JP2021130425A - 駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハイブリッド型の車両の駆動装置において、エンジン軸から変速機構への動力の伝達、または変速機構から駆動軸への動力の伝達を容易に切り離すことができる駆動装置。【解決手段】駆動装置1は、エンジン2と第1モータジェネレータ4と第2モータジェネレータ6とを有する。駆動装置は、エンジン軸12と、ジェネレータ軸14と、駆動軸16と、変速機構18と、ワンウェイクラッチ20と、を備える。エンジン軸は、エンジン2からの動力を伝達する。ジェネレータ軸は、エンジン軸からの動力を第1モータジェネレータ4および第2モータジェネレータ6に伝達し、第1モータジェネレータおよび第2モータジェネレータの動力をエンジン軸に伝達する。駆動軸は、車両の前輪10を駆動する。変速機構は、エンジン軸の回転を変速して駆動軸に伝達する。ワンウェイクラッチは、変速機構と、エンジン軸または駆動軸との間で動力を一方向に伝達する。【選択図】図3
Description
本発明は、車両の駆動装置に関する。
従来、エンジンと複数の回転電機(モータ、ジェネレータ、モータジェネレータ)とを有するハイブリッド型の車両において、複数の走行モードを切り替えながら走行する車両が知られている(例えば特許文献1参照)。特許文献1の車両では、走行モードは、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、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、および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を含む。
また、特許文献1のハイブリッド型の車両は、駆動装置を備える。特許文献1の駆動装置は、ハイギヤ対およびローギヤ対を含む変速機構を備える。特許文献1の車両は、これら走行モードの切り替えを、変速機構を制御することで行う。また、特許文献1の駆動装置は、エンジンからの動力を、選択機構を介してハイギヤ対およびローギヤ対のいずれか一方に伝達することで、パラレル走行時のエンジンの回転数を変速して、車輪を駆動する駆動軸に出力する。
しかし、特許文献1の駆動装置では、変速機構に含まれるギヤ対と選択機構とが直結する。このため、車両が急ブレーキにより減速する場合、ギヤから選択機構を切り離すエネルギが大きくなる。すなわち、エンジン軸と駆動軸を切り離すエネルギが大きくなる。この結果、選択機構を動かすアクチュエータが大型化する。
また、特許文献1の駆動装置は、ハイギヤ対、およびローギヤ対のいずれか一方に選択機構が固着した状態となった場合、エンジンのフリクションが常に車輪に伝わる。この結果、低速走行時の車両の振動が大きくなる。
本発明の課題は、ハイブリッド型の車両の駆動装置において、エンジン軸から変速機構への動力の伝達、または変速機構から駆動軸への動力の伝達を容易に切り離すことができる駆動装置を提供することである。
本発明に係る駆動装置は、エンジンと回転電機と、を有するハイブリッド型の車両の駆動装置である。駆動装置は、エンジン軸と、ジェネレータ軸と、駆動軸と、変速機構と、ワンウェイクラッチと、を備える。エンジン軸は、エンジンからの動力を伝達する。ジェネレータ軸は、エンジン軸からの動力を回転電機に伝達するとともに、回転電機の動力をエンジン軸に伝達する。駆動軸は、車両の車輪を駆動する。変速機構は、エンジン軸の回転を変速して駆動軸に伝達する。ワンウェイクラッチは、変速機構と、エンジン軸または駆動軸との間で動力を一方向に伝達する。
この駆動装置によれば、エンジン軸の動力は、ワンウェイクラッチを介して変速機構に一方向に伝達される。これにより、エンジンの回転数が変速機構の入力回転数よりも低い場合、変速機構には、エンジン軸からの動力は伝達されない。また、変速機構から出力される動力は、ワンウェイクラッチを介して駆動軸に一方向に伝達される。これにより、駆動軸の回転数が変速機構の出力回転数よりも高い場合、変速機からの動力は駆動軸に伝達されない。この結果、エンジン軸から変速機構への動力の伝達、または変速機構から駆動軸への動力の伝達を容易に切り離すことができる駆動装置を提供できる。さらに、例えばEVモードによって駆動軸が駆動されて回転しても、エンジン軸と変速機構の間、または変速機構と駆動軸の間のいずれかの部分で、駆動軸からエンジン軸への動力の伝達が切り離される。これにより、エンジン軸は回転しない。このため、例えば、変速機構が固着した場合であってもエンジン軸は回転しない。この結果、変速機構が故障しても、車両は、エンジンを引きずることなく、走行できる。すなわち、車両は、変速機構が故障しても、振動を抑制しながらEVモードによって走行できる。
変速機構は、複数のギヤ対と、選択機構と、シンクロ機構と、を含んでもよい。複数のギヤ対は、それぞれ異なるギヤ比で構成されてもよい。選択機構は、複数のギヤ対のうちいずれか一つに係合し、エンジン軸の動力を複数のギヤ対のうちいずれか一つを介して駆動軸に伝達してもよい。シンクロ機構は、選択機構と複数のギヤ対のうち少なくともいずれか一つのギヤ対の間に配置され、ギヤ対と選択機構を同調させてもよい。
この構成によれば、変速機構が、ワンウェイクラッチによって、エンジン軸からの動力の伝達から切り離された場合、シンクロ機構を用いて駆動軸から動力の伝達を受けたギヤ対と選択機構との回転数を同調させることができる。また、ワンウェイクラッチによって、変速機構が駆動軸の動力伝達から切り離された場合、シンクロ機構を用いてエンジン軸からの動力伝達を受けた選択機構とギヤ対の回転を同調させることができる。これにより、エンジン軸から変速機構への動力の伝達、または変速機構から駆動軸への動力の伝達が切り離された状態で、変速が円滑に行われる。
シンクロ機構は、複数のギヤ対のうち最も高いギヤ比のギヤ対と選択機構との間に配置されてもよい。
