JP2011179668A - 動力伝達装置及びハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化及び構成部品の共用化が可能で、製造コストの低減及び燃費の向上を図ることができる動力伝達装置及びハイブリッド駆動装置の提供。
【解決手段】中空状のロータ（１ａ）を有するモータ（１）と、ロータ（１ａ）の内径側に配置され、該ロータ（１ａ）の軸方向の両側それぞれに延びる第１軸（２ｂ又は２ａ）と第２軸（２ａ又は２ｂ）を有し、第１軸（２ｂ又は２ａ）に入力された駆動力を減速又は増速して第２軸（２ａ又は２ｂ）から出力する変速機（２）と、ロータ（１ａ）及び変速機（２）の軸方向の両外側それぞれに配置され、ロータ（１ａ）と第１軸（２ｂ又は２ａ）又は第２軸（２ａ又は２ｂ）との間で動力を断接する一対の動力断接機構（４１，４４）とを備えた動力伝達装置（１００）である。モータ（１）のロータ（１ａ）内径側に変速機（２）を設置したことで、装置の小型化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータの駆動力を変速して出力する変速機を備えた動力伝達装置、及びエンジンの駆動力で発電した電力でモータを駆動するシリーズ式のハイブリッド駆動装置あるいはエンジンの動力を発電と車両の駆動との両方に配分するシリーズパラレル式のハイブリッド駆動装置に関する。

従来、エンジンの動力で発電した電力でモータを駆動するシリーズ式ハイブリッド駆動装置や、エンジンの動力を発電用と車両走行用との両方に配分するシリーズパラレル式ハイブリッド駆動装置がある。このようなハイブリッド駆動装置の一例として、従来、特許文献１に示すハイブリッド駆動装置がある。特許文献１に示すハイブリッド駆動装置は、エンジン（内燃機関）と、発電用モータ及び走行用（車両駆動用）モータ（発電機及び電動機）と、これらエンジン又はモータの駆動力を変速して出力する変速機とを備えた駆動装置である。

特許文献１に示すハイブリッド駆動装置は、エンジンに加えて、発電用モータ（発電機）と走行用モータ（電動機）と２つのモータを備えている。そのため、ハイブリッド駆動装置の構成要素の数が多くなり、装置の小型化や構成の簡素化の妨げになるおそれがある。また、特許文献１に示すハイブリッド駆動装置が備える動力伝達装置は、モータとは別体である変速機を備えている。これによっても、構成要素の数が多くなり、装置の小型化や構成の簡素化の妨げになるおそれがある。

特開昭５０−３０２２３号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化及び構成部品の共用化を図ることで、製造コストの低減及び燃費向上を図ることができる動力伝達装置及びそれを備えたハイブリッド駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明にかかる動力伝達装置は、中空状のロータ（１ａ）を有するモータ（１）と、ロータ（１ａ）の内径側に配置され、該ロータ（１ａ）の軸方向の両側それぞれに延びる第１軸（２ｂ又は２ａ）と第２軸（２ａ又は２ｂ）を有し、第１軸（２ｂ又は２ａ）に入力された駆動力を減速又は増速して第２軸（２ａ又は２ｂ）から出力する変速機（２）と、ロータ（１ａ）及び変速機（２）の軸方向の両外側それぞれに配置され、ロータ（１ａ）と第１軸（２ｂ又は２ａ）又は第２軸（２ａ又は２ｂ）との間で動力を断接する一対の動力断接機構（４１，４４）と、を備えることを特徴とする。この構成によれば、モータの駆動力を出力する際、一方の動力断接機構でロータと第１軸又は第２軸とを接続することでモータの回転を変速機で減速する低速段モードと、他方の動力断接機構でロータと第２軸又は第１軸とを接続することでモータの回転を変速機で増速する高速段モードとの２種類の駆動伝達モードの実行が可能となる。

本発明にかかる動力伝達装置によれば、モータのロータ内径側に変速機を設置したことにより、動力伝達装置の小型化を図ることができる。その上で、ロータ及び変速機の両側に動力断接機構を設けたことで、左右からの入力回転数及びトルクをモータにて制御することにより、出力を増減することができる。これにより、簡素な構成でありながら、車両の走行状態に応じた適切な駆動力の制御を実現できる。したがって、動力伝達装置及びそれを備えたハイブリッド駆動装置の製造コストの削減が可能となる。

