WO2011111544A1 - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

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WO2011111544A1
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ring
friction wheel
shaft
electric motor
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PCT/JP2011/054125
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和道 香山
美紗紀 神谷
秀行 梅田
昭次 高橋
克弘 前野
文彦 榊原
亮太 小川
久則 白井
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アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
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    • B60K6/54Transmission for changing ratio
    • B60K6/543Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission
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    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid drive device capable of driving wheels with an engine and an electric motor, and more specifically, a hybrid in which an electric motor and a conical friction wheel ring type continuously variable transmission (cone ring type CVT) are integrated.
  • the present invention relates to a driving device.
  • JP 2006-501425 A JP 2006-501425A
  • JP-T 2010-519470 WO2008 / 104142A1
  • an object of the present invention is to provide a hybrid drive device with improved vehicle mountability by compactly arranging a cone ring type continuously variable transmission and an electric motor.
  • a conical friction wheel ring type continuously variable transmission (cone ring type CVT) (3), The rotation of the input shaft (6) is transmitted to the output section (391, 39r) via the conical friction wheel ring type continuously variable transmission (3), and the power of the electric motor (2) is transmitted to the output section ( 391, 39r) in the hybrid drive device (1),
  • the input friction wheel (22) and the input shaft (6) are disposed on a first shaft (I) coaxial with the engine output shaft,
  • the output friction wheel (23) is disposed on a second axis (II) parallel to the first axis (I), Placing the electric motor (2) on a third axis (III) parallel to the first axis (I) and the second axis (II);
  • the conical friction wheel ring type driving device (cone ring type CVT) (3) and the electric motor (2) are arranged so as to at least partially overlap in the axial direction when viewed from the radial direction (see, for example, FIG.
  • the third shaft (III) is connected to the friction wheel (25) where the ring (25) is most surrounded by the ring by the speed change operation means (60). 5 to 7, 23, 8 and 9, 22) passing through the center (t) of the ring when moved to the axial center (p 1 ) side, the first shaft and the second shaft A line (vv) perpendicular to a line (pp) passing through the shaft is arranged on the side of the friction wheel (23 or 22) not surrounded by the ring (25).
  • the hybrid drive apparatus is characterized by the above.
  • the friction wheel on the side not surrounded by the ring (25) is the output side friction wheel (23) as shown in FIGS. 5 to 7, and the input side friction wheel (as shown in FIGS. 8 and 9). 22).
  • the first axis, the second axis, and the third axis mean independent dedicated axes (not including the common axis), and each axis has its axis. means.
  • the electric motor (2) can be directly connected to the output unit (39l, 39r) via the cone ring type CVT (3) or directly without passing through the cone ring type CVT. It may be connected to the drive.
  • the third shaft (III) is not surrounded by the ring (25) when viewed in the axial direction.
  • the outer periphery (2c) of the case of the electric motor (2) is seen from the axial direction in the entire movable range of the ring (25) by the speed change operation means (60).
  • the ring is arranged so as to be in contact with the outer circumference of the ring and intersect a line (uu) parallel to a line (pp) connecting the first axis (I) and the second axis (II).
  • the third axis (III) is a line segment (p 1 ⁇ that connects the first axis (I) and the second axis (II)).
  • p 2 through the perpendicular bisector (qq) and the axis (p 1 ) of the friction wheel (23 or 22) not surrounded by the ring (25) and the first axis (I )
  • a differential device that inputs power from an output shaft (24) connected to the output side friction wheel (23) and outputs it to the left and right output units (39 l, 39 r) ( 5)
  • the differential device (5) is disposed on a fourth axis (IV) parallel to the first axis (I), the second axis (II) and the third axis (III),
  • the friction wheel surrounded by the ring (25) is the input side friction wheel (22), and when viewed from the axial direction, the fourth axis (IV) includes the first axis (I) and the second axis (II).
  • the third axis (III) with respect to the line (pp) connecting the first and second bisectors (qq) to the opposite side of the first axis (I). It is arranged.
  • the electric motor is arranged on the third axis parallel to the first axis and the second axis on which the cone ring type CVT is arranged, and the cone ring type CVT and the electric motor are in the axial direction.
  • the shaft such as the first shaft coaxial with the engine output shaft
  • the ring in the cone ring type CVT moves to the axial center side of the friction wheel that is most not surrounded by the ring.
  • the electric motor is a cone ring type CVT, An axially moving ring and It can be arranged close to the friction wheel that is not surrounded by the ring and can be made compact in the radial direction.
  • a hybrid drive device with improved vehicle mounting performance can be provided.
  • the electric motor when viewed from the axial direction, the third axis passes through the axis of the friction wheel not surrounded by the ring and is perpendicular to the line passing through the first axis and the second axis (s From -s), the electric motor can be disposed near both the friction wheels on the input side and the output side of the cone ring type CVT because it is disposed on the friction wheel side surrounded by the ring.
  • the ring is sandwiched between the inclined surfaces facing each other and moves in the axial direction, and the outer periphery of the ring is parallel to the line connecting the first axis and the second axis. Since the case of the electric motor moves and intersects the circumscribed line of the parallel ring in the entire movable range, the electric motor can be arranged as close as possible to the cone ring type CVT. Thus, the hybrid drive device can be made compact.
  • the third axis on which the electric motor is disposed is surrounded by the ring and the bisection (qq) of the line segment connecting the first axis and the second axis.
  • the cone ring type CVT As viewed from the axial direction, it is arranged between a line (ss) perpendicular to a line passing through the axis of the friction wheel on the non-contact side and passing through the first axis and the second axis.
