(57)【要約】【課題】潤滑油の消泡または脱泡を積極的に行うことで電動モータの油冷による冷却効率の向上を図ったモータ内蔵型駆動装置を提供する。【解決手段】トランスアクスル１の密閉されたアクスルケース２内に、モータ３と、当該モータ３の回転駆動力を駆動軸に伝達するギヤ列とが内蔵されている。アクスルケース２内のうちモータ３よりも低位側に貯留されている潤滑油をギヤ列で掻き上げて、ギヤ列の潤滑とモータ３の冷却とを行う。さらに、潤滑油をポンプ１４で吸い上げてモータ３に供給して、モータ３を強制冷却する。アクスルケース２内に貯留されている潤滑油の油面が臨んでいる気相部を負圧状態として潤滑油中の消泡または脱泡を行うアキュームレータユニット２０を備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉されたケース内に、電動モータと、当該電動モータの回転駆動力を駆動軸に伝達するギヤ列と、が内蔵されていて、
前記ケース内のうち前記電動モータよりも低位側のオイルパンに貯留されている潤滑油を前記ギヤ列で掻き上げて、当該ギヤ列の潤滑と前記電動モータの冷却とを行うようになっていると共に、
前記潤滑および冷却後の潤滑油を前記オイルパンに帰還させて循環使用するようにしたモータ内蔵型駆動装置であって、
少なくとも前記オイルパンのうち貯留されている潤滑油の油面が臨んでいる気相部を負圧状態として潤滑油中の消泡または脱泡を行う負圧吸引手段を備えていることを特徴とするモータ内蔵型駆動装置。
【請求項２】
前記ギヤ列での潤滑油の掻き上げによる前記電動モータの冷却系とは別に、前記オイルパンに貯留されている潤滑油をポンプで吸い上げて熱交換器を通した上で前記電動モータに供給して当該電動モータを冷却するモータ強制冷却系を備えていることを特徴とする請求項１に記載のモータ内蔵型駆動装置。
【請求項３】
前記潤滑油を一時的に貯留する密閉されたサブタンクが前記モータ強制冷却系に介装されていて、
前記負圧吸引手段は、前記オイルパンのうち貯留されている潤滑油の油面が臨んでいる気相部を負圧状態とするのに代えて、前記サブタンク内の気相部を負圧状態として潤滑油中の消泡または脱泡を行うものであることを特徴とする請求項２に記載のモータ内蔵型駆動装置。
【請求項４】
前記負圧吸引手段は、負圧源に接続された負圧タンクを主要素とすることを特徴とする請求項２または３に記載のモータ内蔵型駆動装置。
【請求項５】
少なくとも前記負圧源に接続された負圧タンクと、当該負圧タンクと前記減圧対象となる気相部との連通を断接する開閉弁と、がアキュームレータユニットとして予めユニット化されていることを特徴とする請求項４に記載のモータ内蔵型駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばハイブリッド自動車または電気自動車のトランスアクスルに代表されるように電動モータを内蔵した駆動装置に関し、特に内部に貯留される潤滑油の消泡または脱泡を考慮したモータ内蔵型駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のモータ内蔵型の駆動装置として、例えば特許文献１に記載されたものが提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載された電気自動車用のモータ内蔵型駆動装置は、ケース内に、電動モータと、当該電動モータの回転駆動力を車輪駆動軸に伝達するギヤ列と、が内蔵されていて、ケース内のうち電動モータよりも低位側に貯留された潤滑油をギヤ列で掻き上げて、当該ギヤ列の潤滑と共に電動モータの冷却を行うようになっている。
【０００４】
また、特許文献１に記載されたモータ内蔵型駆動装置を前提に、特に電動モータのさらなる冷却効率の向上を目的として、ギヤ列で潤滑油を掻き上げるのとは別に、貯留された潤滑油をポンプで吸い上げてオイルクーラ（熱交換器）を通した上で、例えば電動モータのコイルエンド部に直接供給して、電動モータを強制冷却することが試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６２７７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ギヤ列での潤滑油の掻き上げによる当該ギヤ列の潤滑または電動モータの冷却では、潤滑油の泡立ちが不可避となり、実油流量の低下や気泡混入によって特に電動モータの冷却効率の低下が余儀なくされ、特に電動モータの冷却効率向上の上でなおも改善の余地が残されている。
