(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライホイールから変速機にトルクを伝達及び遮断するためのトルク伝達装置であって、
前記変速機にトルクを伝達するための伝達軸と、
前記フライホイールに近接して配置された摩擦連結部を有し、前記伝達軸に連結されたクラッチディスク組立体と、
前記摩擦連結部を前記フライホイールに押圧するためのクラッチカバー組立体と、
前記伝達軸に装着されたロータと前記ロータに対向して配置されたステータとを有し、前記伝達軸との間でトルクを授受可能なモータジェネレータと、
前記モータジェネレータの変速機側から前記ロータを軸方向に貫通して前記クラッチカバー組立体に対して操作荷重を付与することが可能なクラッチ操作機構と、
を備えたトルク伝達装置。
【請求項２】
前記ロータには、軸方向に貫通する孔からなる係合孔部が形成されており、
前記クラッチ操作機構は、前記ロータに対して相対回転不能に、かつ、軸方向に移動可能になるように前記ロータの前記係合孔部に係合する貫通部材と、前記貫通部材に操作荷重を付与するための駆動部材と、前記貫通部材を介して前記駆動部材からの操作荷重を受け前記クラッチカバー組立体に操作荷重を伝達するための従動部材とを備えている、請求項１に記載のトルク伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルク伝達装置、特に、フライホイールから変速機にトルクを伝達及び遮断するためのトルク伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の燃費向上を図る技術の１つとして、エンジンの出力トルクを変速機に伝達するためのトルク伝達系にモータジェネレータを配置して、走行時の制動エネルギを電力として取り出す回生を行ったり、バッテリに充電された電気をモータジェネレータの出力トルクによりエンジントルクをアシストする等の技術が提案されている。
【０００３】
このようなトルク伝達系の構成として、車両のエンジンのクランクシャフトの先端に固定されたフライホイールと、フライホイールに連結されてトルクを伝達するためのクラッチ装置と、フライホイール上に装着されたモータジェネレータとを備えたものがある。このトルク伝達系の構成では、制動回生がフライホイールにクラッチ装置を連結した状態において行われるため、エンジンブレーキ分だけモータジェネレータにおけるエネルギの回生量が減少することになる。
【０００４】
これに対して、例えば、特開２０００−２８７３０５号公報に記載の技術や特開２００１−２４１４７０号公報に記載の技術のようにモータジェネレータがクラッチ装置よりも変速機側に配置された構成を有するものがある。この構成では、フライホイールとクラッチ装置とを切り離した状態においても制動回生が可能であり、モータジェネレータにおけるエネルギ回生がされ易くなる。すなわち、この構成におけるエネルギ回生量は、フライホイール上にモータジェネレータを配置した構成におけるエネルギ回生量よりも増加するようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のトルク伝達系の構成においては、クラッチ装置として、湿式クラッチディスクを備えたクラッチ装置を使用しているため、専用の作動油系統が必要となりトルク伝達系全体の構造が複雑になる。
これに対して、作動油系統を必要としない乾式クラッチディスクを備えたクラッチ装置を用いて上記のトルク伝達系の構成をしようとすると、モータジェネレータが邪魔になって乾式クラッチディスクを操作するためのレリーズレバーやレリーズ軸受等からなるクラッチ操作機構を配置することが難しい。仮に、クラッチ装置とモータジェネレータとの軸方向間にスペースを空けてクラッチ操作機構を配置すると、大きな外周方向寸法を有するモータジェネレータが変速機側に配置されるため、軸方向寸法の増大する傾向となり、トルク伝達系の構造が大型化してしまう。
【０００６】
本発明の課題は、モータジェネレータがクラッチ装置よりも変速機側に配置されたトルク伝達系の構成において、構造をコンパクトにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のトルク伝達装置は、フライホイールから変速機にトルクを伝達及び遮断するためのトルク伝達装置であって、変速機にトルクを伝達するための伝達軸と、クラッチディスク組立体と、クラッチカバー組立体と、モータジェネレータと、クラッチ操作機構とを備えている。クラッチディスク組立体は、フライホイールに近接して配置された摩擦連結部を有し、伝達軸に連結されている。クラッチカバー組立体は、摩擦連結部をフライホイールに押圧するためのものである。モータジェネレータは、伝達軸に装着されたロータとロータに対向して配置されたステータとを有し、伝達軸との間でトルクを授受可能である。クラッチ操作機構は、モータジェネレータの変速機側からロータを軸方向に貫通してクラッチカバー組立体に対して操作荷重を付与することが可能である。
