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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2001−263458(P2001−263458A)
公開日 平成13年9月26日(2001.9.26)
出願番号 特願2000−79555(P2000−79555)
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)
【テーマコード(参考)】
3J063
【Fターム(参考)】
3J063 AA02 AB51 BA09 BB48 CA10 CD44 XB07 
発明者 菅野 拓
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 変速機構部の制御及び潤滑用の油圧を制御する油圧コントロールバルブユニットを備え、前記油圧コントロールバルブユニットへの油圧供給源である電動オイルポンプの下方に接合部を設け、前記変速機ユニットのハウジング外周であって、前記入力軸の径方向外周面に設けられた取り付け部に、前記電動オイルポンプの円筒軸が水平面に対し略垂直となる方向に接合した変速機ユニットにおいて、前記電動オイルポンプの上方にユニットハウジング側に延在したポンプ側支持部材を設け、前記ユニットハウジングの隔壁に設けられ、前記電動ポンプ側に延在したハウジング側支持部材を設け、前記電動オイルポンプの下方において前記接合部と前記取り付け部を接合することで前記電動オイルポンプを支持する下方支持部を設け、前記電動オイルポンプの上方において前記ポンプ側支持部材と前記ハウジング側支持部材を連結することで支持する上方支持部を設け、前記下方支持部と前記上方支持部の間であって、前記ユニットハウジングの隔壁に、該隔壁に対し略垂直に立ち上げられた格子状のリブを設けたことを特徴とする変速機ユニット。
【請求項2】 請求項1に記載のハイブリッド車両の変速機ユニットにおいて、前記リブを有する隔壁の固有振動数である隔壁振動数を、前記電動オイルポンプにおいて発生する振動の振動数であるポンプ振動数の少なくとも2倍以上となる隔壁振動数を有する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、電動ポンプの油圧供給により変速を行う変速機ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、地球環境の保護、及び有限資源の節約の観点から、自動車の燃費向上が求められている。この燃費向上の要求に対する1つの手段としてハイブリッド車両が考えられている。このハイブリッド車両は、エンジンとモータを直列もしくは並列に配置し、エンジン出力のアシストや、減速時には発電機として作用させ、自動車の運動エネルギを電気エネルギに変換することにより、この電気エネルギを用いて再度出力をアシストするよう構成されているものである。
【0003】このハイブリッド車両を構成する際、従来の変速装置の基本的なレイアウトの変更を行うことなくモータ等を新たに構成することで、コストを抑えつつ、従来の車両にそのまま適用することが考えられる。そのような観点から、例えば、従来の変速装置として特開平9−329228号公報に記載の遊星歯車を有する変速装置が知られている。
【0004】この装置は図7に示すように、第1ハウジング113及び第1隔壁116により形成されるトルクコンバータ室101と、第2ハウジング114と第1隔壁116及び第2隔壁117により形成される遊星歯車室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、トルクコンバータ室101のトルクコンバータ110に入力され、トルクコンバータ110からの出力は、遊星歯車室102内へ入力され、遊星歯車111により前後進切り替えが行われ、さらに変速機室103内の変速機112へ入力される。
【0005】この変速機112は、ベルト式無段変速機が備えられており、遊星歯車111からの出力回転は、駆動プーリ112aを回転し、ベルト112cによって従動プーリ112bへ回転が伝達されるよう構成されている。図外のコントロールバルブユニットからの油圧は、ケース120、オイルポンプ121、インプットシャフト122を経て駆動プーリ112aの軸心油路123へ送られ、駆動プーリの駆動プーリシリンダ室124へ油圧を供給し、変速比を制御している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の変速機ユニットの基本的レイアウトを変えることなくハイブリッド車両用の変速機ユニットとする際、トルクコンバータ室101に電磁クラッチを収容し、遊星歯車室102にモータを収装する事が考えられる。このとき、電磁クラッチ及びモータは、ドライ室(油による制御及び潤滑が行われていないことを表す)内に収装される必要がある。また、ハイブリッド車両においては、エンジンを停止した状態での走行状態が考えられるため、エンジン駆動型のオイルポンプではなく、電動オイルポンプによる油圧の供給が必要となる。
【0007】このような従来と異なる構成を取る場合、電動オイルポンプを変速機ユニットハウジングの外側に設けることが考えられる。例えば、図8に示すように、電動オイルポンプ130の上方にポンプ側支持部131を設け、下方にポンプ側取り付け部132を設ける。そして、第2ハウジング114側にもハウジング側支持部114bとハウジング側取り付け部114cを設けることで電動オイルポンプ130が倒れることなく取り付けることができる。
【0008】ここで、電動オイルポンプ130はモータ駆動するため、このモータの動きにより振動が発生する。この時発生する振動数をFとする。この振動は、ポンプ側支持部131からハウジング側支持部114bへと伝搬されると共に、ポンプ側取り付け部132からハウジング側取り付け部114cへと伝搬され、支持部と取り付け部に挟まれた隔壁114aが振動する。このとき、隔壁114aの剛性に依存する固有振動数をfとする。ここでf=nF(n=1,2,・・・)の関係が成立すると、隔壁114aは共振により振幅が大きくなり、特に隔壁114aの固有振動数であるfの値が小さいとき(即ち剛性が低いとき)には、ノイズ等を発生してしまうという問題があった。