この構成によれば、シンクロ機構によって、エンジン軸とギヤ対の回転を同調させやすい。すなわち、ギヤ比の低いギヤから高いギヤに変速する際に、選択機構の回転を下げて、ギヤ対の回転と同調させる必要がある。しかし、変速機構とエンジン軸の間にワンウェイクラッチを配置した場合、エンジン軸と選択機構の動力伝達は切り離された状態となり空転する。この場合、回転電機またはエンジンによって選択機構の回転を下げることができない。しかし、最も高いギヤ比のギヤ対にシンクロ機構が配置されれば、シンクロ機構を介して最も高いギヤ比のギヤ対が選択機構の回転を下げることができる。これにより、変速が円滑に行われる。
ワンウェイクラッチは、エンジン軸と変速機構との間に配置されてもよい。
この構成によれば、例えばギヤ対の回転が低下した場合でも、エンジンまたはジェネレータによって、ギヤ対の回転を上昇させることができる。
本発明によれば、ハイブリッド型の車両の駆動装置において、エンジン軸から変速機構への動力の伝達、または変速機構から駆動軸への動力の伝達を容易に切り離すことができる駆動装置を提供できる。
<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下明細書において、車両Cの前後方向をQと図面に記し、前方側をFと記す。また車両の車幅方向(左右方向)をPと図面に記し、車両Cの後方から見て右側をRと記す。また、車両の上下方向をGと図面に記し、上側をUと記す。
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下明細書において、車両Cの前後方向をQと図面に記し、前方側をFと記す。また車両の車幅方向(左右方向)をPと図面に記し、車両Cの後方から見て右側をRと記す。また、車両の上下方向をGと図面に記し、上側をUと記す。
図1に示すように、本実施形態の駆動装置1(トランスアクスル装置)は、ハイブリッド型の車両Cの駆動装置1である。車両Cは、エンジン2と、第1モータジェネレータ4(回転電機の一例、以下明細書においては第1MG4、図においてはMG1と記す)と、第2モータジェネレータ6(回転電機の一例、以下明細書においては、第2MG6、図においてはMG2と記す)と、を有する。本実施形態では、車両Cは、前輪10(車輪の一例)と後輪(図示せず)を有する4輪の車両である。駆動装置1は、このうち、前輪10を駆動する装置である。また、本実施形態の第1MG4および第2MG6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。
車両Cは、EVモード(第1走行モード)、シリーズモード(第2走行モード)、およびパラレルモード(第3走行モード)の3種類の走行モードを組み合わせて走行する。EVモードは、図示しない電池からの電力によって第2MG6を駆動する走行モードである。シリーズモードは、エンジン2によって第1MG4を駆動して発電し、発電した電力を第2MG6に供給することで、第2MG6を駆動する走行モードである。パラレルモードは、エンジン2の動力で前輪10を駆動するとともに、第2MG6で前輪10の駆動を補助する走行モードである。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、車両の速度、運転者の要求出力に応じて切替えられる。
図2に示すように、駆動装置1は、ハウジング1c(図3参照)と、エンジン軸12と、ジェネレータ軸14と、駆動軸16と、モータ軸24と、モータ出力軸26と、を備える。また、図3に示すように、駆動装置1は、変速機構18と、ワンウェイクラッチ20と、デファレンシャル機構22(差動制限装置、以下デフ22と記す)と、を備える。変速機構18は、後述するハイギヤ対28と、ローギヤ対30と、を含み、ハイロー切替(高速段、低速段の切替)が可能に構成される。車両Cは、パラレルモードでの走行時において、走行状態や要求出力等に応じてハイギヤ対28とローギヤ対30とが切り替えられる。
エンジン2は、第1MG4を駆動するとともに、駆動装置1を介して前輪10を駆動する。本実施形態では、エンジン2は、ガソリンや軽油を燃料とする内燃機関(ガソリンエンジン,ディーゼルエンジン)である。また、エンジン2は、図1に示すように、駆動装置1のハウジング1c(図3参照)の右側面に固定される。図3に示すように、エンジン(ENG)2は、クランクシャフト(エンジン2の回転軸)2aの向きが車両Cの車幅方向Pに一致するように配置された横置きエンジンである。エンジン2は、図示しない電子制御装置によって運転状態が制御される。
第1MG4は、ハウジング1c(図3参照)の左側面に固定される。第1MG4は、エンジン2によって駆動されて発電する。また、第1MG4は、エンジン2を始動させる場合、スタータとして機能する。さらに、第1MG4は、走行モードの切り替え時および変速時においては、エンジン軸12の回転を制御する。また、第2MG6は、第1MG4よりも後方でハウジング1cの左側面に固定され、駆動装置1を介して前輪10を駆動する。第2MG6は、車両Cが減速する際は、発電を行い回生ブレーキとして機能する。第1MG4および第2MG6には、直流電流と交流電流とを変換するインバータがそれぞれ設けられる。第1MG4および第2MG6の各回転速度は、インバータを制御することによって制御される。なお、各インバータの作動状態は、図示しない電子制御装置で制御される。
第1MG4は、外形が第1回転軸4aを中心軸とした円筒状に形成される。また、第2MG6は、外形が第2回転軸6aを中心軸とした円筒状に形成される。
図2および図3に示すように、第1MG4の第1回転軸4aは、エンジンのクランクシャフト2aの車両前方かつ略同じ高さに配置される。第2MG6の第2回転軸6aは、第1MG4の第1回転軸4aおよびクランクシャフト2aよりも後方かつ上方に配置される。デフ22は、第1MG4の第1回転軸4a、エンジンのクランクシャフト2a、および第2MG6の第2回転軸6aよりも後方かつ下方にある。デフ22は、駆動軸16と一体で回転するデフギヤ22bを有する。このように各回転軸を前後方向Qと上下方向Gの異なる位置に配置とすることで、駆動装置1の前後方向Qの長さと、車幅方向Pの長さと、を抑制できる。
