JP2010057220A

JP2010057220A - 駆動装置

Info

Publication number: JP2010057220A
Application number: JP2008216983A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Ideshio; 幸彦出塩; Hideaki Komada; 英明駒田; Hiroyuki Shibata; 寛之柴田; Tomohito Ono; 智仁大野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2010-03-11
Anticipated expiration: 2028-08-26
Also published as: JP5071306B2

Abstract

【課題】電動機のロータをロックする際のロータコアの変形を抑えることができる駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置２は、動力伝達経路に配置された第１モータ・ジェネレータ４と、第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ａをロックするロック機構２３とを備え、ロック機構２３は、ケーシング１３に固定された固定側支持部材２４と、固定側支持部材２４に取り付けられた複数の固定側摩擦板２５と、ロータ４ａの回転軸線Ａｘ方向に関してロータコア１５から離れるようにロータ４ａに設けられた回転側支持部材２７と、回転側支持部材２７に取り付けられ、かつ固定側摩擦板２５の間にそれぞれ配置された回転側摩擦板２８とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、動力伝達経路に配置された電動機のロータをロックするロック機構を備えた駆動装置に関する。

電動機のロータをロックするブレーキを備えたハイブリッド型車両が周知である。例えば、複数の電磁鋼板が設けられたロータのリムの内周面に外側板を取り付けて、電動機のケーシングに設けた内側板を外側板に押し付けることによりロータをロックするものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。

特開平１０−４４７８９号公報特開平８−１８３３４８号公報

特許文献１の装置では、内側板を外側板に押し付けた際にリムに応力が発生して変形することがある。この場合、その変形したリムの外周面に取り付けられている電磁鋼板も同時に変形するおそれがある。

そこで、本発明は、電動機のロータをロックする際のロータコアの変形を抑えることができる駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の駆動装置は、動力伝達経路に配置された電動機と、前記電動機のロータをロックできるロック機構と、を備えた駆動装置において、前記ロック機構は、前記ロータと一体回転する回転側係合部材と、前記回転側係合部材と係合する係合位置とその係合を解除する解放位置との間で移動可能な状態で固定部材に設けられた固定側係合部材と、を有し、前記回転側係合部材は、前記ロータの回転軸線方向に関して前記ロータのロータコアから離れた位置に設けられていることにより上述した課題を解決する（請求項１）。

この駆動装置によれば、固定側係合部材が係合位置に移動するとロータがロックされ、回転側係合部材に応力が発生する。しかしながら、回転側係合部材をロータの回転軸線方向に関してロータコアから離れた位置に設けているので、回転側係合部材に発生した応力のロータコアへの伝達を低減させることができる。これにより、電動機のロータをロックする際のロータコアの変形を抑えることができる。

本発明の一形態においては、前記回転側係合部材と前記ロータとが一体に形成されてもよい（請求項２）。この形態によれば、ロータと回転側係合部材との間の強度を均一に保持することができる。

本発明の一形態において、前記電動機は、前記ロータの回転軸線方向に関して前記ロータコアよりも大きく形成され、かつ前記ロータコアの外周側に設けられたステータを有し、前記回転側係合部材は、前記ロータの回転軸線方向に関して前記ロータコアと並列し、かつ前記ステータの内周側に位置するように設けられてもよい（請求項３）。この形態によれば、ロータの回転軸線方向に関してロータコアと並列し、かつステータの内周側に回転側係合部材を設けているので、ロック機構を省略した場合の駆動装置の大きさと同程度の大きさにすることができる。

本発明の一形態においては、前記回転側係合部材と前記ロータとが互いに別部品として形成されてもよい（請求項４）。この形態によれば、回転側係合部材とロータとを一体に形成した場合と比べて、ロータがコンパクトになるのでロータを所定の位置に組付ける際の組付け性が良くなる。

