JP7113809B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、トランスアクスルなど車両の駆動装置に関する。

近年では、発電用の第一電動機（ＭＧ１）と駆動用の第二電動機（ＭＧ２）との二つの電動機を備え、エンジンにより第一電動機を駆動させて発電し、その電力の供給を受けて第二電動機が駆動して走行するハイブリッド車（シリーズ式ハイブリッド車）が提供されている。

このようなハイブリッド車の電動機を冷却するために、ハイブリッド車のトランスアクスルには、電動機の冷却やギアの潤滑などを行うためのオイルの油路が設けられるとともに、油路にオイルを圧送するためのオイルポンプが設けられている。例えば、下記特許文献１には電動機を冷却する冷却装置や、冷却装置においてオイルを圧送するためのオイルポンプが開示されている。

特開２０１４－６０８５７号公報

ここで、ＡＴ車やＣＶＴ車等の従来のトランスアクスルでは、オイルポンプギア室が設けられたオイルポンプＡＳＳＹを一旦組み立てた上で、さらにオイルポンプＡＳＳＹをケース（トランスアクスルケース）内に組み付けるといった作業が行われていた。また、ハイブリッド用のトランスアクスルでは、オイルポンプボデーにギア室が設けられており、プレートでＡＳＳＹ状態にした後にケースに組み付けているものもある。

しかしながら、このような従来のオイルポンプの配置や構造では、部品点数や組み付け工数が多くなってしまうという問題があった。また、従来のトランスアクスルでは、オイルが収容されるオイルポンプボデーがトランスアクスル内の空間を圧迫してしまう。そのため、発電用の電動機のコイルエンド室の空間を確保するため、トランスアクスルの体格を大きくせざるを得ないといった問題があった。

そこで本発明は、電動機のコイルエンド室の空間を確保しつつ、トランスアクスルの小型化を実現することができる車両の提供を目的とした。

ここで、従来のトランスアクスルでは、第一電動機（ＭＧ１）の軸線方向において、エンジンが設けられた側（基端側）とは反対側（他端側）にオイルポンプが設けられたものが提供されていた。このような場合、トランスアクスルハウジングのモータ室側にオイルポンプを配置することとなり、トランスアクスルハウジング内にオイルポンプやこれを収容するためのオイルポンプボデーを配置させる空間を確保する必要がある。その結果、トランスアクスルの体格が大きくならざるを得ないといった問題があった。

本発明の発明者らは、上述の問題を解決するための構成を検討したところ、オイルポンプをインプット軸の後端部（第一電動機側）に設けつつ、噛み合い部の近傍に配置することにより、オイルポンプをギア室内に収納でき、トランスアクスルの幅方向の距離を小さくして、トランスアクスルの小型化に貢献することができるとの知見に至った。

上述の知見に基づき提供される本発明の車両は、インプット軸を介してエンジンから動力が伝達される電動機と、前記電動機が収容されるケース体と、オイルを圧送するためのオイルポンプと、前記オイルポンプのカバーをなすオイルポンプカバーと、を有し、前記オイルポンプが、前記インプット軸の後端部に配置されており、前記オイルポンプは、前記インプット軸のギアと前記電動機のギアとが噛み合う部分である噛み合い部と前記電動機との間に位置しており、前記インプット軸が、軸線方向において前記電動機とラップする位置に設けられていることを特徴とする。

本発明の車両によれば、トランスアクスルの幅方向の距離を小さくしつつ、トランスアクスル内のギアと電動機との間にオイルポンプを設けることができる。その結果、本発明の車両は、トランスアクスルのコンパクト化に貢献することができる。また、本発明の車両によれば、トランスアクスル内の空間において、電動機のコイルエンド室の空間を広く確保することができる。また、電動機とインプット軸とがラップするように配置されることで、インプット軸と電動機の軸（ＭＧ１軸）との軸間距離が短縮され、トランスアクスルのコンパクト化に貢献することができる。

