(57)【要約】【課題】冷媒通路のシール性を確保しつつ、構造を簡素化したモーターケースを提供する。【解決手段】筒形アウター部材（2）とこのアウター部材（2）の内部に配置されるインナー部材（6）との間に冷媒通路を有するモーターケース（1）であって、前記アウター部材（2）の内周面およびインナー部材（6）の外周面のうちの少なくとも一方の面に溝（3）が設けられ、前記アウター部材（2）内にインナー部材（6）を圧入することにより前記溝（3）の上面が液密状態に閉塞されて冷媒通路が形成されてなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形アウター部材とこのアウター部材の内部に配置されるインナー部材との間に冷媒通路を有するモーターケースであって、
前記アウター部材の内周面およびインナー部材の外周面のうちの少なくとも一方の面に溝が設けられ、前記アウター部材内にインナー部材を圧入することにより前記溝の上面が液密状態に閉塞されて冷媒通路が形成されてなることを特徴とするモーターケース。
【請求項２】
前記溝の端部がその溝を有する部材の端面に開口し、その開口部が冷媒通路の開口部を形成してなる請求項１に記載のモーターケース。
【請求項３】
前記溝が、周方向に沿って旋回しながら軸線方向の一端側から他端側に進む螺旋状である請求項１または２に記載のモーターケース。
【請求項４】
前記溝は、その両端部が軸線方向の一端側に位置し、一端側と他端側との間を往復する二重螺旋状である請求項３に記載のモーターケース。
【請求項５】
前記アウター部材の肉厚がインナー部材の肉厚の０．７〜２．６倍である請求項１〜４のいずれかに記載のモーターケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、周壁部に冷媒通路を備えたモーターケースに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行用モーターの高出力化により発熱量が増大するため、モーターケースを水冷式にする傾向がある。
【０００３】
水冷式モーターケースとして、アウター部材とインナー部材との間に水冷ジャケットを設けたものが知られている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載されモーターケースは、水路となる溝を有するブラケットとこのブラケットの外周を覆うスリーブを組み合わせたものである。このモーターケースにおいては、水冷ジャケットの液漏れを防ぐためにＯリングを用いている（段落番号００１３、図１等参照）。
【０００５】
また、特許文献２に記載されたモーターケースは、アウター部材の凹部を有する筒形のアウター部材にインナー部材を挿入し、前記凹部とインナー部材の外周面とで水冷ジャケットを形成したものであり、Ｏリングを装着することで水冷ジャケットのシール性を確保している。そして、インナー部材の挿入時にアウター部材の溝からＯリングが脱落することを防ぐために、インナー部材の先端側ガイド部の径をアウター部材の内径より小さく、かつＯリングとの密着性を確保できる程度に加工することとした組み付け構造が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４１７４４号公報
【特許文献２】特開昭６４−４６０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記文献に記載された組み付け構造は、水冷ジャケットのシール性を確保するためにＯリングを用いたものであり、特許文献２においてはさらにＯリングの脱落防止のために加工がなされている。このため組み付け構造が複雑となり、複雑な組み付け構造がコストアップの原因となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した背景技術とその問題点に鑑み、冷媒通路のシール性を確保しつつ構造を簡素化したモーターケースの提供を目的とする。
【０００９】
即ち、本発明のモーターケースは下記［１］〜［５］に記載の構成を有する。
【００１０】
［１］筒形アウター部材とこのアウター部材の内部に配置されるインナー部材との間に冷媒通路を有するモーターケースであって、