【０００７】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、潤滑油の消泡または脱泡を積極的に行うことで電動モータの冷却効率の向上を図ったモータ内蔵型駆動装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、密閉されたケース内に、電動モータと、当該電動モータの回転駆動力を駆動軸に伝達するギヤ列と、が内蔵されていて、前記ケース内のうち前記電動モータよりも低位側のオイルパンに貯留されている潤滑油を前記ギヤ列で掻き上げて、当該ギヤ列の潤滑と前記電動モータの冷却とを行うようになっていると共に、前記潤滑および冷却後の潤滑油を前記オイルパンに帰還させて循環使用するようにしたモータ内蔵型駆動装置である。
【０００９】
その上で、少なくとも前記オイルパンのうち貯留されている潤滑油の油面が臨んでいる気相部を負圧状態として潤滑油中の消泡または脱泡を行う負圧吸引手段を備えていることを特徴とする。
【００１０】
前記オイルパンは前記ケースと兼用化されているものであっても良い。
【００１１】
より具体的な態様としては、前記ギヤ列での潤滑油の掻き上げによる前記電動モータの冷却系とは別に、前記オイルパンに貯留されている潤滑油をポンプで吸い上げて熱交換器を通した上で前記電動モータに供給して当該電動モータを冷却するモータ強制冷却系を備えていることが望ましい。
【００１２】
この場合において、前記潤滑油を一時的に貯留する密閉されたサブタンクが前記モータ強制冷却系に介装されていて、前記負圧吸引手段は、前記オイルパンのうち貯留されている潤滑油の油面が臨んでいる気相部を負圧状態とするのに代えて、前記サブタンク内の気相部を負圧状態として潤滑油中の消泡または脱泡を行うものであっても良い。
【００１３】
望ましい態様としては、前記負圧吸引手段は、負圧源に接続された負圧タンクを主要素とするものとする。
【００１４】
より望ましい態様としては、少なくとも前記負圧源に接続された負圧タンクと、当該負圧タンクと前記減圧対象となる気相部との連通を断接する開閉弁と、がアキュームレータユニットとして予めユニット化されているものとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、オイルパンのうち貯留されている潤滑油の液面が臨んでいる気相部を負圧環境下におくことにより、潤滑油に含まれる気泡の消泡または脱泡効果が発揮されて、電動モータの冷却効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るモータ内蔵型駆動装置の第１の実施の形態としてトランスアクスルの概略構造を示す断面説明図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面説明図。
【図３】図１に示したモータ強制冷却系の模式的な回路図。
【図４】図３に示した負圧吸引手段としてのアキュームレータユニットの断面説明図。
【図５】本発明に係るモータ内蔵型駆動装置の第２の実施の形態を示す図で、図３と同様のモータ強制冷却系の模式的な回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜４は本発明に係るモータ内蔵型駆動装置を実施するためのより具体的な形態を示していて、特に図１は一例としてハイブリッド自動車または電気自動車のトランスアクスルの概略的な断面説明図を示し、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った概略的な断面説明図を示している。
【００１８】
図１，２に示すように、トランスアクスル１のアクスルケース２は密閉されていて、そのアクスルケース２内には、電動モータ（以下、単にモータと言う。）３と共に後述する複数の変速ギヤからなるギヤ列が収容されている。ここでは、アクスルケース２はモータ３のモータケース部と一体化されていて、アクスルケース２は実質的にモータケースを兼ねている。
