JP2010213403A - 車両用駆動ユニットの冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】電動機側の熱を、良好な熱伝導効率で、インバータ冷却用冷媒に伝達出来る車両用駆動ユニットの冷却システムを提供する。
【解決手段】ユニットケース５には、電動モータ３の熱を吸熱した電動機冷却用オイルを、気液混合状態で、ユニットケース５の下部に集積するオイル溜り部１５を設けている。
また、オイル溜り部１５内に位置するように、オイル循環チャネル１４の円周形状の下方に、電動機冷却用オイルを流入させる流入部１６が、開口形成されている。
流入した電動機冷却用オイルは、オイル循環チャネル１４内で循環されて、気液が分離される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の車両用駆動ユニットの冷却システムに関し、特に、インホイールモータの冷却構造に用いて好適な車両用駆動ユニットの冷却システムに関するものである。

従来、自動車の車両用駆動ユニットの冷却システムとしては、電動機とインバータとの一体化によるインバータ部分の温度上昇を防止する車両用駆動ユニットの冷却システムが知られている。

このようなものでは、電動機とインバータとの間に、電動機側及びインバータ側の２層の流路を並設して形成された冷媒の循環流路が設けられている。

この２層の冷媒の循環通路は、インバータ側でインバータの放熱を吸熱した冷媒が、折り返して、電動機側で、再び、電動機による放熱を吸熱するように、構成されている。

そして、これらの２層の循環通路内を流れる冷媒が、２層の断熱層として作用することにより、インバータ側に比して、高温となる前記電動機側の熱が、２段階に渡り、吸収されて、遮断される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２３８４０５号公報

しかしながら、このような従来の車両用駆動ユニットの冷却システムでは、電動機のユニットケース内側に設けられた電動機側を冷却するオイルの潤滑経路内では、電動機の回転による振動で、空気とオイルとが混合した気液混合状態となって、滞留している。

このため、前記冷媒の熱伝導効率が低下して、冷媒による熱伝導量を増大させることが、困難であるといった問題があった。

そこで、本発明の目的は、電動機側の熱を、良好な熱伝導効率で、インバータ冷却用冷媒に伝達出来る車両用駆動ユニットの冷却システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、インバータと電動機とが、同一のユニットケースに設けられると共に、該ユニットケースには、電動機の熱を吸熱した電動機冷却用オイルを、気液混合状態でユニットケースの下部に集積するオイル溜り部を設けている。

そして、オイル溜り部内に位置するように、オイル循環チャネルの円周形状の下方に、電動機冷却用オイルを流入させる流入部を、開口形成し、該流入した電動機冷却用オイルを、該オイル循環チャネル内で循環させて気液を分離するように構成した。

本発明によれば、前記オイル溜まり部内に集積された電動機冷却用オイルが、前記オイル循環チャネル内で、循環されると、該電動機冷却用オイルの気泡部分の比重が、液体部分の比重に比して小さい為、該気泡部分が、液体部分から分離される。

このため、電動機冷却用オイル内に占める気泡を含まない液体の比率が上昇し、電動機冷却用オイルの熱交換容量を増大させることが出来る。

本発明の実施の形態の車両用駆動ユニットの冷却システムで、電動機の要部の構成を説明する図３中Ａ−Ａ断面に相当する位置での断面図である。 実施の形態の車両用駆動ユニットの冷却システムで、自動車の全体の構成を説明する模式的な分解斜視図である。 オイル循環チャネルが設けられたインバータ冷却用ヒートシンクの構成を説明する平面図である。 実施の形態の実施例１の車両用駆動ユニットの冷却システムで、電動機の要部の構成を説明する図５中Ｂ−Ｂ線に沿った位置での断面図である。 実施例１の車両用駆動ユニットの冷却システムで、オイル循環チャネルが設けられたインバータ冷却用ヒートシンクの構成を説明する平面図である。 実施の形態の実施例２の車両用駆動ユニットの冷却システムで、電動機の要部の構成を説明する図５中Ｂ−Ｂ線に沿った位置に相当する位置での断面図である。 実施例２の車両用駆動ユニットの冷却システムで、オイル循環チャネルが設けられたインバータ冷却用ヒートシンクの構成を示す縦断面図である。 実施例２の車両用駆動ユニットの冷却システムで、径方向の熱量の分布を模式的に説明するオイル循環チャネル要部周辺の拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態の車両用駆動ユニットの冷却システムを図面に基づいて説明する。

図１乃至図８は、この発明の実施の形態の車両用駆動ユニットの冷却システムを示すものである。

まず、全体の構成から説明すると、この実施の形態の車両用駆動ユニットの冷却システムでは、図２に示す様に、車両１の各車輪２…内側には、各軸部３ａ…を回転駆動することにより、各タイヤ４…に駆動力を与える電動機としての電動モータ３…が、各々設けられている。

