JP4584171B2 - 動力伝達装置およびその組立方法 - Google Patents

Description

この発明は、変速機などの伝動機構とその伝動機構に対して入力もしくは出力されるトルクを増減する電動機とを有する動力伝達装置およびその動力伝達装置を組み立てるための方法に関するものである。

従来、車両用の動力装置として、内燃機関と電気モータとを組み合わせた装置や、電気モータを動力源とした装置などが知られている。この種の動力装置を使用した車両であっても、駆動トルクや内燃機関あるいは電気モータの回転数の制御のために変速機を併せて搭載することが行われている。その一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された装置は、ハイブリッド車用の駆動装置であって、遊星歯車機構のキャリヤに内燃機関が連結されるとともに、その遊星歯車機構のサンギヤに第１の電動発電機が連結されている。さらにリングギヤが有段式の自動変速機の入力側の部材に連結されている。その自動変速機の出力側の部材がプロペラ軸に連結され、そのプロペラ軸に第２の電動発電機が連結されている。したがって、特許文献１の装置では、前記遊星歯車機構が、内燃機関の出力した動力を第１電動発電機と出力側とに分配する分配機構を構成しており、その分配機構から自動変速機に動力を伝達する過程で、第２電動発電機によってトルクを付加し、もしくは吸収するようになっている。

また、特許文献２には、モータステータがハウジングの内部に取り付けられ、そのモータステータと同一軸線上に、変速機の入力軸が配置され、前記モータステータに対峙するモータロータを前記入力軸に取り付けた構造が開示されている。

一方、ステータとロータとを組み付ける方法あるいは手順が従来、種々提案されており、例えば特許文献３には、電動パワーステアリング装置における電動モータの組立方法として、一体軸を突出させて設けた減速機ハウジングの端部に、ステータを内周部に取り付けた円筒状のハウジングを取り付け、そのハウジングの開口端側からロータをハウジングの内部に挿入するとともに一体軸に圧入する方法が記載されている。また、特許文献４には、エンジン発電機のロータおよびステータの組み付け作業を効率化するための構成が記載されており、具体的には、フライホイールハウジングにガイド部材を設けるとともに、フライホイールハウジングに取り付けられるステータに被ガイド部を設け、また同様に、フライホイールにガイド部を設けるとともに、そのフライホイールに取り付けられる被ガイド部を設けた構成が記載されている。さらに、特許文献５には、ガイドピンを使用して、固定子の内周側に回転子を挿入して組み付ける構造が記載されている。

特開２００３−１２７６８１号公報 特開２００１−２６８８５３号公報 特開２００５−１３８６７０号公報 特開２００５−１１７８０７号公報 特開２００２−１６５４２０号公報

上記の電動機もしくは電動発電機として、ロータに永久磁石を備えた構成のものが知られており、このような構成のロータをステータの内周側に挿入する場合、ロータとステータとの間に磁気による吸引力が作用し、両者を同心円状の位置に維持することが困難な場合がある。上述した特許文献２あるいは特許文献３に記載されているように、ステータの中心軸線に沿って配置されている軸にロータを直接嵌合させる構成では、ロータがステータに吸着することを回避できるが、ロータを取り付ける部材もしくは部分が、ステータの内周側に軸線方向の全体に亘って存在しない場合には、磁気に起因する吸着力に打ち勝って、ロータをステータから離隔した状態に維持することが必要になる。上記の特許文献４や特許文献５に記載されているように、ガイド部材もしくはガイドピンを設ければ、ロータをステータに対して同心円状の位置に保持することができるが、その半面、ガイド部材やガイドピンなどの組み付け時にのみ使用する部材を設けることになるので、その分、構成部品が多くなり、またこれを着脱するとすれば、工数が増大する可能性がある。さらに、ガイド部材やガイドピンのためのスペースを必要とするから、その余裕のない装置には適用できない。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、電動機と伝動機構とを有する動力伝達装置におけるロータの組み付け性を向上させることを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ステータの内周側に該ステータに対して同心円状に配置されたロータを有する電動機と、動力を伝達する伝動機構とを備えた動力伝達装置において、前記伝動機構における所定の構成部材の一部が、前記ステータもしくはロータ側に突出し、その突出部分が前記ロータを前記ステータと同心円状に組み付けるためのガイド部となり、かつ前記突出部分は、前記伝動機構に動力を伝達する軸を含み、該軸と前記ロータとが相対回転可能に嵌合し、かつ前記軸と前記ロータとの間に、これら軸とロータとをトルク伝達可能に連結する連結部材が介装されていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記電動機と伝動機構とがケースの内部に収容されるとともに、該ケースと一体の隔壁部が前記電動機と伝動機構との間に配置され、前記伝動機構が前記隔壁部によって閉じられた収容室に収容され、前記電動機が前記隔壁部を挟んで前記伝動機構とは反対側の収容室に前記隔壁部に隣接して配置されていることを特徴とする動力伝達装置である。

請求項３の発明は、請求項２に記載の発明において、前記軸は、前記隔壁部を貫通して前記電動機側に突出するとともに前記隔壁部によって支持されていることを特徴とする動力伝達装置である。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記軸のうちその突出側先端部よりも前記伝動機構側の部分が前記ガイド部となっていることを特徴とする動力伝達装置である。

請求項５の発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の発明において、前記隔壁部は、前記ケースにインロー部で嵌合していることを特徴とする動力伝達装置である。

