JP7465407B2

JP7465407B2 - 部品

Info

Publication number: JP7465407B2
Application number: JP2023505267A
Authority: JP
Inventors: 和彦横山
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2022-02-22
Publication date: 2024-04-10
Anticipated expiration: 2042-02-22
Also published as: EP4307537A1; WO2022190849A1; JPWO2022190849A1; US20240128830A1; CN116964913A

Description

本発明は、部品に関する。

特許文献１には、モータと、インバータと、モータを収容するモータハウジングと、インバータを収容するケーシングと、を備えるモータ駆動ユニットが開示されている。

特開２０２０－５４１８５号公報

特許文献１に記載のモータ駆動ユニット（以下、単に駆動ユニットと称する）では、モータの軸方向両端を連通させる油路が設けられていない。そして、連通用の油路をモータハウジングの外周側に設けることは通常考えられる。しかしながら、連通用の油路がモータハウジングの外周側に設けられる場合、駆動ユニットが大型化するという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、モータの軸方向両端を連通させる油路を設けるにあたり小型軽量化を図ることを目的とする。

本発明のある態様によれば、モータを収容するモータ収容部と、インバータを収容するインバータ収容部と、前記モータ収容部と前記インバータ収容部とを連結し前記モータ収容部及び前記インバータ収容部と一体形成される連結部と、前記モータの軸方向に沿って延在するように前記連結部に形成される油路と、を備える部品が提供される。

本発明のある態様によれば、モータの軸方向両端を連通させる油路を設けるにあたり小型軽量化を図ることができる。

図１は、本実施形態に係る駆動ユニットを示す概略側面図である。図２は、図１におけるＩＩーＩＩ線に沿う拡大断面図である。図３は、変形例に係る駆動ユニットを示す概略構成図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態（以下、単に本実施形態と称する）について説明する。

（駆動ユニットの構成）
まず、図１を参照しながら本実施形態に係る駆動ユニット１について説明する。なお、本明細書においては、全体を通じて、同一の要素には同一の符号を付する。

図１は、本実施形態に係る駆動ユニット１を示す概略側面図である。

本実施形態に係る駆動ユニット１は、車両の駆動輪（図示しない）の駆動に用いられているが、これに限定されるものではなく、例えば、電気製品の駆動に用いられてもよい。図１に示すように、駆動ユニット１は、モータ２、インバータ３、ギアボックス４及びハウジング部材５を備える。なお、部品は、例えば、ハウジング部材５単体、もしくは、ハウジング部材５を有する車両用部品があるが、これらに限定されるものではない。車両用部品は、例えば、車両を駆動するための駆動装置等があるが、これに限定されるものではない。

モータ２は、駆動力（すなわち、回転力）をギアボックス４に出力するための駆動源である。モータ２は、円柱状に設けられる。また、モータ２は、回転するシャフト２１が駆動ユニット１の長手方向に沿って延在するように設けられる。すなわち、シャフト２１の軸方向と駆動ユニット１の長手方向とは一致する。シャフト２１は、一端としての後端及び他端としての前端がそれぞれ後端側ベアリング（図示しない）及び前端側ベアリング（図示しない）によって支持される。

インバータ３は、モータ２の駆動を制御するためのコントローラである。インバータ３は、例えば扁平の直方体に設けられる。また、インバータ３は、シャフト２１の軸方向に沿ってモータ２と重なり合うように設けられる。本実施形態では、インバータ３は、例えばモータ２の真上に位置する。

インバータ３は、長手方向がシャフト２１の軸方向と一致し、扁平の高さ方向がモータ２及びインバータ３が配列される配列方向と一致し、例えば幅方向が互いに長手方向及び高さ方向と直交するように設けられる。

ギアボックス４は、モータ２から出力される駆動力を車輪の駆動軸（図示しない）に伝達するための駆動力伝達機構である。ギアボックス４は、モータ２とシャフト２１の軸方向に沿って配列されるように設けられる。具体的には、ギアボックス４は、シャフト２１の後端と隣接するようにモータ２の後端に接続される。

