CN1701000A - 复合驱动装置及搭载该装置的汽车 - Google Patents

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CN1701000A CNA2004800011481A CN200480001148A CN1701000A CN 1701000 A CN1701000 A CN 1701000A CN A2004800011481 A CNA2004800011481 A CN A2004800011481A CN 200480001148 A CN200480001148 A CN 200480001148A CN 1701000 A CN1701000 A CN 1701000A
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Abstract

在壳体部件(14)的内侧的1轴(13)上,从前侧(内燃发动机侧)起依次配置有第1电动马达(20)、第2电动马达(23)、变速装置(22)、动力分配用行星齿轮(21)。通过使第1电动马达(20)和第2电动马达(23)相邻配置,可以使收容该第1、第2电动马达(20、23)的壳体部分一体化,从而容易实现单元的系列化。

Description

复合驱动装置及搭载该装置的汽车
技术领域
本发明涉及一种搭载在汽车上的复合驱动装置及搭载该装置的汽车,特别是涉及壳体部件内的2个电动马达、动力分配用行星齿轮和变速装置的配置。
背景技术
过去的广为人知的搭载在汽车上的复合驱动装置中,在使发动机、发电机(第1电动马达)、驱动(辅助)用电动马达(第2电动马达)分别与行星齿轮单元的3个元件连接的同时,将第2电动马达与输出轴连接,控制第1电动马达从而对上述行星齿轮单元的输出转矩进行无级控制,并且根据需要,将第2电动马达的转矩与行星齿轮的输出转矩合并在一起输出到输出轴,即为所谓的机械分配方式(分离型或2马达型)的复合驱动装置。
上述复合驱动装置中,有作为FF(前置发动机,前轮驱动)用的如日本特开平8-183347号公报所公开的类型,还有作为在电动马达和输出轴之间设置变速器的如日本特开2002-225578号公报所公开的类型。
但是,当将复合驱动装置搭载在FR(前置发动机,后轮驱动)型汽车时,其搭载位置、搭载方向和壳体部件的形状与FF用的驱动装置完全不同。
FR类型的汽车中,沿车身的前后方向,从前侧起依次配置有内燃发动机、复合驱动装置、传动轴。即发动机的曲轴、复合驱动装置的输入轴及输出轴、传动轴大致配置在同一轴线上。在该复合驱动装置的壳体部件的内侧,沿轴方向排列收容第1电动马达、第2电动马达、动力分配用行星齿轮、变速装置,为了提高这些部件的组装性,必须将沿前后方向分割壳体部件而成的多个壳体结合起来。
另一方面,考虑到单元的系列化和复合驱动装置在车身的搭载性,从性价比角度,希望复合驱动装置适应所搭载的车辆和所组合的内燃发动机的类型,适当配置2个电动马达。
但是,上述复合驱动装置中,壳体部件被分割成多个部分,壳体部件的轴心会产生偏移。这样,降低了第1电动马达、第2电动马达的各自的转子的支撑精度,有可能因轴的振摆回转而产生振动。还有,第1和第2电动马达分别收容在不同的壳体部分,对于不同的2个电动马达,需要分别重新设置壳体部件,因此当使复合驱动装置实现FR化时,不利于上述单元的系列化等。
发明内容
本发明的目的在于提供通过使第1电动马达和第2电动马达相邻配置来解决上述问题的复合驱动装置及搭载该装置的汽车。
本发明之1的复合驱动装置(7A,7B)中,装备有输入来自内燃发动机(5)的动力的输入轴(10)、与上述输入轴(10)在1轴(13)上排列配置且与驱动车轮(3,3)联动的输出轴(12)、配置在上述1轴(13)上并具有定子(24)和转子(25)的第1电动马达(20)、配置在上述1轴(13)上并具有与上述输入轴(10)连接的第1旋转元件(R0)、与上述第1电动马达(20)的转子(25)连接的第2旋转元件(S0)、与上述输出轴(12)连接的第3旋转元件(CR0)的动力分配用行星齿轮(21)、配置在上述1轴(13)上并具有定子(28)和转子(29)的第2电动马达(23)、配置在上述1轴(13)上并将上述第2电动马达(23)的转子(29)的旋转进行变速后传送到上述输出轴(12)的变速装置(22),
其特征在于:上述第1电动马达(20)、上述动力分配用行星齿轮(21)、上述第2电动马达(23)、以及上述变速装置(22)被收容在壳体部件(14)内,同时在上述1轴(13)上排列配置,且上述壳体部件(14)上固定有上述第1电动马达(20)及上述第2电动马达(23)的上述定子(24,28),上述第1电动马达(20)、上述动力分配用行星齿轮(21)、上述第2电动马达(23)、以及上述变速装置(22)配置在上述1轴(13)上,从而使上述第1电动马达(20)和第2电动马达(23)在上述1轴(13)上位于相邻位置。
本发明之2为本发明之1所述的复合驱动装置(7A,7B),将上述壳体部件(14)分割成多个的分割壳体在轴方向上结合成一体,上述第1及第2电动马达(20,23)被收容在1个上述分割壳体内。
本发明之3为本发明之2所述的复合驱动装置(7A,7B),上述壳体部件(14)在收容上述变速装置(22)和上述动力分配用行星齿轮(21)的部分上具有分割壳体(14A,14B)的结合部(H)。
本发明之4为本发明之2所述的复合驱动装置(7A,7B),收容上述第1及第2电动马达(20,23)的上述分割壳体(14A)被隔壁(支撑部件B)分割为靠近上述内燃发动机(5)的前侧部分、和后侧部分,同时上述前侧部分的马达收容部(14A1)的径方向尺寸大于上述后侧部分的马达收容部(14A2)的径方向尺寸。
本发明之5为本发明之4所述的复合驱动装置(7A,7B),上述第1电动马达(20)的转子(25)及上述第2电动马达(23)的转子(29)的两侧分别通过轴承部件(a,b,f,g)被支撑在从上述壳体部件(14)延伸的隔壁(支撑部件A,B,C)上,上述第1电动马达(20)和上述第2电动马达(23)之间的隔壁(B)为共有隔壁,同时分别具有支撑上述第1电动马达(20)的转子(25)及上述第2电动马达(23)的转子(29)的转子(25)的轴承部件(b,h)。
本发明之6为本发明之5所述的复合驱动装置(7A,7B),上述输入轴(10)通过设置在上述输入轴(10)外周面的轴承部件(c,d)被支撑在上述第1电动马达(20)的转子(25)的内周面上。
本发明之7(例如参照图2-6)为本发明之1-6中任一项所述的复合驱动装置(7A),从靠近上述内燃发动机(5)侧起,依次配置有上述第1电动马达(20)、上述第2电动马达(23)、上述变速装置(22)、上述动力分配用行星齿轮(21)。
本发明之8(例如参照图2)为本发明之7所述的复合驱动装置(7A),上述输入轴(10)通过上述第1电动马达(20)、上述第2电动马达(23)、上述变速装置(22)的内周侧与上述第1旋转元件连接,上述变速装置(22)的输出元件(CR1)通过上述动力分配用行星齿轮(21)的外周与上述输出轴(12)连接。
本发明之9(例如参照图2)为本发明之8所述的复合驱动装置(7A),上述动力分配用行星齿轮(21)由单小齿轮行星齿轮构成,上述输入轴(10)通过上述动力分配用行星齿轮(21)的内周与上述单小齿轮行星齿轮的行星架(CR0)的后侧连接,上述输出轴(12)通过上述单小齿轮行星齿轮的齿圈(R0)与上述变速装置(22)的输出元件(CR1)连接,上述第1电动马达(20)的转子(25)通过上述第2电动马达(23)、及上述变速装置(22)的内周与上述单小齿轮行星齿轮的太阳轮(S0)连接。
本发明之10(例如参照图4)为本发明之8所述的复合驱动装置(7A),上述动力分配用行星齿轮(21)由单小齿轮行星齿轮构成,上述输入轴(10)与上述动力分配用行星齿轮(21)的行星架(CR0)的上述变速装置(22)侧连接,上述输出轴(12)与上述单小齿轮行星齿轮的太阳轮(S0)连接、同时通过上述动力分配用行星齿轮(21)的外周与上述变速装置(22)的输出元件(CR1)连接,上述第1电动马达(20)的转子(25)通过上述第2电动马达(23)、及上述变速装置(22)的内周与上述单小齿轮行星齿轮的齿圈(R0)连接。
本发明之11(例如参照图5)为本发明之8所述的复合驱动装置(7A),上述动力分配用行星齿轮(21)由双小齿轮行星齿轮构成,上述输入轴(10)通过上述动力分配用行星齿轮(21)的后侧与上述动力分配用行星齿轮(21)的齿圈(R0)连接,上述输出轴(12)通过上述动力分配用行星齿轮(21)的外周、与上述双小齿轮行星齿轮的行星架(CR0)的上述变速装置(22)侧、以及上述变速装置(22)的输出元件(CR1)连接,上述第1电动马达(20)的转子(25)通过上述第2电动马达(23)、及上述变速装置(22)的内周与上述双小齿轮行星齿轮的太阳轮(S0)连接。
本发明之12(例如参照图6)为本发明之8所述的复合驱动装置(7A),上述动力分配用行星齿轮(21)由双小齿轮行星齿轮构成,上述输入轴(10)通过上述动力分配用行星齿轮(21)的后侧与上述动力分配用行星齿轮(21)的齿圈(R0)连接,上述输出轴(12)通过上述动力分配用行星齿轮(21)的外周、以及上述动力分配用行星齿轮(21)与上述变速装置(22)之间,与上述双小齿轮行星齿轮的太阳轮(S0)、及上述变速装置(22)的输出元件(CR1)连接,上述第1电动马达(20)的转子(25)通过上述第2电动马达(23)、及上述变速装置(22)的内周与上述双小齿轮行星齿轮的行星架(CR0)的后侧连接。
本发明之13(例如参照图7-11)为本发明之1-6中任一项所述的复合驱动装置(7B),从靠近上述内燃发动机(5)侧起,依次配置有上述第1电动马达(20)、上述第2电动马达(23)、上述动力分配用行星齿轮(21)、上述变速装置(22)。
本发明之14(例如参照图7)为本发明之13所述的复合驱动装置(7B),上述输入轴(10)通过上述第1电动马达(20)、上述第2电动马达(23)的内周与上述第1旋转元件(CR0)连接,上述第2电动马达(23)的转子(29)通过上述动力分配用行星齿轮(21)的外周与上述变速装置(22)连接,上述输出轴(12)与上述变速装置(22)的输出元件(CR1)连接、同时通过上述变速装置(22)的内周与上述第3旋转元件(R0)连接。
本发明之15(例如参照图7)为本发明之14所述的复合驱动装置(7B),上述动力分配用行星齿轮(21)由单小齿轮行星齿轮构成,上述输入轴(10)通过上述动力分配用行星齿轮(21)的内周与上述单小齿轮行星齿轮的行星架(CR0)的上述变速装置(22)侧连接,上述输出轴(12)与上述变速装置(22)的输出元件(CR1)连接、同时通过上述动力分配用行星齿轮(21)与上述变速装置(22)之间与上述单小齿轮行星齿轮的齿圈(R0)连接,上述第1电动马达(20)的转子(25)通过上述第2电动马达(23)的内周与上述单小齿轮行星齿轮的太阳轮(S0)连接,上述第2电动马达(23)的转子(29)通过上述动力分配用行星齿轮(21)的外周与上述变速装置(22)的输入元件(S1)连接。
本发明之16(例如参照图9)为本发明之14所述的复合驱动装置(7B),上述动力分配用行星齿轮(21)由单小齿轮行星齿轮构成,上述输入轴(10)与上述单小齿轮行星齿轮的行星架(CR0)的上述第2电动马达(23)侧连接,上述输出轴(12)与上述变速装置(22)的输出元件(CR1)连接、同时与上述单小齿轮行星齿轮的太阳轮(S0)连接,上述第1电动马达(20)的转子(25)通过上述第2电动马达(23)与上述动力分配用行星齿轮(21)之间与上述单小齿轮行星齿轮的齿圈(R0)连接,上述第2电动马达(23)的转子(29)通过上述动力分配用行星齿轮(21)的外周与上述变速装置(22)的输入元件(S1)连接。
本发明之17(例如参照图10)为本发明之14所述的复合驱动装置(7B),上述动力分配用行星齿轮(21)由双小齿轮行星齿轮构成,上述输入轴(10)通过上述双小齿轮行星齿轮的上述动力分配用行星齿轮(21)和上述变速装置(22)之间与齿圈(R0)连接,上述输出轴(12)与上述变速装置(22)的输出元件(CR1)连接、同时通过上述动力分配用行星齿轮(21)与上述变速装置(22)侧之间、上述动力分配用行星齿轮(21)的外周、以及上述动力分配用行星齿轮(21)与上述第2电动马达(23)之间、与上述双小齿轮行星齿轮的太阳轮(S0)连接,上述第1电动马达(20)的转子(25)通过上述第2电动马达(23)的内周侧以及上述动力分配用行星齿轮(21)与上述变速装置(22)之间、与上述双小齿轮行星齿轮的行星架(CR0)的上述变速装置(22)侧连接,上述第2电动马达(23)的转子(29)通过上述动力分配用行星齿轮(21)的外周与上述变速装置(22)的输入元件(S1)连接。
本发明之18(例如参照图11)为本发明之14所述的复合驱动装置(7B),上述动力分配用行星齿轮(21)由双小齿轮行星齿轮构成,上述输入轴(10)通过上述动力分配用行星齿轮(21)和上述变速装置(22)之间与上述双小齿轮行星齿轮的行星架(CR0)连接,上述输出轴(12)与上述变速装置(22)的输出元件(CR1)连接、同时通过上述动力分配用行星齿轮(21)与上述变速装置(22)侧之间与上述双小齿轮行星齿轮的齿圈(R0)连接,上述第1电动马达(20)的转子(25)通过上述第2电动马达(23)的内周侧与上述双小齿轮行星齿轮的太阳轮(S0)连接,上述第2电动马达(23)的转子(29)通过上述动力分配用行星齿轮(21)的外周侧与上述变速装置(22)的输入元件(S1)连接。
本发明之19为本发明之1至18中任一项所述的复合驱动装置(7A,7B),上述变速装置(22)具有行星齿轮单元(27)。
本发明之20为本发明之19所述的复合驱动装置(7A,7B),上述变速装置(22)至少具有4个变速元件(S1,S2,R1,CR1),同时第1变速元件(S1)与上述第2电动马达(23)的转子(29)连接,第2变速元件(CR1)与上述输出轴(12)连接,第3、第4变速元件(R1,S2)分别具有能够固定在壳体部件(14)上的制动器元件(B1,B2)。
本发明之21为本发明之19所述的复合驱动装置(7A,7B),上述变速装置(22)的行星齿轮由拉维瑙式行星齿轮构成,上述拉维瑙式行星齿轮的行星架(CR1)与上述输出轴(12)连接。
本发明之22(例如参照图12)为本发明之1-6中任一项所述的复合驱动装置(7C),从靠近上述内燃发动机(5)侧起,依次配置有上述动力分配用行星齿轮(21)、上述第1电动马达(20)、上述第2电动马达(23)、上述变速装置(22)。
