JP2024040625A - 電動アクスルの冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電動アクスルの冷却システムにおいて、濾過フィルタをポンプと一体化することにより、電動アクスルの筐体外部に濾過フィルタを取り付けるための取付構造を不要として、電動アクスルの筐体の重量や製造コストの増加を抑制する。【解決手段】電動アクスルの各部にオイルを循環させて電動アクスルを冷却する電動アクスルの冷却構造であって、電動アクスルの筐体１３に取り付けられ、オイルを電動アクスル内の循環経路に循環させるポンプ２１と、オイル中に含まれる塵埃等の異物を濾過する濾過フィルタ３１と、を備え、ポンプ２１は、循環経路の一部を成すフィルタケース２５を一体に備え、フィルタケース２５は、ポンプ２１のポンプ吐出口２４ｂに連通して構成されており、濾過フィルタ３１は、フィルタケース２５内のオイル通路を横切って設けられている。【選択図】図２

Description

本明細書に開示の技術は、電動車の駆動源である電動アクスルの冷却構造に関する。

電動アクスルの油冷式の冷却システムでは、ポンプからのオイルを、電動アクスルを構成するモータ及びトランスアクスルに供給して、発熱する各部に循環させている。オイルの循環経路中にはオイル中の塵埃等の異物を濾過するための濾過フィルタが設けられている。オイルは電動アクスル内摺動部の潤滑オイルの機能も果たしている（特許文献１参照）。

特表２０２０－５２５７０８号公報

電動アクスルにおいて濾過フィルタは、電動アクスルの筐体の外部に突出して設けられるのが一般的である。そのため、電動アクスルの筐体外部には、濾過フィルタを取り付けるための取付構造を形成する必要があり、それに伴う電動アクスルの筐体の重量や製造コストの増加が避けられない。

本明細書が開示する技術の課題は、電動アクスルの冷却システムにおいて、濾過フィルタをポンプと一体化することにより、電動アクスルの筐体外部に濾過フィルタを取り付けるための取付構造を不要として、電動アクスルの筐体の重量や製造コストの増加を抑制することにある。

上記課題を解決するために本明細書に開示の電動アクスルの冷却構造は、次の手段をとる。

第１の手段は、電動アクスルの各部に熱媒体を循環させて電動アクスルを冷却する電動アクスルの冷却構造であって、電動アクスルの筐体に取り付けられ、熱媒体を電動アクスル内の循環経路に循環させるポンプと、熱媒体中に含まれる塵埃等の異物を濾過する濾過フィルタと、を備え、前記ポンプは、前記循環経路の一部を成す熱媒体通路を一体に備え、該熱媒体通路は、前記ポンプの熱媒体吸込口、若しくは熱媒体吐出口に連通して構成されており、前記濾過フィルタは、前記熱媒体通路を横切って設けられている。

上記第１の手段によれば、ポンプは、熱媒体の循環経路の一部を成す熱媒体通路を一体に備え、その熱媒体通路を横切って濾過フィルタが設けられている。そのため、電動アクスルの筐体外部には、濾過フィルタを取り付けるための取付構造を形成する必要がなく、電動アクスルの筐体の重量や製造コストの増加を抑制することができる。

第２の手段は、上述した第１の手段において、前記筐体に形成された開口を閉じるように設けられた蓋部材を備え、前記ポンプは、前記筐体の内側で前記熱媒体通路と共に前記蓋部材に固定されたモータ駆動の電動ポンプであり、前記筐体の外側で前記蓋部材上に設けられ、前記電動ポンプを駆動制御するコントローラを備え、前記蓋部材は、前記コントローラと前記ポンプとの間に前記熱媒体通路が介在するように配置されている。

上記第２の手段によれば、電動ポンプ及びコントローラの間には熱媒体通路が介在し、熱媒体通路には熱媒体が存在する。そのため、電動ポンプ及びコントローラは、共に作動時発熱を伴うが、両者の熱は熱媒体により冷却され、高熱側の熱により低熱側が耐熱温度を超えて加熱される不具合を抑制することができる。

