JP2017127118A - モータ用ハウジング - Google Patents
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Abstract
【課題】 冷却流路内における冷却液のよどみを改善し、冷却効率向上が可能な流路構造を有するモータ用ハウジング3を提供する。【解決手段】 円筒形の側壁53,54の内部に環状の冷却流路4を有し、この環状の冷却流路4に連通する冷却液の給液口61と排液口62を側壁53の外周部に設けたモータ用ハウジング3であって、前記側壁3の前記給液口61近傍に、前記環状の冷却流路4内を周方向に伸び、給液口61から離れるにしたがって、互いの離間距離が広がるように構成された冷却液案内リブ56を設けた。【選択図】 図4
Description
この発明は、車両駆動装置の電動モータに好適に使用することができる、ハウジングの側壁部に冷却液の冷却流路を有するモータ用ハウジングに関する。
車両駆動装置の電動モータには、モータの発熱を抑えるために、発熱の大きなモータステータの外周部にハウジングを取り付け、その側壁内部に冷却液を流通させる冷却流路を設けたものがある(特許文献1及び特許文献2)。
特許文献1や特許文献2のモータ用ハウジング100は、図19及び図20に示すように、側壁101の内部に、冷却液を流通させる帯状をした環状の冷却流路102を一本形成し、この帯状の冷却流路102に給水口103と排水口104を近接した位置に設けている。
また、これらのモータ用ハウジング100は、図20に示すように、給水口103に入った冷却液がそのまま最短経路で排水口104に流れ出さないように、給水口103と排水口104の間に境界壁105を設けて、冷却液が環状の冷却流路102を回るようにしている。
さらに、特許文献2には、この境界壁105の給水口103に向かい合う面が、吸水口103から離れるにつれて湾曲する凹凸面に構成することが開示されている。これにより、給水口103から供給された冷却水が境界壁105の湾曲面に沿って軸方向端部側へ流れるようにすることで、給排水口付近に発生する冷却液のよどみを改善し、給水口103から供給された冷却液が最短経路で排水口104に流通することに起因する冷却効率低下及び圧力損失低減の問題を解消している。
ところで、図19に示すように、これらのモータ用ハウジング100の側壁101に設けられる給水口103と排水口104は、側壁101の軸方向中央位置に設けられているため、軸方向においてモータ用ハウジング100の側壁101全体に形成されている冷却流路102については、中心部分の流速が高く、両端部分は流速が低くなるという傾向があった。これにより、冷却流路102内に冷却液のよどみが部分的に発生し、冷却流路102のモータ軸方向に対して均一に冷却することができず、冷却効率が低下するという問題があった。
そこで、この発明は、冷却流路内における冷却液のよどみを改善し、冷却効率向上が可能な流路構造を有する、車両駆動装置の電動モータに好適に使用することができるモータ用ハウジングを提供することを課題とするものである。
前記の課題を解決するために、この発明は、円筒形の側壁の内部に環状の冷却流路を有し、この環状の冷却流路に連通する冷却液の給液口と排液口を側壁の外周部に設けたモータ用ハウジングであって、前記側壁の前記給液口近傍に、前記環状の冷却流路内を周方向に伸びる冷却液案内リブを設けたことを特徴とする。
前記冷却液案内リブは、前記冷却流路の軸方向に複数本が配列されており、給液口から離れるにしたがって、互いの離間距離が広がるように構成することができる。
また、前記冷却液案内リブは、前記冷却流路の中間部分及び排液口近傍位置にも設けてもよい。
上記構成において、前記給液口と排液口は、軸方向にずらした位置に設けられ、前記冷却液案内リブは、前記給液口及び排液口に近づくにつれて、互いの離間距離が小さくなり前記給液口及び排液口が設けられている軸方向位置に収束するように設けることもできる。
