CN1769088A - 混合驱动装置 - Google Patents
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Abstract
如果将动力分配用行星齿轮及变速装置配置到轴向中间部分,便得不到输入轴与输出轴中较长一方的轴支承精度。在分割动力分配用行星齿轮(21)与变速装置(22)的隔壁(C)的内周面上安装轴承(80),来支承输出轴(12)的前端部。在支承第二电动机(23)的转子(29)后端部的后壁(E)的与轴承(s)的安装面同一的平面(II-II)部分上夹设轴承(81),来支承输出轴(12)的后端部。由此,输出轴(12)在隔壁(C)及后壁(E)处,由轴承(80、81),通过两端支承结构来支承。
Description
技术领域
本发明涉及搭载于汽车的混合驱动装置及搭载有该装置的汽车,尤其涉及适用于FR用车辆,且输入轴与输出轴配置于旋转中心线上的混合驱动装置。
背景技术
以往,作为混合驱动装置,已知有一种所谓机械分配式(分离型或双电机型)的装置,这种装置采用行星齿轮,其各元件分别连结于发动机输出轴、传递到控制用发电机(第一电动机)及车轮的输出部,此外,上述输出部连结于驱动(辅助)用电机(第二电动机),并通过控制上述发电机,来将发动机输出从上述行星齿轮向输出部进行无级变速,进而由上述驱动用电机对该输出部的动力进行适宜辅助,并输出到输出轴。
在所述驱动用电机与输出轴之间配置有变速装置的混合驱动装置,比如在专利文献1或专利文献2中有披露。
[专利文献1]JP特开2004-66898号公报
[专利文献2]JP特开2002-225578号公报
在搭载于FR用汽车的混合驱动装置中,输入轴与输出轴以与发动机输出轴对齐的方式被配置到旋转中心线上,而成为一种在前后方向上长的结构。另外,由于该混合驱动装置与驾驶室相邻,尤其是由于FR型汽车多适用于高级车,因而强烈希望降低它的振动。
为此,将控制用发电机(第一电动机)、动力分配用行星齿轮、变速装置以及驱动用电机(第二电动机)各元件内的作为重物的驱动用电机(第二电动机)或控制用发电机(第一电动机),配置到变速箱的最后端侧(与发动机相反的一侧),并由橡胶装配件将该变速箱的后端部支承在车体上,这一点在降低上述振动上是所希望的,另外,将噪音发生量较少的电动机与驾驶室相邻配置,这对于保持驾驶室内的安静也是所希望的。
如此配置后,动力分配用行星齿轮及变速装置,便被配置到所述第一及第二电动机之间。将第一及第二电动机的定子与转子的间隙正确地设置到较小的量,这对于其性能是有利的,对这些电动机的转子而言,可考虑以下方案:在与壳体构件一体的支承部(隔壁)中,经由轴承构件,由两端支承结构来支承其两端部分,而使上述间隙保持于微小量。
另一方面,输入轴及输出轴的支承精度,也影响到混合驱动装置的性能和上述振动及驾驶室的安静性。这些输入轴及输出轴,也最好在支承所述电动机的转子的支承部部分上,经由轴承构件,由两端支承结构来支承其两端部分,但由于上述动力分配用行星齿轮及变速装置位于旋转中心线上的中间部分这一关系,因而输入轴及输出轴之一在轴向离开上述转子的支承部分的位置上,经由其它被支承的轴来轴承支承。
因此,经由该其它轴来轴承支承的输入轴或输出轴,其各自的间隙及公差积累,而难以得到充分的轴支承精度。此外,由于在轴向离开壳体构件的支承部分的位置上轴承支承,因而不能得到足够的支承刚性,而且也不能充分发挥该部位轴承构件的性能。
发明内容
为此,本发明的目的在于提供一种混合驱动装置,该装置在动力分配用行星齿轮与变速装置之间设置隔壁,在该隔壁部分上,由轴承构件来支承输入轴与输出轴之一,由此解决了上述课题。
根据本发明的第1方面,提供一种混合驱动装置,其特征在于,
具有:
输入来自内燃机5的动力的输入轴10;
输出轴12,其与上述输入轴10在旋转中心线13上对齐配置,且与驱动车轮连动;
第一电动机20,其配置于上述旋转中心线上,且具有定子24及转子25;
动力分配用行星齿轮21,其配置于上述旋转中心线上,且具有连结于上述输入轴10的第一旋转元件(CR0;图2,R0;图10)、连结于上述第一电动机20的转子25的第二旋转元件(S0;图2,图10)、连结于上述输出轴12的第三旋转元件(R0;图2,CR0;图10);
第二电动机23,其配置于上述旋转中心线上,且具有定子28及转子29;
变速装置22,其配置于上述旋转中心线上,且对上述第二电动机23的转子29的旋转进行变速并传输到上述输出轴12,
其中,
将上述第一电动机20、上述动力分配用行星齿轮21、上述第二电动机23、以及上述变速装置22放置到壳体构件14内,且使上述动力分配用行星齿轮21与上述变速装置22在上述旋转中心线13上相邻接地对齐配置,
在上述壳体构件14上,固定上述第一及第二电动机20、23的上述定子24、28,且由与上述壳体构件14成一体的支承部A、B、D、E来自由旋转地支承上述第一及第二电动机的上述转子25、29,
在上述动力分配用行星齿轮21与上述变速装置22之间,设置与上述壳体构件14成一体的隔壁C,
上述输入轴10及输出轴12任意一个轴(在图3、图4、图5、图6中为输出轴12,在图11中为输入轴10)形成为如下的两端支承结构,即其一端部由上述隔壁C部分(I)支承,其另一端部由支承上述转子的上述支承部(E;图3,A;图11)部分(II或III)(IV或V)支承,且分别经由轴承构件(80、81或u、v)及(80、83或84),来直接或间接地可自由旋转地被支承。
此外,与上述壳体构件一体的支承部以及与壳体构件成一体的隔壁中的所谓“一体”,并非限定于上述支承部或隔壁作为壳体构件的一部分来一体形成,也包含一种由螺栓、焊接等固定方法来一体固定的概念。
根据本发明的第2方面,在本发明的第1方面所述的混合驱动装置中,上述输入轴10及输出轴12的任意另一个轴(图3~图6为输入轴10,图11中为输出轴12),直接或间接地可自由旋转地支承在支承上述第一或第二电动机20、23的上述转子的两个支承部A、B或D、E。
根据本发明的第3方面,在本发明的第1或第2方面所述的混合驱动装置中,邻接配置的上述动力分配用行星齿轮21及上述变速装置22被配置于上述旋转中心线13上,且位于上述第一电动机20与上述第二电动机23之间。
根据本发明的第4方面,在本发明的第1或第2方面所述的混合驱动装置中,在上述壳体构件14的后端部,设置有可装配到车体上的装配部M。
根据本发明的第5方面(比如参照图2,图3),在本发明的第1方面所述的混合驱动装置中,在上述旋转中心线13上,从前端侧开始,依次配置有上述第一电动机20、上述动力分配用行星齿轮21、上述变速装置22以及上述第二电动机23。
此外,上述的所谓“前端侧”,意味着在车辆上搭载有混合驱动装置的状态下成为车体“前端”的一侧,即与发动机邻接的一侧。以下同样。
根据本发明的第6方面(比如参照图3,图4),在本发明的第5方面所述的混合驱动装置中,上述输入轴10,由分别支承上述第一电动机20的上述转子两端部的上述两个支承部A、B,来分别可自由旋转地被支承,
上述输出轴12,其前端部由上述隔壁C部分I支承、其后端部由支承上述第二电动机23的转子29的后端部的支承部E部分II或III、III’支承,且分别经由轴承构件81、u、v来可自由旋转地被支承。
根据本发明的第7方面(比如参照图10,图11),在本发明的第1方面所述的混合驱动装置中,在上述旋转中心线13上,从前端侧开始,依次配置有上述第二电动机23、上述变速装置22、上述动力分配用行星齿轮21及上述第一电动机20。
根据本发明的第8方面(比如参照图11,图12),在本发明的第7方面所述的混合驱动装置中,上述输入轴10,其前端部由支承上述第二电动机23的转子29前端的支承部A部分IV或V支承、其后端部由上述隔壁C部分I支承,且分别经由轴承构件83或84、80来可自由旋转地被支承,
上述输出轴12,由分别支承上述第一电动机20的上述转子25两端部的上述两个支承部D、E,来分别可自由旋转地被支承。
根据本发明的第9方面(比如参照图1),提供一种汽车,其特征在于,
具有:
由前轮2以及后轮3来跨越设置的车体4;
搭载于上述车体上的内燃机5;
搭载于上述车体的、本发明的第1至第8方面任一项中所述的混合驱动装置7,
其中,
从上述车体的前方开始,依次配置上述内燃机5及上述混合驱动装置7,且使上述内燃机的输出轴16在上述旋转中心线13上对齐配置,并使该旋转中心线朝向车体的前后方向配置,
将上述混合驱动装置7的上述输入轴10连结于上述内燃机的输出轴6,并使上述混合驱动装置的上述输出轴12与上述后轮3连动。
此外,上述括号内的符号用于与附图相对照,但对权利要求范围没有任何影响。
