JP6146320B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

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Description

この発明は、駆動力源で発生させた動力を伝達する装置に関し、特に動力の発生原理が異なる複数の駆動力源を備えた車両に搭載される動力伝達装置に関するものである。
この種の装置の一例が特許文献1に記載されている。その構成について簡単に説明すると、低速側の変速比と高速側の変速比とを設定できるように構成された変速機と、それらの変速比を切り替える切替機構と、変速機から出力されたトルクを第1電動機と出力部材とに分配する動力分配機構とを備えている。また、上記の出力部材にトルクを伝達する第2電動機が設けられており、その第2電動機に第1電動機で発電した電力が供給され、第2電動機から出力されたトルクが出力部材に付加されるように構成されている。上記の変速機にエンジンが連結されている。その変速機は、エンジンの出力軸と同一軸線上で第1電動機を挟んでエンジンとは反対側に配置されている。この変速機と第1電動機との間に動力分配機構が配置されており、エンジンと第1電動機との間に切替機構が配置されている。第2電動機は、変速機を挟んでエンジンとは反対側に設けられている。
特開2008−120234号公報
特許文献1に記載された構成では、上述したように、第1電動機と第2電動機との間に、動力分配機構および変速機が配置される。そのため、上記構成の動力伝達装置を組み立てる場合には、例えば、動力伝達装置のケーシングに組み付けた第1電動機に対して、動力分割機構や変速機を組み付けることになる。つまり、第1電動機に対して組み付ける部品点数や組み立て工数が多く、その結果、特許文献1に記載された構成では、装置全体としての組み付けが複雑になってしまう可能性がある。
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、装置の組み立てを容易に行う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、エンジンと、そのエンジンに連結されかつ複数の係合機構の係合および解放の状態に応じて変速比が設定される変速部と、その変速部とモータとが連結されかつ出力ギヤからトルクを出力する差動装置とを備え、前記変速部と前記差動装置と前記モータとがケーシングの内部に収容されている動力伝達装置において、前記ケーシングは前記エンジン側に開口する開口部を有するトランスミッションケースと、前記開口部を覆うフロントカバーとを備え、前記トランスミッションケースの内部に隔壁部が形成され、前記モータは前記エンジンの出力軸と同一軸線上で前記トランスミッションケースにおける前記隔壁部を挟んで前記エンジンとは反対側に配置され、前記開口部における前記フロントカバーが取り付けられる箇所より内側に前記ケーシングとは別体のセンターサポートが取り付けられ、前記差動装置は前記隔壁部と前記センターサポートとの間であって前記出力軸と同一軸線上に配置され、前記変速部は前記センターサポートと前記フロントカバーとの間であって前記出力軸と同一軸線上に配置され、前記出力ギヤは前記隔壁部と前記センターサポートとに回転可能に支持されていることを特徴とするものである。
またこの発明における前記変速部は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されており、前記係合機構は、前記遊星歯車機構のサンギヤとキャリヤとを選択的に連結するクラッチと、前記サンギヤを選択的に固定するブレーキとを備えており、前記センターサポートに、前記クラッチを係合させるための油圧が供給される油路と、前記ブレーキを係合させるための油圧が供給される他の油路とが形成されていてよい。
さらにこの発明では、前記出力軸の半径方向で前記変速部の外周側に前記ブレーキが配置されていてよい。
