JP5027744B2 - Power output device - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンとダンパ機構と回転電機とを備え、エンジンからの動力をダンパ機構を介して出力する動力出力装置に関する。 The present invention relates to a power output apparatus that includes an engine, a damper mechanism, and a rotating electrical machine, and that outputs power from the engine via the damper mechanism.
この種の動力出力装置の関連技術が下記特許文献1に開示されている。特許文献1においては、エンジンの出力軸に電動モータ(回転電機)のロータが連結されており、電動モータのロータとトルクコンバータとの間にダンパ機構が組み付けられている。ダンパ機構は、電動モータのロータに連結された入力側回転部材としてのアウタディスクと、トルクコンバータに連結された出力側回転部材としてのインナディスクと、アウタディスクとインナディスクとを連結する緩衝部材としてのダンパスプリングとを含んで構成されている。そして、このダンパ機構を電動モータのロータの内側に配置している。これによって、動力出力装置の小型化を図っている。 The related art of this type of power output apparatus is disclosed in Patent Document 1 below. In Patent Document 1, a rotor of an electric motor (rotating electric machine) is connected to an output shaft of an engine, and a damper mechanism is assembled between the rotor of the electric motor and a torque converter. The damper mechanism includes an outer disk as an input side rotating member connected to the rotor of the electric motor, an inner disk as an output side rotating member connected to the torque converter, and a buffer member that connects the outer disk and the inner disk. And a damper spring. And this damper mechanism is arrange | positioned inside the rotor of an electric motor. As a result, the power output device is miniaturized.
ダンパ機構による振動減衰特性を向上させるためには、入力側回転部材と出力側回転部材とを繋ぐ緩衝部材の弾性係数を低減し、緩衝部材の変形量を大きく確保する必要がある。そのためには、ダンパ機構の外径を大きくとる必要がある。前述の特許文献1では、動力出力装置の小型化を図るために、ダンパ機構を電動モータのロータの内側に配置している。特許文献1において、ダンパ機構による振動減衰特性を向上させるためには、ダンパ機構の外側に配置される電動モータの内径や外径を大きくする必要がある。しかし、ケーシング外径の制約から、電動モータの外径を大きくすることは困難である。また、電動モータの内径を大きくすると、電動モータのロータもしくはステータの径方向寸法が縮小するため、電動モータの最高出力が低下する。そのため、電動モータの内径拡大にも限界がある。したがって、特許文献1のようにダンパ機構を電動モータのロータの内側に配置した場合は、ダンパ機構による振動減衰特性の向上と電動モータの最高出力の向上とを両立させるには限界がある。 In order to improve the vibration damping characteristics of the damper mechanism, it is necessary to reduce the elastic coefficient of the buffer member that connects the input side rotating member and the output side rotating member, and to ensure a large amount of deformation of the buffer member. For this purpose, it is necessary to increase the outer diameter of the damper mechanism. In Patent Document 1 described above, a damper mechanism is disposed inside the rotor of the electric motor in order to reduce the size of the power output device. In Patent Document 1, in order to improve the vibration damping characteristics of the damper mechanism, it is necessary to increase the inner diameter and the outer diameter of the electric motor disposed outside the damper mechanism. However, it is difficult to increase the outer diameter of the electric motor due to restrictions on the outer diameter of the casing. Further, when the inner diameter of the electric motor is increased, the radial dimension of the rotor or stator of the electric motor is reduced, so that the maximum output of the electric motor is reduced. Therefore, there is a limit to increasing the inner diameter of the electric motor. Therefore, when the damper mechanism is arranged inside the rotor of the electric motor as in Patent Document 1, there is a limit in achieving both improvement of the vibration damping characteristics by the damper mechanism and improvement of the maximum output of the electric motor.
本発明は、エンジンとダンパ機構と回転電機とを備える動力出力装置において、回転電機の最高出力の低下を抑えつつダンパ機構による振動減衰特性を向上させることを目的とする。 An object of the present invention is to improve vibration damping characteristics of a damper mechanism while suppressing a decrease in the maximum output of the rotating electric machine in a power output apparatus including an engine, a damper mechanism, and a rotating electric machine.
本発明に係る動力出力装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。 The power output apparatus according to the present invention employs the following means in order to achieve the above-described object.
