JP2013177952A - ハイブリッドシステム用動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータが収容されるモータ室に水や異物が混入することを抑えたハイブリッドシステム用動力伝達装置を提供する。
【解決手段】動力伝達装置１０は、エンジン１１の出力が伝達される回転軸１５を出力軸とする油冷式のモータ１８と、回転軸１５から動力が伝達されるトランスミッション２１と、モータ１８が収容されるモータ室２６とトランスミッション２１が収容されるトランスミッション室６７とを仕切るリアリテーナ６６を有するハウジング２３とを備える。トランスミッション２１が収容されるトランスミッションハウジング６５の底部には、トランスミッション室６７を大気開放する水抜き穴７５が形成されており、リアリテーナ６６には、モータ室２６とトランスミッション室６７とを連通させる連通孔７６が形成されているとともに、連通孔７６を流通するエアを濾過するエアブリーザ７８が取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン及びモータを駆動動力源とするハイブリッドシステムに適用されるハイブリッドシステム用動力伝達装置に関する。

近年では、トラック等の大型自動車において、エンジン及びモータを駆動動力源とするハイブリッドシステムを搭載した車両としてハイブリッド自動車が増えつつある。こうした大型のハイブリッド自動車の動力伝達装置では、例えば、モータがエンジンとトランスミッションとの間に配設されており、エンジンのクランク軸にクラッチを介して連結された回転軸がモータの出力軸となっている。そして、モータが駆動されることにより、発進時、加速時、登坂時等にエンジンの出力を補ったり、モータの出力のみで走行したりする。

一方、大型のハイブリッド自動車では、一般的な乗用車に比べて大型のモータが必要とされるため、駆動時におけるモータの発熱量も大きくなる。そのため、モータの冷却方式には、空冷式よりも冷却効率が高く、冷却媒体として絶縁性を有するオイルを用いた油冷式が採用される。

こうした油冷式のモータでは、冷却用オイルの温度上昇にともなって、モータが収容されたモータ室におけるエアの温度が上昇することでモータ室の圧力が変化する。そのため、モータのハウジングには、例えば特許文献１のように、モータ室の圧力変化を抑制するとともにモータ室への水や異物の混入を抑制するエアブリーザが取り付けられている。

特開２０１１−１２６３２０号公報

一方、特許文献１のモータ室は、エアブリーザを介してハウジングの外部に連通している。ハウジングの外部は、雨の日や風の強い日などには特に、水や異物を多く含んだ雰囲気となる。そのため、モータ室に流入するエアがエアブリーザによって濾過されるとはいえ、エアブリーザが上述した雰囲気に置かれる以上、モータ室内に水や異物が混入しやすい状況にあった。なお、こうした問題は、ハイブリッド自動車等の車両に限らず、ハイブリッドシステムを備えた建機や船舶において共通する問題である。

本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、その目的は、モータが収容されるモータ室に水や異物が混入することを抑えたハイブリッドシステム用動力伝達装置を提供することにある。

本発明の態様の一つは、エンジンの出力が伝達される回転軸を出力軸とする油冷式のモータと、前記モータに対する前記エンジンの反対側にて前記回転軸から動力が伝達されるトランスミッションと、前記モータが収容されるモータ室と前記トランスミッションが収容されるトランスミッション室とを仕切る壁部を有するハウジングと、を備えるハイブリッドシステム用動力伝達装置であって、前記ハウジングの底部に前記トランスミッション室を大気開放する大気開放孔が形成されており、前記壁部には、前記モータ室と前記トランスミッション室とを連通させる連通孔が形成されているとともに、前記連通孔を流通するエアを濾過するエアブリーザが取り付けられている。

本発明の態様の一つによれば、ハウジングの底部にトランスミッション室を大気開放する大気開放孔が形成されていることから、トランスミッション室内の水は、大気開放孔を通じてハウジングの外部へと排出されるとともに、トランスミッション室内の異物も水とともにハウジングの外部へと排出される。そのため、トランスミッション室は、ハウジングの外部に比べて水や異物が少ない空間である。そして、こうしたトランスミッション室とモータ室とが連通孔を通じて連通しているとともに、連通孔を流通するエアがエアブリーザによって濾過される。すなわち、モータ室に流入するエアが、上述したトランスミッション室のエアであり、且つエアブリーザによって濾過されるエアであることから、モータ室への水や異物の混入を抑えることができる。

