JP2020082963A - ハイブリッド車両の潤滑構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軸心油路の流量過剰により潤滑必要部で撹拌損失が大きくなることを抑制すること。【解決手段】モータを冷却するためのオイルをモータに供給する冷却油路と、冷却油路から分岐し、動力伝達装置の潤滑必要部を潤滑するためのオイルを潤滑必要部に供給する潤滑油路と、冷却油路および潤滑油路に供給されるオイルを吐出する電動オイルポンプと、を備え、潤滑油路は、入力軸６の端部に接続された中空軸状の供給管１０２によって形成され、当該供給管１０２の内部で軸方向に沿って延びて軸心油路に連通する供給油路と、を含み、入力軸および供給管は、ＨＶ走行時には回転するものの、ＥＶ走行時には回転しないように構成されているハイブリッド車両の潤滑構造であって、供給管の内周面には、螺旋部が設けられており、供給管の内部には、軸方向に沿って非回転の中心軸が挿通されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両の潤滑構造に関する。

特許文献１には、ハイブリッド車両の潤滑構造について、動力伝達装置の入力軸の内部に軸方向に沿って延びる軸心油路が形成され、この入力軸と同一軸線上に配置された中空軸状の供給管を入力軸の端部に接続することが開示されている。特許文献１に記載の構成では、電動オイルポンプから吐出されたオイルが供給管を経由して軸心油路に流入し、軸心油路から遊星歯車機構などの潤滑必要部にオイルが供給される。

特開２０１６−１６８９５０号公報

ところで、ハイブリッド車両では、モータを冷却するための冷却油路と、入力軸の軸心油路を含む潤滑油路とが共通の配管で構成され、一つの電動オイルポンプから吐出されたオイルを冷却油路と潤滑油路とに分配する潤滑システムを搭載することがある。この潤滑システムでは、オイルの供給はＥＶモード（エンジンが停止してモータの動力で走行する走行モード）とＨＶモード（エンジンの動力で走行する走行モード）とで回路構成上の違いがない。そのため、入力軸の軸心油路に供給されるオイルの流量はオイルポンプの吐出流量のみに依存することとなる。また、モータを冷却するためには一定量のオイルを冷却油路へ供給する必要があり、必然的に潤滑油路である軸心油路にもオイルが供給されることとなる。

しかしながら、軸心油路による潤滑はＥＶモードとＨＶモードとで必要流量が異なる。そのため、冷却油路と潤滑油路とが共通の配管により構成された場合、モータを冷却するために電動オイルポンプが駆動し、ＥＶモードでもＨＶモードと同量のオイルが軸心油路に分配されると、軸心油路では必要量に対して流量過剰となるので、無駄なオイルポンプ仕事の発生、および潤滑必要部での撹拌損失の増大を招く虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、軸心油路の流量過剰により潤滑必要部で撹拌損失が大きくなることを抑制することができるハイブリッド車両の潤滑構造を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンと、動力源であるモータと、前記エンジンおよび前記モータから出力された動力を車輪に伝達する動力伝達装置と、前記モータを冷却するためのオイルを前記モータに供給する冷却油路と、前記冷却油路から分岐し、前記動力伝達装置の潤滑必要部を潤滑するためのオイルを前記潤滑必要部に供給する潤滑油路と、前記冷却油路および前記潤滑油路に供給されるオイルを吐出する電動オイルポンプと、を備え、前記動力伝達装置は、前記エンジンからの動力が入力される入力軸を含み、前記潤滑油路は、前記入力軸の内部で軸方向に沿って延びる軸心油路と、前記入力軸の端部に接続された中空軸状の供給管によって形成され、当該供給管の内部で軸方向に沿って延びて前記軸心油路に連通する供給油路と、を含み、前記供給管は、前記入力軸と一体回転する部材であり、前記入力軸および前記供給管は、前記エンジンが出力した動力で走行するＨＶ走行時には回転するものの、前記エンジンが停止して前記モータが出力する動力のみで走行するＥＶ走行時には回転しないように構成されているハイブリッド車両の潤滑構造であって、前記供給管の内周面には、螺旋部が設けられており、前記供給管の内部には、軸方向に沿って非回転の中心軸が挿通されていることを特徴とする。

