JPH1080005A - ハイブリッド式駆動装置 - Google Patents

ハイブリッド式駆動装置

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JPH1080005A
JPH1080005A JP19420897A JP19420897A JPH1080005A JP H1080005 A JPH1080005 A JP H1080005A JP 19420897 A JP19420897 A JP 19420897A JP 19420897 A JP19420897 A JP 19420897A JP H1080005 A JPH1080005 A JP H1080005A
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electric machine
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hybrid drive
casing
internal combustion
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Knut Dipl Ing Welke
ヴェルケ クヌート
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の変速機と内燃機関が使用可能であり、
敏感な電気機械がその効率を悪くする因子に対して保護
されるように、電気機械と摩擦クラッチのケーシングを
改良する。 【解決手段】 ハイブリッド式駆動装置は内燃機関と電
気機械を備えている。この電気機械は内燃機関に連結さ
れたケーシング内に回転子１５と固定子１３を備えてい
る。内燃機関と電気機械はクラッチ、特に摩擦クラッチ
７によって連結可能である。ケーシング２１は摩擦クラ
ッチ７と電気機械を支持するケーシング部分２３を備え
ている。このケーシング部分２３は、内燃機関１や摩擦
クラッチ７のような熱発生器３１から電気機械を分離す
る中間壁２９を備えている。熱発生器３１と電気機械の
間に断熱材２７を挿入することによって、中間壁の作用
を補助することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関と電気機
械を備え、この電気機械が内燃機関に連結されたケーシ
ング内に回転子と固定子を備え、内燃機関と電気機械が
クラッチ、特に摩擦クラッチによって連結可能である、
ハイブリッド式駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハイブリッド式駆動装置は既に、例えば
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４３２３６０１号公報
によって知られている。このハイブリッド式駆動装置は
内燃機関と、摩擦クラッチを介してこの内燃機関に連結
可能な電気機械を備えている。電気機械と摩擦クラッチ
は、内燃機関ケーシングに連結された変速機鐘形部材内
に設けられている。この場合、摩擦クラッチは半径方向
において、それを同軸に取り囲む電気機械内に設けられ
ている。
【０００３】しかし、摩擦クラッチの被駆動セグメント
が電気機械内に達し、電気機械を汚すという欠点があ
る。この汚れに基づいて先ず最初に、電気機械の効率が
悪くなり、最後には故障することになる。更に、粉塵が
集積することにより、熱が蓄積し、最後には電気機械が
過熱することになる。
【０００４】更に、摩擦クラッチの操作時に放出される
熱が熱に敏感な電気機械に伝わるという欠点がある。更
に、内燃機関から出た熱が電気機械に伝わる。電気機械
の加熱はその効率と寿命に不利に作用する。それどころ
か、例えば回転子に設けられた永久磁石が高温によって
消磁することによって故障することがある。
【０００５】更に、変速機鐘形部材内に摩擦クラッチに
付加して配置された電気機械が、より大きなスペース、
特に軸方向長さを必要とするという欠点がある。従っ
て、必要なスペースを有する変形された変速機鐘形部材