本発明に係る動力出力装置は、動力を発生可能なエンジンと、エンジンからの動力が伝達される入力側回転部材と、入力側部材を介してエンジンからの動力が伝達される出力側回転部材と、入力側回転部材と出力側回転部材とを繋ぎ、入力側回転部材へ伝達されるエンジンからの振動を吸収するための緩衝部材と、を含むダンパ機構と、エンジンからの動力が伝達されるロータと、ロータと対向配置されたステータと、を含む回転電機と、を備え、エンジンからの動力をダンパ機構を介して出力する動力出力装置であって、回転電機においては、ロータがステータよりも径方向外側に配置されており、ダンパ機構が、回転電機のロータよりも径方向外側に配置されていることを要旨とする。 A power output apparatus according to the present invention includes an engine capable of generating power, an input side rotating member to which power from the engine is transmitted, and an output side rotating member to which power from the engine is transmitted via the input side member. A damper mechanism including a buffer member for connecting the input side rotating member and the output side rotating member and absorbing vibration from the engine transmitted to the input side rotating member, and a rotor to which power from the engine is transmitted And a rotating electrical machine including a stator disposed opposite to the rotor, and a power output device that outputs power from the engine via a damper mechanism. In the rotating electrical machine, the rotor has a diameter larger than that of the stator. The gist of the invention is that the damper mechanism is disposed on the outer side in the radial direction and the damper mechanism is disposed on the outer side in the radial direction with respect to the rotor of the rotating electrical machine.
本発明の一態様では、回転電機のロータの回転角を検出するための回転角検出器であって、回転電機のロータと連結された回転角検出用ロータと、回転角検出用ロータと対向配置された回転角検出用ステータと、を含む回転角検出器をさらに備え、回転角検出器が、回転電機のステータよりも径方向内側に配置されていることが好適である。 In one aspect of the present invention, a rotation angle detector for detecting a rotation angle of a rotor of a rotating electric machine, the rotation angle detecting rotor connected to the rotor of the rotating electric machine, and the rotation angle detecting rotor arranged opposite to each other. It is preferable that a rotation angle detector including the rotation angle detection stator is further included, and the rotation angle detector is disposed radially inside the stator of the rotating electrical machine.
本発明の一態様では、ダンパ機構の入力側回転部材には、回転電機のロータを介してエンジンからの動力が伝達されることが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the power from the engine is transmitted to the input-side rotating member of the damper mechanism via the rotor of the rotating electrical machine.
本発明の一態様では、回転電機のロータには、ダンパ機構を介してエンジンからの動力が伝達されることが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that power from an engine is transmitted to a rotor of a rotating electrical machine via a damper mechanism.
本発明によれば、回転電機のロータをステータよりも径方向外側に配置するとともに、ダンパ機構を回転電機のロータよりも径方向外側に配置することで、回転電機のロータの外径の縮小を抑えることができるとともに、ダンパ機構の緩衝部材の変形量を大きく確保して緩衝部材の弾性係数を低減することができる。その結果、回転電機の最高出力の低下を抑えつつダンパ機構による振動減衰特性を向上させることができる。 According to the present invention, the outer diameter of the rotor of the rotating electrical machine can be reduced by disposing the rotor of the rotating electrical machine on the radially outer side of the stator and disposing the damper mechanism on the radially outer side of the rotor of the rotating electrical machine. While being able to suppress, the deformation amount of the buffer member of a damper mechanism can be ensured large, and the elastic coefficient of a buffer member can be reduced. As a result, it is possible to improve the vibration damping characteristics of the damper mechanism while suppressing a decrease in the maximum output of the rotating electrical machine.
