JP2020054065A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】モータから出力された回転力を動力として駆動する車両において、モータの過熱を抑制しつつ、モータの冷却に伴って改修された熱エネルギーを有効利用可能な車両の提供を目的とした。【解決手段】駆動装置２０は、駆動輪２４の動力源となる回転力を出力するモータ３０と、モータ３０から出力された回転力を受けて作動する減速機構４４を減速機構ハウジング４２内に備えた減速機構部４０とを有する。減速機構ハウジング４２内には、オイルが収容されている。モータ３０の周囲、及び減速機構部４０の周囲には、熱媒体を流通可能な熱媒体流路８０が設けられている。熱媒体流路８０は、モータ３０側から減速機構部４０側に流れる熱媒体の流れと、減速機構部４０側からモータ３０側に流れる熱媒体の流れが交互に形成されるように熱媒体を流通できる。【選択図】図２

Description

本発明は、モータから出力された回転力を動力として駆動する車両に関する。

従来、下記特許文献１に開示されて電動車両のように、モータから出力された回転力を動力として駆動する車両が提供されている。下記特許文献１の電動車両では、ウォータジャケットをモータハウジングに設けることにより、モータを冷却し、モータの性能を維持できるようにしている。

特開２０１８−１１４７８６号公報

上述した特許文献１に開示されている電動車両のように、ウォータジャケットを設ける等してモータの冷却を行うこととすれば、モータの過熱を抑制できる。しかしながら、特許文献１に開示されている電動車両のような構成とした場合、そのまま冷却水を循環させるだけでは冷却水が昇温し、やがて冷却水としての用をなさなくなる。そのため、特許文献１の電動車両のような構成とした場合、モータの冷却に伴い昇温した冷却水から放熱させるための放熱器や冷却器等が必要となる。また、このような構成とした場合、モータの冷却により熱媒体に吸収された熱エネルギーの略全てが何ら活用されることなく、放熱器や冷却器等において放出されることになり、その分だけ熱エネルギーの損失が生じる。これにより、車両全体としても、エネルギー効率が低下してしまうという問題がある。

そこで本発明は、モータから出力された回転力を動力として駆動する車両において、モータの過熱を抑制しつつ、モータの冷却に伴って改修された熱エネルギーを有効利用可能な車両の提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両は、駆動輪の動力源となる回転力を出力するモータと、前記モータから出力された回転力を受けて作動する減速機構を減速機構ハウジング内に備えた減速機構部とを有し、前記減速機構ハウジング内に、オイルが収容されており、前記モータの周囲、及び前記減速機構部の周囲に、熱媒体を流通可能な熱媒体流路が設けられており、前記熱媒体流路が、前記モータ側から前記減速機構部側に流れる前記熱媒体の流れと、前記減速機構部側から前記モータ側に流れる前記熱媒体の流れが交互に形成されるように前記熱媒体を流通可能とされたものである。

本発明の車両においては、熱媒体を流通可能な熱媒体流路がモータの周囲だけでなく、減速機構部の周囲にも到達するように設けられている。また、熱媒体流路は、モータ側から減速機構部側に流れる熱媒体の流れと、減速機構部側からモータ側に流れる熱媒体の流れが交互に形成されるように設けられている。さらに、本発明の車両においては、減速機構ハウジング内にオイルが収容されている。そのため、モータ側から減速機構部側に供給された熱媒体は、オイルとの熱交換により低温になってモータ側に戻る。そのため、本発明の車両においては、モータにおいて発生した熱を受けて昇温した熱媒体が、減速機構部側での熱交換により低温になった後、モータ側に戻るという熱媒体の流れが形成される。従って、本発明によれば、モータの過熱に伴う性能低下を抑制可能な車両を提供できる。

