JP2019129609A

JP2019129609A - 車両用冷却装置

Info

Publication number: JP2019129609A
Application number: JP2018010023A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　英司; Eiji Ito; 英司伊藤; 清式 ▲高▼木; Kiyonori Takagi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2019-08-01

Abstract

【課題】車両用冷却装置の部品点数の増加を抑制しつつ、ケースの外部から供給される冷媒の一部をケースの内部において冷却パイプの冷媒入口とは異なる部位に導入させられる車両用冷却装置を提供する。【解決手段】第３ケース部材３８には、オイル流路４２と冷却パイプ４０のオイル導入口４０ｅとの間に設けられ、オイル流路４２よりも流路断面積が小さく形成されたオリフィス４８と、オイル流路４２から分岐させられ、オイル流路４２からオイルの他の一部をロータ軸２６の内部空間Ｓ３に導入する分岐路４４と、が形成されている。このため、第３ケース部材３８に形成された分岐路４４によって、収容ケース２２の外部から供給されたオイルの他の一部をロータ軸２６の内部空間Ｓ３に導入させられるので、冷却装置２４の部品点数の増加を抑制しつつ、収容ケース２２の外部から供給されるオイルの一部をロータ軸２６の内部空間Ｓ３に導入させられる。【選択図】図２

Description

本発明は、ケースの内部に設けられ、吐出孔から冷媒を吐出して電動機を冷却する冷却パイプと、前記ケースに形成され、前記ケースの外部から供給された冷媒を流入させる冷媒流路と、を備える車両用冷却装置において、従来に比べて車両用冷却装置の部品点数の増加を抑制させる技術に関する。

（ａ）ケースの内部に設けられ、吐出孔から冷媒を吐出して電動機を冷却する冷却パイプと、（ｂ）前記ケースに形成され、前記ケースの外部から供給された冷媒を流入させる冷媒流路と、を備え、（ｃ）前記冷媒流路に流入された冷媒を前記冷却パイプの冷媒入口に導入させる車両用冷却装置が知られている。例えば、特許文献１に記載された車両用冷却装置がそれである。なお、特許文献１では、前記冷却パイプへの冷媒の流量を制限するオリフィスが、前記冷却パイプの冷媒入口に形成されることが記載されている。また、特許文献１では、前記ケースの外部から供給される冷媒の一部が、前記ケースの外部に設けられた分岐路によって、前記冷却パイプの冷媒入口とは異なる部位に導入させられていることが記載されている。

特開２０１２−１９１８１６号公報

ところで、上記のような車両用冷却装置において、前記ケースの外部から供給される冷媒を前記ケースの内部において冷却パイプの冷媒入口とは異なる部位にも供給させようとした場合に、特許文献１に示すように、前記ケースの外部に前記分岐路を設けると、車両用冷却装置に前記分岐路が形成された冷却配管をさらに設ける必要があるので、車両用冷却装置を構成する部品点数が増加して、車両用冷却装置の生産性が悪化するという問題があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、車両用冷却装置の部品点数の増加を抑制しつつ、ケースの外部から供給される冷媒の一部をケースの内部において冷却パイプの冷媒入口とは異なる部位に導入させることができる車両用冷却装置を提供することにある。

第１発明の要旨とするところは、（ａ）ケースの内部に設けられ、吐出孔から冷媒を吐出して電動機を冷却する冷却パイプと、前記ケースに形成され、前記ケースの外部から供給された冷媒を流入させる冷媒流路と、を備え、前記冷媒流路に流入された冷媒の一部を前記冷却パイプの冷媒入口に導入させると共に、前記冷媒流路に流入された前記冷媒の他の一部を前記ケースの内部において前記冷却パイプの前記冷媒入口とは異なる部位に導入させる車両用冷却装置であって、（ｂ）前記ケースには、前記冷媒流路と前記冷却パイプの冷媒入口との間に設けられ、前記冷媒流路よりも流路断面積が小さく形成されたオリフィスと、前記冷媒流路から分岐させられ、前記冷媒流路から前記冷媒の他の一部を前記冷却パイプの前記冷媒入口とは異なる部位に導入する分岐路と、が形成されていることにある。

