JP2017206216A - 自動車用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
１個のモーター・ジェネレーターを備えたＡＭＴまたはＤＣＴからなるハイブリッド自動車用駆動装置において、ＥＶモード走行での１速と２速の間の切替えを最適化し、スムーズに切り替える。
【解決手段】
自動車用駆動装置は、モーター・ジェネレーター２０と、入力軸１０と、出力軸１２とを備え、入力軸１０と出力軸１２との間にあって、ドッグクラッチ２１ｃ、３４などの切替えで複数の変速比を得る変速機部分と、モーター・ジェネレーター２０は、変速機部分のうちの、少なくとも１速の歯車２１ａとの間に一回転方向のみの動力伝達手段（ＯＷＣ）５８と、変速機部分のうち２速の歯車２２ａを介して出力軸１２と連結可能な摩擦クラッチ５０を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用駆動装置に関し、動力源として内燃機関（エンジン）と１つのモーター・ジェネレーター（以下、「ＭＧ」という）を備えた、いわゆるハイブリッド自動車用駆動装置に関するものである。

従来、この種の自動車用駆動装置としては、１つのＭＧを、マニュアル・トランスミッションをベースにクラッチペダル・レスおよびシフトの自動化を図ったオートメイテッド・マニュアル・トランスミッション（以下、「ＡＭＴ」という）の入力軸および出力軸に選択的に連結可能とした例（たとえば、特許文献１参照）や、奇数段と偶数段の２系統の変速機構を有するデュアル・クラッチ・トランスミッション（以下、「ＤＣＴ」という）に適用した例（たとえば、特許文献２参照）が知られている。

特開２０１４−１３６４９５号公報 特開２０１１−１２１４１３号公報

しかしながら、上記従来の自動車用駆動装置にあっては、大容量のバッテリーを搭載して日常の使用などでは電気自動車（ＥＶ）として走行可能な、いわゆるプラグイン・ハイブリッド自動車に適用する場合、モーターのみで駆動するＥＶモードにおいて、取り得る変速比および変速操作の面で制約があって使いにくいという問題があった。
すなわち、特許文献１に記載のものにあってはＥＶ走行モードにおいて「Ｌｏｗ」と「Ｈｉｇｈ」の２段の変速比を有するが、走行中の切替え（変速）時は駆動トルクが途切れるので、ドライバーが違和感をもつ。
また、特許文献２に記載のものにあっては奇数段の変速系統にＭＧを設けた場合、変速段としては１速と３速の変速の組み合わせを用いてＥＶモードでの１速と２速として使用することが考えられるが、ＥＶモードでの１速と２速間の変速比がＤＣＴの１速と３速間の変速比に当たるため、両者間の変速比が離れすぎていて使いにくいという問題がある。

解決しようとする問題点は、特にＥＶ走行における変速で駆動トルクが途切れるので、ドライバーが違和感をもつことや、使いうる変速比が適切でないという点である。
本発明の目的は、ＥＶ走行において適切な変速比が得られやすい１速と２速での走行を可能にするとともに、変速時に駆動トルクが途切れることのないスムーズな変速制御を可能にすることにある。

本発明の自動車用駆動装置は、入力軸と、出力軸と、入力軸と出力軸との間にあって、ドッグクラッチの切替えで複数の変速比を得る変速機部分と、モーター・ジェネレーターと変速機部分のうちの、少なくとも１速の歯車との間に設けられた一回転方向のみの動力伝達手段と、変速機部分のうちの２速の歯車を介してモーター・ジェネレーターと出力軸と連結可能な摩擦クラッチと、を備えたことを特徴とする。

本発明の自動車用駆動装置は、ＥＶ走行において適切な変速比といえる１速と２速での走行を可能にするとともに、変速時に駆動トルクが途切れることのないスムーズな変速制御を行うことができるので、燃費や環境対応に有利な動力伝達効率の高いＡＭＴやＤＣＴが本来持つ良さをＥＶ走行においても生かした、ハイブリッド自動車を提供することができる。

本発明の実施例１に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。 本発明の実施例２に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。 本発明の実施例３に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。 本発明の実施例４に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。 本発明の実施例５に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。

以下、本発明の実施の形態に係る自動車用駆動装置を、実施例に基づき図とともに説明する。なお、図中の各スケルトンで軸上の○で示すものは、符号を付して説明しないが、それぞれ軸受を示す。

図１は、本発明の実施例１に係る自動車用駆動装置における主要部のスケルトン図である。
実施例１の自動車用駆動装置は、エンジン１のクランク軸２からクラッチ３を介して動力を受け入れる入力軸１０と、これと平行に配置した出力軸１２および中間軸１４を備え、入力軸１０と出力軸１２の間および中間軸１４と出力軸１２の間には、後述するような複数の変速比を得る歯車が設けられている。

また、入力軸１０と平行に配置した後進軸１６を備えている。
さらに、入力軸１０の図中左端にはＭＧ２０が設けられている。ＭＧ２０は、モーターとしての駆動とジェネレーターとしての発電の、両方の機能を有する。

はじめに、複数の変速比を得る歯車を備えた本発明の変速機部分について説明する。
入力軸１０と中間軸１４は、入力軸１０と一体の駆動歯車１０ａと、中間軸１４と一体の被動歯車１４ａと、駆動歯車１０ａおよび被動歯車１４ａと噛み合った中間歯車１１とで連結されている。なお、図１では駆動歯車１０ａと中間歯車１１を便宜上離して描いているが、実際には鎖線で示すように両者は噛み合っている。

