JP6269396B2 - 車両用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機を備える車両用駆動装置に関する。

回転電機を備える車両用駆動装置においては、回転電機の冷却や、駆動装置内に通常備えられる各種のギヤやベアリング等の潤滑を適切に行うことが必要とされる。このような冷却及び潤滑を行うための技術として、車両用駆動装置のケースの下部に形成されるオイル貯留部に貯留されたオイルを掻き上げて対象部位へと供給する技術が知られている。このような技術は、例えば特開２０１１−１２０４１７号公報（特許文献１）によって公知である。

特許文献１に記載された構成では、オイルを掻き上げるための掻上部材とケースの内面の一部とが軸方向に対向して配置され、これらの軸方向の隙間を通ってオイル貯留部からオイルが掻き上げられる。車両用駆動装置の小型化の観点からは、掻上部材とケースとの間の軸方向隙間は小さい方が好ましい。一方、軸方向隙間が小さくなるに従ってオイルの掻上量が制約を受けるため、冷却効果及び潤滑効果を高めるためには軸方向隙間はある程度大きい方が好ましい。

特開２０１１−１２０４１７号公報

上述した、相反する要求を共に満足させる技術の実現が望まれる。

本開示に係る車両用駆動装置は、
ロータを有する回転電機と、前記回転電機を収容するケースと、前記ケースの下部にオイルを貯留可能に形成されたオイル貯留部と、前記ロータと一体回転して前記オイル貯留部に貯留されたオイルを掻き上げる掻上部材と、を備える車両用駆動装置であって、
前記ロータと一体回転するロータ軸と、
前記ロータ軸と一体回転する駆動ギヤと、
前記駆動ギヤに噛み合う従動ギヤと、を備え、
前記掻上部材と前記ケースの内面の一部である対向内面とが前記ロータ軸の軸方向に対向して配置され、
前記駆動ギヤ及び前記従動ギヤが斜歯に形成されるとともに、その噛合部において車両の前進力行時に前記駆動ギヤを前記対向内面から離間させる向きのスラスト力が生じるように前記駆動ギヤ及び前記従動ギヤの斜歯の向きが設定されている。

この構成によれば、ロータ軸を回転可能に支持するために必要とされる、ロータ軸とその支持機構との間の軸方向のクリアランスを利用して、回転電機の冷却及び各ギヤの潤滑が最も必要となる車両の前進力行時に、当該軸方向のクリアランスに相当する分だけ掻上部材と対向内面との隙間を拡大させ、オイルの掻上量を増加させることができる。このように、ロータ軸とその支持機構との間に必要な軸方向のクリアランスを有効利用して、車両用駆動装置を大型化することなく、状況に応じて必要なオイル掻上量を確保することが可能となっている。従って、車両用駆動装置の小型化と冷却効果及び潤滑効果の向上とを共に達成することができる。

本開示に係る技術のさらなる特徴と利点は、以下の説明によってより明確になるであろう。

実施形態に係る車両用駆動装置の断面図 回転電機及び掻上部材の斜視図 ケースの周壁面と掻上部材との位置関係を示す説明図 第一ケース部材を軸方向に見た図 サンギヤとピニオンとの噛み合いの様子を示す斜視図 ケースの対向内面と掻上部材との位置関係の変化態様を示す説明図 車両用駆動装置の別態様を示す断面図

以下、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に記載する実施形態によって、本発明の範囲が限定される訳ではない。

本実施形態に係る車両用駆動装置１は、例えば電動車両やハイブリッド車両等の車両において、左右一対の車輪Ｗのそれぞれに取り付けられて対応する車輪Ｗを駆動するドライブユニットＤとして用いられる。本実施形態では、車両用駆動装置１をインホイールタイプの駆動装置（ドライブユニットＤ）に適用した場合を例として説明する。

なお、以下の説明では、回転電機３及びロータ軸４の軸心を基準として、「軸方向Ａ」、「径方向Ｒ」、及び「周方向」を定義する。すなわち、「軸方向Ａ」はロータ軸４の軸心に沿う方向を表し、「径方向Ｒ」はロータ軸４の軸心に直交する方向を表し、「周方向」はロータ軸４の周りを周回する方向を表す。また、「軸第一方向Ａ１側」は軸方向Ａの一方側である図１における左側を表し、「軸第二方向Ａ２側」は軸方向Ａの他方側である右側を表す。また、「上」は図２における上側を表し、「下」は下側を表す。なお、図２における上下方向は、車両用駆動装置１を車両（図示せず）に搭載した状態における上下方向（鉛直方向）と一致する。

図１に示すように、車両用駆動装置１は、ケース２と、回転電機３と、ロータ軸４と、ギヤ機構５と、掻上部材６と、オイル貯留部７と、出力軸９とを備えている。回転電機３、ロータ軸４、及び出力軸９は同軸に配置されている。本実施形態では、ギヤ機構５もロータ軸４等と同軸に配置されている。回転電機３、ロータ軸４、ギヤ機構５、及び掻上部材６はケース２内に収容されている。オイル貯留部７は、ケース２の下部にオイルを貯留可能に形成されている。出力軸９は、その一部がケース２から露出する状態で配置されている。

ケース２は、回転電機３及びギヤ機構５等の収容空間Ｓを形成する第一ケース部材２１と、この第一ケース部材２１に固定される第二ケース部材２２とを有する。第一ケース部材２１及び第二ケース部材２２は、それぞれ有底の筒状に形成されている。第一ケース部材２１と第二ケース部材２２とは、液密状態で軸方向Ａに接合されている。本実施形態では、第一ケース部材２１に対して軸第一方向Ａ１側から第二ケース部材２２が接合されている。第二ケース部材２２は、その径方向Ｒの中心部に円筒状のスリーブ部２２Ａを有している。このスリーブ部２２Ａに挿通される状態で、出力軸９が配置されている。

