JP2009143348A - ハイブリッド車の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パーキングブレーキの解除時に電動機にかかる負荷及び歯打ち音を低減することが可能なハイブリッド車の駆動装置を提供する。
【解決手段】内燃機関２の出力軸２ａ及び第１ＭＧ３の出力軸３ａが接続され、リングギア２３から駆動輪８に伝達する動力が出力される第１遊星歯車機構２０と、サンギア３１に第２ＭＧ４の出力軸４ａが接続され、リングギア３３が第１遊星歯車機構２０のリングギア２３と連結され、キャリア３４がケース１２に取り付けられる第２遊星歯車機構３０と、各リングギア２３、３３と一体回転するように設けられ、パーキングポール１１ａと噛み合うパーキングギア３７とを備えたハイブリッド車の駆動装置１において、第２遊星歯車機構３０のキャリア３４は、所定トルク以上のトルクがキャリア３４に作用した場合にキャリア３４の回転を許可するトルクリミッタ機構４０を介してケース１２に取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機と駆動輪との間の動力伝達経路に遊星歯車機構が設けられ、その遊星歯車機構の回転要素の１つがケースに固定されるハイブリッド車の駆動装置に関する。

電動機やモータジェネレータなど回転電気及び内燃機関の両方を駆動源として備えたハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両には、各駆動源から出力された動力を駆動輪にそれぞれ適切に伝達するために遊星歯車機構などを利用した動力伝達装置が設けられている。このような動力伝達装置として、内燃機関の出力軸が接続されるキャリア、第１モータジェネレータ（ＭＧ）の出力軸が接続されるサンギア、及び駆動輪に動力を出力するリングギアとを有する第１の遊星歯車機構と、第２モータジェネレータ（ＭＧ）の出力軸が接続されるサンギア、トランクアクスルケースに固定されるキャリア、及び第１の遊星歯車機構のリングギアと連結されるリングギアを有する第２の遊星歯車機構と、を備えた動力伝達装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００２−２７４２０１号公報

ところで、周知のように車両には駆動輪の回転を禁止するためのパーキングブレーキが設けられている。特許文献１の動力伝達装置では、例えばパーキングブレーキ手段と噛み合うパーキングギアが第１の遊星歯車機構のリングギア及び第２の遊星歯車機構のリングギアと一体回転するように設けられ、パーキングギアにパーキングブレーキ手段を噛み合わせて車両をパーキングロック状態にする。この場合、例えばパーキングロック状態で車両を坂路に停止させると、各遊星歯車機構のリングギアと駆動輪との間の動力伝達経路に設けられる回転部材に捩れが生じるおそれがある。そのため、この状態からパーキングロックを解除すると、パーキングロック時に蓄積されていた捩れエネルギが第２の遊星歯車機構や第２ＭＧなどに作用し、歯打ち音が発生したり、第２ＭＧの回転部分に負荷がかかる。

