JP6172007B2 - 車両用駆動装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献4の技術では、回転電機用のインバータは、回転電機の径方向外側に配置されており、インバータの大きさ分、車両用駆動装置の外形が大型化する問題があった。
また、回転電機のステータとインバータが軸方向視で重複しているので、回転電機とインバータとの電気的な接続は、接続線を軸方向に延ばして行うことができ、接続を容易化することができる。
なお、変速入力軸Iが、本発明における「入力部材」に相当する。
以下、本実施形態に係る車両用駆動装置1について、詳細に説明する。
内燃機関ENGは、燃料の燃焼により駆動される熱機関であり、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の各種内燃機関を用いることができる。本例では、内燃機関ENGのクランクシャフト等の内燃機関出力軸が、トルクコンバータTCに駆動連結された動力入力軸Ipに駆動連結される。
内燃機関ENGの内燃機関出力軸は、変速装置TMの第一軸心A1上に配置される。
図2に示すように、車両用駆動装置1を構成するトルクコンバータTC、変速装置TM、カウンタギヤ機構CG、回転電機MG、差動歯車機構DF、及びインバータINは、ケースCS内に収容されている。ケースCSは、車両用駆動装置1の外側を覆うように形成された外壁を備えている。また、ケースCSは、トルクコンバータTC、変速装置TM、カウンタギヤ機構CG、回転電機MG、差動歯車機構DF、及びインバータINのそれぞれを、支持するため又は隔離するため、部分的又は全体的に覆った隔壁を備えている。
図1に示すように、トルクコンバータTCは、内部に充填された作動油を介して、動力入力軸Ipに駆動連結されたポンプインペラTCaと、変速入力軸Iに駆動連結されたタービンランナTCbとの間で駆動力の伝達を行う動力伝達装置である。トルクコンバータTCは、ポンプインペラTCaとタービンランナTCbとの間に、ワンウェイクラッチを備えたステータTCcを備えており、また、ポンプインペラTCaとタービンランナTCbとを一体回転させるように連結するロックアップクラッチLCを備えている。オイルポンプOPは、ポンプインペラTCaと一体回転するように駆動連結されている。
変速装置TMは、変速入力軸Iの回転を変速して変速出力ギヤGToへ伝達する動力伝達装置である。
本実施形態では、変速装置TMは、変速比の異なる複数の変速段を有する有段の自動変速装置とされている。変速装置TMは、これら複数の変速段を形成するため、遊星歯車機構等の歯車機構及び摩擦係合装置などの係合装置を備えている。変速装置TMは、各変速段の変速比で、変速入力軸Iの回転速度を変速するとともに変速入力軸Iのトルクを変換して、変速出力ギヤGToへ伝達する。変速装置TMから変速出力ギヤGToへ伝達されたトルクは、カウンタギヤ機構CG及び差動歯車機構DFを介して左右二つの車軸AXに分配されて伝達され、各車軸AXに駆動連結された車輪Wに伝達される。
図2及び図3に示すように、回転電機MGは、ケースCSに固定されたステータStと、当該ステータStの径方向内側に回転自在に支持されたロータRoと、を有している。なお、本発明において回転電機MGとは、ステータSt及びロータRoを指すものとする。本実施形態では、ステータStは、第一ケース部材CS1の外壁の内周面及び変速装置TMとの間の隔壁に固定されている。ステータStにコイルCoが巻装されており、ステータStの軸方向両側にコイルCoのコイルエンド部が突出している。
本実施形態では、図3に示すように、電機出力ギヤGMoは、電機出力ギヤGMoと一体回転し、電機出力ギヤGMoを回転可能に支持する回転軸である電機出力ギヤ軸SR2に設けられている。そして、ロータ軸SR1(ロータRo)と電機出力ギヤ軸SR2(電機出力ギヤGMo)とは、係合装置50により選択的に駆動連結されるように構成されている。すなわち、係合装置50が係合すると、ロータRoと電機出力ギヤGMoとが駆動連結されて、ロータRoと電機出力ギヤGMoとの間で駆動力が伝達される状態となり、係合装置50が解放すると、ロータRoと電機出力ギヤGMoとの駆動連結が解除されて、ロータRoと電機出力ギヤGMoとの間で駆動力が伝達されない状態となる。
