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JP6981228B2 - Power control unit mounting structure - Google Patents

Power control unit mounting structure Download PDF

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JP6981228B2
JP6981228B2 JP2017244316A JP2017244316A JP6981228B2 JP 6981228 B2 JP6981228 B2 JP 6981228B2 JP 2017244316 A JP2017244316 A JP 2017244316A JP 2017244316 A JP2017244316 A JP 2017244316A JP 6981228 B2 JP6981228 B2 JP 6981228B2
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JP
Japan
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housing
control unit
pcu
bracket
rear bracket
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直起 丸川
拓也 屋敷
勇太 鈴木
彰人 久保山
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Toyota Motor Corp
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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

Description

本発明は、走行用のモータを駆動する電力制御ユニットのフロントコンパートメントへの搭載構造に関する。 The present invention relates to a mounting structure of a power control unit for driving a traveling motor in a front compartment.

特許文献1に、電力制御ユニットのフロントコンパートメントへの搭載構造が開示されている。特許文献1に開示された技術では、電力制御ユニットは、その前後をフロントブラケットとリアブラケットで支持され、モータを収容しているハウジングの上方に隙間を有して固定される。フロントブラケットとリアブラケットによって電力制御ユニットとハウジングの間に隙間を確保するのは、ハウジングを介して電力制御ユニットに伝わるモータの振動を抑制するためである。なお、以下では、説明の便宜上、フロントブラケットとリアブラケットを区別なく表すときには単に「ブラケット」と表記することがある。フロントブラケットとリアブラケットの双方を指す場合には、「両方のブラケット」と表記することがある。 Patent Document 1 discloses a mounting structure of the power control unit in the front compartment. In the technique disclosed in Patent Document 1, the front and rear of the power control unit are supported by a front bracket and a rear bracket, and the power control unit is fixed with a gap above the housing accommodating the motor. The reason why the front bracket and the rear bracket secure a gap between the power control unit and the housing is to suppress the vibration of the motor transmitted to the power control unit through the housing. In the following, for convenience of explanation, the front bracket and the rear bracket may be simply referred to as "bracket" when they are referred to without distinction. When referring to both the front bracket and the rear bracket, it may be referred to as "both brackets".

電力制御ユニットには、数十キロワット以上の電力を伝送するパワーケーブルが接続される。特許文献1の搭載構造では、リアブラケットは、ハウジングに固定される基部と、基部から延びて電力制御ユニットを支える支持部を備えている。基部には、ハウジングとの間でパワーケーブルを車両前後方向で通すアーチ部が設けられている。さらに、基部より上方で支持部に降伏部が設けられている。車両が衝突した際、ハウジングとの間に隙間を有して支持されている電力制御ユニットは、前方から荷重を受けて後退する場合がある。リアブラケットに所定以上の荷重が加わると、降伏部が最初に降伏して支持部が後方に折れ曲がる。アーチ部よりも上方で支持部が折れ曲がるので、アーチ部の下を通るケーブルがリアブラケットの変形に巻き込まれることがない。 A power cable that transmits power of several tens of kilowatts or more is connected to the power control unit. In the mounting structure of Patent Document 1, the rear bracket includes a base fixed to the housing and a support portion extending from the base to support the power control unit. The base is provided with an arch for passing the power cable to and from the housing in the front-rear direction of the vehicle. Further, a surrender portion is provided in the support portion above the base portion. When a vehicle collides, the power control unit supported with a gap between it and the housing may be loaded from the front and retracted. When a load exceeding a predetermined value is applied to the rear bracket, the yielding portion yields first and the supporting portion bends backward. Since the support part bends above the arch part, the cable passing under the arch part is not caught in the deformation of the rear bracket.

図9に、特許文献1に開示されているリアブラケット140を示す。図9は、斜め後方からみた電力制御ユニット20の後部とリアブラケット140である。電力制御ユニット20は、リアブラケット140と不図示のフロントブラケットにより、ハウジング30の上面30aとの間に隙間を有して支持されている。電力制御ユニット20の後面20cにパワーケーブル24のコネクタ23が接続されている。なお、図9では、パワーケーブル24とコネクタ23は仮想線で描いてある。リアブラケット140は、ハウジング30に固定される基部143と、基部143の前端から電力制御ユニット20へと延びている支持部141を備えている。基部143には、ハウジング30との間に、パワーケーブル24が車両前後方向に通るアーチ部144が設けられている。また、支持部141の両端には、リブ145が設けられており、リブ145の上下方向のほぼ中央に貫通孔146が設けられている。貫通孔146が前述した降伏部に相当する。衝突の際、電力制御ユニット20が前方から荷重を受けると強度(剛性)が低くなっている貫通孔146の箇所で支持部141が折れ曲がり、衝突の衝撃を緩和する。 FIG. 9 shows the rear bracket 140 disclosed in Patent Document 1. FIG. 9 shows the rear portion of the power control unit 20 and the rear bracket 140 as viewed from diagonally rearward. The power control unit 20 is supported by a rear bracket 140 and a front bracket (not shown) with a gap between the upper surface 30a of the housing 30. The connector 23 of the power cable 24 is connected to the rear surface 20c of the power control unit 20. In FIG. 9, the power cable 24 and the connector 23 are drawn by virtual lines. The rear bracket 140 includes a base 143 fixed to the housing 30 and a support 141 extending from the front end of the base 143 to the power control unit 20. The base portion 143 is provided with an arch portion 144 through which the power cable 24 passes in the front-rear direction of the vehicle between the base portion 143 and the housing 30. Further, ribs 145 are provided at both ends of the support portion 141, and through holes 146 are provided substantially in the center of the ribs 145 in the vertical direction. The through hole 146 corresponds to the yield portion described above. At the time of a collision, when the power control unit 20 receives a load from the front, the support portion 141 bends at the portion of the through hole 146 whose strength (rigidity) is low, and the impact of the collision is mitigated.

