーモジュールの振動に対する耐久性を向上させることができる。
前記の構成において、第1及び第2のスイッチング素子パワーモジュールは、同一の第1部材に配置された構成を採るのも有効である。この構成では、第1及び第2のスイッチング素子パワーモジュールを共通の第1部材に配置することで、上記のような耐震設定が容易となり、2つのモジュールの集約配置によるパワーユニットのコンパクト化も可能となる。この場合、前記第1部材は、前記伝達装置の上部に、車両の前進方向に前傾させて配置された構成を採ることができる。この構成では、パワーユニットをエンジンに機械的に連結させたことによるハイブリッド駆動装置の全高の増加を抑えることができる。
また、前記第1〜第4のいずれかの特徴に従う場合であって、前記電子回路付駆動装置が、第1の電動機と、該第1の電動機と前記エンジンの動力を伝達する伝達装置とを備えるハイブリッド駆動装置である場合、前記電子回路は、伝達装置を介してエンジンと機械的に連結された電子制御ユニット内に配置され、第1の電動機を制御する第1制御回路である構成を採るのも有効である。この構成において、更に第2の電動機を備える場合、前記電子回路は、前記電子制御ユニット内に配置され、第2の電動機を制御する第2制御回路を更に含む構成を採ることができる。この場合も、前記第1及び第2制御回路は、同一の第2部材に配置された構成を採るのが有効である。更に、前記第2部材は、前記伝達装置の上部に、車両の前進方向に前傾させて配置された構成を採ることもできる。これらの構成では、第1及び第2の制御回路を共通の第2部材に配置することで、前記のような耐震設定が容易となり、2つの制御回路の集約配置による電子制御ユニットのコンパクト化も可能となる。
次に、前記電子回路付駆動装置は、更に、前記エンジンの動力を伝達する自動変速機を備える駆動装置である場合、前記電子回路は、自動変速機を介してエンジンと機械的に連結された電子制御ユニット内に配置され、自動変速機を制御する制御回路とすることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面に沿い、本発明の実施形態を説明する。まず図1及び図2は、本発明をフロントエンジン・フロントドライブ(FF)車用の横置式のハイブリッド駆動装置として具体化した第1実施形態を示す。図1に全体構成をスケルトン、図2に軸間を展開した軸方向断面で示すように、この装置は、エンジン1と、第1の電動機としてのモータ2と、第2の電動機としての発電機3と、それらを車輪に駆動連結する伝達装置4とで構成され、伝達装置4は、プラネタリギヤセット5と、カウンタギヤ機構6と、ディファレンシャル装置7とで構成されている。プラネタリギヤセット5は、エンジン1と発電機3とをカウンタギヤ機構6のエンジン側ドライブギヤ61に連結する差動装置を構成するもので、その3要素のうちのキャリア51がエンジン1の出力軸11、サンギヤ52が発電機3のロータ軸31、リングギヤ53がエンジン側ドライブギヤ61にそれぞれ連結されている。カウンタギヤ機構6は、カウンタ軸60上のドリブンギヤ63がエンジン側ドライブギヤ61とモータ側ドライブギヤ62に噛合い、カウンタ軸60上のデフドライブピニオンギヤ64がディファレンシャル装置7のリングギヤ71に噛合う駆動連結関係とされている。
こうした構成からなる駆動装置に対して、本発明は、モータ2及び発電機3のパワーラインに介挿するパワーユニット8(図2参照)の電子回路に適用されている。モータ2及び発電機3が3相交流電動機で構成される場合、それを車載の直流バッテリで動作させるために、図3に回路構成を簡略化して示すように、モータ2及び発電機3の3相巻線U,V,WとバッテリBとを接続するパワーラインにスイッチング回路を必要とする。このスイッチング回路は、トランジスタTrとダイオードDの組合せから構成され、トランジスタTrのベースに図示を省略する電子制御ユニットからスイッチング信号を入力することで、交直変換のインバータとして動作する。なお、スイッチング回路は、コンデンサCとリアクタンスLからなる平滑回路を経てバッテリBに接続されている。
