JP6215991B2 - 車両用動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、往復運動するコネクティングロッドおよびワンウェイクラッチを介して入力軸から出力軸に駆動力を伝達するクランク式の伝達ユニットを軸方向に複数個並置した車両用動力伝達装置に関する。

かかるクランク式の伝達ユニットを備える車両用動力伝達装置が、クランク式の伝達ユニットに対して並列に配置されて入力軸および出力軸を接続する補助動力伝達手段を備え、補助動力伝達手段に遊星歯車機構、ワンウェイクラッチおよびオイルポンプを設けることで、車両の加速時、クルーズ時および停止時には入力軸からの駆動力でオイルポンプを駆動し、車両の減速時には出力軸からの駆動力でオイルポンプを駆動するとともに、その駆動力でエンジンブレーキを作動させるものが、下記特許文献１により公知である。

またクランク式の伝達ユニットを備える車両用動力伝達装置が、ディファレンシャルギヤに接続されたモータ・ジェネレータを備え、モータ・ジェネレータをモータとして駆動して車両の発進や走行を行うとともに、モータ・ジェネレータをモータとして駆動して回生制動を行うものが、下記特許文献２により公知である。

特開２０１４−０３５０３６号公報 特開２０１２−００１０４８号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたものは、エンジンの駆動力および車両の運動エネルギーでオイルポンプを駆動することは可能であるが、発電を行うことはできなかった。また上記特許文献２に記載されたものは、車両の走行中に発電を行うことは可能であるが、モータ・ジェネレータはディファレンシャルギヤに直結されているために効率的な駆動および回生が困難であるばかりか、ディファレンシャルギヤが回転しない車両の停止中に発電を行うことはできなかった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、クランク式の伝達ユニットを備える車両用動力伝達装置において、補助動力伝達手段に設けたモータ・ジェネレータを用いて効率的な駆動および回生を行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンに接続された入力軸の回転を変速して出力軸に伝達する複数の伝達ユニットを軸方向に並置し、前記伝達ユニットの各々は、前記入力軸と一体に回転する偏心カムと、前記偏心カムの外周に相対回転自在に嵌合するリングギヤが形成された偏心部材と、前記入力軸と同軸に配置されて変速アクチュエータにより回転する変速軸と、前記変速軸に設けられて前記リングギヤに噛合するピニオンと、前記出力軸に設けたワンウェイクラッチと、前記偏心部材および前記ワンウェイクラッチのアウター部材に接続されて往復運動するコネクティングロッドとを備え、前記変速アクチュエータで前記変速軸を前記入力軸に対して相対回転させて前記偏心カムに対する前記偏心部材の位相を変化させることで、前記入力軸の軸線からの前記偏心部材の偏心量を変化させて変速比を変更する車両用動力伝達装置であって、前記入力軸および前記出力軸を接続する補助動力伝達手段を前記複数の伝達ユニットに対して並列に配置し、前記補助動力伝達手段の変速比を前記複数の伝達ユニットの変速比よりも小さく設定し、前記補助動力伝達手段の動力伝達経路にモータ・ジェネレータを配置したことを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記モータ・ジェネレータは遊星歯車機構を介して前記補助動力伝達手段の動力伝達経路に配置され、前記遊星歯車機構よりも前記エンジン側の動力伝達経路とディファレンシャルギヤ側の動力伝達経路とにそれぞれクラッチ手段を備えることを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記遊星歯車機構は、前記モータ・ジェネレータよりも前記エンジン側の第１遊星歯車機構と前記モータ・ジェネレータよりも前記ディファレンシャルギヤ側の第２遊星歯車機構とからなることを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項２または請求項３の構成に加えて、前記遊星歯車機構よりも前記エンジン側の前記クラッチ手段は差回転を吸収可能な摩擦クラッチであることを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項２〜請求項４の何れか１項の構成に加えて、前記遊星歯車機構よりも前記ディファレンシャルギヤ側のクラッチ手段はワンウェイクラッチであることを特徴とする車両用動力伝達装置が提案される。

尚、実施の形態の偏心ディスク１９は本発明の偏心部材に対応し、実施の形態の摩擦クラッチ６２、第１ワンウェイクラッチ６４、第２ワンウェイクラッチ６５およびツーウェイクラッチ７０は本発明のクラッチ手段に対応し、実施の形態の第１遊星歯車機構ＰＧＳ１および第２遊星歯車機構ＰＧＳ２は本発明の遊星歯車機構に対応し、実施の形態の第２動力伝達切換機構Ｓ２は本発明の補助動力伝達手段に対応する。

請求項１の構成によれば、伝達ユニットは、入力軸に設けた偏心カムに支持されて該入力軸と共に回転する偏心部材と、出力軸に設けたワンウェイクラッチのアウター部材とをコネクティングロッドで接続して構成されるので、入力軸が回転してコネクティングロッドが往復運動すると、ワンウェイクラッチが間欠的に係合することで出力軸が間欠的に回転して駆動力が伝達される。その際に、変速アクチュエータで変速軸を入力軸に対して相対回転させ、ピニオンでリングギヤを回転させて偏心カムに対する偏心部材の位相を変化させることで、入力軸の軸線からの偏心部材の偏心量を変化させて変速比を変更することができる。

