JP7452444B2 - 電気自動車用駆動ユニット - Google Patents

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Description

この発明は、電気自動車用駆動ユニットに関する。
特許文献1に開示された電気自動車は、元々は当該車両の駆動源として内燃機関を搭載していたものを、内燃機関を取り外してモータを取り付けたものである。
特開2010-252584号公報
特許文献1のように、内燃機関をモータに置き換えて使用する場合において、他の車両で利用されていたモータを再利用することがある。ここで、内燃機関及びモータを駆動源とするハイブリッド自動車には、モータの出力軸にクラッチを介して内燃機関の出力軸を連結させるタイプのものがある。そして、この種のハイブリッド自動車のモータにおいて、クラッチは、モータと一体のアッシーとなっている。こうしたモータを電気自動車に再利用する場合、モータと共にクラッチを電気自動車に搭載することになる。しかし、これらモータ及びクラッチを電気自動車に搭載する際には内燃機関が切り離されていることから、ハイブリッド自動車でモータのトルクを内燃機関に伝達する機能を果たしていたクラッチは、電気自動車に搭載されたときには何ら機能しない非利用部品になってしまう。
上記課題を解決するための電気自動車用駆動ユニットは、筒状のロータ、前記ロータの中心軸線から視て前記ロータよりも径方向外側に位置するステータ、及び、前記ロータと一体で回転し、前記ロータの駆動力を駆動輪へと伝達するための出力軸を備えるモータと、前記出力軸と同軸で回転可能な連結軸と、前記ロータ及び前記連結軸の間に介在し、前記ロータ及び前記連結軸の間でトルクの伝達及び非伝達を切り替える油圧クラッチと、入力軸を備え、前記入力軸の回転によって駆動される補機とを有し、前記入力軸は、前記ロータからのトルクが入力可能となるように、前記連結軸と機械的に連結している。
上記構成では、クラッチ及び連結軸を介してモータが補機と連結している。そのため、モータの動力によって補機を駆動できる。このように、上記構成によれば、モータと一体のクラッチを、モータの動力を補機に伝達する部品として利用できる。したがって、再利用する部品を無駄なく有効活用できる。
電気自動車用駆動ユニットは、前記油圧クラッチに作動油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記油圧クラッチへと供給される作動油の油圧を制御する制御装置とを有していてもよい。
上記構成では、モータの動作とは関係なく、制御装置によって油圧クラッチを動作させてトルクの伝達及び非伝達を切り替えることができる。したがって、必要に応じて自在に補機を駆動したり停止したりできる。
電気自動車用駆動ユニットにおいて、前記ロータの中心軸線に沿う方向のうち、前記モータから視て前記連結軸が位置する方向を第1方向としたとき、前記モータ、前記連結軸、及び前記クラッチを収容するケースと、前記モータから視て前記第1方向に位置し、前記ケースに取り付けられているアタッチメントとを有し、前記アタッチメントは、複数のボルト孔を有し、前記補機は、前記複数のボルト孔のうちの一部のボルト孔に挿入されるボルトで前記アタッチメントに連結していてもよい。
上記構成のように、アタッチメントを利用することで、補機を取り付けるためのケース内の構造を補機毎に変更しなくても、適切な位置に補機を配置できる。すなわち、ケースを共通化できる。また、アタッチメントは、複数のボルト孔を有する。そのため、アタッチメントに取り付ける補機の寸法及び形状に応じて複数のボルト孔のうち適切な位置のものを選択することで、補機毎にアタッチメントを変更することなく、適切な位置に補機を配置できる。すなわち、アタッチメントを共通化できる。
電気自動車用駆動ユニットにおいて、前記補機は、前記アタッチメントから視て前記第1方向に位置していると共に、前記ケースの外部に位置しており、前記連結軸は、前記アタッチメントを貫通しており、前記入力軸は、前記連結軸と平行に配置されており、前記ケースの外部に位置し、前記入力軸と前記連結軸とに巻き掛けられた無端の動力伝達部品を有していてもよい。
上記構成のように無端の動力伝達部品を利用した連結構造を採用する場合、入力軸が連結軸と平行に配置されてさえいれば、入力軸と連結軸とを一体回転可能に連結できる。つまり、入力軸が連結軸と平行に配置されるという条件の範囲内で補機の配置を自由に変更できる。したがって、補機の配置の自由度が高くなる。また、補機はケースの外部に位置しているため、補機の着脱の作業がし易い。そのため、例えば補機を交換したり、補機の配置を変更したりするのに手間がかからない。
電気自動車用駆動ユニットにおいて、前記アタッチメントは、前記連結軸が貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔の内部に、前記連結軸を回転可能に支持するベアリングが位置していてもよい。この構成では、ベアリングを支持する構成を別途設ける必要がない。
電気自動車の概略構成図。 ケース内における駆動機構の連結態様を表した模式図。 図2の領域3を拡大して表した図。 アタッチメントの平面図。
以下、電気自動車用駆動ユニットを適用した電気自動車の一実施形態を、図面を参照して説明する。
<電気自動車の概略構成>
図1に示すように、電気自動車100は、モータルーム102、ダッシュパネル106、及び車室104を有する。モータルーム102は、電気自動車100における前寄りの部分に区画された空間である。ダッシュパネル106は、モータルーム102における後ろの端を区画している壁部である。車室104は、ダッシュパネル106を挟んでモータルーム102とは反対側に区画された空間である。車室104は、乗員の乗車スペースである。
