混合动力驱动装置的制作方法

专利名称：混合动力驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够利用发动机和电动马达来驱动车轮的混合动力驱动装置，详细地说，涉及一体地组装有电动马达和圆锥摩擦轮环式无级变速装置(锥环式CVT)的混合动力驱动装置。
背景技术：
一直以来，众所周知在利用发动机和电动马达来驱动车轮的混合动力驱动装置中，将一个电动马达和无级变速装置组合在一起。一般来说，使用皮带式无级变速装置作为该混合动力驱动装置用的无级变速装置，该皮带式无级变速装置由一对带轮和卷绕于这些带轮的金属带(或者链)构成，通过改变带轮的有效直径来进行无级变速。
另一方面，众所周知有锥环式CVT，该锥环式CVT包括一对圆锥状的摩擦轮和夹装在这些摩擦轮之间的金属环，通过以改变环与上述两个摩擦轮的接触部的方式使环移动来进行无级变速(例如参照专利文献I)。最近，公开了将上述锥环式CVT应用于混合动力驱动装置的专利文献(参照专利文献2)。该混合动力驱动装置，在与内燃发动机的输出轴同轴的第一轴上，配置有上述锥环式CVT的输入侧的圆锥形状的摩擦轮，电动马达配置在上述第一轴上或者其他轴上。专利文献I :日本特表 2006 - 501425 号公报(JP2006 — 501425A)专利文献2 :日本特表 2010 - 519470 号公报(W02008 / 104142A1)—般来说，混合动力驱动装置在与发动机输出轴同轴的第一轴上配置有电动马达以及皮带式无级变速装置的初级带轮。虽然也考虑将上述锥环式CVT应用于混合动力驱动装置，但该锥环式CVT的圆锥形状的摩擦轮构成为在轴向较长，将输入侧摩擦轮与电动马达共同配置在与上述发动机输出轴同轴的第一轴上会引起第一轴增长，在车辆搭载方面不理想。并且，在上述专利文献2中，虽然也记载了将电动马达配置在第一轴以外的轴的实施方式，但无论在哪一实施方式中，电动马达都配置在与锥环式CVT沿轴向不重叠的位置，需要作为电动马达用的专用轴向空间。作为组合使用锥环式CVT和电动马达组的混合动力驱动装置，要求紧凑地构成和车辆搭载性的提高。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供通过紧凑地配置锥环式无级变速机和电动马达来提高车辆搭载性的混合动力驱动装置。本发明的混合动力驱动装置(I)具备输入轴(6)，该输入轴(6)与发动机输出轴
(54)连结；电动马达(2);以及圆锥摩擦轮环式无级变速装置(锥环式CVT) (3)，该圆锥摩擦轮环式无级变速装置(锥环式CVT) (3)具有圆锥形状的输入侧摩擦轮(22)以及输出侧摩擦轮(23)，该输入侧摩擦轮(22)以及输出侧摩擦轮(23)配置在相互平行的轴(1-1)、(n —n)上，并且以大径侧与小径侧配置相反的方式进行配置；环(25)，该环(25)以包围上述两个摩擦轮中的一方的方式被两个摩擦轮的对置的倾斜面夹持；以及变速操作单元(60)，该变速操作单元(60)通过使该环移动来进行变速操作，上述输入轴(6)的旋转经由上述圆锥摩擦轮环式无级变速装置(3)传递至输出部，并且上述电动马达(2)的动力传递至所述输出部(391、39r)，并且将上述电动马达(2)的动力传递至上述输出部(391、39r)，上述混合动力驱动装置(I)的特征在于，将上述输入侧摩擦轮(22)以及上述输入轴(6)配置在与发动机输出轴同轴的第一轴(I)上，将上述输出侧摩擦轮(23)配置在与上述第一轴(I)平行的第二轴(II)上，将上述电动马达(2)配置在与上述第一轴(I)以及第二轴(II)平行的第三轴(III)上，上述圆锥摩擦轮环式驱动装置(锥环式CVT) (3)与上述电动马达(2)配置为当从径向观察时至少一部分沿轴向重叠(例如参照图2)，当从轴向观察时(例如参照图5 图9)，上述第三轴(III)配置在相比下述垂线(V - V)靠向未被上述环(25)包围的上述摩擦轮(23或者22)侧的位置，上述垂线(V - v)经过当上述环(25)通过上述变速操作单元
(60)而移动至最靠向未被上述环包围的上述摩擦轮(在图5 图7中为23，在图8、图9中为22)的轴心(P1)侧时的该环的中心(t)，且与经过上述第一轴与第二轴的线(p — p)垂直。此外，如图5 图7所示，未被环(25)包围一侧的摩擦轮可以是输出侧摩擦轮
(23)，并且如图8以及图9所示，未被环(25)包围一侧的摩擦轮也可以是输入侧摩擦轮
(22)。并且，第一轴、第二轴以及第三轴(也包括后述的第四轴)表示分别独立的专用的轴(不包含共享的轴)，各个轴表示其轴心。并且，电动马达(2)可以经由上述锥环式CVT (3)与上述输出部(391)、(39r)驱动连结，并且也可以不经由该锥环式CVT而直接与上述输出部驱动连结。例如参照图5以及图6或者图8，当从轴向观察时，上述第三轴(III)配置在相比下述垂线(s - s)靠向被上述环(25)包围的上述摩擦轮侧(22或者25)的位置，上述垂线(s - s)与经过上述第一轴(I)和第二轴(II)的线(p — p)垂直，且经过未被上述环(25)包围的上述摩擦轮(在图5、图6为23，在图8中为22)的轴心(Pl)。例如参照图5或者图8，上述电动马达的壳体(2)的外周(2c)配置为与下述线Cu — u)相交，当从轴向观察时，该线(u — u)在由(60)上述变速操作单元进行的上述环
