JP2008155823A - Hybrid drive device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エンジンおよび電動機が、被駆動部材に対して動力伝達可能に設けられたハイブリッド駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a hybrid drive device in which an engine and an electric motor are provided so that power can be transmitted to a driven member.
従来、エンジンおよび電動機が、被駆動部材に対して動力伝達可能に設けられたハイブリッド駆動装置が知られており、このようなハイブリッド駆動装置は車両、運搬機械、工作機械などに用いることが可能である。ハイブリッド駆動装置を車両に用いた技術の一例が、特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載された車両用パワートレーンの構造においては、エンジンの出力側に変速機が連結されている。この変速機は流体伝動装置と前後進切換装置と無段変速部とを備えている。前記流体伝動装置はエンジンの出力軸と同一軸線上に配置され、その入力部材がエンジンの出力軸に連結されている。また、前記流体伝動装置の出力側に前後進切換装置が配置されている。この前後進切換装置は流体伝動装置と同一軸線上に配置されており、1組のダブルピニオン式の遊星歯車機構によって構成されている。そして、前後進切換装置の入力部材であるサンギヤが、前記流体伝動装置の出力部材に連結されている。 Conventionally, a hybrid drive device in which an engine and an electric motor are provided so that power can be transmitted to a driven member is known, and such a hybrid drive device can be used for a vehicle, a transport machine, a machine tool, and the like. is there. An example of a technique using a hybrid drive device in a vehicle is described in Patent Document 1. In the structure of the vehicle power train described in Patent Document 1, a transmission is connected to the output side of the engine. This transmission includes a fluid transmission, a forward / reverse switching device, and a continuously variable transmission. The fluid transmission device is disposed on the same axis as the output shaft of the engine, and its input member is connected to the output shaft of the engine. A forward / reverse switching device is disposed on the output side of the fluid transmission. This forward / reverse switching device is arranged on the same axis as the fluid transmission device, and is constituted by a pair of double pinion planetary gear mechanisms. And the sun gear which is an input member of the forward / reverse switching device is connected to the output member of the fluid transmission device.
前記無段変速部はベルト式無段変速機を主体として構成されており、ベルト式無段変速機は駆動プーリと従動プーリとを、その中心軸線を平行にして配置されている。その駆動プーリが前後進切換装置の出力部材であるキャリヤと一体回転するように連結されている。さらに、前記駆動プーリおよび従動プーリにベルトが巻き掛けられている。また、前記従動プーリと一体の出力軸が設けられており、その出力軸の先端側にオルタネータが配置されている。そして、車両が一定車速以上で走行している状態で、アクセルペダルを戻すと、駆動輪側からトルクが入力され、そのトルクが出力軸を経由してオルタネータに伝達されて、車両の有する慣性エネルギで回転させられて回生され、電力が蓄電手段に蓄えられるものとされている。また、特許文献1には、前記オルタネータに代えてモータ・ジェネレータを設けてもよいことが記載されている。なお、エンジンおよび電動モータを車輪に対して動力伝達可能に連結したハイブリッド車は、特許文献2および特許文献3にも記載されている。
The continuously variable transmission unit is mainly composed of a belt-type continuously variable transmission, and the belt-type continuously variable transmission has a driving pulley and a driven pulley arranged with their center axes parallel to each other. The drive pulley is connected to rotate integrally with a carrier that is an output member of the forward / reverse switching device. Further, a belt is wound around the driving pulley and the driven pulley. An output shaft integral with the driven pulley is provided, and an alternator is disposed on the tip end side of the output shaft. When the accelerator pedal is returned while the vehicle is traveling at a constant vehicle speed or higher, torque is input from the drive wheel side, and the torque is transmitted to the alternator via the output shaft, so that the inertia energy of the vehicle is stored. The electric power is stored in the power storage means. Patent Document 1 describes that a motor / generator may be provided instead of the alternator. A hybrid vehicle in which an engine and an electric motor are connected to wheels so as to be able to transmit power is also described in
ところで、上記の特許文献1に記載された車両用パワートレーンの構造において、オルタネータに代えて設けられたモータ・ジェネレータを電動機として駆動させ、そのトルクを車輪に伝達することも可能であるが、その場合はモータ・ジェネレータにより十分なアシストトルクを得ることが難しかった。 By the way, in the structure of the vehicle power train described in Patent Document 1, it is possible to drive a motor / generator provided instead of the alternator as an electric motor and transmit the torque to the wheels. In this case, it was difficult to obtain a sufficient assist torque by the motor / generator.
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、電動機から被駆動部材に伝達されるトルクを可及的に高めることの可能なハイブリッド駆動装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a hybrid drive device capable of increasing the torque transmitted from the electric motor to the driven member as much as possible.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、トルクを出力するエンジンと、このエンジンがトルクが伝達可能に連結され、かつ、トルクが伝達されて駆動力を発生する被駆動部材と、前記エンジンから前記被駆動部材に至るトルク伝達経路に設けられたベルト式無段変速機と、前記被駆動部材に対してトルク伝達可能に設けられた電動機とを有し、前記ベルト式無段変速機は、回転軸線が平行に配置されたプライマリシャフトおよびセカンダリシャフトと、このプライマリシャフトのプライマリプーリおよびセカンダリシャフトのセカンダリプーリに巻き掛けられたベルトとを有しており、前記エンジントルクが前記プライマリシャフトに入力されると、そのトルクが前記ベルトおよびセカンダリシャフトを経由して前記被駆動部材に伝達される構成を有しているハイブリッド駆動装置において、前記セカンダリシャフトと前記電動機の回転要素とが同軸上に配置され、かつ、前記セカンダリシャフトと前記電動機の回転要素とがトルク伝達可能に連結されているとともに、前記電動機の回転要素から前記セカンダリシャフトに至るトルク伝達経路に減速機が設けられており、この減速機は、前記電動機のトルクを前記セカンダリシャフトに伝達する場合に、前記電動機の回転速度よりも前記セカンダリシャフトの回転速度を低速とする構成を有していることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is directed to an engine that outputs torque, and a driven member that is coupled so that torque can be transmitted and that generates torque by transmitting torque. A belt-type continuously variable transmission provided in a torque transmission path from the engine to the driven member; and an electric motor provided to transmit torque to the driven member, the belt-type continuously variable The transmission includes a primary shaft and a secondary shaft whose rotation axes are arranged in parallel, and a belt wound around the primary pulley of the primary shaft and the secondary pulley of the secondary shaft, and the engine torque is the primary torque. When input to the shaft, the torque is applied to the driven member via the belt and the secondary shaft. In the hybrid drive device having a configuration to be reached, the secondary shaft and the rotating element of the electric motor are coaxially arranged, and the secondary shaft and the rotating element of the electric motor are connected to transmit torque. And a reduction gear is provided in a torque transmission path from the rotating element of the electric motor to the secondary shaft, and the reduction gear rotates when the torque of the electric motor is transmitted to the secondary shaft. The rotation speed of the secondary shaft is lower than the speed.
請求項2の発明は、請求項1の構成に加えて、前記セカンダリシャフトの回転軸線に沿った方向で、前記セカンダリプーリを基準とする一方に前記エンジンが配置されており、前記セカンダリシャフトの回転軸線に沿った方向で、前記セカンダリプーリを基準として前記エンジンの配置箇所とは反対側に前記電動機および前記減速機が配置されていることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the engine is disposed on one side with respect to the secondary pulley in a direction along the rotation axis of the secondary shaft, and the rotation of the secondary shaft In the direction along the axis, the electric motor and the speed reducer are arranged on the opposite side of the engine from where the engine is arranged with respect to the secondary pulley.