入力軸および出力軸を接続する補助動力伝達手段を複数の伝達ユニットに対して並列に配置し、補助動力伝達手段の動力伝達経路にモータ・ジェネレータを配置したので、モータ・ジェネレータをモータとして駆動することによるエンジンの始動や車両の発進・走行と、モータ・ジェネレータをジェネレータとして駆動することによる発電とを行うことができる。このとき補助動力伝達手段の変速比を複数の伝達ユニットの変速比よりも小さく設定したので、駆動力が補助動力伝達手段をエンジン側に逆伝達するときに、伝達ユニットのワンウェイクラッチが係合してトルクロックが発生するのを防止することができる。しかも補助動力伝達手段はモータ・ジェネレータを一体に備えるため、車両用動力伝達装置に対する補助動力伝達手段の組付作業性が向上する。

また請求項２の構成によれば、モータ・ジェネレータは遊星歯車機構を介して補助動力伝達手段の動力伝達経路に配置され、遊星歯車機構よりもエンジン側の動力伝達経路とディファレンシャルギヤ側の動力伝達経路とにそれぞれクラッチ手段を備えるので、車両の走行状態に応じてクラッチ手段を係合・係合解除することで、モータ・ジェネレータのモータ機能およびジェネレータ機能を速やかに切り換えることができるだけでなく、不要な動力伝達を回避して引きずりトルクを低減することができる。

また請求項３の構成によれば、遊星歯車機構は、モータ・ジェネレータよりもエンジン側の第１遊星歯車機構とモータ・ジェネレータよりもディファレンシャルギヤ側の第２遊星歯車機構とからなるので、入力軸およびモータ・ジェネレータ間の変速比と、出力軸およびモータ・ジェネレータ間の変速比とをそれぞれ最適に設定し、モータ・ジェネレータをモータとして駆動することによるエンジンの始動や車両の発進・走行を効率的に行うとともに、モータ・ジェネレータをジェネレータとして駆動することによる発電を効率的に行うことができる。

また請求項４の構成によれば、遊星歯車機構よりもエンジン側のクラッチ手段は差回転を吸収可能な摩擦クラッチであるので、摩擦クラッチの係合によりモータ・ジェネレータをモータとして駆動してエンジンを始動できるだけでなく、遊星歯車機構でモータ・ジェネレータの回転を減速してエンジンに伝達することで、モータ・ジェネレータを大型化することなく充分なトルクでエンジンを確実に始動でき、しかもエンジンの運転中に摩擦クラッチを係合することでモータ・ジェネレータを発電機として駆動して発電を行うことができる。

また請求項５の構成によれば、遊星歯車機構よりもディファレンシャルギヤ側のクラッチ手段はワンウェイクラッチであるので、クラッチ手段の構造を簡素化して車両用動力伝達装置の小型軽量化を図ることができるだけでなく、ディファレンシャルギヤ側からモータ・ジェネレータ側に自動的に駆動力を伝達して回生制動を行うことができ、しかもディファレンシャルギヤ側から伝達される駆動力で回生制動を行いながら、その駆動力を入力軸に伝達してエンジンを始動することができる。また回生制動状態からエンジンの駆動力で再加速する際に、ワンウェイクラッチが自動的に係合解除することで補助動力伝達手段による動力伝達を解除し、トルクロックの発生を防止することができる。

車両用動力伝達装置の全体構成を示す図。（第１の実施の形態） 図１の２部詳細図。（第１の実施の形態） 図２の３−３線断面図。（第１の実施の形態） 偏心ディスクの正面図および断面図。（第１の実施の形態） 偏心ディスクの偏心量と変速比との関係を示す図。（第１の実施の形態） 第２動力伝達切換機構のスケルトン図。（第１の実施の形態） 第２動力伝達切換機構の作用説明図（その１）。（第１の実施の形態） 第２動力伝達切換機構の作用説明図（その２）。（第１の実施の形態） 第２動力伝達切換機構のスケルトン図。（第２の実施の形態） 第２動力伝達切換機構の作用説明図（その１）。（第２の実施の形態） 第２動力伝達切換機構の作用説明図（その２）。（第２の実施の形態） 第２動力伝達切換機構の作用説明図（その３）。（第２の実施の形態）

第１の実施の形態

以下、図１〜図８に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１に示すように、エンジンＥの駆動力を変速して左右の駆動輪Ｗ，Ｗに伝達する動力伝達装置は、クランク式の無段変速機Ｔと、第１動力伝達切換機構Ｓ１と、第２動力伝達切換機構Ｓ２と、ディファレンシャルギヤＤとを備える。第１動力伝達切換機構Ｓ１は、パーキングレンジ、ニュートラルレンジおよびドライブレンジを切り換え可能である。第２動力伝達切換機構Ｓ２は、無段変速機Ｔに対して並列に配置されるもので、モータ・ジェネレータＭＧの駆動によるエンジンＥの始動、モータ・ジェネレータＭＧの駆動による車両の発進や走行、モータ・ジェネレータＭＧの回生制動によるエネルギーの回収、ディファレンシャルギヤＤ側からエンジンＥ側への駆動力の逆伝達によるエンジンブレーキの作動等を可能にする。

