JP7140727B2 - 機電一体型車両用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ケーシング内にモータ冷却部が設けられる電動モータと、当該電動モータの回転軸線と平行な出力軸を有しつつ前記電動モータから伝達される回転動力を前記出力軸から出力するトランスアクスルと、前記電動モータの作動を制御するパワーコントロールユニットと、当該パワーコントロールユニットを冷却する回路冷却装置とを備える機電一体型車両用駆動装置に関する。

電動モータの上方に、電動モータに駆動電力を供給するパワードライブユニットが配置され、電動モータおよびパワードライブユニットを冷却する冷却装置がケーシング内に収容される機電一体型車両用駆動装置が、特許文献１で知られている。

特開２０１９－８０４３２号公報

上記特許文献１で開示されたものでは、パワードライブユニットが電動モータの上方に配置されることで、機電一体型車両用駆動装置の全高が大きくなり、電気自動車の原動機室内への配設時にはボンネットフードとの間の間隔が狭くなってしまい、クラッシャブルゾーンが小さくなるので改善することが望まれる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、全高低減を可能とした機電一体型車両用駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ケーシング内にモータ冷却部が設けられる電動モータと、当該電動モータの回転軸線と平行な出力軸を有しつつ前記電動モータから伝達される回転動力を前記出力軸から出力するトランスアクスルと、前記電動モータの作動を制御するパワーコントロールユニットと、当該パワーコントロールユニットを冷却する回路冷却装置とを備える機電一体型車両用駆動装置において、冷却液を前記回路冷却装置に流通させる液冷却系と、前記トランスアクスル内に設けられるトランスアクスル冷却部および前記モータ冷却部にオイルを流通させるオイル冷却系と、前記出力軸に連結される駆動軸の上方に延出されて前記ケーシングに一体に連設されるとともに前記パワーコントロールユニットおよび前記回路冷却装置が搭載される支持棚と、前記ケーシングに設けられる取付け部に取付けられて前記液冷却系および前記オイル冷却系間の熱交換を行なうオイルクーラと、前記ケーシングの前記取付け部および前記支持棚の底面間を一体に連結して直線状に延びる補剛部と、当該補剛部内に形成されて前記液冷却系の流通径路の一部を構成する冷却液通路とを含むことを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、前記トランスアクスルの一部が、車両前後方向で前記ケーシングの後方に配置され、前記取付け部が、前記トランスアクスルのうち車両前後方向で前記ケーシングの後方に配置される部分に臨んで前記ケーシングの側壁に設けられ、前記取付け部に取付けられる前記オイルクーラが前記出力軸の軸線を含む仮想水平面よりも下方に配置されることを第２の特徴とする。

さらに本発明は、第２の特徴の構成に加えて、前記駆動軸は、車両走行時の揺動を可能として前記出力軸に連結され、前記支持棚、前記補剛部および前記オイルクーラが、前記駆動軸の揺動予定範囲外に配置されることを第３の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、ケーシングに一体に連設されるとともに出力軸に連結される駆動軸の上方に延出される支持棚に、パワーコントロールユニットおよび回路冷却装置が搭載されるので、電動モータの上方にパワーコントロールユニットがなく、機電一体型車両用駆動装置の全高を低減することができる。しかもケーシングから離隔した位置にパワーコントロールユニットが配置されることにより、電動モータからパワーコントロールユニットへの熱伝達が抑制され、回路冷却装置によるパワーコントロールユニットの冷却が容易となり、充分な冷却効果を得ることができる。また支持棚およびケーシング間に補剛部が設けられることにより、ケーシングに支持棚を高剛性で支持することができ、パワーコントロールユニットの耐振性を高めることができる。さらに液冷却系の一部を構成する冷却液通路が直線状の補剛部内に形成されるので、冷却液通路を直線状に延びるものとして冷却液通路での圧損を低く抑え、液冷却系で冷却液を流通させるための冷却液ポンプに必要とされる揚程を抑えて冷却液ポンプの小型化に寄与することができるとともに、液冷却系の一部を構成する冷却液管路を後付けで組み付ける場合に比べて駆動装置の組立作業が容易となる。

また本発明の第２の特徴によれば、オイルクーラが取付けられる取付け部が、トランスアクスルのうちケーシングの後方に配置される部分に臨んでケーシングの側壁に設けられるので、オイルクーラと、液冷却系の一部を構成する冷却液管路が機電一体型車両用駆動装置の周辺に突出することがなく、全体のコンパクト化に寄与することができる。しかもオイルクーラが、車両前後方向でケーシングおよびトランスアクスルの一部間に配置されることになり、オイルクーラを飛び石や汚泥等の直撃や外部からの衝撃に対して保護することができる。さらに前記オイルクーラが出力軸の軸線を含む仮想水平面よりも下方に配置されることにより、前記オイルクーラのメンテナンス時に出力軸および駆動軸が作業に支障を来すことがないようにしてメンテナンスを容易とすることができる。

