JPWO2011122193A1 - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

ハイブリッド駆動装置にあって、電動オイルポンプをなくして、更なる燃費向上を図る。コーンリング式ＣＶＴ（３）は、カム機構（２８）により、リング（２５）を両摩擦車（２２，２３）との間で挟持する軸力を付与する。リング（２５）は、電動アクチュエータ（Ａ２）を有する変速操作手段により軸方向に移動される。クラッチ（４）は、電動アクチュエータ（Ａ１）を有する操作手段（５１）により操作される。コーンリング式ＣＶＴ（３）は、オイル溜りに浸るリング（２５）の回転により潤滑される。ギヤ伝動装置（７）は、リングギヤ（４１）によりオイル溜りのオイルが掻上げられる。

Description

本発明は、エンジンと電気モータとで車輪を駆動し得るハイブリッド駆動装置に係り、詳しくは電気モータと、円錐摩擦車リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ）とを一体に組込んだハイブリッド駆動装置に関する。

従来、エンジンと電気モータとで車輪を駆動するハイブリッド駆動装置にあって、１個の電気モータと無段変速装置とを組合せたものが知られている。一般に、該ハイブリッド駆動装置用の無段変速装置として、１対のプーリとこれらプーリに巻掛けられる金属製ベルト（又はチェーン）からなり、プーリの有効径を変更することにより無段に変速するベルト式無段変速装置が用いられている。

一方、１対の円錐状の摩擦車とこれら摩擦車の間に介在する金属製のリングとからなり、リングを、前記両摩擦車との接触部を変更するように移動することにより無段に変速するコーンリング式ＣＶＴが知られている（例えば特許文献１参照）。

特表２００６−５０１４２５号公報（ＪＰ２００６−５０１４２５Ａ）

一般に、ベルト式無段変速装置は、プーリにベルト挟持力を作用するため、また前後進切換え装置のクラッチ及びブレーキを作動するために作動油圧を必要とすると共に、歯車等の伝動部分を潤滑するための潤滑油圧を必要とし、これら作動油圧及び潤滑油圧を発生するオイルポンプが必要となる。ハイブリッド駆動装置にあっては、走行中にエンジンが停止する状況もあり、従ってエンジンで駆動されるオイルポンプに加えて、又は代えて電動モータで駆動される電動オイルポンプが必要となる。

このため、ハイブリッド駆動装置を低コスト化及びコンパクト化するための障害となっており、特に電動オイルポンプは、燃費向上のためにハイブリッド装置化しているにも拘らず、更なる燃費向上を妨げる原因となっている。

上記コーンリング式ＣＶＴを前記ハイブリッド駆動装置用の無段変速装置に適用することも考えられるが、コーンリング式ＣＶＴと電気モータとの組合せに係る従来の技術はなく、コーンリング式ＣＶＴをハイブリッド駆動装置に適用する技術は確立されていない。

そこで、本発明は、コーンリング式ＣＶＴと電気モータとを組合せて、作動油圧及び潤滑油圧を必要としないで、上述した課題を解決したハイブリッド駆動装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、互いに平行な軸線（ｌ−ｌ）（ｎ−ｎ）上に配置されかつ大径側と小径側とが逆になるように配置された円錐形状の入力側摩擦車（２２）及び出力側摩擦車（２３）と、これら両摩擦車の一方を囲むようにして両摩擦車の対向する傾斜面に挟持されるリング（２５）と、該リングを移動して変速操作する変速操作手段（６０）と、を有する円錐摩擦車リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ３）と、
前記入力側摩擦車（２２）に連結する入力軸（６）とエンジン出力軸（５４）との間に介在するクラッチ（４）と、
前記出力側摩擦車（２３）に連結する出力軸（２４）からの動力を出力部（３９ｌ，３９ｒ）に出力する出力部材（５）と、
前記出力軸（２４）に連動する電気モータ（２）と、を備えてなるハイブリッド駆動装置（１）において、
前記変速操作手段（６０）が、電動アクチュエータ（Ａ２）を有し、
前記クラッチを操作するクラッチ操作手段（５１）が、電動アクチュエータ（Ａ１）を有し、
前記リング（２５）を前記両摩擦車（２２，２３）との間で挟持する軸力（Ｄ）を、前記両摩擦車との間の伝達トルクに応じて発生するカム機構（２８）を備え、
オイルが付着している回転部材（例えばリング２５）の回転により前記リングと前記両摩擦車（２２，２３）との接触部にオイルが供給され、
前記電気モータ（２）の出力軸（８）及び前記クラッチ（４）の出力側（４ｂ）が、常に前記出力部（３９ｌ，３９ｒ）に駆動連結されてなる、
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置にある。

なお、前記回転部材は、リング（２５）、摩擦車（２２，２３）、オイル掻上げ用羽根車、ディファレンシャル装置のリングギヤ（４１）等の本ハイブリッド駆動装置の駆動に伴って回転する回転部材を意味し、かつオイルが付着しているとは、ポンプによる強制潤滑以外の掻上げ潤滑等を含み、回転部材による連れ廻り又は遠心力によりオイルが供給されることを意味する。また、電気モータが出力軸に連動するとは、コーンリング式ＣＶＴを介して、またギヤのみを介して若しくは直接的に連動することを含み、結果として電気モータの出力軸（８）が出力軸（２４）に常に連動状態にあることを意味する。また、電気モータの出力軸及びクラッチの出力側が、常に例えばディファレンシャル装置等の出力部（３９ｌ，３９ｒ）に駆動連結されるとは、途中に例えば前後進切換え装置が介在することがなく、常に連動状態にあることを意味する。

例えば図４、図５を参照して、前記回転部材は、前記リング（２５）であり、該リングの一部がオイル溜り（５９）に浸って、該リングの回転により前記リング（２５）と前記両摩擦車（２２，２３）との接触部にオイルが供給されてなる。

