JP6526551B2 - パラレルハイブリッド動力伝達機構 - Google Patents

Description

本発明は、モータ・ジェネレータとエンジンとの組み合わせの動力を伝達するパラレルハイブリッド動力伝達機構に関する。

従来、モータ・ジェネレータとエンジンとを組み合わせるパラレルハイブリッド動力伝達方式においては、特許文献１、２に開示されているように、エンジンのクランク軸、モータ・ジェネレータのロータ、被動機の入力軸の順に、機器を接続することにより動力を伝達している。これによって、（１）エンジンの動力はモータ・ジェネレータのロータを経由して被動機へ伝達され、（２）モータ・ジェネレータの動力はロータから直接的に被動機へ伝達されている。つまり、２系統の動力は、共にモータ・ジェネレータのロータを通して伝達されている。

前記従来技術は、モータ・ジェネレータの動力と、エンジンのクランク軸の動力との両方が、モータ・ジェネレータのロータを通して被動機へ伝達される。そのため、ロータは２つの動力伝達を担うことになり、ロータに加わる負荷が大きくなる。
また、産業機械における被動機として油圧ポンプが多用されているが、この油圧ポンプは所要動力の変動に伴うトルク変動が大きい。前記従来技術では、クラッチ装置が接続状態のときに、このトルク変動に伴う動力伝達系のねじり振動がエンジンに伝わることがある。

また、このようなねじり振動がロータに加わると、モータ・ジェネレータの駆動はベクトル制御を用いているため、ロータに設けられた回転検出器（レゾルバ）からの回転信号が振動することになる。そのため、モータ・インバータの制御が不安定になり、脱調や、動力制御が困難な状態になる可能性もある。
特許文献３には、ロータをモータハウジングに回転可能に支持し、フライホイールとロータとを筒状軸部を介してスプライン結合したジェネレータ／モータが開示されている。しかし、被動機（油圧ポンプ等）から伝播される変動トルクによるねじり振動等がスプライン結合を介してロータに伝わるという問題が生じる。つまり、特許文献３の開示技術では、被動機から伝播される変動トルクによるねじり振動等がロータに与える影響を回避することはできない。

また、特許文献４に開示されたハイブリッドシステムは、エンジンの出力軸、フライホイール、モータ・ジェネレータのロータ及び油圧ポンプの回転軸が、直列的に連結されている。つまり、エンジンの動力を、フライホイールからロータに伝達する動力伝達系と、フライホイールから油圧ポンプに伝達する動力伝達系とが独立（分離）していない。そのため、油圧ポンプから伝播される変動トルクによるねじり振動等が、中空シャフトを介してロータに伝わるという問題が生じる。

また、特許文献５に開示された動力伝達機構は、ロータと弾性継手とが一体的に回転体に接続されている。そのため、エンジンの動力を、フライホイールからロータに伝達する動力伝達系と、フライホイールから弾性継手を介して動力取出軸に伝達する動力伝達系とが、共に回転体を経由する。つまり、特許文献４の開示技術と同様に、２つの動力伝達系が独立（分離）していない。そのため、動力取出軸から伝播される変動トルクによるねじり振動等が、回転体を介してロータに伝わるという問題が生じる。

また、特許文献６に開示された動力伝達機構は、被動機の入力軸が、ロータの内部（内周側）に配置されたダンパに対して、直接的に接続されている。そのため、入力軸をダンパに接続するためには、ロータの内部に深く差し入れる必要があり、入力軸を長く突出させなければならない。その結果、長く突出された入力軸を、弾性材等から形成されたダンパと直接的に接続する構造となり、芯ずれや回転時のぶれを抑制しつつ強固に接続することが難しい。そのため、エンジンから被動機への動力伝達を円滑に行うことができない虞がある。

また、特許文献７に開示された動力伝達機構は、エンジンのクランク軸、フライホイー
ル、ダンパ装置、ロータ、アウトプットシャフトが、直列的に連結されている。つまり、特許文献４、５の開示技術と同様に、エンジンの動力を、フライホイールからロータに伝達する動力伝達系と、フライホイールからアウトプットシャフトに伝達する動力伝達系とが独立（分離）していない。そのため、アウトプットシャフトから伝播される変動トルクによるねじり振動等が、出力回転体を介してロータに伝わるという問題が生じる。

特開２０１０−２６１５４４号公報 特開２０１４−８３８６９号公報 特許第４６４６９８３号公報 特開２００８−２９０５９４号公報 特開２００９−１８４６６５号公報 特開２００３−８１１８９号公報 特開２０１２−７１７３１号公報

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、モータ・ジェネレータのロータにかかる負荷を小さくし且つ被動機から変動トルクによるねじり振動等がエンジン及びロータに伝播されることを抑制できるようにしたパラレルハイブリッド動力伝達機構を提供することを目的とする。また、エンジンから被動機への動力伝達を円滑に行うことができるパラレルハイブリッド動力伝達機構を提供することを目的とする。

