JP2010242900A - 車両駆動装置の発熱部冷却構造 - Google Patents

車両駆動装置の発熱部冷却構造 Download PDF

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Abstract

【課題】発熱部が最大発熱量となる時に冷却用オイルをその発熱部に十分に供給でき、車両駆動装置の効率を高めることのできる車両駆動装置の冷却構造を提供する。
【解決手段】ケース10内のオイルをキャッチタンク52に汲み上げる手段20等と、オイルを一方側の発熱部13および他方側の発熱部14に供給しながらキャッチタンク52を通してケース10内で循環させるオイル循環通路とを備えた車両駆動装置の発熱部冷却構造において、オイル循環通路は、オイルの液面Lが第1の高さh1まで上昇したときに一方側の発熱部13にオイルを流下させる第1通路61と、オイルの液面Lが第1の高さh1より低い第2の高さh2まで上昇したときに他方側の発熱部14にオイルを流下させる第2通路62とを有し、オイルの液面Lが低いときに、一方側の発熱部13へのオイルの流下量より他方側の発熱部14へのオイルの流下量が多くなるようにする。
【選択図】図2

Description

本発明は、車両駆動装置の発熱部冷却構造に関し、特にそのケース内にキャッチタンクとその両側の発熱部を備える場合に好適な車両駆動装置の発熱部冷却構造に関する。
内燃エンジンおよび回転機(電動機、発電機、発電電動機等の意)を装備したハイブリッド型の車両駆動装置においては、そのエンジンに締結される変速機ケース内に、回転機、変速機構、動力分割機構、ディファレンシャル機構等が高密度に実装されることから、それらの機構の潤滑・冷却および回転機の冷却が十分になされる必要がある。また、発電電動機等の回転機(以下、単にモータジェネレータという)を複数設ける車両駆動装置では、各モータジェネレータが最大発熱量になる時に適切な冷却を行って効率の低下を抑える必要があり、発熱部であるモータジェネレータやその周辺部を冷却する冷却構造が重要になる。
従来のこの種のモータ冷却構造を備えた車両駆動装置としては、例えばディファレンシャルリングギヤによりケース内底部側からかき上げられた潤滑用および電動機冷却用のオイル(例えば、オートマチックトランスミッションフルード)を、ケース内の上方側に位置するキャッチタンクに導入して一時的に貯留するとともに、そのキャッチタンクから徐々に予め定めた潤滑・冷却経路で流下させることによって、運転中の大物ギヤ等の負荷を有効に低減させつつ、各動作部の潤滑および発熱部の冷却を行うようにしたものが知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
また、ギヤポンプ等のオイルポンプを有するとともに、オイルクーラやラジエータ側の冷却液循環経路との間で熱交換する熱交換器を有し、冷却後のオイルをモータジェネレータ側に通すようにした冷却システムを備えるものも知られている(例えば、特許文献3参照)。
特開2008−195196号公報 特開2008−286247号公報 特開2006−312353号公報
上述のような従来のモータ冷却構造を備えた車両駆動装置にあっては、プラネタリギヤ構成の動力分割機構を採用しているため、そのキャリアに結合するエンジン出力軸に対して、一方側および他方側のモータジェネレータが互いに共線性を持つことになり、一方側のモータジェネレータが専ら低車速側で最大発熱量となり、他方側のモータジェネレータが専ら高車速側で最大発熱量となっていた。
そのため、高車速時には、ファイナルリングギヤ等からのオイルのかき上げ量が増すものの、最大発熱量となる側のモータジェネレータについて冷却が十分とは言えない状態が生じ得ることになり、低車速時には、かき上げ量が不足するために最大発熱量となる側のモータジェネレータにおいて冷却が不十分になり、特許文献3に記載のように、オイルポンプからのオイルをキャッチタンクに供給するといったことが必要であった。
しかも、オイルポンプからのオイルをキャッチタンクに供給する場合に、冷却が不十分な片側のモータジェネレータに多くのオイルを供給するということができず、冷却用のオイルを冷却が十分なもう片側のモータジェネレータに無駄に供給することになり、効率的でなかった。
一方、冷却が不十分な片側のモータジェネレータに多くのオイルを供給するように、複数のモータジェネレータへの冷却用オイルの供給流路を切り換えたりそのオイルの流量を加減したりするように、バルブや切換え機構を設けることも考えられるが、構成が複雑でコスト高を招くばかりか、重量の増加や信頼性の低下を招く可能性があった。
そこで、本発明は、簡素な構成でありながらも、発熱部が最大発熱量となる時に冷却用のオイルをその発熱部に十分に供給することができ、車両駆動装置の効率を高めることのできる車両駆動装置の冷却構造を提供することを目的とする。
本発明に係る車両駆動装置の冷却構造は、上記目的達成のため、(1)ケース内に貯留されたオイルを前記ケース内に設けられたキャッチタンクに汲み上げる汲み上げ手段と、前記オイルを前記キャッチタンクの一方側の発熱部および他方側の発熱部に供給しながら前記キャッチタンクを通して前記ケース内で循環させるオイル循環通路と、を備えた車両駆動装置の発熱部冷却構造において、前記オイル循環通路は、前記キャッチタンク内の前記オイルの液面が第1の高さまで上昇したときに前記一方側の発熱部に前記オイルを流下させる第1通路と、前記キャッチタンク内の前記オイルの液面が前記第1の高さより低い第2の高さまで上昇したときに前記他方側の発熱部に前記オイルを流下させる第2通路と、を有し、前記キャッチタンク内の前記オイルの液面が低いときに、前記一方側の発熱部への前記オイルの流下量より前記他方側の発熱部への前記オイルの流下量が多くなることを特徴とするものである。
この構成により、キャッチタンク内のオイルの液面が第2の高さまで上昇すると、第2通路を通して他方側の発熱部にオイルが流下し、他方側の発熱部が冷却される。次いで、キャッチタンク内のオイルの液面が第1の高さまで上昇すると、第1通路を通して一方側の発熱部にオイルが流下し、一方側の発熱部が冷却される。したがって、キャッチタンク内のオイルの液面が第2の高さに達するもののさほど高くならず、オイル供給量が不足するときには、第2通路を通して他方側の発熱部に優先的にオイルが供給されることになる。よって、他方側の発熱部が冷却用オイルの不足時に最大発熱量となる場合に、その発熱部の冷却が不十分になることが確実に防止される。また、冷却用オイルの供給流路を切り換えたりそのオイルの流量を加減したりするバルブや切換え機構を設ける必要が無く、簡素な構成にできる。
上記(1)に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造は、(2)前記第1通路が前記キャッチタンクの内壁面上に開口する第1開口を有するとともに、前記第2通路が前記キャッチタンクの内壁面上に開口する第2開口を有し、前記第1開口と前記第2開口の位置が鉛直方向に異なっているのが好ましい。
この構成により、キャッチタンクの内壁面上における第1開口と第2開口との位置を相違させるだけで済み、簡素な構成となる。
上記(2)に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造においては、(3)前記第1通路が、前記第1開口とは別に前記キャッチタンクの内壁面上に開口する第3開口を有し、前記第3開口は、前記第2開口と同等の鉛直方向の高さに位置するとともに、前記第2開口より開口面積が小さくなっていてもよい。
この構成により、キャッチタンク内のオイルの液面が第2の高さまで上昇する低い段階から第1通路を通した一方側の発熱部への適量のオイル供給を行うことが可能になり、両方の発熱部の発熱状態に応じた冷却を的確に行うことが可能になる。
上記(1)に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造は、(4)前記オイル循環通路が、前記汲み上げ手段により汲み上げられる前記オイルを異なる複数の経路で前記キャッチタンクに導入する複数のオイル導入通路を有し、前記第2通路が、前記キャッチタンクの内方側に開口するオリフィス穴を有する通路形成部材によって前記複数のオイル導入通路のうちいずれかのオイル導入通路に連通するように形成され、該通路形成部材によって形成される前記第2通路の主要部が前記オリフィス穴より前記断面積の大きい通路となっているものであっても好ましい。
この構成により、キャッチタンク内のオイルの液面が低い段階から第2通路を通して他方側の発熱部に優先的にオイルが供給され、一方、キャッチタンク内のオイルの液面が高くなっているときには、キャッチタンク内のオイルが第2通路に流入することがオリフィス穴で制限される状態で、キャッチタンクから第1通路を通して一方側の発熱部にオイルが十分に供給される。したがって、各発熱部の発熱量が増加する時に冷却用のオイルをその発熱部に十分に供給するということができることになる。
上記(4)に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造においては、(5)前記第2通路の前記オリフィス穴より上流側の通路部分が前記キャッチタンクの鉛直方向上方側にまで延びるとともに、前記第2通路の前記オリフィス穴より下流側の通路部分が前記キャッチタンクから水平方向の前記一方側に延びるように、前記通路形成部材が、前記オリフィス穴の近傍で屈曲する管路を形成しているのがよい。
