JP3679335B2

JP3679335B2 - ハイブリッド自動車における動力伝達装置

Info

Publication number: JP3679335B2
Application number: JP2001029297A
Authority: JP
Inventors: 博海野尻; 孝志野▲崎▼; 隆英齋藤
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2021-02-06
Also published as: JP2002227883A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの駆動力とモータの駆動力の組合わせによって車輪を駆動するようにしたハイブリッド自動車における動力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のハイブリッド自動車として、図６に示したものが知られている。この例で示されるハイブリッド自動車は、パラレルタイプと称されるものであり、エンジン１からの回転をトランスミッション３に入力し、そのトランスミッション３から出力される回転をクラッチ４を介して車輪６に伝達する動力伝達系にモータ９を組込み、車両の走行状態に応じてモータ９を駆動し、エンジン１を主動力とする車両の走行をアシストするようにしている。
【０００３】
上記パラレルタイプのハイブリッド自動車においては、車両の減速時、車輪６からの回転によりモータ９を駆動し、そのモータ９を発電機として使用してバッテリ７を充電する回生運動を行なわせるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６に示す従来のパラレルタイプのハイブリッド自動車においては、車輪６からの回転によってモータ９を回転させる回生運動時、上記車輪６からの逆入力トルクがエンジン１に伝達され、モータ９を効率よく回生運動させることができないという不都合がある。
【０００５】
この発明の課題は、発進がスムーズに行なえると共に、効率のよい回生運動を行なわせることができるようにしたハイブリッド自動車における動力伝達装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、エンジンの回転を車輪に伝える動力伝達系に、バッテリを電源として作動するモータを組込み、そのモータとエンジンを駆動源として車両を駆動し、その車両の制動時に、車輪からエンジン側に伝達される逆入力トルクによってモータを回生運動させるようにしたハイブリッド自動車における動力伝達装置において、前記エンジンとモータとの間にクラッチを組込み、そのクラッチが、エンジンの回転が伝達される入力軸と、その入力軸と同軸上に配置されて入力軸から伝達される回転を車輪側に伝達する出力軸と、その両軸間に組込まれてすべりを生じさせつつ入力軸と出力軸とを結合する制御型すべりクラッチと、入力軸の回転を出力軸に伝達し、出力軸から入力軸への回転伝達を遮断する制御型の一方向クラッチを有する複合クラッチを用いるようにしたのである。
【０００７】
ここで、複合クラッチにおける制御型すべりクラッチとして、パウダクラッチや湿式多板クラッチを採用することができる。
【０００８】
また、一方向クラッチとして、入力軸と出力軸の対向面間に組込まれた保持器を制御することにより両軸の対向面間に形成された楔空間の狭小部にローラを噛み込ませて入力軸の回転を出力軸に伝えるオーバランニング型の一方向ローラクラッチやスプラグを介して入力軸の回転を出力軸に伝えるスプラグタイプの一方向クラッチを採用することができる。
【０００９】
上記の構成から成る動力伝達装置においては、ハイブリッド自動車の発進時には制御型すべりクラッチを滑りを生じさせつつ結合状態としてスムーズな発進が行なえるようにする。そして、入力軸と出力軸とが同期回転すると、一方向クラッチを結合状態とし、その結合後、湿式多板クラッチを結合解除して、エンジンの回転を上記一方向クラッチを介して車輪側に伝達する。
【００１０】
ここで、ハイブリッド自動車の定速走行時に、エンジンの回転を車輪側に伝達するクラッチは、一方向クラッチであるため、ハイブリッド自動車の制動時、車輪の回転数がエンジンの回転数を上回ると、その一方向クラッチは瞬時に結合解除状態に切り換わると共に、ハイブリッド自動車が制動後加速され、エンジンの回転数が車輪の回転数を上回ると、瞬時に結合状態に切り換わることになる。
