JP2014234052A - 車両用駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】インバータ装置を含めた車両用駆動装置の全体を小型化する。
【解決手段】本発明は、ハイブリッド車両用の駆動装置に関する。回転電機MG、ギヤ機構C、及び差動歯車装置DFのそれぞれの回転軸心A1,A2,A3が、三角形を形成するように配置されている。インバータ装置3のコンデンサ36は、第二基準面R2と第三基準面R3との間で、第一基準面R1に平行な方向に見てギヤ機構Cと重複するように配置され、変換ユニット31は、第一基準面R1に直交する方向に見てギヤ機構C及びコンデンサ36と重複するように配置されている。
【選択図】図6

Description

本発明は、内燃機関に駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、ギヤ機構と、差動歯車装置と、インバータ装置とを備える車両用駆動装置に関する。
上記のような車両用駆動装置として、特開2009−201218号公報(特許文献1)に記載された装置が知られている。図7に示すように、この駆動装置では、回転電機(MG1)が配置される第一軸(A1)、ギヤ機構が配置される第二軸(A2)、及び差動歯車装置(DF)が配置される第三軸(A3)が、互いに平行に、かつ、軸方向に見てそれらを結ぶ仮想線が三角形をなすように配置されている。また、インバータ装置は、第一軸と第三軸とを含む第一仮想面(S1)と、当該第一仮想面に直交しかつ差動歯車装置の差動入力ギヤの外接円に第一軸側で接する第二仮想面(S2)とによって区画される空間に配置された状態で、駆動装置ケースに一体化されている。インバータ装置は、当該空間において、互いに軸心を異ならせて配置される2つの回転電機(MG1,MG2)に共通の外接面に沿って、軸方向に見て斜め上方を向く姿勢で配置されている。
しかし、例えば車両駆動用に1つの回転電機のみを有する車両用駆動装置にインバータ装置を一体化することを考えた場合、特許文献1に開示された構造をそのまま適用すれば、インバータ装置が上下方向に大きく突出してしまう。その結果、車両用駆動装置の車両への搭載性が低下してしまう。なお、車両駆動用に2つの回転電機を有する場合であっても、それらが同軸上に配置される場合には、同様の課題が生じる。
特開2009−201218号公報
そこで、インバータ装置を含めた車両用駆動装置の全体を小型化することが望まれる。
本発明に係る、内燃機関に駆動連結される入力部材と、複数の車輪のそれぞれに駆動連結される複数の出力部材と、回転電機と、ギヤ機構を介して前記回転電機の側から伝達される駆動力を複数の前記出力部材に分配する差動歯車装置と、前記回転電機を制御するインバータ装置とを備える車両用駆動装置の特徴構成は、
第一軸を回転軸心として前記入力部材と前記回転電機とが配置され、第二軸を回転軸心として前記ギヤ機構が配置され、第三軸を回転軸心として前記差動歯車装置が配置され、
前記第一軸、前記第二軸、及び前記第三軸が、互いに平行に配置されているとともに、これらの軸に平行な方向である軸方向に見て前記第一軸と前記第二軸と前記第三軸とを結ぶ仮想線が三角形をなすように配置され、
前記インバータ装置は、直流電力を平滑するコンデンサと、直流電力と交流電力とを変換する変換ユニットと、を含み、
前記第一軸及び前記第三軸を含む仮想平面を第一基準面とし、当該第一基準面にそれぞれ直交するとともに前記差動歯車装置の差動入力ギヤの外接円にそれぞれ接する2つの仮想平面を第二基準面及び第三基準面として、
前記コンデンサが、前記第二基準面と前記第三基準面との間に配置されているとともに、前記第一基準面に平行かつ前記軸方向に直交する方向に見て前記ギヤ機構と重複するように配置され、
前記変換ユニットが、前記ギヤ機構に対して前記第一基準面側とは反対側の領域において、前記第一基準面に直交する方向に見て前記ギヤ機構及び前記コンデンサの双方と重複するように配置されている点にある。
本願において、「駆動連結」とは、2つの回転要素が駆動力(トルクと同義)を伝達可能に連結された状態を意味する。この概念には、2つの回転要素が一体回転するように連結された状態や、1つ以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態が含まれる。このような伝動部材には、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材(軸、歯車機構、ベルト等)が含まれ、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合装置(摩擦係合装置や噛み合い式係合装置等)が含まれても良い。
また、「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
また、2つの部材の配置に関して、「ある方向に見て重複する」とは、その視線方向に平行な仮想直線を当該仮想直線に直交する各方向に移動させた場合に、当該仮想直線が2つの部材の双方に交わる領域が少なくとも一部に存在することを意味する。また、ある部材が2つの面の「間に配置されている」とは、2つの面の間の領域に、当該部材の少なくとも一部が存在することを意味する。
この特徴構成によれば、インバータ装置を構成するコンデンサと変換ユニットとが、それぞれの形状特性を考慮して、互いに異なる仕様を満足するように配置される。すなわち、コンデンサは、第二基準面と第三基準面との間において、第一基準面に平行かつ軸方向に直交する方向に見てギヤ機構と重複するように配置され、変換ユニットは、第一基準面に直交する方向に見てギヤ機構及びコンデンサと重複するように配置される。本特徴構成のように、第一軸、第二軸、及び第三軸が互いに平行にかつ軸方向に見て三角形状に配置される構成では、ギヤ機構の径方向外側であってかつ差動歯車装置の径方向外側に、デッドスペースが生じやすい。そこで、比較的形状自由度の高いコンデンサを、第二基準面と第三基準面との間においてギヤ機構と重複するように配置することで、ギヤ機構及び差動歯車装置に共通の外側領域を有効利用して、装置内部にデッドスペースが生じるのを抑制することができる。また、厚みを比較的小さく形成できる変換ユニットを、ギヤ機構に対して第一基準面側とは反対側の領域に、ギヤ機構及びコンデンサと重複するように配置することで、第一基準面に直交する方向におけるインバータ装置の突出量を小さく抑えることができる。よって、インバータ装置を含めた車両用駆動装置の全体を小型化することができる。
