JP2020010449A - 車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機能性の低下及び製造コストの高騰を来すことなく電食の発生を防止する。【解決手段】 導電性を有するケース体の内部に配置され、ステーターに対して回転されるローターの内周面に固定されローターの回転支点とされる筒状のローターシャフトと、ローターシャフトに非接触の状態で貫通された金属パイプとを備え、金属パイプは軸方向における両端部がケース体の各一部に固定されケース体と電気的に接続された。これにより、ケース体と金属パイプが電気的に接続されケース体と金属パイプを通る循環電流経路が形成されるため、機能性の低下及び製造コストの高騰を来すことなく電食の発生を防止することができる。【選択図】図２

Description

本発明は導電性を有するケース体の内部に配置された車両用駆動装置についての技術分野に関する。

例えば、ガソリンと電気の双方のエネルギーにより走行されるハイブリッド車両においては、エンジンの他に電動機を有する車両用駆動装置が設けられている。エンジンと電動機から出力される動力は動力分配機構によって分配されて駆動輪に伝達される。

車両用駆動装置の電動機はステーターとローターとローターシャフトを有し、ローターの内周面にローターシャフトが固定され、ステーターに対してローターとローターシャフトが一体になってローターシャフトを支点として回転される。車両用駆動装置においては、ローターシャフト等の各部が複数のベアリングを介してケース体等に回転可能に支持されている。

このような車両用駆動装置において、電動機の作動時には各部に電圧が発生し、各部間の電圧差が大きくなると、電食が発生するおそれがある。例えば、ベアリングにおいて、外輪と内輪の電圧差がベアリングの耐電圧を超えてしまうと、ベアリングに電食が発生するおそれがある。

このような電圧差に起因する電食の発生を防止するために、所定の各部分に絶縁部材を配置した例がある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２０１６−１５８４３７号公報 特開２０１７−７７１４８号公報

ところが、特許文献１や特許文献２に記載された例においては、絶縁部材を用いて電食の発生を防止しているが、絶縁部材が複数の部材に挟まれた状態で配置されており、絶縁部材に付与される複数の部材からの圧力やケース体の内部環境等によって絶縁部材にへたりが生じて機能性が損なわれるおそれがある。

一方、ローターシャフトの両端部とケース体の各部とをそれぞれアースブラシによって電気的に接続し、ローターシャフトとケース体と一対のアースブラシを通る循環電流経路を形成して電食の発生を防止する例もある。

しかしながら、アースブラシを用いて電食の発生を防止する構成においては、アースブラシが高価であると共にアースブラシの摩耗による交換作業と言うメンテナンスを行う必要も生じ、車両用駆動装置の製造コストが高くなってしまう。

そこで、本発明は、機能性の低下及び製造コストの高騰を来すことなく電食の発生を防止することを目的とする。

本発明に係る車両用駆動装置は、導電性を有するケース体の内部に配置された車両用駆動装置であって、ステーターに対して回転されるローターの内周面に固定され前記ローターの回転支点とされる筒状のローターシャフトと、前記ローターシャフトに非接触の状態で貫通された金属パイプとを備え、前記金属パイプは軸方向における両端部が前記ケース体の各一部に固定され前記ケース体と電気的に接続されたものである。

これにより、ケース体と金属パイプが電気的に接続されケース体と金属パイプを通る循環電流経路が形成される。

第２に、上記した本発明に係る車両用駆動装置においては、前記金属パイプの軸方向における少なくとも一方の端部が導電性リングを介して前記ケース体に固定されることが望ましい。

これにより、金属パイプとケース体が導電性リングを介して電気的に接続される。

第３に、上記した本発明に係る車両用駆動装置においては、前記金属パイプの内部空間が潤滑オイルのオイル流路として形成され、前記金属パイプには前記オイル流路に流動される潤滑オイルを吐出させるオイル吐出孔が形成されることが望ましい。

