WO2023238578A1 - ユニット - Google Patents

Abstract

［課題］小型化を図ることができるユニットを提供する。 ［解決手段］ユニットは、コンデンサと、コンデンサと電気的に接続された電気回路と、電気回路と電気的に接続された回転電機と、回転電機の下流に動力的に接続されたシャフトと、を備え、第１径方向視において、シャフトは、回転電機とオーバーラップせず、第１径方向視において、コンデンサ及び電気回路の一方は、回転電機とオーバーラップし、第１径方向視において、コンデンサ及び電気回路の他方は、シャフトとオーバーラップしている。

Description

ユニット

　本発明は、ユニットに関する。

　特許文献１には、インバータを備えるユニットが開示されている。

特開２０２２－３３１１３号公報

　特許文献１に記載のユニットでは、横方向において、回転電機は、回転電機とインバータとの間に位置するシャフトとオーバーラップしているため、インバータを回転電機に近接させて配置することができない。よって、ユニットの小型化を図ることができない。

　本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、小型化を図ることができるユニットを提供することを目的とする。

　本発明のある態様によれば、コンデンサと、前記コンデンサと電気的に接続された電気回路と、前記電気回路と電気的に接続された回転電機と、前記回転電機の下流に動力的に接続されたシャフトと、を備え、第１径方向視において、前記シャフトは、前記回転電機とオーバーラップせず、前記第１径方向視において、前記コンデンサ及び前記電気回路の一方は、前記回転電機とオーバーラップし、前記第１径方向視において、前記コンデンサ及び前記電気回路の他方は、前記シャフトとオーバーラップしているユニットが提供される。

　本発明のある態様によれば、ユニットの小型化を図ることができる。

図１は、本実施形態に係るユニット（第４ケースを取り外した状態）を示す斜視図である。 図２は、本実施形態に係るユニットを示す横断面図である。 図３は、第４ケースを示す斜視図である。 図４は、変形例に係るユニットを示す横断面図である。

　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。

　まず、図１から図３を参照しながら本実施形態に係るユニット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、本実施形態に係るユニット１（第４ケース２４を取り外した状態）を示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るユニット１を示す横断面図である。図３は、第４ケース２４を示す斜視図である。

　図１から図３に示すユニット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。ユニット１は、モータユニット（少なくともモータを有するユニット）、動力伝達装置（少なくとも動力伝達機構（例えば、歯車機構及び／又は差動歯車機構等）を有する装置）等とも呼ばれる。なお、モータ及び動力伝達機構を有する装置（ユニット）は、モータユニット及び動力伝達装置の両方の概念に属する。具体的には、ユニット１は、ハウジング２、回転電機としてのモータ３、シャフトとしてのドライブシャフト４、歯車機構としての減速ギア群５及びインバータ６を備える。

　ハウジング２は、モータ３、ドライブシャフト４、減速ギア群５及びインバータ６を収容する収容部材である。ハウジング２は、１つ以上のケースから構成されている。具体的には、ハウジング２は、ケース部材（具体的には、第１ケース部材）としての第１ケース２１、第２ケース２２、第３ケース２３及びケース部材（具体的には、第２ケース部材）としての第４ケース２４から構成されている。

　第１ケース２１は、３ｉｎ１である。３ｉｎ１とは、モータ３及びドライブシャフト４を収容するモータケースの一部と、インバータ６を収容するインバータケースの一部とが一体形成された形式を意味する。

　第１ケース２１は、少なくとも一端としての前端において開口するように設けられた筒２１１と、筒２１１の前端において外周側へ突出するように設けられたフロントフランジ２１２と、筒２１１の他端としての後端において外周側へ突出するように設けられたバックフランジ２１３と、軸方向Ｘに沿って延在するとともにモータ３の外周側としての筒２１１において外周側に向かって突出した突出部２１４と、を有する。ここでは、軸方向Ｘは、ユニット１を構成する部品の回転軸の軸方向Ｘを意味する。部品は、例えば、モータ３、歯車機構及び差動歯車機構等である。

