JP5935790B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

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Description

この発明は、車両に搭載される動力伝達装置の構造に関するものである。
車両に搭載される動力伝達装置の一例として、特許文献1にハイブリッド車両に関する発明が記載されている。この特許文献1に記載されているハイブリッド車両の動力伝達装置は、エンジン、発電機モータ、電気モータ、出力軸、プラネタリギヤユニット、および、制動手段を備えている。発電機モータは、入力されたトルクによって電力を発生させるモータである。電気モータは、電流が供給されることにより駆動されるモータである。出力軸は、電気モータを駆動することによって回転させられるように構成されている。また、プラネタリギヤユニットのサンギヤと発電機モータとが連結されている。リングギヤと出力軸とが連結されている。キャリアとエンジンとが連結されている。そして、制動手段は、作動することによりキャリアならびにエンジンの回転を停止させるように構成されている。
上記の特許文献1に記載されているハイブリッド車両の動力伝達装置は、ハイブリッド車両を走行させるのに必要な駆動力が設定値よりも大きい場合に、エンジンを停止して電気モータを駆動させる。さらに、制動手段を作動させるとともに、発電機モータをモータとして機能させるように構成されている。また、この特許文献1には、上記の制動手段としてワンウェイクラッチを用いた構成例が記載されている。そのワンウェイクラッチは、エンジンの出力軸と、各モータやプラネタリギヤユニットなどを含む伝動機構のハウジングとの間に設置されている。そしてエンジンが正方向に回転する際にフリーとなり、エンジンが逆方向に回転しようとする際にロックするように構成されている。また、上記の制動手段としてブレーキを用いた構成例も記載されている。そのブレーキは、エンジンの出力軸と伝動機構のハウジングとの間に設置されている。
特開平8−295140号公報
上記の特許文献1に記載されているハイブリッド車両用の動力伝達装置では、制動手段すなわちエンジンの回転を止めるためのロック機構として、ワンウェイクラッチやブレーキが用いられる。そのようなワンウェイクラッチあるいはブレーキは、エンジンの出力軸と伝動機構のハウジングとの間に設置される。すなわち、上記のようなワンウェイクラッチあるいはブレーキは、エンジンのエンジンブロックと伝動機構のハウジングとの間に配置される。一般に、エンジンのエンジンブロックと伝動機構のハウジングとの間は特別にはシールされていない。そのため、伝動機構のハウジングの下部には、例えば外部からハウジング内に入り込んだ水を排出するための貫通孔が形成されている。
上記のようにハウジングに貫通孔が開けられている場合は、その貫通孔から逆に、水や塵埃などの異物がハウジング内に侵入する可能性がある。そのような異物がハウジング内のワンウェイクラッチあるいはブレーキの可動部分に付着したり侵入したりしてしまうと、ワンウェイクラッチあるいはブレーキの耐久性や信頼性が低下してしまうおそれがある。
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、ハウジング内のワンウェイクラッチやブレーキなどのロック機構に対する異物の侵入を抑制し、耐久性や信頼性の低下を防ぐことができる動力伝達装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、この発明は、伝動機構のハウジングと前記伝動機構が連結されるエンジンのエンジンブロックとの間に、固定部材と可動部材とを選択的に係合させるロック機構が配置されるとともに、前記固定部材が前記ハウジングもしくは前記エンジンブロックに連結され、前記可動部材が前記エンジンの出力軸に連結されていて、前記ロック機構によって前記出力軸の回転を選択的に止めるように構成された動力伝達装置において、前記ハウジングの下部で、かつ、前記出力軸の軸線方向で前記ロック機構が配置されている領域から外れた位置に、前記ハウジングの内部と外部とを連通させる貫通孔が形成されていることを特徴とする動力伝達装置である。
