JP2007245900A - ハイブリッド車両駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ハイブリッド車両駆動装置を実現する際、変速機の軸方向寸法の増加を抑制して車両搭載性を向上し、かつ潤滑機構を簡素化する。
【解決手段】オイルポンプ700の回転軸700aを、エンジンの出力軸に対して異なる軸線上であって、変速機構より車両下方側に配置する。また、電気的駆動源2の回転軸144を、エンジンの出力軸に対して異なる軸線上であって、入力軸に沿い、且つ変速機構に対して径方向に重なる位置に配置する。そして、オイルポンプの回転軸、電気的駆動源側の回転軸及び入力軸6を、1本の無端帯166で連結して同期的に回転するようにした。
【選択図】図4

Description

本発明は、ハイブリッド車両駆動装置に関する。
近年、地球環境の保護、及び有限資源の節約の観点から、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、エンジンに対して直列もしくは並列に配置したモータを、エンジン出力のアシスト、制動・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にしたものである。このハイブリッド車両は、従来の変速機の基本的なレイアウトの変更をおこなうことなくモータ等を新たに構成することで、コストを抑えつつ、従来の車両にそのまま適用することが考えられている。
一方、一般的な変速機では、エンジンにより駆動されるオイルポンプが設けられ、このオイルポンプで発生した高圧のオイルは、変速機に内蔵されたクラッチ及びブレーキの油圧駆動などの作動に加えて、変速機の各部における潤滑や除熱に使用されている。
このような構成を備えたハイブリッド車両の動力駆動装置としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。この動力駆動装置は、モータ・ジェネレータをエンジンと変速機との間に配置するとともに、このモータ・ジェネレータ及びオイルポンプとをエンジンクランクシャフトと同軸上に配設している。
また、別のハイブリッド車両の動力駆動装置として、特許文献2に記載されたものがある。これは、エンジンと変速機との間にモータ・ジェネレータを配置するとともに、このモータ・ジェネレータをエンジンのクランクシャフトと同軸上(変速機入力軸と同軸上)に配設するとともに、変速機用オイルポンプをエンジンクランクシャフトと別軸上に設け、変速機入力軸にチェーン機構を介して連結している。
特開2002−118901 特開2003−175746
しかしながら、特許文献1に記載のハイブリッド車両の動力伝達装置にあっては、モータ・ジェネレータ及びオイルポンプを変速機入力軸と同軸上に配置しているため、変速機の軸方向寸法が増加して、変速機のレイアウト変更が必要になったり、搭載可能な車両が限定されたりするという問題があった。
また、特許文献2に記載のハイブリッド車両の動力伝達装置にあっては、オイルポンプをエンジンクランクシャフトと別軸上に設けているものの、軸方向寸法の大きなモータ・ジェネレータをエンジンクランクシャフトと同軸上に設けているため、軸方向寸法の短縮が十分とはいえず、車両搭載性が良好とはいえなかった。
そこで、モータ・ジェネレータとエンジンクランクシャフトとを別の軸線上に配置するとともに、それぞれを変速機入力軸とチェーンなどの動力伝達機構で連結することも考えられるが、この場合、新たに追加した動力伝達機構を潤滑する機構が必要となり、単純にモータ・ジェネレータとオイルポンプとを別軸上に設けただけでは、油路の配設が複雑になるという新たな問題が発生する。
本発明は係る点に鑑みてなされたもので、ハイブリッド車両駆動装置を実現する際、変速機の軸方向寸法の増加を抑制して車両搭載性を向上し、かつ潤滑機構を簡素化することを目的とする。
