(57)【要約】【課題】振動抑制装置を小型・軽量に構成する。【解決手段】筐体４１と、筐体４１に収納されたシャフト２０と、シャフト２０を回転駆動する駆動機構と、シャフト２０に装着された第１の回転電機と、シャフト２０と筐体４１との間に設けられた流体緩衝器２と、を振動抑制装置に設けた。ここで、流体緩衝器２は、好ましくは、第１の回転電機を冷却する冷媒の流体抵抗によってシャフト２０の軸方向の動きを制動するものを適用するとよい。また、流体緩衝器２は、好ましくは、開口部を有し冷媒を貯留する貯留部４６と、開口部を塞ぐとともに、冷媒を吐出する吐出口３６を有する蓋部材３０と、を有するものにするとよい。【選択図】図２
2019027469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に収納されたシャフトと、
前記シャフトを回転駆動する駆動機構と、
前記シャフトに装着された第１の回転電機と、
前記シャフトと前記筐体との間に設けられた流体緩衝器と、
を有することを特徴とする振動抑制装置。
【請求項２】
前記流体緩衝器は、前記第１の回転電機を冷却する冷媒の流体抵抗によって前記シャフトの軸方向の動きを制動する
ことを特徴とする請求項１に記載の振動抑制装置。
【請求項３】
前記流体緩衝器は、
開口部を有し前記冷媒を貯留する貯留部と、
前記開口部を覆うとともに、前記冷媒を吐出する吐出口を有する蓋部材と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の振動抑制装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載の振動抑制装置と、
前記駆動機構を駆動する内燃機関と、
前記シャフトに対して同軸配置された第２の回転電機と、
を有することを特徴とする電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動抑制装置および電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機およびシャフトを筐体内に収納した種々の機器が知られている。ここで、シャフトが軸方向に振動すると、シャフトが筐体壁面を叩くことによって、異音を発生させることがある。その対策として、下記特許文献１には、シャフトと筐体壁面との間に樹脂製の弾性部材を挿入する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０５３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ハイブリッド電気自動車等の電動車両に適用される回転電機においても、シャフトが筐体壁面を叩くことによって、異音が発生することがある。この種の回転電機に対して、特許文献１に記載された弾性部材を適用すると、筐体が大型化し、電動車両も大型化するという問題が生じる。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、小型・軽量に構成できる振動抑制装置および電動車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため本発明の振動抑制装置は、筐体と、前記筐体に収納されたシャフトと、前記シャフトを回転駆動する駆動機構と、前記シャフトに装着された第１の回転電機と、前記シャフトと前記筐体との間に設けられた流体緩衝器と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、振動抑制装置および電動車両を小型・軽量に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態による電動車両の模式図である。
【図２】一実施形態における要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〈実施形態の構成〉
図１は、本発明の一実施形態による電動車両１の模式図である。なお、電動車両１は、いわゆるＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle、ハイブリッド電気自動車）と呼ばれている車両である。
