JP3707671B2 - 車両用モータアシスト装置の動力伝達構造 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用モータアシスト装置の動力伝達構造に係り、特に燃料の燃焼によって駆動するエンジンに電気エネルギで駆動して発電機能を有するモータ（発電動機）を設けた車両用モータアシスト装置の動力伝達構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両には、燃料の燃焼によって駆動するエンジンに電気エネルギで駆動して発電機能を有するモータ（発電動機）を直結して設けた、いわゆるハイブリッド車両がある。
【０００３】
このハイブリッド車両のモータは、車両に搭載されたエンジンのシリンダブロックとトランスミッションのミッションケースとの間に設けられたモータハウジングに内蔵され、エンジンのクランク軸と共に回転するロータ取付部材に固定して設けたモータロータと、このモータロータに対応してモータハウジングに固定して設けたモータステータ（コイル）とから構成され、エンジンの駆動力をアシストするものである。モータロータには、慣性力を生じさせるフライホイールが備えられる。
【０００４】
また、このような車両用モータアシスト装置としては、例えば、特開平１１−７８５５５号公報に開示されている。この公報に記載のものは、エンジンとフライホイールとの間にモータを設け、フライホイールの外周部にリングギヤを設け、このリングギヤにスタータモータを噛み合わせている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来、上述の公報に記載の車両用モータアシスト装置においては、フライホイールの外周部にリングギヤを設けているので、このリングギヤをフライホイールに取り付けるために、フライホイールの厚さ（幅）を大きくする必要があり、つまり、フライホイール機能を満足するだけに必要な厚みと、リングギヤを取り付けるために必要な厚みとの２つの内容を満足する厚さを考慮してフライホイールを形成しなければならず、このため、フライホイールの厚さを大きくする必要があり、よって、モータ全体の幅が大きくなるとともに、重量が増加するという不都合があった。
【０００６】
また、スタータモータのレイアウトにおいては、フライホイールの外周部のリングギヤによって制約されてしまい、エンジンの低回転時に、エンジン回転数を安定させる上で必要とされる慣性力をフライホイールに生じさせるためには、フライホイールにクランク回転中心から近い位置で余分な容積（肉）を設ける必要があり、このため、必要な慣性力を得るのに有利な回転半径値を大きく設けられないので、更に、重量が増加するという不都合があった。
【０００７】
更に、モータをエンジンとフライホイールとの間に配置しているので、スタータモータをトランスミッション側に配設する必要があり、また、前輪駆動（ＦＦ）の車両の場合には、ドライブ軸の配置等から、スタータモータをエンジン側に配置する方がレイアウトの自由度が大きくなるものであるが、スタータモータをトランスミッション側に配置することは、スタータモータがドライブ軸に干渉して、レイアウト上の制約を受け易くなるという不都合があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、車両に搭載されたエンジンのシリンダブロックとトランスミッションのミッションケースとの間にモータが内蔵されたモータハウジングを設け、前記エンジンと前記トランスミッションの間には、前記エンジン側から前記モータとフライホールとを順次配設した車両用モータアシスト装置の動力伝達構造において、前記エンジンのクランク軸に、前記モータの中心部を貫通して前記ミッションケース内に延びるロータ取付部材を固定し、このロータ取付部材の外周面に前記モータのモータロータを固定するとともに、前記ロータ取付部材には前記フライホイールを一体的に形成し、前記ロータ取付部材と前記エンジンのクランク軸との間に、リングギヤより薄い板状のリングギヤ取付部材を挟持し、このリングギヤ取付部材の外周部に前記リングギヤを取り付けたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明は、エンジンのクランク軸に、モータの中心部を貫通してミッションケース内に延びるロータ取付部材を固定し、このロータ取付部材の外周面にモータのモータロータを固定するとともに、ロータ取付部材にはフライホイールを一体的に形成し、ロータ取付部材とエンジンのクランク軸との間に、リングギヤより薄い板状のリングギヤ取付部材を挟持し、このリングギヤ取付部材の外周部にリングギヤを取り付けるので、リングギヤには、フライホイール機能を持たせず、スタータモータとの噛み合い機能のみを有さしめ、よって、フライホイールの厚さを小さくしてモータハウジングの幅を短縮可能にするとともに、クランク軸とモータハウジングとの間にリングギヤを設けているので、スタータモータをエンジン側から取り付け可能となり、前輪駆動（ＦＦ）ベースの車両においても、スタータモータがドライブ軸と干渉することがなく、ドライブ軸やスタータモータ等のレイアウトの自由度を大きくすることができる。
【００１０】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。図１、２は、この発明の第１実施例を示すものである。図２において、２はハイブリッド車両（図示せず）に搭載されるエンジン、４はモータアシスト装置のモータ（発電動機）、６はクラッチ、８はトランスミッション、１０は差動機である。
【００１１】
エンジン２は、燃料の燃焼によって駆動するものであり、クランク軸１２を備え、シリンダブロック１４とシリンダヘッド１６とシリンダヘッドカバー１８とクランクロアケース２０とオイルパン２２とから構成されている。
【００１２】
クラッチ６は、ミッションケース２４に被包され、クランク軸１２と同心軸上の入力軸２６と、この入力軸２６上で軸方向移動するレリーズベアリング２８と、このレリーズベアリング２８に内縁部位が接合するダイヤフラム３０と、このダイヤフラム３０の外縁部位を保持するクラッチカバー３２と、ダイヤフラム３０の外縁部位が接合するプレッシャプレート３４と、入力軸２６上で軸方向移動するハブ３６に設けられたクラッチプレート３８とからなる。
【００１３】
エンジン２のクランク軸１２の端部位には、モータ４が直結して設けられている。このモータ４は、クランク軸１２とクラッチ６との間に配置されて、電気エネルギで駆動して発電機能を有するものであり、モータロータ４０とこのモータロータ４０に対応して配置されたモータステータ（コイル）４２とからなり、モータハウジング４４に内蔵されている。このモータハウジング４４は、シリンダブロック１４の側面とミッションケース２４との間に配設されている。
【００１４】
クランク軸１２の端部位には、クランク軸側支持フランジ４６を介して、ロータ取付部材４８が固定ボルト５０で固定される。このロータ取付部材４８は、図１に示す如く、モータ４の中心部を貫通してミッションケース２４内に延びてクランク軸１２の端部位に固定され、アルミニウム合金製で、軽量の材質からなり、クランク軸１２の軸心に沿って軸方向に指向した中央軸部５２と、この中央軸部５２のクランク軸１２側の一端側で径方向に指向したフランジ部５４と、一端側がこのフランジ部５４の外周部位に連設して中央軸部５２の周りで平行に指向する保持部５６と、この保持部５６の他端側に連設して径方向に所定の大きさに指向したフライホイール５８とが一体的になって構成されている。よって、図２に示す如く、エンジン２とトランスミッション８の間には、エンジン２側からモータ４とフライホール５８とが順次配設される。ロータ取付部材４８においては、フランジ部５４が固定ボルト５０によってクランク軸１２に取り付けられ、また、中央軸部５２の他端側がクラッチ６の入力軸２６をボール軸受６０で保持している。
【００１５】
保持部５６にはモータロータ４０が軸方向に指向するロータ取付ボルト６２で取り付けられ、また、モータステータ４２がモータハウジング４４に軸方向に指向するステータ取付ボルト６４で取り付けられる。
【００１６】
フライホイール５８には、クラッチ６のクラッチカバー３２が、ノックピン６６によってに位置決めされ、そして、連結ボルト６８によって連結されている。
