(57)【要約】【課題】モータの冷却性能の向上が図られた駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置１は、ロータ軸１１Ａに接続されたロータ１２Ａと、当該ロータ１２Ａの外周に設けられたステータ１３Ａとを有するモータ１０Ａと、ロータ軸１１Ａに接続されたギア２０と、モータ１０Ａおよびギア２０を収納するケース３０とを含む。ケース３０は、モータ１０Ａを収納するモータ室３１Ａと、ギア２０を収納するギア室３２と、モータ室３１Ａとギア室３２とを隔てる隔壁３３Ａとを有する。モータ室３１Ａとギア室３２との間で油が流通する。駆動装置１は、モータ１０Ａの動作中に、モータ室３１Ａ内の油面がロータ１２Ａの下端よりも上側になるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸に接続されたロータと、当該ロータの外周に設けられたステータとを有するモータと、
前記ロータ軸に接続されたギアと、
前記モータを収納するモータ室と、前記ギアを収納するギア室と、前記モータ室と前記ギア室とを隔てる隔壁とを有し、前記モータ室と前記ギア室との間で油が流通するケースと、
を含み、
前記モータの動作中に、前記モータ室内の油面が前記ロータの下端よりも上側になるように構成されている、
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置であって、
前記ギア室内の油が、前記ギアによって掻き揚げられ、前記ステータのうち前記モータ室内の油面より上側の部分に掛けられるように構成されている、
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
ロータ軸に接続されたロータと、当該ロータの外周に設けられたステータとを有するモータと、
前記ロータ軸に接続されたギアと、
前記モータを収納するモータ室と、前記ギアを収納するギア室と、前記モータ室と前記ギア室とを隔てる隔壁であって、前記モータ室と前記ギア室との間で油を流通させる流通路が設けられた隔壁と、を有するケースと、
を含み、
前記流通路の最下部の位置が、前記ロータの下端よりも上側である、
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の駆動装置であって、
前記隔壁には、前記ロータ軸の上方に設けられた上部流通路と、前記ロータ軸の下方に設けられた下部流通路とが設けられ、
前記ギア室内の油が、前記ギアによって掻き揚げられ、前記上部流通路を通って前記ステータに掛けられ、
前記モータ室内の油が、前記下部流通路を通って前記ギア室に流出し、
前記下部流通路の最下部の位置が、前記流通路の最下部の位置である、
ことを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータおよびギアを含む駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを油によって冷却する技術がある（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【０００３】
特許文献１には、モータと、当該モータからの回転を減速して出力する減速機構と、モータおよび減速機構を収容するケースとを有するハイブリッド車両の駆動装置が記載されている。当該駆動装置では、モータはケース内のモータ収納室に収納され、減速機構はケース内の減速機構収納室に収納され、モータ収納室と減速機構収納室とは隔壁によって隔てられている。そして、減速機構の潤滑油がモータ収納室に供給され、当該潤滑油によってモータの電磁コイルの冷却が行われる。また、隔壁には、モータ収納室内のオイルレベルが設定レベルを超えるとき余剰油を減速機構収納室に向けて流出させるための連通孔が形成されている。ここで、上記オイルレベルは、モータ収納室内の潤滑油でモータが攪拌損失を増大されるという問題を回避するため、モータのロータの下端よりも低いレベルに設定されている。
