JP7024664B2

JP7024664B2 - 駆動装置

Info

Publication number: JP7024664B2
Application number: JP2018159010A
Authority: JP
Inventors: 拓也兒玉; 智仁大野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2038-08-28
Also published as: JP2020034036A

Description

この発明は、車両に搭載される駆動装置に関し、特に、エンジンによって駆動される発電機能のあるモータを備える駆動装置に関するものである。

この種の装置の一例が特許文献１に記載されている。その装置は、エンジンのクランクシャフトに連結された回転軸と、当該回転軸と互いに平行に配置された他の回転軸とがチェーンを用いた伝動機構を介してトルク伝達可能に連結されている。前記他の回転軸には、エンジンを始動させるスタータとして機能すると共に、エンジントルクによって駆動されて発電機として機能するモータ・ジェネレータの回転軸が連結されている。

特開２０００－８３３０３号公報

エンジントルクは不可避的に振動する。そのエンジントルクの振動数と、特許文献１に記載されたチェーンの固有振動数とが一致する共振が生じると、チェーンでエンジントルクを伝達する際の振動やそれに伴う振動音が増幅され、装置の全体としてＮＶＨ特性が悪化する可能性がある。

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、共振によるチェーンの振動やそれに起因する振動音の発生を回避もしくは抑制することができる駆動装置を提供す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、この発明は、エンジンで発生させたエンジントルクが伝達されるフライホイールの出力側に、チェーンを介して前記エンジントルクが伝達されて駆動される発電機能を有するモータが設けられている駆動装置において、前記フライホイールの出力側にスプライン結合された入力軸と、前記入力軸に一体化されかつ前記チェーンが巻き掛けられているドライブスプロケットと、前記モータの回転軸に取り付けられかつ前記チェーンが巻き掛けられているドリブンスプロケットと、前記フライホイールに、当該フライホイールの回転中心軸線方向に窪んで形成された凹部と、前記凹部内に少なくとも一部が配置される振動マスと、前記フライホイールと前記振動マスとが相対回転できるように、前記振動マスと前記凹部とを連結する弾性部材とを備え、前記エンジントルクの振動によって、前記フライホイールに対して前記フライホイールの円周方向に前記振動マスが振動して前記チェーンに伝達される前記エンジントルクの振動を低減するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、エンジントルクは不可避的に振動するため、フライホイールにエンジントルクの振動が伝達されると、フライホイールの回転に振動が生じる。一方、振動マスは弾性部材を介してフライホイールに連結されており、その振動マスには角速度を維持するように慣性力が作用する。その結果、フライホイールと振動マスとが相対回転する。このような相対回転がエンジントルクの振動に応じて繰り返し生じる。すなわち、振動マスが振動する。また、振動マスの慣性力（慣性トルク）がエンジントルクの振動に対して制振トルクとして作用し、エンジントルクの振動が低減される。その結果、エンジントルクが滑らかになるので、エンジントルクの振動がチェーンに伝達されることによるチェーンでの振動やそれに伴う振動音の発生を回避もしくは抑制することができる。つまり、エンジントルクの振動数とチェーンの固有振動数とが一致して共振が生じるとしても、共振によるチェーンの振動やそれに伴う振動音を可及的に小さくすることができる。また、フライホイールに形成された凹部内に、振動マスの少なくとも一部が配置されるため、フライホイールに振動マスを設けたとしても、装置の全体として軸線方向および半径方向への増大要因になりにくい。さらに、振動マスを備えたフライホイールとすることができるため、上述した構成の駆動装置の組み付けを特には変更することがない。

この発明の第１実施形態に係る駆動装置が設けられたハイブリッド車両の一例を模式的に示す部分断面図である。この発明の第２実施形態に係る駆動装置が設けられたハイブリッド車両の一例を模式的に示す部分断面図である。この発明の第３実施形態に係る駆動装置が設けられたハイブリッド車両の一例を模式的に示す部分断面図である。

