JP5821620B2 - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に搭載されるハイブリッド駆動装置に係り、詳しくは、変速機構と別軸に配置された回転電機を備えたハイブリッド駆動装置に関する。

近年、環境問題等に起因して種々のハイブリッド駆動装置が開発されているが、簡易で安価にハイブリッド駆動装置を構成する手法として、自動変速機にモータ・ジェネレータ（以下、単に「モータ」という）を取付けてハイブリッド化することが考えられる。

自動変速機にモータを取付ける場合、発進装置（トルクコンバータや発進クラッチ）の外周側にモータを配置する構造や、発進装置と変速機構との軸方向の間に配置する構造も考えられるが、モータを取付けた分、ハイブリッド駆動装置の軸長が長くなるため、特にＦＦ型（フロントエンジン・フロントドライブ）の車両のように、ハイブリッド駆動装置の軸長が車幅や操舵角などに影響することを考えると、ハイブリッド駆動装置の軸長の短縮化が求められる。そこで、変速機構と平行な別軸上にモータを配置することで（モータ軸を変速機構の軸と異ならせることで）、ハイブリッド駆動装置の軸長の短縮化を図ったものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−１０１７２９号公報

しかしながら、上記特許文献１のように変速機構と別軸上にモータを配置したものは、軸方向の短縮化が可能になるものの、モータが配置された分、ハイブリッド駆動装置として径方向に肥大化してしまうという問題がある。

そこで本発明は、変速機構が配置された第１軸と平行な第２軸上に配置された回転電機を備えたものにあって、径方向にコンパクト化を図ることが可能な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。

本発明は(例えば図１乃至図３参照)、エンジン出力軸（２）と同軸の第１軸（ＡＸ１）上に配置され、複数の摩擦係合要素（Ｃ−１，Ｃ−２，Ｃ−３，Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３）を有し、それら摩擦係合要素の係脱により複数の変速段を達成する変速機構（３０）と、前記第１軸（ＡＸ１）と平行な第２軸（ＡＸ２）上に配置された回転電機（４０）と、を備えたハイブリッド駆動装置（１）において、
前記変速機構（３０）と前記回転電機（４０）とを収納すると共に、前記変速機構（３０）の軸方向一方側が開口された開口部（４Ｂｃ）を有するケース本体（４Ｂ）と、
前記ケース本体（４Ｂ）の開口部（４Ｂｃ）を閉塞するカバー部材（４Ｃ）と、を備え、
前記回転電機（４０）は、その一部が軸方向から視て前記カバー部材（４Ｃ）と重なるように配置され、
前記複数の摩擦係合要素のうちの最大外径を有する摩擦係合要素（Ｂ−１）は、前記変速機構（３０）における軸方向のエンジンとは反対側の端部に配置され、
前記ケース本体（４Ｂ）と前記カバー部材（４Ｃ）とを接合する接合部（４Ｊ）は、前記最大外径を有する摩擦係合要素（Ｂ−１）の外周側に配置されたことを特徴とする。

また、本発明は（例えば図１及び図２参照）、前記回転電機（４０）は、前記ケース本体（４Ｂ）に固定されるステータ（４１）と、該ステータ（４１）の内周側に回転自在に配置されるロータ（４２）と、を有し、
前記ステータ（４１）は、その一部が軸方向から視て前記カバー部材（４Ｃ）と重なるように配置されたことを特徴とする。

更に、本発明は（例えば図１参照）、前記変速機構（３０）よりも軸方向エンジン側に前記変速機構（３０）と前記回転電機（４０）とを駆動連結する連結機構（２０）を備え、
前記回転電機（４０）は、径方向から視て前記変速機構（３０）と重なるように配置されたことを特徴とする。

