WO2016063646A1 - 車両用パワートレイン - Google Patents

Abstract

　パワートレインは、エンジンと、変速機と、変速機の入力軸とは異なる軸上に配置されるモータと、オイルポンプと、第１ワンウェイクラッチにより、主伝達機構を構成する回転要素の一つからオイルポンプの回転軸に回転が伝達しオイルポンプの回転軸から主伝達機構を構成する回転要素の一つには回転が伝達しない第１副伝達機構と、第２ワンウェイクラッチにより、変速機の入力軸からモータの回転軸に回転が伝達しモータの回転軸から変速機の入力軸には回転が伝達しない第２副伝達機構と、モータの回転軸からオイルポンプの回転軸に回転を伝達可能な第３副伝達機構と、を備える。

Description

車両用パワートレイン

　本発明は、エンジンとモータとを備えた車両用パワートレインに関する。

　ＪＰ２０１３－４９４１９Ａには、エンジン、クラッチ、モータ及び変速機を同軸上に配置し、かつ、変速機の入力軸にオイルポンプを接続したパワートレインが開示されている。

　このパワートレインでは、クラッチが解放されてエンジンでオイルポンプを駆動することができない状態であっても、モータによってオイルポンプを駆動することができる。

　上記パワートレインは、エンジン、クラッチ、モータ及び変速機が直列に配置される構成であるので、パワートレインの全長が長くなり、車両への搭載性が悪くなるという問題があった。

　本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、オイルポンプをエンジン又はモータによって駆動するパワートレインにおいて全長を抑制し、車両への搭載性を向上させることを目的とする。

　本発明のある態様によれば、車両用パワートレインであって、エンジンと、前記エンジンの回転が主伝達機構を介して入力軸に入力される変速機と、前記入力軸とは異なる軸上に配置されるモータと、前記変速機にオイルを供給するオイルポンプと、第１ワンウェイクラッチにより、前記主伝達機構を構成する回転要素の一つから前記オイルポンプの回転軸に回転が伝達し前記オイルポンプの前記回転軸から前記主伝達機構を構成する回転要素の一つには回転が伝達しない第１副伝達機構と、第２ワンウェイクラッチにより、前記変速機の前記入力軸から前記モータの回転軸に回転が伝達し前記モータの前記回転軸から前記変速機の前記入力軸には回転が伝達しない第２副伝達機構と、前記モータの前記回転軸から前記オイルポンプの前記回転軸に回転を伝達可能な第３副伝達機構と、を備えた車両用パワートレインが提供される。

　上記態様によれば、モータを変速機の入力軸とは異なる軸上に配置されるので、パワートレインの全長を抑え、パワートレインの車両への搭載性を向上させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るパワートレインの概略構成図である。 図２は、回生モードにおける回転伝達経路を示した図である。 図３は、電動オイルポンプモードにおける回転伝達経路を示した図である。 図４は、エンジン走行＋発電モードにおける回転伝達経路を示した図である。 図５は、アイドル発電モードにおける回転伝達経路を示した図である。

　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

　図１は、本発明の実施形態に係るパワートレイン１００の概略構成を示している。

　パワートレイン１００は、駆動源としてエンジン１を備え、エンジン１の出力回転をトルクコンバータ２及び前後進切換機構３からなる主伝達機構１０、変速機４、減速ギヤ列５、差動装置６を介して図示しない駆動輪に伝達する。また、パワートレイン１００は、オイルポンプ７とモータ８とを備える。

　トルクコンバータ２は、エンジン１の出力軸１ｏに接続されるポンプインペラ２ｐと、ポンプインペラ２ｐに対向して配置されるタービンランナ２ｔと、ポンプインペラ２ｐとタービンランナ２ｔの間に配置される図示しないステータと、エンジン１の出力軸１ｏとタービンランナ２ｔとの間を断接するロックアップクラッチＬＵＣとを備える。ポンプインペラ２ｐには、ポンプインペラ２ｐと一体となって回転するハブ２ｈが設けられ、ハブ２ｈの外周にはスプロケットが形成される。

