JP2010125927A - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンと回転電機とを駆動連結する駆動伝達機構を備えたハイブリッド駆動装置において、回転電機に駆動連結されたギヤと、当該ギヤに噛み合うギヤであってエンジンの駆動力が伝達されるギヤとの噛み合い部における歯打ち音の発生を抑制する。
【解決手段】駆動伝達機構3は、エンジンに駆動連結された第一駆動ギヤ60と、回転電機MG2に駆動連結された第二駆動ギヤ50と、第一駆動ギヤ60と第二駆動ギヤ50とを駆動連結するカウンタギヤ機構Cと、を備え、カウンタギヤ機構Cは、カウンタシャフトC4に固定されるとともに少なくとも第二駆動ギヤ50に噛み合う従動ギヤC2を備え、従動ギヤC2が、カウンタシャフトC4に固定されたメインギヤ部C21と、周方向に付勢する付勢機構71を介してメインギヤ部C21に対して相対回転可能に支持されたサブギヤ部C22と、を備えたシザーズギヤであるハイブリッド駆動装置。
【選択図】図3
【解決手段】駆動伝達機構3は、エンジンに駆動連結された第一駆動ギヤ60と、回転電機MG2に駆動連結された第二駆動ギヤ50と、第一駆動ギヤ60と第二駆動ギヤ50とを駆動連結するカウンタギヤ機構Cと、を備え、カウンタギヤ機構Cは、カウンタシャフトC4に固定されるとともに少なくとも第二駆動ギヤ50に噛み合う従動ギヤC2を備え、従動ギヤC2が、カウンタシャフトC4に固定されたメインギヤ部C21と、周方向に付勢する付勢機構71を介してメインギヤ部C21に対して相対回転可能に支持されたサブギヤ部C22と、を備えたシザーズギヤであるハイブリッド駆動装置。
【選択図】図3
Description
本発明は、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、前記入力部材、前記回転電機、及び前記出力部材の間での駆動力の伝達を行う駆動伝達機構と、を備え、前記駆動伝達機構は、前記入力部材に駆動連結された第一駆動ギヤと、前記回転電機に駆動連結された第二駆動ギヤと、前記第一駆動ギヤと前記第二駆動ギヤとを駆動連結するカウンタギヤ機構と、を備えたハイブリッド駆動装置に関する。
近年、駆動力源としてエンジンと回転電機とを併用することにより、エンジンの燃費向上及び排出ガスの低減を図ることのできるハイブリッド車両が実用化されている。このようなハイブリッド車両に用いる駆動装置の一例として、例えば、以下の特許文献1には、エンジン、第一回転電機としての第1のモータ・ジェネレータ、及び第二回転電機としての第2のモータ・ジェネレータを駆動力源として備えた、いわゆるスプリット方式のハイブリッド駆動装置の構成が記載されている。このハイブリッド駆動装置においては、エンジンのクランクシャフトの回転がダンパを介して入力部材としてのインプットシャフトに伝達され、インプットシャフトに伝達された回転が、動力分配機構にて第1のモータ・ジェネレータと、リングギヤと一体回転する環状部材とに分配される。一方、環状部材には、第2のモータ・ジェネレータの回転もプラネタリギヤを介して伝達されるように構成されている。そして、環状部材に伝達された回転が、環状部材に駆動連結されたアウトプットシャフト、ディファレンシャル等を介して車輪に伝達される。
上記のようなエンジンと回転電機(特許文献1の例では第2のモータ・ジェネレータ)とを駆動連結する駆動伝達機構を備えるハイブリッド駆動装置においては、回転電機のトルクが実質的に零である場合に、回転電機に駆動連結されたギヤ(以下、この段落において第一ギヤという)と、第一ギヤと噛み合うギヤであってエンジンの駆動力が伝達されるギヤ(以下、この段落において第二ギヤという)の噛み合い部において歯打ち音が発生しやすくなることが知られている。歯打ち音は、第一ギヤと第二ギヤとの噛み合わせに設けられた所定の隙間(バックラッシュ)に起因するものであり、ダンパで吸収できないエンジントルクの変動等が第二ギヤに伝達された際に、第一ギヤと第二ギヤとの歯面が分離した後再度接触する際の衝撃により生じる。回転電機のトルクが実質的に零である場合は、第一ギヤは空転或いは空転に近い状態で回転するため、第一ギヤと第二ギヤとの間での押し付け力が弱まる。このような場合、第二ギヤに伝達されるトルクの変動により第一ギヤと第二ギヤとの歯面が容易に分離するため、歯打ち音が発生しやすくなる。この問題を解決するために、特許文献1には、所定条件に基づいて導出される回転電機のトルクが実質的に零である場合には、トルクの絶対値が大きくなるように回転電機のトルクを制御し、ギヤ同士の押し付け力を増すことで歯打ち音の発生を抑制する技術が開示されている。
しかしながら、上記特許文献1のような構成では、回転電機にトルクを出力させる必要がない場合において、歯打ち音防止のためだけに回転電機にトルクを出力させることになる。その結果、歯打ち音を抑制することはできるものの、エネルギー効率が低下してしまうという問題があった。すなわち、ハイブリッド車両においては、通常、エネルギー効率が高くなるようにエンジンの運転ポイント(回転速度及びトルク)や回転電機の動作点(回転速度及びトルク)を決定するが、上記特許文献1のような構成では、歯打ち音を防止するために、エネルギー効率の面で最適な動作点とは異なる動作点で、回転電機を動作させる必要がある。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンと回転電機とを駆動連結する駆動伝達機構を備えたハイブリッド駆動装置において、エネルギー効率を低下させることなく、回転電機に駆動連結されたギヤと、当該ギヤに噛み合うギヤであってエンジンの駆動力が伝達されるギヤとの噛み合い部における歯打ち音の発生を抑制することのできるハイブリッド駆動装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明に係る、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、前記入力部材、前記回転電機、及び前記出力部材の間での駆動力の伝達を行う駆動伝達機構と、を備え、前記駆動伝達機構は、前記入力部材に駆動連結された第一駆動ギヤと、前記回転電機に駆動連結された第二駆動ギヤと、前記第一駆動ギヤと前記第二駆動ギヤとを駆動連結するカウンタギヤ機構と、を備えたハイブリッド駆動装置の特徴構成は、前記カウンタギヤ機構は、カウンタシャフトと、当該カウンタシャフトに固定されるとともに少なくとも前記第二駆動ギヤに噛み合う従動ギヤと、を備え、前記従動ギヤが、前記カウンタシャフトに固定されたメインギヤ部と、周方向に付勢する付勢機構を介して前記メインギヤ部に対して相対回転可能に支持されたサブギヤ部と、を備えたシザーズギヤである点にある。
なお、本願において「駆動連結」とは、2つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、当該2つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該2つの回転要素が一又は二以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む概念として用いている。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材が含まれ、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。また、本願では、「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
上記のようなハイブリッド駆動装置においては、エンジンからカウンタギヤ機構までの駆動力の伝達経路中に存在するギヤや軸には、エンジンの運転中には常時エンジンのトルクが伝達されるため、この伝達経路中の何れかの場所において歯打ち音が発生する可能性は低い。一方、エンジンのトルクが伝達されるカウンタギヤ機構の従動ギヤと、トルクが実質的に零になり得る回転電機に駆動連結された第二駆動ギヤとの噛み合い部においては、エンジンのトルク変動により歯打ち音が発生するおそれがある。この特徴構成によれば、回転電機に駆動連結された第二駆動ギヤと噛み合う従動ギヤが、カウンタシャフトに固定されたメインギヤ部と、周方向に付勢する付勢機構を介してメインギヤ部に対して相対回転可能に支持されたサブギヤ部と、を備えたシザーズギヤであるため、第二駆動ギヤと従動ギヤとの噛み合い部におけるバックラッシュを無くすことができる。よって、単に従動ギヤをシザーズギヤにするという簡素な構成で、エネルギー効率を低下させることなく、回転電機に駆動連結されたギヤである第二駆動ギヤと、当該ギヤに噛み合うギヤであってエンジンの駆動力が伝達されるギヤである従動ギヤとの噛み合い部における歯打ち音の発生を抑制することができる。
