JP2019129623A - 電動機の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機を冷却する冷却液の供給路と、冷却液を電動機に向けて吐出する冷却液吐出管との接続部分における液漏れを抑制する。
【解決手段】電動機を収容するケース５０には、第１および第２冷却液供給路２６，３８が設けられている。第１冷却液供給路２６には第１冷却液吐出管３６が接続され、第２冷却液供給路３８には第２冷却液吐出管４４が柔軟性ブッシュ５６を介して接続される。第１および第２冷却液吐出管３６，４４は、金属製の連結ブラケット６６により連結されている。第２冷却液供給路３８と第２冷却液吐出管４４の間に隙間があっても、この隙間を柔軟性ブッシュ５６が塞いで冷却液の漏れが抑えられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動機の冷却構造、特に、電動機に向けて冷却液を吐出する冷却液吐出管の接続に関する。

ステータやロータに直接液体を掛けて冷却を行う電動機が知られている。下記特許文献１には、ケース（３）に収容された電動機（２）に対し、ケース（３）内に配置された２本の冷却液吐出管（冷却パイプ１１，１２）から冷却液であるオイルを吐出する電動機の冷却構造が示されている。２本の冷却液吐出管（１１，１２）は、接続部（１３）により接続され一体化されている。冷却液吐出管（１１，１２）の先端部分（１１ｂ，１２ｂ）がケースに設けられた開口（嵌め合い孔３ａ）に挿入される。なお、（ ）内の部材名および符号は、下記特許文献１において用いられているものであり、本願の実施の形態の説明で用いられる部材名および符号とは関連しない。

特開２０１７−８５７３３号公報

一体化された２本の冷却液吐出管の寸法ばらつきが大きい場合、特にケースに挿入される部分の相対位置のばらつきが大きい場合、ケースの開口とのはめあい公差を大きく採る必要がある。しかし、はめあい公差を大きくした場合、そこから冷却液が漏れる場合がある。

本発明は、一体化された２本の冷却液吐出管とケースの隙間からの冷却液の漏れを抑制することを目的とする。

本発明に係る電動機の冷却構造は、第１ケース部分と第２ケース部分とで構成されるケースに収められた電動機を冷却する電動機の冷却構造であって、第１ケース部分には、第１冷却液供給路の端である第１開口が形成され、第２ケース部分には、第２冷却液供給路の端である第２開口が形成され、第１開口に接続されて電動機の近傍に配置され、第１冷却液供給路から供給された冷却液を前記電動機に向けて吐出する第１冷却液吐出管と、第２開口に接続されて電動機の近傍に配置され、かつ第１冷却液吐出管と並列配置され、第２冷却液供給路から供給された冷却液を前記電動機に向けて吐出する第２冷却液吐出管と、第１冷却液吐出管と第２冷却液吐出管を連結し、さらに第１ケース部分に固定されて第１冷却液吐出管と第２冷却液吐出管を支持する、金属製の連結ブラケットと、第２開口と第２冷却液吐出管の間に介在する柔軟性ブッシュと、を有している。

さらに、連結ブラケットとは異なる位置において、第１冷却液吐出管と第２冷却液吐出管を連結する架橋部をさらに有するようにできる。

柔軟性ブッシュによって、第２開口と第２冷却液吐出管の隙間が埋められ、冷却液の漏れが抑制される。また、連結ブラケットに加え、架橋部によっても第１冷却液吐出管と第２冷却液吐出管を連結することにより、第１冷却液吐出管と第２冷却液吐出管の相対位置がねじり方向においてずれることを抑制することができる。

電動機を冷却する冷却システムの概要を示す模式図である。 電動機を備えた変速機の概要を示す図である。 図２のＡ−Ａ線断面図であり、冷却液吐出管およびその周囲の概略構成を示す。 図３のＢ−Ｂ線断面図であり、冷却液吐出管およびその周囲の概略構成を示す。 冷却液吐出管の周囲の構成を示す断面図である。 吐出管組立体の斜視図である。 吐出管組立体の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。２個の冷却液ポンプにより１機の電動機に冷却液を供給して電動機の冷却を行う冷却システムが知られている。例えば、車両駆動用の原動機として電動機と内燃機関を備えたハイブリッド車両において、内燃機関により駆動されるポンプと、専用の電動機により駆動されるポンプとによって、冷却液としても機能する潤滑油を電動機に供給する冷却システムが知られている。２つの冷却液ポンプにより冷却液を供給することにより、電動機の高出力化に対応することができる。また、ハイブリッド車両の場合、内燃機関を停止して電動機のみで走行する場合があり、この場合であっても専用電動機により駆動されるポンプを備えることによって冷却液を供給することができる。以下、ハイブリッド車両の電動機の冷却システムを例に挙げて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、ハイブリッド車両の電動機を冷却する冷却システム１０を示す模式図である。このハイブリッド車両は、車両駆動用原動機として内燃機関（不図示）と２機の電動機すなわち第１電動機１２と第２電動機１４を搭載している。第１および第２電動機１２，１４は、発電機としても機能することができる。第１および第２電動機１２，１４は、３機の原動機の出力軸を接続する機構、変速機構、減速歯車列および差動機構などを備えた変速機１６内に搭載される。図１では、変速機構などの動力伝達に係る歯車等の機械要素は省略されている。差動機構を備えた変速機は、トランスアクスルと呼ばれることがある。第１電動機１２は、主に、内燃機関に駆動されて発電機として機能する。第２電動機１４は、車両駆動力を発生する発電機として機能し、また制動時には回生発電を行う発電機として機能する。電動機のみにより走行する場合には、主に第２電動機１４を用いる。

