JP7336189B2 - 車両 - Google Patents

Description

本発明は、モータから出力された回転力を動力として駆動する車両に関する。

従来、下記特許文献１に開示されている電動車両（ＥＶ車）のように、モータから出力された回転力を動力として駆動する車両が提供されている。また、電動車両では、モータの冷却を行うため、様々な対策が講じられている。具体的には、モータやトランスアクスル内をオイルで満たしてオイルにより冷却されるモータ（油冷モータ）や、モータハウジング内に冷却水路を設ける等してモータハウジング内の空気を冷却することにより冷却されるモータ（空冷モータ）がある。例えば、下記特許文献１には、モータハウジング内に設けられた冷却水路（ウォータジャケット）によりモータを冷却する電動車両が開示されている。

特開２０１８－１１４７８６号公報

ここで、一般的には、モータハウジングの内部は、油冷モータであるか空冷モータであるかを問わずモータケーシングに囲まれて閉塞された空間である。油冷モータの場合には、トランスアクスル側からオイルを流入させる等、流体の流れが発生するものの、空冷モータ場合では、内部の空間（ドライ部分）は、モータケーシングに囲まれて閉鎖されて空気の流入等もさほどなく、空気の流れが少ない。そのため、空冷モータの場合では、モータの冷却は、モータハウジングに設けられた冷却水路（ウォータージャケット）によるものや、モータ間の熱伝導によるものに頼らざるを得ない。また、モータハウジングに設けられた冷却水路では、効率的に冷却を行い得る部分がステータの周部に限定されるなど、冷却可能な部分が限定されるといった問題がある。

そこで本発明は、冷却対象部分を柔軟に設定してモータの冷却効率を向上させ、電費を向上させることができる車両の提供を目的とした。

ここで、本発明の発明者は、複雑な機構や多くの部品の追加を要さず、上述の課題を解決することができないか検討した。その結果、本発明の発明者は、モータ軸や入力軸に対して、出力側の回転体（出力軸や出力側ギア）の回転軸がオフセットされた構成の車両（例えば縦置きのレイアウト）において、出力側の回転体に流体（空気やオイル）の流れを発生させる構成を設けてモータの冷却に活用することができるとの知見に至った。

具体的には、出力側の回転体（出力軸や出力側ギア）の軸線が、モータ軸の軸線周り方向にオフセットして（離間して）配置されている車両において、出力側のギアや軸体のモータ側に回転羽根等の搬送機構を設ければ、搬送機構により流体の流れを発生させ、コイルエンド等を効率的に冷却することができるとの知見に至った。

かかる知見に基づき提供される本発明の車両は、モータ軸を備えるモータと、前記モータ軸から動力が伝達される回転体と、前記回転体に伴って回転して流体の流れを発生させる搬送装置とを有し、前記モータ軸の回転軸と、前記回転体の回転軸とが、オフセットして配置されているものであり、前記搬送装置が、前記モータに向けて流体を搬送可能であることを特徴とするものである。

本発明の車両によれば、複雑な冷却構造を設けることを要さず、効率的かつ柔軟にモータの冷却を行うことができる。その結果、本発明の車両は、モータの冷却効率を向上させて、車両の電費を向上させることができる。

ここで、モータは、均一にコイルを冷却しなければ、効率よく稼働することができない。モータの構成のうち、ステータの周部はモータハウジングに設けられた水路などにより冷却することができる。その一方、モータハウジングに設けられた水路では、特に高温となりやすいコイルエンドを効率的に冷却することができない。そのため、本発明の車両は、モータハウジングに設けられた冷却水路（ウォータージャケット）では冷却が難しいコイルエンドを優先して冷却し、コイル全体を均一に冷却可能であることが望ましい。

そこで本発明の車両は、前記モータを収容可能とする収容体を備え、前記モータは、コイルエンドが形成されたステータを備え、前記収容体には、外部から内部空間に連通する開口とされた少なくとも二つの開口部が形成されており、前記回転体に伴って前記搬送装置が回転すると、前記収容体の内部空間に二つの前記開口部の一方から他方へと至る流体の流路を形成するものであり、前記流路が前記コイルエンドを経由するものであることが望ましい。

