JP3841102B2

JP3841102B2 - ハイブリッド車両用駆動装置

Info

Publication number: JP3841102B2
Application number: JP2005199085A
Authority: JP
Inventors: 潤一郎櫻井; 裕基戸嶋
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2022-01-15
Also published as: JP2006015997A

Description

本発明は、駆動源としてエンジン及び電動モータを備え、エンジン或いは電動モータによる駆動力を変速機を介して車軸に伝達するハイブリッド車両用駆動装置に関する。

従来の技術として、特開平１１−７８５５５号公報に開示される技術がある。この公報には、フライホイールの外周部にリングギアを介して大トルクを必要としないスタータモータを配置できるようにするために、クランクシャフトにモータジェネレータ、フライホイール、クラッチおよびトランスミッションを順に連結し、フライホイールの外周部のリングギアにスタータモータを連結するとともに、スタータモータは、トランスミッションのケースおよびモータジェネレータのハウジングを介してエンジンに取り付けた、ハイブリッド車両用駆動装置が開示されている。
特開平１１−７８５５５号公報

しかしながら、上記公報に開示される技術では、モータジェネレータのロータと、フライホイールと、フライホイールとトランスミッションとを連結・切離するクラッチとが、同軸上における異なる軸方向位置に配置されているため、駆動装置の軸方向寸法が大型化してしまう、という問題がある。

そこで本発明は、上記問題点を解決すべく、できるだけ軸方向寸法を短縮化することが可能なハイブリッド車両用駆動装置を提供することを技術的課題とする。

上記の課題を解決するために請求項１の発明は、第１の駆動源であるエンジンと、前記エンジンの駆動力が入力される変速機と、前記エンジンのクランクシャフトに連結されるフライホイールと、前記フライホイールと前記変速機の入力軸の間に配置され、前記フライホイールと前記入力軸とを連結・切離可能なクラッチ機構と、前記入力軸に連結された第２の駆動源である電気モータと、前記フライホイール、前記入力軸、前記クラッチ機構および前記電気モータを収容するハウジングと、を備え、前記エンジン及び前記電動モータの少なくともいずれか一方の駆動力が前記入力軸に入力するハイブリッド車両用駆動装置であって、前記入力軸は、前記フライホイール側へ延在する軸部と、径方向外方に向けて延在する連結部と、および前記連結部の外径部から前記フライホイール側の軸方向に向けて延在する円筒状の固定部を有し、前記固定部の外周側には前記電動モータのロータが固定されるとともに、前記固定部の内周側には前記クラッチ機構が配置され、前記クラッチ機構は、複数の摩擦要素と、供給される流体圧で変位し前記摩擦要素を互いに押付けて前記フライホイールと前記入力軸とを連結する押付部材とを有し、前記押付部材との間で流体圧空間を形成するドラムが、前記固定部の内周側と前記摩擦要素の間、かつ前記連結部の前記フライホイール側と前記押付部材の間に位置するように、前記入力軸に固定されており、前記ドラムには、前記流体圧を前記入力軸を介して前記空間に導入されるための貫通孔が、径方向に設けられたハイブリッド車両用駆動装置とした。

請求項２の発明は、請求項１のクラッチ機構の具体的な構成を説明したものであり、前記ドラムは、薄板をプレス加工して成形されることである。

また、請求項３の発明は、請求項１で説明したクラッチ機構の構成を更に具体的に説明したものであり、前記ドラムは、前記固定部に対してピンで固定されることである。

また、請求項４の発明は、請求項１で説明したクラッチ機構の構成を更に具体的に説明したものであり、前記ドラムは、その内周側において前記入力軸に沿って前記フライホイール側に延在することである。
また、請求項５の発明は、請求項１で説明したクラッチ機構の構成を更に具体的に説明したものであり、前記ドラムは、薄板をプレス加工して形成され、前記固定部にピンで固定されており、その内周側において前記入力軸に沿って前記フライホイール側に延在し、該内周側の前記フライホイール側の一端には円環状のプレートが配置され、該プレートと前記押付部材の間には該押付部材を前記プレートと前記押付部材とが互いに離間する方向に付勢するスプリングが配設されていることである。

請求項１によると、クラッチ機構がロータの内周面と入力軸の外周面との間に配設されているので、クラッチ機構と電動モータとの軸方向位置が重なり合うように構成することができる。これにより請求項１におけるハイブリッド車両用駆動装置は、フライホイールと電動モータとクラッチ機構とが順番に配置されていた従来の装置に比べて軸方向寸法を短縮化することができる。

