JPWO2013128586A1 - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents
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Abstract
車両の燃費またはドライバビリティの悪化につながらないように、駆動系でのガタ打ち音を低減するハイブリッド車両の駆動装置を提供する。皿バネ(114)が動力伝達軸(20)を隔壁(13)に向かって押し付けているので、ガタ打ちが発生しても動力伝達軸(20)は隔壁(13)側にのみ衝突させられる。従って、ケーシング(12)(ハウジング(12a)等)の外壁側にはガタ打ちによる衝撃力が入力されないので、ケーシング(12)の外壁表面が振動することで発生するガタ打ち音が低減される。
Description
本発明は、ハイブリッド車両の駆動装置において、ガタ打ち音を低減する技術に関するものである。
ハイブリッド車両の駆動系に設けられて互いに噛み合う斜歯歯車が回転変動することで、歯車部材がスラスト方向に振動してケースに衝突することで生じるガタ打ち音を低減することができる駆動装置が、従来からよく知られている。例えば、特許文献1や特許文献2のハイブリッド車両の駆動装置がそれである。それらの駆動装置では、駆動装置を制御する制御装置によって前記ガタ打ち音の低減が図られており、その制御装置は、前記ガタ打ち音の低減のために、エンジンの運転点を変更する。例えば、前記特許文献1の制御装置は、前記車両用動力伝達装置において前記ガタ打ち音が発生する条件が検出された場合には、エンジン回転速度を所定値以上に制御する。このようにエンジンが制御されることにより、エンジンがトルク変動の大きな領域で運転されることが回避され、前記ガタ打ち音が低減される。
前記特許文献1および特許文献2では、前述したように、制御装置が実行する制御によって前記ガタ打ち音の低減が図られている。また、ハイブリッド車両では、走行用の電動機のトルク(電動機トルク)が零または略零であるときに前記ガタ打ち音が生じ易くなることから、そのガタ打ち音の低減を図るために、電動機トルクが変化しその正負が反転する過程では、電動機トルクの零付近におけるその電動機トルクの変化率を高くする制御が実行される。このように従来技術では、前記エンジン又は前記電動機の制御によって前記ガタ打ち音の低減が図られれているが、そのガタ打ち音の低減を優先して前記エンジン又は前記電動機が制御されるため、ガタ打ち音が低減されることと引き換えに、燃費またはドライバビリティの悪化につながる可能性があった。なお、このような課題は未公知のことである。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、車両の燃費またはドライバビリティの悪化につながらないように、駆動系でのガタ打ち音を低減することができるハイブリッド車両の駆動装置を提供することにある。
上記目的を達成するための、第1発明の要旨とするところは、(a)動力源として機能するエンジンおよび電動機を有し、前記電動機に連結された第1回転部材と、前記エンジンからの動力が伝達される第2回転部材と、前記第1回転部材および前記第2回転部材に形成され、その第1回転部材およびその第2回転部材を動力伝達可能に連結する斜歯歯車で構成されるギヤ対とを、ケース内部に備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、(b)前記ケース内には、そのケースの外壁よりケース内部側に向かって伸びる内壁が形成されており、(c)前記第1回転部材と前記内壁との間には、その第1回転部材をその内壁に向かって押し付ける弾性部材が予荷重状態で介挿されていることを特徴とする。
このようにすれば、電動機のトルクが零乃至零付近となると、第1回転部材にトルクが伝達されず、第1回転部材が浮遊状態(フローティング状態)となることがある。このとき、エンジンの爆発変動に起因する回転変動が第1回転部材に伝達され、第1回転部材が回転方向およびスラスト方向(軸方向)にも振動し、第1回転部材とケースとが衝突するガタ打ちが発生し、その衝撃力によってケース表面が振動して音が生じる所謂ガタ打ち音が発生する。これに対して、本構成では、弾性部材が第1回転部材を前記ケースの内壁に向かって押し付けているので、ガタ打ちが発生しても第1回転部材は内壁側に衝突させられる。従って、ケースの外壁側にはガタ打ちによる衝撃力が入力されないので、ケースの外壁表面が振動することで発生するガタ打ち音が低減される。
また、好適には、第2発明の要旨とするところは、第1発明のハイブリッド車両の駆動装置において、前記ギヤ対は、前記第1回転部材に形成された第1歯車および前記第2回転部材に形成されてその第1歯車と噛み合う第2歯車で構成され、前記第1回転部材は、前記電動機より予め設定されている所定値以上のトルクが出力されると、前記弾性部材の付勢力に抗って前記第1回転部材に作用するスラスト力によって前記ケースの外壁側に付勢されるように構成されている。このようにすれば、第1回転部材においてガタ打ちが発生する電動機のトルク領域では、第1回転部材を内壁に衝突させ、それ以上のトルクが電動機より伝達されると、外壁によってスラスト方向のギヤ反力を受けることで、第1回転部材の支持荷重をケースの内壁と外壁とで受け持たせることができる。従って、内壁側に係る支持荷重が低下するので、内壁の第1回転部材を支持する部位の耐久性低下を抑制することができる。
また、好適には、第3発明の要旨とするところは、第1発明または第2発明のハイブリッド車両の駆動装置において、(a)前記内壁は、前記ケース内において前記電動機を収容するモータ室と、前記第1回転部材および前記第2回転部材などを収容するギヤ室とを仕切る隔壁であり、(b)前記第1回転部材は、内壁用軸受を介して前記内壁に回転可能に支持され、(c)前記内壁用軸受の内輪は、前記第1回転部材に圧入され、(d)前記内壁用軸受の外輪は、前記弾性部材によって前記内壁に形成されている側壁に押し付けられている。このようにすれば、内壁用軸受の外輪が弾性部材によって側壁に押し付けられるため、第1回転部材が内壁用軸受を介して内壁に押し付けられる。