また、上記の動力伝達装置では、変速機（２）は、第１軸（２ｂ又は２ａ）又は第２軸（２ａ又は２ｂ）の回転に伴い転動面（５４）を転動する転動体（５５）を備え、該転動による摩擦力で第１軸（２ｂ又は２ａ）と第２軸（２ａ又は２ｂ）の一方から他方へ回転を伝達するように構成した摩擦式変速機（２−１）である。あるいは、変速機（２）は、遊星歯車（Ｐ，Ｃ，Ｒ）を備える遊星歯車式変速機（２−３）であってよい。このように、モータのロータの内径側に設置した変速機を摩擦式変速機又は遊星歯車式変速機とすることで、動力伝達効率の向上を図ることができる。

また、本発明にかかるハイブリッド駆動装置は、上記構成の動力伝達装置（１００）と、動力伝達装置（１００）の変速機（２）から出力された駆動力を車輪（１１）に伝達する駆動伝達機構（６，７，８，９，１０）と、を備えると共に、エンジン（１２）と、該エンジン（１２）の駆動力を変速する他の変速機（２Ａ）と、当該他の変速機（２Ａ）で変速した駆動力で発電を行う発電機（１Ａ）と、発電機（１Ａ）で発電した電力を蓄えるバッテリ（１５）と、を備え、バッテリ（１５）に蓄えられた電力でモータ（１）を駆動するシリーズ式ハイブリッド駆動装置であることを特徴とする。

また、本発明にかかるハイブリッド駆動装置は、上記構成の動力伝達装置（１００−２）を備えると共に、エンジン（１２）と、エンジン（１２）の駆動力と変速機（２）から出力された駆動力との合力を車輪（１１）に伝達する駆動伝達機構（１２ａ，６，７，８，９，１０）と、を備えるシリーズパラレル式ハイブリッド駆動装置であることを特徴とする。

本発明にかかる動力伝達装置をシリーズ式ハイブリッド駆動装置に適用する場合は、モータの駆動力を変速する駆動用の変速機と、エンジンの駆動力を変速する発電用の変速機とを同仕様にできるので、動力伝達装置の構成の簡素化を図ることができる。したがって、動力伝達装置及びハイブリッド駆動装置の製造コストの削減が可能となる。

また、本発明にかかる動力伝達装置をシリーズ式ハイブリッド駆動装置に適用する場合、あるいはシリーズパラレル式ハイブリッド駆動装置に適用する場合は、変速機からの動力を断接する複数の動力断接機構を全て同一仕様にすることが可能であり、かつ変速機からの動力を伝達する複数の駆動ギアについても同一諸元にすることが可能である。したがって、部品の共通化が可能となることで、ハイブリッド駆動装置及び車両の製造コストの低減を図ることができる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかる動力伝達装置及びそれを備えたハイブリッド駆動装置によれば、装置の小型化及び構成部品の共用化が可能となることで、製造コストの低減及び燃費の向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態にかかる動力伝達装置の構成を示すスケルトン図である。 摩擦式変速機の構成例を示す図で、（ａ）は、縦断面図であり、（ｂ）は、横断面図である。 第１実施形態にかかる動力伝達装置の動作を説明するための図で、（ａ）は、低速段モードの動力伝達経路を示す図であり、（ｂ）は、高速段モードの動力伝達経路を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる動力伝達装置の構成を示すスケルトン図である。 第２実施形態にかかる動力伝達装置の動作を説明するための図で、低速段モードの動力伝達経路を示す図である。 第２実施形態にかかる動力伝達装置の動作を説明するための図で、高速段モードの動力伝達経路を示す図である。 第２実施形態にかかる動力伝達装置の動作を説明するための図である。 第２実施形態にかかる動力伝達装置の動作を説明するための図である。 第２実施形態にかかる動力伝達装置の動作を説明するための図である。 第２実施形態にかかる動力伝達装置の動作を説明するための図である。 本発明の第３実施形態にかかる動力伝達装置の構成を示すスケルトン図である。 本発明の第４実施形態にかかる動力伝達装置の構成を示すスケルトン図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態にかかる動力伝達装置の構成を示すスケルトン図である。なお、以下の説明では、左又は右というときは、各図に示す左又は右を指すものとする。本実施形態の動力伝達装置１００は、図１に示すように、エンジン１２の動力で発電機１Ａを駆動し、該発電機１Ａで発電した電力をバッテリ１５に蓄電し、該バッテリ１５の電力で駆動したモータ１の動力を車両の前車輪１１に伝達するように構成したＦＦ車両用のシリーズ式ハイブリッド駆動装置に適用されている。

