WO2011122193A1 - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

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WO2011122193A1
WO2011122193A1 PCT/JP2011/054433 JP2011054433W WO2011122193A1 WO 2011122193 A1 WO2011122193 A1 WO 2011122193A1 JP 2011054433 W JP2011054433 W JP 2011054433W WO 2011122193 A1 WO2011122193 A1 WO 2011122193A1
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oil
gear
output
friction wheel
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PCT/JP2011/054433
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一雅 塚本
和久 尾崎
繁男 都築
貢 山下
美紗紀 神谷
昌二 角野
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アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
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    • F16H57/0487Friction gearings
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Definitions

  • a hybrid drive device that drives wheels by an engine and an electric motor, in which one electric motor and a continuously variable transmission are combined.
  • a continuously variable transmission for the hybrid drive device is composed of a pair of pulleys and a metal belt (or chain) wound around the pulleys, and the belt continuously variable by changing the effective diameter of the pulleys.
  • a continuously variable transmission is used.
  • JP 2006-501425 A JP 2006-501425A
  • a belt-type continuously variable transmission requires a hydraulic pressure to apply a belt clamping force to a pulley and to operate a clutch and a brake of a forward / reverse switching device, and lubricates a transmission part such as a gear. Therefore, an oil pump for generating the hydraulic pressure and the lubricating hydraulic pressure is required.
  • an electric oil pump driven by an electric motor is required in addition to or instead of the oil pump driven by the engine.
  • an object of the present invention is to provide a hybrid drive device that solves the above-mentioned problems without requiring an operating hydraulic pressure and a lubricating hydraulic pressure by combining a cone ring type CVT and an electric motor.
  • the rotating member is a rotating member that rotates with the driving of the hybrid drive device such as the ring (25), the friction wheel (22, 23), the oil-raising impeller, and the ring gear (41) of the differential device.
  • the meaning that oil is attached includes scraping lubrication other than forced lubrication by the pump, and means that the oil is supplied by the rotation of the rotating member or centrifugal force.
  • the interlocking of the electric motor with the output shaft includes the interlocking via the cone ring type CVT, the gear alone or directly, and as a result, the output shaft (8) of the electric motor is connected to the output shaft ( 24) means that it is always linked.
  • the rotating member is the ring (25), and a part of the ring is immersed in an oil reservoir (59), and the ring (25) is rotated by the rotation of the ring. Oil is supplied to the contact portion between the two friction wheels (22, 23).
  • the output member is a differential device (5), A part of a power transmission path for transmitting the rotation of the output shaft (8) of the electric motor (2) to the output shaft (24), and the rotation of the output shaft (24) to the differential device (5);
  • a gear transmission (7) composed of meshing rotation means (16, 17, 19, 44, 41) for transmission;
  • the gear includes gears (toothed gears) and sprockets (sprockets), and means a rotation transmission means by meshing. Therefore, the gear transmission is transmitted by the meshing rotation transmission means. Means device. Further, the output shaft (8) of the electric motor (2) can transmit power to the output shaft (24) via the cone ring CVT (3) or directly through only the gear transmission. ).
  • an electric motor and a cone ring type CVT are combined to form a hybrid drive device, and the cone ring type CVT is provided between the two friction wheels by a cam mechanism.
  • the axial force to be clamped is applied, the speed change operation means and the clutch operation means use an electric actuator, and the output shaft of the electric motor is always interlocked with the input portion of the differential device, and the reverse is the reverse rotation of the electric motor. Therefore, the forward / reverse switching mechanism, which has been necessary in the past, is unnecessary, and no operating hydraulic pressure is required.
  • the cone ring type CVT interposes oil, for example, oil for traction having a large shearing force in an extreme pressure state, at the contact portion between the ring and both friction wheels by the rotation of the rotating member to which the oil is attached, A desired torque can be transmitted while preventing early wear of both friction wheels and the ring, and no lubricating oil pressure is required.
  • oil for example, oil for traction having a large shearing force in an extreme pressure state
  • an oil pump in particular, an electric oil pump is not required, cost reduction and compactness can be achieved, and an axial force application and an electric actuator can be achieved without excess or deficiency according to the transmission torque by the cam mechanism.
  • a hybrid drive device capable of reducing the occurrence of energy loss and further improving fuel efficiency and reducing CO 2 by combining power supply only during gear shifting operation and clutch operation. it can.
  • a part of the ring is immersed in the oil reservoir, and the oil is supplied to the contact portion between the ring and the two friction wheels by the rotation of the ring. To the contact portion.
  • the cone ring type CVT is accommodated in the first space, and smooth and reliable gear shifting and power transmission can be performed by the traction oil, and the gear transmission in the second space.
  • smooth and reliable gear shifting and power transmission can be performed by the traction oil, and the gear transmission in the second space.
  • FIG. 1 It is the schematic which shows the action
  • 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 constituting an output member, and an illustration.
  • An input shaft 6 connected to the engine output shaft 54 via the 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 electric motor 2 has a stator 2 a fixed to the first case member 9 and a rotor 2 b provided on the output shaft 8, and the output shaft 8 has a bearing on the first case member 9 at one end. 13, and the other end is rotatably supported by the second case member 10 via a bearing 15.