第１発明によれば、前記ケースには、前記冷媒流路と前記冷却パイプの冷媒入口との間に設けられ、前記冷媒流路よりも流路断面積が小さく形成されたオリフィスと、前記冷媒流路から分岐させられ、前記冷媒流路から前記冷媒の他の一部を前記冷却パイプの前記冷媒入口とは異なる部位に導入する分岐路と、が形成されている。このため、前記ケースに形成された前記分岐路によって、前記ケースの外部から供給された前記冷媒の他の一部を前記ケースの内部において前記冷却パイプの冷媒入口とは異なる部位に確実に導入させることができるので、車両用冷却装置の部品点数の増加を好適に抑制しつつ、前記ケースの外部から供給される冷媒の一部を前記ケースの内部において冷却パイプの冷媒入口とは異なる部位に導入させることができる。また、前記オリフィスは、前記冷媒流路が形成された前記ケースに形成されるので、例えば、オリフィスが前記冷却パイプに形成される場合に比べて、前記車両用冷却装置の作製が容易になる。

本発明が好適に適用された電気自動車の構成を概略的に説明する断面図である。図１の一部を詳細に示す断面図である。

本発明の一実施形態において、（ａ）前記電動機に設けられたロータは、前記ロータの内周部に一体的に固設された円筒状のロータ軸によって回転可能に支持され、（ｂ）前記分岐路は、前記冷媒の他の一部を前記ロータ軸の内部に導入し、（ｃ）前記ロータ軸には、前記ロータ軸の内部に導入された冷媒を前記電動機に設けられたステータのコイルエンドに向かって放出する放出穴が設けられている。このため、前記冷媒の他の一部は、前記分岐路により前記ロータ軸の内部に導入され、そのロータ軸の内部に導入された冷媒が遠心力により前記ロータ軸に設けられた前記放出穴から前記コイルエンドに向かって放出されるので、前記電動機を前記冷却パイプの吐出孔から吐出される冷媒だけで冷却する場合に比べて好適に前記電動機を冷却することができる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が好適に適用された電気自動車１０の構成を概略的に説明する断面図である。電気自動車１０は、走行用の駆動力源である電動モータ（電動機）１２によって図示しない左右一対の駆動輪を駆動させる駆動装置１４を備えている。駆動装置１４には、図１に示すように、電動モータ１２と、電動モータ１２に動力伝達可能に連結されたギヤ機構１６と、ギヤ機構１６に動力伝達可能に連結されたデファレンシャル装置１８と、前記駆動輪と共に回転するドライブシャフト２０と、電動モータ１２、ギヤ機構１６、およびデファレンシャル装置１８等を収容する収容ケース（ケース）２２と、電動モータ１２を冷却する冷却装置（車両用冷却装置）２４等と、が備えられている。

電動モータ１２は、図１に示すように、例えば収容ケース２２に固定された円筒状のステータ１２ａと、円筒状のステータ１２ａの内側に所定の間隙を隔ててロータ軸２６に固定された円筒状のロータ１２ｂとを備えている。なお、円筒状のロータ１２ｂの内周部に一体的に固設された円筒状のロータ軸２６は、一対の第１軸受２８ａ、２８ｂを介して収容ケース２２に第１回転軸線Ｃ１まわりに回転可能に支持されており、ロータ１２ｂは、ロータ軸２６に第１回転軸線Ｃ１まわりに回転可能に支持されている。また、ステータ１２ａには、ステータ１２ａの第１回転軸線Ｃ１方向の両側にそのステータ１２ａに巻き掛けられたコイルエンド１２ｃが備えられている。

