CN114251435A - 车辆用冷却构造 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆用冷却构造，简化车辆用冷却构造。车辆用冷却构造(2)具备：齿轮箱(14)，在内部容置有齿轮机构(例如，后差速器齿轮(12))及油；逆变器(18)，设置于齿轮箱(14)的外表面，并与马达(16)电连接；以及冷却流路(60)，形成于齿轮箱(14)的内表面与逆变器(18)之间，并供冷却介质流通。由此，能够通过通用的冷却介质对齿轮箱(14)内的油和逆变器(18)进行冷却，能够简化车辆用冷却构造。

Description

车辆用冷却构造

技术领域

本发明涉及车辆用冷却构造。

背景技术

例如，在专利文献1中公开了使冷却介质循环来冷却逆变器的技术。

专利文献1：日本特开2008-105645号公报

发明内容

例如，在后差速器齿轮等齿轮机构中，在齿轮箱上设置有散热片，进行空冷。在车辆中，针对逆变器或齿轮机构那样的每个冷却对象设置冷却构造。因此，冷却构造的空间变大，结果难以提高车辆设计的自由度。

因此，本发明的目的在于提供能够简化的车辆用冷却构造。

为了解决上述问题，本发明的车辆用冷却构造具备：齿轮箱，在内部容置有齿轮机构及油；逆变器，设置于齿轮箱的外表面，并与马达电连接；以及冷却流路，形成于齿轮箱的内表面与逆变器之间，并供冷却介质流通。

另外，可以是，齿轮机构是与传动轴连结的后差速器齿轮，逆变器位于齿轮箱中的车辆的后方侧。

另外，可以是，车辆用冷却构造还具备散热片，散热片在冷却流路的内表面中的逆变器与齿轮箱接触区域的相反侧的区域，从冷却流路的内表面向冷却流路内凸出。

另外，可以是，逆变器以使逆变器的发热量增大的时刻与齿轮机构的发热量增大的时刻不同的方式向马达供应电流。

根据本发明，能够简化车辆用冷却构造。

附图说明

图1是示出本实施方式的车辆的一部分的概略图。

图2是罩部的概略剖视图。

图3是从后方观察罩部的透视平面图。

图4是示出马达的输出特性的一个例子的图。

(附图标记说明)

1 车辆

2 车辆用冷却构造

10 传动轴

12 后差速器齿轮

14 齿轮箱

16 马达

18 逆变器

58 外表面

60 冷却流路

62 内表面

84 散热片

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。在该实施方式中所示的尺寸、材料、其他的具体数值等只不过是用于容易理解发明的例示，除了另有说明，并不是对本发明进行限定。此外，在本说明书及附图中，对实质上具有相同的功能、结构的要素标注相同的附图标记，由此省略重复说明，另外，与本发明没有直接关系的要素省略图示。

图1是示出本实施方式的车辆1的一部分的概略图。车辆用冷却构造2适用于车辆1。在图1中，分别用实线箭头表示车辆1的前后左右方向。车辆1例如是设置有马达作为驱动源的电动汽车。此外，车辆1也可以是并列设置有发动机和马达作为驱动源的混合动力汽车。

车辆1包括传动轴10、后差速器齿轮12、齿轮箱14、马达16及逆变器18。传动轴10的一端通过变速器与驱动源连结。

后差速器齿轮12包括输入轴20、齿圈22、壳体24、第一侧齿轮26、第二侧齿轮28、第一输出轴30、第二输出轴32、第一小齿轮轴34、第二小齿轮轴36、第一小齿轮38及第二小齿轮40。

具体地说，输入轴20是驱动小齿轮轴。传动轴10的另一端与输入轴20连结。输入轴20在前后方向上延伸。在输入轴20的前端形成有锥齿轮42。锥齿轮42与齿圈22啮合。壳体24从齿圈22的一个侧面凸出。壳体24形成为中空。壳体24与齿圈22形成一体来旋转。

第一侧齿轮26、第二侧齿轮28、第一小齿轮38及第二小齿轮40容置于壳体24。第一侧齿轮26及第二侧齿轮28与齿圈22平行地配置，并且相互隔开间隔地相向配置。第一侧齿轮26与第一输出轴30连接。第一输出轴30贯通齿圈22向左方向延伸，与左侧的后轮连接。第二侧齿轮28与第二输出轴32连接。第二输出轴32贯通壳体24向右方向延伸，与右侧的后轮连接。

