(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（Ｅ）に接続されてモータおよびジェネレータとして機能するモータ・ジェネレータ（Ｍ）の作動を制御するパワードライブユニット（Ｕ）を冷却するための自動車用パワードライブユニットの冷却構造において、
エンジン（Ｅ）を収納するエンジンルーム（４１）の側部に配置されたサイドフレーム（４４）の車幅方向外側に、エンジンルーム（４１）に対して分離され且つ内部を走行風が車体前後方向に流通可能なパワードライブユニット収納室（５５）を形成すると共に、そのパワードライブユニット収納室（５５）の前端に、車体前方より走行風を該パワードライブユニット収納室（５５）内に取り入れるための走行風取入口（７０）を設け、
このパワードライブユニット収納室（５５）には前記パワードライブユニット（Ｕ）を、該パワードライブユニット（Ｕ）のエンジン（Ｅ）側の一側面が該パワードライブユニット収納室（５５）内の走行風の通り道に臨むように収納して、走行風で該一側面を冷却可能とし、
前記パワードライブユニット（Ｕ）の、エンジン（Ｅ）とは反対側の他側面には、該他側面を冷却すべく、走行風との間で冷却水を介して熱交換を行う冷却装置（Ｃ）を隣接配置したことを特徴とする自動車用パワードライブユニットの冷却構造。
【請求項２】
エンジンルーム（４１）とパワードライブユニット収納室（５５）との間に遮熱板（６８）を配置したことを特徴とする、請求項１に記載の自動車用パワードライブユニットの冷却構造。
【請求項３】
前記エンジン（Ｅ）よりも前方側にエンジン用のラジエータ（５２）を配置し、前記走行風取入口（７０）を、車体前方から見て該ラジエータ（５２）と重ならない位置に配置したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車用パワードライブユニットの冷却構造。
【請求項４】
前記エンジン（Ｅ）よりも前方側にエアコン用のコンデンサ（５３）を配置し、前記走行風取入口（７０）を、車体前方から見て該コンデンサ（５３）と重ならない位置に配置したことを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の自動車用パワードライブユニットの冷却構造。
【請求項５】
パワードライブユニット（Ｕ）および冷却装置（Ｃ）は一体化されて車体に取り付けられることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の自動車用パワードライブユニットの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに接続されてモータおよびジェネレータとして機能するモータ・ジェネレータの作動を制御するパワードライブユニットを冷却するための冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータおよびジェネレータとして機能するモータ・ジェネレータをエンジンに接続し、それをモータとして機能させることによりエンジンの始動やエンジンの駆動力のアシストを行うとともに、それをジェネレータとして機能させてエンジンの駆動力による発電や回生制動による発電を行うもものが、特開平１１−２５７１１５号公報により公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかるモータ・ジェネレータのパワードライブユニットは大型のスイッチング素子を用いて大電流を制御するため、その発熱による耐久性の低下を防止するには充分な冷却を行う必要がある。しかしながら上記従来のものは、パワードライブユニットがエンジンルームに収納されているため、パワードライブユニットは自己が発生する熱に加えてエンジンが発生する熱を受けて温度上昇し、その冷却が不充分になる可能性があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、エンジンに接続されたモータ・ジェネレータの作動を制御するパワードライブユニットの冷却効果を高めることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンに接続されてモータおよびジェネレータとして機能するモータ・ジェネレータの作動を制御するパワードライブユニットを冷却するための自動車用パワードライブユニットの冷却構造において、エンジンを収納するエンジンルームの側部に配置されたサイドフレームの車幅方向外側に、エンジンルームに対して分離され且つ内部を走行風が車体前後方向に流通可能なパワードライブユニット収納室を形成すると共に、そのパワードライブユニット収納室の前端に、車体前方より走行風を該パワードライブユニット収納室内に取り入れるための走行風取入口を設け、このパワードライブユニット収納室には前記パワードライブユニットを、該パワードライブユニットのエンジン側の一側面が該パワードライブユニット収納室内の走行風の通り道に臨むように収納して、走行風で該一側面を冷却可能とし、前記パワードライブユニットの、エンジンとは反対側の他側面には、該他側面を冷却すべく、走行風との間で冷却水を介して熱交換を行う冷却装置を隣接配置したことを特徴とする自動車用パワードライブユニットの冷却構造が提案される。
【０００６】
