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Die Erfindung bezieht sich auf eine Hybridantriebseinheit. Die Hybridantriebseinheit hat eine Zahnradstützstruktur zum Stützen zumindest zweier Zahnräder auf einer gemeinsamen Welle.
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Bei einer Kraftübertragungsvorrichtung, wobei die Kraft von unterschiedlichen Quellen übertragen wird von zwei Antriebsquellen auf eine gemeinsame Welle über Zahnräder, wird typischerweise eine Struktur eingesetzt, wobei zwei angetriebene Zahnräder, die ein Paar bilden durch Kämmen mit Antriebsrädern, die jeweils mit den Antriebsquellen antriebsverbunden sind, axial angeordnet sind und gestützt sind auf eine Drehhemmweise. Da eine derartige Struktur eine Spannweite in Übereinstimmung mit einer Breite von zumindest zwei angetriebenen Zahnrädern der Wellenseite benötigt, wird ein Problem verursacht, wenn diese bei einer Kraftübertragungsvorrichtung mit einer Welle mit einer begrenzten axialen Länge eingesetzt werden.
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Angesichts des Problems gibt es eine andere Struktur, wobei zwei Antriebsräder mit einem gemeinsamen angetriebenen Zahnrad kämmen bei in der Umfangsrichtung unterschiedlichen Positionen, um eine Spannweite einer Welle zum Stützen des angetriebenen Rads zu reduzieren. Als ein Beispiel, wobei eine derartige Struktur auf eine Antriebseinheit angewandt ist, gibt es eine Technik, die in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung
JP H08- 183 347 A offenbart ist. Diese Antriebseinheit ist eine Hybridantriebseinheit, die einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor als Kraftquellen einsetzt und die Kraft der unterschiedlichen Quellen auf die Räder über eine Gegenwelle überträgt. Ein angetriebenes Gegenrad (ein drittes Zahnrad
32 bei der vorstehend erwähnten Offenlegungsschrift) kämmt mit einem Antriebsrad, das antriebsverbunden ist mit der Verbrennungsmotorseite (ein erstes Rad
15 bei der vorstehend erwähnten Offenlegungsschrift) und einem Antriebsrad, das antriebsverbunden ist mit der Elektromotorseite (ein zweites Rad
27 bei der vorstehend erwähnten Offenlegungsschrift), so dass jede der Leistungen des Verbrennungsmotors und des Elektromotors auf die Gegenwelle eingeleitet wird bei einem beliebigen Übersetzungsverhältnis.
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Anforderungen des Verbrennungsmotors bei der vorstehend beschriebenen Hybridantriebseinheit ändern sich oft in Abhängigkeit von der Fahrzeugart, d.h. ob beispielsweise Wert auf den Kraftstoffverbrauch oder die Beschleunigung gelegt wird. Während ein relativ hohes Gesamtübersetzungsverhältnis von dem Verbrennungsmotor zu den Rädern notwendig ist bei dem erstgenannten Fall, muss ein relativ niedriges Gesamtübersetzungsverhältnis bei dem letztgenannten Fall eingerichtet werden. Bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Hybridantriebseinheit ändern sich jedoch die Durchmesser des verbrennungsmotorseitigen Antriebsrads und des angetriebenen Gegenrads, wenn ein Versuch unternommen wird, das verbrennungsmotorseitige Gesamtübersetzungsverhältnis zu ändern in Übereinstimmung mit den Anforderungen des Fahrzeugs. Parallel zu diesen Änderungen ist es nicht zu vermeiden, einen Durchmesser des elektromotorseitigen Antriebsrads zu ändern, der auch mit dem angetriebenen Gegenrad kämmt, wodurch ein elektromotorseitiges Gesamtübersetzungsverhältnis störend beeinflusst wird somit.
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Von dem Standpunkt eines Zahnradgeräusches wird auch bei einer Struktur, bei der das verbrennungsmotorseitige Antriebsrad und das elektromotorseitige Antriebsrad gleichzeitig mit dem angetriebenen Gegenrad kämmen, ein Zahnradgeräusch mit einer größeren Höhe verursacht, da die Kämmungsordnungen (Geräuschfrequenzen) gleich sind. Außerdem ist es unmöglich, von einer Diskrepanz zwischen den Geräuschfrequenzen zu ermitteln, ob ein geräuschverursachender Kämmungsabschnitt zwischen dem angetriebenen Gegenrad und dem verbrennungsmotorseitigen Antriebsrad liegt oder zwischen dem angetriebenen Gegenrad und dem elektromotorseitigen Antriebsrad. Deshalb kann keine Maßnahme für die Geräuschreduktion angewandt werden.
