JP5136069B2 - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の動力源としてエンジンとモータジェネレータとを有するハイブリッド車両の駆動装置に係り、詳しくは、ステータハウジングからモータケーシングへ伝播するエンジン振動を抑制する技術に関する。

特許文献１には、モータジェネレータのステータを支持するステータハウジング（ステータ保持リング）の最外周部分をモータケーシングとボルト締結する構成が開示されている。
特開２００１−１８６６８号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、ステータハウジングの最外周部分をモータケーシングの内周面とボルト締結しているため、エンジン振動が直接モータケーシングへ伝播し、音振性能が悪化するという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ステータハウジングからモータケーシングへ伝播するエンジン振動を抑制し、音振性能の向上を図ることができるハイブリッド車両の駆動装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明のハイブリッド車両の駆動装置では、ステータハウジングの外周とモータケーシングの内周との間に、弾性部材を介装し、ステータハウジングのモータケーシングへの固定位置を、ステータハウジングの最外周よりも径方向内側の位置に設定した。

本発明では、エンジン駆動時にステータハウジングからモータケーシングへ伝播するエンジン振動を弾性部材に吸収させることができるため、モータケーシングの振動を抑制でき、音振性能の向上を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。
［実施例１］
[パワートレインの構成]

図１は、実施例１のハイブリッド車両の駆動装置を備えたフロントエンジン・リアホイールドライブ式ハイブリッド車両のパワートレインを示し、１はエンジン、２は駆動車輪（後輪）である。
図１に示すハイブリッド車両のパワートレインにおいては、通常の後輪駆動車と同様にエンジン１の車両前後方向後方に自動変速機３をタンデムに配置し、エンジン１（フライホイールF/Wを有したクランクシャフト１ａ）からの回転を自動変速機３の入力軸３ａへ伝達する軸４に結合してモータジェネレータ５を設ける。

モータジェネレータ５は、モータとして作用したり、ジェネレータ（発電機）として作用したりするもので、エンジン１および自動変速機３間に配置する。
このモータジェネレータ５およびエンジン１間に、より詳しくは、軸４とクランクシャフト１ａとの間に第１クラッチ６を介挿し、この第１クラッチ６によりエンジン１およびモータジェネレータ５間を切り離し可能に結合する。
ここで第１クラッチ６は、伝達トルク容量を連続的または段階的に変更可能なノーマルクローズの乾式単板クラッチとする。

モータジェネレータ５および自動変速機３間に、より詳しくは、軸４と変速機入力軸３ａとの間に第２クラッチ７を介挿し、この第２クラッチ７によりモータジェネレータ５および自動変速機３間を切り離し可能に結合する。実施例１では、第２クラッチ７を、自動変速機３内に既存する前進変速段選択用の変速摩擦要素または後退変速段選択用の変速摩擦要素を流用して使用している。
第２クラッチ７は、伝達トルク容量を連続的または段階的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。
第１クラッチ６とモータジェネレータ５とは、自動変速機３へのトルク変動を緩和するようにトーショナルダンパT/Dを介して結合している。

自動変速機３は、複数の変速摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結したり解放したりすることで、これら変速摩擦要素の締結・解放組み合わせにより伝動経路（変速段）を決定するものとする。
従って自動変速機３は、入力軸３ａからの回転を選択変速段に応じたギア比で変速して出力軸３ｂに出力する。
この出力回転は、ディファレンシャルギア装置８により左右後輪２へ分配して伝達され、車両の走行に供される。

上記した自動変速機３を備える図１のパワートレインにおいては、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行(EV)モードが要求される場合、第１クラッチ６を解放し、第２クラッチ７を締結し、自動変速機３を動力伝達状態にする。
この状態でモータジェネレータ５を駆動すると、当該モータジェネレータ５からの出力回転のみが変速機入力軸３ａに達することとなり、自動変速機３が当該入力軸３ａへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して変速機出力軸３ｂより出力する。
変速機出力軸３ｂからの回転はその後、ディファレンシャルギア装置８を経て後輪２に至り、車両をモータジェネレータ５のみによって電気走行（EV走行）させることができる。

高速走行時や、大負荷走行時や、バッテリの持ち出し可能電力が少ない時などで用いられるハイブリッド走行(HEV走行)モードが要求される場合、第１クラッチ６および第２クラッチ７をともに締結し、自動変速機３を動力伝達状態にする。
この状態では、エンジン１からの出力回転、または、エンジン１からの出力回転およびモータジェネレータ５からの出力回転の双方が変速機入力軸３ａに達することとなり、自動変速機３が当該入力軸３ａへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸３ｂより出力する。
変速機出力軸３ｂからの回転はその後、ディファレンシャルギア装置８を経て後輪２に至り、車両をエンジン１およびモータジェネレータ５の双方によってハイブリッド走行（HEV走行）させることができる。

