(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジンと変速機との間に配置され、機械的に前記エンジンと前記モータジェネレータとの力を合成あるいはエンジンの力を分配する合成分配機構とを備えた電気式トルクコンバータであって、
変速機と電気式トルクコンバータを仕切る第１ケース部材と、
エンジンと変速機の間で外部と電気式トルクコンバータとを仕切る第２ケース部材と、
前記第１ケース部材と連結する大径部と、内径側に前記合成分配機構を配置し外径側に前記モータジェネレータロータが径方向に少なくとも一部が重なって配置されている中径部と、変速機の入力軸と同軸上に配置された回転軸を内周で支持する小径部とを有し、モータジェネレータ側と合成分配機構側とを仕切り、前記合成分配機構の全体を内包する第３ケース部材とを有することを特徴とする電気式トルクコンバータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電気式トルクコンバータにおいて、
前記合成分配機構と変速機との間で変速機の入力軸の逆回転を禁止するワンウェイクラッチを大径部の内周側に位置したことを特徴とする電気式トルクコンバータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気式トルクコンバータにおいて、
前記ロータロータ内径側と前記第３ケース部材外径側との間に、前記モータの回転センサを配置したことを特徴とする電気式トルクコンバータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと、ジェネレータを兼ねるあるいはジェネレータを兼ねないモータとを有し、これらの出力トルクを差動装置を介して変速装置に伝達することにより、エンジンおよびモータのいずれか一方又は双方で走行駆動力を得るようにしたパラレルハイブリッド車両に搭載される電気式トルクコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境保護の保護、及び有限資源の節約の観点から、自動車の燃費向上が求められている。この燃費向上の要求に対する１つの手段としてハイブリッド車両が考えられている。このハイブリッド車両は、エンジンとモータを直列もしくは並列に配置し、エンジン出力のアシストや、減速時には発電機として作用させ、自動車の運動エネルギを電気エネルギに変換することにより、この電気エネルギを用いて再度出力をアシストするよう構成されているものである。
【０００３】
そのような観点から、例えば、特開平９−２５７１２１号公報に記載の装置が知られている。この装置は図５に示すように、内燃機関等のエンジン１１２と、電気エネルギによって作動する電動モータとしても発電機としても作用可能なモータジェネレータ１１４及びシングルピニオン型の遊星歯車装置１１６を備えることで、機械的に力を合成分配する合成分配機構である電気式トルクコンバータ１２４と、自動変速装置１１８とを車両の前後方向に沿って備えており、出力軸１１９から図示しないプロペラシャフトや差動装置などを介して駆動輪へ駆動力を伝達するものである。
【０００４】
この装置の特徴は、従来流体式トルクコンバータを使用していた部分にモータジェネレータ１１４及び遊星歯車装置１１６からなる電気式トルクコンバータを配置することで、エネルギロスの大きかった流体式トルクコンバータを廃止する事が出来る点である。また、トルクコンバータのトルク増幅作用はモータによるトルクアシスト及び遊星歯車によって達成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようなハイブリッド車両を考える際、従来の自動車と基本的な設計が異なると、設備投資等に莫大な費用が必要となり、生産性及び商品性を考えると大きな問題となってしまう。そこで、従来の車両に大幅な設計変更を加えることなく搭載可能なハイブリッドユニットが求められている。よって、従来の流体式トルクコンバータが設けられていた部分に、流体式トルクコンバータと軸方向寸法が変わらずに電気式トルクコンバータが配置できることが望ましい。これは、エンジン及び変速機の出入力位置は車両側の要求で決定されるもので、仮に電気式トルクコンバータの軸方向が長くなるとエンジン側または変速機側をその分短縮しなければならず、エンジン側または変速機側の大幅な設計変更をしなければならなくなってしまうからである。また、電気式トルクコンバータに限らず、モータ機構と歯車要素を備えたハイブリッドユニットにおいて必ず要求される構成上の特徴は、モータを構成する際の乾燥室と、歯車機構を構成する際の油室を分離構成しなくてはならないと言う問題である。
【０００６】
そのような観点から、従来の電気式トルクコンバータをみてみると、スケルトン図は開示されているものの、具体的にどのような配置にするのかが考慮されていないため、合成分配機構側とモータジェネレータとの間に単純に隔壁を設けただけでは、流体式トルクコンバータに比べ電気式トルクコンバータの軸方向寸法が大きくなりすぎるという問題があった。（図３（ａ）参照）