そこで、本発明は、パーキングブレーキの解除時に電動機にかかる負荷及び歯打ち音を低減することが可能なハイブリッド車の駆動装置を提供することを目的とする。

本発明のハイブリッド車の駆動装置は、相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を有し、第１回転要素に内燃機関の出力軸が接続され、第２回転要素に第１電動機の出力軸が接続され、第３回転要素から駆動輪に伝達する動力が出力される第１遊星歯車機構と、相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を有し、第１回転要素に第２電動機の出力軸が接続され、第２回転要素が前記第１遊星歯車機構の第３回転要素と一体回転するように連結され、第３回転要素が固定部材に取り付けられる第２遊星歯車機構と、前記駆動輪の回転を禁止するブレーキ部材と噛み合うとともに、前記第１遊星歯車機構の第３回転要素及び前記第２遊星歯車機構の第２回転要素とそれぞれ一体回転するように設けられたパーキングギアと、を備えたハイブリッド車の駆動装置において、前記第２遊星歯車機構の第３回転要素は、前記第２遊星歯車機構の第３回転要素に作用するトルクが所定トルク未満の場合はこの第３回転要素の回転を阻止し、前記所定トルク以上のトルクが前記第２遊星歯車機構の第３回転要素に作用した場合にはこの第３回転要素の回転を許可するトルクリミッタ機構を介して前記固定部材に取り付けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明のハイブリッド車の駆動装置によれば、第２遊星歯車機構の第３回転要素に所定トルク以上のトルクが作用するとこの第３回転要素が回転するので、駆動輪側から第２遊星歯車機構の第２回転要素に伝達された捩れエネルギの一部をこの第３回転要素の回転にて消費させることができる。これにより、第２遊星歯車機構の第１回転要素を介して第２電動機に伝達される捩れエネルギを低減することができるので、パーキングブレーキの解除時に第２電動機にかかる負荷及び歯打ち音を低減することができる。また、このように第２電動機にかかる負荷を低減することにより、第２電動機のロータシャフトや軸受を小型化することができる。

本発明のハイブリッド車の駆動装置の一形態において、前記固定部材は、前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構が収容されるケースであり、前記第２遊星歯車機構の第３回転要素は、前記第２遊星歯車機構のキャリアであり、前記トルクリミッタ機構として、前記ケースのうち前記キャリアと対向する部分の少なくとも一部が前記キャリアに押し付けられていてもよい（請求項２）。この場合、ケースとキャリアとの間の摩擦力がキャリアに作用するトルクより大きい場合はキャリアの回転が阻止され、キャリアに作用するトルクがケースとキャリアとの間の摩擦力よりも大きくなった場合はキャリアが回転するので、これらがトルクリミッタ機能となる。そして、このようにトルクリミッタ機構をケースとキャリアで構成することにより、省スペース化を促進できる。

本発明のハイブリッド車の駆動装置の一形態において、前記固定部材は、前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構が収容されるケースであり、前記第２遊星歯車機構の第３回転要素は、前記第２遊星歯車機構のリングギアであり、前記トルクリミッタ機構として、前記ケースのうち前記リングギアの側面と対向する部分の少なくとも一部が前記リングギアに押し付けられていてもよい（請求項３）。この場合も上述した形態と同様に、ケースとリングギアとの間の摩擦力がリングギアに作用するトルクより大きい場合はリングギアの回転が阻止され、リングギアに作用するトルクがケースとリングギアとの間の摩擦力よりも大きくなった場合はリングギアが回転するので、これらがトルクリミッタ機能となる。そのため、省スペース化を促進できる。

以上に説明したように、本発明によれば、第２遊星歯車機構の第３回転要素と固定部材との間にトルクリミッタ機構を設けたので、パーキングロックの解除時に第２電動機に伝達される捩れエネルギを低減することができる。そのため、パーキングブレーキの解除時に第２電動機にかかる負荷及び歯打ち音を低減できる。

図１は、本発明の一形態に係る駆動装置のスケルトン図を示している。この駆動装置１は、ハイブリッド車に搭載されるものであり、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）２と、第１電動機としての第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと略称することがある。）３と、第２電動機としての第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧと略称することがある。）４と、エンジン２の出力軸２ａ及び第１ＭＧ３の出力軸３ａが接続される動力分配機構５と、第２ＭＧ４の出力軸４ａが接続される変速機構６と、動力分配機構５から出力された動力及び変速機構６から出力された動力が伝達される伝達軸７と、伝達軸７の動力を駆動輪８に伝達するためのディファレンシャルギア９及び駆動軸１０とを備えている。また、駆動装置１は、駆動輪８の回転を禁止するためのパーキングブレーキ１１を備えている。動力分配機構５及び変速機構６はケース１２に収容されている。第１ＭＧ３及び第２ＭＧ４は、電動機及び発電機として機能し、ハイブリッド車に搭載される周知のものと同じでよいため、詳細な説明は省略する。また、内燃機関２もハイブリッド車に搭載される周知のものと同じでよいため、詳細な説明は省略する。

