JP6319611B2 - 車両のトランスアクスル装置 - Google Patents

Description

本発明は車両のトランスアクスル装置に関するものである。

例えばハイブリッド車やプラグインハイブリッド車のように、複数の走行駆動源を備えた車両が知られている。ハイブリッド車やプラグインハイブリッド車は、エンジン及び電動モータを走行駆動源として備えている。そして、このようなハイブリッド車等において、電動モータを介さずにエンジンにより走行駆動するエンジン直結モードが可能な車両が開発されている。

例えば特許文献１の図１に記載された車両には、エンジン及び電動モータとドライブシャフトとの間に介装されて動力を伝達するトランスアクスル装置が設けられている。特許文献１に記載されたトランスアクスル装置には、エンジンの駆動軸と電動モータの駆動軸とドライブシャフトにデフ（差動装置）を介して接続される出力軸とが備えられ、電動モータの駆動軸と出力軸との間及びエンジンと出力軸との間に、複数のギヤを噛み合わせて構成される動力伝達機構が夫々備えられており、電動モータにより出力軸を駆動可能であるとともに、エンジンにより出力軸を駆動可能となっている。

国際公開第２００９／１２８２８８号

上記特許文献１のトランスアクスル装置では、エンジンの駆動軸と出力軸とが１組のギヤからなる１つの動力伝達機構を介して動力を伝達し走行駆動可能な構成になっている。
したがって、エンジン直結モード時には、トランスアクスル装置における減速比は一定となる。ところで、エンジンにおいて出力トルクが効率よく得られる回転速度は、一般的に電動モータに比べて狭い範囲である。したがって、エンジンの効率の低い回転速度範囲では、電動モータによって駆動をアシストしなければならない場合がある。

しかしながら、例えばハイブリッド車では、電動モータに供給する電力は、エンジンによって発電機を駆動して発生した電力を用いていることから、電動モータにより走行駆動すると、適切な回転速度範囲でエンジンによって走行駆動するよりも効率が低く、燃費が低下してしまう虞がある。したがって、エンジンの回転速度範囲を適切に維持した上で駆動可能な走行速度範囲を広げて、エンジンによる走行駆動の機会を極力増加させ、燃費を向上させることが望まれている。

また、ハイブリッド車においては、ＥＶ走行モード、パラレル走行モード、シリーズ走行モードといった各種走行モードが可能な、部品点数を抑えたトランスアクスル装置が要求されている。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、走行駆動源としてエンジンと電動機を備えた車両のトランスアクスル装置であって、広い走行速度範囲でエンジンによる走行駆動を可能とするとともに、部品点数を抑え、各種走行モードが可能な車両のトランスアクスル装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、車両に搭載されたエンジンの駆動軸と同軸配置され、当該駆動軸に接続される第１の駆動軸と、第１の駆動軸と平行に配置され、車両の走行駆動軸に差動装置を介して動力を伝達する出力軸と、出力軸と平行に配置され、車両に搭載されたバッテリから電力を供給されて駆動する電動モータとして作動する第１の電動機に接続される第２の駆動軸と、第２の駆動軸と平行もしくは同軸に配置され、発電機として作動する車両に搭載された第２の電動機に接続される第３の駆動軸と、複数のギヤを噛み合わせて構成され第１の駆動軸と出力軸との間で動力を伝達するエンジン動力伝達ギヤ列と、複数のギヤを噛み合わせて構成され第２の駆動軸と出力軸との間で動力を伝達する第１の電動機動力伝達ギヤ列と、複数のギヤを噛み合わせて構成され第１の駆動軸と第３の駆動軸との間で動力を伝達する第２の電動機動力伝達ギヤ列と、を備えた車両のトランスアクスル装置であって、エンジン動力伝達ギヤ列は、第１の駆動軸と出力軸との間で動力を伝達する第１のエンジン動力伝達ギヤ列と、第１の駆動軸と出力軸との間で動力を伝達し第１のエンジン動力伝達ギヤ列と減速比が異なる第２のエンジン動力伝達ギヤ列と、を具備し、第１のエンジン動力伝達ギヤ列は、第１の駆動軸に設けられたアイドラギヤと、出力軸に設けられアイドラギヤに噛み合う第１のギヤとにより構成され、第１の電動機動力伝達ギヤ列は、第２の駆動軸に設けられた第２のギヤとアイドラギヤと第１のギヤとにより構成され、第１のギヤとアイドラギヤとが噛み合い、アイドラギヤと第２のギヤとが噛み合うように構成されて、第１のエンジン動力伝達ギヤ列と第１の電動機動力伝達ギヤ列はアイドラギヤを共用し、第１のエンジン動力伝達ギヤ列は、第１の駆動軸と出力軸との間の動力の伝達路を接続または切断に切り換える第１の動力断接手段を有し、第２のエンジン動力伝達ギヤ列は、第１の駆動軸に設けられた第３のギヤと、出力軸に回転可能に支持され第３のギヤと噛み合う第４のギヤとにより構成されるとともに、第１の駆動軸と出力軸との間の動力の伝達路を接続または切断に切り換える第２の動力断接手段を有し、第２の電動機動力伝達ギヤ列は、第３の駆動軸に設けられた第５のギヤと第３のギヤとにより構成されることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１において、第１のエンジン動力伝達ギヤ列及び第２のエンジン動力伝達ギヤ列を構成するギヤの噛み合い数は、奇数及び偶数のうちいずれか一方であり、第１の電動機動力伝達ギヤ列を構成するギヤの噛み合い数は、奇数及び偶数のうちの他方であることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１又は２において、第１の動力断接手段は、第１の駆動軸に対してアイドラギヤを断接切り換え可能な同期噛み合い装置であることを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項において、第２の電動機動力伝達ギヤ列を構成するギヤの噛み合い数が奇数であることを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項において、第２の動力断接手段は、出力軸に対して第４のギヤを断接切り換え可能な同期噛み合い装置であることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項において、第２の電動機動力伝達ギヤ列の減速比は、第１の電動機動力伝達ギヤ列の減速比より小さいことを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項において、第１のエンジン動力伝達ギヤ列の減速比及び第２のエンジン動力伝達ギヤ列の減速比のうち、いずれか一方は車両が最高車速に達するための第１の減速比に設定され、他方は第１の減速比よりも小さな値である第２の減速比に設定されることを特徴とする。