これにより、金属パイプの内部空間に流動される潤滑オイルがオイル吐出孔から吐出される。

第４に、上記した本発明に係る車両用駆動装置においては、前記ローターシャフトと前記金属パイプの間にエンジンから出力される動力によって軸回り方向へ回転される駆動軸が配置されることが望ましい。

これにより、ローターシャフトと駆動軸と金属パイプが同軸で三軸構造として設けられる。

第５に、上記した本発明に係る車両用駆動装置においては、径方向において前記金属パイプと前記駆動軸の間に隙間が形成されることが望ましい。

これにより、金属パイプと駆動軸が非接触の状態にされる。

本発明によれば、ケース体と金属パイプが電気的に接続されケース体と金属パイプを通る循環電流経路が形成されるため、機能性の低下及び製造コストの高騰を来すことなく電食の発生を防止することができる。

図２及び図３と共に本発明車両用駆動装置の実施の形態を示すものであり、本図は、車両の概略構成を示す図である。 車両用駆動装置等を示す断面図である。 金属パイプが導電性リングを介してケース体に固定された状態を示す拡大断面図である。

以下に、本発明の車両用駆動装置を実施するための形態について、添付図面を参照して説明する。

＜車両の概略構成＞
先ず、車両用駆動装置１が設けられた車両１００の概略構成の一例について説明する（図１参照）。

車両１００はそれぞれ走行用の駆動力源であるエンジン５０と第１の電動機５１と第２の電動機５２を備え、第１の電動機５１と第２の電動機５２はケース体（トランスアクスルケース）２の内部に配置されている。車両１００においては、例えば、第１の電動機５１が車両用駆動装置１の構成の一部として設けられている。

ケース体２は、例えば、アルミニウム合金等の導電性を有する金属材料によって形成され、例えば、フロントカバー３とミドルカバー４とリアカバー５が前側から順に結合されて構成されている。

ケース体２の内部にはエンジン５０により回転駆動されるオイルポンプ６が設けられている。オイルポンプ６は図示しない油圧制御回路の元圧となる作動油圧を発生し、ケース体２の内部に設けられた各部に潤滑オイルを供給する。

ケース体２の内部には回転可能な駆動軸７が配置されている。駆動軸７はエンジン５０から出力される動力によって回転される。駆動軸７には外周面にギヤ部７ａが形成されている。駆動軸７のギヤ部７ａには従動ギヤ８がスプライン嵌合により噛合されている。従動ギヤ８には駆動ギヤ９が噛合され、駆動ギヤ９はエンジン５０から出力される動力が伝達される出力軸１０に連結されている。

従って、エンジン５０から出力される動力は出力軸１０と駆動ギヤ９と従動ギヤ８を介して駆動軸７に伝達される。

第１の電動機５１は回転磁界を発生するステーター１１と複数の永久磁石が設けられステーター１１に対して回転されるローター１２とを有する交流同期電動機として構成されている。ローター１２の内周面にはローターシャフト１３が固定され、ローター１２とローターシャフト１３が一体になってローターシャフト１３を支点として軸回り方向へ回転される。ローターシャフト１３は円筒状に形成され、ローターシャフト１３には駆動軸７がローターシャフト１３と非接触の状態で貫通されている。

第２の電動機５２は回転磁界を発生するステーター１４と複数の永久磁石が設けられステーター１４に対して回転されるローター１５とを有する交流同期電動機として構成されている。ローター１５の内周面にはローターシャフト１６が固定され、ローター１５とローターシャフト１６が一体になってローターシャフト１６を支点として軸回り方向へ回転される。

第１の電動機５１と第２の電動機５２は、例えば、何れも動力を発生するモーター（電動機）及び反力を発生するジェネレーター（発電機）としての機能を有するモータージェネレーターであるが、第１の電動機５１は少なくともジェネレーターとしての機能を備え、第２の電動機５２は少なくともモーターとしての機能を備えていればよい。

