JP2009012681A - ハイブリッド車両の駆動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの駆動による走行時に２方向クラッチが係合状態にスイッチするのを防止することができるようにしたハイブリッド車両の駆動力伝達装置を提供することである。
【解決手段】エンジン１３を駆動源として回転駆動される前輪１１と、減速機付き電動モータ１６を駆動源として回転駆動される後輪１２とを備え、上記電動モータ１６における減速機１７の出力軸１８から後輪１２に至るトルク伝達経路に機械式の２方向クラッチ１９を組込んでエンジン１３の駆動による車両の走行時に後輪１２から出力軸１８に回転トルクが伝達されるのを防止する。減速機１７の出力軸１８を制動する電磁クラッチ５０を設け、電動モータ１６の回転停止時に、その電磁クラッチ５０により出力軸１８を制動して、エンジン１３の駆動による車両の走行時に２方向クラッチ１９の外輪２２が振動等で回転して２方向クラッチが誤作動するのを防止する。
【選択図】図２

Description

この発明は、エンジンにより駆動輪を駆動し、減速機付き電動モータによって補助駆動輪を駆動するハイブリッド車両の駆動力伝達装置に関するものである。

エンジンおよび電動モータを備え、その電動モータを発進時や、加速時等の負荷が大きいときにアシストとして用いるようにしたハイブリッド車両の駆動力伝達装置として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。

上記特許文献１に記載された駆動力伝達装置においては、電動モータの回転を減速する減速機の出力軸から補助駆動輪に至るトルク伝達系に２方向クラッチを組込み、エンジンの駆動による通常走行時に、その２方向クラッチによって補助駆動輪から減速機側への回転トルクの伝達を遮断するようにしている。

ここで、２方向クラッチとして、外輪と内輪の間に径の異なる２つの保持器を組込み、その各保持器に形成されたポケットにスプラグを組込み、大径側保持器と小径側保持器の相対回転によりスプラグを周方向に傾動させて外輪の内径面と内輪の外径面にスプラグの両端のカム面を係合させるようにしたスプラグタイプの２方向クラッチを採用している。

特開平１１−２９１７７４号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたハイブリッド車両の駆動力伝達装置においては、電動モータを停止し、エンジンの駆動による前進走行中において、振動等により、減速機の出力軸が回転すると、その回転が２方向クラッチの外輪に伝達され、前進側に傾動しているスプラグが後進側にスイッチして係合状態となり、補助駆動輪から減速機側への回転伝達を遮断することができなくなるという不具合が発生する。

また、電動モータを停止し、エンジンの駆動による後進走行時においても、前記と同様に、後進側に傾動しているスプラグが前進側にスイッチして係合状態となり、補助駆動輪から減速機側への回転伝達を遮断することができなくなるという不具合が発生する。

この発明の課題は、エンジンの駆動による走行時に２方向クラッチが係合状態にスイッチするのを防止することができるようにしたハイブリッド車両の駆動力伝達装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、エンジンを駆動源として回転駆動される駆動輪と、減速機付き電動モータを駆動源として回転駆動される補助駆動輪とを備え、前記電動モータにおける減速機の出力軸から補助駆動輪に至るトルク伝達経路に機械式の２方向クラッチを組込んだハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、前記電動モータの回転停止時に、減速機の出力軸を制動するブレーキ装置を設けた構成を採用したのである。

ここで、ブレーキ装置として、静止部材に支持されて出力軸と同軸上に配置された電磁石と、その電磁石のコアに対向配置されて出力軸の軸方向に移動可能なアーマチュアと、そのアーマチュアをコアから離反する方向に付勢する離反ばねとからなり、前記アーマチュアの軸方向の移動によって出力軸に設けられた摩擦部材に回転抵抗を負荷する電磁クラッチを採用することにより、その電磁クラッチは出力軸と同軸上の配置であるため、装置のコンパクト化を図ることができる。

上記電磁クラッチは、電磁コイルに対する通電の遮断状態で出力軸を固定する無励磁式のものであってもよく、あるいは、電磁コイルに対する通電によって出力軸を固定する励磁式のものであってもよい。

