(57)【要約】【課題】簡素な構成でモータのトルクを変速機の出力軸に効率的に伝達する。【解決手段】内燃機関１０に断接可能に接続された入力軸２２と、車両１の駆動輪１５Ｌ，１５Ｒに接続された出力軸２３と、入力軸２２及び出力軸２３に平行に設けられた副軸２４と、入力軸２２及び副軸２４に設けられた変速ギヤ列３０と、副軸２４に一体回転可能に設けられた出力副ギヤ４１及び、出力軸２３に一体回転可能に設けられて出力副ギヤ４１と常時噛合すると共に、出力副ギヤ４１よりも歯数を多く設定された出力主ギヤ４２を含む減速ギヤ列４０と、モータ５０の回転軸５１を、入力主ギヤ３０Ｍ〜３３Ｍよりも動力伝達経路の下流側且つ出力主ギヤ４２よりも動力伝達経路の上流側の部位にトルクを伝達可能な状態で接続する接続機構５２，５３とを備えた。【選択図】図２
2020001569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源として内燃機関及びモータを備えた車両に搭載される変速機であって、
前記内燃機関に断接可能に接続された入力軸と、
前記車両の駆動輪に接続された出力軸と、
前記入力軸及び前記出力軸に平行に設けられた副軸と、
前記入力軸に設けられた入力主ギヤ及び、前記副軸に設けられて前記入力主ギヤと常時噛合する入力副ギヤを含む変速ギヤ列と、
前記副軸に一体回転可能に設けられた出力副ギヤ及び、前記出力軸に一体回転可能に設けられて前記出力副ギヤと常時噛合すると共に、前記出力副ギヤよりも歯数を多く設定された出力主ギヤを含む減速ギヤ列と、
前記モータの回転軸を、前記入力主ギヤよりも動力伝達経路の下流側且つ前記出力主ギヤよりも動力伝達経路の上流側の部位にトルクを伝達可能な状態で接続する接続機構と、を備える
ことを特徴とする変速機。
【請求項２】
前記接続機構が、前記回転軸に一体回転可能に設けられたモータギヤと、該モータギヤ及び前記出力副ギヤに常時噛合するアイドルギヤとを備えている
請求項１に記載の変速機。
【請求項３】
前記変速ギヤ列が、前記入力副ギヤとして、前記副軸に一体回転可能に設けられると共に、前記出力副ギヤよりも歯数を多く設定された固定ギヤを含むと共に、前記接続機構が、前記回転軸に一体回転可能に設けられたモータギヤと、該モータギヤ及び前記固定ギヤに常時噛合するアイドルギヤとを備えている
請求項１に記載の変速機。
【請求項４】
前記接続機構が、前記副軸の一端部と前記回転軸の一端部とを一体回転可能に固定する固定手段である
請求項１に記載の変速機。
【請求項５】
前記内燃機関と前記入力軸との間の動力伝達が遮断される前記変速機のシフトアップ時に、前記モータから前記駆動輪にトルクを付与すべく、前記モータを電動機として駆動させる制御部をさらに備える
請求項１から４の何れか一項に記載の変速機。
【請求項６】
前記制御部は、前記車両の減速走行時に、前記モータから前記駆動輪に制動力を付与すべく、前記モータを発電機として駆動させる
請求項５に記載の変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、変速機に関し、特に、動力源として内燃機関及びモータを備えた車両に搭載される変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の動力源として内燃機関等のエンジンと、バッテリ等から供給される電力により駆動するモータとを併用したハイブリッド車両が広く実用化されている。近年、モータは高速回転化する傾向があり、このような高速回転化に対応するには、モータと駆動輪との間の動力伝達経路に所望の減速比を確保することが望ましい。
【０００３】
例えば、特許文献１には、変速機の出力軸とモータの出力軸との間に減速ギヤ列を設けると共に、該減速ギヤ列とモータの出力軸との係合をクラッチによって選択的に切り替えるようにした構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２３０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１記載の構造では、クラッチによって減速ギヤ列の係合を切り替える間は、モータと変速機との間の動力伝達が遮断された状態となる。このため、切り替えが完了するまでの間はモータの駆動トルクを駆動輪に伝達することができない所謂トルク抜けを生じる可能性がある。また、クラッチを備えているため、構造が複雑化し、装置の大型化やコストの上昇を招くといった課題もある。
