JP5776892B2 - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

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Description

この発明は、ハイブリッド駆動装置に係り、特に必要部位に潤滑油を供給するハイブリッド駆動装置に関する。
近年、ハイブリッド車両やアイドリングストップエンジンを備えた車両では、エンジンを一時停止させて燃費の向上及び二酸化炭素の排出抑制を図る車両が開発されている。
このような車両において、動力伝達装置の必要部位に潤滑油を供給する圧送手段が、エンジンの動力により作動するものである場合に、エンジンの運転状況によって、潤滑油の供給量が低減してしまうことがある。
例えば、動力伝達装置を搭載した車両が、エンジンの回転を停止してエンジンとは異なる駆動源の動力により走行することが可能な車両である場合に、走行中にエンジンが停止されると、圧送手段も停止するため、必要部位への潤滑油の供給が停止してしまうことになる。
特開平１０−１６９４８５号公報 特開２０１１−３７３２９号公報
特許文献１に係るハイブリッド車両は、エンジンの回転から動力を得るオイルポンプを備え、伝達軸をオイルポンプの入力軸にワンウェイクラッチを介して連結し、エンジンの停止時であっても後進走行時には、発電機をモータとして駆動させてオイルポンプを駆動して潤滑油を供給させるものである。
特許文献２に係る車両のパワートレーンは、２個の電動発電機として、第１の電動発電機と第２の電動発電機とを備え、第１の電動発電機にはワンウェイクラッチを介して第１オイルポンプを連結し、第２の電動発電機及びリングギヤに第１オイルポンプを連結し、エンジンの停止時でも潤滑油を供給させるものである。
ところで、従来、ハイブリッド車両等の車両においては、潤滑不足が原因で動力伝達装置内のギヤ部品等の耐久性が低下する。また、エンジンの入力軸とは異なる駆動源で潤滑油の供給が可能な電動オイルポンプ装置を装着することも考えられるが、動力伝達装置の大型化による重量の増加、部品点数の増加によるコストの増加等が問題点として挙げられる。
また、車両走行時には常に回転する車輪軸上に機械式オイルポンプを設置することも考えられるが、エンジンの入力軸上のオイルポンプが作動すると、２個のオイルポンプが同時作動状態となってしまうため、フリクション増加による燃費悪化につながってしまう問題があった。
そこで、この発明の目的は、エンジンで駆動される第１オイルポンプと電動発電機で駆動される第２オイルポンプとが同時に駆動されることを防止し、オイルポンプの駆動ロスを低減することができるハイブリッド駆動装置を提供することにある。
この発明は、エンジンと、このエンジンに連結される入力軸と、第１電動発電機と第２電動発電機からなる２個の電動発電機と、動力分割装置と、駆動輪に動力を伝達する出力軸と、を備え、前記動力分割装置は、第１サンギヤと第１キャリヤと第１リングギヤとを含む第１遊星歯車機構と、第２サンギヤと第２キャリヤと第２リングギヤとを含む第２遊星歯車機構と、を有し、前記第１サンギヤを第１の回転要素とし、前記第１キャリヤと前記第２サンギヤを一体に連結して第２の回転要素とし、前記第１リングギヤと前記第２キャリヤを一体に連結して第３の回転要素とし、前記第２リングギヤを第４の回転要素とした差動回転する４つの回転要素を有し、前記第２の回転要素を前記入力軸に連結し、前記第３の回転要素を前記出力軸に連結し、前記第１の回転要素と前記第４の回転要素に夫々第１電動発電機と第２電動発電機を連結し、前記入力軸と該入力軸を支持するケースとの間には前記入力軸が前記エンジンの回転方向と逆方向へ回転することを防止する第１ワンウェイクラッチを配置し、前記入力軸に第１オイルポンプを連結したハイブリッド駆動装置において、前記第１遊星歯車機構を前記第２遊星歯車機構に対して前記エンジンと反対側に配置し、前記第１サンギヤに前記エンジンと反対側へ延びる伝達軸を連結し、前記第２電動発電機を前記入力軸の外周に配置する一方、前記第１電動発電機を前記伝達軸の外周に連結し、前記第１電動発電機の内側に挿入される前記伝達軸の外周部に第２ワンウェイクラッチを介して第２オイルポンプを連結し、前記第１電動発電機により前記伝達軸が前記入力軸と逆方向に回転する場合のみ前記第２ワンウェイクラッチが前記第２オイルポンプヘ回転を伝達するようにしたことを特徴とする。
