(57)【要約】【課題】ノイズの発生を抑制しつつ、燃費を向上させることができる動力伝達装置を提供する。【解決手段】動力伝達装置１００は、エンジン１０および第１電動機２０が接続された第１軸３と、第２電動機３０が接続された第２軸８０と、第１軸３と第２軸８０からの出力トルクが伝達される第３軸６１と、第１軸３の出力トルクを第２軸８０を介して第３軸６１に伝達する第１伝達経路と、第１軸３の出力トルクを第３軸６１に直接伝達する第２伝達経路とを切り替える切り替え手段５０とを備える。切り替え手段５０は、第１軸３に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンおよび第１電動機が接続された第１軸と、
第２電動機が接続された第２軸と、
前記第１軸と前記第２軸からの出力トルクが伝達される第３軸と、
前記第１軸の出力トルクを前記第２軸を介して前記第３軸に伝達する第１伝達経路と、前記第１軸の出力トルクを前記第３軸に直接伝達する第２伝達経路とを切り替える切り替え手段とを備え、
前記切り替え手段は、前記第１軸に設けられている、動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源としてエンジンと電動機とを有するハイブリッド車両に用いられる動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
駆動源としてエンジンと電動機とを有するハイブリッド車両においては、駆動輪に連結される駆動軸に対して、エンジンに連結される第１出力軸と、第１出力軸と平行に設けられ、電動機に連結される第２出力軸とのうちの少なくともいずれかから動力が伝達される動力伝達装置の構成が公知である。
【０００３】
このような構成において、電動機のトルクがゼロ付近となる場合には、第２出力軸と一体的に回転するギヤがフローティング状態となり、第１出力軸から駆動軸に対して伝達さされるトルクが変動する場合に、第２出力軸と駆動軸との間で噛み合うギヤにおいて歯打ち音等のノイズが発生する懸念がある。このため、たとえば、特開２０１２−０１７００７号公報（特許文献１）には、第１出力軸から第２出力軸を経由して駆動軸に動力を伝達する動力伝達装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０１７００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示の構成にあっては、走行状態によってギヤ比の選択や走行モードの選択ができず、燃費や振動性能を向上させることが困難である。
【０００６】
この発明の目的は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ノイズの発生を抑制しつつ、燃費を向上させることができる動力伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この動力伝達装置は、エンジンおよび第１電動機が接続された第１軸と、第２電動機が接続された第２軸と、第１軸と第２軸からの出力トルクが伝達される第３軸と、第１軸の出力トルクを第２軸を介して第３軸に伝達する第１伝達経路と、第１軸の出力トルクを第３軸に直接伝達する第２伝達経路とを切り替える切り替え手段とを備える。切り替え手段は、第１軸に設けられている。
【０００８】
このように構成することにより、エンジンからの動力を駆動軸に伝達するための伝達経路を切り替え手段によって、第１伝達経路または第２伝達経路に切り替えることにより、車両の運転状態に応じて伝達効率のよい動力伝達経路を選択することができるため、燃費を向上させることができる。第１伝達経路においては、エンジンからの動力が、第２電動機に接続される第２軸を経由するため、歯打ち音等のノイズを低減させることができる。また、切り替え手段を設けた構成とすることにより、電動機を変速させるために、ブレーキやクラッチを有する変速装置を新たに設ける必要がなくなるため、車両への搭載性の悪化を抑制することができる。特に第１軸の周辺には、配置される部品が少ないため、切り替え手段を容易に配置することができる。このように、この動力伝達装置は、ノイズの発生を抑制しつつ、燃費を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ノイズの発生を抑制しつつ、燃費を向上させることができる動力伝達装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る動力伝達装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す動力伝達装置の第１伝達経路を説明するための図である。
