JP4059876B2 - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車に搭載されるハイブリッド駆動装置及びこれを搭載した自動車に係り、特にFR用車輌に適用して好適な、入力軸と出力軸とが1軸上に配置されたハイブリッド駆動装置に関する。
従来、ハイブリッド駆動装置として、エンジン出力軸、制御用ジェネレータ(第1の電気モータ)及び車輪に伝達する出力部に、それぞれ各要素を連結したプラネタリギヤを用い、更に上記出力部に駆動(アシスト)用モータ(第2の電気モータ)を連結して、エンジン出力を、上記ジェネレータを制御することにより上記プラネタリギヤからの出力部へ無段階に変速し、更に該出力部の動力を前記駆動用モータが適宜アシストして出力軸に出力する、いわゆる機械分配方式(スプリットタイプ又は2モータタイプ)のものが知られている。
前記駆動用モータと出力軸との間に変速装置を介在したハイブリッド駆動装置が、例えば特許文献1又は特許文献2に開示されている。
特開2004−66898号公報 特開2002−225578号公報
FR用自動車に搭載されるハイブリッド駆動装置は、入力軸と出力軸とが、エンジン出力軸と整列するように1軸上に配置され、前後方向に長い構造となる。そして、該ハイブリッド駆動装置が車室に隣接するため、特にFRタイプの自動車が高級車に適用されることが多いことが相俟って、振動についてはその低減が強く望まれることになる。
そのため、制御用ジェネレータ(第1の電気モータ)、動力分配用プラネタリギヤ、変速装置及び駆動用モータ(第2の電気モータ)の各要素の内、重量物である駆動用モータ(第2の電気モータ)又は制御用ジェネレータ(第1の電気モータ)をミッションケースの最後端側(エンジンと反対側)に配置し、該ケースの後端部をゴムマウントにより車体に支持することが、上記振動の低減上望ましく、また騒音発生の少ない電気モータを車室に隣接して配置することは、車室の静粛性からも望ましい。
このように配列すると、動力分配用プラネタリギヤ及び変速装置が、前記第1及び第2の電気モータの間に配置されることになる。第1及び第2の電気モータは、ステータとロータとの間隙を小さな量に正確に管理することがその性能上好ましく、これら電気モータのロータは、その両端部分をケース部材に一体の支持部(隔壁)において軸受部材を介して両持ち構造にて支持されて、上記間隙を微少量に保持することが考えられる。
一方、入力軸及び出力軸の支持精度も、ハイブリッド駆動装置の性能並びに上記振動及び車室の静粛性に影響を及ぼす。これら入力軸及び出力軸も、その両端部分を前記電気モータのロータを支持する支持部部分にて軸受部材を介して両持ち構造で支持することが好ましいが、上述した動力分配用プラネタリギヤ及び変速装置が1軸上の中間部分に位置する関係上、入力軸及び出力軸の一方は、上記ロータの支持部分から軸方向に離れた位置において、他の支持されている軸を介して軸受支持されることになる。
このため、該他の軸を介して軸受支持される入力軸又は出力軸は、各々のクリアランスや公差が累積し、十分な軸支持精度を得ることが困難である。また、ケース部材の支持部分と軸方向に離れた位置にて軸受支持されるため、十分な支持剛性が得られず、かつ該部分での軸受部材の性能も十分に発揮することができない。
そこで、本発明は、動力分配用プラネタリギヤと変速装置との間に隔壁を設けて、該隔壁部分にて、入力軸及び出力軸の一方を軸受部材により支持することにより、上記課題を解決したハイブリッド駆動装置を提供することを目的とするものである。
請求項1に係る本発明は、内燃エンジン(5)からの動力を入力する入力軸(10)と、
前記入力軸(10)と1軸(13)上に整列して配置されかつ駆動車輪に連動する出力軸(12)と、
前記1軸上に配置され、ステータ(24)とロータ(25)とを有する第1の電気モータ(20)と、
前記1軸上に配置され、前記入力軸(10)に連結する第1の回転要素(CRO;図2,RO;図10)と、前記第1の電気モータ(20)のロータ(25)に連結する第2の回転要素(SO;図2,図10)と、前記出力軸(12)に連結する第3の回転要素(RO;図2,CRO;図10)とを有する動力分配用プラネタリギヤ(21)と、
前記1軸上に配置され、ステータ(28)とロータ(29)とを有する第2の電気モータ(23)と、
前記1軸上に配置され、前記第2の電気モータ(23)のロータ(29)の回転を変速して前記出力軸(12)に伝達する変速装置(22)と、を備え、
前記第1の電気モータ(20)、前記動力分配用プラネタリギヤ(21)、前記第2の電気モータ(23)及び前記変速装置(22)を、ケース部材(14)に収納すると共に、前記動力分配用プラネタリギヤ(21)及び前記変速装置(22)が隣接するようにして前記1軸(13)上に整列して配置し、
前記ケース部材(14)に、前記第1及び前記第2の電気モータ(20,23)の前記ステータ(24,28)を固定すると共に、前記第1及び第2の電気モータの前記ロータ(25,29)を前記ケース部材(14)に一体の支持部(A,B)(D,E)に回転自在に支持し、
前記動力分配用プラネタリギヤ(21)及び前記変速装置(22)の間に、前記ケース部材(14)に一体の隔壁(C)を設け、
前記入力軸(10)及び出力軸(12)のいずれか一方の軸(図3,図4,図5,図6にあっては出力軸12、図11にあっては入力軸10)が、その一端部を前記隔壁(C)部分(I)にて、その他端部を前記ロータを支持する前記支持部(E;図3,A;図11)部分(II又はIII)(IV又はV)にて、それぞれ軸受部材(80,81又はu,v)(80,83又は84)を介して直接又は間接的に回転自在に支持されて、両持ち支持構造とした、
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置にある。
なお、上記ケース部材に一体の支持部並びにケース部材に一体の隔壁における「一体」とは、上記支持部又は隔壁が、ケース部材の一部として一体成形されているものに限るものではなく、ボルト、溶接等の固着手段により一体に固着されているものも含む概念である。
請求項2に係る本発明は、前記入力軸(10)及び出力軸(12)のいずれか他方の軸(図3〜図6にあっては入力軸10、図11にあっては出力軸12)が、前記第1又は第2の電気モータ(20,23)の前記ロータを支持する両支持部(A,B又はD,E)に、直接又は間接的に回転自在に支持されてなる、
請求項1記載のハイブリッド駆動装置にある。
請求項3に係る本発明は、隣接して配置されている前記動力分配用プラネタリギヤ(21)と前記変速装置(22)とが、前記第1の電気モータ(20)と前記第2の電気モータ(23)との間に位置するように前記1軸(13)上に配置されてなる、
請求項1又は2記載のハイブリッド駆動装置にある。
請求項4に係る本発明は、前記ケース部材(14)の後端部に、車体にマウントし得るマウント部(M)を設けてなる、
請求項1又は2記載のハイブリッド駆動装置にある。
請求項5に係る本発明は(例えば図2,図3参照)、前記1軸(13)上に、前端側から順次、前記第1の電気モータ(20)、前記動力分配用プラネタリギヤ(21)、前記変速装置(22)、前記第2の電気モータ(23)を配置した、
請求項1記載のハイブリッド駆動装置にある。
なお、上記「前端側」とは、ハイブリッド駆動装置を車輌に搭載した状態で車体の「前端」となる側、即ちエンジンに隣接する側を意味する。請求項7でも同様である。
請求項6に係る本発明は(例えば図3,図4参照)、前記入力軸(10)が、前記第1の電気モータ(20)の前記ロータ両端部をそれぞれ支持する前記両支持部(A,B)により、それぞれ回転自在に支持され、
前記出力軸(12)が、その前端部を前記隔壁(C)部分(I)にて、その後端部を、前記第2の電気モータ(23)のロータ(29)の後端部を支持する支持部(E)部分(II又はIII,III’)にて、それぞれ軸受部材(81,u,v)を介して回転自在に支持されてなる、
請求項5記載のハイブリッド駆動装置にある。
請求項7に係る本発明は(例えば図10,図11参照)、前記1軸(13)上に、前端側から順次、前記第2の電気モータ(23)、前記変速装置(22)、前記動力分配用プラネタリギヤ(21)、前記第1の電気モータ(20)を配置した、
請求項1記載のハイブリッド駆動装置にある。
請求項8に係る本発明は(例えば図11,図12参照)、前記入力軸(10)が、その前端部を、前記第2の電気モータ(23)のロータ(29)の前端を支持する支持部(A)部分(IV又はV)にて、その後端部を前記隔壁(C)部分(I)にて、それぞれ軸受部材(83又は84,80)を介して回転自在に支持され、
前記出力軸(12)が、前記第1の電気モータ(20)の前記ロータ(25)両端部をそれぞれ支持する前記両支持部(D,E)により、それぞれ回転自在に支持されてなる、
請求項7記載のハイブリッド駆動装置にある。
請求項9に係る本発明は(例えば図1参照)、前車輪(2)及び後車輪(3)により懸架される車体(4)と、
前記車体に搭載される内燃エンジン(5)と、
前記車体に搭載される請求項1ないし8のいずれか記載のハイブリッド駆動装置(7)と、を備え、
前記車体の前方から順に、前記内燃エンジン(5)、前記ハイブリッド駆動装置(7)を、前記内燃エンジンの出力軸(16)を前記1軸(13)上に揃えてかつ該1軸を車体の前後方向に向けて配置し、
前記ハイブリッド駆動装置(7)の前記入力軸(10)を前記内燃エンジンの出力軸(6)に連結すると共に、前記ハイブリッド駆動装置の前記出力軸(12)を前記後車輪(3)に連動した、
ことを特徴とする自動車にある。
なお、上記カッコ内の符号は、図面の対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲に何等影響を及ぼすものではない。
請求項1に係る本発明によると、動力分配用プラネタリギヤ及び変速装置を隣接して配置したものでありながら、それらの間に隔壁を設けて、該隔壁にて隔てられたそれぞれの空間に動力分配用プラネタリギヤ及び変速装置を収納したので、各プラネタリギヤ及び変速装置の支持を容易かつ確実にすると共に、入力軸又は出力軸は、上記隔壁及びロータの支持部分において軸受部材を介在して両持ち構造にて支持されるので、入力軸又は出力軸の軸支持精度を向上し、かつ第1及び第2の電気モータが、そのステータ及びロータをケース部材にて支持することによるこれら電気モータの性能向上とが相俟って、耐振性及び静粛性を向上して、ハイブリッド駆動装置の性能性及び信頼性を向上することができる。
請求項2に係る本発明によると、入力軸及び出力軸の前記隔壁で支持されない方の軸は、第1又は第2の電気モータのロータを支持する支持部により支持されるので、該軸が比較的短いことが相俟って、入力軸及び出力軸の両方の軸支持精度を向上することができる。
