JP2009173204A - 車両における動力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デュアルクラッチ及び発電機能を有するモータを備えた動力装置において、車両の作動状態に応じて最適な変速段を選択可能として出力性能及び発電性能を向上させる。
【解決手段】この動力装置は、互いに同軸的に設けられた第１及び第２入力軸１５，１６と、この両入力軸と平行に配置されて駆動車輪への出力軸１８ａ，１８ｂに連結された副軸１７と、エンジン１０の回転を第１及び第２入力軸に伝達する第１及び第２クラッチＣ１，Ｃ２を内蔵するエンジン用デュアルクラッチ１２と、両入力軸と副軸の間に設けられた第１及び第２歯車切換機構２０Ａ，２０Ｂと、エンジンとは別に出力軸を駆動する発電機能を有するモータ１１を有している。モータの回転を第１及び第２入力軸に伝達する第３及び第４クラッチＣ３，Ｃ４を内蔵するモータ用デュアルクラッチ１３を、エンジン用デュアルクラッチとは別に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、デュアルクラッチを使用した歯車変速装置を備えた自動車などの車両における動力装置において、電流が供給されれば電動機として作動し回転駆動されれば発電機として作動するよう制御される発電機能を有するモータを備えた動力装置に関する。

自動車などの車両用の自動変速装置としては流体トルクコンバータを使用したものが一般的であるが、流体トルクコンバータは動力伝達に滑りを伴うので伝達効率が低下するという問題がある。そのような問題を解決するために、歯車式手動変速装置をベースにした変速装置の自動化がいくつか提案されているが、その１例として交互に開閉される２つの摩擦クラッチを有する自動クラッチ、すなわちデュアルクラッチを使用した歯車変速装置を備えた動力装置がある。またハイブリッド車などの車両に使用される動力装置には、電流が供給されればエンジンと協働して駆動車輪を駆動するとともに、駆動車輪側から駆動されれば発電機として作動するよう制御されてバッテリに充電する発電機能を有するモータを備えたものがある。

デュアルクラッチを使用した歯車変速装置を備えた動力装置において、上述したような発電機能を有するモータを備えた動力装置としては、例えば特許文献１に示すようなものがある。これは第１入力軸の外周に同軸的にかつ回転自在に筒状の第２入力軸を設け、エンジンのトルクはデュアルクラッチに内蔵される第１及び第２クラッチを介して第１及び第２入力軸に交互に伝達し、第１及び第２入力軸とこれらと平行に配置されて駆動車輪に連結される出力軸の間にはそれぞれ２段の第１及び第２歯車切換機構を設けて第１速〜第４速の歯車変速機構を形成し、発電機能を有するモータはクラッチを介することなく第２入力軸に連結したものである。この特許文献１ではさらに、第１及び第２入力軸と平行に駆動車輪に連結された第２出力軸及び後進アイドル軸を設けて、それらの間に第５速、第６速及び後進歯車機構を形成している。
特開２００５−１８６９３１号公報（段落００１９〜００３７、図１、図３〜図６）。

上述した特許文献１の技術では、発電機能を有するモータはクラッチを介することなく第２入力軸に連結されているので、モータと出力軸の間では第２歯車切換機構による２つの変速段しか得られず、またモータに電流が供給されあるいは発電機として使用されているなどモータ軸にトルクが加わっている状態では、車両の作動状態に応じて第２歯車切換機構により変速段を切り換えることができない。このため車両の作動状態に応じて最適な変速段を選択することができず、モータの出力性能あるいは発電性能を充分に発揮できず、燃料消費率が低下するという問題がある。本発明はこのような各問題を解決することを目的とする。

このために、請求項１の発明による車両における動力装置は、第１入力軸と、この第１入力軸に対し同軸的にかつ回転自在に設けられた第２入力軸と、両入力軸と平行に配置されて駆動車輪への出力軸に連結された副軸と、エンジンに連結されるクラッチカバーとこのクラッチカバーに内蔵されてその回転をそれぞれ第１及び第２入力軸に伝達する第１及び第２クラッチよりなるエンジン用デュアルクラッチと、第１入力軸と副軸の間に設けられた第１歯車切換機構と、第２入力軸と副軸の間に設けられた第２歯車切換機構と、電流が供給されればエンジンと協働して出力軸を駆動する電動機として作動するとともに出力軸側から駆動されれば発電機として作動するよう制御されるモータを備えた車両における動力装置において、モータに連結されるクラッチカバーとこのクラッチカバーに内蔵されてその回転をそれぞれ第１及び第２入力軸に伝達する第３及び第４クラッチよりなるモータ用デュアルクラッチを、エンジン用デュアルクラッチとは別に設けたことを特徴とするものである。

