WO2017099015A1 - パラレルハイブリッド動力伝達機構 - Google Patents
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- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
- F16D3/78—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members shaped as an elastic disc or flat ring, arranged perpendicular to the axis of the coupling parts, different sets of spots of the disc or ring being attached to each coupling part, e.g. Hardy couplings
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- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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- F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
- F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
- F16D3/52—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising a continuous strip, spring, or the like engaging the coupling parts at a number of places
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H33/00—Gearings based on repeated accumulation and delivery of energy
- F16H33/02—Rotary transmissions with mechanical accumulators, e.g. weights, springs, intermittently-connected flywheels
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/006—Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle
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- B60K6/48—Parallel type
- B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B60K6/405—Housings
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
- B60Y2200/00—Type of vehicle
- B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
- B60Y2200/92—Hybrid vehicles
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
- F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H33/00—Gearings based on repeated accumulation and delivery of energy
- F16H33/02—Rotary transmissions with mechanical accumulators, e.g. weights, springs, intermittently-connected flywheels
- F16H33/04—Gearings for conveying rotary motion with variable velocity ratio, in which self-regulation is sought
- F16H33/06—Gearings for conveying rotary motion with variable velocity ratio, in which self-regulation is sought based essentially on spring action
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H33/00—Gearings based on repeated accumulation and delivery of energy
- F16H33/02—Rotary transmissions with mechanical accumulators, e.g. weights, springs, intermittently-connected flywheels
- F16H33/04—Gearings for conveying rotary motion with variable velocity ratio, in which self-regulation is sought
- F16H33/08—Gearings for conveying rotary motion with variable velocity ratio, in which self-regulation is sought based essentially on inertia
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S903/00—Hybrid electric vehicles, HEVS
- Y10S903/902—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors
- Y10S903/903—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
- Y10S903/951—Assembly or relative location of components
Definitions
- the present invention relates to a parallel hybrid power transmission mechanism that transmits power of a combination of a motor / generator and an engine.
- both the power of the motor / generator and the power of the crankshaft of the engine are transmitted to the driven machine through the rotor of the motor / generator. Therefore, the rotor is responsible for two power transmissions, and the load applied to the rotor increases.
- hydraulic pumps are frequently used as driven machines in industrial machines, but the hydraulic pumps have large torque fluctuations due to fluctuations in required power.
- the clutch device when the clutch device is in the connected state, the torsional vibration of the power transmission system accompanying this torque fluctuation may be transmitted to the engine.
- Patent Document 3 discloses a generator / motor in which a rotor is rotatably supported by a motor housing and a flywheel and a rotor are spline-coupled via a cylindrical shaft portion.
- a problem that torsional vibration or the like due to fluctuating torque transmitted from the driven machine (hydraulic pump or the like) is transmitted to the rotor through spline coupling.
- the rotor and the elastic joint are integrally connected to the rotating body. Therefore, the power transmission system that transmits engine power from the flywheel to the rotor and the power transmission system that transmits the flywheel to the power take-off shaft via the elastic joint both pass through the rotating body. That is, as in the technology disclosed in Patent Document 4, the two power transmission systems are not independent (separated). Therefore, there arises a problem that torsional vibration or the like due to fluctuating torque propagated from the power take-off shaft is transmitted to the rotor via the rotating body.
- the input shaft of the driven machine is directly connected to a damper disposed inside (inner peripheral side) of the rotor. Therefore, in order to connect the input shaft to the damper, it is necessary to insert the input shaft deeply into the rotor, and the input shaft must protrude long. As a result, the long projecting input shaft is directly connected to a damper formed of an elastic material or the like, and it is difficult to connect firmly while suppressing misalignment and shaking during rotation. Therefore, there is a possibility that power transmission from the engine to the driven machine cannot be performed smoothly.
- the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and reduces the load applied to the rotor of the motor / generator and transmits torsional vibration or the like due to fluctuating torque from the driven machine to the engine and the rotor.
- An object of the present invention is to provide a parallel hybrid power transmission mechanism that can suppress this. It is another object of the present invention to provide a parallel hybrid power transmission mechanism that can smoothly transmit power from an engine to a driven machine.