　ロックアップクラッチＬＵＣが解放された状態でエンジン１の出力回転がポンプインペラ２ｐに入力されると、流体を介してその回転がタービンランナ２ｔに伝達されるとともに、伝達されるトルクが増幅される。また、ロックアップクラッチＬＵＣが締結されるとタービンランナ２ｔがエンジン１の出力軸１ｏと直結状態となり、エンジン１の出力回転がロス無くタービンランナ２ｔに伝達される。

　前後進切換機構３は、入力軸３ｉと、サンギヤＳ、プラネタリギヤＰ、リングギヤＲ及びキャリヤＣからなる遊星歯車機構と、サンギヤＳに接続される出力軸３ｏと、フォワードクラッチＦＷＣと、リバースブレーキＲＢとを備える。

　フォワードクラッチＦＷＣは、入力軸３ｉとサンギヤＳとの間を断接するクラッチである。リバースブレーキＲＢはキャリヤＣを変速機ケース４ｃに対して断接するブレーキである。フォワードクラッチＦＷＣを締結してリバースブレーキＲＢを解放すると、入力軸３ｉと出力軸３ｏとが直結状態となり、入力軸３ｉの回転がそのまま出力軸３ｏに伝達される前進状態を実現できる。また、フォワードクラッチＦＷＣを解放しリバースブレーキＲＢを締結すると、入力軸３ｉの回転が反転されて出力軸３ｏに伝達される後進状態を実現できる。

　変速機４は、入力軸４ｉと、入力軸４ｉに接続され溝幅を変更可能なプライマリプーリ４１と、出力軸４ｏと、出力軸４ｏに接続され溝幅を変更可能なセカンダリプーリ４２と、プライマリプーリ４１及びセカンダリプーリ４２の間に巻き掛けられるベルト４３とを備えるベルト無段変速機である。プライマリプーリ４１及びセカンダリプーリ４２の溝幅が変化すると、プライマリプーリ４１及びセカンダリプーリ４２とベルト４３との接触半径が変化し、プライマリプーリ４１とセカンダリプーリ４２との回転速度差、すなわち、変速機４の変速比が変化する。

　また、プライマリプーリ４１の側面には、入力軸４ｉよりも径が大きな張り出し部４ｐが張り出しており、張り出し部４ｐの外周にはスプロケットが形成される。

　オイルポンプ７は、回転軸７ｒが回転すると油圧を発生する油圧ポンプである。オイルポンプ７が発生した油圧は前後進切換機構３、変速機４等に供給される。オイルポンプ７の回転軸７ｒには第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１とハブ７ｈとが設けられる。ハブ７ｈの外周にはスプロケットが形成される。第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１は、内側部材と外側部材とそれらの間に配置されるカム又はスプラグとで構成され、内側部材よりも外側部材が高速で回転する場合のみ外側部材から内側部材に回転が伝達され、内側部材から外側部材への回転は伝達しない。

　第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１の外側部材の外周にはスプロケットが形成されており、第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１に形成されたスプロケットとポンプインペラ２ｐのハブ２ｈに形成されたスプロケットとの間には第１チェーンＣ１が巻き掛けられる。

　これらポンプインペラ２ｐのハブ２ｈに形成されたスプロケット、第１チェーンＣ１、第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１によって、主伝達機構１０を構成する回転要素の一つであるポンプインペラ２ｐからオイルポンプ７の回転軸７ｒにのみ回転を伝達可能な第１副伝達機構２０が構成される。

　モータ８は、インバータ１１によって駆動される三相交流電動機であり、力行動作又は回生動作が可能である。モータ８は、変速機４の入力軸４ｉとは異なる軸上に配置される。すなわち、モータ８の回転軸８ｒは、変速機４の入力軸４ｉから軸直角方向に離れた軸上に配置される。

　モータ８の回転軸８ｒには、第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２とギヤ８ｇが設けられる。第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２は、内側部材と外側部材とそれらの間に配置されるカム又はスプラグとで構成され、内側部材よりも外側部材が高速で回転する場合のみ外側部材から内側部材に回転が伝達され、内側部材から外側部材への回転は伝達しない。