かかるHEV走行中において、エンジン１を最適燃費で運転させるとエネルギーが余剰となる場合、この余剰エネルギーによりモータジェネレータ５を発電機として作動させることで余剰エネルギーを電力に変換し、この発電電力をモータジェネレータ５のモータ駆動に用いるよう蓄電しておくことでエンジン１の燃費を向上させることができる。

［モータケーシングの構成］
図２は実施例１のモータケーシングの要部縦断面図、図３は実施例１のモータケーシングの要部軸方向断面図である。

実施例１のハイブリッド車両のパワートレインは、モータジェネレータ５を収容するモータケーシング１０と、自動変速機３を収容する変速機ケーシング１１とを有している。モータケーシング１０と変速機ケーシング１１は、ボルト締結により軸方向に連結している。なお、モータケーシング１０の車両前方側には、図外のエンジンケーシングを配置している。

モータケーシング１０には、上述した変速機入力軸３ａの一部、軸４、モータジェネレータ５、第１クラッチ６およびトーショナルダンパT/Dの他に、クラッチ駆動機構１２と、オイルポンプO/Pとを収容している。クラッチ駆動機構１２は、作動油の供給に応じて進退し、伸長時に第１クラッチ６の締結状態を解除する。オイルポンプO/Pは、変速機入力軸３ａと一体に回転駆動し、自動変速機３の作動油を生成する。オイルポンプO/Pとしては、例えば、内接ギアポンプとしている。

クラッチ駆動機構１２は、フロントカバー（ステータ支持部材）１３に取り付けている。この反力支持部材１３は、ベアリング１４を介して軸４で支持すると共に、ボルト２０により後述するステータハウジング１８と共締めしている。フロントカバー１３の外周面１３ａとモータケーシング１０の内周面１０ｄとの間には、弾性部材であるＯリング２１を介装している。Ｏリング２１の材質としては、合成ゴムや合成樹脂を用いることができる。

モータジェネレータ５は、ロータ５ａとステータ５ｂとを有している。ロータ５ａは、ロータ支持軸１５で支持している。このロータ支持軸１５の内周は、変速機入力軸３ａの外周とスプライン嵌合しており、ロータ支持軸１５は変速機入力軸３ａと一体に回転する。また、ロータ支持軸１５は、ベアリング１６を介してオイルポンプO/Pのポンプケース１７で支持している。ポンプケース１７は、変速機ケーシング１１の縦壁部１１ａとボルト締結により固定している。

ステータ５ｂは、ステータハウジング１８を介してモータケーシング１０に固定している。このステータハウジング１８は、ステータ５ｂとモータケーシング１０の径方向間に介在する支持部１８ａと、ステータ５ｂの軸方向他方側（車両後方側）に位置し、モータケーシング１０とボルト締結する締結部１８ｂとを有して環状に形成している。支持部１８ａの２つの外周面１８ｄ，１８ｅとモータケーシング１０の内周面１０ｄとの間には、弾性部材であるＯリング２２，２３を介装している。Ｏリング２２，２３の材質としては、Ｏリング２１と同様、合成ゴムや合成樹脂を用いることができる。

締結部１８ｂは、支持部１８ａの軸方向一方側（車両後方側）から径方向内側へ延在し、その内周縁はロータ５ａよりも径方向内側に位置している。締結部１８ｂの内周縁付近には、周方向に等ピッチで８つのボルト穴１８ｃを形成している。
一方、モータケーシング１０の内周には、締結部１８ｂに対応する環状のステータハウジング固定部１０ａを形成している。このステータハウジング固定部１０ａの周方向には、締結部１８ｂのボルト穴１８ｃと対応する位置に、８つの雌ねじ部１０ｂを形成している。

締結部１８ｂとステータハウジング固定部１０ａは、モータジェネレータ５側から８つのボルト１９により共締めしている（図３参照）。
ステータ５ｂは、締結部１８ｂとステータハウジング固定部１０ａとをボルト締結した後、モータケーシング１０の一方の開口部１０ｃからケーシング内へ挿入し、支持部１８ａへの圧入によりステータハウジング１８に組み付ける。フロントカバー１３は、ステータ５ｂの組み付け後にケーシング内に挿入し、ステータハウジング１８とボルト締結する。

よって、実施例１では、締結部１８ｂとステータハウジング固定部１０ａとのボルト締結位置を、ステータハウジング１８へのステータ５ｂの組み付け方向と反対側に設定しているため、ステータ５ｂの組み付け時に締結部１８ｂが邪魔にならず、組み付け性を確保することができる。