根据第1方面涉及的本发明,由于使动力分配用行星齿轮与变速装置相邻配置,且在它们之间设置隔壁,并在由该隔壁所隔离的各空间内放置动力分配用行星齿轮及变速装置,因而可容易且可靠地支承各行星齿轮及变速装置,而且输入轴或输出轴在上述隔壁及转子的支承部分处,经由轴承构件并通过两端支承结构来被支承,所以可提高输入轴或输出轴的轴支承精度,而且由于第一及第二电动机的定子及转子由壳体构件来支承,从而可提高这些电动机的性能,并可提高耐振性及安静性,还可提高混合驱动装置的性能及可靠性。
根据第2方面涉及的本发明,由于输入轴及输出轴中未由上述隔壁支承一个轴,由支承第一或第二电动机的转子的支承部来支承,因而该轴可以较短,且可提高输入轴及输出轴双方的轴支承精度。
根据第3方面涉及的本发明,由于将重物即第一及第二电动机,分开配置到旋转中心线上的前端侧及后端侧,因而可提高混合驱动装置的耐振性,而且与驾驶室邻接的后端部由电动机构成,所以可提高驾驶室的安静性。
根据第4方面涉及的本发明,由于构成为使壳体构件的前部可连结于内燃机,而且将壳体构件的后端部可安装到车体内,因而可降低混合驱动装置的振动。
根据第5方面涉及的本发明,由于将最重物即第二电动机配置到壳体构件的后端侧,因而可提高耐振性,而且使第二电动机与变速装置邻接,并使第一电动机与动力分配用行星齿轮邻接,因而动力传输趋于合理。
根据第6方面涉及的本发明,采用上述配置结构后,输出轴会加长,但由于该长的输出轴在上述隔壁部分及第二电动机的后支承部部分中,分别经由轴承构件来被支承,因而可提高输出轴的轴支承精度,而且较短的输入轴可由第一电动机的两个支承部来自由旋转地支承,并可提高混合驱动装置的性能及可靠性。
根据第7方面涉及的本发明,由于将最重物即第一电动机配置到壳体构件的后端侧,因而可提高耐振性,而且使第一电动机与动力分配用行星齿轮邻接,使第二电动机与变速装置邻接,因而动力传输趋于合理。
根据第8方面涉及的本发明,采用上述配置结构后,输入轴会加长,但由于该长的输入轴在第二电动机的前支承部分及上述隔壁部分中,分别经由轴承构件来被支承,因而可提高输入轴的轴支承精度,而且较短的输出轴可由第一电动机的两个支承部来自由旋转地支承,并可提高混合驱动装置的性能及可靠性。
根据第9方面涉及的本发明,可将本混合驱动装置搭载到FR型汽车上,可提供一种燃料费较低、且减轻了振动的安静性良好的汽车。
附图说明
图1是典型地表示搭载有本发明涉及的混合驱动装置的、本发明涉及的汽车的俯视图。
图2是表示实施方式1的混合驱动装置的简要说明图。
图3是表示实施方式1的混合驱动装置的构成的纵向剖视图。
图4是表示部分变更了输出轴的支承的实施方式1的纵向剖视图。
图5是表示部分变更了装配部的实施方式1的纵向剖视图。
图6是表示进一步部分变更了装配部的实施方式1的纵向剖视图。
图7是表示实施方式1的混合驱动装置的变形例1的简要说明图。
图8是表示实施方式1的混合驱动装置的变形例2的简要说明图。
图9是表示实施方式1的混合驱动装置的变形例3的简要说明图。
图10是表示实施方式2的混合驱动装置的简要说明图。
图11是表示实施方式2的混合驱动装置的构成的纵向剖视图。
图12是表示部分变更了输入轴的支承的实施方式2的纵向剖视图。
其中符号說明如下:
1汽车 2前轮 3后轮
4车体 5内燃机 6输出轴
7、7A、7B混合驱动装置 10输入轴
12输出轴 13旋转中心线 14壳体构件
20第一电动机 21动力分配用行星齿轮
22变速装置 23第二电动机
24、28定子 25、29转子
A、B、D、E支承部(隔壁) C隔壁
80、81、83、84、u、v轴承构件(轴承)
I、II、III、IV、V平面
具体实施方式
以下参照附图,对本发明的实施方式作以說明。此外,各附图中附加同一符号的部件具有相同的结构或作用,适当省略对它们的重复說明。
<实施方式1>
图1表示本发明涉及的汽车,即搭载有本发明涉及的混合驱动装置的汽车1的一例。该图所示的汽车1是一种FR(前置发动机·后轮驱动)型汽车,该图是典型地表示其概略构成的俯视图。此外,在实际的汽车中,该图中的箭头F方向表示前侧,箭头R方向表示后侧。
该图所示的汽车1具有车体4,该车体由左右前轮2、2以及成为驱动车轮的左右后轮3、3来支承。在车体4的前部,内燃机5在使其曲轴6处于前后方向的状态下,经由橡胶装配件(不图示)来搭载。此外,该图中,将由曲轴的后方突出部形成的输出轴作为曲轴6来图示。在内燃机5的后端,连结有混合驱动装置7。
混合驱动装置7具有:经由阻尼装置8与内燃机5的曲轴6连接的输入轴10、第一电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22、第二电动机23(参照图2)、以及输出驱动力的输出轴12。这里,输入轴10及输出轴12中,输入轴10配置于前侧,输出轴12配置于后侧,而且均被配置于旋转中心线13上。这些输入轴10以及输出轴12,相对车体4面向前后方向来配置,并与上述第一电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22以及第二电动机23一起,被放置到在前后方向上长的壳体构件14内。另外,有关混合驱动装置7将在后面详述。
混合驱动装置7的输出轴12,从上述壳体构件14的后端突出,且进而向后延伸,并经由柔性联轴器15以及公知的传动轴16(实际上具有万向接头及中心轴承等,但省略了图示),而连结于差速器17。此外,该差速器17经由左驱动轴18L及右驱动轴18R,而连结于上述左右后轮3、3。
对于上述构成的汽车1,在内燃机5产生的动力,被输入到混合驱动装置7的输入轴10上,且由后述的第一电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22以及第二电动机23来调整,并从输出轴12输出。这样,调整后的动力经由传动轴16等,被传输到驱动车轮即左右后轮3、3。
接下来,作为搭载于图1所示的汽车1的本发明涉及的混合驱动装置7的一例,对本实施方式涉及的混合驱动装置7A作以说明。首先,参照图2的简要说明图,对混合驱动装置7A整体的概况作以说明,接着参照图3,对具体的构成作详述。此外,在这些附图中,箭头F方向表示车体的前侧(内燃机侧),而箭头R方向表示车体的后侧(差速器侧)。
如图2所示,混合驱动装置7A从靠近图1的内燃机5的一侧,即从前侧向后侧,依次配备第一电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22及第二电动机23。它们均被放置于壳体构件14(参照图1)的内侧,且在旋转中心线13的周围对齐配置。以下,按照第一电动机20~第二电动机23的顺序来说明。
第一电动机20具有固定于壳体构件(参照图1)14的定子24、以及在该定子24的内径侧(另外,在以下的说明中,对壳体构件14的径向位置而言,将靠近旋转中心线13的一侧称为内径侧,将远离它的一侧称为外径侧。)被自由旋转地支承的转子25。该第一电动机20的转子25,连结于以下说明的动力分配用行星齿轮21的中心齿轮S0。这样的第一电动机主要基于经由中心齿轮S0输入的动力来进行发电,并经由转换器(不图示)来驱动第二电动机23,或者对HV电池(混合驱动用电池:不图示)进行充电。
动力分配用行星齿轮21,由相对于输入轴10同轴状配置的单小齿轮行星齿轮来构成。动力分配用行星齿轮21具有:支承多个小齿轮P0的托架(第一旋转元件)CR0、与该小齿轮P0分别啮合的中心齿轮(第二旋转元件)S0以及齿圈(第三旋转元件)R0。在该动力分配用行星齿轮21中,其托架CR0连结于输入轴10,此外中心齿轮S0连结于第一电动机20的转子25,进而齿圈R0连结于输出轴12。这样的动力分配用行星齿轮21基于第一电动机20的转速控制,将通过输入轴10而输入到托架CR0的动力,经由中心齿轮S0分配到第一电动机20侧,并经由齿圈R0来分配到输出轴12侧。此外,分配到第一电动机20的动力用于发电,而分配到输出轴12的动力则用于驱动汽车1。
变速装置22,具有所谓拉威挪(Ravigneaux)式行星齿轮装置27,该齿轮装置由一个双小齿轮行星齿轮以及共用该小齿轮的单小齿轮行星齿轮来组成,此外还具有第一制动器B1及第二制动器B2。
