JP2011051429A - Power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロータから機械的動力を出力可能な回転電機と、原動機からの機械的動力が入力される入力軸と当該ロータとを係合させることが可能なクラッチ機構と、を備えた動力伝達装置に関する。 The present invention relates to a power transmission including a rotating electrical machine capable of outputting mechanical power from a rotor, an input shaft to which mechanical power from a prime mover is input, and a clutch mechanism capable of engaging the rotor. Relates to the device.
原動機として内燃機関と回転電機とを備えた、いわゆるハイブリッド車両においては、原動機としての回転電機(電気モータ)と自動変速装置を備えた駆動装置(ハイブリッドユニット)が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、電気モータのロータのうち回転中心軸の径方向外側を構成しており、ステータに対応して磁石を保持する部分と、回転中心軸の径方向内側を構成しており、回転中心軸の軸方向の延びている部分(スリーブ部)との間に、クラッチ機構を配設する技術が開示されている。 In a so-called hybrid vehicle including an internal combustion engine and a rotating electric machine as a prime mover, a driving device (hybrid unit) including a rotating electric machine (electric motor) as a prime mover and an automatic transmission is known (for example, Patent Documents). 1). Patent Document 1 configures the radially outer side of the rotation center shaft of the rotor of the electric motor, configures the portion that holds the magnet corresponding to the stator, and the radially inner side of the rotation center shaft, A technique for disposing a clutch mechanism between a portion (sleeve portion) extending in the axial direction of the rotation center shaft is disclosed.
特許文献1に記載の技術においては、ロータのうちスリーブ部から径方向外側に延びている部分である「鍔部」が、クラッチ機構を構成する部材となっているため、クラッチ機構が作動する場合に、当該鍔部が油圧等の力を受けて弾性変形することがある。当該鍔部が弾性変形すると、回転電機(電気モータ)のステータとロータとの間の間隙(ギャップ)が変化してしまうという問題が生じる。 In the technique described in Patent Document 1, since the “hook portion” that is a portion extending radially outward from the sleeve portion of the rotor is a member constituting the clutch mechanism, the clutch mechanism operates. In addition, the flange may be elastically deformed by receiving a force such as hydraulic pressure. When the flange portion is elastically deformed, there arises a problem that a gap (gap) between the stator and the rotor of the rotating electrical machine (electric motor) changes.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転電機のロータとステータとの間の間隔(ギャップ)が変化することを抑制可能な動力伝達装置を提供することを目的とする。 This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at providing the power transmission device which can suppress that the space | interval (gap) between the rotor of a rotary electric machine and a stator changes.
上記の目的を達成するために、本発明に係る動力伝達装置は、ロータから機械的動力を出力可能な回転電機と、原動機からの機械的動力が入力される入力軸と前記ロータとを係合させることが可能なクラッチ機構と、を備えた動力伝達装置であって、前記ロータは、回転中心軸の径方向外側において回転中心軸の軸方向に延びており、回転電機のステータとの間に磁路が形成される部材を保持するロータ磁路形成保持部と、回転中心軸の径方向内側において回転中心軸の軸方向に延びているロータ軸部と、ロータ磁路形成保持部とロータ軸部との間において回転中心軸の径方向に延びており、ロータ磁路形成保持部とロータ軸部とを接続するロータフランジ部と、を有するものであり、クラッチ機構は、ロータ磁路形成保持部とロータ軸部との間において最もロータフランジ部側に配置され、且つ、回転中心軸を軸心とする略円筒状をなしており、ロータと一体に回転するシリンダ状部材を有するものであり、シリンダ状部材は、回転中心軸の径方向内側の端がロータ軸部と結合されており、且つロータフランジ部に対して回転中心軸の軸方向に離間して配設されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a power transmission device according to the present invention engages a rotary electric machine capable of outputting mechanical power from a rotor, an input shaft to which mechanical power from a prime mover is input, and the rotor. A power transmission device comprising: a clutch mechanism that can be operated, wherein the rotor extends in an axial direction of the rotation center shaft on a radially outer side of the rotation center shaft, and between the stator of the rotating electrical machine A rotor magnetic path forming and holding portion for holding a member in which a magnetic path is formed; a rotor shaft portion extending in the axial direction of the rotation center axis on a radially inner side of the rotation center axis; a rotor magnetic path formation holding portion and a rotor shaft And a rotor flange portion that connects the rotor magnetic path formation holding portion and the rotor shaft portion, and the clutch mechanism has a rotor magnetic path formation holding. And rotor shaft It has a substantially cylindrical shape with the center axis of rotation as the axis centered on the rotor flange side, and has a cylindrical member that rotates integrally with the rotor. An end on the radially inner side of the central shaft is coupled to the rotor shaft portion, and is arranged so as to be separated from the rotor flange portion in the axial direction of the rotational central shaft.
上記の動力伝達装置において、シリンダ状部材は、回転中心軸を軸心とする略円筒状をなしており、径方向内側に摩擦材が配置される周壁部と、周壁部のうちロータフランジ部側の端からロータ軸部に向けて径方向内側に延びている径方向部と、を有するクラッチドラムであり、クラッチドラムの径方向部は、回転中心軸の径方向内側の端がロータ軸部と結合されており、且つロータフランジ部に対して回転中心軸の軸方向に離間して配設されているものとすることができる。 In the above power transmission device, the cylindrical member has a substantially cylindrical shape with the central axis of rotation as the axis, and a peripheral wall portion in which a friction material is disposed radially inward, and a rotor flange portion side of the peripheral wall portion A radial drum extending radially inward from the end of the rotor toward the rotor shaft, and the radially inner portion of the clutch drum has a radially inner end of the rotation center shaft and the rotor shaft It can be coupled and disposed away from the rotor flange portion in the axial direction of the rotation center axis.