請求項3に係る本発明によると、重量物である第1及び第2の電気モータを、1軸上の前端側及び後端側に振り分けて配置したので、ハイブリッド駆動装置の耐振性を向上し得ると共に、車室に隣接する後端部が電気モータからなるので、車室の静粛性を向上することができる。
請求項4に係る本発明によると、ケース部材の前部を内燃エンジンに連結し得ると共に、ケース部材の後端部を車体にマウントし得るように構成したので、ハイブリッド駆動装置の振動を低減できる。
請求項5に係る本発明によると、最重量物である第2の電気モータをケース部材の後端側に配置したので、耐振性を向上すると共に、第2の電気モータと変速装置、第1の電気モータと動力分配用プラネタリギヤがそれぞれ隣接して、動力伝達が合理的となる。
請求項6に係る本発明によると、請求項4の配置構造を採用すると、出力軸が長くなるが、該長い出力軸が、上記隔壁部分と第2の電気モータの後支持部部分においてそれぞれ軸受部材を介して支持されるので、出力軸の軸支持精度を向上すると共に、比較的短い入力軸を、第1の電気モータの両支持部に回転自在に支持することが相俟って、ハイブリッド駆動装置の性能及び信頼性を向上することができる。
請求項7に係る本発明によると、重量物で第1の電気モータをケース部材の後端側に配置したので、耐振性を向上すると共に、第1の電気モータと動力分配用プラネタリギヤ、第2の電気モータと変速装置がそれぞれ隣接して、動力伝達が合理的となる。
請求項8に係る本発明によると、請求項7の配置構造を採用すると、入力軸が長くなるが、該長い入力軸が、第2の電気モータの前支持部分と上記隔壁部分においてそれぞれ軸受部材を介して支持されるので、入力軸の軸支持精度を向上すると共に、比較的短い出力軸を、第1の電気モータの両支持部に回転自在に支持することが相俟って、ハイブリッド駆動装置の性能及び信頼性を向上することができる。
請求項9に係る本発明によると、本ハイブリッド駆動装置をFRタイプの自動車に搭載して、燃費のよい、振動を軽減した静粛性の優れた自動車を提供することができる。
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略するものとする。
<実施の形態1>
図1に、本発明に係る自動車、すなわち本発明に係るハイブリッド駆動装置を搭載した自動車1の一例を示す。同図に示す自動車1は、FR(フロントエンジン・リヤドライブ)タイプの自動車であり、同図はその概略構成を模式的に示す平面図である。なお、実際の自動車においては、同図中の矢印F方向が前側、矢印R方向が後側となる。
同図に示す自動車1は、左右の前輪2,2及び駆動車輪となる左右の後輪3,3によって支持された車体4を備えている。車体4における前部には、内燃エンジン5が、そのクランク軸6を前後方向に向けた状態でラバーマウント(不図示)を介して搭載されている。なお、同図では、クランク軸の後方突出部からなる出力軸をクランク軸6として図示している。内燃エンジン5の後端には、ハイブリッド駆動装置7が連結されている。
ハイブリッド駆動装置7は、内燃エンジン5のクランク軸6にダンパ装置8を介して接続された入力軸10と、第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23(図2参照)と、駆動力を出力する出力軸12とを有している。ここで、入力軸10と出力軸12とは、入力軸10が前側、出力軸12が後側に配置されるとともに、1軸13上に配設されている。これら入力軸10及び出力軸12は、車体4に対して前後方向に向けて配置されており、上述の第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23とともに、前後方向に長いケース部材14内に収納されている。なお、ハイブリッド駆動装置7については後に詳述する。
ハイブリッド駆動装置7の出力軸12は、上述のケース部材14の後端から突出されてさらに後方に延び、フレキシブルカップリング15及び公知のプロペラシャフト16(実際にはユニバーサルジョイント、センタベアリング等を有するが、図示は省略している)を介してディファレンシャル装置17に連結されている。さらに、このディファレンシャル装置17は左の駆動軸18L、右の駆動軸18Rを介して前述の左右の後輪3,3に連結されている。
上述構成の自動車1にあっては、内燃エンジン5で発生された動力は、ハイブリッド駆動装置7の入力軸10に入力され、後述の第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23によって調整されて出力軸12から出力される。そして、調整された動力がプロペラシャフト16等を介して駆動車輪である左右の後輪3,3に伝達されるようになっている。
次に、図1に示す自動車1に搭載される本発明に係るハイブリッド駆動装置7の一例として、本実施の形態に係るハイブリッド駆動装置7Aについて説明する。まず、図2のスケルトン図を参照してハイブリッド駆動装置7A全体の概略について説明し、つづいて、図3を参照して具体的な構成について詳述する。なお、これらの図においては、矢印F方向が車体の前側(内燃エンジン側)、また矢印R方向が車体の後側(ディファレンシャル装置側)となっている。
図2に示すように、ハイブリッド駆動装置7Aは、図1における内燃エンジン5に近い方から順に、すなわち前側から後側にかけて順に第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23を備えている。これらは、いずれもケース部材14(図1参照)の内側に収納されるとともに、1軸13の周囲に整列して配設されている。以下、第1の電気モータ20〜第2の電気モータ23の順に説明する。
第1の電気モータ20は、ケース部材(図1参照)14に固定されたステータ24と、このステータ24の内径側(なお、以下の説明では、ケース部材14の径方向の位置について、1軸13に近い側を内径側、遠い側を外径側という。)において回転自在に支持されたロータ25と、を有している。この第1の電気モータ20は、そのロータ25が、次に説明する動力分配用プラネタリギヤ21のサンギヤS0に連結されている。このような第1の電気モータは、主に、サンギヤS0を介して入力される動力に基づいて発電を行い、インバータ(不図示)を介して第2の電気モータ23を駆動したり、HVバッテリ(ハイブリッド駆動用バッテリ:不図示)に対して充電を行うものである。
動力分配用プラネタリギヤ21は、入力軸10に対して同軸状に配置されたシングルピニオンプラネタリギヤによって構成されている。動力分配用プラネタリギヤ21は、複数のピニオンP0を支持するキャリヤ(第1の回転要素)CR0と、このピニオンP0にそれぞれ噛合するサンギヤ(第2の回転要素)S0及びリングギヤ(第3の回転要素)R0と、を有している。この動力分配用プラネタリギヤ21は、そのキャリヤCR0が入力軸10に連結され、またサンギヤS0が第1の電気モータ20のロータ25に連結され、さらにリングギヤR0が出力軸12に連結されている。このような動力分配用プラネタリギヤ21は、入力軸10を介してキャリヤCR0に入力された動力を、第1の電気モータ20の回転数制御に基づいて、サンギヤS0を介して第1の電気モータ20側と、リングギヤR0を介して出力軸12側とに分配するものである。なお、第1の電気モータ20に分配された動力は発電用に、一方、出力軸12に分配された動力は自動車1の駆動用に供される。
変速装置22は、1個のダブルピニオンプラネタリギヤと、そのピニオンを共通とするシングルピニオンプラネタリギヤとからなる、いわゆるラビニヨタイプのプラネタリギヤユニット27を有しており、さらに第1のブレーキB1と、第2のブレーキB2とを有している。
このうちプラネタリギヤユニット27は、2個のサンギヤS1,S2と、ピニオンP1及びピニオン(共通のロングピニオン)P2を支持するキャリヤCR1と、リングギヤR1とによって構成されており、2個のピニオンP1,P2のうち、ピニオンP1はサンギヤS1とリングギヤR1とに噛合し、また共通のロングピニオンであるピニオンP2はサンギヤS2とピニオンP1とに噛合している。このプラネタリギヤユニット27は、そのリングギヤR1が第1のブレーキB1に連結され、またサンギヤS2が第2のブレーキB2に連結されている。変速装置22全体としては、入力部材となるサンギヤS1が、次に説明する第2の電気モータ23のロータ29に接続され、また出力部材となるキャリヤCR1が、上述の動力分配用プラネタリギヤ21のリングギヤR0と同様、出力軸12に連結されている。この変速装置22は、後述のように、第1,第2のブレーキB1,B2のうちの一方を係合しかつ他方を開放し、またこの逆に一方を開放しかつ他方を係合することにより、減速比の異なる2段の減速段に切り換えられるようになっている。つまり、変速装置22は、次に説明する第2の電気モータ23からサンギヤS1を介して入力された動力の大きさを変更して、キャリヤCR1を介して出力軸12に伝達するようになっている。
第2の電気モータ23は、上述の第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23のうち最も後方に、すなわち内燃エンジン5から最も遠い位置に配置されている。第2の電気モータ23は、ケース部材(図1参照)14に固定されたステータ28と、このステータ28の内径側において回転自在に支持されたロータ29と、を有している。この第2の電気モータ23は、そのロータ29が、上述の変速装置22のサンギヤS1に連結されている。この第2の電気モータ23は、前述の第1の電気モータ20と同様、インバータを介してHVバッテリに接続されている。しかし、その主たる機能は異なる。すなわち、第2の電気モータ23は、第1の電気モータ20が主に発電用に使用されるのとは異なり、主に自動車1の動力(駆動力)をアシストするように駆動モータとして機能する。ただし、ブレーキ時等にはジェネレータとして機能して、車輌慣性力を電気エネルギとして回生するようになっている。
ここで、上述の第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23のうち、第1,第2の電気モータ20,23は、動力分配用プラネタリギヤ21や変速装置22と比較して重量が重い、いわゆる重量物となっている。そして、本実施の形態においては、図2に示すように、動力分配用プラネタリギヤ21と変速装置22とが隣接して配置されており、更にこれらプラネタリギヤ21及び変速装置22は、第1及び第2の電気モータ20,23の間に配置されている。従って、重量物である第1及び第2の電気モータ20,23は、ケース部材14の前後に振分けて配置されており、特に最重量物である第2の電気モータ23が、第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23のうち最も後方、すなわち内燃エンジン5から最も遠い位置に配置されている。
なお、図2のスケルトン図を参照して説明したハイブリッド駆動装置7Aの作用・効果については、図3を参照して、ハイブリッド駆動装置7Aの具体的な構成を詳述した後に説明する。