図2に示すように、電気自動車100は、ケース10、アタッチメント20、駆動機構18、及び駆動輪108を有する。図1に示すように、ケース10は、モータルーム102内に位置している。ケース10は、例えばアルミニウム合金製である。図2に示すように、ケース10は、ケース本体12を有する。さらに、ケース本体12は、第1ケース本体12Aと第2ケース本体12Bとを有する。第1ケース本体12Aの形状は、全体として筒状である。第2ケース本体12Bの形状は、全体として、有底の筒状である。第1ケース本体12A及び第2ケース本体12Bは、第1ケース本体12Aの一方の開口と第2ケース本体12Bの開口とを突き合せた状態で一体に結合されている。アタッチメント20は、第1ケース本体12Aにおける、第2ケース本体12Bが結合している開口とは反対側の開口を塞いでいる。この結果として、ケース本体12とアタッチメント20との一体物の形状は、全体として、内部に空間が区画された円柱状である。なお、以下では、ケース本体12に関して、当該ケース本体12を構成する上記2つのパーツを個別に説明するときは第1ケース本体12Aと第2ケース本体12Bとして説明し、これらを総称するときはケース本体12として説明する。
駆動機構18は、主としてケース本体12の内部に位置している。駆動機構18は、連結軸72、油圧クラッチ60、モータジェネレータ50、トルクコンバータ82、及び変速機構86を有する。ケース本体12の中心軸線に沿う方向に関して、上記の各部品は、基本的には、アタッチメント20から第2ケース本体12Bの底部分に向けて上記の順番で並んでいる。油圧クラッチ60及びモータジェネレータ50についてのみ、ケース本体12の中心軸線に沿う方向において互いに同位置に位置している。連結軸72の一部、油圧クラッチ60、及びモータジェネレータ50は、第1ケース本体12Aの内部に位置している。なお、連結軸72はアタッチメント20を貫通していて一部がケース本体12の外部に位置している。トルクコンバータ82、及び変速機構86の大部分は、第2ケース本体12Bの内部に位置している。なお、変速機構86は、第2ケース本体12Bの底部分を貫通していて一部がケース本体12の外部に位置している。
駆動機構18の各部品の概略的な連結態様及び基本的な機能は以下のとおりである。連結軸72は、油圧クラッチ60を介してモータジェネレータ50の出力軸(以下、モータ出力軸と呼称する。)52に連結している。油圧クラッチ60は、連結軸72とモータ出力軸52との間でトルクの伝達及び非伝達を切り替える。モータジェネレータ50は、発電電動機であり、電気自動車100の駆動源となっている。モータ出力軸52は、トルクコンバータ82の入力軸に連結している。トルクコンバータ82は、流体継ぎ手である。トルクコンバータ82は、その入力軸と出力軸との間でトルクの伝達及び非伝達を切り替える。なお、トルクコンバータ82は、ロックアップクラッチ84を有する。ロックアップクラッチ84は、トルクコンバータ82の入力軸と出力軸との機械的な連結及び非連結を切り替える。トルクコンバータ82の出力軸は、変速機構86の入力軸に連結している。変速機構86は、その入力軸と出力軸との回転速度の差である変速比を多段階に切り替える。変速機構86は、変速比に応じたトルクを出力する。変速機構86の出力軸は、ケース本体12を貫通してケース本体12の外部へと至っている。変速機構86の出力軸は、ディファレンシャルを介して駆動輪108に連結している。ディファレンシャルは、左右の駆動輪108に回転速度の差が生じることを許容する。なお、図2ではディファレンシャルの図示を省略している。
電気自動車100は、インバータ90及びバッテリ92を有する。バッテリ92は、インバータ90を介してモータジェネレータ50と電気的に接続している。バッテリ92は、モータジェネレータ50に電力を供給したり、モータジェネレータ50から供給される電力を蓄えたりする。図1に示すように、バッテリ92は、車室104の床下に位置している。インバータ90は、バッテリ92とモータジェネレータ50との間で直流交流の電力変換を行う。インバータ90は、モータルーム102内に位置している。
<モータジェネレータ周辺の詳細構造>
駆動機構18のうち、モータジェネレータ50、油圧クラッチ60、及び連結軸72は一体のアッシーとなっている。以下では、これらの部品の互いの接続構造を説明する。
図3に示すように、油圧クラッチ60は、ハブ62、ドラム66、複数の第1摩擦板63、複数の第2摩擦板64、端板65、移動機構67、及び蓋体61を有する。
ハブ62の形状は、全体としては、有底の筒状である。ハブ62の底部分には、棒状の上記連結軸72が貫通している。ハブ62の中心軸線と連結軸72の中心軸線とは一致している。ハブ62と連結軸72とは一体回転する。なお、ハブ62の内部において、連結軸72の先端は、ハブ62の開口にまでは至っていない。
複数の第1摩擦板63は、ハブ62の外周面に位置している。複数の第1摩擦板63は、ハブ62の中心軸線に沿う方向に並んでいる。各第1摩擦板63の形状は、環板状である。各第1摩擦板63は、ハブ62の外周面から径方向へ突出している。各第1摩擦板63は、ハブ62に対してその中心軸線に沿う方向に移動可能である。
ドラム66は、全体としては、ハブ62の中心軸線から視てハブ62よりも径方向外側に位置している。ドラム66の形状は、全体として、有底の筒状である。ドラム66の内径は、ハブ62の外径よりも大きい。ドラム66は、ハブ62を収容している。ドラム66の開口は、ハブ62の開口とは反対方向を向いている。ドラム66の中心軸線は、ハブ62の中心軸線と一致している。ドラム66の底部分には、棒状の上記モータ出力軸52が貫通している。ドラム66の中心軸線とモータ出力軸52の中心軸線とは一致している。ドラム66とモータ出力軸52とは一体回転する。すなわち、モータ出力軸52は、連結軸72と同軸で回転可能である。なお、モータ出力軸52は、ハブ62の内部にまで至っていて、連結軸72と対向している。すなわち、モータ出力軸52及び連結軸72は、これらの中心軸線に沿う方向において隣り合っている。以下では、連結軸72及びモータ出力軸52の中心軸線に沿う方向のうち、モータ出力軸52から視て連結軸72が位置する方向を第1方向、連結軸72から視てモータ出力軸52が位置する方向は第2方向と呼称する。
蓋体61は、ドラム66の開口を塞いでいる。蓋体61には、連結軸72が貫通している。
