JP2017222199A - トランスアクスル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パワートレインの大型化を抑制する。【解決手段】エンジン２，第一の回転電機３及び第二の回転電機４を装備し、エンジン２及び第一の回転電機３の動力を個別に駆動輪側の出力軸１２に伝達するとともにエンジン２の動力を第二の回転電機４にも伝達するハイブリッド車両のトランスアクスル装置１であって、第一の回転電機３及び第二の回転電機４が取り付けられる取付面１Ｆを有するケーシング１Ｃと、ケーシング１Ｃ内であって、エンジン２の回転軸２ａと同軸上に接続された入力軸１１と出力軸１２との間の動力伝達経路上に配置されたカウンタ軸１５と、カウンタ軸１５に介装された遊星ギヤ３０Ａを有し、ハイギヤ段とローギヤ段とを切り替える切替機構２０Ａと、を備える。遊星ギヤ３０Ａは、ケーシング１Ｃの取付面１Ｆ寄りであって、取付面１Ｆ側から見て第一及び第二の回転電機３，４のいずれとも重ならないように配置されている。【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンと二つの回転電機とを装備したハイブリッド車両に用いられるトランスアクスル装置に関する。

従来、エンジンと回転電機（モータ，ジェネレータ，モータジェネレータ）とを装備したハイブリッド車両において、走行モードを切り替えながら走行する車両が実用化されている。走行モードには、バッテリの充電電力を用いてモータのみで走行するEVモードや、エンジンによってジェネレータを駆動し、発電しながらモータのみで走行するシリーズモード、エンジンとモータとを併用して走行するパラレルモード等が含まれる。走行モードの切り替えは、トランスアクスル装置内における動力伝達経路上に介装されたスリーブやクラッチ等の機構が制御されることで実施される。この機構は、例えばエンジンとジェネレータとの間の動力伝達経路内の軸上や、エンジンと駆動輪との間の動力伝達経路内の軸上に配置される（特許文献１，２参照）。

特開平１１−１７０８７７号公報 特開２０１３−１８０６８０号公報

ところで、走行モードを切り替えることなく、運転者の要求する出力や車速等に応じて変速段を切り替えることができれば、走行パターンが増えることになり、ドライバビリティの向上や燃費改善といった効果が見込まれる。これを実現するためには、トランスアクスル装置内に複数の変速段を切り替え可能に設ければよい。ただし、トランスアクスル装置を含むパワートレインの大型化は車両搭載性の低下を招きやすいため、パワートレインの大型化を抑制するためには複数の変速段やこれを切り替える機構の構成，配置が重要となる。

本件は、このような課題に鑑み案出されたもので、複数の変速段とこれを切り替える機構とを備えたトランスアクスル装置に関し、パワートレインの大型化を抑制することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。

（１）ここで開示するトランスアクスル装置は、エンジン，第一の回転電機及び第二の回転電機を装備し、前記エンジン及び前記第一の回転電機の動力を個別に駆動輪側の出力軸に伝達するとともに前記エンジンの動力を前記第二の回転電機にも伝達するハイブリッド車両のトランスアクスル装置であって、前記第一の回転電機及び前記第二の回転電機が取り付けられる取付面を有するケーシングと、前記ケーシング内であって、前記エンジンの回転軸と同軸上に接続された入力軸と前記出力軸との間の動力伝達経路上に配置されたカウンタ軸と、前記カウンタ軸に介装された遊星ギヤを有し、ハイギヤ段とローギヤ段とを切り替える切替機構と、を備え、前記遊星ギヤが、前記ケーシングの前記取付面寄りであって、前記取付面側から見て前記第一の回転電機及び前記第二の回転電機のいずれとも重ならないように配置されたことを特徴としている。なお、前記第一の回転電機とは、回転する電機子又は界磁を有し、少なくとも電動機能を有する電動発電機（モータジェネレータ）又は電動機を意味する。また、前記第二の回転電機とは、回転する電機子又は界磁を有し、少なくとも発電機能を有する電動発電機（モータジェネレータ）又は発電機を意味する。

（２）前記切替機構は、前記遊星ギヤの要素のうちの二つを拘束自在に設けられたクラッチと、前記遊星ギヤのサンギヤを拘束自在に設けられたブレーキと、を有することが好ましい。
（３）前記ケーシングは、前記カウンタ軸の周囲に軸方向に沿って外方へ突設され、前記遊星ギヤを内蔵する筒状部を有することが好ましい。この場合、前記筒状部は、前記取付面側から見て前記第一の回転電機の回転軸と前記第二の回転電機の回転軸との間の領域内に配置されていることが好ましい。

（４）前記トランスアクスル装置は、前記第一の回転電機から前記出力軸までの動力伝達経路上に介装され、前記第一の回転電機の動力の伝達を断接する断接機構を備えていることが好ましい。
（５）前記入力軸に設けられ、前記エンジンの動力を前記第二の回転電機に伝達する第一ギヤと、前記入力軸に前記第一ギヤとは別体で設けられ、前記エンジンの動力を前記出力軸側に伝達する第二ギヤと、を備えていることが好ましい。

パワートレインの大型化を抑制しながら、複数の変速段（ハイギヤ段，ローギヤ段）とこれを切り替えるための機構とを備えることができる。

実施形態に係るトランスアクスル装置を搭載した車両の内部構成を例示する上面図である。 図１のトランスアクスル装置を備えたパワートレインの模式的な側面図である。 図１のトランスアクスル装置を動力伝達経路に沿って軸方向に切断した断面図である。 （ａ）は図３のトランスアクスル装置を備えたパワートレインを示すスケルトン図であり、（ｂ）は共線図である。 第一変形例に係るパワートレインを示すスケルトン図である。 （ａ）は第二変形例に係るパワートレインを示すスケルトン図であり、（ｂ）は共線図である。 （ａ）は第三変形例に係るパワートレインを示すスケルトン図であり、（ｂ）は共線図である。 第四変形例に係るパワートレインを示すスケルトン図である。

