DE112005002200T5

DE112005002200T5 - Hybridfahrzeugantriebseinheit

Info

Publication number: DE112005002200T5
Application number: DE112005002200T
Authority: DE
Inventors: Shinichi Anjo Nomura; Yasuo Anjo Yamaguchi
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2025-11-18
Also published as: JP4110326B2; WO2006054661A1; JPWO2006054661A1; CN100526112C; US7489114B2; US20080093135A1; CN101018687A; DE112005002200B4

Abstract

Hybridfahrzeugantriebseinheit, enthaltend:
eine Zwischenwelle, die mit einer Eingangswelle eines Getriebes derart verbunden ist, dass die Zwischenwelle relativ zu der Eingangswelle drehen kann;
eine Starterkupplung, die eine Kupplungstrommel enthält, die einen ausgangsseitigen Endteil aufweist, der mit der Eingangswelle des Getriebes gekoppelt ist, und einen eingangsseitigen Endteil, der von der Zwischenwelle drehbar getragen ist, und die innerhalb von ihr einen Kupplungsmechanismus enthält, der mittels Hydraulikdruck eingerückt wird, wobei die Kupplungstrommel als ein Ausgangselement funktioniert, das auf die Eingangswelle des Getriebes eine Antriebskraft überträgt, die auf die Zwischenwelle von einer Brennkraftmaschine her wirkt, wenn der Kupplungsmechanismus eingerückt ist; und
einen Motor-Generator, der einen Stator enthält, der an einem inneren Bereich eines Motorgehäuses befestigt ist, das an einem Gehäuse des Getriebes angebracht ist; ein Rotortragbauteil, das mit der Kupplungstrommel gekoppelt ist und einen inneren Endbereich aufweist, der drehbar von einer Stirnwand des Motorgehäuses getragen wird, und einen Rotortragbereich, der auf eine...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinheit, die in ein Hybridfahrzeug eingebaut und darin verwendet wird, insbesondere eine Hybridfahrzeugantriebseinheit, die eine Starterkupplung und einen Motor-Generator enthält, wobei die Starterkupplung an einer Zwischenwelle befestigt ist, die mit einer Eingangswelle eines automatischen Getriebes derart gekoppelt ist, dass die Zwischenwelle relativ zu der Eingangswelle drehen kann, und wobei der Motor-Generator derart angeordnet ist, dass er die Starterkupplung umgibt und sie in axialer Richtung überlappt. Wenn der Motor-Generator als Motor arbeitet, wird eine Antriebskraft auf die Eingangswelle über eine Kupplungstrommel der Starterkupplung übertragen, und wenn die Starterkupplung eingerückt ist, wird eine Antriebskraft, die von der Brennkraftmaschine auf die Zwischenwelle übertragen wird, über die Starterkupplung auf die Eingangswelle übertragen.
Stand der Technik
Diese Art von Hybridfahrzeugantriebseinheit ist in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung JP-A-2004-001708 offenbart. Die herkömmliche Hybridfahrzeugantriebseinheit, die in dieser Veröffentlichung offenbart ist, enthält, wie in 4 dargestellt, eine Starterkupplung SC und einen Motor-Generator MG, wobei die Starterkupplung SC an einer Zwischenwelle m befestigt ist, die mit einer Eingangswelle ATi eines automatischen Getriebes derart verbunden ist, dass die Zwischenwelle m relativ zu der Eingangswelle ATi drehen kann, und der Motor-Generator MG derart angeordnet ist, dass er die Starterkupplung SC umgibt und sie in axialer Richtung überlappt. Die herkömmliche Hybridfahrzeugantriebseinheit ist derart konfiguriert, dass, wenn der Motor-Generator MG als Motor arbeitet, eine Antriebskraft auf die Eingangswelle ATi über eine Kupplungstrommel SCh der Starterkupplung SC übertragen wird, und wenn die Starterkupplung SC eingerückt ist, eine Antriebskraft, die auf die Zwischenwelle m von der Brennkraftmaschine her wirkt, auf die Eingangswelle ATi über die Starterkupplung übertragen wird. Bei der Antriebseinheit ist die Starterkupplung SC dadurch gekennzeichnet, dass sie derart strukturiert ist, dass sie einen kleineren Durchmesser als ein Dämpfungsmechanismus D auf weist, der zwischen der Brennkraftmaschine und der Zwischenwelle m eingebaut ist, und dadurch, dass sie an der Innendurchmesserseite des Motor-Generators MG angeordnet ist, was den Vorteil hat, dass die Länge der gesamten Einheit in axialer Richtung verkürzt ist.
