JP2021518099A - ハイブリッドモジュールにおけるオイル分配 - Google Patents

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Abstract

車両用の駆動モジュールは、軸に沿って延在し、エンジンによって駆動されるように構成された入力部を含む。電気モータは、軸を中心に回転するように構成されたロータキャリアハブを備えている。ロータキャリアハブは、トルクコンバータカバーに回転不能に接続され、クラッチを介して入力部に選択的に結合される。ロータキャリアハブは、内部を画定する内面、外部を画定する外面、およびオイルが内部から外部へ移動することを可能にするためにロータキャリアハブを貫通して内面から外面まで延在する複数の孔を有する。これにより、駆動モジュールを冷却するための制御された比較的一定のオイルフローが提供される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年７月９日に出願された米国特許出願第１６／０２９，９９２号に対する優先権を主張するものであり、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
技術分野
本開示は、車両のハイブリッド駆動モジュールにおけるオイル分配を改善することに関する。特に、ロータキャリアハブの様々な構造上の特徴は、単一の一方向のオイルフロー供給経路を使用して電気モータのステータおよびロータを冷却するために提供される。
ハイブリッドモジュールは、クラッチを介してエンジンをトランスミッション部品（例えば、トルクコンバータ）に選択的に結合する一方で、電気モータが選択的に動力を供給する能力を提供することが当該技術分野で知られている。電気モータは、オイルと接触して動作することがあり、クラッチもまた、オイルを利用する湿式クラッチであり得る。電気モータ、クラッチ、および他の構成要素の冷却および潤滑は、正常な動作にとって重要であり得る。
一実施形態によれば、ハイブリッド駆動モジュールは、軸に沿って延在し、エンジンによって駆動されるように構成された入力部を含む。トルクコンバータカバーが備えられている。電気モータは、軸を中心に回転するように構成されたロータキャリアハブを備えている。ロータキャリアハブは、トルクコンバータカバーに回転不能に接続され、クラッチを介して入力部に選択的に結合される。ロータキャリアハブは、内部を画定する内面、外部を画定する外面、およびオイルが内部から外部へ移動することを可能にするためにロータキャリアハブを貫通して内面から外面まで延在する複数の孔を有する。
別の実施形態において、電気モータ用のロータキャリアハブは、第１の軸方向側から第２の軸方向側に軸の周りに延在する本体を含む。ロータキャリアハブはまた、内部を画定する内面と、軸方向に延在する複数のチャネルを画定する外面と、第２の軸方向側において外面から半径方向外向きに延在し、外面とともに少なくとも部分的に拘束されたリザーバを画定するリップと、本体内に画定され、内面から外面に半径方向に延在する第１の複数の孔であって、第１の複数の孔の各々は、チャネルの１つと整列されてオイルが本体の内部からチャネル内に移動するのを可能にする、第１の複数の孔と、本体内に画定され、内面から外面に半径方向に延在する第２の複数の孔とを有する。第２の複数の孔の各々は、リザーバと軸方向に整列されてオイルが本体の内部からリザーバに移動するのを可能にする。
さらに別の実施形態において、電気モータは、ロータキャリアハブであって、軸の周りを回転するように構成され、内部を画定する内面と、外面と、外面に形成され内面まで部分的に延在する複数のチャネルとを有する、ロータキャリアハブを含む。ロータキャリアハブは、肩部であって、外面から半径方向外向きに延在し、外面の一部と軸方向に重なって、外面と肩部との間に部分的にオイルを収容するように構成されたリザーバを画定する、肩部をさらに含む。ロータキャリアハブは、それを完全に貫通して延在し、各々がチャネルのそれぞれの１つと円周方向に整列された、第１の複数の孔を画定する。ロータキャリアハブは、それを完全に貫通して延在し、各々が互いに、かつリザーバと軸方向に整列された、第２の複数の孔を画定する。
一実施形態による、ロータおよび関連するロータキャリアハブを有する電気モータを含む、ハイブリッド車両用のハイブリッド駆動モジュールの断面図である。 一実施形態による、ロータキャリアハブの斜視図である。
