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DE112007000612T5 - Leistungsübertragungseinheit und Montageverfahren für diese - Google Patents

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DE112007000612T5
DE112007000612T5 DE112007000612T DE112007000612T DE112007000612T5 DE 112007000612 T5 DE112007000612 T5 DE 112007000612T5 DE 112007000612 T DE112007000612 T DE 112007000612T DE 112007000612 T DE112007000612 T DE 112007000612T DE 112007000612 T5 DE112007000612 T5 DE 112007000612T5
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rotor
transmission unit
power transmission
unit according
partition
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DE112007000612T
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English (en)
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Atsushi Tabata
Yasuo Hojo
Masahiro Kojima
Ryuji Ibaraki
Takuma Kakinami
Kiyoshi Hayakawa
Satoru Kasuya
Masashi Kitou
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin AW Co Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Aisin AW Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

Leistungsübertragungseinheit mit einem Elektromotor, der einen Rotor hat, der in einem inneren Umfang eines Stators und konzentrisch zu dem Stator angeordnet ist, und einem Übertragungsmechanismus zum Übertragen von Leistung,
dadurch gekennzeichnet, dass:
ein Abschnitt eines vorbestimmten Konstruktionselements des Übertragungsmechanismus zu der Stator- oder Rotorseite vorsteht und der vorstehende Abschnitt als Führungsabschnitt zum konzentrischen Einsetzen des Rotors in den Stator wirkt.

Description

  • TECHNISCHER BEREICH
  • Diese Erfindung betrifft eine Leistungsübertragungseinheit mit einem Übertragungsmechanismus und einem Elektromotor, der ein in den Übertragungsmechanismus eingeleitetes Drehmoment erhöht und ein von dem Übertragungsmechanismus abgegebenes Drehmoment verringert, und ein Montageverfahren für diese.
  • STAND DER TECHNIK
  • Nach dem Stand der Technik sind eine Einheit, die aus einer Kombination einer Brennkraftmaschine mit einem Elektromotor zusammengesetzt ist, eine Einheit, die einen Elektromotor als Primärantrieb verwendet, usw. als Leistungseinheit eines Fahrzeugs bekannt. Zum Steuern eines Antriebsdrehmoments und von Drehzahlen der Brennkraftmaschine und des Elektromotors wird ein Getriebe in einem Fahrzeug mit der Leistungseinheit dieser Art eingesetzt. Ein Beispiel ist in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-127681 offenbart. Das in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-127681 offenbarte System ist ein Hybridfahrzeug-Antriebssystem, bei dem eine Brennkraftmaschine mit einem Träger eines Planetengetriebemechanismus verbunden ist und ein erster Motorgenerator mit einem Sonnenrad des Planetengetriebemechanismus verbunden ist. Ebenso ist ein Zahnkranz mit einem Element einer Eingangsseite eines Zahnrad-Automatikgetriebes verbunden. Ein Element einer Ausgangsseite des Automatikgetriebes ist mit einer Kardanwelle verbunden und ein zweiter Motorgenerator ist mit der Kardanwelle verbunden. Somit funktioniert gemäß dem durch die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-127681 offenbarten System der Planetengetriebemechanismus als Verteilungsmechanismus, der eine Kraftmaschinenleistung auf den ersten Motorgenerator und die Ausgangsseite überträgt. Ein Drehmoment wird durch einen zweiten Motorgenerator im Prozess der Übertragung der Leistung von dem Verteilungsmechanismus zu dem Automatikgetriebe hinzugefügt oder aufgenommen.
  • Die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2001-268853 offenbart eine Struktur, bei der ein Motorstator in einem Gehäuse angeordnet ist, eine Eingangswelle eines Getriebes koaxial zu dem Motorstator angeordnet ist und die Eingangswelle in einen Motorrotor eingesetzt ist, der zu dem Motorstator zugewandt ist.
  • Verschiedene Arten von Verfahren und Prozeduren zum Einsetzen eines Rotors in einen Stator werden im Stand der Technik vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-138670 ein Montageverfahren eines Elektromotors einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung. Gemäß dem durch die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-138670 offenbarten Verfahren wird ein Endabschnitt eines Gehäuses eines Drehzahlverringerungsmechanismus, der eine vorstehende Einheitswelle hat, mit einem zylindrischen Gehäuse fixiert, das einen Stator an seinem inneren Umfang hat, und wird dann ein Rotor in das Gehäuse von einer Öffnungsseite eingesetzt und wird die Einheitswelle in den Rotor gepresst. Ebenso offenbart die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-117807 eine Konfiguration zum Verbessern einer Effizienz eines Installationsarbeitsgangs eines Rotors und eines Stators bei einem Kraftmaschinengenerator. Insbesondere ist gemäß der in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-117807 offenbarten Konfiguration ein Schwungradgehäuse mit einem Führungselement versehen und ist ein Stator zum Fixieren mit dem Schwungradgehäuse mit einem geführten Teil versehen. In ähnlicher Weise ist ein Schwungrad mit einem Führungselement versehen und ist ein mit dem Schwungrad zu fixierender Rotor mit einem geführten Abschnitt versehen. Darüber hinaus offenbart die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-165420 eine Struktur zum Einsetzen eines Rotors in einen inneren Umfang eines Stators unter Verwendung eines Führungsstifts.
  • Bei dem vorstehend erklärten herkömmlichen Elektromotor und Motorgenerator wird ein Rotor mit einem Permanentmagneten verwendet. In dem Fall des Einsetzens des vorstehend erklärten Rotors in einen inneren Umfang eines Stators wirkt eine magnetische Kraft zwischen dem Rotor und dem Stator. Daher ist es schwierig, diesen Rotor und Stator koaxial zu halten. Wie durch die Japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 2001-268853 und Nr. 2005-138670 offenbart ist, kann dann, wenn die entlang einer Mittelachse des Stators angeordnete Welle direkt in den Rotor eingesetzt wird, ein Anhaften des Rotors und des Stators vermieden werden. Wenn jedoch ein Element oder ein Abschnitt, an dem der Rotor montiert ist, sich nicht vollständig entlang der Mittelachse in der inneren Umfangsseite des Stators erstreckt, ist es notwendig, die magnetische Kraft zu überwältigen, um den Rotor von dem Stator zu trennen. Wenn das Führungselement oder der Führungsstift vorgesehen ist, wie durch die Japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 2005-117807 und Nr. 2002-165420 offenbart ist, kann der Rotor alternativ koaxial zu dem Stator gehalten werden. Jedoch muss ein derartiges Führungselement oder ein Führungsstift, der nur für den Montagearbeitsgang verwendet wird, vorgesehen werden. Das heißt, dass eine Anzahl von Konstruktionselementen vergrößert wird. Das bedeutet, dass die Schritte zum Installieren und Deinstallieren derartiger Elemente vermehrt werden können. Zusätzlich ist es notwendig, einen Raum für das Führungselement oder den Führungsstift sicherzustellen. Daher kann der durch die Japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 2005-117807 und Nr. 2002-165420 offenbarte Aufbau nicht auf ein Gerät angewendet werden, das nicht ausreichend Raum für das Führungselement oder den Führungsstift aufweist.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der so weit beschriebenen technischen Probleme gemacht und es ist ihre Aufgabe, die Zweckmäßigkeit bei der Montage eines Rotors in einer Leistungsübertragungseinheit mit einem Elektromotor und einem Getriebe zu verbessern.
  • Zum Lösen der vorstehend erwähnten Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Leistungsübertragungseinheit vorgesehen, die einen Elektromotor, der einen Rotor hat, der in einem inneren Umfang eines Stators angeordnet ist und konzentrisch zu dem Stator ist, und einen Übertragungsmechanismus zum Übertragen von Leistung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt eines vorbestimmten Konstruktionselements des Übertragungsmechanismus zu der Seite des Stators oder des Rotors vorsteht, und der vorstehende Abschnitt als Führungsabschnitt zum konzentrischen Einsetzen des Rotor in den Stator funktioniert.
  • Gemäß der Leistungsübertragungseinheit der Erfindung werden der Elektromotor und der Übertragungsmechanismus in einem Gehäuse untergebracht, ist eine mit dem Gehäuse integrale Trennwand zwischen dem Elektromotor und dem Übertragungsmechanismus vorgesehen, ist der Übertragungsmechanismus in einer Kammer untergebracht, die durch die Trennwand definiert wird, und ist der Elektromotor benachbart an die Trennwand in einer Kammer angeordnet, die entgegengesetzt zu der Kammer ist, die den Übertragungsmechanismus aufnimmt.
