JP4337018B2

JP4337018B2 - クランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置

Info

Publication number: JP4337018B2
Application number: JP2000326673A
Authority: JP
Inventors: 雄一今仁
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2020-10-26
Also published as: JP2002136045A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の油圧駆動式車両用機械式クラッチは、クランク軸の後端部に固定されたフライホィールと、クランク軸と軸方向同軸にフライホィールを貫通して後方へ延在する減速ギヤ機構の入力軸とを接続するトルク伝達、切断機構であって、フライホィールの後端面から順に配置されたクラッチプレート、プレッシャープレート、クラッチスプリング及び油圧レリーズ機構を有している。
【０００３】
油圧レリーズ機構は、減速ギヤ室とクラッチ室とを区画するハウジングの隔壁に固定されて減速ギヤ機構の入力軸に遊嵌されたスリーブシリンダと、軸方向に隣接してスリーブシリンダに軸方向摺動自在に嵌着されたレリーズピストン及びレリーズベアリングとを有している。
【０００４】
クラッチカバーを通じてフライホィールに支承されるプレッシャープレートは、常態において、クラッチスプリングにより付勢されてクラッチプレートをフライホィールの後端面に押しつけ、それによりフライホィールに機械的に結合されている。
【０００５】
レリーズピストンを前方に油圧駆動すると、レリーズピストンはその前方のレリーズベアリングを前進させ、レリーズベアリングはプレッシャープレートに対するクラッチスプリングの付勢力を減衰させて、プレッシャープレートはクラッチプレートとフライホィールとの摩擦結合を解除する。
【０００６】
また、内燃機関の始動や発電、更には回生制動やトルクアシストのために、フライホィールに直結された回転電機が従来より提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記説明したフライホィール固定型の回転電機（以下、クランク軸直結型回転電機ともいう）は、フライホィールの後端面が機械式クラッチのクラッチプレートに接離するため、フライホィールの前端側に配置せざるを得ない。
【０００８】
その結果、従来の油圧駆動摩擦クラッチ内蔵の車両駆動装置では、回転電機をフライホィールに設けると、この回転電機の分だけ、パワートレインの軸長、特に減速ギヤ機構の入力軸長が増大し、パワートレインすなわち車両駆動装置の大型大重量化及び振動に対する剛性低下が生じ、実用化が困難となるという問題があった。
【０００９】
このため、通常は、オルタネータやスタータといった回転電機をクランク軸の前端部の側方に配置してベルト駆動していた。しかし、このような前方配置ベルト駆動方式は、伝導損失や損失あるいは信頼性の点で、大容量回転電機に好適ではなかった。
【００１０】
本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであり、パワートレインすなわち車両駆動装置の大型大重量化及び振動に対する剛性低下を抑止して実用性に優れたクランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置を提供することを、その目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１記載のクランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置は、クランク軸の後端部に固定されたフライホィールと、前記フライホィールの筒部内に位置してハウジングに固定されるステータ、及びフライホィールに固定されて前記ステータの周面に対面するロータを有する回転電機と、前記クランク軸と軸方向同軸に前記フライホィールの前記筒部を貫通して後方へ延在する減速装置の入力軸を前記フライホィールに摩擦接続する機械式クラッチとを備え、
