JP2001260670A - ハイブリッド車両の変速機ユニット - Google Patents
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- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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- B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
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- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
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- F16H61/662—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for continuously variable gearings with endless flexible members
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- Sealing Of Bearings (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
- Arrangement Of Transmissions (AREA)
- General Details Of Gearings (AREA)
Abstract
が1軸で行われるハイブリッド車両の変速機ユニットに
おいて、クラッチ室とモータ室をシールする際、シール
リップ部分の潤滑構造を必要とせず、かつ、入力軸が三
点支持とならないハイブリッド車両の変速機ユニットを
提供すること。 【解決手段】 電磁クラッチ11からAモータ15及び
CVT13への入力が1軸で行われるハイブリッド車両
の変速機ユニット1において、クラッチ室47とモータ
室44を画成する第1隔壁46に固定されたフロントカ
バー66と入力軸12との間に第3ベアリング部材53
を設け、第3ベアリング部材53とフロントカバー66
との間に、入力軸12の振れや偏心を許容する隙間59
を介在させ、この隙間59に、クラッチ室47からモー
タ室44への異物侵入を防ぐOリング57を設けたこと
とした。
Description
機を兼ねるモータとを有し、これらの出力トルクを変速
装置に伝達することにより、エンジンおよびモータのい
ずれか一方又は双方で走行駆動力を得るようにしたハイ
ブリッド車両に搭載される変速機ユニットに関する。
節約の観点から、自動車の燃費向上が求められている。
この燃費向上の要求に対する1つの手段としてハイブリ
ッド車両が考えられている。このハイブリッド車両は、
エンジンとモータを直列もしくは並列に配置し、エンジ
ン出力のアシストや、減速時には発電機として作用さ
せ、自動車の運動エネルギを電気エネルギに変換するこ
とにより、この電気エネルギを用いて再度出力をアシス
トするよう構成されているものである。
0−9213号公報に記載の装置が知られている。この
装置は図6に示すように、第1ハウジング113及び第
1隔壁116により形成されるクラッチ室101と、第
2ハウジング102,第1隔壁116及び第2隔壁11
7により形成されるモータ室102と、第3ハウジング
115及び第2隔壁117により形成される変速機室1
03から構成されている。エンジンからの回転は、クラ
ッチ室101の電磁クラッチ110に入力され、電磁ク
ラッチ110からの出力は、モータ室102内のモータ
111と変速機室103内の変速機112へ入力軸10
0により伝達される。
5に設けられた支持部120と第2隔壁117に設けら
れた支持部121において、それぞれベアリングにより
軸の振れや偏心を許容することなく回転可能に支持され
ている。また、第1隔壁116と入力軸100の摺動面
には、シール部材122が備えられている。これによ
り、クラッチ室101において電磁クラッチ110への
電流供給を行うスリップリング110a部分で発生する
電極ブラシ摩耗粉(以下、摩耗粉という)や、エンジン
と変速機ユニットAの接合面から侵入する水分等がモー
タ室102に侵入しないように構成されている。
従来技術においては、シール部材122の具体的構成が
明確化されておらず、以下のような問題を有していた。
すなわち、クラッチ室101とモータ室102は互いに
ドライ室(オイルによる潤滑が行われていないことを表
