JP2005291330A - パラレルハイブリッド車両の油路構造 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルポンプをエンジンで駆動して構造の簡潔化、コストの低廉化を図ると共に、オイルポンプ停止後の再始動時の油圧立上りを早める。
【解決手段】エンジン１とモータジェネレータ２との間にオイルポンプ１３を配設して、オイルポンプ１３をエンジン１で直接駆動できるようにする。トランスミッションケース２２下方のオイルパン２５の油溜り１００から作動油を吸入する吸入油路３３は、合成機構ハウジング２６内において、トランスミッションケース２２との接続部位より低い位置を経由するようにし、この低い部分を油溜り部３５とすることで、オイルポンプ１３と油溜り部３５内の作動油の液面高さとを接近し、もって油溜り部３５中の作動油へのエアの混入を抑制してオイルポンプ１３再始動時の油圧の立上りを早める。油路中にワンウエイバルブを介装して、それより下流側に油溜りができるようにしてもよい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンと、モータジェネレータとを有し、これらの出力トルクを、トルク合成機構である差動装置を介してトランスミッションに伝達することにより、エンジン及びモータジェネレータの何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関するものである。

従来のハイブリッド車両としては、例えばエンジンの出力トルクと、モータジェネレータの出力トルクとを、遊星歯車機構からなる差動装置によって合成し、つまりトルク合成機構によって合成し、それをトランスミッションを介して駆動輪に伝達するものがある。このようなハイブリッド車両は、エンジン始動時にモータジェネレータを逆回転して駆動したり、発進時にエンジンやモータジェネレータが回転した後に差動装置の出力軸が回転し始めることを考慮すると、トランスミッションに作動油を供給するためのオイルポンプをエンジンによって駆動する必要がある。そこで、オイルポンプをエンジンによって駆動するものとしては、例えば、オイルポンプをモータジェネレータとトランスミッションとの間に備えたもの、即ちエンジン、モータジェネレータ、オイルポンプ、トランスミッションの順序に配置したもの（例えば特許文献１）や、オイルポンプをエンジンとモータジェネレータとの間に備えたもの、即ちエンジン、オイルポンプ、モータジェネレータ、トランスミッションの順序に配置したもの（例えば特許文献２）などがある。なお、トランスミッション用の作動油は、トランスミッションケースの下部の油溜りに貯留される。
特開２００１−２３３０７０公報 特開平９−１５８９６２号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載のハイブリッド車両では、エンジンとオイルポンプとの間にモータジェネレータが介在しているので、エンジンの出力軸に直接オイルポンプを設けて駆動することができず、例えばオイルポンプ駆動用の遊星歯車機構を設けなければならず、構造が複雑で、コスト的にも不利である。このような問題は、トランスミッション用オイルポンプをエンジンで直接駆動できないハイブリッド車両に共通するものであり、オイルポンプ駆動用の遊星歯車機構を介装する代わりに、電動オイルポンプを用いるなど、構造的にも、コスト的にも不利である。

一方、前記特許文献２に記載のハイブリッド車両では、エンジンでオイルポンプを直接駆動する（ベルトや歯車機構は介在したとしても）ことができるので、前述のような問題は軽減される。しかしながら、通常はトランスミッション用の作動油はトランスミッションの変速機構の潤滑油としても兼用されることから油溜りはトランスミッションケースの下部に設けられているので、オイルポンプとトランスミッションケースとの油路（吸入、吐出とも）が長くなる。一般に、この種の油路では、オイルポンプが停止していると、内部の作動油が油溜りに回収される構造となっているので、エンジン停止（アイドルストップを含む）後の再始動時や、長期放置後、極低温時等には、油路内の作動油が抜けてしまい、油圧の立上りが遅くなるという問題が生じる。

本発明は上記諸問題を解決するために開発されたものであり、トランスミッションの油溜りとオイルポンプとの間の油路内の作動油が抜けにくく、もって油圧の立上りが早く、同時に、構造的、コスト的に有利なハイブリッド車両における油路構造を提供することを目的とするものである。

