JP3424351B2 - 電気自動車用駆動装置の油圧回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車に用いる駆
動装置に関し、特にその潤滑及び冷却のための油圧回路
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気自動車用の駆動装置の一形式
として、モータと、その出力トルクを駆動輪に伝達する
トルク伝達手段とを組み合わせたものがある。上記形式
の電気自動車用駆動装置においては、トルク伝達手段各
部の潤滑と、特に中高速時にモータの冷却を行うため
に、潤滑と冷却を兼ねる油圧回路が設けられる。こうし
た油圧回路として、米国特許第４，４１８，７７７号明
細書には、電動オイルポンプから吐出された油をケース
壁内の油路を通して一旦サポート部まで導き、そこで分
流させてトルク伝達手段の各部を潤滑するための潤滑回
路と、モータのコイルを冷却するための冷却回路とに所
定の配分で供給する油圧回路が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記装置に
おいて潤滑油量は、ある一定量を確保すれば足り、しか
もそのようにした方が油の攪拌等による回転抵抗の増加
を防ぐのに好ましいのに対して、冷却油量の方は、モー
タの発熱量の増加に対して増大させる必要がある。しか
るに上記構成の油圧回路では、オイルポンプの吐出油量
が増加すれば、潤滑回路及び冷却回路に供給される油量
もそれに比例してそれぞれ増加する。したがって、モ−
タの冷却に多量の油を必要とする時、それに応じてオイ
ルポンプの吐出油量を多くすると、モ−タの冷却油量の
みならず、トルク伝達手段の潤滑油量も増大し、潤滑回
路に必要量をはるかに超える油が供給されることにな
る。この超過分の油を吐出させるための駆動力は、オイ
ルポンプの駆動損失となる。

【０００４】そこで、本発明はモ−タの冷却油量だけを
オイルポンプの吐出油量の増大に伴って増加させるよう
にし、それにより不要な潤滑油量の消費をなくすことで
オイルポンプの駆動損失を低減しながらモータの冷却を
効率良く行うことができるようにした電気自動車用駆動
装置の油圧回路を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、モ−タと、該モ−タの出力トルクを駆動
輪へ伝達するトルク伝達手段と、オイルポンプと、該オ
イルポンプを回転駆動する駆動手段と、前記オイルポン
プより吐出された油を供給される吐出回路と、該吐出回
路に第１の絞り手段を介して連結され、前記トルク伝達
手段へ油を導く潤滑回路と、前記吐出回路に第２の絞り
手段を介して連結され、前記モ−タへ油を導く冷却回路
と、前記吐出回路の油圧が所定圧以上になった時に、前
記吐出回路から前記冷却回路へ油を供給するバルブとを
備えたことを特徴とする。そして、前記駆動手段は、前
記モータの出力トルクを前記オイルポンプに伝達する第
２のトルク伝達手段とすることができる。

【０００６】

【発明の作用及び効果】上記のように構成された油圧回
路では、オイルポンプの吐出油量が少ないときには、ト
ルク伝達手段への潤滑油の供給は、ポンプ、吐出回路、
第１の絞り手段及び潤滑回路の経路で行われ、モ−タへ
の冷却油の供給は、ポンプ、吐出回路、第２の絞り手段
及び冷却回路の経路で行われる。これに対して、オイル
ポンプの吐出油量が多いときには、トルク伝達手段への
潤滑油の供給、モ−タへの冷却油の供給、共に上記経路
が保たれながら、モ−タへの冷却油の供給については、
吐出回路の油圧が所定圧以上になることでバルブが開口
し、吐出回路の余剰油を冷却回路へ供給するようになる
ため、ポンプ、吐出回路、バルブ及び冷却回路の経路を
辿る冷却油の供給が追加される。

