JP3705193B2

JP3705193B2 - ハイブリッド車両の駆動装置

Info

Publication number: JP3705193B2
Application number: JP2001368257A
Authority: JP
Inventors: 淳弘森
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2021-12-03
Also published as: JP2003169448A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車両の駆動装置に関し、特に該駆動装置内における電動モータの冷却に関した改良提案に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
ハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンからの動力または電動モータからの動力を選択的に、場合によってはこれら双方を車輪に伝達するよう、例えば特開2000-142135号公報に記載されたごとくに構成する。
【０００３】
ここでハイブリッド車両の駆動装置内における電動モータは、ロータ軸に回転結合されたロータおよびその外周に配置された電磁コイルにより構成し、かかる電動モータからの回転を減速機構により減速して出力するようになすことが多い。
ところで減速機構は歯車組で構成するのが普通であるから潤滑が必要であり、そのため電動モータと減速機構とは、隔壁により相互に隔絶された個々の室内に収納する。
そして、電動モータから減速機構への伝動が可能になるよう上記ロータ軸を上記隔壁に貫通して減速機構に駆動結合するのが常套であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし電動モータは、駆動中に電磁コイルから発熱するのを免れず、電動モータの冷却が不可欠である。
この冷却に当たっては従来、電動モータが上記のごとく減速機構収納室から隔壁により隔絶された専用の室内に収納されているため、この電動モータ収納室内に設けたファンや、電動モータ収納室を包囲するようケースに設けたウォータジャケットにより当該冷却を行うしかなく、余分な部品が増えたり、余分なシールが必要になってコスト高になったり、組み立て作業性が悪化するという問題を生ずる。
【０００５】
本発明は、余分な部品や余分なシールを要することなく、ロータの一部形状変更程度のみで電動モータの冷却を行い得るようにし、これにより上記コスト高や組み立て作業性の悪化に関する問題を解消し得たハイブリッド車両の駆動装置を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的のため本発明によるハイブリッド車両の駆動装置は、請求項１に記載のごとく、上記形式のハイブリッド車両の駆動装置を基礎前提とし、
上記ロータの内周部に潤滑油を供給するための潤滑油孔を上記ロータ軸に形成し、
この潤滑油がロータの回転に伴う遠心力を受けて上記ロータ内周部に止まるようにする堰をロータに設け、
この堰により画成された油だまり内の潤滑油を上記電磁コイルに向け指向させる潤滑油路をロータの軸方向端部に径方向へ延在させて設定したことを特徴とするものである。
なお、ロータ軸と、このロータ軸が貫通した前記隔壁の箇所との間に軸受部材を介在させたものである場合、請求項２に記載のごとく、
ロータ軸に形成する潤滑油孔を、上記減速機構が収納された室内に開口させて上記軸受部材に指向するよう配置し、
該潤滑油孔からの潤滑油が上記軸受部材に通過してこれを潤滑した後に上記ロータの内周部に向かうよう構成するのがよい。
【０００７】
また、前記の目的のため本発明によるハイブリッド車両の駆動装置は、請求項３に記載のごとく、
ロータ軸に回転結合されたロータおよび該ロータの外周に配置された電磁コイルより成る電動モータと、該電動モータからの回転を減速して出力する減速機構とを、隔壁により相互に隔絶された個々の室内に収納して具え、
前記ロータ軸を前記隔壁に貫通して前記減速機構に駆動結合し、前記ロータ軸と、このロータ軸が貫通した前記隔壁の箇所との間に軸受部材を介在させたハイブリッド車両の駆動装置を基礎前提とし、
前記ロータの内周部に潤滑油を供給するための潤滑油孔を前記ロータ軸に形成し、
この潤滑油がロータの回転に伴う遠心力を受けて前記ロータ内周部に止まるようにする堰をロータに設け、
この堰により画成された油だまり内の潤滑油を前記電磁コイルに向け指向させる潤滑油路をロータに設定し、
前記ロータ軸に形成する潤滑油孔を、前記減速機構が収納された室内に開口させて前記軸受部材に指向するよう配置し、