ギアボックス４は、シャフト２１の回転を車輪の駆動軸に伝達するギア群４１と、ギア群４１を収容するケーシング４２と、ギア群４１によって掻き揚げられた油をキャッチするキャッチタンク４３と、を有する。

ギア群４１は、互いに噛合する複数のギア４１１から構成される。ケーシング４２は、例えばボルト締めによってハウジング部材５の後述するモータ収容部５１（図２参照）の後端に連結される。キャッチタンク４３は、ギア群４１によって掻き揚げられた油をキャッチしやすいように上方に開口する。ケーシング４２とハウジング部材５とが連結された状態では、キャッチタンク４３は、ハウジング部材５の後述する油路５４の一端としての後端と連通する。そして、キャッチタンク４３は、キャッチした油を油路５４にガイドする。

ハウジング部材５は、モータ２及びインバータ３の両方を収容するための収容部材である。なお、ハウジング部材５の詳細については後述する。

（ハウジング部材の構成）
次に、図１及び図２を参照しながらハウジング部材５について詳細に説明する。

図２は、図１におけるＩＩーＩＩ線に沿う拡大断面図である。

図１及び図２に示すように、ハウジング部材５は、モータ収容部５１、インバータ収容部５２、連結部５３、油路５４，インバータ冷媒回路部５５、モータ冷媒回路部５６及び冷媒流路５７（冷媒が流れる流路）を備える。

モータ収容部５１は、モータ２を収容する収容部である。モータ収容部５１は、モータ２の外周側を取り囲む筒部材としての内筒５１１と、内筒５１１の外周側を取り囲む外筒５１２と、を有する。

内筒５１１は、円筒状に設けられる。同様に、外筒５１２は、円筒状に設けられる。内筒５１１と外筒５１２とは、両者の端部において図示しない接続部によって接続される。外筒５１２は、連結部５３と連結する連結領域５１２ａと、連結部５３と連結しない非連結領域５１２ｂと、を有する。連結領域５１２ａ及び非連結領域５１２ｂは、正面図にて互いに対応し合う半円状に形成される。

内筒５１１の外周側と外筒５１２の内周側との間には、円環状のクリアランス５１３が形成される。

本実施形態では、内筒５１１及び外筒５１２は、両方が正面視にて完全なる円環状に形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、少なくともいずれか一方が正面視にて一部を切り欠いた円環状に形成されてもよい。この場合に、内筒５１１及び外筒５１２の少なくともいずれか一方の内周側とその外周側とは、切り欠きによって連通される。

インバータ収容部５２は、インバータ３を収容する収容部である。具体的には、インバータ収容部５２は、インバータ３の外側が取り囲まれるようにインバータ３を支持する。また、インバータ収容部５２は、モータ２の径方向においてモータ収容部５１よりも外側に設けられる。インバータ収容部５２は、正面視にて凹状に形成され、連結部５３と連結する底壁５２１と、互いに対向するように底壁５２１に立設される二つの側壁５２２と、を有する。

連結部５３は、モータ収容部５１とインバータ収容部５２とを連結する連結部である。また、連結部５３は、正面視にて矩形から半円を抜いたアーチ状に設けられる。そして、連結部５３は、モータ２のシャフト２１の軸心を通過しつつモータ２とインバータ３とが配列される方向に沿って延在する仮想線Ｐによって分割される第１連結部５３１及び第２連結部５３２を有する。なお、第１連結部５３１と第２連結部５３２とは、仮想線Ｐに対し対称に形成される。

また、第１連結部５３１は、第１連結部５３１及び一方の側壁５２２ａを通過する冷媒流路５７によって、第２連結部５３２と隣接する冷媒流路５７の内側としての内側領域５３１ａと、第２連結部５３２から離間する冷媒流路５７の外側としての外側領域５３１ｂと、を有する。なお、内側領域５３１ａ及び外側領域５３１ｂは、いずれも冷媒流路５７に隣接する隣接領域である。

