JP5990885B2 - モータのコネクタ保護構造 - Google Patents

Description

車両を駆動するモータがモータケースに収容され、モータケースのサイドメンバ近傍に配置されたコネクタを保護するモータのコネクタ保護構造に関する。

モータによって車両を駆動する電気自動車や、モータとエンジンを搭載したハイブリッド自動車等の車両が知られている。これらの車両では走行性能を向上させるため、高電圧のバッテリの電力を制御してモータに供給するインバータや高電圧のパワーケーブルを有していることから、衝突事故に対するさまざまな検討が進んでいる。これらの車両における衝突において、軽度の衝突の場合ではインバータが故障せず、パワーケーブルの断線やコネクタ破損も発生しないことが望ましい。また、衝撃が大きい車両衝突においても、バッテリの高電圧遮断機能やインバータ内の高電圧の急速放電機能が正常に働き、パワーケーブルの断線やコネクタの破損による漏電が発生しないことが望ましい。

近年、このような機能を実現するためにパワーケーブルの断線やコネクタの破損を防止するいくつかの技術が開示されている。例えば、特許文献１には、モータのコネクタをハウジングに収容し、コネクタカバーで覆うことで他の部品との接触を防止する技術が開示されている。また、特許文献２には、予めサスペンションメンバやサイドメンバに脆弱部を設け、車両衝突時、サスペンションメンバやサイドメンバを脆弱部にて折り曲げることにより、モータとパワーケーブル及びコネクタとの相対位置を保ち、モータの高電圧ハーネスを保護するような技術が開示されている。

特開２００９−３８９２０号公報 特開２００６−８８８７１号公報

特許文献１には、車両の衝突時によって作用する衝突荷重により、車両前方からコネクタ収容部に向かってラジエータの電動ファン等の部品が移動する場合において、その部品をコネクタ収容部に直接衝突させずにコネクタカバーの傾斜部が他部品に対する衝突受け面とすることで、コネクタへの直接の衝突を回避することが示されている。さらに、傾斜部は滑り面となり、インバータ移動による衝突衝撃を斜め前方に分散させ、緩和させることができることが示されている。

特許文献１では、モータケースとインバータを別々に配置してモータケースの上面にコネクタカバーを設ける形式となっているため、モータケースとインバータとの間に無駄な空間ができていた。そこで、無駄な空間を無くすため、モータケースとインバータを別々に配置してモータケースの上面にコネクタカバーを設ける形式から、モータケースの上にインバータを配置することによりモータケースの車両後方、かつ、サイドメンバ近傍にモータのコネクタを形成する搭載方法が考えられる。

しかしながら、モータケースの車両後方、かつ、サイドメンバ近傍にモータのコネクタを形成すると、車両前方から部品が移動してコネクタに接触する可能性は低下するものの、車両衝突時にサイドメンバが折れ曲がり、モータのコネクタに接触する恐れがある。特に、サイドメンバの接触量が大きいとモータのコネクタが破損することになる。これは、サイドメンバ近傍にモータのコネクタを配置する場合において、コネクタの保護について考慮されていないためである。

そこで、本発明に係るモータのコネクタ保護構造は、衝突時におけるサイドメンバの変形によってサイドメンバとコネクタとが接触する事を防止する金属製プロテクタを、サイドメンバとコネクタとの間で、かつ、コネクタと隣接する部位に形成したモータのコネクタ保護構造を提供することを目的とする。

以上のような目的を達成するために、本発明に係るモータのコネクタ保護構造は、車両の両側方に配置された二本のサイドメンバに挟まれた空間に、車両を駆動するモータが収容されたモータケースが搭載され、モータケースのサイドメンバ近傍に配置されたコネクタを保護するモータのコネクタ保護構造において、衝突時におけるサイドメンバの折れ曲がり変形によってサイドメンバとコネクタとが接触することを防止し、サイドメンバから荷重が加えられるときにサイドメンバを潰す強度を有する金属製プロテクタを、サイドメンバとコネクタとの間で、かつ、モータケースの角部とコネクタを覆うように取り付けたことを特徴とする。

また、本発明に係るモータのコネクタ保護構造であって、金属製プロテクタは、第１の方向からボルトで固定されると共に、第２の方向からボルトで固定され、少なくとも２軸方向からモータケースに固定されていることを特徴とする。強固な固定を実現するためである。

また、本発明に係るモータのコネクタ保護構造であって、金属製プロテクタは、サイドメンバの折れ曲がり変形によりサイドメンバとコネクタとの接触を防止する保護部と、車両側方から保護部に加わる荷重を受け持つため、モータケースにおける車両後方側の側面とモータケースにおける車両側方側の側面とのそれぞれ一部を覆い、保護部から車両前方に延びるように一体化された固定部と、を有し、固定部は、保護部に加わる荷重に耐えることができるように車両側方側からと車両後方側からの少なくとも２軸方向からモータケースにボルトで固定されていることを特徴とする。