入力軸１０と出力軸１２との間には、入力軸１０と一体の１速駆動歯車２１ａと、これに噛み合い出力軸１２上に回転自在の１速被動歯車２１ｂと、入力軸１０と一体の６速駆動歯車２６ａと、これに噛み合い出力軸１２上に回転自在の６速被動歯車２６ｂと、出力軸１２と一体の４速被動歯車２４ｂと、これに噛み合い入力軸１０上に回転自在の４速駆動歯車２４ａと、出力軸１２と一体の２速被動歯車２２ｂと、これに噛み合い入力軸１０上に回転自在の２速駆動歯車２２ａと、を有する。

また、中間軸１４と出力軸１２の間には、４速被動歯車２４ｂと噛み合い中間軸１４上に回転自在の５速駆動歯車２５ａと、２速被動歯車２２ｂと噛み合い中間軸１４上に回転自在の３速駆動歯車２３ａと、を有する。
さらに、入力軸１０と後進軸１６と出力軸１２の間には、１速被動歯車２１ｂと噛み合い後進軸１６上に回転自在の第１後進歯車３１と、４速駆動歯車２４ａと噛み合い後進軸１６と一体の第２後進歯車１６ａと、を有する。なお、図１では１速被動歯車２１ｂと第１後進歯車３１を便宜上離して描いてあるが、実際には鎖線で示すように両者は噛み合っている。

入力軸１０、出力軸１２、中間軸１４および後進軸１６の各軸上にあって回転自在の各歯車は、それぞれの軸と以下のように連結可能である。
すなわち、出力軸１２と一体の１−６ハブ３２には、これと回転方向は一体で軸方向に移動可能な１−６スリーブ３４が装着され、該１−６スリーブ３４は図１に示す位置にあっては中立であるが、軸方向右側へ移動することでその内歯（図示せず、以降も同様）が１速被動歯車２１ｂのドッグ歯２１ｃと噛み合って１速被動歯車２１ｂと出力軸１２とを連結し、左側へ移動することでその内歯が６速被動歯車２６ｂのドッグ歯２６ｃと噛み合って６速被動歯車２６ｂと出力軸１２とを連結する。

また、入力軸１０と一体の２−４ハブ４０には、これと回転方向は一体で軸方向に移動可能な２−４スリーブ４２が装着され、該２−４スリーブ４２は図１に示す位置にあっては中立であるが、軸方向右側へ移動することでその内歯が４速駆動歯車２４ａのドッグ歯２４ｃと噛み合って４速駆動歯車２４ａと入力軸１０とを連結し、左側へ移動することでその内歯が２速駆動歯車２２ａのドッグ歯２２ｃと噛み合って２速駆動歯車２２ａと入力軸１０とを連結する。

そして、中間軸１４と一体の３−５ハブ３６には、これと回転方向は一体で軸方向に移動可能な３−５スリーブ３８が装着され、該３−５スリーブ３８は図１に示す位置にあっては中立であるが、軸方向右側へ移動することでその内歯が５速駆動歯車２５ａのドッグ歯２５ｃと噛み合って５速駆動歯車２５ａと中間軸１４とを連結し、左側へ移動することでその内歯が３速駆動歯車２３ａのドッグ歯２３ｃと噛み合って３速駆動歯車２３ａと入力軸１０とを連結する。

さらに、後進軸１６と一体の後進ハブ４４には、これと回転方向は一体で軸方向に移動可能な後進スリーブ４６が装着され、該後進スリーブ４６は図１に示す位置にあっては中立であるが、軸方向右側へ移動することでその内歯が第１後進歯車３１ａのドッグ歯３１ｃと噛み合って第１後進歯車３１と第２後進歯車１６ａとを連結する。

これら１−６スリーブ３４、３−５スリーブ３８、２−４スリーブ４２および後進スリーブ４６は、図示を省略したシフトフォークにより、それぞれ軸方向の移動が可能なようになっている。
また、図示を省略したが、各１−６スリーブ３４、３−５スリーブ３８、２−４スリーブ４２および後進スリーブ４６と、それぞれが連結する相手歯車との間に、同期装置を設けることができる。

出力軸１２と一体の出力歯車１２ａは、図示しない相手歯車を介して自動車の車輪を駆動可能である。
上記した変速機部分は機械的駆動を行うものであって、一般的なマニュアル・トランスミッションと基本的に同様の構成・作用を有していて、これらは周知であるので以下の説明において作動の詳細を省略する場合がある。

つづいて、ＭＧ２０と上記した変速機部分との関わりを説明する。
ＭＧ２０は、入力軸１０と同じ回転中心で回転する回転子２０ａと、ケース（静止部）４８に固定された固定子２０ｂとからなり、回転子２０ａはＭＧクラッチ５０により２速駆動歯車２２ａと連結可能である。なお、ＭＧクラッチ５０は図示しないスプリングの弾性力で圧着して接続し、解放操作は後述するアクチュエーターで行えばよい。

また、回転子２０ａは入力軸１０とも連結可能である。すなわち、ＭＧクラッチ５０と一体のＭＧハブ５２は、これと回転方向は一体で軸方向に移動可能なＭＧスリーブ５４が装着され、該ＭＧスリーブ５４は図１に示すＮ位置にあっては中立であるが、軸方向左側へ１ノッチ移動したＡ位置にすることでその内歯が第１ドッグ歯５６と噛み合い、これにより第１ドッグ歯５６と連結したワンウエイクラッチ（以下、「ＯＷＣ」という）５８を介して入力軸１０と連結可能である。