本発明における課題解決のための具体的手段は、次の通りである。
第１に、パラレルハイブリッド動力伝達機構は、エンジンと、前記エンジンに設けられたクランク軸と、モータ・ジェネレータと、前記エンジン及び／又は前記モータ・ジェネレータの動力が伝達される被動機と、前記被動機に設けられた入力軸と、前記クランク軸に連結されて回転するフライホイールと、前記モータ・ジェネレータに設けられると共に、前記フライホイールの径外側に連結された第１連結部を有し、当該第１連結部を介して前記フライホイールと回転動力を授受するロータと、前記ロータと独立して配置されると共に、前記フライホイールの径内側に連結された第２連結部を有し、当該第２連結部を介して前記フライホイールの回転動力を受けるカップリングと、前記カップリングと前記入力軸とを連結し、前記カップリングが受けた回転動力を前記入力軸に伝達する中間軸と、を備え、前記ロータは、ホロー形状のロータボスを有し、前記ロータボスは前記中間軸の径外側に配置されており、前記カップリングは、前記中間軸の径外側であって且つ前記ロータボスと前記フライホイールとの間に配置されている。

第２に、前記カップリングは、前記中間軸に連結された可撓性材製のハブと、前記ハブから径外方向に突出し、且つ前記フライホイールに連結された前記第２連結部を含む剛性材製のディスクと、を有している。
第３に、前記カップリングは、前記中間軸に連結された可撓性材製のハブと、前記ハブから径外方向に突出し、且つ前記フライホイールに連結された前記第２連結部を含む可撓性材製のディスクと、を有している。

第４に、前記フライホイールは、前記ロータボス側に第１凹部を有し、前記ロータボスは、前記フライホール側に第２凹部を有し、前記カップリングのハブは、前記第１凹部と前記第２凹部との間に配置されている。

第５に、前記ハブは、前記ロータボス側に向けて突出し且つ径内側に向かうにつれて突出量が大きくなる突出部を有し、前記突出部が、前記第２凹部内に配置されている。
第６に、前記フライホイールを包囲するフライホイールハウジングと、前記モータ・ジェネレータを包囲し且つ前記フライホイールハウジングと内部空間を対向させて連結されたモータハウジングと、を備え、前記第１凹部は、前記カップリングの外周を取り付ける
環状凹部を含み、前記ロータボスの端部には、径外方向に突出し且つ前記第１連結部を含むフランジ部が形成され、前記フランジ部は前記環状凹部に連結されている。

第７に、前記ロータボスを前記中間軸に回転可能に支持する中間軸受を備え、前記中間軸は、前記カップリングを介して前記フライホイールと連結されている。
第８に、前記ロータの回転位相を検出する回転検出器を備えている。

本発明に係る動力伝達機構は、モータ・ジェネレータに設けられると共に、フライホイールの径外側に連結された第１連結部を有し、当該第１連結部を介して前記フライホイールと回転動力を授受するロータと、ロータと独立して配置されると共に、フライホイールの径内側に連結された第２連結部を有し、当該第２連結部を介してフライホイールの回転動力を受けるカップリングと、カップリングと被動機の入力軸とを連結し、カップリングが受けた回転動力を入力軸に伝達する中間軸と、を備えている。これにより、フライホイールの回転動力を、第２連結部を介してカップリングに伝達し、カップリングから中間軸を経由して被動機に伝達する動力伝達系（第１の動力伝達系）と、第１連結部を介して直接的にロータに伝達する動力伝達系（第２の動力伝達系）とが、独立して形成される。そのため、エンジンの駆動に基づくフライホイールの回転動力を、第１の動力伝達系により、ロータを経由することなく被動機に直結的に且つ短距離で伝達することができる。また、フライホイールの回転動力を、第２の動力伝達系により、モータ・ジェネレータのロータに伝達できる。これにより、２つの動力伝達系の干渉がなくなり、ロータはモータ・ジェネレータの動力のみを伝達するため、ロータが担うべき負荷を減少することができる。また、被動機から伝播される変動トルクによるねじり振動等を、フライホイールの慣性力で縁切りすることができる。そのため、ねじり振動等がエンジンやモータ・ジェネレータに与える影響が減少し、騒音も減少する。さらに、モータ・ジェネレータの駆動に基づくロータの回転動力を、第２の動力伝達系によりフライホイールを介して被動機に伝達することができるため、第１の動力伝達系により被動機に伝達されるエンジン動力をアシストできる。また、第１の動力伝達系がフライホイールの径内側に形成され、第２の動力伝達系がフライホイールの径外側に形成される。そのため、第２の動力伝達系の内側に第１の動力伝達系が組み込まれた構造となり、２つの動力伝達系をもつ動力伝達機構をコンパクトに構成することが可能となる。更に、被動機の入力軸とカップリングとが中間軸を介して連結されているため、入力軸を短縮化することができる。これにより、エンジンから被動機への動力伝達を確実に且つ円滑に行うことが可能となる。また、入力軸とカップリングとの連結を容易に行うことが可能となる。

また、前記カップリングは、中間軸に連結された可撓性材製のハブと、ハブから径外方向に突出し、且つフライホイールに連結された第２連結部を含む剛性材製のディスクと、を有している。そのため、被動機から伝播される変動トルクによるねじり振動等を、カップリングの可撓性材製のハブにより緩衝もしくは吸収することができる。また、剛性材性のディスクにより、フライホイールからカップリングを介した中間軸への動力伝達を確実に行うことができる。

