JP2018144763A - ハイブリッド車両用トランスミッション - Google Patents

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Abstract

【課題】より簡素化したハイブリッド車両用のトランスミッションを提供する。【解決手段】ハイブリッド車両用トランスミッション１００は、入力軸１、出力軸２、遊星歯車３、第１ブレーキ４１、第２ブレーキ４２、第３ブレーキ４３、第１クラッチ５１、及び第２クラッチ５２を備えている。遊星歯車３は、サンギア３１、プラネタリギア３２、キャリア３３、及びリングギア３４を有する。第１ブレーキ４１は、サンギア３１の回転を制動する。第２ブレーキ４２は、キャリア３３の回転を制動する。第３ブレーキ４３は、リングギア３４の回転を制動する。第１クラッチ５１は、サンギア３１とキャリア３３とを連結する。第２クラッチ５２は、電動モータＭを、リングギア３４又は出力軸２の一方と選択的に連結する。【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両用トランスミッションに関するものである。
特許文献１には、エンジンと電動モータとを駆動源として有するハイブリッド車両用のトランスミッションが提案されている。このトランスミッションでは、エンジン及び電動モータのトルクをラビニオ型遊星歯車を介して出力している。
特許第５９４２２２８号公報
上述したようなハイブリッド車両用のトランスミッションは複雑であるため、より簡素化したハイブリッド車両用のトランスミッションが要望されている。
本発明の課題は、より簡素化したハイブリッド車両用のトランスミッションを提供することにある。
本発明のある側面に係るハイブリッド車両用トランスミッションは、エンジン及び電動モータの回転速度を変速して出力するように構成されている。このハイブリッド車両用トランスミッションは、入力軸、出力軸、遊星歯車、第１ブレーキ、第２ブレーキ、第３ブレーキ、第１クラッチ、及び第２クラッチを備えている。入力軸は、エンジンからのトルクが入力される。出力軸は、エンジン又は電動モータからのトルクを出力する。遊星歯車は、サンギア、プラネタリギア、キャリア、及びリングギアを有する。第１ブレーキは、サンギアの回転を制動するように構成されている。第２ブレーキは、キャリアの回転を制動するように構成されている。第３ブレーキは、リングギアの回転を制動するように構成されている。第１クラッチは、サンギア、キャリア、及びリングギアのうち、２つを連結するように構成されている。第２クラッチは、電動モータを、リングギア又は出力軸の一方と選択的に連結するように構成されている。
この構成によれば、サンギア、プラネタリギア、キャリア、及びリングギアを有する通常の遊星歯車を用いているため、より簡素化したハイブリッド車両用トランスミッションとすることができる。
好ましくは、入力軸は、前記サンギアと一体的に回転する。
好ましくは、第１ブレーキは、前記入力軸の回転を制動するように構成される。
好ましくは、出力軸は、前記キャリアと一体的に回転する。
好ましくは、第１ブレーキ、前記第２ブレーキ、前記第３ブレーキ、及び前記第１クラッチの少なくとも１つは、１枚以上の摩擦板を有する。
好ましくは、第１ブレーキ、前記第２ブレーキ、前記第３ブレーキ、及び前記第１クラッチは、油圧式である。
好ましくは、第２クラッチは、ドグクラッチである。
本発明によれば、より簡素化したハイブリッド車両用のトランスミッションを提供することができる。