本発明に係るハイブリッド車両駆動装置は、エンジンと、このエンジンの出力軸に連結する電気的駆動源と、自動変速機とを備え、前記自動変速機は、前記エンジン又は前記電気的駆動源から動力が伝達される入力軸と、ケース内で前記動力を変速し駆動輪側に出力する変速機構と、前記ケース内で前記動力により駆動されるオイルポンプとを有しているハイブリッド車両の駆動装置において、前記オイルポンプの回転軸を、前記自動変速機の入力軸に対して異なる軸線上であって、前記変速機構より車両下方側に配置し、前記電気的駆動源の回転軸を、前記入力軸に対して異なる軸線上であって、前記入力軸に沿い、且つ前記変速機構に対して径方向に重なる位置に配置し、前記オイルポンプの回転軸、前記電気的駆動源側の回転軸及び前記入力軸を、1本の無端帯で連結して同期的に回転するようにしたことを特徴とするハイブリッド車両駆動装置である。
本発明のハイブリッド車両駆動装置によると、オイルポンプ及び電気的駆動源は、自動変速機の入力軸と異なる軸線上に配置し、かつ径方向に重なる位置に配置されるので、自動変速機の軸方向寸法の増加を抑制することができ、車両搭載性を向上させることができる。
また、オイルポンプの回転軸、電気的駆動源の回転軸側及び入力軸を1本の無端帯で連結しているので、無端帯がオイルポンプの回転軸付近を通過する際に油溜まり内に浸されるので、無端帯自体が常時潤滑されることとなり、無端帯と入力軸との間、無端帯と電気的駆動源の回転軸との間の潤滑も良好に行なわれる。これにより、無端帯と電気的駆動源の回転軸との間の潤滑機能を簡素化することができる。
以下、本発明に係るハイブリッド車両駆動装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明が適用される車両用自動無段変速機の1実施形態を示すスケルトン図であり、図2は、本実施形態の変速機ハウジングの内部構造を示す断面図であり、図3は、モータ・ジェネレータハウジングの内部構造を示す断面図であり、図4は、変速機ケースの内部をトルクコンバータケース側から見た図である。
図1に示すように、本実施形態の車両用自動無段変速機は、モータ・ジェネレータ2、エンジン9からのトルクを増幅するトルクコンバータ3、前後進切換装置4、入出力間で無段変速を行なうベルト式無段変速機構(CVT)5、減速ギヤ機構500及びディファレンシャル装置600を備えている。
図2に示すように、変速機ハウジング100の内部には、トルクコンバータ3、前後進切換装置4、CVT5、減速ギヤ機構500及びディファレンシャル装置600が配置されているとともに、各装置への圧油や潤滑油を供給する機構として、ベーンポンプ700と、このベーンポンプ700の吸入口側にオイルストレーナ710が設けられているとともに、ベーンポンプ700の吐出口側にコントロールバブルユニット720が配置されている。なお、変速機ハウジング100は、サイドカバー110と、変速機ケース120と、トルクコンバータケース130とで構成されている。
トルクコンバータ3は、エンジン9の出力軸9aに連結され、第1スプロケット50に連結しているポンプインペラ10と、出力軸9aと同軸に配置されている変速機入力軸6に連結したタービンライナー11とを備えている。
前後進切換装置4は、図1に示すように、出力軸4bに固定されたサンギヤ15、変速機入力軸6に固定されたリングギヤ16、サンギヤ15及びリングギヤ16に噛合されたピニオンギヤ17、ピニオンギヤ17を支持するキャリヤ19からなるプラネタリギヤを備えている。また、変速機入力軸6と出力軸4bとの間にはダイレクトクラッチ22が介装されており、このダイレクトクラッチ22を係合させることで変速機入力軸6及び出力軸4bが直結される。キャリヤ19にはリバースブレーキ25が連結されており、このリバースブレーキ25を作動させることでキャリヤ19の回転が停止される。
CVT5は、プライマリプーリ410とセカンダリプーリ420とを有しており、これらのプーリ410,420の間には金属製のベルト430が巻き掛けられている。
プライマリプーリ410は固定シーブ410b及び可動シーブ410aを有しており、可動シーブ410aは、固定シーブ410bに一体化されたプーリ軸412上を軸方向に移動可能とされているとともに、固定シーブ410bと一体的に回転するようになっている。また、可動シーブ410aは、油圧アクチュエータ410cによって軸方向に移動されるように構成されている。
