JP2011173480A - 動力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２個の回転電機を備えたトランスアクスルに電力制御装置を装着する際の作業性を改善する。
【解決手段】トランスアクスルケース４０の上面６２を、２個の回転電機の共通接平面に略平行に傾斜させる。電力制御装置４２の下面にピン５８を設け、このピンがケース上面６２に設けられたガイド溝に挿入するように電力制御装置をケース上面に置く。電力制御装置をケース上面の傾斜に沿って移動させ、この移動により、電力装置側バスバ５６が回転電機側バスバ６４に横方向から接近して、これらが接触する。
【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動力装置が記載されている。２個の回転電機は並行配置されており、またそれらの上側に接する平面は傾斜している。２個の回転電機を収容するケースは、前記の接平面に沿う上面を有し、この傾斜した上面に、回転電機に対する電力の送受を制御する電力制御装置が装着されている。

特開２００１−３５４０４０号公報

動力装置の、電力制御装置の装着する面が傾斜している場合、装着時の作業性が良好とは言えない。また、回転電機側の電力を送受するための配線と、電力制御装置側の配線を接続は、従来ボルト等の締結部品により接続、固定が行われており、この工程も作業性が良好とは言えない。

本発明は、電力制御装置の装着作業の作業性改善を目的とする。

本発明に係る動力装置は、並列配置される２個の回転電機を備え、更に、これらの回転電機を収容する動力装置ケースを備える。２個の回転電機の上側の共通接平面は傾斜しており、動力装置ケースの上面は、この共通接平面に略平行に配置され、共通接平面と同様に傾斜している。動力装置ケースの前記上面には、動力装置ケース内に収容された２個の回転電機と電気的接続を得るための接点（回転電機側接点）が設けられている。２個の回転電機に対する電力の送受を制御する制御回路と、この制御回路を収容する制御回路ケースを含む電力制御装置が、動力装置ケースの前記上面に装着される。電力制御装置には、回転電機側接点と接触し、２個の回転電機と制御回路を接続する接点（電力制御装置側接点）が固定されている。回転電機側接点と電力制御装置側接点は、これらが接触しているとき、動力装置ケースの前記上面に略直交する方向において対向する。動力装置ケースの前記上面には、この上面の傾斜の方向に沿ってガイドが配置されている。電力制御装置を装着する際には、当該電力制御装置を前記ガイドに沿って移動させ、所定の位置に配置する。この移動によって、電力装置側接点が回転電機側接点に側方から接近し、これらの接点が接触状態とされる。

動力装置の前記上面は、２個の回転電機の直径の差より生じる場合がある。

また、回転電機側接点の、電力装置側接点と接触する面は、電力制御装置の装着時において電力装置側接点が接近するとき、電力制御装置側接点が乗り上げるような向きの傾き有する傾斜部分を有するようにできる。

電力制御装置の動力装置ケースへの装着作業、電力配線の結線作業が簡略となる。

本実施形態の動力装置の概略構成を示す骨格図である。 電力制御装置とトランスアクスルを示す図である。 トランスアクスルの上面を示す図である。 電力制御装置をトランスアクスルに装着した状態を示す図である。 一部を破断して示した電力制御装置の外観図である。 電力制御装置側バスバと回転電機側バスバを拡大して示す図である。 電力制御装置の逆方向のスライドを防止する機構の説明図である。

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、２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に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が共通のトランスアクスルケース４０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、トランスアクスルケース４０内に各々のロータ軸が平行となるように並列配置されている。

図２〜５は、電力制御装置４２および電両制御装置４２とトランスアクスル１４の関係を示す図である。図２，４は、車両に搭載されたときの向きで描かれており、図２の上下方向が鉛直方向となる。また、電力制御装置４２は、図３に示すＡ−Ａ線により破断された状態で示されている。図３は、上方よりトランスアクスル１４を視た状態を示す図である。また、図５は、図２の矢印Ｂから視た状態を示す図である。

電力制御装置４２は、第１回転電機３０および第２回転電機３２に対する電力の送受の制御を行う。第１回転電機３０、第２回転電機３２を電動機として機能させる場合、その回転電機に対し電力を送り、また発電機として機能させる場合には、その回転電機の発電した電力を受け入れる。電力制御装置４２は、昇圧コンバータおよびインバータを含む制御回路モジュール４４と、制御回路モジュール４４が固定される冷却器４６と、これらを収容する電力制御装置ケース４８を含む。電力制御装置ケース４８は、冷却器４６が固定される電力制御装置ケース本体５０と、このケース本体５０の上方の開口を覆う電力制御装置カバー５２を含む。ケース本体５０の下面は、全体または一部が開放しており、この開口から後述するように端子台がケース４８の内部に受け入れられる。制御回路モジュール４４の昇圧コンバータは、バッテリ（不図示）の端子電圧を昇圧してインバータに供給し、インバータは供給された直流電力を三相交流電力に変換して第１および第２回転電機３０，３２に送る。また、インバータは、第１および第２回転電機３０，３２で発電した交流電力を直流電力に変換してバッテリに送る。