本実施形態に係るハイブリッド車両用トランスミッションの構成を示す模式図。 各走行パターンにおいてオン状態となるブレーキ及びクラッチを示す表。 走行パターン１における共線図。 走行パターン１におけるトルク伝達を示す図。 走行パターン２における共線図。 走行パターン２におけるトルク伝達を示す図。 走行パターン３における共線図。 走行パターン３におけるトルク伝達を示す図。 走行パターン４における共線図。 走行パターン４におけるトルク伝達を示す図。 走行パターン５における共線図。 走行パターン５におけるトルク伝達を示す図。 走行パターン６における共線図。 走行パターン６におけるトルク伝達を示す図。 走行パターン７における共線図。 走行パターン７におけるトルク伝達を示す図。 走行パターン８における共線図。 走行パターン８におけるトルク伝達を示す図。 走行パターン９における共線図。 走行パターン９におけるトルク伝達を示す図。 走行パターン１０における共線図。 走行パターン１０におけるトルク伝達を示す図。
以下、本発明に係るハイブリッド車両用トランスミッションの実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、ハイブリッド車両用トランスミッションは、エンジンＥ及び電動モータＭの回転速度を変速して出力するように構成されている。このハイブリッド車両用トランスミッション１００は、入力軸１、出力軸２、遊星歯車３、第１ブレーキ４１、第２ブレーキ４２，第３ブレーキ４３、第１クラッチ５１，及び第２クラッチ５２を有している。
入力軸１は、エンジンＥからのトルクが入力される。入力軸１は、ダンパ装置１０１を介して、エンジンＥに接続されている。入力軸１は、回転軸Ｏを中心に回転可能である。
出力軸２は、エンジンＥ又は電動モータＭからのトルクを出力する。出力軸２は、入力軸１と平行に延びている。出力軸２は、回転軸Ｏを中心に回転可能である。すなわち、出力軸２は、入力軸１と同じ回転軸を有している。出力軸２は、カウンタ軸６、及びディファレンシャルギア７を介して、駆動軸８にトルクを出力する。
遊星歯車３は、サンギア３１、複数のプラネタリギア３２，キャリア３３，及びリングギア３４を有している。サンギア３１は、入力軸１に取り付けられており、入力軸１と一体的に回転する。
各プラネタリギア３２は、サンギア３１の半径方向外側に配置されている。各プラネタリギア３２は、サンギア３１と噛み合っている。各プラネタリギア３２は、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。各プラネタリギア３２は、サンギア３１の周りを自転しながら公転する。
キャリア３３は、各プラネタリギア３２を回転可能に支持している。キャリア３３は、回転軸Ｏを中心に回転可能に配置されている。キャリア３３は、出力軸２に取り付けられており、出力軸２と一体的に回転可能である。
リングギア３４は、各プラネタリギア３２の半径方向外側に配置されている。リングギア３４は、各プラネタリギア３２と噛み合っている。リングギア３４は、回転軸Ｏを中心に回転可能に配置されている。
第１〜第３ブレーキ４１〜４３は、ケーシング１０２に固定されている。このため、第１〜第３ブレーキ４１〜４３は、回転しない。
第１ブレーキ４１は、サンギア３１の回転を制動するように構成されている。具体的には、第１ブレーキ４１は、サンギア３１と一体的に回転する入力軸１の回転を制動することによって、サンギア３１の回転を制動する。第１ブレーキ４１は、例えば油圧式であって、１枚以上の摩擦板から構成することができる。
第１ブレーキ４１がオン状態のとき、第１ブレーキ４１はサンギア３１の回転を制動する。すなわち、第１ブレーキ４１がオン状態のとき、第１ブレーキ４１は、サンギア３１とケーシング１０２とを連結する。したがって、第１ブレーキ４１がオン状態のとき、サンギア３１は回転不能である。
一方、第１ブレーキ４１がオフ状態のとき、第１ブレーキ４１はサンギア３１の回転を制動しない。すなわち、第１ブレーキ４１がオフ状態のとき、第１ブレーキ４１は、サンギア３１とケーシング１０２とを連結しない。したがって、第１ブレーキ４１がオフ状態のとき、サンギア３１は回転可能である。
