本発明は、モータから出力された回転力を動力として駆動する車両に関する。

従来、下記特許文献1に開示されて電動車両のように、モータから出力された回転力を動力として駆動する車両が提供されている。下記特許文献1の電動車両では、ウォータジャケットをモータハウジングに設けることにより、モータを冷却し、モータの性能を維持できるようにしている。

特開2018−114786号公報

上述した特許文献1に開示されている電動車両のように、ウォータジャケットを設ける等してモータの冷却を行うこととすれば、モータの過熱を抑制できる。しかしながら、特許文献1に開示されている電動車両のような構成とした場合、そのまま冷却水を循環させるだけでは冷却水が昇温し、やがて冷却水としての用をなさなくなる。そのため、特許文献1の電動車両のような構成とした場合、モータの冷却に伴い昇温した冷却水から放熱させるための放熱器や冷却器等が必要となる。また、このような構成とした場合、モータの冷却により熱媒体に吸収された熱エネルギーの略全てが何ら活用されることなく、放熱器や冷却器等において放出されることになり、その分だけ熱エネルギーの損失が生じる。これにより、車両全体としても、エネルギー効率が低下してしまうという問題がある。

そこで本発明は、モータから出力された回転力を動力として駆動する車両において、モータの過熱を抑制しつつ、モータの冷却に伴って改修された熱エネルギーを有効利用可能な車両の提供を目的とした。

上述した課題を解決すべく提供される本発明の車両は、駆動輪の動力源となる回転力を出力するモータと、前記モータから出力された回転力を受けて作動する減速機構を減速機構ハウジング内に備えた減速機構部とを有し、前記減速機構ハウジング内に、オイルが収容されており、前記モータの周囲、及び前記減速機構部の周囲に、熱媒体を流通可能な熱媒体流路が設けられており、前記熱媒体流路が、前記モータ側から前記減速機構部側に流れる前記熱媒体の流れと、前記減速機構部側から前記モータ側に流れる前記熱媒体の流れが交互に形成されるように前記熱媒体を流通可能とされたものである。

本発明の車両においては、熱媒体を流通可能な熱媒体流路がモータの周囲だけでなく、減速機構部の周囲にも到達するように設けられている。また、熱媒体流路は、モータ側から減速機構部側に流れる熱媒体の流れと、減速機構部側からモータ側に流れる熱媒体の流れが交互に形成されるように設けられている。さらに、本発明の車両においては、減速機構ハウジング内にオイルが収容されている。そのため、モータ側から減速機構部側に供給された熱媒体は、オイルとの熱交換により低温になってモータ側に戻る。そのため、本発明の車両においては、モータにおいて発生した熱を受けて昇温した熱媒体が、減速機構部側での熱交換により低温になった後、モータ側に戻るという熱媒体の流れが形成される。従って、本発明によれば、モータの過熱に伴う性能低下を抑制可能な車両を提供できる。

また、本発明の車両においては、モータ側から減速機構部側に供給された熱媒体との熱交換により、減速機構ハウジング内に収容されているオイルを昇温させ、粘度低下させることができる。そのため、本発明の車両においては、オイルの粘度を低下させることにより減速機構部におけるフリクショントルクを抑制し、減速機構部におけるエネルギー損失を最小限に抑制できる。すなわち、本発明の車両においては、モータ側において発生した熱エネルギーを、減速機構部におけるオイルの粘度低下に有効利用し、減速機構部におけるエネルギー損失の改善に活用できる。従って、本発明によれば、モータ及び減速機構部の双方においてエネルギー効率の改善を図ることができる。

上述した本発明の車両は、前記熱媒体流路が、前記モータの全周に亘って設けられたものであると良い。

かかる構成によれば、モータの冷却効率をより一層向上させることができる。また、上述した構成によれば、モータにおいて発生した熱エネルギーの回収効率が高くなるため、その分だけ減速機構部においてオイルに供給できる熱エネルギー量も多くなる。そのため、本発明によれば、減速機構部におけるオイルの粘度をより一層確実に低下させ、減速機構部におけるエネルギー損失の更なる改善を図ることができる。

