JP2011220509A

JP2011220509A - ２方向クラッチ及び車両の駆動装置

Info

Publication number: JP2011220509A
Application number: JP2010093376A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Komada; 英明駒田; Hiroaki Ebuchi; 弘章江渕; Hirotatsu Kitahata; 弘達北畠
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2011-11-04
Anticipated expiration: 2030-04-14
Also published as: JP5282761B2

Abstract

【課題】出力側回転体の回転によって入力側回転体と出力側回転体との係合及び切り離しを切り替えることが可能な２方向クラッチを提供する。
【解決手段】共通の軸線回りを相対回転可能に設けられた入力軸１０１及び出力軸１０２と、入力軸１０１と出力軸１０２との間の空間１０３内に設けられたスプラグ１０４と、スプラグ１０４の一端１０４ａを保持するポケット１０８を有し、空間１０３内に回転可能に設けられたインナーリテーナ１０５と、スプラグ１０４の他端１０４ｂが挿入されるポケット１１０を有し、インナーリテーナ１０５に対して相対回転可能に設けられたアウターリテーナ１０６とを備え、アウターリテーナ１０６がインナーリテーナ１０５に対して回転してスプラグ１０４が傾転することにより係合状態と解放状態とに切り替わる２方向クラッチ１００において、出力軸１０２がアウターリテーナ１０６と一体回転するように連結されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、入力側回転体と出力側回転体とを備え、それら回転体の間に設けられた係合子を傾転させることにより入力側回転体と出力側回転体とが連結したりその連結が解除されたりする２方向クラッチ、及びその２方向クラッチを備えた車両の駆動装置に関する。

内燃機関と電動機とが走行用動力源として設けられた車両用駆動装置が知られている。例えば、内燃機関の動力が遊星歯車機構を介して伝達される出力ギアと電動機の動力が伝達される電動機出力ギアとが共通のアイドラギアとそれぞれ噛み合っており、出力ギアと遊星歯車機構の回転要素との間の動力伝達経路中に回転要素を制動可能なブレーキと、回転要素から出力ギアへの回転は伝達し、逆方向の回転伝達は阻止する一方向クラッチとが設けられた駆動装置が知られている（特許文献１参照）。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２００２−３１６５４２号公報特開平０６−２４９２６６号公報

特許文献１の駆動装置では、後進走行を行う場合に電動機でアイドラギアを駆動するが、この際に回転要素がブレーキにて制動されていた場合は一方向クラッチによって出力ギアの回転が阻止される。そのため、後進走行を行うことができない。ブレーキによる制動を解除した場合には電動機による後進走行が可能となるが、この際に内燃機関が運転されていると内燃機関の動力がアイドラギアに伝達されて動力損失が発生するおそれがある。この駆動装置では一方向クラッチに代えて２方向クラッチを設け、この２方向クラッチで駆動輪側と内燃機関側とを切り離すことにより動力損失を抑制できる。この場合、２方向クラッチは、駆動輪側からの動力によって動力伝達が可能な係合状態と動力伝達を阻止する解放状態とに切り替わるものが望ましい。

そこで、本発明は、出力側回転体の回転によって入力側回転体と出力側回転体との係合及び切り離しを切り替えることが可能な２方向クラッチ、及びそのクラッチを備えた車両の駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の２方向クラッチは、共通の軸線の回りを相対回転可能に設けられ、一方が有する円筒状の内周面と他方が有する円筒状の外周面とが空間を空けて径方向に対向するように配置された入力側回転体及び出力側回転体と、前記空間内に設けられた係合子と、前記係合子が周方向に傾転可能なように前記係合子の一端が挿入されるとともに径方向に貫通する第１ポケットを有し、前記空間内の前記出力側回転体寄りの部分に前記軸線回りに回転可能に設けられた第１保持器と、前記係合子の他端が挿入されるとともに径方向に貫通する第２ポケットを有し、前記空間内の前記入力側回転体寄りの部分に前記第１保持器に対して相対回転可能なように設けられた第２保持器と、を備え、前記出力側回転体が、前記第２保持器と一体回転するように連結され、前記第２保持器が前記第１保持器に対して相対回転して前記係合子が傾転することにより動力伝達方向が切り替わり、前記入力側回転体の回転速度が前記出力側回転体の回転速度よりも大きい場合に前記入力側回転体と前記出力側回転体とが一体に回転する係合状態となり、前記入力側回転体の回転速度が前記出力側回転体の回転速度よりも小さい場合に前記入力側回転体と前記出力側回転体とが別々に回転する解放状態に切り替わる（請求項１）。