特開2017−024466号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-024466

本明細書が開示する技術は、軽量化や製造容易性などの点で、特許文献1の搭載構造におけるリアブラケットの改良に関する。 The technique disclosed herein relates to an improvement in the rear bracket in the mounting structure of Patent Document 1 in terms of weight reduction, ease of manufacture, and the like.

本明細書は、走行用のモータを駆動する電力制御ユニットのフロントコンパートメントへの搭載構造を開示する。電力制御ユニットは、その前後をフロントブラケットとリアブラケットで支持されつつ、モータを収容するハウジングの上方に隙間を有して固定されている。リアブラケットは、ハウジングに固定される基部と、基部の前端から電力制御ユニットへと延びている支持部を備えている。基部は、ハウジングとの間でケーブルを車両前後方向に通すアーチ部を備えている。アーチ部の車両前後方向における後端が、基部をハウジングに締結している締結点よりも車両前方に位置している。 This specification discloses a mounting structure of a power control unit for driving a traveling motor in the front compartment. The power control unit is supported by a front bracket and a rear bracket at the front and rear thereof, and is fixed with a gap above the housing for accommodating the motor. The rear bracket comprises a base that is secured to the housing and a support that extends from the front end of the base to the power control unit. The base is provided with an arch for passing cables to and from the housing in the front-rear direction of the vehicle. The rear end of the arch portion in the vehicle front-rear direction is located in front of the vehicle from the fastening point where the base is fastened to the housing.

図9に示されているように、従来のリアブラケット140では、アーチ部144は、基部143の前端から後端まで延びている。別言すれば、アーチ部144は、基部143をハウジング30に固定しているボルト54(締結部)よりも後方まで延びている。アーチ部144は、基部143と支持部141の境界付近の強度を高める作用を及ぼすため、長いアーチ部144は、基部143と支持部141の境界付近の強度を顕著に高める。従来のリアブラケット140は、衝突の際、支持部141と基部143の境界付近で支持部141が折れず、支持部141に設けられた貫通孔146(降伏部)の部位で支持部141が折れ曲り、前方から電力制御ユニット20に加わる衝突荷重を緩和する。アーチ部144が基部の後端まで延びており、その下側を通るパワーケーブル24を保護する。これに対して本明細書が開示する搭載構造では、アーチ部の前後方向の長さを短くし、リアブラケットの基部と支持部の境界付近の剛性を下げる。即ち、特許文献1のリアブラケット140では、アーチ部144より上方に降伏部(貫通孔146)を配置したのに対して、本明細書が開示するリアブラケットでは、基部と支持部の境界付近が降伏部に相当する。アーチ部が短くなるので、軽量化につながる。また、貫通孔146を設ける必要が無いので製造工程が簡素化できる。また、リアブラケットの剛性が低くなるので、両方のブラケットによる衝突荷重の分担比率において、リアブラケットの分担比率を下げることができる。 As shown in FIG. 9, in the conventional rear bracket 140, the arch portion 144 extends from the front end to the rear end of the base portion 143. In other words, the arch portion 144 extends to the rear of the bolt 54 (fastening portion) fixing the base portion 143 to the housing 30. Since the arch portion 144 has an effect of increasing the strength near the boundary between the base portion 143 and the support portion 141, the long arch portion 144 significantly increases the strength near the boundary between the base portion 143 and the support portion 141. In the conventional rear bracket 140, in the case of a collision, the support portion 141 does not break near the boundary between the support portion 141 and the base portion 143, and the support portion 141 breaks at the portion of the through hole 146 (yield portion) provided in the support portion 141. It bends and relaxes the collision load applied to the power control unit 20 from the front. The arch portion 144 extends to the rear end of the base and protects the power cable 24 passing under it. On the other hand, in the mounting structure disclosed in the present specification, the length of the arch portion in the front-rear direction is shortened, and the rigidity near the boundary between the base portion and the support portion of the rear bracket is reduced. That is, in the rear bracket 140 of Patent Document 1, the yielding portion (through hole 146) is arranged above the arch portion 144, whereas in the rear bracket disclosed in the present specification, the vicinity of the boundary between the base portion and the supporting portion is located. Corresponds to the surrender part. Since the arch part is shortened, it leads to weight reduction. Further, since it is not necessary to provide the through hole 146, the manufacturing process can be simplified. Further, since the rigidity of the rear bracket is lowered, the sharing ratio of the rear bracket can be lowered in the sharing ratio of the impact load by both brackets.

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Details and further improvements to the techniques disclosed herein will be described in the "Modes for Carrying Out the Invention" section below.

フロントコンパートメントにおける部品レイアウトの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the component layout in a front compartment. ハウジングとPCU(電力制御ユニット)の側面図である。It is a side view of a housing and a PCU (power control unit). リアブラケットの斜視図である。It is a perspective view of a rear bracket. リアブラケットとPCUを斜め後方からみた図である。It is the figure which looked at the rear bracket and PCU diagonally from the rear. リアブラケット付近の拡大側面図である。It is an enlarged side view near the rear bracket. 変形したリアブラケット付近の拡大側面図である。It is an enlarged side view near the deformed rear bracket. リアブラケット付近の拡大側面図である(従来例)。It is an enlarged side view near the rear bracket (conventional example). 変形したリアブラケット付近の拡大側面図である(従来例)。It is an enlarged side view near the deformed rear bracket (conventional example). 従来のリアブラケットとPCUを斜め後方からみた図である。It is the figure which looked at the conventional rear bracket and PCU diagonally from the rear.

