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Technischer Bereich
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung in einem
Parallelhybridfahrzeug, in dem ein Verbrennungsmotor und ein Elektromotor derart
verbunden sind, daß sie
als Leistungsquelle verwendbar sind, und insbesondere eine Antriebsvorrichtung
für ein
Hybridfahrzeug, in dem ein Elektromotor in einem Automatikgetriebe
zusätzlich
bereitgestellt wird.
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Hintergrundtechnik
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Herkömmlich ist
eine Antriebsvorrichtung für ein
Parallelhybridfahrzeug vorgeschlagen worden, das derart konstruiert
ist, daß sowohl
ein Verbrennungsmotor als auch ein Motorgenerator in einem Automatikgetriebe
zusätzlich
angeordnet sind, um während
des Anfahr- oder Startvorgangs, während eines Beschleunigungsvorgangs
und bei ähnlichen Situationen
Antriebskräfte
sowohl des Verbrennungsmotors als auch des Motorgenerators zum Automatikgetriebe
zu übertragen,
wobei der Motorgenerator bei einer Bergabfahrt oder einem Bremsvorgang
als Generator wirkt, wodurch die Motorbremswirkung des Verbrennungsmotors
unterstützt
wird, und Bremsenergie wiedergewonnen wird, wodurch der Kraftstoffverbrauch
gesenkt und die emittierte Abgasmenge reduziert wird.
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Unter
derartigen Antriebsvorrichtungen ist, wie beispielsweise im US-Patent
Nr. 5789823 dargestellt, eine Struktur bekannt, gemäß der ein
Motorgenerator an einer Aussenseite in einer diametralen Richtung
eines Drehmomentwand lers angeordnet und ein Rotor eines Motorgenerators
an einem im Drehmomentwandler ausgebildeten Abschnitt mit kleinem
Durchmesser integral befestigt ist.
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In
der vorstehend erwähnten
Struktur ändert sich
jedoch, weil der Rotor an der Außenseite in der diametralen
Richtung des Drehmomentwandlers angeordnet ist, die Position des
Rotors, wenn der Drehmomentwandler durch einen zentrifugalen Hydraulikdruck,
einen Ladedruck oder durch ähnliche
Ursachen verformt wird, so daß die
Gefahr besteht, daß der
Rotor aufgrund einer diametralen Bewegung mit einem Stator wechselwirkt.
Um die Wechselwirkung zwischen dem Stator und dem Rotor zu vermeiden, muß daher
unter Berücksichtigung
der Verformung des Drehmomentwandlers ein Abstand zwischen dem Rotor
und dem Stator festgelegt werden. Wenn der Abstand zwischen dem
Stator und dem Rotor zunimmt, nimmt jedoch der Wirkungsgrad des
Elektromotors ab. Außerdem
werden axiale Positionen des Stators und des Rotors aufgrund einer
axialen Bewegung verschoben, wodurch der Wirkungsgrad des Elektromotors
abnimmt. Außerdem
wird, weil der Drehmomentwandler eine große Wärmemenge erzeugt, wenn der
Drehmomentwandler und der Rotor integral ausgebildet sind, Wärme vom
Drehmomentwandler übertragen,
wodurch eine Entmagnetisierung auftritt. Außerdem sammeln sich, wenn eine Überbrückungskupplung
(Look-up-Kupplung)
und der Rotor nahe beieinander angeordnet sind, Staub und Schmutz,
z.B. Eisenpulver oder ähnliche
Materialien, aufgrund des durch den Magnet erzeugten magnetischen
Flusses in der Überbrückungskupplung, wodurch
eine geeignete Funktion der Überbrückungskupplung
verhindert wird.
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Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsvorrichtung
für ein
Hybridfahrzeug bereitzustellen, durch die der Wirkungsgrad eines
Elektromotors nicht vermindert wird, während eine axiale Abmessung
der Antriebsvorrichtung reduziert wird.
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In
der EP-A-0913601 wird eine Antriebsverbindungsstruktur für eine Drehmomentübertragung im
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zum Realisieren einer Verbindung
einer Kurbelwelle mit einem Pumpenrad eines koaxial montierten hydrodynamischen
Drehmomentwandlers beschrieben, wobei das Pumpenrad derart montiert
ist, daß es
durch ein Radiallager integral in einem Gehäuse drehbar gehalten wird.
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In
der DE-A-19747963 wird eine Antriebsverbindungsstruktur gemäß der Präambel von
Patentanspruch 1 für
eine Drehmomentübertragung
im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs für eine lösbare Verbindung der Kurbelwelle
mit einem koaxialen hydrodynamischen Drehmomentwandler beschrieben. Ein
an der Außenseite
des Drehmomentwandlers angeordnetes Torsionsschwingungsdämpfungselement ist
zwischen der Kurbelwelle und dem Drehmomentwandler angeordnet. Die
Verbindung zwischen dem Drehmomentwandler und dem Torsionsschwingungsdämpfungselement
ist eine Welle-Buchse-Verbindung mit in Längsrichtung ausgebildeten Zähnen.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Durch
die vorliegende Erfindung wird, wie in den 4 bis 8 dargestellt
ist, eine Antriebsvorrichtung für
ein Hybridfahrzeug bereitgestellt, mit: einem Verbrennungsmotor;
einem durch einen Stator und einen Rotor gebildeten Elektromotor;
einem Automatikgetriebe mit einer Fluidübertragungsvorrichtung; und
einem Gehäuse
zum Aufnehmen des Elektromotors; wobei eine vom Verbrennungsmotor
und vom Elektromotor ausgegebene Antriebskraft zu einem Eingangselement
der Fluidübertragungsvorrichtung übertragen
wird, wobei der Elektromotor an einer Außendurchmesserseite der Fluidübertragungsvorrichtung
an einer Position angeordnet ist, an der mindestens ein Teil des
Elektromotors die Fluidübertragungsvorrichtung
in einer axialen Richtung überlappt,
wobei zwischen dem Rotor und der Fluidübertragungsvorrichtung ein
vorgegebener Zwischenraum vorhanden ist, und wobei der Rotor durch
die Fluidübertragungsvorrichtung
oder eine Abtriebswelle des Verbrennungsmotors oder in Kombination durch
zwei beliebige Komponenten unter der Fluidübertragungsvorrichtung, dem
Gehäuse
und der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors gehalten wird.
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Dadurch
wird, weil der Elektromotor an einer Position angeordnet ist, an
der mindestens ein Teil des Elektromotors die Fluidübertragungsvorrichtung in
der axialen Richtung überlappt,
die axiale Abmessung der Antriebsvorrichtung reduziert. Außerdem verschiebt
sich, weil der Elektromotor an der Außendurchmesserseite der Fluidübertragungsvorrichtung angeordnet
ist, wobei zwischen dem Rotor und der Fluidübertragungsvorrichtung der
vorgegebene Zwischenraum bereitgestellt wird, die Position des Rotors
auch dann nicht, wenn die Fluidübertragungsvorrichtung
durch den zentrifugalen Hydraulikdruck, einen Ladedruck oder durch ähnliche
Einflüsse
verformt wird. Daher entsteht kein Nachteil dadurch, daß der Rotor
sich in der diametralen Richtung bewegt und mit dem Rotor wechselwirkt.
Außerdem
muß, weil
keine Wechselwirkung zwischen dem Rotor und dem Stator erzeugt wird,
kein großer
Zwischenraum zwischen dem Stator und dem Rotor bereitgestellt werden,
so daß der
Wirkungsgrad des Elektromotors nicht reduziert wird. Außerdem wird
die von der Fluidübertragungsvorrichtung
ausgegebene Wärme nicht
leicht übertragen,
und der Magnet wird nicht entmagnetisiert.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung, wie in 4 dargestellt,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Rotor durch die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und ein Eingangselement
der Fluidübertragungsvorrichtung
gehalten ist.
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Daher
verschiebt sich, weil der Rotor durch die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors
und das Eingangselement der Fluidübertragungsvorrichtung gehalten
wird, die Position des Rotors nicht leicht, so daß der Zwischenraum
zwischen dem Rotor und der Fluidübertragungsvorrichtung
leicht präzise
einstellbar ist.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung, wie in 5 dargestellt,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Rotor am Eingangselement der Fluidübertragungsvorrichtung befestigt
ist und durch das Eingangselement gehalten wird.
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Daher
kann, weil der Rotor am Eingangselement der Fluidübertragungsvorrichtung
befestigt ist und durch das Eingangselement gehalten wird, der Zwischenraum
zwischen dem Rotor und der Fluidübertragungsvorrichtung
leicht präzise
eingestellt werden.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung, wie in 6 dargestellt
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rotor an der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors befestigt ist
und durch die Abtriebswelle gehalten wird.