次に、図２〜図４に基づいて無段変速機Ｔの構造を説明する。

無段変速機Ｔのミッションケース１１の一対の側壁１１ａ，１１ｂに入力軸１２および出力軸１３が相互に平行に支持されており、エンジンＥに接続された入力軸１２の回転が６個の伝達ユニット１４…で無段変速されて出力軸１３に伝達される。中空に形成された入力軸１２の内部に、その入力軸１２と軸線Ｌを共有する変速軸１５が７個のニードルベアリング１６…を介して相対回転可能に嵌合する。

６個の伝達ユニット１４…の構造は実質的に同一構造であるため、以下、一つの伝達ユニット１４を代表として構造を説明する。

伝達ユニット１４は変速軸１５の外周面に設けられたピニオン１７を備えており、このピニオン１７は入力軸１２に形成した開口１２ａ（図３参照）から露出する。ピニオン１７を挟むように、入力軸１２の外周に軸線Ｌ方向に２分割された円板状の偏心カム１８がスプライン結合される。偏心カム１８の中心Ｏ１は入力軸１２の軸線Ｌに対して距離ｄだけ偏心している。また６個の伝達ユニット１４…の６個の偏心カム１８…は、その偏心方向の位相が相互に６０°ずつずれている。

偏心カム１８の外周面には、円板状の偏心ディスク１９の軸線Ｌ方向両端面に形成した一対の偏心凹部１９ａ，１９ａが、一対のニードルベアリング２０，２０を介して回転自在に支持される。偏心ディスク１９の中心Ｏ２に対して偏心凹部１９ａ，１９ａの中心Ｏ１（つまり偏心カム１８の中心Ｏ１）は距離ｄだけずれている。すなわち、入力軸１２の軸線Ｌおよび偏心カム１８の中心Ｏ１間の距離ｄと、偏心カム１８の中心Ｏ１および偏心ディスク１９の中心Ｏ２間の距離ｄとは同一である。

軸線Ｌ方向に２分割された偏心カム１８の割り面の外周には、その偏心カム１８の中心Ｏ１と同軸に一対の三日月状のガイド部１８ａ，１８ａが設けられており、偏心ディスク１９の一対の偏心凹部１９ａ，１９ａの底部間を連通させるように形成されたリングギヤ１９ｂの歯先が、偏心カム１８のガイド部１８ａ，１８ａの外周面に摺動可能に当接する。そして変速軸１５のピニオン１７が、入力軸１２の開口１２ａを通して偏心ディスク１９のリングギヤ１９ｂに噛合する。

入力軸１２の右端側はボールベアリング２１を介してミッションケース１１の右側の側壁１１ａに直接支持される。また入力軸１２の左端側に位置する１個の偏心カム１８に一体に設けた筒状部１８ｂ（図２参照）が、ボールベアリング２２を介してミッションケース１１の左側の側壁１１ｂに支持されており、その偏心カム１８の内周にスプライン結合された入力軸１２の左端側はミッションケース１１に間接的に支持される。

入力軸１２に対して変速軸１５を相対回転させて無段変速機Ｔの変速比を変更する変速アクチュエータ２３は、モータ軸２４ａが軸線Ｌと同軸になるようにミッションケース１１に支持された電動モータ２４と、電動モータ２４に接続された遊星歯車機構２５とを備える。遊星歯車機構２５は、電動モータ２４にニードルベアリング２６を介して回転自在に支持されたキャリヤ２７と、モータ軸２４ａに固定されたサンギヤ２８と、キャリヤ２７に回転自在に支持された複数の２連ピニオン２９…と、中空の入力軸１２の軸端（厳密には、前記１個の偏心カム１８の筒状部１８ｂ）にスプライン結合された第１リングギヤ３０と、変速軸１５の軸端にスプライン結合された第２リングギヤ３１とを備える。各２連ピニオン２９は大径の第１ピニオン２９ａと小径の第２ピニオン２９ｂとを備えており、第１ピニオン２９ａはサンギヤ２８および第１リングギヤ３０に噛合し、第２ピニオン２９ｂは第２リングギヤ３１に噛合する。

コネクティングロッド３３は、大端部３３ａ、ロッド部３３ｂおよび小端部３３ｃを備えるもので、大端部３３ａがローラベアリング３２を介して偏心ディスク１９の外周に支持される。

出力軸１３はミッションケース１１の一対の側壁１１ａ，１１ｂに一対のボールベアリング３４，３５で支持されており、その外周にワンウェイクラッチ３６が設けられる。ワンウェイクラッチ３６は、コネクティングロッド３３の小端部３３ｃにピン３７を介して枢支された揺動リンク４２と、揺動リンク４２の内周に固定されたリング状のアウター部材３８と、アウター部材３８の内部に配置されて出力軸１３に固定されたリング状のインナー部材３９と、アウター部材３８の内周面とインナー部材３９の外周面との間に形成された楔状の空間に配置されて複数個のスプリング４０…で付勢された複数個のローラ４１…とを備える。

