JP2022169076A - 車両用動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二つの駆動力源を備えた車両における二輪駆動状態と四輪駆動状態との切替を迅速に行う。【解決手段】エンジン１から駆動力が入力されるとともに第１出力部材５に連結された入力軸４と、第１回転要素ならびに第２回転要素および第３回転要素のうちの少なくとも二つの回転要素３ｃ，３ｒを選択的に連結して差動機構３を一体化させて回転させる第１係合部１３と、入力部材４を第３回転要素３ｒに選択的に連結する第２係合部１４とを有する係合手段１５とを備え、第１係合部１３を係合しかつ第２係合部１４を解放して、エンジン１によって後輪７を駆動するとともにモータ２によって前輪１０を駆動する第１走行モードと、第１係合部１３を解放しかつ第２係合部１４を係合して、エンジン１が出力する駆動力とモータ２が出力する駆動力とを差動機構３によって複合させて後輪７および前輪１０を駆動する第２走行モードとを設定できる。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンやモータなどの駆動力源が出力した動力を駆動輪に伝達する動力伝達装置に関し、特に前後四輪を駆動する四輪駆動状態を設定することのできる動力伝達装置に関するものである。

内燃機関（以下、エンジンと記す）とモータ・ジェネレータ（以下、モータと記す）とを駆動力源として備えた車両であって、前後輪のうちのいずれか一方を駆動する二輪駆動状態（２ＷＤ）と、前後の全ての車輪を駆動する四輪駆動状態（４ＷＤ）もしくは全輪駆動状態（ＡＷＤ）とに切り替えられるように構成された車両が知られている。この種の車両におけるパワートレーンの一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された動力伝達装置は、エンジンによって後輪を駆動し、その駆動トルクにモータのトルクを付加し、あるいはモータによって前輪を駆動するなど、複数の駆動モードを設定できるように構成されている。

具体的に説明すると、エンジンに連結されている第１入力軸が遊星歯車機構のリングギヤに連結され、サンギヤがモータ・ジェネレータ（ＭＧ）クラッチ機構を介してモータに連結されている。また、前輪側のフロント出力軸に駆動力を伝達するための第１および第２のスプロケットとこれらに巻き掛けられたチェーンとからなる巻き掛け伝動機構を備えており、上記の遊星歯車機構におけるキャリヤはその巻き掛け伝動機構の第１スプロケットに第２入力軸を介して連結されている。さらに、第１入力軸は、リヤ出力軸側に延びていて第１モードクラッチ機構に連結されている。この第１モードクラッチ機構は、リヤ出力軸を第１入力軸と、第２入力軸（あるいは第１スプロケット）に切り替えて連結するように構成されている。

特許文献１に記載された装置で二輪駆動状態を設定するには、ＭＧクラッチ機構によってモータをサンギヤ（遊星歯車機構）から切り離し、かつ第１モードクラッチ機構によって第１入力軸をリヤ出力軸に連結する。これは、エンジンを駆動力源として後輪を駆動する二輪駆動状態である。また、四輪駆動状態を設定するには、第１モードクラッチ機構によって第１入力軸をリヤ出力軸に連結した状態で、ＭＧクラッチ機構によってモータをサンギヤ（遊星歯車機構）に連結する。この四輪駆動状態では、エンジンが出力したトルクが遊星歯車機構によってリヤ出力軸側とモータ側とに分割され、リヤ出力軸がエンジンで駆動されるとともに、モータの反力によって増大させられたエンジントルクが巻き掛け伝動機構に伝達されてフロント出力軸が駆動される。これとは別に、ＭＧクラッチ機構によってモータをサンギヤ（遊星歯車機構）に連結した状態で第１モードクラッチ機構によってリヤ出力軸を第２入力軸（あるいは第１スプロケット）に連結すると、エンジンが出力したトルクが遊星歯車機構においてモータの反力によって増幅され、そのトルクが第２入力軸（あるいは第１スプロケット）とリヤ出力軸との両方に伝達され、その結果、前輪と後輪とが共にエンジンおよびモータによって駆動される。

国際公開第２０１０／１４１６８２号公報

車両における二輪駆動や四輪駆動（全輪駆動）などの駆動状態は、エネルギ効率を向上させて温室効果ガスの排出量を削減し、あるいは運転者の駆動要求あるいは加速要求を充足するなどのその時々の要求に応じて設定される。例えば二輪駆動状態は、動力損失を低減してエネルギ効率を向上させる場合に設定され、四輪駆動状態は、悪路走破性を向上させたり、走行安定性を向上させたりする場合に設定される。したがって、例えば平坦路を一定車速で走行している状態からアクセルペダルが大きく踏み込まれて駆動要求量が増大した場合、あるいはそれに併せて舵角が大きく変化した場合などにおいては、二輪駆動から四輪駆動に切り替えることになり、また急な登坂路から平坦路に変化した場合には、四輪駆動から二輪駆動に切り替えることになる。