例えば図２，図３を参照して、前記出力部材がディファレンシャル装置（５）であり、
前記電気モータ（２）の出力軸（８）の回転を前記出力軸（２４）に伝達する動力伝達経路の一部を含み、かつ前記出力軸（２４）の回転を前記ディファレンシャル装置（５）に伝達する、噛合による回転手段（１６，１７，１９，４４，４１）から構成されるギヤ伝動装置（７）と、
前記円錐摩擦車リング式無段変速装置（３）を収納しかつトラクション用オイルが充填された第１の空間（Ａ）と、前記ギヤ伝動装置（７）を収納しかつ潤滑用オイルが充填された第２の空間（Ｂ）とを少なくとも有し、これら第１の空間（Ａ）と第２の空間（Ｂ）とを油密状に区画（１２）してなるケース（１１）と、を備え、
前記第２の空間（Ｂ）において前記ディファレンシャル装置（５）が最下位置にあって、該ディファレンシャル装置の入力部であるリングギヤ（４１）の少なくとも一部がオイル溜り（４８）に浸り、前記ギヤ伝動装置（７）を前記オイル溜り（４８）のオイルの掻上げにより潤滑してなる。

なお、本発明において、ギヤ（gear）は、歯車（toothed gear）及びスプロケット（sprocket，鎖歯車）を含み、噛合による回転伝達手段を意味し、従ってギヤ伝動装置は、該噛合回転伝達手段による伝動装置を意味する。また、電気モータ（２）の出力軸（８）は、コーンリング式ＣＶＴ（３）を介して出力軸（２４）に動力伝達しても、また直接ギヤ伝動装置のみを介して出力軸（２４）に連動してもよい。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲記載の構成に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る本発明によると、電気モータとコーンリング式ＣＶＴとを組合せてハイブリッド駆動装置としたものであって、コーンリング式ＣＶＴは、カム機構により、リングが両摩擦車との間に挟持される軸力を付与され、また変速操作手段及びクラッチ操作手段が電動アクチュエータを用い、かつ電動モータの出力軸がディファレンシャル装置の入力部に常時連動して、リバースは、電動モータを逆転することにより得られるので、従来必要であった前後進切換え機構が不要となり、作動油圧を必要としない。

また、コーンリング式ＣＶＴは、オイルが付着している回転部材の回転により該リングと両摩擦車との接触部にオイル、例えば極圧状態において大きな剪断力を有するトラクション用オイルを介在して、両摩擦車及びリングの早期摩耗を防止しつつ所望のトルクを伝達し得、潤滑油圧を必要としない。

これらが相俟って、オイルポンプ、特に電動オイルポンプを必要とせず、低コスト化及びコンパクト化を図ることができると共に、カム機構による伝達トルクに応じた過不足のない軸力付与及び電動アクチュエータによる変速操作時及びクラッチ操作時のみの電力供給が相俟って、エネルギロスの発生を減少して燃費の更なる向上及びＣＯ_２削減効果を図ることが可能なハイブリッド駆動装置を提供することができる。

請求項２に係る本発明によると、リングの一部がオイル溜りに浸って、該リングの回転により該リングと両摩擦車の接触部にオイルが供給されるので、オイルは、無駄なくかつ確実に上記接触部に供給される。

請求項３に係る本発明によると、第１の空間にコーンリング式ＣＶＴを収納して、トラクション用オイルによる滑らかで確実に変速及び動力伝達が行うことができると共に、第２の空間にギヤ伝動装置を収納して、かつリングギヤによるオイルの掻上げにより、潤滑用油圧を必要とすることなく、ギヤ伝動装置に潤滑用オイルを介在して、高い伝動効率でかつ滑らかに動力伝達することができる。

本発明に係るハイブリッド駆動装置を示す概略図。 本発明を適用したハイブリッド駆動装置を示す展開断面図。 そのギヤ伝動装置を示す側面図。 その円錐摩擦車リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ）を示す側面図。 上記コーンリング式ＣＶＴの変速操作手段部分を示す一部断面した正面図。 その斜視図。 支持部材の作動部を示す概略図で、（Ａ）はリングの軸方向位置を規定した状態、（Ｂ）はリングの軸方向移動を許容した状態を示す。

図面に沿って、本発明を適用したハイブリッド駆動装置を説明する。ハイブリッド駆動装置１は、図１及び図２に示すように、電気モータ２と、円錐摩擦車リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ）３と、出力部材を構成するディファレンシャル装置５と、図示しないエンジンの出力軸５４とクラッチ４を介して連結する入力軸６と、ギヤ伝動装置７とを有する。上記各装置及び軸は、２個のケース部材９，１０を合せて構成されるケース１１に収納されており、かつ該ケース１１は、隔壁１２により第１の空間Ａと第２の空間Ｂとに油密状に区画されている。

電気モータ２は、第１のケース部材９に固定されたステータ２ａと出力軸８に設けられたロータ２ｂとを有し、出力軸８は、一方側端部が第１のケース部材９にベアリング１３を介して回転自在に支持されていると共に他方側端部が第２のケース部材１０にベアリング１５を介して回転自在に支持される。出力軸８の一方側には歯車（ピニオン）からなる出力ギヤ１６が形成されており、該出力ギヤ１６はアイドラ歯車１７を介して入力軸６に設けられた中間ギヤ（歯車）１９に噛合している。

コーンリング式ＣＶＴ３は、入力側である円錐形状の（一方の円錐形）摩擦車２２と、出力側である同じく円錐形状の（他方の円錐形）摩擦車２３と、金属製のリング２５とからなる。前記両摩擦車２２，２３は、その軸線ｌ−ｌ，ｎ−ｎが互いに平行にかつ大径側と小径側が軸方向に逆になるように配置されており、上記リング２５が、これら両摩擦車２２，２３の対向する傾斜面に挟持されるようにかつ両摩擦車のいずれか一方例えば入力側摩擦車２２を取囲むように配置されている。両摩擦車の少なくとも一方には大きなスラスト力が作用しており、上記リング２５は上記スラスト力に基づく比較的大きな挟圧力により挟持されている。具体的には、出力側摩擦車２３と無段変速装置出力軸２４との間には軸方向で対向する面にボールを介在した傾斜カム機構からなる軸力付与手段２８（図１参照）が形成されており、該軸力付与手段（カム機構）２８は、出力側摩擦車２３に、伝達トルクに応じた矢印Ｄ方向のスラスト力が発生し、該スラスト力に対抗する方向に支持されている入力側摩擦車２２との間でリング２５に大きな挟圧力が生じる。なお、該軸力付与手段２８の詳細は、本出願人によるＰＣＴ／ＪＰ２００９／００６９７０号に開示されている（本願出願時未公開）。

