特開 2024-175879 駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024175879

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】駆動装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/116 20060101AFI20241212BHJP

   F16H 57/02 20120101ALI20241212BHJP

   B60K 1/00 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

H02K7/116

F16H57/02

B60K1/00 ZHV

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023093958

(22)【出願日】2023-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石橋 昌幸

(72)【発明者】

【氏名】稲田 一成

(72)【発明者】

【氏名】井上 順平

【テーマコード（参考）】

3D235

3J063

5H607

【Ｆターム（参考）】

3D235AA01

3D235BB18

3D235CC13

3D235DD19

3D235FF32

3J063AA01

3J063AB01

3J063AC01

3J063BB41

3J063CD45

3J063CD53

3J063XA02

5H607AA12

5H607BB01

5H607BB05

5H607BB14

5H607CC01

5H607CC03

5H607CC07

5H607CC09

5H607DD03

5H607DD08

5H607DD19

5H607EE36

5H607JJ05

(57)【要約】

【課題】車両用の駆動装置を提供する。
【解決手段】車両用の駆動装置は、モータを収容するモータケースと、モータと機械的に接続されたギアユニットを収容する第１ケースと、モータと電気的に接続された電力変換ユニットを収容する第２ケースと、を備える。第１ケースおよび第２ケースは、複数の締結部材によってモータケースに締結されている。複数の締結部材は、第１ケースおよび第２ケースをモータケースへ共締めする少なくとも一つの共通締結部材を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両用の駆動装置であって、
モータを収容するモータケースと、
前記モータと機械的に接続されたギアユニットを収容する第１ケースと、
前記モータと電気的に接続された電力変換ユニットを収容する第２ケースと、
を備え、
前記第１ケースおよび前記第２ケースは、複数の締結部材によって前記モータケースに締結されており、
前記複数の締結部材は、前記第１ケースおよび前記第２ケースを前記モータケースへ共締めする少なくとも一つの共通締結部材を含む、
駆動装置。

【請求項2】

前記少なくとも一つの共通締結部材の位置では、前記第２ケースが、前記第１ケースの上に配置されている、請求項１に記載の駆動装置。

【請求項3】

前記第１ケースは、その外周縁に沿って延びているとともに、前記複数の締結部材の一部によって前記モータケースに固定された第１フランジを備え、
前記第２ケースは、その外周縁に沿って延びているとともに、前記複数の締結部材の一部によって前記モータケースに固定された第２フランジを備え、
前記第１フランジの一部は、前記モータケースと前記第２フランジとの間に位置する重複区間を有し、
前記少なくとも一つの共通締結部材は、前記重複区間に位置している少なくとも１つの第１共通締結部材を含む、請求項２に記載の駆動装置。

【請求項4】

前記第１ケースは、前記モータケースと前記第２フランジとの間を、前記第２ケースの外縁に沿って、前記重複区間の一端から他端へ延びている延出部をさらに備え、
前記少なくとも一つの共通締結部材は、前記延出部に位置している少なくとも１つの第２共通締結部材を含む、請求項３に記載の駆動装置。

【請求項5】

前記第２フランジの平均厚さは、前記第１フランジの平均厚さよりも大きい、請求項３に記載の駆動装置。

【請求項6】

前記モータはモータシャフトを備えており、
前記モータシャフトの中心軸に対して垂直な方向において、前記第２ケースの少なくとも一部は、前記第１ケースと重複している、請求項１に記載の駆動装置。

【請求項7】

前記モータシャフトの中心軸方向において、前記第２ケースの少なくとも一部は、前記モータと重複している、請求項６に記載の駆動装置。

【請求項8】

前記モータシャフトの中心軸方向からみたときに、前記モータシャフトを中心とした円周の一部に沿って前記第２ケースが配置されており、
前記モータの回転方向における前記第２ケースの配置範囲は、前記モータシャフト回りで１８０°以上である、請求項７に記載の駆動装置。

【請求項9】

前記モータはモータシャフトを備えており、
前記複数の締結部材の各々は、ボルトを含んでおり、
前記ボルトの長手方向は、前記モータシャフトの中心軸と略平行である、請求項１に記載の駆動装置。

