JP7099223B2

JP7099223B2 - 車両用駆動装置

Info

Publication number: JP7099223B2
Application number: JP2018179641A
Authority: JP
Inventors: 貴志山田; 幸範村上; 利典大河内
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2022-07-12
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: JP2020054073A

Description

本発明は、車両用駆動装置に関し、特に、回転電機を収容するハウジングを備える車両用駆動装置に関する。

ハイブリッドカーや電気自動車等の電動車両が広く用いられている。電動車両は、駆動源または発電機として動作する回転電機を備える。回転電機は、ロータおよびステータコイルを備え、金属で形成されたハウジングに収容されている。回転電機では、ロータとステータコイルとの間の電磁気的な相互作用によって回転子にトルクが発生し、あるいは、ロータに与えられたトルクによってステータコイルから発電電力が出力される。

一般に、回転電機は、ステータコイルの端部（以下、コイルエンドという）やステータコイルの端子等の導電部を有する。ここで、導電部とは、導電性の表面を有する部位の他、絶縁体で被覆されているものの異物の衝突等によって絶縁体が剥がれる可能性がある導電性の部位をいう。回転電機では、電動車両の衝突等によってハウジングが破損したときに、ハウジングの破片が回転電機の導電部に接触し、絶縁されていた電流経路が短絡されてしまう可能性がある。

このような問題点に対し、従来から様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１には、ハウジング内面とコイルエンドとの間に、コイルエンドを覆うカバー部材を設けた車両用駆動装置が開示されている。この車両用駆動装置では、ハウジングが破損したときに、カバー部材によってコイルエンドがハウジングの破片から保護され、コイルエンドの絶縁が確保される。

特開２０１４－２３６５７５号公報特開２００５－２５４８５５号公報

回転電機における導電部の絶縁性については、次のような問題点もある。回転電機を収容するハウジング内には、制御信号等を伝送するためのワイヤハーネスが設けられている。例えば、特許文献２には、ロータの回転角度位置を検出するレゾルバに接続されたワイヤハーネスが記載されている。この文献には、ワイヤハーネスをハーネスプロテクタに固定してワイヤハーネスの熱による伸縮を抑制することが記載されている。

一般に、ワイヤハーネスは、ハウジング内面に固定されたコネクタに一端が接続されている。このような構成では、電動車両の衝突等によってハウジングに衝撃が与えられたときにコネクタがハウジングから外れ、コネクタにおける導体が導電部に接触し、絶縁されていた電流経路が短絡されてしまう可能性がある。また、ワイヤハーネスがコネクタから外れ、ワイヤハーネスの芯線が導電部に接触し、絶縁されていた電流経路が短絡されてしまう可能性がある。

本発明は、回転電機における導電部への導電性物体の接触を防止することを目的とする。

本発明は、回転電機を収容するハウジングであって、前記回転電機の軸方向端面に対向するサイドカバーを有するハウジングと、前記サイドカバーの内側に設けられたコネクタと、前記サイドカバーの内側で前記コネクタを覆うプロテクタと、を備え、前記プロテクタは、前記サイドカバー上の破損予測領域と、前記回転電機の軸方向端面にある導電部との間に、前記サイドカバーの内面に向けて立設された飛散防止壁を備え、前記飛散防止壁は、前記コネクタに接続されたワイヤハーネスを、前記サイドカバーの内面との間に挟むワイヤハーネス固定領域を含むことを特徴とする。

本発明によれば、回転電機における導電部への導電性物体の接触を防止することができる。

サイドカバーを取り外した状態の車両用駆動装置の側面図である。サイドカバーの内面側を示す図である。立設領域に切り欠きが設けられたプロテクタの斜視図である。プロテクタがサイドカバーの内面に取り付けられた状態を示す図である。立設領域に突出部分が設けられたプロテクタの斜視図である。サイドカバーを取り付けた状態の車両用駆動装置の側面図である。サイドカバーが省略された車両用駆動装置の側面図である。

図１には、本発明の実施形態に係る車両用駆動装置１０の側面図が示されている。車両用駆動装置１０は、ハイブリッド自動車、電気自動車等の電動車両に搭載される。図１では、描画面の左方向が電動車両の前方向に対応する。また、描画面の上方向が電動車両の上方向に対応し、描画面から手前に向かう方向が電動車両の左方向に対応する。車両用駆動装置１０の側面は、実際にはハウジング１２の一部であるサイドカバーで覆われているが、説明の便宜上、サイドカバーが取り外された状態の車両用駆動装置１０が示されている。

