(57)【要約】【課題】構成が複雑になることを抑制しながらケーシング内に供給されるオイル供給量を調整可能にした駆動装置および該駆動装置を備えた電動車両を提供する。【解決手段】リア駆動ユニット４は、モータジェネレータと、モータジェネレータを収納し、内部にオイルが貯留されたケーシングと、ケーシングの内部に設けられ、モータジェネレータの動力により回転してオイルを掻き上げるカウンタギヤ３００と、カウンタギヤ３００に掻き上げられたオイルを受け入れるキャッチタンク９２０と、キャッチタンク９２０からケーシング内に供給されるオイルが流れるオイル通路９２１と、オイル通路９２１内のオイル流量を調整するバルブ１０００とを備える。モータジェネレータに向かって流れる電流を用いてバルブ１０００の開閉が制御される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にオイルが貯留されたケーシングと、
前記ケーシングの内部に設けられた動力源と、
前記ケーシングの内部に設けられ、前記動力源の動力により回転して前記オイルを掻き上げる回転体と、
前記回転体に掻き上げられた前記オイルを受け入れるオイル貯留部と、
前記オイル貯留部内から前記ケーシング内に供給されるオイルが流れるオイル通路と、
前記オイル通路内のオイル流量を調整する流量調整弁を含む流量調整機構とを備え、
前記動力源に向かって流れる電流を用いて前記流量調整弁の開閉を制御する、駆動装置。
【請求項２】
前記動力源はステータコイルを有する回転電機であり、
前記ステータコイルに向かって流れる電流を用いて前記流量調整弁の開閉を制御する、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記流量調整弁は磁性体を含んで構成され、
前記流量調整機構は、
前記流量調整弁を閉弁方向に付勢する付勢機構と、
前記動力源への給電経路上における前記流量調整弁に対向する位置に設けられた電磁コイルとをさらに含む、請求項１または請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の駆動装置を備えた、電動車両。
【請求項５】
フロアパネルをさらに備え、
前記駆動装置は前記フロアパネルの下部に設置される、請求項４に記載の電動車両。
【請求項６】
前記駆動装置は前記電動車両の走行時に間欠的に駆動される、請求項４または請求項５に記載の電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置および電動車両に関し、特に、動力源を収納するケーシング内にオイルが貯留された駆動装置および該駆動装置を備えた電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケーシング内にオイルが貯留された動力伝達装置が従来から知られている。
たとえば、特開平５−２８４６９１号公報（特許文献１）においては、ハウジング底部の液溜まりに設けられたレベルゲージの出力に基づいて、リザーバタンクに冷却液を圧送するポンプの流量を制御する回転電機が開示されている。
【０００３】
また、特開２００５−２６９８１３号公報（特許文献２）においては、回転電機を冷却するための冷却ガスを密封するための密封油路にオイルを供給するポンプの圧力を規定値に制御するための圧力調整弁を備えた密封油装置が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２８４６９１号公報
【特許文献２】特開２００５−２６９８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
動力源やその他の回転体を収納するケーシング内へのオイルの供給量を適切に制御したいという要請がある。
【０００５】
特許文献１に記載の構成では、オイル供給量を制御するために専用の制御装置が必要になるなど、構成が複雑になるという問題がある。特許文献２においても、このような問題を解決するために十分な構成は開示されていない。
【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、構成が複雑になることを抑制しながらケーシング内に供給されるオイル供給量を調整可能にした駆動装置および該駆動装置を備えた電動車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る駆動装置は、内部にオイルが貯留されたケーシングと、ケーシングの内部に設けられた動力源と、ケーシングの内部に設けられ、動力源の動力により回転してオイルを掻き上げる回転体と、回転体に掻き上げられたオイルを受け入れるオイル貯留部と、オイル貯留部内からケーシング内に供給されるオイルが流れるオイル通路と、オイル通路内のオイル流量を調整する流量調整弁を含む流量調整機構とを備え、動力源に向かって流れる電流を用いて流量調整弁の開閉を制御する。