前記冷却液案内リブは、水路を砂中子で成形する際に中子製造時に形状を型で抜ける構造とするために、前記冷却流路の外周側の壁に設けることが好ましい。
また、冷却液案内リブの高さ寸法は、冷却液の吐出圧や断面積により決定すればよいが、例えば、冷却流路の軸方向高さの40から60%の高さ寸法に構成することが好ましい。
給液口から排液口に冷却液が短絡的に流れたり、モータの熱を吸収した冷却液が冷却流路内をさらに循環することを防ぐために、前記環状の冷却流路には、前記給液口と排液口との間に、径方向に屈曲する屈曲部を軸方向全幅にわたって設け、当該部分の冷却流路の流動抵抗を高めることが好ましい。
また、本発明のモータ用ハウジングは、2基の減速機が左右並列に収容された減速機ハウジングの左右にそれぞれ固定配置される、車両駆動装置の電動モータに使用することができる。
この発明に係るモータ用ハウジングは、円筒形の側壁の内部に環状の冷却流路を有し、当該冷却流路内に、冷却液を案内する冷却液案内リブが設けられているため、冷却流路内を流れる冷却液を冷却流路中で案内する。したがって、冷却流路内における冷却液のよどみを改善でき、モータ用ハウジングの冷却効率向上が可能な流路構造とすることができる。
また、冷却液案内リブは、給液口から離れるにしたがって、離間距離が大きくなるように複数を軸方向に並列して設けることで、給液口から流入した冷却液を軸方向端部側にも送り込むことができ、軸方向の冷却液の流れの分布を少なくすることができる。
さらに、冷却液案内リブは、給液口近傍の他、冷却流路の中間部分や排液口の近傍にも設けることも可能であり、さらに、給液口と排液口との軸方向位置を異ならせた場合、冷却液案内リブを傾斜させて設けることで、冷却流路を循環した冷却液を排液口側に収束するように案内することも可能である。
2モータ車両駆動装置Aに使用するモータ用ハウジングを例にして、この発明の実施形態を説明する。
2モータ車両駆動装置Aは、図1に示すように、2基の減速機2L、2Rを左右並列に収容する減速機ハウジング20を中央にし、その減速機ハウジング20の左右に2基の電動モータ1L、1Rのモータ用ハウジング3L、3Rを固定配置した構造である。
左右2基の電動モータ1L、1Rのモータ用ハウジング3L、3Rには、図1に示すように、冷却液を循環させる冷却流路4が周方向に形成されている。
モータ用ハウジング3L、3Rの冷却流路4には、ラジエター(図示省略)から供給される冷却液を吸入する給入口(図示省略)と、冷却流路4内を通過した冷却液を吐出する排出口(図示省略)が設けられている。
ラジエターによって冷却された冷却液は、給入口を経て冷却流路4に供給され、モータ用ハウジング3L、3Rの冷却流路4を通過してモータ用ハウジング3L、3Rを冷却した後に、排出口からラジエターに戻されて循環使用される。
2モータ車両駆動装置Aにおける左右の電動モータ1L、1Rは、図1に示すように、モータ用ハウジング3L、3R内に収容されている。
モータ用ハウジング3L、3Rは、周方向に冷却液を流す冷却流路4を有する外側面が開口した円筒形のモータ用ハウジング本体3aL、3aRと、このモータ用ハウジング本体3aL、3aRの外側面を閉塞する外側壁3bL、3bRと、モータ用ハウジング本体3aL、3aRの内側には減速機2L、2Rと隔てる内側壁3cL、3cRからなる。モータ用ハウジング本体3aL、3aRの内側壁3cL、3cRには、モータ軸12aを引き出す開口部が設けられている。
電動モータ1L、1Rは、図1に示すように、モータ用ハウジング本体3aL、3aRの内周面にステータ11を設け、このステータ11の内周に間隔をおいてロータ12を設けたラジアルギャップタイプのものを使用している。図示していないが、アキシャルギャップタイプの電動モータを使用してもよい。
ロータ12は、モータ軸12aを中心部に有し、そのモータ軸12aはモータ用ハウジング本体3aL、3aRの内側壁3cL、3cRの開口部からそれぞれ減速機2L、2R側に引き出されている。モータ用ハウジング本体3aL、3aRの開口部とモータ軸12aとの間にはシール部材13が設けられている。