電動車両１は、レシプロエンジンであるエンジン１００（内燃機関）と、エンジン１００に駆動されるオイルポンプ１０２と、車輪１１０と、ハイブリッド機構部４０（振動抑制装置）と、ＩＰＵ（Intelligent Power Unit、インテリジェントパワーユニット）１２０と、バッテリ１２２と、を有している。
【０００９】
また、ハイブリッド機構部４０は、筐体４１を有している。筐体４１の内部には、第１シャフト２０（シャフト）と、第２シャフト７６と、第３シャフト７８（流体緩衝器）と、蓋部材３０（流体緩衝器）と、第１回転電機５０（第１の回転電機）と、クラッチ６０と、第２回転電機７０（第２の回転電機）と、ヘリカルギア８０，８２，８４，９４と、変速機９０と、シャフト８６，９２と、が設けられている。
【００１０】
第１回転電機５０は、第１シャフト２０に固定されたロータ５４と、ロータ５４の外周側に配置されたステータコア５２と、ステータコア５２に巻回されたステータコイル５３と、を有している。第１回転電機５０は、発電機または電動機として機能する。第１シャフト２０は、略円筒状に構成されており、その中空部はミッションオイル（図示せず）を流通させる経路になっている。ここで、ミッションオイルは、ハイブリッド機構部４０内の各部を潤滑する潤滑剤として機能するとともに、第１回転電機５０、第２回転電機７０等を冷却する冷媒としても機能する。
【００１１】
また、第２シャフト７６は略円柱状に形成されており、第３シャフト７８は第２シャフト７６の周囲を同心円状に囲む略円筒状に形成されている。第２回転電機７０は、第３シャフト７８に固定されたロータ７４と、ロータ７４の外周側に配置されたステータコア７２と、ステータコア７２に巻回されたステータコイル７３と、を有している。第２回転電機７０は、第１回転電機５０に対して同軸配置され、第１回転電機５０と同様に、発電機または電動機として機能する。
【００１２】
クラッチ６０は、第１〜第３シャフト２０，７６，７８の結合／非結合状態を切り替える。ヘリカルギア８０は、第３シャフト７８に形成されている。変速機９０は、車輪１１０およびシャフト９２に結合されている。そして、シャフト９２の端部にはヘリカルギア９４が形成されており、ヘリカルギア８０，９４は相互に噛合している。
【００１３】
また、第２シャフト７６の一端には、ヘリカルギア８２が形成されている。シャフト８６は、一端がエンジン１００に結合されるとともに、他端にはヘリカルギア８４が形成されている。そして、ヘリカルギア８２，８４（駆動機構）は、相互に噛合している。筐体４１の一部であるサイドカバー４２には、ミッションオイルを流通させるオイルパイプ４４が形成されている。オイルポンプ１０２は、このオイルパイプ４４を介して、ハイブリッド機構部４０の各部にミッションオイルを供給する。
【００１４】
図２は、図１におけるＡ部の詳細を示す断面図である。
第１シャフト２０の左端部には、その外周が切り欠かれた小径部２４が形成されている。なお、小径部２４以外の部分を大径部２２と呼ぶ。ベアリング１０は、内リング１２と、外リング１６と、両者に挟まれた複数のボール１４と、を有している。ここで、内リング１２には第１シャフト２０の小径部２４が挿入されている。また、外リング１６は、筐体４１のサイドカバー４２に固定されている。小径部２４と、内リング１２とは、その衝合面１２ａにおいて、図中の左右方向に滑動可能になっている。また、大径部２２とベアリング１０との間において、小径部２４には皿バネ１８が遊挿されている。
【００１５】
筐体４１のサイドカバー４２において、第１シャフト２０に対向する箇所は、第１シャフト２０に対して同軸を成す略円筒状に凹んでおり、この凹んだ部分を「貯留部４６」と呼ぶ。貯留部４６には、オイルパイプ４４を介して、ミッションオイルが流入する。また、蓋部材３０は、全体として略漏斗状に形成され、貯留部４６の開口部を塞いでいる。ここで、蓋部材３０は、貯留部４６の開口部を塞ぐ円環部３２と、貯留部４６の周壁に沿った円筒部３４と、円環部３２の中央部分から円筒状に突出した吐出口３６と、を有している。
【００１６】