【０００８】
上記構成によれば、動力源に向かって流れる電流を用いて流量調整弁の開閉を制御することで、流量調整弁の開閉を制御するための制御装置を省略することができる。この結果、構成が複雑になることを抑制しながらケーシング内に供給されるオイル供給量を調整することが可能になる。
【０００９】
上記駆動装置において、１つの例として、動力源はステータコイルを有する回転電機である。この場合、ステータコイルに向かって流れる電流を用いて流量調整弁の開閉を制御する。
【００１０】
上記駆動装置において、１つの例として、流量調整弁は磁性体を含んで構成され、流量調整機構は、流量調整弁を閉弁方向に付勢する付勢機構と、動力源への給電経路上における流量調整弁に対向する位置に設けられた電磁コイルとをさらに含む。
【００１１】
上記構成によれば、動力源に向かって電流が流れた際に、流量調整弁が電磁コイルに引き寄せられる。この結果、流量調整弁が開弁され、ケーシング内へのオイルの供給が開始される。したがって、動力源の動作開始に合わせてケーシング内へのオイルの供給を行なうことができる。
【００１２】
本発明に係る電動車両は、上述した駆動装置を備える。また、該電動車両は、フロアパネルをさらに備える。１つの例として、駆動装置はフロアパネルの下部に設置される。
【００１３】
フロアパネルの下部に位置するスペースは大きくなく、フロアパネルの下部に設けられる駆動装置は、より小型化されたものであることが好ましい。上述した駆動装置によれば、駆動装置の構成が複雑化することを抑制することができるので、小型化の要請を満たしながら、オイル供給量の制御を行なうこともできる。
【００１４】
上記電動車両において、駆動装置は電動車両の走行時に間欠的に駆動される。駆動装置が間欠的に駆動される場合、その動作状態に応じて冷却に用いられるオイルの供給量を制御する必要がある。本願発明に係る駆動装置によれば、その動作状態に応じた適切なオイル供給量の調整を行なうことが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、駆動装置の構成が複雑になることを抑制しながらケーシング内に供給されるオイル供給量を調整可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００１７】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
【００１８】
図１は、本発明の１つの実施の形態に係る駆動装置を含む電動車両を示した図である。図１を参照して、「電動車両」であるハイブリッド車両１は、前輪ＦＷと、後輪ＲＷと、前輪駆動用のフロント駆動ユニット２と、エンジン３と、後輪駆動用のリア駆動ユニット４と、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）５と、アクセルペダル６と、ＰＣＵ（Power Control Unit）７と、バッテリ８とを備える。
【００１９】
エンジン３は、前輪ＦＷの駆動に用いられる。フロント駆動ユニット２は、フロント駆動用モータジェネレータ（図示せず）を内蔵し、エンジン３および／またはフロント駆動用モータジェネレータによって発生したトルクによって、前輪ＦＷを駆動する。フロント駆動用モータジェネレータは、前輪ＦＷあるいはエンジン３によって回転されるときには、発電機として動作させることができる。
【００２０】
リア駆動ユニット４は、後輪ＲＷの駆動用の「回転電機」であるモータジェネレータ１００と、モータジェネレータ１００を収納するケーシング２００と、「減速機構」としてのカウンタギヤ３００と、ディファレンシャルギヤ４００と、クラッチ（図示せず）とを含む。クラッチは、モータジェネレータ１００と、後輪ＲＷに接続された車軸との間に設けられる。クラッチの締結時には、モータジェネレータ１００による発生トルクが車軸に伝達されて、後輪ＲＷを駆動することができる。また、減速時等において、後輪ＲＷによってモータジェネレータ１００が回転されるときには、モータジェネレータ１００は発電機として動作する。
【００２１】
「制御装置」として設けられるＥＣＵ５へは、アクセルペダル６に配置された位置センサによって検出されるアクセル踏込み量／踏込み速度を始めとする各種センサからの運転状況・車両状況を示す情報が入力される。運転状況を示す情報には、上記のアクセル位置センサの出力の他に、車輪速度センサ出力、車体勾配センサ出力などが含まれる。さらに、車両状況として、モータジェネレータ１００の動作条件を示す、モータジェネレータ１００の温度センサ・電流センサ・回転速度センサ出力などが入力される。ＥＣＵ５は、入力されたこれらの情報に基づき、ハイブリッド車両１に関する種々の制御を統合的に行なう。