この電子回路は、実体的には、図4に代表してモータ用のもの(発電機用のものについても同様)の平面形状を示すように、基材に配線を一体化させてソリッド化した回路が構成されたモジュールケース80にトランジスタTrとダイオードDを埋め込んだスイッチング素子パワーモジュール(以下、この実施形態の説明においてモジュールと略記する)Mで構成され、トランジスタTrとダイオードDの端子間、端子とモジュールケース80のソリッド配線(本発明においてモジュールケース80に回路構成された配線とそのパッド部、埋め込まれたチップの端子を総称してソリッド配線と言い、ソリッド配線に接続固定された両端以外の部分が基材から離間した配線を浮配線と言う)Sp,Ss間は、それぞれ浮配線を構成するボンディングワイヤWp,Wsで接続されている。これらボンディングワイヤWp,Wsのうち、バッテリからモータに大電流を流すパワーライン部のものWpは、電流容量確保のために並列配置とした線密度の高い配線とされ、スイッチング素子を駆動させるために、図示しない電子制御ユニットからスイッチング信号を入力する信号ラインのものWsは、それぞれ機能が異なる線密度の低い配線とされている。図において、4本ずつの平行結線のうちの1本又は2本がトランジスタTrベース結線のスイッチング信号ラインであり、他はセンサ類の信号ラインである。また、モジュールケース80内の信号ラインのソリッド配線Ssは一点鎖線、パワーラインのモジュールケース80内ソリッド配線Spは点線で示されている。そして、パワーラインのモジュールケース80内ソリッド配線Spをバッテリにつなぐ側の+−で対をなす端子(入力部という)81,82は、モジュールケース80の一側に、またモータ又は発電機の巻線につなぐ3個の端子(出力部という)83〜85は、モジュールケース80の他側に、それぞれ配置されている。
図5及び図6に断面形状を示すように、各ボンディングワイヤWp,Wsは、ソリッド配線Sp,Ss間を接続する浮配線となり、特に信号ライン用ソリッド配線SsのボンディングワイヤWsは、線密度の割りに長いスパンの浮配線となる。そして、これらのボンディングワイヤWsは、並行結線のパワーライン用ソリッド配線SpのボンディングワイヤWpとは異なり、必ずしも厳密に並行配置とはならないが、線密度の低い概ね並行な結線を構成する。
こうした構成からなるモジュールMは、図7に平面形状を示すように、モータ用のモジュールM1と発電機用のモジュールM2を併せて、それぞれの入力部81,82と出力部83〜85の方向も合わせて、第1部材としてのヒートシンク9上に並べて固定され、図8に駆動装置横断面を示すように、駆動装置の上部にヒートシンク9を介して機械的に連結される。図8において、左側が車載時の車両前方に当たり、車輪に連結されるディファレンシャル装置7に対して発電機3は、それよりやや上方の前方、モータ2は上方のやや前方に配置され、ヒートシンク9は、発電機3とモータ2に外接する配置とされている。したがって、両モジュールM1,M2は、車両の前進方向に前傾した姿勢となる。この配置関係から、図7と図8を併せ参照して解るように、両モジュールM1,M2は、それらの入力部81,82から出力部83〜85への電気的経路(電流の方向)が、エンジンの出力軸線(発電機3の軸線と同軸)に対して垂直な配置となる。また、両モジュールM1,M2の浮配線についてみれば、それらを含む平面が、エンジンの出力軸線に対して実質上垂直に交わる姿勢に配置されたことになる。
なお、上記の浮配線を含む平面に関して、浮配線を構成する任意の1線が面方向に真直ぐな線であれば厳密に平面に含まれることになるので当然に浮配線を完全に含む平面が成立するが、浮配線が平面に対して横方向に湾曲している場合は、この定義に当てはまらないことになるが、こうした場合でも、両端のソリッド配線との接続点と線のアーチの頂点が平面に含まれれば、実質上全体が含まれたと同様の効果が得られる。そこで本発明において、浮配線を含む平面とは、任意の1線上の3点以上の任意の点を結ぶことで作られる平面もこの概念に包含するものとする。
また、実質上という記載の意味するところは、極一部の浮配線が他の配線と異なる方向を向いていても、浮配線を全体として見たとき、それが同一の方向に向いている場合を含むものとして、各線を個々に見たときに、その線が多少ずれていたり、それを含む平面が若干傾いていても、それが効果の達成上許容できる配意である場合を含むものとする。
