JP5794164B2

JP5794164B2 - 車両用駆動装置

Info

Publication number: JP5794164B2
Application number: JP2012024557A
Authority: JP
Inventors: 真人中野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2032-02-07
Also published as: JP2013162698A

Description

本発明は、車両を駆動するための車両用駆動装置に関し、特に、駆動源として電動機を用いてその回転を変速して出力する場合の小型化技術に関するものである。

駆動源としての電動機と、その電動機の回転を変速して出力する変速機とを備える車両用駆動装置が知られている。たとえば２モータ型ハイブリッド型駆動装置に用いられる電動機および変速機や、たとえば特許文献１に記載の電気自動車に用いられる電動機および変速機がそれである。

このような車両用駆動装置によれば、２段変速による前進走行が得られるので、電動機を大型とすることなく広い車速範囲と大きな発進力とを兼ね備えることができる。

特開２００５−０３０４３０号公報

ところで、上記車両用駆動装置では、変速機とは別にモータを冷却する冷却装置を別途用意する必要があり、駆動装置が大きくなる。また、変速機やクラッチの潤滑に用いる油と、電動機の冷却に用いる油とは別の油圧供給路となるため、オイルポンプの吐出量が増加するとともに損失が増加し、車両の燃費の悪化を招来する。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、小型であってしかも電動機の冷却と変速機の冷却とを共通の油で行なうことができる車両用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の、本発明の要旨とするところは、ロータと該ロータの外周に位置固定に位置し、且つコイルエンドを軸方向に環状に突設させたステータとを有する電動機と、該電動機の回転を変速して出力させる変速機とを備える車両用駆動装置であって、前記ロータの一端部に設けられた係合機構と、該ロータの他端部に設けられたギヤ機構とを備え、前記係合機構および変速機は、前記コイルエンドの内周側において該コイルエンドと径方向において重なる位置に設けられており、中心軸線まわりに回転可能に配置され、一方向クラッチまたはブレーキを介して非回転部材との間で選択的に係合させられた中心軸を含み、前記電動機のロータは、該中心軸の外周にそれと同心に回転可能に設けられ、前記変速機は、前記中心軸の一端部に設けられたサンギヤと、前記ロータの他端部に設けられたリングギヤと、該サンギヤおよびリングギヤと噛み合うピニオンを自転および公転可能に支持し、前記電動機の駆動力を出力するキャリヤとを有し、前記コイルエンドの内周側に位置する遊星歯車式有段変速機であることにある。

このように構成された車両用駆動装置によれば、係合機構および変速機は、前記コイルエンドの内周側において該コイルエンドと径方向において重なる位置に設けられていることから、係合機構およびギヤ機構に供給された潤滑油は遠心力に基づいてコイルエンド側へ移動するので、部品を追加することなく電動機を共通の潤滑油で冷却できる。また、前記変速機が、前記コイルエンドの内周側に位置する遊星歯車式有段変速機であるので、電動機のコイルエンドの内周側スペース内に収容され、駆動装置が小型となる。さらに、前記摩擦係合装置を解放状態として前記ロータを回転させると、前記一方向クラッチまたはブレーキを用いて中心軸の反力トルクを受けることで、電動機の回転が減速されて前記キャリヤから出力される。また、前記摩擦係合装置を係合状態として前記ロータを回転させると、前記サンギヤ、リングギヤ、キャリヤが一体的に回転するので、電動機の回転がそのまま前記キャリヤから出力される。このため、車両の登坂発進時、急発進時、中間加速時のように大きな駆動力が要求される場合には大きな駆動トルクが得られ、定常走行時には高い回転速度が得られる。

ここで、好適には、前記中心軸の他端部と前記ロータの一端部との間には、該中心軸の他端部に相対回転不能且つ軸心方向に移動可能に前記コイルエンドの内周側に位置して設けられた中心軸側摩擦板と、前記ロータの一端部に相対回転不能且つ軸心方向に移動可能に前記コイルエンドの内周側に位置して設けられたロータ側摩擦板とを有し、該中心軸側摩擦板およびロータ側摩擦板が相互に押圧されることで選択的に係合させられる摩擦係合装置が設けられる。このようにすれば、摩擦係合装置は、前記コイルエンドの内周側に位置して電動機のコイルエンドの内周側スペース内に収容されるので、駆動装置が小型となる。

