JP5049893B2 - 駆動ユニット構造 - Google Patents

Description

この発明は、エンジンと電動機が直列に設けられた駆動ユニットの構造に関するものである。

ハイブリッド車両に用いられる駆動ユニットとして、エンジンに電動機が直列に接続されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この駆動ユニットのエンジンのブロックは、ピストンを摺動可能に収容するシリンダブロックの下方にロアブロックが結合され、ロアブロックの下面にオイルパンが結合されている。そして、電動機のロータはクランクシャフトの端部に直列に結合され、電動機のステータはシリンダブロックとロアブロック、オイルパンの３者の端面に突き合わされ、これらの３者に対してボルト締結されている。
特許第３２８４１８３号公報

しかし、この従来の駆動ユニット構造は、電動機のステータがシリンダブロックとロアブロックだけでなくオイルパンにもボルト締結されているため、メンテナンス時にエンジンのブロックからオイルパンを取り外す際にステータとオイルパンのボルト締結を解除しなければならず、作業が大掛かりになるという不具合がある。
また、これを避けるために、電動機のステータをシリンダブロックとロアブロックにのみボルト締結した場合には、ボルト締結部がステータの上部側に偏り、締結ピッチが円周方向で不均一になってしまう。このため、ステータの締結のアンバランスや締結力不足を招くことが懸念される。

そこで、この発明は、ステータの締結のアンバランスや締結力不足を招くことなく、オイルパンの脱着作業性の向上を図ることのできる駆動ユニット構造を提供しようとするものである。

上記の課題を解決する請求項１に記載の発明は、エンジン（例えば、後述の実施形態におけるエンジン１０）と電動機（例えば、後述の実施形態における電動機１１）が同軸にかつ直列に配置され、前記エンジンのブロックが、ピストンを摺動可能に収容するシリンダブロック（例えば、後述の実施形態におけるシリンダブロック１５）と、このシリンダブロックの下方に結合され、クランクシャフト（例えば、後述の実施形態におけるクランクシャフト１４）を回転可能に支持するロアブロック（例えば、後述の実施形態におけるロアブロック１６）と、このロアブロックの下面に結合されて潤滑液を貯留するオイルパン（例えば、後述の実施形態におけるオイルパン１７）と、を備え、前記電動機のステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ１９）が、前記エンジンのブロックのクランク軸方向の一端側に複数箇所で締結されている駆動ユニット構造において、前記ロアブロックの前記電動機に臨む側の軸方向の端部に下方に膨出する膨出部（例えば、後述の実施形態における膨出部２３）を設け、前記電動機のステータを、前記シリンダブロックと前記ロアブロックの膨出部とに締結したことを特徴とする。
これにより、ステータはオイルパンには締結されなくなり、オイルパンはステータの締結部を操作することなく脱着することが可能になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の駆動ユニット構造において、前記ステータの締結部は、同ステータの周方向に略均等に配置したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の駆動ユニット構造において、前記ステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータホルダ２２）を保持するステータホルダを設け、前記シリンダブロックと前記ロアブロックの膨出部に前記ステータと軸方向でラップするようにボス部（例えば、後述の実施形態におけるボス部２７）を突設し、前記ステータを前記ステータホルダを介して前記ボス部に締結したことを特徴とする。
これにより、軸長を要する締結部が、ステータと軸方向でラップするように突出するボス部に設けられるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の駆動ユニット構造において、前記ステータを圧粉磁性材によって形成し、前記ステータホルダを、前記圧粉磁性材と線膨張係数がほぼ等しく前記圧粉磁性材よりも強度の高い部材によって構成したことを特徴とする。
これにより、ステータとステータホルダの間に熱膨張の差が無くなるとともに、締結部に作用する締結荷重や熱歪による応力が強度の高いステータホルダによって受け止められるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の駆動ユニット構造において、前記オイルパンの前記ロアブロックの膨出部に隣接する領域に容量拡張部（例えば、後述の実施形態における容量拡張部３０）を設けたことを特徴とする。
ロアブロックの膨出部は、円筒状のステータを締結する関係で周域方向への張り出し量が大きくなる。オイルパンの容量拡張部はこの張り出し量の大きい膨出部に隣接して配置されるようになる。

請求項１に記載の発明によれば、ステータがオイルパンに締結されずに、シリンダブロックとロアブロックのみに締結されため、ステータの締結部を操作することなくオイルパンを容易に脱着することが可能になるとともに、ステータを周方向でバランス良く締結することが可能になる。したがって、この発明によれば、ステータの締結バランスの向上と締結力の強化を図りつつ、オイルパンの脱着作業性を向上させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、ステータの締結部が同ステータの周方向に均等に配置されるため、ステータを周方向でバランス良く強固に締結することができる。

請求項３に記載の発明によれば、軸長を要する締結部が、ステータと軸方向でラップするように突出するボス部に設けられるため、駆動ユニット全体の軸長の短縮を図ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、圧粉磁性材から成るステータが、圧粉磁性材と線膨張係数がほぼ等しく圧粉磁性材よりも強度の高いステータホルダを介してボス部に締結されるため、締結荷重や熱歪を強度の高いステータホルダで受け止め、それによってステータを保護することができる。

