JP2018069801A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機を大型化することなく、電動機から駆動輪に伝達されるトルクを大きくできるハイブリッド車両の駆動装置を提供すること。
【解決手段】トランスアクスル３において、電動機３０の出力歯車３２は、複数の従動歯車１１、１２、１３の中で最も歯数の多い１速段用の従動歯車１１と噛み合っている。トランスアクスル３は、出力歯車３２から１速段用の従動歯車１１に伝達された動力を、出力軸７、ディファレンシャル装置２５を経て駆動輪２７Ｌ、２７Ｒに伝達している。１速段用の従動歯車１１は、出力軸７に固定されて出力軸７と常時一体回転する。トランスアクスル３は、電動機３０の回転軸３１に設けられる出力歯車３２と、複数の従動歯車１１、１２、１３の中で最も歯数の多い１速段用の従動歯車１１に出力歯車３２から動力を伝達する動力伝達機構３４と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両の駆動装置に関する。

ハイブリッド車両は、内燃機関および電動機の少なくとも一方から出力された動力を駆動輪に伝達して走行するようになっている。従来のこの種のハイブリッド車両の駆動装置として特許文献１に記載されたものが知られている。

特許文献１に記載のハイブリッド車両の駆動装置は、平行軸歯車式の変速機とディファレンシャル装置とを有しており、変速機の出力軸と、駆動輪に連結される駆動軸と、電動機の回転軸とが、互いに異なる位置に平行に配置されている。また、ディファレンシャル装置のケースに設けられるファイナル従動歯車は、変速機の出力軸に設けられる歯車と噛合うとともに、電動機の回転軸に設けられた歯車とも噛合うようになっている。

したがって、特許文献１に記載のハイブリッド車両の駆動装置は、変速機で減速された内燃機関の駆動力と、電動機の駆動力と、をファイナル従動歯車に入力している。

特開２００２−１６０５４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド車両の駆動装置では、内燃機関の駆動力が変速機で減速されてからファイナル従動歯車に入力されるのに対し、電動機の駆動力は、減速されることなくファイナル従動歯車に入力されている。

このため、特許文献１に記載のハイブリッド車両の駆動装置は、電動機の回転軸の歯車とファイナル従動歯車との噛合いによる減速だけでは、電動機のトルクを十分に増幅するだけの減速比を得ることができなかった。したがって、特許文献１に記載のハイブリッド車両の駆動装置は、電動機から駆動輪に伝達されるトルクを大きくすることができず、トルクを大きくするためには電動機を大きくしなければならないという問題があった。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、電動機を大型化することなく、電動機から駆動輪に伝達されるトルクを大きくできるハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、内燃機関の動力が入力される入力軸と、前記入力軸と平行に配置された出力軸とを有する平行軸歯車式の変速機と、前記出力軸から伝達された動力を左右の駆動輪に差動回転自在に伝達するディファレンシャル装置と、を備え、前記内燃機関および電動機の少なくとも一方から出力された動力を前記駆動輪に伝達して走行するハイブリッド車両の駆動装置であって、前記出力軸に設けられるファイナル駆動歯車および複数の従動歯車と、前記入力軸に設けられ、前記複数の従動歯車と噛合って変速段を形成する複数の駆動歯車と、前記ディファレンシャル装置に設けられ、前記ファイナル駆動歯車と噛合うファイナル従動歯車と、前記電動機の回転軸に設けられる出力歯車と、を備え、前記出力歯車は、前記複数の従動歯車の中で最も歯数の多い１速段用の従動歯車と噛み合い、前記出力歯車から前記１速段用の従動歯車に伝達された動力を、前記出力軸、前記ディファレンシャル装置を経て前記駆動輪に伝達することを特徴とする。

