JP2021129362A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータとクラッチとを有する動力伝達装置のダウンサイジングを行う。【解決手段】動力伝達装置は、ロータ８０を有する回転電機４０と、ロータ８０の内周側に位置するクラッチ４８と、クラッチ４８の内周側に位置するマグネット５２と、マグネット５２を被検知部とする回転センサ４７と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、動力伝達装置に関する。

特許文献１には、エンジンと駆動輪との動力伝達を断接するクラッチと、モータの回転を検出する回転センサとを備える動力伝達装置が開示されている。当該動力伝達装置では、モータの外周側に回転センサが配置され、モータの径方向とオフセットする位置にクラッチが配置される。

特開２００２−１０３９９８号公報

ところで、動力伝達装置は、コスト削減や搭載性の向上などの観点からダウンサイジングすることが好ましい。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、モータとクラッチとを有する動力伝達装置のダウンサイジングを行うことを目的とする。

本発明のある態様によれば、ロータを有する回転電機と、前記ロータの内周側に位置するクラッチと、前記クラッチの内周側に位置するマグネットと、前記マグネットを被検知部とする回転センサと、を備えることを特徴とする動力伝達装置が提供される。

上記態様によれば、ロータの内周側にクラッチが位置することでロータとクラッチとが径方向にオーバーラップし、さらにクラッチの内周側に回転センサの被検知部であるマグネットが設けられる。これによれば、動力伝達装置を軸方向にダウンサイジングすることができる。

本発明の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図である。 回転電機の断面図である。 本発明の変形例について説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る動力伝達装置１０を備えたハイブリッド車両（以下、単に「車両」という。）１００について説明する。

図１は、車両１００の概略構成図である。図１に示すように、車両１００は、エンジン１と、エンジン１と駆動輪５とを結ぶ動力伝達経路に設けられた動力伝達装置１０と、を備える。

本実施形態では、動力伝達装置１０は変速機であって、バリエータ２０と、前後進切換え機構３０と、回転電機４０と、回転センサ４７と、クラッチ４８と、を備える。

回転電機４０は、動力伝達経路におけるバリエータ２０とエンジン１との間に設けられる。

回転電機４０は、ハウジング４１と、ハウジング４１のエンジン１側の開口部に設けられたカバー４２と、ハウジング４１の内周に設けられたステータ４３と、回転軸４４と、回転軸４４の外周に設けられたロータ８０と、を備える。ロータ８０は、ロータフレーム８１と、ロータフレーム８１の外周に設けられたコア８２と、を備える。

回転電機４０の内部には、回転センサ４７及びクラッチ４８が設けられる。

回転電機４０は、カバー４２を動力伝達装置１０のケース１２にボルト（図示せず）で締結して動力伝達装置１０に固定される。

入力軸１１は、軸受としてのベアリング５０を介してカバー４２に回転自在に支持されており、エンジン１の出力回転が入力される。また、回転軸４４は、ベアリング５１を介してハウジング４１に回転自在に支持される。

クラッチ４８は、ロータ８０と入力軸１１とを断接するノーマルオープンの油圧式クラッチである。クラッチ４８は、油圧コントロールバルブユニット（図示せず）によって調圧された油圧により、締結・解放が制御される。なお、本実施形態では、クラッチ４８は湿式多板式クラッチであるが、他のクラッチを用いてもよい。

クラッチ４８が締結されると、入力軸１１とロータ８０とが直結する。すなわち、入力軸１１と回転軸４４とが直結して同速回転する。

回転センサ４７は、カバー４２に設けられて回転電機４０のロータ８０の回転速度及び角度（位相）の少なくとも一方を検知するセンサである。本実施形態では、回転センサ４７はホールセンサであって、ロータ８０に固定された接続部材としての保持部材４９には、回転センサ４７の被検知部としてのマグネット５２が取り付けられている。

なお、回転センサ４７は、回転速度を検出する他のセンサや角度を検出する他のセンサを用いてもよい。また、マグネット５２は、永久磁石、電磁石等である。電磁石を用いる場合は、スリップリング等を用いて電磁石に電流を供給すればよい。