【０００４】
特許文献２には、モータと、当該モータの回転を車輪へ伝達するギア部と、モータおよびギア部を収納するケースとを有する電気自動車用駆動装置が記載されている。当該駆動装置では、ケースは、モータを収納するモータ室と、ギア部を収納するギア室と、これらを隔てる隔壁とを有する。隔壁には、モータ室の下方部とギア室とを連通するオリフィスが形成されている。また、隔壁のオリフィスより上方、かつ、モータのロータの周面最下方位置と同レベルの位置に、モータ室とギア室とを連通する窓が形成されている。さらに、当該駆動装置は、ギア部の回転により掻き揚げられるギア室の油を捕集してモータ室に導くオイルレシーバを有する。モータの動作中、ギア部によって掻き揚げられた油がオイルレシーバにより捕集され、モータ室に供給され、モータ室の下方に集められる。モータ室の下方に集められた油は、窓からギア室に帰還し、モータ室内のオイルレベルは、ロータの回転により攪拌されずにステータを最大限に冷却できるレベルを保つ。そして、モータの運転を停止すると、モータ室の油はオリフィスを通ってギア室に帰還され、モータ室の油は減少し、ギア室のオイルレベルが上昇する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６９４４８号公報
【特許文献２】特開平９−２２６３９４号公報
【特許文献３】特開２００２−８４７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えばハイブリッド自動車において、モータの小型化や高出力化が望まれている。モータが小型化されると、モータの熱容量が小さくなり、モータが高出力化されると、モータの損失が増加する。このため、モータの小型化や高出力化の要求に伴い、モータの冷却性能の向上が要求されている。
【０００７】
そこで、本発明は、モータの冷却性能の向上が図られた駆動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る駆動装置は、ロータ軸に接続されたロータと、当該ロータの外周に設けられたステータとを有するモータと、前記ロータ軸に接続されたギアと、前記モータを収納するモータ室と、前記ギアを収納するギア室と、前記モータ室と前記ギア室とを隔てる隔壁とを有し、前記モータ室と前記ギア室との間で油が流通するケースと、を含み、前記モータの動作中に、前記モータ室内の油面が前記ロータの下端よりも上側になるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一態様では、前記ギア室内の油が、前記ギアによって掻き揚げられ、前記ステータのうち前記モータ室内の油面より上側の部分に掛けられるように構成されている。
【００１０】
また、本発明に係る駆動装置は、ロータ軸に接続されたロータと、当該ロータの外周に設けられたステータとを有するモータと、前記ロータ軸に接続されたギアと、前記モータを収納するモータ室と、前記ギアを収納するギア室と、前記モータ室と前記ギア室とを隔てる隔壁であって、前記モータ室と前記ギア室との間で油を流通させる流通路が設けられた隔壁と、を有するケースと、を含み、前記流通路の最下部の位置が、前記ロータの下端よりも上側であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様では、前記隔壁には、前記ロータ軸の上方に設けられた上部流通路と、前記ロータ軸の下方に設けられた下部流通路とが設けられ、前記ギア室内の油が、前記ギアによって掻き揚げられ、前記上部流通路を通って前記ステータに掛けられ、前記モータ室内の油が、前記下部流通路を通って前記ギア室に流出し、前記下部流通路の最下部の位置が、前記流通路の最下部の位置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、モータの冷却性能の向上が図られた駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係る駆動装置１の構成を示す概略断面図である。本実施の形態では、駆動装置１は、電気自動車用の駆動装置であり、より具体的には、駆動源としてエンジンおよびモータを有するハイブリッド車両用の駆動装置である。