ここで、前記サブギヤ部は、前記メインギヤ部と、前記メインギヤ部に隣接して前記カウンタシャフトに固定された隣接ギヤとの間に配置され、前記メインギヤ部と前記隣接ギヤとにより挟持されている構成とすると好適である。
従動ギヤのサブギヤ部は、メインギヤ部とともに第二駆動ギヤと噛み合うことができるように、カウンタシャフトの軸方向において位置決めされるとともに、軸方向の移動が規制される必要がある。この構成によれば、サブギヤ部がメインギヤ部と隣接ギヤとにより挟持されるため、サブギヤ部の軸方向における位置がメインギヤ部と隣接する位置に位置決めされるとともに、軸方向の移動がメインギヤ部と隣接ギヤとにより規制されることになる。よって、サブギヤ部の軸方向の位置決めのために専用の部材を設ける必要がなく、カウンタシャフトに配設されるギヤを有効に利用して、サブギヤ部の軸方向における位置決め及び移動の規制を行うことができる。
また、前記メインギヤ部は、前記隣接ギヤに対向するように設けられた第一対向面と、この対向面から前記隣接ギヤ側に突出する円筒状の突出部と、この突出部の前記隣接ギヤ側の端面であって前記隣接ギヤに対向するように設けられた第二対向面と、を有し、前記隣接ギヤは、前記メインギヤ部に対向するように設けられた第三対向面を有し、この第三対向面が前記メインギヤ部の前記第二対向面に当接するように固定され、前記サブギヤ部は、前記メインギヤ部の前記突出部に外嵌するとともに、前記メインギヤ部の前記第一対向面と前記隣接ギヤの前記第三対向面との双方に当接してこれらの間に挟持されている構成とすると好適である。
この構成によれば、サブギヤ部をメインギヤ部と隣接ギヤとの間に挟んでメインギヤ部と隣接ギヤとを固定するだけで、サブギヤ部を軸方向及び径方向に位置決めして支持することができる。
また、前記メインギヤ部の前記第一対向面と、前記第一対向面に当接する前記サブギヤ部の側面との間に、前記付勢機構としての付勢ばねが収容される収容空間が形成された構成とすると好適である。
この構成によれば、シザーズギヤとして必須の構成要素である付勢機構を、適切に配置することができる。
また、前記第一駆動ギヤは、前記サブギヤ部以外の前記カウンタギヤ機構が備えるギヤに噛み合う構成とすると好適である。
一般に、シザーズギヤの噛み合い部においては、歯打ち音の発生を抑制することができる一方で、サブギヤ部がギヤの回転に伴う歯面の分離に対して抵抗として作用する場合があるため、駆動力を歯車間で伝達する際の伝達効率が低下する。そのため、歯打ち音が発生する可能性が低いギヤは、サブギヤ部と噛み合わないことが望ましい。ところで、第一駆動ギヤは、エンジンからカウンタギヤ機構までの駆動力の伝達経路中に存在し、エンジンの運転中には常時エンジンのトルクが伝達されるため、歯打ち音が発生する可能性が低いギヤである。この構成によれば、歯打ち音が発生する可能性が低いギヤである第一駆動ギヤと、カウンタシャフトに設けられたギヤとの間の駆動力の伝達を、伝達効率の低下を抑えながら行うことができる。
また、前記第一駆動ギヤは、前記従動ギヤの前記メインギヤ部に噛み合う構成とすると好適である。
この構成によれば、第一駆動ギヤとカウンタシャフトとの間の駆動力の伝達、及び第二駆動ギヤとカウンタシャフトとの間の駆動力の伝達を、カウンタシャフトに設けられた同一の従動ギヤを介して行うことができるため、カウンタギヤ機構の構成を簡素なものとすることができるとともに、カウンタギヤ機構の軸方向における長さを短く抑えることができる。
また、前記従動ギヤを第二従動ギヤとし、前記カウンタギヤ機構は、前記第二従動ギヤとは別に前記カウンタシャフトに固定される第一従動ギヤを備え、前記第一駆動ギヤは、前記第一従動ギヤに噛み合う構成とすると好適である。
この構成によれば、第一従動ギヤを第一駆動ギヤのみに噛み合わせ、第二従動ギヤを第二駆動ギヤのみに噛み合わせることができるので、各従動ギヤの耐久性を高めることができるとともに、ギヤ比の設定に関する自由度も高めることができる。
また、前記回転電機の制御を行う制御装置を更に備え、前記制御装置は、車両の走行状態に応じて前記回転電機を空転させる制御を行う構成とすると好適である。
回転電機が空転すると、当該回転電機に駆動連結されたギヤである第二駆動ギヤと、第二駆動ギヤに噛み合うギヤであってエンジンの駆動力が伝達されるギヤである従動ギヤとの噛み合い部において、歯打ち音が発生する可能性が高くなる。そのため、この構成は、車両の走行状態に応じて回転電機を空転させる制御を行うハイブリッド駆動装置に特に適している。
また、前記回転電機を第二回転電機とし、当該第二回転電機とは別に第一回転電機を備え、前記駆動伝達機構は、前記第一回転電機に駆動連結される第一回転要素と、前記入力部材に駆動連結される第二回転要素と、前記第一駆動ギヤに駆動連結される第三回転要素と、を備える差動歯車装置を含む構成とすると好適である。
この構成のハイブリッド駆動装置においては、エンジンの運転時には、差動歯車装置を含むエンジンからカウンタギヤ機構までの駆動力の伝達経路にエンジン及び第一回転電機のトルクが常時伝達されるため、この伝達経路中の何れかの場所において歯打ち音が発生する可能性は低い。よって、このようなハイブリッド駆動装置においても、歯打ち音が発生する可能性が高いのは第二回転電機に駆動連結された第二駆動ギヤと従動ギヤとの噛み合い部であり、この構成によればそのような歯打ち音の発生を抑制することができる。
1.第一の実施形態
まず、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1の構成を示すスケルトン図である。図2は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1のシステム構成を示す模式図である。なお、図2において、実線の矢印は各種情報の伝達経路を示し、破線は電力の伝達経路を示している。図3は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1の要部展開断面図である。
まず、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1の構成を示すスケルトン図である。図2は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1のシステム構成を示す模式図である。なお、図2において、実線の矢印は各種情報の伝達経路を示し、破線は電力の伝達経路を示している。図3は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1の要部展開断面図である。
図1に示すように、このハイブリッド駆動装置1は、ダンパDを介してエンジンEに駆動連結された入力軸Iと、出力用差動歯車装置DFを介して車輪Wに駆動連結された差動入力ギヤOと、第一回転電機MG1と、第二回転電機MG2と、遊星歯車装置Pと、遊星歯車装置Pを介して入力軸Iに駆動連結された第一駆動ギヤ60と、MG2出力軸51を介して第二回転電機MG2に駆動連結された第二駆動ギヤ50と、第一駆動ギヤ60と第二駆動ギヤ50とを駆動連結するカウンタギヤ機構Cと、を備えている。第一駆動ギヤ60に伝達された駆動力(トルクを含む、以下同じ)、及び第二駆動ギヤ50に伝達された駆動力は、カウンタギヤ機構Cを介して差動入力ギヤOに伝達される。従って、遊星歯車装置P、カウンタギヤ機構C、第一駆動ギヤ60、及び第二駆動ギヤ50を介して、入力部材I、第一回転電機MG1、第二回転電機MG2、及び差動入力ギヤOの間での駆動力の伝達が行われる。よって、本実施形態においては、遊星歯車装置P、カウンタギヤ機構C、第一駆動ギヤ60、及び第二駆動ギヤ50が、本発明における駆動伝達機構3に含まれる。そして、本実施形態においては、トルクが実質的に零になり得る第二回転電機MG2に駆動連結された第二駆動ギヤ50と、第二駆動ギヤ50に噛み合う第二従動ギヤC2との噛み合い部における歯打ち音の発生を抑制するために、第二従動ギヤC2をシザーズギヤで構成している。なお、本実施形態においては、入力軸Iが本発明における入力部材に相当し、差動入力ギヤOが本発明における出力部材に相当し、遊星歯車装置Pが本発明における差動歯車装置に相当する。以下、このハイブリッド駆動装置1の各部の構成について詳細に説明する。
1−1.ハイブリッド駆動装置の機械的構成
