JP2010163117A - 車両用駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 車両の駆動装置をコンパクトに構成し、且つ該駆動装置の油圧式断続手段の応答性をよくする。
【解決手段】 出力軸を車両前後方向に向けて配置されたエンジン12と、エンジン12に連結され、該エンジン12の出力回転を変速して車両前後方向に延びる駆動軸16を介して駆動輪30に伝達する変速機18と、駆動軸16に断続手段24を介して連結されたモータ20とを有する車両用駆動装置であって、モータ20は車両前後方向で変速機18の駆動輪側に配置されているとともに、断続手段24は油圧制御式であって、変速機18とモータ20との間に配置され、その制御用の油圧制御手段が該断続手段24と変速機18との間に配置されている。
【選択図】 図3

Description

本発明は、車両用駆動装置、特にハイブリッド車両の駆動装置に関し、車両の駆動技術の分野に属する。
従来より、駆動源としてモータとエンジンとを搭載し、選択的にいずれかを用いることにより駆動輪を駆動するハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両として、例えば特許文献1に記載されたものは、エンジンと、走行用モータと、該走行用モータと駆動輪との間を断続する断続手段とを有する。
具体的には、特許文献1に記載のものは、フロントエンジン・リヤドライブ式のいわゆるシリーズパラレルハイブリッド車両であって、エンジンはその出力軸を車両の前後方向に向けて車体前部に配置され、そのエンジンの出力軸にクランキング用モータの出力軸および自動変速機の入力軸とが連結され、かつ該自動変速機の出力軸に車両前後方向に延びる駆動軸を介して後輪の差動装置が連結されているとともに、走行用モータは、前記自動変速機の差動装置側で駆動軸に並列に配置され、その出力軸がクラッチおよび減速機構を介して該駆動軸に連結された構成とされている。
そして、低速低負荷走行時は、自動変速機がニュートラル状態とされて、エンジンと駆動軸との間が遮断されるとともに、クラッチが締結されて走行用モータと駆動軸とが連結され、該走行用モータが駆動軸を駆動し、また、高速走行時または高負荷走行時は、クラッチが解放されて、走行用モータと駆動軸との間が遮断されるとともに、自動変速機が動力伝達状態とされ、エンジンが自動変速機を介して駆動軸を駆動するように構成されている。
特開2006−335190号公報
ところで、このようなハイブリッド車両の場合、走行用モータと駆動軸とを断続するクラッチとして油圧式のものが採用されるので、油圧式クラッチに供給する油圧を制御する油圧制御装置が必要となる。そのため、変速機の駆動輪側に走行用モータとクラッチとが配設された状態で、さらに油圧制御装置を配置することになるが、その際、これらをどのように配設するのが適切であるかが課題となる。これらの配置が適切でないと、例えば、走行用モータと駆動軸とが離れて、これらを断続するクラッチの構造が大型化し、あるいは油圧制御装置からクラッチへ油圧を供給する油路が長くなり、その断続制御の応答性が悪くなるなどの問題の発生が考えられる。
そこで、本発明は、エンジンと、該エンジンの出力回転を変速して駆動軸を介して駆動輪に伝達する変速機と、走行用モータと、該走行用モータと駆動軸とを断続する油圧式の断続手段とを有する車両用駆動装置において、前記断続手段が簡素に構成され、かつ該油圧式断続手段の応答性がよくなるようにその油圧制御手段が配設された車両用駆動装置を提供することを課題とする。
上述の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、出力軸を車両前後方向に向けて配置されたエンジンと、
前記エンジンに連結され、該エンジンの出力回転を変速して車両前後方向に延びる駆動軸を介して駆動輪に伝達する変速機と、
前記駆動軸に断続手段を介して連結されたモータとを有する車両用駆動装置であって、
前記モータは車両前後方向で変速機の駆動輪側に配置されているとともに、
前記断続手段は油圧制御式であって、前記変速機とモータとの間に配置され、
その制御用の油圧制御手段が該断続手段と前記変速機との間に配置されていることを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車両用駆動装置において、
