CN109747403B - 车辆用动力传递装置 - Google Patents

Abstract

在以旋转电机为驱动源的车辆用动力传递装置中，无需使装置大型化便获得更大的动力、且有效地进行再生。所述车辆用动力传递装置包括：作为动力源的第一旋转电机(MG1)；配置有第一旋转电机(MG1)的输入轴(IS)；与输入轴(IS)连接的无级变速机(TM)；行星齿轮机构(PG)，具有与输入轴(IS)连接的第一旋转元件(31)、与无级变速机(TM)连接的第二旋转元件(32)、以及将第一旋转元件(31)与第二旋转元件(32)连接的第三旋转元件(33)；与行星齿轮机构(PG)连接的输出轴(OS)；及连接于输出轴(OS)与驱动轴(WS)之间的差动机构(DF)，且在输出轴(OS)上配置有第二旋转电机(MG2)。

Description

车辆用动力传递装置

技术领域

本发明涉及一种包括旋转电机、无级变速机、行星齿轮机构及差动机构的车辆用动力传递装置。

背景技术

以往，在车辆用动力传递装置中，有为了装置的小型化而将作为动力源的电动机(旋转电机)、无级变速机及差速器(differential)机构配置于同一轴线上的动力传递装置(例如，参照专利文献1)。

专利文献1中，利用由旋转电机产生的旋转动力使输入轴旋转，并利用无级变速机对所述旋转进行变速。然后，传递至无级变速机的旋转动力经由行星齿轮机构或差动机构(差速器机构)而被传递至驱动轴及配置于驱动轴的驱动轮。由此，驱动轴进行旋转。另一方面，在减速时等不对旋转电机进行驱动的情况下，使用驱动轮的旋转动力进行旋转电机的再生(发电)。

然而，在专利文献1的构成中，在车辆移行时进行旋转电机的再生的情况下，从驱动轮到旋转电机之间介隔有行星齿轮机构或无级变速机，因此，从驱动轮的旋转动力到达旋转电机之前，旋转动力的一部分被消耗，存在再生效率差的问题。

另外，专利文献1中，在需要更大动力的情况下，需要使旋转电机大型化，但在这种情况下，存在装置大型化的问题。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利第3000820号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

本发明是鉴于所述方面而成，其目的在于，在以旋转电机为驱动源的车辆用动力传递装置中，无需使装置大型化便获得更大的动力且有效地进行再生。

[解决问题的技术手段]

为了解决所述课题，本发明的车辆用动力传递装置包括：作为动力源的第一旋转电机MG1；配置有第一旋转电机MG1的输入轴IS；与输入轴IS连接的无级变速机TM；行星齿轮机构PG，具有与输入轴IS连接的第一旋转元件31、与无级变速机TM连接的第二旋转元件32、以及将第一旋转元件31与第二旋转元件32连接的第三旋转元件33；与行星齿轮机构PG连接的输出轴OS；及连接于输出轴OS与驱动轴WS之间的差动机构DF，且在输出轴OS上配置有第二旋转电机MG2。

像这样，若将第一旋转电机配置于输入轴，并且将第二旋转电机配置于输出轴，则在第二旋转电机与驱动轴之间不会介隔行星齿轮机构或无级变速机。因此，在车辆移行时进行第二旋转电机的再生的情况下，旋转动力的一部分不会被行星齿轮机构或无级变速机消耗，能够由输出轴的动力直接进行再生，因此旋转电机的再生效率良好。而且，能够利用第一旋转电机及第二旋转电机两者进行再生，还能够确保再生量。另外，通过具有两个旋转电机作为动力源，能够将移行所需要的动力分散至各个旋转电机。因此，例如在产生某一大的动力的情况下，能够使第一旋转电机的产生动力减少第二旋转电机的产生动力的量。在旋转电机中，旋转电机的体形越大，产生动力也越大，因此，通过具有第二旋转电机，能够减小第一旋转电机的体形。由此，能够抑制第一旋转电机的大型化。于是，与具有一个旋转电机作为动力源的构成相比，无需使旋转电机大型化便能够获得大的动力。因此，在以旋转电机为驱动源的车辆用动力传递装置中，无需使装置大型化便能够获得更大的动力且有效地进行再生。

