JP5740311B2 - 電動車両の駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電動車両の駆動装置に係り、特に、潤滑油によって電動モータを冷却する電動車両の駆動装置に関する。
従来、原動機として内燃機関と電動モータとを備え、これらの駆動トルクを走行状況に応じて適宜切り換え、ドライブトレインに供給するようにしたハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両の電動モータにおいては、モータ駆動時、及びエネルギー回生時の発熱により、電動モータの効率が低下するという課題があり、電動モータの大型化、ウォータジャケットを設けて電動モータを水冷、或いは、トランスミッションの潤滑油(冷却油)をオイルポンプで圧送して電動モータに噴きかけて冷却する(例えば、特許文献1参照)等で対処していた。特許文献1に記載のモータ制御装置及びその制御方法は、潤滑油の粘性が高くなる低温時における潤滑油流量を確保するため、潤滑油の温度が所定温度以下である場合、モータによる損失が増大するようにモータへの入力電圧及び入力電流を制御して、潤滑油を加熱している。
日本国特開2005‐348535号公報
特許文献1に記載のモータ制御装置及びその制御方法は、冷却用の潤滑油温度が低いとき、モータへの入力電圧及び入力電流を制御して潤滑油温度を上昇させ、これにより粘度を低下させて潤滑油の流量を確保し、モータの効果的な冷却を図ったものであり、具体的な潤滑油の供給路や、その構造について記載されていない。
また、電動モータの側面部は、ケースのサイドカバーによって覆われていたが、サイドカバーは、アルミニウム合金等の金属材料からなり、電動モータとの絶縁性を確保するために絶縁距離を確保したり専用の絶縁部材を設ける必要があった。
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動モータの発熱部を効率よく冷却して、温度上昇による電動モータの効率低下を防止し、且つトランスミッションの小型化、軽量化、低コスト化を図った電動車両の駆動装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、動力源としての電動モータ(例えば、後述の実施形態における電動モータ7)をトランスミッション(例えば、後述の実施形態における変速機20)と共にケース(例えば、後述の実施形態におけるケース80)内に収容配置した電動車両の駆動装置(例えば、後述の実施形態における駆動装置1)であって、
前記ケースは、前記電動モータの側面部を覆うサイドカバー(例えば、後述の実施形態におけるサイドカバー82)を備え、
該サイドカバーは、絶縁素材よりなる樹脂によって形成されると共に、前記電動モータの発熱部(例えば、後述の実施形態におけるコイル71c)に冷却用の潤滑油を供給する油路(例えば、後述の実施形態における油路90)を形成し、
前記電動モータの前記発熱部は、略円環状のステータ(例えば、後述の実施形態におけるステータ71)のコイル(例えば、後述の実施形態におけるコイル71c)であり、
前記サイドカバーは、前記ステータの上側半円部分に向けて前記潤滑油を噴きかける複数の吐出孔(例えば、後述の実施形態における吐出孔95)を備え、
前記油路は、前記トランスミッションのシャフト(例えば、後述の実施形態における第1主軸11)に設けた油路(例えば、後述の実施形態における給油穴11a)と連通するように、前記サイドカバーの中心部から径方向に形成された第1油路(例えば、後述の実施形態における径方向給油路92)と、前記第1油路に連通すると共に、前記ステータの少なくとも上側半円部分に対応して形成された第2油路(例えば、後述の実施形態における略半円状給油路91)とからなり、
前記複数の吐出孔は、円周方向に離間して前記第2油路に設けられることを特徴とする。
請求項に係る発明は、請求項1の構成に加えて、前記油路は、別体の樹脂部品(例えば、後述の実施形態における油路形成用部材84)を溶着することによって前記サイドカバー内に形成されることを特徴とする。
請求項に係る発明は、請求項1の構成に加えて、前記サイドカバーには、ラジオノイズを抑制するための金属部材(例えば、後述の実施形態における金属部材100)がインサート成形されていることを特徴とする。
請求項に係る発明は、請求項1の構成に加えて、前記サイドカバーと前記電動モータのステータとの間には、ラジオノイズを抑制するためのモータ通電部シールド材(例えば、後述の実施形態におけるモータ通電部シールド材101)が設けられていることを特徴とする。
請求項に係る発明は、請求項1の構成に加えて、前記サイドカバーには、ラジオノイズを抑制するための金属メッキが外表面(例えば、後述の実施形態における外表面82a)に施されていることを特徴とする。
請求項に係る発明は、請求項の構成に加えて、前記複数の吐出孔から前記ステータの上側半円部分に向けて噴きかけられた前記潤滑油は、自重によって前記ケースの下部の潤滑油溜まりに蓄積された後、オイルポンプ(例えば、後述の実施形態におけるオイルポンプ68)によって汲み上げられて循環されることを特徴とする。
請求項に係る発明は、請求項の構成に加えて、前記複数の吐出孔は、前記ステータのコイルの上側半円部分に向けて前記潤滑油を噴きかけるように配置され、前記ステータのコイルの下側半円部分は、前記潤滑油の自重によって冷却されることを特徴とする。
請求項に係る発明は、請求項の構成に加えて、前記複数の吐出孔は、前記ステータの突極集中巻きコイルの折れ曲げ部分の半径方向中央部分(例えば、後述の実施形態における折れ曲げ部分の半径方向中央部分71c1)に向けて前記潤滑油が噴射されるように配置されることを特徴とする。
請求項に係る発明は、請求項の構成に加えて、前記複数の吐出孔の少なくとも一つには、噴射される前記潤滑油の油量を制御可能な絞り弁(例えば、後述の実施形態における絞り弁95a)が設けられていることを特徴とする。