請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の発明において、前記伝動機構の下側に、油圧制御部が設けられていることを特徴とする動力伝達装置である。

請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の発明において、前記電動機および前記伝動機構に共通のオイルを貯留するオイルパンが、前記電動機および前記伝動機構の下側に設けられていることを特徴とする動力伝達装置である。

請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の発明において、前記ロータは、前記電動機および伝動機構を収容しているケースもしくは該ケースと一体の部材によって回転自在に支持されていることを特徴とする動力伝達装置である。

請求項９の発明は、請求項２ないし８のいずれかに記載の発明において、前記ケースもしくは該ケースと一体の部材は、前記隔壁部と、前記隔壁部に対向している他の隔壁部とを含むことを特徴とする動力伝達装置である。

請求項１０の発明は、請求項９に記載の発明において、前記隔壁部および前記他の隔壁部の少なくともいずれか一方の内部を通る油路が形成されていることを特徴とする動力伝達装置である。

請求項１１の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の発明において、電動機もしくは発電機として機能する電気駆動装置と内燃機関とが差動機構に連結され、前記電気駆動装置の回転数に応じて前記内燃機関の回転数を連続的に変化させる電気的変速機を更に備えていることを特徴とする動力伝達装置である。

請求項１２の発明は、請求項１１に記載の発明において、前記差動機構は、遊星歯車機構によって構成されていることを特徴とする動力伝達装置である。

請求項１３の発明は、請求項１１または１２に記載の発明において、前記差動機構は、前記内燃機関の回転数に対して出力回転数が高速となる増速機構を構成していることを特徴とする動力伝達装置である。

請求項１４の発明は、請求項１１ないし１３のいずれかに記載の発明において、前記差動機構の出力部材もしくは該出力部材と一体の部材の一部が、前記軸と前記ロータとに連結されていることを特徴とする動力伝達装置である。

請求項１５の発明は、請求項１４に記載の発明において、前記出力部材もしくは該出力部材と一体の部材の一部と前記軸もしくは前記ロータとの少なくともいずれかがスプライン嵌合していることを特徴とする動力伝達装置である。

請求項１６の発明は、請求項１ないし１５のいずれかに記載の発明において、前記伝動機構は、機械的手段で動力の伝達経路を変化させて変速比を変える機械的変速機を含むことを特徴とする動力伝達装置である。

請求項１７の発明は、請求項１６に記載の発明において、前記機械的変速機は、遊星歯車機構を含むことを特徴とする動力伝達装置である。

請求項１８の発明は、請求項１６または１７に記載の発明において、前記機械的変速機は、後進段を設定する機構を含むことを特徴とする動力伝達装置である。

請求項１９の発明は、ステータの内周側に該ステータに対して同心円状に配置されたロータを有する電動機と、動力を伝達する伝動機構とがケースの内部に収容された動力伝達装置の組立方法において、前記伝動機構を構成する部品を前記ケースの一方の開口端側から前記ケースの内部に挿入して互いに組み付けることにより前記伝動機構を組み立てた後、該伝動機構を収容する収容室を区画する隔壁部を前記ケースの内部に取り付けるとともに、その隔壁部に前記伝動機構の入力軸を貫通させかつその隔壁部で回転自在に支持し、その入力軸をガイド部材として前記ロータを前記入力軸の外周側に挿入し、そのロータの軸線方向での一端部を前記隔壁部によって回転自在に支持させ、さらに前記入力軸の外周面と前記ロータの内周面との間に連結部材を挿入し、その連結部材を介して前記入力軸と前記ロータとを連結することを特徴とする方法である。

請求項２０の発明は、請求項１９に記載の発明において、前記連結部材は、予め組み立てられた無段変速部の出力軸を含み、前記ロータの両端部を前記隔壁部と他の隔壁部とによって回転自在に支持した後、前記出力軸の先端部を、前記他の隔壁部を貫通させて前記入力軸の外周面と前記ロータの内周面との間に連結部材を挿入しかつこれら入力軸の外周面と前記ロータの内周面とにスプライン嵌合させることを特徴とする動力伝達装置の組立方法である。

請求項１発明によれば、伝動機構を構成している部材の一部を利用して、ロータをステータに対して相対的に位置決めし、その状態をガイド部で保持しつつ、ロータをステータに対して同心円状の位置に組み付けることができる。したがって、請求項１の発明では、ロータの組付けのための新たな案内部材を用いる必要がなく、そのため、ロータを容易に組み付けることができる。そのロータは、隔壁部から突出している軸に直接には取り付けられないが、軸がガイド部として機能するので、ロータを容易に組み付けることができる。特に、ロータの内周面と軸の外周面との間のクリアランスを、ロータの外周面とステータの内周面との間のクリアランスより小さくしておくことにより、ロータが永久磁石を備えた構成であっても、ロータがステータに吸着することを回避しつつ、ロータを組み付けることができる。

請求項２の発明によれば、電動機を収容する収容室が、隔壁部によって伝動機構側が閉じられた空間であっても、伝動機構側にはガイド部としての突出部分が存在するので、その突出部分を利用して、ロータをいわゆる両持ち状態に支持することが可能になり、その結果、ロータを容易に組み付けることができ、特にロータが永久磁石を有している場合であってもロータの組み付けが容易になる。