前記油圧制御手段に油圧を供給する電動オイルポンプが前記変速機とモータとの間に配置されていることを特徴とする。
さらに、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の車両用駆動装置において、
前記モータは、前記駆動軸上で、該軸と同心状に配置されていることを特徴とする。
さらにまた、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の車両用駆動装置において、
前記モータと断続手段との間に、該モータの回転を減速して駆動軸に伝達する減速手段が介設され、
該減速手段と前記断続手段は、駆動軸上に、該軸と同心状に配置されていることを特徴とする。
加えて、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の車両用駆動装置において、
前記減速手段と断続手段は、プラネタリギヤ機構と、前記油圧制御手段からの油圧供給時に該機構の所定の回転要素を固定することにより、該機構をフリー状態から減速状態に切り換えるブレーキとで構成されていることを特徴とする。
加えてまた、請求項6に記載の発明は、請求項3から5のいずれか1項に記載の車両用駆動装置において、
前記モータ、断続手段、および減速手段を収納するハウジングを有し、
前記油圧制御手段は、前記ハウジングに取り付けられており、
前記ハウジングの油圧制御手段の取付部近傍と、前記駆動軸の駆動輪側の端部に備えられた差動装置との間に、両端がこれらに固着されたパワープラントフレームを備えることを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、変速機の駆動輪側に、変速機側から車両前後方向に、油圧制御手段、断続手段、モータがこの順番で配置される。これにより、断続手段とモータとが近接し、該断続手段がコンパクトに構成可能になる。また、断続手段と油圧制御手段とが近接するため、両者間の油圧供給油路が短くなり、該断続手段の断続制御の応答性がよくなる。
また、請求項2に記載の発明によれば、電動式オイルポンプも油圧制御手段も変速機とモータとの間に配置されるから両者が近接して配置されることになり、電動式オイルポンプから油圧制御手段への油圧供給油路を短く構成することができる。
さらに、請求項3に記載の発明によれば、モータが駆動軸上で該軸と同心状に配置されるので、例えば車体底部に前後方向に設けられて駆動軸を収納するトンネル部内にモータも収納することができ、モータ収納スペースを車体底部に別途設ける必要がなく、車内スペースを犠牲にすることが抑制される。
さらにまた、請求項4に記載の発明によれば、モータの回転を減速して駆動軸に伝達する減速手段が該モータと断続手段との間に介設され、この減速手段と断続手段が駆動軸上に該軸と同心状に配置される。これにより、減速手段と断続手段とが、例えば前記トンネル内に収納可能になり、その結果、当該駆動装置の全体が小径に構成することが可能になる。
加えて、請求項5に記載の発明によれば、減速手段と断続手段が、プラネタリギヤ機構と、油圧制御手段から油圧の供給を受けて該機構の所定の回転要素を固定することにより、該機構をフリー状態から減速状態に切り換えるブレーキとで構成される。これにより、簡単な構成で第2モータと駆動軸とを確実に切り離すことができる。
具体的に言うと、ブレーキでなくクラッチで構成する場合、モータと駆動軸とを確実に切り離すために、締結油圧室内の残留作動油に遠心力が作用することにより起こる不作為の締結を防止するために遠心バランス室を設けた複雑な構成のクラッチでなければいけないが、ブレーキを用いて構成すれば、その必要がなくなり、構成が簡素化される。
加えてまた、請求項6に記載の発明によれば、パワープラントフレームにより、エンジンから変速機およびモータを介して差動装置に至る車両前後方向に長いパワープラント全体の捩り剛性が高くなり、特にエンジン出力の急上昇時における該パワープラントの捩れによる加速応答性の低下が防止される。また、油圧制御手段が取り付けられているハウジング部分近傍にパワープラントフレームの一端が固着されることにより該ハウジングを介して油圧制御手段の剛性が高くなり、該油圧制御手段の良好な作動が維持される(油圧制御手段の剛性が低く、走行時の振動荷重等によりひずむと、該ハウジングに収納された油圧制御手段を構成するバルブの円滑な作動が阻害される場合があり、それを防止することができる。)。