請求項3の発明は、請求項1または2の構成に加えて、前記セカンダリシャフトの回転軸線を中心とする半径方向で、前記電動機よりも内側に前記減速機が配置されており、前記セカンダリシャフトの回転軸線に沿った方向で、前記電動機の配置領域と前記減速機の配置領域とが重なっていることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the speed reducer is disposed inside the electric motor in a radial direction centering on a rotation axis of the secondary shaft, and the secondary shaft The arrangement area of the electric motor and the arrangement area of the reduction gear overlap each other in the direction along the rotation axis.
請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの構成に加えて、前記プライマリシャフトの回転軸線に沿った方向で、前記プライマリシャフトの配置領域と、前記モータ・ジェネレータの配置領域とが重なっているとともに、前記プライマリシャフトの回転軸線方向で、前記プライマリプーリの配置領域と、前記モータ・ジェネレータの配置領域とが重なっていることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the first to third aspects, an arrangement area of the primary shaft and an arrangement area of the motor / generator are arranged in a direction along the rotation axis of the primary shaft. In addition, the primary pulley arrangement area and the motor / generator arrangement area overlap each other in the rotation axis direction of the primary shaft.
請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの構成に加えて、前記ベルト式無段変速機および前記電動機および前記減速機が収納されたケーシングを有し、このケーシングは、前記各回転軸線に沿った方向に、第1のケースおよび第2のケースおよび第3のケースおよび第4のケースを順次隣り合わせに配置して構成されており、前記プライマリシャフトが前記第2のケースおよび第3のケースにより回転可能に支持され、前記セカンダリシャフトが前記第1のケースおよび第3のケースにより回転可能に支持され、前記電動機の回転要素が前記第3のケースおよび第4のケースにより回転可能に支持されていることを特徴とするものである。 The invention of claim 5 has a casing in which the belt type continuously variable transmission, the electric motor, and the speed reducer are housed in addition to the structure of any of claims 1 to 4, The first case, the second case, the third case, and the fourth case are sequentially arranged adjacent to each other in a direction along the rotation axis, and the primary shaft is configured to be the second case and the second case. 3 is rotatably supported by the case 3, the secondary shaft is rotatably supported by the first case and the third case, and the rotating element of the motor is rotatable by the third case and the fourth case. It is characterized by being supported by.
請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかの構成に加えて、前記セカンダリシャフトを回転可能に支持する第1の軸受が設けられており、前記減速機は、差動回転可能な第1の要素ないし第3の要素から構成される遊星歯車機構を有しており、前記第1の要素が前記モータ・ジェネレータに連結される入力要素であり、第2の要素がセカンダリシャフトに連結される出力要素であり、前記第3の要素が反力要素であり、その反力要素を固定する固定機構は、前記第1の軸受を固定する機能を兼備していることを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the structure of any of the first to fifth aspects, a first bearing is provided for rotatably supporting the secondary shaft, and the speed reducer is capable of differential rotation. It has the planetary gear mechanism comprised from a 1st element thru | or a 3rd element, the said 1st element is an input element connected with the said motor generator, and a 2nd element is connected with a secondary shaft The third element is a reaction force element, and the fixing mechanism for fixing the reaction element has a function of fixing the first bearing. It is.
請求項7の発明は、請求項1ないし6のいずれかの構成に加えて、前記ベルト式無段変速機および前記電動機および減速機が収納されたケーシングを有し、前記減速機は、差動回転可能な第1の要素ないし第3の要素から構成される遊星歯車機構を有しており、前記第1の要素が前記モータ・ジェネレータに連結される入力要素であり、第2の要素がセカンダリシャフトに連結される出力要素であり、第3の要素が反力要素であり、この第3の要素が前記ケーシングに固定されており、前記ケーシングに取り付けられた第2の軸受と、前記第3の要素に取り付けた第3の軸受とにより、前記電動機の回転要素が支持されていることを特徴とするものである。 The invention of claim 7 has a casing in which the belt-type continuously variable transmission, the electric motor and the speed reducer are housed in addition to the structure of any one of claims 1 to 6, wherein the speed reducer is a differential gear. It has a planetary gear mechanism composed of a rotatable first element to third element, the first element is an input element connected to the motor / generator, and the second element is a secondary element. An output element connected to the shaft; a third element is a reaction force element; the third element is fixed to the casing; and a second bearing attached to the casing; The rotating element of the electric motor is supported by a third bearing attached to the element.
請求項8の発明は、請求項1ないし6のいずれかの構成に加えて、前記減速機は、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を有しており、この遊星歯車機構はサンギヤと、このサンギヤと同軸上に設けられたリングギヤと、前記サンギヤに噛合する第1ピニオンギヤと、この第1ピニオンギヤおよび前記リングギヤに噛合する第2ピニオンギヤと、前記第1ピニオンギヤおよび第2ピニオンギヤを自転可能および公転可能に支持するキャリヤとを有しており、前記サンギヤが第1の要素であり、前記リングギヤが第2の要素であり、前記キャリヤが第3の要素であり、前記サンギヤが前記電動機に連結され、前記リングギヤが前記セカンダリシャフトに連結され、前記キャリヤが固定されていることを特徴とするものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in addition to the structure of any one of the first to sixth aspects, the speed reducer has a double pinion type planetary gear mechanism, the planetary gear mechanism comprising a sun gear, the sun gear, A ring gear provided on the same axis, a first pinion gear meshing with the sun gear, a second pinion gear meshing with the first pinion gear and the ring gear, and the first pinion gear and the second pinion gear are supported to be capable of rotating and revolving. The sun gear is a first element, the ring gear is a second element, the carrier is a third element, the sun gear is connected to the electric motor, and the ring gear Is connected to the secondary shaft, and the carrier is fixed.
請求項9の発明は、請求項1ないし8のいずれかの構成に加えて、前記電動機はケーシングに固定されるステータと、前記セカンダリシャフトの回転軸線を中心とする半径方向で、前記ステータの内側に回転要素が設けられており、前記ケーシングには前記回転要素を支持する支持機構が設けられており、前記電動機を前記ケーシングの内部に取り付けた場合に、前記回転要素の回転軸線方向における前記ステータと前記回転要素とのオーバーラップ長さよりも、前記ケーシングに設けられた支持機構の端部から前記ロータの先端までの長さの方が長くなるように、前記ロータの長さ、前記回転軸線方向における前記ステータの固定位置および前記支持機構の位置が決定されていることを特徴とするものである。 According to a ninth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any of the first to eighth aspects, the electric motor has a stator fixed to the casing and a radial direction centering on the rotation axis of the secondary shaft, and the inner side of the stator. The casing is provided with a support mechanism for supporting the rotating element. When the electric motor is mounted inside the casing, the stator in the rotation axis direction of the rotating element is provided. The length of the rotor and the direction of the rotation axis are such that the length from the end of the support mechanism provided in the casing to the tip of the rotor is longer than the overlap length between the rotor and the rotary element The fixed position of the stator and the position of the support mechanism are determined.
請求項1の発明によれば、エンジントルクがベルト式無段変速機のプライマリプーリに入力されると、そのトルクがベルトおよびセカンダリプーリを経由して被駆動部材に伝達されて駆動力が発生する。また、電動機のトルクを減速機を経由させて前記セカンダリプーリに伝達し、そのセカンダリプーリのトルクを前記被駆動部材に伝達することが可能である。前記電動機のトルクを前記セカンダリプーリに伝達する場合、前記電動機の回転要素の回転速度よりも前記セカンダリプーリの回転速度の方が低速となるため、前記電動機から前記セカンダリプーリに伝達されるトルクが増幅され、前記電動機から前記被駆動部材に伝達されるアシストトルクを十分に得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, when the engine torque is input to the primary pulley of the belt type continuously variable transmission, the torque is transmitted to the driven member via the belt and the secondary pulley to generate a driving force. . Further, it is possible to transmit the torque of the electric motor to the secondary pulley via a reduction gear, and transmit the torque of the secondary pulley to the driven member. When the torque of the motor is transmitted to the secondary pulley, the rotation speed of the secondary pulley is lower than the rotation speed of the rotating element of the motor, so the torque transmitted from the motor to the secondary pulley is amplified. In addition, it is possible to sufficiently obtain the assist torque transmitted from the electric motor to the driven member.
