JP2007028700A - 回転電機装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
車両の傾き等が生じた場合でも、反減速機側の軸受に対して十分な潤滑が行える回転電機装置を提供することにある。
【解決手段】
オイル通路２５は、ロータ４のロータ軸５の軸心に形成されている。オイル受け部２２は、オイル通路２５の端部に位置し、減速機１７のギア１９で掻き揚げたオイルを受けると共に、オイル通路２５に流し込む。オイルリターン回路２６は、オイル通路２５を経て、ロータ軸受の内の反減速機側の軸受６ｂを潤滑したオイルを減速機の底部のオイル溜まり部に戻す。オイルリターン回路２６から減速機のオイル溜まり部につながるオイルもどり出口２７は、オイル溜まり部に溜まったオイル中に配設してある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、モータ等を含む回転電機装置に係り、特に、減速機を備え、その減速機を掻き上げ方式で油潤滑する装置に用いるに好適な回転電機装置に関する。

ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）では、モータ若しくは発電機として動作する回転電機として、減速機付回転電機が用いられる場合がある。ここで、減速機は、潤滑油にて潤滑するが、回転電機のロータ軸を支承する軸受は、グリース封入により潤滑するものが一般的である。

しかしながら、乗用車に比べて長年長距離の耐久性が求められる商用車（トラックなど）では、グリース潤滑では、所望の耐久性が得られない場合がある。耐久性を得るためには、回転電機のロータ軸を支承する軸受も、潤滑油による潤滑が求められる。ここで、潤滑油により潤滑をするには、オイルポンプ等を用いて潤滑する方式も考えられるが、オイルポンプを駆動するためのエネルギーが必要となり、エネルギーロスが生じてくる。

それに対して、例えば、特開２００１−１９００４２号公報に記載のように、減速機の減速ギアによって掻き上げられた潤滑油によって、減速ギアの潤滑を行うとともに、ロータ軸の２つの軸受を潤滑するものが知られている。

特開２００１−１９００４２号公報

しかしながら、特開２００１−１９００４２号公報に記載の方式では、１）車両が道路勾配等で前後方向に傾いたり、左右方向に傾き、減速機よりモータ部が上方に位置したときや、２）車両がモータを搭載した方向に旋回し、モータから減速機方向に遠心力が作用したとき、モータの反減速機側軸受に対しては、十分な潤滑油が供給できず、軸受が損傷する場合がある。

本発明の目的は、車両の傾き等が生じた場合でも、反減速機側の軸受に対して十分な潤滑が行える回転電機装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、ステータとこのステータの内周側に回転可能なロータ軸受によって支持されたロータとを有する回転電機と、この回転電機の出力軸に連結されるとともに、減速機軸受によって支持された複数のギアからなる減速機とを有し、内部に溜まっているオイルを、前記減速機のギアの回転によって掻き上げて前記ロータ軸受及び前記減速機軸受を潤滑する回転電機装置であって、前記ロータのロータ軸の軸心に形成されたオイル通路と、前記オイル通路の端部に位置し、前記減速機のギアで掻き揚げたオイルを受けると共に、前記ロータ軸の前記オイル通路に流し込むオイル受け部と、前記オイル通路を経て、前記ロータ軸受の内の反減速機側の軸受を潤滑したオイルを前記減速機の底部のオイル溜まり部に戻すオイルリターン回路とを備え、前記オイルリターン回路から前記減速機のオイル溜まり部につながるオイルもどり出口を、前記オイル溜まり部に溜まったオイル中に配設したものである。
かかる構成により、車両の傾き等が生じた場合でも、反減速機側のロータ軸受に対して十分な潤滑が行えるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記オイル溜まり部から前記ギアによって掻き上げられたオイルを前記オイル受け部に導くオイル誘導部を備えるようにしたものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記オイル受け部の位置を、前記ロータ軸心部オイル通路の位置と同等かそれ以上の高さとしたものである。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記オイル通路の入口に設けられ、前記ロータ軸の回転により、前記オイル通路入口のオイルを前記オイル通路の内部に流し込む流し込み手段を備えるようにしたものである。