図面を参照して、実施形態としてのトランスアクスル装置について説明する。以下に示す各実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の各実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．全体構成］
本実施形態のトランスアクスル１（トランスアクスル装置）は、図１に示す車両１０に適用される。この車両１０は、エンジン２と走行用のモータ３（電動機，第一の回転電機）と発電用のジェネレータ４（発電機，第二の回転電機）とを装備したハイブリッド車両である。ジェネレータ４はエンジン２に連結され、モータ３の作動状態とは独立して作動可能とされる。また、車両１０にはEVモード，シリーズモード，パラレルモードの三種類の走行モードが用意される。これらの走行モードは、図示しない電子制御装置によって、車両状態や走行状態，運転者の要求出力等に応じて択一的に選択され、その種類に応じてエンジン２，モータ３，ジェネレータ４が使い分けられる。なお、モータ３は発電機能（ジェネレータの機能）を有していてもよいし、また、ジェネレータ４は電動機能（モータの機能）を有していてもよい。

EVモードは、エンジン２及びジェネレータ４を停止させたまま、図示しない駆動用のバッテリの充電電力を用いてモータ３のみで車両１０を駆動する走行モードである。EVモードは、走行負荷，走行速度が低い場合やバッテリの充電レベルが高い場合に選択される。シリーズモードは、エンジン２でジェネレータ４を駆動して発電しつつ、その電力を利用してモータ３で車両１０を駆動する走行モードである。シリーズモードは、走行負荷，走行速度が中程度の場合やバッテリの充電レベルが低い場合に選択される。パラレルモードは、おもにエンジン２で車両１０を駆動し、必要に応じてモータ３で車両１０の駆動をアシストする走行モードであり、走行負荷，走行速度が高い場合に選択される。

駆動輪８には、トランスアクスル１を介してエンジン２及びモータ３が並列に接続され、エンジン２及びモータ３のそれぞれの動力が個別に伝達される。また、エンジン２には、トランスアクスル１を介してジェネレータ４及び駆動輪８が並列に接続され、エンジン２の動力が駆動輪８に加えてジェネレータ４にも伝達される。

トランスアクスル１は、デファレンシャルギヤ１８（差動装置、以下「デフ１８」と呼ぶ）を含むファイナルドライブ（終減速機）とトランスミッション（減速機）とを一体に形成した動力伝達装置であり、駆動源と被駆動装置との間の動力伝達を担う複数の機構を内蔵する。本実施形態のトランスアクスル１は、ハイロー切替（高速段，低速段の切替）が可能に構成されており、パラレルモードでの走行時において、電子制御装置によって走行状態や要求出力等に応じてハイギヤ段とローギヤ段とが切り替えられる。

エンジン２は、ガソリンや軽油を燃焼とする内燃機関（ガソリンエンジン，ディーゼルエンジン）である。このエンジン２は、クランクシャフト２ａ（回転軸）の向きが車両１０の車幅方向に一致するように横向きに配置されたいわゆる横置きエンジンであり、トランスアクスル１の右側面に対して固定される。クランクシャフト２ａは、駆動輪８のドライブシャフト９に対して平行に配置される。エンジン２の作動状態は、電子制御装置で制御される。

モータ３及びジェネレータ４はいずれも、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えた電動発電機（モータ・ジェネレータ）である。モータ３は、おもに電動機として機能して車両１０を駆動し、回生時には発電機として機能する。ジェネレータ４は、エンジン２を始動させる際に電動機（スターター）として機能し、エンジン２の作動時にはエンジン動力で発電を実施する。モータ３及びジェネレータ４の各周囲（又は各内部）には、直流電流と交流電流とを変換するインバータ（図示略）が設けられる。モータ３及びジェネレータ４の各回転速度は、インバータを制御することで制御される。なお、モータ３，ジェネレータ４，各インバータの作動状態は、電子制御装置で制御される。

本実施形態のモータ３は、その外形が回転軸３ａを中心軸とした円筒状に形成され、その底面をトランスアクスル１側に向けた姿勢でトランスアクスル１の左側面１Ｆ（取付面）に対して固定される。また、本実施形態のジェネレータ４は、その外形が回転軸４ａを中心軸とした円筒状に形成され、モータ３と同様に、その底面をトランスアクスル１側に向けた姿勢でトランスアクスル１の左側面１Ｆに対して固定される。

図２は、エンジン２，モータ３，ジェネレータ４，トランスアクスル１を含むパワートレイン７を左側から見た側面図である。なお、この側面図ではエンジン２を省略している。図２に示すように、トランスアクスル１の左側面１Ｆには、モータ３及びジェネレータ４に加えてポンプ５が固定される。ポンプ５は、駆動輪８側の動力を利用して、作動油や潤滑油といった機能を持つオイルを図示しない油圧回路に圧送する油圧発生装置である。

［２．トランスアクスル］
図３は、本実施形態のトランスアクスル１を動力伝達経路に沿って軸方向に切断した断面図であり、図４（ａ）はこのトランスアクスル１を備えたパワートレイン７のスケルトン図である。なお、図４以降のスケルトン図では、ポンプ５とトランスアクスル１とを一体化させて（ポンプ５をケーシング１Ｃに内蔵させて）図示する。また、図４（ｂ）は共線図であり、図中縦軸は回転速度（あるいは回転速度比）に対応し、図中横軸のＳ，Ｃ，Ｒはそれぞれ、サンギヤ，キャリア，リングギヤに対応する。