請求項2の発明によれば、請求項1の発明と同様の効果を得られる他に、前記セカンダリプーリの回転軸線に沿った方向で、前記エンジンと前記電動機とが干渉することを回避できる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、請求項1または2の発明と同様の効果を得られる他に、前記セカンダリプーリの回転軸線に沿った方向で、前記電動機および前記減速機を総合した配置領域をを可及的に狭めることができ、前記回転軸線方向におけるハイブリッド駆動装置の大型化を抑制できる。
According to the invention of claim 3, in addition to obtaining the same effect as that of the invention of
請求項4の発明によれば、請求項1ないし3のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、ハイブリッド駆動装置を、プライマリシャフトの回転軸線に沿った方向、および回転軸線を中心とする半径方向で小型化することができる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、請求項1ないし4のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、ベルト式無段変速機を支持するケースと、前記電動機を支持するケースとを共用化することができ、ベルト式無段変速機および電動機をケーシング内に取り付ける作業が容易となる。 According to the invention of claim 5, in addition to obtaining the same effect as the invention of any one of claims 1 to 4, the case for supporting the belt type continuously variable transmission and the case for supporting the electric motor are shared. Therefore, it is easy to attach the belt type continuously variable transmission and the electric motor in the casing.
請求項6の発明によれば、請求項1ないし5の発明と同様の効果を得られる他に、反力要素および軸受を、共通の固定機構で固定することができる。 According to the invention of claim 6, in addition to obtaining the same effect as that of the invention of claims 1 to 5, the reaction force element and the bearing can be fixed by a common fixing mechanism.
請求項7の発明によれば、請求項1ないし6の発明と同様の効果を得られる他に、電動機の回転要素を第2の軸受けおよび第3の軸受により支持できる。 According to the seventh aspect of the invention, in addition to the same effects as the first to sixth aspects of the invention, the rotating element of the electric motor can be supported by the second bearing and the third bearing.
請求項8の発明によれば、請求項1ないし7のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、電動機の回転要素の回転方向と、セカンダリシャフトの回転方向とが同じとなり、電動機の回転要素とセカンダリシャフトとの間に設けられた介在部材(例えばシール)の摩耗・摺動を抑制できる。 According to the invention of claim 8, in addition to obtaining the same effect as the invention of any one of claims 1 to 7, the rotation direction of the rotating element of the motor is the same as the rotation direction of the secondary shaft, Wear / sliding of an interposed member (for example, a seal) provided between the rotating element and the secondary shaft can be suppressed.
請求項9の発明によれば、請求項1ないし8のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、ケーシングにステータを取り付けた後、回転要素をケーシング内に挿入する工程で、シャフトをケーシングの支持機構で先に支持して半径方向に位置決めし、ついで、回転要素とステータとが回転軸線方向でオーバーラップする。したがって、電動機のステータと回転要素との接触を回避でき、回転要素の組付け作業性が向上する。 According to the ninth aspect of the present invention, in addition to obtaining the same effects as those of any of the first to eighth aspects of the invention, after the stator is attached to the casing, the shaft is inserted in the step of inserting the rotating element into the casing. The support mechanism of the casing first supports and positions in the radial direction, and then the rotating element and the stator overlap in the rotation axis direction. Therefore, contact between the stator of the electric motor and the rotating element can be avoided, and the assembling workability of the rotating element is improved.
この発明において、エンジンは燃料を燃焼させた場合の熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置であって、エンジンとしては内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、LPGエンジン、メタノールエンジンなどを用いることが可能である。この発明において、電動機は、電気エネルギを運動エネルギに変換して出力する動力装置であり、直流電動機、または交流電動機のいずれでもよい。また、電動機としては、電動機としての機能(力行機能)と発電機としての機能(回生機能)とを兼備したモータ・ジェネレータを用いることも可能である。この発明において、被駆動部材とは、入力されるトルクにより、回転運動、往復運動、直線運動などの動作をおこなう駆動力を発生する機構である。この発明は、乗用車、運搬車、工作機械などに用いることが可能であり、この発明を車両に用いる場合、シャフト、ギヤ、車輪などの回転要素が被駆動部材に相当する。 In the present invention, the engine is a power device that converts thermal energy when fuel is burned into kinetic energy, and an internal combustion engine such as a gasoline engine, an LPG engine, or a methanol engine can be used as the engine. is there. In the present invention, the electric motor is a power device that converts electric energy into kinetic energy and outputs it, and may be either a DC motor or an AC motor. Further, as the electric motor, it is possible to use a motor / generator having both a function as a motor (power running function) and a function as a generator (regenerative function). In the present invention, the driven member is a mechanism that generates a driving force for performing an operation such as a rotational motion, a reciprocating motion, and a linear motion by an input torque. The present invention can be used in passenger cars, transport vehicles, machine tools, and the like. When the present invention is used in vehicles, rotating elements such as shafts, gears, and wheels correspond to driven members.
この発明を車両に用いる場合、エンジンおよび電動機のトルクが、前輪または後輪の何れか一方に伝達される構成のパワートレーンを有する車両、すなわち、二輪駆動車でもよい。また、動力源の動力が、前輪および後輪の両方に伝達される構成のパワートレーンを有する車両、すなわち、四輪駆動車でもよい。さらに、この発明を工作機械に用いる場合、工作物を切削する刃物、工作物を保持するチャックなどが、前記被駆動部材に相当する。また、この発明における減速機は、電動機のトルクをセカンダリプーリに伝達する場合、電動機の回転速度よりもセカンダリプーリの回転速度の方が低速となる。すなわち、電動機の回転速度とセカンダリプーリの回転速度との間における変速比が、「1」よりも大きくなるように構成されている。また、この発明における減速機は、前記変速比が固定されている構成、または変速比を変更可能な構成のいずれでもよい。さらに、この発明において、回転軸線に沿った方向で各構成同士の配置領域が重なる場合、少なくとも一部が重なっている場合、全部が重なっている場合のいずれでもよい。この発明において、回転要素および第1の要素ないし第3の要素は、トルク伝達をおこなうための機構であり、例えば、ギヤ、ローラ、プーリ、コネクティングドラム、キャリヤ、シャフトなどが含まれる。また、差動回転可能な第1の要素ないし第3の要素を、噛み合い力によりに動力伝達をおこなう歯車伝動装置、作動油のせん断力で動力伝達をおこなうトラクション伝動装置で構成することも可能である。歯車伝動装置としては、遊星歯車機構を用いることが可能であり、トラクション伝動装置としては、遊星ローラ機構を用いることが可能である。 When the present invention is used in a vehicle, it may be a vehicle having a power train configured to transmit the torque of the engine and the electric motor to either the front wheels or the rear wheels, that is, a two-wheel drive vehicle. Further, a vehicle having a power train configured to transmit the power of the power source to both the front wheels and the rear wheels, that is, a four-wheel drive vehicle may be used. Furthermore, when this invention is used for a machine tool, a cutting tool for cutting a workpiece, a chuck for holding the workpiece, and the like correspond to the driven member. In the reduction gear according to the present invention, when the torque of the motor is transmitted to the secondary pulley, the rotation speed of the secondary pulley is lower than the rotation speed of the motor. That is, the gear ratio between the rotation speed of the electric motor and the rotation speed of the secondary pulley is configured to be larger than “1”. Further, the speed reducer according to the present invention may have either a configuration in which the gear ratio is fixed or a configuration in which the gear ratio can be changed. Furthermore, in this invention, when the arrangement | positioning area | regions of each structure overlap in the direction along a rotating shaft, at least one part overlaps, and the case where all overlap. In the present invention, the rotating element and the first to third elements are mechanisms for transmitting torque, and include, for example, a gear, a roller, a pulley, a connecting drum, a carrier, a shaft, and the like. Further, the first to third elements capable of differential rotation can be constituted by a gear transmission that transmits power by the meshing force and a traction transmission that transmits power by the shearing force of hydraulic oil. is there. A planetary gear mechanism can be used as the gear transmission, and a planetary roller mechanism can be used as the traction transmission.
