(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体内に設けられた被冷却物と別体に設けられ、前記被冷却物の冷却用の液体が流れるパイプと、
前記パイプの一端に設けられ、前記筐体の内面に当接する支持部と、
前記パイプの他端に設けられ、前記筐体に圧入される弾性部材とを備え、
前記パイプの一端は、前記筐体に設けられた挿入孔に挿入され、前記挿入孔は、前記パイプの差し込み方向の下流側に向かって開口幅が狭くなるテーパ部を有する、冷却パイプの固定構造。
【請求項２】
前記パイプの側面に前記冷却用の液体の吐出口が設けられ、
前記パイプの軸方向回りの回転を抑制する回り止め構造が設けられた、請求項１に記載の冷却パイプの固定構造。
【請求項３】
前記パイプは該パイプの側面から突出する突出部を有し、
前記突出部と前記筐体とで前記パイプの軸方向に前記弾性部材を挟持する、請求項１または請求項２に記載の冷却パイプの固定構造。
【請求項４】
前記被冷却物は回転電機のステータである、請求項１から請求項３のいずれかに記載の冷却パイプの固定構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の冷却パイプの固定構造を備えた、電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却パイプの固定構造および電動車両に関し、特に、冷却用の液体が流れる冷却パイプの固定構造および該構造を含む電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平８−１３０８５６号公報（特許文献１）においては、オイルポンプを用いて油路にオイルを流し、該オイルをコイルエンドに滴下して冷却を行なうモータの冷却回路が開示されている。
【０００３】
また、特開２００５−２５３２６３号公報（特許文献２）においても、上記と同様に、オイルポンプと油路とを用いて冷却を行なう電動機の冷却装置が開示されている。
【０００４】
また、特開平７−２９８５２４号公報（特許文献３）においては、ステータの内部に冷媒を通す通路を設けることが開示されている。
【０００５】
また、特開２００４−７２９５０号公報（特許文献４）においては、ステータコアに取付けられる冷却パイプの支持構造が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１３０８５６号公報
【特許文献２】特開２００５−２５３２６３号公報
【特許文献３】特開平７−２９８５２４号公報
【特許文献４】特開２００４−７２９５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に記載されているように、オイルポンプと油路とを用いて冷却を行なう場合、冷却パイプを強固に固定する必要がある。振動により冷却パイプの固定構造が破損すると、適切な位置に冷媒が供給されず、冷却性能が低下する場合がある。他方、機器の小型化の観点からは、コンパクトな冷却パイプの固定構造を構成することが望ましい。
【０００７】
これに対し、特許文献１，２においては、十分な固定強度を発揮できるパイプの固定構造が具体的に開示されていない。また、特許文献３に記載の構造は、ステータ内部に冷媒通路を設けるものであり、被冷却物と別体でパイプを設ける本発明とは前提および構成が全く異なる。また、特許文献４においては、ブラケットを用いてパイプを固定しているが、ブラケットを用いた固定を行なう場合、ボルトで固定する必要があり、ボルト設置のためのスペースを確保する必要がある。この結果、冷却パイプが搭載される機器の小型化が阻害される。
【０００８】
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、コンパクトで、かつ、振動時の冷却効率の低下が抑制された冷却パイプの固定構造および該構造を含む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】
【０００９】
本発明に係る冷却パイプの固定構造は、筐体と、筐体内に設けられた被冷却物と別体に設けられ、被冷却物の冷却用の液体が流れるパイプと、パイプの一端に設けられ、筐体の内面に当接する支持部と、パイプの他端に設けられ、筐体に圧入される弾性部材とを備え、パイプの一端は、筐体に設けられた挿入孔に挿入され、挿入孔は、パイプの差し込み方向の下流側に向かって開口幅が狭くなるテーパ部を有する。
【００１０】
上記構成によれば、弾性部材が筐体に圧入されることで、振動が加えられた場合にも、該振動が弾性部材により吸収され、強固な固定状態が保たれる。この結果、冷却性能の低下が抑制される。また、冷却パイプを挟み込みで支持することにより、支持構造が小型化される。以上の結果として、コンパクトで、かつ、振動時の冷却効率の低下が抑制された冷却パイプの固定構造が得られる。
【００１１】
上記冷却パイプの固定構造において、好ましくは、パイプの側面に冷却用の液体の吐出口が設けられ、パイプの軸方向回りの回転を抑制する回り止め構造が設けられる。
