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発明の名称 変速機ユニット
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−263374(P2001−263374A)
公開日 平成13年9月26日(2001.9.26)
出願番号 特願2000−79546(P2000−79546)
出願日 平成12年3月22日(2000.3.22)
代理人 【識別番号】100105153
【弁理士】
【氏名又は名称】朝倉 悟 (外1名)
発明者 菅野 拓
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 エンジンからの回転を出力するエンジン出力軸と変速機ユニット内にエンジン出力軸の回転を入力する入力軸との間に介在し、前記エンジン出力軸と前記入力軸を断接する電磁クラッチを備えた変速機ユニットであって、前記変速機ユニットのユニットハウジングに電磁クラッチを収装するクラッチ室を隔壁により画成し、前記電磁クラッチに電源を供給する電極ブラシと、前記電磁クラッチと一体に回転し、前記電極ブラシと相対回転しつつ前記電極ブラシからの電源を前記電磁クラッチに供給するスリップリングと、を備えた変速機ユニットにおいて、前記隔壁に前記電極ブラシを覆うカバーを設け、該カバーの電極ブラシとスリップリングの摺動面付近となる端部を、入力軸の軸心を中心に略扇状に形成するとともに、該扇状の端部に沿って、前記電磁クラッチ側に略直角に屈曲したひさしを備えたことを特徴とする変速機ユニット。
【請求項2】 請求項1に記載の変速機ユニットにおいて、前記カバーの側面に斜面を形成したことを特徴とする変速機ユニット。
【請求項3】 前記変速機ユニットのユニットハウジング内を、電磁クラッチを収装する第1ドライ室と、モータを収装する第2ドライ室と、変速機を収装するウエット室とに画成し、前記第1ドライ室と第2ドライ室とウエット室を貫通し、前記電磁クラッチからの回転を前記モータ及び前記変速機へ入力する1軸構造の入力軸を備えたことを特徴とする変速機ユニット。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンと変速装置の間に介在され、エンジンの出力軸と変速装置の入力軸を断接する電磁クラッチを備えた変速機ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、特開2000−9213号公報に記載の装置が知られている。この装置は図8に示すように、第1ハウジング113及び第1隔壁116により形成されるクラッチ室101と、第2ハウジング102,第1隔壁116及び第2隔壁117により形成されるモータ室102と、第3ハウジング115及び第2隔壁117により形成される変速機室103から構成されている。エンジンからの回転は、クラッチ室101の電磁クラッチ110に入力され、電磁クラッチ110からの出力は、モータ室102内のモータ111と変速機室103内の変速機112へ入力軸100により伝達される。
【0003】このとき、電磁クラッチ110には、図外のエンジンと共に回転するスリップリング110aが備えられ、電極ブラシ110bから電流が供給されることで、エンジン出力軸と入力軸100を断接可能としている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の従来技術においては、次のような問題を有していた。すなわち、第1ハウジング113とエンジンとの接合面からは、若干の泥水等が、また、エンジンからは若干のオイル等がクラッチ室101に侵入する場合があり、これらの水や油は電磁クラッチ110の回転によりかき揚げられ、飛沫となって電極ブラシ110bに付着する(図9参照)。この飛沫がかかった状態で使用すると、電極ブラシの寿命が短くなってしまうという問題があった。