この構成により、簡素な通路形成部材を用いながらも、各発熱部の発熱量が増加する時に冷却用のオイルをその発熱部に十分に供給するということができることになり、簡素な冷却構造となる。
上記(1)に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造は、(6)前記オイル循環通路が、前記汲み上げ手段により汲み上げられる前記オイルを異なる複数の経路で前記キャッチタンクに導入する複数のオイル導入通路と、前記第1通路を前記キャッチタンクに開口させる一方側の開口と、前記第2通路を前記キャッチタンクに開口させる他方側の開口と、を有し、前記キャッチタンク内には、前記複数のオイル導入通路のうちいずれかのオイル導入通路を形成するとともに、前記一方側の開口に対向する一方側のオリフィス穴および前記他方側の開口に対向する他方側のオリフィス穴を形成する通路形成部材が設けられ、前記通路形成部材が、前記一方側の開口と前記他方側の開口とを部分的に閉塞することで、前記一方側の開口と前記他方側の開口との高さを相違させているものであってもよい。
この構成により、キャッチタンク内のオイルの液面が第2の高さまで上昇すると、他方側の開口から第2通路を通して他方側の発熱部にオイルが流下し、他方側の発熱部が冷却される。次いで、キャッチタンク内のオイルの液面が第1の高さまで上昇すると、一方側の開口から第1通路を通して一方側の発熱部にオイルが流下し、一方側の発熱部が冷却される。したがって、キャッチタンク内のオイルの液面が第2の高さに達するもののさほど高くならず、オイル供給量が不足するときには、第2通路を通して他方側の発熱部に優先的にオイルが供給されることになり、他方側の発熱部が冷却用オイルの不足時に最大発熱量となる場合に、その発熱部の冷却が不十分になることが確実に防止される。しかも、通路形成部材が、一方側の開口と他方側の開口とを部分的に閉塞することで、両開口の高さを相違させるので、キャッチタンクの壁面に一方側の開口と他方側の開口を形成する際には同一高さとすることもでき、その加工あるいは成型が容易化できる。
上記(6)に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造は、(7)前記一方側のオリフィス穴の開口面積が、前記他方側のオリフィス穴の開口面積より小さいのが好ましい。
この構成により、キャッチタンク内のオイルの液面が低い段階から第2通路を通して他方側の発熱部に優先的にオイルが供給されるものの、第1通路を通して一方側の発熱部にも適量のオイルが供給される。また、キャッチタンク内のオイルの液面が高くなっているときには、キャッチタンク内のオイルが他方側の開口から第2通路に流入することが通路形成部材によって制限される一方で、キャッチタンク内のオイルが一方側の開口から第1通路に流入することがさほど制限されず、一方側の発熱部にオイルが十分に供給されることになる。
あるいは、本発明に係る車両駆動装置の冷却構造は、上記目的達成のため、(8)ケース内に貯留されたオイルを前記ケース内に設けられたキャッチタンクに汲み上げる汲み上げ手段と、前記オイルを前記キャッチタンクの一方側の発熱部および他方側の発熱部に供給しながら前記キャッチタンクを通して前記ケース内で循環させるオイル循環通路と、を備えた車両駆動装置の発熱部冷却構造において、前記オイル循環通路は、前記汲み上げ手段により汲み上げられる前記オイルを異なる複数の経路で前記キャッチタンクに導入する複数のオイル導入通路と、前記キャッチタンク内の前記オイルの液面が第1の高さまで上昇したときに前記一方側の発熱部に前記オイルを流下させる一方側の開口と、前記キャッチタンク内の前記オイルの液面が第2の高さまで上昇したときに前記他方側の発熱部に前記オイルを流下させる他方側の開口と、を有し、前記キャッチタンクは、該キャッチタンクの内部を前記一方側の開口が開口する第1タンク部と前記他方側の開口が開口する第2タンク部とに区画する区画壁部を有し、前記汲み上げ手段により前記オイルが汲み上げられるとき、前記第1タンク部と前記第2タンク部との双方に前記オイルが満たされるときを除いて前記第1タンク部内の前記液面の高さが前記第2タンク部内の前記液面の高さより常に低くなるよう、前記複数のオイル導入通路から前記第1タンク部および前記第2タンク部への前記オイルの導入比率が設定されているものである。
この構成により、キャッチタンク内のオイルの液面が第2の高さまで上昇すると、他方側の開口を通して他方側の発熱部にオイルが流下し、他方側の発熱部が冷却される。次いで、キャッチタンク内のオイルの液面が第1の高さまで上昇すると、一方側の開口を通して一方側の発熱部にオイルが流下し、一方側の発熱部が冷却される。したがって、キャッチタンク内のオイルの液面が第2の高さに達するもののさほど高くならず、オイル供給量が不足するときには、他方側の開口を通して他方側の発熱部に優先的にオイルが供給されることになる。よって、他方側の発熱部が冷却用オイルの不足時に最大発熱量となる場合に、その発熱部の冷却が不十分になることが確実に防止される。しかも、第1タンク部と第2タンク部の容積比を区画壁部の設置位置や高さによって適宜設定でき、他方側の発熱部に優先的にオイルが供給される期間を最適に設定できる。なお、第1タンク部と第2タンク部の水平断面積比が区画壁部の高さによって変化しないようにしてもよいし、変化するようにしてもよい。
上記(8)に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造は、(9)前記汲み上げ手段が、前記車両駆動装置の出力が増大するときに前記キャッチタンクへの前記オイルの汲み上げ量を増加させるのが好ましい。
この構成により、車両駆動装置の出力が増大し、装置全体の発熱量が増加するときに、十分な冷却を行うことが可能になる。
上記(9)に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造は、(10)前記汲み上げ手段が、前記ケース内に回転可能に内蔵され、前記ケース内に貯留されたオイルを前記キャッチタンクにかき上げる少なくとも1つの回転伝動要素と、前記ケース内に貯留されたオイルを前記キャッチタンクに汲み上げるポンプと、を含んで構成されているのが好ましい。
この構成により、回転伝動要素の高速回転時にケース内の底部側に貯留されるオイル量を減少させ、回転伝動要素の回転抵抗を減少させることができる。
上記(10)に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造は、(11)前記回転伝動要素が、前記車両駆動装置の出力が増大するときに回転速度を増大させ、前記キャッチタンクへの前記オイルの汲み上げ量を増加させるのが好ましい。
この構成により、高出力時に回転伝動要素によるオイルの汲み上げ量を増加させ、オイルの供給量を十分に確保することができる。
上記(1)〜(11)に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造は、(12)前記発熱部が、発電可能な電動機であるのが好ましい。
この構成により、発電電動機を複数設ける車両駆動装置において、各発電電動機が最大発熱量になる時に適切な冷却を行って、その効率の低下を抑えることができる。
本発明によれば、キャッチタンク内のオイルの液面が第2の高さまで上昇すると、第2通路を通して他方側の発熱部に流体が流下し、他方側の発熱部が冷却され、次いで、キャッチタンク内のオイルの液面が第1の高さまで上昇すると、第1通路を通して一方側の発熱部にオイルが流下し、一方側の発熱部が冷却されるようにしているので、冷却用のオイルの供給量が不足するときに、第2通路を通して他方側の発熱部に優先的にオイルを供給することができ、他方側の発熱部が冷却用オイルの不足時に最大発熱量となる場合に、その発熱部の冷却が不十分になることを確実に防止することができる。その結果、簡素な構成でありながらも、発熱部が最大発熱量となる時に冷却用のオイルをその発熱部に十分に供給することができ、車両駆動装置の効率を高めることのできる車両駆動装置の冷却構造を提供することができる。