ケース体２の内部には遊星歯車装置１７が設けられている。遊星歯車装置１７は、第１の電動機５１のローターシャフト１３に連結されたサンギヤ１８とサンギヤ１８に噛合されたピニオンギヤ１９とピニオンギヤ１９に噛合されたリングギヤ２０とピニオンギヤ１９を自転及び公転可能に支持するキャリア２１とを有している。

リングギヤ２０はピニオンギヤ１９と噛合された内歯歯車２０ａと外周面に形成された外歯歯車２０ｂとを有している。キャリア２１は駆動軸７を介してエンジン５０に連結されている。

遊星歯車装置１７は、エンジン５０から出力される動力を第１の電動機５１と外歯歯車２０ｂへ分配する動力分配機構である。

ケース体２の内部には伝達歯車機構２２が設けられている。伝達歯車機構２２は駆動軸７と平行に位置されたカウンター軸２３とカウンター軸２３に連結されたカウンタードリブン歯車２４とカウンター軸２３に連結されたカウンタードライブ歯車２５と第２の電動機５２のローターシャフト１６に連結された出力歯車２６とを有している。

カウンタードリブン歯車２４は遊星歯車装置１７におけるリングギヤ２０の外歯歯車２０ｂに噛合されると共にローターシャフト１６に連結された出力歯車２６に噛合されている。

ケース体２の内部には作動歯車装置２７が設けられ、作動歯車装置２７はデファレンシャル２８とデフ入力歯車２９を有している。デファレンシャル２８は車軸５３を介して駆動輪５４に連結されている。作動歯車装置２７はデフ入力歯車２９がカウンタードライブ歯車２５に噛合されている。

上記のように構成された車両１００において、エンジン５０と第１の電動機５１から出力される動力は、遊星歯車装置１７を介してカウンタードリブン歯車２４に伝達され、伝達歯車機構２２を介して作動歯車装置２７のデフ入力歯車２９に伝達される。

一方、第２の電動機５２から出力される動力は、ローターシャフト１６及び出力歯車２６を介してカウンタードリブン歯車２４に伝達され、カウンタードリブン歯車２４に伝達された動力はカウンタードライブ歯車２５を介してデフ入力歯車２９に伝達される。

デフ入力歯車２９に伝達された動力はデファレンシャル２８と車軸５３介して駆動輪５４に伝達される。駆動輪５４に伝達された動力によって車両１００が走行されるときには、デファレンシャル２８によって左右の駆動輪５４、５４の回転差が吸収されて車両１００の安定な走行が行われる。

上記のように、車両１００においては、エンジン５０、第１の電動機５１及び第２の電動機５２の何れもが走行用の駆動源として用いられる。

＜車両用駆動装置の具体的構成＞
次に、車両用駆動装置１の具体的な構成について説明する（図２及び図３参照）。

車両用駆動装置１は上記した第１の電動機５１を含み、ケース体２の内部に配置されている（図２参照）。ケース体２はフロントカバー３とミドルカバー４とリアカバー５を有している。ケース体２の内部には車両用駆動装置１等を配置する配置空間２ａが形成されている。ケース体２は、例えば、車体等に対してアース（接地）がとられている。

フロントカバー３には、配置空間２ａに連通する固定用穴３ａと、固定用穴３ａに連通され固定用穴３ａを挟んで配置空間２ａの反対側に位置された供給孔３ｂとが形成されている。供給孔３ｂはオイルポンプ６から供給される潤滑オイルの供給路として形成されている。

リアカバー５には、配置空間２ａに連通する固定用穴５ａと、固定用穴５ａに連通され固定用穴５ａを挟んで配置空間２ａの反対側に位置された排出孔５ｂとが形成されている。排出孔５ｂはオイルポンプ６から供給孔３ｂを介して配置空間２ａに配置された各部へ向けて供給される潤滑オイルの排出路として形成されている。