前項に記載の車両における動力装置において、第２入力軸は筒状とし、第１入力軸は第２入力軸を同軸的かつ回転自在に貫通するように設けることが好ましい。

前項に記載の車両における動力装置において、エンジン用及びモータ用デュアルクラッチはそれぞれ第２入力軸の両端部に同軸的に配置することが好ましい。

前各項に記載の車両における動力装置において、モータはモータ用デュアルクラッチの外周に同軸的に配置してそのクラッチカバーを駆動することが好ましい。

請求項１に記載の発明によれば、モータに連結されるクラッチカバーとこのクラッチカバーに内蔵されてその回転をそれぞれ第１及び第２入力軸に伝達する第３及び第４クラッチよりなるモータ用デュアルクラッチを、エンジン用デュアルクラッチとは別に設けたので、発電機能を有するモータと出力軸の間でも第１及び第２歯車切換機構による多くの変速段を利用することができ、またモータに電流が供給されあるいは発電機として使用されているなどモータ軸にトルクが加わっている状態でも、モータ用デュアルクラッチの第３及び第４クラッチを操作することにより車両の作動状態に応じて歯車切換機構により変速段を切り換えて最適な変速段を選択することができる。従ってエンジン用及びモータ用デュアルクラッチを使用した車両における動力装置のモータの出力性能あるいは発電性能を充分に発揮させることができ、燃料消費率を向上させることができる。

第２入力軸は筒状とし、第１入力軸は第２入力軸を同軸的かつ回転自在に貫通するように設けた請求項２に記載の発明によれば、第１入力軸と第２入力軸を同軸的にかつ長手方向においても重ねて配置することができるのでデッドスペースを減少させることができ、これによりエンジン用及びモータ用デュアルクラッチを使用した車両における動力装置をコンパクトにまとまったものとすることができる。

エンジン用及びモータ用デュアルクラッチをそれぞれ第２入力軸の両端部に同軸的に配置した請求項３に記載の発明によれば、モータ用デュアルクラッチは第１及び第２歯車切換機構の間に配置されてデッドスペースが減少するので、エンジン用及びモータ用デュアルクラッチを使用した車両における動力装置を一層コンパクトにまとまったものとすることができる。

モータはモータ用デュアルクラッチの外周に同軸的に配置してそのクラッチカバーを駆動する請求項４に記載の発明によれば、モータとモータ用デュアルクラッチの間の連動機構が不要となるので構造が簡略化されるとともにエンジン用及びモータ用デュアルクラッチを使用した車両における動力装置をさらに一層コンパクトにまとまったものとすることができる。

以下に、図１〜図５により、本発明による車両における動力装置の最良の形態の説明をする。この実施形態は、前進５段の自動変速装置に本発明を適用したものであるが、第５速段は後進段に変更することも可能である（図６参照）。また第１入力軸または第２入力軸に別途後進段を設置することも可能である（図示省略）。

この実施形態は、図１に示すように、第１入力軸１５及びこれを同軸的に囲んで回転自在に設けられた筒状の第２入力軸１６と、この第２入力軸１６の両端部に同軸的にそれぞれ配置されたエンジン用デュアルクラッチ１２及びモータ用デュアルクラッチ１３と、両入力軸１５，１６と平行に配置された副軸１７と、各入力軸１５，１６と副軸１７の間にそれぞれ設けられた第１歯車切換機構２０Ａ及び第２歯車切換機構２０Ｂよりなるものである。副軸１７は、それと平行に延びて左右の駆動車輪をそれぞれ駆動する左右の各出力軸１８ａ，１８ｂの中央部の差動装置１９に、最終減速ギヤ対２６ａ，２６ｂを介して連結されている。

エンジン用デュアルクラッチ１２は、この両入力軸１５，１６の一端側に同軸的に配置され、駆動軸１０ａを介してエンジン１０などの原動機に連結されて回転駆動される１つのクラッチカバー１２ａと、このクラッチカバー１２ａに内蔵された第１摩擦クラッチ（第１クラッチ）Ｃ１及び第２摩擦クラッチ（第２クラッチ）Ｃ２よりなるものである。第１及び第２入力軸１５，１６の各一端はそれぞれ第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２のクラッチディスクに連結されてエンジン１０により回転駆動可能である。第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２は、通常の作動状態では、切り換えの途中では半クラッチとなって一方の伝達トルクと他方の伝達トルクが互いに逆向きに増減し、切り換えの完了後は何れか一方が完全に係合されて伝達トルクが所定の最大値となり、他方が完全に解除されて伝達トルクが０となるように、歯車変速装置の制御装置（図示省略）により制御される。