す)であり、単にシール部材を設けるとシールリップ部
の潤滑を必要とする。そのため、シールリップ部に潤滑
構造(特に、摩耗粉対策のため)を構成しなければなら
ないという問題があった。
ないベアリングを用い、ベアリング支持とした場合、図
5(イ)に示すように、支持部120,121,122
による三点支持となる。このとき、変速機112により
発生する振動等により入力軸100が振れ回る際、シー
ル部材122がベアリングによる径方向に固定されたリ
ジッド支持であると、各支持部120,121,122
への応力集中が発生しやすく、入力軸100及びベアリ
ングの耐久性が低下してしまうという問題があった。
(但し、図5(イ)に示す図は、実際に入力軸がうねる
訳ではなく、図のように応力がかかった場合、各支持点
に応力が集中することを示す。) また、図5(ハ)に示すように、組み付け時に各部品の
累積公差を吸収する部分が無い状態で、支持部120,
121,122の順で組み立てると、支持部122が組
み付かないと言う問題があった。また、モータ111は
十分な性能を発揮させるためにロータ部分とステータ部
分のクリアランスが狭く構成されているため、同様に累
積公差を吸収してなお所定のクリアランスを保つ必要が
ある。
なされたもので、電磁クラッチからモータ及び変速機へ
の入力が1軸で行われるハイブリッド車両の変速機ユニ
ットにおいて、クラッチ室とモータ室をシールする際、
シールリップ部分の潤滑構造を必要とせず、かつ、入力
軸が三点支持とならないハイブリッド車両の変速機ユニ
ットを提供することを目的とする。
おいては、ユニットハウジング内を、電磁クラッチを収
装する第1ドライ室と、モータを収装する第2ドライ室
と、変速機構部を収装する油室であるウエット室とに画
成し、前記第1ドライ室と第2ドライ室とウエット室を
貫通し、前記電磁クラッチからの回転を前記モータ及び
前記変速機へ入力する1軸構造の入力軸を設けると共
に、前記ウエット室の両端位置にて軸心の振れや偏心を
許容することなく前記入力軸を回転可能に支持する第1
ベアリング部材及び第2ベアリング部材とを備えたハイ
ブリッド車両の変速機ユニットにおいて、前記第1ドラ
イ室と前記第2ドライ室を画成する隔壁と、該隔壁と前
記入力軸との間に第3ベアリング部材を設け、前記第3
ベアリング部材と前記隔壁との間に、入力軸の振れや偏
心を許容する隙間を介在させ、前記隙間に、第1ドライ
室から第2ドライ室への異物侵入を防ぐシール部材を設
けたことを特徴とする。
載のハイブリッド車両の変速機ユニットにおいて、前記
隙間により許容される入力軸の振れ幅や偏心幅を、少な
くとも組み付け後に累積する公差による前記入力軸の芯
ズレ値より大きく設定したことを特徴とする。
は2に記載のハイブリッド車両の変速機ユニットにおい
て、前記第3ベアリング部材を、グリース封入ベアリン
グとし、前記シール部材を、Oリングとしたことを特徴
とする。
載のハイブリッド車両の変速機ユニットにおいて、前記
グリース封入ベアリングのアウタレースと前記隔壁との
間に、アウタレースの回転を規制する回り止めピンを設
け、該アウタレースと隔壁の間にOリングを設けたこと
を特徴とする。
においては、ユニットハウジング内が、電磁クラッチが
収装される第1ドライ室と、モータが収装される第2ド
ライ室と、変速機が収装されるウエット室とに画成され
ている。そして、第1ドライ室と第2ドライ室とウエッ
ト室を貫通し、電磁クラッチからの回転をモータ及び変
速機へ入力する1軸構造の入力軸が設けられると共に、
ウエット室の両端位置にて軸心の振れや偏心を許容する
ことなく入力軸を回転可能に支持する第1ベアリングと
第2ベアリングが備えられている。このとき、第1ドラ
イ室と第2ドライ室を画成する隔壁と入力軸との間に第
3ベアリングが備えられるとともに、この第3ベアリン
グと隔壁との間に入力軸の振れや偏心を許容する隙間が
介在され、この隙間に第1ドライ室から第2ドライ室へ
の異物侵入を防ぐシール部材が設けられている。すなわ
ち、第3ベアリングと隔壁の間に隙間が構成されること
で、入力軸が三点リジッド支持とならないように構成さ
れ、隔壁がこの第3ベアリングをシール部材を介して入
力軸の振れや偏心を許容する範囲で支持している。これ
により、図5(ロ)に示すように、例え変速機等により
振動が発生し、振れ回りが発生したとしても、支持点に
おける応力集中を回避することができる。よって、モー
タや変速機に安定した入力回転が得られると共に、入力
軸やベアリングの耐久性の向上を図ることができる。
機ユニットにおいては、ベアリングと隔壁の間に構成さ
れる隙間により許容される入力軸の振れ幅や偏心幅が、
少なくとも組み付け後に累積する公差による入力軸の芯