また、カップリングは、中間軸に連結された可撓性材製のハブと、ハブから径外方向に突出し、且つフライホイールに連結された第２連結部を含む可撓性材製のディスクと、を有している。そのため、被動機から伝播される変動トルクによるねじり振動等を、カップリングの可撓性材製のハブとディスクにより緩衝もしくは吸収することができる。
また、ロータはホロー形状のロータボスを有し、ロータボスは中間軸の径外側に配置されており、カップリングは、中間軸の径外側であって且つロータボスとフライホイールとの間に配置されている。そのため、中間軸がロータボスの内部に組み込まれ、２つの動力伝達系（第１の動力伝達系及び第２の動力伝達系）が並列に配置された構造となり、動力伝達機構をコンパクトに構成することができる。また、エンジン、モータ・ジェネレータ及び被動機を近づけて配置することができ、フライホイールから被動機までの距離をより短くすることができる。これにより、動力伝達機構をコンパクトに構成することができ、被動機からエンジン及びモータ・ジェネレータに与えられるねじり振動等を低減すること
ができる。

また、フライホイールはロータボス側に第１凹部を有し、ロータボスはフライホール側に第２凹部を有し、カップリングのハブは第１凹部と第２凹部との間に配置されている。そのため、フライホイールとロータボスとカップリングとを近接して配置することができ、動力伝達機構をコンパクトに構成することが可能となる。
また、ハブは、ロータボス側に向けて突出し且つ径内側に向かうにつれて突出量が大きくなる突出部を有し、突出部が第２凹部内に配置されている。そのため、ロータボスとカップリングとを近接して且つ正確な位置関係で配置することができる。これにより、動力伝達機構をコンパクトに且つ精密に構成することが可能となる。

また、フライホイールを包囲するフライホイールハウジングと、モータ・ジェネレータを包囲し且つフライホイールハウジングと内部空間を対向させて連結されたモータハウジングと、を備え、第１凹部はカップリングの外周を取り付ける環状凹部を含み、ロータボスの端部には径外方向に突出するフランジ部が形成され、フランジ部は環状凹部に連結されている。そのため、エンジンの動力とモータ・ジェネレータの動力を共に、フライホイール及びカップリングを介して被動機に伝達できる。また、被動機からのねじり振動等がエンジン及びモータ・ジェネレータへ伝達されるのを緩衝あるいは縁切りすることができる。

また、ロータボスを中間軸に回転可能に支持する中間軸受を備え、中間軸はカップリングを介してフライホイールと連結されている。そのため、フライホイールの面のぶれや芯のぶれによるロータの回転精度の低下が生じにくく、ロータを高い回転精度で支持することができる。即ち、中間軸がカップリングを介してフライホイールと連結されることにより、中間軸の回転精度を高くすることができる。そして、回転精度が高い中間軸に対して、ロータが中間軸受を介して回転可能に支持されることにより、ロータの回転精度が高く維持される。これにより、モータ・ジェネレータのステータとロータとのエアギャップの変動を抑制することが可能となる。

また、ロータの回転位相を検出する回転検出器を備えている。そのため、ロータがカップリングによって被動機からのねじり振動等が縁切りされていることと相まって、モータ・ジェネレータの動力制御を安定的に行える。

本発明に係るパラレルハイブリッド動力伝達機構の実施形態の一例を示す断面図である。 カップリングの斜視図である。 カップリングの平面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 第１の動力伝達系と第２の動力伝達系を説明する図である。 エンジンからの動力伝達経路と、モータ・ジェネレータからの動力伝達経路とを説明する図である。 本発明に係るパラレルハイブリッド動力伝達機構の別の実施形態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るパラレルハイブリッド動力伝達機構１（以下、単に動力伝達機構１という）の一例を示す断面図である。動力伝達機構１は、農業機械、建設機械、ユーティリティビークル等の産業機器に適用される。
動力伝達機構１は、エンジン２、フライホイール３、モータ・ジェネレータ４、被動機５、カップリング６を備えている。動力伝達機構１は、エンジン２の動力とモータ・ジェネレータ４の動力とを、択一的に又は組み合わせて被動機５に伝達する。

尚、以下の説明において、エンジン２から被動機５に向かう方向（図１の左方向）を一方と称し、被動機５からエンジン２に向かう方向（図１の右方向）を他方と称する。
エンジン２は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等である。エンジン２には、ク
ランク軸２ａが設けられている。クランク軸２ａは、被動機５側（一方側）に向けて突出している。クランク軸２ａの先端（一方端）には、フライホイール３が連結されている。

フライホイール３は、略円板状であって、質量が大きい材料（例えば鋳鉄等の金属）から形成されている。フライホイール３の中心には、エンジン２のクランク軸２ａが連結されている。フライホイール３は、エンジン２と反対側（一方側）の面に、第１凹部３ａを有している。第１凹部３ａは、環状に凹んだ大径凹部３ｂ（環状凹部）と、大径凹部３ｂよりも深く凹んだ小径凹部３ｃとを有している。大径凹部３ｂと小径凹部３ｃとは同心に形成されており、大径凹部３ｂは小径凹部３ｃの径外側に設けられている。

