特開 2024-87637 車両用動力伝達装置

(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】P2024087637

(43)【公開日】2024-07-01

(54)【発明の名称】車両用動力伝達装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 7/18 20060101AFI20240624BHJP

   F16D 1/02 20060101ALI20240624BHJP

   F16D 9/06 20060101ALI20240624BHJP

   F16F 15/315 20060101ALI20240624BHJP

   B60K 6/36 20071001ALI20240624BHJP

   B60K 6/40 20071001ALI20240624BHJP

【ＦＩ】

H02K7/18 B

F16D1/02 110

F16D9/06

F16F15/315 A

B60K6/36 ZHV

B60K6/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022202571

(22)【出願日】2022-12-19

(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

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100085361

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 治幸

(74)【代理人】

【識別番号】100147669

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 光治郎

(72)【発明者】

【氏名】堀田 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】天川 雅貴

【テーマコード（参考）】

3D202

5H607

【Ｆターム（参考）】

3D202AA09

3D202EE02

3D202EE12

3D202EE23

5H607BB02

5H607BB14

5H607CC03

5H607CC05

5H607DD03

5H607DD07

5H607EE41

5H607FF22

5H607FF24

(57)【要約】

【課題】ダンパレス構造において、駆動系の共振を抑制することができる車両用動力伝達装置を提供する。
【解決手段】フライホイールを介してエンジンの動力が伝達される入力軸は、クランク軸が嵌合されるフライホイールのインロー部の径よりも、フライホイールと連結された円板の中心孔とスプライン嵌合される端部の径が大きくされている。これにより、クランク軸の径などの制約によって入力軸の径を大きくできない場合に比べて、入力軸の剛性を向上させることができる。よって、ダンパレス構造において、駆動系の共振を抑制することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンのクランク軸の一端部が挿入されることで前記一端部の外周面が嵌合されるインロー部を有する中心孔が形成されたフライホイールと、前記フライホイールを介して前記エンジンの動力が伝達される入力軸と、を備えた車両用動力伝達装置であって、
外周部が前記フライホイールの外周部と連結されると共に、前記入力軸の前記エンジン側の端部の外周面とスプライン嵌合される中心孔が形成された、円板を備えており、
前記入力軸は、前記インロー部の径よりも前記円板の前記中心孔とスプライン嵌合される前記端部の径が大きくされていることを特徴とする車両用動力伝達装置。

【請求項2】

前記フライホイールは、前記インロー部を有する前記中心孔よりも径方向外側において周方向に所定間隔で形成された複数のボルト挿通孔を有しており、前記ボルト挿通孔に挿入された締結ボルトによって、前記クランク軸の前記一端部から径方向外側に延びるフランジ部に締結されるものであり、
前記入力軸は、前記ボルト挿通孔の各々の中心を通る円周の径よりも前記円板の前記中心孔とスプライン嵌合される前記端部の径が大きくされていることを特徴とする請求項１に記載の車両用動力伝達装置。

【請求項3】

前記円板は、前記入力軸とスプライン嵌合される前記中心孔よりも径方向外側において他の部分よりも厚みの薄い円環状の脆弱部を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用動力伝達装置。

【請求項4】

前記入力軸は、駆動用のトルクを発生する電動機に供給される電力を前記エンジンの動力によって発電する発電機に動力伝達可能に連結されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用動力伝達装置。

【請求項5】

前記入力軸はインナーロータ形式又はアウターロータ形式の電動機のロータに動力伝達可能に連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用動力伝達装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フライホイールを介してエンジンの動力が伝達される入力軸を備えた車両用動力伝達装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

エンジンの動力が伝達される入力軸を備えた車両用動力伝達装置が良く知られている。例えば、特許文献１に記載された車両用動力伝達装置がそれである。この特許文献１には、エンジンと入力軸との間の動力伝達経路においてダンパを不要とした車両構造つまりダンパレス構造が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１６／０２５２１３６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ダンパレス構造を採用する場合、エンジンを起振源とする駆動系の共振が問題となり易い。例えば、エンジンの使用回転域において、駆動系の耐久性を低下させるような大きな共振が生じる可能性がある。これに対して、入力軸の剛性を向上させてエンジンの使用回転域から共振点を外すことが考えられる。しかしながら、例えばエンジンのクランク軸の径などの制約によって入力軸の径を大きくし難いと、入力軸の剛性を向上させることは困難である。

【0005】

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ダンパレス構造において、駆動系の共振を抑制することができる車両用動力伝達装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の発明の要旨とするところは、（ａ）エンジンのクランク軸の一端部が挿入されることで前記一端部の外周面が嵌合されるインロー部を有する中心孔が形成されたフライホイールと、前記フライホイールを介して前記エンジンの動力が伝達される入力軸と、を備えた車両用動力伝達装置であって、（ｂ）外周部が前記フライホイールの外周部と連結されると共に、前記入力軸の前記エンジン側の端部の外周面とスプライン嵌合される中心孔が形成された、円板を備えており、（ｃ）前記入力軸は、前記インロー部の径よりも前記円板の前記中心孔とスプライン嵌合される前記端部の径が大きくされていることにある。

