JP2010261534A - 車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用駆動装置３において、ケース３ａ内の潤滑必要部位へ安定的にオイルを供給可能としたうえで、ケース３ａ内のオイルレベルを必要に応じて調整可能とする。
【解決手段】車両用駆動装置３は、第１、第２タンク２１，２２、機械式オイルポンプ２５、電動式オイルポンプ２６、制御装置４を備える。第１タンク２１には潤滑必要部位へオイルを供給するための排出口２１ａ〜２１ｃが設けられ、第２タンク２２には第１タンク２１に連通する連通路２２ａが設けられ、連通路２２ａには制御弁２３が設けられる。制御装置４は、ケース３ａ内のオイル温度が規定値未満の場合に制御弁２３を閉塞して電動式オイルポンプ２６を作動することによりケース３ａ内のオイルレベルを基準より低く設定する処理と、オイル温度が規定値以上の場合に制御弁２３を開放して電動式オイルポンプ２６を非作動とすることによりケース３ａ内のオイルレベルを基準に設定する処理とを行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載される駆動装置に関する。特に、この車両用駆動装置は、ハイブリッド車両に搭載されるトランスアクスル等とされる。

従来から、自動変速機等のケース内のオイルレベルを必要に応じて調整することが考えられている（例えば特許文献１〜３参照。）。

特許文献１に係る従来例は、自動変速機において、変速機ケース上方にキャッチタンク２１を設け、変速機ケース内のオイルを自動変速機内のギヤ２ｂの回転によりかき上げることによって、キャッチタンク２１に導入させるようにし、このキャッチタンク２１から変速機ケースへオイルを戻すための還流路２２に切り替えバルブ２３を設けた構成になっている。

この特許文献１に係る従来例の動作としては、段落００８５〜００８９に記載されているように、自動変速機の低変速段が選択されたときに切り替えバルブ２３を開放して、キャッチタンク２１からのオイル戻しを許容することにより、変速機ケース内のオイルレベルを上昇させる。また、自動変速機の高変速段が選択されたときに切り替えバルブ２３を閉塞して、キャッチタンク２１からのオイル戻しを停止することにより、変速機ケース内のオイルレベルを低下させる。

特許文献２に係る従来例は、ハイブリッド車両のトランスアクスル３において、アクスルケース３ａ上方にキャッチタンク２１を設け、アクスルケース３ａにおいて遊星歯車機構７および減速機構８が配置されるギヤ室Ｓ２内のオイルをギヤ１５の回転によりかき上げることによって、キャッチタンク２１に導入させるようにし、このキャッチタンク２１のオイル供給路２３，２４にフロート弁機構３１，３１を設け、必要に応じてキャッチタンク２１から、駆動源としてのモータ５，６が配置されるモータ室Ｓ１，Ｓ３へオイルを供給可能に構成している。

この特許文献２に係る従来例の動作としては、段落００５６〜００６０に記載されているように、モータ室Ｓ１，Ｓ３内のオイルレベルの変化に応じてフロート弁機構３１，３１が開閉することにより、モータ室Ｓ１，Ｓ３内のオイルレベルが、ある一定範囲に調整されるようになる。

特許文献３に係る従来例は、ハイブリッド車両のトランスアクスルにおいて、アクスルケース１１上方にキャッチタンク５６を設け、アクスルケース１１内のオイルを電動オイルポンプ５４でキャッチタンク５６に導入させるようにし、このキャッチタンク５６から駆動源としての第１、第２電動機ＭＧ１，ＭＧ２にオイルを供給して冷却させるように構成している。

この特許文献３に係る従来例の動作としては、段落００３８〜００４１に記載されているように、路面勾配θがゼロの際には油面位置ｈ１を下限油面位置とし、登坂状態では油面位置ｈ２を下限油面位置とし、降坂状態では油面位置ｈ３を下限油面位置とするとともに、登坂状態では電動オイルポンプ５４の流量を増加させることによりアクスルケース１１内の現在油面位置Ｈ２を下限油面位置ｈ２に近づけるようにし、降坂状態では電動オイルポンプ５４の流量を低減させることによりアクスルケース１１内の現在油面位置Ｈ３を下限油面位置ｈ３に近づけるようにする。