なおＯＷＣ５８は、本発明の一回転方向のみの動力を伝達可能な動力伝達手段を構成し、ＭＧ２０がその動力で入力軸１０を駆動する場合に動力を伝達（回転子２０ａと入力軸１０を連結）するようになっており、その逆に入力軸１０の回転速度が回転子２０の回転速度より高い場合は、前記両者間を解放（切り離し）して入力軸１０が回転子２０ａに対して自由に回転できるように機能する。
そして、ＭＧスリーブ５４がさらに１ノッチ左側へ移動してＢ位置にすると、ＭＧスリーブ５４の内歯が入力軸１０の第２ドッグ歯６０と噛み合い、回転方向に関係なく回転子２０ａと入力軸１０を連結する。
ＭＧスリーブ５４も、図示しないシフトフォークにより軸方向の移動が可能である。

また、図示は省略するが、図１に示した自動車用駆動装置は、これを作動させるため必要に応じてバッテリー、各種センサ、コントローラー、アクチュエーターなどを備えており、以下の作動はコントローラーの指示に基づいて行われる。

つぎに、図１に示した実施例１の自動車用駆動装置の作用を説明する。
なお、以下の説明において「正転」とはエンジン１と同じ回転方向か、または車両を前進させる方向の回転を意味し、「逆転」はその逆である。

図１に示した自動車用駆動装置は、以下のようにＥＶモード、歯車変速モードの、２種類の駆動モードで自動車を駆動することができる。
はじめにＥＶモードは、クラッチ３を解放した状態で走行する。ＭＧスリーブ５４を左方へ１ノッチ移動しＡ位置とした上で、ＭＧクラッチ５０は解放し、１−６スリーブ３４を右方へ移動して１速の位置として、バッテリーからＭＧ２０に電力を供給して１速にて出力軸１２を駆動する。このＥＶモードの１速の駆動は自動車の発進から低速走行を担うが、ＯＷＣ５８を経由しているので、出力軸１２側からＭＧ２０を駆動することはできない。

つづいて、ＥＶモードの２速への変速はＭＧクラッチ５０を接続することで行う。これによりＭＧ２０の動力は２速駆動歯車２２ａから２速被動歯車２２ｂを経て出力軸１２を駆動する。この際、ＯＷＣ５８の作用で１速の連結は自動的に解放される。
ＥＶモードの２速は、ＭＧクラッチ５０を介した連結であるので、出力軸１２側からＭＧ２０を駆動して発電させることができる。したがって、車両の制動時にＭＧ２０に発電させた電力をバッテリーに蓄えて、後刻ＭＧ２０が駆動する際に電力を供給する、いわゆるエネルギー回生を行うことができる。

つぎに、ＥＶモードの後進は、ＭＧスリーブ５４を左方へさらに１ノッチ移動しＢ位置とした上で、ＭＧクラッチ５０は解放し、後進スリーブ４６を右方へ移動して、バッテリーからＭＧ２０に電力を供給して正転方向に駆動させ、これにより出力軸１２は逆転駆動されるようになる。この場合は、ＭＧスリーブ５４をＢ位置としているので、出力軸１２側からＭＧ２０を駆動することができる。

つづいて、エンジン１による駆動の歯車変速モードについて説明する。
はじめに、エンジン１の始動は、ＭＧスリーブ５４を左方へ１ノッチ移動しＡ位置とした上で、ＭＧクラッチ５０は解放し、クラッチ３を接続してＭＧ２０を正転させることでクランク軸２が正転し、エンジン１への燃料供給と点火操作で始動することができる。
また、バッテリーの充電量が不足している場合は、ＭＧスリーブ５４を左方へさらに１ノッチ移動しＢ位置とした上で上記の始動をして、エンジン１の動力でＭＧ２０を駆動して発電させてバッテリーを充電することができる。

つぎに、エンジン１が停止している状態での自動車の発進から、歯車変速モードの駆動への移行と歯車変速モードでの変速について説明する。
発進は、上記したＥＶモードの１速で行う。エンジン１の始動は、このＥＶモードの１速または上記のＥＶモードの２速のいずれかで行うが、それは走行条件に応じてコントローラーが自動的に選択する。
すなわち、急加速等でＥＶモードの１速で走行中にエンジン１を始動する場合は、クラッチ３を接続することでクランク軸２が正転するので、上記したのと同様にエンジンを始動することができる。

また、比較的緩やかな加速や高速走行などで、ＥＶモードの２速で走行中にエンジン１を始動する場合は、１−６スリーブ３４、３−５スリーブ３８、２−４スリーブ４２のいずれかを操作して、コントローラーが適切な変速位置を選択して行う。
たとえば、歯車変速モードの２速での駆動に適していると判断した場合は、２−４スリーブ４２を左方へ移動して２速の連結として、クラッチ３を接続して上記と同様にエンジン１を始動することができる。
いずれの場合も、エンジン１が始動した後は、歯車変速モードの１速乃至６速の各変速位置での走行に切り替わる。

つづいて、歯車変速モードの走行における変速について説明する。
エンジン１による駆動で走行している場合の各変速は、ＭＧクラッチ５０を接続してＥＶモードの２速の連結状態で行う。すなわち、前述した急加速などで、歯車変速モードの１速から２速への変速の場合も、ＥＶモードの１速から歯車変速モードの１速の駆動に切り替わるとすぐにＭＧ２０による駆動をやめて、ＭＧクラッチ５０を接続してＥＶモードの２速の連結状態にした上で行う。