図3は、ハイブリッド駆動装置7Aの1軸13を含む縦断面のうち、半部を示している。
同図に示すハイブリッド駆動装置7Aは、1軸13上に配置された入力軸10と出力軸12と、この1軸13の周囲に配設された第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23を備えている。これらは、いずれも入力軸10及び出力軸12とともにケース部材14内に収納されている。ただし、出力軸12の後端側の一部(延長軸12a)は、ケース部材14から後方に突出されている。
ケース部材14は、組み立て性等を考慮して、1軸13に沿って前後方向に複数に分割された部分をそれぞれ接合面で接合させて一体に構成されている。例えば、接合面Hは、第2の電気モータ23の前部近傍に位置しており、接合面Jは、変速装置22における第1及び第2のブレーキB1,B2の間に配置されている。該接合面Jは、各ブレーキB1,B2のアクチュエータ(37,43)の間に配置されればよい。このケース部材14には、前後方向の異なる位置に複数の隔壁、すなわち前側から順に、支持部材としての隔壁A,B,C,D,Eが形成されている。これら隔壁A〜Eのうち、隔壁A,Eは、それぞれケース部材14の前端及び後端近傍に配置されたものであり、隔壁A,Eの間のケース内空間は、隔壁B,C,Dにより、1軸13に沿って前後方向に4つの空間に分割されている。これら隔壁A〜Eは、ケース部材14の強度メンバーとして作用するほか、各ベアリング(軸受部材)(後述)の保持や、油圧室(アクチュエータ)43,37(後述)の形成に供される。なお、上記隔壁Cが、出力軸12の前端部を支持するが(後述)、該隔壁Cは、ケース部材14の一部として一体成形されており、また第2の電気モータ23のロータ29を支持する隔壁D,Eもケース部材14に一体成形されており、隔壁A,Bは、ケース部材14にボルトにより一体に固着されている。これにより、ケース部材14の分割面(接合面)H,Jを最小限としつつ、組付けが可能となり、かつ出力軸12の支持剛性を高くすることができる。
上述の第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23は、それぞれ隔壁A〜Eによって4分割された空間内に収納されている。すなわち、第1の電気モータ20は隔壁A,B間に、また動力分配用プラネタリギヤ21は隔壁B,C間に、さらに変速装置22は隔壁C,D間に、そして第2の電気モータ23は隔壁D,E間にそれぞれ収納されている。以下、第1の電気モータ20から順に詳述する。
第1の電気モータ20は、例えば交流永久磁石同期型(ブラシレスDCモータ)によって構成されており、入力軸10の外径側にこれと同軸状に配置されている。第1の電気モータ20は、ケース部材14の内周面に固定されたステータ24と、このステータ24の内径側に所定のエアギャップG1を隔てて回転自在に配設されたロータ25とを有している。ロータ25は、その内径側が円筒状のロータシャフト(以下ボス部又はロータボス部という)25aとなっており、このボス部における前部の外周面と後部の外周面とにはそれぞれ段部が形成されている。ロータ25は、ボス部25aの前端部及び後端部における前記段部30,31隔壁A,Bとの間に前後方向に位置決めされた状態で嵌合されたベアリングa,bを介して、ケース部材14により、回転自在に支持されている。またボス部25aの後端には、後述の動力分配用プラネタリギヤ21のサンギヤS0が固定されている。入力軸10は、ベアリングa、bに軸方向に重なる位置に設けられたベアリングc、dによってロータ25に支持され、サンギヤS0は、入力軸10の外周面に固定されたベアリングd,eを介して、入力軸10により相対回転自在に支持されている。なお、ベアリングdは、前後方向の配設位置についてそれぞれベアリングbに対応する位置に配置されている。またベアリングeは、サンギヤS0のギヤ部に対応する位置に配置されている。このように、第1の電気モータ20は、ロータ25が隔壁A,Bに装着されたベアリングa,bによりケース部材14に回転自在に支持されているので、ロータ25の前後方向及び径方向の位置が精度よく確保され、したがって例えば、ケース部材14を上下方向あるいは左右方向に湾曲させるような力が作用した場合でも、ステータ24とロータ25との間に所定のエアギャップG1を精度よく維持することができる。なお、前述のように、第1の電気モータ20は、インバータを介してHVバッテリに接続されている。このような構成の第1の電気モータ20の主たる機能は、次に説明する動力分配用プラネタリギヤ21のサンギヤS0に分配された動力に基づいて発電を行い、インバータを介して第2の電気モータ23を駆動したり、HVバッテリに充電することにある。
入力軸10は、その前端部分を、軸方向に重なる位置において隔壁Aに、ベアリングa、ロータボス部25a及びベアリングcを介して、その後端部分を、軸方向に重合する位置において隔壁Bに、ベアリングb、一体のロータボス部25a及びサンギヤSO及びベアリングdを介して支持されており、従って該入力軸10は、ケース部材14と一体の支持部である隔壁A,Bにて、ベアリングc,dを介して、両持ち構造により支持されている。これにより、入力軸10は、隔壁A,Bの支持面において、ベアリングc,dにより間接的に(即ちロータボス部25aを介して)支持されており、高い軸支持精度が得られる。
一方、出力軸12の前端部は、隔壁Cに直接ベアリング80を介して支持されており、その後端部は、後壁Eに、ベアリングs、第2の電気モータのロータボス部29a及びベアリング81を介して支持されている。上記ロータボス部29aの後端部を支持するベアリングsと上記出力軸12を支持するベアリング81とは軸方向に重なる位置にあり、従って出力軸12は、その前端部が隔壁C部分即ちベアリング80が装着されている平面I−Iの部分にて、該ベアリング80により直接支持されており、その後端部が、後壁Eのベアリングsが装着されている平面II−IIの部分にて、ロータボス部29aを介して(即ち間接的に)ベアリング81により支持されて、両持ち構造により支持されている。これにより、出力軸12は、その長い構造に拘らず、高い軸支持精度が得られる。また、上記隔壁Cとベアリング80とは、軸方向に重なる位置となり、かつ第1のブレーキB1のアクチュエータ37とも軸方向に重なっており、ハイブリッド駆動装置の軸方向のコンパクト化を図ることができる。
出力軸12の後端部には延長軸12aがスプライン等により一体に嵌合している。該延長軸12aは、ケース部材14の後壁Eに形成された円筒部14bにベアリングu,vを介して回転自在に支持されている。円筒部14bと後壁Eのベアリング装着面14fとは、ケース部材14に一体成形されて高い同芯性を有しており、従って一体の出力軸12と延長軸12aとは、高い同芯度により正確に支持されている。
動力分配用プラネタリギヤ21は、ケース部材14の隔壁B,C間に配設されている。動力分配用プラネタリギヤ21は、前述のように、入力軸10に対して同軸状に配置されたシングルピニオンプラネタリギヤによって構成されており、サンギヤ(第2の回転要素)S0と、ピニオンP0を支持するキャリヤ(第1の回転要素)CR0と、リングギヤ(第3の回転要素)R0とを有している。このうちサンギヤS0は、前方に延長されて上述の第1の電気モータ20のロータ25の後端側に固定されている。また、キャリヤCR0は、入力軸10の後端、すなわち隔壁B,C間に延設された入力軸10の後端に固定されている。キャリヤCR0はその内径側の前面及び後面に嵌合されたベアリングf,gによって回転自在に支持されている。ベアリングfは、サンギヤS0の後端面との間に介装されたものであり、ベアリングgは、出力軸12の前端側に固定されたフランジ部32との間に介装されたものである。キャリヤCR0に支持されたピニオンP0は、内径側及び外径側においてそれぞれサンギヤS0,リングギヤR0に噛合されている。リングギヤR0は、後方に延長されるとともに、上述の出力軸12前端のフランジ部32の外径側に固定されている。このフランジ部32は、その内径側の前面及び後面が、それぞれ上述のベアリングgと、隔壁Cの内径側前面に固定されたベアリングhとによって回転自在に支持されている。このように動力分配用プラネタリギヤ21は、入力部となるキャリヤCR0が入力軸10の後端に固定され、また出力部(動力の分配先)となるサンギヤS0及びリングギヤR0がそれぞれ第1の電気モータ20のロータ25の後端、出力軸12の前端に連結されている。この動力分配用プラネタリギヤ21は、入力軸10を介してキャリヤCR0に入力された内燃エンジン5(図1参照)の動力を、サンギヤS0を介して第1の電気モータ20側と、リングギヤR0を介して出力軸12側とに分配するようになっている。このときの動力の分配の割合は、第1の電気モータ20の回転状態に基づいて決定される。すなわち第1の電気モータ20のロータ25により大きなパワーを発生させた場合には、第1の電気モータ20による発電量が増加し、その分、出力軸12に出力される動力が少なくなる。これに反し、第1の電気モータ20のロータ25に小さなパワーを発生させた場合には、第1の電気モータ20による発電量が減少して、その分、出力軸12に出力される動力が多くなる。
変速装置22は、ケース部材14の隔壁C,D間、すなわちケース部材14の長手方向(1軸13に沿った方向)のほぼ中間に配設されている。変速装置22は、内径側に配設されたラビニヨタイプのプラネタリギヤユニット27と、その外径側における前側と後側とにそれぞれ配設された第1のブレーキB1、第2のブレーキB2とを有している。前記動力分配用プラネタリギヤ21と変速装置22とは、前記隔壁Cにより仕切られており、かつ該隔壁Cの内径面は、前述した出力軸12の前端部を回転自在に支持するベアリング80の装着面となっている。
このうちプラネタリギヤユニット27は、出力軸12の前端側の外周面近傍に配置された第1のサンギヤS1(以下単に「サンギヤS1」という。)と、このサンギヤS1の後方でサンギヤS1より外径側に配置された第2のサンギヤS2(以下単に「サンギヤS2」という。)と、サンギヤS1の外径側に配置されたリングギヤR1と、サンギヤS1及びリングギヤR1に噛合するピニオンP1と、共通のロングピニオンを構成してサンギヤS2及びピニオンP1に噛合するピニオンP2と、これらピニオンP1,P2を支持するキャリヤCR1とを有している(図2参照)。以下、サンギヤS1から順に説明する。
サンギヤS1は、出力軸12の前半部における外周面に被嵌されたスリーブ33を介して後述の第2の電気モータ23のロータ29の前端に連結されている。このサンギヤS1は、スリーブ33とともに、出力軸12の外周面に嵌合されたベアリングi,jを介して、出力軸12により相対回転自在に支持されている。
