JP2012091605A - ハイブリッド車両の動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単かつ安価な構成でありながら、ハイブリッド車両の動力伝達装置であって、電動モータと変速装置とを連設するものにおいて、作業性良く簡単に両者を分離して取り付けることができ、個別に修理やメンテナンスやオーバーホール、更には交換などを施すことができるユーザーフレンドリーなハイブリッド車両の動力伝達装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、燃焼機関１００と電動モータ３００とを組み合わせた動力源を備えたハイブリッド車両の動力伝達装置１０であって、電動モータ３００と変速装置４００とを連設するものにおいて、電動モータ３００と変速装置４００とを分離可能に構成すると共に、電動モータ３００の出力軸３０１の変速装置４００側と、変速装置４００の入力軸４０１の電動モータ３００側と、が軸方向に分離可能に回転連結されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両（ＨＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の動力伝達装置に関する。

内燃機関等の燃焼機関（エンジン）と電動モータとを組み合わせた動力源を備えるハイブリッド車両（ＨＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の動力伝達装置（パワートレイン）の構造例として、従来においては、例えば、特許文献１に記載されるようなものがある。

このものは、図５に示すように、動力源としてエンジンと電動モータを備えると共に、エンジンと電動モータとをクラッチ板を備えたメカニカルなクラッチ機構を介して接断可能に連結すると共に、電動モータの回転軸（出力軸）と、機械式自動変速装置（トランスミッション）の入力軸（インプットシャフト）と、を常時回転連結した構造を採用している。

なお、特許文献１に記載されたハイブリッド車両の動力伝達装置（パワートレイン）は、変速装置のインプットシャフトを電動モータ側に向けて延長し、そのインプットシャフト上に、エンジンとの間で動力伝達を接断するクラッチ機構を設けると共に、このインプットシャフトをクラッチ機構と変速装置との間に配設される電動モータの回転軸（出力軸）としても利用することで、変速装置のインプットシャフトと電動モータの出力軸とを共通化している。

特開２００８−１８９３０７号公報

特許文献１に記載されているパワートレイン構造によれば、変速装置のインプットシャフトを延長して電動モータの出力軸と共通化することにより、例えば構成の簡略化や部品点数の削減延いては低コスト化などを促進することができるが、変速装置と電動モータとが合わさって一つのユニットとされているため、例えば電動モータ後端から変速装置だけを取り外して、修理やメンテナンスやオーバーホールなどを行うことが難しいといった実情がある。

また、例え、変速装置と電動モータとを分離可能に構成し変速装置だけを取り外すことができたとしても、特許文献１に記載されているパワートレイン構造では、変速装置のインプットシャフトが電動モータの出力軸を兼ねているため、変速装置のみを取り外す際には、図６に示すように、このインプットシャフトを電動モータから引き抜くことが必要になる。

しかしながら、このインプットシャフトは、電動モータを構成するマグネット（ローター）が取り付けられた回転体をキー溝係合などによって支持している。

従って、特許文献１に記載されているパワートレイン構造において、変速装置のインプットシャフトを電動モータから引き抜く際には、支持軸を失ったマグネットが磁気吸着力により半径方向に移動して、ステータ（コイル）に磁気吸着され、軸ズレ（偏心）を起こしてしまうといったことが想定される。

ハイブリッド車両の電動モータは、性能（効率）を高めるために、マグネットとステータ（コイル）の間隙は微小とされると共に、マグネットは強化されているので、マグネットとステータ（コイル）とは吸着し易く、かつ一旦吸着すると人間の力では両者を引き離すことも難しいため、メンテナンスなどを行った後に、再び、変速装置のインプットシャフトを、このような容易には移動し難い軸ズレ（偏心）状態にある回転体の中心に挿入し、電動モータの出力軸とすることは難しいといったことが想定される。

このため、特許文献１に記載されているパワートレイン構造において、変速装置のインプットシャフトを電動モータから引き抜く際には、マグネットを支持する回転体が半径方向に移動してマグネットがステータ（コイル）と吸着してしまわないように、マグネットを支持する回転体を所定位置に維持しておくための特別の構造や治具などが必要となり、構成の複雑化や作業の煩雑化などを招くおそれがある。

本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ安価な構成でありながら、燃焼機関と電動モータとを組み合わせた動力源を備えたハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置であって、電動モータと変速装置とを連設するものにおいて、作業性良く簡単に両者を着脱する（分離して再び取り付ける）ことなどができる構成とし、それぞれ個別に修理やメンテナンスやオーバーホール、更には交換などを施すことができるユーザーフレンドリーなハイブリッド車両の動力伝達装置を提供することを目的とする。