本発明の２方向クラッチによれば、出力側回転体を回転させることによって第２保持器を回転させることができるので、これにより係合子を動かすことができる。そのため、出力側回転体の回転によって入力側回転体と出力側回転体とを一体回転するように係合させたり、別々に回転するように切り離したりすることができる。

本発明の車両の駆動装置は、上述した２方向クラッチと、相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を有し、前記第１回転要素が内燃機関と連結され、前記第２回転要素が第１回転電機と連結され、前記第３回転要素が前記２方向クラッチの前記入力側回転体と連結された差動機構と、車両の駆動輪に動力を出力するために設けられ、前記２方向クラッチの前記出力側回転体が連結された出力部と、前記出力部に連結された第２回転電機と、前記第３回転要素を制動する制動状態及びその制動を解除する制動解除状態に切替可能なブレーキ手段と、前記車両の発進時に、前記ブレーキ手段を前記制動状態に切り替えるとともに前記第２回転電機を動作させ、前記第２回転電機にて前記車両が発進するように前記ブレーキ手段及び前記第２回転電機をそれぞれ制御する制御手段と、を備えている（請求項２）。

本発明の駆動装置によれば、上述した２方向クラッチが差動機構と出力部との間に設けられているので、出力部から２方向クラッチに伝達された回転によって２方向クラッチの状態を切り替えることができる。また、この駆動装置では、車両を発進させる場合にブレーキ手段で第３回転要素を制動し、第２回転電機によって車両を発進させるが、この際に２方向クラッチは出力部からの回転によって状態が切り替わる。そのため、２方向クラッチが係合状態に維持されて出力部がブレーキ手段によって制動されることを防止できる。また、この駆動装置によれば、上述した２方向クラッチがこのように動作するので、ブレーキ手段にて第３回転要素を制動しているときの２方向クラッチの状態の切り替えを複雑な制御を行うことなく実施することができる。そのため、装置の制御を簡略化することができる。

以上に説明したように、本発明の２方向クラッチによれば、出力側回転体と第２保持器とが連結されているので、出力側回転体を回転させることによって係合子を動かすことができる。そのため、出力側回転体を回転させることによって入力側回転体と出力側回転体とを係合させたり切り離したりすることができる。また、本発明の駆動装置では、この２方向クラッチが差動機構と出力部との間に設けられているので、車両の発進時に出力部がブレーキ手段によって制動されることを防止できる。

本発明の第１の形態に係る駆動装置のスケルトン図。２方向クラッチの断面の一部を拡大して示す図。入力軸と出力軸とが図２とは逆方向に回転しているときの２方向クラッチを示す図。２方向クラッチにおいて入力軸と出力軸とがスプラグで連結される条件を説明するための図。前進走行時における駆動装置の各動作モードのエンジン、ブレーキ、及び２方向クラッチの作動係合表を示す図。シリーズＨＶモード及びＥＶモードにおける駆動装置の共線図。パワースプリットＨＶモードにおける駆動装置の共線図。後進走行時における駆動装置の各動作モードのエンジン、ブレーキ、及び２方向クラッチの作動係合表を示す図。高ＳＯＣモード及び低ＳＯＣモードにおける駆動装置の共線図。

