(57)【要約】【課題】熱を発生する要素が少ない場合であっても潤滑油を確実に昇温することが可能な潤滑油昇温装置及び潤滑油昇温方法を提供する。【解決手段】モータ２００の近傍に配置されてモータ２００の排熱を吸熱するとともに、潤滑油１１１に浸されて吸熱した排熱を潤滑油に放熱する熱伝達部材１１０、を備えることを特徴とする、潤滑油昇温装置１００が提供される。この構成により、モータ２００の排熱で潤滑油を確実に昇温することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの近傍に配置されて前記モータの排熱を吸熱するとともに、潤滑油に浸されて吸熱した前記モータの前記排熱を前記潤滑油に放熱する熱伝達部材を備えることを特徴とする、潤滑油昇温装置。
【請求項２】
前記熱伝達部材は、前記潤滑油の温度に応じて、前記潤滑油に浸された第１の位置と前記潤滑油に浸されていない第２の位置との間を上下方向に移動することを特徴とする、請求項１に記載の潤滑油昇温装置。
【請求項３】
少なくとも一部が前記潤滑油に浸され、前記熱伝達部材と連結された形状記憶部材を備え、
前記形状記憶部材は、前記潤滑油の温度に応じて形状が変化することで、前記熱伝達部材を前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させる形状記憶部材を備える、請求項２に記載の潤滑油昇温装置。
【請求項４】
前記形状記憶部材は、上下方向に延在し、前記潤滑油の温度に応じて上下方向の長さが変化することで、前記熱伝達部材を前記第１の位置から前記第２の位置へ引き上げることを特徴とする、請求項３に記載の潤滑油昇温装置。
【請求項５】
前記形状記憶部材は、前記潤滑油の温度が低くなると、上下方向の長さが短くなることで、前記熱伝達部材を前記第１の位置から前記第２の位置へ引き上げることを特徴とする、請求項４に記載の潤滑油昇温装置。
【請求項６】
前記熱伝達部材と前記形状記憶部材とを連結するとともに、前記熱伝達部材と前記形状記憶部材を断熱する連結部材を備えることを特徴とする、請求項３〜５のいずれかに記載の潤滑油昇温装置。
【請求項７】
前記熱伝達部材は、前記モータの表面の少なくとも一部を覆うための形状を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の潤滑油昇温装置。
【請求項８】
前記熱伝達部材は、前記モータの上部の角を覆う第１の屈曲部と、前記モータの下部の角を覆う第２の屈曲部とを有することを特徴とする、請求項７に記載の潤滑油昇温装置。
【請求項９】
前記熱伝達部材は板材から構成され、前記熱伝達部材の前記潤滑油に浸される部位に、前記板材をせん断すること又は前記板材を折り曲げることで表面積が拡大された放熱部が設けられたことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の潤滑油昇温装置。
【請求項１０】
前記潤滑油は、前記モータにより駆動される減速機を潤滑することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の潤滑油昇温装置。
【請求項１１】
前記モータと前記減速機とを含む車両の駆動ユニットに設けられることを特徴とする、請求項１０に記載の潤滑油昇温装置。
【請求項１２】
潤滑油に浸された熱交換部材がモータの排熱を吸熱するステップと、
前記熱交換部材が吸熱した前記モータの前記排熱を前記潤滑油に放熱し、前記潤滑油を昇温するステップと、
を備えることを特徴とする、潤滑油昇温方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑油昇温装置及び潤滑油昇温方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１には、ＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid：自動変速機油）が走行用モータの内部に供給され、走行用モータの内部空間の下部には、ＡＴＦを冷却油４１として貯留することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近時においては電気自動車が普及しつつある。電気自動車では、内燃機関による自動車に比べてギヤ数やクラッチが少なく、熱を発生する要素が少ないため、ＡＴＦの温度が上昇しにくいという問題が生じている。