前記機械式クラッチが、前記フライホィールに相対回転不能軸方向相対変位可能に支承されて前記フライホィールの前記輪板部の後端面に所定間隔を隔てて対面するプレッシャープレート、前記入力軸に相対回転不能かつ軸方向相対変位可能に支承されて前記フライホィールの後端面と前記プレッシャープレートの前端面との間に介設されるクラッチプレート、前記プレッシャープレートの後方に位置して前記フライホィールに支承されて外周部が前記プレッシャープレートの後端面を前方に付勢する輪板状のクラッチスプリング、前記入力軸の外周面に対して所定間隔を隔てつつ前記入力軸に嵌着されて前記クラッチプレートの後方に位置するとともに後端が前記ハウジングに固定されるスリーブシリンダ、前記スリーブシリンダの外周面に軸方向摺動自在に嵌着されるレリーズピストン、及び、前記レリーズピストン又は前記スリーブシリンダに嵌着されて前記レリーズピストンと一体に軸方向に変位して前記クラッチスプリングの内周部を軸方向に付勢するレリーズベアリングを備えるクランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置において、
前記フライホィールは、前端部がクランク軸の後端に締結される径小な筒部、及び、前記筒部の後端から略遠心方向に延在して前記クラッチプレートに接離可能に対面する輪板部を有し、前記クラッチプレートは、前記レリーズベアリングの一部又は全部を収容可能な後端開口の凹部を有して前記入力軸に相対回転不能かつ軸方向相対変位可能に支承される筒状部と、前記筒状部の軸方向後部から前記フライホィールの後端面と前記プレッシャープレートの前端面との間に延在する輪板部とを有し、前記レリーズピストンの少なくとも一部及び前記レリーズベアリングは、前記クラッチスプリングよりも前方に配置されることを特徴としている。
【００１２】
すなわち、本構成では、従来、クラッチスプリングの後方に配設した油圧レリーズ機構（レリーズベアリング、レリーズピストン及びスリーブシリンダ）によりクラッチスプリングを前方に押圧してクラッチを解離する代わりに、レリーズピストン及びレリーズベアリングをクラッチスプリングよりも前方に配置し、このレリーズベアリングによりクラッチスプリングを前方に引っ張ってクラッチを解離する構造を採用している。
【００１３】
この場合、クラッチプレートが、レリーズピストン及びレリーズベアリングをクラッチスプリングよりも前方に配置する妨げとなるが、本構成では、クラッチプレートの径小部分のみを前方に突出させて凹部を形成し、この凹部にレリーズベアリングやレリーズピストンが入り込めるようにしてこの問題を解決している。
【００１４】
更に、クラッチプレートの径小部分を前方に突出させるには、フライホィールが邪魔となるが、本構成では、回転電機がフライホィールに固定されるために、回転電機のロータをクランク軸に直接固定する必要がなく、したがって回転電機のロータをクランク軸に固定する部材を必要としないため、リング形状をもつことを利用して、フライホィールを略フランジ形状に形成し、このフライホィールの後端開口の筒部内、すなわち、回転電機の径内側に、クラッチプレートの上記前方突出した径小部分の少なくとも一部を収容している。
【００１５】
これにより、従来の機械式クラッチ内蔵型の車両用駆動装置（パワートレイン）に対して軸長、重量、体格の増加、増大を抑止して、耐振性、経済性、実用性に優れたクランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置を実現することができる。
【００１６】
なお、本明細書でいうクランク軸直結型回転電機とは、クランク軸にフライホィールを通じて固定される回転電機を意味しているが、当然、このフライホィール以外に更にフライホィール効果を有する別の部材をクランク軸に設けてもよい。
【００１７】
請求項２記載の構成によれば請求項１記載のクランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置において更に、前記レリーズベアリングが前記レリーズピストンに嵌着されることを特徴としている。
【００１８】
本構成によれば、レリーズベアリングとレリーズピストンとが軸方向に重なるため、レリーズベアリングの軸方向必要寸法だけパワートレインの軸長を更に短縮することができ、請求項１記載の効果を一層向上することができる。
