JP6654408B2 - ハイブリッドシステム用油冷装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッドシステム用油冷装置に関するものである。

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。このような大型のハイブリッド自動車においては、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モータシャフト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ことができるようになっている。

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なり、駆動時におけるモータの発熱量も大きくなるため、モータの冷却方式には、空冷式よりも冷却効率が高く且つ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ことになる。

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の場合、モータが収容されるモータエリアが閉空間としてハウジングにより画成されており、該ハウジングの底部に貯留されたオイルをギヤポンプにより汲み上げて前記ハウジング上部の供給口から前記モータへと供給して冷却するようにしている。

この際、ハイブリッド自動車のエンジンとトランスミッションとの間には新たにモータが配設されることになるため、ハウジングの占有する容積、特にエンジンのクランク軸に接続されるモータシャフトの軸方向の容積についてコンパクト化が求められており、例えば、本発明と同じ出願人により、パワーライン上のクラッチエリアにギヤポンプをコンパクトに配置することが特許文献２として既に提案されている。

即ち、この特許文献２における提案では、前記モータシャフトのクラッチエリアを通過している部分にギヤポンプを外嵌装着し、該ギヤポンプの内部にて前記モータシャフトにスプライン結合された駆動ギヤをエンジンやモータの動力を利用して駆動すると共に、前記駆動ギヤに噛合する従動ギヤを従動せしめ、前記駆動ギヤと前記従動ギヤがポンプケースに対し内接している部分でギヤ歯の溝部分によりオイルを圧送する構造としている。

特開２０１１−９１９５６号公報 特開２０１３−１７７１０２号公報

しかしながら、ギヤポンプの内部で駆動ギヤとスプライン結合されるモータシャフトは、エンジン側とモータ側との間で長いスパンを隔てて軸支されるようになっているため、夫々の軸支部分における部品のバラツキ等によりスプライン結合部における噛み合い精度を高くすることが難しく、前記スプライン結合部にてフレッティング（接触する二物体間に微小な往復滑りが繰返し作用したときに生じる表面損傷のこと）による歯面剥離を起こす懸念があった。

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ギヤポンプとモータシャフトとのスプライン結合部における歯面剥離を大幅に抑制し得るハイブリッドシステム用油冷装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジンのクランク軸に接続されるモータシャフトを出力軸としたモータを備え、該モータを冷却するためのオイルをオイルパンから汲み上げるギヤポンプを前記モータシャフトに外嵌装着し且つ該モータシャフトを前記ギヤポンプに内蔵の駆動ギヤとスプライン結合し、前記モータシャフトの回転により前記ギヤポンプを駆動し得るようにしたハイブリッドシステム用油冷装置であって、
前記ギヤポンプは、前記駆動ギヤに噛合する従動ギヤを備え、前記駆動ギヤと前記従動ギヤによりオイルを吐出口へ圧送するように構成され、
前記ギヤポンプ内には、オイルの吐出側の流路を前記駆動ギヤ及び前記モータシャフトのスプライン結合部に連通する潤滑用スリットを設け、
前記ギヤポンプのポンプケースは、モータシャフトの軸心方向における駆動ギヤのエンジン側端面位置を境界としてエンジン側のフロントケースとモータ側のリヤケースとに分割されていると共に、前記フロントケースにおける前記駆動ギヤの端面と摺接してスプライン結合部をオイルの流路から隔絶している壁部に溝部を形成し、該溝部と前記駆動ギヤの端面との間の隙間が潤滑用スリットを成し、
前記駆動ギヤと前記従動ギヤにより昇圧されたオイルの一部は、前記潤滑用スリットを介して前記駆動ギヤ及び前記モータシャフトのスプライン結合部へ送り込まれるように構成され、
前記駆動ギヤは、オイルを昇圧して吐出口へ送ると同時に、昇圧されたオイルにより前記駆動ギヤ自身のスプライン結合部を潤滑するように構成されたことを特徴とするハイブリッドシステム用油冷装置。