第３の手段は、上述した第１の手段又は第２の手段において、前記濾過フィルタは、円筒形を成し、前記ポンプは、前記濾過フィルタの円筒形の内側に配置されている。

上記第３の手段によれば、円筒形の濾過フィルタの内側にポンプが配置されている。そのため、濾過フィルタとポンプを個別に設ける場合に比べてスペース効率が良く、濾過フィルタをポンプに無理なく一体化することができる。

第４の手段は、上述した第１の手段において、前記ポンプは、モータ駆動の電動ポンプであり、該電動ポンプは、モータ及びポンプを内蔵するポンプケースを備え、該ポンプケースは、前記モータ及び前記ポンプの回転軸の一端側に前記熱媒体吸込口が形成され、他端側に前記熱媒体吐出口が形成されている。

上記第４の手段によれば、電動ポンプの回転軸の一端側に熱媒体吸込口、他端側に熱媒体吐出口が形成されている。そのため、電動ポンプの作動に伴って熱媒体吸込口から熱媒体吐出口へ向かって熱媒体が電動ポンプの内部を通流する。その結果、電動ポンプの内部も熱媒体の循環経路となり、モータ及びポンプを冷却することができる。

第５の手段は、上述した第２の手段において、前記熱媒体通路の一部は、前記蓋部材により構成されている。

上記第５の手段によれば、蓋部材が熱媒体通路の一部を構成している。そのため、熱媒体通路の構成を簡素化することができる。

第１実施形態を適用した電動アクスルを示す説明図である。 第１実施形態を示す主要部の拡大断面説明図である。 図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線断面矢視拡大図である。 第２実施形態を示す図２に相当する断面説明図である。 第３実施形態を示す図２に相当する断面説明図である。

＜第１実施形態の構成＞
図１は、第１実施形態を適用した電動アクスル１０の概要を示す。図１では、電動アクスル１０が車両に搭載された状態で、車両の進行方向がＸ１、Ｘ２の矢印で示すＸ軸方向であり、進行方向と直交する車両の幅方向がＹ１、Ｙ２の矢印で示すＹ軸方向である。これらの方向については、後述する他の図においても同様であり、車両の上下方向に関しては、図３にＺ１、Ｚ２の矢印で示すＺ軸方向である。

電動アクスル１０は、公知のように、駆動モータ１１と減速機であるトランスアクスル１２を備えている。電動アクスル１０は、インバータも一体に備えるが、ここでは図示を省略している。駆動モータ１１が発生する回転トルクは、インバータにより制御され、トランスアクスル１２により減速されて、車両の駆動軸５２を介して車輪５１に伝達される。

電動アクスル１０内の各部を冷却及び潤滑するため、熱媒体であるオイルが電動アクスル１０内の各部に循環されている。そのため、電動アクスル１０の筐体１３の内側には電動ポンプアッシー２０が設けられている。また、筐体１３の外側には電動ポンプアッシー２０に隣接してオイルクーラ４０が設けられている。電動ポンプアッシー２０から吐出されたオイルは、図１に矢印で示すように電動アクスル１０内の各部に循環経路を介して循環される。その循環経路の途中では、オイルはオイルクーラ４０で冷却される。オイルクーラ４０は熱交換器であり、破線の矢印はオイルクーラ４０内を流れるオイルを冷却する冷媒の流れを示している。

図２は、上記電動ポンプアッシー２０の詳細構造を拡大して示す。電動ポンプアッシー２０は、概略円筒形状を成す樹脂製のポンプケース２４に内蔵された電動ポンプ（ポンプともいう）２１を中心に備える。ポンプ２１は、モータ２２及び内接ギアポンプ２３を備え、オイルをポンプケース２４内に汲み入れるポンプ機能部である内接ギアポンプ２３は、モータ２２の回転軸２２ａのＹ２側の端部に固定されている。ポンプケース２４のＹ軸方向の両端部で、回転軸２２ａの固定位置から半径方向にずれた位置には、ポンプ吸込口２４ａ及びポンプ吐出口２４ｂが形成されている。ポンプ吸込口２４ａは、ポンプケース２４のＹ２側に設けられ、Ｙ２方向に突出して形成されている。また、ポンプ吐出口２４ｂは、ポンプケース２４のＹ１側に設けられ、Ｙ１方向に突出して形成されている。ポンプ吸込口２４ａは熱媒体吸込口を成し、ポンプ吐出口２４ｂは熱媒体吐出口を成す。ポンプ２１が作動されると、ポンプ吸込口２４ａからポンプケース２４内にオイルが吸い込まれ、ポンプ吐出口２４ｂから吐出される。

