JP2015020634A - 車両用駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両搭載性に優れた車両用駆動装置を実現する。
【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。入力部材Iと車輪駆動用回転電機MGと変速機構TMとが、同軸状にかつ軸方向Lに並んで配置されている。インバータ装置3が、径方向に見て変速機構TMと重複し、かつ、径方向に見て車輪駆動用回転電機MGとは重複しない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、単一の車輪駆動用回転電機と、変速機構と、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2004−153897号公報(特許文献1)に記載された装置が知られている。この駆動装置では、車輪駆動用回転電機〔電動モータ8〕と変速機構〔自動変速機5〕とが、同軸状にかつ軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。そして、インバータ装置〔インバータ装置11〕が、径方向に見て車輪駆動用回転電機と重複し、かつ、その一部が軸方向における車輪駆動用回転電機と変速機構との間に位置するように配置されている。
このように、インバータ装置の一部を軸方向で車輪駆動用回転電機と変速機構との間に配置することで、装置全体の径方向寸法の拡大を抑制することはできる。しかし、その一方で、車輪駆動用回転電機、インバータ装置の一部、及び変速機構が軸方向に並ぶことになるため、装置全体の軸方向寸法が拡大してしまう。軸方向寸法の大きい車両用駆動装置は、例えば横置き形式(装置軸方向を車両横幅方向に沿って配置する形式)の車両に対しては、搭載しにくい場合がある。
特開2004−153897号公報
そこで、車両搭載性に優れた車両用駆動装置の実現が望まれる。
本発明に係る、内燃機関に駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、前記出力部材に駆動力を伝達する単一の車輪駆動用回転電機と、前記車輪駆動用回転電機と前記出力部材とを結ぶ動力伝達経路に設けられた変速機構と、前記車輪駆動用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、
前記入力部材と前記車輪駆動用回転電機と前記変速機構とが、同軸状にかつ軸方向に並んで配置され、
前記インバータ装置が、径方向に見て前記変速機構と重複し、かつ、前記径方向に見て前記車輪駆動用回転電機とは重複しない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、車輪駆動用の「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。
この特徴構成によれば、車輪駆動用回転電機と変速機構とが軸方向に並んで配置されるので、これらの間に別の部材が配置される場合に比べて軸方向寸法を小さく抑えることができる。このとき、変速機構は、車輪駆動用回転電機に対して入力部材及び内燃機関側とは反対側に配置され、車輪駆動用回転電機に比べて内燃機関から離間した位置に配置される。車両搭載状態を考慮した場合、一般に、内燃機関の近傍には補機類が配置される場合が多いので、内燃機関により近い位置において搭載スペース上の制約が生じやすい。この点を考慮して、上記の特徴構成では、径方向に見て、車輪駆動用回転電機とは重複することなく変速機構と重複するようにインバータ装置を配置している。このようにすることで、インバータ装置を一体的に備える構成において、車両搭載状態で搭載スペース上の制約が生じやすい部位(車輪駆動用回転電機の外側)の径方向寸法の拡大を有効に抑制することができ、良好な車両搭載性を実現することができる。
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、前記変速機構は、前記車輪駆動用回転電機よりも前記径方向に小さく形成され、前記インバータ装置が、前記変速機構に対して前記径方向の外側に配置されていると好適である。
車輪駆動用回転電機の径方向外側に比べて、車輪駆動用回転電機よりも小径の変速機構の径方向外側は配置スペースに余裕がある。そこで、上記の構成のように変速機構の径方向外側であって径方向に見て変速機構と重複する位置にインバータ装置を配置することで、装置全体の径方向の小型化が容易となる。
1つの態様として、前記インバータ装置と前記車輪駆動用回転電機とを電気的に接続するための中継端子を有する端子台を備え、前記端子台が、前記径方向に見て前記変速機構と重複し、かつ、前記軸方向に見て前記車輪駆動用回転電機と重複するように配置されていると好適である。
端子台を、径方向に見て変速機構と重複し、軸方向に見て車輪駆動用回転電機と重複するように配置することで、端子台の径方向の突出量を小さく抑えることができる。よって、装置全体の径方向寸法を有効に小型化できる。
1つの態様として、前記変速機構は、前記車輪駆動用回転電機よりも前記軸方向の長さが大きく形成されていると好適である。
この構成によれば、径方向に見て変速機構と重複して配置されるインバータ装置を、軸方向に長く径方向に薄い扁平状に形成することが容易となる。よって、装置全体の径方向寸法を有効に小型化できる。
1つの態様として、前記動力伝達経路に、前記変速機構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、前記変速機構と前記差動歯車装置との間に介在されるギヤ機構と、をさらに備え、前記変速機構の回転軸心と、前記軸方向に平行な前記ギヤ機構の回転軸心と、前記軸方向に平行な前記差動歯車装置の回転軸心とが、前記軸方向に見て三角形の頂点にそれぞれ配置され、車両搭載状態で、前記ギヤ機構は、その上端部が前記変速機構の上端部よりも上方に位置するように配置され、前記端子台が、車両搭載状態で、鉛直方向に見て前記変速機構と重複し、かつ、前記軸方向に直交する水平方向に見て前記ギヤ機構と重複するように配置されていると好適である。