上述の構成によれば、特に高温となりやすいコイルエンドを優先して冷却しつつ、流体の流路を柔軟に設けてコイル全体を略均一に冷却することができる。その結果、本発明の車両によれば、モータを効率的に冷却することができる。

本発明の車両は、前記搬送装置が、複数の回転羽根を備えるものとすることができる。

上述の構成によれば、複雑な機構を設けることを要さず、流体の流れを形成することができる。

本発明の車両は、前記収容体が、前記モータを収容する部分であるモータハウジングを有するものであり、前記モータハウジングの内周面には、前記モータ軸の軸線方向の一端から他端に向けて溝部が形成されているものであってもよい。

上述の構成によれば、別途の部品を要さず、柔軟に流路を設けることができる。

本発明によれば、冷却対象部分を柔軟に設定してモータの冷却効率を向上させ、電費を向上させることができる車両を提供することができる。

本発明の実施形態に係る車両を示す模式図である。 図１のＡ－Ａ’線断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車両１０について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１に示すとおり、車両１０は、駆動装置２０を備えている。駆動装置２０は、モータ３０、減速機構部４０、収容体７０、及び送風部６２（搬送装置）を有している。また、駆動装置２０は、駆動輪８４と連結される差動歯車機構８０を備えている。

駆動装置２０は、モータ３０の回転軸である第一軸線Ｌ１と、減速機構部４０に設けられた出力軸５４の回転軸である第二軸線Ｌ２とが、車両１０の前後方向（軸線方向Ｘ）に沿って配置された、いわゆる縦置きのレイアウトとされている。駆動装置２０は、減速機構部４０を介してモータ３０から出力された動力を駆動輪８４に伝達させ、車両１０を駆動させることができる。

モータ３０は、ステータ３４と、モータ軸３６と、ロータ３８とを備えている。また、ステータ３４及びロータ３８は、モータハウジング３２に収容されている。

なお、以下の説明において、モータ軸３６の第一軸線Ｌ１が延びる方向を、「軸線方向Ｘ」と記載して説明する場合がある。また、軸線方向Ｘにおいて、モータ３０が配置される側を、単に「モータ側」又は「モータ３０側」と記載して説明する場合がある。また、軸線方向Ｘにおいて、モータ側とは反対側を、単に「駆動側」と記載して説明する場合がある。

モータ３０は、車両走行用の動力を駆動輪８４に向けて出力するモータ機能に加え、発電機能をも有する、いわゆるモータジェネレータとされている。モータ３０は、インバータ（図示を省略）を介してバッテリ（図示を省略）から電力が供給されることにより、モータハウジング３２内においてステータ３４に対してロータ３８が回転する。モータ３０は、モータハウジング３２内に冷却用のオイル等を入れたものではなく、モータハウジング３２内がドライな環境下において作動するものとされている（いわゆる空冷モータ）。

ステータ３４は、モータハウジング３２内に固定されている。ステータ３４には、複数のコイルが円筒状をなすように設けられている。コイルは電流が流れることで加熱され、コイルの軸線方向Ｘの外側部分（コイルエンド３５）は、特に高温となりやすい。

モータ軸３６は、モータ３０の出力軸を構成する軸状の部材である。モータ軸３６は、第一軸線Ｌ１を回転軸として回転可能とされている。ロータ３８は、永久磁石を備えており、ステータ３４の内周側に設けられると共に、モータ軸３６の外周に固定された部材である。モータ軸３６は、モータハウジング３２の外側に突出して、入力軸４６と連結されている。

モータハウジング３２（収容体）は、モータ３０のケースを構成する中空の部材である。モータハウジング３２には、外部と内部空間とを連通させる開口とされた第一開口部３２ａ（開口部）が設けられている。また、第一開口部３２ａには、異物の混入を抑制しつつ空気の流出入を可能とするブリーザ３３が取り付けられている。