歯車変速モードの１速で走行中、まず、クラッチ３を解放するとともにエンジン１の出力をやめると同時にＭＧ２０に電力を供給してＥＶモードの２速の駆動を行う。すなわち、変速操作の間だけ一時的にＥＶモードの２速の走行に切り替わる。
このＥＶモードの２速での駆動中に、１−６スリーブ３４を中立に戻し２−４スリーブ４２を２速の連結にし、エンジン１の出力を増すとともにクラッチ３を接続し、同時にＭＧ２０による駆動をやめる。
すなわち、歯車変速モードにおける変速は、一般的なマニュアル・トランスミッションあるいはＡＭＴと同様である。違いは、変速操作中は、ＥＶモードの２速の駆動により、出力軸１２を駆動するトルクが途切れないことである。

このように、エンジン１による駆動中の歯車変速モードにおける変速は、以降も同様に行うことができる。むろん、変速操作中のＥＶモードの２速による駆動トルクは、運転者のスロットルペダルの踏み込み量に応じて、コントローラーが適切に制御することで、違和感のないスムーズな変速を行う。

もちろん、変速時にＥＶモードの２速の駆動を行っている間は、自由に変速が可能であるので、一段飛び越え変速も自在に行うことができる。
なお、歯車変速モードの３速以上の変速段に切り替える前に、ＭＧスリーブ５４をＮ位置にしておく。これにより、ＭＧクラッチ５０を一旦接続した後は、ＥＶモードまたは歯車変速モードの１速にする場合以外はつないだままでよい。

つぎに、エンジン１の駆動による歯車変速モードでの走行中に、運転者がスロットルペダルを放したり、ブレーキペダルを踏むなどの制動をしたりする場合は、ただちにクラッチ３を解放するとともにエンジン１を停止して、前述したようにＥＶモードの２速の連結にしているのでＭＧ２０に発電させる。
つぎに、このＭＧ２０による発電での制動中に、運転者が再びスロットルペダルの踏み込んだ場合は、ただちにＭＧ２０を発電から駆動に切り替えて一時的なＥＶモードの２速による駆動にするとともに、適切な変速操作を行った上でクラッチ３を接続し、エンジン１を始動して歯車変速モードでの駆動に切り替える。

また、制動などにより２速以下の低速走行に至った場合は、ＥＶモードの１速での駆動に備えて、ＭＧスリーブ５４をＮ位置からＡ位置に移動する。
なお、上記したエンジン１の駆動による歯車変速モードでの走行中にも、ＭＧ２０に発電させることができるし、逆にＭＧ２０に電力を供給してエンジン１に加勢した駆動とすることもできる。
むろん、市街地などのほぼ一定速を保つような走行で、スロットルペダルの踏み込み量が一定であっても、歯車変速モードとＥＶモードの間を自動的に切替えながら走行することができる。

以上が実施例１の作用の概要であるが、実施例１では以下のような効果を得ることができる。
ＥＶモードと動力伝達効率が高い歯車変速モードの、２種類の駆動モードを自在に切替えながら、燃費と環境面に適した走行モードでの走行を行うことができる。

従来例で困難であったＥＶモードの１速と２速の間の変速も駆動力を途切らせないで行うことが可能である。また、２速と４速の間のような一段飛び越え変速も含めて、いかなる変速も駆動力を途切れることなく行うことができる。
したがって、大容量のバッテリーを搭載したプラグイン・ハイブリッド車と呼ばれる車両に適用した場合に、エンジン１を一切回転させることなくＥＶモードで発進から高速走行を担うことができ、むろん、ＥＶモードの２速では制動時のエネルギー回生も可能である。

図１は、いわゆるエンジン横置きの前輪駆動車に適した構成で説明したが、エンジンを車両後方に搭載した後輪駆動車にも、レイアウトを若干変更するだけで基本構成を変更することなく、適用可能である。
また、大容量のバッテリーを搭載した場合、後進軸１６、第１後進歯車３１、第２後進歯車１６ａなどを廃止して、後進時はＭＧ２０のみを動力源とした走行とすることも可能である。
すなわち、ＭＧスリーブ５４をＢ位置として、１−６スリーブ３４を右方へ移動して１速の駆動状態した上で、ＭＧ２０を逆転させることで後進走行を行うことができる。

つぎに、本発明の実施例２の自動車用駆動装置につき説明する。
図２は、本発明の実施例２に係る自動車用駆動装置における主要部のスケルトン図である。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については、同じ符号を付しそれらの説明を省略する。なお、一部のスリーブおよびハブは名称が実施例１と若干異なるが、同じ符号をつけている。

実施例２における実施例１との違いは、１速の連結関係と２速の連結関係が異なることである。
すなわち、１速被動歯車２１ｂとドッグ歯２１ｃとの間に、本発明の一回転方向のみの動力を伝達可能な動力伝達手段であるＯＷＣ５８を設けたことと、２速駆動歯車２２ａと入力軸１０の連結もＭＧクラッチ５０が担うようにしたことである。したがって、実施例１における２−４スリーブ４２は、実施例２にあっては４速スリーブ４２として単に４速駆動歯車２４ａとの連結を担うだけである。

これに関連してＭＧスリーブ５４はドッグ歯６０と噛み合うことで単純に入力軸１０と連結するだけで済むので、軸方向左側への移動は１ノッチだけである。
なお、このＭＧスリーブ５４の移動操作を、ＭＧ２０の右側に設けた操作スリーブ５４ａで行うようにしている。すなわち、回転子２０ａに複数開けた孔２０ｃを通してＭＧスリーブ５４と操作スリーブ５４ａを連結した。
また、第２後進歯車１６ａが噛み合っている相手が３速駆動歯車２３ａである点も実施例１と異なるが、機能面で基本的な差異はない。

