WO2022131025A1 - 伝動ユニットおよび動力システム - Google Patents

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WO2022131025A1
WO2022131025A1 PCT/JP2021/044487 JP2021044487W WO2022131025A1 WO 2022131025 A1 WO2022131025 A1 WO 2022131025A1 JP 2021044487 W JP2021044487 W JP 2021044487W WO 2022131025 A1 WO2022131025 A1 WO 2022131025A1
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WO
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engine
connecting portion
clutch
driven
hydraulic pump
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PCT/JP2021/044487
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English (en)
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治朗 荒川
耕一 舩木
Original Assignee
株式会社オカムラ
株式会社クボタ
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    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2300/00Purposes or special features of road vehicle drive control systems
    • B60Y2300/18Propelling the vehicle
    • B60Y2300/18008Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60Y2300/18108Braking
    • B60Y2300/18125Regenerative braking
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/02Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H2057/02034Gearboxes combined or connected with electric machines
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a transmission unit and a power system.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-21703 filed in Japan on December 18, 2020, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Documents 1 and 2 provide a hydraulic clutch 14 between an engine 10 and a motor 15 in a drive system of a hybrid vehicle, and control the engagement and disengagement of the clutch 14 to obtain an engine traveling mode and an EV traveling mode.
  • a technique for smoothing the switching between the two is disclosed.
  • a second drive source such as a motor is retrofitted to a first drive source such as an engine.
  • a second drive source can be retrofitted to the existing first drive source and hybridized, a highly versatile power system can be configured.
  • the present invention provides a transmission unit and a power system capable of efficiently installing a second drive source in the first drive source and hybridizing the second drive source.
  • a connecting element that connects an output shaft of a drive source and an input shaft of a driven device driven by the drive force of the drive source so as to be able to transmit power, and the drive source are
  • a second drive source that separately generates a driving force is provided, and the connecting element is provided on the input shaft and the drive-side connecting portion connected to the first connecting portion provided on the output shaft.
  • It is a transmission unit including a driven side connecting portion connected to a first connecting portion and a connectable second connecting portion.
  • the driven side connecting portion has the same shape as the first connecting portion.
  • a third aspect of the present invention includes a connecting case portion for accommodating the connecting element in the first or second aspect, and the connecting case portion is a first skeleton connection provided on the skeleton of the drive source.
  • a drive-side case connecting portion connected to the portion and a driven-side case connecting portion provided on the skeleton of the driven device and connected to a second skeleton connecting portion that can be connected to the first skeleton connecting portion. I have.
  • the driven side case connecting portion has the same shape as the first skeleton connecting portion.
  • a fifth aspect of the present invention is, in any one of the first to fourth aspects, the connecting element comprising a clutch for engaging and disengaging power transmission between the drive source and the driven device.
  • the second drive source is a motor generator, which is connected to the drive source via the clutch so as to be able to transmit power, and is connected to the driven device so as to be able to transmit power without the clutch.
  • a sixth aspect of the present invention provides a power system including the transmission unit according to any one of the first to fifth aspects, the drive source, and the driven device.
  • the drive source and the driven device when a transmission unit having a second drive source is installed between the drive source and the driven device, the drive source and the driven device can be connected to each other. It is possible to install the transmission unit without changing each connecting part or interposing another part. As a result, the transmission unit can be installed by using each connection portion of the drive source and the driven device, and the existing power system can be efficiently hybridized.
  • the driven side connecting portion of the transmission unit since the driven side connecting portion of the transmission unit has the same shape as the first connecting portion of the drive source, the second connecting portion of the driven device may be changed or another component may be used. It is possible to install a transmission unit without wearing it. As a result, the existing power system can be efficiently hybridized.
  • connection case portion of the transmission unit without changing the connection portion of each frame of the drive source and the driven device or interposing another component. Become.
  • the existing power system can be efficiently hybridized.
  • the driven side case connecting portion of the transmission unit has the same shape as the first skeleton connecting portion of the drive source, the second skeleton connecting portion of the driven device may be changed or separated. It is possible to install the transmission unit without interposing parts. As a result, the existing power system can be efficiently hybridized.
  • the driven device can be driven by the drive source and the motor generator can be driven to generate electricity. At this time, if the motor generator is driven by power running, the motor generator can assist the driving of the drive source. Further, if the motor generator is power-operated with the clutch disengaged, the driven device can be driven only by the motor generator while the drive source is stopped.
  • the power system 1 of the present embodiment includes an engine 10 (drive source), a hydraulic pump 15 (driven device), and a clutch unit 20 (transmission unit). ..
  • the engine 10 is, for example, an in-line four-cylinder internal combustion engine.
  • the engine 10 houses the crankshaft 12 (drive shaft) in the crankcase 11.
  • an output shaft 13 coaxial with the crankshaft 12 is projected to the outside of the crankcase 11.
  • the output shaft 13 outputs a rotational driving force as the engine 10 operates.
  • a hydraulic pump 15 is connected to the output shaft 13 via a hydraulic clutch 24 (transmission device) provided in the clutch unit 20.
  • the hydraulic pump 15 is driven by inputting rotational power from at least one of the engine 10 and the motor generator 18 described later.
  • the hydraulic pump 15 generates hydraulic pressure to be supplied to the outside by driving.
  • the hydraulic pressure generated by the hydraulic pump 15 is supplied to, for example, a hydraulic actuator of a construction machine or an industrial machine.
  • the hydraulic clutch 24 is connected by hydraulic pressure supply, and can transmit a rotational driving force between the output shaft 13 of the engine 10 and the input unit 16 (input shaft) of the hydraulic pump 15.
  • the output shaft 13 may be referred to as an engine output shaft 13
  • the input unit 16 may be referred to as an input shaft 16
  • the hydraulic clutch 24 may be referred to as a clutch 24.
  • the middle line C1 in the figure indicates the rotation center axis of the output shaft 13 and the input unit 16 coaxial with each other.
  • the power system 1 is mounted on a vehicle with the axial direction of the output shaft 13 (direction along the axis C1 and arrow F11 in the figure) horizontal.
  • the arrow F12 in the figure indicates the width direction orthogonal to the axial direction F11 and horizontal when mounted on the vehicle
  • the arrow F13 in the figure indicates the axial direction F11 and the vertical direction orthogonal to the width direction and vertical when mounted on the vehicle.
  • the power system 1 is mounted on a special vehicle such as a construction machine such as a hydraulic excavator or an industrial machine such as a forklift. Vehicles equipped with these are equipped with hydraulic actuators such as hydraulic cylinders and hydraulic motors. The power system 1 generates hydraulic pressure to be supplied to the hydraulic actuator of the mounted vehicle.
  • a special vehicle such as a construction machine such as a hydraulic excavator or an industrial machine such as a forklift.
  • Vehicles equipped with these are equipped with hydraulic actuators such as hydraulic cylinders and hydraulic motors.
  • the power system 1 generates hydraulic pressure to be supplied to the hydraulic actuator of the mounted vehicle.
  • the clutch unit 20 is arranged between the output shaft 13 of the engine 10 and the input unit 16 of the hydraulic pump 15.
  • the clutch unit 20 is smaller than the engine 10 and can be easily replaced with a different engine 10.
  • the input unit 16 of the hydraulic pump 15 is a rotating element arranged coaxially with the output shaft 13 of the engine 10.
  • the clutch unit 20 includes a clutch 24 for connecting and disconnecting power transmission between the output shaft 13 of the engine 10 and the input unit 16 of the hydraulic pump 15. The clutch 24 switches whether or not power transmission is possible between the output shaft 13 of the engine 10 and the input unit 16 of the hydraulic pump 15.
  • the clutch unit 20 includes a transmission case 30 that houses the clutch 24 and the like.
  • the transmission case 30 is arranged between the engine 10 and the hydraulic pump 15 in the axial direction F11 of the output shaft 13.
  • the transmission case 30 is larger than the cylindrical case portion 31 and the cylindrical case portion 31 that accommodate the output shaft 13 of the engine 10 and a rotating element coaxial with the output shaft 13.
  • the wheel housing 32 which has a diameter and is arranged on the engine 10 side of the cylindrical case portion 31 and accommodates the fly wheel 13a provided on the output shaft 13, and the cylindrical case portion 31 are arranged on the hydraulic pump 15 side.
  • a flat case portion 33 having a flat shape in which the width in the axial direction F11 is narrower than the widths in the width direction F12 and the vertical direction F13 is provided.
  • the flat case portion 33 extends while widening the width in the vertical direction toward one side in the width direction when viewed from the axial direction F11.
  • the flat case portion 33 has a substantially triangular shape when viewed from the axial direction F11.
  • the portion of the flat case portion 33 on one side in the width direction projects to one side in the width direction with respect to the wheel housing 32 in the axial direction.
  • This overhanging portion is referred to as an overhanging portion 34.
  • the side surface of the flat case portion 33 facing the engine 10 side in the axial direction is referred to as a first side surface 35
  • the side surface of the flat case portion 33 facing the hydraulic pump 15 side in the axial direction is referred to as a second side surface 36.
  • the first side surface 35 and the second side surface 36 have a planar shape orthogonal to the axial direction.