このように上記の本発明によれば、電動機を大型化することなく、電動機から駆動輪に伝達されるトルクを大きくできる。

図１は、本発明の第１実施例に係る駆動装置を備えた車両の構成図である。 図２は、本発明の第２実施例に係る駆動装置を備えた車両の構成図である。

本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の駆動装置は、内燃機関の動力が入力される入力軸と、入力軸と平行に配置された出力軸とを有する平行軸歯車式の変速機と、出力軸から伝達された動力を左右の駆動輪に差動回転自在に伝達するディファレンシャル装置と、を備え、内燃機関および電動機の少なくとも一方から出力された動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド車両の駆動装置であって、出力軸に設けられるファイナル駆動歯車および複数の従動歯車と、入力軸に設けられ、複数の従動歯車と噛合って変速段を形成する複数の駆動歯車と、ディファレンシャル装置に設けられ、ファイナル駆動歯車と噛合うファイナル従動歯車と、電動機の回転軸に設けられる出力歯車と、を備え、出力歯車は、複数の従動歯車の中で最も歯数の多い１速段用の従動歯車と噛み合い、出力歯車から１速段用の従動歯車に伝達された動力を、出力軸、ディファレンシャル装置を経て駆動輪に伝達することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両の駆動装置は、電動機を大型化することなく、電動機から駆動輪に伝達されるトルクを大きくできる。

以下、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置の第１実施例について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施例に係るハイブリッド車両の駆動装置を示す図である。

まず、構成を説明する。図１において、ハイブリッド車両１は、内燃機関２、変速機４、ディファレンシャル装置２５、駆動輪２７Ｌ、２７Ｒ、電動機３０を備えている。

内燃機関２は、シリンダブロック２Ａの内部にクランクシャフト２Ｂを回転自在に備えている。クランクシャフト２Ｂは、図示しないコネクティングロッドを介して図示しない複数のピストンに連結されており、混合気の燃焼によるピストンの上下運動を回転運動に変換する。

変速機４は、平行軸歯車式の変速機であり、内燃機関２の動力が入力される入力軸６と、この入力軸６と平行に配置された出力軸７とを備えている。

変速機４およびディファレンシャル装置２５は、共通のトランスアクスルケース３Ａに収容されており、トランスアクスル３を構成している。トランスアクスル３は本発明のハイブリッド車両の駆動装置を構成している。

入力軸６は、トランスアクスルケース３Ａに回転自在に支持されており、発進装置としてのクラッチ２０を介してクランクシャフト２Ｂに連結されている。クラッチ２０は、図示しないクラッチペダルの操作に伴ってクランクシャフト２Ｂと入力軸６とを連結して内燃機関２の動力を変速機４に伝達する。また、クラッチ２０は、クランクシャフト２Ｂと入力軸６との連結を解除して、内燃機関２から変速機４に伝達される動力を遮断する。

出力軸７には、内燃機関２側から順にファイナル駆動歯車１４および従動歯車１１、１２、１３が設けられている。

入力軸６には、内燃機関２側から順に、駆動歯車８、９、１０が設けられており、この駆動歯車８、９、１０は、従動歯車１１、１２、１３とそれぞれ噛合って変速段を形成している。駆動歯車８および従動歯車１１は１速段を形成し、駆動歯車９および従動歯車１２は２速段を形成し、駆動歯車１０および従動歯車１３は３速段を形成している。

ここで、従動歯車１１、１２、１３の中で１速段用の従動歯車１１は最も歯数が多くなっている。また、駆動歯車８、９、１０の中で１速段用の駆動歯車８は最も歯数が少なくなっている。

ディファレンシャル装置２５は、ファイナル従動歯車１５を有するデフケース２５Ａを備えており、ファイナル従動歯車１５はファイナル駆動歯車１４と噛合っている。ディファレンシャル装置２５は、ファイナル駆動歯車１４からファイナル従動歯車１５に入力された動力を左右のドライブシャフト２６Ｌ、２６Ｒを介して左右の駆動輪２７Ｌ、２７Ｒに分配する。したがって、ディファレンシャル装置２５は、出力軸７から伝達された動力を左右の駆動輪２７Ｌ、２７Ｒに差動回転自在に伝達する。

入力軸６の軸線方向において駆動歯車９、１０の間には噛み合いクラッチ１７が設けられている。噛み合いクラッチ１７は、入力軸６に固定されたクラッチハブ１８と、このクラッチハブ１８と同軸上で、入力軸６の軸線方向に移動自在に設けられたハブスリーブ１９と、を含んで構成される。

ハブスリーブ１９には図示しないシフトフォークが連結されており、運転者による図示しないシフトレバーの操作力、または、図示しないシフトアクチュエータの操作力によりシフトフォークが操作され、このシフトフォークがハブスリーブ１９を入力軸６の軸線方向に移動する。

噛み合いクラッチ１７において、ハブスリーブ１９が図１中、右方に移動すると、ハブスリーブ１９が駆動歯車９の側面の図示しない歯車ピースおよびクラッチハブ１８に同時に噛み合う。これにより、駆動歯車９がハブスリーブ１９を介して入力軸６に連結され、内燃機関２の動力が駆動歯車９から従動歯車１２を介して出力軸７に動力が伝達される。

