JP2016043909A - 駆動力伝達装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】断接機構を接続状態に移行した際の衝撃力の発生を抑制しつつ、補助駆動源によるアシストが開始されるまでに要する時間を短縮することが可能な駆動力伝達装置を提供することを目的とする。
【解決手段】駆動力伝達装置10は、複数の駆動源のうち補助駆動源82が出力する駆動力を入力する入力軸11と、ハイブリッド車両1の駆動輪93L,93Rに連結された出力軸12と、入力軸11側から出力軸12側への駆動力の伝達を許容し、且つ出力軸12側から入力軸11側への駆動力の伝達を遮断するワンウェイクラッチ機構30と、ワンウェイクラッチ機構30と並列して配置され、入力軸11と出力軸12との間で駆動力を選択的に伝達可能とする断接機構50と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】駆動力伝達装置10は、複数の駆動源のうち補助駆動源82が出力する駆動力を入力する入力軸11と、ハイブリッド車両1の駆動輪93L,93Rに連結された出力軸12と、入力軸11側から出力軸12側への駆動力の伝達を許容し、且つ出力軸12側から入力軸11側への駆動力の伝達を遮断するワンウェイクラッチ機構30と、ワンウェイクラッチ機構30と並列して配置され、入力軸11と出力軸12との間で駆動力を選択的に伝達可能とする断接機構50と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、ハイブリッド車両に用いられる駆動力伝達装置に関する。
駆動モータおよび内燃機関(エンジン)を駆動源とするハイブリッド車両の駆動力伝達装置として、例えば特許文献1に示されるものがある。特許文献1のハイブリッド車両は、主としてエンジンが出力する駆動力を前輪に伝達して走行する。そして、特許文献1では、走行状態に応じて駆動モータが出力する駆動力を後輪に伝達してアシストを行う。このような駆動力伝達装置は、エンジンの駆動力のみで走行している場合に駆動輪の回転により補助用の駆動モータが連れ回らないようにするために、多板クラッチ機構などの断接機構を有する構成が知られている。
しかしながら、駆動力伝達装置の断接機構として多板クラッチ機構を採用した場合には、オイルポンプや油圧回路などの作動機構が必要となる。また、断接機構としてシンクロ機構やドグクラッチ機構の採用も考えられるが、出力軸とエンジンの差回転が大きい場合に連結時の衝撃力が大きくなる。そのため、断接機構を接続状態に移行する場合に、出力軸とエンジンの差回転が許容範囲に収まるように回転数の同期制御を行う必要がある。そのため、補助駆動源による駆動力の出力要求があってからアシストが開始されるまでに要する時間が長くなるおそれがある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、断接機構を接続状態に移行した際の衝撃力の発生を抑制しつつ、補助駆動源によるアシストが開始されるまでに要する時間を短縮することが可能な駆動力伝達装置を提供することを目的とする。
請求項1に係る発明は、複数の駆動源を備えるハイブリッド車両に適用される駆動力伝達装置であって、前記複数の駆動源のうち補助駆動源が出力する駆動力を入力する入力軸と、前記ハイブリッド車両の駆動輪に連結された出力軸と、前記入力軸側から前記出力軸側への駆動力の伝達を許容し、且つ前記出力軸側から前記入力軸側への駆動力の伝達を遮断するワンウェイクラッチ機構と、前記ワンウェイクラッチ機構と並列して配置され、前記入力軸と前記出力軸との間で駆動力を選択的に伝達可能とする断接機構と、を備える。
このような構成によると、補助駆動源によるアシストが必要となった場合に、補助駆動源の回転数が出力軸の回転数に達すると、ワンウェイクラッチ機構の作動により入力軸側から出力軸側へと駆動力が伝達される。これにより、補助駆動源によるアシストが開始される。よって、駆動力伝達装置によると、断接機構が接続状態に切り替えられる前に補助駆動源による同期制御を高精度に行う必要がないため、補助駆動源によるアシストが開始されるまでに要する時間を短縮することができる。
また、駆動力伝達装置は、断接機構を接続状態に切り替えることにより、入力軸と出力軸との間で駆動力を双方向に伝達可能とする。これにより、補助駆動源が出力する駆動力をワンウェイクラッチ機構の作動によらずに出力軸に伝達できる。さらに、必要に応じて出力軸から入力軸を介して補助駆動源に駆動力を伝達して、当該駆動力を利用することが可能となる。
<実施形態>
以下、本発明の駆動力伝達装置を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。実施形態において、駆動力伝達装置は、内燃機関により駆動力を出力するエンジンと、給電により駆動力を出力する駆動モータとを駆動源とするハイブリッド車両に用いられる。ハイブリッド車両は、運転操作や車両状態などに応じて、ハイブリッド走行やエンジン走行などの走行状態を適宜切り替える。
以下、本発明の駆動力伝達装置を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。実施形態において、駆動力伝達装置は、内燃機関により駆動力を出力するエンジンと、給電により駆動力を出力する駆動モータとを駆動源とするハイブリッド車両に用いられる。ハイブリッド車両は、運転操作や車両状態などに応じて、ハイブリッド走行やエンジン走行などの走行状態を適宜切り替える。
(1.ハイブリッド車両1の全体構成)