【０００８】
このトルク伝達装置では、モータジェネレータの変速機側からロータを軸方向に貫通してクラッチカバー組立体に対して操作荷重を付与できるクラッチ操作機構を備えているため、大きな外周方向寸法を有するモータジェネレータをフライホイールやクラッチカバー組立体のような大きな外周方向寸法を有する部材の近傍に配置することができる。これにより、トルク伝達系の構造をコンパクトにすることができる。
【０００９】
請求項２に記載のトルク伝達装置では、請求項１において、ロータには軸方向に貫通する孔が形成されている。クラッチ操作機構は、貫通部材と、駆動部材と、従動部材とを備えている。貫通部材は、ロータに対して相対回転不能に、かつ、軸方向に移動可能になるようにロータの孔に係合する部材である。駆動部材は、貫通部材に操作荷重を付与する部材である。従動部材は、貫通部材を介して駆動部材からの操作荷重を受け、クラッチカバー組立体に操作荷重を伝達する部材である。
【００１０】
このトルク伝達装置では、貫通部材によってモータジェネレータのロータを貫通してクラッチカバー組立体に操作荷重を付与できるようになっているため、構造が簡単である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態にかかるトルク伝達装置１の縦断面概略図を図１に示す。
［構造］
図１に示すトルク伝達装置１は、フライホイール２から変速機（図示せず）にエンジンのトルクを伝達及び遮断するための装置である。ここで、Ｏ−Ｏは、トルク伝達装置１の回転軸線である。トルク伝達装置１は、主に、フライホイール２に断続的に連結され変速機にトルクを伝達するためのクラッチ装置４と、モータジェネレータ５とから構成されている。
【００１２】
フライホイール２は、円板状の部材であり、内周部が複数のボルト２１によってクランクシャフト（図示せず）の先端に固定されている。また、フライホイール２の外周部には、軸方向において変速機側を向く環状かつ平坦な摩擦面２ａが形成されている。
＜クラッチ装置＞
クラッチ装置４は、主に、クラッチディスク組立体６と、クラッチカバー組立体７と、クラッチ操作機構８とから構成されている。
【００１３】
クラッチディスク組立体６は、外周側に配置された摩擦フェーシング等からなる摩擦連結部６１と、摩擦連結部６１に固定されたクラッチプレート、リテーニングプレート及びコイルスプリング等からなるダンパー機構６２と、ダンパー機構６２に連結されたハブフランジ６３とを備えている。摩擦連結部６１は、フライホイール２の摩擦面２ａに対応して配置されている。ハブフランジ６３の内周部は、伝達軸９にスプライン係合した後述のモータジェネレータ５の筒状軸部５１にスプライン係合し、伝達軸９と一体回転するようになっている。
【００１４】
クラッチカバー組立体７は、フライホイール２に装着され、フライホイール２に対してクラッチディスク組立体６の摩擦連結部６１を押圧及び押圧解除するための機構である。クラッチカバー組立体７は、主に、クラッチカバー７１とプレッシャープレート７２とダイヤフラムスプリング７３とから構成されている。クラッチカバー７１は皿状であり中心に大径の孔が形成されている。クラッチカバー７１の外周端は、複数のボルト７４によりフライホイール２の外周端に固定されている。クラッチカバー７１の内周部には、後述のモータジェネレータ５のロータ５２に軸受７５を介して相対回転可能に支持された複数の第１内周端部７１ａと、ダイヤフラムスプリング７３を支持するための複数の第２内周端部７１ｂとが円周方向に交互に形成されている。プレッシャープレート７２は、クラッチカバー７１内に配置された環状の部材であり、クラッチディスク組立体６の摩擦連結部６１をフライホイール２の摩擦面２ａとの間に挟持するための部材である。ダイヤフラムスプリング７３は、半径方向の中間部から内周部にかけて放射状のスリットを備えた円板状の部材であり、半径方向の中間のやや外周側の部分がクラッチカバー７１の第２内周端部７１ｂに揺動可能に支持されている。ダイヤフラムスプリング７３の外周端部７３ａはプレッシャープレート７２の変速機側面に当接しており、ダイヤフラムスプリング７３の内周端部７３ｂは後述のクラッチ操作機構８を構成する第２レリーズ軸受８４に当接している。
【００１５】