このため、本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置は、
燃焼機関と電動モータとを組み合わせた動力源を備えたハイブリッド車両の動力伝達装置であって、電動モータと変速装置とを連設するものにおいて、
電動モータと、変速装置と、を分離可能に構成すると共に、
電動モータの出力軸の変速装置側と、変速装置の入力軸の電動モータ側と、が軸方向に分離可能に回転連結されることを特徴とする。

本発明において、電動モータの出力軸の変速装置側と、変速装置の入力軸の電動モータ側と、の軸方向への分離可能な回転連結は、スプライン係合によりなされることを特徴とすることができる。

本発明において、電動モータの出力軸は、ハウジングに対して軸方向に並ぶ複数のベアリングにより回転自在に支持されることを特徴とすることができる。

本発明において、燃焼機関と電動モータの間に設けられるクラッチ機構を内装するクラッチハウジングに、内部の空気を排出するための開口と、クラッチハウジング内を流動する空気を前記開口まで導く舌状部と、が設けられたことを特徴とすることができる。

本発明によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、燃焼機関と電動モータとを組み合わせた動力源を備えたハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置であって、電動モータと変速装置とを連設するものにおいて、作業性良く簡単に両者を着脱する（分離して再び取り付ける）ことなどができる構成とし、それぞれ個別に修理やメンテナンスやオーバーホール、更には交換などを施すことができるユーザーフレンドリーなハイブリッド車両の動力伝達装置を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置の構成例（アッセンブリー状態）を概略的に示す全体構成図である。 同上実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置の電動モータと変速装置とを分離した状態を示す図である。 同上実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置の電動モータ部分及び出力軸のベアリング（軸受）部分を拡大して示した図である。 同上実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置のクラッチハウジング部に形成された開口及び舌状部を説明するための図である（エンジン側から見た図である）。 従来のハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置の構成例（アッセンブリー状態）を概略的に示す全体構成図である。 従来のハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置の電動モータと変速装置とを分離した状態を示す図である。 従来のハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置の電動モータ部分及び出力軸のベアリング（軸受）部分を拡大して示した図である。

以下に、本発明に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置の一実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

本実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置１０は、図１に示すように、エンジン１００と電動モータ３００とを組み合わせた動力源を備え、エンジン１００と電動モータ３００とを、クラッチ板（摩擦板）を備えたメカニカル式（機械式）のクラッチ機構２００を介して接断可能に連結されていると共に、電動モータ３００と機械式自動変速装置４００とが連結され、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１と、機械式自動変速装置４００の入力軸（インプットシャフト）４０１と、が常時回転連結されている。

ここで、本実施の形態においては、図２に示すように、電動モータ３００と、変速装置４００と、は分離（着脱）可能に構成されている。

そして、このように分離（着脱）可能に構成された電動モータ３００と変速装置４００においては、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１と、変速装置４００の入力軸（インプットシャフト）４０１と、の回転連結は、例えば、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１の後端を円筒状に形成しその内側にスプライン溝を形成すると共に、このスプライン溝に対応して変速装置４００の入力軸４０１の先端外周にスプライン溝を形成し、これらを係合（スプライン係合）させることによって軸方向に関して分離可能に回転連結可能な構成とすることができる。スプライン係合に代えて、例えば、キー及びキー溝を用いて係合させる構成とすることもできる。

なお、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１の先端側は、図１に示したように、エンジン１００側に延長され、クラッチ機構２００をスプライン係合等により支持するようになっている。

また、図２に示したように、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１には、ローターとしてマグネット３０３を支持する回転体３０２が略一体的に取り付けられている。

この一方、マグネット３０３（ローター）に対応してコイル３０４（ステータ）がハウジング３０５に固定的に支持されている。

そして、本実施の形態では、このハウジング３０５に対して、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１が、軸方向に所定間隔をもって配設されているベアリング３０６、３０７によって回転自在に支持されている。

ところで、従来のハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置は、図５や図６に示したように、変速装置のインプットシャフトを延長し、これを電動モータの出力軸（回転軸）として挿入して利用する構造であるため、マグネットを支持する回転体は嵌め合い係合等により変速装置のインプットシャフトに支持されるため、図７に示すように、ハウジングに対して、回転体は単一のベアリングにより支持される構造となっている。

このため、従来のハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置では、回転体の回転中心（インプットシャフトの回転中心）廻りの触れ回りが比較的大きくなるため、回転体に支持されるマグネットと、これに対応してハウジング側に支持されるコイル（ステータ）と、の間のギャップを所定以上に小さくすることができないおそれがあった。