制御回路モジュール４４の側面には電力制御装置側バスバ５６がボルト等の締結要素により固定されている。図５は、電力制御装置ケース４８の一部が破断されて示されており、この図に示されるように、電力制御装置側バスバ５６は、電力制御装置ケース４８の内側に配置され、またＬ字形となっていることが分かる。また、電力制御装置ケース４８の下面には、４本のピン５８が設けられている。

第１および第２回転電機３０，３２は、トランスアクスルケース４０内に収容されているので、外部からは見えないが、図２においては、トランスアクスル１４内の第１および第２回転電機３０，３２の位置を明確にするために、これらを図示している。図示される円は、それぞれの回転電機のステータコアの外周面をほぼ表す。図示するように、第２回転電機３２の直径は第１回転電機３０のそれより大きい。また、これらの回転電機３０，３２の最下点は、地面からほぼ同じ高さに揃えられている。このため、２個の回転電機の直径差により、２個の回転電機の外周面の共通接平面のうち、２個の回転電機が当該接平面の一方の側に位置し、２個の回転電機の上側にある共通接平面６０は、図示されるように傾いている。トランスアクスルケースの上面（以下、ケース上面と記す。）６２は、この共通接平面６０とほぼ平行に形成されている。ケース上面６２上には、第１および第２回転電機３０，３２と電力制御装置４２とを電気的に接続するためのバスバ（以下、回転電機側バスバと記す。）６４が設けられた端子台５４が設置されている。それぞれの回転電機側バスバ６４は、第１および第２回転電機３０，３２の３相のコイルに電力を供給する配線である。図においては、簡略とするために、１個の回転電機の３相分の回転電機側バスバ６４を示しているが、実際には、２個の回転電機にそれぞれ３相分の接点が設けられている。

図３は、トランスアクスル１４を上方から視た状態を示す図であり、鎖線により電力制御装置４２が装着される位置６６が示されている。ケース上面６２には、その傾斜の向きに沿ってガイド溝６８が設けられている。この実施形態においては、ガイド溝６８は、電力制御装置が装着される位置６６の両側方に１本ずつ２本が設けられている。このガイド溝６８に電力制御装置に設けられたピン５８が挿入され、これにより電力制御装置４２は、このガイド溝６８に沿う方向に案内される。電力制御装置４２をケース上面６２の傾斜に沿って案内する手段として、ガイド溝６８とピン５８の組み合わせ以外の手段を採用してもよい。例えば、傾斜の方向に沿って延びる突条を設け、この突条に電力制御装置ケースの側面を当接させた状態でスライドさせるようにすることができる。

図４は、電力制御装置４２をケース上面６２の所定位置に固定した状態を示す図である。電力制御装置側バスバ５６と対応する回転電機側バスバ６４が接した状態となっている。電力制御装置側バスバ５６のＬ字の横画部分が電力制御装置側の接点となり、回転電機側バスバ６４の端子台上面に露出した部分が回転電機側の接点となる。

図６は、電力制御装置側バスバ５６と回転電機側バスバ６４を拡大して示す図である。回転電機側バスバ６４の端には、接点片７０が設けられている。接点片７０は、矢印Ｃの向きに移動してくる電力制御装置側バスバ５６に対向する側に斜面７０ａを有している。電力制御装置側バスバ５６が、その移動に伴い、この斜面７０ａに乗り上げるようになり、また、接点片７０は、この乗り上げにより変形し、バスバ同士が確実に接触するようになる。

電力制御装置４２の装着作業について説明する。まず、電力制御装置４２がトランスアクスルケース４０のケース上面６２に置かれる（図２の矢印Ｄ参照）。電力制御装置４２の下面のピン５８が、ケース上面６２に設けられたガイド溝６８内に進入するように位置合わせされる。また、図６に示すように、電力制御装置側バスバ５６が直接回転電機側バスバ６４に接触しないように、ずれた位置に位置合わせされる。電力制御装置ケース４８の下面には、前述のように開口が設けられており、この開口から端子台５４が電力制御装置ケース４８内に進入する。その後、電力制御装置４２は、ガイド溝６８に沿ってケース上面６２の斜面を下るように移動される（図２の矢印Ｅ参照）。移動方向前方のピン５８がガイド溝６８の端に達し、当接するまで移動される。移動が完了した時点で、図４のように電力制御装置側バスバ５６と回転電機側バスバ６４が接した状態となる。この状態で、ボルト等の締結要素にて、電力制御装置４２をトランスアクスルケース４０に固定する。

図７に、電力制御装置４２が所定位置に装着された後、ガイドに沿って逆方向に移動できないようにするストッパの構成を示す。電力制御装置ケース４８の下面には、進退可能にストッパピン７２が設けられている。ストッパピン７２は、ばね７４により飛び出す方向に付勢されている。ただし、抜け落ちることがないように支持されている。ケース上面６２のガイド溝６８の底面には楔形状の突起７６が設けられている。前述のように、電力制御装置４２をケース上面６２の傾斜を下るように移動すると、これに伴いストッパピン７２もガイド溝６８内を移動する。この移動により、ストッパピン７２は、楔形状の突起７６の斜面に乗り上げ後退し、さらなる移動により突起７６の位置を過ぎると再び進出する。突起７６は楔形状であるので、ストッパピン７２が逆方向に移動する際には、これを押し上げる作用はなく、ストッパピン７２が突起７６に支えて電力制御装置４２の移動が阻止される。