上記の動力伝達装置において、クラッチ機構は、油圧室の油圧が上昇することにより、クラッチドラムとクラッチハブが係合するものであり、クラッチドラムの径方向部は、回転中心軸の軸方向のうちロータフランジ部側とは反対側にある前記油圧室の油圧を受けるものとすることができる。 In the above power transmission device, the clutch mechanism is such that the clutch drum and the clutch hub are engaged when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber rises, and the radial direction portion of the clutch drum is the axial direction of the rotation center shaft. The hydraulic pressure in the hydraulic chamber on the side opposite to the rotor flange portion side may be received.
上記の動力伝達装置において、前記ロータの回転角位置を検出可能なロータ回転センサを備えるものであり、ロータ回転センサは、回転中心軸の軸方向において、ロータフランジ部を挟んで、シリンダ状部材と対向するように配設されているものとすることができる。 The power transmission device includes a rotor rotation sensor capable of detecting a rotation angle position of the rotor, and the rotor rotation sensor includes a cylinder-shaped member sandwiching a rotor flange portion in the axial direction of the rotation center axis. It can be arranged so as to face each other.
本発明によれば、クラッチ機構の作動時において、シリンダ状部材が、ロータ軸部に結合された端からロータフランジ部側に弾性変形しても、当該ロータフランジ部に当接することを抑制することができる。これにより、ロータとステータとの間に形成される空隙(ギャップ)が変化することを抑制することができる。 According to the present invention, when the clutch mechanism is operated, even when the cylindrical member is elastically deformed from the end coupled to the rotor shaft portion to the rotor flange portion side, the contact with the rotor flange portion is suppressed. Can do. Thereby, it can suppress that the space | gap (gap) formed between a rotor and a stator changes.
以下に、本発明を実施するための形態(以下、実施形態と記す)について図面を参照して説明する。なお、本実施形態により、本発明が限定されるものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form (henceforth embodiment) for implementing this invention is demonstrated with reference to drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
まず、本実施形態に係る動力伝達装置を備えたハイブリッド車両の概略構成について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る動力伝達装置を備えたハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。図2は、本実施形態に係る動力伝達装置のうち回転電機及びトルクコンバータの周辺の構造を示す拡大断面図である。 First, a schematic configuration of a hybrid vehicle including a power transmission device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a hybrid vehicle including a power transmission device according to the present embodiment. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the structure around the rotating electrical machine and the torque converter in the power transmission device according to the present embodiment.
図1に示すように、ハイブリッド車両1は、原動機として内燃機関5と回転電機20とを備えており、さらに内燃機関5及び回転電機20から出力された機械的動力を変速して、当該機械的動力を駆動輪88に向けて出力する動力伝達装置10が設けられている。内燃機関5は、機関出力軸6から機械的動力を、動力伝達装置10の入力軸14に出力する。なお、以下の説明において、内燃機関5が機関出力軸6から出力する機械的動力を「機関出力」と記す。
As shown in FIG. 1, the hybrid vehicle 1 includes an internal combustion engine 5 and a rotating
内燃機関5の機関出力軸6には、ドライブプレート7が結合されており、動力伝達装置10の入力軸14には、ドライブプレート7と略同一の外径のプレート状部材13が結合されている。ドライブプレート7とプレート状部材13がボルトにより結合される。このようにして、機関出力軸6と入力軸14は、ドライブプレート7とプレート状部材13を介して、結合されている。
A drive plate 7 is coupled to the engine output shaft 6 of the internal combustion engine 5, and a plate-
