(57)【要約】【課題】  冷却効率を高めるようにしたモータ冷却構造の低コスト化を達成する。【解決手段】  ジャーナルボア４１に潤滑油を供給する潤滑油路５１をシリンダブロック４０に形成する。また、ロータ２３を形成するホルダ６８に冷却油室７５を形成するとともに、クランク軸２０およびホルダ６８に潤滑油路５１と冷却油室７５とを連通する冷却油路７６を形成する。これにより、クランクジャーナル４３に向けて供給される潤滑油の一部を冷却油室７５に分配することができ、潤滑油を用いてロータ２３を直接的に冷却することができるため、モータジェネレータ１８の冷却効率を向上させることが可能となる。また、クランク軸２０に冷却油路７６の追加工を施すだけで、従来のエンジンに油冷化されたモータジェネレータ１８を連結することができ、モータ冷却構造の低コスト化を達成することができる。【選択図】  図３
2006230098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと電動モータとを備えるハイブリッド車両のモータ冷却構造であって、
軸受部とこれに潤滑油を供給する潤滑油路とを備えるエンジン本体と、前記エンジン本体の軸受部に回転自在に支持されるクランク軸と、前記クランク軸の端部に取り付けられるモータロータとを有し、
前記モータロータに冷却油室を形成するとともに、前記モータロータおよび前記クランク軸に前記潤滑油路と前記冷却油室とを連通する冷却油路を形成し、
前記潤滑油路から前記冷却油室に潤滑油を分配することにより、前記モータロータを冷却することを特徴とするハイブリッド車両のモータ冷却構造。
【請求項２】
請求項１記載のハイブリッド車両のモータ冷却構造において、前記モータロータおよび前記クランク軸に前記冷却油室とクランク室とを連通する排出油路を形成することを特徴とするハイブリッド車両のモータ冷却構造。
【請求項３】
請求項１または２記載のハイブリッド車両のモータ冷却構造において、前記モータロータは永久磁石を備えることを特徴とするハイブリッド車両のモータ冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑油を冷却媒体として用いたハイブリッド車両のモータ冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンおよび電動モータを駆動源とするハイブリッド車両の駆動方式としては、発電用の動力源としてエンジンを駆動し、走行用の動力源として電動モータを駆動するシリーズ方式や、車両走行時の主要な動力源としてエンジンを駆動し、発進時や加速時に電動モータを補助的に駆動するパラレル方式がある。また、シリーズ方式とパラレル方式とを組み合わせることにより、走行状況に応じて電動モータとエンジンとの一方または双方を駆動させるようにしたシリーズ・パラレル方式も開発されている。このようなハイブリッド車両の電動モータとしては、永久磁石を用いて磁界を形成するようにした永久磁石界磁式の電動モータを採用することが多い(たとえば、特許文献１参照)。
【０００３】
ところで、電動モータを正常に駆動させるためには、電動モータの温度管理が重要となっている。特に、永久磁石を備える電動モータにあっては、所定上限値を超えてモータ温度が上昇してしまうと、ロータに組み付けられる永久磁石の磁力が不可逆的に低下してしまうという問題がある。このような問題を解消するため、モータ温度が上昇した場合にはコイルに対する通電量を減少させてモータ温度を引き下げることが一般的であるが、通電量を減少させることはモータ出力を抑制してしまう要因となっていた。そこで、潤滑油を用いて電動モータを積極的に冷却することにより、通電量の引き下げを回避してモータ出力を向上させるようにしたハイブリッド車両等が提案されている(たとえば、特許文献２参照)。
【特許文献１】特開２０００−２３４０５号公報
【特許文献２】特開平９−１８２３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載されるモータ冷却構造にあっては、デフケース内に貯留される潤滑油を掻き上げて中空のロータに供給し、モータ回転に伴う遠心力によって潤滑油をロータからステータに向けて飛散させる構造となっている。つまり、モータハウジング内で潤滑油を飛散させる冷却構造であるため、既存のパワーユニット構造を大幅に変更する必要があり、製造コストや開発コストを増大させることになる。
【０００５】
また、モータハウジングにウォータジャケットを形成するとともに、このウォータジャケットに冷却水を循環させるようにした冷却構造も提案されているが、このような水冷構造は電動モータの大型化や複雑化を招くばかりでなく、ステータやロータを間接的に冷却することになるため、冷却効率を向上させることが困難となっていた。
