JP2017035991A - 車両の動力伝達装置 - Google Patents

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    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/727—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/065—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with a plurality of driving or driven shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H45/00—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches
    • F16H45/02—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches with mechanical clutches for bridging a fluid gearing of the hydrokinetic type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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Abstract

【課題】エンジンの回転をロックするロック機構を作動させた場合であっても、動力伝達経路への過大トルクの入力を適切に抑制すること。
【解決手段】エンジン１および第１モータ２と駆動輪６との間でトルクを伝達する伝動機構４と、固定部材２３ａに回転部材２３ｂを係合させることによりエンジン１の出力軸１ａの回転をロックするロック機構２３と、第１モータ２、第２モータ３、伝動機構４、および、ロック機構２３を内部に収納するトランスミッションケース２５と、エンジン１とロック機構２３との間に設けられ、駆動輪６とエンジン１との間で伝達されるトルクを制限する第１トルクリミッタ１３と、を備えた車両の動力伝達装置において、トランスミッションケース２５内に収納され、駆動輪６とロック機構２３との間で伝達されるトルクを制限する第２トルクリミッタ２４を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、駆動力源が出力するトルクを駆動輪へ伝達する車両の動力伝達装置であって、特に、駆動力源や動力伝達装置に対する過負荷を防止するためのトルクリミッタを備えた車両の動力伝達装置に関するものである。
特許文献１には、エンジンならびに第１モータおよび第２モータを駆動力源とするハイブリッド車両の駆動装置が記載されている。この特許文献１に記載されたハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンおよび第１モータの出力トルクを駆動輪側へ伝達する動力分割機構を備えている。動力分割機構は、シングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。その遊星歯車機構のキャリアにエンジンが連結され、サンギヤに第１モータが連結され、リングギヤに、駆動輪へ動力を伝達する出力部材が連結されている。そして、エンジンを停止した状態で第１モータおよび第２モータの少なくとも一方から出力された動力を駆動輪に伝達させる電気走行モードと、第１モータおよび第２モータの少なくとも一方を発電機として機能させる回生走行モードと、エンジンから出力された動力を駆動輪に伝達させるエンジン走行モードとを選択的に設定して走行することができる。また、この特許文献１に記載されたハイブリッド車両の駆動装置は、上記の電気走行モードにおいて、エンジンの回転を止めて固定するための噛み合い式クラッチ（ロック機構）を備えている。噛み合い式クラッチは、第１モータおよび第２モータならびに動力分割機構等を収納するケースの内部に配置されている。
なお、特許文献２には、変速機入力軸を介してエンジントルクが入力される変速機構、および、変速機入力軸とエンジンとの間に配置されたトルクリミッタを備えた車両用変速機が記載されている。そのトルクリミッタは、変速機入力軸とエンジン出力軸との間のトルク伝達を可能にすると共に、それら変速機入力軸とエンジン出力軸との間で所定のトルクよりも大きな過大トルクが入力されることを抑制するように構成されている。この特許文献２に記載された車両用変速機は、上記の特許文献１と同様に、エンジンならびに第１モータおよび第２モータを駆動力源とするハイブリッド車両に搭載されている。そして、エンジン出力軸の正転を許容すると共に、エンジン出力軸の逆転を禁止するワンウェイクラッチ（ロック機構）が設けられている。ワンウェイクラッチは、エンジンと変速機構との間で、エンジン出力軸に連結されたフライホイールに固定されている。また、上記のトルクリミッタおよびダンパ機構もフライホイールに取り付けられている。それらトルクリミッタおよびダンパ機構は、フライホイールと共に変速機ケースの外部に配置されている。
特開２００９−１２００４３号公報 国際公開第２０１３／１４０５２７号公報