図１は、本発明の一形態に係る駆動装置のスケルトン図を示している。この駆動装置１０は、ハイブリッド車両１に搭載されるものであり、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１１と、第１回転電機としての第１モータジェネレータ（以下、第１ＭＧと称することがある。）１２と、第２回転電機としての第２モータジェネレータ（以下、第２ＭＧと称することがある。）１３とを備えている。エンジン１１は、ハイブリッド車両に動力源として搭載される周知のものであるため、詳細な説明は省略する。第１ＭＧ１２は、ケース２に回転不能に固定されるステータ１２ａと、そのステータ１２ａの内周側に同軸に配置されたロータ１２ｂとを備えている。第２ＭＧ１３も同様にケース２に回転不能に固定されるステータ１３ａと、そのステータ１３ａの内周側に同軸に配置されたロータ１３ｂとを備えている。これら第１ＭＧ１２及び第２ＭＧ１３は、それぞれ電動機及び発電機として機能する周知のものであるため、詳細な説明は省略する。

エンジン１１のクランク軸１１ａ及び第１ＭＧ１２のロータ１２ｂは、動力分割機構１４と接続されている。エンジン１１のクランク軸１１ａはオイルポンプＯＰにも接続されている。また、動力分割機構１４には、車両１の駆動輪３に動力を出力するための出力部１５も接続されている。出力部１５は、第１ドライブギア１６と、第１ドライブギア１６と噛み合うカウンタギア１７と、カウンタギア１７と一体に回転する中間ギア１８と、中間ギア１８の回転が伝達されるディファレンシャル装置１９とを備えている。ディファレンシャル装置１９は、伝達された動力を左右の駆動輪３に分配する周知のものである。

動力分割機構１４は、差動機構としての遊星歯車機構２０を備えている。遊星歯車機構２０は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、外歯歯車であるサンギアＳと、そのサンギアＳ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Ｒと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオンギアＰを自転可能かつサンギアＳの周囲を公転可能に保持するキャリアＣとを備えている。キャリアＣにはエンジン１１のクランク軸１１ａが連結されている。サンギアＳには第１ＭＧ１２のロータ１２ｂが連結されている。リングギアＲには、２方向クラッチ１００を介して第１ドライブギア１６が連結されている。そのため、サンギアＳが本発明の第２回転要素に、キャリアＣが本発明の第１回転要素に、リングギアＲが本発明の第３回転要素にそれぞれ相当する。

図２は、２方向クラッチ１００の断面の一部を拡大して示している。この図に示すように２方向クラッチ１００は、入力側回転体としての入力軸１０１と、入力軸２２の内側に設けられた出力側回転体としての出力軸１０２とを備えている。入力軸１０１と出力軸１０２とは、それぞれ円筒状をしており、共通の軸線の回りを相対回転可能に設けられている。また、入力軸１０１と出力軸１０２とは、入力軸１０１の内周面１０１ａと出力軸１０２の外周面１０２ａとが空間１０３を空けて対向するように配置されている。この空間１０３には、複数（図２では１つのみを示す。）の係合子としてのスプラグ１０４と、各スプラグ１０４を保持する第１保持器としてのインナーリテーナ１０５及び第２保持器としてのアウターリテーナ１０６とが設けられている。インナーリテーナ１０５は、入力軸１０１及び出力軸１０２のそれぞれと相対回転可能に設けられている。アウターリテーナ１０６は、出力軸１０２と連結部材１０７にて連結されている。そのため、出力軸１０２とアウターリテーナ１０６とは一体に回転する。インナーリテーナ１０５には径方向に貫通する貫通孔１０５ａが設けられている。連結部材１０７は、その貫通孔１０５ａを通過してアウターリテーナ１０６と出力軸１０２とを連結する。この図に示すように貫通孔１０５ａの周方向の幅は、連結部材１０７の周方向の厚さより大きい。