  • the electric motor interferes with the cone-ring type CVT, particularly with the ring moving in the axial direction, because it is disposed on the side of the friction wheel that is in the saddle shape of the pair of conical friction wheels and is not surrounded by the ring. As a result, it can be arranged near the cone-ring type CVT, and the radial compactness can be further ensured.
  • the differential device which is arranged so as to surround the input side friction wheel and interlocks via the output shaft of the cone ring type CVT, is arranged on the output side friction wheel side not surrounded by the ring. Since the differential device is arranged on the side opposite to the electric motor, the differential device is combined with the electric motor and the arrangement of the cone ring type CVT including the ring and the speed change operation means, so that the differential device does not interfere with each other.
  • the entire hybrid drive device can be configured compactly.
  • the hybrid drive device 1 includes an electric motor 2, a conical friction wheel ring type continuously variable transmission (cone ring type CVT) 3, a differential device 5, and an output shaft of an engine (not shown). 54 and an input shaft 6 connected via a clutch 4 and a gear transmission 7.
  • Each of the above devices and shafts is housed in a case 11 configured by combining two case members 9 and 10, and the case 11 is divided into a first space A and a second space B by a partition wall 12. It is partitioned in an oil-tight manner.
  • the cone ring type CVT 3 includes a conical (one conical) friction wheel 22 on the input side, a conical (other conical) friction wheel 23 on the output side, and a metal ring 25.
  • the friction wheels 22 and 23 are arranged such that their shafts l 1 and nn are parallel to each other and the large diameter side and the small diameter side are opposite in the axial direction. It is arranged so as to be sandwiched between the opposed inclined surfaces of the wheels 22 and 23 and so as to surround one of the two friction wheels, for example, the input side friction wheel 22.
  • a large thrust force acts on at least one of the two friction wheels, and the ring 25 is clamped by a relatively large clamping pressure based on the thrust force.
  • the other end of the input side friction wheel 22 is sandwiched between the inner race of the bearing 27 by a stepped portion and a nut 32, and from the output side friction wheel 23 acting on the input side friction wheel 22 via the ring 25.
  • a thrust force is carried by the tapered roller bearing 27.
  • the reaction force of the thrust force acting on the output side friction wheel 23 acts on the output shaft 24 in the counter arrow D direction, and the thrust reaction force is carried by the tapered roller bearing 31.
  • the ring 25 is moved in the axial direction by a shift operation means (described later) to change the contact position between the input side friction wheel 22 and the output side friction wheel 23, and to rotate between the input member 22 and the output member 23.
  • the ratio is continuously variable.
  • the thrust force D corresponding to the transmission torque is canceled out in the integrated case 11 via the tapered roller bearings 27 and 31 and does not require an equilibrium force as an external force such as hydraulic pressure.
  • a gear (pinion) 44 is formed on the continuously variable transmission output shaft 24, and the differential ring gear 41 is engaged with the gear 44.
  • the motor output gear (pinion) 16, idler gear 17 and intermediate gear (gear) 19, continuously variable transmission output gear (pinion) 44, and diff ring gear (gear) 41 constitute the gear transmission 7.
  • the motor output gear 16 and the diff ring gear 41 are arranged so as to overlap in the axial direction, and the intermediate gear 19 and the continuously variable transmission output gear 44 are further in the axial direction with the motor output gear 16 and the diff ring gear 41.
  • the gear 45 that is spline-engaged with the continuously variable transmission output shaft 24 is a parking gear that locks the output shaft at the parking position of the shift lever.
  • the gear means a meshing rotation transmission means including a gear and a sprocket.
  • the gear transmission is a gear transmission composed entirely of gears.
  • a chain and a sprocket may be used for the gear transmission, and the output gear 16 of the electric motor 2 is transmitted to the output gear 44 only through the gear transmission 7 (and not through the cone ring CVT 3). Also good.
  • the gear transmission 7 is accommodated in the electric motor 2 and a second space B which is a portion between the first space A and the third space C in the axial direction, and the second space B is
  • the second case member 10 and the partition wall 12 are formed.
  • the shaft support portions (27, 30) of the partition wall 12 are oil-tightly partitioned by oil seals 47a, 47b, and the shaft support portions of the second case member 10 and the first case member 9 are also oil seals.
  • the second space B is sealed with a shaft by 47c, 47d, and 47e, and is configured to be oil-tight.
  • the second space B is filled with a predetermined amount of lubricating oil such as ATF.
  • the first space A formed by the first case member 9 and the partition wall 12 is similarly configured to be oil-tight, and the first space A has a shearing force, particularly a shearing force in an extreme pressure state. Is filled with a predetermined amount of large traction oil.
  • the stator 2a and the cone ring type CVT 3 of the electric motor 2 are accommodated in the same first case member 9 and arranged so as to overlap in the axial direction (as viewed from the radial direction) as shown in FIG.
  • the stator 2a of the electric motor 2 is completely overlapped so as to be included in the axial range of the cone ring type CVT 3.
  • the electric motor 2 and the cone ring type CVT 3 are at least one. The part should just overlap in the axial direction.
  • the hybrid drive device 1 is used in such a manner that the third space C side of the case 11 is coupled to the internal combustion engine, and the output shaft of the engine is linked to the input shaft 6 via the clutch 4.
  • the rotation of the input shaft 6 to which power from the engine is transmitted is transmitted to the input side friction wheel 22 of the cone ring type CVT 3 via the spline S, and further transmitted to the output side friction wheel 23 via the ring 25.
  • the motor output gear 16 and the plurality of gears 17, 19, 44 are disposed above the oil level 48 a, and the motor output gear 16 is located at the uppermost position. Therefore, the motor output gear 16 is the uppermost gear located at the uppermost position among the gears 16, 17, 19, 44.
