JP2019142361A - 駆動装置の冷却構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】オイルポンプやオイルクーラを大型化することなく、潤滑油の冷却性能を向上させるとともに、これを耐久性の高い構成により実現することを課題とする。【解決手段】電動モーターケース(31)内に電動モーター(8)を備え、前記電動モーターケース(31)内に保持した潤滑油を循環させて前記電動モーター(8)を潤滑および冷却し、前記電動モーターケース(31)に設けた冷水ジャケット(7)を流れる冷却水により前記電動モーター(8)を冷却する車輪駆動装置(1)において、前記電動モーターケース(31)の外側部分に前記冷水ジャケット(7)に沿うように前記潤滑油が循環する油路(34)を設ける。【選択図】図3

Description

本発明は、駆動装置の冷却構造に関する。
車両駆動用の電動モーターは、高出力化に伴って、発熱量増加する。この発熱量の増加に対応するために、電動モーターの冷却性能を向上させることが大きな課題となっている。電動モーターの冷却性能を向上させる方法として、電動モーターのケースに水冷ジャケットを取付け、冷却水により電動モーターを冷却する方法がとられている。
また、潤滑油であるATF(Automatic Transmission Fluid)を電動モーターに供給して、冷却性能を向上する方法が知られている。この方法において、冷却性能を増大させるために、電動オイルポンプを大型化する手法がとられている。
そして、特許文献1に示されるように、電動モーターの冷却性能を向上させるべく、電動モーターのケースに取付けられるオイルクーラを大型化するものも知られている。
特開2004−194389号公報
しかし、電動オイルポンプとオイルクーラを大型化する場合には、これらを取付けた駆動用装置自体が大きくなってしまう。これにより、搭載される車両において駆動用装置が占める空間が大きくなる。
さらに、大型の電動オイルポンプやオイルクーラを用いる場合には、使用する潤滑油の量が多くなる。このため、オイルフィルターなど、潤滑油に関連する部材も大型化、もしくは高性能のものを用いる必要がある。さらに、オイル交換時のコストなどが増えることとなる。
また、大型化したオイルクーラ―において、冷却水と潤滑油との接触経路が長くなることにより、冷却水と潤滑油との間のシール部材が大型化するか、点数を多くする必要がある。そして、オイルクーラを構成する部材が大きくなることから、部材の熱歪を考慮した対策が必要となる。
上述した従来の欠点に鑑み、本発明の目的は、オイルポンプやオイルクーラを大型化することなく、潤滑油の冷却性能を向上させるとともに、これを簡便かつ耐久性の高い構成により実現することを目的とする。
本発明は、電動モーターケース内に電動モーターを備え、前記電動モーターケース内に保持した潤滑油を循環させて前記電動モーターを潤滑および冷却し、前記電動モーターケースに設けた冷水ジャケットを流れる冷却水により前記電動モーターを冷却する駆動装置の冷却構造において、前記電動モーターケースの外側部分に前記冷水ジャケットに沿うように前記潤滑油が循環する油路を設けたことを特徴とする。
また、本発明は、前記油路を前記電動モーターケースの外側面に取付けられるオイルポンプと、前記冷水ジャケットとの間に設けても良い。
また、前記油路が前記オイルポンプの吐出側に接続しても良い。
本発明に係る、駆動装置の冷却構造によれば、オイルクーラやオイルポンプを大型化することなく、潤滑油の効率的な冷却が可能となる。また、潤滑油の経路構成により潤滑油の冷却性能を向上できるため、効率的に製作可能であり、冷却性能向上にかかるコストを低減できる。
また、前記油路を前記電動モーターケースの外側面に取付けられるオイルポンプと、前記冷水ジャケットとの間に設ける構成とすれば、オイルポンプと冷水ジャケットの間の空間を利用できる。このため、駆動装置の大きさを維持しながら、潤滑油の冷却性能を向上できる。
また、前記油路が前記オイルポンプの吐出側に接続する構成とすれば、オイルポンプによる圧力で昇温された潤滑油の熱を冷水ジャケットに効率的に伝達し、潤滑油の冷却性能を向上できる。