(25)的全部活动范围内与该环的外周相切，并且与连结上述第一轴(I)以及第二轴(II)的线(P — P)平行。例如参照图5或者图8，当从轴向观察时，优选上述第三轴(III)配置在连接上述第一轴(I)和第二轴(II)的线段(P1 - P2)的垂直二等分线(q - q)和经过未被上述环(25)包围的上述摩擦轮(23或者22)的轴心(P1)且与经过上述第一轴(I)和第二轴(II)的线(P — P)垂直的线(s — s)之间。例如参照图2、图5，上述混合动力驱动装置(I)具备差速器装置(5)，该差速器装置(5)输入来自与上述输出侧摩擦轮(23)连结的输出轴(24)的动力，并输出至左右的上述输出部(391、39r)，将上述差速器装置(5)配置在与上述第一轴(I)、第二轴(II)以及第三轴(III)平行的第四轴(IV)上，被上述环(25)包围的摩擦轮使输入侧摩擦轮(22)，当从轴向观察时，上述第四轴(IV)相对于连接上述第一轴(I)与第二轴(II)的线(p — p)配置在与上述第三轴(III)相反的一侧，并且相对于上述垂直二等分线(q — q)配置在与上述第一轴(I)相反的一侧。 此外，上述括号内的附图标记用于对照附图，因此不会对专利权利要求范围所记载的结构造成任何影响。根据技术方案I所涉及的本发明，由于电动马达配置于用于配置锥环式CVT的第一轴以及与第二轴平行的第三轴，并且锥环式CVT与电动马达配置为至少一部分在轴向上重叠，因此能够防止例如与发动机输出轴同轴的第一轴等的一部分的轴增长，能够实现轴向的小型化，并且，由于从轴向观察，用于配置电动马达的第三轴配置在比线(V — V)靠近未被环包围的摩擦轮侧的位置，上述线(V - V)经过锥环式CVT的环移动到最靠近未被该环包围的摩擦轮的轴心侧时的该环的中央， 并且与连结第一轴和第二轴的线垂直，因此，电动马达能够靠近未被环包围的摩擦轮配置，以避免与锥环式CVT、特别是沿轴向移动的环干涉，也能够实现径向的小型化，由此，能够提供利用紧凑的结构来提高车辆搭载性能的混合动力驱动装置。根据技术方案2所涉及的本发明，从轴向观察，由于第三轴配置为比垂线(s - s)靠被环包围的摩擦轮侧的位置，该垂线(S - S)经过未被环包围的摩擦轮的轴心，并且与经过第一轴和第二轴的线垂直，因此，电动马达能够配置在锥环式CVT的输入侧以及输出侧的两个摩擦轮的附近。根据技术方案3所涉及的本发明，环被两个摩擦轮的对置的倾斜面夹持，并沿轴向移动，由于该环的外周与连结第一轴以及第二轴的线平行地移动，并且在其全部活动范围内，与上述平行的环的外切线相交，以此来对电动马达的壳体进行配置，因此，能够将电动马达配置为尽可能靠近锥环式CVT，能够实现混合动力驱动装置的小型化。根据技术方案4所涉及的本发明，用于配置电动马达的第三轴配置在连结第一轴与第二轴的线段的垂直二等分(q - q)与垂线(s - s)之间，该垂线(s - s)经过未被环包围一侧的摩擦轮的轴心，并且与经过上述第一轴以及第二轴的线垂直，因此从轴向观察，电动马达位于锥环式CVT中的圆锥形状的一对摩擦轮的葫芦形状的凹部，并且配置在未被环包围的摩擦轮侧，因此，电动马达不会与锥环式CVT、特别是沿轴向移动的环干涉，并且能够配置在锥环式CVT附近，由此能够更加可靠地实现径向的小型化。根据技术方案5所涉及的本发明，由于将环配置为包围输入侧摩擦轮，将经由锥环式CVT的输出轴而联动的差速器装置配置在未被环包围的输出侧摩擦轮侧，且是与电动马达相反的一侧，因此，与将电动马达、环以及变速操作单元合并在一起的锥环式CVT的配置相配合，能够将差速器装置配置在作为互不干扰的整体而集合的位置，能够紧凑地构成混合动力驱动装置整体。


图I是示出本发明所涉及的混合动力驱动装置的简图。图2是示出应用了本发明的混合动力驱动装置的展开剖视图。图3是示出该混合动力驱动装置的齿轮传动装置的侧视图。图4是示出该圆锥摩擦轮环式无级变速装置(锥环式CVT)的侧视图。图5是示出本发明所涉及的实施方式的电动马达、锥环式CVT以及差速器装置的从轴向观察的配置关系的图。图6是示出改变了一部分的实施方式的配置关系的图。图7是示出改变了一部分的实施方式的配置关系的图。
图8是示出本发明所涉及的其他实施方式的各个装置的配置关系的图。图9是示出改变了一部分的实施方式的配置关系的图。图10是示出上述锥环式CVT的变速操作单元部分的局部剖开后的主视图。
具体实施例方式结合附图对应用了本发明的混合动力驱动装置进行说明。如图I以及图2所示，混合动力驱动装置I具有电动马达2、圆锥摩擦轮环式无级变速装置(锥环式CVT) 3、差速器装置5、经由离合器4而与未图不的发动机的输出轴54连结的输入轴6、以及齿轮传动装置7。上述各个装置以及轴收纳在通过将两个壳体部件9、10合在一起而构成的壳体11，并且，该壳体11利用分隔壁12以液密状划分成第一空间A和第二空间B。 电动马达2具有固定于第一壳体部件9的定子2a和设置于输出轴8的转子2b,输出轴8的一方侧端部经由轴承13而以旋转自如的方式支承于第一壳体部件9，并且另一方侧端部经由轴承15而以旋转自如的方式支承于第二壳体部件10。在输出轴8的一方侧形成有由齿轮(小齿轮)构成的输出齿轮16，该输出齿轮16与经由空转齿轮17而设置于输入轴6的中间齿轮(齿轮)19哨合。电动马达2的定子2a由利用第一壳体部件9形成的有底圆筒状的马达壳体9a覆盖，并且如图3所示，输出齿轮16的局部由第二壳体部件10的马达部IOd覆盖，该马达部IOd与上述马达壳体9a的端面卡合，并且为了与空转齿轮17啮合而被切开。锥环式CVT3包括作为输入侧的圆锥形状的(一方的圆锥形)摩擦轮22、作为输出侧的同样为圆锥形状的(另一方的圆锥形)摩擦轮23、以及金属制的环25。