フライホイール３は、フライホイールハウジング９によって包囲されている。フライホイールハウジング９は、外周部９ａと側壁９ｂとを有している。外周部９ａは、フライホイール３の径外側に設けられている。外周部９ａのエンジン２側と反対側（一方側）の端部に、後述するモータハウジング１０が固定されている。側壁９ｂは、外周部９ａのエンジン２側の端部に設けられている。フライホイール３は、外周部９ａと側壁９ｂとにより囲まれた内部空間に配置されている。側壁９ｂは、エンジン２に固定されている。

モータ・ジェネレータ４は、フライホイール３の一方側に配置されている。モータ・ジェネレータ４は、ロータ７とステータ８とを有している。モータ・ジェネレータ４としては、永久磁石埋込式の三相交流同期モータが好適に使用されるが、他の種類の同期モータであってもよい。例えば、ロータ７にコイルを巻いた積層鋼板を嵌着した同期モータ等であってもよい。また、モータ・ジェネレータ４は、交流モータでも直流モータでもよい。

モータ・ジェネレータ４に設けられたロータ７は、ロータボス７１とロータ本体７２とを有している。また、ロータ７は、フライホイール３の径外側に連結される第１連結部７１ｃを有している。モータ・ジェネレータ４が発電機として機能する場合、ロータ７は、第１連結部７１ｃを介してフライホイール３の回転動力を受ける。一方、モータ・ジェネレータ４が電動機として機能する場合、ロータ７は、第１連結部７１ｃを介してフライホイール３に回転動力を与える。つまり、ロータ７は、第１連結部７１ｃを介してフライホイール３と回転動力を授受する。

第１連結部７１ｃは、後述する第２連結部６２Ａより径外側において且つ第２連結部６２Ａと独立（分離）して設けられている。本実施形態では、後述する延出部７１ｃが第１連結部７１ｃである。
ロータボス７１は、全体としてホロー形状（筒形状）であり、円筒部７１ａとフランジ部７１ｂとを有している。円筒部７１ａの外周には、ロータ本体７２が嵌着されている。フランジ部７１ｂは、ロータボス７１のフライホイール３側の端部に設けられており、径外方向に延びている。フランジ部７１ｂは、延出部７１ｃと第２凹部７１ｄとを有している。第２凹部７１ｄは、フランジ部７１ｂのフライホール３側の端面に設けられており、フライホイール３と反対側に向けて環状に凹んでいる。第２凹部７１ｄの形状は、第２凹部７１ｄに対向するカップリング６の突出部６１ｄ（後述する）の形状に対応している。延出部７１ｃは、第２凹部７１ｄの径外側（カップリング６の径外側）に設けられており、フライホイール３と連結されている。具体的には、延出部７１ｃは、フライホイール３の第１凹部３ａの大径凹部（環状凹部）３ｂに嵌め込まれて、フライホイール３と連結されている。本実施形態では、延出部７１ｃとフライホイール３とはボルト等の連結具１８により連結されている。尚、連結具１８は、図１に示す断面からフライホイール３の周方向にずれた位置にあり、図１には表れていない。そのため、便宜上、連結具１８の径方向の位置を、図１に一点鎖線で示している。

上記構成により、ロータ７は、フライホイール３の径外側にある延出部７１ｃにおいてフライホイール３と連結されている。つまり、本実施形態では、ロータボス７１の延出部７１ｃは、ロータ７をフライホイール３の径外側に連結する第１連結部７１ｃである。
但し、第１連結部７１ｃの構成は、本実施形態の構成には限定されない。即ち、第１連結部７１ｃは、ロータ７をフライホイール３の径外側に連結する部分であって、後述する第２連結部６２Ａより径外側において且つ第２連結部６２Ａと独立（分離）して設けられていればよい。

ロータ本体７２は、永久磁石を埋設した鉄心（積層鋼板等）を有している。ロータ本体７２は、フランジ部７１ｂの一方側に配置され、ステータ８と対向している。ロータ本体７２は、ロータボス７１の中心軸回りに且つロータボス７１と一体的に回転する。
モータハウジング１０は、モータ・ジェネレータ４の外周を包囲する筒状部１０ａと、モータ・ジェネレータ４の一方側に設けられたカバー１０ｂとを有している。筒状部１０ａの他方側（図１で右側）の端部には、フライホイールハウジング９の外周部９ａの一方側（図１で左側）の端部が固定されている。カバー１０ｂには、被動機５のポンプハウジング（後述する）が接続されている。モータハウジング１０の筒状部１０ａの内周面には、ステータ８が固定されている。

ステータ８は、例えば積層鋼板製であってコイルが巻かれている。筒状部１０ａの内周面とステータ８との間には、ウォータジャケット１１が介在している。ウォータジャケット１１には、冷媒を通すための通路が設けられている。ステータ８の径内側には、ロータ７が配置されている。モータハウジング１０の内部空間は、フライホイールハウジング９の内部空間と対向して連通している。