次に図3および図4を用いて、本実施形態の駆動装置1の詳細について説明する。
図3に示すように、第1MG4の第1回転軸4aは、ジェネレータ軸14に一体回転可能に連結される。クランクシャフト2aは、エンジン2からの過大入力を防止するトルクリミッタ2bを介してエンジン軸12に一体回転可能に連結される。ワンウェイクラッチ20は、エンジン軸12上に配置される。変速機構18は、ワンウェイクラッチ20を介してエンジン軸12に接続される。一方、変速機構18は、駆動軸16に接続される。駆動軸16は、デフ22を介して、左右のドライブシャフト22aに接続される。左右のドライブシャフト22aは、前輪10に連結される。
ジェネレータ軸14には、第1ギヤ14aが一体回転可能に連結される。第1ギヤ14aは、ジェネレータ軸14の動力をエンジン軸12に伝達するとともに、エンジン軸12からの動力を受ける。エンジン軸12には、第2ギヤ12aが一体回転可能に連結される。第2ギヤ12aは、エンジン軸12の動力をジェネレータ軸14に伝達するとともに、ジェネレータ軸14からの動力を受ける。第1ギヤ14aの歯数は、第2ギヤ12aの歯数よりも少ない。これにより、ジェネレータ軸14の回転数は、エンジン軸12の回転数よりも速くなる。
第2MG6の第2回転軸6aは、モータ軸24に一体回転可能に連結される。モータ軸24には、第3ギヤ24aが一体回転可能に連結される。モータ出力軸26は、ドライブシャフト22aとモータ軸24の間に配置される。モータ出力軸26には、第4ギヤ26aが一体回転可能に連結される。また、モータ出力軸26には、モータ軸24からの動力伝達を切り離し可能な断接機構26bが設けられる。
断接機構26bは、第1ハブ26cと、第1スリーブ26dと、遊転ギヤ26eと、を含む。第1ハブ26cは、モータ出力軸26に一体回転可能に連結される。第1スリーブ26dは、第1ハブ26cの外周部に、軸方向にスライド可能に連結されるとともに、第1ハブ26cと一体回転可能に連結される。これにより、第1スリーブ26dは、モータ出力軸26と一体回転可能に設けられる。第1スリーブ26dは、径方向内側に図示しないスプライン歯が設けられる。遊転ギヤ26eは、モータ出力軸26に回転可能に支持される。遊転ギヤ26eは、ドグ歯26fと、第3ギヤ24aと噛み合う第5ギヤ26gと、を有する。従って、遊転ギヤ26eは、モータ軸24と連動して回転する。断接機構26bは、図示しないアクチュエータによって第1スリーブ26dを遊転ギヤ26eの方向へスライドさせて、第1スリーブ26dと遊転ギヤ26eのドグ歯26fを一体回転可能に係合させる。これにより、モータ軸24からモータ出力軸26への動力の伝達を可能にする。一方、断接機構26bは、第1スリーブ26dを遊転ギヤ26eから離れる方向にスライドさせて、ドグ歯26fから第1スリーブ26dを放すことで、遊転ギヤ26eと第1スリーブ26dとの係合が解除される。これにより、モータ軸24からモータ出力軸26への動力の伝達を遮断する。このように、駆動装置1は、断接機構26bによって、モータ軸24からモータ出力軸26への動力の伝達を遮断することで、パラレルモードの場合に、第2MG6が引きずられることを防止できる。
各軸は、互いに平行に配置されるとともに軸受40を介してハウジング1cに回転可能に支持される。軸受40は、各軸および各ギヤを保護するとともに、オイルなどの潤滑剤を供給可能に形成されたハウジング1cに固定される。ハウジング1cの第1MG4および第2MG6に対応する位置には、第1MG4の第1回転軸4aおよび第2MG6の第2回転軸6aを挿通する挿通孔が設けられる。第1MG4および第2MG6は、この挿通孔に第1回転軸4aおよび第2回転軸6aを挿通することで、ジェネレータ軸14およびモータ軸24と一体回転可能に連結される。
変速機構18は、それぞれギヤ比の異なる複数のギヤ対と、選択機構32と、シンクロ機構34と、カウンタ軸36と、を含む。本実施形態では複数のギヤ対は、ハイギヤ対28と、ローギヤ対30である。ハイギヤ対28は、ハイ側入力ギヤ28aと、ハイ側入力ギヤ28aと噛み合うハイ側出力ギヤ28bと、を有する。ローギヤ対30も同様に、ロー側入力ギヤ30aと、ロー側入力ギヤ30aと噛み合うロー側出力ギヤ30bと、を有する。ハイ側入力ギヤ28aおよびロー側入力ギヤ30aは、エンジン軸12と相対回転可能な遊転ギヤである。一方、ハイ側出力ギヤ28bおよびロー側出力ギヤ30bは、カウンタ軸36に一体回転可能に連結されるギヤである。カウンタ軸36には、最終出力ギヤ36aが一体回転可能に連結される。最終出力ギヤ36aは、駆動軸16と一体回転するデフギヤ22bと噛み合い、ドライブシャフト22aを駆動する。
本実施形態では、ハイギヤ対28は、選択機構32よりもエンジン2側に設けられ、ローギヤ対30は、選択機構32を挟んでハイギヤ対28と反対側に設けられる。ハイ側入力ギヤ28aは、ロー側入力ギヤ30aよりも歯数が多い。一方、ハイ側出力ギヤ28bは、ロー側出力ギヤ30bよりも歯数が少ない。すなわち、ハイギヤ対28は、ローギヤ対30よりもギヤ比が高い。これにより、ハイギヤ対28を用いる場合は、ローギヤ対30を用いる場合よりも、カウンタ軸36の回転を速くできる。一方、ローギヤ対30を用いる場合は、エンジン軸12の回転を減速してカウンタ軸36に伝えることができる。カウンタ軸36は、各軸の中で最も下方に配置される(図2参照)。
