(57)【要約】【課題】ハウジングを大型化させること無く、構造を複雑化させることも無く、ステータの軸方向の両側から突出するコイルエンドに冷媒を比較的均等に導入させる。【解決手段】回転機への冷媒導入構造は、中心軸を略水平にする環状のステータ３６がハウジング１１の内部に固定され、ハウジング１１のステータ３６に対応する鉛直上部に冷媒溜まり５５が形成され、冷媒溜まり５５の冷媒が冷媒溜まり５５からステータ３６の軸方向の両側に落下する冷媒落下通路６０，６１がハウジング１１に形成される。冷媒溜まり５５は、ステータの中心軸に対して上面視において中心線が直行する円弧壁５６ａを有する溜まり本体部５６と、その円弧壁の中心線上に延びて溜まり本体部に連通する冷媒通路５７とを有し、溜まり本体部５６の両側に冷媒落下通路６０，６１が形成される。【選択図】  図１
2014233099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を略水平にする環状のステータ(36)がハウジング(11)の内部に固定され、前記ハウジング(11)の鉛直上部に冷媒溜まり(55)が形成され、前記冷媒溜まり(55)の冷媒が前記冷媒溜まり(55)から前記ハウジング(11)の内部に落下する冷媒落下通路(60,61)が前記ハウジング(11)に形成された回転機への冷媒導入構造であって、
前記冷媒溜まり(55)は、前記ステータの中心軸に対して上面視において中心線が直行する円弧壁(56a)を有する溜まり本体部(56)と、前記円弧壁(56a)の中心線上に延びて前記溜まり本体部(56)に連通する冷媒通路(57)とを有し、
前記冷媒落下通路(60,61)は、前記円弧壁(56a)の中心線を挟む前記溜まり本体部(56)の両側から前記ステータ(36)の軸方向の両側に連通するように一対形成された
ことを特徴とする回転機への冷媒導入構造。
【請求項２】
ステータ(36)の軸方向に延びる冷媒導入孔(66)が冷媒通路(57)に連通して形成された請求項１記載の回転機への冷媒導入構造。
【請求項３】
ステータ(36)の中心軸上方より、前記ステータ(36)に収容されるロータ(34)の回転方向後方に冷媒落下通路(60,61)が形成された請求項１又は２記載の回転機への冷媒導入構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングに収容された回転機を冷却するための冷媒をハウジングの外部から内部に導入する回転機への冷媒導入構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド車両では、エンジンの出力軸に回転機を結合し、この回転機にトランスミッションを連結させている。そして、トランスミッションの駆動出力をディファレンシャル装置から駆動輪に伝達するように構成される。このため、このようなハイブリッド車両では、エンジン又は回転機のいずれか一方又は双方の回転駆動力により走行するとともに、ブレーキペダルを踏み込む減速操作時には、回転する駆動輪により回転機が駆動されて、走行する車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収している。このように、運動エネルギーを電気エネルギーとして回収し、その後の走行に利用することによりエネルギーの有効活用がなされ、燃料消費量を抑制し得るとしている。
【０００３】