請求項２乃至請求項５に示したようにクラッチ機構を構成することで、クラッチ機構の軸方向位置と電動モータのロータの軸方向位置とが重なり合うような構成をより具現化することが可能になる。

本発明の実施の形態を、図面を参照して以下に説明する。図１は、本実施の形態におけるハイブリッド車両用駆動装置１全体を示す概略図、図２は本発明の主要部を示す断面図である。

ハイブリッド車両用駆動装置１は、駆動源であるエンジン１０と、同じく駆動源である電動モータ２０と、エンジン１０及び電動モータ２０の少なくともいずれか一方の駆動に応じて入力軸３１が駆動される変速機３０と、エンジン１０のクランクシャフト１１に固定されるフライホイール１２と変速機３０の入力軸３１との連結・切離を切換可能なクラッチ機構４０と、変速機３０内への流体圧を制御する電動オイルポンプ６０と、複数のセンサ５１、５２、５３の出力信号を入力し、信号に基づいて電動モータ２０への通電及び電動オイルポンプ６０への通電をそれぞれ制御する制御回路５０と、制御回路５０と接続するバッテリ１００とを備えており、フライホイール１２、電動モータ２０、クラッチ機構４０及び入力軸３１は、それぞれの回転中心が同一軸心上となるようにハウジング２内に配設されている。尚、本実施の形態における変速機は、従来から一般的に採用されている遊星歯車式変速機であり、変速機内の複数の摩擦係合要素（図示せず）の係合・開放の組合せを変化させることで、変速段が切換えられる。入力軸３１の回転は変速機３０内部で増速或いは減速され、差動装置３３を介して車軸９０に伝達されることで車両が走行する。

電動モータ２０は、入力軸３１の外周側に固定されるとともに入力軸３１と一体回転する略円筒状のロータ２１と、ロータ２１の外周に配置され、径方向内方に向けて突出する複数の突出部２２Ａを有するとともに珪素鋼板を積層してなるステータ２２と、ステータ２２の突出部２２Ａに巻回されるコイル２３とを備えている。尚、ステータ２２の外周側はハウジング２に固定されている。入力軸３１の外周側には、入力軸３１と一体回転すべくロータ軸３２がスプライン結合しており、このロータ軸３２は、入力軸３１の外周側から径方向外方に向けて延在する連結部３２Ａと、連結部３２Ａの最外径部からフライホイール１２側の軸方向に向けて延在する円筒状の固定部３２Ｂとを有している。ロータ軸３２の固定部３２Ｂの外周面にロータ２１の内周面が取り付けられることによりロータ２１とロータ軸３２とが固定され、これによってロータ２１が入力軸３１と一体回転する。コイル２３は制御回路５０と電気的に接続しており、制御回路５０は、各種状態を検出するセンサ（車速センサ５１、スロットル開度センサ５２、シフト位置センサ５３）からの信号に基づいてコイル２３への通電量、或いはコイル２３の非通電を制御している。

クラッチ機構４０について説明する。クラッチ機構４０は、フライホイール１２の回転に追従して回転する回転軸４１の外周側に支持される円環状の複数の第１摩擦要素４２と、複数の第１摩擦要素４２の間に配置されるようにロータ軸３２の固定部３２Ｂの内周側に支持される複数の円環状の第２摩擦要素４３と、軸方向に関して第２摩擦要素４３と連結部３２Ａとの間に配置され、第２摩擦要素４３を第１摩擦要素４２に対して押し付ける押付部材４４とを備える。回転軸４１は中空形状を呈しており、その内周側にて入力軸３１の先端近傍の外周に軸受支持されている。ロータ軸３２におけるクラッチ機構４０と面する箇所には、薄板をプレス加工してなるドラム４５がピン４６によりロータ軸３２に固定され、押付部材４４とドラム４５との間には液密的な空間が構成される。そして、押付部材４４とドラム４５との間の空間内に供給される流体圧が大きくなると、押付部材４４が図２の左側に向かって変位し、第２摩擦要素４３を第１摩擦要素４２に対して押し付ける。これによって第２摩擦要素４３と第１摩擦要素４２とが摩擦係合し、回転軸４１の回転駆動力が入力軸３１に伝達される。ドラム４５の一端には略円環状のプレート４７が配置され、プレート４７と押付部材４４との間には押付部材４４を図２の右側に向けて常時付勢するスプリング４８が配設されている。

