JP5812592B2 - ハイブリッド車両の動力伝達装置のレゾルバの取り付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両（ＨＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の動力伝達装置のレゾルバの取り付け構造に関する。

内燃機関等の燃焼機関（エンジン）と電動モータとを組み合わせた動力源を備えるハイブリッド車両（ＨＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の動力伝達装置（パワートレイン）の構造例として、従来においては、例えば、特許文献１に記載されるようなものがある。

このものは、図６に示すように、動力源としてエンジンと電動モータを備えると共に、エンジンと電動モータとをクラッチ板を備えたメカニカル（機械式）クラッチ機構を介して接断可能に連結すると共に、電動モータの回転軸（出力軸）と、機械式自動変速装置（トランスミッション）の入力軸（インプットシャフト）と、を常時回転連結した構造を採用している。

従来、ハイブリッド自動車または電気自動車などにおいて、例えば高出力のブラシレスモータが使用されるが、かかるブラシレスモータを制御するためには、モータの出力軸の回転角度を正確に把握する必要がある。すなわち、ステータの各コイルへの通電切替えを正確に制御するためには、ローターの回転位置を正確に把握する必要がある。

このような電動モータの出力軸の回転角度位置を検出する装置としては、耐高温性、耐ノイズ性、耐振動性および耐高湿性等の機能を満足するために、例えば、いわゆるレゾルバ（以下、単にレゾルバと称する）が使用される場合が多い。

レゾルバは、例えば、特許文献２に記載されているように、電動モータの内部に組み込まれて、該モータの出力軸に直接取り付けられる（レゾルバについて、特許文献２における符号１０４を参照）。

なお、レゾルバは、一般的にステータとローターとを有し、ステータ側は励磁コイルが巻装されたステータコア（固定子）を有している。一方、ローター側は磁性体にて形成されたローターコア（回転子）が配設されており、ローターコアは電動モータの出力軸に固定されている。このようなレゾルバでは、ステータ側の励磁コイルに高周波信号を付与すると、ローターの回転位置によってステータ側の検出コイルに流れる信号の位相が変化する。この検出信号と基準信号とを比較することにより、ローターの回転角度位置を検出することができるようになっている。

特開２００８−１８９３０７号公報 特開平０９−２２６３９２号公報

ところで、特許文献１に記載されているパワートレイン構造のように、エンジンと電動モータとをクラッチ板を備えたメカニカルなクラッチ機構を介して接断可能に連結すると共に、電動モータと変速装置とを連接した構造を採用した場合、レゾルバの取り付けについて、以下のような実情を考慮する必要がある。

すなわち、電動モータの出力軸に対するレゾルバの相対的な取り付け位置（位相）を調整等する必要があるため、レゾルバはアクセスし易い場所に取り付けることが望まれる。

この一方、電動モータは変速装置側とアッセンブリされて扱われることが多い。
従って、電動モータ付近のクラッチ機構側にレゾルバを取り付けることが想定されるが、クラッチ機構からはクラッチ板等から生じる摩耗粉などが飛翔してくるため、レゾルバをこのような異物から保護して、検出精度の低下を長期に亘って抑制することが望まれる。

更には、取り付けスペースなどにも制約があるため、単に、レゾルバのローターを電動モータの出力軸に取り付け、更に上述したような異物からの保護カバーなどを取り付けるような構造では電動モータの出力軸方向長さが長くなるため採用できないおそれがあるといった実情がある。

本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ安価な構成でありながら、動力源として燃焼機関と電動モータを備えると共に、燃焼機関と電動モータとをクラッチ板を備えたメカニカルクラッチ機構を介して接断可能に連結すると共に、電動モータと変速装置とを連設したハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置のレゾルバの取り付け構造であって、軸方向に対する取り付け長さが短く、レゾルバにアクセスし易く、かつ異物などによる検出精度の低下を抑制することができるハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置のレゾルバの取り付け構造を提供することを目的とする。

このため、本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置のレゾルバの取り付け構造は、
動力源として燃焼機関と電動モータを備えると共に、燃焼機関と電動モータとをクラッチ板を備えたメカニカルクラッチ機構を介して接断可能に連結すると共に、電動モータと変速装置とを連設したハイブリッド車両の動力伝達装置のレゾルバの取り付け構造であって、
レゾルバを構成するローター及びステータを、メカニカルクラッチ機構と電動モータの間において、メカニカルクラッチ機構を収容するクラッチハウジング部内に配設すると共に、
電動モータの回転軸の半径方向に延在してレゾルバを保護する保護カバーが、その内径側に、電動モータの回転軸の外周に挿通されクラッチ側に延在されるスリーブ部を有し、当該スリーブ部が、その外周にメカニカルクラッチ機構の接断操作に応じて電動モータの回転軸に沿って移動する要素を摺動自在に支持するリテーナとして機能するように構成されていることを特徴とする。