請求項３の発明によれば、ガイド部となる軸が隔壁部を貫通し、かつ隔壁部によって支持されているので、ロータの組み付け時に前記軸に作用するモーメントを抑制することができる。

請求項４の発明によれば、ロータを前記軸の先端部よりもある程度深く嵌合させると、その軸のうち伝動機構側の部分によってガイドされてステータに対してほぼ同心円状の位置に維持されつつ組み付けられる。

請求項５の発明によれば、隔壁部がインロー部を介してケースに取り付けられるので、隔壁部のいわゆる芯出しを正確に行うことができる。

請求項６の発明によれば、伝動機構の下側に油圧制御部が設けられているので、伝動機構に対してオイルを給排するために油路を短くでき、また油路構成を簡素化することができる。

請求項７の発明によれば、電動機と伝動機構との下側の領域を利用してオイルパンを配置でき、それに伴って電動機および伝動機構に関連する油路を短くし、またその構成を簡素化することができる。

請求項８の発明によれば、ロータがケースもしくはこれと一体との部材によって回転自在に支持される構成であっても、その組み付けの過程では、上記の突出部分もしくは軸によって保持されるので、ロータをステータに対するほぼ同心円状の位置を維持しつつ容易に組み付けることができる。

請求項９の発明によれば、ロータはその両端部をケースもしくはケースと一体の部材によって回転自在に支持される。

請求項１０の発明によれば、隔壁部を利用して油路を形成できるので、装置の全体として構成を小型化することができる。

請求項１１ないし１３の発明によれば、内燃機関と電動機もしくは発電機を備えたいわゆるハイブリッド駆動装置に適用でき、その電動機の組み付けが容易なハイブリッド駆動装置とすることができる。

請求項１４あるいは１５の発明によれば、ガイド部として機能する軸とロータとが直接は連結されずに、前記出力部材の一部を介して前記軸とロータとが連結されるので、そのロータを組み付けた後、前記出力部材を組み付けるまでは、電動機と伝動機構とが分離され、トルクを伝達できない状態になっている。そのため、出力部材を組み付けるまでは、電動機を単独で回転させることが可能となる。

請求項１６ないし１８の発明によれば、有段変速機やベルト式もしくはトロイダル型などの無段変速機を伝動機構として備えた動力伝達装置における電動機の組付けを容易なものとすることができる。

請求項１９の発明によれば、ケースの一方の開口端側から部品を順次挿入して伝動機構を組み立てることができ、その後、隔壁部によって伝動機構側の収容室を閉じた状態では、入力軸がケースの前記一方の開口端側に突出しているので、これをガイド部としてロータをケースの内部に挿入して組み付けることができる。すなわち、伝動機構および電動機を、全て、ケースの一方の開口端側から組み付けることができるので、ケースを反転させるなどの作業が不要になり、動力伝達装置を容易に組み立てることができる。そして、連結部材を挿入する以前の状態では、ロータが入力軸に連結されておらず、したがってロータを単独で回転させてその検査や調整を行うことができる。

請求項２０の発明によれば、無段変速部を組み付けることにより、その出力軸がロータおよび入力軸にスプライン嵌合し、その結果、ロータと入力軸とを連結できるとともに、これらの前記出力軸を連結することができる。

つぎにこの発明を図に示す具体例に基づいて説明する。図１はこの発明で対象とする動力伝達装置の一部を示す断面図であり、ここに示す動力伝達装置は、機械的な変速部１と電動機２とを備えている。これらの変速部１と電動機２とは、ケース３の内部に収容されている。このケース３は、一端側（図１での左側）が大きく開口し、他方の端部側（図１の右側）は図示しない出力軸が貫通する程度に小さく開口した構造であり、その内部に取り付けられた隔壁部４によって二つの収容室５，６に区分されている。そして、変速部１は、図１の右側の収容室５に配置され、また電動機２は図１の左側の収容室６に隔壁部４に隣接して配置されている。

変速部１は、有段式の歯車変速機構やベルト式もしくはトロイダル型などの無段変速機構などの、要は、動力の伝達経路を変更することにより変速比を変化させるように構成されている。遊星歯車機構を主体として構成した有段式の変速部１の一例を後述する。また、変速部１は、入力軸７を備えており、その入力軸７は隔壁部４を貫通して電動機２の収容室６側に突出している。

また、隔壁部４は、中心部側にボス部８を備えた板状の部材であり、ケース３の内周部に形成されたインロー部９に嵌合されて芯出しされ、ボルト１０によってケース３に固定されている。前記入力軸７は、この隔壁部４のボス部８の中心軸線に沿って隔壁部４を貫通しており、その外周側に嵌合させられた軸受１１を介して隔壁部４によって回転自在に保持されている。

一方、電動機２は、ステータ（固定子）１２とその内周側に同心円状に配置されたロータ（回転子）１３とを備えている。この電動機２としては適宜の形式のものを使用することができ、例えば永久磁石式同期電動機を使用できる。その場合、ステータ１２にコイル１４が設けられ、ロータ１３に永久磁石１５が装着される。このロータ１３は、その内周部に前記コイル１４の軸線方向長さに近い長さの円筒部１６を備えている。また、前記入力軸７は、ロータ１３の隔壁部４側の端部からこれとは反対側の端部に到る程度の長さに突出している。そして、入力軸７の先端部の外周面にスプライン１７が形成されている。その入力軸７におけるスプライン１７よりも基端部側の外周側に、ロータ１３の円筒部１６が遊嵌している。なお、前記円筒部１６の内周面のうち、入力軸７のスプライン１７と対向する部分の内径は、スプライン１７の外径よりも大きくなっており、その部分に、入力軸７のスプライン１７に対して離隔した状態のスプライン１８が形成されている。