  • Der vorstehende Abschnitt, der als Führungsabschnitt funktioniert, steht zu der Seite des Elektromotors vor, während er die Trennwand durchdringt, und ist durch die Trennwand gestützt.
  • Gemäß der Leistungsübertragungseinheit der Erfindung funktioniert ein Abschnitt des vorstehenden Abschnitts, der näher an der Getriebeseite als an einer führenden Endseite von diesem liegt, als Führungsabschnitt.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend Angegebenen weist der vorstehende Abschnitt, der als Führungsabschnitt funktioniert, eine Welle zum Übertragen von Leistung zu dem Übertragungsmechanismus auf. Die Welle wird in den Rotor eingesteckt und kann sich relativ damit drehen, und ein Verbindungselement ist zwischen die Welle und den Rotor gesetzt, um die Welle und den Rotor leistungsübertragungsfähig zu verbinden.
  • Gemäß der Leistungsübertragungseinheit der Erfindung greift die Trennwand mit dem Gehäuse an einem Arretier-Verbindungsabschnitt ein.
  • Gemäß der Leistungsübertragungseinheit der Erfindung ist eine hydraulische Steuerungseinheit unterhalb des Übertragungsmechanismus vorgesehen.
  • Ebenso ist eine Ölwanne unterhalb des Elektromotors und des Übertragungsmechanismus vorgesehen, um Öl zu halten, das gemeinsam in dem Elektromotor und dem Übertragungsmechanismus verwendet wird.
  • Gemäß der Leistungsübertragungseinheit der Erfindung wird der Rotor drehbar durch das Gehäuse, das den Elektromotor und den Übertragungsmechanismus aufnimmt, oder durch ein Element gehalten, das einstückig mit dem Gehäuse ist.
  • Gemäß der Leistungsübertragungseinheit der Erfindung weist das Gehäuse oder das Element, das einstückig mit dem Gehäuse ist, die Trennwand und eine weitere Trennwand auf, die entgegengesetzt zu der Trennwand liegt.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend Angegebenen ist ein Öldurchgang ausgebildet, der durch zumindest eine der Trennwand oder der weiteren Trennwand tritt.
  • Bei der Leistungsübertragungseinheit der Erfindung sind eine elektrische Antriebseinheit, die als Elektromotor oder Generator funktioniert, und eine Brennkraftmaschine mit einem Differentialmechanismus verbunden, und weist die Leistungsübertragungseinheit ferner ein elektrisches Getriebe auf, das eine Drehzahl der Brennkraftmaschine stufenlos gemäß einer Drehzahl der elektrischen Antriebseinheit variiert.
  • Gemäß der Leistungsübertragungseinheit der Erfindung weist der Differentialmechanismus einen Planetengetriebemechanismus auf.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend Angegebenen funktioniert der Differentialmechanismus als Drehzahlerhöhungsmechanismus, dessen Ausgangsdrehzahl höher als die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist.
  • Gemäß der Leistungsübertragungseinheit der Erfindung ist ein Abschnitt eines Ausgangselements des Differentialmechanismus oder eines Elements, das einstückig mit dem Ausgangselement ist, mit der Welle und dem Rotor verbunden.
  • Genauer gesagt ist der Abschnitt des Ausgangselements oder das Element, das einstückig mit dem Ausgangselement ist, mit zumindest einem der Welle und des Rotors in Verzahnungseingriff gebracht.
  • Gemäß der Leistungsübertragungseinheit der Erfindung weist der Übertragungsmechanismus ein mechanisches Getriebe auf, das sein Drehzahlverhältnis durch Ändern einer Leistungsübertragungsroute durch eine mechanische Einrichtung ändert.
  • Genauer gesagt weist das mechanische Getriebe einen Planetengetriebemechanismus auf.
  • Zusätzlich weist das mechanische Getriebe einen Mechanismus auf, der eine Rückwärtsstufe einstellt.
  • Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Montageverfahren einer Leistungsübertragungseinheit vorgesehen, bei der ein Elektromotor, der einen Rotor hat, der in einem inneren Umfang eines Stators und konzentrisch zu dem Stator angeordnet ist, und ein Übertragungsmechanismus, der Leistung überträgt, in einem Gehäuse untergebracht sind, gekennzeichnet durch: Montieren des Übertragungsmechanismus durch Einsetzen von Elementen des Übertragungsmechanismus in das Gehäuse von einem der offenen Enden des Gehäuses zum Montieren dieser Elemente; darauf Fixieren einer Trennwand in dem Gehäuse zum Definieren einer Kammer zum Aufnehmen des Übertragungsmechanismus; Einsetzen einer Eingangswelle des Übertragungsmechanismus in die Trennwand und drehbares Halten der Eingangswelle durch die Trennwand; Passen des Rotors an einen äußeren Umfang der Eingangswelle unter Verwenden der Eingangswelle als Führungselement; und drehbares Halten eines der axialen Enden des Rotors durch die Trennwand.
  • Gemäß dem vorstehend erklärten Montageverfahren der Erfindung wird ein Verbindungselement in einen Zwischenraum zwischen dem äußeren Umfang der Eingangswelle und einem inneren Umfang des Rotors eingesetzt und werden die Eingangsseite und der Rotor durch das Verbindungselement verbunden.
  • Ferner weist gemäß der Leistungsübertragungseinheit der Erfindung das Verbindungselement eine Ausgangswelle einer stufenlos variablen Übertragungseinheit auf, die im voraus zusammengebaut wird, und sind gemäß dem Montageverfahren der Erfindung beide Enden des Rotors drehbar durch die Trennwand und eine weitere Trennwand gehalten, und wird darauf das führende Ende der Ausgangswelle in die weitere Trennwand eingesetzt, um das Verbindungselement in einen Zwischenraum zwischen der Eingangswelle und dem Rotor einzusetzen, und um das Verbindungselement mit der äußeren Umfangswand der Eingangswelle und mit der inneren Umfangswand des Rotors in Verzahnungseingriff zu bringen.
  • Gemäß der Erfindung kann eine Position des Rotors relativ mit Bezug auf den Stator unter Verwendung eines Abschnitts des Elements fixiert werden, das den Übertragungsmechanismus bildet, und kann der Rotor in den Stator konzentrisch zu diesem eingesetzt werden, während die fixierte Position durch den Führungsabschnitt aufrechterhalten wird. Daher ist es gemäß der Erfindung nicht notwendig, ein getrenntes Führungselement zum Einsetzen des Rotors zu verwenden. Aus diesem Grund kann der Rotor einfach eingesetzt werden.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend erklärten Vorteil wird gemäß der Erfindung die Seite des Übertragungsmechanismus der Kammer, die den Elektromotor aufnimmt, durch die Trennwand geschlossen, aber steht der Führungsabschnitt von der Seite des Getriebes vor. Aus diesem Grund kann der Rotor an beiden Seiten unter Verwendung des vorstehenden Abschnitts gehalten werden. Das vereinfacht das Einsetzen des Rotors in den Stator, auch wenn der Rotor einen Permanentmagneten aufweist.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend erklärten Vorteil durchdringt gemäß der Erfindung der vorstehende Abschnitt die Trennwand und wird der vorstehende Abschnitt durch die Trennwand gehalten. Aus diesem Grund wirkt ein Moment an dem vorstehenden Abschnitt bei minimalem Einsetzen des Rotors.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend erklärten Vorteil wird gemäß der Erfindung der Rotor durch den Abschnitt des vorstehenden Abschnitts der Seite des Getriebes geführt, wenn der Rotor auf den vorstehenden Abschnitt bis zu einem gewissen Ausmaß von dem führenden Ende des vorstehenden Abschnitts gepasst wird. Aus diesem Grund kann der Rotor im Wesentlichen konzentrisch zu dem Stator gehalten werden, wenn er in den Stator eingesetzt wird.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend erklärten Vorteil wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Rotor nicht direkt auf die Welle gepasst, die von der Trennwand vorsteht, sondern funktioniert die Welle als Führungsabschnitt. Aus diesem Grund kann der Rotor einfach in den Stator eingesetzt werden. Auch wenn der Rotor einen Permanentmagneten hat, kann insbesondere der Rotor in den Stator eingesetzt werden, während ein Anhaften des Rotors an dem Stator vermieden wird, indem ein Zwischenraum zwischen der inneren Umfangswand des Rotors und der äußeren Umfangswand der Welle eingerichtet wird, der enger als derjenige zwischen der äußeren Umfangswand des Rotors und der inneren Umfangswand des Stators ist.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend erklärten Vorteil ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Trennwand mit dem Gehäuse durch den Arretier-Verbindungsabschnitt fixiert. Aus diesem Grund kann eine Genauigkeit einer Zentrierung der Trennwand verbessert werden.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend erklärten Vorteil ist gemäß der Erfindung die hydraulische Steuerungseinheit unterhalb des Übertragungsmechanismus vorgesehen. Aus diesem Grund kann die Länge des Öldurchgangs zum Fördern des Öls zu dem Übertragungsmechanismus und zum Ausstoßen des Öls von diesem verkürzt werden, so dass die Anordnung des Öldurchgangs vereinfacht werden kann.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend erklärten Vorteil kann gemäß der Erfindung der Raum unterhalb des Elektromotors und des Übertragungsmechanismus zum Anordnen der Ölwanne verwendet werden. Aus diesem Grund kann die Länge der Öldurchgänge, die mit dem Elektromotor und dem Übertragungsmechanismus verbunden sind, verkürzt werden, so dass die Anordnung der Öldurchgänge vereinfacht werden kann.
