车辆用动力传递装置的制作方法

本发明涉及车辆用动力传递装置。

背景技术：

现有的车辆用动力传递装置具备电动发电机(电动机)和液力变矩器(参照专利文献1)。在该结构中，电动发电机的驱动力经由液力变矩器向输出轴传递。

专利文献1：日本特开2011-231857号公报

一般地，如图4所示，在现有的车辆用动力传递装置中，以使得液力变矩器的特性曲线tlj在小于基本旋转速度na的范围rl内与电动机的特性曲线ml交叉的方式来设定液力变矩器的容量系数yj，所述电动机的特性曲线ml表示电动发电机相对于电动发电机的各旋转速度的最大输出转矩。

其理由是，因为通过在小于基本旋转速度na的范围rl内以使得液力变矩器的特性曲线tlj与电动机的特性曲线ml交叉的方式设定液力变矩器的容量系数yj，能够利用在小于基本旋转速度na的范围rl内的电动发电机的最大输出转矩tm。

但是，为了使液力变矩器的特性曲线tlj与电动机的特性曲线ml交叉，存在液力变矩器的容量系数yj，例如液力变矩器的尺寸(有效直径φj)变大的风险。另外，如图4所示，在这种情况下，由于液力变矩器的特性曲线tlj在电动发电机的效率图中穿过低效率区域，因此存在无法有效地利用电动发电机的问题。

本发明鉴于上述问题而提出，本发明的目的在于提供能够实现液力变矩器的小型化的车辆用动力传递装置。另外，本发明的另一目的在于提供能够有效地利用电动机的车辆用动力传递装置。

技术实现要素：

本发明的一方面所涉及的车辆用动力传递装置具备电动机和液力变矩器。液力变矩器与电动机连接，并将电动机的转矩向输出部件传递。

这里，液力变矩器的特性曲线是基于液力变矩器的容量系数而求出的。液力变矩器的特性曲线表示液力变矩器相对于液力变矩器的各旋转速度的转矩。电动机的特性曲线表示电动机相对于电动机的各旋转速度的最大输出转矩。

第一范围与在电动机的基本旋转速度以上且在电动机的第一平均旋转速度以下的范围相对应，第一平均旋转速度为电动机的基本旋转速度与电动机的最大旋转速度的平均。液力变矩器具有在第一范围内使得液力变矩器的特性曲线与电动机的特性曲线交叉的容量系数。

在本车辆用动力传递装置中，第一范围与在电动机的基本旋转速度以上且在第一平均旋转速度以下的范围相对应。具体地，第一范围比小于基本旋转速度的范围大，且在第一平均旋转速度以下。另外，由电动机的特性曲线定义的第一范围的最大输出转矩在由电动机的特性曲线定义的低旋转速度范围(0≤旋转速度≤基本旋转速度)内的最大输出转矩以下。

第一情况为在第一范围内液力变矩器的特性曲线与电动机的特性曲线交叉的情况，第二情况为在小于基本旋转速度的范围内液力变矩器的特性曲线与电动机的特性曲线交叉的情况，如果将第一情况与第二情况(现有的情况)进行比较，则第一情况比第二情况的容量系数小。

如此，与现有的液力变矩器的容量系数进行比较，能够通过在第一范围内使液力变矩器的特性曲线与电动机的特性曲线交叉，从而减小液力变矩器的容量系数。即，能够实现液力变矩器的小型化。另外，通过按上述方式构成，由于液力变矩器的特性曲线穿过电动机的高效率区域(第一区域)，因此能够有效地利用电动机。

本发明的其他方面所涉及的动力传递装置，优选按以下方式构成。第二范围与在电动机的基本旋转速度以上且在电动机的第二平均旋转速度以下的范围相对应，第二平均旋转速度为电动机的基本旋转速度与电动机的第一平均旋转速度的平均。液力变矩器具有在第二范围内使得液力变矩器的特性曲线与电动机的特性曲线交叉的容量系数。

在该结构中，第二范围与在电动机的基本旋转速度以上且在第二平均旋转速度以下的范围相对应。具体地，第二范围与比小于基本旋转速度的范围大且在第二平均旋转速度以下的范围相对应。