Bei der vorstehend beschriebenen Antriebseinheit wird ein Rotortragbauteil Ra, das einen Rotor R trägt, an einem hülsenförmigen inneren Endbereich Rai des Rotortragteils Ra von einem Kugellager BRG getragen, das an einer Stirn- bzw. Endwand Mc1 eines Motorgehäuses Mc befestigt ist. Das Rotortragbauteil Ra wird auch von der Zwischenwelle m über ein Rollenlager r getragen. Die Kupplungstrommel SCh der Starterkupplung SC wird über ein Rollenlager r von einem Pumpengehäuse OPB getragen, das an einer Stirnwand eines Gehäuses Atc des automatischen Getriebes über einen Nabenbereich Sco der Kupplungstrommel SCh befestigt ist. Ein zylindrischer Außendurchmesserbereich der Kupplungstrommel SCh ist mit einem Rotortragbereich des Rotortragbauteils Ra mittels einer Keilverzahnung s verbunden.
Bei der vorstehend beschriebenen Antriebseinheit werden die Kupplungstrommel SCh der Starterkupplung SC und das Rotortragbauteil Ra durch ihre jeweiligen Basisbereiche freitragend getragen, wodurch es schwierig ist, die beiden Bauteile, wenn sie durch die Keilverzahnung gekoppelt werden, konzentrisch zueinander zu positionieren. Daher muss ein Spalt g vergleichsweise groß sein, was es schwierig macht, den Antriebswirkungsgrad des Motor-Generators MG zu vergrößern.
Weiter besteht ein Problem darin, dass Schmieröl für die Starterkupplung in eine Motorkammer MV durch die Keilverzahnung s hindurch strömt und vom Rotor R umgerührt wird, wodurch der Antriebswirkungsgrad des Motor-Generators MG vermindert wird.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Hybridfahrzeugantriebseinheit zu schaffen, die die vorgenannten Probleme beseitigt, indem eine Zusammenbaueinheit eines Motor-Generators in Beziehung zu einer Eingangswelle eines automatischen Getriebes konzentrisch angeordnet (zentriert) wird, wenn die Einheit an einer Kupplungstrommel einer Starterkupplung befestigt wird und indem ein Rotor der Zusammenbaugruppe zuverlässig konzentrisch zu einem Stator mit einem spezifizierten Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator positioniert wird.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgaben schafft die vorliegende Erfindung eine Hybridfahrzeugantriebseinheit, die eine Zwischenwelle, eine Starterkupplung und einen Motor-Generator enthält. Die Zwischenwelle ist mit der Eingangswelle des automatischen Getriebes derart verbunden, dass die Zwischenwelle relativ zu der Eingangswelle drehen kann. Die Starterkupplung enthält eine Kupplungstrommel, die einen ausgangsseitigen Endteil und einen zylindrischen eingangsseitigen Endteil hat und innerhalb von ihr einen Kupplungsmechanismus aufnimmt. Der ausgangsseitige Endteil wird von einer Stirnwand des Gehäuses des Getriebes drehbar getragen und ist mit der Eingangswelle des Getriebes gekoppelt. Der eingangsseitige Endteil wird von der Zwischenwelle drehbar getragen. Der Kupplungsmechanismus wird mittels Hydraulikdruck eingerückt. Wenn der Kupplungsmechanismus eingerückt ist, funktioniert die Kupplungstrommel als ein Ausgangselement, das zu der Eingangswelle des Getriebes eine Antriebskraft überträgt, die auf die Zwischenwelle von einer Brennkraftmaschine her wirkt. Der Motor-Generator enthält einen Stator, ein Rotortragbauteil und einen Rotor. Der Stator ist an einem inneren Bereich eines Motorgehäuses befestigt, das an einem Gehäuse des Getriebes befestigt ist, so dass der Stator die Kupplungstrommel umgibt. Das Rotortragbauteil ist mit der Kupplungstrommel gekoppelt und hat einen hülsenförmigen inneren Endbereich und einen Rotortragbereich. Der hülsenförmige innere Endbereich wird von einer Stirnwand des Motorgehäuses drehbar getragen. Der Rotortragbereich ist auf eine zylindrische Außenumfangsseite der Kupplungstrommel in der axialen Richtung aufgeschoben, so dass ein Spiel zwischen dem Rotortragbereich und der Außenumfangsseite besteht. Der Rotor wird von dem Rotortragbereich des Rotortragbauteils gehalten und ist derart angeordnet, dass eine Außenumfangsseite des Rotors im Abstand von einer Innenumfangsseite des Stators gehalten wird. Wenn das Motorgehäuse an dem Gehäuse des Getriebes befestigt wird, wird der hülsenförmige innere Endbereich des Rotortragbauteils in der axialen Richtung auf den zylindrischen eingangsseitigen Endteil der Kupplungstrommel aufgeschoben und konzentrisch zu ihm positioniert. Der hülsenförmige innere Endbereich wird ebenfalls von der Zwischenwelle über den zylindrischen eingangsseitigen Endteil der Kupplungstrommel an einer Stelle getragen, die in axialer Richtung von dem Tragbereich an der Stirnwand des Motorgehäuses entfernt ist. Die äußere Umfangsseite des Rotors ist der inneren Umfangsseite des Stators über einen festgelegten Spalt zugewandt.
