JP5354817B2 - ハイブリッド車両用動力伝達装置 - Google Patents
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Description
(1)内燃機関(例えば、後述の実施形態のエンジン6)と電動機(例えば、後述の実施形態のモータ7)とを備えるハイブリッド車両用動力伝達装置(例えば、後述の実施形態の動力伝達装置1、1A、1B、1C、1D、1E)であって、
前記内燃機関から動力が出力される内燃機関出力軸(例えば、後述の実施形態のクランク軸6a)と、
前記内燃機関出力軸に平行に配置され、第1断接手段(例えば、後述の実施形態の第1クラッチ41)によって選択的に前記内燃機関出力軸と連結される第1入力軸(例えば、後述の実施形態の第1主軸11)と、
前記内燃機関出力軸に平行に配置され、第2断接手段(例えば、後述の実施形態の第2クラッチ42)によって選択的に前記内燃機関出力軸に連結される第2入力軸(例えば、後述の実施形態の第2中間軸16)と、
前記内燃機関出力軸と平行に配置され、被駆動部(例えば、後述の実施形態の駆動輪DW,DW)に動力を出力する出入力軸(例えば、後述の実施形態のカウンタ軸14)と、
前記第1入力軸上に配置され、第1同期装置(例えば、後述の実施形態の第1変速用シフター51)を介して前記第1入力軸に選択的に連結される複数のギヤ(例えば、後述の実施形態の第3速用駆動ギヤ23a、第5速用駆動ギヤ25a、第7速用駆動ギヤ97a/第2速用駆動ギヤ22a、第4速用駆動ギヤ24a、第6速用駆動ギヤ96a)よりなる第1ギヤ群と、
前記第2入力軸上に配置され、第2同期装置(例えば、後述の実施形態の第2変速用シフター52)を介して前記第2入力軸に選択的に連結される複数のギヤよりなる第2ギヤ群(例えば、後述の実施形態の第2速用駆動ギヤ22a、第4速用駆動ギヤ24a、第6速用駆動ギヤ96a/第3速用駆動ギヤ23a、第5速用駆動ギヤ25a、第7速用駆動ギヤ97a)と、
前記出入力軸上に配置され、前記第1ギヤ郡のギヤと前記第2ギヤ群のギヤとが共有して噛合する複数のギヤ(例えば、後述の実施形態の第1共用従動ギヤ23b、第2共用従動ギヤ24b、第3共用従動ギヤ96b)よりなる第3ギヤ群と、
第1回転要素(例えば、後述の実施形態のサンギヤ32)、第2回転要素(例えば、後述の実施形態のキャリア36)、及び第3回転要素(例えば、後述の実施形態のリングギヤ35)を互いに差動回転可能に構成した差動式減速機(例えば、後述の実施形態の差動式減速機30)と、を備え、
前記第1回転要素は、前記第1入力軸と前記第2入力軸の何れか一方に接続されるとともに前記電動機に接続され、
前記第3回転要素は、回転を停止できるロック機構(例えば、後述の実施形態のワンウェイクラッチ61)に接続され、
前記第2回転要素は、前記第1入力軸上に配置された前記第1ギヤ群のギヤと前記第2入力軸上に配置された前記第2ギヤ群のギヤのいずれか一方と連結されて動力を前記出入力軸に伝達可能であり、
前記第1回転要素に接続されていない前記第1入力軸と前記第2入力軸の他方は前記差動式減速機を介することなく動力を前記出入力軸に伝達可能であることを特徴とするハイブリッド車両用動力伝達装置
前記第1回転要素に接続されていない前記第1入力軸と前記第2入力軸の他方は、アイドルギヤ列(例えば、後述の実施形態のアイドルギヤ列27)を介して前記内燃機関出力軸に連結されることを特徴とする。
前記差動式減速機は、シングルピニオン型の3つの回転要素として、サンギヤ(例えば、後述の実施形態のサンギヤ32)と、リングギヤ(例えば、後述の実施形態のリングギヤ35)と、前記サンギヤ及び前記リングギヤの間に噛合された複数のプラネタリギヤ(例えば、後述の実施形態のプラネタリギヤ34)を回転自在に支持するキャリア(例えば、後述の実施形態のキャリア36)とを同軸心に備えた遊星歯車式減速機(例えば、後述の実施形態の遊星歯車機構31)であり、
前記第1回転要素は前記サンギヤであり、
前記第2回転要素は前記キャリアであり、
前記第3回転要素は前記リングギヤであることを特徴とする。
前記電動機を構成するロータ(例えば、後述の実施形態のロータ72)、ステータ(例えば、後述の実施形態のステータ71)、又は渡り巻線部(例えば、後述の実施形態のコイル71c)の少なくとも一部が前記差動式減速機と軸方向でラップして配置されることを特徴とする。
前記ロック機構は、前記第3回転要素をロック可能なブレーキであるか、又は前記第3回転要素をロック可能なブレーキ手段を含むことを特徴とする。
前記ロック機構は、前記ブレーキ手段を含む一方向クラッチ(例えば、後述の実施形態のワンウェイクラッチ61)であり、
前記1方向クラッチは、前記ブレーキ手段により前記第3回転要素をロックしていない状態において、前記第3回転要素の正転方向の回転を許容するか、又は前記第3回転要素の逆転方向の回転を許容するかを選択的に設定可能であることを特徴とする。
前記内燃機関と前記電動機は、前記第1入力軸と同軸上に配置され、
前記第1回転要素は前記第1入力軸に接続されることを特徴とする。