ミドルカバー４には環状の支持突部４ａが設けられている。リアカバー５にはミドルカバー４側の端部にリテーナ３０が結合されている。

ケース体２の配置空間２ａには第１の電動機５１が配置され、第１の電動機５１はステーター１１とローター１２を有している。ローター１２の内周面にはローターシャフト１３が固定され、ローター１２とローターシャフト１３は一体になってステーター１１に対して回転される。ローターシャフト１３は円筒状に形成され、周方向に離隔した位置にオイル通過孔１３ａ、１３ａ、・・・を有している。

第１の電動機５１はローターシャフト１３が第１のベアリング３１、３１を介してミドルカバー４の支持突部４ａとリテーナ３０に支持されている。第１のベアリング３１、３１はローターシャフト１３の軸方向に離隔して位置されている。

ローターシャフト１３には駆動軸７がローターシャフト１３と非接触の状態で貫通されている。駆動軸７はローターシャフト１３より軸方向において長くされ、円筒状に形成されている。駆動軸７はギヤ部７ａが軸方向における一端部に形成され、ギヤ部７ａには従動ギヤ８が噛合されている。

駆動軸７には、軸方向及び周方向に離隔した位置にオイル流出孔７ｂ、７ｂ、・・・が形成されている。駆動軸７の内周面側には径方向において内側に開口されたオイル流出孔７ｂ、７ｂ、・・・が形成された位置にそれぞれ貯留凹部７ｃ、７ｃ、・・・が形成されている。貯留凹部７ｃ、７ｃ、・・・はそれぞれオイル流出孔７ｂ、７ｂ、・・・に連通されている。

従動ギヤ８は円環状の連結部８ａと連結部８ａの内周部に連続された円筒状の内側ギヤ形成部８ｂと連結部８ａの外周部に連続された円筒状の外側ギヤ形成部８ｃとを有している。従動ギヤ８は、内側ギヤ形成部８ｂが駆動軸７のギヤ部７ａに噛合され、外側ギヤ形成部８ｃが駆動ギヤ９に噛合されている。従動ギヤ８は内側ギヤ形成部８ｂが第２のベアリング３２、３２を介してフロントカバー３とミドルカバー４の支持突部４ａとに支持されている。第２のベアリング３２、３２は従動ギヤ８の軸方向に離隔して位置されている。

駆動軸７は第３のベアリング３３と従動ギヤ８及び第２のベアリング３２、３２とを介してフロントカバー３とミドルカバー４の支持突部４ａとリアカバー５に支持されている。第３のベアリング３３は駆動軸７のリアカバー５側の端部を支持する位置に配置されている。

ケース体２には金属パイプ３４が固定されている。金属パイプ３４は略円筒状に形成され、導電性の高い金属材料、例えば、鉄等によって形成されている。金属パイプ３４は駆動軸７より軸方向において長くされ、駆動軸７に非接触の状態で貫通されている。金属パイプ３４には軸方向及び周方向に離隔した位置にオイル吐出孔３４ａ、３４ａ、・・・が形成されている。オイル吐出孔３４ａ、３４ａ、・・・は金属パイプ３４がケース体２に固定された状態において、駆動軸７の貯留凹部７ｃ、７ｃ、・・・にそれぞれ対応して位置される。金属パイプ３４の内部空間は潤滑オイルが流動されるオイル流路３４ｂとして形成されている。

金属パイプ３４は、軸方向における一端部３５がフロントカバー３の固定用穴３ａに圧入され、軸方向における他端部３６が導電性リング３７を介してリアカバー５の固定用穴５ａに挿入され、ケース体２に固定されている（図２及び図３参照）。他端部３６には、径方向において外側に凸の突状部３６ａ、３６ａが軸方向に離隔して設けられ、突状部３６ａ、３６ａ間の部分が径方向において外側に凹の配置用凹部３６ｂとして形成されている。

導電性リング３７は弾性を有する材料、例えば、ゴム材料や樹脂材料に導電性を有する材料が含有されることにより形成され、配置用凹部３６ｂに配置されリアカバー５に弾性変形された状態で密着されている。