上述两个摩擦轮22,23被配置为各轴1-1、n — n相互平行，并且大径侧与小径侧在轴向相反，上述环25配置为被上述两个摩擦轮22、23的对置的倾斜面夹持，并且包围两个摩擦轮中的任意一方，例如输入侧摩擦轮22。对两个摩擦轮的至少一方作用有较大的推力，利用基于上述推力的较大的夹压力来夹持上述环25。具体地说，在输出侧摩擦轮23与无级变速装置输出轴24之间形成有轴力施加单元28，该轴力施加单元28由将球体夹装在沿轴向对置的面的倾斜凸轮机构构成(参照图1)，该轴力施加单元(凸轮机构)28对输出侧摩擦轮23产生与传递扭矩对应的箭头D方向的推力，在该输出侧摩擦轮23与沿着对抗该推力的方向支承的输入侧摩擦轮22之间，对环25产生较大的夹压力。输入侧摩擦轮22的一方侧(大径侧)端部经由滚子轴承26而支承于第一壳体部件9，并且另一方侧(小径侧)端部经由圆锥滚子轴承27而支承于分隔壁12。输出侧摩擦轮23的一方侧(小径侧)端部经由滚子(径向)轴承29而支承于第一壳体部件9，并且另一方侧(大径侧)端部经由滚子(径向)轴承30而支承于分隔壁12。向该输出侧摩擦轮23施加上述箭头D方向的推力的输出轴24的另一方侧端部经由圆锥滚子轴承31而支承于第二壳体部件10。输入侧摩擦轮22的另一方侧端部利用台阶部以及螺母32来夹持轴承27的内圈，来自经由环25而作用于该输入侧摩擦轮22的输出侧摩擦轮23的推力由上述圆锥滚子轴承27承载。另一方面，作用于输出侧摩擦轮23的推力的反作用力沿箭头D的相反方向作用于输出轴24，该推力反作用力由上述圆锥滚子轴承31承载。上述环25基于变速操作单元(后述)而沿轴向移动，通过改变输入侧摩擦轮22以及输出侧摩擦轮23的接触位置，由此对输入部件22与输出部件23之间的旋转比进行无级变速。与上述传递扭矩对应的推力D经由上述两个圆锥滚子轴承27、31而在一体的壳体11内相互抵消，不需要液压等作为外力的平衡力。差速器装置5具有差速器壳体33，该差速器壳体33的一方侧端部经由轴承35而支承于第一壳体部件9，并且另一方侧端部经由轴承36而支承于第二壳体部件10。在该差速器壳体33的内部安装有与轴向正交的轴，该轴与作为差速器托架的锥齿轮37、37卡合，并且支承左右驱动轴(输出部)391、39r，在上述驱动轴固定有与上述差速器托架啮合的锥齿轮40、40。此外，在上述差速器壳体33的外部安装有大径的差速器齿圈(输入部)41。在上述无级变速装置输出轴24形成有齿轮(小齿轮)44，上述差速器齿圈41与该齿轮44啮合。上述马达输出齿轮(小齿轮)16、空转齿轮17以及中间齿轮(齿轮)19、以及无级变速装置输出齿轮(小齿轮)44以及差速器齿圈(齿轮)41构成上述齿轮传动装置7。上述马达输出齿轮16与差速器齿圈41配置为在轴向重叠，此外，中间齿轮19以及无级变速装置输出齿轮44配置为与马达输出齿轮16以及差速器齿圈41在轴向重叠。此外，与无级 变速装置输出轴24花键卡合的齿轮45是在变速杆的驻车位置锁定输出轴的驻车齿轮。并且，虽然所谓齿轮表示包含齿轮以及链轮的啮合旋转传递单元，但在本实施方式中，齿轮传动装置是全部由齿轮构成的齿轮传动装置。此外，也可以在齿轮传动装置使用链以及链轮，并且，也可以仅经由齿轮传动装置7 (因此不经由锥环式CVT3)，将电动马达2的输出传递至输出齿轮44。上述输入轴6利用滚珠轴承46支承于第二壳体部件10，并且在其一端利用花键S与无级变速装置3的输入部件22卡合(驱动连结)，并且，另一端侧经由收纳在利用第二壳体部件10形成的第三空间C内的离合器4而与发动机的输出轴54联动。第二壳体部件10的上述第三空间C侧敞开，与未图示的发动机连结。上述齿轮传动装置7收纳在电动马达2以及上述第一空间A与第三空间C的轴向间部分、亦即第二空间B内，该第二空间B利用第二壳体部件10和分隔壁12形成。上述分 隔壁12的轴支承部分(27、30)由油封47a、47b以液密状进行划分，并且第二壳体部件10以及第一壳体部件9的轴支承部分也利用油封47c、47d、47e进行轴封，上述第二空间B构成为液密状，在该第二空间B中填充有规定量的ATF等润滑油。利用第一壳体部件9以及分隔壁12形成的第一空间A也同样构成为液密状,在该第一空间A中填充有规定量的剪切力、特别是特压状态下的剪切力较大的牵引用油。上述电动马达2的定子2a以及锥环式CVT3同样收纳于第一壳体部件9，如图2所示，配置为(从径向观察)沿轴向重叠。此外，在图2中，电动马达2的定子2a虽然以包含于锥环式CVT3的轴向范围的方式与该锥环式CVT3完全重叠，但电动马达2与锥环式CVT3只要至少一部分沿轴向重叠即可。如图I简要示出，离合器4由干式单片离合器构成，具有与发动机输出轴54连结的离合器从动盘4a、以及经由阻尼弹簧55而与上述输入轴6连结的成为输出侧的压盘4b，利用膜片弹簧56对压盘施力，使该压盘常态下与离合器从动盘连接。并且，分离轴承57以旋转自如的方式与上述压盘的中心部分抵接，通过利用分离叉58按压该轴承57，由此对上述离合器4进行切断操作。分离叉58经由连杆53而与蜗轮50连结，在该车轮啮合有与电动致动器、亦即电动马达Al的输出轴联动的蜗杆52。上述电动马达Al、蜗杆52、蜗轮50以及连杆53构成离合器操作单元51，利用基于上述电动致动器(电动马达)Al的该离合器操作单元51的操作来对上述离合器4进行切断、连接操作，并且因夹装由上述非可逆机构构成的蜗杆52以及蜗轮50而被保持在电动马达Al停止后状态下的离合器4的操作位置(连接或者切断)。接下来，对上述混合动力驱动装置I的工作进行说明。