複数の第2摩擦板64は、ドラム66の内周面に位置している。複数の第2摩擦板64は、ドラム66の中心軸線に沿う方向に並んでいる。各第2摩擦板64の形状は、環板状である。各第2摩擦板64は、ドラム66の内周面から径方向へ突出している。各第2摩擦板64は、第1摩擦板63と第2摩擦板64とが交互になるように配置されている。各第2摩擦板64は、隣り合う第1摩擦板63と対向している。各第2摩擦板64は、ドラム66に対してその中心軸線に沿う方向に移動可能である。以下では、複数の第1摩擦板63及び複数の第2摩擦板64で構成される摩擦板の一群を板群と呼称する。
端板65は、ドラム66の内周面に位置している。端板65の形状は、環板状である。端板65は、ドラム66の内周面から径方向に突出している。端板65は、板群に対して第1方向に位置している。端板65は、板群のうち、第1方向の端に位置している摩擦板と対向している。端板65は、ドラム66に対してその中心軸線に沿う方向に移動不能である。
移動機構67は、固定板68、ピストン69、複数のスプリング67A、及び油室67Bを有する。固定板68は、ドラム66の内部に位置している。固定板68の形状は、環板状である。固定板68は、その中央の孔を通じてモータ出力軸52に取り付けた状態にある。すなわち、固定板68は、モータ出力軸52から径方向に突出している。固定板68は、モータ出力軸52に対してその中心軸線に沿う方向に移動不能である。
ピストン69は、ドラム66の内部において、固定板68とドラム66の底部分との間に位置している。ピストン69は、ピストン本体69A及び接触部69Bを有する。ピストン本体69Aは、環板状である。ピストン本体69Aは、その中央の孔を通じてモータ出力軸52に取り付けた状態にある。すなわち、ピストン本体69Aは、モータ出力軸52から径方向に突出している。ピストン本体69Aは、モータ出力軸52に対してその中心軸線に沿う方向に移動可能である。
接触部69Bは、ピストン本体69Aから第1方向に突出している。接触部69Bは、ピストン本体69Aにおける外周寄りの部分に位置している。接触部69Bは、ピストン本体69Aの全周に亘って連続している。接触部69Bの突出端は、板群のうち、第2方向の端に位置している摩擦板と対向している。
複数のスプリング67Aは、ピストン本体69Aと固定板68とに取り付けられている。複数のスプリング67Aは、周方向に等間隔で並んでいる。複数のスプリング67Aは、ピストン69を板群から離れる方向である第2方向に付勢している。
油室67Bは、ピストン本体69Aとドラム66の底部分との間に区画された空間である。すなわち、油室67Bは、ピストン69を挟んで複数のスプリング67Aとは反対側であってピストン69に対して第2方向に位置している。油室67Bは、後述する油圧調整機構120から作動油の供給を受ける。油室67Bの油圧と複数のスプリング67Aの付勢力との大小関係に応じて、ピストン69は、板群及び端板65に対して近づいたり遠ざかったりする。この結果として油圧クラッチ60の作動状態が変化する。
すなわち、油室67Bの油圧が複数のスプリング67Aの付勢力よりも大きい場合、ピストン69は板群及び端板65に近づく。この場合、ピストン69は、端板65との間で板群を挟み込む。この結果として、隣り合う第1摩擦板63及び第2摩擦板64が互いに接触する。すなわち、油圧クラッチ60は係合状態になる。この場合、ハブ62及びドラム66を間でトルク伝達が行われる。一方、油室67Bの油圧が複数のスプリング67Aの付勢力よりも小さい場合、ピストン69は板群及び端板65から遠ざかる。この場合、ピストン69は端板65との間で板群を解放する。この結果として、隣り合う第1摩擦板63及び第2摩擦板64は互いに離れた位置に配置される。すなわち、油圧クラッチ60は、解放状態になる。この場合、ハブ62及びドラム66間でトルク伝達は行われない。
以上に説明した油圧クラッチ60は、モータジェネレータ50の内部に組み込まれた状態にある。モータジェネレータ50は、上記モータ出力軸52に加え、ロータ53、及びステータ54を有する。
ロータ53は、ドラム66の中心軸線から視て、ドラム66よりも径方向外側に位置している。ロータ53の形状は、筒状である。ロータ53の内径は、ドラム66の外径と略同じである。ロータ53は、ドラム66を取り囲んでいる。ロータ53の内周面は、ドラム66に固定した状態にある。ロータ53は、ドラム66を介してモータ出力軸52と接続している。ロータ53は、モータ出力軸52と一体回転する。
ステータ54は、ステータ本体55、複数のティース56、及びコイル57を有する。ステータ本体55は、ロータ53の中心軸線から視て、ロータ53よりも径方向外側に位置している。ステータ本体55の形状は、筒状である。ステータ本体55の内径は、ロータ53の外径よりも大きい。ステータ本体55は、ロータ53を取り囲んでいる。ステータ本体55の中心軸線は、ロータ53の中心軸線と一致している。
複数のティース56は、ステータ本体55の内周面から突出している。複数のティース56は周方向に等間隔で並んでいる。複数のティース56の突出端と、ロータ53の外周面との間には隙間がある。なお、図3では、この隙間の図示を省略している。コイル57は、複数のティース56に巻き回されている。コイル57の一部は、ステータ本体55の両端面よりも外側に位置している。
<アタッチメント>
モータジェネレータ50は、アタッチメント20を介してケース本体12に連結している。上記のとおり、アタッチメント20は、第1ケース本体12Aの開口を塞いでいる部品である。以下では、先ずアタッチメント20の構成を説明し、その後、アタッチメント20を介したモータジェネレータ50の取り付け構造を説明する。
アタッチメント20は、アタッチメント本体21、突出部30、複数のボルト孔39、及び複数の取付部38を有する。アタッチメント20は、例えばアルミニウム合金製である。
アタッチメント本体21の形状は、円形の板状である。アタッチメント本体21は、その両面に開口する貫通孔23を有する。貫通孔23の内面は、本体小径部25と、本体小径部25よりも大径の本体大径部27とを有する。本体小径部25と本体大径部27とは隣り合っている。すなわち、貫通孔23の内面は、段付き形状である。本体小径部25及び本体大径部27の中心軸線は互いに一致している。本体小径部25の径は、連結軸72の径よりも大きい。本体大径部27の径は、後述するベアリング78の外径と略同じである。本体大径部27と、本体小径部25及び本体大径部27の段差面である本体段差面26とは、ベアリング支持部24を構成している。