前記アウター部材の内周面およびインナー部材の外周面のうちの少なくとも一方の面に溝が設けられ、前記アウター部材内にインナー部材を圧入することにより前記溝の上面が液密状態に閉塞されて冷媒通路が形成されてなることを特徴とするモーターケース。
【００１１】
［２］前記溝の端部がその溝を有する部材の端面に開口し、その開口部が冷媒通路の開口部を形成してなる前項１に記載のモーターケース。
【００１２】
［３］前記溝が、周方向に沿って旋回しながら軸線方向の一端側から他端側に進む螺旋状である前項１または２に記載のモーターケース。
【００１３】
［４］前記溝は、その両端部が軸線方向の一端側に位置し、一端側と他端側との間を往復する二重螺旋状である前項３に記載のモーターケース。
【００１４】
［５］前記アウター部材の肉厚がインナー部材の肉厚の０．７〜２．６倍である前項１〜４のいずれかに記載のモーターケース。
【発明の効果】
【００１５】
上記［１］に記載の発明においては、アウター部材の内周面およびインナー部材の外周面のうちの少なくとも一方に設けられた溝が、アウター部材内にインナー部材を圧入することによって液密状態に閉塞されて冷媒通路が形成される。冷媒通路のシール性は、圧入により両者の接触部分に面圧が生じることで達成される。また、シール性を確保するためにＯリングを介在させる必要がなく、Ｏリングを装着しかつ抜け落ち防止用の複雑な構造も必要とせず、簡単な部材構造と圧入という簡単な組み立て作業によって、高いシール性が得られる。
【００１６】
上記［２］に記載の発明においては、部材の端面に開口させた溝の端部が、圧入後に冷媒通路の開口部となるので、別段冷媒通路の開口部を設ける必要がない。
【００１７】
上記［３］に記載の発明においては、螺旋状の溝によって形成される螺旋状の冷媒通路により、周方向において均一な冷却を行える。
【００１８】
上記［４］に記載の発明においては、二重螺旋状の溝によって形成される冷媒通路、即ち螺旋状の冷媒通路が軸線方向に往復することにより、周方向および軸線方向の両方向において均一な冷却を行える。
【００１９】
上記［５］に記載の発明によれば、アウター部材とインナー部材の接触部分において高い面圧が発生し、その結果高いシール性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にかかるモーターケースの第１実施形態であり、分解状態を示す斜視図である。
【図２】図１のモーターケースの組み立て状態を示す断面図である。
【図３】本発明にかかるモーターケースの第２実施形態であり、分解状態を示す斜視図である。
【図４】本発明にかかるモーターケースの第３実施形態であり、分解状態を示す斜視図である。
【図５】アウター部材とインナー部材の肉厚比と面圧の関係を示す図である。
【図６】冷媒にかかる圧力と面圧との関係において水漏れの有無を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明のモーターケースについて、実施形態の図面を参照しつつ、以下に詳述する。
【００２２】
〔第１実施形態〕
図１および図２に示したモーターケースモーターケース（1）は、円筒形のアウター部材（2）とこのアウター部材（2）内に配置される円筒形のインナー部材（6）とにより構成されている。
【００２３】
前記アウター部材（2）の内周面において、周方向に沿って旋回しながら軸線方向の一端側から他端側へと進む１本の螺旋状の溝（3）が設けられている。この溝（3）は、長手方向における両端部（4）（5）がそれぞれ外方に屈曲してアウター部材（2）の端面に開口している。一方、前記インナー部材（6）は、溝のないフラットな外周面を有する円筒体である。
【００２４】
前記アウター部材（2）内にインナー部材（6）を圧入すると、溝（3）の上面がインナー部材（6）の外周面によって閉塞されて一本の螺旋状の冷媒通路（7）が形成される。圧入によってアウター部材(2)の内周面とインナー部材（6）の外周面との接触部分に面圧が生じ、その面圧によって冷媒通路（7）の液密状態が達成される。即ち、圧入前のインナー部材（6）の外径およびアウター部材（2）の内径は、圧入後に液密性を確保できる締め代が生じるように設定されている。
【００２５】