本混合动力驱动装置I通过使壳体11的第三空间C侧与内燃发动机结合，并且使该发动机的输出轴经由离合器4而与输入轴6联动而使用 。对来自发动机的动力进行传递的输入轴6的旋转经由花键S而传递至锥环式CVT3的输入侧摩擦轮22，进一步经由环25而传递至输出侧摩擦轮23。此时，由于比作用于输出侧摩擦轮23的箭头D方向的推力大的接触压作用在两个摩擦轮22、23与环25之间，并且第一空间A填充有牵引用油，因此，成为在上述两个摩擦轮与环之间形成夹装有该牵引用油的油膜的特压状态。在该状态下，由于牵引用油具有较大的剪切力，因此利用该油膜的剪切力在两个摩擦轮与环之间进行动力传递。由此，虽然金属彼此接触，却也能够不打滑地传递规定的扭矩，而不会磨损摩擦轮以及环，并且，通过使环25沿轴向顺滑地移动，由此以改变与两个摩擦轮的接触位置的方式进行无级变速。经过该无级变速后的输出侧摩擦轮23的旋转经由其输出轴24、输出齿轮44以及差速器齿圈41而传递至差速器装置5的差速器壳体33，被动力分配给左右的驱动轴391、39r，由此驱动车轮(前轮)。另一方面，电动马达2的动力经由输出齿轮16、空转齿轮17以及中间齿轮19而传递至输入轴6。与先前的说明相同，该输入轴6的旋转经由锥环式CVT3而被无级变速，进一步经由输出齿轮44、差速器齿圈41而传递至差速器装置5。由上述各个齿轮16、17、19、44、41、37、40构成的齿轮传动装置7收纳在填充润滑油的第二空间B，在各个齿轮啮合时，润滑油介于其间而顺滑地进行动力传递。此时，配置在第二空间B的下方位置的差速器齿圈41由大径齿轮构成并扬起润滑油，可靠并且充分地向其他齿轮16、17、19、44以及轴承27、30、20、21、31、46提供润滑油。关于这一点，结合图3详细地进行说明。各个齿轮41、16、17、19、44在第二空间B内如下配置。在马达输出齿轮16、差速器齿圈41以及构成齿轮传动装置7的多个齿轮17、19,44当中，差速器齿圈41位于最下方。即，差速器装置5的中心轴IV位于比马达轴III以及输入轴I，甚至比输出轴II以及空转轴V更靠下方的位置。并且，差速器齿圈41的一部分浸于润滑油的储油器48，并且，配置为该一部分从储油器48的油面48a向上方突出。并且，马达输出齿轮16以及多个的齿轮17、19、44配置为比油面48a靠上方，其中的马达输出齿轮16位于最上方的位置。由此，马达输出齿轮16是各个齿轮16、17、19、44中的位于最上方的最上方齿轮。此外，为了减少差速器齿圈41的旋转阻力，优选油面48a设置为比差速器齿圈41的旋转轴IV靠下方。即，使比经过差速器齿圈41的旋转轴IV的水平线N靠下方的部分浸于储油器48。并且，差速器齿圈41位于比各个齿轮16、17、19、44靠图3的左方的位置，在车辆前进时沿着规定的旋转方向、亦即箭头P方向旋转。并且，利用马达输出齿轮16、空转齿轮17以及中间齿轮19构成齿轮组Y。空转齿轮17以及中间齿轮19在马达输出齿轮16的下方按顺序配置，各个齿轮17、19的中心轴(空转轴V、输入轴I)位于比经过马达输出齿轮16的中心轴(马达轴III)的垂线(垂直方向的线)Y靠与差速器齿圈41相反一侧的位置。从轴向观察，马达轴III在水平方向(图3的左右方向)配置于输入轴I与差速器装置5的中心轴IV之间。并且，输出齿轮44配置为在差速器齿圈41侧比中间齿轮19更靠该差速器齿圈41的上方。此外，上述各个齿轮41、16、17、19、44中的外径最大的齿轮是差速器齿圈41。另一方面，输出齿轮44的外径比各个齿轮41、17、19小很多(小径)。虽然各个齿轮41、16、17、19、44的关于径向的配置如上所述，但在轴向上，如图I所示，配置为上述各个齿轮的齿部分沿轴向重叠。即，差速器齿圈41配置为，至少一部分与马达输出齿轮16以及多个齿轮17、19、44沿轴向重叠。在本实施方式的情况下，各个齿轮16、17、19、44的齿部分的轴向宽度的全部或者大部分存在差速器齿圈41的齿部分的轴向的宽度范围内。 将利用差速器齿圈41、齿轮组Y以及引导壁面g包围的空间设为空间部分X。由此，输出齿轮44配置在该空间部分X内。在如此构成的本实施方式的情况下，使差速器齿圈41沿正转方向P旋转，从差速器侧壁面e沿着引导壁面f 扬起润滑油，能够将该润滑油供给至马达输出齿轮16以及多个齿轮17、19、44，此外也能够供给到存在于第二空间B内的各个轴承15、20、21、46、31、27、30。S卩，差速器齿圈41的直径比其他齿轮的直径大，借助旋转而利用较大的离心力使存在于形成在外周面的齿与齿之间的凹部内的润滑油飞溅，作用有离心力的润滑油沿着引导壁面g扬起，沿着该引导壁面g，或者在该引导壁面g的内侧的空间部分X内飞散。经由空间部分X而飞散的润滑油的一部分也被供给至各个齿轮17、19、44，并且，到达马达输出齿轮16的润滑油向下方流动，也被供给至位于马达输出齿轮16的下方的各个齿轮17、19、44。并且，以上述方式利用差速器齿圈41扬起的润滑油也被供给至存在于第二空间B内的各个轴承15、20、21、46、31、27、30。此外，支承差速器壳体33的轴承35、36的至少一部分浸于润滑油。上述发动机以及电动马达的工作方式、即作为混合动力驱动装置I的工作方式可以根据需要而采用各种方式。作为一例，在车辆起步时，切断离合器4并且使发动机停止，仅利用电动马达2的扭矩进行起步，当达到规定速度时，起动发动机并且使离合器4连接，利用发动机以及电动马达的动力进行加速，当达到巡航速度时，将电动马达设为自由旋转或者再生模式，仅利用发动机来行进。在减速、制动时，使电动马达再生，对电池进行充电。并且，也可以将离合器4用作起步离合器，利用发动机的动力，将马达扭矩用作辅助进行起