【0009】本発明は、上述のような問題点及び要請に着目してなされたもので、従来の変速機ユニットの基本的なレイアウトを維持しつつ、エンジン停止時においても変速機構部へ油圧を供給することができる電動オイルポンプを備えたハイブリッド車両の変速機ユニットにおいて、電動オイルポンプの振動が発生したとしてもノイズ等の問題を発生することのないハイブリッド車両の変速機ユニットを提供することを目的とする。
【0010】
【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、変速機構部の制御及び潤滑用の油圧を制御する油圧コントロールバルブユニットを備え、前記油圧コントロールバルブユニットへの油圧供給源である電動オイルポンプの下方に接合部を設け、前記変速機ユニットのハウジング外周であって、前記入力軸の径方向外周面に設けられた取り付け部に、前記電動オイルポンプの円筒軸が水平面に対し略垂直となる方向に接合した変速機ユニットにおいて、前記電動オイルポンプの上方にユニットハウジング側に延在したポンプ側支持部材を設け、前記ユニットハウジングの隔壁に設けられ、前記電動ポンプ側に延在したハウジング側支持部材を設け、前記電動オイルポンプの下方において前記接合部と前記取り付け部を接合することで前記電動オイルポンプを支持する下方支持部を設け、前記電動オイルポンプの上方において前記ポンプ側支持部材と前記ハウジング側支持部材を連結することで支持する上方支持部を設け、前記下方支持部と前記上方支持部の間であって、前記ユニットハウジングの隔壁に、該隔壁に対し略垂直に立ち上げられた格子状のリブを設けたことを特徴とする。
【0011】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、前記リブを有する隔壁の固有振動数である隔壁振動数を、前記電動オイルポンプにおいて発生する振動の振動数であるポンプ振動数の少なくとも2倍以上となる振動数を有することを特徴とする。
【0012】
【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、変速機構部の制御及び潤滑用の油圧を制御する油圧コントロールバルブユニットを備えると共に、油圧コントロールバルブユニットへの油圧供給源である電動オイルポンプの下方に接合部を設け、変速機ユニットのハウジング外周であって、入力軸の径方向外周面に設けられた取り付け部に、電動オイルポンプの円筒軸が水平面に対し略垂直となる方向に接合している。このとき、電動オイルポンプの上方にユニットハウジング側に延在したポンプ側支持部材が設けられ、ユニットハウジングの隔壁に設けられ、電動ポンプ側に延在したハウジング側支持部材が設けられる。そして、電動オイルポンプの下方において前記接合部と前記取り付け部を接合することで前記電動オイルポンプを支持する下方支持部が設けられると共に、電動オイルポンプの上方においてポンプ側支持部材とハウジング側支持部材を連結することで支持する上方支持部が設けられる。さらに、下方支持部と上方支持部の間であって、ユニットハウジングの隔壁に、この隔壁に対し略垂直に立ち上げられた格子状のリブが設けられている。
【0013】よって、電動オイルポンプで振動が発生し、この振動が下方支持部及び上方支持部を介して隔壁に伝搬することで隔壁が振動したとしても、リブを設けたことにより、隔壁の剛性が確保される。よって、隔壁の持つ固有振動数を大きくすることが可能となり、共振領域を避けることができる。
【0014】請求項2に記載の変速機ユニットにおいては、リブを有する隔壁の固有振動数である隔壁振動数が、電動オイルポンプにおいて発生する振動の振動数であるポンプ振動数の少なくとも2倍以上となる振動数を有している。
【0015】よって、ポンプ振動の一次成分及び二次成分までは確実に共振を避けることができ、仮に共振したとしても三次以上の成分であり振幅が小さいため、ノイズ等の問題を確実に排除することができる。
【0016】
【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。
【0017】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。
【0018】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。
【0019】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。
【0020】(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。
【0021】(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。
【0022】(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。
【0023】(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。
【0024】(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。
【0025】(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。
【0026】(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。
【0027】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に電源を供給するスリップリング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。
【0028】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。
【0029】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。