而して、このようにすれば、ギヤポンプ内の吐出側で昇圧されたオイルの一部が潤滑用スリットから駆動ギヤ及びモータシャフトのスプライン結合部へと積極的に送り込まれて十分な潤滑が成され、該スプライン結合部でのフレッティングによる歯面剥離が大幅に抑制される。

この結果、ギヤポンプをモータシャフトに外嵌装着して該モータシャフトの回転により駆動し得るようにしたコンパクトで部品点数の少ない油冷装置の実用化へ向けた懸念、即ち、スプライン結合部でのフレッティングによる歯面剥離が起こる懸念が解消される。

また、本発明は、ギヤポンプのポンプケースがモータシャフトの軸心方向における駆動ギヤのエンジン側端面位置を境界としてエンジン側のフロントケースとモータ側のリヤケースとに分割されていると共に、前記フロントケースにおける前記駆動ギヤの端面と摺接してスプライン結合部をオイルの流路から隔絶している壁部に溝部が形成されており、該溝部と前記駆動ギヤの端面との間の隙間が潤滑用スリットを成している。

このようにすれば、ギヤポンプのポンプケースをエンジン側のフロントケースとモータ側のリヤケースとに分割した構成を採用した上、フロントケースの壁部に溝部を形成するという簡単な加工を施すだけで、該溝部と前記駆動ギヤの端面との間の隙間を潤滑用スリットとして利用することが可能となり、スプライン結合部での十分な潤滑を実施するのに必要なコストを大幅に低減することが可能となる。

前記した本発明のハイブリッドシステム用油冷装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（Ｉ）本発明によれば、ギヤポンプ内の吐出側で昇圧されたオイルの一部を潤滑用スリットから駆動ギヤ及びモータシャフトのスプライン結合部へと積極的に送り込んで十分な潤滑を図ることができ、該スプライン結合部でのフレッティングによる歯面剥離を防止することができるので、コンパクトで部品点数の少ない油冷装置の実用化へ向けた懸念を解消することができ、延いては、ハイブリッドシステム全体のコンパクト化やコストダウンを実現することができる。

（ＩＩ）本発明によれば、ギヤポンプのポンプケースをエンジン側のフロントケースとモータ側のリヤケースとに分割した構成を採用した上、フロントケースの壁部に溝部を形成するという簡単な加工を施すだけで、該溝部と前記駆動ギヤの端面との間の隙間を潤滑用スリットとして利用することができ、スプライン結合部での十分な潤滑を実施するのに必要なコストを大幅に低減することができる。

本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。 図１のギヤポンプをモータシャフトの軸心方向から見た断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視の断面図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すものであるが、本形態例に係るハイブリッドシステム用の油冷装置１に関する詳細な説明に移行する前に、大型のハイブリッド自動車の場合を例にしてハイブリッドシステムの概要を図１に基づき以下に説明する。

図１に示されているハイブリッド自動車の動力伝達機構は、エンジン２のクランク軸３が連結されたフライホイール４にベアリング（図示せず）を介して一端部が嵌入されるモータシャフト５と、フライホイール４に対して前記モータシャフト５を断接するクラッチ６と、前記モータシャフト５を出力軸とする油冷式のモータ７と、前記モータシャフト５の基端部に入力軸８が連結されるトランスミッション９とを備えており、エンジン２及びモータ７の少なくとも一方がモータシャフト５に与えた回転トルクをトランスミッション９を介して図示されない駆動輪へと伝達するようになっている。

また、斯かる動力伝達機構にあっては、クラッチ６が収容されるクラッチエリア１０と、モータ７が収容されるモータエリア１１とを夫々画成するハウジング１２を有しており、前記クラッチエリア１０とモータエリア１１との間は、前記モータシャフト５が内挿される仕切壁１３により仕切られている。

ここで、前記ハウジング１２におけるトランスミッション９側の端部には、モータエリア１１を閉空間として塞ぐリアリテーナ１４が連結されており、トランスミッション９が配置されるトランスミッションエリア１５と前記モータエリア１１との間が前記リアリテーナ１４により仕切られている。