本发明之23(例如参照图12)为本发明之22所述的复合驱动装置,上述输入轴(10)与上述第1旋转元件(R0)连接,上述变速装置(22)的输出元件(CR1)与通过上述动力分配用行星齿轮(21)、上述第1电动马达(20)、上述第2电动马达(23)、上述变速装置(22)的内周设置的上述输出轴(12)连接。
本发明之24(例如参照图13)为本发明之1-6中任一项所述的复合驱动装置(7D),从靠近上述内燃发动机(5)侧起,依次配置有上述变速装置(22)、上述第2电动马达(23)、上述第1电动马达(20)、上述动力分配用行星齿轮(21)。
本发明之25(例如参照图13)为本发明之24所述的复合驱动装置(7D),上述输入轴(10)通过上述变速装置(22)、上述第2电动马达(23)、上述第1电动马达(20)、上述动力分配用行星齿轮(21)的内周与上述第1旋转元件(R0)连接,上述变速装置(22)的输出元件(CR1)通过上述变速装置(22)及上述第2电动马达(23)及上述第1电动马达(20)及上述动力分配用行星齿轮(21)的内周与上述输入轴(10)之间、与上述输出轴(12)连接。
本发明之26为一种汽车(1),具有内燃发动机(5)、复合驱动装置、作为接受从上述复合驱动装置传送过来的驱动力的驱动车轮的后轮(3,3),其特征在于:上述复合驱动装置为本发明之1至25中任一项所述的复合驱动装置(7A,7B),上述内燃发动机(5)的输出轴(12)与上述输入轴(10)连接,同时上述输出轴(12)与传动轴(16)连接,上述内燃发动机的输出轴(6)、上述输入轴(10)、上述输出轴(12)、以及上述传动轴(16)大致配置在同一轴线上。
还有,上述括号中的符号用于与附图进行对照,对本发明的保护范围的结构不产生任何影响。
根据本发明之1的发明,通过使上述第1电动马达和第2电动马达在1轴上位于相邻位置,从而可以在1个部件(后述的分割壳体)中收容这些第1电动马达和第2电动马达。这样,容易实现单元的系列化。
根据本发明之2的发明,由于第1及第2电动马达可以一体化地收容在1个分割壳体中,从而能够减少部件数量,降低成本,还有可以提高第1、第2电动马达的支撑精度。另外,不管控制第1、第2电动马达的控制器在什么位置,可以使得第1、第2电动马达的电线长度相同。
根据本发明之3的发明,根据收容变速装置及动力分配用行星齿轮的部分来分割壳体部件,所以能够在将第1及第2电动马达收容在1个分割壳体的同时,容易进行变速装置和动力分配用行星齿轮的组装操作。
根据本发明之4的发明,收容第1及第2电动马达的分割壳体中,马达收容部的径方向设定为作为内燃发动机侧的前侧大于后侧,从而提高了对于FR型汽车的车身的搭载性。
根据本发明之5的发明,由于第1电动马达的转子及第2电动马达的转子的各自的两侧通过轴承部件被支撑在从壳体部件延伸的支撑部件(隔壁部件)上,因此可以提高转子的支撑精度,减小定子与转子之间的间隙,可以提高电动马达的输出。
另外,通过共用第1电动马达和第2电动马达之间的支撑部件(隔壁部件),可以缩短复合驱动装置的前后方向长度,同时通过分别设置支撑第1电动马达的转子和第2电动马达的转子的轴承部件,从而可以确保对第1电动马达的转子和第2电动马达的转子的支撑。
根据本发明之6的发明,输入轴通过设置在输入轴外周面的轴承被支撑在第1电动马达中的转子的内周面,使得输入轴通过2个电动马达的内周,因此即使轴长变长,也可以利用被支撑部件可靠支撑的转子来进行支撑,从而可以确保对输入轴的支撑,通过确保输出轴的刚性来抑制大径化,能够使复合驱动装置小径化。
根据本发明之7的发明,从靠近上述内燃发动机侧起,依次配置有第1电动马达、第2电动马达、变速装置、动力分配用行星齿轮,在1个分割壳体中收容第1电动马达、第2电动马达,同时由于第1电动马达、第2电动马达在前侧配置,可以实现大径化,从而可以确保第1电动马达、第2电动马达的输出,同时缩短轴长。另外,由于变速装置、动力分配用行星齿轮在后侧配置,与电动马达相比,变速装置、动力分配用行星齿轮容易实现小径化,从而复合驱动装置的后端部能够小径化,提高了复合驱动装置对汽车的搭载性。还有,由于动力分配用行星齿轮在最后端部设置,与变速装置相比,动力分配用行星齿轮能够实现小径化,从而能够进一步实现复合驱动装置的后端部的小径化。
根据本发明之8-12的发明,通过连接第1电动马达、动力分配用行星齿轮、第2电动马达、变速装置,可以在没有复杂配置的情况下,实现本发明之7的发明。
根据本发明之13的发明,从靠近内燃发动机侧起,依次配置有第1电动马达、第2电动马达、动力分配用行星齿轮、变速装置,在1个分割壳体中收容第1电动马达、第2电动马达,同时由于第1电动马达、第2电动马达在前侧配置,可以实现大径化,从而可以确保第1电动马达、第2电动马达的输出,同时缩短轴长。另外,由于动力分配用行星齿轮、变速装置在后侧配置,与电动马达相比,变速装置、动力分配用行星齿轮容易实现小径化,从而复合驱动装置的后端部能够小径化,提高了复合驱动装置对汽车的搭载性。还有,由于动力分配用行星齿轮配置在变速装置的前方、即与动力分配用行星齿轮在最后端部设置的情况相比,通过配置第1电动马达、第2电动马达,可以缩短与动力分配用行星齿轮连接的输入轴,从而容易加工输入轴,提高输入轴的精度。
根据本发明之14-18的发明,通过连接第1电动马达、动力分配用行星齿轮、第2电动马达、变速装置,可以在没有复杂配置的情况下,实现本发明之13的发明。
根据本发明之19的发明,变速装置由行星齿轮单元构成,可以在1轴上设置变速装置,从而可以实现复合驱动装置的小径化。
根据本发明之20的发明,变速装置至少具有4个变速元件,第1变速元件与第2电动马达的转子连接,第2变速元件与输出轴连接,第3、第4变速元件分别具有能够固定在壳体上的制动器元件,因此通过只设置制动器来使第2电动马达的转子的旋转速度至少进行2档减速。这里,采用离合器进行变速时,由于要向离合器的液压伺服***供应油,一般将离合器的液压伺服***设置在中心轴上,而且为了防止旋转部件之间出现漏油,要采用多个密封圈。与此对应,由于可以在壳体上设置制动器的液压伺服***,从而不需要如离合器那样的密封圈,同时不需要设置在中心轴上。因此,只通过制动器来实现2档的变速档,可以缩短复合驱动装置的轴长,提高壳体的刚性,同时减少密封圈,提高效率。
根据本发明之21的发明,变速装置的行星齿轮由拉维瑙式行星齿轮构成,由于拉维瑙式行星齿轮可以共用2个行星齿轮的行星架,从而可以缩短变速装置的轴长。还有,虽然通过连接行星架与输出轴、使2个行星齿轮的行星架实现共有而导致行星架的大型化,但由于行星架与输出轴连接,可以可靠地支撑行星架,从而可以抑制变速装置的振动旋转引起的振动。
根据本发明之22的发明,从靠近内燃发动机侧起,依次配置有动力分配用行星齿轮、第1电动马达、第2电动马达、变速装置,从而能够在1个分割壳体中收容第1电动马达、第2电动马达。而且由于第1电动马达、第2电动马达相邻配置,可以使马达的冷却结构实现小型化。
根据本发明之23的发明,通过连接动力分配用行星齿轮、第1电动马达、第2电动马达、变速装置,可以在没有复杂配置的情况下,实现本发明之22的发明。
根据本发明之24的发明,从靠近内燃发动机侧起,依次配置有变速装置、第1电动马达、第2电动马达、动力分配用行星齿轮,从而能够在1个分割壳体中收容第1电动马达、第2电动马达。而且由于第1电动马达、第2电动马达相邻配置,可以使马达的冷却结构实现小型化。
根据本发明之25的发明,通过连接变速装置、第2电动马达、第1电动马达、动力分配用行星齿轮,可以在没有复杂配置的情况下,实现本发明之24的发明。
本发明之26的发明为搭载有本发明的复合驱动装置的FR型汽车,利用本汽车,可以提高复合驱动装置的搭载性。
附图说明
图1为示意性表示搭载有本发明的复合驱动装置的、本发明的汽车的平面图。
图2是表示本发明的第1实施方式的复合驱动装置的骨架图。
图3是表示本发明的第1实施方式的复合驱动装置的结构的纵截面图。
图4是表示本发明的第1实施方式的复合驱动装置的变形例1的骨架图。
图5是表示本发明的第1实施方式的复合驱动装置的变形例2的骨架图。
图6是表示本发明的第1实施方式的复合驱动装置的变形例3的骨架图。
图7是表示本发明的第2实施方式的复合驱动装置的骨架图。
图8是表示本发明的第2实施方式的复合驱动装置的结构的纵截面图。
图9是表示本发明的第2实施方式的复合驱动装置的变形例1的骨架图。
图10是表示本发明的第2实施方式的复合驱动装置的变形例2的骨架图。
图11是表示本发明的第2实施方式的复合驱动装置的变形例3的骨架图。
图12是表示本发明的第3实施方式的复合驱动装置的骨架图。
图13是表示本发明的第4实施方式的复合驱动装置的骨架图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行说明。还有,各图中,同一符号表示同一结构或功能,适当省略对这些符号的重复说明。
(第1实施方式)
图1表示有关本发明的汽车,即搭载有有关本发明的复合驱动装置的汽车1的一个例子。同图中所示的汽车1为FR(前置发动机,后轮驱动)型汽车,同图为表示其大概结构的平面图。还有,实际的汽车中,同图中的箭头F方向为前侧,箭头R方向为后侧。
同图所示的汽车1具有被左右前轮2、2以及作为驱动车轮的左右后轮3、3所支撑的车身4。内燃发动机5通过橡胶垫架(图中未表示)被搭载在车身4的前部,作为其输出轴的曲轴6朝着前后方向。还有,同图中,由曲轴的后方突出部形成的输出轴作为图示的曲轴6。内燃发动机5的后端与复合驱动装置7连接。
复合驱动装置7具有通过减震装置8与内燃发动机5的曲轴5连接的输入轴10、第1电动马达20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22、第2电动马达23(参照图2)、输出驱动力的输出轴12。这里,输入轴10和输出轴12配置在1轴13上,输入轴10配置在前侧,输出轴12配置在后侧。这些输入轴10和输出轴12相对于车身4朝着前后方向配置,与上述第1电动马达20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22、第2电动马达23一起,沿前后方向被收容在长壳体部件14内。还有,对于复合驱动装置7,后面将详细叙述。
复合驱动装置7的输出轴12从上述壳体部件14的后端突出,并向后方延伸,通过弹性联轴节15以及众所周知的传动轴16(实际上具有万向节、中间轴承等,图中进行了省略)与差速装置17连接。还有,该差速装置17通过左驱动轴18L、右驱动轴18R与上述左右后轮3、3连接。
上述结构的汽车1中,内燃发动机5产生的动力输入到复合驱动装置7的输入轴10,通过后述的第1电动马达20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22、第2电动马达23进行调节,从输出轴12进行输出。然后,调节后的动力通过传动轴16等传送到作为驱动车轮的左右后轮3、3。
接着,作为搭载在图1所示的汽车1上的与本发明有关的复合驱动装置7的一例,对与本实施方式有关的复合驱动装置7A进行说明。首先参照图2的骨架图,说明复合驱动装置7A的整体概况,然后参照图3,详细叙述具体结构。还有,这些图中,箭头F方向为车身的前侧(内燃发动机侧),箭头R方向为车身后侧(差速装置侧)。
如图2所示,复合驱动装置7A从靠近图1的内燃发动机5侧起,即前侧向后侧,依次配置有第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21。这些均被收容在壳体部件14(参照图1)的内侧,同时在1轴13上(1轴13的周围)、沿该1轴13从前面起依次排列配置。以下,依次对第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21进行说明。
第1电动马达20具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子24、和被支撑在该定子24的内径侧(还有,在下面的说明中,对于壳体部件14的径方向的位置,靠近中心(1轴13)的一侧称为内径侧,远离的一侧称为外径侧)且可自由旋转的转子25。该第1电动马达20的转子25与后述的动力分配用行星齿轮21的太阳轮S0连接。这种第1电动马达20主要根据通过太阳轮S0输入的动力进行发电,通过变换器(图中未表示)驱动第2电动马达23,或者对HV电池(复合式驱动用电池:图中未表示)进行充电。
第2电动马达23具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子28、和被该定子28的内径侧支撑并可自由旋转的转子29。该第2电动马达23的转子29与后述变速装置22的太阳轮S1连接。这种第2电动马达23与上述第1电动马达20一样,通过变换器与HV电池连接。但是其主要功能不同。即第1电动马达20主要用于发电,而第2电动马达23主要作为驱动马达,辅助汽车1的动力(驱动力)。但是,在制动时作为发电机,将车辆惯性力再生成电能。
变速装置22具有由1个双小齿轮行星齿轮、和共用其中1个小齿轮的单小齿轮行星齿轮组成的、所谓的拉维瑙式的行星齿轮单元27,还具有第1制动器B1、第2制动器B2。
其中,行星齿轮单元27由2个太阳轮S1、S2、支撑小齿轮P1及小齿轮(共用长齿轮)P2的行星架CR1、齿圈R1组成。2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与太阳轮S1和齿圈R1啮合,作为共用长齿轮的小齿轮P2与太阳轮S2和小齿轮P1啮合。该行星齿轮单元27的齿圈R1与第1制动器B1连接,太阳轮S2与第2制动器B2连接。变速装置22作为整体,作为输入部件(输入元件)的太阳轮S1与上述第2电动马达23的转子29连接,作为输出部件(输出元件)的行星架CR1通过后述动力分配用行星齿轮21的齿圈R0,与输出轴12连接。该变速装置22如后所述,通过使第1、第2制动器B1、B2中的一方结合,另一方开放,或者相反一方开放,另一方结合,从而可以切换不同减速比的2档的减速档。即,变速装置22对从上述第2电动马达23通过太阳轮S1输入的动力的大小进行改变,通过行星架CR1、齿圈R0传送到输出轴12。
动力分配用行星齿轮21由相对于输入轴10同轴配置的单小齿轮行星齿轮构成。动力分配用行星齿轮21具有支撑多个小齿轮P0的行星架(第1旋转元件)CR0、与该小齿轮P0啮合的太阳轮(第2旋转元件)S0、与小齿轮P0啮合的齿圈(第3旋转元件)R0。该动力分配用行星齿轮21的行星架CR0与输入轴10连接,太阳轮S0与第1电动马达20的转子25连接,还有齿圈R0与输出轴12连接。这种动力分配用行星齿轮21根据第1电动马达20的旋转控制,将通过输入轴10输入到行星架CR0的动力,通过太阳轮S0分配到第1电动马达20侧,并通过齿圈R0分配到输出轴12侧。还有,分配到第1电动马达20的动力用于发电,另一方面,分配到输出轴12的动力用于驱动汽车1。