上記の特許文献１に記載されたハイブリッド車両の駆動装置によれば、電気走行モードでモータ走行する際に、ロック機構を作動させてエンジンの回転を止めた状態に固定する（ロックする）ことにより、モータ走行時のエンジンの引き摺り損失を低減することができる。また、第１モータおよび第２モータの両方の出力トルクによって高出力でモータ走行する場合に、エンジンと共にキャリアの回転がロックされた動力分割機構を介して、第１モータの出力トルクを効率よく出力部材へ伝達することができる。この特許文献１に記載されたハイブリッド車両の駆動装置に、上記の特許文献２に記載されているようなトルクリミッタを適用することにより、駆動輪とエンジンとの間の動力伝達経路における過大なトルクの入力を抑制することができる。その一方で、上記のように電気走行モードでモータ走行している際にロック機構を作動させた場合は、駆動輪とロック機構との間の動力伝達経路内には実質的にトルクリミッタが存在しない状態となる。そのため、ロック機構を作動させている状態で駆動輪から過大な外乱トルクの入力があると、駆動輪とロック機構との間の動力伝達経路内のギヤやシャフト等に、過大な負荷が掛かってしまうおそれがあった。
この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、エンジンやモータなどの原動機の回転をロックするロック機構を作動させた場合であっても、動力伝達経路への過大なトルクの入力を適切に抑制することができる車両の動力伝達装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、この発明は、主原動機ならびに第１モータおよび第２モータを駆動力源とし、前記主原動機および前記第１モータと駆動輪との間でトルクを伝達する伝動機構と、回転不可能な固定部材に回転部材を係合させることにより前記主原動機の出力軸の回転を選択的に止めて固定するロック機構と、前記第１モータ、前記第２モータ、前記伝動機構、および、前記ロック機構を内部に収納するトランスミッションケースと、前記主原動機と前記ロック機構との間に設けられ、前記駆動輪と前記主原動機との間で伝達されるトルクを制限する第１トルクリミッタと、を備えた車両の動力伝達装置において、前記トランスミッションケース内に収納され、前記駆動輪と前記ロック機構との間で伝達されるトルクを制限する第２トルクリミッタを備えていることを特徴とするものである。
また、この発明は、前記ロック機構が、前記第２トルクリミッタとして機能する係合機構によって構成されていることを特徴としている。
また、この発明は、前記トランスミッションケースが、少なくとも、前記主原動機と反対側の後端が開口するケーシングと、前記後端の開口部を塞ぐリアカバーとから構成され、前記ロック機構が、前記リアカバーに固定されていることを特徴としている。
また、この発明は、前記伝動機構が、サンギヤと、リングギヤと、キャリアとを有するシングルプラネタリ型の遊星歯車機構から構成され、前記サンギヤが、前記第１モータに連結され、前記リングギヤが、前記第２モータと共に出力ギヤ列を介して前記駆動輪に連結され、前記キャリアが、前記出力軸および前記回転部材に連結され、前記ロック機構が、前記出力軸と共に前記キャリアの回転を止めて固定するように構成されていることを特徴としている。
また、この発明は、前記伝動機構が、前記出力軸と連結される入力軸を備え、前記第１モータが、中空軸として形成されて前記第１モータのロータと一体に回転するロータ軸を備え、前記ロータ軸の中空部に配置されると共に、前記中空部に設けられた軸受により支持されて前記ロータ軸と相対回転する中間軸を更に備え、前記出力軸が、前記入力軸および前記中間軸を介して前記回転部材に連結され、前記ロック機構が、前記第１モータを挟んで前記主原動機の反対側に配置されていることを特徴としている。
また、この発明は、前記主原動機の出力により駆動されて油圧を発生するオイルポンプを更に備えていて、前記オイルポンプが、前記中間軸および前記入力軸を介して前記出力軸と連結されていることを特徴としている。
そして、この発明は、前記ロック機構が、前記オイルポンプの外周側で、前記出力軸、前記入力軸、および、前記中間軸の径方向において前記オイルポンプとオーバーラップする位置に配置されていることを特徴としている。
この発明によれば、駆動力源と駆動輪との間の動力伝達経路内に、主原動機の出力軸の回転をロックする、すなわち主原動機の出力軸の回転を止めて固定するロック機構が設けられる。そして、主原動機とロック機構との間、および、駆動輪とロック機構との間に、それぞれ、伝達されるトルクを制限する第１トルクリミッタ、および、第２トルクリミッタが設けられる。上記のロック機構を作動させた場合は、駆動輪側から動力伝達装置内に入力されたトルクの伝達がロック機構で阻止されるため、駆動輪側から入力されるトルクに対してはロック機構と主原動機との間に設けられている第１トルクリミッタが機能しない状態になる。それに対して、この車両の動力伝達装置では、駆動輪とロック機構との間に第２トルクリミッタが設けられていることから、ロック機構を作動させた状態で駆動輪から過大なトルクが入力された場合であっても、第２トルクリミッタによって過大なトルクを動力伝達経路外へ逃がすことができる。そのため、駆動輪からの過大なトルクの入力に対して動力伝達装置を適切に保護することができる。また、動力伝達装置に対する過負荷を適切に抑制することができるため、その分、動力伝達装置のギヤやシャフトの強度を下げることができる。さらに、ロック機構および第２トルクリミッタは、トランスミッションケースの内部に収納されている。したがって、例えばフライホイールなどと共にロック機構および第２トルクリミッタがトランスミッションケースの外部に配置される場合と比較し、それらロック機構および第２トルクリミッタが水や泥あるいは埃などの異物に晒されることを抑制できる。そのため、ロック機構および第２トルクリミッタの信頼性および耐久性を向上させることができる。
