JP2011161939A - ハイブリッド車用動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両停止状態でモータによって内燃機関の始動及び内燃機関によってモータを駆動し発電することができるハイブリッド車用動力伝達装置を提供することである。
【解決手段】 本発明のハイブリッド車用動力伝達装置１１は、入力軸２１と、入力軸２１に入力された内燃機関１０の回転動力を複数の変速比に変速して出力軸ギヤ２２１から出力可能な出力軸２２とをもつ変速機２と、回転動力を入出力可能な回転電機ギヤ３１をもつ回転電機３と、出力軸ギヤ２２１及び回転電機ギヤ３１と常時噛合する伝達ギヤ４１と、内燃機関１０及び回転電機３の回転動力が入力される入力部４２と、入力部４２から入力された回転動力を左右の駆動輪１３，１４に伝達分配する左右の駆動軸４３，４４と、伝達ギヤ４１及び入力部４２を一体回転可能に接続又は相対回転可能に切断する動力断続手段５とをもつ差動装置４と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力源として内燃機関と回転電機（モータ）を用いるハイブリッド車のハイブリッド車用動力伝達装置に関する。

内燃機関とモータとを動力源とするハイブリッド車の１つとして、特許文献１で示される構成のものがある。

ところで、内燃機関によって出力される回転動力を変速機を介して差動装置に入力し、左右の駆動輪に伝達する経路とは別に、モータによって出力される回転動力を差動装置に入力し、左右の駆動輪に伝達するハイブリッド車において、車両の停止時にモータで内燃機関を始動しようとすると、左右の駆動輪にモータからの回転動力が伝達される。あるいは車両の停止時に内燃機関でモータを駆動し発電しようとする場合も左右の駆動輪に内燃機関からの回転動力が伝達される。そのため、車両は動いて欲しくない状況で車両が動いてしまうことになる。

国際公開第２００９／０５１１４３号パンフレット

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、車両停止状態でモータによって内燃機関の始動及び内燃機関によってモータを駆動し発電することができるハイブリッド車用動力伝達装置を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に係る発明の構成上の特徴は、内燃機関の出力軸に一端が接続される入力軸と、前記入力軸に入力された前記内燃機関の回転動力を複数の変速比に変速して出力軸ギヤから出力可能な出力軸とをもつ変速機と、
回転動力を入出力可能な回転電機ギヤをもつ回転電機と、
前記出力軸ギヤ及び前記回転電機ギヤと常時噛合する伝達ギヤと、前記内燃機関及び前記回転電機の前記回転動力が入力される入力部と、前記入力部から入力された前記回転動力を左右の駆動輪に伝達分配する左右の駆動軸と、前記伝達ギヤ及び前記入力部を一体回転可能に接続又は相対回転可能に切断する動力断続手段とをもつ差動装置と、
を有することである。

また、その他に上記課題を解決するための請求項２に係る発明の構成上の特徴は、内燃機関の出力軸に一端が接続される入力軸と、前記入力軸に入力された前記内燃機関の回転動力を複数の変速比に変速して出力軸ギヤから出力可能な出力軸とをもつ変速機と、
回転動力を入出力可能な回転電機ギヤをもつ回転電機と、
前記出力軸ギヤ及び前記回転電機ギヤと常時噛合し前記内燃機関及び前記回転電機からの前記回転動力が入力されて回転する入力ギヤと、前記入力ギヤとその回転方向に係合し一体回転するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトに回転自在に軸支されるピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛合するサイドギヤと、前記サイドギヤと一体回転可能で一端に駆動輪がそれぞれ接続される左右の駆動軸と、前記サイドギヤと前記駆動輪の一方との間に位置し前記サイドギヤ及び前記駆動輪を一体回転可能に接続又は相対回転可能に切断する動力断続手段とをもつ差動装置と、
を有することである。

また請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記伝達ギヤは、前記左右の駆動軸の一方に遊転可能に配置されることである。

請求項１に係る発明においては、内燃機関及び回転電機の回転動力が入力部から入力される差動装置が、出力軸ギヤ及び回転電機ギヤと常時噛合する伝達ギヤと、伝達ギヤ及び入力部を一体回転可能に接続するか相対回転可能に切断する動力断続手段とをもつ。そのため、内燃機関の回転動力により回転する出力軸ギヤと回転電機の回転動力により回転する回転電機ギヤとが内燃機関及び回転電機の回転動力により回転しても、動力断続手段が切断状態であれば、入力部が伝達ギヤと相対回転し、差動装置に回転動力が伝達しない。よって、車両の停止を維持した状態で、回転電機により内燃機関を始動したり、内燃機関により回転電機を駆動し発電したりすることができる。そして、スタータやオルタネータを削減することが可能で、構成の簡素化、低コスト化が図れる。