  • the wheel housing 32 In the axial direction F11, at least a part (in the present embodiment) of the wheel housing 32 is arranged on the engine 10 side (engine 10 side rather than the first side surface 35) of the flat case portion 33.
  • the motor generator (second drive source) 18 (the present embodiment) is on the engine 10 side (the engine 10 side of the first side surface 35) of the overhanging portion 34 of the flat case portion 33. Then the whole) is arranged.
  • the hydraulic regulator 60 and the oil passage switching valve 70 of the oil supply control device 50 which will be described later, are further arranged on the engine 10 side (the engine 10 side of the first side surface 35) of the flat case portion 33. ing.
  • the motor generator 18 is configured as, for example, an MR motor.
  • the motor generator 18 is connected to an in-vehicle power supply (secondary battery) via an inverter (not shown).
  • the motor generator 18 functions as an electric motor that generates a second driving force separately from the engine 10 according to the power supply from the vehicle-mounted power source.
  • the motor generator 18 functions as a generator that generates electric power in response to power transmission from the engine 10. For example, the electric power generated by the motor generator 18 is charged to the vehicle-mounted power source.
  • the electric power transmitted and received between the motor generator 18 and the vehicle-mounted power supply is adjusted by an inverter (not shown).
  • the power system 1 includes a control unit 17 as an electronic control unit (ECU).
  • the control unit 17 includes an arithmetic processing circuit that performs various arithmetic processing related to driving the engine 10 and the like, and a storage device that stores control programs and data.
  • This detection signal includes the rotation speed of the engine 10 (for example, the rotation speed of the crank shaft), various temperatures of the engine 10, the accelerator operation amount (output required amount), the vehicle state such as the vehicle speed, the storage amount of the in-vehicle power supply, and the like. It has been. Based on these detection signals, the control unit 17 controls the operation of the power system 1.
  • This operation control includes operation control of the engine 10, power running and regeneration (power generation) control of the motor generator 18, and control of the solenoid valve of the oil supply control device 50.
  • the motor generator 18 is connected to the engine 10 so as to be able to transmit power via the clutch 24.
  • the motor generator 18 can transmit power to the engine 10 when the clutch is engaged, and cannot transmit power to the engine 10 when the clutch is disengaged.
  • the motor generator 18 is always connected to the hydraulic pump 15 so as to be able to transmit power without using the clutch 24.
  • the power system 1 switches whether or not power transmission is possible between the engine 10 and the hydraulic pump 15 and between the engine 10 and the motor generator 18 by engaging and disengaging the clutch 24.
  • the clutch 24 When the clutch 24 is in the engaged state, power transmission is possible between the engine 10 and the hydraulic pump 15 and between the engine 10 and the motor generator 18.
  • the clutch 24 When the clutch 24 is in the disengaged state, power transmission becomes impossible between the engine 10 and the hydraulic pump 15 and between the engine 10 and the motor generator 18.
  • the power system 1 can be operated in the following first, second and third operation modes by the control accompanied by the engagement and disengagement of the clutch 24.
  • the clutch unit 20 switches the power transmission path so that the power for driving the hydraulic pump 15 is transmitted from at least one of the engine 10 and the motor generator 18.
  • the clutch 24 In the first operation mode (engine drive mode (charge mode)), the clutch 24 is engaged, the hydraulic pump 15 is driven by driving the engine 10, and the motor generator 18 is driven by driving the engine 10. That is, it is possible to drive the hydraulic pump 15 by the engine 10 to generate hydraulic pressure while the motor generator 18 is driven by the engine 10 to generate electric power. As a result, it is possible to drive the vehicle or the like with the output of the hydraulic pump 15 while charging the vehicle-mounted power supply. Further, if the configuration is such that the kinetic energy of the vehicle can be input from the output shaft 13 to the motor generator 18, the first operation mode is also a regeneration mode in which the kinetic energy of the vehicle is regenerated into electricity.
  • the clutch 24 is connected and the hydraulic pump 15 is driven by driving both the engine 10 and the motor generator 18. That is, it is possible to drive the hydraulic pump 15 with the power of both the engine 10 and the motor to generate hydraulic pressure. As a result, the drive of the hydraulic pump 15 by the engine 10 is assisted by the motor generator 18, and a high output can be obtained.
  • the clutch 24 is disengaged, the engine 10 is stopped, only the motor generator 18 is driven, and the hydraulic pump 15 is driven by the drive of the motor generator 18. That is, it is possible to stop the engine 10 and drive the hydraulic pump 15 only by driving the motor generator 18 to generate hydraulic pressure. As a result, it is possible to obtain hydraulic pressure by driving the hydraulic pump 15 by the motor generator 18 with the engine 10 stopped.
  • the clutch unit 20 includes a clutch 24 that is operated by hydraulic pressure supply and an oil supply control device 50 that controls the supply of hydraulic oil to the clutch 24.
  • the clutch unit 20 is rotatably connected to a first connecting shaft 21 connected to an output shaft 13 of an engine 10 and a second connecting rotatably connected to an input portion 16 of a hydraulic pump 15.
  • a shaft 22 and the like are provided.
  • the first connecting shaft 21 is arranged coaxially with the output shaft 13 of the engine 10 and always rotates integrally with the output shaft 13.
  • the second connecting shaft 22 is arranged coaxially with the input portion 16 of the hydraulic pump 15 and always rotates integrally with the input shaft.
  • the first connecting shaft 21 and the second connecting shaft 22 are arranged coaxially with each other, and a clutch 24 is provided between the first connecting shaft 21 and the second connecting shaft 22.
  • the first connecting shaft 21 and the second connecting shaft 22 are connected so as to be able to connect and disconnect power transmission via the clutch 24.
  • the clutch 24 operates by being supplied with hydraulic pressure from the outside (oil pump 14).
  • the clutch 24 is a normally open type hydraulic clutch.
  • the clutch 24 is in a connected state (a state in which power can be transmitted between the engine 10 and the hydraulic pump 15) by supplying hydraulic pressure from the outside.
  • the clutch 24 is in a disengaged state (a state in which power transmission between the engine 10 and the hydraulic pump 15 is impossible) due to the loss of the hydraulic pressure supply from the outside.
  • the clutch 24 is a multi-plate clutch provided with a plurality of disc-shaped friction plates (clutch plates) coaxial with the output shaft 13.
  • the oil supply control device 50 controls (adjusts) the oil (hydraulic pressure) discharged by the oil pump 14 linked to the engine 10 to a constant pressure and outputs it.
  • the oil supply control device 50 supplies a constant pressure-adjusted hydraulic pressure to the clutch 24.
  • the oil pump 14 is integrally provided with the engine 10.
  • the oil pump 14 is driven by driving the engine 10.
  • the oil pump 14 is always driven in conjunction with the crankshaft 12 after the engine is started.
  • the engine 10 increases the number of revolutions in response to an increase in output demand.
  • the oil pump 14 increases the discharge amount as the engine speed increases.
  • the flow rate of oil returned from the oil supply control device 50 to the upstream side of the oil pump 14 increases as the engine speed increases.
  • the flat case portion 33 of the transmission case 30 extends in the vertical direction while widening toward one side in the width direction when viewed from the axial direction F11.
  • the flat case portion 33 has a substantially triangular shape when viewed from the axial direction F11.
  • the flat case portion 33 includes a circular first circular portion 37 centered on the output shaft 13 and a second circular portion 38 arranged vertically at a position separated from the first circular portion 37 on one side in the width direction.
  • the third circular portion 39 are formed.
  • a lower side portion 42 along the line and a side side portion 43 along the tangent line tangent to the second circular portion 38 and the third circular portion 39 from one side in the width direction are formed.
  • a cylindrical case portion 31 projecting toward the engine 10 from the first side surface 35 is provided on the engine 10 side on the other side in the width direction of the flat case portion 33.
  • a clutch fluid which is a clutch operating oil, is stored inside the transmission case 30.
  • the transmission case 30 also serves as an oil tank 30a for storing the clutch fluid.
  • the motor generator 18 includes an output shaft (second output shaft, hereinafter may be referred to as a motor output shaft) 19 parallel to the output shaft 13 of the engine 10.
  • the motor generator 18 generates a second driving force separately from the engine 10.
  • the motor output shaft 19 of the motor generator 18 is offset in the radial direction with respect to the output shaft 13 of the engine 10.
  • the motor output shaft 19 is offset diagonally upward in the radial direction with respect to the output shaft 13.
  • the motor output shaft 19 and thus the motor generator 18 are arranged at positions avoiding the connecting element 23 and the connecting case portion 48, which will be described later, when viewed from the axial direction of the output shafts 13 and 19.
  • a transmission gear train (transmission mechanism) 44 is configured between the motor generator 18 and the hydraulic pump 15.
  • the transmission gear train 44 enables power transmission between the output shaft 13 of the engine 10 and the motor output shaft 19.
  • the transmission gear train 44 accelerates the rotation of the output shaft 13 of the engine 10 and transmits the rotation to the motor output shaft 19.
  • the transmission gear train 44 reduces the rotation of the motor output shaft 19 so that it can be transmitted to the output shaft 13 of the engine 10.