另外，在所述车辆用动力传递装置中可设为，第一旋转电机MG1是磁铁埋入型马达，且第二旋转电机MG2是笼形感应马达。

若与磁铁埋入型马达比较，则笼形感应马达具有无阻力损失、旋转变动少的特性，因此，通过将笼形感应马达配置于输出轴，能够顺利地进行驱动或再生，从而能够获得响应性良好、顺利的移行性。另外，若与笼形感应马达比较，则磁铁埋入型马达具有效率高、容易产生动力的特性，因此，通过将磁铁埋入型马达配置于输入轴，能够效率良好地产生用于移行的动力。像这样，通过将配置于输入轴的第一旋转电机设为磁铁埋入型马达、并将配置于输出轴的第二旋转电机设为笼形感应马达，能够有效利用两种马达的特性，并实现有效率的移行。

另外，在所述车辆用动力传递装置中可设为，第二旋转电机MG2具有中空圆筒状的笼形转子52，且在笼形转子52的内径侧配置有差动机构DF。

像这样，通过在配置于输出轴的第二旋转电机的笼形转子的内径侧配置同样配置于输出轴的差动机构，能够有效利用笼形转子的内径侧的空间，从而能够防止装置在轴方向上大型化。由此，能够抑制装置的大型化。

另外，在所述车辆用动力传递装置中可设为，无级变速机TM是环型(toroidal)无级变速机，且环型无级变速机具有一组传递输入轴IS的动力的输入圆盘(input disk，ID)21与向行星齿轮机构PG传递动力的输出圆盘(output disk，OD)23。

像这样，在环型无级变速机中，通过设为具有一组输入圆盘与输出圆盘的所谓单腔(single cavity)的构成，与设为具有两组输入圆盘与输出圆盘的双腔的构成相比，能够抑制轴方向的大小。其结果，能够抑制装置的大型化。

另外，在所述车辆用动力传递装置中可设为，第一旋转电机MG1、第二旋转电机MG2、输入轴IS、输出轴OS、驱动轴WS、无级变速机TM、行星齿轮机构PG及差动机构DF均配置于同一旋转轴线L上。

像这样，通过将各构件配置于同一旋转轴线上，能够抑制径向的大小。其结果，能够抑制装置的大型化。

此外，所述括号内的符号是将后述实施方式所对应的构成元件的符号作为本发明的一例而示出者。

[发明的效果]

根据本发明的车辆用动力传递装置，在以旋转电机为驱动源的车辆用动力传递装置中，无需使装置大型化便能够获得更大的动力且能够有效地进行再生。

附图说明

图1是车辆用动力传递装置的骨架(skeleton)图。

图2(a)、图2(b)是表示车辆用动力传递装置的动力传递的图，图2(a)是表示加速时的动力传递的图，图2(b)是表示减速时的动力传递的图。

图3(a)～图3(c)是表示车辆用动力传递装置的起步时的动力传递路径的图，图3(a)是通常起步时的图，图3(b)是高开度起步时的图，图3(c)是低开度起步时的图。

图4(a)～图4(c)是表示车辆用动力传递装置的移行时的动力传递路径的图，图4(a)是强力加速时的图，图4(b)是平缓加速时的图，图4(c)是减速时的图。

符号的说明

MG1：第一电动发电机(第一旋转电机)

MG2：第二电动发电机(第二旋转电机)

IS：输入轴

OS：输出轴

TS：变速机输出轴

PG：行星齿轮机构

TM：环型无级变速机(无级变速机)

DF：差速器机构(差动机构)

WS：驱动轴

W：驱动轮

L：旋转轴线

11：第一定子

12：第一转子

21：输入圆盘

22：动力辊

23：输出圆盘

31：太阳齿轮(第一旋转元件)

32：内齿圈(第二旋转元件)