また、この発明によれば、係合状態で、第２トルクリミッタで制限するべく所定値以上の過大なトルクの入力があった場合に、その係合状態を解除する機能を備えた係合機構により、ロック機構が構成される。例えば、摩擦締結力を調整した多板クラッチや、噛み合いの接触面にトルクが作用することにより回転軸線方向の分力が生じる噛み合いクラッチ（トゥースクラッチ）などの係合機構により、ロック機構が構成される。したがって、ロック機構に、本来のロック機構としての機能と第２トルクリミッタとしての機能とを兼備させることができる。そのため、ロック機構と第２トルクリミッタとをそれぞれ個別に設けた場合と比較し、動力伝達装置の小型化を図ることができる。また、部品点数を削減して動力伝達装置のコストダウンを図ることができる。
また、この発明によれば、上記のように第２トルクリミッタとしても機能するロック機構は、トランスミッションケースのリアカバーに固定される。そして、リアカバーをケーシングの後端の開口部に取り付けることにより、ロック機構がトランスミッションケース内に収納される。そのため、ロック機構とリアカバーとを１つのユニットとして作製することができ、動力伝達装置の組み立て工程や工数を低減することができる。また、ロック機構を用いないタイプの動力伝達装置も製造する場合には、この発明のようにロック機構を用いるタイプと、ロック機構を用いないタイプとで、ケーシングを共用することができる。そのため、共通部品の拡大によるコストダウンを図ることができる。また、部品点数の増加による組立工程の複雑化を抑制することができる。
また、この発明によれば、主原動機の出力軸と共にロック機構の回転部材が遊星歯車機構のキャリアに連結される。したがって、ロック機構を作動させて主原動機の出力軸と共にキャリアの回転をロックすることにより、キャリアが反力要素となってサンギヤに入力した第１モータの出力トルクをリングギヤから出力ギヤ列へ出力することができる。例えば、第１モータおよび第２モータの両方の出力トルクによる高出力のモータ走行の際のエネルギ効率を向上させることができる。
また、この発明によれば、第１モータのロータ軸が中空軸として形成され、そのロータ軸の中空部を通る中間軸、および、伝動機構の入力軸を介して、主原動機の出力軸とロック機構の回転部材とが連結される。その中間軸は、ロータ軸の中空部内部に設置された軸受により、ロータ軸と相対回転可能なように支持される。そのため、例えばケーシングの内壁面や仕切壁などに軸受を配置した構成と比較し、動力伝達装置を回転軸線方向に小型化することができる。
また、この発明によれば、上記のように主原動機の出力軸および伝動機構の入力軸とロック機構の回転部材とを連結する中間軸が、オイルポンプに連結される。すなわち、中間軸は、オイルポンプの回転軸としての機能を兼ね備えていて、その中間軸を介して、オイルポンプと主原動機の出力軸とが連結される。そのため、オイルポンプの回転軸を別途設けなくともよく、部品点数を削減して動力伝達装置のコストダウンを図ることができる。
そして、この発明によれば、ロック機構の内周部分にオイルポンプが配置され、それらロック機構とオイルポンプとは、動力伝達装置の回転軸の径方向においてオイルポンプとオーバーラップする位置に配置される。すなわち、回転軸線方向における同じ位置もしくはほぼ同じ位置に配置される。そのため、動力伝達装置を回転軸線方向に小型化することができる。
この発明の動力伝達装置を適用した車両（ハイブリッド車）のギヤトレーンの一例（第１例）を示す図である。 この発明の動力伝達装置における第１トルクリミッタの構成を説明するための断面図である。 この発明の動力伝達装置を適用した車両（ハイブリッド車）のギヤトレーンの他の例（第２例）を示す図である。 この発明の動力伝達装置を適用した車両（ハイブリッド車）のギヤトレーンの他の例（第３例）を示す図である。 この発明の動力伝達装置を適用した車両（ハイブリッド車）のギヤトレーンの他の例（第４例）を示す図である。 この発明の動力伝達装置を適用した車両（ハイブリッド車）のギヤトレーンの他の例（第５例）を示す図である。 この発明の動力伝達装置を適用した車両（ハイブリッド車）のギヤトレーンの他の例（第６例）を示す図である。 この発明の動力伝達装置を適用した車両（ハイブリッド車）のギヤトレーンの他の例（第７例）を示す図である。 この発明の動力伝達装置におけるロック機構および第２トルクリミッタの構成を説明するための断面図である。 この発明の動力伝達装置におけるロック機構をトゥースクラッチにより構成した例を説明するための図であって、ロック機構が係合している状態を示す図である。 この発明の動力伝達装置におけるロック機構をトゥースクラッチにより構成した例を説明するための図であって、ロック機構が解放し、トルクリミッタとして機能している状態を示す図である。 この発明の動力伝達装置を適用した車両（ハイブリッド車）のギヤトレーンの他の例（第８例）を示す図である。 この発明の動力伝達装置を適用した車両（電気自動車）のギヤトレーンの他の例（第９例）を示す図である。