第一小齿轮轴34及第二小齿轮轴36分别从壳体24的内表面凸出。第一小齿轮38借助第一小齿轮轴34以能够旋转的方式支承于壳体24。第二小齿轮40借助第二小齿轮轴36以能够旋转的方式支承于壳体24。第一小齿轮38及第二小齿轮40分别与第一侧齿轮26及第二侧齿轮28啮合。

齿轮箱14由箱主体部50及罩部52构成。箱主体部50在内部形成有空间54。箱主体部50在后方侧具有开口部56。罩部52从后方侧堵塞箱主体部50的开口部56。若罩部52安装于箱主体部50，则齿轮箱14被密封。齿轮箱14以在内部容置有后差速器齿轮12及油的状态被密封。油使后差速器齿轮12的各部分润滑地工作。

在后差速器齿轮12中，根据各个齿轮的旋转，在齿轮间产生摩擦热。例如，在输入轴20的锥齿轮42与齿圈22之间产生比较大的摩擦热。齿轮箱14内的油被这样的摩擦热加热。

马达16与通过传动轴与后差速器齿轮12连结的马达相独立地设置。马达16与齿轮箱14并列设置，与后差速器齿轮12连结。虽省略图示，马达16例如与齿圈22或壳体24连结。马达16能够辅助后轮的旋转。

逆变器18设置于齿轮箱14的罩部52的外表面58。逆变器18借助未图示的电力线等与马达16电连接。逆变器18对未图示的蓄电池的电力进行变换并供应至马达16。逆变器18根据电流向马达16的供应而发热。

车辆用冷却构造2包括在齿轮箱14的罩部52形成的冷却流路60。冷却流路60形成于齿轮箱14的罩部52的内表面62与逆变器18之间。在冷却流路60中流通有冷却介质。后面详述，在冷却流路60中流通的冷却介质对车辆用冷却构造2的冷却对象即齿轮箱14内的油和逆变器18这两者进行冷却。

在车辆1上设置有热交换器64及冷却泵66。此外，热交换器64及冷却泵66的位置不限于齿轮箱14的后方，也可以是齿轮箱14的前方。如图1的虚线箭头所示，冷却流路60、热交换器64及冷却泵66形成供冷却介质循环的冷却回路。热交换器64对从齿轮箱14的冷却流路60送出的冷却介质进行冷却。冷却泵66将被热交换器64冷却的冷却介质送出至齿轮箱14的冷却流路60。

图2是罩部52的概略剖视图。在图2中，分别用实线箭头表示车辆1的上下前后方向。另外，图2的虚线箭头表示冷却流路60被连接。

罩部52利用螺栓等紧固部件70安装于箱主体部50。另外，如图2所示，逆变器18包括电源模块72及电容器74。

电源模块72及电容器74固定于罩部52的外表面58。电源模块72及电容器74以散热面与罩部52接触的方式固定。电源模块72及电容器74的电气端子例如配置于各侧面等不同于与罩部52接触的面的面。另外，电源模块72及电容器74被保护部76包围覆盖。电源模块72及电容器74被罩部52及保护部76密封。

电源模块72由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等多个半导体开关元件构成。例如，在电源模块72中，六个半导体开关元件三相桥接在直流端子间，该直流端子与蓄电池连接。电容器74例如是电解电容器等。电容器74例如并联连接在电源模块72的直流端子间。电源模块72及电容器74在向马达16供应电流时发热。

在罩部52的外表面58形成有向后方开口的送入口80及送出口82。冷却流路60从送入口80连通到送出口82。送入口80通过管等与冷却泵66相连。送出口82通过管等与热交换器64相连。

如上所述，冷却流路60形成在罩部52的内表面62与逆变器18之间。具体地说，冷却流路60形成为在罩部52的内表面62与电容器74之间通过，及在罩部52的内表面62与电源模块72之间通过。

齿轮箱14内的油与罩部52的内表面62接触。因此，齿轮箱14内的油通过罩部52的内表面62与冷却流路60的冷却介质进行热交换而被冷却。另外，电源模块72及电容器74与罩部52的外表面58接触。因此，电源模块72及电容器74通过罩部52的外表面58与冷却流路60的冷却介质进行热交换而被冷却。