图2所示的复合驱动装置7A中,第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21中的4个部件全部配置在输入轴10上。如同图所示,这些部件具有如下的连接关系。
输入轴10通过第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21的内周侧,与上述动力分配用行星齿轮21的行星架(第1旋转元件)CR0的后侧连接。还有,上述输出轴12从后侧与动力分配用行星齿轮21的齿圈(第3旋转元件)R0连接、同时通过动力分配用行星齿轮21的外周侧与变速装置22的行星架(输出元件)CR1连接。另外,上述第1电动马达20的转子25通过输入轴10的外周侧、第2电动马达23及变速装置22的内周侧之间、与动力分配用行星齿轮21的太阳轮(第2旋转元件)S0连接。第2电动马达23的转子29通过变速装置22的太阳轮S2的内周侧与太阳轮(输入元件)S1连接。
这里,关于上述第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21的前后方向的配置位置、即沿1轴13的配置位置,在本发明中,第1电动马达20和第2电动马达23相邻配置。还有,在本实施方式中,第1电动马达20配置在第2电动马达23的前侧(内燃发动机侧),且位于最前侧。
还有,对于参照图2的骨架图说明的复合驱动装置7A的作用和效果,在参照图3说明复合驱动装置7A的具体结构后再进行说明。
图3表示包括复合驱动装置7A的1轴13的纵截面的上半部。
如同图所示的复合驱动装置7A具有配置在1轴13上的输入轴10和输出轴12、沿该1轴13的周围(1轴13上)排列配置的第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21。这些均被收容在壳体部件14内。但是,输出轴12的后端侧的一部分从壳体部件14向后方突出。
考虑到组装性等,壳体部件14沿1轴13在前后方向分割成多个部分,并分别在结合面将这些分割壳体结合起来构成一个整体。图3所示的本实施方式中,前侧的分割壳体14A和后侧的分割壳体14B在结合面H结合为一体,构成壳体14。还有,结合面H位于变速装置22的第2制动器B2与第1制动器B1之间附近。该壳体部件14在前后方向的不同位置处,形成有多个隔壁,即从前侧起依次形成有作为支撑部件的隔壁A、B、C、D。这些隔壁A-D中,隔壁A和D分别设置在壳体部件14的前端及后端附近,隔壁A-D之间的壳体内空间被隔壁B、C沿1轴13分割成前后方向的3个空间。这些隔壁A-D作为壳体部件14的强度构件,用于支撑各轴承a-w(后述),形成液压室40、45(后述)。这里,隔壁A-D中,隔壁A、B通过将其他材料的大致圆板状的隔壁材料在同图所示位置、通过在其周端部附近的多条(同图中分别表示1条)的螺栓Ba、Bb进行固定而成。还有,分割壳体14A的隔壁B的前侧部分的马达收容部14A1的径方向尺寸大于后侧部分的马达收容部14A2的径方向尺寸。因此,提高了复合驱动装置7A搭载在FR型汽车1的搭载性。
上述第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21分别收容在被隔壁A-D所分割的3个空间内,即第1电动马达20被收容在隔壁A、B之间,第2电动马达23被收容在隔壁B、C之间、变速装置22及动力分配用行星齿轮21被收容在隔壁C、D之间。下面,从第1电动马达开始依次进行说明。
第1电动马达20由例如交流永久磁铁同步型(无刷DC马达)构成,被收容在隔壁A、B之间,同时在输入轴10的外径侧,与其呈同轴状配置。第1电动马达20具有固定在壳体部件14的内周面的定子24、和设置在该定子24的内径侧并隔开一定气隙G1且可自由旋转的转子25。转子25的内径侧为圆筒状,该圆筒状的前部外周面和后部外周面分别形成有台阶部30、31。转子25通过在这些台阶部30、31和隔壁A、B之间以在前后方向定位的状态嵌合的轴承a、b,被壳体部件14支撑并可自由旋转。还有,在圆筒状部分的后端上,向后方延伸的套管70被嵌合在输入轴10的外周面。该套管70的前端与转子25的后端连接,经由后述的第2电动马达23及变速装置22的内侧,其后端与动力分配用行星齿轮21的太阳轮S0连接。转子25的圆筒状部分、套管70和太阳轮S0一体化形成,通过固定在输入轴10的外周面的轴承c、d、e,被输入轴10支撑,并能够相对自由旋转。还有,对于前后方向的配置位置,轴承c、d配置在分别与轴承a、b对应的位置。还有,输入轴10的前端侧通过在轴方向与轴承a重合的位置上设置的转子25之间的轴承c及支撑上述转子25的轴承a、后端侧通过在输出轴12的前端侧的中空圆筒部12f之间设置的轴承w及被轴承u、v支撑在壳体部件14的轮毂部14b并能自由旋转的输出轴12,被分别支撑在壳体部件14上,并能够自由旋转,这样,第1电动马达20的转子25通过固定在隔壁A、B的轴承a、b被支撑在壳体部件14及输入轴10上并能够自由旋转,可以很好地确保转子25的前后方向及径方向的位置精度,从而即使当出现例如使壳体部件14沿上下方向或左右方向弯曲的作用力,定子24和转子25之间也能够很好地维持规定的气隙G1的精度。还有,如上所述,第1电动马达20通过变换器与HV电池连接。这种结构的第1电动马达20的主要功能为根据下面说明的分配到动力分配用行星齿轮21的太阳轮S0的动力进行发电,通过变换器对HV电池进行充电。
第2电动马达23由例如交流永久磁铁同步型(无刷DC马达)构成,在输入轴10的外径侧,与其呈同轴状配置。第2电动马达23具有固定在壳体部件14的内周面的定子28、和设置在该定子28的内径侧并隔开一定气隙G2且可自由旋转的转子29。转子29的内径侧为圆筒状,该圆筒状的前部外周面和后部外周面分别形成有台阶部48、50。转子29通过在这些台阶部48、50和隔壁B、C之间以在前后方向定位的状态嵌合的轴承f、g,被壳体部件14支撑并可自由旋转。还有,圆筒状部分的后端通过嵌合在与上述转子25一体的套管70的外周面的套管63,与后述的变速装置22的太阳轮S1连接。相互一体形成的转子29的圆筒状部分、套管63和太阳轮S1通过固定在套管70的外周面的轴承h、i、j,被套管70支撑并可相对自由旋转。还有,轴承h、i的前后方向配置位置分别为与轴承f、g对应的位置。这样,第2电动马达23的转子29被固定在隔壁B、C上的轴承f、g支撑并可自由旋转,因此可以很好地确保转子29的前后方向及径方向的位置精度,从而即使当出现例如使壳体部件14沿上下方向或左右方向弯曲的作用力,定子28和转子29之间也能够很好地维持规定的气隙G2的精度。还有,如上所述,第2电动马达23与第1电动马达20一样,通过变换器与HV电池连接。
变速装置22配置在壳体部件14的隔壁C、D之间的前侧。变速装置22具有配置在内径侧的拉维瑙式行星齿轮单元27,和分别配置在其外径侧的前侧和后侧的第1制动器B1、第2制动器B2。
其中,行星齿轮单元27具有第1太阳轮S1(以下简称“太阳轮S1”)、在该太阳轮S1的前方稍微外径侧配置的第2太阳轮S2(以下简称“太阳轮S2”)、配置在太阳轮S1的外径侧的齿圈R1、与太阳轮S1和齿圈R1啮合的小齿轮P1、构成共用的长小齿轮并与太阳轮S2和小齿轮P1啮合的小齿轮P2、支撑这些小齿轮P1、P2的行星架CR1。以下,从太阳轮S1开始依次说明。
太阳轮S1通过上述套管63,与上述的第2电动马达23的转子29的后端连接。该太阳轮S1如上所述,与套管63一起,通过嵌入在输入轴10的外周面的轴承i、j被套管70支撑,并能够相对自由旋转。
太阳轮S2上一体化形成从其前端侧起沿行星架CR1的前侧行星架板CR1b向外径侧延伸的法兰部34、和从该法兰部34的外径侧端部向后方延伸的鼓部35。该鼓部35的外周面和壳体部件14的内周面的内周花键14a之间插装有后述的第2制动器B2。太阳轮S2被嵌合在与上述太阳轮S1一体的套管63的外周面上的轴承k、l、和分别嵌合在法兰部34的内径侧(基端侧)的前面和后面的轴承m、n所支撑并能够自由旋转。还有,轴承m插装在与隔壁C的内径侧后面之间,还有,轴承n插装在与后述的行星架CR1的前侧行星架板CR1b的内径侧前面之间。
齿圈R1的后端部上固定有沿行星架CR1的后侧行星架板CR1a向内径侧延伸的法兰部36,齿圈R1被嵌合在该法兰部36的内径侧的前面和后面的轴承o、p支撑并能够自由旋转。该轴承o插装在与行星架CR1的后侧行星架板CR1a之间,轴承p插装在后述的连接部件64之间。齿圈R1的外周面和壳体部件14的内周面的内周花键14a之间插装有第1制动器B1。
小齿轮P1被行星架CR1支撑并能够自由旋转,同时在内径侧与上述太阳轮S1啮合,在外径侧与上述齿圈R1啮合。
小齿轮P2为在前侧形成的大径齿轮P2a、和后侧形成的小径齿轮P2b一体形成的共用长小齿轮。小齿轮P2的大径齿轮P2a与上述太阳轮S2啮合,小齿轮P2的小径齿轮P2b与上述小齿轮P1啮合。
行星架CR1利用前侧行星架板CR1b和后侧行星架板CR1a支撑小齿轮P1、P2并使其能够自由旋转,同时后侧行星架板CR1a通过连接部件64与后述的动力分配用行星齿轮21的齿圈R0连接。该连接部件64与行星架CR1的后侧行星架板CR1a的内径侧后端连接,前端侧为了保持轴承p而稍微向外径侧延伸、弯曲后向后方延伸,然后再向外径侧延伸,与齿圈R0的前端连接。后侧行星架板CR1a被嵌合在其内径侧前面和太阳轮S1的后端面之间的轴承q、嵌合在与上述套管70的外周面的轴承r支撑,并能够自由旋转。
第1制动器B1具有多片的圆盘和摩擦片(制动板),在上述齿圈R1的外周面上形成的外周花键与在壳体部件14的内周面上形成的花键14a之间通过花键结合在一起。第1制动器B1的后面配置有第1制动器用的液压执行机构37。液压执行机构37具有在第1制动器B1的后面能够沿前后方向移动地配置的活塞38、设置在固定于壳体部件14的台阶部14e的内周面及前面的气缸部件71上并与活塞38的后端侧油密封状嵌合的第1油压室40、插装在固定于气缸部件71上的挡板41和活塞38的内径侧前面之间从而使活塞38向后方受压的复位弹簧(压缩弹簧)42。
第2制动器B2在上述第1制动器B 1的紧接前方处配置。第2制动器B2具有多片的圆盘和摩擦片(制动板),在与上述太阳轮S2一体的鼓部35的外周面上形成的外周花键与壳体部件14的内周面上形成的花键14a之间通过花键结合在一起。第2制动器B2的前侧配置有第2制动器用的液压执行机构43。液压执行机构43具有在第2制动器B2的前面能够沿前后方向移动地配置的活塞44、设置在隔壁C的外径侧后面并与活塞44的前端侧油密封状嵌合的第2油压室45、插装在固定于壳体部件14上的挡板46和活塞44的内径侧后面之间从而使活塞44向前方受压的复位弹簧(压缩弹簧)47。
上述结构的变速装置22将第2电动马达23的输出通过套管63传送到太阳轮S1。在低状态下,第1制动器B1结合,第2制动器B2释放。因此,齿圈R1为固定状态,太阳轮S2为自由旋转状态,上述第1太阳轮S1的旋转通过小齿轮P1大幅度减速,并传送到行星架CR1,该行星架CR1的旋转被传送到输出轴12。
还有,变速装置22在高状态下,第1制动器B1释放,第2制动器B2制动。因此,太阳轮S2为固定状态,齿圈R1为自由旋转状态。在此状态下,第1太阳轮S1的旋转传送到小齿轮P1,同时小齿轮P2与停止状态的太阳轮S2啮合,行星架CR1以受到限制的规定转速进行公转,此时,行星架CR1的较小减速的旋转被传送到输出轴12。
这样,变速装置22在低状态下,由于第1、第2制动器B1、B2分别结合、释放,大幅度减速的旋转被输出到输出轴12。另一方面,在高状态下,由于第1、第2制动器B1、B2分别释放、结合,较小幅度减速的旋转被输出到输出轴12。这样,变速装置22可以进行2档变速,第2电动马达23能够实现小型化。即,使用小型电动马达、并在需要例如高转矩的汽车1发动情况下,在低状态下向输出轴12传送足够的驱动转矩,而在输出轴12的高旋转时,作为高状态,可以防止转子29出现高速旋转。
动力分配用行星齿轮21配置在壳体部件14的隔壁C、D之间的后半侧、即上述变速装置22的后侧。如上所述,动力分配用行星齿轮21由相对于输入轴10同轴配置的单小齿轮行星齿轮构成,具有齿圈(第3旋转元件)R0、太阳轮(第2旋转元件)S0、支撑小齿轮P0的行星架(第1旋转元件)CR0。其中,齿圈R0的前端侧与上述连接部件64连接,后端侧向后方延伸,固定在从输出轴12的前端附近的外周面沿后侧行星架板CR0a向外径侧延伸的法兰部61的外径侧端部。另外,行星架CR0的后侧行星架板CR0a与输入轴10的后端连接。太阳轮S0通过上述套管70,与第1电动马达20的转子25的后端连接。该动力分配用行星齿轮21的太阳轮S0被嵌合在与输入轴10的后端侧外周面之间的轴承e支撑并自由旋转,行星架CR0被嵌合在后侧行星架板CR0a的内径侧前面与太阳轮S0的后端面之间的轴承s、嵌合在内径侧后面与输出轴12的后端面之间的轴承t所支撑,并自由旋转。该动力分配用行星齿轮21的作为输入部的行星架CR0固定在输入轴10上,作为输出部(动力分配处)的太阳轮S0及齿圈R0分别与第1电动马达20的转子25的后端、输出轴12的前端连接。这种动力分配用行星齿轮21将通过输入轴10输入到行星架CR0的内燃发动机5(参照图1)的动力,通过太阳轮S0分配到第1电动马达20侧,通过齿圈R0分配到输出轴12侧。此时动力分配的比例根据第1电动马达20的旋转状态来确定。即由第1电动马达20的转子25产生较大的功率时,增加第1电动马达20的发电量,同时相应减少输出到输出轴12的动力。相反,第1电动马达20的转子25产生较小的功率时,则减少第1电动马达20的发电量,同时相应增加输出到输出轴12的动力。
如上所述,收容有第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21的壳体部件14在最后部的隔壁D的内径侧具有向后方延伸的圆筒部14b。利用该圆筒部14b,通过轴承u、v支撑输出轴12并使其自由旋转。该输出轴12的前端侧形成有中空圆筒部12f,该中空圆筒部12f中***有在输入轴10的后端突出设置的轮毂部10a。在中空圆筒部12f的内周面和轮毂部10a的外周面之间嵌合有与轴承u对应的轴承w。通过该轴承w,输入轴10的后端侧被输出轴12支撑并自由旋转。