　第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２の外側部材の外周にはスプロケットが形成されており、第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２の外側部材に形成されたスプロケットとプライマリプーリ４１の張り出し部４ｐに形成されたスプロケットとの間には第２チェーンＣ２が掛け回される。

　これらプライマリプーリ４１の張り出し部４ｐに形成されたスプロケット、第２チェーン４Ｃ、第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２によって、変速機４の入力軸４ｉからモータ８の回転軸８ｒにのみ回転を伝達可能な第２副伝達機構３０が構成される。

　モータ８の回転軸８ｒに設けられるギヤ８ｇには、カウンターギヤ９ｃを介してギヤ９ｇが噛み合っている。ギヤ９ｇの回転軸９ｒにはハブ９ｈが設けられており、ハブ９ｈの外周にはスプロケットが形成される。ハブ９ｈに形成されたスプロケットとオイルポンプ７の回転軸７ｒのハブ７ｈに形成されたスプロケットとの間には第３チェーンＣ３が掛け回される。

　モータ８の回転軸８ｒとオイルポンプ７の回転軸７ｒとは、ギヤ８ｇ、カウンターギヤ９ｃ、ギヤ９ｇ、ハブ９ｈに形成されたスプロケット、第３チェーンＣ３及びオイルポンプ７の回転軸７ｒのハブ７ｈに形成されたスプロケットで構成される第３副伝達機構４０を介して回転を双方向に伝達することができる。

　オイルポンプ７の回転軸７ｒには、第３副伝達機構４０を介してモータ８からの回転が伝達されるとともに、第１副伝達機構２０を介してエンジン１からの回転が伝達されるが、第１副伝達機構２０が第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１を介して回転を伝達する構成のため、オイルポンプ７の回転軸７ｒにはモータ８から伝達される回転及びエンジン１から伝達される回転のうちより高い方が伝達される。

　図２～図５は、上記パワートレイン１００によって実現される各モードを示している。

　図２は、車両減速時にモータ８によって発電する回生モードである。

　車両減速時は、フォワードクラッチＦＷＣ及びリバースブレーキＲＢが解放され、図示しない駆動輪から入力される回転は、差動装置６、減速ギヤ列５、変速機４及び第２副伝達機構３０を介してモータ８の回転軸８ｒに伝達され、これによりモータ８は発電を行う。

　さらに、この回転は、第３副伝達機構４０を介してオイルポンプ７の回転軸７ｒに伝達され、オイルポンプ７が駆動される。したがって、上記パワートレイン１００によれば、減速時にモータ８によって減速エネルギーを回生するとともに、オイルポンプ７を駆動し、変速機４や前後進切換機構３で必要な油圧を確保することができる。

　図３は、モータ８でオイルポンプ７を駆動する電動オイルポンプモードである。上記パワートレイン１００によれば、エンジン１が停止していてエンジン１によってオイルポンプ７を駆動することができない場合であっても、モータ８によってオイルポンプ７を駆動し、変速機４や前後進切換機構３で必要な油圧を確保することができる。

　図４は、エンジン１で走行しつつモータ８で発電するエンジン走行＋発電モードである。上記パワートレイン１００によれば、エンジン１の回転を第１副伝達機構２０を介してオイルポンプ７の回転軸７ｒに伝達し、さらに第３副伝達機構４０を介してモータ８の回転軸８ｒに伝達することができる。また、エンジン１の回転を主伝達機構１０、変速機４、減速ギヤ列５及び差動装置６を介して図示しない駆動輪に伝達することができる。すなわち、このモードでは、エンジン１を駆動源として走行しつつ、モータ８により発電することができる。

　図５は、エンジン１がアイドル運転している時にモータ８によって発電を行うアイドル発電モードである。上記パワートレイン１００によれば、エンジン１の回転を第１副伝達機構２０を介してオイルポンプ７の回転軸７ｒに伝達し、さらに第３副伝達機構４０を介してモータ８の回転軸８ｒに伝達することができるので、変速機４や前後進切換機構３で必要な油圧を確保しつつ、モータ８に発電させることができる。

　続いて、上記パワートレイン１００による利点について説明する。

　上記パワートレイン１００によれば、モータ８を変速機４の入力軸４ｉとは異なる軸上に配置したので、パワートレイン１００の全長が抑えられ、パワートレイン１００の車両への搭載性が向上する。

