JP2013132934A - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】変速機構が配置された第1軸と平行な第2軸上に配置された回転電機を備えたものにあって、径方向にコンパクト化を図ることが可能なハイブリッド駆動装置を提供する。
【解決手段】変速機構30が配置された第1軸AX1と平行な第2軸AX2上にモータ40が配置されたハイブリッド駆動装置1は、変速機構30とモータ40とを収納すると共に該変速機構30の軸方向のエンジンとは反対側が開口された開口部4Bcを有するメインケース4Bと、その開口部4Bcを閉塞するリヤカバー4Cとを備えている。モータ40を、その一部が軸方向から視てリヤカバー4Cと重なるように配置することで、モータ40と変速機構30とを近づけて配置でき、ハイブリッド駆動装置1の径方向へのコンパクト化が可能となる。
【選択図】図1

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載されるハイブリッド駆動装置に係り、詳しくは、変速機構と別軸に配置された回転電機を備えたハイブリッド駆動装置に関する。
近年、環境問題等に起因して種々のハイブリッド駆動装置が開発されているが、簡易で安価にハイブリッド駆動装置を構成する手法として、自動変速機にモータ・ジェネレータ(以下、単に「モータ」という)を取付けてハイブリッド化することが考えられる。
自動変速機にモータを取付ける場合、発進装置(トルクコンバータや発進クラッチ)の外周側にモータを配置する構造や、発進装置と変速機構との軸方向の間に配置する構造も考えられるが、モータを取付けた分、ハイブリッド駆動装置の軸長が長くなるため、特にFF型(フロントエンジン・フロントドライブ)の車両のように、ハイブリッド駆動装置の軸長が車幅や操舵角などに影響することを考えると、ハイブリッド駆動装置の軸長の短縮化が求められる。そこで、変速機構と平行な別軸上にモータを配置することで(モータ軸を変速機構の軸と異ならせることで)、ハイブリッド駆動装置の軸長の短縮化を図ったものが提案されている(例えば特許文献1参照)。
特開2009−101729号公報
しかしながら、上記特許文献1のように変速機構と別軸上にモータを配置したものは、軸方向の短縮化が可能になるものの、モータが配置された分、ハイブリッド駆動装置として径方向に肥大化してしまうという問題がある。
そこで本発明は、変速機構が配置された第1軸と平行な第2軸上に配置された回転電機を備えたものにあって、径方向にコンパクト化を図ることが可能なハイブリッド駆動装置を提供することを目的とするものである。
本発明は(例えば図1乃至図3参照)、エンジン出力軸(2)と同軸の第1軸(AX1)上に配置された変速機構(30)と、前記第1軸(AX1)と平行な第2軸(AX2)上に配置された回転電機(40)と、を備えたハイブリッド駆動装置(1)において、
前記変速機構(30)と前記回転電機(40)とを収納すると共に、前記変速機構(30)の軸方向一方側が開口された開口部(4Bc)を有するケース本体(4B)と、
前記ケース本体(4B)の開口部(4Bc)を閉塞するカバー部材(4C)と、を備え、
前記回転電機(40)は、その一部が軸方向から視て前記カバー部材(4C)と重なるように配置されたことを特徴とする。
また、本発明は(例えば図1及び図2参照)、前記回転電機(40)は、前記ケース本体(4B)に固定されるステータ(41)と、該ステータ(41)の内周側に回転自在に配置されるロータ(42)と、を有し、
前記ステータ(41)は、その一部が軸方向から視て前記カバー部材(4C)と重なるように配置されたことを特徴とする。
更に、本発明は(例えば図1参照)、前記変速機構(30)よりも軸方向エンジン側に前記変速機構(30)と前記回転電機(40)とを駆動連結する連結機構(20)を備え、
前記回転電機(40)は、径方向から視て前記変速機構(30)と重なるように配置されたことを特徴とする。
また、本発明は(例えば図1参照)、前記変速機構(30)は、複数の摩擦係合要素(C−1,C−2,C−3,B−1,B−2,B−3)を有し、それら摩擦係合要素の係脱により複数の変速段を達成してなり、