- the parallel hybrid power transmission mechanism includes an engine, a crankshaft provided in the engine, a motor / generator, a driven machine to which power of the engine and / or the motor / generator is transmitted, and the driven
- An input shaft provided in the motive, a flywheel connected to the crankshaft and rotating, and a first connection portion provided in the motor generator and connected to the outer diameter of the flywheel;
- a rotor that transmits and receives rotational power to and from the flywheel via a first connecting portion; a second connecting portion that is arranged independently of the rotor and connected to the inside of the diameter of the flywheel;
- a coupling that receives the rotational power of the flywheel via the two connecting portions, the coupling and the input shaft are connected, and the coupling
- the rotational power grayed has received and a, and an intermediate shaft for transmitting to said input shaft.
- the coupling includes a flexible hub connected to the intermediate shaft and a second connecting portion protruding radially outward from the hub and connected to the flywheel. And a disc made of material.
- the coupling may include a hub made of a flexible material connected to the intermediate shaft, and the second connecting portion protruding radially outward from the hub and connected to the flywheel. A disk made of flexible material.
- the rotor has a hollow-shaped rotor boss, the rotor boss is disposed on a radially outer side of the intermediate shaft, and the coupling is disposed on a radially outer side of the intermediate shaft and the rotor boss and the rotor boss. It is placed between the flywheel.
- the flywheel has a first recess on the rotor boss side, the rotor boss has a second recess on the flyhole side, and the coupling hub includes the first recess and the first recess. It arrange
- the hub has a protruding portion that protrudes toward the rotor boss and has a protruding amount that increases toward the inside of the diameter, and the protruding portion is disposed in the second recess.
- a flywheel housing that surrounds the flywheel, and a motor housing that surrounds the motor / generator and is connected to the flywheel housing with an internal space facing each other, wherein the first recess includes: An annular recess for attaching the outer periphery of the coupling is included, and a flange portion that protrudes radially outward and includes the first connecting portion is formed at an end of the rotor boss, and the flange portion is connected to the annular recess. Yes.
- a power transmission mechanism is provided in a motor / generator and has a first connecting portion connected to an outer diameter of the flywheel, and transmits and receives rotational power to and from the flywheel via the first connecting portion. And a coupling that is arranged independently of the rotor and has a second connecting portion that is connected to the inside of the diameter of the flywheel, and that receives the rotational power of the flywheel via the second connecting portion, And an intermediate shaft that couples the coupling and the input shaft of the driven machine and transmits the rotational power received by the coupling to the input shaft.
- the rotational power of the flywheel is transmitted to the coupling via the second connecting portion, and is transmitted from the coupling to the driven machine via the intermediate shaft, the first power transmission system,
- a power transmission system (second power transmission system) that transmits directly to the rotor via the first connecting portion is formed independently. Therefore, the rotational power of the flywheel based on the driving of the engine can be transmitted to the driven machine directly and over a short distance without going through the rotor by the first power transmission system. Further, the rotational power of the flywheel can be transmitted to the rotor of the motor / generator by the second power transmission system.
- the rotor transmits only the power of the motor / generator, so the load that the rotor should bear can be reduced.
- the torsional vibration caused by the fluctuating torque propagated from the driven machine can be cut off by the inertial force of the flywheel.
- the influence of torsional vibration on the engine and motor / generator is reduced, and noise is also reduced.
- the rotational power of the rotor based on the drive of the motor / generator can be transmitted to the driven machine via the flywheel by the second power transmission system, it is transmitted to the driven machine by the first power transmission system.
- the engine power can be assisted.
- the first power transmission system is formed inside the flywheel and the second power transmission system is formed outside the flywheel. Therefore, the first power transmission system is built inside the second power transmission system, and a power transmission mechanism having two power transmission systems can be configured in a compact manner. Furthermore, since the input shaft of the driven machine and the coupling are connected via an intermediate shaft, the input shaft can be shortened. As a result, power transmission from the engine to the driven machine can be performed reliably and smoothly. In addition, the input shaft and the coupling can be easily connected.