車両用駆動装置１０は、電動車両の駆動源あるいは発電機として動作する回転電機ＭＧ１およびＭＧ２と、回転電機ＭＧ１およびＭＧ２を収容するハウジング１２を備える。ハウジング１２は、アルミニウム等の剛性の金属で形成されてよい。回転電機ＭＧ１およびＭＧ２は、ロータ１４およびステータコイル１６から構成されるモータジェネレータである。ステータコイル１６は、略円筒形状のステータコアに導線が巻き回されたものである。ロータ１４は略円柱形状を有しており、ステータコイル１６と中心軸を共通にしてステータコイル１６の内側に配置されている。ここで、略円筒形状および略円柱形状とは、ステータコイル１６およびロータ１４がモータジェネレータの構成部位として機能するように円筒形状および円柱形状を変形させた形状をいう。回転電機ＭＧ１およびＭＧ２は、軸方向が電動車両の左右方向に一致する姿勢でハウジング１２内に配置されている。

回転電機ＭＧ１およびＭＧ２の軸方向端面（左側側面）には、それぞれのコイルエンド２０が現れている。コイルエンド２０は絶縁体で被覆されていてもよいし、導体が表面に現れていてもよい。また、回転電機ＭＧ１およびＭＧ２の軸方向端面には、それぞれの動力線端子１８が配置されている。動力線端子１８は、パワーコントロールユニットに至る３相の電力線が接続される端子である。また、コイルエンド２０は、ステータコイル１６のうち軸方向側に突出した部分である。このように、回転電機ＭＧ１およびＭＧ２の軸方向端面には、導電部として、回転電機ＭＧ１およびＭＧ２のそれぞれのコイルエンド２０および動力線端子１８がある。

図２には、サイドカバー１２１の内面側が示されている。この図には、回転電機ＭＧ１およびＭＧ２のそれぞれのロータ１４およびコイルエンド２０に対向する領域が二点鎖線で示されている。サイドカバー１２１には、回転電機ＭＧ１のレゾルバ２２１および回転電機ＭＧ２のレゾルバ２２２が設けられている。レゾルバは、回転電機のロータの回転角度位置を検出する機器である。ワイヤハーネス２４１の一端はレゾルバ２２１に接続され、ワイヤハーネス２４１の他端はサイドカバー１２１の内面に取り付けられたコネクタ２６に接続されている。同様に、ワイヤハーネス２４２の一端は、レゾルバ２２２に接続され、ワイヤハーネス２４２の他端はコネクタ２６に接続されている。

コネクタ２６はプロテクタ３０に覆われている。プロテクタ３０は、サイドカバー１２１の内面に対向する板状の金属部材である。プロテクタ３０は、サイドカバー１２１の内側でコネクタ２６を覆うだけでなく、サイドカバー１２１に向けてコネクタ２６を押圧してもよい。後述するように、プロテクタ３０にはサイドカバー１２１の内面に向けて立設された立設領域３６が設けられている。ワイヤハーネス２４１および２４２は、プロテクタ３０の立設領域３６とサイドカバー１２１の内面との間に挟まれている。

図３にはプロテクタ３０の斜視図が示されている。プロテクタ３０は、板状の接触保護領域３２を含む。接触保護領域３２には、ボルトおよびナットによってプロテクタ３０をサイドカバー１２１に固定するためのボルト穴３４１および３４２が設けられている。プロテクタ３０は、さらに、接触保護領域３２の板面に対して立設された立設領域３６を含む。本実施形態では、プロテクタ３０を形成する金属板が接触保護領域３２の端部において折り曲げられ、立設領域３６が形成されている。立設領域３６は、接触保護領域３２の端部ではなく、接触保護領域３２の板面上に立設されてもよい。立設領域３６の縁端には切り欠き３８が形成されている。切り欠き３８にはワイヤハーネス２４１および２４２が貫通配置され、立設領域３６は、切り欠き３８とサイドカバー１２１の内面との間にワイヤハーネス２４１および２４２を挟む。すなわち、立設領域３６のうち、切り欠き３８を含む領域はワイヤハーネス固定領域４０を形成し、このワイヤハーネス固定領域４０は、サイドカバー１２１の内面との間にワイヤハーネス２４１および２４２を挟む。

図４には、プロテクタ３０がサイドカバー１２１の内面に取り付けられた状態が示されている。この図では、描画面の右方向が電動車両の前方向に対応する。また、描画面の上方向が電動車両の上方向に対応し、手前から描画面に向かう方向が電動車両の左方向に対応している。