以下、本発明の好適な態様について説明する。
1つの態様として、前記変換ユニットに対して前記ギヤ機構側に、前記変換ユニットに沿って形成された冷却流路を備え、前記コンデンサと前記冷却流路とが、前記第一基準面に直交する方向に見て重複するように配置されていると好適である。
この構成によれば、冷却流路により、比較的高温となりやすいギヤ機構等の駆動装置構成部品から変換ユニットを熱的に遮蔽することができるとともに、冷却流路を流通する冷却液によって変換ユニットを冷却することができる。また、コンデンサも冷却流路と重複するように配置されるので、冷却流路を流通する冷却液によって容易にコンデンサを冷却することができる。よって、インバータ装置の熱的保護を図ることができる。
1つの態様として、前記回転電機と前記ギヤ機構とを結ぶ動力伝達経路に設けられ、前記第一軸を回転軸心として配置された変速機構をさらに備え、前記変速機構を収容するケースの外周壁に沿って、前記変換ユニットを収容する第一収容部と前記コンデンサを収容する第二収容部とが形成され、前記第一収容部が前記ケースの外側に向かって開口する第一開口部を有し、前記第二収容部が前記ケースの外側に向かって開口する第二開口部を有し、前記第一開口部の開口方向と前記第二開口部の開口方向とが、互いに異なる方向となっていると好適である。
この構成によれば、変速機構により、回転電機の側から伝達される回転を変速するとともにトルク変換して出力部材に伝達することができる。よって、必要とされる駆動力を出力部材に適切に伝達することができる。また、回転電機に比べて小径に形成される場合がある変速機構の周囲にコンデンサ及び変換ユニットが配置されるので、車両用駆動装置の全体をさらに小型化することができる。また、互いに異なる方向を向く2つの開口部から、それぞれケースに対して取り付けることができるので、限られたスペースを活用してそれらを配置することがさらに容易となる。
1つの態様として、車両に搭載された状態で、前記第一開口部が上方に向かって開口しているとともに、前記第二開口部が側方に向かって開口していると好適である。
この構成によれば、2つの開口方向がほぼ直交するので、2つの収容部として直方体状の空間を形成することができる。よって、限られたスペースをさらに有効活用することができる。
1つの態様として、ポンプ駆動用電動機により駆動されて前記変速機構に油を供給するオイルポンプと、前記ポンプ駆動用電動機を制御するポンプ制御ユニットとをさらに備え、前記ポンプ制御ユニットが、前記第一収容部に収容されていると好適である。
この構成によれば、例えばアイドルストップ車両用の駆動装置として利用される場合に、内燃機関の停止状態でも、変速機構に油を供給して適切に車両を発進させることができる。また、ポンプ制御ユニットを変換ユニットと共に第一収容部に収容することで、電動オイルポンプ用のポンプ制御ユニットもさらに含めて、車両用駆動装置の全体を小型化することができる。
1つの態様として、前記ケースは、車両に搭載する際に車体に固定される台座部をさらに有し、前記台座部は、前記外周壁における前記第一収容部に隣接する位置に形成され、前記ポンプ制御ユニットが、前記軸方向に見て前記台座部と重複するように配置され、前記変換ユニットが、前記軸方向に見て前記台座部と重複しないように配置されていると好適である。
一般に、電動オイルポンプだけを駆動するポンプ駆動用電動機の出力は、車両全体を駆動する回転電機の出力に比べて小さい。このため、ポンプ制御ユニットは、回転電機用の変換ユニットに比べて小型である場合が多い。この構成によれば、ケースにおける第一収容部の近傍に車両への固定のための台座部が設けられる場合であっても、その台座部による制約を回避しながらポンプ制御ユニット及び変換ユニットの双方を第一収容部に収容しやすい。よって、車両用駆動装置の全体の小型化を阻害することなく、車両搭載性を適切に確保することができる。
1つの態様として、前記ケースは、前記第一収容部と前記第二収容部とを隔離する隔離壁をさらに有し、前記隔離壁に、冷却液を流通させる冷却流路が形成されていると好適である。
この構成によれば、冷却流路が形成された隔離壁の両側に分かれて形成される第一収容部及び第二収容部にそれぞれ変換ユニットとコンデンサとが配置されるので、冷却流路を流通する冷却液によってこれらの双方を冷却することが容易となる。よって、比較的簡素な構造で、2つの収容室を区画するとともにインバータ装置の熱的保護を図ることができる。
1つの態様として、前記回転電機と前記ギヤ機構とを結ぶ動力伝達経路に設けられ、前記第一軸を回転軸心として配置された変速機構をさらに備え、前記変速機構を収容する第一ケース部が、前記回転電機を収容する第二ケース部に対して前記内燃機関側とは反対側に配置され、前記コンデンサ及び前記変換ユニットが、前記第一ケース部に固定されていると好適である。
この構成によれば、変速機構により、回転電機の側から伝達される回転を変速するとともにトルク変換して出力部材に伝達することができる。よって、必要とされる駆動力を出力部材に適切に伝達することができる。また、回転電機に比べて小径に形成される場合がある変速機構の周囲にコンデンサ及び変換ユニットが配置されるので、車両用駆動装置の全体をさらに小型化することができる。また、コンデンサ及び変換ユニットが第二ケース部を隔てて内燃機関から離間して配置されるので、内燃機関の輻射熱がコンデンサ及び変換ユニットに及ぶのを抑制することができる。
車両用駆動装置の概略構成を示す模式図 車両用駆動装置を軸方向に見た図 図2の部分拡大図 車両用駆動装置を鉛直方向に見た図 車両用駆動装置の分解斜視図 各構成部品を軸方向に見た配置関係を示す模式図 従来仕様のインバータ一体型車両用駆動装置の外観を示す側面図