クラッチ操作機構８は、クラッチカバー組立体７に操作荷重を付与するための機構である。以下、図２を用いて、クラッチ操作機構８について説明する。クラッチ操作機構８は、主に、カラー部材８１と、第１レリーズ軸受８２（駆動部材）と、貫通部材８３と、第２レリーズ軸受８４（従動部材）とから構成されている。カラー部材８１は、筒状の部材であり、伝達軸９の外周を覆うように配置され、変速機のハウジング３に固定されている。第１レリーズ軸受８２は、カラー部材８１の外周側に配置され、貫通部材８３に操作荷重を伝達するための部材である。第１レリーズ軸受８２のアウターレース８２ａは、その変速機側からレリーズレバー（図示せず）によって操作荷重（レリーズ荷重）が付与されるようになっている。貫通部材８３は、カラー部材８１の外周部に軸方向及び回転方向に移動可能に嵌合している筒状部８３ａと、筒状部８３ａのエンジン側端部に設けられた円環状のフランジ部８３ｂと、フランジ部８３ｂのエンジン側面からさらにエンジン側に延びる複数の突出部８３ｃとから構成されている。筒状部８３ａの外周面には、第１レリーズ軸受８２のインナーレース８２ｂの内周面が固定されている。複数の突出部８３ｃは、後述のモータジェネレータ５のロータ５２に設けられた孔からなる複数の係合孔部５２ａに挿入され、ロータ５２のエンジン側に突出している。すなわち、貫通部材８３は、ロータ５２に対して軸方向に移動可能であるが、回転方向には相対回転不能に係合している。第２レリーズ軸受８４は、モータジェネレータ５の筒状軸部５１の外周部に貫通部材８３の軸方向に移動可能に嵌合している。第２レリーズ軸受８４のインナーレース８４ａは、ダイヤフラムスプリング７３の内周端部７３ｂに当接している。以上の構成によって、クラッチ操作機構８は、クラッチカバー組立体７にレリーズ荷重を付与して、ダイヤフラムスプリング７３によるプレッシャープレート７２の押圧を解除することができる。
【００１６】
＜モータジェネレータ＞
モータジェネレータ５は、クラッチカバー組立体７の変速機側に配置され、伝達軸９との間でトルクを授受するための装置である。モータジェネレータ５は、図１に示すように、主に、伝達軸９にスプライン係合している筒状軸部５１と、筒状軸部５１の変速機側端部から外周側に延びるロータ５２と、ロータ５２に対向して配置されたステータ５３とから構成されている。
【００１７】
ロータ５２の外周側には、永久磁石からなるロータマグネット５２ｂが備えられている。ロータ５２の本体は、円板状の部材であり、クラッチカバー７１の軸方向変速機側部分に近接して配置されている。また、ロータ５２のロータマグネット５２ｂもクラッチカバー７１に対して軸方向に近接している。ステータ５３は、トルク伝達装置１の最外周側に配置されたコイルが巻き付けられた部材であり、バッテリ（図示せず）に接続され、電気の授受を行っている。また、ステータ５３及びロータマグネット５２ｂの外径は、クラッチ装置４の外径とほぼ等しくなっている。さらに、ロータマグネット５２ｂの一部がクラッチカバー７１の一部の外周側に配置され、これら両者の一部が半径方向に重なっている。
【００１８】
以上の構成より、クラッチ操作機構８は、モータジェネレータ５のロータ５２を貫通してプレッシャープレート７２に操作荷重を付与することが可能となっている。
［動作］
次に、トルク伝達装置１の動作について説明する。
【００１９】
図３は、運転モードとトルク伝達装置１の各部等の状態を示す表である。図３には、トルク伝達装置１の各部等として、エンジン、モータジェネレータ５、変速機及びクラッチ装置４が項目として列記されている。以下、図３の番号に従って、トルク伝達装置１の動作を説明する。
（１）停止（駐車）
停止（駐車）時においては、エンジンはオフであり、変速機のシフトポジションはニュートラル（以下、Ｎとする）であり、モータジェネレータ５はオフとなっている。この際、クラッチ装置４は、図１に示されるように、クラッチディスク組立体６の摩擦連結部６１がフライホイール２の摩擦面２ａに摩擦係合された状態になっている。具体的には、クラッチ操作機構８の第１レリーズ軸受８２のエンジン側への押圧が解除されており、ダイヤグラムスプリング７３の内周端部７３ｂが変速機側に移動し（図１中の実線で示されたダイヤフラムスプリング７３を参照）、プレッシャープレート７２がダイヤフラムスプリング７３の外周端部７３ａによってエンジン側に押圧された状態（以下、クラッチ接状態とする）となっている。
【００２０】
（２）始動