【００１５】
駆動装置１は、車両に対し、図１上方側が車両上方を向くように設置される。本件明細書では、駆動装置に関する「上」、「下」とは、駆動装置の使用時の設置状態における上、下を意味する。例えば、駆動装置に関する「上」、「下」は、駆動装置が車両に搭載された状態における上、下を意味し、駆動装置が車両に設置された状態において車両の上下方向にそれぞれ一致する。
【００１６】
図１に示されるように、駆動装置１は、電動機または発電機として機能するモータ１０Ａ，１０Ｂと、当該モータ１０Ａ，１０Ｂに接続されたギア２０と、モータ１０Ａ，１０Ｂおよびギア２０を収納するケース３０とを有する。
【００１７】
モータ１０Ａは、ロータ軸１１Ａに接続されたロータ１２Ａと、当該ロータ１２Ａの外周に設けられたステータ１３Ａとを有する。同様に、モータ１０Ｂは、ロータ軸１１Ｂに接続されたロータ１２Ｂと、当該ロータ１２Ｂの外周に設けられたステータ１３Ｂとを有する。
【００１８】
ギア２０は、ロータ軸１１Ａ，１１Ｂに接続されるものであり、複数のギアの組み合わせにより構成される。ギア２０は、例えば、モータ１０Ａや不図示のエンジンの駆動力を駆動対象（例えば車輪）に伝達したり、車輪の駆動力をモータ１０Ａに伝達したり、不図示のエンジンの駆動力をモータ１０Ｂおよび車輪に分割して伝達したりする。
【００１９】
ケース３０は、モータ１０Ａを収容するモータ室３１Ａと、モータ１０Ｂを収容するモータ室３１Ｂと、ギア２０を収容するギア室３２と、モータ室３１Ａとギア室３２とを隔てる隔壁３３Ａと、モータ室３１Ｂとギア室３２とを隔てる隔壁３３Ｂとを有する。
【００２０】
ここで、駆動装置１は、モータ室３１Ａとギア室３２との間およびモータ室３１Ｂとギア室３２との間で油が流通するように構成されている。本実施の形態では、隔壁３３Ａには、モータ室３１Ａとギア室３２との間で油を流通させる流通路が設けられており、隔壁３３Ｂには、モータ室３１Ｂとギア室３２との間で油を流通させる流通路が設けられている。
【００２１】
上記ケース３０内の油は、ギア２０の潤滑油であるとともに、モータ１０Ａや１０Ｂを冷却する役割を果たす。
【００２２】
上記モータ１０Ａについて詳しく説明すると、ロータ軸１１Ａの両端は、それぞれ、ベアリング３４Ａを介して回転可能にケース３０の隔壁３３Ａおよび側壁に支持されている。ロータ軸１１Ａは、上下方向に対して略垂直に支持されている。ロータ軸１１Ａの外周には、複数の永久磁石を含むロータ１２Ａが設けられている。このロータ１２Ａの周囲には、ステータ１３Ａが設置されている。このステータ１３Ａは、ロータ１２Ａの外周を取り巻くようにケース３０に固定されたコア１４Ａと、当該コア１４Ａに巻回されたコイル１５Ａとを有する。
【００２３】
上記モータ１０Ｂについて詳しく説明すると、ロータ軸１１Ｂの両端は、それぞれ、ベアリング３４Ｂを介して回転可能にケース３０の隔壁３３Ｂおよび側壁に支持されている。ロータ軸１１Ｂは、上下方向に対して略垂直に支持されている。ロータ軸１１Ｂの外周には、複数の永久磁石を含むロータ１２Ｂが設けられている。このロータ１２Ｂの周囲には、ステータ１３Ｂが設置されている。このステータ１３Ｂは、ロータ１２Ｂの外周を取り巻くようにケース３０に固定されたコア１４Ｂと、当該コア１４Ｂに巻回されたコイル１５Ｂとを有する。
【００２４】