次に、無段変速機Ｔの一つの伝達ユニット１４の作用を説明する。

図３および図５（Ａ）〜図５（Ｄ）から明らかなように、入力軸１２の軸線Ｌに対して偏心ディスク１９の中心Ｏ２が偏心しているとき、エンジンＥによって入力軸１２が回転するとコネクティングロッド３３の大端部３３ａが軸線Ｌまわりに偏心回転することで、コネクティングロッド３３が往復運動する。

その結果、コネクティングロッド３３が往復運動する過程で図中右側に押されると、揺動リンク４２と共にアウター部材３８が図３において反時計方向に揺動し、スプリング４０…に付勢されたローラ４１…がアウター部材３８およびインナー部材３９間の楔状の空間に噛み込み、アウター部材３８およびインナー部材３９がローラ４１…を介して結合されることで、ワンウェイクラッチ３６が係合してコネクティングロッド３３の動きが出力軸１３に伝達される。逆にコネクティングロッド３３が往復運動する過程で図中左側に引かれると、揺動リンク４２と共にアウター部材３８が図３において時計方向に揺動し、ローラ４１…がスプリング４０…を圧縮しながらアウター部材３８およびインナー部材３９間の楔状の空間から押し出され、アウター部材３８およびインナー部材３９が相互にスリップすることで、ワンウェイクラッチ３６が係合解除してコネクティングロッド３３の動きが出力軸１３に伝達されなくなる。

このようにして、入力軸１２が１回転する間に、入力軸１２の回転が所定時間だけ出力軸１３に伝達されるため、入力軸１２が連続回転すると出力軸１３は間欠回転する。６個の伝達ユニット１４…の偏心ディスク１９…の偏心量εは全て同一であるが、偏心方向の位相が相互に６０°ずつずれているため、６個の伝達ユニット１４…が入力軸１２の回転を交互に出力軸１３に伝達することで、出力軸１３は連続的に回転する。

このとき、偏心ディスク１９の偏心量εが大きいほど、コネクティングロッド３３の往復ストロークが大きくなって出力軸１３の１回の回転角が増加し、無段変速機Ｔの変速比が小さくなる。逆に、偏心ディスク１９の偏心量εが小さいほど、コネクティングロッド３３の往復ストロークが小さくなって出力軸１３の１回の回転角が減少し、無段変速機Ｔの変速比が大きくなる。そして偏心ディスク１９の偏心量εがゼロになると、入力軸１２が回転してもコネクティングロッド３３が移動を停止するために出力軸１３は回転せず、無段変速機Ｔの変速比が最大（無限大）になる。

入力軸１２に対して変速軸１５が相対回転しないとき、つまり入力軸１２および変速軸１５が同一速度で回転するとき、無段変速機Ｔの変速比は一定に維持される。入力軸１２および変速軸１５を同一速度で回転させるには、入力軸１２と同速度で電動モータ２４を回転駆動すれば良い。その理由は、遊星歯車機構２５の第１リングギヤ３０は入力軸１２に接続されて該入力軸１２と同一速度で回転するが、それと同一速度で電動モータ２４を駆動するとサンギヤ２８および第１リングギヤ３０が同一速度で回転するため、遊星歯車機構２５はロック状態になって全体が一体に回転する。その結果、一体に回転する第１リングギヤ３０および第２リングギヤ３１に接続された入力軸１２および変速軸１５は一体化され、相対回転することなく同速度で回転するからである。

入力軸１２の回転数に対して電動モータ２４の回転数を増速あるいは減速すると、入力軸１２に結合された第１リングギヤ３０と電動モータ２４に接続されたサンギヤ２８とが相対回転するため、キャリヤ２７が第１リングギヤ３０に対して相対回転する。このとき、相互に噛合する第１リングギヤ３０および第１ピニオン２９ａの歯数比と、相互に噛合する第２リングギヤ３１および第２ピニオン２９ｂの歯数比とが僅かに異なるため、第１リングギヤ３０に接続された入力軸１２と第２リングギヤ３１に接続された変速軸１５とが相対回転する。

このようにして入力軸１２に対して変速軸１５が相対回転すると、各伝達ユニット１４のピニオン１７にリングギヤ１９ｂを噛合させた偏心ディスク１９の偏心凹部１９ａ，１９ａが、入力軸１２と一体の偏心カム１８のガイド部１８ａ，１８ａに案内されて回転し、入力軸１２の軸線Ｌに対する偏心ディスク１９の中心Ｏ２の偏心量εが変化する。

図５（Ａ）は変速比が最小の状態（変速比：ＴＤ）を示すもので、このとき入力軸１２の軸線Ｌに対する偏心ディスク１９の中心Ｏ２の偏心量εは、入力軸１２の軸線Ｌから偏心カム１８の中心Ｏ１までの距離ｄと、偏心カム１８の中心Ｏ１から偏心ディスク１９の中心Ｏ２までの距離ｄとの和である２ｄに等しい最大値になる。入力軸１２に対して変速軸１５が相対回転すると、入力軸１２と一体の偏心カム１８に対して偏心ディスク１９が相対回転することで、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示すように、入力軸１２の軸線Ｌに対する偏心ディスク１９の中心Ｏ２の偏心量εは最大値の２ｄから次第に減少して変速比が増加する。入力軸１２に対して変速軸１５が更に相対回転すると、入力軸１２と一体の偏心カム１８に対して偏心ディスク１９が更に相対回転することで、図５（Ｄ）に示すように、ついには入力軸１２の軸線Ｌに偏心ディスク１９の中心Ｏ２が重なり合って偏心量εがゼロになり、変速比が最大（無限大）の状態（変速比：ＵＤ）になって出力軸１３に対する動力伝達が遮断される。