この入力軸７とロータ１３とステータ１２との三者は、同一軸線上に配置されており、入力軸７の外周面とロータ１３の内周面（より具体的には円筒部１６の内周面）との間にクリアランス（最小のクリアランス）が、ロータ１３の外周面とステータ１２の内周面との間のクリアランス（最小のクリアランス）より小さくなっている。すなわちロータ１３がその組み付け時に半径方向にずれて入力軸７の外周面に接触しても、その状態ではロータ１３の外周面がステータ１２の内周面に接触しないようになっている。換言すれば、ロータ１３を入力軸７の外周面をガイドとしてその外周側に遊嵌させても、ロータ１３がステータ１２に接触しないようになっている。したがって、入力軸７の外周面、特にスプライン１７より基端部側の部分が、ロータ１３を軸線方向に移動させるためのガイド部となっている。

上記の電動機２を収容した収容室６は、前記隔壁部４と対向するように前記ケース３の内周部に取り付けた他の隔壁部１９によって区画されている。そして、前記ロータ１３は、その円筒部１６の両端部に嵌合させた軸受２０，２１を介して各隔壁部４，１９によって回転自在に支持されている。前述したようにロータ１３は入力軸７に遊嵌しており、それぞれのスプライン１７，１８は噛み合っていないから、ロータ１３を組み付けて各軸受２０，２１で支持した状態では、ロータ１３を単独で回転させることができる。

なお、前記円筒部１６のうち他の隔壁部１９側の端部にレゾルバ２２の回転子２３が取り付けられており、その外周側に固定子２４が半径方向で対向して配置され、この固定子２４は前記他の隔壁部１９の内面に固定されている。

前記他の隔壁部１９には、前記入力軸７と中心軸線を一致させたボス部２５が形成されており、このボス部２５に動力分配機構２６の出力軸２７が挿入されている。その出力軸２７は電動機２および変速部１に動力分配機構２６からの動力を伝達するための軸であって、その先端部は、前記円筒部１６の内周側に挿入でき、かつ前記入力軸７の外周側に嵌合できるように円筒状に形成されている。そして、その円筒部分の内外両面にスプラインが形成され、そのスプラインがロータ１３におけるスプライン１８と入力軸７におけるスプライン１７とに嵌合している。したがって、ロータ１３と入力軸７とは、この発明における連結部材に相当する前記出力軸２７を介して動力伝達可能に間接的に連結されている。なお、動力分配機構２６については、後述する。

上記の変速部１や動力分配機構２６あるいは各軸受１１，２０，２１などに潤滑油あるいは油圧を供給し、もしくは排出させるための油路２８，２９が、前述した各隔壁部４，１９の内部を貫通して形成されている。そして、これらの油路２８，２９を介して油圧を給排する油圧制御部としての油圧制御回路Ｂｖが前記ケース３の下部に取り付けられている。より具体的に説明すると、前述した変速部１と電動機２とは、一体構造のケース３の内部に収容されており、そのケース３の下部で前記変速部１および電動機２に対応する位置に油圧制御回路Ｂｖが取り付けられている。この油圧制御回路Ｂｖは、電気的に制御される各種のバルブやパイロット圧によって制御されるバルブ（それぞれ図示せず）を備えており、前記油路２８，２９はその油圧制御回路Ｂｖに連通されている。そして、この油圧制御回路Ｂｖはケース３の下面に取り付けたオイルパンＯｐに覆われている。このオイルパンＯｐは、変速部１および電動機２ならびに動力分配機構２６を含む無段変速部に共通のものであって、これらに給排するオイルを一時的に貯留するようになっている。したがって油圧制御回路ＢｖはこのオイルパンＯｐの内部に収容されている。

上記の図１に示す動力伝達装置は、ハイブリッド車に搭載することができ、そのように構成した場合の一例を図２にスケルトン図で示してある。ここに示す例は、いわゆる２モータハイブリッド駆動装置として構成した例であり、特に車両の前後方向に向けて搭載されるように構成した例である。先ず、変速部１の構成について説明すると、図２に示す例では、二組の遊星歯車機構３０，３１によって前進４速・後進１速の変速比を設定できるように構成されている。これらの遊星歯車機構３０，３１はシングルピニオン型あるいはダブルピニオン型のいずれの形式であってもよいが、図２に示す例では、それぞれシングルピニオン型遊星歯車機構が採用されている。すなわち、各遊星歯車機構３０，３１は、外歯歯車であるサンギヤＳ１，Ｓ２と、その外周側に同心円状に配置された内歯歯車であるリングギヤＲ１，Ｒ２と、これらのサンギヤＳ１，Ｓ２とリングギヤＲ１，Ｒ２との間に配置されてそれぞれに噛み合っているピニオンギヤを保持しているキャリヤＣＡ１，ＣＡ２とを回転要素として差動作用をなすように構成されている。