サンギヤS2は、その後端側からキャリヤCR1の後側キャリヤプレートに沿って外径側に延びるフランジ部及びこのフランジ部34の外径側端部から前方に延びるドラム部35が一体に形成されている。このドラム部35の外周面とケース部材14の内周面の内周スプラインとの間に後述の第2のブレーキB2が介装されている。サンギヤS2は、上述のサンギヤS1と一体のスリーブ33の内周面に嵌合されたベアリングk,lと、フランジ部の内径側(基端側)の前面及び後面にそれぞれ嵌合されたベアリングm,nとによって回転自在に支持されている。なお、ベアリングmは、後述のキャリヤCR1の後側キャリヤプレートの内径側後面との間に介装されたものであり、またベアリングnは、隔壁Dの内径側前面との間に介装されたものである。
リングギヤR1は、その先端部に、キャリヤCR1の前側キャリヤプレートに沿って内径側に延びるフランジ部36が固定されており、このフランジ部36の内径側の前面及び後面に嵌合されたベアリングo,pによって回転自在に支持されている。このベアリングoは、隔壁Cの内径側後面との間に介装されたものであり、またベアリングpは、キャリヤCR1の前側キャリヤプレートとの間に介装されたものである。リングギヤR1の外周面とケース部材14の内周面の内周スプラインとの間には、第1のブレーキB1が介装されている。
ピニオンP1は、キャリヤCR1によって回転自在に支持されるとともに、内径側において上述のサンギヤ1に、また外径側において上述のリングギヤR1に噛合されている。
ピニオンP2は、後側に形成された大径ギヤP2aと、前側に形成された小径ギヤP2bとが一体に構成された共通のロングピニオンである。ピニオンP2は、その大径ギヤP2aを上述のサンギヤS2に、またその小径ギヤP2bを上述のピニオンP1に噛合させている。
キャリヤCR1は、前側キャリヤプレートと後側キャリヤプレートとによって、ピニオンP1,P2を回転自在に支持するとともに、前側キャリヤプレートが出力軸12の前端側の外周面に固定されている。キャリヤCR1は、前側キャリヤプレートの内径側の前面と後面とに嵌合されたベアリングp及び後側キャリヤプレートの内径側前面に嵌合されたベアリングmによって相対回転自在に支持されている。
第1のブレーキB1は、多数枚のディスク及びフリクションプレート(ブレーキ板)を有していて、上述のリングギヤR1の外周面に形成された外周スプラインと、ケース部材14の内周面に形成された内周スプラインとの間にスプライン結合されている。第1のブレーキB1の前側には、第1のブレーキ用の油圧アクチュエータ37が配設されている。油圧アクチュエータ37は、第1のブレーキB1の前方において前後方向移動可能に配置されたピストンと、隔壁Cの外径側後面に設けられてピストンの前端側が油密状に嵌合される第1の油圧室と、隔壁Cに固定されたリテーナとピストンの内径側後面との間に介装されてピストンを前方に向けて付勢するリターンスプリング(圧縮ばね)42とを有している。
第2のブレーキB2は、上述の第1のブレーキB1のすぐ後方に隣接して配置されている。第2のブレーキB2は、多数枚のディスク及びフリクションプレート(ブレーキ板)を有していて、上述のサンギヤS2と一体のドラム部35の外周面に形成された外周スプラインと、ケース部材14の内周面に形成された内周スプラインとの間にスプライン結合されている。第2のブレーキB2の後側には、第2のブレーキ用の油圧アクチュエータ43が配設されている。油圧アクチュエータ43は、第2のブレーキB2の後方において前後方向移動可能に配置されたピストンと、隔壁Dの外径側前面に設けられてピストンの後端側が油密状に嵌合される第2の油圧室と、隔壁Dに固定されたリテーナとピストンの内径側前面との間に介装されてピストンを後方に向けて付勢するリターンスプリング(圧縮ばね)47とを有している。
上述構成の変速装置22は、第2の電気モータ23からの出力がスリーブ63を介してサンギヤS1に伝達される。ロー状態にあっては、第1のブレーキB1が係合し、かつ第2のブレーキB2が解放される。したがって、リングギヤ1が固定状態、サンギヤS2がフリー回転状態にあり、上記第1のサンギヤS1の回転は、ピニオンP1を介して大きく減速されてキャリヤCR1に伝達され、このキャリヤCR1の回転が出力軸12に伝達される。
また、変速装置22のハイ状態では、第1のブレーキB1が解放され、かつ第2のブレーキB2が係止する。したがって、サンギヤS2が固定状態、リングギヤR1がフリー回転状態にある。この状態では、サンギヤS1の回転は、ピニオンP1に伝達され、かつピニオンP2が停止状態のサンギヤS2に噛合して、キャリヤCR1が規制された所定回転で公転し、このとき出力軸12には比較的小さく減速されたキャリヤCR1の回転が伝達される。
このように変速装置22は、ロー状態にあっては、第1,第2のブレーキB1,B2がそれぞれ係合し、解放されることで、大きく減速された回転を出力軸12に伝達する。一方、ハイ状態にあっては、第1,第2のブレーキB1,B2がそれぞれ解放され、係合することで、比較的小さく減速された回転を出力軸12に伝達する。このように、変速装置22が2段階に変速できるので、第2の電気モータ23の小型化が可能となる。すなわち、小型の電気モータを使用して、例えば高トルクが必要な自動車1の発進時には、ロー状態で十分な駆動トルクを出力軸12に伝達し、また出力軸12の高回転時にはハイ状態として、ロータ29が高回転になるのを防止することができる。
第2の電気モータ23は、例えば交流永久磁石同期型(ブラシレスDCモータ)によって構成されており、出力軸12の外径側にこれと同軸状に配置されている。第2の電気モータ23は、ケース部材14の内周面に固定されたステータ28と、このステータ28の内径側に所定のエアギャップG2を隔てて回転自在に配設されたロータ29とを有している。ロータ29は、その内径側が円筒状のボス部29bとなっており、この円筒状ボス部における前部の外周面と後部の外周面とにはそれぞれ段部50が形成されている。ロータ29は、その前端部及び後端部においてそれぞれ段部と隔壁D,Eとの間に前後方向に位置決めされた状態で嵌合されたベアリングr,sを介して、ケース部材14により回転自在に支持されている。またボス部29aの前端には、前述の変速装置22のサンギヤS1と一体のスリーブ33が固定されている。このように、第2の電気モータ23は、ロータ29が隔壁D,Eに装着されたベアリングr,sにより、ケース部材14に回転自在に支持されているので、ロータ29の前後方向及び径方向の位置が精度よく確保され、したがって例えば、ケース部材14に対しこれを上下方向あるいは左右方向に湾曲させるような力が作用した場合でも、ステータ28とロータ29との間に所定のエアギャップG2を精度よく維持することができる。なお、前述のように、第2の電気モータ23は、第1の電気モータ20と同様、インバータを介してHVバッテリに接続されている。
またケース部材14にあっては、隔壁Eの外径側が肉厚に形成されて取り付け部(マウント部)Mを構成している。ケース部材14は、その前端側の連結部14dが、車体4(図1参照)にラバーマウントされた内燃エンジン5に接続されており、後端側が取り付け部Mを利用して車体の一部4aにラバーマウントされている。すなわち、車体の一部4aにはゴム台座51が設けてあり、このゴム台座51には、ボルト52、ワッシャ53、ナット54により、ステー55が固定されている。そして、ケース部材14は、その後端部近傍の取り付け部Mに螺合されたボルト56によって上述のステー55に取り付けられている。なお、取付け後においては、車体の一部4a側のボルト52とケース部材14側のボルト56とのギャップが、このボルト56の締め込み長さ(螺合長さ)よりも短くなるように構成されているので、万一、ボルト56が緩んだ場合であっても、ボルト56が取り付け部Mから抜けることはなく、したがってケース部材14の後端側が車体の一部4aから外れるおそれはない。
図4は、図3に示すハイブリッド駆動装置7Aの一部を変更した実施の形態を示す。本実施の形態は、後壁E部分において、第2の電気モータ23のロータボス部29aと出力軸12cとの間に介在したベアリング81を省いたものである。従って、出力軸12の前端部は、先の実施の形態と同様に、隔壁Cにベアリング80を介して直接支持されるが、出力軸の後端部は、該出力軸12と一体に嵌合・連結している延長軸12aにおいて、ケース部材14(後壁E)の円筒部14bに直接ベアリングu,vにより支持される。これにより、出力軸12は、その両端部を、ケース部材14と一体の隔壁C及び後壁円筒部14bに直接ベアリング80,u,vにより両持ち構造にて支持される。即ち、出力軸12,12aは、隔壁Cの支持平面I部分と、円筒部14bの支持平面III,III’とにて、ベアリング80,u,vにより直接支持され、高い軸支持精度が得られる。
なお、本実施の形態は、上記部分を除いて図3に示す実施の形態と同様なので、主要部の符号を図面に付して説明を省略する。
図5は、図3に示すハイブリッド駆動装置7Aの一部を変更した実施の形態を示す。本実施の形態は、ケース部材14後部のマウント部Mの位置が先の実施の形態に対して相違する。即ち、ケース部材14における第2の電気モータ23を収納する部分の後部分の外周壁14fにマウント部Mを形成する。該マウント部Mのボルト孔に、ボルト56によりステー55が固定される。なお、本実施の形態は、上記部分を除いて図3に示す実施の形態と同様なので、主要部の符号を図面に付して説明を省略する。
図6は、図3に示すハイブリッド駆動装置7Aの一部を変更した実施の形態を示す。本実施の形態は、マウント部Mをケース部材14の更に後方に設置したものである。即ちケース部材14の後壁Eと円筒部14bとの間に、補強用のリブ14gが形成されており、該リブ14g部分に、マウント部Mとなるラグ14hを形成する。そして、該ラグ14hに、ボルト56によりステー55が取付けられる。なお、本実施の形態も同様に、上記部分を除いて図3に示す実施の形態と同様なので、主要部の符号を図面に付して説明を省略する。
次に、図7のスケルトン図を参照して、本発明を適用し得るハイブリッド駆動装置7Aの変形例1について説明する。
図7に示すように、ハイブリッド駆動装置7Aは、図1における内燃エンジン5に近い方から順に、すなわち前側から後側にかけて順に第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23を備えている。これらは、いずれもケース部材14(図1参照)の内側に収納されるとともに、1軸13の周囲に整列して配設されている。図7に示すハイブリッド駆動装置も、図3又は図4に示したものと同様に、入力軸10及び出力軸12が支持されている。また、図7に示す該ハイブリッド駆動装置にも、図3〜図6で示したものと同様なマウント装置が適用される。