このような駆動状態の切替は、特許文献１に記載された装置では、クラッチ機構の係合状態を変化させることにより行っている。すなわち、二輪駆動では、前述したＭＧクラッチ機構によってモータをサンギヤ（遊星歯車機構）から切り離すのに対して、四輪駆動ではＭＧクラッチ機構によってモータをサンギヤ（遊星歯車機構）に連結するから、二輪駆動と四輪駆動との間の切替には必ずＭＧクラッチ機構の切替が必要になる。クラッチ機構を動作させて回転部材の連結や切り離しを行うと、回転数やトルクが不可避的に変化し、これがショックや異音などの原因になることがある。そのため、クラッチ機構によって回転部材の連結や切り離しを行う場合、回転数やトルクの変化が可及的に小さくなるように制御するのが通常であり、そのためにクラッチ機構の切替やそれに伴う駆動状態の切替にある程度の時間を要する。そのため、特許文献１に記載された装置では、ＭＧクラッチ機構の切替、あるいはこれに加えて第１モードクラッチ機構の切替を伴う二輪駆動状態と四輪駆動状態との切替に時間的な遅れが生じ、いわゆる制御応答性が必ずしも良好ではなくなる可能性がある。

本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、二つの駆動力源を備えた車両における二輪駆動状態と四輪駆動状態との切替を迅速に行うことのできる動力伝達装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の目的を達成するために、第１駆動力源と、第２駆動力源と、前記第１駆動力源から伝達された駆動力を第１駆動輪に出力する第１出力部材と、第１回転要素ならびに第２回転要素および第３回転要素によって差動作用を行いかつ前記第１回転要素に前記第２駆動力源が連結された差動機構と、前記第２回転要素に連結されかつ第２駆動輪に駆動力を出力する第２出力部材とを備えた車両用動力伝達装置において、前記第１駆動力源から駆動力が入力されるとともに前記第１出力部材に連結された入力部材と、前記第１回転要素ならびに前記第２回転要素および前記第３回転要素のうちの少なくとも二つの回転要素を選択的に連結して前記差動機構を一体化させて回転させる第１係合部と、前記入力部材もしくは前記第１出力部材を前記第３回転要素に選択的に連結する第２係合部とを有する係合手段とを更に備え、前記第１係合部を係合しかつ前記第２係合部を解放して、前記第１駆動力源によって前記第１駆動輪を駆動するとともに前記第２駆動力源によって前記第２駆動力を駆動する第１走行モードと、前記第１係合部を解放しかつ前記第２係合部を係合して、前記第１駆動力源が出力する駆動力と前記第２駆動力源が出力する駆動力とを前記差動機構によって複合させて前記第１駆動輪および前記第２駆動輪を駆動する第２走行モードとを設定できるように構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、第１係合部を係合させて遊星歯車機構における少なくとも二つの回転要素を連結することにより遊星歯車機構が一体となって回転するから第２駆動力源は第２出力部材に連結される。その場合、第２係合部が解放しているので、第２駆動力源から第２出力部材に到る動力の伝達経路に対して第１駆動力源は遮断されている。すなわち、第１走行モードでは、第１駆動力源によって第１駆動輪を駆動する二輪駆動状態、第２駆動力源で第２駆動輪を駆動する二輪駆動状態、第１駆動輪と第２駆動輪とを、第１駆動力源と第２駆動力源とによってそれぞれ独立して駆動する四輪駆動状態のいずれかを選択して走行することができる。これらの駆動状態は、各係合機構を上記の係合・解放の状態に維持して選択あるいは設定できる。言い換えれば、二輪駆動状態と四輪駆動状態との切替は、係合機構を動作させずに達成できるので、迅速な切替が可能になる。

それだけでなく、本発明によれば、第２走行モードでは、各駆動力源が出力した動力を差動機構によって複合させ、その複合させた動力を第１駆動輪および第２駆動輪に出力する。本発明における第１駆動力源は内燃機関とし、第２駆動力源は発電電動機（モータ・ジェネレータ）とすることができ、その場合には、第１駆動力源が出力するトルクに対して第２駆動力源によって反力トルクを付与することにより、第１駆動力源が出力したトルクを増大させて各駆動輪に出力でき、また第１駆動力源の回転数を第２駆動力源によって制御して燃費の良好な運転を行うことが可能になる。

本発明の一実施形態を示すスケルトン図であって、（Ａ）は第１走行モードを設定している状態を示し、（Ｂ）は第２走行モードを設定している状態を示す。 図１に示す実施形態の動作状態を説明するための共線図であって、（Ａ）は第１走行モードを設定している状態を示し、（Ｂ）は第２走行モードを設定している状態を示す。 本発明の第２の実施形態を示すスケルトン図であって、（Ａ）は第１走行モードを設定している状態を示し、（Ｂ）は第２走行モードを設定している状態を示し、（Ｃ）は第１係合部および第２係合部の両方が係合している状態を示す。 本発明の第３の実施形態を示すスケルトン図である。 本発明の第４の実施形態を示すスケルトン図である。 本発明の第５の実施形態を示すスケルトン図である。 本発明の第６の実施形態を示すスケルトン図である。 本発明の第７の実施形態を示すスケルトン図である。 本発明の第８の実施形態を示すスケルトン図である。 本発明の第９の実施形態を示すスケルトン図であって、（Ａ）は第１走行モードを設定している状態を示し、（Ｂ）は第２走行モードを設定している状態を示す。