モータ用デュアルクラッチ１３は、第２入力軸１６の他端側に同軸的に配置され、モータ１１に連結されて回転駆動される１つのクラッチカバー１３ａと、それに内蔵された第３摩擦クラッチ（第３クラッチ）Ｃ３及び第４摩擦クラッチ（第４クラッチ）Ｃ４よりなるものである。第１入力軸１５はモータ用デュアルクラッチ１３を貫通してエンジン用デュアルクラッチ１２と反対側に延びてその中間部は第３摩擦クラッチＣ３のクラッチディスクに連結されてモータ１１により回転駆動可能であり、第２入力軸１６は他端が第４摩擦クラッチＣ４のクラッチディスクに連結されてモータ１１により回転駆動可能である。モータ１１は電動及び発電機能を有するモータジェネレータであり、エンジン１０に出力の余裕がない状態ではバッテリより電流が供給されエンジン１０と協働して出力軸１８ａ，１８ｂを駆動する電動機として作動し、出力軸１８ａ，１８ｂ側からエンジン１０が駆動される状態あるいはエンジン１０の出力に余裕がある状態では駆動され発電を行ってバッテリ（図示省略）に充電する発電機として作動するよう制御装置により制御される。この実施形態ではモータ１１の外周側のステータは変速機ハウジングに直接固定され、内周側のロータはクラッチカバー１３ａの外周部に直接固定されている。エンジン用デュアルクラッチ１２と同様、モータ用デュアルクラッチ１３は、切り換えの途中では半クラッチとなって一方の伝達トルクと他方の伝達トルクが互いに逆向きに増減するように制御装置により制御される。

第１歯車変速機構２０Ａは、第１入力軸１５と副軸１７の間に設けられる第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂと、第３速ギヤ対２３ａ，２３ｂと、この両ギヤ対による両軸１５，１７間の動力伝達を切り換える第１切換クラッチ３０、ならびに、両軸１５，１７の間に設けられる第５速ギヤ対２５ａ，２５ｂと、このギヤ対による両軸１５，１７間の動力伝達を切り換える第３切換クラッチ３２よりなるものである。

第１歯車切換機構２０Ａの第１速及び第３速ギヤ対は、それぞれの駆動ギヤ２１ａ，２３ａが第１入力軸１５に固定され、従動ギヤ２１ｂ，２３ｂが副軸１７に回転自在に設けられている。第１切換クラッチ３０は、両従動ギヤ２１ｂ，２３ｂの間となる副軸１７にスプライン固定されたクラッチハブＬと、第１速及び第３従動ギヤ２１ｂ，２３ｂにそれぞれ固定された第１速及び第３速係合部材Ｓ１，Ｓ３と、クラッチハブＬの外周に軸線方向移動自在にスプライン係合されたスリーブＭよりなり、各従動ギヤ２１ｂ，２３ｂを交互にまた両方を同時に副軸１７に離脱可能に連結する周知のシンクロメッシュ機構（シンクロナイザリングは図示省略）である。第５速ギヤ対は、その駆動ギヤ２５ａが第１入力軸１５に回転自在に設けられ、従動ギヤ２５ｂが副軸１７に固定されている。第３切換クラッチ３２は、駆動ギヤ２５ａの一側となる第１入力軸１５にスプライン固定されたクラッチハブＬと、第５速従動ギヤ２５ａに固定された第５速係合部材Ｓ５と、クラッチハブＬの外周に軸線方向移動自在にスプライン係合されたスリーブＭよりなり、駆動ギヤ２５ａを第１入力軸１５に離脱可能に連結する周知のシンクロメッシュ機構である。

第１切換クラッチ３０のスリーブＭは、図１に示す中立位置では各係合部材Ｓ１，Ｓ３の何れにも係合されていないが、外周の環状溝に係合されたシフトフォーク（図示省略）により第１速従動ギヤ２１ｂ側にシフトされれば、スリーブＭはそちら側のシンクロナイザリングの作用により副軸１７を第１速従動ギヤ対２１ｂと同期して回転させ、次いで第１速係合部材Ｓ１の外周の外歯スプラインと係合し、第１速従動ギヤ２１ｂと副軸１７を一体的に連結して第１速段が形成される。この第１速段では、第１入力軸１５の回転は、第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂ、副軸１７、最終減速ギヤ対２６ａ，２６ｂ及び差動装置１９を介して出力軸１８ａ，１８ｂに伝達される。シフトフォークによりスリーブＭを図示の中立位置に戻して係合部材Ｓ１，Ｓ３の何れからも離脱させれば第１速段は解除される。またスリーブＭを第３速従動ギヤ２３ｂ側にシフトすれば、前述と同様にして副軸１７が第３速従動ギヤ２３ｂの回転と同期された後にこの両者が一体的に連結されて第３速段が形成される。この第３速段を解除して、第３切換クラッチ３２のスリーブＭをシフトフォークにより第５速駆動ギヤ２５ａ側にシフトすれば、前述と同様にして、第５速段が形成され、スリーブＭを図示の中立位置に戻せば第５速段は解除される。

