JP2001287555A - 自動車の動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジンと回転電機を有する自動車において、
変速ショックを低減するために回転電機のような電気駆
動力を用いるのではなく、機械的に変速ショックを低減
する機構を設け、エネルギー消費を抑える。 【解決手段】自動車の動力伝達装置において、エンジン
１と、変速装置と、変速装置を介して動力が伝達される
回転電機１１と、前記変速装置の入力軸と出力軸の間に
設けられ、該入力軸と該出力軸の伝達トルクを調節する
クラッチ１４と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン、回転電
機（以下、主に駆動用として用いられるものを電動機、
主に発電及びエンジン始動用に用いられるものを発電
機、駆動と発電の使用頻度が同程度のものをモータジェ
ネレータとする）及び変速機構を有するパワートレイン
系の構造に関し、特にパワートレイン系の伝達効率向上
を図る動力伝達装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地球環境問題の観点から自動車の大幅燃
費低減が期待できるハイブリッド自動車制御システムの
確立が重要となってきている。

【０００３】特開平10−217779号公報には、１つの回転
電機、歯車変速機構及びクラッチ機構から成るハイブリ
ッドの一体化動力伝達装置が記載されている。

【０００４】この公報に記載の装置は、パワートレイン
系の小型、軽量化が可能となるように、回転電機とクラ
ッチ機構を有する変速機構が動力伝達装置ハウジング内
に一体化されている。

【０００５】また、前記変速機構の入力軸と前記回転電
機とを常時連結することにより、エンジンで前記回転電
機のみを駆動し、前記回転電機で発電を行い、その電力
の一部を使用して他の回転電機を駆動して走行する、い
わゆるシリーズハイブリッドと称される駆動形態を採る
ことができる。

【０００６】また、運転者が要求する加減速感を満足さ
せ、かつエンジン及び回転電機を高効率域で運転するよ
うに、エンジンおよび回転電機を総合的に制御してい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平10−217779
号公報に記載のシステムは、以下のような問題点があ
る。

【０００８】第１に、例えば１速から２速、２速から３
速のような変速比切り替え中のトルクショックを低減す
るためには、変速機構よりも駆動輪側に回転電機を設け
る必要がある。一方、シリーズハイブリッド形態でエン
ジン駆動力により発電を行うためには、変速機構よりも
エンジン側に回転電機を設ける必要がある。従って、変
速ショックを防止し変速性能を向上するためには、少な
くとも２つ以上の回転電機が必要となり、駆動システム
が大型化するという問題がある。

【０００９】第２に、エンジン出力軸から回転電機出力
軸へのトルク伝達機構が複雑なため、トルク伝達効率が
低い。

【００１０】第３に、エンジンと回転電機が一体となっ
て駆動されるようなシステムであることから、回転電機
回転部のイナーシャトルクがエンジン側に負荷となって
作用する。従って、エンジン駆動走行中において、運転
者の加速指令を忠実に実現しようとする場合、該加速指
令に対応するトルク量に加え、前記イナーシャトルクを
相殺するトルク量をエンジン側で発生する必要がある。
従って、運転性を向上するためには、燃費が悪化すると
いう問題がある。

【００１１】上記問題に鑑み本発明は、回転電機とクラ
ッチ機構を有する変速機構からなる動力伝達装置におい
て、伝達効率の向上や、車両の燃費低減、そして駆動シ
ステムの小型化を図ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下に示す
発明により、変速装置の機構を改善することで達成され
る。上記第１の問題に対しては、変速ショックを低減す
るために回転電機のような電気駆動力を用いるのではな
く、機械的に変速ショックを低減する機構を設けること
が有効である。すなわち本発明は、エンジンと、前記エ
ンジンと車両駆動軸の間に設けられた変速装置と、前記
変速装置を介して前記エンジンの出力軸および前記車両
駆動軸に接続された回転電機と、前記変速装置の入力軸
と出力軸の間に設けられ、該入力軸と該出力軸の伝達ト
ルクを調節するクラッチと、を有する自動車の動力伝達
装置である。このクラッチにより、変速装置より駆動輪
側に回転電機を付加することなく、変速動作中に発生す
る変速ショックを緩和することができる。

【００１３】好ましくは、前記クラッチは、前記変速装
置において最小変速比を有する歯車に設けられた自動車
の動力伝達装置である。最小変速比、すなわちハイ側の
歯車にクラッチを設けることにより、変速前後のどのよ
うな回転数変化にも対応できる。また、さらに好ましく
は、前記クラッチは、前記変速装置において変速比１以
上の歯車に設けられた自動車の動力伝達装置である。変
速比１以上、例えば１速から５速までの変速段を有する
変速装置においては３速の歯車にクラッチを設けること
により、発進用のクラッチが故障した場合に前記クラッ
チによる発進が可能となる。

【００１４】また、上記第２の問題に対しては、次のよ
うな技術が考えられる。すなわちハイブリッド車におい
ては、エンジンの燃費を向上するため、車両停止時にエ
ンジンを停止させ、発進時毎にエンジンを始動させるた
めに回転電機を用いる場合がある。その場合、電気的効
率の観点からは、回転電機の回転をそのままエンジン軸
に伝達するのではなく、変速装置によって回転電機を減
速させてエンジン軸に伝達することが有効である。すな
わち本発明は、エンジンと、前記エンジンと車両駆動軸
の間に設けられた変速装置と、前記変速装置を介して前
記エンジンの出力軸および前記車両駆動軸に接続された
回転電機と、を有し、前記回転電機の出力軸の回転は、
減速されて前記変速装置のエンジン側入力軸に伝達され
る自動車の動力伝達装置である。

