(57)【要約】【課題】冷却効率の高いモータの冷却装置を提供する。【解決手段】モータジェネレータ２Ａを冷却する冷却液が流通される冷却用流路９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅが設けられており、冷却用流路９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅに冷却液を供給する冷却液供給口７Ａを備えているジャケット３とジャケット４とから構成される冷却装置において、前記冷却用流路９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅの上部に前記冷却液供給口７Ａが連通されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを冷却する冷却液が流通される冷却用流路が設けられており、冷却用流路に冷却液を供給する冷却液供給口を備えている冷却装置において、
前記冷却用流路の上部に前記冷却液供給口が連通されていることを特徴とするモータの冷却装置。
【請求項２】
前記冷却用流路とモータ収納室とを区画する壁が設けられており、この壁に、前記冷却用流路に臨む位置に放熱フィンが形成されているとともに、前記モータの回転軸方向に、放熱フィンが延長されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータの冷却装置。
【請求項３】
駆動力源の動力を、発電機および出力部材に分配する動力分配装置を備え、その出力部材に前記モータの動力が伝達されるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータの冷却装置。
【請求項４】
前記冷却用流路は、前記モータの下方に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のモータの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータを冷却する冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、モータは、通電時の電気抵抗等により熱を生じる。そのため、一般的にモータには冷却装置が取り付けられる。その一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された発明では、モータが円筒状のハウジングと、このハウジング内に設けられたロータおよびステータを有している。このハウジングであって、モータの外周部分には、冷却装置としてジャケットが設けられいる。このジャケットは環状に形成されている。また、モータの下方に設けられた冷却液供給口から、冷却液がジャケットに供給され、ジャケット内の冷却液は、モータの上方に設けられた冷却液排出口から排出される。モータの冷却装置としては、特許文献１の他にも、特許文献２，３がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１９２１８号公報（特許請求の範囲、段落番号００１５ないし段落番号００１７、段落番号００３１、図１ないし図４）
【特許文献２】
特開平１１−２７８８１号公報
【特許文献３】
特開平１１−３４１７４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１に記載された従来の冷却装置では、ジャケットの下部に冷却液供給口が設けられている。そのため、冷却液をジャケット内に供給すると、空気がジャケット内に残留するおそれがあった。
【０００５】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、冷却用流路内に空気が残留することを抑制できるモータの冷却装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、モータを冷却する冷却液が流通される冷却用流路が設けられており、冷却用流路に冷却液を供給する冷却液供給口を備えている冷却装置において、前記冷却用流路の上部に前記冷却液供給口が連通されていることを特徴とするモータの冷却装置である。
【０００７】
したがって、請求項１の発明では、冷却液供給口から冷却用流路内に冷却液が注入されるとともに、冷却用流路内の冷却液とモータとの間で熱交換が行われて、モータが冷却される。また、冷却用流路を構成する空間の上部に、冷却液供給口が連通されているため、冷却用流路の空気は冷却液供給口から排出される。そのため、冷却用流路に空気が残留する量が減少する。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記冷却用流路とモータ収納室とを区画する壁が設けられており、この壁に、前記冷却用流路に臨む位置に放熱フィンが形成されているとともに、前記モータの回転軸方向に、放熱フィンが延長されて形成されていることを特徴とするモータの冷却装置である。
