JP5170047B2

JP5170047B2 - ハイブリッド駆動装置用ダンパ

Info

Publication number: JP5170047B2
Application number: JP2009219059A
Authority: JP
Inventors: 智洋佐伯
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2020-06-29
Also published as: JP2009292477A

Description

本発明は、複数の動力源（例えばエンジンと電気モータ）を有するハイブリッド駆動装置のダンパに関するものである。

従来のハイブリッド駆動装置用ダンパとして、特開平９−２２６３９２号公報に開示される技術がある。上記公報には、エンジンと電動モータを動力源として備えているハイブリッド駆動装置において、エンジンの出力軸にダンパを設けて、エンジンと電動モータによる変動トルクを抑制する技術が開示されている。

特開平９−２２６３９２号公報

ここで、エンジンや電気モータ等の動力源は、一般的に重量及び径方向寸法を必要とするために慣性が大きく、動力源が１つしかない場合に比べて、ダンパで抑制しなければならない変動トルクが大きい。したがって、複数の動力源を用いて駆動される、所謂ハイブリッド駆動装置では動力源の慣性による大きな変動トルクを抑制するためのダンパが必要とされる。

しかしながら上記公報に開示されるハイブリッド駆動装置用のダンパは、ゴム等の弾性部材のみによって電動モータとエンジンとによる変動トルクを抑制しているので、弾性部材のみで大きな変動トルクを抑制できるように回転負荷に対する弾性部材の抑制容量を大きく構成する必要がある。更に、弾性部材による変動トルクの抑制ができなくなってからは、２つの動力源が直接変動トルクを受けることになるので、各部材の強度を大きく設定する必要がある。

したがって、弾性部材が大型化するとともに、ダンパを介して連結される動力源の出力に係る部材も大型化してしまう。そのため、装置全体が大型化してしまい、装置の重量も大きくなって燃費の悪化にも繋がり、好ましくない。

そこで本発明は、上記問題点を解決すべく、寸法及び重量を大きくすることなく、複数の動力源による大きな変動トルクへの対応が可能なハイブリッド駆動装置用ダンパを提供することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために請求項１の発明は、エンジン及び電動モータによって生じる変動トルクを抑制しながら伝達するダンパであって、電動モータに連結される第２回転部材に連結される慣性体を備えるようにした。

請求項１によると、慣性体を第２回転部材側に設けたことによって、エンジンと電動モータとによる変動トルクを効果的に抑制することができ、好適である。

尚、本発明におけるハイブリッド駆動とは、２つ以上の動力源を備えてによって駆動されることを意味する。

本発明によると、慣性体を第２回転部材側に設けたことによって、エンジンと電動モータとによる変動トルクを効果的に抑制することができ、好適である。

本発明のハイブリッド駆動装置を示す概略図である。本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド駆動装置用ダンパの一部切欠き平面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。本発明の第２の実施の形態におけるハイブリッド駆動装置用ダンパの一部切欠き平面図である。図４のＢ−Ｂ断面図である。本発明の第３の実施の形態におけるハイブリッド駆動装置用ダンパの断面図である。本発明の第４の実施の形態におけるハイブリッド駆動装置用ダンパの断面図である。図１と異なる形式のハイブリッド駆動装置を示す概略図である。

本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本実施の形態におけるハイブリッド駆動装置の概略図であり、自動車の駆動装置として用いたものとして説明する。

ハイブリッド駆動装置は、エンジン１０と、電動モータ２０と、エンジン１０と電動モータ２０との間に配設され両者間の変動トルクを抑制するハイブリッド駆動装置用ダンパ３０と、電動モータ２０とダンパ３０との間に配設される遊星歯車機構４０と、図示しない駆動輪に動力を伝達する減速機構５０と、遊星歯車機構４０のリングギヤ４１側と減速機構５０とを連結するベルト６０と、遊星歯車機構４０に連結する発電モータ７０と、インバータ８０を介して発電モータ７０及び電動モータ２０と電気的に接続するバッテリー９０とを備える。

エンジン１０の出力はダンパ３０を介して遊星歯車機構４０のキャリア４２に連結されており、発電モータ７０は遊星歯車機構４０のサンギヤ４３に連結されており、エンジン１０の駆動によって発生した電気エネルギーをバッテリー９０に充電するものである。また、電動モータ２０の出力はリングギヤ４１に連結されている。