セカンダリプーリ420も、プライマリプーリ410とほぼ同様の構造であって、固定シーブ420b及び可動シーブ420aを有しており、固定シーブ420bは、サイドカバー110及び変速機ケース120に回転自在に支持されている。可動シーブ420aは、固定シーブ420bに一体化されたプーリ軸422上を軸方向に移動可能とされているとともに、固定シーブ420bと一体的に回転するようになっている。また、可動シーブ420aは、油圧アクチュエータ420cによって軸方向に移動されるように構成されている。
また、セカンダリプーリ420のプーリ軸422に出力ギヤ93が固定されており、この出力ギヤ93に、減速ギヤ機構500を介してディファレンシャル装置600が連結されている。
減速ギヤ機構500は、減速軸500aに同軸に固定された大ギヤ500b及び小ギヤ500cを有している。ディファレンシャル装置600は、デフケース600aと一体的に回転するようにデフケース600aに固定されたリングギヤ600bと、デフケース600a内にシャフト600cを介して支持されている一対のデフギヤ600d,600dと、これらのデフギヤ600d,600dにそれぞれ噛合されたサンギヤ600e,600eとを有しており、各サンギヤ600e,600eは、車両左右の車軸602,602にそれぞれ連結されて差動回転を出力するようになっている。
そして、セカンダリプーリ420の出力ギヤ93が、減速ギヤ機構500の大ギヤ500bに噛合され、小ギヤ500cが、ディファレンシャル装置600のリングギヤ600bに噛合されている。
ベーンポンプ700は、ロータ軸700aに支持されて回転するロータと、このロータに偏心して取り付けられるカムリングと、ロータとカムリングにより構成される油室を仕切るベーンとから構成されている。ベーンはロータの溝にはめ込まれ、その内側はロータ軸700aと各溝に設けられた油路に供給される作動油が、ロータ回転時の遠心力によりベーンをカムリングに向けて押圧するようになっている。また、ロータ軸700aのトルクコンバータ3側の端部の、第1スプロケット50と軸方向同一平面上に、第2スプロケット701が固定されており、第1スプロッケット50との間に掛け渡された第1チェーン166によりベーンポンプ700はエンジンの出力軸9aに対して同期的に駆動される。
図3に示すように、変速ハウジング100には、変速機ケース120に設けた開口部120aに、トルクコンバータ3側が開口した円筒形状のモータ・ジェネレータケース140がボルトを介して一体に連結されており、このモータ・ジェネレータケース140内にモータ・ジェネレータ2が配置されている。
モータ・ジェネレータ2は、モータ・ジェネレータケース140内に配置した軸受142と、この軸受け142に回転自在に支持されている入出力軸144と、入出力軸144とともに回転する回転子146と、回転子146の外周面に対向してモータ・ジェネレータケース140の内周面に固定されている固定子148とで構成されている。そして、入出力軸144のトルクコンバータ3側の端部の、第1スプロケット50と軸方向異なる平面上に、第3スプロケット150が固定されている。
次に、図4は変速機ケース120内部をトルクコンバータケース130側から見た図である。
ベーンポンプ700のロータ軸700aは、CVT5より車両下方側であって、変速機入力軸6より車両後方側に配置されている。すなわち、変速機ケース120の下部にはオイルパン740が一体に設けられており、ベーンポンプ700は、オイルパン740に貯留されている作動油に浸漬するように配置されている。
モータ・ジェネレータ2の入出力軸144は、変速機入力軸6の軸中心より上方側かつ車両前方側に配置されているとともに、図2に示すように、CVT5に対して平行に、半径方向に重なるように配置されている。
また、変速機入力軸6の軸中心より車両前方側、且つ車両下方側に、モータ・ジェネレータ2の入出力軸144及び変速機入力軸6に対して平行に延在するように中間軸160が配置されている。この中間軸160には、大径の第4スプロケット162と、小径の第5スプロケット164とが固定されている。