また、本発明は（例えば図１参照）、前記変速機構（３０）の少なくとも一部は、前記開口部（４Ｂｃ）を介して、軸方向のエンジンとは反対側から前記ケース本体（４Ｂ）に組付けられ、
前記回転電機（４０）は、軸方向エンジン側から前記ケース本体（４Ｂ）に組付けられたことを特徴とする。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成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、変速機構が配置された第１軸と平行な第２軸上に配置された回転電機を、その一部が軸方向から視て、変速機構の軸方向一方側を覆うカバー部材と重なるように配置したので、回転電機と変速機構とを近づけて配置することができ、ハイブリッド駆動装置の径方向へのコンパクト化を図ることができる。また、ケース本体とカバー部材とを接合する接合部が、最大外径を有する摩擦係合要素の外周側に配置されているので、つまりカバー部材の外径が径方向に突出しているが、最大外径を有する摩擦係合要素よりもエンジン側にあっては、変速機構の外径がカバー部材よりも内径側に凹んでいるので、そこに回転電機を配置することで該回転電機を変速機構に近づけて配置することができ、ハイブリッド駆動装置の径方向へのコンパクト化を図ることができる。

請求項２に係る本発明によると、ステータを、その一部が軸方向から視てカバー部材と重なるように配置したので、ステータを変速機構に近づけることができ、ハイブリッド駆動装置の径方向へのコンパクト化を図ることができる。

請求項３に係る本発明によると、回転電機が、径方向から視て変速機構と重なるように配置されているので、ハイブリッド駆動装置の軸長を短縮化することができるものでありながら、ハイブリッド駆動装置の径方向へのコンパクト化を図ることができる。

請求項４に係る本発明によると、変速機構の少なくとも一部を、軸方向のエンジンとは反対側からケース本体に組付け、回転電機を、軸方向エンジン側からケース本体に組付けることで、回転電機の一部を軸方向から視てカバー部材と重なるように配置することを可能とすることができ、回転電機と変速機構とを近づけて配置することを可能にして、ハイブリッド駆動装置の径方向へのコンパクト化を図ることができる。

ハイブリッド駆動装置を示す一部省略断面図。 ハイブリッド駆動装置の概略側面図。 変速機構の係合表。

以下、図面に沿って、本発明を適用し得るハイブリッド駆動装置１について説明する。ハイブリッド駆動装置１は、図１に示すように、ＦＦタイプの車両に搭載されて好適であり、エンジン出力軸（クランクシャフト）２と同軸上である第１軸ＡＸ１に、クラッチ装置１０及び自動変速機３の変速機構３０が配置されており、該第１軸ＡＸ１と平行な異なる第２軸ＡＸ２上にモータ（回転電機）４０が配置されている。

なお、上記第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と異なる軸上には、図２に示すように、後述のカウンタドライブギヤ３９に噛合するカウンタドリブンギヤ９１及びドライブピニオン９２を有するカウンタシャフト９０と、該ドライブピニオン９２に噛合するデフリングギヤ９６を有するディファレンシャル装置９５と、が配置されている。

図１に示すように、ケース４は、上記クラッチ装置１０及び後述の連結機構２０を収納するハウジングケース４Ａと、モータ４０、変速機構３０、カウンタシャフト９０、及びディファレンシャル装置（図２参照）を収納するメインケース（ケース本体）４Ｂと、メインケース４Ｂが有する開口部４Ｂｃを閉塞するリヤカバー（カバー部材）４Ｃと、を有しており、これら各ケースが一体に固定される３つ割構造からなる。なお、上記ケース４は、使用状態おいて、そのハウジングケース４Ａの前端面がエンジン（図示せず）に一体に固定される。

上記ハウジングケース４Ａ内に配置されたクラッチ装置１０は、エンジン出力軸２に連結されたフライホイール１３と、クラッチ１１と、ダンパ１２と、クラッチ１１を係脱させる油圧サーボ１６とを備えており、これらが中間軸１９の外周側に配置されて構成されている。

クラッチ１１は、上記クッションプレート１１ａを挟むように配置されたクラッチフェーシング１１ｂ及びプレッシャプレート１１ｃを有しており、クラッチフェーシング１１ｂは、上記フライホイール１３に一体に接合されている。プレッシャプレート１１ｃは、フライホイール１３に取付けられたクラッチカバー１４との間でスプリングによりクッションプレート１１ａに接触するように付勢されており、上記クラッチカバー１４にダイヤフラムスプリング１５がその径方向中間部を支点として支持されている。