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Somit kann ein Verfahren für eine allgemein eingesetzte Struktur verwendet werden, bei dem ein verbrennungsmotorseitiges angetriebenes Gegenrad und ein elektromotorseitiges angetriebenes Gegenrad axial parallel angeordnet sind. Im allgemeinen werden bei einer Kraftübertragungsvorrichtung jedoch schräg verzahnte Zahnräder eingesetzt, um zu gewährleisten, dass die Zahnflanken kontinuierlich miteinander kämmen, und ein Lastmoment wird auf den Zahnstützabschnitt aufgebracht aufgrund einer Axialkraft, die auf die Zahnflanken aufgebracht wird. Somit muss ein Abschnitt (Nabenabschnitt) zum Stützen der Zahnräder auf der Welle eine gewisse axiale Spannweite haben, um eine Neigung der Zahnräder bezüglich der Welle aufgrund des Lastmoments zu unterbinden. Die axiale Länge der Gegenwelle wird somit erhöht aufgrund der kombinierten Erhöhung der Anzahl der Zahnräder und einem Bedarf für die axiale Spannweite. Folglich wird die Gesamtlänge der Hybridantriebseinheit selbst auch erhöht, was die Montagefähigkeit in dem Fahrzeug störend beeinflusst.
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Die
US 5 643 119 A offenbart eine Hybridantriebseinheit mit einem verbrennungsmotorseitigen Zahnrad und einem elektromotorseitigen Zahnrad. Ein Gegenzahnrad ist zwischen ihnen angeordnet und befindet sich mit beiden in Zahneingriff. Das Gegenzahnrad ist auf einer Gegenwelle angeordnet, die ein weiteres Zahnrad aufweist. Dieses weitere Zahnrad dient für eine Verbindung mit dem Radantrieb.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Hybridantriebseinheit zu schaffen, bei der ein verbrennungsmotorseitiges Gesamtübersetzungsverhältnis und ein elektromotorseitiges Gesamtübersetzungsverhältnis unabhängig voneinander eingerichtet werden können, die mit einer niedrigen Geräuschhöhe gestaltet werden kann und eine kleine axiale Länge hat, so dass die Einheit in einem Fahrzeug quer montiert werden kann.
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Diese Aufgabe ist durch eine Hybridantriebseinheit mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Eine Weiterbildung ist in Anspruch 2 aufgezeigt.
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Bei der Bauweise gemäß Anspruch 1 trägt, da das andere angetriebene Gegenrad bei dem Nabenabschnitt von einem der angetriebenen Gegenräder angeordnet ist, die axiale Spannweite des anderen angetriebenen Gegenrads nicht zu der Verlängerung der axialen Länge der Welle bei. Dem gemäß ist es nur erforderlich, dass die Welle eine axiale Länge hat in Übereinstimmung mit der Spannweite des Nabenabschnitts und sie nur die axiale Länge des Nabenabschnitts hat, der relevant ist bezüglich der axialen Länge der Welle. Somit besteht kein Bedarf zum Verlängern der Gesamtlänge der Hybridantriebseinheit im Vergleich mit der Bauweise der einschlägigen Technik. Da des weiteren der Nabenabschnitt eine erforderliche axiale Spannweite ermöglicht zum Unterdrücken der Neigung der Zahnräder, ist diese Hybridantriebseinheit auch von dem Standpunkt des Radgeräusches vorteilhaft.
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Hierbei hat das eine der angetriebenen Gegenräder einen Drehhemmabschnitt, der sich in Eingriff befindet mit der Gegenwelle, und einen ersten Passungsabschnitt, der auf die Gegenwelle aufgepasst ist, und ist gestützt durch die Gegenwelle auf eine drehhemmende und zentrierende Weise durch den Eingriff des Drehhemmabschnitts mit der Gegenwelle und die Passung des ersten Passungsabschnitts auf der Gegenwelle.
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Bei dieser Bauweise wird der erste Passungsabschnitt als ein Abschnitt betrachtet, der bei seinen axialen Enden durch die Welle gestützt ist, und der drehhemmende Abschnitt wird als ein Abschnitt betrachtet zum Übertragen eines Drehmoments auf die Welle und von der Welle. In anderen Worten ist der erste Passungsabschnitt und der drehhemmende Abschnitt klar voneinander abgegrenzt, wodurch eine Stützgenauigkeit verbessert wird.
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Hierbei hat das andere angetriebene Gegenrad einen zweiten Passungsabschnitt, der auf einen äußeren Umfang des Nabenabschnitts des einen der angetriebenen Gegenräder aufgepasst ist, ist durch eines der angetriebenen Gegenräder auf eine zentrierende Weise gestützt durch die Passung des zweiten Passungsabschnitts auf den äußeren Umfang des Nabenabschnitts, ist mit einem der angetriebenen Gegenräder verbunden auf eine drehhemmende Weise durch eine Befestigungsvorrichtung und ist gestützt durch die Gegenwelle auf eine drehhemmende und zentrierende Weise über eines der angetriebenen Gegenräder.