また、変速機入力軸6に固定された第1スプロケット50と、ベーンポンプ700のロータ軸700aに固定された第2スプロケット701と、中間軸160に固定された第5スプロケット164との間に、第1チェーン166が掛け渡されている。そして、第1チェーン166は、オイルパン740に貯留されている作動油に一部が浸漬されている。
また、モータ・ジェネレータ2の入出力軸144に固定された第3スプロケット150と、中間軸160に固定され、第3スプロケット150に対して直径が大きい第4スプロケット162との間に、第2チェーン168が掛け渡されている。
ディファレンシャル装置600(図4に車軸602の位置を示す)は、変速機入力軸6より車両後方側、且つ車両下方側に配置されている。
さらに、ベーンポンプ700の吐出口側に配置されているコントロールバブルユニット720は、CVT5より車両下方側の位置で、オイルパン740に貯留されている作動油に浸漬しながら略水平方向に延在して配置されている。
次に、本実施形態の車両用自動無段変速機の動作について説明する。
エンジン9の燃費消費率が低い低負荷での発進や低速走行時には、エンジン9を停止させ、バッテリ(図示せず)からモータ・ジェネレータ2に電気エネルギを供給し、モータとして駆動するモータ・ジェネレータ2の回転駆動力を変速機入力軸6側に伝達して車両を走行させる。
また、通常走行時には、主にエンジン9による走行となり、CVT5の変速制御によりエンジン回転数を調整することで、最良燃費ライン上の運転を行なう。また、エンジンが最大出力を発生しても駆動力が不足する高速走行時には、バッテリからモータ・ジェネレータ2に電気エネルギを供給し、モータとして駆動するモータ・ジェネレータ2の回転駆動力により車両全体の駆動力を増強する。
一方、減速走行時には、エンジン9への燃料供給をカットし、モータ・ジェネレータ2をジェネレータとして機能させ、運動エネルギの一部を電気エネルギに変換してバッテリに回収する。そして、後退時には、エンジン9を停止させ、バッテリからからモータ・ジェネレータ2に電気エネルギを供給し、モータとして駆動するモータ・ジェネレータ2の回転駆動力のみの車両走行とする。
なお、本実施形態のモータ・ジェネレータ2が本発明の電気的駆動源に相当し、出力軸9aがエンジンの出力軸に相当し、CVT5が本発明の変速機構に相当し、ベーンポンプ700が本発明のオイルポンプに相当し、ロータ軸700aが本発明のオイルポンプの回転軸に相当し、入出力軸144が本発明の電気的駆動源の回転軸に相当し、変速機入力軸6が本発明の入力軸に相当し、第1チェーン166が本発明の無端帯に相当し、コントロールバルブユニット720が本発明の油圧制御部品に相当し、モータ・ジェネレータ2の入出力軸144が本発明の電気的駆動源の駆動軸に相当し、入出力軸144に固定した第3スプロケット150と、中間軸160に固定した第4スプロケット162と、これら第3スプロケット150及び第4スプロケット162に掛け渡された第2チェーン168が本発明の動力伝達機構に相当する。
次に、本実施形態の車両用自動無段変速機の作用効果について述べる。
ベーンポンプ700及びモータ・ジェネレータ2を変速機入力軸6と異なる軸線上に配置しているので、自動変速機の軸方向寸法の増加を抑制することができ、車両搭載性を向上させることができる(本発明の請求項1に対応)。
また、変速機入力軸6、ベーンポンプ700のロータ軸700a及び中間軸160が、1本の第1チェーン166で同期的に回転するように連結されているため、とくに、変速機において最も軸方向寸法が長くなる部分である、変速機入力軸と同軸上の軸方向寸法を短縮化できるため、車両の車両搭載性をさらに向上させることができる。
また、第1チェーン166は、ベーンポンプ700のロータ軸700aに固定された第2スプロケット701に係合するときにオイルパン740に貯留されている作動油に浸されるので、第1チェーン166が常時潤滑されることとなり、第1チェーン166と変速機入力軸6との間、第1チェーン166とモータ・ジェネレータ2の入出力軸144との間の潤滑が良好に行なわれる。したがって、第1チェーン166とモータ・ジェネレータ2の入出力軸144との間の潤滑機能を簡素化することができる。(本発明の請求項1に対応)。
