JP5493649B2

JP5493649B2 - ハイブリッド車両の駆動装置

Info

Publication number: JP5493649B2
Application number: JP2009222411A
Authority: JP
Inventors: 和己小川; 栄希中村
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-09-28
Also published as: JP2011068288A

Description

本発明は、ハイブリッド車両の駆動装置に関する。

従来、車輪を駆動するエンジンと、車輪を駆動するモータと、車輪の駆動源をエンジンとモータとの間で切り替えるクラッチとを備えたハイブリッド車両の駆動装置において、装置を小型化するために、クラッチとモータが一つのハウジングの内部に配置されたハイブリッド車両の回転電機が知られている。この回転電機は、環状のステータと、回転軸に固定されステータの内部に配置されるロータを備え、ロータはロータコアと永久磁石を備え、ロータの回転軸とロータコアとの間には湿式多板型の油圧クラッチが配置され、油圧クラッチには、潤滑・冷却のためのオイルが供給され、このオイルはその後、冷却のためにロータの永久磁石に供給される（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−７２０５２号公報

しかしながら、この回転電機では、低温雰囲気下やエンジンの始動時などでオイルの温度が低いと粘性が高く、ロータのフリクション損失や、クラッチの応答遅れにつながるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、低温雰囲気下やエンジンの始動時などでも、クラッチとモータを潤滑・冷却するオイルの適正作動温度を短時間で得られるハイブリッド車両の駆動装置を提供することを課題とする。

本発明の課題解決手段は、車輪を駆動させるモータと、該モータとは別に設けられる前記車輪を駆動させるエンジンと前記モータとの間に配設され、前記エンジンから前記車輪への動力伝達を断接自在なクラッチと、前記モータと前記クラッチを内部に収納するハウジングと、前記ハウジングの内部に充填され、前記モータの回転時にかきあげられるオイルを温める加温部材とを備え、
前記加温部材は前記モータの回転時に前記モータが前記オイルをかきあげる方向に設けられ、前記エンジンの排熱により前記オイルへの伝熱が行われるよう前記ハウジングに対向して設けられる構成としたことである。
上記構成において、前記加温部材は、前記モータの停止時における前記ハウジング内での前記オイルの油面高さよりも高く、前記モータが回転時に前記オイルがかきあげられる高さ以下の位置にて、前記ハウジングに対して対向して設けられると良い。
また、前記加温部材は、前記エンジンの排気管であると良い。
更に、前記ハウジングには切り欠きが設けられ、前記切り欠きに前記排気管が位置することが好ましい。

本発明によれば、オイルの温度を加温部材によって上昇させることが出来るので、低温雰囲気下やエンジンの始動時などでも、オイルの適正作動温度を短時間で得られ、モータのフリクション損失の低減やクラッチの応答遅れを防止出来る。

また、加温部材はモータの回転時にモータがオイルをかきあげる方向に設けられ、加温部材によって温められる側のハウジングにオイルがかけられるので、加温部材からオイルへの伝熱が促進される。

また、加温部材としてエンジンの排気管が用いられるので、エンジンの排気ガスの廃熱を有効に活用出来る。また、別途加温部材を設ける必要がなくなる。

また、エンジンの排気管はハウジングに近接して設けられるので、排気管からハウジング、そして内部のオイルへの伝熱を促進出来る。また、エンジン、モータの車両への搭載をコンパクトにすることが出来る。

また、ハウジングに切り欠きが設けられ、切り欠きにエンジンの排気管が位置するので、排気管からハウジング、そして内部のオイルへの伝熱をさらに促進することが出来る。また、エンジン、モータの車両への搭載をさらにコンパクトにすることが出来る。

本発明の実施例に係るハイブリッド車両の駆動装置を示す概略図である。モータの回転方向と加温部材との位置関係を示す説明図である。切り欠きを備えたハウジングを示す説明図である。

以下に本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係るハイブリッド車両の駆動装置１を示す概略図である。本実施例のハイブリッド車両の駆動装置１は、車輪１０を駆動させるモータ３０と、該モータ３０とは別に設けられる前記車輪１０を駆動させるエンジン２０と前記モータ３０との間に配設され、前記エンジン２０から前記車輪１０への動力伝達を断接自在なクラッチ４０と、前記モータ３０と前記クラッチ４０を内部に収納するハウジング５０と、前記ハウジング５０の内部に充填されるオイル６０を温める加温部材７０を備える。

ハイブリッド車両の車輪１０は、エンジン２０またはモータ３０により駆動される。エンジン２０は排気ガスを外に排出する排気管２２を備える。エンジン２０の回転は、インプットシャフト２１に伝達されるようになっている。インプットシャフト２１の他端には、湿式多板クラッチであるクラッチ４０の第１クラッチ板４１が連結されている。第１クラッチ板４１には、第２クラッチ板４２が対向配置され、互いの係合・非係合を油圧により切り替え可能となっている。第２クラッチ板４２には、アウトプットシャフト３３が連結されている。アウトプットシャフト３３には、トランスミッション１１、ギヤ１２、車軸１３が連結され、車軸１３には車輪１０が固定されている。