本発明において、レゾルバを構成するローターを、電動モータの回転軸の段部に押圧して軸方向に対して固定するために当該回転軸に挿入されるスリーブと、
前記保護カバーと、
の間にシール要素が配設されることを特徴とすることができる。

本発明において、シール要素がリップシールであり、前記スリーブがリップシールの先端と当接するブッシュとして機能するように構成されていることを特徴とすることができる。

本発明によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、動力源として燃焼機関と電動モータを備えると共に、燃焼機関と電動モータとをクラッチ板を備えたメカニカルクラッチ機構を介して接断可能に連結すると共に、電動モータと変速装置とを連設したハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置のレゾルバの取り付け構造であって、軸方向に対する取り付け長さが短く、レゾルバにアクセスし易く、かつ異物などによる検出精度の低下を抑制することができるハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置のレゾルバの取り付け構造を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置の構成例（アッセンブリー状態）を概略的に示す全体構成図である。 同上実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置の電動モータと変速装置とを分離した状態を示す図である。 同上実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置のクラッチ機構、レゾルバ、電動モータを拡大して示した図である。 同上実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置のレゾルバ、電動モータを抜き出して示した図である。 同上実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置の保護カバー及びクラッチハウジング部に形成された開口、舌状部を説明するための図である（エンジン側から見た図である）。 従来のハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置の構成例（アッセンブリ状態）を概略的に示す全体構成図である。

以下に、本発明に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置のレゾルバの取り付け構造の一実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

本実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置１０は、図１に示すように、エンジン１００と電動モータ３００とを組み合わせた動力源を備え、エンジン１００と電動モータ３００とを、クラッチ板（摩擦板）を備えたメカニカル式（機械式）のクラッチ機構２００を介して接断可能に連結されていると共に、電動モータ３００と機械式自動変速装置４００とが連結され、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１と、機械式自動変速装置４００の入力軸（インプットシャフト）４０１と、が常時回転連結されている。

ここで、本実施の形態においては、図２に示すように、電動モータ３００と、変速装置４００と、は分離（着脱）可能に構成されている。

そして、このように分離（着脱）可能に構成された電動モータ３００と変速装置４００においては、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１と、変速装置４００の入力軸（インプットシャフト）４０１と、の回転連結は、例えば、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１の後端を円筒状に形成しその内側にスプライン溝を形成すると共に、このスプライン溝に対応して変速装置４００の入力軸４０１の先端外周にスプライン溝を形成し、これらを係合（スプライン係合）させることによって軸方向に関して分離可能に回転連結可能な構成とすることができる。スプライン係合に代えて、例えば、キー及びキー溝を用いて係合させる構成とすることもできる。

なお、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１の先端側は、図１に示したように、エンジン１００側に延長され、クラッチ機構２００をスプライン係合等により支持するようになっている。

また、図２に示したように、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１には、ローターとしてマグネット３０３を支持する回転体３０２が略一体的に取り付けられている。

この一方、マグネット３０３（ローター）に対応してコイル３０４（ステータ）がハウジング３０５に固定的に支持されている。

そして、本実施の形態では、このハウジング３０５に対して、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１が、軸方向に所定間隔をもって配設されているベアリング３０６、３０７によって回転自在に支持されている。

なお、本実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置１０では、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１と、変速装置４００の入力軸（インプットシャフト）４０１と、を別体とし、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１の後端を円筒状に形成しその内側にスプライン溝を形成すると共に、このスプライン溝に対応して変速装置４００の入力軸４０１の先端外周にスプライン溝を形成し、これらを係合（スプライン係合）させることによって回転連結する構成としたので、図２等に示したように、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１延いては回転体３０２を、ハウジング３０５に対して、軸方向に所定間隔をもって配設される２つのベアリングにより支持させることができるので、回転体３０２の回転軸（出力軸）３０１廻りの触れ回りを小さくすることができるため、回転体３０２に支持されるマグネット３０３と、ハウジング３０５側に支持されるコイル（ステータ）３０４と、の間のギャップを小さくすることができ、以って電動モータ３００の性能向上に貢献することができる。

ここにおいて、本実施の形態では、図３に示すように、電動モータ３００の回転を制御するための情報として、出力軸３０１の回転角度位置（ローターであるマグネットと、ステータであるコイルと、の相対的な位置関係）情報を取得するためのレゾルバ６００が設けられている。