また、本発明の車両は、前記ケース体には、前記電動機が収容されるモータ室と、前記ギアが収容されるギア室とを区画する隔壁が設けられており、前記隔壁には、前記オイルポンプのポンプギアが収容されるギア収容室が形成されており、前記オイルポンプカバーには、前記インプット軸の軸受が取り付けられる軸受部が設けられているものであるとよい。

上述の構成では、ケース体の隔壁にオイルポンプのギア収容室が入れ込まれており、さらにオイルポンプカバーがインプット軸の軸受部を兼ね備えた構成とされている。その結果、本発明の車両は、トランスアクスルの軸方向の体格をさらにコンパクトにすることができる。

また、本発明の車両では、ケース体にオイルポンプカバーを直接組み付けることができる。具体的に説明すると、従来では構成部品を組み立ててオイルポンプボデーを形成し、その後にオイルポンプボデーをケース体に組み付けていたところ、本発明の車両では、オイルポンプカバーをケース体に取り付けることでオイルポンプボデーを構成することができる。その結果、トランスアクスルの組み付け工数や部品点数を削減することができる。また、ケース体の隔壁の一部をオイルポンプボデーとして機能させることで、トランスアクスルの軸方向（幅方向）の体格を小さくすることができる。

さらに、本発明の車両は、前記インプット軸及び前記電動機の軸線方向における両端のうち、エンジン側の端部を基端部とし、他方を後端部とした場合に、前記インプット軸の前記後端部と前記電動機の前記基端部とが、軸線方向において所定距離分ラップしているものであるとよい。

上述の構成により、本発明の車両は、トランスアクスルの体格において、軸線方向の大きさを小さくすることができる。

本発明によれば、電動機のコイルエンド室の空間を確保しつつ、トランスアクスルの小型化を実現することができる車両を提供することができる。

本発明の実施形態に係る車両及び車両に設けられたトランスアクスルを示す模式図である。 図１のトランスアクスルのオイルポンプ周辺を示す模式図である。 （ａ）は図１のトランスアクスルのギア室側に設けられた各構成を示す分解斜視図、（ｂ）はオイルポンプカバーの裏面を示す斜視図である。 図１のトランスアクスルのギア室側であって、オイルポンプカバーが取り付けられた状態を示す側面図である。 図１のトランスアクスルの隔壁部を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態に係る車両Ｖについて、図面を参照しつつ説明する。図１に示すとおり、車両Ｖは、トランスアクスル１を備えている。また、車両Ｖは、図示を省略したエンジンやバッテリなどを備えている。

車両Ｖは、いわゆるシリーズ式ハイブリッド車とされている。具体的には、車両Ｖは、エンジンを動力源として後述する第一電動機２０を駆動させ、第一電動機２０の駆動により後述する第二電動機３０を駆動させて走行可能とされている。車両Ｖは、エンジンを停止させてバッテリを動力源とし、第二電動機３０を駆動させて走行（ＥＶ走行）することができる。

なお、本発明の車両は、シリーズ式ハイブリッド車に限定されず、パラレル式ハイブリッド車、ＡＴ車、電気自動車などに好適に採用することができる。

なお、以下の説明では、トランスアクスル１を車両Ｖに搭載した状態において、車両Ｖの幅方向を、単に「幅方向Ｗ」と記載して説明する場合がある。

図１に示すとおり、トランスアクスル１は、トランスアクスルハウジング４０、第一電動機２０（電動機）、第二電動機３０（電動機）、デファレンシャル機構３２を備えている。また、図１に示すとおり、トランスアクスル１には、エンジン（図示を省略）から動力が伝達されて回転するインプット軸１２、インプット軸１２に設けられたインプットギア１４、インプットギア１４と噛み合う発電機ギア２８が設けられている。なお、図１及び図２に示すとおり、発電機ギア２８は、ＭＧ１軸２６に形成されている。

また、図３に示すとおり、トランスアクスル１には、オイルポンプ６０、区画プレート７０、及びオイルポンプカバー６２が設けられている。さらに、トランスアクスル１は、リリーフ弁６８、ストレーナ７２等を有している。