従って、導電性リング３７がリアカバー５の固定用穴５ａを形成する内周面に密着されることにより金属パイプ３４が導電性リング３７を介してケース体２と電気的に接続される。また、金属パイプ３４は一端部３５がフロントカバー３の固定用穴３ａに圧入されることによっても、ケース体２と電気的に接続されている。

尚、金属パイプ３４は、軸方向における両端部が圧入によってケース体２に固定されていてもよく、軸方向における両端部が導電性リング３７、３７を介してケース体２に固定されていてもよい。また、金属パイプ３４は、軸方向における少なくとも一方の端部がボルトによってケース体２に固定されていてもよい。

但し、導電性リング３７は弾性を有するため、導電性リング３７を用いることによりケース体２の固定用穴５ａへの金属パイプ３４の挿入を行い易く、導電性リング３７を用いて金属パイプ３４をケース体２に固定（組付）することにより、固定作業における作業性の向上を図ることが可能になる。

上記のように構成された車両用駆動装置１において、エンジン５０の作動時にはオイルポンプ６から潤滑オイルが供給孔３ｂから金属パイプ３４のオイル流路３４ｂに供給される。オイル流路３４ｂに供給された潤滑オイルはオイル吐出孔３４ａ、３４ａ、・・・から金属パイプ３４の外周側に吐出され、駆動軸７のオイル流出孔７ｂ、７ｂ、・・・から流出されて配置空間２ａに配置された各部が潤滑される。また、オイル流出孔７ｂ、７ｂ、・・・から流出された潤滑オイルの一部はローターシャフト１３のオイル通過孔１３ａからローター１２の内部に流入され、ローター１２の内部が潤滑される。

このとき、オイル吐出孔３４ａ、３４ａ、・・・から金属パイプ３４の外周側に吐出された潤滑オイルは、一時的に貯留凹部７ｃ、７ｃ、・・・に貯留され、オイル流出孔７ｂ、７ｂ、・・・から配置空間２ａに配置された各部へ向けて流出される。

このような潤滑オイルを一時的に貯留する貯留凹部７ｃ、７ｃ、・・・が形成されることにより、オイル吐出孔３４ａ、３４ａ、・・・から吐出された潤滑オイルの駆動軸７の軸方向における両側からの流出を防止するために駆動軸７と金属パイプ３４の間にオイルシールを設ける必要がない。

従って、オイルシールを設けない分、車両用駆動装置１の製造コストの低減を図ることができ、また、駆動軸７の回転時にオイルシールが駆動軸７又は金属パイプ３４に摺動されることがなく、駆動軸７の円滑な回転動作を確保することができる。

オイルポンプ６からオイル流路３４ｂに供給されオイル吐出孔３４ａ、３４ａ、・・・から吐出されなかった潤滑オイルや配置空間２ａに配置された各部を潤滑した潤滑オイルは、排出孔５ｂや図示しない他の排出経路から排出されて再びオイルポンプ６に戻る。

一方、第１の電動機５１の作動時には各部に電圧が発生するが、車両用駆動装置１においては、ケース体２と金属パイプ３４が何れも導電性を有する金属材料によって形成されると共に金属パイプ３４が導電性リング３７を介してケース体２に電気的に接続されているため、ケース体２と金属パイプ３４と導電性リング３７を通る循環電流経路Ｐが形成され、循環電流経路Ｐを循環電流が流れることになる（図２参照）。特に、第１のベアリング３１と第２のベアリング３２と第３のベアリング３３はベアリング球と内輪及び外輪との間に薄い油膜が存在するためケース体２と金属パイプ３４の間よりも電気的抵抗が大きく、第１のベアリング３１と第２のベアリング３２と第３のベアリング３３においては電流が流れ難く、電気的抵抗の小さなケース体２と金属パイプ３４と導電性リング３７に電流が流れ、循環電流経路Ｐが形成される。