つぎに、この発明のハイブリッド駆動装置を図面に基づいて説明する。図1は、この発明を車両1に用いた場合の具体例を示すスケルトン図である。図1において、まず、車両1の駆動力源としてのエンジン2が設けられており、このエンジン2としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、LPGエンジンなどが用いられる。このエンジン2は、燃料を燃焼させてその熱エネルギをクランクシャフト3の運動エネルギとして出力する動力装置である。このエンジン2の出力軸であるクランクシャフトは、車両1の幅方向(左右方向)に配置されている。このクランクシャフトの回転軸線A1は、略水平に配置されている。また前記エンジン2の出力側には、トランスアクスル4が設けられている。このトランスアクスル4は、ケーシング5の内部に、流体伝動装置6および前後進切換装置7およびベルト式無段変速機8およびデファレンシャル9を組み込んだユニットである。また、前記回転軸線A1に沿った方向で、前記エンジン2とベルト式無段変速機8のプライマリプーリ(後述)との間に前後進切換装置7が配置されており、その前後進切換装置7とエンジン2との間に流体伝動装置6が設けられている。前記トランスアクスル4の外殻を構成するケーシング5は、トランスアクスルハウジング10とトランスアクスルケース11とリヤケース12とリヤカバー13とを有している。
Next, the hybrid drive device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a skeleton diagram showing a specific example when the present invention is used in a vehicle 1. In FIG. 1, first, an
前記トランスアクスルハウジング12が前記エンジン2の外壁に取り付けられている。また、前記回転軸線A1に沿った方向で、前記エンジン2と前記トランスアクスルケース11との間に前記トランスアクスルハウジング10が配置されている。さらに、前記トランスアクスルハウジング10とトランスアクスルケース11とが固定部材、例えばボルトまたはナットなどにより締め付け固定されている。また、前記回転軸線A1に沿った方向で、前記トランスアクスルハウジング10と前記リヤケース12との間に前記トランスアクスルケース11が配置されており、トランスアクスルケース11とリヤケース12とが固定部材、例えばボルトまたはナットなどにより締め付け固定されている。さらに、前記回転軸線A1に沿った方向で、前記トランスアクスルケース11と前記リヤカバー13との間に前記リヤケース12が配置されており、リヤカバー13とリヤケース12とが固定部材、例えばボルトまたはナットなどにより締め付け固定されている。前記リヤケース12およびトランスアクスルケース11は筒形状に構成されており、前記リヤカバー13は皿形状に構成されている。
The
上記トランスアクスルハウジング10、トランスアクスルケース11、リヤケース12、リヤカバー13を構成する金属材料としては、例えば、鋳鉄、アルミニウム、アルミニウム合金などを選択することができる。前記トランスアクスルハウジング10の内部には、流体伝動装置6が設けられており、前記トランスアクスルケース11の内部に前後進切換装置7が設けられている。さらに、前記トランスアクスルケース11および前記リヤケース12内部に亘り、前記ベルト式無段変速機8が設けられている。また、前記トランスアクスルハウジング10およびトランスアクスルケース11の内部に亘り、前記デファレンシャル9が設けられている。まず、流体伝動装置6の構成について説明すると、この実施例ではトルクコンバータが用いられており、以下、流体伝動装置6を便宜上トルクコンバータ6と記す。このトルクコンバータ6はポンプインペラ14およびタービンランナ15を有する。また、前記ポンプインペラ14にはフロントカバー16が一体回転するように連結されており、そのフロントカバー16と前記クランクシャフト3とがトルク伝達可能に連結されている。前記タービンランナ15とポンプインペラ14とは対向して配置され、タービンランナ15およびポンプインペラ14の内側にはステータ17が設けられている。このステータ17は、一方向クラッチ18を介してトランスアクスルハウジング10に固定されている。前記タービンランナ15はインプットシャフト19と一体回転するように連結されており、そのインプットシャフト19とフロントカバー16とを動力伝達可能に接続するロックアップクラッチ20が設けられている。
As a metal material constituting the
前記インプットシャフト19の回転軸線A1は前記クランクシャフト3の回転軸線A1と共通しており、そのインプットシャフト19が前記前後進切換装置7とトルク伝達可能に連結されている。この前後進切換装置7の構成を具体的に説明すると、前後進切換装置7は、ダブルピニオン形式の遊星歯車機構を有している。この遊星歯車機構は、前記インプットシャフト19と一体回転するサンギヤ21と、このサンギヤ21の外周側に、サンギヤ21と同軸上に配置されたリングギヤ22と、前記サンギヤ21に噛み合わされたピニオンギヤ23と、このピニオンギヤ23およびリングギヤ22に噛み合わされたピニオンギヤ24と、ピニオンギヤ23,24を自転可能に、かつ、公転可能な状態で保持したキャリヤ25とを有している。そして、このキャリヤ25と、ベルト式無段変速機8のプライマリシャフト(後述する)とが連結されている。
The rotation axis A1 of the input shaft 19 is common to the rotation axis A1 of the crankshaft 3, and the input shaft 19 is connected to the forward / reverse switching device 7 so as to transmit torque. The configuration of the forward / reverse switching device 7 will be specifically described. The forward / backward switching device 7 has a double pinion type planetary gear mechanism. The planetary gear mechanism includes a
また、前後進切換装置7は、出力要素であるキャリヤ25の回転方向を正逆に切り替える切替機構を有している。この実施例では、切替機構として摩擦係合装置、具体的には、フォワードクラッチ26およびリバースブレーキ27を用いている。このフォワードクラッチ26は、前記インプットシャフト19と前記キャリヤ26とを選択的に連結・解放するものであり、油圧式クラッチ、電磁式クラッチなどを用いることが可能である。さらに、リバースブレーキ27は、前記リングリヤ22に制動力を与えてそのリングギヤ22を停止させることができる。このリバースブレーキ27としては油圧式ブレーキ、電磁式ブレーキなどを用いることが可能である。
Further, the forward / reverse switching device 7 has a switching mechanism for switching the rotation direction of the
つぎに、前記ベルト式無段変速機8の構成を説明する。このベルト式無段変速機8はプライマリシャフト29およびセカンダリシャフト30を有しており、前記プライマリシャフト29の回転軸線A1は、前記インプットシャフト19の回転軸線A1と共通である。また、前記セカンダリシャフト30の回転軸線B1とプライマリシャフト29の回転軸線A1とが平行に配置されている。さらに、前記プライマリシャフト29は前記キャリヤ25と一体回転するように連結されている。また、前記プライマリシャフト29と一体回転するプライマリプーリ31が設けられており、前記セカンダリシャフト30と一体回転するセカンダリプーリ32が設けられている。図2に示すように、前記プライマリプーリ31は、プライマリシャフト29の外周に形成された固定片33と、プライマリシャフト29の軸線方向に移動できるように構成された可動片34とを有している。そして、固定片33と可動片34との間にV字形状の溝35が形成されている。
Next, the configuration of the belt type continuously variable transmission 8 will be described. The belt type continuously variable transmission 8 has a
また、前記プライマリシャフト29は、2個の軸受37,136により支持されており、一方の軸受136の外輪は前記リヤケース12に取り付けられており、他方の軸受37の外輪は前記トランスアクスルケース11に取り付けられている。そして、前記回転軸線A1に沿った方向で、2個の軸受136,37の間に前記プライマリプーリ31が配置されている。また、前記回転軸線A1に沿った方向で、前後進切換装置7と可動片31との間に前記固定片33が配置されている。つぎに、プライマリプーリ31の溝35の幅を制御する機構について説明すると、前記プライマリシャフト31と一体回転するプライマリシリンダ36が設けられており、そのプライマリシリンダ36は環状に構成されている。このプライマリシリンダ36は、円筒部37と、その円筒部37の一端に連続されたS字形状の屈曲部38と、その屈曲部38の内側に連続されたテーパ部39とを有している。前記円筒部37は回転軸線A1に沿った方向に延ばされており、屈曲部38は円筒部37よりも小径となるように半径方向に延ばされている。また、テーパ部39は、リヤカバー13に近づくことに伴い外径が小さくなる方向に縮径されており、テーパ部39の内周端が、前記プライマリシャフト29の外周に固定されている。そして、前記円筒部37内に可動片34が配置されており、そのプライマリシリンダ36と可動片34との間にプライマリ油圧室40が形成されている。このプライマリ油圧室40の油圧に基づいて、前記可動片34に回転軸線A1に沿った方向の推力が与えられる構成となっている。