- the coupling includes a flexible material hub connected to the intermediate shaft, and a flexible material disk that protrudes radially outward from the hub and includes a second connection portion connected to the flywheel. ,have. Therefore, torsional vibration or the like due to fluctuating torque propagated from the driven machine can be buffered or absorbed by the hub and the disk made of a flexible material of the coupling.
- the rotor has a hollow-shaped rotor boss, the rotor boss is disposed on the outer diameter side of the intermediate shaft, and the coupling is disposed on the outer diameter surface of the intermediate shaft and between the rotor boss and the flywheel. .
- the intermediate shaft is incorporated in the rotor boss, and the two power transmission systems (the first power transmission system and the second power transmission system) are arranged in parallel, and the power transmission mechanism is configured in a compact manner. Can do. Further, the engine, the motor / generator, and the driven machine can be arranged close to each other, and the distance from the flywheel to the driven machine can be further shortened. Thereby, a power transmission mechanism can be comprised compactly and the torsional vibration etc. which are given to an engine and a motor generator from a driven machine can be reduced.
- the flywheel has a first recess on the rotor boss side, the rotor boss has a second recess on the flyhole side, and the coupling hub is disposed between the first recess and the second recess. Therefore, the flywheel, the rotor boss, and the coupling can be disposed close to each other, and the power transmission mechanism can be configured in a compact manner.
- the hub has a protruding portion that protrudes toward the rotor boss side and has a protruding amount that increases toward the inside of the diameter, and the protruding portion is disposed in the second recess. Therefore, the rotor boss and the coupling can be arranged close to each other and in an accurate positional relationship. As a result, the power transmission mechanism can be configured in a compact and precise manner.
- a flywheel housing that surrounds the flywheel; and a motor housing that surrounds the motor / generator and is connected to the flywheel housing so as to face the inner space, the first recess being an annular shape for attaching the outer periphery of the coupling
- a flange portion including a recess and projecting radially outward is formed at the end of the rotor boss, and the flange is connected to the annular recess. Therefore, both the engine power and the motor / generator power can be transmitted to the driven machine via the flywheel and the coupling. Further, transmission of torsional vibration or the like from the driven machine to the engine and the motor / generator can be buffered or cut off.
- an intermediate bearing that rotatably supports the rotor boss on the intermediate shaft is provided, and the intermediate shaft is connected to the flywheel via a coupling. For this reason, it is difficult for the rotational accuracy of the rotor to be lowered due to the fluctuation of the surface of the flywheel or the fluctuation of the core, and the rotor can be supported with high rotational accuracy. That is, the rotation accuracy of the intermediate shaft can be increased by connecting the intermediate shaft to the flywheel through the coupling. Then, the rotor is rotatably supported via the intermediate bearing with respect to the intermediate shaft having high rotation accuracy, so that the rotation accuracy of the rotor is maintained high. This makes it possible to suppress fluctuations in the air gap between the stator and the rotor of the motor / generator.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3. It is a figure explaining a 1st power transmission system and a 2nd power transmission system. It is a figure explaining the power transmission path from an engine, and the power transmission path from a motor generator. It is sectional drawing which shows another embodiment of the parallel hybrid power transmission mechanism which concerns on this invention.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a parallel hybrid power transmission mechanism 1 (hereinafter simply referred to as a power transmission mechanism 1) according to the present invention.
- the power transmission mechanism 1 is applied to industrial equipment such as agricultural machinery, construction machinery, and utility vehicles.
- the power transmission mechanism 1 includes an engine 2, a flywheel 3, a motor / generator 4, a driven machine 5, and a coupling 6.
- the power transmission mechanism 1 transmits the power of the engine 2 and the power of the motor / generator 4 to the driven machine 5 alternatively or in combination.
- the engine 2 is a diesel engine or a gasoline engine.
- the engine 2 is provided with a crankshaft 2a.
- the crankshaft 2a protrudes toward the driven machine 5 side (one side).