还有,壳体部件14的前端侧的连接部14d与通过橡胶垫架装在车身4(参照图1)上的内燃发动机5连接,后端侧利用安装部(未表示)并通过橡胶垫架装在车身的一部分4a上。
如图2的骨架图所示,上述结构的复合驱动装置7A中,输入到输入轴10的动力被输入到动力分配用行星齿轮21的行星架CR0,并被分配(分割)到太阳轮S0和齿圈R0。其中,分配到太阳轮S0的动力被输入到第1电动马达20的转子25,用作发电。所发出的电力通过变换器对HV电池进行充电。另外,从HV电池通过变换器向第2电动马达23供应电力,通过变速装置22、齿圈R0驱动输出轴12。即来自内燃发动机5的动力和来自第2电动马达23的动力合成后输入到输出轴12。还有,由于变速装置22如前所述可以切换到高状态和低状态时,因此会随着高状态和低状态,将动力输出到输出轴12。
如图3所示,本实施方式中,由于第1电动马达20和及第2电动马达23在1轴13上相邻配置,收容这些第1和第2电动马达20、23的壳体部分可以一体化,因此能够容易实现单元的系列化。还有,能够减少部件数量,降低成本,可以提高2个电动马达的支撑精度。另外,不管控制2个电动马达20、23的控制器在什么位置,可以使得2个电动马达20、23的电线长度相同。当在车辆前侧的发动机室内配置变换器时,可以使电线最短、电力损失最小。
接着,参照图4的骨架图,说明本实施方式的复合驱动装置7A的变形例1(与本发明之10相对应)。
如图4所示,复合驱动装置7A从图1的靠近上述内燃发动机5侧起,即从前侧向后侧,依次配置有第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21。这些均被收容在壳体部件14(参照图1)的内侧,同时在1轴13上(1轴13的周围)沿该1轴13依次排列配置。下面依次说明第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21。
第1电动马达20具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子24、和被该定子24的内径侧支撑且可自由旋转的转子25。该第1电动马达20的转子25与后面说明的动力分配用行星齿轮21的齿圈R0连接。这种第1电动马达20的主要功能为根据通过齿圈R0输入的动力进行发电,通过变换器(图中未表示)驱动第2电动马达23,或者对HV电池(复合驱动装置用电池,图中未表示)进行充电。
第2电动马达23具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子28、和被该定子28的内径侧支撑并可自由旋转的转子29。该第2电动马达23的转子29与后述变速装置22的太阳轮S1连接。这种第2电动马达23与上述第1电动马达20一样,通过变换器与HV电池连接。第2电动马达23主要作为驱动马达,辅助汽车1的动力(驱动力)。但是,在制动时作为发电机,将车辆惯性力再生成电能。
变速装置22具有由1个双小齿轮行星齿轮、和共用其中1个小齿轮的单小齿轮行星齿轮组成的、所谓的拉维瑙式的行星齿轮单元27,还具有第1制动器B1、第2制动器B2。
其中,行星齿轮单元27由2个太阳轮S1、S2、支撑小齿轮P1及小齿轮(共用长齿轮)P2的行星架CR1、齿圈R1组成。2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与太阳轮S1和齿圈R1啮合,作为共用长齿轮的小齿轮P2与太阳轮S2和小齿轮P1啮合。该行星齿轮单元27的齿圈R1与第1制动器B1连接,太阳轮S2与第2制动器B2连接。变速装置22作为整体,作为输入部件(输入元件)的太阳轮S1与上述第2电动马达23的转子29连接,作为输出部件(输出元件)的行星架CR1与输出轴12连接。该变速装置22如后所述,通过使第1、第2制动器B1、B2中的一方结合,另一方开放,或者相反一方开放,另一方结合,从而可以切换不同减速比的2档的减速档。即,变速装置22对第2电动马达23通过太阳轮S1输入的动力的大小进行改变,通过行星架CR1传送到输出轴12。
动力分配用行星齿轮21由相对于输出轴12同轴配置的单小齿轮行星齿轮构成。动力分配用行星齿轮21具有支撑多个小齿轮P0的行星架(第1旋转元件)CR0、与该小齿轮P0啮合的太阳轮(第3旋转元件)S0、与小齿轮P0啮合的齿圈(第2旋转元件)R0。该动力分配用行星齿轮21的行星架CR0与输入轴10连接,齿圈R0与第1电动马达20的转子25连接,还有太阳轮S0与输出轴12连接。这种动力分配用行星齿轮21根据第1电动马达20的旋转控制,将通过输入轴10输入到行星架CR0的动力,通过齿圈R0分配到第1电动马达20侧,并通过太阳轮S0分配到输出轴12。还有,分配到第1电动马达20的动力用于发电,另一方面,分配到输出轴12的动力用于驱动汽车1。
图4所示的复合驱动装置7A中,第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21中,前3个配置在输入轴10上,剩下的动力分配用行星齿轮21配置在输出轴12上。如同图所示,这些部件具有如下的连接关系。
输入轴10通过第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22的内周侧,与上述动力分配用行星齿轮21的行星架(第1旋转元件)CR0的前侧(变速装置22侧)连接。还有,输出轴12从后侧与动力分配用行星齿轮21的太阳轮(第3旋转元件)S0连接、同时通过动力分配用行星齿轮21的外周侧与变速装置22的行星架(输出元件)CR1连接。另外,上述第1电动马达20的转子25通过输入轴10的外周侧、第2电动马达23及变速装置22的内周侧之间、与动力分配用行星齿轮21的齿圈(第2旋转元件)R0连接。第2电动马达23的转子29通过变速装置22的太阳轮S2的内周侧与太阳轮(输入元件)S1连接。
接着,参照图5的骨架图,说明本实施方式的复合驱动装置7A的变形例2(与本发明之11相对应)。
如图5所示,复合驱动装置7A从图1的靠近上述内燃发动机5侧起,即从前侧向后侧,依次配置有第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21。这些均被收容在壳体部件14(参照图1)的内侧,同时在1轴13上(1轴13的周围)沿该1轴13依次排列配置。下面依次说明第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21。
第1电动马达20具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子24、和被该定子24的内径侧支撑且可自由旋转的转子25。该第1电动马达20的转子25与后面说明的动力分配用行星齿轮21的太阳轮S0连接。这种第1电动马达20的主要功能为根据通过太阳轮S0输入的动力进行发电,通过变换器(图中未表示)驱动第2电动马达23,或者对HV电池(复合驱动装置用电池,图中未表示)进行充电。
第2电动马达23具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子28、和被该定子28的内径侧支撑并可自由旋转的转子29。该第2电动马达23的转子29与后述变速装置22的太阳轮S1连接。这种第2电动马达23与上述第1电动马达20一样,通过变换器与HV电池连接。第2电动马达23主要作为驱动马达,辅助汽车1的动力(驱动力)。但是,在制动时作为发电机,将车辆惯性力再生成电能。
变速装置22具有由1个双小齿轮行星齿轮、和共用其中1个小齿轮的单小齿轮行星齿轮组成的、所谓的拉维瑙式的行星齿轮单元27,还具有第1制动器B1、第2制动器B2。
其中,行星齿轮单元27由2个太阳轮S1、S2、支撑小齿轮P1及小齿轮(共用长齿轮)P2的行星架CR1、齿圈R1组成。2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与太阳轮S1和齿圈R1啮合,作为共用长齿轮的小齿轮P2与太阳轮S2和小齿轮P1啮合。该行星齿轮单元27的齿圈R1与第1制动器B1连接,太阳轮S2与第2制动器B2连接。变速装置22作为整体,作为输入部件(输入元件)的太阳轮S1与上述第2电动马达23的转子29连接,作为输出部件(输出元件)的行星架CR1与输出轴12连接。该变速装置22如后所述,通过使第1、第2制动器B1、B2中的一方结合,另一方开放,或者相反一方开放,另一方结合,从而可以切换不同减速比的2档的减速档。即,变速装置22对第2电动马达23通过太阳轮S1输入的动力的大小进行改变,通过行星架CR1传送到输出轴12。
动力分配用行星齿轮21由相对于输入轴10同轴配置的双小齿轮行星齿轮构成。动力分配用行星齿轮21具有支撑多个小齿轮P0(P01和P02)的行星架(第3旋转元件)CR0、与该小齿轮P01啮合的太阳轮(第2旋转元件)S0、与小齿轮P02啮合的齿圈(第1旋转元件)R0。该动力分配用行星齿轮21的齿圈R0与输入轴10连接,太阳轮S0与第1电动马达20的转子25连接,还有行星架CR0与输出轴12连接。这种动力分配用行星齿轮21根据第1电动马达20的旋转控制,将通过输入轴10输入到齿圈R0的动力,通过太阳轮S0分配到第1电动马达20侧,并通过行星架CR0分配到输出轴12。还有,分配到第1电动马达20的动力用于发电,另一方面,分配到输出轴12的动力用于驱动汽车1。
图5所示的复合驱动装置7A中,第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21中,4个部件均配置在输入轴10上。如同图所示,这些部件具有如下的连接关系。
输入轴10通过第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21的内周侧、通过动力分配用行星齿轮21的后侧与其齿圈(第1旋转元件)R0连接。还有,输出轴12通过动力分配用行星齿轮21的外周侧与其行星架(第3旋转元件)CR0的前侧(变速装置22侧)连接、同时与变速装置22的行星架(输出元件)CR1连接。另外,上述第1电动马达20的转子25通过输入轴10的外周侧、第2电动马达23及变速装置22的内周侧之间、与动力分配用行星齿轮21的太阳轮(第2旋转元件)S0连接。第2电动马达23的转子29通过变速装置22的太阳轮S2的内周侧与太阳轮(输入元件)S1连接。
接着,参照图6的骨架图,说明本实施方式的复合驱动装置7A的变形例3(与本发明之12相对应)。
如图6所示,复合驱动装置7A从图1的靠近上述内燃发动机5侧起,即从前侧向后侧,依次配置有第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21。这些均被收容在壳体部件14(参照图1)的内侧,同时在1轴13上(1轴13的周围)沿该1轴13依次排列配置。下面依次说明第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21。
第1电动马达20具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子24、和被该定子24的内径侧支撑且可自由旋转的转子25。该第1电动马达20的转子25与后面说明的动力分配用行星齿轮21的行星架CR0连接。这种第1电动马达20的主要功能为根据通过行星架CR0输入的动力进行发电,通过变换器(图中未表示)驱动第2电动马达23,或者对HV电池(复合驱动装置用电池,图中未表示)进行充电。
第2电动马达23具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子28、和被该定子28的内径侧支撑并可自由旋转的转子29。该第2电动马达23的转子29与后述变速装置22的太阳轮S1连接。这种第2电动马达23与上述第1电动马达20一样,通过变换器与HV电池连接。第2电动马达23主要作为驱动马达,辅助汽车1的动力(驱动力)。但是,在制动时作为发电机,将车辆惯性力再生成电能。
变速装置22具有由1个双小齿轮行星齿轮、和共用其中1个小齿轮的单小齿轮行星齿轮组成的、所谓的拉维瑙式的行星齿轮单元27,还具有第1制动器B1、第2制动器B2。
其中,行星齿轮单元27由2个太阳轮S1、S2、支撑小齿轮P1及小齿轮(共用长齿轮)P2的行星架CR1、齿圈R1组成。2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与太阳轮S1和齿圈R1啮合,作为共用长齿轮的小齿轮P2与太阳轮S2和小齿轮P1啮合。该行星齿轮单元27的齿圈R1与第1制动器B1连接,太阳轮S2与第2制动器B2连接。变速装置22作为整体,作为输入部件(输入元件)的太阳轮S1与上述第2电动马达23的转子29连接,作为输出部件(输出元件)的行星架CR1与输出轴12连接。该变速装置22如后所述,通过使第1、第2制动器B1、B2中的一方结合,另一方开放,或者相反一方开放,另一方结合,从而可以切换不同减速比的2档的减速档。即,变速装置22对第2电动马达23通过太阳轮S1输入的动力的大小进行改变,通过行星架CR1传送到输出轴12。
动力分配用行星齿轮21由相对于输入轴10同轴配置的双小齿轮行星齿轮构成。动力分配用行星齿轮21具有支撑多个小齿轮P0(P01和P02)的行星架(第2旋转元件)CR0、与该小齿轮P01啮合的太阳轮(第3旋转元件)S0、与小齿轮P02啮合的齿圈(第1旋转元件)R0。该动力分配用行星齿轮21的齿圈R0与输入轴10连接,行星架CR0与第1电动马达20的转子25连接,还有太阳轮S0与输出轴12连接。这种动力分配用行星齿轮21根据第1电动马达20的旋转控制,将通过输入轴10输入到齿圈R0的动力,通过行星架CR0分配到第1电动马达20侧,并通过太阳轮S0分配到输出轴12。还有,分配到第1电动马达20的动力用于发电,另一方面,分配到输出轴12的动力用于驱动汽车1。
图6所示的复合驱动装置7A中,第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21中,4个部件均配置在输入轴10上。如同图所示,这些部件具有如下的连接关系。
输入轴10通过第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21的内周侧、并通过动力分配用行星齿轮21的后侧与其齿圈(第1旋转元件)R0连接。还有,输出轴12通过动力分配用行星齿轮21的外周侧、并通过动力分配用行星齿轮21和变速装置22之间、与动力分配用行星齿轮21的太阳轮(第3旋转元件)S0连接、同时与变速装置22的行星架(输出元件)CR1连接。另外,上述第1电动马达20的转子25通过输入轴10的外周侧、第2电动马达23、变速装置22及动力分配用行星齿轮21的内周侧之间、与动力分配用行星齿轮21的行星架(第2旋转元件)CR0的后侧连接。第2电动马达23的转子29通过变速装置22的太阳轮S2的内周侧与太阳轮(输入元件)S1连接。
