JP2019178741A - 車両用パワーユニット - Google Patents

車両用パワーユニット Download PDF

Info

Publication number
JP2019178741A
JP2019178741A JP2018068487A JP2018068487A JP2019178741A JP 2019178741 A JP2019178741 A JP 2019178741A JP 2018068487 A JP2018068487 A JP 2018068487A JP 2018068487 A JP2018068487 A JP 2018068487A JP 2019178741 A JP2019178741 A JP 2019178741A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gear
power
speed
vehicle
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018068487A
Other languages
English (en)
Inventor
新也 原田
Shinya Harada
新也 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP2018068487A priority Critical patent/JP2019178741A/ja
Priority to US16/238,556 priority patent/US20190301576A1/en
Priority to CN201910080678.8A priority patent/CN110319157A/zh
Priority to DE102019102168.5A priority patent/DE102019102168A1/de
Publication of JP2019178741A publication Critical patent/JP2019178741A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F16H37/08—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 differential gearing
    • F16H37/0806—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 differential gearing with a plurality of driving or driven shafts
    • F16H37/0813—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 differential gearing with a plurality of driving or driven shafts with only one input shaft
    • 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
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • F16H3/089—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears all of the meshing gears being supported by a pair of parallel shafts, one being the input shaft and the other the output shaft, there being no countershaft involved
    • 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
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • 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
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/06—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of change-speed gearing
    • B60K17/08—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of change-speed gearing of mechanical 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
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/10—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts with one or more one-way clutches as an essential feature
    • 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
    • F16H57/023—Mounting or installation of gears or shafts in the gearboxes, e.g. methods or means for assembly
    • 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
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/02—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used
    • F16H61/0202—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric
    • F16H61/0204—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal
    • F16H61/0213—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal characterised by the method for generating shift signals
    • 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
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K2001/001—Arrangement or mounting of electrical propulsion units one motor mounted on a propulsion axle for rotating right and left wheels of this axle
    • 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
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/0021—Transmissions for multiple ratios specially adapted for electric vehicles
    • 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
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/0034—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising two forward speeds
    • 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
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/68—Inputs being a function of gearing status
    • F16H59/70—Inputs being a function of gearing status dependent on the ratio established
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)
  • Gear-Shifting Mechanisms (AREA)

Abstract

【課題】変速時間を短縮することで運動性能を向上させ、且つ全体としてコンパクトな、変速機構部を具備する車両用パワーユニットを提供すること。【解決手段】車両用パワーユニット(1)は、電動機(10)と、電動機の動力が入力される入力軸(X1)と、入力軸から動力が伝達される中間軸(X2)と、駆動輪に動力を伝達する駆動軸(X3a,X3b)と、入力軸から駆動軸までの動力伝達経路上に配置され、２以上のギヤ対(100, 200)、ギヤ対に対して係脱自在に移動する切替部(300)、及びワンウェイクラッチ(400)を含む変速機構部(20)と、動力がワンウェイクラッチを経由して伝達される場合には、切替部をニュートラル位置に配置させ、動力がワンウェイクラッチを回避して伝達される場合には、切替部を車両要求ギヤに対応するギヤ対と係合する位置に配置させるよう指示する制御部(30)と、を具備する。【選択図】 図１