回転電機４０は、バッテリ（図示せず）からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することができる。また、回転電機４０は、ロータ８０が駆動輪５から回転エネルギを受ける場合には発電機として機能し、バッテリを充電することができる。

バリエータ２０は、Ｖ溝が整列するよう配設されたプライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３と、プーリ２、３のＶ溝に掛け渡されたベルト４と、を有する。

プライマリプーリ２と同軸にエンジン１が配置され、エンジン１とプライマリプーリ２との間に、エンジン１の側から順に、回転電機４０、前後進切換え機構３０が設けられている。

前後進切換え機構３０は、ダブルピニオン遊星歯車組３０ａを主たる構成要素とし、そのサンギヤは回転電機４０の回転軸４４に結合され、キャリアはバリエータ２０のプライマリプーリ２に結合される。前後進切換え機構３０は、さらに、ダブルピニオン遊星歯車組３０ａのサンギヤ及びキャリア間を直結する前進クラッチ３０ｂ、及びリングギヤを固定する後進ブレーキ３０ｃを備える。そして、前進クラッチ３０ｂの締結時には、回転軸４４からの入力回転がそのままの回転方向でプライマリプーリ２に伝達され、後進ブレーキ３０ｃの締結時には、回転軸４４からの入力回転が逆転されてプライマリプーリ２へと伝達される。

前進クラッチ３０ｂは、車両１００の走行モードとして前進走行モードが選択された場合に油圧コントロールバルブユニットからクラッチ圧が供給されることで締結される。後進ブレーキ３０ｃは、車両１００の走行モードとして後進走行モードが選択された場合に油圧コントロールバルブユニットからブレーキ圧が供給されることで締結される。

プライマリプーリ２の回転は、ベルト４を介してセカンダリプーリ３に伝達され、セカンダリプーリ３の回転は、出力軸８、歯車組９及びディファレンシャルギヤ装置１５を経て駆動輪５へと伝達される。

上記の動力伝達中にプライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３間の変速比を変更可能にするために、プライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３のＶ溝を形成する円錐板のうち一方を固定円錐板２ａ、３ａとし、他方を軸線方向へ変位可能な可動円錐板２ｂ、３ｂとしている。

これら可動円錐板２ｂ、３ｂは、油圧コントロールバルブユニットからプライマリプーリ圧及びセカンダリプーリ圧を供給することにより固定円錐板２ａ、３ａに向けて付勢され、これによりベルト４を円錐板に摩擦係合させてプライマリプーリ２及びセカンダリプーリ３間での動力伝達を行う。

変速に際しては、目標変速比に対応させて発生させたプライマリプーリ圧及びセカンダリプーリ圧間の差圧により両プーリ２、３のＶ溝の幅を変化させ、プーリ２、３に対するベルト４の巻き掛け円弧径を連続的に変化させることで目標変速比を実現する。

回転電機４０と前後進切換え機構３０との間には、回転電機４０の周方向に沿って弧状に延伸するパイプ５３と、前後進切換え機構３０の回転電機４０側を覆い、パイプ５３を介して回転電機４０と軸方向に対向する中間カバー３１と、が設けられる。

パイプ５３は、中間カバー３１の内部に設けられた油路と接続されており、中間カバー３１を介して供給された油を回転電機４０側に形成された複数の孔５３ａから回転電機４０のステータ４３に向けて噴出させるようになっている。これにより、回転電機４０を効率よく冷却することができる。

中間カバー３１には、ブッシュ５４を介してスプロケット５５が回転自在に支持されている。スプロケット５５は、接続部材５６を介して回転電機４０の回転軸４４と接続されており、スプロケット５５は、さらに、オイルポンプ６の入力軸６ａに設けられたスプロケット６ｂとチェーン５７で連結されている。これにより、回転電機４０が回転すると、オイルポンプ６が駆動されて油圧コントロールバルブユニットに油が供給される。