本発明に係る駆動装置を示す斜視図である。 電動オイルポンプの取付構造を示す斜視図である。 本発明に係る油路構造を示す断面図である。 別の油路構造を示す斜視断面図である。 冷水ジャケットに沿った油路を示す斜視断面図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1から図3を用いて、本発明の実施形態に係る駆動装置1を説明する。
図1は本発明に係る駆動装置1を示す斜視図であり、図2は電動オイルポンプの取付構造を示す斜視図であり、図3は本発明に係る油路構造を示す断面図である。なお、図においてFRは前方を、UPは上方を、LHは左方を示すものである。
駆動装置1は、インバータユニット2、減速機ユニット3、電動オイルポンプ4およびオイルクーラ6により構成されている。駆動装置1において、インバータユニット2により減速機ユニット3へ駆動電力が供給され、減速機ユニット3内の電動モーター8が駆動される。減速機ユニット3内には、図示しない減速機構が設けられており、減速機構により減速された電動モーター8の駆動力が、出力軸5より出力される。
インバータユニット2において、インバータユニットケース21内には、図示しないパワーユニットが配置されている。インバータユニットケース21は、減速機ユニット3の上部において、電動モーターケース31および減速機ケース32に取り付けられている。
そして、電動モーターケース31内に、電動モーター8が配置されるものであり、電動モーター8は、電動モーターケース31およびカバー31aにより覆われている。また、減速機ユニット3の減速機構は、減速機ケース32内に配置され、減速機ケース32およびカバー32aにより覆われている。
電動モーターケース31は、円筒形状となっており、カバー31aより突出する出力軸5の延出方向に合わせて、円筒部分が延出される形状となっている。そして、電動モーターケース31内の電動モーター8の駆動軸は中空シャフトにより構成されており、出力軸5は電動モーター8の駆動軸内を通り、減速機ケース32内の減速機構に接続されている。このため、電動モーター8の回転軸心を、出力軸5の回転軸心と一致させた構成となっている。すなわち、電動モーター8および出力軸5は、左右方向に延出される回転軸心を有するものである。
電動モーターケース31は、減速機ケース32の前側に接続しており、電動モーターケース31の後端部よりも減速機ケース32の後端部の方が後方に突出した構成となっている。また、電動モーターケース31には、電動オイルポンプ4が取り付けられる。これにより、電動オイルポンプ4の後端部と減速機ケース32の後端部とが、側面視において略一致する構成となり、駆動装置1をコンパクトに構成している。
また、電動モーターケース31と減速機ケース32は一体的に構成されており、潤滑油が電動モーターケース31と減速機ケース32との間を流動可能となっている。電動モーターケース31の一側にはカバー31aが装着され、反対側に減速機ケース32が接続されている。そして、減速機ケース32にはカバー32bが装着され、電動モーターケース31と減速機ケース32内に潤滑油が保持されることとなる。
なお、本実施形態において、潤滑油として、ATFを用いても良く、冷却水として不凍液を用いても良い。
次に、駆動装置1の冷却構造について説明する。
駆動装置1は、冷却水により冷却されるものである。
駆動装置1は、図示しない水冷システムに接続されており、冷却水によりインバータユニット2および電動モーターケース31が冷却される。水冷システムの冷却水ポンプがインバータユニット2に接続されており、冷却水がインバータユニットケース21内に供給される。そして、インバータユニットケース21内を介して、冷却水が電動モーターケース31内に供給される。これにより、インバータユニット2のパワーユニットや、電動モーターケース31内の電動モーター8が冷却される。そして、冷却水はオイルクーラ6を介して、潤滑油を冷却した後に、図示しないラジエータを介して、再び冷却水ポンプに導入されて、循環することとなる。