上記のような電磁クラッチの採用において、電磁コイルと離反ばねとの間に非磁性体を介在させておくことにより、電磁コイルに対する通電の際に離反ばねに磁束が漏洩するのを防止することができるため、アーマチュアの吸着力の低下を抑制し、そのアーマチュアを確実に吸着することができる。

この発明に係るハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、２方向クラッチは、スプラグタイプのクラッチであってもよく、あるいは、ローラタイプのクラッチであってもよい。

上記のように、この発明においては、電動モータの出力軸を制動するブレーキ装置を設けたことにより、エンジンの駆動によってのみ駆動輪を駆動する走行時に、ブレーキ装置を作動して電動モータの出力軸を制動することにより、振動等により電動モータの出力軸が回転して２方向クラッチが係合状態にスイッチするのを防止することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１に示すように、ハイブリッド車両１０は、車体前部に駆動輪としての前輪１１が左右に設けられている。また、車体後部には補助駆動輪としての後輪１２が設けられている。

さらに、車体には、エンジン１３と、減速機付き電動モータ１６とが搭載され、上記エンジン１３の回転はトランスミッション１４およびディファレンシャル１５を介して前輪１１に伝達される。一方、電動モータ１６における減速機１７の出力軸１８の回転は２方向クラッチ１９およびディファレンシャル２０を介して後輪１２に伝達される。

図２および図３は電動モータ１６のトルク伝達系を示し、減速機１７の出力軸１８にはピニオン２１が取付けられ、そのピニオン２１の回転は２方向クラッチ１９に入力される。

図２に示すように、２方向クラッチ１９は、外輪２２と、その内側に組込まれた内輪２３と、上記外輪２２の円筒形内面２２ａと内輪２３の円筒形外面２３ａ間に組込まれたスプラグ２４と、そのスプラグ２４を保持する保持器２５とからなる。

外輪２２と内輪２３は軸受２６を介して相対的に回転自在に支持され、その外輪２２に設けられた入力ギヤ２７はピニオン２１に噛合している。

図４に示すように、保持器２５は、径の異なる２つの保持器２５ａ、２５ｂからなり、その外側保持器２５ａは外輪２２の円筒形内面２２ａに固定されて外輪２２と一体に回転するようになっている。

一方、内側保持器２５ｂは図２に示す軸受２８によって内輪２３に回転自在に支持されている。この内側保持器２５ｂには径方向外方に延びるスイッチピン２９が固定され、そのスイッチピン２９は外側保持器２５ａに形成された周方向に長い長孔３０内に挿入され、上記スイッチピン２９が長孔３０の周方向両端に当接する範囲内において外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂは相対的に回転自在とされている。

外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂには径方向で対向する複数のポケット３１が周方向に間隔をおいて形成され、径方向で対向するポケット３１内のそれぞれにスプラグ２４が組込まれている。

スプラグ２４は、正転用カム面２４ａと逆転用カム面２４ｂを両端のそれぞれに有し、内側保持器２５ｂのポケット３１内に組込まれた弾性部材３２によって外輪２２の円筒形内面２２ａと内輪２３の円筒形外面２３ａに対して係合解除される中立位置に保持されている。

図２に示すように、内側保持器２５ｂの一端部は外側保持器２５ａの端部より外側に位置し、その内側保持器２５ｂの一端部外周にフランジ３３と、そのフランジ３３の外側にギヤ嵌合面３４とが形成され、上記ギヤ嵌合面３４に係合溝３５が設けられている。

ギヤ嵌合面３４にはサブギヤ３６がスライド自在に嵌合され、そのサブギヤ３６は係合溝３５に組込まれた皿ばね等の弾性部材３７によってフランジ３３に押付けられている。

サブギヤ３６はピニオン２１に噛合し、外周の歯数は入力ギヤ２７の歯数より少なくなっている。このため、ピニオン２１が回転すると、サブギヤ３６はフランジ３３との接触部で滑りを生じつつ入力ギヤ２７より遅れて回転する。

内輪２３には、ディファレンシャル２０のディファレンシャルケース３８が固定され、上記内輪２３からそのディファレンシャルケース３８に回転トルクが伝達されると、その回転トルクは図示省略したディファレンシャル機構を介して図１に示す後輪１２のアクスル３９に伝達されるようになっている。