上述の実施形態では、２個の回転電機の直径の差により回転電機の共通接平面が傾斜する場合について説明したが、回転電機の回転軸の配置によって共通接平面が傾斜することも考えられる。例えば、２個の回転電機の直径が等しい場合であっても、回転軸の配置される高さが異なれば、共通接平面は傾斜する。さらには、回転電機の共通接平面に関係なく、ケース上面を傾斜して配置することもできる。

また、上述の実施形態では、減速機構および変速機構に差動装置を含めたトランスアクスルを例に挙げたが、差動装置を含まないトランスミッションに回転電機が組み込まれた動力装置について本発明を適用することは当業者であれば容易に実現できる。

以下に、他の望ましい構成を示す。

傾斜している上面を有し、回転電機を収容する動力装置ケースと、
動力装置ケースの前記傾斜している上面に固定され、第１回転電機および第２回転電機と電気的接続を得るための回転電機側接点と、
第１回転電機および第２回転電機に対する電力の送受の制御を行う制御回路と、この制御回路を収容する制御回路ケースとを含む電力制御装置と、
電力制御装置に固定され、回転電機側接点と接続し、第１回転電機および第２回転電機と前記制御回路を接続する電力装置側接点であって、回転電機側接点と接続しているときに、動力装置ケースの前記上面に略直交する方向において回転電機側接点と対向する電力装置側接点と、
動力装置ケースの前記上面に、この上面の傾斜の方向に沿って配置されたガイドと、
を有し、
電力制御装置は、ガイドに沿って移動して所定位置に装着され、この移動により、電力装置側接点が回転電機側接点に側方から接近し接続状態とされる、
動力装置。

１０ 動力装置、１４ トランスアクスル、３０ 第１回転電機、３２ 第２回転電機、４０ トランスアクスルケース（動力装置ケース）、４２ 電力制御装置、４８ 電力制御装置ケース、５４ 端子台、５６ 電力制御装置側バスバ、６０ 共通接平面、６２ ケース上面、６４ 回転電機側バスバ、６８ ガイド溝。

Claims (3)

1. 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回転電機と第２回転電機を並列配置にて収容する動力装置ケースであって、当該動力装置ケースの上面が第１回転電機および第２回転電機の上側の共通接平面に略平行に配置され、かつ傾斜している、動力装置ケースと、
   動力装置ケースの前記上面に固定され、第１回転電機および第２回転電機と電気的接続を得るための回転電機側接点と、
   第１回転電機および第２回転電機に対する電力の送受の制御を行う制御回路と、この制御回路を収容する制御回路ケースとを含む電力制御装置と、
   電力制御装置に固定され、回転電機側接点と接触し、第１回転電機および第２回転電機と前記制御回路を接続する電力制御装置側接点であって、回転電機側接点と接触しているときに、動力装置ケースの前記上面に略直交する方向において回転電機側接点と対向する電力装置側接点と、
   動力装置ケースの前記上面に、この上面の傾斜の方向に沿って配置されたガイドと、
   を有し、
   電力制御装置は、ガイドに沿って移動して所定位置に装着され、この移動により、電力装置側接点が回転電機側接点に側方から接近し接触状態とされる、
   動力装置。
2. 第１回転電機と第１回転電機より直径の大きい第２回転電機を備える動力装置であって、
   第１回転電機と第２回転電機を並列配置にて収容し、第１回転電機と第２回転電機の直径差により上面が傾斜している動力装置ケースと、
   動力装置ケースの前記上面に固定され、第１回転電機および第２回転電機と電気的接続を得るための回転電機側接点と、
   第１回転電機および第２回転電機に対する電力の送受の制御を行う制御回路と、この制御回路を収容する制御回路ケースとを含む電力制御装置と、
   電力制御装置に固定され、回転電機側接点と接触し、第１回転電機および第２回転電機と前記制御回路を接続する電力制御装置側接点であって、回転電機側接点と接触しているときに、動力装置ケースの前記上面に略直交する方向において回転電機側接点と対向する電力装置側接点と、
   動力装置ケースの前記上面に、この上面の傾斜の方向に沿って配置されたガイドと、
   を有し、
   電力制御装置は、ガイドに沿って移動して所定位置に装着され、この移動により、電力装置側接点が回転電機側接点に側方から接近し接触状態とされる、
   動力装置。
3. 請求項１または２に記載の動力装置であって、
   回転電機側接点の、電力装置側接点と接触する面は、電力制御装置の装着時において電力装置側接点が接近するとき、電力制御装置側接点が乗り上げるような向きの傾きを有する傾斜部分を有する、
   動力装置。

Images