一方、このような回転機はハウジングに収容された状態でエンジンに連結され、その回転機におけるコイルは、その駆動により発熱することが知られている。そして、その発熱により回転機の温度が高くなると、その回転機に用いられている永久磁石の磁力が低下する不具合がある。このような発熱に伴う回転機の性能の低下を防止するために、近年では、冷媒を用いてその回転機を冷却することが行われている。そして、その手段として、ハウジングの内部に冷媒パイプを配設して、そのパイプから冷媒を回転機に滴下し、それにより回転機を冷却することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６７００７号公報（段落番号「００１２」、「００１４」及び図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ハウジングの内部に冷媒パイプを配設することは、その冷媒パイプが内蔵されるハウジングの外径を拡大させることに成り、回転機を収容するハウジングが大型化する不具合がある。また、作業員によっても、その手を入れることが困難なハウジングの内部に冷媒パイプを配管することは、その配管作業の複雑さから、得られたハウジングの単価が押し上げられる不具合もある。
【０００６】
この点を解消するために、ハウジングの外部に冷媒パイプを配管するとともに、その冷媒パイプにおける冷媒の吐出側端部をハウジングに貫通させて回転機に臨むようにすることも考えられる。
【０００７】
しかし、回転機の冷却には、少なくとも、ステータに巻回されて発熱が著しいコイルを冷却しなければならない。してみると、ステータの軸方向の両側から突出するコイルエンドを均一に冷却する必要がある。このため、ハウジングの外部に冷媒パイプを配管すると、そのハウジングの外部において冷媒パイプを分岐させ、その分岐された冷媒パイプをコイルエンドが存在するステータの軸方向の両側にそれぞれ接続しなければならない。また、分岐場所にあっては、冷媒を比較的正確に二分するような構造とする必要もある。すると、そのパイプを分岐させる別部品が必要となるとともに、その配管が複雑になって、単価が押し上がられる不具合がある。
【０００８】
本発明の目的は、ハウジングを大型化させること無く、構造を複雑化させることも無く、ステータの軸方向の両側から突出するコイルエンドに冷媒を比較的均等に導入させ得る回転機への冷媒導入構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、中心軸を略水平にする環状のステータがハウジングの内部に固定され、ハウジングの鉛直上部に冷媒溜まりが形成され、冷媒溜まりの冷媒が冷媒溜まりからハウジングの内部に落下する冷媒落下通路がハウジングに形成された回転機への冷媒導入構造である。
【００１０】
その特徴ある構成は、冷媒溜まりは、ステータの中心軸に対して上面視において中心線が直行する円弧壁を有する溜まり本体部と、円弧壁の中心線上に延びて溜まり本体部に連通する冷媒通路とを有し、冷媒落下通路は、円弧壁の中心線を挟む溜まり本体部の両側からステータの軸方向の両側に連通するように一対形成されたところにある。
【００１１】
ここで、ステータの軸方向に延びる冷媒導入孔が冷媒通路に連通して形成されることが好ましく、ステータの中心軸上方より、ステータに収容されるロータの回転方向後方に冷媒落下通路が形成されることも好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の回転機への冷媒導入構造では、ハウジングの鉛直上部に冷媒溜まりを形成し、その冷媒溜まりから冷媒落下通路を通じて内部に冷媒を落下させるので、ハウジングの内部に冷媒パイプを配管するようなことはしない。このため、冷媒パイプが内蔵されることに起因してハウジングが大型化するようなことはない。
【００１３】
また、冷媒溜まりは、上面視において溜まり本体部と、その溜まり本体部の中心線上に延びる冷媒通路とを有するので、その冷媒通路を流れる冷媒は、溜まり本体部の円弧壁の中央に衝突してその円弧壁の両側に流れるように二分される。このため、ハウジングの外部に配管された冷媒パイプを分岐させる必要は無く、冷媒パイプを分岐することによる構造の複雑化は回避される。
【００１４】
更に、円弧壁に衝突して二分された冷媒は、その後に円弧壁の中心線を挟む溜まり本体部の両側に形成された冷媒落下通路から、ハウジング内部に設けられたステータの軸方向の両側に落下することになる。ここで、冷媒通路は円弧部の中心線上に形成され、その冷媒通路からの冷媒は円弧壁の中央に衝突して二分されるので、その冷媒は比較的正確に二分されることに成る。この結果、本発明では、ステータの軸方向の両側から突出するコイルエンドに冷媒を比較的均等に導入させることが可能になる。