噛み合いクラッチ１７において、ハブスリーブ１９が図１中、左方に移動すると、ハブスリーブ１９が駆動歯車１０の側面の図示しない歯車ピースおよびクラッチハブ１８に同時に噛み合う。

これにより、駆動歯車１０がハブスリーブ１９を介して入力軸６に連結され、内燃機関２の動力が駆動歯車１０から従動歯車１３を介して出力軸７に伝達される。このように噛み合いクラッチ１７は、駆動歯車９、１０に選択的に係合することにより、選択的に係合した駆動歯車９、１０を入力軸６に固定して一体回転させることで、２速段または３速段の動力伝達経路を成立させる。

一方、１速段用の従動歯車１１は、出力軸７に固定されて出力軸７と常時一体回転している。また、１速段用の従動歯車１１と噛合う１速段用の駆動歯車８は、ワンウェイクラッチ４０を介して入力軸６に設けられている。

ワンウェイクラッチ４０は、入力軸６の回転速度が１速段用の駆動歯車８の回転速度より速いときは、１速段用の駆動歯車８と入力軸６とを一体回転させるようになっている。また、ワンウェイクラッチ４０は、入力軸６の回転速度が１速段用の駆動歯車８の回転速度より遅いときは、１速段用の駆動歯車８に対して入力軸６を空転させるようになっている。

電動機３０は、回転軸３１と、この回転軸３１に設けられた出力歯車３２とを備えている。電動機３０は、その回転軸３１が入力軸６および出力軸７と平行になるように、トランスアクスルケース３Ａ内に配置されている。出力歯車３２は、従動歯車１１、１２、１３の中で最も歯数の多い１速段用の従動歯車１１と噛み合っている。

このように構成されたトランスアクスル３は、電動機３０の出力歯車３２から１速段用の従動歯車１１に伝達された動力を、出力軸７、ディファレンシャル装置２５を経て駆動輪２７Ｌ、２７Ｒに伝達する。これにより、ハイブリッド車両１は、内燃機関２および電動機３０の少なくとも一方から出力された動力を駆動輪２７Ｌ、２７Ｒに伝達して走行する。

次に作用効果を説明する。本実施例のトランスアクスル３において、電動機３０の出力歯車３２は、複数の従動歯車１１、１２、１３の中で最も歯数の多い１速段用の従動歯車１１と噛み合っている。そして、トランスアクスル３は、出力歯車３２から１速段用の従動歯車１１に伝達された動力を、出力軸７、ディファレンシャル装置２５を経て駆動輪２７Ｌ、２７Ｒに伝達している。

これにより、変速機４において大径で歯数の多い１速段用の従動歯車１１を、電動機３０の減速用の歯車として共用できるため、減速用に新たな歯車を追加することなく大きな減速比を得ることができ、１速段用の従動歯車１１を用いて電動機３０のトルクを増幅できる。

このため、電動機３０を大型化することなく、電動機３０から駆動輪２７Ｌ、２７Ｒに伝達されるトルクを大きくできる。

また、本実施例のトランスアクスル３において、１速段用の従動歯車１１は、出力軸７に固定されて出力軸７と常時一体回転する。

ここで、各種の変速機の中には、１速段用の従動歯車を出力軸に遊転可能に配置しておき、１速段にシフトしたときのみ、噛み合いクラッチにより従動歯車を出力軸に一体回転可能に連結する構成のものがある。すなわち、噛み合いクラッチを１速段用の駆動歯車の側に設けるのではなく、１速段用の従動歯車の側に設けたものがある。

１速段用の従動歯車を出力軸に遊転可能に配置した変速機において本実施例のように電動機３０の出力歯車３２を１速段用の従動歯車に噛合わせた場合、１速段にシフトしないと電動機３０の動力が出力軸に伝達されない。

そこで、本実施例では、１速段の従動歯車を出力軸７に固定して出力軸７と常時一体回転させることで、電動機３０の駆動力を、出力軸７を介してディファレンシャル装置２５に常時伝達できる。

また、本実施例のトランスアクスル３において、１速段用の駆動歯車８は、ワンウェイクラッチ４０を介して入力軸６に設けられている。

そして、ワンウェイクラッチ４０は、入力軸６の回転速度が１速段用の駆動歯車８の回転速度より速いときは、１速段用の駆動歯車８と入力軸６とを一体回転させ、入力軸６の回転速度が１速段用の駆動歯車８の回転速度より遅いときは、１速段用の駆動歯車８に対して入力軸６を空転させる。