一方、中間軸１９のエンジン側の外周部分には、ダンパ１２がスプライン係合している。ダンパ１２は、コイルスプリング１２ａを介在してドライブプレート１２ｂとドリブンプレート１２ｃ，１２ｃが所定量相対回転自在に連結されており、上記ドライブプレート１２ｂが中間軸１９にスプライン係合され、ドリブンプレート１２ｃにクラッチ１１のクッションプレート１１ａが外径方向に延設して固定されている。

ハウジングケース４Ａに対して中間軸１９を支持するベアリングｂ２の外周には、レリーズベアリングｂ１が所定量軸方向移動自在に配置されており、該レリーズベアリングｂ１は、上記ダイヤフラムスプリング１５の内径基端部に当接している。上記ハウジングケース４Ａには、第１軸ＡＸ１（中間軸１９）と同芯状の環状の凹部からなるシリンダが形成されており、該シリンダにはピストン１８が油密状に嵌合して油圧サーボ１６を構成している。該ピストン１８と上記レリーズベアリングｂ１とは段付きプレート１７により連結されており、油圧サーボ１６の伸縮操作によりクラッチ１１が接続・切断作動される。クラッチ１１が接続されると、上記エンジン出力軸２と中間軸１９とがダンパ１２を介して駆動連結される。

中間軸１９の変速機構３０側（エンジンとは軸方向反対側）は、その内周部分において詳しくは後述する変速機構３０の入力軸３１がスプライン係合していると共に、その外周部分に連結機構２０としての大径ギヤ２１が形成されている。なお、中間軸１９の変速機構３０側の端部は、機械式オイルポンプ８０に駆動連結されている。

連結機構２０は、上述した中間軸１９に形成された大径ギヤ２１と、該大径ギヤ２１に噛合するアイドラギヤ２２と、アイドラギヤ２２に噛合すると共に後述するロータ軸４５に形成された小径ギヤ２３と、を有して構成されている。大径ギヤ２１は、クラッチ装置１０と変速機構３０（機械式オイルポンプ８０）との軸方向の間にあって、径方向に延設されたフランジ状に形成されている。また、アイドラギヤ２２は、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２と平行な異なる第３軸ＡＸ３上にあって、ハウジングケース４Ａ及びオイルポンプカバー８１に対してボールベアリングｂ３，ｂ４により回転自在に支持されて配置されている。そして、小径ギヤ２３は、上記第２軸ＡＸ２上に回転自在に配置されたロータ軸４５の軸方向エンジン側の端部外周に形成されている。

以上のように連結機構２０は、詳しくは後述する変速機構３０とモータ４０とよりも軸方向エンジン側に配置されていると共に、上記クラッチ装置１０より変速機構３０側に配置されており、つまりクラッチ装置１０と変速機構３０との軸方向の間に配置されている。また、該変速機構３０の入力軸３１に中間軸１９がスプライン係合により駆動連結されており、その中間軸１９は、大径ギヤ２１、アイドラギヤ２２、小径ギヤ２３を介してロータ軸４５に駆動連結されていて、つまり連結機構２０は変速機構３０とモータ４０とを駆動連結している。

なお、連結機構２０は、小径ギヤ２３及び大径ギヤ２１の径の大きさ及びそのギヤ比に基づき、モータ４０の回転は減速されて変速機構３０の入力軸３１に伝達される。また、アイドラギヤ２２は、モータ４０のコイルエンド４３ａ及び変速機構３０よりも軸方向のエンジン側に配置されているので、モータ４０や変速機構３０に干渉することなく、かつ変速機構３０とモータ４０との間に介在することなく、それら変速機構３０とモータ４０とを径方向に近づけて配置することが可能となる。

モータ４０は、メインケース４Ｂに固定されたステータ４１と、該ステータ４１の内周側に回転自在に配置されたロータ軸４５に一体に固定されたロータ４２と、該ステータ４１に巻回されたコイル巻線４３と、を有しており、ステータ４１から軸方向両端に突出してコイルエンド４３ａ，４３ａが形成されている。なお、ステータ４１は、メインケース４Ｂに形成された円筒状部４Ｂｂの内周面に嵌合・固定されて配置されている。