Description

本明細書に開示された技術は、電動機の動力を駆動輪に伝達する、変速機構部を具備する車両用パワーユニットに関する。
従来から、主駆動輪をエンジンによって駆動し、従駆動輪を電動機によって駆動する電動四輪駆動車（電動４ＷＤ）や電気自動車（ＥＶ）といった、電動機を駆動源とする車両が知られている。これらの車両においては、一般に、駆動源となる電動機の動力を増力して駆動輪側に伝達するための減速機構部や差動機構部を含む動力伝達装置（トランスアクスル）が搭載されている。
特許文献１には、モータを含むモータユニットとトランスアクスルから構成される一般的な車両用パワーユニットが開示されている。より具体的には、駆動源としてのモータと、モータの出力軸と同軸上にあって、モータの動力が入力される入力軸と、一対の減速ギヤ対と、当該減速ギヤ対を介して、入力軸からモータの動力が増力されて伝達される出力軸と、出力軸から入力される動力を差動制御して駆動軸を通して駆動輪に動力を伝達する差動機構部と、から構成される車両用パワーユニットが開示されている。
また、特許文献２には、駆動源としてのモータと駆動輪との間の動力伝達経路上に、変速手段を設けた小型電動車が開示されている。
特開２０１６−２２７９９号公報 特開平７−６３２５３号公報
近年においては、電動機を駆動源とする車両においても、その運動性能や動力性能の向上が求められている。特許文献１に開示されるような、減速機構部を備える一般的な動力伝達装置が搭載される車両において、運動性能や動力性能等を向上させるには電動機の体格を大きくせざるを得ず、搭載上の課題がある。そこで、特許文献２に開示されるように、変速手段をモータと駆動輪との間に設けることは有効であるものの、特許文献２に開示される技術は、高トルク時（所定以上の傾斜状態）に強制的に低速ギヤ（ローギヤ）に切り替えているため、変速に時間がかかってしまい、運動性能（ドライバビリティ）に課題がある。
そこで、様々な実施形態により、変速時間を短縮することで運動性能を向上させ、且つ全体としてコンパクトな、変速機構部を具備する車両用パワーユニットを提供する。
一態様に係る車両用パワーユニットは、電動機と、前記電動機の動力が入力される入力軸と、前記入力軸から前記動力が伝達される中間軸と、前記中間軸に対して平行に配置され、差動機構部を経由して前記中間軸から前記動力が伝達され、駆動輪に前記動力を伝達する駆動軸と、前記入力軸から前記駆動軸までの動力伝達経路上に配置され、２以上のギヤ対、前記ギヤ対に対して係脱自在に移動する切替部、及びワンウェイクラッチを含む変速機構部と、前記動力が前記ワンウェイクラッチを経由して伝達される場合には、前記切替部をニュートラル位置に配置させ、前記動力が前記ワンウェイクラッチを回避して伝達される場合には、前記切替部を車両要求ギヤに対応する前記ギヤ対と係合する位置に配置させるよう指示する制御部と、を具備するものである。
この構成によれば、前記変速機構部を設けることにより、前記電動機の体格を大きくすることなく車両の動力性能を向上させることができ、且つ全体としてコンパクトな前記車両用パワーユニットを提供することができる。また、前記変速機構部は前記ワンウェイクラッチを含むため、前記車両用パワーユニットにおける動力伝達経路としては、前記ギヤ対のいずれかを介する一般的な経路に加えて、前記ワンウェイクラッチを介するバイパス経路の２つの経路を形成することができる。これにより、前記ワンウェイクラッチを介して前記動力が伝達されている状態で変速する場合、シフト抜き又はシフト入り等の通常の動作を省略することができるため、変速時間を短縮することが可能となる。この結果、前記車両用パワーユニットにおける運動性能を向上させることができる。
また、一態様に係る前記車両用パワーユニットにおいて、前記ワンウェイクラッチ及び前記切替部は、前記入力軸上又は前記中間軸上に配置されることが好ましい。
この構成とすることによって、前記ワンウェイクラッチを含む前記変速機構部を、確実に作動させることができる。
また、一態様に係る前記車両用パワーユニットにおいて、前記入力軸は中空状であり、前記中間軸及び前記駆動軸のいずれか一方は、前記入力軸内に挿通されるように構成してもよい。
この構成とすることによって、さらにコンパクトな前記車両用パワーユニットを提供することができる。
また、一態様に係る前記車両用パワーユニットにおいて、前記ギヤ対は、１速ギヤ対及び２速ギヤ対を有し、前記ワンウェイクラッチは前記１速ギヤ対側に設けられることが好ましい。
前記車両用パワーユニットの搭載性を考慮すれば、この構成のように、前記変速機構部における前記ギヤ対の数は２つとすることが好ましい。例えば、５速、６速といった前記ギヤ対の数にしてしまうと、前記変速機構部の体格が必要以上に大きくなってしまうため好ましくない。また、前記ワンウェイクラッチは前記１速ギヤ対側に設けられるため、前記ギヤ対を介して前記動力が伝達されている場合において、前記ワンウェイクラッチを介しても前記動力が伝達される事態を回避して（前述の２つの経路による二重噛合いを回避して）、前記動力の伝達効率を補償することができる。
また、一態様に係る前記車両用パワーユニットにおいて、前記制御部は、前記車両要求ギヤが１速ギヤ且つ力行状態の場合に、前記切替部を前記ニュートラル位置に配置させ、前記車両要求ギヤが前記１速ギヤであって且つ回生状態の場合、前記車両要求ギヤが２速ギヤの場合、又は前記車両要求ギヤがリバースギヤの場合に、前記切替部を前記車両要求ギヤに対応する前記ギヤ対と係合する位置に配置させることが好ましい。
この構成によれば、前記ギヤ対を介する一般的な経路と、前記ワンウェイクラッチを介するバイパス経路の２つの経路を効率的に使い分けることができる（前述の２つの経路による二重噛合いを回避することができる）。より具体的には、前記ワンウェイクラッチを介する前述のバイパス経路によって前記動力が伝達される場合には、前記ギヤ対を介する経路によって前記動力が伝達されることがないように前記切替部を配置させることで、前記動力の伝達効率を補償することができる。
また、一態様に係る前記車両用パワーユニットにおいて、前記１速ギヤから前記２速ギヤへの前記車両要求ギヤの変速指示が力行状態においてなされた場合、前記制御部は、前記切替部を前記ニュートラル位置から前記２速ギヤ対に係合する位置へと移動させることが好ましい。
この構成とすることによって、アップ変速時におけるシフト抜き等の通常の動作を省略することができるため、変速時間を短縮することが可能となる。この結果、前記車両用パワーユニットにおける運動性能を向上させることができる。
また、一態様に係る前記車両用パワーユニットにおいて、前記２速ギヤから前記１速ギヤへの前記車両要求ギヤの変速指示が力行状態においてなされた場合、前記制御部は、前記切替部を前記２速ギヤ対に係合する位置から前記ニュートラル位置へと移動させることが好ましい。
この構成とすることによって、ダウン変速時におけるシフト入り等の通常の動作を省略することができるため、変速時間を短縮することが可能となる。この結果、前記車両用パワーユニットにおける運動性能を向上させることができる。
また、一態様に係る前記車両用パワーユニットにおいて、前記ギヤ対は、ドグ部を有し、前記切替部は、前記制御部からの指示に基づいて、前記ドグ部に係脱自在に移動するスリーブ部を有することが好ましい。
この構成とすることによって、前記制御部の指示に基づいて、前記切替部を確実に作動させることができる。
様々な実施形態によれば、変速時間を短縮することで運動性能を向上させ、且つ全体としてコンパクトな、変速機構部を具備する車両用パワーユニットを提供することができる。
一実施形態に係る車両用パワーユニットの基本的な構成を示す概略図である。 一実施形態に係る車両用パワーユニットにおいて、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ力行状態の場合における動力伝達経路を示す概略図である。 一実施形態に係る車両用パワーユニットにおいて、車両要求ギヤが２速ギヤの場合における動力伝達経路を示す概略図である。 一実施形態に係る車両用パワーユニットにおいて、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ回生状態の場合、又は車両要求ギヤがリバースギヤの場合における動力伝達経路を示す概略図である。 変速時における一般的な変速シーケンスの概略ブロック図である。 力行状態でのアップ変速時における一実施形態に係る変速機構部の変速シーケンスの概略ブロック図である。 力行状態でのダウン変速時における一実施形態に係る変速機構部の変速シーケンスの概略ブロック図である。 アップ変速時における一実施形態に係る変速機構部の変速シーケンスと変速タイムチャートを示す図である。 アップ変速時における従来の変速シーケンスと変速タイムチャートを示す図である。 ダウン変速時における一実施形態に係る変速機構部の変速シーケンスと変速タイムチャートを示す図である。 ダウン変速時における従来の変速シーケンスと変速タイムチャートを示す図である。 第２実施形態に係る車両用パワーユニットの基本的な構成を示す概略図である。 第２実施形態に係る車両用パワーユニットにおいて、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ力行状態の場合における動力伝達経路を示す概略図である。 第２実施形態に係る車両用パワーユニットにおいて、車両要求ギヤが２速ギヤの場合における動力伝達経路を示す概略図である。 第２実施形態に係る車両用パワーユニットにおいて、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ回生状態の場合、又は車両要求ギヤがリバースギヤの場合における動力伝達経路を示す概略図である。 第３実施形態に係る車両用パワーユニットの基本的な構成を示す概略図である。