本発明の請求項１の車両のトランスアクスル装置では、エンジン動力伝達ギヤ列を介して第１の駆動軸から出力軸に動力が伝達されてエンジンによる走行駆動が可能になるとともに、第１の電動機動力伝達ギヤ列を介して第２の駆動軸から出力軸に動力が伝達されて第１の電動機による走行駆動が可能になる。
更に、エンジン動力伝達ギヤ列が減速比の異なる第１のエンジン動力伝達ギヤ列と第２のエンジン動力伝達ギヤ列とを具備し、第１の動力断接手段を接続することで第１のエンジン動力伝達ギヤ列を介してエンジンから出力軸に動力が伝達可能となり、第２の動力断接手段を接続することで第２のエンジン動力伝達ギヤ列を介してエンジンから出力軸に動力が伝達可能となる。

これにより、エンジンと第１の電動機により走行駆動可能な車両において、第１の動力断接手段及び第２の動力断接手段を選択的に接続することで、エンジンによる走行駆動時に減速比を変化させることができ、エンジンの回転速度を適切な範囲に限定した上で広い走行速度範囲でエンジンによる走行駆動が可能となる。
また、第１のエンジン動力伝達ギヤ列と第１の電動機動力伝達ギヤ列は、アイドラギヤを共用しているので、ギヤの使用枚数を低減し、部品点数を低減させることができる。

また、アイドラギヤに対して第１のギヤ及び第２のギヤを噛み合わせるように、エンジンの駆動軸、第１の駆動軸及び出力軸を配置すればよいので、これらの軸の配置の自由度を向上させることができる。
また、第１の駆動軸と第３の駆動軸とが第２の電動機動力伝達ギヤ列を介して動力を伝達するので、エンジンにより第２の電動機を駆動することができる。

そして、エンジンにより車両の走行駆動軸を駆動するエンジン直結モードが２つと、電動モータにより走行駆動軸を駆動するＥＶ走行モード、エンジン及び電動モータの両方で走行駆動軸を駆動するパラレル走行モード、電動モータにより走行駆動軸を駆動するとともにエンジンによって発電機を駆動するシリーズ走行モードが可能となるので、ハイブリッド車に好適なトランスアクスル装置を提供することができる。
また、第２のエンジン動力伝達ギヤ列は、第３のギヤと第４のギヤとにより構成され、第２の電動機動力伝達ギヤ列は、第５のギヤと第３のギヤとにより構成されるので、第２のエンジン動力伝達ギヤ列と第２の電動機動力伝達ギヤ列とで第３のギヤを共有する。これにより、ギヤの使用枚数を低減し、部品点数を低減させることができるとともに、第２のエンジン動力伝達ギヤ列と第２の電動機動力伝達ギヤ列とを軸線方向で同一位置に配置して、トランスアクスル装置のギヤ列数を抑制し、軸線方向での寸法を低減させることができる。

本発明の請求項２の車両のトランスアクスル装置では、第１のエンジン動力伝達ギヤ列及び第２のエンジン動力伝達ギヤ列を構成するギヤの噛み合い数が奇数及び偶数のうちいずれか一方であり、第１の電動機動力伝達ギヤ列を構成するギヤの噛み合い数が奇数及び偶数のうちの他方であるので、出力軸を介して第１の駆動軸と第２の駆動軸とは逆方向に回転する。したがって、エンジンと第１の電動機が同時に作動しこれらの回転速度が変化したときに、エンジンにより車体が受ける反動トルクと、第１の電動機により車体が受ける反動トルクとが相殺され、車体（パワープラント）の揺れを低減させることができる。