この発明を、図を参照して具体的に説明する。先ず、図１に、この発明の動力伝達装置を適用することのできる車両の一例を示してある。図１に示す車両Ｖｅは、主原動機１、ならびに、第１モータ（ＭＧ１）２および第２モータ（ＭＧ２）３の複数の駆動力源を備えている。図１に示す例では、車両Ｖｅは、主原動機１として、エンジン（ＥＮＧ）が搭載されている。車両Ｖｅは、主原動機１が出力する動力を、動力分割機構４によって第１モータ２側と駆動軸５側とに分割して伝達するように構成されている。また、第１モータ２で発生した電力を第２モータ３に供給し、第２モータ３が出力する動力を駆動軸５および駆動輪６に付加することができるように構成されている。
動力分割機構４は、主原動機１および第１モータ２と駆動輪６との間でトルクを伝達する伝動機構であり、サンギヤ７、リングギヤ８、および、キャリア９を有する遊星歯車機構によって構成されている。図１に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構が用いられている。遊星歯車機構のサンギヤ７に対して同心円上に、内歯歯車のリングギヤ８が配置されている。これらサンギヤ７とリングギヤ８とに噛み合っているピニオンギヤ１０がキャリア９によって自転および公転が可能なように保持されている。
動力分割機構４は、主原動機１および第１モータ２と同一の回転軸線上に配置されている。動力分割機構４を構成する遊星歯車機構のキャリア９に、動力分割機構４の入力軸４ａが連結されている。入力軸４ａには、フライホイール１１、ならびに、主原動機１の出力軸１ａが連結されている。具体的には、出力軸１ａと入力軸４ａとが、フライホイール１１に取り付けられたダンパ機構１２および第１トルクリミッタ１３を介して、互いに連結されている。したがって、キャリア９は、入力軸４ａ、第１トルクリミッタ１３、ダンパ機構１２、および、フライホイール１１を介して、出力軸１ａに連結されている。
上記のフライホイール１１、ダンパ機構１２、および、第１トルクリミッタ１３は、出力軸１ａと入力軸４ａとの間に設けられている。フライホイール１１は、出力軸１ａに連結されている。フライホイール１１の主原動機１とは反対側（図１の左側）に、ダンパ機構１２が取り付けられている。ダンパ機構１２は、従来一般的に用いられているダンパ機構と同様に構成されている。例えば、前述の特許文献２に記載されているダンパ機構と同様の構成であり、ダンパばね１２ａの作用により、主原動機１のトルク変動や振動に起因する出力軸１ａのねじり振動を抑制するように構成されている。
ダンパ機構１２の外周部分に、第１トルクリミッタ１３が設けられている。第１トルクリミッタ１３は、駆動輪６と主原動機１との間で伝達されるトルクの大きさを制限するための機構である。第１トルクリミッタ１３は、従来一般的に用いられているトルクリミッタと同様に構成されている。例えば、図２に示すように、出力軸１ａ側の摩擦プレート１３ａと入力軸４ａ側の摩擦プレート１３ｂとが、さらばね１３ｃの付勢力によって押さえ付けられている。それにより、摩擦プレート１３ａと摩擦プレート１３ｂとが互いに摩擦係合させられている。摩擦プレート１３ａは、フライホイール１１を介して出力軸１ａに連結されている。摩擦プレート１３ｂは、ダンパ機構１２を介して入力軸４ａに連結されている。したがって、出力軸１ａ側の回転部材と入力軸４ａ側の回転部材とが、第１トルクリミッタ１３を介して一体化されている。この第１トルクリミッタ１３における摩擦プレート１３ａと摩擦プレート１３ｂとの間の摩擦係合力は、さらばね１３ｃの付勢力に応じて決まる。そのため、例えばさらばね１３ｃのばね定数を調整することにより、この第１トルクリミッタ１３によって制限されるトルクの値、すなわち、第１トルクリミッタ１３を介して伝達可能なトルクの上限値が設定されている。
遊星歯車機構のサンギヤ７には、第１モータ２が連結されている。第１モータ２は、動力分割機構４に隣接して主原動機１とは反対側（図１の左側）に配置されている。その第１モータ２のロータ２ａに一体となって回転するロータ軸２ｂが、サンギヤ７に連結されている。なお、ロータ軸２ｂおよびサンギヤ７の回転軸は中空軸になっている。それらロータ軸２ｂおよびサンギヤ７の回転軸の中空部に、オイルポンプ１４の回転軸１４ａが配置されている。すなわち、回転軸１４ａは、上記の中空部を通って入力軸４ａに連結されている。
遊星歯車機構のリングギヤ８の外周部分に、外歯歯車の第１ドライブギヤ１５がリングギヤ８と一体に形成されている。また、動力分割機構４および第１モータ２の回転軸線と平行に、カウンタシャフト１６が配置されている。このカウンタシャフト１６の一方（図１での右側）の端部に、上記の第１ドライブギヤ１５と噛み合うカウンタドリブンギヤ１７が一体となって回転するように取り付けられている。カウンタシャフト１６の他方（図１での左側）の端部には、カウンタドライブギヤ（ファイナルドライブギヤ）１８がカウンタシャフト１６に一体となって回転するように取り付けられている。カウンタドライブギヤ１８は、終減速機であるデファレンシャルギヤ１９のデフリングギヤ（ファイナルドリブンギヤ）２０と噛み合っている。したがって、動力分割機構４のリングギヤ８は、上記の第１ドライブギヤ１５、カウンタシャフト１６、カウンタドリブンギヤ１７、カウンタドライブギヤ１８、および、デフリングギヤ２０からなる出力ギヤ列２１を介して、駆動軸５および駆動輪６に動力伝達可能に連結されている。