【００１９】
また、レリーズベアリングはレリーズピストンを隔ててクラッチプレートに対面することがないために、レリーズベアリング（特にその外輪）とクラッチプレートの径小部分との間の軸方向必要寸法が短くなり（好適には０となり）、レリーズベアリングによるクラッチプレートの前方への引っ張りが容易となる。
【００２０】
請求項３記載の構成は請求項２記載のクランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置において更に、前記クラッチプレートが、前記筒状部と前記輪板部との間に位置してトルク変動吸収用のクラッチダンパを有し、前記クラッチダンパの前部が、前記フライホィールの筒部の後端部分を切り欠いて形成された切り欠き部に収容されていることを特徴としている。
【００２１】
本構成によれば、クラッチプレート中、軸方向必要寸法が大きいクラッチダンパをフライホィールの切り欠き部に収容することができるので、クラッチプレートの筒部とクラッチダンパとの間の軸方向距離を更に短縮することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の車両用回転電機の好適な実施形態を図面を参照して以下に説明する。
【００２３】
【実施例】
本発明の車両用回転電機を内燃機関駆動車に適用した実施例を以下に説明する。
【００２４】
（全体構造）
図１は、この内燃機関駆動車の車両駆動装置（パワートレイン）のフライホィール及びクラッチ近傍を示す軸方向断面図を示し、図２はその一部拡大断面図である。
【００２５】
１はエンジン（内燃機関）のクランク軸、２はフライホイ−ル、３はハウジング、４は機械式クラッチ、５は回転電機、６はクランク軸１と一致する軸心を有する減速ギヤ機構（図示せず）の入力軸である。
【００２６】
フライホイ−ル２はクランク軸１に固定され、入力軸６の前端部は、フライホイ−ル２を軸方向に貫通して軸受け７によりクランク軸１の後端部に回転自在に支承され、機械式クラッチ４は入力軸６に嵌着され、回転電機５はフライホイ−ル２の前方側に配置されている。
【００２７】
（フライホィール２の説明）
フライホイ−ル２はクランク軸１の後端に嵌着され、ボルトで締結されている。フライホィール２は、前端壁がクランク軸の後端に締結される径小な筒部２１と、この筒部２１の後端から遠心方向に延在する輪板部２２と、輪板部２２の外周部から軸方向前方へ延在する径大な筒部２３とを有している。２４は、筒部２１内に存在する後端開口の凹部であり、２５は、フライホィール２の筒部２１の後端部分を切り欠いて形成された切り欠き部である。
（機械式クラッチ４の説明）
機械式クラッチ４は、クラッチプレート４１、プレッシャープレート４２、クラッチスプリング４３、クラッチカバ−４４、油圧レリーズ機構４５を有している。
【００２８】
クラッチプレート４１は、後端開口の凹部４１０を有して入力軸６に相対回転不能かつ軸方向相対変位可能に支承される筒状部４１１と、筒状部４１１の軸方向後部からフライホィール２の後端面に沿って延在する輪板部４１２と、筒状部４１１と輪板部４１２との間に配置されて両者を接続するトルク変動吸収用のクラッチダンパ４１３とを有している。輪板部４１２は、フライホイ−ル２の後端面に接触可能な摩擦輪板部材４１４を有している。クラッチダンパ４１３は、周方向に延在するゴム部材又はコイルスプリングであって、その一端は筒状部４１１に、他端部は輪板部４１２に当接し、伝達トルクの周期変動により弾性変形してそれを吸収する部材である。クラッチダンパ４１３の前部は、フライホィール２の筒部２１の後端部分を切り欠いて形成された切り欠き部２５に収容されている。
【００２９】
プレッシャープレート４２は、輪板形状を有してクラッチプレート４１の後端面に接して配置され、プレッシャープレート４２の外周部はフライホイ−ル２の外周部に固定されたクラッチカバ−４４に支持されている。
【００３０】
クラッチスプリング４３は、軸方向弾性変形可能な輪板状ばね部材であって、外周部がプレッシャープレート４２の後端面に密着し、径方向略中央部がクラッチカバ−４４に係止され、内周部が後述する油圧レリーズ機構４５に後方変位不能に係止されている。常態において、クラッチスプリング４３は軸方向に弾性変形して、プレッシャープレート４２を通じてクラッチプレート４１をフライホィール２の後端面に押しつけて、機械式クラッチ４を接続状態としている。