ここで、ベーンポンプ700の作動油吸入抵抗を低減し、コントロールバブルユニット720の油抜け、エア混入を防止するために、ベーンポンプ700及びコントロールバブルユニット720は、CVT5より車両下方側であって変速機ケース120の下部に溜まっている作動油に浸漬させて配置することが好ましい。そして、ベーンポンプ700と同期的に回転するモータ・ジェネレータ2もCVT5より車両下方側に配置すればよいが、このようにすると、動力源として作用するため大きな径のモータ・ジェネレータ2とCVT5に油圧を供給する油路ととが干渉するおそれがある。
そこで、この干渉を避けるために、モータ・ジェネレータ2を、CVT5より車両前方側、且つ変速機入力軸6の軸中心よりもモータ・ジェネレータ2の入出力軸144を車両上方側に配置するとともに、モータ・ジェネレータ2の入出力軸144、変速機入力軸6及びベーンポンプ700のロータ軸700aを1本のチェーンで連結する方法が考えられる。しかし、このようにすると、入出力軸144、変速機入力軸6及びロータ軸700aの間のチェーンの巻き付け角を確保するためのテンショナが必要になるとともに、これらの軸間距離が長くなってチェーンの振れも大きくなってしまうので、変速機ケース120内に、テンショナを配置するスペースを確保したり、チェーンの周囲に振れを許容するためのクリアランスを確保する必要が生じる。その結果、大型の変速機ケースとなって車両搭載性が悪化するおそれがある。なお、コントロールバブルユニット720を、CVT5より車両前方側に配置しても同様の問題が発生する。
そこで、本実施形態は、変速機入力軸6の軸中心よりも車両前方側、且つ車両下方側に中間軸160を配置し、変速機入力軸6に固定された第1スプロケット50と、ベーンポンプ700のロータ軸700aに固定された第2スプロケット701と、中間軸160に固定された第5スプロケット164との間に第1チェーン166を掛け渡している。このようにしたことで、第1チェーン166と、ロータ軸700a、変速機入力軸6及び中間軸160との巻き付け角を90°以上にすることができるので、テンショナが不要となり、第1チェーン166の振れを小さくすることができる。したがって、変速機ケース120内にテンショナを配置するスペースや、第1チェーン166の振れを許容するクリアランスを確保する必要が無く、変速機ケース120内にコンパクトに配置することができるので、車両搭載性の悪化を抑制することができる(本発明の請求項2に対応)。
また、第1チェーン166は、中間軸160とベーンポンプ700のロータ軸700aとの間において大部分がオイルパン740に貯留されている作動油に浸されることとなり、潤滑油に浸される時間が長くなるので、さらに第1チェーン166の潤滑を確実なものとすることができ、第1チェーン166とモータ・ジェネレータ2の入出力軸144との間の潤滑機能を簡素化することができる。(本発明の請求項2に対応)
さらに、モータ・ジェネレータ2の入出力軸144に固定された第3スプロケット150と、中間軸160に固定され、第3スプロケット150に対して直径が大きい第4スプロケット162との間に、第2チェーン168が掛け渡されており、モータ・ジェネレータ2がモータとして駆動する際には、入出力軸144から中間軸160に、第2チェーン168を介して減速回転が伝達されるようになっているので、モータ・ジェネレータ2の小型化を図ることができ、車両搭載性をさらに向上させることができる(本発明の請求項2に対応)。
次に、図5に示すものは、図4で示した構成と異なる実施形態の変速機ケース120内部をトルクコンバータケース130側から見た図である。
本実施形態は、変速機入力軸6より車両前方側に配置したモータ・ジェネレータ2の入出力軸144に、第1ギヤ200が固定されている。
変速機入力軸6より車両前方側、且つ車両下方側に配置した中間軸160には、第2ギヤ210と、小径の第5スプロケット164とが固定されている。なお、第2ギヤ210は、第1ギヤ200より直径の大きなギヤである。