与现有的液力变矩器的容量系数进行比较，能够通过在该第二范围内使液力变矩器的特性曲线与电动机的特性曲线交叉，从而减小液力变矩器的容量系数。即，能够实现液力变矩器的小型化。另外，通过按上述方式构成，由于液力变矩器的特性曲线能够穿过电动机的高效率区域(第二区域)，因此能够有效地利用电动机。

在本发明的其他方面所涉及的车辆用动力传递装置中，优选容量系数是液力变矩器的速度比为零的情况下的容量系数。即使如此构成，由于液力变矩器的特性曲线能够穿过电动机的高效率区域，也能够有效地利用电动机。

在本发明的其他方面所涉及的车辆用动力传递装置中，优选电动机具有定子和转子，转子构成为具有永磁铁并能够相对于定子旋转。

根据该结构，由于电动机的高效率区域的至少一部分形成于上述第一区域或上述第二区域，因此液力变矩器的特性曲线能够可靠地穿过电动机的高效率区域。由此，能够有效地利用电动机。

在本发明的其他方面所涉及的车辆用动力传递装置中，优选基本旋转速度被设定在1500(r/min)以上且3000(r/min)以下。通过如此构成，能够适当地使液力变矩器小型化。

在本发明的其他方面所涉及的车辆用动力传递装置中，优选基本旋转速度被设定在2000(r/min)以上且2500(r/min)以下。通过如此构成，能够适当地使液力变矩器小型化。

在本发明的其他方面所涉及的车辆用动力传递装置中，优选液力变矩器的特性曲线是基于基本旋转速度而设定的。通过如此构成，能够使液力变矩器适当地匹配电动机。即，能够适当地使液力变矩器小型化。

在本发明中，在车辆用动力传递装置中，能够实现液力变矩器的小型化，能够有效地利用电动机。

附图说明

图1是示出本实施方式所涉及的车辆的整体结构的示意图。

图2是本实施方式的动力传递装置的剖视图。

图3a是示出本实施方式的动力传递装置中的电机的特性及液力变矩器的特性的曲线。

图3b是示出本实施方式的动力传递装置中的电机的特性及液力变矩器的特性的曲线。

图4是示出本实施方式及现有技术的动力传递装置中的电机的特性及液力变矩器的特性的曲线。

符号说明

1…动力传递装置；13…电机；15…液力变矩器；21…第一定子；22…转子；tl1、tl2…液力变矩器的特性曲线；tlj…现有的液力变矩器的特性曲线；ml…电机的特性曲线；ra…第一范围；rb…第二范围；e1…第一区域；e2…第二区域；y1、y2…容量系数；yj…现有的容量系数；φ1、φ2…有效直径；φj…现有的有效直径。

具体实施方式

<整体概要>

图1是示出配置有本发明的动力传递装置1的车辆的整体结构的示意图。使用图1对动力传递装置1相关的结构简单地进行说明。

如图1所示，例如在车辆中配置有动力传递装置1、控制单元2和电池单元3。另外，这里示出了控制单元2及电池单元3不被包括在动力传递装置1中的情况的例子，但控制单元2及/或电池单元3也可以被包括在动力传递装置1中。

动力传递装置1用于对驱动轮4进行驱动。动力传递装置1安装于车辆主体(图中未示出)。动力传递装置1通过来自电池单元3的电力进行动作，并经由第一输出轴5(输出部件的一个例子)及第二输出轴6对驱动轮4进行驱动。在第一输出轴5设置有第一齿轮部7。在第二输出轴6设置有第二齿轮部8。第二齿轮部8与第一齿轮部7啮合。在第二输出轴6及驱动轮4之间配置有差动机构9。

根据该结构，如果从动力传递装置1向第一输出轴5传递驱动力，则该驱动力经由差动机构9从第二输出轴6向驱动轮4的驱动轴传递。如此，驱动轮4被动力传递装置1驱动。

另外，驱动力是指包括转矩的词语。上述动力传递路径是一个例子，也可以进一步使用其他输出轴或齿轮部来将动力传递装置1的驱动力向驱动轮4传递。关于动力传递装置1的详细情况，后文中将进行叙述。