この発明によれば、動力伝達装置を組み立てる場合には、例えば先ず、ケーシングにおける隔壁部を挟んでエンジンとは反対側にモータを組み付ける。その後、変速部を組み立て、その組み立てた変速部および複数の係合機構をセンターサポートに組み付ける。これとは別に、隔壁部におけるエンジン側に差動装置を配置し、これをモータに動力伝達可能に連結するとともに、その隔壁部に出力ギヤの一端部を回転可能に取り付ける。次いで、このケーシングに対して上記のように構成したセンターサポートを組み付けるとともに、出力ギヤの他端部をセンターサポートにおける隔壁部側に回転可能に取り付ける。また、変速部と差動装置とを動力伝達可能に連結する。このようにこの発明では、動力伝達装置における各部品の組み付けを、ケーシングにおける隔壁部側からエンジン側に順次行うことができる。また、その場合に、部品点数が多い変速部をセンターサポートに組み付けておき、すなわち変速部や係合機構を予めサブアッセンブリ化しておき、これをケーシングに組み付けることができる。その結果、変速部および差動装置ならびにモータなどを動力伝達可能な状態に容易に連結させることができ、この発明に係る動力伝達装置の組み立て性や生産性を向上させることができる。
また、センターサポートに、クラッチおよびブレーキを選択的に係合させるための油圧が供給される油路がそれぞれ形成されている。それらの油路は例えばセンターサポートに穴あけ加工を施すことにより容易に形成することができる。つまり、スペースを有効に活用することができるとともに、別体として各油路を設けることによる部品点数の増加を抑制することができる。さらに、変速部の外周部にブレーキが配置されるため、変速部の外周側のスペースを有効に活用できる。
この発明に係る動力伝達装置の一例における一部を拡大して示す断面図である。 この発明に係る動力伝達装置の一例におけるデファレンシャルギヤの位置を説明するための図である。 この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両のパワートレーンを説明するためのスケルトン図であって、フロントエンジン・フロントドライブ方式のハイブリッド車両に搭載するためのパワートレーンの一例を示す図である。
つぎにこの発明を具体的に説明する。図3は、この発明で対象とすることのできるハイブリッド車両のパワートレーンを説明するためのスケルトン図であって、フロントエンジン・フロントドライブ方式のハイブリッド車両に搭載するためのパワートレーンの一例を示す図である。ここに示す車両は、エンジン(ENG)1と、第1モータ・ジェネレータ(MG1)2および第2モータ・ジェネレータ(MG2)3の2基のモータ・ジェネレータとを有するいわゆる2モータ式のハイブリッド車両である。図3に示すように、エンジン1の出力側に、少なくとも高低二段に変速できる変速部4が設けられている。その変速部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おり、ここに示す例では、ダブルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。
そのダブルピニオン型の遊星歯車機構は、外歯歯車であるサンギヤ5と、サンギヤ5に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ6と、サンギヤ5に噛み合っている第1ピニオンギヤ7と、第1ピニオンギヤ7ならびにリングギヤ6に噛み合っている第2ピニオンギヤ8と、それらのピニオンギヤ7,8を自転かつ公転可能に保持しているキャリヤ9とを備えている。上記のリングギヤ6が、エンジン1の出力軸1aに連結されている。キャリヤ9は、後述する動力分割機構10のキャリヤ14に連結されている。そして、サンギヤ5とキャリヤ9とを連結し、またその連結を解くクラッチC1が設けられている。また、サンギヤ5をケーシングなどの所定の固定部に連結して固定し、またその固定を解除するブレーキB1が設けられている。
上記の変速部4はクラッチC1を係合させることにより、遊星歯車機構のサンギヤ5とキャリヤ9とが連結される。その結果、変速部4の全体が一体となって回転し、増速作用および減速作用の生じないいわゆる直結状態(低速段)となる。そして、クラッチC1に加えてブレーキB1を係合させることにより、変速部4の全体が一体となって固定される。その結果、動力分割機構10におけるキャリヤ14、および、エンジン1の回転が止められる。これに対して、ブレーキB1のみを係合させると、変速部4におけるサンギヤ5が固定される。その結果、変速部4の出力部材であるキャリヤ9が、入力要素であるリングギヤ6よりも高速でかつリングギヤ6と同方向に回転する。変速部4は増速機構として機能する。すなわち、変速部4で高速段(High)が設定される。