本発明の一実施例である車両用駆動装置の外形を示す正面図である。図１の車両用駆動装置駆動装置の外形を示す左側面図である。図１の車両用駆動装置駆動装置の外形を示す右側面図である。図１の車両用駆動装置駆動装置の構成を説明する断面図である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１、図２、図３、図４に示すように、本発明の一実施例である車両用駆動装置１０は、円柱状を成しており、電動機１２、遊星歯車式有段変速機１４、油圧式摩擦係合装置１６を一体的に備え、電気自動車に好適に用いられる。

図４の断面図に詳しく示すように、車両用駆動装置（駆動装置）１０において、電動機１２は、ハウジングなどの位置固定の非回転部材１８に固定された厚肉円筒状のステータ１２ａと、そのステータ１２ａの内側に僅かな隙間Ａを隔てて収容されたロータ１２ｂとを備えている。電動機１２は、たとえば交流同期モータであり、ロータ１２ｂの外周面には複数の磁極が形成されるように着磁されているとともに、ステータ１２ａの端面にはそのステータ１２ａの捲線の一部である一対のコイルエンド１２ｃが両端面から軸方向に環状に突設されている。それら一対のコイルエンド１２ｃは、ステータ１２ａに固定された一対のエンドカバー１２ｄによりそれぞれ覆われている。

車両用駆動装置１０は、電動機１２の中心軸線Ｃまわりに回転可能に設けられた中心軸２０を備え、ロータ１２ｂはその中心軸２０により回転可能に支持されている。中心軸２０の一端にはサンギヤＳが固定されるとともに、ロータ１２ｂの一端にはリングギヤＲが固定されており、それらサンギヤＳおよびリングギヤＲの間でそれらと噛み合うピニオンＰは、中心軸線Ｃまわりに回転可能に設けられたキャリヤＫから突設されたキャリヤピンＫｐによって自転可能且つ公転可能に支持されている。これらサンギヤＳ、リングギヤＲ、ピニオンＰ、キャリヤＫは、遊星歯車式有段変速機１４を構成している。サンギヤＳ、リングギヤＲ、ピニオンＰは、コイルエンド１２ｃの内周側空間内に位置しているため、遊星歯車式有段変速機１４は、そのキャリヤＫの一部を除いて、コイルエンド１２ｃの内周側空間内に位置している。キャリヤＫは、電動機１２からの動力を出力する出力部材としても機能している。

また、中心軸２０の他端にはクラッチハブ２２が形成されていて、そのクラッチハブ２２の外周面には相対回転不能且つ軸方向に移動可能にハブ側摩擦板２４が設けられているとともに、ロータ１２ｂの他端にはクラッチドラム２６が固定されていてそのクラッチドラム２６の内周面には相対回転不能且つ軸方向に移動可能にドラム側摩擦板２８が上記ハブ側摩擦板２４と交互に設けられている。これらクラッチハブ２２、ハブ側摩擦板２４、クラッチドラム２６、ドラム側摩擦板２８が、油圧式クラッチである油圧式摩擦係合装置１６を構成している。クラッチハブ２２、ハブ側摩擦板２４、クラッチドラム２６、ドラム側摩擦板２８は、コイルエンド１２ｃの内周側空間内に位置しているため、油圧式摩擦係合装置１６はコイルエンド１２ｃの内周側空間内に位置している。なお、油圧式摩擦係合装置１６は、ハブ側摩擦板２４およびドラム側摩擦板２８を押圧するために油圧で駆動されるピストンを備えているが、その図示が省略されている。