この発明の態様の一つは、前記エアブリーザが前記壁部における前記トランスミッション室側に取り付けられる。
モータ室内においては、モータを冷却するオイルがモータの回転によって周囲に飛散するため、壁部におけるモータ室側にエアブリーザが取り付けられている場合、その飛散するオイルがエアブリーザに侵入してしまうことでエアブリーザの濾材が目詰まりしやすくなる。この点、上述した発明の態様の一つによれば、壁部におけるトランスミッション室側にエアブリーザが取り付けられていることから、モータ室内を飛散するオイルがエアブリーザに侵入することを抑えることができる。その結果、エアブリーザの濾材が目詰まりすることを抑えることができる。

この発明の態様の一つは、前記ハウジングには、前記モータ室の底部に前記モータを冷却するオイルが貯留されるオイルパンが形成されており、前記連通孔は、前記壁部における前記モータ室の頂部側に形成されている。

モータの回転によってモータ室内に飛散するオイルのうち、壁部に飛散したオイルは、壁部を伝ってオイルパンに向けて流れる。この発明の態様の一つによれば、壁部におけるモータ室の頂部側に連通孔が形成されていることから、壁部におけるモータ室の底部側に連通孔が形成されている場合に比べて、オイルパンに向かって壁部を伝うオイルのうち、連通孔の開口へ向かって流れるオイルを少なくすることができる。その結果、連通孔、ひいてはエアブリーザにオイルが侵入することを抑えることができる。

この発明の態様の一つにおいて、前記ハウジングは、前記モータ室における前記連通孔の開口を覆うようなカバー部材を有する。
この発明の態様の一つによれば、モータ室における連通孔の開口がカバー部材によって覆われていることから、モータ室内を連通孔に向かって飛散するオイルから連通孔を保護することができる。その結果、連通孔、ひいてはエアブリーザにオイルが侵入することをさらに抑えることができる。

この発明の態様の一つにおいて、前記カバー部材は、前記モータ室における前記連通孔の開口を取り囲むように前記壁部に対して立設される側部と、前記側部の先端部によって形成される開口を塞ぐ蓋部と、を有し、前記側部には、前記モータ室の底部に向けて開口する開口部が形成されている。

この発明の態様の一つによれば、カバー部材の側部にモータ室の底部に向けて開口する開口部が形成されていることから、モータ室とトランスミッション室との間におけるエアの流通が問題なく行なわれ、また、オイルパンに向かって壁部を伝うオイルが、カバー部材の側部によって連通孔を迂回するように流れる。すなわち、モータ室内を連通孔に向かって飛散するオイルに対しては、カバー部材の蓋部によって連通孔が保護され、オイルパンに向かって壁部を伝うオイルに対しては、カバー部材の側部によって連通孔が保護される。その結果、連通孔、ひいてはエアブリーザに対してオイルが侵入することを高い確率の下で抑えることができる。

本発明にかかるハイブリッドシステム用動力伝達装置を具体化した一実施形態の断面構造であって、モータ付近の断面構造を示す断面部。 エアブリーザの断面構造を示す断面図。 回転軸の軸方向からの平面視におけるカバー部材の平面構造を示す平面図であって、蓋部の一部を省略して示した図。

以下、本発明におけるハイブリッドシステム用動力伝達装置を具体化した一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示されるように、本実施形態のハイブリッドシステム用動力伝達装置１０（以下、単に動力伝達装置１０という。）において、エンジン１１のクランク軸１２が連結されたフライホイール１３には、回転軸１５の一端部がクラッチ１７によって係脱可能に連結されている。回転軸１５は、油冷式のモータ１８の出力軸であって、回転軸１５の他端部には、トランスミッション２１の入力軸２０が連結されている。そして、動力伝達装置１０は、エンジン１１及びモータ１８の少なくとも一方が回転軸１５に与える回転トルクをトランスミッション２１を介して図示されない駆動輪へと伝達する。