【０００６】
本発明の目的は、電動モータの冷却効率を高めるようにしたモータ冷却構造の低コスト化を達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のハイブリッド車両のモータ冷却構造は、エンジンと電動モータとを備えるハイブリッド車両のモータ冷却構造であって、軸受部とこれに潤滑油を供給する潤滑油路とを備えるエンジン本体と、前記エンジン本体の軸受部に回転自在に支持されるクランク軸と、前記クランク軸の端部に取り付けられるモータロータとを有し、前記モータロータに冷却油室を形成するとともに、前記モータロータおよび前記クランク軸に前記潤滑油路と前記冷却油室とを連通する冷却油路を形成し、前記潤滑油路から前記冷却油室に潤滑油を分配することにより、前記モータロータを冷却することを特徴とする。
【０００８】
本発明のハイブリッド車両のモータ冷却構造は、前記モータロータおよび前記クランク軸に前記冷却油室とクランク室とを連通する排出油路を形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明のハイブリッド車両のモータ冷却構造は、前記モータロータは永久磁石を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、クランク軸に取り付けられるモータロータに冷却油室を形成するとともに、モータロータおよびクランク軸に冷却油室に連通する冷却油路を形成するようにしたので、エンジン本体の軸受部からクランク軸に供給される潤滑油を冷却油室に分配することができ、潤滑油を用いてモータロータを直接的に冷却することが可能となる。しかも、クランク軸およびモータロータに冷却油路を形成するようにしたので、油冷化された電動モータを既存のエンジンに組み付けることが極めて容易となり、ハイブリッド車両の開発コストや製造コストを引き下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はハイブリッド車両１０を示す概略図であり、このハイブリッド車両１０に搭載される駆動装置１１には本発明の一実施の形態であるモータ冷却構造が採用されている。また、図２は駆動装置１１の内部構造を示すスケルトン図である。
【００１２】
図１に示すように、ハイブリッド車両１０には複数の動力源を備える駆動装置１１が縦置きに搭載されており、駆動装置１１に組み込まれるフロントデファレンシャル機構１２から前輪１３に動力が伝達される一方、駆動装置１１の後端部に接続されるプロペラシャフト１４から、これに連結されるリヤデファレンシャル機構１５を介して後輪１６に動力が伝達される。また、駆動装置１１は動力源としてエンジン１７とモータジェネレータ１８とを備えており、車両走行時には主要な動力源としてエンジン１７が駆動される一方、発進時や加速時には電動モータとしてのモータジェネレータ１８が補助的に駆動される。つまり、図示する駆動装置１１は、パラレル方式のハイブリッド車両１０に適用される全輪駆動用の駆動装置となっている。
【００１３】
図２に示すように、クランク軸２０に連結されるモータジェネレータ１８は、ハウジング２１に固定されるステータ２２と、クランク軸２０に固定されるモータロータとしてのロータ２３とを備えている。また、モータジェネレータ１８のロータ２３はトルクコンバータ２５のポンプシェル２６に固定されており、クランク軸２０とトルクコンバータ２５とはロータ２３を介して直結されている。さらに、トルクコンバータ２５のポンプシェル２６にはポンプインペラ２７が固定されるとともに、ポンプインペラ２７に対向してタービンランナ２８が収容されており、タービンランナ２８に固定されるタービン軸２９には変速入力軸３０が連結されている。
【００１４】
つまり、エンジン１７のクランク軸２０から出力されるエンジン動力は、モータジェネレータ１８のロータ２３を回転駆動するとともに、トルクコンバータ２５を介して変速入力軸３０に入力されるようになっている。また、発進時や加速時など大きな駆動トルクが要求される場合には、モータジェネレータ１８のコイル２４に対して通電制御を行うことにより、モータ動力を出力してエンジン１７をアシストすることが可能となっている。なお、車両減速時においては、モータジェネレータ１８を発電機として駆動させることにより、運動エネルギを電気エネルギに変換して図示しないバッテリに回収するようにしている。また、トルクコンバータ２５にはクランク軸２０とタービン軸２９とを直結するロックアップクラッチ３１が設けられており、定常走行時にはロックアップクラッチ３１を締結してエンジン動力やモータ動力の伝達効率を向上させることが可能となっている。
