JP6029834B2 - ハイブリッドシステム用動力伝達装置 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジン及びモータを駆動動力源とするハイブリッドシステムに適用されるハイブリッドシステム用動力伝達装置に関する。
近年では、トラック等の大型自動車において、エンジン及びモータを駆動動力源ととするハイブリッドシステムを搭載した車両としてハイブリッド自動車が増えつつある。こうした大型のハイブリッド自動車の動力伝達装置では、例えば、モータがエンジンとトランスミッションとの間に配設されており、エンジンのクランク軸にクラッチを介して連結された回転軸がモータの出力軸となっている。そして、モータが駆動されることにより、発進時、加速時、登坂時等にエンジンの出力を補ったり、モータの出力のみで走行したりする。
一方、大型のハイブリッド自動車では、一般的な乗用車に比べて大型のモータが必要とされるため、駆動時におけるモータの発熱量も大きくなる。そのため、モータの冷却方式には、空冷式よりも冷却効率が高く、冷却媒体として絶縁性を有するオイルを用いた油冷式が採用される。
例えば特許文献1に記載された油冷式のモータユニットにおいては、モータが収容されるモータ室が仕切壁によって仕切られたハウジングを有しており、該ハウジングの底部にオイルが貯留されるオイルパンが形成されている。そして、オイルパンに貯留されたオイルは、オイルポンプによってハウジングの頂部側へと圧送され、モータ室の上部に配設された供給口から該モータ室へと供給されている。
特開2011−91956号公報
ところで、ハイブリッド自動車の動力伝達装置においては、エンジンとトランスミッションとの間にモータが新たに配設されることになるため、ハウジングの占有する容積、特にエンジンの出力軸に接続される回転軸の軸方向における容積の縮小が求められている。こうした要求に対するオイルポンプとしては、モータを用いた電動式のオイルポンプよりも信頼性が高く、上記回転軸が内挿されて該回転軸に連結された駆動ギヤを有して、ハウジングの仕切壁に固定される機械式のオイルポンプが好ましい。また、このオイルポンプから吐出されたオイルが、ハウジングそのものに形成されるオイル通路を流通することが好ましい。
図3は、ハウジングに形成されるオイル通路の一例を模式的に示した図であり、該オイル通路の形成方法を説明するための図である。同図3に示されるように、オイルポンプ100は、ハウジング101の仕切壁102に固定されており、該オイルポンプ100によって覆われる位置に導入口103が形成されたオイル通路104にオイルを吐出する。オイル通路104は、該オイル通路104に導入されたオイルを導出口105を通じて図示されない外部配管へと導出する。オイル通路104は、導入口103と導出口105とが連通するように、互いに連通する複数の通路孔106,107,108,109によって構成されている。各通路孔106〜109は、ドリル加工によって形成され、不要となる開口がプラグ110で塞がれることによってオイル通路104を構成している。
すなわち、ハウジング101にオイル通路104を形成するにあたり、通路孔106〜109を形成するために複雑な機械加工が必要とされる。そして、モータの大型化にともなってハウジングも大型化されると、例えば通路孔108を形成する際に難易度の高い深穴加工が必要となるため、ハウジングに形成されるオイル通路を設計する際に大きな制約を受けることとなる。なお、こうした問題は、ハイブリッド自動車等の車両に限らず、ハイブリッドシステムを備えた建機や船舶において共通する問題である。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、油冷式のモータが収容されるハウジングにオイルポンプが固定されるハイブリッドシステム用動力伝達装置において、ハウジングに対する加工の負荷を軽減することの可能なハイブリッドシステム用動力伝達装置を提供することにある。