被動機５は、エンジン２及び／又はモータ・ジェネレータ４からの動力を受けて駆動する。被動機５は、例えば油圧ポンプであり、具体的には静油圧式トランスミッションの油圧ポンプを例示することができる。被動機５は、ポンプハウジングを介してモータハウジング１０のカバー１０ｂと連結されている。被動機５に設けられた入力軸５ａは、他方側（図１で右側）に向けて延びている。入力軸５ａは、中間軸１２を介してカップリング６に連結されている。即ち、中間軸１２は、被動機５の入力軸５ａとカップリング６とを連結している。

中間軸１２は、ホロー形状のロータボス７１内に同心状に配置されている。中間軸１２は、金属等の剛性材から形成されている。中間軸１２は、略円筒状であって、小径部１２ａと大径部１２ｂとを有している。小径部１２ａは、中間軸１２の一方側（被動機５側）に形成されており、大径部１２ｂは中間軸１２の他方側（エンジン２側）に形成されている。中間軸１２の軸方向の長さは、ロータボス７１の軸方向の長さと略等しい。中間軸１２の一方端（図１で左端）はロータボス７１の一方端（図１で左端）よりも僅かに他方側（図１で右側）に位置し、中間軸１２の他方端（図１で右端）はロータボス７１の他方端（図１で右端）よりも僅かに他方側に位置している。中間軸１２の他方端は、フライホイール３の第１凹部３ａの小径凹部３ｃ内に位置している。

中間軸１２の一方側（図１で左側）の内部には、被動機５の入力軸５ａが連結されている。本実施形態では、この中間軸１２と入力軸５ａとの連結は、スプライン結合により行われている。入力軸５ａにおける中間軸１２への連結長さＬは、中間軸１２の長さの１／３程度である。言い換えれば、軸方向において、入力軸５ａの他方側の端部の位置は、ロータ本体７２の一方端の位置と略一致している。

中間軸１２の小径部１２ａの外周面とロータボス７１の内周面との間には、隙間が形成されている。大径部１２ｂには、外周面に沿って多数の歯（以下、外歯という）が形成されている。この外歯は、カップリング６に形成された内歯（後述する）と噛み合わされている。これにより、中間軸１２とカップリング６とが連結されている。
図２〜図４に示すように、カップリング６は、ハブ６１とディスク６２とを有している。また、カップリング６は、フライホイール３の径内側に連結される第２連結部６２Ａを有している。カップリング６は、第２連結部６２Ａを介してフライホイール３の回転動力を受ける。第２連結部６２Ａは、第１連結部７１ｃより径内側において且つ第１連結部７１ｃと独立（分離）して設けられている。本実施形態では、後述する外側部６２Ａが第２連結部６２Ａである。

ハブ６１は中間軸１２と接続され、ディスク６２はフライホイール３と接続される。これにより、カップリング６は、中間軸１２とフライホイール３とを連結する。
図１に示すように、ハブ６１は、ロータボス７１の第２凹部７１ｄと、フライホイール３の第１凹部３ａとの間に形成された空間内に配置されている。これにより、カップリング６がロータボス７１及びフライホイール３と近接して配置されるため、動力伝達機構１
をコンパクト化することが可能となる。

ハブ６１は、内径部６１ａと外径部６１ｂとを有している。内径部６１ａ及び外径部６１ｂは、樹脂やゴム等の可撓性材から形成されている。樹脂としては、プラスチック（合成樹脂）が好適であり、特にカーボンファイバー強化ポリアミド等の繊維強化プラスチックが好適に使用される。また、ナイロン、ポリエステル、ポリウレタン等を使用することもできる。

内径部６１ａは、円筒状であって、内周面に沿って多数の歯（以下、内歯という）が形成されている。この内歯は、中間軸１２の大径部１２ｂの外周面に形成された外歯と噛み合わされる。これにより、カップリング６が、中間軸１２の先端（他方側の端部）に連結される。この連結は、内歯と外歯との噛み合いにより行われているため、カップリング６から中間軸１２への動力伝達を確実に行うことができる。また、中間軸１２の回転精度を高く維持することができる。

ここで、内歯又は外歯は、湾曲歯（curved-tooth）とされている。具体的には、内歯又は外歯は、歯幅方向に円弧状の膨らみを有するように湾曲されている。これにより、入力軸５ａ及び中間軸１２と、フライホイール３とのアキシャル、ラジアル及びアンギュラ方向のミスアライメント（芯ずれ等）を吸収することができる。
外径部６１ｂは、環状に形成されており、内径部６１ａの径外側に設けられている。外径部６１ｂは、径外側に延びる環状の外環部６１ｃと、ロータボス７１側に向けて突出する突出部６１ｄを有している。突出部６１ｄは、外径部６１ｂの径内側に向かうにつれて突出量が大きくなるように、円錐台状に突出している。突出部６１ｄは、ロータボス７１の第２凹部７１ｄ内に配置されている。但し、突出部６１ｄと第２凹部７１ｄとは接続されておらず、カップリング６とロータ７（ロータボス７１）とは連結されていない。つまり、カップリング６とロータ７とは独立している。言い換えれば、カップリング６とロータ７とは縁切りされている。そのため、カップリング６の回転動力は、ロータ７には伝達されない。また、ロータ７の回転動力は、直接的にはカップリング６に伝達されない。