この発明における前記ロック機構は、前記出力軸が正回転する場合に解放するとともに、前記出力軸に前記出力軸を逆回転させる方向のトルクがかかった場合に係合して前記出力軸の回転を止めるワンウェイブレーキによって構成することができる。
この発明における前記固定部材は、前記ロック機構を構成している他の部材よりも弾性が高くなるように構成することができる。
この発明における前記固定部材は、少なくとも一部に、他の部分よりも捩り方向の弾性が高い緩衝部を有する構成であってもよい。
この発明における前記緩衝部は、前記固定部材に捩り方向の荷重がかかる部分に形成された孔によって構成することができる。
この発明における前記緩衝部は、前記固定部材に捩り方向の荷重がかかる部分に形成された薄肉部によって構成することができる。
さらに、この発明における前記ロック機構は、互いの係合部同士の噛み合いによって前記固定部材と前記可動部材とを係合させるドグブレーキによって構成することができる。
そして、この発明における前記ロック機構は、互いの接触面に発生する摩擦力によって前記固定部材と前記可動部材とを係合させる摩擦ブレーキによって構成することができる。
上記のように、この発明の動力伝達装置は、伝動機構のハウジングとエンジンブロックとの間に、エンジンの出力軸の回転を選択的に止めるロック機構が設けられている。伝動機構のハウジングの下部には、例えばハウジング内に溜まった水を外部に排出するための貫通孔が設けられている。その貫通孔は、軸線方向でロック機構が配置されている領域からずれた位置に形成される。そのため、この発明の動力伝達装置によれば、ハウジングの外部から貫通孔を通って侵入した水や異物が、ハウジング内のロック機構に付着してしまうことを抑制することができる。その結果、水や異物の侵入に起因するロック機構の異常の発生を抑制することができ、ひいては、動力伝達装置の耐久性および信頼性を向上させることができる。
また、この発明の動力伝達装置では、上記のロック機構が、例えば、ワンウェイブレーキあるいはドグブレーキや摩擦ブレーキなどによって構成される。特に、ワンウェイブレーキによってロック機構を構成する場合、ワンウェイブレーキの固定部材が他の部材よりも弾性が高くなるように構成される。言い換えると、固定部材の剛性を低くして弾性変形し易くなるように構成される。したがって、ロック機構が係合する際に生じる衝撃トルクやトルク変動が、弾性の高い固定部材で吸収される。そのため、ロック機構に衝撃トルクや過大なトルクが入力されることを抑制することができる。その結果、ロック機構の耐久性の低下を抑制することができ、ひいては、動力伝達装置の耐久性および信頼性を向上させることができる。
この発明における動力伝達装置の一例を説明するための図であって、ロック機構としてワンウェイブレーキを用いた構成を示す図である。 この発明における動力伝達装置の一例を説明するための図であって、ロック機構としてワンウェイブレーキを用いた構成を詳細に示す断面図である。 図1,図2に示すワンウェイブレーキにおける固定部材の一例を説明するための図である。 図1,図2に示すワンウェイブレーキにおける固定部材の他の例を説明するための図である。 図1に示す構成例におけるワンウェイブレーキをドグブレーキに置き換えた構成を示す図である。 図1に示す構成例におけるワンウェイブレーキを摩擦ブレーキに置き換えた構成を示す図である。
次に、この発明を、図を参照して具体的に説明する。図1に、この発明の動力伝達装置を搭載したハイブリッド車両の例を示してある。ハイブリット車両は、駆動力源として、エンジン(ENG)1および第1モータ・ジェネレータ(MG1)2ならびに第2モータ・ジェネレータ(MG2)3を備えている。そして、このハイブリッド車両の動力伝達装置は、エンジン1が出力する動力を、動力分割機構4によって第1モータ・ジェネレータ2側と駆動軸5側とに分割して伝達するように構成されている。また、第1モータ・ジェネレータ2で発生した電力を第2モータ・ジェネレータ(MG2)3に供給してその第2モータ・ジェネレータ3が出力する動力を駆動軸5に付加することができるように構成されている。
エンジン1は、その出力の調整や起動ならびに停止の動作を電気的に制御するように構成されている。例えばガソリンエンジンであれば、スロットル開度、燃料の供給量、点火の実行ならびに停止、および、点火時期などが電気的に制御される。