In der Praxis der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, als Kupplungsmechanismus einen nassen Reibungskupplungsmechanismus zu verwenden, der eine eingangsseitige Reibplatte, die einteilig mit der Zwischenwelle dreht, eine ausgangsseitige Reibplatte, die einteilig mit der Kupplungstrommel dreht, und einen hydraulischen Kolben enthält, der die eingangsseitige Reib platte gegen die ausgangsseitige Reibplatte drückt. In diesem Fall ist es weiter vorteilhaft, wenn die Kupplungstrommel drehbar an die Zwischenwelle auf flüssigkeitsdichte Weise angeschlossen ist, und wenn der hydraulische Kolben wirksam ist, wenn ein Hydraulikfluid Hydraulikkammern zugeführt wird, die im inneren Bereich der Kupplungstrommel ausgebildet sind, so dass der Hydraulikkolben sie über einen Bereich trennt, in dem die Eingangswelle und die Zwischenwelle gekoppelt sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht einer Hybridfahrzeugantriebseinheit entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Struktur einer Starterkupplung und eines Motor-Generators in der Hybridfahrzeugantriebseinheit gemäß 1.
3 ist eine Schnittansicht eines Motor-Generators und einer Dämpferstruktur in einem Zustand der Trennung von der Starterkupplung in der Hybridfahrzeugantriebseinheit gemäß 1.
4 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen Hybridfahrzeugantriebseinheit.
Beste Arten zur Ausführung der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Eine in 1 dargestellte Hybridfahrzeugantriebseinheit 100 enthält eine Zwischenwelle m, die mit einer Eingangswelle ATi eines automatischen Getriebes AT derart verbunden ist, dass die Zwischenwelle m relativ zu der Eingangswelle ATi drehen kann, und einen Motor-Generator MG, der derart angeordnet ist, dass er eine Starterkupplung SC umgibt und sie in axialer Richtung überlappt, wobei die Starterkupplung SC an der Zwischenwelle m und der Eingangswelle befestigt ist. In der Antriebseinheit wird, wenn der Motor-Generator MG als ein Motor wirksam ist, eine Antriebskraft über eine Kupplungstrommel SCh der Starterkupplung SC zu der Eingangswelle ATi des automatischen Getriebes AT übertragen, und wenn die Starterkupplung SC in Eingriff bzw. eingerückt ist, wird eine Antriebskraft, die auf die Zwischenwelle von einer Benzin-Brennkraftmaschine E über einen Dämpfermechanismus D wirkt, auf die Eingangswelle ATi über die Starterkupplung SC übertragen.
Wie in 1 und 2 dargestellt, enthält das automatische Getriebe AT innerhalb eines Gehäuses ATc einen Schaltmechanismus at, durch den die Eingangswelle ATi derart hindurch tritt, dass sie drehbar ist. Ein Differenzial d, das mit einer vorderen Antriebswelle Fa über ein an einer Gegenwelle C versehenes Zwischengetriebe verbunden ist, ist mit einem Ausgangsrad des Schaltmechanismus at verbunden. Die Zwischenwelle m ist über Dichtringe oder in einem inneren Endbereich der Zwischenwelle m mit der Eingangswelle ATi des Getriebes derart gekoppelt, dass die Zwischenwelle m relativ zu der Eingangswelle ATi drehen kann. Ein Ölloch W1 in dem axialen Zentrum der Eingangswelle ATi kommuniziert mit einem inneren Loch me, das in einem Bereich mb mit großem Durchmesser der Zwischenwelle m ausgebildet ist. Die Zwischenwelle m ist mit einer Kurbelwelle Eo der Brennkraftmaschine E über den Dämpfermechanismus D verbunden, der an einem äußeren Endbereich mi der Zwischenwelle m befestigt ist.
Wie in 1 und 2 gezeigt, enthält der Dämpfermechanismus D ein angetriebenes Bauteil Drn1 und eine angetriebene Platte Drn3. Das angetriebene Bauteil Drn1 ist einteilig mit einem Nabenteil Da zusammengebaut, das über eine Keilverzahnung s mit dem äußeren Endbereich mi der Zwischenwelle gekoppelt ist. Die angetriebene Platte Drn3 ist einteilig mit einer angetriebenen Platte Drn2 zusammengebaut. Die angetriebene Platte Drn2 ist an einem äußeren Umfangsrandbereich einer Antriebsplatte Dri befestigt, die an der Kurbelwelle Eo befestigt ist. Weiter ist das angetriebene Bauteil Drn1 zwischen den angetriebenen Platten Drn2 und Drn3 angeordnet und zwischen dem angetriebenen Bauteil Drn1 und den angetriebenen Platten Drn2, Drn3 ist eine Schraubenfeder Cs angeordnet. Wenn die Antriebskraft der Brennkraftmaschine E auf die Zwischenwelle m übertragen wird, wird bei dem Dämpfermechanismus D die Schraubenfeder Cs zusammengedrückt und absorbiert eine auf die Zwischenwelle m wirkende Stoßbelastung.