(第2实施方式)
接着,作为搭载在图1所示的汽车1上的与本发明有关的复合驱动装置7的其他例,说明与本实施方式有关的复合驱动装置7B。首先,参照图7的骨架图,说明复合驱动装置7B整体的大概情况,然后参照图8,详细叙述具体结构。还有,这些图中,箭头F方向为车身的前侧(内燃发动机侧),箭头R方向为车身后侧(差速装置侧)。
如图7所示,复合驱动装置7B从靠近图1的内燃发动机5侧起,即前侧向后侧,依次配置有第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22。这些均被收容在壳体部件14(参照图1)的内侧,同时在1轴13上(1轴13的周围)沿该1轴13依次排列配置。下面依次说明第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22。
第1电动马达20具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子24、和被该定子24的内径侧支撑且可自由旋转的转子25。该第1电动马达20的转子25与后面说明的动力分配用行星齿轮21的太阳轮S0连接。这种第1电动马达20的主要功能为根据通过太阳轮S0输入的动力进行发电,通过变换器(图中未表示)驱动第2电动马达23,或者对HV电池(复合驱动装置用电池,图中未表示)进行充电。
第2电动马达23具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子28、和被该定子28的内径侧支撑并可自由旋转的转子29。该第2电动马达23的转子29与后述变速装置22的太阳轮S1连接。这种第2电动马达23与上述第1电动马达20一样,通过变换器与HV电池连接。但是其主要功能不同。即第1电动马达20主要用于发电,而第2电动马达23主要作为驱动马达,辅助汽车1的动力(驱动力)。但是,在制动时作为发电机,将车辆惯性力再生成电能。
动力分配用行星齿轮21由相对于输入轴10同轴配置的单小齿轮行星齿轮构成。动力分配用行星齿轮21具有支撑多个小齿轮P0的行星架(第1旋转元件)CR0、与该小齿轮P0啮合的太阳轮(第2旋转元件)S0、与小齿轮P0啮合的齿圈(第3旋转元件)R0。该动力分配用行星齿轮21的行星架CR0与输入轴10连接,太阳轮S0与第1电动马达20的转子25连接,还有齿圈R0与输出轴12连接。这种动力分配用行星齿轮21根据第1电动马达20的旋转控制,将通过输入轴10输入到行星架CR0的动力,通过太阳轮S0分配到第1电动马达20侧,并通过齿圈R0分配到输出轴12。还有,分配到第1电动马达20的动力用于发电,另一方面,分配到输出轴12的动力用于驱动汽车1。
变速装置22具有由1个双小齿轮行星齿轮、和共用其中1个小齿轮的单小齿轮行星齿轮组成的、所谓的拉维瑙式的行星齿轮单元27,还具有第1制动器B1、第2制动器B2。
其中,行星齿轮单元27由2个太阳轮S1、S2、支撑小齿轮P1及小齿轮(共用长齿轮)P2的行星架CR1、齿圈R1组成。2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与太阳轮S1和齿圈R1啮合,作为共用长齿轮的小齿轮P2与太阳轮S2和小齿轮P1啮合。该行星齿轮单元27的齿圈R1与第1制动器B1连接,太阳轮S2与第2制动器B2连接。变速装置22作为整体,作为输入部件(输入元件)的太阳轮S1与上述第2电动马达23的转子29连接,作为输出部件(输出元件)的行星架CR1与输出轴12连接。该变速装置22如后所述,通过使第1、第2制动器B1、B2中的一方结合,另一方开放,或者相反一方开放,另一方结合,从而可以切换不同减速比的2档的减速档。即,变速装置22对上述第2电动马达23通过太阳轮S1输入的动力的大小进行改变,通过行星架CR1传送到输出轴12。
图7所示的复合驱动装置7B中,第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22中,前3个配置在输入轴10上,剩下的变速装置22配置在输出轴12上。如同图所示,这些部件具有如下的连接关系。
输入轴10通过第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21的内周侧,与动力分配用行星齿轮21的行星架(第1旋转元件)CR0的后侧连接。还有,输出轴12与变速装置22的行星架(输出元件)CR1连接、同时通过变速装置22的内周侧、又通过变速装置22与动力分配用行星齿轮21之间与动力分配用行星齿轮21的齿圈(第3旋转元件)R0连接。另外,上述第1电动马达20的转子25通过输入轴10的外周侧、第2电动马达23的内周侧之间、与动力分配用行星齿轮21的太阳轮(第2旋转元件)S0连接。第2电动马达23的转子29通过第2电动马达23和动力分配用行星齿轮21之间、又通过动力分配用行星齿轮21的外周侧、动力分配用行星齿轮21和变速装置22之间、变速装置22的太阳轮S2的内周侧,与太阳轮(输入元件)S1连接。
这里,关于上述第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22的前后方向的配置位置、即沿1轴13的配置位置,在本发明中,第1电动马达20和第2电动马达23相邻配置。还有,在本实施方式中,第1电动马达20配置在第2电动马达23的前侧(内燃发动机侧),且位于最前侧。
还有,对于参照图7的骨架图说明的复合驱动装置7B的作用和效果,在参照图8说明复合驱动装置7B的具体结构后进行说明。
图8表示包括复合驱动装置7B的1轴13的纵截面的上半部。
如同图所示的复合驱动装置7B具有配置在1轴13上的输入轴10和输出轴12、沿该1轴13的周围(1轴13上)排列配置的第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22。这些均被收容在壳体部件14内。但是,输出轴12的后端侧的一部分从壳体部件14向后方突出。
考虑到组装性等,壳体部件14沿1轴13在前后方向分割成多个部分,并分别在结合面将这些分割壳体结合起来构成一个整体。图8所示的本实施方式中,前侧的分割壳体14A和后侧的分割壳体14B在结合面H结合为一体,构成壳体14。还有,结合面H位于收容动力分配用行星齿轮21与变速装置22的部分上,尤其是位于变速装置22的第2制动器B2与第1制动器B1之间附近。该壳体部件14在前后方向的不同位置处,形成有多个隔壁,即从前侧起依次形成有作为支撑部件的隔壁A、B、C、D。这些隔壁A-D中,隔壁A和D分别设置在壳体部件14的前端及后端附近,隔壁A-D之间的壳体内空间被隔壁B、C沿1轴13分割成前后方向的3个空间。这些隔壁A-D作为壳体部件14的强度构件,用于支撑各轴承a-z(后述),形成液压室40、45(后述)。这里,隔壁A-D中,隔壁A、B通过将其他材料的大致圆板状的隔壁材料在同图所示位置、通过在其周端部附近的多条(同图中分别表示1条)的螺栓Ba、Bb进行固定而成。还有,分割壳体14A的隔壁B的前侧部分的马达收容部14A1的径方向尺寸大于后侧部分的马达收容部14A2的径方向尺寸。因此,提高了复合驱动装置7B搭载在FR型汽车1的搭载性。
上述第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22分别收容在被隔壁A-D所分割的3个空间内,即第1电动马达20被收容在隔壁A、B之间,第2电动马达23被收容在隔壁B、C之间、动力分配用行星齿轮21及变速装置22被收容在隔壁C、D之间。下面,从第1电动马达开始依次进行说明。
第1电动马达20由例如交流永久磁铁同步型(无刷DC马达)构成,被收容在隔壁A、B之间,同时在输入轴10的外径侧,与其呈同轴状配置。第1电动马达20具有固定在壳体部件14的内周面的定子24、和设置在该定子24的内径侧并隔开一定气隙G1且可自由旋转的转子25。转子25的内径侧为圆筒状,该圆筒状的前部外周面和后部外周面分别形成有台阶部30、31。转子25通过在这些台阶部30、31和隔壁A、B之间以在前后方向定位的状态嵌合的轴承a、b,被壳体部件14支撑并可自由旋转。还有,在圆筒状部分的后端上,向后方延伸的套管70被嵌合在输入轴10的外周面。该套管70的前端与转子25的后端连接,经由后述的第2电动马达23的内侧,其后端与动力分配用行星齿轮21的太阳轮S0连接。套管70通过固定在输入轴10的外周面的轴承d、x,被输入轴10支撑,并能够相对自由旋转。太阳轮S0通过固定在输入轴10的外周面的轴承y,被输入轴10支撑,并能够相对自由旋转。还有,对于前后方向的配置位置,轴承d配置在与轴承b对应的位置,轴承x配置在与隔壁C的轴承b对应的位置。还有,输入轴10的前端侧通过在轴方向与轴承a重合的位置上设置的转子25之间的轴承c及支撑上述转子25的轴承a、还有后端部通过与轴承g在轴方向重合的位置设置的套管70之间的轴承x、套管70与第2电动马达23的转子29之间的轴承i、以及支撑第2电动马达23的转子29的隔壁C的轴承g,两端被支撑在壳体部件14上。还有,输入轴10的后端形成有中空圆筒部,该中空圆筒部中插有突出设置在输出轴12的前端连接部12b的前端的轮毂部。在中空圆筒部的内周面与轮毂部的外周面之间,嵌合有轴承z。该轴承z支撑后述的动力分配用行星齿轮21的行星架CR0的后侧行星架板CR0a。这样,第1电动马达20的转子25被固定在隔壁A、B的轴承a、b、固定在输入轴10的外周面的轴承c、d所夹持,被壳体部件14和输入轴10支撑并自由旋转,可以很好地确保转子25的前后方向及径方向的位置精度,从而即使当出现例如使壳体部件14沿上下方向或左右方向弯曲的作用力,定子24和转子25之间也能够很好地维持规定的气隙G1的精度。还有,如上所述,第1电动马达20通过变换器与HV电池连接。这种结构的第1电动马达20的主要功能为根据分配到下面说明的动力分配用行星齿轮21的太阳轮S0的动力进行发电,通过变换器对HV电池进行充电。
第2电动马达23由例如交流永久磁铁同步型(无刷DC马达)构成,在输入轴10的外径侧,与其呈同轴状配置。第2电动马达23具有固定在壳体部件14的内周面的定子28、和设置在该定子28的内径侧并隔开一定气隙G2且可自由旋转的转子29。转子29的内径侧为圆筒状,该圆筒状的前部外周面和后部外周面分别形成有台阶部48、50。转子29通过在这些台阶部48、50和隔壁B、C之间以在前后方向定位的状态嵌合的轴承f、g,被壳体部件14支撑并可自由旋转。还有,圆筒状部分的后端通过连接部件72,与后述的变速装置22的太阳轮S1连接。该连接部件72具有与转子29的后端连接的第1套管部、从其后端沿动力分配用行星齿轮21向外径侧延伸的第1法兰部、从其外径侧端部向后方延伸的鼓部、从其后端向内径侧延伸的第2法兰部、和其内径侧端部向后方延伸的第2套管部,该第2套管部与太阳轮S1连接。相互一体形成的转子29、连接部件72和太阳轮S1被嵌合在上述套管70的外周面之间的轴承h、i、嵌合在隔壁C的内径侧后面之间的轴承j、嵌合在后述的法兰部39的内径侧后面之间的轴承l、嵌合在输出轴12的前端连接部12b的外周面之间的轴承o、p等支撑并可相对自由旋转。还有,轴承h、i的前后方向配置位置分别为与轴承f、g对应的位置。这样,第2电动马达23的转子29被固定在隔壁B、C上的轴承f、g支撑并可自由旋转,因此可以很好地确保转子29的前后方向及径方向的位置精度,从而即使当出现例如使壳体部件14沿上下方向或左右方向弯曲的作用力,定子28和转子29之间也能够很好地维持规定的气隙G2的精度。还有,如上所述,第2电动马达23与第1电动马达20一样,通过变换器与HV电池连接。
动力分配用行星齿轮21配置在壳体部件14的隔壁C、D之间的前半侧的内径侧。如上所述,动力分配用行星齿轮21由相对于输入轴10同轴配置的单小齿轮行星齿轮构成,具有齿圈(第3旋转元件)R0、太阳轮(第2旋转元件)S0、支撑小齿轮P0的行星架(第1旋转元件)CR0。其中,齿圈R0的后端侧向后方延伸,与从输出轴12的前端连接部12b的后端附近沿后侧行星架板CR0a向外径侧延伸的法兰部39的外径侧端部连接。另外,行星架CR0的后侧行星架板CR0a与输入轴10的后端连接。太阳轮S0通过上述套管70,与第1电动马达20的转子25的后端连接。该动力分配用行星齿轮21在行星架CR0的后侧行星架板CR0b的内径侧表面与上述法兰部39的内径侧前面之间、以及该法兰部39的内径侧后面与上述连接部件72之间,分别嵌合有轴承k、l。这样,动力分配用行星齿轮21的作为输入部的行星架CR0固定在输入轴10上,作为输出部(动力分配处)的太阳轮S0及齿圈R0分别与第1电动马达20的转子25的后端、输出轴12的前端连接部12b的前端连接。这种动力分配用行星齿轮21将通过输入轴10输入到行星架CR0的内燃发动机5(参照图1)的动力,通过太阳轮S0分配到第1电动马达20侧,通过齿圈R0分配到输出轴12侧。此时动力分配的比例根据第1电动马达20的旋转状态来确定。即由第1电动马达20的转子25产生较大的功率时,增加第1电动马达20的发电量,同时相应减少输出到输出轴12的动力。相反,第1电动马达20的转子25产生较小的功率时,则减少第1电动马达20的发电量,同时相应增加输出到输出轴12的动力。
变速装置22在壳体部件14的隔壁C、D之间跨越后半侧、前半侧的外径侧进行配置。变速装置22具有配置在内径侧的拉维瑙式行星齿轮单元27,和分别配置在其外径侧的前侧和后侧的第1制动器B1、第2制动器B2。
其中,行星齿轮单元27具有第1太阳轮S1(以下简称“太阳轮S1”)、在该太阳轮S1的前方稍微外径侧配置的第2太阳轮S2(以下简称“太阳轮S2”)、配置在太阳轮S1的外径侧的齿圈R1、与太阳轮S1和齿圈R1啮合的小齿轮P1、构成共用的长小齿轮并与太阳轮S2和小齿轮P1啮合的小齿轮P2、支撑这些小齿轮P1、P2的行星架CR1。以下,从太阳轮S1开始依次说明。
太阳轮S1通过上述连接部件72,与上述的第2电动马达23的转子29的后端连接。该太阳轮S1的部分如上所述,通过嵌入在输出轴12的前端连接部12b的外周面的轴承o、p支撑,并自由旋转。