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Daher
bewegt sich der Rotor, weil der Rotor an der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors
befestigt ist und durch die Abtriebswelle gehalten wird, auch dann
nicht in der axialen Richtung, wenn die Fluidübertragungsvorrichtung durch
den zentrifugalen Hydraulikdruck oder durch andere Einflüsse verformt
wird.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung, wie in 7 dargestellt
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rotor durch das Gehäuse
und das Eingangselement der Fluidübertragungsvorrichtung gehalten
wird.
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Dadurch
kann, weil der Rotor durch das Gehäuse und das Eingangselement
der Fluidübertragungsvorrichtung
gehalten wird, zuverlässiger
verhindert werden, daß der
Rotor sich bezüglich
des Stators verschiebt.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung, wie in 8 dargestellt
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rotor durch das Gehäuse
und die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors gehalten wird.
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Dadurch
kann, weil der Rotor durch das Gehäuse und die Abtriebswelle des
Verbrennungsmotors gehalten wird, zuverlässiger verhindert werden, daß der Rotor
sich bezüglich
des Stators in der axialen und in der diametralen Richtung verschiebt.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor einen Wellenabschnitt
an einem Drehungsmittelpunkt aufweist, und daß der Wellenabschnitt des Rotors
mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors in einem axial schmalen
Bereich in Eingriff steht und durch die Abtriebswelle derart gehalten
wird, daß er
sich relativ dazu frei bewegen kann.
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Daher
wird, weil der Wellenabschnitt des Rotors in einem axial schmalen
Bereich mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors in Kontakt steht,
der Wellenabschnitt durch die Abtriebswelle derart gehalten, daß er sich
relativ dazu frei bewegen kann. Dadurch kann eine Übertragung
einer Explosionsschwingung des Verbrennungsmotors zum Rotor verhindert
werden, wodurch der Zwischenraum zwischen dem Rotor und dem Stator
klein gemacht wird und der Wirkungsgrad des Elektromotors erhöht wird.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß ein konkaver Abschnitt an
einer Endfläche
der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors ausgebildet ist und in
einem axial schmalen Bereich ein ringförmiger hervorstehender Nutenabschnitt
ausgebildet ist, wobei ein Wellenabschnitt des Rotors in den konkaven
Abschnitt eingeführt
ist und der hervorstehende Nutenabschnitt mit der Abtriebswelle in
Kontakt steht und daher durch die Abtriebswelle gehalten wird.
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Daher
ist der konkave Abschnitt auf der Endfläche der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors ausgebildet,
und der ringförmige
hervorstehende Nutenabschnitt ist im axial schmalen Bereich ausgebildet,
wobei der Wellenabschnitt des Rotors in den konkaven Abschnitt eingeführt ist
und der hervorstehende Nutenabschnitt mit der Abtriebswelle in Kontakt
steht und dadurch durch die Abtriebswelle gehalten wird. Dadurch
kann eine Übertragung
einer Explosionsschwingung des Verbrennungsmotors zum Rotor vermindert
werden, wodurch der Wirkungsgrad des Elektromotors erhöht wird.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidübertragungsvorrichtung eine
vordere Abdeckung aufweist, die ein Turbinenlaufrad abdeckt und
als mit einem Pumpenflügelrad
verbundenes Eingangselement dient, wobei der Rotor in einem Abschnitt,
der dem Rotor in der vorderen Abdeckung gegenüberliegt, und an einer Außendurchmesserseite
der Abdeckung gehalten wird.
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Dadurch
wird der Rotor in einem dem Rotor in der vorderen Abdeckung gegenüberliegenden
Abschnitt und an der Außendurchmesserseite
der Abdeckung gehalten, wobei jedoch der Verformungsgrad der Abdeckung
aufgrund eines Hydraulikdrucks an der Außendurchmesserseite kleiner
ist als in einem Drehungsmittenabschnitt (an einer Innendurchmesserseite),
so daß auch
wenn die Abdeckung durch einen Hydraulikdruck verformt wird, verhindert werden
kann, daß die
Zentrierungsgenauigkeit des Rotors abnimmt.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidübertragungsvorrichtung ein
Mittelteil an einem Drehungsmittelpunkt davon aufweist, und der
Rotor durch das Mittelteil zentriert wird.
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Dadurch
kann die Zentrierungsgenauigkeit des Rotors erhöht werden.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß eine biegsame Platte zum Übertragen
einer Antriebskraft zwischen der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors
und dem Rotor bereitgestellt wird, wobei sich ein Abschnitt der
biegsamen Platte nach außen
zu einer Außendurchmesserseite
des Stators im Elektromotor erstreckt, und ein Sensor zum Erfassen
der Phase des Motors an der Außendurchmesserseite
des Elektromotors angeordnet ist, um den erstreckten Abschnitt (Erweiterungsabschnitt)
der biegsamen Platte zu erfassen.
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Daher
ist es, weil der Sensor zum Erfassen der Phase des Rotors des Elektromotors
an der Außendurchmesserseite
des Elektromotors angeordnet ist, um den Erweiterungsabschnitt der
biegsamen Platte zu erfassen, ausreichend, den Sensor durch einen
vorderen Endabschnitt eines Befestigungselements, z.B. eines Elektromotorgehäuses oder
eines ähnlichen
Elements, direkt zu halten, wodurch eine axiale Abmessung der Vorrichtung
reduziert werden kann. Außerdem
kann, weil die Phase des Rotors des Elektromotors unter Verwendung
der biegsamen Platte erfaßt
wird, die Phase erfaßt
werden, ohne daß ein
neues oder zusätzliches
Element für
den Erfassungsvorgang bereitgestellt werden muß.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung (vergl. z.B. 3) dadurch
gekennzeichnet, daß ein Endabschnitt
einer Abtriebswelle des Verbrennungsmotors durch einen Lagerabschnitt
drehbar gehalten wird, ein konkaver Abschnitt an einer Endfläche ausgebildet
ist und der Rotor einen Wellenabschnitt in einem Drehungsmittelpunkt
davon aufweist, wobei der Wellenabschnitt in den konkaven Abschnitt
derart eingeführt
wird, daß er
durch die Abtriebswelle gehalten wird, und wobei ein Abschnitt,
durch den der Wellenabschnitt des Rotors gehalten wird, derart angeordnet
ist, daß mindestens
ein Teil des Abschnitts den Lagerabschnitt in einer axialen Richtung überlappt.
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Daher
kann, weil die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors im Lagerabschnitt
derart gehalten wird, daß der
Rotor den durch die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors gehaltenen
Abschnitt überlappt,
eine durch das Halten des Rotors auf die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors
ausgeübte
Kraft durch den die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors haltenden
Lagerabschnitt direkt aufgenommen werden, und ein Einfluß des Rotors
auf die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors kann reduziert werden,
und außerdem
hat, weil der den Rotor haltende Abschnitt der Abtriebswelle des
Verbrennungsmotors aufgrund der Halterung durch den Lagerabschnitt auch
bei einer durch die Explosionsschwingung des Verbrennungsmotors
verursachten exzentrischen Drehbewegung der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors
in geringerem Maße
schwingt, die exzentrische Drehbewegung einen geringeren Einfluß auf den
Rotor, so daß der
Roter präziser
gehalten werden kann.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors
und das Eingangselement der Fluidübertragungsvorrichtung derart
gehalten werden, daß sie
relativ zueinander frei beweglich sind, und derart miteinander verbunden
sein, daß sie
in einer axialen Richtung frei beweglich sind.
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Daher
wird, weil die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und das Eingangselement
der Fluidübertragungsvorrichtung
derart gehalten werden, daß sie
relativ zueinander frei beweglich sind, und derart miteinander verbunden
sind, daß sie
in einer axialen Richtung frei beweglich sind, die Rotorseite durch
die Verformung der Fluidübertragungsvorrichtung
aufgrund des zentrifugalen Hydraulikdrucks oder anderer Einflüsse nicht
beeinflußt.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor und das Eingangselement
der Fluidübertragungsvorrichtung
derart integral fixiert sind, daß sie am Gehäuse drehbar gehalten
werden, und mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors derart
verbunden sein, daß sie
in der axialen Richtung frei beweglich sind.
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Daher
kann, weil der Rotor und das Eingangselement der Fluidübertragungsvorrichtung
derart integral fixiert sind, daß sie am Gehäuse drehbar
gehalten werden, und mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors
derart verbunden sind, daß sie
in der axialen Richtung frei beweglich sind, verhindert werden,
daß der
Roter sich bezüglich
des Stators verschiebt.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor und die Abtriebswelle
des Verbrennungsmotors derart integral fixiert sind, daß sie am
Gehäuse
drehbar gehalten werden, und mit dem Eingangselement der Fluidübertragungsvorrichtung
derart verbunden sein, daß sie
in der axialen Richtung zusammen frei beweglich sind.