上記クラッチ１７、モータ１８、及びトランスミッション２１を収容するハウジング２３のうち、モータハウジング２４には、クラッチ１７とモータ１８とが収容されている。モータハウジング２４は、クラッチ１７が収容されるクラッチ室２５とモータ１８が収容されるモータ室２６とが回転軸１５の軸方向に並設された略円筒状をなし、これらクラッチ室２５とモータ室２６とが、回転軸１５の内挿される仕切壁２９によって仕切られている。

クラッチ室２５に収容されるクラッチ１７は、例えば、摩擦式クラッチであって、該クラッチ１７を構成するクラッチ本体３１には、フライホイール１３とクラッチカバー３２とがなす空間にクラッチディスクやプレッシャープレート等が収容されている。

クラッチ１７は、通常時はクランク軸１２と回転軸１５とを接続状態に維持しており、運転者によるクラッチの遮断操作がなされると、レリーズフォーク３５がスライダ３６を接続位置から遮断位置へ移動させ、接続状態にあったクランク軸１２と回転軸１５とを遮断状態へと変移させる。また、運転者によるクラッチペダルの遮断操作が解除されると、レリーズフォーク３５がスライダ３６を遮断位置から接続位置へ離間するように移動させ、遮断状態にあったクランク軸１２と回転軸１５とを再び接続状態へと変移させる。

他方、モータ室２６に収容されるモータ１８は、エンジン１１のクランク軸１２にクラッチ１７を介して接続される回転軸１５を出力軸としている。モータ１８を構成するロータ４１は、図示されない永久磁石が埋設されており、回転軸１５の回転とともに回転するように回転軸１５に連結されている。また、モータ１８を構成するステータ４２は、図示されないコイルが巻回されており、ロータ４１の外周部を取り囲むようにモータハウジング２４に固定されている。

そして、モータ１８は、電動機として機能するときには、図示されないバッテリに蓄電された電力がインバータによって三相交流に変換され、その三相交流がステータ４２に供給されることにより、ロータ４１を介して回転軸１５に回転トルクを与える。また、モータ１８は、発電機として機能するときには、回転軸１５の回転にともなうロータ４１の回転によってステータ４２に発生する三相交流をインバータで直流電流に変換してバッテリに供給する。

仕切壁２９は、フライホイール１３からトランスミッション２１に向けて窪む凹部４３を有した多段円板状をなし、凹部４３の内周面にてベアリング４５を介して回転軸１５を軸支している。仕切壁２９のフライホイール１３側には、凹部４３の開口を覆うフロントリテーナ４７が固定される。フロントリテーナ４７は、仕切壁２９に連結されて一部が切り欠かれた環状の鍔部４７ａと、鍔部４７ａの中心部からフライホイール１３側へ延びる筒部４７ｂとを有し、筒部４７ｂの内部には、回転軸１５が遊挿されている。

上述したモータ１８の冷却に用いられるオイルは、モータハウジング２４の底部であって、モータ室２６の一部であるオイルパン４９に貯留されている。オイルパン４９のオイルは、凹部４３内に配設されるオイルポンプ５０によって圧送され、オイルフィルタやオイルクーラが配設された外部配管５１を通じて、モータハウジング２４の頂部に形成された供給槽５３の供給口５４からモータ１８へ向けて滴下される。そして、モータ室２６に供給されたオイルは、再びオイルパン４９に戻るまでの過程において、モータ１８を構成するロータ４１及びステータ４２を冷却するとともにベアリング４５，７１への給油を行なう。

オイルポンプ５０は、図示されない締結部材によって、凹部４３の底部に固定されている。オイルポンプ５０は、該オイルポンプ５０に内挿される回転軸１５にスプライン結合される駆動ギヤと、該駆動ギヤに従動する従動ギヤとを有するギヤポンプである。上記駆動ギヤと従動ギヤは、多段円筒形状をなすポンプ本体５５に収容されている。