The
一方、前記セカンダリシャフト30は、2個の軸受41,42により支持されており、一方の軸受41の外輪は前記リヤケース12に取り付けられており、他方の軸受42の外輪は前記トランスアクスルハウジング10に取り付けられている。そして、前記回転軸線B1に沿った方向で、2個の軸受41,42の間に前記セカンダリプーリ32が配置されている。このセカンダリプーリ32は、セカンダリシャフト30の外周に形成された固定片43と、セカンダリシャフト30の回転軸線B1に沿った方向に移動できるように構成された可動片44とを有している。また、前記回転軸線B1に沿った方向で、前記軸受41と前記可動片44との間に前記固定片43が配置されている。そして、固定片34と可動片44との間にV字形状の溝45が形成されている。このように構成されたプライマリプーリ31およびセカンダリプーリ32に、無端状のベルト46が巻き掛けられている。つぎに、前記セカンダリプーリ32の溝45の幅を制御する機構について説明すると、前記セカンダリシャフト30と一体回転するセカンダリシリンダ47が設けられており、そのセカンダリシリンダ47は環状に構成されている。また、セカンダリシリンダ47と可動片44との間にセカンダリ油圧室48が形成されており、そのセカンダリ油圧室48の油圧に基づいて、前記可動片44に回転軸線B1に沿った方向の推力が与えられる構成となっている。
On the other hand, the
さらに前記セカンダリシャフト30における一方の端部、具体的には前記トランスアクスルハウジング10内に配置された個所の端部には、カウンタドライブギヤ49が設けられている。さらに、前記トランスアクスルハウジング10およびトランスアクスルケース11の内部に亘ってカウンタシャフト50が配置されており、そのカウンタシャフト50の回転軸線C1は、前記回転軸線B1と平行に配置されている。このカウンタシャフト50にはカウンタドリブンギヤ51およびファイナルドライブギヤ52が設けられており、前記カウンタドリブンギヤ51と前記カウンタドライブギヤ49とが噛合されている。また、前記デファレンシャル9はデフケース53を有しており、そのデフケース53にはリングギヤ54が形成されている。このリングギヤ54と前記ファイナルドライブギヤ52とが噛合されている。また、デフケース53に設けられたドライブシャフト55に車輪56がトルク伝達可能に取り付けられている。
Further, a
つぎに、前記ケーシング5内に設けられている電動機について説明する。前記リヤケース12および前記リヤカバー13の内部に亘って電動機、具体的には、モータ・ジェネレータ57が設けられている。このモータ・ジェネレータ57は、電力装置、例えば、蓄電装置または燃料電池などに接続されている。蓄電装置としては二次電池、例えばバッテリまたはキャパシタを用いることができる。前記モータ・ジェネレータ57は前記リヤケース12に固定されたステータ58と、前記回転軸線B1を中心とする半径方向で、前記ステータ58の内側に設けられたロータ59とを有している。また、ステータ58は、前記回転軸線B1に沿った方向に積層された複数の電磁鋼板60に電磁コイル61を巻き付けて構成されており、前記回転軸線B1に沿った方向における両端に電磁コイル61の一部(コイルエンド部)が位置している。そして、前記回転軸線B1に沿った方向で、前記モータ・ジェネレータ57の配置領域の一部と、前記プライマリシャフト29の配置領域の一部とが重なっている。
Next, the electric motor provided in the casing 5 will be described. An electric motor, specifically, a motor /
具体的には、図2に示すように、前記ステータ58の配置領域と、前記プライマリシャフト29の配置領域とが、前記回転軸線A1に沿った方向における領域D1内で重なっている。また、前記プライマリシャフト29の回転軸線A1を中心とする半径方向で、前記プライマリプーリ34の配置領域と、前記モータ・ジェネレータ57の配置領域とが領域E1で重なっている。前記ロータ59は、シャフト62と、シャフト62の外周に形成された外向きフランジ63と、外向きフランジ63の外周縁に連続された円筒部63と、円筒部64の外側に取り付けられた電磁鋼板65とを有している。この電磁鋼板65は前記回転軸線B1に沿った方向に積層されている。なお、前記回転軸線B1に沿った方向で、電磁鋼板60の積層厚さと、電磁鋼板65の積層厚さは同じである。
Specifically, as shown in FIG. 2, the arrangement area of the
つぎに、前記モータ・ジェネレータ57と前記車輪56との間におけるトルク伝達経路の構成を説明する。前記シャフト62と前記円筒部64との間に、前記回転軸線B1を中心とする環状の空間が形成されており、この空間に減速機66が設けられている。この減速機66は、前記モータ・ジェネレータ57のロータ59と前記セカンダリシャフト30とをトルク伝達可能に連結する機構である。この実施例では減速機66として、噛み合い力により動力伝達をおこなう伝動装置である歯車伝動装置、具体的には、ダブルピニオン式の遊星歯車機構が用いられている。この減速機66は、前記シャフト62と一体回転するサンギヤ67と、このサンギヤ67の外周側に、サンギヤ67と同軸上に配置されたリングギヤ68と、前記サンギヤ67に噛み合わされたピニオンギヤ69と、このピニオンギヤ69およびリングギヤ68に噛み合わされたピニオンギヤ70と、ピニオンギヤ69,70を自転可能に、かつ、公転可能な状態で保持したキャリヤ71とを有している。そして、前記リングギヤ68が前記セカンダリシャフト30と一体回転するように連結されている。具体的には、前記リングギヤ68と前記セカンダリシャフト30とがスプライン嵌合されている。
Next, the configuration of the torque transmission path between the motor /
また、前記キャリヤ71は前記リヤケース12に固定されて回転不可能に構成されている。具体的には、キャリヤ71は環状に構成された第1構成片72および第2構成片73を有しており、その第1構成片72および第2構成片73がピニオンピン71Aにより連結されている。そして、第1構成片72は回転軸線B1に沿った方向の断面形状が略クランク形状に構成されており、前記リングギヤ68の外周側を取り囲むように配置されており、その第1構成片72の外周端が、ボルト74により締め付け固定されている。また、このボルト74の雄ねじ部がねじ込まれる雌ねじ部を有するストッパプレート75が設けられており、このストッパプレート75により、前記軸受41が位置決め固定されている。具体的には、前記ストッパプレート75と前記リヤケース12の隔壁76とにより、前記軸受41が挟み付けられて、前記回転軸線B1に沿った方向で、前記軸受41が位置決め固定されている。さらにまた、前記第2構成片73は、前記回転軸線B1に沿った方向の断面形状がL字形状に構成されており、第2構成片73の内周面と、前記シャフト62の外周面との間に、ニードル軸受77が配置されている。
The
このように構成された減速機66は、前記回転軸線B1を中心とする半径方向で、前記円筒部64の内側に配置されている。したがって、前記回転軸線B1に沿った方向で、前記減速機66の配置領域の一部と、前記モータ・ジェネレータ57の配置領域の一部とが重なっている。さらに、前記ロータ59は、前記リヤカバー13に取り付けられた軸受78により回転可能に支持されている。さらにまた、前記セカンダリシャフト30には軸孔79が形成されており、前記シャフト62の一方の端部が前記軸孔79内に配置されている。また、前記シャフト79の外周面と、セカンダリシャフト30の軸孔79の内周面との間にはシール80が介在されている。そして、前記リヤケース12にリヤカバー13を取り付けて、前記ステータ58と前記ロータ59とを前記回転軸線B1に沿った方向に位置決めするとともに、前記セカンダリシャフト30と前記ロータ59とを回転軸線方向B1に位置決めした状態、すなわち、トランスアクスル4の組み立て状態において、前記回転軸線B1に沿った方向で、前記ステータ58の電磁鋼板60とロータ59の電磁鋼板65とのオーバーラップ長さL1よりも、前記ニードル軸受77の端部から前記シャフト62の先端までの長さL2の方が長くなるように、前記シャフト62の長さ、前記回転軸線B1に沿った方向における前記ステータ60の固定位置および前記ニードル軸受77の取付位置などが決定されている。
The
つぎに、前記トルクコンバータ6および前記前後進切換装置7および前記ベルト式無段変速機8にオイル(圧油・作動油)を供給する油圧制御装置について説明する。まず、前記ポンプインペラ14に伝達されたトルクにより駆動されるオイルポンプ81が設けられており、前記ケーシング5に溜められているオイルがオイルポンプ81に吸入される。そして、オイルポンプ81から吐出されたオイルが、油圧制御回路(図示せず)を経由して上記の各機構に供給されるように構成されている。また、油圧制御回路には圧力制御弁、流量制御弁などが設けられており、各機構に供給されるオイル量および油圧を制御することが可能に構成されている。さらに、前記エンジン2および前後進切換装置7および前記ベルト式無段変速機8およびロックアップクラッチ20を制御する電子制御装置(図示せず)が設けられており、この電子制御装置に入力される信号および電子制御装置に記憶されているデータに基づいて、各種の制御信号が出力される。