ギヤセレクタ21の外周面には、軸第一方向X1側の端部に第一外歯28が形成され、軸第二方向X2側の端部に第二外歯29が形成されている。本実施形態では、ギヤセレクタ21の第一外歯28は、ギヤセレクタ21が、移動範囲内で軸方向Xに移動されても、電機出力ギヤ軸SR2の第一内歯27に常時噛み合うように構成されている。一方、ギヤセレクタ21の第二外歯29は、ギヤセレクタ21が軸第二方向X2に移動された場合に、ロータ軸SR1の第二内歯26に噛み合い、ギヤセレクタ21が軸第一方向X1に移動された場合に、ロータ軸SR1の第二内歯26との噛み合いが解除されるように構成されている。
カウンタギヤ機構CGは、変速出力ギヤGToの駆動力を差動歯車機構DFの差動入力ギヤGDiへ伝達する動力伝達装置である。また、カウンタギヤ機構CGは、電機出力ギヤGMoの駆動力を差動歯車機構DFの差動入力ギヤGDiへ伝達する動力伝達装置でもある。
図4に示すように、変速出力ギヤGTo、差動入力ギヤGDi、及び電機出力ギヤGMoが、カウンタギヤ機構CGの周方向の異なる位置においてカウンタギヤ機構CGのカウンタギヤGCにそれぞれ噛み合っている。カウンタギヤ機構CGは、第三軸心A3上に配置されており、カウンタギヤ機構CGの周方向とは、第三軸心A3についての周方向である。
差動歯車機構DFは、差動入力ギヤGDiを有し、当該差動入力ギヤGDiに伝達される駆動力を複数の車輪Wに分配して伝達する。本例では、差動歯車機構DFは、互いに噛み合う複数の傘歯車DF1、DF2を用いた差動歯車機構とされており、差動入力ギヤGDiに伝達されるトルクを分配して、それぞれ車軸AXを介して左右2つの車輪Wに伝達する。差動歯車機構DFは、第四軸心A4上に配置されている。
油圧制御装置45は、車両用駆動装置1の各部へ供給する油圧を制御する装置である。油圧制御装置45は、リニアソレノイド弁などの複数の油圧制御弁を備えており、オイルポンプOPにより吐出された油を、それぞれ必要とされるレベルの油圧に調整し、当該調整した油圧を、変速装置TMの各係合装置C1、C2、・・・、及び噛み合い式係合装置DGの各部へ供給する。
<インバータINの概略構成>
インバータINは、直流電源DCに係る直流電力と、回転電機MGに係る交流電力とを変換する直流交流変換装置である。
本実施形態では、蓄電装置などの直流電源DCから供給された直流電力を三相の交流電力に変換して回転電機MGの三相のコイルCoに供給すると共に、回転電機MGが発電(回生)した交流電力を直流電力に変換して直流電源DCに供給するように構成されている。
インバータINは、2つのスイッチング素子SWが直列接続された直列回路が、三相各相(U相、V相、W相)のコイルCou、Cov、Cowに対応して3セット設けられたブリッジ回路に構成されている。具体的には、図7に示すように、インバータINにおける正極側電線4aと、負極側電線4bとの間に、2つのスイッチング素子SWが直列に接続されて1つの直列回路が構成される。三相用のインバータINには、合計6つのスイッチング素子SWが備えられる。各相の直列回路において2つのスイッチング素子SWを互いに接続する中間線は、それぞれ各相のコイルCou、Cov、Cowに接続される。各スイッチング素子SWには、それぞれフリーホイールダイオード39が並列に接続される。
上記のように、変速出力ギヤGTo、差動入力ギヤGDi、及び電機出力ギヤGMoが、カウンタギヤ機構CGの周方向の異なる位置においてカウンタギヤ機構CGのカウンタギヤGCにそれぞれ噛み合っている。そのため、カウンタギヤ機構CGに対して、変速出力ギヤGToが噛み合っている側には、変速装置TMが配置されておりインバータINを配置するための空間を確保することが容易でない。また、カウンタギヤ機構CGに対して、差動入力ギヤGDiが噛み合っている側には、差動歯車機構DFが配置されており、インバータINを配置するための空間を確保することが容易でない。一方、カウンタギヤ機構CGに対して、電機出力ギヤGMoが噛み合っている側には、電機出力ギヤGMoなどが配置されているだけである。また、回転電機MGは、電機出力ギヤGMoの軸方向Xの一方側又は他方側に配置されており、電機出力ギヤGMoと径方向視で重複する位置には、インバータINを配置するための空間を確保し易く、当該空間にインバータINが配置されている。