この車両Ｖｅの動力伝達装置は、上記の動力分割機構４から駆動軸５および駆動輪６に伝達されるトルクに、第２モータ３が出力するトルクを付加することができるように構成されている。具体的には、第２モータ３のロータ３ａに一体となって回転するロータ軸３ｂが、上記のカウンタシャフト１６と平行に配置されている。そのロータ軸３ｂの先端（図１での右端）に、上記のカウンタドリブンギヤ１７と噛み合う第２ドライブギヤ２２が一体となって回転するように取り付けられている。したがって、動力分割機構４のリングギヤ８には、上記のような出力ギヤ列２１および第２ドライブギヤ２２を介して、第２モータ３が動力伝達可能に連結されている。すなわち、リングギヤ８は、第２モータ３と共に、出力ギヤ列２１を介して、駆動軸５および駆動輪６に動力伝達可能に連結されている。
さらに、この車両Ｖｅの動力伝達装置には、ロック機構２３、および、第２トルクリミッタ２４が設けられている。ロック機構２３は、主原動機１の出力軸１ａをロックするために設けられている。第２トルクリミッタ２４は、ロック機構２３が作動している場合であってもこの動力伝達装置における過負荷を抑制するために設けられている。
ロック機構２３は、出力軸１ａの回転を止めて固定する（ロックする）機構である。図１に示す例では、ロック機構２３は、第１モータ２、第２モータ３、動力分割機構４、および、このロック機構２３などを内部に収納するトランスミッションケース２５と、入力軸４ａおよびキャリア９との間に設けられている。ロック機構２３は、出力軸１ａに連結された入力軸４ａを、回転不可能な固定部材２３ａへ選択的に連結させる係合機構によって構成されている。具体的には、固定部材２３ａがトランスミッションケース２５に回転不可能なように取り付けられている。この図１に示す例では、固定部材２３ａは、後述する第２トルクリミッタ２４を介して、トランスミッションケース２５に固定されている。一方、入力軸４ａに、回転部材２３ｂが入力軸４ａと一体回転するように取り付けられている。そして、これら固定部材２３ａと回転部材２３ｂとが、例えば、摩擦クラッチや噛み合いクラッチなどによって選択的に係合させられるように構成されている。したがって、このロック機構２３を作動させて固定部材２３ａに回転部材２３ｂを係合させることにより、入力軸４ａ、ならびに、入力軸４ａに連結されている出力軸１ａおよびキャリア９の回転がロックされる。
前述したように、ロック機構２３を作動させて、入力軸４ａ、出力軸１ａ、および、キャリア９の回転をロックすることにより、第１モータ２および第２モータ３の両方の出力トルクによる高出力のモータ走行を効率よく実行することができる。その一方で、ロック機構２３を作動させることにより、駆動輪６側から動力伝達装置内に入力されるトルクは、ロック機構２３の固定部材２３ａで止められ、ロック機構２３よりも主原動機１側に設けられた第１トルクリミッタ１３へは伝達されなくなる。したがって、ロック機構２３を作動させた場合には、駆動輪６側から入力されるトルクに対して第１トルクリミッタ１３が機能しなくなってしまう。そこで、この車両Ｖｅの動力伝達装置では、ロック機構２３を作動させた場合であっても、駆動輪６側からの過大なトルクの入力を抑制し、動力伝達装置を適切に保護するために、第２トルクリミッタ２４が設けられている。
第２トルクリミッタ２４は、上記のロック機構２３を作動させて固定部材２３ａと回転部材２３ｂとが係合した状態で、駆動輪６とロック機構２３との間で伝達されるトルクの大きさを制限するための機構である。第２トルクリミッタ２４は、例えば、前述の図２に示すように、従来一般的に用いられているトルクリミッタと同様に構成されている。したがって、前述の第１トルクリミッタ１３と同様に、さらばね等の弾性部材のばね定数を調整することにより、この第２トルクリミッタ２４によって制限されるトルクの値、すなわち、第２トルクリミッタ２４を介して伝達可能なトルクの上限値が設定されている。図１に示す例では、第２トルクリミッタ２４は、固定部材２３ａとトランスミッションケース２５との間に設けられている。すなわち、上記のロック機構２３における固定部材２３ａは、この第２トルクリミッタ２４を介してトランスミッションケース２５に固定されている。この第２トルクリミッタ２４は、トランスミッションケース２５の内部に収納されている。
第２トルクリミッタ２４は、例えば図３に示すように、ロック機構２３の回転部材２３ｂと入力軸４ａおよびキャリア９との間に配置されてもよい。図３に示す例では、ロック機構２３の固定部材２３ａは、直接、トランスミッションケース２５に固定されている。回転部材２３ｂは、第２トルクリミッタ２４を介して入力軸４ａおよびキャリア９に連結されている。第２トルクリミッタ２４は、入力軸４ａおよび回転部材２３ｂと一体回転するように構成されている。
図１，図３に示した例では、ロック機構２３および第２トルクリミッタ２４は、出力軸１ａ、入力軸４ａ、およびロータ軸２ｂと同一の回転軸線上で、第１モータ２の主原動機１と反対側（図１，図３での左側）に配置されている。それに対して、この車両Ｖｅの動力伝達装置では、例えば、図４から図８などに示すように、動力伝達装置内の他の位置にロック機構２３および第２トルクリミッタ２４を配置することもできる。