前記第1ギヤ群のギヤ(例えば、後述の実施形態の第3速用駆動ギヤ23a、第5速用駆動ギヤ25a、第7速用駆動ギヤ97a)と前記第3ギヤ群のギヤとが噛合して複数の奇数段ギヤ対(例えば、後述の実施形態の第3速用ギヤ対23、第5速用ギヤ対25、第7速用駆動ギヤ対97)が構成され、前記第2ギヤ群のギヤと前記第3ギヤ群のギヤ(例えば、後述の実施形態の第1共用従動ギヤ23b、第2共用従動ギヤ24b、第3共用従動ギヤ96b)とが噛合して複数の偶数段ギヤ対(例えば、後述の実施形態の第2速用ギヤ対22、第4速用ギヤ対24、第6速用ギヤ対96)が構成されることを特徴とする。
第1速走行時には前記第1同期装置を切断するとともに前記ロック機構により前記第3回転要素をロックし、前記第1回転要素の動力を減速して前記第2回転要素に伝達し、
第3速以上の奇数段走行時には前記第1同期装置を接続するとともに前記ロック機構による前記第3回転要素のロックを解除して動力を伝達することを特徴とする。
後進走行時には前記第1断接手段と前記第2断接手段を切断して前記内燃機関との接続を切断し、且つ、前記ロック機構により前記第3回転要素をロックするか、又は前記ロック機構による前記第3回転要素のロックを解除し前記第1同期装置を接続して、前記電動機を逆回転することを特徴とする。
前記内燃機関は、前記第1入力軸と同軸上に配置され、
前記電動機は、前記第2入力軸と同軸上に配置され、
前記第1回転要素は前記第2入力軸に接続されることを特徴とする。
前記第1ギヤ群のギヤ(例えば、後述の実施形態の第3速用駆動ギヤ23a、第5速用駆動ギヤ25a、第7速用駆動ギヤ97a)と前記第3ギヤ群のギヤ(例えば、後述の実施形態の第1共用従動ギヤ23b、第2共用従動ギヤ24b、第3共用従動ギヤ96b)とが噛合して複数の奇数段ギヤ対(例えば、後述の実施形態の第3速用ギヤ対23、第5速用ギヤ対25、第7速用駆動ギヤ対97)が構成され、前記第2ギヤ群のギヤ(例えば、後述の実施形態の第2速用駆動ギヤ22a、第4速用駆動ギヤ24a、第6速用駆動ギヤ96a)と前記第3ギヤ群のギヤ(例えば、後述の実施形態の第1共用従動ギヤ23b、第2共用従動ギヤ24b、第3共用従動ギヤ96b)とが噛合して複数の偶数段ギヤ対(例えば、後述の実施形態の第2速用ギヤ対22、第4速用ギヤ対24、第6速用ギヤ対96)が構成されることを特徴とする。
前記第1ギヤ群のギヤ(例えば、後述の実施形態の第2速用駆動ギヤ22a、第4速用駆動ギヤ24a、第6速用駆動ギヤ96a)と前記第3ギヤ群のギヤ(例えば、後述の実施形態の第1共用従動ギヤ23b、第2共用従動ギヤ24b、第3共用従動ギヤ96b)とが噛合して複数の偶数段ギヤ対(例えば、後述の実施形態の第2速用ギヤ対22、第4速用ギヤ対24、第6速用ギヤ対96)が構成され、前記第2ギヤ群のギヤ(例えば、後述の実施形態の第3速用駆動ギヤ23a、第5速用駆動ギヤ25a、第7速用駆動ギヤ97a)と前記第3ギヤ群のギヤ(例えば、後述の実施形態の第1共用従動ギヤ23b、第2共用従動ギヤ24b、第3共用従動ギヤ96b)とが噛合して複数の奇数段ギヤ対(例えば、後述の実施形態の第3速用ギヤ対23、第5速用ギヤ対25、第7速用駆動ギヤ対97)が構成されることを特徴とする。
前記第1入力軸と前記第2入力軸と平行に第1中間軸(例えば、後述の実施形態の第1中間軸15)が設けられ、
前記第1中間軸には、前記アイドルギヤ列を構成するアイドルギヤ(例えば、後述の実施形態の第1アイドル従動ギヤ27b)が一体回転可能に取り付けられるとともに、後進用同期装置(例えば、後述の実施形態の後進用シフター53)を介して前記第1中間軸に選択的に連結される後進用駆動ギヤ(例えば、後述の実施形態の後進用駆動ギヤ28a)が設けられ、
前記後進用駆動ギヤは、前記第3ギヤ群のギヤ(例えば、後述の実施形態の第1共用従動ギヤ23b)と噛合することを特徴とする。
前記第1入力軸と前記第2入力軸と平行に、第1中間軸(例えば、後述の実施形態の第1中間軸15)と、リバース軸(例えば、後述の実施形態のリバース軸17)と、が設けられ、
前記第1中間軸には、前記アイドルギヤ列を構成する第1アイドルギヤ(例えば、後述の実施形態の第1アイドル従動ギヤ27b)が一体回転可能に取り付けられるとともに、
前記リバース軸には、前記第1アイドルギヤと噛合する第2アイドルギヤ(例えば、後述の実施形態の第3アイドル従動ギヤ27d)が一体回転可能に取り付けられるとともに、後進用同期装置(例えば、後述の実施形態の後進用シフター53)を介して前記リバース軸に選択的に連結される後進用駆動ギヤ(例えば、後述の実施形態の後進用駆動ギヤ28a)が設けられ、
前記第1入力軸と前記第2入力軸の何れか一方には、前記後進用駆動ギヤと噛合する後進用従動ギヤ(例えば、後述の実施形態の後進用従動ギヤ28b)が一体回転可能に取り付けられることを特徴とする。
前記第1及び第2断接手段を切断し前記第1同期装置を接続して前記電動機を駆動してEV走行した状態で、前記電動機のトルク抜きと前記第1同期装置の解除を行なって前記第1断接手段を接続することにより前記内燃機関を始動する際、前記第2回転要素からは動力が出力され、前記第3回転要素は逆転方向に回転することを特徴とする。