　筒２１１は、一端が突出部２１４と連続されるとともに内側にモータ３の一部が収容された円弧部２１１ａと、突出部２１４の他端と連続されるとともに第２径方向としての横方向Ｙ（図２参照）に沿って延在する平坦部２１１ｂと、を有する。平坦部２１１ｂとドライブシャフト４とは、横方向Ｙと交差（具体的には、直交）する第１径方向としての縦方向Ｚ（図２参照）に並んでいる。

　第２ケース２２は、第１ケース２１の筒２１１の前端に連結されている。具体的には、第２ケース２２は、外周がボルト締めによってフロントフランジ２１２と連結されている。また、第２ケース２２は、モータ３の後述する回転軸３１の一端としての前端及びドライブシャフト４の一端としての前端の両方をベアリング（図示しない）を介して支持している。

　モータ３は、電動機機能及び／又は発電機機能を有する回転電機である。また、モータ３は、ベアリング（図示しない）を介して回転自在に第１ケース２１及び第２ケース２２に支持された回転軸３１と、回転軸３１の外周側に位置し回転軸３１と一体回転するロータ３２と、ロータ３２の外周側に位置するように筒２１１の内周側に固定されたステータ３３と、を有する。

　ドライブシャフト４は、車両の駆動輪と一体回転する。ドライブシャフト４は、減速ギア群５を介してモータ３の下流に動力的に接続されている。すなわち、モータ３とドライブシャフト４とが動力伝達可能に接続されていることを意味する。動力の入力側が上流となり、動力の出力側が下流となる。また、ドライブシャフト４は、ベアリング（図示しない）を介して回転自在に第１ケース２１及び第２ケース２２に支持されている。

　図２に示すように、第１径方向視において、ドライブシャフト４は、モータ３（具体的には、回転軸３１、ロータ３２及びステータ３３）とオーバーラップしていない。すなわち、第１径方向視において、ドライブシャフト４は、モータ３とオフセットしている。つまり、縦方向Ｚにドライブシャフト４とモータ３とが並んでいない。

　第３ケース２３は、減速ギア群５を収容している。第３ケース２３は、一端としての前端において開口するとともに他端としての後端が閉塞された有底筒から構成されている。また、第３ケース２３は、筒２１１の後端に連結されている。具体的には、第３ケース２３は、前端の外周がボルト締めによってバックフランジ２１３と連結されている。

　減速ギア群５は、軸方向視においてモータ３とオフセットした部分を有する。すなわち、減速ギア群５は、軸方向視において、モータ３とオーバーラップしていない部分を有する。つまり、減速ギア群５は、軸方向Ｘにモータ３と並んでいない部分を有する。

　減速ギア群５は、モータ３の動力を減速してドライブシャフト４へ伝達する動力伝達機構であって、複数のギアから構成されている。減速ギア群５は、モータ３の下流に動力的に接続されるとともにドライブシャフト４の上流に動力的に接続されている。

　図２及び図３に示すように、第４ケース２４は、インバータケースの他部を構成している。第４ケース２４には、インバータ６が取り付けられている。第４ケース２４は、ボルト締めによって筒２１１の外周の一部（具体的には、円弧部２１１ａ及び平坦部２１１ｂ）に連結されている。そして、第１ケース２１と第４ケース２４とを連結させることによって形成された収容領域Ｓには、インバータ６の一部が内蔵されている。

　第４ケース２４は、インバータ６の後述するコンデンサ６１及び電気回路６２の一方を取り付ける第１取付部２４１と、インバータ６の後述するコンデンサ６１及び電気回路６２の他方を取り付ける第２取付部２４２と、を有する。