第1モータ・ジェネレータ2および第2モータ・ジェネレータ3は、いずれも、発電機能のあるモータであり、例えば永久磁石式の同期電動機などによって構成されている。そして、第1モータ・ジェネレータ2および第2モータ・ジェネレータ3は、いずれも、インバータ(図示せず)を介してバッテリ(図示せず)に接続されており、回転数やトルク、あるいはモータとしての機能および発電機としての機能の切り替えなどが電気的に制御されるように構成されている。
動力分割機構4は、3つの回転要素を有する差動機構によって構成されている。具体的には、サンギヤ6、リングギヤ7、およびキャリア8を有する遊星歯車機構によって構成されている。図1に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構が用いられている。
上記の動力分割機構4を構成する遊星歯車機構は、エンジン1の出力軸1aと同一の回転軸線上に配置されている。遊星歯車機構のサンギヤ6に第1モータ・ジェネレータ2が連結されている。なお、第1モータ・ジェネレータ2は、動力分割機構4に隣接してエンジン1とは反対側に配置されていて、その第1モータ・ジェネレータ2のロータ2aがサンギヤ6に連結されている。このサンギヤ6に対して同心円上に、内歯歯車のリングギヤ7が配置されている。これらサンギヤ6とリングギヤ7とに噛み合っているピニオンギヤがキャリア8によって自転および公転できるように保持されている。キャリア8には、この動力分割機構4の入力軸4aが連結されている。そして、その入力軸4aが、クラッチ9およびワンウェイブレーキ10を介して、エンジン1の出力軸1aに連結されている。
クラッチ9は、駆動力源から駆動輪に至る駆動系統に対してエンジン1を連結し、あるいは、駆動系統からエンジン1を切り離すためのものである。すなわち、クラッチ9は、エンジン1の出力軸1aとキャリア8とを選択的に連結する。例えば、このクラッチ9は、互いに相対回転する回転部材同士を摩擦力によって係合させる摩擦クラッチによって構成されている。
ワンウェイブレーキ10は、ハウジング11とエンジン1のエンジンブロック1bとの間に配置されている。ハウジング11は、このワンウェイブレーキ10と共に、伝動機構を収容している。ハウジング11に収容される伝動機構は、上記の第1モータ・ジェネレータ2ならびに第2モータ・ジェネレータ3、動力分割機構4、クラッチ9、後述するドライブギヤ12、カウンタシャフト13、カウンタドリブンギヤ14、ならびにカウンタドライブギヤ17からなるギヤ列、および、後述するデファレンシャルギヤ15の全て、もしくはそれらの一部を構成要素として構成されている。なお、ハウジング11とエンジンブロック1bとは、ボルト締結等により一体に固定されている。
このワンウェイブレーキ10は、出力軸1aが正回転する場合に解放し、出力軸1aに、その出力軸1aを逆回転させる方向のトルクが作用した場合に係合してその回転を止めるように構成されている。正回転は、燃焼運転する際のエンジン1の回転方向の回転であり、逆回転は、燃焼運転する際のエンジン1の回転方向と逆方向の回転である。
また、ワンウェイブレーキ10は、固定部材10aと可動部材10bとから構成されている。固定部材10aは、上記のハウジング11およびエンジンブロック1bに固定されている。可動部材10bは、上記の出力軸1aおよびキャリア8に取り付けられている。このようにワンウェイブレーキ10は、ハウジング11およびエンジンブロック1bに連結された固定部材10aと、出力軸1aに連結された可動部材10bとを選択的に係合させるように構成されている。したがって、このワンウェイブレーキ10が、この発明におけるロック機構に相当している。なお、このワンウェイブレーキ10の詳細な構成や配置位置および上記のハウジング11の配置位置等については後述する。
このようなワンウェイブレーキ10を使用することにより、トルクの作用方向に応じて出力軸1aもしくはキャリア8の回転を止めることができる。そのため、第1モータ・ジェネレータ2および第2モータ・ジェネレータ3の動力で走行するいわゆるEV走行を行う場合に、クラッチやブレーキなどの係合機構についての特別な制御を行わなくともよくなる。