次に、作用を説明する。
［Ｏリングによる振動吸収］
実施例１のパワートレインにおいて、エンジン駆動による走行時、第１クラッチ６は締結状態であり、エンジン１の出力トルクは、クランクシャフト１ａ→第１クラッチ６→トーショナルダンパT/D→軸４→変速機入力軸３ａ→変速機３→ディファレンシャルギア装置８→左右後輪２へと順に伝達する。このとき、エンジン振動は、軸４→フロントカバー１３→モータケーシング１０、および変速機入力軸３ａ→ロータ５ａ→ステータ５ｂ→ステータハウジング１８→モータケーシング１０へと伝播する。

ここで、特開２００１−１８６６８号公報等に記載された従来のハイブリッド車両の駆動装置では、ステータハウジングの最外周をモータケーシングの内周面にボルト締結しているため、エンジン振動が直接モータケーシングへ伝播し、音振性能が悪化するという問題があった。

これに対し、実施例１では、ステータハウジング１８の外周面１８ｄ，１８ｅとモータケーシング１０の内周面１０ｄとの間にＯリング２２，２３を介装し、フロントカバー１３の外周面１３ａとモータケーシング１０の内周面１０ｄとの間にＯリング２１を介装した。このため、ステータハウジング１８およびフロントカバー１３からモータケーシング１０へ伝播するエンジン振動を各Ｏリング２１，２２，２３の変形により吸収することができる。

すなわち、ステータハウジング１８の支持部１８ａおよびフロントカバー１３を、モータケーシング１０に対して径方向に相対変位可能なフローティング構造としたため、ステータハウジング１８およびフロントカバー１３からモータケーシング１０へ伝播する振動を微小なレベルまで効果的に減衰させることができる。

［ボルト締結位置の振動抑制］
実施例１では、ステータハウジング１８の締結部１８ｂとステータハウジング固定部１０ａとのボルト締結位置を、ステータハウジング１８の最外周（外周面１８ｄ，１８ｅ）よりも径方向内側の位置に設定しているため、ボルト締結位置からモータケーシング１０へ伝播するエンジン振動を小さく抑えることができる。

以下、その理由を説明する。
締結部１８ｂからモータケーシング１０に伝わる振動の大きさは、締結部１８ｂとステータハウジング固定部１０ａとの締結位置の変位xとして表すことができる。ここで、変位xは、下記の式(1)に示すオイラーの基礎式から求めることができる。
ｘ＝Acos(ωt−φ)＋jAsin(ωt−φ) …(1)
ここで、
x :変位[mm]
A :振幅[mm]
ω:角速度[rad/sec]
t :時間[sec]
φ:初期位相[mm]
j²＝-1
である。

式(1)から明らかなように、変位xは振幅Aに依存しているため、実施例１のように、ステータハウジング１８の締結部１８ｂとステータハウジング固定部１０ａとのボルト締結位置を、ステータハウジング１８の最外周よりも径方向内側の位置に設定することで、変位xをより小さく抑えることができる。

［径方向のスペース確保］
従来のハイブリッド車両の駆動装置では、ステータハウジングの外周側にモータケーシングとのボルト締結スペースを設けているため、径方向のスペースが確保できず、エンジンルーム内に配置されるダッシュフロアパネル等との干渉を避ける必要上、モータの体格が制限されることがあった。

これに対し、実施例１では、締結部１８ｂとステータハウジング固定部１０ａとのボルト締結位置を、モータジェネレータ５の軸方向一方側に設けているため、モータケーシング１０の径方向寸法が小さく抑えられる。このため、モータジェネレータ５の体格を制限することなく、ダッシュフロアパネルとの干渉を避けることが可能となる。

［ステータの支持剛性向上］
実施例１では、ステータハウジング１８の支持部１８ａの軸方向一方側（車両後方側）に、径方向内側へと延びる締結部１８ｂを設け、この締結部１８ｂをモータケーシング１０のステータハウジング固定部１０ａとボルト締結している。また、支持部１８ａの軸方向他方側（車両前方側）に、フロントカバー１３をボルト２０で固定し、このフロントカバー１３を軸４により支持している。

すなわち、ステータ５ｂの支持構造を、フロントカバー１３とステータハウジング１８とによる両持ち支持としたため、従来のステータハウジングがモータケーシングに片持ち支持されているのに対し、ステータ５ｂの支持剛性を高めることができる。

次に、実施例１の効果を説明する。
実施例１のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。

(1) ステータハウジング１８の外周面１８ｄ，１８ｅとモータケーシング１０の内周面１０ｄとの間に、弾性部材であるＯリング２２，２３を介装したため、エンジン駆動時にステータハウジング１８からモータケーシング１０へ伝播するエンジン振動をＯリング２２，２３に吸収させることができるため、モータケーシング１０の振動を抑制でき、音振性能の向上を図ることができる。

