(57)【要約】【課題】電動機の劣化や破損をより抑制する。【解決手段】エンジン２２にダンパ２４，機関用回転部材２６を介して接続されたトランスミッション４０の入力用回転部材４２に電動機用回転部材３６を介してモータ３０のロータ３２を接続する。また、電動機用回転部材３６や電動機用回転部材３６と入力用回転部材４２との接続箇所の強度をモータ３０のロータ３２の強度に比して低くする。これらにより、モータ３０のロータ３２の劣化や破損をより抑制することができる。【選択図】図２
2010064610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
動力を出力する内燃機関と、
動力を入出力する電動機と、
前記内燃機関に接続された回転部材である機関用回転部材および前記電動機の回転子に接続された回転部材である電動機用回転部材と前記駆動軸とに接続され、前記内燃機関および前記電動機からの動力を前記駆動軸に伝達する動力伝達手段と、
を備え、
前記電動機用回転部材および／または該電動機用回転部材と前記動力伝達手段との接続箇所は、前記回転子の強度に比して低い強度で形成されてなる、
動力出力装置。
【請求項２】
前記回転子と前記電動機用回転部材とは、前記回転子の内周側に形成されたスプラインと前記電動機用回転部材の外周側に形成されたスプラインとがスプライン嵌合されてなる請求項１記載の動力出力装置。
【請求項３】
前記回転子は、前記内周側に該回転子の軸方向の長さより短い長さで前記スプラインが形成されてなる請求項２記載の動力出力装置。
【請求項４】
前記動力伝達手段は、前記電動機用回転部材との接続箇所が前記機関用回転部材との接続箇所に比して低い強度で形成されてなる所定の回転部材を有する手段である請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載の動力出力装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つの請求項に記載の動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなるハイブリッド車。
【請求項６】
駆動軸に動力を出力する動力出力装置に内燃機関と共に組み込まれる駆動装置であって、
動力を入出力する電動機と、
前記内燃機関に接続された回転部材である機関用回転部材および前記電動機の回転子に接続された回転部材である電動機用回転部材と前記駆動軸とに接続され、前記内燃機関および前記電動機からの動力を前記駆動軸に伝達する動力伝達手段と、
を備え、
前記電動機用回転部材および／または該電動機用回転部材と前記動力伝達手段との接続箇所は、前記回転子の強度に比して低い強度で形成されてなる、
駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力出力装置およびハイブリッド車並びに駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力出力装置としては、内燃エンジンと、ロータが内燃エンジンのクランクシャフトに直結されたモータジェネレータと、内燃エンジンやモータジェネレータからの動力を駆動軸に伝達するトランスミッションと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−７８５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の動力出力装置では、モータジェネレータのロータが内燃エンジンに直結されているため、内燃エンジンからのトルク変動がモータジェネレータのロータに直接作用することにより、ロータの劣化が促進されたり、内燃エンジンから出力されるトルクの変動が通常想定される範囲を超えて大きいときにロータの破損を招いたりすることがある。
【０００４】
本発明の動力出力装置およびハイブリッド車並びに駆動装置は、電動機の劣化や破損をより抑制することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の動力出力装置およびハイブリッド車並びに駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明の動力出力装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、
動力を出力する内燃機関と、
動力を入出力する電動機と、
前記内燃機関に接続された回転部材である機関用回転部材および前記電動機の回転子に接続された回転部材である電動機用回転部材と前記駆動軸とに接続され、前記内燃機関および前記電動機からの動力を前記駆動軸に伝達する動力伝達手段と、
を備え、
前記電動機用回転部材および／または該電動機用回転部材と前記動力伝達手段との接続箇所は、前記回転子の強度に比して低い強度で形成されてなる、
を備えることを要旨とする。
【０００７】