また、溝（3）の両端部（4）（5）はアウター部材（2）の端面に開口しているので、圧入後にインナー部材（6）によって閉塞されることはなく、そのまま冷媒通路（7）の開口部（4）（5）となる。これらの開口部（4）（5）は、冷媒、例えば冷却水の入口および出口となる。このように、溝（3）の端部がアウター部材（2）の端面に開口していれば、その開口部がそのまま冷媒通路（7）の開口部（4）（5）となるので、別段冷媒通路の開口部を設ける必要がない。
【００２６】
以上より、前記アウター部材（2）内にインナー部材（6）を圧入することによって、アウター部材(2)の内周面とインナー部材（6）の外周面との間に、シール性が確保された冷媒通路（7）が形成される。シール性を確保するためにＯリングを介在させる必要もなく、Ｏリングを装着しかつ抜け落ち防止用の複雑な構造も必要とせず、簡単な部材構造と圧入という簡単な組み立て作業で、高いシール性を有する冷媒通路を形成できる。
【００２７】
また、前記冷媒通路（7）は周方向に沿って旋回する螺旋状であるから、一方の開口部（4）から導入した冷媒が冷媒通路（7）を通って他方の開口部（5）から出るまでの間に、周方向において均一な冷却がなされる。また、螺旋状にすれば通路を屈曲させることなく周面全域に冷媒通路を形成できるので、冷媒は通路の壁面に衝突することなくスムーズに流通する。このようなスムーズな冷媒流通により冷却効率の向上を図ることができる。
【００２８】
また、本実施形態においては、溝（3）の両端部を屈曲させて溝（3）の螺旋状部分からアウター部材（6）の端面までの距離（Ａ）をおいている（図２参照）。このようにアウター部材（6）の端面から溝（3）までの距離（Ａ）をおくことにより、端部におけるアウター部材の内周面とインナー部材の外周面との接触面積が確保されるので、高いシール性を確実なものとすることができる。高いシール性を確保する上で、前記距離（Ａ）は１５ｍｍ以上に設定することが好ましく、特に好ましい距離（Ａ）は２０ｍｍ以上である。前記距離（Ａ）の好ましい範囲は、後述する他の実施形態においても共通である。
【００２９】
〔第２実施形態〕
図３に示すモーターケース（10）は、第１実施形態とは逆に、冷媒通路を形成するための螺旋状の溝（12）をインナー部材（11）の外周面に設けたものである。このインナー部材（11）をアウター部材（15）に圧入すると、溝（12）の上面がアウター部材（15）の内周面で液密状態に閉塞されて冷媒通路（12）を形成し、インナー部材（11）の端面に開口する溝（12）の両端部（13）（14）が冷媒通路の開口部となる。
【００３０】
〔第３実施形態〕
図４に示すモーターケース（20）は、第１実施形態と同じくアウター部材（20）の内周面に溝（22）を設けたものであるが、第１実施形態とは溝形状が異なる。
【００３１】
前記溝（22）は、周方向に沿って旋回しながら軸方向の一端側から他端側へと螺旋状に進み、他端側端面に開口することなく折り返し点（22a)で折り返し、再び螺旋状に進んで一端側に戻る二重螺旋状の溝である。このような二重螺旋状の溝（22）は、二重螺旋状の冷媒通路を形成し、端面に開口する両端部（23）（24）が軸線方向の同じ側に位置するので、冷媒通路の入口と出口は軸線方向の同じ側に形成される。そして、冷媒通路（22）は軸線方向における一端側と他端側との間を往復しているので、周方向および軸線方向の両方向における冷却能を均一化できる。
【００３２】
第１実施形態および第３実施形態におけるアウター部材（2）（21）、および第２実施例におけるインナー部材（11）は、例えば、アルミニウム等の金属製円筒形押出材を所要長さに切断し、その内周面または外周面に機械加工で溝（3）（22）（12）を形成することによって製作することができる。また、第１実施形態および第３実施形態におけるインナー部材（6）（25）、および第２実施例におけるアウター部材（15）は円筒形押出材を所要長さに切断することによって製作できる。
【００３３】
〔アウター部材とインナー部材の肉厚比〕
本発明のモーターケースは、圧入によって生じる面圧によって冷媒通路のシール性を確保するものであり、アウター部材の内周面とインナー部材の外周面との接触部分における面圧が高いほどシール性が高くなる。本発明においては、前記面圧がアウター部材とインナー部材の肉厚比に影響を受けることに着目し、高い面圧を得るための肉厚比として、アウター部材の肉厚をインナー部材の肉厚の０．７〜２．６倍とすることを推奨する。さらに、前記範囲のうちでも特に好ましい肉厚比は０．８〜２．１倍である。