ハイブリッド車両1は、図1に示すように、複数の駆動源としてエンジン81および駆動モータ82を備える。エンジン81は、ハイブリッド車両における複数の駆動源のうち主となる駆動力を出力する主駆動源である。エンジン81は、後述する制御装置70により動作制御される。エンジン81が出力する駆動力は、変速装置85により変速され、フロント側の差動機構91Fを介して前輪92L,92Rに伝達される。前輪92L,92Rは、ハイブリッド車両1の駆動輪である。
ハイブリッド車両1は、図1に示すように、複数の駆動源としてエンジン81および駆動モータ82を備える。エンジン81は、ハイブリッド車両における複数の駆動源のうち主となる駆動力を出力する主駆動源である。エンジン81は、後述する制御装置70により動作制御される。エンジン81が出力する駆動力は、変速装置85により変速され、フロント側の差動機構91Fを介して前輪92L,92Rに伝達される。前輪92L,92Rは、ハイブリッド車両1の駆動輪である。
駆動モータ82は、ハイブリッド車両における複数の駆動源のうち必要に応じて駆動力を出力する補助駆動源である。駆動モータ82は、供給される電力に応じて駆動力を出力するとともに、入力される駆動力に応じて発電可能に構成される。つまり、駆動モータ82は、電動機および発電機として機能する。
駆動モータ82は、制御装置70によりインバータを介して回転数や発電動作等を制御される。また、駆動モータ82が出力する駆動力は、駆動力伝達装置10およびリア側の差動機構91Rを介して後輪93L,93Rに伝達される。また、駆動モータ82は、駆動力伝達装置10の作動状態によっては、後輪93L,93Rから駆動力を伝達される。後輪93L,93Rは、ハイブリッド車両1の駆動輪である。
制御装置70は、ECUや各種メモリにより構成され、種々の車両情報に基づいて駆動力伝達装置10の動作を制御する。この制御装置70は、エンジン制御部71およびモータ制御部72を有する。エンジン制御部71は、例えばエンジン81のトルク特性を含む動作特性や現在のエンジン81の回転数などに基づいて、エンジン81の動作を制御する。
モータ制御部72は、駆動モータ82の動作を制御する。モータ制御部72は、運転操作や車両状態に基づいて、駆動モータ82に対する電力の供給量などを調整する。また、制御装置70は、エンジン81、および駆動モータ82の制御に加えて、後述する駆動力伝達装置10のドグクラッチ機構50の動作を車両の走行状態に応じて制御する。
このような構成からなるハイブリッド車両1は、車両の発進時や姿勢制御の実行時など駆動モータ82による駆動力の補助(アシスト)を制御装置70に要求する。これにより、制御装置70に駆動力伝達装置10および駆動モータ82の動作が制御され、ハイブリッド車両1は、エンジン81のみを駆動力とするエンジン走行から、エンジン81および駆動モータ82を駆動源とするハイブリッド走行に移行される。
(2.駆動力伝達装置10の構成)
駆動力伝達装置10は、図1に示すように、入力軸11と、出力軸12と、ワンウェイクラッチ機構30と、ドグクラッチ機構50とを備えて構成される。入力軸11は、図示しないハウジングに回転可能に支持され、駆動モータ82が出力する駆動力を駆動力伝達装置10に入力する。また、入力軸11は、ギヤ対21、ワンウェイクラッチ機構30、およびドグクラッチ機構50を介して、出力軸12との間で駆動力を伝達可能に構成される。
駆動力伝達装置10は、図1に示すように、入力軸11と、出力軸12と、ワンウェイクラッチ機構30と、ドグクラッチ機構50とを備えて構成される。入力軸11は、図示しないハウジングに回転可能に支持され、駆動モータ82が出力する駆動力を駆動力伝達装置10に入力する。また、入力軸11は、ギヤ対21、ワンウェイクラッチ機構30、およびドグクラッチ機構50を介して、出力軸12との間で駆動力を伝達可能に構成される。
出力軸12は、ハウジングに回転可能に支持される。出力軸12は、最終減速ギヤ25およびリア側の差動機構91Rを介して、車両の後輪93L,93Rに機械的に連結される。ここで、入力軸11と出力軸12との間に配置されるギヤ対21は、駆動ギヤ21a(本発明の「第一ギヤ」に相当する)および従動ギヤ21b(本発明の「第二ギヤ」に相当する)により構成される歯車機構である。
ギヤ対21の駆動ギヤ21aは、入力軸11に固定される。ギヤ対21の従動ギヤ21bは、後述するワンウェイクラッチ機構30の外輪部材32に直接的に固定され、且つ駆動ギヤ21aと噛合する。ここで、ワンウェイクラッチ機構30は、入力軸11側から出力軸12側への一方向のみ駆動力を伝達する。よって、ギヤ対21は、後述するドグクラッチ機構50が切断状態にある場合には、駆動モータ82から入力軸11に出力された駆動力のみを伝達する。
(2−1.ワンウェイクラッチ機構30)
ワンウェイクラッチ機構30は、入力軸11側から出力軸12側への駆動力の伝達を許容し、且つ出力軸12側から入力軸11側への駆動力の伝達を遮断する。本実施形態において、ワンウェイクラッチ機構30は、ローラ式を採用する。ワンウェイクラッチ機構30は、図2に示すように、内輪部材31と、外輪部材32と、複数のローラ33と、複数のスプリング34とを有する。
ワンウェイクラッチ機構30は、入力軸11側から出力軸12側への駆動力の伝達を許容し、且つ出力軸12側から入力軸11側への駆動力の伝達を遮断する。本実施形態において、ワンウェイクラッチ機構30は、ローラ式を採用する。ワンウェイクラッチ機構30は、図2に示すように、内輪部材31と、外輪部材32と、複数のローラ33と、複数のスプリング34とを有する。
