JP2005117790A - 駆動装置およびこれを搭載する自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータの冷却性能の向上を図る。
【解決手段】 モータの一部を浸漬させた状態で冷却オイルを貯留するハウジング８１の上部にモータに直接供給する冷却オイルを一時的に貯留するキャッチタンク８２が取り付けられ、駆動軸に機械的に接続され駆動軸の駆動に伴ってハウジング８１に貯留された冷却オイルをキャッチタンク８２へ掻き上げるためにハウジング８１の冷却オイルに一部が浸漬されると共にキャッチタンク８２の供給口８４に略整合する位置にギヤ機構（ギヤ６０ａ，６０ｂ）が配置された駆動装置において、ハウジング８１に貯留された冷却オイルを冷却してキャッチタンク８２に圧送するオイルクーラ８５を設ける。これにより、駆動軸が低回転の状態にありギヤ機構により冷却オイルの供給が十分に機能しないときでも、オイルクーラ８５を用いてモータを十分に冷却することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、駆動装置およびこれを搭載する自動車に関し、詳しくは、駆動軸を駆動する駆動装置およびこれを搭載し、車軸が前記駆動軸に機械的に接続されてなる自動車に関する。

従来、この種の駆動装置としては、モータのステータを浸漬させた冷却油を貯留するハウジングと、モータを冷却するための冷却油を貯留するリザーバタンクと、ハウジング底部に貯留された冷却油を冷却してリザーバタンクに圧送するためのオイルクーラと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、２つのオイルポンプを有しており、まず、モータのステータを浸漬させた冷却油を一方のオイルポンプによりオイルクーラで冷却してリザーバタンクに圧送する。そして、リザーバタンクに貯留した冷却油を他方のオイルポンプによりモータのロータの回転軸の側面から吐出するよう圧送することによりモータの冷却を行なっている。
特開平５−２８４６９１号公報（図１）

しかしながら、上述の駆動装置では、リザーバタンクや複数のオイルポンプを有しているので、装置が大型化したり複雑化したりしてしまう。ところで、車などのようにスペースが限られているものにこれらの駆動装置を搭載する場合、装置自体の小型化やエネルギ効率（特に、冷却効率）の向上は一般的課題として考えられる。

本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車は、駆動装置の小型化を図ることを目的の一つとする。また、本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車は、駆動装置の冷却効率の向上を図ることを目的の一つとする。

本発明の駆動装置およびこれを搭載する自動車は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。

本発明の駆動装置は、
駆動軸を駆動する駆動装置であって、
前記駆動軸に動力を出力可能な回転電機と、
前記回転電機の構成要素の一部を浸漬させた状態で冷却媒体を貯留する下部貯留部と、前記回転電機の上部に配置され前記回転電機の構成要素の少なくとも一部に前記冷却媒体がかかるよう流出する流出口を有する上部貯留部と、前記下部貯留部に貯留されている前記冷却媒体を冷却して前記上部貯留部へ供給する冷却部と、を有する冷却手段と、
を備えることを要旨とする。

この本発明の駆動装置では、下部貯留部に貯留されている冷却媒体を冷却部を介して上部貯留部に直接供給するから、リザーバタンクや複数のオイルポンプを備えるものに比して簡易な構成とすることができると共に装置の小型化を図ることができる。また、冷却部により冷却された冷却媒体を上部貯留部から回転電機にかけるから、回転電機を十分に冷却することができる。したがって、冷却部を有しないものに比して駆動装置の冷却効率を向上させることができる。

こうした本発明の駆動装置において、前記駆動軸に機械的に連結されると共に前記下部貯留部に少なくとも一部が浸漬した状態となるよう配置され、前記駆動軸の駆動に伴って前記下部貯留部の冷却媒体を前記上部貯留部に移送可能なギヤ機構を備えるものとすることもできる。この態様の本発明の駆動装置において、前記冷却媒体は、前記ギヤ機構の潤滑剤としても機能する媒体であるものとすることもできる。こうすれば、駆動軸の駆動に伴ってギヤ機構を構成するギヤが回転することにより下部貯留部の冷却媒体を上部貯留部に供給することができると共にギヤ機構の潤滑を行なうことができる。