図２〜図４（ａ）に示すように、トランスアクスル１には、互いに平行に配列された六つの軸１１〜１６が設けられる。以下、クランクシャフト２ａと同軸上に接続される回転軸を入力軸１１と呼ぶ。同様に、ドライブシャフト９，モータ３の回転軸３ａ，ジェネレータ４の回転軸４ａのそれぞれと同軸上に接続される回転軸を、出力軸１２，モータ軸１３，ジェネレータ軸１４と呼ぶ。また、入力軸１１と出力軸１２との間の動力伝達経路上に配置された回転軸を第一カウンタ軸１５と呼び、モータ軸１３と出力軸１２との間の動力伝達経路上に配置された回転軸を第二カウンタ軸１６と呼ぶ。

図３に示すように、六つの軸１１〜１６はいずれも、両端部が軸受１１ｅ〜１６ｅを介してケーシング１Ｃに軸支される。また、入力軸１１，出力軸１２，モータ軸１３，ジェネレータ軸１４のそれぞれの軸上に位置するケーシング１Ｃの側面には開口が形成されており、これらの開口を通じてクランクシャフト２ａ等と接続される。なお、クランクシャフト２ａ上には、過大トルクを遮断して動力伝達機構を保護する機能を持ったトルクリミッタ６が介装される。また、図４（ａ）に示すように、第一カウンタ軸１５には、ポンプ５の回転軸が接続される。

トランスアクスル１の内部には、三つの動力伝達経路が形成される。具体的には、図２中に二点鎖線で示すように、入力軸１１から出力軸１２に至る動力伝達経路（以下「第一経路６１」と呼ぶ）と、モータ軸１３から出力軸１２に至る動力伝達経路（以下「第二経路６２」と呼ぶ）と、入力軸１１からジェネレータ軸１４に至る動力伝達経路（以下「第三経路６３」と呼ぶ）とが形成される。

第一経路６１（第一機構）は、エンジン２から駆動輪８への動力伝達に係る経路であり、エンジン２の作動時における動力の伝達を担うものである。第一経路６１の中途には、その動力伝達の断接とハイロー切替とを実施する後述の切替機構２０Ａが介装される。第二経路６２（第二機構）は、モータ３から駆動輪８への動力伝達に係る経路であり、モータ３の動力伝達を担うものである。第二経路６２の中途には、その動力伝達を断接する後述の断接機構が介装される。第三経路６３（第三機構）は、エンジン２からジェネレータ４への動力伝達に係る経路であり、エンジン始動時の動力伝達及びエンジン２による発電時の動力伝達を担うものである。

次に、図３，図４（ａ）及び（ｂ）を用いてトランスアクスル１の構成を詳述する。なお、以下の説明において、「固定ギヤ」とは、軸と一体に設けられ、軸に対して相対回転不能な歯車を意味する。また、「遊転ギヤ」とは、軸に対して相対回転可能に枢支された歯車を意味する。
図３及び図４（ａ）に示すように、入力軸１１及びジェネレータ軸１４には、固定ギヤ１１ａ，１４ａがそれぞれ設けられる。これらの固定ギヤ１１ａ，１４ａは常時噛合している。つまり、入力軸１１とジェネレータ軸１４とは、二つの固定ギヤ１１ａ，１４ａを介して連結されており、エンジン２とジェネレータ４との間で動力伝達可能とされる。なお、入力軸１１の固定ギヤ１１ａは、第一カウンタ軸１５に設けられた遊転ギヤ１５ｂとも常時噛合している。

第一カウンタ軸１５には、エンジン２の動力の断接状態を制御するとともにハイギヤ段とローギヤ段とを切り替える切替機構２０Ａが介装される。切替機構２０Ａは、第一カウンタ軸１５に介装された遊星ギヤ３０Ａと、遊星ギヤ３０Ａの要素のうちの二つを拘束自在に設けられたクラッチ４０Ａと、遊星ギヤ３０Ａのサンギヤ３１ａを拘束自在に設けられたブレーキ５０Ａとを有する。遊星ギヤ３０Ａは、ケーシング１Ｃの左側面１Ｆ寄りであって、左側面１Ｆ側から見て（すなわち側面視で）モータ３及びジェネレータ４のいずれとも重ならないように配置される。クラッチ４０Ａ及びブレーキ５０Ａは、この遊星ギヤ３０Ａの左側に隣接配置される。

本実施形態のケーシング１Ｃは、第一カウンタ軸１５の周囲が、軸方向に沿って外方（左側）へ突設された筒状に形成される。この筒状の突設部分（以下「筒状部１Ｄ」という）は、ケーシング１Ｃにモータ３及びジェネレータ４を取り付ける場合に、モータ３及びジェネレータ４のいずれとも干渉しない配置及び形状とされる。本実施形態の筒状部１Ｄは、パワートレイン７を左側面１Ｆ（取付面）側から見て（側面視で）、モータ３の回転軸３ａ（モータ軸１３）とジェネレータ４の回転軸４ａ（ジェネレータ軸１４）との間の領域内に配置される。なお、ここでいう「間の領域」とは、側面視で、二つの軸３ａ，４ａを結んだ直線に対して直交するとともに各軸３ａ，４ａを通る二直線で挟まれた領域を意味する。切替機構２０Ａは、この筒状部１Ｄに内蔵される。なお、筒状部１Ｄの外端面（左側の端面）には、ポンプ５が取り付けられる。