第２歯車切換機構２０Ｂは、第２入力軸１６と副軸１７の間に設けられる第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂと、第４速ギヤ対２４ａ，２４ｂと、副軸１７に設けられる第２切換クラッチ３１よりなるものである。その具体的構造は、前述した第１入力軸１５と副軸１７の間に設けられる第１速及び第３速ギヤ対２１ａ，２１ｂ，２３ａ，２３ｂと、副軸１７に設けられる第１切換クラッチ３０と実質的に同じである。第２切換クラッチ３１のスリーブＭが第２速従動ギヤ２２ｂ側にシフトされれば、第２速従動ギヤ２２ｂが副軸１７と連結され、第１入力軸１５の回転は第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂから副軸１７を介して出力軸１８ａ，１８ｂに伝達され、スリーブＭが第４速従動ギヤ２４ｂ側にシフトされれば、第４速従動ギヤ２４ｂが副軸１７と連結され、第１入力軸１５の回転は第４速ギヤ対２４ａ，２４ｂから副軸１７を介して出力軸１８ａ，１８ｂに伝達される。

次に上述した実施形態の作動の説明をする。エンジン１０だけで駆動車輪を駆動して走行し、モータ１１による駆動あるいは発電を行わない場合には、この実施形態の歯車自動変速装置の制御装置（図示省略）は、アクセル開度、エンジン回転速度、車速などの自動車の作動状態に応じて、エンジン用デュアルクラッチ１２の第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２並びに第１〜第３切換クラッチ３０〜３２を制御する。不作動状態ではエンジン用デュアルクラッチ１２の第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２はともに解除されており、各切換クラッチ３０〜３２は中立位置にある。停車状態においてエンジン１０を起動させて歯車変速装置のシフトレバー（図示省略）を前進位置とすれば、制御装置は第１切換クラッチ３０の第１速係合部材Ｓ１を係合させ、その他の各切換クラッチが中立位置となるようにして第１速段を形成する。アクセル開度が増大してエンジン１０が所定の低回転速度を越えれば、制御装置はアクセル開度に合わせてエンジン用デュアルクラッチ１２の第１摩擦クラッチＣ１の係合力を徐々に増加させ、これによりエンジン１０の駆動トルクは、駆動軸１０ａから第１摩擦クラッチＣ１、第１入力軸１５、第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂ、第１切換クラッチ３０、副軸１７、最終減速ギヤ対２６ａ，２６ｂ、差動装置１９を介して出力軸１８ａ，１８ｂに伝達され、自動車は第１速で走行し始める（図２(a) 参照）。

アクセル開度が増大するなどして自動車の作動状態が第２速走行に適した状態となれば、制御装置は、先ず第２切換クラッチ３１の第２速係合部材Ｓ２を係合させて第２速段を形成してから、エンジン用デュアルクラッチ１２を第２摩擦クラッチＣ２側に切り換えて第２速走行に切り換え、次いで第１切換クラッチ３０の第１速係合部材Ｓ１を離脱させる（図２(b) 参照）。同様にして制御装置は、第３速及び第４速では、自動車の作動状態に応じた変速段を順次選択するとともに第１摩擦クラッチＣ１と第２摩擦クラッチＣ２を交互に選択して、自動車の作動状態に適した各変速段での走行が行われるようにする。自動車の作動状態が第５速走行に適した状態となれば、制御装置は、第３切換クラッチ３２の第５速係合部材Ｓ５を係合させて第５速段を形成してから、エンジン用デュアルクラッチ１２を第１摩擦クラッチＣ１側に切り換えて第５速走行に切り換える。５速走行状態からアクセル開度が減少するなどして自動車の作動状態が第４速走行に適した状態となれば、制御装置は、エンジン用デュアルクラッチ１２を第２摩擦クラッチＣ２側に切り換えて第４速走行にシフトダウンさせる。アクセル開度がさらに減少するなどして自動車の作動状態が第３速走行に適した状態となれば、制御装置は、先ず第１切換クラッチ３０の第３速係合部材Ｓ３を係合させて第３速段を形成してから、エンジン用デュアルクラッチ１２を第１摩擦クラッチＣ１側に切り換えて第３速走行にシフトダウンさせる。アクセル開度がさらに減少されれば、以下同様にして制御装置によるシフトダウンがなされる。以上の作動状態では、モータ用デュアルクラッチ１３の第３及び第４摩擦クラッチＣ３，Ｃ４は作動させない。

次に、エンジン１０及びモータ１１により協働して駆動車輪を駆動する場合には、制御装置は、アクセル開度、エンジン回転速度、車速などの自動車の作動状態に応じて、エンジン用デュアルクラッチ１２の第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２、モータ用デュアルクラッチ１３の第３及び第４摩擦クラッチＣ３，Ｃ４並びに第１〜第３切換クラッチ３０〜３２を制御する。図２(a) と同様、エンジン１０が第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂを介して駆動車輪を駆動している第１速走行状態において、モータ１１に電流を供給してモータ用デュアルクラッチ１３のクラッチカバー１３ａを回転駆動し、第３摩擦クラッチＣ３の係合力を増加させて係合させれば、図３(a) に示すように、第１入力軸１５にはエンジン１０からの駆動トルクにモータ１１からの駆動トルクが加わり、この協働により増大された駆動トルクは第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂ、第１切換クラッチ３０、副軸１７、最終減速ギヤ対２６ａ，２６ｂ、差動装置１９を介して出力軸１８ａ，１８ｂに伝達されて、駆動車輪を駆動する。この場合は、エンジン１０及びモータ１１は何れも第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂを介して駆動車輪を駆動する。