こうした姿勢を採る理由について図5及び図6を参照して次に説明する。各ボンディングワイヤWp,Wsは、両端固定状態で熱負荷により回路構成基材としてのモジュールケース80とボンディングワイヤWp,Wsの膨張率の違いにより線長方向に膨張収縮を繰り返すため、その応力が集中するネック部(ワイヤとソリッド配線の接合部の裏側)にクラックが生じやすい。このクラックは腐食の発生源となる。そこで、これに対する対策として、少なくともネック部を、熱膨張収縮による応力をボンディングワイヤWp,Wsに与えずに被うことができる遮蔽材として、粘弾性を呈するシリコン系、エポキシ系等の樹脂のゲル状物質Gが有効とされており、このゲル状物質Gは、回路チップ(トランジスタTr、ダイオードD)で生じる熱を回路構成基材に逃がすにも有効であることから、駆動装置への直付け構成を採る電子回路において、この方法を採ることがほとんど必須と考えられる。
しかしながら、このゲル状物質Gは、その粘弾性ゆえに、それに掛かる加速度が変化することで慣性力が生じたときに、同様の加速度を受ける回路構成基材としてのモジュールケース80やボンディングワイヤWp,Wsの固体振動とは異なるモードで粘性振動するため、この粘性振動が、却ってボンディングワイヤWp,Wsをモジュールケース80に対して振動させることになる可能性がある。そこで、ゲル状物質GとボンディングワイヤWp,Wsの振動関係について検討した結果、ボンディングワイヤWp,Wsのアーチ方向(伸線方向を3次元座標上でX軸方向とし、回路構成基材がX−Y軸方向に延びるものとして、X軸方向)へのゲル状物質Gの振動がボンディングワイヤWp,Wsに与える影響は最も少なく、アーチ上下方向(上記の定義でZ軸方向)への振動がこれに次ぎ、アーチ横方向(同じ上記の定義でY軸方向)の振動、中でもアーチのスパンが長い場合がボンディングワイヤWp,Wsに最も悪影響を及ぼすことが解明された。また、このアーチに対する横方向の振動の影響は、並行するボンディングワイヤWp,Ws間の間隔が狭い場合、換言すれば、配線密度が高い場合には緩和されることも解明された。
そこで、本発明では、この振動関係に着目し、モジュールM全体の強度からみて、ゲル状物質Gの充填の有無を問わず、浮配線であることで最も振動に弱いボンディングワイヤWp,Wsの内、特にアーチのスパンが長いか、配線密度が低いものに対し、そのアーチに対する横方向の振動を与えないようにすることが有効な耐震対策であるとの結論に達し、この形態においては、それが信号ラインのボンディングワイヤWsに該当することから、モジュールMのこの方向付けの設定を実現すべく、先に説明したような構成を採ったものである。
この方向付けの設定は、エンジンが直列多気筒、水平対向多気筒、V形多気筒、ロータリシリンダ形等あらゆる形式のエンジンに対応する最も拘束された条件ながら汎用性のある設定としたものである。この設定を直列多気筒エンジンとの関係で模式化して端的に示すと、図9の位置関係となる。この場合、電子回路としてのモジュールMは、その浮配線Wを含むXZ平面が、エンジン1のY軸方向出力軸線に対して実質上垂直に配置された関係となる。次に、図10に同様に模式化して示すV形多気筒エンジンとの関係の場合も同様に、モジュールMは、その浮配線Wを含むXZ方向平面が、エンジン1の出力軸線(Y軸方向)に対して実質上垂直に配置された関係となる。この関係は、図に点線で示すようにモジュールMをY軸回りに傾けても成立する。
ところで、シリンダ軸線方向が一定する直列多気筒又は水平対向多気筒の場合には、より拘束条件の緩い設定も可能である。この場合、例えば、図11に示すように、ソリッド配線Sを含むXY方向平面、すなわち電子回路の回路構成基材が作る面が、エンジン1のシリンダ軸線(Z軸方向)に対して実質上垂直に交わる姿勢とするだけで、アーチ横方向(先の定義でY軸方向)の振動を浮配線に与えないようにすることができるため、浮配線Wの伸線方向に関わりなく、すなわちモジュールMをZ軸回りに回転させても、次善の設定条件を満たすことができる。