回転電機20は、供給された電力を機械的動力に変換する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えた、いわゆる「モータジェネレータ」であり、永久磁石式交流モータ等で構成されている。動力伝達装置10は、外装をなすハウジング11に固定され、電力の供給を受けて回転磁界を形成するステータ22と、当該回転磁界に引き付けられて、当該ステータ22に対して正逆自在に回転可能なロータ30とを備えている。回転電機20は、ロータ30から、後述するトルクコンバータ60のポンプインペラ62に向けて機械的動力を出力可能に構成されている。なお、以下の説明において、回転電機20がロータ30から出力する機械的動力を「モータ出力」と記す。なお、回転電機20のロータ30周辺の詳細な構成については後述する。
The rotating
動力伝達装置10は、回転電機20を備え、作動流体を介して機械的動力を伝達する流体伝動機構としてのトルクコンバータ60と、トルクコンバータ60から伝達された機械的動力を変速する変速機構70とを備えた、いわゆるハイブリッド・トランスミッションである。動力伝達装置10は、動力伝達装置10は、原動機としての内燃機関5から出力された機関出力を、入力軸14で受けて、トルクコンバータ60を介して変速機構70に伝達し、当該変速機構70において変速して、出力軸18から駆動輪88に向けて機械的動力を出力する。
The
動力伝達装置10の入力軸14は、内燃機関5が機関出力軸6から出力した機械的動力(機関出力)が入力されて回転駆動される部材(入力回転部材)である。当該入力軸14は、回転電機20のロータ30と同軸に配設されている。すなわち動力伝達装置10は、入力軸14の回転中心軸と、回転電機20のロータ30の回転中心軸が一致するよう構成されている。以下の説明において、入力軸14及びロータ30の回転中心軸を、単に「回転中心軸」と記し、図に一点鎖線Cで示す。入力軸14は、ロータ30に対して回転中心軸の径方向内側に配設されている。
The
本実施形態において、動力伝達装置10の出力軸18は、ハイブリッド車両1の推進軸80と結合されており、当該推進軸80は、終減速装置82及び駆動軸86を介して駆動輪88と係合している。動力伝達装置10の出力軸18から出力された機械的動力は、推進軸80、終減速装置82、及び駆動軸86を介して、駆動輪88に伝達される。
In the present embodiment, the output shaft 18 of the
トルクコンバータ60は、ポンプインペラ62とタービンランナ64とステータ65とを有し、ポンプインペラ62からの機械的動力を、トルクを増大させてタービンランナ64に伝達可能な流体伝動機構である。トルクコンバータ60は、ポンプインペラ62で受けた機械的動力を、作動流体(例えば、ATF:自動変速機用フルード)を介してタービンランナ64に伝達する。ポンプインペラ62からタービンランナ64に流れた作動流体は、ステータ65により流動方向を変えられて、再びポンプインペラ62に流入する。トルクコンバータ60は、ポンプインペラ62からタービンランナ64に伝達されるトルクを増大させることが可能に構成されている。
The
タービンランナ64は、ダンパー68と、トルクコンバータ60のうち出力側を構成する部材(以下、出力側部材と記す)69を介して、変速機構70の入力軸(以下、変速機構入力軸と記す)71に係合している。変速機構70は、複数の変速段(図示せず)を有しており、タービンランナ64は、変速機構70にある変速段のうち係合状態にある変速段、及び出力軸18を介して、駆動輪88と係合しており、機械的動力を駆動輪88に向けて伝達可能となっている。ステータ65は、ワンウェイクラッチ67に結合されており、当該ワンウェイクラッチ67は、動力伝達装置10のハウジング11に係合可能に構成されている。
The
一方、ポンプインペラ62は、流体伝動機構としてのトルクコンバータ60のうち入力側を構成する部材(以下、入力側部材と記す)61に結合されており、入力側部材61は、ポンプインペラ62と一体に回転する。トルクコンバータ60は、内燃機関5から出力された機関出力、及び回転電機20から出力されたモータ出力のうち少なくとも一方を、入力側部材61で受けて、ポンプインペラ62に伝達する。ポンプインペラ62は、タービンランナ64、変速機構入力軸71、及び変速機構70を介して、動力伝達装置10の出力軸18と係合している。ポンプインペラ62は、入力側部材61、及び後述する遊嵌結合部材63を介して回転電機20のロータ30と結合されて、当該ロータ30と一体に回転する。つまり、入力側部材61及び遊嵌結合部材63は、回転電機20のロータ30からの機械的動力を、動力伝達装置10の出力軸18に向けて伝達可能な部材である。遊嵌結合部材63の詳細な構成については、後述する。
On the other hand, the
加えて、動力伝達装置10には、原動機である内燃機関5からの機械的動力が入力される入力軸14と、回転電機20のロータ30とを係合させることが可能なクラッチ機構40が設けられており、以下に、図1、図2及び図3を用いて、回転電機20のロータ30の詳細な構成と併せて説明する。図3は、本実施形態に係る動力伝達装置のうち回転電機のロータ周辺の構造を示す拡大断面図である。
In addition, the
図2に示すように、動力伝達装置10において、入力軸14と、回転電機20のロータ30は、同軸に配置されており、同一の回転中心軸を中心に回転する。以下の説明において、ロータ30及び入力軸14の回転中心軸を図に一点鎖線Cで示し、単に「回転中心軸」と記す。
As shown in FIG. 2, in the
なお、動力伝達装置10において、回転中心軸の軸方向のうち入力軸14が設けられている側を、単に「軸方向入力側」と記し、図に矢印Aで示す。この軸方向入力側と反対側、すなわち回転中心軸の軸方向のうち出力軸18が設けられている側を、単に「軸方向出力側」と記し、図に矢印Bで示す。加えて、回転中心軸の径方向外側を、図に矢印Rで示す。
In the
また、動力伝達装置10の外装をなすハウジング11と結合されており、且つ当該ハウジング11に対して静止している部材を、以下の説明において「静止部材」と記す。静止部材には、ハウジング11、及びハウジング11に固定された部材が含まれる。
Further, a member that is coupled to the housing 11 that forms the exterior of the
動力伝達装置10において、回転電機20は、上述したトルクコンバータ60に対して、回転中心軸の軸方向入力側に配設されている。回転電機20のロータ30は、入力軸14と同軸に配置されており、入力軸14に対しての回転中心軸の径方向外側を囲うように配設されている。当該ロータ30のさらに径方向外側には、回転電機20のステータ22が配設されている。ロータ30は、入力側部材61、及び後述する遊嵌結合部材63を介して、ポンプインペラ62と結合されており、一体に回転する。