第一電動機２０（ＭＧ１）は、モータジェネレータからなる。第一電動機２０には、インバータなどを内蔵する発電機コントローラが接続されている。なお、図示を省略するが、発電機コントローラは、トランスアクスル１の上部に搭載されている。第一電動機２０から出力される交流電力は、発電機コントローラにより直流電力に変換されて、その直流電力が電池に供給されることにより、電池が充電される。第一電動機２０は、エンジン（図示を省略）の駆動により回転動力が伝達されて駆動する。

第一電動機２０及び第二電動機３０は、それぞれステータ、及びロータ軸を有するロータを備えている。

図２に示すとおり、第一電動機２０は、ロータ軸２４に発電機ギア２８が設けられている。第一電動機２０の軸線Ｌｂ、及びインプット軸１２の軸線Ｌａは、いずれも車両Ｖの幅方向Ｗに沿うように配置されている。第一電動機２０の発電機ギア２８は、インプットギア１４と噛み合っており、インプットギア１４から動力が伝達されて回転する。

なお、以下の説明において、インプット軸１２及び第一電動機２０の軸線方向の両端のうち、エンジンが設けられる側の端部を「基端Ａ」と、他方を「後端Ｂ」と記載して説明する場合がある。また、インプット軸１２の両端のうち、後端Ｂ側の端部を「後端部１２ｂ」と記載して説明する場合がある（図２参照）。さらに、第一電動機２０のロータ軸２４の両端のうち、基端Ａ側の端部を「基端部２４ａ」と記載して説明する場合がある。

図２に示すとおり、トランスアクスル１では、インプット軸１２の後端部１２ｂと第一電動機２０のロータ軸２４の基端部２４ａとが、軸線方向において所定距離分（ラップ距離Ｄ）ラップしている。別の言い方をすれば、トランスアクスル１では、インプット軸１２が、第一電動機２０側に侵入するように配置されている。そのため、トランスアクスル１は、幅方向Ｗの大きさをラップ距離Ｄ分小さくすることができる。

また、図４に示すとおり、トランスアクスル１では、インプット軸１２の軸線Ｌａが、第一電動機２０の軸線Ｌｂに対して、第一電動機２０の径方向にオフセットするように設けられている。

図２に示すとおり、第一電動機２０には、ステータ２１のコイルエンドが配置されるコイルエンド室２５が設けられている。コイルエンド室２５は、隔壁部４３とステータ２１との距離を確保するように（絶縁距離を確保するように）設けられている。

第二電動機３０（ＭＧ２）は、モータジェネレータからなる。第二電動機３０には、インバータなどを内蔵するモータコントローラが接続されている。なお、図示を省略するが、発電機コントローラは、トランスアクスル１の上部に搭載されている。モータコントローラには、電池が接続されている。電池から出力される直流電力がモータコントローラに供給され、その直流電力がモータコントローラにより交流電力に変換されて、交流電力が第二電動機３０に供給されることにより、第二電動機３０が駆動される。

なお、以下の説明では、第一電動機２０（ＭＧ１）及び第二電動機３０（ＭＧ２）を総称して、単に「電動機１８」と記載して説明する場合がある。

デファレンシャル機構３２は、左右の駆動輪を駆動する左右一対のドライブシャフト（図示を省略）の間の差動を許容するとともに、これら左右一対のドライブシャフトに回転動力を伝達するように構成されている。図１に示すとおり、デファレンシャル機構３２には、デフリングギア３２ａ、デファレンシャルギア３２ｂを含む複数のギアにより構成されている。

第二電動機３０の動力は、複数のギアを介して、デファレンシャル機構３２のデフリングギア３２ａに伝達され、デファレンシャル機構３２から駆動輪２に伝達される。これにより、駆動輪２が回転し、車両Ｖが走行する。

トランスアクスルハウジング４０（ケース体）は、第一電動機２０や第二電動機３０等を収容するための収容体である。図１に示すとおり、トランスアクスルハウジング４０（ケース体）は、三つの構成部材によりひとつの収容体をなしている。より具体的に説明すると、トランスアクスルハウジング４０は、第一構成体４０ａ、第二構成体４０ｂ、及び第三構成体４０ｃにより構成されている。