控制单元2对动力传递装置1及电池单元3进行控制。控制单元2安装于车辆主体。控制单元2通过来自电池单元3的电力进行动作。

电池单元3向动力传递装置1及控制单元2供给电力。电池单元3安装于车辆主体。电池单元3能够通过外部电源进行充电。另外，电池单元3能够使用在动力传递装置1中产生的电力进行充电。

<动力传递装置>

动力传递装置1用于将驱动力向第一输出轴5传递。如图2所示，动力传递装置1具备电机13(电动机的一个例子)和液力变矩器15。详细地，动力传递装置1具备壳体10、电机13和液力变矩器15。动力传递装置1还具备旋转传递构造17。动力传递装置1还具备锁止构造19。壳体10安装于车辆主体。壳体10具有内部空间s。

(电机)

电机13是动力传递装置1的驱动部。如图2所示，电机13配置于壳体10的内部空间s。电机13具有第一定子21(定子的一个例子)和转子22。第一定子21固定于壳体10。在第一定子21中设置有线圈部21a。

转子22构成为能够相对于第一定子21旋转。转子22被支承为能够相对于第一输出轴5旋转。详细地，转子22被支承为能够经由旋转传递构造17相对于第一输出轴5旋转。

通过定位部件34在轴方向上对转子22进行定位。定位部件34以能够与转子22一体地旋转的方式安装于转子22，且以能够相对于第一输出轴5旋转的方式被第一输出轴5支承。

转子22具有永磁铁。详细地，在转子22中设置有n极和s极在周向上交替配置的磁铁部22a。磁铁部22a由永磁铁构成。

如果有电流从电池单元3(参照图1)供给至第一定子21的线圈部21a，从而在线圈部21a与磁铁部22a之间产生磁场，则转子22绕第一输出轴5的旋转轴心相对于第一定子21旋转。通过由控制单元2对来自电池单元3的电流进行控制来控制转子22的旋转。

这里，在本实施方式中，由于转子22包含具有永磁铁的磁铁部22a，因此电机13作为永磁铁同步电机而发挥功能。通过如此构成电机13，针对电机13形成例如在中央部具有高效率区域e1、e2(参照后述的图4)的效率图(参照后述的图3a及图3b)。

(液力变矩器)

液力变矩器15与电机13连接。液力变矩器15将电机13的驱动力向第一输出轴5传递。详细地，液力变矩器15在转子22向驱动方向r1(参照图1)旋转的情况下，将转子22的旋转向第一输出轴5传递。这里，驱动方向r1是为了使车辆前进而使转子22旋转的方向。

如图2所示，液力变矩器15配置于壳体10的内部即壳体10的内部空间s。液力变矩器15具有叶轮25、涡轮27和第二定子29。液力变矩器15通过经由工作油使叶轮25、涡轮27和第二定子29旋转，从而将输入至叶轮25的转矩向涡轮27传递。

叶轮25构成为能够与转子22一体地旋转。例如，叶轮25为例如叶轮壳体25a固定于盖部32。通过叶轮壳体25a和固定于转子22的盖部32形成液力变矩器箱。液力变矩器箱是非磁性体。

涡轮27与第一输出轴5连接。这里，涡轮27以能够与第一输出轴5一体地旋转的方式被连接。涡轮27的涡轮壳体27a配置于叶轮壳体25a和盖部32之间。第二定子29构成为能够相对于壳体10旋转。例如，第二定子29配置为经由单向离合器30能够相对于壳体10旋转。

(旋转传递构造)

旋转传递构造17将转子22的旋转有选择地向第一输出轴5传递。如图2所示，旋转传递构造17在壳体10的内部空间s中，配置于转子22和第一输出轴5之间。例如，旋转传递构造17具有单向离合器17a。

例如，在转子22向驱动方向r1旋转的情况下，单向离合器17a不将转子22的旋转向第一输出轴5传递。另一方面，在转子22向反驱动方向r2(参照图1)旋转的情况下，单向离合器17a将转子22的旋转向第一输出轴5传递。这里，反驱动方向r2是与驱动方向r1相反的旋转方向。

(锁止构造)