次に、図６に基づいて第２動力伝達切換機構Ｓ２の構造を説明する。

第２動力伝達切換機構Ｓ２は、同軸内外に配置されたインナーシャフト５１およびアウターシャフト５２を備えており、アウターシャフト５２の右端に設けたギヤ５３は、中間軸５４に設けた２個のギヤ５５，５６を介して出力軸１３に設けたギヤ５７に接続されるとともに、インナーシャフト５１の右端に設けたギヤ５８は、中間軸５９に設けたギヤ６０を介して入力軸１２に設けたギヤ６１に接続される。よって、アウターシャフト５２は出力軸１３を介してディファレンシャルギヤＤに接続され、インナーシャフト５１は入力軸１２を介してエンジンＥに接続されることになる。

インナーシャフト５１の外周には第１遊星歯車機構ＰＧＳ１が配置され、アウターシャフト５２の外周には第２遊星歯車機構ＰＧＳ２が配置される。シングルピニオン型の第１遊星歯車機構ＰＧＳ１は、サンギヤＳａと、リングギヤＲａと、キャリヤＣａと、キャリヤＣａに回転自在に支持されてサンギヤＳａおよびリングギヤＲａに同時に歯合する複数のピニオンＰａ…とを備える。同様に、シングルピニオン型の第２遊星歯車機構ＰＧＳ２は、サンギヤＳｂと、リングギヤＲｂと、キャリヤＣｂと、キャリヤＣｂに回転自在に支持されてサンギヤＳｂおよびリングギヤＲｂに同時に歯合する複数のピニオンＰｂ…とを備える。

インナーシャフト５１の左端には差回転を吸収可能な多板式の摩擦クラッチ６２が配置されており、摩擦クラッチ６２は、クラッチアウターがケーシング６３に固定され、クラッチインナーが第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａに接続される。よって、摩擦クラッチ６２が係合すると、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａがケーシング６３に固定される。

第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリヤＣａはインナーシャフト５１に接続され、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のリングギヤＲａは第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のサンギヤＳｂに接続され、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリヤＣｂはアウターシャフト５２に接続される。また第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のリングギヤＲｂは、第１ワンウェイクラッチ６４を介してアウターシャフト５２に接続されるとともに、第２ワンウェイクラッチ６５を介してケーシング６３に接続される。

そして相互に接続された第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のリングギヤＲａおよび第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のサンギヤＳｂに設けたギヤ６６が中間軸６７に設けたギヤ６８を介してモータ・ジェネレータＭＧに設けたギヤ６９に接続される。

第２動力伝達切換機構Ｓ２の入力軸１２から出力軸１３への変速比は、伝達ユニット１４の入力軸１２から出力軸１３への変速比の最小値、つまりＴＤ状態における変速比よりも小さく設定されている。これにより、第２動力伝達切換機構Ｓ２を介して出力軸１３側から入力軸１２側に駆動力が逆伝達されるとき、伝達ユニット１４のワンウェイクラッチ３６が係合解除してトルクロックが発生することが防止される。

次に、図７〜図９に基づいて第２動力伝達切換機構Ｓ２の作用を説明する。なお、図７〜図９における太線はケーシング６３に結合されて回転不能に拘束された部分を示し、矢印は駆動力の伝達経路を示している。

第２動力伝達切換機構Ｓ２の作用には、「エンジン始動モード」、「回生制動・エンジンブレーキモード」、「回生制動モード」および「エンジン発電モード」の四つのモードがある。

図７（Ａ）に示すように、「エンジン始動モード」はモータ・ジェネレータＭＧをモータとして駆動してエンジンＥを始動するモードである。摩擦クラッチ６２を係合して第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａを拘束した状態でモータ・ジェネレータＭＧをモータとして駆動すると、第１ワンウェイクラッチ６４および第２ワンウェイクラッチ６５が共に係合解除し、モータ・ジェネレータＭＧの駆動力は第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のリングギヤＲａ→第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリヤＣａ→インナーシャフト５１→エンジンＥの経路で伝達され、エンジンＥをクランキングして始動することができる。

図７（Ｂ）に示すように、「回生制動・エンジンブレーキモード」はモータ・ジェネレータＭＧをジェネレータとして回生制動すると同時にエンジンブレーキを作動させるモードである。摩擦クラッチ６２を係合して第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａを拘束した状態でディファレンシャルギヤＤから駆動力を逆伝達すると、第１ワンウェイクラッチ６４が係合して第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリヤＣｂおよびリングギヤＲｂが一体化されることで、その駆動力はディファレンシャルギヤＤ→アウターシャフト５２→第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリヤＣｂ→第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のサンギヤＳｂ→モータ・ジェネレータＭＧの経路で伝達され、モータ・ジェネレータＭＧを回生制動する。さらに第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のサンギヤＳｂの駆動力は、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のリングギヤＲａ→第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリヤＣａ→インナーシャフト５１→エンジンＥの経路で伝達され、エンジンブレーキを作動させる。

