JP6217663B2

JP6217663B2 - ハイブリッド車の動力伝達装置

Info

Publication number: JP6217663B2
Application number: JP2015019986A
Authority: JP
Inventors: 浩平三宅
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2015-02-04
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2035-02-04
Also published as: US20160223072A1; US9732843B2; JP2016141321A

Description

この発明は、一方向クラッチとしての機能を発揮および遮断することのできるセレクタブルワンウェィクラッチを備えたハイブリッド車の動力伝達装置に関するものである。

ハイブリッド車は、エンジンに加えてモータもしくはモータ・ジェネレータを駆動力源として備えている。また、動力の分割や合成、あるいは増減速などのために遊星歯車機構を備えている。その一例が特許文献１に記載されている。モータあるいはモータ・ジェネレータ（以下、これらをまとめてモータと記す）は通電されて回転し、また強制的に回転させられて発電するから、回転している際には発熱する。また、遊星歯車機構は歯車が互いに噛み合ってトルクを伝達するから、トルクの伝達時にはそれらの歯面での摩擦などによって発熱する。したがって、特許文献１に記載されたハイブリッド車では、オイルポンプで油圧を発生させることにより、潤滑油を、冷却や潤滑のために、モータおよび遊星歯車機構に供給している。

特開２０１３−０８６６５４号公報

上述したモータや遊星歯車機構に対する潤滑油の供給は、ハウジングや回転軸などに形成された油路を介して行われ、それらの油路の横断面積（流路断面積）に応じた量の潤滑油がモータや遊星歯車機構に供給される。しかしながら、モータが動作しているものの遊星歯車機構がトルクの伝達を行っていない場合、およびモータが動作するとともに遊星歯車機構がトルクを伝達している場合など、それぞれの動作状態が変化するにもかかわらず、潤滑油の供給量は流路断面積に応じた一定の割合に固定されてしまう。したがって、オイルポンプなどの油圧源からの吐出量は、冷却もしくは潤滑の要求が多い方に合わせた量に設定することになるので、例えば遊星歯車機構がトルクを伝達していない場合には遊星歯車機構に対して過剰な潤滑油を供給することになり、動力の損失要因になる可能性がある。

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って、係合状態と解放状態とに切り替えられるセレクタブルワンウェイクラッチの切替動作を利用して、ハイブリッド車におけるモータおよび遊星歯車機構に対する潤滑油の供給量を適正化することの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。

上記目的を達成するため、この発明は、少なくとも三つの回転要素を備えるとともにそれらの回転要素によって差動作用を行う遊星歯車機構と、いずれか一つの前記回転要素に連結されたモータと、係合状態で他の回転要素を固定して前記遊星歯車機構によって前記モータのトルクを伝達させ、かつ解放状態で前記他の回転要素の固定を解除して前記遊星歯車機構がトルクを伝達しない状態にするセレクタブルワンウェイクラッチとを有するハイブリッド車の動力伝達装置であって、前記セレクタブルワンウェイクラッチは、前記係合状態を設定する位置と前記解放状態を設定する位置とに回動させられるセレクタプレートを有し、そのセレクタプレートに、前記遊星歯車機構に対して潤滑油を供給する油路を横断するバルブプレート部が一体に設けられ、そのバルブプレート部に、前記係合状態を設定する位置では前記油路に一致して前記油路を開き、前記解放状態を設定する位置では前記油路と不一致になって前記油路を閉じる貫通孔が形成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、セレクタプレートを係合状態の位置に回動させると、遊星歯車機構における前記他の回転要素が固定され、前記遊星歯車機構が前記モータのトルクを伝達する。同時に、セレクタプレートと一体のバルブプレート部が回動してその貫通孔が前記油路に一致し、その結果、遊星歯車機構に対して潤滑油が供給される。すなわち、遊星歯車機構がトルクを伝達する場合には、前記油路を介して遊星歯車機構に対して潤滑油が供給され、遊星歯車機構の冷却や潤滑が行われる。これに対して、セレクタプレートを解放状態の位置に回動させると、遊星歯車機構における前記他の回転要素の固定が解除され、当該他の回転要素に反力が作用しないので、前記遊星歯車機構はいわゆるフリー状態になってトルクの伝達を行わない。同時に、セレクタプレートと一体のバルブプレート部が係合状態の位置から回動してその貫通孔が前記油路に対して不一致となって油路が閉じられ、その結果、前記油路を介した遊星歯車機構への潤滑油の供給が停止される。それに伴ってモータに対する潤滑油の供給量が多くなる。このように、動作状態に応じた潤滑油の供給が行われるので、過剰もしくは不必要に潤滑油を吐出したり、それに伴って動力損失が増大したりすることを防止もしくは抑制することができる。

