JP6106615B2 - トランスアクスルケース - Google Patents

Description

この発明は、トランスアクスルケースに係り、特に、ハイブリッド自動車用のトランスアクスルケースに関する。

モータのケースとディファレンシャルギヤ等の動力伝達部のケースとが一体に構成されたハイブリッド自動車用のトランスアクスルケースが非特許文献１に記載されている。モータのケース及び動力伝達部のケースの内部には、潤滑用のオートマチックトランスミッションフルード（ＡＴＦ）が封入されている。モータのケースの下部に溜まったＡＴＦは、モータのケースの端面に設けられたオイルポンプによって汲み上げられ、モータの駆動軸内を通って動力伝達部へ送られる。このＡＴＦの一部がモータの軸受けに供給されて潤滑に用いられる。動力伝達部のケース内に溜まったＡＴＦは、ディファレンシャルギヤのリングギヤで掻き上げられて、動力伝達部のケースの上部に設けられたキャッチタンクに送られる。キャッチタンクに送られたＡＴＦは、動力伝達部の潤滑に用いられると共に、その一部がモータのケースに設けられた連通口を通ってステータのコイルエンド部に供給される。これと同時に、ＡＴＦの一部がステータとケースとの間の隙間に浸透する。モータのケース内のＡＴＦによる潤滑の際、ＡＴＦを介してステータ及びコイルエンド部の熱がケースに伝達され、ケースを冷却水等で冷却することにより、モータの冷却が行われる。

鬼丸貞久、他、「ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）のＡＴＦを用いたモータ冷却構造の熱解析」、デンソーテクニカルレビュー、２００８年、第１３巻、第１号、p.19-25

しかしながら、モータのケース内には、モータを冷却できる程度の液面高さを確保できる量のＡＴＦが必要であり、動力伝達部のケース内には、ディファレンシャルギヤの攪拌抵抗が大きくならないように、ＡＴＦの液面高さの上限が必要であり、両者のＡＴＦの液面高さの条件を揃えようとすると、モータの位置及びディファレンシャルギヤの位置に制約が生じてしまうといった問題点があった。

この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、モータの位置及び動力伝達ギヤの位置に制約のないトランスアクスルケースを提供することを目的とする。

この発明に係るトランスアクスルケースは、ステータ及びロータからなるモータを収納するモータケース部と、動力伝達ギヤを収納するギヤケース部と、モータケース部内及びギヤケース部内を潤滑するオイルを貯留するオイルタンク部とを備え、モータケース部内において鉛直方向に対して最も低い位置にあるモータケース部最下部と、ギヤケース部内において鉛直方向に対して最も低い位置にあるギヤケース部最下部とは、鉛直方向に対する位置が異なり、モータケース部最下部とギヤケース部最下部とのうち、鉛直方向に対する位置が高い方が高位最下部であると共に低い方が低位最下部であり、モータケース部及びギヤケース部のうち高位最下部を有する方である高位ケース部の下方に、高位ケース部と隔離されるようにオイルタンク部が設けられ、高位ケース部とオイルタンク部とは、高位最下部とは異なる位置に設けられたオーバーフロー孔によって連通され、高位ケース部内には、鉛直方向に対して高位最下部の位置とオーバーフロー孔の位置との間にオイルを保持するオイル保持空間が形成され、モータケース部及びギヤケース部のうち低位最下部を有する方である低位ケース部と、オイルタンク部とは、両者を隔離する隔離壁に設けられた連通穴を介して連通され、モータ及び動力伝達ギヤが駆動しない状態で、オイルタンク部内及び低位ケース部内に貯留されるオイルの液面は、連通穴の鉛直方向に対する最も低い部分の位置よりも高い。
高位最下部に、高位ケース部と、オイルタンク部とを連通するオリフィス孔が設けられてもよい。
モータケース部が高位ケース部であり、ギヤケース部が低位ケース部であり、連通穴の鉛直方向に対する最も低い部分の位置は、ギヤケース部内でオイルに浸漬された状態で動力伝達ギヤが回転する際のオイルによる攪拌抵抗に基づいて決定してもよく、鉛直方向に対するオーバーフロー孔の位置は、モータケース部内でロータが回転する際のオイルによる攪拌抵抗に基づいて決定してもよい。
ギヤケース部が高位ケース部であり、モータケース部が低位ケース部であり、連通穴の鉛直方向に対する最も低い部分の位置は、モータケース部内でロータが回転する際のオイルによる攪拌抵抗に基づいて決定してもよく、鉛直方向に対するオーバーフロー孔の位置は、ギヤケース部内でオイルに浸漬された状態で動力伝達ギヤが回転する際のオイルによる攪拌抵抗に基づいて決定してもよい。