【００１５】また、エンジンの動力で回転電機を駆動し
て発電する場合に、エンジンの動力を回転電機に伝達す
る伝達機構の数、例えば歯車の数を少なく抑えることが
有効である。すなわち本発明は、エンジンと、前記エン
ジンと車両駆動軸の間に設けられた変速装置と、前記変
速装置を介して前記エンジンの出力軸および前記車両駆
動軸に接続された回転電機と、を有し、前記エンジンの
出力軸と前記回転電機の出力軸は別軸になるように設け
られ、前記エンジンの出力軸と前記回転電機の出力軸の
動力を伝達するため該２軸にそれぞれ設けられた歯車が
直接的に噛み合うように構成された自動車の動力伝達装
置である。エンジン出力軸と回転電機の出力軸に設けら
れた歯車を、間に他の歯車を介さず直接的に噛み合わせ
ることにより、動力伝達効率の低下を抑えることができ
る。

【００１６】さらに好ましくは、前記回転電機の出力軸
と前記変速装置の回転電機側入力軸とを切り離すクラッ
チをさらに有する自動車の動力伝達装置である。このク
ラッチにより、必要に応じてエンジンと回転電機を切り
離し、回転電機のイナーシャトルクがエンジン側に負荷
として作用することを防止でき、上記第３の問題が解決
される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づき詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に
係る自動車システムの全体構成図である。１はエンジン
である。１１はモータジェネレータであり、バッテリ１
３から電気エネルギーを与えることにより運動エネルギ
ーを放出する。また、モータジェネレータ１１は運動エ
ネルギーを与えると電気エネルギーに変換してバッテリ
１３に貯蔵する。２１はタイヤであり、２３は車軸であ
る。

【００１８】５は高速用ドライブギアと称する噛合い歯
車であり、同じく１５は高速用ドリブンギアと称する噛
合い歯車であり、高速用ドライブギア５と噛合してい
る。高速用ドライブギア５は変速機入力軸４に固定され
ている。

【００１９】同様に、６は低速用ドライブギアと称する
噛合い歯車であり、同じく１６は低速用ドリブンギアと
称する噛合い歯車であり、低速用ドライブギア６と噛合
している。低速用ドライブギア６は変速機入力軸４に固
定されている。

【００２０】また、７は中速用ドライブギアと称する噛
合い歯車であり、変速機入力軸４に固定されている。１
８は中速用ドリブンギアと称する噛合い歯車であり、８
はモータジェネレータ用ドリブンギアと称する噛合い歯
車である。中速用ドリブンギア１８、モータジェネレー
タ用ドリブンギア８はそれぞれ、中速用ドライブギア７
と噛合している。このとき、上記中速用ドライブギア７
とモータジェネレータ用ドリブンギア８は、モータジェ
ネレータ出力軸１０から変速機入力軸４にトルクを減速
して伝達するようなギア比に設定する。

【００２１】９はモータジェネレータ用ドッグクラッチ
であり、モータジェネレータ出力軸１０をモータジェネ
レータ用ドリブンギア８に締結あるいは解放する機能を
有する。１７は変速用ドッグクラッチであり、変速機出
力軸１９を低速用ドリブンギア１６もしくは中速用ドリ
ブンギア１８に締結あるいは解放する機能を有する。

【００２２】一般に、これらドッグクラッチは締結時の
滑り損失がなく、伝達効率が高いことで知られている。
また、図の点線部分１００は、変速機入力軸４とモータ
出力軸１０との間のトルク伝達機構である。

【００２３】３は発進クラッチであり、変速機入力軸４
に取り付けられたクラッチディスクをフライホイールと
プレッシャープレートとの間に挟みつけてトルクを伝達
する形式のいわゆる乾式クラッチを用いることができ、
その締結、解放の操作を行う機構は、クラッチペダル
（図示せず）の操作力を油圧アクチュエータなどによっ
て伝達する形式のものを想定している。また、発進クラ
ッチ３には、上記の乾式クラッチ以外にも、湿式多板ク
ラッチ、電磁クラッチなど従来知られているものを任意
に選択できる。

【００２４】１４は高速用多板クラッチであり、油圧ア
クチュエータ２４により高速用ドリブンギア１５に締結
あるいは解放する機能を有する。ここで油圧アクチュエ
ータ２４により高速用多板クラッチ１４を徐々に押し付
けていくと、変速機入力軸４のトルクが変速機出力軸１
９に徐々に伝達されることになる。前記高速用多板クラ
ッチ１４は変速機入力軸４と変速機出力軸１９との間、
すなわち高速用ドリブンギア１５に取付けられ、変速機
入力軸４から変速機出力軸１９への伝達トルクの調節が
可能な構成となっている。この高速用多板クラッチ１４
を押し付ける力を油圧アクチュエータ２４で制御するこ
とにより変速機出力軸１９の回転数を負荷（道路の状
態、車体重量など）に応じて制御できる。このとき、エ
ンジン１のトルク伝達経路はエンジン出力軸２→発進ク
ラッチ３→変速機入力軸４→高速用ドライブギア５→高
速用ドリブンギア１５→高速用多板クラッチ１４→変速
機出力軸１９となる。

【００２５】次に各運転モードでのエンジン１、モータ
ジェネレータ１１の制御を行うための基本的な処理方法
について図２を用いて説明する。ここで、変速用ドッグ
クラッチ１７が低車速用ドリブンギア１６に締結した状
態を１ｓｔ、中車速用ドリブンギア１８に締結した状態
を２ｎｄとし、解放状態の時をＮ（ニュートラル）とす
る。

【００２６】まず、停止モードにおける制御方法につい
て説明する。アイドル発電時（Ｎo.１）には発進クラッ
チ３をオンし、高速用多板クラッチ１４をオフ、変速用
ドッグクラッチ１７をＮ（ニュートラル）、モータジェ
ネレータ用ドッグクラッチ９をオンにする。これにより
エンジン１からのトルクが中速用ドライブギア７、モー
タジェネレータ用ドリブンギア８を介してモータジェネ
レータ１１に伝達され、車両が停止した状態でエンジン
１をアイドリングしながらの発電が可能となる。また、
この状態から滑らかな発進を実現するには、高速用多板
クラッチ１４を滑らせながら発進する必要がある。発進
後は速やかに高速用多板クラッチ１４を解放して、モー
タジェネレータ１１、電子制御スロットル２２などを用
いて変速機入力軸４、変速機出力軸１９の回転同期を行
いつつ、変速用ドッグクラッチ１７を１ｓｔに締結す
る。このとき、多板クラッチを配したギア段の変速比が
小さい場合には、発進できずにエンジンがストップして
しまうおそれがある。このような場合には、モータジェ
ネレータ１１のトルクを増大させて、発進時のエンジン
ストップを防止する。また、他の発進方法としては、ま
ず発進クラッチ３をオフした後、モータジェネレータ１
１を制御して変速機入力軸４、変速機出力軸１９の回転
同期を行いつつ、変速用ドッグクラッチ１７を１ｓｔに
締結し、従来知られているように発進クラッチ３を滑ら
せながらエンジン１のトルクで発進するか、モータジェ
ネレータ１１で発進する方法がある。