第２ブレーキ４２は、キャリア３３の回転を制動するように構成されている。第２ブレーキ４２は、例えば油圧式であって、１枚以上の摩擦板から構成することができる。
第２ブレーキ４２がオン状態のとき、第２ブレーキ４２はキャリア３３の回転を制動する。すなわち、第２ブレーキ４２がオン状態のとき、第２ブレーキ４２は、キャリア３３とケーシング１０２とを連結する。したがって、第２ブレーキ４２がオン状態のとき、キャリア３３は回転不能である。
一方、第２ブレーキ４２がオフ状態のとき、第２ブレーキ４２はキャリア３３の回転を制動しない。すなわち、第２ブレーキ４２がオフ状態のとき、第２ブレーキ４２は、キャリア３３とケーシング１０２とを連結しない。したがって、第２ブレーキ４２がオフ状態のとき、キャリア３３は回転可能である。
第３ブレーキ４３は、リングギア３４の回転を制動するように構成されている。第３ブレーキ４３は、例えば油圧式であって、１枚以上の摩擦板から構成することができる。
第３ブレーキ４３がオン状態のとき、第３ブレーキ４３はリングギア３４の回転を制動する。すなわち、第３ブレーキ４３がオン状態のとき、第３ブレーキ４３は、リングギア３４とケーシング１０２とを連結する。したがって、第３ブレーキ４３がオン状態のとき、リングギア３４は回転不能である。
一方、第３ブレーキ４３がオフ状態のとき、第３ブレーキ４３はリングギア３４の回転を制動しない。すなわち、第３ブレーキ４３がオフ状態のとき、第３ブレーキ４３は、リングギア３４とケーシング１０２とを連結しない。したがって、第３ブレーキ４３がオフ状態のとき、リングギア３４は回転可能である。
第１クラッチ５１は、サンギア３１とキャリア３３とを連結するように構成されている。詳細には、第１クラッチ５１は、サンギア３１とキャリア３３とを遮断可能に連結している。なお、具体的には、第１クラッチ５１は、入力軸１とキャリア３３とを連結する。入力軸１はサンギア３１と一体的に回転するため、第１クラッチ５１によって入力軸１とキャリア３３とを連結すると、サンギア３１とキャリア３３とが一体的に回転する。第１クラッチ５１は、例えば、油圧式のクラッチ機構であって、１枚以上の摩擦板から構成することができる。
第１クラッチ５１がオン状態のとき、第１クラッチ５１はサンギア３１とキャリア３３とを連結する。したがって、第１クラッチ５１がオン状態のとき、サンギア３１とキャリア３３とが一体的に回転する。
一方、第１クラッチ５１がオフ状態のとき、第１クラッチ５１はサンギア３１とキャリア３３との連結を遮断する。したがって、第１クラッチ５１がオフ状態のとき、サンギア３１とキャリア３３とは相対的に回転可能である。
第２クラッチ５２は、電動モータＭを、リングギア３４又は出力軸２に選択的に連結するように構成されている。すなわち、第２クラッチ５２がオン状態のとき、第２クラッチ５２は、電動モータＭとリングギア３４とを連結するか、電動モータＭと出力軸２とを連結する。なお、第２クラッチ５２がオフ状態のとき、電動モータＭは、リングギア３４及び出力軸２と相対的に回転可能である。第２クラッチ５２は、例えば、ドグクラッチである。
［ハイブリッド車両用トランスミッションの動作］
以上のように構成されたハイブリッド車両用トランスミッション１００の動作について説明する。図２は、各走行パターンにおいてオン状態となる各クラッチ又は各ブレーキを示す表である。なお、図２の○印は、オン状態となる各クラッチ又は各ブレーキを示している。
図２に示すように、Ｎｏ．１の走行パターンでは、第３ブレーキ４３をオン状態にする。また、第２クラッチ５２は、電動モータＭとリングギア３４とを連結する。なお、第１ブレーキ４１、第２ブレーキ４２、及び第１クラッチ５１は、オフ状態である。この走行パターンでは、第３ブレーキ４３がオン状態となるため、リングギア３４が回転不能となる。なお、エンジンＥは駆動しており、電動モータＭは停止している。
