JP5212741B2 - ハイブリッド車両用動力出力装置 - Google Patents
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Description
内燃機関(例えば、後述の実施形態における内燃機関11)と、
低速側クラッチ部(例えば、後述の実施形態における低速側クラッチ部23)、高速側クラッチ部(例えば、後述の実施形態における高速側クラッチ部24)、及び前記内燃機関からの動力が入力され、前記低速側クラッチ部又は前記高速側クラッチ部に接続可能なクラッチプレート(例えば、後述の実施形態におけるクラッチプレート21)、を備え、前記内燃機関の動力を前記クラッチプレートを介して前記高速側クラッチ部または前記低速側クラッチ部に伝達可能なクラッチ装置(例えば、後述の実施形態におけるクラッチ装置20)と、
を備え、
前記クラッチ装置は、前記低速側クラッチ部が同心状に配置された一対の環状部材の互いに対向するテーパー状の内周面と外周面に形成された一組のドグ歯(例えば、後述の実施形態におけるドグ歯23a、24a)の一方を有し、前記高速側クラッチ部が前記一組のドグ歯の他方を有し、前記クラッチプレートがテーパー状の係合部(例えば、後述の実施形態における係合部22)の径方向両側面に形成されたドグ歯(例えば、後述の実施形態におけるドグ歯22a、22b)を備える、テーパーコーンクラッチ(例えば、後述の実施形態におけるテーパーコーンクラッチ20)であって、前記クラッチプレートが取り付けられるシャフト(例えば、後述の実施形態における連結軸67)を軸方向に駆動することで、前記クラッチプレートを前記高速側クラッチ部、又は前記低速側クラッチ部に切り換える電動アクチュエータ(例えば、後述の実施形態における電動アクチュエータ60)を備えており、
さらに、
前記低速側クラッチ部の動力を減速して出力軸(例えば、後述の実施形態における出力軸51)に伝達する第1の変速装置(例えば、後述の実施形態における減速用遊星歯車機構30)と、
前記高速側クラッチ部の動力を増速して前記出力軸に伝達する第2の変速装置(例えば、後述の実施形態における増速用遊星歯車機構40)と、
前記第1の変速装置に動力を伝達する第1の電動モータ(例えば、後述の実施形態における第1の電動モータ12)と、
前記第2の変速装置に動力を伝達する第2の電動モータ(例えば、後述の実施形態における第2の電動モータ13)と、
を備えることを特徴とする。
前記第1の変速装置は、前記低速側クラッチ部の動力がサンギヤ(例えば、後述の実施形態におけるサンギヤ31)に入力されて、キャリア(例えば、後述の実施形態におけるキャリア34)から前記出力軸に出力される減速用遊星歯車機構によって構成され、
前記第2の変速装置は、前記高速側クラッチ部の動力がキャリア(例えば、後述の実施形態におけるキャリア44)に入力されて、サンギヤ(例えば、後述の実施形態におけるサンギヤ41)から前記出力軸に出力される増速用遊星歯車機構によって構成され、
前記第1の電動モータは、前記減速用遊星歯車機構のサンギヤに動力を伝達し、
前記第2の電動モータは、前記増速用遊星歯車機構のキャリアに動力を伝達することを特徴とする。
内燃機関と、
低速側クラッチ部、高速側クラッチ部、及び前記内燃機関からの動力が入力され、前記低速側クラッチ部又は前記高速側クラッチ部に接続可能なクラッチプレート、を備え、前記内燃機関の動力を前記クラッチプレートを介して前記高速側クラッチ部または前記低速側クラッチ部に伝達可能なクラッチ装置と、
を備え、
前記クラッチ装置は、前記低速側クラッチ部が同心状に配置された一対の環状部材の互いに対向するテーパー状の内周面と外周面に形成された一組のドグ歯の一方を有し、前記高速側クラッチ部が前記一組のドグ歯の他方を有し、前記クラッチプレートがテーパー状の係合部の径方向両側面に形成されたドグ歯を備える、テーパーコーンクラッチであって、前記クラッチプレートが取り付けられるシャフトを軸方向に駆動することで、前記クラッチプレートを前記高速側クラッチ部、又は前記低速側クラッチ部に切り換える電動アクチュエータを備えており、
