JP7302403B2

JP7302403B2 - ハイブリッド駆動装置

Info

Publication number: JP7302403B2
Application number: JP2019168306A
Authority: JP
Inventors: 治郎磯村; 栄太浜田; 一樹南
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2019-09-17
Publication date: 2023-07-04
Anticipated expiration: 2039-09-17
Also published as: JP2021046003A

Description

本発明はハイブリッド駆動装置に関し、特にハイブリッド車両向けハイブリッド駆動装置に関する。

このようなハイブリッド車両向けハイブリッド駆動装置の一例として、モータと、トランスアスクルと、ハウジングとを備える装置が特許文献１に開示されている。ＰＣＵ（Power Control Unit）は、モータを収容するハウジングの上方に隙間を有して固定されている。ＰＣＵの下面にダイナミックダンパが取り付けられている。モータは、エンジンの出力トルクを伝達される。エンジンのクランクシャフトが回転することによって振動が発生し、これがモータやハウジングを介してＰＣＵに伝達する。ダイナミックダンパは、弾性部材による減衰力を発揮し、ＰＣＵの振動を抑制する。

特開２０１７－００７５５３号公報

本願発明者等は、以下の課題を発見した。
ＰＣＵの振動を抑制しつつ、部品点数の少ないハイブリッド車両向けハイブリッド駆動装置が要求されている。

本発明は、ＰＣＵの振動を抑制しつつ、部品点数の少ないハイブリッド車両向けハイブリッド駆動装置の部品点数を減らすものとする。

本発明に係るハイブリッド駆動装置は、
エンジンと連結するモータを収納するケースを備え、当該ケースの上にＰＣＵ（Power Control Unit）が設置されているハイブリッド車両向けハイブリッド駆動装置であって、
前記モータは、複数のボルトを用いて前記ケースに締結されたステータを備え、
前記複数のボルトのうち、少なくとも１つが、前記ケースにおける前記ハイブリッド車両の前側に締結されている場合、
前記ケースは、前記ステータと接触する座面を備え、
前記座面と、前記ケースにおける前記ハイブリッド車両の前側に締結された前記ボルトとは、前記ステータの中心軸に関して点対称に設けられている。

このような構成によれば、座面とボルトとがステータの中心軸に関して点対称に設けられている。そのため、ボルトとケースの座面とがステータをしっかり挟持し、そのステータの振動を抑制する。従って、振動がＰＣＵに伝達することを抑制することができる。また、ダイナミックダンパ等の部品を必要することなく、ＰＣＵの振動を抑制することができる。従って、ＰＣＵの振動を抑制しつつ、部品点数の少ないハイブリッド車両向けハイブリッド駆動装置を供給することができる。

本発明は、ＰＣＵの振動を抑制しつつ、部品点数の少ないハイブリッド車両向けハイブリッド駆動装置を供給することができる。

実施の形態１に係るハイブリッド駆動装置を示す斜視図である。実施の形態１に係るハイブリッド駆動装置の要部を示す側面図である。実施の形態１に係るハイブリッド駆動装置の要部の断面図である。実施の形態１に係るハイブリッド駆動装置の要部の拡大断面図である。実施形態１及び関連する技術に係るハイブリッド駆動装置におけるクランクシャフト共振とステータ共振との関係を示す表である。関連する技術に係るハイブリッド駆動装置を示す斜視図である。関連する技術に係るハイブリッド駆動装置の要部を示す上面図である。関連する技術に係るハイブリッド駆動装置の要部におけるモータを示す上面図である。関連する技術に係るハイブリッド駆動装置の要部の断面図である。関連する技術に係るハイブリッド駆動装置の要部の拡大断面図である。

（関連する技術）
実施の形態１を説明する前に、関連する技術として、図６に示すハイブリッド駆動装置９０について説明する。図６は、関連する技術に係るハイブリッド駆動装置を示す斜視図である。ハイブリッド駆動装置９０はハイブリッド車両に搭載されて利用される。ハイブリッド駆動装置９０の前後方向は、ハイブリッド駆動装置９０が搭載されるハイブリッド車両の前後方向と同じである。

