特許 7690897 ハイブリッドシステム用駆動装置

(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】2025-06-03

(45)【発行日】2025-06-11

(54)【発明の名称】ハイブリッドシステム用駆動装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 57/04 20100101AFI20250604BHJP

   B60K 17/04 20060101ALI20250604BHJP

   B60K 17/06 20060101ALI20250604BHJP

   H02K 9/19 20060101ALI20250604BHJP

   H02K 7/116 20060101ALI20250604BHJP

【ＦＩ】

F16H57/04 P

F16H57/04 G

F16H57/04 E

F16H57/04 J

B60K17/04 G

B60K17/06 G

H02K9/19

H02K7/116

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022014419

(22)【出願日】2022-02-01

(65)【公開番号】P2023112553

(43)【公開日】2023-08-14

【審査請求日】2024-03-20

(73)【特許権者】

【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】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】中村 敦郎

【審査官】鷲巣 直哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１５６３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０００９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０３０３７２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ５７／０４

Ｂ６０Ｋ １７／０４

Ｂ６０Ｋ １７／０６

Ｈ０２Ｋ ９／１９

Ｈ０２Ｋ ７／１１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンの出力が伝達される回転軸を出力軸とする油冷式モータと、
前記回転軸から動力が伝達されるトランスミッションと、
前記油冷式モータを収容するモータ室と前記トランスミッションを収容するトランスミッション室とを隔離する隔壁部を備えるハウジングと、
を有し、
前記ハウジングの底部には前記モータ室のオイルパンと前記トランスミッション室のオイルパンが設けられ、
前記隔壁部は、前記ハウジングの底部において、前記モータ室と前記トランスミッション室と連通する連通油路を備え、
前記連通油路は、前記トランスミッション室で発生した気泡が前記モータ室へ流入しないように、前記トランスミッションの下端から所定距離だけ下方に設けられており、
前記ハウジングの底部において、前記モータ室の前記オイルパン、前記連通油路及び前記トランスミッション室の前記オイルパンには、オイルが貯留する液層が形成されており、前記液層の上面は、前記トランスミッションの下端から所定距離だけ下方に設けられる、
ハイブリッドシステム用駆動装置。

【請求項2】

前記トランスミッション室の前記オイルパンに貯留されたオイルは、オイルポンプにより、油路を通って車両のラジエータの熱交換器に送られ、前記熱交換器で冷却されたオイルは更に、前記回転軸の軸心内の油路を通って、前記モータ室に到達し、オイルは、前記回転軸の回転に伴い、前記油冷式モータに対し、撒き散らされ、前記油冷式モータの熱を奪って、その後、前記モータ室の前記オイルパンに貯留するように構成されている、請求項１に記載のハイブリッドシステム用駆動装置。

【請求項3】

前記連通油路は、オイルが充填されるように構成され、
前記車両の前記ラジエータの前記熱交換器で冷却されたオイルは更に、前記回転軸の軸心内の油路を通って、前記トランスミッション室に到達し、オイルは、前記回転軸の回転に伴い、前記トランスミッションに対し、撒き散らされ、前記トランスミッションの熱を奪って、その後、前記トランスミッション室の前記オイルパンに貯留するように構成されている、請求項２に記載のハイブリッドシステム用駆動装置。

【請求項4】

前記トランスミッション室の底部に形成されたオイルパンの容積は、前記モータ室の底部に形成されたオイルパンの容積より大きくなるように構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のハイブリッドシステム用駆動装置。

【請求項5】

前記駆動装置は、フロントエンジンリアドライブ式の自動車用である、請求項１～４のいずれか一項に記載のハイブリッドシステム用駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ハイブリッドシステム用駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ハイブリッドシステム用駆動装置として、油冷式モータを用いることが知られている。

【0003】

特許文献１には、ハイブリッド電気自動車のクラッチ及びモータハウジング構造が開示されている。これは、エンジンからの駆動力を変速機側に伝達するための湿式油圧クラッチを収容するクラッチハウジング、及び油冷式の走行用モータを収容するモータハウジング内の圧力上昇を抑制するエアブリーザの取付構造である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－１２６３２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