本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の概略的な構成図である。 油圧系統を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る駆動装置を側方から見た図である。 図3の駆動装置を上方から見た図である。 モータユニットの部分断面図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る、ハイブリッド車両の駆動装置(パワープラント)の構成を簡略的に、かつ概念的に示している。
図1に示すハイブリッド車両の駆動装置10は、一方の駆動源であるエンジン12と、エンジン12の出力軸に連結された第1モータ14と、入力軸がエンジン12の出力軸に連結されるとともに出力軸が駆動軸16に連結され、エンジン12と駆動軸16とを断続する第1断続手段でもある自動変速機18と、他方の駆動源である第2モータ(請求の範囲に記載の「モータ」に対応。)20と、モータ20の回転を減速する減速機22と、減速機22と駆動軸16とを断続する第2断続手段24とを有する。
なお、図中では、第2モータ20、減速機22、および第2断続手段24は、駆動軸16上に配置されていないが、実際には後述するように駆動軸16上に、且つ該軸16と同心状に配置されている。また、ここで言う「同心状」とは、これらそれぞれに含まれる回転要素(例えば、エンジン12の場合は出力軸)の回転中心線と駆動軸16の回転中心線とが、同一直線上に位置することを意味する。
エンジン12は、駆動源として選択されたとき(例えば、走行状態に応じて車両制御装置が選択したとき、または運転者が駆動源として選択したとき)、自動変速機18、駆動軸16、差動装置26、車軸28と順に介して駆動輪30を駆動する。
第1モータ14は、バッテリ(図示せず)から電力の供給を受けてエンジン12をクランキングするスタータとして機能する。また、減速回生時(特にエンジンブレーキが使用される時)、駆動輪30により駆動軸16などを介して駆動されて発電し、バッテリを充電する。
自動変速機18は、運転者が要求する変速段に応じてエンジン12の回転を、増速して、または減速して、若しくはそのまま駆動軸16に伝達する。また、ニュートラル状態になることにより、エンジン12と駆動軸16との間の動力の伝達を遮断する、第1断続手段として機能する。
第2モータ20は、駆動源として選択されたとき、バッテリ(図示せず)から電力の供給を受けて、減速機22、締結状態(動力伝達状態)の第2断続手段24、駆動軸16、差動装置26、車軸28と順に介して駆動輪30を駆動する。また、減速回生時、駆動輪30により駆動軸16などを介して駆動されて発電し、バッテリを充電する。
減速手段22は、第2モータ20の回転を所定の減速比で減速するように構成されている。
第2断続手段24は、油圧の供給を受けて駆動軸16と減速機22とを接続する油圧式の、例えばブレーキであって、電動式オイルポンプから断続制御用油圧の供給を受けるように構成されている。
図2は、その電動式オイルポンプを含む油圧系統を概略的に示している。
図2に示すように、この油圧系統は、電動式オイルポンプ50を油圧源とし、リニアソレノイドバルブ52およびシフトバルブ54からなるコントロールバルブユニットCVU(請求の範囲に記載の「油圧制御手段」に対応。)を有し、第2断続手段24に断続制御用油圧を供給する以外に、第2モータ20を作動油によって冷却するために該第2モータ20に作動油を供給し、また減速機22のギヤやシャフト、軸受などの被潤滑部56に潤滑油として作動油を供給するように構成されている。
電動式オイルポンプ50は、ストレーナ58を介してオイルパン60に貯留する作動油を取込み、その取込んだ作動油をメイン油路62内に吐出するように構成されている。また、電動式オイルポンプ50は、作動油の吐出量が調整可能に構成されており、その吐出量はコントローラ64によって制御される。