また、好適には、第4発明の要旨とするところは、第3発明のハイブリッド車両の駆動装置において、前記内壁と前記内壁用軸受との間には、前記弾性部材による共振を抑制する減衰要素が設けられている。このようにすれば、弾性部材が設けられることで共振系が形成されるが、この減衰要素によって共振系の振動を抑制することができる。
また、好適には、第5発明の要旨とするところは、第1発明乃至第3発明のいずれか1のハイブリッド車両の駆動装置において、(a)前記電動機のロータ軸と前記第1回転部材とはスプライン嵌合によって連結されており、(b)前記電動機のロータ軸と前記第1回転部材とのスプライン嵌合部に形成される隙間に、前記弾性部材による共振を抑制する減衰要素が設けられている。このようにすれば、弾性部材が設けられることで共振系が形成されるが、この減衰要素によって共振系の振動を抑制することができる。
また、好適には、第6発明の要旨とするところは、第3発明のハイブリッド車両の駆動装置において、前記第1回転部材は、さらに外壁用軸受を介して前記ケースの外壁に回転可能に支持されており、前記外壁と前記外壁用軸受の間には、前記弾性部材による共振を抑制する減衰要素が設けられている。このようにすれば、弾性部材が設けられることで共振系が形成されるが、この減衰要素によって共振系の振動を抑制することができる。
また、好適には、前記電動機のトルクの所定値は、第1回転部材においてガタ打ちが発生しやすいトルク領域の閾値に設定されている。このようにすれば、ガタ打ちが発生するトルク領域において、第1回転部材を内壁に衝突させてガタ打ち音を低減することができる。
ここで、好適には、前記ケースの外壁は、ケースの外部空間と接する部位に対応し、内壁は、ケースの外部空間と接さない部位に対応している。
また、好適には、前記弾性部材は、皿バネ、ゴム等が使用される。
また、好適には、前記減衰要素は、摩擦材や樹脂等が使用される。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
図1は、本発明が適用されたハイブリッド車両6(以下、車両6という)の構造を説明するための骨子図である。図2は、その車両6が有するハイブリッド車両用駆動装置7(以下、駆動装置7という)を構成する車両用動力伝達装置10の構造を説明するための断面図である。その駆動装置7は、走行用駆動力源(動力源)として機能し公知のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等であるエンジン8と、エンジン8の動力を駆動輪9に伝達する車両用動力伝達装置10(以下、動力伝達装置10という)とを含んでいる。図2に示すように、動力伝達装置10は、その動力伝達装置10の筺体であるケーシング12(本発明のケースに対応)内に互いに平行な4つの回転軸心(C1〜C4)を備えて構成されている。第1軸心C1はエンジン8の回転軸心に一致しており、第1軸心C1上には、入力軸14、動力分配機構28、および第1電動機MG1の第1ロータ軸16が回転可能に支持されている。第2軸心C2上には、カウンタ軸18が回転可能に配置されている。第3軸心C3上には、動力伝達軸20および第2電動機MG2の第2ロータ軸22が回転可能に支持されている。また、第4軸心C4上には、差動歯車装置すなわちデフギヤ24が回転可能に支持されている。なお、第2電動機MG2が本発明の電動機に対応している。
ケーシング12は、ハウジング12a、ケース12b、およびカバー12cの3つのケース部材から構成された非回転部材であり、各ケース部材の軸方向の端面(合わせ面)がボルトによって締結されることで、1つのケーシング12として構成される。また、ケーシング12の一部であるケース12bには、その筒状の外壁よりケーシング12の内部に向かって伸びる、各回転軸心に対して略垂直な隔壁13が形成されている。この隔壁13が形成されることにより、ケーシング12内において第1電動機MG1および第2電動機MG2が収容されるモータ室19が形成される。また、ケーシング12内においてモータ室19の隔壁13を隔てた反対側には、動力分割機構28、カウンタ軸18、動力伝達軸20、デフギヤ24等を収容するギヤ室21が形成されている。このように、隔壁13は、モータ室19とギヤ室21とを仕切る壁として機能している。なお、隔壁13が、本発明の内壁に対応している。
入力軸14は、針状ころ軸受15およびスラスト軸受17を介してケーシング12を構成するハウジング12aに軸心C1まわりの回転可能に支持されている。
入力軸14の外周側には、ダンパ装置26、遊星歯車装置から成る動力分配機構28が配置されている。ダンパ装置26は、エンジン8から伝達されるトルク変動を吸収する機能を有し、そのエンジン8と入力軸14との間に動力伝達可能に介挿されている。ダンパ装置26の外周部が、エンジン8のクランク軸32に連結されている円盤状のフライホイール34にボルト36によって締結され、ダンパ装置26の内周部が入力軸14の軸方向の一端にスプライン嵌合されている。
動力分配機構28は、第1軸心C1まわり回転可能なサンギヤSおよびリングギヤRとそれらと噛み合うピニオンギヤを自転および公転可能に支持するキャリヤCAとから主に構成されている。サンギヤSはスプライン嵌合によって第1電動機MG1の第1ロータ軸16に相対回転不能に連結され、キャリヤCAは入力軸14から径方向に伸びる鍔部14aに相対回転不能に接続されている。また、リングギヤRは、後述するカウンタドライブギヤ38が形成されている複合ギヤ軸40の内周部に一体的に形成されている。従って、リングギヤRの回転は、カウンタドライブギヤ38に伝達される。
複合ギヤ軸40は、第1軸受42および第2軸受46を介してケーシング12に回転可能に支持されている。具体的には、複合ギヤ軸40の軸方向においてダンパ装置26側の内周端部には第1軸受42が配置されており、複合ギヤ軸40の軸方向の一端が、その第1軸受42を介してハウジング12a(ケーシング12)に回転可能に支持されている。また、複合ギヤ軸40の軸方向において第1電動機MG1側の内周端部には第2軸受46が配置されており、複合ギヤ軸40の軸方向の他端が、その第2軸受46を介してケース12bに形成される隔壁13(ケーシング12)に回転可能に支持されている。