其中,行星齿轮装置27由2个中心齿轮S1和S2、支承小齿轮P1及小齿轮(共用的长小齿轮)P2的托架CR1、以及齿圈R1来构成,在2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与中心齿轮S1及齿圈R1相啮合,而共用的长小齿轮即小齿轮P2则与中心齿轮S2及小齿轮P1相啮合。该行星齿轮装置27中,其齿圈R1连结于第一制动器B1,而中心齿轮S2则连结于第二制动器B2。作为变速装置22整体,成为输入构件的中心齿轮S1,连接于下面说明的第二电动机23的转子29,而成为输出构件的托架CR1则与上述动力分配用行星齿轮21的齿圈R0同样,连结于输出轴12。该变速装置22如后所述,通过卡合第一及第二制动器B1、B2中的一个而释放另一个,或者相反地,释放一个而卡合另一个,来切换减速比各异的两档减速档。即,变速装置22对从下面说明的第二电动机23经由中心齿轮S1输入的动力的大小进行变更,并经由托架CR1传输到输出轴12。
第二电动机23被配置到上述第一电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22以及第二电动机23中的最后部,即距离内燃机5最远的位置。第二电动机23具有:在壳体构件(参照图1)14中固定的定子28、以及在该定子28的内径侧被自由旋转地支承的转子29。该第二电动机23的转子29连结于上述变速装置22的中心齿轮S1。该第二电动机23与上述第一电动机20同样,经由转换器来连接于HV电池。但其主要功能相异。即,第二电动机23不同于第一电动机20主要用于发电,而主要作为驱动电机来使用,从而辅助汽车1的动力(驱动力)。但在制动時等则作为发电机使用,从而将车辆惯性力作为电能予以再生。
这里,上述第一电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22以及第二电动机23中,第一及第二电动机20、23与动力分配用行星齿轮21及变速装置22相比,重量重,成为所谓的重物。因此在本实施方式中,如图2所示,动力分配用行星齿轮21与变速装置22被邻接配置,而且这些行星齿轮21及变速装置22,被配置到第一与第二电动机20、23之间。因此,重物即第一及第二电动机20、23被分开配置到壳体构件14的前后,尤其是,最重物即第二电动机23被配置到第一电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22以及第二电动机23中的最后部,即距离内燃机5最远的位置。
此外,对于参照图2的简要说明图来說明的混合驱动装置7A的作用及効果,在参照图3来详述混合驱动装置7A的具体构成之后,再进行說明。
图3表示包含混合驱动装置7A的旋转中心线13的纵向剖面的半边部分。
该图所示的混合驱动装置7A具有:配置于旋转中心线13上的输入轴10及输出轴12、配置于该旋转中心线13的周围的第一电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22以及第二电动机23。它们均与输入轴10以及输出轴12一起,被放置于壳体构件14内。其中,输出轴12后端侧的一部分(延长轴12a),从壳体构件14向后方突出。
壳体构件14,考虑到组装性等,将沿着旋转中心线13在前后方向被分割成多个的部分分别由接合面来接合,而构成为一体。比如,接合面H位于第二电动机23的前部附近,接合面J被配置于变速装置22中第一与第二制动器B1、B2之间。该接合面J只要被配置到各制动器B1、B2的促动器37、43之间即可。在该壳体构件14内,在前后方向的不同位置形成有多个隔壁,即从前侧开始依次形成有作为支承构件的隔壁A、B、C、D、E。这些隔壁A~E中,隔壁A、E分别是被配置到壳体构件14的前端以及后端附近的隔壁,隔壁A、E之间的壳体内空间,被隔壁B、C、D沿旋转中心线13在前后向被分割成4个空间。这些隔壁A~E除了用作壳体构件14的加强件之外,还用于保持各轴承(轴承构件)(后述)以及形成液压室(促动器)43、37(后述)。此外,上述隔壁C虽然支承输出轴12的前端部(后述),但该隔壁C作为壳体构件14的一部分来一体形成,此外,支承第二电动机23的转子29的隔壁D、E也与壳体构件14一体形成,而隔壁A、B则通过螺栓来与壳体构件14一体固定。这样,可在使壳体构件14的分割面(接合面)H、J达到最小的同时进行安装,而且可提高输出轴12的支承刚性。
上述的第一电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22以及第二电动机23,分别被放置于被隔壁A~E分割成四部分的空间内。即,第一电动机20被放置在隔壁A、B之间,动力分配用行星齿轮21被放置在隔壁B、C之间,变速装置22被放置在隔壁C、D之间,第二电动机23被放置在隔壁D、E之间。以下,从第一电动机20开始依次进行详述。
第一电动机20比如由交流永磁同步型(无刷直流电机)来构成,在输入轴10的外径侧被配置成与其同轴。第一电动机20具有:固定于壳体构件14的内周面的定子24、以及在该定子24的内径侧相隔规定的气隙G1来自由旋转地配置的转子25。转子25,其内径侧成为圆筒状转子轴(以下称轮毂部或转子轮毂部)25a,且在该轮毂部前部的外周面及后部的外周面上分别形成有阶梯部。通过在轮毂部25a的前端部及后端部的上述阶梯部30、31与隔壁A、B之间以在前后方向上被定位的状态下嵌合的轴承a、b,转子25被壳体构件14自由旋转地支承。此外,在轮毂部25a的后端,固定有后述的动力分配用行星齿轮21的中心齿轮S0。输入轴10由设置于与轴承a、b轴向重合的位置上的轴承c、d,支承于转子25,中心齿轮S0经由固定于输入轴10的外周面的轴承d,e,由输入轴10相对自由旋转地支承。此外,轴承d被配置到前后方向的配置位置分别与轴承b对应的位置。而轴承e则被配置到与中心齿轮S0的齿轮部对应的位置。这样,由于第一电动机20的转子25,由安装于隔壁A、B的轴承a、b,被自由旋转地支承在壳体部件14上,因而可精度良好地确保转子25的前后向及径向的位置,这样,比如即使在使壳体构件14在上下方向或左右方向弯曲的力产生作用的场合下,也可以在定子24与转子25之间,精度良好地维持规定的气隙G1。此外,如上所述,第一电动机20经由转换器来连接于HV电池。如此构成的第一电动机20的主要功能,是基于分配到下述的动力分配用行星齿轮21的中心齿轮S0的动力来进行发电,并经由转换器来驱动第二电动机23,或者对HV电池进行充电。
在输入轴10中,其前端部分在轴向重合的位置中隔壁A处,经由轴承a、转子轮毂部25a及轴承c被支承,而且其后端部分在轴向重合的位置中隔壁B处,经由轴承b、一体的转子轮毂部25a、中心齿轮S0及轴承d被支承,因此,该输入轴10在与壳体构件14一体的支承部即隔壁A、B处,经由轴承c、d,由两端支承结构来支承。这样,输入轴10便在隔壁A、B的支承面上,由轴承c、d来被间接地(即经由转子轮毂部25a)支承,可得到高的轴支承精度。
另一方面,输出轴12的前端部在隔壁C处,直接经由轴承80来支承,其后端部在后壁E处,经由轴承s、第二电动机的转子轮毂部29a及轴承81来支承。支承上述转子轮毂部29a的后端部的轴承s与支承上述输出轴12的轴承81处于轴向上重合的位置,因此输出轴12,其前端部在隔壁C部分即安装有轴承80的平面I-I部分中,由该轴承80来直接支承,其后端部在安装有后壁E的轴承s的平面II-II部分中,经由转子轮毂部29a(即间接地),来由轴承81支承,并由两端支承结构来支承。这样,尽管输出轴12是一种长形结构,也可以得到高的轴支承精度。此外,上述隔壁C与轴承80的位置在轴向上重合,而且也与第一制动器B1的促动器37轴向重合,可实现混合驱动装置的轴向紧凑化。
在输出轴12的后端部,延长轴12a由花键等来一体嵌合。该延长轴12a在形成于壳体构件14的后壁E的圆筒部14b处,经由轴承u、v来自由旋转地支承。圆筒部14b及后壁E的轴承安装面14f,与壳体构件14一体形成,且具有高的同心性,因此,一体的输出轴12与延长轴12a,由高同心度来正确地被支承。
动力分配用行星齿轮21被设置在壳体构件14的隔壁B、C之间。动力分配用行星齿轮21如上所述,由相对于输入轴10同轴状配置的单小齿轮行星齿轮来构成,且具有:中心齿轮(第二旋转元件)S0、支承小齿轮P0的托架(第一旋转元件)CR0、以及齿圈(第三旋转元件)R0。其中,中心齿轮S0向前方延长,并固定到上述第一电动机20的转子25的后端侧。此外,托架CR0被固定到输入轴10的后端,即延伸设置到隔壁B、C之间的输入轴10的后端。托架CR0由与其内径侧的前面及后面嵌合的轴承f、g,来自由旋转地支承。轴承f被插装于与中心齿轮S0的后端面之间,轴承g被插装于与在输出轴12的前端侧固定的凸缘部32之间。支承在托架CR0上的小齿轮P0,在内径侧及外径侧分别与中心齿轮S0及齿圈R0相啮合。齿圈R0向后方延长,且被固定到上述输出轴12前端的凸缘部32的外径侧。该凸缘部32的内径侧的前面及后面,分别被上述轴承g以及在隔壁C的内径侧前面固定的轴承h自由旋转地支承。这样,动力分配用行星齿轮21中,成为输入部的托架CR0被固定到输入轴10的后端,成为输出部(动力的分配对象)的中心齿轮S0以及齿圈R0分别连结于第一电动机20的转子25的后端以及输出轴12的前端。该动力分配用行星齿轮21中,将经由输入轴10输入到托架CR0的内燃机5(参照图1)的动力,经由中心齿轮S0分配到第一电动机20侧,并经由齿圈R0分配到输出轴12侧。此时的动力分配比例,基于第一电动机20的旋转状态来泱定。即在由第一电动机20的转子25发生了大功率的场合下,由第一电动机20的发电量将增加,而输出到输出轴12的动力便相应地减少。与此相反,在使第一电动机20的转子25发生了小功率的场合下,由第一电动机20的发电量将减少,而输出到输出轴12的动力便相应地增加。