以下、添付図面を参照して本発明の様々な実施形態を説明する。なお、図面において共通した構成要件には同一の参照符号が付されている。また、或る図面に表現された構成要素が、説明の便宜上、別の図面においては省略されていることがある点に留意されたい。さらにまた、添付した図面が必ずしも正確な縮尺で記載されている訳ではないということに注意されたい。
１．車両用パワーユニット１の構成
一実施形態に係る車両用パワーユニット１の全体構成の概要について、図１を参照しつつ説明する。図１は、一実施形態に係る車両用パワーユニット１の基本的な構成を示す概略図である。
一実施形態に係る車両用パワーユニット１は、駆動源としての電動機兼発電機１０（以下、「ＭＧ１０」と称す。）と、主に変速機構部２０と、差動機構部５０を含むトランスアクスル２から構成される。ＭＧ１０は、ステータ１１とロータ１３から構成される一般的な車両用電動機（モータ）を用いることができる。ＭＧ１０におけるロータ１３が、ステータ１１に対向して回転することにより発生する動力は、車両用パワーユニット１におけるトランスアクスル２の動力入力部であって、ロータ１３と一体的に回転する入力軸Ｘ１へと伝達される。入力軸Ｘ１に入力された動力は、最終的には、差動機構部５０により差動制御されて、駆動軸Ｘ３ａ及びＸ３ｂを介して駆動輪（図示せず）に伝達される。
トランスアクスル２は、図１に示すように、前述の入力軸Ｘ１と、入力軸Ｘ１に対して平行に配置され、入力軸Ｘ１から動力が伝達される中間軸Ｘ２と、中間軸Ｘ２に対して平行に配置され、差動機構部５０を経由して、中間軸Ｘ２から動力が伝達され、駆動輪（図示せず）に動力を伝達する駆動軸Ｘ３ａ及びｘ３ｂと、入力軸Ｘ１及び中間軸Ｘ２に対して（入力軸Ｘ１及び中間軸Ｘ２上に）配置される変速機構部２０と、変速機構部２０における切替部３００に対して指示する制御部３０と、中間軸Ｘ２上に配置されるファイナルドライブギヤ４０と、駆動軸Ｘ３ａ及びＸ３ｂ上に配置され、ファイナルドライブギヤ４０に係合するファイナルドリブンギヤ４１を含み駆動軸Ｘ３ａ及びＸ３ｂに接続する差動機構部５０と、を主に含む。以下、これらの各構成要素の詳細を説明する。
１−１．入力軸Ｘ１
図１に示すように、入力軸Ｘ１は、ＭＧ１０のロータ１３と一体的に回転可能に設けられており、ロータ１３がステータ１１の回りを回転することで発生する動力が伝達される。また、詳細を後述する変速機構部２０における低速用の１速ギヤ対１００における１速ドライブギヤ１００ａ、及び高速用の２速ギヤ対２００における２速ドライブギヤ２００ａは、入力軸Ｘ１と一体的に回転可能に設けられているため、ＭＧ１０から入力軸Ｘ１に入力された動力は、１速ドライブギヤ１００ａ及び２速ドライブギヤ２００ａのいずれにも伝達可能に構成されている（後述する通り、変速機構部２０によって、１速ドライブギヤ１００ａ及び２速ドライブギヤ２００ａのいずれか一方にのみ動力が伝達され、他方は単に空転するだけとなる）。なお、入力軸Ｘ１の両端は、例えばハウジング（図示せず）に固定されるベアリング（図示せず）によって軸支される。
１−２．中間軸Ｘ２
図１に示すように、中間軸Ｘ２は、入力軸Ｘ１に対して平行に配置される。また、詳細を後述する変速機構部２０における切替部３００及び当該切替部３００に常時係合するハブ部５００が、中間軸Ｘ２と一体的に回転可能に設けられている。さらに、１速ギヤ対１００における１速ドリブンギヤ１００ｂ、及び２速ギヤ対２００における２速ドリブンギヤ２００ｂが、中間軸Ｘ２上であって、中間軸Ｘ２に対して相対回転可能に設けられている。したがって、後述するように、切替部３００が１速ドリブンギヤ１００ｂ及び２速ドリブンギヤ２００ｂのいずれか一方（１速ギヤ対１００及び２速ギヤ対２００のいずれか一方）と係合する位置に配置されると、入力軸Ｘ１に入力された動力が中間軸Ｘ２へと伝達されることとなる。より詳細には、例えば、切替部３００が２速ドリブンギヤ２００ｂと係合（２速ギヤ対２００と係合）している場合、入力軸Ｘ１に入力された動力は、２速ギヤ対２００の２速ドライブギヤ２００ａ、２速ドリブンギヤ２００ｂ、切替部３００、及びハブ部５００を介して中間軸Ｘ２へと伝達される。また、中間軸Ｘ２上には、中間軸Ｘ２と一体的に回転するファイナルドライブギヤ４０が設けられている。なお、中間軸Ｘ２の両端は、入力軸Ｘ１と同様、例えばハウジング（図示せず）に固定されるベアリング（図示せず）によって軸支される。
１−３．駆動軸Ｘ３ａ及びＸ３ｂ
図１に示すように、駆動軸Ｘ３ａ及びＸ３ｂは、中間軸Ｘ２に対して平行に配置される。また、駆動軸Ｘ３ａ及びＸ３ｂの端部には、各々駆動輪（図示せず）が設けられており、ＭＧ１０にて発生した動力を、最終的に駆動輪へと伝達している。駆動軸Ｘ３ａ及びＸ３ｂは、後述する差動機構部５０に接続されている。前述したファイナルドライブギヤ４０と常時係合するファイナルドリブンギヤ４１を介して、中間軸Ｘ２から差動機構部５０へと動力が伝達されると、当該動力は、差動機構部５０によって、運転状況（直進や右左折等）に応じて差動制御されて、駆動軸Ｘ３ａ及びＸ３ｂへと伝達されて最終的に駆動輪へと伝達される。なお、駆動軸Ｘ３ａ及びＸ３ｂも、ベアリングによって軸支される。
１−４．変速機構部２０
図１に示すように、変速機構部２０は、入力軸Ｘ１から駆動軸Ｘ３ａ及びＸ３ｂまでの動力伝達経路上に配置される。より具体的には、変速機構部２０は、１速ギヤ対１００、２速ギヤ対２００、切替部３００、及びワンウェイクラッチ４００から構成される。このうち、１速ギヤ対１００における１速ドライブギヤ１００ａ、及び２速ギヤ対２００における２速ドライブギヤ２００ａは、入力軸Ｘ１と一体的に回転可能に設けられ、１速ギヤ対１００における１速ドリブンギヤ１００ｂ、及び２速ギヤ対２００における２速ドリブンギヤ２００ｂは、中間軸Ｘ２上であって中間軸Ｘ２に対して相対回転可能に設けられる。他方、切替部３００はハブ部５００と常時係合して中間軸Ｘ２と一体的に回転可能に設けられる。ワンウェイクラッチ４００は、中間軸Ｘ２上に設けられ、中間軸Ｘ２と１速ギヤ対１００における１速ドリブンギヤ１００ｂに挟持されるように配置される。
１−４−１．ギヤ対（１速ギヤ対１００及び２速ギヤ対２００）
変速機構部２０においては、図１に示すように、１速ギヤ対１００及び２速ギヤ対２００の２つのギヤ対が設けられているが、３速ギヤをさらに加えて３つのギヤ対を設けてもよい。但し、５速ギヤや６速ギヤ等の多段変速に対応すべくギヤ対が多くなると（例えば５つ以上のギヤ対）、変速機構部２０の体格が大きくなってしまうため好ましくない。なお、１速ギヤ対１００及び２速ギヤ対２００の各々の変速比は、適宜設定すればよく特に制限されない。また、図１においては、１速ギヤ対１００の紙面上左側に２速ギヤ対２００を設けているが、１速ギヤ対１００の紙面上右側に２速ギヤ対２００を配置してもよい。
なお、図１に示すように、１速ドリブンギヤ１００ｂ及び２速ドリブンギヤ２００ｂには、各々第１ドグ部１０５及び第２ドグ部２０５が設けられている。これにより、制御部３０の指示に基づいて切替部３００が中間軸Ｘ２上を軸方向に移動することで、切替部３００は１速ドリブンギヤ１００ｂ又は２速ドリブンギヤ２００ｂに係合することが可能となる。
１−４−２．切替部３００
切替部３００は、前述した通り、ハブ部５００と常時係合して中間軸Ｘ２と一体的に回転可能に設けられる。より具体的には、例えば、切替部３００はスリーブ部（図示せず）と、アクチュエータ部（図示せず）を有することができ、制御部３０からの指令をアクチュエータ部が検知して、当該指令に基づいてスリーブ部を作動させる構成が採用されうる。なお、かかるスリーブ部は、中間軸Ｘ２上で軸方向において、第１ドグ部１０５及び第２ドグ部２０５に係脱自在に移動できるよう構成されている。制御部３０の指令をアクチュエータ部が検知すると、当該指令に基づいて、スリーブ部を、第１ドグ部１０５に係合する位置、第２ドグ部２０５に係合する位置、及び第１ドグ部１０５並びに第２ドグ部２０５のいずれにも係合しないニュートラル位置、のいずれかの位置へと移動させる。なお、アクチュエータ部は、例えば一般的なソレノイド式又はＤＣモータ式のものを採用することができる。