特開２００８−２５６１８７号公報 特開２００８−２８６２４７号公報 特開２００７−３２１９２７号公報

上記特許文献１〜３に係る従来例では、例えば変速機やトランスアクスル等の駆動装置のケース内におけるオイルレベルを必要に応じて高低調整することが可能であるものの、キャッチタンクからケースへのオイル戻しを完全に停止した場合には、キャッチタンク内のオイルを潤滑必要部位へ供給できなくなる。この他、上記特許文献１〜３に係る従来例では、例えば変速機やトランスアクスル等の駆動装置を冷間作動させる場合に、ケース内のオイルを可及的に減らしてオイル温度の上昇を促進させようとする技術思想はない。このような点で改良の余地がある。

ところで、特開２００７−２１１５９３号公報には、内燃機関のオイルパン内に、メイン貯留室１３１とリザーバー室１３２と還流オイル貯留室１３３とを設け、それぞれの間のオイル流通を弁で制御するような構成が開示されている。ちなみに、この先行技術の段落０１９０には、自動変速機等にも適用可能であると記載されているが、その場合、自動変速機のケース内底部を前記のように複数に区画することになるので、本発明のようにケース上方にオイルキャッチタンクを設けるような構成とは明らかに相違している。このように、この先行技術は、本発明と発明の前提が相違しているので、本発明の従来例ではなく、単なる参考例にとどまるものである。

このような事情に鑑み、本発明は、車両用駆動装置において、ケース内の潤滑必要部位へ安定的にオイルを供給可能としたうえで、ケース内のオイルレベルを必要に応じて調整可能とすることを目的としている。

本発明は、変速機構がケース内に収納配置された車両用駆動装置であって、前記ケースの上方に設けられてオイルが導入される第１、第２タンクと、前記第１タンク内にケース内のオイルを導入するための機械式オイルポンプと、前記第２タンク内にケース内のオイルを導入するための電動式オイルポンプと、必要に応じて前記電動式オイルポンプを制御する制御装置とを備える。前記第１タンクには、内部の潤滑必要部位へオイルを供給するための排出口が設けられる。前記第２タンクには、前記第１タンクに連通する連通路が設けられる。この連通路には、オイル流通量を制御するための制御弁が設けられる。前記制御装置は、前記ケース内のオイル温度が規定値未満の場合に前記制御弁を閉塞して前記電動式オイルポンプを作動させることによりケース内のオイルレベルを基準より低く設定する処理と、前記ケース内のオイル温度が規定値以上の場合に前記制御弁を開放して前記電動式オイルポンプを非作動とすることによりケース内のオイルレベルを基準に設定する処理とを行う。

このような構成において、車両用駆動装置の作動に伴い機械式オイルポンプが作動されると、ケース内のオイルが第１タンク内に導入されるようになり、この第１タンクの排出口から潤滑必要部位（例えば変速機構等）へオイルが供給されるようになる。

そのような状態において、制御弁を閉塞して電動式オイルポンプを作動すると、ケース内のオイルが第２タンク内に導入されるようになって貯留されるので、ケース内のオイルレベルが低下することになる。一方、制御弁を開放して電動式オイルポンプを非作動にすると、ケース内のオイルが第２タンク内に導入されなくなり、その一方で第２タンク内に貯留されているオイルが連通路を経て第１タンクへ排出されるようになって、この第１タンクからケース内へ自然排出されるようになるので、ケース内のオイルレベルが上昇することになる。

そこで、例えば車両用駆動装置を冷間作動する場合のように、ケース内のオイルの温度が低い場合には、前記のようにしてケース内のオイルレベルが低下されるようになるから、ケース内のオイルの攪拌損失が低減されるとともに、オイル温度の上昇が促進されるようになる。