変速機構、ギヤ機構、及び差動歯車装置のそれぞれの回転軸心が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変速機構の径方向外側に、デッドスペースが生じやすい。そこで、車両搭載状態で鉛直方向に見て変速機構と重複し、かつ、水平方向に見てギヤ機構と重複するように端子台を配置することで、ギヤ機構及び変速機構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。その結果、装置全体を有効に小型化することができる。
1つの態様として、前記インバータ装置は、直流/交流変換のための複数のスイッチング素子を少なくとも含むと好適である。
この構成によれば、車輪の駆動用に適した交流駆動式の車輪駆動用回転電機を制御するためのインバータ装置を、適切に構成できる。
1つの態様として、前記車輪駆動用回転電機及び前記変速機構を収容するケースを備え、前記ケースと前記内燃機関との間に、ダンパを収容するとともに前記ケースよりも前記径方向に大きく形成されたダンパ収容ケース部が設けられ、車両搭載状態で、前記インバータ装置は、その上端部が前記ダンパ収容ケース部の上端部よりも下方に位置するように配置されていると好適である。
内燃機関の捩り振動の抑制のため、入力部材と内燃機関との間にダンパが設けられる場合がある。一般的に、ダンパは、車輪駆動用回転電機及び変速機構を収容するケースと内燃機関との間に設けられるダンパ収容ケース部に収容され、このダンパ収容ケース部は、ケースよりも上下方向の占有領域が大きい場合が多い。例えば、車両搭載状態におけるケース(ここではダンパ収容ケース部を含む概念)の上端部が、ダンパ収容ケース部の上端部によって規定される場合がある。上記の構成によれば、そのような場合に、装置全体の大型化を回避しつつ、車両用駆動装置とインバータ装置とを一体化することができる。
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 各構成部品を特定水平方向に見た配置関係を示す模式図 各構成部品を軸方向に見た配置関係を示す模式図
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。すなわち、車輪Wの駆動力源として機能する回転電機MGを1つ備えた、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、車輪Wに駆動連結される出力軸Oと、回転電機MGと、変速機構TM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、ギヤ機構Cと、差動歯車装置DF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(図6も参照)。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よりも上方(鉛直方向Vにおける上側)に配置されている。本例では、ギヤ機構Cは、その上端部が変速機構TMの上端部及び差動歯車装置DFの上端部よりも上方に位置するように配置されている。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、第一インバータ30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。内燃機関Eは、係合装置CLが係合した状態で、入力軸I、係合装置CL、中間軸M、変速機構TM、ギヤ機構C、差動歯車装置DF、及び出力軸Oを介して、車輪Wに駆動力を伝達する。回転電機MGは、中間軸M、変速機構TM、ギヤ機構C、差動歯車装置DF、及び出力軸Oを介して、車輪Wに駆動力を伝達する。本実施形態では、回転電機MGが本発明における「車輪駆動用回転電機」に相当する。このように、出力軸O及び車輪Wに駆動力を伝達する車輪Wの駆動用の回転電機MGが、本実施形態では、1つだけ備えられている。すなわち、本実施形態に係る車両用駆動装置1は、単一の車輪駆動用の回転電機MGを備えている。
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用電動機PM(図2も参照)により駆動される電動ポンプEOPを備えている。ポンプ用電動機PMは、車輪Wに駆動力を伝達しないので、本発明における「車輪駆動用回転電機」とはなり得ない。言い換えれば、ポンプ用電動機PMの存在は、車両用駆動装置1に備えられる車輪駆動用の回転電機MGが「単一」であることに影響を与えない。
ポンプ用電動機PMは、第二インバータ40を介して蓄電装置Bに電気的に接続されている。このように、本実施形態では、第一インバータ30によって制御される回転電機MGと第二インバータ40によって制御されるポンプ用電動機PMとが、共通の蓄電装置Bを電力源として駆動される。なお、蓄電装置Bは、車両に設けられる例えばエアコンディショナーのコンプレッサやオーディオ機器等の補機類の電力源としての補機用バッテリ(例えば12[V])に比べて高電圧のもの(100[V]以上)が使用される。なお、ポンプ用電動機PMは、低電圧の補機用バッテリを電力源として駆動されても良い。
電動ポンプEOPは、ポンプ用電動機PM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の油圧サーボ機構(図示せず)に供給される油圧を発生させ、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のために供される。また、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、回転電機MGの冷却や各部位の潤滑等のためにも供される。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。これらの変速機構TM、ギヤ機構C、回転電機MG、及び係合装置CLのそれぞれの収容空間を合わせた空間は、ケース2の中に油密状に形成された閉空間(図6を参照)となっている。この閉空間を、本実施形態では、「駆動要素収容室Q」と称する。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。なお、図6に示すように、第三ケース部29は、ケース2を構成する第一ケース部21及び第二ケース部28よりも径方向に大きく形成されている。本実施形態では、第三ケース部29が本発明における「ダンパ収容ケース部」に相当する。