锁止构造19配置于壳体10的内部空间s。锁止构造19将叶轮25和涡轮27以能够一体地旋转的方式连接。

这里，如图2所示，锁止构造19具有离心离合器31。离心离合器31的离心体31a设置于涡轮27例如涡轮壳体27a。详细地，构成离心离合器31的多个离心体31a分别配置为在周向(旋转方向)上隔开间隔，并且以能够相对于涡轮壳体27a在径向上移动且能够与涡轮壳体27a一体地旋转的方式被涡轮壳体27a保持。

多个离心体31a配置为与叶轮壳体25a的径向外侧部25b相对。多个离心体31a分别设置有摩擦部件31b。各离心体31a的摩擦部件31b配置为与叶轮壳体25a的径向外侧部25b隔开间隔。

详细地，在离心力没有作用于多个离心体31a的情况下，或者在作用于多个离心体31a的离心力不到预定离心力的情况下，多个离心体31a(摩擦部件31b)配置为与叶轮壳体25a的径向外侧部25b隔开间隔。这种状态是离合器断开状态。

另一方面，各离心体31a的摩擦部件31b与叶轮壳体25a的径向外侧部25b抵接的状态是离合器接合状态。详细地，在作用于多个离心体31a的离心力在预定离心力以上的情况下，多个离心体31a(摩擦部件31b)与叶轮壳体25a的径向外侧部25b抵接。由此，叶轮25与涡轮27被连接成能够一体地旋转。这种状态是离合器接合状态。

<电机及液力变矩器的特性>

图3a及图3b是示出将横轴作为旋转速度v(r/min)，纵轴作为转矩t(nm)时的电机13及液力变矩器15的特性的曲线。

(电机的特性)

图3a及图3b的实线示出在使电机13单独地进行动作的情况下的电机的特性曲线ml，且示出了电机13中的旋转速度v及输出转矩t的关系。即，实线表示在使电机13单独地进行动作的情况下的电机的特性曲线ml，示出了相对于电机13中的各旋转速度v的输出转矩t。另外，“使电机13单独地进行动作的情况”是指包括“使电机13不进行增减速而单独地进行动作的情况”的意思。

在电机的特性曲线ml中，在低旋转速度范围内，例如旋转速度v在0以上且在基本旋转速度na以下(0≤旋转速度≤基本旋转速度na)，通过电流限制，电机13的最大输出转矩tm实质上是恒定的。

这里，优选基本旋转速度被设定在1500(r/min)以上且3000(r/min)以下。详细地，优选基本旋转速度被设定在2000(r/min)以上且2500(r/min)以下。

另一方面，在电机的特性曲线ml中，在具有比基本旋转速度na大的旋转速度v的旋转速度范围rm(基本旋转速度na＜旋转速度v＜最大旋转速度nm)内，随着电机13的旋转速度v增大，由于反电动势而流向第一定子21的线圈部21a的电流减少。因此，电机13的最大输出转矩t(t＜tm)减少。

如图4所示，电机13的效率图示出了电机13的效率的分布。电机13的效率通过来自电机13的机械输出(w)相对于输入至电机13的输入电力(w)的比来进行定义。

例如，电机13的效率通过“电机效率＝(机械输出(w)/输入电力(w))×100(％)”来表现。这里，输入电力通过“输入电力(w)＝电压(v)×电流(a)”来表现，机械输出通过“机械输出(w)＝旋转速度(r/min)×转矩(nm)”来表现。

(液力变矩器的特性)

图3a及图3b的点划线表示液力变矩器的特性曲线tl，示出了液力变矩器15中的旋转速度v及转矩t的关系。即，点划线与液力变矩器15中的容量系数y(后述的y1及y2)相对应。

这里，液力变矩器15的输入旋转速度v是从电机13向液力变矩器15的输入旋转速度。液力变矩器15的输入转矩t是从电机13向液力变矩器15的输入转矩。

液力变矩器的特性曲线tl(后述的tl1及tl2)是基于容量系数y而求出的。例如，在液力变矩器的特性曲线tl中，转矩t与旋转速度v的平方成比例。容量系数y是比例系数。即，液力变矩器的特性曲线tl通过“t＝y×(v²)”来表现。由此，液力变矩器的特性曲线tl随着容量系数y变大而接近纵轴，随着容量系数y变小而从纵轴偏离。