モータ軸12aは、モータ用ハウジング本体3aL、3aRの内側壁3cL、3cRと外側壁3bL、3bRとに転がり軸受14a、14bによって回転自在に支持されている(図1)。
左右並列に設けられた2基の減速機2L、2Rを収容する減速機ハウジング20は、中央ハウジング20aとこの中央ハウジング20aの両側面に固定される左右の側面ハウジング20bL、20bRの3ピース構造になっている。左右の側面ハウジング20bL、20bRは、おおよそ左右対称形状に形成されている。
減速機ハウジング20の側面ハウジング20bL、20bRのアウトボード側の側面と電動モータ1L、1Rのモータ用ハウジング本体3aL、3aRの内側壁3cL、3cRとを、複数のボルト29によって固定することにより、減速機ハウジング20の左右に2基の電動モータ1L、1Rが固定配置されている。
中央ハウジング20aには、中央に仕切り壁21が設けられている。減速機ハウジング20は、この仕切り壁21によって左右に2分割され、2基の減速機2L、2Rを収容する独立した左右の収容室22L、22Rが並列に設けられている。
減速機2L、2Rは、図1に示すように、左右対称形に設けられ、モータ軸12aから動力が伝達される入力歯車23aを有する入力軸23と、この入力歯車23aに噛み合う大径歯車24aと出力歯車25aに噛み合う小径歯車24bを有する中間軸24と、出力歯車25aを有する出力軸25とを備える平行軸歯車減速機である。
減速機2L、2Rの入力軸23の両端は、中央ハウジング20aの仕切り壁21の左右両面に形成したボス部27aと側面ハウジング20bL、20bRに形成したボス部27bに転がり軸受28a、28bを介して回転自在に支持されている。
入力軸23のアウトボード側の端部は、側面ハウジング20bL、20bRに設けた開口部から外側に引き出されており、開口部と入力軸23の外側端部との間にはシール部材31を設け、減速機2L、2Rに封入された潤滑油の漏洩を防止している。
入力軸23は、中空構造であり、この中空の入力軸23にモータ軸12aが挿入されている。入力軸23とモータ軸12aとは、スプライン結合されている。
中間軸24は、外周面に入力歯車23aに噛み合う大径歯車24aと出力歯車25aに噛み合う小径歯車24bを有する段付き歯車である。この中間軸24の両端は、中央ハウジング20aの仕切り壁21の両面に形成したボス部32と側面ハウジング20bL、20bRに形成したボス部33とに転がり軸受34a、34bを介して支持されている。
出力軸25は、大径の出力歯車25aを有し、中央ハウジング20aの仕切り壁21の両面に形成したボス部35と側面ハウジング20bL、20bRに形成したボス部36に転がり軸受37a、37bによって支持されている。
出力軸25のアウトボード側の端部は、側面ハウジング20bL、20bRに形成した開口部から減速機ハウジング20の外側に引き出され、引き出された出力軸25のアウトボード側の端部の外周面に、等速ジョイントの外輪部材15aがスプライン結合されている。
出力軸25に結合された等速ジョイントは、ドライブシャフト(図示省略)を介して駆動輪(図示省略)に接続される。
出力軸25のアウトボード側の端部と側面ハウジング20bL、20bRに形成した開口部との間には、シール部材39を設け、減速機2L、2Rに封入された潤滑油の漏洩を防止している。
この発明の実施の形態について説明する。図2〜図4は、この発明のモータ用ハウジング3(3L,3R)の第1の実施形態であり、図5〜図10はこの第1の実施形態のモータ用ハウジング3を鋳造する際に使用する環状の崩壊性の中子52を示している。
中子52は、図5に示すように、モータ用ハウジング3の円筒形の側壁(外壁53、内壁54)で画定された領域内部に環状の冷却流路4を形成する流路形成部52aと、この環状の流路形成部52aに連続して設けられ、円筒形の外壁53に給液口61及び排液口62を形成する開口形成部52bとからなる。中子52の流路形成部52aの上下の2個所には、砂排出穴を形成するための砂排出穴形成部52cが設けられている。