この状態において、第３摩擦クラッチＣ３の係合力を解除し、第２切換クラッチ３１により第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂによる第２速段を形成して、第４摩擦クラッチＣ４の係合力を増加させて係合させれば、モータ１１からの駆動トルクは、第４摩擦クラッチＣ４、第２入力軸１６、第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂ、第２切換クラッチ３１、副軸１７、最終減速ギヤ対２６ａ，２６ｂ、差動装置１９を介して出力軸１８ａ，１８ｂに伝達され、エンジン１０からの駆動トルクと協働して駆動車輪を駆動する。さらに第４摩擦クラッチＣ４の係合力を一旦解除し、第２切換クラッチ３１により第４速ギヤ対２４ａ，２４ｂによる第４速段を形成して、第４摩擦クラッチＣ４の係合力を再び増加させて係合させれば、モータ１１からの駆動トルクは、第４摩擦クラッチＣ４、第２入力軸１６、第４速ギヤ対２４ａ，２４ｂ、第２切換クラッチ３１、副軸１７、最終減速ギヤ対２６ａ，２６ｂ、差動装置１９を介して出力軸１８ａ，１８ｂに伝達され、エンジン１０からの駆動トルクと協働して駆動車輪を駆動する。すなわち、エンジン１０が第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂを介して駆動車輪を駆動する第１速走行状態においては、制御装置は自動車の作動状態に応じて、第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂ、第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂ及び第４速ギヤ対２４ａ，２４ｂの３つのギヤ対から最も適切な１つのギヤ対を選択し、モータ１１はこの選択されたギヤ対を介して、エンジン１０と協働して駆動車輪を駆動する。

また図２(b) と同様、エンジン１０が第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂを介して駆動車輪を駆動する第２速走行状態においては、モータ１１は第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂ、第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂ、第３速ギヤ対２３ａ，２３ｂ及び第５速ギヤ対２５ａ，２５ｂの４つのギヤ対から選択された最も適切なギヤ対を介して、エンジン１０と協働して駆動車輪を駆動する。図３(b) は、上記場合において第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂが選択された状態を示している。同様にエンジン１０が第３速ギヤ対２３ａ，２３ｂを介して駆動車輪を駆動する第３速走行状態においては、モータ１１は第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂ，第３速ギヤ対２３ａ，２３ｂ及び第４速ギヤ対２４ａ，２４ｂの３つのギヤ対から選択された最も適切なギヤ対を介して、エンジン１０と協働して駆動車輪を駆動する。またエンジン１０が第４速ギヤ対２４ａ，２４ｂを介して駆動車輪を駆動する第４速走行状態においては、モータ１１は第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂ、第３速ギヤ対２３ａ，２３ｂ、第４速ギヤ対２４ａ，２４ｂ及び第５速ギヤ対２５ａ，２５ｂの４つのギヤ対から選択された最も適切なギヤ対を介して、エンジン１０と協働して駆動車輪を駆動する。さらにエンジン１０が第５速ギヤ対２５ａ，２５ｂを介して駆動車輪を駆動する第５速走行状態においては、モータ１１は第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂ，第４速ギヤ対２４ａ，２４ｂ及び第５速ギヤ対２５ａ，２５ｂの３つのギヤ対から選択された最も適切なギヤ対を介して、エンジン１０と協働して駆動車輪を駆動する。

次に、モータ１１だけで駆動車輪を駆動する場合には、制御装置は、アクセル開度、エンジン回転速度、車速などの自動車の作動状態に応じて、バッテリからモータ１１に供給する電流を制御し、モータ用デュアルクラッチ１３の第３及び第４摩擦クラッチＣ３，Ｃ４並びに第１〜第３切換クラッチ３０〜３２を制御する。先ず停車状態においてバッテリからモータ１１に電流を供給してモータ用デュアルクラッチ１３のクラッチカバー１３ａを回転駆動し、第１切換クラッチ３０により第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂによる第１速段を形成して、第３摩擦クラッチＣ３の係合力を増加させれば、自動車はモータ１１により第１速で走行し始める。その後は、エンジン１０だけで駆動する場合と同様、自動車の作動状態に応じて、各第１〜第３切換クラッチ３０〜３２を切り換えて各変速段を順次形成するとともに、モータ用デュアルクラッチ１３の第３及び第４摩擦クラッチＣ３，Ｃ４を交互に係合離脱させ、自動車の作動状態に応じた変速段を選択して、モータ１１により走行する。

また、後進時には、第１切換クラッチ３０により第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂによる第１速段を形成し、モータ１１の回転方向を逆転させ、第３切換クラッチＣ３の係合力を増加させれば、自動車はモータ１１により後進走行をする。