【請求項10】

前記第１ケースは、前記モータケースと前記第１ケースとの間に、前記ギアユニットを収容する空間を画定している、請求項１に記載の駆動装置。

【請求項11】

前記第２ケースは、前記モータケースと前記第２ケースとの間に、前記電力変換ユニットを収容する空間を画定している、請求項１に記載の駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、車両用の駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示されている車両用の駆動装置は、モータを収容するモータケースと、ギアユニットを収容するギアケースと、電力変換ユニットを収容する電力変換ユニットケースとが、一体的に締結された構成を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第９６９２２７７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一体型の駆動装置では、ギアケースおよび電力変換ユニットケースの容量を確保することと、駆動装置の体格を小型化することとの両立が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する車両用の駆動装置は、モータを収容するモータケースと、モータと機械的に接続されたギアユニットを収容する第１ケースと、モータと電気的に接続された電力変換ユニットを収容する第２ケースと、を備える。第１ケースおよび第２ケースは、複数の締結部材によってモータケースに締結されている。複数の締結部材は、第１ケースおよび第２ケースをモータケースへ共締めする少なくとも一つの共通締結部材を含む。

【0006】

ケース間の締結に締結部材を用いる構成では、一般に、締結部材を配置するためのスペースが必要となる。その結果、ケースの容量が確保できない場合や、駆動装置の体格が大型化してしまう場合がある。上記の構成によると、第１ケースおよび第２ケースをモータケースへ共締めする共通締結部材を含んでいる。これにより、締結部材の全体の必要数を低減することができる。締結部材の全体数を削減できるため、締結部材を配置するためのスペースを削減できる。第１ケースおよび第２ケースの容量を確保するとともに、駆動装置の体格の小型化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】駆動装置１の概略構成を示す断面図である。

【図2】ケーシング１０の斜視図である。

【図3】ケーシング１０の分解平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

少なくとも一つの共通締結部材の位置では、第２ケースが、第１ケースの上に配置されていてもよい。

【0009】

上記の構成によると、第１ケースおよび第２ケースをモータケースへ共締めすることが可能となる。

【0010】

第１ケースは、その外周縁に沿って延びているとともに、複数の締結部材の一部によってモータケースに固定された第１フランジを備えていてもよい。第２ケースは、その外周縁に沿って延びているとともに、複数の締結部材の一部によってモータケースに固定された第２フランジを備えていてもよい。第１フランジの一部は、モータケースと第２フランジとの間に位置する重複区間を有していてもよい。少なくとも一つの共通締結部材は、重複区間に位置している少なくとも１つの第１共通締結部材を含んでいてもよい。

【0011】

上記の構成によると、第１フランジと第２フランジの重複区間において、第１共通締結部材を用いることにより、締結部材の全体数を削減することが可能となる。

【0012】

第１ケースは、モータケースと第２フランジとの間を、第２ケースの外縁に沿って、重複区間の一端から他端へ延びている延出部をさらに備えていてもよい。少なくとも一つの共通締結部材は、延出部に位置している少なくとも１つの第２共通締結部材を含んでいてもよい。

【0013】

上記の構成によると、第２ケースの外縁の全体を、第１共通締結部材および第２共通締結部材によって締結することができる。

【0014】

第２フランジの平均厚さは、第１フランジの平均厚さよりも大きくてもよい。

【0015】

第２フランジに締結部材が接触するため、第２フランジには締結部材によって大きな力が印加される。上記の構成によると、第２フランジの強度を第１フランジよりも高めることができるため、第２フランジの破損を抑制することが可能となる。

【0016】

モータはモータシャフトを備えていてもよい。モータシャフトの中心軸に対して垂直な方向において、第２ケースの少なくとも一部は、第１ケースと重複していてもよい。

【0017】

上記の構成によると、第２ケースの、モータシャフトの中心軸方向への突出量を減少させることができる。駆動装置の体格の小型化が可能となる。

【0018】

モータシャフトの中心軸方向において、第２ケースの少なくとも一部は、モータと重複していてもよい。

【0019】

上記の構成によると、第２ケースの、モータシャフトの中心軸に垂直な方向への突出量を減少させることができる。駆動装置の体格の小型化が可能となる。

【0020】

モータシャフトの中心軸方向からみたときに、モータシャフトを中心とした円周の一部に沿って第２ケースが配置されていてもよい。モータの回転方向における第２ケースの配置範囲は、モータシャフト回りで１８０°以上であってもよい。