図面を参照して実施例の搭載構造2を説明する。実施例の搭載構造2は、走行用のモータ3とエンジン98の双方を備えたハイブリッド車100に適用されている。ハイブリッド車100は、エンジン98、モータ3、及び、モータ3を駆動する電力制御ユニット20を車両のフロントコンパートメント90に搭載している。フロントコンパートメント90において、電力制御ユニット20は、ハウジング30の上に固定されている。ハウジング30は、モータ3と動力分配機構6とデファレンシャルギア4を収容している。説明を簡単にするために、以下では、「電力制御ユニット20」を略して「PCU20」と表記する。PCUは、Power Control Unitの略である。 The mounting structure 2 of the embodiment will be described with reference to the drawings. The mounting structure 2 of the embodiment is applied to a hybrid vehicle 100 including both a traveling motor 3 and an engine 98. The hybrid vehicle 100 has an engine 98, a motor 3, and a power control unit 20 for driving the motor 3 mounted in the front compartment 90 of the vehicle. In the front compartment 90, the power control unit 20 is fixed onto the housing 30. The housing 30 houses the motor 3, the power distribution mechanism 6, and the differential gear 4. In the following, for the sake of simplicity, the "power control unit 20" is abbreviated as "PCU 20". PCU is an abbreviation for Power Control Unit.

図1に、フロントコンパートメント90におけるデバイス群の配置を示す。フロントコンパートメント90には、エンジン98、PCU20、ハウジング30が搭載されている、それらデバイス群の他にも、バッテリ95など様々なデバイスが配置されているが、それらの説明は省略する。図1ではハウジング30やエンジン98などは模式化して描かれていることに留意されたい。なお、図中の座標系は、F軸が車両前方を示しており、V軸が車両上方を示しており、H軸は車幅方向(車両の左側方)を示している。座標系の記号の意味は、以降の図でも同じである。また、以下では、フロントコンパートメント90に搭載される部品に対して「前面」、「後面」、「前部」、「後部」などの表現を用いるが、これらの表現における「前」は車両前方側を意味し、「後」は車両後方側を意味する。 FIG. 1 shows the arrangement of the device group in the front compartment 90. In the front compartment 90, various devices such as a battery 95 are arranged in addition to the device group in which the engine 98, the PCU 20, and the housing 30 are mounted, but the description thereof will be omitted. It should be noted that in FIG. 1, the housing 30, the engine 98, and the like are schematically drawn. In the coordinate system in the figure, the F axis indicates the front of the vehicle, the V axis indicates the upper side of the vehicle, and the H axis indicates the vehicle width direction (left side of the vehicle). The meanings of the symbols in the coordinate system are the same in the following figures. Further, in the following, expressions such as "front", "rear", "front", and "rear" are used for the parts mounted on the front compartment 90, and "front" in these expressions is the front side of the vehicle. Means, "rear" means the rear side of the vehicle.

先に述べたように、ハウジング30には、モータ3のほか、動力分配機構6とデファレンシャルギア4が収容されている。動力分配機構6は、エンジン98の出力トルクとモータ3の出力トルクを合成/分配するギアセットである。動力分配機構6は、状況に応じて、エンジン98の出力トルクを分割してデファレンシャルギア4とモータ3へ伝達する。デファレンシャルギア4を内蔵しているので、ハウジング30は、別言すれば、モータとトランスアクスルのケースである。ハウジング30は、例えば、アルミニウムのダイキャスト、あるいは、削り出しで作られる。 As described above, the housing 30 houses the power distribution mechanism 6 and the differential gear 4 in addition to the motor 3. The power distribution mechanism 6 is a gear set that combines / distributes the output torque of the engine 98 and the output torque of the motor 3. The power distribution mechanism 6 divides the output torque of the engine 98 and transmits it to the differential gear 4 and the motor 3 depending on the situation. Since the differential gear 4 is built in, the housing 30 is, in other words, the case of the motor and the transaxle. The housing 30 is made of, for example, die-cast or machined from aluminum.

エンジン98とハウジング30は、車幅方向で隣り合うように連結されている。エンジン98とハウジング30は、車両の構造強度を担保するサイドメンバ96に懸架されている。図1では1本のサイドメンバ96のみが描かれているが、図1においてエンジン98の左下にも別のサイドメンバが伸びている。エンジン98とハウジング30は、2本のサイドメンバの間に懸架されている。 The engine 98 and the housing 30 are connected so as to be adjacent to each other in the vehicle width direction. The engine 98 and the housing 30 are suspended by side members 96 that ensure the structural strength of the vehicle. In FIG. 1, only one side member 96 is drawn, but in FIG. 1, another side member extends to the lower left of the engine 98. The engine 98 and the housing 30 are suspended between the two side members.

PCU20は、モータ3を駆動するデバイスである。より詳しくは、PCU20は、不図示の高電圧バッテリの電力を昇圧した後、交流に変換してモータ3へ供給する。PCU20は、また、モータ3が発電した交流電力を直流電力に変換し、さらに降圧する場合がある。降圧された電力によって高電圧バッテリが充電される。 The PCU 20 is a device that drives the motor 3. More specifically, the PCU 20 boosts the power of a high-voltage battery (not shown), converts it into alternating current, and supplies it to the motor 3. The PCU 20 may also convert the AC power generated by the motor 3 into DC power and further step down the voltage. The stepped down power charges the high voltage battery.