本発明によれば、ＨＶ走行時には入力軸が回転して供給管が回転するので、供給管の内周面の螺旋部と非回転の中心軸とによりポンプ作用が働き、供給油路から軸心油路を介して潤滑必要部にオイルを供給することができる。一方、ＥＶ走行時には、供給管が回転しないことにより螺旋部が油路抵抗となるため、供給油路へのオイル供給量を減らすことができる。これにより、軸心油路から潤滑必要部への流量過剰が発生することを抑制でき、潤滑必要部での撹拌損失を低減できる。

図１は、実施形態のハイブリッド車両を模式的に示すスケルトン図である。 図２は、供給管の構造を説明するための断面図である。 図３は、供給管の内周面に形成された螺旋部を説明するための図である。 図４は、螺旋部の別の形状を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の潤滑構造について具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

図１は、実施形態のハイブリッド車両を模式的に示すスケルトン図である。車両Ｖｅは、動力源として、エンジン１と、第１モータ（ＭＧ１）２と、第２モータ（ＭＧ２）３とを備えたハイブリッド車両である。エンジン１は周知の内燃機関である。各モータ２，３はモータ機能と発電機能とを有する周知のモータ・ジェネレータである。各モータ２，３はインバータを介してバッテリ（いずれも図示せず）に電気的に接続されている。車両Ｖｅでは、動力源（エンジン１，第１モータ２，第２モータ３）から出力された動力が動力伝達装置２０を介して車輪４に伝達される。

車両Ｖｅは、エンジン１から車輪（駆動輪）４に至る動力伝達経路中に動力分割機構５を備える。車両Ｖｅでは、エンジン１が出力した動力を動力分割機構５によって第１モータ２側と車輪４側とに分割することができる。その際、第１モータ２はエンジン１が出力した動力によって発電し、その電力がバッテリに蓄電され、あるいはインバータを介して第２モータ３に供給される。

エンジン１のクランクシャフトと同一軸線上に、入力軸６と動力分割機構５と第１モータ２とが配置されている。クランクシャフトと入力軸６とはトルクリミッタ（図示せず）などを介して連結されている。第１モータ２は動力分割機構５に隣接し、軸方向でエンジン１とは反対側に配置されている。第１モータ２は、コイルが巻き回されたステータ２ａと、ロータ２ｂと、ロータ軸２ｃとを備えている。

動力分割機構５は、複数の回転要素を有する差動機構であって、図１に示す例ではシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。動力分割機構５は、三つの回転要素として、外歯歯車のサンギヤ５Ｓと、サンギヤ５Ｓに対して同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ５Ｒと、これらサンギヤ５Ｓとリングギヤ５Ｒとに噛み合っているピニオンギヤを自転可能かつサンギヤ５Ｓの周りに公転可能に保持しているキャリア５Ｃとを備えている。

サンギヤ５Ｓには、第１モータ２のロータ軸２ｃが一体回転するように連結されている。キャリア５Ｃには、入力軸６が一体回転するように連結されている。エンジン１は入力軸６を介してキャリア５Ｃに連結されている。リングギヤ５Ｒには、動力分割機構５から車輪４側へ向けてトルクを出力する出力ギヤ７が一体化されている。出力ギヤ７は、リングギヤ５Ｒと一体回転する外歯歯車であり、カウンタギヤ機構８のカウンタドリブンギヤ８ｂと噛み合っている。

出力ギヤ７は、カウンタギヤ機構８を介してデファレンシャルギヤ機構９に連結されている。カウンタギヤ機構８は、入力軸６と平行に配置されたカウンタシャフト８ａと、出力ギヤ７と噛み合っているカウンタドリブンギヤ８ｂと、デファレンシャルギヤ機構９のリングギヤ９ａと噛み合っているカウンタドライブギヤ８ｃとを有する。カウンタシャフト８ａには、カウンタドリブンギヤ８ｂとカウンタドライブギヤ８ｃとが一体回転するように取り付けられている。デファレンシャルギヤ機構９には、左右のドライブシャフト１０を介して車輪４が連結されている。