請求項２に係る発明においては、内燃機関及び回転電機の回転動力が入力ギヤから入力される差動装置が、入力ギヤとその回転方向に係合し一体回転するピニオンシャフトと、ピニオンシャフトに回転自在に軸支されるピニオンギヤと、ピニオンギヤと噛合するサイドギヤと、サイドギヤと一体回転可能で一端に駆動輪がそれぞれ接続される左右の駆動軸と、サイドギヤと駆動輪の一方との間に位置しサイドギヤ及び駆動輪を一体回転可能に接続又は相対回転可能に切断する動力断続手段とをもつ。そのため、動力断続手段が切断状態である場合、入力ギヤに回転動力が入力されても一方の駆動輪への伝達が切断されているため、対応する一方のサイドギヤが空転し、他方のサイドギヤへは回転動力が伝達しない。結果、左右の駆動輪へは回転動力が伝達されないため、車両は動かない。よって、車両の停止を維持した状態で、回転電機により内燃機関を始動したり、内燃機関により回転電機を駆動し発電したりすることができる。そして、上記効果は、軸を追加したり複雑な構成になったりすることもなく、動力断続手段を導入することで実現できる。また、スタータやオルタネータを削減することが可能で、構成の簡素化、低コスト化が図れる。

また請求項３に係る発明においては、伝達ギヤが左右の駆動軸の一方に遊転可能に配置されるため、軸を追加したり複雑な構成になったりすることなく、車両の停止を維持した状態で、回転電機により内燃機関を始動したり、内燃機関により回転電機を駆動し発電したりすることができる。

本実施形態１の動力断続手段５が接続状態のハイブリッド車用動力伝達装置１１の構成図を示す説明図である。 本実施形態１の動力断続手段５が切断状態のハイブリッド車用動力伝達装置１１の構成図を示す説明図である。 本実施形態２の動力断続手段６が接続状態のハイブリッド車用動力伝達装置１２の構成図を示す説明図である。 本実施形態２の動力断続手段６が切断状態のハイブリッド車用動力伝達装置１２の構成図を示す説明図である。

本発明の代表的な実施形態を図１〜図４を参照して説明する。本実施形態に係るハイブリッド車用動力伝達装置は、車両に搭載される。

（実施形態１）
本実施形態１のハイブリッド車用動力伝達装置１１は、図１に示されるように、変速機２と、モータ（回転電機）３と、差動装置４とを有する。

変速機２は、入力軸２１と、出力軸２２とをもつ。入力軸２１は、内燃機関１０の出力軸１０１に一端が接続される。出力軸２２は、入力軸２１と平行に配置され、入力軸２１に入力された内燃機関１０の回転動力を複数の変速比に変速して出力軸ギヤ２２１から出力可能である。

モータ３は、内燃機関１０とは別に回転動力を出力可能であり、回転電機ギヤ３１を介して回転動力を出力する。

差動装置４は、差動機能手段４０と、伝達ギヤ４１と、入力ギヤ（入力部）４２と、左駆動軸４３、右駆動軸４４、動力断続手段５とをもつ。差動機能手段４０は、入力される回転動力を左駆動軸４３及び右駆動軸４４に伝達するにあたり、車両（走行）状態に応じて分配する機能を有する手段であり、公知のディファレンシャル装置を用いることができる。伝達ギヤ４１は、左駆動軸４３に対して遊転可能に配置され、出力軸ギヤ２２１及び回転電機ギヤ３１と常時噛合する。入力ギヤ４２は、左駆動軸４３に対して遊転可能で且つ左駆動軸４３の軸方向に伝達ギヤ４１と同軸的に配置され、内燃機関１０及びモータ３の回転動力を差動機能手段４０に入力する。

動力断続手段５は、伝達ギヤ４１及び入力ギヤ４２の外周側に位置し、左駆動軸４３の軸方向に移動可能であり、内周に係合歯（図示略）を有する円筒状の部材である。上記した伝達ギヤ４１及び入力ギヤ４２は、動力断続手段５の係合歯とスプライン係合可能な係合歯（図示略）を有する。そして、動力断続手段５は、軸方向に移動することで、伝達ギヤ４１と入力ギヤ４２とを一体回転可能に接続する接続状態と、伝達ギヤ４１と入力ギヤ４２とを相対回転可能に切断する切断状態とを有する。動力断続手段５の接続状態が図１で表されており、切断状態が図２で表されている。切断状態では、動力断続手段５は、軸方向で右駆動軸４４側に移動し、伝達ギヤ４１とは係合せず入力ギヤ４２のみと係合しているが、軸方向左駆動輪１３側に移動し、入力ギヤ４２と係合せずに伝達ギヤ４１のみと係合するものとすることもできる。