【0005】本発明は、上述のような問題点に着目してなされたもので、電磁クラッチを備えた変速機ユニットにおいて、クラッチ室内に泥水や油が侵入したとしても、電磁クラッチに安定して電源を供給することのできる変速機ユニットを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明においては、エンジンからの回転を出力するエンジン出力軸と変速機ユニット内にエンジン出力軸の回転を入力する入力軸との間に介在し、前記エンジン出力軸と前記入力軸を断接する電磁クラッチを備えた変速機ユニットであって、前記変速機ユニットのユニットハウジングに電磁クラッチを収装するクラッチ室を隔壁により画成し、前記電磁クラッチに電源を供給する電極ブラシと、前記電磁クラッチと一体に回転し、前記電極ブラシと相対回転しつつ前記電極ブラシからの電源を前記電磁クラッチに供給するスリップリングと、を備えた変速機ユニットにおいて、前記隔壁に前記電極ブラシを覆うカバーを設け、該カバーの電極ブラシとスリップリングの摺動面付近となる端部を、入力軸の軸心を中心に略扇状に形成するとともに、該扇状の端部に沿って、前記電磁クラッチ側に略直角に屈曲したひさしを備えたことを特徴とする。
【0007】請求項2に記載の発明においては、請求項1に記載の変速機ユニットにおいて、前記カバーの側面に、斜面を形成したことを特徴とする。
【0008】請求項3に記載の発明においては、前記変速機ユニットのユニットハウジング内を、電磁クラッチを収装する第1ドライ室と、モータを収装する第2ドライ室と、変速機を収装するウエット室とに画成し、前記第1ドライ室と第2ドライ室とウエット室を貫通し、前記電磁クラッチからの回転を前記モータ及び前記変速機へ入力する1軸構造の入力軸を備えたことを特徴とする。
【0009】
【発明の作用及び効果】請求項1記載の変速機ユニットにおいては、エンジンからの回転を出力するエンジン出力軸と変速機ユニット内にエンジン出力軸の回転を入力する入力軸との間に介在し、エンジン出力軸と入力軸を断接する電磁クラッチが備えられている。この変速機ユニットのユニットハウジングに電磁クラッチを収装するクラッチ室が隔壁により画成され、電磁クラッチには、電源を供給する電極ブラシと、電磁クラッチと一体に回転し、電極ブラシと相対回転しつつ電極ブラシからの電源を電磁クラッチに供給するスリップリングが備えられている。このとき、隔壁に電極ブラシを覆うカバーを設け、このカバーの電極ブラシとスリップリングの摺動面付近となる端部が、入力軸の軸心を中心に略扇状に形成されるとともに、この扇状の端部に沿って、電磁クラッチ側に略直角に屈曲したひさしが備えられている。すなわち、電磁クラッチ付近に油や泥水が浸入すると、これらは電磁クラッチの回転によって飛沫となり、電磁クラッチの周方向に飛散する。このとき、カバーにより飛沫は電極ブラシにかからないようにされると共に、摺動面付近においては、ひさしによって径方向への飛沫が周方向にガイドされる。よって、シール材等を構成することなく確実に摺動面を油や泥水から保護することができ、これにより、電極ブラシの耐久性の向上を図ることができると共に、安定した電源を供給することができる。
【0010】請求項2に記載の変速機ユニットにおいては、カバーの側面に斜面が形成されている。よって、飛沫を斜面に沿って効率よく吹き飛ばすことができる。
【0011】請求項3に記載の変速機ユニットにおいては、変速機ユニットのユニットハウジング内が、電磁クラッチを収装する第1ドライ室と、モータを収装する第2ドライ室と、変速機を収装するウエット室とに画成されると共に、第1ドライ室と第2ドライ室とウエット室を貫通し、電磁クラッチからの回転をモータ及び変速機へ入力する1軸構造の入力軸が備えられている。つまり、このようなハイブリッド車両用の変速機ユニットに備えられた電磁クラッチにおいても請求項1または2記載の発明を適用することができ、安定したハイブリッド車両制御を行うことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図1は実施の形態におけるハイブリッド車両の主要ユニットの構成を示す図である。1は変速機ユニット、2はエンジン、3は発電/始動用のBモータ、4はインバータ、5はバッテリ、6は電動式パワーステアリング、7はハイブリッド制御ユニット、8はチェーンである。