In the
回転電機20のロータ30は、当該ロータ30のうち回転中心軸の径方向外側において回転中心軸の軸方向に延びており、回転電機20のステータ22との間に磁路が形成される部材31を保持する部分(以下、ロータ磁路形成保持部と記す)32と、ロータ30のうち回転中心軸の最も径方向内側を構成しており、回転中心軸の軸方向に延びている部分(以下、ロータ軸部と記す)36と、ロータ磁路形成保持部32とロータ軸部36との間を回転中心軸の径方向に延びており、ロータ磁路形成保持部32とロータ軸部36とを接続する部分(以下、ロータフランジ部と記す)34から構成されている。
The
ロータ軸部36は、回転中心軸を軸心とする略円筒状をなす部分であり、回転中心軸の径方向内側において回転中心軸の軸方向に延びている部分である。ロータ軸部36は、ベアリングを介して、ロータ軸部36に対して回転中心軸の径方向内側にある静止部材11aに対して正逆自在に回転可能に支持されている。当該静止部材11aの回転中心軸の径方向内側には、入力軸14が配置されており、当該入力軸14は、静止部材11aに対してベアリングを介して支持されている。ロータ軸部36のうち回転中心軸の軸方向の略中央からは、後述するロータフランジ部34が回転中心軸の径方向外側に突出して延びている。
The
ロータ磁路形成保持部32は、回転中心軸の径方向外側において回転中心軸の軸方向に延びている部分であり、ロータ軸部36に対して回転中心軸の径方向外側に所定の間隔をあけて設けられている。ロータ磁路形成保持部32のうち回転中心軸の径方向外側には、回転電機20のステータ22に対向して、当該ステータ22との間に磁路(magnetic circuit:磁気回路)が形成される部材(以下、磁路形成部材と記す)31が設けられている。磁路形成部材31は、回転中心軸の軸方向に電磁鋼鈑が積層されて構成されており、内部に永久磁石(図示せず)が埋め込まれている。回転電機20が作動してステータ22が励磁されると、磁路形成部材31とステータ22との間に磁路が形成される。ロータ磁路形成保持部32は、磁路形成部材31を保持している。ロータ磁路形成保持部32のうち回転中心軸の軸方向の略中央からは、後述するロータフランジ部34が回転中心軸の径方向内側に突出して延びている。
The rotor magnetic path
ロータフランジ部34は、回転中心軸の径方向に延びてロータ軸部36とロータ磁路形成保持部32とを接続する部分であり、回転中心軸の軸方向に厚みを有する板状をなしている。図2及び図3に示す「回転中心軸を含む断面」において、ロータフランジ部34は、ロータ磁路形成保持部32及びロータ軸部36に比べて、回転中心軸の軸方向の寸法が小さく設定されている部分である。すなわち、ロータ磁路形成保持部32、及びロータ軸部36は、ロータフランジ部34に比べて回転中心軸の軸方向に幅広に延びている。
The
一方、ロータ磁路形成保持部32とロータ軸部36との間に形成された空間であって、ロータフランジ部34に対して軸方向出力側には、断面が略矩形をなしており回転中心軸を軸心とする円環状の空間が形成されている。この空間には、入力軸14とロータ30とを係合させるクラッチ機構40が配置されている。
On the other hand, it is a space formed between the rotor magnetic path forming and holding
このように、本実施形態に係る動力伝達装置10においては、ロータ磁路形成保持部32とロータ軸部36との間に形成される環状の空間のうち、ロータフランジ部34に対して軸方向入力側の空間には、ロータ30の回転角位置を検出可能な回転センサであるレゾルバ26が配置されており、ロータフランジ部34に対して軸方向出力側の空間には、入力軸14とロータ30とを係合させることが可能なクラッチ機構40が配置されている。すなわち、レゾルバ26は、ロータ磁路形成保持部32とロータ軸部36との間に設けられ、且つ回転中心軸の軸方向においては、ロータフランジ部34を挟んで、クラッチ機構40と対向するよう配置されている。レゾルバ26は、取り付けボルト27により静止部材11cに固定されている。
As described above, in the
次に、クラッチ機構40の詳細な構成について、図3を用いて説明する。クラッチ機構40は、油圧を受けて作動するものであり、摩擦材に生じる摩擦力によって係合を行う摩擦クラッチ(friction clutch)である。クラッチ機構40は、回転中心軸を軸心とする略円筒状をなしている部分(以下、周壁部と記す)43の径方向内側に摩擦材が配置されるシリンダ状部材(以下、クラッチドラムと記す)44と、クラッチドラム44と同軸に設けられ、回転中心軸を軸心とする略円筒状をなしている部分(以下、周壁部と記す)47の径方向外側に摩擦材が配置されるシリンダ状部材(以下、クラッチハブと記す)48とを有している。クラッチドラム44及びクラッチハブ48は、ロータ軸部36の回転中心軸の径方向外側に配設されている。
Next, a detailed configuration of the
クラッチハブ48の周壁部47の外径は、クラッチドラム44の周壁部43に比べて小さく構成されている。当該周壁部47の径方向外側には、回転中心軸を中心とする円環状をなしており、回転中心軸の軸方向に厚みを有する板状の摩擦材(以下、摩擦板と記す)46が、複数配列されている。クラッチハブ48の周壁部47の径方向外側の面である外壁面には、「歯すじ(tooth traces)」が回転中心軸の軸方向に延びるスプライン47aが形成されている。摩擦板46は、当該スプライン47aと回転中心軸の周方向に係合しており、且つ、周壁部47に対して回転中心軸の軸方向に所定距離、滑動可能に構成されている。
The outer diameter of the
クラッチドラム44の周壁部43の外径は、クラッチハブ48の周壁部47に比べて大きく構成されている。当該周壁部43の径方向内側には、回転中心軸を軸心とする円環状をなしており、回転中心軸の軸方向に厚みを有する板状の摩擦材(以下、摩擦相手板と記す)45が、複数配列されている。クラッチドラム44の周壁部43の径方向内側の面である内壁面には、「歯すじ」が回転中心軸の軸方向に延びるスプライン43aが形成されている。摩擦相手板45は、当該スプライン43aと回転中心軸の周方向に係合しており、且つ、周壁部43に対して回転中心軸の軸方向に所定距離、滑動可能に構成されている。クラッチドラム44の周壁部43のうち軸方向出力側の端部には、回転中心軸を軸心として環状をなしている部材であるスナップリング45eが結合されている。
The outer diameter of the