【００１９】
モータ３は、図２に示すように、コイルエンド４ａを含む円環状のステータ（固定子）４と、そのステータ４の内周に所定のエアギャップを保ちつつ同心状に配置されたロータ（回転子）５と、ロータ５の両端面に配置されたエンドプレート６と、ロータ５に一体的に固定された中空状のモータ軸７と、を備えている。中空状のモータ軸７の内周は、後述するように軸側油路７ａとして機能する。
【００２０】
モータ軸７には図１に示す変速ギヤ８が固定されていて、変速ギヤ８は隣接するカウンタシャフト９側の変速ギヤ１０と噛み合っている。カウンタシャフト９には変速ギヤ１０とは別にもう一つの変速ギヤ１１が固定されていて、変速ギヤ１１はファイナルギヤであるリングギヤ１２と噛み合っている。リングギヤ１２は図示を省略したディファレンシャルケース（デフケース）と一体的に固定されていて、ディファレンシャルケース内には作動歯車が収容されている。そして、先の特許文献１に記載されたものと同様に、その作動歯車の出力が同じく図示を省略した左右の車軸（駆動軸またはドライブシャフト）に伝達されることになる。
【００２１】
アクスルケース２は同時にオイルパンを兼ねていて、そのアクスルケース２の下部（底部）には、車両停止時において、例えば図２に示したモータ３のステータ４およびコイルエンド４ａの下側部分が浸漬する油面Ｑのレベルまで潤滑油が貯留されている。また、アクスルケース２内のうちモータ３よりも上方位置には、モータ３や変速ギヤ１０と干渉しないようにオイルレシーバ１３が設けられている。
【００２２】
このオイルレシーバ１３は、図２にも示すように、例えば略樋状をなすレシーバ本体部１３ａと、このレシーバ本体部１３ａからモータ３の軸心方向に延長形成された単一または複数の給油パイプ１３ｂと、から構成されている。給油パイプ１３ｂにはモータ３のステータ４やコイルエンド４ａに相当する位置に複数の細孔１３ｃが形成されている。
【００２３】
そして、車両走行中は、リングギヤ１２で掻き上げられた潤滑油によって変速ギヤ８，１０，１１の各部（軸受部を含む。）を潤滑すると共に、リングギヤ１２を含む変速ギヤ８，１０，１１によって掻き上げられた潤滑油の一部をオイルレシーバ１３のレシーバ本体部１３ａで捕集してそのレシーバ本体部１３ａに一時的に貯留するようになっている。このレシーバ本体部１３ａに貯留された潤滑油は給油パイプ１３ｂの長手方向に沿って流下して、その給油パイプ１３ｂに形成された細孔１３ｃから流出して、モータ３の上部からステータ４やコイルエンド４ａにシャワー状に振りかけてそれらを冷却するようになっている。したがって、車両走行中は、アクスルケース２内に貯留されている潤滑油の油面Ｑは、図１に示したレベルよりも低くなる。
【００２４】
なお、上記のオイルレシーバ１３の形状は一例にすぎず、例えば給油パイプ１３ｂを用いることなく、レシーバ本体部１３ａそのものをモータ３の軸心方向に延在させるようにしても良い。
【００２５】
また、図２に示すように、モータ軸７と同心状にメカニカルなオイルポンプ１４が設けられていて、このオイルポンプ１４はモータ３により回転駆動されるようになっている。オイルポンプ１４は、図１に示したアクスルケース２に貯留されている潤滑油を吸い上げて、モータ軸７の軸側油路７ａに潤滑油を送り込む機能を有する。なお、図１に示すように、オイルポンプ１４とモータ軸７の軸側油路７ａとの間にはオイルクーラ１５が介装されているが、これについては後述する。
【００２６】
モータ軸７には軸側油路７ａから分岐する分岐通路１６が形成されていると共に、ロータ５にはその軸心方向に沿って複数のロータ側油路１７が貫通形成されている。さらに、エンドプレート６には連通路１８が形成されていて、この連通路１８によりモータ軸７側の分岐通路１６とロータ側油路１７とが連通されている。そして、各ロータ側油路１７の一端は、エンドプレート６に形成された油穴６ａにより外部に開口している。
【００２７】
このような構造のために、モータ軸７の軸側油路７ａに供給された潤滑油は分岐通路１６に入り、エンドプレート６側の連通路１８およびロータ側油路１７を経て、油穴６ａからロータ５の遠心力によりそれぞれのコイルエンド４ａに吹きかけられる。その結果、ロータ側油路１７を通る潤滑油によりロータ５そのものが冷却されると共に、油穴６ａから放出される潤滑油によりコイルエンド４ａまでもが冷却されることになる。