突出部30は、アタッチメント本体21から突出している。詳細には、突出部30は、アタッチメント本体21の両面のうち、本体大径部27が開口している面から突出している。突出部30の形状は、筒状である。突出部30の中心軸線は、貫通孔23の中心軸線と一致している。突出部30の内周面は、突出小径部35と、突出小径部35よりも大径の突出大径部37とを有する。突出小径部35と突出大径部37とは隣り合っている。すなわち、突出部30の内周面は、段付き形状である。突出小径部35及び突出大径部37の中心軸線は互いに一致している。突出大径部37は、突出小径部35に比べ、突出部30の先端寄りに位置している。突出小径部35の径は、ステータ本体55の内径と略同じである。突出大径部37の径は、ステータ本体55の外径と略同じである。突出大径部37と、突出小径部35及び突出大径部37の段差面である突出段差面36とは、ステータ支持部34を構成している。
複数のボルト孔39は、アタッチメント本体21を貫通している。図4に示すように、複数のボルト孔39のうちの一部は、アタッチメント本体21の外周寄り部分に位置している。これらのボルト孔39は、周方向に等間隔で並んでいる。また、複数のボルト孔39の一部は、アタッチメント本体21の内周寄りの部分に位置している。これらのボルト孔39は、周方向に等間隔に並んでいる。なお、図4では、ボルト孔39をわかり易く示すために、ボルト孔39を誇張して大きく図示している。また、図4では、複数のボルト孔39を全て図示しているわけではなく、複数のボルト孔39の一部を間引いて図示している。
複数の取付部38は、突出部30の外周面から突出している。複数の取付部38は、周方向に等間隔で並んでいる。各取付部38の形状は、矩形の板状である。各取付部38は、当該取付部38を貫通する取付孔を有する。なお、図4では、取付部38をわかり易く示すために、取付部38を誇張して大きく図示している。また、図3では、複数の取付部38のうちの1つのみ示している。
図3に示すように、ケース10は、アタッチメント20を取り付けるための構造部として、複数のケース取付部13を有する。複数のケース取付部13は、ケース本体12の中心軸線に沿う方向において、第1ケース本体12Aの端部に位置している。ケース取付部13は、第1ケース本体12Aの外周面から突出している。複数のケース取付部13は、周方向に等間隔で並んでいる。各ケース取付部13の形状は、矩形の板状である。各ケース取付部13には、当該ケース取付部13を貫通する取付孔を有する。なお、図3では、複数のケース取付部13のうちの1つのみ示している。
<モータジェネレータの取り付け構造>
上記構成のアタッチメント20に対してモータジェネレータ50が取り付けられている。なお、電気自動車100は、モータジェネレータ50と共に連結軸72をアタッチメント20に取り付けるための部品としてベアリング78を有する。
アタッチメント20にモータジェネレータ50が取り付けられた状態において、アタッチメント本体21は、モータ出力軸52及び連結軸72の中心軸線に沿う方向において、モータジェネレータ50と対向している。アタッチメント本体21は、モータジェネレータ50に対して第1方向に位置している。アタッチメント本体21の貫通孔23の中心軸線は、モータ出力軸52及び連結軸72の中心軸線と一致している。突出部30は、モータジェネレータ50に向けて突出している。すなわち、突出小径部35と突出大径部37のうち、突出大径部37は、突出小径部35に比べ、モータジェネレータ50寄りに位置している。同様に、貫通孔23の本体小径部25と本体大径部27のうち、本体大径部27は、本体小径部25に比べ、モータジェネレータ50寄りに位置している。
こうしたアタッチメント20の配置の下、ステータ54におけるアタッチメント20寄りの部分、すなわちステータ54における第1方向寄りの部分は、アタッチメント20の突出部30で構成されたステータ支持部34に嵌っている。ステータ支持部34は、ステータ54を支持している。すなわち、突出大径部37は、ステータ本体55の外周面を支持している。また、突出段差面36は、ステータ本体55の端面を支持している。
なお、ステータ本体55には、複数のボルトB1が貫通している。各ボルトB1は、ステータ本体55の全体を、ステータ本体55の中心軸線に沿う方向に貫通している。詳細には、各ボルトB1は、ステータ本体55に対して、突出段差面36とは反対の第2方向側から第1方向に向かって挿通されている。各ボルトB2は、突出部30の肉厚部分に至っている。各ボルトB1は、アタッチメント20とモータジェネレータ50を一体に固定している。なお、図3では複数のボルトB2のうちの1つのみ示している。
また、上記したアタッチメント20の配置の下、貫通孔23には、連結軸72が貫通している。そして、貫通孔23の内面と連結軸72との間には、ベアリング78が介在している。ベアリング78は、連結軸72を回転可能に支持している。図3において図示は省略するが、ベアリング78は、環状の外輪と環状の内輪との間に複数の転動体が介在する公知の構造を有する。ベアリング78の形状は、全体として円環状である。ベアリング78は、アタッチメント20の貫通孔23で構成されたベアリング支持部24に嵌っている。ベアリング支持部24は、ベアリング78を支持している。すなわち、本体大径部27は、ベアリング78の外周面を支持している。また、本体段差面26は、ベアリング78の外輪の端面を支持している。
モータジェネレータ50が取り付けられたアタッチメント20は、複数のケース取付部13を介してケース本体12に取り付けられている。具体的には、アタッチメント20がケース本体12に取り付けられた状態において、アタッチメント20の複数の取付部38は、複数のケース取付部13と対向している。互いに対向している取付部38及びケース取付部13のそれぞれの取付孔には、ボルトB2が貫通している。ボルトB2は、取付部38及びケース取付部13を一体に固定している。
<補機>
電気自動車100は、コンプレッサ40を有する。コンプレッサ40は、電気自動車100の空調設備に圧縮空気を送り出す補機である。コンプレッサ40は、コンプレッサケース42、コンプレッサ本体44、及び入力軸46を有する。
