特開 2024-172014 トランスアクスル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172014

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】トランスアクスル

(51)【国際特許分類】

   B60K 6/405 20071001AFI20241205BHJP

   F02B 61/06 20060101ALI20241205BHJP

   B60K 1/04 20190101ALI20241205BHJP

   B60K 6/485 20071001ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B60K6/405

F02B61/06 G

B60K1/04 Z

B60K6/485 ZHV

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023089422

(22)【出願日】2023-05-31

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山下 貴裕

【テーマコード（参考）】

3D202

3D235

【Ｆターム（参考）】

3D202AA09

3D202EE01

3D202EE02

3D202EE10

3D202EE21

3D202EE22

3D235AA01

3D235CC12

3D235CC32

3D235FF32

(57)【要約】

【課題】部品点数の削減および小型化を図りつつ、振動や騒音を低減化すると共に電力機器を良好に保護することができるトランスアクスルの提供。
【解決手段】本開示のトランスアクスルは、電動機と、電動機およびエンジンに連結されるギヤ機構と、電動機およびギヤ機構を収容するケースとを有し、車両に搭載されるものであり、トランスアクスルのケースは、エンジンよりも低背であり、エンジンに固定されると共にギヤ機構を収容する第１ケースと、エンジンよりも低背であると共に第１ケースよりも高背であり、電動機と電動機を駆動するための電力機器とを収容する第２ケースと、一端が第１ケースに固定されると共に、他端が第２ケースの第１ケースよりも高さ方向に突出する部分に固定されるスティフナとを含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機と、前記電動機およびエンジンに連結されるギヤ機構と、前記電動機および前記ギヤ機構を収容するケースとを有し、車両に搭載されるトランスアクスルであって、
前記ケースは、
前記エンジンよりも低背であり、前記エンジンに固定されると共に前記ギヤ機構を収容する第１ケースと、
前記エンジンよりも低背であると共に前記第１ケースよりも高背であり、前記電動機と前記電動機を駆動するための電力機器とを収容する第２ケースと、
一端が前記第１ケースに固定されると共に、他端が前記第２ケースの前記第１ケースよりも高さ方向に突出する部分に固定されるスティフナと、
を備えるトランスアクスル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両に搭載されるトランスアクスルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、エンジンと、２つのモータを含むトランスアクスルと、電源の電力をモータの駆動電力に変換する電力変換器とを含むハイブリッド車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車両において、エンジンとトランスアクスルとは、車幅方向で隣り合うように連結される。また、電力変換器は、前面に取り付けられたフロントブラケットと後面に取り付けられたリアブラケットとを介してトランスアクスルの上に隙間を設けて支持される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－０７９７６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、上述のような電力変換器をトランスアクスルのケース内に収容すれば、ブラケット等の省略により部品点数を削減すると共に、電力変換器を含むトランスアクスルの全体を小型化することができるであろう。ただし、ケース内に電力変換器が収容されるトランスアクスルでは、電力変換器の重量が加算されることでトランスアクスル全体の重量が増加し、当該トランスアクスルや、ケースの電力変換器の収容部の共振周波数が低下する。このため、エンジンからの強制力（振動）によりトランスアクスル全体の共振が発生して振動や騒音が大きくなってしまったり、エンジンからの振動（高周波振動）によりケース内の電力変換器の構成部品に悪影響を与えたりするおそれがある。

【0005】

そこで、本開示は、部品点数の削減および小型化を図りつつ、振動や騒音を低減化すると共に電力機器を良好に保護することができるトランスアクスルの提供を主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のトランスアクスルは、電動機と、前記電動機およびエンジンに連結されるギヤ機構と、前記電動機および前記ギヤ機構を収容するケースとを有し、車両に搭載されるトランスアクスルであって、前記ケースが、前記エンジンよりも低背であり、前記エンジンに固定されると共に前記ギヤ機構を収容する第１ケースと、前記エンジンよりも低背であると共に前記第１ケースよりも高背であり、前記電動機と前記電動機を駆動するための電力機器とを収容する第２ケースと、一端が前記第１ケースに固定されると共に、他端が前記第２ケースの前記第１ケースよりも高さ方向に突出する部分に固定されるスティフナとを含むものである。