本発明に係る車両用駆動装置の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る車両用駆動装置1は、車輪Wの駆動力源として内燃機関E及び回転電機MGの双方を備えた車両(ハイブリッド車両)を駆動するための車両用駆動装置(ハイブリッド車両用駆動装置)である。具体的には、車両用駆動装置1は、1モータパラレル方式のハイブリッド車両用の駆動装置として構成されている。なお、以下の説明では、各部材についての方向や位置等に関する用語は、製造上許容され得る誤差による差異を有する状態をも含む概念である。また、各部材についての方向は、それらが車両用駆動装置1に組み付けられた状態での方向を表す。
1.車両用駆動装置の概略構成
図1に示すように、車両用駆動装置1は、内燃機関Eに駆動連結される入力軸Iと、複数(本例では2つ)の車輪Wのそれぞれに駆動連結される複数(本例では2つ)の出力軸Oと、回転電機MGと、ギヤ機構Cと、差動歯車装置DFとを備えている。また、本実施形態では、車両用駆動装置1は、係合装置CLと、変速機構TMとを備えている。係合装置CL、回転電機MG、変速機構TM、ギヤ機構C、及び差動歯車装置DFは、入力軸Iと出力軸Oとを結ぶ動力伝達経路に設けられている。これらは、入力軸Iの側から記載の順に設けられている。また、これらは、ケース(駆動装置ケース)2内に収容されている。本実施形態では、入力軸Iが本発明における「入力部材」に相当し、出力軸Oが本発明における「出力部材」に相当する。
入力軸I、回転電機MG、及び変速機構TMは、第一軸A1上に配置されている。すなわち、仮想軸である第一軸A1を回転軸心として、入力軸Iと回転電機MGと変速機構TMとが、第一軸A1の延在方向に沿って並んで配置されている。また、ギヤ機構Cが、第二軸A2上に配置されている。すなわち、仮想軸である第二軸A2を回転軸心として、ギヤ機構Cが第二軸A2の延在方向に沿って配置されている。また、差動歯車装置DFは、第三軸A3上に配置されている。すなわち、仮想軸である第三軸A3を回転軸心として、差動歯車装置DFが第三軸A3の延在方向に沿って配置されている。これら3つの軸A1,A2,A3は、互いに平行に配置されている。本実施形態では、これら3つの軸A1,A2,A3に平行な方向を「軸方向L」と定義する。また、軸方向Lにおける変速機構TM側から入力軸I側(図1の右側)へ向かう方向を「軸第一方向L1」と定義し、軸方向Lにおける入力軸I側から変速機構TM側(図1の左側)へ向かう方向を「軸第二方向L2」と定義する。
図2に示すように、互いに別の軸とされる第一軸A1、第二軸A2、及び第三軸A3は、軸方向Lに見て異なる位置に配置されている。本実施形態では、第一軸A1、第二軸A2、及び第三軸A3は、軸方向Lに見て三角形(本例では鈍角三角形)の頂点に位置するように配置されている。言い換えれば、第一軸A1、第二軸A2、及び第三軸A3は、軸方向Lに見てそれらを結ぶ仮想線が三角形をなすように配置されている。また、本実施形態では、図2に示す車両搭載状態(車両用駆動装置1が車両に搭載された状態)において、第二軸A2が第一軸A1及び第三軸A3よりも鉛直上側(鉛直方向Vにおける上側)に配置されている。このような複軸構成の車両用駆動装置1は、例えばFF(Front Engine Front Drive)車両に搭載される場合の構成として適している。
図1に示すように、入力軸(駆動装置入力軸)Iは内燃機関Eに駆動連結される。内燃機関Eは、機関内部における燃料の燃焼により駆動されて動力を取り出す原動機(ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等)である。本実施形態では、内燃機関Eの出力軸(クランクシャフト等)に、入力軸Iが駆動連結される。内燃機関Eの出力軸と入力軸Iとは、ダンパ等を介して駆動連結されていても良い。
係合装置CLは、入力軸Iと回転電機MGとを結ぶ動力伝達経路に設けられている。係合装置CLは、入力軸I(内燃機関E)と回転電機MGとを選択的に駆動連結する。この係合装置CLは、車輪Wから内燃機関Eを切り離す内燃機関切離用係合装置として機能する。本実施形態では、係合装置CLは、油圧駆動式の摩擦係合装置として構成されている。なお、電磁駆動式の摩擦係合装置や噛み合い式の係合装置等であっても良い。
回転電機MGは、ケース2に固定されたステータStと、当該ステータStの径方向内側に回転自在に支持されたロータRoとを有している。回転電機MGは、電力の供給を受けて動力を発生するモータ(電動機)としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ(発電機)としての機能とを果たすことが可能である。回転電機MGは、インバータ装置3を介して蓄電装置B(バッテリやキャパシタ等)に電気的に接続されている。回転電機MGは、蓄電装置Bから電力の供給を受けて力行し、又は、内燃機関Eのトルクや車両の慣性力により発電した電力を蓄電装置Bに供給して蓄電させる。回転電機MGのロータRoは、中間軸Mと一体回転するように駆動連結されている。この中間軸Mは、変速機構TMの入力軸(変速入力軸)となっている。
本実施形態では、変速機構TMは、複数の歯車機構と複数の変速用係合装置とを備え、変速比の異なる複数の変速段を切替可能な自動有段変速機構である。なお、変速機構TMとして、変速比を無段階に変更可能な自動無段変速機構や、変速比の異なる複数の変速段を切替可能に備えた手動式有段変速機構、固定変速比の単一変速段を備えた定変速機構等を用いても良い。変速機構TMは、中間軸Mに入力される回転及びトルクを、各時点における変速比に応じて変速するとともにトルク変換して、当該変速機構TMの変速出力ギヤGoに伝達する。
変速出力ギヤGoは、ギヤ機構(カウンタギヤ機構)Cに駆動連結されている。ギヤ機構Cは、共通の軸部材にそれぞれ形成された第一ギヤG1と第二ギヤG2とを有する。第一ギヤG1は、変速機構TMの変速出力ギヤGoに噛み合っている。第二ギヤG2は、差動歯車装置DFの差動入力ギヤGiに噛み合っている。本実施形態では、第二ギヤG2は、第一ギヤG1に対して軸第一方向L1側(内燃機関E側)に配置されている。第二ギヤG2は、第一ギヤG1よりも小径に(歯数が少なく)形成されている。