コンプレッサケース42は、ケース本体42A及び複数のコンプレッサ取付部42Bを有する。ケース本体42Aは、全体としては、内部に空間が区画された円柱状である。複数のコンプレッサ取付部42Bは、ケース本体42Aの中心軸線に沿う方向において、ケース本体42Aの端部に位置している。コンプレッサ取付部42Bは、ケース本体42Aの外周面から突出している。複数のケース取付部13は、周方向に等間隔で並んでいる。各ケース取付部13の形状は、矩形の板状である。
コンプレッサ本体44は、ケース本体42Aの内部に位置している。コンプレッサ本体44は、圧縮空気を送り出す機構を含んで構成されている。
入力軸46は、コンプレッサ本体44に接続している。入力軸46は、ケース本体42Aの中心軸線に沿う方向に延びている。入力軸46は、コンプレッサ本体44によって回転可能に支持されている。入力軸46が回転するとコンプレッサ本体44が駆動される。入力軸46は、ケース本体42Aにおける、コンプレッサ取付部42Bが位置している端部とは反対の端部において、ケース本体42Aの端面を貫通している。すなわち、入力軸46の一部は、ケース本体42Aの外部に位置している。
コンプレッサ40は、モータジェネレータ50と同様、アタッチメント20を介してケース10に取り付けた状態である。コンプレッサ40は、アタッチメント20に対して第1方向に位置している。すなわち、コンプレッサ40は、ケース10の外部に位置している。コンプレッサ40がアタッチメント20に取り付けられた状態において、コンプレッサ40のケース本体42Aにおける一方の端面であってコンプレッサ取付部42Bが位置している側の端面は、アタッチメント本体21と対向している。そして、複数のコンプレッサ取付部42Bは、アタッチメント20における複数のボルト孔39のうちの一部と対向している。各取付部38には、ボルトB3が貫通している。ボルトB3は、ボルト孔39の内部に至っている。ボルトB3は、取付部38及びアタッチメント20を一体に固定している。なお、コンプレッサ40がアタッチメント20に取り付けられた状態において、入力軸46は連結軸72と平行になっている。
電気自動車100は、無端のベルト75を有する。ベルト75は、連結軸72とコンプレッサ40の入力軸46とに巻き掛けられている。ベルト75は、連結軸72の回転を入力軸46に伝達する。
<油圧調整機構>
電気自動車100は、油圧調整機構120及び制御装置130を有する。油圧調整機構120は、オイルパン122、油圧回路124、及び油圧ポンプ126を有する。
オイルパン122は、作動油を貯留している。油圧ポンプ126は、モータジェネレータ50とは異なる専用の電動モータで駆動される電動式のポンプである。油圧ポンプ126は、オイルパン122に貯留された作動油を油圧回路124に供給する。油圧回路124は、油圧クラッチ60の油室67Bに繋がっている。油圧回路124は、ソレノイドバルブ124Aを有する。ソレノイドバルブ124Aの開閉に応じて、油室67Bに供給する油圧が調整される。
制御装置130は、コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って各種処理を実行する1つ以上のプロセッサとして構成し得る。なお、制御装置130は、各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する、特定用途向け集積回路(ASIC)等の1つ以上の専用のハードウェア回路、またはそれらの組み合わせを含む回路(circuitry)として構成してもよい。プロセッサは、CPU及び、RAM並びにROM等のメモリを含む。メモリは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。CPUは、ROMが記憶しているプログラムを実行することにより、油圧ポンプ126及びソレノイドバルブ124Aを含め、油圧調整機構120を制御する。CPUは、油圧調整機構120を制御することにより、油圧クラッチ60の油室67Bへと供給される作動油の油圧を制御する。
本実施形態においては、モータジェネレータ50、油圧クラッチ60、連結軸72、コンプレッサ40、ベルト75、ベアリング78、アタッチメント20、ケース10、油圧調整機構120、及び制御装置130を含んで電気自動車用駆動ユニットが構成されている。
<モータジェネレータ及びコンプレッサの取り付け方法>
モータジェネレータ50及びコンプレッサ40のケース10への取り付け方法を説明する。
モータジェネレータ50は、元々は他の車両に搭載されていたものを再利用したものである。他の車両とは、内燃機関とモータジェネレータとを駆動源とするハイブリッド自動車である。ハイブリッド自動車には、内燃機関と1つのモータジェネレータとを有するタイプのものがある。この種のタイプのハイブリッド自動車では、モータジェネレータの出力軸にクラッチを介して内燃機関の出力軸であるクランク軸を連結していることがある。この場合のモータジェネレータは、ロータの内部にクラッチを内蔵している。上記の電気自動車100に取り付けられているモータジェネレータは、この種のものである。そして、油圧クラッチ60に接続している連結軸72は、元々は、内燃機関のクランク軸を接続していたものである。すなわち、クラッチは、モータジェネレータの出力軸とクランク軸との間に介在してモータジェネレータの出力軸とクランク軸との間でのトルクの伝達及び非伝達を切り替える機能を果たしていたものである。
さて、モータジェネレータ50及びコンプレッサ40をケース10に取り付ける上では、モータジェネレータ50、コンプレッサ40、アタッチメント20、及びケース10といった各種の必要部品をそれぞれ別体として予め用意しておく。上記のとおり、モータジェネレータ50は、他のハイブリッド自動車からの再利用品であり、油圧クラッチ60及び連結軸72を一体に備えている。また、ケース10については、第1ケース本体12A及び第2ケース本体12Bを分割した状態にしておく。第2ケース本体12Bには、トルクコンバータ82及び変速機構86を収容しておく。なお、第1ケース本体12A及び第2ケース本体12Bは、再利用するモータジェネレータ50に合わせて新たに設計したものではなく、他の電気自動車でも利用可能な共通の規格のものである。同様に、アタッチメント20は、他の電気自動車でも利用可能な共通の規格のものであり、ケース10に整合する寸法に設計されている。
