JP2009078749A

JP2009078749A - ハイブリッド車両の駆動力伝達装置

Info

Publication number: JP2009078749A
Application number: JP2007250692A
Authority: JP
Inventors: Koji Sato; 光司佐藤; Takahide Saito; 隆英齋藤
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-04-16

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ハイブリッド車両の駆動力伝達装置を提供する。
【解決手段】２方向クラッチ１９の外輪２２と保持器２５の相互間に、外輪２２と保持器２５の相対回転により弾性変形し、その復元弾性によってスプラグ２４が外輪２２と内輪２３の対向面に対して係合解除される中立位置に外輪２２を復帰回転させるセンタリングばね５０を設けて、エンジン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１９が後輪の回転を阻害する方向に係合するのを防止する。
【選択図】図３

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。

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経路に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、振動等の外力により、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、補助駆動輪の回転が減速機側に伝達されて、補助駆動輪の回転が阻害され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、補助駆動輪の回転が減速機側に伝達されて、補助駆動輪の回転が阻害され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方向クラッチが補助駆動輪の回転を阻害する方向に係合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２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチが、前記減速機からの回転トルクが入力される外輪とその内側に組込まれた内輪との間に係合子と、その係合子を保持する保持器を組込み、前記外輪に対する保持器の相対回転によって係合子を外輪と内輪の対向面に係合させるようにしたメカニカルタイプの２方向クラッチからなり、その２方向クラッチの保持器に滑りによる摩擦抵抗を付与する摩擦抵抗付与手段を設けたハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、前記２方向クラッチに、外輪に対する保持器の相対回転により弾性変形し、その復元弾性によって係合子が外輪と内輪の対向面に対して係合解除される中立位置に外輪を復帰回転させるセンタリングばねを設けた構成を採用したのである。

上記の構成からなるハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、電動モータを駆動し、その回転を２方向クラッチの外輪に伝達すると、その外輪と摩擦抵抗付与手段によって摩擦抵抗が付与された保持器が相対回転する。その相対回転により係合子が外輪と内輪の対向面に係合し、外輪の回転は係合子を介して内輪に伝達され、内輪の回転が補助駆動輪に伝達されて、補助駆動輪が回転する。

また、外輪と保持器の相対回転により、センタリングばねが弾性変形する。このため、電動モータからエンジンに駆動を切換えて、電動モータを停止すると、センタリングばねの復元弾性により外輪が復帰回転し、その外輪の回転により係合子が係合解除されて中立位置に戻され、その中立位置において外輪が弾性保持される。

したがって、振動等の外力により外輪が回転されるようなことはなく、２方向クラッチが補助駆動輪の回転を阻害する方向に係合するのを防止することができる。

ここで、センタリングばねとして、一部が切り離されたリング部の両端に一対の押圧片を外向きに形成したもの採用することができる。そのセンタリングばねの採用においては、リング部を保持器の内径面に嵌合し、一対の押圧片を保持器および外輪のそれぞれに形成された周方向に長い長孔に挿入して、保持器の長孔および外輪の長孔の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧する組付けとする。

この場合、センタリングばねによって係合子を中立位置に保持する中立位置保持トルクをＴ_１とし、摩擦抵抗付与手段から保持器に負荷される摺動摩擦トルクをＴ_２としたとき、Ｔ_２＞Ｔ_１の関係が成立するように中立位置保持トルクＴ_１を設定することにより、電動モータの停止時に、係合子が中立となる位置に外輪を確実に復帰回転させることができる。

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、外輪の円筒形内面と内輪の円筒形外面間に径の異なる２つの保持器を組込み、その大径の外側保持器を外輪の円筒形内面に固定し、その外側保持器と小径の内側保持器に径方向で対向するポケットを設け、そのポケット内にスプラグと、そのスプラグをポケットの周方向の略中央位置に保持する弾性部材とを組込み、前記外側保持器に対する内側保持器の相対回転によりスプラグを傾動させて外輪の円筒形内面と内輪の円筒形外面に係合させるようにしたスプラグタイプのものであってもよく、あるいは、外輪の内側に内輪を組込み、その外輪の内周に内輪の円筒形外面との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒形外面間に組込まれたローラを保持器で保持し、前記外輪に対する保持器の相対回転によってローラをカム面および円筒形外面に係合させるようにしたローラタイプのものであってもよい。

スプラグタイプの２方向クラッチを採用する場合は、内側保持器に摩擦抵抗付与手段により摩擦抵抗を付与し、その内側保持器と外側保持器の相互間にセンタリングばねを組込むようにする。

ここで、摩擦抵抗付与手段として、外輪に対して相対回転可能な保持器の端部外周に嵌合されて静止部材との間で回り止めされた摩擦プレートと、その摩擦プレートの一方向側面を押圧して反対方向の側面を保持器の外周に形成されたフランジに押付ける弾性部材とからなるものを採用することができる。