【００３１】
油圧レリーズ機構４５は、減速ギヤ室とクラッチ室とを区画するハウジング３の隔壁３０に固定されて減速ギヤ機構の入力軸６に遊嵌されたスリーブシリンダ４５１と、スリーブシリンダ４５１に軸方向摺動自在に嵌着されたレリーズピストン４５２と、レリーズピストン４５２に嵌着されたレリーズベアリング４５３とを有している。スリーブシリンダ４５１とレリーズピストン４５２との間には油圧室４５４が設けられている。レリーズベアリング４５３の外輪はクラッチスプリング４３の内周部に係止されている。
【００３２】
（クラッチ接離動作の説明）
圧油を油圧室４５４に導入することにより、レリーズピストン４５２、及び、内輪がレリーズピストン４５２に圧嵌されたレリーズベアリング４５３が前進し、レリーズベアリング４５３の外輪がクラッチスプリング４３の内周部を前方へ引っ張り、これによりクラッチスプリング４３の外周部が後退する。プレッシャープレート４２の外周部はクラッチスプリング４３の外周部に係止されているので、プレッシャープレート４２も後退し、クラッチプレート４１とフライホィール２及びプレッシャープレート４２との押圧力が消えて、機械式クラッチ４が解離される。この機械式クラッチ４の解離により、フライホィール２は入力軸６から分離される。
【００３３】
油圧レリーズ機構４５の油圧室４５４の圧油を抜くことにより、上記と逆の動作により、機械式クラッチ４の接続がなされる。上記機械式クラッチ４の構造、動作は、油圧レリーズ機構４５の構造の他は本質的に従来通りである。
【００３４】
（回転電機５の構成）
回転電機５は、フライホイ−ル２の径小な筒部２１の外周面に固定された内側ロータ部５１、フライホイ−ル２の径大な筒部２３の内周面に固定された外側ロータ部５２、図示しないハウジングに固定されて内側ロータ部５１と外側ロータ部５２との間に配置されたステータ５３とを有している。内側ロータ部５１はヨーク５１１に永久磁石５１２を固定してなり、外側ロータ部５２はヨーク５２１に永久磁石５２２を固定してなり、ステータ５３は、ハウジング３に固定された鉄心５３１に電機子コイル５３２を集中巻きしてなる。電機子コイル５３２に通電することにより、ロータ５１、５２を通じてフライホイ−ル２を駆動し、クランク軸１が駆動される。また、逆に、クランク軸１がロータ５１、５２を駆動し、電機子コイル５３２が発電を行う。
（実施例の効果）
上記説明した本実施例のクランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置では、回転電機５をフライホイ−ル２に装備したにもかかわらず、従来の機械式クラッチ内蔵型の車両用駆動装置（パワートレイン）に対して軸長、重量、体格の増加を抑止することができる。
【００３５】
これは、クラッチスプリング４３の後方に配設した油圧レリーズ機構４５のレリーズベアリング４５３によりクラッチスプリング４３を前方に押圧してクラッチを解離する従来のクラッチ解離機構に代えて、レリーズピストン４５２及びレリーズベアリング４５３をクラッチスプリング４３よりも前方に配置し、このレリーズベアリング４５２によりクラッチスプリング４３を前方に引っ張ってクラッチを解離する構造を採用することにより、クラッチスプリング４３の後方に軸方向に長大な油圧レリーズ機構収容空間を省略したためである。
【００３６】
ただし、レリーズピストン４５２及びレリーズベアリング４５３をクラッチスプリング４３よりも前方に配置するために、クラッチプレート４１に筒状部４１１を設けてこの筒状部４１１の後端開口の凹部にレリーズピストン４５２及びレリーズベアリング４５３が収容されるようにしている。また、クラッチプレート４１の筒状部４１１を前方に突出させるために、フライホィール２の筒部２２が回転電機５の径方向内側に入り込む構造とし、この筒部２２内にクラッチプレート４１の筒状部４１１が入り込む構造を採用している。
【００３７】
また、本構成では、レリーズベアリング４５３がレリーズピストン４５２に嵌着したので、レリーズベアリング４５３の軸方向必要寸法だけパワートレインの軸長を更に短縮することができる。
【００３８】