上記構成のハイブリッド駆動装置の作動について簡単に説明する。エンジン１０のみが駆動しているときには、エンジン１０の出力がダンパ３０を介して遊星歯車機構４０のキャリヤ４２に出力され、キャリア４２全体がエンジン１０の出力軸１１を中心として回転する。これによってリングギヤ４１が回転し、ベルト６０を介して減速機構５０に動力が伝達され、図示しない駆動輪を駆動させる。このとき、サンギヤ４３も回転させられて発電モータ７０が発電作用し、バッテリー９０が充電される。次に、エンジン１０が停止して電動モータ２０のみが駆動すると、リングギヤ４１が回転してベルト６０を介して減速機構５０に動力が伝達される。このとき、キャリヤ４２自体はその位置を変えずに自転するだけであるので、エンジン１０側には電動モータ２０の動力が伝達されない。更に、エンジン１０と電動モータ２０の両方をそれぞれ駆動させて減速機構５０に動力を伝達することも可能である。このような動力源の切替え（電動モータ２０の駆動・非駆動の切替え）は、車速やアクセル開度等の各種信号によって図示しない制御装置により切替えられる。

本発明の主旨であるダンパ３０について説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態におけるダンパ３０の一部切欠き平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。

ダンパ３０は、エンジン１０の出力軸１１に連結して出力軸１１とともに回転駆動する第１回転部材３１と、遊星歯車機構４０を介して電動モータ２０と連結するとともに第１回転部材３１と同軸上に相対回転可能に配設されキャリヤ４２に連結するキャリヤ軸４３Ａと連結する第２回転部材３２と、第１回転部材３１と第２回転部材３２とのそれぞれに対して所定の角度範囲内で相対回転可能に配設される中間部材３３と、第２回転部材３２及び中間部材３３の窓３２Ａ、３３Ｄ内に配設され円周方向に弾縮することで第１回転部材３１と第２回転部材３２との間の変動トルクを抑制するトーション部材３４と、第１回転部材３１と第２回転部材３２との間の変動トルクが所定値に達すると第１回転部材３１から第２回転部材３２への動力の伝達を遮断するリミッタ機構３５とを備える。

中間部材３３は、第１中間板３３Ａと第２中間板３３Ｂとをリベット３８にて固定して構成され、内周側には第２回転部材３２との間にヒステリシスを発生するためのヒステリシス機構３９を配している。４つの窓３２Ａ、３３Ｄ内のトーション部材３４は３４Ａと３４Ｂとの２種類があり、それぞれ異なる変動トルクを抑制する。リミッタ機構３５は、トーション部材３４の外周側で第１回転部材３１の内周に保持されており、第２中間板３３Ｂに連結する板材３３Ｃの両面に形成される摩擦材３５Ａと、摩擦材３５Ａを図３左側に付勢する付勢部材である皿バネ３５Ｂと、皿バネ３５Ｂと摩擦材３５Ａの間に挟持され、第１回転部材３１と一体回転可能且つ軸方向変位可能に配設されるプレート３５Ｃとから構成される。第２回転部材３２はキャリヤ軸４２Ａとスプライン結合しており、摩擦材３５Ａの摩耗に追従して軸方向に変位するよう構成される。摩擦材３５Ａと接触する箇所には、摩擦係数安定のためにパーカーライジング処理が施されており、長期の使用に際しても安定した摩擦係数を維持している。

このように構成されるダンパ３０の作用について説明する。エンジン１０のみが駆動した場合、第１回転部材３１がエンジン１０の駆動に伴って回転する。変動トルクが所定値より小さい範囲内においては、リミッタ機構３５を介して中間部材３３に回転トルクが伝達され、中間部材３３が回転する。中間部材３３の回転トルクはトーション部材３４を介して第２回転部材３２に伝達され、変動トルクに応じてトーション部材３４が弾縮しながら第２回転部材３２が回転する。このように、ダンパ３０を介してキャリヤ軸４２Ａにエンジン１０の駆動が伝達される。

上記の状態からエンジン１０の駆動トルクが大きくなり、第１回転部材３１と第２回転部材３２との間の変動トルクが所定値に達すると（変動トルクがプレート３５Ｃと第１回転部材３１との間での摩擦材３５Ａの回転方向の保持トルクに達するときに相当）、摩擦材３５Ａが滑り出し、中間部材３３と第２回転部材３２との間では所定値以上の変動トルクを伝達しなくなる。尚、第１の実施の形態では、変動トルクの所定値（摩擦材３５Ａが滑り出すトルク）を、トーション部材３４によって抑制可能な変動トルクの２．０〜３．０の範囲に設定している。