  • the transmission gear train 44 is between the first gear shaft 45 coaxial with the motor output shaft 19, the second gear shaft 46 coaxial with the input portion 16 of the hydraulic pump 15, and the first gear shaft 45 and the second gear shaft 46. It is provided with a relay gear shaft 47 arranged in the.
  • the first transmission gear 45a is integrally provided on the first gear shaft 45.
  • the second transmission gear 46a is integrally provided on the second gear shaft 46.
  • the relay gear shaft 47 is provided with a first relay gear 47a that meshes with the first transmission gear 45a and a second relay gear 47b that meshes with the second transmission gear 46a so as to be integrally rotatable.
  • the first transmission gear 45a has a smaller diameter than the first relay gear 47a.
  • the second relay gear 47b has a smaller diameter than the second transmission gear 46a.
  • the driving force of the motor generator 18 is decelerated between the first transmission gear 45a and the first relay gear 47a, and is also decelerated between the second relay gear 47b and the second transmission gear 46a, so that the hydraulic pressure is increased. It is transmitted to the pump 15.
  • the clutch When the clutch is engaged, the driving force of the engine 10 is accelerated between the second transmission gear 46a and the second relay gear 47b, and also between the first relay gear 47a and the first transmission gear 45a. Is transmitted to the motor generator 18.
  • the connecting element 23 is a rotating element that integrally rotatably connects the output shaft 13 of the engine 10 and the input unit 16 of the hydraulic pump 15.
  • the connecting element 23 includes first and second connecting shafts 21 and 22, and a clutch 24 that engages and disconnects power transmission between these connecting shafts 21 and 22.
  • the connecting element 23 is housed in the connecting case portion 48.
  • the connecting case portion 48 is a non-rotating element that does not rotate with respect to the main body (framework) of the engine 10 and the hydraulic pump 15.
  • the connecting case portion 48 includes a first circular portion 37 of the transmission case, a tubular case portion 31, and a wheel housing 32.
  • the clutch unit 20 having the component arrangement structure connects the output shaft 13 of the engine 10 and the input shaft 16 of the hydraulic pump 15 driven by the driving force of the engine 10 so as to be able to transmit power.
  • the connecting element 23 is provided with a motor generator 18 that generates a driving force separately from the engine 10, and the motor generator 18 is arranged so as to avoid the connecting element 23 when viewed from the axial direction of the output shaft 13.
  • the power system 1 of the present embodiment includes the clutch unit 20, the engine 10, and the hydraulic pump 15.
  • the motor generator 18 is arranged offset with respect to the connecting element 23 of the engine 10 and the hydraulic pump 15, so that the motor generator 18 is transmitted as compared with the case where the motor generator 18 is arranged coaxially with the engine 10. It is possible to suppress an increase in the axial width of the unit and the power system provided with the unit. Further, as compared with the case where the motor generator 18 is sandwiched between the output shaft 13 of the engine 10 and the input shaft 16 of the hydraulic pump 15, the motor generator 18 can be easily accessed from the outside, and maintainability can be improved. ..
  • the motor generator 18 has a motor output shaft 19 offset with respect to the output shaft 13, and drives the output shaft 13 between the output shaft 13 and the motor output shaft 19.
  • a transmission mechanism 44 capable of increasing the force and transmitting the force to the motor output shaft 19 is provided. According to this configuration, since the driving force of the engine 10 can be accelerated and transmitted to the motor generator 18, it is possible to increase the amount of power generation of the motor generator 18. Further, since the driving force of the motor generator 18 is decelerated and transmitted to the engine 10 and the hydraulic pump 15, the output of the motor generator 18 can be suppressed. Therefore, the size and weight of the motor generator 18 can be reduced.
  • a transmission mechanism 44 capable of transmitting power is provided between the output shaft 13 and the motor output shaft 19, and a transmission case 30 for accommodating the transmission mechanism 44 is provided.
  • a wheel housing 32 for accommodating a flywheel 13a that rotates integrally with the output shaft 13 is provided in a portion on the engine 10 side, and the motor generator 18 is provided in a portion on the engine 10 side of the transmission case 30. It is arranged avoiding 32. According to this configuration, the wheel housing 32 and the motor generator 18 can be efficiently arranged at the portion of the transmission case 30 on the engine 10 side, and the clutch unit 20 can be miniaturized.
  • the transmission case 30 is formed in a flat shape in which the width in the axial direction F11 is narrower than the width in the orthogonal direction (width direction F12 and vertical direction F13) orthogonal to the axial direction F11.
  • a flat case portion 33 is provided between the engine 10 and the hydraulic pump 15 in the direction F11.
  • the transmission case 30 is provided with a flattened case portion 33 arranged between the engine 10 and the hydraulic pump 15 in a flattened shape with the width of the axial direction F11 suppressed, whereby the oil tank 30a is provided.
  • the clutch unit 20 can be arranged without significantly separating the engine 10 and the driven portion while securing the capacity as much as possible.
  • the wheel housing 32 and the motor generator 18 are arranged at a portion of the flat case portion 33 on the engine 10 side. According to this configuration, since the wheel housing 32 and the motor generator 18 are centrally arranged in the portion of the flat case portion 33 on the engine 10 side, the wheel housing 32 and the motor generator 18 are arranged on the shaft of the flat case portion 33.
  • the clutch unit 20 can be made more compact than the case where the clutch units 20 are distributed and arranged on both sides in the direction.
  • the connecting element 23 includes a clutch 24 that engages and disconnects power transmission between the engine 10 and the hydraulic pump 15, and the motor generator 18 is connected to the engine 10 via the clutch 24.
  • the motor generator 18 is connected so as to be able to transmit power, and the motor generator 18 is connected to the hydraulic pump 15 so as to be able to transmit power without via the clutch 24.
  • the hydraulic pump 15 can be driven by the engine 10 and the motor generator 18 can be driven to generate electric power.
  • the motor generator 18 can assist the driving of the engine 10.
  • the hydraulic pump 15 can be driven only by the motor generator 18 while the engine 10 is stopped.
  • connection structure of the engine 10, the clutch unit 20, and the hydraulic pump 15 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 to 8.
  • FIGS. 6 to 8 For convenience of illustration, there are some differences between the configurations of FIGS. 1 to 5 and the configurations of FIGS. 6 to 8.
  • a flywheel 13a is provided at the axially outer end of the output shaft 13 of the engine 10.
  • a first connecting portion 11a is provided on the lateral outer portion of the flywheel 13a in the axial direction.
  • the first connecting portion 11a is a connecting portion for connecting to the output shaft 13 to a partner (for example, the input shaft 16) for transmitting the driving force from the output shaft 13.
  • a second connecting portion 15a that can be connected to the first connecting portion 11a is provided on the outer side of the input portion 16 of the hydraulic pump 15 in the axial direction.
  • the second connecting portion 15a is a connecting portion for connecting a partner (for example, an output shaft 13) that transmits a driving force to the input shaft 16 to the input shaft 16.
  • the output shaft 13 of the engine 10 and the input shaft 16 of the hydraulic pump 15 can be directly connected by the first and second connecting portions 11a and 15a.
  • the first and second connecting portions 11a and 15a are detachably connected by using a plurality of fasteners such as bolts and nuts. By connecting the first and second connecting portions 11a and 15a, power can be transmitted between the input / output shafts 13 and 16.
  • the connecting element 23 of the clutch unit 20 is interposed between the first and second connecting portions 11a and 15a.
  • the first and second connecting portions 11a and 15a are indirectly connected via the connecting element 23.
  • rotational power can be transmitted between the input / output shafts 13 and 16 via the connecting element 23.
  • a drive-side connecting portion 23a that can be connected to the first connecting portion 11a of the flywheel 13a is provided at one end in the axial direction of the connecting element 23 (the outer end of the first connecting shaft 21 located on the engine 10 side).
  • the drive-side connecting portion 23a has the same shape as the second connecting portion 15a of the input shaft 16.
  • the first connecting portion 11a and the driving side connecting portion 23a are detachably connected by using fasteners such as a plurality of bolts and nuts.
  • the first connecting shaft 21 may be composed of a plurality of parts splined with each other.
  • a driven side connecting portion 23b that can be connected to the second connecting portion 15a of the input shaft 16 is provided.
  • the driven side connecting portion 23b has the same shape as the first connecting portion 11a of the flywheel 13a.
  • the second connecting portion 15a and the driven side connecting portion 23b are detachably connected using fasteners such as a plurality of bolts and nuts.
  • the second connecting shaft 22 may be composed of a plurality of parts splined with each other.
  • a wheel portion 23c similar to the flywheel 13a may be provided around the driven side connecting portion 23b.
  • Each connecting portion 23a, 23b of the connecting element 23 interposed between the first and second connecting portions 11a, 15a has the following configuration. That is, the drive-side connecting portion 23a connected to the first connecting portion 11a in the connecting element 23 has the same shape as the second connecting portion 15a, and is connected to the second connecting portion 15a in the connecting element 23.
  • the connecting portion 23b has the same shape as the first connecting portion 11a.
  • the connecting portions 23a and 23b are not limited to the same shape as described above.
  • the connecting portions 23a and 23b may be configured to be connected to the first and second connecting portions 11a and 15a so as to be able to transmit power.