上記ギア２０について詳しく説明すると、ギア２０は、動力分割機構であるプラネタリギア２１と、減速ギア２２と、不図示のディファレンシャルギアとを含んで構成される。プラネタリギア２１は、外歯歯車のサンギア２３と、このサンギア２３と同心円上に配置された内歯歯車のリングギア２４と、サンギア２３に噛合すると共にリングギア２４に噛合する複数のピニオンギア２５と、複数のピニオンギア２５を自転かつ公転自在に保持するキャリア２６とを備え、サンギア２３とリングギア２４とキャリア２６とを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。キャリア２６には不図示のエンジンが、サンギア２３にはモータ１０Ｂが、リングギア２４にはリングギア軸を介してモータ１０Ａがそれぞれ連結されている。プラネタリギア２１のリングギア２４は、減速ギア２２および不図示のディファレンシャルギアを介して不図示の車輪に接続されている。
【００２５】
本実施の形態では、駆動装置１は、モータ１０Ａの動作中に、モータ室３１Ａ内の油面がロータ１２Ａの下端よりも上側になるように構成されている。すなわち、モータ室３１Ａ内の油面の高さがロータ１２Ａの下端よりも高くなるように構成されている。具体的には、隔壁３３Ａに設けられた流通路の最下部の位置が、ロータ１２Ａの下端よりも上側に設定されている。また、駆動装置１は、モータ１０Ｂの動作中に、モータ室３１Ｂ内の油面がロータ１２Ｂの下端よりも上側になるように構成されている。すなわち、モータ室３１Ｂ内の油面の高さがロータ１２Ｂの下端よりも高くなるように構成されている。具体的には、隔壁３３Ｂに設けられた流通路の最下部の位置が、ロータ１２Ｂの下端よりも上側に設定されている。
【００２６】
また、本実施の形態では、駆動装置１は、ギア室３２内の油が、ギア２０によって掻き揚げられ、ステータ１３Ａのうちモータ室３１Ａ内の油面より上側の部分に掛けられるように構成されている。また、駆動装置１は、ギア室３２内の油が、ギア２０によって掻き揚げられ、ステータ１３Ｂのうちモータ室３１Ｂ内の油面より上側の部分に掛けられるように構成されている。
【００２７】
より具体的には、隔壁３３Ａには、ロータ軸１１Ａの上方に設けられた上部流通路３５Ａと、ロータ軸１１Ａの下方に設けられた下部流通路３６Ａとが設けられており、下部流通路３６Ａの最下部の位置が、隔壁３３Ａに設けられた流通路の最下部の位置である。図１の例では、流通路３５Ａ，３６Ａは、モータ室３１Ａとギア室３２とを連通する連通孔である。また、隔壁３３Ｂには、ロータ軸１１Ｂの上方に設けられた上部流通路３５Ｂと、ロータ軸１１Ｂの下方に設けられた下部流通路３６Ｂとが設けられており、下部流通路３６Ｂの最下部の位置が、隔壁３３Ｂに設けられた流通路の最下部の位置である。図１の例では、流通路３５Ｂ，３６Ｂは、モータ室３１Ｂとギア室３２とを連通する連通孔である。
【００２８】
ところで、ギア室３２内の油面が高いと、ギア２０による油の攪拌が過剰になり、油の泡立ちが発生し、熱伝達率の低下による冷却性能の低下が生じる。そこで、本実施の形態では、駆動装置１は、モータ１０Ａまたは１０Ｂの動作中に、ギア室３２内の油面の高さが上記油の泡立ちが発生しない高さとなるように構成される。
【００２９】
また、ギア室３２内の油面が高いと、ケース３０に設けられた（例えばギア室３２の上部に設けられた）不図示のブリーザからの油の噴き出しが発生する可能性がある。そこで、本実施の形態では、駆動装置１は、モータ１０Ａまたは１０Ｂの動作中に、ギア室３２内の油面の高さが上記油の噴き出しが発生しない高さとなるように構成される。
【００３０】
また、ギア室３２内の油面が高いと、ギア２０の攪拌抵抗が大きくなり、エネルギーロスが生じる。そこで、本実施の形態では、上記攪拌抵抗を小さくする観点より、駆動装置１は、モータ１０Ａまたは１０Ｂの動作中に、ギア室内の油面の高さが比較的低くなるように構成される。
【００３１】