差動歯車装置(出力用差動歯車装置)DFは、出力軸Oを介して車輪Wに駆動連結されている。差動歯車装置DFは、差動入力ギヤGiと、当該差動入力ギヤGiに連結された差動本体部(差動歯車装置DFの本体部)とを有する。差動本体部は、互いに噛合する複数の傘歯車とそれらを収容する差動ケースとを含んで構成され、差動機構の中心的役割を果たす。差動歯車装置DFは、回転電機MGの側から変速機構TM及びギヤ機構Cを介して差動入力ギヤGiに入力される回転及びトルクを、差動本体部にて左右2つの出力軸O(すなわち、左右2つの車輪W)に分配して伝達する。これにより、車両用駆動装置1は、内燃機関E及び回転電機MGの少なくとも一方のトルクを車輪Wに伝達させて車両を走行させることができる。
車両用駆動装置1は、中間軸Mと一体回転するように駆動連結された機械式ポンプ(図示せず)を備えている。機械式ポンプは、内燃機関E及び回転電機MGの少なくとも一方が回転している状態で、これらのトルクによって油を吐出する。また、本実施形態では、車両用駆動装置1は、入力軸Iと出力軸Oとを結ぶ動力伝達経路から独立して設けられたポンプ駆動用電動機(図示せず)により駆動される電動ポンプEOP(図2を参照)を備えている。電動ポンプEOPは、ポンプ駆動用電動機が回転している状態で、そのトルクによって油を吐出する。機械式ポンプ及び電動ポンプEOPの少なくとも一方から吐出された油は、変速機構TMに備えられる変速用係合装置の係合の状態の制御や、回転電機MGの冷却、各部位の潤滑等のために供される。なお、本実施形態では、電動ポンプEOPを備えていることで、内燃機関Eの停止状態でも、変速用係合装置に油を供給してその係合状態を形成することができ、適切に車両を発進させることができる。本実施形態に係る車両用駆動装置1は、アイドルストップ機能を有するハイブリッド車両用の駆動装置に好適に適用することができる。
2.ケースに対するインバータ装置の固定構造
図4に示すように、本実施形態では、ケース2は軸方向Lに分割形成された第一ケース部21と第二ケース部28とを備えている。第一ケース部21は、主に変速機構TM及びギヤ機構Cの収容空間を形成する。第二ケース部28は、主に回転電機MG及び係合装置CLの収容空間を形成する。本実施形態では、第一ケース部21と第二ケース部28とに跨って、差動歯車装置DFの収容空間が形成されている(図5も参照)。なお、第二ケース部28は、第一ケース部21に対して軸第一方向L1側から接合されている。また、本例では車両用駆動装置1がダンパを備える場合の構成を例示しており、ダンパの収容空間を形成する第三ケース部29が、第二ケース部28に対して軸第一方向L1側から接合されている。このように、第三ケース部29、第二ケース部28、及び第一ケース部21は、内燃機関Eからの軸方向Lに沿った離間長さが記載の順に大きくなるように配置されている。
図2に示すように、回転電機MGを制御するインバータ装置3は、ケース2に一体化されている。インバータ装置3は、当該インバータ装置3を収容するインバータケース等を介することなく、直接的にケース2に固定されて一体化されている。すなわち、本実施形態に係る車両用駆動装置1では、インバータケースレス構造が採用されている。
図4に示すように、本実施形態では、インバータ装置3は、回転電機MG等を収容する第二ケース部28ではなく、変速機構TM等を収容する第一ケース部21に固定されている。本実施形態では、装置全体の軸方向Lの長さを短く抑えるべく、大径かつ薄型の回転電機MGが用いられている。このため、変速機構TMは回転電機MGに比べて小径となっており、変速機構TMの径方向外側には、回転電機MGの外径と変速機構TMの外径との差異によって生じる環状空間が形成されている。そこで、この環状空間の少なくとも一部を有効利用してインバータ装置3を配置することで、一体化されるインバータ装置3を含めた車両用駆動装置1の全体を小型化することができる。また、インバータ装置3は、第二ケース部28に対して内燃機関Eとは反対側に配置された第一ケース部21に固定されている。このように、インバータ装置3を内燃機関Eからより離間して配置することで、内燃機関Eの輻射熱がインバータ装置3に及ぶのを抑制することができる。
インバータ装置3は、回転電機MG及び蓄電装置Bに電気的に接続され(図1を参照)、制御装置(駆動装置用制御装置)からの制御指令に応じて、蓄電装置Bと回転電機MGとの間の電力の受け渡しを調整する。本実施形態では、インバータ装置3は、蓄電装置Bとの間で受け渡しされる直流電力と、回転電機MGとの間で受け渡しされる交流電力との間の電力変換を行う。このため、インバータ装置3は、直流電力と交流電力とを変換する変換ユニット(直流交流変換ユニット)31を有する。
図3に示すように、変換ユニット31は、平板状のベースプレート32と、このベースプレート32上に固定された複数のスイッチング素子33とを有する。ベースプレート32は、熱伝導性の高い材料(例えば、銅やアルミニウム等の金属材料)で構成されており、ヒートシンクとしても機能する。スイッチング素子33としては例えばIGBTやMOSFET等が用いられる。変換ユニット31は、例えばダイオード等からなる整流素子を含んでも良く、当該整流素子がスイッチング素子33に対して並列に接続されていても良い。
ベースプレート32におけるスイッチング素子33が配置される面(素子配置面)とは反対側の面(反素子配置面)には、フィン32aが形成されている。フィン32aは、ベースプレート32の法線方向に沿って立設するように形成されている。フィン32aとしては、プレート状やピン状等、各種の形状のものを用いることができる。また、ベースプレート32には、スイッチング素子33をスイッチング制御する制御基板34が固定されている。制御基板34は、スイッチング素子33に対してベースプレート32側とは反対側において、ベースプレート32に平行に配置されている。変換ユニット31は、全体として、扁平な直方体状に形成されている。