止/J/ o在倒档时，切断离合器4并且使发动机停止，并且沿反方向对电动马达2进行旋转驱动。由此，马达输出轴8的反转经由齿轮16、17、19以及处于低速状态的锥环式CVT3而传递至输出轴24。进而，经由齿轮44、41而传递至差速器装置5，使左右的驱动轴391、39r反转，使车辆后退。接下来，结合图4对圆锥摩擦轮环式无级变速装置(锥环式CVT)3进行说明。如上所述，该无级变速装置3由输入侧摩擦轮22、输出侧摩擦轮23以及环25构成，上述两个摩擦轮以及环由钢等金属构成。两个摩擦轮22、23配置为，其轴I 一 l、n — n (参照图2)在水平方向配置为相互平行，并且倾斜面由利用直线构成的圆锥形状构成，环25被夹持在对置的两个倾斜面之间。环25配置为包围两个摩擦轮中的任意一方，具体地说是包围输入侧(一方的圆锥形)摩擦轮22，与其周方向垂直的面的截面由大致平行四边形构成，其旋转面m-m设定为相对于轴I 一 I大致正交(参照图10)。上述锥环式CVT3利用有底筒状的第一壳体部件9覆盖一端侧以及其整周侧，上述第一壳体部件9的开口侧由分隔壁12覆盖，以液密状收纳于第一空间A。倾斜地配置两个摩擦轮，以使得输出侧(另一方的圆锥形)摩擦轮23的轴23a位于比输入侧(一方的圆锥形)摩擦轮22的轴22a靠上方规定量的位置,输入侧摩擦轮22配置为在其上方、下方以及与输出侧摩擦轮23反方向的侧方，与壳体部件9之间具有间隔。包围上述输入侧摩擦轮22的环25配置在该输入侧摩擦轮与壳体部件9之间的空间，并且配置有使该环25沿轴向移动的变速操作单元(装置)60。此外，在图4中，壳体部件9的上方部分9A是用于配置电动马达2的部分，9B是用于配置差速器装置5的部分，在上述上方部分9A形成上述马达壳体9a，其下表面外周2c构成锥环式CVT3的收纳部分、亦即葫芦形的一部分。并且，与上述壳体部件9之间的上述输入侧摩擦轮22的下方空间J形成为牵引用油的储油器59 (利用59a表示油面)。图5是从轴向观察电动马达2、锥环式CVT3以及差速器装置5的图。锥环式CVT3的输入侧摩擦轮22配置在与发动机输出轴以及输入轴6同轴的第一轴I上，输出侧摩擦轮23配置在第二轴II上。环25在和输入侧摩擦轮22的最小径部以及输出侧摩擦轮23的最大径部接触的最UD (减速传动)位置(记作252)、与和输入侧摩擦轮22的最大径部以及输出侧摩擦轮23的最小径部接触的最OD (超速传动)位置(记作25。之间，以使该环25的·中心与连结两个摩擦轮22、23的轴I、II的线p — p —致的方式沿轴向移动。用于配置电动马达2的第三轴III配置在比下述线V — V靠未被环25包围的输出侧摩擦轮23侧的位置，线V — V垂直于连结第一轴I与第二轴II的线p-p，且经过上述环25移动到最靠近输出侧摩擦轮23的轴心Pl侧时(即再OD位置)的该环251的中心t。此外，第一轴、第二轴、第三轴等轴表示轴心(第四轴、第五轴也相同)。并且，第一轴、第二轴、第三轴(第四轴以及第五轴)表示全部配置为平行，并且分别独立的单独的轴(线)。由此，防止电动马达2与沿轴向移动的环25的干涉，并且电动马达2配置在未被环25包围的输出侧摩擦轮23的周围，从而形成在径向也比较紧凑的混合动力驱动装置。上述第三轴III配置在比经过上述环25i的中心t的线V — V靠未被环25包围的输出侧摩擦轮23侧的关系不限定于图5所示的实施方式，也存在图6或者图7所示的实施方式。在图6所示的实施方式中,第三轴III位于与经过上述中心t的线V — V接近的位置，在该位置，虽然电动马达2配置在略微与锥环式CVT3分离的位置，以避免与环25干涉，但由于上述第三轴III从上述线V — V向第二轴II侧移动，因此电动马达2可以靠近锥环式CVT3配置。在图I所示的实施方式中，第三轴III相对于线s - s位于与第一轴I相反的一侦牝该线S 一 S经过第二轴II，并且与经过第二轴II以及第三轴III的线垂直。第三轴III以围绕输出侧摩擦轮23的外周的方式配置在以第二轴II作为中心的圆弧状的位置，避免电动马达2与环25的干涉。在本实施方式中，虽然来自电动马达2的动力也可以经由链而传递至输入轴6，但优选直接传递至输出轴24。并且，优选地，如图5以及图6所示，上述第三轴III配置在比线s - s靠被环包围的输入侧摩擦轮22侧的位置，该线s - s与连接第一轴I与第二轴II的线p — p垂直，且经过未被环25包围的输出侧摩擦轮23的轴心Pl。S卩，第三轴III配置在线V — V与线S — S之丨司。由此，防止了电动马达2与沿轴向移动的环的干涉，并且靠近输入侧以及输出侧的两个摩擦轮22、23配置电动马达2，从而能够实现宽度方向的小型化。如图5所示，进一步优选用于配置电动马达2的上述第三轴III配置在连结上述第一轴I以及第二轴II的线段P1 - P2的垂直二等分线q — q与线s — s之间，上述线s -s经过与被环25包围的摩擦轮(输入侧摩擦轮)22相反的摩擦轮、亦即输出侧摩擦轮23的轴心P1 (II)，并且与连结上述第一轴以及第二轴的线(P — P)垂直。电动马达2的上述马达壳体9a的外周2c配置为与线u — u相交,该线u — u在环25的全部活动范围内与该环的外周相切，并且与连接上述第一轴以及第二轴的线P — P平行。