【０００９】
したがって、請求項２の発明では、請求項１の作用に加えて、壁と冷却液との間の熱伝達面積が広くなる。また、前記放熱フィンが、モータの回転軸方向に形成されているため、前記壁が補強される。そのため、モータの回転振動に対する冷却装置の剛性が向上する。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、駆動力源の動力を、発電機および出力部材に分配する動力分配装置を備え、その出力部材に前記モータの動力が伝達されるように構成されていることを特徴とするモータの冷却装置である。
【００１１】
したがって、請求項３の発明によれば、モータの動力が出力部材に伝達される構成であるときにも、請求項１または２と同様の作用を奏する。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの構成に加えて、前記冷却用流路は、前記モータの下方に配置されていることを特徴とするモータの冷却装置である。
【００１３】
したがって、請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかの作用に加えて、冷却用流路が前記モータの下方に配置されていても、前記冷却用流路内に空気が残留する量が減少する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１は、この発明のモータの冷却装置の一例を含んだトランクルアクスルケース１Ａの正面断面図である。トランクルアクスルケース１Ａは、アルミニウムで形成されており、ダイカスト法によって製造されている。トランクルアクスルケース１Ａは、図４のスケルトン図に示すＦＦ（フロントエンジンフロントドライブ；エンジン前置き前輪駆動）形式のハイブリッド車の動力伝達系統を収容する部品である。
【００１５】
トランクルアクスルケース１Ａの内部には、モータジェネレータ２Ａの外周形状に合わせて回転軸線を中心にして湾曲する円弧形状の壁１によって囲まれたモータジェネレータ収容室２が形成されている。このモータジェネレータ収容室２内にモータジェネレータ２Ａが収容されている。また、モータジェネレータ収容室２の外側に冷却装置が設けられている。以下、冷却装置を具体的に述べる。前記壁１に臨んで、ジャケット３とジャケット４とが配置されている。ジャケット３は、壁１と蓋５とによって囲まれた空間であり、モータジェネレータ収容室２の側部に配置されている。一方、ジャケット４は、壁１と蓋６とによって囲まれた空間であり、モータジェネレータ収容室２の底部（鉛直方向の下方）に配置されている。蓋６は板状であり、略水平に設けられている。また、ジャケット３の下部と、ジャケット４の上部とが、高さ方向でオーバーラップしている。また、ジャケット３と蓋５とがボルトによって固定され、ジャケット４と蓋６とがボルトによって固定されている。図２は、１Ａの蓋なし底面図、図３は１Ａの蓋なし右側面図である。ジャケット３には、隔壁７Ｃが形成されており、ジャケット３内に排出通路７Ｄと導入通路７Ｅとが形成されている。
【００１６】
さらに、トランクルアスクルケース１Ａは、ジャケット３とジャケット４とを区画する隔壁７を有し、隔壁７には、冷却水供給口７Ａ、冷却水排出口７Ｂが貫通している。この冷却水供給口７Ａは、ジャケット３からジャケット４内部に冷却水を流入させるための通路であり、冷却水排出口７Ｂは、ジャケット４内部からジャケット３へ冷却水を排出するための通路である。さらに、ジャケット３と４とが高さ方向でオーバーラップしている領域に冷却水供給口７Ａ、冷却水排出口７Ｂが形成されている。この冷却水供給口７Ａと導入通路７Ｅとが連通し、冷却水排出口７Ｂと排出通路７Ｄとが連通している。
【００１７】
ジャケット４の構造を具体的に述べる。ジャケット４には、隔壁７からモータジェネレータ２Ａの円周方向に延長された仕切壁５１が設けられている。また、隔壁７と所定間隔をおいて壁５２が形成されており、ジャケット４は、隔壁７と仕切壁５１との間に設けられている。仕切壁５１の先端と壁５２との間には、隙間があり、仕切壁５１に連続し、かつ、モータジェネレータ２Ａの軸線方向に延長されたリブ８Ｃを有する。また、仕切壁５１にはリブ８Ａが設けられており、隔壁７とリブ８Ｃとの間にリブ８Ａが位置する。さらに、トランクルアクスルケース１Ａには、リブ８Ｂが設けられており、リブ８Ａとリブ８Ｃとの間にリブ８Ｂが位置する。なお、リブ８Ｂの突出方向は、リブ８Ａおよびリブ８Ｃとは逆方向とされている。さらに、リブ８Ａからリブ８Ｃは、モータジェネレータ２Ａの円周方向に配列されている。このようにして、冷却水供給口７Ａから壁５２に至る経路に、略直線状の水路９Ｅが形成されている。この水路９Ｅに冷却水供給口７Ａが連通している。さらに、壁５２とリブ８Ｃとリブ８Ｂとリブ８Ａと隔壁７との各隙間に、水路９Ａから水路９Ｅが形成されている。この水路９Ａから水路９Ｅにより全体として蛇行状の水路となっている。また、水路９Ｄと水路９Ｅとが連続している。さらに、水路９Ａと冷却水供給口７Ａとが連続している。