【００２７】次に、アイドルストップ時（Ｎo.２）の制
御方法について説明する。アイドル発電時（Ｎo.１）の
状態から発進クラッチをオフにし、エンジン１への燃料
供給をカットすればアイドルストップが可能となる。こ
のとき変速用ドッグクラッチ１７はアイドルストップか
らの滑らかな発進を実現するため１ｓｔに設定しておく
必要がある。発進時にはモータジェネレータ１１のトル
クで発進する方法、さらにモータジェネレータ１１のト
ルクで発進し、エンジン１を押しがけスタートする方法
も可能である。エンジン１を押しがけスタートする場合
には、発進クラッチ３を滑らせながらエンジン１の回転
数を始動可能範囲に制御する必要がある。また、このよ
うに押しがけスタートする場合には、電磁駆動方式の吸
排気バルブを用いたエンジンを利用するのがきわめて有
効である。カムシャフトを回転させて吸排気バルブを開
閉する従来方式のエンジンでは、エンジンが停止してい
る際に吸排気バルブが閉じている気筒が存在し、これが
大きな負荷となるので押しがけスタートの際にモータジ
ェネレータ１１が大きなトルクを出す必要がある。これ
に対し電磁駆動方式の吸排気バルブを用いたエンジンで
は、エンジンが停止している際に全気筒のバルブを開い
ておくことができ、負荷が軽減されるので上記押しがけ
スタートが容易となり、モータジェネレータ１１が大き
なトルクを出す必要がなくなり、モータジェネレータ１
１を小型化できる可能性がある。また、エンジン側の従
来知られているスタータモータ（図１点線部３００）に
より、モータジェネレータ１１のトルクで発進し、スタ
ータモータによりエンジン１を始動させて発進クラッチ
を徐々に締結させてエンジン１のトルクを追加して走行
させてもよい。

【００２８】次に、モータジェネレータ１１による走行
について説明する。リバース時（Ｎo.３）には発進クラ
ッチ３をオフ、モータジェネレータ用ドッグクラッチ９
をオンにし、低速用ドリブンギア１６、中速用ドリブン
ギア１８、高速用ドリブンギア１５のいずれかのギアを
選択してモータジェネレータ１１を負（車両の前進方向
を正、後進方向を負とする）回転させて走行する。一般
にリバース時には大きな駆動トルクが必要となることが
知られており、変速用ドッグクラッチ１７を１ｓｔに設
定し、高速用多板クラッチ１４をオフと想定している。
また、後進時には、リバース用ギア（図示せず）に締結
させ、従来知られているように発進クラッチ３を滑らせ
ながらエンジン１のトルクをタイヤ２１に伝達して車両
を後進させてもよい。低車速時（Ｎo.４）には発進クラ
ッチ３をオフにし、変速用ドッグクラッチ１７を１ｓ
ｔ、モータジェネレータ用ドッグクラッチ９をオン、高
速用多板クラッチ１４をオフに設定し、モータジェネレ
ータ１１を正回転させて走行する。同様に、中車速時
(Ｎo.５)には発進クラッチ３をオフにし、変速用ドッグ
クラッチ１７を２ｎｄ、モータジェネレータ用ドッグク
ラッチ９をオン、高速用多板クラッチ１４をオフに設定
する。また、高車速（Ｎo.６）時には発進クラッチ３を
オフにし、変速用ドッグクラッチ１７をＮ（ニュートラ
ル）、モータジェネレータ用ドッグクラッチ９をオン、
高速用多板クラッチ１４をオンに設定する。また、上記
Ｎo.３〜６の運転モードにおいては、モータジェネレー
タ１１が変速機出力軸１９に直結されているため、減速
時のエネルギー回生が可能となる。また、上記Ｎｏ．４
〜６の運転モードでは発進クラッチ３を制御してエンジ
ン１を押しがけスタートさせることも可能である。さら
に、前述したように、スタータモータによりエンジン１
を始動させて発進クラッチ３を制御して、エンジン１の
トルクで走行することも可能である。

【００２９】次に、低車速時（１速運転状態）のエンジ
ン１による走行について説明する。発進クラッチ３をオ
ンし、高速用多板クラッチ１４をオフ、変速用ドッグク
ラッチ１７を１ｓｔに設定し、モータジェネレータ用ド
ッグクラッチ９をオフにする（Ｎo.７）。このときエン
ジン１による低車速での走行が可能となる。また、発進
クラッチ３をオン、高速用多板クラッチ１４をオフ、変
速用ドッグクラッチを１ｓｔに設定し、モータジェネレ
ータ用ドッグクラッチ９をオンにする(Ｎo.８)。このと
き、バッテリ１３の残存容量が少なく、エンジン１でモ
ータジェネレータ１１を駆動して発電を行う必要が生じ
た場合には、エンジン１による走行とモータジェネレー
タ１１による発電を行うことができる。また、バッテリ
１３が十分に充電されており残存容量に余裕がある場合
には、モータジェネレータ１１によるトルクアシストが
可能となり、エンジン１とモータジェネレータ１１によ
る走行が可能となる。また、上記運転モードＮo.８にお
いてはモータジェネレータ１１が変速機出力軸１９に直
結されているため、減速時のエネルギー回生が可能とな
る。