本発明の態様の一つは、エンジンのクランク軸にクラッチを介して接続される回転軸を出力軸とする油冷式のモータを備えたハイブリッドシステム用動力伝達装置であって、前記回転軸が内挿される仕切壁によって、前記クラッチが収容されるクラッチ室と前記モータが収容されるモータ室とが仕切られたハウジングと、前記仕切壁における前記クラッチ室側に固定され、前記回転軸に連結される駆動ギヤの回転によって、前記モータ室の底側に形成されたオイルパンのオイルを前記仕切壁に形成されたオイル通路を介して前記ハウジングの頂部に形成された供給口から前記モータ室に供給するオイルポンプと、を備え、前記仕切壁は、前記モータ室側へ凹設されて前記オイルポンプを収容する凹部を有し、前記オイルポンプは、前記回転軸よりも前記ハウジングの頂部側で前記クラッチ室に開口する吐出口を有し、前記オイル通路は、前記吐出口よりも前記ハウジングの頂部側で前記クラッチ室に開口する導入口を有する第1の通路孔と前記ハウジングの外側面に開口する導出口を有して前記第1の通路孔に連通する第2の通路孔とで構成され、前記吐出口と前記導入口とが、前記クラッチ室に配設される配管部材によって互いに接続されている。
本発明の態様の一つによれば、モータ室にオイルを供給する供給口とオイルポンプとが仕切壁以外の部材である配管部材を介して連結されるため、供給口とオイルポンプとを仕切壁の内部流路で連結する場合と比べて、配管部材の分だけ、仕切壁に対する加工の負荷を軽減することが可能である。
この発明の態様の一つによれば、オイルポンプから圧送されたオイルがハウジングの頂部に形成された供給口からモータ室へと供給されることから、オイルパンのオイルをハウジングの頂部側へ圧送するうえで該オイルの圧力損失を抑えることが可能である。
この発明の態様の一つは、前記配管部材に対する前記ハウジングの底部側には、前記クラッチを構成するレリーズフォークが配設されている。
この発明の態様の一つによれば、クラッチを構成するレリーズフォークを配設するための空間を利用して配管部材が配設されていることから、回転軸の軸方向にハウジングを延長することなく配管部材を配設することが可能である。その結果、回転軸の軸方向において動力伝達装置の占有する容積が、配管部材を配設することによって増大することを抑えることができる。
この発明の態様の一つにおいて、前記配管部材は、湾曲する管状部と前記管状部の両端に形成されたフランジ部とを有する金属である。
この発明の態様の一つのように、配管部材を金属とすることによって、例えば配管部材の管状部を樹脂で形成した場合に比べて、配管部材の耐久性や信頼性を高めることができる。
この発明の態様の一つにおいて、前記配管部材は、湾曲する鋼管の両端にフランジが溶接されている。
この発明の態様の一つのように、配管部材は、具体的に、湾曲する両端に対してフランジを溶接することによって作製することができる。
本発明にかかるハイブリッドシステム用動力伝達装置における一部の断面構造を示す部分断面部。 モータハウジングに形成されるオイル通路の一例を模式的に示した図。 従来例において、モータハウジングに形成されるオイル通路の一例を模式的に示した図。
以下、本発明のハイブリッドシステム用動力伝達装置を具体化した一実施形態について、図1及び図2を参照して説明する。
図1に示されるように、本実施形態におけるハイブリッドシステム用動力伝達装置10(以下、単に動力伝達装置10という。)は、エンジン11のクランク軸12が連結されたフライホイール13に図示されないパイロットベアリングを介して一端部が嵌入される回転軸15を有している。また、動力伝達装置10は、フライホイール13に対して回転軸15を断接するクラッチ17と、回転軸15を出力軸とする油冷式のモータ19と、回転軸15の基端部に入力軸20が連結されるトランスミッション21とを有している。そして、動力伝達装置10は、エンジン11及びモータ19の少なくとも一方が回転軸15に与えた回転トルクをトランスミッション21を介して図示されない駆動輪へと伝達する。
動力伝達装置10は、上記クラッチ17、モータ19、トランスミッション21を収容するハウジング23を有している。ハウジング23を構成するモータハウジング24には、クラッチ17とモータ19とが収容される。モータハウジング24は、クラッチ17が収容されるクラッチ室25とモータ19が収容されるモータ室26とを有した略円筒状をなしており、これらクラッチ室25とモータ室26は、回転軸15が内挿される仕切壁29によって仕切られている。仕切壁29は、回転軸15に近づくにつれてモータ19に近づくような多段状に形成され、該回転軸15をベアリング31を介して軸支している。また、この仕切壁29には、該仕切壁29によって形成される凹部33の開口を覆うフロントリテーナ35が固定されている。フロントリテーナ35は、仕切壁29に連結される環状の鍔部35aと、鍔部35aの中心部からクラッチ17側へ延びて回転軸15が遊挿される筒部35bとを有している。