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Bei dieser Bauweise ist das andere angetriebene Gegenrad bei seiner axialen Mitte durch den Nabenabschnitt gestützt, wodurch das andere angetriebene Gegenrad einen hohen Grad der Stützgenauigkeit mit einer kurzen Spannweite haben kann. Als ein Ganzes kann eine kompakte Anordnung erzielt werden.
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In der Weiterbildung kann sich der erste Passungsabschnitt und der zweite Passungsabschnitt miteinander radial überschneiden bezüglich einer Achse der Gegenwelle.
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Bei dieser Bauweise überschneiden sich der erste Passungsabschnitt des einen der angetriebenen Gegenräder, das gestützt ist bei seiner axialen Mitte durch die Gegenwelle, und der zweite Passungsabschnitt des anderen der angetriebenen Gegenräder, das gestützt ist bei seiner axialen Mitte durch den ersten Passungsabschnitt, miteinander in der axialen Richtung bezüglich der Achse der Welle, wodurch die Stützgenauigkeit dazwischen verbessert ist. Somit können beide Zahnräder eine hohe axiale Stützgenauigkeit für die Gegenwelle haben.
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Die Hybridantriebseinheit ist in einem Fahrzeug eingebaut und das andere angetriebene Gegenrad und das Antriebsrad, das mit diesem kämmt, sind schräg verzahnte Zahnräder mit schrägen Zähnen, die in einer derartigen Richtung verdreht sind, das eine axiale Kraft, die auf das andere angetriebene Gegenrad aufgebracht wird, als eine Druckkraft wirkt, die auf eines der angetriebenen Gegenräder aufgebracht wird während dem angetriebenen Zustand des Fahrzeugs.
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Da bei dieser Bauweise eine größere Last, die von der Drehmomentübertragung herkommt, auf das andere angetriebene Gegenrad aufgebracht wird während der Kraftübertragung als während der Regeneration, während das Fahrzeug fährt, kann die auf die Befestigungsvorrichtung aufgebrachte Last reduziert werden an der Seite einer größeren Last. Somit ist es möglich, eine Lebensdauer der Befestigungsvorrichtung zu verlängern.
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In der Erfindung ist das eine der angetriebenen Gegenräder das elektromotorseitige angetriebene Gegenrad und das andere angetriebene Gegenrad ist das verbrennungsmotorseitige angetriebene Gegenrad.
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Bei dieser Bauweise ist das verbrennungsmotorseitige angetriebene Gegenrad bei dem Nabenabschnitt des elektromotorseitigen angetriebenen Gegenrads angeordnet. Selbst wenn die Anforderung, die an das Fahrzeug gestellt wird, sich ändert in Abhängigkeit dessen, ob mehr Wert auf den Kraftstoffverbrauch oder die Beschleunigung gelegt wird, ist nicht mehr als das Ersetzen des verbrennungsmotorseitigen angetriebenen Gegenrads erforderlich. Deshalb kann die Anzahl der Änderungen der Antriebseinheit einfach erhöht werden. Von dem Standpunkt eines Drehmoments, das auf die Gegenwelle eingeleitet wird, ist deshalb das Drehmoment von der Elektromotorseite auch größer als das Drehmoment von der Verbrennungsmotorseite während der Kraftübertragung des Fahrzeugs. Da des weiteren das Drehmoment während der Regeneration durch den Elektromotor auch eingeleitet wird, erhält das elektromotorseitige angetriebene Gegenrad, das eine hohe Genauigkeit erfordert, eine Priorität und ist unmittelbar auf der Gegenwelle gestützt, wohingegen das verbrennungsmotorseitige angetriebene Gegenrad auf der Gegenwelle indirekt gestützt ist über den Nabenabschnitt. Somit ist es möglich, eine Stützart in Abhängigkeit von einer Drehmomentlast einzusetzen.
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Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben.
- 1 zeigt eine axiale Schnittansicht einer Zahnradstützstruktur einer Hybridantriebseinheit der Erfindung.