上記の形態において、前記ロータは、前記ロータの回転軸線方向に関して前記ロータコアよりも大きく形成され、かつ前記ロータコアの内周面に接続された支持部を有し、前記回転側係合部材は、前記ロータの回転軸線方向に関して前記支持部の端部から前記ロータコアとオーバラップする位置にまで跨るようにして前記支持部の内周面に取り付けられてもよい（請求項５）。この形態によれば、ロータの回転軸線方向に関して支持部の端部からロータコアとオーバラップする位置にまで跨るようにして支持部の内周面に回転側係合部材を取り付けているので、回転側係合部材をロータコアとオーバラップしないように支持部に取り付けた場合と比べて、回転側係合部材と支持部との接触面積を大きくすることができる。これにより、回転側係合部材とロータとを一体に形成した場合と略同等の強度を確保することができる。

以上説明したように、本発明によれば、固定側係合部材が係合位置に移動するとロータがロックされ、回転側係合部材に応力が発生する。しかしながら、回転側係合部材をロータの回転軸線方向に関してロータコアから離れた位置に設けているので、回転側係合部材に発生した応力のロータコアへの伝達を低減させることができる。これにより、電動機のロータをロックする際のロータコアの変形を抑えることができる。

（第１の形態）
図１は、本発明の一形態に係る駆動装置が適用された車両の概略を示している。この図に示すように、車両１はいわゆるハイブリッド車両として構成されている。車両１には走行のために駆動装置２が設けられている。周知のようにハイブリッド車両は、内燃機関を走行用の駆動力源として備えるとともに、電動機を他の走行用の駆動力源として備えた車両である。

駆動装置２は、内燃機関３と、電動機としての第１モータ・ジェネレータ４と、内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４がそれぞれ連結された動力分配機構５と、車両１の駆動輪１０に動力を出力するための出力ギア６とを備えている。駆動装置２には、減速機構７を介して出力ギア６に連結された第２モータ・ジェネレータ８が設けられている。出力ギア６の動力は作動装置９を介して左右の駆動輪１０に伝達される。

内燃機関３は、火花点火型の多気筒内燃機関として構成されており、その動力は入力軸１１を介して動力分配機構５に伝達される。入力軸１１と内燃機関３との間にはダンパ１２が介在しており、内燃機関３のトルク変動はダンパ１２にて吸収される。第１モータ・ジェネレータ４と第２モータ・ジェネレータ８とは同様の構成を持っていて、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えている。

図２は、第１モータ・ジェネレータ４の一部とその周辺を示した図である。この図にも示すように、第１モータ・ジェネレータ４は入力軸１１と同軸上に回転可能に設けられたロータ４ａと、そのロータ４ａの外周側に位置して固定部材であるケーシング１３に固定されたステータ４ｂとを備えている。ロータ４ａは、複数の電磁鋼板１４が重ね合わされることにより構成されたロータコア１５と、中空状に形成されて、かつ入力軸１１が挿入された状態で軸受１６、１７を介してケーシング１３に支持されたロータ軸１８と、ロータ軸１８からロータ４ａの半径方向外側に延びて、かつロータコア１５の内周面に接続された支持部１９とを備えている。支持部１９は、ロータ４ａの回転軸線Ａｘ方向に関してロータコア１５よりも大きく形成され、かつロータコア１５の側面に沿って延びている。ステータ４ｂは、複数の電磁鋼板２０が重ね合わされることにより構成され、かつロータコア１５の外周側に配置されたステータコア２１と、そのステータコア２１からロータ４ａの回転軸線Ａｘ方向に突出するようにして設けられたコイル部２２とを備えている。なお、第２モータ・ジェネレータ８も同様に、ロータ８ａ及びステータ８ｂを備えている。

動力分配機構５は、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車であるサンギアＳ１と、そのサンギアＳ１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ１と、これらギアＳ１、Ｒ１に噛み合うピニオンを自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ１とを備えている。この形態では、入力軸１１がキャリアＣ１に、第１モータ・ジェネレータ４がサンギアＳ１に、出力ギア６がリングギアＲ１にそれぞれ連結されている。

減速機構７は、第２モータ・ジェネレータ８の回転を減速して出力ギア６に伝達するための機構であり、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。減速機構７は外歯歯車であるサンギアＳ２と、そのサンギアＳ２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲ２と、これらギアＳ２、Ｒ２に噛み合うピニオンを自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ２とを備えている。この形態では、サンギアＳ２が第２モータ・ジェネレータ８に、リングギアＲ２が出力ギア６にそれぞれ連結されており、キャリアＣ２はケーシング１３に固定されている。これにより、第２モータ・ジェネレータ８の回転が減速されて出力ギア６に伝達されるとともに、第２モータ・ジェネレータ８の動力が増幅されて出力ギア６に伝達される。