  • a drive-side case connecting portion 48a is provided at one end in the axial direction of the connecting case portion 48 accommodating the connecting element 23 (the outer peripheral portion of the open end on the engine 10 side of the wheel housing 32).
  • the drive-side case connecting portion 48a is in the form of a flange extending to the outer periphery of the open end of the wheel housing 32.
  • a first skeleton connecting portion 11c is provided around the first connecting portion 11a of the output shaft 13 on the outer surface of the skeleton of the engine 10 (for example, the crankcase 11).
  • the first skeleton connecting portion 11c is provided on the outer peripheral portion of the closing plate 11b that intersects the axial direction.
  • the first skeleton connecting portion 11c and the drive side case connecting portion 48a are detachably connected to each other by using fasteners such as a plurality of bolts and nuts.
  • a housing 15b similar to the wheel housing 32 is provided around the second connecting portion 15a of the input portion 16 in the skeleton (pump body) of the hydraulic pump 15.
  • the housing 15b accommodates the flywheel 13a inside when the hydraulic pump 15 is directly connected to the engine 10.
  • a second skeleton connecting portion 15c is provided on the outer peripheral portion of the open end of the housing 15b on the engine 10 side.
  • the second skeleton connecting portion 15c is in the form of a flange extending to the outer periphery of the open end of the housing 15b.
  • the second skeleton connecting portion 15c has the same shape as the driving side case connecting portion 48a of the connecting case portion 48.
  • a driven side case connecting portion 48c is provided at the other end in the axial direction of the connecting case portion 48 (the end on the hydraulic pump 15 side). At the other end of the connecting case portion 48 in the axial direction, a closing plate 48b similar to the closing plate 11b of the engine 10 is provided.
  • the driven side case connecting portion 48c is provided on the outer peripheral portion of the closing plate 48b.
  • the driven side case connecting portion 48c and the second skeleton connecting portion 15c are detachably connected to each other by using fasteners such as a plurality of bolts and nuts.
  • the driven side case connecting portion 48c has the same shape as the first skeleton connecting portion 11c of the engine 10.
  • the first skeleton connecting portion 11c of the engine 10 and the second skeleton connecting portion 15c of the hydraulic pump 15 can be directly connected.
  • the connecting case portion 48 of the clutch unit 20 is interposed between the first and second skeleton connecting portions 11c and 15c.
  • the first and second skeleton connecting portions 11c and 15c are indirectly connected via the connecting case portion 48.
  • Each connecting portion 48a, 48c of the connecting case portion 48 has the following configuration. That is, in the connecting case portion 48, the drive side case connecting portion 48a connected to the first skeleton connecting portion 11c of the engine 10 has the same shape as the second skeleton connecting portion 15c of the hydraulic pump 15, and the hydraulic pump 15 has the same shape.
  • the driven side case connecting portion 48c connected to the second skeleton connecting portion 15c has the same shape as the first skeleton connecting portion 11c of the engine 10.
  • connection portion 48a and 48c are not limited to the same shape as described above.
  • the connecting portions 48a and 48c may be configured to be integrally connected to the first and second skeleton connecting portions 11c and 15c.
  • the clutch unit 20 having the above-mentioned connection structure connects the output shaft 13 of the engine 10 and the input shaft 16 of the hydraulic pump 15 driven by the driving force of the engine 10 so as to be able to transmit power.
  • a connecting element 23 and a motor generator 18 that generates a driving force separately from the engine 10 are provided, and the connecting element 23 is connected to a first connecting portion 11a provided on the output shaft 13.
  • a driven side connecting portion 23b provided on the input shaft 16 and connected to a second connecting portion 15a that can be connected to the first connecting portion 11a is provided.
  • the power system 1 of the embodiment includes the clutch unit 20, the engine 10, and the hydraulic pump 15.
  • each connecting portion of the engine 10 and the hydraulic pump 15 that can be connected to each other is changed or separately.
  • the clutch unit 20 can be installed without interposing parts.
  • the clutch unit 20 can be installed by using each connecting portion of the engine 10 and the hydraulic pump 15, and the existing power system can be efficiently hybridized.
  • the driven side connecting portion 23b has the same shape as the first connecting portion 11a. According to this configuration, since the driven side connecting portion 23b of the clutch unit 20 has the same shape as the first connecting portion 11a of the engine 10, the second connecting portion 15a of the hydraulic pump 15 is changed or another part is interposed. It is possible to install the clutch unit 20 without doing anything. As a result, the existing power system can be efficiently hybridized.
  • the clutch unit 20 includes a connecting case portion 48 for accommodating the connecting element 23, and the connecting case portion 48 is connected to a drive-side case connected to a first skeleton connecting portion 11c provided on the skeleton of the engine 10.
  • the portion 48a is provided with a driven side case connecting portion 48c provided on the skeleton of the hydraulic pump 15 and connected to a second skeleton connecting portion 15c that can be connected to the first skeleton connecting portion 11c.
  • the driven side case connecting portion 48c has the same shape as the first skeleton connecting portion 11c. According to this configuration, since the driven side case connecting portion 48c of the clutch unit 20 has the same shape as the first skeleton connecting portion 11c of the engine 10, the second skeleton connecting portion 15c of the hydraulic pump 15 can be changed or another part. It is possible to install the clutch unit 20 without interposing the clutch unit 20. As a result, the existing power system can be efficiently hybridized.
  • the connecting element 23 includes a clutch 24 that engages and disconnects power transmission between the engine 10 and the hydraulic pump 15, and the motor generator 18 is connected to the engine 10 via the clutch 24. It is connected so as to be able to transmit power, and is connected to the hydraulic pump 15 so as to be able to transmit power without using the clutch 24.
  • the hydraulic pump 15 can be driven by the engine 10 and the motor generator 18 can be driven to generate electric power.
  • the motor generator 18 can assist the driving of the engine 10.
  • the hydraulic pump 15 can be driven only by the motor generator 18 while the engine 10 is stopped.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the drive source is not limited to the engine 10 (internal combustion engine) and may be an electric motor.
  • the clutch 24 may be a normally closed type that is disconnected by hydraulic pressure supply instead of a normally open type that is connected by hydraulic pressure supply.
  • the transmission device is not limited to the clutch 24 that connects and disconnects the power transmission, and may be a clutch that controls the shifting operation of the transmission. Further, the transmission device may be a transmission that shifts and operates by hydraulic pressure supply.
  • the configuration in the above embodiment is an example of the present invention, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention, such as replacing the constituent elements of the above embodiment with well-known constituent elements.
  • the transmission unit when a transmission unit having a second drive source is installed between the drive source and the driven device, the drive source and the driven device can be connected to each other. It is possible to install the transmission unit without changing the connecting part or interposing another part. As a result, the transmission unit can be installed by using each connection portion of the drive source and the driven device, and the existing power system can be efficiently hybridized.