インナーリテーナ１０５には、径方向に貫通する第１ポケットとしてのポケット１０８が設けられている。スプラグ１０４の一端１０４ａはこのポケット１０８に挿入されている。ポケット１０８の周方向の幅は、スプラグ１０４の一端１０４ａよりも大きい。ポケット１０８には、スプラグ１０４が径方向を向くようにその一端１０４ａを周方向両側から付勢する一対の板バネ１０９が設けられている。これら一対の板バネ１０９によって付勢されることにより、スプラグ１０４は周方向に傾転可能なようにポケット１０８に保持される。アウターリテーナ１０６にも径方向に貫通する第２ポケットとしてのポケット１１０が設けられている。このポケット１１０は、インナーリテーナ１０５のポケット１０８と径方向に対向するように設けられている。ポケット１１０には、スプラグ１０４の他端１０４ｂが挿入される。この図に示したようにポケット１１０の大きさは、スプラグ１０４の他端１０４ｂと略同じである。

インナーリテーナ１０５は、摩擦クラッチ１１１を介してスイッチングプレート１１２と連結されている。スイッチングプレート１１２には径方向外側に突出する凸部１１２ａが設けられている。その凸部１１２ａは、ハウジング１１３に設けられた凹部１１３ａ内に配置されている。この図に示すように凹部１１３ａの周方向の長さは、凸部１１２ａの周方向の幅よりも大きく設定されている。

次に図２及び図３を参照して２方向クラッチ１００の動作について説明する。なお、これらの図においては矢印Ｆで示した左回りの回転を正回転とし、矢印Ｂで示した右回りの回転を逆回転とする。そして、各軸１０１、１０２の回転数は正回転時をプラスとし、逆回転時をマイナスとする。そのため、逆回転時は、回転速度が速いほど回転数は小さくなる。

まず、図２を参照して入力軸１０１が正回転している場合について説明する。以降ではこの矢印Ｆの方向を正方向と称することがある。この際、入力軸１０１の回転数Ｎｉｎが出力軸１０２の回転数Ｎｏｕｔよりも大きい場合は、この図に示すように入力軸１０１が出力軸１０２に対して正方向に相対回転するので、スプラグ１０４が正方向に傾いて入力軸１０１及び出力軸１０２と噛み合う。また、連結部材１０７が貫通孔１０５ａの回転方向前側の壁面に接する。そのため、入力軸１０１と出力軸１０２との間で動力が伝達される。一方、入力軸１０１の回転数Ｎｉｎが出力軸１０２の回転数Ｎｏｕｔ以下の場合は、スプラグ２４が逆方向に傾くため、スプラグ２４が入力軸１０１及び出力軸１０２と噛み合わない。そのため、入力軸１０１と出力軸１０２との間の動力の伝達が遮断される。

次に図３を参照して入力軸１０１が逆回転している場合について説明する。以降ではこの矢印Ｂ方向を逆方向と称することがある。この際、入力軸１０１の回転数Ｎｉｎが出力軸１０２の回転数Ｎｏｕｔよりも小さい場合、すなわち入力軸１０１の回転速度の方が出力軸１０２の回転速度よりも速い場合は、この図に示すように入力軸１０１が出力軸１０２に対して逆方向に相対回転するので、スプラグ１０４が逆方向に傾いて入力軸１０１及び出力軸１０２と噛み合う。また、連結部材１０７が貫通孔１０５ａの回転方向前側の壁面に接する。そのため、入力軸１０１と出力軸１０２との間で動力が伝達される。一方、入力軸１０１の回転数Ｎｉｎが出力軸１０２の回転数Ｎｏｕｔ以上の場合、すなわち入力軸１０１の回転速度が出力軸１０２の回転速度と同じ又は遅い場合には、スプラグ１０４が正方向に傾くため、入力軸１０１及び出力軸１０２と噛み合わない。そのため、入力軸１０１と出力軸１０２との間の動力の伝達は遮断される。