上記諸問題を解決するため、本発明のパラレルハイブリッド車両における油路構造は、エンジン、該エンジンに駆動されるオイルポンプ、モータジェネレータ、変速機構を有するトランスミッションが、この順序で配設され、前記エンジンのトルクとモータジェネレータのトルクとを合成するトルク合成機構を備え、前記トランスミッションには油溜りが設けられ、前記オイルポンプが前記油溜りの作動油を吸入及び加圧吐出して、前記トランスミッションの変速機構に作動油を供給するハイブリッド車両において、前記トランスミッションの変速機構を収納するトランスミッションケースのエンジン側に、前記トルク合成機構を収納する合成機構ハウジングを配設し、前記合成機構ハウジングに、前記油溜りの作動油をオイルポンプに吸入する吸入油路及びオイルポンプから作動油を吐出する吐出油路の少なくとも何れか一方を形成し、前記合成機構ハウジングに形成された油路の一部又は全部に、前記油溜りとは個別の油溜り部を形成したことを特徴とするものである。

而して、本発明のパラレルハイブリッド車両における油路構造によれば、エンジン、該エンジンに駆動されるオイルポンプ、モータジェネレータ、変速機構を有するトランスミッションの順序で配設すると共に、変速機構を収納するトランスミッションケースのエンジン側に、トルク合成機構を収納する合成機構ハウジングを配設し、その合成機構ハウジングに、トランスミッションの油溜りの作動油をオイルポンプに吸入する吸入油路及びオイルポンプから作動油を吐出する吐出油路の少なくとも何れか一方を形成し、合成機構ハウジングに形成された油路の一部又は全部に、トランスミッションに設けられた油溜りとは個別の油溜り部を形成したことにより、トランスミッションの油溜りとオイルポンプとの間の油路内の作動油が抜けにくく、もってエンジン始動時の油圧の立上りが早くなると共に、また、オイルポンプをエンジンで直接駆動することにより、構造的、コスト的に有利である。

以下、本発明のハイブリッド車両の油路構造の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のハイブリッド車両の第１実施形態を示す回転駆動源及び駆動系の概略構成図であり、車両側面視における上半部を示している。本実施形態のハイブリッド車両では、エンジン１及び発電機及び電動機として作用する３相同期モータ／発電機で構成される交流式のモータジェネレータ２の出力側が、夫々、トルク合成機構である差動装置（遊星歯車機構）３の入力側に連結され、この差動装置３の出力側がトルクコンバータ等の発進装置を搭載していないトランスミッション４の入力側に接続され、トランスミッション４の出力側が図示しない終減速装置等を介して駆動輪に連結されている。また、この実施形態では、前記モータジェネレータ２とエンジン１との間にオイルポンプ１３が配設されており、このオイルポンプ１３で創成される流体圧がトランスミッション４の制御に用いられる。このオイルポンプ１３はエンジン１によって直接的に駆動される。

前記エンジン１はエンジン用コントローラによって制御される。また、前記モータジェネレータ２は、ステータ２Ｓとロータ２Ｒとを有し、充電可能なバッテリやコンデンサで構成される蓄電装置に接続されたモータジェネレータ駆動回路（インバータ）によって駆動され、モータジェネレータ駆動回路はモータジェネレータ用コントローラによって制御される。

また、差動装置３は、トルク合成機構として遊星歯車機構２１を備えて構成されている。この遊星歯車機構２１は、エンジン１とモータジェネレータとの間で差動機能を発現しながらトルク合成機構をなすものである。そして、サンギヤＳと、その外周側に等角間隔で噛合する複数のピニオンＰと、各ピニオンＰを連結するピニオンキャリヤＣと、ピニオンＰの外側に噛合するリングギヤＲとを備え、この遊星歯車機構２１のリングギヤＲがエンジン１に連結され、同じく遊星歯車機構２１のサンギヤＳがモータジェネレータ２のロータ２Ｒに連結され、同じく遊星歯車機構２１のピニオンキャリヤＣがトランスミッション４の入力側に連結されている。

