JP2021066237A - 車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動ウォーターポンプの出力制限を低減させることができる車両用駆動装置を提供すること。【解決手段】少なくとも回転電機が収容されたトランスアクスルケースと、トランスアクスルケースの上部に設けられ、回転電機を制御するパワーコントロールユニットと、パワーコントロールユニットに冷却路を通して冷却水を送る電動ウォーターポンプと、を備えた車両用駆動装置であって、電動ウォーターポンプをトランスアクスルケースに設けた。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用駆動装置に関する。

特許文献１には、エンジンで駆動される発電機と走行用モータとデファレンシャルとを備えた車両用駆動装置が開示されている。この車両用駆動装置は、エンジンの車両幅方向の側部に取り付けられており、走行用モータに供給する電力を変換するインバータが上部に配置されている。そして、ラジエータとインバータと車両用駆動装置との間にて冷却水を循環させる電動ウォーターポンプが、車両用駆動装置の車両幅方向の側方に配置したマウントの下方に配置されている。

特開２０１１−０６８２２９号公報

しかしながら、電動ウォーターポンプが駆動することによって発生した振動が、マウントを経由してボデーに伝達されると、この振動が音となって車室内に伝わるため、ＮＶによる電動ウォーターポンプの出力に制限が発生するおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電動ウォーターポンプの出力制限を低減させることができる車両用駆動装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る車両用駆動装置は、少なくとも回転電機が収容されたトランスアクスルケースと、前記トランスアクスルケースの上部に設けられ、前記回転電機を制御するパワーコントロールユニットと、前記パワーコントロールユニットに冷却路を通して冷却水を送る電動ウォーターポンプと、を備えた車両用駆動装置であって、前記電動ウォーターポンプを前記トランスアクスルケースに設けたことを特徴とするものである。

本発明に係る車両用駆動装置は、電動ウォーターポンプをトランスアクスルケースに設けたことによって、電動ウォーターポンプを駆動させたときに発生した振動の車両伝達感度を低くすることができ、ＮＶによる電動ウォーターポンプの出力制限を低減させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る車両用駆動装置のスケルトン図である。 図２は、車両用駆動装置の正面図である。 図３は、車両用駆動装置の左側面図である。 図４は、車両用駆動装置の上面図である。 図５は、車両用駆動装置の下面図である。 図６は、ポンプ搭載部に設けられた締結ボス座の一例を示した図である。 図７は、ポンプ搭載部に設けられた締結ボス座の他例を示した図である。

以下に、本発明に係る車両用駆動装置の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。本実施形態においては、本発明に係る車両用駆動装置を、車両の駆動力源として内燃機関及び回転電機の双方を備えた車両用駆動装置に適用した場合を例として説明する。また、以下では、特に断らない限り、回転電機の回転軸に平行な方向を「軸方向」として説明する。また、車両用駆動装置が搭載される車両の前後方向の前側である車両前側を「Ｆｒ」、車両の左右方向の右側である車両右側を「ＲＨ」、車両の高さ方向の上側である車両上側を「ＵＰＰＥＲ」として、図中に矢印を用いて各方向を適宜示す。

図１は、実施形態に係る車両用駆動装置１のスケルトン図である。実施形態に係る車両用駆動装置１は、内燃機関ＥＧと共に車両の駆動力源として機能する２つの回転電機である第１回転電機ＭＧ１及び第２回転電機ＭＧ２を、トランスアクスル１００の筐体であるトランスアクスルケースを構成する第１のケース２の内部に収容して備えている。

まず、車両用駆動装置１の全体構成について説明する。図１に示すように、車両用駆動装置１は、内燃機関ＥＧに駆動連結される入力軸Ｉと、第１回転電機ＭＧ１と、第２回転電機ＭＧ２と、動力分配装置ＰＴと、出力ギヤＧと、カウンタギヤ機構Ｃと、差動装置ＤＦと、を備えている。これらの各構成は、車体に固定される第１のケース２内に収容されている。

入力軸Ｉは、内燃機関ＥＧに駆動連結される。ここで、内燃機関ＥＧは、機関内部における燃料の燃焼により駆動されて動力を取り出す装置であり、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の各種エンジンを用いることができる。本実施形態では、入力軸Ｉは、内燃機関ＥＧのクランクシャフトなどの出力回転軸と一体回転するように駆動連結されている。なお、入力軸Ｉが、内燃機関ＥＧの出力回転軸に対して、ダンパやクラッチなどの他の部材を介して駆動連結された構成としても好適である。