この発明に係る動力伝達装置の一例の一部を示す概略的な断面図である。そのＳＯＷＣにおけるセレクタプレートを主として示す概略的な分解斜視図である。セレクタプレートを係合位置と解放位置とに回動させた場合の貫通孔の位置を示す模式的な正面図である。

図１はこの発明に係る動力伝達装置の一例を模式的に示す断面図であり、発電機能のあるモータ１と、遊星歯車機構２とが同一軸線上に並んで配置されている。モータ１は図示しないエンジンが出力するトルクで回転させられて発電を行い、それに伴う反力でエンジンの回転数を制御するように構成されている。また、遊星歯車機構２は、エンジンの回転数を低下させる高速段を選択的に設定するいわゆるオーバードライブ機構とされている。この遊星歯車機構２は、サンギヤ４とキャリヤ５とリングギヤ６を回転要素として差動作用を行うように構成され、モータ１とリヤカバー３との間に配置されている。そのサンギヤ４にモータ１におけるロータ７が連結されている。また、キャリヤ５には、エンジンが出力した動力をモータ１側と図示しない出力部材とに分割する動力分割機構における所定の反力要素（それぞれ図示せず）が連結されている。さらに、リングギヤ６は反力要素（もしくは固定要素）であり、選択的に固定されるように構成されている。

このリングギヤ６を選択的に固定するセレクタブルワンウェイクラッチ（ＳＯＷＣと記す）８が設けられている。ＳＯＷＣ８は、従来知られているものと同様の構成であって、ポケットプレート９とノッチプレート１０とを相対回転可能に互いに対向させて配置するとともに、これらのプレート９，１０の間にセレクタプレート１１を所定角度回動可能に挟み込んで構成されている。ポケットプレート９のノッチプレート１０に対向する面には、凹部である複数のポケットが円周方向に所定の間隔をあけて形成されており、それぞれのポケットには、ノッチプレート１０に向けて突出および退入可能に複数のストラット（係合片）が配置されている。また、ノッチプレート１０における前記ポケットプレート９に対向する面には、前記ストラットの先端部を入り込ませる凹部であるノッチが、前記ストラットと対応して、すなわちストラットと同数で同一半径の円周上に形成されている。さらに、セレクタプレート１１には、ストラットをノッチ側に突き出させる窓孔（貫通孔）が各ストラットに対応させて設けられている。このセレクタプレートは、その窓孔が円周方向でストラットに一致する位置（係合位置）と、窓孔がストラットに対して円周方向にずれてポケットおよびノッチを閉じる位置（解放位置）とに回動するように構成されている。このＳＯＷＣ８は、前記遊星歯車機構２と同一軸線上でリヤカバー３側に配置されている。そして、ポケットプレート９がその外周部でリヤカバー３に対してスプライン嵌合し、またノッチプレート１０が前記リングギヤ６に連結されている。

図２は、上記のセレクタプレート１１を示しており、このセレクタプレート１１は全体としてほぼ環状をなす薄板の部材であり、複数の窓孔１２が形成されている。これは、前述したように、ポケットプレート９に保持されているストラット１３を貫通させ、あるいはストラット１３をポケット内に押し込んでおくためのものである。このセレクタプレート１１の外周の一部が外側に突出していてここがバルブプレート部１４となっている。このバルブプレート部１４に貫通孔１５が形成されている。