また、電動モーターケース31において、冷水ジャケット7が電動モーター8を覆うように設けられている。電動モーター8を覆う環状の冷水ジャケット7により、電動モーター8を冷却するものである。冷水ジャケット7は、電動モーターケース31内に設けられるものであり、電動モーターケース31の形状に沿って、左右方向に延出される円筒形状となっている。
冷水ジャケット7は、電動モーターケース31の厚み内に設けられた冷却水の通路により構成される。図3に示すように、冷水ジャケット7は、電動モーターケース31に設けられたモーター室37の内周面31cと、電動モーターケース31の外周面31bとの間に設けられている。
そして、潤滑油をモーター室37内に供給することにより、電動モーター8の熱が潤滑油を介して内周面31cに伝達され、電動モーター8の熱を冷水ジャケット7に効率的に伝達する。
これにより、電動モーター8を取巻く冷水ジャケット7に、電動モーター8に発生した熱を移し、電動モーター8が冷却されるものである。
駆動装置1において、オイルクーラ6で冷却された潤滑油は、電動モーターケース31の電動モーター8および減速機ケース32内の減速機に供給される。これにより、電動モーター8および減速機構を潤滑し、電動モーター8の熱を、潤滑油を介して、冷水ジャケット7に伝達し電動モーター8を冷却するものである。電動モーターケース31内において、一定量の潤滑油が保持されるものであり、電動モーター8の一部が潤滑油に浸かった状態となっている。これにより、一定量の潤滑油が冷水ジャケット7の内側に保持され、冷却される。
電動モーターケース31および減速機ケース32の下部に貯められた潤滑油は、電動オイルポンプ4により、電動モーターケース31および減速機ケース32の上部に供給される。これにより、オイルクーラ6、電動モーターケース31、および減速機ケース32へ、潤滑油を供給し循環させるものである。
図2および図3に示すように、電動オイルポンプ4は、電動モーターケース31の外側面に、取外し可能に装着されるものである。電動モーターケース31の後部の外周部には、取付部33が設けられており、取付部33に電動オイルポンプ4が装着されるものである。すなわち、電動オイルポンプ4は、減速機ケース32の側方において、電動モーターケース31の下部の後面に取付けられる。
取付部33は、電動モーターケース31と一体的に設けられており、電動モーターケース31の外周面31b側の厚みを厚くすることにより設けられている。
取付部33には、平坦に構成される取付面33aが設けられており、取付面33aに電動オイルポンプ4が取り付けられる。
また、取付部33は、電動モーターケース31の下部に設けられており、電動モーターケース31および減速機ケース32の下部より電動オイルポンプ4への潤滑油経路を短くしている。そして、潤滑油を電動オイルポンプ4に導入しやすい構成となっている。
取付面33aには、潤滑油導入側の油路34および排出側の油路35が上下に並んで開口している。そして、油路34および油路35は、それぞれ電動オイルポンプ4のポート41およびポート42に接続している。
電動オイルポンプ4のポート41は、油路34に設けられたコネクター81に接続されるものであり、コネクター81には、逆止弁81aが設けられている。これにより、電動オイルポンプ4を取り外した際の油路34よりのオイルの吐出を防ぎ、電動オイルポンプ4の整備や交換を可能としている。また、油路35には、コネクター82が設けられており、電動オイルポンプ4のポート42が接続している。
また、取付面33aにおいて、油路34および35を囲む溝36が設けられており、溝36に図示しないシール材が装着される。これにより、取付面33aにおける潤滑油の漏れを防止するものである。
取付部33に設けた油路34は、油路34a、油路34b、および油路34cを有している。油路34aは、取付面33aから冷水ジャケット7に近接する方向に延びる油路であり、油路34bおよび油路34cは、冷水ジャケット7に沿って延びる油路である。
