JP2010052517A

JP2010052517A - 駆動装置

Info

Publication number: JP2010052517A
Application number: JP2008218014A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Ideshio; 幸彦出塩; Hideaki Komada; 英明駒田; Hiroyuki Shibata; 寛之柴田; Tomohito Ono; 智仁大野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2010-03-11
Anticipated expiration: 2028-08-27
Also published as: JP5104658B2

Abstract

【課題】電動機のロックを維持するためにエネルギーの供給が不要な又はエネルギーの供給を低減可能な駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置２は、動力伝達経路に配置された第１モータ・ジェネレータ４と、第１モータ・ジェネレータ４と一体回転可能な連結部材２１をケース１７に対して係合させて第１モータ・ジェネレータ４をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態との間で切り替え可能なロック機構３０と、を備え、ロック機構３０は、解放状態から係合状態への移行後に連結部材２１に生じるトルクを利用することによりアクチュエータ３２の動力なしに係合状態を維持できる係合機構３１を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力伝達経路に配置された電動機をロックするロック機構を備えた駆動装置に関する。

いわゆるハイブリッド車両に搭載された駆動装置として、湿式多板ブレーキを利用して電動機をロックするロック機構を備えたものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。

特開平８−１８３３４８号公報特開２００３−１１６９３号公報

特許文献１の駆動装置は、電動機をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態とを切り替えることにより、電動機を使用した電気的な無段変速を実現する駆動モードと電動機を使用しない固定変速段を実現する駆動モードとを選択的に実行できる。しかしながら、特許文献１の駆動装置は、電動機のロックを解除しても湿式多板ブレーキの多板間に介在するオイルの剪断力により引き摺りトルクが発生する。また、電動機のロックを維持するためにはブレーキの各板が相互に押し付けられた状態を維持するエネルギーを供給し続ける必要がある。従って、特許文献１の駆動装置には、こうしたロック機構の存在により損失が大きくなるという問題がある。

そこで、本発明は、電動機のロックを維持するためにエネルギーの供給が不要な駆動装置を提供することを第１の目的とする。また、本発明は、電動機のロックを維持するためにエネルギーの供給を低減できる駆動装置を提供することを第２の目的とする。

本発明の第１の駆動装置は、動力伝達経路に配置された電動機と、前記電動機と一体回転可能な回転部材を固定部材に対して係合させて前記電動機をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態との間で切り替え可能なロック機構と、を備えた駆動装置において、前記ロック機構は、所定の動力により前記解放状態から前記係合状態へ移行させることができるアクチュエータと、前記解放状態から前記係合状態への移行後に前記回転部材に生じるトルクを利用することにより前記アクチュエータの動力なしに前記係合状態を維持できるセルフロック手段と、を有するものである（請求項１）。

この駆動装置によれば、アクチュエータによって一旦解放状態から係合状態へ移行させれば、その移行後に回転部材に生じるトルクを利用することによりアクチュエータの動力なしに係合状態を維持することができる。従って、係合状態を維持するためにエネルギーの供給が必要ないため、ロック機構の搭載に伴う損失を低減することができる。

第１の駆動装置の一態様において、前記セルフロック手段は、所定方向のトルクが前記回転部材に生じた場合に前記係合状態を維持し、かつ前記係合状態の際に前記所定方向と反対方向の負トルクが前記回転部材に生じた場合に当該負トルクを利用して前記係合状態から前記解放状態へ移行させることができるように構成されてもよい（請求項２）。この態様によれば、係合状態が維持される方向と反対方向の負トルクを利用して係合状態から解放状態へ移行できるため、係合状態から解放状態へ移行させるためのアクチュエータの操作が不要となる。また、所定方向のトルクが回転部材に生じた場合に係合状態が維持される。このため、回転部材が完全停止する前でも、つまり回転部材が所定方向に回転している状態でも解放状態から係合状態へ移行できるので応答性が向上する。

第１の駆動装置の一態様において、前記セルフロック手段は、前記回転部材と一体回転できる第１部材と、前記第１部材との間に環状空間が形成されるように前記第１部材と同軸上に配置されて前記固定部材にトルクを伝達できる第２部材と、前記環状空間に配置されて前記第１部材と前記第２部材との間に介在する介在部材と、前記介在部材を保持するとともに前記アクチュエータの動力が伝達される保持手段と、を有し、前記解放状態から前記係合状態への移行後に前記回転部材に所定方向のトルクが生じた場合に前記第１部材、前記第２部材及び前記介在部材によって前記環状空間を拡大させる方向の力が生じるように構成されてもよい（請求項３）。この態様によれば、係合状態の際に回転部材に所定方向のトルクが生じると、第１部材と第２部材との間に形成される環状空間を拡大させる方向の力が作用する。つまり、第１部材と第２部材との間に介在部材が食い込むことにより楔効果が生じる。これにより、楔効果を利用して係合状態を維持できる。