車両Ｖｅは、エンジン１から車輪４に伝達されるトルクに、第２モータ３が出力したトルクを付加するように構成されている。第２モータ３は、コイルが巻き回されたステータ３ａと、ロータ３ｂと、ロータ軸３ｃとを備えている。ロータ軸３ｃはカウンタシャフト８ａと平行に配置されている。ロータ軸３ｃには、カウンタドリブンギヤ８ｂと噛み合っているリダクションギヤ１１が一体回転するように取り付けられている。

また、車両Ｖｅは、トランスアクスルケース４０内の冷却必要部および潤滑必要部にオイルを供給するオイル供給装置１００を備えている。オイル供給装置１００は、電動オイルポンプ（以下「ＥＯＰ」という）１０１と、ＥＯＰ１０１に接続された共通の配管から冷却油路１１０と潤滑油路１２０とに分岐する回路構成と、を含んで構成される。

ＥＯＰ１０１は、ポンプ用の電動モータ（図示せず）によって駆動して、吐出口からオイルを吐出する。図１に破線矢印で示すように、ＥＯＰ１０１から吐出されたオイルは、冷却油路１１０から冷却必要部である各モータ２，３に供給されて冷却液として機能するとともに、潤滑油路１２０から潤滑必要部に供給されて潤滑油として機能する。潤滑必要部とは、動力伝達装置２０のうちオイルによる潤滑が必要な部位（主にギヤ）のことである。潤滑必要部には遊星歯車機構からなる動力分割機構５が含まれる。ＥＯＰ１０１の吐出口に接続された配管（共通の配管）は下流側の分岐点Ａで冷却油路１１０と潤滑油路１２０とに分岐する。

潤滑油路１２０は、入力軸６の軸心油路６１（図２に示す）にオイルを供給するように構成されている。この潤滑油路１２０はオイルが圧送される油路であって、少なくとも入力軸６の軸心油路６１を含む。この軸心油路６１から径方向外側に配置された動力分割機構５にオイルが供給される。

入力軸６の端部には、軸方向に沿って延びている中空軸状の供給管１０２が接続されている。供給管１０２は、入力軸６と同一軸線上に配置され、入力軸６と一体回転可能に構成されている。この供給管１０２は潤滑油路１２０の一部を形成する部材であり、トランスアクスルケース４０内で第１モータ２の内径側に挿通されている。

図２は、供給管の構造を説明するための断面図である。図２に示すように、供給管１０２は、ロータ軸２ｃの内部に挿通された状態で、入力軸６の端部に接続されている。入力軸６が回転すると同一回転中心軸線上で供給管１０２も回転する。

供給管１０２の内部は、供給管１０２の内周面１０２ａによって、軸方向に沿って延びる供給油路１２１が形成されている。供給油路１２１は、入力軸６の軸心油路６１に連通されている。潤滑油路１２０では、ＥＯＰ１０１から供給油路１２１を介して軸心油路６１へとオイルが圧送される。すなわち、ＥＯＰ１０１から吐出されたオイルは供給管１０２の供給油路１２１を経由して入力軸６の軸心油路６１に供給される。

また、図３に示すように、供給管１０２の内周面１０２ａには、螺旋部として凹形状の螺旋溝１０２ｂが設けられている。螺旋溝１０２ｂは、内周面１０２ａに形成された溝が軸方向に螺旋状に延びている構造を有する。

さらに、供給管１０２の内部には、非回転の中心軸１０３が挿通されている。中心軸１０３は、軸状の固定部材であり、入力軸６の回転中心軸線上に配置されて軸方向に沿って延びている。供給管１０２が入力軸６と一体回転する場合も、中心軸１０３は回転せずに固定されている。例えば、中心軸１０３の一方端部はトランスアクスルケース４０に固定され、中心軸１０３の他方端部は入力軸６の軸心油路６１の内部に配置されている。