(2) ステータハウジング１８は、ステータ５ｂの軸方向一方側から径方向内側へ延在する締結部１８ｂを有し、モータケーシング１０は、その内周面１０ｄから締結部１８ｂと対応する位置まで延び、締結部１８ｂとボルト１９により共締めされるステータハウジング固定部１０ａを有する。これにより、ボルト締結位置からモータケーシング１０へ伝播するエンジン振動を小さく抑えることができる。

(3) ステータハウジング１８とモータケーシング１０とのボルト締結位置を、ステータハウジング１８へのステータ５ｂの組み付け方向と反対側に設定したため、ステータ５ｂの組み付け時に締結部１８ｂが邪魔になることがなく、組み付け性を確保することができる。

(4) ステータ５ｂの軸方向他端側を支持し、モータジェネレータ５の軸４にベアリング１４を介して相対回転可能に支持されたフロントカバー１３を有するため、ステータハウジング１８とフロントカバー１３との両持ち支持構造によりステータ５ｂの支持剛性を高めることができる。

(5) フロントカバー１３の外周面１３ａとモータケーシング１０の内周面１０ｄとの間に、弾性部材であるＯリング２１を介装したため、エンジン駆動時にフロントカバー１３からモータケーシング１０へ伝播するエンジン振動をＯリング２１に吸収させることができ、モータケーシング１０の振動を抑制することができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例１により説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１に示したものに限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない程度の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例１では、本発明をフロントエンジン・リアホイールドライブ式ハイブリッド車両に適用した例を示したが、エンジンと自動変速機との間に介装したモータジェネレータを収容するモータケーシングと、前記モータジェネレータのステータを前記モータケーシングに固定するステータハウジングと、を有するハイブリッド車両の駆動装置であれば、本発明を適用可能であり、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

実施例１では、弾性部材としてＯリングを用いた例を示したが、弾性部材は環状に限られない。例えば、複数の弾性部材を周方向に所定ピッチで配置してもよい。
また、実施例１では、ステータ支持部材としてフロントカバーを設け、このフロントカバーをステータハウジングの支持部にボルト締結する例を示したが、ステータ支持部材をステータに固定する構成としてもよい。

実施例１のハイブリッド車両の駆動装置を備えたフロントエンジン・リアホイールドライブ式ハイブリッド車両のパワートレインを示す図である。 実施例１のモータケーシングの要部縦断面図である。 実施例１のモータケーシングの要部軸方向断面図である。

符号の説明

１ エンジン
１ａ クランクシャフト
２ 左右後輪
３ 自動変速機
３ａ 変速機入力軸
３ｂ 変速機出力軸
４ 軸
５ モータジェネレータ
５ａ ロータ
５ｂ ステータ
６ 第１クラッチ
７ 第２クラッチ
８ ディファレンシャルギア装置
１０ モータケーシング
１０ａ ステータハウジング固定部
１１ａ 縦壁部
１０ｂ 雄ねじ部
１０ｃ 開口部
１０ｄ モータケーシング内周面
１１ 変速機ケーシング
１２ クラッチ駆動機構
１３ フロントカバー（ステータ支持部材）
１３ａ フロントカバー外周面
１４ ベアリング
１５ モータ支持軸
１６ ベアリング
１７ ポンプケース
１８ ステータハウジング
１８ａ 支持部
１８ｂ 締結部
１８ｃ ボルト穴
１８ｄ，１８ｅ ステータハウジング外周面
１９，２０ ボルト
２１，２２，２３ Ｏリング（弾性部材）

Claims (5)

1. エンジンと自動変速機との間に介装したモータジェネレータを収容するモータケーシングと、前記モータジェネレータのステータを前記モータケーシングに固定するステータハウジングと、を有するハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記ステータハウジングの外周と前記モータケーシングの内周との間に、弾性部材を介装し、
   前記ステータハウジングの前記モータケーシングへの固定位置を、前記ステータハウジングの最外周よりも径方向内側の位置に設定したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記ステータハウジングは、前記ステータの軸方向一方側から径方向内側へ延在する締結部を有し、
   前記モータケーシングは、その内周面から前記締結部と対応する位置まで延び、前記締結部とボルトにより共締めされるステータハウジング固定部を有することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
3. 請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記ステータハウジングと前記モータケーシングとのボルト締結位置を、前記ステータハウジングへの前記ステータの組み付け方向と反対側に設定したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
4. 請求項２または請求項３に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記ステータまたはステータハウジングの軸方向他端側を支持し、前記モータジェネレータの回転軸に相対回転可能に支持されたステータ支持部材を有することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
5. 請求項４に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記ステータ支持部材の外周と前記モータケーシングの内周との間に、弾性部材を介装したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。

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