遊星ギヤ３０Ａは、遊転ギヤで構成されたサンギヤ３１ａと、連結要素３５ａを介して遊転ギヤ１５ｂと接続されたリングギヤ３３ａと、サンギヤ３１ａ及びリングギヤ３３ａの間に配置されたキャリア３２ａと、キャリア３２ａに回動可能に支持されてサンギヤ３１ａ及びリングギヤ３３ａと常時噛合しているピニオンギヤ３４ａとを有する。また、クラッチ４０Ａは、エンジン２の動力の断接状態と変速段とを制御する多板式クラッチであり、二つの係合要素４１ａ，４２ａを有する。ブレーキ５０Ａは、遊星ギヤ３０Ａ及びクラッチ４０Ａとともに変速段を制御する多板式ブレーキであり、二つの要素５１ａ，５２ａを有する。

リングギヤ３３ａは、ピニオンギヤ３４ａと噛合する内側の歯を有し、遊転ギヤ１５ｂと一体回転する。遊転ギヤ１５ｂは入力軸１１の固定ギヤ１１ａと常時噛合していることから、リングギヤ３３ａは、固定ギヤ１１ａ，遊転ギヤ１５ｂ及び連結要素３５ａを介して入力軸１１に接続されており、エンジン２の動力が入力される要素となる。キャリア３２ａには、クラッチ４０Ａの一方の係合要素４１ａが固定されるとともに、第一カウンタ軸１５が接続される。すなわち、エンジン２の動力は、キャリア３２ａから第一カウンタ軸１５（駆動輪８側）へ出力される。

サンギヤ３１ａは、第一カウンタ軸１５に対して相対回転可能に枢支され、右部にピニオンギヤ３４ａと噛み合う歯面部を持ち、この歯面部の左側に突設された突出部にクラッチ４０Ａの他方の係合要素４２ａとブレーキ５０Ａの第一要素５１ａとが固定されている。なお、ブレーキ５０Ａの第二要素５２ａは、ケーシング１Ｃの筒状部１Ｄの筒面に固定されている。

クラッチ４０Ａは、第一カウンタ軸１５の左端に設けられた油路入口５ａから流入したオイルの油圧に応じて、係合要素４１ａ，４２ａが互いに離間（切断），接近（係合）する方向に駆動される。すなわち、クラッチ４０Ａは、遊星ギヤ３０Ａの要素のうち、サンギヤ３１ａとキャリア３２ａとを油圧に応じて開放又は拘束する。なお、ポンプ５から圧送されたオイルを適切な油圧に調圧する調圧装置を油圧回路上に設けてもよい。調圧装置は、例えば複数のソレノイド弁（オンオフソレノイド弁，リニアソレノイド弁等）から構成される。また、ブレーキ５０Ａは、図示しない油路入口から流入したオイルの油圧に応じて、二つの要素５１ａ，５２ａが互いに離間（切断），接近（係合）する方向に駆動されて、サンギヤ３１ａを拘束又は開放する。

本実施形態のトランスアクスル１では、クラッチ４０Ａが係合された状態か、又は、ブレーキ５０Ａがサンギヤ３１ａを拘束した状態であれば、リングギヤ３３ａに入力された動力がキャリア３２ａから出力されて、駆動輪８側へと伝達される。一方、クラッチ４０Ａが切断されるとともにブレーキ５０Ａがサンギヤ３１ａを開放している場合には、リングギヤ３３ａに入力された動力は駆動輪８側へ伝達されない。すなわち、この場合はエンジン２の動力伝達が遮断された状態となる。

クラッチ４０Ａが係合された状態でブレーキ５０Ａが開放されると、サンギヤ３１ａとキャリア３２ａとが拘束されて一体回転する。この場合の共線図は図４（ｂ）の左側に示す通りであり、回転速度は三要素とも同一となることから、変速比は１となる。一方、クラッチ４０Ａが切断された状態でブレーキ５０Ａがサンギヤ３１ａを拘束すると、サンギヤ３１ａの回転が禁止される。この場合の共線図は図４（ｂ）の右側に示す通りであり、キャリア３２ａ（出力）の回転速度がリングギヤ３３ａ（入力）の回転速度よりも小さくなる。

すなわち、サンギヤ３１ａの回転が禁止されると、エンジン２の回転が減速されて（トルクが増幅されて）キャリア３２ａから出力されることから、変速比は１よりも大きい状態となる。言い換えると、この場合は、サンギヤ３１ａとキャリア３２ａとを拘束した状態（変速比１の状態）に対し、ローギヤ段となる。このように、本実施形態のトランスアクスル１では、切替機構２０Ａが有するクラッチ４０Ａ及びブレーキ５０Ａが制御されることで、ハイギヤ段（変速比１）とローギヤ段とが切り替えられる。なお、共線図から明らかなように、サンギヤ３１ａの回転を禁止することで、キャリア３２ａやリングギヤ３３ａの回転を禁止する場合と比較して、ローギヤ段の変速比がハイギヤ段の変速比（変速比１）に近い値となる。

図３及び図４（ａ）に示すように、第一カウンタ軸１５には、遊転ギヤ１５ｂの右側に隣接して固定ギヤ１５ａが設けられる。この固定ギヤ１５ａは、出力軸１２に設けられたデフ１８のリングギヤ１８ａと常時噛合している。
第二カウンタ軸１６には、二つの固定ギヤ１６ａ，１６ｂが設けられる。右側面寄りの固定ギヤ１６ａは、モータ軸１３に設けられた遊転ギヤ１３ｂと常時噛合する歯面部を左部に有し、この歯面部の右側にパーキングギヤ１９が一体化されている。一方、左側面１Ｆ寄りの固定ギヤ１６ｂは、デフ１８のリングギヤ１８ａと常時噛合している。