これにより、貯留部４６に貯留されたミッションオイルは、吐出口３６から図中の右方向に向かって吐出される。なお、図２に示す白ヌキの矢印は、ミッションオイルの流通経路を示している。ここで、第１シャフト２０が図中で左方向に移動すると、第１シャフト２０の小径部２４によって蓋部材３０が左方向に押される。蓋部材３０は、一点鎖線で示す位置Ｂまで、移動することができる。そして、その移動の際、貯留部４６に貯留されたミッションオイルの流体抵抗によって、第１シャフト２０の軸方向の運動エネルギーが減衰される。すなわち、蓋部材３０と、貯留部４６と、ミッションオイルとは、流体緩衝器２を構成する。また、皿バネ１８も内リング１２と大径部２２とに挟まれて圧縮され、これによっても第１シャフト２０を制動する。
【００１７】
〈実施形態の動作〉
次に、再び図１を参照し、本実施形態の電動車両１の動作を説明する。
電動車両１には種々の走行モードがあり、走行モードに応じてクラッチ６０における結合状態が切り替えられる。例えば、「機関走行モード」においては、第２シャフト７６と第３シャフト７８とが結合され、エンジン１００によって、変速機９０および車輪１１０が直接的に回転駆動される。その際、第２回転電機７０によって、エンジン１００が適宜アシストされる。また、「電機走行モード」においては、第１シャフト２０と第２シャフト７６とが結合され、第３シャフト７８は、両者から切り離された状態になる。
【００１８】
電機走行モードにおいて、ＩＰＵ１２０は、バッテリ１２２から出力された直流電圧をＰＷＭ変調して第２回転電機７０のステータコイル７３に印加する。これにより、第２回転電機７０によって変速機９０および車輪１１０が回転駆動される。電機走行モードにおいて、バッテリ１２２の充電量が所定の閾値以上であれば、エンジン１００は停止され、これによって第１回転電機５０も停止される。一方、バッテリ１２２の充電量が上記閾値未満であれば、ＩＰＵ１２０はエンジン１００を始動させ、シャフト８６、ヘリカルギア８２，８４、第２シャフト７６および第１シャフト２０を介して第１回転電機５０を回転駆動する。
【００１９】
これにより、電機走行モードにおいて、第１回転電機５０は発電機として機能し、交流電圧を出力する。ＩＰＵ１２０は、第１回転電機５０からの交流電圧を整流し、バッテリ１２２を充電する。上述したように、エンジン１００は、レシプロエンジンであるため、エンジントルクＴＥには、回転周期に同期する変動成分が含まれる。このエンジントルクＴＥの変動成分は、シャフト８６において回転方向の振動として現れ、ヘリカルギア８２，８４において、軸方向の振動力に変換される。従って、エンジン１００の動作中は、第１シャフト２０および第２シャフト７６は、これらの軸方向に沿って振動する。
【００２０】
電機走行モードにおいて、発電用にエンジン１００を動作させる場合は、エンジン１００において高いエネルギー効率が得られる回転速度や負荷トルクが選択される。この回転速度は、比較的高いため、第１シャフト２０および第２シャフト７６の軸方向の振動振幅は比較的小さい。また、電機走行モードにおいては、電動車両１に回生ブレーキをかけることが可能である。すなわち、車輪１１０の回転力によって第２回転電機７０を回転させると、第２回転電機７０は発電機として機能し、交流電圧を出力する。ＩＰＵ１２０は、その交流電圧を直流電圧に変換し、バッテリ１２２を充電する。
【００２１】
ここで、長い下り坂等において、電動車両１に継続的に回生ブレーキをかけ続けると、バッテリ１２２が満充電状態になり、回生ブレーキを続行できなくなる。このような場合、ＩＰＵ１２０は、走行モードを「機関制動モード」に切り替える。機関制動モードにおけるクラッチ６０の結合関係は、電機走行モードと同様である。但し、機関制動モードにおいて、ＩＰＵ１２０は、エンジン１００を動作させるとともに、第１回転電機５０には、エンジントルクＴＥとは逆方向のモータトルクを発生させる。すると、車輪１１０から入力されたエネルギーは、第１回転電機５０およびエンジン１００によって熱エネルギーに変換されつつ消費される。
【００２２】
