JPWO2019208641A1 - 車両用パワーユニット - Google Patents

Abstract

車両用パワーユニットにおいて、電動モータ（１１）および減速機（１２）と共にモータハウジング（１４）の内部に収納されるディファレンシャルギヤ（１３）から車幅方向に延びる出力軸（３３）は、モータハウジングの内部に収納されて車幅方向端部がモータハウジングに出力軸ベアリング（３７）を介して支持される。モータハウジングは電動モータと出力軸との間に空間部（３８）を有し、電動モータを潤滑して飛散したオイルは空間部を通って出力軸ベアリングに供給されるので、モータハウジングの壁部内に潤滑用のオイル通路を形成したり、モータハウジングの内部に潤滑用のオイルパイプを配置したり、グリスのような潤滑剤を用いたりして潤滑を行うことなく、ディファレンシャルギヤの出力軸を支持する出力軸ベアリングを簡単な構造で確実に潤滑することができる。

Description

本発明は、モータハウジングの内部に電動モータおよびディファレンシャルギヤを収納した車両用パワーユニットに関する。

電動モータを収納するモータケースと、減速機およびディファレンシャルギヤを収納するミッションケースとを隔壁を挟んで結合し、電動モータの駆動力が減速機を介して入力されるディファレンシャルギヤの左右の出力軸のうちの一方が、電動モータのモータ軸の内部を同軸に貫通して駆動輪に接続される車両用パワーユニットが、下記特許文献１により公知である。

日本特開２００９−１２１５５１号公報

ところで、上記従来のものは、同軸に嵌合するモータ軸およびディファレンシャルギヤの出力軸の両方を同時に支持するベアリングは大きな荷重を受けるため、そのベアリングにオイルポンプで高圧のオイルを供給して強制潤滑する必要があり、潤滑のためのエネルギー損失が増加する問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、モータケースの内部に電動モータと共に収納されたディファレンシャルギヤの出力軸を支持するベアリングの潤滑を簡単な構造で行えるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の特徴によれば、モータ軸を車幅方向に配置した電動モータを収納するモータハウジングの内部に、前記電動モータに対して車幅方向一方側にオフセットした状態でディファレンシャルギヤが収納され、前記ディファレンシャルギヤから車幅方向他方側に延びる出力軸の少なくとも一部が前記モータハウジングの内部に収納され、前記出力軸の車幅方向他方側の端部が前記モータハウジングに出力軸ベアリングを介して支持された車両用パワーユニットであって、前記モータハウジングは前記電動モータと前記出力軸との間に空間部を有し、前記電動モータを潤滑して飛散したオイルは前記空間部を通って前記出力軸ベアリングに供給されることを特徴とする車両用パワーユニットが提案される。

また本発明の第２の特徴によれば、前記第１の特徴に加えて、前記電動モータの一部は前記モータハウジングの底部に滞留するオイルに漬かっていることを特徴とする車両用パワーユニットが提案される。

また本発明の第３の特徴によれば、前記第１または第２の特徴に加えて、前記モータ軸の内部にオイル供給通路が形成され、前記オイル供給通路から供給されるオイルで前記電動モータが潤滑されることを特徴とする車両用パワーユニットが提案される。

また本発明の第４の特徴によれば、前記第１〜第３の何れか１つの特徴に加えて、前記モータ軸に設けられたギヤの車幅方向一方側の端部は、デフケースの車幅方向他方側を前記モータハウジングに支持するデフベアリングの車幅方向他方側の端部よりも車幅方向一方側に位置することを特徴とする車両用パワーユニットが提案される。

また本発明の第５の特徴によれば、前記第１〜第４の何れか１つの特徴に加えて、前記出力軸ベアリングは前記電動モータの車幅方向他方側の端面よりも車幅方向他方側に位置していることを特徴とする車両用パワーユニットが提案される。