如此，在车辆用冷却构造2中，能够通过在冷却流路60中流通的通用的冷却介质对齿轮箱14内的油和逆变器18这两者进行冷却。由此，例如在车辆用冷却构造2中，能够省略齿轮箱14的空冷用散热片。因此，在车辆用冷却构造2中，能够抑制冷却构造所需的空间扩大。

因而，根据本实施方式的车辆用冷却构造2，能够简化冷却构造，提高车辆设计的自由度。

另外，齿轮箱14内的油的耐热温度例如超过100℃。相对于此，电源模块72及电容器74的耐热温度小于100℃，例如为80℃左右。并且，根据情况，齿轮箱14内的油的温度有时高于电源模块72及电容器74的耐热温度。

但是，在车辆用冷却构造2中，冷却介质在齿轮箱14内的油与电源模块72之间及齿轮箱14内的油与电容器74之间流通。由此，在车辆用冷却构造2中，通过冷却介质阻碍齿轮箱14内的油的热传递至电源模块72及电容器74。

因此，在车辆用冷却构造2中，即使齿轮箱14内的油的温度成为电源模块72及电容器74的耐热温度以上，也能够使电源模块72及电容器74的温度小于自身的耐热温度。其结果，在车辆用冷却构造2中，即使逆变器18设置于齿轮箱14的外表面58，也能够防止逆变器18的破损。

另外，电源模块72及电容器74在上下方向上并列设置。并且，冷却流路60形成为在电源模块72及电容器74的附近在上下方向上连通。由此，例如即使在冷却介质中混入有微量的空气，该空气向上方移动。因此，在车辆用冷却构造2中，能够抑制冷却介质中的空气滞留在电源模块72及电容器74的附近，能够防止逆变器18的冷却效果降低。

如图2所示，在齿轮箱14上形成有从冷却流路60的内表面向冷却流路60内凸出的多个散热片84。散热片84形成于冷却流路60的内表面中的逆变器18与齿轮箱14接触区域的相反侧的区域。具体地说，散热片84形成于冷却流路60的内表面中的电源模块72与齿轮箱14接触区域的相反侧的区域。另外，散热片84形成于冷却流路60的内表面中的电容器74与齿轮箱14接触区域的相反侧的区域。散热片84例如形成为从冷却流路60的内表面延伸的棱柱状。此外，散热片84的形状不限于棱柱状，能够适当设计为棱锥状等。

在车辆用冷却构造2中，在与逆变器18靠近的位置形成有散热片84，所以在冷却流路60中流通的冷却介质与逆变器18之间的热交换的面积变大。因此，在车辆用冷却构造2中，能够提高逆变器18的冷却效果。

另外，车辆1能够使用传动轴10进行机械式的四轮驱动。在这样的机械式四轮驱动车中，后差速器齿轮12有时因前轮与后轮之间的动力传递相位差等而振动。因此，在机械式四轮驱动车中，在后差速器齿轮12的齿轮箱14中的后方侧位置设置有惯性质量，即平衡重。

在车辆1中，如上所述，逆变器18位于齿轮箱14中的车辆1的后方侧。逆变器18具有不小的质量。由此，逆变器18能够作为上述的惯性质量的至少一部分发挥功能。因此，在车辆1中，能够使付加的惯性质量的质量减小逆变器18的质量。其结果，在应用车辆用冷却构造2的车辆1中，能够抑制车辆1的总重量增加。

图3是从后方观察罩部52的透视平面图。在图3中，分别用实线箭头表示车辆1的上下左右方向。另外，图3的空白箭头例示冷却介质流动的方向。

电源模块72及电容器74配置于罩部52的外表面58的中央附近。送入口80与电源模块72及电容器74相比位于上方。送出口82与电源模块72及电容器74相比位于下方。

如图3所示，冷却流路60形成为从外表面58中的接近中央的内侧部分朝向远离中央的外侧部分呈螺旋状扩展。送入口80位于冷却流路60的螺旋的内侧端。送出口82位于冷却流路60的螺旋的外侧端。电源模块72及电容器74在冷却流路60的路径中位于送入口80附近。

从送入口80送入的冷却介质首先依次通过电容器74附近、电源模块72附近。也就是说，电容器74及电源模块72被冷却能力足够高状态的冷却介质冷却，换言之被温度足够低状态的冷却介质冷却。因此，在车辆用冷却构造2中，能够有效地冷却逆变器18。