【0013】変速機ユニット1内には、電磁クラッチ11と、駆動用モータであるAモータ15と、無段変速機(以下CVTと記す)13が収装され、Aモータ15は減速時と制動時のエネルギ回生用モータとしても機能する。また、電動式油圧ポンプを駆動するためのCモータ9が備えられている。これは、モータのみでの走行域があるハイブリッド車では、エンジンに駆動されるオイルポンプだけではモータのみ走行時の油圧(特にCVT13のプーリ油圧)が得られないからである。また、同様の理由により、パワーステアリング6のアシスト力も電動式とされており、モータによってアシストされる。
【0014】発電/始動用モータであるBモータ3は、エンジンブロックにマウントされ、エンジン2とはチェーン8でつながれており、通常は発電機、始動時はスタータとして機能する。バッテリ5,モータ3,15,エンジン2,クラッチ11,CVT13の各制御ユニット7a,7b,7c,7d,7eはそれぞれ独立され、最終的にハイブリッド制御ユニット7で統合制御されている。
【0015】次に、駆動システムの作用を説明する。本実施の形態のハイブリッド車両はパラレル方式で、Aモータ15が出力よりも燃費を優先させたエンジン2のアシスト役として機能する。またCVT13は、エンジンを最良燃費点で運転させるための調整役も担っている。クラッチ11は電磁クラッチであり、OFFすればAモータ15のみでの走行となる。クラッチ11のON/OFFは、ハイブリッド制御ユニット7から指令を受けるクラッチ制御ユニット7dで自動的かつ最適に制御される。
【0016】(システム起動時)始動時はBモータ3がスタータとして機能し、エンジン2を始動する。
【0017】(発進・低速走行時)エンジン2の燃費消費効率が低い低負荷での発進や低速走行時には、エンジン2は停止してAモータ15のみの走行となる。発進と低速走行でも、負荷が大きい(スロットル開度が大きい)場合は直ちにエンジン2が始動し、クラッチ11がONしてエンジン2+Aモータ15での走行となる。
【0018】(通常走行時)主にエンジン2による走行となる。この場合、CVT13の変速制御によりエンジン回転数を調整することで、最良燃費ライン上での運転が実現されている。
【0019】(高負荷時)エンジン2が最大出力を発生しても駆動力が不足するような高負荷時は、バッテリ5からAモータ15に積極的に電気エネルギが供給され、全体の駆動力が増強される。
【0020】(減速時)減速時、エンジン2は燃料カットされる。同時にAモータ15がジェネレータとして機能し、従来は捨てられていた運動エネルギの一部を電気エネルギに変えてバッテリ5に回収する。
【0021】(後退時)CVT13には、リバースギアは設定されていない。従って、後退時はクラッチ11を開放し、Aモータ15を逆回転させて、Aモータ15のみの走行となる。
【0022】(停止時)車両停止時は、エンジン2は停止する。但し、バッテリ5の充電が必要なときやエアコンコンプレッサの作動が必要なときと暖機中などは、エンジン2は停止しない。
【0023】図2は本発明にベルト式無段変速機(CVT)を備えたハイブリッド車両の変速機ユニットの断面図である。図2において、エンジン出力軸10には回転伝達機構として電磁式のクラッチ11が連結されるとともに、この電磁クラッチ11に電源を供給する電極11aが備えられている。電磁クラッチ11の出力側は変速機入力軸12と連結されており、この入力軸12の端部にはCVT13の駆動プーリ14が設けられると共に、駆動プーリ14と電磁クラッチ11との間に位置するように走行用のAモータ(請求項記載のモータ)15が設けられている。
【0024】Aモータ15は、入力軸12に固定されたロータ16と、ハウジング側に固定されたステータ17とからなり、バッテリ5からの電力の供給を受けて入力軸12を駆動し、または減速時等の入力軸12の回転力に基づいて発電機として機能する。