なお、レゾルバ６００は、ステータと、ローターと、を含んで構成され、ステータ側はハウジング３０５に固定されると共に、励磁コイルが巻装されたステータコア（固定子）６０１を含んで構成されている。このステータコア（固定子）６０１は、電動モータ３００の出力軸３０１の回転軸廻りに関して、ハウジング３０５に対するその取り付け位置が（例えば、長穴などを利用した締結機構などを介して）調整可能に構成されている。これにより、電動モータ３００のステータとの相対的な位置関係が調整され、電動モータ３００の回転との同期が図られて、電動モータ３００の出力軸３０１の回転角度位置が正確に検出され、延いては電動モータ３００の駆動制御を高精度に行うことができることになる。

一方、ローター側は磁性体にて形成されたローターコア（回転子）６０２が配設されており、ローターコア６０２は電動モータ３００の出力軸３０１に固定されている。

ここで、本実施の形態では、ローターコア６０２は、図３や図４に示すように、電動モータ３００のクラッチ機構２００側において、出力軸３０１にルーズフィットにより挿入されると共に、クラッチ機構２００側から挿入され出力軸３０１に嵌合されるスリーブ６０３を介して段部３０１Ａに所定に押圧されて固定される。なお、ローターコア６０２は、キー溝係合（切り欠き）３０１Ｂなどを利用して回転方向への遊動は規制されている。このように、ローターコア６０２への負荷の少ない固定方法が採用されている理由は、ローターコア６０２に撓みなどが発生するのを抑制し、精度良く電動モータ３００の出力軸３０１の回転角度位置を検出することができるようにするためである。

また、本実施の形態では、レゾルバ６００へのアクセス（ステータコア（固定子）６０１の周方向における位置調整など）の関係上、クラッチ機構２００と共通のクラッチハウジング部５００内にレゾルバ６００を配設する構成を採用している。

このため、クラッチ板等において生じる摩耗粉がレゾルバ６００延いては電動モータ３００内に侵入して、レゾルバ６００の検出精度へ悪影響を及ぼしたり、電動モータ３００へ悪影響を及ぼすことからレゾルバ６００を保護するために、保護カバー６０４によりレゾルバ６００を包囲するようになっている（図５等参照）。

この保護カバー６０４は、クラッチ機構２００側に延在されるスリーブ（リテーナ）部６０５を有しており、当該スリーブ部６０５は、クラッチ機構２００の接断操作の際に出力軸３０１に沿って移動されるレリースベアリング等を摺動自在に支持するための所謂リテーナとして機能するようになっている。

この保護カバー６０４のスリーブ部６０５は、出力軸３０１の外周に挿通されるため、スリーブ部６０５の内側と出力軸３０１との間を通って、クラッチ板等において生じる摩耗粉が、レゾルバ６００まで到達するおそれがある。なお、クラッチ板やクラッチカバーは凹凸があるため、クラッチハウジング部５００内には、回転に伴って空気の流動が生じる。

このため、本実施の形態では、前述したスリーブ６０３（回転側）と、保護カバー６０４（固定側）と、の間に、リップシール（ダストシール）６０６が配設されている。

リップシール６０６は、外周側に保護カバー６０４に嵌挿保持される筒状のブッシュ６０６Ａを備え、これに、内側にリップ状に伸びるゴムなどの樹脂製のリップ部６０６Ｂが一体的に取り付けられている。例えば、ＮＯＫ株式会社などの標準的なオイルシール（Ｓ型、Ｔ型など）を利用することができる。

なお、本実施の形態では、リップシール６０６のリップ部６０６Ｂの内側先端は、スリーブ６０３の外周面に所定面圧で当接されており、スリーブ６０３は、ローターコア６０２を固定する機能を有すると共に、ダストシールのためのブッシュとしての機能をも併せ持つように構成されている。

このように、本実施の形態では、エンジン１００と電動モータ３００とを組み合わせた動力源を備え、エンジン１００と電動モータ３００とを、クラッチ板（摩擦板）を備えたメカニカル式（機械式）のクラッチ機構２００を介して接断可能に連結されていると共に、電動モータ３００と変速装置４００とが連設されたハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置１０において、電動モータ３００の回転軸（出力軸）３０１の回転角度位置を検出するためのレゾルバ６００を、クラッチ機構２００を収容するクラッチハウジング部５００に隣接して配設すると共に、保護カバー６０４に、レゾルバ６００を異物から保護するための保護カバーとしての機能と、レリースベアリング等を出力軸３０１に沿って摺動自在に支持するためのリテーナとしての機能と、を併せ持たせるようにしたので、部品点数が少なく簡単かつ低コストな構成としながら、軸方向に対する取り付け長さが短く、レゾルバにアクセスし易く、かつ異物などによる検出精度の低下を抑制することができるハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置におけるレゾルバの取り付け構造を提供することができる。