このように、供給油路１２１は、供給管１０２の内周面１０２ａおよび螺旋溝１０２ｂと、中心軸１０３の外周面とによって形成された油路である。そして、回転部材となる供給管１０２に設けられた螺旋溝１０２ｂと、その供給管１０２の内部に配置された非回転の中心軸１０３とによって、供給油路１２１をスクリューポンプとして機能させることができる。供給管１０２と中心軸１０３とが相対回転する構造であるため、螺旋溝１０２ｂがスクリューポンプとして動作する構造となる。つまり、供給油路１２１の流量は、供給管１０２が回転する状態と、供給管１０２が回転しない状態とで異なる流量になる。

供給管１０２が回転する状態は、入力軸６が回転する状態、すなわちエンジン１が出力した動力で走行するＨＶ走行時（ＨＶモード）である。ＨＶ走行時、供給管１０２と中心軸１０３とが相対回転することにより供給油路１２１にポンプ作用が生じるため、潤滑油路１２０では供給油路１２１から軸心油路６１に供給されるオイル量（流量）が増大する。つまり、潤滑油路１２０では、ポンプ作用により供給油路１２１での通油抵抗が小さくなるため、オイル回路の分岐点Ａから潤滑油路１２０側の軸心油路６１に分配されるオイル流量の分配比が大きくなる。

供給管１０２が回転しない状態は、入力軸６が回転していない状態、すなわち第２モータ３が出力した動力のみで走行するＥＶ走行時（ＥＶモード）である。車両Ｖｅでは、第２モータ３が出力した動力のみで走行するＥＶ走行時、動力分割機構５が無負荷状態となり、動力分割機構５のリングギヤ５Ｒは空転するため、動力分割機構５のキャリア５Ｃは回転しない。そのため、エンジン１が停止して第２モータ３が出力した動力のみで走行するＥＶ走行時には、入力軸６が回転しないため、供給管１０２も回転せず、供給油路１２１でのポンプ作用は生じない。供給管１０２が回転しない場合、螺旋溝１０２ｂが軸方向に沿って供給油路１２１内を流れようとするオイルに対する通油抵抗として作用する。ＥＶ走行時、停止した螺旋溝１０２ｂにより供給油路１２１での通油抵抗が大きくなるため、潤滑油路１２０では供給油路１２１から軸心油路６１に供給されるオイル量（流量）が減少する。つまり、オイル回路の分岐点Ａから潤滑油路１２０側の軸心油路６１に分配されるオイル流量の分配比が小さくなる。また、オイル供給装置１００では、潤滑油路１２０側のへの分配比が小さくなることにより、ＥＶ走行時には、分岐点Ａから冷却油路１１０に分配されるオイル流量の分配比が大きくなる。

軸心油路６１からの供給対象となる動力分割機構５は、オイルの必要量がＨＶモードとＥＶモードとでは異なる流量となる。ＨＶモードでは、動力分割機構５が有負荷状態となるため、オイルの必要量が多くなる。一方、ＥＶモードでは、動力分割機構５が無負荷状態となるため、ＨＶモードと比較してオイルの必要量が少なくなる。上述した供給管１０２と中心軸１０３とを含む潤滑構造によれば、ＨＶモード時には供給油路１２１でポンプ作用を生じ軸心油路６１の流量を増大し、ＥＶモード時には供給油路１２１の通油抵抗により軸心油路６１の流量を減少することができる。

また、ＨＶ走行時もＥＶ走行時も、モータを冷却するためにＥＯＰ１０１が駆動してオイル供給装置１００によるオイル供給を行う必要がある。そして、オイル供給装置１００では、ＥＯＰ１０１の吐出流量がＨＶ走行時とＥＶ走行時とで同じ吐出流量である場合、分岐点Ａの下流側での冷却必要部と潤滑必要部との分配比を変更することができるように構成されている。この分配比の変更は、入力軸６および供給管１０２の構造上、ＨＶモードとＥＶモードとが切り替わることにより機械的に変更されるものである。