【0007】

本開示のトランスアクスルでは、電力機器をケースに固定するためのブラケットやブッシュ、ボルト、電力機器を収容するためのケース等を省略することができるので、部品点数を削減すると共に、装置全体を小型化することが可能になる。また、第１ケースと第２ケースの第１ケースよりも高さ方向に突出する部分との間には、スティフナが設けられ、第２ケース４２は、スティフナを介して第１ケースにより支持される。更に、第２ケースは、エンジンよりも低背化されているので、スティフナの軸長を短くして第２ケースから当該スティフナに加えられるモーメントを小さくすることができる。これにより、第２ケースがエンジンに対して接近離間するように振動するのを良好に抑制すると共に、スティフナの耐久性を良好に確保することが可能になる。加えて、第２ケースには、エンジンからの高周波振動が第１ケースおよびスティフナで減衰されてから伝搬されることになるので、第２ケース内に配置される電力機器への振動の影響をより低減化することができる。この結果、本開示のトランスアクスルでは、部品点数の削減および小型化を図りつつ、振動や騒音を低減化すると共に電力機器を良好に保護することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示のトランスアクスルを含む車両の概略構成図である。

【図2】本開示のトランスアクスルを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。

【0010】

図１は、本開示のトランスアクスル２０を含む車両１を示す概略構成図である。同図に示す車両１は、エンジン１０と、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２を含む共にエンジン１０に連結される動力伝達装置としてのトランスアクスル２０と、図示しないインバータ等を介してトランスアクスル２０のモータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２と電力をやり取りする図示しないバッテリとを含む前輪駆動式のハイブリッド車両である。エンジン１０は、図示しないインジェクタから噴射される炭化水素系燃料と空気との混合気を複数の燃焼室内で燃焼させ、混合気の燃焼に伴うピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動へと変換する内燃機関である。

【0011】

トランスアクスル２０は、図１に示すように、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２に加えて、プラネタリギヤ３０と、デファレンシャルギヤ３９と、これらの要素を収容するケース４０とを含む。モータジェネレータＭＧ１（第１の電動機）は、ステータＳ１およびロータＲ１を含む同期発電電動機（三相交流電動機）であり、主に負荷運転されるエンジン１０からの動力の少なくとも一部を電力に変換する発電機として作動する。モータジェネレータＭＧ２（第２の電動機）は、ステータＳ２およびロータＲ２を含む同期発電電動機（三相交流電動機）であり、主にバッテリおよびモータジェネレータＭＧ１の少なくとも何れか一方からの電力により駆動されて駆動トルクを発生する電動機として作動する。

【0012】

プラネタリギヤ３０は、サンギヤ（第１回転要素）３１と、リングギヤ（第２回転要素）３２と、複数のピニオンギヤ３３を回転自在に支持するプラネタリキャリヤ（第３回転要素）３４とを含む差動回転機構である。図１に示すように、サンギヤ３１は、中空のロータシャフトＲＳを介してモータジェネレータＭＧ１のロータＲ１に連結される。プラネタリキャリヤ３４は、キャリヤシャフトＣＳに同軸に固定されており、当該キャリヤシャフトＣＳおよびダンパ機構２５を介してエンジン１０のクランクシャフトに連結される。リングギヤ３２は、出力部材としてのカウンタドライブギヤ３５と一体化されており、両者は、同軸かつ一体に回転する。

【0013】

カウンタドライブギヤ３５は、当該カウンタドライブギヤ３５に噛合するカウンタドリブンギヤ３６、当該カウンタドリブンギヤ３６と一体に回転するドライブピニオンギヤ（ファイナルドライブギヤ）３７、ドライブピニオンギヤ３７に噛合すると共にデファレンシャルギヤ３９のデフケースと一体に回転するデフリングギヤ３９ｒ、デファレンシャルギヤ３９およびドライブシャフトＤＳを介して左右の車輪（駆動輪）Ｗに連結される。トランスアクスル２０のギヤ機構、すなわちプラネタリギヤ３０およびカウンタドライブギヤ３５からデファレンシャルギヤ３９までのギヤ列は、エンジン１０とモータジェネレータＭＧ１とを互いに連結すると共に、動力発生源としてのエンジン１０の出力トルクの一部をドライブシャフトＤＳおよび車輪Ｗに伝達する。