本発明は、上述のような問題点に着目してなされたもので、従来の流体式トルクコンバータと軸方向寸法が変わることなく、そのまま車両に適用可能な電気式トルクコンバータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明においては、エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジンと変速機との間に配置され、機械的に前記エンジンと前記モータジェネレータとの力を合成あるいはエンジンの力を分配する合成分配機構とを備えた電気式トルクコンバータであって、
変速機と電気式トルクコンバータを仕切る第１ケース部材と、
エンジンと変速機の間で外部と電気式トルクコンバータとを仕切る第２ケース部材と、
前記第１ケース部材と連結する大径部と、内径側に前記合成分配機構を配置し外径側に前記モータジェネレータロータが径方向に少なくとも一部が重なって配置されている中径部と、変速機の入力軸と同軸上に配置された回転軸を内周で支持する小径部とを有し、モータジェネレータ側と合成分配機構側とを仕切り、前記合成分配機構の全体を内包する第３ケース部材とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の電気式トルクコンバータにおいて、
前記合成分配機構と変速機との間で変速機の入力軸の逆回転を禁止するワンウェイクラッチを大径部の内周側に位置したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明においては、請求項１または２に記載の電気式トルクコンバータにおいて、
前記ロータ内径側と前記第３ケース部材外径側との間に、前記モータの回転センサを配置したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
請求項１記載の電気式トルクコンバータにおいては、エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジンと変速機との間に配置され、機械的に前記エンジンと前記モータジェネレータとの力を合成あるいはエンジンの力を分配する合成分配機構が備えられている。
【００１１】
そして、第１ケース部材によって、変速機と電気式トルクコンバータが仕切られ、第２ケース部材によって、エンジンと変速機の間で外部と電気式トルクコンバータとが仕切られ、第３ケース部材によって、モータジェネレータ側と合成分配機構側とが仕切られる。この第３ケース部材には、前記第１ケース部材と連結する大径部と、内径側に前記合成分配機構が配置され外径側に前記モータジェネレータロータが径方向に少なくとも一部が重なって配置されている中径部と、変速機の入力軸と同軸上に配置された回転軸が内周で支持される小径部とが構成され、合成分配機構の全体を内包している。
【００１２】
よって、軸方向長さを短く構成することが可能となり、従来の流体式トルクコンバータの代わりにそのまま置き換えることができる。よって、変速機側の設計変更が少なくなる。さらに、第３ケース部材に合成分配機構の全体を内包させることによって、第１ケース部材の形状を簡素化することができる。よって、変速機側の設計変更をさらに低減することができる。
【００１３】
請求項２記載の電気式トルクコンバータにおいては、前記合成分配機構と変速機との間で変速機の入力軸の逆回転を禁止するワンウェイクラッチが大径部の内周側に位置されている。
【００１４】
つまり、最大外径部に大きなトルクのかかるワンウェイクラッチを配置することによって、更に軸方向の短縮化を図ることができる。
【００１５】
請求項３記載の電気式トルクコンバータにおいては、前記ロータ内径側と前記第３ケース部材外径側との間に、前記モータの回転センサが配置される。
【００１６】
よって、軸方向長さの短縮を図りながら、モータジェネレータによって発生するセンサのノイズも抑えることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１８】
図１には実施の形態の電気式トルクコンバータ４の断面図を示す。まず構成を説明する。
【００１９】
エンジン出力軸１ａには、ダンパ２がボルトにより連結され、ダンパ２を介して電気式トルクコンバータ入力軸３がスプライン結合により連結されている。この電気式トルクコンバータ入力軸３にはリングギヤ１３がスプライン結合により連結されている。
【００２０】
コンバータケースは第１ケース部材４１，第２ケース部材４２，第３ケース部材４３により構成されている。第１ケース部材４１は図外のミッションケースにボルトにより固定され、第２ケース部材４２はミッションケース及びエンジンにボルトにより固定され、第３ケース部材４３は第１ケース部材４１にボルトにより固定されている。なお、第２ケース部材４２と第３ケース部材４３は一体に形成されていても良い。
【００２１】
第１ケース部材４１は、２つの部材から構成され、変速機入力軸９及びドラム１１ａを支持するドラムサポート４１ｂ部分と、電気式トルクコンバータ４と変速機２０の間の隔壁４１ａ部分が圧入により一体として構成されている。ドラムサポート４１ｂは摺動部分の耐摩耗性を考慮してスチール製とされ、隔壁４１ａは軽量化を図るためにアルミ製とされている。