  • Gemäß der Erfindung wird der Rotor durch das Gehäuse oder das Element, das mit dem Gehäuse einstückig ist, drehbar gehalten, wird jedoch der Rotor durch den vorstehend erwähnten vorstehenden Abschnitt oder die Welle im Prozess der Montage gehalten. Aus diesem Grund kann der Rotor konzentrisch zu dem Stator gehalten werden, wenn er in den Stator eingesetzt wird, und vereinfacht das das Einsetzen des Rotors in den Stator.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend erklärten Vorteil wird gemäß der Erfindung der Rotor an seinen beiden Enden durch das Gehäuse oder das Element, das einstückig mit dem Gehäuse ist, drehbar gehalten.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend erklärten Vorteil kann gemäß der Erfindung der Öldurchgang unter Verwendung der Trennwand ausgebildet werden. Aus diesem Grund kann die Einheit insgesamt verkleinert werden.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend erklärten Vorteil kann die vorliegende Erfindung auf eine Hybridantriebseinheit mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor oder einem Generator angewendet werden, um die Montage des Elektromotors zu vereinfachen.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend erklärten Vorteil sind gemäß der Erfindung die Welle, die als Führungsabschnitt funktioniert, und der Rotor nicht direkt miteinander verbunden, sondern sind durch einen Abschnitt des Ausgangselements verbunden. Der Elektromotor und der Übertragungsmechanismus sind nämlich voneinander isoliert und daher kann das Drehmoment dazwischen auch nach dem Anpassen des Rotors auf die Welle nicht übertragen werden, bis das Ausgangselement zwischen dem Rotor und der Welle eingesetzt ist. Aus diesem Grund kann der Elektromotor unabhängig bis zum Einsetzen des Ausgangselements zwischen dem Rotor und der Welle gedreht werden.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend erklärten Vorteil vereinfacht die vorliegende Erfindung den Montagearbeitsgang des Elektromotors in einer Leistungsübertragungseinheit mit einem Übertragungsmechanismus, wie z. B. einem Zahnradgetriebe, einem stufenlos variablen Riemengetriebe und einem stufenlos variablen Toroidalgetriebe.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend Angegebenen kann gemäß der Erfindung der Übertragungsmechanismus durch sequentielles Einsetzen der Elemente von einer der offenen Endseiten des Gehäuses zusammengebaut werden. Die Kammer der Getriebeseite wird dann durch die Trennwand geschlossen, aber die Eingangwelle steht zu der einen der offenen Endseiten des Gehäuses vor. Daher kann der Rotor in das Gehäuse eingesetzt werden, um unter Verwendung der vorstehenden Eingangswelle als Führungselement zusammengebaut zu werden. Alle Elemente des Übertragungsmechanismus und des Elektromotors können nämlich in das Gehäuse von einer offenen Endseite des Gehäuses eintreten. Daher ist es nicht notwendig, das Gehäuse umzudrehen, so dass die Leistungsübertragungseinheit einfach zusammengebaut werden kann.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend Angegebenen ist der Rotor vor dem Einsetzen des Verbindungselements nicht mit der Eingangswelle verbunden. Daher kann der Rotor unabhängig gedreht werden, um inspiziert und eingestellt zu werden.
  • Zusätzlich zu dem vorstehend Angegebenen wird gemäß der Erfindung die Ausgangswelle der stufenlos variablen Getriebeeinheit mit dem Rotor und der Eingangswelle als Folge der Montage der stufenlos variablen Getriebeeinheit in Verzahnungseingriff gebracht. Folglich werden der Rotor und die Eingangswelle miteinander verbunden und mit der Ausgangswelle in Verzahnungseingriff gebracht.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Prinzipdiagramm, das schematisch einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs mit einer Leistungsübertragungseinheit zeigt, auf die die Erfindung angewendet wird.
  • 3 ist eine Tabelle, die eine Relation zwischen Schaltstufen und Einrückzuständen des mechanischen Getriebes zeigt.
  • 4 ist ein Nomogramm, das Betriebszustände der Planetengetriebemechanismen erklärt.
  • 5 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel eines Drehzahl-Änderungsdiagramms des mechanischen Getriebes zeigt.
  • 6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Anordnung einer Schaltposition einer Schaltvorrichtung zeigt.
  • 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Eingangssignalen und Ausgangssignalen einer elektronischen Steuereinheit zeigt.
  • BESTER WEG ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Als Nächstes wird diese Erfindung in Verbindung mit ihrem spezifischen Beispiel erklärt. 1 ist eine Querschnittsansicht, die teilweise eine Leistungsübertragungseinheit zeigt, auf die die Erfindung angewendet wird. Wie in 1 dargestellt ist, weist die Leistungsübertragungseinheit eine mechanische Übertragungseinheit 1 und einen Elektromotor 2 auf. Diese Übertragungseinheit 1 und der Elektromotor 2 sind in einem Gehäuse 3 untergebracht. Eines der offenen Enden des Gehäuses 3 (insbesondere die linke Seite von 1) öffnet sich weit und ein offenes Ende einer anderen Seite (insbesondere die rechte Seite von 1) öffnet sich eng, um einen Durchgang einer nicht gezeigten Ausgangswelle durch dieses zu gestatten. Ein Innenraum des Gehäuses 3 ist in zwei Kammern 5 und 6 durch eine Trennwand 4 geteilt, die in dem Gehäuse 3 eingebaut ist. Wie in 1 gezeigt ist, ist die Getriebeeinheit 1 in der rechten Kammer 5 untergebracht und ist der Elektromotor 2 benachbart an die Trennwand 4 in der linken Kammer 6 angeordnet.
  • Ein Zahnrad-Übertragungsmechanismus oder ein stufenlos variabler Riemen-Übertragungsmechanismus oder Toroidal- Übertragungsmechanismus kann als Übertragungseinheit 1 verwendet werden. Die Übertragungseinheit 1 ist nämlich daran angepasst, ein Drehzahländerungsverhältnis durch Ändern einer Leistungsübertragungsroute zu verändern. Hier wird ein Beispiel der Zahnradübertragungseinheit 1 erklärt, die hauptsächlich aus einem Planetengetriebemechanismus besteht. Die Übertragungseinheit 1 weist eine Eingangswelle 7 auf, die die Trennwand 4 durchdringt, so dass diese zu der Kammer 6 vorsteht, die den Elektromotor 2 aufnimmt.
  • Die Trennwand 4 ist ein plattenförmiges Element, das einen Nabenabschnitt 8 an seiner mittleren Seite aufweist. Die Trennwand 4 ist in Eingriff mit einem Arretier-Verbindungsabschnitt 9, der an dem inneren Umfang des Gehäuses 3 ausgebildet ist, so dass diese zentriert wird, und ist mit dem Gehäuse 3 durch eine Schraube 10 fixiert. Die Eingangswelle 7 durchdringt die Trennwand 4 entlang einer Mittelachse des Nabenabschnitts 8 der Trennwand 4 und die Eingangswelle 7 wird durch die Trennwand 4 drehbar durch ein Lager 11 gehalten, das auf einen äußeren Umfang der Eingangswelle 7 gepasst ist.