前記内燃機関を始動した後、前記第1断接手段を切断し前記第3回転要素が正転方向に回転するように前記電動機を駆動した後、前記ロック機構により前記第3回転要素を停止させるとともに前記第1断接手段を接続することで、第1速走行することを特徴とする。
前記内燃機関のアイドリング中に前記第1断接手段を接続して前記電動機を回生するとき、前記第1同期装置を解除するとともに前記第3回転要素をロックしないことにより、前記第1回転要素からの動力を前記第2回転要素から前記出入力軸に伝達しないことを特徴とする。
前記第1入力軸には、エアコン用コンプレッサ(例えば、後述の実施形態のエアコン用コンプレッサ67)とオイルポンプ(例えば、後述の実施形態のオイルポンプ68)が接続され、走行中の動力を用いて前記エアコン用コンプレッサと前記オイルポンプを駆動することを特徴とする。
前記第1回転要素は前記第1入力軸に接続され、
前記第2断接手段を接続するとともに前記後進用同期装置を接続して前記内燃機関の動力を前記後進用駆動ギヤと前記後進用従動ギヤを介して前記第1入力軸に逆転として伝達し、
前記電動機を逆回転で動力を出力するとともに前記第3回転要素をロックすることで前記電動機の動力を足し合わせて後進走行することを特徴とする。
前記後進用駆動ギヤには、動力伝達可能にエアコン用コンプレッサ(例えば、後述の実施形態のエアコン用コンプレッサ67)が接続され、
前記後進用同期装置が接続中に運転者がブレーキペダルを踏んだ状態で待機しているとき、前記第3回転要素のロックを一旦解除することで前記出入力軸に動力を出力せずに前記エアコン用コンプレッサを駆動し、運転者が前記ブレーキペダルを離したとき、前記第3回転要素をロックすることを特徴とする。
外部電源から蓄電装置(例えば、後述の実施形態のバッテリ3)を充電可能にしたプラグイン機構(例えば、後述の実施形態のバッテリーチャージャー5)を備え、
EV走行において、第1速発進した後に第3速以上の奇数段走行を行なうEV変速モードと、第3速で発進及び走行を行なうEV固定モードと、を運転者が選択可能であることを特徴とする請求項9に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。
前記EV固定モードでEV走行中に、前記EV変速モードに切り替え可能であって、第3速走行では前記内燃機関の始動ができない回転数の場合には、第1速走行に変速後に前記内燃機関を始動することを特徴とする。
また、内燃機関の休止時には電動機により内燃機関の点火を行なうことができる。
さらに、動力伝達装置は、第1断接手段によって選択的に内燃機関出力軸と連結される第1入力軸と、第2断接手段によって選択的に内燃機関出力軸に連結される第2入力軸を有する、いわゆるツインクラッチ式変速機であるので、全域で電動機によるアシスト又は回生を行うことができ、EV走行、内燃機関走行、電動機アシスト走行間の移行を容易に行うことができる。
また、電動機によるEV走行時に第1断接手段と第2断接手段を切断して電動機を駆動することで、内燃機関の引きずりなくモータ走行が可能となる。
さらに、第3回転要素がロック機構に接続されるので、第3回転要素をロックすることで差動式減速機で大きな減速比を得ることができ動力伝達装置を小型化することができる。
また、第1入力軸に第1回転要素を接続することで、第1入力軸に設けた第1ギヤ群のギヤのそれぞれでEV走行を行なうことができる。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係るハイブリッド車両用動力伝達装置1(以下、動力伝達装置1と呼ぶ。)を概略的に示している。この動力伝達装置1は、車両(図示せず)の駆動軸9,9を介して駆動輪DW,DW(被駆動部)を駆動するためのものであり、駆動源である内燃機関(以下「エンジン」と呼ぶ。)6と、電動機(以下「モータ」と呼ぶ。)7と、動力を駆動輪DW,DWに伝達するための変速機20と、変速機20の一部を構成する差動式減速機30と、を備えている。
エンジン6は、例えばガソリンエンジンであり、このエンジン6のクランク軸6a(出力軸)には、変速機20の第1クラッチ41(第1断接手段)と第2クラッチ(第2断接手段)が接続されている。
ここで、第1共用従動ギヤ23bは、連結軸13に取り付けられた第3速用駆動ギヤ23aと噛合して第3速用駆動ギヤ23aと共に第3速用ギヤ対23を構成し、第2中間軸16に設けられた第2速用駆動ギヤ22aと噛合して第2速用駆動ギヤ22aと共に第2速用ギヤ対22を構成し、さらに第1中間軸15に設けられた後進用駆動ギヤ28aと噛合し後進用駆動ギヤ28aと共に後進用ギヤ対28を構成する。第2共用従動ギヤ24bは、第1主軸11に設けられた第5速用駆動ギヤ25aと噛合して第5速用駆動ギヤ25aと共に第5速用ギヤ対25を構成し、第2中間軸16に設けられた第4速用駆動ギヤ24aと噛合して第4速用駆動ギヤ24aと共に第4速用ギヤ対24を構成する。
