JP2006033939A - 駆動装置およびそれを備えた車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 筐体の大型化および構造の複雑化を招くことなく、電動機の双方のコイルエンドに対して効率的に冷却油を供給可能な駆動装置を提供する。
【解決手段】 ケース２５０に格納されたモータジェネレータの一方および他方のコイルエンド２０４ａおよび２０４ｂにそれぞれ対応する油路４００ｂおよび４００ｅは、それぞれ独立にケース２５０に形成される。オイルポンプ４５０から圧出された冷却油は、油路４００ａを介して油路４００ｂへ供給される。油路４００ｂおよび４００ｅの間には、ユニオンボルト４２０およびアイボルト４３０で構成された連結部が設けられ、油路４００ｅへは、この連結部を介して、冷却油が供給される。これにより、各油路の径大化を招くことなく、各コイルエンドへの冷却油量を確保できる。
【選択図】 図２

Description

この発明は駆動装置に関し、より特定的には、筐体内に格納された複数の電動機を備える駆動装置およびそれを車両駆動用として備えた車両に関する。

従来より、動力発生源として電動機を備えた駆動装置が使用されている。電動機には、たとえば、外周面に永久磁石を貼付したロータと、コイルを巻回したステータとからなり、コイルに電流を流すことによりステータに生じる磁界と永久磁石による磁界との相互作用によって回転軸を回転させるタイプのものがある。あるいは、永久磁石を貼付する代わりにコイルを巻回したロータを備える電動機もある。

このような電動機を運転する際には、コイル通電に伴ってコイルが発熱する。また、ロータやステータ自身もその内部を貫通する磁束の影響により発熱する。これらの発熱は電動機の内部を貫通する磁束に影響を与え、運転効率を低下させる。したがって、電動機の運転効率を維持するためには電動機を冷却する必要がある。

一般に、電動機はハウジング（筐体）で覆われた形で使用されることが多いため、このような構造において、効率的に冷媒路を確保することが問題となってきた。

たとえば、筐体の径大化による装置の大型化を防ぐために、ロータ内部に形成した油路から冷却用の油（以下、「冷却油」とも称する）を供給することにより構造が開示されている（特許文献１参照）。

あるいは、冷却用の油の油路をカバー（筐体）内部に設けた構成としては、トルクを伝達する軸を嵌合させる孔部の内周側に全周にわたらない範囲で切欠きを設けることにより、複数箇所への冷却油供給が可能な油路を構成する駆動装置が開示されている（特許文献２参照）。
特開平１１−２０６０６３号公報 特開２００４−１１６７３５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、ロータ内部に油路を形成するため、構造が複雑化してしまう問題がある。

また、特許文献２に開示された構成では、複数箇所に対して冷却油を供給可能な油路を効率的に構成できるものの、同一電動機内で、両方のコイルエンドに対して効率的に冷却油を供給するための油路構成については開示がない。特に、共通の油路より、両方のコイルエンドに対して冷却油を供給する構成とすると、流量を確保するために油路の径大化を招くため、筐体の大型化、ひいては駆動装置の大型化を招くという問題点がある。

駆動装置の大型化は、ハイブリッド自動車等、限られた車内スペースに比較的高出力の電動機を組み込んだ駆動装置を搭載する場合に問題となりやすい。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、筐体の大型化を招くことなく、同一電動機の一方および他方のコイルエンドに対して効率的に冷媒（冷却油）を供給可能な冷媒路構造を有する駆動装置を提供することである。

この発明による駆動装置は、複数の電動機と、複数の電動機を収納するための筐体と、冷媒を圧出する冷媒ポンプと、冷媒ポンプより圧出された冷媒を複数の電動機のコイルエンドへ導くための、筐体内部に形成された複数の冷媒路とを備える。冷媒路は、複数の電動機のうちの少なくとも１つについて、電動機の一方のコイルエンドおよび他方のコイルエンドにそれぞれ対応して設けられる。

上記の駆動装置では、ロータ内部に油路を設ける場合と比較して構造を簡略化できる。また、同一の電動機の一方および他方のコイルエンドにそれぞれ独立の冷媒路（油路）を設けるため、各冷媒路の径大化による筐体の大型化を招くことなく冷媒路を確保できる。

好ましくは、この発明の駆動装置では、一方のコイルエンドに対応する第１の冷媒路および、他方のコイルエンドに対応する第２の冷媒路の間は、筐体外に設けられた部分を含む連結路によって連結される。