【０００６】
本開示の技術は、簡素な構成でモータのトルクを変速機の副軸及び出力軸に効率的に伝達することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の技術は、動力源として内燃機関及びモータを備えた車両に搭載される変速機であって、前記内燃機関に断接可能に接続された入力軸と、前記車両の駆動輪に接続された出力軸と、前記入力軸及び前記出力軸に平行に設けられた副軸と、前記入力軸に設けられた入力主ギヤ及び、前記副軸に設けられて前記入力主ギヤと常時噛合する入力副ギヤを含む変速ギヤ列と、前記副軸に一体回転可能に設けられた出力副ギヤ及び、前記出力軸に一体回転可能に設けられて前記出力副ギヤと常時噛合すると共に、前記出力副ギヤよりも歯数を多く設定された出力主ギヤを含む減速ギヤ列と、前記モータの回転軸を、前記入力主ギヤよりも動力伝達経路の下流側且つ前記出力主ギヤよりも動力伝達経路の上流側の部位にトルクを伝達可能な状態で接続する接続機構と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記接続機構が、前記回転軸に一体回転可能に設けられたモータギヤと、該モータギヤ及び前記出力副ギヤに常時噛合するアイドルギヤとを備えていることが好ましい。
【０００９】
また、前記変速ギヤ列が、前記入力副ギヤとして、前記副軸に一体回転可能に設けられると共に、前記出力副ギヤよりも歯数を多く設定された固定ギヤを含むと共に、前記接続機構が、前記回転軸に一体回転可能に設けられたモータギヤと、該モータギヤ及び前記固定ギヤに常時噛合するアイドルギヤとを備えていることが好ましい。
【００１０】
また、前記接続機構が、前記副軸の一端部と前記回転軸の一端部とを一体回転可能に固定する固定手段であってもよい。
【００１１】
また、前記内燃機関と前記入力軸との間の動力伝達が遮断される前記変速機のシフトアップ時に、前記モータから前記駆動輪にトルクを付与すべく、前記モータを電動機として駆動させる制御部をさらに備えることが好ましい。
【００１２】
また、前記制御部は、前記車両の減速走行時に、前記モータから前記駆動輪に制動力を付与すべく、前記モータを発電機として駆動させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本開示の技術によれば、簡素な構成でモータのトルクを変速機の副軸及び出力軸に効率的に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る変速機を搭載した車両を示す模式的な全体構成図である。
【図２】第一実施形態に係る変速機とモータとの取付構造を示す模式図である。
【図３】第二実施形態に係る変速機とモータとの取付構造を示す模式図である。
【図４】他の実施形態に係る変速機とモータとの取付構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る変速機を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１６】
［共通構成］
図１は、本実施形態に係る変速機２０を搭載した車両１を示す模式的な全体構成図である。車両１は、所謂ハイブリッド車両であって、動力源の一例としてエンジン１０（内燃機関）を備えている。エンジン１０のクランクシャフト１０Ａには、クラッチ装置１１を介して変速機２０のインプットシャフ２２（入力軸）が断接可能に接続されている。
【００１７】
変速機２０は、例えば、オートメーテッドマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）又は、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）であって、アウトプットシャフト２３（出力軸）には、車体前後方向に延びるプロペラシャフト１２が接続されている。また、プロペラシャフト１２には、デファレンシャル装置１３が接続され、デファレンシャル装置１３には、左右の駆動軸１４Ｌ，１４Ｒを介して左右の駆動輪１５Ｌ，１５Ｒがそれぞれ接続されている。本実施形態において、変速機２０の側部には、車両１の駆動系にトルクを伝達なモータ（電動発電機）５０が設けられている。