該潤滑油孔からの潤滑油が前記軸受部材に通過して該軸受部材を潤滑した後に前記ロータの内周部に向かうよう構成したことを特徴とするものである。
【０００８】
なお請求項２または請求項３の構成を採用する場合は、請求項４に記載のごとく、上記潤滑油孔からの潤滑油を一部、上記減速機構の潤滑にも用いるよう構成するのがよい。
【０００９】
更に請求項１〜４の何れの構成を採用するにしても請求項５に記載のごとく、電動モータ収納室内のオイルレベルが設定レベルを超えるとき余剰油を減速機構収納室に向けて流出させるための連通孔を上記隔壁に形成し、この連通孔に逆向きの油流を阻止する逆止弁を設けた構成にするのがよい。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ロータ軸に形成された潤滑油孔からの潤滑油がロータの内周部に供給され、この潤滑油はロータの回転に伴う遠心力を受けても、堰により当該ロータ内周部に画成された油だまり内に止まり、その後この油だまり内の潤滑油は、ロータの軸方向端部に径方向へ延在させて設定した潤滑油路を経て電磁コイルに指向され、当該電磁コイルの油冷を行うことができる。
【００１１】
従ってこの発明によれば、余分な部品や余分なシールを要することなく、ロータの一部形状変更程度のみで電動モータの冷却を油冷により行うことができることとなり、前記したコスト高や組み立て作業性の悪化に関する問題を生ずることなく電動モータを冷却することができる。
しかも、油だまり内の潤滑油を上記のごとく電磁コイルに向かわせるに際し、この潤滑油が、ロータの軸方向端部に径方向へ延在させて設定した潤滑油路を経て電磁コイルに指向されるようにしたから、潤滑油が電磁コイルに衝突後その軸線方向両側へ均等に分配される傾向となり、電磁コイルの上記した油冷を効果的に行うことができる。
なお請求項２に記載の発明のごとく、ロータ軸に形成する潤滑油孔を、減速機構収納室内に開口させて、ロータ軸と隔壁との間の軸受部材に指向するよう配置し、該潤滑油孔からの潤滑油が当該軸受部材に通過してこれを潤滑した後にロータの内周部に向かうよう構成する場合、
上記軸受部材の潤滑に供された潤滑油を用いて電動モータの冷却を行うこととなり、軸受部材の潤滑油路を電動モータの冷却油路に兼用して更なるコスト低減を実現することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項 1 に記載の発明と同様、ロータ軸に形成された潤滑油孔からの潤滑油がロータの内周部に供給され、この潤滑油はロータの回転に伴う遠心力を受けても、堰により当該ロータ内周部に画成された油だまり内に止まり、その後この油だまり内の潤滑油は、ロータに設定した潤滑油路を経て電磁コイルに指向され、当該電磁コイルの油冷を行うことができることから、
余分な部品や余分なシールを要することなく、ロータの一部形状変更程度のみで電動モータの冷却を油冷により行うことができることとなり、前記したコスト高や組み立て作業性の悪化に関する問題を生ずることなく電動モータを冷却することができる。
更に、ロータ軸に形成する潤滑油孔を、減速機構収納室内に開口させて、ロータ軸と隔壁との間の軸受部材に指向するよう配置し、該潤滑油孔からの潤滑油が当該軸受部材に通過してこれを潤滑した後にロータの内周部に向かうよう構成したため、
上記軸受部材の潤滑に供された潤滑油を用いて電動モータの冷却を行うこととなり、軸受部材の潤滑油路を電動モータの冷却油路に兼用して更なるコスト低減を実現することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、上記潤滑油孔からの潤滑油を一部、減速機構の潤滑にも用いるため、減速機構の専用の潤滑構造を省略して一層のコスト低減を達成することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、電動モータ収納室内のオイルレベルが設定レベルを超えるとき余剰油を減速機構収納室に向けて流出させるための連通孔を隔壁に形成し、この連通孔に逆向きの油流を阻止する逆止弁を設けたため、
電動モータ収納室内のオイルレベルが設定レベルを超えることがなく、また横加速度を受けても減速機構収納室から上記の連通孔を経て電動モータ収納室に潤滑油が逆流せず、電動モータ収納室内の潤滑油で電動モータが攪拌損失を増大されるという問題を回避することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１および図２は、本発明の一実施の形態になるハイブリッド車両の駆動装置を示し、図１は、この駆動装置の全体断面を示し、図２は、その要部を拡大して示すものである。