（５）上記（１）において、好ましくは、前記オイルリターン回路を、前記回転電機を冷却する冷却回路の冷却水入口近くに配設したものである。

本発明によれば、車両の傾き等が生じた場合でも、反減速機側の軸受に対して十分な潤滑が行えるものとなる。

以下、図１〜図４を用いて、本発明の一実施形態による回転電機装置の構成について説明する。ここでは、回転電機装置として、車両用減速機付き電気モータを例にして説明する。
図１は、本発明の一実施形態による回転電機装置の側面断面図である。また、図１は、図２のＡ−Ｏ−Ｃの断面図でもある。図２は、図１のＸ−Ｘ矢視の正面図である。図３は、図２のＡ−Ｏ−Ｂの断面図である。図４は、図１の要部拡大断面図である。なお、各図において、同一符号は、同一部分を示している。

図１に示す車両用減速機付き電気モータ１は、車両の発進時加速時には駆動力を発生し図示しないエンジンの動力をアシストし、又車両の減速時にはエネルギーを回生し、図示しないバッテリーを充電するものである。

電気モータ１は、モータハウジング２の内周側に嵌合されたステータ３と、ステータ３の内側に配置された回転可能に支承されたロータ４と、モータハウジング２の後端にボルト固定されたリアケース９と、モータハウジング２の前端にボルト固定されたフロントケース１１とを有する。リアケース９には、レゾルバカバー１０が取り付けられている。

ロータ４の中心には、ロータ軸５が嵌合されている。ロータ軸５は、主に電気モータ１の前後端のボール軸受６ａ，６ｂで支持されている。また、後述する小ギア７のオーバーハング部のニードル軸受８は、ロータ軸５の倒れを抑えるように補助的に配置している。

リアケース９とレゾルバカバー１０の間には、ロータ４及びロータ軸５の回転位置を検出するレゾルバ１２がロータ軸５に配設されている。モータハウジング２には、減速機室１３からモータ室１４へのオイル浸入を防止するオイルシール１５ａが配設されており、リアケース９には、モータハウジング２の後端の軸受室２１からモータ室１４へのオイル浸入を防止するオイルシール１５ｂが配設されている。また、リアケース９には、モータハウジング２の後端の軸受室２１からレゾルバ室１６へのオイル浸入を防止するオイルシール１５ｃが配設されている。

減速機１７は、電気モータ１のロータ軸５に対して平行に配置される出力軸１８と、ロータ軸５と出力軸１８間の動力伝達をなす伝達機構である小ギア７と大ギア１９とから構成され。小ギア７は、軸受６ａ，６ｂにより支承されている。大ギア１９は、軸受６ｃ，６ｄにより支承されている。軸受６ｄの外側には、減速機室１３から外部へのオイル流出を防止するオイルシール１５ｄが配設されている。

出力軸１８は、出力軸端部のフランジ２０で図示しないエンジン動力との動力合成機構に連結される。車両発進時及び加速時は、電気モータ１の駆動力を減速機１７で増幅し、図示しないエンジン動力との動力合成機構でエンジン動力と増幅したモータ駆動力を合成し、車両を駆動する。又、減速時は、減速機１７は図示しないエンジン動力との動力合成機構よりフランジ２０を介し入力された回転を増速し、電気モータにてエネルギー回生をする。

ロータ軸５の減速機側の端部には、オイル受け部２２が設けられている。オイル受け部２２に溜められたオイルは、ロータ軸５を軸方向に貫通して形成されたオイル通路２５及びロータ軸５の端部に径方向に形成された径方向油路２４を通って、軸受室２１に導かれる。なお、オイルの循環ルートについては、図２及び図３を用いて後述する。

また、本実施形態の減速機付き電気モータ１のモータ部は、水冷式となっている。モータハウジング２の内部であって、ステータ３の外周側の位置には、冷却水流通路３３が形成されている。モータ冷却水入口パイプ２８から流入した冷却水は、冷却水通路３３を循環して、ステータ３のステータコイルの発熱を冷却し、モータ冷却水出口パイプ２９から外部に流出する。