ズレ値より大きく設定されている。よって、図5(ハ)
に示すように、累積公差により組み付かないと言った問
題を回避することが可能となり、組立をスムーズに行う
ことができる。
機ユニットにおいては、第3ベアリングが、グリース封
入ベアリングとされ、シール部材が、Oリングとされて
いる。すなわち、クラッチ室とモータ室は共にドライ室
であるため、第3ベアリング部分への潤滑は期待できな
い。しかしながら、グリース封入タイプのベアリングと
することで、ドライ室内においても十分ベアリングの性
能を発揮することができる。また、シール部材をOリン
グとしたことでモータ室のシール性を確保しつつ振れ回
りや偏心を許容することができる。
機ユニットにおいては、グリース封入ベアリングのアウ
タレースと隔壁との間に、アウタレースの回転を規制す
る回り止めピンが設けられ、このアウタレースと隔壁の
間にOリングが設けられている。すなわち、入力軸はイ
ンナレースと一体に回転し、アウタレースは隔壁に固定
される。よって、入力軸はグリース封入ベアリングによ
り回転可能に支持されつつ、隔壁とアウタレースの間に
構成されたシール部材は摺動部分が無いため、シール部
材の耐久性の向上を図ることができる。
て図面を用いて説明する。図1は実施の形態におけるハ
イブリッド車両の主要ユニットの構成を示す図である。
1は変速機ユニット、2はエンジン、3は発電/始動用
のBモータ、4はインバータ、5はバッテリ、6は電動
式パワーステアリング、7はハイブリッド制御ユニッ
ト、8はチェーンである。
1と、駆動用モータであるAモータ15と、無段変速機
(以下CVTと記す)13が収装され、Aモータ15は
減速時と制動時のエネルギ回生用モータとしても機能す
る。また、電動式油圧ポンプを駆動するためのCモータ
9が備えられている。これは、モータのみでの走行域が
あるハイブリッド車では、エンジンに駆動されるオイル
ポンプだけではモータのみ走行時の油圧(特にCVT1
3のプーリ油圧)が得られないからである。また、同様
の理由により、パワーステアリング6のアシスト力も電
動式とされており、モータによってアシストされる。
エンジンブロックにマウントされ、エンジン2とはチェ
ーン8でつながれており、通常は発電機、始動時はスタ
ータとして機能する。バッテリ5,モータ3,15,エ
ンジン2,クラッチ11,CVT13の各制御ユニット
7a,7b,7c,7d,7eはそれぞれ独立され、最
終的にハイブリッド制御ユニット7で統合制御されてい
る。
実施の形態のハイブリッド車両はパラレル方式で、Aモ
ータ15が出力よりも燃費を優先させたエンジン2のア
シスト役として機能する。またCVT13は、エンジン
を最良燃費点で運転させるための調整役も担っている。
クラッチ11は電磁クラッチであり、OFFすればAモ
ータ15のみでの走行となる。クラッチ11のON/O
FFは、ハイブリッド制御ユニット7から指令を受ける
クラッチ制御ユニット7dで自動的かつ最適に制御され
る。
スタータとして機能し、エンジン2を始動する。
費効率が低い低負荷での発進や低速走行時には、エンジ
ン2は停止してAモータ15のみの走行となる。発進と
低速走行でも、負荷が大きい(スロットル開度が大き
い)場合は直ちにエンジン2が始動し、クラッチ11が
ONしてエンジン2+Aモータ15での走行となる。
となる。この場合、CVT13の変速制御によりエンジ
ン回転数を調整することで、最良燃費ライン上での運転
が実現されている。
しても駆動力が不足するような高負荷時は、バッテリ5
からAモータ15に積極的に電気エネルギが供給され、
全体の駆動力が増強される。
トされる。同時にAモータ15がジェネレータとして機
能し、従来は捨てられていた運動エネルギの一部を電気
エネルギに変えてバッテリ5に回収する。
は設定されていない。従って、後退時はクラッチ11を
開放し、Aモータ15を逆回転させて、Aモータ15の
みの走行となる。
止する。但し、バッテリ5の充電が必要なときやエアコ
ンコンプレッサの作動が必要なときと暖機中などは、エ
ンジン2は停止しない。
T)を備えたハイブリッド車両の変速機ユニットの断面
図である。図2において、エンジン出力軸10には回転
伝達機構として電磁式のクラッチ11が連結されるとと
もに、この電磁クラッチ11に電源を供給するスリップ
リング11aが備えられている。電磁クラッチ11の出
力側は変速機入力軸12と連結されており、この入力軸
12の端部にはCVT13の駆動プーリ14が設けられ
ると共に、駆動プーリ14と電磁クラッチ11との間に
位置するように走行用のAモータ(請求項記載のモー
タ)15が設けられている。
ロータ16と、ハウジング側に固定されたステータ17