  • the oil level 48a is preferably below the rotation axis IV of the diff ring gear 41 in order to reduce the rotational resistance of the diff ring gear 41. That is, a portion below the horizontal line N passing through the rotation axis IV of the diff ring gear 41 is immersed in the oil reservoir 48.
  • the diff ring gear 41 is located on the left side of FIG. 3 with respect to the gears 16, 17, 19, and 44, and rotates in a direction of an arrow ⁇ that is a predetermined rotation direction when the vehicle moves forward.
  • the motor output gear 16, the idler gear 17 and the intermediate gear 19 constitute a gear train Y.
  • the idler gear 17 and the intermediate gear 19 are sequentially arranged below the motor output gear 16, and the central axes (the idler shaft V and the input shaft I) of the gears 17 and 19 are the central axes of the motor output gear 16 (the motor shaft). It is located on the opposite side of the diff ring gear 41 with respect to a vertical line (vertical line) ⁇ passing through (III).
  • the motor shaft III is disposed between the input shaft I and the central shaft IV of the differential device 5 in the horizontal direction (left-right direction in FIG. 3) when viewed from the axial direction.
  • the output gear 44 is disposed above the diff ring gear 41 on the diff ring gear 41 side of the intermediate gear 19. Further, among these gears 41, 16, 17, 19, 44, the gear having the largest outer diameter is the diff ring gear 41. On the other hand, the outer diameter of the output gear 44 is sufficiently smaller than the gears 41, 17, 19 (small diameter).
  • the arrangement of the gears 41, 16, 17, 19, and 44 in the radial direction is as described above. However, in the axial direction, as shown in FIG. 1, the respective tooth portions are arranged so as to overlap in the axial direction.
  • the diff ring gear 41 is arranged so that at least a part thereof overlaps the motor output gear 16 and the plurality of gears 17, 19, 44 in the axial direction.
  • all or most of the axial widths of the tooth portions of the gears 16, 17, 19, and 44 exist within the range of the axial width of the tooth portions of the differential ring gear 41. ing.
  • a space surrounded by the differential ring gear 41, the gear train Y, and the guide wall surface g is defined as a space portion X. Therefore, the output gear 44 is disposed in the space portion X.
  • the diff ring gear 41 is rotated in the forward rotation direction ⁇ , and the lubricating oil is scraped up from the differential side wall surface e along the guide wall surface f, and the motor output gear 16 and The plurality of gears 17, 19, 44, and further, the bearings 15, 20, 21, 46, 31, 27, 30 existing in the second space B can be supplied.
  • the diff ring gear 41 has a larger diameter than the other gears, and the lubricating oil present in the recesses between the teeth formed on the outer peripheral surface by rotation is blown away with a large centrifugal force, and the centrifugal force
  • the lubricating oil acted by is swept along the guide wall surface g and flies along the guide wall surface g or in the space portion X inside the guide wall surface g.
  • a part of the lubricating oil flying through the space portion X is also supplied to the gears 17, 19, 44, and the lubricating oil that has reached the motor output gear 16 flows downward, and the motor output gear
  • the gears 17, 19, 44 located below 16 are also supplied.
  • the lubricating oil scraped up by the diff ring gear 41 as described above is also supplied to the bearings 15, 20, 21, 46, 31, 27, 30 existing in the second space B.
  • the bearings 35 and 36 that support the differential case 33 are at least partially immersed in lubricating oil.
  • the operation modes of the engine and the electric motor that is, the operation modes of the hybrid drive device 1 can be variously adopted as necessary.
  • the clutch 4 is disconnected and the engine is stopped, and the engine is started only by the torque of the electric motor 2.
  • the vehicle reaches a predetermined speed, the engine is started and the clutch 4 is connected to connect the engine and the electric motor.
  • the electric motor is set in a free rotation or regenerative mode and travels only with the engine.
  • the electric motor is regenerated to charge the battery.
  • the clutch 4 may be used as a starting clutch, and may be used so as to start using the motor torque as an assist by the power of the engine.
  • the conical friction wheel ring type continuously variable transmission (cone ring type CVT) 3 will be described with reference to FIG.
  • the continuously variable transmission 3 includes the input side friction wheel 22, the output side friction wheel 23, and the ring 25.
  • Both the friction wheel and the ring are made of metal such as steel.
  • the friction wheels 22 and 23 are arranged so that their axes 11 and nn (see FIG. 2) are parallel to each other in the horizontal direction, and are inclined in a conical shape with straight lines.
  • a ring 25 is sandwiched between the two inclined surfaces.
  • the cone ring type CVT 3 is covered at one end side and the entire circumference thereof with a bottomed cylindrical first case member 9, and the opening side of the first case member 9 is covered with a partition wall 12.
  • the first space A is stored in an oil-tight manner.
  • the two friction wheels are arranged obliquely so that the shaft 23a of the output side (the other conical shape) friction wheel 23 is positioned a predetermined amount above the shaft 22a of the input side (the one conical shape) friction wheel 22.
  • the input side friction wheel 22 is arranged with a margin between the input side friction wheel 22 and the case member 9 on the upper side, the lower side, and the side opposite to the output side friction wheel 23.
  • a ring 25 surrounding the input side friction wheel 22 is disposed in a space between the input side friction wheel and the case member 9 and is a speed change operation means (device) 60 for moving the ring 25 in the axial direction.
  • a speed change operation means (device) 60 for moving the ring 25 in the axial direction.
  • an upper portion 9A of the case member 9 is a portion where the electric motor 2 is disposed
  • 9B is a portion where the differential device 5 is disposed
  • the upper portion 9A is the motor case 9a.
  • the lower surface outer periphery 2c constitutes a part of a bowl shape which is a storage portion of the cone ring type CVT 3.