Landscapes

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Abstract

クラッチユニット(20)は、エンジン(10)の出力軸(13)と、前記エンジン(10)の駆動力により駆動される油圧ポンプ(15)の入力軸(16)と、を動力伝達可能に連結する連結要素(23)と、前記エンジン(10)とは別に駆動力を発生させるモータジェネレータ(18)と、を備え、前記連結要素(23)は、前記出力軸(13)に設けられた第一連結部(11a)に連結される駆動側連結部(23a)と、前記入力軸(16)に設けられ、前記第一連結部(11a)と連結可能な第二連結部(15a)に連結される被駆動側連結部(23b)と、を備えている。

Description

伝動ユニットおよび動力システム
 本発明は、伝動ユニットおよび動力システムに関する。
 本願は、2020年12月18日に、日本に出願された特願2020-210703号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 例えば、特許文献1,2には、ハイブリッド車両の駆動系において、エンジン10とモータ15との間に油圧クラッチ14を備え、このクラッチ14の断接の制御により、エンジン走行モードとEV走行モードとの切り替えをスムーズにする技術が開示されている。
特開2020-093638号公報 特開2020-093639号公報
 上記従来の技術では、エンジン等の第一の駆動源にモータ等の第二の駆動源を後付けすることの開示はない。しかし、既存の第一の駆動源に第二の駆動源を後付けしてハイブリッド化することができれば、汎用性の高い動力システムを構成することができる。
 そこで本発明は、第一の駆動源に第二の駆動源を効率よく設置してハイブリッド化することができる伝動ユニットおよび動力システムを提供する。
 本発明の第1の態様は、駆動源の出力軸と、前記駆動源の駆動力により駆動される被駆動装置の入力軸と、を動力伝達可能に連結する連結要素と、前記駆動源とは別に駆動力を発生させる第二の駆動源と、を備え、前記連結要素は、前記出力軸に設けられた第一連結部に連結される駆動側連結部と、前記入力軸に設けられ、前記第一連結部と連結可能な第二連結部に連結される被駆動側連結部と、を備えている、伝動ユニットである。
 本発明の第2の態様は、上記第1の態様において、前記被駆動側連結部は、前記第一連結部と同一形状を有している。
 本発明の第3の態様は、上記第1又は第2の態様において、前記連結要素を収容する連結ケース部を備え、前記連結ケース部は、前記駆動源の躯体に設けられた第一躯体連結部に連結される駆動側ケース連結部と、前記被駆動装置の躯体に設けられ、前記第一躯体連結部と連結可能な第二躯体連結部に連結される被駆動側ケース連結部と、を備えている。
 本発明の第4の態様は、上記第3の態様において、前記被駆動側ケース連結部は、前記第一躯体連結部と同一形状を有している。
 本発明の第5の態様は、上記第1から第4の何れかの態様において、前記連結要素は、前記駆動源と前記被駆動装置との間の動力伝達を断接するクラッチを備え、前記第二の駆動源はモータジェネレータであり、前記クラッチを介して前記駆動源と動力伝達可能に連結され、かつ前記被駆動装置とは前記クラッチを介さず動力伝達可能に連結されている。
 本発明の第6の態様は、上記第1から第5の態様の何れかに記載の伝動ユニットと、前記駆動源と、前記被駆動装置と、を備えている動力システムを提供する。
 本発明の第1と第6の態様によれば、駆動源と被駆動装置との間に、第二の駆動源を有する伝動ユニットを設置する場合に、駆動源および被駆動装置における互いに連結可能な各連結部を変更したり別部品を介装したりすることなく、伝動ユニットを設置することが可能となる。これにより、駆動源および被駆動装置の各連結部を利用して伝動ユニットを設置可能とし、既存の動力システムを効率よくハイブリッド化することができる。
 本発明の第2の態様によれば、伝動ユニットの被駆動側連結部が駆動源の第一連結部と同一形状であるため、被駆動装置の第二連結部を変更したり別部品を介装したりすることなく、伝動ユニットを設置することが可能となる。これにより、既存の動力システムを効率よくハイブリッド化することができる。
 本発明の第3の態様によれば、駆動源および被駆動装置の各躯体連結部を変更したり別部品を介装したりすることなく、伝動ユニットの連結ケース部を連結することが可能となる。これにより、既存の動力システムを効率よくハイブリッド化することができる。
 本発明の第4の態様によれば、伝動ユニットの被駆動側ケース連結部が駆動源の第一躯体連結部と同一形状であるため、被駆動装置の第二躯体連結部を変更したり別部品を介装したりすることなく、伝動ユニットを設置することが可能となる。これにより、既存の動力システムを効率よくハイブリッド化することができる。
 本発明の第5の態様によれば、クラッチを接続状態とすれば、駆動源で被駆動装置を駆動させるとともに、モータジェネレータを駆動させて発電を行うことができる。このとき、モータジェネレータを力行運転すれば、モータジェネレータで駆動源の駆動をアシストすることができる。また、クラッチを切断状態としてモータジェネレータを力行運転すれば、駆動源を停止させたままモータジェネレータのみによって被駆動装置を駆動させることができる。
本発明の実施形態における動力システムの断面を含む説明図である。 上記動力システムの斜視図である。 上記動力システムのエンジンおよび油圧ポンプ間に介装される伝動ユニットを油圧ポンプ側から見た斜視図である。 上記伝動ユニットをエンジン側から見た斜視図である。 上記伝動ユニットの断面図である。 上記エンジンにおける伝動ユニットを連結する部位の斜視図である。 上記伝動ユニットにおける油圧ポンプを連結する部位の斜視図である。 図5に相当する断面図であり、伝動ユニットとエンジンおよび油圧ポンプとの連結構造を示す説明図である。
 以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。
<動力システム>
 図1、図2に示すように、本実施形態の動力システム1は、エンジン10(駆動源)と、油圧ポンプ15(被駆動装置)と、クラッチユニット20(伝動ユニット)と、を備えている。
 エンジン10は、例えば直列四気筒型の内燃機関である。エンジン10は、クランクケース11内にクランクシャフト12(駆動軸)を収容している。エンジン10は、例えばクランクシャフト12と同軸の出力軸13をクランクケース11の外部に突出させている。出力軸13は、エンジン10の運転に伴い回転駆動力を出力する。
 出力軸13には、クラッチユニット20に備わる油圧クラッチ24(伝動装置)を介して、油圧ポンプ15が接続されている。油圧ポンプ15は、エンジン10および後述するモータジェネレータ18の少なくとも一方から回転動力が入力されて駆動する。油圧ポンプ15は、駆動によって外部に供給する油圧を発生させる。油圧ポンプ15が発生した油圧は、例えば建設機械や産業機械の油圧アクチュエータ等に供給される。
 油圧クラッチ24は、油圧供給により接続状態となって、エンジン10の出力軸13と油圧ポンプ15の入力部16(入力軸)との間で回転駆動力を伝達可能とする。以下、出力軸13をエンジン出力軸13、入力部16を入力軸16、油圧クラッチ24をクラッチ24ということがある。
 図中線C1は互いに同軸の出力軸13および入力部16の回転中心軸線を示す。動力システム1は、出力軸13の軸方向(軸線C1に沿う方向、図中矢印F11方向)を水平にして車載される。図中矢印F12は軸方向F11と直交しかつ車載時に水平となる幅方向、図中矢印F13は軸方向F11および幅方向と直交しかつ車載時に垂直となる上下方向、をそれぞれ示している。
 動力システム1は、例えば油圧ショベル等の建設機械、フォークリフト等の産業機械等の特殊車両に搭載される。これらの搭載車両は、油圧シリンダや油圧モータ等の油圧アクチュエータを備えている。動力システム1は、搭載車両の油圧アクチュエータに供給する油圧を発生させる。
 クラッチユニット20は、エンジン10の出力軸13と油圧ポンプ15の入力部16との間に配置される。クラッチユニット20は、エンジン10に比べて小型であり、異なるエンジン10にも載せ替えが容易である。油圧ポンプ15の入力部16は、エンジン10の出力軸13と同軸に配置される回転要素である。クラッチユニット20は、エンジン10の出力軸13と油圧ポンプ15の入力部16との間の動力伝達を断接するクラッチ24を備えている。クラッチ24は、エンジン10の出力軸13と油圧ポンプ15の入力部16との間の動力伝達の可否を切り替える。
 クラッチユニット20は、クラッチ24等を収容する伝動ケース30を備えている。伝動ケース30は、出力軸13の軸方向F11でエンジン10と油圧ポンプ15との間に配置されている。
 図3~図5を併せて参照し、伝動ケース30は、エンジン10の出力軸13およびこれと同軸の回転要素を収容する円筒状の筒状ケース部31と、筒状ケース部31よりも大径をなして筒状ケース部31のエンジン10側に配置され、出力軸13に設けられたフライホイール13aを収容するホイールハウジング32と、筒状ケース部31の油圧ポンプ15側に配置され、前記幅方向F12および上下方向F13の各幅よりも前記軸方向F11の幅が狭い偏平状をなす偏平状ケース部33と、を備えている。
 偏平状ケース部33は、軸方向F11から見て、幅方向の一側に向けて上下方向の幅を広げつつ延出している。偏平状ケース部33は、軸方向F11から見て、略三角形状をなしている。偏平状ケース部33の幅方向一側の部位は、軸方向視でホイールハウジング32よりも幅方向一側に張り出している。この張り出し部分を張り出し部34と称する。また、偏平状ケース部33における軸方向でエンジン10側を向く側面を第一側面35、偏平状ケース部33における軸方向で油圧ポンプ15側を向く側面を第二側面36と称する。例えば、第一側面35および第二側面36は、軸方向と直交する平面状をなしている。