【図３】図１に示す動力伝達装置の第２伝達経路を説明するための図である。
【図４】実施の形態２に係る動力伝達装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１２】
（実施の形態１）
（車両および動力伝達装置の構成）
図１は、本実施の形態に係る動力伝達装置の構成を示す図である。図１を参照して、本実施の形態に係る動力伝達装置１００の構成について説明する。
【００１３】
動力伝達装置１００は、車両１に搭載される。車両１は、エンジン１０、ダンパ１２、第１電動機２０、第２電動機３０を備える。車両１は、たとえば、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）方式のハイブリッド車両である。
【００１４】
エンジン１０は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の内燃機関である。エンジン１０は、図示しないＥＣＵ(Electronic Control Unit）によって吸入空気量、燃料噴射量、および点火時期等が電気的に制御されることにより、エンジン回転速度およびエンジントルクが変化するように構成される。ダンパ１２は、エンジン１０のトルク変動を吸収する。
【００１５】
第１電動機２０および第２電動機３０は、たとえば、三相交流回転電動機である。第１電動機２０は、ロータ２０ａと、ステータ２０ｂとを含む。ロータ２０ａは、中空の円筒形状を有しており、その内周側は、回転中心が一致するようにロータシャフト２２に固定される。
【００１６】
第１電動機２０は、エンジン１０の動力を用いて発電するジェネレータとしての機能を有する。また、第１電動機２０は、エンジン１０のクランク軸を回転させて、エンジン１０を始動するスタータとしての機能も有する。
【００１７】
第２電動機３０は、ロータ３０ａと、ステータ３０ｂとを含む。ロータ３０ａは、中空の円筒形状を有しており、その内周側には、回転中心が一致するように中空のロータシャフト３２に固定される。
【００１８】
第２電動機３０は、図示しないバッテリの電力あるいは第１電動機２０により発電された電力のうちの少なくともいずれか一方を用いて動力伝達装置１００に連結される駆動輪（不図示）に駆動力を与える駆動用モータとしての機能を有する。また、第２電動機３０は、回生制動によって発電された電力を用いてバッテリを充電するジェネレータとしての機能も有する。
【００１９】
動力伝達装置１００は、第１ギヤセット２、第２ギヤセット６０、および第３ギヤセット７０を備える。なお、図１に示す動力伝達装置１００内部に設けられる各種回転軸等の回転体は、所定の位置に設けられるベアリング等の軸受部やほかの軸や回転体と連結されることにより回転自在に支持される。
【００２０】
第１ギヤセット２は、エンジン１０および第１電動機２０に接続される第１軸３、差動機構４０、切り替え手段５０を含む。第１軸３は、エンジン１０のエンジン出力軸１４、第１電動機２０のロータシャフト２２、および差動機構４０のリングギヤ４３に連結された円筒形状のシャフト４４によって構成される。
【００２１】
差動機構４０は、エンジン１０からの動力を第１電動機２０と、切り替え手段５０を介して第２ギヤセット６０とに分配する動力分配機構である。差動機構４０は、サンギヤ４１、ピニオンギヤ４２、リングギヤ４３、およびキャリアＣＡとを含む遊星歯車機構である。
【００２２】
ピニオンギヤ４２は、サンギヤ４１とリングギヤ４３の各々と噛み合う。キャリアＣＡは、ピニオンギヤ４２を自転可能に支持するとともに、エンジン１０のエンジン出力軸１４にダンパ１２を介して接続される。
【００２３】
サンギヤ４１は、第１電動機２０のロータシャフト２２に連結される。リングギヤ４３の内周側には、ピニオンギヤ４２に噛み合うギヤが設けられている。リングギヤ４３は、円筒形状を有する。エンジン１０側に位置するリングギヤ４３の一端部は、エンジン１０側に向けて延在するシャフト４４に連結されている。シャフト４４の回転中心は、エンジン出力軸１４の回転中心と一致する。
【００２４】
第１ギヤセット２と第１電動機２０とによって電気式変速部が形成される。電気式変速部は、第１電動機２０の運転状態を制御することにより、エンジン出力軸１４の回転速度を変速して、切り替え手段５０を介して動力を第２ギヤセット６０に伝達する。
【００２５】
切り替え手段５０は、第１回転部材５１、第２回転部材５２、第３回転部材５３、および係合部材５６を含む。第１回転部材５１は、シャフト４４の径方向外側に向けて突出するように設けられ、シャフト４４と一体的に回転する。第１回転部材５１は、シャフト４４の略中央に設けられる。
【００２６】