つぎに本発明を実施した場合の具体例を説明する。なお、以下に説明する具体例は、本発明の一例に過ぎないのであって、本発明を限定するものではない。

図１の（Ａ）および（Ｂ）は、本発明に係る動力伝達装置の主要部分を模式的に示すスケルトン図であり、この動力伝達装置は内燃機関（ＥＮＧ。以下、エンジンと記す）１と発電電動機（ＭＧ。以下、モータと記す）２とを駆動力源として備えた車両に搭載されている。これらエンジン１とモータ２との動力を複合させる差動機構３が設けられている。差動機構３の一例は遊星歯車機構であり、図１にはシングルピニオン式の遊星歯車機構を示してある。この差動機構３は、外歯歯車であるサンギヤ３ｓと、サンギヤ３ｓと同心円上に配置されている内歯歯車であるリングギヤ３ｒと、これらサンギヤ３ｓとリングギヤ３ｒとに噛み合っているピニオンギヤ３ｐを自転および公転できるように保持しているキャリヤ３ｃとを回転要素とし、これらの三つの回転要素で差動作用を行うように構成されている。

本発明における第１駆動力源に相当するエンジン１から動力が伝達される本発明における入力部材に相当する入力軸４が差動機構３の回転中心軸線に沿って配置されており、この入力軸４は、本発明における第１出力部材に相当するリヤ出力軸５に連結されている。そのリヤ出力軸５は終減速機６などを介して、本発明における第１駆動輪に相当する後輪７に連結されている。すなわち、リヤ出力軸５から後輪７に駆動力を出力するように構成されている。

本発明における第２駆動力源に相当するモータ２は、入力軸４と同一軸線上でかつ差動機構３よりもエンジン１側に配置されている。このモータ２は、一例として永久磁石式の同期電動機であり、そのロータ２Ｒがロータ軸８によって、差動機構３におけるサンギヤ３ｓに連結されている。

図１に示す例では、差動機構３におけるキャリヤ３ｃが出力要素となっており、このキャリヤ３ｃから本発明における第２出力部材に相当するフロント出力軸９に動力を出力するように構成されている。フロント出力軸９は、上記の入力軸４やロータ軸８と平行に配置されており、本発明における第２駆動輪に相当する前輪１０に終減速機１１などを介して連結されている。このフロント出力軸９と差動機構３におけるキャリヤ３ｃとの間でトルクを伝達する伝動機構は必要に応じて適宜の機構を採用でき、図１に示す例では巻き掛け伝動機構、より具体的にはチェーン機構１２が用いられている。すなわち、キャリヤ３ｃには駆動スプロケット１２ａが一体化され、またフロント出力軸９には従動スプロケット１２ｂが一体化され、これらのスプロケット１２ａ，１２ｂにチェーン１２ｃが巻き掛けられている。これらのスプロケット１２ａ，１２ｂは同一径であってもよいが、従動スプロケット１２ｂの径を駆動スプロケット１２ａの径より大きくすることにより、減速機構として機能させることができる。

図１に示す動力伝達装置は、各駆動輪７，１０に対する駆動力の伝達の態様が異なる二つの走行モードを設定することができ、そのための二つの係合部１３，１４を有する係合手段１５が設けられている。これらの係合部１３，１４は、トルクの伝達と遮断とを選択的に行うためのものであり、摩擦力によってトルクを伝達する構成、歯の噛み合いによってトルクを伝達する構成など、従来知られている種々の構成のものを適宜に採用することができ、図１に示す例では、噛み合い式の係合手段すなわちドグクラッチが用いられている。

具体的に説明すると、外周部にスプライン歯が形成されているハブ１３ａ，１３ｂ，１４ａが、リングギヤ３ｒならびにキャリヤ３ｃおよび入力軸４に設けられている。これらのハブ１３ａ，１３ｂ，１４ａの外径は同一であり、図１の左側からリングギヤ３ｒに一体のハブ（リングギヤハブと記すことがある）１３ａ、キャリヤ３ｃに一体のハブ（以下、キャリヤハブと記すことがある）１３ｂ、入力軸４に一体のハブ（以下、入力ハブと記すことがある）１４ａの順に配置されている。これらのハブ１３ａ，１３ｂ，１４ａの外周側には、軸線方向に移動することによりリングギヤハブ１３ａのスプライン歯とキャリヤハブ１３ｂのスプライン歯とに選択的に噛み合うスリーブ１３ｃと、軸線方向に移動することにより入力ハブ１４ａに選択的に噛み合うスリーブ１４ｂとが設けられている。これらのスリーブ１３ｃ，１４ｂは、円筒状のシフトドラム１６の一部として構成でき、あるいはシフトドラム１６に取り付けた構成とすることができる。