動力伝達装置１００は、駆動兼発電用のモータ（電動モータ）１と、モータ１が有する中空筒状のロータ１ａの内径側に配置された変速機２とを備えている。変速機２は、ロータ１ａの軸方向の両側それぞれに延びる低速軸２ａと高速軸２ｂとを有し、低速軸２ａに入力された駆動力を増速して高速軸２ｂから出力する一方、高速軸２ｂに入力された駆動力を減速して低速軸２ａから出力するようになっている。

本実施形態では、ロータ１ａの内径側に配置した変速機２は、摩擦式変速機（トラクションローラ式変速機）２−１である。図２は、摩擦式変速機２−１の構成例を示す図で、（ａ）は、側断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。摩擦式変速機２−１は、例えば、特開２００８−２１５４７８号公報に記載された摩擦式変速装置と同じ構成であってよい。この摩擦式変速機２−１は、低速軸２ａ又は高速軸２ｂの回転に伴い固定リング（転動面）５４上を転動する中間ローラ５３及びウェッジローラ５５を備え、当該転動の摩擦力で低速軸２ａ又は高速軸２ｂの一方から他方へ回転を変速して伝達するように構成した変速機である。この摩擦式変速機２−１は、図２に示すように、ケースＫの両側それぞれに延びる低速軸２ａ及び高速軸２ｂと、ケースＫ内で高速軸２ｂの周囲に当接した状態で回転可能に支持された３個の中間ローラ５３と、高速軸２ｂと同心上で中間ローラ５３を囲む固定リング５４と、該固定リング５４との各中間ローラ５３との隙間に介在するウェッジローラ５５とを備えて構成されている。各中間ローラ５３は、遊星軸５１を回転可能に支持したキャリア５２に設けられている。キャリア５２には、各ウェッジローラ５５を食い込ませる方向に吸引する磁石５６が設置されている。また、各中間ローラ５３の遊星軸５１は、高速軸２ｂの法線方向に変位可能に支持されている。

この摩擦式変速機２−１では、モータ１又はエンジン１２の駆動力が高速軸２ｂに入力される場合、高速軸２ｂが回転駆動することにより、周囲に配置された中間ローラ５３が回転する。中間ローラ５３の回転に伴い、各ウェッジローラ５５が固定リング５４の内周面に沿って転動し、公転する各中間ローラ５３のキャリア５２に連結した低速軸２ａから減速回転が出力される。一方、モータ１又はエンジン１２の駆動力が低速軸２ａに入力される場合は、低速軸２ａが回転駆動することにより、変速機２内で上記とは逆向きに駆動力が伝達されることで、その回転が増速されて、高速軸２ｂから増速回転が出力される。

図１に戻り、モータ１及び変速機２の軸方向の両外側それぞれには、第１右クラッチ（動力断接機構）４１と第１左クラッチ（動力断接機構）４４とが配置されている。また、第１右クラッチ４１の側部には、第１右駆動ギヤ３１が設置されており、第１左クラッチ４４の側部には、第１左駆動ギヤ３４が設置されている。第１右駆動ギア３１は、低速軸２ａ上にベアリング５ａを介して相対回転可能に設置されており、第１左駆動ギア３４は、高速軸２ｂ上にベアリング５ｂを介して相対回転可能に設置されている。第１右クラッチ４１は、低速軸２ａに対してロータ１ａと第１右駆動ギヤ３１との接続・切断を選択的に切り替えるように構成された噛合式のクラッチであり、第１左クラッチ４４は、高速軸２ｂに対してロータ１ａと第１左駆動ギヤ３４との接続・切断を選択的に切り替えるように構成された噛合式のクラッチである。

すなわち、第１右クラッチ４１は、ロータ１ａ側（左側）に移動することで、低速軸２ａをロータ１ａに係合させる一方、第１右駆動ギア３１側（右側）に移動することで、低速軸２ａを第１右駆動ギア３１に係合させる。また、第１左クラッチ４４は、ロータ１ａ側（右側）に移動することで、高速軸２ｂをロータ１ａに係合させる一方、第１左駆動ギア３４側（左側）に移動することで、高速軸２ｂを第１左駆動ギア３４に係合させる。

また、低速軸２ａ及び高速軸２ｂに対して所定間隔で平行に設置したカウンタシャフト６が設けられている。カウンタシャフト６上の両端にはそれぞれ、第１右駆動ギア３１に噛み合う第２右駆動ギア３２と、第１左駆動ギア３４に噛み合う第２左駆動ギア３３とが設置されている。第２右駆動ギア３２と第２左駆動ギア３３は、カウンタシャフト６に対してベアリング５ｃ，５ｄを介して相対回転可能に配置されている。