まず、ハイブリッド駆動装置1の各部の機械的構成について説明する。図1に示すように、入力軸Iは、エンジンEに駆動連結されている。ここで、エンジンEは、燃料の燃焼により駆動される内燃機関であり、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の各種エンジンを用いることができる。本例では、入力軸Iは、エンジンEのクランクシャフト等の出力回転軸Eoに対して、ダンパDを介して駆動連結されている。ダンパDは、出力回転軸Eoに伝達されるエンジンEのトルク変動を吸収するためのものである。なお、入力軸IがエンジンEの出力回転軸Eoと一体回転するように駆動連結される構成、或いはクラッチ等の他の部材を介して駆動連結される構成としても好適である。本実施形態においては、入力軸Iの回転はエンジンEの回転と同じであり、入力軸Iの駆動力はエンジンEの駆動力と同じである。そして、この入力軸Iは、遊星歯車装置Pのキャリヤcaと一体回転するように駆動連結されている。一方、差動入力ギヤOは、出力用差動歯車装置DFを介して車輪W(駆動輪)に駆動連結されている。本例では、差動入力ギヤOは、後述するカウンタ出力ギヤC3に噛み合う外歯歯車であり、出力用差動歯車装置DFのケースと一体回転するように構成されている。
まず、ハイブリッド駆動装置1の各部の機械的構成について説明する。図1に示すように、入力軸Iは、エンジンEに駆動連結されている。ここで、エンジンEは、燃料の燃焼により駆動される内燃機関であり、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の各種エンジンを用いることができる。本例では、入力軸Iは、エンジンEのクランクシャフト等の出力回転軸Eoに対して、ダンパDを介して駆動連結されている。ダンパDは、出力回転軸Eoに伝達されるエンジンEのトルク変動を吸収するためのものである。なお、入力軸IがエンジンEの出力回転軸Eoと一体回転するように駆動連結される構成、或いはクラッチ等の他の部材を介して駆動連結される構成としても好適である。本実施形態においては、入力軸Iの回転はエンジンEの回転と同じであり、入力軸Iの駆動力はエンジンEの駆動力と同じである。そして、この入力軸Iは、遊星歯車装置Pのキャリヤcaと一体回転するように駆動連結されている。一方、差動入力ギヤOは、出力用差動歯車装置DFを介して車輪W(駆動輪)に駆動連結されている。本例では、差動入力ギヤOは、後述するカウンタ出力ギヤC3に噛み合う外歯歯車であり、出力用差動歯車装置DFのケースと一体回転するように構成されている。
図1に示すように、第一回転電機MG1は、図示しないケースに固定されたステータSt1と、このステータSt1の径方向内側に回転自在に支持されたロータRo1と、を有している。この第一回転電機MG1のロータRo1は、遊星歯車装置Pのサンギヤsと一体回転するように駆動連結されている。これにより、第一回転電機MG1は、サンギヤsに駆動連結されるとともに、遊星歯車装置Pを介して入力軸Iに駆動連結されている。また、第二回転電機MG2は、図示しないケースに固定されたステータSt2と、このステータSt2の径方向内側に回転自在に支持されたロータRo2と、を有している。この第二回転電機MG2のロータRo2は、MG2出力軸51及び第二駆動ギヤ50と一体回転するように駆動連結されている。
図2に示すように、第一回転電機MG1は第一インバータ22を介して、第二回転電機MG2は第二インバータ23を介して、それぞれバッテリ21に電気的に接続されている。そして、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2は、それぞれ電力の供給を受けて動力を発生するモータ(電動機)としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ(発電機)としての機能を果たすことが可能とされている。なお、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2は、それぞれ回転方向とトルクの向きとの関係に応じてジェネレータ及びモータのいずれか一方として機能する。そして、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2は、ジェネレータとして機能する場合には、発電した電力をバッテリ21に供給して充電し、或いは当該電力をモータとして機能する他方の回転電機MG1、MG2に供給して力行させる。また、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2は、モータとして機能する場合には、バッテリ21に充電され、或いはジェネレータとして機能する他方の回転電機MG1、MG2により発電された電力の供給を受けて力行する。そして、第一回転電機MG1の制御は、主制御ユニット31からの制御指令に従ってMG1制御ユニット33及び第一インバータ22を介して行われ、第二回転電機MG2の制御は、主制御ユニット31からの制御指令に従ってMG2制御ユニット34及び第二インバータ23を介して行われる。なお、本実施形態においては、主制御ユニット31が制御装置に相当する。
本例では、第一回転電機MG1は、主に遊星歯車装置Pを介して入力される入力軸I(エンジンE)の駆動力により発電を行い、バッテリ21を充電し、或いは第二回転電機MG2を駆動するための電力を供給するジェネレータとして機能する。ただし、車両の高速走行時やエンジンの始動時等には、第一回転電機MG1は力行して駆動力を出力するモータとして機能する場合もある。一方、第二回転電機MG2は、主に車両の走行用の駆動力を補助するモータとして機能する。ただし、車両の減速時等には、第二回転電機MG2は車両の慣性力を電気エネルギとして回生するジェネレータとして機能する場合もある。
第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2に電力を供給するための蓄電装置としてのバッテリ21は、家庭用電源等の外部電源により充電可能に構成されている。すなわち、図示は省略するが、バッテリ21は、外部電源に接続されるコネクタや、外部電源が交流電源である場合には直流に変換するインバータ等の構成に電気的に接続され、外部電源によって充電される構成となっている。これにより、ハイブリッド駆動装置1は、プラグインハイブリッド車両の駆動装置として構成されている。なお、バッテリ21は、蓄電装置の一例であり、キャパシタ等の他の蓄電装置を用い、或いは複数種類の蓄電装置を併用することも可能である。
遊星歯車装置Pは、3つの回転要素を備えた差動歯車装置であり、ここでは、図1に示すように、入力軸Iと同軸上に配置されたシングルピニオン型の遊星歯車機構である。すなわち、遊星歯車装置Pは、複数のピニオンギヤを支持するキャリヤcaと、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合うサンギヤs及びリングギヤrとを回転要素として有している。上述したように、サンギヤsは、第一回転電機MG1のロータRo1と一体回転するように駆動連結されている。キャリヤcaは、入力軸Iと一体回転するように駆動連結されている。また、リングギヤrは出力回転要素となっており、リングギヤrよりもエンジンE側であって入力軸Iと同軸上に設けられた第一駆動ギヤ60と一体回転するように駆動連結されている。これらの遊星歯車装置Pの3つの回転要素は、回転速度の順に、サンギヤs、キャリヤca、リングギヤrとなっている。なお、回転速度の順は、高速側から低速側に向かう順、又は低速側から高速側に向かう順のいずれかであり、遊星歯車装置Pの回転状態によりいずれともなり得るが、いずれの場合にも回転要素の順は変わらない。本実施形態においては、サンギヤs、キャリヤca、リングギヤrが、それぞれ本発明における差動歯車装置の第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素となっている。