内輪部材31は、出力軸12に固定され、出力軸12と一体的に回転する。また、内輪部材31の外周面には、周方向に等間隔に複数の凹部31aが形成されている。各凹部31aは、図2に示すように、内輪部材31の外周面に対して周方向に傾斜したカム面を構成する。各凹部31aは、内輪部材31の軸方向に(図2の前後方向)に延在する。
外輪部材32は、内輪部材31の外周側に一定の間隔を空けて配置される。また、外輪部材32の外周側には、ギヤ対21の従動ギヤ21bが固定される。複数のローラ33は、円柱状に形成され、内輪部材31の複数の凹部31aに1つずつ収容される。各ローラ33は、内輪部材31と外輪部材32の間に介在する。複数のスプリング34は、各ローラに対応して配置される。各スプリング34は、弾性力により各ローラ33が内輪部材31の外周面および外輪部材32の内周面に接触する位置に保持する。
ここで、ハイブリッド車両1が前進する場合に出力軸12が回転する方向(図2の時計回り方向)を「正回転方向Dr」とし、正回転方向の反対方向(図2の反時計回り)を「逆回転方向Dp」とする。駆動モータ82が出力する駆動力が入力軸11およびギヤ対21を介して外輪部材32に伝達されて、外輪部材32が内輪部材31に対して正回転方向Drに相対回転しようとすると、各ローラ33は、転動しながら内輪部材31に対して逆回転方向Dpに移動する。
これにより、各ローラ33が内輪部材31の各凹部31aに形成されたカム面と、外輪部材32の内周面とから受ける接触面圧が高くなる。そうすると、各ローラ33の転動が規制され、各ローラ33を介して外輪部材32から内輪部材31へと駆動力が伝達される。よって、内輪部材31および外輪部材32は、一体的に正回転方向Drに回転する。
一方で、内輪部材31が出力軸12側から駆動力を伝達されて、内輪部材31が外輪部材32に対して正回転方向Drに相対回転(換言すると、外輪部材32が内輪部材31に対して逆回転方向Dpに相対回転)しようとすると、各ローラ33は、各スプリング34により保持される位置において回転する。このとき、各ローラ33は、内輪部材31の凹部31aから受ける接触面圧が低いため、内輪部材31の凹部31aに対して摺動する。
これにより、各ローラ33は、内輪部材31が外輪部材32に対して正回転方向Drに相対回転した場合に、外輪部材32に内輪部材31の駆動力を伝達しない。よって、内輪部材31が外輪部材32に対して空回りする状態となり、ワンウェイクラッチ機構30は、内輪部材31から外輪部材32への駆動力の伝達を遮断する。
(2−2.ドグクラッチ機構50)
ドグクラッチ機構50は、入力軸11と出力軸12との間で駆動力を選択的に伝達可能とする断接機構である。このドグクラッチ機構50は、ワンウェイクラッチ機構30と並列して配置される。本実施形態において、ドグクラッチ機構50は、連結対象の部材間の差回転を同期させるシンクロ機構を有しないタイプの断接機構である。
ドグクラッチ機構50は、入力軸11と出力軸12との間で駆動力を選択的に伝達可能とする断接機構である。このドグクラッチ機構50は、ワンウェイクラッチ機構30と並列して配置される。本実施形態において、ドグクラッチ機構50は、連結対象の部材間の差回転を同期させるシンクロ機構を有しないタイプの断接機構である。
このドグクラッチ機構50は、図1に示すように、クラッチハブ51と、スリーブ52と、クラッチリング53とを有する。クラッチハブ51は、出力軸12に固定され、出力軸12と一体的に回転する。クラッチハブ51の外周面には、出力軸12の軸方向に延在する外歯スプラインが形成されている。
スリーブ52の内周面には、クラッチハブ51の外歯スプラインと摺動可能に係合する内歯スプラインが形成されている。これにより、スリーブ52は、クラッチハブ51に対して相対回転不能に且つ出力軸12の軸方向に相対移動可能にクラッチハブ51に嵌合される。クラッチリング53は、本実施形態において、ギヤ対21の従動ギヤ21bに一体的に固定される。クラッチリング53は、スリーブ52の軸方向位置に応じてスリーブ52と係脱可能に噛合する。
より詳細には、クラッチリング53のクラッチハブ51側の端面には、スリーブ52の内歯スプラインと係合可能なドグクラッチ部が形成される。これにより、スリーブ52の内歯スプラインとクラッチリング53のドグクラッチ部とが係合可能な軸方向位置にスリーブ52が移動されると、クラッチリング53(従動ギヤ21b)は、スリーブ52およびクラッチハブ51を介して出力軸12に連結された状態となる。
一方で、駆動モータ82が休止した状態において、スリーブ52の内歯スプラインとクラッチリング53のドグクラッチ部とが離間した軸方向位置にスリーブ52が移動されると、クラッチリング53(従動ギヤ21b)は、出力軸12に対して相対回転可能な状態となる。このように、ドグクラッチ機構50は、スリーブ52の軸方向の移動制御によってギヤ対21を介して、入力軸11と出力軸12を選択的に連結可能とする。
(3.駆動力伝達装置10の動作)
車両状態に応じて制御される駆動力伝達装置10の動作について説明する。駆動力伝達装置10は、上述したように、入力軸11と出力軸12との間において、ワンウェイクラッチ機構30とドグクラッチ機構50が並列に配置される。よって、入力軸11の回転数および出力軸12の回転数、ドグクラッチ機構50の作動状態に応じて、駆動力の伝達状態が変動する。
車両状態に応じて制御される駆動力伝達装置10の動作について説明する。駆動力伝達装置10は、上述したように、入力軸11と出力軸12との間において、ワンウェイクラッチ機構30とドグクラッチ機構50が並列に配置される。よって、入力軸11の回転数および出力軸12の回転数、ドグクラッチ機構50の作動状態に応じて、駆動力の伝達状態が変動する。