が必要となる。それによって、従来の変速機は使用でき
なくなる。これはハイブリッド式駆動装置の価格の上昇
につながる。変形された変速機のこの価格はかなり高
い。なぜなら、先ず最初は少ない個数から出発するから
である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
の変速機と内燃機関が使用可能であり、敏感な電気機械
がその効率を悪くする因子に対して保護されるように、
電気機械と摩擦クラッチのケーシングを改良することで
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は、ケーシング
が摩擦クラッチと電気機械を支持するケーシング部分を
備え、このケーシング部分が、内燃機関や摩擦クラッチ
のような熱発生器から電気機械を分離する中間壁を備
え、熱発生器と電気機械の間に断熱材を挿入することに
よって、中間壁の作用を補助することが可能であること
によって解決される。
【０００８】ケーシングは電気機械と摩擦クラッチを支
持するケーシング部分を備えている。この手段により、
電気機械の配置に基づいて、従来のパワートレーンより
も広い必要スペースが、ケーシング部分によって供され
るので、従来の変速機を使用することができる。このケ
ーシング部分は、内燃機関や摩擦クラッチのような熱発
生器から電気機械を分離する中間壁を備えている。この
分離する中間壁の断熱作用は、断熱材を挿入することに
よって補助することが可能である。ケーシング部分が熱
発生器と電気機械の間に空気緩衝部を形成するように形
成されていると有利である。
【０００９】更に、断熱材として、断熱材料からなる断
熱層を中間壁の延長範囲に設けると有利である。この断
熱層は断熱材料のために設けられた、ケーシング部分内
の凹部に鋳込むことができる。更に、ケーシング部分の
内燃機関側の噴霧も有利であるので、内燃機関寄りの側
の少なくとも一部が断熱層によって覆われている。それ
によって、この実施形では、断熱層はケーシングの構成
要素である。更に、断熱層を収容するための溝をケーシ
ング部分に設けることができる。この溝には断熱層が挿
入される。
【００１０】更に、内燃機関ケーシングからケーシング
部分への熱の伝達が、その間に設けられた断熱層を経て
のみ可能であるように、内燃機関ケーシングとケーシン
グ部分の間に断熱層を設けることができる。この断熱層
は、他の断熱手段の代わりにあるいは他の断熱手段に追
加して設けることができる。更に、ケーシング部分と内
燃機関ケーシングの間の接触面ができるだけ小さくなる
ように、ケーシング部分を形成することにより、断熱作
用が接触面の低減によって可能となる。更に、内燃機関
と電気機械の間のケーシングの範囲に、熱伝達能力を低
下させるための小さくなった横断面を有する領域を設け
ることにより、断熱作用が生じる。
【００１１】更に、冷却通路を設けると有利であること
が判った。この冷却通路によって、熱発生器からケーシ
ング部分に伝達される熱が排出される。この冷却通路は
ケーシング部分に鋳込むことができる。冷却液の流入と
流出のための接続部材はケーシング部分に直接接続され
る。
【００１２】更に、ケーシング部分を貫通する少なくと
も一つの液圧接続部材を設けると有利であることが判っ
た。この場合、液圧接続部材に連結された少なくとも１
本の液圧管を介して、摩擦クラッチに付設された操作装
置が圧力付勢によって制御可能である。それによって、
ハイブリッド式駆動装置の最終組み立て後、液圧管をケ
ーシング部分の外側に簡単に接続することができる。そ
のために、接続部材は特に、最終組み立て後容易に取扱
い操作できるように配置されている。
【００１３】変速機軸がケーシング部分を通って軸方向
に延びている。この変速機軸に軸受が付設されている。
この軸受を収容するために、広い温度範囲にわたって小
さな膨張係数を有する材料からなる軸受スリーブがケー
シング部分内に設けられている。このような軸受スリー
ブに適した材料は例えば鋼である。例えば−４０°Ｃか
ら１００°Ｃの温度差のときに、鋼製軸受スリーブの膨
