JP2021070330A

JP2021070330A - 車両駆動装置

Info

Publication number: JP2021070330A
Application number: JP2019195784A
Authority: JP
Inventors: 千花鷹羽; Chika Takaba; 俊彦安藤; Toshihiko Ando; 洸平東谷; Kohei Higashiya; 憲史梅村; Norifumi Umemura
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2021-05-06
Anticipated expiration: 2039-10-29
Also published as: JP7338400B2

Abstract

【課題】車両駆動装置に関し、駆動ユニット及びインバーターの保護性能を向上させる。【解決手段】ここで開示する車両駆動装置は、インバーター６と板状のプロテクター７とを備える。インバーター６は、車両に搭載される駆動ユニット２の上方に固定され、駆動ユニット２に供給される駆動電流を生成する。プロテクター７は、インバーター６と駆動ユニット２との間において、前傾姿勢でインバーター６に固定される。【選択図】図２

Description

本発明は、駆動ユニットを搭載した車両の駆動装置に関する。

従来、走行用モーターやジェネレーターなどの駆動ユニットを搭載した車両の駆動装置において、駆動ユニットやその制御装置の周囲に保護部材を配置した構造が知られている。例えば、制御装置の全周をパイプ状のフレームで囲むことで、車両衝突時の外力による周辺部材と制御装置との接触を防止する技術が知られている。また、モーターの給電ケーブルのコネクターまわりに保護部材を取り付けて、コネクターを保護する技術も知られている（特許文献１，２参照）。

特開2013-103584号公報特開2013-129220号公報

駆動ユニットの上方に制御装置が固定される構造においては、駆動ユニットと制御装置との間に保護部材を介装させることが考えられる。この場合、外力が作用したとしても駆動ユニットと制御装置とが直接的に接触しにくくなり、保護性能が向上しうる。しかしながら、車両の衝突形態によっては、制御装置が保護部材ごと駆動ユニットに接近する方向へと移動する場合があり、駆動ユニットを損傷させるおそれがある。また、車両のボディに対して駆動ユニットを支持するマウント部材が制御装置の近傍に配置されるような場合には、マウントと制御装置との接触によって駆動ユニットの支持状態が不安定になる可能性もある。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、駆動ユニット及びインバーターの保護性能を向上させた車両駆動装置を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

ここで開示する車両駆動装置は、インバーターと板状のプロテクターとを備える。インバーターは、車両に搭載される駆動ユニットの上方に固定され、駆動ユニットに供給される駆動電流を生成する。プロテクターは、インバーターと駆動ユニットとの間において、前傾姿勢でインバーターに固定される。

板状のプロテクターをインバーターと駆動ユニットとの間において、前傾姿勢で固定することで、車両前突時にインバーターが車両後方へ移動したときに、インバーターを駆動ユニットから離隔するように上方へ移動させることができ、駆動ユニット及びインバーターの接触による損傷を抑制することができる。したがって、駆動ユニット及びインバーターの保護性能を向上させることができる。

車両駆動装置が適用された車両の内部を透視して示す斜視図である。車両の内部を透視して示す側面図である。プロテクターを下面側から見たときの斜視図である。プロテクターの三面図である。インバーターを下面側から見たときの斜視図である。インバーターの模式的な正面図である。 (A)〜(C)はプロテクターの作用を示すための車両駆動装置の側面図である。

［１．装置構成］
図１〜図７を用いて、実施例としての車両駆動装置を説明する。図中に記載された方位を表す矢印（前後左右上下）は、車両１の運転者を基準にして定められる方向を意味する。図１は、実施例としての車両駆動装置が適用された車両１の内部を透視して示す模式的な斜視図である。この車両１は、電動の駆動ユニット２とエンジン８とを搭載したハイブリッド自動車である。

図２に示すように、上記の車両駆動源は、ダッシュパネル２６よりも前方のエンジンルーム（パワードライブルーム，モータールームとも呼ばれる）の内部に配置される。エンジン８は、ガソリンや軽油を燃焼とする内燃機関（ガソリンエンジン，ディーゼルエンジン）である。このエンジン８はいわゆる横置きエンジンであり、クランク軸の向き（延在方向）が車両１の車幅方向に一致するように横向きに配置される。また、駆動ユニット２には、モーター３とジェネレーター４とが含まれる。