取り付け作業は、以下のようにして行う。先ず、ケース本体12に取り付けられていない状態のアタッチメント20に対してモータジェネレータ50を取り付ける。具体的には、連結軸72を挿通した状態のベアリング78をアタッチメント20のベアリング支持部24に位置させる。また、モータジェネレータ50のステータ54をアタッチメント20のステータ支持部34に位置させる。そして、この状態で、ボルトB1によってステータ54をアタッチメント20に固定する。
次に、アタッチメント20をケース本体12に取り付ける。すなわち、アタッチメント20の取付部38とケース取付部13とを位置合わせしてこれらをボルトB2で固定する。この後、種々の調整作業を行った上で、第1ケース本体12A及び第2ケース本体12Bを一体に結合する。調整作業の例は、モータ出力軸52とトルクコンバータ82の入力軸とを連結する作業である。また、調整作業の他の例は、油圧回路124を油圧クラッチ60の油室67Bに繋げる作業である。
次に、アタッチメント20にコンプレッサ40を取り付ける。すなわち、アタッチメント20のボルト孔39とコンプレッサ取付部42Bとを位置合わせしてこれらをボルトB3で固定する。その際、アタッチメント20に設けられている複数のボルト孔39のうち、コンプレッサ40をアタッチメント20に取り付けるのに適した位置にあるボルト孔39を利用する。利用するボルト孔39は、コンプレッサケース42の形状及び寸法に応じて選択すればよい。また、利用するボルト孔39は、モータルーム102内の他の部品との兼ね合いでコンプレッサケース42を配置すべき位置を考慮して選択すればよい。
なお、アタッチメント20にコンプレッサ40を取り付ける際には、テンションがかからない状態でベルト75を予めコンプレッサ40の入力軸46と連結軸72とに巻き掛けておく。そして、コンプレッサ40の取り付けが完了したときにベルト75にテンションがかかるようにする。
以上の過程を通じて、アタッチメント20を介してモータジェネレータ50及びコンプレッサ40をケース10に取り付けることができる。
<実施形態の作用>
制御装置130は、油圧調整機構120の制御を通じて、油圧クラッチ60の油室67Bの油圧を調整する。それに応じて、油圧クラッチ60の作動状態が変化する。すなわち、油圧クラッチ60の油室67Bの油圧が高くなると、油圧クラッチ60が係合状態になる。この場合、モータジェネレータ50のロータ53から連結軸72にトルクが伝達される。連結軸72に伝達されるトルクは、ベルト75を介してコンプレッサ40の入力軸46に入力される。これに応じて入力軸46が回転すると、コンプレッサ本体44が駆動する。一方、油圧クラッチ60の油室67Bの油圧が低くなると、油圧クラッチ60が解放状態になる。この場合、モータジェネレータ50のロータ53から連結軸72にトルクが伝達されなくなる。この場合、ベルト75及びコンプレッサ40の入力軸46の動作が停止する。そして、コンプレッサ本体44は停止状態となる。
<実施形態の効果>
(1)他の車両で利用していたモータジェネレータを再利用する場合、モータジェネレータ50と一体のアッシーになっている油圧クラッチ60及び連結軸72も再利用することになる。本実施形態では、これらの油圧クラッチ60及び連結軸72を介してモータジェネレータ50をコンプレッサ40に連結している。そのため、上記作用に記載したとおり、モータジェネレータ50の動力をコンプレッサ40に伝達してコンプレッサ40を駆動できる。このように、本実施形態では、油圧クラッチ60及び連結軸72を、モータジェネレータ50の動力をコンプレッサ40に伝達する部品として利用できる。すなわち、再利用する部品を無駄なく有効活用できる。
(2)本実施形態では、油圧クラッチ60の作動状態を切り替えるための構成として、モータジェネレータ50の動作とは連動しない、油圧クラッチ60専用の油圧調整機構120およびそれを制御する制御装置130を設けている。そのため、モータジェネレータ50の動作とは関係なく、油圧クラッチ60の作動状態を切り替えることができる。したがって、必要に応じて自在にコンプレッサ40を駆動したり停止したりすることができる。
(3)コンプレッサには、複数の型式のものがある。そして、型式によってコンプレッサの形状及び寸法は異なる。コンプレッサの形状及び寸法が異なれば、コンプレッサを取り付ける相手側の構造もコンプレッサの形状及び寸法に合わせて変更する必要がある。つまり、電気自動車100に搭載するコンプレッサ40の型式によって、電気自動車100には、当該搭載するコンプレッサ40に合った取り付け構造を用意することが要求される。
上記要求を実現する上で、コンプレッサ40の形状及び寸法に応じてケース10の構造を変更することが考えられる。しかし、ケース10は、モータルーム102において相応に大きな容積を占めるものであり、相当に寸法が大きい。そのため、ケース10を製造するための金型の寸法も相当に大きい。金型の寸法が大きい場合、金型の形状を修正したり新たな金型を用意したりするのに相当のコストがかかる。したがって、仮にケース10の設計変更をしようとすると、相当なコストアップを招く。また、モータルーム102におけるケース10の収容スペースにも制約がある。これらの点から、ケース10については、共通のものを利用することが求められる。
そこで、本実施形態では、アタッチメント20を利用してコンプレッサ40をケース10に取り付けている。アタッチメント20は、コンプレッサ40を取り付けるための構造として、複数のボルト孔39を有する。コンプレッサ40の形状及び寸法に応じて、これら複数のボルト孔39のうち適切な位置にあるものを利用することで、コンプレッサ40の形状及び寸法に拘わらず、アタッチメント20に対して適切にコンプレッサ40を取り付けることができる。こうした本実施形態では、予め形状が決まっているケース10に対して、コンプレッサ40の形状及び寸法に拘わらず、適切にコンプレッサ40を取り付けることができる。