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Daher
kann, weil der Rotor und die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors
derart integral fixiert sind, daß sie am Gehäuse drehbar
gehalten werden, und mit dem Eingangselement der Fluidübertragungsvorrichtung
derart verbunden sind, daß sie
in der axialen Richtung zusammen frei beweglich sind, verhindert
werden, daß der
Rotor sich bezüglich
des Stators verschiebt.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidübertragungsvorrichtung eine
vordere Abdeckung aufweist, die ein Turbinenlaufrad abdeckt und
als mit einem Pumpenflügelrad
verbundenes Eingangselement dient, wobei die vordere Abdeckung einen
sich in einer axialen Richtung erstreckenden flachen Abschnitt aufweist und der
Rotor mit einem vorgegebenen Zwischenraum an einer Seite einer Außenseite
des flachen Abschnitts angeordnet ist.
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Daher
kann, weil die vordere Abdeckung einen sich in der axialen Richtung
erstreckenden flachen Abschnitt aufweist und der Rotor mit dem vorgegebenen
Zwischenraum an einer Seite einer Außenseite des flachen Abschnitts
angeordnet ist, eine axiale Länge
der gesamten Antriebsvorrichtung reduziert werden.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Zwischenraum
zwischen 0,8 und 3,5 mm beträgt.
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Daher
kann, weil der vorgegebene Zwischenraum zwischen 0,8 und 3,5 mm
beträgt,
verhindert werden, daß sich
Staub oder Schmutz, z.B. Eisenpulver, aufgrund des durch den Magneten
des Rotors erzeugten magnetischen Flusses an einer Position in der
Nähe des
Rotors in der Fluidübertragungsvorrichtung
ansammelt.
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Erfindungsgemäß ist die
Antriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidübertragungsvorrichtung durch
eine Mehrscheibenkupplung gebildet wird und eine Überbrückungskupplung
(Lockup-Kupplung) zum Verbinden des Eingangselements mit der Turbine
aufweist, wobei die Überbrückungskupplung
an einer Innendurchmesserseite des flachen Abschnitts in der vorderen
Abdeckung angeordnet ist.
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Daher
kann, weil die Überbrückungskupplung
an einer Innendurchmesserseite des flachen Abschnitts in der vorderen
Abdeckung angeordnet ist, aufgrund des vorgegebenen Zwischenraums
verhindert werden, daß sich
Staub oder Schmutz, z.B. Eisenpulver, aufgrund des durch den Magneten
des Rotors erzeugten magnetischen Flusses in der Überbrückungskupplung
ansammelt.
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Erfindungsgemäß ist der
Elektromotor nicht auf einen sogenannten eng-definierten Elektromotor zum
Umwandeln elektrischer Energie in eine Drehbewegung beschränkt, sondern
weist einen sogenannten Generator zum Umwandeln einer Drehbewegung
in elektrische Energie auf, der Verbrennungsmotor ist eine Struktur
zum Umwandeln einer durch Verbrennen eines Kraftstoffs erzeugten
Energie in eine Drehbewegung und ist beispielsweise ein Benzinmotor,
ein Dieselmotor oder ein ähnlicher
Motor, und der Lagerabschnitt ist nicht auf ein Kugellager, ein
Rollenlager oder ein ähnliches
Lager beschränkt
und weist den gesamten Wellenhalterungsabschnitt auf; das Lager
kann beispielsweise ein Gleitlager sein, z.B. ein Metalllager, ein
Achs- oder Radiallager, ein Staudrucklager, usw., ein Ölstaulager,
ein aerostatisches oder Gaslager, usw.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Querschnittansicht zum Darstellen einer Ausführungsform
einer Struktur einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug;
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2 zeigt
eine Querschnittansicht zum Darstellen eines Drehmomentwandlers
und eines Motorgeneratorabschnitts, die einen primären Abschnitt
bilden;
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3 zeigt
eine Querschnittansicht zum Darstellen eines Motorgeneratorabschnits
gemäß einer
teilweise modifizierten Ausführungsform;
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4 zeigt
eine schematische Ansicht zum Darstellen einer Modifikation einer
Haltestruktur eines Rotors;
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5 zeigt
eine schematische Ansicht zum Darstellen einer Modifikation einer
Haltestruktur eines Rotors;
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6 zeigt
eine schematische Ansicht zum Darstellen einer Modifikation einer
Haltestruktur eines Rotors;
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7 zeigt
eine schematische Ansicht zum Darstellen einer Modifikation einer
Haltestruktur eines Rotors;
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8 zeigt
eine schematische Ansicht zum Darstellen einer Modifikation einer
Haltestruktur eines Rotors; und
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9 zeigt
eine schematische Ansicht zum Erläutern von Definitionen von
in den 4 bis 8 verwendeten Bezugszeichen.
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Beste Weise zum Realisieren
der Erfindung
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Nachstehend
wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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1 zeigt
eine Querschnittansicht zum Darstellen einer Ausführungsform
einer Struktur einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug,
und 2 zeigt eine Ansicht zum Darstellen eines primären Abschnitts
der Antriebsvorrichtung für
ein Hybridfahrzeug.
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Eine
in den Zeichnungen dargestellte Antriebsvorrichtung 1 für ein Hybridfahrzeug
ist derart konstruiert, daß in
einem Drehmomentwandlerabschnitt eines herkömmlichen Automatikgetriebes
A/T zusätzlich
ein Motorgenerator 6 bereitgestellt wird, wobei die Antriebsvorrichtung
aufweist: einen Verbrennungsmotor 13, z.B. einen Benzinmotor
oder einen ähnlichen
Motor, einen Motorgenerator (Elektromotor) 6, der durch
einen bürstenlosen
Gleichstrommotor oder einen ähnlichen
Motor gebildet wird, der in einem Elektromotorgehäuse 15 angeordnet
ist, und ein Automatikgetriebe D1, dem eine
vom Verbrennungsmotor 13 und vom Motorgenerator 6 ausgegebene
Antriebskraft zugeführt
wird. D.h. die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 1 für ein Hybridfahrzeug
ist derart konstruiert, daß der
Motorgenerator 6 und das Automatikgetriebe D1 von
einer Seite des Verbrennungsmotors ausgehend in Serie angeordnet
sind.
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In
diesem Fall erstreckt sich eine Kurbelwelle (Abtriebswelle) 12 vom
Verbrennungsmotor 13 zum Motorgenerator 6, und
eine flexible Antriebsplatte 55 ist durch einen Bolzen 53 an
einem vorderen Endabschnitt der Kurbelwelle 52 befestigt.
Außerdem ist
eine flexible Eingangsplatte 51 an einer dieser Antriebsplatte 55 gegenüberliegenden
Position in einem Zustand angeordnet, in dem ihre vorderen Endabschnitte
durch einen Bolzen 56 aneinander befestigt und miteinander
verbunden sind, so daß durch diese
Platten 51 und 55 eine biegsame Platte gebildet
wird. In diesem Fall ist ein Lochabschnitt (konkaver Abschnitt) 52a an
einer Endfläche
der Kurbelwelle 52 des Verbrennungsmotors 13 ausgebildet
(Details werden später
beschrieben).
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Der
Motorgenerator 6 weist dagegen einen Stator 42 und
einen Rotor 43 auf. Der Rotor 43 wird durch mehrere
laminierte Platten 43a, in die Permanentmagnete eingesetzt
sind, und eine Halteplatte 45 zum Fixieren und Halten dieser
laminierten Platten 43a gebildet. Die Halteplatte 45 wird
gebildet durch einen zylindrischen Wellenabschnitt 45a,
der an einem Drehungsmittelpunkt davon angeordnet ist, einen Scheibenabschnitt 45b,
der mit dem Wellenabschnitt 45 verbunden und entlang der
Antriebsplatte 55 angeordnet ist, und einen zylindrischen
Halteabschnitt 45c, der mit einem Außenrandabschnitt des Scheibenabschnitts 45b verbunden
ist, wobei die vorstehend erwähnten
laminierten Platten 43a in einem Zustand im Halteabschnitt 45c gehalten
werden, in dem sie in einer axialen Richtung angeordnet sind. Außerdem ist,
wie in 2 im Detail dargestellt ist, ein ringförmiger hervorstehender
Nutenabschnitt 46 in einem axial schmalen Bereich auf einer
Außenumfangsfläche eines
vorderen Endabschnitts des Wellenabschnitts 45a ausgebildet
(d.h. in einem bandförmigen
Bereich auf der Außenumfangsfläche des
Wellenabschnitts 45a, der in der axialen Richtung eine
schmale Breite aufweist). Der Wellenabschnitt 45a ist in
den Lochabschnitt 52a der Kurbelwelle 52 eingesetzt,
und der hervor stehende Nutenabschnitt 46 steht mit einer
Innenfläche
des Lochabschnitts in der Kurbelwelle 52 in Eingriff, so
daß der Wellenabschnitt 45a durch
die Kurbelwelle 52 derart gehalten wird, daß sie relativ
zueinander frei beweglich sind. Dadurch kann der Wellenabschnitt 45a durch
geeignetes Positionieren des Gehäuses
zentriert werden.