この本発明の動力出力装置では、内燃機関に接続された回転部材である機関用回転部材と動力伝達手段とを接続すると共に電動機の回転子に接続された回転部材である電動機用回転部材と動力伝達手段とを接続することにより、内燃機関から出力されるトルクの変動が機関用回転部材，動力伝達手段，電動機用回転部材を介して電動機に伝達されるため、内燃機関の出力軸に電動機の回転子を直結するものに比して電動機に伝達されるトルク変動を抑制することができ、電動機の劣化や破損をより抑制することができる。また、この本発明の動力出力装置では、電動機用回転部材の強度や電動機用回転部材と動力伝達手段との接続箇所の強度を電動機の回転子の強度に比して低くすることにより、電動機の回転子に比して電動機用回転部材や電動機用回転部材と動力伝達手段との接続箇所の方が破損しやすいため、内燃機関から出力されるトルクの変動が通常想定される範囲を超えて大きいときなどには、回転部材や接続部の破損により、電動機の回転子の破損をより抑制することができる。
【０００８】
こうした本発明の動力出力装置において、前記回転子と前記電動機用回転部材とは、前記回転子の内周側に形成されたスプラインと前記電動機用回転部材の外周側に形成されたスプラインとがスプライン嵌合されてなるものとすることもできる。こうすれば、電動機用回転部材の交換をより容易に行なうことが可能となる。この場合、前記回転子は、前記内周側に該回転子の軸方向の長さより短い長さで前記スプラインが形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関から出力されて電動機用回転部材に伝達されるトルクの変動や電動機の回転変動などを電動機用回転部材で吸収することができる。
【０００９】
また、本発明の動力出力装置において、前記動力伝達手段は、前記電動機用回転部材との接続箇所が前記機関用回転部材との接続箇所に比して低い強度で形成されてなる所定の回転部材を有する手段であるものとすることもできる。
【００１０】
本発明のハイブリッド車は、上述のいずれかの態様の動力出力装置、即ち、基本的には、駆動軸に動力を出力する動力出力装置であって、動力を出力する内燃機関と、動力を入出力する電動機と、前記内燃機関に接続された回転部材である機関用回転部材および前記電動機の回転子に接続された回転部材である電動機用回転部材と前記駆動軸とに接続され、前記内燃機関および前記電動機からの動力を前記駆動軸に伝達する動力伝達手段と、を備え、前記電動機用回転部材および／または該電動機用回転部材と前記動力伝達手段との接続箇所は、前記回転子の強度に比して低い強度で形成されてなる、動力出力装置を搭載し、車軸が前記駆動軸に連結されてなることを要旨とする。
【００１１】
この本発明のハイブリッド車では、上述のいずれかの態様の本発明の動力出力装置を搭載するから、本発明の動力出力装置が奏する効果、例えば、電動機の回転子の劣化や破損をより抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。
【００１２】
本発明の駆動装置は、
駆動軸に動力を出力する動力出力装置に内燃機関と共に組み込まれる駆動装置であって、
動力を入出力する電動機と、
前記内燃機関に接続された回転部材である機関用回転部材および前記電動機の回転子に接続された回転部材である電動機用回転部材と前記駆動軸とに接続され、前記内燃機関および前記電動機からの動力を前記駆動軸に伝達する動力伝達手段と、
を備え、
前記電動機用回転部材および／または該電動機用回転部材と前記動力伝達手段との接続箇所は、前記回転子の強度に比して低い強度で形成されてなる、
ことを要旨とする。
【００１３】
この本発明の駆動装置では、内燃機関に接続された回転部材である機関用回転部材と動力伝達手段とを接続すると共に電動機の回転子に接続された回転部材である電動機用回転部材と動力伝達手段とを接続することにより、内燃機関から出力されるトルクの変動が機関用回転部材，動力伝達手段，電動機用回転部材を介して電動機に伝達されるため、内燃機関の出力軸に電動機の回転子を直結するものに比して電動機に伝達されるトルク変動を抑制することができ、電動機の劣化や破損をより抑制することができる。また、この本発明の駆動装置では、電動機用回転部材の強度や電動機用回転部材と動力伝達手段との接続箇所の強度を電動機の回転子の強度に比して低くすることにより、電動機の回転子に比して電動機用回転部材や電動機用回転部材と動力伝達手段との接続箇所の方が破損しやすいため、内燃機関から出力されるトルクの変動が通常想定される範囲を超えて大きいときなどには、回転部材や接続部の破損により、電動機の回転子の破損をより抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明の一実施例としての動力出力装置２１を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、動力出力装置２１の一部の断面を示す断面図である。実施例のハイブリッド自動車２０は、図１に示すように、ガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関として構成されたエンジン２２と、動力を入出力するモータ３０と、ダンパ２４を介してエンジン２２から回転部材（以下、機関用回転部材という）２６に出力される動力とモータ３０から回転部材（以下、電動機用回転部材という）３６に出力される動力とを変速して左右後輪６０ａ，６０ｂに連結された駆動軸４６に出力するトランスミッション４０と、モータ３０を駆動するインバータ３８を介してモータ３０と電力をやりとりするキャパシタ５０と、を備える。なお、実施例の動力出力装置２１からエンジン２２を除くと駆動装置としての構成となる。