モータハウジング24におけるトランスミッション21側の端部には、トランスミッション21が収容されハウジング23を構成するトランスミッションハウジング36と該モータハウジング24との間にリアリテーナ37がガスケットを介して連結される。ハウジング23を構成するリアリテーナ37は、モータハウジング24の仕切壁29と対向するように設けられており、トランスミッション21が配置されるトランスミッション室38とモータ室26とを仕切っている。リアリテーナ37は、トランスミッション21からフライホイール13に向けて窪む凹部39を有した多段円板状をなし、凹部39の内周面にてベアリング41を介して回転軸15を軸支している。このリアリテーナ37には、オイルシール40を介して回転軸15が内挿されており、凹部39の開口を覆うオイルシールリテーナ43が図示されないガスケットを介して固定されている。
クラッチ室25に収容されるクラッチ17は、例えば、摩擦式クラッチであって、該クラッチ17を構成するクラッチ本体45には、フライホイール13とクラッチカバー46とがなす空間にクラッチディスクやプレッシャープレート等が収容されている。
また、クラッチ17を構成するレリーズフォーク47は、クラッチ室25において、クラッチ本体45よりも仕切壁29側であって、且つ回転軸15よりもモータハウジング24の底部側に配置されている。レリーズフォーク47の先端部は、回転軸15が遊挿されたフロントリテーナ35の筒部35bにスプライン結合されてクラッチ本体45に対して回転軸15の軸方向に沿って進退移動可能なスライダ48に連結されている。レリーズフォーク47は、運転者によって操作されるクラッチペダルに連動して、スライダ48をクラッチ本体45に対して進退移動させる。
クラッチ17は、通常時はクランク軸12と回転軸15とを接続状態に維持している。そして、運転者によるクラッチペダルの遮断操作がなされると、レリーズフォーク47がスライダ48を接続位置から遮断位置へ移動させ、接続状態にあったクランク軸12と回転軸15とを遮断状態へと変移させる。また、運転者によるクラッチペダルの遮断操作が解除されると、レリーズフォーク47がスライダ48を遮断位置から接続位置へ移動させ、遮断状態にあったクランク軸12と回転軸15とを再び接続状態へと変移させる。
モータ室26に収容されるモータ19は、エンジン11のクランク軸12にクラッチ17を介して接続される回転軸15を出力軸としている。モータ19を構成するロータ51は、ベアリング31とベアリング41とに挟まれる位置で回転軸15に連結されている。また、モータ19を構成するステータ53は、図示されないコイルが巻回されており、ロータ51の外周部を取り囲むようにモータハウジング24に固定されている。
そして、モータ19は、電動機として機能するときには、図示されないバッテリに蓄電された電力がインバータによって三相交流に変換され、その三相交流がステータ53に供給されることにより、ロータ51を介して回転軸15に回転トルクを与える。また、モータ19は、発電機として機能するときには、回転軸15の回転にともなうロータ51の回転によってステータ53に発生する三相交流をインバータで直流電流に変換してバッテリに供給する。
上述したモータ19の冷却に用いられるオイルは、モータハウジング24の底部であって、モータ室26の一部であるオイルパン55に貯留されている。オイルパン55のオイルは、仕切壁29によって形成された凹部33内に配設されるオイルポンプ57によって圧送され、オイルフィルタやオイルクーラが配設された外部配管59を通じて、モータハウジング24の頂部に形成された供給槽60の供給口61からモータ室26内へと供給される。そして、モータ室26に供給されたオイルは、再びオイルパン55に戻るまでの過程において、モータ19を構成するロータ51及びステータ53を冷却するとともにベアリング31,41への給油を行なう。