また本発明の第６の特徴によれば、前記第１〜第５の何れか１つの特徴に加えて、駆動輪に駆動力を伝達するインボードジョイントを前記出力軸の車幅方向他方側の端部に備え、前記インボードジョイントの外径は前記出力軸ベアリングの外径よりも大きく、かつ前記インボードジョイントは前記電動モータの車幅方向他方側の端面よりも車幅方向他方側に位置することを特徴とする車両用パワーユニットが提案される。

なお、実施の形態の第１減速ギヤ２３は本発明のギヤに対応し、実施の形態のアンギュラローラベアリング３１は本発明のデフベアリングに対応し、実施の形態の左出力軸３３は本発明の出力軸に対応し、実施の形態のボールベアリング３７は本発明の出力軸ベアリングに対応し、実施の形態の給油管５１は本発明のオイル供給通路に対応する。

本発明の第１の特徴によれば、車両用パワーユニットは、モータ軸を車幅方向に配置した電動モータを収納するモータハウジングの内部に、電動モータに対して車幅方向一方側にオフセットした状態でディファレンシャルギヤが収納され、ディファレンシャルギヤから車幅方向他方側に延びる出力軸の少なくとも一部がモータハウジングの内部に収納され、出力軸の車幅方向他方側の端部がモータハウジングに出力軸ベアリングを介して支持される。

モータハウジングは電動モータと出力軸との間に空間部を有し、電動モータを潤滑して飛散したオイルは空間部を通って出力軸ベアリングに供給されるので、モータハウジングの壁部内に潤滑用のオイル通路を形成したり、モータハウジングの内部に潤滑用のオイルパイプを配置したり、グリスのような潤滑剤を用いたりして潤滑を行うことなく、出力軸ベアリングを簡単な構造で確実に潤滑することができる。

また本発明の第２の特徴によれば、電動モータの一部はモータハウジングの底部に滞留するオイルに漬かっているので、電動モータが撥ね上げたオイルを空間部を通して出力軸ベアリングに供給することで、出力軸ベアリングを一層確実に潤滑することができる。

また本発明の第３の特徴によれば、モータ軸の内部にオイル供給通路が形成され、オイル供給通路から供給されるオイルで電動モータが潤滑されるので、遠心力で飛散するオイルで電動モータの全体を効果的に潤滑することができる。

また本発明の第４の特徴によれば、モータ軸に設けられたギヤの車幅方向一方側の端部は、デフケースの車幅方向他方側をモータハウジングに支持するデフベアリングの車幅方向他方側の端部よりも車幅方向一方側に位置するので、電動モータおよびディファレンシャルギヤを車幅方向に接近ささせてモータハウジングの車幅方向寸法を小形化することができる。

また本発明の第５の特徴によれば、出力軸ベアリングは電動モータの車幅方向他方側の端面よりも車幅方向他方側に位置しているので、電動モータの外周面と出力軸との間に出力軸ベアリングを介在させずに電動モータの絶縁距離および出力軸の干渉よけ距離を重複して確保し、モータ軸および出力軸の軸間距離を小さくしてパワーユニットを小形化することができる。なぜならば、仮に出力軸をモータハウジングの外部に配置すると、電動モータの外周面と出力軸間に、電動モータの絶縁距離、モータハウジングの壁部の厚さ、出力軸の干渉よけ距離を合計した距離を確保する必要があるが、本発明によれば、電動モータの外周面と出力軸間に電動モータの絶縁距離だけを確保すれば、その絶縁距離が出力軸の干渉よけ距離を兼ねるため、モータ軸および出力軸の軸間距離を小さくすることができるからである。

また本発明の第６の特徴によれば、駆動輪に駆動力を伝達するインボードジョイントを出力軸の車幅方向他方側の端部に備え、インボードジョイントの外径は出力軸ベアリングの外径よりも大きく、かつインボードジョイントは電動モータの車幅方向他方側の端面よりも車幅方向他方側に位置するので、外径の大きいインボードジョイントとの干渉を避けて絶縁距離および干渉よけ距離を確保するために出力軸を電動モータから径方向外側に離す必要がなくなり、モータ軸および出力軸の軸間距離を小さくすることができる。