アウトプットシャフト３３には、モータ３０のロータ３２が固定されている。ロータ３２の周囲には、ステータ３１が配置されている。ロータ３２は、ステータ３１が生成する磁場によって回転される。ステータ３１には、磁場生成のためのバッテリ３４、インバータ３５が接続されている。

モータ３０のロータ３２、ステータ３１とクラッチ４０の第１クラッチ板４１、第２クラッチ板４２は、軽合金製のハウジング５０の内部に配置されている。ここで、ステータ３１は、ハウジング５０に固定されている。インプットシャフト２１およびアウトプットシャフト３３は、ハウジング５０に相対回転可能に設けられている。ハウジング５０の内部には、オイル６０が充填されている。ハウジング５０の底部に溜まったオイル６０は、ハウジング５０に取り付けられたオイルポンプ４３により、クラッチ４０へ供給されてクラッチ４０を油圧で作動させるとともに、モータ３０のロータ３２、ステータ３１とクラッチ４０の第１クラッチ板４１、第２クラッチ板４２を潤滑・冷却する。ハウジング５０には、加温部材７０としてのエンジン２０の排気管２２が近接して設けられている。

本実施例に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作を以下に説明する。

ハイブリッド車両の車輪１０がエンジン２０により駆動されるときは、クラッチ４０の第１クラッチ板４１と第２クラッチ板４２とが係合される。エンジン２０の回転は、インプットシャフト２１、インプットシャフト２１に連結された第１クラッチ板４１、第１クラッチ板４１に係合した第２クラッチ板４２、第２クラッチ板４２に連結されたアウトプットシャフト３３、トランスミッション１１、ギヤ１２、車軸１３を介して車輪１０に伝達される。

ハイブリッド車両の車輪１０がモータ３０により駆動されるときは、クラッチ４０の第１クラッチ板４１と第２クラッチ板４２とが非係合とされる。バッテリ３４、インバータ３５の作動により、ステータ３１は磁場を生成する。ステータ３１が生成した磁場により、モータ３０のロータ３２が回転される。ロータ３２の回転は、ロータ３２が固定されたアウトプットシャフト３３、トランスミッション１１、ギヤ１２、車軸１３を介して車輪１０に伝達される。

なお、エンジン２０とモータ３０の両方を同時に回転させ、クラッチ４０の第１クラッチ板４１と第２クラッチ板４２を係合させた状態で、ハイブリッド車両の車輪１０を駆動してもよい。

図２は、モータ３０の回転方向と加温部材７０との位置関係を示す説明図である。エンジン２０が回転する際、排気管２２中を高温の排気ガスが矢印Ａ方向に通過するので、排気管２２が排気ガスにより温められて高温（表面温度５００℃程度まで）になる。排気管２２はハウジング５０の図２の右側に近接して配置されており、排気管２２の表面からの輻射などにより、ハウジング５０の図２の右側は局部的に温められる。なお、排気管２２の方向は、図２では上下方向に延びているが、図２の紙面に垂直な方向でも、斜めでもよく、ハウジング５０を温めるように近接して配置されていればよい。ハウジング５０に充填されたオイル６０の油面は、モータ３０のロータ３２の停止時において、ハウジング５０の底面からの高さがｈ１となっている。つまり、ロータ３２の下部がオイル６０に浸漬するようになっている。

モータ３０を作動させるとモータ３０のロータ３２は矢印Ｂ方向（反時計方向）に回転される。ロータ３２が回転すると、ハウジング５０の底部に溜まったオイル６０がロータ３２によりかきあげられる。モータ始動時に、オイル６０は、図２のハッチングで示されるようにかきあげられる。この時、オイル６０の油面は、ハウジング５０の底部からの高さがｈ２に下がる。

ロータ３２によりかきあげられたオイル６０は、ハウジング５０の図２の右側の内面にふりかけられる。ハウジング５０の図２の右側は高温の排気管２２の表面からの輻射などにより局部的に温められているが、温められた部分の内面にオイル６０がかかり、オイル６０によって冷却される。よって、ハウジング５０が局部的に温められることによるハウジング５０の変形・ゆがみや、ステータ３１を構成するエナメルワイヤーの絶縁皮膜劣化などの破損を防ぐことが出来る。この時、ハウジング５０の熱は、オイル６０に伝達されてオイル６０が温められる。

また、オイル６０は、ロータ３２の回転により攪拌されるので、オイル６０の温度は均一に上昇する。温度が上昇したオイル６０は、ロータ３２によってかきあげられることで、ハウジング５０の内面に広くふりかけられ、ハウジング５０の内面が広く温められる。つまり、オイル６０を媒体として、ハウジング５０、モータ３０の温度を均一化することが出来る。よって、ハウジング５０が局部的に加熱されるのを防ぐことが出来るのと同時に、オイル６０の温度を上昇させることが出来る。