ＡＴＦのような潤滑油は、低温ほど粘度が大きくなるため、低温時にギヤのスピンロス（摺動抵抗）が増大してしまう問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、熱を発生する要素が少ない場合であっても潤滑油を確実に昇温することが可能な、新規かつ改良された潤滑油昇温装置及び潤滑油昇温方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、モータの近傍に配置されて前記モータの排熱を吸熱するとともに、潤滑油に浸されて吸熱した前記モータの前記排熱を前記潤滑油に放熱する熱伝達部材を備える、潤滑油昇温装置が提供される。
【０００７】
前記熱伝達部材は、前記潤滑油の温度に応じて、前記潤滑油に浸された第１の位置と前記潤滑油に浸されていない第２の位置との間を上下方向に移動するものであっても良い。
【０００８】
また、少なくとも一部が前記潤滑油に浸され、前記熱伝達部材と連結された形状記憶部材を備え、前記形状記憶部材は、前記潤滑油の温度に応じて形状が変化することで、前記熱伝達部材を前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させる形状記憶部材を備えるものであっても良い。
【０００９】
また、前記形状記憶部材は、上下方向に延在し、前記潤滑油の温度に応じて上下方向の長さが変化することで、前記熱伝達部材を前記第１の位置から前記第２の位置へ引き上げるものであっても良い。
【００１０】
また、前記形状記憶部材は、前記潤滑油の温度が低くなると、上下方向の長さが短くなることで、前記熱伝達部材を前記第１の位置から前記第２の位置へ引き上げるものであっても良い。
【００１１】
また、前記熱伝達部材と前記形状記憶部材とを連結するとともに、前記熱伝達部材と前記形状記憶部材を断熱する連結部材を備えるものであっても良い。
【００１２】
また、前記熱伝達部材は、前記モータの表面の少なくとも一部を覆うための形状を有するものであっても良い。
【００１３】
また、前記熱伝達部材は、前記モータの上部の角を覆う第１の屈曲部と、前記モータの下部の角を覆う第２の屈曲部とを有するものであっても良い。
【００１４】
また、前記熱伝達部材は板材から構成され、前記熱伝達部材の前記潤滑油に浸される部位に、前記板材をせん断すること又は前記板材を折り曲げることで表面積が拡大された放熱部が設けられたものであっても良い。
【００１５】
また、前記潤滑油は、前記モータにより駆動される減速機を潤滑するものであっても良い。
【００１６】
また、前記モータと前記減速機とを含む車両の駆動ユニットに設けられるものであっても良い。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、潤滑油に浸された熱交換部材がモータの排熱を吸熱するステップと、前記熱交換部材が吸熱した前記モータの前記排熱を前記潤滑油に放熱し、前記潤滑油を昇温するステップと、を備える、潤滑油昇温方法が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、熱を発生する要素が少ない場合であっても潤滑油を確実に昇温することが可能な潤滑油昇温装置及び潤滑油昇温方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る昇温装置を備える駆動ユニットの構成を示す模式図である。
【図２】昇温装置及びモータの構成を示す図であって、モータの側面から昇温装置を見た状態を示す模式図である。
【図３】熱伝達部材の上下の動きを示す模式図である。
【図４】熱伝達部材を上下に移動するための構成を示す模式図である。
【図５】モータの排熱を潤滑油に効率よく伝達するための熱伝達部材の構成を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
先ず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る昇温装置１００を備える駆動ユニット１０００の概略構成について説明する。図１は、駆動ユニット１０００の構成を示す模式図である。駆動ユニット１０００は、車両に設けられ、車輪を駆動する駆動力を出力する。図１に示すように、駆動ユニット１０００は、昇温装置１００と、モータ２００と、減速機３００を有している。昇温装置１００、モータ２００、減速機３００は、駆動ユニット１０００のケース１０１０内に格納されている。減速機３００は、モータ２００の出力軸２１０に設けられたギヤ３１０、ギヤ３１０と係合するギヤ３２０から構成される。ギヤ３２０は、駆動ユニット１０００の出力を車輪に伝達する出力軸３３０に設けられている。減速機３００により、出力軸３３０の回転数はモータ２００の出力軸２１０よりも高くなっている。