　本実施形態では、第１ケース２１と第４ケース２４とが連結された状態では、第１取付部２４１は、横方向Ｙに沿って延在する板材であり、第２取付部２４２は、正面視おいて横方向Ｙに対し傾斜する板材である。また、第１取付部２４１及び第２取付部２４２は、それぞれ円弧部２１１ａ及び平坦部２１１ｂと対向している。

　また、第１ケース２１と第４ケース２４とが連結された状態では、第４ケース２４は、軸方向視において、歯車機構を構成する第３ケース２３とオーバーラップした部分（具体的には、第１取付部２４１及び第２取付部２４２）を有する。すなわち、軸方向Ｘに第４ケース２４と第３ケース２３とが並んでいる。これにより、第４ケース２４の第１取付部２４１及び第２取付部２４２が正面視において第３ケース２３からはみ出ることを回避することができるため、ユニット１全体の径方向における小型化を図ることができる。

　インバータ６は、モータ３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６は、コンデンサ６１、電気回路６２、冷却器６３、電源コネクタ６４及び接続配線６５を有する。

　コンデンサ６１（具体的には、平滑コンデンサ）は、電気を蓄積したり放出したりする電子部品である。コンデンサ６１は、正面視において横方向Ｙに沿って延在するように第１取付部２４１の裏面に取り付けられている。

　電気回路６２は、コンデンサ６１と電気的に接続されるとともに接続配線６５を介してモータ３と電気的に接続されている。電気回路６２は、第２取付部２４２の裏面に取り付けられている。また、電気回路６２は、正面視において横方向Ｙ（すなわち、コンデンサ６１）に対して傾斜するように配置された基板としてのＰＷＲ基板６２１を有する。

　これにより、ＰＷＲ基板６２１が取り付けられた第２取付部２４２をも横方向Ｙに対して傾斜させて配置することができるため、コンデンサ６１と電気回路６２のＰＷＲ基板６２１とを横方向Ｙに並んで配置する構成に比べ、ユニット１の横方向Ｙにおける小型化を図ることができる。また、ユニット１において傾斜状ないしは階段状の部分ができやすいこともあり、ユニット１全体のレイアウト性を向上させることができる。

　冷却器６３は、ＰＷＲ基板６２１を冷却するための部材である。冷却器６３は、第２取付部２４２の表面に取り付けられている。これにより、冷却器６３が第２取付部２４２の裏面に取り付けられた構成に比べ、冷却器６３の冷却水路を配置しやすくなる。なお、冷却水路の統合を図る観点からユニット用オイルクーラーをも併せて第２取付部２４２の表面に配置することが好ましい。

　図２に示すように、本実施形態では、第１径方向視において、コンデンサ６１は、モータ３とオーバーラップし、第１径方向視において、電気回路６２は、縦方向Ｚにモータ３と並んでいないドライブシャフト４とオーバーラップしている。すなわち、縦方向Ｚにコンデンサ６１とモータ３とが並び、縦方向Ｚに電気回路６２と、縦方向Ｚにモータ３と並んでいないドライブシャフト４とが並んでいる。

　これにより、第１径方向視において、ドライブシャフト４をモータ３とインバータ６との間に位置させず（すなわち、第１径方向から観察した場合においてドライブシャフト４をモータ３とインバータ６との間に位置させず）、インバータ６のコンデンサ６１及び電気回路６２をそれぞれモータ３及びドライブシャフト４に近接させて配置することで、モータ３及びドライブシャフト４の径方向周囲のスペースを有効利用することができるため、ユニット１全体の縦方向Ｚにおける小型化を図ることができる。

　本実施形態では、第１径方向において、コンデンサ６１及び電気回路６２は、それぞれモータ３及びドライブシャフト４とオーバーラップす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、それぞれドライブシャフト４及びモータ３とオーバーラップして設けられてもよい。