【００１２】
上記構成によれば、パイプの回転が抑制されることで、吐出口からの液体の吐出方向を安定させることができる。結果として、被冷却物の冷却効率を向上させることができる。
【００１３】
上記冷却パイプの固定構造において、好ましくは、パイプは該パイプの側面から突出する突出部を有し、突出部と筐体とでパイプの軸方向に弾性部材を挟持する。
【００１４】
上記構成によれば、突出部と筐体とで弾性部材を挟持することで、弾性部材の変形による弾性力を保持することができる。結果として、パイプの強固な固定状態が保持される。
【００１５】
上記冷却パイプの固定構造において、１つの例として、被冷却物は回転電機のステータである。
【００１６】
回転電機の駆動時にステータは発熱する。これに対し、上記冷却パイプの固定構造によれば、回転電機の大型化を抑制しながら、効率よくステータを冷却することができる。
【００１７】
本発明に係る電動車両は、上述した冷却パイプの固定構造を備える。これにより、走行時および衝突時の振動に対しても十分な固定強度を有する冷却パイプの固定構造を含む電動車両が得られる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、コンパクトで、かつ、振動時の冷却効率の低下が抑制された冷却パイプの固定構造が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に基づく冷却パイプの固定構造および電動車両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。
【００２０】
図１は、本発明の１つの実施の形態に係る冷却パイプの固定構造が適用される駆動ユニットの断面図である。
【００２１】
図１を参照して、「電動車両」としてのハイブリッド車両に搭載される駆動ユニット１は、回転電機１００，２００と、プラネタリギヤ機構３００と、減速機構４００と、ディファレンシャル機構５００と、ドライブシャフト受け部６００とを含んで構成される。回転電機１００，２００、プラネタリギヤ機構３００、減速機構４００およびディファレンシャル機構５００は、ケーシング７００内に設けられる。
【００２２】
回転電機１００，２００は、電動機または発電機としての機能を有するモータジェネレータである。回転電機１００，２００は、それぞれ、軸受１２０，２２０を介してケーシング７００に回転可能に取付けられた回転シャフト１１０，２１０と、回転シャフト１１０，２１０に取付けられたロータ１３０，２３０と、ステータ１４０，２４０とを有する。
【００２３】
ロータ１３０，２３０は、それぞれ、ロータコアと、ロータコアに埋設された磁石とを有する。ロータコアは、鉄または鉄合金などの板状の磁性体を積層することにより構成される。磁石は、たとえば、ロータコアの外周近傍にほぼ等間隔を隔てて配置される。
【００２４】
ステータ１４０，２４０は、それぞれ、リング状のステータコア１４１，２４１と、ステータコア１４１，２４１に巻回されるステータコイル１４２，２４２とを有する。ステータコイル１４２，２４２は、それぞれ、ケーブルを介してバッテリと電気的に接続される。
【００２５】
ステータコア１４１，２４１は、鉄または鉄合金などの板状の磁性体を積層することにより構成される。ステータコア１４１，２４１の内周面上には複数のティース部（図示せず）および該ティース部間に形成される凹部としてのスロット部（図示せず）が形成されている。スロット部は、ステータコア１４１，２４１の内周側に開口するように設けられる。
【００２６】
３つの巻線相であるＵ相、Ｖ相およびＷ相を含むステータコイル１４２，２４２は、スロット部に嵌り合うようにティース部に巻き付けられる。ステータコイル１４２，２４２のＵ相、Ｖ相およびＷ相は、互いに円周上でずれるように巻き付けられる。
【００２７】
プラネタリギヤ機構３００は、たとえば、複数のプラネタリギヤにより構成され、動力分割機能と、減速機能とを有する。ここで、複数のプラネタリギヤにおけるリングギヤを、１つの筒状部材により構成してもよい。
【００２８】
駆動ユニット１の動作時において、エンジン（図示せず）から出力された動力は、シャフト２に伝達され、プラネタリギヤ機構３００により２経路に分割される。
【００２９】
上記２経路のうちの一方は、減速機構４００から、ディファレンシャル機構５００を介してドライブシャフト受け部６００に伝達される経路である。ドライブシャフト受け部６００に伝達された駆動力は、ドライブシャフト（図示せず）を介して車輪（図示せず）に回転力として伝達されて、車両を走行させる。
【００３０】
もう一方は、回転電機１００を駆動させて発電する経路である。回転電機１００は、プラネタリギヤ機構３００により分配されたエンジンの動力により発電する。回転電機１００により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ（図示せず）の状態に応じて使い分けられる。たとえば、車両の通常走行時および急加速時においては、回転電機１００により発電された電力はそのまま回転電機２００を駆動させる電力となる。一方、バッテリにおいて定められた条件の下では、回転電機１００により発電された電力は、図示しないインバータおよびコンバータを介してバッテリに蓄えられる。