遊星歯車機構のリングギヤ7の外周部分には、外歯歯車のドライブギヤ12が一体に形成されている。また、動力分割機構4や第1モータ・ジェネレータ2などの回転軸線と平行に、カウンタシャフト13が配置されている。このカウンタシャフト13の一方の端部に、上記のドライブギヤ12と噛み合うカウンタドリブンギヤ14が一体となって回転するように取り付けられている。カウンタシャフト13の他方の端部には、終減速機であるデファレンシャルギヤ15のリングギヤ16と噛み合うカウンタドライブギヤ17が、カウンタシャフト13に一体となって回転するように取り付けられている。したがって、動力分割機構4のリングギヤ7が、上記のドライブギヤ12、カウンタシャフト13、カウンタドリブンギヤ14、ならびにカウンタドライブギヤ17からなるギヤ列、および、デファレンシャルギヤ15を介して、駆動軸5に動力伝達可能に連結されている。
そして、上記の動力分割機構4から駆動軸5に伝達されるトルクに、第2モータ・ジェネレータ3が出力するトルクを付加できるように構成されている。すなわち、上記のカウンタシャフト13と平行に第2モータ・ジェネレータ3が配置されていて、そのロータ3aに連結されたリダクションギヤ18が、上記のカウンタドリブンギヤ14に噛み合っている。そのリダクションギヤ18は、カウンタドリブンギヤ14より小径のギヤによって構成されている。したがって、第2モータ・ジェネレータ3が出力するトルクを増幅してカウンタドリブンギヤ14もしくはカウンタシャフト13に伝達するように構成されている。
上記のワンウェイブレーキ10およびハウジング11の詳細な構成や配置位置等を図2に示してある。上記のように、ワンウェイブレーキ10は、固定部材10aおよび可動部材10bから構成されている。これら固定部材10aと可動部材10bとが組み合わされて、例えばラチェット式もしくはポール式またはスプラグ式の乾式のクラッチ機構として、ワンウェイブレーキ10が構成されている。
固定部材10aは、ハウジング11およびエンジンブロック1bに、回転不可能なように固定されている。具体的には、固定部材10aは、例えば図3,図4に示すような、概ね円形のプレート状の部材によって形成されている。そして、固定部材10aの外縁部分が、ハウジング11とエンジンブロック1bとに挟みこまれて、それらハウジング11およびエンジンブロック1bに固定されている。
可動部材10bは、エンジン1の出力軸1aに一体となって回転するように取り付けられている。具体的には、この可動部材10bは、フライホイール19と共に、ボルト締結等によって出力軸1aの外端部分に取り付けられている。なお、フライホイール19は、ダンパ機構20を介して、動力分割機構4の入力軸4aに一体となって回転するように取り付けられている。入力軸4aには、動力分割機構4の遊星歯車機構におけるキャリア8が連結されている。したがって、可動部材10bは、出力軸1aおよびキャリア8に一体となって回転するように構成されている。
上記のようにワンウェイブレーキ10は、ハウジング11とエンジンブロック1bとの間に配置されている。前述したように、ハウジング11とエンジンブロック1bとの間は、通常、特に強固なシールはされていない。そのため、ハウジング11には、ハウジング11の内側に入り込んだ水を外部へ排出するための貫通孔21が設けられている。具体的には、この貫通孔21は、ハウジング11の内部と外部とを連通させる穴として、ハウジング11の上下方向(図2での上下方向)における最下部に形成されている。そして、この貫通孔21は、上記のようにハウジング11の下部で、かつ、この動力伝達装置の軸線方向(図2での左右方向)で上記のワンウェイブレーキ10が配置されている領域αから外れた位置に形成されている。
このように、ハウジング11の水抜き穴として設けられる貫通孔21が、上記のような領域αから外れた位置に形成されることにより、ハウジング11の外部から水や塵埃などの異物が貫通孔21を通ってハウジング11の内部に侵入した場合であっても、そのような異物が、直接、ワンウェイブレーキ10に付着してしまうことを回避することができる。そのため、ワンウェイブレーキ10の固定部材10aと可動部材10bとの間の作動部分などに異物が侵入し、ワンウェイブレーキ10の動作に支障を来すような異常の発生を抑制することができる。