【００３０】次に、中車速時（２速運転状態）のエンジ
ン１による走行について説明する。

【００３１】発進クラッチ３をオンし、高速用多板クラ
ッチ１４をオフ、変速用ドッグクラッチ１７を２ｎｄに
設定し、モータジェネレータ用ドッグクラッチ９をオフ
にする (Ｎo.９)。このときエンジン１による中車速で
の走行が可能となる。また、発進クラッチ３をオン、高
速用多板クラッチ１４をオフ、変速用ドッグクラッチを
２ｎｄに設定し、モータジェネレータ用ドッグクラッチ
９をオンにする(Ｎo.１０)。低車速時と同様、バッテリ
１３の残存容量が少なく、エンジン１でモータジェネレ
ータ１１を駆動して発電を行う必要が生じた場合には、
エンジン１による走行とモータジェネレータ１１による
発電を行うことができる。また、バッテリ１３が十分に
充電されており残存容量に余裕がある場合には、モータ
ジェネレータ１１によるトルクアシストが可能となり、
エンジン１とモータジェネレータ１１による走行が可能
となる。また、上記運転モードＮo.１０においてはモー
タジェネレータ１１が変速機出力軸１９に直結されてい
るため、減速時のエネルギー回生が可能となる。

【００３２】次に、高車速時（３速運転状態）のエンジ
ン１による走行について説明する。

【００３３】発進クラッチ３をオンし、高速用多板クラ
ッチ１４をオン、変速用ドッグクラッチ１７をＮ（ニュ
ートラル）に設定し、モータジェネレータ用ドッグクラ
ッチ９をオフにする（Ｎo.１１）。このときエンジン１
による高車速での走行が可能となる。また、発進クラッ
チ３をオン、高速用多板クラッチ１４をオン、変速用ド
ッグクラッチをＮ（ニュートラル）に設定し、モータジ
ェネレータ用ドッグクラッチ９をオンにする（Ｎo.１
２）。低、中車速時と同様、バッテリ１３の残存容量が
少なく、エンジン１でモータジェネレータ１１を駆動し
て発電を行う必要が生じた場合には、エンジン１による
走行とモータジェネレータ１１による発電を行うことが
できる。また、バッテリ１３が十分に充電されており残
存容量に余裕がある場合には、モータジェネレータ１１
によるトルクアシストが可能となり、エンジン１とモー
タジェネレータ１１による走行が可能となる。また、上
記運転モードＮo.１０においてはモータジェネレータ１
１が変速機出力軸１９に直結されているため、減速時の
エネルギー回生が可能となる。また、発進クラッチ３が
故障し、常時締結状態となってしまった場合には、高速
用多板クラッチ１４を用いて発進することが可能であ
る。このとき、高速用多板クラッチ１４の設けられてい
る歯車の変速比が最小変速比の場合には、エンジンがス
トップしてしまう可能があるので、高速用多板クラッチ
１４は変速比１以上、例えば３速相当の変速比を有する
歯車に設けることが望ましい。

【００３４】また、上記エンジン１による走行の際に、
モータジェネレータ１１による発電およびトルクアシス
トが必要となった場合には、モータジェネレータ１１を
制御してモータジェネレータ出力軸１０と変速機入力軸
４の回転同期を行う必要がある。

【００３５】さらに、本発明の構成においては走行中の
すべての運転モードで減速時のエネルギー回生が可能で
ある。例えば、上記運転モードＮo.７、９、１１におい
て、変速機入力軸４とモータジェネレータ出力軸１０を
同期させ、減速時にモータジェネレータ用ドッグクラッ
チ９をオンにすれば減速時のエネルギーが回生できる。

【００３６】また、モータジェネレータ１１はエンジン
１を始動するためのスタータとしても機能するため、中
速用ドライブギア７とモータジェネレータ用ドリブンギ
ア８のギア比は、変速機入力軸４からモータジェネレー
タ１１へトルクを増速して伝達するように設計する。こ
れによりエンジン１を始動する際に必要なモータジェネ
レータ１１のトルクを小さくすることができると同時
に、モータジェネレータ１１のトルクを減速して変速機
入力軸４に伝達するため、モータジェネレータ１１で走
行及びトルクアシストする際に必要なモータジェネレー
タ１１のトルクも小さくでき、モータジェネレータ１１
の小型、軽量化が可能となる。

【００３７】さらに、当該公知例の実施例ではエンジン
からモータジェネレータまでの伝達経路において、歯車
列が２対あるが、本発明の実施例では歯車列が１対と少
なくなっているので、エンジン１による発電を行う際の
伝達効率が向上し、さらなる燃費低減が可能である。

【００３８】図３はエンジンの駆動力で走行している状
態で車両を加速しようとした場合の説明図であり、図の
点線矢印はトルクの伝達経路を示す。一例として、発進
クラッチ３を締結し、変速用ドッグクラッチ１７を低速
用ドリブンギア１６と締結させた場合を想定する。この
とき、エンジン１のトルクは低速用ドライブギア６、低
速用ドリブンギア１６を介して変速機出力軸１９に伝達
される。ここで、車両を加速しようとした場合には、モ
ータジェネレータ用ドッグクラッチ９によりモータジェ
ネレータ１１が変速機入力軸４と切り離されており、モ
ータジェネレータ１１のイナーシャトルク分が低減でき
るため、エンジン１のトルクを増加する必要がなくなり
加速時の燃費低減が図れる。