その第１の遊星歯車機構３０におけるキャリヤＣＡ１と第２の遊星歯車機構３１におけるリングギヤＲ２とが連結され、また第１の遊星歯車機構３０のリングギヤＲ１と第２の遊星歯車機構３１のキャリヤＣＡ２とが連結されており、したがってこれらの遊星歯車機構３０，３１とは、いわゆるＣＲ−ＣＲ結合の複合遊星歯車機構として構成されている。

この複合遊星歯車機構に対して選択的に動力を伝達するための三つのクラッチ機構Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が設けられている。これらのクラッチ機構Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は例えば油圧式の摩擦係合装置であって、前述した入力軸７と第２遊星歯車機構３１のサンギヤＳ２との間に第１のクラッチ機構Ｃ１が配置され、また第１の遊星歯車機構３０のキャリヤＣＡ１と入力軸７との間に第２のクラッチ機構Ｃ２が配置され、さらに第１の遊星歯車機構３０におけるサンギヤＳ１と入力軸７との間に第３のクラッチ機構Ｃ３が配置されている。

さらに、第１の遊星歯車機構３０におけるサンギヤＳ１を選択的に固定する第１のブレーキ機構Ｂ１と、第２の遊星歯車機構３１におけるリングギヤＲ２を選択的に固定する第２のブレーキ機構Ｂ２とが設けられている。これらのブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２としては、油圧式の多板ブレーキやバンドブレーキなどを採用することができる。また、第２のブレーキ機構Ｂ２と並列に一方向クラッチＦ１が設けられている。この一方向クラッチＦ１は、第１の遊星歯車機構３０におけるキャリヤＣＡ１および第２の遊星歯車機構３１におけるリングギヤＲ２が、入力軸７とは反対方向に回転しようとする際に係合してその回転を止めるように構成されている。そして、第２の遊星歯車機構３１におけるキャリヤＣＡ２に出力軸３２が接続されている。この出力軸３２は、前述した入力軸７と同一軸線上に配置されていて、ケース３から突出している。

つぎに動力分配機構２６について説明すると、この動力分配機構２６は、内燃機関（エンジン）３３が出力した動力を、モータ・ジェネレータ（Ｍ１）３４と前記変速部１に分配する機構であって、遊星歯車機構によって構成されている。その遊星歯車機構は三つの回転要素によって差動作用をなすものであればよく、シングルピニオン型やダブルピニオン型などの適宜の構成のものを使用することができ、図２に示す例ではシングルピニオン型の遊星歯車機構が採用されている。そして、この遊星歯車機構は、いわゆる増速機構として構成されており、内燃機関３３がキャリヤＣＡ０に連結され、モータ・ジェネレータ３４がサンギヤＳ０に連結され、さらに前記出力軸２７がリングギヤＲ０に連結されている。

そして、この動力分配機構２６における出力軸２７が変速部１の入力軸７に連結されるとともに、これら出力軸２７および入力軸７に前記電動機（Ｍ２）２のロータ１３が連結されている。なお、上記のモータ・ジェネレータ３４は発電機であってもよく、また前記電動機２は発電機能をも備えたモータ・ジェネレータであってもよい。また、これらのモータ・ジェネレータ３４および電動機２は、図示しないインバータなどのコントローラを介してバッテリーに接続され、さらにそのインバータを電子制御装置によって制御することにより、駆動トルクや発電トルク、発電量などが制御されるようになっている。

上記の二組の遊星歯車機構３０，３１を主体として構成された変速部１は、前記各クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３およびブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２ならびに一方向クラッチＦ１を図３に示すように係合もしくは解放させることにより、前進４速と後進１速とを設定するように構成されている。なお、図３は係合差動表を示す図表であって、〇印は係合状態を示し、空欄は解放状態を示し、括弧の付いた〇印は動力源ブレーキ（あるいはエンジンブレーキ）を効かせるために係合させることを示す。これらのクラッチ機構Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３およびブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２の係合・解放の制御を、前述した油圧制御回路から出力した油圧によって行うように構成されている。

上記の動力分配機構２６についての共線図および変速部１についての共線図を示せば、図４のとおりである。共線図は、各遊星歯車機構における回転要素を示す縦線を、それぞれの遊星歯車機構におけるギヤ比（リングギヤの歯数とサンギヤの歯数との比）に基づく間隔で平行に配列し、これに直交する基線を回転数ゼロとして上側に正回転方向の回転数を取った線図である。上記の図２に示す例では、各遊星歯車機構がシングルピニオン型であるから、そのサンギヤを示す縦線とキャリヤを示す縦線との間隔を“１”とし、キャリヤを示す縦線とリングギヤを示す縦線との間隔をギヤ比に相当する間隔にした線図となる。図４では、各回転要素を示す縦線に図２に付した符号と同じ符号を付してある。さらに、各クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３およびブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２ならびに一方向クラッチＦ１の位置を、図２と同様の符号で示してある。そして、所定の動作状態での各回転要素の回転数を示す縦線上での点を結んだ線を太い直線で示してある。すなわち、この太い直線が各遊星歯車機構の動作状態を示している。

図４の左側に示す動力分配機構２６についての共線図から明らかなように、出力要素であるリングギヤＲ０の回転数を一定としてモータ・ジェネレータ３４の回転数を大小に変化させると、それに応じて入力要素であるキャリヤＣＡ０およびこれに連結されいる内燃機関３３の回転数が大小に変化する。その場合、モータ・ジェネレータ３４をその回転数を低下させるように制御することによりモータ・ジェネレータ３４が発電機として機能し、その発電した電力を電動機２に送ってこれとを電気モータとして機能させ、あるいはバッテリーに充電する。このように、内燃機関３３の回転数をモータ・ジェネレータ３４によって連続的に変化させることができるので、上記の動力分配機構２６は無段変速機として機能し、特にその機能はモータ・ジェネレータ３４を電気的に制御することにより達成できるので、動力分配機構２６はいわゆる電気的無段変速機構となっている。