【００１８】
モータ５０は、不図示のロータやステータ等を備えて構成されており、インバータ５４を介してバッテリ５５に電気的に接続されている。モータ５０は、例えば、運転者によるアクセルペダル（不図示）の操作量に応じた要求トルクに対してエンジン１０の出力トルクのみでは不足する場合には、バッテリ５５からインバータ５４を介して供給される電力により電動機として駆動し、各駆動輪１５Ｌ，１５Ｒにトルクを付与する。一方、モータ５０は、車両１の制動時に、左右の駆動輪１５Ｌ，１５Ｒから駆動軸１４Ｌ，１４Ｒ、デファレンシャル装置１３及び、プロペラシャフト１２を介して伝達される回転力を用いて発電機として駆動する。この発電駆動に伴う回生電力は、インバータ５４を介してバッテリ５５に蓄電されるようになっている。
【００１９】
車速センサ６０は、プロペラシャフト１２の回転数から車両１の車速を検出する。ストロークセンサ６１は、クラッチ装置１１のクラッチストローク量を検出する。シフトポジションセンサ６２は、図示しないシフト操作装置のシフト位置を検出する。アクセル開度センサ６３は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じたエンジン１０の燃料噴射量（指示値）を検出する。ブレーキペダルセンサ６４は、図示しないブレーキペダルの踏み込み量を検出する。これら各種センサ類６０〜６４のセンサ値は、電気的に接続された電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）１００に出力される。
【００２０】
ＥＣＵ１００（制御部）は、車両１の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。また、ＥＣＵ１００は、トルク抜け防止制御部１１０と、制動補助制御部１２０とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００２１】
トルク抜け防止制御部１１０は、変速機２０のシフトアップ時等、クラッチ装置１１が断となる期間にトルク抜けを防止するトルク抜け防止制御を実施する。具体的には、トルク抜け防止制御部１１０は、ストロークセンサ６１及び、又はシフトポジションセンサ６２等の各センサ値に基づいて変速機２０のシフトアップ作動を検出すると、車速センサ６０により検出されるプロペラシャフト１２の回転数がシフトアップ開始（クラッチ断）からシフトアップ完了（クラッチ接）に亘って維持されるように、モータ５０を電動機として駆動させる。トルク抜け防止制御時にバッテリ５５からインバータ５４を介してモータ５０に供給する電力量は、例えば、プロペラシャフト１２の目標回転数と車速センサ６０により検出されるプロペラシャフト１２の実回転数との差に基づいてフィードバック制御すればよい。このように、シフトアップ時はモータ５０を電動機として駆動させて駆動輪１５Ｌ，１５Ｒに所望のトルクを伝達することにより、シフトアップ時のトルク抜けが効果的に防止されるようになる。
【００２２】
制動補助制御部１２０は、車両１の減速走行時に駆動輪１５Ｌ，１５Ｒに制動力を付与して車両１を減速させる制動補助制御を実施する。具体的には、制動補助制御部１２０は、車速センサ６０、アクセル開度センサ６３、ブレーキペダルセンサ６４等の各センサ値に基づいて車両１の減速走行を検出すると、車両１の減速度が所定の目標減速度となるように、モータ５０を発電機として駆動させ、各駆動輪１５Ｒ，１５Ｌに制動力を付与する。目標減速度は、不図示のブレーキペダルの踏み込み量や車速等に応じて適宜最適な目標値に設定すればよい。このように、車両１の減速走行時には、モータ５０を発電駆動させて各駆動輪１５Ｒ，１５Ｌに制動力を付与することで、モータ５０を補助ブレーキとして機能させることが可能となり、車両１の制動距離を効果的に短縮することができる。
【００２３】
次に、各実施形態に係る変速機２０とモータ５０との取付構造の詳細について説明する。
【００２４】
［第一実施形態］
図２は、第一実施形態に係る変速機２０とモータ５０との取付構造を示す模式図である。同図に示すように、変速機２０は、減速ギヤ列４０が出力側に配置された所謂アウトプットリダクションタイプの変速機である。
【００２５】