つぎに、図２に示した本発明の実施例２に係る自動車用駆動装置の作用であるが、
ここでも、実施例１と異なる点を中心に説明する。
上記したように、１速被動歯車２１ｂとドッグ歯２１ｃとの間にＯＷＣ５８を設けたため、エンジン１およびＭＧ２０からのトルクを出力軸１２へ伝達することはできるが、その逆に出力軸１２から入力軸１０側を駆動することはできない。したがって、１−６スリーブ３４を１速被動歯車２１ｂと連結したままで、後述する２速以上での駆動が可能である。なお、後進走行する場合は１−６スリーブ３４を中立にする。

また、２速駆動歯車２２ａと入力軸１０をＭＧクラッチ５０で連結することができるので、ＥＶモードの１速にて走行中であっても、歯車変速モードの１速にて走行中であっても、それら１速で走行中にＭＧクラッチ５０を接続することでそれぞれの駆動モードの２速に切り替えることができる。上記したように２速に切り替わっても１−６スリーブ３４は１速被動歯車２１ｂと連結したままでよい。
したがって、この２速の状態からＭＧクラッチ５０を解放することで１速に切り替わることになる。つまり、ＥＶモードであっても、歯車変速モードであっても、１速と２速の間は、ドッグクラッチ等の機械的な噛み合いの変更をまったくしないで変速できるし、変速の過程で駆動トルクが減ることがない。

なお、ＭＧスリーブ５４は発進から２速走行までは入力軸１０と連結しておき、３速以上への切替えの前にＮ位置へ戻す。
したがって、歯車変速モードにおける２速から３速へ変速する際に、クラッチ３を解放したときはＭＧ２０から動力を出して２速駆動歯車２２ａを介して出力軸１２を駆動して、変速中に駆動力が減るのを補填する。この点は、実施例１と同様であり、以降の変速においても実施例１と同様に、変速操作中に駆動力が途切れることなく切り替えることができる。
また、ＭＧクラッチ５０を解放した上でＭＧスリーブ５４を入力軸１０と連結すれば、３速乃至５速の連結にしてＥＶモードにおける３速乃至５速の走行が可能であるし、それら３速乃至５速のままで歯車変速モードとＥＶモードの切替えができるとともに、ＥＶモードにあっては制動においてＭＧ２０に発電させるエネルギー回生も可能である。
その他の作動は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。

実施例２では、実施例１で説明した効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、１速と２速の間の変速がＭＧクラッチ５０の接続・解放制御のみで行うことができるので、変速中の駆動トルクを減らさないで済ます制御が容易であり、よりスムーズな切替えができる。

つぎに、本発明の実施例３の自動車用駆動装置につき説明する。
図３は、本発明の実施例３に係る自動車用駆動装置における主要部のスケルトン図である。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については、同じ符号を付しそれらの説明を省略する。なお、一部のスリーブおよびハブは名称が実施例１と若干異なるが、同じ符号をつけている。

実施例３における実施例１との違いは、第１に実施例２と同様に２速駆動歯車２２ａと入力軸１０をＭＧクラッチ５０で連結可能にしたことである。
第２の違いは、ＭＧ２０を入力軸１０および出力軸１２と平行に配置するとともに、ＭＧ２０と出力軸１２との間に配置したＭＧ駆動軸６２を介してＭＧ２０のトルクを入力軸１０および出力軸１２に、それぞれ伝達可能にしたことである。
第３の違いは５段変速にしたことである。

以下、詳細に説明する。
入力軸１０と出力軸１２との間には、入力軸１０と一体の１速駆動歯車２１ａと、これに噛み合い出力軸１２上に回転自在の１速被動歯車２１ｂと、入力軸１０と一体の３速駆動歯車２３ａと、これに噛み合い出力軸１２上に回転自在の３速被動歯車２３ｂと、出力軸１２と一体の５速被動歯車２５ｂと、これに噛み合い入力軸１０上に回転自在の５速駆動歯車２５ａと、出力軸１２と一体の４速被動歯車２４ｂと、これに噛み合い入力軸１０上に回転自在の４速駆動歯車２４ａと、を有する。
また、実施例２と同様に、１速被動歯車２１ｂとドッグ歯２１ｃとの間に、本発明の一回転方向のみの動力を伝達可能な動力伝達手段であるＯＷＣ５８を設けている。

出力軸１２とＭＧ駆動軸６２の間には、３速被動歯車２３ｂと噛み合いＭＧ駆動軸６２上に回転自在のＭＧ伝達歯車７０と、出力軸１２と一体の２速被動歯車２２ｂとこれに噛み合いＭＧ駆動軸６２上に回転自在の２速駆動歯車２２ａと、を有する。
ＭＧ駆動軸６２と一体のＭＧハブ５２には、これと回転方向は一体で軸方向に移動可能なＭＧスリーブ５４が装着され、該ＭＧスリーブ５４は図３に示す位置にあっては中立であるが、軸方向右側へ移動することでその内歯がＭＧ伝達歯車７０のドッグ歯７０ｃと噛み合ってＭＧ伝達歯車７０とＭＧ駆動軸６２とを連結する。
したがって、ＭＧスリーブ５４を右方へ移動することで、ＭＧ駆動軸６２はＭＧ伝達歯車７０、３速被動歯車２３ｂ、３速駆動歯車２３ａを介して入力軸１０と連結可能である。また、ＭＧ駆動軸６２と２速駆動歯車２２ａとは、ＭＧクラッチ５０により連結可能である。
そして、ＭＧ駆動軸６２と一体のＭＧ被動歯車６４は、ＭＧ２０の回転子２０ａと一体のＭＧ駆動歯車６６と、ＭＧ中間歯車６８を介して連結している。