カウンタシャフト６上の第２右駆動ギア３２の側部には、第２右クラッチ４２が設置されており、第２左駆動ギア３３の側部には、第２左クラッチ４３が設置されている。第２右クラッチ４２は、カウンタシャフト６に対する第２右駆動ギア３２の係合・切断を切替可能な噛合式のクラッチであり、第２左クラッチ４３は、カウンタシャフト６に対する第２左駆動ギア３３の係合・切断を切替可能な噛合式のクラッチである。第２右クラッチ４２は、第２右駆動ギア３２側（右側）に移動することで、カウンタシャフト６を第２右駆動ギア３２に係合させる。また、第２左クラッチ４３は、第２左駆動ギア３３側（左側）に移動することで、カウンタシャフト６を第２左駆動ギア３３に係合させる。上記の第１右駆動ギア３１、第１左駆動ギヤ３４、第２右駆動ギア３２、第２左駆動ギア３３は、いずれも同一諸元の構成であってよい。

また、カウンタシャフト６の軸方向の中央には、カウンタ駆動ギア７が設置されている。カウンタ駆動ギア７は、デファレンシャルギア９のリングギア８に噛合している。デファレンシャルギア９で配分された駆動力は、左右のドライブシャフト１０，１０を介して左右の前車輪１１，１１に伝達されるようになっている。

また、この動力伝達装置１００は、エンジン１２と、エンジン１２の動力が入力される変速機２Ａと、変速機２Ａから出力された駆動力で発電を行う発電機１Ａと、発電機１Ａで発電した電気を蓄電するバッテリ１５とを備えている。また、発電機１Ａとバッテリ１５の間には、インバータ１４が設置されている。この構成により、エンジン１２の駆動力が変速機２Ａを介して発電機１Ａに入力されることで、発電が行われる。発電機１Ａで発電された電力がインバータ１４を介してバッテリ１５に充電される。バッテリ１５に充電された電力によってモータ１が駆動される。また、モータ１の駆動（回生制動）でバッテリ１５の充電を行うことも可能である。エンジン１２の駆動力を変速する変速機２Ａは、モータ１の駆動力を変速する変速機２と同じ構成であってよい。また、変速機２Ａは、変速機２と同様、発電機１Ａが有する中空筒状のロータの内径側に設置することで、装置の小型化を図ることができる。

次に、上記構成の動力伝達装置１００の動作について説明する。図３は、動力伝達装置１００の動作を説明するための図で、（ａ）は、後述する低速段モードでの動力伝達経路を示す図、（ｂ）は、高速段モードでの動力伝達経路を示す図である。なお、図３では、エンジン１２、変速機２Ａ、発電機１Ａ、インバータ１４、バッテリ１５などの図示は省略している。また、下記の動作では、各クラッチ４１，４２，４３，４４の移動は、いずれも図示しない電動アクチュエータによって行われる。

まず、図３（ａ）に示すように、低速軸２ａ上の第１右クラッチ４１及び高速軸２ｂ上の第１左クラッチ４４と、カウンタシャフト６上の第２右クラッチ４２とを同時に右側へ移動させると、第１左クラッチ４４によってモータ１のロータ１ａと高速軸２ｂが係合し、第１右クラッチ４１によって第１右駆動ギア３１と低速軸２ａが係合し、第２右クラッチ４２によって第２右駆動ギア３２がカウンタシャフト６に係合する。これにより、モータ１の回転は、同図の点線に示すように、高速軸２ｂ→変速機２→低速軸２ａ→第１右駆動ギア３１→第２右駆動ギア３２→カウンタシャフト６→カウンタ駆動ギア７→デファレンシャルリングギア８→デファレンシャルギア９→ドライブシャフト１０→前車輪１１の経路で伝達される。この経路では、高速軸２ｂに入力した回転が変速機２で減速されて低速軸２ａから出力されるので、モータ１の回転が減速される低速段（Ｌｏｗ）モードとなる。

一方、図３（ｂ）に示すように、低速軸２ａ上の第１右クラッチ４１及び高速軸２ｂ上の第１左クラッチ４４と、カウンタシャフト６上の第２左クラッチ４３とを同時に左側へ移動させると、第１右クラッチ４１によってモータ１のロータ１ａと低速軸２ａが係合し、第１左クラッチ４４によって高速軸２ｂと第１左駆動ギア３４が係合し、第２左クラッチ４３によって第２左駆動ギア３３がカウンタシャフト６に係合する。これにより、モータ１の回転は、同図の点線に示すように、低速軸２ａ→変速機２→高速軸２ｂ→第１左駆動ギア３４→第２左駆動ギア３３→カウンタシャフト６→カウンタ駆動ギア７→デファレンシャルリングギア８→デファレンシャルギア９→ドライブシャフト１０→前車輪１１の経路で伝達される。この経路では、低速軸２ａに入力した回転が変速機２で増速されて高速軸２ｂから出力されるので、モータ１の回転が増速される高速段（Ｈｉｇｈ）モードとなる。

