JP2009303305A - 車両用駆動モータユニット - Google Patents

Abstract

【課題】モータとこれを駆動する駆動回路とを別々にケーシングに収容しつつ、両者を剛性高く、バラツキなく締結し、通電ラインの接続信頼性を保つことができる車両用駆動モータユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】複数のケースからなるモータハウジング７と、モータ３のパワードライブユニット８を収容するパワードライブユニットケース９とを締結して構成される車両用駆動モータユニットであって、前記複数のケースのうちパワードライブユニット８から延びる通電ライン２０，２０，２０の接続ターミナル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗを備えたサイドケース５とパワードライブユニットケース９の一端側が固定され、パワードライブユニットケース９の他端が変形可能なＬ字型のブラケット５０を介してミッションケース６にボルト４７、固定ボルト５３により固定されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、車両用駆動モータユニットに関する。

例えば、車両用空調装置の中には、アイドルストップ時にコンプレッサを電動駆動するために電動コンプレッサを設けたものがある。このコンプレッサはモータ部とコンプレッサ部を一体化しており、ハウジング壁面に駆動回路（インバータ）を構成するスイッチング素子や平滑コンデンサが直接固定されている（特許文献１参照）。
特開２００３−３２４９０３号公報

上記従来技術にあっては、モータの駆動回路のスイッチング素子や平滑コンデンサをモータのハウジングに一体固定しているため、スイッチング素子や平滑コンデンサがモータと一体で冷却される。その結果、耐熱温度を設定する際に耐熱温度が高いモータが耐熱温度が低いスイッチング素子や平滑コンデンサの耐熱温度の制約を受けてしまい、結果的に発生熱量を低下させるためにモータを大型化する等の対策を講じる必要があり、ユニット全体が大型化してしまうという問題がある。
これに対して、モータのケーシングと駆動回路のケーシングを別体で形成し、両者を固定することも考えられるが、駆動回路からモータへの通電ラインの接続を考慮し、両者を位置ずれなく剛性を確保しつつ固定するのが困難であるという問題がある。