図２および図３に示すように、電動モータ１６における減速機１７の出力軸１８は、小径軸部１８ａを端部に有し、その小径軸部１８ａに円盤状の摩擦部材４０が嵌合されている。摩擦部材４０はセレーション４１によって小径軸部１８ａに回り止めされ、かつ、軸方向に移動自在とされている。

出力軸１８は、摩擦部材４０に摩擦抵抗を負荷するブレーキ装置５０によって制動されるようになっている。ブレーキ装置５０は電磁クラッチからなる。

電磁クラッチ５０は、電磁石５１と、その電磁石５１に対向配置されたアーマチュア５２と、そのアーマチュア５２に対向配置された固定プレート５３と、上記アーマチュア５２を電磁石５１から離反する方向に付勢する離反ばね５４を有し、上記電磁石５１の電磁コイル５１ａを支持するコア５１ｂは出力軸１８と同軸上に配置されて静止部材としてのハウジング５５に固定されている。

アーマチュア５２は出力軸１８の小径軸部１８ａに沿ってスライド自在とされ、かつ、コア５１ｂに対して回り止めされ、そのアーマチュア５２と電磁コイル５１ａとの間に離反ばね５４が組込まれている。アーマチュア５２は電磁コイル５１ａに対する通電の遮断状態で離反ばね５４により押圧されて摩擦部材４０に押付けられている。

固定プレート５３はコア５１ｂとの間に一定の間隔があく状態でコア５１ｂに対向配置され、ねじ５６の締付けによる手段を介してコア５１ｂに固定されている。この固定プレート５３は離反ばね５４で押圧されるアーマチュア５２とで摩擦部材４０を両側から挟持して出力軸１８を制動するようになっている。

実施の形態で示すハイブリッド車両の駆動力伝達装置は上記の構造からなり、
電動モータ１６によって後輪１２を駆動する場合は、電磁クラッチ５０の電磁コイル５１ａに通電して電動モータ１６を駆動する。

電磁コイル５１ａに対する通電によりアーマチュア５２はコア５１ｂに吸着されて摩擦部材４０の押圧を解除する。その押圧解除により、出力軸１８に対する制動が解除され、上記電動モータ１６の駆動によって出力軸１８が回転する。

出力軸１８の回転はピニオン２１を介して入力ギヤ２７およびサブギヤ３６に伝達され、外輪２２が回転すると共に、サブギヤ３６とフランジ３３の接触によって内側保持器２５ｂも外輪２２と同方向に回転する。

このとき、サブギヤ３６の歯数は入力ギヤ２７の歯数より少ないため、サブギヤ３６はフランジ３３との接触部で滑りを生じつつ入力ギヤ２７より遅れて回転し、外輪２２に固定された外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂが相対回転する。

外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂの相対回転により、スプラグ２４は外側保持器２５ａの回転方向に倒れて外輪２２の円筒形内面２２ａと内輪２３の円筒形外面２３ａに係合する。

外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂが所定角度相対回転すると、外側保持器２５ａに形成された長孔３０の一端がスイッチピン２９に係合し、外側保持器２５ａの回転は上記スイッチピン２９から内側保持器２５ｂに伝達されて内側保持器２５ｂは外側保持器２５ａと一体に回転し、スプラグ２４は係合状態に保持される。また、サブギヤ３６はフランジ３３との接触部で滑りを生じつつ回転する。

２方向クラッチ１９におけるスプラグ２４の係合により、そのスプラグ２４を介して外輪２２の回転が内輪２３に伝達される。また、内輪２３の回転はその内輪２３に固定されたディファレンシャルケース３８から図示省略したディファレンシャル機構を介して図１に示すアクスル３９に伝達されて後輪１２が回転し、車両が走行する。

車両の走行を電動モータ１６からエンジン１３に切換える場合は、図示省略した発進クラッチを結合状態として、そのエンジン１３の回転をトランスミッション１４に入力し、前輪１１を回転させる。