プロテクタ３０は、接触保護領域３２からサイドカバー１２１の内面に立設領域３６が向かう姿勢で、サイドカバー１２１の内面に取り付けられている。プロテクタ３０の接触保護領域３２は、サイドカバー１２１に固定されたコネクタ２６を覆っている。プロテクタ３０は、電動車両の衝突等によってハウジング１２に衝撃が与えられたときに、コネクタ２６の動きを抑制するものである。したがって、接触保護領域３２とコネクタとは必ずしも接触している必要はなく、これらの間に隙間があってもよい。

ワイヤハーネス２４１および２４２のそれぞれの一端はコネクタ２６に接続されている。ワイヤハーネス２４１および２４２はコネクタ２６から引き出され、立設領域３６に設けられた切り欠き３８を通ってプロテクタ３０の外側に至っている。立設領域３６は、サイドカバー１２１との間にワイヤハーネス２４１および２４２を挟み、サイドカバー１２１の内面にワイヤハーネス２４１および２４２を固定している。

なお、立設領域３６における切り欠き３８の深さは、ワイヤハーネス２４１および２４２のそれぞれの太さやサイドカバー１２１の形状に応じて定められてよい。サイドカバー１２１の内面が溝等の凹みを有し、この凹みに各ワイヤハーネスが配置される場合には、立設領域３６に突出部分を設け、この突出部分とサイドカバー１２１の凹みとの間に各ワイヤハーネスが挟まれてもよい。

図５にはこのような突出部分４２が立設領域３６に設けられたプロテクタ３０が示されている。このプロテクタ３０では、立設領域３６のうち突出部分４２がワイヤハーネス固定領域４０を形成する。突出部分４２が立設領域３６の縁端から突出する長さは、ワイヤハーネス２４１および２４２の太さやサイドカバー１２１の形状、そして、サイドカバー１２１の凹みの形状に応じて定められてよい。なお、ワイヤハーネスの太さやサイドカバーの形状、あるいは、サイドカバーの凹みの形状によっては、切り欠き３８または突出部分４２は設けられなくてもよい。

このような構成によれば、電動車両の衝突等によってハウジング１２に衝撃が与えられたときに、コネクタ２６の動きがプロテクタ３０によって抑制され、コネクタ２６が破損したりサイドカバー１２１から離脱したりする可能性が低くなる。これによって、コネクタ２６における導体が回転電機の導電部に接触することが防止される。また、ワイヤハーネス２４１および２４２は、プロテクタ３０における立設領域３６とサイドカバー１２１との間に挟まれている。これによって、ワイヤハーネス２４１または２４２がコネクタ２６から外れ、ワイヤハーネスの芯線が回転電機の導電部に接触することが防止される。また、ワイヤハーネス２４１または２４２の断線も防止され、ワイヤハーネスの芯線が回転電機の導電部に接触することが防止される。

プロテクタ３０は、コネクタ２６および各ワイヤハーネスを保護する上記の機能に加えて、サイドカバー１２１が破損した場合に、サイドカバー１２１の破片やハウジング１２外から侵入する導電性異物の飛散を防止する機能を有する。以下、このような飛散防止機能について説明する。

図６には、車両用駆動装置１０の左側側面にサイドカバー１２１が取り付けられた状態の車両用駆動装置１０の側面図が示されている。サイドカバー１２１には、電動車両の衝突等によって破損する可能性が高い破損予測領域５０がある。破損予測領域５０は、電動車両の衝突実験あるいは衝突シミュレーションの結果等に基づいて予め特定される。

図４および図６には破損予測領域５０が二点鎖線で示されている。プロテクタ３０は、破損予測領域５０にプロテクタ３０の接触保護領域３２が重なり、かつ、接触保護領域３２がコネクタ２６を覆う位置に設けられている。破損予測領域５０から見て各回転電機の導電部側に立設領域３６が位置している。

図７には、再度、車両用駆動装置１０の側面図が示されている。ただし、この図では、説明の便宜上、サイドカバーの図示が省略されている。プロテクタ３０の立設領域３６は、破損予測領域５０と回転電機ＭＧ１およびＭＧ２のそれぞれの導電部との間にある。具体的には、立設領域３６は、破損予測領域５０と回転電機ＭＧ１の動力線端子１８との間にある。また、立設領域３６は、破損予測領域５０と回転電機ＭＧ１のコイルエンド２０との間にある。さらに、立設領域３６は、破損予測領域５０と回転電機ＭＧ２の動力線端子１８との間にあり、破損予測領域５０と回転電機ＭＧ２のコイルエンド２０との間にある。

