(57)【要約】【課題】車両のモータルームの省スペース化と低コスト化を図ることができるモータ駆動ユニット１を提供する。【解決手段】モータ１０と、モータ１０の駆動を制御するインバータ５０と、トランスアクスル３０とを備えるモータ駆動ユニット１において、モータ１０のＺ軸方向においてトランスアクスル３０内の第２ギヤ３２と対向する位置に配置され、インバータ５０の内部に設けられる冷媒の流路と、モータ１０の内部空間とは、単一の障壁によって仕切られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、前記モータの駆動を制御するインバータと、前記モータの駆動力を車両の車輪駆動軸に伝達するギヤボックスとを備え、
前記ギヤボックスは、前記モータのモータ軸の駆動力を受けて前記モータ軸の軸線を中心に回転する第１ギヤと、前記第１ギヤに噛み合う第２ギヤと、デファレンシャルギヤとを備え、前記デファレンシャルギヤは、前記第２ギヤに噛み合って前記車輪駆動軸の軸線を中心に回転するギヤ部を備える
モータ駆動ユニットであって、
前記インバータは、前記モータの軸方向において前記ギヤボックス内の前記第２ギヤと対向する位置に配置され、
前記インバータの内部に設けられる冷媒の流路と、前記モータの内部空間とは、単一の障壁によって仕切られる、
モータ駆動ユニット。
【請求項２】
前記モータが、前記モータ内を流れるオイルを貯留する貯留部を備え、
前記障壁が、前記モータの前記貯留部と、前記インバータの前記流路とを仕切る、
請求項１に記載のモータ駆動ユニット。
【請求項３】
前記モータは、前記モータ内でオイルを循環させる内部循環路を備え、
前記障壁は、前記内部循環路の冷媒移動方向の所定領域と、前記インバータの前記流路とを仕切る、
請求項１に記載のモータ駆動ユニット。
【請求項４】
前記モータが、前記ギヤボックスよりも軸方向の一方側に配置され、
前記インバータと前記モータとを電気接続する配線が、軸方向において前記ギヤボックスとの間に前記流路を介在させる位置に配置される、
請求項１乃至３の何れか一項に記載のモータ駆動ユニット。
【請求項５】
前記モータ軸の径方向において、前記インバータの端点が、前記ギヤボックスの端点を通る円周上に位置するか、あるいは、前記円周よりも内側に位置する、
請求項１乃至４の何れか一項に記載のモータ駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータと、モータの駆動を制御するインバータと、モータの駆動力を車両の車輪駆動軸に伝達するギヤボックスとを備えるモータ駆動ユニットが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のモータ駆動ユニットは、モータと、インバータと、ギヤボックスとしてのトランスアクスルとを備える。トランスアクスルは、モータ軸の駆動力を受けてモータ軸の軸線を中心に回転する第１ギヤと、第２ギヤと、デファレンシャルギヤとを備える。第２ギヤは、第１ギヤと噛み合う大径のギヤ部と、この大径のギヤ部よりも小径のギヤ部とを備え、大径のギヤ部を第１ギヤに噛み合わせる。大径のギヤ部によって第１ギヤから駆動力を受ける第２ギヤは、デファレンシャルギヤに駆動力を伝達する。デファレンシャルギヤは、複数のギヤ部を備える。デファレンシャルギヤの複数のギヤ部の一つは、第２ギヤの小径のギヤ部に噛み合いながら、車両の車輪駆動軸の軸線を中心に回転する。
【０００４】
このモータ駆動ユニットの上方には、モータの駆動を制御するインバータが配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１４００５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のモータ駆動ユニットでは、車両のモータルーム内において、モータ駆動ユニットの設置スペースの他に、モータから排出されるモータ冷却用のオイルを冷却するためのオイルクーラーの設置スペースが必要になる。また、このモータ駆動ユニットでは、モータルーム内において、モータとオイルクーラーとの間でオイルを循環させるためのオイルポンプの設置スペースも必要になる。更に、このモータ駆動ユニットでは、モータルーム内において、インバータの設置スペースも必要になる。以上の結果、このモータ駆動ユニットにおいては、モータルームの省スペース化を図ることが困難であるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の例示的な第１発明は、モータと、前記モータの駆動を制御するインバータと、前記モータの駆動力を車両の車輪駆動軸に伝達するギヤボックスとを備え、前記ギヤボックスは、前記モータのモータ軸の駆動力を受けて前記モータ軸の軸線を中心に回転する第１ギヤと、前記第１ギヤに噛み合う第２ギヤと、デファレンシャルギヤとを備え、前記デファレンシャルギヤは、前記第２ギヤに噛み合って前記車輪駆動軸の軸線を中心に回転するギヤ部を備えるモータ駆動ユニットであって、前記インバータは、前記モータの軸方向において前記ギヤボックス内の前記第２ギヤと対向する位置に配置され、前記インバータの内部に設けられる冷媒の流路と、前記モータの内部空間とは、単一の障壁によって仕切られる、モータ駆動ユニットである。
