JP2019172004A5 - - Google Patents

Description

車両用の駆動装置

本発明は、車両用の駆動装置、特に、出力軸に駆動力を伝達するための車両用の駆動装置に関する。

従来の車両用の駆動装置は、モータジェネレーター（電動機）と、トルクコンバータとを、備えている（特許文献１を参照）。この構成では、モータジェネレーターの駆動力が、トルクコンバータを介して、出力軸（２０）に伝達される。

特開２０１１−２３１８５７号公報

従来の車両用の駆動装置では、車両が前進する場合には、モータジェネレーターが正回転し、モータジェネレーターの駆動力が、トルクコンバータを介して、出力軸に伝達される。一方で、車両が後進する場合には、モータジェネレーターが逆回転し、モータジェネレーターの駆動力が、トルクコンバータを介して、出力軸に伝達される。

この構成では、車両が後進する場合にモータジェネレーターが逆回転すると、トルクコンバータのインペラも逆回転する。ここで、インペラが逆回転する場合、トルクコンバータの構成上、インペラに入力されたトルクを、タービン及びステータを介して、出力軸に適切に伝達できないおそれがある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、電動機の駆動力を出力軸に好適に伝達可能な車両用の駆動装置を、提供することにある。

本発明の一側面に係る車両用の駆動装置は、出力軸に駆動力を伝達するためのものである。車両用の駆動装置は、筐体と、電動機と、トルクコンバータと、回転伝達構造とを、備える。

電動機は、筐体に固定される第１ステータと、第１ステータに対して回転可能に構成されるロータとを、有する。トルクコンバータは、ロータが第１回転方向に回転する場合に、ロータの回転を出力軸に伝達する。回転伝達構造は、ロータが第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転する場合に、ロータの回転を出力軸に伝達する。

本車両用の駆動装置では、ロータが第１回転方向に回転する場合、ロータの回転が、トルクコンバータを介して、出力軸に伝達される。一方で、ロータが第２回転方向に回転する場合、ロータの回転が、回転伝達構造を介して、出力軸に伝達される。すなわち、本車両用の駆動装置では、ロータの回転が、ロータの回転方向に応じて、トルクコンバータ又は回転伝達構造によって、出力軸に伝達される。これにより、電動機の駆動力を出力軸に好適に伝達することができる。

本発明の他の側面に係る車両用の駆動装置では、回転伝達構造は、ロータが第２回転方向に回転する場合にロータの回転を出力軸に伝達するクラッチ部を、有することが好ましい。

この構成では、ロータが第２回転方向に回転する場合に、ロータの回転が、クラッチ部を介して、出力軸に伝達される。これにより、電動機の駆動力を出力軸に好適に伝達することができる。

本発明の他の側面に係る車両用の駆動装置では、回転伝達構造は、遊星歯車機構を有することが好ましい。この場合、遊星歯車機構は、ロータが第２回転方向に回転する場合に、ロータの回転を出力軸に伝達する。

この構成では、ロータが第２回転方向に回転する場合に、ロータの回転が、遊星歯車機構を介して、出力軸に伝達される。これにより、電動機の駆動力を、遊星歯車機構によって増幅し、出力軸に好適に伝達することができる。

本発明の他の側面に係る車両用の駆動装置では、トルクコンバータは、ロータと一体回転可能に構成されるインペラと、出力軸に連結されるタービンと、筐体に対して回転可能な第２ステータとを、有することが好ましい。

この構成によって、ロータが第１回転方向に回転する場合に、電動機の駆動力をトルクコンバータを介して出力軸に好適に伝達することができる。

本発明の他の側面に係る車両用の駆動装置では、タービンは、出力軸と一体回転可能に構成されることが好ましい。

このように構成しても、ロータが第１回転方向に回転する場合に、電動機の駆動力をトルクコンバータを介して出力軸に好適に伝達することができる。

本発明の他の側面に係る車両用の駆動装置では、タービンは、第１回転方向において出力軸と一体回転可能に構成され、第２回転方向において出力軸に対して回転可能に構成されることが好ましい。