第1ロータ軸16は、第3軸受48および第4軸受50を介してケーシング12に回転可能に支持されている。具体的には、第1ロータ軸16の軸方向において中間部近傍の外周部に第3軸受48が配置されており、第1ロータ軸16の軸方向の一端が、第3軸受48を介してケース12bの隔壁13(ケーシング12)に回転可能に支持されている。また、第1ロータ軸16の軸方向においてカバー12c側の外周端部に第4軸受50が配置されており、第1ロータ軸16の軸方向の他端が、第4軸受50を介してカバー12cにボルト52で固定されているカバー部材54(ケーシング12)に回転可能に支持されている。
第1ロータ軸16の外周側には、第1電動機MG1が配置されている。第1電動機MG1は、ステータ56、ロータ58およびコイルエンド59を主に備えて構成されている。第1電動機MG1はモータ機能と発電機能とを有する所謂モータジェネレータである。その第1電動機MG1のステータ56は、ボルト60によってケーシング12(ケース12b)に回転不能に固定されている。また、ロータ58の内周部は、第1ロータ軸16に相対回転不能に固定されている。従って、第1電動機MG1の回転が第1ロータ軸16に伝達される。また、第1ロータ軸16の回転速度すなわち第1電動機MG1の回転速度を検出するためのレゾルバ62が設けられている。
第2軸心C2上に配置されているカウンタ軸18は、エンジン8からの動力がダンパ装置26、動力分配機構28、カウンタドライブギヤ38を介して伝達される。また、カウンタ軸18は、第5軸受64および第6軸受66を介してケーシング12に回転可能に支持されている。具体的には、カウンタ軸18の軸方向においてハウジング12a側の外周端部に第5軸受64が配置されており、カウンタ軸18の軸方向の一方が、その第5軸受64を介してハウジング12a(ケーシング12)に回転可能に支持されている。また、カウンタ軸18の軸方向においてケース12b側の外周端部に第6軸受66が配置されており、カウンタ軸18の軸方向の他方が、その第6軸受66を介してケース12bの隔壁13(ケーシング12)に回転可能に支持されている。なお、カウンタ軸18が、本発明の第2回転部材に対応している。
カウンタ軸18の軸方向においてハウジング12a側には、複合ギヤ軸40に形成されているカウンタドライブギヤ38、および後述するリダクションギヤ70の各々と噛み合うカウンタドリブンギヤ72が形成されている。また、カウンタ軸18の軸方向においてカバー12c側には、後述するデフリングギヤ74と噛み合うデフドライブギヤ76が形成されている。なお、カウンタドライブギヤ38、リダクションギヤ70、これらカウンタドライブギヤ38およびリダクションギヤ70と噛み合うカウンタドリブンギヤ72、デフリングギヤ74、これと噛み合うデフドライブギヤ76は、いずれも斜歯歯車で構成されている。また、リダクションギヤ70が本発明の第1歯車に対応し、カウンタドリブンギヤ72が本発明の第2歯車に対応している。
第3軸心C3上に配置されている動力伝達軸20は、第2電動機MG2に連結されており、第7軸受78および第8軸受80を介してケーシング12に回転可能に支持されている。具体的には、動力伝達軸20の軸方向においてハウジング12a側の外周端部に第7軸受78が配置されており、動力伝達軸20の軸方向の一端が、その第7軸受78を介してハウジング12a(ケーシング12)に回転可能に支持されている。また、動力伝達軸20の軸方向においてカバー12c側の外周端部に第8軸受80が配置されており、動力伝達軸20の軸方向の他端が、その第8軸受80を介してケース12bの隔壁13(ケーシング)に回転可能に支持されている。なお、動力伝達軸20が、本発明の第1回転部材に対応している。
動力伝達軸20には、カウンタドリブンギヤ72と噛み合うリダクションギヤ70が形成されている。また、動力伝達軸20の軸方向において第8軸受80側の端部が、第2ロータ軸22に回転不能にスプライン嵌合されている。第2ロータ軸22は、第9軸受82および第10軸受84を介してケーシング12に回転可能に支持されている。具体的には、第2ロータ軸22の軸方向において動力伝達軸20側の外周端部に第9軸受82が配置されており、第2ロータ軸22の軸方向の一端が、その第9軸受82を介してケース12bの隔壁13(ケーシング12)に回転可能に支持されている。また、第2ロータ軸22の軸方向においてカバー12c側の外周端部に第10軸受84が配置されており、第2ロータ軸22の軸方向の他端が、その第10軸受84を介してカバー12cに回転可能に支持されている。前記カウンタ軸18に形成されたカウンタドリブンギヤ72と動力伝達軸20に形成されたリダクションギヤ70とが互いに噛み合うことで、動力伝達軸20とカウンタ軸18とを動力伝達可能に連結するギヤ対86が構成される。
第2ロータ軸22の外周側には、動力源として機能する第2電動機MG2が配置されている。第2電動機MG2は、ステータ88、ロータ90およびコイルエンド91を主に備えて構成されている。第2電動機MG2は、第1電動機MG1と同様に、モータ機能と発電機能とを有する所謂モータジェネレータである。その第2電動機MG2のステータ88は、ボルト92によってケース12b(ケーシング12)に回転不能に固定されている。また、ロータ90の内周部は、第2ロータ軸22に相対回転不能に固定されている。従って、第2電動機MG2の回転が第2ロータ軸22に伝達される。また、第2ロータ軸22は動力伝達軸20にスプライン嵌合されていることから、第2ロータ軸22の回転がリダクションギヤ70に伝達される。また、第2ロータ軸22の回転速度すなわち第2電動機MG2の回転速度を検出するためのレゾルバ94が設けられている。第2電動機MG2では、ロータ90は第2ロータ軸22の径方向外側に配設されており、そのロータ90の重量は、動力伝達軸20と比較して極めて大きい。従って、そのロータ90の第3軸心C3まわりの慣性モーメントは動力伝達軸20よりも極めて大きい。当然、一体回転するロータ90および第2ロータ軸22の両方を併せた第3軸心C3まわりの慣性モーメントは動力伝達軸20よりも極めて大きい。