上記の駆動装置では、筐体内部の空きスペースを利用して、上記連結部を効率的に配置することが可能である。したがって、筐体構造の複雑化および大型化を招くことなく冷媒路を確保できる。

さらに好ましくは、この発明の駆動装置では、連結路は、ユニオンボルトおよびアイユニオンを含み、ユニオンボルトの水平穴は、第１の冷媒路と接続され、アイユニオンは、筐体外に配置されて、ユニオンボルトの垂直穴と第２の冷媒路との間を接続する。

上記の駆動装置では、本来の冷媒路と接続されたユニオンボルトによって形成される分岐路およびアイユニオンによって、第１および第２の冷媒路の間を連結できる。したがって、当該連結部をコンパクトかつ効率的に配置することが可能である。

また好ましくは、この発明の駆動装置では、冷媒として絶縁性の機械油が用いられる。

この発明による車両は、請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動装置を備え、駆動装置に搭載される複数の電動機のうちの少なくとも１つは、車輪駆動に用いられる。

上記の車両では、比較的高出力が要求され冷却の必要性が高い車輪駆動用電動機のコイルエンドへの冷媒路（油路）を、構造の複雑化ならびに筐体の大型化を招くことなく確保できる。このため、厳しいスペース制約に対応して、駆動装置を車両へ搭載できる。

この発明によれば、筐体の大型化および構造の複雑化を招くことなく、同一電動機の一方および他方のコイルエンドに対して効率的に冷媒（冷却油）を供給可能な冷媒路構造を有する駆動装置を提供できる。また、厳しいスペース制約に対応して搭載可能であり、かつ、電動機の冷却能力の高い駆動装置を車輪駆動用として用いた車両を提供できる。

以下において、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下において同一または相当部分には同一符号を付して原則としてその説明は繰返さないものとする。

図１は、この発明の実施の形態による駆動装置の筐体の断面図である。

図１に示した駆動装置１０は、ハイブリッド車両に搭載され、ケース（筐体）内に、「電動機」に相当するモータジェネレータ１００および２００が格納されている。駆動装置１０は、モータジェネレータ１００および２００と、動力分割機構３００と、オイルパン３１０と、自動変速機３２０とを備える。

モータジェネレータ１００を収納するケース１５０と、モータジェネレータ２００を格納するケース２５０とは、合わせ面３０１を介して一体的に設けられている。

オイルパン３１０は、ケース１５０，２５０の下部に設けられ、自動変速機３２０を構成するブレーキあるいはクラッチに供給される作動油の油圧を制御する油圧回路（図示せず）を収納する。

モータジェネレータ１００は、ステータ１０２およびロータ１０６から構成される。ステータ１０２にはステータコイルが巻回される。当該ステータコイルによって、コイルエンド１０４ａおよび１０４ｂが両側に形成される。

また、ステータ１０２は、ボルトとの締結によりケース１５０に固定される。一方、ロータ１０６は、ロータシャフト１０８と永久磁石１１６とロータ鉄芯１１８とから構成される。ロータシャフト１０８は、ケース１５０に固定されたベアリング１１２，１１４により回転自在に支持される。

モータジェネレータ２００は、ステータ２０２およびロータ２０６から構成される。ステータ２０２にはステータコイルが巻回される。当該ステータコイルによって、コイルエンド２０４ａおよび２０４ｂが両側に形成される。

また、ステータ２０２は、ボルトとの締結によりケース２５０に固定される。一方、ロータ２０６は、ロータシャフト２０８と永久磁石２１６とロータ鉄芯２１８とから構成される。ロータシャフト２０８は、ケース２５０に固定されたベアリング２１２，２１４により回転自在に支持される。

モータジェネレータ１００およびモータジェネレータ２００の間には、動力分割機構３００が設けられる。動力分割機構は、１組の遊星歯車機構で構成される。動力分割機構３００は、エンジンの出力軸に出力されるシャフト１１０と、モータジェネレータ１００のロータシャフト１０８およびモータジェネレータ２００のロータシャフト２０８とにそれぞれ接続される。

上述のような構成のハイブリッド車両において、エンジンが発生する動力は、シャフト１１０を介して動力分配機構により２経路に分割される。一方は、シャフト２１０を回転させて自動変速機３２０を介して車輪を駆動する経路である。もう一方は、ロータシャフト１０８を回転させて、モータジェネレータ１００において発電を行なう経路である。