また、本発明の車両においては、モータ側から減速機構部側に供給された熱媒体との熱交換により、減速機構ハウジング内に収容されているオイルを昇温させ、粘度低下させることができる。そのため、本発明の車両においては、オイルの粘度を低下させることにより減速機構部におけるフリクショントルクを抑制し、減速機構部におけるエネルギー損失を最小限に抑制できる。すなわち、本発明の車両においては、モータ側において発生した熱エネルギーを、減速機構部におけるオイルの粘度低下に有効利用し、減速機構部におけるエネルギー損失の改善に活用できる。従って、本発明によれば、モータ及び減速機構部の双方においてエネルギー効率の改善を図ることができる。

上述した本発明の車両は、前記熱媒体流路が、前記モータの全周に亘って設けられたものであると良い。

かかる構成によれば、モータの冷却効率をより一層向上させることができる。また、上述した構成によれば、モータにおいて発生した熱エネルギーの回収効率が高くなるため、その分だけ減速機構部においてオイルに供給できる熱エネルギー量も多くなる。そのため、本発明によれば、減速機構部におけるオイルの粘度をより一層確実に低下させ、減速機構部におけるエネルギー損失の更なる改善を図ることができる。

上述した本発明の車両は、前記熱媒体流路が、前記減速機構部の全周に亘って設けられたものであると良い。

かかる構成によれば、モータ側から減速機構部側に供給された熱媒体が持つ熱エネルギーを減速機構部側においてより一層効率良く放出させることができる。これにより、減速機構部側からモータ側に向けて、より一層確実に低温になった熱媒体を供給できるようになると共に、減速機構部にあるオイルをより一層確実に温め、低粘度化させることができる。

上述した本発明の車両は、前記熱媒体流路が、前記減速機構部の外周において、前記減速機構に対する回転力の入力側から出力側、及び出力側から入力側に向けて前記熱媒体を流通可能なように設けられたものであると良い。

かかる構成によれば、減速機構部内において入力側にあるオイルと、出力側にあるオイルとで温度や粘度のバラツキが生じるのを最小限に抑制できる。これにより、モータ側から供給された熱媒体とオイルとの熱交換効率や、減速機構部におけるエネルギー損失を一層改善させることができる。

上述した本発明の車両は、前記熱媒体流路が、前記モータの外周において、前記モータの回転軸に沿う方向に前記熱媒体を流通可能なように設けられているものであると良い。

かかる構成によれば、モータにおいて回転軸の一端側にある部位と他端側にある部位とで温度のバラツキが生じるのを抑制できる。これにより、モータの略全体を略均一に冷却することができ、モータの過熱に伴う性能低下をより一層確実に抑制できる。

ここで、モータには、モータハウジング内がドライ環境とされたものの他、いわゆる油冷モータのように、冷却等のためにモータハウジング内にオイル等の熱媒体を収容したものがある。油冷モータのようなモータは、過熱を抑制できるというメリットがある反面、フリクショントルクが大きく、その分だけエネルギー効率が低くなったり、構成が複雑になる等、様々なデメリットがある。

上述した本発明の車両は、前記モータ内が、ドライ環境とされているものであると良い。

本発明の車両においては、上述したような熱媒体流路が設けられているため、内部がドライ環境とされたモータを用いたとしても、モータにおける過熱やフリクショントルクの増大を抑制できる。そのため、上述した構成によれば、油冷モータのようなモータを採用した場合と同様に過熱を抑制できるというメリットを享受しつつ、油冷モータのようなモータを採用した場合に想定されるデメリットを抑制できる。

上述した本発明の車両は、前記モータをなすモータハウジングが前記減速機構ハウジングに対して連結あるは一体化されているものであると良い。

かかる構成によれば、モータ及び減速機構部に亘る熱媒体流路をシンプルかつ容易に設置可能なものとすることができる。

本発明によれば、モータから出力された回転力を動力として駆動する車両において、モータの過熱を抑制しつつ、モータの冷却に伴って改修された熱エネルギーを有効利用可能な車両を提供できる。