動力分配機構５は、相互に差動回転可能な３つの回転要素を有する第１遊星歯車機構２０を備えている。第１遊星歯車機構２０は、第１ＭＧ３の出力軸４ａと一体回転するように接続される回転要素としてのサンギア２１と、サンギア２１と噛み合いつつその周囲を公転する複数の遊星ギア（プラネタリギア）２２、２２と、各遊星ギア２２と噛み合う回転要素としてのリングギア２３と、各遊星ギア２２をサンギア２１の軸線の回りに回転自在に支持し、エンジン２の出力軸２ａと一体回転するように接続される回転要素としてのキャリア２４とを備えている。なお、このように各回転要素が接続されることにより、キャリア２４が本発明の第１遊星歯車機構の第１回転要素に相当し、サンギア２１が本発明の第１遊星歯車機構の第２回転要素に相当し、リングギア２３が本発明の第１遊星歯車機構の第３回転要素に相当する。

変速機構６は、相互に差動回転可能な３つの回転要素を有する第２遊星歯車機構３０を備えている。第２遊星歯車機構３０は、第２ＭＧ４の出力軸４ａが接続される回転要素としてのサンギア３１と、サンギア３１と噛み合いつつその周囲を公転する複数の遊星ギア（プラネタリギア）３２、３２と、各遊星ギア３２と噛み合う回転要素としてのリングギア３３と、各遊星ギア３２をサンギア３１の軸線の回りに回転自在に支持し、ケース１２にトルクリミッタ機構４０を介して取り付けられるキャリア３４とを備えている。なお、このように各回転要素が接続されることにより、サンギア３１が本発明の第２遊星歯車機構の第１回転要素に相当し、リングギア３３が本発明の第２遊星歯車機構の第２回転要素に相当し、キャリア３４が本発明の第２遊星歯車機構の第３回転要素に相当する。また、ケース１２にキャリア３４が取り付けられるので、ケース１２が固定部材に相当する。

図１に示したように第１遊星歯車機構２０のリングギア２３と第２遊星歯車機構３０のリングギア３３とは連結部材３５で連結されている。連結部材３５には、伝達軸７に一体回転するように設けられたドリブンギア７ａと噛み合う出力ギア３６と、パーキングギア３７とが設けられている。これら出力ギア３６及びパーキングギア３７は、連結部材３５と一体に回転する。パーキングブレーキ１１は、ブレーキ部材としてのパーキングポール１１ａを備えている。パーキングポール１１ａは、パーキングギア３７と噛み合う係合位置とパーキングギア３７との噛み合いが解除される解除位置との間で移動可能なようにケース１２に設けられている。

図２は、トルクリミッタ機構４０を拡大して示した図である。図２に矢印Ｆで示すように第２遊星歯車機構３０のキャリア３４には、ケース１２のうちキャリア３４と対向する部分（以下、接触部と称することがある。）１２ａが押し付けられている。接触部１２ａは、キャリア３４に所定トルク以上のトルクが作用した場合にキャリア３４が回転するようにキャリア３４に押し付けられている。すなわち、接触部１２ａは、キャリア３４に作用しているトルクが所定トルク未満の場合はキャリア３４の回転を阻止し、キャリア３４に作用しているトルクが所定トルク以上の場合はキャリア３４の回転を許可するようにキャリア３４に押し付けられている。そのため、トルクリミッタ機構４０は、接触部１２ａと第２遊星歯車機構３０のキャリア３４とによって構成される。