ファイナルギヤ26aは差動ギヤ機構8と噛合して、差動ギヤ機構8は、駆動軸9,9を介して駆動輪DW,DWに連結されている。従って、カウンタ軸14に伝達された動力はファイナルギヤ26aから差動ギヤ機構8、駆動軸9,9、駆動輪DW,DWへと出力される。
(1)第1伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第1主軸11、遊星歯車機構31のサンギヤ32、キャリア36、連結軸13、第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。ここで、差動式減速機である遊星歯車機構31の減速比は、第1伝達経路を介して伝達されるトルクが第1速相当となるように設定されている。
(2)第2伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第2主軸12、アイドルギヤ列27(アイドル駆動ギヤ27a、第1アイドル従動ギヤ27b、第2アイドル従動ギヤ27c)、第2中間軸16、第2速用ギヤ対22(第2速用駆動ギヤ22a、第1共用従動ギヤ23b)又は第4速用ギヤ対24(第4速用駆動ギヤ24a、第2共用従動ギヤ24b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。
(3)第3伝達経路は、エンジン6のクランク軸6aが、第1主軸11、第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)又は第5速用ギヤ対25(第5速用駆動ギヤ25a、第2共用従動ギヤ24b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。
(4)第4伝達経路は、モータ7が、遊星歯車機構31又は第3速用ギヤ対23(第3速用駆動ギヤ23a、第1共用従動ギヤ23b)又は第5速用ギヤ対25(第5速用駆動ギヤ25a、第2共用従動ギヤ24b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して、駆動輪DW,DWに連結される伝達経路である。
先ず、動力伝達装置1における車両の停止中、即ち、イグニッションがOFF(IG_OFF)の状態について説明する。
イグニッションがOFFの状態においては、図4に示すように、エンジン6及びモータ7が停止しているため、トルクは発生していない。このとき、動力伝達装置1は初期状態となっている。
1stモードで走行中に、モータ7を駆動して正転方向にモータトルクを印加することで、モータトルクがサンギヤ32からキャリア36に減速して伝達され、前述した第3速用ギヤ対23を通る第4伝達経路を介して駆動輪DW,DWに伝達される。言い換えると、エンジントルクとモータトルクがサンギヤ32に伝達され、合成トルクが駆動輪DW,DWに伝達される。一方、モータ7を駆動せずに、モータ7に逆転方向の回生トルクを印加させることにより、、1stモードで走行しながらモータ7で充電することができる。
また、2ndモードは、図11(a)に示した態様の他に、1st Pre2モードから第1及び第2クラッチ41、42をつなぎかえる代わりに、ワンウェイクラッチ61のロックを解除するとともに第1クラッチ41を接続したまま、さらに第2クラッチ42を接続する態様がある。
なお、この状態では、サンギヤ32は第5速の減速比で回され、キャリア36は第3速の減速比で回されるため、遊星歯車機構31では図18(a)で示す一定の差回転が生じる。
車両の後進走行には、エンジン6を用いる場合と、EV走行で後進走行する場合があるが、ここではエンジン6を用いる場合を説明し、EV走行で後進走行する場合はEV走行の説明とあわせて後述する。
エンジン6のトルクのみを用いる場合の後進走行は、初期状態から後進用シフター53を後進用接続位置でインギヤして第2クラッチ42を接続することにより実現される。これにより、エンジン6のトルクが、第2主軸12、アイドル駆動ギヤ27a、第1アイドル従動ギヤ27b、第1中間軸15、後進用ギヤ対28(後進用駆動ギヤ28a、第1共用従動ギヤ23b)、カウンタ軸14、ファイナルギヤ26a、差動ギヤ機構8、駆動軸9,9を介して駆動輪DW,DWに伝達される。このとき、第1クラッチ41が切断されワインウェイクラッチ61のロックが解除されているため、サンギヤ32及びリングギヤ35が空転しモータ7が切り離されている。
動力伝達装置1は3つのEV走行モードを備えている。
1つ目のEV走行は、初期状態からワンウェイクラッチ61をロック状態(OWC ロックON)にすることによりなされる1st EVモードである。
この状態で、モータ7を駆動(正転方向にトルクを印加)すると、図19(a)に示すように、ロータ72に接続された遊星歯車機構31のサンギヤ32が正転方向に回転する。このとき、図19(b)に示すように、第1及び第2クラッチ41、42が切断されているため、サンギヤ32に伝達された動力は第1主軸11からエンジン6のクランク軸6aに伝達されることはない。そして、ワンウェイクラッチ61のロックがなされているため、モータトルクがサンギヤ32からキャリア36に減速して伝達され、第3速用ギヤ対23を通る第4伝達経路を介して駆動輪DW,DWに伝達される。