次に、このモータ１１による走行時に、エンジン１０を始動させる場合の説明をする。図４(a) に示すように、前述と同様、第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂを選択してモータ１１により走行している状態において、第４摩擦クラッチＣ４と第２摩擦クラッチＣ２（または第３摩擦クラッチＣ３と第１摩擦クラッチＣ１）を係合させれば、モータ用デュアルクラッチ１３のクラッチカバー１３ａの回転は第２入力軸１６（または第１入力軸１５）及びエンジン用デュアルクラッチ１２のクラッチカバー１２ａを介してエンジン１０にそのまま伝達されてエンジン１０は始動される。図４(a) は第１入力軸１５と副軸１７が第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂにより連結されている場合を示したが、第１入力軸１５と副軸１７が第３速または第５速ギヤ対により連結され、第２入力軸１６と副軸１７が第２速または第４速ギヤ対により連結されている場合でも、第４摩擦クラッチＣ４と第２摩擦クラッチＣ２（または第３摩擦クラッチＣ３と第１摩擦クラッチＣ１）を係合させれば、エンジン１０は同様に始動される。なお、このように第４摩擦クラッチＣ４と第２摩擦クラッチＣ２（または第３摩擦クラッチＣ３と第１摩擦クラッチＣ１）を係合させ、モータ１１によりモータ用デュアルクラッチ１３のクラッチカバー１３ａを回転駆動してエンジン１０を始動させる場合には、第１〜第３切換クラッチ３０〜３１を全て中立位置とし、モータ１１により副軸１７が回転されないようにして自動車が停止した状態でも、モータ１１によりエンジン１０を起動することが可能である。

あるいはまた図４(b) に示すように、前述と同様、第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂを選択してモータ１１により走行している状態において、第２切換クラッチ３１の第２速係合部材Ｓ２を係合させて第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂにより第２入力軸１６と副軸１７を連結してから、第２摩擦クラッチＣ２を係合させれば、副軸１７の回転は第２速係合部材Ｓ２、第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂ、第２入力軸１６、第２摩擦クラッチＣ２を介してエンジン１０に伝達されてエンジン１０は始動される。図４(b) は第１入力軸１５と副軸１７が第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂにより連結され、第２入力軸１６と副軸１７が第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂにより連結されている場合を示したが、第１入力軸１５と副軸１７が第３速または第５速ギヤ対により連結され、第２入力軸１６と副軸１７が第４速ギヤ対により連結されている場合でも、エンジン１０は同様に始動される。これらの場合には、第１及び第２入力軸１５，１６と副軸１７の間の変速ギヤ対を切り換えることにより、モータ用デュアルクラッチ１３のクラッチカバー１３ａとエンジン１０の間の変速比を変えることができる。制御装置は自動車の作動状態に応じて、モータ１１によりエンジン１０を始動するのに最も適切な変速比を選択し、モータ１１はこの適切な変速比でエンジン１０を始動する。なお、モータ１１による走行時に、エンジン１０を始動させる場合には、自動車の走行に伴う運動エネルギもエンジン１０を始動させるのに使用される。

次に、エンジン１０だけで駆動車輪を駆動して走行している状態で、モータ１１を発電機として作動させてバッテリに充電する場合の説明をする。この場合には、制御装置は発電機として作動するようにモータ１１を制御するとともに、自動車の作動状態に応じて、エンジン用及びモータ用デュアルクラッチ１２，１３の第１〜第４摩擦クラッチＣ１〜Ｃ４、並びに第１〜第３切換クラッチ３０〜３２を制御する。図２(a) と同様、エンジン１０が第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂを介して駆動車輪を駆動している第１速走行状態において、制御装置がモータ１１を発電機として作動するようにを制御し、第３摩擦クラッチＣ３の係合力を増加させて係合させれば、図５(a) に示すように、モータ１１は第３摩擦クラッチＣ３を介して第１入力軸１５により回転駆動され、発電を行ってバッテリに充電する。

また図２(b) と同様、エンジン１０が第２速ギヤ対２２ａ，２２ｂを介して駆動車輪を駆動する第２速走行状態において、第１切換クラッチ３０の第１速係合部材Ｓ１を係合させて第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂにより第１入力軸１５と副軸１７を連結してから、第３摩擦クラッチＣ３の係合力を増加させて係合させれば、図５(b) に示すように、モータ１１は第１切換クラッチ３０、第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂ、第１入力軸１５、第３摩擦クラッチＣ３を介して副軸１７により回転駆動され、発電を行ってバッテリに充電する。この場合は、第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂの代わりに第３速ギヤ対２３ａ，２３ｂにより第１入力軸１５と副軸１７を連結し、副軸１７によりモータ１１を回転駆動してバッテリに充電するすることもできる。そのようにすれば副軸１７とモータ１１の間の変速比を変えることができるので、モータ１１により発電してバッテリに充電するのに適切な変速比を選択することができる。