また、この発明におけるワンウェイブレーキ10は、耐久性や信頼性を向上させるために、固定部材10aの弾性が、ワンウェイブレーキ10を構成している他の部材よりも高くなるように構成されている。固定部材10aが他の部材よりも弾性が高くなるように構成されることにより、固定部材10aは、荷重を受ける際に他の部材よりも弾性変形し易くなる。また、固定部材10aの一部に、他の部分よりも固定部材10aの捩り方向の弾性が高い緩衝部が設けられている。そのような緩衝部を設けることにより、固定部材10aを弾性変形し易い部材にすることができる。したがって、この発明におけるワンウェイブレーキ10は、ワンウェイブレーキ10が係合する際に生じる衝撃トルクやトルク変動を、弾性変形し易い固定部材10aで緩衝させることが可能な構成となっている。そのため、ワンウェイブレーキ10に衝撃トルクや過大なトルクが入力されることを抑制することができる。
例えば、必要とされる強度を維持しつつ、固定部材10aの板厚を薄くすることにより、固定部材10aを弾性変形し易い部材にすることができる。あるいは、固定部材10aを弾性の高い材料で形成することにより、固定部材10aを弾性変形し易い部材にすることができる。
上記の固定部材10aにおける緩衝部は、例えば、図3に示すように、固定部材10aのプレート部10c形成した孔10dによって構成することができる。すなわち、固定部材10aに図3に示すような孔10dを形成することにより、必要とされる強度を維持しつつ、固定部材10aの剛性が低下させられる。その結果、固定部材10aを弾性変形し易い部材にすることができる。さらに、上記の固定部材10aにおける緩衝部は、例えば、図4に示すように、固定部材10aのプレート部10cに形成した薄肉部10eによって構成することができる。すなわち、固定部材10aに図4に示すような薄肉部10eを形成することにより、必要とされる強度を維持しつつ、固定部材10aの剛性が低下させられる。その結果、固定部材10aを弾性変形し易い部材にすることができる。
なお、この発明におけるロック機構は、上記のようなワンウェイブレーキ10に限定されない。例えば、図5に示すようなドグブレーキ22により、この発明におけるロック機構を構成することができる。図5において、ドグブレーキ22は、固定部材22a、第1可動部材22b、および第2可動部材22cから構成されている。固定部材22aは、ハウジング10およびエンジンブロック1bに、回転不可能なように固定されている。第1可動部材22bは、エンジン1の出力軸1aに一体となって回転するように取り付けられている。第2可動部材22cは、例えばスプラインなどによって固定部材22aおよび第1可動部材22bの両方に嵌合するように構成されている。また第2可動部材22cは、軸線方向に移動可能に構成されている。したがって、このドグブレーキ22は、第2可動部材22cを軸線方向に前後動させて、例えばスプライン歯とスプライン溝とを噛み合わせたり、反対に、そのような噛み合いを外したりすることにより、係合および解放の状態を設定するように構成されている。
このドグブレーキ22も、前述のワンウェイブレーキ10と同様に、ハウジング11とエンジンブロック1bとの間に配置されている。そして、ハウジング11の貫通孔21は、ハウジング11の下部で、かつ、この軸線方向(図5での左右方向)でこのドグブレーキ22が配置されている領域αから外れた位置に形成されている。
したがって、この図5に示すようなドグブレーキ22によってこの発明におけるロック機構を構成した場合も、ハウジング11の外部から水や塵埃などの異物が貫通孔21を通ってハウジング11の内部に侵入した際に、そのような異物が、直接、ドグブレーキ22に付着してしまうことを回避することができる。そのため、ドグブレーキ22の固定部材22aならびに可動部材22bと可動部材22cとの間の作動部分などに異物が侵入し、ドグブレーキ22の動作に支障を来すような異常の発生を抑制することができる。