 軸方向F11において、偏平状ケース部33のエンジン10側(第一側面35よりもエンジン10側)には、ホイールハウジング32の少なくとも一部(本実施形態では全体)が配置されている。軸方向F11において、偏平状ケース部33の張り出し部34のエンジン10側(第一側面35よりもエンジン10側)には、モータジェネレータ(第二の駆動源)18の少なくとも一部(本実施形態では全体)が配置されている。軸方向F11において、偏平状ケース部33のエンジン10側(第一側面35よりもエンジン10側)には、さらに、後述するオイル供給制御装置50の油圧レギュレータ60および油路切替弁70が配置されている。
 モータジェネレータ18は、例えばMRモータとして構成されている。モータジェネレータ18は、不図示のインバータを介して車載電源(二次バッテリ)に接続されている。
 モータジェネレータ18は、車載電源からの電力供給に応じてエンジン10とは別に第二の駆動力を発生する電動機として機能する。モータジェネレータ18は、エンジン10からの動力伝達に応じて電力を発電する発電機として機能する。例えば、モータジェネレータ18が発電した電力は、車載電源に充電される。モータジェネレータ18と車載電源との間で授受される電力は、不図示のインバータにより調整される。
 動力システム1は、電子制御装置(ECU)としての制御部17を備えている。制御部17は、エンジン10の駆動等に係る各種演算処理を行う演算処理回路と、制御用のプログラムやデータが記憶された記憶装置と、を備えている。
 制御部17には、各種の検出信号が入力されている。この検出信号には、エンジン10の回転数(例えばクランク軸の回転数)、エンジン10の各種温度、アクセル操作量(出力要求量)、車速等の車両状態、車載電源の蓄電量、等が含まれている。これらの検出信号に基づき、制御部17が動力システム1の運転制御を行う。この運転制御には、エンジン10の運転制御、モータジェネレータ18の力行および回生(発電)の制御、オイル供給制御装置50の電磁弁の制御、が含まれている。
 モータジェネレータ18は、エンジン10に対しては、クラッチ24を介して動力伝達可能に連結されている。モータジェネレータ18は、クラッチ接続時には、エンジン10と動力伝達可能であり、クラッチ切断時には、エンジン10と動力伝達不能である。モータジェネレータ18は、油圧ポンプ15に対しては、クラッチ24を介さず常に動力伝達可能に連結されている。
 動力システム1は、クラッチ24の断接によって、エンジン10と油圧ポンプ15との間、およびエンジン10とモータジェネレータ18との間の各々で、動力伝達の可否を切り替える。クラッチ24が接続状態にあるとき、エンジン10と油圧ポンプ15との間、およびエンジン10とモータジェネレータ18との間の各々で、動力伝達が可能となる。
 クラッチ24が切断状態にあるとき、エンジン10と油圧ポンプ15との間、およびエンジン10とモータジェネレータ18との間の各々で、動力伝達が不能となる。
 動力システム1は、クラッチ24の断接を伴う制御により、以下の第一、第二および第三運転モードでの運転が可能である。クラッチユニット20は、油圧ポンプ15を駆動する動力を、エンジン10およびモータジェネレータ18の少なくとも一方から伝達するように、動力伝達経路を切り替える。
 第一運転モード(エンジン駆動モード(充電モード))は、クラッチ24を接続状態とし、エンジン10の駆動により油圧ポンプ15を駆動するとともに、エンジン10の駆動によりモータジェネレータ18を駆動する。すなわち、エンジン10でモータジェネレータ18を駆動して発電を行いながら、エンジン10で油圧ポンプ15を駆動させて油圧を発生させることが可能である。これにより、車載電源の充電を行いながら、油圧ポンプ15の出力で車両走行等を行うことが可能である。また、車両の運動エネルギーを出力軸13からモータジェネレータ18へ入力可能な構成であれば、第一運転モードは車両の運動エネルギーを電気に回生する回生モードでもある。
 第二運転モード(エンジン+モータ駆動モード(エンジンアシストモード))は、クラッチ24を接続状態とし、エンジン10およびモータジェネレータ18の両方の駆動により油圧ポンプ15を駆動する。すなわち、エンジン10およびモータの両方の動力で油圧ポンプ15を駆動させて油圧を発生させることが可能である。これにより、エンジン10による油圧ポンプ15の駆動をモータジェネレータ18でアシストし、高出力を得ることが可能である。
 第三運転モード(モータ駆動モード)は、クラッチ24を切断状態とし、エンジン10を停止させるとともにモータジェネレータ18のみを駆動させ、モータジェネレータ18の駆動により油圧ポンプ15を駆動する。すなわち、エンジン10を停止させてモータジェネレータ18の駆動のみで油圧ポンプ15を駆動させて油圧を発生させることが可能である。これにより、エンジン10を停止させた状態で、モータジェネレータ18によって油圧ポンプ15を駆動させて油圧を得ることが可能である。
<クラッチユニット>
 図1~図5に示すように、クラッチユニット20は、油圧供給により作動するクラッチ24と、クラッチ24に対する作動オイルの供給を制御するオイル供給制御装置50と、を備えている。
 図5を参照し、クラッチユニット20は、エンジン10の出力軸13に一体回転可能に連結される第一連結軸21と、油圧ポンプ15の入力部16に一体回転可能に連結される第二連結軸22と、を備えている。第一連結軸21は、エンジン10の出力軸13と同軸に配置され、出力軸13と常時一体に回転する。第二連結軸22は、油圧ポンプ15の入力部16と同軸に配置され、入力軸と常時一体に回転する。第一連結軸21および第二連結軸22は、互いに同軸に配置され、これら第一連結軸21と第二連結軸22との間に、クラッチ24が設けられている。第一連結軸21および第二連結軸22は、クラッチ24を介して動力伝達を断接可能に連結されている。
 クラッチ24は、外部(オイルポンプ14)から油圧が供給されて作動する。クラッチ24は、ノーマルオープン型の油圧クラッチである。クラッチ24は、外部からの油圧供給により接続状態(エンジン10および油圧ポンプ15間の動力伝達が可能な状態)となる。クラッチ24は、外部からの油圧供給の消失により切断状態(エンジン10および油圧ポンプ15間の動力伝達が不能な状態)となる。例えば、クラッチ24は、出力軸13と同軸の円板状の摩擦板(クラッチ板)を複数備えた多板クラッチである。
 オイル供給制御装置50は、エンジン10に連動するオイルポンプ14が吐出したオイル(油圧)を、一定圧に制御(調圧)して出力する。オイル供給制御装置50は、クラッチ接続時、調圧した一定の油圧をクラッチ24に供給する。オイルポンプ14は、エンジン10に一体に設けられている。オイルポンプ14は、エンジン10の駆動に伴い駆動する。オイルポンプ14は、エンジン始動後は常にクランクシャフト12に連動して駆動する。エンジン10は、出力要求の増加に応じて回転数を増加させる。オイルポンプ14は、エンジン回転数の増加に応じて吐出量を増加させる。オイル供給制御装置50からオイルポンプ14よりも上流側に戻されるオイルの流量は、エンジン回転数の増加に応じて増加する。
 オイル供給制御装置50からクラッチ24に油圧が供給されると、クラッチ24が接続状態となり、第一連結軸21と第二連結軸22とが動力伝達可能に連結される。クラッチ24への油圧供給がなくなると、クラッチ24が切断状態となり、第一連結軸21と第二連結軸22との動力伝達可能な連結が解除される(すなわち動力伝達が不能となる)。
 図3、図4を併せて参照し、伝動ケース30の偏平状ケース部33は、軸方向F11から見て、幅方向の一側に向けて上下方向の幅を広げつつ延出している。偏平状ケース部33は、軸方向F11から見て、略三角形状をなしている。以下、偏平状ケース部33の軸方向F11視の形状について説明する。偏平状ケース部33には、出力軸13を中心とした円形状の第一円形部37と、第一円形部37に対して幅方向一側に離間した位置で上下に並ぶ第二円形部38および第三円形部39と、が形成されている。偏平状ケース部33の外周部には、第一円形部37および第二円形部38に上方から接する接線に沿う上辺部41と、第一円形部37および第三円形部39に下方から接する接線に沿う下辺部42と、第二円形部38および第三円形部39に幅方向一側から接する接線に沿う側辺部43と、が形成されている。
 図5を参照し、偏平状ケース部33の幅方向他側のエンジン10側には、第一側面35よりもエンジン10側に突出する筒状ケース部31が設けられている。伝動ケース30の内部には、クラッチ作動用オイルであるクラッチフルードが貯留されている。伝動ケース30は、クラッチフルードを貯留するオイルタンク30aを兼ねている。
 モータジェネレータ18は、エンジン10の出力軸13と平行な出力軸(第二の出力軸、以下、モータ出力軸ということがある。)19を備えている。モータジェネレータ18は、エンジン10とは別に第二の駆動力を発生する。モータジェネレータ18のモータ出力軸19は、エンジン10の出力軸13に対して径方向でオフセットしている。例えば、図示の例では、モータ出力軸19は、出力軸13に対して径方向で斜め上方にオフセットしている。モータ出力軸19ひいてはモータジェネレータ18は、各出力軸13,19の軸方向から見て、後述する連結要素23および連結ケース部48を避けた位置に配置されている。
 モータジェネレータ18と油圧ポンプ15との間には、伝動ギヤ列(伝動機構)44が構成されている。伝動ギヤ列44は、エンジン10の出力軸13とモータ出力軸19との間で動力伝達を可能とする。伝動ギヤ列44は、エンジン10の出力軸13の回転を増速してモータ出力軸19に伝達する。伝動ギヤ列44は、モータ出力軸19の回転を減速してエンジン10の出力軸13に伝達可能とする。伝動ギヤ列44は、モータ出力軸19と同軸の第一ギヤ軸45と、油圧ポンプ15の入力部16と同軸の第二ギヤ軸46と、第一ギヤ軸45及び第二ギヤ軸46の間に配置される中継ギヤ軸47と、を備えている。