選択機構32は、ハイギヤ対28およびローギヤ対30のうちいずれか一つに係合し、エンジン軸12の動力をハイギヤ対28およびローギヤ対30のうちいずれか一つを介して駆動軸16に伝達する。図4に示すように、選択機構32は、筒状の第2ハブ32aと、第2ハブ32aの外周面に軸方向移動自在に配置された筒状の第2スリーブ32bと、を有する。本実施形態では、選択機構32は、ハイ側入力ギヤ28aと、ロー側入力ギヤ30aの間のエンジン軸12上に設けられる。これにより、選択機構32をカウンタ軸36上に設けるよりも、駆動装置1の上下方向Gの下方位置における車幅方向Pの長さを抑制できる。このため、第1MG4の位置を、上下方向Gの下方かつ前後方向Qの後方に配置できる。この結果、車両Cの重心が下がるとともに、駆動装置1の前後方向の長さも抑制できる。
第2ハブ32aは、外周面に第1スプライン突起32cを有する。第2ハブ32aの内周面は、ワンウェイクラッチ20を介してエンジン軸12に支持される。本実施形態では、ワンウェイクラッチ20は、たとえばローラ式である。ワンウェイクラッチ20は、変速機構18と、エンジン軸12または駆動軸16との間で動力を一方向に伝達する。本実施形態では、ワンウェイクラッチ20は、変速機構18とエンジン軸12との間で動力を一方向に伝達する。すなわち、第2ハブ32aは、エンジン2の回転方向に対してはエンジン軸12と一体で回転し、エンジン2の回転方向と反対方向にはエンジン軸12に対して自由に回転する。
第2スリーブ32bは、第2ハブ32a上をハイギヤ対28およびローギヤ対30に向けてエンジン軸12の軸方向にスライド可能に設けられる。第2スリーブ32bは、内周面に第1スプライン突起32cに係合する第1スプライン歯32dを有する。これにより、第2スリーブ32bは、第2ハブ32aと一体回転可能かつ軸方向移動自在に第2ハブ32aに支持される。
図4に示すように、シンクロ機構34は、複数のギヤ対のうち少なくともいずれか一つのギヤ対と選択機構32との間に配置される。本実施形態では、シンクロ機構34は、選択機構32とハイギヤ対28およびローギヤ対30の両方の間に配置される。シンクロ機構34は、一対のシンクロナイザリング34aと、一対のシンクロナイザ34bと、を有する。シンクロナイザリング34aは、径方向外側に第2スリーブ32bの第1スプライン歯32dに係合する第2スプライン突起34cを有する。第2スリーブ32bがハイギヤ対28またはローギヤ対30に向けてスライドすると、第2スリーブ32bと係合し、一対のシンクロナイザリング34aが第2スリーブ32bと一体で回転する。また、シンクロナイザリング34aは、第2スリーブ32bと係合すると第2スリーブ32bによってハイギヤ対28またはローギヤ対30に向けて押し出される。
シンクロナイザ34bは、ハイギヤ対28およびローギヤ対30と一体回転可能に連結され、各ギヤ対と一体で回転する。第2スリーブ32bが押し出されると、シンクロナイザリング34aの内周面は、シンクロナイザ34bの外周面と接し、摩擦力によってシンクロナイザ34bを回転させる。さらに第2スリーブ32bの押し付け力を大きくしていくと、シンクロナイザ34bの間で発生する摩擦力が大きくなる。このため、シンクロナイザリング34aの回転とシンクロナイザ34bの回転が同調し、最終的には第2スリーブ32bの回転とハイギヤ対28またはローギヤ対30の回転が同調する。第2スリーブ32bの回転とハイギヤ対28またはローギヤ対30の回転が同調すると、第2スリーブ32bがハイギヤ対28またはローギヤ対30と係合しやすい。このようにして、シンクロ機構34は、エンジン軸12と同調する選択機構32の回転と、ハイギヤ対28およびローギヤ対30の回転を同調させる。
このように構成された駆動装置1では、以下のように作動する。
(EVモードおよびシリーズモード)
駆動装置1は、シリーズモードおよびEVモードでは、図示しないアクチュエータによって第2スリーブ32bがハイギヤ対28およびローギヤ対30のいずれにも係合しないニュートラル状態に支持される。すなわち、エンジン2から駆動軸16への動力伝達が遮断される。より具体的には、EVモードでは、エンジン軸12は回転せず、ハイギヤ対28およびローギヤ対30は、エンジン軸12上を空転する。一方、シリーズモードでは、エンジン軸12はエンジン2によって駆動され、ハイギヤ対28とローギヤ対30は、エンジン軸12と異なる回転数で回転する。
駆動装置1は、シリーズモードおよびEVモードでは、図示しないアクチュエータによって第2スリーブ32bがハイギヤ対28およびローギヤ対30のいずれにも係合しないニュートラル状態に支持される。すなわち、エンジン2から駆動軸16への動力伝達が遮断される。より具体的には、EVモードでは、エンジン軸12は回転せず、ハイギヤ対28およびローギヤ対30は、エンジン軸12上を空転する。一方、シリーズモードでは、エンジン軸12はエンジン2によって駆動され、ハイギヤ対28とローギヤ対30は、エンジン軸12と異なる回転数で回転する。
このような状態で、EVモードでは、断接機構26bによって、モータ軸24とモータ出力軸26が接続され、第2MG6の動力が駆動軸16に伝達される。また、シリーズモードでは、エンジン2の動力が第1MG4に伝達され、第1MG4がエンジン2に駆動されて発電する。第1MG4が発電した電力は、第2MG6に供給され、第2MG6の動力が駆動軸16に伝達される。
(EVモードまたはシリーズモードからパラレルモードへの切り替え)
次に駆動装置1が、選択機構32によってEVモードまたはシリーズモードからパラレルモードに切り替える例を説明する。車両Cは、図示しない電子制御装置によってEVモードからパラレルモードに切り替え指示があった場合、第1MG4によってエンジン2を起動させるとともに、エンジン軸12の回転を上昇させる。また、シリーズモードからパラレルモードに切り替え指示があった場合、第1MG4によってエンジン軸12の回転を上昇または下降させる。エンジン軸12の回転が駆動軸16の回転に近づくと、駆動装置1は、図示しないアクチュエータによって、第2スリーブ32bをローギヤ対30に向けてスライドさせる。第2スリーブ32bがローギヤ対30に向けてスライドすると、シンクロナイザ34bは、シンクロナイザリング34aを回転させ、ローギヤ対30とエンジン軸12の回転を同調させる。第2スリーブ32bがローギヤ対30に向けてさらにスライドすると、ローギヤ対30と第2スリーブ32bが係合し、ローギヤ対30がエンジン軸12と一体回転する。なお、車両Cの速度が高い場合は、駆動装置1は、第2スリーブ32bをハイギヤ対28に係合してもよい。