請求項10に係る発明は、請求項の構成に加えて、前記絞り弁は、前記電動モータの出力が空冷出力可能域の場合に遮断され、該空冷出力可能域よりも上昇したときに解放されることを特徴とする。
請求項11に係る発明は、請求項1から請求項10のいずれかの構成に加えて、前記ケースの下部の潤滑油溜まりに蓄積された前記潤滑油は、オイルポンプによって汲み上げられた後、エアコンプレッサ(例えば、後述の実施形態におけるエアコンプレッサ67)と前記油路に分配して供給され、前記油路に供給された潤滑油は、前記電動モータの発熱部と前記トランスミッションに分配されて潤滑することを特徴とする。
請求項12に係る発明は、請求項1の構成に加えて、前記トランスミッションの一端側に前記電動モータを配置し、前記電動モータの前記トランスミッション側とは反対側に前記サイドカバーを設けたことを特徴とする請求項1に記載の電動車両の駆動装置。
請求項1の発明によれば、サイドカバーが樹脂によって形成され、電動モータとの間が絶縁されるので、両者間の絶縁性を確保するための絶縁距離や専用の絶縁部材を設ける必要がなく、駆動装置を小型化すると共に、部品点数を削減してコストを抑制することができる。また、樹脂化によってサイドカバーの軽量化が可能となる。更に、電動モータに近接配置された油路から、電動モータの発熱部に潤滑油を供給して効率よく冷却することができ、温度上昇に起因する電動モータの性能低下を抑制することができる。
また、サイドカバーに設けた複数の吐出孔から、ステータの上側半円部分に向けてピンポイントで潤滑油を噴きかけて電動モータの発熱部であるステータのコイルを冷却することができ、冷却のための潤滑油量を低減させて潤滑油ポンプを小型化することができる。尚、ステータの下側半円部分のコイルは、自重によって垂下する潤滑油によって冷却される。
請求項の発明によれば、複雑な形状の給油路を容易に形成することができ、効果的な冷却が可能となる。また、別体の樹脂部品を溶着するので、多数のリブを設けることなくサイドカバーの剛性を強化することができ、更なる軽量化が可能となる。
請求項及び請求項の発明によれば、サイドカバーの樹脂化によって増大が懸念されるラジオノイズを効果的に抑制することができる。
請求項の発明によれば、シールドしたい電動モータの通電部に近い部分でラジオノイズを遮断できる。
請求項から請求項の発明によれば、潤滑油によるステータのコイルの冷却性能を高めることができる。
請求項及び請求項10の発明によれば、絞り弁で電動モータを冷却する全体の油量を調整することができ、潤滑油によるコイルの融着性劣化を抑制するとともに、油冷と空冷により効率的な冷却を行うことができる。ただし、ステータの温度分布に生じる差を平準化するため中間部の油量を基準に、上部を多く、潤滑油溜まりからの熱吸引により温度が上部に比べて低くなる下部を少なく設定することが好ましい。
請求項11の発明によれば、モータ冷却用とトランスミッション潤滑用の2つの用途がオートマチックトランスミッションフルードを循環させることで一括で行うことが可能となる。
請求項12の発明によれば、軽量化、形状加工を容易にできる。
本発明のハイブリッド車両の駆動装置を示す概略図である。 図1に示す駆動装置の要部断面図である。 図2に示すサイドカバーを内側から見た斜視図である。 (a)はサイドカバーの内側正面図、(b)はIV−IV断面図である。 サイドカバーの複数の吐出孔と電動モータのコイルとの位置関係を示す正面図である。 (a)はサイドカバーの部分破断図、(b)は断面図である。 モータ通電部シールド材を備えた駆動装置の部分断面図である。 車両用駆動装置の潤滑機構を模式的に示す図である。 駆動装置における潤滑油の流れを示す断面図である。 本発明の変形例に係る駆動装置の要部断面図である。 本発明の他の変形例に係る駆動装置の概略図である。
以下、本発明の電動車両の駆動装置の実施形態ついて図面を参照しながら説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
ハイブリッド車両の駆動装置1は、図1に示すように、車両(図示せず)の駆動軸9,9を介して駆動輪DW,DW(被駆動部)を駆動するためのものであり、駆動源である内燃機関(以下「エンジン」という)6と、電動モータ7と、動力を駆動輪DW,DWに伝達するための変速機(トランスミッション)20と、変速機20の一部を構成する差動式減速機としての遊星歯車機構30と、これらを収容するケース80と、を備えている。
ケース80は、それぞれアルミニウム合金製からなる、第1クラッチ41と第2クラッチ42を収容するクラッチケース81aと、変速機20を収容するギヤケース81bと、電動モータ7を収容するモータケース81cとを有するとともに、及び、電動モータ7の側面側を覆い、モータケース81cに固定される樹脂製のサイドカバー82からなる。モータケース81cとサイドカバー82により形成されるモータ室110と、ギヤケース81bにより形成されるギヤ室111とは、隔壁112により隔てられている。
エンジン6は、例えばガソリンエンジンであり、このエンジン6のクランク軸6aには、変速機20の第1クラッチ41と第2クラッチ42が設けられている。
図2にも示すように、電動モータ7は、3相ブラシレスDCモータであり3n個の電機子71aで構成されたステータ71と、このステータ71に対向するように配置されたロータ72とを有している。各電機子71aは、鉄芯71bと、この鉄芯71bに捲回されたコイル71cで構成されており、ケース80に固定され、回転軸を中心に周方向にほぼ等間隔で並んでいる。3n個のコイル71cは、n組のU相、V相、W相の3相コイルを構成している。
ロータ72は、回転軸を中心にほぼ等間隔で並んだn個の永久磁石72aを有しており、隣り合う2つの永久磁石72aの極性は、互いに異なっている。各永久磁石72aを保持したロータヨーク72bを固定する固定部72cは、軟磁性体(例えば鉄)で構成された中空円筒状を有し、後述する遊星歯車機構30のリングギヤ35の外周側に配置され、遊星歯車機構30のサンギヤ32に連結されている。これにより、ロータ72は、遊星歯車機構30のサンギヤ32と一体に回転するように構成されている。