【００３１】
回転電機２００は、バッテリに蓄えられた電力および回転電機１００により発電された電力のうちの少なくとも一方の電力により駆動する。回転電機２００の駆動力は、減速機構４００からディファレンシャル機構５００を介してドライブシャフト受け部６００に伝達される。このようにすることで、回転電機からの駆動力によりエンジンの駆動力をアシストしたり、回転電機２００からの駆動力のみにより車両を走行させたりすることができる。
【００３２】
一方、ハイブリッド車両の回生制動時には、車輪は車体の慣性力により回転させられる。車輪からの回転力によりドライブシャフト受け部６００、ディファレンシャル機構５００および減速機構４００を介して回転電機２００が駆動される。このとき、回転電機２００が発電機として作動する。このように、回転電機２００は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作用する。回転電機２００により発電された電力は、インバータを介してバッテリに蓄えられる。
【００３３】
なお、回転電機１００，２００の用途は、ハイブリッド車（ＨＶ：hybrid vehicle）に限定されず、他の「電動車両」（たとえば燃料電池車や電気自動車）に搭載されてもよい。
【００３４】
上記のように構成される駆動ユニット１において、回転電機１００，２００のステータコイル１４２，２４２は、駆動力の発生時、および発電時に発熱する。これに対し、駆動ユニット１においては、ステータコイル１４２，２４２に潤滑油（冷却オイル）を供給することでステータコイル１４２，２４２の冷却を行なっている。この冷却オイルは、たとえば、ディファレンシャル機構５００のリングギヤの回転により掻き上げられ、オイルリザーバに一旦貯留され、該オイルリザーバからステータコイルに向けて流れることでステータコイルに供給される。
【００３５】
しかしながら、駆動ユニット１の構造によっては、リングギヤにより掻き上げられたオイルのみではステータコイル１４２，２４２の冷却を行なうことができない場合がある。そして、ステータの近傍に冷却オイル用のパイプ（冷却パイプ）を設置し、オイルポンプを用いて冷却パイプにオイルを流入させて当該オイルをステータコイルに供給する必要が生じる場合がある。この場合には、コンパクトで、かつ、強固な固定が確保される冷却パイプの固定構造を形成する必要がある。たとえば、冷却パイプの固定構造を片持ち構造とした場合、パイプ先端部が振れやすくなり、冷却オイルの吐出方向が安定しなくなる。この結果、冷却性能が低下する場合がある。また、片持ち構造の場合には、車両の振動および衝突振動などによってパイプの固定構造に過大な応力がかかり、破損するおそれがある。
【００３６】
図２は、本実施の形態に係る駆動ユニット１のステータ１４０の周辺を示す拡大断面図である。図２を参照して、ステータコア１４１の外周側には、冷却パイプ８００が設けられる。オイルポンプ（図示せず）を駆動することにより、冷却パイプ８００には、油路９００を介して矢印ＤＲ１方向からオイルが流入する。冷却パイプ８００に流入したオイルは、冷却パイプ８００内を矢印ＤＲ２方向に流れる。冷却パイプ８００の側面には、オイルを吐出する吐出口８１０が設けられている。冷却パイプ８００内を流れるオイルは、吐出口８１０からステータコイル１４２のコイルエンドに向けて吐出される。これにより、ステータコイル１４２の冷却が行なわれる。
【００３７】
冷却パイプ８００の一端には支持リング８２０が取付けられ、当該端部は、ケーシング７００に設けられた挿入孔７１０に挿入される。そして、冷却パイプ８００の他端は、ゴムキャップ８３０を介してケーシング７００の一部であるカバー７２０に支持される。
【００３８】
ケーシング７００に冷却パイプ８００を組付ける際は、まず、冷却パイプ８００に支持リング８２０とゴムキャップ８３０とが取付けられる。そして、冷却パイプ８００の支持リング８２０が取付けられた側の端部が、ケーシング７００の挿入孔７１０に挿入される。そして、ゴムキャップ８３０上からカバー７２０が組付けられる。この際、ゴムキャップ８３０は、カバー７２０に設けられた穴部に圧入され、カバー組付けの圧力により変形する。この変形に伴なう弾性力により、冷却パイプ８００が強固に固定される。
【００３９】