本開示の実施形態は、本明細書に記載されている。しかしながら、開示された実施形態は単なる例であり、他の実施形態は様々な代替形態を取ることができることを理解されたい。図は必ずしも縮尺どおりではない。一部の機能は、特定の構成要素の詳細を示すために誇張または最小化されている場合がある。したがって、本明細書に開示される特定の構造的および機能的詳細は、限定として解釈されるべきではなく、単に、当業者に実施形態を様々に使用方法を教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。当業者が理解するように、図のいずれかを参照して図示および説明される様々な特徴は、１つまたは複数の他の図に示される特徴と組み合わせて、明示的に図示または説明されない実施形態を生成することができる。図示された特徴の組み合わせは、典型的な用途のための代表的な実施形態を提供する。しかしながら、本開示の教示と一致する特徴の様々な組み合わせおよび修正は、特定の用途または実装のために望まれる可能性がある。
図１は、ハイブリッド車両用のハイブリッド駆動モジュール１００の断面図である。ハイブリッド駆動モジュール１００（モジュール１００とも呼ばれる）は、以下の構成要素、すなわち、回転軸ＡＲ、ロータキャリアハブ１０５、トルクコンバータ１１０、ハウジング１１５、ロータ１２２を含む電気モータ１２０、ステータ１２３および両端のエンドプレート１２５を含むことがある。トルクコンバータ１１０は、カバー１１２、インペラ１１３、タービン１１４、およびステータ１１６を含み得る。ロータキャリアハブ１０５は、図２に関してさらに詳細に説明される。ロータキャリアハブ１０５は、アセンブリ内の追加のハードウェアを用いて別の構成要素１０６に取り付けられるか、または互いに嵌め合わされてもよく、別の実施形態では、ロータキャリアハブ１０５および他の構成要素は、単一の構成要素であってもよい。ロータキャリアハブ１０５は、例えば、回転不能な方法を含めて、１つ以上のリベット１０９を介してカバー１１２に接続され得る。ロータ１２２は、表面１０７に係合されてもよく、例えば、スプライン接続１４３によってロータキャリアハブ１０５に回転不能に接続されてもよい。プレート１２５は、ロータ１２２に係合されてもよい。
ロータキャリアハブ１０５は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願第１５，４５６，８８４号に記載されているような他の構造的特徴を含み得る。例えば、ロータキャリアハブ１０５は、ロータ１２２を方向ＡＤ１およびＡＤ２に拘束するために、フランジなどの構造を含み得る。
一実施形態において、モジュール１００は、入力部１３０を含むか、または係合するように構成され、入力部１３０からクラッチ１３２の下流の構成要素を選択的に切断するために切断クラッチ１３２を含む。言い換えると、クラッチ１３２は、エンジンを電気モータ１２０から選択的に切断し得る。入力部１３０は、例えば、内燃機関（図示せず）からトルクを受け取るように構成されたシャフトなどであってもよい。クラッチ１３２は、ロータキャリアハブ１０５に回転不能に接続された少なくとも１つのクラッチプレート１３３と、入力部１３０に回転不能に接続されたインナキャリア１３４と、インナキャリア１３４に回転不能に接続されたクラッチプレート１３５と、クラッチ１３２を開閉するために軸方向に変位可能なピストンプレート１３６とを含んでもよい。動作中、ピストンプレート１３６の軸方向の動きは、クラッチ１３２を開閉して、入力部１３０をカバー１１２に選択的に結合する。したがって、モジュール１００は、少なくとも３つのモードで機能することができる。第１のモードでは、クラッチ１３２は開いており、電気モータ１２０が（ロータ１２２を介した）トルクコンバータ１１０の唯一のトルク源である。第２のモードでは、クラッチ１３２は閉じられ、電気モータ１２０はトルクコンバータ１１０を駆動しておらず、トルクコンバータ１１０の唯一のトルク源は切断クラッチを介した入力部１３０である。第３のモードでは、クラッチ１３２は閉じられ、電気モータ１２０は、入力部１３０にトルクを供給して、入力部１３０に動作可能に取り付けられたエンジン（図示せず）を始動させるために使用される。