そこで、この発明は、モータとこれを駆動する駆動回路とを別々にケーシングに収容しつつ、両者を剛性高く、バラツキなく締結し、通電ラインの接続信頼性を保つことができる車両用駆動モータユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、複数のケースを締結して組み立てられる分割構造のモータハウジング（例えば、実施形態におけるモータハウジング７）と、モータ（例えば、実施形態におけるモータ３）の駆動回路（例えば、実施形態におけるパワードライブユニット８）を収容するパワードライブユニットケース（例えば、実施形態におけるパワードライブユニットケース９）とを締結して構成される車両用駆動モータユニットであって、前記複数のケースのうち前記駆動回路から延びる通電ライン（例えば、実施形態における通電ライン２０，２０，２０）の接続部（例えば、実施形態における接続ターミナル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ）を備えた一のケース（例えば、実施形態におけるサイドケース５）と前記パワードライブユニットケースの一端側が固定され、前記パワードライブユニットケースの他端側が変形可能なＬ字型のブラケット（例えば、実施形態におけるブラケット５０）を介して他のケース（例えば、実施形態におけるミッションケース６）にボルト（例えば、実施形態におけるボルト４７、固定ボルト５３）により固定されていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、前記Ｌ字型のブラケットはの一方の取付壁（例えば、実施形態における横壁５２）にはネジ孔（例えば、実施形態におけるネジ孔３４）が他方の取付壁（例えば、実施形態における縦壁５１）にはボルト（例えば、実施形態における固定ボルト５３）の挿通孔（例えば、実施形態における挿通孔５６）が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、前記ブラケットの一方の取付壁と他方の取付壁の少なくとも何れか一方の付け根部に易撓み部（例えば、実施形態における易撓み部５４）を設けたことを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、前記ブラケットは制振材で形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、前記駆動回路の重心が前記パワードライブユニットケースの他端側寄りに設定されていることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、モータハウジングとパワードライブユニットケースとを別体で形成し、通電ラインの接続部を備えた一のケースをパワードライブユニットケースの一端側に固定することで、通電ラインの接続を確保すると共に取付剛性を確保することができる効果がある。
また、パワードライブユニットケースの他端側をＬ字形状のブラケットを介してボルトにより固定することで、モータハウジングを分割したため、各ハウジング同士での取付位置のずれをブラケットの変形により吸収して、パワードライブユニットケースの他端側において、他のケースとパワードライブユニットケースの他端側とを位置ずれなく固定することができる効果がある。
請求項２に記載した発明によれば、ブラケットの一方の取付壁に設けたネジ孔にボルトを締め付けて、他のケースあるいはパワードライブユニットケースにブラケットを取り付けておき、ブラケットの他方の取付壁に設けた挿通孔にボルトを挿入してパワードライブユニットケースあるいは他のケースにブラケットの他方の取付壁を締結して、パワードライブユニットケースを他のケースに取り付けることができる効果がある。
請求項３に記載した発明によれば、一方の取付壁と他方の取付壁とに対応する他のケースとパワードライブユニットケースの取付面の位置がずれていたとしても、易撓み部により一方の取付壁と他方の取付壁との位置関係を変化させることで、他のケースとパワードライブユニットケースの取付面とブラケットの両取付壁の取付面に対する位置関係を調整して確実に両者を取り付けることができる効果がある。
請求項４に記載した発明によれば、モータハウジングとパワードライブユニットケースとを別体で構成して固定する構造を採用したことで、一のケースの振動がパワードライブユニットケースの一端側から他端側に伝達され、パワードライブユニットケースの他端側に振動が伝達されても、ブラケットが制振材で形成されているため、モータハウジングに対するパワードライブユニットケースの振動を抑制することができ、振動抑制効果を発揮できる効果がある。
請求項５に記載した発明によれば、モータハウジングが振動をしても、パワードライブユニットケースの重心部分は通電ラインが設けてある側とは反対側の他端側であるため、通電ラインに負荷がかかることを防止できる効果がある。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態は車両駆動用モータユニットを燃料電池車両に適用したものである。尚、各図においてＲは右側、Ｆｒはフロント側を示す。
図１は燃料電池車両の前部を示すものであって、車体前部のモータルーム１内には車両駆動用のモータユニット２がモータ３の軸方向を車幅方向に向けて配置されている。モータユニット２のモータ３の駆動回路であるパワードライブユニット８には燃料電池（ＦＣ）が接続されている。

図２〜図５に示すように、モータユニット２はアルミニウム製の部材であって複数のケース、つまりモータケース４、サイドケース５、ミッションケース６をモータ３の軸方向（車幅方向）で締結して組み立てられる分割構造のモータハウジング７と、このモータハウジング７の上部に締結され、サイドケース５からミッションケース６とモータケース４との境界部分を跨ぐ位置に渡る範囲に設けられたパワードライブユニットケース９とで構成されている。パワードライブユニットケース９もアルミニウム製の部材であり、内部にパワードライブユニット８を収容している。

具体的には、モータハウジング７はモータ３を周囲から覆う筒状のモータケース４を備え、このモータケース４の左側の端部にはミッション１０を内装するミッションケース６がモータケース４の周囲に設けた複数の取付座１１，１１…において車幅方向に挿通された固定ボルト１２によって取付られている。ミッションケース６内には図示しない複数のギヤ、ディファレンシャルギヤが収容され、ミッションケース６は外側のアウタケース１３と内側のインナケース１４とに分割され連結ボルト１５によって固定されている。
一方、モータケース４の右側の端部には周囲に複数の取付座１６，１６…が設けられ、これら取付座１６，１６…において車幅方向内側に向かって挿通された固定ボルト１７によってサイドケース５が取り付けられている。

ここで、サイドケース５内の上部に、パワードライブユニット８の右側の端部下側から下方に向かって延びる通電ライン２０，２０，２０の接続ターミナル２１Ｕ、２１Ｖ、２１ＷがＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して設けられている。この接続ターミナル２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗの上部は、通電ライン２０，２０，２０を上部で受け入れる開口部２２を備えたＰＤＵ接続部２３として構成され、このＰＤＵ接続部２３の側壁には蓋３１で開閉可能された通電ライン接続用作業孔２５が形成されている。
ＰＤＵ接続部２３は矩形に形成され開口部２２の周囲にフランジ部２６が形成され、このフランジ部２６に下側から４本の取付ボルト２７が挿通されるようになっている。