【0014】

また、モータジェネレータＭＧ２のロータＲ２には、モータシャフトＭＳを介してドライブギヤ３８が一体回転するように連結（固定）される。当該ドライブギヤ３８は、カウンタドリブンギヤ３６よりも少ない歯数を有し、当該カウンタドリブンギヤ３６に噛合する。これにより、モータジェネレータＭＧ２は、ドライブギヤ３８、カウンタドリブンギヤ３６、ドライブピニオンギヤ３７、デフリングギヤ３９ｒおよびデファレンシャルギヤ３９を介して左右のドライブシャフトＤＳおよび車輪Ｗに連結される。すなわち、モータジェネレータＭＧ２は、単独あるいはエンジン１０と協働して、ドライブシャフトＤＳおよび車輪Ｗに駆動トルク（駆動力）を出力する動力発生源として機能すると共に、車両１の制動に際して回生制動トルクを出力する。

【0015】

トランスアクスル２０のケース４０は、第１ケース４１、第２ケース４２およびカバー（第３ケース）４５を含む。第１および第２ケース４１，４２並びにカバー４５は、何れも例えばアルミ合金あるいは鋼材等により形成された鋳造品である。第１ケース４１は、図１および図２に示すように、複数のボルトを介してエンジン１０のエンジンブロック（シリンダブロック）１１０に車両１の幅方向に隣り合うように締結（結合）される。第２ケース４２は、複数のボルトを介して第１ケース４１に車両１の幅方向に隣り合うように締結（結合）され、当該第１ケース４１と共にケース本体を構成する。カバー４５は、第２ケース４２の第１ケース４１側とは反対側の開放端を覆うように複数のボルトを介して当該第２ケース４２に締結（結合）される。

【0016】

また。第２ケース４２は、ケース４０（ケース本体）の内部を２つに仕切る隔壁４２ｗを有する。これにより、ケース４０の内部には、隔壁４２ｗのエンジン１０側にギヤ室Ｃｇが画成されると共に、隔壁４２ｗのカバー４５側にモータ室Ｃｍが画成される。図１に示すように、ギヤ室Ｃｇには、ギヤ機構、すなわちプラネタリギヤ３０やカウンタドライブギヤ３５からデファレンシャルギヤ３９までのギヤ列が配置される。モータ室Ｃｍには、図１および図２に示すように、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２およびバッテリに接続される電力機器５０とが配置される。

【0017】

電力機器５０は、第１インバータや、第２インバータ、昇圧コンバータ、フィルタコンデンサ、平滑コンデンサ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、電子制御装置等を含む。第１インバータは、モータジェネレータＭＧ１を駆動し、第２インバータは、モータジェネレータＭＧ２を駆動する。昇圧コンバータは、バッテリからの電力を昇圧すると共にモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２側からの電力を降圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、バッテリと昇圧コンバータとを結ぶ電力ラインと、補機バッテリおよび複数の補機と接続され、バッテリおよび昇圧コンバータ側の電力を目標電圧になるように降圧して補機バッテリや補機に供給する。電子制御装置は、マイクロコンピュータや、各種駆動回路等を含み、第１および第２インバータや昇圧コンバータを制御する。

【0018】

図２に示すように、第１ケース４１は、エンジン１０よりも低背に形成されている。また、第２ケース４２は、エンジン１０よりも低背かつ第１ケース４１よりも高背に形成されている。本実施形態において、第２ケース４２は、トランスアクスル２０が車両１に車体に搭載されたときに、第１ケース４１の上面よりも上方（高さ方向）に突出し、第２ケース４２の上端部に固定されるコアプレート４２ｐは、少なくともエンジン１０のカムシャフト１１１、より詳細には、当該カムシャフト１１１を支持すると共にエンジンブロック１１０に固定されるカムハウジング１１２よりも下方に位置する。そして、第２ケース４２の第１ケース４１よりも上方に突出する上部４２ｕ内には、上述の電力機器５０が収容される。本実施形態では、電力機器５０の少なくとも一部は、コアプレート４２ｐに取り付けられ、モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２は、電力機器５０の下方に位置するように、第２ケース４２の下部４２ｌ内に収容される。