通过电源模块72附近后的冷却介质在罩部52的周缘附近旋转而到达送出口82。由此，冷却介质对罩部52的内表面62及外表面58的大范围进行冷却。因此，能够有效地冷却与罩部52的内表面62接触的油。另外，如上所述，电容器74及电源模块72的温度有时低于油的温度。因此，与电容器74及电源模块72进行热交换后的冷却介质能够充分地冷却油。

图4是示出马达16的输出特性的一个例子的图。如图4所示，关于马达16，随着转速变低，扭矩变高，随着转速变高，扭矩变低。

关于逆变器18，随着马达16的扭矩变高，使得向马达16流动的电流变多。因此，如图4的虚线A10所例示那样，逆变器18的发热量随着马达16的扭矩变高而增大。

相对于此，后差速器齿轮12的各齿轮的转速随着马达16的转速变高而变高。若各齿轮的转速变高，则因各齿轮间的摩擦产生的发热量增大。也就是说，如用图4的虚线A12所例示那样，后差速器齿轮12的发热量随着马达16的转速变高而增大。

如此，逆变器18以使逆变器的发热量增大的时刻与后差速器齿轮12的发热量增大的时刻不同的方式向马达16供应电流。

由此，在车辆用冷却构造2中，在需要对齿轮箱14内的油进行大幅度冷却时，可以减小逆变器18的冷却，在需要对逆变器18进行大幅度冷却时，可以减小齿轮箱14内的油的冷却。因此，在车辆用冷却构造2中，能够抑制热交换器64或冷却泵66的尺寸变大，并且能够对齿轮箱14内的油及逆变器18进行冷却。

以上，参照附图说明了本发明的实施方式，但是本发明当然不限于该实施方式。只要是本领域技术人员就清楚能够在权利要求书记载的范畴内想到各种变更例或修改例，并且应了解这些变更例或修改例当然也属于本发明的技术范围。

例如，上述实施方式中的逆变器18设置于罩部52的外表面58。但是，逆变器18不限于罩部52，可以设置于箱主体部50的外表面。

另外，上述实施方式中的逆变器18配置于齿轮箱14中的后方侧。但是，逆变器18的位置不限于齿轮箱14中的后方侧，可以设置于齿轮箱14中的任意位置。但是，在使逆变器18作为惯性质量的一部分发挥功能的情况下，逆变器18配置于齿轮箱14中的后方侧。

另外，在上述实施方式的车辆用冷却构造2中，在冷却流路60设置有散热片84。但是，可以省略散热片84。但是，设置散热片84能够提高逆变器18的冷却效果。

另外，在上述实施方式中，在容置后差速器齿轮12的齿轮箱14上设置有逆变器18及冷却流路60。但是，设置逆变器18及冷却流路60的齿轮箱14不限于容置后差速器齿轮12。齿轮箱14例如可以是容置前差速器齿轮、变速器或减速器等各种齿轮机构的箱。另外，在容置这些齿轮机构的齿轮箱14内也容置对齿轮机构的工作进行润滑的油。在该方式的车辆用冷却构造2中，与上述实施方式同样地，能够通过通用的冷却介质对齿轮箱14内的油和逆变器18进行冷却。

Claims (5)

1.一种车辆用冷却构造，具备：

齿轮箱，在内部容置有齿轮机构及油；

逆变器，设置于所述齿轮箱的外表面，并与马达电连接；以及

冷却流路，形成于所述齿轮箱的内表面与所述逆变器之间，并供冷却介质流通。

2.根据权利要求1所述的车辆用冷却构造，其中，

所述齿轮机构是与传动轴连结的后差速器齿轮，

所述逆变器位于所述齿轮箱中的车辆的后方侧。

3.根据权利要求1或2所述的车辆用冷却构造，其中，

所述车辆用冷却构造还具备散热片，所述散热片在所述冷却流路的内表面中的所述逆变器与所述齿轮箱接触区域的相反侧的区域，从所述冷却流路的内表面向所述冷却流路内凸出。

4.根据权利要求1或2所述的车辆用冷却构造，其中，

所述逆变器以使所述逆变器的发热量增大的时刻与所述齿轮机构的发热量增大的时刻不同的方式向所述马达供应电流。

5.根据权利要求3所述的车辆用冷却构造，其中，

所述逆变器以使所述逆变器的发热量增大的时刻与所述齿轮机构的发热量增大的时刻不同的方式向所述马达供应电流。

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