さらに本発明の第３の特徴によれば、車両走行時に駆動軸が揺動しても、支持棚、補剛部およびオイルクーラと干渉することはない。

機電一体型車両用駆動装置を図３の１－１線に沿って部分的に破断して示す一部破断正面図である。 図１の２矢視図である。 図１の３矢視図である。 冷却系の系統図である。

本発明の実施の形態について添付の図１～図４を参照しながら説明すると、先ず図１～図３において、この機電一体型車両用駆動装置は、電気自動車（電動車両）に搭載されるものであり、電動モータであるモータジェネレータ１１と、このモータジェネレータ１１から伝達される回転動力を減速状態で出力するトランスアクスル１２とを備える。

前記トランスアクスル１２は、前記モータジェネレータ１１から伝達される回転動力の回転速度を減速して一対の出力軸１９に伝達する減速機２０（図４参照）がトランスアクスルケース２１内に収容されて成るものであり、前記一対の出力軸１９は、それぞれ前記減速機２０のファイナルギヤ２０ａ（図４参照）と同軸にして、前記モータジェネレータ１１が有する回転軸１８の軸線すなわち回転軸線と平行に配置される。前記ファイナルギヤ２０ａおよび前記一対の出力軸１９は、前記回転動力を電気自動車の左右一対の駆動輪にそれぞれ分配するため、周知の差動ギヤ機構（ディファレンシャルギヤ；不図示）を構成する。

このトランスアクスル１２が有するトランスアクスルケース２１は、前記回転軸１８の一端側で前記モータジェネレータ１１のケーシング１３に連設される内側半体２１ａと、前記回転軸１８の一端側で前記内側半体２１ａの開放端をカバーする外側半体２１ｂとを備え、前記内側半体２１ａは、前記ケーシング１３の側方に近接配置される突出部２１ａａを有する。

前記一対の出力軸１９のうち一方の出力軸１９は、前記突出部２１ａａの突出端から一部を外部に臨ませつつ前記トランスアクスルケース２１に回転自在に支持されており、他方の前記出力軸１９は、前記一方の出力軸１９と同軸にして前記外側半体２１ｂから一部を外部に臨ませつつ前記トランスアクスルケース２１に回転自在に支持される。

前記出力軸１９には、駆動軸２２が自在継手２３を介してそれぞれ連結されており、車両走行時に前記駆動軸２２は上下前後いずれの方向にも角度αの範囲で揺動することが可能である。

ところで前記モータジェネレータ１１の作動はパワーコントロールユニット２５で制御される。このパワーコントロールユニット２５は、パワーモジュール２６、ＥＣＵ２７およびコンデンサモジュール２８を含むものであり、回路冷却装置２９で冷却される。一方、前記モータジェネレータ１１の前記ケーシング１３には、一対の前記駆動軸２２のうち前記ケーシング１３の側方に配置される駆動軸２２の上方に延出される支持棚３０が一体に連設され、この支持棚３０上に、前記パワーコントロールユニット２５および前記回路冷却装置２９が搭載される。

前記支持棚３０は、上方に開いた箱状の収容部３０ａを一体に有しており、前記パワーコントロールユニット２５および前記回路冷却装置２９は、前記支持棚３０上に配設される前記回路冷却装置２９上に前記パワーコントロールユニット２５が載せられた状態で前記収容部３０ａに収容され、前記収容部３０ａの上端には、当該収容部３０ａの上端開口部を閉じる蓋部材３１が取付けられる。

前記トランスアクスル１２のうち車両前後方向で前記ケーシング１３の後方に配置される部分すなわち前記トランスアクスルケース２１の前記内側半体２１ａにおける前記突出部２１ａａに臨む前記ケーシング１３の側壁には、取付け部３４が設けられ、この取付け部３４には、前記出力軸１９の軸線を含む仮想水平面ＩＨ（図１参照）よりも下方に配置されるオイルクーラ３５が取付けられる。

しかも前記ケーシング１３の前記取付け部３４と、前記支持棚３０の底面との間は、直線状に延びる一対のリブ状の補剛部３２，３３で一体に連結される。しかも前記支持棚３０、前記補剛部３２，３３および前記オイルクーラ３５は、前記出力軸１９に連結される前記駆動軸２２の揺動予定範囲外に配置される。