油の攪拌により発生した気泡がモータ室内のコイルやロータを覆うと、冷却性能が低下してしまうため、ブリーザを設ける手法が知られている。しかし、ブリ―ザを設けることで部品点数が増加してしまう。

【0006】

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、部品点数の増加を抑制しつつ、油の攪拌により発生した気泡による、冷却性能の低下を防止したハイブリッドシステム用駆動装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様にかかるハイブリッドシステム用駆動装置は、
エンジンの出力が伝達される回転軸を出力軸とする油冷式モータと、
前記回転軸から動力が伝達されるトランスミッションと、
前記油冷式モータを収容するモータ室と前記トランスミッションを収容するトランスミッション室とを隔離する隔壁部を備えるハウジングと、
を有し、
前記ハウジングの底部にはオイルが貯留されており、
前記隔壁部は、前記ハウジングの底部において、前記モータ室と前記トランスミッション室と連通する連通油路を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、部品点数の増加を抑制しつつ、油の攪拌により発生した気泡による、冷却性能の低下を防止したハイブリッドシステム用駆動装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態にかかるハイブリッドシステム用駆動装置の断面図である。

【図2】実施の形態にかかるハイブリッドシステム用駆動装置のＡＴＦの流路を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下では、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。

【0011】

図１は、実施の形態にかかるハイブリッドシステム用駆動装置１の断面図である。図１は、フロントエンジンリアドライブ式のハイブリッド自動車用の駆動装置を例示している。ハイブリッドシステム用駆動装置１は、モータジェネレータ（回転電機）ＭＧと、エンジンに連結される回転軸１１と、回転軸１１と連結するＡＴ（Automatic Transmission）ギア１３を有する。モータジェネレータは、単にモータとも呼ばれ得る。ハイブリッドシステム用駆動装置１は、ハウジング１０に収納される。具体的には、図１は、車両側面からハウジング１０を見た図であり、ハウジング１０は、前方のモータ室Ｍと、後方のギア室Ｇと、モータ室Ｍとギア室Ｇとを隔離する隔壁部Ｐを有する。モータ室Ｍは、モータケースとも呼ばれる。ギア室Ｇは、ギアケース、トランスミッション室、トランスミッションケースとも呼ばれる。

【0012】

図示されていないが、駆動装置１の前方にエンジンが配置される。エンジン（図示せず）は、ガソリンや軽油などを燃料としてピストンの往復運動をクランクシャフト（回転軸）の回転運動へと変換する内燃機関である。モータ室Ｍは、エンジンの出力が伝達される回転軸１１を出力軸とする油冷式モータジェネレータＭＧを収容する。モータジェネレータＭＧは、モータ室Ｍに収納されるステータ１００とロータ２００を備える。ステータ１００は、環状のステータコア１０１と、当該ステータコア１０１に巻回されるステータコイル１０２を含む。ロータ２００は、ロータコア２０１と、当該ロータコア２０１の軸方向における両側に配置されるエンドプレート２０２，２０３と、を含む。ロータコア２０１は、例えばプレス加工により円環状に形成された電磁鋼板を複数積層することにより形成される。また、ロータコア２０１には、周方向に間隔をおいてそれぞれ軸方向に延びる図示しない複数の貫通孔が形成され、各貫通孔には、永久磁石が埋設される。ハイブリッド用モータのような発熱量の大きなモータでは、冷却及び潤滑用の油をコア及びコイルエンドにかけることにより冷却する油冷式が一般的である。

【0013】

図１に示すように、ハウジング１０のモータ室Ｍの外殻部８１の一端（前端）すなわち開放端側の外周には、複数のボルト孔を有する前側フランジ部８１ｆが形成されている。前側フランジ部８１ｆは、それぞれ対応するボルト孔に挿通される図示しない複数のボルトを介してエンジンのエンジンブロックに締結（固定）される。また、外殻部８１の他端部は、端壁８２よりも前側フランジ部８１ｆとは反対側に突出しており、外殻部８１の他端（後端）の外周には、複数のボルト孔を有する後側フランジ部８１ｒが形成されている。後側フランジ部８１ｒは、それぞれ対応するボルト孔に挿通される複数のボルトを介して動力伝達装置のトランスミッションケース（ギア室Ｇ）の前端に締結（固定）される。