クラッチ機構40において、クラッチハブ48に係合する摩擦板46と、クラッチドラム44に係合する摩擦相手板45は、回転中心軸の軸方向に交互に配置されている。すなわち、摩擦板46と摩擦相手板45は、互いに対向するよう配置されている。クラッチドラム44は、ロータ30と結合されて、当該ロータ30と一体に回転するよう構成されており、一方、クラッチハブ48は、入力軸14と結合されて、当該入力軸14と一体に回転するよう構成されている。
In the
クラッチドラム44は、周壁部43のうち軸方向入力側すなわちロータフランジ部34側の端からロータ軸部36に向けて、回転中心軸の径方向内側に延びている部分(以下、径方向部と記す)42を有している。径方向部42は、回転中心軸の中心に穴が空いた略円板状をなしており、周壁部43と一体に成形されて、周壁部43と共にクラッチドラム44を構成している。クラッチドラム44は、径方向部42のうち回転中心軸の径方向内側の端41が、ロータ軸部36に結合されている。クラッチドラム44は、径方向部42がロータ30に結合されて、当該ロータ30と共に一体に回転する。
The
このように構成されたクラッチドラム44は、ロータ磁路形成保持部32とロータ軸部36との間において最もロータフランジ部34側に配置された部材であり、且つ、回転中心軸を軸心とする略円筒状をなしており、ロータ30と一体に回転するシリンダ状部材である。クラッチドラム44の径方向部42は、回転中心軸の軸方向出力側、すなわちロータフランジ部34側とは反対側に、後述する油圧室55が設けられている。
The
一方、クラッチハブ48は、その周壁部47の軸方向出力側すなわちロータフランジ部34側とは反対側の端から、入力軸14の軸方向出力側の端15に向けて、回転中心軸の径方向に延びている部分(以下、径方向部と記す)49が設けられている。径方向部49の回転中心軸の径方向内側の端49aは、入力軸14のうち軸方向出力側の端部15に結合されている。クラッチハブ48は、径方向部49が入力軸14に結合されて、当該入力軸14と一体に回転する。
On the other hand, the
さらに、クラッチ機構40は、上述した摩擦相手板45と摩擦板46とを係合させるための機構として、油圧を受けて作動し、摩擦相手板45を回転中心軸の軸方向出力側に押圧する部材(以下、ピストン部材と記す)50と、当該ピストン部材50を軸方向入力側に付勢するコイルスプリング(以下、リターンスプリングと記す)52と、ロータ30に対してリターンスプリング52を保持する部材(以下、スプリングリテーナと記す)54とを有している。
Further, the
ピストン部材50は、クラッチドラム44の径方向部42に比べて軸方向出力側に配置されており、ロータ軸部36に結合されている。ピストン部材50の回転中心軸の径方向内側の端51は、クラッチドラム44の径方向部42の端41に比べて軸方向出力側の部位においてロータ軸部36と結合されている。
The
スプリングリテーナ54は、クラッチハブ48の周壁部47の径方向内側に配置されており、且つピストン部材50に比べて軸方向出力側に配置されている。スプリングリテーナ54の回転中心軸の径方向内側の端53が、ピストン部材50の径方向内側の端51に比べて軸方向出力側の部位においてロータ軸部36と結合されている。
The
リターンスプリング52は、回転中心軸の軸方向において、スプリングリテーナ54とピストン部材50との間に配設されている。リターンスプリング52は、スプリングスプリングリテーナ54に対して、ピストン部材50を軸方向入力側に付勢する。
The
回転中心軸の軸方向において、クラッチドラム44の径方向部42とピストン部材50との間には、ピストン部材50に油圧を作用させるための空間(以下、油圧室と記す)55が形成されている。すなわち、油圧室55は、ピストン部材50に対して軸方向入力側すなわちロータフランジ部34側に設けられており、クラッチドラム44の径方向部42に対して軸方向出力側、すなわちロータフランジ部34側とは反対側に設けられている。油圧室55の油圧が上昇して、ピストン部材50が、当該油圧室55の油圧を受けて摩擦相手板45を軸方向出力側に押圧すると、ピストン部材50とスナップリング45eとの間に摩擦相手板45及び摩擦板46が挟み込まれ、摩擦相手板45と摩擦板46が係合する。このとき、クラッチドラム44の径方向部42は、回転中心軸の軸方向入力側、すなわちロータフランジ部34側とは反対側にある油圧室55の油圧を受けて、ロータフランジ部34側に弾性変形しようとする。
A space (hereinafter referred to as a hydraulic chamber) 55 for applying hydraulic pressure to the
次に、油圧室55に油圧を発生させるためのオイル供給の態様について説明する。クラッチ機構40は、回転電機20のロータ30が回転しており、且つ後述する制御弁(図示せず)が開弁している場合に、油圧室55に油圧が発生するように構成されている。動力伝達装置10には、ハウジング11外から油圧室55にオイルを導くために、複数のオイル通路56〜59が設けられている。
Next, an aspect of oil supply for generating hydraulic pressure in the
回転電機20のステータ22のコイルエンド22aの軸方向入力側にある静止部材11eには、回転中心軸の径方向に延びるオイル通路56が形成されている。当該オイル通路56は、ハウジング11外からのオイルを回転中心軸の径方向内側に導く。また、コイルエンド22aの径方向内側であってロータ磁路形成保持部32の軸方向入力側にある静止部材11dには、オイル通路56に連通しており、回転中心軸の軸方向に延びるオイル通路57が形成されている。当該オイル通路57は、オイル通路56からのオイルを軸方向入力側に導く。
An oil passage 56 extending in the radial direction of the rotation center axis is formed in the
さらに、コイルエンド22aの径方向内側であって、ロータ磁路形成保持部32、ロータフランジ部34、及びロータ軸部36の軸方向入力側にある静止部材11cには、オイル通路57に連通しており、回転中心軸の径方向に延びるオイル通路58が設けられている。オイル通路58は、オイル通路57からのオイルを回転中心軸の径方向内側に導く。さらに、ロータ軸部36の回転中心軸の径方向内側にある静止部材11aには、オイル通路58に連通しており、回転中心軸の軸方向に延びるオイル通路59が形成されている。オイル通路59は、オイル通路58からのオイルを軸方向出力側に導く。オイル通路59は、静止部材11aのうち、油圧室55の回転中心軸の径方向内側の部位にまで導く。
Further, the