そして、エンジン１１やモータ１８によって回転軸１５が回転すると、オイルポンプ５０は、駆動ギヤが駆動されて、吸入通路５６、連絡通路５７、吸入口５８を通じてオイルパン４９のオイルを吸入する。そして、その吸入したオイルを吐出口６０、オイルパイプ６１、内部通路６２、外部配管５１を通じて、モータハウジング２４の頂部に形成された供給槽５３へと圧送する。

モータハウジング２４におけるトランスミッション２１側の端部には、トランスミッション２１が収容されるトランスミッションハウジング６５と該モータハウジング２４との間に介在する筒状のリアリテーナ６６がガスケットを介して連結される。リアリテーナ６６は、モータハウジング２４の仕切壁２９と対向するように設けられており、トランスミッション２１が配置されるトランスミッション室６７とモータ室２６とを仕切る壁部を構成する。リアリテーナ６６は、トランスミッション２１からフライホイール１３に向けて窪む凹部７０を有した多段円板状をなし、凹部７０の内周面にてベアリング７１を介して回転軸１５を軸支している。リアリテーナ６６には、凹部７０の開口を閉塞して壁部を構成するオイルシールリテーナ７３がガスケットを介して固定されている。オイルシールリテーナ７３は、回転軸１５の端部を囲う円環状をなし、オイルシールリテーナ７３の内周面に配設された環状のオイルシール７４を介して、回転軸１５を回転自在に軸支している。また、トランスミッションハウジング６５の底部には、トランスミッション室６７内の水をハウジング２３の外部へ排出させるとともにトランスミッション室６７を大気開放する大気開放孔としての水抜き穴７５が形成されている。

また、リアリテーナ６６において、回転軸１５よりもハウジング２３の頂部側の部位には、モータ室２６とトランスミッション室６７とを連通させる連通孔７６が貫通形成されている。この連通孔７６は、エアブリーザ７８が螺着されるように、リアリテーナ６６に対する雌ねじ加工によって形成されている。

エアブリーザ７８は、図２に示されるように、上記連通孔７６に螺着される雄ねじ部７９と、Ｃｕ系焼結合金製の濾材８０が配設された本体部８１とが互いに直交する方向に延びるように一体的に形成されている。エアブリーザ７８の内部には、雄ねじ部７９の端面７９ａと本体部８１の端面８１ａとに開口する内部通路８２が屈曲形成されており、上述した濾材８０は、本体部８１の先端部に形成された内部通路８２の拡径部８２ａに収容されている。そして、エアブリーザ７８は、連通孔７６に対してトランスミッション室６７側から螺着されており、本体部８１の端面８１ａがトランスミッションハウジング６５の側方を向くように、すなわち図１における紙面の奥側を向くように配置されている。

また、リアリテーナ６６におけるモータ室２６側には、連通孔７６の開口を覆うカバー部材８５が固定されている。図３に示されるように、カバー部材８５を構成する側部８６は、連通孔７６の周囲を取り囲むようにリアリテーナ６６に対して立設されており、該側部８６には、モータ室２６の底部側に向けて開口する開口部８６ａが形成されている。また、カバー部材８５を構成する蓋部８７は、側部８６の先端部によって形成される開口を塞ぐように該側部８６に一体的に形成されている。すなわち、モータ室２６とトランスミッション室６７との間におけるエアの流通は、カバー部材８５の開口部８６ａを通じて行なわれる。

次に、上述した構成のハイブリッドシステム用動力伝達装置１０の作用について説明する。トランスミッション室６７内の水は、トランスミッションハウジング６５の底部に形成された水抜き穴７５を通じてトランスミッション室６７から排出される。また、トランスミッション室６７内の異物も上記水とともにトランスミッション室６７から排出される。そのため、トランスミッション室６７は、ハウジング２３の外部に比べて水や異物が少ない空間である。そして、モータ室２６に流入するエアは、上述したトランスミッション室６７のエアであり、且つエアブリーザ７８によって濾過されたエアとなる。

エアブリーザ７８は、リアリテーナ６６におけるトランスミッション室６７側に取り付けられていることから、モータ１８の回転によってモータ室２６内を飛散するオイルが、エアブリーザ７８の濾材８０に直接付着することがない。