这里，液力变矩器15的尺寸例如有效直径φ是基于容量系数y来定义的。有效直径φ是环面(流体工作室)的外径。例如，容量系数y与液力变矩器15的尺寸例如与有效直径φ的5次方成比例。即，容量系数y通过“y＝a×(φ⁵)”来表现。这里，a是比例系数，被设定为预定值。由此，在液力变矩器的有效直径φ变小时，容量系数y变小。换言之，在容量系数y变小时，液力变矩器15的有效直径φ变小。

综上所述，随着容量系数y变小，液力变矩器15的有效直径φ变小。另外，当容量系数y例如液力变矩器15的有效直径φ变小时，液力变矩器的特性曲线tl从纵轴偏离。

(电机及液力变矩器的关系)

在图3a所示的特性曲线中，液力变矩器15具有在第一范围ra内使得液力变矩器的特性曲线tl1与电机的特性曲线ml交叉的容量系数y1。优选容量系数y1是液力变矩器15的速度比为零的情况下的容量系数。速度比例如通过涡轮27的旋转速度相对于叶轮25的旋转速度的比来进行定义。下面，液力变矩器的特性曲线tl1与电机的特性曲线ml的交叉点用黑点表示。

第一范围ra与在电机13的基本旋转速度na以上且在第一平均旋转速度n1以下的范围相对应。第一平均旋转速度n1通过电机13的基本旋转速度na与电机13的最大旋转速度nm的平均来求出。电机13的基本旋转速度na是从转矩恒定的状态向上述的机械输出恒定的状态切换的速度。

这里，液力变矩器的特性曲线tl1是基于容量系数y1而求出的。详细地，以在第一范围ra内使得液力变矩器的特性曲线tl1与电机的特性曲线ml交叉的方式来确定容量系数y1例如液力变矩器15的有效直径φ1。

由此，在第一范围ra内液力变矩器的特性曲线tl1与电机的特性曲线ml交叉的情况下(参照图3a)，与像现有技术那样在小于基本旋转速度na的范围rl内液力变矩器的特性曲线tlj与电机的特性曲线ml交叉的情况(参照图4)相比较，液力变矩器的特性曲线tl1从纵轴偏离。

即，在第一范围ra内液力变矩器的特性曲线tl1与电机的特性曲线ml交叉的情况下(参照图3a)，与像现有技术那样在小于基本旋转速度na的范围rl内液力变矩器的特性曲线tlj与电机的特性曲线ml交叉的情况(参照图4)相比较，液力变矩器的特性曲线tl1从纵轴偏离。

在这种情况下，容量系数y1比现有技术的容量系数yj小。即，有效直径φ1比现有技术的有效直径φj小。如此，在本动力传递装置1中，能够实现液力变矩器15的小型化。

另外，如图3b所述，液力变矩器15也可以具有在第二范围rb内使得液力变矩器的特性曲线tl2与电机的特性曲线ml交叉的容量系数y2。优选容量系数y2是液力变矩器15的速度比为零的情况下的容量系数。

第二范围rb与在电机13的基本旋转速度na以上且在第二平均旋转速度n2以下的范围相对应。第二平均旋转速度n2通过电机13的基本旋转速度na与电机13的第一平均旋转速度n1的平均求出。

这里，液力变矩器的特性曲线tl2是基于容量系数y2而求出的。详细地，以在第二范围rb内使得液力变矩器的特性曲线tl2与电机的特性曲线ml交叉的方式来确定容量系数y2例如液力变矩器15的有效直径φ2。

如此，在第二范围rb内液力变矩器的特性曲线tl2与电机的特性曲线ml交叉的情况下(参照图3b)，与像现有技术那样在小于基本旋转速度na的范围rl内液力变矩器的特性曲线tlj与电机的特性曲线ml交叉的情况(参照图4)相比较，液力变矩器的特性曲线tl2从纵轴偏离。

在这种情况下，容量系数y2比现有技术的容量系数yj小。即，有效直径φ2比现有技术的有效直径φj小。即使如此构成，在本动力传递装置1中，也能够实现液力变矩器15的小型化。