【０００７】かくして本発明の油圧回路によれば、吐出
回路の油圧が所定圧以上になるとバルブが開口し、吐出
回路の余剰油を冷却回路へ供給するため、吐出回路の油
圧はオイルポンプの吐出油量に関わりなく一定に保た
れ、第１の絞り手段を介して潤滑回路からの一定の油量
をトルク伝達手段へ供給する。これに対して、バルブを
介して冷却回路に供給される油は、吐出回路から潤滑回
路に供給される油の中の余剰分であるため、モ−タの発
熱量が増加したときには、多量に必要となるモ−タの冷
却油量を吐出回路の余剰油で補うことができる。したが
って、トルク伝達手段へ必要以上の油量を供給すること
がなくなり、その分のオイルポンプの余分な駆動損失を
低減することができる。しかも、余剰油をモ−タの冷却
に充てることでオイルポンプの吐出量に比してモータの
冷却油量を増大させることができ、結果的にモータの冷
却及びトルク伝達手段の潤滑それぞれの目的に合わせた
油量を確実に確保することができる。

【０００８】また、オイルポンプを回転駆動する駆動手
段をモータの出力トルクをオイルポンプに伝達する第２
のトルク伝達手段とした場合、モータの出力トルクによ
りオイルポンプを回転駆動することができ、電気自動車
用駆動装置を簡単な構成とすることができる。さらに、
車両の走行抵抗は、車速の増加に伴って増加するため、
電気自動車においては、車速の増加に伴ってモータが大
きな出力を発生する頻度が高くなり、モータの平均発熱
量も車速の増加に伴って増加するが、上記のようにオイ
ルポンプをモータの出力トルクによって回転駆動するこ
とにより、オイルポンプの吐出油量を車速の増加に応じ
て増加させ、これに伴いモータの冷却油量を車速の増加
に応じて増加させることができ、冷却を効率良く行うこ
とができる。また、モータの被駆動時には、電力を消費
することなくオイルポンプを回転駆動させることができ
るので、モータ被駆動時にもトルク伝達手段への潤滑油
量及びモータへの冷却油量を確実に確保することができ
る。

【０００９】

【実施例】以下、実施例を示す図面を参照しながら本発
明を説明する。図１に概念的に示すように、本発明に係
る電気自動車用駆動装置１は、モ−タ２と、モ−タ２の
出力トルクを駆動輪９へ伝達するトルク伝達手段３，４
と、オイルポンプ５と、オイルポンプ５を回転駆動する
駆動手段８と、オイルポンプ５より吐出された油を供給
される吐出回路７１と、吐出回路７１に第１の絞り手段
７４を介して連結され、トルク伝達手段３，４へ油を導
く潤滑回路７２と、吐出回路７１に第２の絞り手段７５
を介して連結され、モ−タ２へ油を導く冷却回路７３
と、吐出回路７１の油圧が所定圧以上になった時に、吐
出回路７１から冷却回路７３へ油を供給するバルブ７６
とを備えている。

【００１０】図に示す駆動手段８としては、モータ２に
よりオイルポンプ５を回転駆動する第２のトルク伝達手
段８１〜８５によりオイルポンプ５を回転駆動するよう
にしても良いし、別途オイルポンプ駆動用モータと、該
モータを制御する制御手段を設けて、モータのトルク指
令値、電気自動車の車速、コイルエンドの温度及びオイ
ルの温度等を検出して、モータのトルク指令値が大きい
とき、電気自動車の車速が大きいとき、コイルエンドの
温度が高いとき及びオイルの温度が高いときに、オイル
ポンプ５の吐出油量を増大させるように前記オイルポン
プ駆動用モータを制御しても良い。

