JP6154805B2 - 電気モータを冷却する装置 - Google Patents

Description

本発明は，少なくとも２つの電気モータを有し，少なくとも２つの電気モータの各々が冷却装置を備え，冷却装置が少なくとも１つの冷却流体管を有する，独立請求項１の前提部に記載の車両を駆動する装置に関する。更に本発明は，少なくとも２つの電気モータを有する，独立請求項10に記載の車両に関する。

車両を駆動するために電気モータを使用するケースが増加している。この場合，例えば内燃エンジンのような他の構造タイプのモータと共に電気モータが駆動力を供給する車両と，電気モータのみが駆動に使用される車両の双方が一般的である。

更なる実施形態において，求められる電気モータの小型化の観点からは，強力な電気モータを中央に配置し，少なくともその電気モータが駆動軸に作用することに替えて，各駆動輪に電気モータを配置できるよう，より小型の電気モータを複数使用することが想定できる。このような電気モータは，対応する駆動輪の近傍に配置可能であるため，駆動モータから駆動輪へ駆動力を伝達する所要経路を短く保つことができる。

このような電気モータは，車両の駆動に適した駆動エネルギーの他に熱も発生させるため，モータのダメージを防ぐべくモータの冷却が必要となる。冷却には，電気モータが発する熱を受容し，電気モータから除去する冷却装置を使用する。そのため，例えばポンプにより冷却流体を電気モータへ導き，モータが冷却流体を加熱することにより，冷却流体が電気モータの排熱を少なくとも部分的に受容する。このように加熱された冷却流体が電気モータから離れることで，排熱が電気モータから離れることとなり，電気モータが冷却される。

こうしてモータの加熱が防止され，電気モータは高い性能を保ちつつ長期間にわたり稼動可能となる。

冷却流体の電気モータへの供給を確実に制御するため，冷却流体は一般的には１つ又は複数の冷却流体供給管により電気モータに送られ，冷却流体排出管によりタンクに還流する。このタンクから，冷却流体供給管により再び冷却流体を取り込む。冷却流体は，冷却流体タンク内，冷却流体供給管又は冷却流体排出管において冷却する。冷却流体を冷却するための冷却経路を，単独で設けることも想定できる。電気モータにおいて，冷却流体は電気モータに加熱され，冷却装置は，例えば冷却流体供給管，冷却流体排出管，冷却流体ポンプ，冷却流体で熱を受容する熱交換域及び冷却流体を保管する冷却流体タンクを有する。しかしながらこのような冷却装置により重量が加わり，更に構造スペースも必要となるため，駆動機構のサイズ及び重量が総合的に上昇し，車両重量も増加する。

本発明の課題は，構造高をより低減し，及び／又は構成部品がより少なく，及び／又はコスト効果により優れた，車両の電気駆動機構を生産及び／又は組み立てることである。

この課題は請求項１及び10に記載の装置により解決される。好ましい実施形態は，従属請求項より明らかとなる。

この課題は，車両を駆動する装置により解決されるものであり，その際装置は少なくとも２つの電気モータを有し，少なくとも２つの電気モータの各々が，少なくとも１つの冷却流体管を備えた，各々少なくとも１つの冷却装置により冷却される。その場合，少なくとも２つの冷却装置の冷却流体管は，冷却流体接続管を介して接続され，冷却流体接続管を経て，冷却流体が一方の冷却流体管から他方の冷却流体管へと流れる。従って，複数の電気モータの冷却に，例えばポンプや冷却流体管及び／又は冷却流体タンクといった単独の構成素子が使用可能となる。

この場合，冷却装置は熱交換域を有し，この熱交換域において電気モータの熱が冷却流体へと移動する。

熱交換域はこの場合１つ又は複数の冷却流体管を有し，冷却流体管は例えば互いに平行しつつ，電気モータを少なくとも側面において包囲する。しかしながら，冷却流体管は互いに角度を形成するよう配置可能でもあり，及び／又は電気モータに網状に走らせることもできる。空洞を有する平坦な構造とすることも可能で，その内部では冷却流体が電気モータの周囲を流れる。この場合熱交換域の内部表面は，環状の断面からそれることで拡張可能である。特に冷却フィンをも備えることとし，冷却フィンは空洞内部へ向かって屹立し，縦方向，横方向又は角度を付けて冷却流体の流れ方向へ伸びる。好適には，電気モータのハウジングにより熱交換域を形成する。