直流電力と交流電力との変換を行うインバータ装置3は、図2に示すように、ケース2に一体的に取り付けられている。なお、本実施形態では、インバータ装置3は、回転電機MGを制御する第一インバータ30とポンプ用電動機PMを制御する第二インバータ40とを含む概念である。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及び図6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に比べて小径であるとともに軸方向Lに長い形状となっている。これにより、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、変速機構TMの軸方向Lの長さに応じた軸方向長さの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。
第一インバータ30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、第一インバータ30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(三相交流電力)との間の電力変換を行う。このため、第一インバータ30は、直流/交流変換のための複数のスイッチング素子33を有する。
図3に示すように、第一インバータ30は、平板状のベースプレート32を有し、このベースプレート32上に複数のスイッチング素子33が固定されている。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。第一インバータ30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。第一インバータ30は、全体として、扁平な直方体状に形成されている。
図1に示すように、第二インバータ40は、ポンプ用電動機PM及び蓄電装置Bに電気的に接続され、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とポンプ用電動機PMとの間の電力の受け渡しを調整する。本実施形態では、第二インバータ40は、蓄電装置Bとの間で受け渡しされる直流電力と、ポンプ用電動機PMとの間で受け渡しされる交流電力(三相交流電力)との間の電力変換を行う。このため、第二インバータ40は、直流/交変換のための複数のスイッチング素子を有する。また、第二インバータ40は、スイッチング素子を制御する制御基板を備えている。本実施形態では、制御基板上にスイッチング素子が一体化されて第二インバータ40が構成されている。第二インバータ40も、第一インバータ30と同様に、全体として扁平に形成されている(図2も参照)。
インバータ装置3は、第一インバータ30及び第二インバータ40に電気的に接続される平滑コンデンサ36を有する。平滑コンデンサ36は、蓄電装置Bと第一インバータ30及び第二インバータ40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。平滑コンデンサ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。このような平滑コンデンサ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、平滑コンデンサ36は、第一インバータ30や第二インバータ40に比べて扁平率の低い直方体状(塊状)に形成されている。
第一インバータ30及び第二インバータ40と平滑コンデンサ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、第一インバータ30及び第二インバータ40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。
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、第一インバータ30及び第二インバータ40を収容する第一収容部P1、及び、平滑コンデンサ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、第一インバータ30及び第二インバータ40を収容する第一収容部P1と、平滑コンデンサ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。なお、図4に示すように、第一インバータ30と第二インバータ40とは、第一収容部P1において特定水平方向Hsに隣接して配置されている。本例では、第一インバータ30が梁部24側となる幅広領域に配置され、第一インバータ30よりも小型の第二インバータ40が、連結壁部23c側となる幅狭領域に配置されている。
第一収容部P1及び第二収容部P2によって画定される2つの空間を合わせた空間を、本実施形態では、「制御要素収容室P」と称する。図6に示すように、制御要素収容室Pと、上述した駆動要素収容室Qとは、第一ケース部21の外周壁22に形成された連通孔26を介して連通している。本例では、制御要素収容室Pと駆動要素収容室Qとは、連通孔26のみを介して連通しており、連通孔26以外の部位では完全に隔離されている。