- 2 zeigt eine axiale Schnittansicht einer Hybridantriebseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine axiale Schnittansicht eines Kraftübertragungsmechanismuses, auf den eine Zahnradstützstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung angewandt ist. Dieser Kraftübertragungsmechanismus hat eine Welle 40, ein erstes Zahnrad 42 und ein zweites Zahnrad 41. Das erste und zweite Zahnrad 42, 41 sind durch die Welle 40 auf eine drehhemmende (das Drehen der Zahnräder wird angehalten) und zentrierende Weise gestützt. Das erste Zahnrad 42 hat einen drehhemmenden Abschnitt 42b, der sich in Eingriff befindet mit der Welle 40 und einen ersten Passungsabschnitt 42c, der auf die Welle 40 aufgepasst ist, und hat auch einen Nabenabschnitt 42a, der sich in der axialen Richtung erstreckt. Des weiteren hat das zweite Zahnrad 41 einen zweiten Passungsabschnitt 41c, der auf einen äußeren Umfang des Nabenabschnitts 42a aufgepasst ist. Durch den Eingriff des drehhemmenden Abschnitts 42b mit der Welle 40 und die Passung des ersten Passungsabschnitts 42c an der Welle 40 ist das erste Zahnrad 42 durch die Welle 40 gestützt auf eine drehhemmende und zentrierende Weise. Durch Aufpassen des zweiten Passungsabschnitts 41c auf den äußeren Umfang des Nabenabschnitts 42a ist das zweite Zahnrad 41 durch das erste Zahnrad 42 auf eine zentrierende Weise gestützt. Das zweite Zahnrad 41 ist auch mit dem ersten Zahnrad 42 durch eine Befestigungsvorrichtung 43 auf eine drehhemmende Weise verbunden und ist durch die Welle 40 über das erste Zahnrad 42 auf eine drehhemmende und zentrierende Weise gestützt. Darüber hinaus überschneiden sich der erste Passungsabschnitt 42c und der zweite Passungsabschnitt 41c miteinander radial bezüglich der Achse der Welle 40.
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Der Kraftübertragungsmechanismus ist des weiteren mit einem ersten Gegenrad 21 versehen, das mit dem ersten Zahnrad 42 kämmt, und einem zweiten Gegenrad 12, das mit dem zweiten Zahnrad 41 kämmt. Das zweite Zahnrad 41 und das zweite Gegenrad 12 sind schräg verzahnte Zahnräder mit schrägen Zähnen, die in einer derartigen Richtung verdreht sind, dass eine Axialkraft, die auf das zweite Zahnrad 41 aufgebracht wird, als eine Druckkraft wirkt, die auf das erste Zahnrad 42 aufgebracht wird, wenn ein Drehmoment von dem zweiten Zahnrad 41 auf die Welle 40 übertragen wird über das erste Zahnrad 42 mit dem zweiten Gegenrad 12 auf der Antriebsseite.
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Genauer beschrieben hat die Welle 40 eine zylindrische Fläche 40b (die nachfolgend als eine Keilwelle bezeichnet wird) mit Keilzähnen und eine glatte zylindrische Fläche 40c (die nachfolgend als eine Außenumfangspassungsfläche bezeichnet wird). Die Keilwelle 40b und die Außenumfangspassungsfläche 40c sind axial an dem Außenumfang der Welle 40 angeordnet. Die Keilwelle 40b bildet einen drehhemmenden Abschnitt, der sich in Eingriff befindet mit dem drehhemmenden Abschnitt 42b des ersten Zahnrads 42. Die Außenumfangspassungsfläche 40c bildet einen Zentrierabschnitt, der über die Passung des ersten Zahnrads 42 mit dem ersten Passungsabschnitt 42c zusammenwirkt.
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Das erste Zahnrad 42 ist mit einem Kranzabschnitt 42d versehen mit kämmenden Zähnen an der Außenumfangsseite, wobei der Nabenabschnitt 42a sich axial erstreckt an der Innenumfangsseite, und einem abgestuften radialen Flanschabschnitt 42e, der den Kranzabschnitt 42d mit dem Nabenabschnitt 42a verbindet. Eine Innenumfangsfläche des Nabenabschnitts 42a hat eine abgestufte Bohrung mit einem kleindurchmessrigen Abschnitt und einem großdurchmessrigen Abschnitt. Der kleindurchmessrige Abschnitt hat Keilzähne an seiner Innenumfangsfläche. Der großdurchmessrige Abschnitt hat eine Innenumfangsfläche, die eine glatte zylindrische Fläche ist (die nachfolgend als eine Innenumfangspassungsfläche bezeichnet wird). Die Innenumfangsfläche, auf der die Keilzähne ausgebildet sind (die nachfolgend als eine Keilhülse bezeichnet wird), bildet den drehhemmenden Abschnitt 42b, der sich in Eingriff befindet mit der Keilwelle 40b der Welle 40. Die Innenumfangspassungsfläche bildet den ersten Passungsabschnitt 42c, der auf die Außenumfangspassungsfläche 40c der Welle 40 aufgepasst ist. Eine Außenumfangsfläche des Nabenabschnitts 42a ist eine abgestufte zylindrische Fläche. Eine großdurchmessrige zylindrische Fläche in der Nachbarschaft des radialen Flanschabschnitts 42e ist eine Außenumfangspassungsfläche 42f, die mit dem zweiten Passungsabschnitt 41c des zweiten Zahnrads 41 zusammenwirkt. Des weiteren ist eine Flanke des radialen Flanschabschnitts 42e an der Seite einer Verlängerung des Nabenabschnitts 42a eine Anlagefläche, an der das zweite Zahnrad 41 an einem später beschriebenen radialen Flanschabschnitt 41e anliegt. Bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel hat das erste Zahnrad 42 eine Spitze des Nabenabschnitts 42a, die an einer abgestuften Fläche der Welle 40 anliegt, und eine Seitenendfläche des Flanschabschnitts 42e, die an einem inneren Laufkranz eines Lagers anliegt. Durch Drücken des inneren Laufkranzes durch Befestigen einer Mutter, die auf die Welle 40 aufgeschraubt wird, ist das erste Zahnrad 42 an der Welle 40 axial fixiert.