【００１１】次に、これら各部について、より具体化し
た図面を参照してさらに詳細に説明する。図２に断面を
示すように、この電気自動車用駆動装置１は、モータケ
ース１０ｍとギヤケース１０ｇとに分割されたケース１
０のモータケース１０ｍ側に固定されたステータ２１
と、ステータ２１の径方向内側に配設されたロータ２２
と、ロータ２２にスプライン連結され、ラジアル及びス
ラスト力を支持する一対のボールベアリング１６，１８
でモータケース１０ｍに回転自在に支持されたロータ軸
２３とを有するモータ２と、ギヤケース１０ｇ側にロー
タ軸２３と同軸に配設され、モータ２の回転を減速して
出力するトルク伝達手段を構成するプラネタリギヤ３
と、プラネタリギヤ３の出力を本例において一方はロー
タ軸２３内を通して、他方は直接、車両の左右駆動輪に
伝達する、同じくトルク伝達手段を構成する差動装置４
とから構成されている。

【００１２】プラネタリギヤ３は、ロータ軸２３に連結
するサンギヤ３１と、ギヤケース１０ｇにラジアル方向
への遊びを許容して回り止め固定されたリングギヤ３２
と、モータケース１０ｍ側のサポートに回転自在に支持
され、サンギヤ３１及びリングギヤ３２に噛合するピニ
オン３３を回転自在に支持し、差動装置４に連結された
キャリヤ３４とを有する。サンギヤ３１は、ロータ軸２
３に端部を当接させて配設され、スリーブ８１によりス
プライン嵌合で相互に連結されている。

【００１３】差動装置４は、プラネタリギヤ３のキャリ
ヤ３４と一体化された部分と、別体でこれにボルト止め
された部分とからなる差動装置ケース４０内に配設され
た一対の差動大歯車４１と、これらに噛合し、差動装置
ケース４０にピン止めされた差動小歯車軸４２に遊嵌さ
れた複数の差動小歯車４３（図にその１つだけを示す）
とを備え、一方の差動大歯車４１の軸孔には、ロータ軸
２３内を通して差動装置４の一方の出力をヨーク軸１２
ａ（図に想像線で示す）を介して一方の駆動輪に伝達す
るドライブ軸１１の端部がスプライン嵌合且つスナップ
リング止めされ、他方の差動大歯車４１の軸孔には、差
動装置４の他方の出力を直接他方の駆動輪に伝達するド
ライブ軸を兼ねるヨーク軸１２ｂがスプライン嵌合且つ
スナップリング止めされている。差動装置ケース４０の
一方の部分に形成された軸部は、ボールベアリング１５
を介してギヤケース１０ｇの外端壁のサポート部に支持
され、キャリヤ３４と一体化された他方の部分は、キャ
リヤ３４に形成された軸部をボールベアリング１３を介
してモータケース１０ｍ側のサポート部に支持されてい
る。

【００１４】なお、図２において、符号１９はドライブ
軸１１をヨーク軸１２ａにスプライン連結する連結スリ
ーブを示し、該スリーブ１９はその外端の外周をボール
ベアリング１７を介してモータケース１０ｍの外端を閉
じるリッドに支持され、内端側外周をニードルベアリン
グ２０を介してロータ軸２３の内周に支持されている。
また、符号１０１は駆動装置内の潤滑兼冷却油を回収す
る油溜めのオイルパン、２４はモータ２に３相交流電力
を給電するパワーケーブル、５は駆動装置各部の潤滑兼
冷却油をケース１０に内において循環させるべくパーキ
ングギヤ８２のスリーブ８１にギヤ連結されたオイルポ
ンプ、６はロータ２２の回転位置を検出すべくオイルポ
ンプ軸に連結されたレゾルバ、７はオイルストレーナ及
びレリーフ弁形式のバルブ７６を組込んだバルブボデ
ィ、８２はパーキングギヤ、１０２はモータケース１０
ｍの外周面に多数突出形成され、モータの熱を直接大気
に逃がす冷却フィンを示す。