【0021】

上記の構成によると、モータシャフト周りの空間を有効に利用することができる。

【0022】

モータはモータシャフトを備えていてもよい。複数の締結部材の各々は、ボルトを含んでいてもよい。ボルトの長手方向は、モータシャフトの中心軸と略平行であってもよい。

【0023】

第１ケースは、モータケースと第１ケースとの間に、ギアユニットを収容する空間を画定していてもよい。

【0024】

第２ケースは、モータケースと第２ケースとの間に、電力変換ユニットを収容する空間を画定していてもよい。

【実施例0025】

（駆動装置１の構成）
図１は、本実施例の駆動装置１の概略構成を示す断面図である。駆動装置１は、モータと、ギアユニットと、モータを制御するための電力変換ユニットと、を同一ケーシング内に格納した、一体型の装置である。方向ＦＲ、ＲＨ、ＵＰは、駆動装置１が車両（電気自動車）に搭載されている場合における、車両に対する駆動装置１の向きを示している。方向ＦＲは、車両の前後方向における前方を示している。方向ＲＨは、車両の左右方向（あるいは幅方向）における右方を示している。方向ＵＰは車両の上下方向における上方を示している。他の図面においても同様である。なお図１では、複数の軸（モータシャフト４３、カウンタシャフト５２、ドライブシャフト５７Ｌおよび５７Ｒ）が、同一平面内に位置するように展開して示している。

【0026】

駆動装置１は、制御装置２によって制御される。制御装置２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えている。制御装置２は、不図示の信号線によって、電力変換ユニット２１などに接続されている。

【0027】

駆動装置１は、ケーシング１０を備えている。ケーシング１０は、第１ケース１１、第２ケース１２、モータケース１３、を備えている。第１ケース１１、第２ケース１２、モータケース１３は、鋳物であってもよい。

【0028】

モータケース１３は、モータコンパートメント３１を備えている。モータコンパートメント３１には、モータ４０が格納されている。換言すると、モータケース１３は、モータ４０を収容している。モータ４０は、ステータ４１、ロータ４２、モータシャフト４３、を備える。ステータ４１は、円筒形状を有する。ステータ４１の内部には、ロータ４２が回転可能に配置されている。モータシャフト４３は、中心軸ＣＡを備えている。

【0029】

またモータケース１３は、第１ケース１１および第２ケース１２に対向する対向面１３ｓを備えている。対向面１３ｓには、モータシャフト孔ＭＨおよびドライブシャフト孔ＤＨ１が形成されている。モータシャフト孔ＭＨには、モータシャフト４３が貫通している。ドライブシャフト孔ＤＨ１には、左側のドライブシャフト５７Ｌが貫通している。

【0030】

第１ケース１１は、一面が開口した箱形状を備えている。第１ケース１１は、開口面が対向面１３ｓによって塞がれるように、対向面１３ｓに締結されている。なお、締結の態様については、後述する。これにより、モータケース１３と第１ケース１１との間に、第１空間ＳＰ１が画定されている。第１空間ＳＰ１には、ギアユニット５０が格納されている。換言すると、第１ケース１１は、ギアユニット５０を収容している。

【0031】

ギアユニット５０は、シャフトギア５１、カウンタシャフト５２、第１カウンタギア５３、第２カウンタギア５４、リングギア５５、デファレンシャルギア５６、を備える。シャフトギア５１は、モータシャフト４３に取り付けられている。これにより、ギアユニット５０とモータ４０とが、機械的に接続されている。カウンタシャフト５２には、第１カウンタギア５３および第２カウンタギア５４が取り付けられている。第１カウンタギア５３は、シャフトギア５１と噛み合っている。第２カウンタギア５４は、リングギア５５と噛み合っている。リングギア５５は、デファレンシャルギア５６に取り付けられている。デファレンシャルギア５６からは、一対のドライブシャフト５７Ｌおよび５７Ｒが、車幅方向へ延びている。ドライブシャフト５７Ｒは、第１ケース１１に形成されているドライブシャフト孔ＤＨ２を貫通している。第１空間ＳＰ１の下部には、貯留部５８が備えられている。貯留部５８には、オイル５７が貯留されている。ギアユニット５０の一部は、貯留部５８に貯留されたオイル５７に浸漬している。

【0032】

第２ケース１２は、一面が開口した箱形状を備えている。第２ケース１２は、開口面が対向面１３ｓによって塞がれるように、対向面１３ｓに締結されている。なお、締結の態様については、後述する。これにより、モータケース１３と第２ケース１２との間に、第２空間ＳＰ２が画定されている。第２空間ＳＰ２には、電力変換ユニット２１が格納されている。換言すると、第２ケース１２は、電力変換ユニット２１を収容している。電力変換ユニット２１は、モータ４０に供給される電力や発電された電力を制御するための部位である。電力変換ユニット２１に含まれる部品の一例としては、インバータやコンバータ等が挙げられる。電力変換ユニット２１は、バスバー２２によってモータ４０に電気的に接続されている。