この電動モータ３は、図１に示す様に、有底中空円筒形状を呈する同一のユニットケース５内に、内周面に沿って、コイル６及びステータ７が、円環状に固設されていて、径方向中央には、前記軸部３ａと一体となって回転するロータ８が、挿通される軸孔部７ａが、開口形成されている。

このユニットケース５は、底部を構成する略円板状のエンドプレート部５ａと、このエンドプレート部５ａと共に、このユニットケース５を概略構成する円筒部５ｂとを有して主に構成されている。

このうち、円筒部５ｂの内側面５ｃには、前記エンドプレート部５ａから一定距離Ｌ１離間されて、円盤状のインバータ冷却用ヒートシンク９が、嵌着されて設けられている。

このインバータ冷却用ヒートシンク９は、図３に示すように、軸部３ａ延設方向に沿って、所定の厚みＬ２を有する扁平中空円盤状を呈して構成されたインバータジャケット１０を有している。

このインバータジャケット１０の径方向中央には、円形の開口部１０ａが、面内外方向に、前記軸部３ａ延設方向に沿って、貫通形成されている。

また、このインバータ冷却用ヒートシンク９のうち、前記エンドプレート部５ａ側に対向するエンドプレート側側面１０ｂには、発熱体としてのパワーモジュールのインバータ１１…が、固着されている。

このインバータジャケット１０の内部には、図１に示すように、複数の環状放熱フィン１０ｃ…が、所定の間隔を置いて一体に形成されることにより、径方向に分割されて、略画成された環状の冷媒通路１０ｄ…が、周状に積層されて設けられている。

また、この冷媒通路１０ｄ…には、図２に示すように、前記車両１に設けられて、冷媒配管１９ａを介して、接続されたラジエータ１２へ、インバータ冷却用冷媒が、送出されると共に、このラジエータ１２によって冷却されたインバータ冷却用冷媒が、冷媒配管１９ｂを介して、前記各冷媒通路１０ｄ…内に戻るように、前記冷媒配管１９ａ中に設けられた冷媒ポンプ１３の駆動により、循環流通されるように構成されている。

すなわち、この実施の形態のインバータ冷却用ヒートシンク９では、前記エンドプレート側側面１０ｂを介して、前記インバータ１１…の熱が、インバータジャケット１０に伝わると、前記複数の環状放熱フィン１０ｃ…に伝達されて、比較的広い面積で、流通循環されるインバータ冷却用冷媒に接触して、良好な熱交換効率で、熱が奪われる。

このインバータ冷却用冷媒は、前記ラジエータ１２に送出されて、このラジエータ１２の周囲を通過する外気によって冷却され、再び前記インバータジャケット１０に戻されるように構成されている。

また、このインバータ冷却用ヒートシンク９のうち、電動モータ３の軸部３ａ延設方向で、前記コイル６側のインバータジャケット１０の側面１０ｅには、外周縁１０ｆに沿って、略円周状を呈して、気液分離手段としてのオイル循環チャネル１４が、一体となるように形成されている。

このオイル循環チャネル１４の内部には、電動機冷却用オイルを循環可能な環状内部通路１４ａが、前記外周縁１０ｆに沿って、略円周状を呈するように設けられていて、前記電動モータ３の軸部３ａの主回転方向（車両１の前進方向）と一致する回転方向に、前記電動機冷却用オイルを流通させるように構成されている。

この実施の形態では、前記環状内部通路１４ａの断面形状の縦横比は、約３：１で、扁平状を呈することにより、比較的広い内側面１４ｄを、前記コイル６側のインバータジャケット１０の側面１０ｅと共用することにより、直接、熱交換される電動機冷却用オイルの接触面積が、大きく設定されると共に、出入り口部を除いて、略密閉されて、一体となるように構成されている。

この実施の形態の車両用駆動ユニットの冷却システムでは、前記電動モータ３の各部分で発生する熱が、電動機冷却用オイルによって吸熱されて、これらの各部分が冷却される。

また、これらの電動機冷却用オイルは、気液混合状態で、前記ユニットケース５の内側面５ｃに沿って、下部凹所に集積されて、オイル溜り部１５が形成される。

この実施の形態では、このオイル溜り部１５の液面１５ａが、前記下側のオイル循環チャネル１４の内筒側面１４ｅよりも、車両上下方向で、上方となるように設定されている。

そして、このオイル溜り部１５の電動機冷却用オイル内に、常に位置するように、前記オイル循環チャネル１４の下方に位置している。

このオイル循環チャネル１４の下側で、前記ユニットケース５の内側面５ｃ近傍には、前記ステータ７方向へ向けて開口形成される流入部１６が、設けられている。

この実施の形態の流入部１６に、開口形成された流入口１６ａは、このオイル溜り部１５内に、前記オイル循環チャネルの円周形状の下側の少なくとも一部が、常に没することにより、この電動機冷却用オイルを、連続して流入可能となるように設けられている。