制御装置70は、車両の走行状態に応じて、駆動モータ82の回転数、エンジン81の回転数、およびドグクラッチ機構50の作動状態を制御する。ここで、車両の走行状態には、ENG(engine)走行、HV(Hybrid Vehicle)走行、およびEV(Electric Vehicle)走行が含まれる。
ENG走行は、エンジン81が出力する駆動力のみが駆動輪に伝達される走行状態である。ENG走行において、駆動モータ82は、休止状態または発電状態に制御される。HV走行は、エンジン81が出力する駆動力に加えて駆動モータ82が出力する駆動力が駆動輪に伝達される走行状態である。EV走行は、エンジン81を休止して補助駆動源である駆動モータ82が出力する駆動力のみが駆動輪に伝達される走行状態である。
(3−1.ENG走行)
ENG走行では、制御装置70のエンジン制御部71は、所定の回転数でエンジン81が回転するように制御する。エンジン81が出力する駆動力は、変速装置85およびフロント側の差動機構91Fを介して前輪92L,92Rに伝達される。このとき、駆動モータ82は、駆動力を出力しない状態に制御される。
ENG走行では、制御装置70のエンジン制御部71は、所定の回転数でエンジン81が回転するように制御する。エンジン81が出力する駆動力は、変速装置85およびフロント側の差動機構91Fを介して前輪92L,92Rに伝達される。このとき、駆動モータ82は、駆動力を出力しない状態に制御される。
また、ハイブリッド車両1の走行により、後輪93L,93Rが回転駆動する。これに伴って、出力軸12は、リア側の差動機構91Rを介して駆動力を入力される。よって、駆動力伝達装置10においては、ワンウェイクラッチ機構30の内輪部材31およびドグクラッチ機構50のクラッチハブ51が正回転方向Drに回転する。このとき、内輪部材31が外輪部材32に対して空回りする状態となり、ワンウェイクラッチ機構30は、内輪部材31から外輪部材32への駆動力の伝達を遮断する。
また、駆動力伝達装置10は、ハイブリッド車両1が駆動モータ82による発電を要しない場合には、ドグクラッチ機構50が切断状態を維持する。これにより、ENG走行においてクラッチハブ51が回転した場合に、クラッチハブ51が受ける駆動力はクラッチリング53に伝達されない。このように、ENG走行において駆動モータ82による発電を要しない場合には、駆動モータ82は、出力軸12側からの駆動力を遮断され、休止状態にある。
一方で、駆動力伝達装置10は、ENG走行においてハイブリッド車両1が駆動モータ82による発電を行う場合には、後輪93L,93Rから駆動モータ82に駆動力が伝達されるように、ドグクラッチ機構50を接続状態に切り替える。これにより、出力軸12に入力された駆動力がドグクラッチ機構50、ギヤ対21、および入力軸11を介して駆動モータ82に伝達され、回生制御が実行される。
ここで、ハイブリッド車両1のENG走行において、車速が0でない状態で駆動モータ82を用いた回生制御が実行される場合には、入力軸11と出力軸12との間に差回転があるので、ドグクラッチ機構50を接続状態に移行すると衝撃力が発生する。そこで、車両の走行中に回生制御を実行する場合には、制御装置70は、同期制御を実行する。
より具体的には、制御装置70は、先ず、出力軸12の回転数を取得する。当該回転数については、出力軸12を対象として設けられたセンサにより検出されてもよいし、車速から推測されるようにしてもよい。次に、モータ制御部72は、ギヤ対21が構成するギヤ比を勘案して、入力軸11が出力軸12の回転数に応じた回転数となるように駆動モータ82を回転させる。
制御装置70は、入力軸11の回転数と出力軸12の回転数が所定の差回転以内となった後に、ドグクラッチ機構50を接続状態に切り替える。その後に、制御装置70は、モータ制御部72による駆動モータ82への給電を停止するとともに、回生制御を実行する。これにより、ドグクラッチ機構50の切り替えによる衝撃力の発生を抑制しつつ、走行中のハイブリッド車両1において回生制御を実行することができる。
(3−2.HV走行)
HV走行では、制御装置70は、エンジン制御部71によりエンジン81を所定の回転数で回転するように制御するとともに、モータ制御部72により駆動モータ82を所定の回転数で回転するように制御する。駆動モータ82が出力する駆動力は、駆動力伝達装置10およびリア側の差動機構91Rを介して後輪93L,93Rに伝達される。
HV走行では、制御装置70は、エンジン制御部71によりエンジン81を所定の回転数で回転するように制御するとともに、モータ制御部72により駆動モータ82を所定の回転数で回転するように制御する。駆動モータ82が出力する駆動力は、駆動力伝達装置10およびリア側の差動機構91Rを介して後輪93L,93Rに伝達される。
ここで、駆動モータ82が休止状態にあるENG走行において、ドグクラッチ機構50が切断状態にあり、ハイブリッド車両1が駆動モータ82による駆動力の補助を要求した場合には、ハイブリッド車両1は、走行中にENG走行からHV走行に移行する。より具体的には、駆動力伝達装置10は、入力軸11の回転数が出力軸12の回転数に同期するまでドグクラッチ機構50の切断状態を維持する。
そして、モータ制御部72により駆動モータ82が目標回転数となるように制御される。この目標回転数は、現在の車速に対応する入力軸11の回転数、またはその近傍に設定される。駆動モータ82の回転数が目標回転数に達すると、ワンウェイクラッチ機構30における外輪部材32の回転数が内輪部材31の回転数に達して、ワンウェイクラッチ機構30が連結状態となる。これにより、駆動モータ82が出力する駆動力が出力軸12に伝達され、ハイブリッド車両1がHV走行に移行される。