この発明によれば、高位ケース部における鉛直方向に対するオーバーフロー孔の位置と、低位ケース部とオイルタンク部とを隔離する隔離壁に設けられた連通穴の鉛直方向に対する最も低い部分の位置とを調整することにより、高位ケース部及び低位ケース部のそれぞれにおけるオイルの必要量が確保できるので、モータの位置及び動力伝達ギヤの位置に制約のないトランスアクスルケースを提供することができる。

この発明の実施の形態に係るトランスアクスルケースの斜視図である。 この実施の形態に係るトランスアクスルケースの断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、この実施の形態に係るトランスアクスルケース１は、内部に減速機部１０（図２（ａ）参照）を収容するギヤケース部２を有している。トランスアクスルケース１はまた、内部にモータ２０（図２（ｂ）参照）を収容するモータケース部３と、モータケース部３の下方に設けられたオイルタンク部４とを有している。トランスアクスルケース１には、オイルタンク部４に貯留された潤滑用のオイルを吐出するオイルポンプ３０が設けられている。オイルポンプ３０は、吸引配管３１を介してオイルタンク部４と連通し、供給配管３２を介してモータケース部３に連通している。

図２（ａ）に示されるように、ギヤケース部２の内部には、動力伝達ギヤを構成するディファレンシャルギヤ１１ａとカウンタギヤ１１ｂとアウトプットギヤ１１ｃとからなる減速機部１０が収納されている。ギヤケース部２の内部は、隔離壁４０によって、モータケース部３の内部及びオイルタンク部４の内部と隔離されている。ギヤケース部２内において鉛直方向に対して最も低い位置にあるギヤケース部最下部２ａは、オイルタンク部４よりも低い位置に位置している。

図２（ｂ）に示されるように、モータケース部３の内部には、ロータ２１及びステータ２２からなるモータ２０が収納されている。モータケース部３内において鉛直方向に対して最も低い位置にあるモータケース部最下部３ａは、ギヤケース部最下部２ａよりも高い位置に位置している。モータケース部最下部３ａには、モータケース部３の内部とオイルタンク部４の内部とを連通するオリフィス孔２５が形成されている。オリフィス孔２５は、鉛直方向に延びる円柱形状を有している。また、モータケース部３には、モータケース部最下部３ａとは異なる位置、すなわち、鉛直方向に対してモータケース部最下部３ａよりも高い位置に、モータケース部３の内部とオイルタンク部４の内部とを連通するオーバーフロー孔である溝孔２６が、ロータ２１の回転軸と平行に延びるように（図２（ｂ）では、紙面の表面から裏面に向かって）形成されている。モータケース部３は、円形状のステータを囲む形状を有しているので、モータケース部最下部３ａ付近では、下方に向かって突出するように円形状に湾曲している。これにより、モータケース部３の内部には、鉛直方向に対してモータケース部最下部３ａの位置と溝孔２６の位置との間にオイルを保持可能なオイル保持空間２７が形成されている。

この実施の形態では、鉛直方向に対して高い方のモータケース部最下部３ａを高位最下部といい、鉛直方向に対して低い方のギヤケース部最下部２ａを低位最下部という。高位最下部を有する方のモータケース部３を高位ケース部といい、低位最下部を有する方のギヤケース部２を低位ケース部という。

図２（ａ）及び（ｂ）を参照して、隔離壁４０には、ギヤケース部２の内部とオイルタンク部４の内部とを連通する連通穴４１が形成されている。ギヤケース部２の内部とオイルタンク部４の内部とにはそれぞれ、潤滑用のオイルが貯留されており、減速機部１０及びモータ２０が駆動しない状態で、オイルの液面Ｌは、連通穴４１の鉛直方向に対する最も低い部分４１ａの位置よりも高くなっている。すなわち、減速機部１０及びモータ２０が駆動しない状態では、オイルは、連通穴４１を介してギヤケース部２の内部とオイルタンク部４の内部とを行き来可能となっている。

次に、この発明の実施の形態に係るトランスアクスルケース１内のオイルの循環について説明する。
図２（ｂ）に示されるように、オイルタンク部４内に貯留されたオイルは、オイルポンプ３０（図１（ａ）参照）によって吸引配管３１を介して流出し、さらに供給配管３２（図１（ａ）参照）を介して、ステータ２２の上方からモータケース部３内に流入する。モータケース部３内に流入したオイルは、矢印Ａで示されるように、ステータ２２のコイルに接触しながらモータケース部３内を流下する。流化したオイルは、オイル保持空間２７に溜まり、オリフィス孔２５を介してオイルタンク部４に流入する。