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In
diesem Fall ist, wie in den 1 und 2 dargestellt,
der Lochabschnitt 52a an der Seite der Kurbelwelle 52 ausgebildet,
und der Wellenabschnitt 45a des Rotors ist in den Lochabschnitt 52a eingesetzt,
wobei die Struktur jedoch nicht darauf beschränkt ist, sondern insofern der
Wellenabschnitt 45a mit der Kurbelwelle 52 des
Verbrennungsmotors im axial schmalen Bereich in Kontakt steht, so
daß der
Wellenabschnitt 45a durch die Kurbelwelle 52 derart
gehalten wird, daß sie
relativ zueinander frei beweglich sind, kann die Struktur auch derart
sein, daß der
Lochabschnitt an der Seite des Wellenabschnitts 45a des
Rotors ausgebildet ist und die Kurbelwelle 52 in den Lochabschnitt
eingesetzt wird.
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Die
Struktur ist derart, daß ein
Innenrandabschnitt der vorstehend erwähnten Eingangsplatte 51 durch
einen Bolzen 54 am Scheibenabschnitt 45b befestigt
ist, und die durch die Eingangsplatte 51 und die Antriebsplatte 55 gebildete
biegsame Platte zwischen der Kurbelwelle 52 des Verbrennungsmotors
und dem Rotor 43 angeordnet ist, um eine Antriebskraft
zu übertragen.
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Viele
Eisenkerne 42a sind am Elektromotorgehäuse 15 derart fixiert,
daß sie
den laminierten Platten 43a in einem geringen Abstand gegenüberstehen,
und eine Spule oder Wicklung 42b ist um die Eisenkerne 42a gewickelt,
wodurch der Stator 42 gebildet wird. In diesem Fall wird
der Stator 42 innerhalb eines Bereichs, gemäß dem eine
minimale Bodenfreiheit des Fahrzeugs beibehalten wird, so groß wie möglich ausgebildet,
so daß eine
vorgegebene Ausgangsleistung für eine
Mehrfachpolarisation erhalten wird. Außerdem haben die laminierten
Platten 43a des Rotors 43 eine derartige Festigkeit,
daß sie
einer Zentrifugalkraft widerstehen.
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In
diesem Fall erstreckt sich ein Ansatz- oder Erweiterungsabschnitt
der vorstehend erwähnten biegsamen
Platte heraus zu einer Außendurchmesserseite
des Stators 42 des Motorgenerators 6. Ein Sensor 47 ist
an einer Position, an der er den Motorgenerator 6 axial überlappt
(d.h., an einer der biegsamen Platte gegenüberliegenden Position), an
der Außendurchmesserseite
des Motorgenerators 6 angeordnet, und der Erweiterungsabschnitt
der biegsamen Platte wird durch den Sensor 47 erfaßt, wodurch eine
Phase des Rotors 43 des Motorgenerators 6 erfaßt wird.
Der Sensor 47 ist an einem vorderen Ende (an einer Verbrennungsmotorseite)
des Elektromotorgehäuses 15 derart
angeordnet, daß er
zu einer Außendurchmesserseite
hin ausgerichtet ist, und ein Erfassungsabschnitt 47a davon
ist in einem konkaven Abschnitt D angeordnet, der durch einen hervorstehenden
Außendurchmesserabschnitt 15a des Elektromotorgehäuses 15 gebildet
wird. Die mit dem Rotorscheibenabschnitt 45b integral verbundene Eingangsplatte
(die biegsame Platte) 51 erstreckt sich in die Außendurchmesserrichtung
nach außen, ist
derart gebogen, daß sie
durch ein vorderes Ende davon eine Außendurchmesserseite der Statorwicklung 42b abdeckt,
und bildet zusammen mit einer am Außendurchmesserabschnitt integral
angeschweißten
Platte 51b einen durch den Erfassungsabschnitt 47a zu
erfassenden Abschnitt. Der Erfassungsabschnitt 47a wird
zum präzisen
Erfassen einer Drehposition des Rotors 43 bereitgestellt,
um einen Zeitpunkt zu steuern, an dem dem Stator 42 ein
elektrischer Strom zugeführt
werden soll. Weil die Drehposition des Rotors 43 durch
den Sensor 47 erfaßt
werden kann, um das Leistungsvermögen des Motorgenerators 6 zu
gewährleisten,
und weil während
des Anlaß-
oder Startvorgangs eine Rückwärtsdrehbewegung
zuverlässig
verhindert werden kann, ist zum Plazieren des Sensors 47 kein
besonderer axialer Raum erforderlich, so daß vermieden werden kann, daß die Gesamtlänge zunimmt.
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Das
vorstehend erwähnte
Automatikgetriebe D1 wird dagegen durch
den Drehmomentwandler (Fluidübertragungsvorrichtung) 5 und
einen mehrstufigen Gangschaltmechanismus 2 gebildet. Der
mehrstufige Gangschaltmechanismus 2 wird gebildet durch:
durch einen Haupt-Gangschaltmechanismusabschnitt 7, der
in einem Getriebegehäuse 4 angeordnet
und koaxial mit einer Eingangswelle 10 ausgerichtet ist,
ein Unter-Gangschaltmechanismusabschnitt 9,
der mit einer parallel zur Eingangswelle angeordneten Gegenwelle 8 koaxial
ausgerichtet ist, und eine Differentialvorrichtung 11,
die mit einer Vorderradantriebswelle koaxial ausgerichtet ist, und
ist für
ein Fahrzeug mit vorne angeordnetem Motor und Vorderradantrieb (FF-Typ)
geeignet, in dem die vorstehend erwähnten Elemente in einem integralen Gehäuse angeordnet
sind, das teilbar ist.
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Außerdem ist
der Drehmomentwandler 5, wie in 2 im Detail
dargestellt ist, in einem Wandlergehäuse 12 angeordnet
und weist eine Überbrückungskupplung 3,
ein Turbinenlaufrad 16, ein Pumpenflügelrad 17, einen Stator 19 und
eine vordere Abdeckung (ein Eingangselement eines Getriebes) 30 auf,
die so angeordnet ist, daß es
diese Elemente abdeckt, wobei ein Mittelstück 31 an einer Außenseite
in einem Drehungsmittelpunktabschnitt der Abdeckung 30 angeordnet
ist und eine Kolbenbuchse 33 der Überbrückungskupplung an einer Innenseite
davon befestigt ist.
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Die
vordere Abdeckung 30 wird gebildet durch einen scheibenförmigen Innendurchmesserabschnitt 30a,
der so angeordnet ist, daß er
sich entlang des Scheibenabschnitts 45b des Rotors 43 erstreckt, einen
zylinderförmigen
Mittelab schnitt 30b, der mit einem Außenrandabschnitt des Innendurchmesserabschnitts 30a verbunden
und so angeordnet ist, daß er
sich entlang des Halteabschnitts 45c erstreckt, und einen
Außendurchmesserabschnitt 30c,
der mit dem Mittelabschnitt 30b verbunden und so ausgebildet
ist, daß er
sich entlang einer Außenform
des Turbinenlaufrades 16 erstreckt und mit dem Pumpenflügelrad 17 verbunden
ist. In diesem Fall sind der Stator 42 und der Rotor 43 jeweils
an Positionen angeordnet, die an der Außendurchmesserseite des Mittelabschnitts 30b der
vorderen Abdeckung 30 ausgerichtet sind. Außerdem ist
zwischen dem Mittelabschnitt 30b und dem Halteabschnitt 45c ein
vorgegebener Zwischenraum C vorhanden.
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Außerdem wird
das Mittelstück 31 in
den Wellenabschnitt 45a des Rotors 43 derart eingesetzt, daß es in
der axialen Richtung relativ dazu frei beweglich ist, wodurch der
Rotor 43 bezüglich
des Drehmomentwandlers 5 fixiert wird. Der Drehmomentwandler 5 ist
derart strukturiert, daß eine
Außenschale
davon (die vordere Abdeckung 30 oder eine ähnliche
Komponente) durch eine Änderung
eines zentrifugalen Hydraulikdrucks und einen Ladedruck verformt
wird, insbesondere ist der Verformungsgrad in einer axialen Richtung
am Drehungsmittelpunktabschnitt größer, so daß das Mittelstück 31 sich
in der axialen Richtung bewegt, weil das Mittelstück 31 und der
Rotorwellenabschnitt 45a jedoch derart gehalten werden,
daß sie
relativ zueinander frei beweglich sind, wird die Haltegenauigkeit
des Rotors 43 durch die axiale Bewegung des Mittelstücks 31 nicht
beeinflußt.