【００２２】
ケース１０１０の底には、潤滑油１１１が貯留されている。ギヤ３２０の一部は、潤滑油１１１に浸かっている。これにより、潤滑油１１１がギヤ３２０によって掻き上げられ、ギヤ３２０及びギヤ３１０が潤滑される。なお、減速機３００はオートマチックトランスミッション（ＡＴ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）であっても良く、潤滑油１１１はＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｆｌｕｉｄ）であっても良い。
【００２３】
昇温装置１００は、その一部が潤滑油１１１に浸かっている。潤滑油１１１の上部はモータ２００のコイルエンドに近接しており、コイルエンドからの排熱は、昇温装置１００に伝達され、更に昇温装置１００から潤滑油１１１に伝達される。これにより、潤滑油１１１が昇温され、駆動ユニット１０００におけるスピンロス（摺動抵抗）が低減される。なお、本実施形態では、熱源としてモータ２００を用いるが、熱を発生するものであればモータ２００以外の熱源を用いても良い。
【００２４】
次に、図２を参照して、本発明の一実施形態に係る昇温装置１００の概略構成について説明する。図２は、昇温装置１００及びモータ２００とその周辺の構成を示す図であって、モータ２００の側面から昇温装置１００を見た状態を示す模式図である。
【００２５】
図２に示すように、昇温装置１００は、モータ２００と隣接して配置されている。昇温装置１００は、熱伝達部材１１０を有して構成されている。熱伝達部材１１０は、一例として、銅板をプレス加工することで構成されている。銅板の厚さは、一例として３ｍｍ程度以下とされている。熱伝達部材１１０をモータ２００のステータ、コイルエンドの近傍に配置し、熱伝達部材１１０の下部を潤滑油１１１内に浸しておくことで、熱伝達部材１２０が受熱したモータ排熱を潤滑油１１１の昇温に利用することができる。銅は熱伝導率が高く、熱を受け取り易く、且つ熱を伝えやすいため、熱伝達部材１１０を銅板から構成することで、モータ２００の排熱を効率良く潤滑油１１１に伝達することができる。なお、高熱伝導率の物質であれば、銅板の代わりに他の材料を用いても良い。熱伝達部材１１０とモータ２００の間には絶縁距離を確保しておく。
【００２６】
図２に示すように、熱伝達部材１１０の上部には屈曲部（第１の屈曲部）１１２が形成されており、屈曲部１１２がモータ２００の上部の角を覆うように構成されている。これにより、特にモータ２００のコイルエンドからの排熱を熱伝達部材１１０が効率良く受け取ることができる。
【００２７】
また、熱伝達部材１１０の下部には、潤滑油１１１へ熱を放熱する複数の放熱部１１４ａ，１１４ｂが設けられている。一例として、各放熱部１１４ａ，１１４ｂは、フィン形状に構成されている。複数の放熱部１１４ａ，１１４ｂを設けることにより、潤滑油１１１と熱伝達部材１１０が接触する面積が拡大し、潤滑油１１１への熱伝達を効率良く行うことができる。熱伝達部材１１０が数ミリ程度の厚さの板材で構成される場合、板材をせん断し、図２に示すように板材を折り曲げて２つの放熱部１１４ａ，１１４ｂを設けることで、板厚の分だけ表面積を拡大することができる。また、複数の放熱部１１４ａ，１１４ｂは、フィン状の別部品を溶接等により接合することで構成しても良い。また、熱伝達部材１１０の潤滑油１１１に浸かる箇所に複数の孔を形成したり、熱伝達部材１１０の潤滑油１１１に浸かる箇所を凹凸状、波状などの形状とすることで、表面積を拡大することもできる。
【００２８】
モータ２００の電極には、バスバー２１０を介して端子台２２０が接続されている。端子台２２０は、モータ２００を駆動するための外部電源（不図示）と接続されている。図２では、バスバー２１０と端子台２２０が潤滑油１１１に浸されている構成を示しているが、バスバー２１０と端子台２２０は潤滑油１１１に浸されていなくても良い。
【００２９】
