JP2019129609A - 車両用冷却装置 - Google Patents
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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。
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
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 (1)
- 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。
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