【００１５】特にこの例では、駆動手段８としてモータ
２の出力トルクをオイルポンプ５に伝達する第２のトル
ク伝達手段を用いているため、上記駆動手段８は、スリ
ーブ８１の端部に形成された外周歯８１１に噛合するギ
ヤ８３と、それに重合して一体化され、オイルポンプ軸
に一体形成された被動ギヤ８５に噛合する小径のギヤ８
４とからなる中間ギヤとで構成される第２のトルク伝達
手段を備えている。中間ギヤ８３，８４は、一端をモー
タケース１０ｍのセンタサポートに支持され、他端をオ
イルポンプハウジングに支持されている。

【００１６】上記のように構成された電気自動車用駆動
装置１では、モータ２のロータ２２の回転がロータ軸２
３からパーキングギヤ８２のスリーブ８１を連結手段に
利用してサンギヤ３１に伝えられる。サンギヤ３１に伝
達された回転は、ギヤケース１０ｇに回り止め固定され
たリングギヤ３２に自転の反力を取るピニオン３３の公
転としてキャリヤ３４に取り出され、それと一体化され
た差動装置ケース４０を回転させる。差動装置ケース４
０の回転は、差動小歯車軸４２及びそれに遊嵌された差
動小歯車４３を経て、一方で差動大歯車４１からそれに
スプライン嵌合したドライブ軸１１の回転とされ、他方
で差動大歯車４１を経てそれにスプライン嵌合したヨー
ク軸１２ｂの回転とされて、最終的に図示しない左右駆
動輪に伝達され、車両の駆動力とされる。

【００１７】図３は上記電気自動車用駆動装置１の油圧
回路を図２に明瞭に現れない部分を展開して示してお
り、ギヤケース１０ｇの下部には上記ストレーナとバル
ブ７６を内蔵したバルブボディ７が取付けられている。
バルブボディ７とオイルポンプ５とは吸込回路７０と吐
出回路７１とで接続されている。吐出回路７１は、この
例では、バルブボディ７内で図４に示すように３分岐し
ており、その第１の油路７１ａには前記第１の絞り手段
７４を構成するオリフィスが設けられており、オリフィ
スの下流側が第１の潤滑油路７２ａとなっている。この
油路７２ａは、ギヤケース１０ｇの端壁内を通り、サポ
ート部で差動装置ケース４０の軸部に達し、そこから２
分岐して一方は、差動装置ケース４０のケース壁内油路
を経てキャリヤ３４のピニオン支持軸３４１内に至り、
該軸の径方向油孔で終端している。他方はヨーク軸１２
ｂ内の油路を経て差動装置ケース４０内に開口し、さら
にドライブ軸１１内油路１１１を経て放射方向の２つの
油孔１１２，１１３で終端している。

【００１８】バルブボディ７内で３分岐した第２の油路
７１ｂには前記第２の絞り手段７５を構成するオリフィ
スが設けられており、オリフィスの下流側は、この例に
おいて、図４に示すように、２分岐して、一方が第２の
潤滑油路７２ｂとなっている。この油路７２ｂは、図５
及び図６に示すように、モータケース１０ｍの周壁内を
通り、リッド内の第３の絞り手段７８すなわちオリフィ
スで絞られてモータケース１０ｍ外端側のリッドのサポ
ート部に達して、連結スリーブ１９とロータ軸２３との
間に開口して終端している。２分岐した他方の回路は、
この例において冷却回路７３を構成し、図６に示すモー
タケース１０ｍ内に配設された接続パイプ７３ｐを経て
モータケース１０ｍの上部に取付けられた一対のノズル
ブロックの一方１０７ａに接続している。両ノズルブロ
ック１０７ａ，１０７ｂ間はモータケース１０ｍ最上部
の油路７３ｃで接続されている。それぞれのノズルブロ
ック１０７ａ，１０７ｂにはモータ２のステータ２１の
コイル２１１に指向するノズルとして機能する多数の第
４の絞り手段７９ａ，７９ｂが形成されている。