变速装置22被配置到壳体构件14的隔壁C、D之间,即壳体构件14的长度方向(沿旋转中心线13的方向)的大致中间位置。变速装置22具有:配置于内径侧的拉威挪式行星齿轮装置27、以及分别配置于该外径侧的前侧及后侧的第一制动器B1及第二制动器B2。上述动力分配用行星齿轮21及变速装置22,由上述隔壁C来分割,而且该隔壁C的内径面,成为自由旋转地支承上述输出轴12的前端部的轴承80的安装面。
其中,行星齿轮装置27具有:配置于输出轴12前端侧的外周面附近的第一中心齿轮S1(以下简称“中心齿轮S1”。)、在该中心齿轮S1的后方比中心齿轮S1配置到外径侧的第二中心齿轮S2(以下简称“中心齿轮S2”。)、配置于中心齿轮S1的外径侧的齿圈R1、与中心齿轮S1以及齿圈R1啮合的小齿轮P1、构成共用长小齿轮且与中心齿轮S2以及小齿轮P1啮合的小齿轮P2、支承这些小齿轮P1及P2的托架CR1(参照图2)。以下,从中心齿轮S1开始来依次說明。
中心齿轮S1经由嵌入到输出轴12前半部的外周面上的套筒33,来连结于后述第二电动机23的转子29的前端。该中心齿轮S1与套筒33一起,经由与输出轴12的外周面嵌合的轴承i、j,来由输出轴12相对自由旋转地支承。
中心齿轮S2中,从其后端侧沿托架CR1的后侧托架板而延伸到外径侧的凸缘部、与从该凸缘部34的外径侧端部向前方延伸的鼓形部35一体形成。在该鼓形部35的外周面与壳体构件14内周面的内周花键之间,插装有后述的第二制动器B2。中心齿轮S2,由在与上述中心齿轮S1一体的套筒33的外周面上嵌合的轴承k、l、以及分别与凸缘部的内径侧(基端侧)的前面及后面嵌合的轴承m、n来自由旋转地支承。此外,轴承m插装在与后述托架CR1的后侧托架板的内径侧后面之间,而轴承n插装在与隔壁D的内径侧前面之间。
齿圈R1,在其前端部,固定有沿托架CR1的前侧托架板延伸到内径侧的凸缘部36,并由与该凸缘部36内径侧的前面及后面嵌合的轴承o、p来自由旋转地支承。该轴承o插装在与隔壁C的内径侧后面之间,轴承p插装在与托架CR1的前侧托架板之间。在齿圈R1的外周面与壳体构件14内周面的内周花键之间,插装有第一制动器B1。
小齿轮P1由托架CR1自由旋转地支承,且在内径侧与上述中心齿轮1相啮合,在外径侧与上述齿圈R1相啮合。
小齿轮P2,是一种在后侧形成的大径齿轮P2a与在前侧形成的小径齿轮P2b一体构成的共用长小齿轮。小齿轮P2中,使其大径齿轮P2a与上述中心齿轮S2啮合,而使其小径齿轮P2b则与上述小齿轮P1啮合。
托架CR1,由前侧托架板及后侧托架板,来自由旋转地支承小齿轮P1及P2,而且前侧托架板被固定在输出轴12的前端侧外周面上。托架CR1,由与前侧托架板内径侧的前面及后面嵌合的轴承p以及与后侧托架板的内径侧前面嵌合的轴承m,来相对自由旋转地支承。
第一制动器B1具有多个碟片以及摩擦片(制动板),且在形成于上述齿圈R1的外周面的外周花键、与形成于壳体构件14的内周面的内周花键之间,由花键来结合。在第一制动器B1的前侧,设有第一制动器用的液压促动器37。液压促动器37具有以下部件,即:在第一制动器B1的前方配置成可前后移动的活塞、设置于隔壁C的外径侧后面且使活塞的前端侧油密状嵌合的第一液压室、在固定于隔壁C的护圈与活塞的内径侧后面之间插装且将活塞朝向前方推进的复位弹簧(压缩弹簧)42。
第二制动器B2紧靠上述第一制动器B1的后方来邻接配置。第二制动器B2具有多个碟片以及摩擦片(制动板),且在形成于与上述中心齿轮S2一体的鼓形部35的外周面的外周花键、与形成于壳体构件14的内周面的内周花键之间,由花键来结合。在第二制动器B2的后侧,配置有第二制动器用的液压促动器43。液压促动器43具有以下部件,即:在第二制动器B2的后方配置成可前后移动的活塞、设置于隔壁D的外径侧前面且使活塞的后端侧油密状嵌合的第二液压室、在固定于隔壁D的护圈与活塞的内径侧前面之间插装且将活塞朝向后方推进的复位弹簧(压缩弹簧)47。
上述构成的变速装置22,将来自第二电动机23的输出经由套筒63传输到中心齿轮S1。在低速档状态,第一制动器B1卡合,第二制动器B2释放。因此齿圈1便成为固定状态,中心齿轮S2则成为自由旋转状态,上述第一中心齿轮S1的旋转经由小齿轮P1而大大被减速,并传输到托架CR1,该托架CR1的旋转被传输到输出轴12。
此外,在变速装置22的高速档状态下,第一制动器B1释放,而第二制动器B2固定。这样,中心齿轮S2便处于固定状态,而齿圈R1则处于自由旋转状态。在该状态下,中心齿轮S1的旋转被传输到小齿轮P1,且小齿轮P2则与停止状态下的中心齿轮S2啮合,并且托架CR1以规定的旋转来公转,此时,被较小减速的托架CR1的旋转被传输到输出轴12。
这样,变速装置22在低速档状态下,通过分别卡合及释放第一、第二制动器B1、B2,来将被较大减速的旋转传输到输出轴12。而在高速档状态下,通过分别释放及卡合第一、第二制动器B1、B2,来将被较小减速的旋转传输到输出轴12。这样,由于变速装置22可以进行二档变速,因而可实现第二电动机23的小型化。即,在使用小型电动机,比如在发动需要高转矩的汽车1的场合下,在低速档状态下将足够的驱动转矩传输到输出轴12,而在输出轴12高速旋转時,则作为高速档状态,可防止转子29高速旋转。
第二电动机23比如由交流永磁同步型(无刷直流电机)来构成,且在输出轴12的外径侧被配置成与其同轴。第二电动机23具有:固定于壳体构件14的内周面的定子28、以及在该定子28的内径侧相隔规定的气隙G2来自由旋转地配置的转子29。转子29中,其内径侧成为圆筒状轮毂部29b,在该圆筒状轮毂部前部的外周面及后部的外周面,分别形成有阶梯部50。转子29经由在该前端部及后部中在各阶梯部与隔壁D、E之间以在前后方向上被定位的状态下嵌合的轴承r、s,被壳体构件14自由旋转地支承。此外,在轮毂部29a的前端,固定有与上述变速装置22的中心齿轮S1一体的套筒33。这样,由于第二电动机23的转子29,由安装于隔壁D、E的轴承r、s而被壳体构件14自由旋转地支承,因而可精度良好地确保转子29的前后向及径向的位置,这样,比如即使在对于壳体构件14作用使其在上下方向或左右方向弯曲的力的场合下,也可以在定子28与转子29之间,精度良好地维持规定的气隙G2。此外,如上所述,第二电动机23与第一电动机20同样,经由转换器来连接于HV电池。
此外,对于壳体构件14,隔壁E的外径侧形成厚壁,而构成安装部(装配部)M。壳体构件14的前端侧的连结部14d,连接于在车体4(参照图1)内通过橡胶体来装配的内燃机5,后端侧利用安装部M并通过橡胶体来组装到车体的一部4a上。即,在车体的一部4a上设置有橡胶基座51,在该橡胶基座51上,通过螺栓52、垫圈53及螺母54,来固定有支撑座55。这样,壳体构件14,通过与其后端部附近的安装部M螺纹结合的螺栓56,来安装到上述支撑座55上。此外,由于在安装后,构成为车体的一部4a侧的螺栓52与壳体构件14侧的螺栓56之间的间隙,小于该螺栓56的紧固长度(螺纹结合长度),因而万一即使在螺栓56松动的场合下,螺栓56也不会从安装部M上脱落,因而没有壳体构件14的后端侧从车体的一部4a上脱落之虞。
图4表示对图3所示的混合驱动装置7A的一部分进行了变更的实施方式。本实施方式中,在后壁E部分,省略了介于第二电动机23的转子轮毂部29a与输出轴12c之间的轴承81。因此,虽然输出轴12的前端部与上述的实施方式同样,经由轴承80来直接支承在隔壁C上,但输出轴的后端部,在与该输出轴12一体嵌合·连结的延长轴12a上,在壳体构件14(后壁E)的圆筒部14b中,直接由轴承u、v来支承。这样,输出轴12的两端部,在与壳体构件14一体的隔壁C及后壁圆筒部14b处,直接由轴承80、u、v来以两端支承结构进行支承。即,输出轴12、12a在隔壁C的支承平面I部分及圆筒部14b的支承平面III、III’处,由轴承80、u、v来直接支承,可得到高的轴支承精度。