遊星歯車機構30は、サンギヤ32と、このサンギヤ32と同軸上に配置され、かつ、このサンギヤ32の周囲を取り囲むように配置されたリングギヤ35と、サンギヤ32とリングギヤ35に噛合されたプラネタリギヤ34と、このプラネタリギヤ34を自転可能、かつ、公転可能に支持するキャリア36とを有している。このようにして、サンギヤ32とリングギヤ35とキャリア36が、相互に差動回転自在に構成されている。
リングギヤ35には、同期機構(シンクロナイザー機構)を有しリングギヤ35の回転を停止(ロック)可能に構成されたシンクロロック機構61(ロック機構)が設けられている。
変速機20は、前述した第1クラッチ41と第2クラッチ42と、遊星歯車機構30と、後述する複数の変速ギヤ群を備えた、いわゆるツインクラッチ式変速機である。
より具体的に、変速機20は、エンジン6のクランク軸6aと同軸(回転軸線A1)上に配置された第1主軸11と、第2主軸12と、連結軸13と、回転軸線A1と平行に配置された回転軸線B1を中心として回転自在なカウンタ軸14と、回転軸線A1と平行に配置された回転軸線C1を中心として回転自在な第1中間軸15と、回転軸線A1と平行に配置された回転軸線D1を中心として回転自在な第2中間軸16と、回転軸線A1と平行に配置された回転軸線E1を中心として回転自在なリバース軸17を備えている。
第1主軸11には、エンジン6側に第1クラッチ41が設けられ、エンジン6側とは反対側に遊星歯車機構30のサンギヤ32と電動モータ7のロータ72が取り付けられている。従って、第1主軸11は、第1クラッチ41によって選択的にエンジン6のクランク軸6aと連結されるとともに電動モータ7と直結され、エンジン6及び/又は電動モータ7の動力がサンギヤ32に伝達されるように構成されている。
第2主軸12は、第1主軸11より短く中空に構成されており、第1主軸11のエンジン6側の周囲を覆うように相対回転自在に配置されている。また、第2主軸12には、エンジン6側に第2クラッチ42が設けられ、エンジン6側とは反対側にアイドル駆動ギヤ27aが一体に取り付けられている。従って、第2主軸12は、第2クラッチ42によって選択的にエンジン6のクランク軸6aと連結され、エンジン6の動力がアイドル駆動ギヤ27aへ伝達されるように構成されている。
連結軸13は、第1主軸11より短く中空に構成されており、第1主軸11のエンジン6側とは反対側の周囲を覆うように相対回転自在に配置されている。また、連結軸13には、エンジン6側に第3速用駆動ギヤ23aが一体に取り付けられ、エンジン6側とは反対側に遊星歯車機構30のキャリア36が一体回転可能に取り付けられている。従って、プラネタリギヤ34の公転により連結軸13に取り付けられたキャリア36と第3速用駆動ギヤ23aが一体に回転するように構成されている。
さらに、第1主軸11には、連結軸13に取り付けられた第3速用駆動ギヤ23aと第2主軸12に取り付けられたアイドル駆動ギヤ27aとの間に、第1主軸11と相対回転自在に第5速用駆動ギヤ25aが設けられるとともに第1主軸11と一体に回転するリバース従動ギヤ28bが取り付けられている。さらに第3速用駆動ギヤ23aと第5速用駆動ギヤ25aとの間には、第1主軸11と第3速用駆動ギヤ23a又は第5速用駆動ギヤ25aとを連結又は開放する第1変速用シフター51が設けられている。
そして、第1変速用シフター51が第3速用接続位置でインギヤするときには、第1主軸11と第3速用駆動ギヤ23aが連結して一体に回転し、第5速用接続位置でインギヤするときには、第1主軸11と第5速用駆動ギヤ25aが一体に回転し、第1変速用シフター51がニュートラル位置にあるときには、第1主軸11は第3速用駆動ギヤ23aと第5速用駆動ギヤ25aに対し相対回転する。なお、第1主軸11と第3速用駆動ギヤ23aが一体に回転するとき、第1主軸11に取り付けられたサンギヤ32と第3速用駆動ギヤ23aに連結軸13で連結されたキャリア36が一体に回転するとともに、リングギヤ35も一体に回転し、遊星歯車機構30が一体となる。
第1中間軸15には、第2主軸12に取り付けられたアイドル駆動ギヤ27aと噛合する第1アイドル従動ギヤ27bが一体回転可能に取り付けられている。
第2中間軸16には、第1中間軸15に取り付けられた第1アイドル従動ギヤ27bと噛合する第2アイドル従動ギヤ27cが一体回転可能に取り付けられている。第2アイドル従動ギヤ27cは、前述したアイドル駆動ギヤ27aと第1アイドル従動ギヤ27bとともに第1アイドルギヤ列27Aを構成している。また、第2中間軸16には、第1主軸11周りに設けられた第3速用駆動ギヤ23aと第5速用駆動ギヤ25aと対応する位置にそれぞれ第2中間軸16と相対回転可能な第2速用駆動ギヤ22aと第4速用駆動ギヤ24aとが設けられている。さらに第2中間軸16には、第2速用駆動ギヤ22aと第4速用駆動ギヤ24aとの間に、第2中間軸16と第2速用駆動ギヤ22a又は第4速用駆動ギヤ24aとを連結又は開放する第2変速用シフター52が設けられている。
そして、第2変速用シフター52が第2速用接続位置でインギヤするときには、第2中間軸16と第2速用駆動ギヤ22aとが一体に回転し、第2変速用シフター52が第4速用接続位置でインギヤするときには、第2中間軸16と第4速用駆動ギヤ24aとが一体に回転し、第2変速用シフター52がニュートラル位置にあるときには、第2中間軸16は第2速用駆動ギヤ22aと第4速用駆動ギヤ24aに対し相対回転する。
カウンタ軸14には、エンジン6側とは反対側から順に第1共用従動ギヤ23bと、第2共用従動ギヤ24bと、パーキングギヤ21と、ファイナルギヤ26aとが一体回転可能に取り付けられている。
ここで、第1共用従動ギヤ23bは、連結軸13に取り付けられた第3速用駆動ギヤ23aと噛合して第3速用駆動ギヤ23aと共に第3速用ギヤ対23を構成し、第2中間軸16に設けられた第2速用駆動ギヤ22aと噛合して第2速用駆動ギヤ22aと共に第2速用ギヤ対22を構成する。