【発明の効果】
【０００８】
本願の例示的な第１発明によれば、車両のモータルームの省スペース化を図ることができる。更には、オイルポンプ及びオイルクーラーの設置を不要にして低コスト化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るモータ駆動ユニットの正面図である。
【図２】同モータ駆動ユニットの側面図である。
【図３】同モータ駆動ユニットのモータのモータハウジングと、インバータのケーシングとを示す断面図である。
【図４】変形例に係るモータ駆動ユニットのモータのモータハウジングと、インバータのケーシングとを示す断面図である。
【図５】特許文献１に記載のモータ駆動ユニットのインバータ取り付け構造を採用したモータ駆動ユニットを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係るモータ駆動ユニットの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。このモータ駆動ユニットは、電動車両の駆動源及び駆動機構として用いられる。
【００１１】
以下の図面においては、各構成をわかり易くするために、実際の構造と各構造における縮尺及び数等を異ならせる場合がある。
【００１２】
また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、図２に示す中心軸Ｊの軸方向と平行な方向とする。Ｘ軸方向は、図１に示すモータ駆動ユニット１のモータ１０短手方向と平行な方向とする。Ｙ軸方向は、Ｘ軸方向とＺ軸方向との両方と直交する方向とする。
【００１３】
また、以下の説明においては、図２に示すＺ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「リア側」と記し、Ｚ軸方向の負の側（−Ｚ側）を「フロント側」と記述する。なお、リア側及びフロント側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と記述し、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と記し、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周り（図１のθ方向）を単に「周方向」と記述する。
【００１４】
なお、本明細書において、軸方向に延びる、とは、厳密に軸方向（Ｚ軸方向）に延びる場合に加えて、軸方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。また、本明細書において、径方向に延びる、とは、厳密に径方向、すなわち、軸方向（Ｚ軸方向）に対して垂直な方向に延びる場合に加えて、径方向に対して、４５°未満の範囲で傾いた方向に延びる場合も含む。
【００１５】
各図における軸方向（Ｚ軸方向）は、本発明における軸方向に相当する。また、各図における軸方向のフロント側は、本発明における一方側に相当する。また、各図における軸方向のリア側は、本発明における軸方向の他方側に相当する。
【００１６】
＜全体構成＞
図１は、実施形態に係るモータ駆動ユニット１の正面図である。図１では、前カバーを外した状態のトランスアクスル３０を示す。図２は、モータ駆動ユニット１の側面図である。図１、図２に示されるように、モータ駆動ユニット１は、モータ１０と、モータの駆動を制御するインバータ５０と、モータ１０の駆動力を車両の車輪駆動軸に伝達するギヤボックスたるトランスアクスル３０とを備える。
【００１７】
なお、このモータ駆動ユニット１は、図１に示されるように、第２ギヤ３２を第１ギヤ３１よりも重力方向の下方に位置させる姿勢で車両に取り付けられることを前提に設計される。図１において、インバータ５０は、蓋カバーの外面を真下に向ける。
【００１８】
＜トランスアクスル３０＞
図１において、トランスアクスル３０は、第１ギヤ３１と、第２ギヤ３２と、デファレンシャルギヤ３８とを備える。第１ギヤ３１は、モータ１０のモータ軸１１の駆動力を受けてモータ軸１１の軸線を中心に回転する。
【００１９】
第２ギヤ３２は、大径のギヤ部３４と、小径のギヤ部３５とを備える。大径のギヤ部３４、小径のギヤ部３５は、何れも第２ギヤ軸３３を中心にして回転する。第２ギヤ３２は、第１ギヤ３１に噛み合う大径のギヤ部３４によって第１ギヤ３１から駆動力を受ける。第２ギヤ３２は、小径のギヤ部３５によってデファレンシャルギヤ３８に駆動力を伝達する。