しかも、この実施の形態では、電動機冷却用オイルのうち、前記内側面５ｃに沿うように流れる径方向外側の電動機冷却用オイルが、前記流入口１６ａから、流入されるように構成されている。

また、この流入口１６ａには、入口側逆止弁２０が、設けられていて、オイル溜り部１５から、前記オイル循環チャネル１４の環状内部通路１４ａ内に流入する前記電動機冷却用オイルを通過可能とすると共に、前記オイル循環チャネル１４の環状内部通路１４ａ内から、オイル溜り部１５方向へ流出しようとする前記電動機冷却用オイルを通過不能とするように弁開閉動作が行われる構成としている。

そして、この前記オイル循環チャネル１４の環状内部通路１４ａ内に流入した前記電動機冷却用オイルは、この環状内部通路１４ａ内を通過する際に、この環状内部通路１４ａの幅広側の内側面１４ｄを共用する前記インバータジャケット１０の側面１０ｅを介して、直接、前記インバータ冷却用冷媒との間で、熱交換が行われるように構成されている。

更に、この環状内部通路１４ａの下方位置に形成されたオイル出口部１４ｂは、前記ユニットケース５の下側の円筒部５ｂを貫通して、オイル配管２１ａ，２１ｂ中に介装されたオイルポンプ１７に接続されている。

このオイルポンプ１７では、駆動により、前記環状内部通路１４ａ内の電動機冷却用オイルが吸い上げられて、再び、前記吐出側のオイル配管２１ｂから、電動モータ３の各部分を流路中に有する潤滑経路２２へ戻すように構成されている。

そして、このオイルポンプ１７の駆動により、前記電動機冷却用オイルが、前記オイル溜り部１５から、前記オイル循環チャネル１４の環状内部通路１４ａ内に流入すると、この電動機冷却用オイルが、前記インバータ冷却用ヒートシンク９のインバータジャケット１０の外周縁１０ｆに沿って、図３中、正面視反時計回りに流動して周回する。

この流動の際、周回による遠心力で、前記電動機冷却用オイルの気泡を含む部分が径方向内側に向けて移動して除かれて、気泡の少ない液体部分が、径方向外側に分離されるように構成されている。

また、この実施の形態の電動モータ３には、ユニットケース５の円筒部５ｂの外周面５ｄには、前記オイル循環チャネル１４の径方向外側面１４ｃが接触する部分及び、前記インバータジャケット１０の外周面１０ｇが接触する部分に対応して、外気と熱交換を行う放熱フィン部１８が、設けられている。

この放熱フィン部１８は、前記外周面５ｄから所定の高さで、突設される複数の環状フィン１８ａ…を、軸部３ａ延設方向で等間隔を置いて、前記外周面５ｄに一体となるように各々固着させて構成されている。

次に、この実施の形態の車両用駆動ユニットの冷却システムの作用について説明する。

この実施の形態の車両用駆動ユニットの冷却システムでは、前記オイルポンプ１７が駆動されると、前記電動モータ３の各部に、前記電動機冷却用オイルが、前記潤滑経路によって、行き渡り、これらの各部で発生する熱が、この電動機冷却用オイルによって吸熱されて、各部が冷却される。

吸熱により、高温となった前記電動機冷却用オイルは、前記ユニットケース５の下部に形成されるオイル溜り部１５に、集積される。

このオイル溜り部１５内に、下側の一部が没しているオイル循環チャネル１４では、前記ステータ７方向へ向けて開口形成される流入部１６からは、このオイル溜り部１５内の電動機冷却用オイルが、吸い込まれて、前記オイル循環チャネル１４の環状内部通路１４ａ内に流入する。

この際、前記入口側逆止弁２０によって、一旦、環状内部通路１４ａ内に流入した電動機冷却用オイルは、前記流入部１６から逆流して、オイル溜り部１５内方向へ戻ることは無い。

このオイル循環チャネル１４には、前記内側面５ｃに沿うように流れる径方向外側の電動機冷却用オイルが、優先的に流入されるので、気泡を比較的含む液面１５ａ近傍の電動機冷却用オイルに比して、気泡の含有率の少ないオイル溜まり部１５下方の液状の電動機冷却用オイルが、主に吸い込まれる。

この電動機冷却用オイル内に残留する気泡部分の比重は、液体部分の比重に比して小さい。

そして、前記オイル循環チャネル１４の環状内部通路１４ａ内では、前記電動機冷却用オイルが、循環により、前記外周縁１０ｆに沿うように周回しながら、前記オイル出口部１４ｂ，オイル配管２１ａを介して、前記オイルポンプ１７方向へ送出される。