（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態に係る駆動装置１が設けられたハイブリッド車両の一例を模式的に示す部分断面図である。ここに示すハイブリッド車両は、エンジンとモータ（それぞれ図示せず。）とを駆動力源として備え、エンジンから出力された動力を発電機２によって電力に変換し、その電力によってモータを駆動して走行可能なシリーズハイブリッド車両である。図１に示す例では、エンジンのクランクシャフト３の先端部に、当該クランクシャフト３の半径方向に延びるフランジ部４が形成されており、そのフランジ部４に環状のドライブプレート５の内周部がボルト６によって固定されている。また、クランクシャフト３の先端部には、軸線方向に窪んだ窪み部７が形成されている。窪み部７は入力軸８の一方の端部を回転可能に支持する部分であって、図１に示す例では、窪み部７の内周面にブッシュ９が取り付けられており、ブッシュ９の内部に入力軸８の一方の端部が挿入されている。なお、窪み部７は上述したように入力軸８の一方の端部を支持するものであるため、クランクシャフト３の回転中心軸線と入力軸８の回転中心軸線とが同一軸線上になるように形成されている。また、上述した発電機２は、発電機能のあるモータであってよく、この発明の実施形態における発電機能のあるモータに相当している。

ドライブプレート５の外周部に、フライホイール１０の外周部がボルト１１によって連結されている。フライホイール１０は、エンジントルクの変動を抑制するいわゆるマスダンパとして機能する。図１に示す例では、フライホイール１０の外周部に、その回転中心軸線方向（以下の説明では、単に軸線方向と記す。）に測った長さが浅い収容部１２が形成されており、収容部１２の内部に、エンジントルクの振動によってフライホイール１０の円周方向に振動する振動マス１３が配置されている。なお、上述した収容部１２がこの発明の実施形態における凹部に相当している。振動マス１３の構成については後述する。

フライホイール１０の構成について具体的に説明すると、フライホイール１０は互いに別々に形成された複数の部材を溶接などによって一体化して構成されている。すなわち、図１に示す例では、フライホイール１０の半径方向で外側に位置する外側部材１４と、前記半径方向で外側部材１４の内側に位置する内側部材１５とによって構成されている。外側部材１４は、図１に示すように、円板状の部材であって、外側部材１４のエンジン側の側面にボルト１１が締結されるセットブロック１６が溶接されている。また、外側部材１４の外周部に軸線方向に延びる円筒部１７が形成されている。この円筒部１７は半径方向で収容部１２の外側の壁面を構成している。

内側部材１５は、軸線方向に延びる筒状の大径部１８と、軸線方向に延びかつ大径部１８より径の小さい筒状の小径部１９とを有している。軸線方向における大径部１８の長さは、円筒部１７とほぼ同じ長さに設定されており、収容部１２における半径方向で内側の内壁面を構成している。また、軸線方向で大径部１８のエンジン側の一方の端部に、外側部材１４の内周部が溶接されている。小径部１９は、大径部１８の他方の端部側に設けられており、その内面に所定の捩れ角のスプライン歯２０が形成されている。また、小径部１９の内側に入力軸８が挿入されている。なお、上述した外側部材１４はプレス加工によって形成され、内側部材１５は鋳造や鍛造などの成形方法によって形成されてよい。

入力軸８の外周面に前記スプライン歯２０に噛み合うスプライン歯２１が形成されている。つまり、フライホイール１０と入力軸８とがスプライン結合されており、かつ、その状態で、図１に示すように、ナット２２によって入力軸８にフライホイール１０が固定されている。さらに、フライホイール１０と入力軸８との間の隙間であって、上記のナット２２と互いに隣接してオイルシール２３が設けられている。

また、図１に示す例では、入力軸８からチェーンによって構成されたベルト（以下の説明では、チェーンベルトと記す。）２４を介して発電機２にエンジンで発生させたエンジントルクが伝達されるように構成されている。なお、その入力軸８の他方の端部には、図示しないオイルポンプが連結されている。また、入力軸８の回転中心軸線上に、発電機２から電力が供給されて駆動するモータや、そのモータと駆動輪との回転数比を変更可能な変速機構（それぞれ図示せず。）などが設けられている。