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
図1〜3は、本発明の実施形態に係る動力出力装置の概略構成を示す図である。図1は全体構成の概略を示し、図2は回転電機16の軸線方向と直交する方向から見たダンパ機構11及び回転電機16の構成の概略を示し、図3は回転電機16の軸線方向から見たダンパ機構11及び回転電機16の構成の概略を示す。本実施形態に係る動力出力装置は、機械的動力を発生可能なエンジン10と、エンジン10から伝達される振動(トルク変動)を低減するためのダンパ機構11と、機械的動力の発生及び発電運転のいずれかを選択的に行うことが可能な回転電機16と、を備えるハイブリッド型の動力出力装置であり、例えば車両を駆動するための動力出力装置として用いることができる。本実施形態に係る動力出力装置において、エンジン10からの動力と回転電機16からの動力との少なくとも一方は、出力軸26に伝達される。出力軸26に伝達された動力は、動力伝達機構として設けられた変速機(トランスミッション)14で変速されてから図示しない負荷へ伝達され、例えば車両の駆動等、負荷の駆動に用いられる。
1-3 is a figure which shows schematic structure of the power output device which concerns on embodiment of this invention. FIG. 1 shows an outline of the overall configuration, FIG. 2 shows an outline of the configuration of the
回転電機16は、エンジン10と変速機14(動力伝達機構)との間に形成された、ケーシング15の内周側の空間内に配置されており、連結部材31を介してエンジン10のクランク軸(出力軸)10−1に連結されていることでエンジン10からの動力が伝達されるロータ17と、連結部材32を介してケーシング15に固定され、ロータ17と所定の空隙を空けて対向配置されたステータ18と、を含む。ロータ17とステータ18は、回転電機16の径方向において対向配置されている。図2に示す例では、連結部材31は変速機14側からロータ17に連結されており、連結部材32はエンジン10側からステータ18に連結されている。ステータ18にはステータ巻線18cが配設されており、回転電機16は、ステータ巻線18cへの電力供給によりロータ17に機械的動力を発生させる力行運転を行うことが可能である。例えば、ロータ17に発生させた動力をエンジン10へ伝達することでエンジン10の始動を行うことや、ロータ17に発生させた動力を変速機14を介して負荷へ伝達することで負荷の駆動を行うことが可能である。さらに、回転電機16は、ロータ17の機械的動力を基にステータ巻線18cに電力を発生させる回生運転(発電運転)を行うことも可能である。例えば、ロータ17に伝達されたエンジン10からの動力を利用して発電運転を行うことが可能である。ステータ巻線18cへの電力供給、及びステータ巻線18cからの電力回収は、連結部材32に取り付けられた導電体を介して行われる。このように、回転電機16は、電動モータ(原動機)及び発電機(被動機)の両方の機能を有する。なお、回転電機16が力行運転及び回生運転を行うためのロータ17及びステータ18の具体的構成については、周知の構成で実現可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
The rotating
回転電機16のロータ17の回転角を検出するための回転角検出器としてレゾルバ36が設けられている。レゾルバ36は、連結部材31を介して回転電機16のロータ17に連結された回転角検出用ロータ37と、回転電機16のステータ18に連結され、回転角検出用ロータ37と所定の空隙を空けて対向配置された回転角検出用ステータ38と、を含む。回転角検出用ロータ37と回転角検出用ステータ38は、レゾルバ36の径方向(回転電機16の径方向と一致する)において対向配置されており、回転角検出用ロータ37が回転角検出用ステータ38の内周側に(回転角検出用ステータ38よりも径方向内側に)配置されている。なお、ロータ17の回転角を検出するためのレゾルバ36(回転角検出用ロータ37及び回転角検出用ステータ38)の具体的構成については、周知の構成で実現可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
A
ダンパ機構11は、エンジン10と変速機14との間に形成された、ケーシング15の内周側の空間内に配置されており、回転電機16のロータ17に連結された入力側ハブ(入力側回転部材)21と、連結部材33を介して出力軸26に連結された出力側ハブ(出力側回転部材)22と、入力側ハブ21と出力側ハブ22とを繋ぐ複数の弾性部材(緩衝部材)23と、を含む。入力側ハブ21には、回転電機16のロータ17を介してエンジン10からの動力が伝達され、出力側ハブ22には、回転電機16のロータ17と入力側ハブ21と弾性部材23とを介してエンジン10からの動力が伝達される。各弾性部材23は、入力側ハブ21及び出力側ハブ22の回転方向(周方向)に関して弾性を有しており、入力側ハブ21に伝達されたエンジン10からの振動(トルク変動)をこのハブ回転方向に弾性変形しながら緩和及び吸収することで、入力側ハブ21から出力側ハブ22へ伝達されるトルク変動を低減する。これによって、エンジン10の騒音(こもり音)・振動を減衰させることができる。なお、連結部材33と出力軸26はスプライン係合しており、クランク軸10−1の軸線方向振動を吸収可能としている。図2に示す例では、連結部材33は変速機14側から出力側ハブ22に連結されている。
The
図3に示す例では、出力側ハブ22が入力側ハブ21の外周側に(入力側ハブ21よりも径方向外側に)配置されている。入力側ハブ21には出力側ハブ22へ向けて(径方向外側へ)突出した突出部21aが設けられ、出力側ハブ22には入力側ハブ21へ向けて(径方向内側へ)突出した突出部22aが設けられ、突出部21aと突出部22aは、ハブ回転方向(周方向)に互いに間隔をおいて配置されている。そして、このハブ回転方向に沿って延びる弾性部材23としてのばね部材(例えばコイルばね)が突出部21a,22a間の空間に配置され、各ばね部材23の一端部が入力側ハブ21の突出部21aに連結され、各ばね部材23の他端部が出力側ハブ22の突出部22aに連結されている。