サイドケース５には、ＰＤＵ接続部２３よりもモータケース４寄りであって、前後に離れた位置にパワードライブユニットケース９に対する固定座２８，２８が座面を上方向に向けて突出形成されている。この固定座２８，２８には、中空のノックピン２９が各々装着されると共に固定座２８にはノックピン２９の中央部に対応する部位にネジ孔３０が設けられている。
ミッションケース６のインナケース１４の前側と後側には各々前側に向いた前側取付座３２（図４参照）と後側取付座３３（図２参照）が形成されている。各取付座３２，３３にはネジ孔３４が形成されている。

パワードライブユニットケース９は内部にスイッチング素子、平滑コンデンサを備えたパワードライブユニット８が収容され、モータハウジング７の前後方向の幅内にほぼ収まる寸法に設定され、車体前部が潰れ変形してもモータハウジング７が前後方向でバリヤとして機能しパワードライブユニット８の潰れ変形が防止されようになっている。パワードライブユニットケース９は後部右側のコーナ部が切り欠かれた枠状のケース本体４０の下部にベースプレート３５が複数のボルト４１により固定された部材である。ベースプレート３５にはサイドケース５の開口部２２に対応する位置に開口部３６（図５に符号のみを開口部２２と併せて記載）が形成され、開口部３６の周囲の取付面３７（図５に符号のみをフランジ部２６と併せて記載）がサイドケース５のフランジ部２６に面接触して確実にシールできるようになっている。尚、この面接触部分にシール材を介在することも可能である。取付面３７の周囲には取付ボルト２７のネジ孔（図示せず）が設けられている。
このパワードライブユニットケース９の開口部３６から下側に向かってＵ相、Ｖ相、Ｗ相の通電ライン２０，２０，２０が延びている。

パワードライブユニットケース９のケース本体４０の下部にはフランジ部ｆが形成され、このフランジ部ｆがベースプレート３５の周縁部に重合されている。モータハウジング７のミッションケース６の前側取付座３２と後側取付座３３に対応するケース本体４０のフランジ部ｆ及びベースプレート３５の周縁部には右側の各コーナ部分に取付部４２，４３が設けられている。モータハウジング７のサイドケース５の固定座２８，２８に対応してケース本体４０のフランジ部ｆ及びベースプレート３５の周縁部には取付部４４、４４がノックピン２９の受け入れ部（図示せず）を有して設けられている。尚、図２に示すようにケース本体４０の上縁部には、図１に示すエアポンプのパワードライブユニットケース９が装着されるフランジ部４５が形成されている。

ベースプレート３５の取付部４４，４４及びケース本体４０のフランジ部ｆには固定座２８のネジ孔３０に螺合するボルト４６が各々挿通され、ベースプレート３５の取付部４２，４３及びケース本体４０のフランジ部ｆには各ブラケット５０の横壁５２のネジ孔３４に螺合するボルト４７が挿通されている。そして、各ブラケット５０の縦壁５１に固定ボルト５３を挿通し、前側取付座３２と後側取付座３３のネジ孔３４に固定ボルト５３を締め付け固定している。

図６、図７に示すように、ブラケット５０は鋼板材、好ましくは制振鋼板によって、縦壁５１と横壁５２でＬ字形状に曲げ形成された部材である。このような制振鋼板としては、エンジン車両の排気系等に使用されるような異なる振動数の鋼板材を重ね合わせた部材を用いることができる。ここで、このブラケット５０は後側と前側に２箇所（図２、図４）に設けられているが、両者とも同様の構造であるので、図２に示す取付部４３に用いられるブラケット５０を例にして説明する。