なお、当然のことながら、図６及びその他の図面に示したＬＷＨ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、Ｈ軸プラス向きが鉛直上向き、ＬＷ平面が水平面であり、図面間で共通である。また、Ｌ軸方向がハイブリッド駆動装置９０の前後方向に相当し、Ｗ軸方向がハイブリッド駆動装置９０の幅方向、又は左右方向に相当する。

図６に示すように、ハイブリッド駆動装置９０は、エンジン９１と、ハウジング９２と、ＰＣＵ（Power Control Unit）９３とを備える。ハウジング９２は、第１のケース９２１と、第２のケース９２２と、第３のケース９２３とを備える。

第２のケース９２２が、図７及び図８に示すモータ９４を収納する。図７は、関連する技術に係るハイブリッド駆動装置の要部を示す上面図である。図７は、図６に示すハイブリッド駆動装置の要部の上面を示す。図８は、関連する技術に係るハイブリッド駆動装置の要部におけるモータを示す上面図である。図８は、モータ９４を分かり易く図示すべく、図７に示す第２のケース９２２の図示を省略した。

モータ９４は、図６に示すエンジン９１と連結されている。図６に示すように、ＰＣＵ９３は、第２のケース９２２の上に設けられている。

ここで、ハイブリッド駆動装置９０の動作について説明する。具体的には、エンジン９１は、クランクシャフトを回転させることによって、駆動力を出力する。当該クランクシャフトが回転することによって、当該クランクシャフトのジャーナル部（図示略）がエンジン９１の前方方向（ここで、図６に示す方向Ｌ１、すなわちＬ軸方向マイナス側）に揺すられ、クランクが捩り共振する。エンジン９１のエンジンシリンダブロック（図示略）が振動する。

当該エンジンシリンダブロック（図示略）が振動することによって、図７～図９に示すモータ９４における前側（ここで、図７に示すＦｒ側、すなわちＬ軸マイナス側）と、モータ９４における後側（ここで、図７に示すＲｒ側、すなわちＬ軸プラス側）とは、左右方向に逆位相で振動する。言い換えると、モータ９４は、こじりモードで振動する。図９は、図６～図８に示すハイブリッド駆動装置の要部の断面を示す。

このようなモータ９４の振動がＰＣＵ９３に伝達し、ＰＣＵ９３が振動して、損傷するおそれがある。

なお、図１０に示すように、モータ９４、特にステータ９４１の外周面９４１ａは、第２のケース９２２の内壁面９２２ｃから離隔しており、接触していない。図１０は、関連する技術に係るハイブリッド駆動装置の要部の拡大断面図である。図１０は、図９の拡大図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（実施の形態１）
図１～図４を参照して実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１に係るハイブリッド駆動装置を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係るハイブリッド駆動装置の要部を示す側面図である。図２は、図１に示すハイブリッド駆動装置の要部を示す。図３は、実施の形態１に係るハイブリッド駆動装置の要部の断面図である。図３は、図１及び図２に示すハイブリッド駆動装置の要部の断面を示す。図４は、実施の形態１に係るハイブリッド駆動装置の要部の拡大断面図である。図４は、図３を拡大した図である。

図１に示すように、ハイブリッド駆動装置１０は、エンジン１と、ハウジング２と、ＰＣＵ（Power Control Unit）３とを備える。ハイブリッド駆動装置１０は、ハイブリッド車両に搭載されて、利用される。ハイブリッド駆動装置１０の前後方向、左右方向、上下方向は、ハイブリッド駆動装置１０が搭載されるハイブリッド車両の前後方向、左右方向、上下方向とそれぞれ同じである。