以上のような構成によれば、熱伝達部材１１０がモータ２００からの排熱を吸熱し、吸熱した熱を潤滑油１１１に伝達することで、潤滑油１１１の温度を昇温することができる。従って、駆動ユニット１０００内のギヤのスピンロスを低減することが可能となる。また、熱伝達部材１１０がモータ２００からの排熱を受けることで、モータ２００を確実に冷却することができる。
【００３０】
次に、潤滑油１１１の温度に応じて熱伝達部材１１０を上下させる昇温装置１００の構成について説明する。モータ２００の温度は、一例として、１８０℃〜１９０℃程度まで上昇する。上述した構成によれば、モータ２００の排熱を利用して潤滑油１１１の温度を昇温できるが、潤滑油１１１の温度が例えば１４０℃程度以上になると、潤滑油１１１が劣化する可能性がある。また、潤滑油１１１の温度が過度に高温になると、熱交換部材１１０も過熱し、熱交換部材１１０とモータ２００の温度差が少なくなるため、モータ２００の冷却効率が低下する。このため、本実施形態では、熱伝達部材１１０を上下に駆動し、潤滑油１１１が過度に昇温する場合は、熱伝導部材１１０を潤滑油１１１に浸さないようにして、潤滑油１１１の温度上昇を抑制する。
【００３１】
図３は、熱伝達部材１１０の上下の動きを示す模式図である。図３の左側の図に示すように、潤滑油１１１が低温の場合は、熱伝達部材１１０が下降し、放熱部１１４ａ，１１４ｂが潤滑油１１１に浸される。この状態では、熱伝達部材１１０の屈曲部１１２がモータ２００の上部の角に近接する。これにより、熱伝達部材１１０が受け取った熱を潤滑油１１１に伝達して、潤滑油１１１の温度を昇温することができる。また、モータ２００の排熱を熱伝達部材１１０が奪うことにより、モータ２００を冷却することができる。
【００３２】
一方、熱伝達部材１１０でモータ２００の排熱を常に潤滑油１１１に供給すると、潤滑油１１１の温度が過度に高くなる可能性がある。このため、図３の右側の図に示すように、潤滑油１１１の温度が高温になると、放熱部１１４ａ，１１４ｂが潤滑油１１１に浸されない位置まで熱伝達部材１１０が上方向に移動する。これにより、潤滑油１１１が過度に昇温してしまうことを確実に抑止できる。図３の右側の図の状態においても、モータ２００の排熱を熱伝達部材１１０が奪うことにより、モータ２００を冷却することができる。
【００３３】
以上のように、潤滑油１１１が高温になるほど減速機３００のスピンロスを低減することができるが、潤滑油１１１が過度に高温になると潤滑油１１１が劣化する。また、潤滑油１１１が高温になると、熱交換部材１１０も高温になり、モータ２００の冷却効率が低下する。このため、潤滑油１１１の温度が一定値以上になると熱伝達部材１１０を潤滑油１１１から引き上げることで、潤滑油１１１の劣化を抑えるとともに、モータ２００の冷却効率を高めることができる。
【００３４】
図４は、熱伝達部材１１０を上下に移動するための構成を示す模式図である。図４において、左側に示す図は潤滑油１１１が低温の場合を示しており、右側に示す図は潤滑油１１１が高温の場合を示している。図４に示すように、昇温装置１００は、熱伝達部材１１０に加えて、形状記憶合金（形状記憶部材）１２０と連結部材１３０を有している。形状記憶合金１２０は、上端が駆動ユニット１０００のケース１０１０に固定され、下端が潤滑油１１１に浸されている。形状記憶合金１２０は、例えば直径数ｍｍ程度の線材から構成されている。
【００３５】
連結部材１３０は熱伝達部材１１０と形状記憶合金１２０とを連結する。形状記憶合金１２０は下端が潤滑油１１１に常時浸されているため、形状記憶合金１２０の温度は潤滑油１１１の温度に応じて変化する。図４の左側の図に示すように、潤滑油１１１が低温の場合は、形状記憶合金１２０の温度も低温であり、形状記憶合金１２０は直線形状になる。一方、図４の右側の図に示すように、潤滑油１１１が高温の場合は、形状記憶合金１２０の温度も高温になり、連結部材１３０よりも上部で形状記憶合金１２０の形状がコイルバネ形状となり、形状記憶合金１２０の長さが短くなる。
【００３６】
このため、図４の左側の図に示すように、低温時には形状記憶合金１２０が直線形状となることで、熱伝達部材１１０が下降し、熱伝達部材１１０の放熱部１１４ａ，１１４ｂが潤滑油１１１に浸された状態となる。また、図４の右側の図に示すように、高温時には形状記憶合金１２０がコイルバネ形状となることで、熱伝達部材１１０が上昇し、熱伝達部材１１０の放熱部１１４ａ，１１４ｂが潤滑油１１１に浸されない状態となる。これにより、図３に示した熱伝達部材１１０の上下の動きを実現できる。