此外,由于本实施方式除去上述部分外与图3所示的实施方式相同,因而在附图中附加主要部分的符号,并省略說明。
图5表示对图3所示的混合驱动装置7A的一部分进行了变更的实施方式。本实施方式中,壳体构件14后部的装配部M的位置与前述实施方式不同。即,在壳体构件14中放置第二电动机23的部分的后侧部分的外周壁14f上,形成装配部M。在该装配部M的螺栓孔上,由螺栓56来固定支撑座55。此外,由于本实施方式除去上述部分外与图3所示的实施方式相同,因而在附图中附加主要部分符号,且省略說明。
图6表示对图3所示的混合驱动装置7A的一部分进行了变更的实施方式。本实施方式中,将装配部M设置到壳体构件14更靠后的位置。即在壳体构件14的后壁E与圆筒部14b之间,形成有增强用的加强筋14g,在该加强筋14g部分,形成成为装配部M的凸块14h。另外,在该凸块14h上,利用螺栓56来安装支撑座55。此外,由于本实施方式也同样,除去上述部分外与图3所示的实施方式相同,因而在附图中附加主要部分的符号,并省略說明。
接下来,参照图7的简要说明图,对可适用本发明的混合驱动装置7A的变形例1作以說明。
如图7所示,混合驱动装置7A从靠近图1的内燃机5的一侧,即从前侧向后侧,依次配备有第1电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22及第二电动机23。它们均被置于壳体构件14(参照图1)的内侧,且在旋转中心线13的周围对齐配置。图7所示的混合驱动装置也与图3或图4所示的同样,输入轴10及输出轴12得到支承。此外,图7所示的该混合驱动装置,也适用与图3~图6所示的装置同样的装配装置。
第一电动机20具有固定于壳体构件(参照图1)14的定子24、以及在该定子24的内径侧被自由旋转地支承的转子25。该第一电动机20的转子25,连结于动力分配用行星齿轮21的齿圈S0。这样的第一电动机主要基于经由齿圈R0输入的动力来进行发电,并经由转换器(不图示)来驱动第二电动机23,或者对HV电池(混合驱动用电池:不图示)进行充电。
动力分配用行星齿轮21,由相对于输出轴12同轴状配置的单小齿轮行星齿轮来构成。动力分配用行星齿轮21具有:支承多个小齿轮P0的托架(第一旋转元件)CR0、分别与该小齿轮P0啮合的中心齿轮(第三旋转元件)S0以及齿圈(第二旋转元件)R0。该动力分配用行星齿轮21中,其托架CR0连结于输入轴10,齿圈R0连结于第一电动机20的转子25,此外中心齿轮S0连结于输出轴12。这样的动力分配用行星齿轮21基于第一电动机20的旋转控制,将经由输入轴10而输入到托架CR0的动力,经由齿圈R0来分配到第一电动机20侧,并经由中心齿轮S0来分配到输出轴12侧。此外,分配到第一电动机20的动力用于发电,而分配到输出轴12的动力则用于驱动汽车1。
变速装置22,具有所谓拉威挪式行星齿轮装置27,该齿轮装置由一个双小齿轮行星齿轮以及共用该小齿轮的单小齿轮行星齿轮来组成,此外还具有第一制动器B1及第二制动器B2。
其中,行星齿轮装置27由2个中心齿轮S1、S2、支承小齿轮P1及小齿轮(共用的长小齿轮)P2的托架CR1、以及齿圈R1来构成,在2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与中心齿轮S1及齿圈R1相啮合,而共用的长小齿轮即小齿轮P2则与中心齿轮S2及小齿轮P1相啮合。该行星齿轮装置27中,其齿圈R1连结于第一制动器B1,而中心齿轮S2则连结于第二制动器B2。作为变速装置22整体,成为输入构件的中心齿轮S1,连接于下述的第二电动机23的转子29,而成为输出构件的托架CR1则与上述动力分配用行星齿轮21的中心齿轮S0同样,连结于输出轴12。该变速装置22,通过卡合第一、第二制动器B1、B2中的一个而释放另一个,或者相反地,释放一个而卡合另一个,来切换减速比各异的两档减速档。即,变速装置22对从第二电动机23经由中心齿轮S1输入的动力大小进行变更,并经由托架CR1传输到输出轴12。
第二电动机23被配置到上述第一电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22以及第二电动机23中的最后方,即距离内燃机5最远的位置。第二电动机23具有:在壳体构件(参照图1)14中固定的定子28、以及在该定子28的内径侧被自由旋转地支承的转子29。该第二电动机23的转子29连结于上述变速装置22的中心齿轮S1。该第二电动机23与上述第一电动机20同样,经由转换器来连接于HV电池。该第二电动机23,经由变速装置22来辅助输出轴12的驱动或进行再生。
参照图8的简要说明图,对可适用本发明的混合驱动装置7A的变形例2作以說明。
如图8所示,混合驱动装置7A从图1中靠近内燃机5的位置开始,即从前侧向后侧,依次具备第一电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22及第二电动机23。它们均被放置于壳体构件14(参照图1)的内侧,且在旋转中心线13的周围对齐配置。图8所示的混合驱动装置,也与图3或图4所示的装置同样,输入轴10及输出轴12得到支承。此外,图8所示的该混合驱动装置,也适用与图3~图6所示的装置同样的装配装置。
第一电动机20具有固定于壳体构件(参照图1)14的定子24、以及在该定子24的内径侧(此外,在以下的说明中,对于壳体构件14的径向位置,将靠近一个轴13的一侧称为内径侧,将远离它的一侧称为外径侧。)被自由旋转地支承的转子25。该第一电动机20的转子25,连结于下述的动力分配用行星齿轮21的中心齿轮S0。这样的第一电动机主要基于经由中心齿轮S0输入的动力来进行发电,并经由转换器(不图示)来驱动第二电动机23,或者对HV电池(混合驱动用电池:不图示)进行充电。
动力分配用行星齿轮21,由相对于输入轴10同轴状配置的双小齿轮行星齿轮来构成。动力分配用行星齿轮21具有:支承多个小齿轮P0(P01及P02)的托架(第三旋转元件)CR0、分别与该小齿轮P01、P02啮合的中心齿轮(第二旋转元件)S0、以及齿圈(第一旋转元件)R0。该动力分配用行星齿轮21中,其齿圈R0连结于输入轴10,中心齿轮S0连结于第一电动机20的转子25,托架CR0连结于输出轴12。这样的动力分配用行星齿轮21基于第一电动机20的旋转控制,将经由输入轴10输入到齿圈R0的动力,经由中心齿轮S0来分配到第一电动机20侧,且经由托架CR0来分配到输出轴12侧。此外,分配到第一电动机20的动力用于发电,而分配到输出轴12的动力则用于驱动汽车1。
变速装置22,具有由一个双小齿轮行星齿轮及共用其小齿轮的单小齿轮行星齿轮来组成的所谓拉威挪式行星齿轮装置27,还具有第一制动器B1及第二制动器B2。
其中,行星齿轮装置27由2个中心齿轮S1、S2、支承小齿轮P1及小齿轮(共用的长小齿轮)P2的托架CR1、以及齿圈R1来构成,在2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与中心齿轮S1及齿圈R1相啮合,而共用的长小齿轮即小齿轮P2则与中心齿轮S2及小齿轮P1相啮合。该行星齿轮装置27中,其齿圈R1连结于第一制动器B1,而中心齿轮S2则连结于第二制动器B2。作为变速装置22整体,成为输入构件的中心齿轮S1,连接于下述的第二电动机23的转子29,而成为输出构件的托架CR1则与上述动力分配用行星齿轮21的托架CR0同样,连结于输出轴12。该变速装置22,通过卡合第一、第二制动器B1、B2中的一个而释放另一个,或者反过来释放一个而卡合另一个,来切换减速比各异的两档减速档。即,变速装置22对从第二电动机23经由中心齿轮S1输入的动力大小进行变更,并经由托架CR1传输到输出轴12。
第二电动机23被配置到上述第一电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22以及第二电动机23中的最后方,即距离内燃机5最远的位置。第二电动机23具有:在壳体构件(参照图1)14中固定的定子28、以及在该定子28的内径侧被自由旋转地支承的转子29。该第二电动机23的转子29连结于上述变速装置22的中心齿轮S1。该第二电动机23与上述第一电动机20同样,经由转换器来连接于HV电池。该第二电动机23,经由变速装置22来辅助输出轴12的驱动或进行再生。
参照图9的简要说明图,对可适用本发明的混合驱动装置7A的变形例3作以說明。