このように構成しても、ロータが第１回転方向に回転する場合に、電動機の駆動力をトルクコンバータを介して出力軸に好適に伝達することができる。

本発明の他の側面に係る車両用の駆動装置は、インペラとタービンとを一体回転可能に連結するロックアップ構造を、さらに備えることが好ましい。

この構成によって、ロータが第１回転方向に回転する場合に、電動機の駆動力を出力軸に好適に伝達することができる。

本発明の他の側面に係る車両用の駆動装置では、トルクコンバータのケース部は、非磁性体であることが好ましい。

この構成によって、電動機からトルクコンバータへの磁力漏れを防止することができる。すなわち、電動機を好適に作動させることができる。

本発明では、車両用の駆動装置において、電動機の駆動力を出力軸に好適に伝達できる。

本発明の第１実施形態に係る車両の全体構成を示す模式図。 駆動装置の断面図。 駆動装置の模式図。 本発明の第２実施形態に係る駆動装置の模式図。 本発明の他の実施形態に係る駆動装置の模式図。 本発明の他の実施形態に係る駆動装置の模式図。

〔第１実施形態〕
＜全体概要＞
図１は、本発明の駆動装置１が配置された車両の全体構成を示す模式図である。図１を用いて、駆動装置１に関係する構成について、簡単に説明する。

図１に示すように、車両には、例えば、駆動装置１と、制御ユニット２と、バッテリユニット３とが、配置される。なお、ここでは、制御ユニット２及びバッテリユニット３が、駆動装置１に含まれない場合の例を示すが、制御ユニット２及びバッテリユニット３は駆動装置１に含まれていてもよい。

駆動装置１は、駆動輪４を駆動するためのものである。駆動装置１は、車両本体（図示しない）に装着される。駆動装置１は、バッテリユニット３からの電力によって動作し、第１出力軸５（出力軸の一例）及び第２出力軸６を介して駆動輪４を駆動する。第１出力軸５には、第１ギア部７が設けられている。第２出力軸６には、第２ギア部８が設けられている。第２ギア部８は、第１ギア部７に噛み合う。第２出力軸６及び駆動輪４の間には、差動機構９が配置されている。

この構成によって、駆動装置１から第１出力軸５に駆動力が伝達されると、この駆動力は、差動機構９を介して、第２出力軸６から駆動輪４の駆動軸へと伝達される。このようにして、駆動輪４は、駆動装置１によって駆動される。

なお、上述した動力伝達経路は一例であって、他の出力軸やギア部をさらに用いて、駆動装置１の駆動力を駆動輪４に伝達してもよい。駆動装置１の詳細については、後述される。

制御ユニット２は、駆動装置１及びバッテリユニット３を、制御する。制御ユニット２は、車両本体に装着される。制御ユニット２は、バッテリユニット３からの電力によって、動作する。

バッテリユニット３は、駆動装置１及び制御ユニット２に電力を供給する。バッテリユニット３は、車両本体に装着される。バッテリユニット３は、外部電源によって充電可能である。また、バッテリユニット３は、駆動装置１において発生した電力を用いて、充電可能である。

＜駆動装置＞
駆動装置１は、第１出力軸５に駆動力を伝達するためのものである。図２に示すように、駆動装置１は、筐体１０と、モータ１３（電動機の一例）と、トルクコンバータ１５とを、備える。駆動装置１は、回転伝達構造１７を、さらに備える。駆動装置１は、ロックアップ構造１９をさらに備える。筐体１０は、車両本体に取り付けられる。筐体１０は、内部空間Ｓを有する。

（モータ）
モータ１３は、駆動装置１の駆動部である。図２及び図３に示すように、モータ１３は、筐体１０の内部空間Ｓに配置される。モータ１３は、第１ステータ２１と、ロータ２２とを、有する。第１ステータ２１は、筐体１０に固定される。第１ステータ２１には、コイル部２１ａが設けられている。