- a flywheel 3 is connected to the tip (one end) of the crankshaft 2a.
- the flywheel 3 has a substantially disk shape and is formed of a material having a large mass (for example, a metal such as cast iron).
- a crankshaft 2 a of the engine 2 is connected to the center of the flywheel 3.
- the flywheel 3 has a first recess 3 a on the surface opposite to the engine 2 (one side).
- the 1st recessed part 3a has the large diameter recessed part 3b (annular recessed part) dented circularly, and the small diameter recessed part 3c dented deeper than the large diameter recessed part 3b.
- the large-diameter recess 3b and the small-diameter recess 3c are formed concentrically, and the large-diameter recess 3b is provided outside the small-diameter recess 3c.
- the flywheel 3 is surrounded by a flywheel housing 9.
- the flywheel housing 9 has an outer peripheral portion 9a and a side wall 9b.
- the outer peripheral portion 9 a is provided on the outer diameter side of the flywheel 3.
- a motor housing 10 to be described later is fixed to an end of the outer peripheral portion 9a opposite to the engine 2 side (one side).
- the side wall 9b is provided at the end of the outer peripheral portion 9a on the engine 2 side.
- the flywheel 3 is disposed in an internal space surrounded by the outer peripheral portion 9a and the side wall 9b.
- the side wall 9 b is fixed to the engine 2.
- the motor / generator 4 is arranged on one side of the flywheel 3.
- the motor / generator 4 includes a rotor 7 and a stator 8.
- a permanent magnet embedded three-phase AC synchronous motor is preferably used, but other types of synchronous motors may be used.
- a synchronous motor in which a laminated steel plate with a coil wound around the rotor 7 is fitted may be used.
- the motor / generator 4 may be an AC motor or a DC motor.
- the rotor 7 provided in the motor / generator 4 has a rotor boss 71 and a rotor body 72.
- the rotor 7 has a first connecting portion 71 c that is connected to the outer diameter side of the flywheel 3.
- the motor / generator 4 functions as a generator
- the rotor 7 receives the rotational power of the flywheel 3 via the first connecting portion 71c.
- the motor / generator 4 functions as an electric motor
- the rotor 7 gives rotational power to the flywheel 3 via the first connecting portion 71c. That is, the rotor 7 exchanges rotational power with the flywheel 3 via the first connecting portion 71c.
- the first connecting portion 71c is provided outside the second connecting portion 62A, which will be described later, and independent (separated) from the second connecting portion 62A.
- the extension part 71c mentioned later is the 1st connection part 71c.
- the rotor boss 71 has a hollow shape (cylindrical shape) as a whole and includes a cylindrical portion 71a and a flange portion 71b.
- a rotor body 72 is fitted on the outer periphery of the cylindrical portion 71a.
- the flange portion 71b is provided at an end portion of the rotor boss 71 on the flywheel 3 side, and extends in the radially outward direction.
- the flange portion 71b has an extending portion 71c and a second recessed portion 71d.
- the second recess 71 d is provided on the end surface of the flange portion 71 b on the fly hole 3 side, and is recessed in an annular shape toward the side opposite to the flywheel 3.
- the shape of the second recess 71d corresponds to the shape of a protrusion 61d (described later) of the coupling 6 that faces the second recess 71d.
- the extending portion 71 c is provided on the outer diameter side of the second recess 71 d (the outer diameter side of the coupling 6), and is connected to the flywheel 3.
- the extension portion 71 c is fitted into the large-diameter recess (annular recess) 3 b of the first recess 3 a of the flywheel 3 and is connected to the flywheel 3.
- the extending portion 71c and the flywheel 3 are connected by a connecting tool 18 such as a bolt.
- the connector 18 exists in the position which shifted
- the rotor 7 is connected to the flywheel 3 at the extending portion 71 c outside the diameter of the flywheel 3. That is, in the present embodiment, the extending portion 71 c of the rotor boss 71 is the first connecting portion 71 c that connects the rotor 7 to the radially outer side of the flywheel 3.