入力側摩擦車２２は、その一方側（大径側）端部がローラベアリング２６を介して第１のケース部材９に支持されると共に、その他方側（小径側）端部がテーパードローラベアリング２７を介して隔壁１２に支持されている。出力側摩擦車２３は、その一方側（小径側）端部がローラ（ラジアル）ベアリング２９を介して第１のケース部材９に支持されると共に、その他方側（大径側）端部がローラ（ラジアル）ベアリング３０を介して隔壁１２に支持されている。該出力側摩擦車２３に上述した矢印Ｄ方向のスラスト力を付与した出力軸２４は、その他方側端がテーパードローラベアリング３１を介して第２のケース部材１０に支持されている。入力側摩擦車２２の他方側端部は、ベアリング２７のインナレースを段部及びナット３２により挟持されており、該入力側摩擦車２２にリング２５を介して作用する出力側摩擦車２３からのスラスト力が、上記テーパードローラベアリング２７により担持される。一方、出力軸２４には、出力側摩擦車２３に作用するスラスト力の反力が反矢印Ｄ方向に作用し、該スラスト反力が上記テーパードローラベアリング３１により担持される。

上記リング２５は、変速操作手段（後述）により軸方向に移動して、入力側摩擦車２２及び出力側摩擦車２３の接触位置を変更して、入力部材２２と出力部材２３との間の回転比を無段に変速する。上記伝達トルクに応じたスラスト力Ｄは、上記両テーパードローラベアリング２７，３１を介して一体的なケース１１内にて互いに打消され油圧等の外力としての平衡力を必要としない。

ディファレンシャル装置５はデフケース３３を有しており、該デフケース３３は、その一方側端部が第１のケース部材９にベアリング３５を介して支持されていると共に他方側端部が第２のケース部材１０にベアリング３６を介して支持されている。該デフケース３３の内部には軸方向に直交するシャフトが取付けられており、該シャフトにデフキャリヤとなるベベルギヤ３７，３７が係合されており、また左右のアクスル軸（出力部）３９ｌ，３９ｒが支持され、これらアクスル軸に上記デフキャリヤと噛合するベベルギヤ４０，４０が固定されている。更に、上記デフケース３３の外部には大径のデフリングギヤ（入力部）４１が取付けられている。

前記無段変速装置出力軸２４にギヤ（ピニオン）４４が形成されており、該歯車４４に前記デフリングギヤ４１が噛合している。前記モータ出力ギヤ（ピニオン）１６、アイドラ歯車１７及び中間ギヤ（歯車）１９、並びに無段変速装置出力ギヤ（ピニオン）４４及びデフリングギヤ（歯車）４１が前記ギヤ伝動装置７を構成している。上記モータ出力ギヤ１６とデフリングギヤ４１とが、軸方向でオーバラップするように配置されており、更に中間ギヤ１９及び無段変速装置出力ギヤ４４が、モータ出力ギヤ１６及びデフリングギヤ４１と軸方向でオーバラップするように配置されている。なお、無段変速装置出力軸２４にスプライン係合されているギヤ４５は、シフトレバーのパーキング位置にて出力軸をロックするパーキングギヤである。また、ギヤとは、歯車及びスプロケットを含む噛合回転伝達手段を意味するが、本実施の形態においては、ギヤ伝動装置は、すべて歯車からなる歯車伝動装置である。なお、ギヤ伝動装置にチェーン及びスプロケットを用いてもよく、また電気モータ２の出力ギヤ１６をギヤ伝動装置７のみを介して（従ってコーンリング式ＣＶＴ３を介することなく）出力ギヤ４４に伝達してもよく、また電気モータ２を直接出力軸２４に連結してもよい。

前記入力軸６は、ボールベアリング４６にて第２のケース部材１０に支持され、かつその一端にて無段変速装置３の入力部材２２にスプラインＳにより係合（駆動連結）しており、かつその他端側は、第２のケース部材１０により形成される第３の空間Ｃ内に収納されるクラッチ４を介してエンジンの出力軸５４に連動している。第２のケース部材１０の上記第３の空間Ｃ側は開放されており、図示しないエンジンに連結される。

前記ギヤ伝動装置７は、電気モータ２及び前記第１の空間Ａと第３の空間Ｃとの軸方向間部分となる第２の空間Ｂ内に収納されており、該第２の空間Ｂは、第２のケース部材１０と隔壁１２とにより形成される。前記隔壁１２の軸支持部分（２７，３０）は、オイルシール４７ａ，４７ｂにより油密状に区画されていると共に、第２のケース部材１０及び第１のケース部材９の軸支持部分もオイルシール４７ｃ，４７ｄ，４７ｅにより軸封されて、上記第２の空間Ｂは油密状に構成されており、該第２の空間ＢにはＡＴＦ等の潤滑用オイルが所定量充填されている。第１のケース部材９及び隔壁１２で形成される第１の空間Ａも、同様に油密状に構成されており、該第１の空間Ａには、剪断力、特に極圧状態における剪断力の大きなトラクション用オイルが所定量充填されている。

クラッチ４は、図１に概略を示すように、乾式単板クラッチからなり、エンジン出力軸５４に連結されているクラッチディスク４ａ及び前記入力軸６にダンパスプリング５５を介して連結されている出力側となるプレッシャプレート４ｂを有し、プレッシャプレートは、ダイヤフラムスプリング５６により常時クラッチディスクに接続するように付勢されている。また、レリーズベアリング５７が上記プレッシャプレートの中心部分に回転自在に当接しており、該ベアリング５７がレリーズフォーク５８により押圧されることにより、上記クラッチ４が切操作される。レリーズフォーク５８は、ロッド５３を介してウォームホイール５０に連結されており、該ホイールには電動アクチュエータである電気モータＡ１の出力軸に連動されているウォーム５２が噛合している。

上記電気モータＡ１、ウォーム５２、ウォームホイール５０及びロッド５３は、クラッチ操作手段５１を構成しており、前記電動アクチュエータ（電気モータ）Ａ１に基づく該クラッチ操作手段５１の操作により上記クラッチ４を断接操作すると共に、上記非可逆機構からなるウォーム５２及びウォームホイール５０が介在して、電気モータＡ１が停止した状態でのクラッチ４の操作位置（接続又は切断）に保持される。