モータ軸１３の遊転ギヤ１３ｂは、モータ軸１３に介装されたモータ側クラッチ１７とともに断接機構を構成する。モータ側クラッチ１７は、モータ３の動力の断接状態を制御する多板式クラッチであり、モータ軸１３に固定された係合要素１７ａと、遊転ギヤ１３ｂに固定された係合要素１７ｂとを有する。係合要素１７ａはモータ３からの動力が入力されるものであり、係合要素１７ｂは駆動輪８側に動力を出力するものである。これらの係合要素１７ａ，１７ｂは、モータ軸１３に設けられた油路入口５ｂから流入したオイルの油圧に応じて互いに離間（切断），接近（係合）する方向に駆動される。

モータ側クラッチ１７を係合すると、モータ３の動力が遊転ギヤ１３ｂ及び固定ギヤ１６ａ，１６ｂを介して駆動輪８側へと伝達されるとともに、駆動輪８側の回転がモータ３へと伝わる。つまり、モータ側クラッチ１７が係合された状態では、モータ３による力行駆動，回生発電が可能となる。反対に、エンジン２での走行時（モータ３の停止時）にモータ側クラッチ１７を切断すると、遊転ギヤ１３ｂが空転し、駆動輪８側の回転がモータ３に伝わることがないため、モータ３が連れ回されることがなくなり抵抗が小さくなる。

パーキングギヤ１９は、パーキングロック装置を構成する要素であり、運転者によりＰレンジが選択されると、図示しないパーキングスプラグと係合して、第二カウンタ軸１６（すなわち出力軸１２）の回転を禁止する。
なお、デフ１８は、図３に示すように、リングギヤ１８ａに伝達された動力を、デフケース１８ｂ，ピニオンシャフト１８ｃ，デフピニオン１８ｄ，サイドギヤ１８ｅを介して出力軸１２に伝達する。

［３．作用，効果］
（１）上述したトランスアクスル１には切替機構２０Ａが設けられ、パラレルモードでの走行時に、走行状態や要求出力等に応じてハイギヤ段とローギヤ段とが切り替えられる。つまり、パラレルモードにおいて、エンジン２の動力を二段階に切り替えて伝達（出力）することができるため、走行パターンを増やすことができ、ドライバビリティの向上や燃費改善といった効果が得られ、車両商品性を向上させることができる。また、切替機構２０Ａが遊星ギヤ３０Ａを有して構成されていることから、例えばスリーブを用いた切替機構を設ける場合と比較して、ハイロー切替時における音の発生を抑制することができる。

また、第一カウンタ軸１５に介装された遊星ギヤ３０Ａは、モータ３及びジェネレータ４が取り付けられる左側面１Ｆ寄りであって、側面視でモータ３及びジェネレータ４のいずれとも重ならないように配置される。このため、複数の変速段（ハイギヤ段，ローギヤ段）とこれを切り替える切替機構２０Ａとをトランスアクスル１に内蔵しつつ、トランスアクスル１を含むパワートレイン７の大型化を抑制することができる。
さらに、上述した車両１０では、エンジン２及びモータ３の動力を個別に出力可能であるため、ハイロー切替時にトルク抜けが生じたとしても、このトルク抜けをモータ３の動力でカバーすることができる。これにより、変速ショックを抑制することができる。

（２）上述したトランスアクスル１では、切替機構２０Ａがクラッチ４０Ａとブレーキ５０Ａとを有しており、ブレーキ５０Ａによって遊星ギヤ３０Ａのサンギヤ３１ａが拘束される。ところで、エンジン２の動力で走行するパラレルモードは、走行負荷，走行速度が高い場合に選択される走行モードであることから、パラレルモードにおいて二つの変速比を設定する場合には、高車速域での変速を想定していることからこれらの変速比を近い値にする必要がある。これに対し、上述したトランスアクスル１では、ブレーキ５０Ａがサンギヤ３１ａを拘束するため、ハイギヤ段とローギヤ段の変速比を近い値にすることができる。

（３）上述したトランスアクスル１のケーシング１Ｃは、側面視でモータ３の回転軸３ａ（モータ軸１３）とジェネレータ４の回転軸４ａ（ジェネレータ軸１４）との間の領域内に、外方へ突設された筒状部１Ｄを有している。すなわち、この筒状部１Ｄはモータ３ともジェネレータ４とも干渉しないように設けられていることから、この筒状部１Ｄに遊星ギヤ３０Ａを内蔵することで、パワートレイン７を大型化することなく、遊星ギヤ３０Ａを有する切替機構２０Ａをトランスアクスル１に組み込むことができる。

（４）上述したトランスアクスル１によれば、モータ３から出力軸１２までの動力伝達経路（第二経路６２）上に断接機構が介装されているため、モータ３の動力伝達及びモータ３に対する動力伝達を断接することができる。これにより、エンジン２の動力で走行するパラレルモードにおいて、エンジン２のみで走行している場合（モータ３が停止している場合）に、動力伝達を切断することで、モータ３の連れ回りを回避することができる。

従来、断接機構のないトランスアクスルでは、モータ３が高速で連れ回された場合の回生ブレーキの発生を防ぐために、弱め界磁制御を実施していた。ただし、この制御の実施には電力が必要なことから、電費向上の観点からは弱め界磁制御の実施は好ましくなかった。しかしながら、弱め界磁制御を実施しなければ、モータ３の回転数によっては加速中にもかかわらず回生ブレーキが発生するという現象が生じ、運転者に違和感を与えかねない。

このような課題に対し、上述したトランスアクスル１では、断接機構によってモータ３の連れ回りを回避することができるため、弱め界磁制御の実施の必要性をなくすことができる。これにより、無駄な電力消費を回避することができ、電費を向上させることができる。また、モータ３の動力伝達を遮断することから、加速中における回生ブレーキの発生を確実に防止することができ、運転者に違和感を与えることもない。