【００１５】
また、エンジン動力やモータ動力が入力される変速入力軸３０には、遊星歯車列、クラッチ、ブレーキ等を備える変速機構３２が連結されている。この変速機構３２内のクラッチやブレーキを締結制御することにより、変速入力軸３０と変速出力軸３３との間の動力伝達径路を切り換えて変速することが可能となる。さらに、変速出力軸３３とこれの同心上に設けられる後輪出力軸３４との間には、前後輪に駆動トルクを分配する複合遊星歯車式のセンタデファレンシャル機構３５が装着されており、このセンタデファレンシャル機構３５を介して前輪出力軸３６と後輪出力軸３４とには所定の分配比で駆動トルクが分配される。なお、センタデファレンシャル機構３５に設けられる差動制限クラッチ３７を締結することにより、ピニオンギヤ３８の差動回転を抑制して前後輪のトルク分配比を５０：５０に固定することが可能となる。
【００１６】
続いて、クランク軸２０に向けて供給される潤滑油の供給経路について説明する。図３はエンジン１７の後部とこれに連結されるモータジェネレータ１８とを示す拡大断面図であり、図４はクランク軸２０に向けて供給される潤滑油の供給経路を示す説明図である。まず、図３に示すように、エンジン本体であるシリンダブロック４０には軸受部としてのジャーナルボア４１が形成されており、ジャーナルボア４１には軸受メタル４２が組み付けられている。このジャーナルボア４１に回転自在に支持されるクランク軸２０は、回転中心に一致するクランクジャーナル４３と、回転中心から偏心するクランクピン４４とを備えており、クランクジャーナル４３とクランクピン４４とはクランクアーム４５を介して連結されている。また、ジャーナルボア４１には後述する潤滑油路５１〜５４を介して潤滑油が供給されており、軸受メタル４２とクランクジャーナル４３との間には油膜が形成されるようになっている。
【００１７】
図４に示すように、シリンダブロック４０にはジャーナルボア４１に潤滑油を案内する潤滑油路５１〜５４が形成されており、これらの潤滑油路５１〜５４には図示しないオイルパンに貯留される潤滑油がオイルポンプ５５から供給されるようになっている。エンジン下部のオイルパンに貯留される潤滑油は、オイルストレーナ５６を介してオイルポンプ５５に吸引された後に、オイルポンプ５５からオイルフィルタ５７に向けて吐出される。そして、オイルフィルタ５７を介して濾過された潤滑油は、オイルクーラ５８を介して冷却された後に、シリンダブロック４０に形成されるメインギャラリ５９，６０に案内されることになる。また、メインギャラリ５９，６０は複数の潤滑油路５１〜５４，６１，６２に分岐するようになっており、潤滑油路５１〜５４はクランクジャーナル４３に向けて潤滑油を案内する一方、潤滑油路６１，６２は図示しないシリンダヘッドに向けて潤滑油を案内するようになっている。
【００１８】
なお、クランクピン４４には図示しないコネクティングロッドが組み付けられ、図示しないピストンの往復運動がコネクティングロッドを介してクランク軸２０に伝達されることになる。また、クランク軸２０にはクランクジャーナル４３からクランクピン４４に潤滑油を案内する潤滑油路６３が形成されており、コネクティングロッドの大端部に潤滑油が供給されるようになっている。
【００１９】
続いて、駆動装置１１に組み込まれるモータジェネレータ１８のモータ冷却構造について説明する。図３に示すように、モータジェネレータ１８は、ハウジング２１に固定されるステータ２２と、ステータ２２の径方向内方に配置されるロータ２３とを有しており、ステータ２２を形成する積層板６５にはコイル２４が巻き付けられ、ロータ２３を形成する積層板６６には永久磁石６７が埋め込まれている。また、モータジェネレータ１８のロータ２３は、積層板６６を外周に保持するホルダ６８を備えており、このホルダ６８はボルト部材６９を介してクランク軸２０の端部に形成される出力フランジ７０に固定されている。また、ホルダ６８とポンプシェル２６との間には環状の連結ディスク７１が設けられており、連結ディスク７１を介してロータ２３とトルクコンバータ２５とは連結されている。
【００２０】
