JP2011147296A

JP2011147296A - 動力装置およびハイブリッド車両のトランスアクスル

Info

Publication number: JP2011147296A
Application number: JP2010007313A
Authority: JP
Inventors: Keiji Takizawa; 敬次滝澤; Yoshitada Yamagishi; 義忠山岸
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-07-28

Abstract

【課題】ハイブリッド車両等のトランスアクスル内に、並列して搭載された二つの回転電機の冷却性を改善する。
【解決手段】トランスアクスル１４内に第１回転電機３０と第２回転電機３２が並列配置されている。第１回転電機のステータコア４０の外周側面と第２回転電機のステータコア４２の外周側面の互いに対向する部分の間に伝熱部材４４が位置する。伝熱部材は、二つのステータコアの外周側面に接している。また、伝熱部材には、これを貫通するように冷却流路４６が配置され、ステータコア４０，４２は、伝熱部材を介して冷却流路を流れる冷却水により冷却される。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の回転電機を備えた動力装置または内燃機関と複数の回転電機を備えたハイブリッド車両のトランスアクスルに関し、特に、前記の回転電機の冷却に関する。

原動機として内燃機関と回転電機を備えたハイブリッド車両が知られている。回転電機は、車両を駆動する動力を発生する電動機として機能すると共に、制動時車両の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機としても機能する。以下では、電動機と発電機の双方の機能を発揮し得る原動機を回転電機と記して説明する。ハイブリッド車両において、内燃機関と２個の回転電機を遊星歯車機構の３要素（サンギア、プラネタリキャリア、リングギア）におのおの結合し、上記三つの原動機で協働して車両の駆動、制動を行う形式のものが知られている。

下記特許文献１には、内燃機関と２個の回転電機を有するハイブリッド車両用の駆動装置が開示されている。この駆動装置においては、遊星歯車装置、減速装置および差動装置を含むトランスアクスル内に２個の回転電機が収められ、これらの回転電機が並列して配置されている。

特開２００１−２６０６６９号公報

上記特許文献１のように２個の回転電機が並列して配置された場合、これらが近接し、回転電機で発生した熱が十分に放熱されない場合がある。

本発明は、並列配置された回転電機の冷却性の改善を目的とする。

本発明に係る動力装置は、ケース内に並列配置された第１回転電機と第２回転電機を備える動力装置であって、第１回転電機のステータコアの外周側面と第２回転電機のステータコアの外周側面の間に位置し、これらのステータコアを熱的に連結する伝熱部材と、前記伝熱部材内を貫通し、冷却媒体が流れる冷却流路と、を有する。

本発明の他の態様であるハイブリッド車両のトランスアクスルは、トランスアクスルケース内に第１回転電機と第２回転電機を並列配置して収容しており、第１回転電機のステータコアの外周側面と第２回転電機のステータコアの外周側面の間に、これらのステータコアを熱的に連結する伝熱部材が位置し、前記伝熱部材内を貫通し、かつ冷却媒体が流れる冷却流路をさらに有する。

また、前記動力装置および前記トランスアクスルにおいて、第１回転電機のステータコアと第２回転電機のステータコアは一体に構成することができ、第１回転電機のステータコアに相当する部分と第２回転電機のステータコアに相当する部分とを繋ぐ部分を前記伝熱部材とすることができる。

また、前記動力装置および前記トランスアクスルにおいて、前記伝熱部材は、別々に構成された第１回転電機のステータコアと第２回転電機のステータコアのそれぞれの外周側面に接触する、前記ステータコアとは別体の部材とすることができる。