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Das zweite Zahnrad 41 ist mit einem Kranzabschnitt 41d versehen mit kämmenden Zähnen an der äußeren Umfangsseite und dem radialen Flanschabschnitt 41e, der sich radial nach innen davon erstreckt. Eine innere Umfangsfläche des radialen Flanschabschnitts 41a ist eine glatte zylindrische Fläche (die nachfolgend als eine Innenumfangspassungsfläche bezeichnet wird). Diese Innenumfangspassungsfläche bildet den zweiten Passungsabschnitt 41c, der auf die Außenumfangspassungsfläche 42c des Nabenabschnitts 42a des ersten Zahnrads 42 aufgepasst ist. Des weiteren ist eine Flanke des radialen Flanschabschnitts 41e, die dem radialen Flanschabschnitt 42f des ersten Zahnrads 42 zugewandt ist, eine Anlagefläche, an der das zweite Zahnrad 41 an dem ersten Zahnrad 42 anliegt. Darüber hinaus sind kämmende Zähne, die an dem Kranzabschnitt 41d ausgebildet sind, schräge Zähne mit Zahnflanken, die bezüglich der Achse verdreht sind. Diese Verdrehrichtung ist eine Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn unter der Annahme, dass sich das Gegenrad 12 im Uhrzeigersinn dreht in der Ansicht von der rechten Seite aus in der Zeichnung. Somit erhalten die kämmenden Zähne eine Axialkraft in der Richtung in Richtung auf das erste Zahnrad 42 (in der Zeichnung nach rechts) aufgrund einer Tangentialkraft, die von der Zahnflanke des Gegenrads 12 aufgenommen wird, wenn Kraft übertragen wird mit dem Gegenrad 12 auf der Antriebsseite und dem zweiten Zahnrad 41 auf der angetriebenen Seite.
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Die Befestigungsvorrichtung 42 ist eine Schraube, die in eine Gewindebohrung des ersten Zahnrads 42 eingeschraubt ist über eine Durchgangsbohrung in dem zweiten Zahnrad 41. Durch Befestigen der Schraube ist das zweite Zahnrad 41 mit dem ersten Zahnrad 42 auf eine drehhemmende Weise verbunden und beide Zahnräder werden bei der Position in der Richtung senkrecht zu der Achse gehalten, wobei ihre radialen Flanschabschnitte aufeinander aufgepasst sind.
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Somit ist bei dieser Zahnradstützstruktur das erste Zahnrad 42 bezüglich der Welle 40 bei dem ersten Passungsabschnitt 42c zentriert, wodurch eine hohe Verarbeitungsgenauigkeit garantiert wird durch eine unterschiedliche Position von dem drehhemmenden Abschnitt 42b. Aufgrund einer ausreichenden Spannweite eines Nabenabschnitts 42a ist das erste Zahnrad 42 auf der Welle 40 fixiert ohne geneigt zu sein bezüglich dieser. Das zweite Zahnrad 41 ist auf die Außenumfangspassungsfläche 42f auf eine zentrierende Weise aufgepasst. Die Außenumfangspassungsfläche 42f garantiert eine hohe Verarbeitungsgenauigkeit und ist auf dem Außenumfang des Nabenabschnitts 42a des ersten Zahnrads 42 fixiert, wie vorstehend beschrieben ist. Das zweite Zahnrad 41 ist auf eine Flächenpassungsweise an der Flanke des ersten Zahnrads 42 fixiert unter Verwendung einer Schraube, wodurch das zweite Zahnrad 41 einen hohen Grad der Konzentrizität und Parallelität hält bezüglich dem ersten Zahnrad 42. Infolgedessen kann die Stützgenauigkeit der Zahnräder 41, 42 bezüglich der Welle 40 verbessert werden, während das zweite Zahnrad 41 auf der Welle 40 über das erste Zahnrad 42 gestützt ist. Da des weiteren das zweite Zahnrad 41 einen hohen Grad an Parallelität bezüglich dem ersten Zahnrad 42 ermöglicht durch Fixieren daran auf eine Oberflächenpassungsweise, kann das zweite Zahnrad 41 eine Spannweite innerhalb einer Spannweite des Nabenabschnitts 42a des ersten Zahnrads 42 haben. Die Notwendigkeit zum Schaffen einer axialen Spannweite zum Verhindern einer Neigung bezüglich der Welle 40 kann im wesentlichen beseitigt werden.