33：行星架(第三旋转元件)

34：小齿轮

41：差速器壳体

42：小齿轮轴

43：差速器小齿轮

44：差速器半轴齿轮

51：第二定子

52：第二转子(笼形转子)

具体实施方式

以下，参照附图对本实施方式进行详细说明。图1是车辆用动力传递装置的骨架图。如图1所示，本实施方式的车辆用动力传递装置具有：作为动力源的第一电动发电机MG1(第一旋转电机)；配置有第一电动发电机MG1的输入轴IS；传递输入轴IS的动力的环型无级变速机TM(无级变速机)；传递输入轴IS的动力和环型无级变速机TM的动力的行星齿轮机构PG；传递行星齿轮机构PG的动力的输出轴OS；将输出轴OS的动力传递至驱动轴WS的差速器机构DF(差动机构)；及连接于输出轴OS的第二电动发电机MG2(第二旋转电机)。此外，所谓本实施方式中的旋转电机，是指兼具作为电动机的马达与作为发电机的发电机(generator)的功能的构件。

另外，沿着汽车的车宽方向，从图中右方侧向图中左方侧依次配置有第一电动发电机MG1、环型无级变速机TM、行星齿轮机构PG、差速器机构DF。另外，在差速器机构DF的外径方向上配置有第二电动发电机MG2。所述构件或各机构均配置于沿车宽方向延伸的同一旋转轴线L上。

另外，输入轴IS、输出轴OS、以及连接于后述输出圆盘23的变速机输出轴TS均为中空轴。而且，在变速机输出轴TS的内径侧插入输入轴IS及输出轴OS，进而在所述输入轴IS及输出轴OS的内径侧插入连接于驱动轮W的驱动轴WS。由此，各旋转轴也与所述机构同样地配置于同一旋转轴线L。

第一电动发电机MG1具有第一定子(stator)11和第一转子(rotor)12。本实施方式的第一电动发电机MG1是使用了埋入永磁铁的磁铁埋入型(内置永磁铁(IPM：InteriorPermanent Magnet))马达的旋转电机。与笼形感应马达相比，磁铁埋入型马达具有效率高、容易产生转矩或输出的特征。

第二电动发电机MG2具有第二定子51和中空圆筒状的第二转子52(笼形转子)。本实施方式的第二电动发电机MG2是未埋入永磁铁的构成，且为使用了笼形的感应马达(IM：Induction Motor)的旋转电机。笼形感应马达由于不具备磁铁，因此结构简单，价格便宜，另外，具有旋转变动少的优点。

环型无级变速机TM具有：连接于输入轴IS的输入圆盘21、经由变速机输出轴TS而连接于行星齿轮机构PG的输出圆盘23、以及配置于输入圆盘21与输出圆盘23之间并在输入圆盘21与输出圆盘23之间传递动力的动力辊(power roller，PR)22。本实施方式中为具有一组输入圆盘21和输出圆盘23的所谓单腔的构成。根据所述构成，环型无级变速机TM使动力辊22的倾斜角变化，从而对动力辊22与输入圆盘21所抵接的位置距旋转轴线L的距离、及动力辊22与输出圆盘23所抵接的位置距旋转轴线L的距离进行增减。由此，在驱动时，将输入圆盘21的旋转无级地进行变速并传递至输出圆盘23。

行星齿轮机构PG是具有传递输入轴IS的动力的太阳齿轮(sun gear)31(第一旋转元件)、内齿圈(ring gear)32(第二旋转元件)及行星架(carrier)33(第三旋转元件)、并在行星架33上附带有小齿轮(pinion gear)34的单小齿轮(single pinion)型的行星齿轮(planetary gear)。行星架33的小齿轮34的内径侧与太阳齿轮31啮合，外径侧与内齿圈32啮合。另外，本实施方式中，太阳齿轮31连接于输入轴IS，内齿圈32连接于配置在输出圆盘23的内径的变速机输出轴TS，行星架33连接于输出轴OS。根据所述构成，在驱动时，来自输入轴IS的动力经由太阳齿轮31、小齿轮34、行星架33而被传递至输出轴OS，并且，来自变速机输出轴TS的动力经由内齿圈32、小齿轮34、行星架33而被传递至输出轴OS。