図１に示すとおり、第一構成体４０ａは、トランスアクスルハウジング４０において幅方向Ｗの中間部分を形成している。図１に示すとおり、第一構成体４０ａには、隔壁部４３（隔壁）が形成されており、隔壁部４３によりモータ室４１となる空間と、ギア室４２となる空間とが仕切られている。また、第二構成体４０ｂは、第一構成体４０ａのモータ室４１側に取り付けられている。さらに、第三構成体４０ｃは、ギア室４２側に取り付けられている。

以下の説明では、第一構成体４０ａ、第二構成体４０ｂ、及び第三構成体４０ｃを総称して、トランスアクスルハウジング４０と記載して説明する場合がある。

上述のとおり、トランスアクスルハウジング４０の内部空間は、隔壁部４３によりモータ室４１とギア室４２とに仕切られている。図１に示すとおり、モータ室４１には、第一電動機２０及び第二電動機３０が収容されている。ギア室４２には、インプットギア１４や発電機ギア２８、デファレンシャル機構３２等が収容されている。

また、トランスアクスルハウジング４０の内部にはオイルが収容されており、後述するオイルポンプ６０によりオイルが圧送され、第一電動機２０や第二電動機３０が冷却されている。

なお、本実施形態では、トランスアクスルハウジング４０を三つの構成部材により構成されるものとした例を示したが、二つ、あるいは四つ以上の構成体により形成されるものであってもよい。

図４は、トランスアクスル１のギア室４２を示す側面図である。図４に示すとおり、トランスアクスルハウジング４０のギア室４２側の底部には、オイル貯留部５０が設けられている。オイル貯留部５０には、ストレーナ７２が配置されている。

ストレーナ７２を介してオイル貯留部５０からオイルポンプ６０に汲み上げられ、圧送されたオイルは、油路を経由して各電動機１８の冷却に用いられる。また、電動機１８の冷却等に用いられたオイルは、モータ室４１からギア室４２に連通する貫通孔などを介して、再びオイル貯留部５０に戻る。なお、図示を省略するが、トランスアクスルハウジング４０には、貫通孔として設けられた油路や、パイプ材などにより設けられた油路が設けられており、これらの油路がオイルの通路をなしている。

図３に示すとおり、隔壁部４３には、凹部形成部４４が設けられている。凹部形成部４４には、ギア室４２側からモータ室４１側に窪むように形成された複数の凹部として、ギア収容室５２、オイル案内室５１、リリーフ室５３等が設けられている。凹部形成部４４は、後述する区画プレート７０を介してオイルポンプカバー６２が取り付けられる。

ギア収容室５２には、後述するオイルポンプ６０のポンプギア６０ａが収容される。オイル案内室５１は、ストレーナ７２から案内されたオイルの通路となる部分である。また、リリーフ室５３には、後述するリリーフ弁６８が配置され、オイルを放出する場合にオイルを通過させる放出室をなしている。また、図３に示すとおり、隔壁部４３のギア収容室５２の近傍には、ＭＧ１軸２６の軸受（ベアリング）を支持する支持部４５が形成されている。すなわち、本実施形態のトランスアクスル１では、凹部形成部４４の一部として形成されたギア収容室５２と軸受（ベアリング）を支持する支持部４５とが、第一構成体４０ａ（隔壁部４３）において一体として形成されている。これにより、トランスアクスル１では、ギア収容室５２及び支持部４５の双方を隔壁部４３に形成してこれらの離間距離を縮め、インプット軸１２とＭＧ１軸２６との軸間距離を短くすることができる。その結果、トランスアクスル１のコンパクト化に貢献することができる。

オイルポンプ６０は、オイル貯留部５０のオイルを圧送するためのものである。図３に示すとおり、オイルポンプ６０は、トランスアクスルハウジング４０の隔壁部４３に形成されたギア収容室５２に収容されている。オイルポンプ６０は、ポンプギア６０ａがインプット軸１２の回転駆動に伴って回転し、オイルを圧送する。また、上述のとおり、第一電動機２０は、エンジンの駆動により回転動力が伝達されて駆動するものとされており、オイルポンプ６０はエンジンの駆動により、第一電動機２０と連動して作動する。