一方、ケース内のオイルの温度が所定の規定値以上になると、前記のようにしてケース内のオイルレベルが基準レベルに上昇されるようになるから、車両用駆動装置の潤滑必要部位が安定的に潤滑、冷却されるようになる。

好ましくは、前記ケース内には、車両の駆動源としてのモータがさらに収納配置され、前記第１タンクには、前記モータにオイルを掛けるための排出口がさらに設けられ、前記制御装置は、前記モータの温度が規定値以上に上昇した場合に前記制御弁を開放して前記電動式オイルポンプを作動させる処理をさらに行う。

この構成によれば、仮にモータにかかる負荷が増大することによってモータの温度が規定値以上に上昇した場合、電動式オイルポンプによりケース内のオイルが第２タンクに導入されることになり、この第２タンク内のオイルが連通路を通じて第１タンクに排出されることになって、この第１タンク内のオイルが排出口から自然排出されて前記モータに掛けられるようになる。このようにオイルがケースと第１、第２タンクとの間で循環されるので、モータに対するオイル供給量が増加することになって、モータが良好に冷却されるようになる。

本発明に係る車両用駆動装置は、ケース内の潤滑必要部位へ安定的にオイルを供給可能としたうえで、ケース内のオイルレベルを必要に応じて調整することが可能になる。

本発明に係る駆動装置としてのトランスアクスルを含むハイブリッド車両のパワートレーンを示す概略構成図である。 図１の要部の内部構成を模式的に示す図である。 図２の（３）−（３）線断面の矢視図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図３に、本発明の一実施形態を示している。まず、図１を参照して、本発明に係る駆動装置としてのトランスアクスルの概略構成について説明する。この実施形態では、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式のハイブリッド車両に搭載されるトランスアクスルを例に挙げている。

図中において、１は内燃機関（エンジン）、２は車輪、３はトランスアクスル、４はトランスアクスル３の制御装置である。

内燃機関１の運転に伴いクランクシャフト１ａを回転駆動し、トランスアクスル３を介して車輪２を前進駆動または後進駆動させるようになっている。

トランスアクスル３は、主に発電機として機能する第１モータジェネレータ５と、主に電動機として機能する第２モータジェネレータ６と、遊星歯車機構７と、減速機構８と、デファレンシャル９とを含んで構成されている。これらの構成要素は、後で説明する。

制御装置４は、トランスアクスル３の各種の動作を統括制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）とされ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭ等を含む、一般的に公知の構成とされる。

この制御装置４は、例えば、車両走行状況に応じて第１，第２モータジェネレータ５，６を発電機あるいは電動機として機能させるための処理、変速動作を制御する処理等を少なくとも実行するものであるが、この実施形態では、その他に、トランスアクスル３のケース３ａ内のオイルレベルを調整するための処理を実行する。

トランスアクスル３の各構成要素（５〜９）の構成やトランスアクスル３の動作は、基本的に公知の構成と同様であるので、ここでの詳細な説明を割愛して簡単に説明する。

第１、第２のモータジェネレータ５，６は、回転自在なロータ５ａ，６ａと、ロータ５ａ，６ａの外周に対し非接触で対向する状態でトランスアクスル３のケース３ａに固定配置されるステータ５ｂ，６ｂとを含んで構成されている。

ロータ５ａ，６ａは、永久磁石等で構成され、また、ステータ５ｂ，６ｂは、鉄心（符号省略）に回転磁界を形成する三相コイル（符号省略）を巻回した構成である。

この二つのモータジェネレータ５，６は、前記三相コイルに接続されるインバータ（図示省略）を制御装置４で制御することにより、発電機あるいは電動機として機能されるようになっている。