差速器机构DF具有：固定配设于输出轴OS并围绕旋转轴线L旋转的差速器壳体41、固定配设于差速器壳体41内部的小齿轮轴(pinion shaft)42、旋转自如地支撑于小齿轮轴42的一对差速器小齿轮(differential pinion)43、以及与差速器小齿轮43啮合的一对差速器半轴齿轮(differential side gear)44。一对差速器半轴齿轮44分别配置于左右的驱动轴WS的一端。驱动轴WS是以从差速器半轴齿轮44沿旋转轴线L在左右方向(车宽方向)上延伸的方式配置。在驱动轴WS上，在配置有差速器半轴齿轮44的端部和相反侧的端部分别配置有驱动轮W。

另外，在差速器机构DF的外径方向上以输出轴OS为旋转中心配置有第二电动发电机MG2。第二电动发电机MG2的第二转子52连接于差速器机构DF的差速器壳体41，因此，第二电动发电机MG2的动力不经由其他机构而直接传递至差速器机构DF。

在所述构成中，对驱动时和再生时的动力传递进行说明。图2(a)、图2(b)是表示车辆用动力传递装置的动力传递的图，图2(a)是表示加速时的动力传递的图，图2(b)是表示减速时的动力传递的图。

如图2(a)所示，加速时，第一电动发电机MG1或第二电动发电机MG2的旋转动力传递至驱动轮W。第一电动发电机MG1的动力经由输入轴IS而被传递至行星齿轮机构PG的太阳齿轮31和环型无级变速机TM的输入圆盘21。这里，在环型无级变速机TM中，输入圆盘21的动力经由动力辊22一面使旋转变速一面被传递至输出圆盘23，输出圆盘23的动力经由变速机输出轴TS传递至内齿圈32。另一方面，在行星齿轮机构PG中，将来自太阳齿轮31的动力和来自内齿圈32的动力传递至小齿轮34。然后，内齿圈32的动力经由与小齿轮34一体配置的行星架33而被传递至输出轴OS，从输出轴OS输入至差速器机构DF的动力经由左右的驱动轴WS而被传递至驱动轮W。另一方面，在利用第二电动发电机MG2进行加速的情况下，第二电动发电机MG2的动力直接被传递至差速器机构DF，所述动力经由差速器机构DF和左右的驱动轴WS而被传递至驱动轮W。

如图2(b)所示，再生时，驱动轮W的旋转动力传递至各机构。驱动轮W的动力经由驱动轴WS而被传递至差速器机构DF。这里，第二电动发电机MG2与差速器机构DF连接，因此，利用传递至差速器机构DF的动力进行再生。另一方面，从差速器机构DF传递至行星齿轮机构PG的动力从行星架33被传递至小齿轮34，进而被传递至太阳齿轮31和内齿圈32。传递至太阳齿轮31的动力被传递至输入轴IS。另外，传递至内齿圈32的动力经由环型无级变速机TM的输出圆盘23、动力辊22、输入圆盘21后被传递至输入轴IS。像这样，传递至输入轴IS的动力被传递至第一电动发电机MG1，并利用所述动力进行第一电动发电机MG1的再生。

接下来，在本实施方式的车辆用动力传递装置中，分为起步时和移行时来说明具体的动力传递路径。首先，示出起步时的动力传递路径。图3(a)～图3(c)是表示车辆用动力传递装置的起步时的动力传递路径的图，图3(a)是通常起步时的图，图3(b)是高开度起步时的图，图3(c)是低开度起步时的图。此外，图3(a)～图3(c)中仅示出输入轴IS的上半部分，省略朝另一个驱动轮W的动力传递路径。这里，所谓高开度起步时，是指在由驾驶员对加速踏板(accelerator pedal)等操作件的操作量大的情况下或者从控制部发出了增大节气阀(throttle valve)开度的指令的情况下，在节气阀开度大的状态下起步，所谓低开度起步时，是指在由驾驶员对操作件的操作量小的情况下或者从控制部发出了减小节气阀开度的指令的情况下，在节气阀开度小的状态下起步。