上記構成によれば、エンジンルームの側部に配置したサイドフレームの車幅方向外側に、エンジンルームに対して分離されたパワードライブユニット収納室を形成し、このパワードライブユニット収納室にパワードライブユニットを、該ユニットのエンジン側の一側面が該収納室内の走行風の通り道に臨むように収納して、パワードライブユニット収納室にその前端の走行風流入口から流入した走行風でパワードライブユニットを冷却するので、エンジンルームに対して分離されたパワードライブユニット収納室内のパワードライブユニットはエンジンが発生した熱の影響を受け難くなり、しかも走行風による冷却が効果的に行われて冷却効果が高められる。またパワードライブユニットをエンジンルームの外部に配置するので、エンジンルーム内の他の補機類のレイアウトが容易になる。その上、パワードライブユニットの、エンジンとは反対側の他側面には、該他側面を冷却すべく、走行風との間で冷却水を介して熱交換を行う冷却装置を隣接配置したので、パワードライブユニットの冷却効果を一層高めることができる。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、エンジンルームとパワードライブユニット収納室との間に遮熱板を配置したことを特徴とする自動車用パワードライブユニットの冷却構造が提案される。
【０００８】
上記構成によれば、エンジンルームとパワードライブユニット収納室との間に配置した遮熱板の効果により、エンジンが発生した熱を遮断してパワードライブユニットの温度上昇を更に効果的に防止することができる。
【０００９】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記エンジンよりも前方側にエンジン用のラジエータを配置し、前記走行風取入口を、車体前方から見て該ラジエータと重ならない位置に配置したことを特徴とする自動車用パワードライブユニットの冷却構造が提案される。
【００１０】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜３の何れかの発明の構成に加えて、前記エンジンよりも前方側にエアコン用のコンデンサを配置し、前記走行風取入口を、車体前方から見て該コンデンサと重ならない位置に配置したことを特徴とする、請求項１〜３の何れかに自動車用パワードライブユニットの冷却構造が提案される。
【００１１】
また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜４の何れかの発明の構成に加えて、パワードライブユニットおよび冷却装置は一体化されて車体に取り付けられることを特徴とする自動車用パワードライブユニットの冷却構造が提案される。
【００１２】
上記構成によれば、パワードライブユニットおよび冷却装置を一体化して車体に取り付けるので、パワードライブユニットおよび冷却装置を別個に車体に取り付ける場合に比べて取付工数や取付部品数を削減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１は直列多気筒エンジンをクランクシャフトの軸方向に見た図、図２は図１の要部拡大図、図３は図２の３−３線断面図、図４はエンジンルームの平面図、図５はパワードライブユニットおよび冷却装置の斜視図、図６は図５の６方向矢視図、図７は図５の７方向矢視図である。
【００１５】
図１に示すように、車両に搭載される直列多気筒エンジンＥのシリンダブロック１の側面に補機部品取付ブラケット２が固定されており、この補機部品取付ブラケット２にパワーステアリング用オイルポンプ３、オートテンショナー４、オルタネータ５、エンジン冷却用ウオータポンプ６および空調用コンプレッサ７が固定される。エンジンＥのクランクシャフト８の軸端（トランスミッションと反対側の軸端）に設けたクランクプーリ９と、オイルポンプ３に設けたオイルポンププーリ１０と、オートテンショナー４に設けたテンショナープーリ１１と、オルタネータ５に設けたオルタネータプーリ１２と、ウオータポンプ６に設けたウオータポンププーリ１３と、コンプレッサ７に設けたコンプレッサプーリ１４とに単一の無端ベルト１５が巻き掛けられており、クランクシャフト８の駆動力が無端ベルト１５によりオイルポンプ３、オルタネータ５、ウオータポンプ６およびコンプレッサ７に伝達されるとともに、オートテンショナー４により無端ベルト１５に張力が付与される。
【００１６】
テンショナープーリ１１およびウオータポンププーリ１３は無端ベルト１５の背面によって駆動されるが、このように単一の無端ベルト１５を用い、かつその背面を利用することにより、補機部品３〜７を相互に接近させた状態でコンパクトに配置することができるだけでなく、各プーリ１０〜１４に対する無端ベルト１５の巻き付き角度を充分に確保して補機部品３〜７を確実に駆動することができる。
【００１７】
図２および図３から明らかなように、シリンダブロック１から突出するクランクシャフト８に、一体に形成されたカムシャフト駆動スプロケット２１およびバランサシャフト駆動スプロケット２２が固定される。カムシャフト駆動スプロケット２１に巻き掛けられた無端チェーン２３と、バランサシャフト駆動スプロケット２２に巻き掛けられた無端チェーン２４とが、シリンダブロック１に固定されたチェーンカバー２５で覆われる。
【００１８】