変速機１６内には、潤滑油１８が入れられており、この潤滑油１８は、回転する歯車等によりかき上げられて、変速機１６の各部品の潤滑を行うと共に、冷却を行う。また、潤滑油１８は、変速機構などのアクチュエータを動作させる作動流体として利用する場合がある。以下では、この潤滑油１８を冷却液１８と記す。

冷却液１８を十分に供給するために、２機の冷却液ポンプ２０，２２が備えられている。第１冷却液ポンプ２０は、変速機１６内に配置され、内燃機関に駆動される機械式ポンプである。第１冷却液ポンプ２０は、オイルストレーナ２４を介してオイル溜まりから冷却液１８を吸入し、第１冷却液供給路２６を通して第１および第２電動機１２，１４に冷却液を供給する。第１冷却液供給路２６には、逆止弁２８およびリリーフ弁３０が備えられている。逆止弁２８は、第１冷却液ポンプ２０が停止したとき、冷却液ポンプ２０から冷却液１８が抜けないようにしている。リリーフ弁３０は、第１冷却液ポンプ２０の吐出流量が所定値以上に増加したとき、開放して、吐出流量の制限をしている。第１冷却液供給路２６には、冷却液を冷やす第１冷却液クーラ３２が備えられる。第１冷却液クーラ３２は、例えば空冷式とすることができ、走行風またはラジエータファンなどのファンの発生する風が当たって冷却液が冷却される。第１冷却液クーラ３２を通過した冷却液１８は、第１および第２電動機１２，１４の近傍、特に上方に配置された冷却液吐出管３４，３６に供給される。冷却液吐出管３４，３６は、その管壁に冷却液１８を第１，第２電動機１２，１４に向けて吐出する吐出孔が形成されている。また、冷却液吐出管３４，３６は、それぞれが対応する第１電動機１２および第２電動機１４のロータ軸と並行に配置されることができる。冷却液吐出管３４，３６から吐出された冷却液１８は、第１，第２電動機１２，１４の外周およびコイルエンドを伝って流れ、その過程で第１，第２電動機１２，１４を冷却する。

第１冷却液ポンプ２０からは、第１冷却液供給路とは別に第１電動機１２に対して冷却液１８が供給される。この冷却液１８は、第１電動機１２のロータ軸を介してロータコアに供給され、ロータコアを内側から冷却する。また、ロータ軸からステータのコイルエンドに向けて吐出され、コイルの冷却を行う。

第２冷却液ポンプ２２は、このポンプ専用の電動機により駆動される電動ポンプである。第２冷却液ポンプ２２は、専用電動機で駆動されるために、制御の自由度が高い。例えば、内燃機関の回転速度とは独立して吐出流量を制御でき、内燃機関が停止していても、冷却液の供給が可能である。第２冷却液ポンプ２２は、前述のオイルストレーナ２４を介してオイル溜まりから冷却液１８を吸入し、第２冷却液供給路３８を介して第２電動機１４に冷却液を供給する。第２冷却液供給路３８には、逆止弁４０が備えられている。逆止弁４０は、第２冷却液ポンプ２２が停止したとき、冷却液ポンプ２２から冷却液１８が抜けないようにしている。第２冷却液供給路３８には、さらに冷却液を冷やす第２冷却液クーラ４２が備えられる。第２冷却液クーラ４２は、例えば水冷式とすることができ、冷却液１８は、内燃機関等の冷却水により冷やされる。