オリフィス孔２５の内径を調節することにより、モータケース部３内を流下するオイルの量がオリフィス孔２５を通過するオイルの量よりも大きくなれば、オイル保持空間２７にオイルが貯留される。オイル保持空間２７内にオイルが溜まっていき、液面が上昇すると、液面が溝孔２６の位置に達した時点で、オイルが溝孔２６を介してオイルタンク部４に流入し（矢印Ｂ）、それ以上の液面上昇が防止される。オイル保持空間２７内においてオイルが常にステータ２２のコイルを浸漬する状態にすることにより、ステータ２２が冷却される。

溝孔２６は、オイル保持空間２７内におけるオイルがロータ２１に接触しないような位置に設けられている。これにより、ロータ２１は回転する際に、オイルによる攪拌抵抗の影響を受けなくなる。ただし、必ずしもオイルがロータ２１に接触しないような位置に溝孔２６を設ける必要はない。モータ２０の定格によっては、ロータ２１が多少オイルに浸漬されていてもオイルによる攪拌抵抗は無視できる場合がある。このような場合には、オイルによる攪拌抵抗が無視できるレベルまでオイルの液面が上昇できるような位置に溝孔２６を設けてもよい。すなわち、溝孔２６を設ける位置は、ロータ２１が回転する際のオイルによる攪拌抵抗に基づいて決定することができる。

一方、図２（ａ）に示されるように、ギヤケース部２内に貯留されたオイルは、最も低い位置のディファレンシャルギヤ１１ａの一部を浸漬しているので、ディファレンシャルギヤ１１ａの回転により掻き上げられ、隣のカウンタギヤ１１ｂに供給される。また、カウンタギヤ１１ｂの回転により、さらに隣のアウトプットギヤ１１ｃにオイルが供給され、ディファレンシャルギヤ１１ａとカウンタギヤ１１ｂとアウトプットギヤ１１ｃとが潤滑される。アウトプットギヤ１１ｃに供給されたオイルは、アウトプットギヤ１１ｃを潤滑した後、ギヤケース部２内を落下し、ギヤケース部２内に貯留されたオイルに戻される。

図２（ｂ）に示されるように、モータ２０が停止し、オイルポンプ３０も停止すると、オイル保持空間２７に溜まったオイルはオリフィス孔２５を介してオイルタンク部４に流入し、オイルタンク部４内のオイルの液面が上昇する。一方、図２（ａ）に示されるように、減速機部１０が停止すると、ディファレンシャルギヤ１１ａとカウンタギヤ１１ｂとアウトプットギヤ１１ｃとによって掻き上げられていたオイルは下方に落下し、ギヤケース部２内に貯留されたオイルの液面が上昇する。図２（ａ）及び（ｂ）を参照して、オイルタンク部４内及びギヤケース部２内のオイルの液面が連通穴４１の最も低い部分４１ａの位置よりも高くなると、オイルは、連通穴４１を介してギヤケース部２の内部とオイルタンク部４の内部とを行き来可能となる。

ギヤケース部２内のオイルの液面が高くなりすぎると、すなわち、ディファレンシャルギヤ１１ａがオイルに浸漬している部分が大きくなると、ディファレンシャルギヤ１１ａが回転する際のオイルによる攪拌抵抗の影響が大きくなる。この影響をなるべく小さくし、かつ、ギヤケース部２内を十分に潤滑できるようにするために、ギヤケース部２内のオイルの量あるいは液面レベルを調整する必要がある。この調整は、連通穴４１を設ける位置によって行われる。言い換えると、連通穴４１を設ける位置は、ディファレンシャルギヤ１１ａが回転する際のオイルによる攪拌抵抗に基づいて決定することができる。

上述したように、ギヤケース部２内のオイルの液面レベルは、連通穴４１を設ける位置により決定でき、モータケース部３のオイル保持空間２７内のオイルの液面レベルは、溝孔２６を設ける位置により決定できる。これは、モータ２０の位置及びディファレンシャルギヤ１１ａとカウンタギヤ１１ｂとアウトプットギヤ１１ｃとの位置に制約を受けずに実現することができる。

このように、モータケース部３における鉛直方向に対する溝孔２６の位置と、ギヤケース部２とオイルタンク部４とを隔離する隔離壁４０に設けられた連通穴４１の鉛直方向に対する最も低い部分４１ａの位置とを調整することにより、モータケース部３及びギヤケース部２のそれぞれにおけるオイルの必要量が確保できるので、モータ２０の位置及びディファレンシャルギヤ１１ａとカウンタギヤ１１ｂとアウトプットギヤ１１ｃとの位置に制約のないトランスアクスルケース１を提供することができる。