各スリーブ１３ｃ，１４ｂあるいはシフトドラム１６のストローク位置について説明すると、シフトドラム１６は軸線方向に離隔した二つの位置に移動するように構成されている。すなわち、図１での右側の第１位置では、リングギヤハブ１３ａとキャリヤハブ１３ｂとにスリーブ１３ｃが噛み合い、リングギヤ３ｒとキャリヤ３ｃとを一体となって回転するように連結し、かつ入力ハブ１４ａからスリーブ１４ｂが外れて、入力軸４とリングギヤ３ｒとの連結を解除するように構成されている。また、第１位置より左側の第２位置では、キャリヤハブ１３ｂからスリーブ１３ｃが外れて、キャリヤ３ｃとリングギヤ３ｒとの連結が解除され、かつ入力ハブ１４ａにスリーブ１４ｂが噛み合って、リングギヤ３ｒが入力軸４に連結されるように構成されている。

したがって、リングギヤハブ１３ａとキャリヤハブ１３ｂとスリーブ１３ｃとが第１係合部１３を構成し、リングギヤハブ１３ａとこれに噛み合っているスリーブ１３ｃと入力ハブ１４ａとこれに噛み合うスリーブ１４ｂと各スリーブ１３ｃ，１４ｂを一体化させているシフトドラム１６とが第２係合部１４を構成している。なお、シフトドラム１６は、適宜の図示しないアクチュエータによって軸線方向に移動させるように構成してもよく、あるいは手動操作で軸線方向に移動させるように構成してもよい。

上述した各係合部１３，１４は、それぞれ、トルクを伝達する係合と、トルクを遮断する解放との二つの状態を採ることができるから、その係合・解放の組み合わせは合計で四つであり、したがって動力伝達装置としては四種類のトルクの伝達状態すなわち走行モードを設定できる。その走行モードのうち、いずれか一方の係合部１３，１４のみを係合させる二つの走行モードについて説明すると、第１係合部１３を係合し、かつ第２係合部１４を解放した走行モードが第１走行モードであり、これとは反対に第１係合部１３を解放し、かつ第２係合部１４を係合させた走行モードが第２走行モードである。

第１走行モードを設定してある状態を図１の（Ａ）に示してあり、差動機構３におけるキャリヤ３ｃとリングギヤ３ｒとが連結されるので、差動機構３はその全体が一体となって回転する。これに対して、第２係合部１４が解放していることにより、エンジン１は差動機構３に対して遮断されている。したがって、モータ２は、一体化している差動機構３およびチェーン機構１２を介してフロント出力軸９に連結されるから、モータ２によって前輪１０を駆動して走行できる。その場合、エンジン１を停止し、あるいはいわゆる発進クラッチを設けてある場合には発進クラッチを解放してエンジン１を後輪７から遮断することにより、前輪１０のみを駆動輪とした二輪駆動状態になる。これは、モータ２を駆動力源とした走行モードであるから、ＥＶ（電気自動車）モードと称することができる。

なお、この第１走行モードにおける各回転部材の連結関係やトルクの状態ならびに差動機構３の動作状態を図２の（Ａ）に、差動機構３についての共線図によって示してある。共線図は、従来知られているように、差動機構３を構成している各回転要素を縦線で示すとともに、それらの線の間隔を差動機構３を構成している遊星歯車機構におけるギヤ比（サンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比）に対応させた間隔とし、さらに各回転要素を示す縦線の基線からの位置で回転数を示した線図である。

図２の（Ａ）において、第１回転要素に相当するサンギヤ３ｓにモータ２が連結されているので、サンギヤ３ｓはモータ２の回転数で回転する。一方、第１係合部１３によって第２回転要素に相当するキャリヤ３ｃと第３回転要素に相当するリングギヤ３ｒとが連結されていて、差動機構３を構成している遊星歯車機構の全体が一体化されているので、キャリヤ３ｃおよびリングギヤ３ｒもモータ２の回転数で回転する。そして、そのキャリヤ３ｃにチェーン機構１２を介してフロント出力軸９が連結されているから、モータ２が出力した駆動力がフロント出力軸９から前輪１０に伝達され、前輪１０を駆動輪とした二輪駆動状態となる。

この二輪駆動状態でエンジン１を駆動すれば、エンジン１が出力した駆動力は入力軸４およびこれに連結されているリヤ出力軸５を介して後輪７に伝達される。すなわち、前輪１０に加えて、後輪７も駆動輪となり、四輪駆動状態となる。反対にこの四輪駆動状態からエンジン１を停止し、もしくはエンジン１を後輪７から遮断すれば、前輪１０を駆動輪とした二輪駆動状態になる。あるいは四輪駆動状態からモータ２を停止して前輪１０を駆動しないようにすれば、後輪７を駆動輪とした二輪駆動状態になる。このように、二輪駆動状態と四輪駆動状態との切替は、エンジン１とモータ２とのいずれか一方を停止し、あるいは駆動することにより行うことができる。そのため、クラッチ機構などの係合機構の動作状態の切替を必要とする駆動状態の切替に比較して、迅速に切替を達成することができる。