　この場合に、電気回路６２は、第１取付部２４１の裏面に取り付けられるとともに、コンデンサ６１は、第２取付部２４２の裏面に取り付けられている。

　第１径方向視において、コンデンサ６１及び電気回路６２は、減速ギア群５とオフセットしている。すなわち、第１径方向視において、コンデンサ６１及び電気回路６２は、減速ギア群５とオーバーラップしていない。つまり、縦方向Ｚにコンデンサ６１及び電気回路６２と減速ギア群５とが並んでいない。

　軸方向視において、コンデンサ６１及び電気回路６２は、減速ギア群５とオーバーラップした部分を有する。すなわち、コンデンサ６１及び電気回路６２は、軸方向Ｘに減速ギア群５と並んだ部分を有する。

　これにより、モータ３と減速ギア群５とによって形成された段差部分のスペースを有効利用してコンデンサ６１及び電気回路６２をこのような段差部分のスペースに配置することによって、ユニット１を小型化できるレイアウトを取りやすくなる。

　図２に示すように、電源コネクタ６４は、電源（図示しない）とコンデンサ６１とを電気的に接続している。第２径方向視において、コンデンサ６１は、電源コネクタ６４と電気回路６２との間に配置されている。すなわち、横方向Ｙから観察した場合において、コンデンサ６１は、電源コネクタ６４と電気回路６２との間に位置している。

　これにより、電気的な流れを考慮した配置とすることができるため、配線配置をシンプルな構成とすることができる。

　また、電源コネクタ６４は、第４ケース２４からコンデンサ６１から離間する方向（図２では、左方向）に向かって突出した先端部６４１を有する。図２に示すように、第２径方向視において、突出部２１４は、電源コネクタ６４の先端部６４１とコンデンサ６１との間に配置されている。すなわち、横方向Ｙから観察した場合において、突出部２１４は、先端部６４１とコンデンサ６１との間に位置している。

　これにより、第１径方向視において、電源コネクタ６４の先端部６４１を突出部２１４とオフセットさせることで、第４ケース２４を第１ケース２１に連結させる際に電源コネクタ６４と突出部２１４とが干渉する影響を低減することができる。

　接続配線６５は、電気回路６２のＰＷＲ基板６２１とモータ３とを電気的に接続している。接続配線６５は、一端がＰＷＲ基板６２１のコンデンサ６１から離間する端部と接続されるとともに、他端がモータ３のコネクタと接続されている。

　（変形例）
　次に、図４を参照しながら変形例に係るユニット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一致する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４は、変形例に係るユニット１を示す横断面図である。

　上述した実施形態では、電気回路６２は、コンデンサ６１に対して傾斜するように配置されているが、これに限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、縦方向Ｚに沿って延在するように配置されてもよい。この場合に、電気回路６２を取り付けるための第２取付部２４２は、横方向Ｙに対して傾斜することなく、第１取付部２４１から横方向Ｙに沿って延在するように形成されている。

　また、この場合に、第２径方向視において、ドライブシャフト４は、モータ３の回転軸３１とオーバーラップしている。すなわち、横方向Ｙにドライブシャフト４とモータ３の回転軸３１とが並んでいる。これにより、上述した実施形態に比べ、電気回路６２の縦方向Ｚの設置スペースをより大きく確保することができるため、電気回路６２が縦方向Ｚに沿って延在するように配置された場合であっても、ユニット１全体の径方向における小型化を図ることができる。

　また、本変形例では、第２径方向視において、コンデンサ６１は、上述した実施形態と同様に、電源コネクタ６４と電気回路６２との間に配置されているものの、電気回路６２は、縦方向Ｚに沿って延在するように配置されているため、上述した実施形態に比べ、コンデンサ６１及び電源コネクタ６４の両方をドライブシャフト４側（図４では、右側）へ寄せて配置することができ、上述した実施形態のように電源コネクタ６４の先端部６４１（図２参照）を第４ケース２４から突出させる必要がない。この結果、電源コネクタ６４全体を第４ケース２４に内蔵させることができ、ユニット１全体の径方向における小型化をより図ることができる。