前記複数の摩擦係合要素のうちの最大外径を有する摩擦係合要素(B−1)は、前記変速機構(30)における軸方向の前記エンジンとは反対側の端部に配置され、
前記ケース本体(4B)と前記カバー部材(4C)とを接合する接合部(4J)は、前記最大外径を有する摩擦係合要素(B−1)の外周側に配置されたことを特徴とする。
また、本発明は(例えば図1参照)、前記変速機構(30)の少なくとも一部は、前記開口部(4Bc)を介して、軸方向のエンジンとは反対側から前記ケース本体(4B)に組付けられ、
前記回転電機(40)は、軸方向エンジン側から前記ケース本体(4B)に組付けられたことを特徴とする。
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。
請求項1に係る本発明によると、変速機構が配置された第1軸と平行な第2軸上に配置された回転電機を、その一部が軸方向から視て、変速機構の軸方向一方側を覆うカバー部材と重なるように配置したので、回転電機と変速機構とを近づけて配置することができ、ハイブリッド駆動装置の径方向へのコンパクト化を図ることができる。
請求項2に係る本発明によると、ステータを、その一部が軸方向から視てカバー部材と重なるように配置したので、ステータを変速機構に近づけることができ、ハイブリッド駆動装置の径方向へのコンパクト化を図ることができる。
請求項3に係る本発明によると、回転電機が、径方向から視て変速機構と重なるように配置されているので、ハイブリッド駆動装置の軸長を短縮化することができるものでありながら、ハイブリッド駆動装置の径方向へのコンパクト化を図ることができる。
請求項4に係る本発明によると、ケース本体とカバー部材とを接合する接合部が、最大外径を有する摩擦係合要素の外周側に配置されているので、つまりカバー部材の外径が径方向に突出しているが、最大外径を有する摩擦係合要素よりもエンジン側にあっては、変速機構の外径がカバー部材よりも内径側に凹んでいるので、そこに回転電機を配置することで該回転電機を変速機構に近づけて配置することができ、ハイブリッド駆動装置の径方向へのコンパクト化を図ることができる。
請求項5に係る本発明によると、変速機構の少なくとも一部を、軸方向のエンジンとは反対側からケース本体に組付け、回転電機を、軸方向エンジン側からケース本体に組付けることで、回転電機の一部を軸方向から視てカバー部材と重なるように配置することを可能とすることができ、回転電機と変速機構とを近づけて配置することを可能にして、ハイブリッド駆動装置の径方向へのコンパクト化を図ることができる。
ハイブリッド駆動装置を示す一部省略断面図。 ハイブリッド駆動装置の概略側面図。 変速機構の係合表。
以下、図面に沿って、本発明を適用し得るハイブリッド駆動装置1について説明する。ハイブリッド駆動装置1は、図1に示すように、FFタイプの車両に搭載されて好適であり、エンジン出力軸(クランクシャフト)2と同軸上である第1軸AX1に、クラッチ装置10及び自動変速機3の変速機構30が配置されており、該第1軸AX1と平行な異なる第2軸AX2上にモータ(回転電機)40が配置されている。
なお、上記第1軸AX1及び第2軸AX2と異なる軸上には、図2に示すように、後述のカウンタドライブギヤ39に噛合するカウンタドリブンギヤ91及びドライブピニオン92を有するカウンタシャフト90と、該ドライブピニオン92に噛合するデフリングギヤ96を有するディファレンシャル装置95と、が配置されている。
図1に示すように、ケース4は、上記クラッチ装置10及び後述の連結機構20を収納するハウジングケース4Aと、モータ40、変速機構30、カウンタシャフト90、及びディファレンシャル装置(図2参照)を収納するメインケース(ケース本体)4Bと、メインケース4Bが有する開口部4Bcを閉塞するリヤカバー(カバー部材)4Cと、を有しており、これら各ケースが一体に固定される3つ割構造からなる。なお、上記ケース4は、使用状態おいて、そのハウジングケース4Aの前端面がエンジン(図示せず)に一体に固定される。