根据以上配置构成，虽然电动马达2配置为与锥环式CVT3，特别是与发动机输出轴同轴(I)的输入侧摩擦轮沿轴向重叠，沿轴向紧凑地构成，但从轴向观察，电动马达2位于利用锥环式CVT3的圆锥形状的输入侧摩擦轮22以及输出侧摩擦轮23构成的葫芦形状的凹部分，并且配置在未被环25包围的输出侧摩擦轮23侧。由此，基于环25的上述外切平行线u — u在环的全部活动范围整体区域与连结上述第一轴以及第二轴的线p — p平行的关系，电动马达2在该环25的全部活动范围中不会与该环干涉，并且能够尽可能地靠近 配置，能够实现混合动力驱动装置的小型化。此外，在图5所示的实施方式中，配置有差速器装置5的第四轴IV相对于连结第一轴I以及第二轴II的线P — P位于与上述第三轴III相反的一侧，并且相对于上述垂直二等分线q - q，配置在未被环包围的一侧、亦即输出侧摩擦轮23侦U。因此，差速器装置5也靠近锥环式CVT配置，以避免与锥环式CVT3、特别是环25干涉，从轴向观察，利用集中配置电动马达2、锥环式CVT3以及差速器装置的紧凑单元形成合理的配置结构，从而能够抑制混合动力驱动装置整体的高度，实现小型化。图8以及图9是示出从轴向观察的锥环式CVT3的环25被配置为包围输出侧摩擦轮23的配置结构的图。环25在与输入侧摩擦轮22的最小径部以及输出侧摩擦轮23的最大径部接触的最UD (减速传动)位置(记作253)、和与输入侧摩擦轮22的最大径部以及输出侧摩擦轮23的最小径部接触的最OD (超速传动)位置(记作254)之间，以使该环25的中心与连结两个摩擦轮22、23的轴I、II的线p — p —致的方式沿轴向移动。在本实施方式中，与图5 图7所示的实施方式相同，用于配置电动马达2的第三轴III配置为比线V -V靠未被环25包围的输入侧摩擦轮22侧的位置，该线V — V经过上述环25移动到最靠近输出侧摩擦轮22的轴心P1侧时(即最UD位置)的该环253的中心，并且与经过第一轴I和第二轴II的线P — P垂直。由此，防止电动马达2与沿轴向移动的环25的干涉，并且电动马达2配置在未被环25包围的输入侧摩擦轮22的周围，从而形成在径向也比较紧凑的混合动力驱动装置。并且，如图8所示，优选地，上述第三轴III配置在比线s - s靠被环包围的输出侧摩擦轮23侧的位置，上述线s-s经过未被环25包围的输入侧摩擦轮22的轴心P1，与连结第一轴I和第二轴II的线P — P垂直。S卩，第三轴III配置在线V — V与线S — S之间。由此，防止电动马达2与沿轴向移动的环之间的干涉，并且靠近输入侧以及输出侧的两个摩擦轮22、23配置电动马达2，从而能够实现径向的小型化。在图9所示的实施方式中，锥环式CVT3配置为纵向。即，将输入侧摩擦轮22配置在上方，将输出侧摩擦轮23配置在下方，因此，经过第一轴I以及第二轴II的线p — p是相对于铅垂线略微倾斜的位置。在本实施方式中，由于第三轴III相对于输入侧摩擦轮22配置在与被环25包围的输出侧摩擦轮23相反的一侧，因此电动马达2不会与上述环25干涉，在径向形成紧凑的结构。如图8所示，进一步优选用于 配置电动马达2的上述第三轴III配置在垂直二等分线q — q与线s — s之间，上述垂直二等分线q — q是连结用于配置输入侧摩擦轮22的第一轴I与用于配置输出侧摩擦轮23的第二轴II的线段P1 - P2的垂直二等分线，上述线s - s经过未被环25包围的一侧的摩擦轮、亦即输入侧摩擦轮22的轴心P1 (I)，并且与连结上述第一轴以及第二轴的线P - P垂直。并且，电动马达2的壳体的外周2c配置为与线U-U相交,该线u — u在环25的全部活动范围内与该环的外周相切，并且平行于上述线P — P。因此，在本实施方式中，与图5所示的实施方式相同，电动马达2不会与环25干涉，能够尽可能靠近锥环式CVT3配置。虽然在用于配置差速器装置5的第四轴IV相对于上述线p — p位于与第三轴III相反的一侧这一点与之前的实施方式相同，但在本实施方式中，上述第四轴IV相对于上述垂直二等分线q - q配置在被环25包围的输出侧摩擦轮23侧。如图2所示，差速器装置5的直径最大的齿圈41处于沿轴向不同于锥环式CVT3的位置不会与该CVT干涉，作为混合动力驱动装置整体，能够紧凑地集合。如图4以及图10所示,上述变速操作单元60具有滚珠丝杠轴61,该滚珠丝杠轴61配置在输入侧摩擦轮22的上方空间F ;导轨62，该导轨62配置在成为上述储油器59的下方空间J ;以及移动部件63，该移动部件63配置在侧方空间G，以便包围输入侧摩擦轮22的与输出侧摩擦轮23相反的面。滚珠丝杠轴61以及导轨62处于夹持上述输入侧摩擦轮22的上下位置，且配置为相互平行，并且，两个圆锥形摩擦轮22、23配置为沿着对置的斜面平行。滚珠丝杠轴61以旋转自如的方式支承于壳体部件9，并且在该壳体部件9的外侧，与电动致动器、亦即电动马达A2联动，基于加速器踏板等驾驶员的意愿、以及与车辆的形式状况对应的来自控制部的驱动信号而适当地被旋转驱动。移动部件63被支承为能够在上述滚珠丝杠轴61以及导轨62沿轴向自如移动，在移动部件63的上部固定有与滚珠丝杠轴61螺合的滚珠螺母部65，并且在移动部件63的下部固定有被支承为能够在上述导轨62沿轴向移动的滑动部66。进而，在上述移动部件63的与滚珠螺母部65相反的面、亦即内面侧，设置有上(第一)支承部件67，在上述滑动部的相反的一侧、亦即内面侧，设置有下(第二)支承部件69。虽然上述上支承部件67与下支承部件69相对于包含输入侧以及输出侧的两个摩擦轮22、23的轴I 一 I、n — n的平面配置在不同侧，但两个支承部件67、69配置为分别在距离上述平面最远的位置支承环25。