この態様において、前記セルフロック手段は、前記係合状態から前記解放状態へ移行させる方向に前記保持手段を付勢する付勢手段を更に有するとともに、前記係合状態の際に前記所定方向と反対方向の負トルクが前記回転部材に生じた場合に当該負トルクを利用して前記環状空間を拡大させる方向の力を失わせ、かつ前記付勢手段を利用することにより、前記係合状態から前記解放状態へ移行させることができるように構成されてもよい（請求項４）。この場合には、所定方向と反対方向の負トルクが生じると環状空間を拡大させる方向の力を失わせる。つまり、第１部材、第２部材及び介在部材間に生じる楔効果が解消されるので、その解消後に付勢手段を利用することで、アクチュエータの操作なしに係合状態から解放状態へ移行させることができる。

第１の駆動装置の一態様において、前記セルフロック手段は、前記回転部材と一体回転できる第１部材と、前記第１部材に対向した状態で同軸上に配置された第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれの対向面に形成されて回転方向に関して深さが徐々に浅くなる溝部に保持された状態で、前記第１部材と前記第２部材との間に介在する介在部材と、を有し、前記解放状態の際に前記第２部材が前記固定部材に対して静止した摩擦部との間に隙間が形成されるように配置され、かつ前記解放状態から前記係合状態への移行後に前記回転部材に所定方向のトルクが生じた場合に前記第２部材を前記摩擦部に押し付ける方向の力が生じるように構成されており、前記アクチュエータは、前記解放状態から前記係合状態へ移行させる際に、前記第２部材を前記摩擦部に引き寄せて接触させる動力を発生できるように構成されてもよい（請求項５）。この態様によれば、係合状態の際に回転部材に所定方向のトルクが生じると、第２部材を摩擦部に押し付ける方向の力が作用する。従って、解放状態から係合状態への移行後にアクチュエータによって第２部材を摩擦部に引き寄せる力がなくても第２部材と摩擦部との間の摩擦力が失われないため、アクチュエータの動力なしに係合状態を維持できる。

この態様において、前記セルフロック手段は、前記第２部材を前記第１部材に近づける方向に付勢する付勢手段を更に有するとともに、前記係合状態の際に前記所定方向と反対方向の負トルクが前記回転部材に生じた場合に当該負トルクを利用して前記第２部材を前記摩擦部に押し付ける方向の力を失わせ、かつ前記付勢手段を利用することにより、前記係合状態から前記解放状態へ移行させることができるように構成されてもよい（請求項６）。この場合には、所定方向と反対方向の負トルクが生じると第２部材を摩擦部へ押し付ける方向の力を失わせる。つまり、第２部材と摩擦部との間の摩擦力が解消されるので、その解消後に付勢手段を利用することで、アクチュエータの操作なしに係合状態から解放状態へ移行させることができる。

本発明の第２の駆動装置は、動力伝達経路に配置された電動機と、前記電動機と一体回転可能な回転部材を固定部材に対して係合させて前記電動機をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態との間で切り替え可能なロック機構と、を備えた駆動装置において、前記ロック機構は、前記固定部材に対して静止した摩擦部と、前記摩擦部から離れた状態から前記摩擦部に接触する状態までの間を移動でき、かつ前記回転部材と一体回転するクラッチ要素と、前記解放状態から前記係合状態へ移行させる際に前記クラッチ要素を前記摩擦部に引き寄せて接触させるアクチュエータと、前記解放状態から前記係合状態への移行後に前記回転部材に生じる所定方向のトルクを利用して前記クラッチ要素を前記摩擦部に押し付ける方向の力を発生させる係合補助手段と、を有するものである（請求項７）。

この駆動装置によれば、解放状態から係合状態への移行後に回転部材に生じる所定方向のトルクを利用してクラッチ要素を摩擦部に押し付けることができる。このため、アクチュエータのみで係合状態を維持する場合と比較して、係合状態を維持するために必要なアクチュエータの動力を低減させることができる。これにより、係合状態の維持に要するエネルギーを低減できるから、ロック機構の搭載に伴う損失を低減することができる。