【００１１】
このように、一方向クラッチは、ハイブリッド自動車の減速、加速によって結合、および結合解除状態に瞬時に切り換わるため、車輪からの逆入力トルクがエンジン側に伝達されるのを防止することができ、モータを効率よく回生運動させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１乃至図５に基づいて説明する。図１は、パラレルタイプのハイブリッド自動車を示す。このハイブリッド自動車は、エンジン１からの回転を第１クラッチ２を介してトランスミッション３の入力軸に伝達し、そのトランスミッション３の出力軸の回転を第２クラッチ４を介してディファレンシャル５に伝え、車輪６を回転させるようにしている。
【００１３】
また、第１クラッチ２とトランスミッション３との間に、バッテリ７を電源とし、コントローラ８によって制御されるモータ９を組込み、車両の走行状態に応じてそのモータ９を駆動し、エンジン１を主動力とする車両の走行をアシストするようにしている。
【００１４】
図２乃至図４は、エンジン１とモータ９との間に組込まれた第１クラッチ２の詳細を示す。この第１クラッチ２は、エンジン１の回転が伝達される入力軸１１と、その入力軸１１と同軸上に設けられた筒状の出力軸１２とを有し、その両軸１１、１２は、２個の軸受１３を介して相対的に回転自在に支持されている。
【００１５】
入力軸１１と出力軸１２との間には、制御型すべりクラッチとしてのパウダクラッチ２０と、制御型の一方向クラッチ３０とが組込まれている。
【００１６】
パウダクラッチ２０は、出力軸１２に環状の電磁石２１を外周壁とするチャンバ２２を形成し、入力軸１１には磁性体から成るロータ２３を取付け、そのロータ２３の外周部に上記チャンバ２２内において回転するフランジ部２４を設け、前記電磁石２１への通電により、チャンバ２２内に収容された磁性粉から成るパウダを吸着し、そのパウダを介して入力軸１１と一体に回転するロータ２３の回転を出力軸１２に伝えるようにしている。このパウダクラッチ２０は、入力軸１１と出力軸１２の相互においてすべりを生じさせつつ入力軸１１の回転を出力軸１２に伝達するようになっている。
【００１７】
図２および図３に示すように、一方向クラッチ３０は、一方向ローラクラッチから成る。この一方向クラッチ３０は、出力軸１２の内周に円筒面３１を設け、入力軸１１に設けられた大径軸部１１ａの外周には上記円筒面３１との間で楔空間を形成するカム面３２を形成し、前記入力軸１１と出力軸１２との間に組込んだ保持器３３には上記カム面３２と対向する位置にポケット３４を設け、そのポケット３４内にローラ３５を組込んでいる。
【００１８】
また、図２および図４に示すように、大径軸部１１ａの端面にばね収容凹部３６を形成し、そのばね収容凹部３６内に収容した円弧状スイッチばね３７の両端に外径方向に向く一対の係合片３８を設け、その係合片３８をばね収容凹部３６の周壁に形成された切欠部３９および保持器３３の端面に形成された切欠部４０に挿入し、そのスイッチばね３７の一対の係合片３８が両切欠部３９、４０の端面を周方向に押圧する作用によって保持器３３をローラ３５が円筒面３１およびカム面３２に非係合となる中立位置に保持するようにしている。
【００１９】
ここで、保持器３３が中立位置に保持される状態においては、図３に示すように、入力軸１１の大径軸部１１ａに設けられた係合ピン４１が保持器３３に形成された周方向に長いピン孔４２の一端に係合しており、そのピン孔４２の他端に係合ピン４１が係合する範囲において入力軸１１と保持器３３は一方向に相対回転し得るようになっている。
【００２０】
上記一方向クラッチ３０における保持器３３は、図２に示すように、その一側方に設けられた回転制御機構５０によって回転が制御される。回転制御機構５０は、出力軸１２の内周に固定された電磁石５１と、その電磁石５１によって吸着および吸着解除されるアーマチュア５２と、そのアーマチュア５２を保持器３３に対して回り止めし、かつ軸方向に移動自在に支持する回り止めリング５３と、上記アーマチュア５２を電磁石５１から離反する方向に押圧するスプリング５４とから成る。
【００２１】