並列配置された回転電機のステータコアの冷却性が改善される。

本実施形態の動力装置の概略構成を示す骨格図である。トランスアクスル、特に二つの回転電機を図１の側方より視た状態を示す概略図である。一体型ステータコアを形成するための８の字形電磁鋼板を示す図である。一体型ステータコアの概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。本発明の実施形態として、内燃機関と２個の回転電機を原動機として備えた動力装置を例に挙げて説明する。図１は、動力装置１０の概略構成を示す骨格図である。オットー機関、ディーゼル機関等の内燃機関１２の出力は、トランスアクスル１４を介して左右の駆動輪１６，１８に伝達され、車両が駆動される。トランスアクスル１４は遊星歯車装置２０を有する。遊星歯車装置２０は、回転可能なサンギア２２と、サンギア２２の回転軸と同軸配置され、この軸回りに回転可能なプラネタリキャリア２４およびリングギア２６を含む。また、プラネタリキャリア２４は回転可能に複数のプラネタリピニオン２８を支持しており、これらのピニオン２８はそれぞれサンギア２２とリングギア２６とかみ合っている。したがって、プラネタリピニオン２８は、プラネタリキャリア２４の回転により公転し、またサンギア２２とリングギア２６の回転速度に基づいて自転する。遊星歯車装置２０の３要素、すなわちサンギア２２、プラネタリキャリア２４およびリングギア２６には、おのおの第１回転電機３０、内燃機関１２および第２回転電機３２が結合されている。サンギア２２には、第１回転電機３０のロータ軸が直接結合される。プラネタリキャリア２４には内燃機関１２が結合される。内燃機関１２は、直接結合されてもよいが、内燃機関１２の回転変動を吸収するダンパ（不図示）を介して結合されることが好適である。

リングギア２６には、エンジン側ドライブギア３３が結合されている。エンジン側ドライブギア３３は、アイドルギア３４とかみ合い、更にアイドルギア３４はファイナルドリブンギア３５とかみ合っている。アイドルギア３４はまた、第２回転電機３２のロータ軸に結合される回転電機側ドライブギア３６とかみ合っている。ファイナルドリブンギア３５は差動装置３８を駆動し、差動装置３８は、駆動輪１６，１８に動力を伝達する。

遊星歯車装置２０の３要素は、二つの要素の回転速度が定められるともう一つの要素の回転が規定される関係にある。例えば、リングギア２６の速度は、車両の速度と一意の関係にあるので、ある車両速度のときに、第１回転電機３０の速度を変えることで、内燃機関１２の回転速度を変えることができる。したがって、遊星歯車装置２０は、変速装置として機能する。

第１回転電機３０は、主に発電機として機能する。発電時には、内燃機関１２の出力の一部および全部により遊星歯車装置２０を介して第１回転電機３０のロータを駆動する。発電された電力は、不図示の二次電池に蓄えられる。また、第１回転電機３０は、内燃機関１２の始動時において、クランクシャフトを駆動する電動機として使用される。

第２回転電機３２は主に電動機として機能する。発進時、軽負荷走行時には、内燃機関１２は停止され、第２回転電機３２単独で車両を駆動する。定常走行時には、内燃機関１２と共に車両を駆動する。加速時には、二次電池に蓄えられた電力に加え、第１回転電機３０で発電された電力により第２回転電機３２を駆動し、より大きな加速を得るようにできる。制動時においては、第２回転電機３２は車両の慣性により駆動されて発電機として機能し、発電された電力は二次電池に蓄えられる。

第１および第２回転電機３０，３２のステータコアは、概略的に円筒形状であり、円筒の内周面に突起が周方向に配列されている。この突起にコイルが巻かれ、突起がステータの磁極となる。一方、ステータコアの外周面は略円筒面である。

トランスアクスル１４は、遊星歯車装置２０、差動装置３８および遊星歯車装置２０から差動装置３８に至るまでのギア列等に加え、第１および第２回転電機３０，３２が共通のケース内に収められた構造を有している。第１および第２回転電機３０，３２は、ケース内に各々のロータ軸が平行に、かつ互いの隣り合うように配置されている。この配置により、第１回転電機３０のステータコア（以下、第１ステータコアと記す）４０の外周側面の一部と、第２回転電機３２のステータコア（以下、第２ステータコアと記す）４２の外周側面の一部が対向するように配置される。そして、これらのステータコア４０，４２の間に伝熱部材４４が位置し、コア同士を熱的に連結する。伝熱部材４４内には、冷却媒体が流れる冷却流路４６が配置される。冷却媒体は、例えば内燃機関の冷却水とすることができ、トランスアクスル１４のケース外部から供給され、伝熱部材を冷却した後、再び外部に送り出される。

図２は、図１の側方から視た二つの回転電機３０，３２の配置を示す概略図であり、特に、二つの回転電機の第１および第２ステータコア４０，４２を示している。二つのステータコア４０，４２の対向する外周側面の間に伝熱部材４４が位置する。伝熱部材４４内には、冷却流路４６が配置されている。伝熱部材４４は、熱伝導性が良好な樹脂とすることができ、冷却流路４６となる管を二つのステータコア４０，４２の間に配置した状態で、この樹脂をコア間に充填して形成することができる。この結果、伝熱部材４４は、第１および第２のステータコア４０，４２と接触し、これらを熱的に連結する。