第２の駆動装置の一態様において、前記係合補助手段は、前記係合状態の際に前記所定方向と反対方向の負トルクが前記回転部材に生じた場合に当該負トルクを利用して前記クラッチ要素を前記摩擦部に押し付ける方向の力を失わせてもよい（請求項８）。この態様によれば、回転部材に所定方向と反対方向の負トルクが生じるとクラッチ要素を摩擦部へ押し付ける方向の力が失われる。そのため、例えば、係合補助手段による助けを借りることを条件として係合状態が維持されるようにアクチュエータの動力を制御すれば、クラッチ要素を摩擦部へ押し付ける方向の力が失われることを契機として直ちに係合状態から解放状態へ移行することが可能になる。

第２の駆動装置に係るクラッチ要素及び係合補助手段としては適宜の構成を採用できる。例えば、前記クラッチ要素は、前記回転部材と一体回転できる第１部材と、前記第１部材に対向した状態で同軸上に配置され、かつ前記摩擦部と接触できる第２部材と、前記記第１部材と前記第２部材との間に介在する介在部材と、を有しており、前記係合補助手段は、前記介在部材が前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれの対向面に形成されて回転方向に関して深さが徐々に浅くなる溝部に保持されることにより構成されてもよい（請求項９）。

第１の駆動装置又は第２の駆動装置のいずれかにおいて、前記動力伝達経路には、内燃機関と、相互に差動回転可能な３つの回転要素を持ち、これら回転要素のいずれか一つの要素に前記内燃機関が、他の一つの要素に前記電動機が、残りの要素に車両の駆動輪を駆動するための出力部材がそれぞれ連結された動力分配機構と、前記出力部材に連結された前記電動機とは異なる他の電動機と、が配置されてもよい（請求項１０）。この態様によれば、駆動装置はいわゆるハイブリット車両の駆動装置として構成される。このため、本発明に係るロック機構を利用して電動機をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態とを切り替えることができる。これにより、電動機を使用した電気的な無段変速を実現する駆動モードと電動機を使用しない固定変速段を実現する駆動モードとを選択的に実行できる。特に、セルフロック手段が、負トルクが生じた場合に係合状態から解放状態へ移行させる態様の場合（請求項２、４、６、８の場合）には、ロック機構の応答性が向上するため、内燃機関を素早く停止できる。これにより、内燃機関の停止から他の電動機による回生運転への移行を速やかに実現できるから、回生効率が向上して燃費向上に寄与することができる。

以上説明したように、本発明の第１の駆動装置によれば、解放状態から係合状態への移行後に回転部材に生じるトルクを利用することによりアクチュエータの動力なしに係合状態を維持できるから、係合状態を維持するためにエネルギーの供給が必要ない。また、本発明の第２の駆動装置によれば、解放状態から係合状態への移行後に回転部材に生じる所定方向のトルクを利用してクラッチ要素を摩擦部に押し付けることができるため、アクチュエータのみで係合状態を維持する場合と比較して、係合状態を維持するために必要なアクチュエータの動力を低減させることができる。従って、ロック機構の搭載に伴う損失を低減できる。

（第１の形態）
図１は本発明の一形態に係る駆動装置が組み込まれた車両の全体構成を概略的に示しており、図２は図１に示された駆動装置の要部を詳細に示している。車両１はいわゆるハイブリッド車両として構成されている。周知のようにハイブリッド車両は、内燃機関を走行用の駆動力源として備えるとともに、電動機を他の走行用の駆動力源として備えた車両である。車両１は、駆動輪と内燃機関とが車両前部に位置するＦＦレイアウトの車両として構成されている。

これらの図に示すように、駆動装置２は、内燃機関３と、電動機としての第１モータ・ジェネレータ４と、内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４がそれぞれ連結された動力分配機構５と、車両１の駆動輪１０に動力を出力するための出力部材としての出力ギア６とを備えている。また、駆動装置２には変速機構７を介して出力ギア６に連結された他の電動機としての第２モータ・ジェネレータ８が設けられている。出力ギア６の動力は差動装置１１を介して左右の駆動輪１０に伝達される。

内燃機関３は、火花点火型の多気筒内燃機関として構成されており、その動力は入力軸１５を介して動力分配機構５に伝達される。入力軸１５と内燃機関３との間にはダンパ１６が介在しており、内燃機関３のトルク変動はダンパ１６にて吸収される。第１モータ・ジェネレータ４と第２モータ・ジェネレータ８とは同様の構成を持っていて、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えている。第１モータ・ジェネレータ４は、固定部材であるケース１７に固定されたステータ４ａと、そのステータ４ａの内周側に同軸に配置されたロータ４ｂとを備えている。第２モータ・ジェネレータ８も同様に、ケース１７に固定されたステータ８ａと、そのステータ８ａの内周側に同軸に配置されたロータ８ｂとを備えている。