本発明の一実施形態に係る車両について、駆動装置を中心に図示した説明図である。 図１に示した駆動装置の要部拡大断面図である。 熱媒体流路の概略構成を示した斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車両１０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては、先ず車両１０の概略構成を説明した後、特徴部分について詳述する。

図１に示すように車両１０は、駆動装置２０を備えている。駆動装置２０は、モータ３０と、減速機構部４０とを備えている。駆動装置２０は、モータ３０の回転軸心である第一軸心Ｘ、減速機構部４０に設けられた出力軸５２の回転軸心である第二軸心Ｙ、及び駆動輪２４の回転軸心である第三軸心Ｚ（駆動車軸６２）を有する。駆動装置２０は、モータ３０の出力を減速機構部４０を介して駆動輪２４に伝達させ、車両１０を駆動させることができる。

モータ３０は、第一軸心Ｘを回転軸心として回転動力を出力可能なものである。モータ３０は、車両走行用の動力を駆動輪２４に向けて出力するモータ機能に加え、発電機能をも有する、いわゆるモータジェネレータとされている。具体的には、図１及び図２に示すように、モータ３０は、三相の同期電動発電機等とすることができる。モータ３０は、モータハウジング３２の内部に、ステータ３４と、出力回転部材３６（回転軸）と、ロータ３８とを備えている。

モータハウジング３２は、モータ３０のケースを構成する中空の部材である。また、ステータ３４は、モータハウジング３２内に固定されたコイルを有する部材である。出力回転部材３６は、ステータ３４の内周側に設けられ、モータ３０の出力軸を構成する軸状の部材である。出力回転部材３６は、ステータ３４に対して第一軸心Ｘまわりに回転可能とされている。ロータ３８は、永久磁石を備えており、ステータ３４の内周側に設けられると共に、出力回転部材３６の外周に固定された部材である。モータ３０は、出力回転部材３６が第一軸心Ｘに沿ってモータハウジング３２の外側に突出したものとされている。

モータ３０は、インバータ１２を介して蓄電装置１４に対して電気的に接続されている。モータ３０は、蓄電装置１４との間で相互に電力授受可能なものとされている。蓄電装置１４は、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等の二次電池、あるいはキャパシタ等によって構成されている。モータ３０は、電力を供給することによりモータハウジング３２内においてステータ３４に対してロータ３８が回転し、これに連動して出力回転部材３６が第一軸心Ｘを中心として回転するものとされている。モータ３０は、モータハウジング３２内に冷却用のオイル等を入れたものではなく、モータハウジング３２内がドライな環境下において作動するものとされている。

減速機構部４０は、いわゆるトランスアクスルによって構成されている。図１及び図２に示すように、減速機構部４０は、減速機構ハウジング４２の内部に、減速機構４４と、差動歯車機構４６（図２では省略）とを収容したものとされている。減速機構４４は、入力軸５０、出力軸５２、入力側歯車５４、出力側歯車５６、及び中間歯車５８を備えている。減速機構ハウジング４２内には、オイルが収容されている。

入力軸５０は、第一軸心Ｘ上に配置されている。入力軸５０は、モータ３０の出力回転部材３６に対して一体的に回転可能なように接続されている。また、出力軸５２は、第一軸心Ｘに対して略平行である第二軸心Ｙ上に配置された軸体である。出力軸５２は、モータ３０側から差動歯車機構４６側に向けて伸びるように配置されている。

入力側歯車５４は、入力軸５０の軸線方向中間部に設けられている。入力側歯車５４は、入力軸５０と一体的に回転可能とされている。また、出力側歯車５６及び中間歯車５８は、それぞれ出力軸５２の一端側（モータ３０側）及び他端側（差動歯車機構４６側）に設けられている。