この発明のハイブリッド駆動装置は、エンジンで駆動される第１オイルポンプと電動発電機で駆動される第２オイルポンプとが同時に駆動されることを防止し、オイルポンプの駆動ロスを低減できる。
図１はハイブリッド駆動装置のシステム構成図である。（実施例） 図２はハイブリッド駆動装置の断面図である。（実施例） 図３はエンジンを停止し、第２電動発電機の駆動力で車両を走行させるＥＶ走行時におけるハイブリッド駆動装置の構成図である。（実施例） 図４は図３のＥＶ走行時における共線図ある。（実施例） 図５はエンジンと第２電動発電機との駆動力で車両を低速走行させる場合のハイブリッド駆動装置の構成図である。（実施例） 図６は図５の低速走行時における共線図である。（実施例） 図７はエンジンと第１電動発電機との駆動力で車両を高速走行させる場合のハイブリッド駆動装置の構成図である。（実施例） 図８は図７の高速走行時における共線図である。（実施例）
この発明は、エンジンで駆動される第１オイルポンプと電動発電機で駆動される第２オイルポンプとが同時に駆動されることを防止し、オイルポンプの駆動ロスを低減する目的を、電動発電機のうち共線図上で入力軸の隣に配置される電動発電機に第２オイルポンプを連結し、この第２オイルポンプと該第２オイルポンプに連結される電動発電機との間には電動発電機が入力軸と逆方向に回転する場合のみ、第２オイルポンプヘ回転を伝達する第２ワンウェイクラッチを配置して実現するものである。
図１〜図８は、この発明の実施例を示すものである。
図１、図２において、１はハイブリッド車両等の電動車両に搭載されるハイブリッド駆動装置である。
ハイブリッド駆動装置１は、トルクを出力する駆動源であるエンジン２と、このエンジン２に連結される入力軸３と、２個の電動発電機としての第１電動発電機（発電用モータ）（図面上では「ＭＧ１」と記する）４及び第２電動発電機（駆動用モータ）（図面上では「ＭＧ２」と記する）５と、動力分割装置６と、左右の駆動輪７・７に駆動軸８・８を介して動力を伝達する出力軸９とを備えている。
動力分割装置６は、差動回転する４つの回転要素を有するとともに、これら４つの回転要素を共線図上に配置した場合に、各回転要素が直線的に並ぶ遊星歯車機構としての第１遊星歯車機構１０及び第２遊星歯車機構１１によって構成される。
第１遊星歯車機構１０は、第１サンギヤ１２と、この第１サンギヤ１２に噛み合う第１ピニオンギヤ１３と、この第１ピニオンギヤ１３に連結する第１キャリヤ１４と、第１ピニオンギヤ１３に噛み合う第１リングギヤ１５とを備えている。
第２遊星歯車機構１１は、第２サンギヤ１６と、この第２サンギヤ１６に噛み合う第２ピニオンギヤ１７と、この第２ピニオンギヤ１７に連結する第２キャリヤ１８と、第２ピニオンギヤ１７に噛み合う第２リングギヤ１９とを備えている。
第１サンギヤ１２が第１の回転要素を構成し、第１キャリヤ１４と第２サンギヤ１６とが一体に連結されて第２の回転要素を構成し、第１リングギヤ１５と第２キャリヤ１８とが一体に連結されて第３の回転要素を構成し、第２リングギヤ１９が第４の回転要素を構成する。
動力分割装置６においては、第１の回転要素と第２の回転要素と第３の回転要素と第４の回転要素とを共線図上に配置した場合、共線図が直線を成すとともに各回転要素が上記した順に共線図上に並ぶ。そして、共線図上の中央部に配置される２つの回転要素の一方に入力軸３を連結し、前記２つの回転要素の他方には出力軸９を連結している。
具体的には、第２の回転要素としての第１キャリヤ１４と第２サンギヤ１６とが入力軸３に連結されるとともに、第３の回転要素としての第１リングギヤ１５と第２キャリヤ１８とが出力ギヤ２０を介して出力軸９に連結される。