さらに、発電機２や上述したオイルポンプ、変速機構などを収容する図示しないハウジングがエンジンの出力側に設けられている。そのハウジングには、エンジン側のエリアと発電機２やオイルポンプ側のエリアとを隔てる隔壁部２５が形成されている。隔壁部２５には、入力軸８やフライホイール１０の小径部１９が挿入される貫通孔２６が形成されると共に、発電機２側の側面に、入力軸８が挿入される円筒部２７が形成されている。上記の貫通孔２６の内面と小径部１９との間の隙間にオイルシール２８が設けられている。

また、円筒部２７の外周面に軸受２９を介してドライブスプロケット３０が取り付けられている。そのドライブスプロケット３０は入力軸８に溶接などによって一体化されている。発電機２の回転軸３１にドリブンスプロケット３２が取り付けられている。それらのドリブンスプロケット３２とドライブスプロケット３０とにチェーンベルト２４が架け渡されており、それらドリブンスプロケット３２とドライブスプロケット３０との間でチェーンベルト２４を介してトルクが伝達されるように構成されている。

ここで、振動マス１３の構成について説明する。振動マス１３はいわゆるダイナミックダンパとして機能するものであって、図１に示す例では、フライホイール１０の半径方向で振動マス１３の内周部に、ゴム３３を介してスリーブ３４が設けられている。上記のゴム３３はこの発明の実施形態における弾性部材に相当するものであり、振動マス１３とスリーブ３４とを相対回転可能に連結している。そのゴム３３は振動マス１３とスリーブ３４とにいわゆる加硫接着されている。スリーブ３４は収容部１２の内壁面のうち、前記半径方向で内側の内壁面つまり大径部１８の外周面に圧入あるいは嵌合されており、したがって、スリーブ３４はフライホイール１０と一体となって回転する。収容部１２の内壁面のうち、前記半径方向で外側の内壁面つまり円筒部１７の内周面には、ブッシュ３５が圧入あるいは嵌合されている。これは、円筒部１７の内周面と振動マス１３との間の隙間を可及的に小さくして遠心力による半径方向で外側に向けた振動マス１３の移動を抑制し、また、それらの間の摩擦係数を可及的に小さくするためである。

次に、上記構成の駆動装置１の作用について説明する。図示しないエンジンが駆動されてエンジントルクを出力すると、エンジントルクはドライブプレート５を介してフライホイール１０に伝達される。エンジントルクは不可避的に振動するため、エンジントルクの振動によってフライホイール１０の回転に振動が生じる。ここで、スリーブ３４は収容部１２の内壁面のうち、前記半径方向で内側の内壁面に一体に取り付けられているため、スリーブ３４はフライホイール１０と共に回転し、また、その回転に振動が生じる。

一方、振動マス１３には、角速度を維持するように慣性力が作用する。これによりゴム３３を圧縮する荷重が生じ、その荷重に応じた変位がゴム３３に生じる。その結果、スリーブ３４と振動マス１３とが相対回転する。このような相対回転がエンジントルクの振動に応じて繰り返し生じる。すなわち、振動マス１３が振動する。その振動マス１３の振動とエンジントルクの振動とには位相のずれがあるため、振動マス１３の角加速度と慣性モーメントとに応じて決まる慣性力（慣性トルク）がエンジントルクの振動に対していわゆる制振トルクとして作用し、エンジントルクの振動が低減される。こうして入力軸８とチェーンベルト２４とに伝達されるエンジントルクが滑らかになる。そのため、エンジントルクを起振源としたチェーンベルト２４の振動やそれに伴う振動音の発生を回避もしくは抑制することができる。また、エンジントルクの振動数とチェーンベルト２４の固有振動数とが一致して共振が生じるとしても、共振によるチェーンベルト２４の振動やそれに伴う振動音を可及的に小さくすることができる。また、フライホイール１０に形成された収容部１２内に、振動マス１３が配置されるため、フライホイール１０にダイナミックダンパとして機能する振動マス１３を設けたとしても、装置の全体として軸線方向および半径方向への増大要因になりにくい。さらに、ダイナミックダンパを備えたフライホイール１０とすることができるため、上述した構成の駆動装置１の組み付けを特には変更することがない。