また、遊星歯車装置Pは、ダンパDを介してエンジンEに駆動連結された入力軸Iの駆動力を第一駆動ギヤ60及び第一回転電機MG1に分配する機能を果たす。すなわち、遊星歯車装置Pは、回転速度の順で中間となるキャリヤcaが入力軸Iと一体的に回転する。そして、このキャリヤcaの回転が、遊星歯車装置Pにおける回転速度の順で一方端となるサンギヤs、及び回転速度の順で他方端となるリングギヤrに分配される。リングギヤrに分配された回転は第一駆動ギヤ60に伝達され、サンギヤsに分配された回転は第一回転電機MG1のロータRo1に伝達される。この際、エンジンEは、効率が高く排気ガスの少ない状態に(一般に最適燃費特性に沿うように)維持されるよう制御されつつ車両側からの要求駆動力に応じた正方向のトルクを出力し、このトルクが入力軸Iを介してキャリヤcaに伝達される。一方、第一回転電機MG1は、負方向のトルクを出力することにより、入力軸Iのトルクの反力をサンギヤsに伝達する。すなわち、第一回転電機MG1は、入力軸Iのトルクの反力を支持する反力受けとして機能し、それにより入力軸Iのトルクが第一駆動ギヤ60に分配される。この際、第一回転電機MG1の回転速度により第一駆動ギヤ60の回転速度が決定される。そして、第一駆動ギヤ60は、第一従動ギヤC1に噛み合うことによりカウンタギヤ機構Cに駆動連結されている。
カウンタギヤ機構Cは、遊星歯車装置Pを介して入力軸Iに駆動連結された第一駆動ギヤ60と、MG2出力軸51を介して第二回転電機MG2に駆動連結された第二駆動ギヤ50と、差動入力ギヤOとを駆動連結する機能を果たす。本例では、カウンタギヤ機構Cの軸であるカウンタシャフトC4には、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の側から順に、差動入力ギヤOに噛み合うカウンタ出力ギヤC3、第一駆動ギヤ60に噛み合う第一従動ギヤC1、第二駆動ギヤ50に噛み合う第二従動ギヤC2が固定されている。カウンタシャフトC4の回転軸は、入力軸Iに平行で、かつ、異なる軸とされている。ここで、カウンタ出力ギヤC3は、第一従動ギヤC1及び第二従動ギヤC2に対して径が小さく、歯数も少なく設定されている。これにより、第一従動ギヤC1及び第二従動ギヤC2の回転は、歯数の上で減速されてカウンタ出力ギヤC3に伝達される。本例においては、第一従動ギヤC1に第一駆動ギヤ60が噛み合い、第二従動ギヤC2に第二駆動ギヤ50が噛み合うことで、第一駆動ギヤ60及び第二駆動ギヤ50の回転が、カウンタシャフトC4に伝達されるとともに、カウンタ出力ギヤC3及び差動入力ギヤOを介して出力用差動歯車装置DFに伝達される。なお、エンジンEのトルク変動により発生し得る歯打ち音を抑制するために、第二従動ギヤC2はシザーズギヤで構成されている。この第二従動ギヤC2の構成を含むカウンタギヤ機構Cの構成については、後に詳細に説明する。
出力用差動歯車装置DFは、例えば互いに噛み合う複数の傘歯車を用いた差動歯車機構を有して構成されており、本例では、カウンタ出力ギヤC3に噛み合う差動入力ギヤOを有している。出力用差動歯車装置DFは、差動入力ギヤOに伝達された駆動力を分配し、左右2つの車輪W(駆動輪)に伝達する。上記のとおり、エンジンE、第一回転電機MG1、及び第二回転電機MG2の駆動力は、カウンタギヤ機構Cに伝達され、カウンタギヤ機構Cに伝達された駆動力が、カウンタ出力ギヤC3を介して差動入力ギヤOに伝達される。したがって、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1は、エンジンE、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2により発生され、差動入力ギヤOに伝達された駆動力を、出力用差動歯車装置DFを介して車輪Wに伝達し、車両を走行させることができる。具体的には、第二回転電機MG2だけを駆動するEV(Electric Vehicle:電動車両)走行モードや、エンジンE、第一回転電機MG1及び第二回転電機MG2の全てを駆動するハイブリッド走行モード等を切り替えて車両を走行させることができる。
また、本実施形態においては、図1に示すように、第一駆動ギヤ60、遊星歯車装置P、及び第一回転電機MG1が入力軸Iと同軸上に配置されている。第二回転電機MG2、カウンタギヤ機構C、及び出力用差動歯車装置DFは、それぞれ入力軸Iと異なる軸上に互いに平行に配置されている。すなわち、このハイブリッド駆動装置1は、入力軸I、第一駆動ギヤ60、遊星歯車装置P、及び第一回転電機MG1が配置される第一軸、第二回転電機MG2が配置される第二軸、カウンタギヤ機構Cが配置される第三軸、並びに出力用差動歯車装置DFが配置される第四軸を備えた四軸構成とされている。
1−2.ハイブリッド駆動装置の制御システムの構成
図2に示すように、ハイブリッド駆動装置1は、装置の各部を制御するための主制御ユニット31を備えている。主制御ユニット31は、エンジン制御ユニット32、MG1制御ユニット33、MG2制御ユニット34との間で、相互に情報伝達が可能な状態で接続されている。エンジン制御ユニット32は、エンジンEの各部を制御することにより、エンジンEが所望の回転速度やトルクを出力するように制御する。MG1制御ユニット33は、第一インバータ22を制御することにより、第一回転電機MG1が所望の回転速度やトルクを出力するように制御する。MG2制御ユニット34は、第二インバータ23を制御することにより、第二回転電機MG2が所望の回転速度やトルクを出力するように制御する。
図2に示すように、ハイブリッド駆動装置1は、装置の各部を制御するための主制御ユニット31を備えている。主制御ユニット31は、エンジン制御ユニット32、MG1制御ユニット33、MG2制御ユニット34との間で、相互に情報伝達が可能な状態で接続されている。エンジン制御ユニット32は、エンジンEの各部を制御することにより、エンジンEが所望の回転速度やトルクを出力するように制御する。MG1制御ユニット33は、第一インバータ22を制御することにより、第一回転電機MG1が所望の回転速度やトルクを出力するように制御する。MG2制御ユニット34は、第二インバータ23を制御することにより、第二回転電機MG2が所望の回転速度やトルクを出力するように制御する。
また、主制御ユニット31は、ハイブリッド駆動装置1を搭載する車両の各部の情報を取得するために、車両の各部に設けられたセンサ等からの情報を取得可能に構成されている。図示の例では、主制御ユニット31は、バッテリ状態検出センサSe1、車速センサSe2、アクセル操作検出センサSe3、ブレーキ操作検出センサSe4からの情報を取得可能に構成されている。バッテリ状態検出センサSe1は、バッテリ21の充電量等の状態を検出するためのセンサであり、例えば電圧センサや電流センサ等により構成される。車速センサSe2は、車速を検出するために差動入力ギヤOの回転速度を検出するためのセンサである。アクセル操作検出センサSe3は、アクセルペダル24の操作量を検出するためのセンサである。ブレーキ操作検出センサSe4は、図示しないホイールブレーキに連動するブレーキペダル25の操作量を検出するためのセンサである。
主制御ユニット31は、各センサSe1〜Se4で取得される情報を用いて、複数の動作モードから動作モードの選択を行う。そして、主制御ユニット31は、エンジン制御ユニット32、MG1制御ユニット33、及びMG2制御ユニット34を介して、エンジンE、第一回転電機MG1、第二回転電機MG2の動作状態を協調制御することにより、選択された動作モードに応じて適切な車両の走行が行われるようにする。
主制御ユニット31は、各種制御を実行するための機能部として、バッテリ状態検出部41、モード選択部42を備えている。主制御ユニット31が備えるこれらの各機能部は、CPU等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウェア又はソフトウェア(プログラム)或いはその両方により実装されて構成されている。
バッテリ状態検出部41は、バッテリ状態検出センサSe1から出力される電圧値や電流値等の情報に基づいて、バッテリ21の充電量等のバッテリ状態を推定して検出する。ここで、バッテリ充電量は、一般にSOC(state of charge:充電状態)と呼ばれるものであり、例えば、バッテリ21の充電容量に対する充電残量の比率として求められる。
モード選択部42は、車両の各部の状態に応じて、所定の制御マップに従い適切な動作モードの選択を行う。本実施形態においては、モード選択部42は、図示しない制御マップを用い、車速及び要求駆動力に応じて、EVモード及びハイブリッド走行モードの2つの動作モードの中から適切な動作モードを選択する。ここで、要求駆動力は、運転者が車両に対して要求する駆動力を表す数値であり、アクセル操作検出センサSe3及びブレーキ操作検出センサSe4からの出力に基づいて、モード選択部42が演算して取得する。なお、車速は、車速センサSe2により検出する。