ポンプケース２４の外周側は、所定の隙間を挟んで、概略円筒形状を成す樹脂製のフィルタケース２５により被われている。フィルタケース２５は二重管構造を成している。その二重管構造の外側管と内側管のＹ２側端部同士は、外側管と内側管の隙間がリング状の閉鎖壁２５ｃで閉じられている。二重管構造の内側管のＹ１側端部も円板状の閉鎖壁２５ｄで閉じられている。一方、二重管構造の外側管のＹ１側端部は開放されて開口２５ｂが形成されている。二重管構造の外側管と内側管との間の隙間には、濾過フィルタとしての円筒形状のメインフィルタエレメント３１が挿入配置されている。メインフィルタエレメント３１のＹ２側端部は、閉鎖壁２５ｃに密着されており、メインフィルタエレメント３１のＹ１側端部は、後述の蓋部材２６に密着されている。閉鎖壁２５ｃにおいて、メインフィルタエレメント３１の円筒形状の外周側に位置する部位には、フィルタケース２５内のオイルを吐出させるためのケース吐出口２５ａが穿設されている。フィルタケース２５はポンプケース２４と共に熱媒体通路（オイル通路）２９を成す。ポンプ吐出口２４ｂから吐出されたオイルは、閉鎖壁２５ｄに沿って流れフィルタケース２５の内側管から外側管に向かう。メインフィルタエレメント３１は、内側管と外側管の間に形成されたオイル通路を横切って配置されている。そのため、そのオイル通路を流れるオイルは、メインフィルタエレメント３１により濾過される。

ポンプケース２４のポンプ吐出口２４ｂのＹ１側端部は、フィルタケース２５の閉鎖壁２５ｄを貫通して閉鎖壁２５ｄのＹ１側に露出している。従って、ポンプ吐出口２４ｂはフィルタケース２５のオイル通路に連通されている。ポンプ吐出口２４ｂのＹ１側端部は、閉鎖壁２５ｄの開口部に熱溶着されて、ポンプケース２４に対してフィルタケース２５が一体化されている。また、ポンプケース２４のポンプ吸込口２４ａのＹ２側端部は、もう一つの濾過フィルタとしての板状のサクションフィルタ３２のＹ１側面に当接されている。サクションフィルタ３２のＹ２側面は、樹脂製のホルダ２８により支持されている。ホルダ２８のポンプ吸込口２４ａに対向する位置にはホルダ吸込口２８ａが穿設されている。ホルダ吸込口２８ａを備えたホルダ２８は、熱媒体通路（オイル通路）２９を成している。ホルダ２８は、フィルタケース２５のＹ２側全体を閉鎖するようにフィルタケース２５にＹ２側から嵌合して取り付けられている。ホルダ２８においてケース吐出口２５ａに対応する位置には、ケース吐出口２５ａを通過したオイルをホルダ２８のＹ２側へ吐出させるためのホルダ吐出口２８ｂが穿設されている。ホルダ吐出口２８ｂにはオイルをオイルクーラ４０に導くためのパイプ４１が接続されている。