  • a space J below the input side friction wheel 22 between the case member 9 is an oil reservoir 59 (oil level is indicated by 59a) for traction oil.
  • Ring 25 a top UD in contact with the maximum diameter of the minimum diameter portion and the output-side friction wheel 23 of the input-side friction wheel 22 (underdrive) position (25 2 hereinafter), maximum diameter portion of the input-side friction wheel 22 and between the highest OD in contact with the minimum diameter portion of the output-side friction wheel 23 (overdrive) positions (25 1 hereinafter), the axis I of the two friction wheels 22 and 23, the ring line p-p connecting II 25 Move in the axial direction with the centers of the same.
  • the third axis III of the electric motor 2 is disposed through the ring 25 1 of the center t when moved to the axial center P 1 side of the ring 25 is the most output side friction wheel 23 (i.e.
  • a line vv perpendicular to the line pp connecting the first axis I and the second axis II is disposed on the output side friction wheel 23 side not surrounded by the ring 25.
  • the axes such as the first axis, the second axis, and the third axis mean axis centers (the same applies to the fourth axis and the fifth axis).
  • the first axis, the second axis, and the third axis are all arranged in parallel and mean different independent axes (lines).
  • the electric motor 2 is arranged around the output-side friction wheel 23 that is not surrounded by the ring 25, and is compact in the radial direction. It becomes a hybrid drive device.
  • the third axis III is, the line v-v passing through the center t of the ring 25 1, the relationship which is arranged on the output side friction wheel 23 side that is not surrounded by the ring 25, the embodiment shown in FIG. 5 Not limited thereto, there is an embodiment shown in FIG. 6 or FIG.
  • the embodiment shown in FIG. 6 is a position where the third axis III is close to a line vv passing through the center t, and in this position, the electric motor 2 is slightly conical so as not to interfere with the ring 25.
  • the electric motor 2 can be arranged close to the cone ring type CVT 3 by moving the third axis III from the line vv to the second axis II side. It becomes possible.
  • the third axis III is opposite to the first axis I with respect to a line ss passing through the second axis II and perpendicular to the line passing through the second axis II and the third axis III.
  • the third shaft III is disposed at an arcuate position around the second shaft II so as to go around the outer periphery of the output side friction wheel 23, and interference between the electric motor 2 and the ring 25 is avoided.
  • the power from the electric motor 2 may be transmitted to the input shaft 6 through a chain, but is preferably transmitted directly to the output shaft 24.
  • the electric motor 2 is prevented from interfering with the ring moving in the axial direction, and is disposed close to the friction wheels 22 and 23 on the input side and the output side, so that the reduction in the width direction can be achieved.
  • the third shaft III on which the electric motor 2 is disposed is a second shaft on which the first shaft I on which the input side friction wheel 22 is disposed and the output side friction wheel 23 is disposed.
  • a line ss perpendicular to the line pp connecting the first axis and the second axis.
  • the upper support member 67 and the lower support member 69 are arranged on different sides with respect to the plane including the axes l-l and n-n of the friction wheels 22 and 23 on both the input side and the output side. However, both support members 67 and 69 are arranged so as to support the ring 25 at a position farthest from the plane.
  • the axial movement for shifting the ring 25 is a direction in which the moving member 63 moves along the feed screw shaft 61 and the guide rail 62 that are parallel to each other, that is, the friction wheels 22 and 23 in contact with the rings. It means the direction along the opposite slope and is different from the axis of both friction wheels.
  • the ring 25 is supported so as to be picked by the upper or lower support member 67 or 69 located upstream of the friction wheel regardless of whether the friction wheel is rotating forward or backward, and the position based on the movement or stop of the moving member 63. Accordingly, either the upper or lower support member 69 or 67 allows the swing of the ring 25 in the above movement or stop at that time, and the ring 25 is autonomously supported.
  • the guide rail 62 and the slide portion 66 are immersed in the oil reservoir 59 to smoothly guide the moving member 63 by sufficient lubrication, and the slide operation of the slide portion 66 can be performed even if immersed in the oil reservoir 59. There is little influence on the stirring of the pool.
  • the lower support member 69 immersed in the oil reservoir 59 serves as an operating portion that regulates the axial movement of the ring 25, and the operating portion smoothens the ring 25 in the oil reservoir 59.
  • the axial movement can be defined.
  • the upper support member 67 allows the ring 25 to move in the axial direction, the upper support member 67 is sufficiently lubricated by the oil attached to the ring 25 and does not impair the rotation of the ring 25.