- the structure of the 1st connection part 71c is not limited to the structure of this embodiment. That is, the first connecting portion 71c is a portion that connects the rotor 7 to the outer diameter side of the flywheel 3, and is independent (separated) from the second connecting portion 62A on the outer diameter side and the second connecting portion 62A. What is necessary is just to be provided.
- the rotor body 72 has an iron core (laminated steel sheet or the like) in which permanent magnets are embedded.
- the rotor body 72 is disposed on one side of the flange portion 71 b and faces the stator 8.
- the rotor body 72 rotates around the central axis of the rotor boss 71 and integrally with the rotor boss 71.
- the motor housing 10 includes a cylindrical portion 10 a that surrounds the outer periphery of the motor / generator 4 and a cover 10 b provided on one side of the motor / generator 4.
- One end (left side in FIG. 1) of the outer peripheral portion 9a of the flywheel housing 9 is fixed to the other end (right side in FIG. 1) of the cylindrical portion 10a.
- a pump housing (described later) of the driven machine 5 is connected to the cover 10b.
- a stator 8 is fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 10 a of the motor housing 10.
- the stator 8 is made of, for example, a laminated steel plate and is wound with a coil.
- a water jacket 11 is interposed between the inner peripheral surface of the tubular portion 10 a and the stator 8.
- the water jacket 11 is provided with a passage for passing the refrigerant.
- a rotor 7 is disposed on the inner side of the stator 8.
- the internal space of the motor housing 10 communicates with the internal space of the flywheel housing 9 so as to face it.
- the driven machine 5 is driven by receiving power from the engine 2 and / or the motor / generator 4.
- the driven machine 5 is, for example, a hydraulic pump, and specifically, a hydraulic pump of a hydrostatic transmission can be exemplified.
- the driven machine 5 is connected to the cover 10b of the motor housing 10 through a pump housing.
- the input shaft 5a provided in the driven machine 5 extends toward the other side (right side in FIG. 1).
- the input shaft 5 a is connected to the coupling 6 via the intermediate shaft 12. That is, the intermediate shaft 12 connects the input shaft 5 a of the driven machine 5 and the coupling 6.
- the intermediate shaft 12 is disposed concentrically within the hollow rotor boss 71.
- the intermediate shaft 12 is formed from a rigid material such as metal.
- the intermediate shaft 12 is substantially cylindrical, and has a small diameter portion 12a and a large diameter portion 12b.
- the small diameter portion 12a is formed on one side (driven machine 5 side) of the intermediate shaft 12, and the large diameter portion 12b is formed on the other side (engine 2 side) of the intermediate shaft 12.
- the axial length of the intermediate shaft 12 is substantially equal to the axial length of the rotor boss 71.
- One end (left end in FIG. 1) of the intermediate shaft 12 is positioned slightly on the other side (right side in FIG. 1) than one end (left end in FIG. 1) of the rotor boss 71, and the other end (in FIG.
- the right end is located slightly on the other side of the other end of the rotor boss 71 (the right end in FIG. 1).
- the other end of the intermediate shaft 12 is located in the small-diameter recess 3 c of the first recess 3 a of the flywheel 3.
- the input shaft 5a of the driven machine 5 is connected to the inside of the intermediate shaft 12 on one side (left side in FIG. 1).
- the connection between the intermediate shaft 12 and the input shaft 5a is performed by spline coupling.
- the connection length L to the intermediate shaft 12 in the input shaft 5a is about 1/3 of the length of the intermediate shaft 12. In other words, in the axial direction, the position of the other end portion of the input shaft 5 a substantially coincides with the position of one end of the rotor body 72.
- a gap is formed between the outer peripheral surface of the small diameter portion 12 a of the intermediate shaft 12 and the inner peripheral surface of the rotor boss 71.
- a large number of teeth (hereinafter referred to as external teeth) are formed along the outer peripheral surface of the large diameter portion 12b.
- the external teeth are meshed with internal teeth (described later) formed on the coupling 6.
- the coupling 6 includes a hub 61 and a disk 62.
- the coupling 6 has a second connecting portion 62 ⁇ / b> A that is connected to the inner diameter side of the flywheel 3.