上記ハウジングケース4A内に配置されたクラッチ装置10は、エンジン出力軸2に連結されたフライホイール13と、クラッチ11と、ダンパ12と、クラッチ11を係脱させる油圧サーボ16とを備えており、これらが中間軸19の外周側に配置されて構成されている。
クラッチ11は、上記クッションプレート11aを挟むように配置されたクラッチフェーシング11b及びプレッシャプレート11cを有しており、クラッチフェーシング11bは、上記フライホイール13に一体に接合されている。プレッシャプレート11cは、フライホイール13に取付けられたクラッチカバー14との間でスプリングによりクッションプレート11aに接触するように付勢されており、上記クラッチカバー14にダイヤフラムスプリング15がその径方向中間部を支点として支持されている。
一方、中間軸19のエンジン側の外周部分には、ダンパ12がスプライン係合している。ダンパ12は、コイルスプリング12aを介在してドライブプレート12bとドリブンプレート12c,12cが所定量相対回転自在に連結されており、上記ドライブプレート12bが中間軸19にスプライン係合され、ドリブンプレート12cにクラッチ11のクッションプレート11aが外径方向に延設して固定されている。
ハウジングケース4Aに対して中間軸19を支持するベアリングb2の外周には、レリーズベアリングb1が所定量軸方向移動自在に配置されており、該レリーズベアリングb1は、上記ダイヤフラムスプリング15の内径基端部に当接している。上記ハウジングケース4Aには、第1軸AX1(中間軸19)と同芯状の環状の凹部からなるシリンダが形成されており、該シリンダにはピストン18が油密状に嵌合して油圧サーボ16を構成している。該ピストン18と上記レリーズベアリングb1とは段付きプレート17により連結されており、油圧サーボ16の伸縮操作によりクラッチ11が接続・切断作動される。クラッチ11が接続されると、上記エンジン出力軸2と中間軸19とがダンパ12を介して駆動連結される。
中間軸19の変速機構30側(エンジンとは軸方向反対側)は、その内周部分において詳しくは後述する変速機構30の入力軸31がスプライン係合していると共に、その外周部分に連結機構20としての大径ギヤ21が形成されている。なお、中間軸19の変速機構30側の端部は、機械式オイルポンプ80に駆動連結されている。
連結機構20は、上述した中間軸19に形成された大径ギヤ21と、該大径ギヤ21に噛合するアイドラギヤ22と、アイドラギヤ22に噛合すると共に後述するロータ軸45に形成された小径ギヤ23と、を有して構成されている。大径ギヤ21は、クラッチ装置10と変速機構30(機械式オイルポンプ80)との軸方向の間にあって、径方向に延設されたフランジ状に形成されている。また、アイドラギヤ22は、第1軸AX1及び第2軸AX2と平行な異なる第3軸AX3上にあって、ハウジングケース4A及びオイルポンプカバー81に対してボールベアリングb3,b4により回転自在に支持されて配置されている。そして、小径ギヤ23は、上記第2軸AX2上に回転自在に配置されたロータ軸45の軸方向エンジン側の端部外周に形成されている。
以上のように連結機構20は、詳しくは後述する変速機構30とモータ40とよりも軸方向エンジン側に配置されていると共に、上記クラッチ装置10より変速機構30側に配置されており、つまりクラッチ装置10と変速機構30との軸方向の間に配置されている。また、該変速機構30の入力軸31に中間軸19がスプライン係合により駆動連結されており、その中間軸19は、大径ギヤ21、アイドラギヤ22、小径ギヤ23を介してロータ軸45に駆動連結されていて、つまり連結機構20は変速機構30とモータ40とを駆動連結している。
なお、連結機構20は、小径ギヤ23及び大径ギヤ21の径の大きさ及びそのギヤ比に基づき、モータ40の回転は減速されて変速機構30の入力軸31に伝達される。また、アイドラギヤ22は、モータ40のコイルエンド43a及び変速機構30よりも軸方向のエンジン側に配置されているので、モータ40や変速機構30に干渉することなく、かつ変速機構30とモータ40との間に介在することなく、それら変速機構30とモータ40とを径方向に近づけて配置することが可能となる。