【００１７】
このフライホイール５８は、モータステータ４２を設置するために必要な厚さ（幅）とクラッチプレート３８に接触するクラッチ接地面に必要な大きさとの形状に形成され、軽量化・強度上の点から、ロータ取付部材４８と一体的にアルミニウム合金製の材質で形成され、よって、軽量化され、モータロータ４０よりもトランスミッション８側に設けられている。
【００１８】
また、フライホイール５８のトランスミッション８側の端面には、クラッチカバー３２及びクラッチプレート３８とフライホイール５８との間で、強度部材７０がノックピン６６及び連結ボルト６８によって設けられる。この強度部材７０は、エンジン２の低回転時のエンジン回転数を安定させる上で必要となる慣性力を軽量化したフライホイール５８では達成することができないことと、クラッチプレート３８との摩擦に対して強度が必要な点から、慣性力を高め・耐磨耗性を向上させるために、鉄製の材質で形成され、モータ４とトランスミッション８との間に設けられたクラッチ６のクラッチプレート３８に平行で所定の厚さＴ１に形成されたプレート部７２と、このプレート部７２の外周でフライホイール５８を覆うように軸方向でエンジン２側に折り曲げられ且つプレート部７２の厚さＴ１よりも大きな厚さＴ２に形成された外周部７４とからなる。プレート部７２は、クラッチプレート３８との耐摩耗に必要な最小の厚さＴ１に形成されているものである。ノックピン６６は、クラッチカバー３２のカバー側ピン孔３２Ａとプレート部７２のプレート側ピン孔７２Ａとフライホイール５８のホイール側ピン孔５８Ａとに挿着されている。連結ボルト６８は、クラッチカバー３２のカバー側ボルト孔（図示せず）とプレート部７２のプレート側ボルト孔７２Ｂとに挿通されて、フライホイール５８のホイール側ボルトねじ孔５８Ｂに螺着されている。
【００１９】
プレート部７２には、フライホイール５８の厚さＭ１より大きな幅Ｍ２を有した外周部７４が、慣性力を増加させるように、折り返して形成されている。
【００２０】
つまり、この外周部７４は、既存の空間Ｓ内で、ロータ取付部材４８の軸方向と平行に配置され且つエンジン２側に折れ曲がって形成されている。また、この外周部７４は、慣性力を向上するために、プレート部７２の厚さＴ１よりも大きな厚さＴ２に形成されている。この外周部７４においては、後述するリングギヤ８０を想定した外周径Ｄまで肉抜きをしない分だけ（リングギヤの場合と比較して、リングギヤは、歯形形状であり、重量が少ない）、重量が増加し、クランク回転中心から遠い位置に重量物として配置されることで、軽量化を図ったフライホイール５８を採用しながらも、必要な慣性力を満足させるものである。
【００２１】
また、クランク軸側支持フランジ４６と中央軸部５２の一端側との間には、プレート形状（板状）で小さな厚さＴ３に形成したリングギヤ取付部材（ドライブプレート）７６が固定ボルト５０によって共締めして固定されている。このリングギヤ取付部材７６は、エンジン２とモータ４との必要な隙間に相当する所定の厚さＴ３に形成され、外周部位に溶接部７８によってリングギヤ８０を取り付けている。リングギヤ取付部材（ドライブプレート）７６は、リングギヤ８０に対して薄いため、プレートを折り返し構造を取ることによって、スタータからエンジン２を駆動するために必要な強度を確保している。このリングギヤ８０には、エンジン２側に設置されるスタータモータ（図示せず）が噛み合わせられる。
【００２２】
また、モータハウジング４４内には、回転位置検出機構（センサ）８２が設けられる。この回転位置検出機構８２は、モータステータ４２に対してモータロータ４０の回転位置を検出するように、センサロータ８４とこのセンサロータ８４に対応して配置されたセンサステータ（コイル）８６とからなる。
【００２３】
この回転位置検出機構８２においては、センサロータ８４がフランジ部５４の外縁部位に取付ノックピン８８で取り付けられ、また、センサステータ８６がモータハウジング４４にセンサ取付ボルト９０で取り付けられる。このセンサステータ９０には、信号線９２が接続して設けられている。