第1の電気モータ20は、ケース部材(図1参照)14に固定されたステータ24と、このステータ24の内径側において回転自在に支持されたロータ25と、を有している。この第1の電気モータ20は、そのロータ25が、動力分配用プラネタリギヤ21のリングギヤS0に連結されている。このような第1の電気モータは、主に、リングギヤR0を介して入力される動力に基づいて発電を行い、インバータ(不図示)を介して第2の電気モータ23を駆動したり、HVバッテリ(ハイブリッド駆動用バッテリ:不図示)に対して充電を行うものである。
動力分配用プラネタリギヤ21は、出力軸12に対して同軸状に配置されたシングルピニオンプラネタリギヤによって構成されている。動力分配用プラネタリギヤ21は、複数のピニオンP0を支持するキャリヤ(第1の回転要素)CR0と、このピニオンP0にそれぞれ噛合するサンギヤ(第3の回転要素)S0及びリングギヤ(第2の回転要素)R0と、を有している。この動力分配用プラネタリギヤ21は、そのキャリヤCR0が入力軸10に連結され、またリングギヤR0が第1の電気モータ20のロータ25に連結され、さらにサンギヤS0が出力軸12に連結されている。このような動力分配用プラネタリギヤ21は、入力軸10を介してキャリヤCR0に入力された動力を、第1の電気モータ20の回転制御に基づいて、リングギヤR0を介して第1の電気モータ20側と、サンギヤS0を介して出力軸12側とに分配するものである。なお、第1の電気モータ20に分配された動力は発電用に、一方、出力軸12に分配された動力は自動車1の駆動用に供される。
変速装置22は、1個のダブルピニオンプラネタリギヤと、そのピニオンを共通とするシングルピニオンプラネタリギヤとからなる、いわゆるラビニヨタイプのプラネタリギヤユニット27を有しており、さらに第1のブレーキB1と、第2のブレーキB2とを有している。
このうちプラネタリギヤユニット27は、2個のサンギヤS1,S2と、ピニオンP1及びピニオン(共通のロングピニオン)P2を支持するキャリヤCR1と、リングギヤR1とによって構成されており、2個のピニオンP1,P2のうち、ピニオンP1はサンギヤS1とリングギヤR1とに噛合し、また共通のロングピニオンであるピニオンP2はサンギヤS2とピニオンP1とに噛合している。このプラネタリギヤユニット27は、そのリングギヤR1が第1のブレーキB1に連結され、またサンギヤS2が第2のブレーキB2に連結されている。変速装置22全体としては、入力部材となるサンギヤS1が、次に説明する第2の電気モータ23のロータ29に接続され、また出力部材となるキャリヤCR1が、上述の動力分配用プラネタリギヤ21のサンギヤS0と同様、出力軸12に連結されている。この変速装置22は、第1,第2のブレーキB1,B2のうちの一方を係合しかつ他方を開放し、またこの逆に一方を開放しかつ他方を係合することにより、減速比の異なる2段の減速段に切り換えられるようになっている。つまり、変速装置22は、第2の電気モータ23からサンギヤS1を介して入力された動力の大きさを変更して、キャリヤCR1を介して出力軸12に伝達するようになっている。
第2の電気モータ23は、上述の第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23のうち最も後方に、すなわち内燃エンジン5から最も遠い位置に配置されている。第2の電気モータ23は、ケース部材(図1参照)14に固定されたステータ28と、このステータ28の内径側において回転自在に支持されたロータ29と、を有している。この第2の電気モータ23は、そのロータ29が、上述の変速装置22のサンギヤS1に連結されている。この第2の電気モータ23は、前述の第1の電気モータ20と同様、インバータを介してHVバッテリに接続されている。この第2の電気モータ23は、変速装置22を介して出力軸12の駆動をアシストし、また回生を行うようになっている。
図8のスケルトン図を参照して、本発明を適用し得るハイブリッド駆動装置7Aの変形例2について説明する。
図8に示すように、ハイブリッド駆動装置7Aは、図1における内燃エンジン5に近い方から順に、すなわち前側から後側にかけて順に第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23を備えている。これらは、いずれもケース部材14(図1参照)の内側に収納されるとともに、1軸13の周囲に整列して配設されている。図8に示すハイブリッド駆動装置も、図3又は図4に示したものと同様に、入力軸10及び出力軸12が支持されている。また、図8に示す該ハイブリッド駆動装置にも、図3〜図6で示したものと同様なマウント装置が適用される。
第1の電気モータ20は、ケース部材(図1参照)14に固定されたステータ24と、このステータ24の内径側(なお、以下の説明では、ケース部材14の径方向の位置について、1軸13に近い側を内径側、遠い側を外径側という。)において回転自在に支持されたロータ25と、を有している。この第1の電気モータ20は、そのロータ25が、次に説明する動力分配用プラネタリギヤ21のサンギヤS0に連結されている。このような第1の電気モータは、主に、サンギヤS0を介して入力される動力に基づいて発電を行い、インバータ(不図示)を介して第2の電気モータ23を駆動したり、HVバッテリ(ハイブリッド駆動用バッテリ:不図示)に対して充電を行うものである。
動力分配用プラネタリギヤ21は、入力軸10に対して同軸状に配置されたダブルピニオンプラネタリギヤによって構成されている。動力分配用プラネタリギヤ21は、複数のピニオンP0(P01及びP02)を支持するキャリヤ(第3の回転要素)CR0と、このピニオンP01,P02にそれぞれ噛合するサンギヤ(第2の回転要素)S0及びリングギヤ(第3の回転要素)R0と、を有している。この動力分配用プラネタリギヤ21は、そのリングギヤR0が入力軸10に連結され、またサンギヤS0が第1の電気モータ20のロータ25に連結され、さらにキャリヤCR0が出力軸12に連結されている。このような動力分配用プラネタリギヤ21は、入力軸10を介してリングギヤR0に入力された動力を、第1の電気モータ20の回転制御に基づいて、サンギヤS0を介して第1の電気モータ20側と、キャリヤCR0を介して出力軸12側とに分配するものである。なお、第1の電気モータ20に分配された動力は発電用に、一方、出力軸12に分配された動力は自動車1の駆動用に供される。
変速装置22は、1個のダブルピニオンプラネタリギヤと、そのピニオンを共通とするシングルピニオンプラネタリギヤとからなる、いわゆるラビニヨタイプのプラネタリギヤユニット27を有しており、さらに第1のブレーキB1と、第2のブレーキB2とを有している。
このうちプラネタリギヤユニット27は、2個のサンギヤS1,S2と、ピニオンP1及びピニオン(共通のロングピニオン)P2を支持するキャリヤCR1と、リングギヤR1とによって構成されており、2個のピニオンP1,P2のうち、ピニオンP1はサンギヤS1とリングギヤR1とに噛合し、また共通のロングピニオンであるピニオンP2はサンギヤS2とピニオンP1とに噛合している。このプラネタリギヤユニット27は、そのリングギヤR1が第1のブレーキB1に連結され、またサンギヤS2が第2のブレーキB2に連結されている。変速装置22全体としては、入力部材となるサンギヤS1が、次に説明する第2の電気モータ23のロータ29に接続され、また出力部材となるキャリヤCR1が、上述の動力分配用プラネタリギヤ21のキャリヤCR0と同様、出力軸12に連結されている。この変速装置22は、第1,第2のブレーキB1,B2のうちの一方を係合しかつ他方を開放し、またこの逆に一方を開放しかつ他方を係合することにより、減速比の異なる2段の減速段に切り換えられるようになっている。つまり、変速装置22は、第2の電気モータ23からサンギヤS1を介して入力された動力の大きさを変更して、キャリヤCR1を介して出力軸12に伝達するようになっている。
第2の電気モータ23は、上述の第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23のうち最も後方に、すなわち内燃エンジン5から最も遠い位置に配置されている。第2の電気モータ23は、ケース部材(図1参照)14に固定されたステータ28と、このステータ28の内径側において回転自在に支持されたロータ29と、を有している。この第2の電気モータ23は、そのロータ29が、上述の変速装置22のサンギヤS1に連結されている。この第2の電気モータ23は、前述の第1の電気モータ20と同様、インバータを介してHVバッテリに接続されている。この第2の電気モータ23は、変速装置22を介して出力軸12の駆動をアシストし、また回生を行うようになっている。
図9のスケルトン図を参照して、本発明を適用し得るハイブリッド駆動装置7Aの変形例3について説明する。
図9に示すように、ハイブリッド駆動装置7Aは、図1における内燃エンジン5に近い方から順に、すなわち前側から後側にかけて順に第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23を備えている。これらは、いずれもケース部材14(図1参照)の内側に収納されるとともに、1軸13の周囲に整列して配設されている。図9に示すハイブリッド駆動装置も、図3又は図4に示したものと同様に、入力軸10及び出力軸12が支持されている。また、図9に示す該ハイブリッド駆動装置にも、図3〜図6で示したものと同様なマウント装置が適用される。
第1の電気モータ20は、ケース部材(図1参照)14に固定されたステータ24と、このステータ24の内径側(なお、以下の説明では、ケース部材14の径方向の位置について、1軸13に近い側を内径側、遠い側を外径側という。)において回転自在に支持されたロータ25と、を有している。この第1の電気モータ20は、そのロータ25が、次に説明する動力分配用プラネタリギヤ21のキャリヤCR0に連結されている。このような第1の電気モータは、主に、キャリヤCR0を介して入力される動力に基づいて発電を行い、インバータ(不図示)を介して第2の電気モータ23を駆動したり、HVバッテリ(ハイブリッド駆動用バッテリ:不図示)に対して充電を行うものである。
動力分配用プラネタリギヤ21は、入力軸10に対して同軸状に配置されたダブルピニオンプラネタリギヤによって構成されている。動力分配用プラネタリギヤ21は、複数のピニオンP0(P01及びP02)を支持するキャリヤ(第2の回転要素)CR0と、このピニオンP01,P02にそれぞれ噛合するサンギヤ(第3の回転要素)S0及びリングギヤ(第1の回転要素)R0と、を有している。この動力分配用プラネタリギヤ21は、そのリングギヤR0が入力軸10に連結され、またキャリヤCR0が第1の電気モータ20のロータ25に連結され、さらにサンギヤS0が出力軸12に連結されている。このような動力分配用プラネタリギヤ21は、入力軸10を介してリングギヤR0に入力された動力を、第1の電気モータ20の回転制御に基づいて、キャリヤCR0を介して第1の電気モータ20側と、サンギヤS0を介して出力軸12側とに分配するものである。なお、第1の電気モータ20に分配された動力は発電用に、一方、出力軸12に分配された動力は自動車1の駆動用に供される。