【００１６】
まず図１に示す駆動装置の全体構造を説明するに、１はケースを示し、このケース１をセンターケース部分２と、その前部（エンジン側）開口に取り付けたフロントケース部分３と、センターケース部分２の後部開口に取り付けたリヤケース部分４との相互結合体により構成する。
【００１７】
フロントケース部分３内には、図示せざるエンジンにより駆動されるエンジン駆動軸５を回転自在に支持すると共に、この軸５により駆動結合した発電機６を収納する。
リヤケース部分４内には電動モータ７を収納し、この電動モータ７をロータ軸８と、ロータ軸に回転結合されたロータ９と、このロータを包囲するようその外周に配置されてリヤケース部分４に固設したステータ１０および電磁コイル１１とで構成する。
【００１８】
センターケース部分２内には、上記電動モータ７からの回転を減速して出力する減速機構１２と、エンジン駆動軸５およびロータ軸８の対向端間に同軸に延在させてこれら対向端内に回転自在に支持した出力軸１３、およびこの出力軸上に一体回転するよう嵌合させた出力歯車１４とを収納する。
【００１９】
センターケース部分２により画成された減速機構収納室２ａおよびリヤケース部分４により画成された電動モータ収納室４ａ間を、センターケース部分２に一体成形して設けた隔壁１５により相互に隔絶する。
ロータ軸８はその両端を、センターケース部分２の端壁上における軸受部材１６および隔壁１５上における軸受部材１７により回転自在に支承し、軸受部材１７に近いロータ軸８の端部を隔壁１５よりセンターケース部分２内に進入させる。
【００２０】
減速機構１２はサンギヤ１２ｓ、リングギヤ１２ｒおよびキャリア１２ｃより成る単純遊星歯車組とし、センターケース部分２内に進入するロータ軸８の端部をサンギヤ１２ｓの内周に回転係合させ、リングギヤ１２ｒを隔壁１５に固設し、キャリア１２ｃは出力軸１３上に回転係合させる。
【００２１】
センターケース部分２内には更に、出力軸１３に平行に配置してカウンターシャフト１８を回転自在に支持し、出力軸１３の出力歯車１４と噛合するカウンターギヤ１９をカウンターシャフト１８上に結合する。
カウンターシャフト１８に一体成形したドライブピニオン２０と、これに噛合するようディファレンシャルギヤ装置２１に結合して設けたドライブリングギヤ２２とでファイナルドライブギヤ組みを構成する。
【００２２】
上記したハイブリッド車両の駆動装置は、発電機６がエンジン駆動軸５からの回転動力を受けて発電し、バッテリへの充電を行う。
電動モータ７は、上記バッテリからの電力を電磁コイル１１に供給され、これからの電磁力でロータ９を回転駆動する。
ロータ９の回転はロータ軸８から減速機構１２のサンギヤ１２ｓに入力され、この時減速機構１２は、リングギヤ１２ｒが固定されていることからこれを反力受けとしてキャリア１２ｃを同方向へ減速下に回転駆動する。
【００２３】
キャリア１２ｃからの減速回転は出力軸１３を経て出力歯車１４に達し、その後この歯車１４からカウンターシャフト１８およびファイナルドライブギヤ組み２０，２２を経てディファレンシャルギヤ装置２１に至ることにより、ハイブリッド車両の左右駆動輪を回転駆動することができる。
【００２４】
以下、本発明の要旨に係わる電動モータ７（電磁コイル１１）の冷却構造を説明する。
エンジン駆動軸５およびロータ軸８の他に出力軸１３も中空として、これら３軸の中空孔から、潤滑が必要な各箇所に潤滑油を供給する構成とする。
【００２５】
電動モータ７（電磁コイル１１）の冷却用油路としては、軸受部材１７および減速機構１２間において減速機構収納室２ａ内に開口するようロータ軸８に径方向潤滑油孔８ａを設けると共に、この径方向潤滑油孔８ａを出力軸１３の中空孔内に通じさせるよう出力軸１３に径方向潤滑油孔１３ａを設け、出力軸１３の中空孔内における潤滑油が潤滑油孔１３ａ，８ａから軸受部材１７を通過してロータ９の内周部に向かうようにする。
なお、潤滑油孔１３ａ，８ａが上記のように配置されているため、これら潤滑油孔１３ａ，８ａから流出した潤滑油は上記の通り軸受部材１７に向かうほかに、減速機構１２にも向かってその潤滑を行うことができる。
【００２６】
電動モータ７（電磁コイル１１）の冷却用油路としてその他に、軸受部材１６に指向するようロータ軸８に径方向潤滑油孔８ｂを設け、この径方向潤滑油孔８ｂを軸受部材１７から遠い軸受部材１６の側に位置させて、ロータ軸８の中空孔内における潤滑油が潤滑油孔８ｂから軸受部材１６を通過してロータ９の内周部に向かうようにする。
【００２７】