そして、第1ギヤ200と第2ギヤ210との間に、第1ギヤ200より直径が大きく、第2ギヤ210より直径が小さい第3ギヤ220が噛合されている。
なお、本実施形態の第1ギヤ200と、第2ギヤ210と、これらのギヤに噛合されている第3ギヤ220とが本発明の動力伝達機構に相当する。
本実施形態は、図1から図4で示した実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、第1ギヤ200と第2ギヤ210との間に、第1ギヤ200より直径が大きく、第2ギヤ210より直径が小さい第3ギヤ220が噛合されていることから、モータ・ジェネレータ2がモータとして駆動する際には、入出力軸144から中間軸160に減速回転が伝達されるようになっているので、モータ・ジェネレータ2の小型化を図ることができ、車両搭載性をさらに向上させることができる(本発明の請求項2に対応)。
本発明に係る車両用自動無段変速機の1実施形態を示すスケルトン図である。 本発明に係る車両用自動無段変速機の変速機ハウジング内部構造を示す断面図である。 本発明に係るモータ・ジェネレータハウジングの内部構造を示す断面図である。 変速機ケースの内部をトルクコンバータケース側から示した図である。 図4と異なる配置構成とした変速機ケースの内部をトルクコンバータケース側から示した図である。
符号の説明
2 モータ・ジェネレータ
6 変速機入力軸
5 CVT
9 エンジン
9a 出力軸
50 第1スプロケット
100 変速機ハウジング
144 モータ・ジェネレータの入出力軸
150 第3スプロケット
160 中間軸
162 第4スプロケット
164 第5スプロケット
166 第1チェーン
168 第2チェーン
200 第1ギヤ
210 第2ギヤ
220 第2ギヤ
600 ディファレンシャル装置
700 ベーンポンプ
700a ロータ軸
701 第2スプロケット
720 コントロールバルブユニット

Claims (2)

  1. エンジンと、このエンジンの出力軸に連結する電気的駆動源と、自動変速機とを備え、前記自動変速機は、前記エンジン又は前記電気的駆動源から動力が伝達される入力軸と、ケース内で前記動力を変速して駆動輪側に出力する変速機構と、前記ケース内で前記動力により駆動されるオイルポンプとを有しているハイブリッド車両の駆動装置において、
    前記オイルポンプの回転軸を、前記自動変速機の入力軸に対して異なる軸線上であって、前記変速機構より車両下方側に配置し、
    前記電気的駆動源の回転軸を、前記入力軸に対して異なる軸線上であって、前記入力軸に沿い、且つ前記変速機構に対して径方向に重なるように配置し、
    前記オイルポンプの回転軸、前記電気的駆動源側の回転軸及び前記入力軸を、1本の無端帯で連結して同期的に回転するようにしたことを特徴とするハイブリッド車両駆動装置。
  2. 前記変速機構の出力回転を左右の駆動輪に分配するディファレンシャル装置を、前記入力軸より車両後方側、且つ車両下方側に配置し、
    前記変速機構に油圧の供給制御を行なう油圧制御部品を、前記変速機構より車両下方側で水平方向に延在するように配置し、又は、前記変速機構より車両前方側で車両上下方向に延在するように配置し、
    前記オイルポンプを、前記入力軸より車両後方側、且つ車両下方に配置し、
    前記電気的駆動源を、前記入力軸より車両前方側に配置し、
    前記電気的駆動源の回転軸を、前記無端帯と連結する中間軸と、当該中間軸に対して動力伝達機構を介して連結し前記電気的駆動源に対して同軸上に形成されている駆動軸とで構成するとともに、
    前記中間軸を、前記入力軸より車両前方側、且つ車両下方側に配置し、
    前記駆動軸を、前記入力軸より車両前方側に配置したことを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両駆動装置。
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