また、前記遊星歯車機構２１のピニオンキャリヤＣ、即ちトランスミッション４の入力側とエンジン１の出力側との間には、両者の連結状態を制御するためのロックアップクラッチ１６が介装されている。また、前記遊星歯車機構２１のピニオンキャリヤＣ、即ちトランスミッション４の入力側とケース１４との間には、当該ピニオンキャリヤＣ、及びトランスミッション４の回転方向を正回転にのみ規制し、逆回転では締結して、当該逆回転を許容しないワンウエイクラッチＯＷＣが介装されている。なお、前記エンジン１と遊星歯車機構２１のリングギヤＲとの間にはダンパ１４が介装されている。

さらに、前記トランスミッション４は、トランスミッション用コントローラによって、走行速度とスロットル開度とをもとに予め設定された変速制御マップを参照して決定された例えば第１速〜第４速の変速比に制御される。ちなみに、このトランスミッション４は周知のオートマチックトランスミッションであり、例えば二組の遊星歯車機構の各要素を複数の摩擦要素によって締結解放することで前進４速の変速比を達成可能とする変速機構４ａを備えており、各摩擦要素の締結解放に前記オイルポンプ１３で創成された油圧が、コントロールバルブ２３内の各種調圧弁や電磁弁などにより調圧されて用いられる。また、このトランスミッション４の変速機構４ａには、締結することにより図示しない駆動輪側からの逆駆動力、所謂路面反力トルクをトルク合成機構側に伝達可能なエンジンブレーキ用クラッチを有している。なお、このトランスミッション用コントローラは、前記エンジン用コントローラやモータジェネレータ用コントローラと相互通信を行っており、必要な情報は随時、互いに授受している。

図２には、オイルポンプ１３、モータジェネレータ２、差動装置３の具体的な構成の詳細を示す。図２は、それらの縦断面図の車両下半部だけを示す。図中の符号２２は、トランスミッション４を収納するトランスミッションケース、符号１８は、トランスミッション４のインプットシャフト、符号１９は、トランスミッションケース４の車両前方端部に立設されて前記入力軸１８を回転自在に支持するための中間壁である。また、トランスミッションケース２２の車両下部には、前記トランスミッション４の摩擦要素の締結解放状態を駆動するコントロールバルブボディ２３が設けられ、更にその下部にオイルパン２４が設けられ、このオイルパン２４内に作動油（具体的にはオートマチックトランスミッションフルード）を貯留して油溜り１００を形成している。更に、この油溜り１００の作動油は、オイルポンプ１３で吸入され、加圧吐出される。なお、図中の符号２５は、オイルパン２４内の作動油を吸入濾過するストレーナである。

前記トランスミッションケース２２の中間壁１９の車両前方、つまりエンジン１側には、前記トルク合成機構である差動装置３を収納するための合成機構ハウジング本体２６ａが取付けられており、この合成機構ハウジング本体２６ａの内部に、差動装置３、モータジェネレータ２、オイルポンプ１３が収納されている。具体的には、前記トランスミッション４のインプットシャフト１８の車両前方にインターミディエイトシャフト２７が回転自在に配設され、このインターミディエイトシャフト２７とインプットシャフト１８との間に差動装置３が介装され、その車両前方で且つ差動装置３の外側、つまり外周側にモータジェネレータ２が配設され、モータジェネレータ２の車両前方で且つモータジェネレータ２の内側、つまり内周側にオイルポンプ１３が配設されている。なお、合成機構ハウジング本体２６ａの車両前方、つまりエンジン１側にはオイルポンプカバー１８が取付けられ、その内部にダンパ１４が収納されており、合成機構ハウジング本体２６ａとオイルポンプカバー２８とで合成機構ハウジング２６を構成している。