また、このエンジン形式の条件下では、図12に示すように、浮配線Wを含むXZ方向平面が、エンジン1のシリンダ軸線(X軸方向)に対して実質上平行な姿勢とした場合、ボンディングワイヤWのアーチのスパン方向(X軸方向)の振動が最も大きな振動となるため、汎用性のある設定のうちの最も有利な設定とすることができる。こうした配置は、車両の前後方向にみて、エンジンとは反対側の駆動装置の端部のリヤカバー(図2を参照して、駆動装置の左側面)にモジュールを取付ける配置とする場合には特に有効な配置である。
かくして、この駆動装置によれば、あらゆるエンジン1において、出力軸線方向よりも、それに垂直な方向、すなわちシリンダ内での爆発の力が作用する方向や出力軸線回りの振れ回りの振動の方が大きいのに合わせて、モジュールM1,M2のボンディングワイヤWを含む平面が、振動の影響の少ない出力軸線方向に対して垂直となるようにモジュールM1,M2を配置することによって、ボンディングワイヤWの耐久性を損なうボンディングワイヤWを含む面に垂直な方向への大きな振動が加わるのを防ぎ、それによりエンジン1に機械的に連結されたモジュールM1,M2の振動に対する耐久性が向上する。
しかも、前記のようにゲル状物質Gが充填されたモジュールM1,M2において、ボンディングワイヤWの線密度が高い部分では、相互のボンディングワイヤWがゲル状物質Gの揺れを相互作用で抑制することで振動の影響を受け難いのに対して、線密度が低い部分ではこうした作用が期待できず、振動の影響を直接受けるのに合わせて、線密度が低い部分を振動に対して保護する方向にモジュールM1,M2が設定されることになるため、モジュールM1,M2全体からみて、振動に弱い部分を保護する設定となるため、結果的に、エンジン1に機械的に連結されたモジュールM1,M2の振動に対する耐久性が向上している。
また、モジュールM1,M2を共通の第1部材としてのヒートシンク9に配置することで、耐震設定が容易となり、2つのモジュールM1,M2の集約配置によるパワーユニットのコンパクト化が可能とされ、更にヒートシンク9を介する冷却で耐熱性の向上も達成されている。また、パワーユニット8の前傾配置により、ハイブリッド駆動装置の全高の増加も抑えられている。
以上、本発明を専らFF車用の横置方式のハイブリッド駆動装置と、そのパワーユニットとして具体化した実施形態に基づき詳説したが、本発明はこの実施形態に限るものではなく、電子回路を駆動装置の制御ユニットとして適用することができる。そこで、次に本発明の制御ユニットへの適用形態を説明する。
図13に平面形状を示すように、この形態における制御ユニット8Aは、回路構成基材80上にモータ制御と発電機制御を司るそれら両回路の上位回路を構成するトランスアクスル制御回路(図に点線で囲って示す)M3に対して、モータ制御回路を構成する第1の制御回路(同様に図に点線で囲って示す)M4と、発電機制御回路を構成する第2の制御回路(同様に図に点線で囲って示す)M5とを並列かつ左右対称に配置した配列とされている。そして、トランスアクスル制御回路M3と第1及び第2の制御回路M4,M5は、それぞれ平行結線の複数のボンディングワイヤWで接続されている。また、第1制御回路M4と第2制御回路内M5においても、それぞれのマイクロコンピュータ86,87とフラッシュメモリ88,89が、同様の複数の平行結線で接続されている。これらの平行結線相互についても、トランスアクスル制御回路M3に対して左右対称かつ相互に平行な配置とされている。
そこで、この制御ユニット8Aについても先のパワーユニットにおける浮配線の場合と同様に、これら結線の伸線方向を先の定義に従うX軸方向とする配置を採ることで、パワーユニットの場合と同様の図9〜図12を参照して説明した配置と効果の関係を得ることができる。
また、本発明は、駆動装置がエンジンと自動変速機からなる場合についても同様に適用することができる。この場合の電子回路は、自動変速機用の電子制御ユニットの変速機制御モジュールで構成される制御回路として具体化される。この場合の例を第2実施形態として次に説明する。