第4軸心C4上に配置されているデファレンシャル装置(終減速機)として機能するデフギヤ24は、第11軸受96および第12軸受98を介してケーシング12に回転可能に支持されている。具体的には、デフギヤ24を構成するデフケース100の軸方向の外周一端が、第11軸受96を介してハウジング12a(ケーシング12)に回転可能に支持されており、デフケース100の軸方向の外周他端が、第12軸受98を介してケース12b(ケーシング12)に回転可能に支持されている。このデフケース100の外周に、デフドライブギヤ76と噛み合うデフリングギヤ74がボルト102によって固定されている。なお、デフギヤ24の具体的な構造及び作動は公知であるため、その説明を省略する。
ここで、デフドライブギヤ76と噛み合うデフギヤ24が別体で示す図として記載されているのは、第1軸心C1〜第4軸心C4が、実際には一平面上に配置されていないためである。具体的には、図3に示すように各軸心C1〜C4が配置されている。図3は、カウンタ軸18、動力伝達軸20、デフギヤ24、複合ギヤ40、第1電動機MG1、および第2電動機MG2の配置位置、および各軸心C1〜C4の配置位置を簡略的に示す図であって、図2の動力伝達装置10を軸心と平行な方向から見た図に対応している。なお、図3において上側が車両6の鉛直上方である。図3において、図2に示すハウジング12aと図示しないエンジンケースとの合わせ面104は、実線で囲まれる部位に対応している。また、図2に示すハウジング12aとケース12bとの合わせ面106は、破線で囲まれる部位に対応している。また、ケース12bとカバー12cとの合わせ面108は、一点鎖線で囲まれる部位に対応している。
図3に示すように、第2電動機MG2および動力伝達軸20の回転軸心である第3軸心C3が最も鉛直上方に位置し、デフギヤ24の回転軸心である第4軸心C4が最も鉛直下方に位置している。またカウンタ軸18の回転軸心である第2軸心C2が第1軸心C1、第3軸心C3、および第4軸心C4で囲まれる領域内に位置している。そして、カウンタドライブギヤ38およびリダクションギヤ70が、カウンタドリブンギヤ72にそれぞれ噛み合わされ、デフドライブギヤ76とデフリングギヤ74とが互いに噛み合わされている。なお、本実施例の上記各ギヤは、いずれも斜歯歯車が使用されている。
このように構成された駆動装置7では、エンジン8の動力は、ダンパ装置26を介して入力軸14に入力され、その入力軸14から、動力分配機構28、カウンタドライブギヤ38、カウンタドリブンギヤ72、カウンタ軸18、デフドライブギヤ76、デフギヤ24、および一対の車軸等を順次介して一対の駆動輪9へ伝達される。すなわち、入力軸14、動力分配機構28、カウンタドライブギヤ38、カウンタドリブンギヤ72、カウンタ軸18、デフドライブギヤ76、およびデフギヤ24は、エンジン8から駆動輪9への動力伝達経路であるエンジン動力伝達経路を構成している。また、動力分配機構28は、サンギヤSに連結された第1電動機MG1により差動状態が制御され、それにより電気的な無段変速機として機能する。また、第2電動機MG2のトルクすなわち第2電動機MG2の動力は、動力伝達軸20およびリダクションギヤ70を介して、前記エンジン動力伝達経路の一部を構成するカウンタドリブンギヤ72に供給される。すなわち、第2電動機MG2の動力は、第2ロータ軸22から、動力伝達軸20、リダクションギヤ70、カウンタドリブンギヤ72、カウンタ軸18、デフドライブギヤ76、デフギヤ24、および一対の車軸等を順次介して一対の駆動輪9へ伝達される。
図4は、図2において第3軸心C3近傍である一点鎖線で囲まれるA部を拡大した部分拡大断面図である。図4にも示すように、第2電動機MG2のロータ軸22は、円筒形状を有し、その外周両端に設けられている第9軸受82および第10軸受84によってケーシング12に回転可能に支持されている。また、動力伝達軸20は、円筒形状を有し、第7軸受78および第8軸受80を介してケーシング12に回転可能に支持されている。これら動力伝達軸20およびロータ軸22は、スプライン嵌合によって相対回転不能に連結されている。具体的には、動力伝達軸20の軸方向において第10軸受84側の外周面にはスプライン外周歯109が形成されており、ロータ軸22の軸方向において第7軸受78側の内周面にはスプライン内周歯111が形成され、これらが互いに相対回転不能に嵌合されている。
動力伝達軸20を回転可能に支持する第7軸受78および第8軸受80では、それぞれその内輪が圧入によって動力伝達軸20に嵌め着けられる一方、外輪はケーシング12に対して軸方向に移動可能(摺動可能)な状態で嵌め付けられている。例えば、第7軸受78について説明すると、第7軸受78の内輪78aが、動力伝達軸20に形成されている軸心C3に垂直なストッパ壁113に当接する位置で圧入によって嵌め着けられている。従って、内輪78aは、動力伝達軸20に相対回転不能、且つ、軸方向への相対移動不能に固定されている。一方、第7軸受78の外輪78bは、ハウジング12a(ケーシング12)に形成されている環状穴110に嵌め付けられているものの、環状穴110に対して軸方向への移動(摺動)が許容されている。なお、第7軸受78が本発明の外壁用軸受に対応している。
また、第8軸受80については、その内輪80aが、動力伝達軸20に形成されている軸心C3に垂直なストッパ壁115に当接する位置で圧入によって嵌め着けられている。従って、内輪80aは、動力伝達軸20に相対回転不能、且つ、軸方向への相対移動不能に固定されている。一方、第8軸受80の外輪80bは、隔壁13(ケース12b、ケーシング12)に形成されている動力伝達軸20を貫通させるための貫通穴112に、軸方向への移動(摺動)が許容された状態で嵌め付けられている。なお、第8軸受80が本発明の内壁用軸受に対応し、内輪80aが本発明の内壁用軸受の内輪に対応し、外輪80bが本発明の内壁用軸受の外輪に対応している