プロテクタ３０の立設領域３６は飛散防止壁としての機能を有する。すなわち、破損予測領域５０が破損し、サイドカバー１２１の破片がハウジング１２の内部に侵入した場合、サイドカバー１２１の破片は立設領域３６に衝突する。これによって、サイドカバー１２１の破片が回転電機ＭＧ１またはＭＧ２の導電部に飛散することが防止され、回転電機ＭＧ１またはＭＧ２の導電部の絶縁が損なわれることが防止される。

また、サイドカバー１２１の側面において、接触保護領域３２は破損予測領域５０を覆っている。そのため、破損予測領域５０が破損したときに、破損部分から導電性異物（例えばフロントサイドメンバ等）がハウジング１２内に侵入した場合には、導電性異物は接触保護領域３２に衝突し、あるいは飛散防止壁としての立設領域３６に衝突する。これによって、導電性異物が回転電機ＭＧ１またはＭＧ２の導電部に接触し、回転電機ＭＧ１およびＭＧ２の導電部の絶縁が損なわれることが防止される。なお、回転電機ＭＧ１またはＭＧ２の導電部に対向する位置に破損予測領域５０がある場合には、サイドカバー１２１の破片が回転電機ＭＧ１またはＭＧ２の導電部に向かう進路が、接触保護領域３２によって遮られる。これによって、サイドカバー１２１の破片が回転電機ＭＧ１またはＭＧ２の導電部に飛散することが防止される。

このように、車両用駆動装置１０は、回転電機ＭＧ１およびＭＧ２を収容するハウジング１２を備える。ハウジング１２は、回転電機ＭＧ１およびＭＧ２の軸方向端面に対向するサイドカバー１２１を有する。車両用駆動装置１０は、さらに、サイドカバー１２１の内側に設けられたコネクタ２６と、サイドカバー１２１の内側でコネクタ２６を覆うプロテクタ３０とを備える。プロテクタ３０は、サイドカバー１２１上の破損予測領域５０と、回転電機ＭＧ１およびＭＧ２のそれぞれの軸方向端面にある導電部との間に、サイドカバー１２１の内面に向けて立設された立設領域３６（飛散防止壁）を備える。飛散防止壁としての立設領域３６は、コネクタ２６に接続されたワイヤハーネス２４１および２４２を、サイドカバー１２１の内面との間に挟むワイヤハーネス固定領域４０を含む。プロテクタ３０は、電動車両が衝突したとき等に、コネクタ２６および各ワイヤハーネスを保護する機能に加えて、破損予測領域５０が破損した場合にサイドカバー１２１の破片の導電部への飛散を防止する機能を有する。プロテクタ３０は、さらに、破損予測領域５０が破損した場合にハウジング１２外から侵入した導電性異物の導電部への飛散を防止する機能を有する。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、立設領域３６が接触保護領域３２に対してなす角度は直角でなくてもよく、立設領域３６が飛散防止壁として機能する角度であればよい。また、上記では、図４に示されているように、破損予測領域５０の全域とプロテクタ３０の接触保護領域３２とが重なる位置にプロテクタ３０が設けられた実施形態について説明した。プロテクタ３０は、破損予測領域５０の一部と接触保護領域３２とが重なる位置に設けられてもよい。この場合であっても導電性異物の飛散を防止する効果が得られる。また、ワイヤハーネスの本数は任意であり、ワイヤハーネスはレゾルバの他、温度センサ等の電子部品に接続されてもよい。上記では２つの回転電機ＭＧ１およびＭＧ２を有する車両用駆動装置１０を取り上げたが、１つの回転電機を有する車両用駆動装置に本発明が用いられてもよい。

１０車両用駆動装置、１２ハウジング、１２１サイドカバー、１４ロータ、１６ステータコイル、１８動力線端子、２０コイルエンド、２２１，２２２レゾルバ、２４１，２４２ワイヤハーネス、２６コネクタ、３０プロテクタ、３２接触保護領域、３４１，３４２ボルト穴、３６立設領域（飛散防止壁）、３８切り欠き、４０ワイヤハーネス固定領域、４２突出部分、５０破損予測領域、ＭＧ１，ＭＧ２回転電機。

Claims

回転電機を収容するハウジングであって、前記回転電機の軸方向端面に対向するサイドカバーを有するハウジングと、
前記サイドカバーの内側に設けられたコネクタと、
前記サイドカバーの内側で前記コネクタを覆うプロテクタと、を備え、
前記プロテクタは、
前記サイドカバー上の破損予測領域と、前記回転電機の軸方向端面にある導電部との間に、前記サイドカバーの内面に向けて立設された飛散防止壁を備え、
前記飛散防止壁は、
前記コネクタに接続されたワイヤハーネスを、前記サイドカバーの内面との間に挟むワイヤハーネス固定領域を含むことを特徴とする車両用駆動装置。