(57)【要約】【課題】必要なトルクを伝達するとともに共振時の過大なトルクの伝達を確実に遮断することのできる動力伝達装置を提供する。【解決手段】ハイブリッド車両の走行を行うトルクを単独で出力可能な２つの動力源と最終的にそれぞれ結合されたクランク軸１１０とキャリア軸１２０の間で動力のやり取りを行うダンパ２００は、クランク軸１１０とキャリア軸１２０とを同軸上に近接配置するとともに、クランク軸１１０に設けられ、内周面に凹部２１３を備えた外部部材２１０と、キャリア軸１２０に設けられ、外部部材２１０の内側において相対回転可能に配置された内側部材２２０と、内側部材２２０の所定の位置に配置され、凹部２１３と係合可能なボール２３０と、ボール２３０を定常的に付勢するコイルスプリング２４０と、ボール２３０をキャリア軸１２０の回転に伴う遠心力によって付勢する遠心マス２５０を備えた。【選択図】  図３
2004270854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行を行うトルクを単独で出力可能な少なくとも２つの動力源を備えたハイブリッド車両において、前記２つの動力源と最終的にそれぞれ結合された第１および第２の回転軸の間で動力のやり取りを行う動力伝達装置であって、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とを同軸上に近接配置するとともに、
前記第１の回転軸に設けられ、筒状体の内周面に周方向に不連続な凹部を少なくとも一つ備えた外部部材と、
前記第２の回転軸に設けられ、前記筒状体の外部部材の内側において相対回転可能に配置された内部部材と、
前記外部部材の凹部に対応する前記内部部材の所定の位置に、前記第２の回転軸の径方向に移動可能に配置され、前記外部部材の凹部と係合可能な係合部材と、
定常的な付勢力によって、前記係合部材を前記第２の回転軸の径方向外側に向けて付勢する定常付勢部材と
を備えた
動力伝達装置。
【請求項２】
前記第２の回転軸の回転に伴う遠心力によって、前記係合部材を前記第２の回転軸の径方向外側に向けて付勢する遠心付勢部材を備えた請求項１記載の動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の動力伝達装置であって、
前記外部部材の凹部は、球面状に陥没し金属製の表面から成る穴であり、
前記係合部材は、金属製のボールである
動力伝達装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の動力伝達装置であって、
前記定常付勢部材は、コイルスプリングであり、
前記遠心付勢部材は、前記コイルスプリングの内側において前記係合部材を付勢可能に設けた所定の質量を持つ遠心マスである
動力伝達装置。
【請求項５】
第１および第２の回転軸間で機械的にトルクを伝達する動力伝達装置であって、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とを機械的に係合し、該機械的係合を付勢する付勢力に応じた所定値までのトルクを両軸間で伝達可能な状態とする係合手段と、
前記第１，第２の回転軸の少なくとも一方の回転速度の減少によって、前記付勢力を緩和する付勢緩和手段と
を備えた動力伝達装置。
【請求項６】
請求項５記載の動力伝達装置であって、
前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とを同軸上に近接配置し、
前記係合手段は、
前記第１の回転軸に設けられ、筒状体の内周面に周方向に不連続な凹部を少なくとも一つ備えた外部部材と、
前記第２の回転軸に設けられ、前記筒状体の外部部材の内側において相対回転可能に配置された内部部材と、
前記外部部材の凹部に対応する前記内部部材の所定の位置に、前記第２の回転軸の径方向に移動可能に配置され、前記外部部材の凹部と係合可能な係合部材と、
定常的な付勢力によって、前記係合部材を前記第２の回転軸の径方向外側に向けて付勢する定常付勢部材と
を備え、
前記付勢緩和手段は、
前記第２の回転軸の回転に伴う遠心力によって、前記係合部材を前記第２の回転軸の径方向外側に向けて付勢する遠心付勢部材
を備えた
動力伝達装置。
【請求項７】
請求項６記載の動力伝達装置であって、
前記外部部材の凹部は、球面状に陥没し金属製の表面から成る穴であり、
前記係合部材は、金属製のボールであり、
前記定常付勢部材は、コイルスプリングであり、
前記遠心付勢部材は、前記コイルスプリングの内側において前記係合部材を付勢可能に設けた所定の質量を持つ遠心マスである
動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力伝達装置に関し、詳しくは、過大なトルクの伝達を遮断するトルクリミッタを備えた動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
過大なトルクの伝達を遮断するトルクリミッタ備えた動力伝達装置として、ハイブリッド車両の動力伝達装置がある。ハイブリッド車両としては、車両の走行を行うトルクを単独で出力可能な動力源として内燃機関と電動機とを備えた車両が知られている。このハイブリッド車両における動力伝達装置は、これら２つの動力源と最終的にそれぞれ結合された２つの回転軸の間で動力のやり取りを行っている。これらの両軸間にダンパスプリングを備えていると、慣性の大きな内燃機関および電動機間に、ねじり振動が起こる場合がある。このねじり振動が、動力伝達装置を構成する軸などの部品の固有振動と共振すると、過大なトルクが発生するという問題があった。この過大なトルクの伝達を遮断するため、ハイブリッド車両の動力伝達装置にはトルクリミッタが備えられている。