第２回転部材５２は、第１回転部材５１に対してエンジン１０側に設けられている。第２回転部材５２は、シャフト４４との間に設けられる軸受部５４によってシャフト４４に対して相対回転可能に設けられる。第２回転部材５２は、係合部材５６によって第１回転部材５１と係合することにより、第１回転部材５１と一体的に回転する。第２回転部材５２は、後述する第２ギヤセット６０のアイドラギヤ６２に噛み合う歯車部５２ａを有する。
【００２７】
第３回転部材５３は、第１回転部材５１に対して差動機構４０側に設けられている。第３回転部材５３は、シャフト４４との間に設けられる軸受部５５によってシャフト４４に対して相対回転可能に設けられる。第３回転部材５３は、係合部材５６によって第１回転部材５１と係合することにより、第１回転部材５１と一体的に回転する。第３回転部材５３は、後述する第２ギヤセット６０のアウトプットドリブンギヤ６５に噛み合う歯車部５３ａを有する。
【００２８】
係合部材５６は、エンジン出力軸１４の軸線方向（図中ＤＲ１方向）に移動可能に設けられている。係合部材５６が第１の位置（図中Ａ位置）にある場合には、係合部材５６は、第１回転部材５１と第２回転部材５２とを係合する。係合部材５６が第２の位置（図中Ｂ位置）にある場合には、第１回転部材５１と第３回転部材５３とを係合する。
【００２９】
係合部材５６は、油圧あるいは電動のアクチュエータを用いて第１の位置（Ａ位置）と第２の位置（Ｂ位置）とのうちのいずれか一方の位置から他方の位置へと切り替えられる。アクチュエータは、たとえば、図示しないＥＣＵにより動作が制御される。
【００３０】
第２ギヤセット６０は、第３軸としてのカウンタシャフト６１、アイドラギヤ６２、アウトプットドリブンギヤ６５、ファイナルギヤ６３を含む。カウンタシャフト６１は、第１軸３（ロータシャフト２２、エンジン出力軸１４、シャフト４４）と平行に配置される。カウンタシャフト６１には、第１軸３と後述する第２軸８０からの出力トルクが伝達される。
【００３１】
アイドラギヤ６２は、カウンタシャフト６１との間に設けられる軸受部６４によって相対回転可能に設けられる。アイドラギヤ６２は、上述した第２回転部材５２の歯車部５２ａおよび後述する第３ギヤセット７０のカウンタドリブンギヤ７２の各々と噛み合う。
【００３２】
アウトプットドリブンギヤ６５およびファイナルギヤ６３は、カウンタシャフト６１に固定され、カウンタシャフト６１と一体的に回転する。アウトプットドリブンギヤ６５は、上述した第３回転部材５３の歯車部５３ａおよび後述する第３ギヤセット７０のアウトプットギヤ７５の各々と噛み合う。
【００３３】
ファイナルギヤ６３は、カウンタシャフト６１の軸線方向において、アイドラギヤ６２とアウトプットドリブンギヤ６５との間に設けられる。ファイナルギヤ６３は、駆動輪に連結されるギヤ部（不図示）と噛み合う。
【００３４】
第３ギヤセット７０は、第２電動機３０に接続された第２軸８０、カウンタドリブンギヤ７２、およびアウトプットギヤ７５を含む。第２軸８０は、円筒形状を有する第２電動機３０のロータシャフト３２、およびこれに連結された連結軸とを含む。連結軸は、第１内周軸７１、第２内周軸７４とによって構成されている。
【００３５】
第１内周軸７１の一方端側は、ロータシャフト３２と回転中心が一致するように第１の嵌合位置でスプライン嵌合によりロータシャフト３２に連結される。第１内周軸７１の他方端側には、カウンタドリブンギヤ７２が固定されている。
【００３６】
第２内周軸７４の一方端側は、ロータシャフト３２と回転中心が一致するように第２の嵌合位置でスプライン嵌合により連結される。第２内周軸７４の他方端側には、アウトプットギヤ７５が固定されている。
【００３７】
第２内周軸７４は、中空の回転軸であって、第１内周軸７１は、第２内周軸７４の内側を軸方向に貫通するように設けられる。第１内周軸７１の一方端側を嵌合する第１の嵌合位置は、第２内周軸７４の一方端側を嵌合する第２の嵌合位置よりもロータシャフト３２の他方端側となる。
【００３８】
カウンタドリブンギヤ７２は、第１内周軸７１と一体的に回転する。カウンタドリブンギヤ７２は、上述のアイドラギヤ６２に噛み合う。アウトプットギヤ７５は、第２内周軸７４と一体的に回転する。アウトプットギヤ７５は、上述のアウトプットドリブンギヤ６５に噛み合う。
【００３９】
（動力伝達経路）
以上のような構成を有する動力伝達装置１００を具備する車両１にあっては、切り替え手段５０の係合部材５６の位置によって、第１軸３の出力トルクを第２軸８０を介して第３軸としてのカウンタシャフト６１に伝達する第１伝達経路と、第１軸３の出力トルクを第３軸としてのカウンタシャフト６１に直接伝達する第２伝達経路とが切り替わる。