このように２方向クラッチ１００では、入力軸１０１が正方向に回転しており、かつ入力軸１０１の回転数Ｎｉｎが出力軸１０２の回転数Ｎｏｕｔより大きい場合に、入力軸１０１と出力軸１０２との間で動力が伝達される。また、入力軸１０１が逆方向に回転しており、かつ入力軸１０１の回転数Ｎｉｎが出力軸１０２の回転数Ｎｏｕｔより小さい場合にも入力軸１０１と出力軸１０２との間で動力が伝達される。図４は、この関係を示している。なお、この図において斜線で示した部分は、この２方向クラッチ１００では存在しない領域を示している。この斜線の領域の条件では、スプラグ１０４が傾いて入力軸１０１と出力軸１０２とが連結されるので、入力軸１０１の回転数Ｎｉｎと出力軸１０２の回転数Ｎｏｕｔとが同じになる。すなわち、これらの領域の条件ではこの図の線Ａ上の関係になる。

この２方向クラッチ１００では、出力軸１０２がアウターリテーナ１０６と連結されている。そのため、出力軸１０２が回転してアウターリテーナ１０６がインナーリテーナ１０５に対して相対回転した場合に、各スプラグ１０４の傾いている方向が切り替わる。例えば図２に示した状態から図３に示した状態には、出力軸１０２が逆回転し、スプラグ１０４が逆方向に傾くことによって切り替わる。同様に図３に示した状態から図２に示した状態には、出力軸１０２が正回転し、スプラグ１０４が正方向に傾くことによって切り替わる。このように２方向クラッチ１００では、出力軸１０２が回転することによって動力伝達方向が切り替わる。以下では、スプラグ１０４が入力軸１０１及び出力軸１０２と噛み合っている状態を係合状態と称し、スプラグ１０４が入力軸１０１及び出力軸１０２の少なくともいずれか一方と噛み合っていない状態を解放状態と称する。

この２方向クラッチ１００は、入力軸１０１がリングギアＲと連結され、出力軸１０２が第１ドライブギア１６と連結されるように駆動装置１０に設けられている。また、この２方向クラッチ１００は、上述した２方向クラッチ１００の正方向が、車両１の前進走行時に第１ドライブギア１６が回転する方向になるようにリングギアＲと第１ドライブギア１６との間に設けられている。

図１に戻って駆動装置１０の説明を続ける。駆動装置１０は、リングギアＲを回転不能に制動する制動状態と、その制動を解除する制動解除状態とに切り替え可能なブレーキ手段としてのブレーキ２１を備えている。第２ＭＧ１３のロータ１３ｂは、カウンタギア１７と噛み合う第２ドライブギア２２と一体回転するように連結されている。第１ＭＧ１２及び第２ＭＧ１３は、バッテリ２３と電気的に接続されている。バッテリ２３には、バッテリ２３の充電状態、言い換えれば蓄電率を検出するためのＳＯＣセンサ２３が設けられている。

駆動装置１０の動作は、制御手段としての制御装置３０にて制御される。制御装置３０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成され、車両１の走行状態、エンジン１１の運転状態、及びバッテリ２３の充電状態等に応じて駆動装置１０の動作を制御する。制御装置３０には、車両１の走行状態及びエンジン１１の運転状態を検出するためのセンサとして車両１の速度に対応する信号を出力する車速センサ３１、及びエンジン１１のクランク軸１１ａの回転速度に対応した信号を出力するクランク角センサ３２等が接続されている。また、制御装置３０には、上述したＳＯＣセンサ２４も接続されている。この他にも制御装置３０には各種センサが接続されているが、それらの図示は省略した。制御装置３０には、センサの他にシフト操作装置３３が接続されている。シフト操作装置３３は、前進走行レンジとしてのドライブレンジ（Ｄレンジ）、及び後進走行レンジとしてのリバースレンジ（Ｒレンジ）を含む複数のレンジ間で切り替え操作可能な周知のものである。