加えて、静止部材11aの外壁のうちクラッチドラム44の径方向部42に対向する部位には、オイル通路59に連通しており、且つ回転中心軸を軸心とする環状の溝(以下、オイル環状溝と記す)59cが形成されている。一方、回転電機20のロータ軸部36には、回転中心軸の略径方向にロータ軸部36を貫通して延びており、オイル環状溝59cにあるオイルを、上述した油圧室55に導くオイル通路(以下、貫通オイル通路と記す)37が形成されている。貫通オイル通路37は、回転中心軸の径方向内側の開口がオイル環状溝59cに面しており、径方向外側の開口が油圧室55に面している。
In addition, a portion of the outer wall of the
以上のようにして、油圧室55は、ロータ軸部36の貫通オイル通路37、静止部材11aのオイル環状溝59c及びオイル通路59、静止部材11cのオイル通路58、静止部材11dのオイル通路57、静止部材11eのオイル通路56を介してハウジング11外と連通している。動力伝達装置10には、ハウジング11外からオイル通路56に供給されるオイルの流通・遮断を制御可能な制御弁(図示せず)が設けられている。
As described above, the
制御弁(図示せず)が開弁している場合、ハウジング11外からオイル通路56にオイルが供給され、当該オイルは、静止部材11aにあるオイル通路59に至る。この場合において、回転電機20のロータ30が回転すると、オイル通路59にあるオイルには遠心力が作用して、当該オイルは、オイル環状溝59cから、ロータ軸部36にある貫通オイル通路37を通って油圧室55に供給される。油圧室55内の油圧が上昇することにより、ピストン部材50が、リターンスプリング52の付勢力に抗して、摩擦相手板45を押圧する。これによりピストン部材50とスナップリング45eとの間で、摩擦相手板45及び摩擦板46を挟み込まれて、クラッチドラム44とクラッチハブ48とが係合する、すなわちクラッチ機構40が作動状態となる。
When a control valve (not shown) is open, oil is supplied from the outside of the housing 11 to the oil passage 56, and the oil reaches an
一方、制御弁(図示せず)が閉弁している場合、回転電機20のロータ30が回転しても、クラッチ機構40は作動状態とはならない。油圧室55には、図示しないリターン通路からオイルを排出可能に構成されている。制御弁(図示せず)が閉弁されて、ハウジング11外からオイル通路59に向けてオイルが供給されない場合には、油圧室55にあるオイルは、リターン通路から排出されて、ピストン部材50は、リターンスプリング52により軸方向入力側に付勢されて、摩擦相手板45と摩擦板46は互いに離間する。これにより、クラッチドラム44とクラッチハブ48が、係合しない状態となる、すなわちクラッチ機構40が「非作動状態」となる。
On the other hand, when the control valve (not shown) is closed, even if the
以上のように構成されたクラッチ機構40が作動状態(係合状態)となることにより、回転電機20のロータ30と、入力軸14が係合して、一体に回転する。本実施形態において、回転電機20のロータ30と、トルクコンバータ60のポンプインペラ62に結合された入力側部材61は、遊嵌結合部材63を介して結合されている。以下に、ロータ30と遊嵌結合部材63との結合構造について図3を用いて、詳細を説明する。
When the
遊嵌結合部材63は、回転中心軸を軸心とする略円筒状をなす部材であり、回転中心軸を軸心とする円筒状の部分である周壁部63aと、当該周壁部63aの軸方向出力側の端から径方向内側に平板状に延びている部分(以下、径方向部と記す)63cとを有している。当該径方向部63cが入力側部材61と接合されており、遊嵌結合部材63は、入力側部材61及びポンプインペラ62と一体に回転する。すなわち、遊嵌結合部材63は、ポンプインペラ62と結合された部材であり、回転電機20のロータ30からの機械的動力を、動力伝達装置10の出力軸18(図1参照)に向けて伝達可能な部材である。
The
遊嵌結合部材63の周壁部63aは、ロータ磁路形成保持部32とスプライン結合されている。ロータ磁路形成保持部32の径方向内側の面である内壁面33には、「歯すじ」が回転中心軸の軸方向に延びる内歯のスプライン92が形成されている。一方、遊嵌結合部材63の周壁部63aの径方向外側の面である外壁面には、「歯すじ」が回転中心軸の軸方向に延びており、ロータ磁路形成保持部32のスプライン92と回転中心軸の周方向に係合し、且つ回転中心軸の軸方向に所定距離、滑動可能な、外歯のスプライン96が形成されている。遊嵌結合部材63の周壁部63aのスプライン96と、ロータ磁路形成保持部32のスプライン92は、一方のスプライン歯が他方のスプライン溝に挿入されることにより、回転中心軸の周方向に係合し、且つ回転中心軸の軸方向に滑動可能となる。このようにして、遊嵌結合部材63は、ロータ磁路形成保持部32に遊嵌して結合されている。これにより、回転電機20のロータ30と、トルクコンバータ60のポンプインペラ62が結合されて、一体に回転可能となる。
The
以上のように構成された動力伝達装置10は、制御弁(図示せず)が開弁しており、且つ回転電機20のロータ30が回転している場合、クラッチ機構40の油圧室55には、貫通オイル通路37からオイルが流入して油圧が作用している。このようにクラッチ機構40が作動状態(係合状態)となる場合、クラッチ機構40を構成する部材のうち、最もロータフランジ部34側にあるシリンダ状部材であるクラッチドラム44は、油圧室55の油圧を受ける。クラッチドラム44は、径方向部42の回転中心軸の径方向内側の端41が、ロータ軸部36に結合されており、且つロータフランジ部34に対して軸方向出力側に所定の間隔を以って離間して設けられている。これにより、クラッチドラム44の径方向部42が、径方向内側の端41から軸方向入力側に弾性変形(撓み変形)しても、当該径方向部42がロータフランジ部34に当接することがない。すなわち油圧室55内において油圧変動が生じても、当該油圧変動は、ロータフランジ部34に伝達されることがない。
In the
このように、クラッチ機構40の作動/非作動状態に拘らず、最もロータフランジ部34側の部材であるクラッチドラム44が、ロータフランジ部34に接することがないので、ロータフランジ部34の径方向外側にあるロータ磁路形成保持部32及び磁路形成部材31と、ステータ22との間に形成される空隙(ギャップ)が変化することを抑制することができる。これにより、ステータ22にロータ30が干渉することを確実に防止することができる。
Thus, regardless of whether the