図１は自動車のパワーユニットの縦断面図（図２の１−１線断面図）である。（第１の実施の形態） 図２は図１の２−２線矢視図である。（第１の実施の形態） 図３は図１の３部拡大図である。（第１の実施の形態）

１１ 電動モータ
１３ ディファレンシャルギヤ
１４ モータハウジング
２０ モータ軸
２３ 第１減速ギヤ（ギヤ）
３０ デフケース
３１ アンギュラローラベアリング（デフベアリング）
３３ 左出力軸（出力軸）
３４ インボードジョイント
３７ ボールベアリング（出力軸ベアリング）
３８ 空間部
５１ 給油管（オイル供給通路）

以下、図１〜図３に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態

図１および図２に示すように、電気自動車のパワーユニットは、内部に電動モータ１１、減速機１２およびディファレンシャルギヤ１３を収納するモータハウジング１４を備えており、モータハウジング１４は車幅方向に３分割された左ハウジング１５、中央ハウジング１６および右ハウジング１７からなる。

左ハウジング１５および右ハウジング１７間に配置された電動モータ１１は、左ハウジング１５および中央ハウジング１６にそれぞれボールベアリング１８，１９を介して支持されたモータ軸２０と、モータ軸２０に固定されたロータ２１と、ロータ２１の外周を取り囲むように中央ハウジング１６に固定されたステータ２２とを備える。モータハウジング１４の底部にはオイルが貯留されており、電動モータ１１の下部はオイルレベルＯＬ（図２参照）よりも下方にあってオイルに漬かっている。

中央ハウジング１６および右ハウジング１７間に収納された減速機１２は、右ハウジング１７から右側に突出するモータ軸２０の先端に固設された第１減速ギヤ２３と、中央ハウジング１６および右ハウジング１７にそれぞれアンギュラローラベアリング２４，２５を介して支持された減速軸２６と、減速軸２６に固設されて第１減速ギヤ２３に噛合する第２減速ギヤ２７と、減速軸２６に固設されたファイナルドライブギヤ２８と、ディファレンシャルギヤ１３の外周に固設されてファイナルドライブギヤ２８に噛合するファイナルドリブンギヤ２９とを備える。

中央ハウジング１６および右ハウジング１７間に収納されたディファレンシャルギヤ１３の外郭を構成するデフケース３０は、中央ハウジング１６および右ハウジング１７にそれぞれアンギュラローラベアリング３１，３２を介して支持されており、デフケース３０から左方向に延びる長い左出力軸３３の先端に設けたインボードジョイント３４が左ハウジング１５から外側に突出し、デフケース３０から右方向に延びる短い右出力軸３５の先端に設けたインボードジョイント３６が右ハウジング１７から外側に突出する。左側のインボードジョイント３４は、不図示の左ドライブシャフトを介して左後輪に接続され、また左側のインボードジョイント３６は、不図示の右ドライブシャフトを介して右後輪に接続される。

右端をディファレンシャルギヤ１３に支持された左出力軸３３の左端は、左ハウジング１５にボールベアリング３７を介して支持される。したがって、左出力軸３３およびボールベアリング３７は、左ハウジング１５および中央ハウジング１６間に形成された空間部３８において、電動モータ１１の径方向外側に臨んでいる。

図３から明らかなように、中空のモータ軸２０の内部に給油管５１が同軸に嵌合しており、給油管５１の右端は右ハウジング１７に形成した油路１７ａに連通するとともに、給油管５１の左端は左ハウジング１５に形成した油路１５ａに連通する。給油管５１には複数の油孔５１ａ…が径方向に貫通するように形成され、かつ給油管５１の外側を覆う中空のモータ軸２０にも複数の油孔２０ａ…が径方向に貫通するように形成される。