上述した本発明の車両は、前記熱媒体流路が、前記減速機構部の全周に亘って設けられたものであると良い。

かかる構成によれば、モータ側から減速機構部側に供給された熱媒体が持つ熱エネルギーを減速機構部側においてより一層効率良く放出させることができる。これにより、減速機構部側からモータ側に向けて、より一層確実に低温になった熱媒体を供給できるようになると共に、減速機構部にあるオイルをより一層確実に温め、低粘度化させることができる。

上述した本発明の車両は、前記熱媒体流路が、前記減速機構部の外周において、前記減速機構に対する回転力の入力側から出力側、及び出力側から入力側に向けて前記熱媒体を流通可能なように設けられたものであると良い。

かかる構成によれば、減速機構部内において入力側にあるオイルと、出力側にあるオイルとで温度や粘度のバラツキが生じるのを最小限に抑制できる。これにより、モータ側から供給された熱媒体とオイルとの熱交換効率や、減速機構部におけるエネルギー損失を一層改善させることができる。

上述した本発明の車両は、前記熱媒体流路が、前記モータの外周において、前記モータの回転軸に沿う方向に前記熱媒体を流通可能なように設けられているものであると良い。

かかる構成によれば、モータにおいて回転軸の一端側にある部位と他端側にある部位とで温度のバラツキが生じるのを抑制できる。これにより、モータの略全体を略均一に冷却することができ、モータの過熱に伴う性能低下をより一層確実に抑制できる。

ここで、モータには、モータハウジング内がドライ環境とされたものの他、いわゆる油冷モータのように、冷却等のためにモータハウジング内にオイル等の熱媒体を収容したものがある。油冷モータのようなモータは、過熱を抑制できるというメリットがある反面、フリクショントルクが大きく、その分だけエネルギー効率が低くなったり、構成が複雑になる等、様々なデメリットがある。

上述した本発明の車両は、前記モータ内が、ドライ環境とされているものであると良い。

本発明の車両においては、上述したような熱媒体流路が設けられているため、内部がドライ環境とされたモータを用いたとしても、モータにおける過熱やフリクショントルクの増大を抑制できる。そのため、上述した構成によれば、油冷モータのようなモータを採用した場合と同様に過熱を抑制できるというメリットを享受しつつ、油冷モータのようなモータを採用した場合に想定されるデメリットを抑制できる。

上述した本発明の車両は、前記モータをなすモータハウジングが前記減速機構ハウジングに対して連結あるは一体化されているものであると良い。

かかる構成によれば、モータ及び減速機構部に亘る熱媒体流路をシンプルかつ容易に設置可能なものとすることができる。

本発明によれば、モータから出力された回転力を動力として駆動する車両において、モータの過熱を抑制しつつ、モータの冷却に伴って改修された熱エネルギーを有効利用可能な車両を提供できる。

本発明の一実施形態に係る車両について、駆動装置を中心に図示した説明図である。

図1に示した駆動装置の要部拡大断面図である。

熱媒体流路の概略構成を示した斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車両10について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては、先ず車両10の概略構成を説明した後、特徴部分について詳述する。

図1に示すように車両10は、駆動装置20を備えている。駆動装置20は、モータ30と、減速機構部40とを備えている。駆動装置20は、モータ30の回転軸心である第一軸心X、減速機構部40に設けられた出力軸52の回転軸心である第二軸心Y、及び駆動輪24の回転軸心である第三軸心Z(駆動車軸62)を有する。駆動装置20は、モータ30の出力を減速機構部40を介して駆動輪24に伝達させ、車両10を駆動させることができる。

モータ30は、第一軸心Xを回転軸心として回転動力を出力可能なものである。モータ30は、車両走行用の動力を駆動輪24に向けて出力するモータ機能に加え、発電機能をも有する、いわゆるモータジェネレータとされている。具体的には、図1及び図2に示すように、モータ30は、三相の同期電動発電機等とすることができる。モータ30は、モータハウジング32の内部に、ステータ34と、出力回転部材36(回転軸)と、ロータ38とを備えている。