また、駆動力伝達装置10は、上記のように、ワンウェイクラッチ機構30が連結状態となり、入力軸11の回転数が出力軸12の回転数に同期した状態において、駆動モータ82が出力する駆動力がドグクラッチ機構50を介して出力軸12に伝達されるように、ドグクラッチ機構50を接続状態に切り替える。このとき、ギヤ対21の従動ギヤ21bは、出力軸12に対してロックアップされた状態となる。
これにより、駆動力伝達装置10は、ワンウェイクラッチ機構30の作動に加えて、または当該作動に換えて、駆動モータ82の駆動力を伝達する。ここで、ワンウェイクラッチ機構30は、伝達する最大駆動力に応じてトルク容量を設定され、一般にトルク容量の増大に伴って大型化することになる。
これに対して、駆動力伝達装置10が入力軸11と出力軸12の同期後にドグクラッチ機構50を接続状態に切り替える構成においては、駆動モータ82が出力可能な最大駆動力よりも小さい一定の駆動力をワンウェイクラッチ機構30が伝達可能であれば足りる。そのため、本実施形態の構成によると、ワンウェイクラッチ機構30に要求されるトルク容量を小さく設定することができる。これにより、ワンウェイクラッチ機構30の小型化を図ることが可能となる。
ところで、車両が停止状態にあり、ハイブリッド車両1が駆動モータ82による駆動力の補助を要求した場合には、駆動モータ82が駆動力を出力することにより、少なくともワンウェイクラッチ機構30により駆動力が伝達されるので、ハイブリッド車両1は、発進とともにHV走行に移行される。また、駆動力伝達装置10は、任意のタイミング(発進前、または発進後)でドグクラッチ機構50を接続状態とすることで、ドグクラッチ機構50により駆動力を伝達する。
また、HV走行において、モータ制御部72が駆動モータ82への給電を停止することにより、ハイブリッド車両1は、ENG走行に移行される。そして、ENG走行において駆動モータ82による発電を要する場合には、ドグクラッチ機構50の接続状態を維持して回生制御を実行する。また、駆動モータ82を用いた発電が不要の場合には、制御装置70は、ドグクラッチ機構50を切断状態に切り替えるとともに、駆動モータ82を休止する。これにより、入力軸11の回転数が出力軸12の回転数を下回ると、ワンウェイクラッチ機構30が切断状態となり、入力軸11側への駆動力の伝達が遮断される。
(3−3.EV走行)
EV走行では、制御装置70は、ドグクラッチ機構50を接続状態に切り替えるとともに、モータ制御部72により駆動モータ82が所定の回転数で回転するように制御する。駆動モータ82が出力する駆動力は、駆動力伝達装置10およびリア側の差動機構91Rを介して後輪93L,93Rに伝達される。
EV走行では、制御装置70は、ドグクラッチ機構50を接続状態に切り替えるとともに、モータ制御部72により駆動モータ82が所定の回転数で回転するように制御する。駆動モータ82が出力する駆動力は、駆動力伝達装置10およびリア側の差動機構91Rを介して後輪93L,93Rに伝達される。
なお、本実施形態の構成からなるハイブリッド車両1におけるEV走行は、主駆動源であるエンジン81が休止状態にあり、補助駆動源である駆動モータ82が出力する駆動力のみで走行する。また、ENG走行からEV走行への移行は、上述したENG走行からHV走行への移行制御に加えてエンジン81を休止することによりなされる。また、HV走行からEV走行への移行は、ドグクラッチ機構50を接続状態に切り替えた後にエンジン81を休止させることによりなされる。
<実施形態の構成による効果>
上述した駆動力伝達装置10は、複数の駆動源を備えるハイブリッド車両1に適用される。駆動力伝達装置10は、複数の駆動源のうち補助駆動源(駆動モータ82)が出力する駆動力を入力する入力軸11と、ハイブリッド車両1の駆動輪(後輪93L,93R)に連結された出力軸12と、入力軸11側から出力軸12側への駆動力の伝達を許容し、且つ出力軸12側から入力軸11側への駆動力の伝達を遮断するワンウェイクラッチ機構30と、ワンウェイクラッチ機構30と並列して配置され、入力軸11と出力軸12との間で駆動力を選択的に伝達可能とする断接機構(ドグクラッチ機構50)と、を備える。
上述した駆動力伝達装置10は、複数の駆動源を備えるハイブリッド車両1に適用される。駆動力伝達装置10は、複数の駆動源のうち補助駆動源(駆動モータ82)が出力する駆動力を入力する入力軸11と、ハイブリッド車両1の駆動輪(後輪93L,93R)に連結された出力軸12と、入力軸11側から出力軸12側への駆動力の伝達を許容し、且つ出力軸12側から入力軸11側への駆動力の伝達を遮断するワンウェイクラッチ機構30と、ワンウェイクラッチ機構30と並列して配置され、入力軸11と出力軸12との間で駆動力を選択的に伝達可能とする断接機構(ドグクラッチ機構50)と、を備える。
このような構成によると、駆動モータ82によるアシストが必要となった場合に、駆動モータ82の回転数が出力軸12の回転数に達すると、ワンウェイクラッチ機構30の作動により入力軸11側から出力軸12側へと駆動力が伝達される。これにより、駆動モータ82によるアシストが開始される。よって、駆動力伝達装置10によると、ドグクラッチ機構50が接続状態に切り替えられる前に駆動モータ82による同期制御を高精度に行う必要がないため、駆動モータ82によるアシストが開始されるまでに要する時間を短縮することができる。
さらに、駆動力伝達装置10は、ドグクラッチ機構50を接続状態に切り替えることにより、入力軸11と出力軸12との間で駆動力を双方向に伝達可能とする。これにより、駆動モータ82が出力する駆動力をワンウェイクラッチ機構30の作動によらずに出力軸12に伝達できる。さらに、必要に応じて出力軸12から入力軸11を介して駆動モータ82に駆動力を伝達して、当該駆動力を利用することが可能となる。