次に、図２〜図４を用いて、減速機付き電気モータ１におけるオイルの循環ルートについて説明する。

減速機１７の底部，例えば、図２の破線Ｙで示すライン以下の位置には、オイルが溜まっている。なお、この破線Ｙの位置は、車両が制止した状態で、正規の量のオイルが封入されている場合のオイル上面の位置である。図２は、図１に示したフロントケース１１を取り外した状態で、図１のＸ−Ｘ矢視した状態を示している。

減速機１７の底部に溜まったオイルは、電気モータ１の回転時、回転する減速機出力軸１８の大ギア１９が矢印Ｒ方向に回転することで、掻き揚げられる。掻き揚げられたオイルは、フロントケース１１の内壁を伝わり、以下の（Ａ）〜（Ｄ）の各部に導かれる。
（Ａ）出力軸１８を支持する２つのボール軸受６ｃ，６ｄとオイルシール１５ｄ、
（Ｂ）ロータ軸を支持するモータハウジング部のボール軸受６aと小ギア７のオーバーハング部のニードル軸受８、
（Ｃ）減速機室１３からモータ室１４へオイル浸入を防ぐオイルシール１５ａ、
（Ｄ）ロータ軸５を支持する後端部ボール軸受６ｂ、及び軸受室２１からモータ室１４とレゾルバ室１６にオイル浸入を防ぐオイルシール１５ｂ、１５ｃへオイルを導く為のロータ軸前端部のオイル受け部２２。

ここで、（Ｄ）のロータ軸前端部のオイル受け部２２に流れ込むオイル量が、他の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）部に流れるオイル量より多量になるように、図２に示すように、オイル誘導壁２３がモータハウジング２の内壁及び図示してないがフロントケース１１の内壁に設けられている。回転する大ギア１９によって掻き揚げられたオイルは、オイル誘導壁２３に当たりオイル通路３１を通ってオイル受け部２２に流れ込む。また、オイル誘導壁２３に当らないでフロントケース１１の上方の内壁に付着したオイルは、オイル通路３２を通ってオイル受け部２２に流れ込む。ここで、オイル受け部２２の位置は、ロータ軸心部オイル通路２５の位置と同等かそれ以上の高さとしている。これにより、ロータ軸心部オイル通路２５へオイルを流れやすくする。

（Ｄ）のオイル受け部２２に溜まったオイルは、ロータ軸５の軸心部のオイル通路２５を通り電気モータ１後端部の径方向油路２４より、軸受室２１に導かれボール軸受６ｂ及びオイルシール１５ｂ，１５ｃのリップ面を潤滑する。

ロータ軸５の軸心部に流れ込んだオイルは、モータ後端軸受室２１で、ボール軸受６ｂとオイルシール１５ｂ，１５ｃのリップ面を潤滑し、図３に示したモータハウジングのモータ冷却水入口パイプ２８付近に設けられたオイルリターン回路２６より、減速機１７の底部に戻る。

ここで、本実施形態においては、図２に示した、オイルリターン回路２６のオイルもどり出口２７は、減速機１７の底部に溜まっているオイル中に配設している。減速機出力軸１８の大ギア１９が減速機１７底部に溜まっているオイルを掻きあげる際、オイルを掻き揚げる力によってオイルの流れが発生し、オイル通路２６の内部には負圧が発生し、これにより、モータ後端軸受室２１よりボール軸受６ｂ，オイルシール１５ｂ，１５ｃリップ面を潤滑したオイルを吸い出すようになり、このオイルや空気の流れにより、ロータ軸に形成されたオイル通路を通ってオイルが減速機側からロータ軸の軸受にオイルが流れる。したがって、車両が道路勾配等で前後方向に傾いたり、左右方向に傾き、減速機よりモータ部が上方に位置したときや、車両がモータを搭載した方向に旋回し、モータから減速機方向に遠心力が作用したときでも、モータの反減速機側軸受である軸受６ｂには、十分なオイルを供給して潤滑することができる。

ここで、減速機１７の底部に溜まっているオイルを掻きあげる方向では、溜まっているオイルの表面が大ギアの回転力により上昇する。したがって、オイルもどり出口２７を減速機１７の最下部に配設しなくても、オイルもどり出口２７は減速機１７の底部に溜まっているオイル中に油没させることができる。