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に第一インバータ30(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に、冷却水路Fが形成されている。冷却水路Fは、第一インバータ30に沿って形成されている。また、冷却水路Fは、第一インバータ30に対して変速機構TM側(ギヤ機構C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、第一インバータ30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第一インバータ30を熱的に遮蔽することもできる。よって、第一インバータ30(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4及び図5に示すように、車両搭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、車両搭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。第一収容部P1と第二収容部P2とは、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、車両搭載状態で、第一収容部P1が上方に向かって開口しているとともに、第二収容部P2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、第一インバータ30及び第二インバータ40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、平滑コンデンサ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。第一インバータ30及び第二インバータ40と平滑コンデンサ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、第一インバータ30、第二インバータ40、及び平滑コンデンサ36をそれぞれ第一ケース部21に固定した状態で、鉛直方向Vの開口部を塞ぐように第一カバー46が取り付けられ、特定水平方向Hsの開口部を塞ぐように第二カバー49が取り付けられる。第一カバー46には、蓄電装置Bから延びる配線部材が接続される電源コネクタ47が設けられている。
インバータ装置3を構成する第一インバータ30、第二インバータ40、及び平滑コンデンサ36は、バスバー等の電気的接続部材を用いて互いに電気的に接続されている。本実施形態では、第一インバータ30と第二インバータ40とが、平滑コンデンサ36に対して並列に接続されている。つまり、第一インバータ30と第二インバータ40とが、1つの平滑コンデンサ36を共用する構成となっている。蓄電装置Bから延びる配線部材は電源コネクタ47(図5を参照)に接続され、この電源コネクタ47は第1のバスバーを介して平滑コンデンサ36に接続されている。第2のバスバー(必要に応じてハーネス等を含む)を介して平滑コンデンサ36に接続される第一インバータ30及び第二インバータ40は、それぞれ第3のバスバー及び第4のバスバーを介して、端子台51に接続されている。
図2及び図6に示すように、端子台51は、複数の中継端子52と、これらを保持する保持台53とを有する。中継端子52は導電性材料(本例では金属材料)を用いて構成され、保持台53は絶縁性材料(本例では樹脂材料)を用いて構成されている。複数の中継端子52は、1つの保持台53によって一括して保持されている。端子台51(保持台53)は、第一ケース部21に形成された連通孔26に嵌合する状態で配置されている。これにより、中継端子52は連通孔26を挿通する状態で配置され、中継端子52の両端部は、制御要素収容室P(第一収容部P1)と駆動要素収容室Qとにそれぞれ位置するように配置されている。第一インバータ30及び第二インバータ40から延びる各バスバーは、制御要素収容室P(第一収容部P1)で、それぞれに対応する中継端子52に接続されている。各中継端子52には、さらに回転電機MG及びポンプ用電動機PMから延びる配線部材が、駆動要素収容室Qでそれぞれ接続されている。このように、インバータ装置3(第一インバータ30及び第二インバータ40)は、中継端子52を有する端子台51を介して、回転電機MG及びポンプ用電動機PMに電気的に接続されている。
3.インバータ装置の配置構成
インバータ装置3(第一インバータ30、第二インバータ40、及び平滑コンデンサ36)及び端子台51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、主に径方向に見た場合及び軸方向Lに見た場合における、インバータ装置3の各構成部品及び端子台51の配置について説明する。軸方向Lに見た場合に関しては、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説明する。
図4及び図5から理解できるように、第一インバータ30と平滑コンデンサ36とは、同程度の軸方向寸法を有している。第二インバータ40及び端子台51は、第一インバータ30及び平滑コンデンサ36が占める軸方向Lの領域内にそれぞれの全体が収まるように配置されている。これにより、これらは、互いに同じ軸方向Lの位置に配置されている。図6に示すように、インバータ装置3及び端子台51は、径方向に見て、変速機構TMと重複し、かつ、回転電機MGとは重複しないように配置されている。つまり、インバータ装置3及び端子台51は、回転電機MGの径方向外側ではなく、回転電機MGよりも小径の変速機構TMの径方向外側に配置されている。そして、それらのうちの端子台51が、軸方向Lに見て回転電機MG(本例ではステータSt)と重複するように配置されている。また、車両搭載状態で、インバータ装置3は、その上端部が第三ケース部29の上端部よりも下方に位置するように配置されている。なお、本例では、第一カバー46の上端部は第三ケース部29の上端部よりも上方に位置しているが、そのはみ出し量は必要最小限に抑えられている。
図7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。