特に、エンジン及び第１の電動機が車両に横置きで配置されている場合には、エンジン作動により発生するジャイロモーメントと第１の電動機の作動により発生するジャイロモーメントとが打ち消し合うことで、車両の旋回性能を向上させることができる。
本発明の請求項３の車両のトランスアクスル装置では、第１の動力断接手段によりアイドラギヤと第１の駆動軸とを接続することで、エンジンから第１のエンジン動力伝達ギヤ列を介して出力軸に動力を伝達することができる。また、第１の動力断接手段によりアイドラギヤと第１の駆動軸との接続を切り離すことで、エンジンの連れ回りによるエネルギー効率の悪化を防止しつつ第１の電動機から第１の電動機動力伝達ギヤ列を介して出力軸に動力を伝達することができる。このように、第１の動力断接手段の断接を切換えることで、エンジンによる走行駆動と第１の電動機による走行駆動の切り換えを可能にして、車両のエネルギー効率を向上させることができる。

また、第１の動力断接手段が同期噛み合い装置であるので、アイドラギヤと第１の駆動軸との接続を滑らかに行うことができるとともにコンパクトに構成することができる。更には一般的な湿式多板クラッチによる動力伝達手段に比べて、非結合時のフリクションを抑えて燃費を向上させるとともに、動力断接手段の切り換え作動に必要とする消費エネルギーを低減させることができる。

本発明の請求項４の車両のトランスアクスル装置では、第３のギヤ組のギヤの噛み合い数が奇数であるので、第１の駆動軸と第３の駆動軸とが逆方向に回転する。これにより、エンジンと第２の電動機が同時に作動したときに、エンジンにより車体が受ける反動トルクと、第２の電動機により車体が受ける反動トルクとが相殺され、車体（パワープラント）の揺れを更に軽減することができる。

本発明の請求項５の車両のトランスアクスル装置では、第２の動力断接手段により第４のギヤと出力軸とを接続することで、エンジンから第２のエンジン動力伝達ギヤ列を介して出力軸に動力を伝達することができる。
また、第２の動力断接手段が同期噛み合い装置であるので、第４のギヤと出力軸との接続を滑らかに行うことができるとともにコンパクトに構成することができる。更には非結合時のフリクションを抑えて燃費を向上させるとともに、第２の動力断接手段の切り換え作動に必要とする消費エネルギーを低減させることができる。

本発明の請求項６の車両のトランスアクスル装置では、エンジンと発電機との間に介装される第２の電動機動力伝達ギヤ列の減速比は、電動モータと出力軸との間に介装される第１の電動機動力伝達ギヤ列の減速比より小さいので、エンジンにより発電機を高速で駆動して発電能力を向上させ、電動モータによる走行駆動時に減速比を大きくして走行駆動トルクを向上させることができる。

本発明の請求項７の車両のトランスアクスル装置では、第１のエンジン動力伝達ギヤ列及び第２のエンジン動力伝達ギヤ列のうち、減速比が第１の減速比に設定されたエンジン動力伝達ギヤ列を介してエンジンから出力軸に動力を伝達して走行することで、車両が最高車速に達することができ、減速比が第１の減速比より低い第２の減速比に設定されたエンジン動力伝達ギヤ列を介してエンジンから出力軸に動力を伝達して走行することで、エンジンの回転速度を抑えて高効率走行が可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るトランスアクスル装置の模式図である。 第１の実施形態のトランスアクスル装置におけるギヤの噛み合い状態を示す説明図である。 第１の実施形態のトランスアクスル装置におけるＥＶ走行モード時での動力伝達経路を示す説明図である。 第１の実施形態のトランスアクスル装置におけるシリーズ走行モード時での動力伝達経路を示す説明図である。 第１の実施形態のトランスアクスル装置におけるエンジン直結１速モード時での動力伝達経路を示す説明図である。 第１の実施形態のトランスアクスル装置におけるエンジン直結２速モード時での動力伝達経路を示す説明図である。 パラレル走行モード時における第１の実施形態のトランスアクスル装置での各軸の回転方向を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るトランスアクスル装置の模式図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るトランスアクスル装置の模式図である。図２は、第１の実施形態のトランスアクスル装置におけるギヤの噛み合い状態を示す説明図である。なお、図２は、第１の実施形態トランスアクスル装置の側方から見た図である。
本発明の第１の実施形態に係るトランスアクスル装置１は、走行駆動源としてエンジン２と電動モータ３（第１の電動機）を横置きに搭載したハイブリッド車両（以下、車両という）に採用される。本実施形態の車両は、車両の前部にエンジン２と電動モータ３を搭載し、前車軸であるドライブシャフト４（走行駆動軸）を駆動するＦＦ車である。

図１に示すように、本実施形態に係る車両では、エンジン２と電動モータ３は、トランスアクスル装置１を挟んで車両の左右方向に離間して配置されている。また、電動モータ３の車両左方には、発電機５(第２の電動機)が隣接して備えられている。なお、エンジン２、電動モータ３、トランスアクスル装置１及び発電機５は、車両のパワープラントを構成し、車体に一体的に支持されている。

トランスアクスル装置１は、ドライブプレート１０を介して、エンジン２のクランクシャフト（駆動軸）と同軸配置され、当該クランクシャフトに接続されるエンジン軸１１（第１の駆動軸）と、電動モータ３により駆動されるモータ軸１２（第２の駆動軸）、発電機５の駆動軸である発電機軸１３（第３の駆動軸）及び出力軸１４を備えている。
エンジン軸１１、モータ軸１２、発電機軸１３、及び出力軸１４は、互いに平行に車両左右方向に延びるように配置されている。