以上より、スリーブ部が例えば第１ドグ部１０５に係合（１速ギヤ対１００に係合）する位置に配置される場合においては、入力軸Ｘ１に入力された動力は、１速ギヤ対１００の１速ドライブギヤ１００ａ、１速ドリブンギヤ１００ｂ、切替部３００（スリーブ部）、及びハブ部５００を介して中間軸Ｘ２へと伝達される。
１−４−３．ワンウェイクラッチ４００
ワンウェイクラッチ４００は、前述した通り、中間軸Ｘ２上に設けられ、軸方向と直行する方向において、中間軸Ｘ２と１速ギヤ対１００における１速ドリブンギヤ１００ｂに挟持されるように配置される。ワンウェイクラッチ４００は、一方向にだけ動力を伝達し逆方向には空転するものである限りにおいて、公知の構造のものを使用することができる。つまり、図１に示すワンウェイクラッチ４００は、インプット側である１速ドリブンギヤ１００ｂとアウトプット側である中間軸Ｘ２との回転数差に応じて、１速ドリブンギヤ１００ｂから中間軸Ｘ２への動力の伝達又は非伝達を制御する。例えば、１速ドリブンギヤ１００ｂの回転数が、中間軸Ｘ２の回転数以上（回転数同一の場合含む）の場合には、１速ドリブンギヤ１００ｂから中間軸Ｘ２へと動力を伝達する。逆に、１速ドリブンギヤ１００ｂの回転数が、中間軸Ｘ２の回転数未満の場合には、ワンウェイクラッチ４００は空転し、１速ドリブンギヤ１００ｂから中間軸Ｘ２へ動力を伝達することはない。
このような特性上、ワンウェイクラッチ４００は、１速ギヤ対１００側（図１に示すように１速ドリブンギヤ１００ｂ側、又は、後述する通り、１速ドライブギヤ１００ａ側）に設けられることが好ましい。仮に、ワンウェイクラッチ４００を、２速ギヤ対２００側（例えば、２速ドリブンギヤ２００ｂ側）に設けると、ワンウェイクラッチ４００が実質的に常時動力伝達する状態となってしまうため、二重噛合いが生じる可能性が高くなるため好ましくない。
１−５．制御部３０
制御部３０は、別途設けられるＭＧ１０の回転数センサ、切替部３００の位置センサ、車両が要求する車両要求ギヤ情報等を、ＣＡＮ通信等で受信して、切替部３００におけるアクチュエータ部に対して、切替部３００（スリーブ部）を適切な位置に配置させるべく指示するものである。
１−６．差動機構部５０
図１に示すように、ファイナルドライブギヤ４０と係合するファイナルドリブンギヤ４１に動力が伝達されると、当該動力は、差動機構部５０内のディファレンシャルギヤ（図示せず）に伝達され、かかるディファレンシャルギヤにおいて、運転状況（直進や右左折等）に応じて差動制御（例えば、左右輪の回転差を制御）される。そして、ディファレンシャルギヤには駆動軸Ｘ３ａ及びＸ３ｂが接続されており、前述の差動制御に基づいて、駆動軸Ｘ３ａ及びＸ３ｂに動力が配分され、最終的に各駆動輪（図示せず）へと配分された動力が伝達される。
２．車両用パワーユニット１における変速機構部２０の動作
次に、前記構成を有する車両用パワーユニット１における変速機構部２０の動作について、図２Ａ乃至図５（ｂ）を参照して説明する。図２Ａは、一実施形態に係る車両用パワーユニット１において、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ力行状態の場合における動力伝達経路を示す概略図である。図２Ｂは、一実施形態に係る車両用パワーユニット１において、車両要求ギヤが２速ギヤの場合における動力伝達経路を示す概略図である。図２Ｃは、一実施形態に係る車両用パワーユニット１において、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ回生状態の場合、又は車両要求ギヤがリバースギヤの場合における動力伝達経路を示す概略図である。図３（ａ）は、変速時における従来の変速シーケンスの概略ブロック図である。図３（ｂ）は、力行状態でのアップ変速時における一実施形態に係る変速機構部２０の変速シーケンスの概略ブロック図である。図３（ｃ）は、力行状態でのダウン変速時における一実施形態に係る変速機構部２０の変速シーケンスの概略ブロック図である。図４（ａ）は、アップ変速時における一実施形態に係る変速機構部２０の変速シーケンスと変速タイムチャートを示す図である。図４（ｂ）は、アップ変速時における従来の変速シーケンスと変速タイムチャートを示す図である。図５（ａ）は、ダウン変速時における一実施形態に係る変速機構部の変速シーケンスと変速タイムチャートを示す図である。図５（ｂ）は、ダウン変速時における従来の変速シーケンスと変速タイムチャートを示す図である。
一実施形態における変速機構部２０においては、前述した通り、ワンウェイクラッチ４００が設けられているため、基本原理として、少なくともワンウェイクラッチ４００を経由して入力軸Ｘ１から中間軸Ｘ２へと動力が伝達され最終的に駆動輪へ伝達される場合においては、二重噛合い防止の観点及び変速時間短縮の観点から、切替部３００におけるスリーブ部をニュートラルの位置に配置させるよう、アクチュエータ部に対して制御部３０が指示する。逆に、ワンウェイクラッチ４００が空転して動力伝達していない場合（ワンウェイクラッチ４００を回避して動力が伝達される場合）においては、切替部３００におけるスリーブ部を、車両が要求する車両要求ギヤ（１速ギヤ、２速ギヤ、又はリバースギヤ）に対応するギヤ対と係合する位置に配置させるよう、アクチュエータ部に対して制御部３０が指示する。なお、車両要求ギヤがニュートラルの場合には、切替部３００におけるスリーブ部をニュートラル位置に配置させるよう、アクチュエータ部に対して制御部３０が指示することは言うまでもない。
以上の基本原理に基づいて、種々の走行状況に応じた変速機構部２０の動作の詳細について、以下説明する。
まず、図２Ａに示すように、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ力行状態の場合においては、１速ドリブンギヤ１００ｂと中間軸Ｘ２とは同回転数となるため、入力軸Ｘ１に入力された動力は、ワンウェイクラッチ４００を経由して中間軸Ｘ２へと伝達される。この場合、切替部３００のスリーブ部は、前述の基本原理に基づき、１速ドリブンギヤ１００ｂに係合せず（２速ドリブンギヤ２００ｂにも係合せず）、ニュートラル位置に配置される。つまり、車両要求ギヤと実際の切替部３００のスリーブ部のポジションを異ならせても、車両としては車両要求ギヤに対応することができる。このように、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ力行状態の場合において、切替部３００のスリーブ部をニュートラル位置に配置させておくことにより、後述する通り、力行状態のままアップ変速がなされる場合に、切替部３００のスリーブ部の移動時間を短縮（いわゆる、シフト抜きの時間を省略）させることができるため、変速時間を短縮することが可能となり、車両の運動性能（ドライバビリティ）が向上する。
なお、車両要求ギヤとは、例えば、一般的な手動変速機に類する変速機が搭載される車両においては、運転者が要求するギヤポジションであり、１速ギヤ対１００及び２速ギヤ対２００の変速比や車両の走行状態に応じて自動で変速制御される車両においては、当該車両が要求するギヤ（例えば、トランスミッションＥＣＵが指令するギヤ）のことを意味する。
次に、図２Ｂに示すように、車両要求ギヤが２速ギヤの場合においては、切替部３００のスリーブ部は、２速ドリブンギヤ２００ｂに係合する位置に配置され、入力軸Ｘ１に入力された動力は、２速ギヤ対２００を経由して中間軸Ｘ２へと伝達される。この場合、１速ドリブンギヤ１００ｂの回転数は中間軸Ｘ２の回転数よりも小さくなるため、ワンウェイクラッチ４００は空転し、二重噛合いすることもない。
次に、図２Ｃに示すように、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ回生状態の場合、又は車両要求ギヤがリバースギヤの場合においては、１速ドリブンギヤ１００ｂの回転数は中間軸Ｘ２の回転数よりも小さくなるため、ワンウェイクラッチ４００は空転する。したがって、切替部３００のスリーブ部は、１速ドリブンギヤ１００ｂに係合する位置に配置される。つまり、車両要求ギヤが１速ギヤの場合においては、力行状態と回生状態とで切り替わる度に、切替部３００のスリーブ部もニュートラル位置と１速ドリブンギヤ１００ｂに係合する位置を往復移動することとなる（図２Ａの状態と図２Ｃの状態とを往復移動することとなる）。
次に、アップ変速及びダウン変速する場合における、変速機構部２０の変速シーケンス
について説明する。