【0030】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。
【0031】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。
【0032】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。
【0033】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。
【0034】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。
【0035】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に形成したウォータジャケット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。
【0036】図3は電動オイルポンプを備えたハイブリッド車両の変速機ユニットの正面図である。この変速機ユニットの第2ハウジング41には、電動オイルポンプ64が備えられている。この電動オイルポンプ64にはCモータ9が内蔵され、必要な油圧をエンジン停止時においても供給することができる。また、電動オイルポンプ64の上面にCモータ9への三相電流を供給するハーネス65が備えられている。
【0037】第3ハウジング49の外側には、駆動プーリ14へ油圧を供給するハウジング第1油路60と、従動プーリ18へ油圧を供給するハウジング第2油路61が設けられ、これらの油路60,61は、コントロールバルブユニット70から駆動プーリ支持部62及び従動プーリ支持部63に油圧を供給している。
【0038】また、電動オイルポンプ64の上方には、取り付け公差を吸収することができる、取り付け公差吸収支持部が設けられている。電動オイルポンプ64の上方に設けられたポンプ側支持部64aと、第2ハウジング41に設けられたハウジング側支持部41aがボルト66aにより連結されている。このポンプ側支持部64aとボルト66aの間には、上下に摺動可能なブッシュ66bが設けられると共に、このブッシュ66bとボルト66aの間には、隙間が設けられている。これにより、電動オイルポンプ64の下方である下方支持部67を取り付ける際に発生する上下及び前後左右の取り付け公差を吸収しつつ、電動オイルポンプ64の倒れを防止することができる。
【0039】図4は第2ハウジング41の電動オイルポンプ取り付け部側から見た側面図である。電動オイルポンプ64下方との取り付け部67と、電動オイルポンプ64上方とのハウジング側支持部41aの間に挟まれた隔壁81には、この隔壁81に垂直方向に立ち上げられた格子状のリブ80が設けられている。図5は第2ハウジング41の概念をしめす斜視図である。図のように取り付け部67とハウジング側支持部41aの間の隔壁81にリブ80を設けることで、隔壁81の剛性を確保している。
【0040】図6は電動オイルポンプ64が取り付けられた第2ハウジング41の断面図である。図のように、電動オイルポンプ64ではCモータ9の回転数に応じた振動が発生する。その振動の振動数をFとする。隔壁81の固有振動数は隔壁の剛性によって決定される。その固有振動数をfとする。このとき、f=nF(n=1,2,3,・・・)の条件を満たす固有振動数fの場合、隔壁81は共振する。特に、f=nF(n=1,2)の条件を満たすときは、オイルポンプ振動の一次成分、二次成分での共振であり、特に一次成分は振幅の大きいことが多いため、ノイズが問題となる場合が多い。よって、隔壁81の剛性を向上することで、少なくともf>2Fとすることで、例えf=nF(n=3,4,5,・・・)となったとしてもオイルポンプ振動の三次成分以上の高次成分での共振であり、振幅も小さいので、ノイズで問題とはならない。よって、リブ80をf>nFとなるように設けることで、電動オイルポンプ64を第2ハウジング41に取り付けたとしても、ノイズを発生することなく構成することができる。
【0041】以上説明したように、本実施の形態のハイブリッド車両の変速機ユニットにおいては、コントロールバルブユニット70への油圧供給源である略円筒状の電動オイルポンプ64の下方に下方支持部67を設け、変速機ユニットの第2ハウジング41外周であって、入力軸12の径方向外周面に設けられた取り付け部67aに、電動オイルポンプ64の円筒軸が水平面に対し略垂直となる方向に接合している。このとき、電動オイルポンプ64の上方に第2ハウジング41側に延在したポンプ側支持部材64aが設けられ、第2ハウジング41の隔壁に設けられ、電動ポンプ64側に延在したハウジング側支持部材41aが設けられる。そして、電動オイルポンプ64の下方において電動オイルポンプ64を支持する下方支持部67が設けられると共に、電動オイルポンプ64の上方においてポンプ側支持部材64aとハウジング側支持部材41aを連結することで支持する上方支持部66が設けられる。さらに、下方支持部67と上方支持部66の間であって、第2ハウジング41の隔壁81に、この隔壁81に対し略垂直に立ち上げられた格子状のリブ80が設けられている。
【0042】よって、電動オイルポンプ64で振動が発生し、この振動が下方支持部67及び上方支持部66を介して隔壁81に伝搬することで隔壁81が振動したとしても、リブ80を設けたことにより、隔壁81の剛性が確保される。よって、隔壁81の持つ固有振動数fを大きくすることが可能となり、共振領域を避けることが可能となり、ノイズ等の原因となることがない。
【0043】また、リブ80を有する隔壁81の固有振動数である隔壁振動数fが、電動オイルポンプ64において発生する振動の振動数であるポンプ振動数Fの少なくとも2倍以上となる振動数を有している。
【0044】よって、共振したとしてもオイルポンプ振動の三次成分以上の高次成分での共振であり振幅が小さいので、ノイズ等の問題となることがない。
【0045】なお、本発明は、ハイブリッド車両に限らず油圧のみを用いたオートマチックトランスミッションにおいても適応可能であることは言うまでもない。




 

 


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