これにより、内燃機関２が停止して電動機３０の動力のみで走行する場合には、入力軸６の回転速度が１速段用の駆動歯車８の回転速度より遅くなり、ワンウェイクラッチ４０の働きにより１速段用の駆動歯車８に対して入力軸６が空転する。このため、電動機３０の動力みで走行する際に、内燃機関２を変速機４から自動的に断絶させることができ、内燃機関２が連れ回ってしまうのを防止できる。

また、内燃機関２を始動して機関回転数を上げると、入力軸６の回転速度が１速段用の駆動歯車８の回転速度より速くなり、ワンウェイクラッチ４０の働きにより１速段用の駆動歯車８と入力軸６とが一体回転する。このため、電動機３０の動力による走行から内燃機関２の動力による走行に自動的に切り替えることができる。

このように、１速段の従動歯車１１が出力軸７に固定されていても、アクチュエータや制御回路を設けることなく、電動機３０の動力による走行と内燃機関２の動力による走行とに自動的に切り替えることができる。

次に、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置の第２実施例について、図面を用いて説明する。図２は、本発明の第２実施例に係るハイブリッド車両の駆動装置を示す図である。なお、第１実施例と同じ構成部材には同じ符号を用いて説明する。第２実施例は、電動機３０と１速段用の従動歯車１１との間に動力伝達機構を備えている点において、第１実施例と異なっている。

図２において、ハイブリッド車両１は、電動機３０と１速段用の従動歯車１１との間に動力伝達機構３４を備えている。動力伝達機構３４は、回転軸３１と平行に配置された中間軸３５と、中間軸３５に設けられた中間軸従動歯車３６および中間軸出力歯車３７と、を備えている。

中間軸従動歯車３６は出力歯車３２と噛み合っており、中間軸出力歯車３７は１速段用の従動歯車１１と噛み合っている。これにより、動力伝達機構３４は、複数の従動歯車１１、１２、１３の中で最も歯数の多い１速段用の従動歯車１１に出力歯車３２から動力を伝達している。

このハイブリッド車両１は、出力歯車３２から動力伝達機構３４を介して１速段用の従動歯車１１に伝達された動力を、出力軸７、ディファレンシャル装置２５を経て駆動輪２７Ｌ、２７Ｒに伝達する。

なお、動力伝達機構３４は、電動機３０から伝達された回転を減速して１速段用の従動歯車１１に伝達するように、中間軸従動歯車３６および中間軸出力歯車３７の歯数を設定してもよい。また、動力伝達機構３４は、チェーンとスプロケットとからなる巻掛け式動力伝達機構であってもよい。

次に作用効果を説明する。本実施例では、トランスアクスル３は、電動機３０の回転軸３１に設けられる出力歯車３２と、複数の従動歯車１１、１２、１３の中で最も歯数の多い１速段用の従動歯車１１に出力歯車３２から動力を伝達する動力伝達機構３４と、を備えている。

これにより、変速機４の出力軸７と電動機３０との間隔を大きくできるため、電動機３０の形状やサイズの制約を低減でき、電動機３０を固定するブラケットを配置しやすくできる。また、電動機３０をディファレンシャル装置２５側に配置することも可能になる。特に、動力伝達機構３４としてチェーン等の巻掛け式動力伝達機構を用いた場合は、変速機４の出力軸７と電動機３０との間隔をより大きくできる。したがって、電動機３０の形状、サイズ、搭載位置、搭載方法の設計自由度を向上させることができる。

また、動力伝達機構３４で減速を行うようにすることで、電動機３０から駆動輪２７Ｌ、２７Ｒまでの減速比を大きくすることができる。

また、本実施例では、動力伝達機構３４は、回転軸３１と平行に配置された中間軸３５と、中間軸３５に設けられた中間軸従動歯車３６および中間軸出力歯車３７と、を有する。そして、中間軸従動歯車３６は、出力歯車３２と噛み合い、中間軸出力歯車３７は、１速段用の従動歯車１１と噛み合っている。