【００２８】
以上の説明から明らかなように、オイルポンプ１４と、モータ軸７の軸側油路７ａ、分岐通路１６、エンドプレート６側の連通路１８、ロータ側油路１７および油穴６ａ等により、リングギヤ１２を含む変速ギヤ８，１０，１１での掻き上げによるギヤ列潤滑系およびモータ冷却系とは別に、モータ３を油冷により強制冷却するためのモータ強制冷却系２８が形成されている。
【００２９】
図３は図１，２に示したモータ強制冷却系２８のみを模式化した回路図を示している。ここでは、わかりやすくするために、アクスルケース２の一部である潤滑油の貯留空間をオイルパン２ａとして独立させているが、先に述べたように両者は実質的に一体に形成されていて、アクスルケース２はオイルパンを兼ねている。また、図１では、オイルポンプ１４およびオイルクーラ１５は、作図上、アクスルケース２の外側に描かれているが、オイルポンプ１４およびオイルクーラ１５共にアクスルケース２内に収容配置される。
【００３０】
図３に示すように、モータ強制冷却系２８には、オイルポンプ１４と共にその後段側に熱交換器としてのオイルクーラ１５が介装されている。オイルパン２ａに貯留された潤滑油は、オイルストレーナ１９を介してオイルポンプ１４で吸い上げられ、オイルクーラ１５で強制冷却された上で、先に説明した形態でモータ３の強制冷却に供される。なお、図３では、オイルクーラ１５はオイルポンプ１４と共にアクスルケース２内に設けられているが、レイアウトの制約等がある場合にはアクスルケース２の外側に設けられることもある。また、必要に応じて、オイルポンプ１４で吸い上げられた潤滑油の一部を図１，２に示したオイルレシーバ１３にも供給して補給するようにしても良い。
【００３１】
図３に示すように、密閉されたアクスルケース２には、当該アクスルケース２内を所定の負圧状態とするために、負圧吸引手段としてのアキュームレータユニット２０が接続されている。このアキュームレータユニット２０は、負圧源としての負圧ポンプ２１に逆止弁２２を介して接続された負圧タンク２３と、負圧タンク２３の下流側に介装された開閉弁としてのソレノイドバルブ２４およびオイル分離フィルタ２５とから構成されている。これらのアキュームレータユニット２０の各要素は、図４に示すように、例えば樹脂製のベース２６とカバー２７とを母体として一つのユニットとしてユニット化されていて、アクスルケース２の外側の任意の位置に取り付けられる。なお、車両がハイブリッド車である場合には、負圧ポンプ２１に代わる負圧源として、スロットル吸入負圧、すなわちエンジンの吸気通路のうちスロットルバルブ下流側に生じる負圧や、その負圧を利用したエジェクタを用いることも可能である。
【００３２】
図３，４の例では、負圧ポンプ２１の起動により発生した負圧が負圧タンク２３に蓄圧されるようになっていて、負圧タンク２３の内圧の変化に応じて負圧ポンプ２１の起動と停止が繰り返されることで、負圧タンク２３の内圧が所定の圧力に保たれる。その一方、アクスルケース２の内圧変化に応じてソレノイドバルブ２４の開閉制御が実行されるようになっていて、アクスルケース２内も所定の負圧状態に保たれることになる。なお、負圧タンク２３の内圧変化に応じた負圧ポンプ２１の起動と停止、およびアクスルケース２の内圧変化に応じたソレノイドバルブ２４の開閉制御は、いずれも図示を省略した圧力スイッチの作動に基づいて行われる。
【００３３】
したがって、アクスルケース２内のリングギヤ１２を含む変速ギヤ８，１０，１１での潤滑油の掻き上げによるモータ冷却系と、オイルポンプ１４を主要素として潤滑油の圧送によるモータ強制冷却系２８とを備えた本実施の形態のトランスアクスル１では、特にリングギヤ１２での潤滑油の掻き上げに伴って潤滑油の泡立ちによる気泡の発生が不可避となる。その一方で、トランスアクスル１は上記のような負圧吸引手段としてのアキュームレータユニット２０を備えているので、密閉されたアクスルケース２内は常時脱気された状態での負圧環境下におかれ、潤滑油が貯留されているアクスルケース２内のうち、油面Ｑよりも上方の気相部（潤滑油が貯留されていない空間）にも負圧が常時作用していることになる。