上述した変速部4の出力側に、エンジン1から変速部4を介して伝達された動力を、第1モータ・ジェネレータ2側と出力側とに分割して伝達する動力分割機構10が設けられている。その動力分割機構10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おり、ここに示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。その遊星歯車機構はエンジン1と同一の軸線上に配置され、サンギヤ11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10に隣接してエンジン1とは反対側に配置されており、そのロータがサンギヤ11に連結されている。このサンギヤ11に対して同心円上にリングギヤ12が配置され、これらサンギヤ11とリングギヤ12とに噛み合っているピニオンギヤ13がキャリヤ14によって自転および公転できるように保持されている。そのキャリヤ14が前述した変速部4の出力部材であるキャリヤ9に連結されている。そして、リングギヤ12にドライブギヤ15が連結されている。このドライブギヤ15は、変速部4と動力分割機構10との間に配置されている。
上記の動力分割機構10や第1モータ・ジェネレータ2などの回転中心軸線と平行にカウンタシャフト16が配置されており、上記のドライブギヤ15に噛み合っているカウンタドリブンギヤ17がこのカウンタシャフト16に一体となって回転するように取り付けられている。
さらに、動力分割機構10から駆動輪18に伝達されるトルクに、第2モータ・ジェネレータ3のトルクを加えるように構成されている。具体的には、上記のカウンタシャフト16と平行に第2モータ・ジェネレータ3が配置されており、そのロータに連結されたリダクションギヤ19が上記のカウンタドリブンギヤ17に噛み合っている。そのリダクションギヤ19はカウンタドリブンギヤ17より小径であり、したがって第2モータ・ジェネレータ3のトルクを増幅してカウンタドリブンギヤ17もしくはカウンタシャフト16に伝達するように構成されている。
カウンタシャフト16には、更に、デファレンシャルドライブギヤ20が一体となって回転するように設けられており、このデファレンシャルドライブギヤ20が終減速機であるデファレンシャルギヤ21におけるリングギヤ22に噛み合っている。図3では作図の都合上、デファレンシャルギヤ21の位置を図3での右側にずらして記載してある。
図3に示すパワートレーンを備えた車両であっても、各モータ・ジェネレータ2,3は、図示しないインバータなどのコントローラを介して蓄電装置に接続されている。そして、これらのモータ・ジェネレータ2,3はモータとして機能し、また発電機として機能するように電流が制御される。また、エンジン1は、そのスロットル開度や点火時期が制御され、さらには自動停止ならびに再始動の制御が行われる。これらの制御は、図示しない電子制御装置によって実行されるように構成されている。なお、上述した第1モータ・ジェネレータ2がこの発明におけるモータに相当し、動力分割機構10がこの発明における差動装置に相当し、ドライブギヤ15がこの発明における出力ギヤに相当し、クラッチC1およびブレーキB1がこの発明における複数の係合機構に相当している。
図1は、この発明に係る動力伝達装置の一例における一部を拡大して示す断面図である。エンジン1の出力側に、この発明におけるケーシングに相当するトランスミッションケース23が配置されている。そのトランスミッションケース23は例えば円筒状に形成されており、そのエンジン1側の開口部は、フロントカバー24によって覆われるようになっている。そのフロントカバー24は複数のボルト25によってトランスミッションケース23に取り付けられている。それらのトランスミッションケース23およびフロントカバー24によって形成される空間の内部に、エンジン1側から変速部4、動力分割機構10、第1モータ・ジェネレータ2の順に配置される。また上記のフロントカバー24の半径方向で内側部分には貫通孔26が形成されており、その貫通孔26の内周部分にベアリング27が取り付けられている。上述した変速部4の入力軸28が、ベアリング27を介してフロントカバー24に支持されている。詳細は図示しないが、入力軸28におけるエンジン1側の端部が、上述したエンジン1の出力軸1aに動力伝達可能に連結されている。
入力軸28にはフランジ29が形成されていて、そのフランジ29に変速部4を構成している遊星歯車機構のリングギヤ6が連結されている。また、入力軸28における動力分割機構10側の端部の外径は、変速部4の出力軸として機能する中間軸30に形成されたざぐり孔31に挿入されるように、他の部分よりも細くなっている。このざぐり孔31と中間軸30との間にはブッシュ32が設けられていて、それらの軸28,30が相対回転可能になっている。