図８（Ｃ）に示すように、「回生制動モード」はモータ・ジェネレータＭＧをジェネレータとして回生制動するモードである。摩擦クラッチ６２を係合解除して第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａの拘束を解いた状態でディファレンシャルギヤＤから駆動力を逆伝達すると、第１ワンウェイクラッチ６４が係合して第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリヤＣｂおよびリングギヤＲｂが一体化されることで、その駆動力はディファレンシャルギヤＤ→アウターシャフト５２→第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリヤＣｂ→第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のサンギヤＳｂ→モータ・ジェネレータＭＧの経路で伝達され、モータ・ジェネレータＭＧを回生制動する。このとき、摩擦クラッチ６２が係合解除していて第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリヤＣａおよびインナーシャフト５１は自由に回転可能であるため、エンジンＥはアイドリングストップすることも、任意の回転数で回転することもできる。

図８（Ｄ）に示すように、「エンジン発電モード」はエンジンＥの駆動力でモータ・ジェネレータＭＧをジェネレータとして駆動して発電を行うモードである。摩擦クラッチ６２を係合して第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａを拘束した状態でエンジンＥを駆動すると、第１ワンウェイクラッチ６４および第２ワンウェイクラッチ６５が共に係合解除し、エンジンＥの駆動力はインナーシャフト５１→第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリヤＣａ→第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のリングギヤＲａ→モータ・ジェネレータＭＧの経路で伝達され、モータ・ジェネレータＭＧに発電させる。

以上のように、本実施の形態によれば、無段変速機Ｔに対して並列に配置した第２動力伝達切換機構Ｓ２内の動力伝達経路にモータ・ジェネレータＭＧを設けたので、モータ・ジェネレータＭＧをモータとして駆動してエンジンＥの始動および車両の発進・走行を行うことができるだけでなく、モータ・ジェネレータＭＧをジェネレータとして駆動して発電を行うことができる。しかも第２動力伝達切換機構Ｓ２はモータ・ジェネレータＭＧを一体に備えるため、車両用動力伝達装置に対する第２動力伝達切換機構Ｓ２の組付作業性が向上する。

また第２動力伝達切換機構Ｓ２は第１遊星歯車機構ＰＧＳ１および第２遊星歯車機構ＰＧＳ２を備え、エンジンＥに接続するインナーシャフト５１と第１遊星歯車機構ＰＧＳ１との間に摩擦クラッチ６２を備え、ディファレンシャルギヤＤに接続するアウターシャフト５２と第２遊星歯車機構ＰＧＳ２との間に第１ワンウェイクラッチ６４および第２ワンウェイクラッチ６５を備えるので、車両の走行状態に応じて摩擦クラッチ６２、第１ワンウェイクラッチ６４および第２ワンウェイクラッチ６５を係合・係合解除することで、モータ・ジェネレータＭＧのモータ機能およびジェネレータ機能を速やかに切り換えることができるだけでなく、不要な動力伝達を回避して引きずりトルクを低減することができる。

特に、モータ・ジェネレータＭＧよりもエンジンＥ側の第１遊星歯車機構ＰＧＳ１とモータ・ジェネレータＭＧよりもディファレンシャルギヤＤ側の第２遊星歯車機構ＰＧＳ２とを備えるので、入力軸１２およびモータ・ジェネレータＭＧ間の変速比と、出力軸１３およびモータ・ジェネレータＭＧ間の変速比とをそれぞれ最適に設定し、モータ・ジェネレータＭＧをモータとして駆動することによるエンジンＥの始動や車両の発進・走行を効率的に行うとともに、モータ・ジェネレータＭＧをジェネレータとして駆動することによる発電を効率的に行うことができる。

また第１遊星歯車機構ＰＧＳ１よりもエンジンＥ側に任意に係合・係合解除が可能な摩擦クラッチ６２を配置したので、摩擦クラッチ６２の係合によりモータ・ジェネレータをモータＭＧとして駆動してエンジンＥを始動できるだけでなく、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１でモータ・ジェネレータＭＧの回転を減速してエンジンＥに伝達することで、モータ・ジェネレータＭＧを大型化することなく充分なトルクでエンジンＥを確実に始動することができ、しかもエンジンＥの運転中に摩擦クラッチ６２を係合することでモータ・ジェネレータＭＧをジェネレータとして駆動して発電を行うことができる。

また第２遊星歯車機構ＰＧＳ２よりもディファレンシャルギヤＤ側に構造が簡単で自動的に係合・係合解除する第１ワンウェイクラッチ６４および第２ワンウェイクラッチ６５を配置したので、車両用動力伝達装置の小型軽量化を図ることができるだけでなく、ディファレンシャルギヤＤ側からモータ・ジェネレータＭＧ側に自動的に駆動力を伝達して回生制動を行うことができ、しかもディファレンシャルギヤＤ側から伝達される駆動力で自動的に回生制動を行いながら、その駆動力をエンジンＥに伝達してエンジンＥを始動することができる。さらに、回生制動状態からエンジンＥの駆動力で再加速する際に、第１ワンウェイクラッチ６４および第２ワンウェイクラッチ６５が第２動力伝達切換機構Ｓ２を介しての動力伝達を遮断することで、トルクロックの発生を防止することができる。