詳しくは後述するが、実施例の搭載構造2において、PCU20は、ハウジング30の上面との間に隙間を有して支持される。PCU20は、その前側がフロントブラケット10によって支持されており、後側がリアブラケット40によって支持されている。図1とともに図2を参照してハウジング30とPCU20の関係を詳しく説明する。図2は、PCU20とハウジング30の側面図である。「側面」とは、車幅方向(図中のH軸方向)から見たときの図である。 As will be described in detail later, in the mounting structure 2 of the embodiment, the PCU 20 is supported with a gap between it and the upper surface of the housing 30. The front side of the PCU 20 is supported by the front bracket 10, and the rear side of the PCU 20 is supported by the rear bracket 40. The relationship between the housing 30 and the PCU 20 will be described in detail with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 2 is a side view of the PCU 20 and the housing 30. The "side surface" is a view when viewed from the vehicle width direction (H-axis direction in the figure).

PCU20とハウジング30は、6本のパワーケーブル21で電気的に接続されている。パワーケーブル21は、PCU20からモータ3へ電力を送るためのワイヤハーネスである。説明を省略したが、ハウジング30には2個の3相交流モータが収容されており、6本のパワーケーブル21は2組の3相交流を伝送する。符号31は、ハウジング30の上面30aに設けられているパワーケーブル端子を示している。ハウジング30には2個のモータが収容されているが、以下では、一方のモータ(モータ3)に着目して説明を続ける。 The PCU 20 and the housing 30 are electrically connected by six power cables 21. The power cable 21 is a wire harness for transmitting electric power from the PCU 20 to the motor 3. Although the description is omitted, two three-phase AC motors are housed in the housing 30, and the six power cables 21 transmit two sets of three-phase AC. Reference numeral 31 indicates a power cable terminal provided on the upper surface 30a of the housing 30. Although two motors are housed in the housing 30, the description will be continued below focusing on one of the motors (motor 3).

先に述べたように、ハウジング30には、モータ3と動力分配機構6とデファレンシャルギア4が収容されている。ハウジング30の内部では、モータ3の出力軸3aと動力分配機構6の主軸6aとデファレンシャルギア4の主軸4aが平行に並んでいる。それら3本の軸は車幅方向に伸びている。図2に示すように、3本の軸は、車幅方向からみて三角形をなすように配置されている。3本の軸の上記配置のため、ハウジング30の上面30aは、前下がりに傾斜している。それゆえ、上面30aの上方に支持されるPCU20も、前下がりに傾斜して配置される。 As described above, the housing 30 houses the motor 3, the power distribution mechanism 6, and the differential gear 4. Inside the housing 30, the output shaft 3a of the motor 3, the spindle 6a of the power distribution mechanism 6, and the spindle 4a of the differential gear 4 are arranged in parallel. These three shafts extend in the vehicle width direction. As shown in FIG. 2, the three axes are arranged so as to form a triangle when viewed from the vehicle width direction. Due to the above arrangement of the three shafts, the upper surface 30a of the housing 30 is inclined forward and downward. Therefore, the PCU 20 supported above the upper surface 30a is also arranged so as to be inclined forward.

PCU20は、フロントブラケット10とリアブラケット40によってハウジング30の上方に支持されている。フロントブラケット10は、PCU20の前面20aを支持し、リアブラケット40はPCU20の後面20cを支持する。PCU20の下面20bとハウジング30の上面30aとの間には、隙間SPが確保されている。この隙間SPは、フロントブラケット10とリアブラケット40によって確保される。 The PCU 20 is supported above the housing 30 by the front bracket 10 and the rear bracket 40. The front bracket 10 supports the front surface 20a of the PCU 20, and the rear bracket 40 supports the rear surface 20c of the PCU 20. A gap SP is secured between the lower surface 20b of the PCU 20 and the upper surface 30a of the housing 30. This gap SP is secured by the front bracket 10 and the rear bracket 40.

フロントブラケット10は、ハウジング30に固定される基部13と、基部13の後端からPCU20へと延びている支持部11を備えている。先に述べたように、フロントブラケット10の基部13の後端とは、ハウジング30の上に固定されている基部13の車両後方側の端を意味する。 The front bracket 10 includes a base 13 fixed to the housing 30 and a support 11 extending from the rear end of the base 13 to the PCU 20. As described above, the rear end of the base 13 of the front bracket 10 means the rear end of the base 13 fixed on the housing 30 on the vehicle rear side.

フロントブラケット10の基部13は、ボルト52によってハウジング30の上面30aに固定され、支持部11の上部がボルト51によってPCU20の前面20aに連結される。支持部11の上部とPCU20との間には防振ブッシュ12が挟まれている。図1に示されているように、フロントブラケット10は、車幅方向に並ぶ3個のボルトによってハウジング30に固定され、車幅方向に並ぶ2個の別のボルトによってPCU20に連結される。フロントブラケット10は、金属板(鋼板)のプレス加工で作られている。 The base portion 13 of the front bracket 10 is fixed to the upper surface 30a of the housing 30 by bolts 52, and the upper portion of the support portion 11 is connected to the front surface 20a of the PCU 20 by bolts 51. A vibration-proof bush 12 is sandwiched between the upper portion of the support portion 11 and the PCU 20. As shown in FIG. 1, the front bracket 10 is fixed to the housing 30 by three bolts arranged in the vehicle width direction and connected to the PCU 20 by two other bolts arranged in the vehicle width direction. The front bracket 10 is made by pressing a metal plate (steel plate).

リアブラケット40は、ハウジング30に固定される基部43と、基部43の前端からPCU20へと延びている支持部41を備えている。基部43の前端とは、ハウジング30の上に固定されている基部43の車両前方側の端を意味する。 The rear bracket 40 includes a base 43 fixed to the housing 30 and a support 41 extending from the front end of the base 43 to the PCU 20. The front end of the base 43 means the vehicle front end of the base 43 fixed on the housing 30.