ブッシュ５４及びスプロケット５５は、径方向においてパイプ５３とオーバーラップする位置に設けられる。「径方向にオーバーラップする」とは、径方向から見たときに少なくとも一部が重なるように配置されることを意味する。また、チェーン５７は、弧状のパイプ５３の一端と他端との間、すなわち、パイプ５３の切欠き部を通るように配置される。これにより、動力伝達装置１０の軸方向のサイズを抑制することができる。

車両１００は以上のように構成され、運転モードとして、バッテリから供給される電力によって回転電機４０を駆動して回転電機４０のみの駆動力によって走行するＥＶモードと、エンジン１のみの駆動力によって走行するエンジン走行モードと、エンジン１の駆動力と回転電機４０の駆動力とによって走行するＨＥＶモードと、を有する。

ＥＶモードでは、車両１００は、クラッチ４８を解放し、前進クラッチ３０ｂ及び後進ブレーキ３０ｃのいずれか一方を締結した状態で、バッテリからの電力によって回転電機４０のみを駆動して走行する。

エンジン走行モードでは、車両１００は、クラッチ４８と、前進クラッチ３０ｂ及び後進ブレーキ３０ｃのいずれか一方と、を締結した状態で、エンジン１のみを駆動して走行する。

ＨＥＶモードでは、車両１００は、クラッチ４８と、前進クラッチ３０ｂ及び後進ブレーキ３０ｃのいずれか一方と、を締結した状態で、エンジン１と回転電機４０とを駆動して走行する。

続いて、図２を参照しながら、回転電機４０の構成について詳しく説明する。図２は、回転電機４０の断面図である。

図２に示すように、ハウジング４１は、外周側に設けられた筒状部４１ａと、内周側に設けられてハウジング４１の内側に向かって延びる筒状部４１ｂと、を有する。筒状部４１ａの内周には、ステータ４３が固定される。筒状部４１ｂは、ベアリング５１を介して回転軸４４を回転自在に支持する。

ハウジング４１におけるパイプ５３と対向する面には、周方向に沿って長穴状の開口部４１ｃが形成されている。これにより、矢印で示すように、パイプ５３の孔５３ａから噴出した油が、開口部４１ｃを通ってステータコイル４３ａに直接吹き付けられる。なお、開口部４１ｃの形状及び数は適宜設定可能である。

カバー４２は、外周側が動力伝達装置１０のケース１２に固定される。また、カバー４２は、内周側に設けられてハウジング４１の内側に向かって延びる固定部としての筒状部４２ａを有する。筒状部４２ａは、カバー４２と一体に構成してもよいし、別部材をカバー４２に取り付けて構成してもよい。

筒状部４２ａの外周には、回転センサ４７が収容されたホルダ５８が固定される。また、筒状部４２ａの内周は、ベアリング５０を支持するとともに、ベアリング５０を介して入力軸１１を回転自在に支持する。

ホルダ５８は、内部に回転センサ４７を保持する環状部５８ａと、環状部５８ａから径方向に延びる支持部５８ｂと、支持部５８ｂの先端に設けられた変換部５８ｃと、を有する。

回転センサ４７と接続された電線７０は、フィルム状部分７０ａと、ケーブル７０ｂと、を有する。フィルム状部分７０ａとケーブル７０ｂとは、変換部５８ｃ内で結線されている。

フィルム状部分７０ａは、支持部５８ｂに固定されたフレキシブルプリント基板７０ｃ上に設けられる。

ホルダ５８は、図２に示すように、環状部５８ａにカバー４２の筒状部４２ａを挿入してカバー４２に取り付けられる。

筒状部４２ａの外周におけるホルダ５８よりも先端側には、溝に固定されたリング７１が環状部５８ａと軸方向にオーバーラップして設けられる。「軸方向にオーバーラップする」とは、軸方向から見たときに少なくとも一部が重なるように配置されることを意味する。そのため、ホルダ５８は、筒状部４２ａの先端側への移動がリング７１によって規制される。これにより、筒状部４２ａからホルダ５８が脱落することを防止できる。