次に、本実施形態１のハイブリッド車用動力伝達装置１１の動作について説明する。まず、車両は停止状態で、内燃機関１０も停止状態とする。動力断続手段５を切断状態にし、モータ３を駆動する。モータ３が駆動することで回転動力が出力され、回転電機ギヤ３１が回転し、回転電機ギヤ３１と常時噛合する伝達ギヤ４１に回転動力が伝達する。そして、伝達ギヤ４１と常時噛合する出力軸ギヤ２２１にモータ３の回転動力が伝達する。出力軸ギヤ２２１に入力された回転動力は、出力軸２２から入力軸２１へと伝達する。そして、入力軸２１と接続している内燃機関１０の出力軸１０１が回転し、内燃機関１０が始動する。この時、動力断続手段５は切断状態であるため、入力ギヤ４２は伝達ギヤ４１と相対回転可能な状態であり、差動機能手段４０にはモータの回転動力は入力されない。よって、左右の駆動軸４３、４４を介して左右の駆動輪１３、１４へ回転動力が伝達されず、モータ３で内燃機関１０を始動する際に、車両の停止状態は維持される。また、モータ３によって内燃機関１０を始動できるため、スタータを削減することが可能であり、構成の簡素化、低コスト化が図れる。

また、車両が停止状態で、内燃機関１０によりモータ３を駆動し発電するためには、動力断続手段５を切断状態とする。内燃機関１０の回転動力は、変速機２の出力軸２２の出力軸ギヤ２２１に伝達する。そして、回転動力は、出力軸ギヤ２２１と常時噛合する伝達ギヤ４１に伝達し、伝達ギヤ４１と常時噛合する回転電機ギヤ３１に伝達する。内燃機関１０の回転動力により回転電機ギヤ３１が回転し、モータ３が駆動し、モータ３で発電可能となる。この時、動力断続手段５は切断状態であるため、入力ギヤ４２は伝達ギヤ４１と相対回転の状態であり、差動機能手段４０にはモータの回転動力は入力されない。よって、左右の駆動軸４３、４４を介して左右の駆動輪１３、１４へ回転動力が伝達されず、内燃機関１０によりモータ３を駆動して発電しても車両の停止状態は維持される。また、内燃機関１０によってモータ３を駆動し発電することができるため、オルタネータを削減することが可能であり、構成の簡素化、低コスト化が図れる。

その他に、左駆動軸４３の外周側で且つ遊転可能に伝達ギヤ４１を配置する構成とすることで、軸の追加がなく、また構成も複雑化せずに、上記した効果を有するハイブリッド車用動力伝達装置を実現できる。

（実施形態２）
本実施形態２のハイブリッド車用動力伝達装置１２は、実施形態１のハイブリッド車用動力伝達装置１１と基本的には同様の構成及び同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。

差動装置４は、リングギヤ（入力ギヤ）４５と、ピニオンシャフト４６、ピニオンギヤ４７、サイドギヤ４８Ｌ，４８Ｒ、左駆動軸４３Ａ，４３Ｂ、右駆動軸４４、動力断続手段６とをもつ。リングギヤ４５は、出力軸ギヤ２２１及び回転電機ギヤ３１と常時噛合し、左駆動軸４３Ａ，４３Ｂの外周側に位置し、左駆動軸４３Ａ，４３Ｂに対して遊転する。そして、リングギヤ４５は内燃機関１０及びモータ３からの回転動力が入力されて回転する。ピニオンシャフト４６は、リングギヤ４５と一体回転可能に係合するケース４９及び入力ギヤ４５と一体回転可能に係合し、ケース４９に収納される。ピニオンギヤ４７は、ケース４９に収納され、ピニオンシャフト４６に回転自在に軸支される。サイドギヤ４８Ｌ，４８Ｒは、ケース４９に収納され、ピニオンギヤ４７と噛合する。左駆動軸４３Ａ，４３Ｂ及び右駆動軸４４は、ケース４９に対して遊転する。左駆動軸４３Ａは、軸方向において、一端が左駆動輪１３側に位置し左駆動輪１３と一体回転可能に接続し、他端が後述する動力断続手段６の第２ギヤ６２と一体回転可能に接続する。左駆動軸４３Ｂは、軸方向において、一端がサイドギヤ４８Ｌと一体回転可能に係合し、他端が後述する動力断続手段６の第１ギヤ６１と一体回転可能に接続する。右駆動軸４４は、左駆動輪１３側の一端がサイドギヤ４８Ｒと一体回転可能に係合し、他端が右駆動輪１４と一体回転可能に接続する。