エンジン軸１１の車両右方端部に、ドライブプレート１０が接続されている。
モータ軸１２は、中空状に形成され、その内部に発電機軸１３が同軸上に配置されている。発電機軸１３は、モータ軸１２よりも長く形成され、両端部が夫々モータ軸１２よりも外方に突出している。モータ軸１２の両端部内部には、モータ軸１２と発電機軸１３との間に夫々ベアリング１５（軸受け手段）が備えられている。ベアリング１５は、モータ軸１２と発電機軸１３とを互いに回転可能に支持している。モータ軸１２及び発電機軸１３は、夫々車両左方端部がトランスアクスル装置１から突出しており、モータ軸１２の車両左方端部近傍が電動モータ３に接続され、発電機軸１３の車両左方端部近傍が発電機５に接続されている。

また、トランスアクスル装置１には、左右のドライブシャフト４に動力を配分する差動装置１６が備えられている。
出力軸１４は、その車両右方端部近傍に設けられたファイナルギヤ２０を介して差動装置１６に動力を伝達可能に構成されている。
エンジン軸１１には、車両右方（エンジン２側）から順番に、エンジン軸固定ギヤ２１（第３のギヤ）及びアイドラギヤ２２が配置されている。

エンジン軸固定ギヤ２１はエンジン軸１１に固定され、エンジン軸１１の回転に伴って回転する。アイドラギヤ２２は、エンジン軸１１に対して回転可能に支持されている。更に、エンジン軸１１には、エンジン軸１１とアイドラギヤ２２とを接続及び切断を切り換え可能な第１のシンクロナイザ２３(同期噛み合い装置、第１の動力断接手段)が備えられている。第１のシンクロナイザ２３は、図示しないアクチュエータ等により切り換え操作可能となっている。

モータ軸１２の車両右方端部近傍には、モータ軸固定ギヤ２６（第２のギヤ）が備えられている。モータ軸固定ギヤ２６は、モータ軸１２に固定されており、モータ軸１２とともに回転する構成になっている。更に、モータ軸固定ギヤ２６とアイドラギヤ２２とは噛み合うように、エンジン軸１１の軸方向で一致するように配置されている。
また、出力軸１４の車両左方端部近傍には、出力軸固定ギヤ２７（第１のギヤ）が備えられている。出力軸固定ギヤ２７は、出力軸１４に固定されており、出力軸１４とともに回転する構成になっている。更に、出力軸固定ギヤ２７とアイドラギヤ２２とは噛み合うように、エンジン軸１１の軸方向で一致するように配置されている。なお、アイドラギヤ２２と出力軸固定ギヤ２７とは、第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８を構成している。即ちエンジン軸１１と出力軸１４とは、図１、２に示すように、２つのギヤ２２、２７からなり噛み合い数が１つである第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８を介して動力伝達可能に構成されている。ここで、噛み合い数とは、複数のギヤが動力を伝達することによってギヤの回転方向が切り換わる回数のことを表しており、ギヤ同士の歯と歯が接触する箇所の数を表したものではない。

また、モータ軸固定ギヤ２６とアイドラギヤ２２と出力軸固定ギヤ２７とは、モータ動力伝達ギヤ列２９を構成している。即ちモータ軸１２と出力軸１４とは、３つのギヤ２６、２２、２７からなり噛み合い数が２つであるモータ動力伝達ギヤ列２９（第１の電動機動力伝達ギヤ列）を介して動力伝達可能に構成されている。
発電機軸１３の車両右方端部近傍には、発電機軸固定ギヤ３１（第５のギヤ）が備えられている。発電機軸固定ギヤ３１は、発電機軸１３に固定されており、発電機軸１３とともに回転する構成になっている。更に、発電機軸固定ギヤ３１とエンジン軸固定ギヤ２１とは噛み合うように、エンジン軸１１の軸方向で一致するように配置されている。なお、エンジン軸固定ギヤ２１と発電機軸固定ギヤ３１は、発電機動力伝達ギヤ列３２（第２の電動機動力伝達ギヤ列）を構成している。即ちエンジン軸１１と発電機軸１３とは、２つのギヤ２１、３１からなり噛み合い数が１つである発電機動力伝達ギヤ列３２を介して常に動力伝達可能に構成されている。

また、出力軸１４には、ファイナルギヤ２０と出力軸固定ギヤ２７との間に、出力軸遊転ギヤ３５（第４のギヤ）が設けられている。出力軸遊転ギヤ３５は、出力軸１４に回転可能に支持され、エンジン軸固定ギヤ２１に噛み合うように、エンジン軸の軸方向位置が一致して配置されている。更に、出力軸１４には、出力軸遊転ギヤ３５と出力軸１４とを接続及び切断に切り換え可能な第２のシンクロナイザ３６(同期噛み合い装置、第２の動力断接手段)が備えられている。第２のシンクロナイザ３６は、図示しないアクチュエータ等により切り換え操作可能となっている。なお、エンジン軸固定ギヤ２１と出力軸遊転ギヤ３５は、第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７を構成している。更に、第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８の減速比と第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７の減速比とは異なるように設定されている。