Abstract

 コーンリング式CVTをハイブリッド駆動装置に適用し、装置全体としてコンパクトな配置とする。入力側摩擦車(22)をエンジン出力軸と同軸の第1軸(I)に配置し、出力側摩擦車(23)を第2軸(II)に配置し、電気モータ(2)を第1軸、第2軸に平行な第3軸(III)に配置する。電気モータ(2)とコーンリング式CVT(3)を軸方向に一部が重なるように配置する。第3軸(III)は、軸方向からみて、リング(25)が最も該リングに囲まれていない摩擦車(23)の軸心(II)側に移動した際のリングの中心(t)を通り、第1軸(I)と第2軸(II)とを結ぶ線(p-p)に垂直な線(v-v)より、リングに囲まれていない摩擦車(23)側に配置される。

Description

ハイブリッド駆動装置
 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)。
 最近、上記コーンリング式CVTをハイブリッド駆動装置に用いた特許文献が公開された(特許文献2参照)。該ハイブリッド駆動装置は、内燃エンジンの出力軸と同軸の第1軸上に、前記コーンリング式CVTの入力側の円錐形状の摩擦車が配置されており、電気モータは、上記第1軸上又は他の軸上に配置されている。
特表2006-501425号公報(JP2006-501425A) 特表2010-519470号公報(WO2008/104142A1)
 一般に、ハイブリッド駆動装置は、エンジン出力軸と同軸の第1軸上に、電気モータ及びベルト式無段変速装置のプライマリプーリが配置されている。上記コーンリング式CVTをハイブリッド駆動装置に適用することも考えられるが、該コーンリング式CVTの円錐形状の摩擦車は、軸方向に比較的長い構成からなり、前記エンジン出力軸と同軸の第1軸上に、電気モータと共に入力側摩擦車を配置することは、第1軸が長くなって、車輌搭載上好ましくない。また、上記特許文献2には、電気モータを第1軸以外の軸に配置された実施の形態も記載されているが、いずれも、電気モータは、コーンリング式CVTとは軸方向に重ならない位置に配置されており、電気モータ用としての専用の軸方向スペースを必要としている。コーンリング式CVTと電気モータを組合せたハイブリッド駆動装置として、コンパクトに構成され、車輌搭載性を向上することが求められている。
 そこで、本発明は、コーンリング式無段変速機と電気モータとを、コンパクトに配置することにより、車輌搭載性を向上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、エンジン出力軸(54)に連結する入力軸(6)と、
 電気モータ(2)と、
 互いに平行な軸(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CVT)(3)と、を備え、
 前記入力軸(6)の回転を前記円錐摩擦車リング式無段変速装置(3)を介して出力部(39l,39r)に伝達すると共に、前記電気モータ(2)の動力を前記出力部(39l,39r)に伝達してなるハイブリッド駆動装置(1)において、
 エンジン出力軸と同軸の第1軸(I)上に、前記入力側摩擦車(22)及び前記入力軸(6)を配置し、
 前記第1軸(I)に平行な第2軸(II)上に、前記出力側摩擦車(23)を配置し、
 前記第1軸(I)及び第2軸(II)に平行な第3軸(III)上に、前記電気モータ(2)を配置し、
 前記円錐摩擦車リング式駆動装置(コーンリング式CVT)(3)と前記電気モータ(2)とが、径方向からみて、軸方向に少なくとも一部が重なるように配置され(例えば図2参照)、
 軸方向からみて(例えば図5ないし図9を参照)、前記第3軸(III)は、前記変速操作手段(60)により前記リング(25)が最も該リングに囲まれていない前記摩擦車(図5~図7にあって23,図8,図9にあって22)の軸心(p)側に移動した際の該リングの中心(t)を通り、前記第1軸と第2軸とを通る線(p-p)に垂直な線(v-v)より、前記リング(25)に囲まれていない前記摩擦車(23又は22)側に配置されてなる、
 ことを特徴とするハイブリッド駆動装置にある。
 なお、リング(25)に囲まれていない側の摩擦車は、図5~図7に示すように出力側摩擦車(23)でも、また図8及び図9に示すように入力側摩擦車(22)でもよい。また、第1軸、第2軸及び第3軸は(後述の第4軸も含む)、それぞれ独立した専用の軸を意味し(共用するものは含まない)、各軸は、その軸心を意味する。また、電気モータ(2)は、前記コーンリング式CVT(3)を介して前記出力部(39l,39r)に駆動連結しても、また該コーンリング式CVTを介することなく、直接前記出力部に駆動連結してもよい。
 例えば図5及び図6又は図8を参照して、軸方向からみて、前記第3軸(III)は、前記リング(25)に囲まれていない前記摩擦車(図5,図6にあって23,図8にあって22)の軸心(p)を通り、前記第1軸(I)と第2軸(II)とを通る線(p-p)に垂直な線(s-s)より、前記リング(25)に囲まれている前記摩擦車(22又は25)側に配置されてなる。
 例えば図5又は図8を参照して、前記電気モータ(2)のケースの外周(2c)が、前記変速操作手段(60)による前記リング(25)の全可動範囲において、軸方向からみて、該リングの外周に接しかつ前記第1軸(I)及び第2軸(II)を結ぶ線(p-p)に平行な線(u-u)に交るように配置されてなる。
 好ましくは、例えば図5又は図8を参照して、軸方向からみて、前記第3軸(III)は、前記第1軸(I)と第2軸(II)を結ぶ線分(p-p)の垂直2等分線(q-q)と、前記リング(25)に囲まれていない前記摩擦車(23又は22)の軸心(p)を通りかつ前記第1軸(I)と第2軸(II)を通る線(p-p)に垂直な線(s-s)と、の間に配置されてなる。
 例えば図2,図5を参照して、前記出力側摩擦車(23)に連結する出力軸(24)からの動力を入力して左右の前記出力部(39l,39r)に出力するディファレンシャル装置(5)を備え、
 前記第1軸(I)、第2軸(II)及び第3軸(III)に平行な第4軸(IV)上に、前記ディファレンシャル装置(5)を配置し、
 前記リング(25)に囲まれた摩擦車が入力側摩擦車(22)であり、軸方向からみて、前記第4軸(IV)は、前記第1軸(I)と第2軸(II)とを結ぶ線(p-p)に対して前記第3軸(III)と反対側で、かつ前記垂直2等分線(q-q)に対して前記第1軸(I)と反対側に配置されてなる。