本実施形態の動力伝達装置１００は、予め充電されているバッテリ１５からの電力供給でモータ１の出力を制御しながら、モータ１の駆動力を前車輪１１，１１に伝達して動作する。この際、車両の発進時及び低中速走行時には、図３（ａ）の低速段モードが選択される一方、高速走行時には、図３（ｂ）の高速段モードが選択される。このように、２種類の走行シーンに合わせた駆動モードを選択できる。なお、低速段モードと高速段モードの切り替えは、モータ１の出力を瞬間的にゼロにして、その間に各クラッチ４１，４２，４３，４４を移動させることで行われる。

また、バッテリ１５の残容量が低下した場合は、エンジン１２を始動し、発電機１Ａにて発電を行うことで、図１の点線に示すように、インバータ１４を経由してバッテリ１５に電力を充電する。これにより、バッテリ１５に充電した電力でモータ１を駆動して、車両を電気走行させる。なお、ここでは、発電機１Ａに繋がれた変速機２Ａは、常時、上記の変速機２における高速段モードと同じ経路で動力が伝達される構成であってよい。

本実施形態の動力伝達装置１００によれば、駆動兼発電用のモータ１を備えた簡単な構成であると共に、モータ１が有するロータ１ａの内径側に変速機２を設置したことにより、動力伝達装置１００の小型化及び軽量化を図ることができる。その上で、変速機２の両側に第１右クラッチ４１と第１左クラッチ４４とを設置したことで、左右からの入力回転数及びトルクをモータ１にて制御することにより、出力を増減することができる。これにより、車両の走行状態に応じた適切な駆動力の制御を簡素な構成で実現できる。したがって、動力伝達装置１００及びそれを備えたハイブリッド駆動装置の製造コストの低減が可能となる。

また、本実施形態のように、本発明にかかる動力伝達装置１００をシリーズ式ハイブリッド駆動装置に適用する場合、駆動用の変速機２と発電用の変速機２Ａを同仕様にできるので、動力伝達装置１００の構成の簡素化を図ることができる。したがって、その点においても、動力伝達装置１００及びそれを備えたハイブリッド駆動装置の製造コストの削減が可能となる。また、変速機２に入出力させる動力を断接するためのクラッチ４１，４２，４３，４４は、全て同一仕様にでき、かつ、変速機２からの動力を伝達する駆動ギア３１，３２，３３，３４についても全て同一諸元にできる。したがって、部品の共通化が可能となることで、製造コストの低減を図ることができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。この点は、他の実施形態においても同様である。

図４は、本発明の第２実施形態にかかる動力伝達装置１００−２を示すスケルトン図である。第２実施形態の動力伝達装置１００−２は、エンジン１２の駆動力をモータ１による発電用と車両の駆動用とに配分するように構成した４ＷＤ車両用のシリーズパラレル式ハイブリッド駆動装置に適用されている。

本実施形態の動力伝達装置１００−２は、第１実施形態の動力伝達装置１００に対して、エンジン１２の出力軸１２ａをカウンタシャフト６と同軸上に配置している。そして、出力軸１２ａと第２左駆動ギア３３との接続・切断を切り替える第３クラッチ４５と、変速機２の高速軸２ｂと第１左駆動ギア３４との接続・切断を切り替える第４クラッチ４６を追加している。なお、図４の符号１７は、出力軸１２ａ上に設置したフライホイールダンパーである。

また、ドライブシャフト１０上には、左右の前車輪１１，１１に駆動力を配分するデファレンシャルギア９に加えて、後車輪（図示せず）へ駆動力を配分するためセンターデフ１３が設置されている。センターデフ１３からは、車両の後方に向かって、後車輪に駆動力を伝達するためのプロペラシャフト１６が延びている。したがって、本実施形態の動力伝達装置１００−２は、カウンタ駆動ギア７からの駆動力がデファレンシャルギア９を経由して前車輪１１，１１に伝達されると共に、センターデフ１３及びプロペラシャフト１６を経由して後車輪にも伝達されるように構成した四輪駆動走行用の動力伝達装置である。