【００１６】
モータ３０は、図１および図２に示すように、無方向性電磁鋼板が積層されてなり外周面に永久磁石が貼り付けられたロータ３２と、無方向性電磁鋼板が積層されてなり三相コイルが巻回されたステータ３４と、を有する周知の同期発電電動機として構成されている。電動機用回転部材は３６は、内部を機関用回転部材２６が貫通する中空の筒状部材として形成されており、エンジン２２が通常運転されたときにエンジン２２から出力されてダンパ２４，機関用回転部材２６，トランスミッション４０を介して伝達されるトルクの変動を許容することができる範囲内で且つロータ３２の強度に比して低い強度に、例えばカーボンなどで比較的薄い厚みに形成されている。モータ３０のロータ３２と電動機用回転部材３６とは、ロータ３２の内周側に形成されロータ３２の軸方向の長さＬ１より短い長さＬ２（例えば、長さＬ１の２％や５％，１０％程度の長さなど）のスプライン（溝）３２ａと電動機用回転部材３６の外周側に形成されたスプライン３６ａとによりスプライン嵌合されている。このように、モータ３０のロータ３２と電動機用回転部材３６とをスプライン嵌合することにより、電動機用回転部材３６を交換するときに、モータ３０のロータ３２を取り外すことなくその交換を行なうことが可能となる。この結果、電動機用回転部材３６の長さの設計変更などをより容易に行なうことができる。また、実施例では、スプライン３２ａ，３６ａをロータ３２の軸方向の長さＬ１より短い長さＬ２とすることにより、エンジン２２から出力されて電動機用回転部材３６に伝達されるトルクの変動やモータ３０の回転変動などを電動機用回転部材３６でより吸収することができる。
【００１７】
トランスミッション４０は、エンジン２２やモータ３０から動力が入力される入力用回転部材４２を含む複数の回転部材や、クラッチやブレーキを有し、クラッチのオンオフにより、入力用回転部材４２に入力される動力を６段に変速して左右後輪６０ａ，６０ｂに出力できるよう構成されている。入力用回転部材４２は、中空の筒状部材として形成されており、機関用回転部材２６との接続箇所の厚みＤ１に比して電動機用回転部材３６との接続箇所の厚みＤ２が薄くなるよう、即ち、機関用回転部材２６との接続箇所の強度に比して電動機用回転部材３６との接続箇所の強度が低くなるよう形成されている。機関用回転部材２６と入力用回転部材４２とは、機関用回転部材２６の外周側に形成されたスプライン２６ａと入力用回転部材４２の内周側に形成されたスプライン４２ａとによりスプライン嵌合されており、電動機用回転部材３６と入力用回転部材４２とは、電動機用回転部材３６の外周側に形成されたスプライン３６ｂと入力用回転部材４２の内周側に形成されたスプライン４２ｂとによりスプライン嵌合されている。この電動機用回転部材３６と入力用回転部材４２との接続箇所は、ロータ３２に比して低い強度となるよう形成されている。
【００１８】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０では、アクセルペダルの踏み込み量に応じて、エンジン２２の吸入空気量などを調整してエンジン２２からトルクを出力すると共にキャパシタ５０に蓄えられた電力を用いてモータ３０からトルクを出力して走行する。この場合、エンジン２２の燃焼爆発によるトルク変動は、ダンパ２４，機関用回転部材２６，トランスミッション４０の入力用回転部材４２，電動機用回転部材３６を介してモータ３０のロータ３２に伝達される。このため、エンジンの出力軸にモータのロータを直結するものに比してエンジン２２から出力されてロータ３２に伝達されるトルクの変動が抑制されるから、ロータ３２の劣化や破損をより抑制することができる。しかも、実施例では、電動機用回転部材３６や電動機用回転部材３６と入力用回転部材４２との接続箇所の強度をロータ３２の強度に比して低くしたから、エンジン２２から出力されるトルクの変動が通常想定される範囲を超えて大きいときには、電動機用回転部材３６や電動機用回転部材３６と入力用回転部材４２との接続箇所の方がモータ３０のロータ３２に比して破損しやすく、これらの破損により、モータ３０のロータ３２の破損をより抑制することができる。