そして、このリアリテーナ１４にも前記モータシャフト５が内挿されていて、該モータシャフト５におけるトランスミッション９側の端部が、前記リアリテーナ１４と前記ハウジング１２の仕切壁１３とによりベアリング１６，１７を介して回動自在に軸支されており、このベアリング１６，１７の相互間にて前記モータ７のロータ１８が前記モータシャフト５に対し一体的に外嵌装着されている。

また、前記モータエリア１１における前記ロータ１８の周囲には、該ロータ１８を取り囲むようにステータ１９が固定設置されており、前記モータ７が電動機として機能する時には、図示しないバッテリに蓄電された電力がインバータにより三相交流に変換され、その三相交流がステータ１９に供給されることでロータ１８を介しモータシャフト５に回転トルクが与えられるようになっている。

尚、前記モータ７が発電機として機能する時には、前記モータシャフト５の回転にともなうロータ１８の回転によりステータ１９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ようにしてある。

次いで、前述の如きモータ７をオイルを用いて冷却する油冷装置１について以下に詳述すると、この油冷装置１は、前記ハウジング１２の仕切壁１３と前記リアリテーナ１４とに挟まれたモータエリア１１の底部をオイルパン２０として貯められたオイルを、前記仕切壁１３のエンジン２側に形成されたポンプ収容部２１内のギヤポンプ２２により汲み上げて前記ハウジング１２頂部の供給槽２３へと送り、該供給槽２３の供給口２４からモータエリア１１内へと供給するようになっている。

ここで、前記モータエリア１１に供給されたオイルは、再びオイルパン２０に戻されるまでの過程において、モータ７を構成するロータ１８及びステータ１９を冷却すると共に、ベアリング１６，１７へと給油されて該ベアリング１６，１７を潤滑するようになっている。

図１のギヤポンプ２２をモータシャフト５の軸心方向から見た断面図として図２に示すと、前記ギヤポンプ２２はクラッチエリア１０にて前記モータシャフト５に外嵌装着されており、該モータシャフト５と前記ギヤポンプ２２に内蔵の駆動ギヤ２５とがスプライン結合され、前記モータシャフト５の回転により前記ギヤポンプ２２が駆動されるようになっている。

即ち、前記ギヤポンプ２２の外殻を成すポンプケース２６内において、モータシャフト５の外周面におけるスプライン突条２７と、リング状の駆動ギヤ２５の内周面に形成されたスプライン凹条２８とが相互に嵌まり合うスプライン結合部２９を構成しており、モータシャフト５と駆動ギヤ２５とが一体的に回転するようになっている。

そして、前記駆動ギヤ２５には、従動ギヤ３０が噛合して従動するようになっており、これら駆動ギヤ２５と従動ギヤ３０がポンプケース２６に対し内接している部分でギヤ歯の溝部分によりオイルを圧送するようになっており、より具体的には、図２中に矢印で示している通り、駆動ギヤ２５と従動ギヤ３０とにおける互いに離反する側の円弧部分にて吸込口３１からのオイルがギヤ歯の溝部分により外側を回って吐出口３２へ向け圧送されるようになっている。

ここで、図３に図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視の断面図を示す如く、前記ギヤポンプ２２のポンプケース２６は、モータシャフト５の軸心方向における駆動ギヤ２５のエンジン２側（図１参照：図３中の左側）端面位置を境界としてエンジン２側（図１参照：図３中の左側）のフロントケース２６Ａとモータ７側（図１参照：図３中の右側）のリヤケース２６Ｂとに分割され、前記フロントケース２６Ａには、前記駆動ギヤ２５の端面と摺接してスプライン結合部２９をオイルの流路３３から隔絶する壁部３４が形成されているが、この壁部３４におけるオイルの吐出側の流路３３に臨む位置に溝部が形成され、該溝部と前記駆動ギヤ２５の端面との間の隙間が、前記吐出側の流路３３を前記スプライン結合部２９に連通する潤滑用スリット３５を成すようにしてある。