第2共用従動ギヤ24bは、第1主軸11に設けられた第5速用駆動ギヤ25aと噛合して第5速用駆動ギヤ25aと共に第5速用ギヤ対25を構成し、第2中間軸16に設けられた第4速用駆動ギヤ24aと噛合して第4速用駆動ギヤ24aと共に第4速用ギヤ対24を構成する。
ファイナルギヤ26aは差動ギヤ機構8と噛合して、差動ギヤ機構8は、駆動軸9,9を介して駆動輪DW,DWに連結されている。従って、カウンタ軸14に伝達された動力はファイナルギヤ26aから差動ギヤ機構8、駆動軸9,9、駆動輪DW,DWへと出力される。
リバース軸17には、第1中間軸15に取り付けられた第1アイドル従動ギヤ27bと噛合する第3アイドル従動ギヤ27dが一体回転可能に取り付けられている。第3アイドル従動ギヤ27dは、前述したアイドル駆動ギヤ27aと第1アイドル従動ギヤ27bとともに第2アイドルギヤ列27Bを構成している。また、リバース軸17には、第1主軸11に取り付けられた後進用従動ギヤ28bと噛合する後進用駆動ギヤ28aがリバース軸17と相対回転自在に設けられている。後進用駆動ギヤ28aは、後進用従動ギヤ28bとともに後進用ギヤ列28を構成している。さらに後進用駆動ギヤ28aのエンジン6側とは反対側にリバース軸17と後進用駆動ギヤ28aとを連結又は開放する後進用シフター53が設けられている。
そして、後進用シフター53が後進用接続位置でインギヤするときには、リバース軸17と後進用駆動ギヤ28aとが一体に回転し、後進用シフター53がニュートラル位置にあるときには、リバース軸17と後進用駆動ギヤ28aとが相対回転する。
なお、第1変速用シフター51、第2変速用シフター52、後進用シフター53は、接続する軸とギヤの回転数を一致させる同期機構(シンクロナイザー機構)を有するクラッチ機構を用いている。
このように構成された変速機20は、2つの変速軸の一方の変速軸である第1主軸11上に第3速用駆動ギヤ23aと第5速用駆動ギヤ25aからなる奇数段ギヤ群(第1ギヤ群)が設けられ、2つの変速軸の他方の変速軸である第2中間軸16上に第2速用駆動ギヤ22aと第4速用駆動ギヤ24aからなる偶数段ギヤ群(第2ギヤ群)が設けられる。
また、車両用駆動装置1には、さらにエアコンプレッサ67とオイルポンプ68とが設けられている。オイルポンプ68は、回転軸線A1〜E1と平行に配置されたオイルポンプ用補機軸19上にオイルポンプ用補機軸19と一体回転可能に取り付けられている。オイルポンプ用補機軸19には、後進用駆動ギヤ28aと噛合するオイルポンプ用従動ギヤ28cと、エアコン用駆動ギヤ29aとが一体回転可能に取り付けられて、第1主軸11を回転させるエンジン6及び/又は電動モータ7の動力が伝達される。また、エアコンプレッサ67は、回転軸線A1〜E1と平行に配置されたエアコン用補機軸18上にA/C用クラッチ65を介して設けられている。エアコン用補機軸18には、エアコン用駆動ギヤ29aからチェーン29cを介して動力が伝達されるエアコン用従動ギヤ29bがエアコン用補機軸18と一体回転可能に取り付けられて、オイルポンプ用補機軸19からエンジン6及び/又は電動モータ7の動力がエアコン用駆動ギヤ29a、チェーン29c及びエアコン用従動ギヤ29bで構成されるエアコン用伝達機構29を介して伝達される。なお、エアコンプレッサ67は、不図示のA/C作動用ソレノイドによりA/C用クラッチ65を断接することで、動力の伝達が遮断することができるように構成されている。
以上の構成により、本実施形態のハイブリッド車両の駆動装置1は、以下の第1〜第5の伝達経路を有している。
(1)第1伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第1主軸11、遊星歯車機構30、連結軸13、第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。ここで、遊星歯車機構30の減速比は、第1伝達経路を介して駆動輪DW,DWに伝達されるエンジントルクが第1速相当となるように設定されている。即ち、遊星歯車機構30の減速比と第3速用ギヤ対23の減速比をかけ合わせた減速比が第1速相当となるように設定されている。この第1伝達経路を介して、第1クラッチ41を締結し、シンクロロック機構61をロックするとともに第1変速用シフター51をニュートラルにすることで、第1速走行がなされる。
(2)第2伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第2主軸12、第1アイドルギヤ列27A(アイドル駆動ギヤ27a、第1アイドル従動ギヤ27b、第2アイドル従動ギヤ27c)、第2中間軸16、第2速用ギヤ対22(第2速用駆動ギヤ22a、第1共用従動ギヤ23b)又は第4速用ギヤ対24(第4速用駆動ギヤ24a、第2共用従動ギヤ24b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。この第2伝達経路を介して、第2クラッチ42を締結し、第2変速用シフター52を第2速用接続位置でインギヤすることで第2速走行がなされ、第2変速用シフター52を第4速用接続位置でインギヤすることで第4速走行がなされる。
(3)第3伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第1主軸11、第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)又は第5速用ギヤ対25(第5速用駆動ギヤ25a、第2共用従動ギヤ24b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、遊星歯車機構30を介さずに、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。この第3伝達経路を介して、第1クラッチ41を締結し、第1変速用シフター51を第3速用接続位置でインギヤすることで第3速走行がなされ、第1変速用シフター51を第5速用接続位置でインギヤすることで第5速走行がなされる。