 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、コーンリング式CVTが配置される第1軸及び第2軸と平行な第3軸に電気モータが配置され、かつコーンリング式CVTと電気モータとが軸方向に少なくとも一部が重なるように配置されているので、例えばエンジン出力軸と同軸の第1軸等の一部の軸が長くなることを防止して、軸方向のコンパクト化を図ることができるものでありながら、電気モータが配置される第3軸が、軸方向からみて、コーンリング式CVTにおけるリングが、最も該リングに囲まれていない摩擦車の軸心側に移動した際の該リングの中央を通る第1軸と第2軸とを結ぶ線に垂直な線(v-v)より、リングに囲まれていない摩擦車側に配置されるので、電気モータが、コーンリング式CVT、特に軸方向に移動するリングと干渉しないように、かつリングに囲まれていない摩擦車に近接して配置することが可能となって、径方向のコンパクト化も図ることができ、これらが相俟って、コンパクトな構成で、車輌搭載性能を向上した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、軸方向からみて、第3軸は、リングに囲まれない摩擦車の軸心を通り、第1軸と第2軸とを通る線に垂直な線(s-s)より、リングに囲まれている摩擦車側に配置されるので、電気モータは、コーンリング式CVTの入力側及び出力側の両摩擦車の近くに配置することが可能となる。
 請求項3に係る本発明によると、リングは、両摩擦車の対向する傾斜面に挟持されて軸方向に移動し、該リングの外周は、第1軸及び第2軸を結ぶ線に平行に移動し、かつその全可動範囲において、上記平行するリングの外接線に交わるように電気モータのケースを配置したので、電気モータをコーンリング式CVTに可及的に近接して配置することが可能となり、ハイブリッド駆動装置のコンパクト化を図ることができる。
 請求項4に係る本発明によると、電気モータが配置される第3軸が、第1軸と第2軸とを結ぶ線分の垂直2等分(q-q)と、リングに囲まれていない側の摩擦車の軸心を通りかつ上記第1軸及び第2軸を通る線に垂直な線(s-s)との間に配置されるので、軸方向からみて、コーンリング式CVTにおける円錐形状の1対の摩擦車の瓢箪形状の凹部にあって、かつリングに囲まれない摩擦車側に配置されるので、電気モータが、コーンリング式CVT、特に軸方向に移動するリングと干渉しないように、かつコーンリング式CVT近くに配置することが可能となって、径方向のコンパクト化を更に確実に図ることができる。
 請求項5に係る本発明によると、入力側摩擦車を囲むようにリングを配置し、コーンリング式CVTの出力軸を介して連動するディファレンシャル装置を、リングに囲まれない出力側摩擦車側にあってかつ電気モータと反対側に配置するので、ディファレンシャル装置が、電気モータ、並びにリング及び変速操作手段を併せたコーンリング式CVTの配置と相俟って、互いに干渉しない全体としてまとまった位置に配置することができ、ハイブリッド駆動装置全体をコンパクトに構成することができる。
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。 本発明に係る実施の形態による、電気モータ、コーンリング式CVT、ディファレンシャル装置の軸方向からみた配置関係を示す図。 一部変更した実施の形態による配置関係を示す図。 一部変更した実施の形態による配置関係を示す図。 本発明に係る他の実施の形態による、各装置の配置関係を示す図。 一部変更した実施の形態による配置関係を示す図。 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。
 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、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。電気モータ2のステータ2aは、第1のケース部材9により形成される有底円筒状のモータケース9aにより覆われており、かつ出力ギヤ16部分は、図3に示すように、上記モータケース9aの端面に接合し、かつアイドラギヤ17との噛合用に切欠かれた、第2のケース部材10のモータ部10dにより覆われている。
 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。
 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、該ギヤ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。
 前記電気モータ2のステータ2a及びコーンリング式CVT3は、同じ第1のケース部材9に収納されて、図2に示すように、(径方向からみて)軸方向に重なるように配置されている。なお、図2にあっては、電気モータ2のステータ2aが、コーンリング式CVT3の軸方向範囲に含まれるように完全に重なっているが、電気モータ2とコーンリング式CVT3とは、少なくとも一部が軸方向に重なっていればよい。
 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III及び入力軸I、更には出力軸II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I)がモータ出力ギヤ16の中心軸(モータ軸III)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III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I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を正転回転方向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l-lに対して略々直交するように設定されている(図10参照)。
 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り、上記上方部分9Aには前記モータケース9aとなって、その下面外周2cがコーンリング式CVT3の収納部分である瓢箪形の一部を構成している。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。