【発明の効果】

【0007】

前記第１の発明によれば、フライホイールを介してエンジンの動力が伝達される入力軸は、クランク軸が嵌合されるフライホイールのインロー部の径よりも、フライホイールと連結された円板の中心孔とスプライン嵌合される端部の径が大きくされている。これにより、クランク軸の径などの制約によって入力軸の径を大きくできない場合に比べて、入力軸の剛性を向上させることができる。よって、ダンパレス構造において、駆動系の共振を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明が適用される車両用動力伝達装置の概略構成を説明する断面図である。

【図2】駆動系の周波数特性の一例を示す図である。

【図3】電動機側から見た円板の正面図の一例を示している。

【図4】本発明が適用される車両用動力伝達装置の概略構成を説明する断面図であって、図１の車両用動力伝達装置とは別の実施例である。

【図5】本発明が適用される車両用動力伝達装置の概略構成を説明する断面図であって、図４の車両用動力伝達装置とは別の実施例である。

【図6】ダンパを備えた車両用動力伝達装置であって、本実施例の比較例の概略構成を説明する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

【実施例0010】

図１は、本発明が適用される車両用動力伝達装置１０（以下、動力伝達装置１０という）の概略構成を説明する断面図である。図１において、動力伝達装置１０は、回転軸線ＣＬ上に、フライホイール１２、円板１４、入力軸１６などを備えている。

【0011】

フライホイール１２は、回転中心部に中心孔１２ａが貫通して形成されている。中心孔１２ａは、エンジン５０のクランク軸５２の一端部５２ａが挿入されることで一端部５２ａの外周面５２ａ１が嵌合されるインロー部１２ａ１を有している。クランク軸５２は、一端部５２ａから径方向外側に延びるフランジ部５２ｂが形成されている。フライホイール１２は、中心孔１２ａよりも径方向外側において周方向に所定間隔で形成された複数のボルト挿通孔１２ｃを有している。フライホイール１２は、ボルト挿通孔１２ｃに挿入された締結ボルト６０によってフランジ部５２ｂに締結される。

【0012】

円板１４は、回転中心部に中心孔１４ａが貫通して形成されている。円板１４は、外周部１４ｂがフライホイール１２の外周部１２ｂと例えば不図示のボルトによって連結されている。中心孔１４ａは、入力軸１６のエンジン５０側の端部１６ａの外周面１６ａ１とスプライン嵌合されている。

【0013】

入力軸１６は、フライホイール１２や円板１４を介してエンジン５０の動力が伝達される。入力軸１６は、インナーロータ形式の電動機７０のロータ７２に動力伝達可能に連結されている。従って、入力軸１６は、電動機７０のロータ軸でもある。或いは、入力軸１６は、電動機７０のロータ軸と一体的に連結されるものであっても良い。電動機７０は、例えば駆動用のトルクを発生する電動機８０に供給される電力をエンジン５０の動力によって発電する発電機として機能する。電動機７０が発電した電力は、不図示のインバータを介して電動機８０に供給されたり、不図示のインバータを介して不図示のバッテリに充電される。

【0014】

ここで、図６は、本実施例の比較例の車両用動力伝達装置１００（以下、動力伝達装置１００という）の概略構成を説明する断面図である。図６において、動力伝達装置１００は、回転軸線ＣＬ上に、フライホイール１０２、ダンパ１０４、入力軸１０６などを備えている。フライホイール１０２は、フライホイール１２と同様に、クランク軸５２に締結されている。入力軸１０６は、入力軸１６と同様に、電動機７０に動力伝達可能に連結されている。ダンパ１０４は、円板１４と同様に、外周部においてフライホイール１０２と連結されていると共に、内周部において入力軸１０６とスプライン嵌合されている。つまり、動力伝達装置１００は、フライホイール１０２と入力軸１０６との間の動力伝達経路にダンパ１０４が設けられている。図１に示す本実施例の動力伝達装置１０は、ダンパ１０４が円板１４に置き換えられている。つまり、動力伝達装置１０は、ダンパ１０４を備えていないダンパレス構造を採用している。

【0015】

図２は、駆動系の周波数特性の一例を示す図である。図２において、二点鎖線はダンパ１０４を備えた動力伝達装置１００における周波数特性の一例であり、破線はダンパ１０４を単に円板１４に置き換えた車両用動力伝達装置の周波数特性の一例である。二点鎖線及び破線は、実線に示す本実施例の比較例である。ダンパレス構造を採用する場合、破線に示すように、エンジン５０の使用回転域に共振域が入ってしまい、エンジン５０の使用回転域で電動機７０の強度上限を超える振動が発生する可能性がある。ダンパレス構造の車両用動力伝達装置において、振動を抑制する為に、例えば入力軸の剛性を向上させることが考えられる。入力軸の剛性は、入力軸を太くすることで向上させることが可能である。しかしながら、図６に示すように、クランク軸５２の径の制約などによって入力軸を太くすることは容易ではない。特に、入力軸においてスプライン嵌合部よりもエンジン５０側に突出させた先端部がクランク軸５２の一端部５２ａの内周面に摺動可能に嵌め入れられたり又はベアリングを介して固定される場合、スプライン嵌合部は先端部と同等の太さとされてしまう。