第一ケース部材２１は、収容空間Ｓの径方向外側を覆うとともに軸第二方向Ａ２側を覆うように略碗状に形成されている。「略碗状」とは、碗状、又は、多少の凹凸や異形部分があったとしても全体としては碗状とみなすことができる形状を表す（以下、「略」を用いて表現する他の形状・状態等に関しても同様である）。第一ケース部材２１における軸第二方向Ａ２側の壁部の内面（収容空間Ｓ側の面）の一部は、掻上部材６に対して軸方向Ａに対向して配置された対向内面２１ａとなっている。本実施形態では、対向内面２１ａは、掻上本体部６１の少なくとも外周部分に対向するように形成されている。対向内面２１ａは、径方向Ｒ及び周方向に延びるように形成されている。対向内面２１ａは、周方向全体に亘って連続する環状に形成されても良いし、周方向の一部が途切れて略Ｃ字状に形成されても良い。また、周方向に分割された複数の円弧帯状の面の集合として形成されても良い（この場合、第一ケース部材２１の端壁部の内面は、対向内面２１ａと凹部とで凹凸状に形成されることになる）。

対向内面２１ａは、オイル貯留部７に貯留されたオイルの液面の位置（オイルレベルＬ）を含む領域に設けられている。詳しくは後述するように、オイル貯留部７におけるオイルレベルＬは回転電機３のステータ３１の内周面よりも径方向外側に位置するように構成されている。このため、対向内面２１ａも、ステータ３１の内周面よりも径方向外側の領域に少なくとも設けられている。この場合において、例えば図１に示すように、対向内面２１ａがステータ３１の内周面よりも径方向外側の領域のみに設けられても良い。なお、ケース２（第一ケース部材２１及び第二ケース部材２２の両方）の周壁部には、径方向外側に膨出する径方向膨出部２７がケース２の下部に形成されており、この径方向膨出部２７を利用してオイル貯留部７が形成されている（図３も参照）。

図１及び図４に示すように、第一ケース部材２１の内面側には、ボス部２３、オイル捕集部２４、及び滴下用リブ２５が形成されている。ボス部２３は、第一ケース部材２１の端壁部から軸第一方向Ａ１側に向かって突出するように略円筒状に形成されている。ボス部２３には、ロータ軸４の軸第二方向Ａ２側の端部を回転可能に支持する第二軸受９２が内嵌されている。ボス部２３は、上方側の一部が切り欠かれて形成された切欠部２３ａを有する。オイル捕集部２４は、ボス部２３の切欠部２３ａから図４において左右両方向に延びるように形成されている。一対のオイル捕集部２４のそれぞれは、先端部から切欠部２３ａに向かうに従って下方となる配置でリブ状に形成されている。滴下用リブ２５は、ボス部２３及びオイル捕集部２４よりも上側に形成されている。本実施形態では、一対のオイル捕集部２４のそれぞれの先端部どうしの間の領域に、一対の滴下用リブ２５がそれぞれ径方向Ｒに沿うように形成されている。

図１に示すように、回転電機３は、ステータ３１とロータ３２とを有する。ステータ３１は第一ケース部材２１に固定されている。ステータ３１は、ステータコア３１Ａとコイルエンド部３１Ｂとを含む。ステータコア３１Ａは、例えば円環板状の電磁鋼板を複数枚積層した積層構造体である。コイルエンド部３１Ｂは、ステータコア３１Ａに巻装されたコイルのうち、ステータコア３１Ａから軸方向Ａの両側にそれぞれ突出する部分である。ロータ３２は、ステータ３１の径方向内側に、ステータ３１に対して隙間（エアギャップＧ）を隔てた状態で配置されている。ロータ３２は、ロータコア３２Ａと永久磁石３２Ｂとを含む。ロータコア３２Ａは、例えば円環板状の電磁鋼板を複数枚積層した積層構造体である。永久磁石３２Ｂは、ロータコア３２Ａに埋め込まれている。

ロータ３２は、ロータ連結部３４を介してロータ軸４に固定されている。ロータ連結部３４は、一体的に形成された筒状部３４Ａとフランジ部３４Ｂとを有する。筒状部３４Ａは、ロータコア３２Ａを径方向内側から支持している。ロータコア３２Ａは、軸方向Ａの両側に配置されたエンドプレート３５によって挟持されて軸方向位置が定まった状態で筒状部３４Ａに支持されている。フランジ部３４Ｂは、筒状部３４Ａの軸第二方向Ａ２側の端部から径方向内側に向かって延び、その径方向内側端部でロータ軸４に連結されている。このようにして、ロータ３２、ロータ連結部３４、及びロータ軸４は一体回転する。これらは、軸方向Ａの相互位置関係が定まった状態で一体回転する。なお、フランジ部３４Ｂと第一ケース部材２１の端部壁との軸方向Ａの間には、回転センサ３８が設けられている。回転センサ３８は、筒状部３４Ａよりも径方向内側に配置されている。

ロータ軸４は、軸方向Ａの両端部で、２つの軸受（第一軸受９１及び第二軸受９２）によって回転可能な状態で径方向Ｒに支持されている。ロータ軸４は、軸第一方向Ａ１側では、第一軸受９１により、第三軸受９３を介してケース２（本例では第二ケース部材２２）に支持された状態の出力軸９に支持されている。ロータ軸４は、軸第二方向Ａ２側では、第二軸受９２により、ケース２（本例では第一ケース部材２１）に支持されている。このように、本実施形態では、ケース２に「支持される」は、直接支持されることの他、軸受のみを介して支持されることや、軸受と他の部材とを介して支持されることを含む概念である。