また、インバータ装置3は、変換ユニット31に電気的に接続されるコンデンサ36を有する。コンデンサ36は、蓄電装置Bと変換ユニット31との間で受け渡しされる直流電力を平滑化(その変動を抑制)する。コンデンサ36としては、例えば合成樹脂からなるフィルムコンデンサや、無機材料からなるセラミックコンデンサ等を用いることができる。このようなコンデンサ36は、その大きさ及び形状に関する設計自由度が比較的大きく、配置される空間の大きさ及び形状に応じた調整が可能である。本例では、コンデンサ36は、変換ユニット31に比べて扁平率の低い直方体状(塊状)に形成されている。
インバータ装置3を構成する変換ユニット31とコンデンサ36とは、図5に示すように、第一ケース部21の外周部(具体的には、外周壁22に沿った領域)において、互いに異なる位置に固定されている。外周壁22は、軸方向Lに見て、3軸の構成部品である変速機構TM、ギヤ機構C、及び差動歯車装置DFの外形に沿って異形筒状に形成されている。第一ケース部21は、外周壁22から外側(本例では主に鉛直上側)に向かって突出する突出壁23を有する。図4及び図5に示すように、突出壁23は、軸方向Lの異なる位置を軸方向Lに交差する方向に延びて互いに対向するように配置された一対の対向壁部23a,23bと、これらの両端部のうちの一方どうしをつなぐ連結壁部23cとを含む。対向壁部23a,23bと連結壁部23cとは一体的に形成されている。対向壁部23a,23bは、特定水平方向Hsにおいて、3つの軸A1、A2,A3が占める領域の全体をカバーするように形成されている(図2を参照)。なお、特定水平方向Hsは、図2等に示すように、水平方向Hのうち軸方向Lに直交する方向である。連結壁部23cは、特定水平方向Hsにおいて、第一軸A1に対して第三軸A3側とは反対側に配置されている。
対向壁部23a,23bの、外周壁22からの鉛直方向Vに沿った突出高さは、特定水平方向Hsの位置に応じて異なっている(図5を参照)。対向壁部23a,23b及び連結壁部23cは、それらの上端部(上面)が水平方向Hに沿うように形成されている。これらの壁部の突出高さは、3軸の中で最も上方に位置する第二軸A2上のギヤ機構Cに対応する領域において、インバータ装置3の変換ユニット31の高さと同程度であり、比較的低く抑えられている。
図4及び図5に示すように、第一ケース部21は、一対の対向壁部23a,23bにおける連結壁部23c側とは反対側の端部における突出方向先端部(鉛直上側端部)に形成された、一対の対向壁部23a,23bどうしをつなぐ柱状又は板状の梁部24を有する。対向壁部23a,23bと梁部24とは一体的に形成されている。突出壁23及び梁部24は、それらの上端部(上面)が水平方向Hに沿うように形成されている。また、これらは、特定水平方向Hsにおける外側の側面が鉛直方向Vに沿うように形成されている。
図2及び図3に示すように、第一ケース部21は、外周壁22におけるギヤ機構Cの収容部近傍の最高点の位置から、外側(本例では主に特定水平方向Hsの外側)に向かって突出する隔離壁25を有する。隔離壁25は、所定の厚みを有し、水平方向Hに沿って延在する厚板状に形成されている。隔離壁25は、特定水平方向Hsに沿って、梁部24に対して所定隙間を隔てて対向する位置まで延在するように形成されている。このような隔離壁25は、第一ケース部21の外周壁22に沿って一対の対向壁部23a,23bが対向している領域に画定される空間を、2つの空間に隔離している。なお、“隔離”とは、ここでは完全に密封された状態で分離される形態に限定されず、部分的に連通する状態で分離される形態をも含む概念である。
第一ケース部21の外周壁22に沿って形成される上記2つの空間は、インバータ装置3の変換ユニット31を収容する第一収容部P1、及び、コンデンサ36を収容する第二収容部P2となっている。すなわち、第一ケース部21は、その外周部に、変換ユニット31を収容する第一収容部P1と、コンデンサ36を収容する第二収容部P2とを有する。先に説明した隔離壁25は、第一収容部P1と第二収容部P2とを隔離しているとも言える。
隔離壁25は、第一収容部P1側の面に対して凹状に窪むように形成された凹部25aを有する。この凹部25aにフィン32aが収納される状態で、隔離壁25に変換ユニット31(具体的にはベースプレート32)が固定されている。隔離壁25とベースプレート32とは、例えばシール部材等を介在させる等して、液密性が確保された状態で接合されている。隔離壁25とベースプレート32との間において凹部25aによって画定される空間は、冷却水(冷却液の一例)を流通させる冷却水路Fとして機能する。このように、本実施形態では、第一収容部P1と第二収容部P2とを隔離する隔離壁25の表面に、冷却水路Fが形成されている。なお、冷却水路Fは隔離壁25の内部に形成されても良い。本実施形態では、冷却水路Fが本発明における「冷却液路」に相当する。冷却水路Fは、変換ユニット31に沿って形成されている。また、冷却水路Fは、変換ユニット31に対して変速機構TM側(ギヤ機構C側)に配置されている。言い換えれば、スイッチング素子33を含む変換ユニット31は、冷却水路Fに対して変速機構TM側(ギヤ機構C側)とは反対側に配置されている。
冷却水路Fに導入された冷却水は、各フィン32aどうしの間を通って流通する。その際、ベースプレート32を介する熱交換により、スイッチング素子33が冷却される。これにより、スイッチング動作に伴って発熱するスイッチング素子33を効果的に冷却することができる。また、本実施形態の構造では、変換ユニット31と変速機構TMやギヤ機構C等の駆動装置構成部品との間に冷却水路Fが介在される。このため、冷却水路Fにより、比較的高温となりやすい駆動装置構成部品から変換ユニット31を熱的に遮蔽することもできる。よって、変換ユニット31(スイッチング素子33)の熱的保護を有効に図ることができる。
図5に示すように、第一ケース部21は、第二収容部P2において外周壁22から外側(本例では主に特定水平方向Hsの外側)に向かって突出する複数のボス部26を有する。外周壁22とボス部26とは一体的に形成されている。ボス部26は、コンデンサ36の端子を接続するために設けられている。ボス部26は、冷却水路Fが形成された隔離壁25に隣接して(本例では鉛直方向Vにおける直下の位置に)設けられている。このため、冷却水が冷却水路Fを流通する際には、互いに一体化された隔離壁25、外周壁22、及びボス部26を介する熱交換により、コンデンサ36も冷却される。よって、変換ユニット31及びコンデンサ36の双方を含むインバータ装置3の全体の熱的保護を有効に図ることができる。