張は、温度範囲全体で軸のほぼ最適な軸受を保証するほ
ど小さい。
【００１４】変速機軸は一方の側が変速機鐘形部材に収
容され、他方の駆動装置側がクランク軸のような駆動装
置部品に軸受されている。複数の部分からなる変速機軸
が有利である。特に二分割された変速機軸、すなわち変
速機入力軸と軸中間片からなる変速機軸が有利であるこ
とが判った。軸中間片は変速機入力軸の延長部内で延び
ている。この場合、軸中間片はアダプター機能を発揮す
る。変速機鐘形部材はケーシング部分に対してほぼ軸方
向に近接させた後でケーシング部分に固定される。変速
機入力軸の駆動装置側のその自由端は、相対回転しない
半径方向軸承部として作用する軸中間片の凹部に挿入可
能である。軸中間片の自由端はクランク軸に軸受されて
いる。この軸中間片により、電気機械と摩擦クラッチを
支持するケーシング部分はモジュールとして、一方の側
を内燃機関に、他方の側を慣用の変速機に連結すること
ができる。この場合、変速機入力軸は駆動装置側で軸中
間片を介して軸受されている。
【００１５】電気機械と摩擦クラッチを分離する中間壁
の他の利点は、摩耗粒子を寄せつけないようにする機能
を発揮することである。摩擦クラッチから発生する摩耗
粒子は電気機械に達しない。なぜなら、電気機械が中間
壁によって摩擦クラッチから空間的に分離されているか
らである。それによって、電気機械はその効率を低下さ
せる摩耗粒子による汚染に対して保護される。それによ
って、電気機械の寿命が長くなる。
【００１６】圧力付勢による操作のための多数のシリン
ダを備えた液圧式操作装置を設けると有利であることが
判った。このような操作装置の一例がドイツ連邦共和国
特許第４４１４６８４号明細書によって知られている。
この操作装置は変速機軸の周りに同軸に配置され、ケー
シング部分内に設けることができる液圧接続部材によっ
て液圧管を介してケーシング部分に接続可能であり、こ
の液圧管を介して圧力付勢によって制御可能である。こ
のような操作装置を省スペース的に配置するために、操
作装置を収容するための凹部がケーシング部分に設けら
れている。この場合、中間壁の分離作用はこの凹部によ
って影響を受けない。
【００１７】摩擦クラッチの操作装置として、クラッチ
中央遮断装置を使用すると有利であることが判った。ク
ラッチ中央遮断装置は省スペース的に、変速機軸の周り
に同軸に、そしてケーシング部分に設けることができる
凹部内に配置可能である。例えばアド コーイ(Ad Koo
y) 著“ＳＡＣのための機械式クラッチ中央遮断装置、
それとも別のもの？(Der machanische Zentralausrueck
er fuer SAC ,eine Alternative ？”によって知られて
いるような機械式クラッチ中央遮断装置と液圧式クラッ
チ中央遮断装置を使用することができる。
【００１８】操作装置をきわめて正確に制御できるよう
にするために、操作装置に変位センサが付設されている
と有利であることが判った。このセンサによって、摩擦
クラッチの位置が検出および監視されるので、摩擦クラ
ッチの位置に依存して操作装置が制御される。それによ
って、摩擦クラッチの位置を予め設定可能である。
【００１９】更に、クラッチの位置がセンサによって監
視されるので、例えば液圧装置内の漏れによる圧力低下
を直ちに認識することができる。摩擦クラッチに自動シ
フト装置が付設されていると有利であることが判った。
自動シフト装置によって、目標ギアが変速の前に既に判
り、電気機械が変速機の同期を能動的に補助するよう制
御可能である。この能動的な同期によって、変速を迅速
に行うことができる。更に、摩擦クラッチを変速に合わ
せて最適に操作可能である。特に、変速のために必要な
時間内でのみ摩擦連結が中断される。摩擦クラッチ操作
を最適に適合させることにより、クラッチを常にやさし
くつなげることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】添付の図に本発明の実施の形態が
略示してある。次に、この実施の形態を詳しく説明す
る。
【００２１】図１は、ハイブリッド式パワートレーンの