本発明の第1実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造を有するその車両駆動装置の概略断面図である。 図1のII-II矢視断面図に対応する本発明の第1実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造の要部模式断面図で、キャッチタンク内の液面が高くなるEV走行高車速時のオイルの流れを併せて示している。 本発明の第1実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造における通路形成部材の模式的な斜視図である。 本発明の第1実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造の要部模式断面図であり、(a)はキャッチタンク内の液面が低いエンジン走行低車速時を、(b)はキャッチタンク内の液面が高いエンジン走行高車速時を、それぞれ示している。 本発明の第1実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造におけるキャッチタンク周辺の側面断面図であり、(a)はエンジン走行低車速時を、(b)はエンジン走行高車速時を、それぞれ示している。 本発明の第1実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造におけるキャッチタンク周辺の側面断面図であり、(a)はEV走行高車速時を、(b)はEV走行低車速時を、それぞれ示している。 本発明の第2実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造における通路形成部材の模式的な斜視図である。 本発明の第2実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造の要部模式断面図であり、(a)はキャッチタンク内の液面が低いエンジン走行低車速時を、(b)はキャッチタンク内の液面が高いエンジン走行高車速時を、(c)はキャッチタンク内の液面が高いEV走行高車速時を、それぞれ示している。 本発明の第3実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造の要部模式断面図であり、(a)はエンジン走行低車速時を、(b)はエンジン走行高車速時を、それぞれ示している。 本発明の第4実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造の要部模式断面図であり、(a)はエンジン走行低車速時を、(b)はエンジン走行高車速時を、それぞれ示している。 本発明の第5実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造における通路形成部材の模式的な斜視図である。 本発明の第5実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造の要部模式断面図であり、(a)はエンジン走行低車速時を、(b)はエンジン走行高車速時を、それぞれ示している。 本発明の第6実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造の要部模式断面図であり、(a)はエンジン走行低車速時を、(b)はエンジン走行高車速時を、それぞれ示している。
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
(第1実施形態)
図1〜図6は、本発明の第1実施形態に係る車両駆動装置とその発熱部冷却構造を示す図である。本実施形態の車両駆動装置は、ハイブリッド車両に搭載されるもので、図示しない内燃エンジン(以下、単にエンジンという)と、図1および図2に示すようなトランスアクスル1(動力伝達装置)とを一体に締結したものである。
まず、その構成について説明する。
図1および図2に示すように、トランスアクスル1は、エンジンに一体に締結されるケース10内に、エンジンの出力軸に連結される入力軸11と、左右の駆動車輪軸に連結される図示しない一対の出力軸とを有しており、ケース10は、トランスミッションケースの一部を構成している。
詳細は図示しないが、このケース10は、動力分割機構および減速機構となる一対の遊星歯車機構(図1に点線で略示)を内蔵するとともに、それらのリングギヤを一体化した外筒部分12aにカウンタドライブギヤ12b(回転伝動要素)を有する公知の伝動機構12と、伝動機構12の動力分割機構側の入力要素12cに結合する第1発電電動機13(一方側の発熱部)と、伝動機構12の減速機構側の入力要素12dに結合する第2発電電動機14(他方側の発熱部)と、伝動機構12のカウンタドライブギヤ12bに噛合するカウンタドリブンギヤ15(回転伝動要素)と、カウンタドリブンギヤ15からの動力をディファレンシャルリングギヤ16(回転伝動要素)に入力しその動力を左右の駆動軸に出力するディファレンシャル機構とを収納しており、第1発電電動機13はケース10の一方側に配置され、第2発電電動機14はケース10の他方側に配置されている。このようなギヤトレーンの構成自体は、公知のものと同様である。
トランスアクスル1の作動は、図示しないECU(電子制御ユニット)によって車両の走行状態と運転者からの要求操作入力(例えば、レンジ切換え要求操作、加速要求、減速要求等)とに応じて統括制御され、第1発電電動機13および第2発電電動機14は、それぞれ電動機または発電機のいずれで作動するかとその作動条件を制御される。また、エンジンは、トランスアクスル1を統括制御するECUと協働するエンジンECUによってその運転または停止と、運転時の運転条件を制御されるようになっている。
入力軸11は、外端側でダンパ18を介してエンジンの出力軸に連結されるとともに、内端側で伝動機構12の動力分割機構のキャリアに結合されている。また、その入力軸11の内端側に嵌入されるとともに第2発電電動機14の中心部を貫通する回転伝動軸19の端部にギヤポンプ型もしくはベーンポンプ型のオイルポンプ20のロータ21が連結され、オイルポンプ20が入力軸11の回転に応じてケース10内の底部側に貯留された潤滑・冷却用のオイルを汲み上げるようになっている。
第1発電電動機13および第2発電電動機14(以下、単に発電電動機13、14ともいう)は、ステータ31、41およびロータ32、42を備えており、それらのステータ31、41は、ケース10にそれぞれ図示しない複数の締結ボルトで締結されている。なお、詳細を図示しないが、ステータ31、41は、例えばそれぞれ複数の電磁鋼板を積層してなる略円環状のステータコアにステータコイルを巻回したものであり、ロータ32、42は、例えば複数の電磁鋼板が積層されてなるロータ本体に永久磁石を等角度間隔に埋設したものである。このような発電電動機自体は、公知のものと同様である。
図1に示すように、ケース10は、回転伝動要素であるディファレンシャルリングギヤ16、カウンタドリブンギヤ15およびカウンタドライブギヤ12b(以下、ディファレンシャルリングギヤ16等ともいう)によってケース10の内底部側からかき上げられたオイルを導入することができるオイル導入通路51を形成しており、このオイル導入通路51は、ディファレンシャルリングギヤ16等により図1中の矢印f1方向にかき上げられてf2方向に飛ばされるオイルを、矢印f3、f4で示す導入方向に案内し、ケース10内で鉛直方向における上方側に位置するキャッチタンク52に流入させるようになっている。
図2に示すように、キャッチタンク52は、左右方向でケース10の中央側に位置しており、ケース10を構成するよう左右に締結され一体化された複数のケース部材10a、10bによって画成されており、ディファレンシャルリングギヤ16等によりかき上げられたオイルを貯留するとともに、その最下部の流下孔部52a(図1参照)からカウンタドライブギヤ12b等へとオイルを徐々に流下させることができる。すなわち、キャッチタンク52は、ディファレンシャルリングギヤ16等によりかき上げられたオイルを一時的ではあるが貯留することができ、流下量以上のオイルが導入量される状態が続く限り、そのオイルの貯留量を増加させることができる。
上述のディファレンシャルリングギヤ16、カウンタドリブンギヤ15およびカウンタドライブギヤ12bと、オイルポンプ20とは、ケース10内に貯留されたオイルをケース10内に設けられたキャッチタンク52に汲み上げる汲み上げ手段を構成しており、オイル導入通路51およびキャッチタンク52は、キャッチタンク52の一方側の発熱部である第1発電電動機13と他方側の発熱部である第2発電電動機14とにオイルを供給しながら、キャッチタンク52を通してケース10内でオイルを循環させるオイル循環通路50を構成している。
オイル循環通路50は、さらに、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1まで上昇したときに第1発電電動機13のステータ31およびその周辺部(一方側の発熱部)にオイルを流下させる第1通路61と、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1より十分に低い第2の高さh2まで上昇したときに第2発電電動機14およびその周辺部(他方側の発熱部)にオイルを流下させる第2通路62と、を有している。
より具体的には、オイル循環通路50は、ディファレンシャルリングギヤ16等によりかき上げられたオイルを導入するオイル導入通路51とは別に、オイルポンプ20によりケース10の内底部側から汲み上げられたオイルをキャッチタンク52に導入する別のオイル導入通路56を有しており、キャッチタンク52は、これら複数のオイル導入通路51、56からの導入量が流下孔部52aからのオイル流下量より多くなるときに、その内部に貯留されるオイルの液面Lを上昇させるようになっている。
ここで、第1通路61は、キャッチタンク52の左右方向一方側の内壁面52b上に開口する第1開口61b(一方側の開口)と、この第1開口61bから第1発電電動機13のステータ31の上半部側へと左右方向の一方側(図2中の左側)に延びる流下通路部分61aとを有し、キャッチタンク52から第1発電電動機13のステータ31またはその近傍にオイルを流下させるようになっている。なお、ここで、ステータ31は、磁性鋼板の積層体であるコアにコイルを巻回したもので、そのコイルは樹脂で一体に被覆および保護されている。