本発明に係る上述した動力伝達装置では、上述した二輪駆動状態と四輪駆動状態との切替に加えて、燃費を向上させることの可能な第２走行モードを設定できる。図１の（Ｂ）および図２の（Ｂ）は、第２走行モードでの動作状態を示しており、第２走行モードは、第１係合部１３をいわゆる解放状態に切り替えてリングギヤ３ｒとキャリヤ３ｃとの連結を解除し、かつ第２係合部１４によってリングギヤ３ｒと入力軸４（もしくはリヤ出力軸５）とを連結して設定される。エンジン１をこのようにして差動機構３に連結した状態では、図２の（Ｂ）に示すように、リングギヤ３ｒが入力要素、サンギヤ３ｓが反力要素、キャリヤ３ｃが出力要素となり、エンジン１が出力した動力は、差動機構３において、モータ２側とフロント出力軸９側とに分割される。その場合、モータ２を発電機として機能させてサンギヤ３ｓに反力トルクを与えると、フロント出力軸９側のトルクはモータ２による反力トルクによって増幅されたトルクとなる。また、モータ２によって発電し、適宜の蓄電装置（図示せず）を充電することができる。

なお、上述した本発明に係る動力伝達装置では、リングギヤハブ１３ａのスプラインに噛み合っているスリーブ１３ｃが第１係合部１３の一部を構成すると同時に第２係合部１４の一部を構成しており、しかも各スリーブ１３ｃ，１４ｂがシフトドラム１６に一体化されているので、係合部を二つ設けているとしてもそれらの係合部すなわち係合手段１５の構成部品が少なく、それに伴いその構成が簡素化され、さらには各係合部１３，１４の係合・解放の状態を切り替えるためのアクチュエータが一つでよく、その結果、装置の全体としての構成を小型・簡素化することができる。

また、図１および図２に示す構成では、エンジン１が車両の前側に配置され、そのエンジン１に対して車両の後方側に、チェーン機構（伝動機構）１２ならびに差動機構３の順に配置されている。言い換えれば、前輪１０を駆動するための伝動機構１２が差動機構３よりも車両の前方側に配置されているので、チェーン機構１２を前輪１０側の終減速機１１を連結するフロント出力軸９を短縮することができる。

本発明は、基本的な構成を維持して、各係合部１３，１４の構成や配置、あるいはモータ２やチェーン機構（伝動機構）１２の配置などを上述した具体例とは異ならせて実施できるのであり、以下にその例を説明する。なお、以下に述べる例では、後輪７ならびに前輪１０、前後の終減速機６，１１は上述した具体例での構成と同じであるから、それらの説明および図示を省略する。

図３の（Ａ）および（Ｂ）に示す例は、上述した係合手段１５を、第１係合部１３を備えた第１係合手段１５Ａと第２係合部１４を備えた第２係合手段１５Ｂとの二つに分けた例である。図３に示すように、キャリヤハブ１３ｂは、キャリヤ３ｃをモータ２側に延ばすことにより、チェーン機構１２とモータ２との間に設けられており、そのキャリヤハブ１３ｂとモータ２との間に、サンギヤ３ｓもしくはロータ軸８と一体化させたハブ（以下、サンギヤハブと記すことがある）１３ｄ配置されている。これらキャリヤハブ１３ｂとサンギヤハブ１３ｄの外周部に設けられているスプライン歯に噛み合うスリーブ１３ｃが軸線方向に移動可能に設けられている。なお、図３に示す例では、このスリーブ１３ｃはサンギヤハブ１３ｄに常時噛み合っていて、軸線方向に移動することにより、キャリヤハブ１３ｂに係合し、またその係合が外れる（解放する）ように構成されている。そして、これらキャリヤハブ１３ｂならびにサンギヤハブ１３ｄおよびスリーブ１３ｃが第１係合部１３を構成しており、係合することにより差動機構３の全体を一体化させる。

一方、第２係合部１４は、図１および図２に示す構成と同じであり、差動機構３と同一軸線上で差動機構３よりもリヤ出力軸５側に配置され、前述したリングギヤハブ１３ａならびに入力ハブ１４ａおよびこれらにスプライン嵌合しているスリーブ１４ｂによって構成されている。各スリーブ１３ｃ，１４ｂは単一のアクチュエータによって動作させるように構成してもよく、あるいはそれぞれのスリーブ１３ｃ，１４ｂごとにアクチュエータを設けてもよい。そして、これら第１係合部１３および第２係合部１４によって本発明における係合手段１５が構成されている。

図３の（Ａ）は、第１走行モードが設定されている状態を示し、第１係合部１３が係合状態になっていてキャリヤ３ｃとサンギヤ３ｓとが連結されて差動機構３の全体が一体化されている。これに対して第２係合部１４が解放状態になっていてエンジン１と差動機構３とが両者の間でトルクが伝達しないように切り離されている。したがって、エンジン１とモータ２とのいずれか一方を駆動することにより二輪駆動状態で走行することができる。また、エンジン１とモータ２との両方を駆動することにより四輪駆動状態で走行することができる。これらの駆動状態は、エンジン１とモータ２とのいずれか一方を駆動し、あるいは停止することにより相互に切り替えることができ、迅速な切り替えが可能である。