次に駆動装置1が、選択機構32によってEVモードまたはシリーズモードからパラレルモードに切り替える例を説明する。車両Cは、図示しない電子制御装置によってEVモードからパラレルモードに切り替え指示があった場合、第1MG4によってエンジン2を起動させるとともに、エンジン軸12の回転を上昇させる。また、シリーズモードからパラレルモードに切り替え指示があった場合、第1MG4によってエンジン軸12の回転を上昇または下降させる。エンジン軸12の回転が駆動軸16の回転に近づくと、駆動装置1は、図示しないアクチュエータによって、第2スリーブ32bをローギヤ対30に向けてスライドさせる。第2スリーブ32bがローギヤ対30に向けてスライドすると、シンクロナイザ34bは、シンクロナイザリング34aを回転させ、ローギヤ対30とエンジン軸12の回転を同調させる。第2スリーブ32bがローギヤ対30に向けてさらにスライドすると、ローギヤ対30と第2スリーブ32bが係合し、ローギヤ対30がエンジン軸12と一体回転する。なお、車両Cの速度が高い場合は、駆動装置1は、第2スリーブ32bをハイギヤ対28に係合してもよい。
このとき、シンクロ機構34は、第2スリーブ32bがスライドするにつれて、駆動軸16と繋がるローギヤ対30からエンジン軸12に徐々に動力を伝達する。また、ローギヤ対30の回転がエンジン軸12の回転より速い場合は、ワンウェイクラッチ20によって、エンジン軸12からローギヤ対30への動力伝達が遮断される。これにより、エンジン軸12の回転は、エンジン2および第1MG4に制御されなくとも、ローギヤ対30と回転が同調する。このため、駆動装置1は、エンジン軸12の回転が駆動軸16の回転に近づいた段階で、第2スリーブ32bをスライドさせればよい。この結果、第1MG4は、エンジン軸12の回転と、駆動軸16の回転を完全に同調させるまで、エンジン軸12を駆動する必要がない。
(パラレルモードからEVモードまたはシリーズモードへの切り替え)
次に駆動装置1が、選択機構32によってパラレルモードからEVモードまたはシリーズモードに切り替える例を説明する。車両Cは、図示しない電子制御装置によってパラレルモードからEVモードまたはシリーズモードに切り替え指示があった場合、駆動装置1は、図示しない選択機構32の第2スリーブ32bをハイギヤ対28またはローギヤ対30からニュートラル状態までスライドさせる。このとき、第1MG4は、エンジン軸12の回転を低下させる。これにより、ワンウェイクラッチ20と駆動軸16の間にある第2スリーブ32bは、エンジン軸12と動力伝達が切り離された状態となり、空転する。この結果、第2スリーブ32bを、ハイ側入力ギヤ28aまたはロー側入力ギヤ30aから引き抜きやすい。
次に駆動装置1が、選択機構32によってパラレルモードからEVモードまたはシリーズモードに切り替える例を説明する。車両Cは、図示しない電子制御装置によってパラレルモードからEVモードまたはシリーズモードに切り替え指示があった場合、駆動装置1は、図示しない選択機構32の第2スリーブ32bをハイギヤ対28またはローギヤ対30からニュートラル状態までスライドさせる。このとき、第1MG4は、エンジン軸12の回転を低下させる。これにより、ワンウェイクラッチ20と駆動軸16の間にある第2スリーブ32bは、エンジン軸12と動力伝達が切り離された状態となり、空転する。この結果、第2スリーブ32bを、ハイ側入力ギヤ28aまたはロー側入力ギヤ30aから引き抜きやすい。
(パラレルモードにおけるローギヤからハイギヤへの切り替え)
次に駆動装置1が、パラレルモードにおいて選択機構32によってローギヤ対30から、ギヤ比の高いハイギヤ対28に切り替える変速(以下アップシフトと記す)例を説明する。駆動装置1は、図示しないアクチュエータによってローギヤ対30からハイギヤ対28に向けて、第2スリーブ32bをスライドさせる。このとき、第1MG4は、図示しない電子制御装置によって、ハイギヤ対28に合わせて回転を低下させるとともに、エンジン軸12の回転も低下する。これにより、ワンウェイクラッチ20と駆動軸16の間にある第2スリーブ32bは、エンジン軸12と動力伝達が切り離された状態となり、空転する。この結果、第2スリーブ32bを、ロー側入力ギヤ30aから引き抜きやすい。
次に駆動装置1が、パラレルモードにおいて選択機構32によってローギヤ対30から、ギヤ比の高いハイギヤ対28に切り替える変速(以下アップシフトと記す)例を説明する。駆動装置1は、図示しないアクチュエータによってローギヤ対30からハイギヤ対28に向けて、第2スリーブ32bをスライドさせる。このとき、第1MG4は、図示しない電子制御装置によって、ハイギヤ対28に合わせて回転を低下させるとともに、エンジン軸12の回転も低下する。これにより、ワンウェイクラッチ20と駆動軸16の間にある第2スリーブ32bは、エンジン軸12と動力伝達が切り離された状態となり、空転する。この結果、第2スリーブ32bを、ロー側入力ギヤ30aから引き抜きやすい。