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Außerdem ist
der Rotor 43 am Innendurchmesserabschnitt 30a der
vorderen Abdeckung 30 befestigt. D.h., der Scheibenabschnitt 45b des
Rotors 43 ist am Innendurchmesserabschnitt 30a der
vorderen Abdeckung 30 gegenüberliegend dem Scheibenabschnitt 45b und
an der Außendurchmesserseite der
vorderen Abdeckung 30 durch einen Bolzen 34a und
eine an der vorderen Abdeckung 30 angeschweißte Mutter 34b befestigt.
Daher wird, weil der Drehmomentwandler 5 derart verformt
wird, daß er im
Mittenabschnitt in der Drehrichtung größer und an der Außendurchmesserseite
der vorderen Abdeckung 30 kleiner wird, wird der an der
Außendurchmesserseite
der vorderen Abdeckung montierte Rotor 43 durch die Verformung
des Drehmomentwandlers 5 hinsichtlich der Haltegenauigkeit
nicht wesentlich beeinflußt.
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In
diesem Fall ist die Kolbenbuchse 33 für die Überbrückungskupplung zylindrisch
ausgebildet, wie dargestellt, und so angeordnet, daß sie die
Eingangswelle 10 umgibt, und eine Öldichtung ist zwischen der Kolbenbuchse 33 für die Überbrückungskupplung und
der Eingangswelle 10 angeordnet.
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Außerdem wird
der Rotor 43 durch die Kurbelwelle 52 derart gehalten,
daß er
relativ dazu frei beweglich ist, wie vorstehend erwähnt wurde,
wobei die Bewegung jedoch bezüglich
der axialen Richtung durch die Antriebsplatte 55 und das
die biegsame Platte bildende Eingangselement 51 begrenzt
ist, so daß nur
eine geringfügige
Bewegung möglich
ist.
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Außerdem ändert sich,
weil die Kurbelwelle 52 und der Rotorwellenabschnitt 45a nur
am schmalen hervorstehenden Nutenabschnitt 46 miteinander in
Kontakt stehen, nur die Kontaktposition, auch wenn die Kurbelwelle 52 sich
aufgrund der Explosionsschwingung des Verbrennungsmotors 13 exzentrisch
dreht, so daß die Übertragung
der exzentrischen Drehbewegung an der Seite der Kurbelwelle 52 zur
Seite des Rotorwellenabschnitts 45a vermindert werden kann.
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Außerdem ist
die vorstehend erwähnte Überbrückungskupplung 3 an
der Innendurchmesserseite des Mittelabschnitts 30b der
vorderen Abdeckung 30 angeordnet und darin aufgenommen.
Die Überbrückungskupplung 3 weist
eine Trommel 32 auf, die am Innendurchmesserabschnitt 30a der
vorderen Abdeckung befestigt ist und sich in einer axialen Richtung entlang
des Mittelabschnitts 30b erstreckt, wobei eine Keilnut
auf einer Innenumfangsfläche
der Trommel 32 in einer axialen Richtung ausgebildet ist,
mehrere äußere Reibungsplatten 37 durch
die Keilnut gehalten werden und durch einen Sprengring 39 verhindert
wird, daß die äußeren Reibungsplatten 37 sich lösen. Außerdem ist
eine Kolbenplatte 40 zwischen der Innenumfangsfläche der
Trommel 32 und einer Außenumfangsfläche einer
Kolbenbuchse 33 der Überbrückungskupplung
derart angeordnet ist, daß sie
in einem geschlossenen Kontaktzustand frei beweglich ist. Außerdem ist
eine Nabe oder Buchse 20 mit der Eingangswelle 10 in
der Nähe
der Kolbenbuchse 33 der Überbrückungskupplung durch eine Keilverzahnung
verbunden, wird eine Buchse 35 durch die Buchse 20 gehalten,
und eine Dämpfungsfeder 38 ist
zwischen den beiden Buchsen angeordnet, um ein Federdämpfungselement
zum Absorbieren von Drehbewegungsstößen zu bilden. Außerdem erstreckt
sich die Buchse 35 zu einer der Trommel 32 gegenüberliegenden
Position, und mehrere innere Reibungsplatten 36 sind durch
eine Keilverzahnung mit einer der Trommel 32 gegenüberliegenden
Fläche
verbunden. D.h., durch die äußeren Reibungsplatten 37 und
die inneren Reibungsplatten 36 wird eine Mehrscheibenkupplung
gebildet.
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Außerdem wird
durch ein in der Kolbenplatte 40 ausgebildetes Blendenloch
eine Kommunikation zwischen zwei Ölkammern ermöglicht,
die durch die Kolbenplatte 40 getrennt sind, während ein
Hydraulikdruck zwischen beiden Ölkammern
gedrosselt wird, kann eine Strömungsrichtung
des Öls
geändert werden,
um die Kolbenplatte 40 zu bewegen, kann eine auf die äußere Reibungsplatte 37 der
Kolbenplatte 40 ausgeübte
Druckkraft gesteuert werden und kann der Einrückvorgang, der Ausrückvorgang
und der Schlupf zwischen den Reibungsplatten 36 und 37 gesteuert
werden.
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In
diesem Fall ist die Überbrückungskupplung 3 derart
ausgebildet, daß ihr
Durchmesser kleiner ist als derjenige einer kombinierten Struktur,
die durch das Turbinenlaufrad 16 des Drehmomentwandlers 5 und
die Außenschale
des Pumpenflügelrades 17 gebildet
wird, und insbesondere so angeordnet, daß die Trommel in der radialen
Richtung der kombinierten Struktur im wesentlichen in einem Mittenabschnitt
angeordnet ist.
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Außerdem hat
die Überbrückungskupplung 3 einen
kleinen Durchmesser, so daß sie
innerhalb des Motorgenerators 6 angeordnet werden kann,
sie ist jedoch derart strukturiert, daß, auch wenn bei Verwendung
der Mehrscheibenkupplung sowohl der Motorgenerator 6 als
auch der Verbrennungsmotor 13 angetrieben werden, ihre
Antriebskraft zuverlässig zur
Eingangswelle 10 übertragen
werden kann.
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Das
Turbinenlaufrad 16 ist dagegen derart konstruiert, daß es mit
der Buchse 20 verbunden ist, so daß es sich mit der Eingangswelle 10 integral dreht.
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Das
Pumpenflügelrad 17 ist
ferner am Außendurchmesserabschnitt 30c der
vorderen Abdeckung 30 befestigt, und die Buchse 17a ist
an einem anderen Basisabschnitt befestigt.
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Außerdem ist
eine Muffe oder Manschette 27 zwischen der Buchse 17a und
der Eingangswelle 10 derart angeordnet, daß sie die
Eingangswelle 10 umgibt, und ein Innengehäuse einer
Einwegkupplung 26 ist an einem vorderen Endabschnitt der
Muffe oder Manschette 27 befestigt. Die Einwegkupplung 26 ist mit
dem Stator 19 verbunden.
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Außerdem ist
eine Ölpumpe 22 zwischen
einer linken Seite des Drehmomentwandlers 5 und dem mehrstufigen
Gangschaltmechanismus 2 angeordnet, und die Buchse 17a wird über eine
Lagerbuchse 23 auf einer Innenumfangsfläche eines Pumpengehäuses 22a drehbar
gehalten. Dadurch wird der Scheibenabschnitt 45b des Rotors 43 über den Bolzen 34a,
die Mutter 34b, die vordere Abdeckung 30 und die
Buchse 17a am Pumpengehäuse 22a gehalten,
zwischen zwei Abschnitten, die den Rotor 43 halten (d.h.
dem Halteabschnitt der Kurbelwelle 52 und dem Halteabschnitt
des Pumpengehäuses 22a) kann
jedoch ein großer
Zwischenraum bereitgestellt werden. Dadurch wird, auch wenn die
Kurbelwelle 52 sich exzentrisch dreht, ein Ablenkwinkel
des Scheibenabschnitts 45b des Rotors klein, so daß ein Zwischenraum
zwischen dem Rotor 43 und dem Stator 42 klein
gemacht und der Wirkungsgrad des Motorgenerators erhöht werden
kann. In diesem Fall ist eine Öldichtung 25 zwischen
dem Pumpengehäuse 22a und
der Buchse 17a angeordnet. Außerdem erstreckt sich die Buchse 27,
wie vorstehend erwähnt von
der Ölpumpe 22.
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3 zeigt
eine teilweise modifizierte Ausführungsform.