ついで、上述したハイブリッド駆動装置１の作動について説明する。本ハイブリッド駆動装置１は、ケース１１の第３の空間Ｃ側を内燃エンジンに結合され、かつ該エンジンの出力軸をクラッチ４を介して入力軸６に連動して用いられる。エンジンからの動力が伝達される入力軸６の回転は、スプラインＳを介してコーンリング式ＣＶＴ３の入力側摩擦車２２に伝達され、更にリング２５を介して出力側摩擦車２３に伝達される。

この際、両摩擦車２２，２３とリング２５との間は、出力側摩擦車２３に作用する矢印Ｄ方向のスラスト力により大きな接触圧が作用し、かつ第１の空間Ａはトラクション用オイルが充填されているので、上記両摩擦車とリングとの間には、該トラクション用オイルの油膜が介在した極圧状態となる。この状態では、トラクション用オイルは大きな剪断力を有するので、該油膜の剪断力により両摩擦車とリングとの間に動力伝達が行われる。これにより、金属同士の接触でありながら、摩擦車及びリングが摩耗することなく、所定のトルクを滑ることなく伝達し得、かつリング２５を軸方向に滑らかに移動することにより、両摩擦車との接触位置を変更して無段に変速する。

該無段変速された出力側摩擦車２３の回転は、その出力軸２４、出力ギヤ４４及びデフリングギヤ４１を介してディファレンシャル装置５のデフケース３３に伝達され、左右のアクスル軸３９ｌ，３９ｒに動力分配されて、車輪（前輪）を駆動する。

一方、電気モータ２の動力は、出力ギヤ１６、アイドラ歯車１７及び中間ギヤ１９を介して入力軸６に伝達される。該入力軸６の回転は、先の説明と同様に、コーンリング式ＣＶＴ３を介して無段に変速され、更に出力ギヤ４４、デフリングギヤ４１を介してディファレンシャル装置５に伝達される。上記各ギヤ１６，１７，１９，４４，４１，３７，４０からなるギヤ伝動装置７は、潤滑用オイルが充填される第２の空間Ｂに収納されており、各ギヤの噛合に際して潤滑用オイルが介在して滑らかに動力伝達される。この際、第２の空間Ｂの下方位置に配置されたデフリングギヤ４１は、大径ギヤからなることと相俟って、潤滑用オイルをかき上げ、他のギヤ（歯車）１６，１７，１９，４４並びベアリング２７，３０，２０，２１，３１，４６に確実にかつ充分な量の潤滑用オイルを供給する。

この点について、図３に沿って詳しく説明する。各ギヤ４１，１６，１７，１９，４４は、第２の空間Ｂ内で、次のように配置されている。モータ出力ギヤ１６、デフリングギヤ４１及びギヤ伝動装置７を構成する複数のギヤ１７，１９，４４のうち、デフリングギヤ４１が最も下方に位置する。即ち、ディファレンシャル装置５の中心軸IVは、モータ軸Ｉ及び入力軸II、更には出力軸III 及びアイドラ軸Ｖよりも下方に位置する。また、デフリングギヤ４１は、その一部が潤滑用オイルのオイル溜り４８に浸され、かつ、その一部がオイル溜り４８の油面４８ａよりも上方に突出するように配置されている。また、モータ出力ギヤ１６及び複数のギヤ１７，１９，４４は、油面４８ａよりも上方に配置されており、このうちのモータ出力ギヤ１６が最も上方に位置する。したがって、モータ出力ギヤ１６が、各ギヤ１６，１７，１９，４４のうちの最も上方に位置する最上方ギヤである。なお、油面４８ａは、デフリングギヤ４１の回転抵抗を低減すべく、デフリングギヤ４１の回転軸IVよりも下方とすることが好ましい。即ち、デフリングギヤ４１の回転軸IVを通る水平線Ｎよりも下の部分がオイル溜り４８に浸かるようにする。

また、デフリングギヤ４１は、各ギヤ１６，１７，１９，４４よりも図３の左方に位置し、車輌の前進時に所定の回転方向である矢印β方向に回転する。また、モータ出力ギヤ１６とアイドラギヤ１７と中間ギヤ１９とでギヤ列Ｙを構成している。アイドラギヤ１７及び中間ギヤ１９は、モータ出力ギヤ１６の下方に順番に配置されており、各ギヤ１７，１９の中心軸（アイドラ軸Ｖ、入力軸II）がモータ出力ギヤ１６の中心軸（モータ軸Ｉ）を通る垂線（鉛直方向の線）γよりもデフリングギヤ４１と反対側に位置するようにしている。モータ軸Ｉは、軸方向から見て水平方向（図３の左右方向）に関して入力軸IIとディファレンシャル装置５の中心軸IVとの間に配置される。また、出力ギヤ４４は、中間ギヤ１９よりもデフリングギヤ４１側で該デフリングギヤ４１の上方に配置されている。更に、これら各ギヤ４１，１６，１７，１９，４４のうち、最も外径が大きいギヤはデフリングギヤ４１である。一方、出力ギヤ４４の外径は、各ギヤ４１，１７，１９よりも十分に小さい（小径である）。

各ギヤ４１，１６，１７，１９，４４の径方向に関する配置は上述の通りであるが、軸方向に関しては、図１に示すように、それぞれの歯部分が軸方向にオーバラップするように配置されている。即ち、デフリングギヤ４１は、少なくとも一部がモータ出力ギヤ１６及び複数のギヤ１７，１９，４４と軸方向に重なるように配置されている。本実施形態の場合、デフリングギヤ４１の歯部分の軸方向の幅の範囲内に、各ギヤ１６，１７，１９，４４の歯部分の軸方向の幅の全部又は殆どの部分が存在するようにしている。