モータジェネレータ１００は、エンジンの動力により発電した電力を、車両の走行状況に応じて、バッテリ（図示せず）の充電およびモータジェネレータ２００への電流供給のうちいずれかを行なう。また、エンジンの始動時には、モータジェネレータ１００は、スタータとして、すなわち電動機としてエンジンの出力軸を回転させてクランキングを行なう。

モータジェネレータ２００は、バッテリに蓄えられた電力およびモータジェネレータ１００により発電された電力の少なくともいずれか一方の電力により駆動される。モータジェネレータ２００において、ステータコイルに通電されるとステータ２０２は磁界を発生する。発生した磁界によりロータ２０６は、回転力を得る。ロータシャフト２０８の回転に伴ってシャフト２１０が回転する。これにより生じるモータジェネレータ２００の駆動力は、自動変速機３２０を介して車輪に伝えられる。これにより、モータジェネレータ２００は、エンジンをアシストしたり、モータジェネレータ２００からの駆動力により車両を走行させたりする。

自動変速機３２０の油圧回路は、複数の油圧バルブから構成されており、ケース１５０，２５０に設けられるオイルポンプ（図示せず）から供給される作動油により作動する。油圧回路は、ＥＣＵ等からの制御信号に応じて、油圧回路の内部に設けられる油圧バルブを作動させる。そして、自動変速機３２０に含まれるブレーキおよびクラッチに供給される作動油の油圧を制御することにより、所望の動力伝達状態を実現する。

モータジェネレータ１００および２００の通電を伴う運転に伴い、コイルが発熱する。このため、この発明による駆動装置１０では、以下に説明するような冷媒路を設けることにより、モータジェネレータ１００のコイルエンド１０４ａ，１０４ｂおよびモータジェネレータ２００のコイルエンド２０４ａ，２０４ｂに、冷却用の冷媒を供給する。

なお、以下の実施の形態においては、「冷媒」としては、絶縁性の機械油が用いられるものとする。したがって、以下では、冷媒を「冷却油」と称し、冷媒である機械油が供給される冷媒路のことを単に「油路」とも称することとするが、油以外の冷媒を油路に供給して、コイルエンドを冷却する構成とすることも可能である。

図２は、この発明の実施の形態の駆動装置における油路構成を説明する断面図である。

図２を参照して、ケース１５０，２５０内に、複数の油路４００ａ，４００ｂ，４００ｃ，４００ｄ，４００ｅ，４００ｆが設けられている。各油路の径は、コイルエンドで必要な冷却能力に見合った冷却油量を確保できるように設計される。

油路４００ａは、ケース２５０内にモータ径方向に沿って設けられ、オイルポンプ４５０と接続されて、オイルポンプ４５０から圧出された冷却油を導く。

油路４００ｂ、４００ｃおよび４００ｅは、ケース２５０の外周部内に軸方向に沿って設けられる。したがって、これらの油路が径大化すれば、ケース２５０および駆動装置１０も径大化してしまう。

油路４００ｂおよび４００ｃは、油路４００ａから分岐して設けられる。油路４００ｂは、モータジェネレータ２００のコイルエンド２０４ａに対応して設けられる。また、油路４００ｃは、モータジェネレータ１００へ冷却油を導くために設けられている。

図３には、油路部分が断面図で示され、かつ、冷却対象となるコイルエンド２０４ａが斜視図で示されている。図３に示されるように、油路４００ｂから、複数方向（たとえば２方向）に分岐する油路４００ｄによって、コイルエンド２０４ａに対して冷却用油が供給される。

再び、図２を参照して、モータジェネレータ２００の他方のコイルエンド２０４ｂに対応して、油路４００ｂとは独立に油路４００ｅが設けられている。すなわち、コイルエンド２０４ａ，２０４ｂに対する油路は共通に設けられておらず、コイルエンド２０４ａ，２０４ｂへの冷却油は、互いに独立の油路４００ｄおよび４００ｅをそれぞれ介して供給される。

このような構成とすることにより、双方のコイルエンド２０４ａおよび２０４ｂに対して、共通の油路から冷却油を供給する構成と比較して、各油路４００ｄ，４００ｅの径を小さくできる。これにより、ケース２５０ならびに駆動装置１００について、径方向の大型化を回避することができる。

さらに、油路４００ｂおよび４００ｅの間は、ユニオンボルト４２０およびアイユニオン４３０によって構成された「連結部」によって連結される。

ユニオンボルト４２０は、図４に示されるように、ボルト先端部４２１からねじ先端部４２２へ貫通する水平孔４２５と、水平孔４２５から分岐された、垂直孔４２６とを有している。