  • Auf der anderen Seite weist der Elektromotor 2 einen Stator (insbesondere ein stationäres Teil) 12 und einen Rotor (insbesondere ein drehbares Teil) 13 auf, der an einer inneren Umfangsseite des Stators 12 und konzentrisch zu dem Stator 12 angeordnet ist. Eine geeignete Bauart eines Elektromotors, beispielsweise ein Permanentmagnet-Synchronmotor kann als Elektromotor 2 verwendet werden. In diesem Fall ist der Stator 12 mit einer Spule 14 versehen und ist der Rotor 13 mit einem Permanentmagneten 15 versehen. Der Rotor 13 weist einen zylindrischen Abschnitt 16 an seiner inneren Umfangsseite auf. Eine Länge des zylindrischen Abschnitts 16 ist mit einer axialen Länge der Spule 14 vergleichbar. Die Eingangswelle 7 steht von dem Endabschnitt des Rotors 13 der Seite der Trennwand 4 zu dem anderen Ende des Rotors 13 vor. An einer äußeren Umfangswand eines führenden Endes der Eingangswelle 7 ist eine Keilverzahnung 17 ausgebildet. Der vorstehend erwähnte zylindrische Abschnitt 16 des Rotors 13 ist locker auf den äußeren Umfang der Eingangswelle 7 zwischen der Keilverzahnung 17 und einem Basisende der Eingangswelle 7 gepasst. Ein Innendurchmesser eines Abschnitts des zylindrischen Abschnitts 16, der zu der Keilverzahnung 17 der Eingangswelle 7 weist, ist größer als ein Außendurchmesser der Keilverzahnung 17. Eine Keilverzahnung 18 ist nämlich an der inneren Umfangswand des zylindrischen Abschnitts 16 ausgebildet, der zu der Keilverzahnung 17 weist, während sie einen Abstand von der Keilverzahnung 17 einhält.
  • Die Eingangswelle 7, der Rotor 13 und der Stator 12 sind koaxial angeordnet. Ein (minimaler) Abstand zwischen der äußeren Umfangswand der Eingangswelle 7 und der inneren Umfangswand des Rotors 13 (oder des zylindrischen Abschnitts 16) ist kleiner als ein (minimaler) Abstand zwischen der äußeren Umfangswand des Rotors 13 und der inneren Umfangswand des Stators 12. Aus diesem Grund wird die äußere Umfangswand des Rotors 13 nicht in Berührung mit der inneren Umfangswand des Stators 12 gebracht, auch wenn der Rotor 13 in einer radialen Richtung fehlausgerichtet wird und in Berührung mit der äußeren Umfangswand der Eingangswelle 7 gebracht wird, wenn er zusammengebaut wird. Auch wenn der Rotor 13 locker auf die äußere Umfangswand der Eingangswelle 7 unter Verwendung der äußeren Umfangswand der Eingangswelle 7 als Führungsabschnitt gepasst wird, wird anders gesagt der Rotor 13 nicht in Berührung mit dem Stator 12 gelangen. Die äußere Umfangswand des vorstehenden Abschnitts 7A der Eingangswelle 7, insbesondere der Abschnitt des vorstehenden Abschnitts 7A zwischen der Keilverzahnung 17 und dem Basisende von dieser funktioniert nämlich als Führungsabschnitt G, wenn der Rotor 13 in der axialen Richtung verschoben wird.
  • Die Kammer 6, die den Elektromotor 2 aufnimmt, wird durch eine weitere Trennwand 19 definiert, die an dem inneren Umfang des Gehäuses 3 angebracht ist und entgegengesetzt zu der Trennwand 4 gelegen ist. Der Rotor 13 wird durch die Trennwände 4 und 19 drehbar durch Lager 20 und 21 gehalten, die an beiden Enden des zylindrischen Abschnitts 16 gepasst sind. Wie vorstehend erklärt ist, wird der Rotor 13 locker auf die Eingangswelle 7 gepasst und werden die Keilverzahnungen 17 und 18 nicht miteinander in Verzahnungseingriff gebracht, wobei daher der Rotor 13 unabhängig gedreht werden kann, wenn der Rotor 13 auf die Eingangswelle 7 gepasst wird und durch die Lager 20 und 21 gehalten wird.
  • Ein Rotor 23 eines Gebers 22 ist auf einen Endabschnitt des zylindrischen Abschnitts 16 der Seite der weiteren Trennwand 19 gepasst. Ebenso ist ein Stator 24 um einen äußeren Umfang des Rotors 23 entgegengesetzt zu dem Rotor 23 in der radialen Richtung angeordnet. Der Stator 24 ist mit einer Innenwand der vorstehend erwähnten weiteren Trennwand 19 fixiert.
  • In der vorstehend erwähnten weiteren Trennwand 19 ist ein Nabenabschnitt 25 koaxial zu der Mittelachse der Eingangswelle 7 ausgebildet. Eine Ausgangswelle 27 eines Leistungsverteilungsmechanismus 26 ist in den Nabenabschnitt 25 eingesetzt. Die Ausgangswelle 27 überträgt Leistung von dem Leistungsübertragungsmechanismus 26 zu dem Elektromotor 2 und der Übertragungseinheit 1. Ein führendes Ende der Ausgangswelle 27 ist zylindrisch ausgebildet, so dass das zylindrische führende Ende in eine innere Umfangsseite des zylindrischen Abschnitts 16 eingesetzt werden kann und auf einen äußeren Umfang der Eingangswelle 7 gepasst werden kann. Keilverzahnungen sind an sowohl der inneren als auch der äußeren Wand des zylindrischen führenden Endes der Ausgangwelle 27 ausgebildet, so dass das zylindrische führende Ende sowohl mit der Keilverzahnung 18 des Rotors 13 als auch der Keilverzahnung 17 der Eingangswelle 7 in Verzahnungseingriff gebracht wird. Der Rotor 13 und die Eingangswelle 7 werden nämlich indirekt miteinander leistungsübertragungsfähig durch die Ausgangswelle 27 entsprechend dem Verbindungselement der Erfindung verbunden. Hierbei wird der Leistungsverteilungsmechanismus 26 später erklärt.
  • Öldurchgänge 28 und 29 sind so ausgebildet, dass sie die Trennwände 4 und 19 durchdringen. Die Öldurchgänge 28 und 29 sind angepasst, Schmieröl oder einen Öldruck zu der Übertragungseinheit 1, dem Leistungsverteilungsmechanismus 26 und den Lagern 11, 20 und 21 zuzuführen und das Schmieröl oder den Öldruck von diesen Elementen auszustoßen. Zum Fördern und Ausstoßen eines Öldrucks durch die Öldurchgänge 28 und 29 ist ein hydraulischer Steuerungsschaltkreis Bv, der als hydraulische Steuerungseinheit funktioniert, unterhalb des Gehäuses 3 angeordnet. Genauer gesagt sind die vorstehend erwähnte Übertragungseinheit 1 und der Elektromotor 2 in dem integral aufgebauten Gehäuse 3 untergebracht und ist der Hydrauliksteuerschaltkreis Bv unterhalb des Gehäuses 3 an einem Abschnitt angeordnet, der den Positionen der Übertragungseinheit 1 und des Elektromotors 2 entspricht. Der Hydrauliksteuerschaltkreis Bv weist nicht gezeigte verschiedene Arten elektrisch gesteuerter Ventile und ein durch einen Pilotdruck gesteuertes Ventil auf, und die Öldurchgänge 28 und 29 stehen mit dem Hydrauliksteuerschaltkreis Bv in Verbindung. Zusätzlich ist der Hydrauliksteuerschaltkreis Bv durch eine Ölwanne Op abgedeckt, die an einer unteren Wand des Gehäuses 3 angebracht ist. Die Ölwanne Op wird gemeinsam zum Halten des Öls verwendet, das zu der Übertragungseinheit 1, dem Elektromotor 2 und dem Leistungsübertragungsmechanismus 26 der stufenlos variablen Übertragungseinheit zugeführt und von diesen ausgestoßen wird. Somit ist der Hydrauliksteuerschaltkreis Bv in der Ölwanne Op untergebracht.