上記の通り、また図２に矢印αで示すように、軸受部材１６，１７を通過してロータ９の内周部に向かった潤滑油が、ロータ９の回転に伴う遠心力を受けても当該ロータ内周部に止まっているようにする堰２３，２４をロータ９に設け、これら堰２３，２４の設定に当たってはロータ９のエンドプレート２５，２６を内周方向に延長させるだけの簡単な対応で設定することができる。
【００２８】
また、これらの堰２３，２４により画成された油だまり２７，２８内の潤滑油を、図２に矢印βで示すごとく電磁コイル１１に向け指向させる潤滑油路２９，３０を、ロータ９の両端部（詳しくはエンドプレート２５，２６）にロータ径方向へ延在させて設定する。
【００２９】
上記した本実施の形態によれば、ロータ軸８に形成された潤滑油孔８ａ，８ｂからの潤滑油が図２に矢印αで示すごとくロータ９の内周部に供給され、この潤滑油がロータ９の回転に伴う遠心力を受けても、堰２３，２４によりロータ内周部に画成された油だまり２７，２８内に止まり、その後この油だまり２７，２８内の潤滑油は、ロータ９の両端部（詳しくはエンドプレート２５，２６）にロータ径方向へ延在させて設定した潤滑油路２９，３０を経て図２に矢印βで示すごとく電磁コイル１１に指向され、電磁コイル１１の油冷を行うことができる。
【００３０】
従って、余分な部品や余分なシールを要することなく、ロータ９（エンドプレート２５，２６）の一部形状変更（エンドプレート２５，２６の内径変更）程度のみで電動モータ７（電磁コイル１１）の冷却を油冷により行うことができることとなり、コスト高や組み立て作業性の悪化に関する問題を生ずることなく電動モータ７を冷却することができる。
しかも、油だまり２７，２８内の潤滑油を上記のごとく電磁コイル１１に向かわせるに際し、この潤滑油が、ロータ９の軸方向両端部に径方向へ延在させて設定した潤滑油路２９，３０を経て電磁コイル１１に指向されるようにしたから、潤滑油が図２に矢印βで示すごとく電磁コイル１１に正対して向かうこととなって、電磁コイル１１に衝突後その軸線方向両側へ均等に分配される傾向となり、電磁コイル１１の上記した油冷を効果的に行うことができる。
【００３１】
また特に、ロータ軸８に形成する潤滑油孔８ａを、減速機構収納室２ａ内に開口させて、ロータ軸８と隔壁１５との間の軸受部材１７に指向するよう配置し、当該潤滑油孔８ａからの潤滑油が軸受部材１７に通過してこれを潤滑した後にロータ９の内周部に向かうようにしたため、
軸受部材１７の潤滑に供された潤滑油を用いて電動モータ７の冷却を行うこととなり、軸受部材１７の潤滑油路を電動モータ７の冷却油路に兼用して更なるコスト低減を実現することができる。
【００３２】
さらに、潤滑油孔８ａからの潤滑油を一部、減速機構１２の潤滑にも用いるため、減速機構１２の専用の潤滑構造を省略して一層のコスト低減を達成することができる。
【００３３】
なお上記した実施の形態においては、堰２３（２４）の設定に際しエンドプレート２５（２６）の内径変更により当該設定を実現する構成にしたが、この代わりに図３に示すごとく堰２３（２４）の設定に際し専用のプレート３１を付加し、これをスペーサ３２によりエンドプレート２５（２６）に固設することでプレート３１およびエンドプレート２５（２６）間に上記したと同様な潤滑油路２９，３０が画成されるようにすることもできる。
【００３４】
またエンドプレート２５（２６）は、図４に示すごとく堰２３（２４）とロータ９との間に隙間が発生するようロータ９に取り付けることもでき、この場合、堰２３，２４によりロータ内周部に画成される油だまり２７（２８）が潤滑油を一層補足し易い形状となり、前記の作用効果を更に顕著なものにすることができる。
【００３５】
図５は本発明の更に他の実施の形態を示し、本実施の形態においては図１および図２に示す実施の形態に以下の構成を付加する。
つまり、電動モータ収納室４ａ内のオイルレベルが図５にLで示す設定レベルを超えるとき余剰油を減速機構収納室２ａ（図１参照）に向けて矢印δで示すように流出させるための連通孔１５ａを隔壁１５に形成し、この連通孔に矢印δで示すとは逆向きの油流を阻止する弾性板型式の逆止弁３３を設ける。
【００３６】
かかる構成によれば、電動モータ収納室２ａ内のオイルレベルが設定レベルLを超えることがなく、また横加速度を受けても減速機構収納室２ａから連通孔１５ａを経て電動モータ収納室４ａに潤滑油が逆流せず、電動モータ収納室４ａ内の潤滑油で電動モータ７が攪拌損失を増大されるという問題を回避することができる。
【００３７】
連通孔１５ａ内に挿置する逆止弁は、図５に示した弾性板型式の逆止弁３３に限られるものではなく、例えば図６に示すようなチェックボール型式の逆止弁３４や、その他いずれの型式のものでもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態になるハイブリッド車両の駆動装置を示す展開縦断側面図である。