つぎに、図３に示した本発明の実施例３に係る自動車用駆動装置の作用であるが、実施例１および実施例２と基本的に同じであるので詳細の説明を省略するが、概要は以下である。
上記したように、ＭＧ駆動軸６２と入力軸１０とを連結可能とし、１速被動歯車２１ｂとドッグ歯２１ｃとの間にＯＷＣ５８を設けたため、ＥＶモード、歯車変速モードともに１速の駆動に関しては実施例２と同様である。
その他の作動は、実施例１および実施例２と同様であるので、説明を省略する。

実施例３では、実施例１で説明した効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、実施例２と同様に、１速と２速の間の変速がＭＧクラッチ５０の接続・解放制御のみで行うことができるので、変速中の駆動トルクを減らさないで済ます制御が容易であり、よりスムーズな切替えができる。
また、５段変速にしたことと、ＭＧ２０を出力軸１２などと平行に配置したため、駆動装置全体の軸方向長さを短く設計することができるので、より小型の車両への搭載性が高まる。

つぎに、本発明の実施例４の自動車用駆動装置につき説明する。
図４は、本発明の実施例４に係る自動車用駆動装置における主要部のスケルトン図である。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については、同じ符号を付しそれらの説明を省略する。なお、一部のスリーブおよびハブは名称が実施例１と若干異なるが、同じ符号をつけている。

実施例４における実施例１との違いは、実施例１乃至実施例３がＡＭＴにＭＧ２０を設けた構成であったのに対して、実施例４は前進５段のＤＣＴにＭＧ２０を設けた構成になっている点である。
すなわち、入力軸１０と出力軸１２との間に１速、３速、５速といった奇数段の各変速歯車があり、中間軸１４と出力軸１２との間に２速、４速といった偶数段の各変速歯車が配置されている。
そして、中間軸１４と平行に配置したＭＧ２０のトルクは、中間歯車１１と噛み合うＭＧ駆動歯車６６により、中間歯車１１と、中間軸１４の右側端部に配置された被動歯車１４ａと、ＭＧクラッチ５０を介して中間軸１４と連結可能である。

また、駆動歯車１０ａは、その軸方向両側に第１ＭＧハブ５２と第２ＭＧハブ７４が一体になっており、それぞれ第１ＭＧスリーブ５４と第２ＭＧスリーブ７６により、以下の連結が可能である。
すなわち、第１ＭＧスリーブ５４を左側へ移動することにより、ドッグ歯５８ｃと噛み合って、第１ＯＷＣ５８を介して駆動歯車１０ａと入力軸１０とを連結し、第２ＭＧスリーブ７６を右側へ移動することにより、ドッグ歯２ｃと噛み合って、第２ＯＷＣ７８を介して駆動歯車１０ａとクランク軸２とを連結する。
この、第１ＭＧスリーブ５４と第２ＭＧスリーブ７６も、図示しないシフトフォークにより移動させるが、両者の移動を連動させることも可能である。

ここで、第１ＯＷＣ５８は、本発明の一回転方向のみの動力を伝達可能な動力伝達手段を構成し、駆動歯車１０ａが入力軸１０を駆動する方向の動力伝達が可能であり、第２ＯＷＣ７８は、クランク軸２が駆動歯車１０ａを駆動する方向の動力伝達が可能である。
したがって、ＭＧ２０側から奇数段の変速段での駆動は可能であるが、出力軸１２側からＭＧ２０を駆動することはできないので、制動時のエネルギー回生は偶数段のみ可能である。
その他の構成は実施例１と基本的に同様である。

つぎに、図４に示した本発明の実施例４に係る自動車用駆動装置の作用であるが、ここでも、実施例１と異なる点を中心に説明する。
まず、エンジン１の始動は以下のように行う。
第１ＭＧスリーブ５４をドッグ歯５８ｃと連結し、クラッチ３を接続しておいてＭＧ２０を回転させる。これにより、ＭＧ２０のトルクは、ＭＧ駆動歯車６６、中間歯車１１、駆動歯車１０ａ、第１ＯＷＣ５８、入力軸１０，クラッチ３を経由してクランク軸２へ伝わり、エンジン１を始動することができる。

また、バッテリーの充電量が低くて、車両が停止中にエンジン１を始動してＭＧ２０に発電させる場合は、上記の第１ＭＧスリーブ５４とドッグ歯５８ｃとの連結に加えて第２ＭＧスリーブ７６もドッグ歯２ｃと連結した上でＭＧ２０を回転させると、上記のように始動した後、クランク軸２が駆動歯車１０ａを駆動することができるので、ＭＧ２０に発電させてバッテリーを充電することができる。

つぎに、ＥＶモードでの走行について説明する。
エンジン１が停止した状態でのＥＶモードでの発進は、第１ＭＧスリーブ５４を連結し、クラッチ３は解放し、１−６スリーブ３４を１速被動歯車２１ｂと連結した状態で、ＭＧ２０から動力を出力する。
これにより、ＭＧ２０の動力は、上記のエンジン１の始動と同様の経路で入力軸１０を回転させ、１速駆動歯車２１ａと１速被動歯車２１ｂを経由して出力軸１２を駆動するので、車両は発進することができる。