中子52は、帯状のコーナ部分が丸みのある楕円断面に形成している。中子52のコーナ部分を丸みのある楕円断面に形成すると、コーナ部分が角ばった角断面の場合よりも、成型後に、鋳型からの砂の排出が容易で、砂残りがし難くなる。
中子52は、例えば、砂を固めた砂型であり、材料には砂以外に、塩、焼却可能な材料を使用することができる。
図2〜図4に示すモータ用ハウジング3を鋳造する場合、鋳型内に中子52を配置した後、鋳型内に溶湯を流し込み、溶湯の冷却後に、中子52を崩壊させて中子52を抜き取ると、円筒形の側壁(外壁53、内壁54)の内部に、中子52の流路形成部52aによって環状の冷却流路4が形成され、この環状の冷却流路4に連続して円筒形の外壁53の外周部に、開口形成部52bによって給液口61及び排液口62が形成される。したがって、中子52の形状は、そのままモータ用ハウジング3の冷却流路4の形状となり、以下、冷却流路4の構成を説明する場合に、中子52の構成を例にとって説明する場合がある。
本実施形態にかかるモータ用ハウジング3は、図4に示すように冷却流路4を画定する外壁53と内壁54に、冷却液の流動を制御するための構成を有している。具体的には、外壁53の内側にモータ用ハウジング3の周方向に伸びる冷却液案内リブ56,57,58と、給液口61及び排液口62の間に設けられた流路形成リブ59(59a,59b)とを備える。
冷却液案内リブ56,57,58は、図5に示すように、中子52の流路形成部52aの外表面4箇所に設けられたリブ形成凹部66,68により形成される。冷却液案内リブ56,57,58は、外壁53の内側面に、冷却流路4に向けて突出するようにそれぞれ5本が並列して設けられており、後述するように分割金型を用いた中子52の作成を可能としている。
冷却液案内リブ56,57,58のそれぞれの設置箇所は、第1の冷却液案内リブ56が給液口61の下流側、第2の冷却液案内リブ57が冷却流路4の中間部分、第3の冷却液案内リブ58が排液口62の手前側となっている。
冷却液案内リブ56,57,58の高さ寸法等は、冷却液の吐出圧や断面積により決定すればよい。一例としては、高さ寸法としては冷却流路の軸方向高さの40から60%の高さ寸法とし、また、幅寸法は強度を確保できる程度に薄く構成することが好ましい。
第1の冷却液案内リブ56は、リブ形成凹部66の配置構成に示すように、給液口61側の離間距離D1が狭く、給液口61から離れるにつれて互いのリブの離間距離D2が広がるように構成されている(図5,図7,図8参照)。すなわち、各リブは、軸方向中央位置に設けられている給液口61から供給された冷却液が軸方向両端側に案内されるように傾斜して設けられる。このように構成することにより、冷却流路の軸方向中央位置から流入した冷却液を軸方向両端側に案内することができ、冷却流路4内での軸方向の流れ分布をより均一にすることができる。
第2の冷却液案内リブ57及び第3の冷却液案内リブ58は、周方向に沿って伸び互いに平行となるように配置され、互いの離間距離Dはほぼ同じになるように構成されている。第1の冷却液案内リブ66によって軸方向に均一化された冷却液をそのまま冷却流路4に沿って案内することができる。
図5に示す中子52の凹部69a,69b形状に示すように、流路形成リブ59(59a,59b)は、冷却流路の軸方向全域にわたって設けられており、第1の流路形成リブ59aが外壁53の内面側に設けられ、第2の流路形成リブ59bが内壁54の外面側に設けられる。この流路形成リブ59a,59bにより、図4に示すように、冷却流路4の給液口61と排液口62の間に屈曲部60が形成される。屈曲部60は、径方向に屈曲しており、冷却液の流動方向が当該部分で屈曲することにより流動抵抗が増し、給液口61から排液口62に冷却液が短絡的に流れたり、モータの熱を吸収した冷却液が冷却流路4内をさらに循環することが抑制される。