また、本発明に係るモータのコネクタ保護構造であって、コネクタは、モータケースにおける車両後方側の側面から後方に突出し、金属製プロテクタは、モータケースにおける車両後方側の側面からモータケースにおける車両側方側の側面の一部を覆い、さらに、コネクタにおける車両上方側の側面の一部を覆うように形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係るモータのコネクタ保護構造であって、金属製プロテクタは、サイドメンバとモータケースとで形成される空間に予め決められた隙間を保ってモータケースに配置するため、サイドメンバに干渉する固定部の一部を切り欠いた形状としたことを特徴とする。このような切り欠きを設けることにより、サイドメンバとの干渉を防止することが可能となる。

また、本発明に係るモータのコネクタ保護構造であって、金属製プロテクタは、コネクタの高さよりも高い保護部を有することを特徴とする。サイドメンバの折れ曲がり変形による巻き込みを防止する為である。

本発明に係るコネクタ保護構造を用いることにより、サイドメンバ近傍に配置されたコネクタを限られたスペースの中で保護することが可能になるという効果がある。また、金属製のプロテクタの固定部を２軸方向からボルトで固定することでサイドメンバの折れ曲がり変形によってコネクタに加わる荷重を受け止めることが可能となる。さらに、コネクタよりも幅が広く、コネクタよりも高さが高いプロテクタによりコネクタの破損を防止すると共に、サイドメンバより強度が高いプロテクタによりサイドメンバを潰すことで衝撃吸収を実現することができる。

本実施形態に係るプロテクタの取付け状態を示す斜視図である。 本実施形態に係るプロテクタを取り付けた車両の変形状態を説明する説明図である。 本実施形態に係るプロテクタとサイドメンバとの接触状態を説明する説明図である。 本実施形態に係るプロテクタの形状を説明する３面図（Ａ：正面図、Ｂ：上面図、Ｃ：側面図）である。 第２の実施形態に係るプロテクタの概要を示す斜視図である。 第３の実施形態に係るプロテクタの概要を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１はプロテクタ１０の取付け状態を示し、モータケース３５に取り付けられているプロテクタ１０を車両斜め後方からの視点にて示している。モータケース３５は、エンジンの動力を用いて発電することのできる発電機（モータジェネレータＭＧ１）と、車両を駆動することのできるモータ（モータジェネレータＭＧ２）と、動力分配機構と、を内蔵しており、トランスアクスルとも呼ばれている。

図１のプロテクタ１０はモータケース３５の車両後方に取り付けられたモータコネクタ２０をサイドメンバの折れ曲がり変形から保護するため、モータケース３５の車両側方と車両後方にわたって固定されている。プロテクタ１０はモータケース３５の車両側方から車両後方に延びる固定部１２と、固定部１２から、モータコネクタ２０の側面に一体化された保護部１３と、固定部１２及び保護部１３に接続されたリブ１４と、車両側方と車両後方の２軸方向でプロテクタ１０を固定するボルト（１５，１６）と、を有している。ここで、モータコネクタ２０はパワーケーブル２１とコネクタプレート２２とを有し、モータコネクタ２０は、モータジェネレータＭＧ２に接続され、モータジェネレータＭＧ２を駆動するためのパワーケーブル２１の一端に接続されている。また、パワーケーブル２１の他端は、モータケース３５上に配置されたインバータに接続されている。

本実施形態で特徴的な事項は、プロテクタ１０をモータケース３５に固定する際、２軸方向からボルトで固定したことである。２軸方向とは、車両後方から取り付けられたボルト１６に対し、例えば、複数方向から取り付けることにより取付け強度を向上させるものであり、少なくとも２本のボルト（１５，１６）により固定することが好適である。より好適には、２本のボルト（１５，１６）は直交するように取り付けることで取付け強度が向上し、さらに好ましくは、それぞれの軸は同じ本数のボルトで固定することが好適である。このような取付けにより斜め方向からの荷重を受け止めることができるからである。特に、サイドメンバの折れ曲がりによる変形では、巻き込むような動きを伴うことから上記取付け方法は有効である。

図１のプロテクタ１０は、モータケース３５の近傍に配置されているサイドメンバとの間に取り付けるために幅広、かつ、縦長形状としている。これは、サイドメンバとモータケース３５との間の車両側方の空間の余裕が無いため、空間を有効利用するためである。さらに、サイドメンバに固定されている他の機器との干渉を防ぐため、固定部１２の一部を切り欠いた切欠き部１１を設けていることから、スペースの少ない車両側方では、１本のボルト１５によって固定され、スペースの余裕がある車両後方では２本のボルト１６で固定している。