デフリングギヤ４１とギヤ列Ｙと案内壁面ｇとで囲まれる空間を空間部分Ｘとしている。したがって、出力ギヤ４４はこの空間部分Ｘ内に配置される。このように構成される本実施形態の場合、デフリングギヤ４１を所定の回転方向βに回転させて、潤滑用オイルを、デフ側壁面ｅから案内壁面ｆに沿って掻上げ、モータ出力ギヤ１６及び複数のギヤ１７，１９，４４、更には、第２の空間Ｂ内に存在する各ベアリング１５，２０，２１，４６，３１，２７，３０にも供給可能としている。即ち、デフリングギヤ４１は、他のギヤに比べて大径であり、回転により外周面に形成された歯と歯の間の凹部内に存在する潤滑用オイルが大きな遠心力で飛ばされ、遠心力が作用した潤滑用オイルが案内壁面ｇに沿って掻き揚げられ、この案内壁面ｇに沿って、或は、この案内壁面ｇの内側の空間部分Ｘ内を飛翔する。空間部分Ｘを介して飛翔した潤滑用オイルの一部は、各ギヤ１７，１９，４４にも供給されると共に、モータ出力ギヤ１６に到達した潤滑用オイルは、下方に流れて、モータ出力ギヤ１６の下方に位置する各ギヤ１７，１９，４４にも供給される。また、上述のようにデフリングギヤ４１により掻上げられる潤滑用オイルは、第２の空間Ｂ内に存在する各ベアリング１５，２０，２１，４６，３１，２７，３０にも供給される。なお、デフケース３３を支持するベアリング３５，３６は、少なくとも一部が潤滑用オイルに浸かっている。

上記エンジン及び電気モータの作動形態、即ちハイブリッド駆動装置１として作動形態は、必要に応じて各種採用可能である。一例として、車輌発進時、クラッチ４を切断すると共にエンジンを停止し、電気モータ２のトルクのみにより発進し、所定速度になると、エンジンを始動すると共にクラッチ４を接続して、エンジン及び電気モータの動力により加速し、巡航速度になると、電気モータをフリー回転又は回生モードとして、エンジンのみにより走行する。減速、制動時は、電気モータを回生してバッテリを充電する。また、クラッチ４を発進クラッチとして使用し、エンジンの動力により、モータトルクをアシストとして用いつつ発進するように用いてもよい。

リバース時は、クラッチ４を切断すると共にエンジンを停止し、かつ電気モータ２を逆方向に回転駆動する。これにより、モータ出力軸８の逆回転は、ギヤ１６，１７，１９及び低速状態にあるコーンリング式ＣＶＴ３を介して出力軸２４に伝達される。更に、ギヤ４４、４１を介してディファレンシャル装置５に伝達され、左右のアクスル軸３９ｌ，３９ｒを逆回転して、車輌を後進する。

ついで、図４ないし図６に沿って、円錐摩擦車リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ）３について説明する。該無段変速装置３は、前述したように、入力側摩擦車２２、出力側摩擦車２３及びリング２５からなり、これら両摩擦車及びリングが鋼等の金属からなる。両摩擦車２２，２３は、その軸線ｌ−ｌ、ｎ−ｎ（図２参照）が水平方向にあって互いに平行になるように配置され、かつ傾斜面が直線からなる円錐形状からなり、対向する両傾斜面の間にリング２５が挟持される。リング２５は、両摩擦車のいずれか一方、具体的には入力側（一方の円錐形）摩擦車２２を囲むように配置され、その周方向に垂直な面での断面が略々平行四辺形からなり、その回転面ｍ−ｍは、軸線ｌ−ｌに対して略々直交するように設定されている。

上記コーンリング式ＣＶＴ３は、有底筒状の第１のケース部材９により一端側及びその全周側を覆われており、上記第１のケース部材９の開口側は隔壁１２により蓋されて、第１の空間Ａに油密状に収納されている。出力側（他方の円錐形）摩擦車２３の軸２３ａが入力側（一方の円錐形）摩擦車２２の軸２２ａより所定量上方に位置するように、両摩擦車は斜めに配置されており、入力側摩擦車２２は、その上方、下方及び出力側摩擦車２３と反対方向側方においてケース部材９との間に余裕をもって配置されている。上記入力側摩擦車２２を囲んでいるリング２５は、該入力側摩擦車とケース部材９との間の空間に配置されると共に、該リング２５を軸方向に移動する変速操作手段（装置）６０が配置されている。なお、図４において、ケース部材９の上方部分９Ａは、電気モータ２が配置される部分、９Ｂは、ディファレンシャル装置５が配置される部分である。また、上記ケース部材９との間の上記入力側摩擦車２２の下方空間Ｊはトラクション用オイルのオイル溜り５９（オイルレベルを５９ａで表記）となっている。

前記変速操作手段６０は、入力側摩擦車２２の上方空間Ｆに配置された送りねじ軸６１と、前記オイル溜り５９となる下方空間Ｊに配置されたガイドレール６２と、入力側摩擦車２２の出力側摩擦車２３反対面を囲むように側方空間Ｇに配置された移動部材６３と、を有する。送りねじ軸６１及びガイドレール６２は前記入力側摩擦車２２を挟んだ上下位置にあって互いに平行に配置されており、かつ両円錐形摩擦車２２，２３が対向する斜面に沿うように平行に配置されている。送りねじ軸６１は、ケース部材９に回転自在に支持されていると共に、該ケース部材９の外側にて、電動アクチュエータである電気モータＡ２が連動されており、アクセルペダル等の運転者の意思及び車輌の走行状況に応じた制御部からの駆動信号により適宜回転駆動される。

移動部材６３は、前記送りねじ軸６１及びガイドレール６２に亘って軸方向移動自在に支持されており、その上部に送りねじ軸６１に螺合するボールナット部６５が固定されていると共に、その下部に前記ガイドレール６２に軸方向移動自在に支持されるスライド部６６が固定されている。そして、上記移動部材６３におけるボールナット部６５と反対面である内面側に上（第１の）支持部材６７が設置されており、上記スライド部の反対側である内面側に下（第２の）支持部材６９が設置されている。上記上支持部材６７と下支持部材６９とは、入力側及び出力側の両摩擦車２２，２３の軸線ｌ−ｌ，ｎ−ｎを含む平面に対して、異なる側に配置されることになるが、両支持部材６７，６９は、それぞれ上記軸線平面から最も離れた位置にてリング２５を支持するように配置されている。なお、上記リング２５を変速操作する軸方向移動とは、互いに平行な上記送りねじ軸６１及びガイドレール６２に沿って移動部材６３が移動する方向、即ちリングが接触する両摩擦車２２，２３の対向する斜面に沿う方向を意味し、両摩擦車の軸線とは異なる。なお、上記変速操作手段６０は、送りねじ軸６１及びボールナット部６５を非可逆機構に構成するか、又は電気モータＡ２の作動時に通電されて解放状態となり、電気モータＡ２の非通電と共に非通電となって係合する電磁ブレーキを用いる。これにより、電動アクチュエータである電気モータＡ２を停止すると、該変速操作手段６０は該変速操作位置に保持されて、コーンリング式ＣＶＴ３の変速操作が停止して、該変速位置に保持する。