また、補助駆動源は、供給される電力に応じて駆動力を出力するとともに、入力される駆動力に応じて発電可能な駆動モータである。駆動力伝達装置10は、ハイブリッド車両1が駆動モータ82による発電を行う場合に、駆動輪(後輪93L,93R)から駆動モータ82に駆動力が伝達されるように断接機構(ドグクラッチ機構50)を接続状態に切り替える。
このような構成によると、駆動力伝達装置10は、ワンウェイクラッチ機構30により出力軸12側から入力軸11側への伝達が遮断される駆動力を、接続状態にあるドグクラッチ機構50を介して駆動モータ82に伝達する。これにより、駆動モータ82による発電を可能な構成となり、出力軸12が駆動輪である後輪93L,93Rから伝達される駆動力を回生制御に利用することが可能となる。
また、駆動力伝達装置10は、断接機構(ドグクラッチ機構50)が切断状態にあり、ハイブリッド車両1が補助駆動源(駆動モータ82)による駆動力の補助を要求した場合には、入力軸11の回転数が出力軸12の回転数に同期するまで断接機構(ドグクラッチ機構50)の切断状態を維持し、入力軸11の回転数が出力軸12の回転数に同期した状態において、補助駆動源(駆動モータ82)が出力する駆動力が断接機構(ドグクラッチ機構50)を介して出力軸12に伝達されるように、断接機構(ドグクラッチ機構50)を接続状態に切り替える。
このような構成によると、駆動力伝達装置10は、入力軸11の回転数が出力軸12の回転数に同期するまでドグクラッチ機構50の切断状態を維持することにより、ドグクラッチ機構50の接続状態への移行により衝撃力が発生することを防止できる。また、駆動力伝達装置10は、入力軸11と出力軸12の同期後にドグクラッチ機構50を接続状態に切り替えることにより、ワンウェイクラッチ機構30の作動に加えて、または当該作動に換えて、駆動モータ82が出力する駆動力を入力軸11側から出力軸12側へと伝達することができる。これにより、ワンウェイクラッチ機構30に要求される伝達可能なトルク容量を小さくすることができるので、装置全体としての小型化を図ることができる。
また、ワンウェイクラッチ機構30は、出力軸12に固定された内輪部材31と、内輪部材31の外周側に配置され、内輪部材31に対して一方向にのみ相対回転可能な外輪部材32と、を有する。駆動力伝達装置10は、入力軸11に固定された第一ギヤ(駆動ギヤ21a)と、ワンウェイクラッチ機構30の外輪部材32に直接的に固定され、且つ第一ギヤ(駆動ギヤ21a)と噛合する第二ギヤ(従動ギヤ21b)と、をさらに備える。断接機構(ドグクラッチ機構50)は、出力軸12に固定されたクラッチハブ51と、クラッチハブ51に対して相対回転不能に且つ入力軸11の軸方向に相対移動可能にクラッチハブ51に嵌合されたスリーブ52と、第二ギヤ(従動ギヤ21b)に固定され、スリーブ52の軸方向位置に応じてスリーブ52と係脱可能に噛合するクラッチリング53と、を有する。
このような構成によると、ワンウェイクラッチ機構30の外輪部材32に従動ギヤ21bおよびドグクラッチ機構50のクラッチリング53が一体的に形成される。よって、駆動力伝達装置10において、ワンウェイクラッチ機構30とドグクラッチ機構50を並列に且つ集約して配置することが可能となる。これにより、装置全体としての小型化を図ることができる。
また、断接機構は、クラッチハブ51と、クラッチハブ51に対して相対回転不能に且つ入力軸11の軸方向に相対移動可能にクラッチハブ51に嵌合されたスリーブ52と、スリーブ52の軸方向位置に応じてスリーブ52と係脱可能に噛合するクラッチリング53と、を有するドグクラッチ機構50である。
このような構成によると、ドグクラッチ機構50は、他種の断接機構と比較すると部品点数が少なく、引き摺りトルクなどが発生しない点で有利である。しかし、ドグクラッチ機構50は、シンクロ機構を有しないことから、本来であれば、接続の際にある程度の同期制御を要する。これに対して、本実施形態の駆動力伝達装置10は、ワンウェイクラッチ機構30の作動によりドグクラッチ機構50が接続状態に切り替えられる前に、駆動モータ82が出力する駆動力を出力軸12側へと伝達可能である。従って、ドグクラッチ機構50を接続状態に切り替えるための同期が不要であり、断接機構にドグクラッチ機構を採用する駆動力伝達装置10に有用である。
<実施形態の変形態様>
(第一変形態様)
実施形態において、駆動力伝達装置10が適用されるハイブリッド車両1は、主駆動源をエンジン81とし、且つ補助駆動源を駆動モータ82とする。これに対して、駆動力伝達装置は、複数の駆動源を備えるハイブリッド車両であれば適用できる。例えば、図3に示すように、ハイブリッド車両101は、駆動モータ182を主駆動源とし、且つエンジン181を補助駆動源とする。このハイブリッド車両101は、入力軸11に連結されたジェネレータ183を備える。
(第一変形態様)
実施形態において、駆動力伝達装置10が適用されるハイブリッド車両1は、主駆動源をエンジン81とし、且つ補助駆動源を駆動モータ82とする。これに対して、駆動力伝達装置は、複数の駆動源を備えるハイブリッド車両であれば適用できる。例えば、図3に示すように、ハイブリッド車両101は、駆動モータ182を主駆動源とし、且つエンジン181を補助駆動源とする。このハイブリッド車両101は、入力軸11に連結されたジェネレータ183を備える。