【００３９】図４及び図５は、図３の１速運転状態より
２速運転状態に変速する場合の説明図である。車速が変
速状態になると図４に示すように変速用ドッグクラッチ
１７を解放状態にし低速用ドリブンギアと変速機出力軸
１９の連結を開放する。それと同時に油圧アクチュエー
タ２４を制御して、高速用多板クラッチ１４を押し付け
ることにより、エンジン１のトルクが高速用ドリブンギ
ア１５を介して変速機出力軸１９に伝達される。この高
速用多板クラッチ１４の押し付け力によりエンジン１の
トルクは車軸２３に伝達され車両の駆動トルクとなると
共にエンジン１の回転数は、高速用ドリブンギアが使用
されているため変速比が小さくなっており、このためエ
ンジン１の負荷が大きくなって低下し、変速機出力軸１
９と変速機入力軸４の変速比が１速の変速比より２速の
変速比（小さくなる方向）に近づいてくる。このとき、
エンジン１のトルクの伝達経路はエンジン出力軸２→発
進クラッチ３→変速機入力軸４→高速用ドライブギア５
→高速用多板クラッチ１４→高速用ドリブンギア１５→
変速機出力軸１９となる。ここで変速機入力軸４と変速
機出力軸１９の変速比が２速の変速比になると図５に示
すように変速用ドッグクラッチ１７を中速用ドリブンギ
ア１８に締結させ、中速用ドリブンギア１８と変速機出
力軸１９を連結する。連結が完了すると油圧アクチュエ
ータ２４を制御して高速用多板クラッチ１４の押し付け
力を開放し、１速から２速への変速が完了する。このと
き、エンジン１のトルクの伝達経路はエンジン出力軸２
→発進クラッチ３→変速機入力軸４→中速用ドライブギ
ア６→中速用ドリブンギア１６→変速機出力軸１９とな
る。

【００４０】以上のように変速時１速を解放してニュー
トラル状態となるが、このとき高速用多板クラッチ１４
と高速用ドライブギア５、高速用ドリブンギア１５によ
りエンジン１のトルクが車軸２３に伝達されるため、運
転者はアクセルペダルを戻す必要（エンジン１のトル
ク、回転数の調整）がない。このようにすることにより
車両を加速しながら歯車変速機の変速が可能となる。一
方、運転中に運転者がアクセルペダルを戻したり、電子
制御スロットル２２を制御してスロットルを絞った場合
には、高速用多板クラッチ１４による変速機入力軸４と
変速機出力軸１９の回転同期が早くなり（エンジン１の
回転数が早く低下するため）、変速時間を短縮できる。

【００４１】３速に変速する場合は、油圧アクチュエー
タ２４を制御して高速用多板クラッチ１４の押し付け力
を最大値にし、変速用ドッグクラッチ１７を解放状態
（ニュートラル）にすることにより達成できる。なお、
変速比を大きくする場合（シフトダウン）は図４の状態
で目的とする変速比となるように油圧アクチュエータ２
４を制御して高速用多板クラッチ１４の押し付け力を調
整すればよい。また、上記変速中の制御方法は実施例に
示したようなエンジン１による走行モードのときだけで
なく、モータジェネレータ１１による走行モード、エン
ジン１による走行とモータジェネレータ１１による発電
を行うモード、エンジン１とモータジェネレータ１１に
よる走行モードにおいても実現可能である。

【００４２】図６は、本発明の第２実施形態を示す自動
車システムの全体構成図である。このシステムは、図１
に示す構成のうち、モータジェネレータ用ドッグクラッ
チ９ｂを変速機入力軸４側に配置し、それに伴って中速
用ドライブギア７ｂを変速機入力軸４に対し回転自在に
配置したものである。また、モータジェネレータ用ドリ
ブンギア８ｂはモータジェネレータ出力軸１０に固定さ
れている。他の構成は、図１に示す構成と同様であり、
図６に図１と同一の符号を付してその説明を省略する。
また、この構成を用いた時は、図２に示す運転モードＮ
ｏ．９のエンジン１による走行の際に、モータジェネレ
ータ１１が連れ回ってしまうという不便さがあるが、他
の運転モードのエンジン１による走行の際には、モータ
ジェネレータ１１を切り離すことができ、車両を加速し
ようとした場合には、モータジェネレータ１１のイナー
シャトルク分が低減できるため、エンジン１のトルクを
増加する必要がなくなり加速時の燃費低減が図れる。

【００４３】図７は、本発明の第３実施形態を示す自動
車システムの全体構成図である。このシステムは、図１
に示す構成のうち、変速用ドッグクラッチ１７の代わり
に低速用多板クラッチ２７、中速用多板クラッチ１７ｃ
をそれぞれ低速用ドリブンギア１６、中速用ドリブンギ
ア１８に対して配置し、モータジェネレータ用ドッグク
ラッチ９の代わりにモータジェネレータ用多板クラッチ
９ｃを配置したものである。この構成においても、図１
に示す変速用ドッグクラッチ１７及びモータジェネレー
タ用ドッグクラッチ９の締結、解放と同じ効果が実現で
きる。例えば、低速用油圧アクチュエータ２５を制御し
て、低速用多板クラッチ２７の押し付け力を最大にすれ
ば低速用ドリブンギア１６と変速機出力軸１９が連結さ
れ、図１において変速用ドッグクラッチ１７を１ｓｔに
設定した状態と同じになる。同様に、中速用油圧アクチ
ュエータ２６を制御して、中速用多板クラッチ１７ｃの
押し付け力を最大にすれば中速用ドリブンギア１７と変
速機出力軸１９が連結され、図１において変速用ドッグ
クラッチ１７を２ｎｄに設定した状態と同じになる。

【００４４】また、低速用油圧アクチュエータ２５と中
速用油圧アクチュエータ２６を制御して、低速用多板ク
ラッチ２７と中速用多板クラッチ１７ｃの押し付け力を
開放すれば、図１において変速用ドッグクラッチ１７を
Ｎ（ニュートラル）に設定した状態と同じになる。同様
に、モータジェネレータ用油圧アクチュエータ２８を制
御して、モータジェネレータ用多板クラッチ９ｃの押し
付け力を調整すれば、図１のモータジェネレータ用ドッ
グクラッチ９をオン、オフした状態が実現できる。他の
構成は図１に示す構成と同様であり、図７に図１と同一
の符号を付してその説明を省略する。