【００３４】
以下に、アウター部材とインナー部材との間に発生する面圧がこれらの肉厚比に影響を受けることについて詳述する。
【００３５】
まず、表１に示す３種類の直径の円筒形モーターケースにおいて、モーターケースの肉厚（アウター部材およびインナー部材の肉厚の合計）を一定値に固定し、アウター部材とインナー部材の肉厚比を変えた場合に生じる面圧をシミュレーションした。
【００３６】
シミュレーションに用いたモーターケースの直径（＝アウター部材の直径）は２４０ｍｍ、２８０ｍｍ、３２０ｍｍの３種類であり、肉厚（ｔ）はそれぞれ４０ｍｍである。各直径のモーターケースにおいて、インナー部材の肉厚（ｔ２）を３０ｍｍから１０ｍｍまでを１ｍｍ単位で変化させるとともに、アウター部材の肉厚を１０ｍｍから３０ｍｍまでを１ｍｍ単位で変化させ、２１通りの肉厚比（ｔ１／ｔ２）を設定した。ｔ＝ｔ１＋ｔ２＝４０ｍｍであり、設定された肉厚比（ｔ１／ｔ２）は０．３３〜３．００である。表１に、３種類のモーターケースの各部の寸法を示す。
【００３７】
【表１】
2011010525.tif 000003
【００３８】
アウター部材の内周面とインナー部材の外周面との間に生じる面厚（Ｐ）は、下記（ｆ）式に基づいて求めることができる。
Ｐ＝｛Ｅδ（Ｒ３２−Ｒ２２）（Ｒ２２−Ｒ１２）｝／｛２Ｒ２３（Ｒ３２−Ｒ１２）｝…（ｆ）
Ｅ：材料のヤング率（Ｎ／ｍｍ２）
δ：アウター部材とインナー部材の締め代（半径）（ｍｍ）
Ｒ１：インナー部材の内径（半径）
Ｒ２：インナー部材の外径（半径）およびアウター部材の外径（半径）
Ｒ３：アウター部材の外径（半径）
【００３９】
（ｆ）において、締め代（δ）とはインナー部材をアウター部材に圧入した状態における締まり具合である。上記Ｒ２が圧入後の寸法であるのに対して、締め代（δ）は圧入前のインナー部材の外径とアウター部材の内径の差である。本発明は圧入によって液密性を確保しているので、圧入前の寸法は（インナー部材の外径）＞（アウター部材の内径）である。
【００４０】
シミュレーションに用いたモーターケースの材料はＡ６０６３−Ｔ６であり、そのヤング率（Ｅ）は７３５００Ｎ／ｍｍ２である。また、締め代（δ）は各直径毎に共通とし、表１に示すとおり、０．０３１５ｍｍ（直径２４０ｍｍ）、０．０４１ｍｍ（直径２８０ｍｍ）、０．０５１５ｍｍ（直径３２０ｍｍ）とした。
【００４１】
上記の条件で（ｆ）式に基づいて面圧（Ｐ）を求めた。肉厚比（ｔ１／ｔ２）と計算によって求めた面圧（Ｐ）との関係を図５に示す。図５より、面圧（Ｐ）は肉厚比（ｔ１／ｔ２）の増大とともに高くなり、一定の肉厚比（ｔ１／ｔ２）を超えてアウター部材が相対的に厚くなると面圧（Ｐ）が低下することがわかる。この面圧変化のパターンはモーターケースの３種類の直径（アウター部材の外径）において共通である。従って、高い面圧（Ｐ）を得られる肉厚比（ｔ１／ｔ２）の範囲が、高シール性を得るために推奨される範囲となる。本発明においては、高いシール性を得られる肉厚比（ｔ１／ｔ２）として、アウター部材の肉厚をインナー部材の肉厚の０．７〜２．６倍に設定することを推奨する。
【００４２】
次に、図１および図２に示した第１実施形態のモーターケース（1）をＡ６０６３−Ｔ６で製作し、水漏れ試験を行った。
【００４３】
モーターケース（1）は、内周面に螺旋状の溝（3）を形成したアウター部材（2）と溝の無い円筒体からなるインナー部材（6）との組み合わせであり、アウター部材（2）の外径（Ｄ）は上記のシミュレーションと同じく、２４０ｍｍ、２８０ｍｍ、３２０ｍｍの３種類とした。３種類の外径のモーターケースにおいて、アウター部材（2）の肉厚（ｔ１）とインナー部材（6）の肉厚（ｔ２）の合計肉厚（ｔ）は４０ｍｍの一定値に固定し、アウター部材（2）の肉厚（ｔ１）がインナー部材（6）の肉厚（ｔ２）の０．３３〜３．００倍となる範囲でアウター部材（2）の肉厚（ｔ１）およびインナー部材（6）の肉厚（ｔ２）を６通りに設定し、かつ締め代（δ）を３種類の外径（Ｄ）毎に設定した。各肉厚（ｔ１）（ｔ２）、肉厚比（ｔ１／ｔ２）および締め代（δ）を表２に示す。また、また、アウター部材（2）およびインナー部材（6）の長さ（Ｌ）、溝（3）の幅（ｗ）、溝（3）の間隔（ｐ）、溝（3）の深さ（ｄ）、アウター部材（2）の端面から溝（3）までの距離（Ａ）は全てのモーターケースで共通であり、表２に示す寸法で製作した。