【0014】

ハウジング１０のモータ室Ｍは、アルミニウム合金の鋳造により形成され、筒状の外殻部８１と、当該外殻部８１の他端を塞ぐ端壁（壁部）８２とを含む。モータケースは、一端が開放されたモータ室Ｍと、当該一端を覆うように固定されるカバー８８とを含む。カバー８８は、複数のボルトを介してハウジング１０のモータ室Ｍに固定される。カバー８８は、エンジン側でモータジェネレータＭＧおよびクラッチＫ０と対向するように径方向に延在するモータケースの端壁部を形成する。クラッチＫ０は、回転軸１１ａすなわちエンジンのクランクシャフトと回転軸（伝達軸）１１ｂすなわちモータジェネレータＭＧのロータ２００とを連結すると共に両者の連結を解除するものである。

【0015】

同様に、ハウジング１０のギア室Ｇは、アルミニウム合金の鋳造により形成され、筒状の外殻部９１と、当該外殻部９１の他端を塞ぐ端壁（壁部）９２と、を含む。ギアケースは、一端が開放されたギア室Ｇと、当該一端を覆うように固定されるカバー９８とを含む。カバー９８は、複数のボルト９９を介してハウジング１０のギア室Ｇに固定される。ギア室Ｇは、回転軸１１からの動力が伝達されるトランスミッション（図１では、ＡＴギア１３）を収容する。なお、本例においては、モータ室における回転軸も、ギア室における回転軸も、同じ一軸である。回転軸１１ａ～１１ｃは、回転軸１１と総称される。

【0016】

ハウジング１０の底部にはオイルが貯留している。このオイルは、ＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）とも呼ばれる。具体的には、ハウジング１０において、モータ室Ｍの底部１１１には、オイルパン１１０が形成されており、ギア室Ｇの底部１３１には、オイルパン１３０が形成されている。ギア室Ｇにおいて、ＡＴギア１３が回転軸１１に対称に構成され、ＡＴギア１３の下端（１点破線）より下側に、オイルパン１３０が設けられている。また、ギア室Ｇのオイルパン１３０の後方に隣接して、オイルを図２に示す経路に沿って循環させるオイルポンプ１４０が設けられている。以上より、ハウジング１０の底部において、オイルパン１１０、連通油路１２０及びオイルパン１３０が、オイルが貯留する液層ＳＬを形成している。

【0017】

また、オイルパン１３０の容積は、オイルパン１１０の容積より大きくなるように設計されている。すなわち、オイルパン１３０は、オイルパン１１０より前後方向に長く設計され、かつ、上下方向にも長く設計されている。さらに、オイルパン１３０の下端は、オイルパン１１０の下端より下方にまで設計されている。これにより、オイルは、モータ室Ｍのオイルパン１１０からトランスミッション室Ｇのオイルパン１３０に流れるように設計されている。なお、液層ＳＬの上面は、ＡＴギア１３の下端から所定距離Ｈだけ下方に配置されるように設計され得る。

【0018】

オイルパン１３０内のオイルの油面は、ＡＴＦの温度上昇又は走行中の車両の姿勢変化等により、上昇又は下降する場合がある。ギア室Ｇの底部のＡＴＦの油面が上昇し、ＡＴギア１３に触れると、ＡＴギア１３の回転に伴って、このオイルが撹拌され、気泡が発生する場合がある（図１の気泡層ＡＢ）。その後、ＡＴＦの油面が下降すると、発生した気泡がモータ室Ｍに到達し、モータコイル１０２やロータ２００を覆うと、冷却性能（放熱）を阻害する恐れがある。