本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は第２の実施の形態におけるダンパの一部切欠き平面図、図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。

第２の実施の形態は、第１の実施の形態で説明したダンパ３０に対して、リミッタ機構をトーション部材の内周側に配設したことが最大の相違点であるが、トーション部材の数が第１の実施の形態と異なるのは単に設計的な変更であって、第２の実施の形態の特徴とは関係がない。第１の実施の形態と共通の構成については説明を省略する。また、ハイブリッド駆動装置全体の構成も図１で示したものと同様であるので、説明を省略する。

ダンパ１３０は、第１回転部材１３１に連結する２枚の板材１３１Ａと、第１回転部材１３１と第２回転部材１３２とのそれぞれに対して所定の角度範囲内で相対回転可能に配設される中間部材１３３と、板材１３１Ａと中間部材１３３との間の変動トルクを抑制するトーション部材１３４と、第２回転部材１３２と中間部材１３３との間での変動トルクが所定値に達すると、中間部材１３３から第２回転部材１３２への動力の伝達を遮断するリミッタ機構１３５とを備える。

リミッタ機構１３５は、トーション部材１３４の内周側で第２回転部材１３２に保持されており、中間部材１３３の両面に形成される摩擦材１３５Ａと、摩擦材１３５Ａを図５左側に付勢する付勢部材である皿バネ１３５Ｂと、皿バネ１３５Ｂと摩擦材１３５Ａの間に挟持され、第２回転部材１３２と一体回転可能且つ軸方向変位可能に配設されるプレート１３５Ｃとから構成される。

ダンパ１３０の作用について説明する。エンジン１０のみが駆動した場合、第１回転部材１３１及び板材１３１Ａがエンジン１０の駆動に伴って回転する。板材１３１Ａの回転トルクはトーション部材１３４を介して中間部材１３３に伝達される。変動トルクが所定値より小さい範囲内においては、リミッタ機構１３５を介して第２回転部材１３２に回転トルクが伝達され、第２回転部材１３２が回転する。このように、ダンパ３０を介してキャリヤ軸４２にエンジン１０の駆動が伝達される。

上記の状態からエンジン１０の駆動トルクが大きくなり、第１回転部材１３１と第２回転部材１３２との間の変動トルクが所定値に達すると、摩擦材１３５Ａが滑り出し、中間部材１３３と第２回転部材１３２との間では所定値以上の変動トルクを伝達しなくなる。

第２の実施の形態では、リミッタ機構１３５をトーション部材１３４の内周側に形成しているので、第１の実施の形態のダンパ３０に比べて径方向寸法を小さくすることが可能である。また、リミッタ機構１３５を先に組付けて、熱の影響を受け易いトーション部材１３４や板材１３１Ａを後から組付けることができる。

図６は本発明の第３の実施の形態におけるダンパの断面図である。第３の実施の形態では、第１の実施の形態で説明したダンパ３０に慣性体３６を付加したことが異なるだけであり、それ以外の構成は第１の実施の形態と同一であるので説明を省略する。

慣性体３６は金属製の円板であり、第２回転部材３２の内周にボルト３７で固定されている。慣性体３６を第２回転部材３２側に設けたことによって、エンジン１０と電動モータ２０とによる変動トルクを効果的に抑制することができ、好適である。

図７は本発明の第４の実施の形態におけるダンパの断面図である。第４の実施の形態では、第３の実施の形態に対して慣性体の付加構造が異なるだけであり、それ以外の構成は第３の実施の形態と同一であるので説明を省略する。

慣性体１３６の内周はキャリヤ軸４２Ａとスプライン結合されており、キャリヤ軸４２Ａに対して相対回転不能且つ軸方向に移動可能である。慣性体１３６と第２回転部材３２との間及び慣性体１３６とキャリヤ軸４２Ａの軸方向隙間には、慣性体１３６の軸方向のガタを詰めるためのゴムあるいは樹脂製の弾性体３７が設けられている。

以上説明したように、本発明によると、リミッタ機構によって変動トルクを抑制する（所定値以上の変動トルクを遮断する）ようにしているので、大きな変動トルクを許容するための構成（各部材の高強度化、大型化）をとる必要がなくなる。したがって、複数の動力源を備えることによって大きな変動トルクが発生しても、装置全体を大型化することなく対応することができ、小型化、低燃費化、更には低振動化を達成することが可能になる。