また、動力分割装置６において、共線図上で両端に配置される２つの回転要素には、電動発電機を夫々連結する。
具体的には、第１の回転要素としての第１サンギヤ１２には、伝達軸２１を介して第１電動発電機４が連結される。第４の回転要素としての第２リングギヤ１９には、第２電動発電機５が連結される。
また、ハイブリッド駆動装置１において、入力軸３と該入力軸３を支持するケースとしての変速機ケース２２との間には、入力軸３がエンジン２の回転方向と逆方向へ回転することを防止する第１ワンウェイクラッチ２３が配置される。
入力軸３には、第１ワンウェイクラッチ２３よりもエンジン２側で、第１オイルポンプ２４が連結される。
第１電動発電機４と第２電動発電機５とのうち共線図上で入力軸３の隣に配置される第１電動発電機４には、伝達軸２１上で第２オイルポンプ２５を連結する。
この場合、第２オイルポンプ２５と該第２オイルポンプ２５に連結される第１電動発電機４との間の伝達軸２１には、第１電動発電機４が入力軸３と逆方向に回転する場合のみ、第２オイルポンプ２５ヘ回転を伝達する第２ワンウェイクラッチ２６が配置される。
即ち、この実施例では、ハイブリッド駆動装置１はエンジン２の入力軸３とは異なる駆動源（第１電動発電機４）で作動可能な機械式の第２オイルポンプ２５を備え、また、この第２オイルポンプ２５には、一方向の回転は許容し、逆方向の回転は阻止する働きを持つ第２ワンウェイクラッチ２６を備え、エンジン２の入力軸３とは異なる駆動源の回転方向によって、潤滑油の供給可否を切替えることが可能とし、これにより、エンジン２が停止時にのみ、エンジン２の入力軸３とは異なる駆動源で第２オイルポンプ２５を駆動可能とした。
このような構造により、図３、図４に示すように、エンジン２を停止し、共線図上で出力軸３の隣に配置される第２電動発電機５を正方向に回転させて車両を前進走行させる（ＥＶ走行）場合、第１ワンウェイクラッチ２３により、入力軸３がエンジン２の回転方向と逆方向に回転することが防止され、第１オイルポンプ２４が逆回転することが防止できる。つまり、ＥＶ走行時（エンジン２の停止時）では、駆動力として第２電動発電機５の駆動力を用いて、第２遊星歯車機構１１を介して出力軸９へと駆動力が伝達されるときに、第２遊星歯車機構１１の第２サンギヤ１６が第２キャリヤ１８と逆方向へ回転し、入力軸３をエンジン２の回転方向と逆方向へ回転させようとする。しかし、第１ワンウェイクラッチ２３の回転方向が負回転方向のため、第１ワンウェイクラッチ２３が機械的にロックされ、入力軸３の逆回転を防止する。
また、この際、第２オイルポンプ２５に連結された第１電動発電機４がエンジン２の回転方向と逆方向（負方向）へ回転するため、第２ワンウェイクラッチ２６がロック動作して第２オイルポンプ２５が駆動される。
これにより、第１オイルポンプ２４を停止させつつ第２オイルポンプ２５を駆動させて、潤滑必要部位ヘ潤滑油を供給できるため、２つのオイルポンプ２４、２５が同時に駆動されることによって生じる駆動ロスを低減できる。
また、図５、図６に示すように、エンジン２と共線図上で出力軸９の隣に配置される第２電動発電機５から供給される駆動力で車両を低速で前進走行させる場合に、第２オイルポンプ２５に連結される第１電動発電機４は、エンジン２と同方向ヘエンジン２の回転数よりも高い回転数で回転する。この際、入力軸３に連結された第１オイルポンプ２４を駆動させる一方、第２ワンウェイクラッチ２６の空転により、第２オイルポンプ２５を停止させ、２つのオイルポンプ２４、２５が同時に駆動されることによって生じる駆動ロスを低減できる。つまり、ＨＥＶの低速走行時（エンジン２の作動）では、エンジン２の駆動力と第２電動発電機５の駆動力とは、第２遊星歯車機構１１を介して出力軸９へと伝達される。このとき、第１電動発電機４は正回転方向に回転しているため、第２ワンウェイクラッチ２６は空転状態となり、第２オイルポンプ２５の駆動を防止する。
また、ハイブリッド駆動装置１では、エンジン２と第２オイルポンプ２５に連結される第１電動発電機４とから供給される駆動力で車両を前進走行させる場合に、第２オイルポンプ２５と連結される第１電動発電機４の回転方向をエンジン２の回転方向と同―方向に維持するか回転を停止した状態とする。