図４において、前記回路冷却装置２９に不凍液等の冷却液を流通させる液冷却系３８は、ラジエータ４０、前記回路冷却装置２９および前記オイルクーラ３５に冷却液ポンプ４１で冷却液を循環させるものであり、前記冷却液ポンプ４１の吸入側は前記ラジエータ４０に吸入管路４２を介して接続され、前記冷却液ポンプ４１の吐出側は前記回路冷却装置２９が搭載される前記支持棚３０の前記収容部３０ａに設けられて前記回路冷却装置２９に通じる導入側接続管４３に接続され、前記回路冷却装置２９から導出される冷却液は第１の冷却液通路４４を経て前記オイルクーラ３５に導かれ、前記オイルクーラ３５でオイルと熱交換した冷却液は第２の冷却液通路４５を経て前記支持棚３０の前記収容部３０ａに設けられる導出側接続管４６に導かれ、この導出側接続管４６が前記ラジエータ４０に接続される。

前記第１の冷却液通路４４および前記第２の冷却液通路４５は、前記液冷却系３８の流通径路の一部を構成するものであり、前記ケーシング１３の前記取付け部３４と、前記支持棚３０の底面との間を一体に連結する一対の前記補剛部３２，３３のうち一方の補剛部３２内に第１の冷却液通路４４が形成され、他方の補剛部３３内に第２の冷却液通路４５が形成される。

また前記モータジェネレータ１１の前記ケーシング１３内にはモータ冷却部４８が設けられ、前記トランスアクスル１２のトランスアクスルケース２１内にはトランスアクスル冷却部４９が設けられており、前記モータ冷却部４８および前記トランスアクスル冷却部４９は、オイルを散布することで可動部の潤滑および冷却を果たすものであり、前記モータ冷却部４８および前記トランスアクスル冷却部４９は、前記ケーシング１３および前記トランスアクスルケース２１内の上部に配置されるスプレーバー５０を有する。

前記モータ冷却部４８および前記トランスアクスル冷却部４９にオイルを流通させるオイル冷却系５１は、前記スプレーバー５０から散布されて前記ケーシング１３内の下部および前記トランスアクスルケース２１内の下部に溜まったオイルを汲み上げるオイルポンプ５２を備え、前記トランスアクスルケース２１内に収容された前記オイルポンプ５２から送出されたオイルは前記オイルクーラ３５で前記液冷却系３８の冷却液との熱交換を果たし、さらに前記スプレーバー５０へと送られる。

次にこの実施の形態の作用について説明すると、トランスアクスル１２が有する出力軸１９に連結される駆動軸２２の上方に延出される支持棚３０が、モータジェネレータ１１のケーシング１３に一体に連設され、この支持棚３０上に、モータジェネレータ１１の作動を制御するパワーコントロールユニット２５と、当該パワーコントロールユニット２５を冷却する回路冷却装置２９とが搭載されるので、モータジェネレータ１１の上方にパワーコントロールユニット２５がなく、機電一体型車両用駆動装置の全高を低減することができる。しかもケーシング１３から離隔した位置にパワーコントロールユニット２５が配置されることにより、前記モータジェネレータ１１から前記パワーコントロールユニット２５への熱伝達が抑制され、前記回路冷却装置２９によるパワーコントロールユニット２５の冷却が容易となり、充分な冷却効果を得ることができる。

また前記ケーシング１３に設けられる取付け部３４および前記支持棚３０の底面間が直線状に延びる補剛部３２，３３で一体に連結されるので、ケーシング１３に支持棚３０を高剛性で支持することができ、パワーコントロールユニット２５の耐振性を高めることができる。

また冷却液を前記回路冷却装置２９に流通させる液冷却系３８と、前記モータジェネレータ１１のケーシング１３内に設けられるモータ冷却部４８ならびに前記トランスアクスル１２内に設けられるトランスアクスル冷却部４９にオイルを流通させるオイル冷却系５１との間の熱交換を行なうオイルクーラ３５が、前記ケーシング１３に設けられる取付け部３４に取付けられ、前記液冷却系３８の流通経路の一部を構成する第１および第２の冷却液通路４４，４５が前記補剛部３２，３３内に形成されるので、前記第１および第２の冷却液通路４４，４５を直線状に延びるものとしてそれらの冷却液通路４４，４５での圧損を低く抑え、液冷却系３８で冷却液を流通させるための冷却液ポンプ４１に必要とされる揚程を抑えて冷却液ポンプ４１の小型化に寄与することができるとともに、液冷却系３８の一部を構成する冷却液管路を後付けで組み付ける場合に比べて駆動装置の組立作業が容易となる。