カップリング６とロータ７とは当接していてもよいし、僅かに離間していてもよい。カップリング６とロータ７とが当接している場合、カップリング６をロータ７に対して正確に且つ容易に位置決めすることが可能となる。また、樹脂等の可撓性材から形成された外径部６１ｂは潤滑作用を発揮する。そのため、カップリング６とロータ７との当接部分の摩耗を抑制できると共に、当接部分に潤滑油の供給を必要としないため、メンテナンスの手間を省くことができる。

ディスク６２は、円環状の板から構成されており、本実施形態では、金属等の剛性材から形成されている。図４に示すように、ディスク６２は、当該ディスク６２の径外側にある外側部６２Ａと、径内側にある内側部６２Ｂとを有している。外側部６２Ａは、ハブ６１の外径部６１ｂの外環部６１ｃから径外方向に突出している。外側部６２Ａは、後述するように、フライホイール３の大径凹部３ｂに連結される。内側部６２Ｂは、ハブ６１の外径部６１ｂに埋め込まれている。

図３に示すように、ディスク６２の外側部６２Ａには、周方向に等間隔をあけて複数の貫通孔６２ａが形成されている。複数の貫通孔６２ａには、それぞれボルト１３等の連結具が挿通される。連結具１３は、前記連結具１８よりもフライホイール３の径内側であって、且つ連結具１８と周方向に異なる位置に配置されている。連結具１３は、フライホイール３の大径凹部３ｂの径内側に形成されたねじ孔に螺合され、ディスク６２とフライホイール３とを連結している。これにより、カップリング６のディスク６２の外側部６２Ａは、フライホイール３の径内側において、フライホイール３と連結されている。つまり、本実施形態では、ディスク６２の外側部６２Ａは、カップリング６をフライホイール３の径内側に連結する第２連結部６２Ａである。

但し、第２連結部６２Ａの構成は、本実施形態の構成には限定されない。即ち、第２連結部６２Ａは、カップリング６をフライホイール３の径内側に連結する部分であって、第１連結部７１ｃより径内側において且つ第１連結部７１ｃと独立（分離）して設けられていればよい。
カップリング６の他の実施形態として、ハブ６１とディスク６２を共に、樹脂やゴム等の可撓性材から形成してもよい。この場合、ハブ６１とディスク６２とを、同じ可撓性材により一体に形成することが好ましい。樹脂としては、プラスチック（合成樹脂）が好適であり、例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリウレタン、カーボンファイバー強化ポリアミド等の繊維強化プラスチック等が好適に使用される。

カップリング６は、フライホイール３に対して径方向に位置決めされている。言い換えると、カップリング６は、当該カップリング６の中心軸がフライホイール３の中心軸と同軸となるように位置決めされている。
カップリング６は、被動機５の入力軸５ａとフライホイール３とを、中間軸１２を介して連結している。これにより、カップリング６は、フライホイール３から中間軸１２へと動力を伝達する機能を発揮する。また、カップリング６は、可撓性材から形成された部分（ハブ６１、又はハブ６１とディスク６２）を有することで、中間軸１２からフライホイール３側へ伝播されるトルク変動に起因する衝撃やねじり振動等を緩衝もしくは吸収することができる。また、内歯又は外歯が湾曲歯とされていることにより、入力軸５ａ及び中間軸１２と、フライホイール３とのアキシャル、ラジアル及びアンギュラ方向のミスアライメント（芯ずれ等）を吸収することができる。

また、フライホイール３は、カップリング６及び中間軸１２を介して被動機５と連結されている。つまり、フライホイール３と被動機５との連結は、ロータ７を介した連結ではなく、ロータ７を介さない連結となっている。そのため、フライホイール３と被動機５とが直線的に連結され、フライホイール３と被動機５との距離を短縮することができる。これにより、動力伝達機構１をコンパクト化することが可能となる。

また、ロータ７は、直接的には被動機５と連結されず、慣性力の大きいフライホイール３及び可撓性材を含むカップリング６を介して被動機５と連結されている。そのため、被動機５からの変動トルクによるねじり振動等が断ち切られ、当該ねじり振動等がエンジン２及びモータ・ジェネレータ４に及ぶことがない。
動力伝達機構１は、更に回転検出器１４とコントローラ１５とを備えている。回転検出器１４は、ロータ７の回転位相を検出する。回転検出器１４としては、レゾルバやエンコーダ等が使用される。産業機械（農業機械、建設機械等）用の動力伝達機構１においては、耐環境性に優れており且つ角度検出精度が良好なレゾルバが好適に使用される。回転検出器１４は、モータハウジング１０のカバー１０ｂと、ロータ本体７２との間に配置されており、ロータボス７１の円筒部７１ａの外周面に近接している。回転検出器１４はコントローラ１５に接続されている。