図2における矢印Wは、ハイブリッド車100が前方衝突(あるいは斜め前方衝突)したときにPCU20が受ける衝突荷重を模式的に示している。前方からPCU20が大きな衝突荷重Wを受けると、フロントブラケット10の支持部11とリアブラケット40の支持部41がともに後方に折れ曲がる。フロントブラケット10とリアブラケット40の剛性は、所定の大きさ以上の衝突荷重Wを受けると折れ曲がるだけの大きさに抑えられている。これは、フロントブラケット10とリアブラケット40の剛性が高すぎると、PCU20が受ける衝突荷重Wによるダメージが軽減できないからである。フロントブラケット10とリアブラケット40が変形することで、PCU20が受ける衝撃が緩和されるとともに、基部13、43とハウジング30の締結部に加わる荷重も緩和される。また、図中の座標系のH軸と平行な軸まわりのフロントブラケット10の曲げ剛性とリアブラケット40の曲げ剛性は等しいことが望ましい。曲げ剛性が相違していると、前後のブラケットで荷重分担が不均一になってしまうからである。衝突荷重Wによるリアブラケット40の変形については後に詳しくは説明する。 The arrow W in FIG. 2 schematically shows the collision load that the PCU 20 receives when the hybrid vehicle 100 collides forward (or diagonally forward). When the PCU 20 receives a large impact load W from the front, both the support portion 11 of the front bracket 10 and the support portion 41 of the rear bracket 40 bend backward. The rigidity of the front bracket 10 and the rear bracket 40 is suppressed to a size that allows the front bracket 10 and the rear bracket 40 to bend when a collision load W of a predetermined size or more is applied. This is because if the rigidity of the front bracket 10 and the rear bracket 40 is too high, the damage caused by the collision load W received by the PCU 20 cannot be reduced. By deforming the front bracket 10 and the rear bracket 40, the impact received by the PCU 20 is alleviated, and the load applied to the fastening portion between the bases 13, 43 and the housing 30 is also alleviated. Further, it is desirable that the bending rigidity of the front bracket 10 and the bending rigidity of the rear bracket 40 around the axis parallel to the H axis of the coordinate system in the figure are equal to each other. This is because if the bending rigidity is different, the load sharing will be uneven between the front and rear brackets. The deformation of the rear bracket 40 due to the collision load W will be described in detail later.

リアブラケット40について詳しく説明する。リアブラケット40の斜視図を図3に示す。図4に、PCU20とリアブラケット40を斜め後方からみた図を示す。図4では、理解を助けるため、PCU20は仮想線で描いてある。図4には、リアブラケット40を固定するハウジング30の一部も仮想線で描いてある。リアブラケット40は、金属板をプレス加工により成形したものである。リアブラケット40の基部43は、ボルト54によってハウジング30の上面30aに固定され、支持部41の上部がボルト53によってPCU20の後面20cに連結される。支持部41の上部とPCU20との間には防振ブッシュ42が介在している。リアブラケット40は、車幅方向に並ぶ4個のボルト54によってハウジング30に固定され、車幅方向に並んだ2個の別のボルト53によってPCU20に連結される。リアブラケット40は、金属板(鋼板)のプレス加工で作られている。先に述べたように、フロントブラケット10の支持部11の上部とPCU20との間にも防振ブッシュ12が介在している。PCU20はハウジング30との間に隙間を有して支持されているとともに、ブラケット10、40とPCU20との間に防振ブッシュ12、42を挟むことで、ハウジング30を介してPCU20に伝わるモータ振動やエンジン振動が抑制される。 The rear bracket 40 will be described in detail. A perspective view of the rear bracket 40 is shown in FIG. FIG. 4 shows a view of the PCU 20 and the rear bracket 40 as viewed diagonally from the rear. In FIG. 4, the PCU 20 is drawn with a virtual line to help understanding. In FIG. 4, a part of the housing 30 for fixing the rear bracket 40 is also drawn with a virtual line. The rear bracket 40 is formed by molding a metal plate by press working. The base 43 of the rear bracket 40 is fixed to the upper surface 30a of the housing 30 by bolts 54, and the upper portion of the support 41 is connected to the rear surface 20c of the PCU 20 by bolts 53. A vibration-proof bush 42 is interposed between the upper part of the support portion 41 and the PCU 20. The rear bracket 40 is fixed to the housing 30 by four bolts 54 arranged in the vehicle width direction, and is connected to the PCU 20 by two separate bolts 53 arranged in the vehicle width direction. The rear bracket 40 is made by pressing a metal plate (steel plate). As described above, the anti-vibration bush 12 is also interposed between the upper part of the support portion 11 of the front bracket 10 and the PCU 20. The PCU 20 is supported with a gap between the housing 30 and the motor vibration transmitted to the PCU 20 via the housing 30 by sandwiching the anti-vibration bushes 12 and 42 between the brackets 10 and 40 and the PCU 20. And engine vibration is suppressed.

リアブラケット40の支持部41の両側に、支持部41の縁に沿って上下方向に延びるリブ45が設けられている。リブ45の下部は、基部43の縁に沿って湾曲している。ここで、「支持部41の両側」とは、車両前方(あるいは後方)からみたときの支持部41の両側(すなわち車幅方向の端)を意味する。リブ45は、金属板で作られている支持部41の強度を高めるために設けられている。ただし、先に述べたように、リアブラケット40の全体の強度は、所定の衝突荷重で支持部41が折れ曲がる程度の大きさに抑えられている。 Ribs 45 extending in the vertical direction along the edge of the support portion 41 are provided on both sides of the support portion 41 of the rear bracket 40. The lower part of the rib 45 is curved along the edge of the base 43. Here, "both sides of the support portion 41" means both sides of the support portion 41 (that is, ends in the vehicle width direction) when viewed from the front (or rear) of the vehicle. The rib 45 is provided to increase the strength of the support portion 41 made of a metal plate. However, as described above, the overall strength of the rear bracket 40 is suppressed to such an extent that the support portion 41 bends under a predetermined collision load.