第2スリーブ32bがハイギヤ対28側にスライドすると、シンクロナイザ34bがシンクロナイザリング34aの回転を低下させ、第2スリーブ32bの回転が低下する。このように選択機構32と、ハイギヤ対28との間にシンクロ機構34を設けることで、空転している第2スリーブ32bの回転を低下させることができる。第2スリーブ32bがさらにスライドすると、第2スリーブ32bの回転はハイギヤ対28の回転と同調し、ハイギヤ対28とエンジン軸12の回転も同調する。第2スリーブ32bがハイギヤ対28側にさらにスライドすると、ハイギヤ対28と第2スリーブ32bが係合し、ハイギヤ対28がエンジン軸12と一体回転する。このように、駆動装置1は、シンクロ機構34を用いて、ローギヤからハイギヤに切り替えるアップシフトを行う。すなわち、ハイギヤ対28からの動力を、シンクロ機構34を介して空転している第2スリーブ32bに伝達する。これにより、ハイギヤ対28と第2スリーブ32bが係合する前に互いの回転を同調させることができる。この結果、変速を円滑に行えるとともに、第1MG4によってエンジン軸12の回転をハイギヤ対28の回転と完全同調させる必要がない。このため、第1MG4の駆動時間を減らすことができる。
(パラレルモードにおけるハイギヤからローギヤへの切り替え)
次に、駆動装置1が、パラレルモードにおいて選択機構32によってハイギヤ対28から、ギヤ比の低いローギヤ対30に、切り替える変速(以下ダウンシフトと記す)の例を説明する。第1MG4は、ローギヤ対30に合わせて回転を上昇させるとともに、エンジン軸12の回転も上昇する。エンジン軸12の回転がローギヤ対30の回転に近づくと、駆動装置1は、図示しないアクチュエータによって、第2スリーブ32bをローギヤ対30に向けてスライドさせる。これにより、第2スリーブ32bの回転が上昇する。第2スリーブ32bを、ローギヤ対30に向けてスライドさせると、シンクロナイザリング34aが、シンクロナイザ34bを回転させ、ローギヤ対30とエンジン軸12との回転を同調させる。第2スリーブ32bを、ローギヤ対30に向けてさらにスライドさせると、ローギヤ対30と第2スリーブ32bが係合し、ローギヤ対30がエンジン軸12と一体回転する。この結果、変速を円滑に行えるとともに、第1MG4によってエンジン軸12の回転をローギヤ対30の回転に完全同調させる必要がない。これにより、第1MG4の駆動時間を減らすことができる。
次に、駆動装置1が、パラレルモードにおいて選択機構32によってハイギヤ対28から、ギヤ比の低いローギヤ対30に、切り替える変速(以下ダウンシフトと記す)の例を説明する。第1MG4は、ローギヤ対30に合わせて回転を上昇させるとともに、エンジン軸12の回転も上昇する。エンジン軸12の回転がローギヤ対30の回転に近づくと、駆動装置1は、図示しないアクチュエータによって、第2スリーブ32bをローギヤ対30に向けてスライドさせる。これにより、第2スリーブ32bの回転が上昇する。第2スリーブ32bを、ローギヤ対30に向けてスライドさせると、シンクロナイザリング34aが、シンクロナイザ34bを回転させ、ローギヤ対30とエンジン軸12との回転を同調させる。第2スリーブ32bを、ローギヤ対30に向けてさらにスライドさせると、ローギヤ対30と第2スリーブ32bが係合し、ローギヤ対30がエンジン軸12と一体回転する。この結果、変速を円滑に行えるとともに、第1MG4によってエンジン軸12の回転をローギヤ対30の回転に完全同調させる必要がない。これにより、第1MG4の駆動時間を減らすことができる。
さらに、選択機構32がハイギヤ対28と、ローギヤ対30と、の間に設けられるので、アップシフト、またはダウンシフトのいずれであっても第2スリーブ32bのスライド量が小さい。これにより、変速時間が短い。この結果、第1MG4の駆動時間を減らすことができる。
(パラレルモードにおける制動)
次に、パラレルモードにおいて、車両Cが制動する際について説明する。パラレルモードにおいて、車両Cがドライブシャフト22aと前輪10との間に連結された図示しない油圧式の差動装置が作動すると、前輪10が制動する。前輪10が制動すると、第1MG4は、回転を低下させる。また、駆動装置1は、選択機構32をニュートラル状態にする。すなわち、選択機構32は、第2スリーブ32bをスライドさせて、ハイギヤ対28、またはローギヤ対30から引き抜いて、エンジン軸12から駆動軸16への動力伝達を切り離す。
次に、パラレルモードにおいて、車両Cが制動する際について説明する。パラレルモードにおいて、車両Cがドライブシャフト22aと前輪10との間に連結された図示しない油圧式の差動装置が作動すると、前輪10が制動する。前輪10が制動すると、第1MG4は、回転を低下させる。また、駆動装置1は、選択機構32をニュートラル状態にする。すなわち、選択機構32は、第2スリーブ32bをスライドさせて、ハイギヤ対28、またはローギヤ対30から引き抜いて、エンジン軸12から駆動軸16への動力伝達を切り離す。
このとき、エンジン軸12よりも第2スリーブ32bの回転が速いため、ワンウェイクラッチ20によって、エンジン軸12と第2スリーブ32bの動力伝達が遮断される。このため、第2スリーブ32bは、エンジン軸12から動力の入力を受けない状態となり、ハイギヤ対28またはローギヤ対30から第2スリーブ32bが容易に抜ける。この結果、図示しないアクチュエータが第2スリーブ32bを動かす力が小さい。すなわち、アクチュエータの大型化を防止できる。
(ギヤ固着故障)
次に、選択機構32とハイギヤ対28またはローギヤ対30が固着した場合について説明する。この場合、車両Cは、エンジン2を停止させ、EVモードで車両Cを走行させる。この場合、エンジン2および第1MG4の回転は、ゼロである。一方、駆動軸16は第2MG6によって駆動され、変速機構18のカウンタ軸36と、ハイギヤ対28またローギヤ対30のいずれか一方の固着した側と、選択機構32と、およびシンクロ機構34は、いずれも駆動軸16の回転と一体で回転する。しかし、ワンウェイクラッチ20によって、変速機構18からエンジン軸12への動力伝達は行われない。これにより、エンジン2のクランクシャフト2aが引きずられることがない。このため、クランクシャフト2aの引きずりによって発生する車両Cの振動を抑制できる。