ロータ２２は、第１ステータ２１に対して回転可能に構成される。ロータ２２は、第１出力軸５に対して回転可能に支持されている。詳細には、ロータ２２は、回転伝達構造１７を介して、第１出力軸５に対して回転可能に支持されている。ロータ２２は、位置決め部材３４によって軸方向に位置決めされている。位置決め部材３４は、ロータ２２と一体回転可能なようにロータ２２に取り付けられ、且つ第１出力軸５に対して回転可能なように第１出力軸５に支持されている。ロータ２２には、Ｎ極及びＳ極が周方向に交互に配置された磁石部２２ａが、設けられている。

第１ステータ２１のコイル部２１ａにバッテリユニット３から電流を供給し、コイル部２１ａ及び磁石部２２ａの間に磁界を発生させることによって、ロータ２２は、第１出力軸５の回転軸心まわりに第１ステータ２１に対して回転する。ロータ２２の回転は、バッテリユニット３からの電流を制御ユニット２によって制御することによって、制御される。

（トルクコンバータ）
トルクコンバータ１５は、モータ１３の駆動力を第１出力軸５に伝達する。詳細には、トルクコンバータ１５は、ロータ２２が駆動方向Ｒ１（第１回転方向の一例；図１を参照）に回転する場合に、ロータ２２の回転を第１出力軸５に伝達する。ここで、駆動方向Ｒ１は、車両を前進させるためにロータ２２を回転させる方向である。

図２及び図３に示すように、トルクコンバータ１５は、筐体１０の内部すなわち筐体１０の内部空間Ｓに、配置される。トルクコンバータ１５は、インペラ２５と、タービン２７と、第２ステータ２９とを、有する。トルクコンバータ１５は、作動油を介してインペラ２５、タービン２７、及び第２ステータ２９を回転させることによって、インペラ２５に入力されたトルクを、タービン２７に伝達する。

インペラ２５は、ロータ２２と一体回転可能に構成される。例えば、インペラ２５例えばインペラシェル２５ａはカバー部３２に固定されており、カバー部３２はロータ２２に固定されている。インペラ２５のインペラシェル２５ａと、ロータ２２に固定されたカバー部３２とによって、トルコンケース（ケース部の一例）が形成されている。トルコンケースは、非磁性体である。

タービン２７は、第１出力軸５に連結される。ここでは、タービン２７は、第１出力軸５と一体回転可能に連結される。タービン２７のタービンシェル２７ａは、インペラシェル２５ａとカバー部３２との間に配置される。第２ステータ２９は、筐体１０に対して回転可能に構成される。例えば、第２ステータ２９は、ワンウェイクラッチ３０を介して、筐体１０に対して回転可能に配置される。

（回転伝達構造）
回転伝達構造１７は、ロータ２２の回転を第１出力軸５に選択的に伝達する。図２及び図３に示すように、回転伝達構造１７は、筐体１０の内部空間Ｓにおいて、ロータ２２と第１出力軸５との間に配置される。例えば、回転伝達構造１７は、ワンウェイクラッチ１７ａ（クラッチ部の一例）を、有する。

例えば、ロータ２２が駆動方向Ｒ１に回転する場合には、ワンウェイクラッチ１７ａは、ロータ２２の回転を第１出力軸５には伝達しない。一方で、ロータ２２が反駆動方向Ｒ２（第２回転方向の一例；図１を参照）に回転する場合には、ワンウェイクラッチ１７ａは、ロータ２２の回転を第１出力軸５に伝達する。ここで、反駆動方向Ｒ２は、駆動方向Ｒ１とは反対の回転方向である。

（ロックアップ構造）
ロックアップ構造１９は、筐体１０の内部空間Ｓに配置される。ロックアップ構造１９は、インペラ２５とタービン２７とを一体回転可能に連結する。

ここでは、図２及び図３に示すように、ロックアップ構造１９は、遠心クラッチ３１を有している。遠心クラッチ３１の遠心子３１ａは、タービン２７例えばタービンシェル２７ａに、設けられる。詳細には、遠心クラッチ３１を構成する複数の遠心子３１ａそれぞれは、周方向（回転方向）に間隔を隔てて配置され、径方向に移動可能且つタービンシェル２７ａと一体回転可能にタービンシェル２７ａに保持されている。