【００２４】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
【００２５】
クランク軸１２の回転に伴って、ロータ取付部材４８が回転すると、フライホイール５８が回転して所要の慣性力が生ずる。また、スタータモータのピニオンギヤでリングギヤ８０を回転させることにより、クランク軸１２が回転し、エンジン２を始動することができる。
【００２６】
ところで、この実施例において、エンジン２のクランク軸１２に、モータ４の中心部を貫通してミッションケース２４内に延びるロータ取付部材４８を固定し、このロータ取付部材４８の外周面にモータ４のモータロータ４０を固定するとともに、ロータ取付部材４８にはフライホイール５８を一体的に形成し、ロータ取付部材４８とエンジン２のクランク軸１２との間に、リングギヤ８０より薄い板状のリングギヤ取付部材７６を挟持し、このリングギヤ取付部材７６の外周部にリングギヤ８０を取り付けるので、リングギヤ８０には、フライホイール機能を持たさせず、スタータモータとの噛み合い機能のみを有させ、よって、フライホイール５８の厚さを小さくし、もって、モータハウジング４４の幅Ｌを従来の幅よりも短縮し、これにより、モータ４全体の幅を小さくすることが可能になるとともに、フライホイール５８の軽量化を図り、また、クランク軸１２とモータハウジング４４との間にリングギヤ８０を設けているので、スタータモータをエンジン２側から取り付け可能とし、前輪駆動（ＦＦ）ベースの車両においても、スタータモータがドライブ軸と干渉することがなく、ドライブ軸やスタータモータ等のレイアウトの自由度を大きくすることができる。
【００２７】
また、強度部材７０には、フライホイール５８のトランスミッション８側の端面を覆うプレート部７２を備え、フライホイール５８に取り付けられるクラッチ６のクラッチプレート５８をプレート部７２に接触させるようにしたので、強度部材７０がクラッチプレート３８との摩擦に対しても十分な強度を有することから、フライホイール５８自体が必要以上の強度を持つ必要がなくなるので、摩耗性の低い材質に変更可能であり、フライホイール５８の軽量化を十分に図り、また、燃費の低減を図ることが可能である。また、フライホイール５８の材質は、アルミニウム合金製の熱伝導が良好な部材で成形することにより、クラッチプレート３８との摩擦熱を十分に拡散することができる。
【００２８】
更に、エンジン２のクランク軸１２に、モータ４の中心部を貫通してミッションケース２４内に延びるロータ取付部材４８を固定し、このロータ取付部材４８の外周面にモータ４のモータロータ４０を固定するとともに、ロータ取付部材４８にフライホイール５８を一体的に形成し、ロータ取付部材４８及びフライホイール５８をアルミニウム合金製の材質で形成し、フライホイール５８の縁部に慣性力を高め・耐磨耗性を向上させる強度部材７０を取り付けた。また、ロータ取付部材４８とエンジン２のクランク軸１２との間には、外周部位にリングギヤ８０が備えられたリングギヤ取付部材７６を設け、モータロータ４０よりもトランスミッション８側にフライホイール５８を設け、フライホイール５８のトランスミッション８側の端面には強度部材７０を設け、この強度部材７０は、モータ４とトランスミッション８との間に設けられたクラッチ６のクラッチプレート３８に平行なプレート部７２と、このプレート部７２の外周部位でフライホイール５８を覆うように折り曲げられ且つプレート部７２の厚さＴ１よりも大きな厚さＴ２に形成された外周部７４とからなる。これにより、強度部材７０を、プレート部７２と外周部７４とに分けて必要な機能のみを優先させ、相反する２つの機能（モータハウジング４４全体の幅の短縮のために、強度部材７０のプレート部７２の厚みを薄くする点と、慣性力を持たせるために、強度部材７０の外周部７４の厚みを厚くする点）の両方を満足することが可能となり、特に、クランク回転中心から遠い位置の重量物としての外周部７４の厚さＴ２を厚く形成したことにより、慣性力を向上させて、エンジン２における低回転での運転を安定させることができるとともに、プレート部７２の厚さＴ１を外周部７４の厚さＴ２よりも小さくすることで、軽量化を図ることができる。
【００２９】