図３（ａ）に示すように、ＭＧ１０を有する車両用パワーユニット（ワンウェイクラッチは具備されない）における変速時の一般的な変速シーケンスは、主に、ＭＧ１０で発生する動力伝達を減衰させる第１ステップと（ＭＧトルク抜き）、最終的に動力を非伝達とする第２ステップと（ゼロトルク制御）、変速前のギヤ対に係合しているスリーブ部をニュートラル位置へと移動させる第３ステップと（シフト抜き）、アウトプット軸の回転数と変速後のギヤ対の回転数を同期させる第４ステップと（回転数同期制御）、ニュートラル位置のスリーブ部を変速後のギヤ対に係合する位置へと移動させる第５ステップと（シフト入り）、ＭＧ１０で発生する動力のアウトプット軸への伝達を復帰させる第６ステップと（ＭＧトルク復帰）、から構成される。なお、各ステップは、従来から一般的に実施されるステップであるため、その詳細な説明は省略する。
他方、図３（ｂ）に示すように、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ力行状態の場合において、車両要求ギヤを１速ギヤから２速ギヤへとアップ変速の指示がなされた場合、一実施形態に係る変速機構部２０の変速シーケンスは、図３（ａ）に示した一般的な変速シーケンスと比較すると、第２ステップ（ゼロトルク制御）及び第３ステップ（シフト抜き）が含まれないため、その分変速時間を短縮することが可能となり、車両の運動性能（ドライバビリティ）が向上する。これは、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ力行状態の場合においては、前述した通り、ワンウェイクラッチ４００を介して動力が伝達可能であることに起因して、切替部３００のスリーブ部を予めニュートラル位置に配置させているため、もともとゼロトルク制御及びシフト抜きの必要なく、制御部３０の指令に基づき、かかるスリーブ部を２速ギヤ対２００（２速ドリブンギヤ２００ｂ）に係合する位置へと移動させることができる。
さらに、図３（ｂ）に示すアップ変速時の変速シーケンスの詳細を、変速タイムチャートを付記した図４（ａ）と、ＭＧ１０を有する車両用パワーユニット（ワンウェイクラッチは具備されない）における一般的な変速シーケンスを示す図４（ｂ）とを比較参照しつつ説明する。
図４（ａ）に示すように、車両要求ギヤが１速ギヤで定常走行（ＭＧトルクが０Ｎｍ以上の力行状態）の場合、１速ドリブンギヤ１００ｂとアウトプット軸（一実施態様においては中間軸Ｘ２）とは同回転数となるため、入力軸Ｘ１に入力された動力は、ワンウェイクラッチ４００を経由して（ワンウェイクラッチ４００が中間軸Ｘ２に係合する）中間軸Ｘ２へと伝達される。この場合、切替部３００のスリーブ部は、ニュートラル位置に配置される。他方、一般的な変速シーケンスにおいては、車両要求ギヤが１速ギヤの場合、切替部３００のスリーブ部は、当然ながら、１速ドリブンギヤ１００ｂに係合する位置に配置される。
次に、車両要求ギヤを１速ギヤから２速ギヤへとアップ変速の指示がなされると、図４（ｂ）と比較すると、図４（ａ）においては、ゼロトルク制御及びシフト抜きを経ることなく、２速ドリブンギヤ２００ｂを中間軸Ｘ２の回転数に同期（回転数同期制御）した時点（図４（ａ）におけるｔ３時点）で、切替部３００のスリーブ部を２速ドリブンギヤ２００ｂに係合する位置へと移動させることができる。そして、スリーブ部の移動が完了したタイミングでＭＧトルクを復帰させることでアップ変速が完了する。なお、図４（ａ）に示すように、ワンウェイクラッチ４００は、車両要求ギヤが１速ギヤで定常走行するｔ１時点から、回転数同期制御の開始点（ｔ２時点）までの間、中間軸Ｘ２に係合する。なお、ｔ２時点以降においては、１速ドリブンギヤ１００ｂの回転数は中間軸Ｘ２の回転数よりも小さくなるため、ワンウェイクラッチ４００は動力伝達することなく常時空転することとなる。
続いて、同様にダウン変速時の場合について説明する。図３（ｃ）に示すように、力行状態において車両要求ギヤが２速ギヤから１速ギヤへとダウン変速の指示がなされた場合、一実施形態に係る変速機構部２０の変速シーケンスは、図３（ａ）に示した一般的な変速シーケンスと比較すると、第４ステップ（回転数同期制御）及び第５ステップ（シフト入り）が含まれないため、その分変速時間を短縮することが可能となり、車両の運動性能（ドライバビリティ）が向上する。これは、力行状態において２速ギヤから１速ギヤにダウン変速する場合、ＭＧトルク復帰のステップ（前述の第６ステップ）と実質的に同時に、１速ドリブンギヤ１００ｂ及びワンウェイクラッチ４００を経由してアウトプット軸へと動力が伝達可能となるため、切替部３００のスリーブ部を１速ギヤ対１００（１速ドリブンギヤ１００ｂ）に係合させる必要がない（係合しない）ことに起因する。したがって、このダウン変速時の場合、切替部３００のスリーブ部は、制御部の指令に基づき、２速ギヤ対２００（２速ドリブンギヤ２００ｂ）に係合する位置から、ニュートラル位置へと移動することとなる。
さらに、図３（ｃ）に示すダウン変速時の変速シーケンスの詳細を、変速タイムチャートを付記した図５（ａ）と、ＭＧ１０を有する車両用パワーユニット（ワンウェイクラッチは具備されない）における一般的な変速シーケンスを示す図５（ｂ）とを比較参照しつつ説明する。
図５（ａ）に示すように、車両要求ギヤが２速ギヤで定常走行（ＭＧトルクが０Ｎｍ以上の力行状態）の場合、１速ドリブンギヤ１００ｂの回転数は中間軸Ｘ２の回転数よりも小さくなるため、ワンウェイクラッチ４００は空転し、入力軸Ｘ１に入力された動力は、２速ギヤ対２００を経由して中間軸Ｘ２へと伝達される。この場合、切替部３００のスリーブ部は、２速ドリブンギヤ２００ｂに係合する位置に配置される。一般的な変速シーケンスにおいても、同様に、車両要求ギヤが２速ギヤの場合、切替部３００のスリーブ部は当然ながら、２速ドリブンギヤ２００ｂに係合する位置に配置される。
次に、車両要求ギヤを２速ギヤから１速ギヤへとダウン変速の指示がなされると、図５（ｂ）と比較すると、図５（ａ）においては、回転数同期制御及びシフト入りを経ることなく、ＭＧトルク復帰するだけでダウン変速を完了させることができる。つまり、切替部３００のスリーブ部を、２速ドリブンギヤ２００ｂに係合する位置からニュートラル位置へと移動させておけば、ＭＧトルク復帰させるだけで、１速ドリブンギヤ１００ｂの回転数と中間軸Ｘ２の回転数が同一となる時点（図５（ａ）におけるｔ４時点）で、ワンウェイクラッチ４００が中間軸Ｘ２に係合することで、ワンウェイクラッチ４００を経由して動力伝達が可能となる。ｔ４時点以降、力行状態が続く限りにおいて、ワンウェイクラッチ４００は中間軸Ｘ２に常時係合することとなる。
３．第２実施形態に係る車両用パワーユニット１の構成
次に、第２実施形態に係る車両用パワーユニット１の全体構成の概要について、図６を参照しつつ説明する。図６は、第２実施形態に係る車両用パワーユニット１の基本的な構成を示す概略図である。なお、第２実施形態に係る車両用パワーユニット１の構成要素は、後述する補助中間軸Ｙが追加される点、及び各構成要素の配置を除き、図１を参照しつつ前述にて説明した、一実施形態に係る車両用パワーユニット１と共通するため、当該共通する構成要素の機能等についての説明は適宜省略する。
３−１．入力軸Ｘ１、１速ドライブギヤ１００ａ、２速ドライブギヤ２００ａ、切替部３００、及びワンウェイクラッチ４００
図６に示すように、第２実施形態に係る車両用パワーユニット１の入力軸Ｘ１は、中空状の形状を有し、その内部には、入力軸Ｘ１に対し相対回転可能な、後述する補助中間軸Ｙが挿通される。中空状の入力軸Ｘ１は、ＭＧ１０のロータ１３と一体的に回転可能に設けられており、ロータ１３がステータ１１の回りを回転することで発生する動力が伝達される。
また、入力軸Ｘ１上において、２速ドライブギヤ２００ａが入力軸Ｘ１に対して相対回転可能に設けられる一方、１速ドライブギヤ１００ａは、入力軸Ｘ１に対して相対可能且つ補助中間軸Ｙと一体的に回転可能に設けられる。また、入力軸Ｘ１上には、入力軸Ｘ１と一体的に回転可能なハブ部５００が設けられている。さらにまた、入力軸Ｘ１上には、ハブ部５００に常時係合して、入力軸Ｘ１と一体的に回転可能な切替部３００が設けられている。さらにまた、ワンウェイクラッチ４００が、入力軸Ｘ１上であって、入力軸Ｘ１と補助中間軸Ｙに挟持されるように設けられている。なお、入力軸Ｘ１は、ワンウェイクラッチ４００におけるインプット側として構成される。
２速ドライブギヤ２００ａには、第２ドグ部２０５が設けられている。また、切替部３００のスリーブ部は、入力軸Ｘ１上且つ補助中間軸Ｙ上を軸方向に移動可能に構成されており、かかるスリーブ部が第２ドグ部２０５と係合すると、２速ドライブギヤ２００ａは入力軸Ｘ１と一体的に回転し、入力軸Ｘ１から動力が伝達される。なお、入力軸Ｘ１の両端は、前述した通り、ベアリング（図示せず）によって軸支される。
３−２．補助中間軸Ｙ及び１速ドライブギヤ１００ａ