一方、ポケットプレート９の外周の一部が、上記のバルブプレート部１４と同様に外周側に突出しており、その突出部分１６に前記バルブプレート部１４を密着させて摺動させるように構成されている。そして、この突出部分１６には、バルブプレート部１４がセレクタプレート１１と一体となって前述した係合位置に回動した場合に前記貫通孔１５と一致して開口するポート孔１７が形成されている。このポート孔１７は、バルブプレート部１４がセレクタプレート１１と一体となって前述した解放位置に回動した場合に前記貫通孔１５に対してずれ、その結果、バルブプレート部１４が貫通孔１５を閉じるようになっている。さらに、前記バルブプレート部１４をポケットプレート９における突出部分１６に摺動可能に密着させるように、突出部分１６との間に挟み付けるプレートカバー１８が設けられている。このプレートカバー１８は、前記突出部分１６とほぼ同一形状の板状の部材であり、ボルトなどの適宜の固定手段で前記突出部分１６に取り付けられている。また、このカバープレート１８には、突出部分１６に取り付けた状態で前記ポート孔１７と同一軸線上に位置する他のポート孔１９が形成されている。したがって、当該他のポート孔１９は、前記バルブプレート部１４によって、前記ポート孔１７に対して開閉されるように構成されている。

なお、セレクタプレート１１は、その外周側にセレクタプレート１１の接線方向に向けて配置されたアクチュエータ２０によって、前記係合位置と解放位置とに回動させられるように構成されている。このアクチュエータ２０としては、電磁力で前後動するソレノイドや油圧によって前後動する油圧シリンダなどを採用することができる。

ここで、前記モータ１および遊星歯車機構２に潤滑油を供給する油路について説明すると、前記モータ１の外周側には、ケーシング２１を貫通させて形成された主油路２２が形成されており、この主油路２２から分岐して第１分岐油路２３および第２分岐油路２４が設けられている。第１分岐油路２３は、モータ１に向けて潤滑油を供給するためのものであって、モータ１の外周側からモータ１の回転中心側に向けて潤滑油を吐出するように構成されている。また、第２分岐油路２４は、主として、遊星歯車機構２に対して潤滑油を供給するためのものであって、ケーシング２１および前記リヤカバー３の内部を通り、リヤカバー３の内面中心部に開口している。前述したセレクタプレート１１におけるバルブプレート部１４やこれを挟み込んでいる前記突出部分１６およびプレートカバー１８は、第２分岐油路２４の途中の部分を横切っている。そして、その横切っている部分で、各ポート孔１７，１９に第２分岐油路２４が連通されている。したがって、バルブプレート部１４あるいは貫通孔１５は、第２分岐油路２４を遮断し、また連通させるバルブ機構となっている。

なお、第１分岐油路２３の横断面積（流路断面積）Ａ１に対して、第２分岐油路２４の横断面積（流路断面積）Ａ２が大きく（Ａ１＜Ａ２）なっている。これは、主油路２２から両方の分岐油路２３，２４に潤滑油を供給する場合、第２分岐油路２４を介して遊星歯車機構２に供給する潤滑油の割合を、第１分岐油路２３を介してモータ１に供給する潤滑油の割合より多くするためである。

つぎに作用について説明する。ＳＯＷＣ８におけるセレクタプレート１１を係合位置に回動させると、窓孔１２がストラットの位置（位相）と一致することにより、ストラットが窓孔１２を通過してノッチプレート１０側に突き出る。その状態でノッチプレート１０およびこれと一体のリングギヤ６に例えば負回転方向（エンジンの回転方向とは反対の方向）にトルクが掛かると、ストラットの先端部がノッチの内壁面に突き当たってノッチプレート１０とセレクタプレート１１との間でトルクが伝達される状態になる。すなわち、リングギヤ６が負回転方向に対して固定される。したがって、モータ１が負回転方向のトルクを出力するとリングギヤ６が固定されていることにより、キャリヤ５が正回転方向に回転する。すなわち、遊星歯車機構２がモータ１の出力トルクを伝達する。