【００２０】
デファレンシャルギヤ３８は、作動機構を構成する。図１では、便宜上、デファレンシャルギヤ３８における最も大径のリングギヤ部だけを示す。デファレンシャルギヤ３８は、リングギヤ部の他に、ピニオンギヤ部、サイドギヤ部などを備える。リングギヤ部は、デファレンシャルギヤ軸３９を中心に回転する。車両の車輪駆動軸（ドライブシャフト）は、このデファレンシャルギヤ軸３９と同じ軸心で回転する。
【００２１】
＜インバータ５０＞
インバータ５０は、モータ１０の駆動を制御する。インバータ５０は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などを搭載した電子回路基板を筐体内に収容する。
【００２２】
図５は、特許文献１に記載のモータ駆動ユニットのインバータ取り付け構造を採用したモータ駆動ユニット（以下、比較例１００と言う）を示す正面図である。この比較例１００において、インバータ１５０は、モータ１１０の上方に設けられるブラケット１６０に取り付けられ、モータ１１０の上方に設けられた専用の設置スペースを占有する。
【００２３】
トランスアクスル１３０の第２ギヤ１３２は、モータ１１０の外周よりも径方向の外側に位置する。図５に示されるように、モータ１１０の周囲において、その第２ギヤ１３２と軸方向に対向する位置は、デッドスペースになる。
【００２４】
一方、実施形態に係るモータ駆動ユニット１は、図１に示されるように、比較例１００ではデッドスペースである、モータ１１０の周囲における第２ギヤ１３２と軸方向に対向する位置に、インバータ５０が配置される。
【００２５】
図１における一点鎖線の矢印は、モータ軸１１の径方向を示す。また、Ｐ１は、インバータ５０の各部位のうち、モータ軸１１の径方向において最も外周側に位置する部位を示す端点である。また、Ｐ２は、トランスアクスル３０のハウジングにおける各部位のうち、モータ軸１１の径方向において最も外周側に位置する部位を示す端点である。インバータ５０の端点Ｐ１は、トランスアクスル３０の端点Ｐ２を通る円周よりも内側に位置する。
【００２６】
図２に示されるように、モータ１０は、トランスアクスル３０よりもＺ軸方向のフロント側に配置される。インバータ５０の電子基板と、モータ１０の端子とは、配線５９によって電気接続される。この配線５９は、Ｚ軸方向においてトランスアクスル３０との間にインバータ５０の流路５１を介在させる位置に配置される。
【００２７】
車両のラジエータによって冷却された冷媒は、インバータ５０の流入孔５２を通じて流路５１内に流入する。流路５１を通過した冷媒は、インバータ５０の流出孔５３を通じて外部のラジエータに向けて送られる。
【００２８】
図３は、実施形態に係るモータ駆動ユニット１のモータ１０のモータハウジング１５と、インバータ５０のケーシング５５とを示す断面図である。インバータ―５０のケーシング５５内には、モータ駆動時に昇温するＩＧＢＴを冷却する冷媒を流すための流路５１が設けられる。ＩＧＢＴは、この流路５１の壁に接触して配置される。図３に示されるように、モータハウジング１５とインバータ５０のケーシング５５とは、鋳造品からなる単一の部材の部分である。鋳造品の材質としては、アルミニウム等が挙げられる。インバータ５０の流路５１と、モータ１０のモータハウジング１５の内部空間とは、単一の障壁１５ａによって仕切られる。モータハウジング１５の内部空間は、ステータ、ロータなどを収容する空間であり、且つ、モータ１０を冷却するためにモータハウジング１５内を流れるオイルを貯留する貯留部でもある。
【００２９】
＜モータ駆動ユニット１の作用効果＞
（１）モータ駆動ユニット１によれば、従来ではデッドスペースになっていた、モータの周囲における第２ギヤ３２と軸方向で対向する位置、にインバータ５０を配置することで、車両のモータルームの省スペース化を図ることができる。
また、モータ駆動ユニット１においては、インバータ５０の流路５１内を流れる冷媒が、インバータ５０のＩＧＢＴを冷却するとともに、モータ１０の一部である障壁１５ａを介してモータ１０を冷却する。つまり、モータ駆動ユニット１においては、インバータ５０を冷却するための流路５１を、モータ１０を冷却するための流路として兼用することで、モータ１０を冷却するための専用の冷却装置を不要にする。よって、モータ駆動ユニット１によれば、モータ１０と、オイルクーラーとの間で冷媒としてのオイルを循環させる循環路、及びこの循環路内のオイルに移送力を付与するオイルポンプ、の設置を不要にすることからも、省スペース化を図ることができる。更に、モータ駆動ユニット１によれば、前述の循環路及びオイルポンプを省略して、低コスト化を図ることができる。
【００３０】