上記の変速部１における変速は、車両の走行状態に基づいて実行することができ、例えば要求されているアウトプットトルクあるいはこれに相当するアクセル開度と車速とに基づいて変速段を決定することができる。より具体的には、アウトプットトルクと車速とをパラメータとした変速段についてのマップを予め用意しておき、そのマップに基づいて変速段を決定し、その変速段を達成するように変速を実行することができる。そのマップの一例を図５に示してある。図５における実線がアップシフト線を示し、車両の走行状態がこのアップシフト線を、低車速側から高車速側に横切り、あるいは高トルク側から低トルク側に横切って変化することにより、アップシフトの判断が成立する。また、破線がダウンシフト線を示し、車両の走行状態がこのアップシフト線を、高車速側から低車速側に横切り、あるいは低トルク側から高トルク側に横切って変化することにより、ダウンシフトの判断が成立する。

これらの変速段の全ては、ドライブレンジ（ドライブポジション）が選択されている場合に設定可能であるが、手動変速モード（マニュアルモード）では高速側の変速段が制限されるようになっている。図６はシフトポジション信号を出力するシフト装置３５におけるシフトポジションの配列を示しており、車両を停止状態に維持するパーキング（Ｐ）、後進段（Ｒ：リバース）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブ（Ｄ）の各ポジションがほぼ直線的に配列されている。この配列方向は、例えば車両の前後方向に沿う方向である。そのドライブポジションに対して車両の幅方向で隣接する位置にマニュアルポジション（Ｍ）が設けられ、そのマニュアルポジションを挟んで車両の前後方向での両側にアップシフトポジション（＋）とダウンシフトポジション（−）とが設けられている。これらの各シフトポジションは、シフトレバー３６を案内するガイド溝３７によって連結されており、したがってシフトレバー３６をガイド溝３７に沿って移動させることにより適宜のシフトポジションが選択され、その選択されたシフトポジション信号が出力されるようになっている。

そして、ドライブポジションが選択された場合には、変速部１での第１速から第４速の全ての前進段が走行状態に応じて設定されるようになっている。これに対して、ドライブポジションからマニュアルポジションにシフトレバー３６を移動させた状態ではドライブポジションが維持され、第４速までの変速が可能であるが、この状態から１回ダウンシフトポジションにシフトレバー３６を移動する都度、ダウンシフト信号（ダウンレンジ信号）が出力され、変速段もしくは変速レンジが１段ずつ低速側に切り換えられ、また反対にアップシフトポジションを選択する都度、アップシフト信号（アップレンジ信号）が出力されて、高速側の変速段もしくは変速レンジが１段、許可されるようになっている。

そして、前述したコントローラや油圧制御装置を電気信号によって制御することにより動力伝達装置の全体を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）３８が設けられている。図７は、その電子制御装置３８に入力される信号およびその電子制御装置３８から出力される信号を例示している。この電子制御装置３８は、ＣＰＵ，Ｒ０Ｍ，ＲＡＭ、および入出カインターフェースなどから成るいわゆるマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲ０Ｍに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより内燃機関３３、電動機２およびモータ・ジェネレータ３４に関するハイブリッド駆動制御、変速部１の変速制御等の駆動制御を実行するものである。

電子制御装置３８には、図７に示すような各センサやスイッチなどから、エンジン水温を示す信号、シフトポジションを表す信号、内燃機関３３の回転速度であるエンジン回転速度Ｎｅを表す信号、ギヤ比列設定値を示す信号、Ｍ（モータ走行）モードを指含する信号、エアコンの作動を示すエアコン信号、出力軸３２の回転速度Ｎ０ＵＴに対応する車速を表す信号、変速部１の作動油温（ＡＴ油温）を示す油温信号、サイドブレーキ操作を示す信号、フットブレーキ操作を示す信号、触媒温度を示す触媒温度信号、運転者の出力要求量に対応するアクセルペダルの操作量を示すアクセル開度信号、カム角信号、スノーモード設定を示すスノーモード設定信号、車両の前後加速度を示す加速度信号、オートクルーズ走行を示すオートクルーズ信号、車両の質量を示す質量信号、各車輸の車輪速を示す車輸速信号、モータ・ジェネレータ（Ｍ１）３４の回転速度を表す信号、電動機（Ｍ２）２の回転速度を表す信号などが、それぞれ入力される。

また、上記電子制御装置３８からは、電子スロットル弁の開度を操作するスロットルアクチュエータヘの駆動信号、燃料噴射装置による内燃機関３３への燃料供給量を制御する燃料供給量信号、過給圧を調整するための過給圧調整信号、電動エアコンを作動させるための電動エアコン駆動信号、点火装置による内燃機関３３の点火時期を指令する点火信号、モータ・ジェネレータ（Ｍ１）３４や電動機（Ｍ２）２の作動を指令する各コントローラへの指令信号、シフトインジケータを作動させるためのシフトポジション（操作位置）表示信号、ギヤ比を表示させるためのギヤ比表示信号、スノーモードであることを表示させるためのスノーモード表示信号、制動時の車輸のスリップを防止するＡＢＳアクチュエータを作動させるためのＡＢＳ作動信号、Ｍモードが選択されていることを表示させるＭモード表示信号、変速部１の油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御装置に含まれる電磁弁を作動させるバルブ指令信号、この油圧制御装置の油圧源である電動油圧ポンプを作動させるための駆動指令信号、電動ヒータを駆動するための信号、クルーズコントロール制御用コンピュータヘの信号等が、それぞれ出力される。