また、本発明の駆動装置において、前記下部貯留部は、前記回転電機の回転子が浸漬しない範囲で該回転電機を浸漬させるものであるものとすることもできる。こうすれば、下部貯留部に貯留された冷却媒体が粘性抵抗として機能しロータの回転エネルギを消費してしまうことを防止することができる。

さらに、本発明の駆動装置において、前記上部貯留部は、前記回転電機が備えるコイルとの熱交換により前記回転電機を冷却するものであるものとすることもできる。こうすれば、通電により発熱するコイルに上部貯留部から冷却媒体をかけることにより、より効率よく回転電機を冷却することができる。

本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の本発明の駆動装置、即ち、基本的には、駆動軸を駆動する駆動装置であって、前記駆動軸に動力を出力可能な回転電機と、前記回転電機の一部を浸漬させた状態で冷却媒体を貯留する下部貯留部と、前記回転電機の上部に配置され前記回転電機の少なくとも一部に前記冷却媒体がかかるよう流出する流出口を有する上部貯留部と、前記下部貯留部に貯留されている前記冷却媒体を冷却して上部貯留部へ供給する冷却部と、を有する冷却手段と、を備える駆動装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に機械的に接続されてなることを要旨とする。

この本発明の自動車によれば、上述のいずれかの態様の本発明の駆動装置を備えるから、本発明の駆動装置が奏する効果、即ち、装置の小型化を図ることができる効果や冷却効率を向上させることができる効果などと同様の効果を奏することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態としての自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、図１の自動車２０のＡ−Ａ平面の断面を示す断面図である。実施例の自動車２０は、図示するように、ガソリンなどの燃料により動力を出力する内燃機関としてのエンジン２２と、エンジン２２のクランクシャフト２６にダンパ２８を介して接続された３軸式の動力分配統合機構３０と、動力分配統合機構３０に接続されたモータＭＧ１と、動力分配統合機構３０に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されたモータＭＧ２と、モータＭＧ１，ＭＧ２の冷却を行なう冷却機構８０と、を備える。ここで、モータＭＧ１，ＭＧ２は、外表面に永久磁石が貼り付けられたロータ５１と三相コイル５３が巻回されたステータ５２とからなる周知の同期発電電動機として構成されている。

動力分配統合機構３０は、遊星歯車機構として構成されており、複数のピニオンギヤ３３を自転かつ公転自在に保持するキャリア３４にはエンジン２２のクランクシャフト２６が、サンギヤ３１にはモータＭＧ１が、リングギヤ３２にはモータＭＧ２がそれぞれ接続されている。そして、エンジン２２からの動力の出力とモータＭＧ１からの動力の入出力に基づいてリングギヤ３２に動力が入出力される。リングギヤ３２は、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａに接続されており、リングギヤ軸３２ａは、ギヤ機構６０，デファレンシャルギヤ６２を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに機械的に接続されている。したがって、リングギヤ３２に入出力された動力は、リングギヤ軸３２ａからギヤ機構６０，デファレンシャルギヤ６２を介して駆動輪６３ａ，６３ｂに出力される。