冷却流体接続管を用いることにより重量が低減され，又１つの電気モータ毎の各々２つの冷却流体管を，離れて配置される冷却流体ポンプ又は冷却流体タンクへ使用せずに済む。更に，この冷却装置は所要スペースがより僅かで済むため，冷却装置及び電気モータ共に，車輪近傍への取り付けがより容易になる。冷却流体管の追加が不要となるため，こうした冷却流体管から流体が漏洩し，電気モータの冷却が不十分となるような危険も減少する。

冷却流体としては，熱の受容及び運搬に適した液体及び／又はガスの使用が想定される。このような冷却流体には，水，空気及び／又は熱媒油，グリコール等がある。

好適には，少なくとも２つの電気モータを結合リンクに配置する。この場合結合リンクは，各々に１つの車輪が配置された少なくとも２つのトレーリングアーム，両トレーリングアームを互いに連結する１つのクロスビームから構成される。この場合トレーリングアームは，車両の縦軸に対して少なくとも略平行して伸び，車体及び車輪と弾性的に連結する構成部品である。クロスビームはこの場合，両トレーリングアームを互いに連結する構成部品であり，その際クロスビームとトレーリングアーム間の連結部は，各々車体に対して間隔を空ける。この場合，トレーリングアームの主たる伸長方向は車両の縦軸に平行しており，これに対応し，クロスビームの主たる伸長方向は，車両の縦軸に対し横向きに配置される。こうした結合リンクは特に後軸に用いられ，車軸全体の取り付け及び取り外しを容易にし，所要スペースが低減され，構成部品の点数が少なく済む。電気モータを結合リンクに配置することで，車輪に対して電気モータが固定可能となり，駆動輪がばねの運動により，電気モータに対して位置ずれを起こさずに済む。

好適には，冷却流体接続管はクロスビームに配置する。従って，両トレーリングアームを互いに連結するクロスビームが，冷却流体接続管にも接続され，クロスビームにより冷却流体接続管が固定，及び／又は支承される。従って冷却流体接続管には安定性がそれほど求められず，壁面厚を薄くし，特に軽い素材を使用することが可能となり，重量的に更なる利点が生じる。冷却流体接続管は，クロスビームと特に溶接，ねじ留め及び／又は接着剤により接続される。特に冷却流体接続管は，少なくとも部分的かつ少なくとも実質的に，クロスビームに対して平行に配置できる。

冷却流体接続管はクロスビーム内にも配置可能であり，クロスビームが少なくとも部分的に冷却流体接続管を囲むことになる。従って堅固に構成されたクロスビームにより，冷却流体接続管が破損から保護可能となる。そのため，冷却流体接続管の壁面をより薄く，より軽量化が可能となり，重量が低減できる。

特に冷却流体接続管がクロスビームを形成するため，冷却流体接続管の単独の壁面が不要となり，冷却流体接続管の重量を更に低減可能となる。

この場合クロスビームは，鋼鉄などの金属，及び／又はプラスチック，ガラス繊維強化プラスチック，炭素繊維複合材料製とすることが可能である。こうした素材は抵抗力が十分に高く，一方では流体の導入材として使用可能であり，他方ではこのような素材を使用することでクロスビームの重量低減が可能となる。

特にトレーリングアームは，その大部分が電気モータにより電気モータのハウジングとして構成されるため，好適には，電気モータのハウジングの領域でクロスビームをトレーリングアームと連結する。