左ハウジング１５の油路１５ａから分岐する給油管５２が電動モータ１１の上方を右方向に延び、その右端が中央ハウジング１６に支持される。給油管５２には複数の油孔５２ａ…が形成される。左ハウジング１５の油路１５ａから分岐する給油管５３が空間部３８内を右方向に延び、その右端が中央ハウジング１６の油孔１６ａを介してデフケース３０を支持する左側のアンギュラローラベアリング３１に連通する。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

デフケース３０から車幅方向左右に延びる左出力軸３３および右出力軸３５のうち、長尺である左出力軸３３は全長の大部分がモータハウジング１４の内部に収納されるが、その左端をボールベアリング３７で左ハウジング１５に支持することにより、特別のベアリングサポートが不要になる。

右ハウジング１７の油路１７ａから電動モータ１１のモータ軸２０の内部の給油管５１に供給されたオイルは、給油管５１の油孔５１ａ…およびモータ軸２０の油孔２０ａ…を通過し、遠心力で径方向外側に飛散して電動モータ１１のロータ２１およびステータ２２を冷却するととともに、モータ軸２０を支持する左右のボールベアリング１８，１９を潤滑する。

またモータ軸２０の内部の給油管５１を通過したオイルは左ハウジング１５の油路１５ａから給油管５２に供給され、給油管５２の油孔５２ａ…から滴下して電動モータ１１のロータ２１およびステータ２２を冷却する。さらに左ハウジング１５の油路１５ａのオイルは給油管５３および中央ハウジング１６の油孔１６ａを通過し、デフケース３０を中央ハウジング１６に支持する左側のアンギュラローラベアリング３１を潤滑する。

モータハウジング１４の底部に滞留するオイルに一部が浸かった電動モータ１１のロータ２１が回転すると、そのオイルがモータハウジング１４の空間部３８に撥ね上げられ、またモータ軸２０の内部の給油管５１から供給されて電動モータ１１を冷却したオイルも、回転するロータ２１により空間部３８に飛散する。このオイルは電動モータ１１の径方向外側に位置する左出力軸３３と、その左出力軸３３を左ハウジング１５に支持するボールベアリング３７を潤滑する。その結果、モータハウジング１４の壁部内にボールベアリング３７にオイルを供給するためのオイル通路を形成したり、モータハウジング１４の内部にボールベアリング３７にオイルを供給するためのオイルパイプを配置したり、グリスのような潤滑剤を用いたりして潤滑を行うことなく、ボールベアリング３７を確実に潤滑することができる。しかも左出力軸３３に特別の防蝕処理を施すことなく、その錆を防止することができる。

またモータ軸２０に設けられた第１減速ギヤ２３の右端部は、デフケース３０をモータハウジング１４に支持する左側のアンギュラローリングベアリング３１よりも距離α（図３参照）だけ右側に位置するので、車幅方向にオフセットする電動モータ１１およびディファレンシャルギヤ１３を相互に接近させてモータハウジング１４の車幅方向寸法を小形化することができる。

ところで、電動モータ１１のステータ２２の外周面から絶縁距離以内の領域は絶縁領域と呼ばれ、そこに他部材を配置することは望ましくない。また左出力軸３３の外周面から干渉よけ距離以内の領域は干渉よけ領域と呼ばれ、そこに他部材を配置することは望ましくない。したがって、仮に左出力軸３３を左ハウジング１５の径方向外側に配置したとすると、ステータ２２の外周面と左出力軸３３の外周面との距離は、少なくとも絶縁距離、左ハウジング１５の壁部の厚さおよび干渉よけ距離の和よりも大きくする必要があり、電動モータ１１のモータ軸２０および左出力軸３３の軸間距離が大きくなる問題がある。