次に図５〜図９を参照して駆動装置１０の動作モードについて説明する。まず、車両１を前進走行させる場合について説明する。この駆動装置１０では、車両１を前進走行させる際は、ＥＶモード、シリーズＨＶモード、又はパワースプリットＨＶモードに動作モードが切り替えられる。また、これらに加えて回生モードにも切り替えられる。ＥＶモードでは、エンジン１を停止させ、第２ＭＧ１３で車両１を走行させる。回生モードでは、駆動輪３の回転で第２ＭＧ１３を回転駆動して発電を行う。シリーズＨＶモードでは、エンジン１１で第１ＭＧ１２を回転駆動して発電を行い、第２ＭＧ１３で車両１を走行させる。パワースプリットＨＶモードでは、エンジン１１及び第２ＭＧ１３で車両１を走行させる。図５は、これらの動作モードにおけるエンジン１１、ブレーキ２１、及び２方向クラッチ１００の状態を示す作動係合表である。なお、ＥＶモードと回生モードとはまとめて示している。この図においてエンジン１１の欄の「○」はエンジン１１を運転することを示し、「×」はエンジン１１を停止することを示している。また、ブレーキ２１の欄の「○」は制動状態を示し、「×」は制動解除状態を示している。２方向クラッチ１００の欄の「○」は２方向クラッチ１００が係合状態であることを示し、「×」は２方向クラッチ１００が解放状態であることを示している。なお、この図には上述した各動作モードの他に、ＥＶモードからエンジン１１を始動する場合、及び回生モードにおいてバッテリ３３への充電量を制限する電池受入制限時の場合のエンジン１１、ブレーキ２１、及び２方向クラッチ１００の状態も示した。

図５に示したようにＥＶ／回生モードでは、エンジン１１が停止され、ブレーキ２１が制動解除状態に切り替えられ、２方向クラッチ１００は解放状態になる。なお、これらのモードでは、車両１の走行状態によってはブレーキ２１を制動状態にするため、図中に括弧付きで「○」を示した。図６は駆動装置１０の共線図を示し、線Ｌ１はＥＶモードにおける各回転要素の関係を示している。なお、この図において「ＥＮＧ」はエンジン１１を、「ＭＧ１」は第１ＭＧ１２を、「ＭＧ２」は第２ＭＧ１３を、「ＯＵＴ」は第１ドライブギア１６をそれぞれ示している。また、「Ｓ」、「Ｃ」、「Ｒ」は、それぞれ遊星歯車機構２０のサンギアＳ、キャリアＣ、リングギアＲを示している。この図に示すようにＥＶモードでは、第２ＭＧ１３の動力で車両１を駆動する。

図５に示すようにＥＶモードからエンジン１１を始動する場合は、ブレーキ２１を制動状態に切り替える。これにより出力部５側からの動力の伝達が遮断された状態でエンジン１１が始動される。電池受入制限時の回生モードでは、第１ＭＧ１２によってエンジン１１を回転させる、いわゆるモータリングを行って第２ＭＧ１３で回生発電したエネルギを消費し、バッテリ２３が過度に充電されることを防止する。図６の線Ｌ２は、この場合の各回転要素の関係を示している。

図５に示すようにシリーズＨＶモードでは、エンジン１１が運転され、ブレーキ２１が制動状態に切り替えられ、２方向クラッチ１００は解放状態になる。これによりエンジン１１で第１ＭＧ１２を回転駆動して発電を行うことができる。そして、車両１の走行は第２ＭＧ１３によって行われる。この場合の各回転要素の関係も図６の線Ｌ２となる。図５に示すようにパワースプリットＨＶモードでは、エンジン１１が運転され、ブレーキ２１が制動解除状態に切り替えられ、２方向クラッチ１００は係合状態になる。この場合、カウンタギア１７にはエンジン１１の動力の少なくとも一部及び第２ＭＧ１３の動力がそれぞれ伝達され、これら両方の動力によって車両１の走行が行われる。図７は、このパワースプリットＨＶモードにおける駆動装置１０の共線図を示している。