つづいて、ＥＶモードの２速への変速について説明する。
ＥＶモードの１速で走行中に、２−４スリーブ４２を２速駆動歯車２２ａと連結してＭＧクラッチ５０を接続すると、ＭＧ２０の動力は中間歯車１１、被動歯車１４ａを経て中間軸１４を回転させるので、２速駆動歯車２２ａ、２速被動歯車２２ｂを介して出力軸１２を２速の変速比で駆動する。このとき、第１ＯＷＣ５８は自動的に解放されるので、１−６スリーブ３４は１速被動歯車２１ｂと連結したままでよい。
また、再び１速に切り替える場合は、単にＭＧクラッチ５０を解放するだけでよく、第１ＯＷＣ５８の作用で自動的に１速に切り替わる。この場合も、２−４スリーブ４２は２速駆動歯車２２ａと連結したままでよく、ＥＶモードの１速と２速の間はＭＧクラッチ５０の接続・解放の制御だけで変速することができる。したがって、変速にともなって駆動トルクが途切れることはない。

つぎに、ＥＶモードでの走行中にエンジン１を始動して歯車変速モードへ移行する場合について説明する。
この場合は、上記のＥＶモードの１速、２速および後述するＥＶモードの４速のいずれであっても、クラッチ３を接続することでクランク軸２が回転して、エンジン１を始動することができる。
その際、車速や運転条件によって１速または３速のいずれかを選択して連結しておき、ＭＧクラッチ５０を解放するとともにクラッチ３を接続すれば、エンジン１が始動すると歯車変速モードの１速または３速に移行する。
なお、３速の連結にする前に第１ＭＧスリーブ５４の連結を外しておく。

以降は、一般的なＤＣＴと同様に１速から５速まで変速しながら走行することができる。すなわち、クラッチ３を接続して奇数段の変速段で走行中に、ＭＧクラッチ５０を解放した状態で偶数段の変速段を選択・連結しておいて、クラッチ３を解放するとともにＭＧクラッチ５０を接続すると偶数段の変速段での走行に切り替わる。これらを交互に繰り返すことで、１速乃至５速の変速を行うことができる。
むろん、ＤＣＴの特徴として変速中に駆動トルクが途切れることはない。
つぎに、後進については、１−６スリーブ３４に代えて後進スリーブ４６を第１後進歯車３１と連結させることで、上記のＥＶモードの発進と同様に行うことができるし、エンジン１の始動も同様に可能である。

つぎに、歯車変速モードからＥＶモードに切り替える場合について、５速での走行を例に説明する。
歯車変速モードの５速で走行中に、走行負荷が軽くなってＥＶモードに切り替える場合は、第１ＭＧスリーブ５４をドッグ歯５８ｃと連結して、ＭＧ２０にトルクを出させた上で第１クラッチ３を解放することでＥＶモードの５速に切り替わる。ＥＶモードに切り替わったらエンジン１を停止する。
逆に、このＥＶモードの５速から歯車変速モードの５速に戻す場合は、単に第１クラッチ３を接続してエンジン１を始動することで歯車変速モードの５速に切り替わる。この第１クラッチ３を接続する際に、ＭＧ２０のトルクを若干増やして、エンジン１の始動に伴う出力軸１２のトルク変動を抑えることが望ましい。

実施例４では、実施例１で説明した効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、一般的なＤＣＴとＭＧ２０を組み合わせた従来例に対して、ＥＶモードでの走行中に、駆動トルクが途切れることなく１速と２速の間の変速が可能である。
ＥＶモードでは、１速と２速以外でも走行は可能であるが、一般的にＰＨＥＶでは１速と２速のみで、発進から市街地走行をこなすことができるので機能的には十分である。また、１速と２速の変速比同士の比（段間比）は一般的に２前後であり、２段変速としては使い易い変速比といえる。

つぎに、本発明の実施例５の自動車用駆動装置につき説明する。
図５は、本発明の実施例５に係る自動車用駆動装置における主要部のスケルトン図である。
ここでは、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と実質的に同じ部分については、同じ符号を付しそれらの説明を省略する。なお、一部のスリーブおよびハブは名称が実施例１と若干異なるが、同じ符号をつけている。

実施例５における実施例１との違いは、第１に実施例４と同様にＤＣＴにＭＧ２０を設けた構成になっている点であり、変速段数は実施例１と同じ前進６段である。
第２の違いは、入力軸１０と出力軸１２の回転中心が同じであり、前部エンジン・後輪駆動のいわゆるＦＲ車に搭載するのに適した構成になっていることである。これと関連して、ＭＧ２０および第２クラッチ５０、中間軸１４なども、入力軸１０および出力軸１２と同じ回転中心である。

以下、詳細に説明する。
まず、ＭＧ２０の連結関係は以下のようになっている。
入力軸１０の径方向外側に設けたＭＧ２０は、ＭＧハブ５２および第２クラッチ５０を一体としている。また、ＭＧハブ５２と回転方向が一体で軸方向に移動可能なＭＧスリーブ５４は、軸方向左側へ移動することでクランク軸２のドッグ歯２ｃと連結してＭＧ２０とエンジン１が第２ＯＷＣ７８を介して連結可能であり、右側へ移動することで入力軸１０のドッグ歯１０ｃと連結して、ＭＧ２０と入力軸１０が連結可能である。
第２クラッチ５０はＭＧ２０と中間軸１４とを連結可能である。
したがって、ＭＧ２０は、第２クラッチ５０を介して中間軸１４と連結可能であるとともに、ＭＧスリーブ５４を介してエンジン１と入力軸１０のどちらかと選択的に連結可能である。つまり、実施例４における第１ＭＧスリーブ５４と第２ＭＧスリーブ７６の機能を、実施例５にあっては１個のＭＧスリーブ５４が担っている。