【００４０】
図２および図３は、図１に示す動力伝達装置の第１伝達経路および第２伝達経路を説明するための図である。図２および図３を参照して、第１伝達経路および第２伝達経路について説明する。
【００４１】
図２に示すように、切り替え手段５０の係合部材５６が第１の位置Ａにいる場合に、第１伝達経路が形成される。第１伝達経路は、図２中実線で示すように、第１軸３の出力トルク（差動機構４０によって分配された動力）を、第２回転部材５２、アイドラギヤ６２、カウンタドリブンギヤ７２、第２軸８０（より具体的には、第１内周軸７１、ロータシャフト３２および第２内周軸７４）、アウトプットギヤ７５、およびアウトプットドリブンギヤ６５をこの順で経由してカウンタシャフト６１に伝達する経路を含む。
【００４２】
また、第１伝達経路が形成される場合には、図２中一点鎖線で示すように、第２電動機３０の動力を、第２軸８０（より具体的には、ロータシャフト３２および第２内周軸７４）、アウトプットギヤ７５およびアウトプットドリブンギヤ６５を経由して、カウンタシャフト６１に伝達する第３伝達経路が形成される。
【００４３】
図３に示すように、切り替え手段５０の係合部材５６が第２の位置Ｂにいる場合に、第２伝達経路が形成される。第２伝達経路は、図３中破線で示すように、第２軸８０を経由することなく第３回転部材５３およびアウトプットドリブンギヤ６５を経由して、第１軸３の出力トルク（差動機構４０によって分配された動力）を、カウンタシャフト６１に伝達する経路を含む。
【００４４】
また、第２伝達経路が形成される場合には、図３中一点鎖線で示すように、第２電動機３０の動力を第２軸８０（より具体的には、ロータシャフト３２および第２内周軸７４）、アウトプットギヤ７５およびアウトプットドリブンギヤ６５を経由して、カウンタシャフト６１に伝達する第４伝達経路が形成される。
【００４５】
切り替え手段５０の係合部材５６の移動は、たとえば車両の速度に応じて行なわれる。たとえば、車両の速度が予め定められた値よりも高い場合には、係合部材５６が第２の位置Ｂに位置するように上述のアクチュエータが制御される。また、車両の速度が予め定められた値よりも低い場合には、係合部材５６が第１の位置Ａに位置するように上述のアクチュエータが制御される。
【００４６】
ここで、第２ギヤセット６０のアイドラギヤ６２の歯車数と、第３ギヤセット７０のカウンタドリブンギヤ７２の歯車数とは異なっており、第２ギヤセット６０のアウトプットドリブンギヤ６５の歯車数と、第３ギヤセット７０のアウトプットギヤ７５の歯車数とは異なっている。この場合においては、アイドラギヤ６２とカウンタドリブンギヤ７２との第１ギヤ比が、アウトプットドリブンギヤ６５とアウトプットギヤ７５との第２ギヤ比よりも小さくなることが好ましい。
【００４７】
上述のように、車速が予め定められた値よりも高く、切り替え手段５０の係合部材５６が第２の位置Ｂに移動した場合には、第３回転部材５３の歯車部５３ａとアウトプットドリブンギヤ６５とが噛み合うことにより、第２伝達経路が形成される。これにより、エンジン１０の動力は、第２軸８０を経由しないで、アウトプットドリブンギヤ６５を介して直接カウンタシャフト６１に伝達される。エンジン１０の回転速度が高くなる高車速領域においては、エンジン１０においてトルク変動が生じにくい。このため、第２伝達経路で動力が伝達された場合でも、第３ギヤセット７０における歯打ち音が発生しにくくなる。また、エンジンからの動力を直接伝達することにより、動力の伝達効率が向上する。これにより、燃費を向上させることができる。
【００４８】
また、第２伝達経路が形成された場合には、上述の第１ギヤ比と第２ギヤ比との違いに基づき、第２電動機３０の回転に対するカウンタシャフト６１の回転の変速比を、第１伝達経路が形成された場合と比較して、小さく（高速側）にすることができる。このため、第２伝達経路を形成した場合には、第１伝達経路を形成した場合と比較して、車両の最高速度を高くすることができる。また、第２伝達経路の形成時における動力の伝達効率が最も高くなる車速を高車速領域に設定することができるため、高車速領域において燃費を向上させることができる。すなわち、第１ギヤ比および第２ギヤ比を有することにより、最高車速を向上させることができるとともに、エンジン熱効率の良好なポイントを使うことができる。
【００４９】
一方、車速が予め定められた値よりも低く、切り替え手段５０の係合部材５６が第１の位置Ａに移動した場合には、アイドラギヤ６２、カウンタドリブンギヤ７２、第２軸８０、アウトプットギヤ７５およびアウトプットドリブンギヤ６５によって第１伝達経路が形成される。
【００５０】