中心軸線Ｃまわりに回転可能に設けられた中心軸２０は、それを支持する軸受けの図示が省略されている。その中心軸２０の他端は、たとえば一方向クラッチＯＷＣ或いはブレーキＢから成る係合装置３０を介して非回転部材１８に選択的に連結されている。また、中心軸２０内には、図示しない油圧ポンプから吐出された潤滑油を導く中心油路３２と、その中心油路３２のうちの少なくともサンギヤＳ近傍の位置、およびクラッチハブ２２近傍の位置径から径方向にそれぞれ形成された複数の径方向油路３４、３６とが形成されている。所定の圧力によってそれら径方向油路３４、３６から放出された潤滑油は、遊星歯車式有段変速機１４および油圧式摩擦係合装置１６を潤滑しつつ遠心力によってリングギヤＲおよびクラッチドラム２６に到達し、それらリングギヤＲおよびクラッチドラム２６にそれぞれ径方向に貫通して形成された貫通穴３８、４０を通してその外周に位置するコイルエンド１２ｃにそれぞれ供給される。これによりコイルエンド１２ｃおよびそれを突き出すステータ１２ａすなわち電動機１２が冷却される。

以上のように構成された車両用駆動装置１０では、車両の登坂発進時、急発進時、中間加速時のように大きな駆動力が要求される場合には、油圧式摩擦係合装置１６が解放状態で電動機１２が駆動され、リングギヤＲが回転駆動される。このとき、中心軸２０は、反力を受けるが一方向クラッチＯＷＣ或いはブレーキＢによってその回転が阻止されてサンギヤＳの回転が停止させられることから、電動機１２の回転が遊星歯車式有段変速機１４により減速されるので、その分大きなトルクがキャリヤＫから出力され、図示しない差動歯車装置を介して駆動輪へ伝達される。

これに対して、定常走行のように比較的低トルクで走行可能な場合は油圧式摩擦係合装置１６が係合状態とされる。これにより、遊星歯車式有段変速機１４のサンギヤＳ、リングギヤＲ、ピニオンＰ、キャリヤＫは一体的に回転させられることから、電動機１２の回転がそのままキャリヤＫから出力され、図示しない差動歯車装置を介して駆動輪へ伝達される。

上述のように、本実施例の電気自動車の車両用駆動装置１０によれば、油圧式摩擦係合装置(係合機構) １６および遊星歯車式有段変速機(変速機) １４は、コイルエンド１２ｃの内周側においてそのコイルエンド１２ｃと径方向において重なる位置に設けられていることから、油圧式摩擦係合装置(係合機構) １６および遊星歯車式有段変速機(変速機) １４に供給された潤滑油は遠心力に基づいてコイルエンド１２ｃ側へ移動するので、部品を追加することなく電動機１２を共通の潤滑油で冷却できる。

また、本実施例の電気自動車の車両用駆動装置１０によれば、中心軸線Ｃまわりに回転可能に配置された中心軸２０を含み、電動機１２のロータ１２ｂは、その中心軸線Ｃの外周にそれと同心に回転可能に設けられ、遊星歯車式有段変速機(変速機) １４は、中心軸２０の一端部に設けられたサンギヤＳと、ロータ１２ｂの一端部に設けられたリングギヤＲと、サンギヤＳおよびリングギヤＲの間に位置してそれらと噛み合うピニオンＰを自転および公転可能に支持し、電動機１２の駆動力を出力するキャリヤＫとを有し、コイルエンド１２ｃの内周側に位置するものである。このため、遊星歯車式有段変速機(変速機) １４が、コイルエンド１２ｃの内周側に位置しているので、電動機１２のコイルエンド１２ｃの内周側スペース内に収容され、車両用駆動装置１０が小型となる。

また、本実施例の電気自動車の車両用駆動装置１０によれば、中心軸２０の他端部とロータ１２ｂの他端部との間には、中心軸２０の他端部に相対回転不能且つ軸心方向に移動可能にコイルエンド１２ｃの内周側に位置して設けられたハブ側摩擦板(中心軸側摩擦板) ２４と、ロータ１２ｂの他端部に相対回転不能且つ軸心方向に移動可能にコイルエンド１２ｃの内周側に位置して設けられたドラム側摩擦板（ロータ側摩擦板）２８とを有し、ハブ側摩擦板２４およびドラム側摩擦板２８が相互に押圧されることで選択的に係合させられる油圧式摩擦係合装置１６が設けられる。このため、油圧式摩擦係合装置１６は、コイルエンド１２ｃの内周側に位置して電動機１２のコイルエンド１２ｃの内周側スペース内に収容されるので、車両用駆動装置１０が小型となる。