モーター３（電動機）は、例えば三相交流型の同期電動機であり、バッテリー５の電力でモーター軸（ローターの回転軸）を回転させる機能と、車両１の慣性動力を利用して発電する機能とを併せ持つ。モーター軸の向きは、車両１の車幅方向に一致するように配置される。また、ジェネレーター４（発電機）は、例えば三相交流型の同期発電機であり、バッテリー５の電力でエンジン８のクランク軸を回転させる機能（スターター機能）と、クランク軸の回転動力を利用して発電する機能とを併せ持つ。ジェネレーター軸（ローターの回転軸）の向きは、車両１の車幅方向に一致するように、モーター軸と平行に配置される。図２，図３に示すように、モーター３はジェネレーター４よりも後方に配置される。なお、モーター３及びジェネレーター４を一体化してもよい。単一のケーシング内にモーター３及びジェネレーター４を収容した装置は、電動パワードライブとも呼ばれる。

バッテリー５は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池であり、数百ボルトの高電圧直流電流を供給しうる二次電池である。バッテリー５は、車両１の下面（フロア下）や車両１の後部，車室内，荷室内などに配置され、後述するインバーター６を介してモーター３とジェネレーター４とに電気的に接続される。バッテリー５は、モーター３及びジェネレーター４に電力を供給可能とされる。また、バッテリー５は、モーター３の回生電力やジェネレーター４の発電電力で充電可能であるとともに、車両外部からの給電を受けて充電すること（外部充電）も可能である。

エンジン８の隣には、トランスアクスル９（変速機）が配置される。トランスアクスル９は、トランスミッションとファイナルドライブ（アクスル）ギヤとを内蔵した動力伝達装置であり、駆動輪に接続される駆動輪軸とエンジン８とモーター３とジェネレーター４とに接続される。図１に示すように、エンジン８はトランスアクスル９の右側面に固定され、モーター３及びジェネレーター４はトランスアクスル９の左側面に固定される。したがって、エンジン８は、トランスアクスル９の車幅方向右側に並ぶように配置され、モーター３及びジェネレーター４は、トランスアクスル９の車幅方向左側に並ぶように配置される。なお、モーター３及びジェネレーター４の位置は、駆動輪軸と干渉しない位置に設定される。駆動輪に接続される駆動輪軸は、トランスアクスル９の左右両側面から車両外側に向かって延設される。

モーター３及びジェネレーター４の上方には、電力を交流と直流との間で相互に変換し、少なくとも駆動ユニット２に供給される駆動電流を生成するインバーター６が設けられる。インバーター６は、バッテリー５とモーター３及びジェネレーター４とをつなぐ電力線上に介装される。インバーター６はパワードライブユニット（PDU）とも呼ばれ、インバーター回路と電子制御装置とを内蔵する。インバーター回路には、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）やMOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などのスイッチ素子が含まれる。また、電子制御装置は、スイッチ素子の作動状態（オンオフのタイミングや駆動周波数）を制御する機能を持つ。

インバーター６は、車両１のサイドメンバー２１及びアッパーバー２２に固定される。サイドメンバー２１は、車長方向に延在するサブフレーム（またはフレーム）であり、車幅方向に所定の間隔をあけて左右に一対設けられる。また、アッパーバー２２は、支持部材２３を介してサイドメンバー２１に接続されるサブフレーム（またはフレーム）であり、エンジンルームの前端部上方において車幅方向に延設される。ラジエーターの上端部はアッパーバー２２に固定される。

駆動ユニット２（モーター３，ジェネレーター４）は、マウント２０を介してサイドメンバー２１に取り付けられる。マウント２０には弾性部材（ゴム，ばね）や粘性流体が内蔵され、駆動ユニット２の振動や騒音がサイドメンバー２１に伝わりにくくするための緩衝装置である。なお、エンジン８についても同様であり、図示しないエンジンマウントを介してサイドメンバー２１に取り付けられる。