【００１８】
リブ８Ａからリブ８Ｃは、高さ方向つまり上下方向の長さが違っており、長い方から順にリブ８Ａ，８Ｂ，８Ｃとされている。このリブ８Ａと８Ｂと８Ｃとは、それぞれ異なる間隔で配置されている。また、蓋６が水平に設けられ、トランクルアクスルケース１Ａが、円弧形状であるため、冷却水供給口７Ａとリブ８Ａとの間に形成されている水路９Ａと、リブ８Ａとリブ８Ｂとの間に形成されている水路９Ｂと、リブ８Ｂとリブ８Ｃとの間に形成されている水路９Ｃと、リブ８Ｃとジャケット４との間に形成されている水路９Ｄと高さ方向の深さの関係は、水路９Ａの深さ＞９Ｂの深さ＞９Ｃの深さ＞９Ｄの深さとなっている。また、水平方向の幅は、水路９Ａの幅＜９Ｂの幅＜９Ｃの幅＜９Ｄの幅となっている。したがって、各水路の深さ同士の対応関係、各水路の幅同士の対応関係により、モータジェネレータ２Ａの軸線に直交する平面内において、水路９Ａから９Ｄの流通面積の変化が小さくなっており、水路９Ａから９Ｄは、ほぼ同面積となっている。
【００１９】
水路９Ｃおよび９Ｄには、複数の放熱フィン１０が設けられている。放熱フィン１０は、トランクルアクスルケース１Ａから垂下されており、モータジェネレータ２Ａの回転軸方向に延長され、かつ、相互に所定の間隔で平行に配置されている。そして、水路９Ｄの放熱フィン１０は、相対的に水路９Ｃの放熱フィン１０よりも長く形成されている。その結果、水路９Ｃおよび９Ｄとの放熱面積が増加される。また、放熱フィン１０の先端と蓋６とは非接触である。
【００２０】
ここで、図４に示す動力伝達系統（パワートレーン）について説明する。図４において、１１はエンジンであり、このエンジン１１（駆動力源）は、燃料の燃焼によりクランクシャフト１２から動力を出力する装置であって、クランクシャフト１２の後端部にはフライホイール１３が形成されている。
【００２１】
このエンジン１１に隣接して中空のトランクルアスクルケース１Ａが設けられており、トランクルアスクルケース１Ａの内部には、インプットシャフト１４、第１のモータジェネレータ１５（発電機）、動力合成機構１６、変速機構１７、第２のモータジェネレータ２Ａが設けられている。インプットシャフト１４はクランクシャフト１２と同心状に配置されている。インプットシャフト１４におけるクランクシャフト１２側の端部には、クラッチハブ１８がスプライン嵌合されている。
【００２２】
そして、フライホイール１３とインプットシャフト１４との動力伝達状態を制御するクラッチ１９が設けられている。第１のモータジェネレータ１５および第２のモータジェネレータ２Ａは、電力の供給により駆動する電動機としての機能（力行機能）と、機械エネルギを電気エネルギに変換する発電機としての機能（回生機能）とを兼ね備えている。第１のモータジェネレータ１５および第２のモータジェネレータ２Ａに電力を供給する電力供給装置としては、バッテリ、キャパシタなどの蓄電装置、あるいは公知の燃料電池などを用いることができる。
【００２３】
第１のモータジェネレータ１５および第２のモータジェネレータ２Ａとしては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。この第１のモータジェネレータ１５は、トランクルアスクルケース１Ａ側に固定されたモータジェネレータ収容室２１と、回転自在なロータ２２とを有している。前記インプットシャフト１４の外周には、中空シャフト２５が取り付けられている。そして、インプットシャフト１４と中空シャフト２５とが相対回転可能に構成されている。前記ロータ２２は中空シャフト２５の外周側に連結されている。
【００２４】
また、前記動力合成機構（言い換えれば動力分配機構）１６は、第１のモータジェネレータ１５と第２のモータジェネレータ２Ａとの間に設けられており、この動力合成機構１６は、いわゆるシングルピニオン形式の遊星歯車機構１６Ａにより構成されている。すなわち、遊星歯車機構１６Ａは、サンギヤ２６と、サンギヤ２６と同心状に配置されたリングギヤ２７と、サンギヤ２６およびリングギヤ２７に噛合するピニオンギヤ２８を保持したキャリヤ２９とを有している。そして、サンギヤ２６と中空シャフト２５とが連結され、キャリヤ２９とインプットシャフト１４とが連結されている。なお、リングギヤ２７は、インプットシャフト１４と同心状に配置された環状部材（言い換えれば円筒部材）３０の内周側に形成されており、この環状部材３０の外周側にはカウンタドライブギヤ３１が形成されている。このカウンタドライブギヤ３１の延長上に車輪４１が取り付けられている。