パーキングポール１１ａを係合位置に移動させてパーキングブレーキ１１を作動させ、パーキングロック状態で坂路、例えば登り坂に車両を停止させると、駆動輪８は回転しようとするが第１遊星歯車機構２０のリングギア２３及び第２遊星歯車機構３０のリングギア３３はパーキングブレーキ１１でロックされるため、伝達軸７及び駆動軸１０に捩れが生じる。そして、この状態からパーキングポール１１ａを解除位置に移動させてパーキングロックを解除すると、伝達軸７及び駆動軸１０に蓄積された捩れエネルギが第２遊星歯車機構３０のリングギア３３に伝達される。この捩れエネルギが第２遊星歯車機構３０を介して第２ＭＧ４に伝達されると、第２ＭＧ４に過大な負荷がかかる。そこで、トルクリミッタ機構４０が動作する所定トルクとしては、このような捩れエネルギが第２遊星歯車機構３０のリングギア３３に伝達された場合にキャリア３４が回転するように設定される。

接触部１２ａは不図示のボルトでキャリア３４に押し付けられており、所定トルクはこのボルトによって接触部１２ａがキャリア３４に押し付けられる力を調整することによって調整する。

図３は、上述したようにパーキングロック状態で坂路に停止している車両のパーキングロックを解除したときの共線図の一例を示している。なお、図３の符号Ｓは第２遊星歯車機構３０のサンギア３１を、図３の符号Ｃは第２遊星歯車機構３０のキャリア３４を、図３の符号Ｒは第２遊星歯車機構３０のリングギア３３をそれぞれ示している。また、図３の縦軸は回転数を示している。図３に示したように、パーキングロックを解除すると捩れエネルギがリングギア３３に伝達されるので、矢印Ｕで示したようにリングギア３３が図３の正方向に回転しようとするとトルクリミッタ機構４０が動作してキャリア３４が回転するので、矢印Ｄ１及び矢印Ｄ２で示したようにキャリア３４及びサンギア３１が逆方向に回転する。このようにサンギア３１と共にキャリア３４も逆方向に回転することにより、サンギア３１に伝達されるトルクを低減することができる。

以上に説明したように、本発明の駆動装置１によれば、車両の停止中に伝達軸７及び駆動軸１０に捩れエネルギが蓄積され、パーキングロックの解除時にその捩れエネルギが第２遊星歯車機構３０に伝達されても、トルクリミッタ機構４０が動作して図３に示したようにサンギア３１とともにキャリア３４も逆回転するため、第２ＭＧ４に伝達する捩れエネルギを低減することができる。そのため、第２ＭＧ４にかかる負荷及び歯打ち音を低減することができる。また、このように第２ＭＧ４にかかる負荷を抑えることにより、第２ＭＧ４のロータシャフトや軸受を小型化できる。さらに、トルクリミッタ機構４０は、ケース１２の接触部１２ａ及びキャリア３４にて構成されるので、省スペース化を促進できる。

図４は、本発明の他の形態に係る駆動装置の一部を拡大して示している。図４は、上述した形態の図２に対応する図であり、図４に示した部分以外は上述した形態と同じである。そのため、図４において図２と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。この形態では、第２遊星歯車機構３０のキャリア３４が第１遊星歯車機構２０のリングギア２３と一体回転するように接続され、リングギア３３がトルクリミッタ機構４０を介してケース１２に取り付けられる。図４に示したようにリングギア３３には、ケース１２のうちこのリングギア３３の側面と対向する部分が接触部１２ａとして押し付けられている。すなわち、図４に示した形態では、接触部１２ａ及びリングギア３３によってトルクリミッタ機構４０が構成される。このトルクリミッタ機構４０も上述した形態と同様にリングギア３３に作用するトルクが所定トルク未満の場合はリングギア３３の回転を阻止し、所定トルク以上のトルクがリングギア３３に作用した場合にリングギア３３が回転するように設けられる。なお、この形態では、キャリア３４が本発明の第２遊星歯車機構の第２回転要素に相当し、リングギア３３が本発明の第２遊星歯車機構の第３回転要素に相当する。