駆動装置２には、第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ａをロックするロック機構２３が設けられている。ロック機構２３は、ロータ４ａの回転軸線Ａｘ方向に関してロータコア１５と並列し、かつコイル部２２の内周側に位置している（図２参照）。図３は、図２の駆動装置２に係るロック機構２３とその周辺を拡大して示した図である。この図に示すように、ロック機構２３は、いわゆる湿式多板ブレーキとして構成されており、ケーシング１３に固定側支持部材２４を介して設けられた複数の固定側摩擦板２５と、支持部１９に回転側支持部材２６を介して設けられ、かつ固定側摩擦板２５と交互に配置された複数の回転側摩擦板２７と、固定側摩擦板２５が回転側摩擦板２７と係合する係合位置とその係合が解除される解放位置との間を移動できるように固定側摩擦板２５に圧力を加えるピストン２８とを備えている。これら摩擦板２５、２７は、固定側支持部材２４及び回転側支持部材２６に対してそれぞれスプライン結合されており、ロータ４ａの回転方向の移動が制限され、かつロータ４ａの回転軸線Ａｘ方向にのみ移動できる。固定側支持部材２４には、摩擦板２５、２７の移動を制限するストッパ２９が設けられている。回転側支持部材２６は、ロータ４ａの回転軸線Ａｘ方向に関してロータコア１５から離れて位置しており、支持部１９と一体に形成されている。また、ロック機構２３には、ピストン２８を図３の右側に付勢するリターンスプリング３０と、油圧室３１からのオイル漏れをシールするオイルリング３２と、固定側摩擦板２５に生じる急激な圧力を吸収するディッシュプレート３３とが設けられている。

油圧室３１にオイルが導入されると、ピストン２８からディッシュプレート３３を介して固定側摩擦板２５に圧力が加えられるので、摩擦板２５、２７間に摩擦力が生じてロータ４ａがロックされる。これにより、第１モータ・ジェネレータ４を使用しない固定変速段を実現できる。一方、油圧室３１へのオイルの導入が停止されるとリターンスプリング３０によりピストン２８が図３の右側に駆動されて摩擦板２５、２７の係合が解除されてロータ４ａが回転可能な状態となる。これにより、第１モータ・ジェネレータ４を使用した電気的な無段変速を実現できる。

図４は、ロック機構２３が第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ａをロックした場合の共線図の一例を示している。なお、この図において、「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ４を、「ＥＮＧ」は内燃機関３を、「ＯＵＴ」は出力ギア６をそれぞれ示している。この図からも明らかなように、固定側摩擦板２５が係合位置に移動することにより、第１モータ・ジェネレータ４の回転が０となるので、内燃機関３から動力分配機構５を介して第１モータ・ジェネレータ４に分配されていた動力が出力ギア６に追加されて駆動輪１０が回転駆動される。

なお、固定側支持部材２４及び固定側摩擦板２５が固定側係合部材に相当し、回転側支持部材２６及び回転側摩擦板２７が回転側係合部材に相当する。

以上の構成の駆動装置においては、固定側摩擦板２５が係合位置に移動するとロータ４ａがロックされ、回転側支持部材２６に応力が発生する。しかしながら、回転側支持部材２６をロータ４ａの回転軸線Ａｘ方向に関してロータコア１５から離れるように支持部１９に設けているので、回転側支持部材２６に発生した応力のロータコア１５への伝達が低減する。これにより、ロータ４ａをロックする際のロータコア１５の変形を抑えることができる。また、回転側支持部材２６と支持部１９とを一体に形成しているので、回転側支持部材２６と支持部１９との間の強度を均一に保持することができる。

本形態の駆動装置２では、ロック機構２３がロータ４ａの回転軸線Ａｘ方向に関してロータコア１５と並列し、かつコイル部２２の内周側に位置しているので、ロック機構２３を設けることによる駆動装置２の大型化を抑制することができる。