図14に平面形状を示すように、この形態における変速機制御モジュールM6は、マイクロコンピュータやフラッシュメモリを配した回路構成基材80の一方側に入力用の端子Ssiが列設され、他方側に出力用の端子Ssoが列設された配置とされている。これに対して、これら端子列に平行する形態でユニットケース80B側に入力端子用のパッド部と出力端子用のパッド部が設けられている。そして、これら回路構成基材80側の端子Ssi,Ssoとユニットケース80B側のパッド部の端子Ssi,Ssoが、ボンディングワイヤWsi,Wsoによる平行結線で接続されている。この配列では、入力部の平行結線からなる入力側の電気的経路と出力部の平行結線からなる出力側の電気的経路は、同方向に延びる配置となることから、この場合も先の第1実施形態におけるボンディングワイヤの場合と同様に、入力部と出力部を構成する電気的経路の延在方向を仮想軸線で表し、その軸線を先の定義に従うX軸方向に向ける配置を採ることで、第1実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
この形態における具体的配置は、図15又は図16に示す配置となる。すなわち、図15に示す配置では、エンジン1に連結された自動変速機10のケース上面に変速機制御モジュールM6を内蔵した電子制御ユニット(ECU)8Bを直付けした配置とされており、この配置における電子制御ユニット8Bは、回路構成基材80をその上側から平面方向に見て、電気的経路の延在方向(X軸方向)がエンジン1の出力軸線(Y軸方向)と直交する姿勢となる配置とされている。この配置の場合、電気的経路を構成するボンディングワイヤWs(図14参照)は、先の図9又は図10に示す配置関係となり、エンジン1を直列多気筒エンジンとした場合のピストンストローク方向に対しては直交する向きとなるが、出力軸線(Y軸方向)回りの振れ回りの方向に対して平行な方向を向くことになるので、本発明のボンディングワイヤWsのアーチ方向に対する横方向の振動が加わらないようにする技術思想は実現される。なお、この配置の場合は、電子制御ユニット8BのX軸回りの傾きも許容される。
また、図16に示す配置では、エンジン1に連結された自動変速機10のケース側面に電子制御ユニット8Bを直付けした配置とされており、この配置における電子制御ユニット8Bは、回路構成基材80をその上側から平面方向に見て、言い換えれば回路構成基材80を変速機ケースの横方向から見て、電気的経路の延在方向がエンジン1の出力軸線と直交する姿勢となる配置とされている。この配置の場合、電気的経路を構成するボンディングワイヤWsは、直列多気筒エンジンを想定した場合、図17に示す配置となり、エンジン1のピストンストローク方向(X軸方向)に対して平行する向きで、出力軸線(Y軸方向)回りの振れ回りの方向に対しも平行な方向を向くことになるので、本発明のボンディングワイヤWsのアーチ方向に対する横方向の振動が加わらないようにする技術思想は実現される。この配置の場合は、電子制御ユニット8BのY軸回りの傾きが許容される。
以上、本発明をハイブリッド駆動装置とエンジンと自動変速機を組合せた駆動装置に適用した実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの駆動装置に限らず、種々の駆動装置に適用可能なものである。また電子回路の細部についても浮配線が、ボンディングワイヤでなく、バスバーなど他の結線手段の場合にも適用可能であり、また、電子回路の駆動装置への機械的連結形態についても、ダンパや弾性体等の緩衝手段を介する取付け構造とすることも可能であり、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に具体的構成を変更して実施することができる。なお、特許請求の範囲及び実施形態の記載における方向関係を表す垂直及び平行という表現は、厳密なものではなく、本発明の主旨に照らした技術常識の範囲でのずれの許容範囲を含むものである。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明に係る駆動装置は、エンジンとモータを併載する車両、通常の変速機や無段変速機を搭載する車両、電気自動車等、駆動装置を制御する電子回路を必要とする全ての駆動装置に、電子回路を機械的に連結する場合に広く適用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明の第1実施形態に係るハイブリッド駆動装置のスケルトン図、図2はハイブリッド駆動装置の軸間を展開した軸方向断面図、図3はハイブリッド駆動装置のパワーラインの回路図、図4はハイブリッド駆動装置のパワーユニットのパワーモジュールの平面