動力断続手段６は、第１ギヤ６１と第２ギヤ６２とスリーブ６３とを有し、サイドギヤ４８Ｌと左駆動輪１３の一方との間で、左駆動軸４３Ａ，４３Ｂ上に位置する。左駆動軸４３Ａ，４３Ｂの軸方向において、第１ギヤ６１はサイドギヤ４８Ｌ側、第２ギヤ６２は左駆動輪１３側に、軸方向に並んで同軸的に配置される。第１ギヤ６１は左駆動軸４３Ｂ及びサイドギヤ４８Ｌと一体回転可能に接続し、第２ギヤ６２は左駆動軸４３Ａ及び左駆動輪１３と一体回転可能に接続する。スリーブ６３は、第１ギヤ６１及び第２ギヤ６２の外周側に位置し、左駆動軸４３Ａ，４３Ｂの軸方向に移動可能であり、内周に係合歯（図示略）を有する円筒状の部材である。第１ギヤ６１及び第２ギヤ６２は、それぞれスリーブ６３の係合歯と係合可能な係合歯（図示略）を外周に有する。そして、動力断続手段６は、スリーブ６３が軸方向に移動することで、左駆動軸４３Ａと左駆動軸４３Ｂとを相対回転可能に切断し、左駆動軸４３Ａと左駆動軸４３Ｂとを一体回転可能に接続する。つまり、サイドギヤ４８Ｌと左駆動輪１３とを相対回転可能に切断する切断状態と、サイドギヤ４８Ｌと左駆動輪１３とを一体回転可能に接続する接続状態とを有する。動力断続手段６の接続状態が図３に表されており、切断状態が図４に表されている。切断状態では、スリーブ６３が、軸方向でサイドギヤ４８Ｌ（右駆動輪１４）側に移動し、第２ギヤ６２と係合せず第１ギヤ６１と係合するが、軸方向左駆動輪１３側に移動し、第１ギヤ６１と係合せず第２ギヤ６２とのみ係合するものとすることもできる。

次に、本実施形態２のハイブリッド車用動力伝達装置１２の動作について説明する。まず、車両は停止状態で、内燃機関１０も停止状態とする。動力断続手段６を切断状態にし、モータ３を駆動する。モータ３が駆動することで回転動力が出力され、回転電機ギヤ３１が回転し、回転電機ギヤ３１に常時噛合するリングギヤ４５に回転動力が伝達する。そして、リングギヤ４５と常時噛合する出力軸ギヤ２２１にモータ３の回転動力が伝達する。出力軸ギヤ２２１に入力された回転動力は、出力軸２２から入力軸２１へと伝達する。そして、入力軸２１と接続している内燃機関１０の出力軸１０１が回転し、内燃機関１０が始動する。一方、リングギヤ４５の回転によりケース４９、ピニオンシャフト４６が回転する。しかし、動力断続手段６が切断状態であるため、左駆動軸４３Ｂと一体回転するサイドギヤ４８Ｌには、左駆動輪１３に働いている抵抗が加わらず、空転状態となる。よって、リングギヤ４５から入力された回転動力は、右駆動軸４４と一体回転するサイドギヤ４８Ｒには伝達されず、右駆動輪１４へ回転動力が伝達されない。結果、車両の停止状態が維持されたまま、モータ３によって内燃機関１０を始動できる。また、モータ３によって内燃機関１０を始動できるため、スタータを削減することが可能であり、構成の簡素化、低コスト化が図れる。