出力側歯車５６は、入力側歯車５４に対して第二軸心Ｙ側にオフセットした位置に配置されており、出力軸５２に対して一体的に回転可能なように設けられている。出力側歯車５６は、入力側歯車５４に対して噛合している。そのため、減速機構４４は、入力側歯車５４及び出力側歯車５６を介して、所定の減速比で減速させつつ回転動力を伝達させることができる。

中間歯車５８は、出力軸５２に対して一体的に回転可能なように設けられている。中間歯車５８は、差動歯車機構４６のデフリングギア６０と噛合している。そのため、減速機構部４０は、モータ３０の出力を減速して差動歯車機構４６に伝達することができる。そのため、減速機構４４は、モータ３０から入力された動力を出力軸５２に設けられた中間歯車５８を介して駆動輪２４に向けて出力できる。

差動歯車機構４６は、一対の駆動車軸６２を介して一対の駆動輪２４に連結されている。差動歯車機構４６は、デフリングギア６０に入力されたモータ３０の動力を、一対の駆動輪２４の各々に分配して伝達する。差動歯車機構４６は、一対の駆動輪２４の相互間に回転差が生じた場合には、その回転差を許容しつつ動力伝達を行う。

駆動装置２０は、上述したモータハウジング３２と、減速機構ハウジング４２とを接続することにより、モータ３０と減速機構部４０とを一体化したものとされている。上述したように、モータ３０がモータハウジング３２内をドライ環境としたものであるのに対し、減速機構部４０は減速機構ハウジング４２内にオイルを収容したものとされている。そのため、モータハウジング３２と減速機構ハウジング４２との接続に際しては、例えば図２に示すように、出力回転部材３６と入力軸５０との接続部分等にオイルシール７０を設ける等して、減速機構部４０側のオイルがモータ３０側に漏洩しないようにしている。

図２に示すように、本実施形態の車両１０においては、上述したモータ３０や減速機構部４０に対し、熱媒体流路８０が設けられている。熱媒体流路８０は、別途設けられたポンプ（図示せず）により圧送されてきた水やラジエータ水等の熱媒体を流すための流路である。熱媒体流路８０は、モータ３０の周囲、及び減速機構部４０の周囲に設けられている。

本実施形態において、図２及び図３に示すように、熱媒体流路８０は、モータハウジング３２をなすケースに形成された溝３３と、減速機構ハウジング４２をなすケースに形成された溝４３とを繋ぐことにより形成されている。具体的には、駆動装置２０を形成すべくモータハウジング３２と減速機構ハウジング４２とを接続すると、溝３３及び溝４３が連通し、これにより熱媒体流路８０が形成される。図２に示すように、溝３３及び溝４３の継ぎ目あるいはこの近傍には、シール部材７２を設ける等して熱媒体の漏洩を防止している。

熱媒体流路８０は、モータ３０側から減速機構部４０側に流れる熱媒体の流れと、減速機構部４０側からモータ３０側に流れる熱媒体の流れが交互に往来しつつ、モータ３０及び減速機構部４０の周方向に熱媒体の流れが進むような流路とされている。そのため、熱媒体流路８０は、モータ３０の外周において、モータ３０の出力回転部材３６に沿う方向に熱媒体を流通可能であると共に、減速機構部４０の外周において、減速機構４４に対する回転力の入力側から出力側、及び出力側から入力側に向けて熱媒体を流通可能なように設けられている。