図４に示す例では、ロック機構２３および第２トルクリミッタ２４は、出力軸１ａ、入力軸４ａ、および、ロータ軸２ｂと同一の回転軸線上で、第１モータ２と動力分割機構４との間に配置されている。具体的には、動力分割機構４の主原動機１と反対側（図１，図３での左側）で、ロック機構２３の回転部材２３ｂが、キャリア９に一体回転するように連結されている。固定部材２３ａは、第２トルクリミッタ２４を介してトランスミッションケース２５に固定されている。
図５に示す例では、ロック機構２３および第２トルクリミッタ２４は、出力軸１ａ、入力軸４ａ、および、ロータ軸２ｂと同一の回転軸線上で、動力分割機構４とダンパ機構１２との間に配置されている。具体的には、動力分割機構４の主原動機１側（図１，図３での右側）で、ロック機構２３の回転部材２３ｂが、入力軸４ａに一体回転するように連結されている。固定部材２３ａは、第２トルクリミッタ２４を介してトランスミッションケース２５に固定されている。
図６に示す例では、ロック機構２３および第２トルクリミッタ２４は、出力軸１ａ、入力軸４ａ、および、ロータ軸２ｂと同一の回転軸線上で、動力分割機構４とダンパ機構１２との間に配置されている。具体的には、動力分割機構４の主原動機１側（図１，図３での右側）で、ロック機構２３の回転部材２３ｂが、キャリア９に一体回転するように連結されている。固定部材２３ａは、第２トルクリミッタ２４を介してトランスミッションケース２５に固定されている。
前述したように、この車両Ｖｅの動力伝達装置における第２トルクリミッタ２４は、ロック機構２３を作動させて固定部材２３ａと回転部材２３ｂとが係合した状態で、駆動輪６とロック機構２３との間で伝達するトルクの大きさを制限する機構である。したがって、第２トルクリミッタ２４は、上記のような状態で駆動輪６とロック機構２３との間で伝達するトルクの大きさを制限することができる位置であれば、他の構成でもよい。例えば、図７，図８に示すように、ロック機構２３と離して配置することもできる。
図７に示す例では、ロック機構２３は、出力軸１ａ、入力軸４ａ、および、ロータ軸２ｂと同一の回転軸線上で、第１モータ２の主原動機１と反対側（図１，図３での左側）に配置されている。具体的には、第１モータ２の主原動機１と反対側で、ロック機構２３の回転部材２３ｂが、入力軸４ａに一体回転するように連結されている。固定部材２３ａは、直接、トランスミッションケース２５に固定されている。そして、この図７に示す例では、第２トルクリミッタ２４は、カウンタシャフト１６の途中に配置されている。すなわち、第２トルクリミッタ２４は、カウンタシャフト１６の回転軸線上で、カウンタドリブンギヤ１７とカウンタドライブギヤ１８との間に配置されている。
図８に示す例では、ロック機構２３は、出力軸１ａ、入力軸４ａ、および、ロータ軸２ｂと同一の回転軸線上で、第１モータ２の主原動機１と反対側（図１，図３での左側）に配置されている。具体的には、第１モータ２の主原動機１と反対側で、ロック機構２３の回転部材２３ｂが、入力軸４ａに一体回転するように連結されている。固定部材２３ａは、直接、トランスミッションケース２５に固定されている。そして、この図８に示す例では、第２トルクリミッタ２４は、出力軸１ａ、入力軸４ａ、および、ロータ軸２ｂと同一の回転軸線上で、動力分割機構４のリングギヤ８と第１ドライブギヤ１５との間に配置されている。
図９に、この車両Ｖｅの動力伝達装置におけるロック機構および第２トルクリミッタの具体的な構成例を示してある。図９に示す例では、ロック機構２６は、噛み合いクラッチによって構成されている。ロック機構２６は、入力軸４ａと一体に回転する回転歯２６ａと、回転不可能な固定歯２６ｂと、アクチュエータ２６ｃとから構成されている。回転歯２６ａは、後述する中間軸２９を介して、入力軸４ａと一体に回転するように構成されている。固定歯２６ｂは、スプラインによって後述する第２トルクリミッタ２７の固定部材２７ａに回転不可能にかつ回転軸線方向に摺動可能に取り付けられている。すなわち、小固定歯２６ｂは、後述する第２トルクリミッタ２７の機能によってトランスミッションケース２５に回転不可能に固定されている。アクチュエータ２６ｃは、回転歯２６ａもしくは固定歯２６ｂを動作させて、それら回転歯２６ｆと固定歯２６ｇとを噛み合わせるように構成されている。この図９に示す例では、固定歯２６ｂを動作させて回転歯２６ａに噛み合わせるように構成されている。したがって、このロック機構２６を作動させて回転歯２６ａと回転歯２６ｂとを係合させることにより、入力軸４ａ、ならびに、入力軸４ａに連結されている出力軸１ａおよびキャリア９の回転がロックされる。
図９に示す例では、第２トルクリミッタ２７は、上記のロック機構２６を作動させて回転歯２６ａと固定歯２６ｂとが係合した状態で、駆動輪６とロック機構２６との間で伝達されるトルクの大きさを制限するための機構である。第２トルクリミッタ２７は、固定部材２７ａと可動部材２７ｂとを係合させる摩擦式の多板クラッチによって構成されている。具体的には、固定部材２７ａに取り付けられた摩擦プレート２７ｃと、可動部材２７ｂに取り付けられた摩擦プレート２７ｄとが、さらばね２７ｅの付勢力によって押さえ付けられている。それにより、摩擦プレート２７ｃと摩擦プレート２７ｄとが互いに摩擦係合させられている。すなわち、固定部材２７ａと可動部材２７ｂとが一体化されている。この第２トルクリミッタ２７における摩擦プレート２７ｃと摩擦プレート２７ｄとの間の摩擦係合力は、さらばね２７ｅの付勢力に応じて決まる。そのため、例えばさらばね２７ｅのばね定数を調整することにより、この第２トルクリミッタ２７によって制限されるトルクの値、すなわち、第２トルクリミッタ２７を介して伝達可能なトルクの上限値が設定されている。