図２に示すように、インバーター６の前端部には、平板状の前端支持部２４が設けられる。前端支持部２４は、その下面側がアッパーバー２２の頂面に面接触した状態で、アッパーバー２２に対して固定される。また、インバーター６の後端部には、ブラケット２５が設けられる。ブラケット２５は、インバーター６とサイドメンバー２１との間を縦方向に接続する形状に形成される。ブラケット２５の下端面はサイドメンバー２１の頂面に固定され、ブラケットの上端面はインバーター６の底面に固定される。

駆動ユニット２とインバーター６との間には、プロテクター７が設けられる。プロテクター７は、インバーター６と駆動ユニット２との間において、前傾姿勢でインバーター６に固定される板状の部材である。ここでいう前傾姿勢とは、前端が後端よりも下方に位置する姿勢を意味する。プロテクター７は、インバーター６が外力によって後方へと移動したときに、駆動ユニット２やマウント２０との直接的な接触を防止する保護部材として機能する。本実施形態のプロテクター７は、インバーター６の下方かつ駆動ユニット２の上方であって、後述するマウント２０よりも前方に配置される。なお、プロテクター７の材質は金属であってもよいし、合成樹脂であってもよい。

［２．プロテクターの構造］
プロテクター７の構造について詳述する。図３，図４に示すように、プロテクター７には、前後方向に長く形成された平面状の一般面１０が設けられる。一般面１０は、プロテクター７がインバーター６の下方に取り付けられた状態において、マウント２０に対向する平面状に形成される部位である。一般面１０は、インバーター６が外力によって後方へと移動したときに、駆動ユニット２やマウント２０と接触する可能性の高い部位であり、十分な剛性，強度を持つように形成される。好ましくは、一般面１０の下面側（駆動ユニット２やマウント２０と接触する可能性の高い面）が平滑に形成される。

プロテクター７には、複数の固定面１１〜１３が設けられる。固定面１１〜１３の各々は、固定具（例えば、ボルト，リベット，クリップなど）によってインバーター６に固定される平面状の部位である。固定面１１〜１３は、一般面１０を上方へと平行移動させた平面状に形成され、各々の固定面１１〜１３が固定具によってインバーター６の下面に対して固定される。本実施形態のプロテクター７には、第一固定面１１と第二固定面１２と第三固定面１３とが設けられ、各々の固定面１１〜１３がボルト３０で締結固定される。

第一固定面１１は、プロテクター７がインバーター６の下方に取り付けられた状態において、一般面１０の左側に配置される。一般面１０と第一固定面１１との間には、第一段差部１４が設けられる。第一段差部１４は、一般面１０と第一固定面１１との間の段差を滑らかに接続する傾斜面であり、一般面１０と第一固定面１１とを車幅方向に隔てて車長方向に延設される。

第一固定面１１には、ボルト孔１７（固定孔）と位置決め孔１８とが設けられる。ボルト孔１７は、ボルト３０が挿通される孔であり、位置決め孔１８は、図示しない位置決めピンが挿通される孔である。位置決めピンは、インバーター６の下面から下方に向かって突設される。ボルト孔１７は、位置決め孔１８よりもプロテクター７の外側に配置される。図４に示す第一固定面１１のボルト孔１７は、位置決め孔１８に対して所定の間隔をあけて、位置決め孔１８の左側に配置されている。

図４に示すように、一般面１０と第一固定面１１との距離（一般面１０を基準とした法線方向の距離）はH₁である。この寸法H₁は、第一固定面１１に取り付けられるボルト３０のボルト頭の高さ寸法H₀よりも大きく設定される。ここでいうボルト頭の高さ寸法H₀とは、ボルト３０の第一固定面１１からの突出寸法に相当する。一方、一般面１０と第一固定面１１との距離H₁がボルト３０の突出寸法H₀以上の寸法であることから、ボルト３０が一般面１０よりも下方に突出することがない。したがって、ボルト３０が駆動ユニット２やマウント２０と干渉しにくくなる。

