特許 7168649 電気機械を備える車両の給油装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-31

(45)【発行日】2022-11-09

(54)【発明の名称】電気機械を備える車両の給油装置

(51)【国際特許分類】

   B60K 1/00 20060101AFI20221101BHJP

   H02K 9/19 20060101ALI20221101BHJP

【ＦＩ】

B60K1/00

H02K9/19 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020505479

(86)(22)【出願日】2018-07-02

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-10-08

(86)【国際出願番号】 EP2018067762

(87)【国際公開番号】W WO2019025097

(87)【国際公開日】2019-02-07

【審査請求日】2021-04-19

(31)【優先権主張番号】102017213513.1

(32)【優先日】2017-08-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】500045121

【氏名又は名称】ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＺＦ ＦＲＩＥＤＲＩＣＨＳＨＡＦＥＮ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100186716

【弁理士】

【氏名又は名称】真能 清志

(72)【発明者】

【氏名】ティーモ ヴェーレン

(72)【発明者】

【氏名】イングリッド レー

(72)【発明者】

【氏名】ウルリッヒ ケール

(72)【発明者】

【氏名】ウォルフガング リーガー

(72)【発明者】

【氏名】シュテファン スカール

(72)【発明者】

【氏名】エックハルト リュプケ

(72)【発明者】

【氏名】マルク シース

(72)【発明者】

【氏名】フロリアン ディヒトゥル

【審査官】伊藤 秀行

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０５７０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０９５３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９６４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２５９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５９１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１１９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０７２８７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１４７２８９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１４８３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１３２９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１０８８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００３５３９３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｋ １／００

Ｂ６０Ｋ ７／００

Ｈ０２Ｋ ９／１９

Ｆ１６Ｈ ５７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのオイル容積部を有するハウジング（２）内に電気機械（ＥＭ）を備える、車両の給油装置であって、前記オイル容積部は、オイル供給のために、前記車両の変速機ハウジング（１）のオイル容積部（Ａ）と接続され、前記電気機械（ＥＭ）の前記オイル容積部は、前記ハウジング（２）内のオイルレベルを補償するために、少なくとも２つの給油スペース（Ｂ、Ｃ）に分割され、第１給油スペース（Ｂ）は、前記車両の走行方向（ＦＲ）を向く前記ハウジング（２）の側に配置され、第２給油スペース（Ｃ）は、前記車両の走行方向（ＦＲ）と反対を向く前記ハウジング（２）の側に配置されており、
前記第１給油スペース（Ｂ）および前記第２給油スペース（Ｃ）は、前記電気機械（ＥＭ）のロータ軸に対して平行に延在し、それぞれ、側方で相互に対向して、前記電気機械（ＥＭ）の前記ロータ軸（４）の下に配置されていることを特徴とする、給油装置。

【請求項2】

請求項１に記載の給油装置であって、前記第１給油スペースおよび前記第２給油スペースは、それぞれ、チャネルの形態で、前記ハウジング（２）の幅に亘って延在し、前記電気機械（ＥＭ）のステータ（７）の積層鉄心の下で前記ハウジング（２）内に密閉されていることを特徴とする、給油装置。

【請求項3】

請求項１に記載の給油装置であって、前記第１給油スペース（Ｂ）および前記第２給油スペース（Ｃ）は、前記電気機械（ＥＭ）の第１巻線ヘッドスペース（Ｄ）および／または前記電気機械（ＥＭ）の第２巻線ヘッドスペース（Ｅ）によって相互に流れ連通して接続され、前記巻線ヘッドスペース（Ｄ、Ｅ）は、前記電気機械（ＥＭ）の前記ロータ軸（４）に対して横方向に延在することを特徴とする、給油装置。

【請求項4】

請求項３に記載の給油装置であって、２つの前記巻線ヘッドスペース（Ｄ、Ｅ）のうち、１つの巻線ヘッドスペース（Ｄ）は前記変速機ハウジング（１）と反対を向く前記ハウジング（２）の側に備えられ、１つの巻線ヘッドスペース（Ｅ）は前記変速機ハウジング（１）に向く前記ハウジング（２）の側に備えられ、前記巻線ヘッドスペース（Ｄ、Ｅ）のうちの少なくとも１つの巻線ヘッドスペースは、オイルレベルを補償するために、前記変速機ハウジング（１）の前記オイル容積部（Ａ）と流れ連通して接続されていることを特徴とする、給油装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の上位概念において詳細に定義された種類の、少なくとも１つのオイル容積部を有するハウジング内に電気機械を備える、車両の給油装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両技術からは、例えばハイブリッド車両、または電気駆動車両が既知である。これらの車両では、電気機械が、内燃機関に加えて追加的に、または排他的に、駆動機関として備えられている。電気機械は、潤滑と冷却のためにオイル容積部またはオイルウェットスペースを備えるハウジング内に配置されている。電気機械のハウジングは、通常、変速機ハウジングにフランジ結合され、変速機ハウジングによってオイルを供給される。