以上説明した通り、実施形態によれば、ＥＶモードでは入力軸６の軸心油路６１へのオイル流量が減り、ＨＶモードでは軸心油路６１へのオイル流量が増えるようにオイルが分配される。これにより、ＥＶモード時、潤滑必要部に過剰な流量のオイルが供給されることにより無駄なオイルポンプ仕事が発生し、潤滑必要部での撹拌損失が大きくなることを抑制することができる。

ＨＶ走行時には入力軸６が回転して供給管１０２が回転するので、供給管１０２の内周面１０２ａの螺旋溝１０２ｂと非回転の中心軸１０３とによりポンプ作用が働き、供給油路１２１から軸心油路６１を介して潤滑必要部の動力分割機構５にオイルを供給することができる。一方、ＥＶ走行時には、供給管１０２が回転しないことにより螺旋溝１０２ｂが油路抵抗となるため、供給油路１２１へのオイル供給量を減らすことができる。これにより、軸心油路６１から潤滑必要部の動力分割機構５への流量過剰が発生することを抑制でき、潤滑必要部での撹拌損失を低減できる。

なお、供給管１０２の内周面１０２ａに設けられる螺旋部は、図３に示すような凹形状の螺旋溝１０２ｂに限定されない。例えば、図４に示すように、内周面１０２ａには、凸形状の螺旋羽１０２ｃによって形成された螺旋部が設けられてもよい。

また、供給管１０２と中心軸１０３との相対回転によって供給油路１２１でのポンプ作用が生じればよいため、供給管１０２の内周面１０２ａと中心軸１０３の外周面とのどちらに螺旋部が設けられてもよい。つまり、上述した実施形態のように、内周面１０２ａに螺旋部を設け、中心軸１０３の外周面を平滑構造とする場合に限定されない。一例として、内周面１０２ａを平滑構造とし、中心軸１０３の外周面に螺旋部（螺旋溝または螺旋羽）を設けてもよい。さらに別の例として、内周面１０２ａに螺旋部を設け、かつ中心軸１０３の外周面に螺旋部を設けることが可能である。

１ エンジン
２ 第１モータ（ＭＧ１）
２ｃ ロータ軸
３ 第２モータ（ＭＧ２）
５ 動力分割機構
５Ｃ キャリア
５Ｒ リングギヤ
６ 入力軸
２０ 動力伝達装置
４０ トランスアクスルケース
６１ 軸心油路
１００ オイル供給装置
１０１ 電動オイルポンプ（ＥＯＰ）
１０２ 供給管
１０２ａ 内周面
１０２ｂ 螺旋溝
１０２ｃ 螺旋羽
１０３ 中心軸
１１０ 冷却油路
１２０ 潤滑油路
１２１ 供給油路
Ａ 分岐点

Claims (1)

1. エンジンと、
   動力源であるモータと、
   前記エンジンおよび前記モータから出力された動力を車輪に伝達する動力伝達装置と、
   前記モータを冷却するためのオイルを前記モータに供給する冷却油路と、
   前記冷却油路から分岐し、前記動力伝達装置の潤滑必要部を潤滑するためのオイルを前記潤滑必要部に供給する潤滑油路と、
   前記冷却油路および前記潤滑油路に供給されるオイルを吐出する電動オイルポンプと、
   を備え、
   前記動力伝達装置は、前記エンジンからの動力が入力される入力軸を含み、
   前記潤滑油路は、
   前記入力軸の内部で軸方向に沿って延びる軸心油路と、
   前記入力軸の端部に接続された中空軸状の供給管によって形成され、当該供給管の内部で軸方向に沿って延びて前記軸心油路に連通する供給油路と、を含み、
   前記供給管は、前記入力軸と一体回転する部材であり、
   前記入力軸および前記供給管は、前記エンジンが出力した動力で走行するＨＶ走行時には回転するものの、前記エンジンが停止して前記モータが出力する動力のみで走行するＥＶ走行時には回転しないように構成されているハイブリッド車両の潤滑構造であって、
   前記供給管の内周面には、螺旋部が設けられており、
   前記供給管の内部には、軸方向に沿って非回転の中心軸が挿通されている
   ことを特徴とするハイブリッド車両の潤滑構造。

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