文脈として、一実施形態において、トルクコンバータ１１０は、タービン１１４に接続された入力部１１８を備えたねじり振動ダンパ１１１と、トランスミッション入力軸（図示せず）に接続されるように配置された出力部１１９と、入力部１１８および出力部１１９に係合する少なくとも１つのばね１２１とを含み得る。
モジュール内には、モータ１２０を冷却し、クラッチ１３２を濡らすためのオイル、潤滑油、トランスミッション液等（以下、総称してオイルという）が備えられている。オイルの流れは、トランスミッション（図示せず）からモジュール１００に送られる。この流れは、システム内のすべてのベアリングに適切な潤滑油が供給され、クラッチ１３２が十分に冷却され、モータのロータ１２２およびステータ１２３が冷却されるようにルーティングする必要がある。モジュール１００は浸漬されていなくてもよく、むしろモジュール１００は、様々な構成要素を冷却するためにモジュール１００の動作全体にわたってオイルが飛散するようなスプラッシュシステムと見なされるべきである。所望の条件下でシステムを動作させ続けるのに十分な冷却能力を保ちながら、クラッチ１３２を出てステータ１２３の巻線に外向きに噴霧された後、ロータ１２２を通過して流れるオイルのオイルフローの一貫性を保つことが重要であるかもしれない。
オイル流路の一例では、オイルは、ハウジング間のインタフェースを通って、トランスミッションからモジュール１００に移送される。次に、オイルはモジュール１００の入力部１３０に送られる。オイルが入力部に到達すると、クラッチを充填するために切断クラッチ１３２のバランスダム（ｂａｌａｎｃｅ ｄａｍ）に運ばれる。クラッチ１３２が満たされると、オイルは、オイルをクラッチ１３２のクラッチパックの内径に導くオリフィス１３７から流出する。この時点では、オイルは大量のエネルギー（熱）を吸収していない。次に、オイルがクラッチ１３２を通過して、クラッチが滑っている場合クラッチを冷却する。次に、オイルは、ロータキャリアハブ１０５の内面に入る。
本明細書で開示される実施形態によれば、ロータキャリアハブ１０５は、オイルフローを改善し、したがってモジュール１００の動作を改善するための構造的特徴を備えている。ロータキャリアハブ１０５は、図２に分離して示されている。以下で説明するように、ロータキャリアハブ１０５は、その内径面でオイルを収集し、オイルを半径方向外向きに孔に通し、一部のオイルは、オイルをロータの片側に運ぶチャネルを通過し、一部のオイルは、ロータの反対側にあるリザーバに流れる。その後、オイルはロータエンドプレート上のスロットを通って半径方向に流出し、途中でロータを冷却する。
図２に示される実施形態によれば、ロータキャリアハブ１０５は、回転軸ＡＲに沿って第１の側２０２から第２の側２０４まで延在する。ロータキャリアハブ１０５は、内面２０６および外面２０８を含む本体２０３を有する。環状フランジ２１０が第２の側２０４に設けられている。
上述したように、オイルは、クラッチ１３２からロータキャリアハブ１０５の内面２０６に流れる。オイルは、ロータキャリアハブ１０５の内部に集められる。ロータキャリアハブ１０５は、内面２０６から外面２０８まで、ロータキャリアハブを完全に貫通して延在する第１の複数の孔２１２を画定する。したがって、制御された量のオイルは、ロータキャリアハブ１０５の内部から流出することができ、外面２０８まで通過することができる。
外面２０８には、外面２０８から半径方向内向きに延在する複数の溝すなわちチャネル２１４が設けられている。第１の複数の孔２１２はそれぞれ、チャネルのそれぞれの１つに配置されてもよく、この場合、ロータキャリアハブ１０５の内部から流出しているオイルがチャネル２１４の１つに流出する。図２に見られるように、孔２１２は軸方向に交互に配置することができ、その結果、いくつかの孔２１２は第１の側２０２に向けてチャネル２１４に配置され、いくつかの孔２１２は第２の側２０４に向けてチャネル２１４に配置される。さらに、各チャネル２１４は、孔２１２の１つだけを備え得る。流出したオイルは、チャネルに沿って移動できる。この交互の方法により、ロータキャリアハブ１０５の内部から流出するオイルの一部が、第２の側２０４から第１の側２０２に向かって第１の軸方向ＡＤ１に通過し、一方、ロータキャリアハブ１０５の内部から流出するオイルの一部が、第１の側２０２から第２の側２０４に向かって第２の軸方向ＡＤ２に通過するのを可能にする。