この周回の際、前記電動機冷却用オイルに加わる径方向外側への遠心力により、この気泡を多く含む部分が、液体部分から分離されて、径方向内側に偏る。

このため、前記径方向外側に沿って設けられた前記オイル循環チャネル１４内の電動機冷却用オイル内に占める気泡を含まない液体の比率が上昇し、電動機冷却用オイルの熱交換容量を増大させることが出来る。

このように、体積当たりの熱交換容量が増大した電動機冷却用オイルが、主に、前記インバータジャケット１０内のインバータ冷却用冷媒との間で熱交換を行う前記オイル循環チャネル１４の環状内部通路１４ａ内に流動される。

しかも、前記電動モータ３の各部の熱は、液体の比率が上昇して、熱交換容量が増大したた電動機冷却用オイルが、前記電動モータ３の各部品を冷却する潤滑経路２２に戻されることにより、良好な吸熱効率で、吸熱されている。

従って、前記電動モータ３の各部分の熱を吸収した電動機冷却用オイルと、前記オイル循環チャネル１４の内側面１４ｄと共用される側面１０ｅを介して、前記インバータジャケット１０内のインバータ冷却用冷媒との間で行われる熱交換量が増大されて、電動モータ３側の熱を、良好な熱交換効率で、前記インバータ冷却用冷媒側に伝達することが出来る。

更に、この実施の形態では、前記電動モータ３の前記ユニットケース５の外周面５ｄに設けられた環状放熱フィン１０ｃ…が、前記オイル循環チャネル１４の径方向外側面１４ｃが接触する部分の外周面５ｄに位置するように一体に設けられている。

このため、オイル循環チャネル１４の環状内部通路１４ａ内の最も外周寄りの径方向外側面１４ｃに接する前記電動機冷却用オイルの熱を、ユニットケース５の外周面５ｄを介して、複数の放熱フィン部１８…から、周囲を通過する外気との間で熱交換が行われて、放熱される。

また、前記オイル循環チャネル１４に側面１０ｅの一部を介して隣接配置される前記インバータ冷却用ヒートシンク９のインバータジャケット１０では、径方向外側の熱が、外周面１０ｇを介して、接触する部分の外周面５ｄに位置する環状放熱フィン１０ｃ…から放熱される。

この際、前記径方向外側面１４ｃ及びこの外周面５ｄによって、円筒部５ｂの内側面５ｃに接触する面積が、単体の場合に比して増大しているので、何れか一方のインバータ冷却用冷媒若しくは、電動機冷却用オイルの熱量が大きい場合でも平準化されて、複数の環状放熱フィン１０ｃから放熱出来、更に、熱効率を良好なものとすることができる。

図４及び図５は、この発明の実施の形態の実施例１の車両用駆動ユニットの冷却システムを示すものである。

なお、前記実施の形態と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。

まず、構成上の相違点を中心に説明すると、この実施例１の車両用駆動ユニットの冷却システムでは、インバータ冷却用ヒートシンク２９を構成するインバータジャケット３０のうち、前記コイル６側の側面１０ｅには、気液分離手段としてのオイル循環チャネル２４が、一体に設けられている。

この実施例１のオイル循環チャネル２４には、内部に前記外周縁１０ｆに沿って、略円周状を呈するように、電動機冷却用オイルを循環可能な環状内部通路２４ａが、設けられている。

この環状内部通路２４ａ内では、図５に示す様に、内部に流入した電動機冷却用オイルが、気液混合状態から、遠心力により分離されて、比較的気泡を多く有する気泡部分と、気泡が殆ど無い液体部分とに、径内，外方向で前記電動機冷却用オイルが、分離されるように構成されている。

このうち、この環状内部通路２４ａの径内側位置には、この環状内部通路２４ａ内部空間と、前記ユニットケース５の内部空間との間を連通するように、気泡排出口２５が、開口形成されている。

そして、この環状内部通路２４ａ内で、径方向外側方向に分離された気泡部分を多く含む前記電動機冷却用オイルが、前記ユニットケース５内方向へ、この気泡排出口２５から排出されるように構成されている。

この実施例１の気泡排出口２５は、図５に示す様に、前記オイル出口部１４ｂ近傍で、しかも、前記オイル循環チャネル２４の径方向内側に設けられている。

そして、前記電動機冷却用オイルを導出する前記オイル出口部１４ｂが、前記オイル循環チャネル２４の下側に、下方に向けて電動機冷却用オイルを排出するように形成されている。

このため、前記オイル循環チャネル２４の内側に開口形成された前記気泡排出口２５が、前記オイル出口部１４ｂよりも、車両上下方向で、上側に位置するように構成されている。

また、この実施例１では、前記オイル循環チャネル２４内には、気液混合状態から、遠心力により、気泡部分を分離する環状内部通路２４ａ内部に、湾曲して気液ガイドリブ２６が、延設形成されている。

この気液ガイドリブ２６は、図５に示す様に、前記インバータ冷却用ヒートシンク９の外周縁方向に沿って、電動機冷却用オイルの周回方向に沿って、湾曲された形状を呈して、延設されている。