筒状部４２ａと入力軸１１との間には、外部への油の漏出を防止するためのシール部材５９が設けられる。

入力軸１１と回転軸４４との間には、軸方向の荷重を受けるニードルベアリング６０と径方向の荷重を受けるニードルベアリング６１と、が設けられる。

入力軸１１における前後進切換え機構３０側の端部には、クラッチハブ６２が溶接で固定される。クラッチハブ６２は、外周側に設けられてエンジン１側に向かって延びる筒状部６２ａを有する。筒状部６２ａの外周には、スプライン結合によって軸方向に摺動自在にクラッチ４８の複数のドライブプレート４８ａが取り付けられる。

回転軸４４の外周には、ロータフレーム８１が溶接で固定される。ロータフレーム８１は、外周側に設けられた筒状部８１ａを有する。筒状部８１ａの外周には、コア８２が固定される。

筒状部８１ａの内周には、スプライン結合によって軸方向に摺動自在にクラッチ４８の複数のドリブンプレート４８ｂが取り付けられる。つまり、筒状部８１ａはクラッチ４８のクラッチドラムを構成している。言い換えると、クラッチ４８はロータ８０の内周側に位置する。リテーナプレート６３は、ピストンアーム６４とは反対側の端部に配置されたドリブンプレート４８ｂと、筒状部８１ａの内周の溝に固定されたリング６５との間に介装される。リテーナプレート６３は、軸方向の厚みがドリブンプレート４８ｂより厚く、ドライブプレート４８ａ及びドリブンプレート４８ｂの倒れを防止する。

油圧コントロールバルブユニットからピストン油室６６に締結圧が供給されると、ピストン６７がリターンスプリング６８を圧縮しながらエンジン１側に向けて移動する。クラッチ４８は、ニードルベアリング６９及びピストンアーム６４を介してピストン６７から伝達される押圧力によって締結状態となる。

なお、ニードルベアリング６９は、ピストン６７がピストンアーム６４の回転に伴って連れ回ることを抑制している。

また、ロータフレーム８１には、マグネット５２を保持する保持部材４９が取り付けられる。保持部材４９は、ロータ８０（ロータフレーム８１）が回転すると、それとともに一体に回転する。

保持部材４９は、外周側に設けられた圧入部４９ａと、内周側に設けられて前後進切換え機構３０側に向かって軸方向に延びる突出部としての筒状部４９ｂと、圧入部４９ａ及び筒状部４９ｂを接続する対向部４９ｃとを有する。保持部材４９は、圧入部４９ａによって筒状部８１ａの外周側に圧入で固定されている。なお、保持部材４９は、例えば、リテーナプレート６３に圧入や溶接で固定するように構成してもよい。

筒状部４９ｂは、径方向におけるクラッチハブ６２とホルダ５８に保持された回転センサ４７との間に位置しており、内周にマグネット５２が取り付けられる。つまり、本実施形態では、回転センサ４７、マグネット５２、及び保持部材４９の筒状部４９ｂは、クラッチハブ６２の内側のスペースに配置される。そして、図２に示すように、回転センサ４７、マグネット５２、保持部材４９の筒状部４９ｂ、クラッチ４８、及びロータ８０は、径方向にオーバーラップしている。

対向部４９ｃは、圧入部４９ａ及び筒状部４９ｂの基部であって、圧入部４９ａ及び筒状部４９ｂを接続する部位である。対向部４９ｃは、クラッチ４８と軸方向に対向する。

なお、本実施形態では、保持部材４９を独立した部材としているが、保持部材４９をロータ８０の一部あるいはクラッチ４８の一部と一体としてもよい。回転電機４０の組立性を考慮すると、保持部材４９は、本実施形態のように独立した部材とするのが望ましい。