ここで、エンジンEが動作している状態で実行されるハイブリッド走行モードについて説明する。ハイブリッド走行モードは、エンジンEと2つの回転電機MG1、MG2の双方の出力トルクにより走行する動作モードである。このモードでは、主制御ユニット31が第一回転電機MG1の回転を制御することにより、エンジンE(入力軸I)の回転を無段階に変速して差動入力ギヤO側に伝達する。本実施形態においては、このハイブリッド走行モードにおいては、遊星歯車装置Pは、エンジンE(入力軸I)の駆動力を第一駆動ギヤ60及び第一回転電機MG1に分配する動作を行う。そして、第一駆動ギヤ60に分配された駆動力は、カウンタギヤ機構Cに伝達される。また、主制御ユニット31は、車両の走行状態に応じて、第一駆動ギヤ60からカウンタギヤ機構Cに伝達された駆動力を補助すべく第二回転電機MG2を制御する。そして、第二回転電機MG2から出力された正方向又は負方向のトルクは、MG2出力軸51及び第二駆動ギヤ50を介してカウンタギヤ機構Cに伝達される。第一駆動ギヤ60及び第二駆動ギヤ50を介してカウンタギヤ機構Cに伝達された駆動力は、カウンタ出力ギヤC3、差動入力ギヤO、及び出力用差動歯車装置DFを介して車輪Wに伝達される。
上記のように、ハイブリッド走行モードにおいては、主制御ユニット31は、車両の走行状態に応じて適宜正方向又は負方向のトルクを出力するように、第二回転電機MG2の動作を制御する。ここで、「車両の走行状態」としては、車速、アクセルペダル24の操作量、ブレーキペダル25の操作量、車両要求トルク、バッテリ21の充電状態等がある。車速は、車速センサSe2により検出される。アクセルペダル24の操作量は、アクセル操作検出センサSe3により検出される。ブレーキペダル25の操作量は、ブレーキ操作検出センサSe4により検出される。車両要求トルクは、運転者の操作に応じて適切に車両を走行させるために車輪Wに伝達することが要求されるトルクであり、アクセルペダル24の操作量やブレーキペダル25の操作量に応じて、予め定められたマップ等に従って決定される。バッテリ21の充電状態は、バッテリ状態検出部41にて検出される。
そして、主制御ユニット31は、第二回転電機MG2が正方向又は負方向のトルクを出力する必要がない場合は、第二回転電機MG2のトルクを零にする制御を行う。すなわち、第二回転電機MG2を空転させる制御を行う。本実施形態においては、主制御ユニット31は、例えば、アクセルペダル24の操作量が零であるアクセルオフ時や、車両が一定速度で走行している時等に、第二回転電機MG2のトルクを実質的に零にし、第二回転電機MG2を空転或いは空転に近い状態で回転させる制御を行うように構成されている。なお、トルクが実質的に零とは、トルクが零を含む所定の範囲内にある場合を意味する。
1−3.カウンタギヤ機構の構成
上記のように、第二回転電機MG2の空転制御が行われる場合には、第二回転電機MG2に駆動連結されたギヤ(本実施形態では、第二駆動ギヤ50)と、当該ギヤに噛み合うギヤであってエンジンEの駆動力が伝達されるギヤ(本実施形態では、第二従動ギヤC2)との噛み合い部において、エンジンEのトルク変動に起因して歯打ち音が発生するおそれがある。なお、本実施形態においては、図1に示すように、入力軸IはダンパDを介してエンジンEの出力回転軸Eoに駆動連結されている。そのため、入力軸Iには、エンジンEのトルク変動がある程度取り除かれた駆動力が伝達されるが、ダンパDで取り除けないエンジンEのトルク変動に起因して歯打ち音が発生するおそれがある。この歯打ち音の発生を抑制するために、本実施形態では図1及び図3に示すように、第二従動ギヤC2がシザーズギヤで構成されている。以下に、この第二従動ギヤC2の構成を含むカウンタギヤ機構の構成について、図3及び図4に基づいて詳細に説明する。なお、図4は、図3における第二従動ギヤC2付近の拡大図である。
上記のように、第二回転電機MG2の空転制御が行われる場合には、第二回転電機MG2に駆動連結されたギヤ(本実施形態では、第二駆動ギヤ50)と、当該ギヤに噛み合うギヤであってエンジンEの駆動力が伝達されるギヤ(本実施形態では、第二従動ギヤC2)との噛み合い部において、エンジンEのトルク変動に起因して歯打ち音が発生するおそれがある。なお、本実施形態においては、図1に示すように、入力軸IはダンパDを介してエンジンEの出力回転軸Eoに駆動連結されている。そのため、入力軸Iには、エンジンEのトルク変動がある程度取り除かれた駆動力が伝達されるが、ダンパDで取り除けないエンジンEのトルク変動に起因して歯打ち音が発生するおそれがある。この歯打ち音の発生を抑制するために、本実施形態では図1及び図3に示すように、第二従動ギヤC2がシザーズギヤで構成されている。以下に、この第二従動ギヤC2の構成を含むカウンタギヤ機構の構成について、図3及び図4に基づいて詳細に説明する。なお、図4は、図3における第二従動ギヤC2付近の拡大図である。
上述したように、カウンタギヤ機構Cは、入力軸Iに駆動連結された第一駆動ギヤ60と、第二回転電機MG2に駆動連結された第二駆動ギヤ50と、差動入力ギヤOとを駆動連結する機構である。そして、図3に示すように、カウンタギヤ機構Cの軸であるカウンタシャフトC4には、第二回転電機MG2の側から順に、差動入力ギヤOに噛み合うカウンタ出力ギヤC3、第一駆動ギヤ60に噛み合う第一従動ギヤC1、第二駆動ギヤ50に噛み合う第二従動ギヤC2が固定されている。本例においては、第一従動ギヤC1に第一駆動ギヤ60が噛み合い、第二従動ギヤC2に第二駆動ギヤ50が噛み合うことで、第一駆動ギヤ60及び第二駆動ギヤ50の回転が、カウンタシャフトC4に伝達されるとともに、カウンタ出力ギヤC3及び差動入力ギヤOを介して出力用差動歯車装置DFに伝達される。
カウンタギヤ機構Cが上記のように構成されているため、本実施形態においては、第二駆動ギヤ50と第二従動ギヤC2との噛み合い部においてエンジンEのトルク変動による歯打ち音が発生する可能性がある。すなわち、第二回転電機MG2のトルクが実質的に零となった際には、MG2出力軸51と一体回転するように駆動連結された第二駆動ギヤ50は、空転或いは空転に近い状態で回転することになる。一方、第二駆動ギヤ50に噛み合う第二従動ギヤC2には、エンジンEの運転中には常時エンジンEの駆動力が伝達されている。そのため、第二駆動ギヤ50と第二従動ギヤC2との間での押し付け力が弱まり、第二駆動ギヤ50と第二従動ギヤC2との噛み合い部においてエンジンEのトルク変動による歯打ち音が発生する可能性がある。なお、第二駆動ギヤ50以外のギヤにはエンジンEの運転中には常時エンジンE、第一回転電機MG1、または車輪Wからの駆動力が伝達されるため、第二駆動ギヤ50と第二従動ギヤC2との噛み合い部以外の噛み合い部においては、エンジンEのトルク変動による歯打ち音が発生する可能性は低い。そこで、本実施形態においては、第二駆動ギヤ50と第二従動ギヤC2との噛み合い部における歯打ち音の発生を抑制すべく、第二従動ギヤC2のみをシザーズギヤで構成している。
図3に示すように、第二従動ギヤC2は、カウンタシャフトC4にスプライン嵌合で固定されたメインギヤ部C21と、周方向に付勢する付勢機構としての付勢ばね71を介してメインギヤ部C21に対して相対回転可能に支持されたサブギヤ部C22とを備えている。なお、サブギヤ部C22は、メインギヤ部C21と同じ歯車径、歯数、及び歯形を有し、メインギヤ部C21より歯幅の小さいギヤである。図3に示すように、サブギヤ部C22は、メインギヤ部C21と隣接する位置に、周方向においてのみメインギヤ部C21に対して相対移動(相対回転)可能な状態で配置される。そして、サブギヤ部C22は、付勢ばね71により、車両が前進走行している際の第二従動ギヤC2の回転方向(以下、この段落において正方向という)に対して反対方向(以下、この段落において負方向という)に付勢されている。第二回転電機MG2のトルクが実質的に零である場合は、MG2出力軸51と一体回転する第二駆動ギヤ50は空転或いは空転に近い状態で回転する。そのため、車両の前進走行中において第二回転電機MG2のトルクが実質的に零である場合には、第二駆動ギヤ50は、正方向に回転している第二従動ギヤC2に連れ回されることになる。このような場合において、サブギヤ部C22が負方向に付勢されているため、第二従動ギヤC2と第二駆動ギヤ50との噛み合い部におけるバックラッシュが無くなり、当該噛み合い部にエンジンEのトルク変動が伝わった場合における歯打ち音の発生が抑制される。
また、本実施形態においては、図3に示すように、サブギヤ部C22は、メインギヤ部C21と、メインギヤ部C21に隣接してカウンタシャフトC4に固定された隣接ギヤである第一従動ギヤC1との間に配置されている。そして、サブギヤ部C22は、メインギヤ部C21と第一従動ギヤC1とにより挟持されることで、軸方向及び径方向に固定(移動が規制)されている。このサブギヤ部C22の配置について、以下に図4に基づいて詳細に説明する。