そして、この気液ガイドリブ２６によって、環状内部通路２４ａ内が、略径方向で二分割されることにより、気液混合状態から、遠心力により分離された電動機冷却用オイルの気泡部分が、この気液ガイドリブ２６の開始位置２６ａで、液体を多く有して、殆ど気泡を含まない電動機冷却用オイルから分離される。

すなわち、前記気液ガイドリブ２６と、前記オイル循環チャネル２４の内筒側面２４ｅとの間には、細溝状の気泡排出通路２４ｂが形成される。

そして、この気液ガイドリブ２６によって、分離された気泡部分と液体部分とは、各々この気液ガイドリブ２６によって、ガイドされて、前記オイル出口部１４ｂから、液体部分の比率の高い電動機冷却用オイルが、前記オイルポンプ１７方向へ送出されるまで、この環状内部通路２４ａ内で、再び、気泡が混合しないように、気泡を多く含む電動機冷却用オイルが、前記気泡排出口２５から排出されるまで、この気泡排出通路２４ｂ内を通り、ガイドされる様に構成されている。

また、この実施例１のオイル循環チャネル２４では、前記気液ガイドリブ２６の開始位置２６ａに、逆流を防止する逆流防止弁２７が設けられている。

この逆流防止弁２７は、前記電動機冷却用オイルのうち、気液混合状態から、遠心力により分離された気泡部分が、再び液体の比率の高い電動機冷却用オイルに混合しないように、前記環状内部通路２４ａ側から、ユニットケース５内方向への電動機冷却用オイルの流通を可能とすると共に、ユニットケース５内側から、前記環状内部通路２４ａ内方向への電動機冷却用オイルの流通を不能として、逆流を防止するように構成されている。

また、図５に示されるように、この実施例１の気液ガイドリブ２６の開始位置２６ａが、前記車両上下方向で、前記電動モータ３の軸部３ａ位置と、前記オイル出口部１４ｂとの間の中間位置である車両上下方向の範囲Ｖ１内に、位置するように設定されている。

次に、この実施例１の車両用駆動ユニットの冷却システムの作用効果について説明する。

この実施例１の車両用駆動ユニットの冷却システムでは、前記実施の形態の車両用駆動ユニットの冷却システムの作用効果に加えて、更に、図５に示す様に、前記オイル循環チャネル２４の環状内部通路２４ａ内で、気液混合状態から、遠心力により分離された電動機冷却用オイルの気泡部分が、この環状内部通路２４ａの径方向内側に集まる。

このため、前記環状内部通路２４ａ内の電動機冷却用オイルのうち、気泡が多く含まれる部分が、分離されて、前記気泡排出口２５から、排出される。

更に、この実施例１では、前記車両上下方向で、軸部３ａ位置よりも、下方に位置する環状内部通路２４ａの径方向内側で、前記オイル出口部１４ｂよりも、車両上下方向上側に、前記気泡排出口２５が設けられているので、重力による気液分離が、最も行われている部分で、主に気泡が排出されて、更に、分離効率が良好である。

従って、電動機冷却用オイルの循環を、前記周状に形成されたオイル循環チャネル２４の環状内部通路２４ａ内に存在する、気泡を殆ど含まない電動機冷却用オイル内の液体がの構成比率を上昇させることが出来る。

しかも、この実施例１では、前記オイル循環チャネル２４の径方向内側に位置された前記気泡排出口２５から排出される気泡部分を多く含む電動機冷却用オイルは、比重が液体部分に比して小さい為、周回により遠心力が加わることにより、前記オイル循環チャネル２４の径方向内側に集まり、前記オイル循環チャネル２４の径方向外側に開口形成されたオイル出口部１４ｂ方向に、向かいにくい。

更に、この気泡排出口２５は、前記オイル循環チャネル２４の下方に設けられたオイル出口部１４ｂの近傍で、しかも、このオイル出口部１４ｂよりも、車両上下方向で上側に位置しているので、更に、効率よく気液の分離が行われると共に、一旦、分離された気泡が、前記オイル出口部１４ｂから導出される電動機冷却用オイルの液体部分に、再び混合されにくい。

また、前記環状内部通路２４ａ内に、前記インバータ冷却用ヒートシンク９の外周縁方向に沿って、延設された気液ガイドリブ２６によって、気液混合状態から、遠心力により分離された電動機冷却用オイルの気泡部分が、液体部分の電動機冷却用オイルと再び混合しないようにガイドされる。

この気液ガイドリブ２６は、前記インバータ冷却用ヒートシンク９の外周縁方向に沿って、湾曲形状を呈するように延設されて、内部を径方向で、二分割するように構成されているので、電動機冷却用オイルの周方向に沿った流れを妨げること無く、円滑に気液を、径方向内，外で分離させることが出来る。