太阳轮S2上一体化形成从其前端侧起沿行星架CR1的前侧行星架板CR1b向外径侧延伸的法兰部34、和从该法兰部34的外径侧端部向后方延伸的鼓部35。该鼓部35的外周面和壳体部件14的内周面的内周花键14a之间插装有后述的第2制动器B2。太阳轮S2被嵌合在与上述太阳轮S1一体的连接部件72的第2套管部的外周面上的轴承q、r、和分别嵌合在法兰部34的内径侧(基端侧)的前面和后面的轴承m、n所支撑并能够自由旋转。还有,轴承m插装在与连接部件72之间,还有,轴承n插装在与行星架CR1的前侧行星架板CR1b的内径侧前面之间。
齿圈R1的后端部上固定有沿行星架CR1的后侧行星架板CR1a向内径侧延伸的法兰部36,齿圈R1被嵌合在该法兰部36的内径侧的前面和后面的轴承t、u支撑并能够自由旋转。该轴承t插装在与行星架CR1的后侧行星架板CR1a之间,轴承u插装在与隔壁D的内径侧前面之间。齿圈R1的外周面和壳体部件14的内周面的内周花键14a之间插装有第1制动器B1。
小齿轮P1被行星架CR1支撑并能够自由旋转,同时在内径侧与上述太阳轮S1啮合,在外径侧与上述齿圈R1啮合。
小齿轮P2为在前侧形成的大径齿轮P2a、和后侧形成的小径齿轮P2b一体形成的共用长小齿轮。小齿轮P2的大径齿轮P2a与上述太阳轮S2啮合,小齿轮P2的小径齿轮P2b与上述小齿轮P1啮合。
行星架CR1利用前侧行星架板CR1b和后侧行星架板CR1a支撑小齿轮P1、P2并使其能够自由旋转,同时后侧行星架板CR1a与输出轴12的前端连接。后侧行星架板CR1a的部分被嵌合在其内径侧前面和太阳轮S1的后端面之间的轴承s、上述轴承t支撑,并能够自由旋转。
第1制动器B1具有多片的圆盘和摩擦片(制动板),在上述齿圈R1的外周面上形成的外周花键与在壳体部件14的内周面上形成的花键14a通过花键结合在一起。第1制动器B1的后面配置有第1制动器用的液压执行机构37。液压执行机构37具有在第1制动器B1的后面能够沿前后方向移动地配置的活塞38、设置在壳体部件14的隔壁D的外径侧前面并与活塞38的后端侧油密封状嵌合的第1油压室40、插装在固定于隔壁D的一部分上的挡板41和活塞38的内径侧前面之间从而使活塞38向后方受压的复位弹簧(压缩弹簧)42。
第2制动器B2在上述第1制动器B1的紧接前方处配置。第2制动器B2具有多片的圆盘和摩擦片(制动板),在与上述太阳轮S2一体的鼓部35的外周面上形成的外周花键与壳体部件14的内周面上形成的花键14a之间通过花键结合在一起。第2制动器B2的前侧的上述动力分配用行星齿轮21的外径侧处配置有第2制动器用的液压执行机构43。液压执行机构43具有在第2制动器B2的前面能够沿前后方向移动地配置的活塞44、设置在隔壁C的外径侧后面并与活塞44的前端侧油密封状嵌合的第2油压室45、插装在固定于壳体部件14上的挡板46和活塞44的内径侧后面之间从而使活塞44向前方受压的复位弹簧(压缩弹簧)47。
上述结构的变速装置22将第2电动马达23的输出通过连接部件72传送到太阳轮S1。在低状态下,第1制动器B1结合,第2制动器B2释放。因此,齿圈R1为固定状态,太阳轮S2为自由旋转状态,上述第1太阳轮S1的旋转通过小齿轮P1大幅度减速,并传送到行星架CR1,该行星架CR1的旋转被传送到输出轴12。
还有,变速装置22在高状态下,第1制动器B1释放,第2制动器B2制动。因此,太阳轮S2为固定状态,齿圈R1为自由旋转状态。在此状态下,第1太阳轮S1的旋转传送到小齿轮P1,同时小齿轮P2与停止状态的太阳轮S2啮合,行星架CR1以受到限制的规定转速进行公转,此时,行星架CR1的较小减速的旋转被传送到输出轴12。
这样,变速装置22在低状态下,由于第1、第2制动器B1、B2分别结合、释放,大幅度减速的旋转被输出到输出轴12。另一方面,在高状态下,由于第1、第2制动器B1、B2分别释放、结合,较小幅度减速的旋转被输出到输出轴12。这样,变速装置22可以进行2档变速,第2电动马达23能够实现小型化。即,使用小型电动马达、并在需要例如高转矩的汽车1发动情况下,在低状态下向输出轴12传送足够的驱动转矩,而在输出轴12的高旋转时,作为高状态,可以防止转子25出现高速旋转。
如上所述,收容有第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22的壳体部件14在最后部的隔壁D的内径侧具有向后方延伸的轮毂部14b。利用该轮毂部14b,通过轴承v、w支撑输出轴12并使其自由旋转。
还有,壳体部件14的前端侧的连接部14d与通过橡胶垫架装在车身4(参照图1)上的内燃发动机5连接,后端侧利用安装部(未表示)并通过橡胶垫架装在车身的一部分上。
如图7的骨架图所示,上述结构的复合驱动装置7B中,输入到输入轴10的动力被输入到动力分配用行星齿轮21的行星架CR0,并被分配(分割)到太阳轮S0和齿圈R0。其中,分配到太阳轮S0的动力被输入到第1电动马达20的转子25,用作发电。所发出的电力通过变换器对HV电池进行充电。另外,从HV电池通过变换器向第2电动马达23供应电力,通过变速装置22驱动输出轴12。即来自内燃发动机5的动力和来自第2电动马达23的动力合成后输入到输出轴12。还有,由于变速装置22如前所述可以切换到高状态和低状态时,因此会随着高状态和低状态,将动力输出到输出轴12。
如图8所示,本实施方式中,由于第1电动马达20和及第2电动马达23在1轴13上相邻配置,收容这些第1和第2电动马达20、23的壳体部分可以一体化,因此能够容易实现单元的系列化。还有,能够减少部件数量,降低成本,可以提高2个电动马达的支撑精度。另外,不管控制2个电动马达20、23的控制器在什么位置,可以使得2个电动马达20、23的电线长度相同。当在车辆前侧的发动机室内配置变换器时,可以使电线最短、电力损失最小。
接着,参照图9的骨架图,说明本实施方式的复合驱动装置7B的变形例1(与本发明之16相对应)。
如图9所示,复合驱动装置7B从图1的靠近上述内燃发动机5侧起,即从前侧向后侧,依次配置有第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22。这些均被收容在壳体部件14(参照图1)的内侧,同时在1轴13上(1轴13的周围)沿该1轴13依次排列配置。下面依次说明第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22。
第1电动马达20具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子24、和被该定子24的内径侧支撑且可自由旋转的转子25。该第1电动马达20的转子25与后面说明的动力分配用行星齿轮21的齿圈R0连接。这种第1电动马达20的主要功能为根据通过齿圈R0输入的动力进行发电,通过变换器(图中未表示)驱动第2电动马达23,或者对HV电池(复合驱动装置用电池,图中未表示)进行充电。
第2电动马达23具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子28、和被该定子28的内径侧支撑并可自由旋转的转子29。该第2电动马达23的转子29与后述变速装置22的太阳轮S1连接。这种第2电动马达23与上述第1电动马达20一样,通过变换器与HV电池连接。第2电动马达23主要作为驱动马达,辅助汽车1的动力(驱动力)。但是,在制动时作为发电机,将车辆惯性力再生成电能。
动力分配用行星齿轮21由相对于输出轴12同轴配置的单小齿轮行星齿轮构成。动力分配用行星齿轮21具有支撑多个小齿轮P0的行星架(第1旋转元件)CR0、与该小齿轮P0啮合的太阳轮(第3旋转元件)S0、与小齿轮P0啮合的齿圈(第2旋转元件)R0。该动力分配用行星齿轮21的行星架CR0与输入轴10连接,齿圈R0与第1电动马达20的转子25连接,还有太阳轮S0与输出轴12连接。这种动力分配用行星齿轮21根据第1电动马达20的旋转控制,将通过输入轴10输入到行星架CR0的动力,通过齿圈R0分配到第1电动马达20侧,并通过太阳轮S0分配到输出轴12。还有,分配到第1电动马达20的动力用于发电,另一方面,分配到输出轴12的动力用于驱动汽车1。
变速装置22具有由1个双小齿轮行星齿轮、和共用其中1个小齿轮的单小齿轮行星齿轮组成的、所谓的拉维瑙式的行星齿轮单元27,还具有第1制动器B1、第2制动器B2。
其中,行星齿轮单元27由2个太阳轮S1、S2、支撑小齿轮P1及小齿轮(共用长齿轮)P2的行星架CR1、齿圈R1组成。2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与太阳轮S1和齿圈R1啮合,作为共用长齿轮的小齿轮P2与太阳轮S2和小齿轮P1啮合。该行星齿轮单元27的齿圈R1与第1制动器B1连接,太阳轮S2与第2制动器B2连接。变速装置22作为整体,作为输入部件(输入元件)的太阳轮S1与上述第2电动马达23的转子29连接,作为输出部件(输出元件)的行星架CR1与输出轴12连接。该变速装置22如后所述,通过使第1、第2制动器B1、B2中的一方结合,另一方开放,或者相反一方开放,另一方结合,从而可以切换不同减速比的2档的减速档。即,变速装置22对上述第2电动马达23通过太阳轮S1输入的动力的大小进行改变,通过行星架CR1传送到输出轴12。
图9所示的复合驱动装置7B中,第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22的4个部件中,前2个配置在输入轴10上,后2个配置在输出轴12上。如同图所示,这些部件具有如下的连接关系。
输入轴10通过第1电动马达20、及第2电动马达23的内周侧,与动力分配用行星齿轮21的行星架(第1旋转元件)CR0的前侧(第2电动马达23侧)连接。还有,输出轴12与变速装置22的行星架(输出元件)CR1连接、同时通过变速装置22的内周侧、与动力分配用行星齿轮21的太阳轮(第3旋转元件)S0连接。另外,上述第1电动马达20的转子25通过输入轴10的外周侧和第2电动马达23的内周侧之间、并通过第2电动马达23和动力分配用行星齿轮21之间,与动力分配用行星齿轮21的齿圈(第2旋转元件)R0连接。第2电动马达23的转子29通过第2电动马达23和动力分配用行星齿轮21之间、通过动力分配用行星齿轮21的外周侧、还通过动力分配用行星齿轮21和变速装置22之间、变速装置22的太阳轮S2的内周侧,与太阳轮(输入元件)S1连接。
接着,参照图10的骨架图,说明本实施方式的复合驱动装置7B的变形例2(与本发明之17相对应)。
如图10所示,复合驱动装置7B从图1的靠近上述内燃发动机5侧起,即从前侧向后侧,依次配置有第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22。这些均被收容在壳体部件14(参照图1)的内侧,同时在1轴13上(1轴13的周围)沿该1轴13依次排列配置。下面依次说明第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22。
第1电动马达20具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子24、和被该定子24的内径侧支撑且可自由旋转的转子25。该第1电动马达20的转子25与后面说明的动力分配用行星齿轮21的行星架CR0连接。这种第1电动马达20的主要功能为根据通过行星架CR0输入的动力进行发电,通过变换器(图中未表示)驱动第2电动马达23,或者对HV电池(复合驱动装置用电池,图中未表示)进行充电。
第2电动马达23具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子28、和被该定子28的内径侧支撑并可自由旋转的转子29。该第2电动马达23的转子29与后述变速装置22的太阳轮S1连接。这种第2电动马达23与上述第1电动马达20一样,通过变换器与HV电池连接。第2电动马达23主要作为驱动马达,辅助汽车1的动力(驱动力)。但是,在制动时作为发电机,将车辆惯性力再生成电能。
动力分配用行星齿轮21由相对于输入轴10同轴配置的双小齿轮行星齿轮构成。动力分配用行星齿轮21具有支撑多个小齿轮P0(P01及P02)的行星架(第2旋转元件)CR0、与该小齿轮P01啮合的太阳轮(第3旋转元件)S0、与小齿轮P02啮合的齿圈(第1旋转元件)R0。该动力分配用行星齿轮21的齿圈R0与输入轴10连接,行星架CR0与第1电动马达20的转子25连接,还有太阳轮S0与输出轴12连接。这种动力分配用行星齿轮21根据第1电动马达20的旋转控制,将通过输入轴10输入到齿圈R0的动力,通过行星架CR0分配到第1电动马达20侧,并通过太阳轮S0分配到输出轴12侧。还有,分配到第1电动马达20的动力用于发电,另一方面,分配到输出轴12的动力用于驱动汽车1。
变速装置22具有由1个双小齿轮行星齿轮、和共用其中1个小齿轮的单小齿轮行星齿轮组成的、所谓的拉维瑙式的行星齿轮单元27,还具有第1制动器B1、第2制动器B2。
其中,行星齿轮单元27由2个太阳轮S1、S2、支撑小齿轮P1及小齿轮(共用长齿轮)P2的行星架CR1、齿圈R1组成。2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与太阳轮S1和齿圈R1啮合,作为共用长齿轮的小齿轮P2与太阳轮S2和小齿轮P1啮合。该行星齿轮单元27的齿圈R1与第1制动器B1连接,太阳轮S2与第2制动器B2连接。变速装置22作为整体,作为输入部件(输入元件)的太阳轮S1与上述第2电动马达23的转子29连接,作为输出部件(输出元件)的行星架CR1与输出轴12连接。该变速装置22如后所述,通过使第1、第2制动器B1、B2中的一方结合,另一方开放,或者相反一方开放,另一方结合,从而可以切换不同减速比的2档的减速档。即,变速装置22对从上述第2电动马达23通过太阳轮S1输入的动力的大小进行改变,通过行星架CR1传送到输出轴12。
图10所示的复合驱动装置7B中,第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22的4个部件中,前3个配置在输入轴10上,后1个配置在输出轴12上。如同图所示,这些部件具有如下的连接关系。
输入轴10通过第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21的内周侧、并通过动力分配用行星齿轮21和变速装置22之间,与动力分配用行星齿轮21的齿圈(第1旋转元件)R0连接。还有,输出轴12与变速装置22的行星架(输出元件)CR1连接、同时通过变速装置22的内周侧、并通过变速装置22和动力分配用行星齿轮21之间、动力分配用行星齿轮21的外周侧、动力分配用行星齿轮21和第2电动马达23之间,与动力分配用行星齿轮21的太阳轮(第3旋转元件)S0连接。另外,上述第1电动马达20的转子25通过输入轴10的外周侧、第2电动马达23和动力分配用行星齿轮21的内周侧,与动力分配用行星齿轮21的行星架(第2旋转元件)CR0的后侧(变速装置侧)连接。第2电动马达23的转子29通过第2电动马达23和动力分配用行星齿轮21之间、通过动力分配用行星齿轮21的外周侧、还通过动力分配用行星齿轮21和变速装置22之间、变速装置22的太阳轮S2的内周侧,与太阳轮(输入元件)S1连接。