第１伝達経路が形成されることによってエンジン１０の動力が第３ギヤセット７０の各軸、各ギヤおよび各連結部分を経由してファイナルギヤ６３に伝達されるので、第２電動機３０のトルクがゼロ付近であることに起因して発生する場合がある歯打ち音等のノイズの発生を抑制することができる。
【００５１】
また、第１伝達経路が形成されることによって、第２電動機３０の回転に対するカウンタシャフト６１の回転の変速比を第２伝達経路の形成時の変速比よりも大きく（低速側）にすることができるため、低車速領域において第２電動機３０による駆動力を十分に確保することができる。また、第１伝達経路の形成時における動力伝達効率が最も高くなる車速を低車速領域に設定することができるため、低車速領域において燃費を向上させることができる。
【００５２】
このように、本実施の形態に係る動力伝達装置１００は、車両の速度等の運転状態に応じて、エンジン１０からの動力を車軸に伝達する動力伝達経路を切り替え手段によって切り替えることにより、ノイズの発生を抑制しつつ、燃費を向上させることができる。
【００５３】
（実施の形態２）
図４は、本実施の形態に係る動力伝達装置の構成を示す図である。図４を参照して、本実施の形態に係る動力伝達装置１００Ａについて説明する。
【００５４】
図４に示すように、本実施の形態に係る動力伝達装置１００Ａは、実施の形態１に係る動力伝達装置１００と比較した場合に、切り替え手段５０Ａの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【００５５】
変速機ケース９０に切り替え手段５０Ａが支持されるように構成されている。たとえば、切り替え手段５０Ａは、ブレーキ９１、クラッチ９２，９３を備える。ブレーキ９１は、第１軸３の回転要素（第１回転部材５１Ａ）を変速機ケース９０に固定するための係合要素に相当する。
【００５６】
ブレーキ９１は、周知の多板式ブレーキと同じ構成を有する。ブレーキ９１が係合状態に操作されると、第１回転部材５１Ａが回転不能にロックされる。一方、ブレーキ９１が解放状態に操作されると第１回転部材５１Ａは、自由に回転可能となる。
【００５７】
たとえば、ブレーキ９１が係合状態である場合には、第１回転部材５１Ａが回転不能であり、第２回転部材５２Ａ、および第３回転部材５３Ａが第１軸３に対して相対的に回転可能となる。この場合には、エンジン１０の動力を用いて第１電動機２０で発電し、第１電動機２０で発電された電力を用いて第２電動機３０を駆動して車両１Ａを走行させることができ、いわゆるシリーズ走行をすることができる。その結果、退避走行距離を確保することができる。
【００５８】
クラッチ９２，９３は、周知の多板式クラッチとして構成される。クラッチ９２が係合状態に操作されると、第１回転部材５１Ａと第２回転部材５２Ａとが連結された状態となる。これにより、第１回転部材５１Ａと第２回転部材５２Ａとが一体的に回転する。クラッチ９３が係合状態に操作されると、第１回転部材５１Ａと第３回転部材５３Ａとが連結された状態となる。これにより、第１回転部材５１Ａと第３回転部材５３Ａとが一体的に回転する。
【００５９】
このような構成を有することにより、本実施の形態に係る動力伝達装置１００Ａにあっては、実施の形態１に係る動力伝達装置１００と同様の効果が得られるとともに、切り替え手段５０Ａの支持剛性を高めることができる。また、走行モードを制御することもできる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
１  車両、２  第１ギヤセット、３  第１軸、１０  エンジン、１２  ダンパ、１４  エンジン出力軸、２０  第１電動機、２０ａ  ロータ、２０ｂ  ステータ、２２  ロータシャフト、３０  第２電動機、３０ａ  ロータ、３０ｂ  ステータ、３２  ロータシャフト、４０  差動機構、４１  サンギヤ、４２  ピニオンギヤ、４３  リングギヤ、４４  シャフト、５０，５０Ａ  切り替え手段、５１，５１Ａ  第１回転部材、５２，５２Ａ  第２回転部材、５２ａ  歯車部、５３，５３Ａ  第３回転部材、５３ａ  歯車部、５４，５５  軸受部、５６  係合部材、６０  第２ギヤセット、６１  カウンタシャフト、６２  アイドラギヤ、６３  ファイナルギヤ、６４  軸受部、６５  アウトプットドリブンギヤ、７０  第３ギヤセット、７１  第１内周軸、７２  カウンタドリブンギヤ、７４  第２内周軸、７５  アウトプットギヤ、８０  第２軸、９０  変速機ケース、１００，１００Ａ  動力伝達装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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