Die Starterkupplung SC enthält eine Kupplungstrommel SCh und einen nassen Mehrscheibenkupplungsmechanismus Pu, der innerhalb der Kupplungstrommel vorgesehen ist. Die Kupplungstrommel SCh ist aus einem eingangsseitigen zylindrischen Endteil SCh1, einem eingangsseitigen Bauteil SCh2 und einem ausgangsseitigen Bauteil SCh3 aufgebaut. Das eingangsseitige Bauteil SCh2 hält den zylindrischen Endteil SCh1, der von dem Bereich mb mit großem Durchmesser der Zwischenwelle m über ein Rollenlager r getragen wird. Das ausgangsseitige Bauteil SCh3 ist einteilig mit dem eingangsseitigen Bauteil SCh2 verbunden. Das ausgangsseitige Bauteil SCh3 hält auch einen hülsenförmigen ausgangsseitigen Endteil SCo1, der mit der Eingangswelle ATi des Getriebes über eine Keilverzahnung verbunden ist, und einen Nabenbereich SCo2, der von einem Pumpengehäuse OPB getragen wird, über ein Rollenlager r, so dass er frei drehen kann. Das Pumpengehäuse OPB ist einteilig mit einer Stirnwand des Gehäuses ATc des Getriebes verbunden. Der nasse Mehrscheibenkupplungsmechanismus Pu enthält eine ringförmige Teilerplatte mp, einen Kolben P1, eine Mehrzahl von innenseitigen Reibplatten SCd und eine Mehrzahl von außenseitigen Reibplatten SCp. Die Teilerplatte mp ist an einem Nabenbereich mc der Zwischenwelle m befestigt. Der Kolben P1 ist ebenfalls mit dem Nabenbereich mc derart verbunden, dass der Kolben P1 in axialer Richtung beweglich ist. Die innenseitigen Reibplatten SCd sind an einem Tragbauteil P2 befestigt, das einteilig mit dem Kolben P1 verbunden ist. Die außenseitigen Reibplatten SCp sind zwischen den innenseitigen Reibplatten SCd angeordnet und mittels einer Keilverzahnung an einer Innenumfangsseite eines zylindrischen Außenumfangsbereiches SCh4 des ausgangsseitigen Bauteils SCh3 derart verbunden, dass die außenseitigen Reibplatten SCp in axialer Richtung beweglich sind. Innerhalb der Kupplungstrommel SCh sind Hydraulikkammern V1, V2 derart ausgebildet, dass der Kolben P1 sie trennt. In der Starterkupplung SC wird unter Druck stehendes Öl der Hydraulikkammer V1 auf den Schaltvorgang des Getriebes hin zugeführt. Der Kupplungsmechanismus wird durch Abgabe des Hydraulikfluids in der Hydraulikkammer V2 eingerückt. Die Antriebskraft, die auf die Zwischenwelle m von der Kurbelwelle Eo der Brennkraftmaschine her über den Dämpfermechanismus D aufgebracht wird, wird auf die Eingangswelle ATi des Getriebes über die Kupplungstrommel SCh übertragen.
Der Motor-Generator MG ist ein bürstenloser Gleichstrommotor, der aus einem ringförmigen Stator S, der an einer Innenumfangswand des Motorgehäuses Mc befestigt ist, und einem Rotor R aufgebaut ist, der von einem zylindrischen Bereich Rao des Rotortragbauteils Ra gehalten wird. Der Stator S ist aus einer Wicklung Sc aufgebaut, die um einen Statoreisenkern Sa gewickelt ist, der aus laminierten Platten besteht und an der Innenumfangswand des Motorgehäuses Mc befestigt ist. Eine Abschirmplatte Sb ist um die Wicklung Sc herum eingebaut, um einen magnetischen Leckfluss zu blockieren. Wenn zu der Wicklung Sc elektrischer Strom fließt, entsteht im Stator S ein magnetischer Fluss in einer geschlossenen Schleife, die durch die Wicklung Sc, die Abschirmplatte Sb und den Statoreisenkern Sa gebildet ist. Ein Austritt des magnetischen Flusses wird von der Abschirmplatte Sb blockiert. Der Rotor R besteht aus laminierten Platten Rb, in die ein Permanentmagnet eingebettet ist, und ist an dem zylindrischen Bereich Rao des Rotortragbauteils Ra derart befestigt, dass eine Außenumfangsseite R zu einer Innenumfangsseite des Stators S über einen Spalt g zugewandt ist. Wie in 2 dargestellt, ist der zylindrische Bereich Rao des Rotortragbauteils Ra auf den zylindrischen Außenumfangsbereich SCh4 der Kupplungstrommel SCh in axialer Richtung aufgeschoben, wobei ein kleiner Spalt zwischen ihnen besteht, und, wie in 3 dargestellt, ist an der Kupplungstrommel mittels einer Mutter Fn befestigt, die auf einem Schraubbolzen Fb festgezogen wird, der mit dem eingangsseitigen Bauteil SCh2 der Kupplungstrommel verschweißt ist.