【0003】

電気機械がオイル容積部内に配置された場合、車両が対応して傾斜、または対応して加速する際に、オイル容積部内のオイルレベルが上昇し、通常はオイルと接触すべきでない電気機械の構成部分が、オイル容積部のオイル容積に浸ってしまうという危険性がある。例えば、望ましくない態様で、電気機械のロータがオイルで濡れる可能性がある。その場合、オイルがロータとステータとの間の空隙に入り込むことがある。不都合なことに、これによってドラグトルクが高まる。さらに、こうした場合、オイルが加熱され、温度に耐性のないオイル添加剤が破壊される恐れがある。

【0004】

車両の水平な、または準静的な駆動状態においては、上述の欠点を回避するように、オイルレベルが可及的に低いレベルに設定される。しかしながら、同時に、冷却および潤滑機能を維持可能とするために、登坂、降坂、および加速の際にもオイルポンプの吸引を保証しなければならない。この点で、オイル容積部の容積を随意に低減することはできない。

【0005】

例えば、文献ＤＥ１１ ２０１３ ００３ ９７５ Ｔ５号から、液冷式の電気モータが既知である。この電気モータには、冷却剤収集容器が備えられている。冷却剤収集容器は、ハウジングの底部にフランジ結合されている。これによって、加速または傾斜の際に、不所望にオイルレベルが上昇することが防止される。容器を別個にすることにより、同時に、オイルの吸引が保証される。しかしながら、容器をハウジングの底部に配置するためには、追加的な構造スペースが必要である。この構造スペースによって、不利なことに構造スペース要件が高まる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】ＤＥ１１ ２０１３ ００３ ９７５ Ｔ５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の給油装置を提案することである。この給油装置では、一方では、車両の傾斜または加速の際にも最適な給油が保証され、他方では、構造スペース要件が可及的に低減される。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この課題は、本発明により、請求項１に記載の特徴によって解決される。有利な発展形態、および特許請求の範囲の発展形態は、従属請求項、明細書の記載、および図面から明らかとなる。

【0009】

したがって、少なくとも１つのオイル容積部を有するハウジング内に電気機械を備える、車両の給油装置を提案する。オイル容積部は、オイル供給のために、変速機ハウジングのオイル容積部と接続されている。車両の傾斜または加速の際にも最適な供給を保証し、さらに要求される構造スペースを可及的に低減するために、電気機械のオイル容積部は、ハウジング内のオイルレベルを補償するために、少なくとも２つの給油スペースに分割されている。第１給油スペースは、車両の走行方向を向くハウジングの側に配置されている。第２給油スペースは、車両の走行方向と反対を向くハウジングの側に配置されている。

【0010】

電気機械のハウジング内に設けられた給油スペースは、電気機械のハウジング内のオイルレベルを補償するために、一方では変速機ハウジングのオイル容積部と接続されている。電気機械のハウジング内に設けられたこの給油スペースが、他方では、例えば車両の傾斜または加速に起因して一方の給油スペース内で上昇するオイルレベルが、例えば変速機ハウジングのオイル容積部を介して、他方の給油スペース内で下降するオイルレベルで補償されるように配置されている。

【0011】

例えば、第１給油スペースおよび第２給油スペースは、ハウジング内で電気機械のロータ軸に対して平行に延在することによって、特に省スペースの装置を達成することができる。電気機械のロータは、通常、車両の長手方向に対して横方向に延在する。そのため、給油スペースは、車両が長手方向に加速または傾斜する際に、オイルレベルの補償を、長手方向に対して保証することができる。好適には、供給スペースは、ハウジングの既存の内部空間の内部で実現される。