本実施形態では、モータジェネレータ２の車両後方内周側に差動装置３を、車両前方内周側にオイルポンプ１３をレイアウトすることにより、オイルポンプ１３から差動装置３までの距離を短縮することができる。モータジェネレータ２で、より大きな駆動トルク或いは制動トルク（＝発電量）を得るためには、ステータ２Ｓやロータ２Ｒの半径を大きくするのが望ましい。そこで、モータジェネレータ２のステータ２Ｓやロータ２Ｒを大径化し、その内周側に、差動装置３やオイルポンプ１３を配設する。特に、ロータ２Ｒをインターミディエイトシャフト２７に連結するためのホイール状のロータサポート２ＲＳの車両前方にオイルポンプハウジング２８を設け、その内部にオイルポンプ１３を配設することによりオイルポンプ１３−モータジェネレータ２間の距離の短縮化を図っている。

更に、環境面では、差動装置３やオイルポンプ１３の周りが作動油で湿潤状態、所謂ウエットな状態であるのに対して、モータジェネレータ２の内部は乾燥状態、つまりドライでなければならない。そこで、モータジェネレータ２のロータサポート２ＲＳの車両後方側において、当該ロータサポート２ＲＳと合成機構ハウジング本体２６ａとの間に後方区画壁２９を設け、この後方区画壁２９とロータサポート２ＲＳとの間にシール付きベアリング３０を設けて当該ロータサポート２ＲＳを回転自在に支持すると共に、ロータサポート２ＲＳの車両前方側において、当該ロータサポート２ＲＳと合成機構ハウジング本体２６ａとの間に前方区画壁３１を設け、この前方区画壁３１とロータサポート２ＲＳとの間にシール付きベアリング３２を設けて当該ロータサポート２ＲＳを回転自在に支持することにより、モータジェネレータ２の内部をドライな状態に維持できるようにした。

また、ここでも、後方区画壁２９側、つまり差動装置３側のシール付きベアリング３０よりも前方区画壁３１側、つまりオイルポンプ１３側のシール付きベアリング３２を大径化することにより、より大径の、つまり効率のよいオイルポンプ１３をモータジェネレータ２の内部に収納できるようにして、オイルポンプ１３とモータジェネレータ２との距離の短縮化を図った。また、このようにオイルポンプ１３と差動装置３との距離を短縮し、結果的にオイルポンプ１３とトランスミッションケース２２との距離を短縮化することにより、後述するように、当該トランスミッションケース２２のオイルパン２４から作動油をオイルポンプ１３に吸入したり、或いはオイルポンプ１３から吐出された加圧作動油をトランスミッション４に吐出したりするための油路が短くなるという効果もある。

図３には、トランスミッションケース２２に形成された吸入油路３３及び吐出油路３４の断面形状（実質的にはトランスミッションケース２２に開口している端面の形状）を示す。このトランスミッションケース２２に形成されている吸入油路３３の一端は、図２に示すように、前記ストレーナ２５に連結されており、これに連通して合成機構ハウジング本体２６ａに形成されている部分は、モータジェネレータ２の下方を経由してから上方に立ち上げられ、その他端がオイルポンプ１３の吸入口１３ａに連結されている。一方の吐出油路３４の一端はオイルポンプ１３の吐出口に連結され、その他端がコントロールバルブボディ２３に連結されている。なお、吸入油路３３も吐出油路３４も、合成機構ハウジング本体２６ａに形成されている油路の断面形状は図２に示すように互いに同形状である。つまり、これらの油路は、何れもモータジェネレータ２の外周を通って形成されている。

ここで、吸入油路３３を例にとって説明すると、吸入油路３３のうち、トランスミッションケース２２に形成されている部分の合成機構ハウジング本体２６ａ側端部は、コントロールバルブボディ２３より車両上方に開口されている。一方、これに連通する合成機構ハウジング本体２６ａ側の吸入油路３３は、トランスミッションケース２２の開口部２２ａから中間壁１９を介して合成機構ハウジング本体２６ａ側で一端下方に立下げられ、モータジェネレータ２の下方をとって車両前方に延長され、そこから車両上方に立上げられてオイルポンプ１３に連結される。つまり、この吸入油路３３は、合成機構ハウジング本体２６ａ側とトランスミッションケース２２との接続部位Ｓよりも低い位置を経由するように形成されている。