再び図２を参照して、ユニオンボルト４２０の水平孔は、油路４００ｂ，４００ｃと接続される。さらに、ユニオンボルト４２０の垂直孔４２６と油路４００ｅとの間は、アイユニオン４３０によって連結される。アイユニオン４３０は、ケース２５０に対して外付けされる。

このように、独立に設けられた油路４００ｄおよび４００ｅの間の連結部を、ケース２５０の外部に配置されたアイユニオン４３０を含んで構成することにより、ケース２５０の形状を複雑化することなく、内部空間の空きスペースを利用して、当該連結部を効率的に配置することが可能である。

また、元々必要な油路４００ｂ，４００ｃの途中に配置されたユニオンボルト４２０を用いて分岐路を形成するので、ユニオンボルト４２０およびアイユニオン４３０の組合せによって、油路４００ｅへ冷却油を供給する連結路を、配置スペースを圧迫することなく設けることが可能である。これに対して、図２に示した領域４１０に、油路４００ｅへの分岐部（連結路）を設ける場合には、駆動装置の体格増大を回避することが困難となる。

なお、図２には、モータジェネレータ１００の一方のコイルエンド１０４ａへ冷却油を供給する油路４００ｆが示されている。油路４００ｆは、ユニオンボルト４２０を介して、油路４００ｃと連結されている。他方のコイルエンド１０４ｂへの油路構成については図示を省略するが、モータジェネレータ２００と同様の油路構成とすることも可能であるし、スペースに余裕があれば独立の油路（図示せず）を設ける構成としてもよい。

以上のように、この発明の実施の形態による駆動装置は、ケースの構造の複雑化および径大化・大型化を招くことなく、モータジェネレータ（電動機）のコイルエンドに対して冷却油を供給する油路を構成することができる。

したがって、この発明による駆動装置は、モータの配置制約が厳しいＦＲ（Front Engine Rear-Drive）タイプのハイブリッド自動車への搭載に適している。

図５は、この発明による駆動装置の搭載例を示されるＦＲタイプのハイブリッド自動車の構成を示す概略ブロック図である。

図５を参照して、ＦＲタイプのハイブリッド自動車５００は、エンジン５１５が配置されるエンジンコンパートメント５２０と、そのエンジンコンパートメント５２０に連なる
トンネル５３０とを有するシャーシ５１０と、図１〜図４で説明した駆動装置１０と、駆動装置１０内のモータジェネレータ１００，２００に接続される車両用コネクタ５００ａおよび５００ｂとを備える。

シャーシ５１０の四隅には、前輪５１１ａおよび後輪５１１ｂが取付けられている。エンジンコンパートメント５２０は、前輪５１１ａの間に位置し、エンジン５１５を収納する空間である。

図５では、エンジン５１５の長軸が進行方向に向かって配置されており、いわゆる「縦置き」型エンジンである。なお、エンジン５１５の形式は特に限定されるものではなく、直列、Ｖ型および水平対向などのさまざまな通常用いられる形式を用いることができる。さらに、エンジン５１５としてはガソリンエンジンだけでなくディーゼルエンジンであってもよい。また、その他のガスを燃料とするエンジンであってもよい。

エンジンコンパートメント５２０内には、エンジン５１５だけでなく駆動装置１０内のモータジェネレータ１００，２００に電力を供給するためのインバータ５１６が設けられている。

インバータ５１６は、図５では、エンジン５１５の左側に設けられているが、これに限られるものではなく、エンジン５１５の右側、またはエンジン５１５と同軸上に設けられてもよい。

車両用コネクタ５００ａおよび５００ｂは、少なくともモータジェネレータ１００，２００からエンジンコンパートメント５２０までトンネル５３０内で延びるバスバー５１０ａおよび５１０ｂを含む。ハイブリッド自動車５００は、エンジンコンパートメント５２０内に設けられたインバータ５１６をさらに備える。バスバー５１０ａ，５１０ｂはインバータ５１６まで延びる。バスバー５１０ａ、５１０ｂは、平板状の金属部材により構成され、その一部はトンネル５３０内を延び、他の部分はエンジンコンパートメント５２０内を延びる。