接着,参照图11的骨架图,说明本实施方式的复合驱动装置7B的变形例3(与本发明之18相对应)。
如图11所示,复合驱动装置7B从图1的靠近上述内燃发动机5侧起,即从前侧向后侧,依次配置有第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22。这些均被收容在壳体部件14(参照图1)的内侧,同时在1轴13上(1轴13的周围)沿该1轴13依次排列配置。下面依次说明第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22。
第1电动马达20具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子24、和被该定子24的内径侧支撑且可自由旋转的转子25。该第1电动马达20的转子25与后面说明的动力分配用行星齿轮21的太阳轮S0连接。这种第1电动马达20的主要功能为根据通过太阳轮S0输入的动力进行发电,通过变换器(图中未表示)驱动第2电动马达23,或者对HV电池(复合驱动装置用电池,图中未表示)进行充电。
第2电动马达23具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子28、和被该定子28的内径侧支撑并可自由旋转的转子29。该第2电动马达23的转子29与后述变速装置22的太阳轮S1连接。这种第2电动马达23与上述第1电动马达20一样,通过变换器与HV电池连接。第2电动马达23主要作为驱动马达,辅助汽车1的动力(驱动力)。但是,在制动时作为发电机,将车辆惯性力再生成电能。
动力分配用行星齿轮21由相对于输入轴10同轴配置的双小齿轮行星齿轮构成。动力分配用行星齿轮21具有支撑多个小齿轮P0(P01及P02)的行星架(第1旋转元件)CR0、与该小齿轮P01啮合的太阳轮(第2旋转元件)S0、与小齿轮P02啮合的齿圈(第3旋转元件)R0。该动力分配用行星齿轮21的行星架CR0与输入轴10连接,太阳轮S0与第1电动马达20的转子25连接,还有齿圈R0与输出轴12连接。这种动力分配用行星齿轮21根据第1电动马达20的旋转控制,将通过输入轴10输入到行星架CR0的动力,通过太阳轮S0分配到第1电动马达20侧,并通过齿圈R0分配到输出轴12。还有,分配到第1电动马达20的动力用于发电,另一方面,分配到输出轴12的动力用于驱动汽车1。
变速装置22具有由1个双小齿轮行星齿轮、和共用其中1个小齿轮的单小齿轮行星齿轮组成的、所谓的拉维瑙式的行星齿轮单元27,还具有第1制动器B1、第2制动器B2。
其中,行星齿轮单元27由2个太阳轮S1、S2、支撑小齿轮P1及小齿轮(共用长齿轮)P2的行星架CR1、齿圈R1组成。2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与太阳轮S1和齿圈R1啮合,作为共用长齿轮的小齿轮P2与太阳轮S2和小齿轮P1啮合。该行星齿轮单元27的齿圈R1与第1制动器B 1连接,太阳轮S2与第2制动器B2连接。变速装置22作为整体,作为输入部件(输入元件)的太阳轮S1与上述第2电动马达23的转子29连接,作为输出部件(输出元件)的行星架CR1与输出轴12连接。该变速装置22如后所述,通过使第1、第2制动器B1、B2中的一方结合,另一方开放,或者相反一方开放,另一方结合,从而可以切换不同减速比的2档的减速档。即,变速装置22对上述第2电动马达23通过太阳轮S1输入的动力的大小进行改变,通过行星架CR1传送到输出轴12。
图11所示的复合驱动装置7B中,第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21、变速装置22的4个部件中,前3个配置在输入轴10上,后1个配置在输出轴12上。如同图所示,这些部件具有如下的连接关系。
输入轴10通过第1电动马达20、第2电动马达23、动力分配用行星齿轮21的内周侧,与动力分配用行星齿轮21的行星架(第1旋转元件)CR0的后侧(变速装置22侧)连接。还有,输出轴12与变速装置22的行星架(输出元件)CR1连接、同时通过变速装置22的内周侧、并通过变速装置22和动力分配用行星齿轮21之间,与动力分配用行星齿轮21的齿圈(第3旋转元件)R0连接。另外,上述第1电动马达20的转子25通过输入轴10的外周侧和第2电动马达23的内周侧之间,与动力分配用行星齿轮21的太阳轮(第2旋转元件)S0连接。第2电动马达23的转子29通过第2电动马达23和动力分配用行星齿轮21之间、通过动力分配用行星齿轮21的外周侧、还通过动力分配用行星齿轮21和变速装置22之间、变速装置22的太阳轮S2的内周侧,与太阳轮(输入元件)S1连接。
(第3实施方式)
接着,作为搭载在图1所示的汽车1上的与本发明有关的复合驱动装置7的一例,参照图12的骨架图,说明本实施方式的复合驱动装置7C。还有,这些图中,箭头F方向为车身的前侧(内燃发动机侧),箭头R方向为车身后侧(差速装置侧)。
如图12所示,复合驱动装置7C从靠近图1的内燃发动机5侧起,即前侧向后侧,依次配置有动力分配用行星齿轮21、第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22。这些均被收容在壳体部件14(参照图1)的内侧,同时在1轴13上(1轴13的周围)沿该1轴13依次排列配置。下面依次说明动力分配用行星齿轮21、第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22。
动力分配用行星齿轮21由相对于输出轴12同轴配置的双小齿轮行星齿轮构成。动力分配用行星齿轮21具有支撑多个小齿轮P0(P01及P02)的行星架(第3旋转元件)CR0、与该小齿轮P01啮合的太阳轮(第2旋转元件)S0、与小齿轮P02啮合的齿圈(第1旋转元件)R0。该动力分配用行星齿轮21的齿圈R0与输入轴10连接,太阳轮S0与第1电动马达20的转子25连接,还有行星架CR0与输出轴12连接。这种动力分配用行星齿轮21根据第1电动马达20的旋转控制,将通过输入轴10输入到齿圈R0的动力,通过太阳轮S0分配到第1电动马达20侧,并通过行星架CR0分配到输出轴12。还有,分配到第1电动马达20的动力用于发电,另一方面,分配到输出轴12的动力用于驱动汽车1。
第1电动马达20具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子24、和被该定子24的内径侧支撑且可自由旋转的转子25。该第1电动马达20的转子25与上述动力分配用行星齿轮21的太阳轮S0连接。这种第1电动马达20的主要功能为根据通过太阳轮S0输入的动力进行发电,通过变换器(图中未表示)驱动第2电动马达23,或者对HV电池(复合驱动装置用电池,图中未表示)进行充电。
第2电动马达23具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子28、和被该定子28的内径侧支撑并可自由旋转的转子29。该第2电动马达23的转子29与后述变速装置22的太阳轮S1连接。这种第2电动马达23与上述第1电动马达20一样,通过变换器与HV电池连接。第2电动马达23主要作为驱动马达,辅助汽车1的动力(驱动力)。但是,在制动时作为发电机,将车辆惯性力再生成电能。
变速装置22具有由1个双小齿轮行星齿轮、和共用其中1个小齿轮的单小齿轮行星齿轮组成的、所谓的拉维瑙式的行星齿轮单元27,还具有第1制动器B1、第2制动器B2。
其中,行星齿轮单元27由2个太阳轮S1、S2、支撑小齿轮P1及小齿轮(共用长齿轮)P2的行星架CR1、齿圈R1组成。2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与太阳轮S1和齿圈R1啮合,作为共用长齿轮的小齿轮P2与太阳轮S2和小齿轮P1啮合。该行星齿轮单元27的齿圈R1与第1制动器B1连接,太阳轮S2与第2制动器B2连接。变速装置22作为整体,作为输入部件(输入元件)的太阳轮S1与上述第2电动马达23的转子29连接,作为输出部件(输出元件)的行星架CR1与输出轴12连接。该变速装置22如后所述,通过使第1、第2制动器B1、B2中的一方结合,另一方开放,或者相反一方开放,另一方结合,从而可以切换不同减速比的2档的减速档。即,变速装置22对上述第2电动马达23通过太阳轮S1输入的动力的大小进行改变,通过行星架CR1传送到输出轴12
上述结构的变速装置22在低状态下,第1制动器B1结合,第2制动器B2释放。因此,齿圈R1为固定状态,太阳轮S2为自由旋转状态。上述第1太阳轮S1的旋转通过小齿轮P1大幅度减速,并被输出到行星架CR1,该行星架CR1的旋转被传送到输出轴12。
还有,在变速装置22的高状态下,由于第1制动器B1释放,第2制动器B2制动。因此,太阳轮S2为固定状态,齿圈R1为自由旋转状态。在此状态下,太阳轮S1的旋转传送到小齿轮P1,同时小齿轮P2与停止状态的太阳轮S2啮合,行星架CR1以受到限制的规定转速进行公转,此时,行星架CR1的较小减速的旋转被传送到输出轴12。
这样,变速装置22在低状态下,由于第1、第2制动器B1、B2分别结合、释放,大幅度减速的旋转被输出到输出轴12。另一方面,在高状态下,由于第1、第2制动器B1、B2分别释放、结合,较小幅度减速的旋转被输出到输出轴12。这样,变速装置22可以进行2档变速,第2电动马达23能够实现小型化。即,使用小型电动马达、并在需要例如高转矩的汽车1发动情况下,在低状态下向输出轴12传送足够的驱动转矩,而在输出轴12的高旋转时,作为高状态,可以防止转子25出现高速旋转。
图12所示的复合驱动装置7C中,动力分配用行星齿轮21、第1电动马达20、第2电动马达23、变速装置22的4个部件全部配置在输出轴12上。如同图所示,这些部件具有如下的连接关系。
输入轴10与动力分配用行星齿轮21的齿圈(第1旋转元件)R0连接。还有,输出轴12与变速装置22的行星架(输出元件)CR1连接、同时通过变速装置22、第2电动马达23、第1电动马达20及动力分配用行星齿轮21的内周侧,与动力分配用行星齿轮21的行星架CR0(第3旋转元件)的前侧连接。另外,上述第1电动马达20的转子25与动力分配用行星齿轮21的太阳轮(第2旋转元件)S0连接。第2电动马达23的转子29通过第2电动马达23和动力分配用行星齿轮21之间、通过动力分配用行星齿轮21的外周侧、还通过动力分配用行星齿轮21和变速装置22之间、变速装置22的太阳轮S2的内周侧,与太阳轮(输入元件)S1连接。
如图12的骨架图所示,上述结构的复合驱动装置7C中,输入到输入轴10的动力被输入到动力分配用行星齿轮21的齿圈R0,并被分配(分割)到太阳轮S0和行星架CR0。其中,分配到太阳轮S0的动力被输入到第1电动马达20的转子25,用作发电。所发出的电力通过变换器对HV电池进行充电。另外,从HV电池通过变换器向第2电动马达23供应电力,通过变速装置22驱动输出轴12。即来自内燃发动机5的动力和来自第2电动马达23的动力合成后输入到输出轴12。还有,由于变速装置22如前所述可以切换到高状态和低状态时,因此会随着高状态和低状态,将动力输出到输出轴12。
如图12所示,本实施方式中,由于第1电动马达20和及第2电动马达23在1轴13上相邻配置,收容这些第1和第2电动马达20、23的壳体部分可以一体化,因此能够容易实现单元的系列化。还有,能够减少部件数量,降低成本,可以提高2个电动马达的支撑精度。另外,不管控制2个电动马达20、23的控制器在什么位置,可以使得2个电动马达20、23的电线长度相同。当在车辆前侧的发动机室内配置变换器时,可以使电线最短、电力损失最小。
(第4实施方式)
接着,作为搭载在图1所示的汽车1上的与本发明有关的复合驱动装置7的一例,参照图13的骨架图,说明本实施方式的复合驱动装置7D。还有,这些图中,箭头F方向为车身的前侧(内燃发动机侧),箭头R方向为车身后侧(差速装置侧)。
如图13所示,复合驱动装置7D从靠近图1的内燃发动机5侧起,即前侧向后侧,依次配置有变速装置22、第2电动马达23、第1电动马达20、动力分配用行星齿轮21。这些均被收容在壳体部件14(参照图1)的内侧,同时在1轴13上(1轴13的周围)沿该1轴13依次排列配置。下面依次说明变速装置22、第2电动马达23、第1电动马达20、动力分配用行星齿轮21、动力分配用行星齿轮21。
变速装置22具有由1个双小齿轮行星齿轮、和共用其中1个小齿轮的单小齿轮行星齿轮组成的、所谓的拉维瑙式的行星齿轮单元27,还具有第1制动器B1、第2制动器B2。
其中,行星齿轮单元27由2个太阳轮S1、S2、支撑小齿轮P1及小齿轮(共用长齿轮)P2的行星架CR1、齿圈R1组成。2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与太阳轮S1和齿圈R1啮合,作为共用长齿轮的小齿轮P2与太阳轮S2和小齿轮P1啮合。该行星齿轮单元27的齿圈R1与第1制动器B1连接,太阳轮S2与第2制动器B2连接。变速装置22作为整体,作为输入部件(输入元件)的太阳轮S1与上述第2电动马达23的转子29连接,作为输出部件(输出元件)的行星架CR1通过后述的动力分配用行星齿轮21的行星架CR0与输出轴12连接。该变速装置22如后所述,通过使第1、第2制动器B1、B2中的一方结合,另一方开放,或者相反一方开放,另一方结合,从而可以切换不同减速比的2档的减速档。即,变速装置22对上述第2电动马达23通过太阳轮S1输入的动力的大小进行改变,通过行星架CR1传送到输出轴12
上述结构的变速装置22在低状态下,第1制动器B1结合,第2制动器B2释放。因此,齿圈R1为固定状态,太阳轮S2为自由旋转状态。上述第1太阳轮S1的旋转通过小齿轮P1大幅度减速,并被输出到行星架CR1,该行星架CR1的旋转被传送到输出轴12。
还有,在变速装置22的高状态下,由于第1制动器B1释放,第2制动器B2制动。因此,太阳轮S2为固定状态,齿圈R1为自由旋转状态。在此状态下,太阳轮S1的旋转传送到小齿轮P1,同时小齿轮P2与停止状态的太阳轮S2啮合,行星架CR1以受到限制的规定转速进行公转,此时,行星架CR1的较小减速的旋转被传送到输出轴12。