基部43には、車両前方(あるいは後方)からみて湾曲しているアーチ部44が設けられている。アーチ部44は、基部43と支持部41の境界から後方に延びるように形成されている。ただし、アーチ部44の後端は、基部43のハウジング30への締結点(即ち、ボルト54)よりも前方に位置している。図4において、直線L1が、アーチ部44の後端の位置を示している。アーチ部44の後端とボルト54の位置関係は、後に図5を参照して再度説明する。アーチ部44は、基部43の下面とハウジング30の上面30aとの間に、前後方向に貫通する空間を確保するために設けられている。 The base portion 43 is provided with an arch portion 44 that is curved when viewed from the front (or rear) of the vehicle. The arch portion 44 is formed so as to extend rearward from the boundary between the base portion 43 and the support portion 41. However, the rear end of the arch portion 44 is located in front of the fastening point (that is, the bolt 54) of the base portion 43 to the housing 30. In FIG. 4, the straight line L1 indicates the position of the rear end of the arch portion 44. The positional relationship between the rear end of the arch portion 44 and the bolt 54 will be described later with reference to FIG. The arch portion 44 is provided to secure a space penetrating in the front-rear direction between the lower surface of the base portion 43 and the upper surface 30a of the housing 30.

ハウジング30の上面30aとアーチ部44との間にパワーケーブル24が通っている(図4参照)。すなわち、アーチ部44は、ハウジング30の上面30aと基部43との間でパワーケーブル24を車両前後方向に通すために設けられている。パワーケーブル24は、PCU20の後面20cに設けられたコネクタ23から延びており、アーチ部44の下を通っている。パワーケーブル24の先は不図示のエアコンに接続されている。ハイブリッド車100の場合、エアコンは走行用のモータ3を駆動する高電圧バッテリが出力する高電圧で動作する。PCU20には高電圧バッテリの電力が供給されており、不図示の高電圧バッテリからPCU20とパワーケーブル24を介して不図示のエアコンへ電力が供給される。パワーケーブル24には高電圧の電力が流れるため、車両が衝突した際にパワーケーブル24が損傷することは回避できることが望ましい。 A power cable 24 passes between the upper surface 30a of the housing 30 and the arch portion 44 (see FIG. 4). That is, the arch portion 44 is provided to pass the power cable 24 in the front-rear direction of the vehicle between the upper surface 30a of the housing 30 and the base portion 43. The power cable 24 extends from the connector 23 provided on the rear surface 20c of the PCU 20 and passes under the arch portion 44. The tip of the power cable 24 is connected to an air conditioner (not shown). In the case of the hybrid vehicle 100, the air conditioner operates at a high voltage output by a high voltage battery that drives the traveling motor 3. The power of the high voltage battery is supplied to the PCU 20, and the power is supplied from the high voltage battery (not shown) to the air conditioner (not shown) via the PCU 20 and the power cable 24. Since high voltage power flows through the power cable 24, it is desirable to avoid damage to the power cable 24 when a vehicle collides.

フロントコンパートメントには様々な電気デバイスが高密度で搭載され、複数の電気デバイスがパワーケーブルや通信ケーブルで接続される。それゆえ、フロントコンパートメント内の様々な場所をケーブルが通り得る。場合によっては、PCU20を支持するリアブラケット40の近傍を通さねばならないことも起こりうる。パワーケーブル24がその一例である。パワーケーブル24はアーチ部44の下を通される。一方、リアブラケット40の支持部41は、前述したように、車両が前方衝突(あるいは斜め前方衝突)したときに後方に折れ曲がる。支持部41の折れ曲がり変形にパワーケーブル24が巻き込まれるとパワーケーブル24に過大な負荷が加わる虞がある。場合によっては支持部41の上方が破断する虞がある。支持部41の破断面は鋭利であり、これにパワーケーブル24が触れるとパワーケーブル24がダメージを受ける虞がある。パワーケーブル24を通すアーチ部44は、変形又は破断した支持部41からパワーケーブル24を保護するために設けられている。 Various electrical devices are mounted at high density in the front compartment, and multiple electrical devices are connected by power cables and communication cables. Therefore, cables can pass through various locations within the front compartment. In some cases, it may have to pass in the vicinity of the rear bracket 40 that supports the PCU 20. The power cable 24 is an example. The power cable 24 is passed under the arch portion 44. On the other hand, as described above, the support portion 41 of the rear bracket 40 bends backward when the vehicle collides forward (or diagonally forward). If the power cable 24 is involved in the bending and deformation of the support portion 41, an excessive load may be applied to the power cable 24. In some cases, the upper part of the support portion 41 may break. The fracture surface of the support portion 41 is sharp, and if the power cable 24 touches the fracture surface, the power cable 24 may be damaged. The arch portion 44 through which the power cable 24 is passed is provided to protect the power cable 24 from the deformed or broken support portion 41.