更にまた、強度部材７０の外周部７４は、ロータ取付部材４８の軸方向と平行に配置され、且つ、モータステータ４２に対し電気及び磁気に影響を及ぼさない範囲のＭ２分だけエンジン２側に折れ曲がって形成されているので、モータ４のモータステータ４２の後方の空間（トランスミッション８側）Ｓを有効に利用可能であるとともに、慣性力を向上することができる。
【００３０】
また、外周部７４は、リングギヤの歯形構造に対し、無垢の重量物としてリングギヤ８０の外周と略同等の外周径Ｄに取り付けられているので、慣性力を向上させることができる。
【００３１】
更に、前輪駆動（ＦＦ）の車両の駆動系を配置する上で、トランスミッション８側にスタータモータを配置した場合に、スタータモータがドライブ軸の取り出し位置等によって制約されるが、この実施例においては、スタータモータをエンジン２側に組み付けてあり、ハイブリッド車両との共通配置を考慮した場合に、スタータモータをエンジン２側に配置するために、フライホイール５８とリングギヤ８０とを別々に分けており、現行の車両とのレイアウトの共通化を図るとともに、ドライブ軸やスタータモータ等のレイアウトの自由度を向上することができる。
【００３２】
図３は、この発明の特別構成であり、第２実施例を示すものである。
【００３３】
以下の実施例においては、上述の第１実施例と同一機能を果たす箇所には同一符号を付して説明する。
【００３４】
この第２実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、リングギヤ構成体１０２は、リングギヤ取付部材１０４と、このリングギヤ取付部材１０４に重ねて接合される複数枚（例えば３枚）の第１〜３取付用板１０６−１〜１０６−３と、このリングギヤ取付部材１０４及び第１〜３取付用板１０６−１〜１０６−３の外周面に取り付けられるリングギヤ８０とからなる。リングギヤ取付部材１０４と第１〜３取付用板１０６−１〜１０６−３とは、同一の半径Ｒで夫々外径面が形成されるとともに、略同一の厚さに形成され、また、接合して重ねた状態でリングギヤ８０の幅と略同一である。第１取付用板１０６−１は、リングギヤ取付部材１０４に接合され、内径Ｄ１に形成されている。第２取付用板１０６−２は、第１取付用板１０６−１に接合され、第１取付用板１０６−１の内径Ｄ１よりも所定に大きな内径Ｄ２に形成されている。第３取付用板１０６−３は、第２取付用板１０６−２に接合され、第２取付用板１０６−２の内径Ｄ２よりも所定に大きな内径Ｄ３に形成されている。
【００３５】
この第２実施例の構成によれば、リングギヤ取付部材１０４の厚さが小さくても、第１〜３取付用板１０６−１〜１０６−３をリングギヤ８０からはみ出さないようにリングギヤ取付部材１０４に接合して設けているので、狭いスペースを利用し、第１〜３取付用板１０６−１〜１０６−３によって慣性力を向上することができるとともに、その製作を簡単とし、しかも、各取付用板１０６の厚さや内径形状を変えることにより、適正な慣性を容易に得ることができる。
【００３６】
なお、この発明においては、上述の各実施例を、エンジンとモータとを備えたハイブリッド車両に限られず、エンジンのみを備えた車両にも応用可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細な説明から明かなようにこの発明によれば、エンジンのクランク軸に、モータの中心部を貫通してミッションケース内に延びるロータ取付部材を固定し、このロータ取付部材の外周面にモータのモータロータを固定するとともに、ロータ取付部材にはフライホイールを一体的に形成し、ロータ取付部材とエンジンのクランク軸との間に、リングギヤより薄い板状のリングギヤ取付部材を挟持し、このリングギヤ取付部材の外周部にリングギヤを取り付けたことにより、リングギヤには、フライホイール機能を持たさせず、スタータモータとの噛み合い機能のみを有さしめ、よって、フライホイールの幅を小さくしてモータハウジングの長さを短縮可能にするとともに、クランク軸とモータハウジングとの間にリングギヤを設けているので、スタータモータをエンジン側から取り付け可能となり、前輪駆動（ＦＦ）ベースの車両においても、スタータモータがドライブ軸と干渉することがなく、ドライブ軸のレイアウトの自由度を大きくし得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】モータ部位の断面図である。