図、図5は図4のA−A断面図、図6は図4のB−B断面図、図7はパワーユニットの平面図、図8はハイブリッド駆動装置の横断面図、図9は直列多気筒エンジンへのパワーモジュールの設定の一形態を示す模式図、図10はV形多気筒エンジンへのパワーモジュールの設定の一形態を示す模式図、図11は直列多気筒エンジンへのパワーモジュールの設定の他の形態を示す模式図、図12は直列多気筒エンジンへのパワーモジュールの設定の更に他の形態を示す模式図、図13はハイブリッド駆動装置の電子制御ユニットの制御モジュールの平面図、図14は本発明の第2実施形態に係る自動変速機の変速機制御モジュールを内蔵する電子制御ユニットの平面図、図15は電子制御ユニットの配置例を示す側面図、図16は電子制御ユニットの他の配置例を示す側面図であり、図17は直列多気筒エンジンへの電子制御ユニットの設定の一形態を示す模式図である。
Claims (27)
- 回路のソリッド配線間を電気的に接続する浮配線を有し、エンジンに機械的に連結された電子回路を備え、
該電子回路は、その浮配線のうちの任意の1線を含む平面が、エンジンの出力軸線に対して実質上垂直となる姿勢に配置された電子回路付駆動装置。 - 回路のソリッド配線間を電気的に接続する浮配線を有し、シリンダ軸線が1つの共通平面内に含まれるエンジンに機械的に連結された電子回路を備え、
該電子回路は、そのソリッド配線を含む平面が、エンジンのシリンダ軸線に対して実質上垂直となる姿勢に配置された電子回路付駆動装置。 - 回路に接続されてその入力部と出力部を構成する電気的経路が、実質上同方向に延び、エンジンに機械的に連結された電子回路を備え、
該電子回路は、それが作る平面をエンジンの出力軸線に対して実質上平行な姿勢とし、前記電気的経路の延在方向を表す仮想軸線が、エンジンの出力軸線に対して捩れの関係にあると共に、電子回路が作る平面を平面視したときの電気的経路の延在方向を表す仮想軸線とエンジンの出力軸線とが実質上直交する関係に配置された電子回路付駆動装置。 - 回路のソリッド配線間を電気的に接続する浮配線を有し、シリンダ軸線が1つの共通平面内に含まれるエンジンに機械的に連結された電子回路を備え、
該電子回路は、その浮配線の任意の1線を含む平面から下ろした垂線のうちのエンジンのシリンダ軸線と交わる交差垂線が、エンジンのシリンダ軸線に対して実質上垂直となる姿勢に配置された電子回路付駆動装置。 - 回路に接続されてその入力部と出力部を構成する電気的経路が、実質上同方向に延び、シリンダ軸線が1つの共通平面内に含まれるエンジンに機械的に連結された電子回路を備え、
該電子回路は、それが作る平面が、エンジンのシリンダ軸線に対して実質上垂直となる姿勢に配置された電子回路付駆動装置。 - 回路に接続されてその入力部と出力部を構成する電気的経路が、実質上同方向に延び、シリンダ軸線が1つの共通平面内に含まれるエンジンに機械的に連結された電子回路を備え、
該電子回路は、それが作る平面上において、前記電気的経路の延在方向を表す仮想軸線を含む任意の線が、エンジンのシリンダ軸線と実質上同一の平面にある姿勢に配置された電子回路付駆動装置。 - 回路に接続されてその入力部と出力部を構成する電気的経路が、実質上同方向に延び、エンジンに機械的に連結された電子回路を備え、
該電子回路は、それが作る平面に垂直で且前記電気的経路の延在方向を表す仮想軸線を含む平面が、エンジンの出力軸線に対して実質上垂直となる姿勢に配置された電子回路付駆動装置。 - 回路に接続されてその入力部と出力部を構成する電気的経路が、実質上同方向に延び、シリンダ軸線が1つの共通平面内に含まれるエンジンに機械的に連結された電子回路を備え、
該電子回路は、それが作る平面に垂直で且つ前記電気的経路の延在方向を表す仮想軸線を含む平面から下ろした垂線のうちのエンジンのシリンダ軸線と交わる交差垂線が、エンジンのシリンダ軸線に対して実質上垂直な姿勢に配置された電子回路付駆動装置。 - 回路のソリッド配線間を電気的に接続する浮配線を有し、エンジンに機械的に連結された電子回路を備え、