オイルポンプ57は、図示されない締結部材によって、仕切壁29の一部であって凹部33の底部となる部位に固定されている。オイルポンプ57は、該オイルポンプ57に内挿される回転軸15にスプライン結合される駆動ギヤと、該駆動ギヤに従動する従動ギヤとを有するギヤポンプである。上記駆動ギヤと従動ギヤは、多段円筒形状をなすポンプ本体63に収容されている。
ポンプ本体63の小径部は、回転軸15が遊挿された状態で該回転軸15と仕切壁29との間の空間に嵌入されており、仕切壁29との隙間からクラッチ室25へオイルが漏出しないように、その外側面には図示されないOリングが装着されている。
ポンプ本体63の大径部は、仕切壁29の一部であって凹部33の底部となる部位に対向するように配設されており、この大径部には、駆動ギヤ及び従動ギヤが収容された空間を覆う蓋部材64が図示されないOリングを介して連結されている。蓋部材64と回転軸15との隙間には、ポンプ本体63内のオイルがクラッチ室25へ漏出しないように環状のオイルシール65が配設されている。
また、ポンプ本体63の大径部には、仕切壁29に面するように開口する吸入口67が形成されており、該大径部と仕切壁29との隙間からクラッチ室25へオイルが漏出しないように吸入口67を囲むように図示されないOリングが配設されている。
吸入口67は、回転軸15よりもモータハウジング24の底部側に形成されており、仕切壁29に穿設された連絡通路69を通じて吸入配管71の吸入通路72に連通している。吸入配管71は、その基端部が仕切壁29に固定されて、モータハウジング24の底部に向かって、すなわちオイルパン55に向かって延出形成されている。吸入配管71の先端部には、オイルパン55に貯留されているオイルに浸漬され、吸入配管71に流入するオイルに含まれる比較的大きな異物を取り除くストレーナ73が配設されている。
オイルポンプ57の蓋部材64には、回転軸15よりもモータハウジング24の頂部側に、クラッチ室25に開口する吐出口75が形成されている。また、仕切壁29は、オイルポンプ57よりもモータハウジング24の頂部側に、外部配管59に連通するオイル通路77が形成された肉厚部29Aを有している。
オイル通路77は、モータハウジング24に対するドリル加工によって形成され、モータハウジング24の外側面に導出口85が形成されているとともに、肉厚部29Aのクラッチ室25側に導入口86が形成されている。そして、オイルポンプ57の吐出口75とオイル通路77の導入口86は、フロントリテーナ35の鍔部35aに設けられた図示されない切り欠きを通じて、クラッチ室25内に配設されたオイルパイプ79によって互いに接続されている。
オイルパイプ79は、曲げ加工された鋼管80と、該鋼管80の一端部に溶接されたフランジ81と、該鋼管80の他端部に溶接されたフランジ82とで構成されており、クラッチ17を構成するレリーズフォーク47に対し、モータハウジング24の頂部側に配設されている。蓋部材64に連結されるフランジ81には、該フランジ81と蓋部材64との隙間からクラッチ室25へオイルが漏出しないように、蓋部材64の吐出口75を囲むように図示されないOリングが配設されている。また、肉厚部29Aに連結されるフランジ82には、該フランジ82と肉厚部29Aとの隙間からクラッチ室25へオイルが漏出しないように、オイル通路77の導入口86を囲むように図示されないOリングが配設されている。
そして、エンジン11やモータ19によって回転軸15が回転すると、オイルポンプ57は、駆動ギヤが駆動されて、吸入通路72、連絡通路69、吸入口67を通じてオイルパン55のオイルを吸入する。そして、その吸入したオイルを吐出口75、オイルパイプ79、オイル通路77、外部配管59を通じて、モータハウジング24の頂部に形成された供給槽60へと圧送する。
次に、上述した構成のハイブリッドシステム用動力伝達装置10の作用、特にオイルポンプ57の吐出口75とオイル通路77の導入口86とをオイルパイプ79で接続することによる作用について図2を参照して説明する。