オイル６０の適正作動温度は一般的には５０℃程度であり、それよりも低いと適切なレベルより粘性が高くなるために、ロータ３２の回転のフリクション損失やクラッチ４０の応答遅れにつながるおそれがある。本実施例によれば、オイル６０は排気管２２により温められるので、モータ３０の作動による自己発熱や、作動中のエンジン２０・トランスミッション１１からの伝熱などによって温められる場合に比べ、オイル６０の温度は短時間で適正作動温度に到達する。よって、オイル６０の粘性が低いことに起因するロータ３２の回転のフリクション損失を減少出来るので、ハイブリッド車両の燃費性能の向上につながる。また、排気管２２によってオイル６０を温めるので、排気ガスの廃熱を有効に利用することが出来る。また、排気管２２を用いるので、別途加温部材を設ける必要がなくなる。また、オイル６０の粘性が低いことに起因するクラッチ４０の応答遅れを防ぐことが出来るので、ハイブリッド車両の駆動装置１を作動する際の信頼性の向上につながる。

ハウジング５０と排気管２２との間の距離は、迅速なオイル６０の温度上昇が得られるように近接して設定されるが、近接しすぎると排気管２２からハウジング５０に伝達される熱が大きくなり、温度が過剰に上昇するので、ハウジング５０が変形したり、ゆがみが生じたりするおそれがある。また、オイル６０の温度が適正作動温度を大きく超えてしまい、オイル６０が劣化するおそれがある。一方、ハウジング５０と排気管２２との間の距離が離れすぎて設定されると、オイル６０の温度上昇が十分に得られない、駆動装置１をコンパクトに搭載するのが難しくなる、などの不利な点が生じる。これらのバランスを取って、ハウジング５０と排気管２２との間の適正距離を決めることが出来る。より具体的には、ハウジング５０の放熱量をハウジング５０の表面積によって調整し、ハウジング５０が受ける排気管２２からの輻射熱をハウジング５０と排気管２２との距離によって調整することで、ハウジング５０、モータ３０、オイル６０などの温度上昇を、それぞれの使用温度範囲内に収めるように設計出来る。なお、本実施例では、ハウジング５０と排気管２２との距離は約１０ｍｍ程度に設定されている。

本実施例によれば、クラッチ４０とモータ３０を潤滑・冷却するオイル６０の温度を加温部材７０によって上昇出来るので、低温雰囲気下やエンジン２０の始動時などでも、クラッチ４０およびモータ３０を潤滑・冷却するオイル６０の適正作動温度を短時間で得られ、モータ３０のフリクション損失の低減やクラッチ４０の応答遅れを防止出来る。

また、加温部材７０はモータ３０の回転時にモータ３０がオイル６０をかきあげる方向に設けられ、加温部材７０によって温められる側のハウジング５０にオイル６０がかけられるので、加温部材７０からオイル６０への伝熱が促進される。

また、エンジン２０の排気管２２が加温部材７０として用いられるので、エンジン２０の排気ガスの廃熱を有効に活用することが出来る。また、別途加温部材７０を設ける必要がなくなる。

また、エンジン２０の排気管２２はハウジング５０に近接して設けられるので、排気管２２からハウジング５０、そして内部のオイル６０への伝熱を促進することが出来る。また、エンジン２０、モータ３０の車両への搭載をコンパクトにすることが出来る。

図３は、切り欠き５１を備えたハウジング５０を示す説明図である。図３のように、ハウジング５０は、排気管２２側に切り欠き５１を備えてもよい。例えば、排気管２２の形状に合わせてハウジング５０の壁部を切り欠いて形成すれば、排気管２２とハウジング５０の壁面との距離が一定となる範囲を広くとれ、温度の不均一を緩和できる。また、例えば、ハウジング５０を他の部品に取り付けるための締結部（図示省略）を備えたフランジ部（図示省略）に切り欠き５１を備えてもよい。フランジ部のように外側に突出した部分があるとハウジング５０に排気管２２を充分近づけることができないが、切り欠き５１を備えることにより、エンジン２０の排気管２２を、適切な位置までハウジング５０に近づけて配置することが出来、排気管２２からハウジング５０、そして内部のオイル６０への伝熱をさらに促進することが出来る。また、エンジン２０、モータ３０の車両への搭載をさらにコンパクトに出来る。

１駆動装置
１０車輪
２０エンジン
３０モータ
４０クラッチ
５０ハウジング
６０オイル
７０加温部材

Claims

車輪を駆動させるモータと、
該モータとは別に設けられる前記車輪を駆動させるエンジンと前記モータとの間に配設され、前記エンジンから前記車輪への動力伝達を断接自在なクラッチと、
前記モータと前記クラッチを内部に収納するハウジングと、
前記ハウジングの内部に充填され、前記モータの回転時にかきあげられるオイルを温める加温部材とを備え、
前記加温部材は前記モータの回転時に前記モータが前記オイルをかきあげる方向に設けられ、前記エンジンの排熱により前記オイルへの伝熱が行われるよう前記ハウジングに対向して設けられることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
前記加温部材は、前記モータの停止時における前記ハウジング内での前記オイルの油面高さよりも高く、前記モータが回転時に前記オイルがかきあげられる高さ以下の位置にて、前記ハウジングに対して対向して設けられることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記加温部材は、前記エンジンの排気管であることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
前記ハウジングには切り欠きが設けられ、前記切り欠きに前記排気管が位置することを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の駆動装置。