フィルタケース２５の開口２５ｂのＹ１側は、樹脂製で板状の蓋部材２６のＹ２側面に固定されて蓋部材２６により閉鎖されている。従って、この場合、蓋部材２６は熱媒体通路（オイル通路）２９の一部を成している。蓋部材２６のＹ１側面（筐体１３の外側）には、モータ２２の回転を制御するためのコントローラ２７が固定されている。そのため、コントローラ２７は、モータ２２に配線２７ａにより接続されている。蓋部材２６は、筐体１３の開口１３ａを閉鎖した状態でボルト２６ｂにより筐体１３の外面に固定されている。蓋部材２６が筐体１３の外面に当接する部分には、開口１３ａの周りを囲んだ状態で開口１３ａのシール性を確保するためのオーリング２６ｃが挟まれている。筐体１３の開口１３ａには、筐体１３の内側に円筒形状に延出されたフランジ部１３ｂが形成されている。フランジ部１３ｂは、電動ポンプアッシー２０の外周側を所定の隙間を介して覆っている。そのため、筐体１３の開口１３ａを穿設された部分は、フランジ部１３ｂによって補強されている。また、フランジ部１３ｂは、電動ポンプアッシー２０が外力を受けて破壊されるのを保護している。

＜第１実施形態の作用、効果＞
コントローラ２７による制御信号を受けてモータ２２が回転されると、回転軸２２ａを通じて内接ギアポンプ２３が回転される。そのため、筐体１３内のオイルがホルダ吸込口２８ａを通じてポンプ吸込口２４ａからポンプケース２４内に矢印のように吸い込まれる。このとき、オイルは、サクションフィルタ３２を通過し、オイル中の塵埃等の異物が濾過され、除去される。やがてポンプケース２４内がオイルで満たされると、オイルは、矢印のようにポンプ吐出口２４ｂから閉鎖壁２５ｄと蓋部材２６とで形成される通路を通ってフィルタケース２５の内側管と外側管との隙間に流入される。フィルタケース２５の内側管と外側管とが対向する隙間には、メインフィルタエレメント３１が挿入されているため、オイル中の塵埃等はメインフィルタエレメント３１にて更に濾過され、除去される。サクションフィルタ３２を通り、更にメインフィルタエレメント３１の内周側から外周側へ通る間に清浄化されたオイルは、矢印のようにケース吐出口２５ａ及びホルダ吐出口２８ｂを通ってパイプ４１からオイルクーラ４０へ供給される。オイルクーラ４０で冷却されたオイルは、図１に矢印で示すように電動アクスル１０内に循環される。

図３は、Ｙ軸に沿ってＹ１側からＹ２側を見たときのオイルの流れを矢印により示す。ポンプ吐出口２４ｂから吐出されたオイルは、閉鎖壁２５ｄのＹ１側面に沿ってメインフィルタエレメント３１の内周側全域に流れ、メインフィルタエレメント３１を内周側から外周側へ通過してケース吐出口２５ａに向けて流れる。従って、メインフィルタエレメント３１の全域を有効に使用してオイルの濾過が行われる。

モータ２２、内接ギアポンプ２３等のメンテナンス、並びにサクションフィルタ３２及びメインフィルタエレメント３１のメンテナンスは、蓋部材２６を筐体１３から取り外して、電動ポンプアッシー２０を筐体１３の外側に引き出すことにより行うことができる。

以上の第１実施形態によれば、次の作用、効果を奏する。

（１）電動ポンプアッシー２０内にモータ２２及び内接ギアポンプ２３と共にフィルタケース２５を設けている。そして、フィルタケース２５内にオイル濾過のためのメインフィルタエレメント３１を設けている。そのため、従来技術のように筐体１３の外部に、オイルフィルタを取り付けるための取付構造を形成する必要がなく、筐体１３の重量や製造コストの増加を抑制することができる。

（２）メインフィルタエレメント３１は円筒形状を成し、その円筒形状の内周側に電動ポンプ２１が配置されている。そのため、メインフィルタエレメント３１と電動ポンプ２１を個別に設ける場合に比べてスペース効率がよく、電動ポンプアッシー２０内にメインフィルタエレメント３１を無理なく一体化することができる。

（３）フィルタケース２５の開口２５ｂに被せた蓋部材２６によって閉鎖壁２５ｄとの間にオイル通路を形成している。その結果、オイル通路を形成するために閉鎖壁２５ｄに対向する壁をフィルタケース２５によって形成することを不要とし、電動ポンプアッシー２０の構成を簡素化することができる。