押付部材４４とドラム４５との間の空間内への流体圧の導入について説明する。入力軸３１の内部には軸方向に油路３１Ａが設けられ、また、入力軸３１、ロータ軸３２及びドラム４５には油路３１Ａと垂直な方向に関して貫通する貫通孔が設けられている。これによって、油路３１Ａ内の流体圧が押付部材４４と連結部３２Ａとの間に導入されるように構成される。尚、変速機３０内部の流体圧を調整するための電動オイルポンプ６０の駆動によって、油路３１Ａ内に導入される流体圧が調整される。電動オイルポンプ６０は制御回路５０と電気的に接続されており、電動オイルポンプ６０の駆動は制御回路５０によって制御される。押付部材４４とドラム４５との間の空間内に流体圧を導入する際には電動オイルポンプ６０が正転し、押付部材４４とドラム４５との間の空間内から流体圧を排出する際には電動オイルポンプ６０が逆転し、ストレーナ８０に流体を排出する。

尚、電動オイルポンプ６０を用いる代わりに、エンジン１０の駆動に伴って駆動するポンプを設けるとともにポンプと油路３１Ａとの間に電磁弁を設けて、電磁弁への通電を切換えることによりドラム４５と押付部材４４との間への流体圧の供給・排出を切換えるようにしても良い。

フライホイール１２とクラッチ機構４０の回転軸４１とは、ダンパ７０を介して接続されている。このダンパ７０は、ボルト７１によりフライホイール１２に連結される第１回転プレート７２と、回転軸４１の外周にスプライン結合される第２回転プレート７３と、第１回転プレート７２と第２回転プレート７３との間に配設され、両回転プレート７２、７３間の回転トルクの変動を吸収するコイルスプリング７４とにより構成されている。また、フライホイール１２の外周にはリングギア１３が固定されており、このリングギア１３はハウジング２に固定されるスタータモータ（図示せず）の出力軸と係合し、スタータモータの駆動によりフライホイール１２が回転駆動される。

上述した構成のハイブリッド車両用駆動装置１の、本発明の主旨に係る箇所の作動について説明する。車両がエンジン１０のみを駆動して走行する場合には、クラッチ機構４０によりクランクシャフト１１と入力軸３１とを連結する必要がある。クランクシャフト１１と入力軸３１とを連結する際には、電動オイルポンプ６０の駆動により油路３１Ａ及び貫通孔を介して押付部材４４とドラム４５との間に流体圧を導入し、流体圧が大きくなって押付部材４４が図２の左側に変位させる力がスプリング４８の付勢力を超えると、押付部材４４が図２の状態から図２の左側に変位し、押付部材４４が第２摩擦要素４３を図２の左側に押し付ける。これによって軸方向に重なり合う複数の第２摩擦要素４３と第１摩擦要素４２との間のそれぞれに摩擦係合力が発生し、第２摩擦要素４３と第１摩擦要素４２とが一体となる。すなわち、回転軸４１とロータ軸３２とが一体となり、回転軸４１の回転駆動力がロータ軸３２を介して入力軸３１に伝達される。これによりエンジン１０の駆動力が変速機３０の入力軸３１に伝達され、車両はエンジン１０の駆動力によって走行される。

次に、車両が電動モータ２０のみの駆動により走行する場合には、クラッチ機構４０が回転軸４１と入力軸３１とが連結しているとフライホイール１２やクランクシャフト１１を駆動させるための余分な駆動力が電動モータ２０に必要となる。そのため、電動モータ２０のみが駆動するときには、通常はクラッチ機構４０により回転軸４１と入力軸３１とを切離している。回転軸４１と入力軸３１とが連結している状態から切離される際には、電動オイルポンプ６０の駆動が制御されることにより油路３１Ａ内の流体圧がドレンされ、押付部材４４と連結部３２Ａとの間の流体圧も貫通孔から油路３１Ａを介してドレンされる。押付部材４４と連結部３２Ａとの間の流体圧が低下して、押付部材４４の図２の左側方向への力がスプリング４８の不勢力より小さくなると、押付部材４４はスプリング４８によって図２の右側に付勢され、押付部材４４がドラム４５と当接して図２に示す状態となる。このように、押付部材４４による第２摩擦要素４３を第１摩擦要素４２に押し付ける力がなくなり、第２摩擦要素４３と第１摩擦要素４２との間の摩擦係合力も消尽する。したがって、回転軸４１とロータ軸３２とが切離され、電動モータ２０はエンジン１０側を回転駆動させることなく、入力軸３１を回転駆動する。