エンジン１は、ハイブリッド駆動装置１０の外部から燃料を供給されて、この燃料からこのハイブリッド車両を駆動する駆動力を生成する。エンジン１は、ハイブリッド車両に搭載されるエンジンと同様の部品、例えば、シリンダブロック、ピストン、クランクシャフト（図示略）等を備える。

ハウジング２は、第１のケース２１と、第２のケース２２と、第３のケース２３と収納されてもよい。ハウジング２は、例えば、図２に示すモータ４やトランスアスクルを収納する。トランスアスクルは、エンジン１が生成した駆動力を車輪等に伝達する。トランスアスクルは、例えば、動力分配機構やデファレンシャルギヤを備える。

第２のケース２２が、モータ収納部２２ａを備え、モータ収納部２２ａがモータ４を収納する。モータ４は、図１に示すエンジン１と連結されている。モータ４は、ロータ４１と、ステータ４２とを備える。ロータ４１は、ステータ４２の内側に回転可能に配置されている。ステータ４２は、ステータ本体４２ａと、ボルト締結部４２ｂ、４２ｃ、４２ｄとを備える。ステータ本体４２ａは、円筒形状を有する部位を備えるとよい。

本実施の形態１に係るステータ４２は、３つのボルト締結部４２ｂ、４２ｃ、４２ｄを備えたが、ステータ４２は、ボルト締結部を複数備えればよく、例えば、２、又は４以上備えてもよい。ステータ本体４２ａは、略円筒状体であり、ボルト締結部４２ｂ、４２ｃ、４２ｄは、ステータ本体４２ａの外周面４２ｅ上に所定の間隔をあけて配置されている。ボルト締結部４２ｂは、ボルト締結部４２ｂ、４２ｃと比較して、ハイブリッド駆動装置１０の前側（ここで、Ｌ軸マイナス側）に配置されているとよい。図２に示すように、ボルト締結部４２ｂ、４２ｃ、４２ｄは、ボルト５を介して、図４に示す第２のケース２２のボルト締結部２２ｂ、２２ｂ、２２ｂとそれぞれ機械的に締結する。なお、図４では、ボルト５の図示を省略した。ボルト締結部４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、２２ｂ、２２ｂ、２２ｂをそれぞれ締結するボルト５の軸は、ステータ４２の中心軸Ｗ１と平行であるとよい。

第２のケース２２のモータ収納部２２ａの座面２２ｃは、ステータ本体４２ａの座面４２ｆと接触している、又は座面４２ｆを支持する。座面２２ｃと、ボルト締結部４２ｂとは、ステータ４２の中心軸Ｗ１に関して点対称に設けられている。座面２２ｃの頂部は、ステータ４２の中心軸Ｗ１方向において、ボルト締結部２２ｂとボルト締結部４２ｂの境界面よりステータ４２のボルト締結部４２ｂ側（ここでは、Ｗ軸プラス側）に位置するとよい。ステータ４２を、ボルト締結部４２ｂ、４２ｃ、４２ｄに加えて、座面２２ｃによって支持し、モータ４をモータ収納部２２ａにさらにしっかり固定することができる。

座面２２ｃの頂部は、ボルト締結部２２ｂとボルト締結部４２ｂの境界面から距離ｔを空けた位置にあるとよい。距離ｔは、幅広い範囲の値を取り得るが、例えば、１０～３０μｍである。距離ｔが長いと、座面２２ｃと座面４２ｆとの接触面圧が高まり、ステータ本体４２ａを支持する。その結果、モータ４をモータ収納部２２ａにさらにしっかり固定することができる。

ＰＣＵ３は、第２のケース２２の上に設けられている。ＰＣＵ３は、バッテリ（図示略）から電力を交流に変換して、モータ４に供給する。

（動作）
ここで、ハイブリッド駆動装置１０の動作について説明する。具体的には、エンジン１は、クランクシャフトを回転させることによって、駆動力を出力する。当該クランクシャフトが回転することによって、当該クランクシャフトのジャーナル部（図示略）がエンジン１の前方方向（ここで、軸方向マイナス側）に揺すられ、クランクシャフトが捩り共振する。エンジン１のエンジンシリンダブロック（図示略）が振動する。