［４．変形例］
上述したトランスアクスル１は一例であって、その構成は上述したものに限られない。以下、トランスアクスル１の変形例について、図５〜図８を用いて説明する。図５〜図８は、第一変形例〜第四変形例に係るトランスアクスル１を備えたパワートレイン７を示すスケルトン図である。なお、上述した実施形態やそれまでに説明した変形例と同様の構成については、上述した実施形態や変形例の符号と同一の符号又は同様の符号（同一の数字に異なるアルファベット等）を付し、重複する説明は省略する。

［４−１．第一変形例］
図５に示すように、第一変形例に係るトランスアクスル１は、入力軸１１とジェネレータ軸１４とを連結する構成と、断接機構の構成とが異なる点を除いて、上述した実施形態と同様に構成されている。本変形例のトランスアクスル１には、ジェネレータ１４の固定ギヤ１４ａと常時噛合する固定ギヤ１１ｂ（第二ギヤ）が入力軸１１に設けられており、これらの固定ギヤ１１ｂ，１４ａによってエンジン２とジェネレータ４との間で動力伝達可能とされる。なお、上述した固定ギヤ１１ａ（第一ギヤ）は、第一カウンタ軸１５の遊転ギヤ１５ｂのみと常時噛合している。

また、本変形例のトランスアクスル１には、第二カウンタ軸１６に介装されたモータ側クラッチ１７′と遊転ギヤ１６ｃとを有する断接機構が設けられる。遊転ギヤ１６ｃは、モータ側クラッチ１７′の一方の係合要素１７ａ′に固定されるとともに、モータ軸１３に設けられた固定ギヤ１３ａと常時噛合し、モータ軸１３の回転に追従して回転する。モータ側クラッチ１７′は、モータ３の動力の断接状態を制御する多板式クラッチであり、遊転ギヤ１６ｃに固定された一方の係合要素１７ａ′と、第二カウンタ軸１６に固定された他方の係合要素１７ｂ′とを有する。

係合要素１７ａ′はモータ３からの動力が入力されるものであり、係合要素１７ｂ′は駆動輪８側に動力を出力するものである。これらの係合要素１７ａ′，１７ｂ′は、第二カウンタ軸１６に設けられた油路入口５ｂから流入したオイルの油圧に応じて互いに離間（切断），接近（係合）する方向に駆動される。なお、モータ側クラッチ１７′の断接時における作用，効果は上述した実施形態と同様である。

したがって、本変形例に係るトランスアクスル１によっても、上述した実施形態と同様の構成からは同様の効果を得ることができる。また、本変形例の入力軸１１には、出力軸１２側へ動力を伝達する固定ギヤ１１ａと、これとは別体でジェネレータ４へ動力を伝達する固定ギヤ１１ｂとが設けられる。このようにエンジン２の動力を別々のギヤ１１ａ，１１ｂで出力軸１２側とジェネレータ４とに伝達することで、それぞれのギヤ比を所望の値に設計しやすくすることができる。また、軸方向に直交する方向（ギヤ径方向）の寸法を短縮することができ、パワートレイン７の小型化を図ることができる。

［４−２．第二変形例］
図６（ａ）に示すように、第二変形例に係るトランスアクスル１は、上述した実施形態のものに対し、遊星ギヤ３０Ｂのキャリア３２ｂとリングギヤ３３ｂとをクラッチ４０Ｂにより拘束する点で異なる。なお、本変形例では、第一変形例と同様に、入力軸１１には固定ギヤ１１ｂが設けられており、第二カウンタ軸１６には断接機構が設けられているが、これらの構成は上述した実施形態と同様であってもよい。

本変形例の切替機構２０Ｂは、ハイギヤ段とローギヤ段とを切り替えるものであって、第一カウンタ軸１５に介装された遊星ギヤ３０Ｂ及びクラッチ４０Ｂと、ブレーキ５０Ｂとを有する。遊星ギヤ３０Ｂは、リングギヤ３３ｂがクラッチ４０Ｂの一方の係合要素４１ｂを介して遊転ギヤ１５ｂと接続されるとともに、キャリア３２ｂが第一カウンタ軸１５に接続される。すなわち、本変形例においても、エンジン２の動力はリングギヤ３３ｂに入力され、キャリア３２ｂから出力される。

また、サンギヤ３１ｂにはブレーキ５０Ｂの第一要素５１ｂが固定されている。第一要素５１ｂがケーシング１Ｃに固定された第二要素５２ｂと接近（係合）することで、サンギヤ３１ｂが拘束される。一方、クラッチ４０Ｂの他方の係合要素４２ｂは、第一カウンタ軸１５に固定されている。本変形例のクラッチ４０Ｂは、第一カウンタ軸１５の右側に設けられた油路入口５ａから流入したオイルの油圧に応じて、係合要素４１ｂ，４２ｂが互いに離間（切断），接近（係合）する方向に駆動される。すなわち、クラッチ４０Ｂは、遊星ギヤ３０Ｂの要素のうち、キャリア３２ｂとリングギヤ３３ｂとを油圧に応じて開放又は拘束する。

したがって、本変形例のトランスアクスル１においても、上述した実施形態と同様に、クラッチ４０Ｂが係合された状態か、又は、ブレーキ５０Ｂがサンギヤ３１ｂを拘束した状態であれば、リングギヤ３３ｂに入力された動力がキャリア３２ｂから出力されて、固定ギヤ１５ａを介して駆動輪８側へと伝達される。一方、クラッチ４０Ｂが切断されるとともにブレーキ５０Ｂがサンギヤ３１ｂを開放している場合には、エンジン２の動力伝達が遮断された状態となる。