モータ収容部５１、インバータ収容部５２及び連結部５３は、一体形成される。このように、モータ２が収容されるモータ収容部５１及びインバータ３が収容されるインバータ収容部５２を両者を連結する連結部５３と共に一体形成することで、ハウジング部材５の小型軽量化を図ることができる。本実施形態では、モータ収容部５１、インバータ収容部５２及び連結部５３は、アルミニウムやマグネシウム合金等を含む材料によって一体鋳造される。

油路５４は、上流側であるギアボックス４（具体的には、キャッチタンク４３）と下流側であるモータ２の前端側とを連通するための油路である。すなわち、油路５４は、一端としての後端がキャッチタンク４３と連通するとともに他端としての前端がモータ２の前端側に形成される連通油路（図示しない）と連通する。なお、当該連通油路は、油路５４の前端と前端側ベアリングとを連通し、油路５４からの油を前端側ベアリングに供給する。これにより、前端側ベアリングを油で潤滑させることができる。

本実施形態では、油は、油路５４から連通油路を介して前端側ベアリングに供給されているが、これに限定されるものではなく、例えば、油路から連通油路を介してモータ２のシャフト２１に供給されてもよい。この場合に、シャフト２１を油で潤滑することができる。また、シャフト２１に供給される油は、ギアボックス４に戻る。

油路５４は、モータ２の軸方向に沿って延在するように連結部５３（具体的には、連結部５３の第１連結部５３１）に形成される。これにより、モータ収容部５１とインバータ収容部５２とを連結するための連結部５３を油路５４の油路形成スペースとして有効利用することで、油路が形成されるパイプを別途設ける必要が無くなり、ハウジング部材５の小型軽量化を図るとともにハウジング部材５の簡素化を図ることができる。

そして、油路５４は、傾斜するように形成される。具体的には、油路５４は、後端側から前端側に向かって下るように縦方向（上下方向）に沿って傾斜する。これにより、キャッチタンク４３から連結油路への油の流れをスムーズにすることができる。

インバータ冷媒回路部５５は、インバータ３を冷却するための回路である。駆動ユニット１の作動時に、冷媒としての冷却水をインバータ冷媒回路部５５内に流通させることにより、インバータ３を冷却することができる。

インバータ冷媒回路部５５は、インバータ収容部５２における二つの側壁５２２の先端に設けられる。また、インバータ冷媒回路部５５は、ボルト締めによって側壁５２２の先端に連結されるベースパネル５５１と、インバータ収容部５２の底壁５２１と対向するベースパネル５５１の対向面に設けられるインバータ冷媒流路５５２と、を有する。

インバータ冷媒流路５５２は、ベースパネル５５１のギアボックス４寄りの後端側からベースパネル５５１の前端側に向かって蛇行するようにベースパネル５５１全体に亘って設けられる。また、インバータ冷媒流路５５２は、一方の側壁５２２ａを貫通するようにベースパネル５５１の後端側に形成される流入口５５２ａと、冷媒流路５７と連通するようにベースパネル５５１の前端側に形成されるインバータ冷媒流路側連通口５５２ｂと、を有する。

そして、冷却水を流入口５５２ａから流入させて、蛇行するインバータ冷媒流路５５２を経由してインバータ冷媒流路側連通口５５２ｂから流出させることにより、インバータ３（特にインバータ３の上方領域）を効率よく冷却することができる。

本実施形態では、インバータ冷媒回路部５５は、インバータ３の上方に設けられているが、これに限定されるものではなく、例えば、インバータ３の外周側を取り囲む筒状に設けられてもよい。この場合に、インバータ３全体をインバータ冷媒回路部５５で効率よく冷却することができる。くわえて、連結部５３をインバータ冷媒回路部５５で効率よく冷却することができる。

モータ冷媒回路部５６は、モータ２を冷却するための回路である。駆動ユニット１の作動時に、冷却水をモータ冷媒回路部５６内に流通させることにより、モータ２を冷却することができる。