複数の遠心子３１ａは、インペラシェル２５ａの径方向外側部２５ｂに対向して配置されている。複数の遠心子３１ａそれぞれには、摩擦部材３１ｂが設けられている。各遠心子３１ａの摩擦部材３１ｂは、インペラシェル２５ａの径方向外側部２５ｂと間隔を隔てて配置される。

詳細には、複数の遠心子３１ａに遠心力が作用していない場合、又は複数の遠心子３１ａに作用する遠心力が所定の遠心力未満の場合、複数の遠心子３１ａ（摩擦部材３１ｂ）はインペラシェル２５ａの径方向外側部２５ｂと間隔を隔てて配置される。この状態が、クラッチオフ状態である。

一方で、各遠心子３１ａの摩擦部材３１ｂがインペラシェル２５ａの径方向外側部２５ｂに当接した状態が、クラッチオン状態である。詳細には、複数の遠心子３１ａに作用する遠心力が所定の遠心力以上の場合、複数の遠心子３１ａ（摩擦部材３１ｂ）はインペラシェル２５ａの径方向外側部２５ｂに当接する。これにより、インペラ２５とタービン２７とが、一体回転可能に連結される。この状態が、クラッチオン状態である。

上記のように駆動装置１を構成することによって、ロータ２２が駆動方向Ｒ１に回転する場合、ロータ２２の回転が、トルクコンバータ１５を介して、第１出力軸５に伝達される。一方で、ロータ２２が反駆動方向Ｒ２に回転する場合、ロータ２２の回転が、回転伝達構造１７例えばワンウェイクラッチ１７ａを介して、第１出力軸５に伝達される。すなわち、駆動装置１では、ロータ２２の回転が、ロータ２２の回転方向に応じて、トルクコンバータ１５又は回転伝達構造１７（ワンウェイクラッチ１７ａ）によって、第１出力軸５に伝達される。これにより、モータ１３の駆動力を第１出力軸５に好適に伝達することができる。

〔第２実施形態〕
第２実施形態の構成は、回転伝達構造１１７の構成を除いて、第１実施形態の構成と実質的に同じである。このため、ここでは、第１実施形態と同じ構成については説明を省略し、第１実施形態と異なる構成についてのみ説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については、第１実施形態と同じ符号を付している。

回転伝達構造１１７は、ロータ２２の回転を第１出力軸５に選択的に伝達する。回転伝達構造１７は、筐体１０の内部空間Ｓに配置される。

例えば、回転伝達構造１１７は、遊星歯車機構１１８を有する。回転伝達構造１１７は、電磁クラッチ１１９をさらに有する。

遊星歯車機構１１８は、筐体１０の内部空間Ｓにおいて、ロータ２２と第１出力軸５との間に配置される。遊星歯車機構１１８は、リングギア１１８ａと、太陽ギア１１８ｂと、遊星ギア１１８ｃと、キャリア１１８ｄとを、有する。

リングギア１１８ａは、径方向外側に配置される。リングギア１１８ａには、ロータ２２が固定される。太陽ギア１１８ｂは、リングギア１１８ａの内周部に配置される。太陽ギア１１８ｂには、電磁クラッチ１１９が接続される。遊星ギア１１８ｃは、リングギア１１８ａ及び太陽ギア１１８ｂの間に配置される。キャリア１１８ｄは、遊星ギア１１８ｃを保持する。キャリア１１８ｄには、第１出力軸５が固定される。

電磁クラッチ１１９は、筐体１０の内部空間Ｓにおいて、遊星歯車機構１１８と筐体１０との間に配置される。電磁クラッチ１１９は、ロータ２２の回転方向に応じて、遊星歯車機構１１８を介してロータ２２の回転を第１出力軸５に伝達するか否かを、切り換える。

電磁クラッチ１１９の移動体１１９ａは、筐体１０に設けられる。詳細には、電磁クラッチ１１９を構成する複数の移動体１１９ａそれぞれは、周方向（回転方向）に間隔を隔てて配置され、径方向に移動可能に筐体１０に保持されている。

複数の移動体１１９ａは、筐体１０及び太陽ギア１１８ｂを連結可能に構成されている。複数の移動体１１９ａは、太陽ギア１１８ｂに対向して配置されている。複数の移動体１１９ａそれぞれには、摩擦部材（図示しない）が設けられている。各移動体１１９ａ（摩擦部材）は、太陽ギア１１８ｂと間隔を隔てて配置される。