回り止めリング５３は係合爪５５を外周に有し、その係合爪５５は保持器３３の端面に形成された前記切欠部４０に嵌合され、その嵌合によって回り止めリング５３は保持器３３に対して回り止めされている。また、係合爪５５はアーマチュア５２に形成された係合孔５６にスライド自在に嵌合され、その嵌合によってアーマチュア５２は保持器３３に対して回り止めされ、かつ軸方向に移動自在に支持されている。
【００２２】
スプリング５４は入力軸１１に支持され、アーマチュア５２の内径部に取付けたばね座５７を押圧することによってアーマチュア５２を電磁石５１から離反させるようにしている。
【００２３】
上記の構成から成る第１クラッチ２は、エンジン１の回転をトランスミッション３に伝達する際、パウダクラッチ２０の電磁石２１に通電してパウダクラッチ２０を結合するようになっている。
【００２４】
このとき、一方向クラッチ３０における保持器３３は、スイッチばね３７の作用によって係合ピン４１がピン孔４２の一端に係合する中立状態に保持され、ローラ３５は円筒面３１およびカム面３２に非係合の状態に保持されている。
【００２５】
前記パウダクラッチ２０が係合されるとき、そのパウダクラッチ２０はすべりが生じつつ入力軸１１の回転を出力軸１２に伝達するため、ハイブリッド自動車はスムーズに発進する。
【００２６】
入力軸１１の回転がパウダクラッチ２０を介して出力軸１２に伝達されるとき、一方向クラッチ３０の保持器３３はスイッチばね３７により中立位置に保持される状態で入力軸１１と一体に回転する。
【００２７】
入力軸１１と出力軸１２とが同期回転すると、一方向クラッチ３０の保持器３３を制御する回転制御機構５０の電磁石５１に通電される。
【００２８】
その通電によって電磁石５１はアーマチュア５２を吸着し、その吸着によって保持器３３は回り止めされ、入力軸１１が保持器３３に対して相対回転する。
【００２９】
入力軸１１と保持器３３の相対回転により、図３（II）に示すように、ローラ３５が円筒面３１およびカム面３２に係合し、入力軸１１の回転はローラ３５を介して出力軸１２に伝達される。その伝達後、パウダクラッチ２０の電磁石２１に対する通電が遮断され、パウダクラッチ２０は結合解除状態とされる。
【００３０】
ハイブリッド自動車の定速走行状態では、第１クラッチ２の一方向クラッチ３０を介してエンジン１の回転が車輪６に伝達される。
【００３１】
ハイブリッド自動車が定速走行状態から制動され、車輪６の回転数がエンジン１の回転数を上回ると、車輪６からの逆入力トルクによってモータ９が回転され、そのモータ９が発電機の役目をしてバッテリ７を充電する回生運動が生じる。
【００３２】
このとき、第１クラッチ２においては、出力軸１２の回転数が入力軸１１の回転数を上回るため、出力軸１２の円筒面３１とローラ３５との間で滑りが生じ、車輪６からの逆入力トルクは瞬時に遮断される。
【００３３】
その結果、逆入力トルクはエンジン１に伝達されず、モータ９を効率よく回生運動させることができる。
【００３４】
また、ハイブリッド自動車の制動後、次に加速し、第１クラッチ２における入力軸１１の回転数が出力軸１２の回転数を上回ると、ローラ３５は円筒面３１およびカム面３２に直ちに係合し、そのローラ３５を介して入力軸１１の回転が出力軸１２に瞬時に伝達される。
【００３５】
上記のように、第１クラッチ２を制御型のパウダクラッチ２０と制御型の一方向クラッチ３０の複合クラッチとしたことにより、ハイブリッド自動車の発進時にパウダクラッチ２０を作動させることによりスムーズな発進が得られると共に、入力軸１１と出力軸１２とが同期回転したとき、一方向クラッチ３０を結合状態とし、パウダクラッチ２０を結合解除状態として一方向クラッチ３０に切換えることにより、その一方向クラッチ３０は逆入力トルクを遮断したり、入力トルクを伝達する作動を瞬時に行なうので、モータ９の回生運動を効率よく行なわせることができる。
【００３６】