【００２２】
また、第１ケース部材４１にはクラッチ１２を係合するためのピストン１２ａに油圧を供給するための油路４１ｃおよび４１ｄが構成され、この２つの油路の合わせ面にはオーリング４１ｅが構成されている。このオーリング４１ｅは、ドラムサポート４１ｂと隔壁４１ａが圧入される際、軸方向力により潰されることで確実にシールできるよう構成されている。
【００２３】
第３ケース部材４３には、ボールベアリング１５を介してロータサポート５３が回転可能に支持されている。このロータサポート５３の外周５３ａにはロータ５２が支持されている。また内径側の支持部５３ｂ外周にはサンギヤ１０が構成されている。
【００２４】
図２の拡大断面図に示すように、第３ケース部材４３外周とロータサポート５３の間には、回転センサ１４が備えられている。この回転センサ１４は、いわゆるレゾルバであって、ロータサポート５３側に取り付けられたセンサロータ１４ａと、第３ケース部材４３側に取り付けられたセンサステータ１４ｂにより構成され、センサロータ１４ａの回転をセンサステータ１４ｂにより読みとることで、モータジェネレータ５の回転を検出するものである。なお、ロータ５２内径側と第３ケース部材４３外径側との間に回転センサ１４を配置したことにより、モータジェネレータ５によって発生するセンサのノイズを抑えることができるよう構成されている。つまり、回転センサ１４は、モータジェネレータ５と同じように、コイルと磁石の組み合わせで構成されており、モータジェネレータ５のステータ５１付近に構成すると、ステータ５１の磁場の変化に回転センサ１４が影響され、正確な回転角度を検出できなくなってしまうためである。
【００２５】
このセンサロータ１４ａはセンサホルダ１４ｃにスナップリングと、ねじの頭がないいわゆるイモねじ１４ｄにより固定されている。このセンサホルダ１４ｃが、ロータサポート５３に構成されたボルトの太さよりも大きないわゆる馬鹿穴５３ｃ部分にボルトにより固定される。これにより、センサホルダ１４ｃをロータサポート５３に対して馬鹿穴５３ｃの範囲内で相対回転させることが可能となり、センサ１４の組み付け角度の調整を、ロータサポート５３を取り外さずに行うことができるよう構成されている。
【００２６】
ピニオンキャリヤ１１は、ドラム１１ａを介して変速機入力軸９に連結されている。このドラム１１ａ内には、リングギヤ１３と係合するためのクラッチ１２と、このクラッチ１２を係合するためのピストン１２ａが構成されている。
【００２７】
第３ケース部材４３とロータサポート５３の間、及びロータサポート５３と電気式トルクコンバータ入力軸３の間には、オイルシール１６，１７が構成され、第３ケース部材４３と第２ケース部材４２の間にはオーリングが構成され、これによりモータジェネレータ室を乾燥室とし、合成分配機構室を油室として分離構成している。
【００２８】
第３ケース部材は図２に示すように、大径部４３ａ，中径部４３ｂ，小径部４３ｃによって構成されている。大径部４３ａには、ワンウェイクラッチ７のアウタレース７ａがスプライン結合されている。ここで、第３ケース部材４３はアルミ製であり、アウタレース７ａはスチール製であるため、熱膨張率や剛性が異なる。よって、ある程度の余裕を持たせ、かつ回転を固定するためスプライン結合とされたものである。また、ワンウェイクラッチ７と第１及び第３ケース部材の間には、エンドベアリング７ｄを軸方向に固定するためのエンドプレート７ｅが挟持されている。
【００２９】
中径部４３ｂ内周側には合成分配機構６が構成されると共に、外周側には、モータジェネレータ５のロータ５２が重なるように構成されている。これにより、軸方向の長さを短縮することができる。また、中径部４３ｂ内周側のドラム１１ａには、ワンウェイクラッチ７のインナレース７ｂが溶接により固定されている。このインナレース７ｂには油路７ｃが構成され、隔壁４１ａに設けられた油路４１ｆからの油によってワンウェイクラッチ７を潤滑する事が出来るよう構成されている。
【００３０】
小径部４３ｃ内周側は、ボールベアリング１５を介してロータサポート５３を支持していると共に、小径部４３ｃ外周側には、回転センサ１４を構成することで、更に軸方向の短縮化を図ることができるよう構成されている。
【００３１】
図３には、単に隔壁を構成した場合（ａ）と、実施の形態の場合（ｂ）の隔壁の概念図を示す。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、モータジェネレータ５と合成分配機構６及びワンウェイクラッチ７を配置し、隔壁を構成すると、軸方向にかなり長くなってしまう。よって、このままでは従来のトルクコンバータに置き換えて配置することが困難である。これに対し本実施の形態の構成を用いた図３（ｂ）においては、合成分配機構６の上方にモータジェネレータ５が構成されることで、モータジェネレータ５のロータ分を軸方向に短縮することができる。また、ワンウェイクラッチ７を隔壁上方に構成することで、ワンウェイクラッチ７分の軸方向長さを短縮することができる。
【００３３】
図４には、本実施の形態のスケルトン図を示す。
【００３４】