次に、衝突時のリアブラケットの変形と、アーチ部44との関係を説明する。以下、図4とともに図5、図6を参照して説明を続ける。図5は、リアブラケット40の付近の拡大側面図である。図6は、衝突荷重を受けて変形したリアブラケット40の拡大側面図である。図5、図6において、アーチ部44はリブ45に隠れているので、アーチ部44は破線で示してある。 Next, the relationship between the deformation of the rear bracket at the time of collision and the arch portion 44 will be described. Hereinafter, the description will be continued with reference to FIGS. 5 and 6 together with FIG. FIG. 5 is an enlarged side view of the vicinity of the rear bracket 40. FIG. 6 is an enlarged side view of the rear bracket 40 deformed by receiving a collision load. In FIGS. 5 and 6, since the arch portion 44 is hidden by the rib 45, the arch portion 44 is shown by a broken line.

図5に示す破線L1は、アーチ部44の後端を示している。破線L2は、ボルト54のボルトヘッドの前端を示している。ボルト54は、基部43をハウジング30に固定する締結部に相当する。アーチ部44の後端(破線L1)は、基部43をハウジング30に締結する締結部(破線L2)よりも車両前方に位置する。 The broken line L1 shown in FIG. 5 indicates the rear end of the arch portion 44. The broken line L2 indicates the front end of the bolt head of the bolt 54. The bolt 54 corresponds to a fastening portion for fixing the base 43 to the housing 30. The rear end (dashed line L1) of the arch portion 44 is located in front of the vehicle with respect to the fastening portion (dashed line L2) for fastening the base portion 43 to the housing 30.

アーチ部44の前端は、基部43と支持部41の境界に位置しており、基部43と支持部41の境界の曲げ剛性を高める役割をする。そのアーチ部44を短くすることで、基部43と支持部41の境界の曲げ剛性の増大を抑えることができる。その結果、PCU20に前方から荷重が加わったときに、即ち、リアブラケット40の支持部41に荷重が加わったときに、支持部41と基部43の境界で曲げ変形を生じさせることができる。支持部41をPCU30に固定しているボルト53の位置が支持部41に対する荷重点であるとすると、荷重点(ボルト53)から曲げの起点(基部43と支持部41の境界)までの距離は、距離B1となる(図6参照)。 The front end of the arch portion 44 is located at the boundary between the base portion 43 and the support portion 41, and serves to increase the bending rigidity of the boundary between the base portion 43 and the support portion 41. By shortening the arch portion 44, it is possible to suppress an increase in bending rigidity at the boundary between the base portion 43 and the support portion 41. As a result, when a load is applied to the PCU 20 from the front, that is, when a load is applied to the support portion 41 of the rear bracket 40, bending deformation can occur at the boundary between the support portion 41 and the base portion 43. Assuming that the position of the bolt 53 fixing the support portion 41 to the PCU 30 is the load point with respect to the support portion 41, the distance from the load point (bolt 53) to the bending starting point (the boundary between the base portion 43 and the support portion 41) is , Distance B1 (see FIG. 6).

比較例として特許文献1(特開2017−024466号公報)のリアブラケット140の拡大側面図を図7と図8に示す。なお、リアブラケット140の詳細な形状は図9を参照されたい。 As a comparative example, enlarged side views of the rear bracket 140 of Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-024466) are shown in FIGS. 7 and 8. Please refer to FIG. 9 for the detailed shape of the rear bracket 140.

従来のリアブラケット140は、支持部141と基部143の境界にアーチ部144を備えている。アーチ部144は、基部143の前端から後端まで延びている。長いアーチ部144を備える結果、基部143と支持部141の境界の曲げ剛性が高くなる。従来のリアブラケット140では、支持部141のリブ145に貫通孔146が設けられており、貫通孔146の箇所で支持部141の強度が低くなっている。PCU30が前方から荷重を受けたとき、リアブラケット140は貫通孔146の位置が曲げ変形の起点となる。このときの荷重点(ボルト53)から曲げの起点(貫通孔146)までの距離は、距離B2となる(図8参照)。荷重点から曲げの起点までの距離(図6の距離B1、図8の距離B2)は、従来のリアブラケット140の場合(距離B2)よりも今回のリアブラケット40の場合(距離B1)の方が長くなる。 The conventional rear bracket 140 is provided with an arch portion 144 at the boundary between the support portion 141 and the base portion 143. The arch portion 144 extends from the front end to the rear end of the base portion 143. As a result of providing the long arch portion 144, the bending rigidity of the boundary between the base portion 143 and the support portion 141 is increased. In the conventional rear bracket 140, the through hole 146 is provided in the rib 145 of the support portion 141, and the strength of the support portion 141 is lowered at the position of the through hole 146. When the PCU 30 receives a load from the front, the position of the through hole 146 of the rear bracket 140 becomes the starting point of bending deformation. The distance from the load point (bolt 53) to the bending start point (through hole 146) at this time is the distance B2 (see FIG. 8). The distance from the load point to the starting point of bending (distance B1 in FIG. 6, distance B2 in FIG. 8) is in the case of the rear bracket 40 (distance B1) this time rather than in the case of the conventional rear bracket 140 (distance B2). Becomes longer.