オイルポンプカバー６２は、トランスアクスルハウジング４０の隔壁部４３（ギア室４２側）に対して、ボルトなどの部材により取り付けられている。より具体的に説明すると、オイルポンプカバー６２は、トランスアクスルハウジング４０（第一構成体４０ａ）の隔壁部４３（凹部形成部４４）に形成されたギア収容室５２やオイル案内室５１、リリーフ室５３などの凹部を閉塞するようにトランスアクスルハウジング４０に取り付けられている。なお、オイルポンプカバー６２とトランスアクスルハウジング４０との間には、区画プレート７０が介在している。

図３（ａ）に示すとおり、オイルポンプカバー６２には、インプット軸１２の軸受１６が取り付けられている。言い方を換えれば、オイルポンプカバー６２は、インプット軸１２の軸受部としての機能と、オイルポンプ６０のカバーとしての機能とを備えた軸受一体型オイルポンプカバーである。

なお、図３（ｂ）に示すとおり、オイルポンプカバー６２には、「略くの字」の形状とされた圧力調整室６５が形成されている。圧力調整室６５は、区画プレート７０を介してリリーフ室５３と隣接するように設けられており、オイルポンプ６０により圧送されたオイルの油路として形成されている。また、オイルポンプカバー６２には、ストレーナ７２が接続されている。

区画プレート７０は、トランスアクスルハウジング４０（第一構成体４０ａ）とオイルポンプカバー６２との間に介在するように配置されている。言い方を換えれば、区画プレート７０は、トランスアクスルハウジング４０に形成された複数の凹部（ギア収容室５２、リリーフ室５３）と、オイルポンプカバー６２に形成された凹部（圧力調整室６５）との間を区画するように配置されている。

区画プレート７０には、複数の連通孔７１が形成されており、トランスアクスルハウジング４０側のギア収容室５２と圧力調整室６５、あるいは圧力調整室６５とリリーフ室５３との間でオイルを流入可能とされている。なお、図３（ａ）に示すとおり、リリーフ室５３にはリリーフ弁６８が設けられており、連通孔７１ａはリリーフ弁６８により閉塞されている。圧力調整室６５の圧力が高くなると、リリーフ弁６８がモータ室４１側に押されて連通孔７１ａが開放され、リリーフ室５３にオイルが流入する。これにより、トランスアクスル１では、油路の圧力が高くなった場合にオイルをリリーフする。

＜オイルポンプの配置とオイルポンプカバーの構成＞
次いで、車両Ｖのトランスアクスル１におけるオイルポンプ６０及びオイルポンプカバー６２の配置について、詳細に説明する。

上述のとおり、トランスアクスル１では、モータ室４１とギア室４２とを区画する隔壁部４３にギア収容室５２が設けられており、ギア収容室５２にオイルポンプ６０のポンプギア６０ａが収容されている。別の言い方をすれば、トランスアクスル１では、オイルポンプ６０のギア収容室５２が、トランスアクスルハウジング４０の隔壁部４３に形成されている。また、トランスアクスル１では、オイルポンプカバー６２をギア室４２側に配置させつつ、ギア収容室５２を閉塞している。

このように、トランスアクスル１では、隔壁部４３の凹部形成部４４がオイルポンプボデーの一部として機能している。別の観点から説明すると、トランスアクスル１では、隔壁部４３に形成された凹部形成部４４に対してオイルポンプカバー６２が取り付けられることにより、凹部形成部４４及びオイルポンプカバー６２がオイルポンプボデーとして機能している。

さらに、オイルポンプカバー６２には、インプット軸１２の軸受１６を取り付けるための軸受部６３が設けられている。このように、オイルポンプカバー６２は、軸受部６３としての機能と、オイルポンプ６０のカバーとしての機能とを備えた軸受一体型オイルポンプカバーとされている。