第2通路62は、第1開口61bに概ね対向するようキャッチタンク52の内方側に開口するオリフィス穴63aを有する通路形成部材63によって、複数のオイル導入通路51、56のうちいずれかのオイル導入通路、例えばオイルポンプ20からのオイルを導入するオイル導入通路56に連通するように形成されている。
また、第2通路62は、図3および図4に示すように、オイル導入通路56に接続する上流端側から第2発電電動機14のステータ41の上方側に位置する下流端側までの略全域をなすその主要部62aにおいて、オリフィス穴63aより断面積の大きい通路となっている。また、第2通路62のオリフィス穴63aより上流側の通路部分62uがキャッチタンク52の鉛直方向上方側にまで延び、第2通路62のオリフィス穴63aより下流側の通路部分62dがキャッチタンク52から左右方向の他方側(図2中の右側)に延びるように、通路形成部材63は、オリフィス穴63aの近傍でL字形に屈曲する管路を形成している。なお、図2中では、通路形成部材63はキャッチタンク52内に配置されているが、上流側の通路部分62uがキャッチタンク52の左右方向他方側の内壁面52cに沿ってキャッチタンク52の内部あるいは外部に配置されてもよい。また、オリフィス穴63aが他方側の内壁面52cを貫通して第1開口61bに対向するようになっていれば、上流側の通路部分62uがキャッチタンク52の他方側の内壁面52cから離れていてもよい。
本実施形態においては、図2および図4(b)に示すように、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが高さh1より高いときには、キャッチタンク52から第1開口61bを通して第1通路61にオイルが流入し、かつ、キャッチタンク52内のオイルが第2通路62側に流入することがオリフィス穴63aによって制限される。したがって、一方の発熱部である第1発電電動機13のステータ31へのオイルの流下量が多くなる。
一方、図4(a)に示すように、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが高さh1より十分に低いときには、キャッチタンク52から第1通路61にオイルが流入することはなく、オイルポンプ20からオイル導入通路56を通して供給されるオイルが、第2通路62に流入するとともに、第2通路62内からキャッチタンク52側へのオイルの流出がオリフィス穴63aによってある程度制限される。したがって、一方側の発熱部である第1発電電動機13のステータ31へのオイルの流下量よりも、他方側の発熱部である第2発電電動機14のステータ41へのオイルの流下量が多くなるようになっている。
なお、本実施形態における第2の高さh2は、第1の高さh1より十分に小さく、オイルポンプ20の作動開始時の液面Lの高さであるから、ゼロに近い。また、第1通路61、第2通路62およびオイル導入通路51、56は、それぞれケース10の複数のケース部材10a、10bの対向する凹部同士または凹部と平坦な壁面によって画成される通路、ケース10の装着されたパイプやホース等の通路形成部材により形成される通路、ケース10の各ケース部材10a、10bに穿孔もしくは成型された通路のいずれかであってもよいし、そのような通路の組合せであってもよい。さらに、オイルポンプ20は、入力軸11の回転によってロータ21を回転させる機械式のポンプであるが、車両の走行モードに応じて制御される電動式のオイルポンプであってもよいし、機械式と電動式の両方を併用するものであってもよい。
次に、作用について説明する。
上述のように構成された本実施形態の車両駆動装置の発熱部冷却構造においては、エンジンと発電電動機13、14のうち少なくとも1つが原動機として作動することで、車両駆動力が発生し、発電電動機13、14のうち任意の一方が発電機として作動し、図外のバッテリに蓄電する。
例えば、発進時および軽負荷時には、必要な動力が規定値(充電状態により変化する)以下であれば、第2発電電動機14が走行駆動モータとして作動する電気自動車走行モード(以下、EV走行モードという)となるように、トランスアクスル1の統括制御用のECUとエンジンECUとの協調制御が実行される。また、必要動力が規定値を超えると、エンジンによる駆動に移行するが、エンジン駆動による低速高負荷時には、第1発電電動機13が発電機として作動するとともに、第2発電電動機14がアシスト(補助動力)用のモータとして作動する。
このように第2発電電動機14による走行駆動や動力補助用のモータとして作動する低車速走行する状態では、駆動用モータとなる第2発電電動機14において、第1発電電動機13に比べて相対的に大きな発熱量となる。
このとき、図5(a)に示すように、低回転速度で回転するディファレンシャルリングギヤ16等によるオイルの汲み上げ量は少なく、機械式ポンプであるオイルポンプ20ではエンジン回転数に応じたオイルの汲み上げがなされ、オイルポンプ20から吐出されるオイルがオイル導入通路56に導入される。そして、オイル導入通路56から第2通路62にオイルが流入し、第2通路62を通して第2発電電動機14側にオイルが流下し、第2発電電動機14が冷却される一方で、オリフィス穴63aを通してキャッチタンク52にもオイルが導入される。
また、このとき、キャッチタンク52内のオイルの液面Lは第1通路61の第1開口61bの下半部の高さ程度、すなわち、第1発電電動機13へのオイル供給がなされ得る高さh1よりわずかに低い程度になり、第1発電電動機13にも適量のオイルが供給される。
一方、図5(b)に示すように、エンジン駆動による通常走行がなされるときには、第1発電電動機13はエンジンでの燃費の良い回転速度で逆転力行するように制御され、充電量の低下時には第2発電電動機14が発電機として作動する。また、加速時や登坂時その他の中・高速高負荷運転時には、例えば加速のためにエンジン回転数が増加するとともに、第1発電電動機13が発電機となってその回転数が高くなり、その発電電力と不足分のバッテリ持ち出し分の電力とによって第2発電電動機14による駆動アシストがなされる。さらに、回生(発電)制動時には、第1発電電動機13がエンジン回転数を適切に保持するように制御され、条件によって力行あるいは逆転回生作動する。
このように第1発電電動機13の発電時の回転数が高くなったり作動状態の切換えが頻繁になったりする車両の比較的高速の走行状態下では、第1発電電動機13の方が第2発電電動機14に比べて相対的に大きな発熱量となる。
このとき、高回転速度で回転するディファレンシャルリングギヤ16等によるオイルの汲み上げ量は多くなり、第1開口61bの上半部がキャッチタンク52内のオイルに浸漬する程度に液面Lが上昇しているので、キャッチタンク52内のオイルが第1開口61bから第1通路61に流入し、第1通路61を通して第1発電電動機13側にオイルが流下し、第1発電電動機13が冷却される。さらに、オイルポンプ20によりエンジン回転数に応じたオイルの汲み上げがなされ、オイルポンプ20から吐出されるオイルが、オイル56に導入されて第2通路62に流入し、第2通路62を通して第2発電電動機14側にオイルが流下し、第2発電電動機14も冷却される。
図6は、車両がEV走行モードで走行する場合のキャッチタンク52の近傍を示している。この場合、EV走行モードで比較的高車速の走行をするときには、図6(a)に示すように、オイルポンプ20からのオイル供給が無い状態で、ディファレンシャルリングギヤ16等によるオイルの汲み上げ量は多くなり、第1開口61bの上半部がキャッチタンク52内のオイルに浸漬する程度に液面Lが上昇しているので、第1通路61を通して第1発電電動機13側にオイルが流下し、第1発電電動機13が冷却される。さらに、キャッチタンク52内のオイルがオリフィス穴63aを通して第2通路62にも流入し、第2発電電動機14側に適量のオイルが流下して、第2発電電動機14も冷却される。
EV走行モードで比較的低車速の走行をするときには、図6(b)に示すように、オイルポンプ20からのオイル供給が無い状態で、ディファレンシャルリングギヤ16等によるオイルの汲み上げ量も少なくなり、オイルの液面Lが第1開口61bより低い位置まで低下するので、キャッチタンク52内のオイルは冷却用としてはさほど使用されない。
上述のような本実施形態の冷却構造では、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1まで上昇するときには、第1通路61を通して一方側の発熱部である第1発電電動機13にオイルが流下して、第1発電電動機13が冷却される。また、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第2の高さh2には達するもののさほど高くならず、オイル供給量が不足するときには、第2通路62を通して他方側の発熱部である第2発電電動機14に優先的にオイルが供給されることになる。よって、冷却用のオイルが効率的に分配され、第2発電電動機14が冷却用オイルの不足時に最大発熱量となる場合に、その第2発電電動機14の冷却が不十分になることが確実に防止される。しかも、冷却用オイルの供給流路を切り換えたりそのオイルの流量を加減したりするバルブや切換え機構を設ける必要も無いので、簡素な構成にできる。