（４）コントローラ２７は、蓋部材２６の外側に設けられている。そのため、電動ポンプアッシー２０における発熱源であるコントローラ２７とモータ２２は、蓋部材２６と閉鎖壁２５ｄとによって形成されるオイル通路を挟んで対向配置されている。従って、コントローラ２７及びモータ２２の発する熱は、オイル通路を流れるオイルにより冷却され、コントローラ２７及びモータ２２のいずれか高熱側の熱により、コントローラ２７及びモータ２２のいずれか低熱側が耐熱温度を超えて加熱される不具合を抑制することができる。

（５）筐体１３内のオイルがオイルクーラ４０に導かれるまでの間に、オイルは、ポンプケース２４内を通流する。そのため、電動アクスル１０に循環されるオイルと共通のオイルによってモータ２２及び内接ギアポンプ２３の発熱が抑制される。

＜第２実施形態＞
図４は第２実施形態を示す。第２実施形態が上記第１実施形態に対し特徴とする点は、濾過フィルタをサクションフィルタ３２のみで構成し、第１実施形態にて設けられたメインフィルタエレメント３１を省略した点である。その他の構成は、第２実施形態においても第１実施形態と同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。

第２実施形態においては、メインフィルタエレメント３１が省略されているが、電動ポンプアッシー２０内におけるオイルの流れは、第１実施形態の場合と同様である。その結果、第２実施形態においても第１実施形態における上記（１）、（３）～（５）の作用、効果を同様に奏する。

＜第３実施形態＞
図５は第３実施形態を示す。第３実施形態が上記第１実施形態に対し特徴とする点は、電動ポンプアッシー２０におけるオイルの吐出口が、第１実施形態ではケース吐出口２５ａ及びホルダ吐出口２８ｂにより形成されたのに対し、第３実施形態では蓋部材２６に形成されたオイル吐出口２６ａとした点である。オイル吐出口２６ａは、蓋部材２６の外側に突出して一体に形成されている。そして、第３実施形態では、ケース吐出口２５ａ及びホルダ吐出口２８ｂは形成されていない。その他の構成は、第３実施形態においても第１実施形態と同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。

第３実施形態において、電動ポンプアッシー２０内におけるオイルの流れは、第１実施形態と同様にポンプケース２４内を通ってポンプ吐出口２４ｂから吐出される。次にフィルタケース２５の内側管と外側管との隙間に流入したオイルは、メインフィルタエレメント３１の内周側から外周側へ通る間に清浄化され、矢印のようにオイル吐出口２６ａを通ってオイルクーラ４０へ供給される。図５では、オイル吐出口２６ａがポンプ吐出口２４ｂに近接して図示されている。しかし、現実には、第１実施形態において図３で示したポンプ吐出口２４ｂとケース吐出口２５ａとの位置関係と同様に、オイル吐出口２６ａとポンプ吐出口２４ｂは、互いに離間して配置されている。その結果、ポンプ吐出口２４ｂから吐出されたオイルは、閉鎖壁２５ｄのＹ１側面に沿ってメインフィルタエレメント３１の内周側全域に流れ、メインフィルタエレメント３１を通過してオイル吐出口２６ａに向けて流れる。従って、メインフィルタエレメント３１の全域を有効に使用してオイルの濾過が行われる。