つぎに、本発明の変速機部分であるが、入力軸１０と出力軸１２と平行な副軸７４を設けており、該副軸７４と一体の出力駆動歯車７４ａが出力軸１２と一体の出力被動歯車１２ａと噛み合って、出力軸１２と副軸７４とを連結している。
そして、入力軸１０と副軸７４および出力軸１２との間に１速、３速、５速といった奇数段の各変速歯車があり、中間軸１４と副軸７４との間に２速、４速、６速といった偶数段の各変速歯車が配置されている。

詳細の説明は省略するが、２−６ハブ４０と２−６スリーブ４２により２速と６速を選択的に連結可能であり、１−４ハブ３２と１−４スリーブ３４により１速と４速を選択的に連結可能であり、３−５ハブ３６と３−５スリーブ３８により３速と５速を選択的に連結可能である。なお、５速は、３−５スリーブ３８を図５に示す中立状態から右側へ移動することでドッグ歯１２ｃと連結し、入力軸１０と出力軸１２が直結されるので、変速比が１である。
また、１速被動歯車２１ｂとドッグ歯２１ｃの間に、本発明の一回転方向のみの動力を伝達可能な動力伝達手段である第１ＯＷＣ５８が介在するので、実施例３と同様に入力軸１０から駆動する方向にのみ動力伝達可能である。
その他は、実施例１ならびに実施例４と同様である。

つぎに、図５に示した本発明の実施例５に係る自動車用駆動装置の作用であるが、前述したように、実施例５は実施例４と同様にＤＣＴにＭＧ２０を設けたものであり、変速機部分も基本的に同様の連結関係であるので、実施例４で説明した作用と異なる点のみを説明する。
実施例４とは、本発明のワンウエイクラッチを構成する第１ＯＷＣ５８の連結関係が異なる。すなわち、実施例４がＭＧ２０と入力軸１０との間に設けてあったのに対して、１速被動歯車２１ｂに設けたので、一方向の動力伝達が関係するのは１速のみである。
したがって、１速以外の奇数段変速段において、出力軸１２側からＭＧ２０を回転させることができるので、制動時のエネルギー回生が３速および５速でも可能であることが、実施例４と異なる。

実施例５では、実施例１および実施例４で説明した効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
前述したように、ＦＲ車に搭載するのに適した構成としたため、商用車なども含めて幅広い車種に適用することができる。
また、変速段数を６段として説明したが、７段以上にすることも可能である。

以上の説明で分かるように、本発明の自動車用駆動装置は、ＥＶモードでの走行において、１速と２速の使い勝手が良い上、１速と２速間の変速にあっても駆動力が途切れることがないことが最大の特徴であり、特にＰＨＥＶへの適用に好適である。
そのため、特に燃費や環境対応に有利な動力伝達効率の高いＡＭＴおよびＤＣＴの良さを生かした、ハイブリッド自動車の普及に貢献することができる。

本発明の自動車用駆動装置は、当業者の一般的な知識に基づいて、自動車の走行条件に応じて最適な駆動モードを選択して駆動を行うことや、ＧＰＳ（全地球測位システム）、カーナビゲーションシステムなどの情報を基に、長い坂道の走行時や高速道路において最適な制御を行うなどの工夫と合わせた態様で実施することができる。

本発明の自動車用駆動装置は、特に走行コストを重視し、環境負荷の低減を要求される乗用車などに適用することができるが、それらに限らず内燃機関およびモーター・ジェネレーターを利用したさまざまな車両に適用することができる。

１ エンジン
３ クラッチ
１０ 入力軸
１２ 出力軸
１４ 中間軸
２０ ＭＧ
２１ａ １速駆動歯車
２２ａ ２速駆動歯車
２３ａ ３速駆動歯車
２４ａ ４速駆動歯車
２５ａ ５速駆動歯車
２６ａ ６速駆動歯車
５０ ＭＧクラッチ
５４ ＭＧスリーブ、第１ＭＧスリーブ
５８ ワンウエイクラッチ、第１ワンウエイクラッチ
６２ ＭＧ駆動軸
７６ 第２ＭＧスリーブ
７８ 第２ワンウエイクラッチ

Claims (3)

1. クランク軸から動力を出力可能なエンジン、モーター・ジェネレーターを備え、これらで駆動走行可能な自動車に用いられる自動車用駆動装置において、
   入力軸と、
   出力軸と、
   前記入力軸と前記出力軸との間にあって、ドッグクラッチの切替えで複数の変速比を得る変速機部分と、
   前記モーター・ジェネレーターと前記変速機部分のうちの、少なくとも１速の歯車との間に設けられた一回転方向のみの動力を伝達可能な動力伝達手段と、
   前記変速機部分のうちの２速の歯車を介して前記モーター・ジェネレーターと前記出力軸とを連結可能な摩擦クラッチと、
   を備えたことを特徴とする自動車用駆動装置。
2. 前記摩擦クラッチが、前記入力軸と前記２速の歯車とを連結可能であることを特徴とする請求項１に記載の自動車用駆動装置。
3. 前記摩擦クラッチが、前記モーター・ジェネレーターと前記変速機部分のうち偶数段の歯車全てと連結可能であることを特徴とする請求項１に記載の自動車用駆動装置。
   

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