例えば、第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８の減速比を車両が最高車速に達するための第１の減速比に設定し、第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７の減速比を第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８における第１の減速比よりも小さい値である第２の減速比にすればよい。
以上のような構成により、第１の実施形態のトランスアクスル装置１では、エンジン軸１１と発電機軸１３とは発電機動力伝達ギヤ列３２を介して常に動力伝達可能に構成され、モータ軸１２と出力軸１４とはモータ動力伝達ギヤ列２９を介して常に動力伝達可能に構成されている。

図３は、第１の実施形態のトランスアクスル装置１におけるＥＶ走行モード時での動力伝達経路を示す説明図である。図４は、第１の実施形態のトランスアクスル装置１におけるシリーズモード時での動力伝達経路を示す説明図である。
図３に示すように、エンジン軸１１とアイドラギヤ２２とが接続されないように第１のシンクロナイザ２３を作動制御するとともに、出力軸１４と出力軸遊転ギヤ３５とが接続されないように第２のシンクロナイザ３６を作動制御し、車両に搭載された図示しないバッテリから電力を供給して電動モータ３を駆動することで、ＥＶ走行モードが可能となる。このとき、モータ軸１２からモータ動力伝達ギヤ列２９を介して出力軸１４に動力が伝達し、ドライブシャフト４を駆動する。

また、ＥＶ走行モードと同様に、第１のシンクロナイザ２３及び第２のシンクロナイザ３６を切断するように作動制御することで、シリーズ走行モードも可能である。詳しくは、図４に示すように、エンジン２を駆動することで、エンジン軸１１から発電機動力伝達ギヤ列３２を介して動力が伝達し、発電機５を駆動する。そして、発電機５により発電された電力を電動モータ３に供給して駆動することで、上記ＥＶ走行モードと同様に電動モータ３から出力軸１４に動力が伝達し、ドライブシャフト４を駆動して、車両の走行駆動輪を駆動する。

このように、エンジン軸１１とアイドラギヤ２２とが接続されないように第１のシンクロナイザ２３を作動制御するとともに、出力軸１４と出力軸遊転ギヤ３５とが接続されないように第２のシンクロナイザ３６を作動制御することで、ＥＶ走行モード及びシリーズ走行モードが可能となる。
図５は、第１の実施形態のトランスアクスル装置１におけるエンジン直結１速モード時での動力伝達経路を示す説明図である。図６は、第１の実施形態のトランスアクスル装置１におけるエンジン直結２速モード時での動力伝達経路を示す説明図である。

本実施形態のトランスアクスル装置１は、第１のシンクロナイザ２３及び第２のシンクロナイザ３６のいずれか一方を接続させることで、エンジン２からドライブシャフト４に動力を伝達するエンジン直結モード（エンジン直結１速モード、エンジン直結２速モード）が可能である。
図５に示すように、エンジン軸１１とアイドラギヤ２２とが接続するように第１のシンクロナイザ２３を作動制御するとともに、出力軸１４と出力軸遊転ギヤ３５とが切断するように第２のシンクロナイザ３６を作動制御することで、エンジン軸１１から第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８を介して出力軸１４に動力が伝達可能となる。（エンジン直結１速モード）
また、図６に示すように、出力軸１４と出力軸遊転ギヤ３５とが接続するように第２のシンクロナイザ３６を作動制御するとともに、エンジン軸１１とアイドラギヤ２２とが切断するように第１のシンクロナイザ２３を作動制御することで、エンジン軸１１から第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７を介して出力軸１４に動力が伝達可能となる。（エンジン直結２速モード）
第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８と第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７とは減速比が異なるので、第１のシンクロナイザ２３及び第２のシンクロナイザ３６のいずれかを選択して接続することで、エンジン軸１１と出力軸１４とを接続するエンジン直結モードにおいて減速比を変更することができる。

これにより、エンジン２の回転速度を適切な範囲に限定した上で、走行速度範囲を広げることができ、エンジン２のみにより走行駆動するエンジン直結モードの機会を増加させ、燃費の低減を図ることができる。
特に、上記のように、第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８の減速比を車両が最高車速に達するための第１の減速比に設定し、第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７の減速比を第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８における第１の減速比よりも小さい値である第２の減速比にすることで、高速走行と高効率走行との両立を図ることができる。

詳しくは、例えば６速ＡＴ車のように多段変速が可能な車両においては、一般的に最高車速に達するのは、最も大きい変速段（例えば６速）ではなく、それよりも小さい変速段（例えば４速または５速）であり、このときの変速比は車両によって一意的に決定される。そこで、第１の減速比を車両が最高車速に達する減速比に設定することにより、第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８を介して走行駆動することで、最高車速に達する高速走行が可能となる。

また、第２の減速比を第１の減速比よりも小さい値（例えば６速相当）に設定することにより、第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７を介して走行駆動することで、第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８を介するよりも減速比の小さい、即ちエンジン２の回転速度を抑えた高効率走行が可能となる。これは、中高速で定常走行（クルーズ走行）する場合に適しており、車両の燃費を改善することができる。