平滑コンデンサ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、平滑コンデンサ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。平滑コンデンサ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。平滑コンデンサ36は、基準直交方向Dに見て、さらに第一インバータ30及び冷却水路Fと重複するように配置されている。また、平滑コンデンサ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。平滑コンデンサ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、平滑コンデンサ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平滑コンデンサ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、平滑コンデンサ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、装置内部に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。
第一インバータ30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。第一インバータ30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、第一インバータ30は、基準直交方向Dに見て平滑コンデンサ36と重複するように配置されている。第一インバータ30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、他方が平滑コンデンサ36と重複するように配置されている。
第二インバータ40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。第二インバータ40は、基準直交方向Dに見てギヤ機構C及び変速機構TMと重複するように配置されている。また、第二インバータ40は、特定水平方向Hsに見て、第一インバータ30及び端子台51と重複するように配置されている。特定水平方向Hsに沿って隣り合う第一インバータ30と第二インバータ40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。
端子台51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と第五基準面R5との間に配置されている。端子台51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。端子台51は、鉛直方向Vに見ても変速機構TMと重複するように配置されている。端子台51は、特定水平方向Hsに隣接する位置に配置された第二インバータ40に対して、同じ鉛直方向Vの位置を含む下方領域に配置されている。また、端子台51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、平滑コンデンサ36及びギヤ機構Cと重複するように配置されている。端子台51は、特定水平方向Hsに見ても、平滑コンデンサ36及びギヤ機構Cと重複するように配置されている。
端子台51は、第一ケース部21に形成された連通孔26を挿通するためにある程度の長さを有する中継端子52を含むので、第一インバータ30や第二インバータ40に比べて扁平率の低い直方体状(塊状)に形成されやすい。この場合であっても、本実施形態の構成では、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一軸A1基準での変速機構TMの径方向外側に位置する共通領域に端子台51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。よって、装置内部に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。
特に本実施形態では、3軸の構成部品の中で最も上方に位置するギヤ機構Cに対して、いずれも直方体状(塊状)に形成される平滑コンデンサ36と端子台51とが、特定水平方向Hsの両側に分かれて配置されている。そして、これらは、いずれも特定水平方向Hsに見てギヤ機構Cと重複するように配置されている。よって、第二軸A2基準でのギヤ機構Cの径方向外側の領域に、直方体状(塊状)の平滑コンデンサ36及び端子台51をコンパクトに配置することができている。
このように、本実施形態では、第一インバータ30、第二インバータ40、平滑コンデンサ36、及び端子台51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を構成する第一インバータ30及び第二インバータ40、並びにこれらに共通の平滑コンデンサ36及び端子台51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、端子台51が、径方向に見て、変速機構TMと重複し、かつ、回転電機MGとは重複しないように配置されている例について説明した。また、端子台51が、軸方向Lに見て回転電機MG(ステータStのみ)と重複するように配置されている例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、端子台51が、径方向に見てMGとも重複し、軸方向Lに見てMGと重複しないように配置されていても良い。また、端子台51が、軸方向Lに見てステータStに加えロータRoとも重複するように配置されていても良い。また、端子台51の形状次第では、当該端子台51が、径方向及び軸方向Lに見て回転電機MGと重複するように配置されていても良い。