 図5は、電気モータ2、コーンリング式CVT3及びディファレンシャル装置5を軸方向からみた図である。コーンリング式CVT3の入力側摩擦車22は、エンジン出力軸及び入力軸6と同軸の第1軸I上に配置され、出力側摩擦車23が第2軸II上に配置されている。リング25は、入力側摩擦車22の最小径部及び出力側摩擦車23の最大径部に接する最UD(アンダドライブ)位置(25と表記)と、入力側摩擦車22の最大径部及び出力側摩擦車23の最小径部に接する最OD(オーバードライブ)位置(25と表記)との間を、両摩擦車22,23の軸I,IIを結ぶ線p-pに該リング25の中心を一致して軸方向に移動する。電気モータ2が配置される第3軸IIIは、前記リング25が最も出力側摩擦車23の軸心P側に移動した際(即ち再OD位置)の該リング25の中心tを通り、第1軸Iと第2軸IIとを結ぶ線p-pに垂直な線v-vより、リング25に囲まれていない出力側摩擦車23側に配置される。なお、第1軸、第2軸、第3軸等の軸とは、軸心を意味する(第4軸、第5軸も同様)。また、第1軸、第2軸、第3軸(第4軸及び第5軸)は、すべては平行に配置されており、かつそれぞれ独立した各別の軸(線)を意味する。
 これにより、電気モータ2は、軸方向に移動するリング25との干渉が防止され、かつリング25に囲まれていない出力側摩擦車23の周りに配置されて、径方向に対してもコンパクトなハイブリッド駆動装置となる。
 上記第3軸IIIが、上記リング25の中心tを通る線v-vより、リング25に囲まれていない出力側摩擦車23側に配置される関係は、図5に示す実施の形態に限らず、図6又は図7に示す実施の形態がある。図6に示す実施の形態は、第3軸IIIが上記中心tを通る線v-vに近接した位置であり、この位置では、電気モータ2は、リング25と干渉しないように少しコーンリング式CVT3と離れた位置に配置されるが、上記第3軸IIIが、上記線v-vから第2軸II側に移ることにより、電気モータ2は、コーンリング式CVT3に近づいて配置することが可能となる。
 図7に示す実施の形態は、第3軸IIIが、第2軸IIを通りかつ第2軸II及び第3軸IIIを通る線に垂直な線s-sに対して第1軸Iと反対側に位置する。第3軸IIIは、出力側摩擦車23の外周を廻るように、第2軸IIを中心とする円弧状の位置に配置され、電気モータ2とリング25との干渉は避けられる。本実施の形態にあっては、電気モータ2からの動力は、チェーンを介して入力軸6に伝達してもよいが、直接出力軸24に伝達するのが好ましい。
 また好ましくは、図5及び図6に示すように、前記第3軸IIIは、リング25に囲まれていない出力側摩擦車23の軸心pを通り、第1軸Iと第2軸IIとを結ぶ線p-pに垂直な線s-sより、リングに囲まれている入力側摩擦車22側に配置される。即ち、第3軸IIIは、線v-vと線s-sとの間に配置される。
 これにより、電気モータ2は、軸方向に移動するリングとの干渉が防止され、かつ入力側及び出力側の両摩擦車22,23に近接して配置され、幅方向のコンパクト化を達成できる。
 更に好ましくは、図5に示すように、電気モータ2が配置される前記第3軸IIIは、上記第1軸I及び第2軸IIを結ぶ線分p-pの垂直2等分線q-qと、リング25に囲まれている摩擦車(入力側摩擦車)22と反対の摩擦車である出力側摩擦車23の軸心p(II)を通りかつ上記第1軸及び第2軸を結ぶ線(p-p)に垂直な線s-sとの間に配置されている。電気モータ2の前記モータケース9aの外周2cが、リング25の全可動範囲において、該リングの外周に接しかつ前記第1軸及び第2軸を結ぶ線p-pに平行な線u-uに交差するように配置されている。
 以上の配置構成により、電気モータ2がコーンリング式CVT3、特にエンジン出力軸と同軸(I)である入力側摩擦車と軸方向に重なるように配置され、軸方向にコンパクトに構成されているものでありながら、電気モータ2は、軸方向からみて、コーンリング式CVT3の円錐形状の入力側摩擦車22及び出力側摩擦車23とで構成される瓢箪形状の凹部分にあって、かつリング25に囲まれない出力側摩擦車23側に配置される。これにより、リング25の上記外接平行線u-uが、リングの全可動範囲全域に亘って前記第1軸及び第2軸を結ぶ線p-pに平行になる関係上、電気モータ2は、該リング25の全可動範囲に亘って、該リングに干渉することなく、かつ可及的近接して配置することが可能となり、ハイブリッド駆動装置のコンパクト化を図ることができる。
 更に、図5に示す実施の形態にあっては、ディファレンシャル装置5が配置されている第4軸IVは、第1軸I及び第2軸IIを結ぶ線p-pに対して上記第3軸IIIと反対側に位置しており、かつ上記垂直2等分線q-qに対して、リングに囲まれていない側である出力側摩擦車23側に配置されている。
 従って、ディファレンシャル装置5も、コーンリング式CVT3、特にリング25と干渉しないように、コーンリング式CVTに近接して配置され、軸方向からみて、電気モータ2、コーンリング式CVT3及びディファレンシャル装置がまとまって配置されるコンパクトで合理的な配置構造となって、ハイブリッド駆動装置全体の高さを抑えてコンパクト化を図ることができる。
 図8及び図9は、コーンリング式CVT3のリング25が出力側摩擦車23を囲むように配置された、軸方向からみた配置構造を示す図である。リング25は、入力側摩擦車22の最小径部及び出力側摩擦車23の最大径部に接する最UD(アンダドライブ)位置(25と表記)と、入力側摩擦車22の最大径部及び出力側摩擦車23の最小径部に接する最OD(オーバードライブ)位置(25と表記)との間を、両摩擦車22,23の軸I,IIを結ぶ線p-pに該リング25の中心を一致して軸方向に移動する。本実施の形態にあっても、図5~図7に示す実施の形態と同様に、電気モータ2が配置される第3軸IIIは、前記リング25が最も出力側摩擦車22の軸心p側に移動した際(即ち最UD位置)の該リング25の中心を通り、第1軸Iと第2軸IIとを通る線p-pに垂直な線v-vより、リング25に囲まれていない入力側摩擦車22側に配置される。
 これにより、電気モータ2は、軸方向に移動するリング25との干渉が防止され、かつリング25に囲まれていない入力側摩擦車22の周りに配置されて、径方向に対してもコンパクトなハイブリッド駆動装置となる。
 また好ましくは、図8に示すように、前記第3軸IIIは、リング25に囲まれていない入力側摩擦車22の軸心pを通り、第1軸Iと第2軸IIとを結ぶ線p-pに垂直な線s-sより、リングに囲まれている出力側摩擦車23側に配置される。即ち、第3軸IIIは、線v-vと線s-sとの間に配置される。