Der wie vorstehend aufgebaute Motor-Generator MG arbeitet als ein Motor, bei dem der Rotor R dreht, wenn elektrischer Strom zu der Wicklung Sc des Stators S aus einer Brennstoffzelle (nicht dargestellt) unter Steuerung eines nicht dargestellten Steuergerätes fließt. Der Motor-Generator MG arbeitet als ein Generator, wenn der Rotor R von der Antriebskraft der Brennkraftmaschine E über das Rotortragbauteil Ra und die Kupplungstrommel angetrieben wird, wodurch die Brennstoffzelle geladen wird.
Beim Zusammenbauvorgang der erfindungsgemäßen Antriebseinheiten werden, wie in 3 dargestellt, die Eingangswelle ATi und die Zwischenwelle m an voneinander abgewandten Enden der Starterkupplung SC befestigt, wobei die Zwischenwelle m mit der Eingangswelle ATi des automatischen Getriebes AT derart verbunden ist, dass die Zwischenwelle m relativ zu der Eingangswelle ATi drehen kann. Bei dem Zusammenbauvorgang wird das eingangsseitige Bauteil SCh2 der Kupplungstrommel SCh an dem eingangsseitigen zylindrischen Endteil SCh1 über das Rollenlager r derart getragen, dass das eingangsseitige Bauteil SCh2 konzentrisch zu der Zwischenwelle m ist. Der Motor-Generator MG wird innerhalb des Motorgehäuses Mc angebracht. Beim Zusammenbau wird der Stator S an der Innenumfangswand des Motorgehäuses Mc befestigt, so dass er ein einziges Teil mit dem Motorgehäuse Mc bildet. Das Rotortragbauteil Ra wird, über ein Rollenlager BRG an einem hülsenförmigen inneren Endbereich Rai des Rotortragbauteils Ra, von einer Stirnwand Mc1 des Motorgehäuses Mc getragen, so dass das Rotortragbauteil Ra konzentrisch zu dem Stator S drehbar ist. Auf diese Weise wird der Rotor R, der von dem zylindrischen Bereich Rao des Rotortragbauteils Ra gehalten wird, derart angebracht, dass die Außenumfangsseite des Rotors R der Innenumfangsseite des Stators S über einen festgelegten Spalt g zugewandt ist.
Das Motorgehäuse Mc, innerhalb dessen der Motor-Generator MG wie vorstehend beschrieben montiert wird, wird derart zusammengebaut, dass es innenteilig in ein Zwischengehäuse Dc eingesetzt ist, das mit der Brennkraftmaschine E verbunden ist, und wird mit dem Getriebegehäuse ATc über einen Anschlussendbereich des Zwischengehäuses Dc verbunden und bildet mit diesem ein einziges Teil. Bei dem Zusammenbau wird der zylindrische Bereich Rao des Rotortragbauteils Ra an den zylindrischen Außenumfangsbereich SCh4 der Kupplungstrommel SCh in der axialen Richtung derart angeschlossen, dass ein Spiel zwischen dem zylindrischen Bereich Rao und dem zylindrischen Außenumfangsbereich SCh4 besteht. Dabei wird der hülsenförmige innere Endbereich Rai des Rotortragbauteils Ra, der von der Stirnwand Mc1 des Motorgehäuses Mc über das Rollenlager BRG getragen wird, auf den zylindrischen Endteil SCh1 des eingangsseitigen Bauteils SCh2 aufgeschoben, das ein Teil der Kupplungstrommel SCh ist, so dass der hülsenförmige innere Endbereich Rai relativ zu dem zylindrischen Endteil SCh1 drehen kann und konzentrisch zu der Zwischenwelle m positioniert ist, die mit der Getriebeeingangswelle ATi gekoppelt ist. Dabei wird der hülsenförmige innere Endbereich Rai von der Zwischenwelle m über den zylindrischen Endteil SCh1 der Kupplungstrommel SCh an einer Stelle getragen, die von dem Rollenlager BRG an der Stirnwand des Motorgehäuses Mc entfernt ist. Dabei ragt der Schraubbolzen Fb, der mit dem eingangsseitigen Bauteil SCh2 der Kupplungstrommel SCh verschweißt ist, durch ein Durchgangsloch hindurch, das in dem Rotortragbauteil Ra vorgesehen ist, so dass ein Festziehen der Mutter Fn auf den Schraubbolzen Fb das Rotortragbauteil Ra an der Kupplungstrommel SCh befestigt. Als nächstes wird der Zusammenbau der erfindungsgemäßen Antriebseinheit vervollständigt, indem der Dämpfermechanismus D an dem äußeren Endbereich mi der Zwischenwelle m angebracht wird, die von dem hülsenförmigen inneren Endbereich Rai des Rotortragbauteils Ra vorsteht.