而して、このようにすれば、ギヤポンプ２２内の吐出側で昇圧されたオイルの一部が潤滑用スリット３５から駆動ギヤ２５及びモータシャフト５のスプライン結合部２９へと積極的に送り込まれて十分な潤滑が成され、該スプライン結合部２９でのフレッティングによる歯面剥離が大幅に抑制される。

この結果、ギヤポンプ２２をクラッチエリア１０にてモータシャフト５に外嵌装着して該モータシャフト５の回転により駆動し得るようにしたコンパクトで部品点数の少ない油冷装置１の実用化へ向けた懸念、即ち、スプライン結合部２９でのフレッティングによる歯面剥離が起こり易くなる懸念が解消される。

従って、前記形態例によれば、ギヤポンプ２２内の吐出側で昇圧されたオイルの一部を潤滑用スリット３５から駆動ギヤ２５及びモータシャフト５のスプライン結合部２９へと積極的に送り込んで十分な潤滑を図ることができ、該スプライン結合部２９でのフレッティングによる歯面剥離を防止することができるので、コンパクトで部品点数の少ない油冷装置の実用化へ向けた懸念を解消することができ、延いては、ハイブリッドシステム全体のコンパクト化やコストダウンを実現することができる。

また、ギヤポンプ２２のポンプケース２６をエンジン２側のフロントケース２６Ａとモータ７側のリヤケース２６Ｂとに分割した構成を採用した上、フロントケース２６Ａの壁部３４に溝部を形成するという簡単な加工を施すだけで、該溝部と前記駆動ギヤ２５の端面との間の隙間を潤滑用スリット３５として利用することができ、スプライン結合部２９での十分な潤滑を実施するのに必要なコストを大幅に低減することができる。

尚、本発明のハイブリッドシステム用油冷装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、ハイブリッド自動車以外に建設機械や船舶等に用いられるハイブリッドシステム用の油冷装置としても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 油冷装置
２ エンジン
３ クランク軸
５ モータシャフト
７ モータ
２２ ギヤポンプ
２５ 駆動ギヤ
２６ ポンプケース
２６Ａ フロントケース
２６Ｂ リヤケース
２９ スプライン結合部
３０ 従動ギヤ
３３ 流路
３４ 壁部
３５ 潤滑用スリット

Claims (1)

1. エンジンのクランク軸に接続されるモータシャフトを出力軸としたモータを備え、該モータを冷却するためのオイルをオイルパンから汲み上げるギヤポンプを前記モータシャフトに外嵌装着し且つ該モータシャフトを前記ギヤポンプに内蔵の駆動ギヤとスプライン結合し、前記モータシャフトの回転により前記ギヤポンプを駆動し得るようにしたハイブリッドシステム用油冷装置であって、
   前記ギヤポンプは、前記駆動ギヤに噛合する従動ギヤを備え、前記駆動ギヤと前記従動ギヤによりオイルを吐出口へ圧送するように構成され、
   前記ギヤポンプ内には、オイルの吐出側の流路を前記駆動ギヤ及び前記モータシャフトのスプライン結合部に連通する潤滑用スリットを設け、
   前記ギヤポンプのポンプケースは、モータシャフトの軸心方向における駆動ギヤのエンジン側端面位置を境界としてエンジン側のフロントケースとモータ側のリヤケースとに分割されていると共に、前記フロントケースにおける前記駆動ギヤの端面と摺接してスプライン結合部をオイルの流路から隔絶している壁部に溝部を形成し、該溝部と前記駆動ギヤの端面との間の隙間が潤滑用スリットを成し、
   前記駆動ギヤと前記従動ギヤにより昇圧されたオイルの一部は、前記潤滑用スリットを介して前記駆動ギヤ及び前記モータシャフトのスプライン結合部へ送り込まれるように構成され、
   前記駆動ギヤは、オイルを昇圧して吐出口へ送ると同時に、昇圧されたオイルにより前記駆動ギヤ自身のスプライン結合部を潤滑するように構成されたことを特徴とするハイブリッドシステム用油冷装置。

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