図２に示す例では、ハイブリッド自動車の発進時に入力軸１１の回転を出力軸１２に伝達する制御型すべりクラッチとしてパウダクラッチ２０から成るものを示したが、すべりクラッチはこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すような湿式多板クラッチ６０であってもよい。この湿式多板クラッチ６０は、出力軸１２の端面にシリンダ室６１を設け、そのシリンダ室６１内にピストン６２を摺動自在に組込み、一方、入力軸１１には出力軸１２の端面に対向配置される円板部６３を設け、その円板部６３の側面に上記シリンダ室６１内に配置される円筒部６４を形成し、この円筒部６４に嵌合されて回り止めされ、かつ軸方向にスライド自在に支持された複数の摩擦板６５と、前記シリンダ室６１の外周壁６６内に嵌合されて回り止めされ、かつ軸方向にスライド自在に支持された複数の摩擦板６７とを交互に配置し、前記出力軸１２に形成された給油通路６８からシリンダ室６１内に供給される油圧によりピストン６２を移動させ、そのピストン６２および皿ばね６９を介して摩擦板６５、６７を押圧し、摩擦板６５、６７の接触部に作用する摩擦力を介して入力軸１１の回転を出力軸１２に伝えるようにしている。また、給油通路６８に対する油圧の供給停止時に、ピストン６２をスプリング７０の弾力により後退させ、摩擦板６５、６７に対する押圧を解除するようにしている。
【００３７】
また、図２に示す例では、一方向クラッチ２の保持器３３を電磁石５１によって制御するようにしたが、電磁石５１に代えて、油圧により保持器を制御するようにしてもよい。
【００３８】
さらに、一方向クラッチ３０としてオーバランニング型の一方向ローラクラッチを示したが、入力軸の円筒形外周面と出力軸の円筒形内周面間にスプラグを組込み、そのスプラグを介して入力軸の回転を出力軸に伝達するようにしたスプラグタイプの一方向クラッチであってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、この発明においては、エンジンとモータとの間に設けられたクラッチをすべりクラッチと一方向クラッチとから成る複合クラッチとし、ハイブリッド自動車の発進時に、すべりクラッチを結合状態として入力軸の回転を出力軸に伝えるようにしたので、ハイブリッド自動車をきわめてスムーズに発進させることができる。
【００４０】
また、入力軸と出力軸とが同期回転したとき一方向クラッチを結合状態とし、その結合後にすべりクラッチを結合解除して、一方向クラッチを介して入力軸の回転を出力軸に伝えるようにしたので、ハイブリッド自動車の制動時に、車輪からの逆入力トルクを瞬時に遮断することができ、モータの回生運動を効率よく行なわせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るハイブリッド自動車における動力伝達装置の模式図
【図２】図１に示す第１クラッチの縦断正面図
【図３】（Ｉ）は図２のIII −III 線に沿った断面図、（II）は一方向ローラクラッチの係合状態を示す断面図
【図４】図２のIV−IV線に沿った断面図
【図５】第１クラッチの他の例を示す縦断正面図
【図６】従来のハイブリッド自動車における動力伝達装置の模式図
【符号の説明】
１エンジン
２第１クラッチ
６車輪
７バッテリ
９モータ
１１入力軸
１２出力軸
２０パウダクラッチ（すべりクラッチ）
３０一方向クラッチ
３３保持器
３５ローラ
６０湿式多板クラッチ（すべりクラッチ）

Claims

エンジンの回転を車輪に伝える動力伝達系に、バッテリを電源として作動するモータを組込み、そのモータとエンジンを駆動源として車両を駆動し、その車両の制動時に、車輪からエンジン側に伝達される逆入力トルクによってモータを回生運動させるようにしたハイブリッド自動車における動力伝達装置において、前記エンジンとモータとの間にクラッチを組込み、そのクラッチが、エンジンの回転が伝達される入力軸と、その入力軸と同軸上に配置されて入力軸から伝達される回転を車輪側に伝達する出力軸と、その両軸間に組込まれてすべりを生じさせつつ入力軸と出力軸とを結合する制御型すべりクラッチと、入力軸と出力軸の対向面間に組込まれた保持器を制御することによりその保持器によって中立位置に保持されたローラを両軸の対向面間に形成された楔空間の狭小部に噛み込ませて入力軸の回転を出力軸に伝えるオーバーランニング型の制御型一方向ローラクラッチを有する複合クラッチとしたことを特徴とするハイブリッド自動車における動力伝達装置。
前記複合クラッチにおける制御型すべりクラッチが、パウダクラッチから成る請求項１に記載のハイブリッド自動車における動力伝達装置。
前記複合クラッチにおける制御型すべりクラッチが、湿式多板クラッチから成る請求項１に記載のハイブリッド自動車における動力伝達装置。