また、この1st EVモードでの後進走行は、モータ7を逆転方向に駆動して逆転方向にモータトルクを印加することでなされる。
この状態で、モータ7を駆動(正転方向にトルクを印加)すると、図20(a)に示すように、ロータ72に接続された遊星歯車機構31は一体で正転方向に回転する。このとき、第1及び第2クラッチ41、42が切断されているため、サンギヤ32に伝達された動力は第1主軸11からエンジン6のクランク軸6aに伝達されることはない。そして、モータトルクがそのまま減速されずに第3速用ギヤ対23を通る第4伝達経路を介して駆動輪DW,DWに伝達される。
また、この3rd EVモードでの後進走行は、モータ7を逆転方向に駆動して逆転方向にモータトルクを印加することでなされる。
この状態で、モータ7を駆動(正転方向にトルクを印加)すると、図21(a)に示すように、ロータ72に接続された遊星歯車機構31のサンギヤ32が正転方向に回転する。このとき、図21(b)に示すように、第1及び第2クラッチ41、42が切断されているため、サンギヤ32に伝達された動力は第1主軸11からエンジン6のクランク軸6aに伝達されることはない。そして、モータトルクがサンギヤ32からキャリア36に加速して伝達され、第5速用ギヤ対25を通る第4伝達経路を介して駆動輪DW,DWに伝達される。 また、この5th EVモードでの後進走行は、モータ7を逆転方向に駆動して逆転方向にモータトルクを印加することでなされる。
先ず、図20で示す3rd EVモードで走行中に、モータ7のトルク抜きを行なうとともに第3速用接続位置でインギヤしていた第1変速用シフター51をニュートラル位置でインギヤする(S1)。続いて、第1クラッチ41を接続して(S2)、クランク軸6aをクランキングしてエンジン6を始動する(S3)。このとき、図27に示すように、サンギヤ32は正転方向に回転するとともに、リングギヤ35は逆転方向に回転する。また、キャリア36には僅かなトルクが伝達されて極低速走行がなされる。続いて、第1クラッチ41を切断し(S4)、モータトルクをあげてリングギヤ35を正転方向に回転させる(S5)。そして、ワンウェイクラッチ61をロックするとともに第1クラッチ41を接続する(S6)。これにより、3rd EVモードでの走行から図6に示す第1速走行(1stモード アシスト)に移行することができる(S7)。
なお、第1クラッチ41を接続してエンジン6を始動する以外にも、第2クラッチ42を接続するとともに、第2変速用シフター52を第2速用接続位置又は第4速用接続位置でインギヤすることで、エンジン6を始動することができる。
また、1st EVモード及び5th EVモードでも同様に、エンジン始動することができる。
車両の停車(アイドリング)中に充電する場合は、第1クラッチ41を接続してアイドリングした状態からエンジントルクをあげることで、図28に示すように、サンギヤ32に直結したモータ7が正転方向に回転するとともに逆転方向にトルクが印加され、充電がなされる。このとき、ワンウェイクラッチ61のロックが解除されているため、キャリア36にトルクに伝達されることはない。
また、エンジン6の休止時にはモータ7によりエンジン6の点火を行なうことができる。
さらに、動力伝達装置1は、第1クラッチ41によって選択的にエンジン6のクランク軸6aと連結される第1入力軸である第1主軸11と、第2クラッチ42によって選択的にエンジン6のクランク軸6aに連結される第2入力軸である第2中間軸16を有する、いわゆるツインクラッチ式変速機であるので、全域でモータによるアシスト又は回生を行うことができ、EV走行、内燃機関走行、モータアシスト走行間の移行を容易に行うことができる。
さらに、リングギヤ35がロック可能なワンウェイクラッチ61に接続されるので、リングギヤ35をロックすることで遊星歯車機構31で大きな減速比を得ることができ動力伝達装置1を小型化することができる。
次に第2実施形態のハイブリッド車両用動力伝達装置について図31を参照して説明する。
本実施形態のハイブリッド車両用動力伝達装置1Aは、変速機の構成が異なる以外は第1実施形態の動力伝達装置1と同様の構成を有する。このため、第1実施形態の動力伝達装置1と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
さらに、第1入力軸である第1主軸11と同軸上にエンジン6が配置され、第2入力軸である第2中間軸16と同軸上にモータ7が配置されるため、第1主軸11の軸方向寸法に制約がある場合等に好適で、第1主軸11の軸方向寸法を短くすることができる。なお、本実施形態においては、第1主軸11回りに第1速駆動ギヤを配置し、カウンタ軸14に第1速駆動ギヤに噛合する第1速用従動ギヤを配置してもよい。これによりモータ7の故障時にもエンジン6の動力で第1速走行することができる。
次に第3実施形態のハイブリッド車両用動力伝達装置について図32を参照して説明する。
