JP2010000962A - 動力出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンとダンパ機構と回転電機とを備える動力出力装置において、回転電機の最高出力の低下を抑えつつダンパ機構による振動減衰特性を向上させる。
【解決手段】回転電機１６のロータ１７をステータ１８の外周側に配置するととともに、ダンパ機構１１を回転電機１６のロータ１７の外周側に配置する。この配置により、ダンパ機構１１の外径を大きくとることができ、ばね部材２３の撓みストロークを大きく確保することができ、ばね部材２３のばね定数を低減することができる。さらに、回転電機１６のロータ１７の外径を大きく確保することができるので、回転電機１６の最大トルクの低下を抑えて最高出力の低下を抑えることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンとダンパ機構と回転電機とを備え、エンジンからの動力をダンパ機構を介して出力する動力出力装置に関する。

この種の動力出力装置の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１においては、エンジンの出力軸に電動モータ（回転電機）のロータが連結されており、電動モータのロータとトルクコンバータとの間にダンパ機構が組み付けられている。ダンパ機構は、電動モータのロータに連結された入力側回転部材としてのアウタディスクと、トルクコンバータに連結された出力側回転部材としてのインナディスクと、アウタディスクとインナディスクとを連結する緩衝部材としてのダンパスプリングとを含んで構成されている。そして、このダンパ機構を電動モータのロータの内側に配置している。これによって、動力出力装置の小型化を図っている。

特開２００７−２３０３４１号公報 特開２００６−３２７５７０号公報

ダンパ機構による振動減衰特性を向上させるためには、入力側回転部材と出力側回転部材とを繋ぐ緩衝部材の弾性係数を低減し、緩衝部材の変形量を大きく確保する必要がある。そのためには、ダンパ機構の外径を大きくとる必要がある。前述の特許文献１では、動力出力装置の小型化を図るために、ダンパ機構を電動モータのロータの内側に配置している。特許文献１において、ダンパ機構による振動減衰特性を向上させるためには、ダンパ機構の外側に配置される電動モータの内径や外径を大きくする必要がある。しかし、ケーシング外径の制約から、電動モータの外径を大きくすることは困難である。また、電動モータの内径を大きくすると、電動モータのロータもしくはステータの径方向寸法が縮小するため、電動モータの最高出力が低下する。そのため、電動モータの内径拡大にも限界がある。したがって、特許文献１のようにダンパ機構を電動モータのロータの内側に配置した場合は、ダンパ機構による振動減衰特性の向上と電動モータの最高出力の向上とを両立させるには限界がある。

本発明は、エンジンとダンパ機構と回転電機とを備える動力出力装置において、回転電機の最高出力の低下を抑えつつダンパ機構による振動減衰特性を向上させることを目的とする。

本発明に係る動力出力装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る動力出力装置は、動力を発生可能なエンジンと、エンジンからの動力が伝達される入力側回転部材と、入力側部材を介してエンジンからの動力が伝達される出力側回転部材と、入力側回転部材と出力側回転部材とを繋ぎ、入力側回転部材へ伝達されるエンジンからの振動を吸収するための緩衝部材と、を含むダンパ機構と、エンジンからの動力が伝達されるロータと、ロータと対向配置されたステータと、を含む回転電機と、を備え、エンジンからの動力をダンパ機構を介して出力する動力出力装置であって、回転電機においては、ロータがステータよりも径方向外側に配置されており、ダンパ機構が、回転電機のロータよりも径方向外側に配置されていることを要旨とする。

本発明の一態様では、回転電機のロータの回転角を検出するための回転角検出器であって、回転電機のロータと連結された回転角検出用ロータと、回転角検出用ロータと対向配置された回転角検出用ステータと、を含む回転角検出器をさらに備え、回転角検出器が、回転電機のステータよりも径方向内側に配置されていることが好適である。

本発明の一態様では、ダンパ機構の入力側回転部材には、回転電機のロータを介してエンジンからの動力が伝達されることが好適である。

本発明の一態様では、回転電機のロータには、ダンパ機構を介してエンジンからの動力が伝達されることが好適である。

本発明によれば、回転電機のロータをステータよりも径方向外側に配置するとともに、ダンパ機構を回転電機のロータよりも径方向外側に配置することで、回転電機のロータの外径の縮小を抑えることができるとともに、ダンパ機構の緩衝部材の変形量を大きく確保して緩衝部材の弾性係数を低減することができる。その結果、回転電機の最高出力の低下を抑えつつダンパ機構による振動減衰特性を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