また、モータ室２６内を飛散するオイルのうち、連通孔７６に向かって飛散するオイルは、カバー部材８５の蓋部８７あるいは側部８６に当たったのち、リアリテーナ６６を伝ってオイルパン４９に向けて流れることになる。また、リアリテーナ６６を伝ってオイルパン４９へと向かうオイルのうち、連通孔７６へと向かってリアリテーナ６６を伝うオイルは、カバー部材８５の側部８６によって連通孔７６を迂回するように流れることになる。

そして、リアリテーナ６６におけるモータ室２６の頂部側に連通孔７６が形成されていることから、リアリテーナ６６におけるモータ室２６の底部側に連通孔７６が形成されている場合に比べて、リアリテーナ６６を伝ってオイルパン４９へ流れるオイルのうち、連通孔７６へ向かって流れるオイルを少なくすることも可能である。

以上説明したように、本実施の形態に係るハイブリッドシステム用動力伝達装置１０によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）モータ室２６に流入するエアが、トランスミッション室６７内のエアであり、且つエアブリーザ７８によって濾過されるエアであることから、モータ室２６への水や異物の混入を抑えることができる。

（２）リアリテーナ６６におけるトランスミッション室６７側にエアブリーザ７８が取り付けられていることから、モータ室２６内を飛散するオイルがエアブリーザ７８の濾材８０に直接付着することを防止することができる。その結果、濾材８０の目詰まりを抑えることができる。

（３）リアリテーナ６６におけるモータ室２６の頂部側に連通孔７６が形成されていることから、リアリテーナ６６を伝ってオイルパン４９へ流れるオイルのうち、連通孔７６に向かって流れるオイルを少なくすることができる。その結果、連通孔７６、ひいてはエアブリーザ７８の内部通路８２にオイルが侵入することを抑えることができる。

（４）モータ室２６における連通孔７６の開口がカバー部材８５によって覆われていることから、モータ室２６内を飛散するオイル及びリアリテーナ６６を伝うオイルが連通孔７６、ひいてはエアブリーザ７８の内部通路８２に侵入することを高い確率の下で抑えることができる。

（５）エアブリーザ７８は、本体部８１の端面８１ａがトランスミッションハウジング６５の側方を向くように配置されている。これにより、本体部８１の端面８１ａがトランスミッションハウジング６５の頂部を向くように配置されている場合に比べて、トランスミッション室６７内を浮遊する異物が濾材８０に付着することを抑えることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・カバー部材８５の開口部８６ａは、モータ室２６の底部側に向けて開口する構成に限られるものではなく、側部８６あるいは蓋部８７の任意の場所に形成することが可能である。しかし、モータ室２６内を飛散するオイルが連通孔７６に侵入するのを抑えるうえでは、蓋部８７よりも側部８６に形成されることが好ましい。また、モータ室２６内を飛散するオイルは、回転軸１５及びロータ４１の回転方向に沿って飛散しやすいため、開口部８６ａが側部８６に形成されるとしても、連通孔７６へのオイルの侵入が抑えられるように、その回転方向に応じた方向に向けて開口していることが好ましい。

・また、カバー部材は、モータ室２６における連通孔７６の開口を覆うように形成されていればよく、例えば、カバー部材８５において、側部８６の一部によって蓋部８７が片持ち状に支持される構成であってもよい。

・また、カバー部材８５が割愛された構成であってもよい。
・連通孔７６は、オイルパン４９に貯留されたオイルに浸漬されない位置に形成されていればよく、リアリテーナ６６におけるモータ室２６の底部側に形成されていてもよい。

・エアブリーザ７８は、リアリテーナ６６におけるモータ室２６側に取り付けられていてもよい。ただし、本体部８１の端面８１ａは、モータ室２６内を飛散するオイルがエアブリーザ７８に侵入しにくくなるように回転軸１５の回転方向に応じて配置されることが好ましい。