エンジンの始動は、バッテリの充電量が十分な場合、モータジェネレータ５をスタータの代わりにして、エンジンを始動する。具体的には、クラッチ装置４をクラッチ接の状態にして、バッテリに充電された電気を利用してモータジェネレータ５を放電モード（以下、Ｍモードとする）にして、バッテリに充電した電気をロータ５２の回転に変換して伝達軸９にトルクを入力する。このトルクが摩擦連結部６１及びフライホイール２を介してエンジンが始動される。
【００２１】
（３）発進前
エンジンが始動された後、モータジェネレータ５をオフとする。そして、クラッチ操作機構８をクラッチレリーズ操作をして（以下、クラッチ断状態とする）、アイドリング状態にする。具体的には、図示しないレリーズレバーから第１レリーズ軸受８２をエンジン側に押圧する荷重を作用させて、ダイヤグラムスプリング７３の内周端部７３ｂを介して（図１の２点鎖線で示されたダイヤフラムスプリング７３を参照）、プレッシャープレート７２のダイヤフラムスプリング７３の外周端部７３ａによる押圧を解除しクラッチディスク組立体６の摩擦連結部６１とフライホイール２の摩擦面２ａとの摩擦係合を解除する。
【００２２】
（４）発進加速
次に、変速機のシフトポジションをＮの状態から１速（後進時は、Ｒとする）に切り替える。そして、クラッチ装置４をクラッチ接状態にしながら、アクセルを踏み込む。このとき、モータジェネレータ５をＭモードとして、アクセルの踏み込み量に応じて、バッテリに充電した電気をロータ５２の回転に変換して伝達軸９にトルクを入力して加速アシストを行う。これにより、発進時の燃料の消費が抑えられ、燃費が向上する。
【００２３】
（５）アップシフト
次に、変速機のシフトポジションを１速から段階的にアップシフトしながら走行する。この際、モータジェネレータ５を用いて伝達軸９の回転数の同期制御を行う。具体的には、アップシフト時はエンジン回転数が低下する方向となるので、モータジェネレータ５をＧモードにして、伝達軸９の回転数を下降させてエンジンと伝達軸９との回転数を同期させた後、シフトチェンジを行う。これにより、変速時のショックを少なくできる。
【００２４】
（６）走行
走行状態（例えば、２速以上）になった後、モータジェネレータ５からの加速アシストを減少させ、基本的にエンジンのトルクのみの駆動に切り替える。尚、バッテリの充電量が不足している場合には、適時モータジェネレータ５をＧモードとしてバッテリへの充電を行う。
【００２５】
（７）緩いアクセルオフ
走行中において、アクセルの踏み込みを緩めて少し速度を下降させる場合がある。この際には、クラッチ装置４をクラッチ断状態とし、同時に、モータジェネレータ５をＧモードにして、伝達軸９のトルクを回生する。すなわち、車両を緩やかに制動しながらエネルギ回生を行う。このとき、エンジンと伝達軸９とが切り離されるため、エンジンブレーキが作動せず、モータジェネレータ５によるエネルギ回生の効率が向上する。
【００２６】
（８）急なアクセルオフ、ブレーキング
走行中において、さらに車両を減速させるためにアクセルを全閉して、エンジンの燃料供給を止める場合（以下、燃料カットとする）がある。この際には、クラッチ装置４をクラッチ接状態として、エンジンと伝達軸９とを摩擦連結する。このとき、モータジェネレータ５はＧモードのままにして、モータジェネレータ５による回生制動を行うとともに、エンジンブレーキによる制動を行う。さらに、フットブレーキを踏み込んでブレーキングする場合は、エンジンブレーキ、モータジェネレータ５による回生制動及びフットブレーキによる制動によって、車両は急激に減速される。
【００２７】
（９）ダウンシフト
次に、変速機のシフトポジションを５速等から段階的にダウンシフトする。この際、モータジェネレータ５を用いて伝達軸９の回転数の同期制御を行う。具体的には、変速機のダウンシフト時は、エンジン回転数が上昇する方向となるので、モータジェネレータ５をＭモードとし伝達軸９の回転数を上昇させてエンジンと伝達軸９との回転数を同期させた後、シフトチェンジを行う。
【００２８】
（１０）車両停止
車両を停止する場合、フットブレーキによりブレーキングして、車両を停止させ、クラッチ装置４をクラッチ断状態にした後、シフトポジションをＮにする。
［特徴］
本実施形態のトルク伝達装置の特徴について説明する。
【００２９】
（１）モータジェネレータのロータを貫通するクラッチ操作機構を採用したことによるトルク伝達装置のコンパクト化
本実施形態のトルク伝達装置１では、モータジェネレータ５がクラッチ装置４よりも変速機側に配置されたトルク伝達系において、上記のような貫通部材８３を備えたクラッチ操作機構８を採用してモータジェネレータ５の変速機側からクラッチ操作できるようにしている。このため、クラッチ装置４の外径とほぼ等しい外周方向寸法を有するモータジェネレータ５をフライホイール２やクラッチカバー組立体７のような部材の近傍にまとめて配置でき、トルク伝達系の構造をコンパクトにすることができる。