さらに、
前記クラッチプレートに動力を伝達する電動モータと、
前記低速側クラッチ部の動力を変速して出力軸に伝達する第1の変速装置と、
前記高速側クラッチ部の動力を変速して前記出力軸に伝達する第2の変速装置と、
を備えることを特徴とする。
前記電動モータのロータ(例えば、後述の実施形態におけるロータ12a)は、前記クラッチプレートに連結されており、
前記ロータの磁石部は、前記クラッチプレートがストロークしても前記電動モータのステータ(例えば、後述の実施形態におけるステータ12b)と対向することを特徴とする。
前記第1の変速装置に動力を伝達する他の電動モータを更に備えることを特徴とする。
前記第1の変速装置は、複数の奇数段(例えば、後述の実施形態におけるLowギヤ列81、3rdギヤ列83)からなる第1の変速段(例えば、後述の実施形態における第1の変速段80)と、該複数の奇数段のいずれかと前記出力軸とを連結又は開放する第1の噛合いクラッチ(例えば、後述の実施形態における第1の噛合いクラッチ85)とを備え、
前記第2の変速装置は、複数の偶数段(例えば、後述の実施形態における2ndギヤ列82、4thギヤ列84)からなる第2の変速段(例えば、後述の実施形態における第2の変速段90)と、該複数の偶数段のいずれかと前記出力軸とを連結又は開放する第2の噛合いクラッチ(例えば、後述の実施形態における第2の噛合いクラッチ95)とを備え、
前記第1の変速装置の奇数段と前記第2の変速装置の偶数段との切換は、前記第1及び第2の噛合いクラッチが当該奇数段及び偶数段と前記出力軸とをそれぞれ連結した状態で、前記クラッチ装置のクラッチプレートを切り換えることで行われることを特徴とする。
前記出力軸とデフ軸(例えば、後述の実施形態におけるデフ軸109)との間に、前記出力軸からの動力を高速段と低速段に切り換えて前記デフ軸に伝達する第3の変速装置(例えば、後述の実施形態におけるツインデファレンシャル装置100)をさらに備えることを特徴とする。
図1に示すように、本実施形態のハイブリッド車両用動力出力装置10は、内燃機関11と、第1の電動モータ12と、第2の電動モータ13と、フライホイールダンパー14と、クラッチ装置20と、第1の変速装置としての減速用遊星歯車機構30と、第2の変速装置としての増速用遊星歯車機構40と、を備える。
まず、車両が停止状態(ステップS1)では、予め可逆モータ63を矢印A方向に回転させることにより、クラッチプレート21を低速位置LPに位置させて、低速側クラッチ部23に接続する。そして、第1の電動モータ12に通電して、車両をEV発進させる。即ち、電動モータ12の動力は、クラッチプレート21と接続された低速側クラッチ部23、及び減速用遊星歯車機構30を介して出力軸51に伝達され、更に出力軸51から車輪57へと伝達される(ステップS2)。そして、EV発進及び低速走行後、内燃機関11を点火させ、内燃機関11の動力と第1の電動モータ12の駆動力との合力によってハイブリッド走行を行う。
図8は、本発明の第2実施形態に係るハイブリッド車両用動力出力装置の概念図である。このハイブリッド車両用動力出力装置10Cでは、第1実施形態のハイブリッド車両用動力出力装置10の低速側出力駆動ギヤ38及び低速側出力従動ギヤ52の代わりに、無段変速機70が設けられている。無断変速機70は、キャリア34に接続された第1プーリ71、出力軸51に接続された第2プーリ72、及び両プーリ71、72間に巻き掛けられたベルト73を備える。これにより、減速用遊星歯車機構30により減速された出力を、無段変速機70によって無段階に変速して出力軸51に伝達することができる。
図9は、本発明の第3実施形態に係るハイブリッド車両用動力出力装置の概念図である。ハイブリッド車両用動力出力装置10Dは、内燃機関11と、1つの電動モータ12と、フライホイールダンパー14と、クラッチ装置20と、第1の変速装置としての減速用遊星歯車機構30と、第2の変速装置としての増速用遊星歯車機構40と、を備える。即ち、このハイブリッド車両用動力出力装置10Dは、第1実施形態のハイブリッド車両用動力出力装置10が低速用及び高速用の2つの電動モータ12、13を備えるのに対して、1つの電動モータ12を有する構成となっている。