図３の（Ｂ）は、前述した第２走行モードが設定されている状態を示しており、第１係合部１３が解放状態になっていて、差動機構３が差動作用を行うことができる。これに対して第２係合部１４が係合状態になっていてエンジン１が差動機構３のリングギヤ３ｒに連結されている。したがって、エンジン１が出力したトルクは後輪７に伝達される一方、差動機構３に入力される。差動機構３においては、リングギヤ３ｒが入力要素となって入力トルクがモータ２側とチェーン機構１２側（前輪１０側）に分割される。モータ２は発電機として機能することによりサンギヤ３ｓに反力を与え、リングギヤ３ｒに入力されたトルクをその反力トルクで増大させてキャリヤ３ｃから出力する。

図３に示す構成では、各係合部１３，１４のそれぞれにアクチュエータを連結し、各係合部１３，１４を独立して動作させるように構成することが可能である。このような構成であれば、第２係合部１４を係合させている状態で、第１係合部１３を解放状態から係合状態に切り替えることができる。すなわち、第２係合部１４を係合状態としてエンジン１が出力したトルクを後輪７と前輪１０とに伝達して四輪駆動状態とした場合、後輪７および前輪１０のいずれか一輪が脱輪やスリップなどによって空転すると、その一輪からトルクが抜けて他の車輪を駆動できなくなる。その場合に第１係合部１３を係合させて差動機構３の全体を一体化させる（差動作用を制限する）と、後輪７と前輪１０との全ての車輪にトルクを伝達できるので、脱輪やスリップなどの状態から脱出することができる。このような各係合部１３，１４が係合している状態を図３の（Ｃ）に示してある。

このようないわゆる差動制限を第１係合部１３で行うことは、前述した図１および図２に示す構成において、各スリーブ１３ｃ，１４ｂをシフトドラム１６で一体化せずに、図４に示すようにそれぞれのスリーブ１３ｃ，１４ｂを分離して互いに独立して軸線方向に移動できるように構成することにより可能になる。図４は、このように構成して各係合部１３，１４を係合状態に動作させている状態を示している。

図５は、図４に示す構成のうち、第１係合部１３を摩擦係合機構１３Ａによって構成した例を示している。摩擦係合機構１３Ａは、リングギヤ３ｒとキャリヤ３ｃとを選択的に連結して差動機構３の全体を一体化させるための機構であり、湿式あるいは乾式、多板型もしくは単板型などの適宜の係合機構によって構成することができる。また、この摩擦係合機構１３Ａを動作させるための他のアクチュエータは、油圧式あるいは電磁式もしくはモータなどの電動式などのいずれであってもよい。

摩擦係合機構１３Ａは、その駆動側の部材と従動側の部材との間に回転数差があってもトルクを伝達できる。すなわち、係合と解放との間の状態であるスリップ状態を設定できる。そのため、係合あるいは解放する際に回転数を同期させる制御を特には行う必要がなく、また係合や解放に伴うショックを容易に抑制することができる。

図６に示す例は、差動機構３の全体を一体化させるための摩擦係合機構１３Ａを、サンギヤ３ｓとリングギヤ３ｒとを選択的に連結する構成とした例である。したがって、摩擦係合機構１３Ａは、差動機構３と入力ハブ１４ａとの間に配置されている。このような構成であれば、図５に示す構成の動力伝達装置と同様の作用・効果を得られることに加えて、サンギヤ３ｓとリングギヤ３ｒとの差回転数を大きくとることができるので、摩擦係合機構１３Ａの小型化に有利になる。

図７に示す例は、前述した図５に示す構成のうち、第２係合部１４を摩擦係合機構１４Ａによって構成した例である。この摩擦係合機構１４Ａは前述した第１係合部１３を構成している摩擦係合機構１３Ａと同様にスリップ状態を設定できるから、係合・解放の制御が容易であり、また係合時や解放時のショックを容易に抑制することができる。

図８に示す例は、前述した図６に示す構成のうちモータ２や差動機構３などの軸線方向での配列順序を反転した例である。すなわち入力軸４の軸線上にエンジン１側から、入力ハブ１４ａ、第２係合部１４、差動機構３、第１係合部１３である摩擦係合機構１３Ａ、チェーン機構１２、モータ２の順に配置される。なお、これらの回転部材同士の連結関係は、前述した図６に示す例と同様である。図８に示す構成であっても、図６に示す例と同様に動作させ、同様の作用・効果を得ることができる。

なお、図８に示す構成であっても、入力軸４やこれに連結されているエンジン１などを車両の前後方向に向けて配置する。したがって、モータ２を車室の下側に配置することになってモータ２の外径が制限されることがある。その場合、モータ２の外径が制限される分、軸線方向に長くして低トルク高回転型のモータとすればよい。