インバータINは、全てのカウンタギヤGC(本例では、カウンタ入力ギヤGCi及びカウンタ出力ギヤGCo)と、カウンタギヤ機構CGの径方向視で重複するように配置されている。よって、カウンタギヤ機構CGの大部分の径方向外側の空間を有効利用して、インバータINを配置することができる。
よって、変速出力ギヤGToに対して軸第一方向X1側及び軸第二方向X2側に、インバータINを配置する空間を確保することが容易でない。
この構成によれば、電機出力ギヤGMoに対して、カウンタギヤ機構CGが配置されている側とは反対側の空間を有効利用して、インバータINを配置することができる。
本実施形態では、インバータINは、図3に示すように、電機出力ギヤGMo及び電機出力ギヤ軸SR2に対して、回転電機MGの軸方向X及び周方向に延びるケースCSの隔壁を隔てて、インバータ配置径方向Jに配置されている。
本実施形態では、仮想平面VPに対して変速出力ギヤGToが配置されている側に、パワーモジュールPM、制御装置9、及び水路形成部材CBの本体部のそれぞれの大部分(70%以上)が配置され、仮想平面VPに対して差動入力ギヤGDiが配置されている側に、コンデンサCN、並びにパワーモジュールPM、制御装置9、及び水路形成部材CBの残りの部分が配置されている。ここで、水路形成部材CBの本体部は、コンデンサCNを収容しているコンデンサケース部CBcを除く部分である。
本実施形態では、インバータINは、軸方向X視でL字状に形成されており、L字を構成する2辺が、電機出力ギヤGMoの周囲を囲むように配置されている。L字の各辺を構成する部材は、電機出力ギヤGMoに対して径方向外側の空間を軸方向Xに延びており、所定の厚さを有する矩形の平板状に形成されている。これにより、電機出力ギヤGMoの周囲の空間の有効利用度を高めて、インバータINを配置することができる。
ここで、第一辺の延出方向を、第一辺延出方向Yと規定する。第一辺延出方向Yは、第一辺部材18の延在方向であって軸方向Xに直交する方向である。第一辺延出方向Yにおいて、第一辺部材18と第二辺部材19との接続部に向かう方向を、第一辺第一延出方向Y1と規定し、その反対方向である、接続部から離れる方向を、第一辺第二延出方向Y2と規定する。本例では、第一辺延出方向Yは、車載状態で水平方向と平行になる。
また、第二辺の延出方向を、第二辺延出方向Zと規定する。第二辺延出方向Zは、第二辺部材19の延在方向であって軸方向Xに直交する方向である。第二辺延出方向Zにおいて、第一辺部材18と第二辺部材19との接続部に向かう方向を、第二辺第一延出方向Z1と規定し、その反対方向である、接続部から離れる方向を、第二辺第二延出方向Z2と規定する。本例では、第二辺延出方向Zは、車載状態で鉛直方向と平行になる。
パワーモジュールPMの冷却水路CC側(第二辺第二延出方向Z2側)の面には、図3に示されているように、冷却フィン8が取り付けられている。冷却フィン8は、冷却水路CC内に配置される。冷却フィン8により、パワーモジュールPMが発生した熱を効率よく冷却水路CC内の冷却水に伝達して冷却することができる。
このように、パワーモジュールPMと電機出力ギヤGMoとの間に、水路形成部材CB(冷却水路CC)が備えられており、変速装置TMなどの動力伝達機構の熱を冷却水路CCで遮断することができ、動力伝達機構の熱がパワーモジュールPMに伝達されることを抑制できる。
コンデンサCNの正極電源接続端子14p及び負極電源接続端子14nは、コンデンサCNの第一辺第一延出方向Y1側の端部から第二辺第一延出方向Z1に延出している。正極電源接続端子14p及び負極電源接続端子14nは、直流電源DCの正極端子及び負極端子(不図示)を間に挟んで、ボルトによりコンデンサケース部CBcに固定される。
よって、インバータINが、L字状に形成されていても、L字状に形成された冷却プレートによりコンデンサCNを適切に冷却することができる。