　正面視において、電気回路６２の縦方向Ｚにおける寸法は、コンデンサ６１の横方向Ｙにおける寸法よりも大きい。これにより、第１ケース２１と第４ケース２４とを連結させることによって形成された収容領域Ｓの利用率を向上させることができる。

　冷却器６３は、電気回路６２と隣接して縦方向Ｚに沿って延在するように収容領域Ｓに配置されている。第２径方向視において、電気回路６２は、コンデンサ６１と冷却器６３との間に配置されている。

　（作用効果）
　次に、実施形態及び変形例の主な作用効果について説明する。

　（１）ユニット１は、コンデンサ６１と、コンデンサ６１と電気的に接続された電気回路６２と、電気回路６２と電気的に接続されたモータ３（回転電機）と、モータ３（回転電機）の下流に動力的に接続されたドライブシャフト４（シャフト）と、を備え、第１径方向視において、ドライブシャフト４（シャフト）は、モータ３（回転電機）とオーバーラップせず、第１径方向視において、コンデンサ６１は、モータ３（回転電機）とオーバーラップし、第１径方向視において、電気回路６２は、ドライブシャフト４（シャフト）とオーバーラップしている。

　この構成によれば、第１径方向視において、ドライブシャフト４をモータ３とインバータ６との間に位置させず、インバータ６のコンデンサ６１及び電気回路６２をそれぞれモータ３及びドライブシャフト４に近接させて配置することで、モータ３及びドライブシャフト４の径方向周囲のスペースを有効利用することができるため、ユニット１全体の縦方向Ｚにおける小型化を図ることができる。

　（２）ドライブシャフト４（シャフト）は、減速ギア（歯車機構）を介して、モータ３（回転電機）と動力的に接続され、減速ギア群５（歯車機構）は、軸方向視において、モータ３（回転電機）とオフセットした部分を有し、第１径方向視において、コンデンサ６１及び電気回路６２は、減速ギア群５（歯車機構）とオフセットし、軸方向視において、コンデンサ６１及び電気回路６２は、減速ギア群５（歯車機構）とオーバーラップした部分を有する。

　この構成によれば、モータ３と減速ギア群５とによって形成された段差部分のスペースを有効利用してコンデンサ６１及び電気回路６２をこのような段差部分のスペースに配置することによって、ユニット１を小型化できるレイアウトを取りやすくなる。

　（３）電気回路６２は、ＰＷＲ基板６２１（基板）を有し、ＰＷＲ基板６２１（基板）は、コンデンサ６１に対して傾斜するように配置されている。

　この構成によれば、ＰＷＲ基板６２１が取り付けられた第２取付部２４２をも横方向Ｙに対して傾斜させて配置することができるため、コンデンサ６１と電気回路６２のＰＷＲ基板６２１とを横方向Ｙに並んで配置する構成に比べ、ユニット１の横方向Ｙにおける小型化を図ることができる。また、ユニット１において傾斜状ないしは階段状の部分ができやすいこともあり、ユニット１全体のレイアウト性を向上させることができる。

　（４）ユニット１は、コンデンサ６１と電気的に接続された電源コネクタ６４をさらに備え、縦方向Ｚ（第１径方向）と交差する第２径方向視において、コンデンサ６１は、電源コネクタ６４と電気回路６２との間に配置されている。

　この構成によれば、電気的な流れを考慮した配置とすることができるため、配線配置をシンプルな構成とすることができる。

　（５）ユニット１は、モータ３（回転電機）を収容する第１ケース２１（ケース部材）をさらに備え、第１ケース２１（ケース部材）は、モータ３（回転電機）の外周側において、外周側に向かって突出した突出部２１４を有し、第２径方向視において、突出部２１４は、電源コネクタ６４の先端部６４１とコンデンサ６１との間に配置されている。