- the coupling 6 receives the rotational power of the flywheel 3 via the second connecting portion 62A.
- the second connecting portion 62A is provided on the inner side of the first connecting portion 71c and independent (separated) from the first connecting portion 71c.
- an outer portion 62A described later is the second connecting portion 62A.
- the hub 61 is connected to the intermediate shaft 12, and the disk 62 is connected to the flywheel 3.
- the coupling 6 connects the intermediate shaft 12 and the flywheel 3.
- the hub 61 is disposed in a space formed between the second recess 71 d of the rotor boss 71 and the first recess 3 a of the flywheel 3.
- the coupling 6 is arrange
- the hub 61 has an inner diameter part 61a and an outer diameter part 61b.
- the inner diameter portion 61a and the outer diameter portion 61b are formed from a flexible material such as resin or rubber.
- resin plastic (synthetic resin) is suitable, and fiber reinforced plastic such as carbon fiber reinforced polyamide is particularly preferably used. Nylon, polyester, polyurethane and the like can also be used.
- the inner diameter portion 61a is cylindrical, and a large number of teeth (hereinafter referred to as inner teeth) are formed along the inner peripheral surface.
- the internal teeth mesh with external teeth formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion 12b of the intermediate shaft 12.
- the coupling 6 is coupled to the tip (the other end) of the intermediate shaft 12. Since this connection is performed by meshing the inner teeth and the outer teeth, power transmission from the coupling 6 to the intermediate shaft 12 can be performed reliably. Further, the rotation accuracy of the intermediate shaft 12 can be maintained high.
- the internal tooth or the external tooth is a curved tooth.
- the inner teeth or the outer teeth are curved so as to have an arcuate bulge in the tooth width direction.
- the outer diameter portion 61b is formed in an annular shape and is provided on the outer diameter side of the inner diameter portion 61a.
- the outer diameter portion 61b has an annular outer ring portion 61c that extends outward in the diameter, and a protruding portion 61d that protrudes toward the rotor boss 71 side.
- the protruding portion 61d protrudes in the shape of a truncated cone so that the protruding amount increases toward the inside of the outer diameter portion 61b.
- the protrusion 61 d is disposed in the second recess 71 d of the rotor boss 71.
- the protrusion 61d and the second recess 71d are not connected, and the coupling 6 and the rotor 7 (rotor boss 71) are not connected. That is, the coupling 6 and the rotor 7 are independent. In other words, the coupling 6 and the rotor 7 are cut off. Therefore, the rotational power of the coupling 6 is not transmitted to the rotor 7. Further, the rotational power of the rotor 7 is not directly transmitted to the coupling 6.
- the disk 62 is formed of an annular plate, and in this embodiment is formed of a rigid material such as metal. As shown in FIG. 4, the disk 62 has an outer part 62 ⁇ / b> A that is outside the diameter of the disk 62 and an inner part 62 ⁇ / b> B that is inside the diameter.
- the outer side portion 62A protrudes from the outer ring portion 61c of the outer diameter portion 61b of the hub 61 in the radially outward direction.
- the outer portion 62A is connected to the large-diameter recess 3b of the flywheel 3 as will be described later.
- the inner portion 62B is embedded in the outer diameter portion 61b of the hub 61.
- a plurality of through holes 62a are formed in the outer portion 62A of the disk 62 at equal intervals in the circumferential direction.
- a connector such as a bolt 13 is inserted through each of the plurality of through holes 62a.
- the connector 13 is disposed on the inner side of the flywheel 3 than the connector 18 and at a position different from the connector 18 in the circumferential direction.
- the connector 13 is screwed into a screw hole formed inside the large-diameter recess 3 b of the flywheel 3 to connect the disc 62 and the flywheel 3.
- the outer portion 62 ⁇ / b> A of the disk 62 of the coupling 6 is connected to the flywheel 3 on the radially inner side of the flywheel 3.
- the outer portion 62A of the disk 62 is the second connecting portion 62A that connects the coupling 6 to the inner diameter side of the flywheel 3.