ジェネレータ183は、入力される駆動力に応じて発電を行い、また給電されることにより駆動力を出力する。ジェネレータ183は、ハイブリッド車両101において、発電機および電動機として機能する。このような構成からなるハイブリッド車両101は、補助駆動源であるエンジン181によるアシストを行わない場合には、ワンウェイクラッチ機構30により出力軸12側から入力軸11側への駆動力の伝達が遮断される。これにより、エンジン181の連れ回りが好適に防止される。
また、ハイブリッド車両101が主駆動源のみで走行する場合には、エンジン181は、ジェネレータ183を用いた発電制御を実行するためん、駆動力を出力可能である。ジェネレータ183により発電された電力は、図示しない車載バッテリーに充電されたり、主駆動源である駆動モータ182や補機に供給される。
また、ハイブリッド車両101が補助駆動源を用いた走行状態において、駆動力伝達装置10は、ドグクラッチ機構50を接続状態にすることにより、入力軸11と出力軸12との間で駆動力を伝達可能にしてもよい。これにより、エンジン181の駆動力をワンウェイクラッチ機構30の作動に加えて、または当該作動に換えて伝達可能である。また、駆動輪から入力軸11への駆動力を伝達して、エンジンブレーキを利用した制動や、ジェネレータを用いた回生制御に駆動力を利用することが可能となる。
(第二変形態様)
実施形態において、ギヤ対21の従動ギヤ21bがワンウェイクラッチ機構30の外輪部材32に一体的に固定され、且つドグクラッチ機構50のクラッチリング53がギヤ対21の従動ギヤ21bに固定される。このような構成により、従動ギヤ21b、外輪部材32、およびクラッチリング53は、一体的に回転する部材である。
実施形態において、ギヤ対21の従動ギヤ21bがワンウェイクラッチ機構30の外輪部材32に一体的に固定され、且つドグクラッチ機構50のクラッチリング53がギヤ対21の従動ギヤ21bに固定される。このような構成により、従動ギヤ21b、外輪部材32、およびクラッチリング53は、一体的に回転する部材である。
これに対して、ワンウェイクラッチ機構30および断接機構(ドグクラッチ機構50)は、入力軸11と出力軸12との間において並列に配置される関係を有すればよい。そのため、実施形態に例示された態様の他に、各部材が別体に構成されていてもよく、またドグクラッチ機構50が入力軸11側に配置される構成としてもよい。
具体的には、駆動力伝達装置110は、図4に示すように、入力軸11と、出力軸12と、ワンウェイクラッチ機構30と、ドグクラッチ機構150とを備えて構成される。入力軸11は、第二ギヤ対122を介して出力軸12との間で駆動力を伝達可能に構成される。第二ギヤ対122は、駆動ギヤ122aおよび従動ギヤ122bにより構成される歯車機構である。第二ギヤ対122の駆動ギヤ122aは、入力軸11に対して相対回転可能に設けられる。第二ギヤ対122の従動ギヤ122bは、出力軸12に固定され、且つ駆動ギヤ122aと噛合する。
ドグクラッチ機構150は、クラッチハブ151と、スリーブ52と、クラッチリング153とを有する。クラッチハブ151は、入力軸11に固定され、入力軸11と一体的に回転する。クラッチハブ151の外周面には、出力軸12の軸方向に延在する外歯スプラインが形成されている。クラッチリング153は、第二ギヤ対122の駆動ギヤ122aに一体的に固定される。クラッチリング153は、スリーブ52の軸方向位置に応じてスリーブ52と係脱可能に噛合する。
より具体的には、スリーブ52の内歯スプラインとクラッチリング153のドグクラッチ部とが係合可能な軸方向位置にスリーブ52が移動されると、クラッチリング153(駆動ギヤ122a)は、スリーブ52およびクラッチハブ151を介して入力軸11に連結された状態となる。
一方で、スリーブ52の内歯スプラインとクラッチリング153のドグクラッチ部とが離間した軸方向位置にスリーブ52が移動されると、クラッチリング153(駆動ギヤ122a)は、入力軸11に対して相対回転可能な状態となる。このように、ドグクラッチ機構150は、スリーブ52の軸方向の移動制御によってギヤ対21を介して、入力軸11と出力軸12を選択的に連結可能とする。
つまり、第二ギヤ対122は、ドグクラッチ機構150が接続状態にある場合に、入力軸11と出力軸12との間で駆動力を伝達可能とする。このような構成からなる駆動力伝達装置110によると、実施形態と同様の効果を奏する。但し、装置全体の小型化などの観点からは、実施形態において例示したように、ギヤ対21の従動ギヤ21b、ワンウェイクラッチ機構30の外輪部材32、および断接機構のクラッチリング53が一体的に回転する部材である構成が好ましい。
(その他の変形態様)
実施形態において、ギヤ対21は、駆動ギヤ21aおよび従動ギヤ21bにより構成される歯車機構である。これに対して、駆動力の伝達機構としては、歯車機構の他に、スプロケットとチェーン、プーリと無端ベルトなどの組み合わせにより構成されてもよい。
実施形態において、ギヤ対21は、駆動ギヤ21aおよび従動ギヤ21bにより構成される歯車機構である。これに対して、駆動力の伝達機構としては、歯車機構の他に、スプロケットとチェーン、プーリと無端ベルトなどの組み合わせにより構成されてもよい。
また、ワンウェイクラッチ機構30は、内輪部材31を出力軸12に連結され、外輪部材32を入力軸11側の部材(実施形態ではギヤ対21の従動ギヤ21b)に連結される。これに対して、伝達される駆動力の方向が各実施形態と同方向であれば、ワンウェイクラッチ機構の内輪部材を入力軸11側の部材に連結し、且つ外輪部材を出力軸12側の部材に連結する構成としてもよい。
また、駆動力伝達装置1,101は、断接機構としてドグクラッチ機構50,150を採用する。これに対して、駆動力伝達装置は、シンクロ機構を有する断接機構や、湿式多板クラッチ機構を適用してもよい。但し、部品点数を低減し装置全体の小型化を図るなどの観点からは、各実施形態に例示したように、ドグクラッチ機構50,150の採用が好適である。