ここで、外輪80bは、弾性部材である皿バネ114によって軸方向において第10軸受84側に常時付勢されている。隔壁13には、貫通穴112の内周面から内周側に伸びる環状の環状壁116が形成されており、外輪80bの軸方向の一端がその環状壁116の側面に当接することで、軸方向への一方への移動が規制されている。また、貫通穴112の内周面には、環状溝118が形成されており、その環状溝118にスナップリング120が軸方向への移動不能に嵌め着けられている。そして、外輪80bの軸方向の他端とスナップリング120との間に、皿バネ114(弾性部材)が予荷重状態で介挿されている。従って、外輪80bは、皿バネ114の付勢力によって、隔壁13に形成されている環状壁116側に常時付勢(押圧)されている。また、内輪80aは、動力伝達軸20に圧入によって固定されているので、外輪80bが付勢されると、第8軸受80のボール80cおよび内輪80aを介して、動力伝達軸20も同じく環状壁116すなわち隔壁13に押し付けられる。言い換えれば、皿バネ114は、動力伝達軸20に軸方向への移動不能に固定された第8軸受80と、内壁13に一体的に固定されたスナップリング120との間に予荷重状態で介挿され、皿バネ114は、動力伝達軸20を隔壁13に向かって押し付けている。なお、皿バネ114が本発明の弾性部材に対応し、環状壁116が本発明の側壁に対応している。
ところで、上記駆動装置7において、エンジン8が作動した状態、すなわちエンジン8から駆動輪9までのエンジン動力伝達経路が動力伝達状態とされた状態で走行中、第2電動機MG2のトルクが零乃至略零となると、動力伝達軸20に動力が伝達されず浮遊状態(フローティング状態)となる。このとき、エンジン8の爆発変動による回転変動が、ダンパ装置26、動力伝達機構28、カウンタドライブギヤ38を介してカウンタドリブンギヤ72に伝達されると、カウンタドリブンギヤ72と噛み合うリダクションギヤ70にもその回転変動が伝達され、リダクションギヤ70が形成されている動力伝達軸20が、回転方向および軸方向(スラスト方向)にも変動し、その動力伝達軸20がケーシング12に衝突することに起因するガタ打ち音が発生する。特に、第2電動機MG2のトルクが零乃至略零の状態では、第2電動機MG2が動力伝達遮断状態となるので、慣性質量の大きい第2電動機MG2のロータ90が動力伝達系のイナーシャ(慣性質量)として寄与しなくなり、動力伝達系全体としてもイナーシャが小さくなる。従って、エンジン8の回転変動がリダクションギヤ70に伝達されやすくなる。なお、動力伝達軸20がスラスト方向にも変動するのは、リダクションギヤ70とカウンタドリブンギヤ72とが斜歯歯車で構成されており、これらのギヤが噛み合うとスラスト方向に作用する分力が発生するためである。
ここで、本実施例では、動力伝達軸20が、皿バネ114によって第8軸受80を介して隔壁13に付勢されているので、第2電動機MG2のトルクが零乃至略零の状態でエンジン8の回転変動によって動力伝達軸20がスラスト方向に振動しても、動力伝達軸20は隔壁13のみに衝突することとなる。すなわち、動力伝達軸20がスラスト方向に振動した際には、動力伝達軸20が隔壁13に衝突することとなり、その衝突による衝撃力が隔壁13にのみ入力され、ケーシング12の外壁でもあるハウジング12aには入力されない。従って、外壁でもあるハウジング12aが、動力伝達軸20との衝突によって振動することが低減され、その壁面の振動によって発生するガタ打ち音も低減される。
図5は、図2の駆動装置7の構成を概略的に示す概略図である。なお、図5において、カウンタドリブンギヤ72が2個示されているが、これは、カウンタドリブンギヤ72が、リダクションギヤ70およびカウンタドライブギヤ38とそれぞれ噛み合うことがわかるように、リダクションギヤ70およびカウンタドライブギヤ38を軸方向にずれた位置に配置したため、便宜上それらと噛み合うギヤ72として別個に記載しただけであり、実際には図2に示すように、リダクションギヤ70およびカウンタドライブギヤ38は軸方向において同じ位置、すなわち径方向に重複する位置に配置され、カウンタドリブンギヤ72は1つである。また、図5では、デフドライブギヤ76は省略されている。
図5からもわかるように、リダクションギヤ70およびそれに連結された動力伝達軸20が弾性部材(皿バネ114)によって隔壁13に常時押し付けられている。従って、第2電動機MG2のトルクが零乃至略零の状態では、エンジン12の回転変動によってリダクションギヤ70および動力伝達軸20がスラスト方向に振動しても、リダクションギヤ70および動力伝達軸20が皿バネ114によって隔壁13に押し付けられているので、動力伝達軸20は、隔壁13にのみ衝突する。これより、ケーシング12の外壁(例えばハウジング12a)には衝突による衝撃力が入力されないので、ケーシング12の外壁が振動することで発生するガタ打ち音も低減されることとなる。
図4に戻り、本実施例の駆動装置7は、第2電動機MG2のトルクが所定値以上となると、動力伝達軸20にそのトルクが伝達され、動力伝達軸20に形成されているリダクションギヤ70とそれと噛み合うカウンタドリブンギヤ72との間で発生するスラスト方向のギヤ反力を、外壁であるハウジング12aで受けるように構成されている。例えば第2電動機MG2が正のトルク(正転方向のトルク)を出力すると、カウンタドリブンギヤ72とリダクションギヤ70との間で発生するスラスト力Fが、軸方向において第7軸受78側に作用するように、カウンタドリブンギヤ72およびリダクションギヤ70の外周歯が形成されている。そして、第2電動機MG2のトルクが所定値以上となると、皿バネ114の付勢力に抗って、動力伝達軸20に作用するスラスト力Fによって、動力伝達軸20が第7軸受78側に押し付けられるように構成されている。上記第2電動機のトルクの所定値は、予め求められており、例えばガタ打ちが問題となるトルク領域の閾値に設定されている。本実施例では、第2電動機MG2のトルクが零乃至略零のトルク領域で発生するガタ打ち音を問題としているので、前記所定値は略零程度の値となる。また、第2電動機のトルクがその所定値以上(例えば高負荷走行時)となると、リダクションギヤ70とカウンタドリブンギヤ72とのギヤ反力(スラスト力F)によって、動力伝達軸20が皿バネ114の付勢力に抗ってハウジング12a側に付勢されるように、皿バネ114の剛性や各部品間に形成される軸方向の隙間が設定される。なお、前記スラスト方向のギヤ反力は、リダクションギヤ70とカウンタドリブンギヤ72とがいずれも斜歯歯車で構成されているために生じるものである。