変速部4のサンギヤ5の内周部分に、上述した中間軸30が入力軸28およびサンギヤ5と相対回転可能に配置されている。また、この中間軸30と変速部4のキャリヤ9とは、スプライン33によって一体回転可能に嵌合されている。さらに、この中間軸30は、後述するセンターサポート42に形成された貫通孔43の内周部に設けられたニードルベアリング、および、第1モータ・ジェネレータ2のロータ軸2aの内周部に設けられたニードルベアリングによって回転可能に支持されている。
上述したサンギヤ5とキャリヤ9とを選択的に連結するクラッチC1が、入力軸28の軸線方向で変速部4とは反対側に設けられている。そのクラッチC1は、サンギヤ5とキャリヤ9とを連結するためのクラッチディスク34およびクラッチプレート35と、それらのクラッチディスク34およびクラッチプレート35を係合状態にするための油圧アクチュエータ36と、前記クラッチディスク34およびクラッチプレート35を離隔するためのリターンスプリング37とを備えている。上記の油圧アクチュエータ36およびリターンスプリング37の外周側に、クラッチディスク34およびクラッチプレート35が配置されている。クラッチディスク34は、キャリヤ9に一体となって回転するように連結されており、クラッチプレート35はサンギヤ5に一体となって回転するように連結されている。
上述したサンギヤ5を固定部であるトランスミッションケース23に選択的に固定するためのブレーキB1が、変速部4の外周側に設けられている。そのブレーキB1は、サンギヤ5をトランスミッションケース23に固定するための摩擦板38および相手摩擦板39と、それらの摩擦板38,39を係合状態にするための油圧アクチュエータ40と、前記摩擦板38および相手摩擦板39を離隔するためのリターンスプリング41とを備えている。摩擦板38は、サンギヤ5に一体となって回転するように連結されている。つまり図1に示す例では、上記の摩擦板38は、軸線方向でクラッチC1のクラッチプレート35に連結されている。相手摩擦板39はセンターサポート42に固定されている。油圧アクチュエータ40およびリターンスプリング41は、クラッチC1の外周側であってかつセンターサポート42に設けられている。
上記のセンターサポート42は、トランスミッションケース23とは別体として構成された部材であって、トランスミッションケース23の開口部におけるフロントカバー24よりも内側に、図示しないボルトによって取り付けられている。センターサポート42には、フロントカバー24と同様に貫通孔43が形成されており、この貫通孔43の内周部分に、ニードルベアリング44が取り付けられている。上述した中間軸30が、そのニードルベアリング44を介してセンターサポート42に支持されている。
上述した中間軸30におけるセンターサポート42を挟んで変速部4とは反対側にはフランジ45が形成されていて、そのフランジ45に動力分割機構10を構成している遊星歯車機構のキャリヤ14が連結されている。また、中間軸30における動力分割機構10側の端部は、第1モータ・ジェネレータ2のロータ軸2aに形成されたざぐり孔46に挿入されるように、他の部分よりも小径に形成されている。ロータ軸2aに形成されたざぐり孔46の内周部には、ニードルベアリング47が取り付けられている。上述した中間軸30の小径の端部が、そのニードルベアリング47を介して第1モータ・ジェネレータ2のロータ軸2aに支持されている。また動力分割機構10のサンギヤ11の内周部分に、上述した中間軸30の小径の端部がサンギヤ11と相対回転可能に配置されている。上述した第1モータ・ジェネレータ2のロータ軸2aとサンギヤ11とは、スプライン48によって一体回転可能に嵌合されている。
ドライブギヤ15が、動力分割機構10のリングギヤ12に一体となって回転するように連結されている。中間軸30の軸線方向でドライブギヤ15におけるエンジン1側の端部がベアリング49を介してセンターサポート42に取り付けられており、ドライブギヤ15における第1モータ・ジェネレータ2側の端部がベアリング50を介して隔壁部51に取り付けられている。
上述した隔壁部51は、図1に示すように、ミッションケース23に一体的に形成されている。その隔壁部51には、貫通孔52が形成されており、この貫通孔52の内周部にベアリング53が取り付けられている。第1モータ・ジェネレータ2のロータ軸2aが上述したベアリング53によって隔壁部51に支持されている。