原理的な配置構造を示している。内燃機関１は操作装置
８に連結された摩擦クラッチ７を介して電気機械１１に
連結されている。この電気機械１１自体は変速機軸１６
を介して変速機１２に固定連結されている。操作装置８
を備えた摩擦クラッチ７と電気機械１１からなる区間
は、図２〜４に詳細に示してある。先ず最初に、図２に
基づいて詳細な構造を詳しく説明する。内燃機関１と変
速機１２の間に配置されたケーシング２１は、二つの部
分２３，１９を備えている。この場合、ケーシング２１
は変速機側が変速機鐘形部材１９によって形成され、内
燃機関側がケーシング部分２３によって形成されてい
る。変速機鐘形部材１９は、回転子１５と固定子１３を
含む電気機械１１の少なくとも一部を取り囲んでいる。
この場合、回転子１５は変速機入力軸１７に相対回転し
ないように連結されている。電気機械１１はアウターロ
ータであるので、固定子１３は回転子１５の半径方向内
側に配置されている。固定子１３はその半径方向内面１
４がケーシング部分２３に連結されている。固定子１３
に接触するケーシング部分２３内には冷却通路３０が設
けられている。ケーシング部分２３は半径方向内側に軸
受スリーブ４２、特に鋼製軸受スリーブ４３を備えてい
る。この軸受スリーブは軸受４５を収容するために役立
つ。この軸受４５はケーシング部分２３を軸方向に貫通
する変速機軸１６のために設けられている。この変速機
軸１６は二分割されて変速機入力軸１７と軸中間片１８
を含むように形成されている。変速機入力軸１７は相対
回転不能な継手３６によって軸中間片１８に連結されて
いる。特にセレーションの形に形成された継手３６に
は、変速機入力軸１７が軸方向運動によって挿入可能で
ある。軸中間片１８は駆動側で内燃機関１のクランク軸
３に回転可能に軸受されている。軸中間片１８の周りに
は操作装置８が同軸に配置されている。操作装置も中間
壁によって電気機械から空間的に分離されている。この
操作装置は軸方向において駆動側に配置された摩擦クラ
ッチ７に作用する。摩擦クラッチ７と内燃機関１の間に
は更に、内燃機関に付設されたフライホイール５が設け
られている。
【００２２】次に、ケーシング部分２３の形状について
詳しく述べる。ケーシング部分２３によってパワートレ
ーンの軸方向の長さがフランジの厚さ４だけ長くなる。
ケーシング部分２３は摩擦クラッチ７と電気機械１１の
間で延びる中間壁２９を備え、変速機側で固定子１３を
支持して、回転子１５の半径方向に延びる範囲まで変速
機鐘形部材１９内に挿入されている。その際、ケーシン
グ部分２３は摩擦クラック７と中間壁２９の間に空気緩
衝部（空気断熱部）２５が形成されるように形成されて
いる。図３において、内燃機関ケーシング２とケーシン
グ部分２３の間に断熱層３８が設けられているので、内
燃機関ケーシング２からケーシング部分２３への熱の直
接的な伝達が防止される。図４に示したケーシング部分
２３は更に、その一部として形成された断熱層３３を備
えている。この場合、図示と異なるように断熱層を延設
してもよい。
【００２３】ケーシング２３内において固定子１３の影
響を与える範囲に冷却通路３０が設けられている。この
冷却通路の入口と出口３２は例えば図５に示すように、
ケーシング部分の外側に配置されている。液圧式操作装
置を使用する場合には、操作装置８のために液圧接続部
材３４が設けられている。この液圧接続部材３４の断面
は図６に示してある。液圧接続部材３４には、それと操
作装置８を接続する液圧管３９が接続している。
【００２４】パワートレーンを組み立てる際に、クラッ
チ７が内燃機関のフライホイール５に嵌め込まれる。操
作装置８と電気機械の固定子１３がケーシング部分２３
に連結される。操作装置８に付設された液圧管３９がケ
ーシング部分２３内に設けられた接続部材３４と操作装
置８に接続される。軸受４５が入れられ、ケーシング部
分を軸方向に貫通する軸中間片１８が挿入される。回転
子１５が軸中間片１８に固定連結される。最終組み立て
のために、内燃機関ケーシングが前述のように組み立て
られたケーシング部分モジュールに連結される。その