【0033】

（ケーシング１０の構成）
図２に、ケーシング１０の斜視図を示す。また図３に、ケーシング１０の分解平面図を示す。なお図２および図３では、ケーシング１０の内部に格納される各種部品の記載を省略している。また図２では、モータシャフト４３の位置を点線で示している。

【0034】

第１ケース１１は、第１ケース１１の外周縁に沿って延びている第１フランジ１１ｆを備えている。図３では、第１フランジ１１ｆは、重複区間ＯＳおよび区間ＳＳに形成されている。第２ケース１２は、第２ケース１２の外周縁に沿って延びている第２フランジ１２ｆを備えている。モータケース１３は、モータケース１３の外周縁に沿って延びているモータケースフランジ１３ｆを備えている。第１フランジ１１ｆには、複数の締結孔１１ｈが配置されている。第２フランジ１２ｆには、複数の締結孔１２ｈが配置されている。モータケースフランジ１３ｆおよび対向面１３ｓには、複数の締結孔１３ｈが配置されている。

【0035】

図３に示すように、第１フランジ１１ｆの一部は、重複区間ＯＳを有する。重複区間ＯＳは、第１フランジ１１ｆの上に第２フランジ１２ｆが重なっている領域である。換言すると、重複区間ＯＳでは、第１フランジ１１ｆが、モータケース１３の対向面１３ｓと第２フランジ１２ｆとの間に位置している。

【0036】

また第１ケース１１は、重複区間ＯＳの端部Ｅ１から端部Ｅ２へ延びている延出部１４を備えている。延出部１４は、第２ケース１２の外縁に沿って延びている、枠形状の部材である。延出部１４は、第１フランジ１１ｆと同一の厚さを有している。延出部１４は、第１ケース１１と一体に形成されている。延出部１４には、複数の締結孔１４ｈが配置されている。重複区間ＯＳに配置されている第１フランジ１１ｆと延出部１４とによって、閉じたリング形状を有する土台が形成されている。リング形状の土台の内側には、開口領域ＯＡが形成されている。リング形状の土台は、第２ケース１２が組付けられたときに、第２フランジ１２ｆと１周重なるように形成されている。すなわちリング形状の土台は、スペーサリングとしても機能する。

【0037】

第１ケース１１および第２ケース１２は、複数のボルト６０によってモータケース１３に締結されている。複数のボルト６０の長手方向は、モータシャフト４３の中心軸ＣＡと略平行である。具体的に説明する。複数のボルト６０は、重複区間ＯＳに配置されている、少なくとも一つの第１共通ボルト６１を含んでいる。換言すると、第１共通ボルト６１の位置では、第２ケース１２が、第１ケース１１の上に配置されている。重複区間ＯＳでは、第２フランジ１２ｆの締結孔１２ｈと、第１フランジ１１ｆの締結孔１１ｈと、モータケース１３の締結孔１３ｈとが、一致している。そして第１共通ボルト６１が、締結孔１２ｈおよび１１ｈを貫通して、締結孔１３ｈに挿入されている。これにより、第１ケース１１および第２ケース１２が、モータケース１３へ共締めされている。

【0038】

また複数のボルト６０は、延出部１４が存在している延出部区間ＥＳに配置されている、少なくとも１つの第２共通ボルト６２を含んでいる。延出部区間ＥＳでは、第２共通ボルト６２が、締結孔１２ｈおよび１４ｈを貫通して、締結孔１３ｈに挿入されている。これにより、延出部１４および第２ケース１２が、モータケース１３へ共締めされている。換言すると、延出部１４は、モータケース１３と第２フランジ１２ｆとの間に位置している。

【0039】

第１フランジ１１ｆのうち、重複区間ＯＳ以外の区間である区間ＳＳには、ボルト６０が配置されている。区間ＳＳでは、ボルト６０が、締結孔１１ｈを貫通して締結孔１３ｈに挿入されている（図２参照）。これにより、第１ケース１１が、モータケース１３へ締結されている。

【0040】

第２フランジ１２ｆの平均厚さは、第１フランジ１１ｆの平均厚さよりも大きい。効果を説明する。第１ケース１１および第２ケース１２が、モータケース１３へ共締めされている領域では、第２フランジ１２ｆにボルトが接触する。従って、ボルトによって印加される力は、第１フランジ１１ｆよりも第２フランジ１２ｆの方が大きくなる。そこで第２フランジ１２ｆの強度を第１フランジ１１ｆの強度よりも高めることにより、第２フランジ１２ｆの破損を抑制することが可能となる。