また、二つの回転電機３０，３２のステータコアを一体に形成することもできる。図３に示す８の字形の電磁鋼板４８を使用して、ステータコアを一体に形成する。８の字形電磁鋼板４８は、第１回転電機３０のステータコアとなる部分５０と第２回転電機３２のステータコアとなる部分５２、およびこれらを繋いで伝熱部材４４となる部分５４を有する。部分５４には、冷却流路４６となる管５６を通すための貫通孔５８が形成されている。この電磁鋼板４８は、プレス成形により容易に一体ものとして形成することができる。この電磁鋼板４８を、図４に示すように積層して一体型のステータコア６０を形成する。二つの回転電機３０，３２の軸方向にずれた部分、例えば図１の第２回転電機３２の右端部については、従来の略円形の電磁鋼板を積層する。積層形成された一体型ステータコア６０の貫通孔５８に管５６を挿入して冷却流路４６を形成する。図４において左側の部分が第１回転電機のステータコア４０に相当し、右側部分が第２回転電機のステータコア４２に相当する。そして、これらの間の部分が、これらを熱的に連結する伝熱部材４４に相当する。

以上の実施形態によれば、トランスアクスルのケースの外から冷やすのではなく、ケース内に冷却媒体を導き、直接ステータコアを冷却することができる。この結果、冷却性能が向上する。また、二つの回転電機の間の部分は、空間が小さいため、他の部品や装置が配置されることが少ない。この実施形態のステータコアの冷却に係る構成は、この空間を利用して配置されているため、トランスアクスルの外形を大きくすることがない。

上述の動力装置１０においては、変速機構と差動装置が一体化された、いわゆるトランスアクスル内に二つの回転電機を収容している。しかし、多くのＦＲ車両に採用される差動装置とは別体の変速機に、二つの回転電機を収容する場合にも、これらの二つの回転電機の間に冷却流路を設けた伝熱部材を設けることができる。

１０動力装置、１２内燃機関、１４トランスアクスル、２０遊星歯車装置、３０第１回転電機、３２第２回転電機、４０第１ステータコア、４２第２ステータコア、４４伝熱部材、４６冷却流路、６０一体型ステータコア。

Claims

ケース内に並列配置された第１回転電機と第２回転電機を備える動力装置であって、
第１回転電機のステータコアの外周側面と第２回転電機のステータコアの外周側面の間に位置し、これらのステータコアを熱的に連結する伝熱部材と、
前記伝熱部材内を貫通し、冷却媒体が流れる冷却流路と、
を有する、動力装置。
請求項１に記載の動力装置であって、
第１回転電機のステータコアと第２回転電機のステータコアが一体に構成され、第１回転電機のステータコアに相当する部分と第２回転電機のステータコアに相当する部分とを繋ぐ部分が前記伝熱部材となる、
動力装置。
請求項１に記載の動力装置であって、
前記伝熱部材は、別々に構成された第１回転電機のステータコアと第２回転電機のステータコアのそれぞれの外周側面に接触する、前記ステータコアとは別体の部材である、
動力装置。
内燃機関と第１回転電機と第２回転電機を原動機として備えたハイブリッド車両のトランスアクスルであって、
前記第１回転電機と第２回転電機は、トランスアクスルケース内に並列配置され、
第１回転電機のステータコアの外周側面と第２回転電機のステータコアの外周側面の間に位置し、これらのステータコアを熱的に連結する伝熱部材と、
前記伝熱部材内を貫通し、冷却媒体が流れる冷却流路と、
を有する、ハイブリッド車両のトランスアクスル。
請求項４に記載のハイブリッド車両のトランスアクスルであって、
第１回転電機のステータコアと第２回転電機のステータコアが一体に構成され、第１回転電機のステータコアに相当する部分と第２回転電機のステータコアに相当する部分とを繋ぐ部分が前記伝熱部材となる、
ハイブリッド車両のトランスアクスル。
請求項４に記載のハイブリッド車両のトランスアクスルであって、
前記伝熱部材は、別々に構成された第１回転電機のステータコアと第２回転電機のステータコアのそれぞれの外周側面に接触する、前記ステータコアとは別体の部材である、
ハイブリッド車両のトランスアクスル。