遊星歯車機構７は、内燃機関１からの動力を第１モータジェネレータ５と減速機構８とに分配するものである。この遊星歯車機構７は、シングルピニオンタイプとされており、サンギヤＳと、リングギヤＲと、複数のピニオンギヤＰと、キャリアＣＡとを含む構成になっている。サンギヤＳは、第１モータジェネレータ５のロータ５ａに連結されており、リングギヤＲは、第２モータジェネレータ６のロータ６ａおよび減速機構８のドライブスプロケット１２に連結されている。ピニオンギヤＰは、サンギヤＳとリングギヤＲとの間に配置されてそれぞれに噛合されている。キャリアＣＡは、内燃機関１のクランクシャフト１ａに連結されるインプットシャフト１１に連結され、かつ複数のピニオンギヤＰを回転自在に支持するものである。

減速機構８は、遊星歯車機構７から出力される動力を適宜の減速比で減速して、デファレンシャル９に伝達するもので、ドライブスプロケット１２と、第１中間軸１５に設けられたドリブンスプロケット１３と、両スプロケット１２，１３に巻き掛けられるチェーン１４と、第１中間軸１５に設けられた減速用ギヤ１６と、第２中間軸１７に設けられた減速ギヤ１８および出力ギヤ１９とを含んでいる。

デファレンシャル９は、出力ギヤ１９と噛合するデフリングギヤ９ａから入力される動力を必要に応じて左右の車輪２，２に分配して伝達するものである。

このような構成のトランスアクスル３のケース３ａ内には、潤滑および冷却用のオイルが封入されている。このケース３ａの底側に存在するオイルは、トランスアクスル３の構成要素（５〜９）における潤滑必要部位等に供給されるようになっている。この潤滑必要部位としては、少なくとも、遊星歯車機構７や減速機構８のギヤ間の噛合部分等が挙げられる。

一般的に、トランスアクスル３のケース３ａ内の初期オイルレベルを高めに設定すると、各ギヤの回転に伴うオイルの攪拌抵抗が増大してフリクションロスの増大が懸念される。かといって、ケース３ａ内の初期オイルレベルを低めに設定すると、潤滑必要部位へのオイル供給が不足することが懸念される。

このようなことから、前記初期オイルレベルを必要十分な高さに設定しておき、それを基準としてケース３ａ内のオイルレベルを必要に応じて調整可能とするように構成しているので、以下で詳細に説明する。

図２および図３に示すように、ケース３ａの上方には、ケース３ａ内のオイルが導入される第１、第２タンク２１，２２が設けられている。

第１タンク２１は、その底部と２つの側壁部との合計３箇所に、オイルの排出口２１ａ，２１ｂ，２１ｃが設けられている。底部の排出口２１ａは、潤滑必要部位としての遊星歯車機構７や減速機構８に向けてオイルを排出するように配置されている。一方側壁の排出口２１ｂは、冷却対象としての第１モータジェネレータ５に向けてオイルを排出するように配置されている。他方側壁の排出口２１ｃは、冷却対象としての第２モータジェネレータ６に向けてオイルを排出するように配置されている。

第２タンク２２は、第１タンク２１より小型に形成されており、第１タンク２１の内側に第１タンク２１に対して非接触で配置されている。これにより、第１タンク２１のオイル貯留部は、その内面と第２タンク２２の外面との対向空間となる。第１、第２タンク２１，２２のオイル貯留量は、適宜に設定される。

そして、第２タンク２２の底部には、第２タンク２２から第１タンク２１へオイルを排出可能とするための連通路２２ａが設けられている。この連通路２２ａには、オイル流通量を制御するための制御弁２３が設けられている。この制御弁２３の開度は、制御装置４により制御される。

トランスアクスル３のケース３ａの底側に存在するオイルは、トランスアクスル３のインプットシャフト１１の回転に伴い作動される機械式のオイルポンプ２５により第１タンク２１に導入される他、必要に応じて電動式のオイルポンプ２６により第２タンク２２に導入されるようになっている。

このような、第１、第２タンク２１，２２と、制御弁２３と、機械式のオイルポンプ２５と、電動式のオイルポンプ２６と、制御装置４とによって、トランスアクスル３のケース３ａ内のオイルレベルを調整するためのオイルレベル調整手段（符号省略）が構成されている。