また前記トランスアクスル１２の一部が、車両前後方向で前記ケーシング１３の後方に配置され、オイルクーラ３５が取付けられる前記取付け部３４が、前記トランスアクスル１２のうち車両前後方向で前記ケーシング１３の後方に配置される部分に臨んで前記ケーシング１３の側壁に設けられるので、オイルクーラ３５と、液冷却系３８の一部を構成する冷却液管路が機電一体型車両用駆動装置の周辺に突出することがなく、全体のコンパクト化に寄与することができ、しかもオイルクーラ３５が、車両前後方向でケーシング１３およびトランスアクスル１２の一部間に配置されることになり、オイルクーラ３５を飛び石や汚泥等の直撃や外部からの衝撃に対して保護することができる。

また前記オイルクーラ３５が前記出力軸１９の軸線を含む仮想水平面ＩＨよりも下方に配置されるので、メンテナンス作業時には駆動装置を車両に存置したまま車両をリフトアップするだけで前記オイルクーラ３５を点検することができる。すなわち前記出力軸１９および前記駆動軸２２が作業に支障を来すことがないようにしてメンテナンスを容易とすることができる。

さらに前記駆動軸２２は、車両走行時の揺動を可能として前記出力軸１９に連結され、前記支持棚３０、前記補剛部３２，３３および前記オイルクーラ３５が、前記駆動軸２２の揺動予定範囲外に配置されるので、車両走行時に前記駆動軸２２が揺動しても、前記支持棚３０、前記補剛部３２，３３および前記オイルクーラ３５と干渉することはない。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

１１・・・電動モータであるモータジェネレータ
１２・・・トランスアクスル
１３・・・ケーシング
１９・・・出力軸
２２・・・駆動軸
２５・・・パワーコントロールユニット
２９・・・回路冷却装置
３０・・・支持棚
３２，３３・・・補剛部
３５・・・オイルクーラ
３８・・・液冷却系
４４，４５・・・冷却液通路
４８・・・モータ冷却部
４９・・・トランスアクスル冷却部
５１・・・オイル冷却系
ＩＨ・・・仮想水平面

Claims (3)

1. ケーシング（１３）内にモータ冷却部（４８）が設けられる電動モータ（１１）と、当該電動モータ（１１）の回転軸線と平行な出力軸（１９）を有しつつ前記電動モータ（１１）から伝達される回転動力を前記出力軸（１９）から出力するトランスアクスル（１２）と、前記電動モータ（１１）の作動を制御するパワーコントロールユニット（２５）と、当該パワーコントロールユニット（２５）を冷却する回路冷却装置（２９）とを備える機電一体型車両用駆動装置において、冷却液を前記回路冷却装置（２９）に流通させる液冷却系（３８）と、前記トランスアクスル（１２）内に設けられるトランスアクスル冷却部（４９）および前記モータ冷却部（４８）にオイルを流通させるオイル冷却系（５１）と、前記出力軸（１９）に連結される駆動軸（２２）の上方に延出されて前記ケーシング（１３）に一体に連設されるとともに前記パワーコントロールユニット（２５）および前記回路冷却装置（２９）が搭載される支持棚（３０）と、前記ケーシング（１３）に設けられる取付け部（３４）に取付けられて前記液冷却系（３８）および前記オイル冷却系（５１）間の熱交換を行なうオイルクーラ（３５）と、前記ケーシング（１３）の前記取付け部（３４）および前記支持棚（３０）の底面間を一体に連結して直線状に延びる補剛部（３２，３３）と、当該補剛部（３２，３３）内に形成されて前記液冷却系（３８）の流通径路の一部を構成する冷却液通路（４４，４５）とを含むことを特徴とする機電一体型車両用駆動装置。
2. 前記トランスアクスル（１２）の一部が、車両前後方向で前記ケーシング（１３）の後方に配置され、前記取付け部（３４）が、前記トランスアクスル（１２）のうち車両前後方向で前記ケーシング（１３）の後方に配置される部分に臨んで前記ケーシング（１３）の側壁に設けられ、前記取付け部（３４）に取付けられる前記オイルクーラ（３５）が前記出力軸（１９）の軸線を含む仮想水平面（ＩＨ）よりも下方に配置されることを特徴とする請求項１に記載の機電一体型車両用駆動装置。
3. 前記駆動軸（２２）は、車両走行時の揺動を可能として前記出力軸（１９）に連結され、前記支持棚（３０）、前記補剛部（３２，３３）および前記オイルクーラ（３５）が、前記駆動軸（２２）の揺動予定範囲外に配置されることを特徴とする請求項２に記載の機電一体型車両用駆動装置。

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