(4)第4伝達経路は、モータ7が、遊星歯車機構30又は第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)又は第5速用ギヤ対25(第5速用駆動ギヤ25a、第2共用従動ギヤ24b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。この第4伝達経路を介して、第1及び第2クラッチ41、42を切断した状態で、シンクロロック機構61をロックするとともに第1変速用シフター51をニュートラルにすることで第1速EV走行がなされ、シンクロロック機構61のロックを解除し第1変速用シフター51を第3接続位置でインギヤすることで第3速EV走行がなされ、シンクロロック機構61のロックを解除し第1変速用シフター51を第5接続位置でインギヤすることで第5速EV走行がなさる。
(5)第5伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第2主軸12、第2アイドルギヤ列27B(アイドル駆動ギヤ27a、第1アイドル従動ギヤ27b、第3アイドル従動ギヤ27d)、リバース軸17、後進用ギヤ列28(後進用駆動ギヤ28a、後進用従動ギヤ28b)、遊星歯車機構30、連結軸13、第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。この第5伝達経路を介して、第2クラッチ42を締結し後進用シフター53を後進用接続位置でインギヤすることで後進走行がなされる。
また、電動モータ7は、その動作を制御するパワーコントロールユニットを介してバッテリに接続され、バッテリからの電力供給と、バッテリへのエネルギー回生がパワーコントロールユニットを介して行われるようになっている。即ち、電動モータは、バッテリからパワーコントロールユニットを介して供給された電力によって駆動され、また、減速走行時における駆動輪DW,DWの回転や、エンジン6の動力により回生発電を行って、バッテリの充電を行う。さらに、パワーコントロールユニットは、車両全体の各種制御をするための制御装置である電気制御ユニットに接続されている。電気制御ユニットは、車両全体の各種制御をするための制御装置であり、電気制御ユニットには、加速要求、制動要求、エンジン回転数、モータ回転数、第1、第2主軸11,12の回転数、カウンタ軸14等の回転数、車速、シフトポジション、SOCなどが入力される。一方、電気制御ユニットからは、エンジン6を制御する信号、モータ7を制御する信号、バッテリにおける発電状態・充電状態・放電状態などを示す信号、第1、第2変速シフター51,52、後進用シフター53を制御する信号、シンクロロック機構61のロックを制御する信号、不図示のA/C作動用ソレノイドを制御する信号、後述する絞り弁95aを制御する信号などが出力される。
このように構成されたハイブリッド車両の駆動装置1は、第1及び第2クラッチ41、42の断接を制御するとともに第1変速用シフター51、第2変速用シフター52および後進用シフター53の接続位置を制御することにより、エンジン6で第1〜第5速走行および後進走行を行うことができる。また、エンジン走行中に電動モータ7でアシストしたり回生したり、EV走行したり、さらにアイドリング中にエンジン6を電動モータ7で始動したりバッテリを充電することもできる。
図2に示すように、第1主軸11のエンジン6と反対側の端部(図において左側端部)には、ステータ71及びロータ72を備える電動モータ7が配設されている。第1主軸11の軸中心には、給油穴11aが軸方向に延出して形成されており、該給油穴11aから径方向に延出する複数の給油穴11bによって変速機20の各部に供給される。第1主軸11に固定されたロータ72、及びロータ72の外周側に対向配置されるステータ71は、変速機20と共にケース80内に収容されている。
即ち、変速機20、及び遊星歯車機構30の外周は、ギヤケース81bによって覆われており、また、電動モータ7の外周部は、モータケース81cによって覆われ、電動モータ7の側面部は、モータケース81cの側面(左側面)に固定された樹脂製のサイドカバー82によって覆われている。図3及び図4も参照して、サイドカバー82の内面側には、別体の樹脂部品である油路形成用部材84が溶着されており、サイドカバー82内に潤滑油を供給するための油路90を構成する。
油路形成用部材84は、中心部から径方向外方に向けて形成された径方向延出部85と、該径方向延出部85の外端部から略半円状に形成された略半円状板部86と、径方向延出部85の中心部から軸方向に延びて、潤滑油供給穴87aが形成された軸方向延出部87と、略半円状板部86の中間部から径方向外方に延出して油路90に潤滑油を供給するためのフィードパイプ113(図9参照。)を挿入する穴88とを有する。
径方向延出部85は、レゾルバ79を固定するためのボルト締結穴89a及びステータ71と対向してステータ71の温度を検出する図示しない温度センサを取り付けるためのセンサ用穴89bと干渉しないように、中心部から径方向に延出している。また、略半円状板部86は、略円環状のステータ71の上側半円部分に対向するような径方向寸法を有しており、ステータ71の複数の突極集中巻きコイル71cの上側半円部分にそれぞれ対応する位置に、複数の吐出孔95が円周方向に離間して設けられている。特に、図5に示すように、複数の吐出孔95は、略矩形状のインシュレータの胴部に巻回される突極集中巻きコイル71cの湾曲して折り曲げられた部分の半径方向中央部分71c1に向けて潤滑油が噴射されるように配置される。また、軸方向延出部87に設けられた潤滑油供給穴87aは、第1主軸11の給油穴11aと連通している。
この油路形成用部材84をサイドカバー82の内面側に溶着することにより、径方向延出部85の内面とサイドカバー82の内面とで区画される空間によって径方向給油路92が形成され、また、略半円状板部86の内面とサイドカバー82の内面とで区画される空間によって略半円状給油路91が形成され、互いに連通する略半円状給油路91と径方向給油路92によって油路90を構成している。