次に、トランスアクスル３の動作に関連するオイル調整動作について説明する。

制御装置４は、温度センサ３１の出力に基づいてケース３ａ内のオイルの温度を監視している。そこで、まず、トランスアクスル３が冷間作動された場合のように、ケース３ａ内のオイルの温度が予め規定される規定値未満の場合には、制御装置４がそれを検知し、制御弁２３を閉塞するとともに、電動式オイルポンプ２６を作動させる。なお、前記の規定値は、トランスアクスル３の暖機完了温度に適宜のマージンを加味して適宜に設定される。

これにより、ケース３ａ内のオイルが電動式オイルポンプ２６により吸い上げられて第２タンク２２内に導入されることになって貯留されるので、ケース３ａ内のオイルレベルが低下する。そのため、ケース３ａ内のオイルの攪拌抵抗が軽減されてトランスアクスル３のフリクションロスが低減されるとともに、ケース３ａ内のオイル温度の上昇が促進されるようになる。なお、第２タンク２２内に所定量以上のオイルが貯留されて、ケース３ａ内のオイルレベルが基準より低い所定レベルにまで低下すると、制御装置４は、電動式オイルポンプ２６の作動を停止させる。

このとき、機械式オイルポンプ２５はトランスアクスル３の作動に伴い作動されているので、この機械式オイルポンプ２５によりケース３ａ内のオイルが吸い上げられて第１タンク２１内に導入され、この第１タンク２１内のオイルが、３つの排出口２１ａ〜２１ｃからケース３ａ内に自然流出されることになって、遊星歯車機構７、減速機構８、第１、第２モータジェネレータ５，６に掛けられることになる。

そして、トランスアクスル３の暖機が終了した場合、つまりケース３ａ内のオイルの温度が前記規定値以上になると、制御装置４がそれを検知し、制御弁２３を開放するとともに、電動式オイルポンプ２６を非作動とする。

これにより、ケース３ａ内のオイルが第２タンク２２内に導入されなくなり、その一方で、第２タンク２２内に貯留されているオイルが連通路２２ａを経て第１タンク２１へ自然排出されるようになって、第１タンク２１から３つの排出口２１ａ〜２１ｃを経てケース３ａへ自然流出されるようになるので、ケース３ａ内のオイルレベルが基準レベルにまで上昇することになる。このときも、機械式オイルポンプ２５によりケース３ａから第１タンク２１内に導入されるオイルが、遊星歯車機構７、減速機構８、第１、第２モータジェネレータ５，６に必要十分な量だけ供給されることになる。

この他、車両が高速走行するような場合には、前記のようなトランスアクスル３の暖機完了後の状態と同じにされる。その場合でも、トランスアクスル３内のインプットシャフト１１が高速回転するので、機械式オイルポンプ２５の回転が上昇し、ケース３ａから第１タンク２１へのオイル導入量が増加するので、遊星歯車機構７、減速機構８、第１、第２モータジェネレータ５，６に対するオイル供給量が不足することはない。

さらに、車両が急登坂を走行する場合のように、第１、第２モータジェネレータ５，６の負荷が増加する場合には、第１、第２モータジェネレータ５，６の温度が上昇する傾向となる。そこで、制御装置４は、温度センサ３２，３３の出力に基づいて第１、第２モータジェネレータ５，６の温度を監視している。ここで、制御装置４は、第１、第２モータジェネレータ５，６の温度が予め規定される規定値以上に上昇したことを検知すると、制御弁２３を開放して電動式オイルポンプ２６を作動させる。なお、前記の規定値は、第１、第２モータジェネレータ５，６の動作保障温度（例えば性能が低下するときの温度）に適宜のマージンを加味して適宜に設定される。

