(57)【要約】【課題】小型化及び軽量化を図って車両への搭載性を向上させるだけでなく、無段変速機構による円滑な変速を阻害することなく前進から後進への切換えを行うことができてしかもコストの低減が可能なハイブリッド車両用動力伝達装置を提供する。【解決手段】無段変速機構７と、内燃機関２と電動機３との何れか一方又は両方からの回転を伝達する入力側伝達軸４とを設ける。入力側伝達軸４に、前進駆動ギヤ１０と後進駆動ギヤ１１とを回転自在に設け、前進駆動ギヤ１０と後進駆動ギヤ１１とを入力側伝達軸４に切換え接続する切換え接続手段１２を設ける。切換え接続手段１２による前進から後退への切換え時に、前進駆動ギヤ１０が入力側伝達軸４から切り離された後、後進駆動ギヤ１１が入力側伝達軸４に接続されるに先立って電動機３の駆動により入力側伝達軸４の回転を強制的に後進駆動ギヤ１１の回転に同期させる切換え制御手段を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と電動機とを備えるハイブリット車両用動力伝達装置であって、
入力軸と出力軸とを有して両軸間で無段階の変速段を成立させる無段変速機構と、
内燃機関と電動機との何れか一方又は両方からの回転を伝達する入力側伝達軸と、
無段変速機構の入力軸に設けられた前進従動ギヤに接続され、入力側伝達軸に回転自在に設けられた前進駆動ギヤと、
無段変速機構の入力軸に設けられた後進従動ギヤに中間ギヤを介して接続され、入力側伝達軸に回転自在に設けられた後進駆動ギヤと、
前進駆動ギヤと後進駆動ギヤとを入力側伝達軸に切換え接続する切換え接続手段と、
該切換え接続手段による前進から後退への切換え時に、前進駆動ギヤが入力側伝達軸から切り離された後、後進駆動ギヤが入力側伝達軸に接続されるに先立って電動機の駆動により入力側伝達軸の回転を強制的に後進駆動ギヤの回転に同期させる切換え制御手段とを備えることを特徴とするハイブリット車両用動力伝達装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、前記入力側伝達軸にクラッチを介して切り離し可能に接続され、
前記電動機は、前記入力側伝達軸を介して伝達される前記内燃機関の回転により発電可能に前記入力側伝達軸に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリット車両用動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と電動機とを備えるハイブリット車両用動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関と電動機とを備えるハイブリッド車両に用いられる動力伝達装置として、入力軸と出力軸とを有して両軸間で無段階の変速段を成立させる無段変速機構を備え、更に、内燃機関と電動機との何れか一方又は両方の回転をプラネタリギヤにより逆転させて無段変速機構の入力軸に伝達して後進可能とした動力伝達装置が知られている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
この動力伝達装置においては、電動機がプラネタリギヤのサンギヤに連結され、プラネタリギヤのキャリアが第１クラッチを介して無段変速機構の入力軸に連結され、内燃機関がプラネタリギヤのリングギヤに連結されている。更に、キャリヤを選択的に固定するブレーキが設けられ、このキャリヤと無段変速機構の入力軸の間に第２クラッチが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−９２６１２号公報（段落００９８〜０１０８、図２０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の動力伝達装置においては、内燃機関の動力で車両を後進させる場合、第１クラッチ及びブレーキを連結状態とし、キャリヤを固定すると共に、サンギヤを無段変速機構の入力軸に連結した状態でリングギヤを内燃機関で正回転させる。これにより、サンギヤが逆回転して後進走行となる。
【０００６】
ところで、車両が停止した状態（無段変速機構の入力軸が回転していない状態）から後進への切換えにおいては、プラネタリギヤが停止しているために第１クラッチ及びブレーキを連結状態とすることが円滑に行えるが、車両の前進速度が低下途中で（車速が０とならないうちに）後進に切換え操作が行われた場合には、ブレーキによるキャリアの停止と同時に無段変速機構の入力軸に逆転の駆動力が付与され、ショックや異音が生じるおそれがある。このため、前進用と後進用との夫々に専用のクラッチ（計２個）が必要となる。また、上記従来の動力伝達装置においては、プラネタリギヤを設けるために比較的高価となるだけでなく、電動機と内燃機関とを切り離してを燃費のよいハイブリッド化を行おうとすると更にクラッチを追加しなければならず、動力伝達装置の重量も大となり、車両への搭載が困難になるという不都合があった。