如图9所示,混合驱动装置7A从图1中靠近内燃机5的位置开始,即从前侧向后侧,依次具备第一电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22及第二电动机23。它们均被放置于壳体构件14(参照图1)的内侧,且在旋转中心线13的周围对齐配置。图9所示的混合驱动装置,与图3或图4所示的装置同样,输入轴10及输出轴12得到支承。此外,图9所示的该混合驱动装置,也适用与图3~图6所示的装置同样的装配装置。
第一电动机20具有固定于壳体构件(参照图1)14的定子24、以及在该定子24的内径侧(在以下的说明中,对壳体构件14的径向位置而言,将靠近旋转中心线13的一侧称为内径侧,将远离它的一侧称为外径侧。)被自由旋转地支承的转子25。该第一电动机20的转子25,连结于以下说明的动力分配用行星齿轮21的托架CR0。该第一电动机主要基于经由托架CR0输入的动力来进行发电,并经由转换器(不图示)来驱动第二电动机23,或者对HV电池(混合驱动用电池:不图示)进行充电。
动力分配用行星齿轮21,由相对于输入轴10同轴状配置的双小齿轮行星齿轮来构成。动力分配用行星齿轮21具有:支承多个小齿轮P0(P01及P02)的托架(第二旋转元件)CR0、分别与该小齿轮P01、P02啮合的中心齿轮(第三旋转元件)S0、以及齿圈(第一旋转元件)R0。该动力分配用行星齿轮21中,其齿圈R0连结于输入轴10,托架CR0连结于第一电动机20的转子25,中心齿轮S0连结于输出轴12。该动力分配用行星齿轮21基于第一电动机20的旋转控制,将经由输入轴10输入到齿圈R0的动力,经由托架CR0来分配到第一电动机20侧,且经由中心齿轮S0来分配到输出轴12侧。此外,分配到第一电动机20的动力用于发电,而分配到输出轴12的动力则用于驱动汽车1。
变速装置22,具有由一个双小齿轮行星齿轮及共用其小齿轮的单小齿轮行星齿轮来组成的所谓拉威挪式行星齿轮装置27,还具有第一制动器B1及第二制动器B2。
其中,行星齿轮装置27由2个中心齿轮S1、S2、支承小齿轮P1及小齿轮(共用的长小齿轮)P2的托架CR1、以及齿圈R1来构成,在2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与中心齿轮S1及齿圈R1相啮合,而共用的长小齿轮即小齿轮P2则与中心齿轮S2及小齿轮P1相啮合。该行星齿轮装置27中,其齿圈R1连结于第一制动器B1,而中心齿轮S2则连结于第二制动器B2。作为变速装置22整体,成为输入构件的中心齿轮S1,连接于以下说明的第二电动机23的转子29,而成为输出构件的托架CR1则与上述动力分配用行星齿轮21的中心齿轮S0同样,连结于输出轴12。该变速装置22,通过卡合第一、第二制动器B1、B2中的一个而释放另一个,或者反过来释放一个而卡合另一个,来切换减速比各异的两档减速档。即,变速装置22对从第二电动机23经由中心齿轮S1输入的动力大小进行变更,并经由托架CR1传输到输出轴12。
第二电动机23被配置到上述第一电动机20、动力分配用行星齿轮21、变速装置22以及第二电动机23中的最后方,即距离内燃机5最远的位置。第二电动机23具有:在壳体构件(参照图1)14中固定的定子28、以及在该定子28的内径侧被自由旋转地支承的转子29。该第二电动机23的转子29连结于上述变速装置22的中心齿轮S1。该第二电动机23与上述第一电动机20同样,经由转换器来连接于HV电池。该第二电动机23,经由变速装置22来辅助输出轴12的驱动或进行再生。
接下来,作为搭载于图1所示的汽车1的本发明涉及的混合驱动装置7的另一例,对本实施方式涉及的混合驱动装置7B作以说明。首先,参照图10简要说明图,对混合驱动装置7B整体的概况作以说明,接着参照图11,对具体的构成作详述。此外在这些附图中,箭头F方向表示车体的前侧(内燃机侧),而箭头R方向则表示车体的后侧(差速器侧)。
如图10所示,混合驱动装置7B从图1中靠近内燃机5的位置开始,即从前侧向后侧,依次具备第二电动机23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21及第一电动机20。它们均被放置于壳体构件14(参照图1)的内侧,且在旋转中心线13的周围对齐配置。以下,按照第二电动机23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21及第一电动机20的顺序来说明。
第二电动机23具有固定于壳体构件(参照图1)14的定子28、以及在该定子28的内径侧(在以下的说明中,对于壳体构件14的径向位置,将靠近中心(旋转中心线13)的一侧称为内径侧,将远离它的一侧称为外径侧。)被自由旋转地支承的转子29。该第二电动机23的转子29,连结于后述变速装置22的中心齿轮S1。该第二电动机23与后述的第一电动机20同样,经由转换器(不图示)来驱动第二电动机23,或者连接于HV电池(混合驱动用电池:不图示)。然而其主要功能相异。即,第二电动机23,不同于第一电动机20主要用于发电这一点,而主要作为驱动电机来使用,从而辅助汽车1的动力(驱动力)。但在制动時等则作为发电机来使用,从而将车辆惯性力作为电能予以再生。
变速装置22,具有由一个双小齿轮行星齿轮及共用其小齿轮的单小齿轮行星齿轮来组成的所谓拉威挪式行星齿轮装置27,还具有第一制动器B1及第二制动器B2。
其中,行星齿轮装置27由2个中心齿轮S1、S2、支承小齿轮P1及小齿轮(共用的长小齿轮)P2的托架CR1、以及齿圈R1来构成,在2个小齿轮P1、P2中,小齿轮P1与中心齿轮S1及齿圈R1相啮合,而共用的长小齿轮即小齿轮P2则与中心齿轮S2及小齿轮P1相啮合。该行星齿轮装置27中,其齿圈R1连结于第一制动器B1,而中心齿轮S2连结于与第二制动器B2。作为变速装置22整体,成为输入构件的中心齿轮S1,连接于上述第二电动机23的转子29,而成为输出构件的托架CR1则与后述动力分配用行星齿轮21的齿圈R0同样,连结于输出轴12。该变速装置22如后所述,通过卡合第一、第二制动器B1、B2中的一个而释放另一个,或者反过来释放一个而卡合另一个,来切换减速比各异的两档减速档。即,变速装置22对从上述第二电动机23经由中心齿轮S1输入的动力大小进行变更,并经由托架CR1传输到输出轴12。
动力分配用行星齿轮21,由相对于输出轴12同轴状配置的双小齿轮行星齿轮来构成。动力分配用行星齿轮21具有:支承多个小齿轮P01、P02的托架(第三旋转元件)CR0、与该小齿轮P01啮合的中心齿轮(第二旋转元件)S0、以及与小齿轮P02啮合的齿圈(第一旋转元件)R0。该动力分配用行星齿轮21中,其齿圈R0连结于输入轴10,中心齿轮S0连结于第一电动机20的转子25,托架CR0连结于输出轴12。这样的动力分配用行星齿轮21基于第一电动机20的旋转控制,将经由输入轴10输入到齿圈R0的动力,经由中心齿轮S0来分配到第一电动机20侧,且经由托架CR0来分配到输出轴12侧。此外,分配到第一电动机20的动力用于发电,而分配到输出轴12的动力则用于驱动汽车1。
第一电动机20被配置到第二电动机23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21以及第一电动机20中的最后方,即距离内燃机5最远的位置。第一电动机20具有:在壳体构件(参照图1)14中固定的定子24、以及在该定子24的内径侧被自由旋转地支承的转子25。该第一电动机20的转子25连结于上述动力分配用行星齿轮21的中心齿轮S0。这样的第一电动机主要基于经由中心齿轮S0输入的动力,来进行发电,并经由转换器来驱动第二电动机23,或对HV电池进行充电。
这里,上述第二电动机23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21以及第一电动机20中,第一、第二电动机20、23与动力分配用行星齿轮21及变速装置22相比重量重,成为所谓的重物。因此在本实施方式中,如图10所示,变速装置22与动力分配用行星齿轮21邻接配置,而且重物即第二电动机23及第一电动机20夹着上述变速装置22及行星齿轮21,来在前后方向分开配置,此外,该重物之一即第一电动机20,被配置到第二电动机23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21及第一电动机20中的最后方,即距离内燃机5最远的位置。
以下,在参照图11来详述了混合驱动装置7B的具体构成后,对参照图10的简要说明图来說明的混合驱动装置7B的作用及効果作以说明。
图11表示包含混合驱动装置7B的旋转中心线13的纵向剖面的半边部分。
该图所示的混合驱动装置7B具有:配置于旋转中心线13上的输入轴10及输出轴12、配置于该旋转中心线13的周围的第二电动机23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21及第一电动机20。它们均被放置于壳体构件14内。其中,输出轴12后端侧的一部分,从壳体构件14向后突出。