図4及び図5に示すように、車載状態における鉛直方向Vに見て、一体化された突出壁23(一対の対向壁部23a,23b及び連結壁部23c)と梁部24の上面は、枠状に形成されている。そして、この枠形状の内側空間に、第一収容部P1が形成されている。また、車載状態における特定水平方向Hsに見て、一体化された突出壁23(一対の対向壁部23a,23b)と梁部24の側面は、外周壁22の一部も利用して、枠状に形成されている。そして、この枠形状の内側空間に、第二収容部P2が形成されている。言い換えれば、第一収容部P1が、第一ケース部21の外側に向かって開口する第一開口部Q1を有するとともに、第二収容部P2が、第一ケース部21の外側であって第一開口部Q1の開口方向とは異なる方向に向かって開口する第二開口部Q2を有している。すなわち、第一収容部P1と第二収容部P2とが、それぞれ第一ケース部21の外側であって互いに異なる方向に向かって開口している。具体的には、車載状態で、第一収容部P1(第一開口部Q1)が上方に向かって開口しているとともに、第二収容部P2(第二開口部Q2)が側方に向かって(特定水平方向Hsに沿って)開口している。
第一収容部P1には、第一開口部Q1を通って、変換ユニット31を鉛直方向Vから挿入して第一ケース部21に固定することができる。第二収容部P2には、第二開口部Q2を通って、コンデンサ36を特定水平方向Hsから挿入して第一ケース部21に固定することができる。変換ユニット31とコンデンサ36とは、互いに独立した工程によって第一ケース部21に固定することができる。なお、変換ユニット31及びコンデンサ36をそれぞれ第一ケース部21に固定した状態で、第一開口部Q1を塞ぐように第一カバー41が取り付けられ、第二開口部Q2を塞ぐように第二カバー42が取り付けられる。
図4及び図5に示すように、第一ケース部21は、車両に搭載する際に車体に固定される台座部27を有する。台座部27は、その上端部(上面)が水平方向Hに沿うように形成されている。図4に示すように、台座部27は、鉛直方向Vに見て、三角形状(本例では鈍角二等辺三角形状)に形成されており、各頂点部分に、車体固定用の締結ボルトの雄ネジに螺合する雌ネジが設けられている。台座部27は、外周壁22における第一収容部P1に隣接する位置に形成されている。台座部27は、第一収容部P1に対して軸第二方向L2側に隣接する位置に形成されている。
互いに対向する一対の対向壁部23a,23bの軸方向間隔(軸方向Lの離間長さ)は、特定水平方向Hsの位置に応じて異なるように形成されている。本実施形態では、一対の対向壁部23a,23bの連結壁部23c側における軸方向間隔は、梁部24側における軸方向間隔よりも狭くなっている。これにより、第一収容部P1は、特定水平方向Hsにおける梁部24側に位置する幅広部Paと、特定水平方向Hsにおける連結壁部23c側に位置する、幅広部Paよりも軸方向間隔の狭い幅狭部Pbとを有する。台座部27は、第一収容部P1のうち、幅狭部Pbに対して軸第二方向L2側に隣接する位置に形成されている。また、台座部27は、特定水平方向Hsに見て、対向壁部23aにおける幅広部Paに対応する部分と重複する位置に配置されている。
本実施形態に係る車両用駆動装置1は、電動ポンプEOPを駆動するためのポンプ駆動用電動機を制御するポンプ制御ユニット38を備えている。ポンプ制御ユニット38は、インバータ装置3を構成する変換ユニット31と同様に、スイッチング素子とそれを制御する制御基板とを中核として構成されている。ポンプ制御ユニット38も、変換ユニット31と同様に、全体として扁平に形成されている(図2も参照)。そして、本実施形態では、ポンプ制御ユニット38が、変換ユニット31と共に、第一収容部P1に収容されて第一ケース部21に固定されている。図4に示すように、変換ユニット31とポンプ制御ユニット38とは、特定水平方向Hsに隣接して配置されている。本例では、変換ユニット31が梁部24側となる幅広部Paに配置され、変換ユニット31よりも小型のポンプ制御ユニット38が、連結壁部23c側となる幅狭部Pbに配置されている。
このような配置構成に基づき、ポンプ制御ユニット38は、軸方向Lに見て台座部27と重複するように配置されている。一方、変換ユニット31は、軸方向Lに見て台座部27と重複しないように、台座部27とは特定水平方向Hsの異なる位置に配置されている。そして、台座部27は、幅広部Paが占める軸方向領域と幅狭部Pbが占める軸方向領域との差異によって生じるスペースに配置されている。言い換えれば、車体への固定用の台座部27が第一収容部P1の近傍に設けられる場合において、台座部27に対して軸方向Lに隣接する部分を幅狭部Pbとして物理的干渉を回避しつつ、この幅狭部Pbに、相対的に小型のポンプ制御ユニット38を配置している。これにより、台座部27の存在に起因する物理的制約を回避しながら、変換ユニット31及びポンプ制御ユニット38の双方を第一収容部P1に収容することができる。よって、車両用駆動装置1の全体の小型化を阻害することなく、車両搭載状態を適切に実現することができる。
3.インバータ装置及びポンプ制御ユニットの配置構成
インバータ装置3及びポンプ制御ユニット38は、他の駆動装置構成部品との関係で、空間的(三次元的)には以下のように配置されている。なお、以下では、特に第一基準面R1〜第七基準面R7からなる7つの基準面との関係に注目して、インバータ装置3及びポンプ制御ユニット38の配置について説明する。