ロータキャリアハブ１０５はまた、第２の複数の孔２２０を画定する。これらの孔２２０はまた、ロータキャリアハブ１０５の内面から外面まで完全に延在し、オイルがロータキャリアハブ１０５の内部から流出することを可能にする。これらの孔２２０はすべて、ロータキャリアハブ１０５の第２の側２０４に向けて互いに軸方向に整列されることがあり、孔２２０はまた、ロータキャリアハブ１０５の外部上のリザーバ２２２と軸方向に整列されて、オイルが内部からリザーバ２２２内に流出することを可能にすることがある。リザーバ２２２を画定するために、ロータキャリアハブ１０５は、第２の複数の孔２２０に対して半径方向外向きに延在する環状フランジ２１０を有する。フランジ２１０はまた、第１の側２０２に向けて第１の軸方向ＡＤ１に延在する肩部すなわちリップ２２４を有する。したがって、リザーバ２２２は、外面２０８、環状フランジ２１０、およびリップ２２４によって少なくとも部分的に拘束される。
第２の複数の孔２２０の各々は、チャネルからオフセットして配置され得る。言い換えれば、第２の複数の孔２２０の各々は、第１の複数の孔２１２に対して軸を中心に円周方向にオフセットされるか、または角度方向にオフセットされ得る。
したがって、ロータキャリアハブ１０５の内部から流出するオイルは、ロータの１つの軸側のエンドプレート１２５、およびロータの他の軸側の別のエンドプレート（ラベルなし）などの、ロータエンドプレートに移動できる。各ロータエンドプレートは、その中に画定されたスロットを有して、オイルがロータから半径方向に流出することを可能にできる。このオイルは、通過するときにロータエンドに接触し、ロータからさらに熱を引き出す。オイルがエンドプレートのスロットを出ると、遠心力からモータのステータ巻線に噴霧され、巻線を冷却する。このようにして、一定の制御されたオイル流量が提供され、バランスダムがオイルで満たされ、切断クラッチが冷却され、モータのステータおよびロータが単一の一方向のオイル供給を使用して冷却される。
例示的な実施形態において、ハブ１０５は、ハブの重量および回転慣性を低減するために使用され得るアルミニウムで作製され、カバー１１２は鋼で作製されて、カバー１１２の製造コストを削減し、カバー１１２の耐久性を高める。別の実施形態において、キャリアハブは、その高い延性挙動のために、４ＸＸＸ（例えば、４１４０）鋼から作製され得る。他の実施形態において、ステンレス鋼または他の金属および合金、ダクタイル鋳鉄、または他の同様の材料を含むがこれらに限定されない他の材料が、キャリアハブに使用され得る。
例示的な実施形態が上記に説明されているが、これらの実施形態が、特許請求の範囲に含まれるすべての可能な形態を説明することは意図されていない。本明細書で使用される用語は、限定ではなく説明の用語であり、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができることが理解される。前述のように、様々な実施形態の特徴を組み合わせて、明示的に説明または図示されていない可能性がある本発明のさらなる実施形態を形成することができる。様々な実施形態は、１つまたは複数の所望の特性に関して、利点を提供するか、または他の実施形態または従来技術の実装よりも好ましいと説明できたが、当業者は、１つまたは複数の特徴または特性を妥協して特定の用途と実装に依存する所望の全体的なシステム属性を達成できることを認識する。これらの属性には、コスト、強度、耐久性、ライフサイクルコスト、市場性、外観、パッケージ、サイズ、保守性、重量、製造性、組み立てやすさなどが含まれ得るが、これらに限定されない。したがって、任意の実施形態が１つまたは複数の特性に関して他の実施形態または従来技術の実装よりも望ましくないと記載される範囲で、これらの実施形態は本開示の範囲外ではなく、特定の用途にとって望ましい可能性がある。
ＡＲ 回転軸
ＲＤ 半径方向
ＡＤ１ 第１の軸方向
ＡＤ２ 第２の軸方向
１００ ハイブリッド駆動モジュール
１０５ ロータキャリアハブ
１０６ 構成要素
１０７ 表面
１０９ リベット
１１０ トルクコンバータ
１１１ ねじり振動ダンパ
１１２ トルクコンバータカバー
１１３ インペラ
１１４ タービン
１１５ ハウジング
１１６ ステータ
１１８ 入力部
１１９ 出力部
１２０ 電気モータ
１２１ ばね
１２２ ロータ
１２３ ステータ
１２５ エンドプレート