  • Die in 1 gezeigte Leistungsübertragungseinheit kann an einem Hydridfahrzeug montiert werden und ein Beispiel davon ist in 2 dargestellt. 2 zeigt ein Beispiel einer so genannten „2-Motor-Hybridantriebseinheit", die in einer Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist. Eine Konfiguration der Übertragungseinheit 1 wird zuerst erklärt. Gemäß dem in 2 gezeigten Beispiel kann die Übertragungseinheit 1 vier Arten von Drehzahländerungsverhältnissen für die Vorwärtsrichtung und ein Drehzahländerungsverhältnis der Rückwärtsrichtung unter Verwendung von zwei Sätzen von Planetengetriebemechanismen 30 und 31 einstellen. Die Planetengetriebemechanismen 30 und 31 können eine Einzelritzelbauart sein, aber sie können auch eine Doppelritzelbauart sein. In dem in 2 gezeigten Beispiel werden jedoch Einzelritzel-Planetengetriebemechanismen eingesetzt. Insbesondere vollführen die Planetengetriebemechanismen 30 und 31 eine Differentialfunktion unter Verwendung von Drehelementen, wie z. B. Sonnenrädern S1 und S2 als Außenzahnräder, Zahnkränzen R1 und R2 als Innenzahnräder, die konzentrisch um die Sonnenräder S1 und S2 angeordnet sind, und Trägern CA1 und CA2, die Ritzel halten, die zwischen den Sonnenrädern S1 und S2 und den Zahnkränzen R1 und R2 angeordnet sind und mit dem Sonnenrad und dem Zahnkranz kämmend eingreifen.
  • Der Träger CA1 des ersten Planetengetriebemechanismus 30 und der Zahnkranz R2 des zweiten Planetengetriebemechanismus 31 sind miteinander verbunden und der Zahnkranz R1 des ersten Planetengetriebemechanismus 30 und der Träger CA2 des zweiten Planetengetriebemechanismus 31 sind miteinander verbunden. Die Planetengetriebemechanismen 30 und 31 funktionieren nämlich als so genannter „CR-CR-gekoppelter komplexer Planetengetriebemechanismus".
  • Zum selektiven Übertragen von Leistung zu dem komplexen Planetengetriebemechanismus sind drei Kupplungsmechanismen C1, C2 und C3 vorgesehen. Beispielsweise sind diese Kupplungsmechanismen C1, C2 und C3 hydraulische Reibungseingriffsvorrichtungen. Der erste Kupplungsmechanismus C1 ist zwischen der Eingangswelle 7 und dem Sonnenrad S2 des zweiten Planetengetriebemechanismus 31 angeordnet. Der zweite Kupplungsmechanismus C2 ist zwischen dem Träger CA1 des ersten Planetengetriebemechanismus 30 und der Eingangswelle 7 angeordnet. Der dritte Kupplungsmechanismus C3 ist zwischen dem Sonnenrad S1 des ersten Planetengetriebemechanismus 30 und der Eingangswelle 7 angeordnet.
  • Zusätzlich sind ein erster Bremsenmechanismus B1 zum selektiven Fixieren des Sonnenrads S1 des ersten Planetengetriebemechanismus 30 und ein zweiter Bremsenmechanismus B2 zum selektiven Fixieren des Zahnkranzes R2 des zweiten Planetengetriebemechanismus 31 vorgesehen. Eine hydraulische Mehrscheibenbremse oder eine Bandbremse kann als Bremsenmechanismus B1 und B2 verwendet werden. Ebenso ist eine Freilaufkupplung F1 parallel zu dem zweiten Bremsenmechanismus B2 angeordnet. Die Freilaufkupplung F1 ist zum Einrücken angepasst, um eine einheitliche Drehung des Trägers CA1 des ersten Planetengetriebemechanismus 30 und des Zahnkranzes R2 des zweiten Planetengetriebemechanismus 31 in der Richtung anzuhalten, die entgegengesetzt zu der Drehrichtung der Eingangswelle 7 ist. Ferner ist eine Ausgangswelle 32 mit dem Träger CA2 des zweiten Planetengetriebemechanismus 31 verbunden. Die Ausgangswelle 32 ist koaxial zu der vorstehend erwähnten Eingangswelle 7 angeordnet und steht von dem Gehäuse 3 vor.
  • Als Nächstes wird der Leistungsverteilungsmechanismus 26 erklärt. Der Leistungsverteilungsmechanismus 26 ist ein Mechanismus, der einen Planetengetriebemechanismus aufweist, und der Leistung, die von einer Brennkraftmaschine 33 abgegeben wird, zu einem Motorgenerator (M1) 34 und zu der Übertragungseinheit 1 verteilt. Planetengetriebemechanismen sowohl der Einzelritzelbauart als auch der Doppelritzelbauart, die eine Differentialfunktion unter Verwendung von drei Drehelementen vollführen können, können verwendet werden. In dem in 2 gezeigten Beispiel wird ein Planetengetriebemechanismus der Einzelritzelbauart eingesetzt. Der Planetengetriebemechanismus ist für die Funktion als Drehzahl-Erhöhungsmechanismus angepasst. Insbesondere ist die Brennkraftmaschine 33 mit einem Träger CA0 verbunden, ist der Motorgenerator 34 mit einem Sonnenrad S0 verbunden und ist die Ausgangswelle 27 mit einem Zahnkranz R0 verbunden.
  • Die Ausgangswelle 27 des Leistungsverteilungsmechanismus 26 ist ebenso mit der Eingangswelle 7 der Übertragungseinheit 1 verbunden und der Rotor 13 des vorstehend erwähnten Elektromotors (M2) 2 ist mit dieser Ausgangswelle 27 und dieser Eingangswelle 7 verbunden. Dabei kann der Motorgenerator 34 ebenso ein Generator sein und kann der Elektromotor 2 ebenso ein Motorgenerator mit einer Generatorfunktion sein. Der Motorgenerator 34 und der Elektromotor 2 sind mit einer Batterie durch eine Steuerung, wie z. B. einen (nicht gezeigten) Wandler, verbunden. Ein Antriebsdrehmoment, ein Generatordrehmoment, ein Generatorbetrag, usw., des Motorgenerators 34 und des Elektromotors 2 werden durch Steuern des Wandlers durch eine elektronische Steuerungseinheit gesteuert.
  • Wie in 3 gezeigt ist, kann die Übertragungseinheit 1, die hauptsächlich aus den vorstehend erwähnten zwei Sätzen der Planetengetriebemechanismen 30 und 31 zusammengesetzt ist, vier Vorwärtsstufen und eine Rückwärtsstufe durch Einrücken und Ausrücken der Kupplungsmechanismen C1, C2 und C3, der Bremsenmechanismen B1 und B2 und der Freilaufkupplung F1 einstellen. 3 ist eine Tabelle, die einen Eingriff der vorstehend erwähnten Elemente, insbesondere der Kupplungen- und der Bremsenmechanismen angibt. Dabei stellt „O" in 3 einen „Eingriff" des Elementes dar, bedeutet ein Leerzeichen, dass das Element ausgerückt ist, und stellt „(O)" dar, dass das Element zum Aufbringen einer Leistungsquellenbremsung (oder Kraftmaschinenbremsung) eingerückt wird. Die Kupplungsmechanismen C1, C2 und C3, die Bremsenmechanismen B1 und B2 werden so gesteuert, dass sie durch einen Öldruck eingerückt und ausgerückt werden, der von der hydraulischen Steuerungseinheit abgegeben wird.
  • Ein Nomogramm des Leistungsverteilungsmechanismus 26 und ein Nomogramm der Übertragungseinheit 1 sind in 4 gezeigt. In dem Nomogramm sind Längsachsen, die die Drehelemente des Planetengetriebemechanismus darstellen, parallel auf Intervallen basierend auf einem Übersetzungsverhältnis (insbesondere einem Verhältnis zwischen Anzahlen von Zähnen des Zahnkranzes und des Sonnenrads) des Planetengetriebemechanismus angeordnet. Eine Basislinie, die senkrecht zu den Längsachsen ist, stellt eine Drehzahl von Null dar, und die Drehzahl oberhalb der Basislinien auf der Längsachse ist eine Drehzahl in der Vorwärtsrichtung. Wie erklärt wurde, werden die Einzelritze-Planetengetriebemechanismen in dem Beispiel von 2 verwendet. Daher gibt unter der Voraussetzung, dass der Abstand zwischen den Längsachsen, die das Sonnenrad und den Träger angeben, auf „1" eingerichtet ist, der Abstand zwischen den Längsachsen, die den Träger und den Zahnkranz darstellen, das Übersetzungsverhältnis an. In 4 sind die Bezugszeichen, die denjenigen gemeinsam sind, die in 2 verwendet werden, jeweils zu den Längsachsen hinzugefügt, die die Drehelemente darstellen. Ebenso werden die Drehzahlen der Drehelemente, die durch die Längsachsen der Fälle dargestellt werden, in denen die Kupplungsmechanismen C1, C2 und C3, die Bremsenmechanismen D1 und B2 und die Freilaufkupplung F1 eingerückt sind, unter Verwendung der Bezugszeichen angegeben, die denjenigen gemeinsam sind, die in 2 verwendet werden. Ferner sind diese Punkte auf den Längsachsen, die die Drehzahlen der Drehelemente in dem vorbestimmten Betriebszustand angeben, durch fettgedruckte Linien verbunden. Die fettgedruckten Linien geben nämlich die Betriebszustände der Planetengetriebemechanismen an.