【００２２】
ＰＣＵ７は、ハイブリッド車両１内で必要となる電力変換器を総括的に示すものである。すなわち、ＰＣＵ７は、直流電力を交流電力に変換するインバータ（図示せず）や直流電圧の電圧レベルを変換するＤＣ−ＤＣコンバータ（図示せず）等を含む。特に、このインバータは、バッテリ８から供給される直流電力をモータ駆動のための交流電力に変換し、かつ、エンジン３によってモータジェネレータが駆動された際、あるいはモータジェネレータ自身の回生制動動作の際に発電された交流電圧をバッテリ８を充電する直流電圧に変換する。ＤＣ−ＤＣコンバータは、主として、エアコン等補機用の電源電圧に適したレベルへ直流電圧を変換するために用いられる。
【００２３】
バッテリ８、フロント駆動ユニット２およびリア駆動ユニット４と、ＰＣＵ７との間には、給電ケーブル９Ａ，９Ｂ，９Ｃがそれぞれ配設されて電力が伝達される。
【００２４】
本実施の形態では、ハイブリッド車両１の走行は、基本的には、フロント駆動ユニット２による前輪ＦＷの駆動（ＦＦモード）によって行なわれる。しかし、たとえば登坂時など高出力が要求される場合や、低摩擦係数路走行時には、４輪駆動走行（４ＷＤモード）が行なわれる。このように、ハイブリッド車両１において、リア駆動ユニット４は間欠的に駆動される。
【００２５】
４ＷＤモード時には、ＥＣＵ５内でクラッチ締結要求フラグがオンされ、これに応答して上記クラッチを締結することにより、モータジェネレータ１００の出力トルクを後輪ＲＷの車軸へ伝達して、前輪ＦＷに加えて後輪ＲＷが駆動される。また、減速・制動時にも、上記クラッチを締結することにより、モータジェネレータ１００を発電機として作動させて、バッテリ８の充電用のエネルギーを回収することができる。
【００２６】
図２は、「駆動装置」としてのリア駆動ユニット４の構成を示した図である。図２を参照して、リア駆動ユニット４は、モータジェネレータ１００、ケーシング２００、カウンタギヤ３００およびディファレンシャルギヤ４００の他に、アウトプットシャフト５００と、オイルシール６００と、ドライブシャフト受け部７００と、キャッチタンク９１０，９２０，９３０とを含んで構成される。
【００２７】
モータジェネレータ１００は、回転シャフト１１０と、ロータ１２０と、ステータ１３０とを含んで構成される。回転シャフト１１０は、軸受１００Ａを介してケーシング２００に対して回転可能に保持されている。また、回転シャフト１１０は、インプットギヤ１５０とスプライン嵌合されている。ロータ１２０は、回転シャフト１１０に固設されている。ステータ１３０は、ステータコア１３１と、ステータコイル１３２とを含んで構成される。
【００２８】
インプットギヤ１５０は、軸受１５０Ａを介してケーシング２００に対して回転可能に保持されている。インプットギヤ１５０は、カウンタギヤ３００と組合わされる。これにより、インプットギヤ１５０の動力がカウンタギヤ３００に伝達される。
【００２９】
カウンタギヤ３００は、軸受３００Ａを介してケーシング２００に対して回転可能に保持されている。カウンタギヤ３００は、ディファレンシャルギヤ４００と組合わされる。これにより、カウンタギヤ３００の動力がディファレンシャルギヤ４００に伝達される。
【００３０】
ディファレンシャルギヤ４００は、リングギヤ４１０と、ピニオンギヤ４２０と、サイドギヤ４３０とを含んで構成される。ディファレンシャルギヤ４００は、軸受４００Ａを介してケーシング２００に対して回転可能に保持されている。
【００３１】
ケーシング２００には、モータジェネレータ１００を収納するモータジェネレータ室２１０と、カウンタギヤ３００におけるインプットギヤ１５０と噛み合う部分を収納するカウンタギヤ室２２０と、ディファレンシャルギヤ４００を収納するディファレンシャルギヤ室２３０とが形成されている。
【００３２】
ハイブリッド車両１の前進時において、リア駆動ユニット４が後輪ＲＷを駆動する際、および、リア駆動ユニット４が後輪ＲＷに駆動される際には、モータジェネレータ１００の回転シャフト１１０およびインプットギヤ１５０は、矢印ＤＲ１方向に回転する。インプットギヤ１５０と噛み合うカウンタギヤ３００は、矢印ＤＲ２方向に回転する。そして、カウンタギヤ３００と噛み合うディファレンシャルギヤ４００のリングギヤ４１０は、矢印ＤＲ１方向に回転する。
【００３３】