図１〜３は、本発明の実施形態に係る動力出力装置の概略構成を示す図である。図１は全体構成の概略を示し、図２は回転電機１６の軸線方向と直交する方向から見たダンパ機構１１及び回転電機１６の構成の概略を示し、図３は回転電機１６の軸線方向から見たダンパ機構１１及び回転電機１６の構成の概略を示す。本実施形態に係る動力出力装置は、機械的動力を発生可能なエンジン１０と、エンジン１０から伝達される振動（トルク変動）を低減するためのダンパ機構１１と、機械的動力の発生及び発電運転のいずれかを選択的に行うことが可能な回転電機１６と、を備えるハイブリッド型の動力出力装置であり、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。本実施形態に係る動力出力装置において、エンジン１０からの動力と回転電機１６からの動力との少なくとも一方は、出力軸２６に伝達される。出力軸２６に伝達された動力は、動力伝達機構として設けられた変速機（トランスミッション）１４で変速されてから図示しない負荷へ伝達され、例えば車両の駆動等、負荷の駆動に用いられる。

回転電機１６は、エンジン１０と変速機１４（動力伝達機構）との間に形成された、ケーシング１５の内周側の空間内に配置されており、連結部材３１を介してエンジン１０のクランク軸（出力軸）１０−１に連結されていることでエンジン１０からの動力が伝達されるロータ１７と、連結部材３２を介してケーシング１５に固定され、ロータ１７と所定の空隙を空けて対向配置されたステータ１８と、を含む。ロータ１７とステータ１８は、回転電機１６の径方向において対向配置されている。図２に示す例では、連結部材３１は変速機１４側からロータ１７に連結されており、連結部材３２はエンジン１０側からステータ１８に連結されている。ステータ１８にはステータ巻線１８ｃが配設されており、回転電機１６は、ステータ巻線１８ｃへの電力供給によりロータ１７に機械的動力を発生させる力行運転を行うことが可能である。例えば、ロータ１７に発生させた動力をエンジン１０へ伝達することでエンジン１０の始動を行うことや、ロータ１７に発生させた動力を変速機１４を介して負荷へ伝達することで負荷の駆動を行うことが可能である。さらに、回転電機１６は、ロータ１７の機械的動力を基にステータ巻線１８ｃに電力を発生させる回生運転（発電運転）を行うことも可能である。例えば、ロータ１７に伝達されたエンジン１０からの動力を利用して発電運転を行うことが可能である。ステータ巻線１８ｃへの電力供給、及びステータ巻線１８ｃからの電力回収は、連結部材３２に取り付けられた導電体を介して行われる。このように、回転電機１６は、電動モータ（原動機）及び発電機（被動機）の両方の機能を有する。なお、回転電機１６が力行運転及び回生運転を行うためのロータ１７及びステータ１８の具体的構成については、周知の構成で実現可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

回転電機１６のロータ１７の回転角を検出するための回転角検出器としてレゾルバ３６が設けられている。レゾルバ３６は、連結部材３１を介して回転電機１６のロータ１７に連結された回転角検出用ロータ３７と、回転電機１６のステータ１８に連結され、回転角検出用ロータ３７と所定の空隙を空けて対向配置された回転角検出用ステータ３８と、を含む。回転角検出用ロータ３７と回転角検出用ステータ３８は、レゾルバ３６の径方向（回転電機１６の径方向と一致する）において対向配置されており、回転角検出用ロータ３７が回転角検出用ステータ３８の内周側に（回転角検出用ステータ３８よりも径方向内側に）配置されている。なお、ロータ１７の回転角を検出するためのレゾルバ３６（回転角検出用ロータ３７及び回転角検出用ステータ３８）の具体的構成については、周知の構成で実現可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

ダンパ機構１１は、エンジン１０と変速機１４との間に形成された、ケーシング１５の内周側の空間内に配置されており、回転電機１６のロータ１７に連結された入力側ハブ（入力側回転部材）２１と、連結部材３３を介して出力軸２６に連結された出力側ハブ（出力側回転部材）２２と、入力側ハブ２１と出力側ハブ２２とを繋ぐ複数の弾性部材（緩衝部材）２３と、を含む。入力側ハブ２１には、回転電機１６のロータ１７を介してエンジン１０からの動力が伝達され、出力側ハブ２２には、回転電機１６のロータ１７と入力側ハブ２１と弾性部材２３とを介してエンジン１０からの動力が伝達される。各弾性部材２３は、入力側ハブ２１及び出力側ハブ２２の回転方向（周方向）に関して弾性を有しており、入力側ハブ２１に伝達されたエンジン１０からの振動（トルク変動）をこのハブ回転方向に弾性変形しながら緩和及び吸収することで、入力側ハブ２１から出力側ハブ２２へ伝達されるトルク変動を低減する。これによって、エンジン１０の騒音（こもり音）・振動を減衰させることができる。なお、連結部材３３と出力軸２６はスプライン係合しており、クランク軸１０−１の軸線方向振動を吸収可能としている。図２に示す例では、連結部材３３は変速機１４側から出力側ハブ２２に連結されている。