本実施形態のハイブリッド車両用動力伝達装置1Bは、変速機の構成が異なる以外は第1実施形態の動力伝達装置1と同様の構成を有する。このため、第1実施形態の動力伝達装置1と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
次に第4実施形態のハイブリッド車両用動力伝達装置について図33を参照して説明する。
本実施形態のハイブリッド車両用動力伝達装置1Cは、変速機の構成が異なる以外は第1実施形態の動力伝達装置1と同様の構成を有する。このため、第1実施形態の動力伝達装置1と同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
リバース軸17は、不図示のケーシングに固定された軸受17a,17bにより回転自在に支持され、リバース軸17には、第1中間軸15に取り付けられた第1アイドル従動ギヤ27bと噛合する第3アイドル従動ギヤ27dが一体回転可能に取り付けられ、さらにリバース軸17と相対回転可能な後進用駆動ギヤ28aとが設けられている。第3アイドル従動ギヤ27dは、アイドル駆動ギヤ27aと第1アイドル従動ギヤ27bとともに第2アイドルギヤ列27Bを構成している。さらにリバース軸17には、リバース軸17と後進用駆動ギヤ28aとを連結又は開放する後進用シフター53が設けられており、後進用シフター53が後進用接続位置でインギヤするときには、リバース軸17と後進用駆動ギヤ28aとが一体に回転し、後進用シフター53がニュートラル位置にあるときには、リバース軸17と後進用駆動ギヤ28aとが相対回転する。
次に第5実施形態のハイブリッド車両用動力伝達装置について図34を参照して説明する。
本実施形態のハイブリッド車両用動力伝達装置1Dは、変速機に組み込まれたロック機構の構成が異なる以外は第4実施形態の動力伝達装置1Cと同様の構成を有する。このため、第4実施形態の動力伝達装置1Cと同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
次に第6実施形態のハイブリッド車両用動力伝達装置について図35を参照して説明する。
本実施形態のハイブリッド車両用動力伝達装置1Eは、変速機が差動式減速機30を構成する遊星歯車機構31と、第2〜第5速用ギヤ対22〜25に加えて、第6速用ギヤ対96と第7速用ギヤ対97を備えている点でハイブリッド車両用動力伝達装置1Dと相違している。このため、第5実施形態の動力伝達装置1Dと同一又は同等部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略し、動力伝達装置1Dとの相違点のみを説明する。
ここで、第3共用従動ギヤ96bは、第1主軸11に設けられた第7速用駆動ギヤ97aと噛合して第7速用駆動ギヤ97aと共に第7速用ギヤ対97を構成し、さらに第2中間軸16に設けられた第6速用駆動ギヤ96aと噛合して第6速用駆動ギヤ96aと共に第6速用ギヤ対26を構成する。
3 バッテリ
6 エンジン(内燃機関)
6a クランク軸(内燃機関出力軸)
7 モータ(電動機)
9 駆動軸
11 第1主軸(第1入力軸)
12 第2主軸
13 連結軸
14 カウンタ軸(出入力軸)
15 第1中間軸(中間軸)
16 第2中間軸(第2入力軸)
20、20A、20B、20C、20D、20E 変速機
22 第2速用ギヤ対
22a 第2速用駆動ギヤ
23 第3速用ギヤ対
23a 第3速用駆動ギヤ
23b 第1共用従動ギヤ
24 第4速用ギヤ対
24a 第4速用駆動ギヤ
24b 第2共用従動ギヤ
25 第5速用ギヤ対
25a 第5速用駆動ギヤ
26a ファイナルギヤ
27 アイドルギヤ列
27B 第2アイドルギヤ列
27a アイドル駆動ギヤ
27b 第1アイドル従動ギヤ
27c 第2アイドル従動ギヤ
27d 第3アイドル従動ギヤ27
28 後進用ギヤ対
28a 後進用駆動ギヤ
28b 後進用従動ギヤ
30 差動式減速機
31 遊星歯車機構
32 サンギヤ(第1要素)
35 リングギヤ(第3要素)
36 キャリア(第2要素)
41 第1クラッチ(第1断接手段)
42 第2クラッチ(第2断接手段)
51、51A 第1変速用シフター
51B 第3変速用シフター
52、52A 第2変速用シフター
52B 第4変速用シフター
53 後進用シフター
61 ワンウェイクラッチ(ロック機構)
62 シンクロロック装置(ロック機構)
96 第6速用ギヤ対
96a 第6速用駆動ギヤ
96b 第3共用従動ギヤ
97 第7速用ギヤ対
97a 第7速用駆動ギヤ
Claims (23)
- 内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車両用動力伝達装置であって、
前記内燃機関から動力が出力される内燃機関出力軸と、
前記内燃機関出力軸に平行に配置され、第1断接手段によって選択的に前記内燃機関出力軸と連結される第1入力軸と、
前記内燃機関出力軸に平行に配置され、第2断接手段によって選択的に前記内燃機関出力軸に連結される第2入力軸と、
前記内燃機関出力軸と平行に配置され、被駆動部に動力を出力する出入力軸と、