【００１５】
ここで、ステータの軸方向に延びる冷媒導入孔を冷媒通路に連通して形成すれば、その冷媒導入孔に供給された冷媒は、その導入孔から冷媒通路に流入した後にその流れ変えて冷媒通路を流れるので、ハウジング外部に配管される冷媒パイプの端部をステータの軸方向に伸ばした状態で冷媒導入孔に接続することが可能になる。
【００１６】
また、ステータの中心軸上方より、ステータに収容されるロータの回転方向後方に冷媒落下通路を形成すれば、冷媒落下通路からハウジングの内部に導入された冷媒が、ステータの中心軸上方からロータの回転方向後方における部位を冷却することになる。このため、冷媒落下通路からハウジングの内部に導入された冷媒が、ロータの回転によりロータの回転方向前方に押しやられ、それより後方の部位が冷却されないような事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明実施形態のハウジングの上面図である。
【図２】その冷媒溜まりを示す拡大上面図である。
【図３】そのハウジングに収容された回転機を後方から見た図である。
【図４】そのハウジングに収容された回転機の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図４に示すように、本発明は、ハウジング１１に収容された回転機１３を冷却するための冷媒をハウジング１１の外部から内部に導入する回転機１３への冷媒導入構造である。このハウジング１１は、中心軸Ｇを略水平にする回転機１３をその後部において収容する筒状部１４と、その筒状部１４の後端を封止するように設けられたリヤリテーナ２５を有する。そして、この筒状部１４には、回転機１３より前方の図示しないエンジン側から回転機１３の出力軸１２を支持する軸支壁１５が一体的に形成される。
【００２０】
軸支壁１５には、その中央に回転機１３の出力軸１２が第一ベアリング１６を介して支持され、この中央部分には後述するオイルポンプ５１が収容される第一凹部１７が形成される。そして、この軸支壁１５には、その第一凹部１７を塞ぐ蓋体１８が取付けられる。この蓋体１８は、実際に第一凹部１７を塞ぐ蓋部１９と、第一ベアリング１６により支持されてその蓋部１９の略中央を貫通する出力軸１２を包囲する包囲部２０とが形成される。
【００２１】
また、筒状部１４の図示しないトランスミッションが接続される後端を封止するリヤリテーナ２５にあっても、その中央に回転機１３の出力軸１２が第二ベアリング２６を介して支持され、この中央部分にはその第二ベアリング２６を収容する第二凹部２８が形成される。そして、このリヤリテーナ２５には、その第二凹部２８を塞ぐとともに、出力軸１２が貫通する蓋板２９が取付けられる。
【００２２】
このような構成により、ハウジング１１には、これら筒状部１４、軸支壁１５、リヤリテーナ２５によって、回転機１３が収容されるモータ室３０が形成される、このモータ室３０は回転機１３に対して軸支壁１５側の領域である第一領域３１と、回転機１３に対してリヤリテーナ２５側の領域である第二領域３２とに仮想的に分割される。
【００２３】
一方、回転機１３を構成するロータ３４は永久磁石が埋設されており、出力軸１２にスプライン結合されたロータフランジ３５に連結されている。また、回転機１３を構成するステータ３６は、ロータ３４の外周部を取り囲む環状をなしており、ハウジング１１の筒状部１４に固定される。
【００２４】
ステータ３６のステータコア３７は、筒状部１４に内接する外周部を有する環状のヨーク部３８と、そのヨーク部３８の内周部から内側に向かって突出する複数のティース部３９とを有しており、このティース部３９の各々にステータコイル４０が巻装されている。なお、このステータコア３７は、ヨーク部３８とティース部３９とが一体形成された鋼板を出力軸１２の軸方向に積層させた積層体であるけれども、図４では、説明の便宜上、ステータコア３７のハッチングを省略している。