【００３４】
そのため、アクスルケース２内での負圧による潤滑油中の消泡または脱泡効果が期待でき、リングギヤ１２による潤滑油の掻き上げによっても泡立ちが発生しにくいものとなる。また、潤滑油中の消泡または脱泡効果が期待できることで、オイルクーラ１５の通過による潤滑油の冷却に伴う容積減少を抑制して、実油流量の減少も抑制できる。その結果として、モータ３の冷却のために必要な実油流量を確保して、モータ３の油冷による冷却効率の向上に寄与することができるようになる。
【００３５】
本発明者が台上でシステムを模擬して実験を行ったところ、アクスルケース２の内部温度が８０℃のとき、−２０ｋＰａ×３０ｓｅｃの負圧付与により、実用性が十分な消泡または脱泡効果を確認できた。また、アクスルケース２の内部温度が１５℃のときには、−７０ｋＰａ×６０ｓｅｃの負圧付与により、実用性が十分な消泡または脱泡効果を確認できた。なお、実験にはビーカー内で白濁するまで泡立てた潤滑油を使用した。
【００３６】
また、アクスルケース２内での消泡または脱泡効果を発揮するアキュームレータユニット２０が単一のユニットして予めユニット化されているので、その取り扱いが容易であると共に、部品点数の削減を図る上でも有利となる。
【００３７】
さらに、トランスアクスル１の仕様によっては、アクスルケース２の内圧制御のためにレギュレータバルブを付設することあるが、上記のようなアキュームレータユニット２０を搭載する本実施の形態では、上記レギュレータバルブを廃止することも可能となる。
【００３８】
図５は本発明に係るモータ内蔵型駆動装置を実施するための第２の実施の形態を示す図で、図３と共通する部分には同一符号を付してある。
【００３９】
図５に示す第２の実施の形態では、オイルパン２ａとは別に、オイルポンプ１４と熱交換器としてのオイルクーラ１５の間に、サブタンクとして密閉された脱泡タンク２９を設けて、オイルパン２ａからオイルポンプ１４で吸い上げた潤滑油を、脱泡タンク２９においても一時的に貯留するようになっている。そして、負圧吸引手段としてのアキュームレータユニット２０が脱泡タンク２９に接続されている。
【００４０】
この第２の実施の形態では、脱泡タンク２９内が潤滑油でフルに満たされることなく、常に所定量の気相部Ｒが確保されているように考慮されていて、しかも脱泡タンク２９とモータ３とのアクスルケース２内での配置関係として、モータ３よりも高い位置に脱泡タンク２９が配置されているならば、脱泡タンク２９からオイルクーラ１５を経由してモータ３に潤滑油を圧送することが可能である。なお、図５に示した脱泡タンク２９には常時所定量の潤滑油が貯留されることになるので、この脱泡タンク２９に貯留される潤滑油を考慮して、アクスルケース２内の総潤滑油量を決定するものとする。
【００４１】
そして、本実施の形態においても、脱泡タンク２９の気相部Ｒがアキュームレータユニット２０により常時負圧環境下におかれているので、先の第１の実施の形態と同様に、アクスルケース２内での潤滑油の消泡または脱泡効果が期待できるようになる。
【００４２】
ここで、上記各実施の形態においては、ハイブリッド自動車または電気自動車のトランスアクスル１のアクスルケース２内での潤滑油供給系を例にとって説明したが、これはあくまで一例にすぎず、例えば電動モータを内蔵する他の形式のトランスミッションケースでの潤滑油供給系にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１…トランスアクスル
２…アクスルケース（オイルパン）
３…電動モータ
８，１０，１１…変速ギヤ（ギヤ列）
１２…リングギヤ（ギヤ列）
１４…オイルポンプ
１５…オイルクーラ（熱交換器）
２０…アキュームレータユニット（負圧吸引手段）
２１…負圧ポンプ（負圧源）
２３…負圧タンク
２４…ソレノイドバルブ（開閉弁）
２８…モータ強制冷却系
２９…脱泡タンク（サブタンク）
【図１】
2019106776.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2019106776.tif 000006
【図５】
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