ロータ軸４の内部には、軸方向Ａに沿って延びる軸内油路４７が形成されている。軸内油路４７はロータ軸４を軸方向Ａに貫通するように形成されている。また、軸内油路４７は、ロータ軸４の内部を径方向Ｒに延びる連通孔４８により、ロータ軸４の外周面に連通している。連通孔４８の開口は、ギヤ機構５の一例であるプラネタリギヤ機構５０の径方向内側に位置している。ロータ軸４の外周面には、外歯のギヤが形成されている。このギヤは、本実施形態では、プラネタリギヤ機構５０が有するサンギヤ５１となっている。サンギヤ５１は、ロータ軸４における軸方向Ａでロータ連結部３４と第一軸受９１によって支持される部分との間に形成されている。サンギヤ５１は、ロータ軸４と一体回転する。また、サンギヤ５１は、ロータ３２及びロータ連結部３４と一体回転する。このようにして、回転電機３が出力する回転及びトルクは、ロータ連結部３４及びロータ軸４を介してサンギヤ５１に伝達される。本実施形態では、サンギヤ５１が「駆動ギヤ」に相当する。

プラネタリギヤ機構５０は、サンギヤ５１と、サンギヤ５１に噛み合う複数のピニオン５５と、複数のピニオン５５を回転自在に支持するキャリヤ５２と、複数のピニオン５５に共通に噛み合う内歯のリングギヤ５６とを有する。本実施形態では、ピニオン５５が「被駆動ギヤ」に相当する。ピニオン５５と、これに噛み合うサンギヤ５１及びリングギヤ５６とは、いずれも斜歯に形成されている（図５を参照）。

図１に示すように、キャリヤ５２は、出力軸９の軸第二方向Ａ２側の端部に形成されたフランジ部９Ａに固定されたキャリヤカバー５３を有する。キャリヤカバー５３は、フランジ部９Ａと軸方向Ａに対向する部分を有しており、当該対向部分とフランジ部９Ａとに亘って複数のピニオン軸５４が架け渡されている。そして、複数のピニオン軸５４のそれぞれに、ニードルベアリングを介してピニオン５５が回転自在に支持されている。ピニオン５５に噛み合うリングギヤ５６は、円筒状のリングギヤ形成部材７０の内周面に形成されている。リングギヤ形成部材７０は、支持部材８０を介してケース２（本例では第二ケース部材２２）に固定されている。リングギヤ形成部材７０と支持部材８０とは、相対回転が規制された状態で互いに係合している。また、リングギヤ形成部材７０と支持部材８０とは、スナップリング７７によって抜け止め係止されている。

プラネタリギヤ機構５０は、回転電機３の径方向内側において、径方向Ｒに見て回転電機３と重複する部分を有するように配置されている。なお、２つの部材の配置に関して、「ある方向に見て重複する」とは、その視線方向に平行な仮想直線を当該仮想直線に直交する各方向に移動させた場合に、当該仮想直線が２つの部材の双方に交わる領域が少なくとも一部に存在することを意味する。このような配置構成を採用することで、車両用駆動装置１の軸方向長さが短く抑えられ、装置全体の小型化が図られている。

プラネタリギヤ機構５０は、回転電機３の出力回転を変速（本例では減速）して出力軸９に伝達する変速機構（本例では減速機構）として機能する。サンギヤ５１には、ロータ連結部３４及びロータ軸４を介して回転電機３（ロータ３２）の出力回転が伝達される。リングギヤ５６は、リングギヤ形成部材７０及び支持部材８０を介してケース２に固定されている。このため、回転電機３の出力回転はサンギヤ５１とリングギヤ５６との歯数比に応じて減速されてキャリヤ５２に伝達され、当該減速回転はさらに、フランジ部９Ａを介してキャリヤ５２と一体回転する出力軸９に伝達される。このような減速機構を備えることで、比較的小型の回転電機３を用いつつ、大きな駆動力（トルクと同義）を確保可能としている。

出力軸９は、第二ケース部材２２のスリーブ部２２Ａに内嵌された第三軸受９３によって回転可能な状態で径方向Ｒに支持されている。出力軸９の軸第二方向Ａ２側の端部には、軸方向Ａに沿う有底孔である軸端孔部９ｂが形成されている。軸端孔部９ｂには、ロータ軸４の軸第一方向Ａ１側の端部を回転可能に支持する第一軸受９１が内嵌されている。

出力軸９は、車輪Ｗに駆動連結されている。「駆動連結」とは、２つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を意味する。この概念には、２つの回転要素が一体回転するように連結された状態や、１つ以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態が含まれる。このような伝動部材には、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材（軸、歯車機構、ベルト等）が含まれ、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合装置（摩擦係合装置や噛み合い式係合装置等）が含まれても良い。

出力軸９は、ケース２の外に露出する部分（第三軸受９３よりも軸第一方向Ａ１側の部分）において第一ハブ部材１１と一体回転するように連結されている。なお、第一ハブ部材１１と第二ケース部材２２との間には、オイルをシールするためのシール部材９５が配置されている。第一ハブ部材１１は、タイヤ（図示せず）が取り付けられるリム部材１４を径方向Ｒに支持する第二ハブ部材１２に固定されている。こうして、車両用駆動装置１と車輪Ｗとが一体的に設けられている。車両用駆動装置１及び車輪Ｗは、懸架装置（図示せず）を介して車体（図示せず）に懸架されている。

車両用駆動装置１において、運転者のアクセル操作等に基づく車両の前進力行時には、バッテリやキャパシタ等の蓄電装置（図示せず）からインバータ装置（図示せず）を介して回転電機３のステータ３１に電力が供給され、ロータ３２が回転駆動される。すると、ロータ連結部３４を介してロータ軸４が回転駆動され、さらにプラネタリギヤ機構５０によって減速された回転が出力軸９に伝達されて、車輪Ｗが回転駆動されることになる。一方、運転者のアクセル操作やブレーキ操作等に基づく車両の前進減速時には、慣性力によって車輪Ｗ及び出力軸９が回転駆動され、さらにプラネタリギヤ機構５０によって増速された回転がロータ軸４に伝達される。すると、ロータ連結部３４を介してロータ３２が回転駆動されてステータ３１に逆起電力が生じるので、これをインバータ装置を介して蓄電装置に供給して、蓄電装置を充電することができる。