In the example illustrated in FIG. 3, the output-
ダンパ機構11による騒音・振動減衰特性を向上させるためには、入力側ハブ21と出力側ハブ22とを繋ぐ弾性部材23の弾性係数(ばね部材のばね定数)を低減し、弾性部材23の弾性変形量(ばね部材の撓みストローク)を大きく確保する必要がある。そのためには、ダンパ機構11の外径を大きくとり、弾性部材23を極力外周側の位置に配置する必要がある。また、回転電機16の最大トルクを増大させて最高出力を増大させるためには、ロータ17の外径を大きくとることが好ましい。
In order to improve the noise / vibration attenuation characteristics of the
そこで、本実施形態では、回転電機16のロータ17をステータ18の外周側に(ステータ18よりも径方向外側に)配置するととともに、ダンパ機構11(入力側ハブ21と出力側ハブ22と弾性部材23)を、回転電機16のロータ17の外周側に(ロータ17よりも径方向外側に)配置している。この配置により、ダンパ機構11の外径を大きくとることができ、弾性部材23を極力外周側の位置に配置することができる。そのため、ハブ回転方向(周方向)に関する弾性部材23の弾性変形量(ばね部材の撓みストローク)を大きく確保することができ、ハブ回転方向に関する弾性部材23の弾性係数(ばね部材のばね定数)を低減することができる。その結果、ダンパ機構11による騒音・振動減衰特性を向上させることができる。さらに、上記の配置により、回転電機16のロータ17の外径を大きく確保することができるので、回転電機16の最大トルクの低下を抑えて最高出力の低下を抑えることができる。このように、ダンパ機構11による騒音・振動減衰特性の向上と回転電機16の最高出力の向上とを両立させることができる。さらに、上記の配置により、動力出力装置の軸線方向長さを短縮することができ、動力出力装置の小型化を図ることができる。
Therefore, in the present embodiment, the
また、回転電機16のロータ17の回転角を検出するためには、回転角検出器(レゾルバ36)を設ける必要があるが、レゾルバ36を設ける分、動力出力装置の軸線方向長さが増大して大型化を招きやすくなる。これに対して本実施形態では、レゾルバ36(回転角検出用ロータ37及び回転角検出用ステータ38)を、回転電機16のステータ18の内周側に(回転電機16のステータ18よりも径方向内側に)配置することで、動力出力装置の軸線方向長さの増大を抑えることができ、動力出力装置の小型化を図ることができる。
In order to detect the rotation angle of the
次に、本実施形態の他の構成例について説明する。 Next, another configuration example of this embodiment will be described.
図4,5に示す構成例では、図1〜3に示す構成例と比較して、連結部材32は変速機14側から回転電機16のステータ18に連結されており、連結部材33はエンジン10側からダンパ機構11の出力側ハブ22に連結されている。そして、レゾルバ36の回転角検出用ロータ37は連結部材34を介して回転電機16のロータ17に連結されており、連結部材34はエンジン10側からロータ17及び回転角検出用ロータ37に連結されている。
In the configuration example shown in FIGS. 4 and 5, the connecting
また、図6〜8に示す構成例では、図1〜3に示す構成例と比較して、ダンパ機構11の入力側ハブ21は連結部材33を介してエンジン10のクランク軸(出力軸)10−1に連結されており、ダンパ機構11の出力側ハブ22は回転電機16のロータ17に連結されていることで、ロータ17には、ダンパ機構11(入力側ハブ21、弾性部材23、及び出力側ハブ22)を介してエンジン10からの動力が伝達される。ロータ17は連結部材31を介して出力軸26に連結されており、連結部材31と出力軸26はスプライン係合している。図7に示す例では、連結部材31はエンジン10側からロータ17及び回転角検出用ロータ37に連結されており、連結部材32は変速機14側からステータ18に連結されており、連結部材33はエンジン10側から入力側ハブ21に連結されている。図8に示す例では、入力側ハブ21が出力側ハブ22の外周側に(出力側ハブ22よりも径方向外側に)配置されている。入力側ハブ21には出力側ハブ22へ向けて(径方向内側へ)突出した突出部21aが設けられ、出力側ハブ22には入力側ハブ21へ向けて(径方向外側へ)突出した突出部22aが設けられている。そして、ハブ回転方向に弾性変形可能な各ばね部材23の一端部が入力側ハブ21の突出部21aに連結され、各ばね部材23の他端部が出力側ハブ22の突出部22aに連結されている。
6 to 8, the input-
また、図9,10に示す構成例では、図6〜8に示す構成例と比較して、連結部材32はエンジン10側から回転電機16のステータ18に連結されており、連結部材33は変速機14側からダンパ機構11の入力側ハブ21に連結されている。そして、レゾルバ36の回転角検出用ロータ37は連結部材34を介して回転電機16のロータ17に連結されており、連結部材34は変速機14側からロータ17及び回転角検出用ロータ37に連結されている。
9 and 10, the connecting
以上説明した各構成例においても、回転電機16の最大トルクの低下を抑えて最高出力の低下を抑えることができるとともに、ダンパ機構11による騒音・振動減衰特性を向上させることができる。さらに、動力出力装置の軸線方向長さを短縮することができ、動力出力装置の小型化を図ることができる。
In each of the configuration examples described above, it is possible to suppress the decrease in the maximum output of the rotating