Next, a hydraulic control apparatus that supplies oil (pressure oil / hydraulic oil) to the torque converter 6, the forward / reverse switching device 7, and the belt type continuously variable transmission 8 will be described. First, an
つぎに、図1に示すパワートレーンの動作を説明する。例えば、車速およびアクセル開度などのパラメータに基づいて、エンジン2およびモータ・ジェネレータ57の駆動・停止が制御される。そして、前記エンジン2が運転された場合、そのトルクが前記フロントカバー16に伝達される。一方、前記ロックアップクラッチ20を制御するマップに基づいて、前記ロックアップクラッチ20が制御される。前記ロックアップクラッチ20が解放された場合は、前記ポンプインペラ14と前記タービンランナ15との間で、作動油の運動エネルギにより動力伝達がおこなわれる。このように、ロックアップクラッチ20が解放されている場合は、前記ポンプインペラ14とタービンランナ15との間の速度比が所定値以下である場合は、ステータ18の働きによりトルク増幅がおこなわれる。これに対して、ロックアップクラッチ20が係合された場合は、前記フロントカバー16と前記インプットシャフト19との間で摩擦力により動力伝達がおこなわれる。このようにして、エンジントルクがインプットシャフト19に伝達される。
Next, the operation of the power train shown in FIG. 1 will be described. For example, the driving and stopping of the
つぎに、前後進切換装置7の制御について説明する。シフトポジションとして前進ポジションが選択された場合は、フォワードクラッチ26が係合され、かつ、リバースブレーキ27が解放されて、インプットシャフト19とプライマリシャフト29とが直結状態になる。この状態においては、エンジントルクがインプットシャフト19に伝達されると、前記インプットシャフト19および前記キャリヤ25および前記プライマリシャフト29が一体回転する。このプライマリシャフト29に伝達されたトルクは、前記ベルト46を経由してセカンダリプーリ32に伝達される。このセカンダリプーリ32に伝達されたトルクは、カウンタドライブギヤ49およびカウンタドリブンギヤ51を経由してカウンタシャフト50に伝達される。このカウンタシャフト50に伝達されたトルクは、ファイナルドライブギヤ52およびリングギヤ54を経由してデフケース53に伝達される。デフケース53が回転すると、そのトルクがドライブシャフト55を経由して車輪56に伝達され、駆動力が発生する。これに対して、後進ポジションが選択された場合はフォワードクラッチ26が解放され、かつ、リバースブレーキ27が係合されて、リングギヤ22が固定される。すると、このリングギヤ22が反力要素となり、前記インプットシャフト19の回転にともなって、前記キャリヤ25がインプットシャフト19の回転方向とは逆の方向に回転する。
Next, the control of the forward / reverse switching device 7 will be described. When the forward position is selected as the shift position, the
また、ベルト式無段変速機8の変速比は、車速およびアクセル開度などの条件から判断される車両1の駆動力要求、および電子制御装置に記憶されているデータに基づいて制御される。例えば、前記駆動力要求に基づいて、要求エンジン出力が求められ、その要求エンジン出力を最適燃費で達成するように、目標エンジン回転数および目標エンジントルクが求められる。そして、実エンジン回転数を目標エンジン回転数に近づけるように、前記ベルト式無段変速機8の変速比が制御される。具体的には、プライマリ油圧室40の油圧を制御することにより、プライマリプーリ31の溝幅が調整される。その結果、プライマリプーリ31におけるベルト46の巻き掛け半径が変化し、ベルト式無段変速機8のプライマリシャフト29の回転速度と、セカンダリシャフト30の回転速度との比、すなわち変速比が無段階(連続的)に制御される。さらに、セカンダリ油圧室48の油圧を制御することにより、セカンダリプーリ32の溝幅が変化する。つまり、ベルト46に対するセカンダリプーリ32の挟圧力(言い換えれば挟持力)が制御され、伝達トルクが制御される。
The gear ratio of the belt-type continuously variable transmission 8 is controlled based on the driving force request of the vehicle 1 determined from conditions such as the vehicle speed and the accelerator opening, and data stored in the electronic control unit. For example, a required engine output is determined based on the driving force request, and a target engine speed and a target engine torque are determined so as to achieve the required engine output with optimum fuel consumption. The gear ratio of the belt type continuously variable transmission 8 is controlled so that the actual engine speed approaches the target engine speed. Specifically, the groove width of the
また、前述のように、モータ・ジェネレータ57を電動機として駆動させ、そのモータ・ジェネレータ57の出力トルクを減速機66に伝達することも可能である。この場合、前記減速機66ではキャリヤ71が固定されているため、そのキャリヤ71が反力要素として機能し、サンギヤ67のトルクが前記リングギヤ68および前記セカンダリプーリ32に伝達される。このように、前記モータ・ジェネレータのトルク57を前記セカンダリプーリ32に伝達する場合、前記減速機66の入力要素であるサンギヤ67の回転速度よりも、出力要素であるリングギヤ68の回転速度の方が低速となるため、伝達トルクが増幅される。したがって、前記車輪56に伝達するトルクを十分に高めることができる。また、この実施例においては、前記減速機66では変速比が固定である。また、前記エンジントルクおよびモータ・ジェネレータ57のトルクの両方を前記車輪56に伝達する制御、または、エンジントルクまたはモータ・ジェネレータ57のトルクの何れか一方を車輪56に伝達する制御を実行可能である。なお、前記モータ・ジェネレータ57のトルクを車輪56に伝達し、エンジントルクを前記車輪56に伝達しない場合(EV走行時)、前記フォワードクラッチ26およびリバースブレーキ27を共に解放することが可能である。
Further, as described above, the motor /
一方、車両1の惰力走行時には、前後進切換装置7のフォワードクラッチ26およびリバースブレーキ27を共に解放するとともに、前記車両1の運動エネルギを前記セカンダリシャフト30から前記減速機66を経由させてモータ・ジェネレータ57に伝達し、そのモータ・ジェネレータ57で発電をおこなう制御、つまり回生制御を実行し、発生した電力を蓄電装置に充電可能である。このように、前記EV走行時、またはモータ・ジェネレータ57による回生制御の実行時に、前記フォワードクラッチ26およびリバースブレーキ27を共に解放することにより、前記エンジン2とインプットシャフト19との間で動力伝達不可能となる。したがって、エンジン2の慣性質量による引き摺りトルクの発生を防止できる。また、ベルト式無段変速機8の伝達トルクを高めずに済み、プライマリ油圧室40およびセカンダリ油圧室48に供給するオイルを吐出する電動オイルポンプが不要であり、オイルポンプ損失およびベルト損失も低減できる。
On the other hand, when the vehicle 1 travels by repulsion, both the
また、この実施例では、前記モータ・ジェネレータ57のトルクを前記セカンダリプーリ32に伝達する経路に減速機66が設けられており、前記モータ・ジェネレータ57から前記セカンダリプーリ32に伝達されるトルクを前記減速機66で増幅することができる。したがって、前記モータ・ジェネレータ57を高回転数・低トルク特性のものとすることができ、前記モータ・ジェネレータ57の体格を小型化し、モータ損失を低減できる。また、前記モータ・ジェネレータ57を小型化できることで、前記回転軸線B1に沿った方向におけるケーシング5の全長を短縮することができる。したがって、車体側に設けられたフロントサイドメンバ(図示せず)または車輪56に対して、前記ケーシング5が接触することを回避でき、車両搭載性の悪化を抑制できる。さらに、前記モータ・ジェネレータ57のロータ59とセカンダリプーリ32とを同軸上に配置するため、前記回転軸線B1を中心とする半径方向の部品配置スペースを狭めることができる。