また前述した第３速及び第５速走行状態においても、第３摩擦クラッチＣ３の係合力を増加させて係合させれば、モータ１１は第３摩擦クラッチＣ３を介して第１入力軸１５により回転駆動され、発電を行ってバッテリに充電する。さらに、前述した第４速走行状態においても、前述のように第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂにより第１入力軸１５と副軸１７を連結してから、第３摩擦クラッチＣ３の係合力を増加させて係合させれば、モータ１１は副軸１７により回転駆動され、発電を行ってバッテリに充電する。この場合も前述と同様、第１速ギヤ対２１ａ，２１ｂの代わりに第３速ギヤ対２３ａ，２３ｂを使用して副軸１７によりモータ１１を回転駆動してバッテリに充電するすることもでき、これにより副軸１７とモータ１１の間の変速比を変えて、モータ１１により発電してバッテリに充電するのに適切な変速比を選択することができる。

図６は上述した車両における動力装置の実施形態の変形例を示す。大きな容量のモータ１１が要求される場合には、モータ１１及びその動力伝達経路に設けられるモータ用デュアルクラッチ１３が大型化し、モータ１１の外周部が副軸１７と干渉することがある。この変形例はそのような場合に対応するものである。またこの変形例においては、第５速段の代わりに後進段を設けている。それ以外の構造は前述した実施形態と同様であるので、主としてこの相違点につき説明する。

副軸はモータ１１の外周部と干渉する部分を削除して、長手方向に整列された第１及び第２副軸１７ａ，１７ｂに分割し、モータ１１と反対側となる第２副軸１７ｂの端部と第１入力軸１５の間には、前述した実施形態の第５速ギヤ対２５ａ，２５ｂの代わりに後進ギヤ対２９ａ，２９ｂが設けられている。後進ギヤ対の駆動ギヤ２９ａと従動ギヤ２９ｂは、後進アイドルギヤ（図示省略）を介して連結されている。モータ１１の外周部より半径方向外側には、両副軸１７ａ，１７ｂと平行に連結軸２７が設けられており、モータ１１側となる第１副軸１７ａの一端部と、これと対応する連結軸２７の一端部は、それぞれに固定したギヤ対２８ａ，２８ｂより連結され、また連結軸２７の他端部には後進ギヤ対の従動ギヤ２９ｂと噛合されるギヤ３８ｃが固定されている。第１副軸１７ａと第２副軸１７ｂは、ギヤ対２８ａ，２８ｂ、連結軸２７、ギヤ３８ｃ及び従動ギヤ２９ｂを介して、同一回転速度で回転される。

この変形例の作動は、第３切換クラッチ３２のスリーブＭをシフトフォークにより後進駆動ギヤ２９ａ側にシフトすれば、後進ギヤ対２９ａ，２９ｂによる後進段が形成されるのを除き、前述した実施形態と実質的に同一であるので、詳細な説明は省略する。

上述した実施形態では、クラッチカバー１３ａとこのクラッチカバー１３ａに内蔵されてその回転をそれぞれ第１及び第２入力軸１５，１６に伝達する第３及び第４クラッチＣ３，Ｃ４よりなるモータ用デュアルクラッチ１３を設け、発電機能を有するモータ１１は、エンジン用デュアルクラッチ１２とは別に、このモータ用デュアルクラッチ１３を介して第１及び第２入力軸１５，１６に連結されているので、モータ１１と出力軸１８ａ，１８ｂの間でも第１及び第２歯車切換機構２０Ａ，２０Ｂによる多くの変速段を利用することができ、またモータ１１に電流が供給されあるいは発電機として使用されているなどモータ軸にトルクが加わっている状態でも、モータ用デュアルクラッチ１３の第３及び第４クラッチＣ３，Ｃ４を操作することにより車両の作動状態に応じて、第１及び第２歯車切換機構２０Ａ，２０Ｂの少なくとも一部により変速段を切り換えて、モータ１１により出力軸１８ａ，１８ｂを回転駆動する場合及び発電してバッテリに充電する場合における最適な変速段を選択することができる。従ってエンジン用及びモータ用デュアルクラッチを使用した車両における動力装置のモータの出力性能あるいは発電性能を充分に発揮させることができ、燃料消費率を向上させることができる。

上述した実施形態では、第２入力軸１６は筒状とし、第１入力軸１５は第２入力軸１６を同軸的かつ回転自在に貫通するように設けており、このようにすれば第１入力軸１５と第２入力軸１６を同軸的にかつ長手方向においても重ねて配置することができるのでデッドスペースを減少させることができ、これによりエンジン用及びモータ用デュアルクラッチ１２及び１３を使用した車両における動力装置をコンパクトにまとまったものとすることができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、第１入力軸１５及び第２入力軸１６をエンジン用デュアルクラッチ１２から互いに反対方向に延びるように配置し、エンジン１０からエンジン用デュアルクラッチ１２への動力伝達はエンジン用デュアルクラッチ１２のクラッチカバー１２ａに同軸的に設けたリングギヤを介して行うようにしてもよく、そのようにした場合でも、モータの出力性能あるいは発電性能を充分に発揮させることができ、燃料消費率を向上させることができるという効果を達成することができる。