車両の走行中は、力行制御及び回生制御によって発熱する回転電機３の冷却や、摺動状態で動作する各種のギヤ（サンギヤ５１，ピニオン５５，リングギヤ５６）や軸受９１〜９３等の潤滑を行うことが必要となる。このような冷却及び潤滑を適切に行うため、本実施形態に係る車両用駆動装置１は、ケース２の下部に形成されるオイル貯留部７に貯留されたオイルを掻き上げて対象部位へと供給する構造（掻き上げオイル供給構造）を採用している。

掻き上げオイル供給構造を実現するため、車両用駆動装置１は、図１及び図２に示すように、ロータ３２と一体回転してオイル貯留部７に貯留されたオイルを掻き上げる掻上部材６を備えている。掻上部材６は回転電機３によって回転駆動される。言い換えれば、回転電機３は、車両を走行させるための駆動力源として機能する他、同時に、掻上部材６を回転駆動するための駆動力源としても機能する。

上述したように、ロータコア３２Ａの軸方向Ａの両側にはエンドプレート３５が取り付けられている。本実施形態では、そのようなエンドプレート３５を部分的に利用して、掻上部材６を設けている。より具体的には、掻上部材６は、ロータコア３２Ａに対して軸第二方向Ａ２側に取り付けられたエンドプレート３５と一体的に形成されている。但し、そのような構成に限定されることなく、掻上部材６とエンドプレート３５とが別体として構成されても良い。

本実施形態では、掻上部材６は、周方向全体に亘って連続する環状に形成されている。掻上部材６は、一体的に形成された掻上本体部６１と接続部６２とを有する。掻上本体部６１は、オイルを掻き上げるための中核をなす部分であり、径方向Ｒに沿う略円環板状に形成されている。接続部６２は、軸第二方向Ａ２側のエンドプレート３５と掻上本体部６１とを接続する部分であり、略円筒状に形成されている。掻上本体部６１及び接続部６２は、ロータ軸４の径方向外側に配置されている。また、掻上本体部６１は、第一ケース部材２１の対向内面２１ａに対して軸方向Ａに対向して配置されている。

掻上部材６は、接続部６２の軸第二方向Ａ２側の端部から掻上本体部６１が径方向外側に延びるように屈曲形成されている。掻上部材６は、軸第二方向Ａ２側のコイルエンド部３１Ｂと所定間隔を隔てて、当該コイルエンド部３１Ｂの外形に沿って配置されている。接続部６２は、軸第二方向Ａ２側のコイルエンド部３１Ｂの径方向内側において、径方向Ｒに見て当該コイルエンド部３１Ｂと重複する部分を有するように配置されている。掻上本体部６１は、軸第二方向Ａ２側のコイルエンド部３１Ｂよりも軸第二方向Ａ２側において、軸方向Ａに見て当該コイルエンド部３１Ｂと重複する部分を有するように配置されている。言い換えれば、掻上本体部６１は、ステータ３１よりも軸第二方向Ａ２側であってその内周面よりも径方向外側となる部分を有するように配置されている。

本実施形態では、掻上部材６に接続部６２を具備させることで、軸第二方向Ａ２側のコイルエンド部３１Ｂを迂回するように掻上部材６を配置して、ステータコア３１Ａの内周面よりも径方向外側の領域に掻上本体部６１を配置することを可能としている。なお、掻上本体部６１は、その全体がステータコア３１Ａの外周面よりも径方向内側に配置されている。また、本実施形態では、掻上本体部６１は、回転センサ３８の径方向外側において、径方向Ｒに見て当該回転センサ３８と重複する部分を有するように配置されている。

図２に示すように、掻上本体部６１には、オイルを効率的に掻き上げるための凹凸部６３が形成されている。このような凹凸部６３は、略円環板状の掻上本体部６１における軸方向Ａの両面の少なくとも一方（本例では両方）に形成された複数の凹溝６４によって形成されている。それぞれの凹溝６４は径方向Ｒに沿って形成されており、複数の凹溝６４は放射状に配置されている。本実施形態では、掻上本体部６１の軸第一方向Ａ１側の面に形成される凹溝６４と、軸第二方向Ａ２側の面に形成される凹溝６４とは、周方向に１つずつ交互に現れるように配置されている。また、凹溝６４は、その径方向外側端部が掻上本体部６１の径方向外側端縁と一致するように形成されている。言い換えれば、掻上本体部６１は、径方向Ｒには凹凸を有することなく一律の外径を有するように形成されている。また、掻上本体部６１の内径も一律であり、これにより掻上本体部６１は径方向幅が一定に形成されている。

凹凸部６３は、ロータ３２の主回転方向Ｃ１を向く第一掻上面６５を備えている。なお、「主回転方向Ｃ１を向く」とは、対象となっている面（ここでは第一掻上面６５）の法線ベクトルが主回転方向Ｃ１に略一致することを意味する。「主回転方向Ｃ１」は、車両の前進時にロータ３２が回転する方向である。また、凹凸部６３は、主回転方向Ｃ１とは逆の方向である従回転方向Ｃ２を向く第二掻上面６６を備えている。なお、「従回転方向Ｃ２を向く」とは対象となっている面（ここでは第二掻上面６６）の法線ベクトルが従回転方向Ｃ２に略一致することを意味する。このような第一掻上面６５及び第二掻上面６６を備えることで、車両の進行方向によらずにオイルを確実に掻き上げることができる。

また、本実施形態では、凹溝６４の径方向外側端部が掻上本体部６１の径方向外側端縁と一致するように形成され、凹溝６４は掻上本体部６１の径方向外側端縁に開口している。このため、第一掻上面６５や第二掻上面６６によって掻き上げられたオイルを、掻上本体部６１の径方向外側端縁の開口から容易に径方向外側に飛ばすことができ、オイルを効率良く周囲に供給することができる。