図３Ａは、この状態を示した共線図である。なお、図３Ａを含めた各共線図において、Ｓはサンギア３１、Ｃはキャリア３３、Ｒはリングギア３４、Ｂ１は第１ブレーキ４１、Ｂ２は第２ブレーキ４２、Ｂ３は第３ブレーキ４３、Ｃ１は第１クラッチ５１、Ｄ１及びＤ２は第２クラッチ５２を示している。また、各共線図において、斜線で塗りつぶされた丸は、その部材がオン状態であることを示し、斜線で塗りつぶされていない丸は、その部材がオフ状態であることを示す。また、Ｄ１の丸が斜線で塗りつぶされていることは、第２クラッチ５２が電動モータＭと出力軸２とを連結することを示している。また、Ｄ２の丸が斜線で塗りつぶされていることは、Ｄ２は第２クラッチ５２が電動モータＭとリングギア３４とを連結することを示す。
この状態において、ハイブリッド車両用トランスミッション１００は、図３Ｂにおいて太線で示すような経路で、トルクを伝達する。具体的には、エンジンＥからのトルクによって、入力軸１及びサンギア３１が一体的に回転する。このサンギア３１の回転によって、各プラネタリギア３２が自転しながら公転する。この結果、キャリア３３が出力軸２とともに回転する。
図２に示すように、Ｎｏ．２の走行パターンでは、第１クラッチ５１をオン状態にする。なお、第１ブレーキ４１、第２ブレーキ４２、第３ブレーキ４３、及び第２クラッチ５２は、オフ状態である。この走行パターンでは、第１クラッチ５１がオン状態となるため、入力軸１とキャリア３３とが連結されて一体的に回転する。なお、エンジンＥは駆動しており、電動モータＭは停止している。図４Ａは、この状態を示した共線図である。
この状態において、ハイブリッド車両用トランスミッション１００は、図４Ｂにおいて太線で示すような経路で、トルクを伝達する。具体的には、エンジンＥからのトルクによって、入力軸１とキャリア３３と出力軸２とが一体的に回転する。
図２に示すように、Ｎｏ．３の走行パターンでは、第１ブレーキ４１をオン状態にする。また、第２クラッチ５２は、電動モータＭとリングギア３４とを連結する。なお、第２ブレーキ４２、第３ブレーキ４３、及び第１クラッチ５１は、オフ状態である。この走行パターンでは、第１ブレーキ４１がオン状態となるため、サンギア３１が回転不能となる。なお、エンジンＥは停止しており、電動モータＭは駆動している。図５Ａは、この状態を示した共線図である。
この状態において、ハイブリッド車両用トランスミッション１００は、図５Ｂにおいて太破線で示すような経路で、トルクを伝達する。具体的には、電動モータＭからのトルクによって、リングギア３４が回転する。このリングギア３４の回転によって、各プラネタリギア３２が自転しながら公転する。この結果、キャリア３３が出力軸２とともに回転する。
図２に示すように、Ｎｏ．４の走行パターンでは、第２クラッチ５２は、電動モータＭと出力軸２とを連結する。なお、第１ブレーキ４１、第２ブレーキ４２、第３ブレーキ４３、及び第１クラッチ５１は、オフ状態である。なお、エンジンＥは停止しており、電動モータＭは駆動している。図６Ａは、この状態を示した共線図である。
この状態において、ハイブリッド車両用トランスミッション１００は、図６Ｂにおいて太破線で示すような経路で、トルクを伝達する。具体的には、電動モータＭからのトルクによって、出力軸２が回転する。
図２に示すように、Ｎｏ．５の走行パターンでは、第２クラッチ５２は、電動モータＭとリングギア３４とを連結する。なお、第１ブレーキ４１、第２ブレーキ４２、第３ブレーキ４３、及び第１クラッチ５１は、オフ状態である。なお、エンジンＥは駆動しており、電動モータＭは駆動している。電動モータＭは発電状態であってもよい。図７Ａは、この状態を示した共線図である。
この状態において、ハイブリッド車両用トランスミッション１００は、図７Ｂにおいて太線で示すような経路で、トルクを伝達する。具体的には、エンジンＥからのトルクによって、入力軸１及びサンギア３１が一体的に回転する。また、電動モータＭからのトルクによって、リングギア３４が回転する。このサンギア３１及びリングギア３４の回転によって、各プラネタリギア３２が自転しながら公転する。この結果、キャリア３３が出力軸２とともに回転する。なお、電動モータＭのトルクを調整することで、電動モータＭで発電させることができる。