変速装置22は、1個のダブルピニオンプラネタリギヤと、そのピニオンを共通とするシングルピニオンプラネタリギヤとからなる、いわゆるラビニヨタイプのプラネタリギヤユニット27を有しており、さらに第1のブレーキB1と、第2のブレーキB2とを有している。
このうちプラネタリギヤユニット27は、2個のサンギヤS1,S2と、ピニオンP1及びピニオン(共通のロングピニオン)P2を支持するキャリヤCR1と、リングギヤR1とによって構成されており、2個のピニオンP1,P2のうち、ピニオンP1はサンギヤS1とリングギヤR1とに噛合し、また共通のロングピニオンであるピニオンP2はサンギヤS2とピニオンP1とに噛合している。このプラネタリギヤユニット27は、そのリングギヤR1が第1のブレーキB1に連結され、またサンギヤS2が第2のブレーキB2に連結されている。変速装置22全体としては、入力部材となるサンギヤS1が、次に説明する第2の電気モータ23のロータ29に接続され、また出力部材となるキャリヤCR1が、上述の動力分配用プラネタリギヤ21のサンギヤS0と同様、出力軸12に連結されている。この変速装置22は、第1,第2のブレーキB1,B2のうちの一方を係合しかつ他方を開放し、またこの逆に一方を開放しかつ他方を係合することにより、減速比の異なる2段の減速段に切り換えられるようになっている。つまり、変速装置22は、第2の電気モータ23からサンギヤS1を介して入力された動力の大きさを変更して、キャリヤCR1を介して出力軸12に伝達するようになっている。
第2の電気モータ23は、上述の第1の電気モータ20、動力分配用プラネタリギヤ21、変速装置22、第2の電気モータ23のうち最も後方に、すなわち内燃エンジン5から最も遠い位置に配置されている。第2の電気モータ23は、ケース部材(図1参照)14に固定されたステータ28と、このステータ28の内径側において回転自在に支持されたロータ29と、を有している。この第2の電気モータ23は、そのロータ29が、上述の変速装置22のサンギヤS1に連結されている。この第2の電気モータ23は、前述の第1の電気モータ20と同様、インバータを介してHVバッテリに接続されている。この第2の電気モータ23は、変速装置22を介して出力軸12の駆動をアシストし、また回生を行うようになっている。
次に、図1に示す自動車1に搭載される本発明に係るハイブリッド駆動装置7の他の例として、本実施の形態に係るハイブリッド駆動装置7Bについて説明する。まず、図10のスケルトン図を参照してハイブリッド駆動装置7B全体の概略について説明し、つづいて、図11を参照して具体的な構成について詳述する。なお、これらの図においては、矢印F方向が車体の前側(内燃エンジン側)、また矢印R方向が車体の後側(ディファレンシャル装置側)となっている。
図10に示すように、ハイブリッド駆動装置7Bは、図1における内燃エンジン5に近い方から順に、すなわち前側から後側にかけて順に第2の電気モータ23、変速装置22、動力分配用プラネタリギヤ21、第1の電気モータ20を備えている。これらは、いずれもケース部材14(図1参照)の内側に収納されるとともに、1軸13の周囲に整列して配設されている。以下、第2の電気モータ23、変速装置22、動力分配用プラネタリギヤ21、第1の電気モータ20の順に説明する。
第2の電気モータ23は、ケース部材(図1参照)14に固定されたステータ28と、このステータ28の内径側(なお、以下の説明では、ケース部材14の径方向の位置について、中心(1軸13)に近い側を内径側、遠い側を外径側という。)において回転自在に支持されたロータ29と、を有している。この第2の電気モータ23は、そのロータ29が、後述の変速装置22のサンギヤS1に連結されている。この第2の電気モータ23は、後述の第1の電気モータ20と同様、インバータ(不図示)を介して第2の電気モータ23を駆動したり、HVバッテリ(ハイブリッド駆動用バッテリ:不図示)に接続されている。しかし、その主たる機能は異なる。すなわち、第2の電気モータ23は、第1の電気モータ20が主に発電用に使用されるのとは異なり、主に自動車1の動力(駆動力)をアシストするように駆動モータとして機能する。ただし、ブレーキ時等にはジェネレータとして機能して、車輌慣性力を電気エネルギとして回生するようになっている。
変速装置22は、1個のダブルピニオンプラネタリギヤと、そのピニオンを共通とするシングルピニオンプラネタリギヤとからなる、いわゆるラビニヨタイプのプラネタリギヤユニット27を有しており、さらに第1のブレーキB1と、第2のブレーキB2とを有している。
このうちプラネタリギヤユニット27は、2個のサンギヤS1,S2と、ピニオンP1及びピニオン(共通のロングピニオン)P2を支持するキャリヤCR1と、リングギヤR1とによって構成されており、2個のピニオンP1,P2のうち、ピニオンP1はサンギヤS1とリングギヤR1とに噛合し、また共通のロングピニオンであるピニオンP2はサンギヤS2とピニオンP1とに噛合している。このプラネタリギヤユニット27は、そのリングギヤR1が第1のブレーキB1に連結され、またサンギヤS2が第2のブレーキB2に連結されている。変速装置22全体としては、入力部材となるサンギヤS1が、上述の第2の電気モータ23のロータ29に接続され、また出力部材となるキャリヤCR1が、後述の動力分配用プラネタリギヤ21のリングギヤR0と同様、出力軸12に連結されている。この変速装置22は、後述のように、第1,第2のブレーキB1,B2のうちの一方を係合しかつ他方を開放し、またこの逆に一方を開放しかつ他方を係合することにより、減速比の異なる2段の減速段に切り換えられるようになっている。つまり、変速装置22は、上述の第2の電気モータ23からサンギヤS1を介して入力された動力の大きさを変更して、キャリヤCR1を介して出力軸12に伝達するようになっている。
動力分配用プラネタリギヤ21は、出力軸12に対して同軸状に配置されたダブルピニオンプラネタリギヤによって構成されている。動力分配用プラネタリギヤ21は、複数のピニオンP01,P02を支持するキャリヤ(第3の回転要素)CR0と、このピニオンP01に噛合するサンギヤ(第2の回転要素)S0と、ピニオンP02に噛合するリングギヤ(第1の回転要素)R0と、を有している。この動力分配用プラネタリギヤ21は、そのリングギヤR0が入力軸10に連結され、またサンギヤS0が第1の電気モータ20のロータ25に連結され、さらにキャリヤCR0が出力軸12に連結されている。このような動力分配用プラネタリギヤ21は、入力軸10を介してリングギヤR0に入力された動力を、第1の電気モータ20の回転制御に基づいて、サンギヤS0を介して第1の電気モータ20側と、キャリヤCR0を介して出力軸12側とに分配するものである。なお、第1の電気モータ20に分配された動力は発電用に、一方、出力軸12に分配された動力は自動車1の駆動用に供される。
第1の電気モータ20は、第2の電気モータ23、変速装置22、動力分配用プラネタリギヤ21、第1の電気モータ20のうち最も後方に、すなわち内燃エンジン5から最も遠い位置に配置されている。第1の電気モータ20は、ケース部材(図1参照)14に固定されたステータ24と、このステータ24の内径側において回転自在に支持されたロータ25と、を有している。この第1の電気モータ20は、そのロータ25が、上述の動力分配用プラネタリギヤ21のサンギヤS0に連結されている。このような第1の電気モータは、主に、サンギヤS0を介して入力される動力に基づいて発電を行い、インバータを介して第2の電気モータ23を駆動したり、HVバッテリに対して充電を行うものである。
ここで、上述の第2の電気モータ23、変速装置22、動力分配用プラネタリギヤ21、第1の電気モータ20のうち、第1,第2の電気モータ20,23は、動力分配用プラネタリギヤ21や変速装置22と比較して重量が重い、いわゆる重量物となっている。そして、本実施の形態においては、図10に示すように、変速装置22と動力分配用プラネタリギヤ21とが隣接して配置されており、かつ重量物である第2の電気モータ23と第1の電気モータ20とが、上記変速装置22及びプラネタリギヤ21を挟んで、前後方向に振分け配置されており、またその重量物の1つである第1の電気モータ20が、第2の電気モータ23、変速装置22、動力分配用プラネタリギヤ21、第1の電気モータ20のうち最も後方、すなわち内燃エンジン5から最も遠い位置に配置されている。
なお、図10のスケルトン図を参照して説明したハイブリッド駆動装置7Bの作用・効果については、図11を参照して、ハイブリッド駆動装置7Bの具体的な構成を詳述した後に説明する。
図11は、ハイブリッド駆動装置7Bの1軸13を含む縦断面のうち、半部を示している。
同図に示すハイブリッド駆動装置7Bは、1軸13上に配置された入力軸10と出力軸12と、この1軸13の周囲に配設された第2の電気モータ23、変速装置22、動力分配用プラネタリギヤ21、第1の電気モータ20を備えている。これらは、いずれもケース部材14内に収納されている。ただし、出力軸12の後端側の一部は、ケース部材14から後方に突出されている。
ケース部材14は、組み立て性等を考慮して、1軸13に沿って前後方向に複数に分割された部分をそれぞれ接合面で接合させて一体に構成されている。例えば、接合面Hの1つは、第1の電気モータ20の前部近傍に位置している。なお、他の接合面については図示を省略している。このケース部材14には、前後方向の異なる位置に複数の隔壁、すなわち前側から順に、隔壁A,B,C,D,Eが形成されている。これら隔壁A〜Eのうち、隔壁A,Eは、それぞれケース部材14の前端及び後端近傍に配置されたものであり、隔壁A,Eの間のケース内空間は、隔壁B,C,Dにより、1軸13に沿って前後方向に4つの空間に分割されている。これら隔壁A〜Eは、ケース部材14の強度メンバーとして作用するほか、各ベアリング(後述)の保持や、油圧室(後述)の形成に供される。
上述の第2の電気モータ23、変速装置22、動力分配用プラネタリギヤ21、第1の電気モータ20は、それぞれ隔壁A〜Eによって4分割された空間内に収納されている。すなわち、第2の電気モータ23は隔壁A,B間に、また変速装置22は隔壁B,C間に、さらに動力分配用プラネタリギヤ21は隔壁C,D間に、そして第1の電気モータ20は隔壁D,E間にそれぞれ収納されている。以下、第2の電気モータ23から順に詳述する。
