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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