第２の実施の形態

次に、図９〜図１２に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第２の実施の形態は、第２動力伝達切換機構Ｓ２の構造が第１の実施の形態と異なるもので、その他の部分は第１の実施の形態と同じである。

図９に示すように、第２の実施の形態の第２動力伝達切換機構Ｓ２は、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａが摩擦クラッチ６２のクラッチインナーに接続されてリングギヤＲａがインナーシャフト５１ａに接続され、 第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリヤＣｂがアウターシャフト５２に接続される。そして第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリヤＣａと第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のリングギヤＲｂとが一体化された状態で、ギヤ６６，６８，６９を介してモータ・ジェネレータＭＧに接続される。第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のサンギヤＳｂとキャリヤＣｂとの間には第１ワンウェイクラッチ６４が配置され、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のサンギヤＳｂとケーシング６３との間には第２ワンウェイクラッチ６５およびツーウェイクラッチ７０が配置される。

次に、図１０〜図１２に基づいて第２動力伝達切換機構Ｓ２の作用を説明する。

第２の実施の形態の第２動力伝達切換機構Ｓ２の作用には、第１の実施の形態と同様に、「エンジン始動モード」、「モータ発進・モータ走行モード」、「回生制動・エンジンブレーキモード」、「回生制動モード」および「エンジン発電モード」の五つのモードがある。

図１０（Ａ）に示すように、「エンジン始動モード」はモータ・ジェネレータＭＧをモータとして駆動してエンジンＥを始動するモードである。摩擦クラッチ６２を係合して第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａを拘束した状態でモータ・ジェネレータＭＧをモータとして駆動すると、第１ワンウェイクラッチ６４、第２ワンウェイクラッチ６５およびツーウェイクラッチ７０が全て係合解除し、モータ・ジェネレータＭＧの駆動力は第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリヤＣａ→第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のリングギヤＲａ→インナーシャフト５１→エンジンＥの経路で伝達され、エンジンＥをクランキングして始動することができる。

図１０（Ｂ）に示すように、「モータ発進・モータ走行モード」はモータ・ジェネレータＭＧをモータとして駆動して車両を発進あるいは走行させるモードである。摩擦クラッチ６２を係合解除して第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａの拘束を解いた状態でモータ・ジェネレータＭＧをモータとして駆動すると、第１ワンウェイクラッチ６４および第２ワンウェイクラッチ６５が係合解除してツーウェイクラッチ７０が係合することで、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のサンギヤＳｂがケーシング６３に拘束される。その結果、モータ・ジェネレータＭＧの駆動力が第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のリングギヤＲｂ→第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリヤＣｂ→アウターシャフト５２→ディファレンシャルギヤＤの経路で伝達され、車両を発進させたり走行させたりすることができる。

図１１（Ｃ）に示すように、「回生制動・エンジンブレーキモード」はモータ・ジェネレータＭＧをジェネレータとして回生制動して発電すると同時にエンジンブレーキを作動させるモードである。摩擦クラッチ６２を係合して第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａを拘束した状態でディファレンシャルギヤＤから駆動力を逆伝達すると、第１ワンウェイクラッチ６４が係合解除し、第２ワンウェイクラッチ６５が係合し、ツーウェイクラッチ７０が係合解除することで、第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のサンギヤＳｂがケーシング６３に拘束される。その結果、ディファレンシャルギヤＤの駆動力がアウターシャフト５２→第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリヤＣｂ→第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のリングギヤＲｂ→モータ・ジェネレータＭＧの経路で伝達され、モータ・ジェネレータＭＧを回生制動する。さらに第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のリングギヤＲｂの駆動力は、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリヤＣａ→第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のリングギヤＲａ→インナーシャフト５１→エンジンＥの経路で伝達され、エンジンブレーキを作動させる。

図１１（Ｄ）に示すように、「回生制動モード」はモータ・ジェネレータＭＧをジェネレータとして回生制動するモードである。摩擦クラッチ６２を係合解除して第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａの拘束を解いた状態でディファレンシャルギヤＤから駆動力を逆伝達すると、第１ワンウェイクラッチ６４が係合して第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のサンギヤＳｂおよびキャリヤＣｂが一体化される。その結果、ディファレンシャルギヤＤの駆動力がアウターシャフト５２→第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のキャリヤＣｂ→第２遊星歯車機構ＰＧＳ２のリングギヤＲｂ→モータ・ジェネレータＭＧの経路で伝達され、モータ・ジェネレータＭＧを回生制動する。このとき、摩擦クラッチ６２が係合解除していて第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａ、リングギヤＲａおよびインナーシャフト５１は自由に回転可能であるため、エンジンＥはアイドリングストップすることも、任意の回転数で回転することもできる。