前記上支持部材６７及び下支持部材６９は、リング２５を挟むように支持し得ると共に、移動部材６３と一体に移動して、リング２５を軸方向に移動するものであるが、上及び下支持部材６７，６９は、リング２５が両摩擦車２２，２３との接触部に引込まれる回転方向上流側にあってはリング２５を両面から支持して軸方向に規定するように（摘むように）連動するが、上記接触部から押出される回転方向下流側にあってはリング２５の軸方向移動（振れ）を許容する構造からなる。従って、リング２５は、摩擦車の正逆どちらの回転にあっても、その上流側に位置する上下いずれかの支持部材６７又は６９により摘むように支持され、移動部材６３の移動又は停止に基づく位置に応じて位置決めされ、上下いずれか他方の支持部材６９又は６７は、その際の上記移動又は停止におけるリング２５の振れを許容して、リング２５は自律的に支持される。

リング２５は、軸方向移動を規定する回転上流側の支持部材６７又は６９と両摩擦車との接触部とでその傾斜角（軸線に直交する傾斜角０も含む）が定まるが、上記支持部材は、接触部と最も離れた位置にてリングを支持するので、リングの傾斜角は安定して、正確な変速操作並びに一定速の速度維持操作を容易に行うことができ、かつ移動部材６３の移動速度に応じたリングの傾斜角が容易かつ確実に設定でき、素速い応答速度での変速が可能となる。

前記移動部材６３は、上端に位置するボールナット部６５と下端に位置するスライド部６６に亘って、入力側摩擦車２２の外側に沿うように円弧状に延びる連結部６３ａを有しており、該連結部６３ａの内周面には、前記リング２５を受入れるように、所定幅及び所定深さの凹溝７１が形成されている。また、上記移動部材６３の下端部先端６３ｄにはオイルガイド７２が固定されている。オイルガイド７２は、断面コ字状でかつ所定角度の円弧状からなり、その凹部７２ａに上記リング２５を受入れる板金部材からなる。該オイルガイド７２の先端は、出力側摩擦車２３と干渉しない範囲でリングと摩擦車との接触部に近づく位置にあって自由端となっており、上記リング２５の外周に沿って延びている。なお、上記凹溝７１及びオイルガイド７２の凹部７２ａは、変速操作に際してリング２５が傾動しても、該リングと干渉しない幅に設定されている。また、移動部材６３は、その内周面にリング２５を受入れる凹溝７１を有するので、その分リング外径側に突出する寸法を小さくでき、コーンリング式ＣＶＴ３のコンパクト性を向上し得る。

そして、前記変速操作手段６０は、そのガイドレール６２及びスライド部６６がその軸方向（移動方向）全可動範囲に亘って前記オイル溜り５９に浸っている。更に、下支持部材６９も、移動部材６３の軸方向（移動方向）全可動範囲に亘って上記オイル溜り５９に浸っている。一方、移動部材６３の上部に位置するボールナット部６５及び送りねじ軸６１は、その軸方向（移動方向）全可動範囲に亘ってオイルレベル５９ａの上方に位置している。更に、上支持部材６７も、移動部材６３の軸方向（移動方向）全可動範囲に亘ってオイルレベル５９ａの上方に位置して、オイル溜り５９に浸ることはない。なお、車輌前進時におけるコーンリング式ＣＶＴ３の正回転時、入力側摩擦車２２は、図４の矢印Ｋ方向に回転し、上記リング２５は、その軸方向（移動方向）全可動範囲において、オイル溜り５９に浸っている状態から両摩擦車２２，２３との接触部に向って上方に回転する。また、上記実施の形態では、ガイドレール６２及びスライド部６６が、その移動方向全可動範囲に亘ってオイル溜り５９に浸っているが、必ずしも全可動範囲に亘って浸っていなくてもよく、ガイドレール６２の軸方向一部がオイルレベル５９ａの上方に位置するように配置してもよい。

従って、コーンリング式ＣＶＴ３の正逆転にかかわらず、最高速位置から最低速位置に亘るどの変速位置にあっても、常に変速操作手段６０は、そのガイドレール６２及びスライド部６６がオイル溜り５９に浸っており、送りねじ軸６１及びボールナット部６５からなる送りねじ機構は、オイルレベル５９ａの上方に位置する。送りねじ軸６１の回転により、移動部材６３を両摩擦車２２，２３の対向傾斜面に沿って平行に移動する際、ガイドレール６２及びスライド部６６からなるスライド機構は、常にオイル溜りに位置して、移動部材６３を滑らかに平行移動するが、送りねじ機構は、常にオイルレベル５９ａの上方に位置して、オイル溜り５９のオイルを攪拌することはなく、該オイル攪拌によるエネルギロスを生じない。そして、車輌の前進時、リング２５も図４の矢印Ｋ方向に回転し、該リング２５は、オイル溜り５９内においてオイルを掻上げ、該リングに引きづられたオイルは、オイルガイド７２に案内されながら、上記両摩擦車２２，２３との接触部に導かれる。該オイルガイド７２による充分な量のトラクションオイルが、リング２５と両摩擦車２２，２３との接触部に介在し、これにより前述した剪断力による確実な摩擦動力伝達が行われると共に、回転に伴う滑らかなリング２５の軸方向移動が行われ、正確で素速い変速操作が行われる。更に、オイルの一部は、リング２５と共に連れ回って、上支持部材６７に供給され、また遠心力により飛散されて送りねじ軸６１及びボールナット部６５に供給される。そして、リング２５に付着している更に一部のオイルは、移動部材６３の凹溝７１に案内されて、オイル溜り５９に戻される。

前記リング２５から飛散されて送りねじ軸６１に供給されるオイルは、ボールナット部６５との螺合が進行しようとする上記ねじ軸６１に供給され、上記リング２５の移動に合せて、送りねじ軸とナット部とが螺合する箇所からなる潤滑を必要とする上記送りねじ軸部分に適格に供給されて、送りねじ軸がオイルレベル５９ａの上方にあっても適切な潤滑により滑らかに移動部材６３を移動し得る。また、ガイドレール６２とスライド部６６とはオイル溜り５９に浸って、充分な潤滑により滑らかに移動部材６３を案内すると共に、上記スライド部６６のスライド作動は、オイル溜り５９に浸っていてもオイル溜りの攪拌への影響は少ない。