以上に説明したように本実施形態に係る動力伝達装置10は、ロータ30から機械的動力を出力可能な回転電機20と、原動機(内燃機関5)からの機械的動力が入力される入力軸14と前記ロータ30とを係合させることが可能なクラッチ機構40とを備えている。ロータ30は、当該ロータ30のうち回転中心軸の径方向外側において回転中心軸の軸方向に延びており、回転電機20のステータ22との間に磁路が形成される部材である磁路形成部材31を保持するロータ磁路形成保持部32と、当該ロータ30のうち回転中心軸の径方向内側を構成しており、回転中心軸の軸方向に延びているロータ軸部36と、ロータ磁路形成保持部32とロータ軸部36との間を回転中心軸の径方向に延びており、ロータ磁路形成保持部32とロータ軸部36とを接続するロータフランジ部34とを有するものである。クラッチ機構40は、ロータ磁路形成保持部32とロータ軸部36との間において、最もロータフランジ部34側に配置され、且つ、回転中心軸を軸心とする略円筒状をなしており、ロータ30と一体に回転するシリンダ状部材であるクラッチドラム44を有している。
As described above, the
シリンダ状部材としてのクラッチドラム44は、回転中心軸の径方向内側の端41がロータ軸部36と結合されており、ロータフランジ部34に対して回転中心軸の軸方向に離間して配設されている、すなわち軸方向に所定の間隔をあけて配置されているものとしたので、クラッチ機構40の作動したときに、クラッチドラム44の径方向部42が、ロータ軸部36に結合された端41からロータフランジ部34側に弾性変形しても、当該ロータフランジ部34に当接することを抑制することができる。これにより、ロータフランジ部34の径方向外側にあるロータ磁路形成保持部32と、ステータ22との間に形成される空隙(ギャップ)が変化することを抑制することができる。
The
また、本実施形態に係る動力伝達装置10において、クラッチ機構40は、油圧室55の油圧が上昇することにより、クラッチドラム44とクラッチハブ48が係合するものであり、クラッチドラム44の径方向部42は、回転中心軸の軸方向のうちロータフランジ部34側とは反対側(すなわち軸方向出力側)にある前記油圧室55の油圧を受けるものとした。油圧室55の油圧が上昇したときに、クラッチドラム44の径方向部42が、油圧室55の油圧を受けることにより、ロータ軸部36に結合された端41からロータフランジ部34側に弾性変形して、当該ロータフランジ部34に当接することを抑制することができる。
Further, in the
なお、本実施形態に係る動力伝達装置10において、原動機からの機械的動力が入力される入力軸14と回転電機20のロータ30とを係合させることが可能なクラッチ機構40は、油圧式の湿式多板クラッチであるものとしたが、本発明に係るクラッチ機構の態様は、これに限定されるものではない。クラッチ機構は、ロータ磁路形成保持部とロータ軸部との間において最もロータフランジ部側に配置され、且つ回転中心軸を軸心とする略円筒状をなしており、ロータと一体に回転するシリンダ状部材を有するものであれば、本発明を適用することができる。例えば、クラッチ機構は、上述したシリンダ状部材を備えた電磁式クラッチであるものとしても良い。
In the
また、本実施形態に係る動力伝達装置10において、回転電機20のロータ30の回転角位置を検出可能なロータ回転センサであるレゾルバ26を、さらに備えるものであり、ロータ回転センサとしてのレゾルバ26は、回転中心軸の軸方向において、ロータフランジ部34を挟んで、シリンダ状部材であるクラッチドラム44と対向するように配設されているものとした。これにより、回転電機20のロータ磁路形成保持部32とロータ軸部36との間であって、ロータフランジ部34の回転中心軸の軸方向両側に形成される空間を効率良く利用して、入力軸14とロータ30とを係合させるクラッチ機構40と、ロータの回転角位置を検出可能なロータ回転センサであるレゾルバ26とを配置することができ、動力伝達装置10の寸法が、回転中心軸の軸方向に長いものとなることを抑制することができる。
The
また、上述した実施形態において、回転電機20は、永久磁石式交流モータで構成されているものとしたが、回転電機の形態は、これに限定されるものではない。ロータが、ステータとの間に磁路が形成される部材(磁路形成部材)を保持するロータ磁路形成保持部を有し、当該ロータ磁路形成保持部の径方向内側に、クラッチ機構を配設可能なものであれば良い。例えば、ステータに形成される回転磁界により、ロータにリラクタンストルクのみを発生させる「リラクタンスモータ」を、回転電機として備えた動力伝達装置にも本発明を適用することができる。
In the above-described embodiment, the rotary
また、上述した実施形態において、遊嵌結合部材63は、トルクコンバータ60のポンプインペラ62に結合された入力側部材61に、さらに結合されている部材であるものとしたが、遊嵌結合部材の形態は、これに限定されるものではない。本発明に係る遊嵌結合部材は、クラッチ機構のうちロータと一体に回転する部材、又はロータ磁路形成保持部と遊嵌して結合されて、当該ロータからの機械的動力を、動力伝達装置の出力軸に向けて伝達可能な部材であれば良い。
In the above-described embodiment, the
例えば、遊嵌結合部材は、入力側部材61と一体に成形されており、当該部材が、直接にポンプインペラ62に結合されているものとしても良い。また、遊嵌結合部材は、トルクコンバータのような流体伝動機構を介することなく、直接に変速機構の入力軸に結合されているものとしても良い。また、遊嵌結合部材は、動力伝達装置の出力軸に結合されているものとすることもできる。
For example, the loose coupling member may be formed integrally with the
以上のように、本発明は、ロータから機械的動力を出力可能な回転電機を備えた動力伝達装置に有用であり、特に、原動機からの機械的動力が入力される入力軸と回転電機のロータとを係合させることが可能なクラッチ機構を備えた動力伝達装置に適している。 As described above, the present invention is useful for a power transmission device including a rotating electrical machine that can output mechanical power from a rotor, and in particular, an input shaft to which mechanical power from a prime mover is input and a rotor of the rotating electrical machine. It is suitable for a power transmission device having a clutch mechanism capable of engaging with each other.