また、モータルーム102内の他の部品のとの兼ね合いでコンプレッサ40を取り付けるべき位置に制約が生じることもある。この場合でも、複数のボルト孔39のうち適切な位置にあるものを利用することで、モータルーム102内のレイアウトに応じた適切な位置にコンプレッサ40がくるようにして、予め形状が決まっているケース10に対してコンプレッサ40を取り付けることができる。
(4)本実施形態では、ベルト75を利用して連結軸72とコンプレッサ40の入力軸46とを連結している。ベルト75を利用して連結軸72と入力軸46とを連結する場合、連結軸72と入力軸46とが平行に配置されてさえいれば、連結軸72と入力軸46との距離が変わってもベルト75の長さを調節することでこれら連結軸72と入力軸46とを連結できる。つまり、ベルト75を利用した本実施形態の構成では、連結軸72と入力軸46とが平行であることを条件に、コンプレッサ40の位置を変更することが許容される。したがって、上記(3)に記載したような、コンプレッサ40の形状及び寸法、又はモータルーム102内のレイアウトに起因するコンプレッサ40の取り付け位置の要求に応じて、必要な位置にコンプレッサ40を配置できる。
(5)本実施形態において、コンプレッサ40はケース10の外部に位置している。したがって、コンプレッサ40の取り付け位置を変更する必要が生じた場合でも、コンプレッサ40の着脱の作業がし易い。したがって、コンプレッサ40を異なる型式のものに交換したり、モータルーム102内のレイアウトに応じてコンプレッサ40の配置を変更したりする必要が生じた場合でも、その変更作業に手間がかからない。
(6)本実施形態では、アタッチメント20によってベアリング78を支持している。具体的には、本体大径部27によってベアリング78の外周面を支持していると共に、本体段差面26によってベアリング78の端面も支持している。このような段差の形状を利用することで、ベアリング78を安定して支持できる。また、本実施形態では、アタッチメント20によってモータジェネレータ50のステータ54を支持している。具体的には、突出大径部37によってステータ本体55の外周面を支持すると共に、突出段差面36によってステータ本体55の端面を支持している。このような段差の形状を利用することで、ステータ54についても安定して支持できる。上記のとおり、連結軸72は油圧クラッチ60と共にモータジェネレータ50と一体になっている。こうした連結軸72を支持しているベアリング78、及びステータ54の双方を安定して支持できることで、モータジェネレータ50全体を安定して支持できる。
さて、上記のとおり、ケース10を製造するための金型は相当に大がかりである。こうした金型に、上記の断差形状のような細かな構造を、ベアリング78及びステータ54を支持すべき特定の位置に設けようとしても、位置の精度を出すのが難しい。一方で、本実施形態で利用しているアタッチメント20は、モータジェネレータ50とケース10の壁面との間を連結できる程度の寸法である。すなわち、アタッチメント20の寸法は、ケース10に比べれば相当に小さい。こうしたアタッチメント20を製造するための金型であれば、断差形状のような細かな形状を特定の位置に設計する場合でも、精度よく金型を設計できる。したがって、アタッチメント20に支持構造を設けている本実施形態では、支持構造を設ける位置の精度が高くなる。そのため、モータジェネレータ50をより安定した状態で支持することができる。
<変更例>
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・モータジェネレータ50及びコンプレッサ40をケース10に取り付ける際の取り付け手順は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、アタッチメント20にモータジェネレータ50を取り付けた後、アタッチメント20をケース10に取り付ける前に、アタッチメント20にコンプレッサ40を取り付けてもよい。そして、その後、アタッチメント20をケース10に取り付けてもよい。
・連結軸72は、当該連結軸72の中心軸線に沿う方向における途中の位置で例えば2つに分かれていてもよい。すなわち、複数の部品を組み合わせて連結軸72を構成してもよい。
・モータジェネレータ50に連結させる補機は、コンプレッサ40に限定されない。補機は、入力軸の回転に応じて駆動されるものであればよい。例えば、補機として、パワーステアリングのポンプを採用してもよい。このポンプを駆動することで発生する油圧に応じて、運転者がステアリングホイールを操作する力がアシストされる。
・複数の補機をケース10に取り付けてもよい。アタッチメント20おける複数のボルト孔39を利用すれば、複数の補機をアタッチメント20に取り付けることができる。この場合、補機毎にベルト75を設けると共に、各ベルト75の位置を連結軸72の中心軸線に沿う方向にずらす。こうした状態で、各補機の入力軸と連結軸72とに各ベルト75を巻き掛ければよい。これによって、各補機の入力軸にそれぞれ連結軸72の回転を伝達できる。
・ケース10の内部に補機を配置してもよい。アタッチメント20とモータジェネレータ50との間に補機を配置するスペースを設ければ、ケース10の内部において補機をアタッチメント20に取り付けることができる。アタッチメント20とモータジェネレータ50との間に補機を配置するスペースを設ける上では、ステータ支持部34を設ける位置を調整すればよい。
・補機の入力軸と連結軸72とを連結する無端の動力伝達部品は、ベルト75に限定されない。例えば、無端の動力伝達部品として、チェーンを採用してもよい。この場合、補機の入力軸及び連結軸72にスプロケットを固定すればよい。
・補機の入力軸と連結軸72と連結する構成は、無端の動力伝達部品を利用するものに限定されない。例えば、補機の入力軸と連結軸72とを同軸で配置し、これらを例えばギア機構で機械的に連結してもよい。
・複数のボルト孔39の配置は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、複数のボルト孔39は不規則に並んでいてもよい。アタッチメント20に対して様々な位置に補機を取り付けることを可能にする上では、アタッチメント20の様々な位置にボルト孔39を設けておくことが好ましい。