上述のように、本実施例によれば、第2電動機MG2のトルクが零乃至零付近となると、動力伝達軸20およびそれに形成されたリダクションギヤ70にトルクが伝達されず、動力伝達軸20およびリダクションギヤ70が浮遊状態(フローティング状態)となることがある。このとき、エンジン8の爆発変動に起因する回転変動が動力伝達軸20に伝達され、動力伝達軸20が回転方向およびスラスト方向(軸方向)にも振動し、動力伝達軸20とケーシング12とが衝突するガタ打ちが発生し、その衝撃力によってケーシング12のケース表面が振動してガタ打ち音が発生する。これに対して、本構成では、皿バネ114が動力伝達軸20を隔壁13に向かって押し付けているので、ガタ打ちが発生しても動力伝達軸20は隔壁13側にのみ衝突させられる。従って、ケーシング12(ハウジング12a等)の外壁側にはガタ打ちによる衝撃力が入力されないので、ケーシング12の外壁表面が振動することで発生するガタ打ち音が低減される。なお、本願発明は、従来のように第2電動機MG2による制御やエンジン8の運転点を変更してガタ打ちを抑制するものではなく、ガタ打ちによる衝撃点(入力点)を変更してガタ打ち音そのものを低減するものであるため、第2電動機MG2を制御する背反として生じる走行ショックやエンジン8の運転点変更による燃費の悪化も防止される。
また、本実施例によれば、動力伝達軸20に形成されたリダクションギヤ70およびカウンタ軸18に形成されてリダクションギヤ70と噛み合うカウンタドリブンギヤ72によってギヤ対が構成され、動力伝達軸20は、第2電動機MG2より予め設定されている所定値以上のトルクが出力されると、皿バネ114の付勢力に抗って動力伝達軸20に作用するスラスト力Fによって外壁の一部であるハウジング12a側に付勢されるように構成されている。このようにすれば、動力伝達軸20においてガタ打ちが発生する第2電動機MG2のトルク領域では、動力伝達軸20を隔壁13に衝突させ、それ以上のトルクが第2電動機MG2より伝達されると、外壁の一部であるハウジング12aによってスラスト方向のギヤ反力を受けることで、動力伝達軸20の支持荷重をケーシング12の隔壁13とハウジング12aとで受け持たせることができる。従って、隔壁13側に係る支持荷重が低下するので、隔壁13に設けられた動力伝達軸20を支持する第8軸受80の耐久性低下を抑制することができる。
また、本実施例によれば、隔壁13は、ケーシング12において第2電動機MG2を収容するモータ室19と、動力伝達軸20およびカウンタ軸18などを収容するギヤ室21とを仕切る壁であり、動力伝達軸20は、第8軸受80を介して隔壁13に回転可能に支持され、第8軸受80の内輪80aは動力伝達軸20に圧入され、第8軸受80の外輪80bは、皿バネ114によって隔壁13に形成されている環状壁116に押し付けられている。このようにすれば、第8軸受80の外輪80bが皿バネ114によって環状壁116に押し付けられるため、動力伝達軸20が第8軸受80を介して隔壁13に押し付けられる。
つぎに、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
図6は、本発明の更に他の実施例であるハイブリッド車両用駆動装置150(以下、駆動装置150という)において、第2電動機MG2および動力伝達軸20周辺を拡大した部分拡大図であって、前述の実施例の図4に対応している。図6を前述した実施例の図4と比較すると、本実施例では、二点鎖線Bで示す動力伝達軸20とロータ軸22とを連結するスプライン嵌合部152、第8軸受80と隔壁13との間隙、および第7軸受78とハウジング12a(ケーシング12)との間隙に減衰要素(摩擦機構、ヒス機構)として機能する摩擦材が追加されている。なお、他の構成については、前述の実施例と変わらないので、その説明を省略する。以下、上記各部位に設けられる摩擦材の具体的な構造について説明する。
図6の二点鎖線Bで囲まれる第2電動機MG2のロータ軸22と動力伝達軸20とのスプライン嵌合部152において、互いのスプライン歯に形成される隙間に、皿バネ114による共振を抑制する減衰要素として機能する摩擦材154が形成されている。図7は、スプライン嵌合部152を軸方向から見た図である。図7に示すように、動力伝達軸20側に形成されているスプライン外周歯109とロータ軸22側に形成されているスプライン内周歯111との間に形成される間隙に、本発明の減衰要素に対応する摩擦材154が挟み込まれている。具体的には、スプライン外周歯109の歯先の面とスプライン内周歯111の歯底の面の間隙に、摩擦材154aが複数枚挟み込まれている。また、スプライン外周歯109の歯底の面とスプライン内周歯111の歯先の面との間隙に摩擦材154bが複数枚挟み込まれている。これら摩擦材154a、154bは、例えばスプライン外周歯109およびスプライン内周歯111の何れか一方に貼り着けられている。従って、動力伝達軸20とロータ軸22とが、軸方向(スラスト方向)に摺動(相対移動)すると、摩擦材154a、154bとそれと摺動する部位(スプライン外周歯109またはスプライン内周歯111)との間で摩擦力が発生する。
図6に戻り、第8軸受80の外輪80bの外周面と、隔壁13の貫通穴112との間には、皿バネ114による共振を抑制する減衰要素として機能する円筒状に形成された摩擦材160が介挿されている。摩擦材160は、例えば外輪80bの外周面および隔壁13の貫通穴112の内周面の何れか一方に貼り着けられている。従って、動力伝達軸20が、軸方向(スラスト方向)に変動すると、摩擦材160とそれと摺動する外輪80bまたは貫通穴112との間で摩擦力が発生する。
また、第7軸受78の外輪78bの外周面と、ハウジング12a(ケーシング12)に形成された環状穴110との間には、皿バネ114による共振を抑制する減衰要素として機能する円筒状に形成された摩擦材162が介挿されている。摩擦材162は、例えば外輪78bの外周面および環状穴110の内周面の何れか一方に貼り着けられている。従って、動力伝達軸20が、軸方向(スラスト方向)に変動すると、摩擦材162とそれと摺動する外輪78bまたは環状穴110との間で摩擦力が発生する。
これら摩擦材154、160、162(以下、特に区別しない場合には摩擦材という)が減衰要素として機能する。具体的に説明すると、上述したように、動力伝達軸20は、弾性部材である皿バネ114によって隔壁13側に付勢されている。このような弾性部材が設けられると、一般に共振系が形成されることとなる。従って、この共振系の共振周波数となると共振が発生する。これに対して、動力伝達軸20がスラスト方向に変動する際に摩擦力を発生させる摩擦材が設けられることで、摩擦材が共振を抑制するヒス機構(摩擦機構)として機能するため、共振系の振動を抑制することができる。なお、摩擦材の摩擦係数等は、共振系の振動が抑制されるように適宜調整される。