モータハウジング32は、モータ30のケースを構成する中空の部材である。また、ステータ34は、モータハウジング32内に固定されたコイルを有する部材である。出力回転部材36は、ステータ34の内周側に設けられ、モータ30の出力軸を構成する軸状の部材である。出力回転部材36は、ステータ34に対して第一軸心Xまわりに回転可能とされている。ロータ38は、永久磁石を備えており、ステータ34の内周側に設けられると共に、出力回転部材36の外周に固定された部材である。モータ30は、出力回転部材36が第一軸心Xに沿ってモータハウジング32の外側に突出したものとされている。

モータ30は、インバータ12を介して蓄電装置14に対して電気的に接続されている。モータ30は、蓄電装置14との間で相互に電力授受可能なものとされている。蓄電装置14は、例えば、鉛蓄電池やリチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等の二次電池、あるいはキャパシタ等によって構成されている。モータ30は、電力を供給することによりモータハウジング32内においてステータ34に対してロータ38が回転し、これに連動して出力回転部材36が第一軸心Xを中心として回転するものとされている。モータ30は、モータハウジング32内に冷却用のオイル等を入れたものではなく、モータハウジング32内がドライな環境下において作動するものとされている。

減速機構部40は、いわゆるトランスアクスルによって構成されている。図1及び図2に示すように、減速機構部40は、減速機構ハウジング42の内部に、減速機構44と、差動歯車機構46(図2では省略)とを収容したものとされている。減速機構44は、入力軸50、出力軸52、入力側歯車54、出力側歯車56、及び中間歯車58を備えている。減速機構ハウジング42内には、オイルが収容されている。

入力軸50は、第一軸心X上に配置されている。入力軸50は、モータ30の出力回転部材36に対して一体的に回転可能なように接続されている。また、出力軸52は、第一軸心Xに対して略平行である第二軸心Y上に配置された軸体である。出力軸52は、モータ30側から差動歯車機構46側に向けて伸びるように配置されている。

入力側歯車54は、入力軸50の軸線方向中間部に設けられている。入力側歯車54は、入力軸50と一体的に回転可能とされている。また、出力側歯車56及び中間歯車58は、それぞれ出力軸52の一端側(モータ30側)及び他端側(差動歯車機構46側)に設けられている。

出力側歯車56は、入力側歯車54に対して第二軸心Y側にオフセットした位置に配置されており、出力軸52に対して一体的に回転可能なように設けられている。出力側歯車56は、入力側歯車54に対して噛合している。そのため、減速機構44は、入力側歯車54及び出力側歯車56を介して、所定の減速比で減速させつつ回転動力を伝達させることができる。

中間歯車58は、出力軸52に対して一体的に回転可能なように設けられている。中間歯車58は、差動歯車機構46のデフリングギア60と噛合している。そのため、減速機構部40は、モータ30の出力を減速して差動歯車機構46に伝達することができる。そのため、減速機構44は、モータ30から入力された動力を出力軸52に設けられた中間歯車58を介して駆動輪24に向けて出力できる。

差動歯車機構46は、一対の駆動車軸62を介して一対の駆動輪24に連結されている。差動歯車機構46は、デフリングギア60に入力されたモータ30の動力を、一対の駆動輪24の各々に分配して伝達する。差動歯車機構46は、一対の駆動輪24の相互間に回転差が生じた場合には、その回転差を許容しつつ動力伝達を行う。

駆動装置20は、上述したモータハウジング32と、減速機構ハウジング42とを接続することにより、モータ30と減速機構部40とを一体化したものとされている。上述したように、モータ30がモータハウジング32内をドライ環境としたものであるのに対し、減速機構部40は減速機構ハウジング42内にオイルを収容したものとされている。そのため、モータハウジング32と減速機構ハウジング42との接続に際しては、例えば図2に示すように、出力回転部材36と入力軸50との接続部分等にオイルシール70を設ける等して、減速機構部40側のオイルがモータ30側に漏洩しないようにしている。

図2に示すように、本実施形態の車両10においては、上述したモータ30や減速機構部40に対し、熱媒体流路80が設けられている。熱媒体流路80は、別途設けられたポンプ(図示せず)により圧送されてきた水やラジエータ水等の熱媒体を流すための流路である。熱媒体流路80は、モータ30の周囲、及び減速機構部40の周囲に設けられている。