これにより、図７、図８に示すように、エンジン２と、第２オイルポンプ２５に連結される第１電動発電機４とから供給される駆動力で車両を高速で前進走行させる場合に、第１電動発電機４は、エンジン２と逆方向に回転するおそれがあるが、第１電動発電機４の回転方向をエンジン２の回転方向と同―方向に維持するか回転を停止した状態とすることで、第１オイルポンプ２４を駆動しつつ第２オイルポンプ２５を停止でき、２つのオイルポンプ２４、２５が同時に駆動されることによって生じる駆動ロスを低減することができる。つまり、ＨＥＶの高速走行時（エンジン２の作動）では、エシジン２の駆動力と第１電動発電機４の駆動力とは、第１遊星歯車機構１０を介して出力軸９へと伝達される。このとき、第１電動発電機４が零（０）回転停止又は正回転方向に回転しているため、低速走行時と同様に、第２オイルポンプ２５の駆動を防止する。
この発明に係るハイブリッド駆動装置を、エンジンの停止時に潤滑機構を必要とするハイブリッド用変速機や電気自動車用減速機等にも適用可能である。
１ ハイブリッド駆動装置
２ エンジン
３ 入力軸
４ 第１電動発電機（ＭＧ１）
５ 第２電動発電機（ＭＧ２）
６ 動力分割装置
７・７ 駆動輪
８・８ 駆動軸
９ 出力軸
１０ 第１遊星歯車機構
１１ 第２遊星歯車機構
２１ 伝達軸
２２ 変速機ケース
２３ 第１ワンウェイクラッチ
２４ 第１オイルポンプ
２５ 第２オイルポンプ
２６ 第２ワンウェイクラッチ

Claims (2)

  1. エンジンと、
    このエンジンに連結される入力軸と、
    第１電動発電機と第２電動発電機からなる２個の電動発電機と、
    動力分割装置と、
    駆動輪に動力を伝達する出力軸と、を備え、
    前記動力分割装置は、第１サンギヤと第１キャリヤと第１リングギヤとを含む第１遊星歯車機構と、第２サンギヤと第２キャリヤと第２リングギヤとを含む第２遊星歯車機構と、を有し、
    前記第１サンギヤを第１の回転要素とし、前記第１キャリヤと前記第２サンギヤを一体に連結して第２の回転要素とし、前記第１リングギヤと前記第２キャリヤを一体に連結して第３の回転要素とし、前記第２リングギヤを第４の回転要素とした差動回転する４つの回転要素を有し、
    前記第２の回転要素を前記入力軸に連結し、
    前記第３の回転要素を前記出力軸に連結し、
    前記第１の回転要素と前記第４の回転要素に夫々第１電動発電機と第２電動発電機を連結し、
    前記入力軸と該入力軸を支持するケースとの間には前記入力軸が前記エンジンの回転方向と逆方向へ回転することを防止する第１ワンウェイクラッチを配置し、
    前記入力軸に第１オイルポンプを連結したハイブリッド駆動装置において、
    前記第１遊星歯車機構を前記第２遊星歯車機構に対して前記エンジンと反対側に配置し、前記第１サンギヤに前記エンジンと反対側へ延びる伝達軸を連結し、前記第２電動発電機を前記入力軸の外周に配置する一方、
    前記第１電動発電機を前記伝達軸の外周に連結し、前記第１電動発電機の内側に挿入される前記伝達軸の外周部に第２ワンウェイクラッチを介して第２オイルポンプを連結し、
    前記第１電動発電機により前記伝達軸が前記入力軸と逆方向に回転する場合のみ前記第２ワンウェイクラッチが前記第２オイルポンプヘ回転を伝達するようにしたことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
  2. 前記エンジンと前記第２オイルポンプに連結される前記第１電動発電機とから供給される動力で車両を前進走行させる場合に、前記第２オイルポンプと連結される前記第１電動発電機の回転方向を前記エンジンの回転方向と同―方向に維持するか回転を停止した状態とすることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
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