ブラケット５０の縦壁５１は横壁５２に対して厚さが１／２程度に薄く形成されたものであり、縦壁５１、横壁５２の端部は弧状に形成されている。縦壁５１には挿通孔５６が形成され、横壁５２にはネジ孔３４が形成されている。
ここで、取付部４３とケース本体４０のフランジ部ｆには挿通孔５５が形成され、この挿通孔５５にボルト４７が挿通され、このボルト４７がブラケット５０の横壁５２に形成されたネジ孔３４に締結固定されている。
また、縦壁５１の挿通孔５６は固定ボルト５３が上下方向及び左右方向に位置決めができるように、余裕をもって形成され、この挿通孔５６に挿入された固定ボルト５３が前側取付座３３に形成されたネジ孔３４に締結固定される。
そして、ブラケット５０の縦壁５１にはコーナ部分の近傍に横壁５２との付け根部分から縦壁５１に向かって弧状に凹設され容易に撓み変形が可能な易撓み部５４が、幅方向に渡って形成されている。

よって、パワードライブユニットケース９は、モータハウジング７の一端側であるサイドケース５に対してサイドケース５のフランジ部２６がパワードライブユニットケース９の開口部３６の周囲の取付面３７に水平方向を位置決めして取付ボルト２７で締め付けられ、かつサイドケース５の固定座２８のネジ孔３０に対してノックピン２９を介して水平方向及び高さ方向で位置決めして、パワードライブユニットケース９のケース本体４０のフランジ部ｆとベースプレート３５の取付部４４に挿入されたボルト４６で締め付けられている。
また、パワードライブユニットケース９の他端側においては、ブラケット５０を介してミッションケース６の前側取付座３２と後側取付座３３にケース本体４０のフランジ部ｆと取付部４２，４３がボルト４７，４７と固定ボルト５３，５３により固定されることとなる。

次に、モータハウジング７とパワードライブユニットケース９の組み付け手順について説明する。
予め、パワードライブユニットケース９のケース本体４０のフランジ部ｆ及び取付部４２，４３にボルト４７を挿入して各ブラケット５０の横壁５２のネジ孔３４に仮に締め付けておく。
次に、サイドケース５のフランジ部２６をパワードライブユニットケース９のベースプレート３５の一端側にある開口部３６の周囲の取付面３７に合わせ、かつサイドケース５に設けた各固定座２８の中空のノックピン２９をパワードライブユニットケース９のベースプレート３５の取付部４４の受け入れ部に挿入して位置決めした状態で、取付ボルト２７を下から上に向かってパワードライブユニットケース９の取付面３７に締め付け、かつボルト４６を各固定座２８に締め付ける。
そして、各ブラケット５０の縦壁５１の挿通孔５６に固定ボルト５３を挿通して縦壁５１を前側取付座３２、後側取付座３３に対して締め付けて固定する。この際に、ボルト４７も本締めする。
その後、サイドケース５の蓋３１を開いて、通電ライン接続用作業孔２５から通電ライン２０，２０，２０を接続ターミナル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗに接続する。

上記実施形態によれば、モータハウジング７とパワードライブユニットケース９とを別体で形成し、通電ライン２０，２０，２０の接続ターミナル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗを備えたサイドケース５のフランジ部２６をパワードライブユニットケース９のベースプレート３５の一端側にある開口部３６の周囲の取付面３７に取付ボルト２７で固定することで、通電ライン２０，２０，２０の接続を確保すると共に、上下方向で両者を位置決めした状態で取付剛性を確保することができる。このとき、同様にサイドケース５に設けた固定座２８により上下方向の位置決めを行い、かつ固定座２８に設けた中空のノックピン２９により水平方向の位置決めを行うため位置ずれなくパワードライブユニットケース９を固定できる。

また、パワードライブユニットケース９の他端側においては、ブラケット５０を介してミッションケース６の前側取付座３２と後側取付座３３にケース本体４０のフランジ部ｆと取付部４２，４３がボルト４７，４７と固定ボルト５３，５３により固定される。
したがって、モータハウジング７をモータケース４とサイドケース５とミッションケース６に分割し、ミッションケース６をアウタケース１３とインナケース１４とに分割したため、隣接する部材同士の周方向のずれが、各ブラケット５０の縦壁５１と前側取付座３２及び後側取付座３３との取付面方向のずれとなって生じた場合であっても、組付けの最後にブラケット５０の縦壁５１を固定ボルト５３によりミッションケース６のインナケース１４に締め付ける際に、ブラケット５０の縦壁５１が易撓み部５４で変形して前側取付座３２及び後側取付座３３に対して当接する方向に変形することでこれを吸収することができる。