【００３０】
また、ロータマグネット５２ｂの一部がクラッチカバー７１の一部の外周側に配置され、これら両者の一部が半径方向に重なるように配置できるため、軸方向寸法の短縮も実現できる。
（２）回生効率の向上
本実施形態のトルク伝達装置１においては、モータジェネレータ５がクラッチ装置４の変速機側に配置されているため、クラッチ装置４をクラッチ断状態にすると、エンジンとモータジェネレータ５とを完全に切り離すことができる。これにより、走行中の緩いアクセルオフ時においては、エンジンブレーキによる制動を生じることなくモータジェネレータ５によるエネルギ回生を行うことができるため、エネルギ回生の効率を向上させることができる。
【００３１】
（３）エンジンの回転速度変動の伝達の減衰効果
本実施形態のトルク伝達装置１は、クラッチ接状態において、エンジンから変速機に向かって順に、フライホイール２（具体的には、クラッチディスク組立体６及びクラッチカバー組立体７を構成する部材うちフライホイール２と一体回転する部材も含む）と、クラッチディスク組立体６のダンパー機構６２と、モータジェネレータ５のロータ５２とが伝達軸９上に直列に並んだ構成となる。このとき、ダンパー機構６２の下流側に大きな慣性モーメントを有するロータ５２があるため、図４に示すように、２つのフライホイールの間にダンパー機構が配置された振動系と類似の振動系が構成される。これにより、図５に示すように、トルク伝達装置１を含む系の捩り振動の共振点は、モータジェネレータがない場合の共振点Ａから、低回転数側の共振点Ｂにシフトするため、エンジン回転速度の変動の伝達をより低いエンジン回転速度領域から減衰させることができる。
【００３２】
（４）発進時にモータジェネレータで加速アシストすることによる燃費向上
本実施形態のトルク伝達装置１は、発進時にモータジェネレータ５をＭモードにして、エンジントルクをアシストできるため、燃費の向上に寄与できる。
（５）変速ショックの低減
本実施形態のトルク伝達装置１は、変速機のダウンシフト時において、モータジェネレータ５をＭモードにして、伝達軸９の回転数を上昇させてエンジンと伝達軸９との回転数を同期させた後、シフト変更を行うようにしている。逆に、アップシフト時においては、モータジェネレータ５をＧモードにして、伝達軸９の回転数を下降させてエンジンと伝達軸９との回転数を同期させた後、シフトチェンジを行う。これにより、変速ショックを少なくできる。
【００３３】
［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、具体的な構成は前記実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、前記実施形態ではプッシュタイプのクラッチカバー組立体を採用しているが、プルタイプのクラッチカバー組立体を採用してもよい。また、ダイヤフラムスプリング式ではなくコイルスプリング式を採用してもよい。つまり、種々のクラッチカバー組立体に採用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明にかかるトルク伝達装置では、モータジェネレータがクラッチ装置よりも変速機側に配置されたトルク伝達系の構成において、構造をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるトルク伝達装置の縦断面概略図。
【図２】図１の部分拡大図であり、クラッチ操作機構の縦断面概略図。
【図３】トルク伝達装置の運転モードとトルク伝達装置各部の状態を示す表。
【図４】クラッチ接状態のトルク伝達系の振動系を示す模式図。
【図５】クラッチ接状態のエンジンの回転速度の変動の伝達を減衰させる効果を説明する図。
【符号の説明】
１    トルク伝達装置
２    フライホイール
４    クラッチ装置
５    モータジェネレータ
６    クラッチディスク組立体
７    クラッチカバー組立体
８    クラッチ操作機構
９    伝達軸
５２    ロータ
５２ａ  係合孔部
５３    ステータ
６１    摩擦連結部
７２    プレッシャープレート
８２    第１レリーズ軸受（駆動部材）
８３    貫通部材
８４    第２レリーズ軸受（従動部材）
【図１】
0003646989.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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