具体的には、本実施の形態では、駆動装置１は、モータ１０Ａの動作中に、ギア室３２内の油面がモータ室３１Ａ内の油面よりも下側になるように構成されている。すなわち、ギア室３２内の油面の高さがモータ室３１Ａ内の油面の高さよりも低くなるように構成されている。具体的には、ギア室３２の底部は、図１に示されるように、隔壁３３Ａに設けられた流通路の最下部の位置よりも下側に設定されている。また、駆動装置１は、モータ１０Ｂの動作中に、ギア室３２内の油面がモータ室３１Ｂ内の油面よりも下側になるように構成されている。すなわち、ギア室３２内の油面の高さがモータ室３１Ｂ内の油面の高さよりも低くなるように構成されている。具体的には、ギア室３２の底部は、図１に示されるように、隔壁３３Ｂに設けられた流通路の最下部の位置よりも下側に設定されている。
【００３２】
好適な一態様では、駆動装置１は、モータ１０Ａまたは１０Ｂの動作中に、ギア室３２内の油面が減速ギア２２の回転中心よりも下側になるように構成される。
【００３３】
以下、本実施の形態に係る駆動装置１の作用について説明する。なお、ハイブリッド車両において上記構成を有する駆動装置１は様々な動作モードで動作するが、ここでは、モータ１０Ａの動力によって車輪が駆動され、モータ１０Ｂが発電を行っている場合の作用を説明する。また、図１において、矢印は油の動きを表している。
【００３４】
モータ１０Ａのロータ軸１１Ａの回転は、ギア２０を介して車輪に伝達される。このとき、ギア室３２内の油が、ギア２０によって掻き揚げられ、上部流通路３５Ａを通ってステータ１３Ａに掛けられ、上部流通路３５Ｂを通ってステータ１３Ｂに掛けられる。これにより、ステータ１３Ａ，１３Ｂが冷却される。
【００３５】
上記ステータ１３Ａに掛けられた油は、モータ室３１Ａの下部に溜まり、上記ステータ１３Ｂに掛けられた油は、モータ室３１Ｂの下部に溜まる。
【００３６】
上記モータ室３１Ａに溜まった油は、下部流通路３６Ａを通ってギア室３２に戻る。これにより、モータ室３１Ａ内の油面は、下部流通路３６Ａの下端に相当するレベル、すなわちロータ１２Ａの外周下端よりも上側のレベルに維持される。これにより、ステータ１３Ａの下方部分が油中に浸漬されて冷却される。また、ロータ１２Ａが回転することによる油の飛散が発生し、これによりステータ１３Ａが冷却される。
【００３７】
また、上記モータ室３１Ｂに溜まった油は、下部流通路３６Ｂを通ってギア室３２に戻る。これにより、モータ室３１Ｂ内の油面は、下部流通路３６Ｂの下端に相当するレベル、すなわちロータ１２Ｂの外周下端よりも上側のレベルに維持される。これにより、ステータ１３Ｂの下方部分が油中に浸漬されて冷却される。また、ロータ１２Ｂが回転することによる油の飛散が発生し、これによりステータ１３Ｂが冷却される。
【００３８】
このとき、ギア室３２内の油面の高さは、油の泡立ちやブリーザからの油の噴き出しが発生しない程度に低い位置となる。例えば、ギア室３２内の油面は、モータ室３１Ａ，３１Ｂ内の油面よりも下側となる。より具体的には、図１に示されるように、ギア室３２内の油面は、減速ギア２２の回転中心よりも下側となる。
【００３９】
以上説明した本実施の形態によれば、下記（１）〜（５）の効果が得られ得る。
【００４０】
（１）本実施の形態に係る駆動装置は、ロータ軸に接続されたロータと、当該ロータの外周に設けられたステータとを有するモータと、上記ロータ軸に接続されたギアと、上記モータおよび上記ギアを収納するケースとを含む。上記ケースは、上記モータを収納するモータ室と、上記ギアを収納するギア室と、上記モータ室と上記ギア室とを隔てる隔壁とを有し、上記モータ室と上記ギア室との間で油が流通する。そして、駆動装置は、上記モータの動作中に、上記モータ室内の油面が上記ロータの下端よりも上側になるように構成されている。このため、本実施の形態では、モータ室内の油がロータにより掻き揚げられ、これによりステータの冷却性能を向上させることが可能となる。
【００４１】
（２）本実施の形態では、駆動装置は、上記モータの動作中に、上記モータ室内の油面が上記ロータの下端よりも上側になるように構成されている。このため、ステータの下部が油中に浸漬され、これによりステータの冷却性能を向上させることが可能となる。