熱媒体流路８０は、上述したような構造とされている。そのため、ポンプ（図示せず）を作動させることにより熱媒体流路８０に熱媒体を供給すると、熱媒体は、モータ３０と減速機構部４０との間を往復しながらモータ３０及び減速機構部４０の外周を順次周方向に進む。熱媒体流路８０のうちモータ３０に相当する部分を熱媒体が通過する際には、モータ３０と熱媒体との間で熱交換が行われ、モータ３０の動作に伴って発生した熱エネルギーが熱媒体に付与される。これにより、モータ３０が冷却されると共に、熱媒体が昇温する。一方、モータ３０側から減速機構部４０側に熱媒体が移動すると、熱媒体と減速機構ハウジング４２内に収容されているオイルとの間で熱交換が行われる。これにより、熱媒体が冷却されると共に、減速機構ハウジング４２内のオイルが昇温して粘度が低下する。オイルとの熱交換により温度低下した熱媒体は、再びモータ３０側に供給され、モータ３０の冷却を行う。熱媒体流路８０に熱媒体を流通させることにより、このような熱交換がモータ３０及び減速機構部４０の各部において行われる。これにより、モータ３０が作動に適した低温状態に維持されると共に、減速機構部４０側のオイルが適度に昇温し、オイルの粘度が最適化される。

上述したように、本実施形態の車両１０においては、モータ３０において発生した熱を受けて昇温した熱媒体が、減速機構部４０側での熱交換により低温になった後、モータ３０側に戻るという熱媒体の流れが形成される。従って、上述した構成によれば、モータ３０を低温の熱媒体により冷却でき、モータ３０の過熱に伴う性能低下を抑制できる。

上述したように、本実施形態の車両１０においては、モータ３０側から減速機構部４０側に供給された熱媒体との熱交換により、減速機構ハウジング４２内に収容されているオイルが昇温し、粘度低下する。これにより、減速機構部４０におけるフリクショントルクを抑制し、減速機構部４０におけるエネルギー損失を最小限に抑制できる。

上述したように、本実施形態の車両１０では、熱媒体流路８０が、モータ３０の全周に亘って設けられている。そのため、モータ３０を高効率かつ部位によるムラを生じることなく冷却することができる。また、モータ３０の略全周においてモータ３０を冷却することにより、モータ３０において発生した熱エネルギーの多くを減速機構部４０におけるオイルの昇温に活用できる。従って、熱媒体流路８０をモータ３０の略全周に設けることにより、オイルの粘度をより一層確実に低下させ、減速機構部４０におけるエネルギー損失を最小限に抑制できる。

なお、本実施形態では、モータ３０の略全周に亘って熱媒体流路８０を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、モータ３０の部位によって発熱の分布が異なる場合等には、発熱量が多くなると想定される箇所に集中的に熱媒体流路８０を設けたり、発熱量が少ないと想定される箇所に熱媒体流路８０を設けない等しても良い。

上述したように、本実施形態の車両１０においては、熱媒体流路８０が、減速機構部４０の略全周に亘って設けられている。そのため、モータ３０側から減速機構部４０側に供給された熱媒体が持つ熱エネルギーを減速機構部４０側においてより一層効率良く放出させることができる。これにより、減速機構部４０側からモータ３０側に向けて流れる熱媒体の温度を、より一層確実に低温にすることができると共に、減速機構部４０にあるオイルをより一層確実に温め、低粘度化させることができる。

なお、本実施形態においては、減速機構部４０の外周の略全体に亘って熱媒体流路を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、減速機構部３４０においてオイルがあまり存在しないと想定される箇所に熱媒体流路８０を設けない構成としたり、熱媒体流路８０の密度を他の箇所よりも低下させる等しても良い。

上述したように、本実施形態の車両１０では、熱媒体流路８０が、減速機構部４０の外周において、減速機構４４に対する回転力の入力側から出力側、及び出力側から入力側に向けて熱媒体を流通可能なものとされている。このような構成とされているため、減速機構部４０内において入力側にあるオイルと、出力側にあるオイルとで温度や粘度のバラツキが生じるのを最小限に抑制できる。これにより、モータ３０側から供給された根知媒体とオイルとの熱交換効率や、減速機構部４０におけるエネルギー損失を一層改善させることができる。

なお、本実施形態では、減速機構４４に対する回転力の入力側から出力側、及び出力側から入力側に向けて熱媒体を流通可能とした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方向に熱媒体を流通可能としたものであっても良い。