図３は、ゴムキャップ８３０を冷却パイプ８００の軸方向から見た状態を示す図である。また、図４は、冷却パイプ８００に支持リング８２０とゴムキャップ８３０を取付けた状態を示す拡大図である。図３，図４を参照して、パイプ８００には該パイプの側面から突出するブラケット８４０が設けられている。ブラケット８４０がケースやカバーに当接することにより、冷却パイプ８００の軸方向まわりの回転が抑制される。冷却パイプ８００の回転が抑制されることで、吐出口８１０からのオイルの吐出方向が安定する。そして、所定の被冷却物（ここではステータコイル１４２）に、冷却用のオイルを安定して供給することができる。また、ゴムキャップ８３０よりも硬質のブラケット８４０とカバー７２０とでゴムキャップ８３０を冷却パイプ８００の軸方向に挟持することで、ゴムキャップ８３０の変形による弾性力を保持することができる。なお、ゴムキャップ８３０に当接するブラケット８４０の軸方向端面は平らに形成されている。
【００４０】
図５は、ケーシング７００に設けられた冷却パイプ８００の挿入孔７１０を示す拡大図である。図５を参照して、挿入孔７１０は、冷却パイプ８００の差し込み方向の下流側に向かって開口幅が狭くなるテーパ部７１１を有する。このようにすることで、冷却パイプ８００を挿入孔７１０に挿入する際の軸芯合わせが行ないやすくなる。この結果、生産性が向上する。また、冷却パイプ８００の取付角度を精度良く決定することができるので、所定の位置に安定してオイルを供給することができる。結果として、ステータコイル１４２の冷却効率が向上する。
【００４１】
なお、上記では回転電機１００の外周に冷却パイプ８００を設ける例について説明したが、冷却パイプ８００は回転電機２００の外周に設けられてもよい。
【００４２】
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冷却パイプの固定構造は、「筐体」としてのケーシング７００と、ケーシング７００内に設けられた「被冷却物」としてのステータ１４０と別体に設けられ、ステータ１４０の冷却用の液体（冷却オイル）が流れる冷却パイプ８００と、冷却パイプ８００の一端に設けられ、ケーシング７００の内面に当接する「支持部」としての支持リング８２０と、冷却パイプ８００の他端に設けられ、カバー７２０に圧入される（または、カバー７２０と一体に設けられる）「弾性部材」としてのゴムキャップ８３０とを備える。ゴムキャップ８３０は、カバー７２０の組付け時の圧力で変形可能である。また、冷却パイプ８００の側面には冷却オイルの吐出口８１０が設けられる。そして、冷却パイプ８００の軸方向回りの回転を抑制する「回り止め構造」としてのブラケット８４０が冷却パイプ８００に設けられている。なお、ブラケット８４０は、冷却パイプ８００の側面から突出する「突出部」である。ゴムキャップ８３０は、ブラケット８４０およびカバー７２０により冷却パイプ８００の軸方向に挟持されている。
【００４３】
本発明に係る冷却パイプの固定構造によれば、振動が加えられた場合にも、該振動がゴムキャップ８３０により吸収され、強固な固定状態が保たれる。この結果、冷却性能の低下が抑制される。また、冷却パイプ８００を挟み込みで支持することにより、支持構造が小型化される。以上の結果として、コンパクトで、かつ、振動時の冷却効率の低下が抑制された冷却パイプの固定構造が得られる。また、ブラケット８４０により冷却パイプ８００の回転が抑制されることで、吐出口８１０からのオイルの吐出方向を安定させることができる。
【００４４】
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】
【００４５】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る冷却パイプの固定構造が適用される駆動ユニットの断面図である。
【図２】図１に示される駆動ユニットのステータ周辺を示す拡大断面図である。
【図３】図２に示されるゴムキャップを冷却パイプの軸方向から見た状態を示す図である。
【図４】図２に示される冷却パイプに支持リングとゴムキャップを取付けた状態を示す拡大図である。
【図５】ケーシングに設けられた冷却パイプの挿入孔を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  駆動ユニット、２  シャフト、１００，２００  回転電機、１１０，２１０  回転シャフト、１２０，２２０  軸受、１３０，２３０  ロータ、１４０，２４０  ステータ、１４１，２４１  ステータコア、１４２，２４２  ステータコイル、３００  プラネタリギヤ機構、４００  減速機構、５００  ディファレンシャル機構、６００  ドライブシャフト受け部、７００  ケーシング、７１０  挿入孔、７１１  テーパ部、７２０  カバー、８００  冷却パイプ、８１０  吐出口、８２０  支持リング、８３０  ゴムキャップ、８４０  ブラケット、９００  油路。
【図１】
0004661614.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004661614.tif 000004
【図４】
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【図５】
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