好適には，少なくとも２つの電気モータが冷却流体管を備え，冷却流体管が冷却流体流入部と冷却流体流出部とを有し，一方の電気モータの冷却流体管の冷却流体流入部は，他方の電気モータの冷却流体管の冷却流体流出部と，冷却流体接続管を介して接続する。従って冷却流体は，冷却流体流入部を介して第１モータの冷却装置へと導かれ，そこで電気モータの熱を受容し，冷却流体流出部を介して冷却流体接続管へ移動可能である。冷却流体接続管から，冷却流体は他方の電気モータの冷却装置の冷却流体流入部へ移動する。同時にクロスビームとしても構成可能である冷却流体接続管により，第２電気モータ及び第１電気モータから冷却流体排出管への更なる供給管が不要となり，使用される構成部品の点数が更に削減される。好適にも，冷却流体接続管は冷却流体を冷却する冷却素子を有することが可能である。こうした冷却素子は，一方ではペルチェ素子等の能動的な冷却素子とし，他方では，例えば冷却流体接続管の外面に配置した冷却フィン等の受動的な冷却素子とすることが可能である。冷却フィンは鋼鉄又は銅等の金属製とし，冷却流体の熱を部分的に走行気流へ放出可能である。従って冷却流体接続管内部の冷却流体を，第２電気モータの冷却装置に至る以前に，例えば走行気流により冷却できる。このようにクロスビームを設計することで，第２電気モータの熱交換域への流入前に冷却流体を冷却する単独の冷却装置が不要となる。

更に，本発明の実施形態について図面を用いて詳述する。
従来技術による結合リンクを示す図である。 電気モータを配置した結合リンクを示す図である。 図２の結合リンクの一部断面を示す図である。

図１は小型車の後軸として適用可能である結合リンク１を示す。結合リンク１は両車輪2,2´を連結して支承し，その際車輪2,2´の圧縮運動を可能にする。この場合，車輪2,2´は回転可能な状態でトレーリングアーム４に固定する。更に結合リンク１はクロスビーム５を有し，クロスビーム５は両トレーリングアーム4,4´を互いに連結することで，車輪位置を安定させる。この場合クロスビーム５は，トレーリングアーム4,4´に対して略直角を成し，クロスビーム５の主たる伸長方向は，車両主軸の主たる伸長方向に対して横方向を示す。クロスビーム５はこの場合，車体から間隔を空けて，トレーリングアーム4,4´と連結する。ばね７及びダンパ３の各固定域６は，クロスビーム５と各トレーリングアーム4,4´の連結部から間隔を空けて，トレーリングアーム4,4´に配置する。この場合ウィッシュボーン型アームは，トレーリングアーム4,4´にねじ留め，接着又は溶接可能である。そのためにトレーリングアーム4,4´は特に平坦な連結域を有し，この連結域にウィッシュボーン型アームを固定可能である。好適には，ウィッシュボーン型アームを連結する平坦面に替えて，トレーリングアーム4,4´は多様な外形が可能であり，例えば多数の連結部を使用する，スレービング式係合，波状溝結合及びこれらに類した結合方法が可能である。

図２に示すように，各トレーリングアーム４又は４´は１つずつの電気モータ８又は８´を備え，電気モータ8,8´は冷却ハウジング9,9´を備える。冷却ハウジング９は電気モータ８の側面を囲み，少なくとも１つの冷却流体管10を有する。冷却流体管10は，冷却流体流入部11及び冷却流体流出部12を備える。電気モータハウジング９の冷却流体流入部11において，ポンプにより冷却流体が冷却ハウジング９の冷却流体管10へ送られる。冷却流体はそこで電気モータ８の熱を受容し，冷却ハウジング９を出て，冷却流体流出部12を介して冷却流体接続管13によりクロスビーム５へ至る。更にクロスビーム５の正面側には開口部14があり，開口部14はクロスビーム５の内部中央を通る冷却流体管と接続しており，クロスビーム５の反対の正面側に同様に配置した開口部14´に至る。開口部14´は，電気モータ８´の冷却ハウジング９´に位置する冷却流体流入部11´と接続するため，冷却流体接続管13を介して，冷却流体が電気モータハウジング９´の冷却流体管に到達可能である。冷却流体はそこで電気モータ８´の熱を受容し，冷却流体流出部12´を介して，電気モータ８´のハウジングから出る。冷却流体は更に冷却流体管を介して，図示されていないタンク又はポンプに達する。

図３では，電気モータ８の冷却装置が詳細に示される。図３は電気モータ８を配置するトレーリングアーム４を示す。この場合，電気モータ８をトレーリングアーム４の縦方向に固定し，傘歯車を介して車輪２を駆動する。電気モータ８の周囲には冷却ハウジング９が位置し，冷却ハウジング９は少なくとも電気モータ８の側面を囲み，トレーリングアーム４の大部分を構成する。この場合，冷却ハウジング９は熱伝導性に優れた金属などの素材製とし，電気モータ８の熱を冷却ハウジング９から除去する。冷却ハウジング９内部には，冷却流体が流れる冷却流体管10を配置し，冷却ハウジング９から除去した熱を更に冷却流体へ伝達する。この場合，冷却流体管10は多様な形状が可能である。この実施形態においては，冷却流体管10はパイプ状の断面を示す。