第二固定面１２は、プロテクター７がインバーター６の下方に取り付けられた状態において、一般面１０の前方に配置される。一般面１０と第二固定面１２との間には、第二段差部１５が設けられる。第二段差部１５は、一般面１０と第二固定面１２との間の段差を滑らかに接続する傾斜面であり、一般面１０と第二固定面１２とを車長方向に隔てて車幅方向に延設される。

第一固定面１１と同様に、第二固定面１２にはボルト孔１７と位置決め孔１８とが設けられる。ボルト孔１７は、ボルト３０が挿通される孔であり、位置決め孔１８は、図示しない位置決めピンが挿通される孔である。ボルト孔１７は、位置決め孔１８よりもプロテクター７の外側に配置される。図４に示す第一固定面１１のボルト孔１７は、位置決め孔１８に対して所定の間隔をあけて、位置決め孔１８の前方に配置されている。一般面１０と第二固定面１２との距離はH₂である。この寸法H₂は、第二固定面１２に取り付けられるボルト３０のボルト頭の厚み寸法H₀よりも大きく設定される。

第三固定面１３は、プロテクター７がインバーター６の下方に取り付けられた状態において、第一固定面１１の前方に配置される。第一固定面１１と第三固定面１３との間には、第三段差部１６が設けられる。第三段差部１６は、第一固定面１１と第三固定面１３との間の段差を滑らかに接続する傾斜面であり、第一固定面１１と第三固定面１３とを車長方向に隔てて車幅方向に延設される。

第三固定面１３には、位置決め孔１８が設けられず、ボルト孔１７のみが設けられる。一般面１０と第三固定面１３との距離はH₃である。この寸法H₃は、第三固定面１３に取り付けられるボルト３０のボルト頭の厚み寸法H₀よりも大きく設定される。図５に示すように、固定面１１〜１３に設けられるボルト孔１７の位置は、インバーター６の下部に形成されたボス１９の位置に対応するように設定される。

ボス１９は、ボルト３０に螺合するネジ溝を底面に有する円筒形状に形成され、インバーター６の左側面及び前面の下部において三箇所に分散するように配置される。プロテクター７は、それぞれのボルト孔１７の周囲をボス１９の下面に面接触させた状態で、ボルト３０によって締結固定される。プロテクター７の前端辺における左右方向の両端部と、プロテクター７の左端辺における前後方向の両端部とが、インバーター６の下面に固定される。

一般面１０に対する固定面１１〜１３の距離の大小関係に関して、車幅方向の位置がマウント２０に近いほど、一般面１０との距離が大きく設定される。反対に、車幅方向の位置がマウント２０から遠いほど、一般面１０との距離が小さく設定される。ただし、最小でも固定面１１〜１３に取り付けられるボルト３０のボルト頭の高さ寸法H₀は確保される。また、車長方向の位置が車両１の前端に近いほど、一般面１０との距離が大きく設定される。

例えば、図６に示すように、車幅方向の位置がマウント２０に近い第一固定面１１，第三固定面１３は、第二固定面１２よりも一般面１０との距離が大きく設定される。また、車幅方向の位置がマウント２０に近い第一固定面１１，第三固定面１３のうち、前方側に位置する第三固定面１３は、後方側に位置する第一固定面１１よりも一般面１０との距離が大きく設定される。本実施形態では、不等式「H₀≦H₂<H₁<H₃」が成立するように、一般面１０に対する固定面１１〜１３の各々の距離が設定される。

［３．作用，効果］
（１）上記の車両駆動装置では、板状のプロテクター７が、インバーター６と駆動ユニット２との間において、前傾姿勢でインバーター６に固定される。これにより、外力によってインバーター６が車両後方へ移動したときに、インバーター６は駆動ユニット２から離隔するように上方へと滑動し、駆動ユニット２及びインバーター６の損傷が抑制される。