  • An output gear 16 composed of a gear (pinion) is formed on one side of the output shaft 8, and the output gear 16 meshes with an intermediate gear (gear) 19 provided on the input shaft 6 via an idler gear 17. ing.
  • 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 axes 11 and nn are parallel to each other and the large diameter side and the small diameter side are opposite to each other 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.
  • an axial force applying means 28 (see FIG. 1) comprising an inclined cam mechanism in which a ball is interposed between the output-side friction wheel 23 and the continuously variable transmission output shaft 24 in an axially opposed surface.
  • the axial force applying means (cam mechanism) 28 is formed in the output side friction wheel 23 so that a thrust force in the direction of arrow D corresponding to the transmission torque is generated, and is supported in a direction opposite to the thrust force. A large pinching pressure is generated in the ring 25 with the input side friction wheel 22.
  • the details of the axial force applying means 28 are disclosed in PCT / JP2009 / 006970 by the present applicant (not disclosed at the time of filing this application).
  • One end (large diameter side) end of the input side friction wheel 22 is supported by the first case member 9 via the roller bearing 26, and the other side (small diameter side) end is a tapered roller bearing 27. Is supported by the partition wall 12.
  • the output side friction wheel 23 has one end (small diameter side) end supported by the first case member 9 via a roller (radial) bearing 29 and the other side (large diameter side) end positioned as a roller.
  • a (radial) bearing 30 supports the partition 12.
  • the other end of the output shaft 24 in which the thrust force in the direction of arrow D is applied to the output side friction wheel 23 is supported by the second case member 10 via the tapered roller bearing 31.
  • 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 differential device 5 has a differential case 33.
  • One end of the differential case 33 is supported by the first case member 9 via a bearing 35, and the other end is a second case member. 10 through a bearing 36.
  • a shaft orthogonal to the axial direction is mounted inside the differential case 33, bevel gears 37 and 37 serving as differential carriers are engaged with the shaft, and left and right axle shafts (output portions) 39l and 39r are supported.
  • the bevel gears 40, 40 that mesh with the differential carrier are fixed to the axle shafts.
  • a large-diameter differential ring gear (input portion) 41 is attached to the outside of the differential case 33.
  • 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).
  • the electric motor 2 may be directly connected to the output shaft 24.
  • 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 clutch 4 is formed of a dry single-plate clutch, and is connected to the clutch disk 4 a connected to the engine output shaft 54 and the input shaft 6 via a damper spring 55.
  • the pressure plate 4b is urged so as to be always connected to the clutch disk by a diaphragm spring 56.
  • a release bearing 57 is rotatably in contact with the central portion of the pressure plate. When the bearing 57 is pressed by a release fork 58, the clutch 4 is turned off.
  • the release fork 58 is connected to a worm wheel 50 via a rod 53, and a worm 52 interlocked with an output shaft of an electric motor A1 that is an electric actuator meshes with the wheel.
  • the electric motor A1, the worm 52, the worm wheel 50 and the rod 53 constitute a clutch operating means 51, and the clutch 4 is connected / disconnected by the operation of the clutch operating means 51 based on the electric actuator (electric motor) A1.
  • the worm 52 and the worm wheel 50 made of the nonreciprocal mechanism are interposed, and the clutch 4 is held at the operation position (connected or disconnected) with the electric motor A1 stopped.
  • 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 rotation of the continuously variable speed output side friction wheel 23 is transmitted to the differential case 33 of the differential device 5 through the output shaft 24, the output gear 44 and the differential ring gear 41, and power is distributed to the left and right axle shafts 39l and 39r. Then, the wheel (front wheel) is driven.
  • the power of the electric motor 2 is transmitted to the input shaft 6 via the output gear 16, the idler gear 17 and the intermediate gear 19.
  • the rotation of the input shaft 6 is continuously variable via the cone ring type CVT 3 and further transmitted to the differential device 5 via the output gear 44 and the differential ring gear 41 as described above.
  • the gear transmission 7 comprising the gears 16, 17, 19, 44, 41, 37, 40 is housed in the second space B filled with lubricating oil, and the lubricating oil is engaged when the gears are engaged. Smoothly transmits power.
  • the differential ring gear 41 disposed at the lower position of the second space B is combined with the large-diameter gear to scoop up the lubricating oil and other gears (gears) 16, 17, 19 , 44 and the bearings 27, 30, 20, 21, 31, 46 are reliably and sufficiently supplied with lubricating oil.
  • the gears 41, 16, 17, 19, and 44 are arranged in the second space B as follows.
  • the diff ring gear 41 is located at the lowest position. That is, the central axis IV of the differential device 5 is located below the motor shaft I and the input shaft II, and further the output shaft III and the idler shaft V.
  • the diff ring gear 41 is disposed so that a part thereof is immersed in the oil reservoir 48 of the lubricating oil and a part thereof protrudes above the oil surface 48 a of the oil reservoir 48.
  • 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 II) of the gears 17 and 19 are the central axes (motor shafts) of the motor output gear 16.
  • the vertical line (vertical line) ⁇ passing through I) is positioned on the opposite side of the diff ring gear 41.
  • the motor shaft I is disposed between the input shaft II and the central axis 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 a predetermined rotational 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.

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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

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)。
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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