モータ冷媒回路部５６は、モータ収容部５１の内筒５１１の外周側に設けられる。具体的には、モータ冷媒回路部５６は、内筒５１１の外周側と外筒５１２の内周側との間に位置するクリアランス５１３に設けられる螺旋状のウォータジャケットである。また、モータ冷媒回路部５６は、冷媒流路５７と連通するようにモータ収容部５１の前端側に形成されるモータ冷媒回路部側連通口５６１と、モータ収容部５１の後端側に形成される流出口５６２と、を有する。

そして、冷却水をモータ冷媒回路部側連通口５６１から流入させて、螺旋状のモータ冷媒回路部５６を経由して流出口５６２から流出させることにより、モータ２全体を効率よく冷却することができる。

また、外筒５１２の連結領域５１２ａの内周側にも、螺旋状のモータ冷媒回路部５６の一部が設けられるため、連結領域５１２ａ及び連結部５３を、モータ冷媒回路部５６を流通する冷却水で冷却することができる。この結果、連結部５３に形成される油路５４及び連結部５３と当接するインバータ３の下方領域をシャフト２１の軸方向に亘って冷却することができるので、油路５４及びインバータ３全体の両方をより効率よく冷却することができる。

さらに、流入口５５２ａと流出口５６２とを連通する連通流路（図示しない）を設けてもよい。この場合に、当該連通流路には、水を冷却するための冷却装置（図示しない）が設けられる。これにより、水を循環させて利用することができるため、駆動ユニット１を効率よく冷却することができる。

冷媒流路５７は、インバータ冷媒回路部５５とモータ冷媒回路部５６とを連通するための流路である。具体的には、冷媒流路５７は、インバータ収容部５２に設けられるインバータ冷媒回路部５５（具体的には、インバータ冷媒流路５５２）のインバータ冷媒流路側連通口５５２ｂと、モータ収容部５１に設けられるモータ冷媒回路部５６のモータ冷媒回路部側連通口５６１と、を連通するように連結部５３及びインバータ収容部５２における一方の側壁５２２ａを通過して形成される。

このように、冷媒流路５７は、インバータ冷媒回路部５５とモータ冷媒回路部５６とを連通するため、冷却水をインバータ冷媒回路部５５のみに供給することで、冷媒流路５７を介してモータ冷媒回路部５６に流通させることができる。この結果、冷却水をインバータ冷媒回路部５５及びモータ冷媒回路部５６のそれぞれに供給するシステムを構築する必要がなく、モータ２及びインバータ３の両方を効率よく冷却することができる。

また、モータ収容部５１とインバータ収容部５２とを連結するための連結部５３を冷媒流路５７の流路形成スペースとして有効利用することで、冷媒流路が形成されるパイプを別途設ける必要が無くなり、ハウジング部材５の小型軽量化を図るとともにハウジング部材５の簡素化を図ることができる。

さらに、冷媒流路５７は、連結部５３を通過するため、同じく連結部５３に形成される油路５４を冷媒流路５７を流通する冷却水で効率よく冷却することができる。

上述したように、冷媒流路５７は、一方の側壁５２２ａを通過するため、一方の側壁５２２ａは、一方の側壁５２２ａと対向する他方の側壁５２２ｂよりも厚くなるように設けられることが好ましい。

油路５４と冷媒流路５７とは、第１連結部５３１に形成される。すなわち、油路５４は、冷媒流路５７に隣接する第１連結部５３１（隣接領域）を通過する。これにより、油路５４が第１連結部５３１及び第２連結部５３２のうちのいずれか一方に形成されるとともに冷媒流路５７が第１連結部５３１及び第２連結部５３２のうちのいずれか他方に形成される場合に比べ、油路５４をより効率よく冷却することができる。なお、本実施形態では、油路５４と冷媒流路５７とは、第１連結部５３１に形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、第２連結部５３２に形成されてもよい。

また、連結部５３の外側領域５３１ｂは、冷媒流路５７の外側に位置する。これにより、油路５４が内側領域５３１ａに位置する場合に比べ、油路５４を比較的に高温であるモータ２及びインバータ３から遠ざけることができるため、油路５４をより効率よく冷却することができる。また、ハウジング部材５表面の空冷も利用することができるため、油路５４をさらに効率よく冷却することができる。