例えば、図７(A)に示す車両駆動装置を搭載した車両の前突時に、インバーター６のみに外力が作用することがある。この場合、図７(B)に示すように、駆動ユニット２（モーター３，ジェネレーター４）は移動することなく、インバーター６のみが車両後方へと移動し、プロテクター７の一般面１０がマウント２０に当接する。このとき、プロテクター７の一般面１０は、マウント２０からの反力を受けて上方へ移動しようとする。これにより、図７(C)に示すように、インバーター６の後端側が駆動ユニット２から離隔する方向へと持ち上げられ、インバーター６と駆動ユニット２との直接的な接触が回避される。

このように、インバーター６と駆動ユニット２との間において、前傾姿勢のプロテクター７をインバーター６に固定することで、車両前方からの外力を受けたインバーター６の移動方向を変化させて、インバーター６を駆動ユニット２から離隔させることができる。したがって、駆動ユニット２及びインバーター６の損傷を抑制することができ、駆動ユニット２及びインバーター６の保護性能を向上させることができる。

（２）上記の車両駆動装置では、図４に示すように、プロテクター７の固定面１１〜１３が一般面１０よりも上方に配置される。このように、固定面１１〜１３を一般面１０よりも上方に位置させることで、インバーター６が移動したときに、駆動ユニット２やマウント２０とボルト３０とを接触しにくくすることができる。したがって、駆動ユニット２及びインバーター６の保護性能をさらに向上させることができる。

（３）上記の車両駆動装置では、固定面１１〜１３の各々と一般面１０との距離が、ボルト頭の高さ寸法H₀以上の寸法に設定されている。このような設定により、ボルト３０が一般面１０よりも下方に突出することを確実に防止することができる。したがって、駆動ユニット２やマウント２０とボルト３０との接触や破損，変形をより効果的に抑制することができ、駆動ユニット２及びインバーター６の保護性能をさらに向上させることができる。

（４）上記の車両駆動装置では、プロテクター７に複数の固定面１１〜１３が形成される。このように、固定面１１〜１３を複数箇所に設けることで、プロテクター７の固定状態を安定させることができる。また、固定面１１〜１３と一般面１０との距離を車両前後方向の位置ごとに相違させることで、衝突しやすさ（駆動ユニット２やマウント２０に対するプロテクター７の衝突しやすさ）に応じた離隔寸法を確保することができ、駆動ユニット２及びインバーター６の保護性能をさらに向上させることができる。

（５）上記の車両駆動装置では、プロテクター７が前傾姿勢であることから、一般面１０に対する固定面１１〜１３の距離を一定距離に設定してしまうと、前方側の固定面１１〜１３がより下方に位置することになってしまう。このような課題に対して、固定面１１〜１３の位置が車両前方側であるほど、一般面１０との距離を大きく設定することで、固定面１１〜１３の上下方向の位置を高くすることができる。これにより、例えばインバーター６が車両前方から後方に向かって水平に移動してきたときに、ボルト３０が駆動ユニット２やマウント２０に接触しにくくなり、駆動ユニット２及びインバーター６の保護性能をさらに向上させることができる。

（６）図６に示すように、固定面１１〜１３の車幅方向の位置がマウント２０に近いほど一般面１０との距離を大きく設定することで、マウント２０とボルト３０との接触の可能性をさらに低下させることができ、駆動ユニット２及びインバーター６の保護性能を向上させることができる。

（７）上記の車両駆動装置のプロテクター７には、一般面１０と固定面１１〜１３との間に第一段差部１４，第二段差部１５が設けられる。第一段差部１４は車長方向に延設され、第二段差部１５は車幅方向に延設される。このような構造により、プロテクター７の剛性を高めることができ、駆動ユニット２及びインバーター６の保護性能を向上させることができる。

（８）上記の車両駆動装置では、プロテクター７のボルト孔１７が位置決め孔１８の外側に配置される。これにより、プロテクター７をその外周部に近い位置でインバーター６に支持させることができ、プロテクター７の固定状態を安定させることができる。したがって、駆動ユニット２及びインバーター６の保護性能を向上させることができる。

（９）上記の車両駆動装置では、インバーター６の下部に形成されたボス１９に対してボルト３０が締結固定される。このように、ボルト３０が締結されるボス１９をインバーター６の下部に設けることで、プロテクター７の固定状態を安定させることができ、駆動ユニット２及びインバーター６の保護性能を向上させることができる。