【００１９】図４に示すように、バルブボディ内で３分
岐した第３の油路７１ｃには、本例において、前記吐出
回路７１の油圧すなわち１次圧が所定圧以上になった時
にスプリング負荷に抗して開弁し、吐出回路７１から冷
却回路７３へ油を逃がす、直動形レリーフ弁形式のバル
ブ７６が介装されており、該弁の２次側すなわち排出側
は、分岐回路７７で前記第２の潤滑油路７２ｂ及び冷却
回路７３に接続されている。

【００２０】こうして上記実施例の駆動装置によれば、
ストレーナ７０ｓを経てポンプ５に吸い上げられた油
は、吐出回路７１を経て一旦バルブボディ７に戻り、そ
こで前記のように３分岐された油路に至る。第１の油路
７１ａに入った油は、オリフィス７４で流量を規制され
てギヤケース１０ｇ端壁側の軸支持部に達し、差動装置
ケース４０のギヤケース１０ｇへの支持部の油溝を経
て、一方は、ヨーク軸１２ｂと差動装置ケース４０の軸
部の間を通り、差動装置ケース４０壁内の油孔からキャ
リヤ３４のピニオン支持軸内の油路３４１に導かれる。
この油は、該油路３４１に続く径方向油孔から放出され
てニードルベアリング及びスラストワッシャを潤滑す
る。他方、ヨーク軸１２ｂ内の油路に入った油は、差動
装置ケース４０内に達して差動歯車の噛み合い面、差動
大歯車４１と差動装置ケース４０との摺動面、差動大歯
車４１とドライブ軸１１及びヨーク軸１２ｂとのスプラ
イン嵌合部、差動小歯車４３と差動小歯車軸４２及び差
動装置ケースとの摺動面を潤滑し、さらにドライブ軸１
１内の油路１１１を通って径方向油孔１１２，１１３か
ら吐き出され、サンギヤ３１とピニオン３３との噛み合
い面、ベアリング１４及びボ−ルベアリング１３、スリ
ーブ８１がロータ軸２３とサンギヤ３１と連結するスプ
ライン嵌合部、ボ−ルベアリング１８、さらにはドライ
ブ軸１１とスリーブ１９のスプライン嵌合部、ニードル
ベアリング２０等を潤滑する。潤滑を終わった油は、ケ
ース内に飛散し、ケース壁を伝ってその最下方部に流下
し、やがて油溜に回収される。

【００２１】第２の油路７１ｂに入った油は、第３の絞
り手段７８で流量規制されてモータケース１０ｍ外端側
のリッドにより構成されるサポート部に流れ、ボ−ルベ
アリング１６、ボ−ルベアリング１７等を潤滑後、同様
にケース壁を伝ってその最下方部に流下し、やがて油溜
に回収される。

【００２２】これに対して、冷却回路７３に入った油
は、接続パイプ７３ｐを経てノズルブロック１０７ａ，
１０７ｂに至り、該ブロックに設けられた多数のノズル
孔からステータ２１のコイル２１１に噴きかけられる。
この油もコイル２１１を冷却後は、同様に直接あるいは
ケース壁を伝ってその最下方部に流下し、モータケース
１０ｍのサポート部の下方の開口を通ってやがて油溜に
回収される。

【００２３】図７はこうして各部に分配される油のオイ
ルポンプ吐出流量に対する配分を示しており、吐出流量
は当然にモータの回転速度を反映する車速に比例して上
昇するが、図４に示す第１の潤滑油路７２ａへの供給油
量（図に潤滑１と表示）は、吐出回路７１の油圧のバル
ブ７６のレリーフ作用による一定化で第１の絞り手段７
４により絶対量が規制されるため、レリーフ圧を超える
車速（図の流量を示す線の屈曲点がこれに当たる）以上
では増加しなくなる。これに対して、第２の潤滑油路７
２ｂへの供給油量（図に潤滑２と表示）は、最終的に第
３の絞り手段７８により流量規制されるものの、第２の
絞り手段７５と第３の絞り手段７８との間の回路にバル
ブ７６を介して供給される２次圧の上昇に伴い、車速の
上昇につれて若干は増加する。これに対して冷却回路７
３への供給油量は、車速に比例して増加する吐出流量の
残余となるため、車速の上昇につれて増加する。かくし
て、上記実施例の回路によれば、潤滑回路７２への供給
油量が車速の変化に関係なく実質的に一定となるため、
そうすることにより生じる余剰の油量を全て冷却に回す
ことができる。この結果、従来のように潤滑回路への供
給過多によるトルク伝達手段の回転抵抗の増加等をも避
けることができるようになる。他方、従来必要以上に潤
滑回路に供給されていた油量を冷却回路に廻すことで、
流量全体として見たときに、余剰油量をなくす分だけオ
イルポンプの駆動損失を少なくすることができることと
なる。