なお、本発明の車両では、一方の流出入口７８から他方の流出入口７８に至る流路Ｒを形成して、モータ３０の略全体を冷却するために、モータハウジング３２に流体の通路となる構成が設けられることが望ましい。例えば、図２に一例として示すとおり、モータハウジング３２の内周面に第一軸線Ｌ１方向の一端から他端に至るように溝部３２ｂを設けて、流路Ｒの一部を形成してもよい。また、第一軸線Ｌ１方向の一端から他端に至るような貫通孔をステータ３４に設けて流路Ｒの一部を形成してもよい。例えば、ステータ３４の電磁鋼板に穴を設ける等の手段により、ステータ３４に貫通孔を設けることができる。さらに、モータハウジング３２とステータ３４との間に、流体（空気やオイル）の通り道となる隙間を設けて、流路Ｒの一部を形成してもよい。

減速機構部４０は、いわゆるトランスアクスルによって構成されている。図１に示すように、減速機構部４０は、減速機構４４と、差動歯車機構８０と備えている。減速機構４４は、入力軸４６、入力側ギア４８、出力側ギア５０、及び出力軸５４を備えている。減速機構４４のこれらの構成は、減速機構ハウジング４２の内部に収容されている。

減速機構ハウジング４２は、減速機構４４のケースを構成する中空の部材である。減速機構ハウジング４２内にはオイルが収容されている。

入力軸４６は、一体的に回転可能なようにモータ軸３６に対して接続されている。別の言い方をすれば、入力軸４６は、回転軸がモータ軸３６の回転軸である第一軸線Ｌ１と一致するように配置されている。

入力側ギア４８は、入力軸４６の軸線方向の中間部に設けられている。入力側ギア４８は、入力軸４６と一体的に回転可能とされている。

出力軸５４は、回転軸が第一軸線Ｌ１に対して略平行に配置されている。言い方を換えれば、出力軸５４の回転軸である第二軸線Ｌ２は、第一軸線Ｌ１が延びる方向である軸線方向Ｘに沿うように配置されている。

出力側ギア５０（回転体）は、入力側ギア４８とかみ合うように、第二軸線Ｌ２が入力側ギア４８の第一軸線Ｌ１に対してオフセットした位置に配置されている。また、出力側ギア５０は、出力軸５４と一体的に回転する。そのため、減速機構４４は、入力側ギア４８及び出力側ギア５０を介して、所定の減速比で減速させつつ回転動力を伝達させることができる。

出力側ギア５０の軸部のうち、出力軸５４が接続される側とは反対側（モータ３０側）の端部が、モータ３０側に延伸するように形成されている。出力側ギア５０の軸部の延伸された部分（延伸軸部５２）には、後述する送風部６２が設けられている。

間座部６０は、モータハウジング３２と減速機構ハウジング４２との間に介在する部材である。上述のとおり、モータハウジング３２の内部はドライ環境であるのに対し、減速機構ハウジング４２の内部にはオイルには収容されている。間座部６０は、モータハウジング３２の開口を閉塞するように取り付けられている。言い方を換えれば、間座部６０は、モータハウジング３２の蓋部材として機能するものであるとも言える。間座部６０には、後述する送風部６２を収容可能な送風部収容空間６１が形成されている。送風部収容空間６１は、モータハウジング３２と間座部６０とが連結されて状態において、モータハウジング３２の内部空間と連通している。

間座部６０には、収容体７０の内部空間と外部とを連通させる第二開口部６０ａが形成されている。第二開口部６０ａは、第一開口部３２ａとともに、収容体７０において、空気の流出入口７８を構成している。

送風部６２（搬送装置）は、モータハウジング３２の内部に空気（流体）の流れを発生させるために設けられている。送風部６２は、複数の回転羽根６４を有している。送風部６２は、出力側ギア５０に設けられている。より具体的には、送風部６２は、出力側ギア５０の延伸軸部５２（出力側ギア５０のモータ３０側の端部）に設けられている。言い方を変えれば、送風部６２は、出力側ギア５０と直結するように接続されており、出力側ギア５０の回転に伴って回転して、空気（流体）の流れ（風）を発生させる。