本実施形態において、図2及び図3に示すように、熱媒体流路80は、モータハウジング32をなすケースに形成された溝33と、減速機構ハウジング42をなすケースに形成された溝43とを繋ぐことにより形成されている。具体的には、駆動装置20を形成すべくモータハウジング32と減速機構ハウジング42とを接続すると、溝33及び溝43が連通し、これにより熱媒体流路80が形成される。図2に示すように、溝33及び溝43の継ぎ目あるいはこの近傍には、シール部材72を設ける等して熱媒体の漏洩を防止している。

熱媒体流路80は、モータ30側から減速機構部40側に流れる熱媒体の流れと、減速機構部40側からモータ30側に流れる熱媒体の流れが交互に往来しつつ、モータ30及び減速機構部40の周方向に熱媒体の流れが進むような流路とされている。そのため、熱媒体流路80は、モータ30の外周において、モータ30の出力回転部材36に沿う方向に熱媒体を流通可能であると共に、減速機構部40の外周において、減速機構44に対する回転力の入力側から出力側、及び出力側から入力側に向けて熱媒体を流通可能なように設けられている。

熱媒体流路80は、上述したような構造とされている。そのため、ポンプ(図示せず)を作動させることにより熱媒体流路80に熱媒体を供給すると、熱媒体は、モータ30と減速機構部40との間を往復しながらモータ30及び減速機構部40の外周を順次周方向に進む。熱媒体流路80のうちモータ30に相当する部分を熱媒体が通過する際には、モータ30と熱媒体との間で熱交換が行われ、モータ30の動作に伴って発生した熱エネルギーが熱媒体に付与される。これにより、モータ30が冷却されると共に、熱媒体が昇温する。一方、モータ30側から減速機構部40側に熱媒体が移動すると、熱媒体と減速機構ハウジング42内に収容されているオイルとの間で熱交換が行われる。これにより、熱媒体が冷却されると共に、減速機構ハウジング42内のオイルが昇温して粘度が低下する。オイルとの熱交換により温度低下した熱媒体は、再びモータ30側に供給され、モータ30の冷却を行う。熱媒体流路80に熱媒体を流通させることにより、このような熱交換がモータ30及び減速機構部40の各部において行われる。これにより、モータ30が作動に適した低温状態に維持されると共に、減速機構部40側のオイルが適度に昇温し、オイルの粘度が最適化される。

上述したように、本実施形態の車両10においては、モータ30において発生した熱を受けて昇温した熱媒体が、減速機構部40側での熱交換により低温になった後、モータ30側に戻るという熱媒体の流れが形成される。従って、上述した構成によれば、モータ30を低温の熱媒体により冷却でき、モータ30の過熱に伴う性能低下を抑制できる。

上述したように、本実施形態の車両10においては、モータ30側から減速機構部40側に供給された熱媒体との熱交換により、減速機構ハウジング42内に収容されているオイルが昇温し、粘度低下する。これにより、減速機構部40におけるフリクショントルクを抑制し、減速機構部40におけるエネルギー損失を最小限に抑制できる。

上述したように、本実施形態の車両10では、熱媒体流路80が、モータ30の全周に亘って設けられている。そのため、モータ30を高効率かつ部位によるムラを生じることなく冷却することができる。また、モータ30の略全周においてモータ30を冷却することにより、モータ30において発生した熱エネルギーの多くを減速機構部40におけるオイルの昇温に活用できる。従って、熱媒体流路80をモータ30の略全周に設けることにより、オイルの粘度をより一層確実に低下させ、減速機構部40におけるエネルギー損失を最小限に抑制できる。

なお、本実施形態では、モータ30の略全周に亘って熱媒体流路80を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、モータ30の部位によって発熱の分布が異なる場合等には、発熱量が多くなると想定される箇所に集中的に熱媒体流路80を設けたり、発熱量が少ないと想定される箇所に熱媒体流路80を設けない等しても良い。

上述したように、本実施形態の車両10においては、熱媒体流路80が、減速機構部40の略全周に亘って設けられている。そのため、モータ30側から減速機構部40側に供給された熱媒体が持つ熱エネルギーを減速機構部40側においてより一層効率良く放出させることができる。これにより、減速機構部40側からモータ30側に向けて流れる熱媒体の温度を、より一層確実に低温にすることができると共に、減速機構部40にあるオイルをより一層確実に温め、低粘度化させることができる。