チェーンカバー２５から突出するクランクシャフト８の軸端に前記クランクプーリ９のボス部２６が嵌合してボルト２７で固定される。クランクプーリ９のボス部２６から半径方向に延びる円板状の側壁部２８の外端に環状の周壁部２９が一体に形成されており、この周壁部２９の外周面に無端ベルト１５が係合するプーリ溝２９ａが形成される。クランクプーリ９の内部にはボス部２６、側壁部２８および周壁部２９に囲まれた環状の空間が形成されており、この空間にモータ・ジェネレータＭが収納される。
【００１９】
モータ・ジェネレータＭはクランクプーリ９の周壁部２９の内周面に沿って固定された複数の永久磁石３０…を備えており、これら永久磁石３０…はモータ・ジェネレータＭのロータを構成する。またチェーンカバー２５の外面には、それぞれがコア３１…に巻き付けられた複数のコイル３２…がクランクシャフト８の周囲を囲むようにボルト３３…で固定される。コイル３２…はモータ・ジェネレータＭのステータを構成するもので、それらの外周面は小さなエアギャップを介して前記永久磁石３０…の内周面に対向している。
【００２０】
チェーンカバー２５の外面に板状の取付ブラケット３４が３本のボルト３５…で固定されており、この取付ブラケット３４に３個の回転数センサ３６…がそれぞれボルト３７…で固定される。クランクプーリ９の側壁部２８にボルト３８…で固定した円板３９の外周部に、前記回転数センサ３６…により検出される複数の被検出部４０…が設けられる。
【００２１】
而して、モータ・ジェネレータＭのコイル３２…を消磁すればクランクプーリ９は単なるプーリとして機能するだけであるが、コイル３２…を所定のタイミングで交互に励磁することにより永久磁石３０…に吸引力および反発力を作用させ、クランクプーリ９を回転駆動することができる。これにより、クランクシャフト８をクランキングして停止したエンジンＥを再始動することができるだけでなく、エンジンＥでの走行中にその駆動力をアシストすることができる。また車両の制動時に駆動輪からエンジンＥに逆伝達される駆動力でクランクシャフト８が回転するとき、モータ・ジェネレータＭを回生制動して発電を行わせるることができ、またエンジンの駆動力でモータ・ジェネレータＭを駆動して発電を行わせることもできる。
【００２２】
このように、モータ・ジェネレータＭをエンジンＥのクランクプーリ９の内部に収納したので、前記モータ・ジェネレータＭの装着によるエンジンＥやトランスミッションの大型化を最小限に抑え、エンジンルームへの搭載を容易にすることができる。
【００２３】
図４に示すように、上記構成のエンジンＥが搭載されるエンジンルーム４１は、その左側面が左サイドフレーム４２から立ち上がる左フロントフェンダエプロン４３により区画され、その右側面が右サイドフレーム４４から立ち上がる右フロントフェンダエプロン４５により区画される。また左右のサイドフレーム４２，４４の後部間は、エンジンルーム４１の後壁を構成するフロントカウル４６で接続され、左右のサイドフレーム４２，４４の前部間はフロントクロスメンバ４７で接続される。エンジンＥはクランクシャフト８が車体左右方向に延び、かつクランクプーリ９が車体右側に位置するように横置きに搭載されており、その前面に吸気通路４８…が接続されるとともに、その後面に排気通路４９…が接続される。
【００２４】
エンジンＥの左側面にはトランスミッションＴが結合されており、その上面に前記吸気通路４８…に連なるエアクリーナ５０が支持される。左右のフロントフェンダエプロン４３，４５の前端間を接続するラジエータサポート５１と、前記フロントクロスメンバ４７との間に、エンジンＥ用のラジエータ５２と、エアコン用のコンデンサ５３とが配置される。
【００２５】
右フロントフェンダエプロン４５と、その外側に結合される右フロントフェンダ５４との間に区画されるパワードライブユニット収納室５５には、モータ・ジェネレータＭの作動を制御するパワードライブユニットＵと、その冷却装置Ｃとを一体化したものが収納される。パワードライブユニット収納室５５の前端に、走行風を取り入れるための走行風取入口７０が形成される。
【００２６】
図５〜図７を併せて参照すると明らかなように、パワードライブユニットＵは左右方向の厚さが薄い直方体状に形成され、また冷却装置Ｃは直方体状に形成されたウオータジャケット５６とラジエータ５７とから構成される。アルミニウム製のウオータジャケットはパワードライブユニットＵの右側面の全面に沿うように重ね合わされてボルト５８…で一体に結合される。またラジエータ５７はパワードライブユニットＵおよびウオータジャケット５６の前面に車体前方を向くように配置され、ウオータジャケット５６にボルト５９，５９で結合される。ウオータジャケット５６は内部を冷却水が自由に対流できる容器から構成されており、その上端および下端はラジエータ５７のアッパータンク６０およびロアタンク６１にそれぞれ冷却水パイプ６２，６３を介して連通する。またラジエータ５７のアッパータンク６０およびロアタンク６１は、冷却水と冷却風との間で熱交換を行うラジエータコア６４で接続される。
【００２７】
右フロントフェンダエプロン４５の右側面には板状の支持部材６５がボルト６６…で固定されており、この支持部材６５の上面に、一体化されたパワードライブユニットＵおよび冷却装置Ｃがボルト６７…で固定される。そして右フロントフェンダエプロン４５の右側面には、パワードライブユニットＵとの間に介在するように遮熱板６８がボルト６９…で固定される。
【００２８】
次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。
【００２９】