モータ40は、メインケース4Bに固定されたステータ41と、該ステータ41の内周側に回転自在に配置されたロータ軸45に一体に固定されたロータ42と、該ステータ41に巻回されたコイル巻線43と、を有しており、ステータ41から軸方向両端に突出してコイルエンド43a,43aが形成されている。なお、ステータ41は、メインケース4Bに形成された円筒状部4Bbの内周面に嵌合・固定されて配置されている。
ロータ軸45は、その軸方向の両端部分がそれぞれボールベアリングb5,b6を介してハウジングケース4A及びメインケース4Bに高精度で回転自在に支持されている。なお、モータ40は、ステータ41側にコイル及びロータ42側に永久磁石が埋め込まれたブラシレスDCモータ(IPMモータやSPMモータ)が好ましいが、リラクタンスモータ等の他のモータでもよい。また、ロータ軸45の軸方向のエンジンとは反対側の端部には、該ロータ軸45の回転角を検出する回転角検出部としてのレゾルバ49が配設されている。
一方、変速機構30は、第1軸AX1上に配置されるプラネタリギヤユニットPUを有しており、該プラネタリギヤユニットPUは、4つの回転要素としてサンギヤS1、サンギヤS2、キャリヤCR、及びリングギヤRを備え、キャリヤCRに、サンギヤS2及びリングギヤRに噛合するロングピニオンPLと、サンギヤS1に噛合するショートピニオンPSとを互いに噛合する形で有している、いわゆるラビニヨ型プラネタリギヤからなる。
上記プラネタリギヤユニットPUのサンギヤS2は、ブレーキB−1(摩擦係合要素)並びにワンウェイクラッチF−1を介してブレーキB−2(摩擦係合要素)に接続されてケース4に対して固定自在となっていると共に、クラッチC−3(摩擦係合要素)に接続され、該クラッチC−3を介して入力軸31の回転が入力自在となっている。また、上記サンギヤS1は、クラッチC−1(摩擦係合要素)に接続されており、上記入力軸31の回転が入力自在となっている。
更に、上記キャリヤCRは、入力軸31の回転が入力されるクラッチC−2(摩擦係合要素)に接続され、該クラッチC−2を介して入力軸31の回転が入力自在となっており、またワンウェイクラッチF−2及びブレーキB−3(摩擦係合要素)に接続されて、該ワンウェイクラッチF−2を介してケース4に対して一方向の回転が規制されると共に、該ブレーキB−3を介して回転が固定自在となっている。
そして、上記リングギヤRは、カウンタドライブギヤ39に接続されており、該カウンタドライブギヤ39は、上述のカウンタシャフト90のカウンタドリブンギヤ91に噛合している(図2参照)。そして、カウンタシャフト90のドライブピニオン92は、ディファレンシャル装置95のデフリングギヤ96に噛合され、該ディファレンシャル装置95を介して左右前輪(不図示)に駆動連結される。
図3は、上述した自動変速機3の作動表であり、上記自動変速機3は、この作動表に示された組み合わせで各クラッチ及び各ブレーキ(複数の摩擦係合要素)を係合・解放させることにより、前進1速段〜前進4速段並びに後進1速段(複数の変速段)を達成する。
上記変速機構30において、プラネタリギヤユニットPUの軸方向エンジン側には、入力軸31の外周側にクラッチC−2が配置されており、プラネタリギヤユニットPUの外周側には、ブレーキB−3とワンウェイクラッチF−2が配置されている。また、プラネタリギヤユニットPUの軸方向のエンジンとは反対側には、入力軸31の外周側にワンウェイクラッチF−1が配置されており、更にその外周側にブレーキB−2が配置されている。更に、ワンウェイクラッチF−1の軸方向のエンジンとは反対側には、入力軸31の外周側にクラッチC−1及びクラッチC−3が並列的に配置されており、そのクラッチC−1の外周側にブレーキB−1が配置されている。
ブレーキB−1は、摩擦板61及びその摩擦板61を押圧駆動する油圧サーボ60を有しており、それら摩擦板61及び油圧サーボ60は、低速段で係合するためにトルク容量が大きく摩擦板や油圧サーボの外径が大きくなるクラッチC−1(図3参照)の外周側に配置されているため、全ての摩擦係合要素(クラッチC−1,C−2,C−3及びブレーキB−1,B−2,B−3)のうちで最大外径を有しており、つまりブレーキB−2やブレーキB−3よりも外径側に突出した位置にブレーキB−1が配置されている。