デファレンシャル装置１８は、図１に示すように、第２回転軸線Ｃ２まわりに回転可能に支持された容器状のデファレンシャルケース１８ａと、デファレンシャルケース１８ａの外周部１８ｂに固定されたデファレンシャルリングギヤ１８ｃと、デファレンシャルケース１８ａに両端部が支持され、そのデファレンシャルケース１８ａの第２回転軸線Ｃ２に直交する姿勢で図示しないノックピンによりそのデファレンシャルケース１８ａに固定された円柱状のピニオンシャフト１８ｄと、ピニオンシャフト１８ｄを挟んで対向する状態で第２回転軸線Ｃ２まわりに回転自在に配置され、デファレンシャルケース１８ａ内に収容された一対のサイドギヤ１８ｅと、ピニオンシャフト１８ｄが挿通させられることによってそのピニオンシャフト１８ｄにより回転可能に支持された状態でデファレンシャルケース１８ａと共に回転し、一対のサイドギヤ１８ｅと噛み合う一対のピニオン１８ｆと、を備えている。なお、一対のサイドギヤ１８ｅには、一対のドライブシャフト２０がそれぞれに連結されている。

ギヤ機構１６は、図１に示すように、電動モータ１２に設けられたロータ軸２６に動力伝達可能に連結された回転軸１６ａと、回転軸１６ａに一体的に形成されたピニオン１６ｂと、デファレンシャル装置１８に設けられたデファレンシャルリングギヤ１８ｃに噛み合う小径ギヤ１６ｃと、小径ギヤ１６ｃより大径であり、回転軸１６ａに形成されたピニオン１６ｂに噛み合う大径ギヤ１６ｄと、小径ギヤ１６ｃおよび大径ギヤ１６ｄが一体的に固設されたカウンタ軸１６ｅと、を備えている。なお、ギヤ機構１６において、カウンタ軸１６ｅは、一対の第２軸受３０ａ、３０ｂを介して収容ケース２２に第３回転軸線Ｃ３まわりに回転可能に支持されている。また、回転軸１６ａは、一対の第３軸受３２ａ、３２ｂを介して収容ケース２２に第１回転軸線Ｃ１まわりに回転可能、すなわち電動モータ１２に設けられたロータ軸２４と同じ回転軸線Ｃ１まわりに回転可能に支持されている。

収容ケース２２は、図１および図２に示すように、第１ケース部材３４と、第１ケース部材３４に第１締結ボルトＢ１によって一体的に固定された第２ケース部材３６と、第１ケース部材３４に第２締結ボルトＢ２によって一体的に固定された第３ケース部材３８と、を備えている。また、収容ケース２２には、第１ケース部材３４と第２ケース部材３６とにより形成された第１収容空間Ｓ１と、第１ケース部材３４と第３ケース部材３８とにより形成された第２収容空間Ｓ２とが形成されており、第１収容空間Ｓ１には、ギヤ機構１６、デファレンシャル装置１８等が収容され、第２収容空間Ｓ２には、電動モータ１２等が収容されている。なお、第１ケース部材３４には、第１収容空間Ｓ１と第２収容空間Ｓ２とを隔てる隔壁３４ａが形成されており、第３ケース部材３８には、第１ケース部材３４に形成された隔壁３４ａに対向する壁部３８ａが形成されている。

図２は、駆動装置１４が電気自動車１０に組み付けられた状態を示す図１の一部を詳細に示す断面図である。なお、図２に示す矢印Ｅは、鉛直方向における上方側を示す矢印である。図２に示すように、冷却装置２４には、収容ケース２２の内部に設けられ、第１吐出孔（吐出孔）４０ａおよび第２吐出孔（吐出孔）４０ｂからオイル（冷媒）を吐出して電動モータ１２を冷却する冷却パイプ４０と、収容ケース２２すなわち第３ケース部材３８の壁部３８ａに形成されたオイル流路（冷媒流路）４２と、オイル流路４２から分岐させられた分岐路４４と、が備えられている。