コントローラ１５は、モータ・ジェネレータ４をベクトル制御するインバータを備えている。コントローラ１５は、パワーケーブル接続部１６等を介してモータ・ジェネレータ４に接続されている。また、コントローラ１５は、エンジン２、被動機５等にも接続されている。コントローラ１５は、エンジン２、モータ・ジェネレータ４及び被動機５等の駆動、停止及び回転数を制御する。

動力伝達機構１は、フライホイール３の回転動力を伝達する２つの動力伝達系（動力伝達部）を備えている。一方の動力伝達系（第１の動力伝達系という）は、フライホイール３、第２連結部６２Ａ、カップリング６、中間軸１２及び被動機５を含んでいる。図５の矢印Ａに示すように、第１の動力伝達系は、フライホイール３の回転動力を、第２連結部６２Ａを介してカップリング６に伝達し、カップリング６から中間軸１２を経由して被動機５の入力軸５ａに伝達する。他方の動力伝達系（第２の動力伝達系という）は、フライホイール３、第１連結部７１ｃ及びロータ７を含んでいる。図５の矢印Ｂに示すように、第２の動力伝達系は、フライホイール３の回転動力を、第１連結部７１ｃを介して直接的にロータ７に伝達する。つまり、第１の動力伝達系と第２の動力伝達系とは、別々の経路を経由して動力を伝達する独立（分離）した動力伝達系である。

次に、動力伝達機構１の動作を説明する。
動力伝達機構１では、エンジン２を駆動すると、エンジン２の回転動力がクランク軸２ａを介してフライホイール３に伝達され、フライホイール３を回転させる。図６の矢印Ｃ
に示すように、フライホイール３の回転動力は、カップリング６から中間軸１２に伝達された後、中間軸１２から被動機５の入力軸５ａに伝達される。つまり、エンジン２の駆動により生じるフライホイール３の回転動力は、第１の動力伝達系を経由して被動機５に伝達される。

また、被動機５の駆動と同時に、フライホイール３の回転動力は、ロータボス７１を介してロータ７に伝達され、モータ・ジェネレータ４をジェネレータとして作動させる。つまり、フライホイール３の回転動力は、第２の動力伝達系を経由してロータ７に伝達される。
この第２の動力伝達系による動力伝達の際、エンジン２の回転動力はフライホイール３を介してロータ７に伝達されるが、ロータ７は被動機５の入力軸５ａに連結されていない。そのため、被動機５はロータ７の回転の負荷にはならず、ロータ７は被動機５からの負荷変動の影響を受けることがない。

一方、エンジン２の駆動に加えてモータ・ジェネレータ４を駆動すると、ロータ７が回転する。図６の矢印Ｄに示すように、ロータ７の回転動力は、フライホイール３からカップリング６を介して中間軸１２に伝達された後、中間軸１２から被動機５の入力軸５ａに伝達される。つまり、ロータ７の回転動力は、第２の動力伝達系を経由して被動機５に伝達される。このモータ・ジェネレータ４の駆動に伴って生じる回転動力により、第１の動力伝達系を経由してエンジン２から被動機５に伝達される動力がアシストされる。つまり、第１の動力伝達系からの動力と、第２の動力伝達系からの動力の合成動力で被動機５が駆動される。

上述した通り、フライホイール３から被動機５へと動力を伝達する第１の動力伝達系と、フライホイール３からロータ７へと動力を伝達する第２の動力伝達系とは独立している。これにより、エンジン２の動力は、フライホイール３からロータ７を経由することなく被動機５へ伝達され、第１の動力伝達系と第２の動力伝達系とが干渉することはない。
被動機５が駆動中に所要動力の変動に伴うトルク変動があると、第１の動力伝達系に衝撃やねじり振動等が発生する。このねじり振動等は、被動機５の入力軸５ａから中間軸１２に伝播される。しかし、このねじり振動等はカップリング６によって緩衝・吸収され、また、フライホイール３の慣性力によって縁切りされる。そのため、衝撃、ねじり振動等の伝播は大幅に減少することになり、エンジン２及びロータ７は被動機５からの負荷変動の影響を受けることがない。

被動機５からロータ７に伝播されるねじり振動等が緩衝・吸収、縁切りされることにより、ロータ７に設けられた回転検出器１４は、振動のない回転信号を発生することができる。そのため、コントローラ１５を介してモータ・ジェネレータ４を駆動するベクトル制御を安定的かつ精度良く行うことができ、脱調して動力制御が不能になることが防止できる。

また、カップリング６が、樹脂等の可撓性材から形成されている部分（ハブ６１、又はハブ６１とディスク６２）を有するため、上述したねじり振動を吸収することができる。
また、被動機５の入力軸５ａに中間軸１２が連結され、中間軸１２がカップリング６を介してフライホイール３と連結されている。カップリング６のディスク６２が剛性材から形成されている場合は、フライホイール２とカップリング６との連結を高精度で行うことが可能となり、中間軸１２の回転精度を高くすることができる。