また、本実施形態では、オイル循環通路50が、ディファレンシャルリングギヤ16等により汲み上げられるオイルと、オイルポンプ20により汲み上げられるオイルとを異なる経路でキャッチタンク52側に導入する複数のオイル導入通路51、56を有し、第2通路62が、キャッチタンク52の内方側に開口するオリフィス穴63aを有する通路形成部材63によって片方のオイル導入通路56に連通するように形成され、通路形成部材63によって形成される第2通路62の主要部62aがオリフィス穴63aより断面積の大きい通路となっているので、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが低い段階から第2通路62を通して他方側の発熱部に優先的にオイルが供給され、一方、キャッチタンク内のオイルの液面が高くなっているときには、キャッチタンク内のオイルが第2通路に流入することがオリフィス穴で制限される状態で、キャッチタンクから第1通路を通して第2発電電動機14にオイルが十分に供給される。したがって、各発電電動機13、14の発熱量が増加する時に冷却用のオイルをその発電電動機13または14に十分に供給するということができる。
さらに、本実施形態では、第2通路62の上流側の通路部分62uがキャッチタンク52の鉛直方向上方側にまで延びるとともに、第2通路62の下流側の通路部分62dがキャッチタンク52から水平方向の一方側に延びるように、通路形成部材63がオリフィス穴63aの近傍で屈曲する管路を形成しているので、簡素な通路形成部材63を用いながらも、各発電電動機13、14の発熱量が増加する時に冷却用のオイルをその発電電動機13または14に十分に供給するということができ、その効率の低下を抑えることができる簡素な冷却構造となる。
加えて、汲み上げ手段としてのディファレンシャルリングギヤ16等とオイルポンプ20とが、エンジン出力およびトランスアクスル1の回転出力が増大するときにキャッチタンク52へのオイルの汲み上げ量を増加させるので、トランスアクスル1の出力が増大して装置全体の発熱量が増加するときに、オイルの供給量を確保して十分な冷却を行うことができる。
特に、汲み上げ手段が、ケース10内に回転可能に内蔵され、ケース10内に貯留されたオイルをキャッチタンク52にかき上げる少なくとも1つの回転伝動要素、例えばディファレンシャルリングギヤ16、カウンタドリブンギヤ15およびカウンタドライブギヤ12bと、ケース10内に貯留されたオイルをキャッチタンク52に汲み上げるオイルポンプ20と、を含んで構成されているので、回転伝動要素であるディファレンシャルリングギヤ16等の高速回転時にケース10内の底部側に貯留されるオイル量を減少させ、ディファレンシャルリングギヤ16等の回転抵抗を減少させることができる。
このように、本実施形態においては、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第2の高さh2まで上昇するときには、第2通路62を通して第2発電電動機14に流体が流下し、第2発電電動機14が優先的に冷却され、次いで、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1まで上昇すると、第1通路61を通して第1発電電動機13にオイルが流下し、第1発電電動機13が十分に冷却されるようにしているので、冷却用のオイルの供給量が不足するときに、第2通路62を通して第2発電電動機14に優先的にオイルを供給することができ、第2発電電動機14が冷却用オイルの不足時に最大発熱量となる場合に、その第2発電電動機14の冷却が不十分になることを確実に防止することができる。その結果、簡素な構成でありながらも、第2発電電動機14が最大発熱量となる時に冷却用のオイルをその第2発電電動機14に十分に供給することができ、トランスアクスル1の効率を高めることができるものである。
(第2実施形態)
図7および図8は、本発明の第2実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造を示す図である。なお、以下に述べる各実施形態の車両駆動装置の発熱部冷却構造は、上述の第1実施形態と類似する構成を有するので、第1実施形態と同一の構成要素については図1〜図6に示した対応する構成要素の符号を用いて説明し、第1実施形態との相違点についてのみ詳述することとする。
本実施形態においては、第1実施形態と同様に、オイル循環通路50が、汲み上げ手段により汲み上げられる前記オイルを異なる複数の経路でキャッチタンク52に導入する複数のオイル導入通路51、56を有している。
また、図7および図8に示すように、オイル循環通路50は、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1まで上昇したときに第1発電電動機13のステータ31およびその周辺部(一方側の発熱部)にオイルを流下させる第1通路71と、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1より十分に低い第2の高さh2まで上昇したときに第2発電電動機14およびその周辺部(他方側の発熱部)にオイルを流下させる第2通路72と、を有している。
ここで、第1通路71は、キャッチタンク52の一方側の内壁面52b上に開口する第1開口71b(一方側の開口)と、この第1開口71bから第1発電電動機13のステータ31の上半部側へと左右方向の一方側(図2中の左側)に延びる流下通路部分71aとを有し、キャッチタンク52から第1発電電動機13のステータ31またはその近傍にオイルを流下させるようになっている。また、第2通路72は、オイル導入通路56に接続する上流端側から第2発電電動機14のステータ41の上方側に位置する下流端側までの主要部72aと、第1開口71bに概ね対向するようキャッチタンク52の内方側に開口する第2開口72b(他方側の開口)とを有している。すなわち、オイル循環通路50は、第1通路71をキャッチタンク52に開口させる第1開口71bと、第2通路72をキャッチタンク52に開口させる第2開口72bとを有している。
キャッチタンク52の内方側には、さらに、図7に示すような通路形成部材73が設けられている。この通路形成部材73は、複数のオイル導入通路51、56のうち片方のオイル導入通路56を形成するとともに、第1開口71bに対向する一方側のオリフィス通路73a(一方側のオリフィス穴)および第2開口72bに対向する他方側のオリフィス通路73b(他方側のオリフィス穴)を有しており、一方側のオリフィス通路73aは他方側のオリフィス通路73bより断面積の小さい通路となっている。また、通路形成部材73は、他方側のオリフィス通路73bより上流側の通路部分73uをオイル導入通路56に連通させるようキャッチタンク52の鉛直方向上方側にまで延在するとともに、一方側のオリフィス通路73aを第1開口71bに、他方側のオリフィス通路73bを第2開口72bに、それぞれ連通させるように逆T字形状をなしている。
この通路形成部材73は、その左右に延びる下側管部73cの両端でキャッチタンク52の内方から第1開口71bと第2開口72bとを部分的に閉塞することで、第1開口71bと第2開口72bとの実質の開口高さを鉛直方向に互いに相違させるとともに、実質的な開口面積を相違させている。
より具体的には、第1開口71b中に開口する一方側のオリフィス通路73aの開口面積は、第2開口72b中に開口する他方側のオリフィス通路73bの開口面積より小さくなっており、通路形成部材73の下側管部73cの小径端側で狭められる第1開口71bは、通路形成部材73の下側管部73cの大径端側で狭められる第2開口72bよりも実質的に広い開口面積を有し、第1開口71bの実質的な開口高さ(開口の図心位置)は、第2開口72bの実質的な開口高さより低くなっている。
このように構成された本実施形態の冷却構造では、図8(a)に示すように、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが十分に低い第2の高さh2まで上昇すると、オイル導入通路56および上流側通路部分73uを通して、オイルポンプ20からのオイルが第2開口72bから第2通路72に流入し、第2通路72から第2発電電動機14(他方側の発熱部)に優先的にオイルが流下され、第2発電電動機14が冷却される。また、このとき、第1通路71を通して第1発電電動機13(一方側の発熱部)にも必要量のオイルが供給される。
一方、図8(b)に示すように、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが高くなっているときには、キャッチタンク52内のオイルが第2開口72bから第2通路72に流入することが通路形成部材73によって制限される一方で、キャッチタンク52内のオイルが第1開口71bから第1通路71に流入することがさほど制限されず、第1発電電動機13にオイルが十分に供給されることになる。
さらに、図8(c)に示すEV走行高車速時には、オイルポンプ20からのオイルの汲み上げがなされないので、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1に達すると、キャッチタンク52から第1通路71へのオイルの流入が開始され、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1よりさらに高い第3の高さh3に達すると、通路形成部材73の下側管部73cの大径端側で狭められる第2開口72bを通して、キャッチタンク52から第2通路72へのオイルの流入が開始される。ただし、このとき、第2開口72bは第1開口71bよりも狭められているから、第1通路71への優先的な供給状態が維持される。