次に、選択機構32とハイギヤ対28またはローギヤ対30が固着した場合について説明する。この場合、車両Cは、エンジン2を停止させ、EVモードで車両Cを走行させる。この場合、エンジン2および第1MG4の回転は、ゼロである。一方、駆動軸16は第2MG6によって駆動され、変速機構18のカウンタ軸36と、ハイギヤ対28またローギヤ対30のいずれか一方の固着した側と、選択機構32と、およびシンクロ機構34は、いずれも駆動軸16の回転と一体で回転する。しかし、ワンウェイクラッチ20によって、変速機構18からエンジン軸12への動力伝達は行われない。これにより、エンジン2のクランクシャフト2aが引きずられることがない。このため、クランクシャフト2aの引きずりによって発生する車両Cの振動を抑制できる。
次に、駆動装置1の第2実施形態から第5実施形態について、図5から図8を用いて説明する。なお、上述した第1実施形態と同じ構成については、第1実施形態の符号を付し、重複する説明は省略する。また、図5から図8の第2実施形態から第5実施形態における説明において、前輪10とドライブシャフト22aについては、第1実施形態と同様であり、図示および説明を省略する。
<第2実施形態>
図5に示すように、第2実施形態における駆動装置201は、変速機構218の選択機構232が、ハイギヤ対228と係合する第2スリーブ232aと、ローギヤ対230に係合する第3スリーブ232bと、を含む点で第1実施形態と異なる。また、第2ギヤ12aが、ワンウェイクラッチ20を介してエンジン軸12と接続される点で第1実施形態の駆動装置1と異なる。
図5に示すように、第2実施形態における駆動装置201は、変速機構218の選択機構232が、ハイギヤ対228と係合する第2スリーブ232aと、ローギヤ対230に係合する第3スリーブ232bと、を含む点で第1実施形態と異なる。また、第2ギヤ12aが、ワンウェイクラッチ20を介してエンジン軸12と接続される点で第1実施形態の駆動装置1と異なる。
第2スリーブ232aは、ハブ232c上をハイギヤ対228に向けてエンジン軸12の軸方向にスライド可能に設けられる。また、第2スリーブ232aは、エンジン軸12をハブ232cとともに一体回転可能に設けられる。ハイ側入力ギヤ228aは、エンジン軸12に相対回転可能に設けられる。ハイ側出力ギヤ228bは、カウンタ軸36と一体回転可能に連結される。ハイギヤ対228用のシンクロ機構34は、第2スリーブ232aと、ハイ側入力ギヤ228aと、の間に設けられる。
第3スリーブ232bは、ハブ232c上をハイギヤ対228に向けてカウンタ軸36の軸方向にスライド可能に設けられる。また、第3スリーブ232bは、カウンタ軸36をハブ232cとともに一体回転可能に設けられる。ロー側入力ギヤ230aは、エンジン軸12に一体回転可能に連結される。ロー側出力ギヤ230bは、カウンタ軸36と相対回転可能に連結される。ローギヤ対230用のシンクロ機構34は、第3スリーブ232bと、ロー側出力ギヤ230bと、の間に設けられる。
このような構成の駆動装置201は、図示しないアクチュエータによって、第2スリーブ232aをハイギヤ対228に向けてスライドすると、シンクロ機構34を介して第2スリーブ232aとハイ側入力ギヤ228aとを係合する。一方、駆動装置201は、図示しないアクチュエータによって、第3スリーブ232bをローギヤ対230に向けてスライドすると、シンクロ機構34を介して第3スリーブ232bとロー側出力ギヤ230bとを係合する。
<第3実施形態>
図6に示すように、第3実施形態における駆動装置301は、カウンタ軸36上にワンウェイクラッチ20が設けられ、変速機構218と駆動軸16との間で動力を一方向に伝達する点で第2実施形態の駆動装置201と異なる。すなわち、変速機構218のカウンタ軸36から駆動軸16への動力は伝達されるが、駆動軸16から変速機構218に動力は伝達されない。
図6に示すように、第3実施形態における駆動装置301は、カウンタ軸36上にワンウェイクラッチ20が設けられ、変速機構218と駆動軸16との間で動力を一方向に伝達する点で第2実施形態の駆動装置201と異なる。すなわち、変速機構218のカウンタ軸36から駆動軸16への動力は伝達されるが、駆動軸16から変速機構218に動力は伝達されない。
このような構成の駆動装置301は、シリーズモード中は、カウンタ軸36は回転しない。このため、駆動装置301は、パラレルモードに切り替える際に、第2スリーブ232aをハイギヤ対228に向けてスライドさせ、シンクロ機構34によってエンジン軸12の回転をカウンタ軸36に伝達し、カウンタ軸36の回転をエンジン軸12と同調させる。これにより、シリーズモードからパラレルモードに切り替え可能となる。
<第4実施形態>
図7に示すように、第4実施形態における駆動装置401は、変速機構418のハイギヤ対228用のシンクロ機構34のみが設けられる点で第2実施形態の駆動装置201と異なる。また、第4実施形態における駆動装置401は、ローギヤ対230の回転を検知する回転センサ42が設けられる点で、第2実施形態の駆動装置201と異なる。
図7に示すように、第4実施形態における駆動装置401は、変速機構418のハイギヤ対228用のシンクロ機構34のみが設けられる点で第2実施形態の駆動装置201と異なる。また、第4実施形態における駆動装置401は、ローギヤ対230の回転を検知する回転センサ42が設けられる点で、第2実施形態の駆動装置201と異なる。
このような構成の駆動装置401は、パラレルモードにおいてハイギヤからローギヤに切り替える際に、第1MG4は、図示しない電子制御装置によって、ローギヤ対230に合わせてエンジン軸12の回転を上昇させる。このとき、回転センサ42によって、ロー側入力ギヤ230aの回転を検知し、カウンタ軸36の回転と同調しているか否かを図示しない電子制御装置によって判断する。駆動装置401は、ロー側入力ギヤ230aの回転と、カウンタ軸36の回転が完全同調した際に、図示しないアクチュエータによってローギヤ対230に向けて、第3スリーブ232bをスライドさせ、ロー側出力ギヤ230bと第3スリーブ232bを係合する。
<第5実施形態>