エンジン始動時はスタータモータとしてモータジェネレータ５が逆転駆動する。尚、正転・正トルクとはエンジンと同一の回転方向・トルク方向を示し、逆転・逆トルクとはその逆の回転方向・トルクを示す。ピニオンキャリア１１はワンウェイクラッチ７の作用によって停止し、リングギヤ１３が正転させられてエンジンが始動する。尚、変速機２０がニュートラル等駆動力を伝達していない状態にあっては、クラッチ１２を締結した状態でモータジェネレータ５を正転駆動することによってエンジンを始動することもできる。
【００３５】
発進時には、モータジェネレータ５がエンジン１の出力トルクに応じた適正な正トルクを出力することにより発進する。発進中、ピニオンキャリア１１の回転を滑らかに増速していきながら、エンジン１とモータジェネレータ５の回転速度差を徐々に小さくしていく。速度差が充分小さくなった時点でクラッチ１２を締結して、発進が完了する。
【００３６】
発進完了後は、従来のロックアップクラッチ付き流体式トルクコンバータにおけるロックアップ状態と同様に、エンジン１と変速機入力軸９とを直結した状態で走行する。直結状態においては、モータジェネレータ５は、状況に応じてトルクアシストまたは発電を行う。
【００３７】
減速時には、モータジェネレータ５は回生制動し車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。尚、減速時にエンジン１を停止して、更に大きなエネルギを回収できるようにしても良い。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態の電気式トルクコンバータ４においては、エンジン１と、モータジェネレータ５と、エンジン１と変速機との間に配置され、機械的に前記エンジンと前記モータジェネレータとの力を合成あるいはエンジンの力を分配する合成分配機構６とが備えられている。
【００３９】
そして、第１ケース部材４１によって、変速機と電気式トルクコンバータ４が仕切られ、第２ケース部材４２によって、エンジン１と変速機の間で外部と電気式トルクコンバータ４とが仕切られ、第３ケース部材４３によって、モータジェネレータ５側と合成分配機構６側とが仕切られる。この第３ケース部材４３には、第１ケース部材４１と連結する大径部４３ａと、内径側に合成分配機構６が配置され外径側にロータ５２が径方向に少なくとも一部が重なって配置されている中径部４３ｂと、変速機の入力軸９と同軸上に配置されたロータサポート５３が内周で支持される小径部４３ｃとが構成され、合成分配機構６の全体を内包している。
【００４０】
よって、軸方向長さを短く構成することが可能となり、従来の流体式トルクコンバータの代わりにそのまま置き換えることができる。よって、変速機側の設計変更が少なくなる。さらに、第３ケース部材４３に合成分配機構６の全体を内包させることによって、第１ケース部材４１の形状を簡素化することができる。よって、変速機側の設計変更をさらに低減することができる。
【００４１】
また、合成分配機構６と変速機との間で変速機の入力軸９の逆回転を禁止するワンウェイクラッチ７が大径部４３ａの内周側に位置されている。
【００４２】
つまり、最大外径部にワンウェイクラッチ７を配置することによって、合成分配機構６と径方向に重なる位置に構成できるため、更に軸方向の短縮化を図ることができる。
【００４３】
また、ロータ５２内径側と第３ケース部材４３外径側との間に、モータジェネレータ５の回転センサ１４が配置されている。
【００４４】
よって、軸方向長さの短縮を図りながら、モータジェネレータ５によって発生するセンサのノイズも抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態を表す全体構成図である。
【図２】実施の形態の第３ケース部材付近の拡大断面図である。
【図３】実施の形態及び従来技術の隔壁を示す概念図である。
【図４】実施の形態のスケルトン図である。
【図５】従来技術のスケルトン図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  ダンパ
３  電気式トルクコンバータ入力軸
４  電気式トルクコンバータ
５  モータジェネレータ
６  合成分配機構
７  ワンウェイクラッチ
７ａ  アウタレース
７ｂ  インナレース
７ｃ  油路
７ｄ  エンドベアリング
７ｅ  エンドプレート
９  変速機入力軸
１０  サンギヤ
１１  ピニオンキャリヤ
１２  クラッチ
１３  リングギヤ
１４  回転センサ
１５  ボールベアリング
１６，１７  オイルシール
２０  変速機
４１  第１ケース部材
４１ａ  隔壁
４１ｂ  ドラムサポート
４１ｃ，４１ｄ  油路
４１ｅ  オーリング
４１ｆ  油路
４１ｇ  油路
４２  第２ケース部材
４３  第３ケース部材
５１  ステータ
５２  ロータ
５３  ロータサポート
５３ａ  外周部
５３ｂ  内周部
５３ｃ  馬鹿穴
【図１】
0003553436.tif 000002
【図２】
0003553436.tif 000003
【図３】
0003553436.tif 000004
【図４】
0003553436.tif 000005
【図５】
0003553436.tif 000006