とからなり、バッテリ5からの電力の供給を受けて入力
軸12を駆動し、または減速時等の入力軸12の回転力
に基づいて発電機として機能する。
プーリ18と、駆動プーリ14の回転力を従動プーリ1
8に伝達するベルト19等からなっている。駆動プーリ
14は、入力軸12と一体に回転する固定円錐板20
と、固定円錐板20に対向配置されてV字状プーリ溝を
形成すると共に駆動プーリシリンダ室21に作用する油
圧によって入力軸12の軸方向に移動可能である可動円
錐板22からなっている。従動プーリ18は、従動軸2
3上に設けられている。従動プーリ18は、従動軸23
と一体に回転する固定円錐板24と、固定円錐板24に
対向配置されてV字状プーリ溝を形成すると共に従動プ
ーリシリンダ室32に作用する油圧によって従動軸23
の軸方向に移動可能である可動円錐板25とからなって
いる。
おり、この駆動ギア26はアイドラ軸27上のアイドラ
ギア28と噛み合っている。アイドラ軸27に設けられ
たピニオン29はファイナルギア30と噛み合ってい
る。ファイナルギア30は差動装置31を介して図示し
ない車輪に至るドライブシャフトを駆動する。
10から入力された回転力は、電磁クラッチ11及び入
力軸12を介してCVT13に伝達される。入力軸12
の回転力は駆動プーリ14,ベルト19,従動プーリ1
8,従動軸23,駆動ギア26,アイドラギア28,ア
イドラ軸27,ピニオン29,及びファイナルギア30
を介して差動装置31に伝達される。
14の可動円錐板22及び従動プーリ18の可動円錐板
25を軸方向に移動させてベルト19との接触位置半径
を変えることにより、駆動プーリ14と従動プーリ18
との間の回転比つまり変速比を変えることができる。こ
のような駆動プーリ14と従動プーリ18のV字状のプ
ーリ溝の幅を変化させる制御は、CVT制御ユニット7
eを介して駆動プーリシリンダ室21または従動プーリ
シリンダ室32への油圧制御により行われる。
等を収装した変速機ハウジングは、CVT13とAモー
タ15とを収装した第2ハウジング41と、電磁クラッ
チ11を収装した第1ハウジング42とに軸方向に分割
した構成となっている。第2ハウジング41はCVT1
3等が組み込まれる変速機室43とAモータ15が組み
込まれるモータ室44とに第2隔壁45を介して仕切ら
れている。
ジング41が結合する一方の端面に第1隔壁46が形成
されており、各ハウジング41,42を結合したときに
前記各隔壁45,46間に前記モータ室44を画成する
と共に、第1ハウジング42の他方の端面を図示しない
エンジン2に結合したときに第1隔壁46とエンジン2
との間にクラッチ室47を画成するように構成されてい
る。
タ17が焼き嵌めにより組み込まれており、これにより
構造の簡素化を図る一方、ステータ17を包囲するよう
に第2ハウジング41に形成した冷却水ジャケット48
に冷却水を循環させることによりAモータ15を効率よ
く冷却できるようにしている。
構造について説明する。図3は第3ベアリング53部分
の拡大断面図である。まず構成を説明すると、モータ室
44とクラッチ室47を画成する第1隔壁46にはフロ
ントカバー66が固定されている。このフロントカバー
66のモータ室44側には、Aモータ15の回転位置を
検出するためのレゾルバステータ62と、Aモータ15
の発生する磁場によるレゾルバステータ62とレゾルバ
ロータ61に対する影響を防ぐための磁気遮蔽板63が
備えられている。また、フロントカバー66と入力軸1
2の間には、グリースが封入された第3ベアリング53
と入力軸12と共に回転するレゾルバロータ61が備え
られている。
電源を供給するための電極11aが設けられている。電
極11aの電極端子65は、エンジン出力軸10と共に
回転するスリップリング64に押圧接触され、電源を供
給している。
たインナレース54と第2隔壁46にピン58により回
転を規制されたアウタレース56と、ボール55と、ボ
ール55の位置を保持する保持器60と、封入したグリ
ースを密封するための封入プレート60aにより構成さ
れている。
めのピン58を保持するためのピン用穴56bと、摩耗
粉や水分をシールするためのOリング57を保持するた
めのOリング用溝56aが構成されている。
の構成を表すスケルトン図である。エンジンが始動し、
電磁クラッチ11がONにされると、入力軸12が回転
し、モータ室44,変速機室43へと回転が伝達され
る。ここで、クラッチ室47及びモータ室44はドライ
室、変速機室43はウエット室(オイルによる潤滑が行
われていることを表す)である。このとき、変速機室4
3で発生する振動等により入力軸12が振動する。この
振動は第3ベアリング53部分に伝達されるが、第3ベ