【００４４】
製作したモーターケースにおいて、表２に示す面圧（Ｐ）は上記（ｆ）式に基づいて計算したものである。
【００４５】
【表２】
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【００４６】
製作した各モーターケースについて、水（冷媒）を０．１ＭＰａ、０．２ＭＰａ、０．３ＭＰａ、０．４ＭＰａの４通りの（ＰＨ）で流通させて漏れの有無を調べた。その結果を表３に示す。また、図６は表３の数値をグラフにプロットしたものである。
【００４７】
【表３】
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【００４８】
表３に示した試験結果より、冷媒にかかる圧力（ＰＨ）が０．３ＭＰａのときに水漏れを発生させないために必要な最小面圧（Ｐ）は１．６３ＭＰａであり、同じく０．４ＭＰａのときに必要な最小面圧（Ｐ）は２．１１ＭＰａである。
【００４９】
さらに、上記の水漏れを発生させないために必要な最小面圧（ＰＨ、Ｐ）として（０．３、１．６３）および（０．４、２．１１）の２点に（０．０）を加え、この３点を一次近似した直線を図６に示す。この直線は、冷媒にかかる圧力（ＰＨ）に対して水漏れを発生させないための最小面圧を示すものであり、ほぼＰ＝５．３１ＰＨである。従って、冷媒にかかる圧力（ＰＨ）に基づいてＰ≧５．３１ＰＨを満足するように面圧（Ｐ）を設定すれば、図５に示した前記面圧（Ｐ）と肉厚比（ｔ１／ｔ２）との関係に基づいて、その圧力（ＰＨ）において水漏れを発生させない肉厚比（ｔ１／ｔ２）を設定することができる。
【００５０】
本発明のモーターケースは上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５１】
冷媒通路の形成するための溝は、上記実施形態のようにアウター部材の内周面またはインナー部材の外周面に形成する他、アウター部材およびインナー部材の両方に形成されていても良い。両方に溝を形成する場合、アウター部材の溝とインナー部材の溝は組み合わせ状態において合わさって１つの冷媒通路を形成するようになされていても良いし、それぞれに独立した冷媒通路を形成するようになされていても良い。
【００５２】
溝の形状は螺旋状に限定されない。螺旋状でなくとも、溝を屈曲させたり分岐させることで周面の全域に冷媒通路を形成することができ、これらの形状の溝も本発明に含まれる。また、溝の端部はアウター部材またはインナー部材の端面に開口していることにも限定されず、端部をアウター部材の外周面またはインナー部材の内周面に開口させた溝も本発明に含まれる。さらに、一方の部材に端部を開口させない溝（行き止まりの溝）を形成し、他方の部材に前記一方の部材の溝に連通する開口部のみを形成した場合も本発明に含まれる。
【００５３】
また、溝の幅、深さ、間隔、溝の本数も限定されず、任意に設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、冷却が必要とされるモーターケース、例えば自動車の走行用モーターのケースとして利用できる。
【符号の説明】
【００５５】
1、10、20…モーターケース
2、15、21…アウター部材
3、12、22…溝
4、5、13、14、23、24…溝の両端部（冷媒通路の開口部）
6、11、25…インナー部材
7…冷媒通路
ｔ１…アウター部材の肉厚
ｔ２…インナー部材の肉厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011010525.tif 000008
【図４】
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【図５】
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【図６】
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