【００１９】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、エンジン２２にダンパ２４，機関用回転部材２６を介して接続された入力用回転部材４２に電動機用回転部材３６を介してモータ３０のロータ３２を接続することにより、エンジン２２から出力されてロータ３２に伝達されるトルクの変動が抑制され、ロータ３２の劣化や破損をより抑制することができる。また、電動機用回転部材３６や電動機用回転部材３６と入力用回転部材４２との接続箇所の強度をモータ３０のロータ３２の強度に比して低くすることにより、エンジン２２から出力されるトルクの変動が通常想定される範囲を超えて大きいときには、電動機用回転部材３６や電動機用回転部材３６と入力用回転部材４２との接続箇所の破損により、モータ３０のロータ３２の破損をより抑制することができる。
【００２０】
実施例のハイブリッド自動車２０では、モータ３０のロータ３２の内周側に形成されロータ３２の軸方向の長さＬ１より短い長さＬ２のスプライン３２ａと電動機用回転部材３６の外周側に形成されたスプライン３６ａとによりモータ３０のロータ３２と電動機用回転部材３６とをスプライン嵌合するものとしたが、図３の変形例のハイブリッド自動車１２０における動力出力装置１２１の一部の断面を示す断面図に例示するように、モータ１３０のロータ１３２の内周側全体に形成されたスプライン１３２ａと電動機用回転部材１３６の外周側に形成されたスプライン１３６ａとによりロータ１３２と電動機用回転部材１３６とをスプライン嵌合するものとしてもよい。また、モータ３０のロータ３２と電動機用回転部材３６とを溶接などにより一体化させるものとしてもよい。
【００２１】
実施例のハイブリッド自動車２０では、入力用回転部材４２における機関用回転部材２６との接続箇所の厚みＤ１に比して入力用回転部材４２における電動機用回転部材３６との接続箇所の厚みＤ２を薄くする（入力用回転部材４２における機関用回転部材２６との接続箇所の強度に比して入力用回転部材４２における電動機用回転部材３６との接続箇所の強度を低くする）ものとしたが、これらの厚み（強度）を略等しくするものとしてもよい。
【００２２】
実施例のハイブリッド自動車２０では、電動機用回転部材３６および電動機用回転部材３６と入力用回転部材４２との接続箇所の強度をモータ３０のロータ３２の強度に比して低くするものとしたが、これらのうちいずれか一方だけをモータ３０のロータ３２の強度に比して低くするものとしてもよい。
【００２３】
また、こうしたハイブリッド自動車に適用するものに限定されるものではなく、自動車以外の車両や船舶，航空機などの移動体に搭載される動力出力装置の形態や建設設備などの移動しない設備に組み込まれた動力出力装置の形態としても構わない。
【００２４】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「内燃機関」に相当し、モータ３０が「電動機」に相当し、入力用回転部材４２を含むトランスミッション４０が「動力伝達手段」に相当する。ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど、動力を出力するものであれば如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータ３０に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力するものであれば如何なるタイプの電動機としても構わない。「動力伝達手段」としては、入力用回転部材４２を含むトランスミッション４０に限定されるものではなく、内燃機関に接続された回転部材である機関用回転部材および電動機の回転子に接続された回転部材である電動機用回転部材と駆動軸とに接続され、内燃機関および電動機からの動力を駆動軸に伝達するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００２５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、動力出力装置やハイブリッド車の製造産業などに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例としての動力出力装置２１を搭載したハイブリッド自動車２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】動力出力装置２１の一部の断面を示す断面図である。
【図３】変形例のハイブリッド自動車１２０における動力出力装置１２１の一部の断面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
２０，１２０  ハイブリッド自動車、２１，１２１  動力出力装置、２２  エンジン、２４  ダンパ、２６  機関用回転部材、３０  モータ、３２  ロータ、３２ａ  スプライン、３４  ステータ、３６  電動機用回転部材、３６ａ，３６ｂ  スプライン、３８  インバータ、４０  トランスミッション、４２  入力用回転部材、４２ａ，４２ｂ  スプライン、４６  駆動軸、５０  キャパシタ、６０ａ，６０ｂ  後輪、１３０  モータ、１３２  ロータ、１３２ａ  スプライン、１３６  電動機用回転部材、１３６ａ  スプライン。
【図１】
2010064610.tif 000003
【図２】
2010064610.tif 000004
【図３】
2010064610.tif 000005