また、以上説明した各構成例においては、変速機14以外の動力伝達機構を用いることも可能である。例えば上記特許文献2に開示されている動力伝達システムに本実施形態の構成を適用することも可能である。その場合は、本実施形態における回転電機16は特許文献2におけるスタータジェネレータに相当する。
Further, in each configuration example described above, a power transmission mechanism other than the
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
10 エンジン、11 ダンパ機構、14 変速機、16 回転電機、17 ロータ、18 ステータ、18c ステータ巻線、21 入力側ハブ、22 出力側ハブ、23 弾性部材、26 出力軸、31〜33 連結部材、36 レゾルバ、37 回転角検出用ロータ、38 回転角検出用ステータ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
エンジンからの動力が伝達される入力側回転部材と、入力側部材を介してエンジンからの動力が伝達される出力側回転部材と、入力側回転部材と出力側回転部材とを繋ぎ、入力側回転部材へ伝達されるエンジンからの振動を吸収するための緩衝部材と、を含むダンパ機構と、
エンジンからの動力が伝達されるロータと、ロータと対向配置されたステータと、を含む回転電機と、
を備え、エンジンからの動力をダンパ機構を介して出力する動力出力装置であって、
回転電機においては、ロータがステータよりも径方向外側に配置されており、
ダンパ機構が、回転電機のロータよりも径方向外側に配置されている、動力出力装置。 An engine capable of generating power,
An input side rotating member that transmits power from the engine, an output side rotating member that transmits power from the engine via the input side member, an input side rotating member, and an output side rotating member are connected to rotate the input side. A damper member for absorbing vibration from the engine transmitted to the member, and a damper mechanism,
A rotating electrical machine including a rotor to which power from the engine is transmitted, and a stator disposed to face the rotor;
A power output device that outputs power from the engine via a damper mechanism,
In the rotating electrical machine, the rotor is disposed radially outside the stator,
A power output device in which a damper mechanism is disposed radially outside the rotor of the rotating electrical machine.
回転電機のロータの回転角を検出するための回転角検出器であって、回転電機のロータと連結された回転角検出用ロータと、回転角検出用ロータと対向配置された回転角検出用ステータと、を含む回転角検出器をさらに備え、
回転角検出器が、回転電機のステータよりも径方向内側に配置されている、動力出力装置。 The power output device according to claim 1,
A rotation angle detector for detecting a rotation angle of a rotor of a rotating electric machine, the rotation angle detecting rotor connected to the rotor of the rotating electric machine, and a rotation angle detecting stator disposed opposite to the rotation angle detecting rotor And a rotation angle detector including:
A power output device in which a rotation angle detector is disposed radially inward of a stator of a rotating electrical machine.
ダンパ機構の入力側回転部材には、回転電機のロータを介してエンジンからの動力が伝達される、動力出力装置。 The power output device according to claim 1 or 2,
A power output device in which power from an engine is transmitted to an input-side rotating member of a damper mechanism via a rotor of a rotating electrical machine.
回転電機のロータには、ダンパ機構を介してエンジンからの動力が伝達される、動力出力装置。 The power output device according to claim 1 or 2,
A power output device in which power from an engine is transmitted to a rotor of a rotating electrical machine via a damper mechanism.
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