・連通孔７６は、モータ室２６とトランスミッション室６７とを仕切る壁部に形成されていればよく、リアリテーナ６６ではなくオイルシールリテーナ７３に形成されていてもよい。この場合、エアブリーザ７８は、オイルシールリテーナ７３に取り付けられる。

・エアブリーザ７８の取付方法は、連通孔７６に対して雄ねじ部７９が螺着される構成に限らず、例えば、エアブリーザ７８に形成されたフランジ部がボルト等によってリアリテーナ６６に締結される構成であってもよい。

・上記実施形態のエアブリーザは、Ｃｕ系焼結金属製の濾材８０を有するエアブリーザ７８とした。これに限らず、エアブリーザは、連通孔７６を流通するエアを濾過するものであればよく、Ｃｕ系焼結金属製の濾材８０を有するエアブリーザ７８に限られるものではない。

・上記実施形態のモータユニットは、ハイブリッド自動車に限らず、エンジン及びモータを駆動動力源とするハイブリッドシステムを備える建機や船舶に適用することも可能である。

１０…ハイブリッドシステム用動力伝達装置、１１…エンジン、１２…クランク軸、１３…フライホイール、１５…回転軸、１７…クラッチ、１８…モータ、２０…入力軸、２１…トランスミッション、２３…ハウジング、２４…モータハウジング、２５…クラッチ室、２６…モータ室、２９…仕切壁、３１…クラッチ本体、３２…クラッチカバー、３５…レリーズフォーク、３６…スライダ、４１…ロータ、４２…ステータ、４３…凹部、４５…ベアリング、４７…フロントリテーナ、４７ａ…鍔部、４７ｂ…筒部、４９…オイルパン、５０…オイルポンプ、５１…外部配管、５３…供給槽、５４…供給口、５５…ポンプ本体、５６…吸入通路、５７…連絡通路、５８…吸入口、６０…吐出口、６１…オイルパイプ、６２…内部通路、６５…トランスミッションハウジング、６６…リアリテーナ、６７…トランスミッション室、７０…凹部、７１…ベアリング、７３…オイルシールリテーナ、７４…オイルシール、７５…水抜き穴、７６…連通孔、７８…エアブリーザ、７９…雄ねじ部、７９ａ…端面、８０…濾材、８１…本体部、８１ａ…端面、８２…内部通路、８２ａ…拡径部、８５…カバー部材、８６…側部、８６ａ…開口部、８７…蓋部。

Claims (5)

1. エンジンの出力が伝達される回転軸を出力軸とする油冷式のモータと、
   前記回転軸から動力が伝達されるトランスミッションと、
   前記モータが収容されるモータ室と前記トランスミッションが収容されるトランスミッション室とを仕切る壁部を有するハウジングと
   を備えたハイブリッドシステム用動力伝達装置であって、
   前記ハウジングの底部に前記トランスミッション室を大気開放する大気開放孔が形成されており、
   前記壁部には、前記モータ室と前記トランスミッション室とを連通させる連通孔が形成されているとともに、前記連通孔を流通するエアを濾過するエアブリーザが取り付けられている
   ことを特徴とするハイブリッドシステム用動力伝達装置。
2. 前記エアブリーザが前記壁部における前記トランスミッション室側に取り付けられる
   請求項１に記載のハイブリッドシステム用動力伝達装置。
3. 前記ハウジングには、前記モータ室の底部に前記モータを冷却するオイルが貯留されるオイルパンが形成されており、
   前記連通孔は、前記壁部における前記モータ室の頂部側に形成されている
   請求項２に記載のハイブリッドシステム用動力伝達装置。
4. 前記ハウジングは、前記モータ室における前記連通孔の開口を覆うようなカバー部材を有する
   請求項３に記載のハイブリッドシステム用動力伝達装置。
5. 前記カバー部材は、
   前記モータ室における前記連通孔の開口を取り囲むように前記壁部に対して立設される側部と、
   前記側部の先端部によって形成される開口を塞ぐ蓋部と、を有し、
   前記側部には、
   前記モータ室の底部に向けて開口する開口部が形成されている
   請求項４に記載のハイブリッドシステム用動力伝達装置。

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