この場合、駆動力の切換えと同時に電動モータ１６を停止し、電磁コイル５１ａに対する通電を遮断する。電磁コイル５１ａに対する通電の遮断によってアーマチュア５２は吸着が解除されるため、離反ばね５４の押圧により、アーマチュア５２はコア５１ｂから離反して摩擦部材４０を固定プレート５３に向けて押圧する。その押圧によって摩擦部材４０は固定プレート５３とアーマチュア５２で両側から挟持され、摩擦部材４０に負荷される摩擦抵抗によって出力軸１８が制動される。

エンジン１３の駆動による車両の走行状態では、後輪１２の回転が２方向クラッチ１９の内輪２３に伝達されて内輪２３が回転するが、その内輪２３の回転によってスタンバイ状態にあるスプラグ２４は中立位置に向けて起こされるようになり、内輪２３の回転は外輪２２に伝達されず、内輪２３はフリー回転する。

ここで、２方向クラッチ１９の係合解除状態における車両の走行状態において、振動等により、仮に、電動モータ１６の出力軸１８が回転すると、その回転は２方向クラッチ１９の外輪２２に伝達され、スプラグ２４が走行方向の逆方向にスイッチして係合状態となり、後輪１２から減速機側への回転伝達を遮断することができなくなるという不具合が発生する。

しかしながら、エンジン１３の駆動による走行状態では電磁クラッチ５０の作動により出力軸１８は制動されているため、振動等で外輪２２が回転するようなことはなく、上記のような不具合の発生を生じるようなことはない。

図２および図３に示す実施の形態では、電磁クラッチ５０として、電磁コイル５１ａに対する通電の遮断状態で出力軸１８を制動する無励磁式のものを示したが、電磁クラッチ５０はこれに限定されるものではなく、電磁コイル５１ａに対する通電によって出力軸１８を制動する励磁式のものであってもよい。

図５は励磁式の電磁クラッチ５０を示す。この電磁クラッチ５０においては、出力軸１８と同軸上に配置された電磁石５１のコア５１ｂをハウジング５５に固定し、そのコア５１ｂに対向配置されたアーマチュア５２を出力軸１８の小径軸部１８ａに嵌合し、その嵌合部に設けられたセレーション４１によってアーマチュア５２を出力軸１８に回り止めし、かつ、軸方向に移動自在に支持し、上記小径軸部１８ａにはアーマチュア５２の離反量を規制する止め輪５７を取付け、離反ばね５４の押圧によりアーマチュア５２を止め輪５７に向けて付勢し、上記電磁石５１の電磁コイル５１ａに対する通電によりコア５１ｂにアーマチュア５２を吸着して出力軸１８を制動するようにしている。

上記のような励磁式の電磁クラッチ５０を採用することにより、図３に示す固定プレート５３や、その固定プレート５３をコア５１ｂに固定するねじ５６を省略することができるため、構成の簡素化を図ることができると共に、軸方向長さのコンパクト化を図ることができる。

図６は、電磁クラッチ５０の他の例を示す。この例においては、電磁コイル５１ａと離反ばね５４との間に非磁性体５８を設けている。他の構成は図３に示す電磁クラッチ５０と同一であるため、同一部品には同一の符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、電磁コイル５１ａと離反ばね５４との間に非磁性体５８を設けると、電磁コイル５１ａに対する通電時、離反ばね５４に磁束が漏洩するのを防止することができるため、アーマチュア５２の吸着力の低下を抑制し、コア５１ｂによってアーマチュアを確実に吸着することができる。

図２に示す実施の形態では、サブギヤ３６を用いて外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂを相対回転させるようにしたが、図７に示すように、上記サブギヤ３６に代えて、ギヤ嵌合面３４に可動摩擦プレート５９を回転自在に嵌合し、その可動摩擦プレート５９を弾性部材３７でフランジ３３に圧接すると共に、ハウジング５５に固定された固定摩擦プレート６０に接触させて、内側保持器２５ｂに摩擦による回転抵抗を負荷するようにしてもよい。

図７に示す場合においても、ピニオン２１から入力ギヤ２７に対する回転トルクの伝達時に外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂとを相対回転させてスプラグ２４を係合位置にスイッチさせることができる。