更に、この気液ガイドリブ２６の開始位置２６ａに設けられた逆流防止弁２７によって、ユニットケース５内から、前記気泡排出通路２４ｂを介して、前記環状内部通路２４ａ内方向への電動機冷却用オイルの逆流が防止される。

このため、電動機冷却用オイルのうち、気液混合状態から、遠心力により分離された気泡部分が、この電動機冷却用オイルと共に、前記開始位置２６ａから、再び環状内部通路２４ａ方向に流れ込むことが無く、この環状内部通路２４ａ内の電動機冷却用オイルに混合される虞が無い。

また、図５に示す様に、前記気液ガイドリブ２６の開始位置２６ａが、前記車両上下方向で、前記電動モ−タ３の軸部３ａ位置と、前記オイル出口部１４ｂの位置との間である範囲Ｖ１内に、設定されている。

このため、気泡の比率が多い液体層が、遠心力で、径方向内側に偏ると共に、又、車両上下方向で、上側に位置する箇所に、気液ガイドリブ２６の開始位置２６ａが設定されることにより、重力で、上方に、気泡の比率が多い液体層が偏り、双方のベクトルが最大となる位置で、有効に気液が分離される。

更に、前記気液ガイドリブ２６の開始位置２６ａ近傍で、前記気泡排出通路２４ｂの入口部に設定されている前記逆流防止弁２７によって、気泡が、前記オイル循環チャネル１４内方向に逆流することが防止されている。

このため、前記開始位置２６ａで分離された気泡は、前記オイル循環チャネル１４に形成されたオイル出口部１４ｂの上方位置では、前記気液ガイドリブ２６によって形成される気泡排出通路２４ｂから、前記気泡排出口２５まで、円滑に導かれて、前記ユニットケース５内のオイル溜り部１５に排出される。

従って、再び、前記環状内部通路２４ａ内の電動機冷却用オイルに、気泡部分が混合される虞が無く、このオイル循環チャネル２４内の電動機冷却用オイルによって、前記インバータ冷却用ヒートシンク２９との間で行われる熱交換量が増大する。

このため、電動モータ３から、前記ラジエータ１２へ受け渡される熱量が増大して、良好な冷却性能を、電動モータ３専用のラジエータを設けないコンパクトなレイアウトで、至現出来る。

他の構成、及び作用効果については、前記実施の形態の車両用駆動ユニットの冷却システムと、略同様であるので説明を省略する。

図６乃至図８は、この発明の実施の形態の実施例２の車両用駆動ユニットの冷却システムを示すものである。

なお、前記実施の形態及び実施例１と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。

まず、構成上の相違点を中心に説明すると、この実施例２の車両用駆動ユニットの冷却システムでは、インバータ冷却用ヒートシンク３９を構成するインバータジャケット４０のうち、前記コイル６側の側面１０ｅには、気液分離手段としてのオイル循環チャネル３４が、一体に設けられている。

このインバータジャケット４０の側面１０ｅのうち、前記オイル循環チャネル３４の環状内部通路３４ａ内に面する内側面３４ｄが、径方向外側方に向かうに、従って、前記エンドプレート部５ａ方向へ徐々に近接する方向へ、湾曲形成されることにより、前記電動機冷却用オイルが接触する径方向外側方の内側面３４ｄの面積が多くなるように構成されている。

前記電動機冷却用オイルが、前記インバータ冷却用ヒートシンク３９のインバータジャケット４０との間で、熱交換を行う伝熱面積が、平坦な場合に比して増大するように構成されている。

更に、この実施例２では、前記内側面３４ｄが、径方向外側に向かうに、従って、前記エンドプレート部５ａ方向へ徐々に近接する方向へ、湾曲形成されることにより、図８中、インバータジャケット４０の外周面４０ｇの幅ｗ１寸法よりも、前記環状内部通路３４ａが形成されたオイル循環チャネル３４部分の外周面３４ｇの幅ｗ２寸法が、大きくなるように構成されている。

このため、この実施例２では、電動機冷却用オイルが、前記オイル循環チャネル３４の外周面３４ｇを介して、前記ユニットケース５の円筒部５ｂの外周面５ｄに設けられた放熱フィン部１８へ伝えられる熱量が、伝熱面積を増大させることによって、大きくなるように構成されている。

次に、この実施例２の車両用駆動ユニットの冷却システムの作用効果について説明する。

この実施例２の車両用駆動ユニットの冷却システムでは、前記実施の形態の車両用駆動ユニットの冷却システムの作用効果に加えて、更に、前記インバータジャケット４０の側面１０ｅのうち、前記環状内部通路３４ａに面する内側面３４ｄの伝熱面積が、前記インバータ冷却用ヒートシンク３９の径方向の外側に向かうにつれて、内側に比して、大きくなるように構成されている。