壳体构件14中,考虑到组装性等,沿着旋转中心线13在前后方向被分割成多个的部分分别由接合面来接合,而构成为一体。比如,接合面H之一位于第一电动机20的前部附近。此外,对其它接合面省略图示。在该壳体构件14内,在前后方向的不同位置形成有多个隔壁,即从前侧开始依次形成有隔壁A、B、C、D、E。这些隔壁A~E中,隔壁A与E,分别被配置到壳体构件14的前端以及后端附近,隔壁A、E之间的壳体内空间,由隔壁B、C、D沿着旋转中心线13在前后方向被分割成4个空间。这些隔壁A~E,除了用作壳体构件14的加强件之外,还用于保持各轴承(后述)以及形成液压室(后述)。
上述的第二电动机23、变速装置22、动力分配用行星齿轮21及第一电动机20,分别放置于被隔壁A~E分割成4部分的空间内。即,第二电动机23被放置在隔壁A、B之间,变速装置22被放置在隔壁B、C之间,动力分配用行星齿轮21被放置在隔壁C、D之间,第一电动机20被放置在隔壁D、E之间。以下,从第二电动机23开始依次详述。
第二电动机23比如由交流永磁同步型(无刷直流电机)来构成,且在输入轴10的外径侧被配置成与其同轴。第二电动机23具有:固定于壳体构件14的内周面的定子28、以及在该定子28的内径侧相隔规定的气隙G2来自由旋转地配置的转子29。转子29,其内径侧成为圆筒状轮毂部29a,在该轮毂部前部的外周面及后部的外周面,分别形成有阶梯部。转子29经由在轮毂部29a的前端部及后端部中的阶梯部与隔壁A、B之间以在前后方向上被定位的状态下嵌合的轴承a、b,被壳体构件14自由旋转地支承。轮毂部29A的后端,经由在输入轴10的外周面上嵌合的套筒63,来连结于后述变速装置22的中心齿轮S1。这样,第二电动机23的转子29,由安装于隔壁A、B的轴承a、b而被自由旋转地支承,因而可精度良好地确保转子29的前后方向及径向的位置,这样,比如即使在对于壳体构件14作用使其在上下方向或左右方向产生弯曲的力的场合下,也可以在定子28与转子29之间,精度良好地维持规定的气隙G2。此外,如上所述,第二电动机23与后述的第一电动机20同样,经由转换器来驱动第二电动机23,或连接于HV电池。
输入轴10的前端部,由被配置到与上述轴承a轴向重合的位置上的轴承83,通过上述转子轮毂部29A(即间接地)来被支承,输入轴10的后端部,在分割变速装置22与动力分配用行星齿轮21的隔壁C处,通过轴承85、连结构件轮毂部64a及轴承80来被支承。安装于上述隔壁C的轴承85及嵌入于输入轴10的轴承80,被配置到轴向重合的位置上,因此,输入轴10的后端部,在与隔壁C的轴承安装面的同一个平面I-I部分中,经由连结轮毂部64a(即间接地)由轴承80来支承。这样,输入轴10的两端部分,在与隔壁A、C的轴承安装面的同一个平面IV-IV、I-I上,间接地经由轴承83、80,由两端支承结构来自由旋转地支承,具有高的轴支承精度。此外,连结转子29与中心齿轮S1的套筒63,经由轴承i、j来由上述输入轴10自由旋转地支承。
变速装置22被配置到壳体构件14的隔壁B、C之间,即壳体构件14的长度方向(沿旋转中心线13的方向)的大致中间位置。变速装置22具有:配置于内径侧的拉威挪式行星齿轮装置27、以及分别配置于该外径侧的后侧及前侧的第一制动器B1及第二制动器B2。
其中,行星齿轮装置27具有:第一中心齿轮S1(以下简称“中心齿轮S1”。)、在该中心齿轮S1的前方配置于稍靠外径侧的第二中心齿轮S2(以下简称“中心齿轮S2”。)、配置于中心齿轮S1的外径侧的齿圈R1、与中心齿轮S1以及齿圈R1啮合的小齿轮P1、构成共用的长小齿轮且与中心齿轮S2以及小齿轮P1啮合的小齿轮P2、支承这些小齿轮P1及P2的托架CR1(参照图10)。
中心齿轮S1经由上述套筒63,来连结于上述第二电动机23的转子29的后端。如上所述,该中心齿轮S1与套筒63一起,经由与输入轴10的外周面嵌合的轴承i、j,来由输入轴10相对自由旋转地支承。
中心齿轮S2中,从其前端侧沿托架CR1的前侧托架板CR1b延伸到外径侧的凸缘部、与从该凸缘部的外径侧端部向后方延伸的鼓形部35一体形成。在该鼓形部35的外周面与壳体构件14的内周面的内周之间,插装有后述的第二制动器B2。中心齿轮S2,由在与上述中心齿轮S1一体的套筒63的外周面上嵌合的轴承k、l、以及分别与凸缘部的内径侧(基端侧)的前面及后面嵌合的轴承m、n来自由旋转地支承。此外,轴承m插装在与隔壁B的内径侧后面之间,轴承n插装在与后述托架CR1的前侧托架板的内径侧前面之间。
齿圈R1,在其后端部,固定有沿托架CR1的后侧托架板延伸到内径侧的凸缘部36,并由与该凸缘部36的内径侧的前面及后面嵌合的轴承o、p来自由旋转地支承。该轴承o插装在与托架CR1的后侧托架板之间,轴承p插装在与隔壁C的内径侧前面之间。在齿圈R1的外周面与壳体构件14内周面的内周花键之间,插装有第一制动器B1。
小齿轮P1由托架CR1自由旋转地支承,且在内径侧与上述中心齿轮1啮合,在外径侧与上述齿圈R1相啮合。
小齿轮P2是在前侧形成的大径齿轮P2a与在后侧形成的小径齿轮P2b一体构成的共用的长小齿轮。小齿轮P2中,其大径齿轮P2a与上述中心齿轮S2啮合,而其小径齿轮P2b则与上述小齿轮P1啮合。
托架CR1,由前侧托架板及后侧托架板,来自由旋转地支承小齿轮P1及P2,而且后侧托架板经由连结构件64,来连结于后述动力分配用行星齿轮21的托架CR0的后侧托架板。该连结部件64由以下部件来形成:连接于托架CR1的后侧托架板的内径侧后端且向后方延伸的轮毂部、从轮毂部64a的后端向外径侧延伸的凸缘部、以及从该凸缘部的外径侧端部向后方延伸的鼓形部。上述轮毂部64a如上所述,由分割变速装置22与动力分配用行星齿轮21的隔壁C的内周面上所安装的轴承85,来自由旋转地支承。托架CR1,由嵌合于前侧托架板内径侧的前面的上述轴承k、以及分别嵌合于后侧托架板内径侧的前面及后面的轴承x、o,来相对自由旋转地支承。此外,轴承x被插装到与上述中心齿轮S1的后端面之间。
第一制动器B1具有多个碟片以及摩擦片(制动板),且在形成于上述齿圈R1的外周面的外周花键与形成于壳体构件14的内周面的内周花键之间,由花键来结合。在第一制动器B1的后侧,配置有第一制动器用的液压促动器37。液压促动器37具有以下部件:在第一制动器B1的后方配置成可前后移动的活塞、设置于隔壁C的外径侧前面且使活塞的后端侧油密状嵌合的第一液压室、在固定于隔壁C的护圈与活塞的内径侧前面之间插装且使活塞朝向后方推进的复位弹簧(压缩弹簧)42。
第二制动器B2紧靠上述第一制动器B1的前方来配置。第二制动器B2具有多个碟片以及摩擦片(制动板),且在形成于与上述中心齿轮S2一体的鼓形部35的外周面的外周花键与形成于壳体构件14的内周面的内周花键之间,由花键来结合。在第二制动器B2的前侧,配置有第二制动器用的液压促动器43。液压促动器43具有以下部件:在第二制动器B2的前方配置成可前后移动的活塞、设置于隔壁B的外径侧后面且使活塞的前端侧油密状嵌合的第二液压室、在固定于隔壁B的护圈与活塞的内径侧后面之间插装且使活塞朝向前方推进的复位弹簧(压缩弹簧)47。
上述构成的变速装置22中,来自第二电动机23的输出通过套筒63传输到中心齿轮S1。在低速档状态,第一制动器B1卡合,第二制动器B2释放。因此齿圈1便成为固定状态,中心齿轮S2则成为自由旋转状态,上述第一中心齿轮S1的旋转经由小齿轮P1而大大减速,并传输到托架CR1,该托架CR1的旋转被传输到输出轴12。
此外,在变速装置22的高速档状态下,第一制动器B1释放,而第二制动器B2卡合。这样,中心齿轮S2便处于固定状态,而齿圈R1则处于自由旋转状态。在该状态下,中心齿轮S1的旋转被传输到小齿轮P1,且小齿轮P2与停止状态下的中心齿轮S2啮合,托架CR1以规定的转速来公转,此时,被较小减速的托架CR1的旋转被传输到输出轴12。
这样,变速装置22在低速档状态下,通过分别卡合及释放第一、第二制动器B1、B2,来将被较大减速的旋转传输到输出轴12。而在高速档状态下,通过分别释放及卡合第一、第二制动器B1、B2,来将被较小减速的旋转传输到输出轴12。这样,由于变速装置22可以进行二档变速,因而可实现第二电动机23的小型化。即,在使用小型电动机,在比如发动需要高转矩的汽车1的场合下,以低速档状态将足够的驱动转矩传输到输出轴12,而在输出轴12高速旋转時,则作为高速档状态,可防止转子29高速旋转。