【００２５】
このような構成のステータ３６は、ヨーク部３８に挿通されるボルト等の締結部材を用いて筒状部１４の締結部４７に対して固定される。筒状部１４の締結部４７は、ステータコイル４０との干渉を避けるべく筒状部１４の内径をヨーク部３８の外径よりも小さく且つヨーク部３８の内径よりも大きな内径まで縮径させる段差であって、ステータコア３７のヨーク部３８が出力軸１２の軸方向で当接する部位である。すなわち、ステータ３６は、リヤリテーナ２５が取り外された状態で第二領域３２側から筒状部１４へと挿入され、やがて締結部４７に当接することで軸方向の位置決めがなされる。そして、図示しない締結部材によって締結部４７に締結されることによって筒状部１４に対して固定される。
【００２６】
このように回転機１３は、ハウジング１１の内部に固定されたステータ３６と、そのステータ３６に収容されたロータ３４と、そのロータ３４にスプライン結合された出力軸１２とを有する。こうした構成の回転機１３は、電動機として機能するときには、図示しないバッテリに蓄電された電力がインバータによって三相交流に変換され、その三相交流がステータ３６に供給されることにより、ロータ３４を介して出力軸１２に回転トルクを与える。また、回転機１３は発電機として機能するときには、出力軸１２の回転に伴うロータ３４の回転によってステータ３６に発生する三相交流をインバータで直流電流に変換してバッテリに供給することになる。
【００２７】
回転機１３は冷媒であるオイルにより冷却され、この冷却に用いられるオイルは、モータ室３０の第一領域に形成されたオイルパン５０に貯留される。オイルパン５０のオイルは、第一凹部１７内に配設されるオイルポンプ５１によって吸入される。この実施の形態におけるオイルポンプ５１は、図示しないが、そのオイルポンプ５１に内挿される出力軸１２にスプライン結合される駆動ギヤと、その駆動ギヤに従動する従動ギヤとを有するギヤポンプである。そして、オイルポンプ５１は、出力軸１２の回転によって駆動ギヤが駆動されることによって、吸入配管５２を通じてオイルパン５０のオイルを吸入し、その吸入したオイルをオイルフィルタやオイルクーラが配設された外部配管５３を通じて、筒状部１４の重力方向における頂部、即ち、ハウジング１１の鉛直上部に形成された冷媒溜まり５５に圧送するように構成される。
【００２８】
図３及び図４に示すように、ハウジング１１の鉛直上部には、筒状部１４の外周よりも上方に膨出する膨出部１１ａが形成される。この実施の形態では、図３に示す後面視において、回転機１３のロータ３４は左回転するものとし、膨出部１１ａは、ハウジング１１の上部であるけれども、ステータ３６の中心軸Ｇの上方よりロータ３４の回転方向後方に偏倚して形成される。そして、この膨出部１１ａに冷媒溜まり５５が形成され、この冷媒溜まり５５は、その上面開口部が上面カバー５４によって密閉される。ここで、符号５４ａは、その上面カバー５４を取付ける小ねじ５４ａであって、この冷媒溜まり５５には、モータ室３０に供給される直前のオイルが供給されることになる。
【００２９】
図１に上面カバー５４を取り外したハウジング１１の上面視を示し、図２に、その冷媒溜まり５５の拡大上面視を示す。これらの図に示すように、冷媒溜まり５５は、その上面視において半円状を成す溜まり本体部５６と冷媒通路５７と有する。溜まり本体部５６は円弧壁５６ａと直線壁５６ｂにより囲まれた半円状を成して形成され、円弧壁５６ａの中心線ＣＬは、上面視においてステータ３６の中心軸Ｇ方向における厚さの略中央であって、そのステータ３６の中心軸Ｇに対して直行するように形成される。換言すれば、その直線壁５６ｂ方向をステータ３６の軸方向（図１）に平行にして、円弧壁５６ａの中心線ＣＬ,即ち溜まり本体部５６の中心線ＣＬ（図２）がロータ３４の回転方向に向くように形成される。ここで、符号１１ｂは、上述した小ねじ５４ａ（図３及び図４）が螺合するねじ穴１１ｂを示し、符号１１ｃ（図２）は、上面カバー５４（図３）を水密に密着させるためのＯリングを装着する周溝１１ｃを示す。