ディファレンシャルギヤ４００の左右のサイドギヤ４３０には、それぞれアウトプットシャフト５００が接続されている。アウトプットシャフト５００は、回転シャフト１１０と同軸上に設けられる。回転シャフト１１０には軸方向の貫通孔が形成されており、アウトプットシャフト５００は該貫通孔に挿通される。また、アウトプットシャフト５００は、軸受５００Ａを介してケーシング２００に対して回転可能に保持されている。
【００３４】
アウトプットシャフト５００は、ドライブシャフト受け部７００に接続されている。アウトプットシャフト５００およびドライブシャフト受け部７００が位置するケーシング２００には、オイルシール６００が設けられている。ドライブシャフト受け部７００はドライブシャフト８００を介して後輪ＲＷに接続されている。以上の構成により、モータジェネレータ１００に後輪ＲＷを駆動させ、また、後輪ＲＷにモータジェネレータ１００を駆動させることができる。
【００３５】
ケーシング２００の底部には、オイルが貯留されている。ディファレンシャルギヤ４００のリングギヤ４１０やカウンタギヤ３００が回転すると、ケーシング２００内に貯留されたオイルが掻き上げられる。リア駆動ユニット４は、キャッチタンク９１０，９２０，９３０を有する。キャッチタンク９１０，９３０は車両前方側に位置し、キャッチタンク９２０は車両後方側に位置する。リングギヤ４１０やカウンタギヤ３００により掻き上げられたオイルは、キャッチタンク９１０，９２０，９３０に貯留される。
【００３６】
図３は、リア駆動ユニット４におけるオイルの流れ等を説明する図である。図３を参照して、カウンタギヤ室２２０の底部に貯留されたオイルは、カウンタギヤ３００により矢印ＤＲ９２０方向に掻き上げられ、キャッチタンク９２０内に流入する。また、ディファレンシャルギヤ室２３０の底部に貯留されたオイルは、リングギヤ４１０により矢印ＤＲ９１０方向に掻き上げられ、キャッチタンク９１０に流入する。
【００３７】
カウンタギヤ室２２０およびディファレンシャルギヤ室２３０内のオイルが掻き上げられることで、カウンタギヤ室２２０およびディファレンシャルギヤ室２３０内のオイル面が低下する。このとき、モータジェネレータ室２１０内のオイルが矢印ＤＲ２２０方向，ＤＲ２３０方向に流れてカウンタギヤ室２２０およびディファレンシャルギヤ室２３０に供給される。この結果、モータジェネレータ室２１０内のオイル面高さが低下する。
【００３８】
キャッチタンク９１０内に貯留されたオイルは、左右（図３中）の軸受３００Ａおよび右側（図３中）の軸受４００Ａに向けて供給される。キャッチタンク９２０に貯留されたオイルは、左右（図３中）の軸受１５０Ａ、左側（図３中）の軸受４００Ａおよび右側（図３中）の軸受１００Ａに向けて供給される。また、キャッチタンク９１０内に貯留されたオイルは、矢印ＤＲ９３０方向に流れてキャッチタンク９３０に流入する。キャッチタンク９３０に貯留されたオイルは、左側（図３中）の軸受１００Ａおよび軸受５００Ａに向けて供給される。キャッチタンク９１０，９２０，９３０から供給されたオイルは、ケーシング２００内の各部の潤滑用／冷却用に用いられる。なお、キャッチタンク９１０，９２０は連通路を介して互いに連通している。
【００３９】
キャッチタンク９１０，９２０，９３０からケーシング２００内の各部に供給されるオイルの流路、および、キャッチタンク９１０，９２０の連通路には、それぞれオリフィス９４０が設けられており、流量調整が行なわれている。また、図３中の破線矢印はリア駆動ユニット４内のエアの流れを示す。ケーシング２００内の圧力が増大した際には、ケーシング２００内のエアがブリーザ２４０を介してケーシング２００の外部に排出される。
【００４０】
次に、キャッチタンク９２０周辺の構造について、図４を用いて説明する。図４に示すように、カウンタギヤ室２２０内のオイルがキャッチタンク９２０に向けて矢印ＤＲ９２０方向に掻き上げられ、キャッチタンク９２０に流入する。キャッチタンク９２０に貯留されたオイルは、オイル通路９２１に流入する。オイル通路９２１内のオイルは、モータジェネレータ室２１０内に流入し、モータジェネレータ１００の冷却などに利用される。
【００４１】
上述したように、リア駆動ユニット４に含まれるモータジェネレータ１００は、常に動作するわけではなく、その動作状態は、ハイブリッド車両１の走行状態に応じて変化する。したがって、モータジェネレータ１００の動作状態に応じて動作するモータジェネレータ１００の冷却機構が必要となる。
【００４２】