【0041】

（第１ケース１１および第２ケース１２の位置関係）
図１に示すように、モータシャフト４３に対して、ギアユニット５０の反対側の領域には、モータ４０とギアユニット５０との寸法差によって空間が形成される。この空間に、第２ケース１２が配置されている。すなわち、モータシャフト４３の中心軸ＣＡに対して垂直な方向Ｄ１において、第２ケース１２の少なくとも一部は、第１ケース１１と重複している。これにより、モータシャフト４３周りの空間を有効に利用することができる。よって、モータシャフト４３の中心軸方向Ｄ２における、第２ケース１２の突出量を減少させることができる。駆動装置１の体格の小型化が可能となる。

【0042】

また中心軸方向Ｄ２において、第２ケース１２の少なくとも一部は、モータ４０と重複している。これによっても、モータシャフト４３周りの空間を有効に利用することができる。よって、中心軸ＣＡに垂直な方向Ｄ１における、第２ケース１２の突出量を減少させることができる。

【0043】

図２に示すように、モータシャフト４３の中心軸方向Ｄ２からみたときに、モータシャフト４３を中心とした円周の一部に沿って第２ケース１２が配置されている。そして、モータの回転方向における第２ケース１２の配置範囲は、モータシャフト４３回りで１８０°以上である。これにより、第２ケース１２の容量を十分に確保することが可能となる。

【0044】

（効果）
ボルトを用いてケースを締結する構成では、一般に、ボルト締結部の周囲に工具隙などのスペースを確保する必要がある。ボルト締結部の数が多くなるほど、必要スペースが大きくなるため、ケースの容量が圧迫されてしまう場合がある。本明細書の技術では、第１フランジ１１ｆと第２フランジ１２ｆの重複区間ＯＳにおいて、第１共通ボルト６１を用いて、第１ケース１１および第２ケース１２をモータケース１３へ共締めすることができる。これにより、ボルトの全体の必要数を低減することができるため、ボルトのための必要スペースを削減することが可能となる。第１ケース１１および第２ケース１２の容量を確保するとともに、駆動装置１の体格の小型化を図ることが可能となる。

【0045】

延出部１４が存在しない場合には、重複区間ＯＳと延出部区間ＥＳとの間に、第１フランジ１１ｆの厚さ分の段差が形成されてしまう（図３参照）。段差によって、シール性の確保が困難になる恐れがある。本明細書の技術では、延出部１４を備えることにより、重複区間ＯＳと延出部区間ＥＳとの高さを揃えることができる。第２ケース１２のシール性を高めることが可能となる。

【0046】

本明細書の技術では、第１フランジ１１ｆと延出部１４とによって、スペーサリングを形成することができる。そして、スペーサリングをクッションとして機能させることができるため、第２ケース１２の振動を抑制することが可能となる。

【0047】

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で、技術的な有用性を持つものである。

【0048】

（変形例）
第１ケース１１および第２ケース１２の位置関係は、様々であってよい。例えば、第１ケース１１の上に、第２ケース１２が配置される態様であってもよい。この場合、第１ケース１１と第２ケース１２との間に、第２空間ＳＰ２が画定されてもよい。このような態様においても、重複区間ＯＳを備えることで、ボルトの全体の必要数を低減することができる。

【0049】

第１ケース１１および第２ケース１２の機能を入れ替えてもよい。すなわち、第１ケース１１に電力変換ユニット２１を収容し、第２ケース１２にギアユニット５０を収容してもよい。

【0050】

第１ケース１１は、延出部１４を備えていなくてもよい。また延出部１４は、第１ケース１１と別体部品としてもよい。

【0051】

本明細書の駆動装置が搭載される車両は、電気自動車に限られない。本明細書の駆動装置は、例えばハイブリッド車やプラグインハイブリッド車に搭載することができる。この場合、本明細書の駆動装置は、ケーシング内にモータを複数格納していてもよいし、遊星歯車機構を格納していてもよい。また本明細書の駆動装置は、例えば燃料電池車など、少なくとも走行の一部に電動機を用いる車両にも適用可能である。

【符号の説明】

【0052】

１：駆動装置 １０：ケーシング １１：第１ケース １１ｆ：第１フランジ １２：第２ケース １２ｆ：第２フランジ １３：モータケース １４：延出部 ４０：モータ ５０：ギアユニット ６０：ボルト ６１：第１共通ボルト ６２：第２共通ボルト

【図1】

【図2】

【図3】