In diesem Fall bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen
Abschnitte wie in den vorangehenden Ausführungsformen, so daß diese
nicht näher
beschrieben werden. Die erfindungsgemäße Kurbelwelle 52 des
Verbrennungsmotors ist so konstruiert, daß der Lochabschnitt (der konkave Abschnitt) 52a,
der tiefer ausgebildet ist als in der vorangehenden Ausführungsform,
an der Endfläche davon
ausgebildet ist und ein Außenumfang
des Endabschnitts über
einen Lagerabschnitt 60, z.B. durch ein Metalllager oder
ein ähnliches
Lager, an einem Verbrennungsmotorhauptkörper 13a drehbar gehalten
wird.
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Außerdem steht
ein Wellenabschnitt eines Rotors, d.h. der in der Drehungsmittelpunkt
der Halteplatte 45 ausgebildete Wellenabschnitt 45a,
zur Verbrennungsmotorseite hin hervor. Der hervorstehende Abschnitt
des Wellenabschnitts 45a ist massiv ausgebildet, und ein
ringförmiger
hervorstehender Nutenabschnitt 46 ist in einem axial schmalen
Bereich auf der Außenumfangsfläche seines
vorderen Endabschnitts ausgebildet. Außerdem ist der Rotorwellenabschnitt 45a,
der länger
ist als in der vorangehenden Ausführungsform, in den Kurbelwellenlochabschnitt 52a eingesetzt,
und der hervorstehende Nutenabschnitt 46 steht mit der
Innenfläche
des Lochabschnitts 52a in Kontakt, um den Halteabschnitt
zu bilden.
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Der
hervorstehende Nutenabschnitt 46, in dem der Halteabschnitt,
d.h. der Rotorwellenabschnitt 45a, an der Kurbelwelle 52 des
Verbrennungsmotors gehalten wird, ist derart angeordnet, daß der Lagerabschnitt 60 der
Kurbelwelle 52 und mindestens ein Teil des hervorstehenden
Nutenabschnitts 46 sich in der axialen Richtung überlappen.
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Der
Halteabschnitt 46 der Kurbelwelle des Rotorwellenabschnitts 45a ist
in der Nähe
des Lagerabschnitts 60 der Kurbelwelle angeordnet, so daß eine Zunahme
der Masse des Rotors im Motorgenerator 6 keinen Einfluß auf die
Kurbelwelle ausübt,
weil er durch den Lagerabschnitt 60 über die Kurbelwelle direkt
gehalten wird, d.h., die durch das Halten des Rotors 43 auf
die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ausgeübte Kraft wird durch den Lagerabschnitt 60 direkt
aufgenommen, so daß die
Kurbelwelle durch den Rotor nur geringfügig beeinflußt wird.
Außerdem
wird, weil der den Rotorwellenabschnitt haltende Kurbelwellenabschnitt
durch den Lagerabschnitt 60 gehalten und daher nicht in
Schwingung versetzt wird, die durch die Explosionsschwingung des
Verbrennungsmotors verursachte exzentrische Drehbewegung der Kurbelwelle 52 nicht
zum Rotor 43 übertragen.
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In
diesem Fall bezeichnet Bezugszeichen 61 in 3 eine
Abschirmplatte zum Abschirmen eines Leckflusses vom Motorgenerator 6.
Die Abschirmplatte 61 ist an einem Ende in Kontakt mit
dem Statoreisenkern 42a angeordnet, erstreckt sich axial
in die entgegengesetzte Richtung zum Statoreisenkern auf einer axialen
Außenumfangsfläche der
Statorwicklung 42b und erstreckt sich weiter zu einer axialen
Innenumfangsseite zum Seitenabschnitt des Rotors 43 hin
entlang der Sta torwicklung. Daher wird bezüglich des Leckflusses von der
Statorwicklung 42b eine geschlossene Schleife entlang eines
Pfades zwischen der Statorwicklung 42b, der Abschirmplatte 61 und dem
Statoreisenkern 42a gebildet, um zu vermeiden, daß ein Leckfluß zu anderen
Elementen erzeugt wird, und dadurch zu vermeiden, daß die Erfassungsgenauigkeit
des Drehpositionserfassungssensors 47 aufgrund des Einflusses
des Leckflusses abnimmt und ein fehlerhafter Betrieb verursacht
wir.
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Die
4 bis
8 zeigen
schematische Ansichten von Modifikationen der Rotorhalterungsstrukturen,
und
9 zeigt erklärende
Definitionen von in den
4 bis
8 verwendeten
Symbolen. D.h., in den
4 bis
8 bezeichnet
ein schwarzes quadratisches Symbol
"antriebsmäßig verbunden
und gehalten", d.h.,
durch einen Bolzen oder eine ähnliche
Einrichtung, z.B. durch den in
9(a) dargestellten
Bolzen
34a (entsprechend
2) befestigt.
Ein schwarzes Kreissymbol
bezeichnet "nur antriebsmäßig verbunden", d.h., daß die Antriebskraft
durch eine mit einem flexiblen Element verbundene Keilnut
501 übertragen
und die Antriebskraft wie in
9(b) dargestellt übertragen
wird. Außerdem
bezeichnet ein offenes Kreissymbol
"nur gehalten", d.h., nur gehalten,
wobei keine Antriebskraft übertragen
wird, was beispielsweise für
den in
9(c) dargestellten Wellenabschnitt
45a und
den Lochabschnitt
52 (entsprechend
2) der Fall
ist. In den
4 bis
8 bezeichnen
gleiche Bezugszeichen die gleichen Elemente wie in den
1 und
2.
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4 zeigt
eine schematische Ansicht der in den 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform. Wie
vorstehend beschrieben worden ist, wird der Rotor 43 durch
zwei Elemente gehalten, die durch die Kurbelwelle 52 und
den Innendurchmesserabschnitt 30a der vorderen Abdeckung
des Drehmo mentwandlers gebildet werden. Der Zwischenraum C ist zwischen
dem Mittelabschnitt 30b der vorderen Abdeckung und dem
Rotor 43 angeordnet.
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Wie
in 5 dargestellt ist, kann der Rotor 43 am
Innendurchmesserabschnitt 30a (Eingangselement) der vorderen
Abdeckung des Drehmomentwandlers befestigt und gehalten werden.
In diesem Fall wird der Zwischenraum C auch zwischen dem Mittelabschnitt 30b der
vorderen Abdeckung und dem Rotor 43 bereitgestellt.
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Wie
in 6 dargestellt ist, kann der Rotor 43 an
der Kurbelwelle 52 gehalten werden. Die Kurbelwelle 52 und
der Innendurchmesserabschnitt 30a (Eingangselement) des
Drehmomentwandlers werden derart gehalten, daß sie relativ zueinander frei beweglich
sind, und sind derart verbunden, daß sie in der axialen Richtung
beweglich sind. In diesem Fall wird der Zwischenraum C auch zwischen
dem Mittelabschnitt 30b der vorderen Abdeckung und dem
Rotor 43 bereitgestellt.
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Wie
in 7 dargestellt ist, kann der Rotor 43 durch
zwei Elemente gehalten werden, die durch den Innendurchmesserabschnitt 30a (Eingangselement)
der vorderen Abdeckung des Drehmomentwandlers und das Elektromotorgehäuse 15 (Gehäuse) gebildet
werden. Der Rotor 43 und der Innendurchmesserabschnitt 30a sind
integral befestigt, und der Rotor 43 wird am Elektromotorgehäuse 15 drehbar
gehalten und ist mit der Kurbelwelle 52 des Verbrennungsmotors 13 derart
verbunden, daß er
in der axialen Richtung frei beweglich ist. In diesem Fall wird
der Zwischenraum C auch zwischen dem Mittelabschnitt 30b der
vorderen Abdeckung und dem Rotor 43 bereitgestellt. In
diesem Fall bezeichnet Bezugszeichen 90 in 6 eine
flexible Platte.
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Wie
in 8 dargestellt ist, kann der Rotor 43 durch
zwei Elemente gehalten werden, die durch die Kurbelwelle 52 und
das Elektromotorgehäuse 14 (Gehäuse) gebildet
werden.
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Der
Rotor 43 und die Kurbelwelle 52 des Verbrennungsmotors 13 sind
integral befestigt, und der Rotor 43 wird am Elektromotorgehäuse 15 drehbar gehalten
und ist mit dem Innendurchmesserabschnitt 30a (Eingangselement)
der vorderen Abdeckung des Drehmomentwandlers derart verbunden,
daß er
in der axialen Richtung frei beweglich ist. In diesem Fall wird
der Zwischenraum C auch zwischen dem Mittelabschnitt 30b der
vorderen Abdeckung und dem Rotor 43 bereitgestellt.
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Wie
vorstehend erwähnt
wurde, kann der Rotor 43 durch den Innendurchmesserabschnitt 30a der
vorderen Abdeckung des Drehmomentwandlers oder die Kurbelwelle 52 des
Verbrennungsmotors 13 oder durch eine Kombination aus zwei
beliebigen Komponenten unter dem Innendurchmesserabschnitt 30a der
vorderen Abdeckung des Drehmomentwandlers, dem Elektromotorgehäuse 15 (Gehäuse) und
der Kurbelwelle 52 des Verbrennungsmotors 13 gehalten
werden.