また、上述したように、車両１０においては、モータ３０の出力回転部材３６に沿う方向に熱媒体を流通可能なように熱媒体流路８０が形成されている。そのため、車両１０においては、モータ３０において出力回転部材３６の一端側にある部位と他端側にある部位とで温度のバラツキが生じるのを抑制できる。これにより、モータ３０の略全体を略均一に冷却することができ、モータ３０の過熱に伴う性能低下をより一層確実に抑制できる。

なお、本実施形態では、モータ３０の出力回転部材３６に沿う方向に熱媒体を流通可能なように熱媒体流路８０を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、モータ３０における冷却効率を考慮する等して、別の経路で熱媒体を流通可能としても良い。

また上述したように、本実施形態では、モータ３０としてモータハウジング３２の内部がドライ環境とされたものを用いている。しかしながら、モータ３０は、熱媒体流路８０により冷却可能とされており、過度に昇温するのを抑制できる構成とされている。そのため、モータ３０としてモータハウジング３２の内部がドライ環境とされたものを用いたとしても、モータ３０における過熱やフリクショントルクの増大を抑制できる。

なお、本実施形態では、モータ３０として、モータハウジング３２の内部がドライ環境で作動するものを採用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、例えばいわゆる油冷モータのように、冷却等のためにモータハウジング３２内にオイル等の熱媒体を収容したもの等をモータ３０として採用しても良い。

上述したように、本実施形態の車両１０では、モータ３０をなすモータハウジング３２が減速機構ハウジング４２に対して連結により一体化されたものとされている。そのため、本実施形態では、モータ３０及び減速機構部４０に亘る熱媒体流路８０をシンプルかつ容易に設置可能なものとすることができる。

なお、本実施形態では、モータハウジング３２と減速機構ハウジング４２とを隣接させ、両者を接続して一体化した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、モータハウジング３２と減速機構ハウジング４２とを一体成形して一つのハウジングとしたものとしたり、モータハウジング３２と減速機構ハウジング４２とを離して配置し、別体として設けたものであっても良い。

なお、本実施形態では、熱媒体流路８０をモータハウジング３２や減速機構ハウジング４２をなすケースに溝を形成することにより設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、モータハウジング３２や減速機構ハウジング４２に対し、熱媒体流路８０を構成するための管路を備えた部材を別途取り付ける等しても良い。

また、本実施形態では、減速機構部４０として、減速機構４４及び差動歯車機構４６の双方を減速機構ハウジング４２の内部に収容した、いわゆるトランスアクスルを採用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、減速機構部４０は、例えば、差動歯車機構４６を減速機構ハウジング４２の外部に設けたもの等であっても良い。

なお、本発明は上述した実施形態や変形例において例示したものに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲でその教示および精神から他の実施形態があり得ることは当業者に容易に理解できよう。

本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド車のように、動力源としてモータを採用しつつ減速機構を設けた車両全般において好適に利用できる。

１０ ：車両
２４ ：駆動輪
３０ ：モータ
３２ ：モータハウジング
３６ ：出力回転部材（回転軸）
４０ ：減速機構部
４２ ：減速機構ハウジング
４４ ：減速機構
８０ ：熱媒体流路

Claims (1)

1. 駆動輪の動力源となる回転力を出力するモータと、
   前記モータから出力された回転力を受けて作動する減速機構を減速機構ハウジング内に備えた減速機構部とを有し、
   前記減速機構ハウジング内に、オイルが収容されており、
   前記モータの周囲、及び前記減速機構部の周囲に、熱媒体を流通可能な熱媒体流路が設けられており、
   前記熱媒体流路が、前記モータ側から前記減速機構部側に流れる前記熱媒体の流れと、前記減速機構部側から前記モータ側に流れる前記熱媒体の流れが交互に形成されるように前記熱媒体を流通可能とされていることを特徴とする車両。

Images