図９に示す例は、図８に示す構成において、モータ２の配置の自由度を増大させた例である。図９に示す例では、入力軸４もしくはリヤ出力軸５と平行な軸線上にモータ２が配置されており、そのロータ軸８とサンギヤ３ｓに一体のサンギヤ軸１７とが減速歯車機構１８によって連結されている。なお、この減速歯車機構１８は、チェーンなどの巻き掛け伝動機構に置き換えてもよい。したがって、図９に示す構成では、モータ２の配置位置が入力軸４の軸線と同一の軸線上に限定されないので、モータ２の配置の自由度を増大させることができる。特に、モータ２を低トルク高回転型のものとした場合、減速歯車機構１８やこれに替わる巻き掛け伝動機構によってトルクを増大させることができるから、必要十分な駆動トルクを得ることができる。

本発明における差動機構３は、要は、三つの回転要素によって差動作用を行うように構成されていればよい。上述した各具体例では、リングギヤ３ｒを入力要素、キャリヤ３ｃを出力要素、サンギヤ３ｓを反力要素としたが、そのリングギヤ３ｒとキャリヤ３ｃとを入れ替えて、キャリヤ３ｃを入力要素、リングギヤ３ｒを出力要素として構成することができる。その例を図１０に示してある。図１０に示す例においては、チェーン機構１２における駆動スプロケット１２ａがリングギヤ３ｒに連結されている。また、キャリヤハブ１３ｂを挟んで図１０の左側（エンジン１側）にリングギヤハブ１３ａが配置され、これとは反対の右側（リヤ出力軸５側）に入力ハブ１４ａが配置されている。これらを選択的に連結するスリーブ１５ａはキャリヤハブ１３ｂのスプライン歯に常時噛み合っており、そのキャリヤハブ１３ｂを中心にして図１０の左右方向に移動できるように構成されている。

これら各ハブ１３ａ，１３ｂ，１４ａならびにスリーブ１５ａが係合手段１５を構成しており、特にリングギヤハブ１３ａならびにキャリヤハブ１３ｂおよびスリーブ１５ａが第１係合部１３を構成し、キャリヤハブ１３ｂならびに入力ハブ１４ａおよびスリーブ１５ａが第２係合部１４を構成している。そのスリーブ１５ａを図１０の（Ａ）に示すように左側に移動させて第１係合部１３を係合状態とすれば、リングギヤハブ１３ａ（リングギヤ３ｒ）とキャリヤハブ１３ｂ（キャリヤ３ｃ）とが連結されて差動機構３の全体が一体化され、かつ第２係合部１４が解放状態になって入力ハブ１４ａ（入力軸４もしくはリヤ出力軸５）が差動機構３から切り離される。すなわち、第１走行モードが設定される。これとは反対にスリーブ１５ａを図１０の（Ｂ）に示すように右側に移動させて第２係合部１４を係合状態とすれば、キャリヤハブ１３ｂ（キャリヤ３ｃ）と入力ハブ１４ａ（入力軸４もしくはリヤ出力軸５）とが連結されてエンジン１が差動機構３に連結され、かつ第１係合部１３が解放状態になって差動機構３による差動作用が可能になる。すなわち、第２走行モードが設定される。

したがって、図１０に示す構成であっても、前述した図１および図２に示す例と同様に動作させて、同様の作用・効果を得ることができる。これに加えて図１０に示す構成では、係合手段１５におけるスリーブ１５ａが一つでよく、それに併せて係合・解放の状態を切り替えるアクチュエータが一つでよいから、全体としての構成を簡素化、あるいは軽量化することができる。

以上、本発明を実施した場合の例を説明したが、本発明は、上述した各具体例に限定されないことは勿論であり、係合手段や第１係合部および第２係合部の具体的な構成を適宜に入れ替えてよく、またモータや伝動機構あるいは差動機構の配置もしくは配列を適宜に変更してもよい。例えば差動機構３は、上述したいわゆるシングルピニオン型の遊星歯車機構に替えてダブルピニオン型の遊星歯車機構によって構成してもよい。

なお、ここで、上述した具体例として説明した本発明を列記すれば、以下のとおりである。

特許請求の範囲に記載されている差動機構は、遊星歯車機構である車両用動力伝達装置。

第１係合部は、第２駆動力源が連結されている回転要素と第２出力部材が連結されている回転要素とを選択的に連結するように構成されている車両用動力伝達装置。このような構成であれば、第２駆動力源が出力した駆動トルクを差動機構を介さずに第２出力部材に出力できるので、差動機構を小型化することができる。

第１係合部と第２係合部とは、互いに独立して係合および解放できるように構成され、かつ第２係合部が係合して第１駆動力源を差動機構に連結している状態で、第１係合部が差動機構をその全体を一体化するように係合できるように構成されている車両用動力伝達装置。このような構成であれば、第１駆動力源を差動機構に連結している状態で差動機構の差動作用を第１係合部で制限することが可能になる。

第１係合部は、第２出力部材が連結されている回転要素と第２係合部に連結されている回転要素とを選択的に連結するように構成されている車両用動力伝達装置。このような構成であれば、第１駆動力源のトルクを差動機構を介さずに第２出力部材に出力できるので、差動機構を小型化することが可能になる。