【0012】

例えばロータ軸が車両の長手方向に対して横方向に配向されている場合、例えば給油スペースを、それぞれ、側方で相互に対向してロータ軸の下に配置することができる。このようにして、従来未使用であったスペース領域であって、更なるコンポーネントの収容に関してスペース領域自体に制約がなく、車両の地上高に関してもクリティカルでないスペース領域を、ハウジングにおいて、給油スペースを構成するために利用することができる。

【0013】

本発明による給油装置では、第１給油スペースおよび第２給油スペースが、それぞれ、チャネルの形態で、例えばハウジングの全幅に亘って延在し、ステータの積層鉄心の下で密閉されていることによって、構造的に特に容易な設計を実現することができる。このようにして、車両の傾斜および加速の際にも、ハウジングを底部領域で拡大することなく、オイルが電気機械の空隙に入り込むことができないように保証される。

【0014】

本発明の有利な発展実施形態において、第１給油スペースおよび第２給油スペースを、電気機械の第１巻線ヘッドスペースおよび電気機械の第２巻線ヘッドスペースによって、相互に流れ連通して接続することができる。このようにして、車両の傾斜または加速の際に、２つの巻線ヘッドスペースを介して、２つの給油スペースにおいてオイルレベルをより迅速に直接に補償することができる。

【0015】

例えば、車両の横方向の傾斜または車両の横方向の加速に起因して横方向の力が発生する際にも、電気機械のハウジング内のオイルレベルの対応する補償を実現するために、更なる発展形態においては、２つの巻線ヘッドスペースのうち、１つの巻線ヘッドスペースを変速機ハウジングと反対を向くハウジングの側に備え、１つの巻線ヘッドスペースを変速機ハウジングに向くハウジングの側に備えることができる。巻線ヘッドスペースのうちの少なくとも１つの巻線ヘッドスペースは、オイルレベルを補償するために、変速機ハウジングのオイル容積部と流れ連通して接続されている。

【0016】

以下に、図面を参照して本発明を更に詳述する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】車両における本発明による給油装置の概略的な平面図である。

【図2】図１の概略的な側面図である。

【図3】車両が長手方向に傾斜する際、または長手方向に加速する際の、図１の概略的な側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１乃至図３において、例示的に、車両、特に電気駆動車軸を備える電気車両またはハイブリッド車両における給油装置の様々な図を示す。

【0019】

ハウジング２内に電気機械ＥＭを備える本発明による車両の給油装置は、少なくとも１つのオイル容積部を備える。オイル容積部は、オイル供給のために、車両の変速機ハウジング１のオイル容積部Ａと接続されている。加速または傾斜による外的影響が車両に及ぶ際にも、補償されたオイルレベルをハウジング２内で確保するために、電気機械ＥＭのオイル容積部は、少なくとも２つの給油スペースＢ、Ｃに分割されている。その結果、外的影響が及ぶ際にも、ハウジング１および２内のオイルレベルが確実に補償される。第１給油スペースＢは、好適には、車両の走行方向ＦＲを向くハウジング２の側に配置されている。ハウジング２の第２給油スペースＣは、車両の走行方向ＦＲまたは出力部８と反対を向くハウジング２の側に配置されている。給油スペースＢ、Ｃの位置は、図１に例示されている。

【0020】

第１給油スペースＢの方向への傾斜または加速の際に、オイルは、少なくとも部分的に、第２給油スペースＣおよび／または変速機ハウジング１のオイル容積部Ａへと逃れることができる。これは、図１において対応する矢印でしめされている。そのため電気機械ＥＭは、存在するオイルにあまり浸からない。対応して、第２給油スペースＣは反対方向に作用する。このようにして、車両の走行方向ＦＲで、または走行方向ＦＲと反対方向で車両が加速され、または対応して車両が傾斜する際に、給油スペースＢ、Ｃが装備されていることによって、対応する補償が実現される。そのため、オイルレベルが所定のレベルを超えて上昇しない。所定のレベルは、例えば、オイルが電気機械ＥＭのロータ３とステータ７との間の空隙６に流入することができないように設定される。