図４に示した形態も図１〜図３に示した形態と同様に、車両の停止中に伝達軸７及び駆動軸１０に捩れエネルギが蓄積され、パーキングロックの解除時にその捩れエネルギが第２遊星歯車機構３０に伝達されてもトルクリミッタ機構４０が動作してリングギア３３が回転するので、サンギア３１を介して第２ＭＧ４に伝達する捩れエネルギを低減できる。そのため、第２ＭＧ４にかかる負荷及び歯打ち音を低減することができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、上述した形態では、ケースと第２遊星歯車機構の回転要素とによってトルクリミッタ機構を構成したが、ケースと第２遊星歯車機構の回転要素との間に所定トルク未満ではケースと第２遊星歯車機構の回転要素との連結が維持され、所定トルク以上のトルクが作用するとケースと第２遊星歯車機構の回転要素との連結を解除する周知のトルクリミッタ装置が設けられてもよい。

エンジンの出力軸が接続される第１遊星歯車機構の回転要素はキャリアに限定されず、また第１ＭＧの出力軸が接続される第１遊星歯車機構の回転要素はサンギアに限定されない。エンジン１の出力軸及び第１ＭＧの出力軸は、それらの配置や出力に応じて第１遊星歯車機構の適宜の回転要素に接続すればよい。

本発明の一形態に係る駆動装置のスケルトン図。 図１のトルクリミッタ機構を拡大して示す図。 パーキングロック状態で坂路に停止している車両のパーキングロックを解除したときの共線図の一例を示す図。 本発明の他の形態に係る駆動装置の一部を拡大して示す図。

符号の説明

１ 駆動装置
２ 内燃機関
２ａ 出力軸
３ 第１モータジェネレータ（第１電動機）
３ａ 出力軸
４ 第２モータジェネレータ（第２電動機）
４ａ 出力軸
８ 駆動輪
１１ａ パーキングポール（ブレーキ部材）
１２ ケース（固定部材）
１２ａ 接触部
２０ 第１遊星歯車機構
２１ サンギア（第２回転要素）
２３ リングギア（第３回転要素）
２４ キャリア（第１回転要素）
３０ 第２遊星歯車機構
３１ サンギア（第１回転要素）
３３ リングギア（第２回転要素、第３回転要素）
３４ キャリア（第３回転要素、第２回転要素）
３７ パーキングギア
４０ トルクリミッタ機構

Claims (3)

1. 相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を有し、第１回転要素に内燃機関の出力軸が接続され、第２回転要素に第１電動機の出力軸が接続され、第３回転要素から駆動輪に伝達する動力が出力される第１遊星歯車機構と、
   相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を有し、第１回転要素に第２電動機の出力軸が接続され、第２回転要素が前記第１遊星歯車機構の第３回転要素と一体回転するように連結され、第３回転要素が固定部材に取り付けられる第２遊星歯車機構と、
   前記駆動輪の回転を禁止するブレーキ部材と噛み合うとともに、前記第１遊星歯車機構の第３回転要素及び前記第２遊星歯車機構の第２回転要素とそれぞれ一体回転するように設けられたパーキングギアと、を備えたハイブリッド車の駆動装置において、
   前記第２遊星歯車機構の第３回転要素は、前記第２遊星歯車機構の第３回転要素に作用するトルクが所定トルク未満の場合はこの第３回転要素の回転を阻止し、前記所定トルク以上のトルクが前記第２遊星歯車機構の第３回転要素に作用した場合にはこの第３回転要素の回転を許可するトルクリミッタ機構を介して前記固定部材に取り付けられていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
2. 前記固定部材は、前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構が収容されるケースであり、
   前記第２遊星歯車機構の第３回転要素は、前記第２遊星歯車機構のキャリアであり、
   前記トルクリミッタ機構として、前記ケースのうち前記キャリアと対向する部分の少なくとも一部が前記キャリアに押し付けられている請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。
3. 前記固定部材は、前記第１遊星歯車機構及び前記第２遊星歯車機構が収容されるケースであり、
   前記第２遊星歯車機構の第３回転要素は、前記第２遊星歯車機構のリングギアであり、
   前記トルクリミッタ機構として、前記ケースのうち前記リングギアの側面と対向する部分の少なくとも一部が前記リングギアに押し付けられている請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。

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