次に車両１を後進走行させる場合について説明する。この駆動装置１０では、第２ＭＧ１３にてカウンタギア１７を車両１の前進走行時に回転させる正転方向とは逆の逆転方向に回転させて車両１を後進走行させる。上述したように第１ドライブギア１６はカウンタギア１７と噛み合っているため、第１ドライブギア１６も車両１の前進走行時に回転する方向とは逆の方向に回転する。車両１を後進走行させる場合、駆動装置１０は、バッテリ２３の蓄電率に応じて動作モードを切り替える。バッテリ２３の蓄電率が所定の判定値以上である場合は高ＳＯＣモードに、蓄電率が判定値未満である場合には低ＳＯＣモードに動作モードが切り替えられる。図８は、これらの高ＳＯＣモード及び低ＳＯＣモードにおけるエンジン１１、ブレーキ２１、及び２方向クラッチ１００の状態を示す作動係合表である。なお、この表中の「○」、「×」の意味は図５と同じである。

この図に示したように高ＳＯＣモードでは、エンジン１１が停止され、ブレーキ２１が制動解除状態に切り替えられ、２方向クラッチ２１は解放状態になる。なお、このモードでは、車両１の走行状態によってはブレーキ２１を制動状態にするため、図中に括弧付きで「○」を示した。図９の線Ｌ３は、高ＳＯＣモードにおける駆動装置１０の共線図を示している。この図に示したように高ＳＯＣモードでは、エンジン１１及び第１ＭＧ１２の回転数が０に維持され、第２ＭＧ１３によって車両１が後進走行される。一方、図８に示すように低ＳＯＣモードでは、エンジン１１が運転され、ブレーキ２１が制動状態に切り替えられ、２方向クラッチ１００は解放状態になる。そのため、エンジン１１で第１ＭＧ１２を回転駆動して発電しつつ第２ＭＧ１３で車両１を後進走行させることができる。図９の線Ｌ４は、この低ＳＯＣモードにおける各回転要素の関係を示している。

制御装置３０は、車両１の走行状態、エンジン１１の運転状態、バッテリ２３の充電状態、及びシフト操作装置３３の出力信号等に基づいてエンジン１１、第１ＭＧ１２、第２ＭＧ１３、及びブレーキ２１の動作を制御し、これにより駆動装置１０の動作モードを上述した各モードに切り替える。

この他にも制御装置３０は、車両１を発進させるべき所定の発進条件が成立した場合には車両１が発進するように駆動装置１０を制御する。なお、発進条件は、例えばシフト操作装置３３がＤレンジでアクセルが開けられた場合に成立する。発進条件が成立した場合、制御装置３０はまずブレーキ２１を制動状態に切り替える。その後、制御装置３０は第２ＭＧ１３を動作させてカウンタギア１７を駆動し、これにより車両１を発進させる。

以上に説明したように、この駆動装置１０では、出力軸１０２の回転によってスプラグ１０４の傾いている方向、すなわち動力伝達方向が切り替わる２方向クラッチ１００が設けられている。そのため、第２ＭＧ１３でカウンタギア１７を駆動することにより、２方向クラッチ１００の動力伝達方向を切り替えることができる。上述したように車両１の発進時は、ブレーキ２１でリングギアＲ及び２方向クラッチ１００の入力軸１０１を制動し、その状態で第２ＭＧ１３を動作させて車両１を発進させる。この際、２方向クラッチ１００のスプラグ１０４が出力軸１０２の回転方向とは逆の方向に傾いているとブレーキ２１によってカウンタギア１７が制動されるおそれがある。例えば、車両１を前進方向に発進させる場合に、２方向クラッチ１００のスプラグ１０４が図３に示した状態に維持されるとスプラグ１０４によって入力軸１０１と出力軸１０２とが係合されるので、カウンタギア１７がブレーキ２１によって制動される。しかしながら、この２方向クラッチ１００では、このような場合でもカウンタギア１７が回転すると出力軸１０２が回転してスプラグ１０４の状態が図３に示した状態から図２に示した状態に切り替わる。そのため、２方向クラッチ１００が解放状態に切り替わり、カウンタギア１７がブレーキ２１によって制動されることを防止できる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の２方向クラッチにおいて入力軸と出力軸とが配置されている位置は逆でもよい。すなわち、内側に入力軸が配置され、外側に出力軸が配置されていてもよい。この場合、ポケット内に板バネが設けられたリテーナが外周側に配置される。そして、内周側に配置されたリテーナと出力軸とが一体回転するように連結される。この場合においても出力軸の回転によってスプラグの傾いている方向を切り替えることができるので、出力軸の回転によって２方向クラッチの動力伝達方向を切り替えることができる。