サイドカバー82の外表面82aには、金属メッキが施されている。これにより、サイドカバー82が樹脂によって形成されるときに懸念される、ラジオノイズの増大を抑制することができる。
図8は、車両用駆動装置の潤滑機構を模式的に示しており、モータ室110とギヤ室111とを隔てる隔壁112には、中央部下端にモータ室110とギヤ室111とを連通する連通孔112aが形成され、連通孔112aより上方には、油面調整孔112bが形成される。油面調整孔112bの下辺は、対向配置されたステータ71とロータ72間に形成されるエアギャップS(図2参照)の外径側かつ下側に位置し、モータ室110に貯留した潤滑油の油面がエアギャップSを越えないようにして潤滑油がロータ72のフリクションになるのを抑制している。
連通孔112aには、電気制御ユニットにより開閉可能に制御されるソレノイドバルブ114が設けられている。また、ギヤ室111の下方からはギヤ室111に潤滑油を供給するとともにモータ室110に冷却油としての潤滑油を供給するための潤滑油路115がオイルポンプ68まで延びている。なお、本実施形態では、潤滑油と冷却油に、同一のオートマチックトランスミッションフルード(Automatic Transmission Fluid)が使用されており、ここでは、潤滑を主目的として供給する潤滑油も冷却を主目的として供給する潤滑油も全て潤滑油と呼ぶことにする。
潤滑油路115には、下流側にオイルポンプ68が設けられ、上流側にストレーナ116が設けられ、オイルポンプ68により汲み上げられた潤滑油中の鉄屑等がストレーナ116により回収される。また、オイルポンプ68の下流には、フィードパイプ113が連結される。
次に、上記の構成を備えた本実施形態の作用について説明する。
図9に示すように、オイルポンプ68は、第1主軸11と同期して回転することから、車両の走行中や、車両停止中に駆動される。
そして、オイルポンプ68によって汲み上げられた潤滑油は、ギヤ室111内の変速機20の各部及びエアコンプレッサ67、具体的には、A/C用クラッチ65に分配して供給されるとともに、モータ室110にも分配して供給される。
フィードパイプ113を介してモータ室110に供給された潤滑油は、サイドカバー82に形成された穴88から油路90に供給され、略半円状給油路91の複数の吐出孔95からステータ71の上側半円部分に向けて吐出する。ここで、複数の吐出孔95は、ステータ71の突極集中巻きコイル71cの折り曲げ部分の半径方向中央部分71c1に向けて潤滑油が噴射されるように配置されるので、コイル71cの周方向中間部分の半径方向中央部分に向けて潤滑油が噴射される場合に比べて、冷却性能を向上することができる。また、複数の吐出孔95は、ステータ71の上側半円部分だけに制限されて吐出孔95の数が削減されているので、冷却用潤滑油の吐出量を低減することができ、ポンプ容量を減らして潤滑油ポンプの小型化が可能となる。
そして、ステータ71のコイル71cの上側半円部分を直接冷却した潤滑油は、自重によってステータ71に沿って滴下し、ステータ71の下側半円部分のコイル71cも冷却する。その後、コイル71cを冷却した潤滑油は、自重によってケースのモータ室110の下部の潤滑油溜まりに蓄積された後、油面調整孔112bを介して、又は、ソレノイドバルブ114が開くことで、ギヤ室111の潤滑油溜まりへ送られる。
また、サイドカバー82に形成された油路90に供給され、略半円状給油路91から径方向給油路92に流入した潤滑油は、潤滑油供給穴87aを介して第1主軸11の給油穴11aに供給される。そして、第1主軸11の給油穴11bから吐出した潤滑油によって変速機20の各部が潤滑されるとともに、ギヤ室111の潤滑油溜まりの潤滑油がかき上げられることでも、変速機20の各部が潤滑される。また、ギヤ室111の潤滑油溜まりの潤滑油は、オイルポンプ68によって汲み上げられて、上述したようにして循環される。
このように、電動モータ7の主な発熱部であるコイル71cが潤滑油により効果的に冷却されて、温度上昇による電動モータ7の効率低下が防止される。また、サイドカバー82が絶縁性を有する樹脂で形成されているので、電動モータ7との絶縁性を確保した状態で電動モータ7に近接配置することができ、駆動装置1を小型化することができる。
以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置1によれば、ケース80の一部を構成し、電動モータ7の側面部を覆うサイドカバー82が、樹脂によって形成されるので、樹脂製のサイドカバー82と電動モータ7との間が絶縁されており、両者82、7間の絶縁性を確保するための絶縁距離や専用の絶縁部材を設ける必要がなく、駆動装置1を小型化すると共に、部品点数を削減してコストを抑制することができる。また、サイドカバー82の樹脂化によって、従来のアルミニウム合金製のサイドカバーと比較して大幅に軽量化することができ、車両の燃費向上にも寄与する。
サイドカバー82は、電動モータ7の発熱部に潤滑油を噴きかける複数の吐出孔95が設けられた油路90を備えるので、電動モータ7に近接配置された油路90の吐出孔95から、電動モータ7に潤滑油を噴きかけて効率よく冷却することができ、温度上昇に起因する電動モータ7の性能低下を抑制することができる。
また、電動モータ7の発熱部はステータ71の複数のコイル71cであり、サイドカバー82に設けられた油路90は、サイドカバー82の中心から径方向に形成された径方向給油路92と、ステータ71の上側半円部分に対応し、複数の吐出孔95が形成された略半円状給油路91とを備えるので、電動モータ7のステータ71に、吐出孔95からピンポイントで潤滑油を噴きかけてステータ71のコイル71cを効果的に冷却することができる。これにより、冷却のための潤滑流量を低減させて、潤滑油ポンプの小型化が可能となる。尚、ステータ71の下側半円部分のコイル71cは、自重によって垂下する潤滑油によって冷却される。