【００３０】
一方、冷媒溜まり５５を構成する冷媒通路５７は、円弧壁５６ａの中心線ＣＬ上に延びて溜まり本体部５６に連通するように形成される。換言すれば、冷媒通路５７は、溜まり本体部５６の直線壁５６ｂから溜まり本体部５６の中心線ＣＬ（図２）上に延びて形成される。これにより、冷媒通路５７は、ハウジング１１の外周部においてロータ３４の回転方向に延びて形成される。そして、図３に示すように、溜まり本体部５６は、膨出部１１ａのロータ３４の回転方向前方に形成され、その溜まり本体部５６からロータ３４の回転方向後方に延びて冷媒通路５７が形成される。
【００３１】
図２に戻って、上面視において、円弧壁５６ａの中心線ＣＬ（図２）を挟む溜まり本体部５６の両側には、冷媒落下通路６０，６１が形成される。この一対の冷媒落下通路６０，６１は、それぞれ冷媒溜まり５５の底面から重力方向に沿って延びる通路であって、図４に示すように、冷媒溜まり５５の冷媒がその冷媒溜まり５５からステータ３６の軸方向の両側に落下するための通路である。具体的に、溜まり本体部５６の両側には、冷媒溜まり５５とモータ室３０の第一領域３１とを連通させる冷媒落下通路６０と、冷媒溜まり５５とモータ室３０の第二領域３２とを連通させる冷媒落下通路６１が形成される。
【００３２】
図３に示すように、この実施の形態では、ステータ３６の中心軸Ｇの上方よりロータ３４の回転方向後方に偏倚して膨出部１１ａが形成されたので、ステータ３６の中心軸Ｇ上方より、ステータ３６に収容されるロータ３４の回転方向後方に冷媒落下通路６０，６１が形成される。そして、その膨出部１１ａには、ステータ３６の軸方向に延びる冷媒導入孔６６が冷媒通路５７に連通して形成され、ハウジング１１の外部に配管されてオイルポンプ５１からオイルが圧送される外部配管５３の端部がこの冷媒導入孔６６に接続される（図１及び図２）。
【００３３】
次に、上述した回転機への冷媒導入構造の動作について説明する。なお、図では、便宜上、ステータコイル４０のハッチングを省略している。
【００３４】
図４に示すように、この実施の形態における冷媒であるオイルは、モータ室３０の第一領域３１に形成されたオイルパン５０に貯留される。図示しないエンジンが駆動してそのエンジンに連結された出力軸１２が回転すると、オイルポンプ５１は、出力軸１２の回転によって駆動ギヤが駆動されることによって、吸入配管５２を通じてオイルパン５０のオイルを吸入する。その後、オイルポンプ５１は、その吸入したオイルをオイルフィルタやオイルクーラが配設された外部配管５３を通じて、ハウジング１１の鉛直上部に形成された冷媒溜まり５５に圧送する。
【００３５】
オイルポンプ５１により圧送されたオイルは、図２に示すように、外部配管５３から冷媒導入孔６６を介して冷媒溜まり５５を構成する冷媒通路５７に流入する。冷媒導入孔６６はステータ３６の軸方向に延びて形成されているけれども、その冷媒導入孔６６を介して冷媒通路５７に供給された冷媒は、その導入孔６６から冷媒通路５７に流入した後にその流れを約直角に変えて、ハウジング１１の周方向に延びる冷媒通路５７を流れることになる。このため、本発明では、ハウジング１１の内部に冷媒パイプを配管するようなことはしない。よって、本発明では、冷媒パイプが内蔵されることに起因してハウジング１１が大型化するようなことはない。
【００３６】