冷却パイプ４０は、図１および図２に示すように、管状に形成されており、その管状の冷却パイプ４０の第１収容空間Ｓ１側の端部４０ｃが第１ケース部材３４の隔壁３４ａに固定（図１参照）され、その管状の冷却パイプ４０の第１収容空間Ｓ１側とは反対側の端部４０ｄが第３ケース部材３８の壁部３８ａに固定（図２参照）されている。なお、冷却パイプ４０は、図２に示すように、収容ケース２２の第２収容空間Ｓ２内において電動モータ１２の鉛直方向上方に配置されており、冷却パイプ４０の端部４０ｄには、冷却パイプ４０の端（一端）に開口したオイル導入口（冷媒入口）４０ｅが形成されている。このように構成された冷却パイプ４０では、オイル導入口４０ｅにオイルが導入されると、その導入されたオイルを冷却パイプ４０に形成された第１吐出孔４０ａおよび第２吐出孔４０ｂから電動モータ１２に設けられたステータ１２ａおよびコイルエンド１２ｃに吐出する。なお、図１および図２に示す矢印Ｆ１は、冷却パイプ４０のオイル導入口４０ｅに導入されたオイルの流れを示す矢印である。

オイル流路４２は、図２に示すように、第３ケース部材３８の壁部３８ａに形成された冷却パイプ４０の軸方向に延びる円柱状の空間であり、そのオイル流路４２の冷却パイプ４０側とは反対側の端部にオイル供給管４６の先端部４６ａが接続されている。なお、オイル供給管４６内には、収容ケース２２の外部から供給されたオイル、例えば収容ケース２２の外部に設けられた電動オイルポンプ（図示しない）から吐出されたオイルが、流れている。すなわち、オイル流路４２には、収容ケース２２の外部から供給されたオイルが、オイル供給管４６を介して流入させられている。

第３ケース部材３８の壁部３８ａには、図１および図２に示すように、オイル流路４２と冷却パイプ４０のオイル導入口４０ｅとの間に設けられ、オイル流路４２および分岐路４４よりも流路断面積が小さく形成された管路すなわちオリフィス４８が形成されている。なお、オリフィス４８の流路断面積とは、例えばオリフィス４８を鉛直方向に切断した切断面（オイル流通方向に直角に切断した切断面）の面積であり、オイル流路４２の流路断面積とは、例えばオイル流路４２を鉛直方向に切断した切断面（オイル流通方向に直角に切断した切断面）の面積である。また、オリフィス４８の流路断面積は、冷却パイプ４０のオイル導入口４０ｅの面積よりも小さい。なお、冷却装置２４では、オイル流路４２にオイル供給管４６からオイルが流入すると、オイル流路４２に流入したオイルの一部がオリフィス４８を介して冷却パイプ４０のオイル導入口４０ｅに導入されるようになっている。

第３ケース部材３８には、図２に示すように、壁部３８ａからロータ軸２６の内部空間（内部）Ｓ３に円筒状に突き出した円筒突出部３８ｂが形成されており、第３ケース部材３８には、円筒突出部３８ｂの内周面に形成された雌ネジ部３８ｃに螺合した軸状の軸部材５０が一体的に設けられている。なお、軸部材５０には、軸部材５０内においてその軸部材５０の軸方向すなわち第１回転軸線Ｃ１方向に延びる軸方向油路５０ａと、軸方向油路５０ａに連通し且つ軸部材５０内において軸部材５０の径方向に成形された第１径方向油路５０ｂおよび第２径方向油路５０ｃと、が形成されている。また、分岐路４４は、オイル供給管４６からオイル流路４２に流入されたオイルの他の一部を、冷却パイプ４０のオイル導入口４０ｅとは異なる部位すなわちロータ軸２６の内部空間Ｓ３に導入するオイル流通路であり、分岐路４４は、第３ケース部材３８の壁部３８ａに形成されたオイル流路４２から分岐され、第３ケース部材３８の壁部３８ａ内において鉛直方向に延びるすなわち壁部３８ａに沿って延びるように第３ケース部材３８の壁部３８ａに形成された空間である。なお、第３ケース部材３８の壁部３８ａには、第３ケース部材３８の壁部３８ａに固設されたカバー部材５２によって、軸部材５０に形成された軸方向油路５０ａと分岐路４４とを連通させる連通油路３８ｅが形成されている。このように構成された分岐路４４では、オイル流路４２にオイル供給管４６からオイルが流入すると、オイル流路４２に流入したオイルの他の一部が、分岐路４４に流れて、軸部材５０に形成された第１径方向油路５０ｂおよび第２径方向油路５０ｃからロータ軸２６の内部空間Ｓ３に導入される。なお、図２に示す矢印Ｆ２は、分岐路４４に供給されたオイルの流れを示す矢印である。