【0016】

図１に戻り、本実施例の動力伝達装置１０では、入力軸１６のスプライン嵌合部つまり端部１６ａを電動機７０側にずらし、端部１６ａの径を大きくする。仮に、入力軸１６に端部１６ａよりもエンジン５０側に突出する先端部が設けられている場合には、その先端部の径は大きくせず、端部１６ａや端部１６ａよりも電動機７０側の軸部の径を大きくする。例えば、入力軸１６は、インロー部１２ａ１の径よりも端部１６ａの径つまりスプライン径が大きくされている。

【0017】

又、入力軸１６を含む入力軸１６に連結された部材の慣性を大きくすることで、振動を抑制することができる（図２参照）。動力伝達装置１０では、ロータ７２やフライホイール１２によって慣性を稼ぐことができる。

【0018】

又、ダンパレス構造を採用する場合、大きなトルクが入力されると、駆動系の弱い部分の耐久性が低下させられ易い。本実施例の動力伝達装置１０では、このような大きなトルクの入力に対して、弱い部分を設けておいて、この弱い部分で大きなトルクを吸収する。本実施例の動力伝達装置１０では、円板１４に弱い部分を設けてある。

【0019】

図３は、電動機７０側から見た円板１４の正面図の一例を示している。図３において、円板１４は、外周部１４ｂ、中心孔１４ａに隣接したベース部１４ｃ、ベース部１４ｃから径方向外側に延びる延伸部１４ｄ、延伸部１４ｄから径方向外側に延びる脆弱部１４ｅを備えている。脆弱部１４ｅは、外周部１４ｂとつながっている。脆弱部１４ｅは、延伸部１４ｄや外周部１４ｂなどの他の部分よりも厚みが薄くされている（図１参照）。つまり、円板１４は、中心孔１４ａよりも径方向外側において他の部分よりも厚みの薄い円環状の脆弱部１４ｅを有している。これにより、駆動系に大きなトルクが入力されたときには、例えば脆弱部１４ｅによって伝達されるトルクが抑制される。この際、脆弱部１４ｅが損傷してエンジン５０の動力が電動機７０へ伝達不可となる場合がある。この場合、例えば電動機８０によって修理工場等への退避走行が行われる。

【0020】

上述のように、本実施例によれば、入力軸１６は、フライホイール１２のインロー部１２ａ１の径よりも、端部１６ａの径が大きくされている。これにより、クランク軸５２の径などの制約によって入力軸１６の径を大きくできない場合に比べて、入力軸１６の剛性を向上させることができる。よって、ダンパレス構造において、駆動系の共振を抑制することができる。

【0021】

また、本実施例によれば、円板１４は脆弱部１４ｅを有している。これにより、大きなトルクの入力時は脆弱部１４ｅによってヒューズ機能が作用させられ、駆動系の円板１４以外の部品の耐久性の低下が抑制される。

【0022】

また、本実施例によれば、入力軸１６は、駆動用のトルクを発生する電動機８０に供給される電力をエンジン５０の動力によって発電する発電機として機能する電動機７０に動力伝達可能に連結されている。これにより、大きなトルクの入力によって円板１４の脆弱部１４ｅが損傷したときに、電動機８０によって退避走行が可能となる。

【0023】

また、本実施例によれば、入力軸１６はインナーロータ形式の電動機７０のロータ７２に動力伝達可能に連結されている。これにより、電動機７０のロータ７２によって慣性を稼ぐことができ、駆動系の共振を一層抑制することができる。

【0024】

次に、本発明の他の実施例を説明する。尚、以下の説明において実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

【実施例0025】

図４は、本発明が適用される車両用動力伝達装置２０（以下、動力伝達装置２０という）の概略構成を説明する断面図である。動力伝達装置２０は、動力伝達装置１０とは別の実施例である。図４において、動力伝達装置２０は、回転軸線ＣＬ上に、フライホイール２２、円板２４、入力軸２６などを備えている。フライホイール２２、円板２４、及び入力軸２６の各々の構成は、基本的には、フライホイール１２、円板１４、及び入力軸１６の構成と同じである。動力伝達装置２０において、動力伝達装置１０とは異なる部分について説明する。

【0026】

入力軸２６は、ボルト挿通孔２２ｃの各々の中心を通る円周の径つまりピッチ円径よりも端部２６ａの径つまりスプライン径が大きくされている。

【0027】

また、本実施例によれば、入力軸２６は、ピッチ円径よりもスプライン径が大きくされている。これにより、クランク軸５２の径などの制約によって入力軸１６の径を大きくできない場合に比べて、入力軸１６の剛性を一層向上させることができる。よって、ダンパレス構造において、駆動系の共振を一層抑制することができる。