掻上部材６によって掻き上げられてその周囲に飛散されたオイルの一部は、ステータ３１に供給されてステータコア３１Ａやコイルエンド部３１Ｂを冷却する。また、飛散されたオイルの一部は、第一ケース部材２１の周壁部の内面に沿って概ね周方向に移動する。なお、図４には、一例として、回転電機３のロータ３２が主回転方向Ｃ１に回転している場合のオイルの流れを矢印で示している。周方向に移動するオイルの少なくとも一部は、滴下用リブ２５に衝突してオイル捕集部２４へと滴下する。オイルは、オイル捕集部２４に沿って流下し、切欠部２３ａを通ってボス部２３の径方向内側空間へと導かれる。オイルは、さらにロータ軸４内の軸内油路４７及び連通孔４８を通ってロータ軸４の径方向外側であってプラネタリギヤ機構５０の径方向内側の空間に供給される。

このような一連の流れの中で、オイルの一部は、プラネタリギヤ機構５０に供給されて各ギヤの噛合部（サンギヤ５１とピニオン５５との噛合部、及びリングギヤ５６とピニオン５５との噛合部）を潤滑する。また、オイルの一部は、軸受９１〜９３に供給されてこれらにおける摺動部（インナーレース及びアウターレースと転動体との摺動部）を潤滑する。車両用駆動装置１の各部において冷却又は潤滑の用を果たしたオイルは、自然流下によってオイル貯留部７に戻される。

オイル貯留部７に現に貯留されているオイルのオイルレベルＬは、掻上部材６によって掻き上げられてから再度オイル貯留部７に戻るまでのオイルの総量に応じて、静止時のオイルレベル（以下、「静止レベル」と言う；図３において二点鎖線で表示）に比べて低下する。本実施形態では、ケース２内に収容するオイルの量は、車両走行中（回転電機３の動作中）におけるオイルレベルＬがステータコア３１Ａの内周面の最下部よりも下側に位置するように設定されている。例えば、車両の常用車速域（回転電機３の常用回転速度域）での走行中におけるオイルレベルＬがステータコア３１Ａの内周面の最下部よりも下側に位置するように設定されていると好適である。「常用車速域」とは、車両の通常走行時における一般的な走行速度の範囲であり、例えば法定最高速度として道路種別等に応じて設定される場合のある３０ｋｍ／ｈ〜１００ｋｍ／ｈの範囲が例示される。考慮対象をある程度の規模の一般道路に限れば、例えば４０ｋｍ／ｈ〜６０ｋｍ／ｈの範囲を常用車速域と考えることもできる。回転電機３の「常用回転速度域」は、上述した常用車速域に対応する、ロータ３２の回転速度の範囲である。

このような基準に従ってオイルの量を設定しているので、常用車速域での車両走行中には、オイル貯留部７におけるオイルレベルＬは、ステータコア３１Ａの内周面の最下部よりも下側に位置することになる。このため、ステータ３１とロータ３２との間のエアギャップＧにオイルがほとんど存在しなくなるので、エアギャップＧに存在するオイルによるせん断損失を大きく低減することができる。なお、「せん断損失」は、エアギャップＧにオイルが存在する状態でロータ３２が回転することによる、エアギャップＧ内のオイルのせん断に起因する損失である。

なお、オイルの静止レベルもステータコア３１Ａの内周面の最下部よりも下側に位置するように、オイルの量を設定しても良い。このようにすれば、車両の走行状態によらずにせん断損失を大きく低減することができる。この場合、少なくとも掻上部材６（掻上本体部６１）の最下部がオイルの静止レベルよりも下側に位置するように掻上部材６（掻上本体部６１）のサイズが決定される。これにより、ロータ３２が回転を開始して掻上部材６が回転を開始した際にも、適切にオイルを掻き上げることができる。

ロータ３２の回転に伴う掻上部材６によるオイルの掻上量は、ロータ３２の回転速度が高くなるに従って多くなる。このため、オイル貯留部７のオイルレベルＬは、ロータ３２の回転速度に応じて変化し、ロータ３２の回転速度が高くなるに従って低くなる。このため、例えば上述した回転電機３の常用回転速度域において、図３等に示すようにオイル貯留部７のオイルレベルＬが掻上部材６（掻上本体部６１）の最下部よりも下側に位置するようになる場合もある。

このような場合には、オイル貯留部７のオイルを掻上部材６の２つの掻上面６５，６６によって直接掻き上げることができないので、オイル貯留部７からオイルを吸引して、当該オイルを掻上部材６によって掻き上げるように構成されている。より具体的には、図３に示すように、ケース２（ここでは特に径方向膨出部２７）の内壁面は、オイル貯留部７の最深部から主回転方向Ｃ１へ向かうに従って、掻上本体部６１の径方向外側端縁に近づくように形成されている。言い換えれば、径方向膨出部２７の内壁面は、オイル貯留部７の最深部からロータ３２の主回転方向Ｃ１へ向かうに従って、掻上隙間２８が小さくなるように形成されている。なお、掻上隙間２８は、掻上本体部６１の径方向外側端縁とケース２の内壁面との間の径方向Ｒの隙間である。

上記のように掻上隙間２８が形成されているため、オイル貯留部７の最深部からロータ３２の主回転方向Ｃ１へ向かうに従って、空気が流れる流路幅が狭くなり、空気の流速が高くなる。これにより、ロータ３２が主回転方向Ｃ１に回転している状態では、オイル貯留部７の最深部からロータ３２の主回転方向Ｃ１へ向かうに従って気圧が低くなる圧力分布が得られる。よって、オイル貯留部７のオイルレベルＬが掻上本体部６１の最下部より低い場合であっても、負圧によってオイルを吸引することができ（図３の白抜き矢印を参照）、当該吸引したオイルを掻き上げることができる。