動力分配機構５は、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車であるサンギアＳｕ１と、そのサンギアＳｕ１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉ１と、これらのギアＳｕ１、Ｒｉ１に噛み合うピニオン２０を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ１とを備えている。この形態では、入力軸１５がキャリアＣｒ１に、第１モータ・ジェネレータ４が回転部材としての連結部材２１を介してサンギアＳｕ１に、出力ギア６がリングギアＲｉ１にそれぞれ連結されている。図２に示すように、連結部材２１は中空状に構成されて、かつ入力軸１５が挿入された状態で軸受２２、２３を介してケース１７に支持されている。連結部材２１の外周には第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ｂが固定されている。

図１に示すように、減速機構７は、第２モータ・ジェネレータ８の回転を減速して出力ギア６に伝達するための機構であり、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。減速機構７は外歯歯車であるサンギアＳｕ２と、そのサンギアＳｕ２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉ２と、これらのギアＳｕ２、Ｒｉ２に噛み合うピニオン２５を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ２とを備えている。この形態では、サンギアＳｕ２が第２モータ・ジェネレータ８に、リングギアＲｉ２が出力ギア６にそれぞれ連結されており、キャリアＣｒ２はケース１７に固定されている。これにより、第２モータ・ジェネレータ８の回転が減速されて出力ギア６に伝達されるとともに、第２モータ・ジェネレータ８の動力が増幅されて出力ギア６に伝達される。

駆動装置２には、第１モータ・ジェネレータ４をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態とを切り替えることにより、駆動モードを変更するためのロック機構３０が設けられている。このロック機構３０により、第１モータ・ジェネレータ４を使用した電気的な無段変速を実現する駆動モードと第１モータ・ジェネレータ４を使用しない固定変速段を実現する駆動モードとを選択的に実行できる。ロック機構３０は、連結部材２１とケース１７との間に介在して連結部材２１をケース１７に対して固定できるセルフロック手段としての係合機構３１と、係合機構３１を動作させるソレノイド型のアクチュエータ３２とを備えている。ロック機構３０の詳細は後述するが、まずは図３及び図４を参照しながらロック機構３０の概要を説明する。

図３及び図４はロック機構３０の概要を説明するための説明図である。図３は第１モータ・ジェネレータ４をロックできる係合状態を示しており、図４は第１モータ・ジェネレータ４のロックが解除された解放状態を示している。ロック機構３０の係合機構３１には互いに同軸の内輪３５及び外輪３６と、これら内輪３５及び外輪３６の間に形成された環状空間Ｓに設けられた介在部材３７とが設けられている。第１部材としての内輪３５は連結部材２１に固定されていて連結部材２１と一体回転する。第２部材としての外輪３６はケース１７に固定されている。ロック機構３０はアクチュエータ３２を利用して係合機構３１の介在部材３７を動作させることにより、第１モータ・ジェネレータ４をロックできる係合状態とそのロックを解除する解放状態とを切り替えることができる。

図３及び図４から理解できるように、アクチュエータ３２により解放状態から係合状態へ移行した後には、第１モータ・ジェネレータ４の正転方向（＋方向）への回転が制限されてロックされる。そして、係合状態への移行後において、連結部材２１に正転方向のトルク（正トルク）が作用している限りにおいて、介在部材３７によって内輪３５及び外輪３６間の環状空間Ｓを拡大させる方向に力が働くため、アクチュエータ３２の動力なしに係合状態が維持される。つまり、連結部材２１に発生する正トルクによって、内輪３５、外輪３６及び介在部材３７の間にいわゆる楔効果が発生して係合機構３１はセルフロック状態となる。

また、係合状態において正転方向とは反対方向の逆転方向（−方向）のトルク（負トルク）が連結部材２１に作用した場合には、環状空間Ｓを拡大させる方向への力が失われるためアクチュエータ３２の動力なしにセルフロックが解除されて係合状態から解放状態へ移行できる。また、介在部材３７は解放状態が維持される方向へ後述の付勢手段にて付勢されている。従って、図４に示すように、ロック機構３０が解放状態の場合には、アクチュエータ３２の動力なしに解放状態が維持されて、正転方向及び逆転方向のそれぞれへ連結部材２１の回転が許容される。

図５及び図６は、ロック機構３０の詳細を示した断面図であり、図５は係合状態を、図６は解放状態をそれぞれ示している。これらの図に示すように、内輪３５と外輪３６との間に形成される環状空間Ｓには、略等間隔で７個の介在部材３７が設けられている。介在部材３７は円柱状に構成されている。環状空間Ｓは、介在部材３７毎に設けられた区間Ｓａを有しており、各区間Ｓａは正転方向に向かって徐々に半径方向の幅が狭まるように形成されている。各区間Ｓａの後端部は介在部材３７よりも幅が大きくなっている。