In einem Fahrzeug, in dem die erfindungsgemäße Antriebseinheit, die, wie vorstehend beschrieben zusammengebaut, eingebaut ist, fließt, wenn ein Fahrer einen Fahrzeugzündschalter anschaltet, das automatische Getriebe von Parken auf Fahren stellt und auf das Gaspedal tritt, elektrischer Strom aus der Brennstoffzelle (nicht dargestellt) zu der Statorwicklung Sc des Motor-Generators MG und der Steuerung eines Steuergerätes (nicht dargestellt), der Rotor R dreht sich und der Motor-Generator MG arbeitet als ein Motor. Dies bewirkt, dass die Antriebskraft des Motor-Generators MG über das Rotortragbauteil Ra, das einteilig mit dem Rotor R dreht, und über das ausgangsseitige Bauteil SCh3 der Kupplungstrommel auf die Eingangswelle ATi des Getriebes AT übertragen wird. In dem Getriebe AT ist ein niederer Gang des Schaltmechanismus wirksam und das Fahrzeug setzt sich mit niederer Geschwindigkeit in Bewegung. Dabei ist die Starterkupplung SC in einem ausgerückten Zustand und die Brennkraftmaschine E ist gestoppt. Wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs bei weiterem Niederdrücken des Gaspedals zunimmt, wird ein Schaltventil (nicht dargestellt), das in dem Getriebe AT vorgesehen ist, unter Steuerung des Steuergerätes auf ein Signal von einem Geschwindigkeitssensor (nicht dargestellt) hin geschaltet, wodurch Hydraulikfluid, das von einer in dem Getriebe AT vorgesehenen hydraulischen Pumpe zugeführt wird, in die Hydraulikkammer V1 der Starterkupplung SC durch das Ölloch W1 in der Eingangswelle ATi strömt. Dies bewirkt, dass der Kolben P1 des Kupplungs mechanismus sich bewegt und die Starterkupplung SC einrückt, so dass die Antriebskraft des Motor-Generators MG auf die Zwischenwelle m übertragen wird.
Dabei wird die Brennkraftmaschine E von der Antriebskraft, die von der Zwischenwelle m über den Dämpfermechanismus D wirkt, angelassen bzw. gestartet. In diesem Betriebsmodus wird die Antriebskraft des Motor-Generators MG auf die Eingangswelle ATi des automatischen Getriebes AT übertragen und die Antriebskraft der Brennkraftmaschine E wird auf die Eingangswelle ATi des automatischen Getriebes AT über den Dämpfermechanismus D, die Zwischenwelle m und die Starterkupplung SC übertragen.
Wenn, während das Fahrzeug in Fahrt ist, der Schaltmechanismus des automatischen Getriebes AT durch Niederdrücken des Gaspedals aufwärts schaltet, so dass das Fahrzeug auf Fahren mit höherer Geschwindigkeit schaltet, wird die Stromzufuhr zu dem Motor-Generator MG unter Steuerung des Steuergerätes auf den Schaltvorgang des Schaltmechanismus hin abgeschaltet und der Motor-Generator MG stoppt. Daher wird das Fahrzeug von der Antriebskraft der Brennkraftmaschine E angetrieben und der Motor-Generator MG arbeitet als Generator, dessen elektromotorische Kraft die Brennstoffzelle lädt. Wenn das Fahrzeug durch Niederdrücken des Bremspedals anhält, stoppt die Brennkraftmaschine E unter Steuerung des Steuergerätes. Wenn das Fahrzeug wiederum anfährt, arbeitet der Motor-Generator MG als ein Motor in gleicher Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Anfahrvorgang, so dass die Eingangswelle ATi des Getriebes AT durch die Antriebskraft des Motor-Generators MG gedreht wird und das Fahrzeug beginnt, sich mit niederer Geschwindigkeit zu bewegen.
Somit beginnt ein Fahrzeug, in das die erfindungsgemäße Antriebseinheit eingebaut ist, seine Bewegung, ohne dass die Brennkraftmaschine E im Leerlauf läuft, während das Fahrzeug angehalten ist, und wenn das Fahrzeug eine Fahrgeschwindigkeit erreicht, bei der ein guter Kraftstoffwirkungsgrad besteht, fährt es mit der Antriebskraft der Brennkraftmaschine E. Daher ist die erfindungsgemäße Antriebseinheit sehr nützlich, um den Ausstoß von Abgasemissionen zu verhindern, wenn das Fahrzeug anfährt und mit niederer Geschwindigkeit fährt, und um den Kraftstoffwirkungsgrad der Brennkraftmaschine E zu verbessern.
