JP3679335B2 - ハイブリッド自動車における動力伝達装置 - Google Patents

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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 (3)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
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