上記のように、この発明においては、電動モータを停止すると、センタリングばねのばね力により外輪が復帰回転して係合子が中立位置に戻されると共に、外輪は復帰回転した位置に保持されるため、振動等の外力により外輪が保持器と相対的に回動されるようなことはなく、２方向クラッチが補助駆動輪の回転を阻害する方向に係合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には駆動ギヤ２１が取付けられ、その駆動ギヤ２１の回転は２方向クラッチ１９に入力される。

図３および図４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は駆動ギヤ２１に噛合している。

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ている。このスプラグ２４は、内側保持器２５ｂのポケット３１内に組込まれた弾性部材３２によってポケット３１の周方向の略中央位置に保持されている。

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ている。この内側保持器２５ｂはハウジング３３との間に設けられた摩擦抵抗付与手段４０によって摩擦抵抗が付与されている。

摩擦抵抗付与手段４０は、内側保持器２５ｂの端部外周にフランジ４１を形成し、そのフランジ４１から保持器端面側に形成された円筒面４２に係合溝４３を設け、上記円筒面４２に嵌合された摩擦プレート４４の一方向の側面を係合溝４３に嵌合された波形ばね等の弾性部材４５で押圧して反対方向の側面をフランジ４１に押付け、その摩擦プレート４４の外周部に形成された突起部４４ａをハウジング３３に固定された固定プレート４６に係合させて、摩擦プレート４４をハウジング３３に対して回り止めし、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いる。

外側保持器２５aと内側保持器２５ｂの相互間には、その外側保持器２５aと内側保持器２５ｂの相対回転により弾性変形し、その復元弾性により両保持器２５a、２５ｂの回転位相差がなくなるまで外側保持器２５aを復帰回転させるセンタリングばね５０が組み込まれている。

図５に示すように、センタリングばね５０は、一部が切り離されたリング部５０ａの両端に一対の押圧片５０ｂを外向きに形成した構成とされている。このセンタリングばね５０はリング部５０ａが内側保持器２５ｂの内径面に嵌合され、一対の押圧片５０ｂが外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂのそれぞれに形成された周方向に長い長孔５１、５２に挿入された組付けとされ、上記一対の押圧片５０ｂ、５０ｂで長孔５１、５２の周方向で対向する端面を相反する方向に同時に押圧している。

ここで、センタリングばね５０が外側保持器２５ａを内側保持器２５ｂに対して回転位相差のない状態に保持する中立位置保持トルクをＴ_１、摩擦抵抗付与手段４０から内側保持器２５ｂに負荷される摺動摩擦トルクをＴ_２、電動モータ１６の停止状態における空転トルクをＴ_３、電動モータ１６の駆動時における駆動トルクをＴ_４とすると、Ｔ_４＞Ｔ_２＞Ｔ_１＞Ｔ_３の関係が成立するよう各トルクが設定されている。

図２および図３に示すように、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６０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６０に回転トルクが伝達されると、その回転トルクはディファレンシャル機構６１を介して図１に示す後輪１２のアクスル６２に伝達され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、
いま、電動モータ１６を駆動すると、その電動モータ１６の回転は減速機１７により減速されて駆動ギヤ２１に伝達され、その駆動ギヤ２１の回転は入力ギヤ２７に伝達されて、外輪２２およびその外輪２２に固定された外側保持器２５ａが一方向に回転する。

このとき、内側保持器２５ｂには摩擦抵抗付与手段４０により滑り摩擦抵抗が付与されているため、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、図４（II）に示すように、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に当接し、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、摩擦プレート４４はフランジ４１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６０からディファレンシャル機構６１を介して図１に示すアクスル６２に伝達されて後輪１２が回転し、車両が走行する。

ここで、外側保持器２５aと内側保持器２５ｂが相対回転すると、図５（ＩＩ）に示すセンタリングばね５０が弾性変形する。このため、電動モータ１６からエンジン１３に駆動を切換えて、電動モータ１６を停止すると、センタリングばね５０の復元弾性により外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂの双方に回転力が付与される。

このとき、センタリングばね５０による中立位置保持トルクＴ_１と摩擦抵抗付与手段４０から内側保持器２５ｂに負荷される摺動摩擦トルクＴ_２との間には、Ｔ_２＞Ｔ_１の関係があり、また、上記中立位置保持トルクＴ_１と電動モータ１６の停止状態における空転トルクＴ_３との間には、Ｔ_１＞Ｔ_３の関係があるため、センタリングばね５０のばね力により、外側保持器２５ａおよびその外側保持器２５ａと一体の外輪２２が復帰回転し、その外輪２２の回転によりスプラグ２４が係合解除されて、図４（Ｉ）に示す中立位置に戻され、その中立位置において外輪２２が弾性保持される。