【０００７】
以上の点に鑑み、本発明は動力伝達装置の小型化及び軽量化を図って車両への搭載性を向上させるだけでなく、無段変速機構による円滑な変速を阻害することなく前進から後進への切換えを行うことができてしかもコストの低減が可能なハイブリッド車両用動力伝達装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するために、本発明は、内燃機関と電動機とを備えるハイブリット車両用動力伝達装置であって、入力軸と出力軸とを有して両軸間で無段階の変速段を成立させる無段変速機構と、内燃機関と電動機との何れか一方又は両方からの回転を伝達する入力側伝達軸と、無段変速機構の入力軸に設けられた前進従動ギヤに接続され、入力側伝達軸に回転自在に設けられた前進駆動ギヤと、無段変速機構の入力軸に設けられた後進従動ギヤに中間ギヤを介して接続され、入力側伝達軸に回転自在に設けられた後進駆動ギヤと、前進駆動ギヤと後進駆動ギヤとを入力側伝達軸に切換え接続する切換え接続手段と、該切換え接続手段による前進から後退への切換え時に、前進駆動ギヤが入力側伝達軸から切り離された後、後進駆動ギヤが入力側伝達軸に接続されるに先立って電動機の駆動により入力側伝達軸の回転を強制的に後進駆動ギヤの回転に同期させる切換え制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明において、前記内燃機関は、前記入力側伝達軸にクラッチを介して切り離し可能に接続され、前記電動機は、前記入力側伝達軸を介して伝達される前記内燃機関の回転により発電可能に前記入力側伝達軸に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、前記切換え接続手段により前進駆動ギヤと後進駆動ギヤとを前記入力側伝達軸に切換え接続することにより、従来のようにプラネタリギヤを用いることなく前進と後進とを切り換えることができる。このとき、切換え接続手段は、例えば、シンクロメッシュ機構等を採用して前後進と内燃機関切り離しを１つのクラッチで機能させることができて安価とすることができ、しかも、プラネタリギヤ方式に比べて動力伝達装置の小型軽量化を図ることが容易となり、車両への搭載性も向上させることができる。そして、本発明は、前記切換え制御手段を備えることにより、車両の前進速度が低下途中で（車速が０とならないうちに）後進に切換え操作が行われた場合であっても、切換え接続手段による切換え時にショックや異音の発生を防止することができ、無段変速機構による円滑な変速を阻害することなく前進から後進への切換えを行うことができる。
【００１１】
また、本発明において、内燃機関が前記クラッチを介して前記入力側伝達軸に切り離し可能に接続されているので、例えば、車両発進時に前記クラッチにより内燃機関を切り離した状態で電動機の駆動力のみにより走行させ、電動機による入力側伝達軸の回転数と内燃機関からの回転数との回転差を小さくした時点で前記クラッチを接続させることで、ショックの発生や、内燃機関の不用意な停止（所謂エンスト）等を防止して円滑に駆動することができ、クラッチの容量も小さくすることができると共に、発進用のクラッチやトルクコンバータを不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の動力伝達装置の概略構成を示す図。
【図２】本実施形態における動力伝達装置の作動を示すグラフ図。
【図３】図２の作動と比較するためのグラフ図。
【図４】図１の動力伝達装置における他の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態の動力伝達装置１は、エンジン２（内燃機関）と電動機３（モータ・ジェネレータ）とを駆動源として備えている。また、動力伝達装置１は、エンジン２と電動機３との何れか一方又は両方からの回転を入力する入力側伝達軸４と、この入力側伝達軸４に接続された入力軸５と出力軸６とを有して両軸５，６間で無段階の変速段を成立させる無段変速機構７とを備えている。
【００１４】