図２に示すように、電動モータ１２のロータ１２ｂには、ロータ１２ｂの第１回転軸線Ｃ１方向の両端に隣接された円板状の一対の第１プレート１２ｄおよび第２プレート１２ｅが設けられており、第１プレート１２ｄには、ロータ軸２６に形成された第１径方向油路２６ａと連通し且つ第１径方向油路２６ａから供給されたオイルを、遠心力に従って、電動モータ１２に設けられたステータ１２ａのコイルエンド１２ｃに向かって放出する第１放出穴１２ｆが形成されており、第２プレート１２ｅには、ロータ軸２６に形成された第２径方向油路２６ｂと連通し且つ第２径方向油路２６ｂから供給されたオイルを、遠心力に従って、コイルエンド１２ｃに向かって放出する第２放出穴１２ｇが形成されている。すなわち、ロータ軸２６に形成された第１径方向油路２６ａおよび第２径方向油路２６ｂは、第１プレート１２ｄに形成された第１放出穴１２ｆと第２プレート１２ｅに形成された第２放出穴１２ｇとを用いて、ロータ軸２６の内部空間Ｓ３に供給されたオイルを、遠心力に従って、電動モータ１２に設けられたステータ１２ａのコイルエンド１２ｃに向かって放出する放出穴として機能する。なお、ロータ軸２６に形成された第１径方向油路２６ａおよび第２径方向油路２６ｂは、ロータ軸２６の内部空間Ｓ３と連通している。

以上のように構成された冷却装置２４によれば、オイル流路４２にオイル供給管４６からオイルが流入されると、オイル流路４２に流入されたオイルの一部がオリフィス４８を介して冷却パイプ４０のオイル導入口４０ｅに導入され、その冷却パイプ４０内に導入されたオイルが第１吐出孔４０ａおよび第２吐出孔４０ｂから電動モータ１２のステータ１２ａおよびコイルエンド１２ｃに吐出されて電動モータ１２が冷却される。また、オイル流路４２にオイル供給管４６からオイルが流入されると、オイル流路４２に流入されたオイルの他の一部が分岐路４４を介してロータ軸２６の内部空間Ｓ３に導入され、ロータ軸２６の内部空間Ｓ３に導入されたオイルが、ロータ軸２６が回転することによる遠心力により、電動モータ１２のコイルエンド１２ｃに向かって放出されて電動モータ１２が冷却される。

上述のように、本実施例の冷却装置２４によれば、第３ケース部材３８の壁部３８ａには、オイル流路４２と冷却パイプ４０のオイル導入口４０ｅとの間に設けられ、オイル流路４２よりも流路断面積が小さく形成されたオリフィス４８と、オイル流路４２から分岐させられ、オイル流路４２からオイルの他の一部をロータ軸２６の内部空間Ｓ３に導入する分岐路４４と、が形成されている。このため、第３ケース部材３８の壁部３８ａに形成された分岐路４４によって、収容ケース２２の外部から供給されたオイルの他の一部をロータ軸２６の内部空間Ｓ３に確実に導入させることができるので、冷却装置２４の部品点数の増加を好適に抑制しつつ、収容ケース２２の外部から供給されるオイルの一部をロータ軸２６の内部空間Ｓ３に導入させることができる。また、オリフィス４８は、オイル流路４２が形成された第３ケース部材３８の壁部３８ａに形成されるので、例えば、オリフィスが冷却パイプ４０のオイル導入口４０ｅに形成される場合に比べて、冷却装置２４の作製が容易になる。