冷却流体管10は共通の冷却流体流入部11及び冷却流体流出部12を有する。冷却流体流入部11において，冷却流体が冷却流体管10へと流入し，冷却流体管10を経て電気モータ８近傍の冷却ハウジング９へ導かれる。冷却流体管10は，トレーリングアーム４と反対側で，クロスビーム５への連結部に挿入された冷却流体流出部12を介して冷却ハウジング９から出る。この場合冷却流体流出部12は，同様にパイプ状の断面を有し，冷却流体管10と連結する。冷却流体流出部12は，電気モータ８に加熱された冷却剤を冷却流体接続管13へ導く。この場合，冷却流体接続管13はクロスビーム５と合体しており，クロスビーム５の主たる伸長方向に沿い，クロスビーム５の中央を通る。クロスビーム５は平坦な正面15を有し，この正面15はトレーリングアーム４の固定面16と接続する。この場合両面は，互いに接着，ねじ留め及び／又は溶接により接続可能である。

クロスビーム５は，多角形形状及び／又は多数歯及び／又はスレービング式の係合によりトレーリングアーム4,4´と連結可能である。

シャフトとハブによる連結も又可能である。

トレーリングアーム４は更に固定面16を有し，この固定面16上にばね７，及び垂直方向の車輪運動を減衰するダンパ３を配置する。

１ 結合リンク
２ 車輪
２´ 車輪
３ ダンパ
４ トレーリングアーム
５ クロスビーム
６ 軸ばね固定域
７ ばね
８ 電気モータ
８´ 電気モータ
９ 冷却ハウジング，電気モータハウジング
９´ 冷却ハウジング，電気モータハウジング
10 冷却流体管
10´ 冷却流体管
11 冷却流体流入部
11´ 冷却流体流入部
12 冷却流体流出部
12´ 冷却流体流出部
13 冷却流体接続管
14 開口部
14´ 開口部
15 クロスビーム正面
16 固定面

Claims (8)

1. 少なくとも２つの電気モータ（8, 8´）を有する車両駆動装置であって，前記少なくとも２つの電気モータ（8, 8´）の各々が冷却装置を備え，該冷却装置が少なくとも１つの冷却流体管（10, 10´）を有する車両駆動装置において，前記少なくとも２つの冷却装置の冷却流体管（10, 10´）が，冷却流体接続管（13）を介して互いに接続され、前記２つの電気モータ（8, 8´）が，結合リンク（１）のトレーリングアーム（4, 4´）の内部に配置されることを特徴とする車両駆動装置。
2. 請求項１に記載の装置であって，前記結合リンク（１）は少なくとも２つのトレーリングアーム（4, 4´）及び少なくとも１つのクロスビーム（５）を有し，該クロスビーム（５）に前記冷却流体接続管（13）を配置することを特徴とする車両駆動装置。
3. 請求項１又は２に記載の装置であって，前記冷却流体接続管（13）をクロスビーム（５）に配置することを特徴とする車両駆動装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の装置であって，前記冷却流体接続管（13）は少なくとも部分的に，クロスビーム（５）により構成されることを特徴とする車両駆動装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の装置であって，前記冷却流体管（10, 10´）は冷却流体流入部（11, 11´）及び冷却流体流出部（12, 12´）を有し，一方の前記電気モータの冷却流体管の冷却流体流入部（11´）が，前記冷却流体接続管（13）を介して，他方の前記電気モータの冷却流体管の冷却流体流出部（12）と接続することを特徴とする車両駆動装置。
6. 請求項１〜５に何れか一項に記載の装置であって，前記冷却流体接続管（13）は，冷却流体を冷却するための冷却素子を有することを特徴とする車両駆動装置。
7. 請求項６に記載の装置であって，前記冷却流体接続管（13）は，その内部を流れる冷却流体が走行気流によって冷却可能であるよう構成することを特徴とする車両駆動装置。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の車両駆動装置を備える車両。

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