クラッチ４０Ｂが係合された状態でブレーキ５０Ｂが開放されると、キャリア３２ｂとリングギヤ３３ｂが拘束されて一体回転する。この場合の共線図を図６（ｂ）の左側に示す。また、クラッチ４０Ｂが切断された状態でブレーキ５０Ｂがサンギヤ３１ｂを拘束すると、サンギヤ３１ｂの回転が禁止される。この場合の共線図を図６（ｂ）の右側に示す。これらの共線図から明らかなように、本変形例に係るトランスアクスル１によっても、上述した実施形態と同様に、ハイギヤ段（変速比１）とローギヤ段とを切り替えることができる。また、その他にも上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

［４−３．第三変形例］
図７（ａ）に示すように、第三変形例に係るトランスアクスル１は、上述した実施形態のものに対し、遊星ギヤ３０Ｃに対する動力の入出力経路が異なるとともに、キャリア３２ｃとリングギヤ３３ｃとをクラッチ４０Ｃにより拘束する点で異なる。なお、本変形例では、第一変形例と同様に、入力軸１１には固定ギヤ１１ｂが設けられており、第二カウンタ軸１６には断接機構が設けられているが、これらの構成は上述した実施形態と同様であってもよい。

本変形例の切替機構２０Ｃは、ハイギヤ段とローギヤ段とを切り替えるものであって、第一カウンタ軸１５に介装された遊星ギヤ３０Ｃとクラッチ４０Ｃとブレーキ５０Ｃとを有する。遊星ギヤ３０Ｃは、キャリア３２ｃが第一連結要素３５ｃを介して遊転ギヤ１５ｂと接続されるとともに、リングギヤ３３ｃが第二連結要素３６ｃを介して第一カウンタ軸１５に接続される。すなわち、本変形例では、エンジン２の動力はキャリア３２ｃに入力され、リングギヤ３３ｃから出力される。

また、サンギヤ３１ｃにはブレーキ５０Ｃの第一要素５１ｃが固定されている。第一要素５１ｃがケーシング１Ｃに固定された第二要素５２ｃと接近（係合）することで、サンギヤ３１ｃが拘束される。クラッチ４０Ｃは、一方の係合要素４１ｃがキャリア３２ｃに固定されるとともに、他方の係合要素４２ｃが第一カウンタ軸１５に固定されている。つまり、本変形例のクラッチ４０Ｃは、遊星ギヤ３０Ｃの要素のうち、キャリア３２ｃとリングギヤ３３ｃとを油圧に応じて開放又は拘束する。

本変形例のトランスアクスル１では、クラッチ４０Ｃが係合された状態か、又は、ブレーキ５０Ｃがサンギヤ３１ｃを拘束した状態であれば、キャリア３２ｃに入力された動力がリングギヤ３３ｃから出力されて、固定ギヤ１５ａを介して駆動輪８側へと伝達される。一方、クラッチ４０Ｃが切断されるとともにブレーキ５０Ｃがサンギヤ３１ｃを開放している場合には、エンジン２の動力伝達が遮断された状態となる。

クラッチ４０Ｃが係合された状態でブレーキ５０Ｃが開放されると、キャリア３２ｃとリングギヤ３３ｃが拘束されて一体回転する。この場合の共線図は図７（ｂ）の左側に示す通りであり、回転速度は三要素とも同一となることから、変速比は１となる。一方、クラッチ４０Ｃが切断された状態でブレーキ５０Ｃがサンギヤ３１ｃを拘束すると、サンギヤ３１ｃの回転が禁止される。この場合の共線図は図７（ｂ）の右側に示す通りであり、リングギヤ３３ｃ（出力）の回転速度がキャリア３２ｃ（入力）の回転速度よりも大きくなる。

すなわち、サンギヤ３１ｃの回転が禁止されると、エンジン２の回転が増速されてリングギヤ３３ｃから出力されることから、変速比は１よりも小さい状態となる。言い換えると、この場合は、キャリア３２ｃとリングギヤ３３ｃとを拘束した状態（変速比１の状態）に対し、ハイギヤ段となる。なお、共線図から明らかなように、サンギヤ３１ｃの回転を禁止することで、キャリア３３ｃやリングギヤ３３ｃの回転を禁止する場合と比較して、ハイギヤ段の変速比がローギヤ段の変速比（変速比１）に近い値となる。

したがって、本変形例のトランスアクスル１によっても、上述した実施形態と同様に、ハイギヤ段とローギヤ段（変速比１）とを切り替えることができる。また、その他にも上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

［４−４．第四変形例］
図８に示すように、第三変形例に係るトランスアクスル１は、上述した実施形態のものに対し、遊星ギヤ３０Ｄがステップピニオン式であるとともに、この遊星ギヤ３０Ｄに対する動力の入出力経路が異なる。なお、本変形例では、第一変形例と同様に、入力軸１１には固定ギヤ１１ｂが設けられており、第二カウンタ軸１６には断接機構が設けられているが、これらの構成は上述した実施形態と同様であってもよい。

本変形例の切替機構２０Ｄも、ハイギヤ段とローギヤ段とを切り替えるものであって、第一カウンタ軸１５に介装された遊星ギヤ３０Ｄとクラッチ４０Ｄとブレーキ５０Ｄとを有する。遊星ギヤ３０Ｄは、キャリア３２ｄが遊転ギヤ１５ｂと接続されるとともに、クラッチ４０Ｄの一方の係合要素４１ｄが固定される。また、キャリア３２ｄには、互いに歯数が異なる二つのピニオンギヤ３４ｄ，３４ｄ′が回動可能に支持される。歯数が多い一方のピニオンギヤ３４ｄはサンギヤ３１ｄと常時噛合し、歯数が少ない他方のピニオンギヤ３４ｄ′はリングギヤ３３ｄと常時噛合している。リングギヤ３３ｄは、連結要素３５ｄを介して第一カウンタ軸１５に接続される。すなわち、本変形例では、エンジン２の動力はキャリア３２ｄに入力され、リングギヤ３３ｄから出力される。