また、図２では、２方向クラッチ１９としてスプラグタイプのものを示したが、
図８（Ｉ）、（II）に示すように、入力ギヤ２７の内径面に固定される外輪６１の内径面に内輪６２の円筒形外面６３との間で周方向の両端に向けて対向間隔が次第に小さくなるくさび状空間を形成するカム面６４を設け、そのくさび状空間内にローラ６５を組込み、そのローラ６５を保持器６６で保持し、上記ローラ６５を弾性部材６７で中立位置に保持するようにしたローラタイプの２方向クラッチ１９を用いるようにしてもよい。

上記ローラタイプの２方向クラッチ１９においては、保持器６６に径方向外方に向くスイッチピン６９を固定し、そのスイッチピン６９を外輪６１に形成した長孔７０内に挿入し、その長孔７０の両端にスイッチピン６９が当接する範囲内において外輪６１と保持器６６を相対的に回転自在としている。

上記のようなローラタイプの２方向クラッチ１９の採用においては、保持器６６の端部にサブギヤ３６を回転自在に嵌合し、そのサブギヤ３６を弾性部材３７によって上記保持器６６に設けられたフランジ６８に押付けて、ピニオン２１から入力ギヤ２７への回転トルクの伝達時に、外輪６１と保持器６６とを相対回転させてローラ６５をカム面６４と円筒形外面６３に係合させるようにする。

なお、サブギヤ３６に代えて、図７に示す可動摩擦プレート５９および固定摩擦プレート６０を採用するようにしてもよい。

この発明に係るハイブリッド車両の駆動力伝達装置の実施の形態を示す全体の構成図 図１の電動モータのトルク伝達系を示す断面図 図２のブレーキ装置部を拡大して示す断面図 図２に示す２方向クラッチの断面図 ブレーキ装置の他の例を示す断面図 ブレーキ装置のさらに他の例を示す断面図 ２方向クラッチのスイッチ機構の他の例を示す断面図 （Ｉ）は２方向クラッチの他の例を示す縦断正面図、（II）は縦断側面図

符号の説明

１１ 前輪（駆動輪）
１２ 後輪（補助駆動輪）
１３ エンジン
１６ 減速機付き電動モータ
１７ 減速機
１８ 出力軸
１９ ２方向クラッチ
４０ 摩擦部材
５０ ブレーキ装置（電磁クラッチ）
５１ 電磁石
５１ａ 電磁コイル
５１ｂ コア
５２ アーマチュア
５４ 離反ばね
５５ ハウジング（静止部材）
５８ 非磁性体

Claims (8)

1. エンジンを駆動源として回転駆動される駆動輪と、減速機付き電動モータを駆動源として回転駆動される補助駆動輪とを備え、前記電動モータにおける減速機の出力軸から補助駆動輪に至るトルク伝達経路に機械式の２方向クラッチを組込んだハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、
   前記電動モータの回転停止時に、減速機の出力軸を制動するブレーキ装置を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
2. 前記ブレーキ装置が、電磁石の電磁コイルに対する通電または通電の遮断によって出力軸を制動する電磁クラッチからなる請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
3. 前記電磁クラッチが、静止部材に支持されて前記出力軸と同軸上に配置された電磁石と、その電磁石のコアに対向配置されて出力軸の軸方向に移動可能なアーマチュアと、そのアーマチュアをコアから離反する方向に付勢する離反ばねとからなり、前記アーマチュアの軸方向の移動によって出力軸に設けられた摩擦部材に回転抵抗を負荷するようにした請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
4. 前記電磁クラッチが、電磁コイルに対する通電の遮断状態で出力軸を制動する無励磁式のものからなる請求項２又は３に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
5. 前記電磁クラッチが、電磁コイルに対する通電によって出力軸を制動する励磁式のものからなる請求項２又は３に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
6. 前記電磁コイルと離反ばねとの間に非磁性体を介在させた請求項２乃至５のいずれかの項に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
7. 前記２方向クラッチが、スプラグタイプのクラッチからなる請求項１乃至６のいずれかの項に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
8. 前記２方向クラッチが、ローラタイプのクラッチからなる請求項１乃至６のいずれかの項に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。

Images