図4は、図3における第二従動ギヤC2付近の拡大図である。この図に示すように、第二従動ギヤC2のメインギヤ部C21は、隣接ギヤである第一従動ギヤC1に対向するように設けられた第一対向面81と、この第一対向面81から第一従動ギヤC1側に突出する円筒状の突出部80と、この突出部80の第一従動ギヤC1側の端面であって第一従動ギヤC1に対向するように設けられた第二対向面82とを有している。第二従動ギヤC2のサブギヤ部C22は、メインギヤ部C21の突出部80に外嵌する大きさの内径を有している。第一従動ギヤC1は、第二従動ギヤC2のメインギヤ部C21に対向するように設けられた第三対向面83を有している。そして、サブギヤ部C22をメインギヤ部C21と第一従動ギヤC1との間に挟持してメインギヤ部C21と第一従動ギヤC1とが固定されている状態においては、図4に示すように、第一従動ギヤC1の第三対向面83がメインギヤ部C21の第二対向面82に当接する。また、サブギヤ部C22は、メインギヤ部C21の突出部80に外嵌するとともに、メインギヤ部C21の第一対向面81と第一従動ギヤC1の第三対向面83との双方に当接する。そのため、サブギヤ部C22の軸方向及び径方向における移動が規制され、軸方向及び径方向に固定されることとなる。なお、第一従動ギヤC1には締結ボルト70の挿通孔が設けられ、第二従動ギヤC2のメインギヤ部C21には締結ボルト70の締結孔が設けられている。そして、第一従動ギヤC1は、締結ボルト70によりメインギヤ部C21に固定されることで、カウンタシャフトC4に固定されている。
また、本実施形態においては、メインギヤ部C21の第一対向面81と、第一対向面81に当接するサブギヤ部C22の側面との間に、付勢機構としての付勢ばね71が収容される収容空間73が形成されている。なお、図3及び図4の例では、収容空間73は、メインギヤ部C21の内部に形成されている。また、付勢ばね71としては、例えば、ねじりコイルばね等を用いることができ、ばねの一端がメインギヤ部C21に固定され、他端がサブギヤ部C22に固定される。
2.第二の実施形態
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図5は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1の要部展開断面図である。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1は、第二従動ギヤC2のサブギヤ部C22が、メインギヤ部C21と、メインギヤ部C21に隣接する隣接ギヤとにより挟持されておらず、サブギヤ部C22が、メインギヤ部C21とスナップリング72により軸方向に固定(移動が規制)されている点で、上記の第一の実施形態とは相違している。すなわち、図5に示すように、第一従動ギヤC1は、第二従動ギヤC2のサブギヤ部C22を間に挟むことなく、締結ボルト70により第二従動ギヤC2のメインギヤ部C21に締結固定されることで、カウンタシャフトC4に固定されている。一方、第二従動ギヤC2のサブギヤ部C22は、メインギヤ部C21の第一従動ギヤC1の配設位置と反対側の側面に隣接する位置に、サブギヤ部C22の側面の一部とメインギヤ部C21の側面の一部とが当接する状態で、スナップリング72により軸方向に固定(移動が規制)されている。また、サブギヤ部C22は、上記第一の実施形態とは異なり、メインギヤ部C21のボス部に外嵌する大きさの内径を有しており、メインギヤ部C21のボス部に外嵌することで径方向に固定(移動が規制)されている。なお、スナップリング72は、メインギヤ部C21のボス部に設けられた環状溝に嵌まり込むことにより、メインギヤ部C21に固定されている。また、本実施形態においては、付勢ばね71の収容空間73は、サブギヤ部C22の内部に形成されている。なお、その他の構成については、上記第一の実施形態と同様とすることができる。
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図5は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1の要部展開断面図である。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1は、第二従動ギヤC2のサブギヤ部C22が、メインギヤ部C21と、メインギヤ部C21に隣接する隣接ギヤとにより挟持されておらず、サブギヤ部C22が、メインギヤ部C21とスナップリング72により軸方向に固定(移動が規制)されている点で、上記の第一の実施形態とは相違している。すなわち、図5に示すように、第一従動ギヤC1は、第二従動ギヤC2のサブギヤ部C22を間に挟むことなく、締結ボルト70により第二従動ギヤC2のメインギヤ部C21に締結固定されることで、カウンタシャフトC4に固定されている。一方、第二従動ギヤC2のサブギヤ部C22は、メインギヤ部C21の第一従動ギヤC1の配設位置と反対側の側面に隣接する位置に、サブギヤ部C22の側面の一部とメインギヤ部C21の側面の一部とが当接する状態で、スナップリング72により軸方向に固定(移動が規制)されている。また、サブギヤ部C22は、上記第一の実施形態とは異なり、メインギヤ部C21のボス部に外嵌する大きさの内径を有しており、メインギヤ部C21のボス部に外嵌することで径方向に固定(移動が規制)されている。なお、スナップリング72は、メインギヤ部C21のボス部に設けられた環状溝に嵌まり込むことにより、メインギヤ部C21に固定されている。また、本実施形態においては、付勢ばね71の収容空間73は、サブギヤ部C22の内部に形成されている。なお、その他の構成については、上記第一の実施形態と同様とすることができる。
3.第三の実施形態
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図6は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1の構成を示すスケルトン図である。図7は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1の要部展開断面図である。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1は、第一従動ギヤC1を備えず、第一駆動ギヤ60と第二駆動ギヤ50の双方が、カウンタシャフトC4に固定された第二従動ギヤC2に噛み合う点で、上記の第二の実施形態と異なる。すなわち、図6に示すように、第一駆動ギヤ60及び第二駆動ギヤ50の回転は、第二従動ギヤC2を介してカウンタシャフトC4に伝達され、カウンタシャフトC4に伝達された回転が、カウンタ出力ギヤC3及び差動入力ギヤOを介して出力用差動歯車装置DFに伝達される。また、第一駆動ギヤ60は、エンジンEからカウンタギヤ機構Cまでの駆動力の伝達経路中に存在し、エンジンEの運転中には常時エンジンのトルクが伝達されるため、歯打ち音が発生する可能性が低いギヤである。そのため、本実施形態においては、図6及び図7に示すように、第一駆動ギヤ60は、第二従動ギヤC2のメインギヤ部C21のみに噛み合う構成となっている。一方、第二駆動ギヤ50は、上記の第二の実施形態と同様、第二従動ギヤC2のメインギヤ部C21及びサブギヤ部C22の双方に噛み合う構成となっている。また、本実施形態においては、付勢ばね71の収容空間73は、メインギヤ部C21の内部に形成されている。なお、その他の構成については、上記第二の実施形態と同様とすることができる。