1,101:ハイブリッド車両
10,110:駆動力伝達装置
11:入力軸、 12:出力軸
21:ギヤ対
21a:駆動ギヤ(第一ギヤ)、 21b:従動ギヤ(第二ギヤ)
122:第二ギヤ対、 122a:駆動ギヤ、 122b:従動ギヤ
25:最終減速ギヤ
30:ワンウェイクラッチ機構
31:内輪部材、 31a:凹部
32:外輪部材、 33:ローラ、 34:スプリング
50,150:ドグクラッチ機構(断接機構)
51,151:クラッチハブ、 52:スリーブ
53,153:クラッチリング
70:制御装置
71:エンジン制御部、 72:モータ制御部
81:エンジン(内燃機関)、 82:駆動モータ(補助駆動源)
181:エンジン(補助駆動源)、 182:駆動モータ
183:ジェネレータ、 85:変速装置
91F,91R:差動機構
92L,92R:前輪(駆動輪)、 93L,93R:後輪(駆動輪)
10,110:駆動力伝達装置
11:入力軸、 12:出力軸
21:ギヤ対
21a:駆動ギヤ(第一ギヤ)、 21b:従動ギヤ(第二ギヤ)
122:第二ギヤ対、 122a:駆動ギヤ、 122b:従動ギヤ
25:最終減速ギヤ
30:ワンウェイクラッチ機構
31:内輪部材、 31a:凹部
32:外輪部材、 33:ローラ、 34:スプリング
50,150:ドグクラッチ機構(断接機構)
51,151:クラッチハブ、 52:スリーブ
53,153:クラッチリング
70:制御装置
71:エンジン制御部、 72:モータ制御部
81:エンジン(内燃機関)、 82:駆動モータ(補助駆動源)
181:エンジン(補助駆動源)、 182:駆動モータ
183:ジェネレータ、 85:変速装置
91F,91R:差動機構
92L,92R:前輪(駆動輪)、 93L,93R:後輪(駆動輪)
Claims (5)
- 複数の駆動源を備えるハイブリッド車両に適用される駆動力伝達装置であって、
前記複数の駆動源のうち補助駆動源が出力する駆動力を入力する入力軸と、
前記ハイブリッド車両の駆動輪に連結された出力軸と、
前記入力軸側から前記出力軸側への駆動力の伝達を許容し、且つ前記出力軸側から前記入力軸側への駆動力の伝達を遮断するワンウェイクラッチ機構と、
前記ワンウェイクラッチ機構と並列して配置され、前記入力軸と前記出力軸との間で駆動力を選択的に伝達可能とする断接機構と、
を備える駆動力伝達装置。 - 前記補助駆動源は、供給される電力に応じて駆動力を出力するとともに、入力される駆動力に応じて発電可能な駆動モータであり、
前記駆動力伝達装置は、前記ハイブリッド車両が前記駆動モータによる発電を行う場合に、前記駆動輪から前記駆動モータに駆動力が伝達されるように前記断接機構を接続状態に切り替える請求項1の駆動力伝達装置。 - 前記断接機構が切断状態にあり、前記ハイブリッド車両が前記補助駆動源による駆動力の補助を要求した場合には、前記入力軸の回転数が前記出力軸の回転数に同期するまで前記断接機構の切断状態を維持し、
前記入力軸の回転数が前記出力軸の回転数に同期した状態において、前記補助駆動源が出力する駆動力が前記断接機構を介して前記出力軸に伝達されるように、前記断接機構を接続状態に切り替える請求項1または2の駆動力伝達装置。 - 前記ワンウェイクラッチ機構は、
前記出力軸に固定された内輪部材と、
前記内輪部材の外周側に配置され、前記内輪部材に対して一方向にのみ相対回転可能な外輪部材と、を有し、
前記駆動力伝達装置は、
前記入力軸に固定された第一ギヤと、
前記ワンウェイクラッチ機構の前記外輪部材に直接的に固定され、且つ前記第一ギヤと噛合する第二ギヤと、をさらに備え、
前記断接機構は、
前記出力軸に固定されたクラッチハブと、
前記クラッチハブに対して相対回転不能に且つ前記入力軸の軸方向に相対移動可能に前記クラッチハブに嵌合されたスリーブと、
前記第二ギヤに固定され、前記スリーブの軸方向位置に応じて前記スリーブと係脱可能に噛合するクラッチリングと、を有する請求項1〜3の何れか一項の駆動力伝達装置。 - 前記断接機構は、
クラッチハブと、
前記クラッチハブに対して相対回転不能に且つ前記入力軸の軸方向に相対移動可能に前記クラッチハブに嵌合されたスリーブと、
前記スリーブの軸方向位置に応じて前記スリーブと係脱可能に噛合するクラッチリングと、を有するドグクラッチ機構である請求項1〜4の何れか一項の駆動力伝達装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014172332A JP2016043909A (ja) | 2014-08-27 | 2014-08-27 | 駆動力伝達装置 |
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JP2014172332A JP2016043909A (ja) | 2014-08-27 | 2014-08-27 | 駆動力伝達装置 |
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JP2014172332A Pending JP2016043909A (ja) | 2014-08-27 | 2014-08-27 | 駆動力伝達装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2014
- 2014-08-27 JP JP2014172332A patent/JP2016043909A/ja active Pending
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