なお、本実施形態においては、減速機構部40の外周の略全体に亘って熱媒体流路を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、減速機構部340においてオイルがあまり存在しないと想定される箇所に熱媒体流路80を設けない構成としたり、熱媒体流路80の密度を他の箇所よりも低下させる等しても良い。

上述したように、本実施形態の車両10では、熱媒体流路80が、減速機構部40の外周において、減速機構44に対する回転力の入力側から出力側、及び出力側から入力側に向けて熱媒体を流通可能なものとされている。このような構成とされているため、減速機構部40内において入力側にあるオイルと、出力側にあるオイルとで温度や粘度のバラツキが生じるのを最小限に抑制できる。これにより、モータ30側から供給された根知媒体とオイルとの熱交換効率や、減速機構部40におけるエネルギー損失を一層改善させることができる。

なお、本実施形態では、減速機構44に対する回転力の入力側から出力側、及び出力側から入力側に向けて熱媒体を流通可能とした例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方向に熱媒体を流通可能としたものであっても良い。

また、上述したように、車両10においては、モータ30の出力回転部材36に沿う方向に熱媒体を流通可能なように熱媒体流路80が形成されている。そのため、車両10においては、モータ30において出力回転部材36の一端側にある部位と他端側にある部位とで温度のバラツキが生じるのを抑制できる。これにより、モータ30の略全体を略均一に冷却することができ、モータ30の過熱に伴う性能低下をより一層確実に抑制できる。

なお、本実施形態では、モータ30の出力回転部材36に沿う方向に熱媒体を流通可能なように熱媒体流路80を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、モータ30における冷却効率を考慮する等して、別の経路で熱媒体を流通可能としても良い。

また上述したように、本実施形態では、モータ30としてモータハウジング32の内部がドライ環境とされたものを用いている。しかしながら、モータ30は、熱媒体流路80により冷却可能とされており、過度に昇温するのを抑制できる構成とされている。そのため、モータ30としてモータハウジング32の内部がドライ環境とされたものを用いたとしても、モータ30における過熱やフリクショントルクの増大を抑制できる。

なお、本実施形態では、モータ30として、モータハウジング32の内部がドライ環境で作動するものを採用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、例えばいわゆる油冷モータのように、冷却等のためにモータハウジング32内にオイル等の熱媒体を収容したもの等をモータ30として採用しても良い。

上述したように、本実施形態の車両10では、モータ30をなすモータハウジング32が減速機構ハウジング42に対して連結により一体化されたものとされている。そのため、本実施形態では、モータ30及び減速機構部40に亘る熱媒体流路80をシンプルかつ容易に設置可能なものとすることができる。

なお、本実施形態では、モータハウジング32と減速機構ハウジング42とを隣接させ、両者を接続して一体化した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、モータハウジング32と減速機構ハウジング42とを一体成形して一つのハウジングとしたものとしたり、モータハウジング32と減速機構ハウジング42とを離して配置し、別体として設けたものであっても良い。

なお、本実施形態では、熱媒体流路80をモータハウジング32や減速機構ハウジング42をなすケースに溝を形成することにより設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、モータハウジング32や減速機構ハウジング42に対し、熱媒体流路80を構成するための管路を備えた部材を別途取り付ける等しても良い。

また、本実施形態では、減速機構部40として、減速機構44及び差動歯車機構46の双方を減速機構ハウジング42の内部に収容した、いわゆるトランスアクスルを採用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、減速機構部40は、例えば、差動歯車機構46を減速機構ハウジング42の外部に設けたもの等であっても良い。

なお、本発明は上述した実施形態や変形例において例示したものに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲でその教示および精神から他の実施形態があり得ることは当業者に容易に理解できよう。

本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド車のように、動力源としてモータを採用しつつ減速機構を設けた車両全般において好適に利用できる。

10 :車両 24 :駆動輪 30 :モータ 32 :モータハウジング 36 :出力回転部材(回転軸) 40 :減速機構部 42 :減速機構ハウジング 44 :減速機構 80 :熱媒体流路