図6に示すように、第一基準面R1は、第一軸A1と第三軸A3とを通る仮想平面である。第二基準面R2及び第三基準面R3は、第一基準面R1にそれぞれ直交するとともに差動歯車装置DFの差動入力ギヤGiの外接円にそれぞれ接する2つの仮想平面である。これらのうち、第三軸A3に対して第一軸A1側に位置する方を第二基準面R2とし、第一軸A1側とは反対側に位置する方を第三基準面R3とする。第四基準面R4は、第一基準面R1に直交するとともに第三軸A3を通る仮想平面である。第五基準面R5は、第一基準面R1に直交するとともに第一軸A1に対して第三軸A3側とは反対側で回転電機MG(ステータSt)に接する仮想平面である。第六基準面R6は、第一軸A1と第二軸A2とを通る仮想平面である。第七基準面R7は、軸方向L及び鉛直方向Vに沿って延在するとともに、第三軸A3に対して第一軸A1側とは反対側で第一ケース部21の外縁に接する仮想平面である。
コンデンサ36は、第二軸A2に対して第一基準面R1側とは反対側の領域において、第二基準面R2と第三基準面R3との間に配置されている。本実施形態では、コンデンサ36は、さらに第二基準面R2と第七基準面R7との間に配置されている。コンデンサ36は、基準直交方向D(第一基準面R1に直交する方向)に見て、差動歯車装置DFと重複するように配置されている。コンデンサ36は、基準直交方向Dに見て、さらに変換ユニット31及び冷却水路Fと重複するように配置されている。また、コンデンサ36は、第一基準面R1に平行かつ軸方向Lに直交する方向に見て、ギヤ機構Cと重複するように配置されている。コンデンサ36は、特定水平方向Hsに見ても、ギヤ機構Cと重複するように配置されている。さらに、コンデンサ36は、少なくともその一部が第六基準面R6よりも鉛直下側に位置するように配置されている。
このように、第二軸A2基準でのギヤ機構Cの径方向外側であってかつ第三軸A3基準での差動歯車装置DFの径方向外側に位置する共通領域にコンデンサ36を配置することで、装置内部の空間を有効利用することができる。特に、コンデンサ36は形状自由度が比較的高いため、その外形をギヤ機構Cと差動歯車装置DFとの共通の外側領域の立体形状に適合させやすい。よって、デッドスペースが生じるのを極力抑制して、インバータ装置3を含めた車両用駆動装置1の全体を小型化することができる。
変換ユニット31は、ギヤ機構Cに対して第一基準面R1側とは反対側の領域において、第二基準面R2と第四基準面R4との間に配置されている。変換ユニット31は、基準直交方向Dに見て差動歯車装置DF及びギヤ機構Cと重複するように配置されている。さらに、変換ユニット31は、基準直交方向Dに見てコンデンサ36と重複するように配置されている。変換ユニット31は、基準直交方向Dに見て、特定水平方向Hsにおける両端部のうちの一方がギヤ機構Cと重複し、他方がコンデンサ36と重複するように配置されている。
ポンプ制御ユニット38は、ギヤ機構Cに対して第一基準面R1側とは反対側の領域において、第二基準面R2と第五基準面R5との間に配置されている。ポンプ制御ユニット38は、基準直交方向Dに見て変速機構TMと重複するように配置されている。また、ポンプ制御ユニット38は、特定水平方向Hsに見て、変換ユニット31と重複するように配置されている。特定水平方向Hsに沿って隣り合う変換ユニット31とポンプ制御ユニット38とは、実質的に同じ鉛直方向Vの位置を占める領域に配置されている。
このように、本実施形態では、変換ユニット31、コンデンサ36、及びポンプ制御ユニット38が、それぞれの形状特性(形状自由度や扁平率等)を考慮して、上述したような各仕様を満足するように配置されている。これにより、インバータ装置3を構成する変換ユニット31及びコンデンサ36、並びにポンプ制御ユニット38も含めた車両用駆動装置1の全体が、軸方向Lに見て横長の矩形状に構成されている。これらは、例えばアスペクト比で「5:4」〜「3:2」とすることができ、図示の例では「14:11」程度となっている。そして、当該横長の矩形状の外形の中に、各構成部品が互いに干渉することなく密集して配置され、インバータ装置3等も含めた車両用駆動装置1の全体が、効果的に小型化されている。よって、最低地上高を確保しながら車両用駆動装置1を車体に固定することが可能であり、車両用駆動装置1の車両への良好な搭載性を確保することができる。
4.その他の実施形態
最後に、本発明に係る車両用駆動装置の、その他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
(1)上記の実施形態では、冷却水路Fが、隔離壁25に形成されるとともに、基準直交方向Dに見てコンデンサ36と重複するように配置されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、冷却水路Fが、隔離壁25とは異なる部材に形成されていても良い。また、冷却水路Fが、基準直交方向Dに見てコンデンサ36と重複しないように配置されていても良い。
(2)上記の実施形態では、第一収容部P1と第二収容部P2とが互いに異なる方向に向かって開口している構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。第一収容部P1と第二収容部P2とが同じ方向に向かって開口していても良い。例えば、第一収容部P1及び第二収容部P2の双方が上方に向かって開口していても良い。
(3)上記の実施形態では、ポンプ制御ユニット38が、変換ユニット31と共に第一収容部P1に収容されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、ポンプ制御ユニット38が、コンデンサ36と共に第二収容部P2に収容されていても良い。また、ポンプ制御ユニット38が、変換ユニット31やコンデンサ36とは異なる空間(第三収容部)に収容されていても良い。
(4)上記の実施形態では、軸方向Lに見て、ポンプ制御ユニット38が台座部27と重複するとともに、変換ユニット31が台座部27と重複しないように配置されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、変換ユニット31及びポンプ制御ユニット38の双方が、軸方向Lに見て台座部27と重複するように配置されていても良い。また、変換ユニット31及びポンプ制御ユニット38の双方が、軸方向Lに見て台座部27と重複しないように配置されていても良い。