1 ハイブリッド車両
5 内燃機関(原動機)
10 動力伝達装置
11 動力伝達装置のハウジング
14 動力伝達装置の入力軸
18 動力伝達装置の出力軸
20 回転電機(電動機、発電機、モータ・ジェネレータ)
22 回転電機のステータ
26 レゾルバ(ロータ回転センサ)
30 回転電機のロータ
31 磁石形成部材
32 回転電機のロータのロータ磁路形成保持部
34 回転電機のロータのロータフランジ部
36 回転電機のロータのロータ軸部
37 貫通オイル通路
40 クラッチ機構
42 クラッチドラムの径方向部
43 クラッチドラムの周壁部
44 クラッチドラム(シリンダ状部材)
45 摩擦相手板(摩擦材)
46 摩擦板(摩擦材)
47 クラッチハブの周壁部
48 クラッチハブ
49 クラッチハブの径方向部
50 クラッチ機構のピストン部材
52 クラッチ機構のリターンスプリング
54 クラッチ機構のスプリングリテーナ
55 クラッチ機構の油圧室
56,57,58,59 オイル通路
60 トルクコンバータ(流体伝動機構)
61 トルクコンバータの入力側部材
63 遊嵌結合部材
62 トルクコンバータのポンプインペラ
64 トルクコンバータのタービンランナ
65 トルクコンバータのステータ
69 トルクコンバータの出力側部材
1 Hybrid vehicle 5 Internal combustion engine (motor)
DESCRIPTION OF
22 Stator of rotating
DESCRIPTION OF
45 Friction mating plate (friction material)
46 Friction plate (friction material)
47 Clutch hub
61 Input side member of
Claims (4)
前記ロータは、
回転中心軸の径方向外側において回転中心軸の軸方向に延びており、回転電機のステータとの間に磁路が形成される部材を保持するロータ磁路形成保持部と、
回転中心軸の径方向内側において回転中心軸の軸方向に延びているロータ軸部と、
ロータ磁路形成保持部とロータ軸部との間において回転中心軸の径方向に延びており、ロータ磁路形成保持部とロータ軸部とを接続するロータフランジ部と、
を有するものであり、
クラッチ機構は、
ロータ磁路形成保持部とロータ軸部との間において最もロータフランジ部側に配置され、且つ、回転中心軸を軸心とする略円筒状をなしており、ロータと一体に回転するシリンダ状部材を有するものであり、
シリンダ状部材は、
回転中心軸の径方向内側の端がロータ軸部と結合されており、且つロータフランジ部に対して回転中心軸の軸方向に離間して配設されている
ことを特徴とする動力伝達装置。 A power transmission device comprising: a rotating electrical machine capable of outputting mechanical power from a rotor; an input shaft to which mechanical power from a prime mover is input; and a clutch mechanism capable of engaging the rotor. ,
The rotor is
A rotor magnetic path forming and holding part that holds a member that extends in the axial direction of the rotation center axis on the radially outer side of the rotation center axis and that forms a magnetic path with the stator of the rotating electrical machine;
A rotor shaft portion extending in the axial direction of the rotation center axis on the radially inner side of the rotation center axis;
A rotor flange portion extending in a radial direction of the rotation center axis between the rotor magnetic path formation holding portion and the rotor shaft portion, and connecting the rotor magnetic path formation holding portion and the rotor shaft portion;
Having
The clutch mechanism
A cylindrical member that is disposed closest to the rotor flange portion between the rotor magnetic path formation holding portion and the rotor shaft portion, has a substantially cylindrical shape with the rotation center axis as an axis, and rotates integrally with the rotor. Having
The cylindrical member is
A power transmission device characterized in that a radially inner end of the rotation center shaft is coupled to a rotor shaft portion and is spaced apart from the rotor flange portion in the axial direction of the rotation center shaft.
シリンダ状部材は、
回転中心軸を軸心とする略円筒状をなしており、径方向内側に摩擦材が配置される周壁部と、
周壁部のうちロータフランジ部側の端からロータ軸部に向けて径方向内側に延びている径方向部と、
を有するクラッチドラムであり、
クラッチドラムの径方向部は、
回転中心軸の径方向内側の端がロータ軸部と結合されており、且つロータフランジ部に対して回転中心軸の軸方向に離間して配設されている
動力伝達装置。 The power transmission device according to claim 1,
The cylindrical member is
A substantially cylindrical shape with the rotation center axis as an axis, and a peripheral wall portion in which a friction material is disposed radially inside;
A radial portion extending radially inward from the end on the rotor flange portion side of the peripheral wall portion toward the rotor shaft portion;
A clutch drum having
The radial part of the clutch drum is
A power transmission device in which a radially inner end of the rotation center shaft is coupled to the rotor shaft portion and is spaced apart from the rotor flange portion in the axial direction of the rotation center shaft.
クラッチ機構は、油圧室の油圧が上昇することにより、クラッチドラムとクラッチハブが係合するものであり、
クラッチドラムの径方向部は、回転中心軸の軸方向のうちロータフランジ部側とは反対側にある前記油圧室の油圧を受ける
動力伝達装置。 The power transmission device according to claim 2,
The clutch mechanism is such that the clutch drum and the clutch hub are engaged when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber increases.
A power transmission device in which a radial direction portion of the clutch drum receives the hydraulic pressure of the hydraulic chamber located on the opposite side to the rotor flange portion side in the axial direction of the rotation center axis.
前記ロータの回転角位置を検出可能なロータ回転センサを備えるものであり、
ロータ回転センサは、回転中心軸の軸方向において、ロータフランジ部を挟んで、シリンダ状部材と対向するように配設されている
動力伝達装置。 The power transmission device according to claim 1,
A rotor rotation sensor capable of detecting a rotation angle position of the rotor;
The rotor rotation sensor is disposed so as to face the cylindrical member across the rotor flange portion in the axial direction of the rotation center axis.
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