 これにより、電気モータ2は、軸方向に移動するリングとの干渉が防止され、かつ入力側及び出力側の両摩擦車22,23に近接して配置され、径方向のコンパクト化を達成できる。
 図9に示す実施の形態にあっては、コーンリング式CVT3が縦方向に配置されている。即ち、入力側摩擦車22を上にし、出力側摩擦車23を下にして配置され、従って第1軸I及び第2軸IIを通る線p-pは、鉛直線に対して僅かに傾斜した位置となる。本実施の形態にあっては、第3軸IIIは、入力側摩擦車22に対して、リング25に囲まれる出力側摩擦車23の反対側に配置されるので、電気モータ2が上記リング25と干渉することはなく、径方向に対してコンパクトな構成となる。
 更に好ましくは、図8に示すように、電気モータ2が配置される前記第3軸IIIは、入力側摩擦車22が配置される第1軸Iと出力側摩擦車23が配置される第2軸IIとを結ぶ線分p-pの垂直2等分線q-qと、リング25に囲まれていない側の摩擦車である入力側摩擦車22の軸心p(I)を通りかつ上記第1軸及び第2軸を結ぶ線p-pに垂直な線s-sとの間に配置される。また、電気モータ2のケースの外周2cが、リング25の全可動範囲において、該リングの外周に接しかつ上記線p-pに平行な線u-uに交差するように配置される。
 従って、本実施の形態にあっても、図5に示す実施の形態と同様に、電気モータ2が、リング25に干渉することなく、コーンリング式CVT3に可及的に近接して配置することが可能となる。
 ディファレンシャル装置5が配置される第4軸IVが、上記線p-pに対して第3軸IIIと反対側にある点では、先の実施の形態と同じであるが、本実施の形態にあっては、上記垂直2等分線q-qに対して、リング25に囲まれた出力側摩擦車23側に配置される。ディファレンシャル装置5の最も径の大きいリングギヤ41は、図2に示すように、コーンリング式CVT3と軸方向において異なる位置にあって、該CVTと干渉することはなく、ハイブリッド駆動装置全体としてコンパクトにまとめることが可能である。
 前記変速操作手段60は、図4及び図10に示すように、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、両摩擦車の軸とは異なる。リング25は、その中心軸が、上記対向する斜面に平行するように位置し、従って該リングの上端及び下端が、両摩擦車の軸心I,IIを含む平面(p-p)に平行な面に沿って移動する。
 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を有しており、該連結部の内周面には、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。
 なお、変速操作手段60は、リング25の接触部回転上流側を摘むようにして、軸方向に移動して変速操作するが、これに限らず、リング25を傾斜するように操作し、該リングを傾斜角に沿って軸方向に移動するものでもよい(例えば、WO2005/061928号公報参照)。
 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)
 5   ディファレンシャル装置
 6   入力軸
22   入力側摩擦車
23   出力側摩擦車
25   リング
39l,39r   出力部
41   入力部(リングギヤ)
54   エンジン出力軸
60   変速操作手段
I    第1軸
II    第2軸
III    第3軸
IV    第4軸
p-p  第1軸と第2軸を通る線
-p  線分
q-q  垂直2等分線
s-s  p-pに垂直な線
t    リングの中心
v-v  tを通る垂直な線
u-u  p-pに平行な線
l-l,n-n   軸

Claims (5)

  1.  エンジン出力軸に連結する入力軸と、
     電気モータと、
     互いに平行な軸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、を備え、
     前記入力軸の回転を前記円錐摩擦車リング式無段変速装置を介して出力部に伝達すると共に、前記電気モータの動力を前記出力部に伝達してなるハイブリッド駆動装置において、
     エンジン出力軸と同軸の第1軸上に、前記入力側摩擦車及び前記入力軸を配置し、
     前記第1軸に平行な第2軸上に、前記出力側摩擦車を配置し、
     前記第1軸及び第2軸に平行な第3軸上に、前記電気モータを配置し、
     前記円錐摩擦車リング式駆動装置と前記電気モータとが、径方向からみて、軸方向に少なくとも一部が重なるように配置され、
     軸方向からみて、前記第3軸は、前記変速操作手段により前記リングが最も該リングに囲まれていない前記摩擦車の軸心側に移動した際の該リングの中心を通り、前記第1軸と第2軸とを通る線に垂直な線より、前記リングに囲まれていない前記摩擦車側に配置されてなる、
     ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
  2.  軸方向からみて、前記第3軸は、前記リングに囲まれていない前記摩擦車の軸心を通り、前記第1軸と第2軸とを通る線に垂直な線より、前記リングに囲まれている前記摩擦車側に配置されてなる、
     請求項1記載のハイブリッド駆動装置。
  3.  前記電気モータのケースの外周が、前記変速操作手段による前記リングの全可動範囲において、軸方向からみて、該リングの外周に接しかつ前記第1軸及び第2軸を結ぶ線に平行な線に交るように配置されてなる、
     請求項1又は2記載のハイブリッド駆動装置。
  4.  軸方向からみて、前記第3軸は、前記第1軸と第2軸を結ぶ線分の垂直2等分線と、前記リングに囲まれていない前記摩擦車の軸心を通りかつ前記第1軸と第2軸を通る線に垂直な線と、の間に配置されてなる、
     請求項1ないし3のいずれか記載のハイブリッド駆動装置。
  5.  前記出力側摩擦車に連結する出力軸からの動力を入力して左右の前記出力部に出力するディファレンシャル装置を備え、
     前記第1軸、第2軸及び第3軸に平行な第4軸上に、前記ディファレンシャル装置を配置し、
     前記リングに囲まれた前記摩擦車が入力側摩擦車であり、軸方向からみて、前記第4軸は、前記第1軸と第2軸とを結ぶ線に対して前記第3軸と反対側で、かつ前記垂直2等分線に対して前記第1軸と反対側に配置されてなる、
     請求項4記載のハイブリッド駆動装置。
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