この実施の形態では、高位最下部がモータケース部最下部３ａであると共に低位最下部がギヤケース部最下部２ａであることにより、高位ケース部がモータケース部３であると共に低位ケース部がギヤケース部２であったが、この逆、すなわち、高位ケース部がギヤケース部２であると共に低位ケース部がモータケース部３であっってもよい。この場合には、溝孔２６を設ける位置は、ディファレンシャルギヤ１１ａが回転する際の攪拌抵抗に基づいて決定することができ、連通穴４１を設ける位置は、ロータ２１が回転する際のオイルによる攪拌抵抗に基づいて決定することができる。

この実施の形態では、オリフィス孔２５は、円柱形状を有していたが、任意の形状、例えば多角形状等の孔であってもよい。また、オーバーフロー孔は、ロータ２１の回転軸と平行に延びる溝孔２６であったが、任意の形態、例えば、円柱形状あるいは多角形状の孔であってもよい。

１ トランスアクスルケース、２ ギヤケース部、２ａ ギヤケース部最下部、３ モータケース部、３ａ モータケース部最下部、４ オイルタンク部、１１ａ ディファレンシャルギヤ（動力伝達ギヤ）、１１ｂ カウンタギヤ（動力伝達ギヤ）、１１ｃ アウトプットギヤ（動力伝達ギヤ）、２０ モータ、２１ ロータ、２２ ステータ、２５ オリフィス孔、２６ 溝孔（オーバーフロー孔）、２７ オイル保持空間、４０ 隔離壁、４１ 連通穴、４１ａ （連通穴の）最も低い部分。

Claims (6)

1. ステータ及びロータからなるモータを収納するモータケース部と、
   動力伝達ギヤを収納するギヤケース部と、
   前記モータケース部内及び前記ギヤケース部内を潤滑するオイルを貯留するオイルタンク部と
   を備え、
   前記モータケース部内において鉛直方向に対して最も低い位置にあるモータケース部最下部と、前記ギヤケース部内において鉛直方向に対して最も低い位置にあるギヤケース部最下部とは、鉛直方向に対する位置が異なり、前記モータケース部最下部と前記ギヤケース部最下部とのうち、鉛直方向に対する位置が高い方が高位最下部であると共に低い方が低位最下部であり、
   前記モータケース部及び前記ギヤケース部のうち前記高位最下部を有する方である高位ケース部の下方に、該高位ケース部と隔離されるように前記オイルタンク部が設けられ、
   前記高位ケース部と前記オイルタンク部とは、前記高位最下部とは異なる位置に設けられたオーバーフロー孔によって連通され、
   前記高位ケース部内には、鉛直方向に対して前記高位最下部の位置と前記オーバーフロー孔の位置との間に前記オイルを保持するオイル保持空間が形成され、
   前記モータケース部及び前記ギヤケース部のうち前記低位最下部を有する方である低位ケース部と、前記オイルタンク部とは、両者を隔離する隔離壁に設けられた連通穴を介して連通され、
   前記モータ及び前記動力伝達ギヤが駆動しない状態で、前記オイルタンク部内及び前記低位ケース部内に貯留される前記オイルの液面は、前記連通穴の鉛直方向に対する最も低い部分の位置よりも高いトランスアクスルケース。
2. 前記高位最下部に、前記高位ケース部と、前記オイルタンク部とを連通するオリフィス孔が設けられている、請求項１に記載のトランスアクスルケース。
3. 前記モータケース部が前記高位ケース部であり、前記ギヤケース部が前記低位ケース部であり、
   前記連通穴の鉛直方向に対する最も低い部分の位置は、前記ギヤケース部内で前記オイルに浸漬された状態で前記動力伝達ギヤが回転する際の前記オイルによる攪拌抵抗に基づいて決定される、請求項１または２に記載のトランスアクスルケース。
4. 前記モータケース部が前記高位ケース部であり、前記ギヤケース部が前記低位ケース部であり、
   鉛直方向に対する前記オーバーフロー孔の位置は、前記モータケース部内で前記ロータが回転する際の前記オイルによる攪拌抵抗に基づいて決定される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のトランスアクスルケース。
5. 前記ギヤケース部が前記高位ケース部であり、前記モータケース部が前記低位ケース部であり、
   前記連通穴の鉛直方向に対する最も低い部分の位置は、前記モータケース部内で前記ロータが回転する際の前記オイルによる攪拌抵抗に基づいて決定される、請求項１または２に記載のトランスアクスルケース。
6. 前記ギヤケース部が前記高位ケース部であり、前記モータケース部が前記低位ケース部であり、
   鉛直方向に対する前記オーバーフロー孔の位置は、前記ギヤケース部内で前記オイルに浸漬された状態で前記動力伝達ギヤが回転する際の前記オイルによる攪拌抵抗に基づいて決定される、請求項１、２、５のいずれか一項に記載のトランスアクスルケース。

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