如图3(a)所示，在通常起步时，仅利用第一电动发电机MG1的动力来起步。在这种情况下，第一电动发电机MG1的动力经由环型无级变速机TM或行星齿轮机构PG而被输入至差速器机构DF，并经由驱动轴WS传递至驱动轮W。

如图3(b)所示，在高开度起步时，利用第一电动发电机MG1的动力和第二电动发电机MG2的动力来起步。在这种情况下，第一电动发电机MG1的动力经由环型无级变速机TM或行星齿轮机构PG而被输入至差速器机构DF，并经由驱动轴WS传递至驱动轮W。除此以外，第二电动发电机MG2的动力直接被输入至差速器机构DF，并经由驱动轴WS传递至驱动轮W。

如图3(c)所示，在低开度起步时，仅利用第二电动发电机MG2的动力来起步。在这种情况下，第二电动发电机MG2的动力直接被输入至差速器机构DF，并经由驱动轴WS传递至驱动轮W。

接下来，示出移行时的动力传递路径。图4(a)～图4(c)是表示车辆用动力传递装置的移行时的动力传递路径的图，图4(a)是强力加速时的图，图4(b)是平缓加速时的图，图4(c)是减速时的图。此外，图4(a)～图4(c)中也仅示出输入轴IS的上半部分，省略朝另一个驱动轮W的动力传递路径。

如图4(a)所示，在强力加速时，利用第一电动发电机MG1的动力和第二电动发电机MG2的动力来移行。在这种情况下，第一电动发电机MG1的动力经由环型无级变速机TM或行星齿轮机构PG而被输入至差速器机构DF，并经由驱动轴WS传递至驱动轮W。除此以外，第二电动发电机MG2的动力直接被输入至差速器机构DF，并经由驱动轴WS传递至驱动轮W。

如图4(b)所示，在微弱加速时，仅利用第二电动发电机MG2的动力来移行。在这种情况下，第二电动发电机MG2的动力直接被输入至差速器机构DF，并经由驱动轴WS传递至驱动轮W。

如图4(c)所示，在减速时，利用驱动轮W的动力而由第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2进行再生。在这种情况下，驱动轮W的动力经由驱动轴WS而输入至差速器机构DF。连接于差速器机构DF的第二电动发电机MG2利用差速器机构DF的旋转动力进行再生。另一方面，传递至差速器机构DF的动力经由行星齿轮机构PG或环型无级变速机TM而被传递至输入轴IS，第一电动发电机MG1利用传递至输入轴IS的动力进行再生。

如以上所说明的那样，根据本实施方式的车辆用动力传递装置，将第一电动发电机MG1配置于输入轴IS，并且将第二电动发电机MG2配置于输出轴OS。在这种情况下，在第二电动发电机MG2与驱动轴WS之间未介隔行星齿轮机构PG或环型无级变速机TM。因此，在车辆移行时进行第二电动发电机MG2的再生的情况下，旋转动力的一部分不会被行星齿轮机构PG或环型无级变速机TM消耗，能够由输出轴OS的动力直接进行再生，因此再生效率良好。而且，能够利用第一电动发电机MG1及第二电动发电机MG2两者进行再生，还能够确保再生量。另外，通过具有第一电动发电机MG1及第二电动发电机MG2这两个旋转电机作为动力源，能够将移行所需要的动力分散至各个旋转电机。因此，例如在产生某一大的动力的情况下，能够使第一电动发电机MG1的产生动力减少第二电动发电机MG2的产生动力的量。在旋转电机中，旋转电机的体形越大，产生动力也越大，因此，通过具有第二电动发电机MG2，能够减小第一电动发电机MG1的体形。由此，能够抑制第一电动发电机MG1的大型化。于是，与具有一个旋转电机作为动力源的构成相比，无需使旋转电机大型化便能够获得大的动力。因此，在以旋转电机为驱动源的车辆用动力传递装置中，无需使装置大型化便能够获得更大的动力且能够有效地进行再生。