  • Wie aus dem Nomogramm des Leistungsverteilungsmechanismus 26 auf der linken Seite von 4 entnehmbar ist, schwankt die Drehzahl des Trägers CA0, der als Eingangselement funktioniert, das mit der Brennkraftmaschine 33 verbunden ist, durch Verändern einer Drehzahl des Motorgenerators 34, während eine Drehzahl des Zahnkranzes R0, der als Ausgangselement funktioniert, auf einer konstanten Drehzahl gehalten wird. In dieser Situation funktioniert der Motorgenerator 34 als Generator, wenn seine Drehzahl so gesteuert wird, dass sie sich verringert. Die erzeugte elektrische Leistung wird zu dem Elektromotor 2 zum Betreiben des Elektromotors 2 als Elektromotor zugeführt oder wird andernfalls in einer Batterie gespeichert. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine 33 kann somit stufenlos durch den Motorgenerator 34 verändert werden, so dass der Leistungsverteilungsmechanismus 26 als stufenlos variables Getriebe funktioniert. Genauer gesagt funktioniert der Leistungsverteilungsmechanismus 26 als stufenlos variables Getriebe infolge der elektrischen Steuerung des Motorgenerators 34, funktioniert nämlich der Leistungsverteilungsmechanismus 26 als elektrisches stufenlos variables Getriebe.
  • Ein Drehzahländerungsbetrieb der Übertragungseinheit 1 kann gemäß einem Fahrzustand des Fahrzeugs durchgeführt werden, beispielsweise kann eine Schaltstufe von diesem gemäß einer Ausgangsdrehmomentanforderung oder einem entsprechenden Öffnungsgrad eines Beschleunigers und einer Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden. Beispielsweise wird die Schaltstufe auf der Grundlage eines Kennfelds von Schaltstufen bestimmt, das im voraus unter Verwendung eines Ausgangsdrehmoments und einer Fahrzeuggeschwindigkeit als Parameter vorbereitet wird, und wird eine Drehzahländerung zum Erzielen der bestimmten Schaltstufe durchgeführt. Ein Beispiel des Kennfelds ist in 5 gezeigt. In 5 sind durchgezogene Linien Hochschaltlinien und ist eine Beurteilung eines Hochschaltens erfüllt, wenn ein Fahrzustand des Fahrzeugs über die Hochschaltlinie von einer Seite niedriger Geschwindigkeit zu einer Seite hoher Geschwindigkeit oder von einer Seite hohen Drehmoments zu einer Seite niedrigen Drehmoments geändert wird.
  • Andererseits sind in 5 gestrichelte Linien Herunterschaltlinien und ist eine Beurteilung eines Herunterschaltens erfüllt, wenn der Fahrzustand des Fahrzeugs über die Herunterschaltlinie von der Seite der hohen Geschwindigkeit zu der Seite der niedrigen Geschwindigkeit oder von der Seite niedrigen Drehmoments zu der Seite hohen Drehmoments geändert wird.
  • Alle dieser Schaltstufen können in dem Fall gebildet werden, dass ein Fahrbereich (oder eine Fahrposition) ausgewählt ist, werden jedoch die Schaltstufen der Seite der hohen Geschwindigkeit in einem Manuellschaltmodus (insbesondere einem Manuellmodus) beschränkt. 6 stellt eine Anordnung von Schaltpositionen in einer Schaltvorrichtung 35 zum Abgeben eines Schaltpositionssignals dar. In der Schaltvorrichtung 35 werden die Positionen Parken (P), um das Fahrzeug angehalten zu halten, Rückwärts (R), Neutral (N) und Fahren (D) linear in einer Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet. Eine Manuellposition (M) ist benachbart an die Fahrposition (D) in der Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet, und eine Hochschaltposition (+) und eine Herunterschaltposition (–) sind oberhalb und unterhalb der Manuellposition angeordnet. Diese Schaltpositionen sind durch eine Führungsvertiefung 37 verbunden, die einen Schalthebel 36 führt. Daher wird die Schaltposition durch Bewegen des Schalthebels 36 entlang der Führungsvertiefung 37 willkürlich ausgewählt und wird das Schaltpositionssignal der ausgewählten Position folglich abgegeben.
  • In dem Fall, dass die Fahrposition ausgewählt ist, können alle Vorwärtsstufen der Übertragungseinheit 1 von der ersten bis vierten Stufe in Abhängigkeit von dem Fahrzustand eingestellt werden. Andererseits wird in dem Fall, dass der Schalthebel 36 von der Fahrposition zu der Manuellposition bewegt wird, die Fahrposition aufrechterhalten und kann ein Schalten bis zu der vierten Stufe ausgewählt werden. Jedoch wird in diesem Fall ein Herunterschaltsignal (insbesondere ein Abwärtsbereichssignal) jedes Mal dann abgegeben, wenn der Schalthebel 36 zu der Herunterschaltposition bewegt wird. Als Folge wird die Schaltstufe oder der Schaltbereich sequentiell zu einer niedrigeren Stufe geschaltet. Dagegen wird ein Hochschaltsignal jedes Mal dann abgegeben, wenn der Schalthebel 36 zu der Hochschaltposition bewegt wird, so dass die Schaltstufe oder der Schaltbereich sequentiell zu der höheren Stufe geschaltet wird.
  • Zum Steuern der Leistungsübertragungseinheit vollständig durch Steuern der vorstehend genannten Steuerungen und die Hydrauliksteuereinheit durch ein elektrisches Signal ist eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 38 vorgesehen. Die Signale, die zu der elektronischen Steuerungseinheit 38 eingegeben werden, und die Signale, die von der elektronischen Steuerungseinheit 38 abgegeben werden, sind in 7 angegeben. Die elektronische Steuerungseinheit 38 weist einen Mikrocomputer auf, der hauptsächlich aus einer CPU, einem ROM, einem RAM und einer Eingabe/Ausgabeschnittstelle, usw., besteht. Die elektronische Steuerungseinheit 38 führt Antriebssteuerungen, beispielsweise eine Hybridantriebssteuerung der Brennkraftmaschine 33, des Elektromotors 2 und des Motorgenerators 34 sowie eine Schaltsteuerung der Übertragungseinheit 1 durch Vornehmen eines Signalprozesses gemäß einem Programm aus, das in dem ROM im voraus gespeichert wird, während eine zeitweilige Speicherfunktion des RAM eingesetzt wird.
  • Wie in 7 gezeigt ist, werden ein Signal, das eine Wassertemperatur der Kraftmaschine angibt, ein Signal, das eine Schaltposition angibt, ein Signal, das die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 33 angibt, ein Signal, das den Übersetzungsverhältnisverlauf-Einstellwert angibt, ein Signal, das den M-Modus (insbesondere einen Motorfahrmodus) anweist, ein Signal, das den Betrieb einer Klimaanlage angibt, ein Signal, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechend der Drehzahl NOUT der Ausgangswelle 32 angibt, ein Signal, das eine Öltemperatur eines Betriebsöls (insbesondere eine AT-Öltemperatur) der Übertragungseinheit 1 angibt, ein Signal, das ein Betätigung einer Parkbremse angibt, ein Signal, das eine Betätigung einer Fußbremse angibt, ein Signal, das eine Temperatur eines Katalysators angibt, ein Beschleunigeröffnungssignal, das einen Trittbetrag des Beschleunigers entsprechend einer Ausgangsleistungsanforderung des Fahrers angibt, ein Nockenwinkelsignal, ein Signal, das eine Schneemoduseinstellung angibt, ein Beschleunigungssignal, das eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs angibt, ein Signal, das ein Fahren mit automatischer Geschwindigkeitsregelung angibt, ein Signal, das ein Gewicht des Fahrzeugs angibt, ein Signal, das eine Drehzahl von individuellen Rädern angibt, ein Signal, das eine Drehzahl des Motorgenerators (M1) 34 angibt, ein Signal, das eine Drehzahl des Elektromotors (M2) 2 angibt, usw., in die elektronische Steuerungseinheit 40 eingegeben.