図2に示されるように、吐出口75と導入口86とをオイルパイプ79で接続することによって、導入口86は、オイルポンプ57に対向しない位置に配置されることになる。そのため、オイル通路77は、モータハウジング24の外側面に開口する導出口85を有する第2の通路孔としての通路孔87と、クラッチ室25に開口する導入口86を有する第1の通路孔としての通路孔88とで構成される。そして、導入口86の配置がオイルポンプ57に対向する位置に限定される場合に比べて、導入口86が外部配管59に近い位置に配置される分だけ、モータハウジング24の外側面に開口する導出口85を有する通路孔87を形成するための加工の負荷が軽減されることになる。また、外部配管59の近くに導入口86を配置することも可能であることから、オイル通路77を形成する際に複雑な機械加工が行なわれることを回避することも可能である。
以上説明したように、本実施の形態に係るハイブリッドシステム用動力伝達装置10によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
(1)オイルポンプ57の吐出口75とオイル通路77の導入口86とがオイルパイプ79によって接続される。その結果、オイルポンプ57と外部配管59とが、オイルパイプ79と仕切壁29に形成されたオイル通路77とによって連結されるため、仕切壁29の内部流路のみで連結される場合に比べて、オイルパイプ79の分だけ、仕切壁29に対する加工の負荷を軽減することが可能である。
(2)ここで、例えば、オイルパイプ79をクラッチ室25におけるモータハウジング24の内側面に連結することも可能である。しかし、この場合、フランジ82をモータハウジング24の内側面に接続するために、該内側面の一部を平坦面にする機械加工が必要となる。こうした機械加工を略円筒状のモータハウジング24の内側面に行なうことは、加工上の制約が多いため非常に高い加工技術が要求される。この点、上述した構成によれば、略円筒状のモータハウジング24の開口に臨む仕切壁29の肉厚部29Aにフランジ82が接続されることから、該フランジ82の接続箇所を平坦面にするうえでの加工の負荷を軽減することもできる。
(3)吐出口75が回転軸15よりもモータハウジング24の頂部側に配設され、導入口86がオイルポンプ57よりもモータハウジング24の頂部側に配設されている。そのため、吐出口75及び導入口86の少なくとも一方が回転軸15よりもモータハウジング24の底部側に配設される場合に比べて、吐出口75から供給口61までの流路長を短くすることが可能である。その結果、吐出口75から供給口61までにおけるオイルの圧力損失を抑えることが可能である。
(4)オイルパイプ79は、クラッチ17を構成するレリーズフォーク47をクラッチ室25に配設するための空間を利用して配設されている。そのため、オイルポンプ57の吐出口75とオイル通路77の導入口86とをオイルパイプ79で互いに接続したとしても、モータハウジング24を回転軸15の軸方向に延長する必要がない、その結果、オイルパイプ79が配設されることによって、回転軸15の軸方向で動力伝達装置10の占有する容積が増大することを抑えることが可能である。
(5)オイルパイプ79が、曲げ加工された鋼管80と該鋼管80に溶接されるフランジ81,82とによって構成されている。すなわち、オイルパイプ79が金属製であることから、こうしたオイルパイプが樹脂で構成される場合に比べて、オイルパイプ79の耐久性や信頼性を高めることができる。
(6)モータ室26とクラッチ室25とは各所に配設されたシール部材によってシールされていることから、モータ19の冷却及びベアリング31,41に対する給油を行なうオイルがクラッチ室25に漏出することを抑えることができる。
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・配管部材は、鋼管80とフランジ81,82とで構成されるオイルパイプ79に限らず、例えば鋼管80に相当する管状部とフランジ81,82に相当するフランジ部とが一体形成された鋳造品であってもよい。配管部材がオイルパイプ79である場合には、鋼管80にフランジ81,82を溶接するために該鋼管80の両端部の一部を直線状にしなければならないが、配管部材を鋳造品とすることによって、管状部の両端部を直線状にする必要がなくなる。そのため、上記オイルパイプ79に比べて、配管部材が回転軸15の軸方向に占有する容積を小さくすることが可能である。
・配管部材は、金属製に限られるものではなく、例えば、オイルパイプ79において鋼管80に相当する部分がゴム等の樹脂製であってもよいし、鋼管80及びフランジ81,82に相当する部分がゴム等の樹脂製であってもよい。