本発明の２方向クラッチが適用される装置は車両の駆動装置に限定されない。動力伝達方向を規制する必要がある種々の装置に適用してよい。

１車両
３駆動輪
１０駆動装置
１１内燃機関
１２第１モータジェネレータ（第１回転電機）
１３第２モータジェネレータ（第２回転電機）
１５出力部
１６第１ドライブギア（出力部材）
１７カウンタギア（伝達部材）
２０遊星歯車機構（差動機構）
２１ブレーキ（ブレーキ手段）
３０制御装置（制御手段）
１００２方向クラッチ
１０１入力軸（入力側回転体）
１０１ａ内周面
１０２出力軸（出力側回転体）
１０２ａ外周面
１０３空間
１０４スプラグ（係合子）
１０４ａスプラグの一端
１０４ｂスプラグの他端
１０５インナーリテーナ（第１保持器）
１０６アウターリテーナ（第２保持器）
１０８インナーリテーナのポケット（第１ポケット）
１１０アウターリテーナのポケット（第２ポケット）
Ｓサンギア（第２回転要素）
Ｒリングギア（第３回転要素）
Ｃキャリア（第１回転要素）

Claims

共通の軸線の回りを相対回転可能に設けられ、一方が有する円筒状の内周面と他方が有する円筒状の外周面とが空間を空けて径方向に対向するように配置された入力側回転体及び出力側回転体と、前記空間内に設けられた係合子と、前記係合子が周方向に傾転可能なように前記係合子の一端が挿入されるとともに径方向に貫通する第１ポケットを有し、前記空間内の前記出力側回転体寄りの部分に前記軸線回りに回転可能に設けられた第１保持器と、前記係合子の他端が挿入されるとともに径方向に貫通する第２ポケットを有し、前記空間内の前記入力側回転体寄りの部分に前記第１保持器に対して相対回転可能なように設けられた第２保持器と、を備え、
前記出力側回転体が、前記第２保持器と一体回転するように連結され、前記第２保持器が前記第１保持器に対して相対回転して前記係合子が傾転することにより動力伝達方向が切り替わり、前記入力側回転体の回転速度が前記出力側回転体の回転速度よりも大きい場合に前記入力側回転体と前記出力側回転体とが一体に回転する係合状態となり、前記入力側回転体の回転速度が前記出力側回転体の回転速度よりも小さい場合に前記入力側回転体と前記出力側回転体とが別々に回転する解放状態に切り替わる２方向クラッチ。
請求項１に記載の２方向クラッチと、相互に差動回転可能な第１回転要素、第２回転要素、及び第３回転要素を有し、前記第１回転要素が内燃機関と連結され、前記第２回転要素が第１回転電機と連結され、前記第３回転要素が前記２方向クラッチの前記入力側回転体と連結された差動機構と、車両の駆動輪に動力を出力するために設けられ、前記２方向クラッチの前記出力側回転体が連結された出力部と、前記出力部に連結された第２回転電機と、前記第３回転要素を制動する制動状態及びその制動を解除する制動解除状態に切替可能なブレーキ手段と、前記車両の発進時に、前記ブレーキ手段を前記制動状態に切り替えるとともに前記第２回転電機を動作させ、前記第２回転電機にて前記車両が発進するように前記ブレーキ手段及び前記第２回転電機をそれぞれ制御する制御手段と、を備えた車両の駆動装置。