係合することにより差動機構の差動制限を行う第１係合部は、摩擦係合機構によって構成されている車両用動力伝達装置。このような構成であれば、差動制限トルクを連続的に変化させて、好適な差動制限が可能になる。

その場合、第１係合部は、第２駆動力源が連結された回転要素と、第２係合部によって第１駆動力源によって連結されている回転要素とを選択的に連結するように構成されている車両用動力伝達装置。このような構成であれば、差動制限を行う場合の差動機構における差回転数を大きくできるので、摩擦係合機構の小型化に有利になる。

第１係合部と第２係合部との少なくともいずれか一方は、摩擦係合機構である車両用動力伝達装置。このような構成であれば、第１走行モードと第２走行モードとの間で走行モードを切り替える場合、第１係合部もしくは第２係合部での回転数制御に要する時間を短くすることができる。

第２出力部材および第２出力部材から第２駆動輪に駆動トルクを伝達する出力軸は、第１出力部材と平行な軸線上に配置され、第２回転要素と第２出力部材とが伝動機構によって連結されている車両用動力伝達装置。

その伝動機構は、チェーン機構などの巻き掛け伝動機構によって構成されている車両用動力伝達装置。

伝動機構は、差動機構によりも第２駆動輪側に配置されている車両用動力伝達装置。このような構成であれば、第２駆動輪に駆動トルクを伝達する出力軸を短くすることが可能になる。

伝動機構は、第１係合部および第２係合部よりも第２駆動輪側に配置されている車両用動力伝達装置。このような構成であれば、第２駆動輪に駆動トルクを伝達する出力軸を短くすることが可能になる。

第１駆動力源は、差動機構よりも第１駆動輪側に配置されている車両用動力伝達装置。このような構成であれば、第２出力部材を第２駆動輪寄りに配置できるので、第２出力部材から第２駆動輪に駆動トルクを伝達する出力軸を設ける場合、その出力軸を短縮することができる。

第２駆動力源は、第１出力部材に対して平行な軸線上に配置され、第２駆動力源と第１回転要素とが他の伝動機構によって連結されている車両用動力伝達装置。

前記他の伝動機構は、減速機構によって構成されている車両用動力伝達装置。

係合手段は、一つのスリーブを有し、前記スリーブによって第１係合部および第２係合部のそれぞれを係合および解放させるように構成されている車両用動力伝達装置。このような構成であれば、構成部材の数を少なくして装置の全体を小型化・軽量化することができる。

１ エンジン
２ モータ
２Ｒ ロータ
３ 差動機構
３ｃ キャリヤ
３ｐ ピニオンギヤ
３ｒ リングギヤ
３ｓ サンギヤ
４ 入力軸
５ リヤ出力軸
６，１１ 終減速機
７ 後輪
８ ロータ軸
９ フロント出力軸
１０ 前輪
１２ 伝動機構（チェーン機構）
１２ａ 駆動スプロケット
１２ｂ 従動スプロケット
１２ｃ チェーン
１３ 第１係合部
１３Ａ 摩擦係合機構
１３ａ リングギヤハブ
１３ｂ キャリヤハブ
１３ｃ スリーブ
１３ｄ サンギヤハブ
１４ 第２係合部
１４Ａ 摩擦係合機構
１４ａ 入力ハブ
１４ｂ スリーブ
１５ 係合手段
１５Ａ 第１係合手段
１５Ｂ 第２係合手段
１５ａ スリーブ
１６ シフトドラム
１７ サンギヤ軸
１８ 減速歯車機構

Claims (1)

1. 第１駆動力源と、第２駆動力源と、前記第１駆動力源から伝達された駆動力を第１駆動輪に出力する第１出力部材と、第１回転要素ならびに第２回転要素および第３回転要素によって差動作用を行いかつ前記第１回転要素に前記第２駆動力源が連結された差動機構と、前記第２回転要素に連結されかつ第２駆動輪に駆動力を出力する第２出力部材とを備えた車両用動力伝達装置において、
   前記第１駆動力源から駆動力が入力されるとともに前記第１出力部材に連結された入力部材と、
   前記第１回転要素ならびに前記第２回転要素および前記第３回転要素のうちの少なくとも二つの回転要素を選択的に連結して前記差動機構を一体化させて回転させる第１係合部と、前記入力部材もしくは前記第１出力部材を前記第３回転要素に選択的に連結する第２係合部とを有する係合手段とを更に備え、
   前記第１係合部を係合しかつ前記第２係合部を解放して、前記第１駆動力源によって前記第１駆動輪を駆動するとともに前記第２駆動力源によって前記第２駆動輪を駆動する第１走行モードと、前記第１係合部を解放しかつ前記第２係合部を係合して、前記第１駆動力源が出力する駆動力と前記第２駆動力源が出力する駆動力とを前記差動機構によって複合させて前記第１駆動輪および前記第２駆動輪を駆動する第２走行モードとを設定できるように構成されている
   ことを特徴とする車両用動力伝達装置。

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