更に、レリーズベアリング４５３はレリーズピストン４５２を隔ててクラッチプレート４１に対面することがないために、レリーズベアリン４５３グの外輪とクラッチプレート４１の内周部との間の軸方向必要寸法が短くでき、レリーズベアリング４５３によるプレッシャープレート４２の前方への引っ張りが容易となり、クラッチプレート４１の押圧力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のクランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置の軸方向断面図である。
【図２】図１の一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１クランク軸
２フライホイ−ル
３ハウジング
４機械式クラッチ
５回転電機
６入力軸
４１クラッチプレート
４２プレッシャープレート
４３クラッチスプリング
４４クラッチカバ−
４５油圧レリーズ機構
４５１スリーブシリンダ
４５２レリーズピストン
４５３レリーズベアリング

Claims

クランク軸の後端部に固定されたフライホィールと、
前記フライホィールの筒部内に位置してハウジングに固定されるステータ、及びフライホィールに固定されて前記ステータの周面に対面するロータを有する回転電機と、
前記クランク軸と軸方向同軸に前記フライホィールの前記筒部を貫通して後方へ延在する減速装置の入力軸を前記フライホィールに摩擦接続する機械式クラッチと、
を備え、
前記機械式クラッチは、
前記フライホィールに相対回転不能軸方向相対変位可能に支承されて前記フライホィールの前記輪板部の後端面に所定間隔を隔てて対面するプレッシャープレート、
前記入力軸に相対回転不能かつ軸方向相対変位可能に支承されて前記フライホィールの後端面と前記プレッシャープレートの前端面との間に介設されるクラッチプレート、
前記プレッシャープレートの後方に位置して前記フライホィールに支承されて外周部が前記プレッシャープレートの後端面を前方に付勢する輪板状のクラッチスプリング、
前記入力軸の外周面に対して所定間隔を隔てつつ前記入力軸に嵌着されて前記クラッチプレートの後方に位置するとともに後端が前記ハウジングに固定されるスリーブシリンダ、
前記スリーブシリンダの外周面に軸方向摺動自在に嵌着されるレリーズピストン、及び、
前記レリーズピストン又は前記スリーブシリンダに嵌着されて前記レリーズピストンと一体に軸方向に変位して前記クラッチスプリングの内周部を軸方向に付勢するレリーズベアリング、
を備えるクランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置において、
前記フライホィールは、前端部がクランク軸の後端に締結される径小な筒部、及び、前記筒部の後端から略遠心方向に延在して前記クラッチプレートに接離可能に対面する輪板部を有し、
前記クラッチプレートは、前記レリーズベアリングの一部又は全部を収容可能な後端開口の凹部を有して前記入力軸に相対回転不能かつ軸方向相対変位可能に支承される筒状部と、前記筒状部の軸方向後部から前記フライホィールの後端面と前記プレッシャープレートの前端面との間に延在する輪板部とを有し、
前記レリーズピストンの少なくとも一部及び前記レリーズベアリングは、前記クラッチスプリングよりも前方に配置されることを特徴とするクランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置。
請求項１記載のクランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置において、
前記レリーズベアリングは前記レリーズピストンに嵌着されることを特徴とするクランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置。
請求項２記載のクランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置において、
前記クラッチプレートは、前記筒状部と前記輪板部との間に位置してトルク変動吸収用のクラッチダンパを有し、
前記クラッチダンパの前部は、前記フライホィールの筒部の後端部分を切り欠いて形成された切り欠き部に収容されていることを特徴とするクランク軸直結型回転電機を有する車両駆動装置。