図３に示す例では、出力側ハブ２２が入力側ハブ２１の外周側に（入力側ハブ２１よりも径方向外側に）配置されている。入力側ハブ２１には出力側ハブ２２へ向けて（径方向外側へ）突出した突出部２１ａが設けられ、出力側ハブ２２には入力側ハブ２１へ向けて（径方向内側へ）突出した突出部２２ａが設けられ、突出部２１ａと突出部２２ａは、ハブ回転方向（周方向）に互いに間隔をおいて配置されている。そして、このハブ回転方向に沿って延びる弾性部材２３としてのばね部材（例えばコイルばね）が突出部２１ａ，２２ａ間の空間に配置され、各ばね部材２３の一端部が入力側ハブ２１の突出部２１ａに連結され、各ばね部材２３の他端部が出力側ハブ２２の突出部２２ａに連結されている。

ダンパ機構１１による騒音・振動減衰特性を向上させるためには、入力側ハブ２１と出力側ハブ２２とを繋ぐ弾性部材２３の弾性係数（ばね部材のばね定数）を低減し、弾性部材２３の弾性変形量（ばね部材の撓みストローク）を大きく確保する必要がある。そのためには、ダンパ機構１１の外径を大きくとり、弾性部材２３を極力外周側の位置に配置する必要がある。また、回転電機１６の最大トルクを増大させて最高出力を増大させるためには、ロータ１７の外径を大きくとることが好ましい。

そこで、本実施形態では、回転電機１６のロータ１７をステータ１８の外周側に（ステータ１８よりも径方向外側に）配置するととともに、ダンパ機構１１（入力側ハブ２１と出力側ハブ２２と弾性部材２３）を、回転電機１６のロータ１７の外周側に（ロータ１７よりも径方向外側に）配置している。この配置により、ダンパ機構１１の外径を大きくとることができ、弾性部材２３を極力外周側の位置に配置することができる。そのため、ハブ回転方向（周方向）に関する弾性部材２３の弾性変形量（ばね部材の撓みストローク）を大きく確保することができ、ハブ回転方向に関する弾性部材２３の弾性係数（ばね部材のばね定数）を低減することができる。その結果、ダンパ機構１１による騒音・振動減衰特性を向上させることができる。さらに、上記の配置により、回転電機１６のロータ１７の外径を大きく確保することができるので、回転電機１６の最大トルクの低下を抑えて最高出力の低下を抑えることができる。このように、ダンパ機構１１による騒音・振動減衰特性の向上と回転電機１６の最高出力の向上とを両立させることができる。さらに、上記の配置により、動力出力装置の軸線方向長さを短縮することができ、動力出力装置の小型化を図ることができる。

また、回転電機１６のロータ１７の回転角を検出するためには、回転角検出器（レゾルバ３６）を設ける必要があるが、レゾルバ３６を設ける分、動力出力装置の軸線方向長さが増大して大型化を招きやすくなる。これに対して本実施形態では、レゾルバ３６（回転角検出用ロータ３７及び回転角検出用ステータ３８）を、回転電機１６のステータ１８の内周側に（回転電機１６のステータ１８よりも径方向内側に）配置することで、動力出力装置の軸線方向長さの増大を抑えることができ、動力出力装置の小型化を図ることができる。

次に、本実施形態の他の構成例について説明する。

図４，５に示す構成例では、図１〜３に示す構成例と比較して、連結部材３２は変速機１４側から回転電機１６のステータ１８に連結されており、連結部材３３はエンジン１０側からダンパ機構１１の出力側ハブ２２に連結されている。そして、レゾルバ３６の回転角検出用ロータ３７は連結部材３４を介して回転電機１６のロータ１７に連結されており、連結部材３４はエンジン１０側からロータ１７及び回転角検出用ロータ３７に連結されている。