【００４５】図８は、本発明を適用したＦＦ車（フロン
トエンジン・フロントドライブ車）用のトランスアクス
ルを概略的に示しており、ハウジング８５０の内部に変
速機入力軸８０４と変速機出力軸８１９が互いに平行に
かつ回転自在に配置されている。このハウジング８５０
は、ほぼ円筒状の本体部８６２と、クラッチハウジング
８５１およびデフハウジング８５４を一体化し、かつ本
体部８６２の先端側に取り付けられたフロント部８６３
と、本体部８６２の後端側に取り付けられたエクステン
ション部８６４とから構成されている。その本体部８６
２の後端側には内周面から中心側に伸びた支持部８６５
が形成され、またフロント部８６３には隔壁部８５３が
形成されており、前記変速機入力軸８０４は、その隔壁
部８５３を貫通するとともにその一端部がエクステンシ
ョン部８６４の後端側に取り付けられた軸受８５２まで
延び、これら隔壁部８５３および軸受８５２を介して回
転自在に支持されている。変速機入力軸８０４のクラッ
チハウジング８５１内に突出した端部には発進クラッチ
８０３が取り付けられ、この発進クラッチ８０３を介し
てエンジン出力軸８０２に連結されている。一方、変速
機出力軸８１９は前記隔壁部８５３と支持部８６５との
それぞれに取り付けられた軸受８５２に回転自在に支持
されている。また、前記変速機出力軸８１９と同一軸線
上にモータジェネレータ出力軸８１０が配置されてい
る。このモータジェネレータ軸８１０は、前記支持部８
６５と前記エクステンション部８６４の内面とのそれぞ
れに配置した軸受８５２によって回転自在に保持されて
いる。そしてエクステンション部８６４の内部にはモー
タジェネレータ８１１が内臓されており、そのロータ８
６０にモータジェネレータ出力軸８１０が一体化されて
いる。

【００４６】また、モータジェネレータ出力軸８１０に
は、モータジェネレータ用ドリブンギア８０８が一体的
に取り付けられており、このモータジェネレータ用ドリ
ブンギア８０８に常時噛合しているモータジェネレータ
用ドライブギア８６１が前記変速機入力軸８０４と同一
軸線上に回転自在に配置されている。８０９はモータジ
ェネレータ用ドッグクラッチであり、モータジェネレー
タ用ドライブギア８６１を変速機入力軸８０４に締結あ
るいは解放する機能を有する。デフハウジング８５４
は、前述したクラッチハウジング８５１の半径方向での
外側に形成されており、その内部には、ピニオン８５７
を保持したデフキャリア８５８と、そのピニオン８５７
に噛合する左右一対のサイドギア８６６を有し、デフキ
ャリア８５８にはリングギア８５６が一体的に取り付け
られている。そしてこのリングギア８５６に噛合するド
ライブギア８５５が変速機出力軸８１９に一体的に取り
付けられており、これらピニオン８５７、デフキャリア
８５８、サイドギア８６６、リングギア８５６、ドライ
ブギア８５５を点線で囲んだ部分８２０を総称して、フ
ァイナルギアと呼ぶことにする。なお、８２３は前輪駆
動軸を示し、これらは前記サイドギア８６６に連結され
ている。

【００４７】図９は図８と同様、本発明を適用したＦＦ
車（フロントエンジン・フロントドライブ車）用のトラ
ンスアクスルの概略を示したものであり、モータジェネ
レータおよび高速用多板クラッチの配置方法を変えた図
面である。図９では、変速機出力軸９１９がエクステン
ション部９６４の後端側まで延び、本体部９６２と前記
エクステンション部９６４の内面にそれぞれ配置された
軸受９５２によって回転自在に支持されている。また、
モータジェネレータ９１１のロータ９６０がモータジェ
ネレータの出力軸となり、このロータ９６０はモータジ
ェネレータ用ドリブンギア９０８と一体化されている。
一体化された前記モータジェネレータ用ドリブンギア９
０８とロータ９６０は、前記変速機入力軸９０４と同一
軸線上に回転自在に配置され、モータジェネレータ用ド
ッグクラッチ９０９をモータジェネレータ用ドリブンギ
ア９０８に締結させることにより、変速機入力軸９０４
にモータジェネレータ９１１が直結する構造となってい
る。また、高速用多板クラッチ９１４を押し付けること
により、高速用ドリブンギア９０５と変速機出力軸９１
９が接続される。このとき、変速機入力軸９０４からの
トルク伝達経路は、変速機入力軸９０４→高速用ドライ
ブギア９１５→高速用ドリブンギア９０５→高速用多板
クラッチ９１４→変速機出力軸９１９となる。その他の
構成は図８と同様であるので、その説明を省略する。

【００４８】図１０は、図８で示したトランスアクスル
を用いたハイブリッド自動車の制御装置を概略的に示し
たものである。図の２０００はドライバ意図検出手段で
あり、通常アクセルペダルやブレーキペダル、シフトレ
バーである。１００１はエンジンであり、このエンジン
１００１では、吸気管（図示せず）に設けられた電子制
御スロットル１０２２により吸入空気量が制御され、前
記空気量に見合う燃料量が燃料噴射装置（図示せず）か
ら噴射される。また前記空気量および燃料量から決定さ
れる空燃比、エンジン回転数などの信号から点火時期が
決定される。２００２はエンジン御装置であり、前記電
子制御スロットル１０２２によりエンジンを制御するた
めの装置であり、例えばマイコンや電気回路、モータな
どで構成される。図のパワートレイン制御装置２００１
にはアクセルペダル開度、ブレーキ踏力、シフトレバー
位置、バッテリ残存容量、車速、エンジン回転数、モー
タ回転数が入力される。そして、前記パワートレイン制
御装置２００１では前記エンジン１００１のトルクを演
算し、このエンジントルクを達成するスロットルバルブ
開度が演算され、通信手段により前記エンジン制御装置
２００２に送信され、前記電子制御スロットル１０２２
が望みのスロットルバルブ開度を達成するように制御す
る。

【００４９】また、前記パワートレイン制御装置２００
１では、モータジェネレータ１０１１のトルクが演算さ
れ、それぞれ通信手段によりモータ制御装置２００５に
送信され各アクチュエータが制御される。前記モータ制
御装置２００５は、バッテリ容量により、エンジン１０
０１によって発電された電力および車両減速時に得られ
る回生電力をバッテリに充電したり、前記モータジェネ
レータ１０１１を駆動するためバッテリから電力を供給
したりする。また、図の１００３は発進クラッチ、１０
１４は高速用多板クラッチ、１０１７は変速用ドッグク
ラッチ、１００９はモータジェネレータ用ドッグクラッ
チである。前記パワートレイン制御装置２００１では、
目標となる発進クラッチ位置を演算し、発進クラッチ制
御装置２００３に通信手段により送信され、発進クラッ
チ１００３が制御される。同様にして、高速用多板クラ
ッチ１０１４は多板クラッチ制御装置２００５によって
制御され、変速用ドッグクラッチ１０１７とモータジェ
ネレータ用ドッグクラッチ１００９はドッグクラッチ制
御装置２００６によって制御される。