第２冷却液クーラ４２を通過した冷却液１８は、第２電動機１４の近傍、特に上方に配置された冷却液吐出管４４に供給される。冷却液吐出管４４は、第１冷却液ポンプ２０から冷却液１８が供給される冷却液吐出管３６に並行配置される。冷却液吐出管４４の管壁には、冷却液１８を第２電動機１４に向けて吐出する吐出孔が形成されている。また、冷却液吐出管４４は、第２電動機１４のロータ軸と並行に配置されることができる。冷却液吐出管４４から吐出された冷却液１８は、第２電動機１４の外周およびコイルエンドを伝って流れ、その過程で第２電動機１４を冷却する。

以降、第１冷却液ポンプ２０から供給された冷却液１８を第２電動機１４に向けて吐出する冷却液吐出管３６を第１冷却液吐出管３６と記す。また、第２冷却液ポンプ２２から供給された冷却液１８を第２電動機１４に向けて吐出する冷却液吐出管４４を第２冷却液吐出管４４と記す。

図２は、変速機（トランスアクスル）１６を示す模式図である。図２において、手前に配置されるカバー４６（図３参照）が取り外されて、内部が見える状態となっている。変速機１６は、歯車列など動力伝達に係る機械要素と共に第１および第２電動機１２，１４を収めるカバー４６とミッションケース４８を含む。つまり、ミッションケース４８とカバー４６は、第１および第２電動機１２，１４を収めるケース５０（図３参照）を構成し、それぞれ第１ケース部分、第２ケース部分である。ケース５０内の第２電動機１４の近傍、特に上方に、第２電動機１４と並列して第１および第２冷却液吐出管３６，４４が配置されている。

図３は、図２に示すＡ−Ａ線による断面図であり、図４は、図３に示すＢ−Ｂ線による断面図である。図５は、第１および第２冷却液吐出管３６，４４の周囲の構成を示す図である。カバー４６は、ミッションケース４８の開口端面を覆うように配置され、ミッションケース４８と共に第１および第２電動機１２，１４を収める内部空間を形成している。第１冷却液吐出管３６と第２冷却液吐出管４４は、並列に配置されている。

第１冷却液吐出管３６は、その一方の端である第１接続端３６ａにおいて、ミッションケース４８に形成された第１流路孔５２の開口２６ａ（図５参照）に接続されている。第１流路孔５２の他端には、金属製の流路管５４が接続されている。第１流路孔５２と流路管５４が、第１冷却液供給路２６の一部を構成し、第１冷却液吐出管３６が接続される第１流路孔５２の開口２６ａは、第１冷却液供給路２６の端の開口である。この開口２６ａを第１開口２６ａと記す。第１冷却液吐出管３６のもう一方の端は閉鎖されており、この端を閉鎖端３６ｂと記す。

第２冷却液吐出管４４は、その一方の端である第２接続端４４ａにおいて、ゴムブッシュ等の柔軟性ブッシュ５６を介して、カバー４６に形成された第２流路孔５８の開口３８ａ（図５参照）に接続されている。第２流路孔５８は、第２冷却液供給路３８の一部を構成し、第２冷却液吐出管４４が接続される第２流路孔５８の開口３８ａは、第２冷却液供給路３８の端の開口である。この開口３８ａを第２開口３８ａと記す。第２冷却液吐出管４４のもう一方の端である支持端４４ｂは閉鎖され、ミッションケース４８に形成された支持穴６２（図５参照）に受け入れられて支持されている。第２冷却液吐出管４４の管壁には冷却液１８を第２電動機１４に向けて吐出する吐出孔６４が設けられている。第１冷却液吐出管３６の管壁にも同様の吐出孔が設けられている。

図６および図７は、第１および第２冷却液吐出管３６，４４を示す図である。第１冷却液吐出管３６と第２冷却液吐出管４４は、樹脂製であり、インジェクション成形によって一体に形成される。樹脂成形時に、第１冷却液吐出管３６と第２冷却液吐出管４４を連結する金属製の連結ブラケット６６も同時に一体化、つまりインサート成形される。一体化された第１冷却液吐出管３６、第２冷却液吐出管４４および連結ブラケット６６を吐出管組立体６８と記す。第１冷却液吐出管３６と第２冷却液吐出管４４は、連結ブラケット６６から離れた位置において、架橋部７０によってさらに連結されてよい。架橋部７０は、第１冷却液吐出管の第１接続端３６ａおよび第２冷却液吐出管の支持端４４ｂから離れた位置に設けることが好ましい。より好ましくは、架橋部７０は、第１接続端３６ａおよび支持端４４ｂと、連結ブラケット６６の中間の位置に設ける。