また、送風部６２は、間座部６０の内部に配置されており、ステータ３４の駆動側のコイルエンド３５と対向するように配置されている。言い方を変えれば、車両１０は、送風部６２による風がステータ３４のコイルエンド３５にあたるように、出力側ギア５０の位置を設定した構成とされている。そのため、送風部６２が作動して風が発生すると、駆動側のコイルエンド３５が優先して冷却される。

間座部６０を介在させて、モータハウジング３２及び減速機構ハウジング４２が接続されると、モータ３０及び減速機構部４０が収容されるひとつのケースとして、収容体７０が構成される。言い方を換えれば、モータハウジング３２は、収容体７０においてモータ３０を収容する部分として機能する。また、減速機構ハウジング４２は、収容体７０において、減速機構部４０を収容する部分として機能する。このように、車両１０では、モータハウジング３２と、減速機構ハウジング４２と、間座部６０とを接続することにより、モータ３０と減速機構部４０とを一体化したものとされている。

上述したように、モータ３０がモータハウジング３２内をドライ環境としたものであるのに対し、減速機構部４０は減速機構ハウジング４２内にオイルを収容したものとされている。そのため、モータ３０側のハウジング（モータハウジング３２及び間座部６０）と、減速機構ハウジング４２との接続部分や、延伸軸部５２や入力軸４６等の軸体を貫通させる部分には、オイルシール（図示を省略）を設ける等して、減速機構部４０側のオイルがモータ３０側に漏洩しないようにしている。

なお、以下の説明では、モータハウジング３２及び間座部６０の内部空間を「モータ側内部空間７２」と記載して説明する場合がある。また、減速機構ハウジング４２の内部空間を「減速機側内部空間７４」と記載して説明する場合がある。さらに、モータ側内部空間７２及び減速機側内部空間７４を総称して、「収容体内部空間７６」と記載して説明する場合がある。

収容体内部空間７６は、モータ３０が収容されるモータ側内部空間７２と、減速機構部４０が収容される減速機側内部空間７４とは、間座部６０を介して区画されていると言える。そのため、間座部６０に形成された第二開口部６０ａ、及びモータハウジング３２に形成された第一開口部３２ａは、モータ側内部空間７２において、空気の流出入口７８として機能する。

続いて、収容体７０の内部に形成される空気の流れについて説明する。

上述のとおり、モータ軸３６が回転すると、入力側ギア４８を介して出力側ギア５０へと動力が伝達される。また、出力側ギア５０が回転すると、延伸軸部５２及び送風部６２が一体的に回転する。送風部６２が回転することにより、出力側ギア５０からモータ３０に向けて空気の流れが形成される。この際、モータ側内部空間７２には、第二開口部６０ａを通じて空気が流入する。

送風部６２により風が発生すると、送風部６２と対向して配置されている駆動側のコイルエンド３５に風があたり、駆動側のコイルエンド３５が冷却される。また、空気の流路Ｒは、駆動側のコイルエンド３５を冷却した後、モータハウジング３２の内周面に設けられた溝部３２ｂ等を通過して、モータ３０側のコイルエンド３５に到達してモータ側のコイルエンド３５を冷却する。さらに、搬送された空気は第一開口部３２ａから排出される。

このように、車両１０は、駆動側のコイルエンド３５に向けて風を送り込むとともに、溝部３２ｂなどにより形成される流路Ｒを通じてモータ３０側のコイルエンド３５を冷却することができる。このように、車両１０は、モータ３０において特に高温となりやすいコイルエンド３５を優先して冷却することができる。また、送風部６２により発生した空気の流れは、溝部３２ｂ等により形成される流路Ｒにより、モータ３０の略全体をめぐる経路となる。その結果、車両１０は、モータの冷却効率を向上させて電費を向上させることができる。

また、第一開口部３２ａには、上述のとおりブリーザ３３が取り付けられている。そのため、車両１０は、モータハウジング３２に空気を流入させ、あるいは流出させる際に、異物が混入することを抑制することができる。