・クラッチ室25に配設される配管部材は、クラッチ17の構成部材の動作の障害とならないように配設されていればよい。これが満たされるならば、クラッチ室25において、配管部材とレリーズフォークの双方が、回転軸15よりもモータハウジング24の頂部側に配設されていてもよいし、回転軸15よりもモータハウジング24の底部側に配設されていてもよい。
・オイルポンプ57の吐出口75及びオイル通路77の導入口86は、例えば外部配管59の配置や周辺部材との位置関係を考慮して、その配置が適宜変更されてもよい。
・オイルポンプは、モータハウジング24の仕切壁29に固定されて、回転軸15に連結される駆動ギヤを有しているものであればよく、ギヤポンプに限らず、例えばトロコイド式のポンプであってもよい。
・上記実施形態のハイブリッドシステム用動力伝達装置は、ハイブリッド自動車に限らず、エンジン及びモータを駆動動力源とするハイブリッドシステムを備える建機や船舶に適用することも可能である。
10…ハイブリッドシステム用動力伝達装置、11…エンジン、12…クランク軸、13…フライホイール、15…回転軸、17…クラッチ、19…モータ、20…入力軸、21…トランスミッション、23…ハウジング、24…モータハウジング、25…クラッチ室、26…モータ室、29…仕切壁、29A…肉厚部、31…ベアリング、33…凹部、35…フロントリテーナ、35a…鍔部、35b…筒部、36…トランスミッションハウジング、37…リアリテーナ、38…トランスミッション室、39…凹部、40…オイルシール、41…ベアリング、43…オイルシールリテーナ、45…クラッチ本体、46…クラッチカバー、47…レリーズフォーク、48…スライダ、51…ロータ、53…ステータ、55…オイルパン、57…オイルポンプ、59…外部配管、60…供給槽、61…供給口、63…ポンプ本体、64…蓋部材、65…オイルシール、67…吸入口、69…連絡通路、71…吸入配管、72…吸入通路、73…ストレーナ、75…吐出口、77…オイル通路、79…オイルパイプ、80…鋼管、81,82…フランジ、85…導出口、86…導入口、87,88…通路孔、100…オイルポンプ、101…ハウジング、103…導入口、104…オイル通路、105…導出口、106,107,108,109…通路孔、110…プラグ。

Claims (4)

  1. エンジンのクランク軸にクラッチを介して接続される回転軸を出力軸とする油冷式のモータを備えたハイブリッドシステム用動力伝達装置であって、
    前記回転軸が内挿される仕切壁によって、前記クラッチが収容されるクラッチ室と前記モータが収容されるモータ室とが仕切られたハウジングと、
    前記仕切壁における前記クラッチ室側に固定され、前記回転軸に連結される駆動ギヤの回転によって、前記モータ室の底側に形成されたオイルパンのオイルを前記仕切壁に形成されたオイル通路を介して前記ハウジングの頂部に形成された供給口から前記モータ室に供給するオイルポンプと、を備え、
    前記仕切壁は、前記モータ室側へ凹設されて前記オイルポンプを収容する凹部を有し、
    前記オイルポンプは、前記回転軸よりも前記ハウジングの頂部側で前記クラッチ室に開口する吐出口を有し、
    前記オイル通路は、前記吐出口よりも前記ハウジングの頂部側で前記クラッチ室に開口する導入口を有する第1の通路孔と前記ハウジングの外側面に開口する導出口を有して前記第1の通路孔に連通する第2の通路孔とで構成され
    前記吐出口と前記導入口とが、前記クラッチ室に配設される配管部材によって互いに接続されている
    ことを特徴とするハイブリッドシステム用動力伝達装置。
  2. 前記配管部材に対する前記ハウジングの底部側には、前記クラッチを構成するレリーズフォークが配設されている
    請求項に記載のハイブリッドシステム用動力伝達装置。
  3. 前記配管部材は、湾曲する管状部と前記管状部の両端に形成されたフランジ部とを有する金属である
    請求項1または2に記載のハイブリッドシステム用動力伝達装置。
  4. 前記配管部材は、湾曲する鋼管の両端にフランジが溶接されている
    請求項に記載のハイブリッドシステム用動力伝達装置。
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