第３実施形態においては、電動ポンプアッシー２０におけるオイルの吐出口がオイル吐出口２６ａとされているが、電動ポンプアッシー２０内におけるオイルの流れは、実質的に第１実施形態の場合と同様である。そのため、第３実施形態においても第１実施形態における上記（１）～（５）の作用、効果を同様に奏する。しかも、第３実施形態の場合、電動ポンプアッシー２０のオイル吐出口であるオイル吐出口２６ａが筐体１３の外側に配置されている。一方、第１及び第２実施形態の場合は、電動ポンプアッシー２０のオイル吐出口であるケース吐出口２５ａ及びホルダ吐出口２８ｂが筐体１３の内側に配置されている。そのため、オイルクーラ４０のオイル取り入れ口の構造に応じて、第３実施形態又は第１及び第２実施形態を選択することができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本明細書に開示の技術を特定の実施形態について説明したが、その他各種の形態で実施可能なものである。例えば、上記各実施形態では、電動ポンプアッシー２０を電動アクスルの筐体の内部に設けたが、筐体の外部に設けてもよい。また、上記各実施形態では、熱媒体としてオイルを用いたが、オイル以外のものを用いてもよい。更に、上記各実施形態では、フィルタケース２５の開口２５ｂが蓋部材２６により閉じられることにより蓋部材２６が熱媒体通路（オイル通路）２９の一部を形成する構成としたが、フィルタケース２５のみで熱媒体通路２９が形成される構成としてもよい。その場合、蓋部材２６は、フィルタケース２５によって形成された熱媒体通路２９に一体に固定される。また、上記実施形態では、ポンプ吐出口２４ｂにフィルタケース２５を設けたが、ポンプ吸込口２４ａにフィルタケース２５を設けてもよい。その場合、サクションフィルタ３２は、ポンプ吸込口２４ａとフィルタケース２５との間に設けてもよいが、サクションフィルタ３２なしで構成してもよい。

１０ 電動アクスル
１１ 駆動モータ
１２ トランスアクスル
１３ 筐体
１３ａ 開口
１３ｂ フランジ部
２０ 電動ポンプアッシー
２１ 電動ポンプ（ポンプ）
２２ モータ
２２ａ 回転軸
２３ 内接ギアポンプ（ポンプ機能部）
２４ ポンプケース
２４ａ ポンプ吸込口（熱媒体吸込口）
２４ｂ ポンプ吐出口（熱媒体吐出口）
２５ フィルタケース
２５ａ ケース吐出口
２５ｂ 開口
２５ｃ、２５ｄ 閉鎖壁
２６ 蓋部材
２６ａ オイル吐出口
２６ｂ ボルト
２６ｃ オーリング
２７ コントローラ
２７ａ 配線
２８ ホルダ
２８ａ ホルダ吸込口
２８ｂ ホルダ吐出口
２９ 熱媒体通路
３１ メインフィルタエレメント（濾過フィルタ）
３２ サクションフィルタ（濾過フィルタ）
４０ オイルクーラ
４１ パイプ
５１ 車輪
５２ 駆動軸

Claims (5)

1. 電動アクスルの各部に熱媒体を循環させて電動アクスルを冷却する電動アクスルの冷却構造であって、
   電動アクスルの筐体に取り付けられ、熱媒体を電動アクスル内の循環経路に循環させるポンプと、
   熱媒体中に含まれる塵埃等の異物を濾過する濾過フィルタと、を備え、
   前記ポンプは、前記循環経路の一部を成す熱媒体通路を一体に備え、
   該熱媒体通路は、前記ポンプの熱媒体吸込口、若しくは熱媒体吐出口に連通して構成されており、
   前記濾過フィルタは、前記熱媒体通路を横切って設けられている
   電動アクスルの冷却構造。
2. 請求項１において、
   前記筐体に形成された開口を閉じるように設けられた蓋部材を備え、
   前記ポンプは、前記筐体の内側で前記熱媒体通路と共に前記蓋部材に固定されたモータ駆動の電動ポンプであり、
   前記筐体の外側で前記蓋部材上に設けられ、前記電動ポンプの回転を制御するコントローラを備え、
   前記蓋部材は、前記コントローラと前記ポンプとの間に前記熱媒体通路が介在するように配置されている
   電動アクスルの冷却構造。
3. 請求項１又は２において、
   前記濾過フィルタは、円筒形を成し、
   前記ポンプは、前記濾過フィルタの円筒形の内側に配置されている
   電動アクスルの冷却構造。
4. 請求項１において、
   前記ポンプは、モータ駆動の電動ポンプであり、
   該電動ポンプは、モータ及びポンプ機能部を内蔵するポンプケースを備え、該ポンプケースは、前記モータ及び前記ポンプ機能部の回転軸の一端側に前記熱媒体吸込口が形成され、他端側に前記熱媒体吐出口が形成されている
   電動アクスルの冷却構造。
5. 請求項２において、
   前記熱媒体通路の一部は、前記蓋部材により構成されている
   電動アクスルの冷却構造。

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