前記第1入力軸上に配置され、第1同期装置を介して前記第1入力軸に選択的に連結される複数のギヤよりなる第1ギヤ群と、
前記第2入力軸上に配置され、第2同期装置を介して前記第2入力軸に選択的に連結される複数のギヤよりなる第2ギヤ群と、
前記出入力軸上に配置され、前記第1ギヤ郡のギヤと前記第2ギヤ群のギヤとが共有して噛合する複数のギヤよりなる第3ギヤ群と、
第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を互いに差動回転可能に構成した差動式減速機と、を備え、
前記第1回転要素は、前記第1入力軸と前記第2入力軸の何れか一方に接続されるとともに前記電動機に接続され、
前記第3回転要素は、回転を停止できるロック機構に接続され、
前記第2回転要素は、前記第1入力軸上に配置された前記第1ギヤ群のギヤと前記第2入力軸上に配置された前記第2ギヤ群のギヤのいずれか一方と連結されて動力を前記出入力軸に伝達可能であり、
前記第1回転要素に接続されていない前記第1入力軸と前記第2入力軸の他方は前記差動式減速機を介することなく動力を前記出入力軸に伝達可能であることを特徴とするハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記第1回転要素に接続されていない前記第1入力軸と前記第2入力軸の他方は、アイドルギヤ列を介して前記内燃機関出力軸に連結される、
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伝達装置。 - 前記差動式減速機は、シングルピニオン型の3つの回転要素として、サンギヤと、リングギヤと、前記サンギヤ及び前記リングギヤの間に噛合された複数のプラネタリギヤを回転自在に支持するキャリアとを同軸心に備えた遊星歯車式減速機であり、
前記第1回転要素は前記サンギヤであり、
前記第2回転要素は前記キャリアであり、
前記第3回転要素は前記リングギヤである、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記電動機を構成するロータ、ステータ、又は渡り巻線部の少なくとも一部が前記差動式減速機と軸方向でラップして配置される、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記ロック機構は、前記第3回転要素をロック可能なブレーキであるか、又は前記第3回転要素をロック可能なブレーキ手段を含む、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記ロック機構は、前記ブレーキ手段を含む一方向クラッチであり、
前記1方向クラッチは、前記ブレーキ手段により前記第3回転要素をロックしていない状態において、前記第3回転要素の正転方向の回転を許容するか、又は前記第3回転要素の逆転方向の回転を許容するかを選択的に設定可能である、
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伝達装置。 - 前記内燃機関と前記電動機は、前記第1入力軸と同軸上に配置され、
前記第1回転要素は前記第1入力軸に接続される、
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記第1ギヤ群のギヤと前記第3ギヤ群のギヤとが噛合して複数の奇数段ギヤ対が構成され、前記第2ギヤ群のギヤと前記第3ギヤ群のギヤとが噛合して複数の偶数段ギヤ対が構成される、
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 第1速走行時には前記第1同期装置を切断するとともに前記ロック機構により前記第3回転要素をロックし、前記第1回転要素の動力を前記第2回転要素に伝達し、
第3速以上の奇数段走行時には前記第1同期装置を接続するとともに前記ロック機構による前記第3回転要素のロックを解除して動力を伝達する、
ことを特徴とする請求項8に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 後進走行時には前記第1断接手段と前記第2断接手段を切断して前記内燃機関との接続を切断し、且つ、前記ロック機構により前記第3回転要素をロックするか、又は前記ロック機構による前記第3回転要素のロックを解除し前記第1同期装置を接続して、前記電動機を逆回転する、
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記内燃機関は、前記第1入力軸と同軸上に配置され、
前記電動機は、前記第2入力軸と同軸上に配置され、
前記第1回転要素は前記第2入力軸に接続される、
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記第1ギヤ群のギヤと前記第3ギヤ群のギヤとが噛合して複数の奇数段ギヤ対が構成され、前記第2ギヤ群のギヤと前記第3ギヤ群のギヤとが噛合して複数の偶数段ギヤ対が構成される、