ロータ軸４５は、その軸方向の両端部分がそれぞれボールベアリングｂ５，ｂ６を介してハウジングケース４Ａ及びメインケース４Ｂに高精度で回転自在に支持されている。なお、モータ４０は、ステータ４１側にコイル及びロータ４２側に永久磁石が埋め込まれたブラシレスＤＣモータ（ＩＰＭモータやＳＰＭモータ）が好ましいが、リラクタンスモータ等の他のモータでもよい。また、ロータ軸４５の軸方向のエンジンとは反対側の端部には、該ロータ軸４５の回転角を検出する回転角検出部としてのレゾルバ４９が配設されている。

一方、変速機構３０は、第１軸ＡＸ１上に配置されるプラネタリギヤユニットＰＵを有しており、該プラネタリギヤユニットＰＵは、４つの回転要素としてサンギヤＳ１、サンギヤＳ２、キャリヤＣＲ、及びリングギヤＲを備え、キャリヤＣＲに、サンギヤＳ２及びリングギヤＲに噛合するロングピニオンＰＬと、サンギヤＳ１に噛合するショートピニオンＰＳとを互いに噛合する形で有している、いわゆるラビニヨ型プラネタリギヤからなる。

上記プラネタリギヤユニットＰＵのサンギヤＳ２は、ブレーキＢ−１（摩擦係合要素）並びにワンウェイクラッチＦ−１を介してブレーキＢ−２（摩擦係合要素）に接続されてケース４に対して固定自在となっていると共に、クラッチＣ−３（摩擦係合要素）に接続され、該クラッチＣ−３を介して入力軸３１の回転が入力自在となっている。また、上記サンギヤＳ１は、クラッチＣ−１（摩擦係合要素）に接続されており、上記入力軸３１の回転が入力自在となっている。

更に、上記キャリヤＣＲは、入力軸３１の回転が入力されるクラッチＣ−２（摩擦係合要素）に接続され、該クラッチＣ−２を介して入力軸３１の回転が入力自在となっており、またワンウェイクラッチＦ−２及びブレーキＢ−３（摩擦係合要素）に接続されて、該ワンウェイクラッチＦ−２を介してケース４に対して一方向の回転が規制されると共に、該ブレーキＢ−３を介して回転が固定自在となっている。

そして、上記リングギヤＲは、カウンタドライブギヤ３９に接続されており、該カウンタドライブギヤ３９は、上述のカウンタシャフト９０のカウンタドリブンギヤ９１に噛合している（図２参照）。そして、カウンタシャフト９０のドライブピニオン９２は、ディファレンシャル装置９５のデフリングギヤ９６に噛合され、該ディファレンシャル装置９５を介して左右前輪（不図示）に駆動連結される。

図３は、上述した自動変速機３の作動表であり、上記自動変速機３は、この作動表に示された組み合わせで各クラッチ及び各ブレーキ（複数の摩擦係合要素）を係合・解放させることにより、前進１速段〜前進４速段並びに後進１速段（複数の変速段）を達成する。

上記変速機構３０において、プラネタリギヤユニットＰＵの軸方向エンジン側には、入力軸３１の外周側にクラッチＣ−２が配置されており、プラネタリギヤユニットＰＵの外周側には、ブレーキＢ−３とワンウェイクラッチＦ−２が配置されている。また、プラネタリギヤユニットＰＵの軸方向のエンジンとは反対側には、入力軸３１の外周側にワンウェイクラッチＦ−１が配置されており、更にその外周側にブレーキＢ−２が配置されている。更に、ワンウェイクラッチＦ−１の軸方向のエンジンとは反対側には、入力軸３１の外周側にクラッチＣ−１及びクラッチＣ−３が並列的に配置されており、そのクラッチＣ−１の外周側にブレーキＢ−１が配置されている。