また、図４に示すように、ロータ軸５の軸心部オイル通路２５の入口には、ロータ軸５の回転によりオイルがロータ軸内部に流れ込むように、オイル流し込み手段としてのめねじ３０を設けている。これによって、路面勾配による重力や車両旋回時の遠心力に打ち勝って、ロータの回転を利用してオイル受け部２２に溜まったオイルは、ロータ軸５の軸心部のオイル通路２５に効果的に導くことができ、ロータ軸の軸受部及びオイルシールリップ部の潤滑が可能となる。なお、オイル流し込み手段としては、めねじ３０の代わりに、螺旋状の溝もしくはスプリングをはめ込むようにしてもよいものである。

以上説明したように、本実施形態によれば、のロータ軸５の軸心部油路２５の入口のめねじ３０と、オイルリターン回路２６のモータハウジング２から減速機室１３へのオイルもどり出口２７の位置をオイル中とすることにより、車両が坂道等で傾き、モータ後端が前端より高くなったとしても、ロータ軸心部油路２５をオイルが登って流れ、モータ後端軸受室２１のボール軸受６ｂとオイルシール１５ｂ，１５ｃのリップ面を潤滑することが可能となる。また、オイルリターン回路２６をモータ冷却水入口２８付近を通るように設けることでオイルの冷却を行うことが可能となる。それにより、オイル温度の上昇を抑えられオイル粘度が低くなることによる潤滑面の油膜切れを防止でき、耐久性を向上できる。

本発明の一実施形態による回転電機装置の側面断面図である。 図１のＸ−Ｘ矢視の正面図である。 図２のＡ−Ｏ−Ｂの断面図である。 図１の要部拡大断面図である。

符号の説明

１…電気モータ
２…モータハウジング
３…ステータ
４…ロータ
５…ロータ軸
６ａ…ボール軸受
６ｂ…ボール軸受
７…小ギア
１３…減速機室
１４…モータ室
１７…減速機
１８…出力軸
１９…大ギア
２１…軸受室
２２…オイル受け部
２３…オイル誘導壁
２４…オイル通路
２５…軸心部オイル通路
２６…オイルリターン回路
２７…オイルもどり出口
３０…めねじ

Claims (5)

1. ステータとこのステータの内周側に回転可能なロータ軸受によって支持されたロータとを有する回転電機と、この回転電機の出力軸に連結されるとともに、減速機軸受によって支持された複数のギアからなる減速機とを有し、
   内部に溜まっているオイルを、前記減速機のギアの回転によって掻き上げて前記ロータ軸受及び前記減速機軸受を潤滑する回転電機装置であって、
   前記ロータのロータ軸の軸心に形成されたオイル通路と、
   前記オイル通路の端部に位置し、前記減速機のギアで掻き揚げたオイルを受けると共に、前記ロータ軸の前記オイル通路に流し込むオイル受け部と、
   前記オイル通路を経て、前記ロータ軸受の内の反減速機側の軸受を潤滑したオイルを前記減速機の底部のオイル溜まり部に戻すオイルリターン回路とを備え、
   前記オイルリターン回路から前記減速機のオイル溜まり部につながるオイルもどり出口を、前記オイル溜まり部に溜まったオイル中に配設したことを特徴とする回転電機装置。
2. 請求項１記載の回転電機装置において、
   前記オイル溜まり部から前記ギアによって掻き上げられたオイルを前記オイル受け部に導くオイル誘導部を備えたことを特徴とする回転電機装置。
3. 請求項１記載の回転電機装置において、
   前記オイル受け部の位置を、前記ロータ軸心部オイル通路の位置と同等かそれ以上の高さとしたことを特徴とする回転電機装置。
4. 請求項１記載の回転電機装置において、
   前記オイル通路の入口に設けられ、前記ロータ軸の回転により、前記オイル通路入口のオイルを前記オイル通路の内部に流し込む流し込み手段を備えたことを特徴とする回転電機装置。
5. 請求項１記載の回転電機装置において、
   前記オイルリターン回路を、前記回転電機を冷却する冷却回路の冷却水入口近くに配設したことを特徴とする回転電機装置。

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