［４．変形例］
上記の実施形態はあくまでも例示に過ぎず、本実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。例えば、上述の実施形態では、車両１のエンジンルーム内に配置された車両駆動装置を例示したが、車両１の後部に配置される後輪用の車両駆動装置に適用することも可能である。

また、上述の実施形態では、エンジン８及びトランスアクスル９が搭載されたハイブリッド方式の車両１を例示したが、エンジン８やトランスアクスル９を省略することができる。ジェネレーター４についても省略可能である。少なくとも、駆動ユニット２としてのモーター３を備えた車両１において、駆動ユニット２の上方にインバーター６を固定し、インバーター６と駆動ユニット２との間に板状のプロテクター７を前傾姿勢で固定することで、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。

また、トランスアクスル９の代わりにトランスミッション（変速機）を搭載した車両１に対して、上記の車両駆動装置を適用することも可能である。ここでいうトランスミッションには、MT（マニュアルトランスミッション），AT（オートマチックトランスミッション），AMT（マニュアルオートマチックトランスミッション），CVT（連続可変トランスミッション），DCT（デュアルクラッチトランスミッション）などが含まれる。

なお、上述の実施形態では、プロテクター７に三つの固定面１１〜１３が形成されているが、固定面１１〜１３の数はこれに限定されない。また、例えば固定具の形状や固定手法により、一般面１０よりも下方に突出した部位がない場合には、一般面１０と固定面１１〜１３との間に設定される段差寸法を限りなく小さくすることができる。これにより、一般面１０と固定面１１〜１３とを同一平面状に配置することができる。

１車両２駆動ユニット
３モーター４ジェネレーター
５バッテリー６インバーター
７プロテクター８エンジン
９トランスアクスル１０一般面
１１第一固定面１２第二固定面
１３第三固定面１４第一段差部
１５第二段差部１６第三段差部
１７ボルト孔（固定孔）１８位置決め孔
１９ボス２０マウント
２１サイドメンバー２２アッパーバー
２３支持部材２４前端支持部
２５ブラケット２６ダッシュパネル
３０ボルト

Claims

車両に搭載される駆動ユニットの上方に固定され、前記駆動ユニットに供給される駆動電流を生成するインバーターと、
前記インバーターと前記駆動ユニットとの間において、前傾姿勢で前記インバーターに固定される板状のプロテクターとを備える
ことを特徴とする、車両駆動装置。
前記プロテクターが、平面状に形成される一般面と、前記一般面を上方へと平行移動させた平面状に形成されて前記インバーターに固定される固定面とを有する
ことを特徴とする、請求項１記載の車両駆動装置。
前記固定面と前記一般面との距離が、前記プロテクターを前記インバーターに固定する固定具の前記固定面からの突出寸法以上の寸法である
ことを特徴とする、請求項２記載の車両駆動装置。
前記固定面が、少なくとも車両前後方向の位置及び前記一般面との距離が異なる複数箇所に設けられる
ことを特徴とする、請求項２または３記載の車両駆動装置。
車両前方側に位置する前記固定面ほど、前記一般面との距離が大きく形成される
ことを特徴とする、請求項４記載の車両駆動装置。
車幅方向の位置が前記駆動ユニットのマウントに近い前記固定面ほど、前記一般面との距離が大きく形成される
ことを特徴とする、請求項４または５記載の車両駆動装置。
前記プロテクターが、前記一般面と前記固定面とを車幅方向に隔てて車長方向に延在する第一段差部と、前記一般面と前記固定面とを車長方向に隔てて車幅方向に延在する第二段差部とを有する
ことを特徴とする、請求項２〜６のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
前記プロテクターが、前記インバーターに突設された位置決めピンに係合する位置決め孔と、前記位置決め孔よりも前記プロテクターの外側に配置されて前記プロテクターを前記インバーターに固定する固定具が挿通される固定孔とを有する
ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の車両駆動装置。
前記プロテクターを前記インバーターに固定する固定具が、前記インバーターの下部に形成されたボスに対して締結固定される
ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両駆動装置。