図２に示すように、Ｎｏ．６の走行パターンでは、第３ブレーキ４３をオン状態とする。また、第２クラッチ５２は、電動モータＭと出力軸２とを連結する。なお、第１ブレーキ４１、第２ブレーキ４２、及び第１クラッチ５１は、オフ状態である。第３ブレーキ４３がオン状態のため、リングギア３４は回転不能である。なお、エンジンＥは駆動しており、電動モータＭは駆動している。電動モータＭは発電状態であってもよい。図８Ａは、この状態を示した共線図である。
この状態において、ハイブリッド車両用トランスミッション１００は、図８Ｂにおいて太線で示すような経路で、トルクを伝達する。具体的には、エンジンＥからのトルクによって、入力軸１及びサンギア３１が一体的に回転する。このサンギア３１の回転によって、各プラネタリギア３２は自転しながら公転する。この結果、キャリア３３及び出力軸２が回転する。また、出力軸２は、電動モータＭからのトルクによっても回転する。
図２に示すように、Ｎｏ．７の走行パターンでは、第１クラッチ５１をオン状態とする。また、第２クラッチ５２は、電動モータＭと出力軸２とを連結する。なお、第１ブレーキ４１、第２ブレーキ４２、及び第３ブレーキ４３は、オフ状態である。第１クラッチ５１がオン状態のため、入力軸１とキャリア３３とが一体的に回転する。なお、エンジンＥは駆動しており、電動モータＭは駆動している。電動モータＭは発電状態であってもよい。図９Ａは、この状態を示した共線図である。
この状態において、ハイブリッド車両用トランスミッション１００は、図９Ｂにおいて太線で示すような経路で、トルクを伝達する。具体的には、エンジンＥからのトルクによって、入力軸１、キャリア３３、及び出力軸２が一体的に回転する。また、出力軸２は、電動モータＭからのトルクによっても回転する。
Ｎｏ．８の走行パターンでは、車両を走行させるのではなく、エンジンＥを始動させる、又は、電動モータＭで発電させる。図２に示すように、この走行パターンでは、第２ブレーキ４２をオン状態とする。また、第２クラッチ５２は、電動モータＭとリングギア３４とを連結する。なお、第１ブレーキ４１、第３ブレーキ４３、及び第１クラッチ５１は、オフ状態である。第２ブレーキ４２がオン状態のため、キャリア３３は回転不能である。図１０Ａは、この状態を示した共線図である。
この状態において、ハイブリッド車両用トランスミッション１００は、図１０Ｂにおいて太線で示すような経路で、トルクを伝達する。具体的には、エンジンＥの始動時は、電動モータＭからのトルクによってリングギア３４を回転させる。このリングギア３４の回転によって、各プラネタリギア３２は自転し、サンギア３１が回転する。このサンギア３１の回転によって入力軸１が回転し、エンジンＥを始動する。エンジンＥが始動すると、逆の経路で、トルクが伝達され、電動モータＭが発電する。
Ｎｏ．９の走行パターンでは、車両を後進させる。図２に示すように、Ｎｏ．９の走行パターンでは、第１ブレーキ４１をオン状態にする。また、第２クラッチ５２は、電動モータＭとリングギア３４とを連結する。なお、第２ブレーキ４２、第３ブレーキ４３、及び第１クラッチ５１は、オフ状態である。この走行パターンでは、第１ブレーキ４１がオン状態となるため、入力軸１及びサンギア３１が回転不能となる。なお、エンジンＥは停止しており、電動モータＭは駆動している。すなわち、Ｎｏ．３の走行パターンと基本的に同じ動作をする。このＮｏ．９の走行パターンでは、電動モータＭの回転方向がＮｏ．３の走行パターンにおける電動モータＭの回転方向と逆になっている。図１１Ａは、この状態を示した共線図である。