本実施形態では、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第2の高さh2に達するもののさほど高くならず、オイル供給量が不足する低車速時には、第2通路72を通して第2発電電動機14に優先的にオイルが供給されることになり、冷却用オイルの不足時に最大発熱量となる第2発電電動機14の冷却が不十分になることが確実に防止される。したがって、上述の第1実施形態と同様な効果が期待できる。
しかも、通路形成部材73が、第1開口71bと第2開口72bとを部分的に閉塞することで、両開口71b、72bの高さを相違させるので、キャッチタンク52の壁面に第1開口71bと第2開口72bを形成する際には両開口71b、72bを同一高さとすることもでき、その加工あるいは成型が容易化できるという利点もある。
なお、図8では、上述の通路形成部材73が、第1開口71bと第2開口72bとをキャッチタンク52の内壁面52b、52c上で閉塞するものとしたが、上述の通路形成部材73の下側管部73cが両開口71b、72bを通して第1通路71および第2通路72内に挿入されることで、第1開口71bと第2開口72bとが狭められるようにしてもよいことはいうまでもない。
(第3実施形態)
図9は、本発明の第3実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造を示す図である。
本実施形態においては、第1実施形態と同様に、オイル循環通路50が、汲み上げ手段により汲み上げられるオイルを異なる複数の経路でキャッチタンク52に導入する複数のオイル導入通路51、56を有しているが、キャッチタンク52内に挿入される通路形成部材は存在しない。
すなわち、本実施形態においては、オイル循環通路50は、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1まで上昇したときに第1発電電動機13のステータ31およびその周辺部(一方側の発熱部)にオイルを流下させる第1通路81と、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1より低い第2の高さh2まで上昇したときに第2発電電動機14およびその周辺部(他方側の発熱部)にオイルを流下させる第2通路82と、を有している。
ここで、キャッチタンク52の左右一方側の第1通路81は、キャッチタンク52の一方側の内壁面52b上に開口する第1開口81b(一方側の開口)と、この第1開口81bから第1発電電動機13のステータ31の上半部側へと左右方向の一方側(図2中の左側)に延びる流下通路部分81aとを有しており、図9(b)に示すように、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが高くなる高車速時に、キャッチタンク52から第1発電電動機13のステータ31またはその近傍に十分にオイルを流下させて、第1発電電動機13の最大発熱時に十分な冷却を行うようになっている。
また、キャッチタンク52の左右他方側の第2通路82は、キャッチタンク52の他方側の内壁面52c上に開口する第2開口82b(他方側の開口)と、この開口82bから第2発電電動機14のステータ41の上半部側へと左右方向の他方側(図2中の右側)に延びる流下通路部分82aとを有しており、図9(a)に示すように、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが低くなる低車速時に、キャッチタンク52から第2発電電動機14のステータ41またはその近傍にもオイルを十分に流下させて、第2発電電動機14の最大発熱時に十分な冷却を行うようになっている。
本実施形態においては、このように、第1開口81bと第2開口82bとは、互いの開口位置が鉛直方向に異なっている。
本実施形態においても、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第2の高さh2まで上昇するときには、第2通路82を通して第2発電電動機14に流体が流下し、第2発電電動機14が優先的に冷却され、次いで、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1まで上昇すると、第1通路81を通して第1発電電動機13にオイルが流下し、第1発電電動機13が十分に冷却されるようにしているので、冷却用のオイルの供給量が不足するときに、第2通路82を通して第2発電電動機14に優先的にオイルを供給することができ、第2発電電動機14が冷却用オイルの不足時に最大発熱量となる場合に、その第2発電電動機14の冷却が不十分になることを確実に防止することができる。その結果、簡素な構成でありながらも、第2発電電動機14が最大発熱量となる時に冷却用のオイルをその第2発電電動機14に十分に供給することができ、トランスアクスル1の効率を高めることができるものであり、第1実施形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態では、このように第1開口81bと第2開口82bの開口位置が鉛直方向に異なっているので、キャッチタンク52の内壁面52b、52c上における第1開口81bと第2開口82bとの位置を相違させるだけで済み、簡素な構成となる。
(第4実施形態)
図10は、本発明の第4実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造を示す図である。なお、本実施形態は、第1通路、第2通路に加えて第3の流下通路を有している点以外は、第3実施形態と類似する構成を有している。
本実施形態においては、オイル循環通路50は、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1まで上昇したときに第1発電電動機13のステータ31およびその周辺部(一方側の発熱部)にオイルを流下させる第1通路91と、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1より低い第2の高さh2まで上昇したときに第2発電電動機14およびその周辺部(他方側の発熱部)にオイルを流下させる第2通路92と、を有している。
ここで、キャッチタンク52の左右一方側の第1通路91は、キャッチタンク52の一方側の内壁面52b上に開口する一方側の2つの開口、すなわち第1開口91bおよび第3開口91e(一方側の開口)と、これら第1開口91bおよび第3開口91eから第1発電電動機13のステータ31の上半部側へと左右方向の一方側(図2中の左側)に延びる流下通路部分91a、91cとを有しており、図10(b)に示すように、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが高くなる高車速時に、キャッチタンク52から第1発電電動機13のステータ31またはその近傍に流下通路部分91aから十分にオイルを流下させて第1発電電動機13の最大発熱時に十分な冷却を行うようになっている。
また、キャッチタンク52の左右他方側の第2通路92は、キャッチタンク52の他方側の内壁面52c上に開口する第2開口92b(他方側の開口)と、この第2開口92bから第2発電電動機14のステータ41の上半部側へと左右方向の他方側(図2中の右側)に延びる流下通路部分92aとを有しており、図10(a)に示すように、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが低くなる低車速時に、キャッチタンク52から第2発電電動機14のステータ41またはその近傍にもオイルを十分に流下させて、第2発電電動機14の最大発熱時に十分な冷却を行うようになっている。
本実施形態においては、開口91e(第3開口)の開口高さh2´と開口92b(第2開口)の開口高さh2とは、鉛直方向において同等の位置であるが、開口91b(第1開口)の高さh1が、第2開口92bに対して十分に高く設定されている。したがって、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが低くなる低車速時に、流下通路部分91aのみを通して第1発電電動機13のステータ31にオイルを供給できる。
本実施形態においても、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第2の高さh2まで上昇するときには、第2通路92を通して第2発電電動機14に流体が流下し、第2発電電動機14が優先的に冷却され、次いで、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1まで上昇すると、第1通路91を通して第1発電電動機13にオイルが流下し、第1発電電動機13が十分に冷却されるようにしているので、冷却用のオイルの供給量が不足するときに、第2通路92を通して第2発電電動機14に優先的にオイルを供給することができ、第2発電電動機14が冷却用オイルの不足時に最大発熱量となる場合に、その第2発電電動機14の冷却が不十分になることを確実に防止することができる。その結果、簡素な構成でありながらも、第2発電電動機14が最大発熱量となる時に冷却用のオイルをその第2発電電動機14に十分に供給することができ、トランスアクスル1の効率を高めることができるものであり、第1実施形態と同様の効果が得られる。