図７は、動力伝達機構１の別の実施形態を示している。
図７に示すように、中間軸１２の小径部１２ａの外周面とロータボス７１の内周面との間の隙間に、中間軸受１７を配置してもよい。中間軸受１７としては、例えばニードルベアリング等が使用される。中間軸受１７は、ロータ７を中間軸１２に対して回転可能に支持する。これにより、中間軸１２とロータ７とは相互に支持されて共振を防止できる。そして、回転精度が高い中間軸１２に対して、ロータ７が中間軸受１７を介して回転可能に支持されることにより、ロータ７の回転精度が高く維持される。そのため、ロータ７の回転に伴って、ロータ７とステータ８とのエアギャップが変動することが抑制される。また、ロータ７と、レゾルバ等の回転検出器１４のステータとのエアギャップの変動も抑制す
ることができる。

以上本発明について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。例えば、フライホイール３の大径凹部（環状凹部）３ｂとロータボス７１のフランジ部７１ｂとを、弾性体又はカップリングを介在させて連結してもよい。

１ パラレルハイブリッド動力伝達機構
２ エンジン
２ａ クランク軸
３ フライホイール
３ａ 第１凹部
３ｂ 大径凹部（環状凹部）
３ｃ 小径凹部
４ モータ・ジェネレータ
５ 被動機
５ａ 入力軸
６ カップリング
６１ ハブ
６１ａ 内径部
６１ｂ 外径部
６１ｃ 外環部
６１ｄ 突出部
６２ ディスク
６２Ａ 第２連結部（外側部）
７ ロータ
７１ ロータボス
７１ａ 円筒部
７１ｂ フランジ部
７１ｃ 第１連結部（延出部）
７１ｄ 第２凹部
７２ ロータ
８ ステータ
９ フライホイールハウジング
９ａ 外周部
９ｂ 側壁
１０ モータハウジング
１２ 中間軸
１４ 回転検出器
１５ コントローラ
１７ 中間軸受

Claims (8)

1. エンジンと、
   前記エンジンに設けられたクランク軸と、
   モータ・ジェネレータと、
   前記エンジン及び／又は前記モータ・ジェネレータの動力が伝達される被動機と、
   前記被動機に設けられた入力軸と、
   前記クランク軸に連結されて回転するフライホイールと、
   前記モータ・ジェネレータに設けられると共に、前記フライホイールの径外側に連結された第１連結部を有し、当該第１連結部を介して前記フライホイールと回転動力を授受するロータと、
   前記ロータと独立して配置されると共に、前記フライホイールの径内側に連結された第２連結部を有し、当該第２連結部を介して前記フライホイールの回転動力を受けるカップリングと、
   前記カップリングと前記入力軸とを連結し、前記カップリングが受けた回転動力を前記入力軸に伝達する中間軸と、
   を備え、
   前記ロータは、ホロー形状のロータボスを有し、
   前記ロータボスは前記中間軸の径外側に配置されており、
   前記カップリングは、前記中間軸の径外側であって且つ前記ロータボスと前記フライホイールとの間に配置されているパラレルハイブリッド動力伝達機構。
2. 前記カップリングは、
   前記中間軸に連結された可撓性材製のハブと、
   前記ハブから径外方向に突出し、且つ前記フライホイールに連結された前記第２連結部を含む剛性材製のディスクと、を有している請求項１に記載のパラレルハイブリッド動力伝達機構。
3. 前記カップリングは、
   前記中間軸に連結された可撓性材製のハブと、
   前記ハブから径外方向に突出し、且つ前記フライホイールに連結された前記第２連結部を含む可撓性材製のディスクと、を有している請求項１に記載のパラレルハイブリッド動力伝達機構。
4. 前記フライホイールは、前記ロータボス側に第１凹部を有し、
   前記ロータボスは、前記フライホール側に第２凹部を有し、
   前記カップリングのハブは、前記第１凹部と前記第２凹部との間に配置されている請求項１〜３のいずれかに記載のパラレルハイブリッド動力伝達機構。
5. 前記ハブは、前記ロータボス側に向けて突出し且つ径内側に向かうにつれて突出量が大きくなる突出部を有し、
   前記突出部が、前記第２凹部内に配置されている請求項４に記載のパラレルハイブリッド動力伝達機構。
6. 前記フライホイールを包囲するフライホイールハウジングと、
   前記モータ・ジェネレータを包囲し且つ前記フライホイールハウジングと内部空間を対向させて連結されたモータハウジングと、を備え、
   前記第１凹部は、前記カップリングの外周を取り付ける環状凹部を含み、 前記ロータボスの端部には、径外方向に突出し且つ前記第１連結部を含むフランジ部が形成され、
   前記フランジ部は、前記環状凹部に連結されている請求項４又は５に記載のパラレルハイブリッド動力伝達機構。
7. 前記ロータボスを前記中間軸に回転可能に支持する中間軸受を備え、
   前記中間軸は、前記カップリングを介して前記フライホイールと連結されている請求項１〜６のいずれかに記載のパラレルハイブリッド動力伝達機構。
8. 前記ロータの回転位相を検出する回転検出器を備えている請求項１〜７のいずれかに記載のパラレルハイブリッド動力伝達機構。

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