また、サンギヤ３１ｄは、上述した実施形態と同様に遊転ギヤとして設けられ、クラッチ４０Ｄの他方の係合要素４２ｄとブレーキ５０Ｄの第一要素５１ｄとが固定されている。なお、ブレーキ５０Ｄの第二要素５２ｄは、ケーシング１Ｃに固定されている。すなわち、本変形例においても、クラッチ４０Ｄは油圧に応じてサンギヤ３１ｄとキャリア３２ｄとを拘束又は開放し、ブレーキ５０Ｄは油圧に応じてサンギヤ３１ｄを拘束又は開放する。

本変形例のトランスアクスル１では、クラッチ４０Ｄが係合された状態か、又は、ブレーキ５０Ｄがサンギヤ３１ｄを拘束した状態であれば、キャリア３２ｄに入力された動力がリングギヤ３３ｄから出力されて、固定ギヤ１５ａを介して駆動輪８側へと伝達される。一方、クラッチ４０Ｄが切断されるとともにブレーキ５０Ｄがサンギヤ３１ｄを開放している場合には、エンジン２の動力伝達が遮断された状態となる。

クラッチ４０Ｄが係合された状態でブレーキ５０Ｄが開放されると、サンギヤ３１ｄとキャリア３２ｄとが拘束されて一体回転するため、変速比は１となる。一方、クラッチ４０Ｄが切断された状態でブレーキ５０Ｄがサンギヤ３１ｄを拘束すると、サンギヤ３１ｄの回転が禁止されるため、リングギヤ３３ｄ（出力）の回転速度がキャリア３２ｄ（入力）の回転速度よりも大きくなる。すなわち、この場合にはエンジン２の回転が増速されてリングギヤ３３ｄから出力されることから、変速比は１よりも小さい状態（ハイギヤ段）となる。

したがって、本変形例のトランスアクスル１によっても、上述した実施形態と同様に、ハイギヤ段とローギヤ段（変速比１）とを切り替えることができる。また、その他にも上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

［５．その他］
以上、本発明の実施形態及び変形例を説明したが、本発明は上述した実施形態等に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、切替機構が、遊星ギヤのサンギヤ以外の一要素をブレーキで拘束するとともに、二つの要素をクラッチで拘束することで、ハイギヤ段とローギヤ段とを切り替えるように構成してもよい。

また、トランスアクスル１に対するエンジン２，モータ３，ジェネレータ４，ポンプ５の相対位置は上述したものに限らない。これらの相対位置に応じて、トランスアクスル１内の六つの軸１１〜１６の配置を設定すればよい。また、トランスアクスル１内の各軸に設けられるギヤの配置も一例であって、上述したものに限られない。なお、モータ３から駆動輪８への動力伝達に係る第二経路６２の中途に介装されたモータ側クラッチ１７を省略してもよい。

１ トランスアクスル（トランスアクスル装置）
１Ｃ ケーシング
１Ｄ 筒状部
１Ｆ 左側面（取付面）
２ エンジン
２ａ クランクシャフト（回転軸）
３ モータ（電動機，第一の回転電機）
３ａ 回転軸
４ ジェネレータ（発電機，第二の回転電機）
４ａ 回転軸
８ 駆動輪
１０ 車両
１１ 入力軸
１１ａ 固定ギヤ（第一ギヤ）
１１ｂ 固定ギヤ（第二ギヤ）
１２ 出力軸
１５ 第一カウンタ軸（カウンタ軸）
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ 切替機構
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 遊星ギヤ
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ サンギヤ（要素）
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ キャリア（要素）
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ リングギヤ（要素）
４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ クラッチ
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ ブレーキ

Claims (5)

1. エンジン，第一の回転電機及び第二の回転電機を装備し、前記エンジン及び前記第一の回転電機の動力を個別に駆動輪側の出力軸に伝達するとともに前記エンジンの動力を前記第二の回転電機にも伝達するハイブリッド車両のトランスアクスル装置であって、
   前記第一の回転電機及び前記第二の回転電機が取り付けられる取付面を有するケーシングと、
   前記ケーシング内であって、前記エンジンの回転軸と同軸上に接続された入力軸と前記出力軸との間の動力伝達経路上に配置されたカウンタ軸と、
   前記カウンタ軸に介装された遊星ギヤを有し、ハイギヤ段とローギヤ段とを切り替える切替機構と、を備え、
   前記遊星ギヤが、前記ケーシングの前記取付面寄りであって、前記取付面側から見て前記第一の回転電機及び前記第二の回転電機のいずれとも重ならないように配置された
   ことを特徴とする、トランスアクスル装置。
2. 前記切替機構は、前記遊星ギヤの要素のうちの二つを拘束自在に設けられたクラッチと、前記遊星ギヤのサンギヤを拘束自在に設けられたブレーキと、を有する
   ことを特徴とする、請求項１記載のトランスアクスル装置。
3. 前記ケーシングは、前記カウンタ軸の周囲に軸方向に沿って外方へ突設され、前記遊星ギヤを内蔵する筒状部を有し、
   前記筒状部は、前記取付面側から見て前記第一の回転電機の回転軸と前記第二の回転電機の回転軸との間の領域内に配置された
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載のトランスアクスル装置。
4. 前記第一の回転電機から前記出力軸までの動力伝達経路上に介装され、前記第一の回転電機の動力の伝達を断接する断接機構を備えた
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のトランスアクスル装置。
5. 前記入力軸に設けられ、前記エンジンの動力を前記出力軸側に伝達する第一ギヤと、
   前記入力軸に前記第一ギヤとは別体で設けられ、前記エンジンの動力を前記第二の回転電機に伝達する第二ギヤと、を備えた
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のトランスアクスル装置。

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