また、複数の吐出孔95は、ステータ71の突極集中巻きコイル71cの折れ曲げ部分の半径方向中央部分71c1に向けて潤滑油が噴射されるように配置されるので、コイル71cの周方向中間部分の半径方向中央部分に向けて潤滑油が噴射される場合に比べて、冷却性能を向上することができる。
さらに、油路90は、別体の樹脂部品である油路形成用部材84を溶着することによってサイドカバー82内に形成されるので、複雑な形状の油路90でも容易に形成することができ、冷却に効果的な油路90の形成が可能となる。また、油路形成用部材84を溶着することにより、多数のリブを設けることなくサイドカバー82の剛性を強化することができ、更なる軽量化が可能となる。
また、サイドカバー82の外表面82aには金属メッキが施されているので、サイドカバー82の樹脂化によって増大が懸念されるラジオノイズを効果的に抑制することができる。尚、金属メッキに代えて、サイドカバー82には、図6に示すように、その全面を覆うように金属メッシュ100などの金属部材がインサート成形されて配置されてもよく、図7に示すように、樹脂製のサイドカバー82とステータ71との間に絶縁距離を保ってSP材等からなるモータ通電部シールド材101を配設してもよい。なお、モータ通電部シールド材101はステータ71の全面を覆うように設けてもよく、部分的に設けてもよい。
ケースの下部の潤滑油溜まりに蓄積された潤滑油は、オイルポンプ68によって汲み上げられた後、エアコンプレッサ67と油路90に分配して供給され、油路90に供給された潤滑油は、電動モータ7の発熱部と変速機20に分配されて潤滑するので、オイルポンプ68、電動モータ7、変速機20の冷却にATFを共用して利用することができ、別途装置を設ける必要がなくなる。
また、本実施形態の変形例として、図10に示すように、複数の吐出孔95の少なくとも一つには、噴射される潤滑油の油量を制御可能な複数の絞り弁95aが設けられてもよい。この場合、複数の絞り弁95aは、電動モータ7の出力が空冷出力可能域(即ち、潤滑油による冷却を行わなくてもコイルの温度が空冷で対応できる出力領域)の場合に遮断され、該空冷出力可能域よりも上昇したときに解放されるように構成されている。また、ステータ71の温度分布に生じる差を平準化するため中間部の油量を基準に、上部を多く、潤滑油溜まりからの熱吸引により温度が上部に比べて低くなる下部を少なく設定可能に構成されている。なお、絞り弁95aとしては公知のものを適用することができる。
このように構成された絞り弁95aを、電動モータ7の出力が空冷出力可能域の場合に遮断すれば、潤滑油によるコイル71cの融着性劣化を抑制できるとともに、第1主軸11への油量の供給が増え、変速機20の寿命の増加が見込まれる。また、電動モータ7に潤滑油をあてると潤滑油の温度が上昇してしまうため、絞り弁95aにより吐出孔95を遮断することで油路全体の発熱を低減することができる。従って、電動モータ7の出力が空冷出力可能域の場合に遮断され、該空冷出力可能域よりも上昇したときに解放されるように構成されることで、油冷と空冷により効率的な冷却を行うことができる。
次に駆動装置の他の例について図11を参照して説明する。駆動装置1Aは、変速機20Aにおいて差動式減速機を構成する遊星歯車機構30と、第2〜第5速用ギヤ対22〜25に加えて、第6速用ギヤ対96と第7速用ギヤ対97を備えている点で駆動装置1と相違している。以下、この駆動装置1Aについて、上述した駆動装置1との相違点のみを説明する。
第1主軸11には、第3速用駆動ギヤ23aと第5速用駆動ギヤ25aとの間に第1主軸11と相対回転自在に第7速用駆動ギヤ97aが設けられている。また、第3速用駆動ギヤ23aと第7速用駆動ギヤ97aとの間に、第1主軸11と第3速用駆動ギヤ23a又は第7速用駆動ギヤ97aとを連結又は開放する第1変速用シフター51Aが設けられ、第7速用駆動ギヤ97aと第5速用駆動ギヤ25aとの間に、第1主軸11と第5速用駆動ギヤ25aとを連結又は開放する第3変速用シフター51Bが設けられている。そして、第1変速用シフター51Aが第3速用接続位置でインギヤするときには、第1主軸11と第3速用駆動ギヤ23aが連結して一体に回転し、第7速用接続位置でインギヤするときには、第1主軸11と第7速用駆動ギヤ97aが一体に回転し、第1変速用シフター51Aがニュートラル位置にあるときには、第1主軸11は第3速用駆動ギヤ23aと第7速用駆動ギヤ97aに対し相対回転する。また、第3変速用シフター51Bが第5速用接続位置でインギヤするときには、第1主軸11と第5速用駆動ギヤ25aが連結して一体に回転し、第3変速用シフター51Bがニュートラル位置にあるときには、第1主軸11は第5速用駆動ギヤ25aに対し相対回転する。
第2中間軸16には、第2速用駆動ギヤ22aと第4速用駆動ギヤ24aとの間に第2中間軸16と相対回転自在に第6速用駆動ギヤ96aが設けられている。また、第2速用駆動ギヤ22aと第6速用駆動ギヤ96aとの間に、第2中間軸16と第2速用駆動ギヤ22a又は第6速用駆動ギヤ96aとを連結又は開放する第2変速用シフター52Aが設けられ、第6速用駆動ギヤ96aと第4速用駆動ギヤ24aとの間に、第2中間軸16と第4速用駆動ギヤ24aとを連結又は開放する第4変速用シフター52Bが設けられている。そして、第2変速用シフター52Aが第2速用接続位置でインギヤするときには、第2中間軸16と第2速用駆動ギヤ22aが連結して一体に回転し、第6速用接続位置でインギヤするときには、第2中間軸16と第6速用駆動ギヤ96aが一体に回転し、第2変速用シフター52Aがニュートラル位置にあるときには、第2中間軸16は第2速用駆動ギヤ22aと第6速用駆動ギヤ96aに対し相対回転する。また、第4変速用シフター52Bが第4速用接続位置でインギヤするときには、第2中間軸16と第4速用駆動ギヤ24aが連結して一体に回転し、第4変速用シフター52Bがニュートラル位置にあるときには、第2中間軸16は第4速用駆動ギヤ24aに対し相対回転する。