変速機２０の変速機ケース２１内には、不図示のベアリングを介して回転可能に軸支されたインプットシャフト２２、アウトプットシャフト２３及び、カウンタシャフト２４（副軸）が設けられている。インプットシャフト２２及び、アウトプットシャフト２３は同軸上に配置されている。また、カウンタシャフト２４は、インプットシャフト２２及びカウンタシャフト２３に対して略平行に配置されている。
【００２６】
インプットシャフト２２及び、カウンタシャフト２４には、複数の変速ギヤ列３０〜３３が設けられている。これら複数の変速ギヤ列３０〜３３のうち、入力側に配置された変速ギヤ列３０，３１は、インプットシャフト２２に一体回転可能に設けられた入力メインギヤ３０Ｍ，３１Ｍ（入力主ギヤ）と、カウンタシャフト２４に相対回転可能に設けられた入力カウンタギヤ３０Ｃ，３１Ｃ（入力副ギヤ）とを備えている。これら入力メインギヤ３０Ｍ，３１Ｍ及び、入力カウンタギヤ３０Ｃ，３１Ｃは、互いに常時噛合する。
【００２７】
また、複数の変速ギヤ列３０〜３３のうち、出力側に配置された変速ギヤ列３２，３３は、インプットシャフト２２に相対回転可能に設けられた入力メインギヤ３２Ｍ，３３Ｍ（入力主ギヤ）と、カウンタシャフト２４に一体回転可能に設けられた入力カウンタギヤ３２Ｃ，３３Ｃ（入力副ギヤ）とを備えている。これら入力メインギヤ３２Ｍ，３３Ｍ及び、入力カウンタギヤ３２Ｃ，３３Ｃは、互いに常時噛合する。
【００２８】
カウンタシャフト２４には、入力カウンタギヤ３０Ｃ，３１Ｃをカウンタシャフト２４と選択的に同期結合させる同期装置３８が設けられている。インプットシャフト２２には、入力メインギヤ３２Ｍ，３３Ｍをインプットシャフト２３と選択的に同期結合させる同期装置３７が設けられている。
【００２９】
同期装置３７，３８は、各シャフト２２，２３に一体回転可能に設けられたハブＡ１，Ｂ１と、ハブＡ１，Ｂ１と常時噛合するスリーブＡ２，Ｂ２と、各ギヤ３２Ｍ，３３Ｍ，３０Ｃ，３１Ｃに一体回転可能に設けられたドグギヤＡ３，Ｂ３と、ハブＡ１，Ｂ１とドグギヤＡ３，Ｂ３との間に設けられたシンクロナイザリングＡ４，Ｂ４とを備えている。
【００３０】
スリーブＡ２，Ｂ２のシフト移動に伴いシンクロナイザリングＡ４，Ｂ４が押圧されると、シンクロナイザリングＡ４，Ｂ４とドグギヤＡ３，Ｂ３との間に同期荷重が生じる。シンクロナイザリングＡ４，Ｂ４とドグギヤＡ３，Ｂ３との回転が同期すると、スリーブＡ２，Ｂ２がさらにシフト移動してドグギヤＡ３，Ｂ３と完全噛合することにより、各ギヤ３２Ｍ，３３Ｍ，３０Ｃ，３１Ｃが各シャフト２２，２３と同期結合（ギヤイン）するように構成されている。
【００３１】
減速ギヤ列４０は、互いに常時噛合する出力カウンタギヤ４１（出力副ギヤ）及び、出力メインギヤ４２（出力主ギヤ）を備えている。出力カウンタギヤ４１は、カウンタシャフト２４に一体回転可能に設けられている。出力メインギヤ４２は、アウトプットシャフト２３に一体回転可能に設けられている。出力メインギヤ４２のギヤ歯数は、出力カウンタギヤ４１のギヤ歯数よりも多い歯数で設定されている。すなわち、カウンタシャフト２４の回転力が減速ギヤ列４０にて各ギヤ４１，４２のギヤ比に応じて減速された後に、アウトプットシャフト２３に伝達されるようになっている。
【００３２】
本実施形態において、モータ５０は、入力メインギヤ３０Ｍ〜３３Ｍよりも下流側且つ出力メインギヤ４２よりも上流側の動力伝達経路のうち、カウンタシャフト２４に固定された出力カウンタギヤ４１にトルクを直接的に伝達できるように接続されている。
【００３３】
具体的には、モータ５０の回転軸５１には、モータギヤ５２（接続機構の一例）が一体回転可能に設けられている。また、モータギヤ５２は、アイドルギヤ５３（接続機構の一例）を介して出力カウンタギヤ４１と常時噛合するように構成されている。
【００３４】
すなわち、モータ５０は、クラッチ装置１１が断となるシフトアップ時等に、駆動輪１５Ｒ，１５Ｌ（図１参照）やプロペラシャフト１２等から減速ギヤ列４０を介して伝達される回転力によってアウトプットシャフト２３よりも高速回転するカウンタシャフト２４に対して、トルクを直接的に付与できるように設けられている。これにより、トルク抜け防止制御時等にモータ５０を電動機として駆動させる際には、モータ５０とアウトプットシャフト２３との間の動力伝達経路に減速ギヤ列４０の減速比分だけモータ５０に必要な減速比が得られるようになり、モータ５０のトルクをアウトプットシャフト２３に高回転状態で効率的に伝達させることが可能になる。