 第一ギヤ軸45には、第一伝動ギヤ45aが一体に設けられている。第二ギヤ軸46には、第二伝動ギヤ46aが一体に設けられている。中継ギヤ軸47には、第一伝動ギヤ45aに噛み合う第一中継ギヤ47aと、第二伝動ギヤ46aに噛み合う第二中継ギヤ47bと、が一体回転可能に設けられている。第一伝動ギヤ45aは、第一中継ギヤ47aより小径である。第二中継ギヤ47bギヤは、第二伝動ギヤ46aよりも小径である。
 したがって、モータジェネレータ18の駆動力は、第一伝動ギヤ45aと第一中継ギヤ47aとの間で減速されるとともに、第二中継ギヤ47bと第二伝動ギヤ46aとの間でも減速されて、油圧ポンプ15に伝達される。クラッチ接続時には、エンジン10の駆動力は、第二伝動ギヤ46aと第二中継ギヤ47bとの間で増速されるとともに、第一中継ギヤ47aと第一伝動ギヤ45aとの間でも増速されて、モータジェネレータ18に伝達される。
 連結要素23は、エンジン10の出力軸13と油圧ポンプ15の入力部16とを一体回転可能に連結する回転要素である。連結要素23は、第一および第二連結軸21,22と、これらの連結軸21,22の間の動力伝達を断接するクラッチ24と、を備えている。
 連結要素23は、連結ケース部48に収容されている。連結ケース部48は、連結要素23、出力軸13および入力部16と異なり、エンジン10および油圧ポンプ15の本体(躯体)に対して回転しない非回転要素である。連結ケース部48は、伝動ケースの第一円形部37、筒状ケース部31およびホイールハウジング32を備えている。
 以上説明したように、上記部品配置構造を有するクラッチユニット20は、エンジン10の出力軸13と、前記エンジン10の駆動力により駆動される油圧ポンプ15の入力軸16と、を動力伝達可能に連結する連結要素23と、前記エンジン10とは別に駆動力を発生させるモータジェネレータ18と、を備え、前記モータジェネレータ18は、前記出力軸13の軸方向から見て、前記連結要素23を避けて配置されている。
 本実施形態の動力システム1は、上記クラッチユニット20と、エンジン10と、油圧ポンプ15と、を備えている。
 この構成によれば、モータジェネレータ18がエンジン10および油圧ポンプ15の連結要素23に対してオフセットして配置されることで、モータジェネレータ18がエンジン10と同軸に配置される場合に比べて、伝動ユニットおよびこれを備える動力システムの軸方向幅の増加を抑えることができる。
 また、モータジェネレータ18がエンジン10の出力軸13と油圧ポンプ15の入力軸16との間に挟まれる場合に比べて、モータジェネレータ18に外部からアクセスしやすくなり、メンテナンス性を向上させることができる。
 上記クラッチユニット20において、前記モータジェネレータ18は、前記出力軸13に対してオフセットしたモータ出力軸19を有し、前記出力軸13と前記モータ出力軸19との間に、前記出力軸13の駆動力を増速して前記モータ出力軸19に伝達可能な伝動機構44を備えている。
 この構成によれば、エンジン10の駆動力を増速してモータジェネレータ18に伝達可能とするので、モータジェネレータ18の発電量を増加させることが可能となる。
 また、モータジェネレータ18の駆動力を減速してエンジン10および油圧ポンプ15に伝達するので、モータジェネレータ18の出力を抑えることが可能となる。
 したがって、モータジェネレータ18の小型軽量化を図ることができる。
 上記クラッチユニット20において、前記出力軸13と前記モータ出力軸19との間に、動力伝達可能な伝動機構44を備えるとともに、前記伝動機構44を収容する伝動ケース30を備え、前記伝動ケース30の前記エンジン10側の部位に、前記出力軸13と一体回転するフライホイール13aを収容するホイールハウジング32を備え、前記モータジェネレータ18は、前記伝動ケース30の前記エンジン10側の部位に、前記ホイールハウジング32を避けて配置されている。
 この構成によれば、伝動ケース30のエンジン10側の部位に、ホイールハウジング32およびモータジェネレータ18を効率よく配置することが可能となり、クラッチユニット20の小型化を図ることができる。
 上記クラッチユニット20において、前記伝動ケース30は、前記軸方向F11と直交する直交方向(幅方向F12および上下方向F13)の幅よりも前記軸方向F11の幅が狭い偏平状に形成され、前記軸方向F11で前記エンジン10と前記油圧ポンプ15との間に配置される偏平状ケース部33を備えている。
 この構成によれば、伝動ケース30が軸方向F11の幅を抑えた偏平状をなしてエンジン10と油圧ポンプ15との間に配置される偏平状ケース部33を備えることで、オイルタンク30aの容量をできる限り確保しつつ、エンジン10と被駆動部とを大きく離間させずにクラッチユニット20を配置することができる。
 上記クラッチユニット20において、前記偏平状ケース部33の前記エンジン10側の部位に、前記ホイールハウジング32および前記モータジェネレータ18が配置されている。
 この構成によれば、ホイールハウジング32およびモータジェネレータ18が、偏平状ケース部33のエンジン10側の部位に集約して配置されるので、ホイールハウジング32およびモータジェネレータ18を偏平状ケース部33の軸方向両側に振り分けて配置する場合に比べて、クラッチユニット20をコンパクトにすることができる。
 上記クラッチユニット20において、前記連結要素23は、前記エンジン10と前記油圧ポンプ15との間の動力伝達を断接するクラッチ24を備え、前記モータジェネレータ18は、前記クラッチ24を介して前記エンジン10と動力伝達可能に連結され、前記モータジェネレータ18は、前記クラッチ24を介さず前記油圧ポンプ15と動力伝達可能に連結されている。
 この構成によれば、クラッチ24を接続状態とすれば、エンジン10で油圧ポンプ15を駆動させるとともに、モータジェネレータ18を駆動させて発電を行うことができる。
 このとき、モータジェネレータ18を力行運転すれば、モータジェネレータ18でエンジン10の駆動をアシストすることができる。
 また、クラッチ24を切断状態としてモータジェネレータ18を力行運転すれば、エンジン10を停止させたままモータジェネレータ18のみによって油圧ポンプ15を駆動させることができる。
 以下、本発明の第二実施形態のエンジン10、クラッチユニット20および油圧ポンプ15の連結構造について図6~図8を参照して説明する。図示都合上、図1~図5の構成と図6~図8の構成とは相違する部分がある。
 エンジン10の出力軸13の軸方向外側端部には、フライホイール13aが設けられている。フライホイール13aの軸方向外側部には、第一連結部11aが設けられている。
 第一連結部11aは、出力軸13から駆動力を伝達する相手(例えば入力軸16)に出力軸13に連結するための連結部である。
 油圧ポンプ15の入力部16の軸方向外側には、第一連結部11aと連結可能な第二連結部15aが設けられている。第二連結部15aは、入力軸16に対して駆動力を伝達する相手(例えば出力軸13)を入力軸16に連結するための連結部である。
 エンジン10の出力軸13と油圧ポンプ15の入力軸16とは、第一および第二連結部11a,15aによって直接的に連結可能である。第一および第二連結部11a,15aは、複数のボルトナット等の締結具を用いて着脱可能に結合される。第一および第二連結部11a,15aの連結によって、出入力軸13,16間で動力伝達が可能となる。
 本実施形態では、第一および第二連結部11a,15aの間に、クラッチユニット20の連結要素23が介設される。この連結要素23を介して、第一および第二連結部11a,15aが間接的に連結される。この連結によって、出入力軸13,16の間で連結要素23を介して回転動力を伝達可能となる。
 連結要素23の軸方向一端部(エンジン10側に位置する第一連結軸21の外側端部)には、フライホイール13aの第一連結部11aに連結可能な駆動側連結部23aが設けられている。例えば、駆動側連結部23aは、入力軸16の第二連結部15aと同一形状をなしている。第一連結部11aおよび駆動側連結部23aは、複数のボルトナット等の締結具を用いて着脱可能に結合される。図8に示すように、第一連結軸21は、互いにスプライン篏合する複数部品で構成されてもよい。
 連結要素23の軸方向他端部(油圧ポンプ15側に位置する第二連結軸22の外側端部)には、入力軸16の第二連結部15aに連結可能な被駆動側連結部23bが設けられている。例えば、被駆動側連結部23bは、フライホイール13aの第一連結部11aと同一形状をなしている。第二連結部15aおよび被駆動側連結部23bは、複数のボルトナット等の締結具を用いて着脱可能に結合される。図8に示すように、第二連結軸22は、互いにスプライン篏合する複数部品で構成されてもよい。図7に示すように、被駆動側連結部23bの周囲にフライホイール13aと同様のホイール部23cが設けられてもよい。
 第一および第二連結部11a,15aの間に介設される連結要素23の各連結部23a,23bは、以下の構成を有する。すなわち、連結要素23における第一連結部11aに連結される駆動側連結部23aは、第二連結部15aと同一形状を有し、連結要素23における第二連結部15aに連結される被駆動側連結部23bは、第一連結部11aと同一形状を有している。
 これにより、連結要素23と出入力軸13,16との連結構造の設計が容易になり、かつ連結要素23と出入力軸13,16との連結作業も容易になる。なお、各連結部23a,23bは、前述した同一形状に限らない。各連結部23a,23bは、第一および第二連結部11a,15aと動力伝達可能に連結される構成であればよい。
 連結要素23を収容する連結ケース部48の軸方向一端部(ホイールハウジング32のエンジン10側の開放端の外周部)には、駆動側ケース連結部48aが設けられている。
 駆動側ケース連結部48aは、ホイールハウジング32の開放端の外周に延びるフランジとしての態様をなしている。