よって、パワードライブユニットケース９の他端側において、ミッションケース６とパワードライブユニットケース９の他端側とを位置ずれなく固定できる。また、ブラケット５０の縦壁５１の挿通孔５６は固定ボルト５３に対して上下方向及び左右方向に余裕をもって挿通されるため、固定ボルト５３を締め付ける際には位置決めを容易に行うことができる。

ここで、ブラケット５０を制振鋼板で形成した場合には、モータハウジング７に対して一端側が固定されたパワードライブユニットケース９の他端側に振動が伝達されても、ブラケット５０の制振作用によってモータハウジング７に対するパワードライブユニットケース９の振動を抑制することができる。
また、パワードライブユニットケース９に収容されたパワードライブユニット８の重心がパワードライブユニットケース９の他端側寄りに設けられているため、モータハウジング７が振動しても、この振動を受ける部位は通電ライン２０，２０，２０が配索してある側とは反対側であるため、通電ライン２０，２０，２０や接続ターミナル２１Ｕ，２１Ｖ２１Ｗに負荷がかかるのを最小限に抑えることができる。

このようにして、パワードライブユニットケース９の一端側においては、通電ライン２０を最も短くして、電気抵抗を最小限に抑えるためにサイドケース５の部位で通電ライン２０，２０，２０を接続ターミナル２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗに接続しつつ、サイドケース５のフランジ部２６をパワードライブユニットケース９のベースプレート３５の開口部３６の周囲の取付面３７に取付ボルト２７で固定する剛性の高い固定形態を採用して信頼性を高めながら、一方でモータハウジング７をモータケース４、サイドケース５、ミッションケース６に分割したことによりパワードライブユニットケース９の他端側において避けられない、モータ３の軸方向回りに生ずる捩れ方向の誤差をブラケット５０で吸収しているのである。

尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、燃料電池車両以外に電気自動車、ハイブリッド車の駆動用モータユニットに適用することができる。ブラケット５０の易撓み部５４は横壁５２に設けても良く、縦壁５１及び横壁５２の両方に設けても良い。

この発明の実施形態の車両の側面図である。 この発明の実施形態の斜視図である。 この発明の実施形態の右側面図である。 この発明の実施形態の正面図である。 この発明の実施形態の平面図である。 ブラケットの斜視図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

符号の説明

３ モータ
５ サイドケース（一のケース）
６ ミッションケース（他のケース）
７ モータハウジング
８ パワードライブユニット（駆動回路）
９ パワードライブユニットケース
２０ 通電ライン
２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗ 接続ターミナル（接続部）
４７ ボルト
５１ 縦壁（他方の取付壁）
５０ ブラケット
５２ 横壁（一方の取付壁）
５３ 固定ボルト（ボルト）
５６ 挿通孔

Claims (5)

1. 複数のケースを締結して組み立てられる分割構造のモータハウジングと、モータの駆動回路を収容するパワードライブユニットケースとを締結して構成される車両用駆動モータユニットであって、前記複数のケースのうち前記駆動回路から延びる通電ラインの接続部を備えた一のケースと前記パワードライブユニットケースの一端側が固定され、前記パワードライブユニットケースの他端側が変形可能なＬ字型のブラケットを介して他のケースにボルトにより固定されていることを特徴とする車両用駆動モータユニット。
2. 前記Ｌ字型のブラケットの一方の取付壁にはネジ孔が他方の取付壁にはボルトの挿通孔が設けられていることを特徴とする請求項１記載の車両用駆動モータユニット。
3. 前記ブラケットの一方の取付壁と他方の取付壁の少なくとも何れか一方の付け根部に易撓み部を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両用駆動モータユニット。
4. 前記ブラケットは制振材で形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の車両用駆動モータユニット。
5. 前記駆動回路の重心が前記パワードライブユニットケースの他端側寄りに設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の車両用駆動モータユニット。

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