次に、本実施形態の動力伝達装置１００−２の動作について説明する。図５は、モータ１単独の駆動で走行する電気走行状態での駆動伝達フローを示す図であり、図５（ａ）は、第１実施形態の図３（ａ）と同じ低速段モードでの動力伝達経路を示す図、図５（ｂ）は、第１実施形態の図３（ｂ）と同じ高速段モードでの動力伝達経路を示す図である。

すなわち、図５（ａ）に示す低速段モードでは、低速軸２ａ上の第１右クラッチ４１及び高速軸２ｂ上の第１左クラッチ４４と、カウンタシャフト６上の第２右クラッチ４２とを同時に右側へ移動させる。これにより、モータ１のロータ１ａと高速軸２ｂが係合し、低速軸２ａと第１右駆動ギア３１が係合し、第２右駆動ギア３２がカウンタシャフト６に係合する。したがって、モータ１の回転は、高速軸２ｂ→変速機２→低速軸２ａ→第１右駆動ギア３１→第２右駆動ギア３２→カウンタシャフト６→カウンタ駆動ギア７の経路で伝達される。この経路では、高速軸２ｂに入力した回転が変速機２で減速されて低速軸２ａから出力される。そして、本実施形態では、カウンタ駆動ギア７に伝達された駆動力は、さらに、デファレンシャルギア９→ドライブシャフト１０→前車輪１１の経路と、デファレンシャルギア９→センターデフ１３→プロペラシャフト１６→後車輪の経路との両方に伝達される。

一方、図５（ｂ）に示す高速段モードでは、低速軸２ａ上の第１右クラッチ４１及び高速軸２ｂ上の第１左クラッチ４４と、カウンタシャフト６上の第２左クラッチ４３とを同時に左側へ移動させる。これにより、モータ１のロータ１ａと低速軸２ａが係合し、高速軸２ｂと第１左駆動ギア３４が係合し、第２左駆動ギア３３がカウンタシャフト６に係合する。したがって、モータ１の回転は、低速軸２ａ→変速機２→高速軸２ｂ→第１左駆動ギア３４→第２左駆動ギア３３→カウンタシャフト６→カウンタ駆動ギア７の経路で伝達される。この経路では、低速軸２ａに入力した回転が変速機２で増速されて高速軸２ｂから出力される。そして、本実施形態では、カウンタ駆動ギア７に伝達された駆動力は、さらに、デファレンシャルギア９→ドライブシャフト１０→前車輪１１の経路と、デファレンシャルギア９→センターデフ１３→プロペラシャフト１６→後車輪の経路との両方に伝達される。

このように、図５（ａ）に示す低速段モードと図５（ｂ）に示す高速段モードのいずれにおいても、カウンタ駆動ギア７に伝達された駆動力は、デファレンシャルギア９→ドライブシャフト１０→前車輪１１に伝達される経路と、デファレンシャルギア９→センターデフ１３→プロペラシャフト→後車輪に伝達される経路との両方に配分されることで、四輪電気駆動走行が行われる。

図６は、車両が平坦路にて低速〜中加速を必要とする走行状態（低速段モード）での駆動伝達フローを示す図である。この場合、モータ１の駆動力の伝達経路は、図５（ａ）に示す低速段モードでの駆動伝達経路と同じ設定にしておき、その上で、さらに第２左クラッチ４３と第３クラッチ４５をいずれも第２左駆動ギア３３に係合させる。これにより、エンジン１２の駆動力が出力軸１２ａ→第２左駆動ギア３３→カウンタシャフト６→カウンタ駆動ギア７の経路で伝達される。したがって、エンジン１２の駆動力と、変速機２によって減速されたモータ１の駆動力とを合力としてカウンタ駆動ギア７に出力できる。

図７は、車両の駆動に大きなトルクが必要である場合（例えば、最大定員乗車状態や登坂発進状態の場合）の駆動伝達フローを示す図である。この場合は、図６の駆動伝達経路に対して、第２左クラッチ４３の第２左駆動ギア３３に対する係合を解除すると共に、第４クラッチ４６を第１左駆動ギア３４に係合させる。これにより、エンジン１２の駆動力が出力軸１２ａ→第２左駆動ギア３３→第１左駆動ギア３４→高速軸２ｂ→変速機２→低速軸２ａ→第１右駆動ギア３１→第２右駆動ギア３２→カウンタシャフト６→カウンタ駆動ギア７の経路で伝達される。したがって、エンジン１２の駆動力とモータ１の駆動力との合力を変速機２で減速してからカウンタ駆動ギア７に出力できる。そのため、図６に示す動力伝達経路と比較して、さらに大きなトルクを得ることができる。