以上、本発明の車両に係る実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上述の実施形態では、モータハウジングの内部がドライ状態とされたモータ（いわゆる空冷モータ）を例に挙げて説明したが、本発明の車両のモータはモータハウジングの内部にオイルを収容したモータ（いわゆる油冷モータ）であってもよい。また、本発明の車両のモータを油冷モータとする場合には、搬送装置をオイル（流体）の流れを発生させてオイルの潤滑により、モータを冷却するものとしてもよい。

また、上述の実施形態における搬送装置は、風を発生させる送風部６２とした例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明の車両の搬送装置は、吸気装置として機能するもの（負圧を発生させるもの）であってもよいし、送風装置及び吸気装置として切り替え可能なものであってもよい。

さらに、上述の実施形態では、流体（空気やオイル）が搬送装置に近い位置に設けられた流出入口（第二開口部６０ａ）から収容体の内部に取り込まれ、搬送装置に遠い位置に設けられた流出入口（第一開口部３２ａ）から収容体の外部に流出させる例を示したが、流体の流れは逆向きであってもよい。

さらに、上述の実施形態では、間座部６０及びモータハウジング３２に開口部を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明の車両では、モータハウジングに二つの開口部を設けてもよいし、間座部に二つの開口部を設けてもよい。さらに、油冷モータである場合には、減速機構ハウジング４２に二つの開口部を設けてもよい。さらに、間座部を備えない収容体であってもよい。

本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド車のように、動力源としてモータを採用しつつ減速機構を設けた車両全般において好適に利用できる。

１０ 車両
２０ 駆動装置
３０ モータ
３２ モータハウジング（収容体）
３２ａ 第一開口部（開口部）
３４ ステータ
３５ コイルエンド
３６ モータ軸
３８ ロータ
４０ 減速機構部
４２ 減速機構ハウジング（収容体）
４４ 減速機構
４６ 入力軸
４８ 入力側ギア
５０ 出力側ギア（回転体）
５２ 延伸軸部
５４ 出力軸
６０ 間座部（収容体）
６０ａ 第二開口部（開口部）
６２ 送風部（搬送装置）
６４ 回転羽根
７０ 収容体
７８ 流出入口
Ｒ 流路

Claims (2)

1. モータ軸を備えるモータと、
   前記モータ軸から動力が伝達される回転体を有し、前記回転体の回転軸の動力を伝達する減速機構を備えた減速機構部と、
   前記回転体の回転軸に直結するように接続され、前記回転体の回転に伴って回転して流体の流れを発生させる搬送装置と、
   前記モータ及び前記減速機構部が収容される収容体と、
   を有し、
   前記モータ軸の回転軸と、前記回転体の回転軸とが、オフセットして配置されているものであり、
   前記搬送装置が、前記モータに向けて流体を搬送可能であり、
   前記収容体が、
   前記モータが収容され、内部がドライ環境とされたモータハウジングと、
   前記減速機構のケースを構成し、オイルが収容された減速機構ハウジングと、
   を有し、
   前記モータハウジングと前記減速機構ハウジングとの間に間座部を介して前記モータハウジングと前記減速機構ハウジングとを接続することにより、前記減速機構部側から前記モータ側にオイルが漏洩しないように形成されるとともに、前記モータハウジング及び前記間座部の内部空間からなるモータ側内部空間に対する流体の第一の流出入口及び第二の流出入口を備え、前記モータ側内部空間の外部から取り込んだ流体を一方の流出入口から他方の流出入口に至るように流す流路を構成可能なものであり、
   前記モータハウジングには、前記流路を構成する溝部が、前記モータ軸の軸線方向の一端から他端に向けて形成されていることを特徴とする車両。
2. 前記収容体を備え、
   前記モータは、コイルエンドが形成されたステータを備え、
   前記回転体に伴って前記搬送装置が回転すると、前記収容体の内部空間に前記流体の前記流路が形成されるものであり、
   前記流路が前記コイルエンドを経由することを特徴とする請求項１に記載の車両。

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