这样,变速装置22在低状态下,由于第1、第2制动器B1、B2分别结合、释放,大幅度减速的旋转被输出到输出轴12。另一方面,在高状态下,由于第1、第2制动器B1、B2分别释放、结合,较小幅度减速的旋转被输出到输出轴12。这样,变速装置22可以进行2档变速,第2电动马达23能够实现小型化。即,使用小型电动马达、并在需要例如高转矩的汽车1发动情况下,在低状态下向输出轴12传送足够的驱动转矩,而在输出轴12的高旋转时,作为高状态,可以防止转子25出现高速旋转。
第2电动马达23具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子28、和被该定子28的内径侧支撑并可自由旋转的转子29。该第2电动马达23的转子29与上述变速装置22的太阳轮S1连接。这种第2电动马达23与后述第1电动马达20一样,通过变换器与HV电池连接。第2电动马达23主要作为驱动马达,辅助汽车1的动力(驱动力)。但是,在制动时作为发电机,将车辆惯性力再生成电能。
第1电动马达20具有固定在壳体部件(参照图1)14的定子24、和被该定子24的内径侧支撑且可自由旋转的转子25。该第1电动马达20的转子25与后述动力分配用行星齿轮21的太阳轮S0连接。这种第1电动马达20的主要功能为根据通过太阳轮S0输入的动力进行发电,通过变换器(图中未表示)驱动第2电动马达23,或者对HV电池(复合驱动装置用电池,图中未表示)进行充电。
动力分配用行星齿轮21由相对于输入轴10同轴配置的双小齿轮行星齿轮构成。动力分配用行星齿轮21具有支撑多个小齿轮P0(P01及P02)的行星架(第3旋转元件)CR0、与该小齿轮P01啮合的太阳轮(第2旋转元件)S0、与小齿轮P02啮合的齿圈(第1旋转元件)R0。该动力分配用行星齿轮21的齿圈R0与输入轴10连接,太阳轮S0与第1电动马达20的转子25连接,还有行星架CR0与输出轴12连接。这种动力分配用行星齿轮21根据第1电动马达20的旋转控制,将通过输入轴10输入到齿圈R0的动力,通过太阳轮S0分配到第1电动马达20侧,并通过行星架CR0分配到输出轴12。还有,分配到第1电动马达20的动力用于发电,另一方面,分配到输出轴12的动力用于驱动汽车1。
图13所示的复合驱动装置7D中,变速装置22、第2电动马达23、第1电动马达20、动力分配用行星齿轮21的4个部件全部配置在输出轴12上。如同图所示,这些部件具有如下的连接关系。
输入轴10通过变速装置22、第2电动马达23、第1电动马达20、及动力分配用行星齿轮21的内周侧,并通过动力分配用行星齿轮21的后侧,与动力分配用行星齿轮21的齿圈(第1旋转元件)R0连接。还有,输出轴12通过动力分配用行星齿轮21的外周侧、动力分配用行星齿轮21和第1电动马达20之间,与动力分配用行星齿轮21的行星架(第3旋转元件)CR0的前侧连接。另外,上述第1电动马达20的转子25与动力分配用行星齿轮21的太阳轮(第2旋转元件)S0连接。第2电动马达23的转子29通过变速装置22的太阳轮S2的内周侧,与太阳轮S1连接。
如图13的骨架图所示,上述结构的复合驱动装置7D中,输入到输入轴10的动力被输入到动力分配用行星齿轮21的齿圈R0,并被分配(分割)到太阳轮S0和行星架CR0。其中,分配到太阳轮S0的动力被输入到第1电动马达20的转子25,用作发电。所发出的电力通过变换器对HV电池进行充电。另外,从HV电池通过变换器向第2电动马达23供应电力,通过变速装置22驱动输出轴12。即来自内燃发动机5的动力和来自第2电动马达23的动力合成后输入到输出轴12。还有,由于变速装置22如前所述可以切换到高状态和低状态时,因此会随着高状态和低状态,将动力输出到输出轴12。
如图13所示,本实施方式中,由于第1电动马达20和及第2电动马达23在1轴13上相邻配置,收容这些第1和第2电动马达20、23的壳体部分可以一体化,因此能够容易实现单元的系列化。还有,能够减少部件数量,降低成本,可以提高2个电动马达的支撑精度。另外,不管控制2个电动马达20、23的控制器在什么位置,可以使得2个电动马达20、23的电线长度相同。当在车辆前侧的发动机室内配置变换器时,可以使电线最短、电力损失最小。
还有,上述第1实施方式-第4实施方式中说明的第1、第2制动器B1、B2除了液压执行机构,也可以采用利用滚珠丝杠机构及电动马达的电动执行机构、或者其他的执行机构。还有,除了摩擦结合元件,也可以是例如啮合式的元件。
还有,上述变速装置22除了上述实施方式,当然也可以采用其他的2档、3档或者更多档的自动变速装置、或具有增速档(O/D)的自动变速装置,还可以采用无级变速装置(CVT)。另外,变速装置22的输出除了输出轴12,还可以与从该输出轴12到驱动车轮的动力传送系的任何位置连接。
产业上的利用可能性
上述本发明的复合驱动装置可以适用于汽车,特别是适用于FR用的汽车。

Claims (26)

1.一种复合驱动装置,装备有:
输入来自内燃发动机的动力的输入轴;
与上述输入轴在1轴上排列配置且与驱动车轮联动的输出轴;
配置在上述1轴上并具有定子和转子的第1电动马达;
配置在上述1轴上并具有与上述输入轴连接的第1旋转元件、与上述第1电动马达的转子连接的第2旋转元件、与上述输出轴连接的第3旋转元件的动力分配用行星齿轮;
配置在上述1轴上并具有定子和转子的第2电动马达;和
配置在上述1轴上并将上述第2电动马达的转子的旋转进行变速后传送到上述输出轴的变速装置,
其特征在于:
上述第1电动马达、上述动力分配用行星齿轮、上述第2电动马达、以及上述变速装置被收容在壳体部件内,并在上述1轴上排列配置,且上述壳体部件上固定有上述第1电动马达及上述第2电动马达的上述定子,
上述第1电动马达、上述动力分配用行星齿轮、上述第2电动马达、以及上述变速装置配置在上述1轴上,并使上述第1电动马达和第2电动马达在上述1轴上位于相邻位置。
2.根据权利要求1所述的复合驱动装置,其特征在于:将上述壳体部件分割成多个的分割壳体在轴方向上结合成一体,上述第1及第2电动马达被收容在1个上述分割壳体内。
3.根据权利要求2所述的复合驱动装置,其特征在于:上述壳体部件在收容上述变速装置和上述动力分配用行星齿轮的部分上具有分割壳体的结合部。
4.根据权利要求2所述的复合驱动装置,其特征在于:收容上述第1及第2电动马达的上述分割壳体被隔壁部件分割为靠近上述内燃发动机的前侧部分、和后侧部分,同时上述前侧部分的马达收容部的径方向尺寸大于上述后侧部分的马达收容部的径方向尺寸。
5.根据权利要求4所述的复合驱动装置,其特征在于:上述第1电动马达的转子及上述第2电动马达的转子的两侧分别通过轴承部件被支撑在从上述壳体部件延伸的隔壁上,
上述第1电动马达和上述第2电动马达之间的隔壁为共有隔壁,同时分别具有支撑上述第1电动马达的转子及上述第2电动马达的转子的轴承部件。
6.根据权利要求5所述的复合驱动装置,其特征在于:上述输入轴通过设置在上述输入轴外周面的轴承部件被支撑在上述第1电动马达的转子的内周面上。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的复合驱动装置,其特征在于:从靠近上述内燃发动机侧起,依次配置有上述第1电动马达、上述第2电动马达、上述变速装置、上述动力分配用行星齿轮。
8.根据权利要求7所述的复合驱动装置,其特征在于:上述输入轴通过上述第1电动马达、上述第2电动马达、上述变速装置的内周侧与上述第1旋转元件连接,上述变速装置的输出元件通过上述动力分配用行星齿轮的外周与上述输出轴连接。
9.根据权利要求8所述的复合驱动装置,其特征在于:上述动力分配用行星齿轮由单小齿轮行星齿轮构成,
上述输入轴通过上述动力分配用行星齿轮的内周与上述单小齿轮行星齿轮的行星架的后侧连接,
上述输出轴借助上述单小齿轮行星齿轮的齿圈与上述变速装置的输出元件连接,
上述第1电动马达的转子通过上述第2电动马达、及上述变速装置的内周与上述单小齿轮行星齿轮的太阳轮连接。
10.根据权利要求8所述的复合驱动装置,其特征在于:上述动力分配用行星齿轮由单小齿轮行星齿轮构成,
上述输入轴与上述动力分配用行星齿轮的行星架的上述变速装置侧连接,
上述输出轴与上述单小齿轮行星齿轮的太阳轮连接、同时通过上述动力分配用行星齿轮的外周与上述变速装置的输出元件连接,
上述第1电动马达的转子通过上述第2电动马达、及上述变速装置的内周与上述单小齿轮行星齿轮的齿圈连接。
11.根据权利要求8所述的复合驱动装置,其特征在于:上述动力分配用行星齿轮由双小齿轮行星齿轮构成,
上述输入轴通过上述动力分配用行星齿轮的后侧与上述动力分配用行星齿轮的齿圈连接,
上述输出轴通过上述动力分配用行星齿轮的外周、与上述双小齿轮行星齿轮的行星架的上述变速装置侧、以及上述变速装置的输出元件连接,
上述第1电动马达的转子通过上述第2电动马达、及上述变速装置的内周与上述双小齿轮行星齿轮的太阳轮连接。
12.根据权利要求8所述的复合驱动装置,其特征在于:上述动力分配用行星齿轮由双小齿轮行星齿轮构成,
上述输入轴通过上述动力分配用行星齿轮的后侧与上述动力分配用行星齿轮的齿圈连接,
上述输出轴通过上述动力分配用行星齿轮的外周、以及上述动力分配用行星齿轮与上述变速装置之间,与上述双小齿轮行星齿轮的太阳轮、及上述变速装置的输出元件连接,
上述第1电动马达的转子通过上述第2电动马达、及上述变速装置的内周与上述双小齿轮行星齿轮的行星架的后侧连接。
13.根据权利要求1-6中任一项所述的复合驱动装置,其特征在于:从靠近上述内燃发动机侧起,依次配置有上述第1电动马达、上述第2电动马达、上述动力分配用行星齿轮、上述变速装置。
14.根据权利要求13所述的复合驱动装置,其特征在于:上述输入轴通过上述第1电动马达、上述第2电动马达的内周与上述第1旋转元件连接,上述第2电动马达的转子通过上述动力分配用行星齿轮的外周与上述变速装置连接,上述输出轴与上述变速装置的输出元件连接、同时通过上述变速装置的内周与上述第3旋转元件连接。
15.根据权利要求14所述的复合驱动装置,其特征在于:上述动力分配用行星齿轮由单小齿轮行星齿轮构成,
上述输入轴通过上述动力分配用行星齿轮的内周与上述单小齿轮行星齿轮的行星架的上述变速装置侧连接,
上述输出轴与上述变速装置的输出元件连接、同时通过上述动力分配用行星齿轮与上述变速装置之间与上述单小齿轮行星齿轮的齿圈连接,
上述第1电动马达的转子通过上述第2电动马达的内周与上述单小齿轮行星齿轮的太阳轮连接,
上述第2电动马达的转子通过上述动力分配用行星齿轮的外周与上述变速装置的输入元件连接。
16.根据权利要求14所述的复合驱动装置,其特征在于:上述动力分配用行星齿轮由单小齿轮行星齿轮构成,
上述输入轴与上述单小齿轮行星齿轮的行星架的上述第2电动马达侧连接,
上述输出轴与上述变速装置的输出元件连接、同时与上述单小齿轮行星齿轮的太阳轮连接,
上述第1电动马达的转子通过上述第2电动马达与上述动力分配用行星齿轮之间与上述单小齿轮行星齿轮的齿圈连接,
上述第2电动马达的转子通过上述动力分配用行星齿轮的外周与上述变速装置的输入元件连接。
17.根据权利要求14所述的复合驱动装置,其特征在于:上述动力分配用行星齿轮由双小齿轮行星齿轮构成,
上述输入轴通过上述双小齿轮行星齿轮的上述动力分配用行星齿轮和上述变速装置之间与齿圈连接,
上述输出轴与上述变速装置的输出元件连接、同时通过上述动力分配用行星齿轮与上述变速装置侧之间、上述动力分配用行星齿轮的外周、以及上述动力分配用行星齿轮与上述第2电动马达之间、与上述双小齿轮行星齿轮的太阳轮连接,
上述第1电动马达的转子通过上述第2电动马达的内周侧以及上述动力分配用行星齿轮与上述变速装置之间、与上述双小齿轮行星齿轮的行星架的上述变速装置侧连接,
上述第2电动马达的转子通过上述动力分配用行星齿轮的外周与上述变速装置的输入元件连接。
18.根据权利要求14所述的复合驱动装置,其特征在于:上述动力分配用行星齿轮由双小齿轮行星齿轮构成,
上述输入轴通过上述动力分配用行星齿轮和上述变速装置之间与上述双小齿轮行星齿轮的行星架连接,
上述输出轴与上述变速装置的输出元件连接、同时通过上述动力分配用行星齿轮与上述变速装置侧之间与上述双小齿轮行星齿轮的齿圈连接,
上述第1电动马达的转子通过上述第2电动马达的内周侧与上述双小齿轮行星齿轮的太阳轮连接,
上述第2电动马达的转子通过上述动力分配用行星齿轮的外周侧与上述变速装置的输入元件连接。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的复合驱动装置,其特征在于:上述变速装置具有行星齿轮单元。
20.根据权利要求19所述的复合驱动装置,其特征在于:上述变速装置至少具有4个变速元件,同时第1变速元件与上述第2电动马达的转子连接,第2变速元件与上述输出轴连接,第3、第4变速元件分别具有能够固定在壳体部件上的制动器元件。
21.根据权利要求19所述的复合驱动装置,其特征在于:上述变速装置的行星齿轮由拉维瑙式行星齿轮构成,上述拉维瑙式行星齿轮的行星架与上述输出轴连接。
22.根据权利要求1至6中任一项所述的复合驱动装置,其特征在于:从靠近上述内燃发动机侧起,依次配置有上述动力分配用行星齿轮、上述第1电动马达、上述第2电动马达、上述变速装置。
23.根据权利要求22所述的复合驱动装置,其特征在于:上述输入轴与上述第1旋转元件连接,上述变速装置的输出元件与通过上述动力分配用行星齿轮、上述第1电动马达、上述第2电动马达、上述变速装置的内周设置的上述输出轴连接。
24.根据权利要求1至6中任一项所述的复合驱动装置,其特征在于:从靠近上述内燃发动机侧起,依次配置有上述变速装置、上述第2电动马达、上述第1电动马达、上述动力分配用行星齿轮。
25.根据权利要求24所述的复合驱动装置,其特征在于:上述输入轴通过上述变速装置、上述第2电动马达、上述第1电动马达、上述动力分配用行星齿轮的内周与上述第1旋转元件连接,上述变速装置的输出元件通过上述变速装置及上述第2电动马达及上述第1电动马达及上述动力分配用行星齿轮的内周与上述输入轴之间、与上述输出轴连接。
26.一种汽车,其具有内燃发动机、复合驱动装置、作为接受从上述复合驱动装置传送过来的驱动力的驱动车轮的后轮,其特征在于:
上述复合驱动装置为权利要求1至25中任一项所述的复合驱动装置,
上述复合驱动装置中,上述内燃发动机的输出轴与上述输入轴连接,同时上述输出轴与传动轴连接,上述内燃发动机的输出轴、上述输入轴、上述输出轴、以及上述传动轴大致配置在同一轴线上。
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