第１回転電機ＭＧ１は、第１のケース２に固定された第１ステータＳｔ１と、この第１ステータＳｔ１の径方向内側に回転自在に支持された第１ロータＲｏ１と、を有している。この第１回転電機ＭＧ１の第１ロータＲｏ１は、動力分配装置ＰＴのサンギヤＳと一体回転するように駆動連結されている。また、第２回転電機ＭＧ２は、第１のケース２に固定された第２ステータＳｔ２と、この第２ステータＳｔ２の径方向内側に回転自在に支持された第２ロータＲｏ２と、を有している。この第２回転電機ＭＧ２の第２ロータＲｏ２は、カウンタギヤ機構Ｃを介して差動装置ＤＦに駆動連結されている。第１回転電機ＭＧ１及び第２回転電機ＭＧ２は、それぞれ蓄電装置としての不図示のバッテリに電気的に接続されている。なお、バッテリは蓄電装置の一例であり、キャパシタなどの他の蓄電装置を用い、あるいは、複数種類の蓄電装置を併用することも可能である。また、バッテリは、家庭用電源などの外部電源により充電可能な構成とすることができる。

第１回転電機ＭＧ１及び第２回転電機ＭＧ２は、それぞれ電力の供給を受けて動力を発生するモータ（電動機）としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ（発電機）としての機能を果たすことが可能とされている。ここで、第１回転電機ＭＧ１及び第２回転電機ＭＧ２は、ジェネレータとして機能する場合には、内燃機関ＥＧのトルクや車両の慣性力により発電を行い、バッテリを充電し、あるいはモータとして機能する他方の回転電機を駆動するための電力を供給する。一方、第１回転電機ＭＧ１及び第２回転電機ＭＧ２は、モータとして機能する場合には、バッテリに充電された電力、あるいはジェネレータとして機能する他方の回転電機により発電された電力の供給を受けて力行する。

図１に示すように、動力分配装置ＰＴは、入力軸Ｉと同軸上に配置されたシングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。すなわち、動力分配装置ＰＴは、複数のピニオンギヤを支持するキャリヤＣＡと、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合うサンギヤＳ及びリングギヤＲと、を回転要素として有している。これら３つの回転要素は、回転速度の順にサンギヤＳ、キャリヤＣＡ、及びリングギヤＲとなっている。サンギヤＳは、第１回転電機ＭＧ１の第１ロータＲｏ１と一体回転するように駆動連結されている。キャリヤＣＡは、入力軸Ｉと一体回転するように駆動連結されている。リングギヤＲは、軸方向で動力分配装置ＰＴと内燃機関ＥＧとの間において入力軸Ｉの径方向外側に形成された出力ギヤＧと一体回転するように駆動連結されている。

この動力分配装置ＰＴは、入力軸Ｉを介して入力される内燃機関ＥＧの駆動力（ここでは、「駆動力」は「トルク」と同義で用いている）を第１回転電機ＭＧ１と出力ギヤＧとに分配する機能を果たす。また、この動力分配装置ＰＴのキャリヤＣＡに入力軸Ｉ（内燃機関ＥＧ）のトルクが入力された状態で、第１回転電機ＭＧ１の回転速度及びトルクを制御することにより、入力軸Ｉの回転速度を無段階に変速して出力ギヤＧに伝達することができる。

出力ギヤＧは、カウンタギヤ機構Ｃを介して差動装置ＤＦに駆動連結されている。また、第２回転電機ＭＧ２の第２ロータＲｏ２も、カウンタギヤ機構Ｃを介して差動装置ＤＦに駆動連結されている。よって、本実施形態では、第２回転電機ＭＧ２の第２ロータＲｏ２は、カウンタギヤ機構Ｃを介して出力ギヤＧに駆動連結されている。そして、本実施形態では、動力分配装置ＰＴにより出力ギヤＧに分配された入力軸Ｉ（内燃機関ＥＧ）のトルクの一部と、第２回転電機ＭＧ２の出力トルクと、が合成されて差動装置ＤＦに伝達される。差動装置ＤＦは、車軸Ｏを介して車輪Ｗに駆動連結されており、差動装置ＤＦに入力される回転及びトルクを左右２つの車輪Ｗに分配して伝達する。