油路34aは、取付面33aに垂直方向かつ、取付面33aより冷水ジャケット7に向けて直線的に設けられている。そして、油路34aは、電動モーターケース31内に設けられた冷水ジャケット7の近傍において、油路34bに接続している。
油路34bは、冷水ジャケット7の周方向に沿って直線状に延出された油路である。また、油路34bは電動モーターケース31の円筒形状の軸心方向と直交する方向に設けられている。すなわち、油路34bは、取付部33において、冷水ジャケット7の近傍で斜め前下方に向けて延出されている。なお、油路34bは冷水ジャケット7に潤滑油の熱を伝達するのに十分な距離に設けられるものである。
油路34bは、冷水ジャケット7の外側において下方に向けて延出されるので、電動モーターケース31の下部を利用できる。このため、電動オイルポンプ4と冷水ジャケット7間との距離が大きい部位を利用でき、油路34bのレイアウト上の自由度が高くなる。さらに、油路34bに接続する油路34cの配置上の自由度が高くなる。
そして、油路34cは、冷水ジャケット7の近傍において、電動モーターケース31の円筒形状の軸心方向と平行に延出されている。これにより、油路34cを冷水ジャケット7の近傍に設け、油路34cを通る潤滑油の熱を冷水ジャケット7内の冷却水に伝達できる。
これにより、油路34は、冷水ジャケット7の外周方向に沿った油路34bと冷水ジャケット7の円筒軸方向に沿った油路34cとを有することとなる。これにより、油路34を通る潤滑油の熱を冷水ジャケット7に伝達し、潤滑油を効率的に冷却できる。
なお、電動オイルポンプ4により吐出される潤滑油は、圧送時に加圧されることとなり、わずかながら温度が上昇する。このため、油路34を吐出側のポート41に接続することにより、温度が上昇した潤滑油の熱を効率的に冷水ジャケット7に伝達できる。
次に、本発明の実施形態の作用について説明する。
電動モーターケース31および減速機ケース32に供給された潤滑油は、電動モーター8を潤滑および冷却するとともに、減速機構を潤滑する。この後、潤滑油は、電動モーターケース31および減速機ケース32の下部に貯められる。
そして、貯められた潤滑油は、電動モーターケース31および減速機ケース32に設けた油路から、取付部33の油路35を介して、電動オイルポンプ4に導入される。電動オイルポンプ4は、導入された潤滑油を油路34に吐出する。この際、潤滑油への加圧および電動オイルポンプ4自体に発生する熱が伝達されることにより、潤滑油の温度が若干上昇する。
電動オイルポンプ4より油路34に吐出された潤滑油は、油路34aを介いて、冷水ジャケット7の近傍を通る油路34bおよび油路34cへと流入する。これにより、潤滑油の熱が冷水ジャケット7に伝達され、潤滑油が冷却される。
この後、潤滑油は、オイルクーラ6へ圧送され、オイルクーラ6に導入される冷却水によりさらに冷却される。そして、潤滑油は、電動オイルポンプ4により、電動モーターケース31および減速機ケース32内を循環する。
以上のように、電動モーターケース31の外側部分に冷水ジャケット7に沿うように、油路34を設け、潤滑油がオイルクーラ6に戻る経路において潤滑油を冷却できる。
すなわち、電動モーターケース31に設けた油路34の構成により、潤滑油を冷却し、電動モーターケース31の構造により、潤滑油の冷却性能を向上できる。
また、冷水ジャケット7の外側に油路を設けるので、冷水ジャケット7の内側の構成を変更することなく、冷水ジャケット7に冷却される潤滑油の量を増やし、冷却効率を向上できる。
電動モーターケース31の電動オイルポンプ4の取付部33に、冷水ジャケット7に近接する油路34を設けるので、油路34の作成を容易に行うことができる。そして、油路34の作成に掛かるコストを低減できる。
電動モーターケース31と電動オイルポンプ4との間の空間を利用して、油路34を設けるので、駆動装置1の大きさを維持したまま、冷却性能を向上できる。
さらに、電動オイルポンプ4の吐出側のポート41油路34を接続することより、電動オイルポンプ4の加圧および発熱により温度が上がった状態の潤滑油を効率的に冷却できる。熱は温度差が大きい程、移動しやすくなるので、温度が上がった潤滑油の熱を冷水ジャケット7に効率的に伝達し、潤滑油の冷却性能を向上できる。