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、図８に示すような構造のハイブリッド駆動装置にも適用することができる。図８のハイブリッド駆動装置は、エンジン２１０の出力軸２１１と電動モータ２２０の出力軸２２１とをスプライン結合し、必要に応じて電磁クラッチにて電動モータ２２０を図１０矢印方向に変位させて電動モータ２２０をダンパ２３０と連結し、エンジン２１０のみの駆動から電動モータ２２０とエンジン２１０の両方による駆動に切換え、ベルト２６０を介して減速機構２５０に動力を伝達するものである。このように、本発明の主旨に沿った形態のハイブリッド駆動装置用ダンパであればどのような形態であってもよい。

１０、２１０・・・エンジン
２０、２２０・・・電動モータ
３０、１３０、２３０・・・ハイブリッド装置用ダンパ
３１、１３１・・・第１回転部材
３２、１３２・・・第２回転部材
３４、１３４・・・トーション部材
３５、１３５・・・リミッタ機構
３５Ａ、１３５Ａ・・・摩擦材
３５Ｂ、１３５Ｂ・・・皿バネ（付勢部材）
３５Ｃ、１３５Ｃ・・・プレート
３６・・・慣性体
４０・・・遊星歯車機構
１３１Ａ・・・板材

Claims

駆動輪を駆動するエンジン及び電動モータを備えた車両に配設され、前記エンジン及び前記電動モータの内の少なくとも一つによって生じる変動トルクを抑制しながら伝達するハイブリッド駆動装置用ダンパであって、
前記ハイブリッド駆動装置用ダンパは、前記エンジンの出力軸とともに回転駆動する第１回転部材と、
前記電動モータにキャリア軸を介して連結される第２回転部材と、
前記第１回転部材と前記第２回転部材との間の変動トルクを抑制するトーション部材と、
前記第２回転部材に連結される慣性体と、を備え、
前記慣性体は前記キャリア軸に対して軸方向に移動可能で且つ相対回転不能に直接係合され、
前記軸方向における前記慣性体と前記第２回転部材との間及び前記軸方向における前記慣性体と前記キャリア軸の間には、弾性体が設けられていることを特徴とする、ハイブリッド駆動装置用ダンパ。
前記慣性体は、前記第２回転部材と前記電動モータの間に配置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駆動装置用ダンパ。
前記慣性体は金属製の円板であり、前記第２回転部材の内周側に固定されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド駆動装置用ダンパ。
前記慣性体の内周は前記キャリア軸とスプライン結合されていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一に記載のハイブリッド駆動装置用ダンパ。
前記第２回転部材は、遊星歯車機構を介して前記電動モータに連結されることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか一に記載のハイブリッド駆動装置用ダンパ。
前記第２回転部材は、前記遊星歯車機構の前記キャリア軸と連結することを特徴とする、請求項５に記載のハイブリッド駆動装置用ダンパ。
前記エンジンと前記電動モータとの間の変動トルクが所定値に達すると、前記エンジンから前記電動モータへの動力の伝達あるいは前記電動モータから前記エンジンへの動力の伝達を抑制するリミッタ機構を備えることを特徴とする請求項１から請求項６に記載のハイブリッド駆動装置用ダンパ。
前記リミッタ機構は、前記トーション部材より径方向内周側に配設されることを特徴とする、請求項７に記載のハイブリッド駆動装置用ダンパ。
前記リミッタ機構は、前記第１回転部材と前記第２回転部材との隙間に配される摩擦材と、前記第１回転部材と前記摩擦材との間に配されて前記摩擦材を前記第２回転部材側へ付勢する付勢部材と、を備えることを特徴とする、請求項７又は請求項８に記載のハイブリッド駆動装置用ダンパ。
前記第１回転部材と前記第２回転部材との回転方向隙間には板材が配設され、該板材と前記第１回転部材との間に前記トーション部材が配設され、前記板材と前記第２回転部材との間に前記リミッタ機構が配設されることを特徴とする、請求項７から請求項９のいずれか一に記載のハイブリッド駆動装置用ダンパ。
前記摩擦材あるいは前記摩擦材と摩擦接触する部材には、摩擦係数安定用の処理が施されることを特徴とする、請求項９に記載のハイブリッド駆動装置用ダンパ。
前記第１回転部材と前記第２回転部材は同軸上で相対回転可能に配されることを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか一に記載のハイブリッド駆動装置用ダンパ。