また、図６〜８に示す構成例では、図１〜３に示す構成例と比較して、ダンパ機構１１の入力側ハブ２１は連結部材３３を介してエンジン１０のクランク軸（出力軸）１０−１に連結されており、ダンパ機構１１の出力側ハブ２２は回転電機１６のロータ１７に連結されていることで、ロータ１７には、ダンパ機構１１（入力側ハブ２１、弾性部材２３、及び出力側ハブ２２）を介してエンジン１０からの動力が伝達される。ロータ１７は連結部材３１を介して出力軸２６に連結されており、連結部材３１と出力軸２６はスプライン係合している。図７に示す例では、連結部材３１はエンジン１０側からロータ１７及び回転角検出用ロータ３７に連結されており、連結部材３２は変速機１４側からステータ１８に連結されており、連結部材３３はエンジン１０側から入力側ハブ２１に連結されている。図８に示す例では、入力側ハブ２１が出力側ハブ２２の外周側に（出力側ハブ２２よりも径方向外側に）配置されている。入力側ハブ２１には出力側ハブ２２へ向けて（径方向内側へ）突出した突出部２１ａが設けられ、出力側ハブ２２には入力側ハブ２１へ向けて（径方向外側へ）突出した突出部２２ａが設けられている。そして、ハブ回転方向に弾性変形可能な各ばね部材２３の一端部が入力側ハブ２１の突出部２１ａに連結され、各ばね部材２３の他端部が出力側ハブ２２の突出部２２ａに連結されている。

また、図９，１０に示す構成例では、図６〜８に示す構成例と比較して、連結部材３２はエンジン１０側から回転電機１６のステータ１８に連結されており、連結部材３３は変速機１４側からダンパ機構１１の入力側ハブ２１に連結されている。そして、レゾルバ３６の回転角検出用ロータ３７は連結部材３４を介して回転電機１６のロータ１７に連結されており、連結部材３４は変速機１４側からロータ１７及び回転角検出用ロータ３７に連結されている。

以上説明した各構成例においても、回転電機１６の最大トルクの低下を抑えて最高出力の低下を抑えることができるとともに、ダンパ機構１１による騒音・振動減衰特性を向上させることができる。さらに、動力出力装置の軸線方向長さを短縮することができ、動力出力装置の小型化を図ることができる。

また、以上説明した各構成例においては、変速機１４以外の動力伝達機構を用いることも可能である。例えば上記特許文献２に開示されている動力伝達システムに本実施形態の構成を適用することも可能である。その場合は、本実施形態における回転電機１６は特許文献２におけるスタータジェネレータに相当する。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の実施形態に係る動力出力装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力出力装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力出力装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力出力装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力出力装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力出力装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力出力装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力出力装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力出力装置の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る動力出力装置の他の概略構成を示す図である。

符号の説明

１０ エンジン、１１ ダンパ機構、１４ 変速機、１６ 回転電機、１７ ロータ、１８ ステータ、１８ｃ ステータ巻線、２１ 入力側ハブ、２２ 出力側ハブ、２３ 弾性部材、２６ 出力軸、３１〜３３ 連結部材、３６ レゾルバ、３７ 回転角検出用ロータ、３８ 回転角検出用ステータ。

Claims (4)

1. 動力を発生可能なエンジンと、
   エンジンからの動力が伝達される入力側回転部材と、入力側部材を介してエンジンからの動力が伝達される出力側回転部材と、入力側回転部材と出力側回転部材とを繋ぎ、入力側回転部材へ伝達されるエンジンからの振動を吸収するための緩衝部材と、を含むダンパ機構と、
   エンジンからの動力が伝達されるロータと、ロータと対向配置されたステータと、を含む回転電機と、
   を備え、エンジンからの動力をダンパ機構を介して出力する動力出力装置であって、
   回転電機においては、ロータがステータよりも径方向外側に配置されており、
   ダンパ機構が、回転電機のロータよりも径方向外側に配置されている、動力出力装置。
2. 請求項１に記載の動力出力装置であって、
   回転電機のロータの回転角を検出するための回転角検出器であって、回転電機のロータと連結された回転角検出用ロータと、回転角検出用ロータと対向配置された回転角検出用ステータと、を含む回転角検出器をさらに備え、
   回転角検出器が、回転電機のステータよりも径方向内側に配置されている、動力出力装置。
3. 請求項１または２に記載の動力出力装置であって、
   ダンパ機構の入力側回転部材には、回転電機のロータを介してエンジンからの動力が伝達される、動力出力装置。
4. 請求項１または２に記載の動力出力装置であって、
   回転電機のロータには、ダンパ機構を介してエンジンからの動力が伝達される、動力出力装置。

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