第2の電気モータ23は、例えば交流永久磁石同期型(ブラシレスDCモータ)によって構成されており、入力軸10の外径側にこれと同軸状に配置されている。第2の電気モータ23は、ケース部材14の内周面に固定されたステータ28と、このステータ28の内径側に所定のエアギャップG2を隔てて回転自在に配設されたロータ29とを有している。ロータ29は、その内径側が円筒状のボス部29aとなっており、このボス部における前部の外周面と後部の外周面とにはそれぞれ段部が形成されている。ロータ29は、ボス部29aの前端部及び後端部における段部と隔壁A,Bとの間に前後方向に位置決めされた状態で嵌合されたベアリングa,bを介して、ケース部材14により回転自在に支持されている。またボス部29aの後端は、入力軸10の外周面に被嵌されたスリーブ63を介して後述の変速装置22のサンギヤS1に連結されている。このように、第2の電気モータ23は、ロータ29が隔壁A,Bに装着されたベアリングa,bに回転自在に支持されているので、ロータ29の前後方向及び径方向の位置が精度よく確保され、したがって例えば、ケース部材14に対しこれを上下方向あるいは左右方向に湾曲させるような力が作用した場合でも、ステータ28とロータ29との間に所定のエアギャップG2を精度よく維持することができる。なお、前述のように、第2の電気モータ23は、後述の第1の電気モータ20と同様、インバータを介して第2の電気モータ23を駆動したり、HVバッテリに接続されている。
入力軸10の前端部は、上記ベアリングaと軸方向に重なる位置に配置されたベアリング83により、上記ロータボス部29aを介して(即ち間接的に)支持されており、入力軸10の後端部は、変速装置22と動力分配用プラネタリギヤ21とを仕切る隔壁Cに、ベアリング85、連結部材ボス部64a及びベアリング80を介して支持されている。上記隔壁Cに装着されるベアリング85と入力軸10に被嵌されるベアリング80とは、軸方向に重なる位置に配置されており、従って入力軸10の後端部は、隔壁Cのベアリング装着面と同一平面I−I部分において、連結ボス部64aを介して(即ち間接的に)ベアリング80により支持されている。これにより、入力軸10は、その両端部分が、隔壁A,Cのベアリング装着面と同一平面IV−IV,I−Iにおいて、間接的にベアリング83,80により両持ち構造により回転自在に支持されており、高い軸支持精度を有する。なお、ロータ29とサンギヤS1とを連結するスリーブ63は、ベアリングi,jを介して、上記入力軸10に回転自在に支持されている。
変速装置22は、ケース部材14の隔壁B,C間、すなわちケース部材14の長手方向(1軸13に沿った方向)のほぼ中間に配設されている。変速装置22は、内径側に配設されたラビニヨタイプのプラネタリギヤユニット27と、その外径側における後側と前側とにそれぞれ配設された第1のブレーキB1、第2のブレーキB2とを有している。
このうちプラネタリギヤユニット27は、第1のサンギヤS1(以下単に「サンギヤS1」という。)と、このサンギヤS1の前方で少し外径側に配置された第2のサンギヤS2(以下単に「サンギヤS2」という。)と、サンギヤS1の外径側に配置されたリングギヤR1と、サンギヤS1及びリングギヤR1に噛合するピニオンP1と、共通のロングピニオンを構成してサンギヤS2及びピニオンP1に噛合するピニオンP2と、これらピニオンP1,P2を支持するキャリヤCR1とを有している(図10参照)。
サンギヤS1は、上述のスリーブ63を介して上述の第2の電気モータ23のロータ29の後端に連結されている。このサンギヤS1は、前述のようにスリーブ63とともに、入力軸10の外周面に嵌合されたベアリングi,jを介して、入力軸10により相対回転自在に支持されている。
サンギヤS2は、その前端側からキャリヤCR1の前側キャリヤプレートCR1bに沿って外径側に延びるフランジ部及びこのフランジ部の外径側端部から後方に延びるドラム部35が一体に形成されている。このドラム部35の外周面とケース部材14の内周面の内周との間に後述の第2のブレーキB2が介装されている。サンギヤS2は、上述のサンギヤS1と一体のスリーブ63の外周面に嵌合されたベアリングk,lと、フランジ部の内径側(基端側)の前面及び後面にそれぞれ嵌合されたベアリングm,nとによって回転自在に支持されている。なお、ベアリングmは隔壁Bの内径側後面との間に介装されたものであり、またベアリングnは後述のキャリヤCR1の前側キャリヤプレートの内径側前面との間に介装されたものである。
リングギヤR1は、その後端部に、キャリヤCR1の後側キャリヤプレートに沿って内径側に延びるフランジ部36が固定されており、このフランジ部36の内径側の前面及び後面に嵌合されたベアリングo,pによって回転自在に支持されている。このベアリングoは、キャリヤCR1の後側キャリヤプレートとの間に介装されたものであり、ベアリングpは、隔壁Cの内径側前面との間に介装されたものである。リングギヤR1の外周面とケース部材14の内周面の内周スプラインとの間には、第1のブレーキB1が介装されている。
ピニオンP1は、キャリヤCR1によって回転自在に支持されるとともに、内径側において上述のサンギヤ1に、また外径側において上述のリングギヤR1に噛合されている。
ピニオンP2は、前側に形成された大径ギヤP2aと、後側に形成された小径ギヤP2bとが一体に構成された共通のロングピニオンである。ピニオンP2は、その大径ギヤP2aを上述のサンギヤS2に、またその小径ギヤP2bを上述のピニオンP1に噛合させている。
キャリヤCR1は、前側キャリヤプレートと後側キャリヤプレートとによって、ピニオンP1,P2を回転自在に支持するとともに、後側キャリヤプレートが連結部材64を介して後述の動力分配用プラネタリギヤ21のキャリヤCR0の後側キャリヤプレートに連結されている。この連結部材64は、キャリヤCR1の後側キャリヤプレートの内径側後端に接続されて後方に延びるボス部と64aのボス部の後端から外径側に延びるフランジ部とこのフランジ部の外径側端部から後方に延びるドラム部とによって形成されている。上記ボス部64aは、前述したように、変速装置22と動力分配用プラネタリギヤ21とを仕切る隔壁Cの内周面に装着されたベアリング85により回転自在に支持されている。キャリヤCR1は、前側キャリヤプレートの内径側の前面に嵌合された上述のベアリングkと、後側キャリヤプレートの内径側の前面と後面とにそれぞれ嵌合されたベアリングx,oとによって相対回転自在に支持されている。なお、ベアリングxは、上述のサンギヤS1の後端面との間に介装されている。
第1のブレーキB1は、多数枚のディスク及びフリクションプレート(ブレーキ板)を有していて、上述のリングギヤR1の外周面に形成された外周スプラインと、ケース部材14の内周面に形成された内周スプラインとの間にスプライン結合されている。第1のブレーキB1の後側には、第1のブレーキ用の油圧アクチュエータ37が配設されている。油圧アクチュエータ37は、第1のブレーキB1の後方において前後方向移動可能に配置されたピストンと、隔壁Cの外径側前面に設けられてピストンの後端側が油密状に嵌合される第1の油圧室と、隔壁Cに固定されたリテーナとピストンの内径側前面との間に介装されてピストンを後方に向けて付勢するリターンスプリング(圧縮ばね)42とを有している。
第2のブレーキB2は、上述の第1のブレーキB1のすぐ前方に配置されている。第2のブレーキB2は、多数枚のディスク及びフリクションプレート(ブレーキ板)を有していて、上述のサンギヤS2と一体のドラム部35の外周面に形成された外周スプラインと、ケース部材14の内周面に形成された内周スプラインとの間にスプライン結合されている。第2のブレーキB2の前側には、第2のブレーキ用の油圧アクチュエータ43が配設されている。油圧アクチュエータ43は、第2のブレーキB2の前方において前後方向移動可能に配置されたピストンと、隔壁Bの外径側後面に設けられてピストンの前端側が油密状に嵌合される第2の油圧室と、隔壁Bに固定されたリテーナとピストンの内径側後面との間に介装されてピストンを前方に向けて付勢するリターンスプリング(圧縮ばね)47とを有している。
上述構成の変速装置22は、第2の電気モータ23からの出力がスリーブ63を介してサンギヤS1に伝達される。ロー状態にあっては、第1のブレーキB1が係合し、かつ第2のブレーキB2が解放される。したがって、リングギヤ1が固定状態、サンギヤS2がフリー回転状態にあり、上記第1のサンギヤS1の回転は、ピニオンP1を介して大きく減速されてキャリヤCR1に伝達され、このキャリヤCR1の回転が出力軸12に伝達される。
また、変速装置22のハイ状態では、第1のブレーキB1が解放され、かつ第2のブレーキB2が係止する。したがって、サンギヤS2が固定状態、リングギヤR1がフリー回転状態にある。この状態では、サンギヤS1の回転は、ピニオンP1に伝達され、かつピニオンP2が停止状態のサンギヤS2に噛合して、キャリヤCR1が規制された所定回転で公転し、このとき出力軸12には比較的小さく減速されたキャリヤCR1の回転が伝達される。
このように変速装置22は、ロー状態にあっては、第1,第2のブレーキB1,B2がそれぞれ係合し、解放されることで、大きく減速された回転を出力軸12に伝達する。一方、ハイ状態にあっては、第1,第2のブレーキB1,B2がそれぞれ解放され、係合することで、比較的小さく減速された回転を出力軸12に伝達する。このように、変速装置22が2段階に変速できるので、第2の電気モータ23の小型化が可能となる。すなわち、小型の電気モータを使用して、例えば高トルクが必要な自動車1の発進時には、ロー状態で十分な駆動トルクを出力軸12に伝達し、また出力軸12の高回転時にはハイ状態として、ロータ29が高回転になるのを防止することができる。
動力分配用プラネタリギヤ21は、ケース部材14の隔壁C,D間に配設されている。動力分配用プラネタリギヤ21は、前述のように、出力軸12に対して同軸状に配置されたダブルピニオンプラネタリギヤによって構成されており、リングギヤ(第1の回転要素)R0と、サンギヤ(第2の回転要素)S0と、ピニオンP01,P02を支持するキャリヤ(第3の回転要素)CR0と、を有している(図10参照)。このうちリングギヤR0は前方に延長されて、入力軸10の後端近傍の外周面からキャリヤCR0に沿って外径側に延びるフランジ部61の外径側端部に固定されている。また、キャリヤCR0は、その前側キャリヤプレートが出力軸12の前端に連結されている。さらにサンギヤS0は、後方に延長されて、第1の電気モータ20のロータ25に連結されている。この動力分配用プラネタリギヤ21に対しては以下の位置にベアリングが嵌合されている。ベアリングqは上述の連結部材64のフランジ部の内径側後面とフランジ部61の内径側前面との間に、またベアリングtはフランジ部61の内径側後面と前側キャリヤプレートの内径側前面との間に、さらにベアリングwは前側キャリヤプレートの内径側後面とサンギヤS0の後端面との間にそれぞれ嵌合されている。またベアリングyは入力軸10の前端部の外周面と、出力軸12の後端の筒状部の内周面との間に、そしてベアリングz,eはこの筒状部の外周面とサンギヤS0の内周面との間にそれぞれ嵌合されている。これらのベアリングにより、リングギヤR0は入力軸10と一体となってケース部材14に対して回転自在に、またキャリヤCR0及びサンギヤS0は、出力軸12に対して相対回転自在に支持されている。このように動力分配用プラネタリギヤ21は、入力部となるリングギヤR0が入力軸10に固定され、また出力部(動力の分配先)となるサンギヤS0及びキャリヤCR0がそれぞれ第1の電気モータ20のロータ25の前端、出力軸12の前端に連結されている。この動力分配用プラネタリギヤ21は、入力軸10を介してリングギヤR0に入力された内燃エンジン5(図1参照)の動力を、サンギヤS0を介して第1の電気モータ20側と、キャリヤCR0を介して出力軸12側とに分配するようになっている。このときの動力の分配の割合は、次に説明する第1の電気モータ20の回転状態に基づいて決定される。すなわち第1の電気モータ20のロータ25により大きなパワーを発生させた場合には、第1の電気モータ20による発電量が増加し、その分、出力軸12に出力される動力が少なくなる。これに反し、第1の電気モータ20のロータ25に小さなパワーを発生させた場合には、第1の電気モータ20による発電量が減少して、その分、出力軸12に出力される動力が多くなる。