【００３７】
なお、温度変化があった場合でも、形状記憶合金１２０の下端は常に潤滑油１１１に浸されている。これにより、形状記憶合金１２０は潤滑油１１１の温度に応じて形状が変化する。形状記憶合金１２０に潤滑油１１１の温度を正確に反映させるためには、形状記憶合金１２０の温度が熱伝達部材１１０の温度に影響を受けないことが望ましい。このため、連結部材１３０は断熱材から構成することが好適である。
【００３８】
以上のように、潤滑油１１１の温度に応じて、潤滑油１１１が高温の場合は熱伝達部材１１０を潤滑油１１１から引き上げることで、モータ２００の排熱のうち必要な分だけを潤滑油１１１の温度上昇に使うことができる。これにより、潤滑油１１１の温度が必要以上に上がることがなく、潤滑油１１１の温度を最適に制御することが可能である。
【００３９】
また、図４に示した構成によれば、形状記憶合金１２０により熱伝達部材１１０を上下に動かすため、潤滑油１１１の温度に応じて熱伝達部材１１０を駆動する際に、油温センサが不要であり、また熱伝達部材１１０を上下に駆動するための駆動装置（モータなど）も不要である。従って、簡素な構成で熱伝達部材１１０を上下に動かす構造を実現できる。
【００４０】
一方、熱伝達部材１１０を上下に動かす構成は、上述の構成に限定されるものではなく、温度センサにより潤滑油１１１の温度を検出し、検出した温度に応じてモータ等の駆動装置を駆動して、熱伝達部材１１０を上下に駆動しても良い。
【００４１】
図５は、モータ２００の排熱を潤滑油１１１に効率よく伝達するための熱伝達部材１１０の構成を説明するための模式図である。図５において、左側に示す図は潤滑油１１１が低温の場合を示しており、右側に示す図は潤滑油１１１が高温の場合を示している。上述したように、熱伝達部材１１０の上部には、第１の屈曲部１１２が形成されている。図５の左側の図に示すように、潤滑油１１１が低温であり、熱伝達部材１１０が下降している状態では、モータ２００の上部の角の側面から上面にかけての領域Ａ１は第１の屈曲部１１２により覆われている。従って、熱伝導部材１１０が下降している状態では、第１の屈曲部１１２によりモータ２００からの受熱範囲（受熱面積）が増加し、熱伝達部材１１０がモータ２００からの排熱を効率よく受熱することができる。
【００４２】
また、熱伝達部材１１０には、モータ２００の下部の角を覆うように第２の屈曲部１１６が形成されている。図５の右側の図に示すように、潤滑油１１１が高温であり、熱伝達部材１１０が上昇している状態では、モータ２００の下部の角の側面から上面にかけての領域Ａ２は第２の屈曲部１１６により覆われている。従って、熱伝導部材１１０が上昇している状態では、屈曲部１１６によりモータ２００からの受熱範囲が増加し、熱伝達部材１１０がモータ２００からの排熱を効率よく受熱することができる。
【００４３】
第１の屈曲部１１２と第２の屈曲部１１６は、熱伝達部材１１０の上下方向に対向して設けられているが、熱伝達部材１１０の水平方向においても同様の屈曲部を設けることができる。これにより、水平方向において、モータ２００のコイルエンドを左右から覆うことができるため、モータ２００からの排熱をより効率よく受熱することが可能である。
【００４４】
以上説明したように本実施形態によれば、モータ２００の排熱を熱伝達部材１１０に伝達し、熱伝達部材１１０を潤滑油１１１に浸すことで潤滑用を昇温することで、駆動ユニット１０００内のギヤのスピンロスを低減することが可能となる。また、モータ２００の排熱を熱伝達部材１１０が吸熱するため、モータ２００を冷却することが可能となる。
【００４５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４６】
１００    昇温装置
１１０    熱交換部材
１１１    潤滑油
１１２    第１の屈曲部
１１４ａ，１１４ｂ    放熱部
１１６    第２の屈曲部
１２０    形状記憶合金
１０００  駆動ユニット
【図１】
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【図２】
2018179127.tif 000004
【図３】
2018179127.tif 000005
【図４】
2018179127.tif 000006
【図５】
2018179127.tif 000007