冷媒通路５７をハウジング１１の周方向に流れる冷媒は、次に溜まり本体部５６の中央を通過して、溜まり本体部５６を構成する円弧壁５６ａの中央に衝突して、その円弧壁５６ａの両側に流れるように二分される。このため、本発明では、ハウジング１１の外部に配管された冷媒パイプを分岐させる必要は無く、冷媒パイプを分岐することによる構造の複雑化は回避される。そして、円弧壁５６ａに衝突して二分された冷媒は、その円弧壁５６ａに沿って図２の矢印で示すように戻るように流れて、溜まり本体部５６の直線壁５６ｂ方向の両側に形成された冷媒落下通路６０，６１から、ハウジング１１内部に設けられたステータ３６の軸方向の両側に落下することになる。図４に示すように、冷媒落下通路６０，６１を介してハウジング１１の外部からその内部の回転機１３に向けて供給されたオイルは、その後、再びオイルパン５０に戻るまでの過程において、ロータ３４及びステータ３６を冷却するとともに、第一及び第二ベアリング１６，２６への給油を行うことになる。
【００３７】
ここで、例えば、第一領域３１と第二領域３２に対して互いに異なる配管部材でオイルを供給した場合には、各配管部材における圧力損失の違いに応じて、各領域に対するオイルの流入量にばらつきが生じてしまうおそれがある。この点、本発明では、冷媒であるオイルを冷媒溜まり５５に供給することによって、その後にモータ室３０に供給されるオイルの流入圧が均一化される。そして、冷媒溜まり５５に圧送されたオイルは、その冷媒溜まり５５において二分されることになるけれども、冷媒が圧送される冷媒通路５７は円弧部の中心線ＣＬ（図２）上に形成され、その冷媒通路５７からの冷媒は円弧壁５６ａの中央に衝突して二分されるので、その冷媒は比較的正確に二分されることに成る。この結果、本発明では、ステータ３６の軸方向の両側から突出するコイルエンドに冷媒を比較的均等に導入させることが可能になる。
【００３８】
また、この実施の形態における冷媒通路５７は、ハウジング１１の外部において、回転機１３のロータ３４の回転方向、即ち周方向に延びて形成されているので、その冷媒通路５７に連結される外部配管５３も、ロータ３４の回転方向に伸ばす必要がある。けれども、このオイルが圧送される外部配管５３を、比較的高温となる例えばエンジンの排気通路の近傍に設けることは好ましくない。このため、本発明のように、ステータ３６の軸方向に延びる冷媒導入孔６６を冷媒通路５７に連通して形成することにより、ハウジング１１外部に配管される外部配管５３の端部をステータ３６の軸方向に伸ばした状態で冷媒導入孔６６に接続することが可能になり、その外部配管５３の配管における自由度を増加させることができる。
【００３９】
また、この実施の形態では、ステータ３６の中心軸Ｇ上方より、ステータ３６に収容されるロータ３４の回転方向後方に冷媒落下通路６０，６１を形成したので、冷媒落下通路６０，６１からハウジング１１の内部に導入された冷媒が、ステータ３６の中心軸Ｇ上方からロータ３４の回転方向後方における部位を冷却することになる。このため、冷媒落下通路６０，６１からハウジング１１の内部に導入された冷媒が、ロータ３４の回転によりロータ３４の回転方向前方に押しやられ、それより後方の部位が冷却されないような事態を回避することができる。
【００４０】
なお、上述した実施の形態では、冷媒がオイルパン５０に貯留されたオイルである場合を説明したけれども、冷媒は、これに限らず、冷媒溜まり５５から冷媒落下通路６０，６１を介してステータ３６の軸方向の両側に落下するものである限り、他のものであっても良い。
【００４１】
また、上述した実施の形態では、冷媒であるオイルを圧送するオイルポンプ５１をハウジング１１の内部に設けた場合を説明したけれども、冷媒を圧送しうる限り、冷媒を圧送するポンプは、ハウジング１１の外部に設けられたものであっても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１１  ハウジング
１３  回転機
３４  ロータ
３６  ステータ
５５  冷媒溜まり
５６  溜まり本体部
５６ａ  円弧壁
５７  冷媒通路
６０，６１  冷媒落下通路
６６  冷媒導入孔
【図１】
2014233099.tif 000003
【図２】
2014233099.tif 000004
【図３】
2014233099.tif 000005
【図４】
2014233099.tif 000006