次に、本発明の第三の実施形態について説明する。図6は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1の構成を示すスケルトン図である。図7は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1の要部展開断面図である。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1は、第一従動ギヤC1を備えず、第一駆動ギヤ60と第二駆動ギヤ50の双方が、カウンタシャフトC4に固定された第二従動ギヤC2に噛み合う点で、上記の第二の実施形態と異なる。すなわち、図6に示すように、第一駆動ギヤ60及び第二駆動ギヤ50の回転は、第二従動ギヤC2を介してカウンタシャフトC4に伝達され、カウンタシャフトC4に伝達された回転が、カウンタ出力ギヤC3及び差動入力ギヤOを介して出力用差動歯車装置DFに伝達される。また、第一駆動ギヤ60は、エンジンEからカウンタギヤ機構Cまでの駆動力の伝達経路中に存在し、エンジンEの運転中には常時エンジンのトルクが伝達されるため、歯打ち音が発生する可能性が低いギヤである。そのため、本実施形態においては、図6及び図7に示すように、第一駆動ギヤ60は、第二従動ギヤC2のメインギヤ部C21のみに噛み合う構成となっている。一方、第二駆動ギヤ50は、上記の第二の実施形態と同様、第二従動ギヤC2のメインギヤ部C21及びサブギヤ部C22の双方に噛み合う構成となっている。また、本実施形態においては、付勢ばね71の収容空間73は、メインギヤ部C21の内部に形成されている。なお、その他の構成については、上記第二の実施形態と同様とすることができる。
4.第四の実施形態
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。図8は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1の要部展開断面図である。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1は、サブギヤ部C22が、メインギヤ部C21と、メインギヤ部C21に隣接してカウンタシャフトC4に固定された隣接ギヤであるカウンタ出力ギヤC3とにより挟持されることで軸方向に固定(移動が規制)されている点で、上記の第三の実施形態と異なる。すなわち、図8に示すように、第二従動ギヤC2のサブギヤ部C22は、上記第二、第三の実施形態と同様、メインギヤ部C21のボス部に外嵌する大きさの内径を有している。そして、サブギヤ部C22をメインギヤ部C21とカウンタ出力ギヤC3との間に挟持してメインギヤ部C21とカウンタ出力ギヤC3とが固定されている状態においては、カウンタ出力ギヤC3の側面の一部とメインギヤ部C21の側面の一部とが当接する。また、サブギヤ部C22は、メインギヤ部C21のボス部に外嵌するとともに、サブギヤ部C22の一方の側面の一部とメインギヤ部C21の側面の一部とが当接し、サブギヤ部C22の他方の側面の一部とカウンタ出力ギヤC3の側面の一部とが当接する。そのため、サブギヤ部C22の軸方向及び径方向における移動が規制され、軸方向及び径方向に固定されることとなる。なお、その他の構成については、上記第三の実施形態と同様とすることができる。
次に、本発明の第四の実施形態について説明する。図8は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1の要部展開断面図である。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1は、サブギヤ部C22が、メインギヤ部C21と、メインギヤ部C21に隣接してカウンタシャフトC4に固定された隣接ギヤであるカウンタ出力ギヤC3とにより挟持されることで軸方向に固定(移動が規制)されている点で、上記の第三の実施形態と異なる。すなわち、図8に示すように、第二従動ギヤC2のサブギヤ部C22は、上記第二、第三の実施形態と同様、メインギヤ部C21のボス部に外嵌する大きさの内径を有している。そして、サブギヤ部C22をメインギヤ部C21とカウンタ出力ギヤC3との間に挟持してメインギヤ部C21とカウンタ出力ギヤC3とが固定されている状態においては、カウンタ出力ギヤC3の側面の一部とメインギヤ部C21の側面の一部とが当接する。また、サブギヤ部C22は、メインギヤ部C21のボス部に外嵌するとともに、サブギヤ部C22の一方の側面の一部とメインギヤ部C21の側面の一部とが当接し、サブギヤ部C22の他方の側面の一部とカウンタ出力ギヤC3の側面の一部とが当接する。そのため、サブギヤ部C22の軸方向及び径方向における移動が規制され、軸方向及び径方向に固定されることとなる。なお、その他の構成については、上記第三の実施形態と同様とすることができる。
〔その他の実施形態〕
(1)上記の実施形態においては、サブギヤ部C22が、付勢ばね71により付勢されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、付勢ばね71以外の付勢機構を用いてサブギヤ部C22を付勢する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
(1)上記の実施形態においては、サブギヤ部C22が、付勢ばね71により付勢されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、付勢ばね71以外の付勢機構を用いてサブギヤ部C22を付勢する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
(2)上記の第一の実施形態においては、サブギヤ部C22をメインギヤ部C21との間に挟持するための、メインギヤ部C21に隣接してカウンタシャフトC4に固定された隣接ギヤが、第一従動ギヤC1である場合を例として説明した。また、上記の第四の実施形態では、サブギヤ部C22をメインギヤ部C21との間に挟持するための、メインギヤ部C21に隣接してカウンタシャフトC4に固定された隣接ギヤが、カウンタ出力ギヤC3である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれらに限定されるものではない。すなわち、サブギヤ部C22をメインギヤ部C21との間に挟持するための、メインギヤ部C21に隣接してカウンタシャフトC4に固定された隣接ギヤを、第一従動ギヤC1及びカウンタ出力ギヤC3以外の、カウンタシャフトC4に固定されたギヤとすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
(3)上記の実施形態においては、主制御ユニット31は、車両の走行状態に応じて、例えば、アクセルペダル24の操作量が零であるアクセルオフ時や、車両が一定速度で走行している時等に、第二回転電機MG2のトルクを実質的に零にし、第二回転電機MG2を空転或いは空転に近い状態で回転させる制御を行うように構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、主制御ユニット31が、第二回転電機MG2を空転させる制御を行わない構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。すなわち、第二駆動ギヤ50のトルクが実質的に零でない場合であっても、第二駆動ギヤ50が実質的に第二従動ギヤC2に連れ回されている状態においては、エンジンEのトルク変動により歯打ち音が発生する可能性がある。そのため、本発明は、主制御ユニット31が、第二回転電機MG2を空転させる制御を行わない場合であっても、好適に実施することができる。
(4)上記の実施形態においては、差動歯車装置としての遊星歯車装置Pが、シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、遊星歯車装置Pをダブルピニオン型の遊星歯車機構により構成することも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、本発明の実施形態は、差動歯車装置を遊星歯車装置により構成したものに限定されない。したがって、本発明における差動歯車装置を、複数の傘歯車を組み合わせた構成等のように、他の形態の歯車機構を用いて差動歯車装置を構成することも、本発明の好適な実施形態の一つである。
(5)上記の実施形態における差動歯車装置の各回転要素に対する各部材の接続関係は単なる例示であり、上記以外の構成であっても、本発明の構成を実現することが可能な全ての構成が、本発明の範囲に含まれる。
(6)上記の実施形態においては、ハイブリッド駆動装置1が遊星歯車装置Pを備え、第一回転電機MG1が、遊星歯車装置Pを介して入力軸Iに駆動連結されている構成の、いわゆるスプリット方式のハイブリッド駆動装置を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。すなわち、ハイブリッド駆動装置1が遊星歯車装置Pを備えず、第一回転電機MG1が入力軸Iと一体回転するように駆動連結されている構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、この場合において、エンジンE及び回転電機MG1と、第二回転電機MG2及び差動入力ギヤOとの間の駆動連結を分離するクラッチを備える構成とした、いわゆるシリーズ・パラレル方式のハイブリッド駆動装置に本発明を適用しても好適である。また、ハイブリッド駆動装置1が第一回転電機MG1を備えない構成とした、いわゆる1モータパラレル方式のハイブリッド駆動装置に本発明を適用しても好適である。