図６に示すように、補助中間軸Ｙは、前述した通り、中空状の入力軸Ｘ１の内部に挿通される。補助中間軸Ｙ上には、１速ドライブギヤ１００ａが補助中間軸Ｙと一体的に回転可能に設けられる。また、補助中間軸Ｙ（１速ドライブギヤ１００ａ）は、ワンウェイクラッチ４００におけるアウトプット側として機能している。さらにまた、１速ドライブギヤ１００ａには、第１ドグ部１０５が設けられている。したがって、切替部３００のスリーブ部が、入力軸Ｘ１上且つ補助中間軸Ｙ上を軸方向に移動することで、かかるスリーブ部が第１ドグ部１０５と係合すると、１速ドライブギヤ１００ａは、入力軸Ｘ１と一体的に回転し、入力軸Ｘ１から動力が伝達される。つまり、かかるスリーブ部は、入力軸Ｘ１且つ補助中間軸Ｙ上で、第１ドグ部１０５及び第２ドグ部２０５に係脱自在に軸方向に移動できるよう構成されている。なお、補助中間軸Ｙの両端も、ベアリング（図示せず）によって軸支される。
３−３．中間軸Ｘ２
図６に示すように、中間軸Ｘ２は、入力軸Ｘ１及び補助中間軸Ｙに対して平行に配置される。また、中間軸Ｘ２上には、１速ドリブンギヤ１００ｂ及び２速ドリブンギヤ２００ｂが、中間軸Ｘ２と一体的に回転可能に設けられている。さらにまた、中間軸Ｘ２上には、前述した通り、中間軸Ｘ２と一体的に回転するファイナルドライブギヤ４０が設けられ、中間軸Ｘ２の両端は、ベアリング（図示せず）によって軸支される。
なお、その他ＭＧ１０、制御部３０、差動機構部５０、駆動軸Ｘ３ａ及びＸ３ｂ等については、前述の一実施形態と同一であるため、それらの詳細な説明は省略する。
４．第２実施形態に係る車両用パワーユニット１における変速機構部２０の動作
次に、前記構成を有する第２実施形態に係る車両用パワーユニット１における変速機構部２０の動作について、図７Ａ乃至図７Ｃを参照して説明する。図７Ａは、第２実施形態に係る車両用パワーユニット１において、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ力行状態の場合における動力伝達経路を示す概略図である。図７Ｂは、第２実施形態に係る車両用パワーユニット１において、車両要求ギヤが２速ギヤの場合における動力伝達経路を示す概略図である。図７Ｃは、第２実施形態に係る車両用パワーユニット１において、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ回生状態の場合、又は車両要求ギヤがリバースギヤの場合における動力伝達経路を示す概略図である。また、第２実施形態に係る車両用パワーユニット１における変速機構部２０の動作の基本原理は、前述した一実施形態の基本原理と同じである。
まず、図７Ａに示すように、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ力行状態の場合においては、入力軸Ｘ１と補助中間軸Ｙ（１速ドライブギヤ１００ａ）とは同回転数となるため、入力軸Ｘ１に入力された動力は、ワンウェイクラッチ４００を経由して補助中間軸Ｙ（１速ドライブギヤ１００ａ）へと伝達される。この場合、切替部３００のスリーブ部は、前述の基本原理に基づき、１速ドライブギヤ１００ａに係合せず（２速ドライブギヤ２００ａにも係合せず）、ニュートラル位置に配置される。これにより、前述の一実施形態と同様、力行状態のままアップ変速がなされる場合に、切替部３００のスリーブ部の移動時間を短縮（シフト抜きの時間を省略）させることができるため、変速時間を短縮することが可能となり、車両の運動性能（ドライバビリティ）が向上する。
次に、図７Ｂに示すように、車両要求ギヤが２速ギヤの場合においては、切替部３００のスリーブ部は、２速ドライブギヤ２００ａに係合する位置に配置され、入力軸Ｘ１に入力された動力は、２速ギヤ対２００を経由して中間軸Ｘ２へと伝達される。この場合、入力軸Ｘ１の回転数は補助中間軸Ｙ（１速ドライブギヤ１００ａ）の回転数よりも小さくなるため、ワンウェイクラッチ４００は空転し、二重噛合いすることもない。
次に、図７Ｃに示すように、車両要求ギヤが１速ギヤ且つ回生状態の場合、又は車両要求ギヤがリバースギヤの場合においては、入力軸Ｘ１の回転数は補助中間軸Ｙ（１速ドライブギヤ１００ａ）の回転数よりも小さくなるため、ワンウェイクラッチ４００は空転する。したがって、切替部３００のスリーブ部は、１速ドライブギヤ１００ａに係合する位置に配置される。つまり、車両要求ギヤが１速ギヤの場合においては、前述した通り、力行状態と回生状態とで切り替わる度に、切替部３００のスリーブ部もニュートラル位置と１速ドライブギヤ１００ａに係合する位置を往復移動することとなる（図７Ａの状態と図７Ｃの状態とを往復移動することとなる）。
なお、第２実施形態に係るアップ変速並びにダウン変速時の変速シーケンス、及び変速タイムチャートは、前述した一実施形態と同一であるため、ここではその詳細な説明は省略する。
５．第３実施形態に係る車両用パワーユニット１の構成
次に、第３実施形態に係る車両用パワーユニット１の全体構成の概要について、図８を参照しつつ説明する。図８は、第３実施形態に係る車両用パワーユニット１の基本的な構成を示す概略図である。なお、第３実施形態に係る車両用パワーユニット１の構成要素は、図１を参照しつつ前述にて説明した、一実施形態に係る車両用パワーユニット１と殆ど共通するため、当該共通する構成要素の機能等についての説明は適宜省略する。
５−１．入力軸Ｘ１、１速ドライブギヤ１００ａ、２速ドライブギヤ２００ａ、切替部３００、及びワンウェイクラッチ４００
図８に示すように、第３実施形態に係る車両用パワーユニット１の入力軸Ｘ１は、中空状の形状を有し、その内部には、駆動軸Ｘ３ａが挿通される。中空状の入力軸Ｘ１は、ＭＧ１０のロータ１３と一体的に回転可能に設けられており、ロータ１３がステータ１１の回りを回転することで発生する動力が伝達される。
また、入力軸Ｘ１上において、１速ドライブギヤ１００ａ及び２速ドライブギヤ２００ａが入力軸Ｘ１に対して相対回転可能に設けられる。また、入力軸Ｘ１上には、入力軸Ｘ１と一体的に回転可能なハブ部５００が設けられている。さらにまた、入力軸Ｘ１上には、ハブ部５００に常時係合して、入力軸Ｘ１と一体的に回転可能な切替部３００が設けられている。さらにまた、ワンウェイクラッチ４００が、入力軸Ｘ１上であって、入力軸Ｘ１と１速ドライブギヤ１００ａに挟持されるように設けられている。なお、入力軸Ｘ１は、ワンウェイクラッチ４００において、入力軸Ｘ１をインプット側、１速ドライブギヤ１００ａをアウトプット側として構成される。
１速ドライブギヤ１００ａ及び２速ドライブギヤ２００ａには、各々第１ドグ部１０５及び第２ドグ部２０５が設けられている。また、切替部３００のスリーブ部は、入力軸Ｘ１上を軸方向に移動可能に構成されており、かかるスリーブ部が第１ドグ部１０５と係合すると、１速ドライブギヤ１００ａは入力軸Ｘ１と一体的に回転し、かかるスリーブ部が第２ドグ部２０５と係合すると、２速ドライブギヤ２００ａは入力軸Ｘ１と一体的に回転するように構成され、各々の場合において入力軸Ｘ１から１速ギヤ対１００又は２速ギヤ対２００へ動力が伝達される。かかるスリーブ部は、入力軸Ｘ１上で軸方向において、第１ドグ部１０５及び第２ドグ部２０５に係脱自在に移動できるよう構成されている。なお、入力軸Ｘ１の両端は、前述した通り、ベアリング（図示せず）によって軸支される。
５−２．中間軸Ｘ２
図８に示すように、中間軸Ｘ２は、入力軸Ｘ１に対して平行に配置される。また、中間軸Ｘ２上には、１速ドリブンギヤ１００ｂ及び２速ドリブンギヤ２００ｂが、中間軸Ｘ２と一体的に回転可能に設けられている。さらにまた、中間軸Ｘ２上には、前述した通り、中間軸Ｘ２と一体的に回転するファイナルドライブギヤ４０が設けられ、中間軸Ｘ２の両端は、ベアリング（図示せず）によって軸支される。
５−３．駆動軸Ｘ３ａ
図８に示すように、駆動軸Ｘ３ａは、中間軸Ｘ２に対して平行に配置され、且つ中空状の入力軸Ｘ１の内部に挿通される。その他の点においては、前述した一実施形態と同一である。
なお、第３実施形態に係る車両用パワーユニット１における変速機構部２０の動作や、変速シーケンス、変速タイムチャートについては、全て前述した一実施形態と同一であるため、その詳細な説明は省略する。
各実施形態に係る車両用パワーユニット１は、車両への搭載性を考慮して、適宜いずれかの実施形態のものを選択することができる。
以上、前述の通り、様々な実施形態を例示したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数等は適宜変更して実施することができる。
１ 車両用パワーユニット
２ トランスアクスル
１０ 電動機（ＭＧ）
２０ 変速機構部
３０ 制御部
４０ ファイナルドライブギヤ
５０ 差動機構部
１００ １速ギヤ対
１００ａ １速ドライブギヤ
１００ｂ １速ドリブンギヤ
１０５ 第１ドグ部
２００ ２速ギヤ対
２００ａ ２速ドライブギヤ
２００ｂ ２速ドリブンギヤ
２０５ 第２ドグ部
３００ 切替部
４００ ワンウェイクラッチ
５００ ハブ部
Ｘ１ 入力軸
Ｘ２ 中間軸
Ｘ３ａ、Ｘ３ｂ 駆動軸
Ｙ 補助中間軸