図２はプロテクタを取り付けた車両の変形状態を車両上側からの視点にて示し、車両前方からバリアが進入し、車両前方部が押し潰されると共に、サイドメンバ３３の折れ曲がり変形が発生した状態を示している。サイドメンバ３３の折れ曲がりは車両内側に大きく変形し、プロテクタ１０を覆うように変形することから、モータコネクタ２０を保護するにはサイドメンバ３３の回り込むような変形に対処する必要がある。

次に、エンジンコンパートメントにおける機器の配置について述べる。二本のサイドメンバに挟まれた空間には、エンジン３２と、エンジン３２に取り付けられたモータケース３５が配置され、インバータ３１はモータケース３５上に取り付けられている。モータケース３５には２つのモータコネクタ２０，２４があり、車両後方に配置されたモータジェネレータＭＧ２用のモータコネクタ２０と、モータケース３５の上方に配置されたモータジェネレータＭＧ１用のモータコネクタ２４と、がある。これらのモータコネクタ２０，２４はパワーケーブル２１，２３によってインバータ３１に接続されている。図２のようにサイドメンバ３３が内側に折れ曲がることで、モータコネクタ２０を押し潰す場合がある。そこで、モータコネクタ２０を車両中央寄りに配置することも考えられるが、モータジェネレータＭＧ２の搭載上の制約から、車両中央寄りに配置することができず車両側方寄りの配置となる。

上述の配置により、プロテクタ１０はモータケース３５の車両後方、かつ、車両側方に取り付けられ、サイドメンバ３３の折れ曲がり変形からモータコネクタ２０を保護している。なお、サイドメンバ３３は、車体前部の強度及び剛性を上げる為の部品であると共に様々な機器を取り付けるための取り付け台の役割を果たし、運転席・助手席の乗員の安全を確保するため衝撃吸収に関するさまざまな技術が盛り込まれている。

図３はプロテクタ１０とサイドメンバ３３との位置関係と、これらの接触状態と、を車両上側からの視点にて示している。プロテクタ１０は保護部１３から延びる固定部１２が一体に形成され、保護部１３と固定部１２との間には、強度を保つ目的のためにリブ１４が設けられている。また、リブ１４は固定部１２から保護部１３までの折れ曲がりを補強する目的と、固定部１２から保護部１３までを滑らかに接続するため所定の高さを有し、プロテクタ１０側面とサイドメンバ３３との接触面がほぼ一致するように配慮されている。これは、サイドメンバ３３がプロテクタ１０により潰れることで衝撃吸収を可能にするためである。

プロテクタ１０の保護部１３は、モータコネクタ２０やパワーケーブル２１への被害を防ぐために、モータコネクタ２０の高さより高くなるように設定されている。また、プロテクタ１０は荷重に耐えるために厚みのある鋼板で形成され、プロテクタ１０をモータケース３５に固定するボルト１５，１６はプロテクタの保護部１３に加わる荷重に耐えるため、車両後方と車両側方との異なる２軸方向から固定されている。

図４はプロテクタの形状を示し、（Ａ）正面図、（Ｂ）上面図、（Ｃ）側面図を示している。プロテクタ１０は、熱間圧延鋼板をプレス加工により折り曲げと打ち抜き加工を施し、固定部と保護部との間にリブ１４を溶接にて取り付けることで強度を持たせている。プロテクタ１０の強度上の条件は、サイドメンバ３３がモータコネクタ２０に接触せず、モータコネクタが破損しないことである。さらに、衝撃吸収という条件では、サイドメンバ３３を積極的に潰すために、サイドメンバ３３より強度が高いことである。また、サイドメンバ３３に取り付けられた機器との干渉を防ぎ、予め決められたクリアランスを確保するため、固定部１２の上側には切欠き部１１を設けている。切欠き部１１は強度低下につながることから、中央部のリブ１４の配置を上側に寄せて強度のバランスを考慮している。本実施形態では、通常のプロテクタより厚みを増やし、約５ｍｍ厚の熱間圧延鋼板を使用した。このプロテクタ１０は、数トンの荷重に耐えられるように設計している。

図５は第２の実施形態に係るプロテクタ３０の概要を示し、鍛造又は鋳造により作成したプロテクタ３０を示している。本実施形態で特徴的な事項の一つは、サイドメンバ３３より強度が高い鋼材を使用しており、一体成型することでリブ部を設けることなく突起が少ない形状となっている。プロテクタ３０は、保護部１３に加わる荷重をモータケース３５に分散させると共に車両側方からの荷重に耐えることができるよう固定部に上面保護部１７を追加している。さらに、モータケース３５に接する面積を多くし、固定面積を確保するため、根元の厚みを厚く、先端の厚みを薄くすると共に、ボルト固定用の工具が接触しないように工具逃げを設けている。さらに、切欠き部１１により低下した強度を補い、強固な取付けを実現するため、固定用のボルト１５，１６を増やしている。