　また、上記パワートレイン１００では、変速機４をベルト無段変速機とし、プライマリプーリ４１の側面に変速機４の入力軸４ｉよりも径の大きな張り出し部４ｐを設け、張り出し部４ｐとモータ８の回転軸８ｒとの間に掛け回された第２チェーンＣ２を介して回転を伝達するようにしたので、変速機４本体の基本構成を大幅に変更することなく、比較的簡素な構成で変速機４の入力軸４ｉからモータ８への回転の伝達を実現することができる。

　なお、ここでは張り出し部４ｐとモータ８の回転軸８ｒとの間に第２チェーンＣ２を掛け回しているが、その他の無端部材、例えば、ベルトであってもよい。

　また、第１副伝達機構２０を構成する第１ワンウェイクラッチＯＷＣ１を主伝達機構１０側ではなくモータ８の回転軸８ｒ上に配置したことにより、主伝達機構１０の全長を短くし、パワートレイン１００の全長をさらに抑えることができる。

　また、第２副伝達機構３０を構成する第２ワンウェイクラッチＯＷＣ２を主伝達機構１０側ではなくオイルポンプ７の回転軸７ｒ上に配置したことにより、主伝達機構１０の全長を短くし、パワートレイン１００の全長をさらに抑えることができる。

　また、第３副伝達機構４０を、オイルポンプ７の回転軸７ｒからモータ８の回転軸８ｒにも回転を伝達可能に構成したことにより、エンジン１運転時は、図４、図５に示すように、常にモータ８に発電させることが可能になり、オルタネータを省略することが可能である。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　例えば、上記実施形態では、変速機４をベルト無段変速機としているが、変速機４はその他の変速機、例えば、ステップ自動変速機、トロイダル無段変速機、マルチディスク変速機であってもよい。

　本願は日本国特許庁に２０１４年１０月２４日に出願された特願２０１４－２１７４６３号に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

1. 　車両用パワートレインであって、
   　エンジンと、
   　前記エンジンの回転が主伝達機構を介して入力軸に入力される変速機と、
   　前記入力軸とは異なる軸上に配置されるモータと、
   　前記変速機にオイルを供給するオイルポンプと、
   　第１ワンウェイクラッチにより、前記主伝達機構を構成する回転要素の一つから前記オイルポンプの回転軸に回転が伝達し前記オイルポンプの前記回転軸から前記主伝達機構を構成する回転要素の一つには回転が伝達しない第１副伝達機構と、
   　第２ワンウェイクラッチにより、前記変速機の前記入力軸から前記モータの回転軸に回転が伝達し前記モータの前記回転軸から前記変速機の前記入力軸には回転が伝達しない第２副伝達機構と、
   　前記モータの前記回転軸から前記オイルポンプの前記回転軸に回転を伝達可能な第３副伝達機構と、
   を備えた車両用パワートレイン。
2. 　請求項１に記載の車両用パワートレインであって、
   　前記変速機は、溝幅変更可能なプライマリプーリ及びセカンダリプーリと、前記プライマリプーリ及びセカンダリプーリの間に掛け回されるベルトとを有するベルト無段変速機であり、
   　前記プライマリプーリは、前記変速機の前記入力軸よりも径の大きな張り出し部を側面に有し、
   　前記第２伝達機構は、前記張り出し部と前記モータの前記回転軸との間に掛け回された無端部材を介して回転を伝達する、
   車両用パワートレイン。
3. 　請求項１又は２に記載の車両用パワートレインであって、
   　前記第２ワンウェイクラッチは、前記モータの前記回転軸上に配置される、
   車両用パワートレイン。
4. 　請求項１から３のいずれかに記載の車両用パワートレインであって、
   　前記第１ワンウェイクラッチは、前記オイルポンプの前記回転軸上に配置される、
   車両用パワートレイン。
5. 　請求項１から４のいずれかに記載の車両用パワートレインであって、
   　前記第３副伝達機構は、前記オイルポンプの前記回転軸から前記モータの前記回転軸にも回転を伝達可能に構成される、
   車両用パワートレイン。

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