Claims (8)

  1. 電動機と、
    前記電動機の動力が入力される入力軸と、
    前記入力軸から前記動力が伝達される中間軸と、
    前記中間軸に対して平行に配置され、差動機構部を経由して前記中間軸から前記動力が伝達され、駆動輪に前記動力を伝達する駆動軸と、
    前記入力軸から前記駆動軸までの動力伝達経路上に配置され、２以上のギヤ対、前記ギヤ対に対して係脱自在に移動する切替部、及びワンウェイクラッチを含む変速機構部と、
    前記動力が前記ワンウェイクラッチを経由して伝達される場合には、前記切替部をニュートラル位置に配置させ、前記動力が前記ワンウェイクラッチを回避して伝達される場合には、前記切替部を車両要求ギヤに対応する前記ギヤ対と係合する位置に配置させるよう指示する制御部と、
    を具備する車両用パワーユニット。
  2. 前記ワンウェイクラッチ及び前記切替部は、前記入力軸上又は前記中間軸上に配置される、請求項１に記載の車両用パワーユニット。
  3. 前記入力軸は中空状であり、前記中間軸及び前記駆動軸のいずれか一方は、前記入力軸内に挿通される、請求項１又は２に記載の車両用パワーユニット。
  4. 前記ギヤ対は、１速ギヤ対及び２速ギヤ対を有し、前記ワンウェイクラッチは前記１速ギヤ対側に設けられる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両用パワーユニット。
  5. 前記制御部は、
    前記車両要求ギヤが１速ギヤ且つ力行状態の場合に、前記切替部を前記ニュートラル位置に配置させ、
    前記車両要求ギヤが前記１速ギヤであって且つ回生状態の場合、前記車両要求ギヤが２速ギヤの場合、又は前記車両要求ギヤがリバースギヤの場合に、前記切替部を前記車両要求ギヤに対応する前記ギヤ対と係合する位置に配置させる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両用パワーユニット。
  6. 前記１速ギヤから前記２速ギヤへの前記車両要求ギヤの変速指示が力行状態においてなされた場合、前記制御部は、前記切替部を前記ニュートラル位置から前記２速ギヤ対に係合する位置へと移動させる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両用パワーユニット。
  7. 前記２速ギヤから前記１速ギヤへの前記車両要求ギヤの変速指示が力行状態においてなされた場合、前記制御部は、前記切替部を前記２速ギヤ対に係合する位置から前記ニュートラル位置へと移動させる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の車両用パワーユニット。
  8. 前記ギヤ対は、ドグ部を有し、
    前記切替部は、前記制御部からの指示に基づいて、前記ドグ部に係脱自在に移動するスリーブ部を有する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の車両用パワーユニット。
JP2018068487A 2018-03-30 2018-03-30 車両用パワーユニット Pending JP2019178741A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018068487A JP2019178741A (ja) 2018-03-30 2018-03-30 車両用パワーユニット
US16/238,556 US20190301576A1 (en) 2018-03-30 2019-01-03 Vehicle power unit
CN201910080678.8A CN110319157A (zh) 2018-03-30 2019-01-28 车辆动力单元
DE102019102168.5A DE102019102168A1 (de) 2018-03-30 2019-01-29 Fahrzeugantriebseinheit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018068487A JP2019178741A (ja) 2018-03-30 2018-03-30 車両用パワーユニット