なお、この減衰要素である摩擦材は、その摩擦材を支持する部位同士の差回転が生じない部位が望ましい。差回転が生じる部位に摩擦材が設けられると、その間で常時引き摺りが生じ、燃費が悪化するためである。例えば、動力伝達軸20とロータ軸22とは、スプライン嵌合されているので相対回転不能すなわち差回転が生じない部位である。また、摩擦材160を支持する、第8軸受80の外輪80bおよび隔壁13についても相対回転しないため、差回転は生じない。同様に、摩擦材162を支持する、第7軸受78の外輪78bおよびハウジング12aについても相対回転しないため、差回転は生じない。従って、これらの部位に摩擦材が設けられることで、共振振動が抑制されると共に、燃費の悪化も防止される。
また、第7軸受78および第8軸受80に設けられる前記摩擦材160、162に代わって、図8に示すような減衰要素が設けられても構わない。図8は、第7軸受78に減衰要素として機能するリング166が設けられている構成を示している。図8に示すように、第7軸受78の外輪78bには、環状の環状溝168が形成されている。さらに、環状穴110の内周面110には、軸方向において環状溝168と同じ位置、すなわち径方向において環状溝168と重複する位置に、環状の環状溝170が形成されている。そして、これら環状溝168、170によって形成される環状空間内に、弾性部材から成る環状のリング166が嵌め付けられている。リング166は、その断面の中心が、径方向において外輪78bの外周面とハウジング12aの環状穴110との合わせ面の位置と略等しくされている。従って、動力伝達軸20が軸方向(スラスト方向)に変動すると、その変動がリング166の弾性復帰力によって減衰させられる。これより、図8に示す構造であっても、リング166が減衰要素として機能するため、摩擦材162と同様の効果を得ることができる。また、第7軸受78だけでなく、第8軸受80においても同様の構成をとることができる。
上述のように、本実施例においても弾性部材である皿バネ114が設けられているので、前述の実施例と同様の効果を得ることができる。また、第2電動機MG2のロータ軸22と動力伝達軸20とはスプライン嵌合によって連結されており、第2電動機MG2のロータ軸22と動力伝達軸20とのスプライン嵌合部152に形成される隙間に、皿バネ114による共振を抑制する摩擦材154が設けられている。このようにすれば、皿バネ114が設けられることで共振系が形成されるが、この摩擦材154によって共振系の振動を抑制することができる。
また、本実施例によれば、隔壁13と第8軸受80との間には、皿バネ114による共振を抑制する摩擦材160が設けられている。このようにすれば、皿バネ114が設けられることで共振系が形成されるが、この摩擦材160によって共振系の振動を抑制することができる。
また、本実施例によれば、動力伝達軸20は、さらに第7軸受78を介してケーシング12の外壁(ハウジング12a)に回転可能に支持されており、ハウジング12aと第7軸受78との間には、皿バネ114による共振を抑制する摩擦材162が設けられている。このようにすれば、皿バネ114が設けられることで共振系が形成されるが、この摩擦材162によって共振系の振動を抑制することができる。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
例えば、前述の実施例では、皿バネ114を支持する部材としてスナップリング120が設けられているが、必ずしもスナップリング120に限定されず、例えば溶接によって固定される部材など、適宜変更しても構わない。
また、前述の実施例では、弾性部材として皿バネ114が用いられているが、必ずしも皿バネ114に限定されず、例えばゴムや樹脂などの弾性体を用いて動力伝達軸20を隔壁13側に付勢する構成であっても構わない。
また、前述の実施例では、隔壁13は、ケーシング12内においてモータ室19とギヤ室21とを形成する壁であったが、必ずしも内壁はこれに限定されず、他の部位に形成されるものであっても構わない。また、必ずしも空間を仕切る隔壁である必要もなく、ケーシング12の外壁から内周側に向かって一部のみ突き出す構造であっても構わない。
また、前述の実施例では、駆動装置150において、摩擦材154、摩擦材160、および摩擦材162が設けられているが、必ずしもこれらの全て部位に摩擦材を設ける必要はなく、これらのうち少なくとも何れか1つ設けられている構成であれば構わない。
また、前述の実施例では、スプライン嵌合部152において、スプライン外周歯109の歯先の面とスプライン内周歯111の歯底の面との間に摩擦材154a、スプライン外周歯109の歯底の面とスプライン内周歯111の歯先の面との間に摩擦材154bがそれぞれ設けられているが、摩擦材154aおよび摩擦材154bのいずれか一方が設けられる構成であっても構わない。また、必ずしも全周に渡って摩擦材154を設ける必要もなく、例えば周方向に分散して設けるなどしても構わない。
また、前述の実施例では、第2電動機MG2の所定値を一例として略零程度の値としたが、必ずしもこのような低い値に限定されず、さらに大きな値に設定されていても構わない。すなわち、車両の形式等に応じて適宜変更しても構わない。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
8:エンジン
12:ケーシング(ケース)
12a:ハウジング(外壁)
13:隔壁(内壁)
18:カウンタ軸(第2回転部材)
19:モータ室
20:動力伝達軸(第1回転部材)
21:ギヤ室
70:リダクションギヤ(第1歯車)
72:カウンタドリブンギヤ(第2歯車)
78:第7軸受(外壁用軸受)
80:第8軸受(内壁用軸受)
80a:内輪(内壁用軸受の内輪)
80b:外輪(内壁用軸受の外輪)
86:ギヤ対
114:皿バネ(弾性部材)
116:環状壁(側壁)
152:スプライン嵌合部
154:摩擦材(減衰要素)
160:摩擦材(減衰要素)
162:摩擦材(減衰要素)
166:リング(減衰要素)
MG2:第2電動機(電動機)
12:ケーシング(ケース)