図８は、車両が平坦路にて高速走行状態である場合の駆動伝達フローを示す図である。この場合、モータ１の駆動力の伝達経路は、図５（ｂ）に示す高速段モードでの駆動伝達経路と同じ設定にしておき、その上で、さらに第２左クラッチ４３と第３クラッチ４５をいずれも第２左駆動ギア３３に係合させる。これにより、エンジン１２の駆動力が出力軸１２ａ→第２左駆動ギア３３→カウンタシャフト６→カウンタ駆動ギア７の経路で伝達される。したがって、エンジン１２の駆動力と、変速機２によって増速されたモータ１の駆動力とを合力としてカウンタ駆動ギア７に出力できる。

図９は、車両の低中速走行時において、エンジン１２の駆動力を車両走行用の駆動力として伝達すると共に、モータ１による発電用の駆動力として伝達する場合の動力伝達フローを示す図である。この場合、動力伝達経路自体は、図６に示す場合と同じ設定である。そして、モータ１の機能を車両の駆動から発電に切り替えている。この場合、エンジン１２の駆動力の一部が、カウンタシャフト６→第２右駆動ギア３２→第１右駆動ギア３１→低速軸２ａ→変速機２→高速軸２ｂ→ロータ１ａの経路でモータ１に入力される。これによりエンジン１２の駆動力でモータ１による発電が行われる。

本実施形態のように、動力伝達装置１００−２をシリーズパラレル式ハイブリッド駆動装置に適用する場合は、第１実施形態でシリーズ式ハイブリッド駆動装置に適用した場合と同様、装置の小型化、軽量化の効果が得られる。本実施形態の動力伝達装置１００−２では、それに加えて、モータ１の駆動力とエンジン１２の駆動力の合力を車両走行用の駆動力として伝達できることから、車両の発進性能及び加速性能の向上を図ることができる。

また、本実施形態の動力伝達装置１００−２は、エンジン１２の動力のみで車両を走行させる加速走行時には、モータ１による発電でバッテリ１５の充電が可能となっている。そのため、バッテリ１５の残容量を十分に確保できる。したがって、モータ１単独の駆動による電気走行の性能（航続距離）を向上させることができる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１０は、本発明の第３実施形態にかかる動力伝達装置１００−３を示すスケルトン図である。本実施形態の動力伝達装置１００−３は、第２実施形態の動力伝達装置１００−２が備える摩擦式変速機２−１に代えて、遊星歯車式変速機２−３を採用した構成である。

すなわち、本実施形態の動力伝達装置１００−３が備える遊星歯車式変速機２−３は、高速軸２ｂに固定されて一体に回転するサンギアＳと、低速軸２ａに固定されて一体に回転するリングギアＲと、これらサンギアＳとリングギアＲとに噛合するピニオンギアＰを回転自在に支持するキャリアＣとを備えて構成されている。キャリアＣは、変速機２−３のケースＫに固定されている。この構成により、第１実施形態の摩擦式変速機２−１と同様、高速軸２ｂに入力された駆動力が減速されて低速軸２ａから出力される一方、低速軸２ａに入力された駆動力が増速されて高速軸２ｂから出力されるようになっている。なお、本実施形態の動力伝達装置１００−３の他の動作については、第２実施形態と同じである。そのため、動力伝達経路の図示及びその説明は省略する。

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１１は、本発明の第４実施形態にかかる動力伝達装置１００−４を示すスケルトン図である。本実施形態の動力伝達装置１００−４は、第２実施形態の動力伝達装置１００−２に対して、カウンタシャフト６とデファレンシャルギア９（ドライブシャフト１０）との間の動力伝達機構をベルト式無段変速機構（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）１８に変更した構成である。ベルト式ＣＶＴ１８は、カウンタシャフト６上に固定した駆動プーリ１８ａと、ドライブシャフト１０上に固定した従動プーリ１８ｂとの間に金属Ｖベルト１８ｃを架け渡した構成である。本実施形態にかかる動力伝達装置１００−４の他の構成は、第２実施形態の動力伝達装置１００−２と同じである。

また、本実施形態の動力伝達装置１００−４の動作については、第２実施形態の動力伝達装置１００−２と同じである。そのため、動力伝達経路の図示及び説明は省略する。ただし、本実施形態の動力伝達装置１００−４では、カウンタシャフト６とデファレンシャルギア９との間の動力伝達機構にベルト式ＣＶＴ１８を採用したことで、ベルト式ＣＶＴ１８の変速作用によって、変速比の幅を拡大することができ、車両の走行状況に応じたより最適な動作モードが得られるようになる。したがって、車両の燃費向上を図ることができる。なお、本実施形態の動力伝達装置１００−４が備える変速機２は、第１実施形態と同じ摩擦式変速機２−１であってもよいし、第３実施形態と同じ遊星歯車式変速機２−３であってもよい。