この状態において、ハイブリッド車両用トランスミッション１００は、図１１Ｂにおいて太線で示すような経路で、トルクを伝達する。具体的には、電動モータＭからのトルクによって、リングギア３４が回転する。このリングギア３４の回転によって、各プラネタリギア３２が自転しながら公転する。この結果、キャリア３３が出力軸２とともに回転する。
Ｎｏ．１０の走行パターンでは、車両を後進させる。図２に示すように、Ｎｏ．１０の走行パターンでは、第２クラッチ５２は、電動モータＭと出力軸２とを連結する。なお、第１ブレーキ４１、第２ブレーキ４２、第３ブレーキ４３、及び第１クラッチ５１は、オフ状態である。なお、エンジンＥは停止しており、電動モータＭが駆動している。すなわち、Ｎｏ．４の走行パターンと基本的に同じ動作をする。このＮｏ．１０の走行パターンでは、電動モータＭの回転方向がＮｏ．４の走行パターンにおける電動モータＭの回転方向と逆になっている。図１２Ａは、この状態を示した共線図である。
この状態において、ハイブリッド車両用トランスミッション１００は、図１２Ｂにおいて太線で示すような経路で、トルクを伝達する。具体的には、電動モータＭからのトルクによって、出力軸２が回転する。
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、第１クラッチ５１は、サンギア３１とキャリア３３とを連結するように構成されているが、第１クラッチ５１の構成はこれに限定されない。例えば、第１クラッチ５１は、キャリア３３とリングギア３４とを連結するように構成されていてもよい。
１ 入力軸
２ 出力軸
３ 遊星歯車
３１ サンギア
３２ プラネタリギア
３３ キャリア
３４ リングギア
４１ 第１ブレーキ
４２ 第２ブレーキ
４３ 第３ブレーキ
５１ 第１クラッチ
５２ 第２クラッチ
１００ ハイブリッド車両用トランスミッション
Ｅ エンジン
Ｍ 電動モータ

Claims (7)

  1. エンジン及び電動モータの回転速度を変速して出力するハイブリッド車両用トランスミッションであって、
    エンジンからのトルクが入力される入力軸と、
    前記エンジン又は前記電動モータからのトルクを出力する出力軸と、
    サンギア、プラネタリギア、キャリア、及びリングギアを有する遊星歯車と、
    前記サンギアの回転を制動するように構成された第1ブレーキと、
    前記キャリアの回転を制動するように構成された第２ブレーキと、
    前記リングギアの回転を制動するように構成された第３ブレーキと、
    前記サンギア、キャリア、及びリングギアのうち、２つを連結するように構成された第１クラッチと、
    前記電動モータを、前記リングギア又は前記出力軸の一方と選択的に連結するように構成された第２クラッチと、
    を備える、ハイブリッド車両用トランスミッション。
  2. 前記入力軸は、前記サンギアと一体的に回転する、
    請求項１に記載のハイブリッド車両用トランスミッション。
  3. 前記第１ブレーキは、前記入力軸の回転を制動するように構成される、
    請求項２に記載のハイブリッド車両用トランスミッション。
  4. 前記出力軸は、前記キャリアと一体的に回転する、
    請求項１から３のいずれかに記載のハイブリッド車両用トランスミッション。
  5. 前記第１ブレーキ、前記第２ブレーキ、前記第３ブレーキ、及び前記第１クラッチの少なくとも１つは、１枚以上の摩擦板を有する、
    請求項１から４のいずれかに記載のハイブリッド車両用トランスミッション。
  6. 前記第１ブレーキ、前記第２ブレーキ、前記第３ブレーキ、及び前記第１クラッチは、油圧式である、
    請求項１から５のいずれかに記載のハイブリッド車両用トランスミッション。
  7. 前記第２クラッチは、ドグクラッチである、
    請求項１から６のいずれかに記載のハイブリッド車両用トランスミッション。
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