なお、エンジン直結モード時に、エンジン２の駆動とともに電動モータ３を駆動することで、エンジン２と電動モータ３の両方から出力軸１４に動力が伝達されてドライブシャフト４を駆動するパラレル走行モードも可能である。したがって、パラレル走行モードによって、最高速度を実現させる車両においては、上記第１の減速比、即ち第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８の減速比を、パラレル走行モードにおいて最高車速が実現されるように設定すればよい。

また、本実施形態では、第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８とモータ動力伝達ギヤ列２９とでアイドラギヤ２２を共用している。また、発電機動力伝達ギヤ列３２と第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７とでエンジン軸固定ギヤ２１を共用している。したがって、ギヤの使用枚数を抑制することができ、トランスアクスル装置１の部品コスト及び重量の低減を図ることができる。

また、アイドラギヤ２２やエンジン軸固定ギヤ２１の共用により、第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８及びモータ動力伝達ギヤ列２９、発電機動力伝達ギヤ列３２及び第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７をコンパクトかつ簡易な構成にすることができる。
また、アイドラギヤ２２に対してモータ軸固定ギヤ２６及び出力軸固定ギヤ２７を噛み合わせるように、エンジン軸１１、モータ軸１２及び出力軸１４を配置すればよいので、例えばエンジン軸１１と出力軸１４の位置があらかじめ制約されていたとしても、モータ軸１２はエンジン軸１１を中心とした円周上に自由に設定することができる。したがって、エンジン軸１１、モータ軸１２及び出力軸１４の配置の自由度を向上させることができる。

また、第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８のギヤとモータ動力伝達ギヤ列２９のギヤとがエンジン軸１１の軸方向で同一位置に配置されているとともに、発電機動力伝達ギヤ列３２のギヤと第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７のギヤとがエンジン軸１１の軸方向で同一位置に配置されているので、トランスアクスル装置１のギヤ（２０、２１、２２、２６、２７、３１、３５）を、第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８及びモータ動力伝達ギヤ列２９のギヤ（２２、２６、２８）、発電機動力伝達ギヤ列３２及び第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７のギヤ（２１、３１、３５）、ファイナルギヤ２０の３列にまとめることができ、トランスアクスル装置１の軸方向（車両左右方向）の寸法を抑制して小型化を図ることができ、車両搭載性を向上させることができる。

また、本実施形態では、第１のシンクロナイザ２３がアイドラギヤ２２の車両右側に配置され、第２のシンクロナイザ３６が出力軸遊転ギヤ３５の車両の左側に配置されており、エンジン軸１１の軸方向でエンジン軸固定ギヤ２１とアイドラギヤ２２との間に配置している。したがって、第１のシンクロナイザ２３及び第２のシンクロナイザ３６をトランスアクスル装置１の軸方向（車両左右方向）で略同じ位置にまとめることができ、軸方向に更に小型化することができる。

図７は、第１の実施形態のトランスアクスル装置１における各軸の回転方向を示す説明図である。
図７は、エンジン２と電動モータ３の両方から動力を出力軸１４に伝達するパラレル走行モードで、車両を前進させる場合での、各軸の回転方向を示している。なお、以下、車両に前進させる場合でのドライブシャフト４の回転方向と同一の回転方向を正転、この正転と逆方向の回転方向を逆転という。

図７に示すように、車両に前進させる場合には、ドライブシャフト４が正転であり、出力軸１４が逆転となる。
そして、モータ軸１２と出力軸１４との間で動力を伝達するモータ動力伝達ギヤ列２９が３枚のギヤ２６、２２、２７から構成されてその噛み合い数が２つであることから、モータ軸１２は出力軸１４と同方向の回転に、即ち逆転となる。また、エンジン軸１１と出力軸１４との間で動力を伝達する第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８が２枚のギヤ２２、２７から構成されて噛み合い数が１つであり、第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７が２枚のギヤ２１、３５から構成されて噛み合い数が１つであることから、エンジン軸１１は出力軸１４と逆方向の回転に、即ち正転となる。また、発電機軸１３とエンジン軸１１との間で動力を伝達する発電機動力伝達ギヤ列３２が２枚のギヤ２１、３１から構成されて噛み合い数が１つであることから、発電機軸１３はエンジン軸１１と逆方向の回転に、即ち逆転となる。

このように、パラレル走行モード時には、エンジン軸１１は正転し、モータ軸１２は逆転するので、エンジン２や電動モータ３の回転速度が変化したときに、エンジン２により車体が受ける反動トルクと電動モータ３により車体が受ける反動トルクとが逆方向となり、これらの反動トルクが相殺され、車体、詳しくはパワープラントの揺れを低減させることができる。