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Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem die Zahnradstützstruktur der Erfindung auf eine quermontierte Hybridantriebseinheit für ein Fahrzeug mit Frontmotor und Frontantrieb angewandt ist, beschrieben. Da bei der folgenden Beschreibung die Bauweise der Zahnradstützstruktur selbst dieselbe wie die des ersten Ausführungsbeispiels ist, werden übereinstimmende Komponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und es wird Bezug genommen auf 1, um eine detaillierte Bauweise des zweiten Ausführungsbeispiels zu beschreiben.
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Wie aus dem axialen Schnitt ersichtlich ist, der in 2 gezeigt ist, hat diese Einheit eine Vierwellenstruktur. Ein Verbrennungsmotor 10 ist an einer ersten Welle angeordnet, obwohl nur ein hinteres Ende einer Kurbelwelle gezeigt ist. Ein Elektromotor 20 ist an einer zweiten Welle angeordnet, die unterschiedlich von der ersten Welle ist. Der Verbrennungsmotor 10 und der Elektromotor 20 sind zwei separate Antriebsquellen. Darüber hinaus ist ein Generator 50 an der ersten Welle angeordnet. Ein Differential 30 ist an einer dritten Welle angeordnet, obwohl nur ein Teil des Differentials 30 gezeigt ist. Eine Gegenwelle 40 ist auch noch als eine andere Welle vorgesehen. Der Verbrennungsmotor 10 und der Generator 50 sind antriebsverbunden miteinander und mit der Gegenwelle 40 über ein Planetenrad 13 mit einem einzelnen Ritzel, die eine Differentialgetriebeeinheit bilden. Der Elektromotor 20 ist unmittelbar mit der Gegenwelle 40 antriebsverbunden. Die Gegenwelle 40 ist antriebsverbunden mit (nicht gezeigten) Rädern über das Differential 30.
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Als ein Mechanismus zum Übertragen der Kraft von dem Verbrennungsmotor 10 und dem Elektromotor 20 ist die Hybridantriebseinheit, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, mit einem verbrennungsmotorseitigen Antriebsrad 12, einem elektromotorseitigen Antriebsrad 21, der Gegenwelle 40, einem verbrennungsmotorseitigen angetriebenen Gegenrad 41 und einem elektromotorseitigen angetriebenen Gegenrad 42 versehen. Das verbrennungsmotorseitige Antriebsrad 12 ist antriebsverbunden mit dem Verbrennungsmotor 10. Das elektromotorseitige Antriebsrad 21 ist antriebsverbunden mit dem Elektromotor 20. Die Gegenwelle 40 ist antriebsverbunden mit den Rädern. Das verbrennungsmotorseitige angetriebene Gegenrad 41 ist durch die Gegenwelle 40 auf eine drehhemmende und zentrierende Weise gestützt und überträgt die Kraft von dem Verbrennungsmotor 10 auf die Gegenwelle 40. Das elektromotorseitige angetriebene Gegenrad 42 kämmt mit dem elektromotorseitigen Antriebsrad 21 und ist durch die Gegenwelle 40 auf eine drehhemmende und zentrierende Weise gestützt und überträgt die Kraft von dem Elektromotor 20 auf die Gegenwelle 40.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Kraftübertragungsmechanismus ist erfindungsgemäß der sich axial erstreckende Nabenabschnitt 42a an einem der angetriebenen Gegenräder ausgebildet, d.h. an dem angetriebenen Gegenrad 42. Das andere angetriebene Gegenrad 41 ist durch den Nabenabschnitt 42a auf eine drehhemmende und zentrierende Weise gestützt und ist durch die Gegenwelle 40 über das angetriebene Gegenrad 42 auf eine drehhemmende und zentrierende Weise gestützt. Das angetriebene Gegenrad 42 hat den Drehhemmabschnitt 42b, der sich in Eingriff befindet mit der Gegenwelle 40 und den ersten Aufpassabschnitt 42c, der auf die Gegenwelle 40 aufgepasst ist. Durch den Eingriff des Drehhemmabschnitts 42b mit der Gegenwelle 40 und das Aufpassen des ersten Passungsabschnitts 42c auf die Gegenwelle 40 ist das angetriebene Gegenrad 42 durch die Gegenwelle 40 auf eine drehhemmende und zentrierende Weise gestützt. Die konkreten Bauweisen des Drehhemmabschnitts 42b und des ersten Passungsabschnitts 42c sind dieselben wie jene bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Das angetriebene Gegenrad 41 hat den zweiten Passungsabschnitt 41c, der auf den Außenumfang des Nabenabschnitts 42a des angetriebenen Gegenrads 42 aufgepasst ist. Durch Aufpassen des zweiten Passungsabschnitts 41c auf den äußeren Umfang des Nabenabschnitts 42a ist das angetriebene Gegenrad 41 durch das angetriebene Gegenrad 42 auf eine zentrierende Weise gestützt. Das angetriebene Gegenrad 41 ist auch mit dem angetriebenen Gegenrad 42 verbunden durch die Befestigungsvorrichtung 43 auf eine drehhemmende Weise. Somit ist das angetriebene Gegenrad 41 durch die Gegenwelle 40 gestützt über das angetriebene Gegenrad 42 auf eine drehhemmende und zentrierende Weise. Die konkreten Bauweisen des zweiten Passungsabschnitts 41c des angetriebenen Gegenrads 41 und der Befestigungsvorrichtung 43 sind auch dieselben wie jene des ersten Ausführungsbeispiels. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das angetriebene Gegenrad 42 ein elektromotorseitiges angetriebenes Gegenrad und das angetriebene Gegenrad 41 ist ein verbrennungsmotorseitiges angetriebenes Gegenrad. Der Grund für eine derartige Auswahl wird später detailliert beschrieben. Des weiteren sind das verbrennungsmotorseitige angetriebene Gegenrad 41 und das verbrennungsmotorseitige Antriebsrad 12, die miteinander kämmen, schräg verzahnte Zahnräder mit schrägen Zähnen, die in eine derartige Richtung verdreht sind, dass eine auf das verbrennungsmotorseitige angetriebene Gegenrad 41 aufgebrachte Axialkraft als eine Druckkraft wirkt, die auf das elektromotorseitige angetriebene Gegenrad 42 aufgebracht wird während dem Antriebszustand des Fahrzeugs.
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Eine Abtriebswelle 11, die mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10 verbunden ist über eine Antriebsplatte oder -scheibe, ist mit einem Träger C des Planetenrads 13 verbunden. Der Generator 50 ist mit einem Stator 51 angeordnet, der in eine Umfangswand einer Ummantelung auf eine drehhemmende Weise eingepasst ist. Eine Rotorwelle 52 des Generators 50 ist mit einem Sonnenrad S des Planetenrads 13 verbunden. Ein Zahnkranz R des Planetenrads 13 ist mit einem verbrennungsmotorseitigen Antriebsrad 12 verbunden, das drehbar gestützt ist durch einen Außenumfang der Abtriebswelle 11. Der Zahnkranz R ist mit der Ummantelung verbunden über einen Freilauf 15 und seine Rückwärtsdrehung wird verhindert.
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Der Elektromotor 20 ist mit einem Stator 20 angeordnet, der in die Umfangswand der Ummantelung auf eine drehhemmende Weise eingepasst ist. Eine Rotorwelle 23 des Elektromotors 20 ist mit dem elektromotorseitigen Antriebsrad 21 verbunden.
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Das Differential 30, das die Gegenwelle 40 mit den Rädern antriebsverbindet, ist mit einem Differentialzahnkranz 32 versehen, der in einer Differentialummantelung 31 fixiert ist. Der Differentialzahnkranz 32 kämmt mit einem Differentialantriebsritzel 44, das einstückig mit der Gegenwelle 40 ist.
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Bei der Hybridantriebseinheit, die wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, sind der Verbrennungsmotor 10 und der Generator 50 miteinander verbunden und mit der Gegenwelle 40 über das Planetenrad 13 auf indirekte Weise bezüglich der Antriebsübertragung, während der Elektromotor 20 und die (nicht gezeigten) Räder direkt miteinander verbunden sind bezüglich der Antriebsübertragung. Wenn der Generator 50 leer gedreht wird mit einer Abgabe des Elektromotors 20 bei einem angehaltenen Zustand des Verbrennungsmotors 10, kann somit das Fahrzeug auf seine Elektromotorart fahren. Wenn eine Stromlast auf den Generator 50 eingestellt wird für den Zahnkranz R, der eine Betriebslast des Fahrzeugs aufnimmt über das Differential 30 und die Gegenwelle 40 bei einem gleichzeitigen Abgabezustand des Verbrennungsmotors 10 und des Elektromotors 20, kann das Fahrzeug fahren, während eine Motorleistung als eine Antriebskraft und zum Erzeugen von Energie (Laden einer Batterie) verwendet wird bei einem geeigneten eingestellten Verhältnis. Wenn der Generator 50 als ein Elektromotor betrieben wird, wird eine auf den Träger C aufgebrachte Gegenkraft des weiteren umgewandelt. Wenn der Träger C sich in Eingriff befindet mit der Ummantelung durch den Freilauf 15, kann somit eine Leistung des Generators 50 auf den Zahnkranz R übertragen werden. Somit ist eine Verstärkung einer Antriebskraft während dem Anfahren des Fahrzeugs (parallele Antriebsart) möglich durch gleichzeitige Leistung von dem Elektromotor 20 und dem Generator 50.