リニアソレノイドバルブ52は、その入力ポート52aがメイン油路62に接続されており、入力ポート52aを介して入力された油圧を調整し、その調整した油圧を出力ポート52bを介して出力するように構成されている。その出力ポート52bは、第2断続手段(油圧式ブレーキ)24に締結用油圧を供給するとともに、シフトバルブ54にパイロット圧を供給する断続制御用油路66に接続されている。
また、リニアソレノイドバルブ52は、入力ポート52aを介して入力された油圧を、コントローラ64から送られた信号(電流)に対応する油圧に調整して出力ポート52bを介して出力するように構成されている。
シフトバルブ54は、その入力ポート54aがメイン油路62に接続されており、入力ポート54aを介して流入した作動油を、その流量を調整して出力ポート54bを介して流出するように構成されている。その出力ポート54bは、第2モータ20に冷却のために作動油を供給するモータ冷却用油路68に接続されている。
また、シフトバルブ54には、断続制御用油路66と接続し、リニアソレノイドバルブ52が調整した油圧がパイロット圧として入力されるパイロット圧用ポート54cを備えており、このポート54cに入力されたパイロット圧に応じた流量の作動油を出力ポート54bから出力する。
被潤滑部56には、メイン油路62から分岐した潤滑用油路70を介して電動式オイルポンプ50から作動油が供給される。その潤滑用油路70には、被潤滑部56に必要以上の作動油が流れ入らないように、オリフィス72が備えられている。このオリフィス72により、第2断続手段24に供給される油圧が、最低限必要な油圧より低下することが抑制され、また、第2モータ20に対して、冷却に必要な量の作動油が確実に供給される。
この図2に示す油圧系統によれば、電動式オイルポンプ50がコントローラ64によって始動されると、電動式オイルポンプ50がオイルパン60に貯留する作動油をメイン油路62に吐出し始める。そして、潤滑用油路70を介して被潤滑部56に作動油が供給される。
次に、コントローラ64がリニアソレノイドバルブ52に対して信号(電流)を入力すると、リニアソレノイドバルブ52がメイン油路62と断続制御用油路66とを連通し、断続制御用油路66に油圧を供給し始める。
そこから、コントローラ64がリニアソレノイドバルブ52への入力電流を上昇させると、リニアソレノイドバルブ52によって断続制御用油路66内の油圧が上昇する。そして、その油圧が所定油圧に達すると、第2断続手段24が締結する、すなわち第2モータ20と駆動軸16とが接続される。
さらに、コントローラ64がリニアソレノイドバルブ52への入力電流を上昇させると、リニアソレノイドバルブ52により、断続制御用油路66内の油圧が所定油圧を超えて上昇する。そして、シフトバルブ54がその油圧をパイロット圧として受けて、メイン油路62とモータ冷却用油路68とを連通する。これにより、第2モータ20に作動油が供給され、第2モータ20が冷却され始める。
ここからは、図1示すハイブリッド車両の駆動装置10の具体的な構造につい説明する。
図3は駆動装置10を側方から見た図であり、図4は上方から見た図である。
図3および図4に示すように、駆動装置10は複数の構成要素を1つのユニットにして構成されており、、該構成要素は、駆動軸16の軸上に、車両の前後方向に配置されている。
具体的には、エンジン12、第1モータ14、自動変速機18、モータユニットMU、駆動軸16、差動装置26という順に、該駆動軸16の軸上で、該駆動軸16の同心状に配置されている。
モータユニットMUは、図5の部分断面図に示すように、差動装置26側(図中右側)に第2モータ20を収納し、その第2モータ20のエンジン12側(図中左側)に減速機22を、さらにそのエンジン側に第2断続手段24を収納している。また、第2断続手段24のエンジン12側のモータユニットMUの外部には、コントロールバルブユニットCVUが取り付けられ、図3および図4に示すようにモータユニットMUのエンジン12側の側面部分に電動式オイルポンプ50が取り付けられている。これにより、電動式オイルポンプ50とコントロールバルブユニットCVUとが近接して配置され、両者間の油圧供給油路(図2のメイン油路62)が短く構成される。
このモータユニットMUにおいて、減速機22は、サンギヤ22a、ピニオン22b、キャリア22c、およびリングギヤ22dからなるプラネタリギヤセットで構成されており、そのプラネタリギヤセットのサンギヤ22aが第2モータ20の回転子20aに連結されている。また、プラネタリギヤセットのキャリア22cは、減速機22の出力軸22eに連結されている。