なお、エンジン２が作動すると、主にクランクシャフトに備えられたフライホイールの回転によりジャイロモーメントが発生する。また、電動モータ３の作動時においても、回転動する重量部材により、同様にジャイロモーメントが発生する。エンジン２及び電動モータ３が横置きで配置されている車両では、このようなジャイロモーメントが車両の旋回（ヨー方向の回転運動）を抑制する方向に作用し、車両の旋回時における操舵フィーリングを悪化させる虞がある。そして、このような現象は、特にエンジン２や電動モータ３の高回転駆動時に強く表れ、車両の旋回性能を低下させる虞がある。これに対し、本実施形態では、上記のように、エンジン軸１１とモータ軸１２とが互いに逆回転になるので、発生するジャイロモーメントが互いに打ち消し合い、車両の旋回性能を向上させることができる。

また、上記のように、エンジン軸１１と発電機軸１３とが互いに逆方向の回転になるので、エンジン２や発電機５の回転速度が変化したときに、エンジン２により車体が受ける反動トルクと発電機５により車体が受ける反動トルクとが相殺されて、更に車体揺れを低減させることができるとともに、ジャイロモーメントを互いに打ち消し合って、更に車両の旋回性能を向上させることができる。

また、同軸上に配置されるモータ軸１２と発電機軸１３は共に回転方向が逆転となり、よって互いに同方向に回転する。これにより、モータ軸１２と発電機軸１３との間を回転可能に支持するベアリング１５は、モータ軸１２と発電機軸１３とが互いに逆方向に回転する場合よりも回転速度差を大幅に低減させることができ、その寿命を向上させることができる。

また、モータ軸１２と発電機軸１３とが同軸上に配置されているので、電動モータ３と発電機５とを隣接して配置し、これらのハウジングを共用してコンパクトに構成することができる。これにより、電動モータ３及び発電機５を含むパワープラントの全体構造をコンパクトに構成して車両への搭載性能を向上させることができる。あるいは電動モータ３及び発電機５のハウジングをコンパクトにした分、電動モータ３を大型化することが可能であり、車両への搭載性を低下させずにモータ出力の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、第１のシンクロナイザ２３、第２のシンクロナイザ３６によって、エンジン軸１１と出力軸１４との動力伝達の断接を切り換えるので、ＥＶ走行モード等で第１のシンクロナイザ２３及び第２のシンクロナイザ３６を切断したときに、エンジン２の連れ回りによるエネルギー効率の低下を防止することができる。
更には、第１のシンクロナイザ２３及び第２のシンクロナイザ３６によって動力の断接を行うので、動力の断接に広く利用される湿式多板クラッチを用いた場合と比較して、コンパクトに構成することができるとともに、非接続時でのフリクションを抑制することができ、よってＥＶ走行モード時における燃費の向上を図ることができる。また、第１のシンクロナイザ２３及び第２のシンクロナイザ３６を例えば電動アクチュエータで駆動する場合、断接切換え時のみ電動アクチュエータを作動すればよく、保持のために電動アクチュエータを作動させる必要がないので、エネルギー消費を抑えることができる。

図８は、本発明の第２の実施形態に係るトランスアクスル装置の模式図である。
本発明の第２の実施形態に係るトランスアクスル装置４０は、上記第１の実施形態のトランスアクスル装置１に対して、出力軸固定ギヤ２７を介して出力軸１４と差動装置１６とが動力を伝達可能に構成されている点が異なる。
このように構成することで、ファイナルギヤ２０が不要になり、部品点数を削減して、コスト及び重量の低下を図ることができる。また、トランスアクスル装置４０のギヤ（２１、２２、２６、２７、３１、３５）を、第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８及びモータ動力伝達ギヤ列２９のギヤ（２２、２６、２７）、発電機動力伝達ギヤ列３２及び第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７のギヤ（２１、３１、３５）の２列にまとめることができ、トランスアクスル装置１の軸方向（車両左右方向）の寸法を更に抑制することができる。

なお、本願発明は、以上の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態（第１の実施形態または第２の実施形態）の第１のシンクロナイザ２３及び第２のシンクロナイザ３６については、同期噛み合い機能を有するものでなくとも、クラッチ等のように動力の伝達を断接切り換え可能なものであればよい。
また、上記実施形態では、第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８及び第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７が２枚のギヤで構成されて噛み合い数が１つであり、モータ動力伝達ギヤ列２９が３枚のギヤ２６、２２、２７で構成されて噛み合い数が２つであり、発電機動力伝達ギヤ列３２が２枚のギヤ２１、３１で構成されて噛み合い数が１つであるが、第１のエンジン動力伝達ギヤ列２８、第２のエンジン動力伝達ギヤ列３７及び発電機動力伝達ギヤ列３２のギヤの噛み合い数を奇数及び偶数のうちのいずれか一方とし、モータ動力伝達ギヤ列２９の噛み合い数を奇数及び偶数のうちの他方とすれば、夫々ギヤ数を増やしてもよい。