关于是使用具有图3a所示的特性曲线tl1(容量系数y1·有效直径φ1)的液力变矩器15还是使用具有图3b所示的特性曲线tl2(容量系数y2·有效直径φ2)的液力变矩器15来作为液力变矩器15，优选根据电机13的效率图的分布来进行选择。

如图3a及图3b所示，在使液力变矩器的特性曲线tl1、tl2与电机的特性曲线ml交叉的情况下，液力变矩器的特性曲线tl1、tl2穿过电机13的效率图中的第一区域e1。

详细地，液力变矩器的特性曲线tl1、tl2分别在第一范围ra或第二范围rb内与电机的特性曲线ml交叉的状态下，穿过电机13的效率图中的第一区域e1及第二区域e2。

这里，第一区域e1例如表示在电机13的效率图中电机13的效率在85％以上的区域。第二区域e2表示在电机13的效率图中电机13的效率在90％以上的区域。

即，液力变矩器15具有液力变矩器的特性曲线tl1、tl2分别穿过电机13的效率图的第一区域e1(85％的区域)或效率图的第一区域e1(85％的区域)及第二区域e2(90％的区域)的容量系数y1、y2。

如此，通过使液力变矩器的特性曲线tl通过电机13的效率图中的高效率区域e1、e2(第一区域e1及/或第二区域e2)，能够有效地利用电机13。即，能够有效地将转矩从动力传递装置1向第一输出轴5输出。

这里，优选液力变矩器15的容量系数是5～30×10^–6(nm/(r/min)²)。通过使用具有这种特性的液力变矩器15构成电机13及液力变矩器15，在实现液力变矩器15的小型化的同时，能够有效地利用电机13。即，在实现液力变矩器15的小型化的同时，能够有效地将转矩从动力传递装置1向第一输出轴5输出。

[其他实施方式]

本发明并不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的范围内进行各种变形或修正。

(a)动力传递装置1的结构并不限于上述实施方式的结构，只要能够将电机13的转矩及旋转向液力变矩器15传递，则也可以以任意方式构成。

(b)在上述实施方式中，示出了旋转传递构造17将转子22的旋转有选择地向第一输出轴5传递的情况的例子。也可以用旋转支承构造替代该旋转传递构造17，在转子22向驱动方向r1或反驱动方向r2旋转的情况下，将转子22的旋转经由液力变矩器15向第一输出轴5传递。

(c)在上述实施方式中，示出了锁止构造19具有离心离合器31的情况的例子，但只要能够将叶轮25与涡轮27以能够一体地旋转的方式连接，则锁止构造19也可以以任意方式构成。

(d)在上述实施方式中，示出了液力变矩器的特性曲线tl1、tl2穿过电机13的效率图中的第一区域e1及第二区域e2双方的情况的例子，但只要以液力变矩器的特性曲线tl1、tl2至少穿过第一区域e1(85％的区域)的方式来确定容量系数y1、y2即可。

(e)在上述实施方式中，如图3a、图3b及图4所示，液力变矩器的特性曲线tl3是基于电机13的基本旋转速度na而设定的。例如，液力变矩器的特性曲线tl3在电机13的基本旋转速度na(或电机13的基本旋转速度na附近)处与电机的特性曲线ml交叉。

在这种情况下，基本旋转速度na被设定在预定范围dna内。例如，优选预定范围dna被设定在1500(r/min)以上且3000(r/min)以下。具体地，优选预定范围dna被设定在2000(r/min)以上且2500(r/min)以下。

详细地，以基本旋转速度na被包括在预定范围dna内的方式来选择电机13。另一方面，在选择了基本旋转速度na不被包括在预定范围dna内的电机13的情况下，以基本旋转速度na被包括在预定范围dna内的方式来调整电机13。

液力变矩器的特性曲线tl3是基于该电机13的基本旋转速度na(或基本旋转速度na附近)而设定的。即，相对于具有上述的基本旋转速度na的电机13，通过准备具有液力变矩器的特性曲线tl3的液力变矩器15，能够将液力变矩器15适当地与电机13匹配。即，能够适当地将液力变矩器15小型化。