複数の移動体１１９ａは、制御ユニット２からの命令に基づいて、太陽ギア１１８ｂに対して接近又は離反する。複数の移動体１１９ａ（摩擦部材）が太陽ギア１１８ｂから離反した状態では、遊星歯車機構１１８は空転し、ロータ２２の回転は第１出力軸５に伝達されない。この状態は、電磁クラッチ１１９によって、筐体１０及び太陽ギア１１８ｂが連結されていない状態、すなわちクラッチオフ状態である。

一方で、複数の移動体１１９ａが太陽ギア１１８ｂに接近し、複数の移動体１１９ａ（摩擦部材）が太陽ギア１１８ｂに当接した場合、ロータ２２の回転が、遊星歯車機構１１８を介して、第１出力軸５に伝達される。この状態は、電磁クラッチ１１９によって、筐体１０及び太陽ギア１１８ｂが連結された状態、すなわちクラッチオン状態である。

ここでは、ロータ２２が駆動方向Ｒ１に回転する場合に、電磁クラッチ１１９が、クラッチオフになるように、制御ユニット２によって制御される。この場合、ロータ２２の回転は、トルクコンバータ１５を介して、第１出力軸５に伝達される。

一方で、ロータ２２が反駆動方向Ｒ２に回転する場合、電磁クラッチ１１９は、クラッチオンになるように、制御ユニット２によって制御される。この場合、ロータ２２の回転は、遊星歯車機構１１８を介して、第１出力軸５に伝達される。

本実施形態では、ロータ２２及び第１出力軸５を、上記のようにリングギア１１８ａ及びキャリア１１８ｄに各別に固定することによって、ロータ２２の駆動力を、遊星歯車機構１１８において増幅し、第１出力軸５に伝達している。

このように構成しても、第１実施形態と同様に、ロータ２２の回転が、ロータ２２の回転方向に応じて、トルクコンバータ１５又は回転伝達構造１１７（遊星歯車機構１１８）によって、第１出力軸５に伝達される。これにより、モータ１３の駆動力を第１出力軸５に好適に伝達することができる。

〔他の実施形態〕
本発明は、前記第１及び第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

（Ａ）前記第１及び第２実施形態では、タービン２７が第１出力軸５と一体回転可能に構成される場合の例を示した。これに代えて、タービン２７が、駆動方向Ｒ１において第１出力軸５と一体回転可能に構成され、反駆動方向Ｒ２において第１出力軸５に対して回転可能に構成されてもよい。

例えば、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ワンウェイクラッチ３３をタービン２７及び第１出力軸５の間に配置してもよい。この場合、タービン２７が駆動方向Ｒ１に回転する場合、ワンウェイクラッチ３３はタービン２７及び第１出力軸５を一体回転させる。一方で、タービン２７が反駆動方向Ｒ２に回転する場合、ワンウェイクラッチ３３はタービン２７及び第１出力軸５を相対回転させる。

（Ｂ）前記第１及び第２実施形態では、ロックアップ構造１９が遠心クラッチ３１を有する場合の例を示したが、インペラ２５及びタービン２７の連結及び連結解除を上記のように行うことができれば、ロックアップ構造１９は他の構造であってもよい。例えば、複数の遠心子３１ａそれぞれが、タービンシェル２７ａに揺動可能に保持されてもよい。

（Ｃ）前記第２実施形態では、遊星歯車機構１１８を制御するために電磁クラッチ１１９を用いる場合の例を示したが、遊星歯車機構１１８を上記のように制御することができれば、電磁クラッチ１１９とは異なるクラッチを用いてもよい。

１ 駆動装置
５ 第１出力軸
１０ 筐体
１３ モータ
１５ トルクコンバータ
１７，１１７ 回転伝達構造
１７ａ ワンウェイクラッチ
１１８ 遊星歯車機構
１１９ 電磁クラッチ
１９ ロックアップ構造
２１ 第１ステータ
２２ ロータ

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