(5)上記の実施形態では、インバータ装置3が、変速機構TM等を収容する第一ケース部21に固定されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、インバータ装置3が、回転電機MG等を収容する第二ケース部28に固定されていても良い。また、インバータ装置3が、第一ケース部21と第二ケース部28とに跨って固定されていても良い。
(6)上記の実施形態では、1モータパラレル方式のハイブリッド車両用の駆動装置への本発明の適用を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、2つの回転電機が同軸状に配置された形態の2モータスプリット方式のハイブリッド車両用の駆動装置等にも、本発明を適用することができる。
(7)その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。従って、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。
本発明は、ハイブリッド車両用の駆動装置に利用することができる。
1 :車両用駆動装置
2 :ケース
3 :インバータ装置
21 :第一ケース部
22 :外周壁
25 :隔離壁
27 :台座部
28 :第二ケース部
31 :変換ユニット
36 :コンデンサ
38 :ポンプ制御ユニット
E :内燃機関
I :入力軸(入力部材)
MG :回転電機
TM :変速機構
C :ギヤ機構
DF :差動歯車装置
Gi :差動入力ギヤ
O :出力軸(出力部材)
W :車輪
EOP :電動ポンプ
F :冷却水路(冷却液路)
A1 :第一軸
A2 :第二軸
A3 :第三軸
L :軸方向
P1 :第一収容部
P2 :第二収容部
Q1 :第一開口部
Q2 :第二開口部
R1 :第一基準面
R2 :第二基準面
R3 :第三基準面

Claims (8)

  1. 内燃機関に駆動連結される入力部材と、複数の車輪のそれぞれに駆動連結される複数の出力部材と、回転電機と、ギヤ機構を介して前記回転電機の側から伝達される駆動力を複数の前記出力部材に分配する差動歯車装置と、前記回転電機を制御するインバータ装置とを備える車両用駆動装置であって、
    第一軸を回転軸心として前記入力部材と前記回転電機とが配置され、第二軸を回転軸心として前記ギヤ機構が配置され、第三軸を回転軸心として前記差動歯車装置が配置され、
    前記第一軸、前記第二軸、及び前記第三軸が、互いに平行に配置されているとともに、これらの軸に平行な方向である軸方向に見て前記第一軸と前記第二軸と前記第三軸とを結ぶ仮想線が三角形をなすように配置され、
    前記インバータ装置は、直流電力を平滑するコンデンサと、直流電力と交流電力とを変換する変換ユニットと、を含み、
    前記第一軸及び前記第三軸を含む仮想平面を第一基準面とし、当該第一基準面にそれぞれ直交するとともに前記差動歯車装置の差動入力ギヤの外接円にそれぞれ接する2つの仮想平面を第二基準面及び第三基準面として、
    前記コンデンサが、前記第二基準面と前記第三基準面との間に配置されているとともに、前記第一基準面に平行かつ前記軸方向に直交する方向に見て前記ギヤ機構と重複するように配置され、
    前記変換ユニットが、前記ギヤ機構に対して前記第一基準面側とは反対側の領域において、前記第一基準面に直交する方向に見て前記ギヤ機構及び前記コンデンサの双方と重複するように配置されている車両用駆動装置。
  2. 前記変換ユニットに対して前記ギヤ機構側に、前記変換ユニットに沿って形成された冷却流路を備え、
    前記コンデンサと前記冷却流路とが、前記第一基準面に直交する方向に見て重複するように配置されている請求項1に記載の車両用駆動装置。
  3. 前記回転電機と前記ギヤ機構とを結ぶ動力伝達経路に設けられ、前記第一軸を回転軸心として配置された変速機構をさらに備え、
    前記変速機構を収容するケースの外周壁に沿って、前記変換ユニットを収容する第一収容部と前記コンデンサを収容する第二収容部とが形成され、
    前記第一収容部が前記ケースの外側に向かって開口する第一開口部を有し、
    前記第二収容部が前記ケースの外側に向かって開口する第二開口部を有し、
    前記第一開口部の開口方向と前記第二開口部の開口方向とが、互いに異なる方向となっている請求項1又は2に記載の車両用駆動装置。
  4. 車両に搭載された状態で、前記第一開口部が上方に向かって開口しているとともに、前記第二開口部が側方に向かって開口している請求項3に記載の車両用駆動装置。
  5. ポンプ駆動用電動機により駆動されて前記変速機構に油を供給するオイルポンプと、前記ポンプ駆動用電動機を制御するポンプ制御ユニットと、をさらに備え、
    前記ポンプ制御ユニットが、前記第一収容部に収容されている請求項3又は4に記載の車両用駆動装置。
  6. 前記ケースは、車両に搭載する際に車体に固定される台座部をさらに有し、
    前記台座部は、前記外周壁における前記第一収容部に隣接する位置に形成され、
    前記ポンプ制御ユニットが、前記軸方向に見て前記台座部と重複するように配置され、
    前記変換ユニットが、前記軸方向に見て前記台座部と重複しないように配置されている請求項5に記載の車両用駆動装置。
  7. 前記ケースは、前記第一収容部と前記第二収容部とを隔離する隔離壁をさらに有し、
    前記隔離壁に、冷却液を流通させる冷却流路が形成されている請求項3から6のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
  8. 前記回転電機と前記ギヤ機構とを結ぶ動力伝達経路に設けられ、前記第一軸を回転軸心として配置された変速機構をさらに備え、
    前記変速機構を収容する第一ケース部が、前記回転電機を収容する第二ケース部に対して前記内燃機関側とは反対側に配置され、
    前記コンデンサ及び前記変換ユニットが、前記第一ケース部に固定されている請求項1から7のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
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