ハイブリッド自動車５００は、インバータ５１６とバスバー５１０ｂとを接続する可撓性の電線５１０ｃをさらに備える。電線５１０ｃは、たとえば銅線により構成される。

エンジンコンパートメント５２０に連なるようにトンネル５３０が設けられている。トンネル５３０は、駆動装置１０ならびにプロペラシャフト５１４を収納するための空間である。なお、この発明の実施の形態では、駆動装置１０内に２つのモータジェネレータ（電動機）が設けられているが、１つの電動機のみが設けられてもよい。また、３つ以上の電動機が設けられていてもよい。

またトンネル５３０内に自動変速機３２０（図１）を収納してもよい。変速装置は、モータジェネレータ２００（図１）とプロペラシャフト５１４の間に配置される。

駆動装置内のモータジェネレータからの出力はプロペラシャフト５１４、ファレンシャルギア５１３およびアクスル５１２を介して後輪５１１ｂへ伝えられる。なお、ハイブリッド自動車５００では、車両の前方にエンジン５１５が設けられているが、エンジンの位置はこの部分に限られず、車両の中央部分に設けられてもよい。

図６は、図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。図６を参照して、シャーシ５１０の突出する部分がトンネル５３０である。トンネル５３０は突出するような形状に設けられることでシャーシ５１０の強度を向上させる働きがある。トンネル５３０内には駆動装置１０が設けられる。また、図示していないが、トンネル５３０内には、駆動装置１０内のモータジェネレータへ電力を供給するためのコネクタが取付けられ、この車両用コネクタは、当該モータジェネレータとトンネル５３０の側壁との間に配策される。

このように、ＦＲタイプのハイブリッド自動車における駆動装置１０は、トンネル５３０内に設けられてその搭載スペース制約が大きい。また、車輪駆動用モータは高出力を要求されるため、コイルエンドの冷却能力も確保する必要がある。したがって、装置の大型化（特に径大化）を招くことなく油路の冷却油量を確保できる、この実施の形態による駆動装置の構造は、ハイブリッド自動車への搭載に適している。

なお、本発明による、電動機で構成された駆動装置は、ハイブリッド自動車以外の自動車・車両・機器等への搭載についても、モータ筐体内に冷媒通路（油路）を設ける構造に対して共通に適用することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態による駆動装置の筐体の断面図である。 この発明の実施の形態の駆動装置における油路構成を説明する断面図である。 図２の主要部分を詳細に説明する図である。 ユニオンボルトの概略構造を示す断面図である。 この発明による駆動装置の搭載例として示されるＦＲタイプのハイブリッド自動車の構成を示す概略ブロック図である。 図５中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。

符号の説明

１０ 駆動装置、１００，２００ モータジェネレータ、１０２,２０２ ステータ、１０４ａ，１０４ｂ，２０４ａ，２０４ｂ コイルエンド、１０６，２０６ ロータ、１５０，２５０ ケース（筐体）、３００ 動力分割機構、３２０ 自動変速機、４００ａ，４００ｂ，４００ｃ，４００ｄ，４００ｅ，４００ｆ 油路（冷媒路）、４２０ ユニオンボルト、４２５ 水平孔（ユニオンボルト）、４２６ 垂直孔（ユニオンボルト）、４３０ アイユニオン、４５０ オイルポンプ、５００ ハイブリッド自動車、５２０ エンジンコンパートメント、５３０ トンネル。

Claims (5)

1. 複数の電動機と、
   該複数の電動機を収納するための筐体と、
   冷媒を圧出する冷媒ポンプと、
   該冷媒ポンプより圧出された冷媒を前記複数の電動機のコイルエンドへ導くための、前記筐体内部に形成された複数の冷媒路とを備え、
   前記冷媒路は、前記複数の電動機のうちの少なくとも１つについて、該電動機の一方のコイルエンドおよび他方のコイルエンドにそれぞれ対応して設けられる、駆動装置。
2. 前記一方のコイルエンドに対応する第１の冷媒路および、前記他方のコイルエンドに対応する第２の冷媒路の間は、前記筐体外に設けられた部分を含む連結路によって連結される、請求項１記載の駆動装置。
3. 前記連結路は、ユニオンボルトおよびアイユニオンを含み、
   前記ユニオンボルトの水平穴は、前記第１の冷媒路と接続され、
   前記アイユニオンは、前記筐体外に配置されて、前記ユニオンボルトの垂直穴と前記第２の冷媒路との間を接続する、請求項２記載の駆動装置。
4. 前記冷媒は、絶縁性の機械油である、請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の駆動装置を備え、
   前記駆動装置に搭載される前記複数の電動機のうちの少なくとも１つは、車輪駆動に用いられる、車両。

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