しかも、本実施形態では、第1通路91が、開口91bとは別にキャッチタンクの52の内壁面52b上に開口する開口91eを有しており、この開口91eは、開口92bと同等の鉛直方向高さh21´に位置するとともに、開口92bより開口面積が小さくなっているので、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第2の高さh2まで上昇する低い段階から第1通路91を通した第1発電電動機13への適量のオイル供給を行うことが可能になり、発電電動機13、14の発熱状態に応じた冷却を的確に行うことができる。
(第5実施形態)
図11および図12は、本発明の第5実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造を示す図である。なお、本実施形態は、第4実施形態の流下通路91cに代えて、キャッチタンク52内に通路形成部材94を設けたものであり、第4実施形態と類似する構成を有している。
本実施形態においては、第1通路91がキャッチタンク52に開口する部分に有底円筒状の通路形成部材94が配置されている。この通路形成部材94は、第1通路91の流下通路部分91aに連続しかつキャッチタンク52の内壁面52bに沿って鉛直方向に延在する縦通路94aと、縦通路94aの下端側で第1通路91をキャッチタンク52の内部に開口させるオリフィス穴94bと、縦通路94aの上端側の開口94cとを形成している。
第1通路91を形成する通路形成部材94の開口94cは、キャッチタンク52の一方側の内壁面52bと直交しており、オリフィス穴94bは、キャッチタンク52の一方側の内壁面52bと略平行に開口しつつ、第2通路92に対向している。
第1通路91は、キャッチタンク52の一方側の内壁面52b上に開口する一方側の開口91bと、開口91bから第1発電電動機13のステータ31の上半部側へと左右方向の一方側(図2中の左側)に延びる流下通路部分91aとを有しており、図12(b)に示すように、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが高くなる高車速時に、キャッチタンク52から第1発電電動機13のステータ31またはその近傍に、流下通路部分91aから十分にオイルを流下させて第1発電電動機13の最大発熱時に十分な冷却を行うようになっている。
第2通路92は、キャッチタンク52の他方側の内壁面52c上に開口する第2開口92bと、この開口92bから第2発電電動機14のステータ41の上半部側へと図12中の右側に延びる流下通路部分92aとを有しており、図12(a)に示すように、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが低くなる低車速時に、例えばキャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1より低い第2の高さh2まで上昇したときに、キャッチタンク52から第2発電電動機14のステータ41またはその近傍にもオイルを十分に流下させて、第2発電電動機14の最大発熱時に十分な冷却を行うようになっている。
本実施形態においては、オリフィス穴94b(第3開口)の開口高さh2´と開口92b(第2開口)の開口高さh2とは、鉛直方向において同等の位置であるが、開口94c(第1開口)の高さが、第2開口92bに対して十分に高く設定されている。
本実施形態においても、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第2の高さh2まで上昇するときには、第2通路92を通して第2発電電動機14に流体が流下し、第2発電電動機14が優先的に冷却され、次いで、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第1の高さh1まで上昇すると、第1通路91を通して第1発電電動機13にオイルが流下し、第1発電電動機13が十分に冷却されるようにしているので、冷却用のオイルの供給量が不足するときに、第2通路92を通して第2発電電動機14に優先的にオイルを供給することができ、第2発電電動機14が冷却用オイルの不足時に最大発熱量となる場合に、その第2発電電動機14の冷却が不十分になることを確実に防止することができる。その結果、簡素な構成でありながらも、第2発電電動機14が最大発熱量となる時に冷却用のオイルをその第2発電電動機14に十分に供給することができ、トランスアクスル1の効率を高めることができるものであり、第1実施形態と同様の効果が得られる。
しかも、本実施形態では、第1通路91が、開口94cとは別に第2開口92bに概ね対向するオリフィス穴94bを有しており、このオリフィス穴94bは、開口92bと同等の鉛直方向高さh2´に位置するとともに、開口92bより開口面積が小さくなっているので、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第2の高さh2まで上昇する低い段階から第1通路91を通した第1発電電動機13への適量のオイル供給を行うことが可能になり、発電電動機13、14の発熱状態に応じた冷却を的確に行うことができるものとなる。
(第6実施形態)
図13は、本発明の第6実施形態に係る車両駆動装置の発熱部冷却構造を示しており、本実施形態においては、キャッチタンク52の内部が左右2つに区画されている。
すなわち、本実施形態においては、オイル循環通路50は、複数のオイル導入通路51、56と、キャッチタンク52内のオイルの液面が第1の高さh1まで上昇したときに第1発電電動機13のステータ31の近傍にオイルを流下させるようキャッチタンク52の一方側の内壁面52b上に開口する一方側の開口91bと、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第2の高さh2まで上昇したときに第2発電電動機14のステータ41の近傍にオイルを流下させるようキャッチタンク52の他方側の内壁面52b上に開口する他方側の開口92bと、を有している。
また、キャッチタンク52は、このキャッチタンク52の内部を一方側の開口91bが開口する第1タンク部54と、他方側の開口92bが開口する第2タンク部55とに区画する区画壁部101を有しており、汲み上げ手段であるディファレンシャルリングギヤ16等とオイルポンプ20とによるオイルの汲み上げがなされるとき、汲み上げられたオイルがオイル導入通路51、56を通して第2タンク部55に最初に貯留され、第2タンク部55が満杯になってから第1タンク部54側にオイルが貯留されるようになっている。
すなわち、本実施形態では、第1タンク部54と第2タンク部55との双方にオイルが満たされるときを除いて、第1タンク部54内の液面の高さが第2タンク部内の液面の高さより常に低くなるよう、複数のオイル導入通路51、56から第1タンク部54および第2タンク部55へのオイルの導入比率が設定されている。
このように構成される本実施形態の冷却構造では、キャッチタンク52の第2タンク部55内のオイルの液面Lがまず第2の高さh2まで上昇すると、他方側の開口92bを通して第2発電電動機14のステータ41側にオイルが流下し、第2発電電動機14が冷却される。次いで、第2タンク部55が満杯になり、第2タンク部55から溢れたオイルが第1タンク部54内に貯留されることで、第1タンク部54内のオイルの液面Lが第1の高さh1まで上昇すると、一方側の開口91bを通して第1発電電動機13のステータ31の近傍にオイルが流下し、第1発電電動機13が冷却される。
したがって、キャッチタンク52内のオイルの液面Lが第2の高さh2に達するもののさほど高くならず、オイル供給量が不足するときには、他方側の開口92bを通して第2発電電動機14に優先的にオイルが供給されることになる。よって、第2発電電動機14が冷却用オイルの不足時に最大発熱量となる場合に、その発熱部の冷却が不十分になることが確実に防止され、上述の第1実施形態と同様の効果が得られる。
しかも、第1タンク部54と第2タンク部55の容積比を区画壁部101の設置位置や高さによって適宜設定できることから、第2発電電動機14に優先的にオイルが供給される期間を最適に設定できる。
なお、図13では、第1タンク部54と第2タンク部55の水平断面積の比が区画壁部101の高さによらず一定の比率であるものとして示しているが、第1タンク部54と第2タンク部55の水平断面積の比が区画壁部101の高さに応じて変化するようにしてもよい。
また、上述の各実施形態においては、オイルポンプ20からオイル導入通路56を通してキャッチタンク52にオイルが導入されるものとしたが、オイルポンプ20でなく、外部クーラ等からオイル導入通路56に導入されるものであってもよい。
さらに、上述の各実施形態においては、第1発電電動機13を一方側の発熱部とし、第2発電電動機14を他方側の発熱部としたが、発電電動機に限定されるものではなく、発熱部は、発電機または電動機のいずれか一方でもよいし、インバータその他の電気的な発熱要素が搭載される部位であってもよい。したがって、本発明は2モータタイプの車両駆動装置の発熱部冷却構造に限定されるものではない。