此夕卜，所谓对上述环25进行变速操作的轴向移动表示移动部件63沿着相互平行的上述滚珠丝杠轴61以及导轨62移动的方向，即沿着与环接触的两个摩擦轮22、23的对置的斜面的方向，与两个摩擦轮的轴不同。环25的中心轴位于与上述对置的斜面平行的位置，因此，该环的上端以及下端沿着与包含两个摩擦轮的轴心I、II的平面(P - P)平行的面移动。虽然上述上支承部件67以及下支承部件69能够以夹持环25的方式支承该环25，并且与移动部件63 —体地移动，使环25沿轴向移动，但上支承部件以及下支承部件67、69构成为，在环25被与两个摩擦轮22、23的接触部拉入的旋转方向的上游侧以从两面支承环25且在轴向上限定(夹持)的方式进行联动，而在从上述接触部被压出的旋转方向下游侧允许环25的轴向移动(振动)。因此,无论摩擦轮进行正旋转或者反旋转,环25都由位于其上游侧的上下任意一方的支承部件67或者69以夹持的方式支承，与基于移动部件63的移动或者停止的位置对应地被定位，上下任意一方的另一方的支承部件69或者67允许此时处于上述移动或者停止中的环25的振动,环25被自律地支承。虽然环25利用限定轴向移动的旋转上游侧的支承部件67或者69与该环25和两个摩擦轮的接触部来确定其倾斜角(也包含与轴正交的倾斜角0)，但由于上述支承部件在最远离接触部的位置支承环，因此环的倾斜角稳定，能够容易地进行正确的变速操作以及恒定速度的速度维持操作，并且能够容易并且可靠地设定与移动部件63的移动速度对应的环的倾斜角，能够进行快速响应速度下的变速。上述移动部件63具有在位于上端的滚珠螺母部65与位于下端的滑动部66之间以沿着输入侧摩擦轮22的外侧的方式呈圆弧状延伸的连结部，在该连结部的内周面形成 有规定宽度以及规定深度的凹槽71，以便收纳上述环25。并且，在上述移动部件63的下端部前端固定有油引导器72。油引导器72由板金部件构成，其截面为字型、且由规定角度的圆弧状构成，在其凹部收纳上述环25。该油引导器72的前端在不与输出侧摩擦轮23干涉的范围内位于靠近环与摩擦轮的接触部的位置，形成自由端，沿着上述环25的外周延伸。此外，上述凹槽71以及油引导器72的凹部被设定为即使在进行变速操作时环25偏斜也不会与该环干涉的宽度。并且，由于移动部件63在其内周面具有收纳环25的凹槽71，因此能够相应地减小向环外径侧突出的尺寸，能够提高锥环式CVT3的紧凑性。进而，上述变速操作单元60的导轨62以及滑动部66在其轴向(移动方向)全部活动范围内浸于上述储油器59。此外,下支承部件69也在移动部件63的轴向(移动方向)全部活动范围内浸于上述储油器59。另一方面，位于移动部件63的上部的滚珠螺母部65以及滚珠丝杠轴61在其轴向(移动方向)全部活动范围内位于油面59a的上方。此外,上支承部件67也在移动部件63的轴向(移动方向)全部活动范围内位于油面59a的上方，不浸于储油器59。此外，在车辆前进而锥环式CVT3进行正转时，输入侧摩擦轮22朝向图4的箭头K方向旋转，上述环25在其轴向(移动方向)全部活动范围内，从浸于储油器59的状态以朝向该环25与两个摩擦轮22、23的接触部的方式向上方旋转。并且，在上述实施方式中，虽然导轨62以及滑动部66在其移动方向全部活动范围内浸于储油器59，但也可以不必在全部活动范围内浸于上述储油器59，也可以配置为导轨62的轴向一部分位于油面59a的上方。因此，无论锥环式CVT3进行正转或者反转，在从最高速位置到最低速位置期间的任意变速位置，变速操作单元60的导轨62以及滑动部66总是浸于储油器59，由滚珠丝杠轴61以及滚珠螺母部65构成的进给丝杠机构位于油面59a的上方。虽然在利用滚珠丝杠轴61的旋转使移动部件63沿着两个摩擦轮22、23的对置倾斜面平行地移动时，由导轨62以及滑动部66构成的滑动机构总是位于储油器，使移动部件63顺滑地平行移动，但进给丝杠机构总是位于油面59a的上方，而不搅拌储油器59的油，不会产生因该油搅拌而导致的能量损失。进而，在车辆前进时，环25也沿着图4的箭头K方向旋转，该环25在储油器59内扬起油，被该环带起的油被引导至油引导器72，并且被引导至与上述两个摩擦轮22、23的接触部。由该油引导器72产生的充分量的牵引用油夹装在环25与两个摩擦轮22、23的接触部，由此进行基于上述剪切力的可靠的摩擦动力传递，并且进行伴随着旋转的顺滑的环25的轴向移动，由此准确地进行快速变速操作。此外，油的一部分与环25 —起被带动而供给至上支承部件67，并且借助离心力而飞散，供给至滚珠丝杠轴61以及滚珠螺母部65。进而，附着于环25的部分油被引导至移动部件63的凹槽71，返回储油器59。从上述环25飞散而供给至滚珠丝杠轴61的油被供给到想要与滚珠螺母部65进行螺合的上述螺纹轴61，根据上述环25的移动而相应地准确供给至由滚珠丝杠轴与螺母部进行螺合的位置构成、且需要进行润滑的上述滚珠丝杠轴部分，即使滚珠丝杠轴位于油面59a的上方，也能够利用适当的润滑顺滑地使移动部件63移动。并且，导轨62与滑动部66浸于储油器59，从而利用充分的润滑顺滑地 引导移动部件63，并且，即使上述滑动部66浸于储油器59，上述滑动部66的滑动工作也不太影响储油器的搅拌。在锥环式CVT3进行正转时，浸于储油器59的下支承部件69成为限制环25的轴向移动的工作部，该工作部在储油器59内能够使环25顺滑地旋转，并且限制该环25的轴向移动。另一方面，由于上支承部件67允许环25的轴向移动，因此被附着于环25的油充分地润滑，不会损害环25的旋转。