この車両Ｖｅの動力伝達装置におけるロック機構は、上記のような摩擦式の多板クラッチ以外に、例えば、図１０，図１１に示すような噛み合いクラッチによって構成することもできる。また、その場合のロック機構は、ロック機構を作動させた状態でトルクリミッタとしても機能するように構成することができる。図１０，図１１に示す例では、ロック機構２８は、固定部材２８ａと回転部材２８ｂとを有する噛み合いクラッチ（トゥースクラッチ）によって構成されている。固定部材２８ａは、回転不可能なように、かつ、回転軸線方向（図１０，図１１での上下方向）には移動可能なように、トランスミッションケース２５に取り付けられている。固定部材２８ａは、例えばスプラインによってトランスミッションケース２５に取り付けられている。また、固定部材２８ａは、アクチュエータ２８ｃによって回転軸線方向に移動させられるように構成されている。また、固定部材２８ａは、回転部材２８ｂ側（図１０，図１１での下側）へ所定の押圧力（Ｆ１）で押圧されるように構成されている。そして、ロック機構２７は、固定部材２８ａと回転部材２８ｂとが噛み合う接触面にトルクが作用することにより、回転軸線方向の分力（Ｆ２）が生じるように構成されている。
したがって、ロック機構２８は、図１０に示すように、アクチュエータ２８ｃを作動させて固定部材２８ａと回転部材２８ｂとを係合させた状態で、回転部材２８ｂに伝達されたトルクによって生じる回転軸線方向の分力Ｆ２が、押圧力Ｆ１よりも小さい場合は、その係合の状態を維持するように構成されている。一方、図１１に示すように、アクチュエータ２８ｃを作動させて固定部材２８ａと回転部材２８ｂとを係合させた状態で、回転部材２８ｂに伝達されたトルクによって生じる回転軸線方向の分力Ｆ２が、弾性部材２８ｄの押圧力Ｆ１よりも大きい場合は、その係合の状態を解除するように構成されている。すなわち、回転部材２８ｂに過大なトルクが伝達された場合に、固定部材２８ａと回転部材２８ｂとを解放させて、トルクリミッタとして機能するように構成されている。
この車両Ｖｅの動力伝達装置におけるトランスミッションケース２５は、前述の図９に示すように、主原動機１と反対側（図９での左側）の後端２５ｂが開口するケーシング２５ａと、その後端２５ｂの開口部を塞ぐように取り付けられるリアカバー２５ｃと、ケーシング２５ａの主原動機１側（図９での右側）の前端２５ｄに取り付けられるハウジング２５ｅとから構成されている。そして、ロック機構２６および第２トルクリミッタ２７は、リアカバー２５ｃに固定されている。ロック機構２６の回転は２６ｂは、例えばスプラインによって中間軸２９と連結するように構成されている。中間軸２９は、第１モータ２のロータ軸２ｂに形成された中空部２ｃに、ロータ軸２ｂと相対回転可能なように配置されている。したがって、一体のユニットとしてロック機構２６および第２トルクリミッタ２７が固定されたリアカバー２５ｃを、ケーシング２５ａに取り付けることにより、ロック機構２６および第２トルクリミッタ２７と、中間軸２９ならびに入力軸４ａおよび出力軸１ａとが連結されるように構成されている。
なお、図１０，図１１に示したようなトルクリミッタとしての機能を備えたロック機構２８を適用する場合も、上記のロック機構２６および第２トルクリミッタ２７と同様に、ロック機構２８を一体のユニットとしてリアカバー２５ｃに固定することができる。そして、リアカバー２５ｃをケーシング２５ａに取り付けることにより、ロック機構２８をトランスミッションケース２５内に収納させることができる。
図９に示す例では、ロック機構２６は、第１モータ２を挟んで主原動機１の反対側（左側）に配置されている。主原動機１の出力軸１ａは、キャリア９と一体回転する動力分割機構４の入力軸４ａ、および、上記のような中間軸２９を介して、ロック機構２６の回転歯２６ａに連結されている。中間軸２９は、中空部２ｃに設けられた軸受３０によって支持されている。したがって、ロック機構２６を作動させることにより、中間軸２９、入力軸４、キャリア９、および、出力軸１ａの回転がロックされるように構成されている。
この車両Ｖｅの動力伝達装置におけるオイルポンプ１４は、図９に示すように、中間軸２９および入力軸４ａを介して、出力軸１ａに連結されている。すなわち、上記のような中間軸２９は、オイルポンプ１４のロータを駆動する回転軸１４ａを兼ねている。また、オイルポンプ１４は、ロック機構２６の内周部分に配置されている。それらオイルポンプ１４とロック機構２６とは、オイルポンプ１４の外周側で、入力軸４ａおよび中間軸２９の径方向においてオイルポンプ１４とオーバーラップする位置に配置されている。すなわち、オイルポンプ１４とロック機構２６とは、回転軸線方向におけるほぼ同じ位置に配置されている。
なお、上述した各具体例では、いずれも、第１モータ２のロータ軸２ｂと第２モータ３のロータ軸３ｂとが平行に配置されている車両Ｖｅの構成を示している。これに対して、この車両Ｖｅにおける動力伝達装置は、例えば図１２に示すように、第１モータ２のロータ軸２ｂと第２モータ３のロータ軸３ｂと同一の回転軸線上に配置されているようなハイブリッド車両に適用することもできる。この図１２に示す例では、第２モータ３のロータ軸３ｂが、遊星歯車機構によって構成された減速機構３１および第１ドライブギヤ１５を介して、出力ギヤ列２１に動力伝達可能に連結されている。