縦方向において、外側領域５３１ｂの最小幅ｄ２は、内側領域５３１ａの最大幅ｄ１よりも大きい。そして、縦方向に沿って傾斜する油路５４を外側領域５３１ｂに位置させることで、油路５４が内側領域５３１ａに位置する場合に比べ、油路５４の傾斜角度をより大きく設定することができる、この結果、キャッチタンク４３から連結油路への油の流れをよりスムーズにすることができる。

（作用効果）
次に、本実施形態の主な作用効果について説明する。

（１）本実施形態に係るハウジング部材５（部品）は、インバータ３を収容するインバータ収容部５２と、モータ収容部５１とインバータ収容部５２とを連結しモータ収容部５１及びインバータ収容部５２と一体形成される連結部５３と、モータ２の軸方向に沿って延在するように連結部５３に形成される油路５４と、を備える。

この構成によれば、モータ２が収容されるモータ収容部５１及びインバータ３が収容されるインバータ収容部５２を両者を連結する連結部５３と共に一体形成することで、ハウジング部材５の小型軽量化を図ることができる。また、モータ収容部５１とインバータ収容部５２とを連結するための連結部５３を油路５４の油路形成スペースとして有効利用することで、油路が形成されるパイプを別途設ける必要が無くなり、ハウジング部材５の小型軽量化を図るとともにハウジング部材５の簡素化を図ることができる。

（２）ハウジング部材５（部品）は、連結部５３を通過する冷媒流路５７をさらに備える。

この構成によれば、同じく連結部５３に形成される油路５４を冷媒流路５７を流通する冷却水で効率よく冷却することができる。また、モータ収容部５１とインバータ収容部５２とを連結するための連結部５３を冷媒流路５７の流路形成スペースとして有効利用することで、冷媒流路が形成されるパイプを別途設ける必要が無くなり、ハウジング部材５の小型軽量化を図るとともにハウジング部材５の簡素化を図ることができる。

（３）油路５４は、冷媒流路５７に隣接する第１連結部５３１（隣接領域）を通過する。

この構成によれば、油路５４が第１連結部５３１及び第２連結部５３２のうちのいずれか一方に形成されるとともに冷媒流路５７が第１連結部５３１及び第２連結部５３２のうちのいずれか他方に形成される場合に比べ、油路５４をより効率よく冷却することができる。

（４）第１連結部５３１の外側領域５３１ｂ（隣接領域）は、冷媒流路５７の外側に位置する。

この構成によれば、油路５４が内側領域５３１ａに位置する場合に比べ、油路５４を比較的に高温であるモータ２及びインバータ３から遠ざけることができるため、油路５４をより効率よく冷却することができる。また、ハウジング部材５表面の空冷も利用することができるため、油路５４をさらに効率よく冷却することができる。

（５）モータ収容部５１は、モータ２の外周側を取り囲む内筒５１１（筒部材）を有し、ハウジング部材５（部品）は、内筒５１１（筒部材）の外周側に設けられるモータ冷媒回路部５６と、インバータ収容部に設けられるインバータ冷媒回路部５５と、をさらに備え、モータ冷媒回路部５６とインバータ冷媒回路部５５とは、冷媒流路５７を介して連通される。

この構成によれば、冷媒流路５７は、インバータ冷媒回路部５５とモータ冷媒回路部５６とを連通するため、冷却水をインバータ冷媒回路部５５のみに供給することで、冷媒流路５７を介してモータ冷媒回路部５６に流通させることができる。この結果、冷却水をインバータ冷媒回路部５５及びモータ冷媒回路部５６のそれぞれに供給するシステムを構築する必要がなく、モータ２及びインバータ３の両方を効率よく冷却することができる。