また、冷水ジャケット7を構成する同一部材である電動モーターケース31内に油路34を設けるので、熱伝導効率が高くできる。さらに、冷水ジャケット7と油路34との間にシール部材を必要としないため、耐久性と信頼性の高い構成により、潤滑油の冷却性能を向上できる。
電動モーターケース31にアルミ合金を用いる場合には、アルミ合金の高い熱伝導率を利用して、軽量かつ冷却性能の高い駆動装置1を構成できる。
図4および図5を用いて、本発明における別の油路構成について説明する。
図4は別の油路構造を示す斜視断面図であり、図5は冷水ジャケット7に沿った油路を示す斜視断面図である。図においてFRは前方を、UPは上方を、LHは左方を示すものである。
電動オイルポンプ4は、電動モーターケース31の後部に設けられた取付部33に取付けられ、電動オイルポンプ4のポート41、42はそれぞれ、取付面33aに開口した油路34、油路35に接続している。取付部33において、油路34と油路35は、上下に配置されている。
電動モーターケース31および減速機ケース32の下部に溜まった潤滑油は、油路35より電動オイルポンプ4に導入され、油路34を介して、オイルクーラ6、そして、電動モーターケース31および減速機ケース32内に供給される。
油路34および油路35は、それぞれ、油路34dおよび油路34eと油路35dおよび油路35eとにより構成されている。
油路34dおよび油路35dは、取付面33aに直交する方向で、冷水ジャケット7に向けて延出されている油路である。
油路34eおよび油路35eは、冷水ジャケット7の円周面に沿って、左右方向に延出されている。
油路34dは、冷水ジャケット7の近傍において、油路34eの中央部に接続し、油路35dも同様に、冷水ジャケット7の近傍において、油路35eの中央部に接続するものである。
油路34および油路35が共に、冷水ジャケット7に向けて延出された油路と、冷水ジャケット7に沿って延出された油路とを有る。これにより、油路34および油路35を通る潤滑油を冷水ジャケット7に近接させて、潤滑油の熱を冷水ジャケット7に伝達させて、効率的に潤滑油を冷却できる。
油路34および油路35において、油路34eと油路35eとが冷水ジャケット7の近傍において、上下に配置し、左右方向に延出される。このため、取付部33の内部空間を有効に利用できるとともに、冷水ジャケット7の近傍における潤滑油と電動モーターケース31との接触面積を大きくできる。
また、取付面33aに直交する油路と、出力軸5の延出方向と同じ方向の油路とからなるため、油路34および油路35の加工が容易であり、製造にかかるコストを低減できる。
上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
1 駆動装置
4 電動オイルポンプ
7 冷水ジャケット
31 電動モーターケース
31a カバー
31b 外周面
31c 内周面
33 取付部
33a 取付面
34 油路
35 油路
37 モーター室
41 ポート
42 ポート
81 コネクター
81a 止弁
82 コネクター

Claims (3)

  1. 電動モーターケース内に電動モーターを備え、前記電動モーターケース内に保持した潤滑油を循環させて前記電動モーターを潤滑および冷却し、前記電動モーターケースに設けた冷水ジャケットを流れる冷却水により前記電動モーターを冷却する駆動装置の冷却構造において、
    前記電動モーターケースの外側部分に前記冷水ジャケットに沿うように前記潤滑油が循環する油路を設けたことを特徴とする駆動装置の冷却構造。
  2. 前記油路を前記電動モーターケースの外側面に取付けられるオイルポンプと、前記冷水ジャケットとの間に設けたことを特徴とする請求項1に記載の駆動装置の冷却構造。
  3. 前記油路が前記オイルポンプの吐出側に接続していることを特徴とする請求項1また2に記載の駆動装置の冷却構造。
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