- the configuration of the second connecting portion 62A is not limited to the configuration of the present embodiment. That is, the second connecting portion 62A is a portion that connects the coupling 6 to the inside diameter of the flywheel 3, and is provided on the inside of the first connecting portion 71c and independent (separated) from the first connecting portion 71c. It only has to be done.
- both the hub 61 and the disk 62 may be formed of a flexible material such as resin or rubber. In this case, it is preferable that the hub 61 and the disk 62 are integrally formed of the same flexible material.
- the resin plastic (synthetic resin) is preferable, and for example, fiber reinforced plastics such as nylon, polyester, polyurethane, and carbon fiber reinforced polyamide are preferably used.
- the coupling 6 is positioned in the radial direction with respect to the flywheel 3. In other words, the coupling 6 is positioned so that the central axis of the coupling 6 is coaxial with the central axis of the flywheel 3.
- the coupling 6 connects the input shaft 5 a of the driven machine 5 and the flywheel 3 via the intermediate shaft 12. Thereby, the coupling 6 exhibits a function of transmitting power from the flywheel 3 to the intermediate shaft 12.
- the coupling 6 has a portion (hub 61 or hub 61 and disk 62) formed of a flexible material, so that an impact caused by torque fluctuation propagated from the intermediate shaft 12 to the flywheel 3 side. And torsional vibrations can be buffered or absorbed.
- the flywheel 3 is connected to the driven machine 5 through the coupling 6 and the intermediate shaft 12. That is, the connection between the flywheel 3 and the driven machine 5 is not a connection via the rotor 7 but a connection not via the rotor 7. Therefore, the flywheel 3 and the driven machine 5 are linearly connected, and the distance between the flywheel 3 and the driven machine 5 can be shortened. Thereby, the power transmission mechanism 1 can be made compact.
- the controller 15 includes an inverter that vector-controls the motor / generator 4.
- the controller 15 is connected to the motor / generator 4 via the power cable connection portion 16 and the like.
- the controller 15 is also connected to the engine 2, the driven machine 5, and the like.
- the controller 15 controls the driving, stopping, and rotation speed of the engine 2, the motor / generator 4, the driven machine 5, and the like.
- the power transmission mechanism 1 includes two power transmission systems (power transmission units) that transmit the rotational power of the flywheel 3.
- One power transmission system (referred to as a first power transmission system) includes the flywheel 3, the second connecting portion 62 ⁇ / b> A, the coupling 6, the intermediate shaft 12, and the driven machine 5.
- the first power transmission system transmits the rotational power of the flywheel 3 to the coupling 6 via the second connecting portion 62 ⁇ / b> A, and passes through the intermediate shaft 12 from the coupling 6. Then, it is transmitted to the input shaft 5a of the driven machine 5.
- the other power transmission system (referred to as a second power transmission system) includes the flywheel 3, the first connecting portion 71 c and the rotor 7.
- the second power transmission system transmits the rotational power of the flywheel 3 directly to the rotor 7 via the first connecting portion 71c. That is, the first power transmission system and the second power transmission system are independent (separated) power transmission systems that transmit power via different paths.
- the operation of the power transmission mechanism 1 will be described.
- the rotational power of the engine 2 is transmitted to the flywheel 3 via the crankshaft 2a, and the flywheel 3 is rotated.
- the rotational power of the flywheel 3 is transmitted from the coupling 6 to the intermediate shaft 12 and then transmitted from the intermediate shaft 12 to the input shaft 5 a of the driven machine 5. That is, the rotational power of the flywheel 3 generated by driving the engine 2 is transmitted to the driven machine 5 via the first power transmission system.
- the rotational power of the flywheel 3 is transmitted to the rotor 7 via the rotor boss 71 to operate the motor / generator 4 as a generator. That is, the rotational power of the flywheel 3 is transmitted to the rotor 7 via the second power transmission system.
- the rotational power of the engine 2 is transmitted to the rotor 7 via the flywheel 3, but the rotor 7 is not connected to the input shaft 5 a of the driven machine 5. Therefore, the driven machine 5 does not become a load of rotation of the rotor 7, and the rotor 7 is not affected by the load fluctuation from the driven machine 5.