このように第１の電動機５１の作動時にはケース体２と金属パイプ３４と導電性リング３７を通る循環電流経路Ｐを循環電流が流れ、電気的抵抗の大きな第１のベアリング３１と第２のベアリング３２と第３のベアリング３３には電流が流れ難いため、第１のベアリング３１や第２のベアリング３２や第３のベアリング３３を介して支持された駆動軸７やローターシャフト１３や従動ギヤ８等にも電流が流れ難い。

＜まとめ＞
以上に記載した通り、車両用駆動装置１にあっては、金属パイプ３４の軸方向における両端部がケース体２の各一部に固定され金属パイプ３４がケース体２に電気的に接続されているため、ケース体２と金属パイプ３４が電気的に接続されケース体２と金属パイプ３４を通る循環電流経路Ｐが形成される。

従って、絶縁部材を用いて電食の発生を防止する場合のような絶縁部材のへたりによる機能性の低下のおそれやアースブラシを用いて電食の発生を防止する場合のようなコストの高騰と言う不都合が生じず、機能性の低下及び製造コストの高騰を来すことなく第１のベアリング３１や第２のベアリング３２や第３のベアリング３３等の各部における電食の発生を防止することができる。

また、金属パイプ３４の軸方向における少なくとも一方の端部が導電性リング３７を介してケース体２に固定されているため、金属パイプ３４とケース体２が導電性リング３７を介して電気的に接続され、金属パイプ３４とケース体２の良好な接続性を確保した上で金属パイプ３４のケース体２に対する組付を容易に行うことができる。

さらに、金属パイプ３４の内部空間が潤滑オイルのオイル流路３４ｂとして形成され、金属パイプ３４にはオイル流路３４ｂに流動される潤滑オイルを吐出させるオイル吐出孔３４ａ、３４ａ、・・・が形成されている。

従って、金属パイプ３４の内部空間に流動される潤滑オイルがオイル吐出孔３４ａ、３４ａ、・・・から吐出されるため、金属パイプ３４の内部空間の有効活用を図った上で潤滑オイルによって車両用駆動装置１の各部への潤滑を行うことができる。

さらにまた、ローターシャフト１３と金属パイプ３４の間にエンジン５０から出力される動力によって軸回り方向へ回転される駆動軸７が配置されている。

従って、ローターシャフト１３と駆動軸７と金属パイプ３４が同軸で三軸構造として設けられるため、スペース効率の向上による車両用駆動装置１の小型化を図ることができる。

加えて、径方向において金属パイプ３４と駆動軸７の間に隙間が形成されているため、金属パイプ３４と駆動軸７が非接触の状態にされ、駆動軸７の円滑な回転状態を確保することができる。

１…車両用駆動装置、５０…エンジン、２…ケース体、７…駆動軸、１１…ステーター、１２…ローター、１３…ローターシャフト、３４…金属パイプ、３４ａ…オイル吐出孔、３４ｂ…オイル流路、３７…導電性リング

Claims (5)

1. 導電性を有するケース体の内部に配置された車両用駆動装置であって、
   ステーターに対して回転されるローターの内周面に固定され前記ローターの回転支点とされる筒状のローターシャフトと、
   前記ローターシャフトに非接触の状態で貫通された金属パイプとを備え、
   前記金属パイプは軸方向における両端部が前記ケース体の各一部に固定され前記ケース体と電気的に接続された
   車両用駆動装置。
2. 前記金属パイプの軸方向における少なくとも一方の端部が導電性リングを介して前記ケース体に固定された
   請求項１に記載の車両用駆動装置。
3. 前記金属パイプの内部空間が潤滑オイルのオイル流路として形成され、
   前記金属パイプには前記オイル流路に流動される潤滑オイルを吐出させるオイル吐出孔が形成された
   請求項１又は請求項２に記載の車両用駆動装置。
4. 前記ローターシャフトと前記金属パイプの間にエンジンから出力される動力によって軸回り方向へ回転される駆動軸が配置された
   請求項１、請求項２又は請求項３に記載の車両用駆動装置。
5. 径方向において前記金属パイプと前記駆動軸の間に隙間が形成された
   請求項４に記載の車両用駆動装置。

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