図8に示すように、第5実施形態における駆動装置501は、カウンタ軸36上にワンウェイクラッチ20が設けられ、変速機構418と駆動軸16との間で動力を一方向に伝達する点で第4実施形態の駆動装置401と異なる。すなわち、変速機構418のカウンタ軸36から駆動軸16への動力は伝達されるが、駆動軸16から変速機構418に動力は伝達されない。
図8に示すように、第5実施形態における駆動装置501は、カウンタ軸36上にワンウェイクラッチ20が設けられ、変速機構418と駆動軸16との間で動力を一方向に伝達する点で第4実施形態の駆動装置401と異なる。すなわち、変速機構418のカウンタ軸36から駆動軸16への動力は伝達されるが、駆動軸16から変速機構418に動力は伝達されない。
このような構成の駆動装置501は、第3実施形態の駆動装置301と同様に、シリーズモード中は、カウンタ軸36は回転しない。このため、駆動装置501は、パラレルモードに切り替える際に、第2スリーブ232aをハイギヤ対228に向けてスライドさせ、シンクロ機構34によってエンジン軸12の回転をカウンタ軸36に伝達し、カウンタ軸36の回転をエンジン軸12と同調させる。これにより、シリーズモードからパラレルモードに切り替え可能となる。また、駆動装置501は、パラレルモード中に、ハイギヤからローギヤに切り替える際は、第4実施形態の駆動装置401と同様に、回転センサ42によって、ロー側入力ギヤ230aの回転を検知し、カウンタ軸36の回転と同調しているか否かを図示しない電子制御装置によって判断する。駆動装置501は、ロー側入力ギヤ230aの回転と、カウンタ軸36の回転が完全同調した際に、図示しないアクチュエータによってローギヤ対230に向けて、第3スリーブ232bをスライドさせて、ロー側出力ギヤ230bと第3スリーブ232bを係合する。
以上説明した通り、本発明によれば、車両の駆動装置において、エンジン軸12から変速機構18、218、418への動力の伝達、または変速機構18、218、418から駆動軸16への動力の伝達を容易に切り離すことができる駆動装置1、201、301、401、501を提供できる。
<他の実施形態>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。
(a)上記第1実施形態では、ワンウェイクラッチ20は、エンジン軸12上に設けられ、変速機構18とエンジン2との間の動力を一方向に伝達する駆動装置1を例に用いて説明したが本発明はこれに限定されない。駆動装置1は、ワンウェイクラッチ20が、カウンタ軸36上に設けられ、変速機構18と駆動軸16との間の動力を一方向に伝達してもよい。
(b)上記第1実施形態から第5実施形態では、第2MG6が駆動軸16を介して前輪10を駆動する車両Cを例に用いて説明したが、第2MG6が後輪を駆動する車両であってもよい。この場合、パラレルモードにおいては、エンジン2が駆動軸16を介して前輪10を駆動する一方、第2MG6は、後輪を駆動してもよい。また、シリーズモードにおいては、エンジン2によって第1MG4を駆動して発電し、発電した電力によって第2MG6によって後輪を駆動してもよい。EVモードにおいては、第2MG6が後輪を駆動してもよい。さらに、第2MG6が前輪10を駆動し、エンジン2が後輪を駆動する車両であってもよい。
1 201 301 401 501:駆動装置,
2:エンジン,4:第1MG(回転電機),6:第2MG(回転電機)
12:エンジン軸,14:ジェネレータ軸,16:駆動軸,
18 218 418 :変速機構
20:ワンウェイクラッチ,28 228:ハイギヤ対
30 230:ローギヤ対
32 232a 232b:選択機構
34:シンクロ機構,32 232a:第2スリーブ
232b:第3スリーブ,C:車両
2:エンジン,4:第1MG(回転電機),6:第2MG(回転電機)
12:エンジン軸,14:ジェネレータ軸,16:駆動軸,
18 218 418 :変速機構
20:ワンウェイクラッチ,28 228:ハイギヤ対
30 230:ローギヤ対
32 232a 232b:選択機構
34:シンクロ機構,32 232a:第2スリーブ
232b:第3スリーブ,C:車両
Claims (4)
- エンジンと、回転電機と、を有するハイブリッド型の車両の駆動装置であって、
前記エンジンからの動力を伝達するエンジン軸と、
前記エンジン軸からの動力を前記回転電機に伝達するとともに、前記回転電機の動力を前記エンジン軸に伝達するジェネレータ軸と、
前記車両の車輪を駆動する駆動軸と、
前記エンジン軸の回転を変速して前記駆動軸に伝達する変速機構と、
前記変速機構と、前記エンジン軸または前記駆動軸との間で動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチと、
を備える駆動装置。 - 前記変速機構は、
それぞれ異なるギヤ比で構成される複数のギヤ対と、
前記複数のギヤ対のうちいずれか一つに係合し、前記エンジン軸の動力を前記複数のギヤ対のうちいずれか一つを介して前記駆動軸に伝達する選択機構と、
前記選択機構と前記複数のギヤ対のうち少なくともいずれか一つのギヤ対の間に配置され、前記ギヤ対と前記選択機構を同調させるシンクロ機構と、
を含む、
請求項1に記載の駆動装置。 - 前記シンクロ機構は、前記複数のギヤ対のうち最も高いギヤ比のギヤ対と前記選択機構との間に配置される、
請求項2に記載の駆動装置。 - 前記ワンウェイクラッチは、前記エンジン軸と前記変速機構との間に配置される、
請求項1から3のいずれか1項に記載の駆動装置。
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- 2020-02-21 JP JP2020027768A patent/JP2021130425A/ja active Pending
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