  • Andererseits werden ein Antriebssignal zu einem Drosselstellglied zum Steuern eines Öffnungsgrads eines elektronischen Drosselventils, ein Kraftstofffördersignal zum Steuern einer Fördermenge des Kraftstoffs von einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu der Brennkraftmaschine 33, ein Ladereguliersignal zum Regulieren eines Ladedrucks, ein Signal zum Aktivieren der elektrischen Klimaanlage, ein Zündsignal zum Befehlen einer Zeitabstimmung zum Zünden der Brennkraftmaschine 33 durch eine Zündvorrichtung, ein Befehlssignal zum Befehlen, dass die Steuerungen den Motorgenerator (M1) 34 und den Elektromotor (M2) 2 aktivieren, ein Schaltpositions-Abgabesignal (oder ein Betätigungspositions-Angabesignal) zum Aktivieren eines Schaltindikators, ein Signal, das ein Übersetzungsverhältnis angibt, ein Signal, das einen Schneemodus angibt, ein Signal zum Aktivieren eines ABS-Stellglieds zum Verhindern eines Schlupfs des Rads zum Zeitpunkt der Bremsung, ein M-Modus-Angabesignal, das angibt, dass der M-Modus ausgewählt ist, ein Ventilbefehlssignal zum Aktivieren eines Solenoidventils der Hydrauliksteuereinheit zum Steuern des hydraulischen Stellglieds der hydraulischen Reibungseingriffsvorrichtungen der Übertragungseinheit 1, ein Antriebsbefehlssignal zum Aktivieren einer elektrischen Hydraulikpumpe als Hydraulikquelle der Hydrauliksteuereinheit, ein Signal zum Aktivieren einer elektrischen Heizung, ein Signal eines Computers für eine automatische Geschwindigkeitsregelung, usw., von der elektronischen Steuerungseinheit 38 abgegeben.
  • Als Nächstes wird an dieser Stelle ein Ablauf (oder ein Verfahren) zum Montieren der vorstehend erwähnten Leistungsübertragungseinheit erklärt. Zuerst werden vor dem Fixieren der Trennwände 4 und 19 an dem Gehäuse 3 die Bauteile der Übertragungseinheit 1 in das Gehäuse 3 sequentiell von der breiteren Öffnung (von der Seite, an der die Brennkraftmaschine 33 nach dem Abschluss der Montage anzuordnen ist) eingesetzt und werden die eingesetzten Bauteile in dem Gehäuse 3 zusammengebaut. Dann wird die Trennwand 4 mit dem Arretier-Verbindungsabschnitt 9, der an dem inneren Umfang des Gehäuses 3 ausgebildet ist, in Eingriff gebracht, während die Eingangswelle 7 des Getriebes 1 in den Nabenabschnitt 8 der Trennwand 4 eingesetzt wird, und wird mit dem Gehäuse 3 durch eine Schraube 10 fixiert. Die Kammer 5, die die Übertragungseinheit 1 aufnimmt, wird somit geschlossen und die Eingangswelle 7 wird durch den Nabenabschnitt 8 durch das Lager 11 drehbar gehalten.
  • Darauf wird der Stator 12 des Elektromotors 2 in den inneren Umfang des Gehäuses 3 eingesetzt. In dieser Situation steht die Eingangswelle 7 koaxial zu dem Stator 12 vor. Der zylindrische Abschnitt 16 des Rotors 13 wird auf den vorstehenden Abschnitt 7A der Eingangswelle 7 gepasst und der Rotor 13 wird entlang der axialen Richtung der Eingangswelle 7 eingesetzt. Die Eingangswelle 7 funktioniert nämlich als Führungsabschnitt G, so dass der Stator 13 entlang der axialen Richtung ohne Berühren der inneren Umfangswand des Stators 12 eingesetzt werden kann. In diesem Fall wird das Lager 20 in den Nabenabschnitt 8 der Trennwand 4 im voraus gepasst oder wird auf den äußeren Umfang des Endabschnitts des zylindrischen Abschnitts 16 des Rotors 13 im voraus gepasst. Daher wird einer der Endabschnitte des zylindrischen Abschnitts 16 durch die Trennwand 4 über das Lager 20 drehbar gehalten.
  • Nach derartigem Einsetzen des Rotors 13 in den inneren Umfang des Stators 12 wird eine weitere Trennwand 19 in das Gehäuse 3 eingesetzt und wird mit der inneren Umfangswand des Gehäuses 3 fixiert. In diesem Fall wird der Rotor 23 des Gebers 22 auf den zylindrischen Abschnitt 16 gepasst und wird der Stator 24 des Gebers 22 mit der inneren Wand der weiteren Trennwand 19 im voraus fixiert. Ebenso wird das Lager 21 auf die äußere Umfangswand des anderen Endes des zylindrischen Abschnitts 16 gepasst oder wird in einen inneren Umfangsabschnitt der weiteren Trennwand 19 im voraus gepasst. Daher wird das andere Ende des zylindrischen Abschnitts 16 durch die vorstehend erwähnte weitere Trennwand 19 über das Lager 21 drehbar gehalten.
  • Der Rotor 13 wird nämlich durch die Trennwände 4 und 19 durch die Lager 20 und 21 drehbar gehalten. In dieser Situation sind der Rotor 13 und die Eingangswelle 7 nicht miteinander verbunden und kann der Rotor 13 sich um die Eingangswelle 7 drehen. Es ist nämlich möglich, den Rotor 13 unabhängig zu drehen. Aus diesem Grund kann der Elektromotor getrennt von der Übertragungseinheit 1 angetrieben werden, um geprüft zu werden.
  • Dann wird die Ausgangswelle 27 des Leistungsverteilungsmechanismus 26, der im voraus zusammengebaut wird, in die innere Umfangsseite des zylindrischen Abschnitts 16 durch die vorstehend erwähnte weitere Trennwand 19 eingesetzt. Wie vorstehend erklärt ist, ist das führende Ende der Ausgangswelle 27 mit einer zylindrischen Welle ausgeführt und ist eine Keilverzahnung an sowohl der inneren als auch der äußeren Umfangswand von dieser ausgebildet. Daher wird das führende Ende der Ausgangswelle 27 mit der Keilverzahnung 17 der Eingangswelle 7 und mit der Keilverzahnung 18 des Rotors 13 in Verzahnungseingriff gebracht. Als Folge werden die Ausgangswelle 27, die Eingangswelle 7 und der Rotor 13 drehmomentübertragungsfähig verbunden.
  • Somit wird gemäß der Erfindung, wie in 1 gezeigt ist, der Rotor 13 auf die Eingangswelle 7 gepasst und wird der Rotor 13 in den inneren Umfang des Stators 12 unter Verwendung der Eingangswelle 7 als Führungsabschnitt G eingesetzt. Beide Enden des Rotors 13 werden nämlich im Wesentlichen gehalten, wenn er eingesetzt wird. Aus diesem Grund wird der Rotor 13 nicht an dem Stator 12 anhaften oder diesen berühren, auch wenn der Stator 12 einen Permanentmagneten hat. Darüber hinaus werden der Rotor 13 und die Eingangswelle 7 noch nicht miteinander verbunden, wenn der Rotor 13 in den inneren Umfang des Stators 12 eingesetzt wird. Daher kann der Elektromotor 2 unabhängig gedreht werden, um geprüft zu werden. Somit kann ein Betriebstest des Elektromotors 2 einfach und genau durchgeführt werden.
  • Hier wird in dem so weit erklärten Beispiel die vorliegende Erfindung auf die Leistungsübertragungseinheit einer Hybridantriebseinheit angewendet. Jedoch sollte die vorliegende Erfindung nicht auf das vorstehend erwähnte Beispiel beschränkt werden. Das bedeutet, dass die vorliegende Erfindung ebenso auf andere Arten von Leistungsübertragungseinheiten, wie z. B. eine Leistungsübertragungseinheit in einem Elektrofahrzeug, angewendet werden kann. Andererseits sollte der Übertragungsmechanismus, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, nicht auf den vorstehend erwähnten Zahnrad-Übertragungsmechanismus der Planetengetriebe-Bauart beschränkt werden, sondern kann ein Übertragungsmechanismus ohne Drehzahländerungsfunktion ebenso verwendet werden. Gemäß der Erfindung sollte der Elektromotor nicht auf den Elektromotor der Permanentmagnet-Bauart beschränkt werden, sondern können andere Arten eines geeigneten Elektromotors ebenso verwendet werden. Ferner sollte das Verbindungselement, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, nicht auf die Ausgangswelle 27 des Leistungsverteilungsmechanismus 26 beschränkt werden, sondern können andere Arten eines geeigneten Elements ebenso als Verbindungselement verwendet werden. Zusätzlich sollte das Mittel zum Übertragen des Drehmoments nicht auf die Keilverzahnung beschränkt werden, sondern kann eine Eingriffseinrichtung zum Integrieren von Elementen in einer Drehrichtung, wie z. B. eine Verzahnung oder eine Passfeder, ebenso verwendet werden.