図１２（Ｅ）に示すように、「エンジン発電モード」はエンジンＥの駆動力でモータ・ジェネレータＭＧをジェネレータとして駆動して発電を行うモードである。摩擦クラッチ６２を係合して第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のサンギヤＳａを拘束した状態でエンジンＥを駆動すると、第１ワンウェイクラッチ６４、第２ワンウェイクラッチ６５およびツーウェイクラッチ７０は全て係合解除し、エンジンＥの駆動力はインナーシャフト５１→第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のリングギヤＲａ→第１遊星歯車機構ＰＧＳ１のキャリヤＣａ→モータ・ジェネレータＭＧの経路で伝達され、モータ・ジェネレータＭＧに発電させる。

以上のように、本実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様の作用効果を達成することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、第１遊星歯車機構ＰＧＳ１および第２遊星歯車機構ＰＧＳ２の各要素の接続関係は実施の形態に限定されず、要求される変速比や回転方向に応じて適宜設定可能である。

１２ 入力軸
１３ 出力軸
１４ 伝達ユニット
１５ 変速軸
１７ ピニオン
１８ 偏心カム
１９ 偏心ディスク（偏心部材）
１９ｂ リングギヤ
２３ 変速アクチュエータ
３３ コネクティングロッド
３６ ワンウェイクラッチ
３８ アウター部材
６２ 摩擦クラッチ（クラッチ手段）
６４ 第１ワンウェイクラッチ（クラッチ手段）
６５ 第２ワンウェイクラッチ（クラッチ手段）
７０ ツーウェイクラッチ（クラッチ手段）
Ｄ ディファレンシャルギヤ
Ｅ エンジン
Ｌ 入力軸の軸線
ＭＧ モータ・ジェネレータ
ＰＧＳ１ 第１遊星歯車機構（遊星歯車機構）
ＰＧＳ２ 第２遊星歯車機構（遊星歯車機構）
Ｓ２ 第２動力伝達切換機構（補助動力伝達手段）
ε 偏心部材の偏心量

Claims (5)

1. エンジン（Ｅ）に接続された入力軸（１２）の回転を変速して出力軸（１３）に伝達する複数の伝達ユニット（１４）を軸方向に並置し、
   前記伝達ユニット（１４）の各々は、
   前記入力軸（１２）と一体に回転する偏心カム（１８）と、
   前記偏心カム（１８）の外周に相対回転自在に嵌合するリングギヤ（１９ｂ）が形成された偏心部材（１９）と、
   前記入力軸（１２）と同軸に配置されて変速アクチュエータ（２３）により回転する変速軸（１５）と、
   前記変速軸（１５）に設けられて前記リングギヤ（１９ｂ）に噛合するピニオン（１７）と、
   前記出力軸（１３）に設けたワンウェイクラッチ（３６）と、
   前記偏心部材（１９）および前記ワンウェイクラッチ（３６）のアウター部材（３８）に接続されて往復運動するコネクティングロッド（３３）とを備え、
   前記変速アクチュエータ（２３）で前記変速軸（１５）を前記入力軸（１２）に対して相対回転させて前記偏心カム（１８）に対する前記偏心部材（１９）の位相を変化させることで、前記入力軸（１２）の軸線（Ｌ）からの前記偏心部材（１９）の偏心量（ε）を変化させて変速比を変更する車両用動力伝達装置であって、
   前記入力軸（１２）および前記出力軸（１３）を接続する補助動力伝達手段（Ｓ２）を前記複数の伝達ユニット（１４）に対して並列に配置し、前記補助動力伝達手段（Ｓ２）の変速比を前記複数の伝達ユニット（１４）の変速比よりも小さく設定し、前記補助動力伝達手段（Ｓ２）の動力伝達経路にモータ・ジェネレータ（ＭＧ）を配置したことを特徴とする車両用動力伝達装置。
2. 前記モータ・ジェネレータ（ＭＧ）は遊星歯車機構（ＰＧＳ１，ＰＧＳ２）を介して前記補助動力伝達手段（Ｓ２）の動力伝達経路に配置され、前記遊星歯車機構（ＰＧＳ１，ＰＧＳ２）よりも前記エンジン（Ｅ）側の動力伝達経路とディファレンシャルギヤ（Ｄ）側の動力伝達経路とにそれぞれクラッチ手段（６２；６４，６５，７０）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の車両用動力伝達装置。
3. 前記遊星歯車機構は、前記モータ・ジェネレータ（ＭＧ）よりも前記エンジン（Ｅ）側の第１遊星歯車機構（ＰＧＳ１）と前記モータ・ジェネレータ（ＭＧ）よりも前記ディファレンシャルギヤ（Ｄ）側の第２遊星歯車機構（ＰＧＳ２）とからなることを特徴とする、請求項２に記載の車両用動力伝達装置。
4. 前記遊星歯車機構（ＰＧＳ１，ＰＧＳ２）よりも前記エンジン（Ｅ）側の前記クラッチ手段は差回転を吸収可能な摩擦クラッチ（６２）であることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の車両用動力伝達装置。
5. 前記遊星歯車機構（ＰＧＳ１，ＰＧＳ２）よりも前記ディファレンシャルギヤ（Ｄ）側のクラッチ手段はワンウェイクラッチ（６４，６５）であることを特徴とする、請求項２〜請求項４の何れか１項に記載の車両用動力伝達装置。
   

Images