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Nachstehend
wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 1 für ein Hybridfahrzeug
beschrieben.
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Wenn
das Fahrzeug sich in einem Haltezustand befindet, wird, wenn der
Fahrer einen (nicht dargestellten) Zündschalter einschaltet und
ein (nicht dargestelltes) Beschleunigungspedal betätigt, (zum Zeitpunkt
eines kleinen Drosselklappenöffnungsgrades),
dem Motorgenerator 6 von einer (nicht dargestellten) Batterie
ein elektrischer Strom zugeführt, und
der Motorgenerator 6 arbeitet als Elektromotor. D.h., wenn
ein (nicht dargestellter) Controller der Wicklung 42b des
Stators 42 zu einem geeigneten Zeitpunkt auf der Basis
eines Signals (der Position des Rotors 43) vom Sensor 47 einen
elektrischen Strom zuführt,
dreht sich der Rotor 43 in eine Vorwärtsrichtung und hat einen hohen
Wirkungsgrad, und die Drehantriebskraft, die über die Halteplatte 45, den
Bolzen 34a und die Mutter 34b zum Drehmomentwandler 5 übertra gen
wird, wird auf der Basis eines vorgegebenen Drehmomentverhältnisses
des Drehmomentwandlers 5 erhöht und dann zur Eingangswelle 10 übertragen.
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Wenn
das Fahrzeug anfährt,
wird die Kraftstoffeinspritzvorrichtung des Verbrennungsmotors 13 nicht
aktiviert, und der Verbrennungsmotor 13 befindet sich in
einem ausgeschalteten Zustand, so daß das Fahrzeug nur durch die
Antriebskraft vom Motorgenerator 6 anfährt. In diesem Fall wird, weil
die Halteplatte 45 sich auf die vorstehend erwähnte Weise dreht,
die Kurbelwelle 52 über
die Eingangsplatte 51 und die Antriebsplatte 55 gedreht,
so daß der
Kolben hin- und hergehend bewegt wird, während die Luft in der Zylinderkammer
wiederholt verdichtet und freigegeben wird. In diesem Fall weist
der Motorgenerator 6 eine Antriebscharakteristik auf, gemäß der bei
einer niedrigen Drehzahl ein hohes Drehmoment ausgegeben wird, und
das Fahrzeug fährt
aufgrund einer Zunahme des Drehmomentverhältnisses des Drehmomentwandlers 5 und
einem durch eine erste Gangstufe des mehrstufigen Gangschaltmechanismus 2 erzeugten
hohen Drehmoment sanft an und fährt
mit einem vorgegebenen Drehmoment.
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Auch
wenn die Geschwindigkeit unmittelbar nach dem Anfahren des Fahrzeugs
vergleichsweise niedrig ist, arbeitet, wenn das Beschleunigungspedal betätigt wird,
um zu beschleunigen bzw. bergauf zu fahren, wodurch die Drosselklappe
um mindestens einen vorgegebenen Drosselklappenöffnungsgrad geöffnet und
die Kraftstoffeinspritzvorrichtung betätigt wird, der Motorgenerator 6 als
Anlassermotor, wodurch die Zündkerze
gezündet
und der Verbrennungsmotor 13 gestartet wird. Dadurch wird
die Kurbelwelle 52 gedreht, und die Drehantriebskraft wird über die
Antriebsplatte 55 und die Eingangsplatte 51 zur
Halteplatte 45 übertragen.
Dann werden die Antriebskräfte
des Verbrennungsmotors 13 und des als Elektromotor arbeitenden
Motorgenerators 6 addiert zum Drehmomentwandler 5 übertragen,
und das Fahrzeug wird durch eine große Antriebskraft angetrieben.
Zu diesem Zeitpunkt wird der mehrstufige Gangschaltmechanismus 2 hochgeschaltet,
und die Drehbewegung wird mit einer gewünschten Drehzahl zum Antriebsrad übertragen.
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Dann
wird, wenn das Fahrzeug sich in einem normalen Hochgeschwindigkeitsfahrtzustand
befindet, der Motorgenerator 6 lastfrei angetrieben (wobei eine
Elektromotorausgangsleistung derart gesteuert wird, daß das durch
eine im Elektromotor erzeugte elektromotorische Gegenkraft erzeugte
Drehmoment ausgeglichen wird), und der Motorgenerator 6 dreht durch.
Dadurch fährt
das Fahrzeug ausschließlich durch
die durch den Verbrennungsmotor 13 erzeugte Antriebskraft.
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Wenn
ein Ladezustand (SOC) der Batterie niedrig ist, wird die Energie
durch Betreiben des Motorgenerators 6 als Generator wiedergewonnen.
Bei einem Antrieb auf der Basis des Verbrennungsmotors 13 oder
bei einem Antrieb auf der Basis des Verbrennungsmotors 13 mit
Unterstützung
durch den Elektromotor (in einigen Fällen bei einem Antrieb auf der
Basis nur des Elektromotors) werden die Mehrscheibenkupplung (die äußere Reibungsplatte 37 und
die innere Reibungsplatte 36) durch Ändern der Richtung des Drehmomentwandlerdrucks
verbunden, um die Kolbenplatte 40 zu bewegen. Dadurch wird
das zur vorderen Abdeckung 30 übertragene Drehmoment nicht über die Ölströmung des
Drehmomentwandlers sondern über
die Trommel 32, die äußere Reibungsplatte 37,
die innere Reibungsplatte 36, die Buchse 35, die
Dämpfungsfeder 38 und
die Turbinenbuchse 20 direkt zur Eingangswelle 10 übertragen.
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Außerdem arbeitet,
wenn die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 13 Spielraum
hat, wie beispielsweise bei einer normalen Fahrt bei niedriger oder
mittlerer Geschwindigkeit oder bei einer Fahrt auf einer abfallenden
Straße,
der Motorgenerator 6 als Generator, um die Batterie gemäß dem Batterieladezustand
(SOC) aufzuladen. Insbesondere wenn bei einer Fahrt auf einer abfallenden
Straße
eine Motorbremsfunktion erforderlich ist, kann eine ausreichende
Motorbremswirkung durch Erhöhen
der elektrischen Regenerierungsleistung des als Generator arbeitenden
Motorgenerators 6 erzielt werden. Außerdem wird, wenn der Fahrer
ein Fußbremspedal betätigt, um
die Fahrzeuggeschwindigkeit zu vermindern, die elektrische Regenerierungsleistung
des Motorgenerators 6 weiter erhöht, wobei der Motorgenerator 6 als
Regenerierungsbremse arbeitet und eine Trägheitsenergie des Fahrzeugs
als elektrische Leistung wiedergewonnen, eine durch die Reibungsbremse
erzeugte Bremskraft reduziert und der durch Wärmeabstrahlung verursachte
Energieverbrauch vermindert wird. Außerdem arbeitet der Motorgenerator 6 in
einem Regenerierungszustand derart, daß er den Verbrennungsmotor
auch im mittleren Geschwindigkeitsbereich in einem Bereich hoher
Effizienz antreibt, wodurch der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors
verbessert werden kann und die auf dem Elektromotor basierende Fahrtstrecke
entsprechend der elektrischen Ladung der Batterie durch den vorstehend
erwähnten
Regenerierungsvorgang erhöht
und die Energieausnutzung oder -effizienz verbessert werden kann.
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Dann
werden, wenn das Fahrzeug an einer Ampel oder aus ähnlichen
Gründen
anhält,
der Motorgenerator 6 und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung ausgeschaltet,
wodurch auch der Verbrennungsmotor ausgeschaltet wird. D.h., es
wird kein Leerlaufbetrieb des konventionellen Verbrennungsmotors
bereitgestellt. Außerdem
fährt das
Fahrzeug vom Haltezustand auf die vorstehend erwähnte Weise an, d.h., zunächst fährt das
Fahrzeug auf der Basis der Elektromotorantriebskraft des Motorgenerators 6 an,
und der Verbrennungsmotor wird unmittelbar danach durch die Elektromotorantriebskraft
in einem Zustand einer vergleichsweise niedrigen Drehzahl gestartet, woraufhin
das Fahrzeug unterstützt
durch die Antriebskraft des Elektromotors 6 sanft angetrieben wird,
ohne daß eine
schnelle Antriebskraftänderung des
Verbrennungsmotors auftritt, und wobei der Motorgenerator 6,
wenn eine Motorbremsfunktion erforderlich ist und wenn das Fahrzeug
abgebremst und gestoppt wird, als Regenerierungsbremse verwendet wird,
um die Trägheitsenergie
des Fahrzeugs in Form von elektrischer Energie zurückzugewinnen.