以上説明したように、本発明は、キャッチタンク内のオイルの液面が相対的に低い第2の高さまで上昇するとき、第2通路を通して他方側の発熱部に流体が流下することで他方側の発熱部が冷却され、キャッチタンク内のオイルの液面が第1の高さまで上昇するとき、第1通路を通して一方側の発熱部にオイルが流下することで一方側の発熱部が冷却されるようにしているので、冷却用のオイルの供給量が不足するときに、第2通路を通して他方側の発熱部に優先的にオイルを供給することができ、他方側の発熱部が冷却用オイルの不足時に最大発熱量となる場合に、その発熱部の冷却が不十分になることを確実に防止することができ、簡素な構成でありながらも、発熱部が最大発熱量となる時に冷却用のオイルをその発熱部に十分に供給することができ、車両駆動装置の効率を高めることのできる車両駆動装置の冷却構造を提供することができるという効果を奏するものであり、車両駆動装置の発熱部冷却構造、特にそのケース内にキャッチタンクとその両側の発熱部を備える場合に好適な車両駆動装置の発熱部冷却構造全般に有用である。
1 トランスアクスル(車両駆動装置、動力伝達装置)
10 ケース(トランスミッションケース)
11 入力軸
12 伝動機構(動力分割機構、減速機構)
12b カウンタドライブギヤ(回転伝動要素、汲み上げ手段)
13 第1発電電動機(一方側の発熱部、発電可能な電動機)
14 第2発電電動機(他方側の発熱部、発電可能な電動機)
15 カウンタドリブンギヤ(回転伝動要素、汲み上げ手段)
16 ディファレンシャルリングギヤ(回転伝動要素、汲み上げ手段)
20 オイルポンプ(汲み上げ手段)
31、41 ステータ
50 オイル循環通路
51、56 オイル導入通路(複数のオイル導入通路)
52 キャッチタンク
52b 一方側の内壁面
52c 他方側の内壁面
54 第1タンク部
55 第2タンク部
61、71、81、91 第1通路
61a、71a、81a、82a、91a、92a 流下通路部分
61b、71b、81b、91b 開口(第1開口、一方側の開口)
62、72、82、92 第2通路
62a 主要部
62d 下流側の通路部分
63、73、83、94 通路形成部材
63a オリフィス穴
72b、82b、92b 開口(第2開口、他方側の開口)
73a、73b オリフィス通路(オリフィス穴)
73c 下側管部
91e 開口(第3開口、一方側の開口)
94a 縦通路
94b オリフィス穴(第3開口)
94c 開口
101 区画壁部

Claims (12)

  1. ケース内に貯留されたオイルを前記ケース内に設けられたキャッチタンクに汲み上げる汲み上げ手段と、前記オイルを前記キャッチタンクの一方側の発熱部および他方側の発熱部に供給しながら前記キャッチタンクを通して前記ケース内で循環させるオイル循環通路と、を備えた車両駆動装置の発熱部冷却構造において、
    前記オイル循環通路は、前記キャッチタンク内の前記オイルの液面が第1の高さまで上昇したときに前記一方側の発熱部に前記オイルを流下させる第1通路と、前記キャッチタンク内の前記オイルの液面が前記第1の高さより低い第2の高さまで上昇したときに前記他方側の発熱部に前記オイルを流下させる第2通路と、を有し、
    前記キャッチタンク内の前記オイルの液面が低いときに、前記一方側の発熱部への前記オイルの流下量より前記他方側の発熱部への前記オイルの流下量が多くなることを特徴とする車両駆動装置の発熱部冷却構造。
  2. 前記第1通路が前記キャッチタンクの内壁面上に開口する第1開口を有するとともに、前記第2通路が前記キャッチタンクの内壁面上に開口する第2開口を有し、前記第1開口と前記第2開口の位置が鉛直方向に異なっていることを特徴とする請求項1に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造。
  3. 前記第1通路が、前記第1開口とは別に前記キャッチタンクの内壁面上に開口する第3開口を有し、
    前記第3開口は、前記第2開口と同等の鉛直方向の高さに位置するとともに、前記第2開口より開口面積が小さくなっていることを特徴とする請求項2に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造。
  4. 前記オイル循環通路が、前記汲み上げ手段により汲み上げられる前記オイルを異なる複数の経路で前記キャッチタンクに導入する複数のオイル導入通路を有し、
    前記第2通路が、前記キャッチタンクの内方側に開口するオリフィス穴を有する通路形成部材によって前記複数のオイル導入通路のうちいずれかのオイル導入通路に連通するように形成され、該通路形成部材によって形成される前記第2通路の主要部が前記オリフィス穴より前記断面積の大きい通路となっていることを特徴とする請求項1に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造。
  5. 前記第2通路の前記オリフィス穴より上流側の通路部分が前記キャッチタンクの鉛直方向上方側にまで延びるとともに、前記第2通路の前記オリフィス穴より下流側の通路部分が前記キャッチタンクから水平方向の前記一方側に延びるように、前記通路形成部材が、前記オリフィス穴の近傍で屈曲する管路を形成していることを特徴とする請求項4に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造。
  6. 前記オイル循環通路が、前記汲み上げ手段により汲み上げられる前記オイルを異なる複数の経路で前記キャッチタンクに導入する複数のオイル導入通路と、前記第1通路を前記キャッチタンクに開口させる一方側の開口と、前記第2通路を前記キャッチタンクに開口させる他方側の開口と、を有し、
    前記キャッチタンク内には、前記複数のオイル導入通路のうちいずれかのオイル導入通路を形成するとともに、前記一方側の開口に対向する一方側のオリフィス穴および前記他方側の開口に対向する他方側のオリフィス穴を形成する通路形成部材が設けられ、
    前記通路形成部材が、前記一方側の開口と前記他方側の開口とを部分的に閉塞することで、前記一方側の開口と前記他方側の開口との高さを相違させていることを特徴とする請求項1に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造。
  7. 前記一方側のオリフィス穴の開口面積が、前記他方側のオリフィス穴の開口面積より小さいことを特徴とする請求項6に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造。
  8. ケース内に貯留されたオイルを前記ケース内に設けられたキャッチタンクに汲み上げる汲み上げ手段と、前記オイルを前記キャッチタンクの一方側の発熱部および他方側の発熱部に供給しながら前記キャッチタンクを通して前記ケース内で循環させるオイル循環通路と、を備えた車両駆動装置の発熱部冷却構造において、
    前記オイル循環通路は、前記汲み上げ手段により汲み上げられる前記オイルを異なる複数の経路で前記キャッチタンクに導入する複数のオイル導入通路と、前記キャッチタンク内の前記オイルの液面が第1の高さまで上昇したときに前記一方側の発熱部に前記オイルを流下させる一方側の開口と、前記キャッチタンク内の前記オイルの液面が第2の高さまで上昇したときに前記他方側の発熱部に前記オイルを流下させる他方側の開口と、を有し、
    前記キャッチタンクは、該キャッチタンクの内部を前記一方側の開口が開口する第1タンク部と前記他方側の開口が開口する第2タンク部とに区画する区画壁部を有し、
    前記汲み上げ手段により前記オイルが汲み上げられるとき、前記第1タンク部と前記第2タンク部との双方に前記オイルが満たされるときを除いて前記第1タンク部内の前記液面の高さが前記第2タンク部内の前記液面の高さより常に低くなるよう、前記複数のオイル導入通路から前記第1タンク部および前記第2タンク部への前記オイルの導入比率が設定されていることを特徴とする車両駆動装置の発熱部冷却構造。
  9. 前記汲み上げ手段が、前記車両駆動装置の出力が増大するときに前記キャッチタンクへの前記オイルの汲み上げ量を増加させることを特徴とする請求項1ないし請求項8のうちいずれか1項に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造。
  10. 前記汲み上げ手段が、前記ケース内に回転可能に内蔵され、前記ケース内に貯留されたオイルを前記キャッチタンクにかき上げる少なくとも1つの回転伝動要素と、前記ケース内に貯留されたオイルを前記キャッチタンクに汲み上げるポンプと、を含んで構成されていることを特徴とする請求項9に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造。
  11. 前記回転伝動要素が、前記車両駆動装置の出力が増大するときに回転速度を増大させ、前記キャッチタンクへの前記オイルの汲み上げ量を増加させることを特徴とする請求項10に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造。
  12. 前記発熱部が、発電可能な電動機であることを特徴とする請求項1ないし請求項11のうちいずれか1項に記載の車両駆動装置の発熱部冷却構造。
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