Wie aus der vorstehenden detaillierten Erläuterung der Ausführungsform der Erfindung verständlich, ist die erfindungsgemäße Hybridfahrzeugantriebseinheit dadurch gekennzeichnet, dass sie derart strukturiert ist, dass der hülsenförmige innere Endbereich Rai des Rotortragbauteils Ra auf den zylindrischen Endteil SCh1 an der Eingangsseite der Kupplungstrommel aufgeschoben und dazu konzentrisch angeordnet wird, wenn das Motorgehäuse Mc in das Gehäuse ATc des automatischen Getriebes AT eingeschoben und damit zusammengebaut wird, wobei der hülsenförmige innere Endbereich Rai auch von der Zwischenwelle m über den zylindrischen Endteil SCh1 der Kupplungstrommel SCh an einer Stelle getragen wird, die von dem Tragbereich BRG an der Stirnwand Mc1 des Motorgehäuses entfernt ist. Wenn die zusammengebaute Einheit des Motor-Generators MG mit der Kupplungstrommel der Starterkupplung zusammengebaut wird, ist die zusammengebaute Einheit daher konzentrisch mit der Eingangswelle Ati des automatischen Getriebes angeordnet, und wenn das Rotortragbauteil Ra der Einheit an dem eingangsseitigen Bauteil SCh2 der Kupplungstrommel SCh befestigt wird, ist die Außenumfangsseite des Rotors R zuverlässig konzentrisch positioniert, so dass sie der Innenumfangsseite des Stators S über den spezifizierten Spalt g zugewandt ist.
Zusammenfassung
Eine Hybridfahrzeugantriebseinheit ist aufgebaut aus einer Zwischenwelle, die an eine Eingangswelle eines Getriebes angeschlossen ist und relativ zu dieser dreht; eine Starterkupplung mit einer Kupplungstrommel, die einen ausgangsseitigen Endteil aufweist, der mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt ist, und einen zylindrischen eingangsseitigen Endteil, der von der Zwischenwelle drehbar getragen ist, und die einen Kupplungsmechanismus enthält, der mittels Hydraulikdruck eingerückt wird, wobei die Kupplungstrommel, wenn der Kupplungsmechanismus eingerückt ist, als ein Ausgangselement funktioniert, das auf die Getriebeeingangswelle eine Antriebskraft überträgt, die auf die Zwischenwelle von einer Brennkraftmaschine her wirkt; und einen Motor-Generator mit einem Stator, der an einem inneren Bereich eines Motorgehäuses befestigt ist, das an einem Getriebegehäuse angebracht ist; einem Rotortragbauteil, das mit der Kupplungstrommel gekoppelt ist und einen zylindrischen inneren Endbereich aufweist, der drehbar von einer Stirnwand des Motorgehäuses getragen ist und in axialer Richtung auf den eingangsseitigen Endteil der Kupplungstrommel aufgeschoben und konzentrisch dazu positioniert ist, und einen Rotortragbereich, der auf eine Außenumfangsseite der Kupplungstrommel in axialer Richtung mit Spiel zwischen dem Rotortragbereich und der Außenumfangsseite aufgeschoben ist; und einen Rotor, der von dem Rotortragbereich des Rotortragbauteils gehalten ist und derart angeordnet ist, dass seine Außenumfangsseite einer Innenumfangsseite des Stators zugewandt ist.

Claims

Hybridfahrzeugantriebseinheit, enthaltend: eine Zwischenwelle, die mit einer Eingangswelle eines Getriebes derart verbunden ist, dass die Zwischenwelle relativ zu der Eingangswelle drehen kann; eine Starterkupplung, die eine Kupplungstrommel enthält, die einen ausgangsseitigen Endteil aufweist, der mit der Eingangswelle des Getriebes gekoppelt ist, und einen eingangsseitigen Endteil, der von der Zwischenwelle drehbar getragen ist, und die innerhalb von ihr einen Kupplungsmechanismus enthält, der mittels Hydraulikdruck eingerückt wird, wobei die Kupplungstrommel als ein Ausgangselement funktioniert, das auf die Eingangswelle des Getriebes eine Antriebskraft überträgt, die auf die Zwischenwelle von einer Brennkraftmaschine her wirkt, wenn der Kupplungsmechanismus eingerückt ist; und einen Motor-Generator, der einen Stator enthält, der an einem inneren Bereich eines Motorgehäuses befestigt ist, das an einem Gehäuse des Getriebes angebracht ist; ein Rotortragbauteil, das mit der Kupplungstrommel gekoppelt ist und einen inneren Endbereich aufweist, der drehbar von einer Stirnwand des Motorgehäuses getragen wird, und einen Rotortragbereich, der auf eine Außenumfangsfläche der Kupplungstrommel in der axialen Richtung derart aufgeschoben ist, dass ein Spiel zwischen dem Rotortragbereich und der Außenumfangsfläche besteht; und einen Rotor, der von dem Rotortragbereich des Rotortragbauteils gehalten wird und derart angeordnet ist, dass eine Außenumfangsseite des Rotors zu einer Innenumfangsseite des Stators zeigt.
Hybridfahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn das Motorgehäuse an dem Gehäuse des Getriebes befestigt ist, der innere Endbereich des Rotortragbauteils in der axialen Richtung auf den eingangsseitigen Endteil der Kupplungstrommel aufgeschoben und konzentrisch dazu angeordnet ist; und der innere Endbereich des Rotortragbauteils von der Zwischenwelle über den eingangsseitigen Endteil der Kupplungstrommel an einer Stelle getragen wird, die in axialer Richtung von dem Tragbereich an der Stirnwand des Motorgehäuses entfernt ist.
Hybridfahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungstrommel den ausgangsseitigen Endteil aufweist, der drehbar von einer Stirnwand des Gehäuses des Getriebes getragen wird und mit der Eingangswelle des Getriebes gekoppelt ist, und den eingangsseitigen Endteil, der drehbar von der Zwischenwelle getragen ist; das Rotortragbauteil einen hülsenförmigen inneren Endbereich aufweist, der drehbar von einer Stirnwand des Motorgehäuses getragen wird, und den Rotortragbereich, der auf die Außenumfangsseite der Kupplungstrommel in axialer Richtung aufgeschoben ist; und wenn das Motorgehäuse an das Gehäuse des Getriebes angeschlossen und daran befestigt ist, der hülsenförmige innere Endbereich des Rotortragbauteils in axialer Richtung auf den eingangsseitigen Endteil der Kupplungstrommel aufgeschoben und dazu konzentrisch positioniert ist.
Hybridfahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor-Generator konzentrisch an dem innenseitigen Endteil der Kupplungstrommel befestigt ist und als eine einzige Einheit konfiguriert ist, die enthält den zylindrischen Stator, der an dem Innenbereich des Motorgehäuses befestigt ist, das an dem Gehäuse des Getriebes befestigt ist, so dass der zylindrische Stator die Kupplungstrommel umgibt; das Rotortragbauteil, das an der Kupplungstrommel befestigt ist und den hülsenförmigen inneren Endbereich aufweist, der drehbar von einer Stirnwand des Motorgehäuses gehalten ist, und den Rotortragbereich, der auf die Außenumfangsseite der Kupplungstrommel in axialer Richtung aufgeschoben ist; und den Rotor, der von dem Rotortragbereich des Rotortragbauteils gehalten ist und derart angeordnet ist, dass die Außenumfangsseite des Rotors der Innenumfangsseite des Stators über einen festgelegten Spalt zugewandt ist.
Hybridfahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn das Motorgehäuse an dem Gehäuse des Getriebes befestigt ist, der hülsenförmige innere Endbereich des Rotortragbauteils in axialer Richtung auf den eingangsseitigen Endteil der Kupplungstrommel aufgeschoben und konzentrisch dazu positioniert ist; der hülsenförmige innere Endbereich von der Zwischenwelle über den eingangsseitigen Endteil der Kupplungstrommel an einer Stelle gehalten ist, die in axialer Richtung von dem Tragbereich an der Stirnwand des Motorgehäuses entfernt ist; und die Außenumfangsseite des Rotors der Innenumfangsseite des Stators über einen spezifizierten Spalt zugewandt ist.
Hybridfahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein nasser Reibungskupplungsmechanismus, der aus einer eingangsseitigen Reibplatte, die einteilig mit der Zwischenwelle dreht, einer ausgangsseitigen Reibplatte, die einteilig mit der Kupplungstrommel dreht, und einem Hydraulikkolben zusammengesetzt ist, der die eingangsseitige Reibplatte gegen die ausgangsseitige Reibplatte drückt, als Kupplungsmechanismus verwendet wird.
Hybridfahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 2, wobei die Kupplungstrommel drehbar in flüssigkeitsdichter Weise an die Zwischenwelle angeschlossen ist; und der Hydraulikkolben arbeitet, wenn ein Hydraulikfluid Hydraulikkammern, die in dem inneren Bereich der Kupplungstrommel derart ausgebildet sind, dass der Hydraulikkolben sie voneinander trennt, über einen Bereich zugeführt wird, in dem die Eingangswelle und die Zwischenwelle miteinander gekoppelt sind.
Hybridfahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 1, wobei das Rotortragbauteil derart angeordnet ist, dass die Kupplungstrommel an einer Innenseite des Rotortragbereiches aufgenommen ist.
Hybridfahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfermechanismus an einem äußeren Endbereich der Zwischenwelle vorgesehen ist, um einen Stoß der Antriebskraft zu absorbieren, die von der Brennkraftmaschine her übertragen wird.