また、車両が停止状態で、内燃機関１０によりモータ３を駆動し発電するためには、動力断続手段６を切断状態とする。内燃機関１０の回転動力は、変速機２の出力軸２２の出力軸ギヤ２２１に伝達する。そして、回転動力は、出力軸ギヤ２２１と常時噛合するリングギヤ４５に伝達し、リングギヤ４５と常時噛合する回転電機ギヤ３１に伝達する。内燃機関１０の回転動力により回転電機ギヤ３１が回転し、モータ３が駆動し、モータ３で発電可能となる。一方、リングギヤ４５の回転によりケース４９、ピニオンシャフト４６が回転する。しかし、動力断続手段６が切断状態であるため、左駆動軸４３Ｂと一体回転するサイドギヤ４８Ｌには、左駆動輪１３に働いている抵抗が加わらず、空転状態となる。よって、リングギヤ４５から入力された回転動力は、右駆動軸４４と一体回転するサイドギヤ４８Ｒには伝達されず、右駆動輪１４へ回転動力が伝達されない。結果、車両の停止状態が維持されたまま、内燃機関１０の駆動によりもモータ３が発電できる。また、内燃機関１０によってモータ３を駆動し発電することができるため、オルタネータを削減することが可能であり、構成の簡素化、抵抗コスト化が図れる。

その他に、サイドギヤ４８Ｌから左駆動輪１３への回転動力の伝達を断続するために動力断続手段６を追加するのみで、軸を追加したり、構成が複雑化したりすることもなく、上記した効果を有するハイブリッド車用動力伝達装置を実現できる。

（その他）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、実施形態１、２共に、動力断続手段として、軸方向に移動する部材により回転動力の伝達を切断する構成について説明したが、軸方向に移動するギヤを用いる構成ではなく、例えば多板クラッチなど、回転動力が伝達される状態と伝達されない状態とを切り替えられる構成のものであれば良い。

そして、実施形態１では、動力断続手段５を左駆動軸４３の外周側に配置しているが、右駆動軸４４の外周側に配置する構成とすることもできる。また、実施形態２では、動力断続手段６が左駆動輪１３への回転動力を断続する位置に配置されているが、右駆動輪１４への経路を断続する構成とすることもできる。

１０：内燃機関、１０１：出力軸
１１，１２：ハイブリッド車用動力伝達装置、 １３：左駆動輪、
１４：右駆動輪、
２：変速機、 ２１：入力軸、 ２２：出力軸
２２１：出力軸ギヤ、
３：モータ（回転電機）、 ３１：回転電機ギヤ、
４：差動装置、 ４０：差動機能手段、
４１：伝達ギヤ、 ４２：入力ギヤ（入力部）、
４３：左駆動軸、 ４４：右駆動軸、
４５：リングギヤ（入力ギヤ）、 ４６：ピニオンシャフト、
４７：ピニオンギヤ、 ４８：サイドギヤ、
４９：ケース、
５，６：動力断続装置、 ６１：第１ギヤ、
６２：第２ギヤ、 ６３：スリーブ。

Claims (3)

1. 内燃機関の出力軸に一端が接続される入力軸と、前記入力軸に入力された前記内燃機関の回転動力を複数の変速比に変速して出力軸ギヤから出力可能な出力軸とをもつ変速機と、
   回転動力を入出力可能な回転電機ギヤをもつ回転電機と、
   前記出力軸ギヤ及び前記回転電機ギヤと常時噛合する伝達ギヤと、前記内燃機関及び前記回転電機の前記回転動力が入力される入力部と、前記入力部から入力された前記回転動力を左右の駆動輪に伝達分配する左右の駆動軸と、前記伝達ギヤ及び前記入力部を一体回転可能に接続又は相対回転可能に切断する動力断続手段とをもつ差動装置と、
   を有することを特徴とするハイブリッド車用動力伝達装置。
2. 内燃機関の出力軸に一端が接続される入力軸と、前記入力軸に入力された前記内燃機関の回転動力を複数の変速比に変速して出力軸ギヤから出力可能な出力軸とをもつ変速機と、
   回転動力を入出力可能な回転電機ギヤをもつ回転電機と、
   前記出力軸ギヤ及び前記回転電機ギヤと常時噛合し前記内燃機関及び前記回転電機からの前記回転動力が入力されて回転する入力ギヤと、前記入力ギヤとその回転方向に係合し一体回転するピニオンシャフトと、前記ピニオンシャフトに回転自在に軸支されるピニオンギヤと、前記ピニオンギヤと噛合するサイドギヤと、前記サイドギヤと一体回転可能で一端に駆動輪がそれぞれ接続される左右の駆動軸と、前記サイドギヤと前記駆動輪の一方との間に位置し前記サイドギヤ及び前記駆動輪を一体回転可能に接続又は相対回転可能に切断する動力断続手段とをもつ差動装置と、
   を有することを特徴とするハイブリッド車用動力伝達装置。
3. 前記伝達ギヤは、前記左右の駆動軸の一方に遊転可能に配置される請求項１に記載のハイブリッド車用動力伝達装置。

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