Außerdem
wird das Fahrzeug in einem Bereich eines schlechten Wirkungsgrades
des Verbrennungsmotors, z.B. bei einem Niedriglastbetrieb oder einem
extremen Niedriglastbetrieb des Verbrennungsmotors, durch den Elektromotor
angetrieben. Durch Kombinieren dieser Antriebsarten oder -funktionen
kann das erfindungsgemäße Hybridfahrzeug
Kraftstoff einsparen und Abgase reduzieren.
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Die
vorstehend erwähnte
Ausführungsform ist
ein Beispiel, in dem die vorliegende Erfindung auf ein FF-Automatikgetriebe
D1 angewendet wird. Die Struktur ist jedoch
nicht darauf beschränkt,
sondern die vorliegende Erfindung ist auch auf ein FR-Automatikgetriebe
oder ein CVT-Automatikgetriebe
anwendbar.
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Nachstehend
wird die Wirkung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform kann,
weil der durch den Stator 42 und den Rotor 43 gebildete
Motorgenerator 6 an einer Außendurchmesserseite des Drehmomentwandlers 5 (genauer an
der Außendurchmesserseite
des Mittelabschnitts 30b der vorderen Abdeckung 30)
und an einer Position angeordnet ist, die den Drehmomentwandler 5 axial überlappt,
die axiale Abmessung im Vergleich zu der Struktur verkleinert werden,
in der der Motorgenerator und der Drehmomentwandler sich nicht überlappen,
so daß die
Vorrichtung kompakt gestaltet werden kann.
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Außerdem kann,
weil in der vorliegenden Ausführungsform
kein Befestigungselement zum drehbaren Halten des Rotors 43 erforderlich
ist, die axiale Abmessung der Vorrichtung verkleinert werden, so
daß die
Vorrichtung kompakter gestaltet werden kann.
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Im
Gegensatz dazu dreht sich im Verbrennungsmotor 13 die Kurbelwelle 52,
weil der Kolben aufgrund der Explosion in der Zylinderkammer hin- und
hergehend bewegt und die Kurbelwelle 52 durch die hin-
und hergehende Bewegung des Kolbens gedreht wird, leicht exzentrisch.
Weil die Kurbelwelle 52 und die Rotorhalteplatte 45 über die
Eingangsplatte 51, die Antriebsplatte 55 und ähnliche
Elemente verbunden sind, wird die vorstehend erwähnte exzentrische Drehbewegung
jedoch durch die Ablenkung der Platten 51 und 55 absorbiert.
Außerdem
steht im Wellenabschnitt 45a der Rotorhalteplatte 45 nur
der schmale ringförmige
hervorstehende Nutenabschnitt 46 mit der Kurbelwelle 52 in
Kontakt. Dadurch kann die Übertragung
der Explosionsschwingung des Verbrennungsmotors 13 zur
Rotorhalteplatte 45 aufgrund ihres Synergieeffekts reduziert
werden, so daß der
Zwischenraum zwischen dem Rotor 43 und dem Stator 42 vermindert
und der Wirkungsgrad des Motorgenerators erhöht werden kann.
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Insbesondere
kann, wenn, wie in 3 dargestellt ist, der Abschnitt 46,
in dem der Rotorwellenabschnitt 45a durch die Kurbelwelle 52 des
Verbrennungsmotors gehalten wird, so angeordnet ist, daß er den
die Kurbelwelle haltenden Lagerabschnitt 60 überlappt,
auch die durch das Halten des Rotors durch den Lagerabschnitt 60 auf
die Kurbelwelle ausgeübte
Kraft direkt aufgenommen werden. Außerdem kann der Einfluß des Rotors
auf die Kurbelwelle reduziert werden. Außerdem wird, weil der den Rotorwellenabschnitt
der Kurbelwelle haltende Abschnitt durch den Lagerabschnitt direkt
gehalten wird, so daß er
nicht in Schwingung versetzt wird, die ex zentrische Drehbewegung
der Kurbelwelle nicht zum Rotor übertragen,
so daß die
Haltegenauigkeit des Rotors verbessert und der Wirkungsgrad des Motorgenerators
aufgrund der Verminderung des Luftspalts zuverlässig erhöht werden kann.
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Außerdem ist
der Scheibenabschnitt 45b des Rotors 43 am Innendurchmesserabschnitt 30a der
vorderen Abdeckung 30'gegenüberliegend
dem Scheibenabschnitt 45b an einer Außendurchmesserseite der vorderen
Abdeckung 30 befestigt. Außerdem wird der Rotor 43 durch
das axial bewegliche Mittelstück 31 zentriert.
Daher kann, auch wenn die vordere Abdeckung 30 durch einen
der Drehmomentwandlerkammer B zugeführten Hydraulikdruck verformt
wird, aufgrund des Synergieeffekts verhindert werden, daß die Zentriergenauigkeit
des Rotors 43 abnimmt.
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Weil
der Zwischenraum C zwischen dem Mittelabschnitt 30b des
Drehmomentwandlers 5 und dem Halteabschnitt 45c des
Rotors 43 vorhanden ist und der Rotor 43 durch
den vom Mittelabschnitt 30b des Drehmomentwandlers 5 verschiedenen
Abschnitt gehalten wird, bewegt sich die Position des Rotors 43 auch
dann nicht, wenn der Drehmomentwandler 5 durch den zentrifugalen
Hydraulikdruck oder durch ähnliche
Ursachen verformt wird. Daher bewegt sich der Rotor 43 nicht
nachteilig in die diametrale Richtung, wodurch er mit dem Stator 42 wechselwirken
würde.
Weil keine Wechselwirkung zwischen dem Rotor 43 und dem
Stator 42 entsteht, muß kein
größerer Abstand
zwischen dem Stator 42 und dem Rotor 43 bereitgestellt
werden, so daß der Wirkungsgrad
des Elektromotors nicht abnimmt. Außerdem wird die vom Drehmomentwandler 5 ausgegebene
Wärme nicht
leicht zum Rotor 43 übertragen, und
die Funktion des Magneten wird nicht beeinträchtigt. Weil die Positionen
der Überbrückungskupplung 3 und
des Rotors 43 durch den Zwischenraum C voneinander beabstandet
sind, sammelt sich in der Überbrückungskupplung 3 kein
Schmutz, wie beispielsweise Eisenpulver, aufgrund des durch den Magneten
erzeugten magnetischen Flusses, so daß ein geeigneter Betrieb der Überbrückungskupplung 3 gewährleistet
ist.
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In
diesem Fall ist es ausreichend, wenn die Abmessung des Zwischenraums
C zwischen 0,8 mm und 3,5 mm und insbesondere 2 mm beträgt. Der
diametrale Versatz des Mittelabschnitts 30b des Drehmomentwandlers 5 beträgt etwa
0,5 bis 1 mm, die vorstehenden Werte werden jedoch unter Berücksichtigung
des Einflusses des magnetischen Flusses des Rotors 43 festgelegt.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
wird der durch die vordere Abdeckung 30 und die Außenschale
des Pumpenflügelrades 17 gebildeten
Drehmomentwandlerkammer B ein Hydraulikdruck zugeführt (d.h.
der Ladedruck oder der zentrifugale Hydraulikdruck), die vordere
Abdeckung 30 weist jedoch, wie vorstehend erwähnt, den
sich in die axiale Richtung erstreckenden stufenförmigen Mittenabschnitt 30b auf
und hat eine stabile Struktur, so daß sie nicht leicht verformbar
ist.
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Außerdem ist
es gemäß der vorliegenden Ausführungsform,
weil der die Phase des Rotors 43 erfassende Sensor 47 an
der Außendurchmesserseite
des Motorgenerators 6 angeordnet ist, um den Erweiterungsabschnitt
der biegsamen Platte zu erfassen, ausreichend, wenn der Sensor 47 durch
den vorderen Endabschnitt des Befestigungselements, z.B. durch das
Elektromotorgehäuse
oder ein ähnliches
Element, direkt gehalten wird, so daß das Befestigungselement zum
Halten des Sensors 47 nicht entlang der biegsamen Platte
oder des Rotors 43 angeordnet werden muß und die axiale Abmessung
der Vorrichtung vermindert werden kann. Außerdem kann durch Erfassen
der Phase des Rotors 43 des Motorgenerators 6 unter
Verwendung der biegsamen Platte die Phase erfaßt werden, ohne daß für den Erfassungsvorgang
ein neues Element bereitgestellt werden muß.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, ist eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung
für ein
Hybridfahrzeug als Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, wie beispielsweise
einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Bus, oder
ein ähnliches
Fahrzeug geeignet und ist insbesondere als Antriebsvorrichtung in
einem Automobil geeignet, für das
eine kompakte Größe erforderlich
ist.