これにより、中間軸３５上で減速が行われるように中間軸従動歯車３６の歯数と中間軸出力歯車３７の歯数とを設定することで、電動機３０のトルクを中間軸３５上で増幅して１速段用の従動歯車１１に伝達できる。また、動力伝達機構３４をチェーン等の巻掛け式動力伝達機構から構成する場合と比較して、小さなサイズで減速比を大きくでき、静粛性を向上できる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ ハイブリッド車両
２ 内燃機関
３ トランスアクスル（ハイブリッド車両の駆動装置）
４ 変速機
６ 入力軸
７ 出力軸
８ 駆動歯車（１速段用の駆動歯車）
９、１０ 駆動歯車
１１ 従動歯車（１速段用の従動歯車）
１２、１３ 従動歯車
１４ ファイナル駆動歯車
１５ ファイナル従動歯車
２５ ディファレンシャル装置
２７Ｌ、２７Ｒ 駆動輪
３０ 電動機
３１ 回転軸
３２ 出力歯車
３４ 動力伝達機構
３５ 中間軸
３６ 中間軸従動歯車
３７ 中間軸出力歯車
４０ ワンウェイクラッチ

Claims (5)

1. 内燃機関の動力が入力される入力軸と、前記入力軸と平行に配置された出力軸とを有する平行軸歯車式の変速機と、
   前記出力軸から伝達された動力を左右の駆動輪に差動回転自在に伝達するディファレンシャル装置と、を備え、
   前記内燃機関および電動機の少なくとも一方から出力された動力を前記駆動輪に伝達して走行するハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記出力軸に設けられるファイナル駆動歯車および複数の従動歯車と、
   前記入力軸に設けられ、前記複数の従動歯車と噛合って変速段を形成する複数の駆動歯車と、
   前記ディファレンシャル装置に設けられ、前記ファイナル駆動歯車と噛合うファイナル従動歯車と、
   前記電動機の回転軸に設けられる出力歯車と、を備え、
   前記出力歯車は、前記複数の従動歯車の中で最も歯数の多い１速段用の従動歯車と噛み合い、
   前記出力歯車から前記１速段用の従動歯車に伝達された動力を、前記出力軸、前記ディファレンシャル装置を経て前記駆動輪に伝達することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
2. 前記１速段用の従動歯車は、前記出力軸に固定されて前記出力軸と常時一体回転することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
3. 前記複数の駆動歯車のうち、前記１速段用の従動歯車と噛合う１速段用の駆動歯車は、ワンウェイクラッチを介して前記入力軸に設けられ、
   前記ワンウェイクラッチは、
   前記入力軸の回転速度が前記１速段用の駆動歯車の回転速度より速いときは、前記１速段用の駆動歯車と前記入力軸とを一体回転させ、
   前記入力軸の回転速度が前記１速段用の駆動歯車の回転速度より遅いときは、前記１速段用の駆動歯車に対して前記入力軸を空転させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
4. 内燃機関の動力が入力される入力軸と、前記入力軸と平行に配置された出力軸とを有する平行軸歯車式の変速機と、
   前記出力軸から伝達された動力を左右の駆動輪に差動回転自在に伝達するディファレンシャル装置と、を備え、
   前記内燃機関および電動機の少なくとも一方から出力された動力を前記駆動輪に伝達して走行するハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記出力軸に設けられるファイナル駆動歯車および複数の従動歯車と、
   前記入力軸に設けられ、前記複数の従動歯車と噛合って変速段を形成する複数の駆動歯車と、
   前記ディファレンシャル装置に設けられ、前記ファイナル駆動歯車と噛合うファイナル従動歯車と、
   前記電動機の回転軸に設けられる出力歯車と、
   前記複数の従動歯車の中で最も歯数の多い１速段用の従動歯車に前記出力歯車から動力を伝達する動力伝達機構と、を備え、
   前記出力歯車から前記動力伝達機構を介して前記１速段用の従動歯車に伝達された動力を、前記出力軸、前記ディファレンシャル装置を経て前記駆動輪に伝達することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
5. 前記動力伝達機構は、
   前記回転軸と平行に配置された中間軸と、
   前記中間軸に設けられた中間軸従動歯車および中間軸出力歯車と、を有し、
   前記中間軸従動歯車は、前記出力歯車と噛み合い、
   前記中間軸出力歯車は、前記１速段用の従動歯車と噛み合い、
   前記出力歯車から前記中間軸を経て前記１速段用の従動歯車に伝達された動力を、前記出力軸、前記ディファレンシャル装置を経て前記駆動輪に伝達することを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の駆動装置。

Images