(7)上記の実施形態においては、蓄電装置としてのバッテリ21が外部電源により充電可能に構成され、ハイブリッド駆動装置1がプラグインハイブリッド車両の駆動装置として構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、蓄電装置が、ハイブリッド駆動装置1が備える回転電機のみにより充電される構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
本発明は、エンジンと回転電機とを駆動連結する駆動伝達機構を備えるハイブリッド駆動装置に好適に利用することができる。
C:カウンタギヤ機構
C1:第一従動ギヤ(隣接ギヤ)
C2:第二従動ギヤ
C21:メインギヤ部
C22:サブギヤ部
C3:カウンタ出力ギヤ(隣接ギヤ)
C4:カウンタシャフト
E:エンジン
I:入力軸(入力部材)
MG1:第一回転電機
MG2:第二回転電機
O:差動入力ギヤ(出力部材)
P:遊星歯車装置(差動歯車装置)
W:車輪
s:サンギヤ(第一回転要素)
ca:キャリヤ(第二回転要素)
r:リングギヤ(第三回転要素)
1:ハイブリッド駆動装置
3:駆動伝達機構
31:主制御ユニット(制御装置)
50:第二駆動ギヤ
60:第一駆動ギヤ
71:付勢ばね(付勢機構)
73:収容空間
80:突出部
81:第一対向面
82:第二対向面
83:第三対向面
C1:第一従動ギヤ(隣接ギヤ)
C2:第二従動ギヤ
C21:メインギヤ部
C22:サブギヤ部
C3:カウンタ出力ギヤ(隣接ギヤ)
C4:カウンタシャフト
E:エンジン
I:入力軸(入力部材)
MG1:第一回転電機
MG2:第二回転電機
O:差動入力ギヤ(出力部材)
P:遊星歯車装置(差動歯車装置)
W:車輪
s:サンギヤ(第一回転要素)
ca:キャリヤ(第二回転要素)
r:リングギヤ(第三回転要素)
1:ハイブリッド駆動装置
3:駆動伝達機構
31:主制御ユニット(制御装置)
50:第二駆動ギヤ
60:第一駆動ギヤ
71:付勢ばね(付勢機構)
73:収容空間
80:突出部
81:第一対向面
82:第二対向面
83:第三対向面
Claims (9)
- エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、前記入力部材、前記回転電機、及び前記出力部材の間での駆動力の伝達を行う駆動伝達機構と、を備え、
前記駆動伝達機構は、前記入力部材に駆動連結された第一駆動ギヤと、前記回転電機に駆動連結された第二駆動ギヤと、前記第一駆動ギヤと前記第二駆動ギヤとを駆動連結するカウンタギヤ機構と、を備えたハイブリッド駆動装置であって、
前記カウンタギヤ機構は、カウンタシャフトと、当該カウンタシャフトに固定されるとともに少なくとも前記第二駆動ギヤに噛み合う従動ギヤと、を備え、
前記従動ギヤが、前記カウンタシャフトに固定されたメインギヤ部と、周方向に付勢する付勢機構を介して前記メインギヤ部に対して相対回転可能に支持されたサブギヤ部と、を備えたシザーズギヤであるハイブリッド駆動装置。 - 前記サブギヤ部は、前記メインギヤ部と、前記メインギヤ部に隣接して前記カウンタシャフトに固定された隣接ギヤとの間に配置され、前記メインギヤ部と前記隣接ギヤとにより挟持されている請求項1に記載のハイブリッド駆動装置。
- 前記メインギヤ部は、前記隣接ギヤに対向するように設けられた第一対向面と、この対向面から前記隣接ギヤ側に突出する円筒状の突出部と、この突出部の前記隣接ギヤ側の端面であって前記隣接ギヤに対向するように設けられた第二対向面と、を有し、
前記隣接ギヤは、前記メインギヤ部に対向するように設けられた第三対向面を有し、この第三対向面が前記メインギヤ部の前記第二対向面に当接するように固定され、
前記サブギヤ部は、前記メインギヤ部の前記突出部に外嵌するとともに、前記メインギヤ部の前記第一対向面と前記隣接ギヤの前記第三対向面との双方に当接してこれらの間に挟持されている請求項2に記載のハイブリッド駆動装置。 - 前記メインギヤ部の前記第一対向面と、前記第一対向面に当接する前記サブギヤ部の側面との間に、前記付勢機構としての付勢ばねが収容される収容空間が形成された請求項3に記載のハイブリッド駆動装置。
- 前記第一駆動ギヤは、前記サブギヤ部以外の前記カウンタギヤ機構が備えるギヤに噛み合う請求項1から4のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
- 前記第一駆動ギヤは、前記従動ギヤの前記メインギヤ部に噛み合う請求項5に記載のハイブリッド駆動装置。
- 前記従動ギヤを第二従動ギヤとし、前記カウンタギヤ機構は、前記第二従動ギヤとは別に前記カウンタシャフトに固定される第一従動ギヤを備え、
前記第一駆動ギヤは、前記第一従動ギヤに噛み合う請求項5に記載のハイブリッド駆動装置。 - 前記回転電機の制御を行う制御装置を更に備え、
前記制御装置は、車両の走行状態に応じて前記回転電機を空転させる制御を行う請求項1から7のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。 - 前記回転電機を第二回転電機とし、当該第二回転電機とは別に第一回転電機を備え、
前記駆動伝達機構は、前記第一回転電機に駆動連結される第一回転要素と、前記入力部材に駆動連結される第二回転要素と、前記第一駆動ギヤに駆動連結される第三回転要素と、を備える差動歯車装置を含む請求項1から8のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008301220A JP2010125927A (ja) | 2008-11-26 | 2008-11-26 | ハイブリッド駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008301220A JP2010125927A (ja) | 2008-11-26 | 2008-11-26 | ハイブリッド駆動装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010125927A true JP2010125927A (ja) | 2010-06-10 |
Family
ID=42326614
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008301220A Pending JP2010125927A (ja) | 2008-11-26 | 2008-11-26 | ハイブリッド駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2010125927A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102328576A (zh) * | 2010-06-18 | 2012-01-25 | 富士重工业株式会社 | 混合动力车辆的驱动装置 |
CN103373215A (zh) * | 2012-04-30 | 2013-10-30 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 具有电变速器和电驱动模块的混合动力车辆 |
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DE102013218923B4 (de) | 2012-10-02 | 2023-12-14 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | Koaxiales Zahnradsystem |
-
2008
- 2008-11-26 JP JP2008301220A patent/JP2010125927A/ja active Pending
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CN104002653A (zh) * | 2013-02-22 | 2014-08-27 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 混合动力车辆及其控制方法 |
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