【0021】

第１給油スペースＢおよび第２給油スペースＣが、電気機械ＥＭの第１巻線ヘッドスペースＤおよび／または電気機械ＥＭの第２巻線ヘッドスペースＥによって、相互に流れ連通して接続されている場合、有利にも、そのために変速機ハウジング１内のオイル容積部Ａを使用することなく、巻線ヘッドスペースＤ、Ｅを介して、オイルレベルを直接に補償することができる。この実施形態において、変速機ハウジング１と反対を向くハウジング２の側には、ハウジングカバーが備えられている。ハウジングカバーは、更なるスペースとして、電気機械ＥＭのハウジングカバースペースＦを構成することができる。ハウジングカバースペースＦは、そこに位置する巻線ヘッドスペースＤと共に、共通スペースを構成することができる。好適には、電気機械ＥＭの巻線ヘッドスペースＤ、Ｅは、ロータ軸４に対して横方向に、または車両の長手方向に平行に延在する。

【0022】

車両が長手方向に対して横方向に傾斜または加速する際にも補償を可能にするために、ハウジングカバースペースＦおよび巻線ヘッドスペースＤから構成された共通スペースＦ、Ｄは、オイルレベルを補償するために、第１給油スペースＢおよび第２給油スペースＣと接続されている。傾斜の間、オイルは、給油スペースＢ、Ｃを通って、変速機ハウジング１のオイル容積部Ａに流入することができる。

【0023】

本発明による給油装置に装備されたオイルチャネル接続によって生じる、車両の加速および傾斜の際のオイルの流れは、図１において対応する矢印で例示されている。

【0024】

電気機械ＥＭのロータ軸３に沿って記された二重矢印は、変速機ハウジング１と、電気機械ＥＭのハウジング２との間、特に変速機側の巻線ヘッドスペースＥとの間に、オイルの流れが実現されることを示すものである。このようにして、流れ連通する接続が、給油スペースＢ、Ｃ、巻線ヘッドスペースＤ、Ｅと、一方ではハウジングカバースペースＦとの間で、また変速機ハウジング１のオイル容積部Ａとの間で、提供される。

【0025】

図２および図３において、変速機ハウジング１内の、中間軸における平歯車９、および駆動軸における平歯車１０が例示されている。さらに、給油スペースＢ、Ｃは側面図で示されている。この側面図からは、給油スペースＢ、Ｃが、電気機械ＥＭのロータ軸４に対して平行に、または車両の長手方向に対して横方向に延在することが明らかである。オイルレベルの対応する補償を実現するために、第１給油スペースＢおよび第２給油スペースＣは、それぞれ、側方で相互に対向してロータ軸４の下に配置されている。この場合、第１給油スペースＢおよび第２給油スペースＣは、それぞれ、チャネルの形態でハウジング２の幅に亘って延在し、電気機械ＥＭのステータの積層鉄心の下でハウジング２内に密閉されている。これによって、給油スペースＢ、Ｃが、ハウジング２の底部領域を超えて延在することが防止される。そのため、特に省スペースの装置が可能になる。このようにして、有利なことに、自動変速機において一般的な、ハウジング２および変速機ハウジング１の底部に取り付けられたオイルパンを、省略することができる。

【0026】

さらに図３は、車両の長手方向に傾斜した位置、または走行方向ＦＲへの加速の際の状態を示す。この位置または加速の際に、オイルレベル５Ａの最大の傾斜角度３５°が給油スペースＢ、Ｃ内で発生する。図２は、車両の静止状態におけるオイルレベル５を示す。

【0027】

給油スペースＢ、Ｃは、共通のオイル容積部、または２つの個別の容積部を、容易に含むことができる。

【0028】

したがって本発明による給油装置は、特に、電気駆動機関用、またはオイルウェットスペース内に配置された電気機械ＥＭを備えるハイブリッド駆動機関用のチャネルシステムを実現する。その際、不所望な態様でオイルがロータ３を濡らす、またはそのようにしてオイルが空隙６に入り込むことがないように保証される。そのため、ドラグトルクが高められない。

【符号の説明】

【0029】

１ 変速機ハウジング
２ 電気機械のハウジング
３ 電気機械のロータ
４ ロータ軸
５ 車両の静止状態におけるオイルレベル
５Ａ 車両の傾斜状態または加速状態でのオイルレベル
６ 間隙
７ ステータ
８ 出力部
９ 中間軸の平歯車
１０ 出力軸の平歯車
Ａ 変速機ハウジング内のオイル容積部またはオイルスペース
Ｂ ハウジング内の第１給油スペース
Ｃ ハウジング内の第２給油スペース
Ｄ 第１巻線ヘッドスペース
Ｅ 第２巻線ヘッドスペース
Ｆ ハウジングカバースペース
ＦＲ 走行方向
ＥＭ 電気機械

【図1】

【図2】

【図3】