【0025】CVT13は、上記駆動プーリ14と従動プーリ18と、駆動プーリ14の回転力を従動プーリ18に伝達するベルト19等からなっている。駆動プーリ14は、入力軸12と一体に回転する固定円錐板20と、固定円錐板20に対向配置されてV字状プーリ溝を形成すると共に駆動プーリシリンダ室21に作用する油圧によって入力軸12の軸方向に移動可能である可動円錐板22からなっている。従動プーリ18は、従動軸23上に設けられている。従動プーリ18は、従動軸23と一体に回転する固定円錐板24と、固定円錐板24に対向配置されてV字状プーリ溝を形成すると共に従動プーリシリンダ室32に作用する油圧によって従動軸23の軸方向に移動可能である可動円錐板25とからなっている。
【0026】従動軸23には駆動ギア26が固着されており、この駆動ギア26はアイドラ軸27上のアイドラギア28と噛み合っている。アイドラ軸27に設けられたピニオン29はファイナルギア30と噛み合っている。ファイナルギア30は差動装置31を介して図示しない車輪に至るドライブシャフトを駆動する。
【0027】上記のようなCVT13にエンジン出力軸10から入力された回転力は、電磁クラッチ11及び入力軸12を介してCVT13に伝達される。入力軸12の回転力は駆動プーリ14,ベルト19,従動プーリ18,従動軸23,駆動ギア26,アイドラギア28,アイドラ軸27,ピニオン29,及びファイナルギア30を介して差動装置31に伝達される。
【0028】上記のような動力伝達の際に、駆動プーリ14の可動円錐板22及び従動プーリ18の可動円錐板25を軸方向に移動させてベルト19との接触位置半径を変えることにより、駆動プーリ14と従動プーリ18との間の回転比つまり変速比を変えることができる。このような駆動プーリ14と従動プーリ18のV字状のプーリ溝の幅を変化させる制御は、CVT制御ユニット7eを介して駆動プーリシリンダ室21または従動プーリシリンダ室32への油圧制御により行われる。
【0029】ところで、このような変速機構及びモータ等を収装した変速機ハウジングは、CVT13とAモータ15とを収装した第2ハウジング41と、電磁クラッチ11を収装した第1ハウジング42とに軸方向に分割した構成となっている。第2ハウジング41はCVT13等が組み込まれる変速機室43とAモータ15が組み込まれるモータ室44とに第2隔壁45を介して仕切られている。
【0030】また、第1ハウジング42は前記第2ハウジング41が結合する一方の端面に第1隔壁46が形成されており、各ハウジング41,42を結合したときに前記各隔壁45,46間に前記モータ室44を画成すると共に、第1ハウジング42の他方の端面を図示しないエンジン2に結合したときに第1隔壁46とエンジン2との間にクラッチ室47を画成するように構成されている。
【0031】モータ室44には、Aモータ15のステータ17が焼き嵌めにより組み込まれており、これにより構造の簡素化を図る一方、ステータ17を包囲するように第2ハウジング41に形成した冷却水ジャケット48に冷却水を循環させることによりAモータ15を効率よく冷却できるようにしている。
【0032】図3は本願発明のカバーを適用した電磁クラッチ11の拡大断面図である。まず構成を説明すると、モータ室44とクラッチ室47を画成する第1隔壁46にはフロントカバー66が固定されている。このフロントカバー66のモータ室44側には、Aモータ15の回転位置を検出するためのレゾルバステータ62と、Aモータ15の発生する磁場によるレゾルバステータ62とレゾルバロータ61に対する影響を防ぐための磁気遮蔽板63が備えられている。また、フロントカバー66と入力軸12の間には、グリースが封入された第3ベアリング53と入力軸12と共に回転するレゾルバロータ61が備えられている。
【0033】クラッチ室47には、エンジン出力軸10とともに回転するドライブメンバ71と入力軸12にスプライン結合されたドリブンメンバ72が備えられている。このドリブンメンバ72には、エンジンのトルク変動を吸収するダンパスプリング73が設けられている。また、電磁クラッチ11へ電源を供給するための電極11aが設けられ、電極11aの電極端子65は、エンジン出力軸10と共に回転するドライブメンバ71に備えられたスリップリング64に押圧接触され、電源を供給している。電極11aはフロントカバー66に設けられたブラシホルダ66aに固定されるとともに、電極11aを覆うようにカバー80が設けられている。