吐出管組立体６８は、連結ブラケット６６の貫通孔６６ａを通るボルト７２によってミッションケース４８に固定される。第１冷却液吐出管の第１接続端３６ａと第１冷却液供給路の第１開口２６ａとは、冷却液１８が実質的に漏れないようなはめあい公差で形成されている。第２冷却液吐出管の接続端４４ａには、ゴムなどの柔軟性または弾性を有する材料で作製された柔軟性ブッシュ５６が配置されている。この柔軟性ブッシュ５６が、第２冷却液吐出管の接続端４４ａと第２冷却液供給路の第２開口３８ａとの隙間を埋めて、この接続部分からの冷却液１８の漏れを抑制する。吐出管組立体６８の寸法誤差が大きくても、柔軟性ブッシュ５６が変形することにより、寸法誤差が吸収され、接続端４４ａにおける冷却液１８の漏れが抑制される。

吐出管組立体６８の組み付けは、以下のように行われる。まず、ミッションケース４８の第１開口２６ａと支持穴６２にそれぞれ、第１冷却液吐出管の第１接続端３６ａと第２冷却液吐出管の支持端４４ｂを挿入する。次に、連結ブラケット６６の貫通孔６６ａをミッションケース４８のねじ穴７４に合わせ、ねじ穴７４にボルト７２をねじ結合して、連結ブラケット６６を締結する。これにより第１および第２冷却液吐出管３６，４４は連結ブラケット６６によって支持される。また、ボルト７２を締めるとき、連結ブラケット６６は、ボルト７２の回転につられて回動しようとする。連結ブラケット６６が回動すると、ボルト７２から遠い第２冷却液吐出管４４が大きく変位する。第１および第２冷却液吐出管３６，４４は、第１接続端３６ａと支持端４４ｂがミッションケース４８に支持され、動かないため、連結ブラケット６６の位置における変位の差のため、相対的にねじれようとする。架橋部７０を設けることにより、第１および第２冷却液吐出管３６，４４の相対的なねじれを抑制することができる。また、ねじれが抑制されることにより、ボルト７２の締め付け時の連結ブラケット６６の回動も抑制され、第１および第２冷却液吐出管３６，４４の取り付け位置が安定化される。最後に、第２冷却液吐出管の第２接続端４４ａを第２開口３８ａに合わせるようにカバー４６を被せ、カバー４６をミッションケース４８に装着する。このとき第２開口３８ａにテーパを付けておくことにより、第２接続端４４ａの位置が若干ずれていても、第２開口３８ａ内に誘導することができる。

１０ 冷却システム、１２ 第１電動機、１４ 第２電動機、１６ 変速機、１８ 冷却液（潤滑油）、２０ 第１冷却液ポンプ、２２ 第２冷却液ポンプ、２４ オイルストレーナ、２６ 第１冷却液供給路、２６ａ 第１開口、２８ 逆止弁、３０ リリーフ弁、３２ 第１冷却液クーラ、３４ 冷却液吐出管、３６ 第１冷却液吐出管、３６ａ 第１接続端、３６ｂ 閉鎖端、３８ 第２冷却液供給路、３８ａ 第２開口、４０ 逆止弁、４２ 第２冷却液クーラ、４４ 第２冷却液吐出管、４４ａ 第２接続端、４４ｂ 支持端、４６ カバー（第２ケース部分）、４８ ミッションケース（第１ケース部分）、５０ ケース、５２ 第１流路孔、５４ 流路管、５６ 柔軟性ブッシュ、５８ 第２流路孔、６２ 支持穴、６４ 吐出孔、６６ 連結ブラケット、６６ａ 貫通孔、６８ 吐出管組立体、７０ 架橋部、７２ ボルト、７４ ねじ穴。

Claims (2)

1. 第１ケース部分と第２ケース部分とで構成されるケースに収められた電動機を冷却する電動機の冷却構造であって、
   前記第１ケース部分には、第１冷却液供給路の端である第１開口が形成され、
   前記第２ケース部分には、第２冷却液供給路の端である第２開口が形成され、
   前記第１開口に接続されて前記電動機の近傍に配置され、前記第１冷却液供給路から供給された冷却液を前記電動機に向けて吐出する第１冷却液吐出管と、
   前記第２開口に接続されて前記電動機の近傍に配置され、かつ前記第１冷却液吐出管と並列配置され、前記第２冷却液供給路から供給された冷却液を前記電動機に向けて吐出する第２冷却液吐出管と、
   前記第１冷却液吐出管と前記第２冷却液吐出管を連結し、さらに前記第１ケース部分に固定されて前記第１冷却液吐出管と前記第２冷却液吐出管を支持する、金属製の連結ブラケットと、
   前記第２開口と前記第２冷却液吐出管の間に介在する柔軟性ブッシュと、
   を有する、電動機の冷却構造。
2. 請求項１に記載の電動機の冷却構造であって、前記連結ブラケットとは異なる位置において、前記第１冷却液吐出管と前記第２冷却液吐出管を連結する架橋部をさらに有する、電動機の冷却構造。
   

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