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
9 :制御装置
15 :バスバー(15u、15v、15w)
18 :第一辺部材
19 :第二辺部材
21 :ギヤセレクタ
24 :油圧室
25 :軸部材
39 :フリーホイールダイオード
50 :係合装置
A1 :第一軸心
A2 :第二軸心
A3 :第三軸心
A4 :第四軸心
CB :水路形成部材
CBc :水路形成部材のコンデンサケース部
CC :冷却水路
CG :カウンタギヤ機構
CN :コンデンサ
CP :冷却プレート
CS :ケース
Co :コイル
DF :差動歯車機構
DG :噛み合い式係合装置
ENG :内燃機関
GC :カウンタギヤ
GCi :カウンタ入力ギヤ
GCo :カウンタ出力ギヤ
GDi :差動入力ギヤ
GMo :電機出力ギヤ
GTo :変速出力ギヤ
I :変速入力軸(入力部材)
IN :インバータ
J :インバータ配置径方向
MG :回転電機
PM :パワーモジュール
Ro :ロータ
SR1 :ロータ軸
SR2 :電機出力ギヤ軸
St :ステータ
TC :トルクコンバータ
TM :変速装置
VP :仮想平面
X :軸方向
X1 :軸第一方向
X2 :軸第二方向
Y :第一辺延出方向
Y1 :第一辺第一延出方向
Y2 :第一辺第二延出方向
Z :第二辺延出方向
Z1 :第二辺第一延出方向
Z2 :第二辺第二延出方向
Claims (8)
- 内燃機関に駆動連結される入力部材の回転を変速して変速出力ギヤへ伝達する変速装置と、複数の車輪に駆動力を分配する差動歯車機構と、前記変速出力ギヤの駆動力を前記差動歯車機構の差動入力ギヤへ伝達するカウンタギヤ機構と、ロータ及びステータを有すると共に前記ロータの駆動力を前記カウンタギヤ機構に伝達する電機出力ギヤを有する回転電機と、前記回転電機用のインバータと、を備えた車両用駆動装置であって、
前記変速出力ギヤ、前記差動入力ギヤ、及び前記電機出力ギヤが、前記カウンタギヤ機構の周方向の異なる位置において前記カウンタギヤ機構のカウンタギヤにそれぞれ噛み合い、
前記インバータと前記ステータとが、前記回転電機の軸方向視で重複し、
前記インバータと前記電機出力ギヤとが、前記回転電機の径方向視で重複する車両用駆動装置。 - 前記ステータと前記カウンタギヤ機構とが、前記カウンタギヤ機構の軸方向視で重複し、
前記インバータと前記カウンタギヤ機構とが、前記カウンタギヤ機構の径方向視で重複する請求項1に記載の車両用駆動装置。 - 前記インバータは、前記電機出力ギヤに対して、前記回転電機の径方向における前記カウンタギヤ機構が配置されている側とは反対側に配置されている請求項1又は2に記載の車両用駆動装置。
- 前記インバータは、前記カウンタギヤの軸心及び前記電機出力ギヤの軸心の双方を通る仮想平面の両側にわたって配置されている請求項1から3のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
- 前記インバータは、複数のスイッチング素子を備えたパワーモジュールを備え、
前記パワーモジュールと前記電機出力ギヤとの間に、前記インバータを冷却するための冷却水路を形成する水路形成部材が備えられている請求項1から4のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。 - 前記インバータは、コンデンサを備え、
前記水路形成部材に、前記パワーモジュールと前記コンデンサが取り付けられている請求項5に記載の車両用駆動装置。 - 前記水路形成部材に、前記ステータのコイルと前記複数のスイッチング素子との間を接続する複数のバスバーが内蔵されている請求項5又は6に記載の車両用駆動装置。
- 前記インバータは、コンデンサを備え、
前記水路形成部材に、冷却プレートが内蔵され、
前記冷却プレートは、前記冷却水路に接する部分と前記コンデンサに接する部分とを有する請求項5から7のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
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