（第２実施形態）
図２は、この発明の第２実施形態に係る駆動装置１が設けられたハイブリッド車両の一例を模式的に示す部分断面図である。図２に示す例では、振動マス１３は第１実施形態の振動マス１３と比較して大径に形成されており、つまり、質量が増大されている。また、振動マス１３に、軸線方向に測った長さあるいは深さが浅い凹部３６が形成されている。その凹部３６にフライホイール１０の円筒部１７が挿入され、あるいは、緩く嵌め合わされている。他の構成は図１に示す構成と同様であるため、図１に示す構成と同様の部分には図１と同様の符号を付してその説明を省略する。

次に、第２実施形態に係る駆動装置１の作用について説明する。エンジントルクの振動がフライホイール１０に伝達されると、上述した原理によってスリーブ３４と振動マス１３との相対回転が繰り返し生じる。また、第２実施形態では、第１実施形態と比較して、振動マス１３の質量が大きいため、エンジントルクの振動に対して制振トルクとして作用する振動マス１３の慣性力（慣性トルク）が大きくなる。したがって、第１実施形態よりも、エンジントルクの振動を低減することができ、チェーンベルト２４に伝達されるエンジントルクが更に滑らかになる。そのため、エンジントルクを起振源としたチェーンベルト２４の振動やそれに伴う振動音の発生を更に回避もしくは抑制することができる。また、エンジントルクの振動数とチェーンベルト２４の固有振動数とが一致して共振が生じるとしても、共振によるチェーンベルト２４の振動やそれに伴う振動音を更に小さくすることができる。さらに、フライホイール１０に形成された収容部１２内に、振動マス１３の少なくとも一部が配置されるため、上述した第１実施形態と同様に、装置の全体として軸線方向および半径方向への増大要因になりにくい。また、ダイナミックダンパを備えたフライホイール１０とすることができるため、上述した構成の駆動装置１の組み付けを特には変更することがない。つまり、図２に示す構成であっても、図１に示す第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。

なお、この発明は上述した実施形態に限定されないのであって、特許を請求している範囲で適宜に変更して実施することができる。例えば、図３に示すように、収容部１２の開口部が、第１実施形態とは反対のエンジン側に形成されてもよい。このような構成であっても、図１に示す第１実施形態と同様の作用を生じさせ、また、図１に示す第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

１…駆動装置、２…発電機（モータ）、１０…フライホイール、１２…収容部（凹部）、１３…振動マス、２４…チェーンベルト（チェーン）、３３…ゴム（弾性部材）。

Claims

エンジンで発生させたエンジントルクが伝達されるフライホイールの出力側に、チェーンを介して前記エンジントルクが伝達されて駆動される発電機能を有するモータが設けられている駆動装置において、
前記フライホイールの出力側にスプライン結合された入力軸と、
前記入力軸に一体化されかつ前記チェーンが巻き掛けられているドライブスプロケットと、
前記モータの回転軸に取り付けられかつ前記チェーンが巻き掛けられているドリブンスプロケットと、
前記フライホイールに、当該フライホイールの回転中心軸線方向に窪んで形成された凹部と、
前記凹部内に少なくとも一部が配置される振動マスと、
前記フライホイールと前記振動マスとが相対回転できるように、前記振動マスと前記凹部とを連結する弾性部材とを備え、
前記エンジントルクの振動によって、前記フライホイールに対して前記フライホイールの円周方向に前記振動マスが振動して前記チェーンに伝達される前記エンジントルクの振動を低減するように構成されている
ことを特徴とする駆動装置。