- the rotor 7 rotates.
- the rotational power of the rotor 7 is transmitted from the flywheel 3 to the intermediate shaft 12 via the coupling 6, and then transmitted from the intermediate shaft 12 to the input shaft 5 a of the driven machine 5.
- the That is, the rotational power of the rotor 7 is transmitted to the driven machine 5 via the second power transmission system.
- the power transmitted from the engine 2 to the driven machine 5 via the first power transmission system is assisted by the rotational power generated by driving the motor / generator 4. That is, the driven machine 5 is driven by the combined power of the power from the first power transmission system and the power from the second power transmission system.
- the first power transmission system that transmits power from the flywheel 3 to the driven machine 5 and the second power transmission system that transmits power from the flywheel 3 to the rotor 7 are independent.
- the power of the engine 2 is transmitted from the flywheel 3 to the driven machine 5 without going through the rotor 7, and the first power transmission system and the second power transmission system do not interfere with each other.
- an impact, a torsional vibration or the like is generated in the first power transmission system. This torsional vibration or the like is propagated from the input shaft 5 a of the driven machine 5 to the intermediate shaft 12.
- this torsional vibration or the like is buffered / absorbed by the coupling 6 and is edged by the inertial force of the flywheel 3. Therefore, propagation of impact, torsional vibration, etc. is greatly reduced, and the engine 2 and the rotor 7 are not affected by load fluctuations from the driven machine 5.
- the rotation detector 14 provided in the rotor 7 can generate a rotation signal without vibration. Therefore, the vector control for driving the motor / generator 4 via the controller 15 can be performed stably and accurately, and it is possible to prevent the power control from being lost due to step-out.
- the coupling 6 has a portion (hub 61 or hub 61 and disk 62) formed of a flexible material such as resin, the torsional vibration described above can be absorbed.
- the intermediate shaft 12 is connected to the input shaft 5 a of the driven machine 5, and the intermediate shaft 12 is connected to the flywheel 3 via the coupling 6.
- the disk 62 of the coupling 6 is formed of a rigid material, the flywheel 2 and the coupling 6 can be connected with high accuracy, and the rotational accuracy of the intermediate shaft 12 can be increased.
- FIG. 7 shows another embodiment of the power transmission mechanism 1.
- the intermediate bearing 17 may be disposed in a gap between the outer peripheral surface of the small diameter portion 12 a of the intermediate shaft 12 and the inner peripheral surface of the rotor boss 71.
- a needle bearing or the like is used as the intermediate bearing 17.
- the intermediate bearing 17 supports the rotor 7 so as to be rotatable with respect to the intermediate shaft 12.
- the intermediate shaft 12 and the rotor 7 are supported by each other and can prevent resonance.
- the rotor 7 is rotatably supported via the intermediate bearing 17 with respect to the intermediate shaft 12 having a high rotational accuracy, so that the rotational accuracy of the rotor 7 is maintained high.
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Abstract
モータ・ジェネレータのロータにかかる負荷を減少し、被動機から変動トルクによるねじり振動等がエンジンとロータに伝播することを抑制する。 エンジン(2)と、エンジンに設けられたクランク軸(2a)と、モータ・ジェネレータ(4)と、エンジン及び/又はモータ・ジェネレータの動力が伝達される被動機(5)と、被動機に設けられた入力軸(5a)と、クランク軸に連結されて回転するフライホイール(3)と、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(71c)を介してフライホイールと回転動力を授受するロータ(7)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(62A)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(6)と、カップリングと入力軸とを連結し、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(12)とを備える。
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、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。
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。
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、を備えている。
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5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6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7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8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9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。
第9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、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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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 (9)
- 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、
を備えているパラレルハイブリッド動力伝達機構。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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4に記載のパラレルハイブリッド動力伝達機構。 - 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5に記載のパラレルハイブリッド動力伝達機構。 - 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5又は6に記載のパラレルハイブリッド動力伝達機構。 - 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4~7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。 - 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1~8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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