・再利用するモータジェネレータ50の型式によってモータジェネレータ50の寸法が変わることがある。この場合、例えばステータ支持部34を構成する突出大径部37の径をモータジェネレータ50の型式に応じて変更する必要がある。こうした場合に備え、例えば突出大径部37の径が異なる複数種類のアタッチメント20を予め用意しておいて、その中から適切なものを選択してもよい。
・ステータ支持部34の構成は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、突出部30の内周面における段付き形状を廃止し、突出部30の内径を当該突出部30の全長に亘って一定にしてもよい。そして、突出部の内周面のみによってステータ支持部34を構成してもよい。この場合、例えば、突出部30の内周面にステータ本体55を圧入するようにすれば、ステータ54を安定して支持できる。
・ステータ54を支持する構造をアタッチメント20に設けることは必須ではない。例えばケース10における既存の構造を利用してステータ54を支持できるのであれば、アタッチメント20によってステータ54を支持する必要はない。
・ベアリング支持部24の構成は、上記実施形態の例に限定されない。上記ステータ支持部34の変更例と同様、例えば、貫通孔23の内面における段付き形状を廃止し、貫通孔23の径を当該貫通孔23の全長に亘って一定にしてもよい。
・ステータ54を支持する構造についての変更例と同様、ベアリング78を支持する構造をアタッチメント20に設けることは必須ではない。
・アタッチメント20に補機を取り付ける構造は、ボルト孔39を利用したものに限定されない。例えば、アタッチメント20に補機を取り付ける構造として、アタッチメントに凹凸を設けてもよい。そして、そうした凹凸に補機を嵌め合わせたり圧入したりしてもよい。
・アタッチメント20を利用せずに補機をケース10に取り付けてもよい。ケース10における既存の構造を利用して補機をケース10に取り付けることができるのであれば、アタッチメント20を利用する必要はない。
・補機、モータジェネレータ50、及びベアリング78をケース10に取り付ける上でアタッチメント20を利用しないのであれば、アタッチメント20を廃止してもよい。
・油圧クラッチ60の油室67Bの油圧を調整する機構は、上記実施形態の例に限定されない。例えば、モータジェネレータ50の動力によって油圧クラッチ60の油室67Bの油圧を調整してもよい。この場合、ロータ53の回転中及び停止中といったモータジェネレータ50の動作に連動して油圧クラッチ60の作動状態が切り替わることになる。モータジェネレータ50の動作と連動して駆動状態が切り替わることが要求される補機を連結しておけば、油室67Bの油圧を調整する機構として上記のような態様を採用した場合でも適切なタイミングで補機を駆動させることができる。
・ケース10の材料は、上記実施形態の例に限定されない。ケース10の材料は、駆動機構18の各部品を収容する上で適切なものを採用すればよい。駆動機構18の各部品の重量を考慮すると、相応の剛性を有した材料であることが好ましい。また、駆動機構18の各部品が発熱することを考慮すると、放熱性に優れていることが好ましい。
・アタッチメント20の材料は、上記実施形態の例に限定されない。アタッチメント20の材料は、モータジェネレータ50をケース本体12に取り付け上で適切なものを採用すればよい。ケース10の材料に関する変更例と同様、例えば剛性及び放熱性といった観点から適切なものを採用すればよい。また、アタッチメント20の材料は、ケース10の材料と同一でもよいし異なっていてもよい。なお、アタッチメント20は、モータジェネレータ50からケース10への伝熱経路の一部である。そういった観点からは、アタッチメント20の材料は、ケース10と同じ又はそれ以上の熱伝導効率の材料であるとよい。
10…ケース
20…アタッチメント
23…貫通孔
39…ボルト孔
40…コンプレッサ
46…入力軸
50…モータジェネレータ
52…モータ出力軸
53…ロータ
54…ステータ
60…油圧クラッチ
72…連結軸
75…ベルト
124…油圧回路
126…油圧ポンプ
130…制御装置

Claims (4)

  1. 筒状のロータ、前記ロータの中心軸線から視て前記ロータよりも径方向外側に位置するステータ、及び、前記ロータと一体で回転し、前記ロータの駆動力を駆動輪へと伝達するための出力軸を備えるモータと、
    前記出力軸と同軸で回転可能な連結軸と、
    前記ロータ及び前記連結軸の間に介在し、前記ロータ及び前記連結軸の間でトルクの伝達及び非伝達を切り替える油圧クラッチと、
    入力軸を備え、前記入力軸の回転によって駆動される補機と
    前記モータ、前記連結軸、及び前記油圧クラッチを収容するケースと、
    前記ロータの中心軸線に沿う方向のうち、前記モータから視て前記連結軸が位置する方向を第1方向としたとき、
    前記モータから視て前記第1方向に位置し、前記ケースに取り付けられているアタッチメントとを有し、
    前記入力軸は、前記ロータからのトルクが入力可能となるように、前記連結軸と機械的に連結しており、
    前記アタッチメントは、複数のボルト孔を有し、
    前記補機は、前記複数のボルト孔のうちの一部のボルト孔に挿入されるボルトで前記アタッチメントに連結している
    電気自動車用駆動ユニット。
  2. 前記油圧クラッチに作動油を供給する油圧ポンプと、
    前記油圧ポンプから前記油圧クラッチへと供給される作動油の油圧を制御する制御装置とを有する
    請求項1に記載の電気自動車用駆動ユニット。
  3. 前記補機は、前記アタッチメントから視て前記第1方向に位置していると共に、前記ケースの外部に位置しており、
    前記連結軸は、前記アタッチメントを貫通しており、
    前記入力軸は、前記連結軸と平行に配置されており、
    前記ケースの外部に位置し、前記入力軸と前記連結軸とに巻き掛けられた無端の動力伝達部品を有する
    請求項1又は2に記載の電気自動車用駆動ユニット。
  4. 前記アタッチメントは、前記連結軸が貫通する貫通孔を有し、
    前記貫通孔の内部に、前記連結軸を回転可能に支持するベアリングが位置している
    請求項に記載の電気自動車用駆動ユニット。
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