したがって、振動等の外力により外輪２２が保持器２５ｂと相対的に回転されるようなことはなく、２方向クラッチ１９が後輪１２の回転を阻害する方向に係合す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、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６（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７１の内径面に内輪７２の円筒形外面７３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７４を設け、そのくさび状空間内にローラ７５を組込み、そのローラ７５を保持器７６で保持し、上記ローラ７５を弾性部材７７によって保持器７６に形成されたポケット７６ａの周方向の略中央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７６に径方向外方に向くスイッチピン７８を固定し、そのスイッチピン７８を外輪７１に形成した長孔７９内に挿入し、その長孔７９の両端にスイッチピン７８が当接する範囲内において外輪７１と保持器７６を相対的に回転自在としている。

また、保持器７６の端部とハウジング３３の相互間に図３に示す摩擦抵抗付与手段４０と同一の構成からなる摩擦抵抗付与手段４０を設けて、上記保持器７６に抵抗を付与している。

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７６の内径面にセンタリングばね５０のリング部５０ａを嵌合し、そのリング部５０ａの両端の押圧片５０ｂを保持器７６に形成された長孔８０から外輪７１に形成された長孔８１に挿入して、各長孔８０、８１の周方向で対向する端面を同時に相反する方向に押圧する。

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の一部分を拡大して示す断面図（Ｉ）は図３のIV−IV線に沿った断面図、（II）はスプラグの係合状態を示す断面図（Ｉ）は図３のV−V線に沿った断面図、（II）はセンタリングばねの弾性変形状態を示す断面図（I）は２方向クラッチの他の例を示す縦断正面図、（II）は（I）のVI−VI線に沿った断面図

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
１９２方向クラッチ
２２外輪
２２ａ円筒形内面
２３内輪
２３ａ円筒形外面
２４スプラグ
２５保持器
２５ａ外側保持器
２５ｂ内側保持器
３１ポケット
４０摩擦抵抗付与手段
４１フランジ
４４摩擦プレート
４５弾性部材
４６固定プレート
５０センタリングばね
５０ａリング部
５０ｂ押圧片
５１長孔
５２長孔
７１外輪
７２内輪
７３円筒形外面
７４カム面
７５ローラ
７６保持器
８０長孔
８１長孔

Claims

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２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチが、前記減速機からの回転トルクが入力される外輪とその内側に組込まれた内輪との間に係合子と、その係合子を保持する保持器を組込み、前記外輪に対する保持器の相対回転によって係合子を外輪と内輪の対向面に係合させるようにしたメカニカルタイプの２方向クラッチからなり、その２方向クラッチの保持器に滑りによる摩擦抵抗を付与する摩擦抵抗付与手段を設けたハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、
前記２方向クラッチに、外輪に対する保持器の相対回転により弾性変形し、その復元弾性によって係合子が外輪と内輪の対向面に対して係合解除される中立位置に外輪を復帰回転させるセンタリングばね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。
前記センタリングばねが、一部が切り離されたリング部の両端に一対の押圧片を外向きに形成した構成とされ、前記リング部を保持器の内径面に嵌合し、一対の押圧片を保持器および外輪のそれぞれに形成された周方向に長い長孔に挿入して、保持器の長孔および外輪の長孔の周方向で対向する端面を相反する方向に押圧する組付けとした請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
前記センタリングばねによって係合子を中立位置に保持する中立位置保持トルクをＴ_１とし、摩擦抵抗付与手段から保持器に負荷される摺動摩擦トルクをＴ_２としたとき、Ｔ_２＞Ｔ_１の関係が成立するように中立位置保持トルクＴ_１を設定した請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
前記２方向クラッチが、外輪の円筒形内面と内輪の円筒形外面間に径の異なる２つの保持器を組込み、その大径の外側保持器を外輪の円筒形内面に固定し、その外側保持器と小径の内側保持器に径方向で対向するポケットを設け、そのポケット内にスプラグと、そのスプラグをポケットの周方向の略中央位置に保持する弾性部材とを組込み、前記外側保持器に対する内側保持器の相対回転によりスプラグを傾動させて外輪の円筒形内面と内輪の円筒形外面に係合させるようにしたスプラグタイプの２方向クラッチからなり、前記内側保持器に摩擦抵抗付与手段により摩擦抵抗を付与し、その内側保持器と外側保持器の相互間にセンタリングばねを組込んだ請求項１乃至３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。
前記２方向クラッチが、外輪の内側に内輪を組込み、その外輪の内周に内輪の円筒形外面との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒形外面間に組込まれたローラを保持器で保持し、前記外輪に対する保持器の相対回転によってローラをカム面および円筒形外面に係合させるようにしたローラタイプの２方向クラッチからなる請求項１乃至３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。
前記摩擦抵抗付与手段が、外輪に対して相対回転可能な保持器の端部外周に嵌合されて静止部材との間で回り止めされた摩擦プレートと、その摩擦プレートの一方向側面を押圧して反対方向の側面を保持器の外周に形成されたフランジに押付ける弾性部材とからなる請求項１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。