これにより、電動式オイルポンプ２６によりケース３ａ内のオイルが第２タンク２２に導入されることになり、この第２タンク２２から連通路２２ａを経て第１タンク２１に自然排出されることになって、この第１タンク２１内のオイルが３つの排出口２１ａ〜２１ｃを経てケース３ａへ自然排出されるようになる。その一方で機械式オイルポンプ２５からもケース３ａ内のオイルが第１タンク２１に導入される。このようにしてオイルがケース３ａと第１、第２タンク２１，２２との間で循環される。そのため、遊星歯車機構７、減速機構８、第１、第２モータジェネレータ５，６に対するオイル供給量が増加することになって、遊星歯車機構７、減速機構８、第１、第２モータジェネレータ５，６が良好に冷却されることになる。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、トランスアクスル３内のオイルが比較的低温となる場合に、ケース３ａ内のオイルレベルを基準より低くすることにより、オイルによる攪拌抵抗を軽減しながら、オイルの温度上昇を促進することが可能になる。その他、車両の高速走行時においてもトランスアクスル３内の各部をオイルで安定的に潤滑、冷却する機能を確保することが可能になるとともに、第１、第２モータジェネレータ５，６の負荷が増加する場合に当該両モータジェネレータ５，６をトランスアクスル３内のオイルで積極的に冷却する機能を確保することが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下において変形例や応用例を説明する。

（１）上記実施形態では、第１、第２タンク２１，２２を内外２重に配置した例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば第１タンク２１と第２タンク２２とを隣り合わせに配置することが可能である。

具体的に、第１タンク２１および第２タンク２２は、図示していないが、単一の筐体の中央に隔壁を設けることにより、隣り合う２部屋に区画したような構成とすることが可能である。前記の隔壁にはオイルの流通路（２２ａ）が設けられる。この流通路（２２ａ）には、オイル流通量を制御するための制御弁（２３）が設けられる。このように構成すれば、上記実施形態と同様の作用、効果を得ることが可能である。

（２）上記実施形態では、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両に搭載されたトランスアクスル３に対して本発明を適用した例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）車両や、その他の形態の車両に搭載されるトランスアクスルや自動変速機等の駆動装置に対しても適用可能である。

１ 内燃機関
３ トランスアクスル
３ａ トランスアクスルのケース
４ 制御装置
５ 第１モータジェネレータ
６ 第２モータジェネレータ
７ 遊星歯車機構
８ 減速機構
２１ 第１タンク
２１ａ 潤滑必要部位用の排出口
２１ｂ 第１モータジェネレータ冷却用の排出口
２１ｃ 第２モータジェネレータ冷却用の排出口
２２ 第２タンク
２２ａ 連通路
２３ 制御弁
２５ 機械式オイルポンプ
２６ 電動式オイルポンプ

Claims (2)

1. 変速機構がケース内に収納配置された車両用駆動装置であって、
   前記ケースの上方に設けられてオイルが導入される第１、第２タンクと、前記第１タンク内にケース内のオイルを導入するための機械式オイルポンプと、前記第２タンク内にケース内のオイルを導入するための電動式オイルポンプと、必要に応じて前記電動式オイルポンプを制御する制御装置とを備え、
   前記第１タンクには、内部の潤滑必要部位へオイルを供給するための排出口が設けられ、
   前記第２タンクには、前記第１タンクに連通する連通路が設けられ、この連通路には、オイル流通量を制御するための制御弁が設けられ、
   前記制御装置は、前記ケース内のオイル温度が規定値未満の場合に前記制御弁を閉塞して前記電動式オイルポンプを作動させることによりケース内のオイルレベルを基準より低く設定する処理と、前記ケース内のオイル温度が規定値以上の場合に前記制御弁を開放して前記電動式オイルポンプを非作動とすることによりケース内のオイルレベルを基準に設定する処理とを行う、ことを特徴とする車両用駆動装置。
2. 請求項１に記載の車両用駆動装置において、
   前記ケース内には、車両の駆動源としてのモータがさらに収納配置され、前記第１タンクには、前記モータにオイルを掛けるための排出口がさらに設けられ、
   前記制御装置は、前記モータの温度が規定値以上に上昇した場合に前記制御弁を開放して前記電動式オイルポンプを作動させる処理をさらに行う、ことを特徴とする車両用駆動装置。

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