請求項５に記載の発明によれば、オイルパンのロアブロックの膨出部に隣接する領域に容量拡張部を設けたため、駆動ユニットの軸長の増大を招くことなく、オイルパンの容量を確保することができる。

以下、この発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
最初に、図１〜図６に示す第１の実施形態について説明する。
図１は、この発明を適用したハイブリッド車両の駆動ユニット１の全体構成を示すものであり、図２〜図６は駆動ユニット１の一部を示すものである。
図１に示すように、駆動ユニット１は、エンジン１０の軸方向の一端側に電動機１１が同軸にかつ直列に設けられ、電動機１１にトランスミッション１２が接続されている。電動機１１は、トランスミッション１２を介して車輪を駆動し、車両の運転状況に応じて車輪やエンジン１０の回転力を受けて発電を行う。

図５に示すように、エンジン１０はレシプロタイプのエンジンであり、往復運動する図示しない複数のピストンがコネクティング・ロッド１３を介して共通のクランクシャフト１４に接続されている。エンジン１０のブロックは、ピストンを収容するシリンダブロック１５の下方に、クランクシャフト１４を支持するロアブロック１６が一体に結合され、ロアブロック１６の下面に、潤滑液を貯留するオイルパン１７が結合されている。

電動機１１は、図５に示すように、電磁コイル１８を巻回した複数のコアブロックから成る円環状のステータ１９と、ステータ１９の内周側に配置されるロータ２０を備え、ステータ１９が後述するようにエンジン１０のブロックに固定されるとともに、ロータ２０がクランクシャフト１４に結合されている。なお、ロータ２０には、トランスミッション１４の入力側の捩りダンパ２１が連結されている。

ステータ１９の各コアブロックは軸方向に重ねられた複数の電磁鋼板から成り、これらのコアブロックは円環状に整列された状態で別体のステータホルダ２２の内周部に圧入固定されている。ステータホルダ２２は鉄系の圧延材によって形成され、ステータ１９のコアブロックが圧入される円筒部２２ａと、円筒部２２ａの一端から径方向外側に延出する結合フランジ２２ｂとを備え、結合フランジ２２ｂがエンジン１０のブロックに結合されるようになっている。

ところで、ロアブロック１６は長手方向のほぼ全域が略長方体状に形成されているが、このロアブロック１６の電動機１１の配置される側の端部には、一般部の下面に対して下方に略円弧状に膨出する膨出部２３が一体に形成されている。そして、シリンダブロック１５と、膨出部２３を含むロアブロック１６の電動機１１側の端部には、凹状の電動機収容室２４が形成されている。電動機収容室２４は、クランクシャフト１４の軸方向と略直交する底壁２５と、底壁２５に連接する外周壁２６を備え、クランクシャフト１４の端部が底壁２５の略中心部から突出するようになっている。底壁２５から突出したクランクシャフト１４の端面には電動機１１のロータ２０が結合され、底壁２５にはロータ２０を囲繞するようにステータ１９が取り付けられるようになっている。

ここで、電動機収容室２４の略上半部はシリンダブロック１５によって構成され、下半部はロアブロック１６によって構成されているが、電動機収容室２４の底壁２５の前面には、シリンダブロック１５によって構成される上半部と、ロアブロック１６によって構成される下半部に分散して各二つずつのボス部２７が突設されている。この各ボス部２７は、底壁２５からクランクシャフト１４の軸方向と平行に突出し、クランクシャフト１４の軸心回りに均等に配置されている。また、各ボス部２７は、ステータ１９の外周側に配置され、その先端面に、ステータホルダ２２の接合フランジ２２ｂがボルト２８（図５参照）によって締結されている。したがって、ステータ１９は、各ボス部２７と軸方向でラップした状態で電動機収容室２４内に取り付けられている。
なお、図１，図６においては、ステータホルダ２２を締結するボルト２８の図示は省略されているが、同図では、締結用のボルト２８を挿通する挿通孔に符号２９が付されている。また、図３においては、電動機１１の図示が省略されている。

また、オイルパン１７は、ロアブロック１６の外形に略沿う形状に形成され、上部の開口の周縁をロアブロック１６の一般部の下面に突き合わせ、その状態でロアブロック１６に図示しないボルトによって結合されている。

以上のように、この駆動ユニット１においては、ロアブロック１６の電動機１１側の端部に下方に膨出する膨出部２３が形成され、電動機１１のステータ１９がシリンダブロック１５とロアブロック１６の膨出部２３に跨ってボルト結合されるとともに、オイルパン１７がシリンダブロック１５の一般部の下面にボルト結合されているため、ステータ１９を円周方向に均等にバランス良くボルト結合することができ、しかも、メンテナンス時等にステータ１９の締結を緩めることなくオイルパン１７を容易に脱着することができる。したがって、この駆動ユニット１を採用することにより、オイルパン１７の脱着作業性を犠牲にすることなく、ステータ１９の締結バランスの向上と締結力の強化を図ることができる。