環状空間Ｓには、介在部材３７を保持するポケット３８ａが介在部材３７毎に形成された保持手段としての環状の保持器３８が設けられている。保持器３８は、内輪３５及び外輪３６のそれぞれに対して相対回転できる。ロック機構３０には、アクチュエータ３２の動力を保持器３８を介して介在部材３７に伝達するための伝達機構３９が設けられている。伝達機構３９は、保持器３８から半径方向外側に延びるレバー４０と、アクチュエータ３２に接続されてレバー４０の先端にリンク結合されたロッド４１とを備えている。ロック機構３０には、解放状態となる方向に保持器３８を付勢する付勢手段としてのリターンスプリング４２が設けられている。リターンスプリング４２はその一端がロッド４１に形成されたスプリングシート４３に、他端がケース１７にそれぞれ支持されている。

ロック機構３０はこうした構成を有しているため、図５の係合状態において連結部材２１及び内輪３５に正トルクが作用すると、介在部材３７によって各区間Ｓａを拡大させる方向に力が作用する。これにより、アクチュエータ３２の動力なしに、換言すれば保持器３８に力を加えなくても連結部材２１に正トルクが作用している限りにおいてセルフロック状態となって係合状態を維持できる。図５の係合状態において、連結部材２１に反対方向の負トルクが作用すると、各区間Ｓａを拡大させる方向への力が失われ、かつリターンスプリング４２の弾性力が保持器３８に作用するため、セルフロックが解除されて図６の解放状態へ移行できる。一旦解放状態へ移行した後には、リターンスプリング４２の弾性力によって解放状態がアクチュエータ３２の動力なしに維持される。また、図６の解放状態から図５の係合状態への切り替えは、アクチュエータ３２がリターンスプリング４２の弾性力に打ち勝つようにロッド４１を駆動してレバー４０を正転方向に移動させた状態で、連結部材２１に正トルクが作用することにより実現される。一旦係合状態へ移行した後は上述の通り係合状態の維持のためにアクチュエータ３２の動力は不要である。

以上の形態によれば、ロック機構３０は第１モータ・ジェネレータ４をロックする係合状態を維持するためにアクチュエータ３２によるエネルギー供給が不要なため、ロック機構３０の搭載に伴う損失を低減することができる。また、係合機構３１は、所定方向と反対方向の負トルクが生じると環状空間Ｓを拡大させる方向の力を失わせる。つまり、内輪３５、外輪３６及び介在部材３７間に生じる楔効果が解消されるので、その解消後にリターンスプリング４２を利用することで、アクチュエータ３２の操作なしに係合状態から解放状態へ移行させることができる。また、正トルクが連結部材２１に生じた場合に係合状態が維持されるため、連結部材２１が完全停止する前でも、つまり連結部材２１が正転方向に回転している状態でも解放状態から係合状態へ移行できるので応答性が向上する。更に、ロック機構３０の応答性が向上するため内燃機関１を素早く停止できる。これにより、内燃機関１の停止から第２モータ・ジェネレータ８による回生運転への移行を速やかに実現できるから回生効率が向上して燃費向上に寄与することができる。

（第２の形態）
次に、図７〜図１１を参照しながら本発明の第２の形態を説明する。本形態はロック機構の構成を除いて第１の形態と同一である。従って、第２の形態に係るロック機構を備えた駆動装置が組み込まれた車両の全体構成に関しては図１及び図２が適宜参照される。また、以下の説明において第１の形態と共通する構成に関しては図７〜図１１に第１の形態と同一符号を付して説明を省略する。

図７及び図８は、第２の形態に係るロック機構５０の詳細を示した図であり、図７は解放状態を、図８は係合状態をそれぞれ示している。ロック機構５０は、セルフロック手段としての係合機構５１と、係合機構５１を動作させるアクチュエータ５２とを備えている。係合機構５１には連結部材２１が接続されており、連結部材２１を介して第１モータ・ジェネレータ４のトルクが入力される。アクチュエータ５２は係合機構５１とケース１７との間に介在しており、ケース１７に対して固定されている。

係合機構５１には、連結部材２１に固定された第１部材としての第１クラッチ板５５と、この第１クラッチ板５５と同軸に配置された第２部材としての第２クラッチ板５６と、これらのクラッチ板５５、５６の間に介在する球状の介在部材５７とが設けられている。各クラッチ板５５、５６は円板状に構成されていて、各クラッチ板５５、５６の対向面には介在部材５７を保持する溝部としてのＶ字溝５８、５９が形成されている。