一方、本実施の形態は、ボールベアリング３７が電動モータ１１のロータ２１およびステータ２２の左端面Ｐ（図１参照）よりも左側に位置しているので、電動モータ１１のステータ２２と左出力軸３３との間にボールベアリング３７が介在することがない。よって、ステータ２２の外周面と左出力軸３３の外周面との間に少なくとも絶縁距離に相当する距離を確保すれば、その距離が左出力軸３３の干渉よけ距離としての機能も発揮するので、電動モータ１１のモータ軸２０および左出力軸３３の軸間距離を大幅に短縮してパワーユニットを小形化することができる。

また左出力軸３３の左端に設けられるインボードジョイント３４の外径はボールベアリング３７の外径よりも大きいため、仮にインボードジョイント３４が電動モータ１１のステータ２２の径方向外側に配置されている場合には、その部分で電動モータ１１のステータ２２と左ハウジング１５の壁部との距離が局部的に減少してしまい、電動モータ１１のモータ軸２０および左出力軸３３の軸間距離を拡大しないと絶縁距離を確保できなくなる問題がある。

しかしながら、本実施の形態によれば、インボードジョイント３４が電動モータ１１のロータ２１およびステータ２２の左端面Ｐ（図１参照）よりも左側に位置するので、電動モータ１１の径方向外側に左ハウジング１５の壁面およびインボードジョイント３４が接近する虞がなくなり、電動モータ１１のモータ軸２０および左出力軸３３の軸間距離を拡大せずに絶縁距離を確保することができ、これによりパワーユニットを小形化することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明の出力軸は実施の形態の左出力軸３３に限定されず、右出力軸であっても良い。

また本発明の出力軸ベアリングは実施の形態のボールベアリング３７に限定されず、ローラベアリングやニードルベアリング等の他種のベアリングであっても良い。

また本発明のデフベアリングは実施の形態のアンギュラローラベアリング３１に限定されず、ローラベアリングやニードルベアリング等の他種のベアリングであっても良い。

Claims (6)

1. モータ軸（２０）を車幅方向に配置した電動モータ（１１）を収納するモータハウジング（１４）の内部に、前記電動モータ（１１）に対して車幅方向一方側にオフセットした状態でディファレンシャルギヤ（１３）が収納され、前記ディファレンシャルギヤ（１３）から車幅方向他方側に延びる出力軸（３３）の少なくとも一部が前記モータハウジング（１４）の内部に収納され、前記出力軸（３３）の車幅方向他方側の端部が前記モータハウジング（１４）に出力軸ベアリング（３７）を介して支持された車両用パワーユニットであって、
   前記モータハウジング（１４）は前記電動モータ（１１）と前記出力軸（３３）との間に空間部（３８）を有し、前記電動モータ（１１）を潤滑して飛散したオイルは前記空間部（３８）を通って前記出力軸ベアリング（３７）に供給されることを特徴とする車両用パワーユニット。
2. 前記電動モータ（１１）の一部は前記モータハウジング（１４）の底部に滞留するオイルに漬かっていることを特徴とする、請求項１に記載の車両用パワーユニット。
3. 前記モータ軸（２０）の内部にオイル供給通路（５１）が形成され、前記オイル供給通路（５１）から供給されるオイルで前記電動モータ（１１）が潤滑されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両用パワーユニット。
4. 前記モータ軸（２０）に設けられたギヤ（２３）の車幅方向一方側の端部は、デフケース（３０）の車幅方向他方側を前記モータハウジング（１４）に支持するデフベアリング（３１）の車幅方向他方側の端部よりも車幅方向一方側に位置することを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両用パワーユニット。
5. 前記出力軸ベアリング（３７）は前記電動モータ（１１）の車幅方向他方側の端面よりも車幅方向他方側に位置していることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の車両用パワーユニット。
6. 駆動輪に駆動力を伝達するインボードジョイント（３４）を前記出力軸（３５）の車幅方向他方側の端部に備え、前記インボードジョイント（３４）の外径は前記出力軸ベアリング（３７）の外径よりも大きく、かつ前記インボードジョイント（３４）は前記電動モータ（１１）の車幅方向他方側の端面よりも車幅方向他方側に位置することを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の車両用パワーユニット。

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