マグネット５２は、筒状部４９ｂの内周全面を覆う部材であって、図２に示すように、断面の長手方向が軸方向に延びる。そのため、マグネット５２と回転センサ４７とは、径方向において対向する。マグネット５２は、筒状部４９ｂの内周に沿って円環状に形成される１個の部材であってもよいし、筒状部４９ｂの内周に複数個並べて円環状としてもよい。

マグネット５２は、ロータ８０及び保持部材４９が回転すると、それらと一体に回転する。回転センサ４７は、マグネット５２の回転を検知することで、マグネット５２と一体回転する回転検知対象であるロータ８０の回転を検知する。なお、ドリブンプレート４８ｂ、リテーナプレート６３、リング６５等のクラッチ４８の外周側回転要素もマグネット５２及びロータ８０とともに回転するため、これらの回転についても回転センサ４７は検知すると言える。つまり、回転センサ４７は、これらクラッチ４８の外周側回転要素を検知するセンサである。ロータ８０及び保持部材４９もクラッチ４８の外周側回転要素であると言える。

以下、本実施形態の動力伝達装置１０の構成及び作用効果についてまとめて説明する。

本実施形態の動力伝達装置１０は、ロータ８０を有する回転電機４０と、ロータ８０の内周側に位置するクラッチ４８と、クラッチ４８の内周側に位置するマグネット５２と、マグネット５２を被検知部とする回転センサ４７と、を備える。

動力伝達装置１０では、ロータ８０の内周側にクラッチ４８が位置することで、図２に示すように、ロータ８０とクラッチ４８とが径方向にオーバーラップし、さらにクラッチ４８の内周側に回転センサ４７の被検知部であるマグネット５２が設けられる。これによれば、動力伝達装置１０を軸方向にダウンサイジングすることができる。また、マグネット５２がクラッチ４８の内周側に位置することで、マグネット５２の周長を、マグネット５２をロータ８０の外周側に位置させる場合よりも短くすることができる。よって、マグネット５２の使用総量を減らすことができ、動力伝達装置１０の製造コストを削減することができる（請求項１に対応する効果）。なお、クラッチがロータのコアよりも径方向において内側に位置すれば「ロータの内周側にクラッチが位置する」と言える。また、マグネットがクラッチハブの筒状部よりも径方向において内側に位置すれば「クラッチの内周側にマグネットが設けられる」と言える。

また、動力伝達装置１０は、ロータ８０と、クラッチ４８の外周側回転要素と、マグネット５２と、が一体回転する。

クラッチ４８の外周側回転要素の回転の検知を行うにあたっては、検知対象の近傍に回転センサ４７を配置する従来の方法を採用することも考えられる。しかしながら、当該方法を採用した場合ではマグネット５２の周長を短くすることが難しい。

対して、本実施形態の動力伝達装置１０では、クラッチ４８の内周側に位置するマグネット５２が外周側回転要素の一つであるロータ８０と一体に回転する。これにより、外周側回転要素の回転を検知可能な構成でありつつ、マグネット５２の周長を短くすることができる。つまり、マグネット５２の使用総量を減らすことができ、動力伝達装置１０の製造コストを削減することができる（請求項２に対応する効果）。なお、本実施形態ではロータ８０（ロータフレーム８１、コア８２）、ドリブンプレート４８ｂ、保持部材４９、マグネット５２、リテーナプレート６３、リング６５は外周側回転要素である。

また、動力伝達装置１０は、ロータ８０と一体回転する保持部材４９をさらに備え、保持部材４９は、軸方向にクラッチ４８と対向する対向部４９ｃと、対向部４９ｃから軸方向に突出する筒状部４９ｂと、を有し、マグネット５２は、筒状部４９ｂに設けられる。

マグネット５２の設置箇所としてロータ８０の外周側からクラッチ４８の内周側へ回り込む保持部材４９を設けることで、動力伝達装置１０をコンパクトな構造にできる（請求項３に対応する効果）。

また、動力伝達装置１０では、回転センサ４７は、マグネット５２の内周側に位置する。

回転センサ４７による回転電機４０の回転速度及び角度（位相）のセンシング精度は、マグネット５２と回転センサ４７との距離によって変動する可能性がある。すなわち、マグネット５２と回転センサ４７との距離が変動すると、回転センサ４７のセンシング精度も変動する可能性がある。