図９は第１クラッチ板５５を軸線方向から見た状態を示しており、図１０及び図１１は各クラッチ板５５、５６を半径方向から見た状態を示している。図１０は各クラッチ板５５、５６が静止している状態を、図１１は各クラッチ板５５、５６が回転している状態をそれぞれ示している。図９から明らかなように、第１クラッチ板５５に設けられたＶ字溝５８は、周方向に等間隔に６個並べられている。第２クラッチ板５６に形成された他方のＶ字溝５９も同様に周方向に等間隔に６個並べられている。各Ｖ字溝５８、５９は、第１クラッチ板５５の中心線を含む断面で切断した場合には断面半円形をなしている（図７及び図８参照）。また、図９に示すように、第１クラッチ板５５の軸線方向から見ると、各Ｖ字溝５８、５９は、第１クラッチ板５５の中心寄りの内側縁部と中心から離れた外側縁部とが同心の円弧をなすように湾曲している。更に、図１０及び図１１に示すように、第１クラッチ板５５の半径方向から見ると、各Ｖ字溝５８、５９はＶ字状に形成されていて、回転方向（図の上又は下方向）に関して深さが徐々に浅くなっている。

図７に示すように、ロック機構５０が解放状態の場合、係合機構５１の第２クラッチ板５６とアクチュエータ５２との間には所定の隙間Ｇが形成されている。第２クラッチ板５６とアクチュエータ５２との間には、アクチュエータ５２から離れる方向に第２クラッチ板５６を付勢するリターンスプリング６０が設けられている。そのため、解放状態においては、第２クラッチ板５６が第１クラッチ板５５に接近する方向に押し付けられた状態で、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６とが供回りする。

アクチュエータ５２には第２クラッチ板５６と接触し得る摩擦部６１と、摩擦部６１に組み込まれた電磁石６２とが設けられている。摩擦部６１はケース１７に対して静止している。第２クラッチ板５６は磁性金属で構成されているため、図７の状態でアクチュエータ５２が電磁石６２を励磁すると、第２クラッチ板５６はリターンスプリング６０の弾性力に抗してアクチュエータ５２側に引き寄せられる。そして、電磁石６２の磁力により第２クラッチ板５６が摩擦部６１に接触した場合には、第２クラッチ板５６と摩擦部６１との間に摩擦力が生じるため第２クラッチ板５６が摩擦部６１に対して停止する。つまり、図８に示すように、第１モータ・ジェネレータ４をロックする係合状態へ移行する。

第１クラッチ板５５に正トルクが生じている場合、図１１に示すように、介在部材５７がＶ字溝５８、５９内の浅い位置に位置に移動して、第２クラッチ板５６を摩擦部６１に押し付ける力が発生する。そのため、係合状態に移行した後に第１クラッチ板５５に（連結部材２１に）正トルクが作用している限りにおいてその押し付け力は維持される。従って、解放状態における電磁石６２の励磁によって、一旦第２クラッチ板５６が摩擦部６１に接触した場合には、その後電磁石６２への電力供給を停止しても第２クラッチ板５６と摩擦部６１との摩擦力が失われることがないから係合状態を維持することが可能になる。つまり、アクチュエータ５２の動力なしに係合状態を維持できるセルフロック状態を実現できる。

図８の係合状態おいて連結部材２１に正トルクと反対方向の負トルクが作用すると第２クラッチ板５６を摩擦部６１に押し付ける力が失われるため（図１０も参照）、セルフロックが解除されて図７の解放状態へ移行する。解放状態へ移行した後には、リターンスプリング６０の弾性力によってアクチュエータ５２の動力なしに図７の解放状態が維持される。解放状態においては、正転方向及び逆転方向のそれぞれへの連結部材２１の回転が許容される。

第２の形態も第１の形態と同様の効果を奏することができる。即ち、第２の形態によれば、係合状態の際に連結部材２１に正トルクが生じると、第２クラッチ板５６を摩擦部６１に押し付ける方向の力が作用するため、解放状態から係合状態への移行後にアクチュエータ５２によって第２クラッチ板５６を摩擦部６１に引き寄せる力がなくても第２クラッチ板５６と摩擦部６１との間の摩擦力が失われないため、アクチュエータ５２の動力なしに係合状態を維持できる。また、負トルクが生じると第２クラッチ板５６を摩擦部６１へ押し付ける方向の力を失わせる。つまり、第２クラッチ板５６と摩擦部６１との間の摩擦力が解消されるので、その解消後にリターンスプリング６０を利用することで、アクチュエータ５２の操作なしに係合状態から解放状態へ移行させることができる。