コーンリング式ＣＶＴ３の正転時にあっては、オイル溜り５９に浸っている下支持部材６９がリング２５の軸方向移動を規定する作動部となり、該作動部７０はオイル溜り５９内においてリング２５を滑らかに回転しつつ、その軸方向移動を規定し得る。一方、上支持部材６７は、リング２５の軸方向移動を許容するため、リング２５に付着したオイルにより充分に潤滑されて、リング２５の回転を損うことはない。

一方、車輌の後進時にあっては、リング２５が反矢印Ｋ方向に回転し、オイル溜り５９に浸っているリング２５に掻上げられたオイルは、移動部材６３の凹溝７１に案内されて連れ回られ、上支持部材６７に導かれる。コーンリング式ＣＶＴ３の逆転時にあっては、上支持部材６７がリングの軸方向移動を規定する作動部となるが、上記凹溝７１に案内された比較的充分なオイルにより潤滑されて、リング２５を滑らかに回転しつつ、その軸方向移動を規定する。そして、リング２５の回転に伴って更に連れ回られたオイルは、リングと摩擦車との接触部に供給され、前記剪断力による摩擦伝動及びリング２５の軸方向移動が行われる。この際、正転時に比較して逆転時にあっては、リングの軸方向位置決め作動部となる上支持部材６７及びリングと摩擦車との接触部におけるオイル量は少ないが、車輌の後進状態は、前進時に比して圧倒的にその使用時間が少なく、かつその必要トルク容量及び変速域も小さいので、上記比較的少ないオイル量であっても、摩擦動力伝達及び変速操作に支障を来たすことはなく、正確かつ滑らかに動力伝達及び変速操作を行うことができる。

ついで、前記支持部材６７，６９の具体的な構成について、図７に沿って説明する。なお、上下の支持部材は同じ構成からなるので、一方のみ示して他方を省略する場合がある。

図７は、スイングアーム方式の支持部材６７，６９を示す。該支持部材の左右作動部７０，７０は、枢支軸７３を中心に回動自在に支持されているスイングアーム８５からなる。左右スイングアーム８５，８５は、リング２５に対して鏡面対称に構成され、それぞれ移動部材６３に固定された枠７１に枢支軸７３を介して回転自在に支持され、その先端にリング側面に接触し得るカム面（摺接面）７５が形成されており、リングに近づく方向に回動に対してそれ以上の回動を規制するストッパ７６が移動部材６３の枠７１等により形成されている。

ハイブリッド駆動装置１を搭載した車輌が前進している状態では、図７（Ａ）に示すように、コーンリング式ＣＶＴ３が正転方向（リング２５が矢印方向）に回転し、摩擦車との接触部に対してリング２５の回転方向上流側となる下支持部材６９が作動する。即ち、リング２５が矢印方向の回転により、両スイングアーム８５，８５は、それぞれ引きずられてリング２５に互いに近づく方向に回転し、ストッパ７６に当接する。この状態では、両スイングアーム８５，８５の先端カム面７５がリング２５の両側面を支持するように軸方向位置を規定し、リング２５は、該支持部材６９によりその回転上流側を位置決め支持されて回転する。なお、この状態での両スイングアームカム面７５，７５の間隙は、リング２５の幅より僅かに広く設定されており、オイルを介在してリング２５の回転を許容しつつ軸方向移動を規制するようになっている。右スイングアーム８５に示されるように、スイングアームをリングに近づける方向に回転付勢するスプリング７７を設けて、スイングアームが作動位置になるように付勢することが好ましい。なお、該スプリング７７はなくてもよい。

一方、摩擦車接触部に対するリング２５の回転方向下流側となる上支持部材６７は、図７（Ｂ）に示すように、リング２５に当接するスイングアーム８５（右側参照）は、該リング２５の回転により引きずられてストッパ７６から離れる方向に回動する。従って、スイングアーム８５は、リング２５の軸方向移動（振れ）を妨げることなく、リング２５は自由に軸方向に移動して、リングの傾斜を妨げることはない。

従って、送りねじ軸６１の回転によりボールナット部６５を移動することにより、移動部材６３は、ガイドレール６２に案内されて、両摩擦車２２，２３の対向傾斜面に沿って平行に移動する。この状態で、リング回転の上流側となる下支持部材６９は、その作動部である左右スイングアーム８５がストッパ７６に近接した状態にあってリング２５を軸方向に位置決め支持しているので、リング２５は、その回転上流側を下支持部材６９に摘まれた状態で軸方向に移動し、上支持部材６７がリング２５の軸方向移動を許容していることが相俟って、上記移動部材６３の移動速度に対応した角度で傾斜する。これにより、リング２５は、入力側摩擦車２２に対してヘリカル状になるので、上記角度に応じた速度で軸方向に移動し、入力側及び出力側の両摩擦車２２，２３との接触位置を変更することによりコーンリング式ＣＶＴ３は変速操作される。

電動アクチュエータＡ２の非電通に基づき送りねじ軸６１を停止することにより、移動部材６３の軸方向移動を停止すると、上下支持部材６７，６９も停止する。この状態では、回転上流側である下支持部材６９のスイングアーム８５はリング２５を軸方向に位置決め支持した状態にあってその位置に停止しており、上支持部材６７の両スイングアーム８５はリング２５の軸方向移動を許容する状態にある。従って、リング２５は、回転上流側を一定位置に摘まれた状態で回転を続けるので、自律的にヘルカル角度が０、即ち両摩擦車の軸線ｌ−ｌ，ｎ−ｎに対して垂直となる平面ｍ−ｍで回転することになり、該位置での所定回転比に保持されて一定回転での回転を継続する。

車輌が後進して、コーンリング式ＣＶＴ３が逆転すると、上支持部材６７が、図７（Ａ）に示す摩擦車接触部に対するリング２５の回転方向上流側となり、下支持部材６９が、図７（Ｂ）に示す、リング２５の回転方向下流側となり、前述した正転時と同様に、逆転時も作動する。