また、本実施例の電気自動車の車両用駆動装置１０によれば、中心軸２０は、一方向クラッチＯＷＣまたはブレーキをＢ介して非回転部材１８との間で選択的に係合させられるものである。このため、油圧式摩擦係合装置１６を解放状態として電動機１２のロータ１２ｂを回転させると、一方向クラッチＯＷＣまたはブレーキＢを用いて中心軸２０の反力トルクを受けることで、電動機１２の回転が減速されてキャリヤＫから出力される。また、油圧式摩擦係合装置１６を係合状態として電動機１２のロータ１２ｂを回転させると、サンギヤＳ、リングギヤＲ、キャリヤＫが一体的に回転するので、電動機１２の回転がそのままキャリヤＫから出力される。このため、車両の登坂発進時、急発進時、中間加速時のように大きな駆動力が要求される場合には大きな駆動トルクが得られ、定常走行時には高い回転速度が得られる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例において、遊星歯車装置１６は、シングルピニオン型の一組の遊星歯車機構から構成されたものであっが、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であってもよい。また、複数組の遊星歯車機構から構成されていても、少なくとも一部がコイルエンド１２ｃの内周側空間内に位置させることができるので、一応の効果が得られる。

また、前述の実施例の車両用駆動装置１０は、電気自動車のみならず、ハイブリッド車両に用いられてもよい。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：駆動装置( 車両用駆動装置)
１２：電動機
１２ａ：ステータ
１２ｂ：ロータ
１２ｃ：コイルエンド
１４：遊星歯車式有段変速機( 変速機)
１６：油圧式摩擦係合装置( 係合機構)
１８：非回転部材
２２：クラッチハブ
２４：ハブ側摩擦板
２６：クラッチドラム
２８：ドラム側摩擦板
Ｓ：サンギヤ
Ｒ：リングギヤ
Ｋ：キャリヤ
Ｂ：ブレーキ
ＯＷＣ：一方向クラッチ

Claims

ロータと該ロータの外周に位置固定に位置し、且つコイルエンドを軸方向に環状に突設させたステータとを有する電動機と、該電動機の回転を変速して出力させる変速機とを備える車両用駆動装置であって、
前記ロータの一端部に設けられた係合機構と、該ロータの他端部に設けられたギヤ機構とを備え、前記係合機構および変速機は、前記コイルエンドの内周側において該コイルエンドと径方向において重なる位置に設けられており、
中心軸線まわりに回転可能に配置され、一方向クラッチまたはブレーキを介して非回転部材との間で選択的に係合させられた中心軸を含み、
前記電動機のロータは、該中心軸の外周にそれと同心に回転可能に設けられ、
前記変速機は、前記中心軸の他端部に設けられたサンギヤと、前記ロータの他端部に設けられたリングギヤと、該サンギヤおよびリングギヤと噛み合うピニオンを自転および公転可能に支持し、前記電動機の駆動力を出力するキャリヤとを有し、前記コイルエンドの内周側に位置する遊星歯車式有段変速機である
ことを特徴とする車両用駆動装置。
前記中心軸の他端部と前記ロータの一端部との間には、前記中心軸の他端部に相対回転不能且つ軸心方向に移動可能に前記コイルエンドの内周側に位置して設けられた中心軸側摩擦板と、前記ロータの一端部に相対回転不能且つ軸心方向に移動可能に前記コイルエンドの内周側に位置して設けられたロータ側摩擦板とを有し、該中心軸側摩擦板およびロータ側摩擦板が相互に押圧されることで選択的に係合させられる摩擦係合装置が設けられる
ことを特徴とする請求項１の車両用駆動装置。