第２の形態は、第２クラッチ板５６を摩擦部６１に押し付ける力がセルフロック可能な程度となるように、Ｖ字溝５８、５９の傾斜角等の押し付け力に影響する諸条件が設定されている。これにより、アクチュエータ５２の動力なしに係合機構５１は単独で係合状態を維持できる。しかしながら、係合状態におけるその押し付け力が低下するように係合機構５１の諸条件を変更することにより、係合機構５１をアクチュエータ５２を補助する手段として機能させることもできる。つまり、アクチュエータ５２の動力と係合機構５１による押し付け力とを利用して係合状態を維持することもできる。

係合機構５１の諸条件をこのように変更した場合には、アクチュエータ５２のみで係合状態を維持する場合と比較して、係合状態を維持するために必要なアクチュエータの動力を低減させることができる。そして、係合機構５１による助けを借りることを条件として係合状態が維持されるようにアクチュエータ５２の動力を制御する場合には、連結部材２１に対する反トルクの作用によって第２クラッチ板５６を摩擦部６１へ押し付ける方向の力が失われることを契機として直ちに係合状態から解放状態へ移行させることが可能になる。ロック機構５０をこのように使用する場合には、係合機構５１は本発明に係る係合補助手段として機能するとともに、係合機構５１の第１クラッチ板５５及び第２クラッチ板５６の組み合わせが本発明に係るクラッチ要素に相当する。

本発明は上記の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。本発明の駆動装置はハイブリッド車両に適用することに限定されるものではない。従って、何らかの動力伝達経路に設けられた電動機をロックする駆動装置として本発明を実施することができる。また、セルフロック手段を実現した図示の形態は例示にすぎず、本発明に係るセルフロック手段を図示の形態とは異なる形態で実現することも可能である。

本発明の一形態に係る駆動装置が組み込まれた車両の全体構成を概略的に示した図。図１に示された駆動装置の要部を詳細に示した図。ロック機構の概要を説明する説明図であって、第１モータ・ジェネレータをロックできる係合状態を示した図。ロック機構の概要を説明する説明図であって、第１モータ・ジェネレータのロックが解除された解放状態を示した図。ロック機構の詳細を示した断面図であって、第１モータ・ジェネレータをロックできる係合状態を示した図。ロック機構の詳細を示した断面図であって、第１モータ・ジェネレータのロックが解除された解放状態を示した図。第２の形態に係るロック機構の詳細を示した図であって、第１モータ・ジェネレータのロックが解除された解放状態を示した図。第２の形態に係るロック機構の詳細を示した図であって、第１モータ・ジェネレータをロックできる係合状態を示した図。第１クラッチ板を軸線方向から見た状態を示した図。各クラッチ板を半径方向から見た状態を示した図であって、各クラッチ板が静止している状態を示した図。各クラッチ板を半径方向から見た状態を示した図であって、各クラッチ板が回転している状態を示した図。

符号の説明

２駆動装置
３内燃機関
４第１モータ・ジェネレータ（電動機）
５動力分配機構
６出力ギア（出力部材）
８第２モータ・ジェネレータ（他の電動機）
１７ケース（固定部材）
１０駆動輪
２１回転部材（連結部材）
３０ロック機構
３１係合機構（セルフロック手段）
３２アクチュエータ
３５内輪（第１部材）
３６外輪（第２部材）
３７介在部材
３８保持器（保持手段）
４２リターンスプリング（付勢手段）
５０ロック機構
５１係合機構（セルフロック手段、係合補助手段）
５２アクチュエータ
５５第１クラッチ板（第１部材）
５６第２クラッチ板（第２部材）
５７介在部材
５８、５８Ｖ字溝（溝部）
６０リターンスプリング
６１摩擦部
Ｓ環状空間
Ｇ隙間