动力分配用行星齿轮21被设置在壳体构件14的隔壁C、D之间。动力分配用行星齿轮21如上所述,由相对于输出轴12同轴状配置的双小齿轮行星齿轮来构成,且具有:齿圈(第一旋转元件)R0、中心齿轮(第二旋转元件)S0、以及支承小齿轮P01、P02的托架(第三旋转元件)CR0(参照图10)。其中,齿圈R0向前方延长,并固定到从输入轴10后端附近的外周面沿托架CR0向外径侧延伸的凸缘部61的外径侧端部。此外,托架CR0的前侧托架板连结于输出轴12的前端。进而,中心齿轮S0向后方延长,而连结于第一电动机20的转子25。对于该动力分配用行星齿轮21在以下位置上嵌合有轴承。轴承q被嵌合到上述连结构件64的凸缘部的内径侧后面与凸缘部61的内径侧前面之间,轴承t被嵌合到凸缘部61的内径侧后面与前侧托架板的内径侧前面之间,而轴承w被嵌合到前侧托架板的内径侧后面与中心齿轮S0的后端面之间。此外,轴承y被嵌合到输入轴10前端部的外周面与输出轴12后端筒状部的内周面之间,而轴承z、e被嵌合到该筒状部的外周面与中心齿轮S0的内周面之间。通过这些轴承,齿圈R0与输入轴10成为一体,且相对壳体构件14自由旋转地支承,而托架CR0及中心齿轮S0,则对输出轴12相对自由旋转地支承。这样,动力分配用行星齿轮21中,成为输入部的齿圈R0被固定到输入轴10上,成为输出部(动力的分配对象)的中心齿轮S0以及托架CR0分别连结于第一电动机20的转子25的前端以及输出轴12的前端。该动力分配用行星齿轮21中,将经由输入轴10输入到齿圈R0的内燃机5(参照图1)的动力,通过中心齿轮S0分配到第一电动机20侧,并通过托架CR0分配到输出轴12侧。此时的动力分配比例基于以下说明的第一电动机20的旋转状态来泱定。即在由第一电动机20的转子25发生了大功率的场合下,由第一电动机20的发电量将增加,而输出到输出轴12的动力便相应地减少。反之,在使第一电动机20的转子25发生了小功率的场合下,由第一电动机20的发电量将减少,而输出到输出轴12的动力便相应地增加。
第一电动机20比如由交流永磁同步型(无刷直流电机)来构成,被放置于隔壁D、E之间,且在输出轴12的外径侧被配置成与其同轴。第一电动机20具有:固定于壳体构件14的内周面的定子24、以及在该定子24的内径侧相隔规定的气隙G1来自由旋转配置的转子25。转子25,其内径侧成为圆筒状轮毂部25a,且在该轮毂部前部的外周面及后部的外周面,分别形成有阶梯部。通过在这些阶梯部与隔壁D、E之间以在前后方向上被定位的状态下嵌合的轴承r、s,转子25被壳体构件14自由旋转地支承。这样,由于第一电动机20的转子25被固定于隔壁D、E的轴承r、s自由旋转地支承,因而可精度良好地确保转子25的前后方向以及径向的位置,这样,即使在使壳体构件14在上下方向或左右方向弯曲的力产生作用的场合下,也可以在定子24与转子25之间,精度良好地维持规定的气隙G1。此外,如上所述,第一电动机20经由转换器来连接于HV电池。如此构成的第一电动机20的主要功能在于:基于分配到上述动力分配用行星齿轮21的中心齿轮S0的动力来进行发电,并经由转换器来驱动第二电动机23,或者对HV电池进行充电。
输出轴12的前端部在支承上述转子轮毂部25a的前端部分的隔壁D处,经由轴承r、轮毂部25a及与其一体的中心齿轮S0轮毂部、以及轴承e,来被支承。轴承e位于与安装于隔壁D的轴承r轴向重合的位置,因此,输出轴12的前端部在与隔壁D的轴承安装面的同一平面部分上,经由轮毂部25a(即间接地)来被支承。而在壳体构件14的后壁E处,向后方突出形成有同筒状的轮毂部(圆筒部)14b,输出轴12的后端部由轴向离开的两个轴承u、v来自由旋转地支承在该圆筒部14b。因此,输出轴在与壳体构件一体的隔壁D、E(其圆筒部14b)处,由轴承e、u、v,以两端支承结构来支承,具有高的轴支承精度。
此外,壳体构件14,隔壁E的外径侧形成为厚壁,而构成安装部(装配部)M。壳体构件14的前端侧的连结部14d,连结于在车体4(参照图1)内通过橡胶体来安装的内燃机5,后端侧利用安装部M并通过橡胶体来安装到车体的一部4a上。即,在车体的一部4a上设置有橡胶基座51,在该橡胶基座51上,通过螺栓52、垫圈53及螺母54,来固定支撑座55。另外,壳体构件14通过与该后端部附近的安装部M螺纹结合的螺栓56,来安装到上述支撑座55上。此外,由于在安装后,车体的一部4a侧的螺栓52与壳体构件14侧的螺栓56之间的间隙小于该螺栓56的紧固长度(螺纹结合长度),因而万一即使在螺栓56松动的场合下,螺栓56也不会从安装部上脱落,因而没有壳体构件14的后端侧从车体的一部4a上脱落之虞。
图12表示对图11所示的混合驱动装置7B的一部分进行了变更的实施方式。本实施方式中,输入轴10的前端侧在隔壁A处,经由轴承84来被直接支承。因此,输入轴10的前端部在隔壁A处,在与其轴承安装面相同的平面V-V部分上,由轴承84来直接支承,后端部在隔壁C处,在与其轴承安装面相同的平面I-I部分,经由连结构件轮毂部64a,间接地由轴承80来支承。这样,输入轴10的两端部在隔壁A、C处,分别经由轴承81、80,由两端支承结构来支承,具有高的轴支承精度。此外,由于本实施方式除了上述部分,与图11所示的内容相同,因而在附图中附加主要部分的符号,由此来省略说明。
Claims (9)
1.一种混合驱动装置,其特征在于,
具有:
输入来自内燃机的动力的输入轴;
输出轴,其与上述输入轴在旋转中心线上对齐配置,且与驱动车轮连动;
第一电动机,其配置于上述旋转中心线上,且具有定子及转子;
动力分配用行星齿轮,其配置于上述旋转中心线上,且具有连结于上述输入轴的第一旋转元件、连结于上述第一电动机的转子的第二旋转元件、及连结于上述输出轴的第三旋转元件;
第二电动机,其配置于上述旋转中心线上,且具有定子及转子;
变速装置,其配置于上述旋转中心线上,且对上述第二电动机的转子的旋转进行变速并传输到上述输出轴,
其中,
上述第一电动机、上述动力分配用行星齿轮、上述第二电动机及上述变速装置设置于壳体构件内,且以与上述动力分配用行星齿轮及上述变速装置相邻接的形式对齐配置在上述旋转中心线上,
在上述壳体构件上,固定上述第一及上述第二电动机的上述定子,且由与上述壳体构件成一体的支承部来自由旋转地支承上述第一及第二电动机的上述转子,
在上述动力分配用行星齿轮与上述变速装置之间,设置与上述壳体构件成一体的隔壁,
上述输入轴及输出轴任意一个轴形成如下的两端支承结构,即其一端部由上述隔壁部分支承,而其另一端部由支承上述转子的上述支承部部分支承,且分别经由轴承构件来直接或间接地可自由旋转地被支承。
2.根据权利要求1所述的混合驱动装置,其特征在于:上述输入轴及输出轴的任意另一个轴,直接或间接地可自由旋转地支承在支承上述第一或第二电动机的上述转子的两个支承部上。
3.根据权利要求1或2所述的混合驱动装置,其特征在于:邻接配置的上述动力分配用行星齿轮及上述变速装置,以位于上述第一电动机与上述第二电动机之间的形式被配置到上述旋转中心线上。
4.根据权利要求1或2所述的混合驱动装置,其特征在于:在上述壳体构件的后端部,设置有可装配到车体上的装配部。
5.根据权利要求1所述的混合驱动装置,其特征在于:在上述旋转中心线上,从前端侧开始,依次配置有上述第一电动机、上述动力分配用行星齿轮、上述变速装置及上述第二电动机。
6.根据权利要求5所述的混合驱动装置,其特征在于:上述输入轴由分别支承上述第一电动机的上述转子两端部的上述两个支承部、分别可自由旋转地被支承,
上述输出轴,其前端部由上述隔壁部分支承,而其后端部由支承上述第二电动机的转子的后端部的支承部部分支承,且分别经由轴承构件来可自由旋转地被支承。
7.根据权利要求1所述的混合驱动装置,其特征在于:在上述旋转中心线上,从前端侧开始,依次配置有上述第二电动机、上述变速装置、上述动力分配用行星齿轮及上述第一电动机。
8.根据权利要求7所述的混合驱动装置,其特征在于:上述输入轴,其前端部由支承上述第二电动机的转子前端的支承部部分支承,而其后端部由上述隔壁部分支承,且分别经由轴承构件来可自由旋转地被支承,
上述输出轴由分别支承上述第一电动机的上述转子两端部的上述两个支承部、分别可自由旋转地被支承。
9.一种汽车,其特征在于,
具有:
由前轮及后轮悬架的车体;
搭载于上述车体上的内燃机;
搭载于上述车体的、权利要求1至8任意一项所述的混合驱动装置,
其中,
从上述车体的前方开始,以上述内燃机的输出轴与上述旋转中心线对齐、且该旋转中心线朝向车体的前后方向配置的形式,依次配置上述内燃机及上述混合驱动装置,
将上述混合驱动装置的上述输入轴连结于上述内燃机的输出轴,且使上述混合驱动装置的上述输出轴与上述后轮连动。
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