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Wenn in die Gegenwelle 40 eingeleitete Drehmomente beobachtet werden von dem Standpunkt einer Antriebsbeziehung, wie vorstehend beschrieben ist, ist das Drehmoment von dem Elektromotor 20 größer als das Drehmoment von dem Verbrennungsmotor 10 während dem Antriebszustand des Fahrzeugs. Des weiteren ist eine Drehmomentübertragung von dem Elektromotor 20 während der Regeneration auch relevant. Wenn eine Priorität erteilt wird an eine Wellenstützgenauigkeit des Zahnrads mit einer größeren Drehmomentlast, wird deshalb das angetriebene Rad 42 durch die Gegenwelle 40 direkt gestützt und das verbrennungsmotorseitige angetriebene Gegenrad 41 wird durch die Gegenwelle 40 indirekt gestützt über den Nabenabschnitt 42a des elektromotorseitigen angetriebenen Gegenrads 42.
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Des weiteren wird eine größere Last auf das verbrennungsmotorseitige angetriebene Gegenrad 41 aufgebracht, wenn ein Drehmoment während der Kraftübertragung übertragen wird auf der Grundlage des Antriebs des Verbrennungsmotors oder des Generators, als wenn das angetriebene Gegenrad 41 angetrieben wird (regeneriert) durch die Räder, während das Fahrzeug fährt. Wenn eine auf die Befestigungsvorrichtung 42 auferlegte Last reduziert wird, wird deshalb veranlasst, dass eine Axialkraft auf das elektromotorseitige angetriebene Gegenrad 42 wirkt während der Kraftübertragung des Fahrzeugs, so dass gewährleistet wird, dass die Befestigungsvorrichtung 43 eine verlängerte Lebensdauer hat.
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Aufgrund der Anwendung auf eine derartige Antriebseinheit können die kämmenden Durchmesser der angetriebenen Räder 41, 42 und der Antriebsräder 12, 21 in Übereinstimmung mit diesen darüber hinaus individuell geändert werden. Somit kann das verbrennungsmotorseitige Übersetzungsverhältnis einfach geändert werden ohne das elektromotorseitige Übersetzungsverhältnis zu ändern. Darüber hinaus sind das verbrennungsmotorseitige angetriebene Rad 41 und das elektromotorseitige angetriebene Rad 42 separat voneinander und somit unterschiedlich bezüglich ihrer Kämmungsreihenfolge voneinander. Selbst wenn ein Zahnradgeräusch verursacht wird, ist es deshalb möglich, auf einfache Weise aus einer Diskrepanz zwischen den Geräuschfrequenzen zu ermitteln, ob ein geräuschverursachender Kämmungsabschnitt zwischen dem angetriebenen Gegenrad und dem verbrennungsmotorseitigen Antriebsrad liegt oder zwischen dem angetriebenen Gegenrad und dem elektromotorseitigen Antriebsrad. Somit können Maßnahmen für die Geräuschreduktion einfacher unternommen werden.
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Die durch die Zahnradstützstruktur selbst erzielten Wirkungen bei dieser Antriebseinheit sind klar ersichtlich aus einer Übereinstimmung zwischen der Welle des ersten Ausführungsbeispiels und der Gegenwelle des zweiten Ausführungsbeispiels, zwischen dem ersten Rad und dem elektromotorseitigen angetriebenen Gegenrad 42 und zwischen dem zweiten Rad und dem verbrennungsmotorseitigen angetriebenen Gegenrad 41 und werden somit nicht beschrieben.
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Obwohl die quermontierte Antriebseinheit für Frontmotorfahrzeuge mit Frontantrieb als ein Beispiel der Anwendung der Erfindung beschrieben ist, kann die Erfindung auf breite Weise auf einen allgemeinen Zweck von Kraftübertragungsvorrichtungen angewandt werden. Die Bauweise der Zahnradstützstruktur selbst kann auch konkret abgewandelt werden und auf verschiedene Weisen innerhalb dem durch die Ansprüche definierten Umfang.
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Eine Zahnradstützstruktur ist so gestaltet, dass sie zwei Zahnräder auf einer Welle stützt mit einer kurzen axialen Stützspannweite und ohne eine Außermittigkeit oder Neigung. Bei dieser Zahnradstützstruktur, wobei ein erstes Rad und ein zweites Rad durch eine Welle auf eine drehhemmende und zentrierende Weise gestützt sind, befindet sich das erste Rad mit einem axial sich erstreckenden Nabenabschnitt in Eingriff mit der Welle und ist darauf aufgepasst auf eine zentrierende Weise bei einem drehhemmenden Abschnitt und einem ersten Passungsabschnitt, die bei unterschiedlichen Positionen ausgebildet sind. Ein zweiter Passungsabschnitt des zweiten Rads ist auf einen Außenumfang des Nabenabschnitts auf eine zentrierende Weise aufgepasst und mit dem ersten Rad auf eine Flächenpassungsweise verbunden durch eine Befestigungsvorrichtung.