また、エンジン１０と電動モータ２０の両方を駆動源として駆動させて車両を走行させる場合は、エンジン１０の駆動力を入力軸３１に伝達させる必要があるため、エンジン１０のみの駆動力により車両を走行させる場合と同様に、クラッチ機構４０は回転軸４１とロータ軸３２を連結する。

上述したハイブリッド車両用駆動装置１によると、クラッチ機構４０がロータ２１の内周面と入力軸３１の外周面との間に配設される構造となっているので、クラッチ機構４０と電動モータ２０とが軸方向に関して重なり合うように構成することができる。これにより、フライホイール１２と電動モータ２０とクラッチ機構４０とが軸方向に関して順番に配置されていた従来のハイブリッド車両用駆動装置に比べて、クラッチ機構４０の軸方向寸法分だけ軸方向寸法を短縮化することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定される意図はなく、例えば、フライホイール１２と回転軸との間にダンパ７０を設けずに、フライホイール１２と回転軸４１とが直結している形式のものであってもよい。また、本発明における変速機は、一般的に自動変速機として用いられる遊星歯車変速機以外にも、無段変速機や、一般的に手動変速機で採用される同期噛合式歯車変速機であってもよい。

本実施の形態におけるハイブリッド車両用駆動装置全体を示す概略図である。本発明の主要部を示す断面図である。

符号の説明

１・・・ハイブリッド車両用駆動装置
２・・・ハウジング
１０・・・エンジン
１１・・・クランクシャフト
１２・・・フライホイール
２０・・・電動モータ
２１・・・ロータ
２２・・・ステータ
２３・・・コイル
３０・・・変速機
３１・・・入力軸
３２・・・ロータ軸
３２Ａ・・・連結部
３３・・・差動装置
４０・・・クラッチ機構
４１・・・回転軸
４２・・・第１摩擦要素
４３・・・第２摩擦要素
４４・・・押付部材
５０・・・制御回路
６０・・・電動オイルポンプ
７０・・・ダンパ
８０・・・ストレーナ
９０・・・車軸
１００・・・バッテリ

Claims

第１の駆動源であるエンジンと、
前記エンジンの駆動力が入力される変速機と、
前記エンジンのクランクシャフトに連結されるフライホイールと、
前記フライホイールと前記変速機の入力軸の間に配置され、前記フライホイールと前記入力軸とを連結・切離可能なクラッチ機構と、
前記入力軸に連結された第２の駆動源である電気モータと、
前記フライホイール、前記入力軸、前記クラッチ機構および前記電気モータを収容するハウジングと、
を備え、前記エンジン及び前記電動モータの少なくともいずれか一方の駆動力が前記入力軸に入力するハイブリッド車両用駆動装置であって、
前記入力軸は、前記フライホイール側へ延在する軸部と、径方向外方に向けて延在する連結部と、および前記連結部の外径部から前記フライホイール側の軸方向に向けて延在する円筒状の固定部を有し、
前記固定部の外周側には前記電動モータのロータが固定されるとともに、前記固定部の内周側には前記クラッチ機構が配置され、
前記クラッチ機構は、複数の摩擦要素と、供給される流体圧で変位し前記摩擦要素を互いに押付けて前記フライホイールと前記入力軸とを連結する押付部材とを有し、
前記押付部材との間で流体圧空間を形成するドラムが、前記固定部の内周側と前記摩擦要素の間、かつ前記連結部の前記フライホイール側と前記押付部材の間に位置するように、前記入力軸に固定されており、前記ドラムには、前記流体圧を前記入力軸を介して前記空間に導入されるための貫通孔が、径方向に設けられることを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
前記ドラムは、薄板をプレス加工して成形されることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
前記ドラムは、前記固定部に対してピンで固定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
前記ドラムは、その内周側において前記入力軸に沿って前記フライホイール側に延在することを特徴とする、請求項１乃至請求項３の何れか一に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
前記ドラムは、薄板をプレス加工して形成され、前記固定部にピンで固定されており、その内周側において前記入力軸に沿って前記フライホイール側に延在し、該内周側の前記フライホイール側の一端には円環状のプレートが配置され、該プレートと前記押付部材の間には該押付部材を前記プレートと前記押付部材とが互いに離間する方向に付勢するスプリングが配設されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。