(2)上記の実施形態では、端子台51が、鉛直方向Vに見て変速機構TMと重複し、かつ、特定水平方向Hsに見てギヤ機構Cと重複するように配置されている例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、端子台51が、鉛直方向Vに見て変速機構TMとは重複しないように配置されていても良い。また、端子台51が、特定水平方向Hsに見てギヤ機構Cと重複しないように配置されていても良い。
(3)上記の実施形態では、インバータ装置3の全体が、第三ケース部29の上端部よりも下方に位置するように配置されている例について説明した。また、第一カバー46が、第三ケース部29の上端部よりも上方にはみ出すように配置されている例について説明した。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に加え第一カバー46もが、第三ケース部29の上端部よりも下方に収まるように配置されても良い。このようにすれば、車両用駆動装置1の全体をさらに小型化できる。或いは、インバータ装置3が、第三ケース部29の上端部よりも上方にはみ出すように配置されていても良い。
(4)上記の実施形態では、回転電機MGに比べて小径であるとともに軸方向Lに長い形状の変速機構TMを用いる例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。回転電機MGと変速機構TMとの径方向及び軸方向Lの大小関係は任意に設定することができる。例えば、回転電機MGと同程度の外径を有する変速機構TMを用いても良いし、回転電機MGに比べて大径の変速機構TMを用いることもできる。また、回転電機MGと同程度の軸方向長さを有する変速機構TMを用いても良いし、回転電機MGに比べて軸方向長さの短い変速機構TMを用いることもできる。
(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、径方向に見て回転電機MGとは重複しないように配置されることを条件として、インバータ装置3が、第一ケース部21と回転電機MG等を収容する第二ケース部28とに跨って固定されていても良い。
(6)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
29 :第三ケース部(ダンパ収容ケース部)
33 :スイッチング素子
51 :端子台
52 :中継端子
E :内燃機関
MG :回転電機(車輪駆動用回転電機)
TM :変速機構
C :ギヤ機構
DF :差動歯車装置
W :車輪
I :入力軸(入力部材)
O :出力軸(出力部材)
EOP :電動ポンプ
PM :ポンプ用電動機
A1 :第一軸(変速機構の回転軸心)
A2 :第二軸(ギヤ機構の回転軸心)
A3 :第三軸(差動歯車装置の回転軸心)
L :軸方向
H :水平方向
Hs :特定水平方向(軸方向に直交する水平方向)
V :鉛直方向
P :制御要素収容室
Q :駆動要素収容室

Claims (7)

  1. 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、前記出力部材に駆動力を伝達する単一の車輪駆動用回転電機と、前記車輪駆動用回転電機と前記出力部材とを結ぶ動力伝達経路に設けられた変速機構と、前記車輪駆動用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、
    前記入力部材と前記車輪駆動用回転電機と前記変速機構とが、同軸状にかつ軸方向に並んで配置され、
    前記インバータ装置が、径方向に見て前記変速機構と重複し、かつ、前記径方向に見て前記車輪駆動用回転電機とは重複しないように配置されている車両用駆動装置。
  2. 前記変速機構は、前記車輪駆動用回転電機よりも前記径方向に小さく形成され、
    前記インバータ装置が、前記変速機構に対して前記径方向の外側に配置されている請求項1に記載の車両用駆動装置。
  3. 前記インバータ装置と前記車輪駆動用回転電機とを電気的に接続するための中継端子を有する端子台を備え、
    前記端子台が、前記径方向に見て前記変速機構と重複し、かつ、前記軸方向に見て前記車輪駆動用回転電機と重複するように配置されている請求項1又は2に記載の車両用駆動装置。
  4. 前記変速機構は、前記車輪駆動用回転電機よりも前記軸方向の長さが大きく形成されている請求項1から3のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
  5. 前記動力伝達経路に、前記変速機構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、前記変速機構と前記差動歯車装置との間に介在されるギヤ機構と、をさらに備え、
    前記変速機構の回転軸心と、前記軸方向に平行な前記ギヤ機構の回転軸心と、前記軸方向に平行な前記差動歯車装置の回転軸心とが、前記軸方向に見て三角形の頂点にそれぞれ配置され、
    車両搭載状態で、前記ギヤ機構は、その上端部が前記変速機構の上端部よりも上方に位置するように配置され、
    前記端子台が、車両搭載状態で、鉛直方向に見て前記変速機構と重複し、かつ、前記軸方向に直交する水平方向に見て前記ギヤ機構と重複するように配置されている請求項3に記載の車両用駆動装置。
  6. 前記インバータ装置は、直流/交流変換のための複数のスイッチング素子を少なくとも含む請求項1から5のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
  7. 前記車輪駆動用回転電機及び前記変速機構を収容するケースを備え、
    前記ケースと前記内燃機関との間に、ダンパを収容するとともに前記ケースよりも前記径方向に大きく形成されたダンパ収容ケース部が設けられ、
    車両搭載状態で、前記インバータ装置は、その上端部が前記ダンパ収容ケース部の上端部よりも下方に位置するように配置されている請求項1から6のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
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