また、例えば、図6に示すような摩擦ブレーキ23により、この発明におけるロック機構を構成することができる。図6において、摩擦ブレーキ23は、固定部材23aおよび可動部材23bから構成されている。固定部材23aは、ハウジング10およびエンジンブロック1bに、回転不可能なように固定されている。可動部材23bは、エンジン1の出力軸1aに一体となって回転するように取り付けられている。また可動部材23bは、軸線方向に移動可能に構成されている。したがって、この摩擦ブレーキ23は、可動部材23bを軸線方向に前後動させて、固定部材23aと可動部材23bとの接触面に摩擦力を発生させたり、反対に、そのような摩擦力を解消させたりすることにより、係合および解放の状態を設定するように構成されている。
この摩擦ブレーキ23も、前述のワンウェイブレーキ10やドグブレーキ22と同様に、ハウジング11とエンジンブロック1bとの間に配置されている。そして、ハウジング11の貫通孔21は、ハウジング11の下部で、かつ、この軸線方向(図6での左右方向)でこの摩擦ブレーキ23が配置されている領域αから外れた位置に形成されている。
したがって、この図6に示すような摩擦ブレーキ23によってこの発明におけるロック機構を構成した場合も、ハウジング11の外部から水や塵埃などの異物が貫通孔21を通ってハウジング11の内部に侵入した際に、そのような異物が、直接、摩擦ブレーキ23に付着してしまうことを回避することができる。そのため、摩擦ブレーキ23の固定部材23aと可動部材23bとの間の作動部分などに異物が侵入し、摩擦ブレーキ23の動作に支障を来すような異常の発生を抑制することができる。
1…エンジン、 1a…出力軸、 1b…エンジンブロック、 1d…孔、 1e…薄肉部、 2…第1モータ・ジェネレータ、 3…第2モータ・ジェネレータ、 4…動力分割機構、 10…ワンウェイブレーキ(ロック機構)、 10a…固定部材、 10b…可動部材、 11…ハウジング、 21…貫通孔、 22…ドグブレーキ(ロック機構)、 22a…固定部材、 22b…第1可動部材(可動部材)、 23…摩擦ブレーキ(ロック機構)、 23a…固定部材、 23b…可動部材、 α…ロック機構が配置されている領域。

Claims (8)

  1. 伝動機構のハウジングと前記伝動機構が連結されるエンジンのエンジンブロックとの間に、固定部材と可動部材とを選択的に係合させるロック機構が配置されるとともに、前記固定部材が前記ハウジングもしくは前記エンジンブロックに連結され、前記可動部材が前記エンジンの出力軸に連結されていて、前記ロック機構によって前記出力軸の回転を選択的に止めるように構成された動力伝達装置において、
    前記ハウジングの下部で、かつ、前記出力軸の軸線方向で前記ロック機構が配置されている領域から外れた位置に、前記ハウジングの内部と外部とを連通させる貫通孔が形成されていることを特徴とする動力伝達装置。
  2. 前記ロック機構は、前記出力軸が正回転する場合に解放するとともに、前記出力軸に前記出力軸を逆回転させる方向のトルクがかかった場合に係合して前記出力軸の回転を止めるワンウェイブレーキを含むことを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。
  3. 前記固定部材は、前記ロック機構を構成している他の部材よりも弾性が高くなるように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の動力伝達装置。
  4. 前記固定部材は、少なくとも一部に、他の部分よりも捩り方向の弾性が高い緩衝部を有していることを特徴とする請求項2または3に記載の動力伝達装置。
  5. 前記緩衝部は、前記固定部材に捩り方向の荷重がかかる部分に形成された孔を含むことを特徴とする請求項4に記載の動力伝達装置。
  6. 前記緩衝部は、前記固定部材に捩り方向の荷重がかかる部分に形成された薄肉部を含むことを特徴とする請求項4に記載の動力伝達装置。
  7. 前記ロック機構は、係合部同士の噛み合いによって前記固定部材と前記可動部材とを係合させるドグブレーキを含むことを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。
  8. 前記ロック機構は、接触面に発生する摩擦力によって前記固定部材と前記可動部材とを係合させる摩擦ブレーキを含むことを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。
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