【0019】

そこで、本開示では、こうした課題を解決するため、モータ室Ｍとギア室Ｇを別々に配置し、それらを隔離する隔壁部Ｐの底部において、モータ室Ｍへの気泡の流入を防止するようにオイルの連通油路１２０を設けている。連通油路１２０は、オイルパン１１０の底部１１１及びオイルパン１３０の底部１３１よりもわずかに高い位置に配置され、オイルパン１１０とオイルパン１３０とを連通するように設けられている。車両の前後方向における連通油路１２０の長さは、所定距離以上であってもよい。具体的には、オイルの連通油路１２０は、ＡＴギア１３の下端から所定の距離Ｄだけ下側に設けられている。この所定の距離は、ＡＴギア１３の回転により発生した気泡がモータ室Ｍに到達しにくい又は完全に到達しないように任意に設定され得る。

【0020】

いくつかの実施形態では、ハウジング１０は、ＡＴＦの油面が連通油路１２０よりも上側にあるように設計されてもよい。これにより、ＡＴＦが連通油路１２０内に充填されているので、モータ室への気泡の逆流をできる限り抑制することができる。

【0021】

走行中、車両が左傾している時、連通油路１２０より、トランスミッション室内の気泡が発生し得る気泡層ＡＢが上方にあるため、モータ室への気泡の流入が抑制される。一方、走行中、車両が右傾している時、ＡＴＦはトランスミッション室側に偏るため、モータ室への気泡の流入が抑制される。

【0022】

図２は、実施の形態にかかるハイブリッドシステム用駆動装置のＡＴＦの流路を示す概略図である。
ＡＴ部（トランスミッション室）のオイルパン１３０に貯留されたオイルは、オイルポンプ１４０により、油路を通って車両のラジエータの熱交換器１５０に送られる。熱交換１５０で冷却されたオイルは更に、回転軸１１の軸心内の油路を通って、モータ室Ｍに到達する。オイルは、回転軸１１の回転に伴い、モータＭＧに対し、撒き散らされ、モータＭＧの熱を奪って、その後、モータ室Ｍのオイルパン１１０に貯留する。

【0023】

同様に、熱交換１５０で冷却されたオイルは更に、回転軸１１の軸心内の油路を通って、トランスミッション室Ｇに到達する。オイルは、回転軸１１の回転に伴い、ＡＴギア１３に対し、撒き散らされ、ＡＴギア１３の熱を奪って、その後、トランスミッション室Ｇのオイルパン１３０に貯留する。

【0024】

上述したオイルの連通油路１２０は、モータ室Ｍのオイルパン１１０と、トランスミッション室Ｇのオイルパン１３０を連通する。図２に示すように、オイルは、モータ室Ｍのオイルパン１１０からトランスミッション室Ｇのオイルパン１３０に流れるように設計されており、トランスミッション室ＧのＡＴギア１３でオイルパン１３０側に発生した気泡のモータ室への逆流を防止している。

【0025】

オイルパン１１０およびオイルパン１３０に貯留するオイルは再び、オイルポンプ１４０により熱交換器１５０およびラジエータに送られる。熱交換器１５０は、オイルと外部との間で熱交換を行う。モータやギアから熱を奪った高温のオイルは、熱交換器１５０により、冷却される。

【0026】

以上説明した実施形態にかかるハイブリッドシステム用駆動装置は、ブリーザなど部品点数の増加を抑制しつつ、油の攪拌により発生した気泡による、冷却性能の低下を防止することができる。

【0027】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0028】

Ｍ モータ室
Ｐ 隔壁部
Ｇ ギア室（トランスミッション室）
ＭＧ モータジェネレータ
Ｋ０ クラッチ
ＡＢ 気泡層
ＳＬ 液層
１ ハイブリッドシステム用駆動装置
１０ ハウジング
１１（１１ａ～１１ｃ） 回転軸
１３ ＡＴギア
８１ 外殻部
９１ 外殻部
１００ ステータ
１１０ オイルパン
１１１ 底部
１２０ 連通油路
１３０ オイルパン
１３１ 底部
１４０ オイルポンプ
１５０ 熱交換器
２００ ロータ

【図1】

【図2】