【0019】

更に、エンジン１０の上部と、第２ケース４２の上部４２ｕとの車両１の幅方向における間には、図２に示すように空間が画成され、当該空間には、少なくとも１つのスティフナ（補強材）４７が配置される。スティフナ４７は、例えば外径１０ｍｍ程度の丸棒であって、ボルト孔を有する取付部を両端に有する。スティフナ４７の一端は、取付部が第１ケース４１の上面に当接するように、当該第１ケース４１の上部４２ｕにボルトを介して固定される。また、スティフナ４７の他端は、取付部が第２ケース４２の第１ケース４１よりも上方に突出する上部４２ｕの側面に当接するように、当該上部４２ｕにボルトを介して固定される。これにより、スティフナ４７は、トランスアクスル２０が車両１に車体に搭載されたときに、第１ケース４１から第２ケース４２に向かうにつれて上方に位置するように斜めに延在する。なお、スティフナ４７の第１および第２ケース４１，４２に対する固定構造としては、任意の構造を採用することができる。

【0020】

上述のように構成されるトランスアクスル２０では、電力機器５０をケース４０に固定するためのブラケットやブッシュ、ボルト、電力機器５０を収容するためのケース等を省略することが可能になるので、部品点数を削減すると共に、装置全体を小型化することができる。一方、電力機器５０の重量が加算されることでトランスアクスル２０全体の重量は増加し、当該トランスアクスルや、電力機器５０を収容（支持）する第２ケース４２の上部４２ｕの共振周波数が低下する。このため、トランスアクスル２０では、エンジン１０からの強制力（振動）による共振により、第１ケース４１よりも上方に突出する第２ケース４２の上部４２ｕがエンジン１０に対して接近離間するように振動するおそれがあるが（図２における二点鎖線の矢印参照）、第１ケース４１の上面と第２ケース４２の上部４２ｕとの間には、上述のようにスティフナ４７が設けられている。これにより、第２ケース４２の上部（突出部）４２ｕがスティフナ４７を介して第１ケース４１により支持されるので、当該上部４２ｕがエンジン１０に対して接近離間するように振動するのを良好に抑制することが可能になる。

【0021】

また、トランスアクスル２０では、電力機器５０等のコンパクト化により車載時にコアプレート４２ｐがエンジン１０のカムシャフト１１１やカムハウジング１１よりも下方に位置するように第２ケース４２が低背化されているので、スティフナ４７の軸長を短くして第２ケース４２から当該スティフナ４７に加えられるモーメントを小さくすることができる。これにより、スティフナ４７や両端の取付部の耐久性を良好に確保しつつ、第２ケース４２の上部４２ｕがエンジン１０に対して接近離間するように振動するのを良好に抑制することが可能になる。更に、車両１のエンジン１０が運転されるときには、当該エンジン１０から発せられる振動が第１ケース４１およびスティフナ４７を介して第２ケース４２に伝達される。従って、第２ケース４２には、エンジン１０からの高周波振動が第１ケース４１およびスティフナ４７で減衰されてから伝搬されることになるので、第２ケース４２の上部４２ｕ内に配置される電力機器５０への振動の影響をより低減化することができる。

【0022】

この結果、トランスアクスル２０では、部品点数の削減および小型化を図りつつ、振動や騒音を低減化すると共に電力機器５０を良好に保護することが可能になる。なお、トランスアクスル２０は、後輪駆動車両や、４輪駆動車両に搭載されるように改変されてもよい。

【0023】

また、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

【産業上の利用可能性】

【0024】

本開示の発明は、トランスアクスルの製造産業等において利用可能である。

【符号の説明】

【0025】

１ 車両、１０ エンジン、１１１ カムシャフト、１１２ カムハウジング、２０ トランスアクスル、３０ プラネタリギヤ、３５ カウンタドライブギヤ、３６ カウンタドリブンギヤ、３７ ドライブピニオンギヤ、３８ ドライブギヤ、３９ デファレンシャルギヤ、３９ｒ デフリングギヤ、４０ ケース、４１，第１ケース、４２ 第２ケース、４２ｕ 上部、４２ｌ 下部、４２ｗ 隔壁、４５ カバー、４７ スティフナ、５０ 電力機器、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ。

【図1】

【図2】