際、内燃機関側の軸中間片３７の自由端部が、それを収
容するために設けられたクランク軸３の凹部３８に軸方
向に挿入される。内燃機関と反対の側で、ケーシング部
分モジュールが変速機鐘形部材１９に連結される。この
場合、軸方向に近づける際に、変速機入力軸１７が軸中
間片１８内に設けた凹部３５に挿入され、それによって
この軸中間片に相対回転しないように連結される。
【００２５】図７は拡張されたハイブリッド式駆動装置
を概略的に示している。この駆動装置は、クラッチ位置
を検出する変位センサ４９と、変速機１２内のギアを自
動的に入れる自動シフト装置５１とによって拡張されて
いる。変速に合わせて、摩擦クラッチ７の操作装置８は
センサ４９によって検出された摩擦クラッチの位置を用
いて制御される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド式駆動装置のパワートレーン配置
構造を示す概略図である。
【図２】変速機鐘形部材とケーシング部分かならるケー
シング内の構造を三次元的に示す図である。
【図３】図２に示した部分の断面図である。
【図４】中間壁の延長範囲内に設けた断熱層を備えたケ
ーシング部分を示す図である。
【図５】ケーシング部分の平面図である。
【図６】液圧管を備えた液圧接続部材を示す図である。
【図７】自動シフト装置を備えたハイブリッド式パワー
トレーンを概略的に示す図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ２ 内燃機関ケーシング ３ クランク軸 ４ フランジ厚さ ５ フライホイール ７ 摩擦クラッチ ８ 操作装置 １１ 電気機械 １２ 変速機 １３ 固定子 １４ 半径方向内側 １５ 回転子 １６ 変速機軸 １７ 変速機入力軸 １８ 軸中間片 １９ 変速機鐘形部材 ２０ 内燃機関寄りの変速機
鐘形部材の側 ２１ ケーシング ２３ ケーシング部分 ２４ ケーシング部分 ２５ 空気緩衝部 ２７ 断熱材 ２８ 絶縁層 ２９ 中間壁 ３０ 冷却通路 ３１ 熱発生器 ３２ 冷却媒体入口と出口 ３３ 断熱層 ３４ 液圧接続部材 ３５ 凹部 ３６ 相対回転不能の継手 ３７ 軸中間片の端部 ３８ 凹部 ３９ 液圧管 ４１ 軸受スリーブ ４３ 鋼製軸受スリーブ ４５ 軸受 ４７ シリンダ ４８ クラッチ中央遮断装置 ４９ 変位センサ ５１ 自動シフト装置

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関と電気機械を備え、この電気機
    械が内燃機関に連結されたケーシング内に回転子と固定
    子を備え、内燃機関と電気機械がクラッチ、特に摩擦ク
    ラッチによって連結可能である、ハイブリッド式駆動装
    置において、ケーシング（２１）が摩擦クラッチ（７）
    と電気機械（１１）を支持するケーシング部分（２３）
    を備え、このケーシング部分（２３）が、内燃機関
    （１）や摩擦クラッチ（７）のような熱発生器（３１）
    から電気機械（１１）を分離する中間壁（２９）を備
    え、熱発生器（３１）と電気機械（１１）の間に断熱材
    （２７）を挿入することによって、中間壁の作用を補助
    することが可能であることを特徴とするハイブリッド式
    駆動装置。
  2. 【請求項２】 ケーシング部分（２３）が熱発生器（３
    １）と電気機械（１１）の間の断熱材として空気緩衝部
    （２５）の形成を許容することを特徴とする請求項１記
    載のハイブリッド式駆動装置。
  3. 【請求項３】 断熱材（２７）として、断熱材料からな
    る断熱層（３３）を中間壁（２９）の延長範囲に設ける
    ことが可能であることを特徴とする請求項１記載のハイ
    ブリッド式駆動装置。
  4. 【請求項４】 断熱材料からなる断熱層（２８）がケー
    シング部分（２３）と内燃機関ケーシング（２）の間に
    設けられていることを特徴とする請求項１記載のハイブ
    リッド式駆動装置。
  5. 【請求項５】 ケーシング部分（２３）内に冷却通路