In this embodiment, a
さらに、この実施例では、前記回転軸線A1に沿った方向で、前記プライマリシャフト29の配置領域と、前記モータ・ジェネレータ57の配置領域とが、領域D1で重なっている。より具体的には、前記プライマリシリンダ36のテーパ部39の外周側に、前記モータ・ジェネレータ57のステータ58の一部が配置されている。したがって、前記モータ・ジェネレータ57の外径を大きくすることができ、このモータ・ジェネレータ57の最大トルクを大きくすることができる。つまり、モータ・ジェネレータ57外径を大きくすることにより、そのモータ・ジェネレータ57の最大トルクを大きくすることができるので、前記ロータ59の電磁鋼板65および前記ステータ58の電磁鋼板60の積層厚さを低減することができる。このように、前記回転軸線B1に沿った方向において前記モータ・ジェネレータ57を一層小型化でき、ハイブリッド駆動装置の車両搭載性を向上できる。さらに、前記回転軸線B1を中心とする半径方向で、前記モータ・ジェネレータ57の円筒部64の内側に前記減速機66が配置されている。また、前記回転軸線B1に沿った方向で、前記モータ・ジェネレータ57の一部、つまり、ステータ58およびロータ59の配置領域と、前記減速機66の配置領域とが重なっている。したがって、ハイブリッド駆動装置の全長を短縮することができ、車載性が向上する。
Further, in this embodiment, in the direction along the rotation axis A1, the arrangement area of the
さらにこの実施例では、前記プライマリシャフト29が、2個の軸受136,37を介在させて、前記トンスアクスルケース11および前記リヤケース12により回転可能に支持されている。また、セカンダリシャフト30は、2個の軸受41,42を介在させて、前記トランスアクスルケース11およびトランスアクスルハウジング10により回転可能に支持されている。さらに、前記モータ・ジェネレータ57および前記減速機66は、ニードル軸受77および軸受78を介在させて前記リアケース12およびリヤカバー13により支持されている。つまり、前記ベルト式無段変速機8を支持する支持機構と、前記モータ・ジェネレータ57および減速機66を支持する支持機構とが、その一部を共用化している。したがって、部品点数、つまり、支持機構の増加を抑制でき、ハイブリッド駆動装置の製造コストの上昇、およびハイブリッド駆動装置の大重量化を抑制できる。また、支持機構同士を固定するためのボルトや、支持機構同士の接触部分に介在させるシールの増加を抑制できる。さらには、ハイブリッド駆動装置の組み立て工数の増加を抑制できる。
Further, in this embodiment, the
さらに、この実施例では、前記キャリヤ71を前記リヤケース12に固定するボルト74と、前記軸受41をリヤケース12に固定するボルト74とが共用化されている。このため、部品点数の低減、およびボルトの締め付け工数の低減、およびハイブリッド駆動装置の製造コストの抑制、およびハイブリッド駆動装置の大重量化を抑制できる。また、前記ボルト74の一部と前記ステータ58の一部とが、前記回転軸線B1に沿った方向で配置領域の一部が重なっているため、ハイブリッド駆動装置の全長短縮に寄与できる。さらに、前記モータ・ジェネレータ57のロータ59が、軸受78およびニードル軸受77により回転可能に支持されている。一方のニードル軸受77が取り付けられたキャリヤ71は、インロー継手(図示せず)またはノックピン(図示せず)により、前記リヤケースに12精度よく、具体的には半径方向において、精度よく位置決め固定されている。また、前記軸受78を支持するリヤカバー13は、前記リヤケース12に対してノックピン(図示せず)やインロー継手(図示せず)により精度よく、具体的には半径方向において精度よく位置決め固定されている。したがって、前記モータ・ジェネレータ57のステータ58とロータ59とを、半径方向において相対的に高精度に位置決め固定することができる。したがって、ロータ59およびステータ58の芯ズレを防止でき、かつ、ロータ59とステータ58との間の隙間を高精度に設定でき、前記ステータ58とロータ59との干渉やノイズを防止できる。
Further, in this embodiment, a
さらに、この実施例では前記減速機66としてダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いており、そのキャリヤ71が固定され、サンギヤ67が前記モータ・ジェネレータ57に連結され、前記リングギヤ68がセカンダリシャフト30に連結されている。このため、前記セカンダリシャフト30と前記ロータ59とが同方向に回転し、かつ、その回転数差が比較的小さい。したがって、前記シール80の摩耗や焼き付きを防止できる。また、この実施例では前述したように、前記モータ・ジェネレータ57の高回転数化および低トルク化を図ることができるので、前記減速機66の減速比を大きくする一方、エンジン回転数を低下させて、燃費の向上を図ることができる。
Further, in this embodiment, a double pinion type planetary gear mechanism is used as the
また、この実施例では、前記リヤケース12に前記リヤカバー13を取り付けて、前記ステータ58と前記ロータ59とを前記回転軸線B1に沿った方向に位置決めするとともに、前記セカンダリシャフト30と前記ロータ59とを前記回転軸線B1に沿った方向に位置決めした状態、すなわち、前記ケーシング5の組み立て状態において、前記ステータ58の電磁鋼板60と、前記ロータ59の電磁鋼板65とのオーバーラップ長さよりも、前記ニードル軸受77におけるセカンダリシャフト30に近い側の端部から、前記シャフト62の先端までの長さの方が長くなるように、前記シャフト62の長さ、前記回転軸線B1方向における前記ステータ58の固定位置および前記ニードル軸受77の取付位置などが決定されている。このため、ハイブリッド駆動装置の組み立て工程において、図3に示すように、前記トランスアクスルケース11内にセカンダリシャフト30を配置し、かつ、前記リヤケース12にステータ58を取り付けた後、前記シャフト62およびロータ59を前記リヤケース12内に挿入すると、先に、前記シャフト62の先端が前記ニードル軸受77により支持されて、そのシャフト62と前記リヤケース12とが半径方向に位置決めされる。
In this embodiment, the
すなわち、前記回転軸線B1に沿った方向で、ニードル軸受77とシャフト62とが、長さL3の範囲でオーバーラップしている。この時点では、前記回転軸線B1に沿った方向において、前記ロータ59の電磁鋼板65と、前記ステータ58の電磁鋼板60と長さL4の隙間量があり、オーバーラップしていない。さらにリヤカバー13をリヤケース12に近づけると、前記回転軸線B1に沿った方向で、前記ロータ59の電磁鋼板65と、前記ステータ58の電磁鋼板60とがオーバーラップすることとなる。このように、前記ロータ59の電磁鋼板65と、前記ステータ58の電磁鋼板60とが電磁力で引き寄せ合う時点よりも前の工程で、前記ロータ59とステータ58とが半径方向に位置決めされている。したがって、前記シャフト62およびロータ59の組付け作業を高精度に、かつ、容易におこなうことができるとともに、治具を用いずに済む。
That is, the
ここで、図1ないし3に示された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、カウンタシャフト50およびドライブシャフト55および車輪56が、この発明における被駆動部材に相当し、モータ・ジェネレータ57が、この発明における電動機に相当し、ロータ59が、この発明における「電動機の回転要素」に相当し、トランスアクスルハウジング10が、この発明における第1のケースに相当し、トランスアクスルケース11が、この発明における第2のケースに相当し、リヤケース12が、この発明における第3のケースに相当し、リヤカバー13が、この発明における第4のケースに相当し、軸受41が、この発明における第1の軸受に相当し、サンギヤ67が、この発明における第1の要素および入力要素に相当し、リングギヤ68が、この発明における第2の要素および出力要素に相当し、キャリヤ71が、この発明における第3の固定要素および反力要素に相当し、ボルト74およびストパプレート75が、この発明の固定機構に相当し、軸受78が、この発明における第2の軸受に相当し、ニードル軸受77が、この発明における第3の軸受に相当し、ピニオンギヤ69が、この発明における第1ピニオンギヤに相当し、ピニオンギヤ70が、この発明における第2ピニオンギヤに相当し、ニードル軸受77が、この発明の支持機構に相当する。
Here, the correspondence relationship between the configuration shown in FIGS. 1 to 3 and the configuration of the present invention will be described. The