【図２】同駆動装置の要部を示す詳細拡大断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態になるハイブリッド車両の駆動装置を示す要部詳細拡大断面図である。
【図４】本発明の更に他の実施の形態になるハイブリッド車両の駆動装置を示す要部詳細拡大断面図である。
【図５】本発明の更に別の実施の形態になるハイブリッド車両の駆動装置を示す、図２と同様な要部詳細拡大断面図である。
【図６】同実施の形態で用いる逆止弁の他の例を示す詳細断面図である。
【符号の説明】
１ケース
２センターケース部分
2a 減速機構収納室
３フロントケース部分
４リヤケース部分
4a 電動モータ収納室
５エンジン駆動軸
６発電機
７電動モータ
８ロータ軸
8a 径方向潤滑油孔
8b 径方向潤滑油孔
９ロータ
10 ステータ
11 電磁コイル
12 減速機構
12s サンギヤ
12r リングギヤ
12c キャリア
13 出力軸
13a 径方向潤滑油孔
14 出力歯車
15 隔壁
15a 連通孔
16 軸受部材
17 軸受部材
18 カウンターシャフト
19 カウンターギヤ
20 ドライブピニオン
21 ディファレンシャルギヤ装置
22 ドライブリングギヤ
23 堰
24 堰
25 エンドプレート
26 エンドプレート
27 油だまり
28 油だまり
29 潤滑油路
30 潤滑油路
31 堰用プレート
32 スペーサ
33 弾性板型式の逆止弁
34 チェックボール型式の逆止弁

Claims

ロータ軸に回転結合されたロータおよび該ロータの外周に配置された電磁コイルより成る電動モータと、該電動モータからの回転を減速して出力する減速機構とを、隔壁により相互に隔絶された個々の室内に収納して具え、
前記ロータ軸を前記隔壁に貫通して前記減速機構に駆動結合したハイブリッド車両の駆動装置において、
前記ロータの内周部に潤滑油を供給するための潤滑油孔を前記ロータ軸に形成し、
この潤滑油がロータの回転に伴う遠心力を受けて前記ロータ内周部に止まるようにする堰をロータに設け、
この堰により画成された油だまり内の潤滑油を前記電磁コイルに向け指向させる潤滑油路をロータの軸方向端部に径方向へ延在させて設定したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
前記ロータ軸と、このロータ軸が貫通した前記隔壁の箇所との間に軸受部材を介在させた請求項１記載の駆動装置において、
前記ロータ軸に形成する潤滑油孔を、前記減速機構が収納された室内に開口させて前記軸受部材に指向するよう配置し、
該潤滑油孔からの潤滑油が前記軸受部材に通過して該軸受部材を潤滑した後に前記ロータの内周部に向かうよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
ロータ軸に回転結合されたロータおよび該ロータの外周に配置された電磁コイルより成る電動モータと、該電動モータからの回転を減速して出力する減速機構とを、隔壁により相互に隔絶された個々の室内に収納して具え、
前記ロータ軸を前記隔壁に貫通して前記減速機構に駆動結合し、前記ロータ軸と、このロータ軸が貫通した前記隔壁の箇所との間に軸受部材を介在させたハイブリッド車両の駆動装置において、
前記ロータの内周部に潤滑油を供給するための潤滑油孔を前記ロータ軸に形成し、
この潤滑油がロータの回転に伴う遠心力を受けて前記ロータ内周部に止まるようにする堰をロータに設け、
この堰により画成された油だまり内の潤滑油を前記電磁コイルに向け指向させる潤滑油路をロータに設定し、
前記ロータ軸に形成する潤滑油孔を、前記減速機構が収納された室内に開口させて前記軸受部材に指向するよう配置し、
該潤滑油孔からの潤滑油が前記軸受部材に通過して該軸受部材を潤滑した後に前記ロータの内周部に向かうよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
請求項２または３に記載の駆動装置において、前記潤滑油孔からの潤滑油を一部前記減速機構の潤滑にも用いるよう構成したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の駆動装置において、電動モータが収納されている室内のオイルレベルが設定レベルを超えるとき余剰油を前記減速機構収納室に向けて流出させるための連通孔を前記隔壁に形成し、この連通孔に逆向きの油流を阻止する逆止弁を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。