図６は第３の実施形態に係るプロテクタ４０の概要を示し、鍛造又は鋳造により作成したプロテクタ４０を示している。本実施形態で特徴的な事項の一つは、サイドメンバ３３との干渉を避けるために車両側方からのボルト固定ができない場合に用いることができるという点である。具体的には、プロテクタ４０は、車両後方と上面方向からボルト１９により固定可能にした固定部１８と、固定部１８から延びる保護部１３と、を有している。さらに、車両側方からの荷重に耐えるように固定部に上面保護部１７を設け、固定部１８のボルト１９をモータケース上方に２本配置したことである。このような形状にすることで、結果的に切欠き部が拡大した形状においても取付け強度の低下を補い、モータケース上方、及び、モータケース後方からの２軸方向によりボルト固定にすることで強固な取付けを実現することが可能となる。

以上、上述したように、本実施形態に係るプロテクタを用いることにより、サイドメンバ近傍に配置されたモータコネクタを限られたスペースの中で保護することが可能である。また、鋼板、鍛造、鋳造によるプロテクタの固定部を２軸方向からボルトで固定することでサイドメンバの折れ曲がり変形によってモータコネクタに加わる荷重を受け止めることが可能となる。また、コネクタよりも幅が広く、モータコネクタよりも高さが高いプロテクタによりモータコネクタの破損を防止すると共に、サイドメンバより強度が高いプロテクタによりサイドメンバを潰すことで衝撃吸収が可能である。

１０，３０，４０ プロテクタ、１１ 切欠き部、１２ 固定部、１３ 保護部、１４ リブ、１５，１６，１９ ボルト、１７ 上面保護部、１８ 固定部、２０，２４ モータコネクタ、２１，２３ パワーケーブル、２２ コネクタプレート、３１ インバータ、３２ エンジン、３３ サイドメンバ、３５ モータケース。

Claims (6)

1. 車両の両側方に配置された二本のサイドメンバに挟まれた空間に、車両を駆動するモータが収容されたモータケースが搭載され、
   モータケースのサイドメンバ近傍に配置されたコネクタを保護するモータのコネクタ保護構造において、
   衝突時におけるサイドメンバの折れ曲がり変形によってサイドメンバとコネクタとが接触することを防止し、サイドメンバから荷重が加えられるときにサイドメンバを潰す強度を有する金属製プロテクタを、サイドメンバとコネクタとの間で、かつ、モータケースの角部とコネクタを覆うように取り付けたことを特徴とするモータのコネクタ保護構造。
2. 請求項１に記載のモータのコネクタ保護構造であって、
   金属製プロテクタは、第１の方向からボルトで固定されると共に、第２の方向からボルトで固定され、少なくとも２軸方向からモータケースに固定されていることを特徴とするモータのコネクタ保護構造。
3. 請求項１又は２に記載のモータのコネクタ保護構造であって、
   金属製プロテクタは、
   サイドメンバの折れ曲がり変形によりサイドメンバとコネクタとの接触を防止する保護部と、
   車両側方から保護部に加わる荷重を受け持つため、モータケースにおける車両後方側の側面とモータケースにおける車両側方側の側面とのそれぞれ一部を覆い、保護部から車両前方に延びるように一体化された固定部と、
   を有し、
   固定部は、保護部に加わる荷重に耐えることができるように車両側方側からと車両後方側からの少なくとも２軸方向からモータケースにボルトで固定されていることを特徴とするモータのコネクタ保護構造。
4. 請求項２に記載のモータのコネクタ保護構造であって、
   コネクタは、モータケースにおける車両後方側の側面から後方に突出し、
   金属製プロテクタは、モータケースにおける車両後方側の側面からモータケースにおける車両側方側の側面の一部を覆い、さらに、コネクタにおける車両上方側の側面の一部を覆うように形成されていることを特徴とするモータのコネクタ保護構造。
5. 請求項３に記載のモータのコネクタ保護構造であって、
   金属製プロテクタは、サイドメンバとモータケースとで形成される空間に予め決められた隙間を保ってモータケースに配置するため、サイドメンバに干渉する固定部の一部を切り欠いた形状としたことを特徴とするモータのコネクタ保護構造。
6. 請求項３に記載のモータのコネクタ保護構造であって、
   金属製プロテクタは、コネクタの高さよりも高い保護部を有することを特徴とするモータのコネクタ保護構造。

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