【００２４】以上要するに、上記実施例の油圧回路で
は、オイルポンプ５により装置内を循環する油をオリフ
ィスにより、潤滑用及びコイル冷却用にそれぞれ目的に
則って最適に分配させ、バルブ７６の調圧作用により潤
滑に分配する油量を速度に関係なく一定とし、それ以外
をコイル冷却に利用する。また、この例では、モ−タケ
ース１０ｍにフィン１０２を設け冷却の効率を上げてい
る。これにより、低速高負荷時は、モ−タ本体、フィン
等の熱容量で温度の急激な上昇を防ぎ、中高速時は、冷
却油を最大限コイルに噴射させ、局部的な温度上昇をな
くして冷却を効率良く行うことができる。

【００２５】以上、本発明を実施例に基づき説明した
が、本発明は、この構成に限定されるものではなく、特
許請求の範囲に記載の範囲内で、必要に応じて適宜各部
の具体的な構成を変更して実施可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の油圧回路構成を備える電気自動車用駆
動装置の構成を概念的に示すブロック図である。

【図２】本発明の実施例に係る電気自動車用駆動装置の
断面図である。

【図３】上記電気自動車用駆動装置における油圧回路を
一部展開して示す接続関係を示す回路接続図である。

【図４】本発明の実施例に係る油圧回路の一部を示す回
路図である。

【図５】図２のＶ−Ｖ矢視図である。

【図６】図２のＶＩ−ＶＩ矢視図である。

【図７】実施例における車速とオイルポンプ吐出流量の
関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 電気自動車用駆動装置 ２ モ−タ ３ プラネタリギヤ（トルク伝達手段） ４ 差動装置（トルク伝達手段） ５ オイルポンプ ８ 駆動手段 ９ 駆動輪 ７１ 吐出回路 ７２ 潤滑回路 ７３ 冷却回路 ７４ 第１の絞り手段 ７５ 第２の絞り手段 ７６ バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−81929（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−98417（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 9/00 - 9/28 B60L 1/00 - 3/12 B60L 7/00 - 13/00 B60L 15/00 - 15/42 F01L 1/34 F01L 9/00 - 9/04 F01L 13/00 - 13/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モ−タと、 該モ−タの出力トルクを駆動輪へ伝達するトルク伝達手
   段と、 オイルポンプと、 該オイルポンプを回転駆動する駆動手段と、 前記オイルポンプより吐出された油を供給される吐出回
   路と、 該吐出回路に第１の絞り手段を介して連結され、前記ト
   ルク伝達手段へ油を導く潤滑回路と、 前記吐出回路に第２の絞り手段を介して連結され、前記
   モ−タへ油を導く冷却回路と、 前記吐出回路の油圧が所定圧以上になった時に、前記吐
   出回路から前記冷却回路へ油を供給するバルブとを備え
   たことを特徴とする電気自動車用駆動装置の油圧回路。
2. 【請求項２】 前記駆動手段は、前記モータの出力トル
   クを前記オイルポンプに伝達する第２のトルク伝達手段
   とされた請求項１記載の電気自動車用駆動装置の油圧回
   路。