ここに示す例では、クラッチC1に係合油圧を供給する油路54、および、ブレーキB1に係合油圧を供給する油路55が、センターサポート42に形成されている。これら油路54,55は、例えばセンターサポート42に穴あけ加工を施すことにより形成することができ、また、図示しないバルブボディ側からクラッチC1およびブレーキB1を制御するための所定の圧力に調圧された油圧がそれぞれ供給されるようになっている。
上記構成の動力伝達装置における変速部4および動力分割機構10ならびに第1モータ・ジェネレータ2の組み付けについて簡単に説明する。例えば先ず、トランスミッションケース23に第1モータ・ジェネレータ2のステータが取り付けられる。また隔壁部51の貫通孔52にベアリング53が取り付けられる。上記のステータの内周部分にロータが組み込まれるとともに、そのロータに一体のロータ軸2aがベアリング53を介して隔壁部51に支持される。その後、トランスミッションケース23におけるエンジン1とは反対側の開口部がエンドカバーによって閉じられる。次に、変速部4が組み立てられ、その変速部4が入力軸28およびクラッチC1ならびにブレーキB1などと共にセンターサポート42に取り付けられてサブアッセンブリの状態にされる。
トランスミッションケース23における隔壁部51にベアリング50が取り付けられ、そのベアリング50を介してトランスミッションケース23に動力分割機構10および中間軸30が取り付けられる。次に、動力分割機構10にベアリング49が取り付けられる。この動力分割機構10を組み付けたトランスミッションケース23に、上述したサブアッセンブリ状態のセンターサポート42が連結される。具体的には、ドライブギヤ15がベアリング49を介してセンターサポート42に支持されると共に、中間軸30とキャリヤ9とがスプライン33によって嵌合される。またロータ軸2aの内部にニードルベアリング47を介して中間軸30が支持される。さらにロータ軸2aと動力分割機構10のサンギヤ11とがスプライン48によって嵌合される。その後、トランスミッションケース23とフロントカバー24とがボルト25によって連結される。なお、入力軸28は、トランスミッションケース23にフロントカバー24を取り付ける直前に、変速部4に組み付けてもよい。その場合、前記サブアッセンブリは入力軸28を含まない構成となる。
このように上記構成の動力伝達装置では、エンジン1とは反対側に配置される部材から、すなわち第1モータ・ジェネレータ2、動力分割機構10、クラッチC1およびブレーキB1、変速部4の順にトランスミッションケース23に組み付けることができる。また、この発明に係る動力伝達装置では、センターサポート42に変速部4およびブレーキB1ならびにクラッチC1を予め組み付けておくことができる。つまり変速部4をサブアッセンブリにすることができる。そのため、前記サブアッセンブリを、動力分割機構10や第1モータ・ジェネレータ2を収容したトランスミッションケース23に取り付けることができる。これにより、特に、部品点数の多い変速部4を第1モータ・ジェネレータ2に容易に連結することができる。したがってこの発明に係る動力伝達装置では、上述したように、変速部4および動力分割機構10ならびに第1モータ・ジェネレータ2などをトランスミッションケース23に対して容易に組み付けることができ、その作業性が良好になる。またこれによりこの発明に係る動力伝達装置の生産性の向上を図ることができる。
また、この発明に係る動力伝達装置では、上述したように、クラッチC1が軸線方向で変速部4を挟んでエンジン1とは反対側に配置されており、変速部4の外周側にブレーキB1が配置されている。具体的には、ブレーキB1の摩擦板38および相手摩擦板39が変速部4の外周側に配置され、油圧アクチュエータ40がクラッチC1の外周側に配置されている。このように各摩擦板38,39と油圧アクチュエータ40とが軸線方向にずれて配置されているため、クラッチC1の外周側のスペースおよび変速部4の外周側のスペースを有効に活用してブレーキB1の外径を小さくすることができる。
図2は、この発明に係る動力伝達装置の一例におけるデファレンシャルギヤの位置を説明するための図である。トランスミッションケース23におけるエンジン1とは反対側の開口部は、図2に示すように、エンドカバー56によって閉じられている。そのエンドカバー56はボルト57によってトランスミッションケース23に取り付けられている。またエンドカバー56の内側であって、第1モータ・ジェネレータ2を挟んでエンジン1とは反対側にオイルポンプ58が配置されている。そのオイルポンプ58のポンプ軸58aが、図2に示すように、中間軸30にスプラインによって嵌合され、また、そのポンプ軸とロータ軸2aとが相対回転可能に構成されている。