１３０ 入力部
１３２ 切断クラッチ
１３３ クラッチプレート
１３４ インナキャリア
１３５ クラッチプレート
１３６ ピストンプレート
１４３ スプライン接続
２０２ 第１の側
２０３ 本体
２０４ 第２の側
２０６ 内面
２０８ 外面
２１０ 環状フランジ
２１２ 第１の複数の孔
２１４ チャネル
２２０ 第２の複数の孔
２２２ リザーバ
２２４ リップ

Claims (10)

  1. ハイブリッド駆動モジュールであって、
    軸に沿って延在し、エンジンによって駆動されるように構成された入力部と、
    トルクコンバータカバーと、
    前記軸を中心に回転するように構成されたロータキャリアハブを有する電気モータであって、前記ロータキャリアハブは、前記トルクコンバータカバーに回転不能に接続され、クラッチを介して前記入力部に選択的に結合され、前記ロータキャリアハブは、内部を画定する内面と、外部を画定する外面と、オイルが前記内部から前記外部へ移動することを可能にするために前記ロータキャリアハブを貫通して前記内面から前記外面まで延在する複数の孔とを有する、電気モータと、
    を備える、ハイブリッド駆動モジュール。
  2. 前記ロータキャリアハブの前記外面は、その上に形成され、前記軸の周りに環状に配置され、軸方向に延在する、複数のチャネルを画定する、請求項１に記載のハイブリッド駆動モジュール。
  3. 前記孔の各々は、前記孔を通って前記ロータキャリアハブの前記内部から流出する流体が前記外面の前記チャネルに沿って案内されるように、前記チャネルのそれぞれ１つと円周方向に整列される、請求項２に記載のハイブリッド駆動モジュール。
  4. 前記複数の孔のいくつかは、前記ロータキャリアハブに沿って第１の軸方向位置で互いに軸方向に整列され、前記複数の孔のいくつかは、第２の軸方向位置で互いに軸方向に整列される、請求項３に記載のハイブリッド駆動モジュール。
  5. 前記ロータキャリアハブは、その第１の端部に、前記外面から半径方向外向きに延在する半径方向延在部分と、前記ロータキャリアハブの第２の端部に向かって軸方向に延在する軸方向延在部分とを有する肩部を含む、請求項１に記載のハイブリッド駆動モジュール。
  6. 前記ロータキャリアハブの前記外面および前記肩部が、流体を部分的に密封するように構成された流体リザーバを画定する、請求項５に記載のハイブリッド駆動モジュール。
  7. 前記ロータキャリアハブは、第２の複数の孔であって、前記ロータキャリアハブを完全に貫通して延在し、前記流体リザーバと軸方向に整列されて、前記内部を前記流体リザーバに流体結合する、第２の複数の孔を画定する、請求項６に記載のハイブリッド駆動モジュール。
  8. 前記第２の複数の孔の各々は、前記複数の孔から前記軸を中心に円周方向にオフセットされる、請求項７に記載のハイブリッド駆動モジュール。
  9. 電気モータ用のロータキャリアハブであって、前記ロータキャリアハブは、
    第１の軸方向側から第２の軸方向側に軸の周りに延在する本体であって、
    内部を画定する内面と、
    軸方向に延在する複数のチャネルを画定する外面と、
    前記第２の軸方向側において前記外面から半径方向外向きに延在し、前記外面とともに少なくとも部分的に拘束されたリザーバを画定するリップと、
    前記本体内に画定され、前記内面から前記外面に半径方向に延在する第１の複数の孔であって、前記第１の複数の孔の各々は、前記複数のチャネルの１つと整列されてオイルが前記本体の前記内部から前記複数のチャネル内に移動するのを可能にする、第１の複数の孔と、
    前記本体内に画定され、前記内面から前記外面に前記半径方向に延在する第２の複数の孔であって、前記第２の複数の孔の各々は、前記リザーバと軸方向に整列されてオイルが前記本体の前記内部から前記リザーバに移動するのを可能にする、第２の複数の孔と、
    を有する、本体を備える、ロータキャリアハブ。
  10. 前記リップは、前記外面から半径方向外向きに延在する半径方向延在部分と、前記半径方向延在部分から前記第１の軸方向側に向かって延在する軸方向延在部分と、を有し、前記第２の複数の孔は、前記軸方向延在部分と軸方向に整列されている、請求項９に記載のロータキャリアハブ。
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