なお、ロータ12aは、クラッチプレート21とともに軸方向に移動するため、ロータ12aの磁石部は、クラッチプレート21のストローク分だけ磁力の面を大きくし、ロータ12aがクラッチプレート21とともに左右にストロークしてもステータ12bと対向するように余裕代を備えている。
まず、車両が停止状態(ステップS1)では、予め可逆モータ63により、クラッチプレート21を低速位置LPに位置させて、低速側クラッチ部23に接続する。そして、電動モータ12に通電して、車両をEV発進させる(ステップS2)。即ち、電動モータ12の動力は、クラッチプレート21と接続された低速側クラッチ部23、及び減速用遊星歯車機構30を介して出力軸51に伝達され、更に出力軸51から車輪57へと伝達される。そして、EV発進及び低速走行後、内燃機関11を点火させ、内燃機関11の動力と電動モータ12の駆動力との合力によってハイブリッド走行を行う。
その他の効果は、第3実施形態のハイブリッド車両用動力出力装置10Dと同様である。
その他の作用、効果は、第1実施形態のハイブリッド車両用動力出力装置10と同様である。
図12は、本発明の第4実施形態に係るハイブリッド車両用動力出力装置の概念図である。このハイブリッド車両用動力出力装置10Gは、電動モータ12が接続部26bに取り付けられ、他の電動モータ13が低速側クラッチ部23に取り付けられている。第1の変速装置は、減速用遊星歯車機構30に代えて、Lowギヤ列81、及び3rdギヤ列83からなる奇数段の第1の変速段80と、第1の噛合いクラッチ85とから構成されている。また、第2の変速装置は、増速用遊星歯車機構40に代えて、2ndギヤ列82、及び4thギヤ列84からなる偶数段の第2の変速段90と、第2の噛合いクラッチ95とから構成されている。
図15は、本発明の第5実施形態に係るハイブリッド車両用動力出力装置の概念図である。このハイブリッド車両用動力出力装置10Jは、クラッチ装置20が、クラッチプレート21と、低速側クラッチ部23及び高速側クラッチ部24との接続を電磁的に行わせる電磁クラッチで構成されている。それ以外は、図9に示す第3実施形態のハイブリッド車両用動力出力装置10Dと同様に構成されている。
また、本実施形態の電磁クラッチは、第3実施形態以外のハイブリッド車両用動力出力装置にも適用することができる。
例えば、本発明のハイブリッド車両用動力出力装置は、FF車両、FR車両、及び4WD車両など、いずれの形式の車両にも適用が可能である。
11 内燃機関
12 第1の電動モータ
13 第2の電動モータ
20 テーパーコーンクラッチ、電磁クラッチ(クラッチ装置)
21 クラッチプレート
22 係合部
22a,22b,23a,24a ドグ歯
23 低速側クラッチ部
24 高速側クラッチ部
30 減速用遊星歯車機構(第1の変速装置)
31 サンギヤ
34 キャリア
40 増速用遊星歯車機構(第2の変速装置)
41 サンギヤ
44 キャリア
51 出力軸
60 電動アクチュエータ
67 連結軸(シャフト)
68 ニードルベアリング
80 第1の変速段
85 第1の噛合いクラッチ
90 第2の変速段
95 第2の噛合いクラッチ
Claims (7)
- 内燃機関と、
低速側クラッチ部、高速側クラッチ部、及び前記内燃機関からの動力が入力され、前記低速側クラッチ部又は前記高速側クラッチ部に接続可能なクラッチプレート、を備え、前記内燃機関の動力を前記クラッチプレートを介して前記高速側クラッチ部または前記低速側クラッチ部に伝達可能なクラッチ装置と、
を備え、
前記クラッチ装置は、前記低速側クラッチ部が同心状に配置された一対の環状部材の互いに対向するテーパー状の内周面と外周面に形成された一組のドグ歯の一方を有し、前記高速側クラッチ部が前記一組のドグ歯の他方を有し、前記クラッチプレートがテーパー状の係合部の径方向両側面に形成されたドグ歯を備える、テーパーコーンクラッチであって、前記クラッチプレートが取り付けられるシャフトを軸方向に駆動することで、前記クラッチプレートを前記高速側クラッチ部、又は前記低速側クラッチ部に切り換える電動アクチュエータを備えており、