（第２の形態）
図５は本発明の第２の形態に係る駆動装置のロック機構３４とその周辺を拡大した図である。なお、図５は図３に対応しており、上述した図３と共通する部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。図５に示すように、本形態においては、回転側支持部材３５が支持部１９と一体に形成されておらず、回転側支持部材３５とロータ４ａとが別部品として形成されている。回転側支持部材３５は、ロータ４ａの回転軸線Ａｘ方向に関して支持部１９の端部からロータコア１５とオーバラップする位置にまで跨るようにして支持部１９の内周面にスプライン結合されている。これにより、回転側支持部材３５は、ロータ４ａと一体回転することができる。なお、回転側支持部材３５のオーバラップ量は適宜に設定することができる。

本形態の駆動装置では、回転側支持部材３５とロータ４ａとを別部品として形成しているので、回転側支持部材３５と支持部１９とを一体に形成した場合と比べて、ロータ４ａがコンパクトになるのでロータ４ａを所定の位置に組み付ける際の組み付け性が良くなる。また、ロータ４ａの回転軸線Ａｘ方向に関して支持部１９の端部からロータコア１５とオーバラップする位置にまで跨るようにして支持部１９の内周面に回転側支持部材３５を取り付けているので、回転側支持部材３５をロータコア１５とオーバラップしないように支持部１９に取り付けた場合と比べて、回転側係支持材３５と支持部１９との接触面積を大きくすることができる。これにより、回転側支持部材３５と支持部１９とを一体に形成した場合と略同等の強度を確保することができる。

本形態は上述した構成に限定されない。ロック機構は、スプライン結合により支持部に取り付けられた回転側支持部材を備えた構成に限らない。例えば、ロック機構は、丸キーや角キーなどのキーを用いて支持部に取り付けられた回転側支持部材を備えた構成であってもよい。

本発明は上記の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。本発明の駆動装置はハイブリッド車両に適用することに限定されるものではない。従って、何らかの動力伝達経路に設けられた電動機のロータをロックする駆動装置として本発明を実施することができる。固定側摩擦板２５及び回転側摩擦板２７の数は任意に設定してよい。

本発明の一形態に係る駆動装置が組み込まれた車両の概略を示した図。第１モータ・ジェネレータの一部とその周辺を示した図。図２の駆動装置に係るロック機構とその周辺を拡大して示した図。ロック機構がロータをロックした場合の共線図の一例を示した図。第２の形態に係る駆動装置のロック機構とその周辺を拡大した図。

符号の説明

２駆動装置
３内燃機関
４第１モータ・ジェネレータ（電動機）
４ａ、８ａロータ
４ｂ、８ｂステータ
１５ロータコア
１９支持部
２３、３４ロック機構
２４固定側支持部材
２５固定側摩擦板
２６、３５回転側支持部材
２７回転側摩擦板

Claims

動力伝達経路に配置された電動機と、前記電動機のロータをロックできるロック機構と、を備えた駆動装置において、
前記ロック機構は、前記ロータと一体回転する回転側係合部材と、前記回転側係合部材と係合する係合位置とその係合を解除する解放位置との間で移動可能な状態で固定部材に設けられた固定側係合部材と、を有し、前記回転側係合部材は、前記ロータの回転軸線方向に関して前記ロータのロータコアから離れた位置に設けられていることを特徴とする駆動装置。
前記回転側係合部材と前記ロータとが一体に形成されている請求項１に記載の駆動装置。
前記電動機は、前記ロータの回転軸線方向に関して前記ロータコアよりも大きく形成され、かつ前記ロータコアの外周側に設けられたステータを有し、
前記回転側係合部材は、前記ロータの回転軸線方向に関して前記ロータコアと並列し、かつ前記ステータの内周側に位置するように設けられている請求項１又は２に記載の駆動装置。
前記回転側係合部材と前記ロータとが互いに別部品として形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
前記ロータは、前記ロータの回転軸線方向に関して前記ロータコアよりも大きく形成され、かつ前記ロータコアの内周面に接続された支持部を有し、前記回転側係合部材は、前記ロータの回転軸線方向に関して前記支持部の端部から前記ロータコアとオーバラップする位置にまで跨るようにして前記支持部の内周面に取り付けられている請求項４に記載の駆動装置。