ブレーキＢ−１は、摩擦板６１及びその摩擦板６１を押圧駆動する油圧サーボ６０を有しており、それら摩擦板６１及び油圧サーボ６０は、低速段で係合するためにトルク容量が大きく摩擦板や油圧サーボの外径が大きくなるクラッチＣ−１（図３参照）の外周側に配置されているため、全ての摩擦係合要素（クラッチＣ−１，Ｃ−２，Ｃ−３及びブレーキＢ−１，Ｂ−２，Ｂ−３）のうちで最大外径を有しており、つまりブレーキＢ−２やブレーキＢ−３よりも外径側に突出した位置にブレーキＢ−１が配置されている。

該ブレーキＢ−１の摩擦板６１は、その外摩擦板が、メインケース４Ｂの変速機構３０のエンジンとは反対側に開口された開口部４Ｂｃの入口部分にスプライン係合されており、内摩擦板は上記サンギヤＳ２に連結されたハブ部材にスプライン係合している。

該ブレーキＢ−１の油圧サーボ６０は、リヤカバー４Ｃの内面に形成されたシリンダ部６３と、該シリンダ部６３に対向配置されると共にリヤカバー４Ｃに対して軸方向移動自在に配置されたピストン６２と、該ピストン６２をシリンダ部６３側に付勢するスプリング６５と、シリンダ部６３とピストン６２との間に形成された作動油室６４とを有して構成されている。

そして、この最大外径を有するブレーキＢ−１の外周側には、メインケース４Ｂの接合面４Ｂａとリヤカバー４Ｃの接合面４Ｃａとがボルト５０によって接合されることで形成される接合部４Ｊが配置されている。接合部４Ｊは、複数のボルト５０（図２参照）によって締結されるため、そのボルト５０の分、内外周に適宜な肉厚を有している。上記モータ４０は、その一部、具体的にはステータ４１の一部と、この接合部４Ｊ、つまりリヤカバー４Ｃの外周部分とが、図２に示すように軸方向から視て重なるように配置されている。

以上説明した自動変速機３のように、最大外径を有する摩擦係合要素（ブレーキＢ−１）がエンジンとは反対側の端部に配置された構造の変速機構を有する自動変速機では（例えば特開平１０−１６９７３０号公報参照）、自動変速機のエンジン側にあるハウジングケース４Ａと、自動変速機のエンジンとは反対側の端部（つまりリヤカバー４Ｃ）との間が凹んでいる形状となる。

本ハイブリッド駆動装置１では、その凹み部分にモータ４０を配置し、つまりモータ４０の一部（具体的にはステータ４１の一部）が軸方向から視て、変速機構３０の軸方向一方側を覆うリヤカバー４Ｃと重なるように配置して自動変速機３をハイブリッド化することで、モータ４０を変速機構３０に近づけて配置することができ、径方向にコンパクト化したハイブリッド駆動装置１を構成することができる。

また、変速機構３０とモータ４０とを駆動連結する連結機構２０を、変速機構３０よりも軸方向エンジン側、つまりクラッチ装置１０と変速機構３０との軸方向の間に配置することで、モータ４０を、径方向から視て変速機構３０と重なるように配置することができるので、モータ４０をクラッチ装置１０と変速機構３０との軸方向の間に配置する場合に比して、ハイブリッド駆動装置１の軸長を短縮化することができるものでありながら、ハイブリッド駆動装置１の径方向へのコンパクト化を図ることができる。

ところで、本ハイブリッド駆動装置１を製造する際は、ブレーキＢ−１が最大外径を有することから、変速機構３０の各構成部品（少なくともブレーキＢ−１）をエンジンとは軸方向反対側のメインケース４Ｂの開口部４Ｂｃから挿入する形で組付けていき、リヤカバー４Ｃを接合部４Ｊにてボルト５０によって接合することで、当該変速機構３０の部分の組付けを完了する。一方、モータ４０は、リヤカバー４Ｃと一部が軸方向から視て重なるので、リヤカバー４Ｃを乗り越えてエンジンとは軸方向反対側から組付けることは難しい。

そこで、モータ４０は、メインケース４Ｂに対して軸方向のエンジン側から挿入する形で組付けていき、その後、連結機構２０を組付けつつハウジングケース４Ａをメインケース４Ｂに接合し、クラッチ装置１０を軸方向のエンジン側から挿入する形でハウジングケース４Ａに組付ける。