ことを特徴とする請求項11に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記第1ギヤ群のギヤと前記第3ギヤ群のギヤとが噛合して複数の偶数段ギヤ対が構成され、前記第2ギヤ群のギヤと前記第3ギヤ群のギヤとが噛合して複数の奇数段ギヤ対が構成される、
ことを特徴とする請求項11に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記第1入力軸と前記第2入力軸と平行に第1中間軸が設けられ、
前記第1中間軸には、前記アイドルギヤ列を構成するアイドルギヤが一体回転可能に取り付けられるとともに、後進用同期装置を介して前記第1中間軸に選択的に連結される後進用駆動ギヤが設けられ、
前記後進用駆動ギヤは、前記第3ギヤ群のギヤと噛合する、
ことを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記第1入力軸と前記第2入力軸と平行に、第1中間軸と、リバース軸と、が設けられ、
前記第1中間軸には、前記アイドルギヤ列を構成する第1アイドルギヤが一体回転可能に取り付けられるとともに、
前記リバース軸には、前記第1アイドルギヤと噛合する第2アイドルギヤが一体回転可能に取り付けられるとともに、後進用同期装置を介して前記リバース軸に選択的に連結される後進用駆動ギヤが設けられ、
前記第1入力軸と前記第2入力軸の何れか一方には、前記後進用駆動ギヤと噛合する後進用従動ギヤが一体回転可能に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記第1及び第2断接手段を切断し前記第1同期装置を接続して前記電動機を駆動してEV走行した状態で、前記電動機のトルク抜きと前記第1同期装置の解除を行なって前記第1断接手段を接続することにより前記内燃機関を始動する際、前記第2回転要素からは動力が出力され、前記第3回転要素は逆転方向に回転する、
ことを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記内燃機関を始動した後、前記第1断接手段を切断し前記第3回転要素が正転方向に回転するように前記電動機を駆動した後、前記ロック機構により前記第3回転要素を停止させるとともに前記第1断接手段を接続することで、第1速走行する、
ことを特徴とする請求項7に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記内燃機関のアイドリング中に前記第1断接手段を接続して前記電動機を回生するとき、前記第1同期装置を解除するとともに前記第3回転要素をロックしないことにより、前記第1回転要素からの動力を前記第2回転要素から前記出入力軸に伝達しないことを特徴とする請求項7に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。
- 前記第1入力軸には、エアコン用コンプレッサとオイルポンプが接続され、走行中の動力を用いて前記エアコン用コンプレッサと前記オイルポンプを駆動することを特徴とする請求項7に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。
- 前記第1回転要素は前記第1入力軸に接続され、
前記第2断接手段を接続するとともに前記後進用同期装置を接続して前記内燃機関の動力を前記後進用駆動ギヤと前記後進用従動ギヤを介して前記第1入力軸に逆転として伝達し、
前記電動機を逆回転で動力を出力するとともに前記第3回転要素をロックすることで前記電動機の動力を足し合わせて後進走行することを特徴とする請求項15に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記後進用駆動ギヤには、動力伝達可能にエアコン用コンプレッサが接続され、
前記後進用同期装置が接続中に運転者がブレーキペダルを踏んだ状態で待機しているとき、前記第3回転要素のロックを一旦解除することで前記出入力軸に動力を出力せずに前記エアコン用コンプレッサを駆動し、運転者が前記ブレーキペダルを離したとき、前記第3回転要素をロックすることを特徴とする請求項15に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 外部充電器から蓄電装置を充電可能にしたプラグイン機構を備え、
EV走行において、第1速発進した後に第3速以上の奇数段走行を行なうEV変速モードと、第3速で発進及び走行を行なうEV固定モードと、を運転者が選択可能であることを特徴とする請求項9に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。 - 前記EV固定モードでEV走行中に、前記EV変速モードに切り替え可能であって、第3速走行では前記内燃機関の始動ができない回転数の場合には、第1速走行に変速後に前記内燃機関を始動することを特徴とする請求項22に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。
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