（２）モータ駆動ユニット１においては、インバータ５０の流路５１内の冷媒が、障壁１５ａを介して、モータハウジング１５の内部空間に貯留されるオイルを冷却する。モータ駆動ユニット１によれば、このように冷却したモータハウジング１５内のオイルを、モータ１０内で循環させることで、モータ１０を効率よく冷却することができる。
【００３１】
なお、図１に示されるように、インバータ５０をモータ１０の真下に位置させる姿勢でモータ駆動ユニット１を車両に搭載すれば、モータハウジング１５内に収容される各部品に移送した冷媒を重力によって容易に障壁１５ａの位置に貯留することが可能である。よって、モータ駆動ユニット１によれば、モータ駆動ユニット１の車両への取り付け態様として、前述の姿勢を採用することで、モータハウジング１５内のオイルを効率よく障壁１５ａの位置に回収してモータ１０の冷却効果を向上させることができる。
【００３２】
（３）モータ駆動ユニット１では、Ｚ軸方向において、配線５９がトランスアクスル３０との間に流路５１を介在させる位置に配置される。このような配置により、作業者は、トランスアクスル３０に邪魔されることなく、インバータ５０とモータ１０とを電気接続することが可能になる。よって、モータ駆動ユニット１によれば、インバータ５０とモータ１０とを電気接続するための配線作業性を向上させることができる。
【００３３】
（４）モータ駆動ユニット１は、車両のシャーシよりも地面側に出っ張らない条件で車両に搭載されるのが一般的である。また、モータ駆動ユニット１は、前述の条件を容易に満足するために、モータ軸１１の径方向において、トランスアクスル３０のハウジングの端点Ｐ２を最も外周側に位置させるレイアウトになるのが一般的である。モータ駆動ユニット１においては、モータ軸１１の径方向において、インバータの端点Ｐ１が、トランスアクスル３０のハウジングの端点Ｐ２を通る円周よりも内側に位置する。よって、モータ駆動ユニット１によれば、車両に搭載したモータ駆動ユニット１を車両のシャーシよりも地面側に出っ張らせないという条件を容易に満足することができる。
【００３４】
なお、モータ軸１１の径方向におけるインバータの端点Ｐ１を、トランスアクスル３０のハウジングの端点Ｐ２を通る円周上に位置させてもよい。かかる構成においても、前述の条件を容易に満足することができる。
【００３５】
以下、実施形態に係るモータ駆動ユニット１の一部の構成を変形した変形例について説明する。なお、以下に特筆しない限り、変形例に係るモータ駆動ユニット１の構成は、実施形態と同様である。
【００３６】
図４は、変形例に係るモータ駆動ユニット１のモータ１０のモータハウジング１５と、インバータ５０のケーシング５５とを示す断面図である。このモータハウジング１５の構造は、２重円筒構造である。外側の円筒と内側１６の円筒との間は、モータハウジング１５内で冷却用のオイルを循環させる内部循環路１７が設けられる。外部のオイルポンプから送られてくるオイルは、モータハウジング１５の上端に設けられた流入孔から内部循環路１７内に流入し、図中反時計回り方向に流れて、障壁１５ａの位置に到達する。その過程で、オイルは、モータ１０の周方向における約半分の部分を冷却する。障壁１５ａとの接触によって冷却されたオイルは、図中反時計回り方向に流れて、モータハウジング１５の上端に設けられた流出孔から流出してオイルポンプに戻る。この過程で、オイルは、モータ１０の周方向における残りの約半分の部分を冷却する。
【００３７】
＜変形例に係るモータ駆動ユニット１の作用効果＞
モータ駆動ユニット１においては、インバータ５０の流路５１内の冷媒が、モータハウジング１５の内部循環路１７内における障壁１５ａの位置で内部循環路１７内のオイルを冷却する。モータ駆動ユニット１によれば、このようにして冷却したオイルを、内部循環路１７内で循環させることで、モータを効率よく冷却することができる。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。例えば、ガスの流路を開閉する用途に代えて、液体の流路を開閉する用途の電磁弁に本発明を適用することも可能である。実施形態及びその変形は、発明の範囲及び要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１：モータ駆動ユニット
１０：モータ
１１：モータ軸
１５：モータハウジング
１５ａ：障壁
１７：内部循環路
３０：トランスアクスル
３１：第１ギヤ
３２：第２ギヤ
３３：第２ギヤ軸
３４：大径のギヤ部
３５：小径のギヤ部
３８：デファレンシャルギヤ
３９：デファレンシャルギヤ軸
５０：インバータ
５１：流路
５２：流入孔
５３：流出孔
５９：配線
Ｐ１：端点
Ｐ２：端点
【図１】
2020054185.tif 000003
【図２】
2020054185.tif 000004
【図３】
2020054185.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020054185.tif 000007