このように、変速機構３０を、軸方向のエンジンとは反対側からメインケース４Ｂに組付け、モータ４０を、軸方向エンジン側からメインケース４Ｂに組付けることで、モータ４０の一部を軸方向から視てリヤカバー４Ｃと重なるように配置することを可能とすることができ、モータ４０と変速機構３０とを近づけて配置することを可能にして、ハイブリッド駆動装置１の径方向へのコンパクト化を図ることができる。

なお、以上説明した本実施の形態においては、変速機構として前進４速段を達成し得る多段式変速機を用いたものを説明したが、ハウジングケースとリヤカバーとの間が凹むような形状となる変速機構であれば、ベルト式無段変速機構、トロイダル式無段変速機構、リングコーン式無段変速機構等、どのようなものであっても本発明を適用し得る。

特に変速機構３０は、プラネタリギヤユニットとしてラビニヨ型を用いたものを説明したが、シンプソン型などであってもよく、つまり最大外径となる摩擦係合要素よりも小径化し易いプラネタリギヤユニットの構造であれば、どのようなものであってもよい。

また、本実施の形態においては、連結機構２０として、変速機構３０の入力軸３１とモータ４０のロータ軸４５とを歯車列で駆動連結したものを説明したが、例えばチェーンやベルト等で駆動連結するように構成してもよい。

また、本実施の形態においては、クラッチ装置１０として、油圧サーボ１６で乾式のクラッチ１１を係脱するものを説明したが、勿論、湿式多板クラッチ、湿式単板クラッチ等であっても構わない。

また、本実施の形態においては、モータ４０の最外径がステータ４１の外径であるものを説明したが、モータの出力向上を図ってコイル巻線を増やした場合、コイルエンドがモータの最外径となる場合があり、そのような場合は、モータのコイルエンドの一部だけがリヤカバーと軸方向から視て重なるように配置されることもあるが、そのようなものも本発明の適用範囲内である。

１ ハイブリッド駆動装置
２ エンジン出力軸
４Ｂ ケース本体（メインケース）
４Ｂｃ 開口部
４Ｃ カバー部材（リヤカバー）
４Ｊ 接合部
２０ 連結機構
３０ 変速機構
４０ 回転電機（モータ）
４１ ステータ
４２ ロータ
ＡＸ１ 第１軸
ＡＸ２ 第２軸
Ｃ−１，Ｃ−２，Ｃ−３ 摩擦係合要素（クラッチ）
Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３ 摩擦係合要素（ブレーキ）

Claims (4)

1. エンジン出力軸と同軸の第１軸上に配置され、複数の摩擦係合要素を有し、それら摩擦係合要素の係脱により複数の変速段を達成する変速機構と、前記第１軸と平行な第２軸上に配置された回転電機と、を備えたハイブリッド駆動装置において、
   前記変速機構と前記回転電機とを収納すると共に、前記変速機構の軸方向一方側が開口された開口部を有するケース本体と、
   前記ケース本体の開口部を閉塞するカバー部材と、を備え、
   前記回転電機は、その一部が軸方向から視て前記カバー部材と重なるように配置され、
   前記複数の摩擦係合要素のうちの最大外径を有する摩擦係合要素は、前記変速機構における軸方向のエンジンとは反対側の端部に配置され、
   前記ケース本体と前記カバー部材とを接合する接合部は、前記最大外径を有する摩擦係合要素の外周側に配置された、
   ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
2. 前記回転電機は、前記ケース本体に固定されるステータと、該ステータの内周側に回転自在に配置されるロータと、を有し、
   前記ステータは、その一部が軸方向から視て前記カバー部材と重なるように配置された、
   ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド駆動装置。
3. 前記変速機構よりも軸方向エンジン側に前記変速機構と前記回転電機とを駆動連結する連結機構を備え、
   前記回転電機は、径方向から視て前記変速機構と重なるように配置された、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のハイブリッド駆動装置。
4. 前記変速機構の少なくとも一部は、前記開口部を介して、軸方向のエンジンとは反対側から前記ケース本体に組付けられ、
   前記回転電機は、軸方向エンジン側から前記ケース本体に組付けられた、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載のハイブリッド駆動装置。

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