ところで、オイル貯留部７のオイルは、軸方向Ａに対向して配置された掻上部材６とケース２の対向内面２１ａとの間の軸方向Ａの隙間（以下、「軸方向隙間２９」と言う；図６を参照）を通って吸引される。オイルの吸引量は、ロータ３２の回転速度が同一であっても軸方向隙間２９の大きさにある程度依存し、軸方向隙間２９が小さくなるに従ってオイルの吸引量（ひいては掻上量）が物理的制約を受ける。このため、回転電機３の冷却効果や各種のギヤ・軸受等の潤滑効果を高めるためには軸方向隙間２９はある程度大きい方が好ましい。一方、軸方向隙間２９を大きく取れば、オイル貯留部７に対応する部位における装置軸長の拡大につながるため、車両用駆動装置１の小型化の観点からは軸方向隙間２９は小さい方が好ましい。

このような相反する要求に対して、各部の誤差やクリアランス等を考慮することなく、車両用駆動装置１の小型化と冷却効果及び潤滑効果の向上との両方を考慮した総合的な効果が極大化されるように、軸方向隙間２９を一意に定めることも考えられる。すなわち、車両用駆動装置１の小型化と冷却効果及び潤滑効果の向上とのバランスが最適化されるように、例えばシミュレーションや試行錯誤等によって、特定の軸方向隙間２９を決定することも考えられる。これに対して、本実施形態では、軸方向隙間２９を一意に定めるのではなく、プラネタリギヤ機構５０が有する各ギヤの構成を利用して、車両の走行状態に応じて軸方向隙間２９を動的に変化させる構成を採用している。以下、この点について詳述する。

車両の停止時には、回転電機３も停止しておりロータ３２の回転速度はゼロである。この状態で、掻上部材６（掻上本体部６１）とケース２の対向内面２１ａとが互いに接触することなく維持されるように、軸方向隙間２９の初期値が設定される（図６の上段を参照）。例えば第一ケース部材２１のボス部２３と第二軸受９２との間や、第二軸受９２とロータ軸４との間にはそれぞれ軸方向Ａのクリアランスが存在するので、これらの総和に必要最小限の余裕代を加味した大きさを、軸方向隙間２９の初期値として設定すると好適である。このようにすれば、車両用駆動装置１を小型化することができる。

軸方向隙間２９の大きさは、上記の初期値から車両の走行状態に応じて拡大可能となっている。上述したように、プラネタリギヤ機構５０に備えられるピニオン５５とこれに噛み合うサンギヤ５１及びリングギヤ５６とは、いずれも斜歯に形成されている（図５を参照）。なお、図５においては、サンギヤ５１及び複数のピニオン５５との噛合部Ｅのみを表示し、リングギヤ５６の表示を省略している。また、図５においては、車両の前進力行時における各部材の回転及び伝達される駆動力の向きを細矢印で表している。互いに噛み合うサンギヤ５１及びピニオン５５のそれぞれの斜歯は、サンギヤ５１とピニオン５５との噛合部Ｅにおいて、車両の前進力行時にサンギヤ５１を軸第一方向Ａ１側に向かわせるスラスト力Ｆが生じる向きとなるように設定されている。言い換えれば、サンギヤ５１とピニオン５５との噛合部Ｅにおいて、車両の前進力行時にサンギヤ５１を対向内面２１ａから離間させる向きのスラスト力Ｆが生じるように、サンギヤ５１及びピニオン５５の斜歯の向きが設定されている。

本実施形態では、サンギヤ５１はロータ軸４の外周面に形成されており、このロータ軸４はロータ連結部３４を介してロータ３２と一体回転するように連結されている。また、掻上部材６も、ロータ３２と一体回転するように連結されている。互いに一体化されるロータ軸４、ロータ連結部３４、ロータ３２、及び掻上部材６は、車両の前進力行時にサンギヤ５１に作用するスラスト力Ｆにより、同様に軸第一方向Ａ１側に向かう向きの力の作用を受ける。そして、例えばロータ軸４と第一軸受９１との間や、第一軸受９１と出力軸９との間、出力軸９と第三軸受９３との間、第三軸受９３と第二ケース部材２２のスリーブ部２２Ａとの間にはそれぞれ軸方向Ａのクリアランスが存在するので、これらの総和の範囲内で、実際に軸第一方向Ａ１側へのスライド移動が可能である。よって、車両の前進力行時に、掻上部材６を車両の停止時に比べて軸第一方向Ａ１側へと移動させて対向内面２１ａから離間させ、軸方向隙間２９を拡大させることができる（図６の下段を参照）。

軸方向隙間２９が拡大することで、オイルの吸引量（ひいては掻上量）に対する物理的制約が小さくなり、十分な量のオイルを吸引する（掻き上げる）ことが可能となる。よって、回転電機３の冷却効果や各種のギヤ・軸受等の潤滑効果を効果的に高めることができる。特に、回転電機３が発熱するとともに各種のギヤ・軸受等が摺動状態で動作する車両の前進力行時に軸方向隙間２９が拡大するので、冷却及び潤滑が必要とされる状況下で、自動的かつ的確に冷却効果及び潤滑効果を高めることができる。

なお、車両の後進力行時や前進回生時には、上記とは反対に、第一ケース部材２１のボス部２３と第二軸受９２との間や、第二軸受９２とロータ軸４との間の軸方向Ａのクリアランスの総和の範囲内で掻上部材６が対向内面２１ａに近づく（軸方向隙間２９が縮小する）。しかし、そもそも掻上部材６の対向内面２１ａ側への可動範囲は、対向内面２１ａから離間する側への可動範囲に比べて小さい。しかも、車両が後進力行したり前進回生したりする時間は、前進力行する時間に比べて非常に短い場合が多い。このため、車両の走行状態に応じて軸方向隙間２９が縮小し得ることによるデメリットは、ほとんどないと言って差し支えない。