つぎに上述した動力伝達装置の組み立て手順（方法）について説明する。先ず、前述した各隔壁部４，１９を装着する前のケース３に対して、その大きい開口部側（車載状態での内燃機関３３側）から変速部１の構成部品を順次挿入して、ケース３の内部に組み付ける。ついで、変速部１における入力軸７を、隔壁部４のボス部８に挿入しつつ、隔壁部４をケース３の内周部に形成されたインロー部９に嵌合させ、ボルト１０によって固定する。こうして変速部１を収容する収容室５を閉じるとともに、入力軸７を軸受１１を介してボス部８によって回転自在に支持する。

ついで、ケース３の内周部に電動機２におけるステータ１２を取り付ける。その状態では、ステータ１２と同一軸線上に前記入力軸７が突出している。その入力軸７の突出端側にロータ１３の円筒部１６を嵌合させ、その状態でロータ１３を入力軸７に沿ってその軸線方向に送り込む。したがって入力軸７がガイドとして機能し、ロータ１３はステータ１２の内周面に干渉することなく、軸線方向に送り込まれる。その場合、前記隔壁部４のボス部８に軸受２０を予め嵌合させておき、あるいはロータ１３における円筒部１６の端部外周に軸受２０を予め嵌合させておくことにより、円筒部１６の一方の端部がその軸受２０を介して隔壁部４によって回転自在に支持される。

こうしてロータ１３をステータ１２の内周側に挿入した後に、他の隔壁部１９をケース３の内部に挿入してケース３の内周面に取り付ける。その場合、レゾルバ２２の回転子２３を前記円筒部１６に予め装着しておき、またレゾルバ２２の固定子２４を前記他の隔壁部１９の内側面に予め固定しておく。そして、軸受２１を円筒部１６の他方の端部の外周部もしくは前記他の隔壁部１９の内周部に予め取り付けておくことにより、円筒部１６の他方の端部がこの軸受２１を介して前記他の隔壁部１９によって回転自在に支持される。すなわち、ロータ１３が各軸受２０，２１を介して各隔壁部４，１９によって回転自在に支持される。この状態では、ロータ１３と入力軸７とは連結されておらず、ロータ１３は入力軸７に対して回転自在になっている。したがって、ロータ１３を単独で回転させることが可能であり、そのため電動機２を変速部１から切り離した単独の状態で駆動し、その試験を行うことができる。

ついで、予め組み立ててある動力分配機構２６の出力軸２７を、前記他の隔壁部１９を貫通させて前記円筒部１６の内周側に挿入する。出力軸２７の先端部は、前述したように円筒軸状に形成され、かつその内外周両側にスプラインが形成されているので、そのスプラインが入力軸７のスプライン１７とロータ１３のスプライン１８とに噛み合うことにより、出力軸２７および入力軸７ならびにロータ１３の三者がトルク伝達可能に連結される。

したがって、上述した図１に示す構成であれば、ロータ１３を入力軸７に嵌合させ、その入力軸７をガイドにしてステータ１２の内周側に位置するように組み付けるので、実質的にロータ１３の両端を保持した状態で組み付けることになる。そのため、ロータ１３が永久磁石１５を備えていても、これがステータ１２に吸着したり、干渉したりすることなく、ロータ１３を組み付けることができる。また、ロータ１３をステータ１２の内周側に組み付けた状態では、ロータ１３と入力軸７とが連結されていないので、電動機２を単独で回転させてその試験を行うことができ、したがって電動機２の動作試験を容易に、また正確に行うことが可能になる。

なお、上記の具体例では、ハイブリッド駆動装置における動力伝達装置にこの発明を適用した例を示したが、この発明は、上記の具体例に限定されないのであって、電気自動車における動力伝達装置などの他の動力伝達装置に適用できる。また、この発明における伝動機構は、上述した遊星歯車式の有段変速機構に限定されないのであり、変速機能のない伝動機構であってもよい。さらに、この発明の電動機は、永久磁石式の電動機に限られず、他の適宜の形式の電動機であってもよい。そして、この発明において、入力軸とロータとをトルク伝達可能に連結する連結部材は、前述した動力分配機構２６の出力軸２７に限定されないのであり、他の適宜の介装部材であってもよく、またそのトルク伝達のための手段はスプラインに限られず、セレーションやスライドキーなどの回転方向で互いに一体化するように係合する手段であってもよい。

この発明の一例を示す断面図である。 この発明を適用した動力伝達装置を含むハイブリッド車の駆動系統を模式的に示すスケルトン図である。 その機械的変速部の係合作動表を示す図表である。 その各遊星歯車機構の動作を説明するための共線図である。 その機械的変速部についての変速線図の一例を模式的に示す図である。 シフト装置におけるシフトポジションの配列の一例を示す図である。 電子制御装置の入力信号と出力信号との例を示す図である。