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019178741A true JP2019178741A (ja) 2019-10-17

Family

ID=67909733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018068487A Pending JP2019178741A (ja) 2018-03-30 2018-03-30 車両用パワーユニット

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20190301576A1 (ja)
JP (1) JP2019178741A (ja)
CN (1) CN110319157A (ja)
DE (1) DE102019102168A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114508568A (zh) * 2020-11-17 2022-05-17 华为数字能源技术有限公司 电动车的两档变速器及电动车
JP7495300B2 (ja) 2020-08-27 2024-06-04 Ｎｓｋワーナー株式会社 駆動装置

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017208633A1 (de) * 2017-05-22 2018-11-22 Audi Ag Achsantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben einer Achsantriebseinrichtung
DE102018218535A1 (de) * 2018-10-30 2020-04-30 Zf Friedrichshafen Ag Elektrische Antriebsachse eines Fahrzeuges
KR20210047727A (ko) * 2019-10-22 2021-04-30 엘지전자 주식회사 전기 자동차 구동 장치
GB2588970B (en) * 2019-11-18 2024-02-07 Delphi Tech Ip Ltd Clutch arrangement for a hybrid vehicle powertrain
DE102020007370A1 (de) * 2019-12-10 2021-06-10 Borgwarner Inc. Verfahren zum betrieb eines schaltsystems für ein fahrzeuggetriebe
CN112943813B (zh) 2019-12-10 2024-05-24 博格华纳公司 包括变速组件的变速系统及操作该变速系统的方法
DE102020007372A1 (de) * 2019-12-10 2021-06-10 Borgwarner Inc. Schaltsystem für ein fahrzeuggetriebe und verfahren zu dessen betrieb
DE102020007371A1 (de) * 2019-12-10 2021-06-10 Borgwarner Inc. Verfahren zum betrieb eines schaltsystems für ein fahrzeuggetriebe
US11480222B2 (en) * 2020-02-19 2022-10-25 Dana Automotive Systems Group, Llc Electric drive axle system with a self-indexing clutch and method for operation of said clutch
US11577604B2 (en) * 2020-02-19 2023-02-14 Dana Automotive Systems Group, Llc Vehicle system with multiple electric drive axles
US11148526B2 (en) * 2020-02-19 2021-10-19 Dana Automotive Systems Group, Llc Electric drive axle gear train and method for manufacturing said gear train
US11124054B1 (en) * 2020-10-06 2021-09-21 Arvinmeritor Technology, Llc Axle assembly having a sensor for detecting a shift collar
JP7501659B2 (ja) * 2020-11-10 2024-06-18 株式会社アイシン 車両用駆動伝達装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010246180A (ja) * 2009-04-01 2010-10-28 Fuji Heavy Ind Ltd 電動駆動システム
CN201992007U (zh) * 2011-04-14 2011-09-28 天津阿尔特汽车技术有限公司 电动车的两档自动变速器
JP2012225363A (ja) * 2011-04-15 2012-11-15 Mitsubishi Motors Corp 電動車
WO2014086281A1 (zh) * 2012-12-07 2014-06-12 上海汽车集团股份有限公司 车用单向离合器动力耦合传动控制装置及方法、汽车

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0762353A (ja) 1993-08-27 1995-03-07 Japan Small Corp 一般廃棄物系プラスチック油化処理設備における窒素吹き込みによる溶融プラスチック中の塩素除去方法
JP6256234B2 (ja) 2014-07-17 2018-01-10 マツダ株式会社 電動車両

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010246180A (ja) * 2009-04-01 2010-10-28 Fuji Heavy Ind Ltd 電動駆動システム
CN201992007U (zh) * 2011-04-14 2011-09-28 天津阿尔特汽车技术有限公司 电动车的两档自动变速器
JP2012225363A (ja) * 2011-04-15 2012-11-15 Mitsubishi Motors Corp 電動車
WO2014086281A1 (zh) * 2012-12-07 2014-06-12 上海汽车集团股份有限公司 车用单向离合器动力耦合传动控制装置及方法、汽车

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7495300B2 (ja) 2020-08-27 2024-06-04 Ｎｓｋワーナー株式会社 駆動装置
CN114508568A (zh) * 2020-11-17 2022-05-17 华为数字能源技术有限公司 电动车的两档变速器及电动车

Also Published As

Publication number Publication date
US20190301576A1 (en) 2019-10-03
CN110319157A (zh) 2019-10-11
DE102019102168A1 (de) 2019-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2019178741A (ja) 車両用パワーユニット
KR102429016B1 (ko) 차량용 변속장치
US7340973B2 (en) Twin-clutch transmission
JP5312481B2 (ja) ハイブリット車両の動力伝達装置
JP5014663B2 (ja) 変速機
JP4973487B2 (ja) 複数クラッチ式変速機
US10232700B2 (en) Transmission for hybrid vehicle
JP2007285363A (ja) 歯車式自動変速機のシフト装置
JP2019178740A (ja) 車両用パワーユニット
JP2007331654A (ja) パーキングロック機能を備えた歯車変速装置
JP2008069832A (ja) 自動車用駆動装置
JP2015140127A (ja) ハイブリッド車両用変速機
KR20190043817A (ko) 차량용 변속장치
KR20130030506A (ko) 차량의 하이브리드 파워트레인
JP2013169831A (ja) ハイブリット車両
JP2003120764A (ja) ツインクラッチ変速機
JP2013018426A (ja) 手動変速機
JP2010531417A (ja) 歯車変速機
CN113561757B (zh) 单电机单行星排多挡混合动力变速箱以及混合动力车辆
JP4930029B2 (ja) 車両用駆動装置
JP2017193320A (ja) 自動車用駆動装置
JP2013019424A (ja) 車両の変速装置
JP6078401B2 (ja) 車両の駆動装置
JP5276272B2 (ja) 産業車両用変速機
JP5815988B2 (ja) 手動変速機

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210212

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20211118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211130

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220524