12a:ハウジング(外壁)
13:隔壁(内壁)
18:カウンタ軸(第2回転部材)
19:モータ室
20:動力伝達軸(第1回転部材)
21:ギヤ室
70:リダクションギヤ(第1歯車)
72:カウンタドリブンギヤ(第2歯車)
78:第7軸受(外壁用軸受)
80:第8軸受(内壁用軸受)
80a:内輪(内壁用軸受の内輪)
80b:外輪(内壁用軸受の外輪)
86:ギヤ対
114:皿バネ(弾性部材)
116:環状壁(側壁)
152:スプライン嵌合部
154:摩擦材(減衰要素)
160:摩擦材(減衰要素)
162:摩擦材(減衰要素)
166:リング(減衰要素)
MG2:第2電動機(電動機)
ここで、デフドライブギヤ76と噛み合うデフギヤ24が別体で示す図として記載されているのは、第1軸心C1〜第4軸心C4が、実際には一平面上に配置されていないためである。具体的には、図3に示すように各軸心C1〜C4が配置されている。図3は、カウンタ軸18、動力伝達軸20、デフギヤ24、複合ギヤ軸40、第1電動機MG1、および第2電動機MG2の配置位置、および各軸心C1〜C4の配置位置を簡略的に示す図であって、図2の動力伝達装置10を軸心と平行な方向から見た図に対応している。なお、図3において上側が車両6の鉛直上方である。図3において、図2に示すハウジング12aと図示しないエンジンケースとの合わせ面104は、実線で囲まれる部位に対応している。また、図2に示すハウジング12aとケース12bとの合わせ面106は、破線で囲まれる部位に対応している。また、ケース12bとカバー12cとの合わせ面108は、一点鎖線で囲まれる部位に対応している。
図5からもわかるように、リダクションギヤ70およびそれに連結された動力伝達軸20が弾性部材(皿バネ114)によって隔壁13に常時押し付けられている。従って、第2電動機MG2のトルクが零乃至略零の状態では、エンジン8の回転変動によってリダクションギヤ70および動力伝達軸20がスラスト方向に振動しても、リダクションギヤ70および動力伝達軸20が皿バネ114によって隔壁13に押し付けられているので、動力伝達軸20は、隔壁13にのみ衝突する。これより、ケーシング12の外壁(例えばハウジング12a)には衝突による衝撃力が入力されないので、ケーシング12の外壁が振動することで発生するガタ打ち音も低減されることとなる。
また、第7軸受78および第8軸受80に設けられる前記摩擦材160、162に代わって、図8に示すような減衰要素が設けられても構わない。図8は、第7軸受78に減衰要素として機能するリング166が設けられている構成を示している。図8に示すように、第7軸受78の外輪78bには、環状の環状溝168が形成されている。さらに、環状穴110の内周面には、軸方向において環状溝168と同じ位置、すなわち径方向において環状溝168と重複する位置に、環状の環状溝170が形成されている。そして、これら環状溝168、170によって形成される環状空間内に、弾性部材から成る環状のリング166が嵌め付けられている。リング166は、その断面の中心が、径方向において外輪78bの外周面とハウジング12aの環状穴110との合わせ面の位置と略等しくされている。従って、動力伝達軸20が軸方向(スラスト方向)に変動すると、その変動がリング166の弾性復帰力によって減衰させられる。これより、図8に示す構造であっても、リング166が減衰要素として機能するため、摩擦材162と同様の効果を得ることができる。また、第7軸受78だけでなく、第8軸受80においても同様の構成をとることができる。
Claims (6)
- 動力源として機能するエンジンおよび電動機を有し、前記電動機に連結された第1回転部材と、前記エンジンからの動力が伝達される第2回転部材と、前記第1回転部材および前記第2回転部材に形成され、該第1回転部材および該第2回転部材を動力伝達可能に連結する斜歯歯車で構成されるギヤ対とを、ケース内部に備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、
前記ケース内には、該ケースの外壁よりケース内部側に向かって伸びる内壁が形成されており、
前記第1回転部材と前記内壁との間には、該第1回転部材を該内壁に向かって押し付ける弾性部材が予荷重状態で介挿されていることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。 - 前記ギヤ対は、前記第1回転部材に形成された第1歯車および前記第2回転部材に形成されて該第1歯車と噛み合う第2歯車で構成され、
前記第1回転部材は、前記電動機より予め設定されている所定値以上のトルクが出力されると、前記弾性部材の付勢力に抗って前記第1回転部材に作用するスラスト力によって前記ケースの外壁側に付勢されるように構成されていることを特徴とする請求項1のハイブリッド車両の駆動装置。 - 前記内壁は、前記ケース内において前記電動機を収容するモータ室と、前記第1回転部材および前記第2回転部材などを収容するギヤ室とを仕切る隔壁であり、
前記第1回転部材は、内壁用軸受を介して前記内壁に回転可能に支持され、
前記内壁用軸受の内輪は、前記第1回転部材に圧入され、
前記内壁用軸受の外輪は、前記弾性部材によって前記内壁に形成されている側壁に押し付けられていることを特徴とする請求項1または2のハイブリッド車両の駆動装置。 - 前記内壁と前記内壁用軸受との間には、前記弾性部材による共振を抑制する減衰要素が設けられていることを特徴とする請求項3のハイブリッド車両の駆動装置。
- 前記電動機のロータ軸と前記第1回転部材とはスプライン嵌合によって連結されており、
前記電動機のロータ軸と前記第1回転部材とのスプライン嵌合部に形成される隙間に、前記弾性部材による共振を抑制する減衰要素が設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1のハイブリッド車両の駆動装置。 - 前記第1回転部材は、さらに外壁用軸受を介して前記ケースの外壁に回転可能に支持されており、
前記外壁と前記外壁用軸受との間には、前記弾性部材による共振を抑制する減衰要素が設けられていることを特徴とする請求項3のハイブリッド車両の駆動措置。
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