【００５０】図１１は、図８で示したトランスアクスル
を前輪側に設けたハイブリッド自動車の概念図である。
図１１に示すように、駆動輪側（例えば後輪側）にモー
タジェネレータを付加することなく、自動車にトランス
アクスルを搭載することができる。

【００５１】図１２は図１で示したトランスアクスルの
エンジン１と発進クラッチ３の間に、モータ３００を追
加し、高速用多板クラッチを変速機入力軸側に配置した
システム（本発明の第4実施形態）の構成図である。モ
ータ３００はエンジン１の始動に用いたり、エンジン１
によって駆動され、発電を行うことができる。また、減
速時には発進クラッチ３をオンし、回生が可能である。
さらに、バッテリの残存容量が充分な場合には、トルク
アシストに使用し、大きな駆動力を得ることができる。
また、高速用多板クラッチ１４を押し付けることによ
り、高速用ドライブギア５と変速機入力軸４が接続され
る。このとき、変速機入力軸４からのトルク伝達経路
は、変速機入力軸４→高速用多板クラッチ１４→高速用
ドライブギア５→高速用ドリブンギア１５→変速機出力
軸１９となる。その他の構成は図１に示す構成と同様で
あり、図１２に図１と同一の符号を付してその説明を省
略する。図１３は本発明の他の実施形態に係る自動車シ
ステムの構成図である。１はエンジンであり、２２は電
子制御スロットル、３００はエンジンを始動するための
スタータモータである。また、１３０１は第１のクラッ
チであり、エンジン出力軸２から変速機入力軸４に伝達
するトルクを調節する機能を有する。１１はモータジェ
ネレータであり、バッテリ１３から電気エネルギーを与
えることにより運動エネルギーを放出する。また、モー
タジェネレータ１１は運動エネルギーを与えると電気エ
ネルギーに変換してバッテリ１３に貯蔵する。２１はタ
イヤであり、２３は車軸である。１３００は変速装置で
あり、エンジン１やモータジェネレータ１１から伝達さ
れたトルクを変速機出力軸１９に増速および減速して伝
達する機構となっている。１３０２は第２のクラッチで
あり、モータジェネレータ出力軸１０から変速装置１３
００を介して変速機出力軸１９に伝達するトルクを調節
する機能を有する。また、１３０３は第３のクラッチで
あり、変速機出力軸１９から車軸２３に伝達するトルク
を調節する機能を有する。図１４は本発明の他の実施形
態に係る各運転モードの説明図である。まず、停止モー
ドの制御について説明する。アイドル発電時（Ｎo.１）
には第１のクラッチ１３０１をオンし、第２のクラッチ
１３０２をオン、第３のクラッチ１３０３をオフにす
る。これによりエンジン１からのトルクがモータジェネ
レータ１１に伝達され、車両が停止した状態でエンジン
１をアイドリングしながらの発電が可能となる。次に、
アイドルストップ時（Ｎo.２）の制御方法について説明
する。アイドル発電時（Ｎo.１）の状態から第１のクラ
ッチ１３０１をオフにし、エンジン１への燃料供給をカ
ットすればアイドルストップが可能となる。このとき、
モータジェネレータ１１によりアイドルストップからの
滑らかな発進を実現するため、第３のクラッチ１３０３
はオンに設定しておく必要がある。次に、モータジェネ
レータ１１による走行について説明する。後進時（Ｎo.
３）には第１のクラッチ１３０１をオフ、第２のクラッ
チ１３０２をオン、第３のクラッチ１３０３をオンに
し、モータジェネレータ１１を負（車両の前進方向を
正、後進方向を負とする）回転させて走行する。一般に
リバース時には大きな駆動トルクが必要となることが知
られており、変速装置１３００の変速比を高い状態に設
定することが望ましい。また、後進時には、変速装置１
３００に設けられたリバース用ギア（図示せず）に締結
させ、従来知られているように第１のクラッチ１３０１
を滑らせながらエンジン１のトルクをタイヤ２１に伝達
して車両を後進させてもよい。前進時（Ｎｏ.４）には
前記後進時（Ｎo.３）と同様のクラッチ制御を行い、モ
ータジェネレータ１１を正回転させて走行する。また、
上記Ｎo.４,５の運転モードにおいては、モータジェネ
レータ１１が変速機出力軸１９に直結されているため、
減速時のエネルギー回生が可能となる。次に、エンジン
１による走行について説明する。エンジン１のみで走行
する場合（Ｎｏ.６）には、第１のクラッチ１３０１を
オン、第２のクラッチ１３０２をオフ、第３のクラッチ
１３０３をオンすることにより、エンジン１のトルクが
変速装置１３００を介して車軸２３に伝達される。この
とき、モータの連れ回り損失が低減されるのでエンジン
単独走行時の燃費低減が可能となる。また、この状態か
ら第２のクラッチ１３０２をオンすることにより、エン
ジン１のトルクに加えてモータジェネレータ１１のトル
クが変速装置１３００を介して車軸２３に伝達され、モ
ータアシスト走行が可能となり（Ｎｏ.７）運転性能の
向上が図れる。さらに、モータジェネレータ１１が変速
機出力軸１９に直結されているため、減速時のエネルギ
ー回生が可能となる。上記Ｎｏ.１〜７の運転モードを
実現することにより１つのモータにより運転性能を向上
し、かつ燃費を低減することが可能となる。