アリング53のアウタレース56と第2隔壁46の間に
は隙間59が設けられており、この隙間59にOリング
57が備えられることで、隙間59程度径方向に偏心可
能に設けられているため、振動を許容することができ
る。
場合の応力集中の様子を、また図5(ロ)は本実施の形
態の隙間59を設けた場合の応力集中回避の様子を示
す。図5に示すように、三点支持の場合に比べ本実施の
形態は隙間59部分において振動を許容することで、各
支持部への応力集中を抑えていることがわかる。
ライ室であるため、第3ベアリング53を潤滑する事が
出来ないが、アウタレース56は第2隔壁46により固
定されており、入力軸12の回転と第2隔壁46の相対
回転はボール55を介して行われ、また、第3ベアリン
グ53にはグリースが封入されているため、特に潤滑を
必要としない。
1の電極端子65とスリップリング64の間で発生する
摩耗粉や、エンジンとの接合面から侵入する水分も確実
にシールすることができる。
機ユニットの構成を取ったことにより、例え変速機等に
より振動が発生し、振れ回りが発生したとしても、支持
点における応力集中を回避することができる。よって、
Aモータ15やCVT13に安定した入力回転が得られ
ると共に、入力軸12や各ベアリング51,52,53
の耐久性の向上を図ることができる。
る公差による入力軸12の芯ズレ値を許容することがで
きるため、組付けをスムーズに行うことができる。
封入したベアリングとされ、シール部材が、Oリング5
7とされている。つまり、クラッチ室47とモータ室4
4は共にドライ室であるため、第3ベアリング53部分
への潤滑は期待できない。しかしながら、グリース封入
タイプのベアリングとすることで、ドライ室内において
も十分ベアリングの性能を発揮することができる。ま
た、シール部材をOリング57としたことでシール性を
確保しつつ振れ回りや偏心を許容することができる。
56とフロントカバー66との間に、アウタレース56
の回転を規制する回り止めピン58が設けられている。
すなわち、入力軸12はインナレース54と一体に回転
し、アウタレース56は第1隔壁46に固定されたフロ
ントカバー66に固定される。よって、入力軸12は第
3ベアリング53により回転可能に支持されつつ、フロ
ントカバー66とアウタレース56の間に構成されたO
リング57は摺動部分が無いため、Oリング57の耐久
性を向上することができる。
ニットの構成を示す図である。
T)を備えたハイブリッド車両の変速機ユニットの断面
図である。
図である。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 ユニットハウジング内を、電磁クラッチ
を収装する第1ドライ室と、モータを収装する第2ドラ
イ室と、変速機構部を収装する油室であるウエット室と
に画成し、 前記第1ドライ室と第2ドライ室とウエット室を貫通
し、前記電磁クラッチからの回転を前記モータ及び前記
変速機へ入力する1軸構造の入力軸を設けると共に、前
記ウエット室の両端位置にて軸心の振れや偏心を許容す
ることなく前記入力軸を回転可能に支持する第1ベアリ
ング部材及び第2ベアリング部材とを備えたハイブリッ
ド車両の変速機ユニットにおいて、 前記第1ドライ室と前記第2ドライ室を画成する隔壁
と、該隔壁と前記入力軸との間に第3ベアリング部材を
設け、 前記第3ベアリング部材と前記隔壁との間に、入力軸の
振れや偏心を許容する隙間を介在させ、 前記隙間に、第1ドライ室から第2ドライ室への異物侵
入を防ぐシール部材を設けたことを特徴とするハイブリ
ッド車両の変速機ユニット。 - 【請求項2】 請求項1に記載のハイブリッド車両の変
速機ユニットにおいて、 前記隙間により許容される入力軸の振れ幅や偏心幅を、
少なくとも組み付け後に累積する公差による前記入力軸
の芯ズレ値より大きく設定したことを特徴とするハイブ
リッド車両の変速機ユニット。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載のハイブリッド
車両の変速機ユニットにおいて、 前記第3ベアリング部材を、グリース封入ベアリングと
し、前記シール部材を、Oリングとしたことを特徴とす
るハイブリッド車両の変速機ユニット。 - 【請求項4】 請求項2または3に記載のハイブリッド
車両の変速機ユニットにおいて、 前記グリース封入ベアリングのアウタレースと前記隔壁
との間に、アウタレースの回転を規制する回り止めピン
を設け、該アウタレースと隔壁の間にOリングを設けた
ことを特徴とするハイブリッド車両の変速機ユニット。
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