オイルポンプ１３が作動しているときには、この吸入油路３３は作動油で満ちているが、オイルポンプ１３が停止すると、吸入油路３３のうち、トランスミッションケース２２との接続部位Ｓよりも低い位置には作動油が残存して、ここが油溜り部３５となる。従って、エンジンが停止しても、トランスミッションの油溜り１００とオイルポンプ１３との間の油路内の作動油が抜けにくくなり、もってエンジン始動時の油圧の立上りが早くなるとともに、また、オイルポンプをエンジンで直接駆動することにより、構造的、コスト的に有利である（請求項１に対応する効果）。このとき、本実施例では、例えば、オイルポンプ１３が停止しているときの通常のオイルパン２４内の作動油の液面高さをオイルレベルＯＬで表すと、接続部位Ｓがこれよりも高い位置に形成されているため、例え吸入油路３３から余分な作動油がドレンされたとしても、油溜り３５に残存している作動油の液面は、オイルパン２４内のオイルレベルＯＬよりも高い。従って、オイルポンプ１３と油溜り部３５の作動油の液面との間のエアの量が少なく、つまり油溜り部中の作動油にエアが混入しにくく、もってオイルポンプ１３が停止した後の油圧の立上りを早くすることができる（請求項３に対応する効果）。

更に、合成機構ハウジング本体２６ａに形成された吸入油路３３の前記トランスミッションケース２２との接続部位Ｓよりも低い位置を経由するように吸入油路３３を形成し、トランスミッションケース２２との接続部位Ｓよりも低い部位を油溜り部３５としたことにより、油溜り部３５の形成が容易という効果がある（請求項２に対応する効果）。
また、吸入油路３３や吐出油路３４をモータジェネレータ２の外周に形成したことにより、エンジンが作動しているときには、モータジェネレータ２の外周を比較的温度の低い作動油が常時通過することになり、モータジェネレータ２の冷却効果を得ることができる。また、エンジンの停止時には、油溜り部３５に残存した作動油によってモータジェネレータ２の冷却効果を得ることができる（請求項６に対応する効果）。
更に、本実施形態では、モータジェネレータ２の内部にオイルポンプ２や差動装置３を配設する構成としたため、やはりトランスミッションケース２２からオイルポンプ１３までの油路の長さを短くでき、その結果、油圧の立上りをより一層早めることができる。

次に、本発明のハイブリッド車両の油路構造の第２実施形態について、図４を用いて説明する。図４は、前記第１実施形態のオイルポンプ１３やオイルパン２４、ストレーナ２５、コントロールバルブボディ２３を用い、オイルポンプ１３とストレーナ２５とを連通する吸入油路３３、オイルポンプ１３とコントロールバルブボディ２３とを連通する吐出油路３４を概念的に描いたものである。この実施形態では、吸入油路３３の途中に、オイルポンプ１３への吸入方向への作動油の流れは許容し且つ反対方向への流れを禁止する第１ワンウエイバルブ３６を設け、このワンウエイバルブ３６からストレーナ２５までの吸入油路３３を油溜り部３５とした。また、吐出油路３４の途中に、コントロールバルブボディ２３、つまりエンジン運転時のトランスミッション側への作動油の流れは許容し且つエンジン停止時のトランスミッション側への作動油の流れを禁止する第２ワンウエイバルブ３７を設け、この第２ワンウエイバルブ３７とオイルポンプ１３までの吐出油路３４を油溜り部３５とした。つまり、オイルポンプ１３が作動しているときには、吸入油路３３も吐出油路３４も作動油で満たされている。この状態から、オイルポンプ１３を停止すると共に、夫々のワンウエイバルブ３６、３７が閉じられると各油路内が液密な状態となって作動油がドレンされなくなるので、ワンウエイバルブ３６より下流側は作動油の油溜り部３５となる。なお、この種のワンウエイバルブには、例えば特開２００３−９７７４８公報に記載されるものなどが挙げられる。