第1の電気モータ20は、例えば交流永久磁石同期型(ブラシレスDCモータ)によって構成されており、隔壁D,E間に収納されるとともに、出力軸12の外径側にこれと同軸状に配置されている。第1の電気モータ20は、ケース部材14の内周面に固定されたステータ24と、このステータ24の内径側に所定のエアギャップG1を隔てて回転自在に配設されたロータ25とを有している。ロータ25は、その内径側が円筒状のボス部25aとなっており、このボス部における前部の外周面と後部の外周面とにはそれぞれ段部が形成されている。ロータ25は、これら段部と隔壁D,Eとの間に前後方向に位置決めされた状態で嵌合されたベアリングr,sを介して、ケース部材14により、回転自在に支持されている。このように、第1の電気モータ20は、ロータ25が隔壁D,Eに固定されたベアリングr,sによって回転自在に支持されているので、ロータ25の前後方向及び径方向の位置が精度よく確保され、したがって例えば、ケース部材14を上下方向あるいは左右方向に湾曲させるような力が作用した場合でも、ステータ24とロータ25との間に所定のエアギャップG1を精度よく維持することができる。なお、前述のように、第1の電気モータ20は、インバータを介してHVバッテリに接続されている。このような構成の第1の電気モータ20の主たる機能は、前述の動力分配用プラネタリギヤ21のサンギヤS0に分配された動力に基づいて発電を行い、インバータを介して第2の電気モータ23を駆動したり、HVバッテリに充電することにある。
出力軸12の前端部は、上記ロータボス部25aの前端部分を支持する隔壁Dに、ベアリングr,ボス部25a及びそれと一体のサンギヤS0ボス部、そしてベアリングeを介して支持されている。ベアリングeは、隔壁Dに装着されているベアリングrと軸方向に重なる位置にあって、従って出力軸12の前端部は、隔壁Dのベアリング装着面と同一平面部分において、ボス部25aを介して(即ち間接的に)支持されている。一方、ケース部材14の後壁Eには、後方に突出して同筒状のボス部(円筒部)14bが形成されており、出力軸12の後端部は、該円筒部14bに軸方向に離れた2個のベアリングu,vにより回転自在に支持されている。従って、出力軸は、ケース部材と一体の隔壁D,E(その円筒部14b)に、ベアリングe,u,vにより両持ち構造で支持されており、高い軸支持精度を有する。
またケース部材14にあっては、隔壁Eの外径側が肉厚に形成されて取り付け部(マウント部)Mを構成している。ケース部材14は、その前端側の連結部14dが、車体4(図1参照)にラバーマウントされた内燃エンジン5に接続されており、後端側が取り付け部Mを利用して車体の一部4aにラバーマウントされている。すなわち、車体の一部4aにはゴム台座51が設けてあり、このゴム台座51には、ボルト52、ワッシャ53、ナット54により、ステー55が固定されている。そして、ケース部材14は、その後端部近傍の取り付け部Mに螺合されたボルト56によって上述のステー55に取り付けられている。なお、取付け後においては、車体の一部4a側のボルト52とケース部材14側のボルト56とのギャップが、このボルト56の締め込み長さ(螺合長さ)よりも短くなるように構成されているので、万一、ボルト56が緩んだ場合であっても、ボルト56が取り付け部から抜けることはなく、したがってケース部材14の後端側が車体の一部4aから外れるおそれはない。
図12は、図11に示すハイブリッド駆動装置7Bの一部を変更した実施の形態を示す。本実施の形態は、入力軸10の前端側が隔壁Aに、ベアリング84を介して直接支持されている。従って、入力軸10は、その前端部が隔壁Aに、そのベアリング装着面と同一平面V−V部分にてベアリング84により直接支持され、後端部が、隔壁Cに、そのベアリング装着面と同一平面I−I部分にて、連結部材ボス部64aを介して間接的にベアリング80により支持されている。これにより、入力軸10は、その両端部を、隔壁A,Cにて、それぞれベアリング81,80を介して両持ち構造により支持され、高い軸支持精度を有する。なお、本実施の形態は、図11に示すものと上述した部分を除いて同様なので、主要部の符号を図面に付すことにより説明を省略する。
本発明に係るハイブリッド駆動装置が搭載された、本発明に係る自動車を模式的に示す平面図である。 実施の形態1のハイブリッド駆動装置を示すスケルトン図である。 実施の形態1のハイブリッド駆動装置の構成を示す縦断面図である。 出力軸の支持を一部変更した実施の形態1を示す縦断面図である。 マウント部を一部変更した実施の形態1を示す縦断面図である。 マウント部を更に変更した実施の形態1を示す縦断面図である。 実施の形態1のハイブリッド駆動装置の変形例1を示すスケルトン図である。 実施の形態1のハイブリッド駆動装置の変形例2を示すスケルトン図である。 実施の形態1のハイブリッド駆動装置の変形例3を示すスケルトン図である。 実施の形態2のハイブリッド駆動装置を示すスケルトン図である。 実施の形態2のハイブリッド駆動装置の構成を示す縦断面図である。 入力軸の支持を一部変更した実施の形態2を示す縦断面図である。
符号の説明
1 自動車
2 前車輪
3 後車輪
4 車体
5 内燃エンジン
6 出力軸
7,7A,7B ハイブリッド駆動装置
10 入力軸
12 出力軸
13 1軸
14 ケース部材
20 第1の電気モータ
21 動力分配用プラネタリギヤ
22 変速装置
23 第2の電気モータ
24,28 ステータ
25,29 ロータ
A,B,D,E 支持部(隔壁)
C 隔壁
80,81,83,84,u,v 軸受部材(ベアリング)
I,II,III,IV,V 平面

Claims (9)

  1. 内燃エンジンからの動力を入力する入力軸と、
    前記入力軸と1軸上に整列して配置されかつ駆動車輪に連動する出力軸と、
    前記1軸上に配置され、ステータとロータとを有する第1の電気モータと、
    前記1軸上に配置され、前記入力軸に連結する第1の回転要素と、前記第1の電気モータのロータに連結する第2の回転要素と、前記出力軸に連結する第3の回転要素とを有する動力分配用プラネタリギヤと、
    前記1軸上に配置され、ステータとロータとを有する第2の電気モータと、
    前記1軸上に配置され、前記第2の電気モータのロータの回転を変速して前記出力軸に伝達する変速装置と、を備え、
    前記第1の電気モータ、前記動力分配用プラネタリギヤ、前記第2の電気モータ及び前記変速装置を、ケース部材に収納すると共に、前記動力分配用プラネタリギヤ及び前記変速装置が隣接するようにして前記1軸上に整列して配置し、
    前記ケース部材に、前記第1及び前記第2の電気モータの前記ステータを固定すると共に、前記第1及び第2の電気モータの前記ロータを前記ケース部材に一体の支持部に回転自在に支持し、
    前記動力分配用プラネタリギヤ及び前記変速装置の間に、前記ケース部材に一体の隔壁を設け、
    前記入力軸及び出力軸のいずれか一方の軸が、その一端部を前記隔壁部分にて、その他端部を前記ロータを支持する前記支持部部分にて、それぞれ軸受部材を介して直接又は間接的に回転自在に支持されて、両持ち支持構造とした、
    ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
  2. 前記入力軸及び出力軸のいずれか他方の軸が、前記第1又は第2の電気モータの前記ロータを支持する両支持部に、直接又は間接的に回転自在に支持されてなる、
    請求項1記載のハイブリッド駆動装置。
  3. 隣接して配置されている前記動力分配用プラネタリギヤと前記変速装置とが、前記第1の電気モータと前記第2の電気モータとの間に位置するように前記1軸上に配置されてなる、
    請求項1又は2記載のハイブリッド駆動装置。
  4. 前記ケース部材の後端部に、車体にマウントし得るマウント部を設けてなる、
    請求項1又は2記載のハイブリッド駆動装置。
  5. 前記1軸上に、前端側から順次、前記第1の電気モータ、前記動力分配用プラネタリギヤ、前記変速装置、前記第2の電気モータを配置した、
    請求項1記載のハイブリッド駆動装置。
  6. 前記入力軸が、前記第1の電気モータの前記ロータ両端部をそれぞれ支持する前記両支持部により、それぞれ回転自在に支持され、
    前記出力軸が、その前端部を前記隔壁部分にて、その後端部を、前記第2の電気モータのロータの後端部を支持する支持部部分にて、それぞれ軸受部材を介して、回転自在に支持されてなる、
    請求項5記載のハイブリッド駆動装置。
  7. 前記1軸上に、前端側から順次、前記第2の電気モータ、前記変速装置、前記動力分配用プラネタリギヤ、前記第1の電気モータを配置した、
    請求項1記載のハイブリッド駆動装置。
  8. 前記入力軸が、その前端部を、前記第2の電気モータのロータの前端を支持する支持部部分にて、その後端部を前記隔壁部分にて、それぞれ軸受部材を介して回転自在に支持され、
    前記出力軸が、前記第1の電気モータの前記ロータ両端部をそれぞれ支持する前記両支持部により、それぞれ回転自在に支持されてなる、
    請求項7記載のハイブリッド駆動装置。
  9. 前車輪及び後車輪により懸架される車体と、
    前記車体に搭載される内燃エンジンと、
    前記車体に搭載される請求項1ないし8のいずれか記載のハイブリッド駆動装置と、を備え、
    前記車体の前方から順に、前記内燃エンジン、前記ハイブリッド駆動装置を、前記内燃エンジンの出力軸を前記1軸上に揃えてかつ該1軸を車体の前後方向に向けて配置し、
    前記ハイブリッド駆動装置の前記入力軸を前記内燃エンジンの出力軸に連結すると共に、前記ハイブリッド駆動装置の前記出力軸を前記後車輪に連動した、
    ことを特徴とする自動車。
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