【００２５】
一方、前記中空シャフト２５と同心状に他の中空シャフト３２が回転可能に配置されており、この中空シャフト３２の外周側に前記第２のモータジェネレータ２Ａが配置されている。
【００２６】
この第２のモータジェネレータ２Ａは、トランクルアスクルケース１Ａ側に固定されたステータ３３と、回転自在なロータ３４とを有している。そして、ロータ３４が中空シャフト３２の外周側に連結されている。このように、インプットシャフト１４および中空シャフト２５と中空シャフト３２とが同心状に配置されている。つまり、第１のモータジェネレータ１５と動力合成機構１６と、第２のモータジェネレータ２Ａとが同心状に配置されている。
【００２７】
前記変速機構１７は、動力合成機構１６と第２のモータジェネレータ２Ａとの間に配置されており、この変速機構１７は、いわゆるシングルピニオン形式の遊星歯車機構１７Ａにより構成されている。遊星歯車機構１７Ａは、サンギヤ３７と、サンギヤ３７と同心状に配置され、かつ、環状部材３０の内周に形成されたリングギヤ３８と、サンギヤ３７およびリングギヤ３８に噛合するピニオンギヤ３９を保持したキャリヤ４０とを有している。
【００２８】
上記のように構成されたハイブリッド車においては、車速およびアクセル開度などの条件に基づいて、車輪に伝達するべき要求トルクが算出され、その算出結果に基づいて、エンジン１１、クラッチ１９、第１のモータ・ジェネレータ１５、第２のモータ・ジェネレータ２Ａが制御される。エンジン１１から出力されるトルクを前輪に伝達する場合は、クラッチ１９が係合される。すると、クランクシャフト１２の動力（言い換えればトルク）がインプットシャフト１４を介してキャリヤ２９に伝達される。キャリヤ２９に伝達されたトルクは、リングギヤ２７、環状部材３０、カウンタドライブギヤ３１等を介して車輪４１に伝達され、駆動力が発生する。また、エンジン１１のトルクをキャリヤ２９に伝達する際に、第１のモータ・ジェネレータ１５を発電機として機能させ、発生した電力を蓄電装置（図示せず）に充電することもできる。
【００２９】
さらに、第２のモータ・ジェネレータ２Ａを電動機として駆動させ、その動力を動力分配機構１６に伝達することができる。第２のモータ・ジェネレータ２Ａの動力が中空シャフト３２を介して変速機構１７のサンギヤ３７に伝達されると、キャリヤ４０が反力要素として作用するとともに、サンギヤ３７の回転速度が減速され、かつ、サンギヤ３７の回転方向とは逆方向にリングギヤ３０を回転させる方向に動力が伝達される。このようにして、エンジン１１の動力および第２のモータ・ジェネレータ２Ａの動力が動力合成機構１６に入力されて合成され、合成された動力が車輪４１に伝達される。
【００３０】
つぎに冷却装置の作用を説明する。導入口５０Ａから、ジャケット３の内部、具体的には、導入通路７Ｅへ冷却液（冷却水、油）が流れ込む。導入通路７Ｅの内部の冷却液は、冷却水供給口７Ａを通ってジャケット４の水路９Ｅへ流入する。そして、水路９Ｅの冷却液は、各水路９Ｄ、９Ｃ、９Ｂ、９Ａを蛇行して通り、冷却水排出口７Ｂから排出通路７Ｄへ排出される。そのため、ジャケット４内を流れる過程において、モータジェネレータ２Ａの熱が壁１を経て冷却水へ伝達され、モータジェネレータ２Ａが冷却される。その後、排出口５０Ｂから冷却液が排出される。
【００３１】
上述の具体例によると、ジャケット４の最上部に冷却水供給口７Ａが設けられているので、排出口の高さに関わらずジャケット４内の空気が冷却水供給口７Ａから７Ｃに排出される。また、水路９Ａから水路９Ｃ内の空気は水路が軸方向に折り返すことにより、空気のたまる場所がなく冷却液排出口７Ｂから排出される。これに対して水路９Ｅは直線状であるため、水路９Ｅ内の空気は、冷却水供給口７Ａ側に戻り易い。そのため、空気がジャケット４内に残留することを抑制することができる。
【００３２】
モータの下部にジャケット４が独立して設けられているが、空気がジャケット４内に溜まることがない。なお、モータの下部とは、モータの回転中心軸を通る水平方向の直線よりも下の部分という意味まである。また、各水路の断面積の変化が小さいので、冷却水が流動する際の流路抵抗が減少する。そのため、冷却水が効率よく流動し、冷却水と壁１との熱交換を効率よく行うことができる。その結果、ジャケット４の冷却効率を向上することができる。
【００３３】