セレクタプレート１１が係合位置に回動していると、セレクタプレート１１と一体のバルブプレート部１４に形成されている貫通孔１５が、図３に実線で示すように、各ポート孔１７，１９と同一軸線上に一致し、各ポート孔１７，１９が開かれて第２分岐油路２４が連通状態になる。したがって、潤滑油は主油路２２から第１分岐油路２３を介してモータ１に供給される一方、第２分岐油路２４を介してＳＯＷＣ８や遊星歯車機構２の回転中心側の部分に供給される。その潤滑油は、更に、回転軸同士の間や軸受部分の隙間などを通って遊星歯車機構２に流れ、このようにして遊星歯車機構２に潤滑油が供給される。すなわち、ＳＯＷＣ８が係合状態になってモータ１のトルクを遊星歯車機構２が伝達する状態では、モータ１と遊星歯車機構２との両方に潤滑油が供給される。その場合の潤滑油の割合は、各分岐油路２３，２４の流路断面積Ａ１，Ａ２に比例した割合になり、上述した構成では、遊星歯車機構２に向けた潤滑油の供給割合が多くなる。したがって、モータ１が通電されて発熱し、また遊星歯車機構２がトルクを伝達することに伴う摩擦などによって発熱するとしても、必要十分に潤滑油が供給されるので、過度に温度が高くなるなどの事態が防止もしくは抑制される。

これに対してＳＯＷＣ８が解放状態に制御されると、遊星歯車機構２に対する潤滑油の供給が停止もしくは削減される。すなわち、セレクタプレート１１が解放位置に回動すると、セレクタプレート１１と一体のバルブプレート部１４に形成されている貫通孔１５が、図３に破線で示す位置に移動し、各ポート孔１７，１９からずれる。その結果、各ポート孔１７，１９がバルブプレート部１４によって閉じられる。こうして第２分岐油路２４が遮断されるので、第２分岐油路２４を介しては遊星歯車機構２に潤滑油が供給されない。主油路２２の潤滑油は、その全量がモータ１に向けて供給される。

このようにこの発明に係る上記の動力伝達装置では、遊星歯車機構２がトルクを伝達しないことによりその摩擦や発熱が特には問題にならない場合に遊星歯車機構２に対して潤滑油を積極的には供給しないので、その分、オイルポンプが吐出するべき油量を少なくすることができる。すなわち、オイルポンプを必要以上に駆動することがないので、動力損失を低減することができる。また、上記の動力伝達装置では、ＳＯＷＣ８の切替動作を利用して潤滑油の供給および停止を行うので、潤滑油の供給および停止を、遊星歯車機構２によるトルクの伝達とトルク伝達の解消とに確実に連動させることができ、またそのための機構を簡単な構成とすることができる。

１…モータ、２…遊星歯車機構、３…リヤカバー、４…サンギヤ、５…キャリヤ、６…リングギヤ、７…ロータ、８…セレクタブルワンウェイクラッチ（ＳＯＷＣ）、９…ポケットプレート、１０…ノッチプレート、１１…セレクタプレート、１４…バルブプレート部、１５…貫通孔、１６…突出部分、１７…ポート孔、１８…プレートカバー、１９…他のポート孔、２１…ケーシング、２２…主油路、２３…第１分岐油路、２４…第２分岐油路。

Claims

少なくとも三つの回転要素を備えるとともにそれらの回転要素によって差動作用を行う遊星歯車機構と、いずれか一つの前記回転要素に連結されたモータと、係合状態で他の回転要素を固定して前記遊星歯車機構によって前記モータのトルクを伝達させ、かつ解放状態で前記他の回転要素の固定を解除して前記遊星歯車機構がトルクを伝達しない状態にするセレクタブルワンウェイクラッチとを有するハイブリッド車の動力伝達装置において、
前記セレクタブルワンウェイクラッチは、前記係合状態を設定する位置と前記解放状態を設定する位置とに回動させられるセレクタプレートを有し、
そのセレクタプレートに、前記遊星歯車機構に対して潤滑油を供給する油路を横断するバルブプレート部が一体に設けられ、
そのバルブプレート部に、前記係合状態を設定する位置では前記油路に一致して前記油路を開き、前記解放状態を設定する位置では前記油路と不一致になって前記油路を閉じる貫通孔が形成されている
ことを特徴とするハイブリッド車の動力伝達装置。