ここで、マグネット５２と回転センサ４７とが軸方向に対向する場合（例えば、マグネット５２が対向部４９ｃに位置するとともに、回転センサ４７が支持部５８ｂに位置する場合）を検討する。この場合、マグネット５２の位置が軸方向に変動すると、マグネット５２と回転センサ４７との距離が変動するため、回転センサ４７のセンシング精度も変動する可能性がある。

対して、本実施形態の動力伝達装置１０では、マグネット５２が軸方向に延びるとともに、マグネット５２と回転センサ４７とが径方向に対向配置される。よって、マグネット５２の位置が軸方向に変動しても、マグネット５２と回転センサ４７との距離の変動を抑制することができる。すなわち、マグネット５２の位置が軸方向に変動した場合の、回転センサ４７のセンシング精度の変動を抑制することができる（請求項４に対応する効果）。なお、回転センサがマグネットよりも径方向において内側に位置すれば、「回転センサは、マグネットの内周側に位置する」と言える。

また、動力伝達装置１０は、筒状部４２ａと、筒状部４２ａの内周に支持されるベアリング５０と、をさらに備え、回転センサ４７は、筒状部４２ａの外周に支持される。

上記構成によって、図２に示すように、クラッチ４８やロータ８０と径方向にオーバーラップする位置にベアリング５０を配置できるため、動力伝達装置１０を軸方向にダウンサイジングすることができる（請求項５に対応する効果）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、動力伝達装置１０が変速機である場合について説明した。しかしながら、動力伝達装置１０は、減速機、モータ付変速機、モータ付減速機等であってもよい。

また、上記実施形態では、マグネット５２を保持する構造を筒状部４９ｂとして説明した。しかしながら、マグネット５２が径方向におけるクラッチハブ６２とホルダ５８との間に位置していれば、保持構造は上記に限定されるものではない。

例えば、図３に示すように、保持部材４９は、筒状部４９ｂから延びる延長部４９ｄをさらに有し、延長部４９ｄの回転センサ４７側の面にマグネット５２が取付けられる構成であってもよい。このような構成であっても、動力伝達装置１０を軸方向にダウンサイジングすることができる。

１０ 動力伝達装置
４０ 回転電機
４２ａ 筒状部（固定部）
４７ 回転センサ
４８ クラッチ
４８ｂ ドリブンプレート（外周側回転要素）
４９ 保持部材（接続部材、外周側回転要素）
４９ｂ 筒状部（突出部、外周側回転要素）
４９ｃ 対向部（外周側回転要素）
５０ ベアリング(軸受)
５２ マグネット（外周側回転要素）
６３ リテーナプレート（外周側回転要素）
６５ リング（外周側回転要素）
８０ ロータ（外周側回転要素）

Claims (5)

1. ロータを有する回転電機と、
   前記ロータの内周側に位置するクラッチと、
   前記クラッチの内周側に位置するマグネットと、
   前記マグネットを被検知部とする回転センサと、を備える、
   ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の動力伝達装置であって、
   前記ロータと、前記クラッチの外周側回転要素と、前記マグネットと、が一体回転する、
   ことを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項２に記載の動力伝達装置であって、
   前記ロータと一体回転する接続部材をさらに備え、
   前記接続部材は、軸方向に前記クラッチと対向する対向部と、前記対向部から軸方向に突出する突出部と、を有し、
   前記マグネットは、前記突出部に設けられる、
   ことを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項１から３のいずれかひとつに記載の動力伝達装置であって、
   前記回転センサは、前記マグネットの内周側に位置する、
   ことを特徴とする動力伝達装置。
5. 請求項１から４のいずれかひとつに記載の動力伝達装置であって、
   固定部と、前記固定部の内周に支持される軸受と、をさらに備え、
   前記回転センサは、前記固定部の外周に支持される、
   ことを特徴とする動力伝達装置。

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