另一方面，在车辆后退时，环25沿箭头K的相反方向旋转，被浸于储油器59的环25扬起的油被移动部件63的凹槽71引导而带动并引导至上支承部件67。在锥环式CVT3进行反转时，上支承部件67成为限制环的轴向移动的工作部，利用被上述凹槽71引导的比较充分的油进行润滑，使环25顺滑地旋转，并且限制该环25的轴向移动。进而，伴随着环25的旋转而进一步带动的油被供给至环与摩擦轮的接触部,进行基于上述剪切力的摩擦传动、以及环25的轴向移动。此时，与正转时相比较，在进行反转时，虽然成为环的轴向定位工作部的上支承部件67、以及环与摩擦轮的接触部的油量较少，但与前进时相比，车辆的后退状态的使用时间少很多，并且所必需的扭矩容量以及变速区域也比较小，因此，即使是上述比较少的油量，也不会对摩擦动力传递以及变速操作造成妨碍，能够准确并且顺滑地进行动力传递以及变速操作。此外，虽然变速操作单元60通过沿轴向移动来进行变速操作，以便夹持环25的位于旋转的上游侧的部分，但并不局限于此，也可以对环25进行操作而使其倾斜，使该环沿着倾斜角在轴向移动(例如，参照W02005 / 061928号公报)。本发明涉及将内燃发动机与电动马达作为驱动源的混合动力驱动装置，能够利用与乘用汽车、公共汽车、卡车等所有汽车，以及拖拉机等的农业用操作车、推土机等建筑用操作车这些操作车辆。附图标记说明I :混合动力驱动装置；2 :电动马达；3 :圆锥摩擦轮环式无级变速装置(锥环式CVT) ；5 :差速器装置；6 :输入轴；22 :输入侧摩擦轮；23 :输出侧摩擦轮；25 :环；391，39r 输出部；41 :输入部(齿圈)；54 :发动机输出轴；60 :变速操作单元；1 :第一轴；11 :第二轴；III :第三轴:第四轴；p - p :经过第一轴和第二轴的线；Pl - P2 :线段；q - q :垂直二等分线；S — S :垂直于p — p的线；t :环的中心；V — V :经过t的垂直的线；11 — U :与P — P平行的线；1 — 1，n — n :轴。
权利要求
1.一种混合动力驱动装置， 该混合动力驱动装置具备 输入轴，该输入轴与发动机输出轴连结； 电动马达；以及 圆锥摩擦轮环式无级变速装置，该圆锥摩擦轮环式无级变速装置具有圆锥形状的输入侧摩擦轮以及输出侧摩擦轮，该输入侧摩擦轮以及输出侧摩擦轮配置在相互平行的轴上，并且以大径侧与小径侧相反的方式进行配置；环，该环以包围所述两个摩擦轮中的一方的方式被两个摩擦轮的对置的倾斜面夹持；变速操作单元，该变速操作单元通过使该环移动来进行变速操作， 所述输入轴的旋转经由所述圆锥摩擦轮环式无级变速装置传递至输出部，并且所述电动马达的动力传递至所述输出部， 所述混合动力驱动装置的特征在于， 将所述输入侧摩擦轮以及所述输入轴配置在与发动机输出轴同轴的第一轴上， 将所述输出侧摩擦轮配置在与所述第一轴平行的第二轴上， 将所述电动马达配置在与所述第一轴以及第二轴平行的第三轴上， 所述圆锥摩擦轮环式驱动装置与所述电动马达配置为当从径向观察时至少一部分在轴向上重叠， 当从轴向观察时，所述第三轴配置在相比下述垂线靠向未被所述环包围的所述摩擦轮侧的位置，所述垂线与经过所述第一轴与第二轴的线垂直，且经过当所述环通过所述变速操作单元而移动至最靠向未被所述环包围的所述摩擦轮的轴心侧时的该环的中心。
2.根据权利要求I所述的混合动力驱动装置，其特征在于， 当从轴向观察时，所述第三轴配置在相比下述垂线靠向被所述环包围的所述摩擦轮侧的位置，所述垂线与经过所述第一轴和第二轴的线垂直，且经过未被所述环包围的所述摩擦轮的轴心。
3.根据权利要求I或2所述的混合动力驱动装置，其特征在于， 所述电动马达的壳体的外周配置为与下述线相交，当从轴向观察时，该线在由所述变速操作单元进行的所述环的全部活动范围内与该环的外周相切，并且与连结所述第一轴以及第二轴的线平行。
4.根据权利要求I 3中任意一项所述的混合动力驱动装置，其特征在于， 当从轴向观察时，所述第三轴配置在连结所述第一轴和第二轴的线段的垂直二等分线和经过未被所述环包围的所述摩擦轮的轴心且与经过所述第一轴和第二轴的线垂直的垂线之间。
5.根据权利要求4所述的混合动力驱动装置，其特征在于， 所述混合动力驱动装置具备差速器装置，该差速器装置输入来自与所述输出侧摩擦轮连结的输出轴的动力，并输出至左右所述输出部， 将所述差速器装置配置在与所述第一轴、第二轴以及第三轴平行的第四轴上， 被所述环包围的所述摩擦轮是输入侧摩擦轮，当从轴向观察时，所述第四轴相对于连结所述第一轴与第二轴的线配置在与所述第三轴相反的一侧，并且相对于所述垂直二等分线配置在与所述第一轴相反的一侧。
全文摘要
将锥环式CVT应用于混合动力驱动装置，使装置全体形成紧凑的配置。将输入侧摩擦轮(22)配置于与发动机输出轴同轴的第一轴(I)，将输出侧摩擦轮(23)配置于第二轴(II)，将电动马达(2)配置于与第一轴、第二轴平行的第三轴(III)。将电动马达(2)与锥环式CVT(3)配置为一部分沿轴向重叠。从轴向观察，第三轴(III)配置为比线(v－v)靠未被环包围的摩擦轮(23)侧，该线(v－v)经过环(25)移动到最靠近未被该环包围的摩擦轮(23)的轴心(II)侧时的环的中心(t)，并且与连接第一轴(I)和第二轴(II)的线(p－p)垂直。
文档编号F16H15/42GK102713353SQ20118000558
公开日2012年10月3日 申请日期2011年2月24日 优先权日2010年3月8日
发明者前野克弘, 小川亮太, 梅田秀行, 榊原文彦, 白井久则, 神谷美纱纪, 香山和道, 高桥昭次 申请人:爱信艾达株式会社