【図２】エンジンとモータとクラッチとトランスミッションと差動機との断面図である。
【図３】第２実施例におけるリングギヤ構成体の断面図である。
【符号の説明】
２ エンジン
４ モータ
６ クラッチ
８ トランスミッション
３８ クラッチプレート
４８ ロータ取付部材
５８ フライホイール
７０ 強度部材
７６ リングギヤ取付部材
８０ リングギヤ

Claims (4)

  1. 車両に搭載されたエンジンのシリンダブロックとトランスミッションのミッションケースとの間にモータが内蔵されたモータハウジングを設け、前記エンジンと前記トランスミッションの間には、前記エンジン側から前記モータとフライホールとを順次配設した車両用モータアシスト装置の動力伝達構造において、前記エンジンのクランク軸に、前記モータの中心部を貫通して前記ミッションケース内に延びるロータ取付部材を固定し、このロータ取付部材の外周面に前記モータのモータロータを固定するとともに、前記ロータ取付部材には前記フライホイールを一体的に形成し、前記ロータ取付部材と前記エンジンのクランク軸との間に、リングギヤより薄い板状のリングギヤ取付部材を挟持し、このリングギヤ取付部材の外周部に前記リングギヤを取り付けたことを特徴とする車両用モータアシスト装置の動力伝達構造。
  2. 車両に搭載されたエンジンのシリンダブロックとトランスミッションのミッションケースとの間にモータが内蔵されたモータハウジングを設け、前記エンジンと前記トランスミッションの間には、前記エンジン側から前記モータとフライホールとを順次配設した車両用モータアシスト装置の動力伝達構造において、前記エンジンのクランク軸に、前記モータの中心部を貫通して前記ミッションケース内に延びるロータ取付部材を固定し、このロータ取付部材の外周面に前記モータのモータロータを固定するとともに、前記ロータ取付部材に前記フライホイールを一体的に形成し、前記ロータ取付部材及び前記フライホイールをアルミニウム合金製の材質で形成し、前記フライホイールの縁部に慣性力を高め・耐磨耗性を向上させる強度部材を取り付けたことを特徴とする車両用モータアシスト装置の動力伝達構造。
  3. 前記強度部材には、前記フライホイールの前記トランスミッション側の端面を覆うプレート部を備え、前記フライホイールに取り付けられるクラッチのクラッチプレートを前記プレート部に接触させるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の車両用モータアシスト装置の動力伝達構造。
  4. 車両に搭載されたエンジンのシリンダブロックとトランスミッションのミッションケースとの間にモータが内蔵されたモータハウジングを設け、前記モータをフライホイールが備えられるロータ取付部材に設けたモータロータとこのモータロータに対応して前記モータハウジングに設けたモータステータとから構成した車両用モータアシスト装置の動力伝達構造において、前記ロータ取付部材と前記エンジンのクランク軸との間には、外周部位にリングギヤが備えられたリングギヤ取付部材を設け、前記モータロータよりも前記トランスミッション側に前記フライホイールを設け、前記フライホイールの前記トランスミッション側の端面には強度部材を設け、前記強度部材は、前記モータと前記トランスミッションとの間に設けられたクラッチのクラッチプレートに平行なプレート部と、このプレート部の外周部位で前記フライホイールを覆うように折り曲げられ且つ前記プレート部の厚さよりも大きな厚さに形成された外周部とからなることを特徴とする車両用モータアシスト装置の動力伝達構造。
JP2000281268A 2000-09-18 2000-09-18 車両用モータアシスト装置の動力伝達構造 Expired - Fee Related JP3707671B2 (ja)

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