しかしながら、本実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置１０では、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１と、変速装置４００の入力軸（インプットシャフト）４０１と、を別体とし、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１の後端を円筒状に形成しその内側にスプライン溝を形成すると共に、このスプライン溝に対応して変速装置４００の入力軸４０１の先端外周にスプライン溝を形成し、これらを係合（スプライン係合）させることによって回転連結する構成としたので、図３に示したように、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１延いては回転体３０２を、ハウジング３０５に対して、軸方向に所定間隔をもって配設される２つのベアリングにより支持させることができるので、回転体３０２の回転軸（出力軸）３０１廻りの触れ回りを小さくすることができるため、回転体３０２に支持されるマグネット３０３と、ハウジング３０５側に支持されるコイル（ステータ）３０４と、の間のギャップを小さくすることができ、以って電動モータ３００の性能向上に貢献することができる。

このように、本実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置１０では、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１と、変速装置４００の入力軸（インプットシャフト）４０１と、を軸方向に分離可能に回転連結する構成を採用し、電動モータ３００と変速装置４００をそれぞれユニット化して簡単な作業により着脱可能な構成としたので、従来に比べて、作業性良く簡単に両者を着脱する（分離して再び取り付ける）ことができ、以ってそれぞれ個別に修理やメンテナンスやオーバーホール、更には交換などを施すことができ、延いてはユーザーフレンドリーなハイブリッド車両の動力伝達装置を提供することができる。

ところで、本実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置１０には、図１に示したように、エンジン１００と電動モータ３００との間に、メカニカル式クラッチ機構２００が介装されているが、例えば、クラッチ板の接断（接続と切断）が繰り返されたり、半クラッチ状態が継続されたりすると、フェーシング面が摩擦により発熱するおそれがある。

このような発熱によりクラッチハウジング部５００内の温度が上昇すると、グリスの劣化などが生じて摺動部の寿命が低下するなどのおそれが高まる。

このため、本実施の形態では、クラッチハウジング部５００に空気抜き穴としての開口５０１を設けると共に、吸気穴５０２から吸入されクラッチ板等の回転により生じる空気の回転方向流れを、図４に示すような舌状部５１０により集めて、前記開口５０１へ効果的に導くように構成されている。

なお、舌状部５１０は、クラッチハウジング部５００とダイキャスト等により一体成形することができる。ただし、別部材として、クラッチハウジング部５００に締結等の方法で取り付けることなども可能である。

このように、本実施の形態では、クラッチ板等の回転により生じる空気の回転方向流れを利用して、吸気穴５０２から空気を吸い込みつつ、高温となった内部空気を開口５０１から排出するようにしたので、クラッチハウジング部５００内の温度上昇を抑制することができ、以ってクラッチ機構２００や電動モータ３００等の摺動部や軸受部の長寿命化に貢献することができる。

本実施の形態では、機械式自動変速装置４００を例示して説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、電動モータ３００において、ローター（マグネット）とステータ（コイル）は、ローター（コイル）とステータ（マグネット）のように逆に構成することもできる。

なお、本発明に係る燃焼機関は、内燃機関に限定されるものではなく、外燃機関等の他の燃焼機関であっても良い。また、内燃機関はディーゼルエンジン、ガソリンエンジンの他、アルコールその他の雑燃料エンジンなどであって良いものである。

以上で説明した本実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは勿論である。

１０ ハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置
１００ エンジン（内燃機関等の燃焼機関）
２００ クラッチ機構
３００ 電動モータ
３０１ 出力軸
３０２ 回転体
３０３ マグネット（ローター）
３０４ コイル（ステータ）
３０５ ハウジング
４００ 変速装置
４０１ インプットシャフト（入力軸）
５００ クラッチハウジング部
５０１ 開口
５０２ 吸気穴
５１０ 舌状部

Claims (4)

1. 燃焼機関と電動モータとを組み合わせた動力源を備えたハイブリッド車両の動力伝達装置であって、電動モータと変速装置とを連設するものにおいて、
   電動モータと、変速装置と、を分離可能に構成すると共に、
   電動モータの出力軸の変速装置側と、変速装置の入力軸の電動モータ側と、が軸方向に分離可能に回転連結されることを特徴とするハイブリッド車両の動力伝達装置。
2. 電動モータの出力軸の変速装置側と、変速装置の入力軸の電動モータ側と、の軸方向への分離可能な回転連結は、スプライン係合によりなされることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。
3. 電動モータの出力軸は、ハウジングに対して軸方向に並ぶ複数のベアリングにより回転自在に支持されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。
4. 燃焼機関と電動モータの間に設けられるクラッチ機構を内装するクラッチハウジングに、内部の空気を排出するための開口と、クラッチハウジング内を流動する空気を前記開口まで導く舌状部と、が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。

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