符号の説明

１…変速部、 ２…電動機、 ３…ケース、 ４…隔壁部、 ５，６…収容室、 ７…入力軸、９…インロー部、 １２…ステータ（固定子）、 １３…ロータ（回転子）、 １９…他の隔壁部、 ２０，２１…軸受、 ２６…動力分配機構、 ２７…出力軸、 ２８，２９…油路、 ３０，３１…遊星歯車機構、 ３３…内燃機関（エンジン）、 ３４…モータ・ジェネレータ、 Ｂｖ…油圧制御回路Ｂｖ、 Ｏｐ…オイルパン。

Claims (20)

1. ステータの内周側に該ステータに対して同心円状に配置されたロータを有する電動機と、動力を伝達する伝動機構とを備えた動力伝達装置において、
   前記伝動機構における所定の構成部材の一部が、前記ステータもしくはロータ側に突出し、その突出部分が前記ロータを前記ステータと同心円状に組み付けるためのガイド部となり、かつ前記突出部分は、前記伝動機構に動力を伝達する軸を含み、該軸と前記ロータとが相対回転可能に嵌合し、かつ前記軸と前記ロータとの間に、これら軸とロータとをトルク伝達可能に連結する連結部材が介装されていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記電動機と伝動機構とがケースの内部に収容されるとともに、該ケースと一体の隔壁部が前記電動機と伝動機構との間に配置され、前記伝動機構が前記隔壁部によって閉じられた収容室に収容され、前記電動機が前記隔壁部を挟んで前記伝動機構とは反対側の収容室に前記隔壁部に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記軸は、前記隔壁部を貫通して前記電動機側に突出するとともに前記隔壁部によって支持されていることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 前記軸のうちその突出側先端部よりも前記伝動機構側の部分が前記ガイド部となっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の動力伝達装置。
5. 前記隔壁部は、前記ケースにインロー部で嵌合していることを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の動力伝達装置。
6. 前記伝動機構の下側に、油圧制御部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の動力伝達装置。
7. 前記電動機および前記伝動機構に共通のオイルを貯留するオイルパンが、前記電動機および前記伝動機構の下側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の動力伝達装置。
8. 前記ロータは、前記電動機および伝動機構を収容しているケースもしくは該ケースと一体の部材によって回転自在に支持されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の動力伝達装置。
9. 前記ケースもしくは該ケースと一体の部材は、前記隔壁部と、前記隔壁部に対向している他の隔壁部とを含むことを特徴とする請求項２ないし８のいずれかに記載の動力伝達装置。
10. 前記隔壁部および前記他の隔壁部の少なくともいずれか一方の内部を通る油路が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の動力伝達装置。
11. 電動機もしくは発電機として機能する電気駆動装置と内燃機関とが差動機構に連結され、前記電気駆動装置の回転数に応じて前記内燃機関の回転数を連続的に変化させる電気的変速機を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の動力伝達装置。
12. 前記差動機構は、遊星歯車機構によって構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の動力伝達装置。
13. 前記差動機構は、前記内燃機関の回転数に対して出力回転数が高速となる増速機構を構成していることを特徴とする請求項１１または１２に記載の動力伝達装置。
14. 前記差動機構の出力部材もしくは該出力部材と一体の部材の一部が、前記軸と前記ロータとに連結されていることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の動力伝達装置。
15. 前記出力部材もしくは該出力部材と一体の部材の一部と前記軸もしくは前記ロータとの少なくともいずれかがスプライン嵌合していることを特徴とする請求項１４に記載の動力伝達装置。
16. 前記伝動機構は、機械的手段で動力の伝達経路を変化させて変速比を変える機械的変速機を含むことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の動力伝達装置。
17. 前記機械的変速機は、遊星歯車機構を含むことを特徴とする請求項１６に記載の動力伝達装置。
18. 前記機械的変速機は、後進段を設定する機構を含むことを特徴とする請求項１６または１７に記載の動力伝達装置。
19. ステータの内周側に該ステータに対して同心円状に配置されたロータを有する電動機と、動力を伝達する伝動機構とがケースの内部に収容された動力伝達装置の組立方法において、
    前記伝動機構を構成する部品を前記ケースの一方の開口端側から前記ケースの内部に挿入して互いに組み付けることにより前記伝動機構を組み立てた後、該伝動機構を収容する収容室を区画する隔壁部を前記ケースの内部に取り付けるとともに、その隔壁部に前記伝動機構の入力軸を貫通させかつその隔壁部で回転自在に支持し、その入力軸をガイド部材として前記ロータを前記入力軸の外周側に挿入し、そのロータの軸線方向での一端部を前記隔壁部によって回転自在に支持させ、さらに前記入力軸の外周面と前記ロータの内周面との間に連結部材を挿入し、その連結部材を介して前記入力軸と前記ロータとを連結することを特徴とする動力伝達装置の組立方法。
20. 前記連結部材は、予め組み立てられた無段変速部の出力軸を含み、前記ロータの両端部を前記隔壁部と他の隔壁部とによって回転自在に支持した後、前記出力軸の先端部を、前記他の隔壁部を貫通させて前記入力軸の外周面と前記ロータの内周面との間に連結部材を挿入しかつこれら入力軸の外周面と前記ロータの内周面とにスプライン嵌合させることを特徴とする請求項１９に記載の動力伝達装置の組立方法。

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