さらに、
前記低速側クラッチ部の動力を減速して出力軸に伝達する第1の変速装置と、
前記高速側クラッチ部の動力を増速して前記出力軸に伝達する第2の変速装置と、
前記第1の変速装置に動力を伝達する第1の電動モータと、
前記第2の変速装置に動力を伝達する第2の電動モータと、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両用動力出力装置。 - 前記第1の変速装置は、前記低速側クラッチ部の動力がサンギヤに入力されて、キャリアから前記出力軸に出力される減速用遊星歯車機構によって構成され、
前記第2の変速装置は、前記高速側クラッチ部の動力がキャリアに入力されて、サンギヤから前記出力軸に出力される増速用遊星歯車機構によって構成され、
前記第1の電動モータは、前記減速用遊星歯車機構のサンギヤに動力を伝達し、
前記第2の電動モータは、前記増速用遊星歯車機構のキャリアに動力を伝達することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両用動力出力装置。 - 内燃機関と、
低速側クラッチ部、高速側クラッチ部、及び前記内燃機関からの動力が入力され、前記低速側クラッチ部又は前記高速側クラッチ部に接続可能なクラッチプレート、を備え、前記内燃機関の動力を前記クラッチプレートを介して前記高速側クラッチ部または前記低速側クラッチ部に伝達可能なクラッチ装置と、
を備え、
前記クラッチ装置は、前記低速側クラッチ部が同心状に配置された一対の環状部材の互いに対向するテーパー状の内周面と外周面に形成された一組のドグ歯の一方を有し、前記高速側クラッチ部が前記一組のドグ歯の他方を有し、前記クラッチプレートがテーパー状の係合部の径方向両側面に形成されたドグ歯を備える、テーパーコーンクラッチであって、前記クラッチプレートが取り付けられるシャフトを軸方向に駆動することで、前記クラッチプレートを前記高速側クラッチ部、又は前記低速側クラッチ部に切り換える電動アクチュエータを備えており、
さらに、
前記クラッチプレートに動力を伝達する電動モータと、
前記低速側クラッチ部の動力を変速して出力軸に伝達する第1の変速装置と、
前記高速側クラッチ部の動力を変速して前記出力軸に伝達する第2の変速装置と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両用動力出力装置。 - 前記電動モータのロータは、前記クラッチプレートに連結されており、
前記ロータの磁石部は、前記クラッチプレートがストロークしても前記電動モータのステータと対向することを特徴とする請求項3に記載のハイブリッド車両用動力出力装置。 - 前記第1の変速装置に動力を伝達する他の電動モータを更に備えることを特徴とする請求項3または4に記載のハイブリッド車両用動力出力装置。
- 前記第1の変速装置は、複数の奇数段からなる第1の変速段と、該複数の奇数段のいずれかと前記出力軸とを連結又は開放する第1の噛合いクラッチとを備え、
前記第2の変速装置は、複数の偶数段からなる第2の変速段と、該複数の偶数段のいずれかと前記出力軸とを連結又は開放する第2の噛合いクラッチとを備え、
前記第1の変速装置の奇数段と前記第2の変速装置の偶数段との切換は、前記第1及び第2の噛合いクラッチが当該奇数段及び偶数段と前記出力軸とをそれぞれ連結した状態で、前記クラッチ装置のクラッチプレートを切り換えることで行われることを特徴とする請求項5に記載のハイブリッド車両用動力出力装置。 - 前記出力軸とデフ軸との間に、前記出力軸からの動力を高速段と低速段に切り換えて前記デフ軸に伝達する第3の変速装置をさらに備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のハイブリッド車両用動力出力装置。
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