また上述した実施形態では、エンジン用及びモータ用デュアルクラッチ１２，１３を筒状の第２入力軸１６の両端部に同軸的にそれぞれ配置しており、そのようにすればモータ用デュアルクラッチ１３は第１及び第２歯車切換機構２０Ａ，２０Ｂの間に配置されてデッドスペースが減少するので、エンジン用及びモータ用デュアルクラッチ１２及び１３を使用した車両における動力装置を一層コンパクトにまとまったものとすることができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、前述のように第１入力軸１５及び第２入力軸１６をエンジン用デュアルクラッチ１２から互いに反対方向に延びるように配置した場合において、モータ用デュアルクラッチ１３をエンジン用デュアルクラッチ１２の半径方向一側に配置し、第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２の各クラッチディスクをギヤを介して第１及び第２入力軸１５，１６に連結するようにしてもよく、そのようにした場合でも、モータの出力性能あるいは発電性能を充分に発揮させることができ、燃料消費率を向上させることができるという効果を達成することができる。

また上述した実施形態では、モータ１１はモータ用デュアルクラッチ１３の外周に同軸的に配置してそのクラッチカバー１３ａを駆動しており、このようにすれば、モータ１１とモータ用デュアルクラッチ１３の間の連動機構が不要となるので構造が簡略化されるとともにエンジン用及びモータ用デュアルクラッチを使用した車両における動力装置をさらに一層コンパクトにまとまったものとすることができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、モータ１１とモータ用デュアルクラッチ１３の間の動力伝達はモータ用デュアルクラッチ１３のクラッチカバー１３ａに同軸的に設けたリングギヤを介して行うようにすることもでき、そのようにした場合でも、モータの出力性能あるいは発電性能を充分に発揮させることができ、燃料消費率を向上させることができるという効果及び第１入力軸１５はを第２入力軸１６を同軸的かつ回転自在に貫通させあるいは両デュアルクラッチ１２，１３をそれぞれ第２入力軸１６の両端部に同軸的にそれぞれ配置することによるコンパクト化の効果を達成することはできる。

本発明による車両における動力装置の一実施形態の全体構成を示すスケルトン図である。 図１に示す実施形態における、エンジンのみにより出力軸を駆動する場合の作動の説明図である。 図１に示す実施形態における、エンジン及びモータにより出力軸を駆動する場合の作動の説明図である。 図１に示す実施形態における、モータにより出力軸を駆動するとともにエンジンを始動する場合の作動の説明図である。 図１に示す実施形態における、エンジンにより出力軸を駆動するとともにモータにより発電するする場合の作動の説明図である。 図１に示す実施形態の変形例の全体構成を示すスケルトン図である。

符号の説明

１０…エンジン、１１…モータ、１２…エンジン用デュアルクラッチ、１２ａ…クラッチカバー、１３…モータ用デュアルクラッチ、１３ａ…クラッチカバー、１５…第１入力軸、１６…第２入力軸、１７…副軸、１８ａ，１８ｂ…出力軸、２０Ａ…第１歯車切換機構、２０Ｂ…第２歯車切換機構、Ｃ１…第１摩擦クラッチ、Ｃ２…第２摩擦クラッチ、Ｃ３…第３摩擦クラッチ、Ｃ４…第４摩擦クラッチ。

Claims (4)

1. 第１入力軸と、この第１入力軸に対し同軸的にかつ回転自在に設けられた第２入力軸と、前記両入力軸と平行に配置されて駆動車輪への出力軸に連結された副軸と、エンジンに連結されるクラッチカバーとこのクラッチカバーに内蔵されてその回転をそれぞれ前記第１及び第２入力軸に伝達する第１及び第２クラッチよりなるエンジン用デュアルクラッチと、前記第１入力軸と副軸の間に設けられた第１歯車切換機構と、前記第２入力軸と副軸の間に設けられた第２歯車切換機構と、電流が供給されれば前記エンジンと協働して前記出力軸を駆動する電動機として作動するとともに前記出力軸側から駆動されれば発電機として作動するよう制御されるモータを備えた車両における動力装置において、
   前記モータに連結されるクラッチカバーとこのクラッチカバーに内蔵されてその回転をそれぞれ前記第１及び第２入力軸に伝達する第３及び第４クラッチよりなるモータ用デュアルクラッチを、前記エンジン用デュアルクラッチとは別に設けたことを特徴とする車両における動力装置。
2. 請求項１に記載の車両における動力装置において、前記第２入力軸は筒状とし、前記第１入力軸は前記第２入力軸を同軸的かつ回転自在に貫通するように設けたことを特徴とする車両における動力装置。
3. 請求項２に記載の車両における動力装置において、前記エンジン用及びモータ用デュアルクラッチはそれぞれ前記第２入力軸の両端部に同軸的に配置したことを特徴とする車両における動力装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の車両における動力装置において、前記モータは前記モータ用デュアルクラッチの外周に同軸的に配置してそのクラッチカバーを駆動したことを特徴とする車両における動力装置。

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