該電子回路は、実質上エンジン振動に起因して浮配線に掛かる負荷の最も少ない方向に向けて配置された電子回路付駆動装置。 - 前記電子回路は、エンジン振動に起因する負荷を、そのソリッド配線を含む平面における浮配線方向、そのソリッド配線を含む平面における浮配線と垂直な方向、そのソリッド配線を含む平面の垂線方向の3方向に分解したとき、そのソリッド配線を含む平面における浮配線と垂直な方向に掛かる負荷が他の2方向に掛かる負荷より少なくなる方向に向けて配置された、請求項9記載の電子回路付駆動装置。
- 前記電子回路は、そのソリッド配線を含む平面における浮配線と垂直な方向に掛かる負荷が0となる方向に向けて配置された、請求項10記載の電子回路付駆動装置。
- 回路に接続されてその入力部と出力部を構成する電気的経路が、実質上同方向に延び、エンジンに機械的に連結された電子回路を備え、
該電子回路は、実質上エンジン振動に起因して前記電気回路を構成する接続部材に掛かる負荷の最も小さな方向に向けて配置された電子回路付駆動装置。 - 前記電子回路は、エンジン振動に起因する負荷を、前記電気的経路が延びる方向を第1の方向、前記電気的経路が延びる方向に対して垂直な方向であり且つ電子回路が作る平面と平行な方向を第2の方向、及び電子回路が作る平面に対して垂直な方向を第3の方向としたとき、第2の方向に掛かる負荷が他の第1及び第3の方向に掛かる負荷より小さくなる方向に向けて配置された、請求項12記載の電子回路付駆動装置。
- 前記電子回路は、前記第2の方向に掛かる負荷が0となる方向に向けて配置された、請求項13記載の電子回路付駆動装置。
- 前記電子回路付駆動装置は、更に、第1の電動機と、該第1の電動機と前記エンジンの動力を伝達する伝達装置とを備えるハイブリッド駆動装置であり、
前記電子回路は、第1の電動機に電力を供給すべく伝達装置を介してエンジンと機械的に連結されたパワーユニット内の第1のスイッチング素子パワーモジュールである、請求項1〜14のいずれか1項記載のハイブリッド駆動装置。 - 更に第2の電動機を備え、
前記電子回路は、第2の電動機から電力が供給される第2のスイッチング素子パワーモジュールを更に含む、請求項15記載のハイブリッド駆動装置。 - 前記浮配線は、前記ソリッド配線間をワイヤボンディングで接続するボンディングワイヤである、請求項15又は16記載のハイブリッド駆動装置。
- 前記スイッチング素子パワーモジュールの配置は、前記ボンディングワイヤの線密度が低い部分における設定である、請求項17記載のハイブリッド駆動装置。
- 前記線密度が低い部分のボンディングワイヤは、制御装置からのスイッチング信号を前記スイッチング素子パワーモジュールに送る信号線である、請求項18記載のハイブリッド駆動装置。
- 前記スイッチング素子パワーモジュールの配置は、前記ボンディングワイヤの長さが長い部分における設定である、請求項17記載のハイブリッド駆動装置。
- 前記第1及び第2のスイッチング素子パワーモジュールは、同一の第1部材に配置された、請求項16〜20のいずれか1項記載のハイブリッド駆動装置。
- 前記第1部材は、前記伝達装置の上部に、車両の前進方向に前傾させて配置された、請求項21記載のハイブリッド駆動装置。
- 前記電子回路付駆動装置は、更に、第1の電動機と、該第1の電動機と前記エンジンの動力を伝達する伝達装置とを備えるハイブリッド駆動装置であり、
前記電子回路は、伝達装置を介してエンジンと機械的に連結された電子制御ユニット内に配置され、第1の電動機を制御する第1制御回路である、請求項1〜4のいずれか1項記載のハイブリッド駆動装置。 - 更に第2の電動機を備え、
前記電子回路は、前記電子制御ユニット内に配置され、第2の電動機を制御する第2制御回路を更に含む、請求項23記載のハイブリッド駆動装置。 - 前記第1及び第2制御回路は、同一の第2部材に配置された、請求項24記載のハイブリッド駆動装置。
- 前記第2部材は、前記伝達装置の上部に、車両の前進方向に前傾させて配置された、請求項25記載のハイブリッド駆動装置。
- 前記電子回路付駆動装置は、更に、前記エンジンの動力を伝達する自動変速機を備える駆動装置であり、
前記電子回路は、自動変速機を介してエンジンと機械的に連結された電子制御ユニット内に配置され、自動変速機を制御する制御回路である、請求項1〜14のいずれか1項記載の電子回路付駆動装置。
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