また、本実施の形態では、ローターコア６０２を出力軸３０１に固定するためのスリーブ６０３を、リップシール６０６のリップ部６０６Ｂの内側先端と当接してダスト（オイル）をシールするためのブッシュとしての機能をも併せ持つように構成したので、簡単かつ低コストな構成としながら、軸方向に対する取り付け長さが短く、レゾルバにアクセスし易く、かつ異物などによる検出精度の低下を抑制することができるハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置におけるレゾルバの取り付け構造を提供することができる。

ところで、本実施の形態に係るハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置１０には、図１に示したように、エンジン１００と電動モータ３００との間に、メカニカルクラッチ機構２００が介装されているが、例えば、クラッチ板の接断（接続と切断）が繰り返されたり、半クラッチ状態が継続されたりすると、フェーシング面が摩擦により発熱するおそれがある。

このような発熱によりクラッチハウジング部５００内の温度が上昇すると、グリスの劣化などが生じて摺動部の寿命が低下するなどのおそれが高まる。

このため、本実施の形態では、クラッチハウジング部５００に空気抜き穴としての開口５０１を設けると共に、吸気穴５０２から吸入されクラッチ板等の回転により生じる空気の回転方向流れを、図５に示すような舌状部５１０により集めて、前記開口５０１へ効果的に導くように構成されている。

なお、舌状部５１０は、クラッチハウジング部５００とダイキャスト等により一体成形することができる。ただし、別部材として、クラッチハウジング部５００に締結等の方法で取り付けることなども可能である。

このように、本実施の形態では、クラッチ板等の回転により生じる空気の回転方向流れを利用して、吸気穴５０２から空気を吸い込みつつ、高温となった内部空気を開口５０１から排出するようにしたので、クラッチハウジング部５００内の温度上昇を抑制することができ、以ってクラッチ機構２００や電動モータ３００等の摺動部や軸受部の長寿命化に貢献することができる。

本実施の形態では、機械式自動変速装置４００を例示して説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、電動モータ３００において、ローター（マグネット）とステータ（コイル）は、ローター（コイル）とステータ（マグネット）のように逆に構成することもできる。

なお、本発明に係る燃焼機関は、内燃機関に限定されるものではなく、外燃機関等の他の燃焼機関であっても良い。また、内燃機関はディーゼルエンジン、ガソリンエンジンの他、アルコールその他の雑燃料エンジンなどであって良いものである。

以上で説明した本実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは勿論である。

１０ ハイブリッド車両（ＨＶ）の動力伝達装置
１００ エンジン（内燃機関等の燃焼機関）
２００ クラッチ機構
３００ 電動モータ
３０１ 出力軸
３０２ 回転体
３０３ マグネット（ローター）
３０４ コイル（ステータ）
３０５ ハウジング
４００ 変速装置
４０１ インプットシャフト（入力軸）
５００ クラッチハウジング部
５０１ 開口
５０２ 吸気穴
５１０ 舌状部
６００ レゾルバ（回転角度位置検出装置）
６０１ ステータコア（固定子）
６０２ ローターコア（回転子）
６０３ スリーブ（ブッシュ）
６０４ 保護カバー
６０５ スリーブ部（リテーナ）
６０６ リップシール（ダストシール、シール要素）

Claims (3)

1. 動力源として燃焼機関と電動モータを備えると共に、燃焼機関と電動モータとをクラッチ板を備えたメカニカルクラッチ機構を介して接断可能に連結すると共に、電動モータと変速装置とを連設したハイブリッド車両の動力伝達装置のレゾルバの取り付け構造であって、
   レゾルバを構成するローター及びステータを、メカニカルクラッチ機構と電動モータの間において、メカニカルクラッチ機構を収容するクラッチハウジング部内に配設すると共に、
   電動モータの回転軸の半径方向に延在してレゾルバを保護する保護カバーが、その内径側に、電動モータの回転軸の外周に挿通されクラッチ側に延在されるスリーブ部を有し、当該スリーブ部が、その外周にメカニカルクラッチ機構の接断操作に応じて電動モータの回転軸に沿って移動する要素を摺動自在に支持するリテーナとして機能するように構成されていることを特徴とするハイブリッド車両の動力伝達装置のレゾルバの取り付け構造。
2. レゾルバを構成するローターを、電動モータの回転軸の段部に押圧して軸方向に対して固定するために当該回転軸に挿入されるスリーブと、
   前記保護カバーと、
   の間にシール要素が配設されることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の動力伝達装置のレゾルバの取り付け構造。
3. シール要素がリップシールであり、前記スリーブがリップシールの先端と当接するブッシュとして機能するように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両の動力伝達装置のレゾルバの取り付け構造。
   

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