このように、オイルポンプの吸入方向或いは吐出方向への作動油の流れを許容し、逆方向への作動油の流れを禁止するワンウエイバルブを吸入或いは吐出油路内に設けることによっても、容易に油溜り部を形成することができ、これにより油溜り部中の作動油にエアが混入しにくくしてオイルポンプ作動時の油圧の立上りを早めることができる。また、本実施形態では、油路の形状に格別の限定がないので、油路長さを最短に設定することが可能となる（請求項４及び５に対応する効果）。

本発明のハイブリッド車両の油路構造の第１実施形態を示す概略構成図である。 図１のハイブリッド車両の油路構造の具体的な構成を示す縦断面図である。 図２の吸入油路、吐出油路を示すトランスミッションケースの車両前方端面の説明図である。 本発明のハイブリッド車両の油路構造の第２実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１はエンジン
２はモータジェネレータ
３は差動装置
４はトランスミッション
１３はオイルポンプ
１４はダンパ
２１は遊星歯車機構
２２はトランスミッションケース
２３はコントロールバルブボディ
２４はオイルパン
２５はストレーナ
２６は合成機構ハウジング
２８はオイルポンプカバー
３３は吸入油路
３４は吐出油路
３５は油溜り部
３６，３７はワンウエイバルブ
ＯＷＣはワンウエイクラッチ
Ｓはサンギヤ
Ｐはピニオン
Ｒはリングギヤ
Ｃはピニオンキャリヤ

Claims (6)

1. エンジン、該エンジンに駆動されるオイルポンプ、モータジェネレータ、変速機構を有するトランスミッションが、この順序で配設され、前記エンジンのトルクとモータジェネレータのトルクとを合成するトルク合成機構を備え、前記トランスミッションには油溜りが設けられ、前記オイルポンプが前記油溜りの作動油を吸入及び加圧吐出して、前記トランスミッションの変速機構に作動油を供給するハイブリッド車両において、前記トランスミッションの変速機構を収納するトランスミッションケースのエンジン側に、前記トルク合成機構を収納する合成機構ハウジングを配設し、前記合成機構ハウジングに、前記油溜りの作動油をオイルポンプに吸入する吸入油路及びオイルポンプから作動油を吐出する吐出油路の少なくとも何れか一方を形成し、前記合成機構ハウジングに形成された油路の一部又は全部に、前記油溜りとは個別の油溜り部を形成したことを特徴とするハイブリッド車両における油路構造。
2. 前記合成機構ハウジングに形成された吸入油路及び吐出油路の少なくとも何れか一方の前記トランスミッションケースとの接続部位よりも低い位置を経由するように当該油路を形成して、当該トランスミッションとの接続部位よりも低い部位が前記油溜り部を形成することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両における油路構造。
3. 前記油溜り部のオイルレベルは、前記オイルポンプが作動していない状態での前記トランスミッションの油溜りの通常のオイルレベルよりも高い位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両における油路構造。
4. 前記吸入油路を前記合成機構ハウジングに形成し、当該吸入油路の途中に、オイルポンプへの吸入方向への作動油の流れは許容し且つ反対方向への流れを禁止する弁を設け、この弁によって前記吸入油路に油溜り部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両における油路構造。
5. 前記吐出油路を前記合成機構ハウジングに形成し、当該吐出油路の途中に、エンジン運転時のトランスミッション側への作動油の流れは許容し且つエンジン停止時のトランスミッション側への作動油の流れを禁止する弁を設け、この弁によって前記吐出油路に油溜り部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両における油路構造。
6. 前記油溜り部をモータジェネレータの外周に形成したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のハイブリッド車両における油路構造。

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