冷却機構８０は、モータＭＧ１，ＭＧ２などのケースとして機能すると共にモータＭＧ１，ＭＧ２のステータ５２の一部が冷却オイルに浸漬した状態で冷却オイルを貯留するハウジング８１と、モータＭＧ１，ＭＧ２に冷却オイルを直接供給するためにハウジング８１の上部に設置されて冷却オイルを一時的に貯留するキャッチタンク８２と、ハウジング８１の冷却オイルを冷却してキャッチタンク８２に供給するオイルクーラ８５とを備える。ハウジング８１には、モータＭＧ１，ＭＧ２の他に、ギヤ機構６０の一部のギヤ６０ａ，６０ｂも配置されている。このギヤ６０ａは、モータＭＧ１，ＭＧ２と同様に、その一部が冷却オイルに浸漬した状態で配置されており、このギヤ６０ａの上部にはギヤ６０ａに噛合すると共にキャッチタンク８２に形成された冷却オイルの供給口８４に略整合するようギヤ６０ｂが配置されている。これらのギヤ６０ａ，６０ｂは、駆動軸としてのリングギヤ軸３２ａの回転（駆動輪６３ａ，６３ｂの回転）に伴って回転することにより、ギヤ６０ａ，６０ｂの潤滑を行なうと共にハウジング８１内の冷却オイルを掻き上げてキャッチタンク８２の供給口８４からキャッチタンク８２に送り込むことができるようになっている。実施例では、車両が３０ｋｍ／ｈ以上で走行しているときに十分な冷却オイルがギヤ６０ａ，６０ｂによってキャッチタンク８２に供給できるように設計した。なお、ハウジング８１に蓄えられている冷却オイルは、モータＭＧ１，ＭＧ２のロータ５１の回転を阻害しないよう、その量が調節されている。キャッチタンク８２には、モータＭＧ１およびモータＭＧ２のステータ５２に巻回された三相コイル５３の略全体に冷却オイルが直接かかるようその角度が調節された複数の冷却オイルの流出口８３が形成されている。オイルクーラ８５は、図示しないが、冷却オイルを外気との熱交換により冷却する熱交換器とハウジング８１の冷却オイルを熱交換器を介してキャッチタンク８２に圧送するポンプとによって構成されている。

次に、こうして構成された自動車２０の動作、特にモータＭＧ１，ＭＧ２を冷却する動作について説明する。車両が比較的低速で走行しているときには（例えば、３０ｋｍ／ｈ未満）、上述したようにギヤ６０ａ，６０ｂによっては十分な冷却オイルをキャッチタンク８２に供給することはできないため、オイルクーラ８５を駆動することによりハウジング８１の冷却オイルを冷却してキャッチタンク８２に供給する。これにより、モータＭＧ１，ＭＧ２を十分に冷却することができる。即ち、ギヤ６０ａ，６０ｂによっては十分な冷却オイルをキャッチタンク８２に供給することができないことによりモータＭＧ１，ＭＧ２を十分に冷却することができない場合でも、オイルクーラ８５により必要な冷却オイルをキャッチタンク８２に供給することができるから、モータＭＧ１，ＭＧ２を十分に冷却することができる。したがって、山道などモータＭＧ１，ＭＧ２を低回転高トルクで駆動するときでも、オイルクーラ８５によりハウジング８１の冷却オイルを冷却してキャッチタンク８２に供給するから、モータＭＧ１，ＭＧ２を十分に冷却することができる。車両が比較的高速で走行しているときには（例えば、時速３０ｋｍ以上）、ギヤ６０ａ，６０ｂによりハウジング８１の冷却オイルを十分にキャッチタンク８２に移送することができる。これにより、モータＭＧ１，ＭＧ２を冷却することができる。したがって、オイルクーラ８５は、図示しない温度センサにより検出されたハウジング８１の冷却オイルの温度に基づいて間欠運転することもできる。こうすれば、ハウジング８１の冷却オイルの温度に応じてより効率よくモータＭＧ１，ＭＧ２を冷却することができる。このように、車両の速度に拘わらずキャッチタンク８２に冷却オイルを供給できるから、車速に拘わらずモータＭＧ１，ＭＧ２を十分に冷却することができる。