    （３０）を設けることが可能であり、この冷却通路によ
    って、熱発生器（３１）からケーシング部分（２３）に
    伝達される熱が導出可能であることを特徴とする請求項
    １記載のハイブリッド式駆動装置。
  6. 【請求項６】 少なくとも一つの液圧接続部材（３４）
    を、ケーシング部分（２３）内にケーシング部分を貫通
    させて設けることが可能であり、液圧接続部材（３４）
    に連結された少なくとも１本の液圧管（３９）を介し
    て、特に摩擦クラッチ（７）に付設された操作装置
    （８）が圧力付勢によって制御可能であることを特徴と
    する請求項１記載のハイブリッド式駆動装置。
  7. 【請求項７】 ケーシング部分（２３）を軸方向に貫通
    する変速機軸（１６）のための軸受（４５）を収容する
    軸受スリーブ（４１）がケーシング部分（２３）内に設
    けることが可能であり、軸受スリーブが特に、広い温度
    範囲にわたって小さな膨張係数を有する材料で作られて
    いることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド式駆
    動装置。
  8. 【請求項８】 変速機軸を軸受するために設けられた、
    クランク軸のような駆動装置部分と、変速機軸を収容す
    る変速機鐘形部材を備えた、請求項１記載のハイブリッ
    ド式駆動装置において、変速機鐘形部材（１９）が、内
    燃機関（１）寄りの変速機部分（２０）の側で、ほぼ軸
    方向にケーシング部分（２３）に近づけた後でこのケー
    シング部分に固定可能であり、変速機軸（１６）の第１
    の部分としての変速機入力軸（１７）の駆動装置側の自
    由端が、相対回転不能の継手（３６）として作用する、
    変速機軸（１６）の第２の部分を形成する軸中間片（１
    ８）の凹部（３５）に挿入可能であり、軸中間片の反対
    側の端部（３７）が駆動装置部品に軸受されていること
    を特徴とするハイブリッド式駆動装置。
  9. 【請求項９】 内燃機関と摩擦クラッチを備え、この摩
    擦クラッチが変速機鐘形部材内に配置された電気機械と
    内燃機関を連結する、請求項１記載のハイブリッド式駆
    動装置において、電気機械（１１）と摩擦クラッチ
    （７）を分離する中間壁（２９）が、電気機械（１１）
    に対して摩耗粒子を寄せつけないようにする機能を発揮
    することを特徴とするハイブリッド式駆動装置。
  10. 【請求項１０】 摩擦クラッチを接続および遮断するよ
    う摩擦クラッチに作用する操作装置を備えた、請求項９
    記載のハイブリッド式駆動装置において、操作装置
    （８）が液圧式に作用し、そのために多数のシリンダを
    備え、このシリンダを圧力付勢することによって摩擦ク
    ラッチ（７）が操作可能であることを特徴とするハイブ
    リッド式駆動装置。
  11. 【請求項１１】 摩擦クラッチを接続および遮断するよ
    う摩擦クラッチに作用する操作装置を備えた、請求項９
    記載のハイブリッド式駆動装置において、操作装置
    （８）がクラッチ中央遮断装置（４８）によって形成さ
    れていることを特徴とするハイブリッド式駆動装置。
  12. 【請求項１２】 摩擦クラッチ（７）の操作装置（８）
    に変位センサ（４９）が付設されていることを特徴とす
    る請求項１０または１１記載のハイブリッド式駆動装
    置。
  13. 【請求項１３】 摩擦クラッチ（７）に自動シフト装置
    （５１）が付設され、それによって目標ギアが変速前に
    認識され、電気機械（１１）が変速機内の同期のために
    能動的に補助するよう制御可能であり、クラッチ操作部
    が変速に合わせて最適に操作可能であることを特徴とす
    る請求項１１または１２記載のハイブリッド式駆動装
    置。
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