また、減速機22は、その出力軸22eが駆動軸16に連結されているとともに(図1参照。)、エンジン12側端で自動変速機18の出力軸18aと連結している。すなわち、自動変速機18の出力軸18aは、減速機22eの出力軸22eを介して駆動軸16に連結されている。
モータユニットMUにおいて、第2断続手段24は、油圧式のブレーキで構成されており、減速機22を構成するプラネタリギヤセットのリングギヤ22dとモータユニットハウジングMUaとを断接可能に連結する。具体的には、リングギヤ22dに支持された摩擦板24aと、モータユニットハウジングMUaに支持された摩擦板24bと、これらの摩擦板24a、24bを押圧するピストン24cとを有し、ピストン24cは、断続制御用油路66から油圧の供給を受けて、摩擦板24a、24bを押圧する。
このようなモータユニットMUにおいては、駆動源としてエンジン12が選択されている場合、ブレーキ24は解放され、第2モータ20はフリー状態に制御される(駆動源および発電機として制御されない状態で、回転子20aが空転可能状態に制御される)。
具体的に説明すると、自動変速機18の出力軸18aの回転が、そのまま減速機22eの出力軸22eに伝達され、そしてこの出力軸22eに連結されている駆動軸16に伝達される。このとき、減速機22を構成するプラネタリギヤセットのキャリア22cは出力軸22eとともに回転し、それによりピニオン22bを介してリングギヤ22dが空転するとともに、サンギヤ22a、すなわち第2モータ20の回転子20aも空転する。
一方、駆動源として第2モータ20が選択されている場合、ブレーキ24は締結され、自動変速機18はニュートラル状態に制御される(出力軸18aが空転可能状態に制御される。)。
具体的に説明すると、第2断続手段24を構成する油圧式ブレーキのピストン24cが断続制御用油路66から油圧の供給を受けて摩擦板24a、24bを押圧し、リングギヤ22dがモータユニットハウジングMUaに締結される。これにより、第2モータ20の回転子20aに連結されたサンギヤ22aの回転がピニオン22bを介して減速されてキャリア22cに伝達され、このキャリア22cと連結された減速機22の出力軸22eが回転する。そして駆動軸16に回転が伝達される。このとき、自動変速機18の出力軸18aは、フリー状態で減速機22の出力軸22eとともに回転する。
図3、図4に戻り、また、駆動装置10には、剛性を高めるためにパワープラントフレーム100が備えられている。具体的には、エンジン12側端100aがモータユニットMU(モータユニットハウジングMUa)に固着され、差動装置26側端100bが差動装置26に固着されて、両者間に備えられている。これにより、エンジン12から差動装置26に至る駆動装置10全体の捻り剛性が高くなり、特にエンジン出力の急上昇時における該駆動装置の捩れによる加速応答性の低下が防止される。
また、パワープラントフレーム100のエンジン12側端100aは、モータユニットMUのコントロールバルブユニットCVUが取り付けられた部分近傍で固着されている。図3および図4では、コントロールバルブユニットCVUは、パワープラントフレーム100のエンジン12側端100aにより隠れている。
これにより、モータユニットMUのコントロールバルブユニットCVUが取り付けられた部分近傍の剛性が高まり、間接的にコントロールバルブユニットCVUの剛性も高まる。その結果、コントロールバルブユニットCVUの良好な作動、具体的には、図2に示すリニアソレノイドバルブ52やシフトバルブ54が円滑に作動できる(コントロールバルブユニットCVUの剛性が低く、走行時の振動荷重等によりひずむと、リニアソレノイドバルブ52やシフトバルブ54内の弁のスムーズな移動が阻害される場合があり、それを防止することができる)。
本実施形態によれば、自動変速機18側から車両前後方向に、コントロールバルブユニットCVU、第2断続手段24、第2モータ20がこの順番で配置される。これにより、第2断続手段24と第2モータ20とが近接し、図5に示すように第2断続手段がコンパクトに構成される。また、第2断続手段24とコントロールバルブユニットCVUとが近接するため、両者間の油圧供給油路(断続制御用油路66)が短くなり、第2断続手段24の断続制御の応答性がよくなる。