以上説明した実施例の自動車２０によれば、オイルクーラ８５により冷却した冷却オイルをキャッチタンク８２の流出口８３からモータＭＧ１，ＭＧ２にかけるから、モータＭＧ１，ＭＧ２を十分に冷却することができる。したがって、冷却効率の向上を図ることができる。また、ハウジング８１に蓄えられている冷却オイルをオイルクーラ８５により冷却して直接キャッチタンク８２に移送するから、リザーバタンクや複数のオイルポンプを備えるものに比して簡易な構成とすることができると共に冷却機構８０の小型化を図ることができる。さらに、オイルクーラ８５によりハウジング８１に蓄えられている冷却オイルをキャッチタンク８２に供給するから、ギヤ６０ａ，６０ｂのみによりハウジング８１に蓄えられている冷却オイルをキャッチタンク８２に供給するものに比して車速に拘わらずキャッチタンク８２に冷却オイルを供給することができる。また、実施例の自動車２０によれば、エンジンからの動力を分割する動力分割機構を潤滑するためのオイルを貯留するオイルパンと駆動軸に接続されたデファレンシャルギヤの回転によりオイルパンから掻き上げられたオイルを貯留するキャッチタンクとを備え、ギヤのみによってオイルパンに蓄えられているオイルをキャッチタンクに供給するもの（例えば、特開平６−２４５４８１号公報）をモータの冷却に用いる場合に比して、十分に冷却した冷却オイルによりモータＭＧ１，ＭＧ２を冷却することができると共にギヤ機構６０等の潤滑も十分に行なうことができる。

実施例の自動車２０では、ハウジング８１に蓄えられている冷却オイルをオイルクーラ８５とギヤ６０ａ，６０ｂによりキャッチタンク８２に供給するものとしたが、ギヤ６０ａ，６０ｂを備えていないものとしてもよいし、ギヤ６０ａ，６０ｂを備えているがギヤ６０ａ，６０ｂによりハウジング８１に蓄えられている冷却オイルをキャッチタンク８２に供給しないものとしてもよい。

実施例では、エンジン２２と、動力分配統合機構３０と、モータＭＧ１，ＭＧ２と、冷却機構８０とを備える自動車２０に適用して説明したが、駆動軸に動力を入出力可能なモータと、このモータを冷却する冷却機構８０とを備える構成であれば、自動車以外の車両や船舶、航空機などに適用するものとしてもよい。また、建設機器用の駆動装置など据え置き型の装置に適用するものとしてもよい。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、機械産業や自動車産業に利用可能である。

本発明の一実施例である自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 図１の実施例の自動車２０のＡ−Ａ平面の断面を示す構成図である。

符号の説明

２０ 自動車、２２ エンジン、２６ クランクシャフト、２８ ダンパ、３０ 動力分配統合機構、３１ サンギヤ、３２ リングギヤ、３２ａ リングギヤ軸、３３ ピニオンギヤ、３４ キャリア、６０ ギヤ機構、６０ａ，６０ｂ ギヤ、６２ デファレンシャルギヤ、６３ａ，６３ｂ 駆動輪、８０ 冷却機構、８１ ハウジング、８２ キャッチタンク、８３ 流出口、８４ 供給口、８５ オイルクーラ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (6)

1. 駆動軸を駆動する駆動装置であって、
   前記駆動軸に動力を出力可能な回転電機と、
   前記回転電機の構成要素の一部を浸漬させた状態で冷却媒体を貯留する下部貯留部と、前記回転電機の上部に配置され前記回転電機の構成要素の少なくとも一部に前記冷却媒体がかかるよう流出する流出口を有する上部貯留部と、前記下部貯留部に貯留されている前記冷却媒体を冷却して前記上部貯留部へ供給する冷却部と、を有する冷却手段と、
   を備える駆動装置。
2. 前記駆動軸に機械的に連結されると共に前記下部貯留部に少なくとも一部が浸漬した状態となるよう配置され、前記駆動軸の駆動に伴って前記下部貯留部の冷却媒体を前記上部貯留部に移送可能なギヤ機構を備える請求項１記載の駆動装置。
3. 前記冷却媒体は、前記ギヤ機構の潤滑剤としても機能する媒体である請求項２記載の駆動装置。
4. 前記下部貯留部は、前記回転電機の回転子が浸漬しない範囲で該回転電機を浸漬させるものである請求項１ないし３いずれか記載の駆動装置。
5. 前記上部貯留部は、前記回転電機が備えるコイルとの熱交換により前記回転電機を冷却するものである請求項１ないし４いずれか記載の駆動装置。
6. 請求項１ないし５いずれか記載の駆動装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に機械的に接続されてなる自動車。

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