上述したように、エンジントルクＴＥには、回転周期に同期する変動成分が含まれ、この変動成分は、ヘリカルギア８２，８４において、軸方向の振動力に変換される。ここで、機関制動モードにおいては、燃料消費を抑制するために、エンジン１００の回転速度は低速度に抑えられる。従って、第１シャフト２０および第２シャフト７６の軸方向の振動周期は長くなり、振動振幅も大きくなる。ここで、図２に示す流体緩衝器２が無かったと仮定すると、第１シャフト２０が、その軸方向の振動によってサイドカバー４２を断続的に叩くため、耳障りな異音が発生する。
【００２３】
なお、図２に示すように、皿バネ１８を第１シャフト２０に遊挿したことによって、流体緩衝器２が無かったとしても、異音をある程度は抑制することが可能である。しかし、皿バネ１８は、板厚等の製造誤差がバネ特性に大きく影響するため、皿バネ１８のみでは、異音を充分に抑制することが難しくなる。しかし、本実施形態によれば、第１シャフト２０が軸方向に振動すると、第１シャフト２０は蓋部材３０に衝突する。これにより、流体緩衝器２に貯留されたミッションオイルは、その流体抵抗によって第１シャフト２０の軸方向の動きを制動し、第１シャフト２０と蓋部材３０の衝突によって生じる異音を抑制する。
【００２４】
また、機関制動モードにおいて、オイルポンプ１０２によるミッションオイルの吐出速度は、機関走行モードおよび電機走行モードにおける吐出速度よりも速くしてもよい。これにより、機関制動モードにおいて、流体緩衝器２の振動吸収能力を向上させることができる。
【００２５】
〈実施形態の効果〉
以上のように、本実施形態の振動抑制装置（４０）は、筐体（４１）と、筐体（４１）に収納されたシャフト（２０）と、シャフト（２０）を回転駆動する駆動機構（８２，８４）と、シャフト（２０）に装着された第１の回転電機（５０）と、シャフト（２０）と筐体（４１）との間に設けられた流体緩衝器（２）と、を有する。このように、流体緩衝器（２）をシャフト（２０）と筐体（４１）との間に設けたことにより、振動抑制のための機構を小型・軽量に構成できる。
【００２６】
また、流体緩衝器（２）は、第１の回転電機（５０）を冷却する冷媒の流体抵抗によってシャフト（２０）の軸方向の軸方向の動きを制動する。これにより、第１の回転電機（５０）を冷却する冷媒を、振動抑制のための液体として兼用することができ、振動抑制のための機構を一層小型・軽量に構成できる。
【００２７】
また、流体緩衝器（２）は、開口部を有し冷媒を貯留する貯留部（４６）と、開口部を覆うとともに、冷媒を吐出する吐出口（３６）を有する蓋部材（３０）と、を有する。これにより、流体緩衝器（２）を狭いスペースに設置することができ、振動抑制のための機構を一層小型・軽量に構成できる。
【００２８】
また、本実施形態の電動車両（１）は、駆動機構（８２，８４）を駆動する内燃機関（１００）と、シャフト（２０）に対して同軸配置された第２の回転電機（７０）と、を有する。これにより、内燃機関（１００）や第２の回転電機（７０）等を有し、振動抑制のための機構を設置するスペースが限られる用途にも、本実施形態を適用することができる。
【００２９】
〈変形例〉
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記実施形態の構成に他の構成を追加してもよく、構成の一部について他の構成に置換をすることも可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
【００３０】
上記実施形態においては、貯留部４６および蓋部材３０とともに、皿バネ１８によって第１シャフト２０を制動した。しかし、貯留部４６および蓋部材３０によって充分な制動が得られる場合は、皿バネ１８を省略してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１  電動車両
２  流体緩衝器
２０  第１シャフト（シャフト）
３０  蓋部材（流体緩衝器）
３６  吐出口
４０  ハイブリッド機構部（振動抑制装置）
４１  筐体
４６  貯留部（流体緩衝器）
５０  第１回転電機（第１の回転電機）
７０  第２回転電機（第２の回転電機）
８２，８４  ヘリカルギア（駆動機構）
１００  エンジン（内燃機関）
【図１】
2019027469.tif 000003
【図２】
2019027469.tif 000004