（６）油路５４は傾斜している。

この構成によれば、キャッチタンク４３から連結油路への油の流れをスムーズにすることができる。

（７）ハウジング部材５（部品）は、連結部５３を通過する冷媒流路５７をさらに備え、油路５４は、傾斜しながら外側領域５３１ｂ（冷媒流路５７の外側）に位置する。

そして、油路５４が内側領域５３１ａに位置する場合に比べ、油路５４を比較的に高温であるモータ２及びインバータ３から遠ざけることができるため、油路５４をより効率よく冷却することができる。

さらに、縦方向に沿って傾斜する油路５４は、外側領域５３１ｂに位置するため、油路５４が内側領域５３１ａに位置する場合に比べ、油路５４の傾斜角度をより大きく設定することができる、この結果、キャッチタンク４３から連結油路への油の流れをよりスムーズにすることができる。

（８）本実施形態に係る駆動ユニット１（部品）は、モータ収容部５１に収容されるモータ２と、インバータ収容部５２に収容されるインバータ３と、をさらに備える。

この構成によれば、駆動ユニット１全体の小型軽量化を図ることができる。

（変形例）
次に、図３を参照しながら変形例に係る駆動ユニット１について説明する。なお、本変形例では、上述した実施形態と同様の点については説明を省略し、主に上述した実施形態と相違する点について説明する。

図３は、変形例に係る駆動ユニット１を示す概略構成図である。

上述した実施形態では、駆動ユニット１は、モータ２とインバータ３とが縦方向に沿って配列されるように設けられているが、これに限定されるものではなく、例えば、図３に示すようにモータ２とインバータ３とが横方向（左右方向）に沿って配置されるように設けられてもよい。この場合に、油路５４及び冷媒流路５７は、第１連結部５３１ではなく、第２連結部５３２に形成される。

また、図３に示すように、油路５４は、冷媒流路５７の外側に位置するように形成される。これにより、油路５４が冷媒流路５７の内側に位置する場合に比べ、油路５４を比較的に高温であるモータ２及びインバータ３から遠ざけることができるため、油路５４をより効率よく冷却することができる。

本変形例では、油路５４は、冷媒流路５７の外側に位置するように形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、冷媒流路５７の内側に位置するように形成されてもよい。この場合に、油路５４が冷媒流路５７の外側に位置する場合に比べ、油路５４の傾斜角度をより大きく設定することができる、この結果、キャッチタンク４３から連結油路への油の流れをよりスムーズにすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１駆動ユニット
２モータ
３インバータ
５ハウジング部材（部品）
５１モータ収容部
５２インバータ収容部
５３連結部
５４油路
５５インバータ冷媒回路部
５６モータ冷媒回路部
５７冷媒流路
５１１内筒（筒部材）
５３１第１連結部
５３１ａ内側領域（冷媒流路の内側）
５３１ｂ外側領域（冷媒流路の外側）
５３２第２連結部

Claims

モータを収容するモータ収容部と、
前記モータの径方向において前記モータよりも外側に設けられるインバータを収容するインバータ収容部と、
前記モータ収容部と前記インバータ収容部とを連結し前記モータ収容部及び前記インバータ収容部と一体形成される連結部と、
前記モータの軸方向に沿って延在するように前記連結部に形成される潤滑油を供給する油路と、
前記連結部を通過する冷媒流路と、
を備え、
前記油路は、前記冷媒流路に隣接する隣接領域を通過することを特徴とする部品。
前記隣接領域は、前記冷媒流路の外側に位置する、
請求項１に記載の部品。
前記モータ収容部は、前記モータの外周側を取り囲む筒部材を有し、
前記筒部材の外周側に設けられるモータ冷媒回路部と、
前記インバータ収容部に設けられるインバータ冷媒回路部と、をさらに備え、
前記モータ冷媒回路部と前記インバータ冷媒回路部とは、前記冷媒流路を介して連通される、
請求項１又は２に記載の部品。
前記油路は傾斜している、
請求項１から３のいずれか１項に記載の部品。
前記油路は、傾斜しながら前記冷媒流路の外側に位置する、
請求項１に記載の部品。
前記モータ収容部に収容されるモータと、
前記インバータ収容部に収容されるインバータと、をさらに備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載の部品。