図５は、リア駆動ユニット４におけるオイル流量調整機構を示した図である。図５を参照して、リア駆動ユニット４においては、ＰＣＵ７からステータコイル１３２への通電状態に応じてキャッチタンク９２０からモータジェネレータ室２１０に達するオイル通路９２１の開閉を制御している。オイル通路９２１の開閉は、バルブ１０００により行なわれる。バルブ１０００には、該バルブを閉弁方向に付勢するスプリング１１００が取り付けられている。バルブ１０００は磁性体により構成される。そして、ＰＣＵ７からステータコイル１３２に達する給電経路上に、電磁コイルが１２００が形成される。ここで、モータジェネレータ１００を駆動させるための電流がＰＣＵ７からステータコイル１３２に流されると、電磁石１２００に磁力が発生する。電磁石１２００に磁力が発生した結果、バルブ１０００が電磁石１２００に引き寄せられ、オイル通路９２１が解放される。そして、オイル通路９２１を介してキャッチタンク９２０内のオイルがモータジェネレータ室２１０に供給される。モータジェネレータ室２１０内に供給されたオイルはモータジェネレータ１００の冷却に寄与するため、モータジェネレータ１００の冷却が促進される。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、モータジェネレータ１００に向かって流れる電流を用いてバルブ１０００の開閉を制御することで、バルブ１０００の開閉を制御するための制御装置を省略することができる。この結果、構成が複雑になることを抑制しながらケーシング２００内に供給されるオイル供給量を調整することが可能になる。
【００４４】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る「駆動装置」としてのリア駆動ユニット４は、「動力源」としてのモータジェネレータ１００と、モータジェネレータ１００を収納し、内部にオイルが貯留されたケーシング２００と、ケーシング２００の内部に設けられ、モータジェネレータ１００の動力により回転してオイルを掻き上げる「回転体」としてのカウンタギヤ３００と、カウンタギヤ３００に掻き上げられたオイルを受け入れる「オイル貯留部」としてのキャッチタンク９２０と、キャッチタンク９２０からケーシング２００内に供給されるオイルが流れるオイル通路９２１と、オイル通路９２１内のオイル流量を調整する「流量調整弁」としてのバルブ１０００とを備える。そして、モータジェネレータ１００に向かって流れる電流を用いてバルブ１０００の開閉が制御される。より具体的には、モータジェネレータ１００のステータコイル１３２に向かって流れる電流を用いてバルブ１０００の開閉が制御される。
【００４５】
リア駆動ユニット４は、バルブ１０００弁を閉弁方向に付勢する「付勢機構」としてのスプリング１１００と、ＰＣＵ７からモータジェネレータ１００への給電経路上におけるバルブ１０００に対向する位置に設けられた電磁コイル１２００とをさらに備える。バルブ１０００、スプリング１１００および電磁コイル１２００は、オイル通路９２１内のオイル流量を調整する「流量調整機構」を構成する。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る駆動装置を含む電動車両を示した図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態に係る駆動装置の構成を示した図である。
【図３】図２に示される駆動装置におけるオイルの流れを説明する図である。
【図４】本発明の１つの実施の形態における駆動装置におけるキャッチタンク周辺の構造を示した図である。
【図５】本発明の１つの実施の形態における駆動装置におけるオイル流量調整機構を示した図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  ハイブリッド車両、２  フロント駆動ユニット、３  エンジン、４  リア駆動ユニット、５  ＥＣＵ、６  アクセルペダル、７  ＰＣＵ、８  バッテリ、９Ａ，９Ｂ，９Ｃ  給電ケーブル、１０  フロアパネル、１００  モータジェネレータ、１１０  回転シャフト、１２０  ロータ、１３０  ステータ、１３１  ステータコア、１３２  ステータコイル、１５０  インプットギヤ、２００  ケーシング、２１０  モータジェネレータ室、２２０  カウンタギヤ室、２３０  ディファレンシャルギヤ室、２４０  ブリーザ、３００  カウンタギヤ、４００  ディファレンシャルギヤ、４１０  リングギヤ、４２０  ピニオンギヤ、４３０  サイドギヤ、５００  アウトプットシャフト、６００  オイルシール、７００  ドライブシャフト受け部、８００  ドライブシャフト、９１０，９２０，９３０  キャッチタンク、９２１  オイル通路、９４０  オリフィス、１０００  バルブ、１１００  スプリング、１２００  電磁石。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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