カウンタ軸14には、第1共用従動ギヤ23bと第2共用従動ギヤ24bとの間に、第3共用従動ギヤ96bがカウンタ軸14に一体に取り付けられている。ここで、第3共用従動ギヤ96bは、第1主軸11に設けられた第7速用駆動ギヤ97aと噛合して第7速用駆動ギヤ97aと共に第7速用ギヤ対97を構成し、第2中間軸16に設けられた第6速用駆動ギヤ96aと噛合して第6速用駆動ギヤ96aと共に第6速用ギヤ対26を構成する。
そして、第2変速用シフター52Aが第6速用接続位置でインギヤした状態で第2クラッチ42を接続することで第6速走行を行うことができ、また、第1変速用シフター51Aが第7速用接続位置でインギヤした状態で第1クラッチ41を接続することで第7速走行を行うことができ、それぞれモータ7でアシスト又は充電することができる。
また、オイルポンプ68は、オイルポンプ用補機軸19上にオイルポンプ用補機軸19と一体回転可能に取り付けられている。このように構成された駆動装置1Aにおいても、オイルポンプ68は、第1主軸11と同期して回転することから、車両の走行中や、車両停止中に駆動される。そして、オイルポンプ68によって汲み上げられた潤滑油は、ギヤ室111内の変速機20の各部及びエアコンプレッサ67に分配して供給されるとともに、モータ室110にも分配して供給される。
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、電動車両としてハイブリッド車両について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば、電動モータのみを駆動源とする電気自動車であってもよい。
本実施形態では、電動モータ7のコイルとして、突極集中巻きされたコイルが使用されているが、分布巻きされたコイルが使用されてもよい。
1、1A 駆動装置
7 電動モータ
11 第1主軸(トランスミッションのシャフト)
11a 給油穴(油路)
20 変速機(トランスミッション)
67 エアコンプレッサ
68 オイルポンプ
71 ステータ
71c コイル(モータの発熱部)
71c1 折れ曲げ部分の半径方向中央部分
72 ロータ
80 ケース
82 サイドカバー
82a 外表面
84 油路形成用部材(別体の樹脂部品)
90 油路
91 略半円状給油路
92 径方向給油路
95 吐出孔
95a 絞り弁
100 金属メッシュ(金属部材)

Claims (12)

  1. 動力源としての電動モータをトランスミッションと共にケース内に収容配置した電動車両の駆動装置であって、
    前記ケースは、前記電動モータの側面部を覆うサイドカバーを備え、
    該サイドカバーは、絶縁素材よりなる樹脂によって形成されると共に、前記電動モータの発熱部に冷却用の潤滑油を供給する油路を形成し、
    前記電動モータの前記発熱部は、略円環状のステータのコイルであり、
    前記サイドカバーは、前記ステータの上側半円部分に向けて前記潤滑油を噴きかける複数の吐出孔を備え、
    前記油路は、前記トランスミッションのシャフトに設けた油路と連通するように、前記サイドカバーの中心部から径方向に形成された第1油路と、前記第1油路に連通すると共に、前記ステータの少なくとも上側半円部分に対応して形成された第2油路とからなり、
    前記複数の吐出孔は、円周方向に離間して前記第2油路に設けられることを特徴とする電動車両の駆動装置。
  2. 前記油路は、別体の樹脂部品を溶着することによって前記サイドカバー内に形成されることを特徴とする請求項1に記載の電動車両の駆動装置。
  3. 前記サイドカバーには、ラジオノイズを抑制するための金属部材がインサート成形されていることを特徴とする請求項1に記載の電動車両の駆動装置。
  4. 前記サイドカバーと前記電動モータのステータとの間には、ラジオノイズを抑制するためのモータ通電部シールド材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電動車両の駆動装置。
  5. 前記サイドカバーには、ラジオノイズを抑制するための金属メッキが外表面に施されていることを特徴とする請求項1に記載の電動車両の駆動装置。
  6. 前記複数の吐出孔から前記ステータの上側半円部分に向けて噴きかけられた前記潤滑油は、自重によって前記ケースの下部の潤滑油溜まりに蓄積された後、オイルポンプによって汲み上げられて循環されることを特徴とする請求項に記載の電動車両の駆動装置。
  7. 前記複数の吐出孔は、前記ステータのコイルの上側半円部分に向けて前記潤滑油を噴きかけるように配置され、前記ステータのコイルの下側半円部分は、前記潤滑油の自重によって冷却されることを特徴とする請求項に記載の電動車両の駆動装置。
  8. 前記複数の吐出孔は、前記ステータの突極集中巻きコイルの折れ曲げ部分の半径方向中央部分に向けて前記潤滑油が噴射されるように配置されることを特徴とする請求項に記載の電動車両の駆動装置。
  9. 前記複数の吐出孔の少なくとも一つには、噴射される前記潤滑油の油量を制御可能な絞り弁が設けられていることを特徴とする請求項に記載の電動車両の駆動装置。
  10. 前記絞り弁は、前記電動モータの出力が空冷出力可能域の場合に遮断され、該空冷出力可能域よりも上昇したときに解放されることを特徴とする請求項に記載の電動車両の駆動装置。
  11. 前記ケースの下部の潤滑油溜まりに蓄積された前記潤滑油は、オイルポンプによって汲み上げられた後、エアコンプレッサと前記油路に分配して供給され、前記油路に供給された潤滑油は、前記電動モータの発熱部と前記トランスミッションに分配されて潤滑することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の電動車両の駆動装置。
  12. 前記トランスミッションの一端側に前記電動モータを配置し、前記電動モータの前記トランスミッション側とは反対側に前記サイドカバーを設けたことを特徴とする請求項1に記載の電動車両の駆動装置。
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