また、上述した各具体例では、いずれも、車両Ｖｅの主原動機１としてエンジンが搭載された構成を示している。すなわち、車両Ｖｅが、駆動力源として、第１モータ２および第２モータ３と共に、エンジンを備えたハイブリッド車両である例を示している。これに対して、この車両Ｖｅにおける動力伝達装置は、例えば図１３に示すように、主原動機１としてモータ３２が搭載されている車両Ｖｅに適用することもできる。すなわち、駆動力源として、第１モータ２および第２モータ３と共に３基のモータを備えた電気自動車に適用することもできる。
１，３２…主原動機（エンジン，モータ）、 １ａ…出力軸、 ２…第１モータ、 ２ｂ…ロータ軸、 ２ｃ…中空部、 ３…第２モータ、 ３ｂ…ロータ軸、 ４…動力分割機構（伝動機構）、 ４ａ…入力軸、 ５…駆動軸、 ６…駆動輪、 ７…サンギヤ、 ８…リングギヤ、 ９…キャリア、 １１…フライホイール、 １２…ダンパ機構、 １２ａ…ダンパばね、 １３…第１トルクリミッタ、 １４…オイルポンプ、 １４ａ…回転軸、 ２１……出力ギヤ列、 ２３…ロック機構、 ２３ａ…固定部材、 ２３ｂ…回転部材、 ２４，２７…第２トルクリミッタ、 ２５…トランスミッションケース、 ２５ａ…ケーシング、 ２５ｂ…後端、 ２５ｃ…リアカバー、 ２５ｄ…前端、 ２５ｅ…ハウジング、 ２６…ロック機構、 ２６ａ…回転歯、 ２６ｂ…固定歯、 ２８…（トルクリミッタ機能付き）ロック機構、 ２８ａ…固定部材、 ２８ｂ…回転部材、 ２９…中間軸、 ３０…軸受、 Ｖｅ…車両。

Claims (7)

  1. 主原動機ならびに第１モータおよび第２モータを駆動力源とし、前記主原動機および前記第１モータと駆動輪との間でトルクを伝達する伝動機構と、回転不可能な固定部材に回転部材を係合させることにより前記主原動機の出力軸の回転を選択的に止めて固定するロック機構と、前記第１モータ、前記第２モータ、前記伝動機構、および、前記ロック機構を内部に収納するトランスミッションケースと、前記主原動機と前記ロック機構との間に設けられ、前記駆動輪と前記主原動機との間で伝達されるトルクを制限する第１トルクリミッタと、を備えた車両の動力伝達装置において、
    前記トランスミッションケース内に収納され、前記駆動輪と前記ロック機構との間で伝達されるトルクを制限する第２トルクリミッタを備えていることを特徴とする車両の動力伝達装置。
  2. 請求項１に記載の車両の動力伝達装置において、
    前記ロック機構は、前記第２トルクリミッタとして機能する係合機構によって構成されていることを特徴とする車両の動力伝達装置。
  3. 請求項２に記載の車両の動力伝達装置において、
    前記トランスミッションケースは、少なくとも、前記主原動機と反対側の後端が開口するケーシングと、前記後端の開口部を塞ぐリアカバーとから構成され、
    前記ロック機構は、前記リアカバーに固定されている
    ことを特徴とする車両の動力伝達装置。
  4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の車両の動力伝達装置において、
    前記伝動機構は、サンギヤと、リングギヤと、キャリアとを有するシングルプラネタリ型の遊星歯車機構から構成され、
    前記サンギヤは、前記第１モータに連結され、
    前記リングギヤは、前記第２モータと共に出力ギヤ列を介して前記駆動輪に連結され、
    前記キャリアは、前記出力軸および前記回転部材に連結され、
    前記ロック機構は、前記出力軸と共に前記キャリアの回転を止めて固定するように構成されている
    ことを特徴とする車両の動力伝達装置。
  5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の車両の動力伝達装置において、
    前記伝動機構は、前記出力軸と連結される入力軸を備え、
    前記第１モータは、中空軸として形成されて前記第１モータのロータと一体に回転するロータ軸を備え、
    前記ロータ軸の中空部に配置されると共に、前記中空部に設けられた軸受により支持されて前記ロータ軸と相対回転する中間軸を更に備え、
    前記出力軸は、前記入力軸および前記中間軸を介して前記回転部材に連結され、
    前記ロック機構は、前記第１モータを挟んで前記主原動機の反対側に配置されている
    ことを特徴とする車両の動力伝達装置。
  6. 請求項５に記載の車両の動力伝達装置において、
    前記主原動機の出力により駆動されて油圧を発生するオイルポンプを更に備え、
    前記オイルポンプは、前記中間軸および前記入力軸を介して前記出力軸と連結されている
    ことを特徴とする車両の動力伝達装置。
  7. 請求項６に記載の車両の動力伝達装置において、
    前記ロック機構は、前記オイルポンプの外周側で、前記出力軸、前記入力軸、および、前記中間軸の径方向において前記オイルポンプとオーバーラップする位置に配置されていることを特徴とする車両の動力伝達装置。
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