また、図5に示すように、第2モータ20が駆動軸16上(厳密には駆動軸16と連結された減速機22の出力軸22e)で該軸と同心状に配置されるので、第2モータ20と出力軸22eとをモータユニットMU内に収納することができ、別途第2モータ20用の収納スペースを設ける必要がなく、車内スペースを犠牲にすることが抑制される。
さらに、減速機22と第2断続手段24も、駆動軸16上(厳密には駆動軸16と連結された減速機22の出力軸22e)で該軸と同心状に配置されるので、第2モータ20および出力軸22eとともにモータユニットMU内に収納することができる。その結果、駆動装置10は小径化される。
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、上述の実施形態の場合、第2断続手段24はブレーキであったがクラッチであってもよい。しかしながら、第2断続手段24をブレーキでなくクラッチで構成する場合、第2モータ20と減速機22とを確実に切り離すために、締結油圧室内の残留作動油に遠心力が作用することにより起こる不作為の締結を防止するために遠心バランス室を設けた複雑な構成のクラッチでなければいけない。したがって、遠心バランス室を設ける必要がないブレーキを用いて第2断続手段を構成する方が好ましく、その方がモータユニットMU内の構成が簡素化される。
以上のように、本発明は、エンジンと、該エンジンの出力回転を変速して駆動軸を介して駆動輪に伝達する変速機と、走行用モータと、該走行用モータと駆動軸とを断続する油圧式の断続手段とを有する車両用駆動装置において、前記断続手段が簡素に構成され、かつ該油圧式断続手段の応答性がよくなるようにその油圧制御手段が配設される。したがって、モータを駆動源とする車両の分野において好適に利用される可能性がある。
12 エンジン
16 駆動軸
18 変速機
20 モータ(第2モータ)
24 断続手段(第2断続手段)
30 駆動輪

Claims (6)

  1. 出力軸を車両前後方向に向けて配置されたエンジンと、
    前記エンジンに連結され、該エンジンの出力回転を変速して車両前後方向に延びる駆動軸を介して駆動輪に伝達する変速機と、
    前記駆動軸に断続手段を介して連結されたモータとを有する車両用駆動装置であって、
    前記モータは車両前後方向で変速機の駆動輪側に配置されているとともに、
    前記断続手段は油圧制御式であって、前記変速機とモータとの間に配置され、
    その制御用の油圧制御手段が該断続手段と前記変速機との間に配置されていることを特徴とする車両用駆動装置。
  2. 請求項1に記載の車両用駆動装置において、
    前記油圧制御手段に油圧を供給する電動オイルポンプが前記変速機とモータとの間に配置されていることを特徴とする車両用駆動装置。
  3. 請求項1または2に記載の車両用駆動装置において、
    前記モータは、前記駆動軸上で、該軸と同心状に配置されていることを特徴とする車両用駆動装置。
  4. 請求項3に記載の車両用駆動装置において、
    前記モータと断続手段との間に、該モータの回転を減速して駆動軸に伝達する減速手段が介設され、
    該減速手段と前記断続手段は、駆動軸上に、該軸と同心状に配置されていることを特徴とする車両用駆動装置。
  5. 請求項4に記載の車両用駆動装置において、
    前記減速手段と断続手段は、プラネタリギヤ機構と、前記油圧制御手段からの油圧供給時に該機構の所定の回転要素を固定することにより、該機構をフリー状態から減速状態に切り換えるブレーキとで構成されていることを特徴とする車両用駆動装置。
  6. 請求項3から5のいずれか1項に記載の車両用駆動装置において、
    前記モータ、断続手段、および減速手段を収納するハウジングを有し、
    前記油圧制御手段は、前記ハウジングに取り付けられており、
    前記ハウジングの油圧制御手段の取付部近傍と、前記駆動軸の駆動輪側の端部に備えられた差動装置との間に、両端がこれらに固着されたパワープラントフレームを備えることを特徴とする車両用駆動装置。
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