このため、前記オイル循環チャネル３４内の電動機冷却用オイルのうち、気泡部分を含まない液体部分が、前記内側面３４ｄに接触する接触面積が増大して、前記インバータ冷却用ヒートシンク３９との間で熱交換を行う際の熱交換量を増大させることが出来て、冷却効率を更に、向上させることが出来る。

更に、この実施例２では、前記内側面３４ｄが、径方向外側に向かうに、従って、前記エンドプレート部５ａ方向へ徐々に近接する方向へ、湾曲形成されている。

このため、図８中に示す様に、インバータジャケット４０の外周面４０ｇの幅ｗ１寸法よりも、前記環状内部通路３４ａが形成されたオイル循環チャネル３４部分の外周面３４ｇの幅ｗ２寸法が、大きくなるように容易に設定できる。

従って、電動機冷却用オイルが、前記オイル循環チャネル３４の外周面３４ｇを介して、前記ユニットケース５の円筒部５ｂの外周面５ｄに設けられた放熱フィン部１８へ熱量を伝える伝熱面積を拡大して、更に、冷却効率を向上させることが出来る。

この際、前記内側面３４ｄが湾曲形成されることにより、前記オイル循環チャネル３４部分の外周面３４ｇの幅ｗ２寸法が、大きくなる分、前記インバータジャケット４０の外周面４０ｇの幅ｗ１が小さくなるので、合計の幅ｗ３寸法は、変えることなく、ユニットケース５全体の軸部３ａ延設方向の寸法を増大させずに、放熱効率を良好なものとすることが出来、更に、小型化を図ることが出来る。

しかも、この実施例２では、前記内側面３４ｄを、エンドプレート部５ａ方向へ徐々に湾曲させることにより、この環状内部通路２４ａ内を周回する電動機冷却用オイル及びこの電動機冷却用オイルの気泡部分の径方向への移動を、円滑に行わせることが出来、この点においても、気泡の分離効率が良好である。

また、図８中、左側に示すグラフ図では、径方向に沿った各位置でのインバータ１１の熱量の分布ａ及び、環状内部通路２４ａ内の電動機冷却用オイルの熱量の分布ｂが、横軸を熱量の大きさとして、簡略化されて示されている。

ここで、比較の為、破線で示す前記実施の形態のオイル循環チャネル１４の環状内部通路１４ａ内の電動機冷却用オイルの熱量の分布ｅは、前記インバータ１１の熱量の分布ａと併せられることにより、分布ｃとなり、山状のピークｃ１が形成されてしまう。

このため、径方向で、熱伝導が略均一に行えず、熱伝導効率を向上させることが困難であるが、この実施例２のように、前記内側面３４ｄを、湾曲させることにより、図中白抜き矢印で示す様に、環状内部通路２４ａの断面中心を、径方向外側にシフトすることができる。

従って、この実施例２の環状内部通路２４ａを周回する電動機冷却用オイルの熱量の分布ｂが、前記インバータ１１の熱量の分布ａと併せられても、分布ｄのように、ピークを発生させない平坦なものなる。

よって、径方向で、熱伝導が略均一となり、オイル循環チャネル３４と、インバータジャケット４０との間で、効率よく熱交換を行わせることができる。

しかも、この実施例２では、分布ｆに示す様に、前記外周面３４ｇ近傍での熱量が高くなっても、前記外周面５ｄの放熱フィン部１８によって、周囲の空気に放熱が行われる。

このため、更に、径方向で、熱伝導を略均一なものとして、オイル循環チャネル３４と、インバータジャケット４０との間で、効率よく熱交換を行わせることができる。

他の構成及び作用効果については、前記実施の形態及び実施例１と同一乃至均等であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態及び実施例１，２を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例１，２に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

即ち、前記実施の形態では、前記オイル循環チャネル１４の環状内部通路１４ａ内に流入した前記電動機冷却用オイルが、この環状内部通路１４ａ内を通過する際に、この環状内部通路１４ａの幅広側の内側面１４ｄを共用する前記インバータジャケット１０の側面１０ｅを介して、直接、前記インバータ冷却用冷媒との間で、熱交換が行われるように構成されているが、前記内側面１４ｄの形状が、どのような形状であっても良く、流入した電動機冷却用オイルが、オイル循環チャネル１４内で循環されて、気液が分離されるものであれば、インバータ冷却用ヒートシンク９と、オイル循環チャネル１４との間の熱交換を行う部分の形状、環状内部通路１４ａの数量及び材質が特に限定されるものではない。

更に、前記実施の形態では、車両１の車輪２に各々設けられるインホイールモータに適用したものを示して説明してきたが、特にこれに限らず、例えば、車両の車体側に設けられる電動機等、インバータと電動モータ３とが、同一のユニットケース５に設けられるものであれば、電動機の数量、形状及び材質が特に限定されるものではない。