【００３５】
また、モータ５０が発電機として駆動する車両１の制動時には、減速ギヤ列４０にて増速された回転力によってモータ５０が発電駆動するようになり、モータ５０の発電効率を効果的に向上することができる。特に、クラッチ装置１１が断となるシフトダウン時においても、モータ５０と駆動輪１５Ｒ，１５Ｌ（図１参照）との間の動力伝達が確立されるため、駆動輪１５Ｒ，１５Ｌに制動力を継続的に伝達することが可能となり、車両１の制動距離を効果的に短縮することができる。
【００３６】
また、モータギヤ５２を、アイドルギヤ５３を介して減速ギヤ列４０の出力カウンタギヤ４１に噛合させる簡素な構造としたことにより、遊転ギヤやクラッチ等を用いる従来技術よりも部品点数を削減することが可能となり、装置の大型化やコスト上昇を効果的に防止することができる。
【００３７】
［第二実施形態］
図３は、第二実施形態に係る変速機２０とモータ５０との取付構造を示す模式図である。同図に示すように、第二実施形態は、モータ５０のトルクをカウンタシャフト２４に固定された入力カウンタギヤ３３Ｃ（固定ギヤの一例）に直接的に伝達できるように構成したものである。
【００３８】
具体的には、モータ５０のモータギヤ５２は、アイドルギヤ５３を介して入力カウンタギヤ３３Ｃと常時噛合する。入力カウンタギヤ３３Ｃのギヤ歯数は、モータギヤ５２のギヤ歯数よりも多い歯数で設定されている。また、入力カウンタギヤ３３Ｃのギヤ歯数は、出力カウンタギヤ４１のギヤ歯数よりも多い歯数で設定されている。
【００３９】
すなわち、モータ５０とアウトプットシャフト２３との間の動力伝達経路に、減速ギヤ列４０の減速比に加え、モータギヤ５２と入力カウンタギヤ３３Ｃとの減速比分だけモータ５０に必要な減速比が得られるように構成されている。これにより、モータ５０のトルクをアウトプットシャフト２３に高回転状態で効率的に伝達させることが可能となり、第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４０】
［その他］
なお、本開示は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００４１】
例えば、上記各実施形態において、モータギヤ５２は、アイドルギヤ５３を介して出力カウンタギヤ４１や入力カウンタギヤ３３Ｃに噛合するものとして説明したが、アイドルギヤ５３を省略し、モータギヤ５２と各ギヤ４１,３３Ｃとを直接的に噛合するように構成してもよい。
【００４２】
また、図４に示すように、カウンタシャフト２４の一端（図示例では出力側端）を変速機ケース２１の外側まで延設し、カウンタシャフト２４の一端と回転軸５１の一端とをボルトナット５８等の固定手段により直接的に固定するように構成してもよい。
【００４３】
また、変速機２０のギヤ配列は、図示例の配列パターンに限定されず、カウンタシャフト２４とアウトプットシャフト２３との間に減速ギヤ列４０が設けられる構造であれば、他の配列パターンであってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  車両
１０  エンジン
１１  クラッチ装置
１２  プロペラシャフト
１３  デファレンシャル装置
１４Ｌ，１４Ｒ  左右駆動軸
１５Ｌ，１５Ｒ  左右駆動輪
２０  変速機
２１  変速機ケース
２２  インプットシャフ（入力軸）
２３  アウトプットシャフト（出力軸）
２４  カウンタシャフト（副軸）
３０，３１，３２，３３  変速ギヤ列
３０Ｍ，３１Ｍ，３２Ｍ，３３Ｍ  入力メインギヤ（入力主ギヤ）
３０Ｃ，３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃ  入力カウンタギヤ（入力副ギヤ）
４０  減速ギヤ列
４１  出力カウンタギヤ（出力副ギヤ）
４２  出力メインギヤ（出力主ギヤ）
５０  モータ
５１  回転軸
５２  モータギヤ（接続機構）
５３  アイドルギヤ（接続機構）
１００  ＥＣＵ（制御部）
【図１】
2020001569.tif 000003
【図２】
2020001569.tif 000004
【図３】
2020001569.tif 000005
【図４】
2020001569.tif 000006