トランスアクスル１００の筐体であるトランスアクスルケースは、上述したように第１回転電機ＭＧ１及び第２回転電機ＭＧ２を収容する筒状の第１のケース２と、この第１のケース２の一方側（内燃機関ＥＧが配置される側）に連結された有底状の第２のケース３と、第１のケース２の他方側（内燃機関ＥＧが配置される側とは反対側）に連結されたケースカバー４とが一体的に組み付けられた構造になっている。

図２は、車両用駆動装置１の正面図である。図３は、車両用駆動装置１の左側面図である。図４は、車両用駆動装置１の上面図である。図５は、車両用駆動装置１の下面図である。

第１のケース２の上部の外周面には、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：パワーコントロールユニット）１０が搭載されている。ＰＣＵ１０には、充電器、昇圧器及びインバータなどが設けられている。充電器は、電源プラグなどを通じて車外から供給される電力をバッテリに供給する装置である。昇圧器は、直流電力の電圧を昇圧または高圧する装置である。また、インバータは、バッテリからの直流電力を交流電力に電力変換する装置であり、交流電力を直流電力に変換するコンバータの機能も備える。バッテリから供給された直流電力は、必要に応じて昇圧器で昇圧された後に、インバータで三相の交流電力に電力変換される。そして、三相の交流電力は、第１回転電機ＭＧ１及び第２回転電機ＭＧ２に供給される。また、ＰＣＵ１０は、第２回転電機ＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリに蓄える。

ＰＣＵ１０は、冷却水によって冷却が行われている。冷却水は、電動ウォーターポンプ５によって冷却路を循環しており、冷却路に設けられたラジエータで外気によって冷却された後、冷却路を通ってＰＣＵ１０に送られ、ＰＣＵ１０を冷却する。実施形態に係る車両用駆動装置１においては、電動ウォーターポンプ５、冷却路、及び、ラジエータなどによってＰＣＵ１０を冷却する冷却装置が構成されている。

実施形態１に係る車両用駆動装置１では、トランスアクスル１００のトランスアクスルケースに電動ウォーターポンプ５が設けられている。電動ウォーターポンプ５は、例えば、トランスアクスルケースを構成する、第１のケース２と第２のケース３とケースカバー４とのうちのいずれかの外面に設けられたポンプ搭載部６にて、ボルト締結によって固定されている。

なお、図２には、５つの電動ウォーターポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅが図示されているが、車両用駆動装置１のトランスアクスル１００のトランスアクスルケースに設けられる電動ウォーターポンプ５の数は１つである。そして、図２では、トランスアクスル１００のトランスアクスルケースに対して電動ウォーターポンプ５を搭載する位置の例として、第１ポンプ搭載部６Ａ〜第５ポンプ搭載部６Ｅの５カ所にそれぞれ搭載された５つの電動ウォーターポンプ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅを一緒くたにして図示している。なお、電動ウォーターポンプ５Ａ〜５Ｅを特に区別しないときには、単に電動ウォーターポンプ５といい、第１ポンプ搭載部６Ａ〜第５ポンプ搭載部６Ｅを特に区別しないときには、単にポンプ搭載部６という。また、図３〜図５においても、異なるポンプ搭載部６に搭載された複数の電動ウォーターポンプ５を一緒くたに図示している。

電動ウォーターポンプ５Ａは、第１のケース２の外側面の下側に設けられた第１ポンプ搭載部６Ａに搭載されている。電動ウォーターポンプ５Ｂは、ケースカバー４の外側面における車両前側Ｆｒであって、軸方向（車両の左右方向）にて第１回転電機ＭＧ１と隣り合って設けられた第２ポンプ搭載部６Ｂに搭載されている。電動ウォーターポンプ５Ｃは、第２のケース３の車両前側Ｆｒの外周面における上側に設けられた第３ポンプ搭載部６Ｃに搭載されている。電動ウォーターポンプ５Ｄは、第２のケース３の車両前側Ｆｒの外周面における下側に設けられた第４ポンプ搭載部６Ｄに搭載されている。電動ウォーターポンプ５Ｅは、第１のケース２の車両前側Ｆｒの外周面における下側であって、軸方向と直交する方向（車両の前後方向）にて第１回転電機ＭＧ１と隣り合って設けられた第５ポンプ搭載部６Ｅに搭載されている。