なお、上記支持部材は、先端がカム面からなるアームを用いているが、アームの先端にボールベアリング等の回転部材を支持してもよく、かつ回転部材は、ボールベアリングに限らず、ニードルベアリング，軸受鋼，合成樹脂又は鉄の外周にフッ素樹脂等の自己潤滑性に優れた樹脂をコーティングしたローラ，ブッシュであってもよい。また、アームの先端に、セラミック又は基台の表面にフッ素コーティングしたシューを取り付けてもよい。更に、作動部に、底面が傾斜面となる収容空間を有するケージと、該ケージの収容空間に、リングの回転方向に移動自在に収納されるボール又は駒等のスプラグと、を備えたワンウェイクラッチを用いてもよい。

以上説明したように、本ハイブリッド駆動装置１は、コーンリング式ＣＶＴ３のリング２５に、カム機構２８からなる機械式軸力付与手段２８により、伝達（負荷）トルクに対応した軸力が作用し、油圧を必要とせずに両摩擦車２２，２３との間に挟持力が作用してトラクションオイルを介在した状態で確実に動力伝達し得る。また、変速操作手段６０及びクラッチ操作手段５１は、電動アクチュエータＡ２，Ａ１により作動するので、油圧を必要とせず、かつ操作を必要としない状態では、電動アクチュエータ（電気モータ）Ａ２，Ａ１を停止して、非可逆機構又は電磁ブレーキに基づき、その操作位置（クラッチ４にあっては切断又は接続位置、コーンリング式ＣＶＴ３にあっては変速位置）に保持する。

一方、コーンリング式ＣＶＴ３は、その伝動部分２２，２３，２５及び変速操作装置を含めてオイルバス方式又は掻上げ方式によりオイルが供給され、潤滑油圧を必要とすることなく、潤滑することができる。また、ギヤ伝動装置７にあっても、オイルバス方式又は掻上げ方式によりオイルが供給され、潤滑油圧を必要とすることなく、潤滑することができる。特に、コーンリング式ＣＶＴ及びギヤ伝動装置７は、潤滑必要箇所に過不足なく、また正転、逆転等の使用態様に応じた量のオイルが確実に供給される。

従って、本ハイブリッド駆動装置１は、油圧を必要としないので、オイルポンプ、特に電動オイルポンプが不要となり、低コスト化及びコンパクト化が可能となると共に、油圧の垂れ流しがなくなり、かつコーンリング式ＣＶＴの伝達トルクに応じた必要とする軸力を自動的に付与し、かつ変速操作及びクラッチ操作の必要とする時のみに電動アクチュエータＡ１，Ａ２を作動すれば足り、エネルギロスをなくして、燃費向上を図ることができる。

なお、電動アクチュエータは、電動油圧アクチュエータを含み、上記電動アクチュエータＡ１，Ａ２は、電動油圧アクチュエータでもよい。

本発明は、内燃エンジンと電気モータを駆動源とするハイブリッド駆動装置に係り、乗用自動車、バス、トラック等のあらゆる自動車、並びにトラクタ等の農業用作業車、ブルドーザ等の建築用作業車のあらゆる作業車輌に利用可能である。

１ ハイブリッド駆動装置
２ 電気モータ
３ 円錐摩擦車リング式無段変速装置（コーンリング式ＣＶＴ）
４ クラッチ
５ 出力部材（ディファレンシャル装置）
６ 入力軸
７ ギヤ伝動装置
８ モータ出力軸
１１ ケース
１２ 隔壁
２２ 入力側摩擦車
２３ 出力側摩擦車
２４ 出力軸
２５ リング
２８ カム機構
３９ｌ，３９ｒ 出力部
４１ 入力部（リングギヤ）
４８ オイル溜り
５１ クラッチ操作手段
５４ エンジン出力軸
５９ オイル溜り
６０ 変速操作手段
Ａ１ クラッチ用電動アクチュエータ
Ａ２ 変速用電動アクチュエータ
Ａ 第１の空間
Ｂ 第２の空間
ｌ−ｌ，ｎ−ｎ 軸線

Claims (3)

1. 互いに平行な軸線上に配置されかつ大径側と小径側とが逆になるように配置された円錐形状の入力側摩擦車及び出力側摩擦車と、これら両摩擦車の一方を囲むようにして両摩擦車の対向する傾斜面に挟持されるリングと、該リングを移動して変速操作する変速操作手段と、を有する円錐摩擦車リング式無段変速装置と、
   前記入力側摩擦車に連結する入力軸とエンジン出力軸との間に介在するクラッチと、
   前記出力側摩擦車に連結する出力軸からの動力を出力部に出力する出力部材と、
   前記出力軸に連動する電気モータと、を備えてなるハイブリッド駆動装置において、
   前記変速操作手段が、電動アクチュエータを有し、
   前記クラッチを操作するクラッチ操作手段が、電動アクチュエータを有し、
   前記リングを前記両摩擦車との間で挟持する軸力を、前記両摩擦車との間の伝達トルクに応じて発生するカム機構を備え、
   オイルが付着している回転部材の回転により前記リングと前記両摩擦車との接触部にオイルが供給され、
   前記電気モータの出力軸及び前記クラッチの出力側が、常に前記出力部に駆動連結されてなる、
   ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
2. 前記回転部材は、前記リングであり、該リングの一部がオイル溜りに浸って、該リングの回転により前記リングと前記両摩擦車との接触部にオイルが供給されてなる、
   請求項１記載のハイブリッド駆動装置。
3. 前記出力部材がディファレンシャル装置であり、
   前記電気モータの出力軸の回転を前記出力軸に伝達する動力伝達経路の一部を含み、かつ前記出力軸の回転を前記ディファレンシャル装置に伝達する、噛合による回転手段から構成されるギヤ伝動装置と、
   前記円錐摩擦車リング式無段変速装置を収納しかつトラクション用オイルが充填された第１の空間と、前記ギヤ伝動装置を収納しかつ潤滑用オイルが充填された第２の空間とを少なくとも有し、これら第１の空間と第２の空間とを油密状に区画してなるケースと、を備え、
   前記第２の空間において前記ディファレンシャル装置が最下位置にあって、該ディファレンシャル装置の入力部であるリングギヤの少なくとも一部がオイル溜りに浸り、前記ギヤ伝動装置を前記オイル溜りのオイルの掻上げにより潤滑してなる、
   請求項１又は２記載のハイブリッド駆動装置。

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