このロータ２３に冷却媒体としての潤滑油を案内するため、ホルダ６８の外周部には冷却油室７５が形成されており、クランク軸２０およびホルダ６８には潤滑油路５１と冷却油室７５とを連通する冷却油路７６が形成されている。また、冷却油室７５から潤滑油を排出するため、ホルダ６８およびクランク軸２０には冷却油室７５とクランク室７７とを連通する排出油路７８が形成されている。このような冷却油路７６や排出油路７８を形成することにより、潤滑油路５１を介してジャーナルボア４１に供給された潤滑油は、軸受メタル４２とクランクジャーナル４３との間に油膜を形成するだけでなく、その一部は冷却油路７６を介してホルダ６８の冷却油室７５に供給されることになる。そして、冷却油室７５に供給された潤滑油は、ホルダ６８から熱を吸収することによってロータ２３を冷却した後に、排出油路７８を介してクランク室７７に放出され、再びオイルパンに貯留されることになる。なお、出力フランジ７０とホルダ６８との合わせ面にはオイルシール７９，８０が組み付けられており、冷却油路７６や排出油路７８から潤滑油が漏れ出すことのないように処理されている。
【００２１】
これまで説明したように、クランクジャーナル４３に向けて供給される潤滑油を冷却油室７５に案内するようにしたので、潤滑油を用いてロータ２３を積極的に冷却することが可能となり、ロータ２３を適正な温度範囲に維持することが可能となる。これにより、ロータ２３に組み付けられる永久磁石６７の磁力が不可逆的に低下してしまうことがなく、ハイブリッド車両１０の信頼性を向上させることが可能となる。また、潤滑油によってロータ２３を直接的に冷却することができ、モータジェネレータ１８の冷却効率を向上させることができるため、モータ出力を制限してモータ温度を低下させる必要がなく、ハイブリッド車両１０の動力性能を向上させることが可能となる。しかも、冷却油路７６に加えて排出油路７８を形成することにより、冷却油室７５内に潤滑油を滞留させることなく、冷却油室７５に対してオイルクーラ５８を経て冷却された潤滑油を常に供給することが可能となる。
【００２２】
また、冷却油室７５に連通する冷却油路７６や排出油路７８を、クランク軸２０とホルダ６８とに形成するようにしたので、油冷化されたモータジェネレータ１８を既存の駆動装置に追加することが容易となる。つまり、クランク軸２０に冷却油路７６や排出油路７８の追加工を施すだけで、従来のエンジンに油冷化されたモータジェネレータ１８を連結することができるため、ハイブリッド車両１０の開発コストを抑制することが可能となる。しかも、既存のオイルポンプ５５等を利用する構成であるため、ポンプ等の冷却機構を改めて搭載する必要がなく、駆動装置１１の低コスト化を図ることが可能となる。更には、モータジェネレータ１８を収容するハウジング２１内において、潤滑油を飛散させてしまうことがないため、ハウジング２１等による密閉構造を簡素化することも可能となる。
【００２３】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、図示する場合には、パラレル方式のハイブリッド車両１０に本発明を適用しているが、これに限られることはなく、シリーズ方式やシリーズ・パラレル方式のハイブリッド車両に本発明のモータ冷却構造を採用しても良い。この場合には電動モータとしてのジェネレータに本発明のモータ冷却構造が採用されることになる。
【００２４】
また、図示する場合には、クランク軸２０に形成される冷却油路７６がシリンダブロック４０の潤滑油路５１に対して直接的に連通しているが、クランクピン４４に潤滑油を案内する潤滑油路６３から冷却油路７６を分岐させることにより、冷却油路７６を潤滑油路５１に対して間接的に連通させるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ハイブリッド車両を示す概略図である。
【図２】駆動装置の内部構造を示すスケルトン図である。
【図３】エンジンの後部とこれに連結されるモータジェネレータとを示す拡大断面図である。
【図４】クランク軸に向けて供給される潤滑油の供給経路を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０    ハイブリッド車両
１７    エンジン
１８    モータジェネレータ(電動モータ)
２０    クランク軸
２３    ロータ(モータロータ)
４０    シリンダブロック(エンジン本体)
４１    ジャーナルボア(軸受部)
５１    潤滑油路
６７    永久磁石
６８    ホルダ(モータロータ)
７０    出力フランジ(端部)
７５    冷却油室
７６    冷却油路
７７    クランク室
７８    排出油路
【図１】
2006230098.tif 000003
【図２】
2006230098.tif 000004
【図３】
2006230098.tif 000005
【図４】
2006230098.tif 000006