また、この駆動ユニット１では、シリンダブロック１５とロアブロック１６に電動機収容室２４に臨むようにボス部２７が突設され、ステータ１９がボス部２７と軸方向でラップするように電動機収容室２４内に配置されるとともに、ステータホルダ２２を介してボス部２７の先端部にボルト結合されているため、軸長を要するボルト締結部（挿通孔２９）が電動機収容室２４内側に配置され、かつ、ボス部２７とステータ１９が軸方向でラップしている分、電動機収容部の軸長、延いては駆動ユニット１全体の軸長を確実に短縮することができる。

次に、図７に示す第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略するものとする。
図７は、第１の実施形態の図４に対応する駆動ユニット１０１の背面図である。
この駆動ユニット１０１は、基本的な構成は第１の実施形態とほぼ同様であるが、エンジン１１０のブロックを構成するオイルパン１１７の形状が異なっている。すなわち、この実施形態のオイルパン１１７は、ロアブロック１６の膨出部２３に隣接する領域に前後（図中上下方向）にそれぞれ膨出する容量拡張部３０が設けられている。

ロアブロック１６の膨出部２３（電動機収容部）は、外径の大きい円筒状のステータが取り付けられる関係でロアブロック１６上の他の部分に比較して周域方向への張り出し量が大きくなっている。このため、膨出部２３の背面側には段差部ができ、この部分がデッドスペースとなる。この実施形態では、膨出部２３の背面側のデッドスペース部分にオイルパン１７の容量拡張部３０が延出している。

この実施形態の駆動ユニット１０１は、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるうえ、オイルパン１１７をクランクシャフトの軸方向に拡大することなく、オイルパン１１７の充分な容量を確保することができる。したがって、この実施形態の場合、駆動ユニット１０１全体のコンパクト化を図ることができる。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態の電動機１１は電磁鋼板から成る複数のコアブロックにそれぞれ電磁コイル１８を巻回したステータ１９を採用したものであるが、ステータの構造はこれに限らず、複数のティースが突設された３相のステータリングを軸方向に重ね、これらのステータリングのティースに電磁コイルを波形状に蛇行させて係合したものであっても良い。
このようなステータで用いられるステータリングは通常圧粉磁性材で形成されるが、このときステータリングを保持するステータホルダは、圧粉磁性材と線膨張係数のほぼ等しい鉄系の圧延材（機械的強度は圧粉磁性材よりも高い。）によって形成することが望ましい。この場合、ボルト結合時の締結荷重や、エンジンや電動機の発熱に伴う熱歪を強度の高いステータホルダで受け止め、それによって圧粉磁性材から成るステータリングを確実に保護することができる。

この発明の第１の実施形態の駆動ユニットを示す斜視図。 同実施形態の駆動ユニットを図１のＢ矢視方向から見た側面図。 同実施形態の駆動ユニットを図２のＣ矢視方向から正面図。 同実施形態の駆動ユニットを図２のＤ矢視方向から背面図。 同実施形態の駆動ユニットの図３のＥ−Ｅ断面に対応する断面図。 同実施形態を示す図１のＡ部の拡大図。 この発明の第２の実施形態の駆動ユニットを示す図４と同様の背面図。

符号の説明

１，１０１…駆動ユニット
１０，１１０…エンジン
１１…電動機
１４…クランクシャフト
１５…シリンダブロック
１６…ロアブロック
１７，１１７…オイルパン
１９…ステータ
２２…ステータホルダ
２３…膨出部
２７…ボス部
３０…容量拡張部

Claims (5)

1. エンジンと電動機が同軸にかつ直列に配置され、前記エンジンのブロックが、ピストンを摺動可能に収容するシリンダブロックと、このシリンダブロックの下方に結合され、クランクシャフトを回転可能に支持するロアブロックと、このロアブロックの下面に結合されて潤滑液を貯留するオイルパンと、を備え、
   前記電動機のステータが、前記エンジンのブロックのクランク軸方向の一端側に複数箇所で締結されている駆動ユニット構造において、
   前記ロアブロックの前記電動機に臨む側の軸方向の端部に下方に膨出する膨出部を設け、
   前記電動機のステータを、前記シリンダブロックと前記ロアブロックの膨出部とに締結したことを特徴とする駆動ユニット構造。
2. 前記ステータの締結部は、同ステータの周方向に略均等に配置したことを特徴とする請求項１に記載の駆動ユニット構造。
3. 前記ステータを保持するステータホルダを設け、
   前記シリンダブロックと前記ロアブロックの膨出部に前記ステータと軸方向でラップするようにボス部を突設し、
   前記ステータを前記ステータホルダを介して前記ボス部に締結したことを特徴とする請求項１または２に記載の駆動ユニット構造。
4. 前記ステータを圧粉磁性材によって形成し、
   前記ステータホルダを、前記圧粉磁性材と線膨張係数がほぼ等しく前記圧粉磁性材よりも強度の高い部材によって構成したことを特徴とする請求項３に記載の駆動ユニット構造。
5. 前記オイルパンの前記ロアブロックの膨出部に隣接する領域に容量拡張部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の駆動ユニット構造。

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