この実施例において、前記減速機66は、その変速比が固定された減速機、または変速比を変更可能な減速機の何れを用いてもよい。さらに、前記減速機66として、シングルピニオン式の遊星歯車機構を用いることも可能である。この場合、サンギヤをモータ・ジェネレータに連結し、キャリヤをセカンダリシャフトに連結し、リングギヤを固定すればよい。なお、減速機66を構成する遊星歯車機構に代えて、トラクション伝動装置を用いることもできる。具体的には、遊星歯車機構を構成する各ギヤをローラに代えて、遊星ローラを用いればよい。また、上記の実施例では、全ての回転軸線が車両1の幅方向(左右方向)に配置されているが、全ての回転軸線が車両の前後方向に配置されている構成のパワートレーンについても、この発明を用いることができる。また、この実施例において、流体伝動装置としてトルク増幅機能を備えていないフルードカップリングを用いることもできる。さらに、前後進切換装置としては、ダブルピニオン式の遊星歯車機構に代えて、シングルピニオン式の遊星歯車機構を用いることも可能である。また、前後進切換装置は、遊星歯車機構を用いる構成に代えて、平行軸歯車式の前後進切換装置を用いることも可能である。さらに、前後進切換装置の出力要素の回転方向を正逆に切り替えるための切替機構として、油圧式のアクチュエータに代えて、電磁式のアクチュエータを用いることも可能である。また、この発明は、車両以外にも、運搬機械、工作機械などに用いることも可能である。
In this embodiment, the
2…エンジン、 5…ケーシング、 8…ベルト式無段変速機、 10…トランスアクスルハウジング、 11…トランスアクスルケース、 12…リヤケース、 13…リヤカバー、 29…プライマリシャフト、 30…セカンダリシャフト、 31…プライマリプーリ、 32…セカンダリプーリ、 41,78…軸受、 46…ベルト、 50…カウンタシャフト、 55…ドライブシャフト、 56…車輪、 57…モータ・ジェネレータ、 58…ステータ、 59…ロータ、 66…減速機、 67…サンギヤ、 68…リングギヤ、 69,70…ピニオンギヤ、 71…キャリヤ、 74…ボルト、 75ストッパプレート、 77…ニードル軸受、 A1,B1…回転軸線。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記セカンダリシャフトと前記電動機の回転要素とが同軸上に配置され、かつ、前記セカンダリシャフトと前記電動機の回転要素とがトルク伝達可能に連結されているとともに、前記電動機の回転要素から前記セカンダリシャフトに至るトルク伝達経路に減速機が設けられており、この減速機は、前記電動機のトルクを前記セカンダリシャフトに伝達する場合に、前記電動機の回転速度よりも前記セカンダリシャフトの回転速度を低速とする構成を有していることを特徴とするハイブリッド駆動装置。 An engine that outputs torque, a drive member that is coupled so that torque can be transmitted and that generates torque by transmitting torque, and a torque transmission path from the engine to the driven member are provided. A belt-type continuously variable transmission and an electric motor provided so as to be able to transmit torque to the driven member. The belt-type continuously variable transmission includes a primary shaft and a secondary shaft whose rotation axes are arranged in parallel. A shaft and a belt wound around the primary pulley of the primary shaft and the secondary pulley of the secondary shaft, and when the engine torque is input to the primary shaft, the torque causes the belt and the secondary shaft to Hybrid drive device having a configuration of being transmitted to the driven member via Oite,
The secondary shaft and the rotating element of the electric motor are coaxially arranged, and the secondary shaft and the rotating element of the electric motor are connected so as to be able to transmit torque, and from the rotating element of the electric motor to the secondary shaft A reduction gear is provided in the torque transmission path to reach, and this reduction gear is configured to make the rotation speed of the secondary shaft lower than the rotation speed of the electric motor when transmitting the torque of the electric motor to the secondary shaft. A hybrid drive device comprising:
前記減速機は、差動回転可能な第1の要素ないし第3の要素から構成される遊星歯車機構を有しており、前記第1の要素が前記モータ・ジェネレータに連結される入力要素であり、第2の要素がセカンダリシャフトに連結される出力要素であり、前記第3の要素が反力要素であり、その反力要素を固定する固定機構は、前記第1の軸受を固定する機能を兼備していることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。 A first bearing for rotatably supporting the secondary shaft is provided;
The speed reducer has a planetary gear mechanism composed of first to third elements capable of differential rotation, and the first element is an input element connected to the motor / generator. The second element is an output element coupled to the secondary shaft, the third element is a reaction force element, and the fixing mechanism for fixing the reaction force element has a function of fixing the first bearing. 6. The hybrid drive device according to claim 1, wherein the hybrid drive device is also provided.
前記減速機は、差動回転可能な第1の要素ないし第3の要素から構成される遊星歯車機構を有しており、前記第1の要素が前記モータ・ジェネレータに連結される入力要素であり、第2の要素がセカンダリシャフトに連結される出力要素であり、第3の要素が反力要素であり、この第3の要素が前記ケーシングに固定されており、前記ケーシングに取り付けられた第2の軸受と、前記第3の要素に取り付けた第3の軸受とにより、前記電動機の回転要素が支持されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のハイブリッド駆動装置。 The belt type continuously variable transmission and the casing in which the electric motor and the speed reducer are housed;
The speed reducer has a planetary gear mechanism composed of first to third elements capable of differential rotation, and the first element is an input element connected to the motor / generator. The second element is an output element coupled to the secondary shaft, the third element is a reaction force element, the third element is fixed to the casing, and the second element is attached to the casing. The hybrid drive device according to claim 1, wherein a rotating element of the electric motor is supported by a bearing of the second and a third bearing attached to the third element.
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