当該エンジンシリンダブロックが振動することによって、図３、及び図４に示すモータ４における前側（ここで、Ｌ軸方向マイナス側）と、モータ４における後側（ここで、Ｌ軸方向プラス側）とは、左右方向（ここで、Ｗ軸方向）に逆位相で力が加わる。図３は、図２に示すハイブリッド駆動装置の要部の断面を示す。

座面２２ｃとボルト５とがステータ４２の中心軸Ｗ１に関して点対称に設けられている。そのため、ステータ４２は、ボルト５と第２のケース２２の座面２２ｃとにしっかり挟持されている。モータ４における前側とその後側とは、左右方向（ここで、Ｗ軸方向）に逆位相で力が加わっても、ステータ４２は、ボルト５と第２のケース２２の座面２２ｃとに挟持されており、あまり振動することができない。以上より、ステータ４２の振動を抑制し、ＰＣＵ３への伝達を抑制することができる。すなわち、ダイナミックダンパ等の部品を必要することなく、ＰＣＵの振動を抑制することができる。

従って、このようなモータ４は、図７～図１０に示すモータ９４と同様に振動しない。よって、モータ４による振動がＰＣＵ３にあまり伝達しない。

また、ステータによる共振の周波数は、クランク曲げによるクランクの周波数と比較して格段に高い。図５に示すように、実施形態１に係るモータ４のステータ４２の共振の周波数は、関連する技術に係るモータ９４のステータ９４２の共振の周波数と比較して、クランク曲げの共振の周波数から大きく乖離した値である。従って、実施形態１に係るＰＣＵ３が振動して損傷するおそれが少ない。

また、座面２２ｃの頂部は、ボルト締結部２２ｂとボルト締結部４２ｂの境界面から距離ｔを空けた位置にある場合がある。このような場合、座面２２ｃと座面４２ｆとの接触面圧が高まる。その結果、モータ４をモータ収納部２２ａにさらにしっかり固定することができる。よって、ステータ４２の振動をさらに抑制し、ＰＣＵ３への伝達をさらに抑制することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本発明は、上記実施の形態やその一例を適宜組み合わせて実施してもよい。

１０ハイブリッド駆動装置
１エンジン２トランスアスクル
２１第１のケース２２第２のケース
２２ａモータ収納部２２ｂボルト締結部
２２ｃ座面２３第３のケース
３ＰＣＵ
４モータ
４１ロータ４２ステータ
４２ａステータ本体４２ｂボルト締結部
５ボルト
Ｗ１中心軸

Claims

エンジンと連結するモータを収納するケースを備え、当該ケースの上にＰＣＵ（Power Control Unit）が設置されているハイブリッド車両向けハイブリッド駆動装置であって、
前記モータは、複数のボルトを用いて前記ケースに締結されたステータを備え、
当該ハイブリッド車両向けハイブリッド駆動装置がハイブリッド車両に搭載され、かつ、前記複数のボルトのうち、少なくとも１つが、前記ケースにおける前記ハイブリッド車両の前側に締結されている場合、
前記ステータは、第１のボルト締結部を備え、
前記ケースは、前記ステータと接触する座面と、第２のボルト締結部と、を備え、
前記座面と、前記ケースにおける前記ハイブリッド車両の前側に締結された前記ボルトとは、前記ステータの中心軸に関して点対称に設けられ、
前記第１のボルト締結部は、前記ケースにおける前記ハイブリッド車両の前側に締結された前記ボルトを介して、前記第２のボルト締結部と機械的に締結し、
前記座面の頂部は、前記ステータの中心軸方向において、前記第１のボルト締結部と前記第２のボルト締結部の境界面から前記第１のボルト締結部側へ距離を空けた位置にある、
ハイブリッド車両向けハイブリッド駆動装置。