上述のように、トランスアクスル１では、オイルポンプ６０を収容するギア収容室５２を隔壁部４３に設けつつ、オイルポンプカバー６２がオイルポンプ６０のカバーとしての機能、及びインプット軸１２の軸受部としての機能を兼ね備えている。そのため、車両Ｖのトランスアクスル１は、幅方向Ｗの大きさを小さくして、トランスアクスル１の小型化を実現している。

ここで、従来のトランスアクスルでは、分割可能な二つの構成部材をオイルポンプボデーとして組み立てた後に、そのオイルポンプボデーをボルト等の締結部材を用いてトランスアクスルハウジング４０に取り付けていた。

これに対して、本実施形態のトランスアクスル１では、オイルポンプカバー６２をトランスアクスルハウジング４０の凹部形成部４４に取り付けることにより、オイルポンプボデーを構成することができる。その結果、車両Ｖのトランスアクスル１では、オイルポンプボデーの組み立ての工数を削減できることに加え、締結部材などの部品点数を削減することができる。

さらに、図２に示すとおり、トランスアクスル１では、オイルポンプ６０は、第一電動機２０に対して軸線方向にラップするように設けられたインプット軸１２の後端部１２ｂに取り付けられている。別の観点から説明すると、オイルポンプ６０は、インプットギア１４と発電機ギア２８とが噛み合う部分（噛み合い２９）と第一電動機２０との間であって、デッドスペースとなる位置に配置されている。また、オイルポンプ６０は、インプット軸１２の後端部１２ｂに設けられている。これにより、車両Ｖのトランスアクスル１は、第一電動機２０の後端Ｂ側（第二構成体４０ｂ側）にオイルポンプを設ける場合に比べ、ラップ距離Ｄ分トランスアクスル１の体格を小さくすることができる。

このように、車両Ｖでは、トランスアクスル１の幅方向Ｗの距離を短くして、トランスアクスル１の体格を小さくすることができる。逆の観点から説明すると、トランスアクスル１内の空間を確保しつつ、体格が大きくなることを抑制することができる。これにより、トランスアクスル１では、第一電動機２０のコイルエンド室２５の広さを確保することができる（絶縁距離を確保することができる）。

本発明は、車両のトランスアクスル等に好適に採用することができる。

Ｖ 車両
１ トランスアクスル
１２ インプット軸
１４ インプットギア（ギア）
１６ 軸受
１８ 電動機
２０ 第一電動機
２８ 発電機ギア（ギア）
２９ 噛み合い部
３２ｂ デファレンシャルギア
４０ トランスアクスルハウジング
４３ 隔壁部（隔壁）
４４ 凹部形成部
５２ ギア収容室
６０ オイルポンプ
６０ａ ポンプギア
６２ オイルポンプカバー

Claims (2)

1. インプット軸を介してエンジンから動力が伝達される電動機と、
   前記電動機が収容されるケース体と、
   オイルを圧送するためのオイルポンプと、
   前記オイルポンプのカバーをなすオイルポンプカバーと、を有し、
   前記オイルポンプが、前記インプット軸の後端部に配置されており、
   前記オイルポンプは、前記インプット軸のギアと前記電動機のギアとが噛み合う部分である噛み合い部と前記電動機との間に位置しており、
   前記インプット軸が、軸線方向において前記電動機とラップする位置に設けられており、
   前記ケース体には、前記電動機が収容されるモータ室と、前記ギアが収容されるギア室とを区画する隔壁が設けられており、
   前記隔壁には、凹部形成部が設けられており、前記凹部形成部に前記ギア室側から前記モータ室側に窪むように形成された複数の凹部として、前記オイルポンプのポンプギアが収容されるギア収容室と、オイルの通路となるオイル案内室とが形成されており、
   前記オイルポンプカバーには、前記インプット軸の軸受が取り付けられる軸受部が設けられており、
   前記電動機の軸を支持するための軸受を支持する支持部が、前記隔壁において前記ギア収容室に並ぶ位置に設けられていること、を特徴とする車両。
2. 前記凹部形成部に、リリーフ弁が配されるリリーフ室が設けられていること、を特徴とする請求項１に記載の車両。

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