  • Zusammenfassung
  • Die Zweckmäßigkeit beim Montieren eines Elektromotors wird verbessert, der benachbart an einen Übertragungsmechanismus einer Leistungsübertragungseinheit in einem Gehäuse anzuordnen ist. Zu diesem Zweck steht bei der Leistungsübertragungseinheit mit einem Elektromotor (2), der einen Rotor (13) hat, der an einem inneren Umfang eines Stators (12) und konzentrisch zu dem Stator (12) angeordnet ist, und einem Übertragungsmechanismus (1) zum Übertragen von Leistung ein Abschnitt eines vorbestimmten Konstruktionselements (7) des Übertragungsmechanismus (1) zu der Seite des Stators (12) oder des Rotors (13) vor, und funktioniert der vorstehende Abschnitt als Führungsabschnitt zum konzentrischen Einsetzen des Rotors (13) in den Stator (12).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2003-127681 [0002, 0002, 0002]
    • - JP 2001-268853 [0003, 0005]
    • - JP 2005-138670 [0004, 0004, 0005]
    • - JP 2005-117807 [0004, 0004, 0005, 0005]
    • - JP 2002-165420 [0004, 0005, 0005]

Claims (22)

  1. Leistungsübertragungseinheit mit einem Elektromotor, der einen Rotor hat, der in einem inneren Umfang eines Stators und konzentrisch zu dem Stator angeordnet ist, und einem Übertragungsmechanismus zum Übertragen von Leistung, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Abschnitt eines vorbestimmten Konstruktionselements des Übertragungsmechanismus zu der Stator- oder Rotorseite vorsteht und der vorstehende Abschnitt als Führungsabschnitt zum konzentrischen Einsetzen des Rotors in den Stator wirkt.
  2. Leistungsübertragungseinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: der Elektromotor und der Übertragungsmechanismus in einem Gehäuse untergebracht sind; eine Trennwand, die mit dem Gehäuse einstückig ist, zwischen dem Elektromotor und dem Übertragungsmechanismus angeordnet ist; der Übertragungsmechanismus in einer Kammer untergebracht ist, die durch die Trennwand definiert wird; und der Elektromotor benachbart an die Trennwand in einer Kammer angeordnet ist, die entgegengesetzt zu der Kammer ist, die den Übertragungsmechanismus aufnimmt.
  3. Leistungsübertragungseinheit gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass: der vorstehende Abschnitt, der als Führungsabschnitt funktioniert, zu der Seite des Elektromotors vorsteht, während er die Trennwand durchdringt, und durch die Trennwand gestützt wird.
  4. Leistungsübertragungseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Abschnitt des vorstehenden Abschnitts, der näher an der Seite des Übertragungsmechanismus als an der Seite des führenden Endes liegt, als Führungsabschnitt funktioniert.
  5. Leistungsübertragungseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass: der vorstehende Abschnitt, der als Führungsabschnitt funktioniert, eine Welle zum Übertragen von Leistung zu dem Übertragungsmechanismus aufweist; die Welle in den Rotor eingesetzt wird und sich relativ dazu drehen kann; und ein Verbindungselement zwischen die Welle und den Rotor gesetzt ist, um die Welle und den Rotor leistungsübertragungsfähig zu verbinden.
  6. Leistungsübertragungseinheit gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass: die Trennwand mit dem Gehäuse an einem Arretier-Verbindungsabschnitt eingreift.
  7. Leistungsübertragungseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass: eine Hydrauliksteuereinheit unterhalb des Übertragungsmechanismus vorgesehen ist.
  8. Leistungsübertragungseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass: eine Ölwanne zum Aufnehmen von Öl, das gemeinsam für den Elektromotor und den Übertragungsmechanismus verwendet wird, unterhalb des Elektromotors und des Übertragungsmechanismus vorgesehen ist.
  9. Leistungsübertragungseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass: der Rotor drehbar durch das Gehäuse, das den Elektromotor und den Übertragungsmechanismus aufnimmt, oder durch ein Element gehalten wird, das einstückig mit dem Gehäuse ist.
  10. Leistungsübertragungseinheit gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass: das Gehäuse oder das Element, das einstückig mit dem Gehäuse ist, die Trennwand und eine weitere Trennwand, die entgegengesetzt zu der Trennwand ist, aufweist.
  11. Leistungsübertragungseinheit gemäß Anspruch 10, gekennzeichnet durch: einen Öldurchgang, der durch zumindest eine der Trennwand oder der weiteren Trennwand tritt.
  12. Leistungsübertragungseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass: eine elektrische Antriebseinheit, die als Elektromotor oder Generator funktioniert, und eine Brennkraftmaschine mit einem Differentialmechanismus verbunden sind; und ferner mit einem elektrischen Getriebe, das eine Drehzahl der Brennkraftmaschine stufenlos gemäß einer Drehzahl der elektrischen Antriebseinheit verändert.
  13. Leistungsübertragungseinheit gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass: der Differentialmechanismus einen Planetengetriebemechanismus aufweist.
  14. Leistungsübertragungseinheit gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass: der Differentialmechanismus als Drehzahlerhöhungsmechanismus funktioniert, dessen Ausgangsdrehzahl höher als diejenige der Brennkraftmaschine ist.
  15. Leistungsübertragungseinheit gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Abschnitt eines Ausgangselements des Differentialmechanismus oder ein Element, das einstückig mit dem Ausgangselement ist, mit der Welle und dem Rotor verbunden ist.
  16. Leistungsübertragungseinheit gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass: der Abschnitt des Ausgangselements oder des Elements, das einstückig mit dem Ausgangselement ist, mit zumindest einem von der Welle und dem Rotor in Verzahnungseingriff gebracht ist.
  17. Leistungsübertragungseinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass: der Übertragungsmechanismus ein mechanisches Getriebe aufweist, das sein Drehzahländerungsverhältnis durch Ändern einer Leistungsübertragungsroute durch eine mechanische Einrichtung ändert.
  18. Leistungsübertragungseinheit gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass: das mechanische Getriebe einen Planetengetriebemechanismus aufweist.
  19. Leistungsübertragungseinheit gemäß Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass: das mechanische Getriebe einen Mechanismus aufweist, der eine Rückwärtsstufe einstellt.
  20. Montageverfahren einer Leistungsübertragungseinheit, bei der ein Elektromotor, der einen Rotor hat, der in einem inneren Umfang eines Stators und konzentrisch zu dem Stator angeordnet ist, und ein Übertragungsmechanismus, der Leistung überträgt, in einem Gehäuse untergebracht sind, gekennzeichnet durch: Montieren des Übertragungsmechanismus durch Einsetzen von Elementen des Übertragungsmechanismus in das Gehäuse von einem der offenen Enden des Gehäuses zum Montieren dieser Elemente; danach Fixieren einer Trennwand in dem Gehäuse zum Definieren einer Kammer zum Aufnehmen des Übertragungsmechanismus; Einsetzen einer Eingangswelle des Getriebemechanismus in die Trennwand und drehbares Halten der Eingangswelle durch die Trennwand; Passen des Rotors an einem äußeren Umfang der Eingangswelle unter Verwendung der Eingangswelle als Führungselement; und drehbares Halten von einem der axialen Enden des Rotors durch die Trennwand.
  21. Montageverfahren einer Leistungsübertragungseinheit gemäß Anspruch 20, gekennzeichnet durch: Einsetzen eines Verbindungselements in einen Zwischenraum zwischen dem äußeren Umfang der Eingangswelle und einem inneren Umfang des Rotors zum Verbinden der Eingangswelle und des Rotors durch das Verbindungselement.
  22. Montageverfahren einer Leistungsübertragungseinheit gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass: das Verbindungselement eine Ausgangswelle einer stufenlos variablen Übertragungseinheit aufweist, die im Voraus zusammengebaut wird; und ferner umfassend drehbares Halten beider Enden des Rotors durch die Trennwand und eine weitere Trennwand; und danach Durchlassen des führenden Endes der Ausgangswelle durch die weitere Trennwand, um das Verbindungselement in einen Zwischenraum zwischen der Eingangswelle und dem Rotor einzusetzen, und um das Verbindungselement mit der äußeren Umfangsfläche der Eingangswelle und mit der inneren Umfangsfläche des Rotors in Verzahnungseingriff zu bringen.
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