なお、電動ウォーターポンプ５をトランスアクスルケースの車両前側Ｆｒに搭載する場合には、図４及び図５に破線Ｌによって示した、トランスアクスルケース（第１のケース２、第２のケース３及びケースカバー４）の車両前側Ｆｒにおける最外形の位置よりも、内側（車両後側）に電動ウォーターポンプ５を搭載させることが望ましい。これにより、車両用駆動装置１の体格が大型化することを抑制することができる。

実施形態に係る車両用駆動装置１では、電動ウォーターポンプ５をトランスアクスル１００のトランスアクスルケースに設けることにより、トランスアクスルケースの質量効果によって、電動ウォーターポンプ５を駆動させたときに発生した振動の車両伝達感度を低くすることができ、ＮＶによる電動ウォーターポンプ５の出力制限を低減させることができる。

また、トランスアクスル１００のトランスアクスルケースに対する電動ウォーターポンプ５の搭載位置は、特に限定されるものではないが、例えば、第１ポンプ搭載部ＰＡ〜第５ポンプ搭載部ＰＥに優先順位をつけるとした場合、「第５ポンプ搭載部６Ｅ≒第４ポンプ搭載部６Ｄ＞第１ポンプ搭載部６Ａ＞第３ポンプ搭載部６Ｃ＞第２ポンプ搭載部６Ｂ」である。これにより、前記優先順位が高いポンプ搭載部６の位置ほど、車両用駆動装置１の周りの空間を有効に活用することができるとともに、車両用駆動装置１の体格が大型化することを抑制することが可能となる。

図６は、ポンプ搭載部６に設けられた締結ボス座の一例を示した図である。図７は、ポンプ搭載部６に設けられた締結ボス座の他例を示した図である。

図６に示すように、電動ウォーターポンプ５は、ポンプ搭載部６に設けられた複数の締結ボス座７１，７２に対して、締結ボルト８１，８２によって締結されている。複数の締結ボス座７１，７２は、電動ウォーターポンプ５に設けられた貫通孔５１，５２を介して締結ボルト８１，８２が挿入されるボルト穴７１ａ，７２ａがあけられた突起部であり、複数の締結ボス座７１，７２との間には空間ＳＰが形成されている。ここで、電動ウォーターポンプ５をトランスアクスル１００のトランスアクスルケースに搭載することにより、トランスアクスル１００からの強制力によって電動ウォーターポンプ５から出た音が、複数の締結ボス座７１，７２と電動ウォーターポンプ５とによって囲まれた前記空間ＳＰによって共鳴するおそれがある。そのため、図７に示すように、ポンプ搭載部６には、前記空間ＳＰが形成されておらず、電動ウォーターポンプ５に設けられた貫通孔５１，５２を介して締結ボルト８１，８２が挿入されるボルト穴７３ａ，７３ｂがあけられた中実の締結ボス座７３を設けることが好ましい。これにより、前記共鳴を防ぐことができる。

また、電動ウォーターポンプ５をポンプ搭載部６の締結ボス座７１，７２，７３に締結ボルト８１，８２，８３によって締結する際には、マウントゴムなどの防振材を、電動ウォーターポンプ５と締結ボス座７１，７２，７３との間に挟むことが好ましい。これにより、防振材による振動の減衰によって、電動ウォーターポンプ５を駆動させたときに発生した振動の車両伝達感度をより低減させることができる。

１ 車両用駆動装置
２ 第１のケース
３ 第２のケース
４ ケースカバー
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ 電動ウォーターポンプ
６ ポンプ搭載部
６Ａ 第１ポンプ搭載部
６Ｂ 第２ポンプ搭載部
６Ｃ 第３ポンプ搭載部
６Ｄ 第４ポンプ搭載部
６Ｅ 第５ポンプ搭載部
５１，５２ 貫通孔
７１，７２，７３ 締結ボス座
７１ａ，７２ａ，７３ａ，７３ｂ ボルト穴
８１，８２ 締結ボルト
１０ ＰＣＵ
１００ トランスアクスル
ＭＧ１ 第１回転電機
ＭＧ２ 第２回転電機
ＳＰ 空間

Claims (1)

1. 回転電機と、
   前記回転電機が少なくとも収容されたトランスアクスルケースと、
   前記トランスアクスルケースの上部に設けられ、前記回転電機を制御するパワーコントロールユニットと、
   前記パワーコントロールユニットに冷却路を通して冷却水を送る電動ウォーターポンプと、
   を備えた車両用駆動装置であって、
   前記電動ウォーターポンプを前記トランスアクスルケースに設けたことを特徴とする車両用駆動装置。

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