パワードライブユニットＵは大型のスイッチング素子を用いてモータ・ジェネレータの大電流を制御するものであるため、その耐久性を確保するために冷却を行う必要がある。パワードライブユニットＵが発熱すると、それに接するように設けられた冷却装置Ｃのウオータジャケット５６内の冷却水がパワードライブユニットＵの熱を奪って温度上昇し、ウオータジャケット５６の内部に冷却水の対流が発生する。この対流により、ウオータジャケット５６の上部の温度上昇した冷却水は冷却水パイプ６２からラジエータ５７に供給され、そのアッパータンク６０、ラジエータコア６４、ロアタンク６１および冷却水パイプ６３を経てウオータジャケット５６の下部に戻され、その間にラジエータコア６４において走行風取入口７０（図４参照）から流入した走行風との間で熱交換して冷却される。このようにウオータジャケット５６内の冷却水の自然対流を利用してラジエータ５７に冷却水を循環させるので、特別の冷却水ポンプが不要になって部品点数およびコストの削減に寄与することができる。
【００３０】
またエンジンルーム４１の内部はエンジンＥが発生する熱で高温になるが、エンジンルーム４１から右フロントフェンダエプロン４５を介して分離されたパワードライブユニット収納室５５にパワードライブユニットＵを収納したので、パワードライブユニットＵがエンジンＥの熱を受け難くなって冷却効果が更に高められる。しかもパワードライブユニットＵと右フロントフェンダエプロン４５との間に遮熱板６８を介在させたので、エンジンＥの熱を一層効果的に遮断することができる。
【００３１】
更に、パワードライブユニットＵと冷却装置Ｃとを一体化して右フロントフェンダエプロン４５に支持したので、パワードライブユニットＵおよび冷却装置Ｃを別個に車体に取り付ける場合に比べて取付工数や取付部品数を削減することができる。またパワードライブユニットＵをエンジンルーム４１の外部に配置したので、狭隘なエンジンルーム４１の内部空間を有効に利用して補機類のレイアウトを容易に行うことができる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３３】
例えば、実施例では水冷式の冷却装置Ｃを例示したが、冷却ファンや冷却フィンのような空冷式の冷却装置を採用することができる。また実施例ではエンジンルーム４１の右側にパワードライブユニット収納室５５を形成しているが、それをエンジンルーム４１の左側に形成しても良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、エンジンルームの側部に配置したサイドフレームの車幅方向外側に、エンジンルームに対して分離されたパワードライブユニット収納室を形成し、このパワードライブユニット収納室にパワードライブユニットを、該ユニットのエンジン側の一側面が該収納室内の走行風の通り道に臨むように収納して、パワードライブユニット収納室にその前端の走行風流入口から流入した走行風でパワードライブユニットを冷却するので、エンジンルームに対して分離されたパワードライブユニット収納室内のパワードライブユニットはエンジンが発生した熱の影響を受け難くなり、しかも走行風による冷却が効果的に行われて冷却効果が高められる。またパワードライブユニットをエンジンルームの外部に配置するので、エンジンルーム内の他の補機類のレイアウトが容易になる。その上、パワードライブユニットの、エンジンとは反対側の他側面には、該他側面を冷却すべく、走行風との間で冷却水を介して熱交換を行う冷却装置を隣接配置したので、パワードライブユニットの冷却効果を一層高めることができる。
【００３５】
また請求項２に記載された発明によれば、エンジンルームとパワードライブユニット収納室との間に配置した遮熱板の効果により、エンジンが発生した熱を遮断してパワードライブユニットの温度上昇を更に効果的に防止することができる。
【００３６】
また請求項５に記載された発明によれば、パワードライブユニットおよび冷却装置を一体化して車体に取り付けるので、パワードライブユニットおよび冷却装置を別個に車体に取り付ける場合に比べて取付工数や取付部品数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  直列多気筒エンジンをクランクシャフトの軸方向に見た図
【図２】  図１の要部拡大図
【図３】  図２の３−３線断面図
【図４】  エンジンルームの平面図
【図５】  パワードライブユニットおよび冷却装置の斜視図
【図６】  図５の６方向矢視図
【図７】  図５の７方向矢視図
【符号の説明】
Ｃ        冷却装置
Ｅ        エンジン
Ｍ        モータ・ジェネレータ
Ｕ        パワードライブユニット
４１      エンジンルーム
４４      右サイドフレーム（サイドフレーム）
５２ エンジン用のラジエータ
５３ エアコン用のコンデンサ
５５      パワードライブユニット収納室
６８      遮熱板
７０ 走行風取入口
【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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【図６】
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【図７】
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