図11は、本実施形態にかかるモータ用ハウジングを鋳込む際に使用する中子の作成状態を模式的に説明する図である。中子52は、図11に示すように、上下左右の4つの組合わせ金型70を用いて作成される。上型71及び下型72は、中子52の軸方向に並んで配置されており、中子52の流路形成部52aの全体的な形状を画定するために突部71a,72aが設けられる。突部71a,72aは、中子52の流路形成部52aの内側面を画定し、内側面に設けられる凹部69bを画定するための突部71b,72bが設けられている。
左右型73,74は、それぞれ中子の径方向に並んで配置されており、上型71及び下型72の突部71a,72aを収納するキャビティ73a,74aが設けられる。キャビティ面には、リブ形成凹部66,67,68及び流路形成リブ59a用の凹部69aを画定するための突部73b,73c,74bがそれぞれ設けられている。
このように金型を構成することにより、中子52の流路形成部52aに設けられる凹凸形状を型の移動方向と合わせることにより、分割金型で中子52の凹部形状を構成することが可能となる。
図12から図14に示す中子72は、給液口61を構成する開口形成部72bを接線方向に傾斜させる構成を有する。この構成により、冷却液が接線方向に流入し、冷却液案内リブ56に当たり流れ方向を案内しやすくなる。
また、第3の冷却液案内リブ58が、排液口62方向に集束するように、傾斜して設けられており、軸方向に広く分布した冷却液を、排液口62側に案内して、外部への排出を促す効果を有する。
図15から図18に示す中子82は、給液口61及び排液口62を構成する開口形成部82bを軸方向に異なる位置に配置する構成を有する。また、当該軸方向位置の違いに伴い、第1及び第3の冷却液案内リブ56,58が給液口61及び排液口62方向に近い側ほど、離間距離が小さくなるように、傾斜して設けられており、また、その本数も4本となっている。
以上の構成を有するモータ用ハウジングは、円筒形の側壁の内部に環状の冷却流路を有し、当該冷却流路内に、冷却液を案内する冷却液案内リブ56,57,58が設けられているため、冷却流路内を流れる冷却液を冷却流路中で案内する。また第1の冷却液案内リブ56は、給液口11から離れるにしたがって、離間距離が大きくなるように複数を軸方向に並列して設けることで、給液口11から流入した冷却液を軸方向端部側にも送り込むことができ、軸方向の冷却液の流れの分布を少なくすることができる。
さらに、冷却液案内リブ56,57,58を冷却流路4の外周面側に設けることにより、金型によりリブ形成凹部を有する中子52を作成することが可能であり、製造上の煩雑性がない。
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
例えば、冷却液案内リブの形状や本数については限定されるものではなく、冷却流路4の軸方向幅に対して小さい給液口から供給された冷却液が、軸方向端部側に案内されるような形状及び本数であればよく、湾曲したリブでもよく、また、傾斜角度については、流体抵抗を考慮して適宜設計すればよい。
この発明のモータ用ハウジング3は、発熱の大きな自動車の車両駆動用モータに使用することにより、高い冷却効果を有する。
1L,1R :電動モータ
2L,2R :減速機
3,3L,3R :モータ用ハウジング
3aL,3aR :モータ用ハウジング本体
3bL,3bR :外側壁
3cL,3cR :内側壁
4 :冷却流路
11 :ステータ
12 :ロータ
12a :モータ軸
13 :シール部材
14a,14b :転がり軸受
15a :外輪部材
20 :減速機ハウジング
20a :中央ハウジング
20bL,20bR :側面ハウジング
21 :仕切り壁
22L,22R :収容室
23 :入力軸
23a :入力歯車
24 :中間軸
24a :大径歯車
24b :小径歯車
25 :出力軸
25a :出力歯車
27a,27b :ボス部
28a,28b :転がり軸受
29 :ボルト
31 :シール部材
32,33 :ボス部
34a,34b :転がり軸受
35,36 :ボス部
37a,37b :転がり軸受
39 :シール部材
52,72,82:中子
52a :流路形成部
52b,72b,82b:開口形成部
52c :砂排出穴形成部
53 :外壁
54 :内壁
56 :第1の冷却液案内リブ