また、本実施例の冷却装置２４によれば、電動モータ１２に設けられたロータ１２ｂは、ロータ１２ｂの内周部に一体的に固設された円筒状のロータ軸２６によって回転可能に支持され、分岐路４４は、オイルの他の一部をロータ軸２６の内部空間Ｓ３に導入し、ロータ軸２６には、ロータ軸２６の内部空間Ｓ３に導入されたオイルを電動モータ１２に設けられたステータ１２ａのコイルエンド１２ｃに向かって放出する第１径方向油路２６ａおよび第２径方向油路２６ｂが設けられている。このため、オイルの他の一部は、分岐路４４によりロータ軸２６の内部空間Ｓ３に導入され、そのロータ軸２６の内部空間Ｓ３に導入されたオイルが遠心力によりロータ軸２６に設けられた第１径方向油路２６ａおよび第２径方向油路２６ｂからコイルエンド１２ｃに向かって放出されるので、電動モータ１２を冷却パイプ４０の第１吐出孔４０ａおよび第２吐出孔４０ｂから吐出されるオイルだけで冷却する場合に比べて好適に電動モータ１２を冷却することができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例の冷却装置２４において、オイル流路４２には、電動モータ１２を冷却するための冷媒としてオイルが流入させられていたが、例えばオイル以外の流動性のある冷媒が使用されても良い。

また、前述の実施例の冷却装置２４において、分岐路４４は、オイル流路４２に流入したオイルの一部を、ロータ軸２６の内部空間Ｓ３に導入していたが、ロータ軸２６の内部空間Ｓ３以外の冷却パイプ４０のオイル導入口４０ｅとは異なる部位にも導入するようにしても良い。また、オイル流路４２に流入したオイルの一部を、ロータ軸２６の内部空間Ｓ３以外の冷却パイプ４０のオイル導入口４０ｅとは異なる部位に導入する場合において、冷却装置２４にはオリフィス４８が備えられているので、オイル流路４２に流入したオイルが過剰に冷却パイプ４０に供給されることが抑制されて、冷却パイプ４０のオイル導入口４０ｅとは異なる部位に導入されるオイルの流量不足が好適に抑制される。

また、前述の実施例では、冷却装置２４が備えられた駆動装置１４は、電動モータ１２を駆動力源とする電気自動車１０に適用されていたが、例えば駆動装置１４を、電動モータおよびエンジンを駆動力源とするハイブリッド車両に適用しても良い。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１２：電動モータ（電動機）
２２：収容ケース（ケース）
２４：冷却装置（車両用冷却装置）
４０：冷却パイプ
４０ａ：第１吐出孔（吐出孔）
４０ｂ：第２吐出孔（吐出孔）
４０ｅ：オイル導入口（冷媒入口）
４２：オイル流路（冷媒流路）
４４：分岐路
４８：オリフィス

Claims

ケースの内部に設けられ、吐出孔から冷媒を吐出して電動機を冷却する冷却パイプと、前記ケースに形成され、前記ケースの外部から供給された冷媒を流入させる冷媒流路と、を備え、前記冷媒流路に流入された冷媒の一部を前記冷却パイプの冷媒入口に導入させると共に、前記冷媒流路に流入された前記冷媒の他の一部を前記ケースの内部において前記冷却パイプの冷媒入口とは異なる部位に導入させる車両用冷却装置であって、
前記ケースには、前記冷媒流路と前記冷却パイプの冷媒入口との間に設けられ、前記冷媒流路よりも流路断面積が小さく形成されたオリフィスと、前記冷媒流路から分岐させられ、前記冷媒流路から前記冷媒の他の一部を前記冷却パイプの前記冷媒入口とは異なる部位に導入する分岐路と、が形成されていることを特徴とする車両用冷却装置。