【００５２】なお、本発明は、上述した各実施形態のシ
ステム構成に限定されるものではなく、例えばエンジン
はガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジンのいず
れであってもよい。また、上述した変速機入力軸と回転
電気との間のトルクを伝達する機構は歯車列以外にＣＶ
Ｔ、チェーン、ベルトなどのトルクを伝達できる機構で
あればよく、上記変速機入力軸と回転電機との締結、解
放を実行するクラッチ機構は、トルクの伝達と遮断を選
択的に行うことのできる装置、例えば湿式多板クラッ
チ、電磁クラッチなどでもよい。そしてこの発明におけ
る歯車変速機構は前進４段以上の変速段を設定できるよ
うに構成されていてもよく、さらに後進段を設定する歯
車変速機構を設けてもよい。

【００５３】

【発明の効果】変速装置の入力軸と出力軸の伝達トルク
を調節するクラッチを設けることにより、変速装置より
駆動輪側に回転電機を付加することなく、変速動作中に
発生する変速ショックを緩和することができる。

【００５４】また、回転電機の出力軸の回転が減速され
てエンジン側入力軸に減速伝達されるように構成するこ
とにより、エンジン再始動時の電気的効率が向上する。

【００５５】また、エンジン出力軸と回転電機の出力軸
に設けられた歯車を、間に他の歯車を介さず直接的に噛
み合わせることにより、エンジン発電時の効率低下を抑
えることができる。

【００５６】また、回転電機の出力軸と変速装置の回転
電機側入力軸とを切り離すクラッチをさらに有すること
により、必要に応じてエンジンと回転電機を切り離し、
回転電機のイナーシャトルクがエンジン側に負荷として
作用することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る自動車システムの
構成図である。

【図２】各運転モードの説明図である。

【図３】エンジン駆動力で走行した場合のトルクの伝達
経路図である。

【図４】変速中のトルクの伝達経路図である。

【図５】変速終了後のトルクの伝達経路図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る自動車システムの
構成図である。

【図７】本発明の第３実施形態に係る自動車システムの
構成図である。

【図８】本発明を適用したＦＦ車（フロントエンジン・
フロントドライブ車）用のトランスアクスルの概略図で
ある。

【図９】本発明を適用したＦＦ車（フロントエンジン・
フロントドライブ車）用のトランスアクスルの概略図で
ある。

【図１０】本発明を適用したハイブリッド自動車の制御
装置を示す概略図である。

【図１１】本発明を適用したトランスアクスルを前輪側
に設けたハイブリッド自動車の概念図である。

【図１２】本発明の第４実施形態に係る自動車システム
の構成図である。

【図１３】本発明の他の実施形態に係る自動車システム
の構成図である。

【図１４】本発明の他の実施形態に係る各運転モードの
説明図である。

【符号の説明】

１…エンジン、２…エンジン出力軸、４…変速機入力
軸、５…高速用ドライブギア、７…中速用ドライブギ
ア、８…モータジェネレータ用ドリブンギア、９…モー
タジェネレータ用ドッグクラッチ、１０…モータジェネ
レータ出力軸、１１…モータジェネレータ、１３…バッ
テリ、１４…高速用多板クラッチ、１５…高速用ドリブ
ンギア、１９…変速機出力軸、２４…油圧アクチュエー
タ。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンと、 前記エンジンと車両駆動軸の間に設けられた変速装置
   と、 前記変速装置を介して前記エンジンの出力軸および前記
   車両駆動軸に接続された回転電機と、 前記変速装置の入力軸と出力軸の間に設けられ、該入力
   軸と該出力軸の伝達トルクを調節するクラッチと、を有
   する自動車の動力伝達装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の自動車の動力伝達装置にお
   いて、 前記クラッチは、前記変速装置において最小変速比を有
   する歯車に設けられた自動車の動力伝達装置。
3. 【請求項３】エンジンと、 前記エンジンと車両駆動軸の間に設けられた変速装置
   と、 前記変速装置を介して前記エンジンの出力軸および前記
   車両駆動軸に接続された回転電機と、を有し、 前記回転電機の出力軸の回転は、減速されて前記変速装
   置のエンジン側入力軸に伝達される自動車の動力伝達装
   置。
4. 【請求項４】エンジンと、 前記エンジンと車両駆動軸の間に設けられた変速装置
   と、 前記変速装置を介して前記エンジンの出力軸および前記
   車両駆動軸に接続された回転電機と、を有し、 前記エンジンの出力軸と前記回転電機の出力軸は別の軸
   となるように設けられ、 前記エンジンの出力軸と前記回転電機の出力軸の動力を
   伝達するため該２軸にそれぞれ設けられた歯車が直接的
   に噛み合うように構成された自動車の動力伝達装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかの記載
   において、 前記回転電機の出力軸と前記変速装置の回転電機側入力
   軸とを切り離すクラッチをさらに有する自動車の動力伝
   達装置。
6. 【請求項６】エンジンと、 前記エンジンと車両駆動軸の間に設けられた変速装置
   と、 前記変速装置を介して前記エンジンの出力軸および前記
   車両駆動軸に接続された回転電機と、 前記エンジンの出力軸に設けられた第１のクラッチと、 前記回転電機の出力軸に設けられた第２のクラッチと、 前記車両駆動軸に設けられた第３のクラッチと、を有す
   る自動車の動力伝達装置。
7. 【請求項７】エンジンと、 前記エンジンと車両駆動軸の間に設けられた変速装置
   と、 前記変速装置を介して前記エンジンの出力軸および前記
   車両駆動軸に接続された回転電機と、 前記エンジンの出力軸に設けられた第１のクラッチと、 前記回転電機の出力軸に設けられた第２のクラッチと、
   を有し、 前記変速装置の入力軸と出力軸の間に設けられ、該入力
   軸と該出力軸の伝達トルクを調節する第３のクラッチを
   さらに有する自動車の動力伝達装置。
8. 【請求項８】請求項１記載の自動車の動力伝達装置にお
   いて、 前記クラッチは、前記変速装置において変速比１以上の
   歯車に設けられた自動車の動力伝達装置。
9. 【請求項９】請求項１記載の自動車の動力伝達装置にお
   いて、 前記変速装置の３速の歯車に前記クラッチを設けたこと
   を特徴とする自動車の動力伝達装置。