該ブレーキB−1の摩擦板61は、その外摩擦板が、メインケース4Bの変速機構30のエンジンとは反対側に開口された開口部4Bcの入口部分にスプライン係合されており、内摩擦板は上記サンギヤS2に連結されたハブ部材にスプライン係合している。
該ブレーキB−1の油圧サーボ60は、リヤカバー4Cの内面に形成されたシリンダ部63と、該シリンダ部63に対向配置されると共にリヤカバー4Cに対して軸方向移動自在に配置されたピストン62と、該ピストン62をシリンダ部63側に付勢するスプリング65と、シリンダ部63とピストン62との間に形成された作動油室64とを有して構成されている。
そして、この最大外径を有するブレーキB−1の外周側には、メインケース4Bの接合面4Baとリヤカバー4Cの接合面4Caとがボルト50によって接合されることで形成される接合部4Jが配置されている。接合部4Jは、複数のボルト50(図2参照)によって締結されるため、そのボルト50の分、内外周に適宜な肉厚を有している。上記モータ40は、その一部、具体的にはステータ41の一部と、この接合部4J、つまりリヤカバー4Cの外周部分とが、図2に示すように軸方向から視て重なるように配置されている。
以上説明した自動変速機3のように、最大外径を有する摩擦係合要素(ブレーキB−1)がエンジンとは反対側の端部に配置された構造の変速機構を有する自動変速機では(例えば特開平10−169730号公報参照)、自動変速機のエンジン側にあるハウジングケース4Aと、自動変速機のエンジンとは反対側の端部(つまりリヤカバー4C)との間が凹んでいる形状となる。
本ハイブリッド駆動装置1では、その凹み部分にモータ40を配置し、つまりモータ40の一部(具体的にはステータ41の一部)が軸方向から視て、変速機構30の軸方向一方側を覆うリヤカバー4Cと重なるように配置して自動変速機3をハイブリッド化することで、モータ40を変速機構30に近づけて配置することができ、径方向にコンパクト化したハイブリッド駆動装置1を構成することができる。
また、変速機構30とモータ40とを駆動連結する連結機構20を、変速機構30よりも軸方向エンジン側、つまりクラッチ装置10と変速機構30との軸方向の間に配置することで、モータ40を、径方向から視て変速機構30と重なるように配置することができるので、モータ40をクラッチ装置10と変速機構30との軸方向の間に配置する場合に比して、ハイブリッド駆動装置1の軸長を短縮化することができるものでありながら、ハイブリッド駆動装置1の径方向へのコンパクト化を図ることができる。
ところで、本ハイブリッド駆動装置1を製造する際は、ブレーキB−1が最大外径を有することから、変速機構30の各構成部品(少なくともブレーキB−1)をエンジンとは軸方向反対側のメインケース4Bの開口部4Bcから挿入する形で組付けていき、リヤカバー4Cを接合部4Jにてボルト50によって接合することで、当該変速機構30の部分の組付けを完了する。一方、モータ40は、リヤカバー4Cと一部が軸方向から視て重なるので、リヤカバー4Cを乗り越えてエンジンとは軸方向反対側から組付けることは難しい。
そこで、モータ40は、メインケース4Bに対して軸方向のエンジン側から挿入する形で組付けていき、その後、連結機構20を組付けつつハウジングケース4Aをメインケース4Bに接合し、クラッチ装置10を軸方向のエンジン側から挿入する形でハウジングケース4Aに組付ける。
このように、変速機構30を、軸方向のエンジンとは反対側からメインケース4Bに組付け、モータ40を、軸方向エンジン側からメインケース4Bに組付けることで、モータ40の一部を軸方向から視てリヤカバー4Cと重なるように配置することを可能とすることができ、モータ40と変速機構30とを近づけて配置することを可能にして、ハイブリッド駆動装置1の径方向へのコンパクト化を図ることができる。