なお、上述したように、中間軸30や第1モータ・ジェネレータ2のロータ軸2aなどの回転中心軸線と平行にカウンタシャフト16が配置されており、上記のドライブギヤ15に噛み合っているカウンタドリブンギヤ17がこのカウンタシャフト16に一体となって回転するように取り付けられている。さらに、上記のカウンタシャフト16と平行に第2モータ・ジェネレータ3が配置されており、そのロータ軸3aに連結されたリダクションギヤ19が上記のカウンタドリブンギヤ17に噛み合っている。カウンタシャフト16には、更に、デファレンシャルドライブギヤ20が一体となって回転するように設けられており、このデファレンシャルドライブギヤ20が終減速機であるデファレンシャルギヤ21におけるリングギヤ22に噛み合っている。図2では作図の都合上、デファレンシャルギヤ21の位置を図2での下側にずらして記載してある。
上記構成の動力伝達装置では、図2に示すように、エンジン1側に変速部4が配置されている。そのため、エンジン1側に変速部4が配置されていない場合に比較して、エンジン1側に変速部4が配置される分、ドライブギヤ15が図2での左側すなわち動力伝達装置における軸線方向でエンジン1から離れて配置される。これによりドライブギヤ15に噛み合うカウンタドリブンギヤ17も上述した軸線方向でエンジン1から離れて配置される。また、図2に示す例では、軸線方向でカウンタドリブンギヤ17よりもエンジン1側にデファレンシャルドライブギヤ20が設けられている。それらの結果、車幅方向で中央付近にデファレンシャルギヤ21を配置することができる。
1…エンジン(ENG)、 1a…出力軸、 2…第1モータ・ジェネレータ(モータ)、 4…変速部、 10…動力分割機構(差動装置)、 15…ドライブギヤ(出力ギヤ)、 23…トランスミッションケース、 24…フロントカバー、 42…センターサポート、 51…隔壁部、 56…エンドカバー、 C1…クラッチ、 B1…ブレーキ。

Claims (3)

  1. エンジンと、そのエンジンに連結されかつ複数の係合機構の係合および解放の状態に応じて変速比が設定される変速部と、その変速部とモータとが連結されかつ出力ギヤからトルクを出力する差動装置とを備え、前記変速部と前記差動装置と前記モータとがケーシングの内部に収容されている動力伝達装置において、
    前記ケーシングは前記エンジン側に開口する開口部を有するトランスミッションケースと、前記開口部を覆うフロントカバーとを備え、
    前記トランスミッションケースの内部に隔壁部が形成され、
    前記モータは前記エンジンの出力軸と同一軸線上で前記トランスミッションケースにおける前記隔壁部を挟んで前記エンジンとは反対側に配置され
    前記開口部における前記フロントカバーが取り付けられる箇所より内側に前記ケーシングとは別体のセンターサポートが取り付けられ、
    前記差動装置は前記隔壁部と前記センターサポートとの間であって前記出力軸と同一軸線上に配置され、
    前記変速部は前記センターサポートと前記フロントカバーとの間であって前記出力軸と同一軸線上に配置され、
    前記出力ギヤは前記隔壁部と前記センターサポートとに回転可能に支持されていることを特徴とする動力伝達装置。
  2. 前記変速部は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されており、
    前記係合機構は、前記遊星歯車機構のサンギヤとキャリヤとを選択的に連結するクラッチと、前記サンギヤを選択的に固定するブレーキとを備えており、
    前記センターサポートに、前記クラッチを係合させるための油圧が供給される油路と、前記ブレーキを係合させるための油圧が供給される他の油路とが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。
  3. 前記出力軸の半径方向で前記変速部の外周側に前記ブレーキが配置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。
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