57 :第2の冷却液案内リブ
58 :第3の冷却液案内リブ
59 :流路形成リブ
60 :屈曲部
61 :給液口
62 :排液口
66,68:リブ形成凹部
69a,69b:凹部
70 :組合わせ金型
71 :上型
72 :下型
71a,72a,73b,73c,74b:突部
73,74:左右型
73a,74a:キャビティ
A: 2モータ車両駆動装置
2L,2R :減速機
3,3L,3R :モータ用ハウジング
3aL,3aR :モータ用ハウジング本体
3bL,3bR :外側壁
3cL,3cR :内側壁
4 :冷却流路
11 :ステータ
12 :ロータ
12a :モータ軸
13 :シール部材
14a,14b :転がり軸受
15a :外輪部材
20 :減速機ハウジング
20a :中央ハウジング
20bL,20bR :側面ハウジング
21 :仕切り壁
22L,22R :収容室
23 :入力軸
23a :入力歯車
24 :中間軸
24a :大径歯車
24b :小径歯車
25 :出力軸
25a :出力歯車
27a,27b :ボス部
28a,28b :転がり軸受
29 :ボルト
31 :シール部材
32,33 :ボス部
34a,34b :転がり軸受
35,36 :ボス部
37a,37b :転がり軸受
39 :シール部材
52,72,82:中子
52a :流路形成部
52b,72b,82b:開口形成部
52c :砂排出穴形成部
53 :外壁
54 :内壁
56 :第1の冷却液案内リブ
57 :第2の冷却液案内リブ
58 :第3の冷却液案内リブ
59 :流路形成リブ
60 :屈曲部
61 :給液口
62 :排液口
66,68:リブ形成凹部
69a,69b:凹部
70 :組合わせ金型
71 :上型
72 :下型
71a,72a,73b,73c,74b:突部
73,74:左右型
73a,74a:キャビティ
A: 2モータ車両駆動装置
Claims (8)
- 円筒形の側壁の内部に環状の冷却流路を有し、この環状の冷却流路に連通する冷却液の給液口と排液口を側壁の外周部に設けたモータ用ハウジングであって、
前記側壁の前記給液口近傍に、前記環状の冷却流路内を周方向に伸びる冷却液案内リブを設けたことを特徴とするモータ用ハウジング。 - 前記冷却液案内リブは、前記冷却流路の軸方向に複数本が配列されており、給液口から離れるにしたがって、互いの離間距離が広がるように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のモータ用ハウジング。
- 前記冷却液案内リブは、前記冷却流路の中間部分及び排液口近傍位置にも設けられていることを特徴とする、請求項2に記載のモータ用ハウジング。
- 前記給液口と排液口は、軸方向にずらした位置に設けられ、前記冷却液案内リブは、前記給液口及び排液口に離れるにつれて、互いの離間距離が小さくなり前記給液口及び排液口が設けられている軸方向位置に収束するように設けられていることを特徴とする、請求項3に記載のモータ用ハウジング。
- 前記冷却液案内リブは、前記冷却流路の外周側の壁に設けられていることを特徴とする、請求項1から4のいずれか1つに記載のモータ用ハウジング。
- 前記冷却案内リブは、前記冷却流路の径方向寸法に対し、40から60%の高さ寸法に構成されていることを特徴とする、請求項1から5のいずれか1つに記載のモータ用ハウジング。
- 前記環状の冷却流路には、前記給液口と排液口との間に、径方向に屈曲する屈曲部が軸方向全幅にわたって設けられていることを特徴とする、請求項1から6のいずれか1つに記載のモータ用ハウジング。
- 2基の減速機を左右並列に収容する減速機ハウジングを中央にし、その減速機ハウジングの左右に2基の電動モータを固定配置した車両駆動装置において、前記電動モータのモータ用ハウジングとして請求項1から7のいずれか1つに記載のものを使用することを特徴とする車両駆動装置。
Priority Applications (1)
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