本実施形態のように車両用駆動装置１をインホイールタイプのドライブユニットＤとして用いる場合には、左右一対の車輪Ｗのうち少なくとも一方の車輪Ｗを駆動するドライブユニットＤとして用いることができる。すなわち、左右一対の車輪Ｗのそれぞれを駆動する一対のドライブユニットＤとして計２台の車両用駆動装置１を用いても良いし、左右いずれか一方の車輪Ｗを駆動するドライブユニットＤだけに車両用駆動装置１を用いても良い。後者の場合には、必要とされる冷却及び潤滑の程度を考慮して、左右一対の車輪Ｗのうち、より大きな負荷が作用する方の車輪Ｗを駆動するドライブユニットＤに車両用駆動装置１を用いることが好ましい。そのような大負荷作用車輪としては、例えば物流分野において予め定められた特定ルートに沿って走行する搬送車に備えられる、当該特定ルートとの関係で外輪となる割合の高い方の車輪Ｗが例示される。

〔その他の実施形態〕
車両用駆動装置のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の実施形態では、シングルピニオン型のプラネタリギヤ機構５０（ギヤ機構５の一例）が有するサンギヤ５１及びピニオン５５を、互いに噛み合う「駆動ギヤ」及び「被駆動ギヤ」として斜歯の向きを好適に設定した例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。「駆動ギヤ」及び「被駆動ギヤ」の組み合わせは、これ以外にも、例えばダブルピニオン型又はラビニヨ型のプラネタリギヤ機構が有するサンギヤ及びピニオンであっても良い。また、例えば図７に示すように、サンギヤ５１と、サンギヤ５１に噛み合う大径ピニオン５５Ａ及び当該大径ピニオン５５Ａよりも小径の小径ピニオン５５Ｂを含む複数のステップドピニオンと、複数のステップドピニオンを回転自在に支持するキャリヤ５２と、複数の小径ピニオン５５Ｂに共通に噛み合う内歯のリングギヤ５６とを有するプラネタリギヤ機構５０における、サンギヤ５１及び大径ピニオン５５Ａであっても良い。或いは、例えばロータ軸４に形成された第１のギヤ（第一ギヤ）に対して、カウンタギヤ機構（ギヤ機構５の一例）が有する１つのギヤや、アイドルギヤ、出力ギヤ等の第２のギヤ（第二ギヤ）が噛み合う場合における、第一ギヤ及び第二ギヤであっても良い。

（２）上記の実施形態では、掻上部材６が周方向全体に亘って連続する環状に形成されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。掻上部材６は、周方向の少なくとも一部において周方向に連続する部分がないように形成されても良い。すなわち、掻上部材６は、例えば周方向の一部が途切れて略Ｃ字状に形成されても良いし、周方向に分割された複数の円弧帯状部材を互いに連結することによって形成されても良い。

（３）上記の実施形態では、掻上部材６が、凹凸部６３として掻上本体部６１の軸方向Ａの両面において径方向Ｒに沿って形成された凹溝６４を有する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。掻上部材６が、例えば径方向Ｒに対して交差する方向に沿って形成される凹溝を有しても良いし、或いは、円形や矩形等の所定形状の凹部を有しても良い。これらの場合において、掻上本体部６１の軸方向Ａのいずれか一方の面にのみ凹溝６４等が設けられても良いし、そのような凹溝６４等が一切設けられなくても良い。さらに、掻上部材６が、掻上本体部６１の径方向外側端部に径方向Ｒの凹凸部６３を有するように構成されても良い。

（４）上記の実施形態では、対向内面２１ａが掻上本体部６１の外周部分だけに対向するように形成され、掻上本体部６１の径方向幅よりも小さい径方向幅を有する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば対向内面２１ａは、掻上本体部６１の径方向幅と略同一の径方向幅を有しても良いし、図７に示すように掻上本体部６１の内周部分にも対向するように形成されて径方向幅よりも大きい径方向幅を有しても良い。後者の場合には、対向内面２１ａは、掻上本体部６１の径方向Ｒの全域に亘って対向内面２１ａに対向するとともに周方向に延びる円環帯状又は円弧帯状の面を備えることになる。

（５）上記の実施形態では、車両用駆動装置１をインホイールタイプの駆動装置（ドライブユニットＤ）に適用し、２台の車両用駆動装置１を用いて左右一対の車輪Ｗを個別に駆動する例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば車両用駆動装置１に駆動力分配用のディファレンシャル装置を設け、１台の車両用駆動装置１を用いて左右一対の車輪Ｗの両方を一括的に駆動しても良い。この場合において、車両の駆動力源として、回転電機３と内燃機関とを併用するように車両用駆動装置１が構成されても良い。

（６）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎないと理解されるべきである。従って、当業者は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。

〔実施形態の概要〕
以上をまとめると、本開示に係る車両用駆動装置は、好適には、以下の各構成を備える。

［１］
ロータ（３２）を有する回転電機（３）と、前記回転電機（３）を収容するケース（２）と、前記ケース（２）の下部にオイルを貯留可能に形成されたオイル貯留部（７）と、前記ロータ（３２）と一体回転して前記オイル貯留部（７）に貯留されたオイルを掻き上げる掻上部材（６）と、を備える車両用駆動装置（１）であって、
前記ロータ（３２）と一体回転するロータ軸（４）と、
前記ロータ軸（４）と一体回転する駆動ギヤ（５１）と、
前記駆動ギヤ（５１）に噛み合う従動ギヤ（５５，５５Ａ）と、を備え、
前記掻上部材（６）と前記ケースの内面（２）の一部である対向内面（２１ａ）とが前記ロータ軸（４）の軸方向（Ａ）に対向して配置され、
前記駆動ギヤ（５１）及び前記従動ギヤ（５５，５５Ａ）が斜歯に形成されるとともに、その噛合部（Ｅ）において車両の前進力行時に前記駆動ギヤ（５１）を前記対向内面（２１ａ）から離間させる向きのスラスト力（Ｆ）が生じるように前記駆動ギヤ（５１）及び前記従動ギヤ（５５，５５Ａ）の斜歯の向きが設定されている。