なお、以上説明した本実施の形態においては、変速機構として前進4速段を達成し得る多段式変速機を用いたものを説明したが、ハウジングケースとリヤカバーとの間が凹むような形状となる変速機構であれば、ベルト式無段変速機構、トロイダル式無段変速機構、リングコーン式無段変速機構等、どのようなものであっても本発明を適用し得る。
特に変速機構30は、プラネタリギヤユニットとしてラビニヨ型を用いたものを説明したが、シンプソン型などであってもよく、つまり最大外径となる摩擦係合要素よりも小径化し易いプラネタリギヤユニットの構造であれば、どのようなものであってもよい。
また、本実施の形態においては、連結機構20として、変速機構30の入力軸31とモータ40のロータ軸45とを歯車列で駆動連結したものを説明したが、例えばチェーンやベルト等で駆動連結するように構成してもよい。
また、本実施の形態においては、クラッチ装置10として、油圧サーボ16で乾式のクラッチ11を係脱するものを説明したが、勿論、湿式多板クラッチ、湿式単板クラッチ等であっても構わない。
また、本実施の形態においては、モータ40の最外径がステータ41の外径であるものを説明したが、モータの出力向上を図ってコイル巻線を増やした場合、コイルエンドがモータの最外径となる場合があり、そのような場合は、モータのコイルエンドの一部だけがリヤカバーと軸方向から視て重なるように配置されることもあるが、そのようなものも本発明の適用範囲内である。
1 ハイブリッド駆動装置
2 エンジン出力軸
4B ケース本体(メインケース)
4Bc 開口部
4C カバー部材(リヤカバー)
4J 接合部
20 連結機構
30 変速機構
40 回転電機(モータ)
41 ステータ
42 ロータ
AX1 第1軸
AX2 第2軸
C−1,C−2,C−3 摩擦係合要素(クラッチ)
B−1,B−2,B−3 摩擦係合要素(ブレーキ)

Claims (5)

  1. エンジン出力軸と同軸の第1軸上に配置された変速機構と、前記第1軸と平行な第2軸上に配置された回転電機と、を備えたハイブリッド駆動装置において、
    前記変速機構と前記回転電機とを収納すると共に、前記変速機構の軸方向一方側が開口された開口部を有するケース本体と、
    前記ケース本体の開口部を閉塞するカバー部材と、を備え、
    前記回転電機は、その一部が軸方向から視て前記カバー部材と重なるように配置された、
    ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
  2. 前記回転電機は、前記ケース本体に固定されるステータと、該ステータの内周側に回転自在に配置されるロータと、を有し、
    前記ステータは、その一部が軸方向から視て前記カバー部材と重なるように配置された、
    ことを特徴とする請求項1記載のハイブリッド駆動装置。
  3. 前記変速機構よりも軸方向エンジン側に前記変速機構と前記回転電機とを駆動連結する連結機構を備え、
    前記回転電機は、径方向から視て前記変速機構と重なるように配置された、
    ことを特徴とする請求項1または2記載のハイブリッド駆動装置。
  4. 前記変速機構は、複数の摩擦係合要素を有し、それら摩擦係合要素の係脱により複数の変速段を達成してなり、
    前記複数の摩擦係合要素のうちの最大外径を有する摩擦係合要素は、前記変速機構における軸方向の前記エンジンとは反対側の端部に配置され、
    前記ケース本体と前記カバー部材とを接合する接合部は、前記最大外径を有する摩擦係合要素の外周側に配置された、
    ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか記載のハイブリッド駆動装置。
  5. 前記変速機構の少なくとも一部は、前記開口部を介して、軸方向のエンジンとは反対側から前記ケース本体に組付けられ、
    前記回転電機は、軸方向エンジン側から前記ケース本体に組付けられた、
    ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか記載のハイブリッド駆動装置。
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