【0034】図4には、実施の形態のカバー80の上面図及び正面図を示す。カバー80は、斜面81と立ち上げ部82が備えられ、この立ち上げ部82は第1ハウジング42に設けられた電極ホルダ42aに接している。また、カバー80の回転軸側には、ひさし83が固定されている。図5には、ひさし83部分の断面図を示す。図に示すように、ひさし83には、ガイド部83aが設けられている。図6には、第1ハウジング42にカバー80が固定されたときのエンジン側から見た正面図を示す。図に示すように、カバー80はボルトによって第1ハウジング41に固定され、電極11a及びブラシホルダ66aを覆っている。
【0035】次に作用を説明する。クラッチ室47内にエンジンと第1ハウジング42との接合面から泥水等が侵入したり、エンジン側から油が若干漏れる場合がある。このように、クラッチ室47内に侵入した泥水や油は、ドライブメンバ71の回転によりかき揚げられ、飛沫となってクラッチ室47内をドライブメンバ71の回転方向に沿って飛散する。
【0036】ここで、この飛沫が電極ブラシ65に付着した場合の現象を説明する。この現象によって、以下のような機械的影響が発生する。すなわち、スリップリング64の表面に付着した油の中の、最も揮発しやすい物質は、摺動熱によって蒸発するが、最も粘度が高いものは付着したまま残ってしまい、摺動面に固着する。この付着した層は電極ブラシ摩耗粉と一緒になってタールを塗ったような厚い皮膜を形成する。そして、この黒い析出物は電極ブラシ65の摩耗を増大させ、電極ブラシ65は不安定となり振動を発生してしまう。
【0037】また、電気的影響については、スリップリング64の表面に、タール状物質の被膜ができると接触抵抗が増大する。この被膜が厚くなると火花は電極ブラシ端で発生し、時には接触面全面で発生する。アークによって起こった非常な局部的温度上昇によって被膜の厚さは増大すると同時に部分的被膜の炭化が起こり、非常に研磨性のあるコークスの硬い粒子ができ、これがスリップリング64の面に深い条痕を発生させてしまう。
【0038】よって、カバーを設けることで飛沫の付着を回避できるが、スリップリング64は回転部材であり、電極ブラシ65は固定部材であるため、カバーだけでは摺動部付近を完全にシールすることは困難である。そこで、ひさし83を構成し、ドライブプレート71の周方向に飛沫を促すことによって、摺動部付近への飛沫の飛散を防止することができる。
【0039】図7には、飛沫が周方向に飛散する様子を示す。このとき、飛沫はカバー80の斜面81に沿って吹き飛ばされると共に、電極ブラシ65とスリップリング64の摺動面付近では、ひさし83に設けられたガイド部83aによって周方向にガイドされ、径方向に飛沫が付着することを防止することができる。これにより、飛沫が電極ブラシ65とスリップリング64の摺動面に付着することによる接点寿命の短縮を回避することができる。
【0040】以上説明したように、本実施の形態では、電極11aを覆うカバー80を設けるとともに、カバー80の電極ブラシ65とスリップリング64の摺動面付近に、ひさし83aが備えられている。すなわち、電磁クラッチ11付近に油や泥水が浸入すると、これらは電磁クラッチ11の回転によって飛沫となり、電磁クラッチ11の周方向に飛散する。このとき、カバー80により飛沫は電極ブラシ65にかからないようにされると共に、摺動面付近においては、ひさし83aによって回転軸方向への飛沫が周方向にガイドされる。よって、シール材等を構成することなく確実に摺動面を油や泥水から保護することができ、これにより、電極ブラシ65の耐久性の向上を図ることができると共に、安定した電源を供給することができる。
【0041】また、カバー80の側面に斜面が形成されている。よって、飛沫を斜面に沿って効率よく吹き飛ばすことができる。




 

 


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