また、放熱フィン１０が、モータジェネレータ２Ａの回転軸方向に平行に配置されていることにより、いわゆる骨組み構造を形成することができるので、冷却用流路を形成している壁１が補強される。そのため、壁１の剛性を向上することができる。そのため、モータジェネレータ２Ａのモータジェネレータ収容室２の軸方向に垂直な方向（高さ方向）の振動を抑制することができる。その結果、トランクルアクスルケース１Ａの振動を抑制でき、ハイブリッド車の動力伝達系統の振動を抑制できる。具体的には、モータジェネレータ２Ａの動力を動力合成機構を経由して車輪４１に伝達する場合に、壁１を有するトランクルアクスルケース１Ａが高さ方向に振動することを抑制できる。
【００３４】
また、水路９Ａおよび水路９Ｂに比べて相対的に浅い水路９Ｃおよび水路９Ｄに、放熱フィン１０が配置されている。そのため、水路９Ｃおよび水路９Ｄの放熱面積を増加することができる。その結果、ジャケット４の冷却効率を向上することができる。
【００３５】
また、複数の金型を所定方向に相対移動し、移動方向と放熱フィン１０の高さ方向とが一致する。この放熱フィン１０が、浅い水路９Ｃおよび水路９Ｄに配置されている、つまり、放熱フィン１０の高さが低いので、ダイカスト法によって壁１を形成する場合に、型の焼付き・貼付きが発生しにくく、製品の不良率が低下する。
【００３６】
また、放熱フィン１０が直線状に配置されているので、ダイカスト法によって壁１を形成する場合に、放熱フィン１０が熱収縮するときに、型と放熱フィン１０との貼付きが発生しにくく、製品の不良率が低下する。また、放熱フィン１０の高さが低く、ダイカスト型の形状を容易にすることができるので、型の加工および保守を簡略化することができる。
【００３７】
ここで、上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上述したモータジェネレータ２Ａがこの発明のモータに相当し、ジャケット４がこの発明の冷却装置に相当し、水路９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄがこの発明の冷却用流路に相当する。さらに、放熱フィン１０がこの発明の放熱フィンに相当し、冷却水供給口７Ａがこの発明の冷却液供給口に相当する。また、エンジン１１がこの発明の駆動源に相当し、動力合成機構１６がこの発明の動力分配装置に相当し、カウンタドライブギア３１がこの発明の出力部材に相当する。
【００３８】
なお、本発明は、第２のモータジェネレータ２Ａ用の冷却装置だけでなく、第１のモータジェネレータ１５の冷却装置にも適用できる。また、ハイブリッド車以外にも、エンジンを用いない電気自動車の駆動力源となるモータの冷却装置、車両の動力伝達系統に連結されてないモータの冷却装置、車両以外のモータの冷却装置に適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、冷却用流路の上方に冷却水供給口が設けられているので、冷却用流路の空気が冷却液供給口から排気され、流路内に空気が残留することを抑制することができる。
【００４０】
また、請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加えて、放熱フィンが、モータの回転軸方向に平行に配置されていることにより、壁が補強される。そのため、壁の剛性を向上することができる。その結果、壁がモータの回転軸方向に垂直な方向に振動することを抑制できる。
【００４１】
また、請求項３の発明によれば、請求項１または２の効果に加えて、モータの動力が動力分配装置を経由して車輪に伝達される構成であるときにも、冷却装置に伝達される振動を抑制することができる。
【００４２】
また、請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかの効果に加えて、冷却用流路が前記モータの下方に配置されていても、前記冷却用流路内に空気が残留する量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るモータの冷却装置を簡略的に示し、図２のＩ−Ｉ線における正面断面図である。
【図２】図１の冷却装置の蓋を取り除いた状態の底面図である。
【図３】図１の冷却装置の蓋を取り除いた状態の側面図である。
【図４】冷却対象であるモータおよび冷却装置が組み込まれているパワートレーンの一例を簡略的に示すスケルトン図である。
【符号の説明】
１…壁、  ２…モータジェネレータ収納室、  ２Ａ…モータジェネレータ、  ３，４…ジャケット、  ７Ａ…冷却水供給口、  ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ…水路、  １０…放熱フィン、  １６Ａ，１７Ａ…遊星歯車機構、  ３１…カウンタドライブギア。
【図１】
2004194362.tif 000003
【図２】
2004194362.tif 000004
【図３】
2004194362.tif 000005
【図４】
2004194362.tif 000006