また、本願発明は、ＦＲ車やＲＲ車においても適用することができ、エンジンと電動機によって走行駆動可能な車両に広く適用することができる。

１、４０ トランスアクスル装置
２ エンジン
３ 電動モータ（第１の電動機）
５ 発電機（第２の電動機）
１１ エンジン軸(第１の駆動軸)
１２ モータ軸（第２の駆動軸）
１３ 発電機軸（第３の駆動軸）
１４ 出力軸
２１ エンジン軸固定ギヤ（第３のギヤ）
２２ アイドラギヤ
２３ 第１のシンクロナイザ(第１の動力断接手段)
２６ モータ軸固定ギヤ（第２のギヤ）
２７ 出力軸固定ギヤ（第１のギヤ)
２８ 第１のエンジン動力伝達ギヤ列
２９ モータ動力伝達ギヤ列（第１の電動機動力伝達ギヤ列）
３１ 発電機軸固定ギヤ（第５のギヤ）
３２ 発電機動力伝達ギヤ列（第２の電動機動力伝達ギヤ列）
３５ 出力軸遊転ギヤ（第４のギヤ）
３６ 第２のシンクロナイザ(第２の動力断接手段)
３７ 第２のエンジン動力伝達ギヤ列

Claims (7)

1. 車両に搭載されたエンジンの駆動軸と同軸配置され、前記駆動軸に接続される第１の駆動軸と、
   前記第１の駆動軸と平行に配置され、車両の走行駆動軸に差動装置を介して動力を伝達する出力軸と、
   前記出力軸と平行に配置され、前記車両に搭載されたバッテリから電力を供給されて駆動する電動モータとして作動する第１の電動機に接続される第２の駆動軸と、
   前記第２の駆動軸と平行もしくは同軸に配置され、発電機として作動する前記車両に搭載された第２の電動機に接続される第３の駆動軸と、
   複数のギヤを噛み合わせて構成され前記第１の駆動軸と前記出力軸との間で動力を伝達するエンジン動力伝達ギヤ列と、
   複数のギヤを噛み合わせて構成され前記第２の駆動軸と前記出力軸との間で動力を伝達する第１の電動機動力伝達ギヤ列と、
   複数のギヤを噛み合わせて構成され前記第１の駆動軸と前記第３の駆動軸との間で動力を伝達する第２の電動機動力伝達ギヤ列と、
   を備えた車両のトランスアクスル装置であって、
   前記エンジン動力伝達ギヤ列は、前記第１の駆動軸と前記出力軸との間で動力を伝達する第１のエンジン動力伝達ギヤ列と、前記第１の駆動軸と前記出力軸との間で動力を伝達し前記第１のエンジン動力伝達ギヤ列と減速比が異なる第２のエンジン動力伝達ギヤ列と、を具備し、
   
   前記第１のエンジン動力伝達ギヤ列は、前記第１の駆動軸に設けられたアイドラギヤと、前記出力軸に設けられ前記アイドラギヤに噛み合う第１のギヤとにより構成され、
   前記第１の電動機動力伝達ギヤ列は、前記第２の駆動軸に設けられた第２のギヤと前記アイドラギヤと前記第１のギヤとにより構成され、前記第１のギヤと前記アイドラギヤとが噛み合い、前記アイドラギヤと前記第２のギヤとが噛み合うように構成されて、
   前記第１のエンジン動力伝達ギヤ列と前記第１の電動機動力伝達ギヤ列は前記アイドラギヤを共用し、 前記第１のエンジン動力伝達ギヤ列は、前記第１の駆動軸と前記出力軸との間の動力の伝達路を接続または切断に切り換える第１の動力断接手段を有し、
   前記第２のエンジン動力伝達ギヤ列は、前記第１の駆動軸に設けられた第３のギヤと、前記出力軸に回転可能に支持され前記第３のギヤと噛み合う第４のギヤとにより構成されるとともに、前記第１の駆動軸と前記出力軸との間の動力の伝達路を接続または切断に切り換える第２の動力断接手段を有し、
   前記第２の電動機動力伝達ギヤ列は、前記第３の駆動軸に設けられた第５のギヤと前記第３のギヤとにより構成されることを特徴とする車両のトランスアクスル装置。
2. 前記第１のエンジン動力伝達ギヤ列及び前記第２のエンジン動力伝達ギヤ列を構成するギヤの噛み合い数は、奇数及び偶数のうちいずれか一方であり、前記第１の電動機動力伝達ギヤ列を構成するギヤの噛み合い数は、奇数及び偶数のうちの他方であることを特徴とする請求項１に記載の車両のトランスアクスル装置。
3. 前記第１の動力断接手段は、前記第１の駆動軸に対して前記アイドラギヤを断接切り換え可能な同期噛み合い装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両のトランスアクスル装置。
4. 前記第２の電動機動力伝達ギヤ列を構成するギヤの噛み合い数が奇数であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両のトランスアクスル装置。
5. 前記第２の動力断接手段は、前記出力軸に対して前記第４のギヤを断接切り換え可能な同期噛み合い装置であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両のトランスアクスル装置。
6. 前記第２の電動機動力伝達ギヤ列の減速比は、前記第１の電動機動力伝達ギヤ列の減速比より小さいことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の車両のトランスアクスル装置。
7. 前記第１のエンジン動力伝達ギヤ列の減速比及び前記第２のエンジン動力伝達ギヤ列の減速比のうち、いずれか一方は前記車両が最高車速に達するための第１の減速比に設定され、他方は前記第１の減速比よりも小さな値である第２の減速比に設定されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の車両のトランスアクスル装置。

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