入力側伝達軸４は、電動機３のステータ３ａの内側で回転するロータ３ｂの内部空間に嵌挿されてロータ３ｂと一体に回転する回転伝達部材８に連結されている。回転伝達部材８はクラッチ９を備え、該クラッチ９によりエンジン２の動力軸２ａが入力側伝達軸４と切り離し自在に連結される。回転伝達部材８及びクラッチ９はロータ３ｂの内部空間内に収められているのでコンパクトに構成されている。
【００１５】
また、入力側伝達軸４は、前進駆動ギヤ１０と後進駆動ギヤ１１とを各々回転自在に備えると共に、前進駆動ギヤ１０と後進駆動ギヤ１１とを選択的に切換えて入力側伝達軸４に接続する切換え接続手段１２（シンクロメッシュ機構）を備えている。
【００１６】
無段変速機構７の入力軸５には、前進従動ギヤ１３と後進従動ギヤ１４とが固設されている。前進従動ギヤ１３は前進駆動ギヤ１０に噛合する。後進従動ギヤ１４は、回転自在の中間伝達軸１５に設けられた中間ギヤ１６に噛合し、中間ギヤ１６は後進駆動ギヤ１１に噛合する。
【００１７】
車両の前進走行時には、切換え接続手段１２を図中左動させて、前進駆動ギヤ１０を入力側伝達軸４に連結する。これにより、入力側伝達軸４の回転が前進駆動ギヤ１０及び前進従動ギヤ１３を介して無段変速機構７の入力軸５に伝達される。車両の後進時には、切換え接続手段１２を図中右動させて、後進駆動ギヤ１１を入力側伝達軸４に連結する。これにより、入力側伝達軸４の回転が後進駆動ギヤ１１、中間ギヤ１６及び後進従動ギヤ１４を介して無段変速機構７の入力軸５に伝達され、車両の前進走行時と反対方向の回転が無段変速機構７の入力軸５に入力される。
【００１８】
無段変速機構７は、駆動側プーリ１７と従動側プーリ１８と、両プーリ１７，１８間に巻回された無端状の金属ベルト１９とを備えている。
【００１９】
駆動側プーリ１７は、入力軸５に固定された不動フランジ２０と、入力軸５に沿って移動する可動フランジ２１とを備えている。不動フランジ２０は、入力軸５の外周側に延設され、傾斜面を有する略円盤状に形成されている。可動フランジ２１は、入力軸５が挿通される円筒状部２１ａの外周側に延設され、傾斜面を有する略円盤状に形成されている。金属ベルト１９は、駆動側プーリ１７の不動フランジ２０と可動フランジ２１との間に配設され、両フランジ２０，２１の傾斜面に沿って滑動する。
【００２０】
駆動側プーリ１７の可動フランジ２１は、外周縁に沿って円筒状に設けられたシリンダ部２２を備えている。可動フランジ２１はシリンダ部２２に摺動自在に収容されており、可動フランジ２１とシリンダ部２２との間の空間に圧力室２３が形成されている。そして、可動フランジ２１は、圧力室２３に付与される油圧力により入力軸５の軸方向に往復し、しかも入力軸５と共回りするようになっている。
【００２１】
従動側プーリ１８は、出力軸６に固定された不動フランジ２４と、出力軸６に沿って移動する可動フランジ２５とを備えている。不動フランジ２４は、出力軸６の外周側に延設され、傾斜面を有する略円盤状に形成されている。可動フランジ２５は、出力軸６が挿通される円筒状部２５ａの外周側に延設され、傾斜面を有する略円盤状に形成されている。金属ベルト１９は、従動側プーリ１８の不動フランジ２４と可動フランジ２５との間に配設され、両フランジ２４，２５の傾斜面に沿って滑動する。
【００２２】
従動側プーリ１８の可動フランジ２５は、出力軸６に固定された押え板２６を備え、この押え板２６と可動フランジ２５との間に設けられた図示しないコイルバネ等により不動フランジ２４方向に押圧付勢され、しかも出力軸６と共回りするようになっている。
【００２３】
このように構成された無段変速機構７においては、駆動側プーリ１７の圧力室２３に油圧力が付与されて可動フランジ２１が入力軸５の軸方向に沿って移動することにより、不動フランジ２０と可動フランジ２１との間隔が変更され、これに伴って金属ベルト１９の巻回位置が駆動側プーリ１７の直径方向で移動する。そして、駆動側プーリ１７での金属ベルト４の巻回位置が変化すると、これに伴って、従動側プーリ１８においても不動フランジ２４と可動フランジ２５との間隔が変更され、金属ベルト４の巻回位置が従動側プーリ１８の直径方向で移動する。この結果、無段変速機構７では、変速比を無段階に変更される。
【００２４】
無段変速機構７の出力軸６には終減速駆動ギヤ２７が設けられており、この終減速駆動ギヤ２７は、デファレンシャルギヤ機構２８の終減速従動ギヤ２９に噛合して車両の駆動軸３０を駆動する。
【００２５】
更に、動力伝達装置１は、図示しないが、入力側伝達軸４と後進駆動ギヤ１１との夫々の回転速度（方向を含む）を検出する回転検出手段と、切換え接続手段１２の作動時に回転検出手段によって検出された入力側伝達軸４に対する後進駆動ギヤ１１の回転差に応じて電動機３を制御する切換え制御手段とを備えている。