ボルト53を荷重点とし、受ける荷重をW1で表し、荷重点の図中のF軸に平行な方向の変位量をdXで表し、荷重W1と変位量dXの間の剛性をK1で表すと、W1=K1×dX1となる。剛性K1は、荷重点から曲げ変形の起点までの距離(図6の距離B1、図7の距離B2)の三乗に比例する。即ち、曲げ変形の起点を基部43と支持部41の境界に生じさせることで、従来のリアブラケット140と比較して、荷重点(ボルト53)における剛性K1が下がる。PCU20に加わる荷重Wはリアブラケット40とフロントブラケット10で分担する。リアブラケット40の剛性K1が下がることで、PCU20に加わる荷重Wに対するフロントブラケット10の分担率が高まり、リアブラケット40の分担率が下がる。 When the bolt 53 is a load point, the load received is represented by W1, the displacement amount of the load point in the direction parallel to the F axis is represented by dX, and the rigidity between the load W1 and the displacement amount dX is represented by K1. W1 = K1 × dX1. The rigidity K1 is proportional to the cube of the distance from the load point to the starting point of bending deformation (distance B1 in FIG. 6, distance B2 in FIG. 7). That is, by generating the starting point of bending deformation at the boundary between the base portion 43 and the support portion 41, the rigidity K1 at the load point (bolt 53) is lowered as compared with the conventional rear bracket 140. The load W applied to the PCU 20 is shared by the rear bracket 40 and the front bracket 10. By lowering the rigidity K1 of the rear bracket 40, the share of the front bracket 10 with respect to the load W applied to the PCU 20 increases, and the share of the rear bracket 40 decreases.

実施例の搭載構造2の利点を以下にまとめる。従来のリアブラケット140(図9)は支持部141に貫通孔146を設けて降伏部とした。実施例の搭載構造2におけるリアブラケット40は、基部43と支持部41の境界が降伏部に相当する。それゆえ、支持部のリブに貫通孔を設ける必要がない。その分、リアブラケットの製造工程が簡素化される。 The advantages of the mounting structure 2 of the embodiment are summarized below. In the conventional rear bracket 140 (FIG. 9), a through hole 146 is provided in the support portion 141 to form a yielding portion. In the rear bracket 40 in the mounting structure 2 of the embodiment, the boundary between the base portion 43 and the support portion 41 corresponds to the yielding portion. Therefore, it is not necessary to provide a through hole in the rib of the support portion. The manufacturing process of the rear bracket is simplified accordingly.

図9のアーチ部144と比較してリアブラケット40のアーチ部44は短い。アーチ部44が短い分、リアブラケット40の材料が少なくて済み、材料費を抑えることができるとともに、重量が軽くなる。 The arch portion 44 of the rear bracket 40 is shorter than the arch portion 144 of FIG. Since the arch portion 44 is short, the material of the rear bracket 40 can be reduced, the material cost can be suppressed, and the weight can be reduced.

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。アーチ部44に、パワーケーブル24を係止するクランプを設けることも好適である。アーチ部44を通るケーブルは、パワーケーブルでなく信号ケーブルであってもよい。PCU20が電力制御ユニットの一例である。実施例ではハイブリッド車100を例に本願の技術を説明した。本明細書が開示する技術は、電気自動車と燃料電池車に適用することも好適である。燃料電池車の場合、電力制御ユニットは、燃料電池が生成した電力を使って走行用のモータを駆動するデバイスである。 The points to be noted regarding the technique described in the examples will be described. It is also preferable to provide the arch portion 44 with a clamp for locking the power cable 24. The cable passing through the arch portion 44 may be a signal cable instead of a power cable. The PCU 20 is an example of a power control unit. In the embodiment, the technique of the present application has been described by taking the hybrid vehicle 100 as an example. The techniques disclosed herein are also preferably applied to electric vehicles and fuel cell vehicles. In the case of a fuel cell vehicle, the power control unit is a device that drives a driving motor using the electric power generated by the fuel cell.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples exemplified above. The technical elements described herein or in the drawings exhibit their technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques exemplified in the present specification or the drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.

2:搭載構造
3:モータ
4:デファレンシャルギア
6:動力分配機構
10:フロントブラケット
11:支持部
12、42:防振ブッシュ
13、43:基部
20:電力制御ユニット(PCU)
23:コネクタ
24:パワーケーブル
30:ハウジング
40:リアブラケット
41:支持部
44:アーチ部
45:リブ
51、52、53、54:ボルト
90:フロントコンパートメント
98:エンジン
100:ハイブリッド車
2: Mounting structure 3: Motor 4: Differential gear 6: Power distribution mechanism 10: Front bracket 11: Support portion 12, 42: Anti-vibration bush 13, 43: Base 20: Power control unit (PCU)
23: Connector 24: Power cable 30: Housing 40: Rear bracket 41: Support 44: Arch 45: Ribs 51, 52, 53, 54: Bolt 90: Front compartment 98: Engine 100: Hybrid vehicle

Claims (2)

走行用のモータを駆動する電力制御ユニットのフロントコンパートメントへの搭載構造であり、
前記電力制御ユニットは、その前後をフロントブラケットとリアブラケットで支持されつつ、前記モータを収容するハウジングの上方に隙間を有して固定されており、
前記リアブラケットは、前記ハウジングに固定される基部と、前記基部の前端から前記電力制御ユニットへと延びている支持部を備えており、
前記基部は、前記ハウジングとの間でケーブルを車両前後方向に通すアーチ部を備えており、
前記アーチ部の車両前後方向における後端が、前記基部を前記ハウジングに締結している締結点よりも車両前方に位置している、電力制御ユニットの搭載構造。
It is a structure mounted on the front compartment of the power control unit that drives the driving motor.
The front and rear of the power control unit are supported by front brackets and rear brackets, and the power control unit is fixed with a gap above the housing for accommodating the motor.
The rear bracket comprises a base fixed to the housing and a support extending from the front end of the base to the power control unit.
The base includes an arch for passing cables to and from the housing in the front-rear direction of the vehicle.
A mounting structure of a power control unit in which the rear end of the arch portion in the vehicle front-rear direction is located in front of the vehicle from the fastening point where the base portion is fastened to the housing.
前記ケーブルは、前記モータを駆動するための電源の出力電力を伝送するパワーケーブルである、請求項1に記載の搭載構造。The mounting structure according to claim 1, wherein the cable is a power cable that transmits output power of a power source for driving the motor.
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