ここで、従来のハイブリッド駆動装置と比較した本発明の優位性について簡単に説明する。従来、エンジンと、発電用モータ及び駆動用モータの２つのモータと、動力分割機構とを備えたハイブリッド駆動装置がある。このような構成のハイブリッド駆動装置では、動力分割機構によって、エンジンの駆動力を、発電用として発電用モータに伝達する駆動力と、車両の駆動用として車輪に伝達する駆動力とに配分するようにしている。また、駆動用モータの駆動力は、エンジンの駆動力との合力として車両の駆動に用いるようになっている。このようなハイブリッド駆動装置と比較して、本発明にかかる上記各実施形態に示す動力伝達装置１００〜１００−４を備えたハイブリッド駆動装置は、駆動兼発電用のモータ１を備えた構成としたことで、構成部品の削減、軽量化、低コスト化を図ることができる。そのうえで、当該モータ１の駆動力を上記の摩擦式変速機２−１又は遊星歯車式変速機２−３からなる変速機（増減速機）２によって高速段と低速段の２段に切り替えて出力できる。これにより、ハイブリッド走行性能の向上を図ることができる。したがって、本発明にかかる動力伝達装置１００〜１００−４は、従来構成と比較して、車両の燃費向上、ＣＯ₂排出量の削減、構成部品の削減、軽量化、低コスト化などが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１ モータ（駆動兼発電用モータ）
１ａ ロータ
２ 変速機
２−１ 摩擦式変速機
２−３ 遊星歯車式変速機
２ａ 低速軸（第１軸又は第２軸）
２ｂ 高速軸（第２軸又は第１軸）
１Ａ 発電機
２Ａ 変速機
６ カウンタシャフト
７ カウンタ駆動ギア
８ デファレンシャルリングギア
９ デファレンシャルギア
１０ ドライブシャフト
１１ 前車輪
１２ エンジン
１３ センターデフ
１４ インバータ
１５ バッテリ
１６ プロペラシャフト
１８ ベルト式ＣＶＴ
３１ 第１右駆動ギア
３２ 第２右駆動ギア
３３ 第２左駆動ギア
３４ 第１左駆動ギア
４１ 第１右クラッチ（動力断接機構）
４２ 第２右クラッチ（動力断接機構）
４３ 第２左クラッチ（動力断接機構）
４４ 第１左クラッチ（動力断接機構）
４５ 第３クラッチ
４６ 第４クラッチ
５１ 遊星軸
５２ キャリア
５３ 中間ローラ
５４ 固定リング
５５ ウェッジローラ
５６ 磁石
１００〜１００−４ 動力伝達装置
Ｋ ケース
Ｃ キャリア
Ｐ ピニオンギア
Ｒ リングギア
Ｓ サンギア

Claims (5)

1. 中空状のロータを有するモータと、
   前記ロータの内径側に配置され、該ロータの軸方向の両側それぞれに延びる第１軸と第２軸を有し、前記第１軸に入力された駆動力を減速又は増速して前記第２軸から出力する変速機と、
   前記ロータ及び前記変速機の軸方向の両外側それぞれに配置され、前記ロータと前記第１軸又は前記第２軸との間で動力を断接する一対の動力断接機構と、を備える
   ことを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記変速機は、前記第１軸又は前記第２軸の回転に伴い転動面を転動する転動体を備え、該転動の摩擦力で前記第１軸と前記第２軸の一方から他方へ回転を伝達するように構成した摩擦式変速機である
   ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記変速機は、遊星歯車を備える遊星歯車式変速機である
   ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の動力伝達装置と、前記動力伝達装置の変速機から出力された駆動力を車輪に伝達する駆動伝達機構と、を備えると共に、
   エンジンと、前記エンジンの駆動力を変速する他の変速機と、前記他の変速機で変速した駆動力で発電を行う発電機と、前記発電機で発電した電力を蓄えるバッテリと、を備え、
   前記バッテリに蓄えられた電力で前記モータを駆動する
   ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載の動力伝達装置を備えると共に、
   エンジンと、前記エンジンの駆動力と前記動力伝達装置の変速機から出力された駆動力との合力を車輪に伝達する駆動伝達機構と、を備える
   ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。

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