 エンジン10の躯体(例えばクランクケース11)の外側面における出力軸13の第一連結部11aの周囲には、第一躯体連結部11cが設けられている。第一躯体連結部11cは、軸方向と交差する閉塞プレート11bの外周部に設けられている。第一躯体連結部11cと駆動側ケース連結部48aとは、複数のボルトナット等の締結具を用いて着脱可能に結合される。
 油圧ポンプ15の躯体(ポンプボディ)における入力部16の第二連結部15aの周囲には、ホイールハウジング32と同様のハウジング15bが設けられている。ハウジング15bは、油圧ポンプ15を直接エンジン10に連結した場合、内部にフライホイール13aを収容する。ハウジング15bのエンジン10側の開放端の外周部には、第二躯体連結部15cが設けられている。第二躯体連結部15cは、ハウジング15bの開放端の外周に延びるフランジとしての態様をなしている。例えば、第二躯体連結部15cは、連結ケース部48の駆動側ケース連結部48aと同一形状をなしている。
 連結ケース部48の軸方向他端部(油圧ポンプ15側の端部)には、被駆動側ケース連結部48cが設けられている。連結ケース部48の軸方向他端部には、エンジン10の閉塞プレート11bと同様の閉塞プレート48bが設けられている。被駆動側ケース連結部48cは、閉塞プレート48bの外周部に設けられている。被駆動側ケース連結部48cと第二躯体連結部15cとは、複数のボルトナット等の締結具を用いて着脱可能に結合される。例えば、被駆動側ケース連結部48cは、エンジン10の第一躯体連結部11cと同一形状をなしている。
 エンジン10の第一躯体連結部11cと油圧ポンプ15の第二躯体連結部15cとは、直接的に連結可能である。本実施形態では、第一および第二躯体連結部11c,15cの間に、クラッチユニット20の連結ケース部48が介設される。この連結ケース部48を介して、第一および第二躯体連結部11c,15cが間接的に連結される。
 連結ケース部48の各連結部48a,48cは、以下の構成を有する。すなわち、連結ケース部48において、エンジン10の第一躯体連結部11cに連結される駆動側ケース連結部48aは、油圧ポンプ15の第二躯体連結部15cと同一形状を有し、油圧ポンプ15の第二躯体連結部15cに連結される被駆動側ケース連結部48cは、エンジン10の第一躯体連結部11cと同一形状を有している。
 これにより、連結ケース部48とエンジン10および油圧ポンプ15の躯体との連結構造の設計が容易になり、かつ連結ケース部48とエンジン10および油圧ポンプ15との連結作業も容易になる。なお、各連結部48a,48cは、前述した同一形状に限らない。各連結部48a,48cは、第一および第二躯体連結部11c,15cと一体的に連結される構成であればよい。
 以上説明したように、上記連結構造を有するクラッチユニット20は、エンジン10の出力軸13と、前記エンジン10の駆動力により駆動される油圧ポンプ15の入力軸16と、を動力伝達可能に連結する連結要素23と、前記エンジン10とは別に駆動力を発生させるモータジェネレータ18と、を備え、前記連結要素23は、前記出力軸13に設けられた第一連結部11aに連結される駆動側連結部23aと、前記入力軸16に設けられ、前記第一連結部11aと連結可能な第二連結部15aに連結される被駆動側連結部23bと、を備えている。
 実施形態の動力システム1は、上記クラッチユニット20と、エンジン10と、油圧ポンプ15と、を備えている。
 この構成によれば、エンジン10と油圧ポンプ15との間に、モータジェネレータ18を有するクラッチユニット20を設置する場合に、エンジン10および油圧ポンプ15における互いに連結可能な各連結部を変更したり別部品を介装したりすることなく、クラッチユニット20を設置することが可能となる。これにより、エンジン10および油圧ポンプ15の各連結部を利用してクラッチユニット20を設置可能とし、既存の動力システムを効率よくハイブリッド化することができる。
 上記クラッチユニット20において、前記被駆動側連結部23bは、前記第一連結部11aと同一形状を有している。
 この構成によれば、クラッチユニット20の被駆動側連結部23bがエンジン10の第一連結部11aと同一形状であるため、油圧ポンプ15の第二連結部15aを変更したり別部品を介装したりすることなく、クラッチユニット20を設置することが可能となる。これにより、既存の動力システムを効率よくハイブリッド化することができる。
 上記クラッチユニット20において、前記連結要素23を収容する連結ケース部48を備え、前記連結ケース部48は、前記エンジン10の躯体に設けられた第一躯体連結部11cに連結される駆動側ケース連結部48aと、前記油圧ポンプ15の躯体に設けられ、前記第一躯体連結部11cと連結可能な第二躯体連結部15cに連結される被駆動側ケース連結部48cと、を備えている。
 この構成によれば、エンジン10および油圧ポンプ15の各躯体連結部11c,15cを変更したり別部品を介装したりすることなく、クラッチユニット20の連結ケース部48を連結することが可能となる。これにより、既存の動力システムを効率よくハイブリッド化することができる。
 上記クラッチユニット20において、前記被駆動側ケース連結部48cは、前記第一躯体連結部11cと同一形状を有している。
 この構成によれば、クラッチユニット20の被駆動側ケース連結部48cがエンジン10の第一躯体連結部11cと同一形状であるため、油圧ポンプ15の第二躯体連結部15cを変更したり別部品を介装したりすることなく、クラッチユニット20を設置することが可能となる。これにより、既存の動力システムを効率よくハイブリッド化することができる。
 上記クラッチユニット20において、前記連結要素23は、前記エンジン10と前記油圧ポンプ15との間の動力伝達を断接するクラッチ24を備え、前記モータジェネレータ18は、前記クラッチ24を介して前記エンジン10と動力伝達可能に連結され、かつ前記油圧ポンプ15とは前記クラッチ24を介さず動力伝達可能に連結されている。
 この構成によれば、クラッチ24を接続状態とすれば、エンジン10で油圧ポンプ15を駆動させるとともに、モータジェネレータ18を駆動させて発電を行うことができる。
 このとき、モータジェネレータ18を力行運転すれば、モータジェネレータ18でエンジン10の駆動をアシストすることができる。また、クラッチ24を切断状態としてモータジェネレータ18を力行運転すれば、エンジン10を停止させたままモータジェネレータ18のみによって油圧ポンプ15を駆動させることができる。
 なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、駆動源は、エンジン10(内燃機関)に限らず、電動機でもよい。クラッチ24は、油圧供給により接続状態となるノーマルオープン型ではなく、油圧供給により切断状態となるノーマルクローズ型でもよい。伝動装置は、動力伝達を断接するクラッチ24に限らず、変速機の変速動作を制御するクラッチでもよい。また、伝動装置は、油圧供給により変速作動する変速機でもよい。
 そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、上記実施形態の構成要素を周知の構成要素に置き換える等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
 本発明の態様に係る伝動ユニットによれば、駆動源と被駆動装置との間に、第二の駆動源を有する伝動ユニットを設置する場合に、駆動源および被駆動装置における互いに連結可能な各連結部を変更したり別部品を介装したりすることなく、伝動ユニットを設置することが可能となる。これにより、駆動源および被駆動装置の各連結部を利用して伝動ユニットを設置可能とし、既存の動力システムを効率よくハイブリッド化することができる。
1 動力システム
10 エンジン(駆動源)
11a 第一連結部
11c 第一躯体連結部
13 出力軸
15 油圧ポンプ(被駆動装置)
15a 第二連結部
15c 第二躯体連結部
16 入力部(入力軸)
18 モータジェネレータ(第二の駆動源)
20 クラッチユニット(伝動ユニット)
23 連結要素
23a 駆動側連結部
23b 被駆動側連結部
24 クラッチ
48 連結ケース部
48a 駆動側ケース連結部
48c 被駆動側ケース連結部

Claims (6)

  1.  駆動源の出力軸と、前記駆動源の駆動力により駆動される被駆動装置の入力軸と、を動力伝達可能に連結する連結要素と、
     前記駆動源とは別に駆動力を発生させる第二の駆動源と、を備え、
     前記連結要素は、
     前記出力軸に設けられた第一連結部に連結される駆動側連結部と、
     前記入力軸に設けられ、前記第一連結部と連結可能な第二連結部に連結される被駆動側連結部と、を備えている、伝動ユニット。
  2.  前記被駆動側連結部は、前記第一連結部と同一形状を有している、請求項1に記載の伝動ユニット。
  3.  前記連結要素を収容する連結ケース部を備え、
     前記連結ケース部は、
     前記駆動源の躯体に設けられた第一躯体連結部に連結される駆動側ケース連結部と、
     前記被駆動装置の躯体に設けられ、前記第一躯体連結部と連結可能な第二躯体連結部に連結される被駆動側ケース連結部と、を備えている、請求項1又は2に記載の伝動ユニット。
  4.  前記被駆動側ケース連結部は、前記第一躯体連結部と同一形状を有している、請求項3に記載の伝動ユニット。
  5.  前記連結要素は、前記駆動源と前記被駆動装置との間の動力伝達を断接するクラッチを備え、
     前記第二の駆動源はモータジェネレータであり、前記クラッチを介して前記駆動源と動力伝達可能に連結され、
     前記第二の駆動源は、前記クラッチを介さず前記被駆動装置と動力伝達可能に連結されている、請求項1から4の何れか一項に記載の伝動ユニット。
  6.  請求項1から5の何れか一項に記載の伝動ユニットと、前記駆動源と、前記被駆動装置と、を備えている、動力システム。
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