　この構成によれば、第１径方向視において、電源コネクタ６４の先端部６４１を突出部２１４とオフセットさせることで、第４ケース２４を第１ケース２１に連結させる際に電源コネクタ６４と突出部２１４とが干渉する影響を低減することができる。

　（６）縦方向Ｚ（第１径方向）と直交する第２径方向視において、ドライブシャフト４（シャフト）は、モータ３（回転電機）の回転軸３１とオーバーラップし、電気回路６２は、縦方向Ｚ（第１径方向）に沿って延在するように配置されている。

　この構成によれば、上述した実施形態に比べ、電気回路６２の縦方向Ｚの設置スペースをより大きく確保することができるため、電気回路６２が縦方向Ｚに沿って延在するように配置された場合であっても、ユニット１全体の径方向における小型化を図ることができる。

　（７）正面視において、電気回路６２の縦方向Ｚ（第１径方向）における寸法は、コンデンサ６１の横方向Ｙ（第２径方向）における寸法よりも大きい。

　この構成によれば、第１ケース２１と第４ケース２４とを連結させることによって形成された収容領域Ｓの利用率を向上させることができる。

　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　　　　ユニット
　３　　　　モータ（回転電機）
　４　　　　シャフト（ドライブシャフト）
　５　　　　減速ギア群（歯車機構）
　２１　　　第１ケース（ケース部材）
　６１　　　コンデンサ
　６２　　　電気回路
　６４　　　電源コネクタ
　２１４　　突出部
　６２１　　ＰＷＲ基板（基板）
　６４１　　先端部

Claims (7)

1. 　コンデンサと、
   　前記コンデンサと電気的に接続された電気回路と、
   　前記電気回路と電気的に接続された回転電機と、
   　前記回転電機の下流に動力的に接続されたシャフトと、を備え、
   　第１径方向視において、前記シャフトは、前記回転電機とオーバーラップせず、
   　前記第１径方向視において、前記コンデンサ及び前記電気回路の一方は、前記回転電機とオーバーラップし、
   　前記第１径方向視において、前記コンデンサ及び前記電気回路の他方は、前記シャフトとオーバーラップしている、
   ユニット。
2. 　前記シャフトは、歯車機構を介して、前記回転電機と動力的に接続され、
   　前記歯車機構は、軸方向視において、前記回転電機とオフセットした部分を有し、
   　前記第１径方向視において、前記コンデンサ及び前記電気回路は、前記歯車機構とオフセットし、
   　前記軸方向視において、前記コンデンサ及び前記電気回路は、前記歯車機構とオーバーラップした部分を有する、
   請求項１に記載のユニット。
3. 　前記電気回路は、基板を有し、
   　前記基板は、前記コンデンサに対して傾斜するように配置されている、
   請求項１に記載のユニット。
4. 　前記コンデンサと電気的に接続された電源コネクタをさらに備え、
   　前記第１径方向と交差する第２径方向視において、前記コンデンサは、前記電源コネクタと前記電気回路との間に配置されている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のユニット。
5. 　前記回転電機を収容するケース部材をさらに備え、
   　前記ケース部材は、前記回転電機の外周側において、外周側に向かって突出した突出部を有し、
   　前記第２径方向視において、前記突出部は、前記電源コネクタの先端部と前記コンデンサとの間に配置されている、
   請求項４に記載のユニット。
6. 　前記第１径方向と直交する第２径方向視において、前記シャフトは、前記回転電機の回転軸とオーバーラップし、
   　前記コンデンサ及び前記電気回路の他方は、前記第１径方向に沿って延在するように配置されている、
   請求項１又は２に記載のユニット。
7. 　正面視において、前記コンデンサ及び前記電気回路の他方の前記第１径方向における寸法は、前記コンデンサ及び前記電気回路の一方の前記第２径方向における寸法よりも大きい、
   請求項６に記載のユニット。

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