また、前記実施の形態では、前記ユニットケース５の円筒部５ｂの内側面５ｃに、前記エンドプレート部５ａから一定距離Ｌ１離間されて、円盤状のインバータ冷却用ヒートシンク９が、嵌着されて設けられているが、特にこれに限らず、例えば、前記エンドプレート部５ａよりも外側に、エンドプレート側側面１０ｂに固着されたパワーモジュールのインバータ１１…を露出させるように構成する等、インバータ１１と電動モータ３とが、同一のユニットケース５に設けられるものであれば、形状、インバータ１１の数量及びインバータ冷却用ヒートシンク９の材質が、特に限定されるものではない。

３ 電動モータ（電動機）
５ ユニットケース
５ｄ 外周面
９，２９，３９
インバータ冷却用ヒートシンク
１０，３０，４０
インバータジャケット
１０ｅ 側面
１１ インバータ
１４，２４，３４
オイル循環チャネル（気液分離手段）
１４ａ，２４ａ，３４ａ
環状内部通路
１４ｂ オイル出口部
１５ オイル溜り部
１６ 流入部
１８ 放熱フィン部
２０ 入口側逆止弁
２５ 気泡排出口
２６ 気液ガイドリブ
２６ａ 開始位置
２７ 逆流防止弁

Claims (9)

1. インバータと電動機とが、同一のユニットケースに設けられると共に、該ユニットケースには、円盤状を呈して、インバータ冷却用冷媒を流通させて、インバータを冷却するインバータ冷却用ヒートシンクを設け、該インバータ冷却用ヒートシンクの側面には、外周縁に沿った円周形状を呈して、該電動機の熱を吸熱した電動機冷却用オイルを循環させるオイル循環チャネルを設けて、該側面を介して、該電動機冷却用オイルと前記インバータ冷却用冷媒との熱交換を行うように構成された車両用駆動ユニットの冷却システムであって、前記ユニットケースには、電動機の熱を吸熱した電動機冷却用オイルを、気液混合状態で前記ユニットケースの下部に集積するオイル溜り部を設けて、該オイル溜り部内に位置するように、前記オイル循環チャネルの円周形状の下方に、電動機冷却用オイルを流入させる流入部を、開口形成し、該流入した電動機冷却用オイルを、該オイル循環チャネル内で循環させて、気液を分離する気液分離手段を設けたことを特徴とする車両用駆動ユニットの冷却システム。
2. 前記気液分離手段は、前記オイル循環チャネル内で、気液混合状態から、遠心力により分離された電動機冷却用オイルの気泡部分を、前記ユニットケース内に排出する気泡排出口を、該オイル循環チャネルの径方向内側に有して、構成されることを特徴とする請求項１記載の車両用駆動ユニットの冷却システム。
3. 前記気液分離手段は、前記オイル循環チャネルの下側に向けて開口形成されたオイル出口部に対して、径方向内側に位置させて、前記電動機冷却用オイルの気泡部分を排出する気泡排出口を有することを特徴とする請求項１又は２記載の車両用駆動ユニットの冷却システム。
4. 前記気液分離手段は、前記オイル循環チャネルのうち、気液混合状態から、遠心力により、気泡を分離する流路内部に、前記インバータ冷却用ヒートシンクの外周縁方向に沿って延設されて、内部を径方向で分割することにより、気液混合状態から、遠心力により分離された電動機冷却用オイルの気泡部分を、電動機冷却用オイルと再び混合しないようにガイドする気液ガイドリブを有することを特徴とする請求項１乃至３のうち、何れか一項記載の車両用駆動ユニットの冷却システム。
5. 前記気液分離手段は、前記電動機冷却用オイルのうち、気液混合状態から、遠心力により分離された気泡部分が、再び電動機冷却用オイルに混合しないように逆流を防止する逆流防止弁を有することを特徴とする請求項１乃至４のうち、何れか一項記載の車両用駆動ユニットの冷却システム。
6. 前記気液ガイドリブの開始位置を、前記車両上下方向で、前記電動機の軸部位置と、前記オイル出口部との間に設定したことを特徴とする請求項４記載の車両用駆動ユニットの冷却システム。
7. 前記逆流防止弁の位置は、前記気液ガイドリブの開始位置近傍に設定されていることを特徴とする請求項５又は、６記載の車両用駆動ユニットの冷却システム。
8. 前記オイル循環チャネル内の電動機冷却用オイルが、前記インバータ冷却用ヒートシンクとの間で熱交換を行う前記側面の伝熱面積を、前記インバータ冷却用ヒートシンクの径方向の外側が、内側に比して、大きくなるように構成することを特徴とする請求項１乃至７のうち、何れか一項記載の車両用駆動ユニットの冷却システム。
9. 前記電動機の前記ユニットケースのうち、前記オイル循環チャネルの径方向外側面が接触する部分の外周面には、外気と熱交換を行う放熱フィン部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のうち、何れか一項記載の車両用駆動ユニットの冷却システム。

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