Claims

動力伝達経路に配置された電動機と、前記電動機と一体回転可能な回転部材を固定部材に対して係合させて前記電動機をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態との間で切り替え可能なロック機構と、を備えた駆動装置において、
前記ロック機構は、所定の動力により前記解放状態から前記係合状態へ移行させることができるアクチュエータと、前記解放状態から前記係合状態への移行後に前記回転部材に生じるトルクを利用することにより前記アクチュエータの動力なしに前記係合状態を維持できるセルフロック手段と、を有することを特徴とする駆動装置。
前記セルフロック手段は、所定方向のトルクが前記回転部材に生じた場合に前記係合状態を維持し、かつ前記係合状態の際に前記所定方向と反対方向の負トルクが前記回転部材に生じた場合に当該負トルクを利用して前記係合状態から前記解放状態へ移行させることができるように構成されている請求項１に記載の駆動装置。
前記セルフロック手段は、前記回転部材と一体回転できる第１部材と、前記第１部材との間に環状空間が形成されるように前記第１部材と同軸上に配置されて前記固定部材にトルクを伝達できる第２部材と、前記環状空間に配置されて前記第１部材と前記第２部材との間に介在する介在部材と、前記介在部材を保持するとともに前記アクチュエータの動力が伝達される保持手段と、を有し、前記解放状態から前記係合状態への移行後に前記回転部材に所定方向のトルクが生じた場合に前記第１部材、前記第２部材及び前記介在部材によって前記環状空間を拡大させる方向の力が生じるように構成されている請求項１に記載の駆動装置。
前記セルフロック手段は、前記係合状態から前記解放状態へ移行させる方向に前記保持手段を付勢する付勢手段を更に有するとともに、前記係合状態の際に前記所定方向と反対方向の負トルクが前記回転部材に生じた場合に当該負トルクを利用して前記環状空間を拡大させる方向の力を失わせ、かつ前記付勢手段を利用することにより、前記係合状態から前記解放状態へ移行させることができるように構成されている請求項３に記載の駆動装置。
前記セルフロック手段は、前記回転部材と一体回転できる第１部材と、前記第１部材に対向した状態で同軸上に配置された第２部材と、前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれの対向面に形成されて回転方向に関して深さが徐々に浅くなる溝部に保持された状態で、前記第１部材と前記第２部材との間に介在する介在部材と、を有し、前記解放状態の際に前記第２部材が前記固定部材に対して静止した摩擦部との間に隙間が形成されるように配置され、かつ前記解放状態から前記係合状態への移行後に前記回転部材に所定方向のトルクが生じた場合に前記第２部材を前記摩擦部に押し付ける方向の力が生じるように構成されており、
前記アクチュエータは、前記解放状態から前記係合状態へ移行させる際に、前記第２部材を前記摩擦部に引き寄せて接触させる動力を発生できるように構成されている、請求項１に記載の駆動装置。
前記セルフロック手段は、前記第２部材を前記第１部材に近づける方向に付勢する付勢手段を更に有するとともに、前記係合状態の際に前記所定方向と反対方向の負トルクが前記回転部材に生じた場合に当該負トルクを利用して前記第２部材を前記摩擦部に押し付ける方向の力を失わせ、かつ前記付勢手段を利用することにより、前記係合状態から前記解放状態へ移行させることができるように構成されている請求項５に記載の駆動装置。
動力伝達経路に配置された電動機と、前記電動機と一体回転可能な回転部材を固定部材に対して係合させて前記電動機をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態との間で切り替え可能なロック機構と、を備えた駆動装置において、
前記ロック機構は、前記固定部材に対して静止した摩擦部と、前記摩擦部から離れた状態から前記摩擦部に接触する状態までの間を移動でき、かつ前記回転部材と一体回転するクラッチ要素と、前記解放状態から前記係合状態へ移行させる際に前記クラッチ要素を前記摩擦部に引き寄せて接触させるアクチュエータと、前記解放状態から前記係合状態への移行後に前記回転部材に生じる所定方向のトルクを利用して前記クラッチ要素を前記摩擦部に押し付ける方向の力を発生させる係合補助手段と、を有することを特徴とする駆動装置。
前記係合補助手段は、前記係合状態の際に前記所定方向と反対方向の負トルクが前記回転部材に生じた場合に当該負トルクを利用して前記クラッチ要素を前記摩擦部に押し付ける方向の力を失わせるように構成されている請求項７に記載の駆動装置。
前記クラッチ要素は、前記回転部材と一体回転できる第１部材と、前記第１部材に対向した状態で同軸上に配置され、かつ前記摩擦部と接触できる第２部材と、前記記第１部材と前記第２部材との間に介在する介在部材と、を有しており、
前記係合補助手段は、前記介在部材が前記第１部材及び前記第２部材のそれぞれの対向面に形成されて回転方向に関して深さが徐々に浅くなる溝部に保持されることにより構成されている請求項７又は８に記載の駆動装置。
前記動力伝達経路には、内燃機関と、相互に差動回転可能な３つの回転要素を持ち、これら回転要素のいずれか一つの要素に前記内燃機関が、他の一つの要素に前記電動機が、残りの要素に車両の駆動輪を駆動するための出力部材がそれぞれ連結された動力分配機構と、前記出力部材に連結された前記電動機とは異なる他の電動機と、が配置されている請求項１〜９のいずれか一項に記載の駆動装置。