【００２６】
車両の前進走行時には、切換え接続手段１２により前進駆動ギヤ１０が入力側伝達軸４に連結されることにより前進従動ギヤ１３を経て入力軸５が回転するが、入力軸５に設けられている後進従動ギヤ１４も回転し、更に中間ギヤ１６を介して後進駆動ギヤ１１も回転する。このとき後進駆動ギヤ１１は、図２及び図３に示すように、入力側伝達軸４に連結されている前進駆動ギヤ１０に対して逆回転の状態となっている。ここで、車両の前進速度が低下途中で（車速が０とならないうちに）後進に切換え操作が行われた場合、前記切換え制御手段による電動機３の制御を行わなかった場合には、図３に示すように、後進駆動ギヤ１１が入力側伝達軸４に接続された時点で入力側伝達軸４が急激に逆転し、接続時にショックや異音が生じる。
【００２７】
それに対して、本実施形態の動力伝達装置１は、前記切換え制御手段による電動機３の制御を行うことにより、後進駆動ギヤ１１の接続時のショックや異音を防止する。即ち、図２に示すように、切換え接続手段１２により前進駆動ギヤ１０が入力側伝達軸４から切り離され、切換え接続手段１２が中立状態（ニュートラル）となったとき、切換え接続手段１２による後進駆動ギヤ１１の入力側伝達軸４への接続に先立って、切換え制御手段が電動機３を制御して入力側伝達軸４の回転を後進駆動ギヤ１１の回転に同期させる。図２においては、切換え制御手段の制御により切換え接続手段１２のニュートラル時に電動機３を逆転させ、入力側伝達軸４の回転を後進駆動ギヤ１１の回転に合致させている。こうすることにより、切換え接続手段１２による後進駆動ギヤ１１の入力側伝達軸４への接続時にショックや異音が生じることなく、切換え接続手段１２による切換え動作を極めて円滑に行うことができる。
【００２８】
また、動力伝達装置１は、上記構成によって、前記クラッチ９を切り離し状態としてエンジン２を切り離すことにより、電動機３の駆動時にエンジン２の引きずりを防止することができる。更に、クラッチ９を連結状態としたエンジン２による駆動時に、電動機３による動力を付加させることができ、また、エンジン２からの回転を回転伝達部材８を介して電動機３へ入力することで、電動機３により発電を行うことができる。しかも、車両発進時に、クラッチ９によりエンジン２を切り離した状態で電動機３の駆動力のみにより走行させ、電動機３による入力側伝達軸４の回転数とエンジン２の動力軸２ａの回転数との回転差を小さくした時点でクラッチ９を接続させることで、ショックの発生や、エンジン２の不用意な停止（所謂エンスト）等を防止して円滑に駆動することができる。しかも、クラッチ９の容量も小さくすることができると共に、発進用のクラッチやトルクコンバータを不要とすることができる。
【００２９】
なお、図１に示す動力伝達装置１においては、入力側伝達軸４と回転伝達部材８とが一体に連結されているものを示したが、本発明が採用される構成はこれに限るものではなく、例えば、図４に示すように、回転伝達部材８のクラッチ９（以下第１のクラッチ９とする）に隣接させて第２のクラッチ３１を設け、該第２のクラッチ３１により回転伝達部材８と入力側伝達軸４とを切り離し自在に連結できるようにしてもよい。これによれば、減速時エンジン２は停止し、減速エネルギー回生を行った直後にエンジン２を始動して再加速を行う場合に、切換え接続手段１２は保持したまま第２のクラッチ３１を切り離して台１のクラッチを連結し、電動機３の回転を停止中のエンジン２に伝達してエンジン２を始動させることでショック等を発生させることなくスムーズな再加速を行うことができる。しかも、停止時に第１のクラッチ９を連結状態とし、第２のクラッチ３１を切り離し状態として、入力側伝達軸４を回転させることなく（車両を走行させることなく）電動機３の回転を停止中のエンジン２に伝達してエンジン２を始動させることができ、エンジン２を始動させるためのスタータを不要とすることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１…動力伝達装置、２…エンジン（内燃機関）、３…電動機、４…入力側伝達軸、５…入力軸、６…出力軸、７…無段変速機構、９…クラッチ、１０…前進駆動ギヤ、１１…後進駆動ギヤ、１２…切換え接続手段、１３…前進従動ギヤ、１４…後進従動ギヤ、１６…中間ギヤ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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