この構成によれば、ロータ、ロータ軸、駆動ギヤ、及び掻上部材が一体回転する。このため、駆動ギヤ及び従動ギヤの斜歯の向きを上記のように設定することで、ロータ軸を回転可能に支持するために必要とされる、ロータ軸とその支持機構との間の軸方向のクリアランスを利用して、車両の前進力行時に、対向内面に対して軸方向に対向する掻上部材を対向内面から離間させることができる。特に、回転電機の冷却及び各ギヤの潤滑が最も必要となる車両の前進力行時に、当該軸方向のクリアランスに相当する分だけ掻上部材と対向内面との隙間を拡大させ、オイルの掻上量を増加させることができる。よって、掻上部材と対向内面との軸方向の隙間を極力小さく初期設定しつつ、車両の前進力行時にはその隙間を拡大させることができる。このように、ロータ軸とその支持機構との間に必要な軸方向のクリアランスを有効利用して、車両用駆動装置を大型化することなく、状況に応じて必要なオイル掻上量を確保することが可能となっている。従って、車両用駆動装置の小型化と、回転電機に対する冷却効果及び各種のギヤ・軸受等に対する潤滑効果の向上とを、共に達成することができる。

［２］
前記ケース（２）の内面における前記オイル貯留部（７）に貯留されたオイルの液面（Ｌ）の位置を含む領域に前記対向内面（２１ａ）が設けられている。

この構成によれば、オイル貯留部のオイルの液面が掻上部材の最下部よりも下側に位置する場合にも、オイル貯留部からオイルを吸引して、当該吸引したオイルを掻上部材によって掻き上げることが容易となる。

［３］
前記掻上部材（６）は、前記ロータ軸（４）の径方向外側に配置された掻上本体部（６１）を備え、
前記掻上本体部（６１）は、径方向幅が一定に形成されている。

この構成によれば、ロータと共に回転する際に掻上本体部が占有する径方向の領域を小さく抑えることができる。よって、ケース内における掻上本体部の配置自由度を高めることができ、或いは、周囲の部材を掻上本体部側に寄せて車両用駆動装置のさらなる小型化を図ることが容易となる。

［４］
前記対向内面（２１ａ）は、前記掻上本体部（６１）の少なくとも外周部分に対向するとともに前記ロータ軸（４）周りの周方向に延びる円弧帯状の面を備えている。

この構成によれば、掻上本体部が少なくとも外周部分で対向内面と軸方向に対向することになる。よって、対向内面における掻上本体部の外周部分に対向する円弧帯状の面がオイル貯留部のオイルの液面の位置を含む領域に設けられる場合には、オイル貯留部からのオイルの吸引をより確実ならしめることができる。

［５］
左右一対の車輪（Ｗ）のそれぞれに取り付けられて対応する車輪（Ｗ）を駆動する一対のドライブユニット（Ｄ）を備える車両において、前記左右一対の車輪（Ｗ）のうち少なくとも大きな負荷が作用する方の車輪（Ｗ）を駆動するドライブユニット（Ｄ）として用いられる。

この構成によれば、少なくともより大きな負荷が作用する方の車輪用のドライブユニットとして用いられる車両用駆動装置において、回転電機に対する冷却や各種のギヤ・軸受等に対する潤滑を、効果的に行うことができる。

本開示に係る車両用駆動装置は、上述した各効果のうち、少なくとも１つを奏することができれば良い。

本発明は、車両を駆動するための駆動装置に利用することができる。

１ 車両用駆動装置
２ ケース
３ 回転電機
４ ロータ軸
５ ギヤ機構
６ 掻上部材
７ オイル貯留部
２１ａ 対向内面
２９ 軸方向隙間
３２ ロータ
５０ プラネタリギヤ機構
５１ サンギヤ（駆動ギヤ）
５５ ピニオン（被駆動ギヤ）
５５Ａ 大径ピニオン（被駆動ギヤ）
６１ 掻上本体部
Ｄ ドライブユニット
Ｗ 車輪
Ｅ 噛合部
Ｆ スラスト力
Ａ 軸方向
Ｒ 径方向

Claims (5)

1. ロータを有する回転電機と、前記回転電機を収容するケースと、前記ケースの下部にオイルを貯留可能に形成されたオイル貯留部と、前記ロータと一体回転して前記オイル貯留部に貯留されたオイルを掻き上げる掻上部材と、を備える車両用駆動装置であって、
   前記ロータと一体回転するロータ軸と、
   前記ロータ軸と一体回転する駆動ギヤと、
   前記駆動ギヤに噛み合う従動ギヤと、を備え、
   前記掻上部材と前記ケースの内面の一部である対向内面とが前記ロータ軸の軸方向に対向して配置され、
   前記駆動ギヤ及び前記従動ギヤが斜歯に形成されるとともに、その噛合部において車両の前進力行時に前記駆動ギヤを前記対向内面から離間させる向きのスラスト力が生じるように前記駆動ギヤ及び前記従動ギヤの斜歯の向きが設定されている車両用駆動装置。
2. 前記ケースの内面における前記オイル貯留部に貯留されたオイルの液面の位置を含む領域に前記対向内面が設けられている請求項１に記載の車両用駆動装置。
3. 前記掻上部材は、前記ロータ軸の径方向外側に配置された掻上本体部を備え、
   前記掻上本体部は、径方向幅が一定に形成されている請求項１又は２に記載の車両用駆動装置。
4. 前記対向内面は、前記掻上本体部の少なくとも外周部分に対向するとともに前記ロータ軸周りの周方向に延びる円弧帯状の面を備えている請求項３に記載の車両用駆動装置。
5. 左右一対の車輪のそれぞれに取り付けられて対応する車輪を駆動する一対のドライブユニットを備える車両において、前記左右一対の車輪のうち少なくとも大きな負荷が作用する方の車輪を駆動するドライブユニットとして用いられる請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。

Images