【００４２】
（３）本実施の形態では、駆動装置は、ギア室内の油が、ギアによって掻き揚げられ、ステータのうちモータ室内の油面より上側の部分に掛けられるように構成されている。このため、ステータのうち油中に浸漬されていない部分を冷却することが可能となる。
【００４３】
（４）本実施の形態に係る駆動装置は、ロータ軸に接続されたロータと、当該ロータの外周に設けられたステータとを有するモータと、上記ロータ軸に接続されたギアと、上記モータおよび上記ギアを収納するケースとを含む。上記ケースは、上記モータを収納するモータ室と、上記ギアを収納するギア室と、上記モータ室と上記ギア室とを隔てる隔壁とを有する。上記隔壁には、上記モータ室と上記ギア室との間で油を流通させる流通路が設けられている。そして、上記流通路の最下部の位置が、上記ロータの下端よりも上側である。このため、本実施の形態によれば、モータの動作中に、モータ室内の油面をロータの下端よりも上側に維持することが可能となり、モータ室内の油がロータにより掻き揚げられることによるステータの冷却性能の向上を図ることが可能となる。
【００４４】
（５）本実施の形態では、隔壁には、ロータ軸の上方に設けられた上部流通路と、ロータ軸の下方に設けられた下部流通路とが設けられる。そして、ギア室内の油が、ギアによって掻き揚げられ、上部流通路を通ってステータに掛けられ、モータ室内の油が、下部流通路を通ってギア室に流出し、下部流通路の最下部の位置が、上記流通路の最下部の位置である。この態様によれば、ステータの冷却性能の向上を簡易な構成で実現することが可能となる。
【００４５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更することができる。
【００４６】
例えば、モータの動作中におけるモータ室内の油面をロータの下端よりも上側にするための構成として、流通路の最下部の位置をロータの下端よりも上側にする構成を例示したが、上記構成は別の構成により実現されてもよい。例えば、ロータの下端よりも若干上側に位置する第１の流通路と、ロータの下端よりも下側に位置する第２の流通路とを設けてもよい。この場合、第２の流通路は、モータの動作中に第２の流通路からギア室への流出量がギア室からモータ室への流入量よりも小さくなるように設定される。例えば、流通路が連通孔である場合、第２の流通路である連通孔は、第１の流通路である連通孔よりも小さい微小孔に設定される。この構成では、モータが動作すると、モータ室内の油面が上昇し、ギア室内の油面が下降する。そして、モータが停止すると、モータ室内の油が第２の流通路からギア室に流出し、モータ室内の油面が下降し、ギア室の油面が上昇する。
【００４７】
また、流通路の好適な一態様は、構成の簡易化の観点より連通孔であるが、流通路は、連通孔に限定されない。例えば、特許文献１や特許文献２に記載されているように、ロータ軸やベアリングなどを介して油が流通してもよい。すなわち、ロータ軸やベアリングに流通路が形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施の形態に係る駆動装置の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  駆動装置、１０Ａ，１０Ｂ  モータ、１１Ａ，１１Ｂ  ロータ軸、１２Ａ，１２Ｂ  ロータ、１３Ａ，１３Ｂ  ステータ、１４Ａ，１４Ｂ  コア、１５Ａ，１５Ｂ  コイル、２０  ギア、２１  プラネタリギア、２２  減速ギア、２３  サンギア、２４  リングギア、２５  ピニオンギア、２６  キャリア、３０  ケース、３１Ａ，３１Ｂ  モータ室、３２  ギア室、３３Ａ，３３Ｂ  隔壁、３４Ａ，３４Ｂ  ベアリング、３５Ａ，３５Ｂ  上部流通路、３６Ａ，３６Ｂ  下部流通路。
【図１】
2008263757.tif 000003