另外，本实施方式中设为，第一电动发电机MG1是磁铁埋入型马达，且第二电动发电机MG2是笼形感应马达。若与磁铁埋入型马达比较，则笼形感应马达具有无阻力损失、旋转变动少的特性，因此，通过将笼形感应马达配置于输出轴OS，能够顺利地进行驱动或再生，从而能够获得响应性良好、顺利的移行性。另外，若与笼形感应马达比较，则磁铁埋入型马达具有效率高、容易产生动力的特性，因此，通过将磁铁埋入型马达配置于输入轴IS，能够效率良好地产生用于移行的动力。像这样，通过将配置于输入轴IS的第一电动发电机MG1设为磁铁埋入型马达、并将配置于输出轴OS的第二电动发电机MG2设为笼形感应马达，能够有效利用两种马达的特性，并实现有效率的移行。

另外，本实施方式中设为，第二电动发电机MG2的第二转子52是中空圆筒状的笼形转子，且在笼形转子的内径侧配置有差速器机构DF。像这样，通过在配置于输出轴OS的第二电动发电机MG2的笼形转子的内径侧配置同样配置于输出轴OS的差速器机构DF，能够有效利用笼形转子的内径侧的空间，从而能够防止装置在轴方向上大型化。由此，能够抑制装置的大型化。

另外，本实施方式中使用了环型无级变速机TM，但设为具有一组输入圆盘21与输出圆盘23的所谓单腔的构成。由此，与设为具有两组输入圆盘21与输出圆盘23的双腔的构成相比，能够抑制轴方向的大小。其结果，能够抑制装置的大型化。

另外，本实施方式中，第一电动发电机MG1、第二电动发电机MG2、输入轴IS、输出轴OS、驱动轴WS、环型无级变速机TM、行星齿轮机构PG、及差速器机构DF均配置于同一旋转轴线L上。像这样，通过将各构件配置于同一旋转轴线L上，能够抑制径向的大小。其结果，能够抑制装置的大型化。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于所述实施方式，在权利要求、及说明书与附图所记载的技术思想的范围内能够进行各种变形。所述实施方式中，例示出半环型的无级变速机(constantly variable transmission，CVT)的结构对环型无级变速机TM进行了说明，但并不限于此，也可为整环型的CVT。

Claims (5)

1.一种车辆用动力传递装置，其特征在于，包括：

作为动力源的第一旋转电机；

配置有所述第一旋转电机的输入轴；

与所述输入轴连接的无级变速机；

行星齿轮机构，具有与所述输入轴连接的第一旋转元件、与所述无级变速机连接的第二旋转元件、以及将所述第一旋转元件与所述第二旋转元件连接的第三旋转元件；

与所述行星齿轮机构连接的输出轴；及

连接于所述输出轴与驱动轴之间的差动机构，

所述无级变速机是环型无级变速机，且

在所述输出轴上配置有第二旋转电机。

2.根据权利要求1所述的车辆用动力传递装置，其特征在于，

所述第一旋转电机是磁铁埋入型马达，且

所述第二旋转电机是笼形感应马达。

3.根据权利要求1或2所述的车辆用动力传递装置，其特征在于，

所述第二旋转电机具有中空圆筒状的笼形转子，且

在所述笼形转子的内径侧配置有所述差动机构。

4.根据权利要求1或2所述的车辆用动力传递装置，其特征在于，

所述环型无级变速机具有一组传递所述输入轴的动力的输入圆盘与向所述行星齿轮机构传递动力的输出圆盘。

5.根据权利要求1或2所述的车辆用动力传递装置，其特征在于，

所述第一旋转电机、所述第二旋转电机、所述输入轴、所述输出轴、所述驱动轴、所述无级变速机、所述行星齿轮机构及所述差动机构均配置于同一旋转轴线上。

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