【０００３】
従来、かかる動力伝達装置のトルクリミッタとしては、乾式摩擦材の滑りを利用する構成が用いられていた。即ち、トルクを伝達する両軸間に乾式摩擦材の摩擦力によって動力を伝達する機構を設け、過大なトルクが伝達される際には、この乾式摩擦材同士が滑ることによってトルクの伝達を遮断するトルクリミッタとして働く。このトルクリミッタがトルクの伝達を遮断するリミッタトルクの値は、動力伝達装置が耐久性を確保可能な上限トルクの値と、動力を伝達しなければならない下限トルクの値との間に設定されている。
【０００４】
例えば、下記文献には、乾式摩擦材によるトルクリミッタを備えた動力伝達装置が記載されている。
【特許文献１】
特開２００２−１３５４７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした乾式摩擦材によるトルクリミッタを備えた動力伝達装置は、乾式摩擦材の特性である個々の摩擦係数のばらつきによってリミッタトルクの値に大きなばらつきが出るという問題があった。大きな動力の伝達を確保できるように下限トルクの値を大きく取ろうとすると上限トルクと下限トルクとの値の幅が狭くなり、この幅にリミッタトルクのばらつきが収まらなくなってしまう。リミッタトルクが上限トルクを超える場合には動力伝達装置の耐久性低下を招き、リミッタトルクが下限トルクを満たさない場合には必要なトルクの伝達ができないといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、必要なトルクを伝達するとともに共振時の過大なトルクの伝達を確実に遮断することのできる動力伝達装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記した課題を解決するため、ハイブリッド車両の動力伝達装置の発明は、車両の走行を行うトルクを単独で出力可能な少なくとも２つの動力源を備えたハイブリッド車両において、前記２つの動力源と最終的にそれぞれ結合された第１および第２の回転軸の間で動力のやり取りを行う動力伝達装置であって、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とを同軸上に近接配置するとともに、前記第１の回転軸に設けられ、筒状体の内周面に周方向に不連続な凹部を少なくとも一つ備えた外部部材と、前記第２の回転軸に設けられ、前記筒状体の外部部材の内側において相対回転可能に配置された内部部材と、前記外部部材の凹部に対応する前記内部部材の所定の位置に、前記第２の回転軸の径方向に移動可能に配置され、前記外部部材の凹部と係合可能な係合部材と、定常的な付勢力によって、前記係合部材を前記第２の回転軸の径方向外側に向けて付勢する定常付勢部材とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
かかるハイブリッド車両の動力伝達装置によれば、内部部材に配置された係合部材が、定常付勢部材による付勢力によって外側部材の凹部と機械的に係合することにより、付勢力に応じた所定値までのトルクを両軸間で伝達することができる。この係合部材と凹部とによる機械的な係合は、乾式摩擦材による連結と比べて摩擦係数のばらつきが小さく、特にその経時変化が小さいため、安定したリミッタトルクを得ることができる。この結果、上限トルクと下限トルクとの値の幅が、乾式摩擦材の摩擦係数のばらつきが収まらない程に狭い幅であっても、リミッタトルクを設定することができる。したがって、必要なトルクを伝達するとともに共振時の過大なトルクの伝達を確実に遮断することができる。
【０００９】
上記の構成を有する本発明のハイブリッド車両の動力伝達装置は、以下の態様を採ることもできる。前記第２の回転軸の回転に伴う遠心力によって、前記係合部材を前記第２の回転軸の径方向外側に向けて付勢する遠心付勢部材を備えたとしても良い。
【００１０】
かかるハイブリッド車両の動力伝達装置によれば、定常的に係合部材を付勢する定常付勢部材と、遠心力で係合部材を付勢する遠心付勢部材とによる付勢力によって外側部材の凹部と機械的に係合することにより、付勢力に応じた所定値までのトルクを両軸間で伝達することができる。第２の回転軸の回転速度が減少すると、遠心付勢部材の遠心力は低下するため、係合部材と凹部とによる機械的な係合の付勢力は緩和されることにより、付勢力によって決まるリミッタトルクは低下する。この結果、回転軸の回転速度に対応したリミッタトルクを得ることができる。したがって、大きなトルクの伝達が必要な高回転域では、充分にトルクを伝達することができるとともに、共振による過大なトルクが発生する低回転域では、この過大なトルクの伝達を確実に遮断することができる。
【００１１】
また、前記外部部材の凹部は、球面状に陥没し金属製の表面から成る穴であり、前記係合部材は、金属製のボールであっても良い。かかるハイブリッド車両の動力伝達装置によれば、滑らかに加工された球面状の金属間の摩擦係数のばらつきは、乾式摩擦材によるものに比べて小さいため、より安定したリミッタトルクを得ることができる。
【００１２】
また、前記定常付勢部材を、前記定常付勢部材は、コイルスプリングであり、前記遠心付勢部材は、前記コイルスプリングの内側において前記係合部材を付勢可能に設けた所定の質量を持つ遠心マスであっても良い。かかるハイブリッド車両の動力伝達装置によれば、遠心マスは、コイルスプリングと同一の方向に係合部材を付勢するとともに、遠心力の働く方向で直接的に係合部材を付勢するため、低回転時における遠心マスによる付勢の応答性を向上させることができる。また、コイルスプリング内側にできる空間に遠心マスを配置するため、遠心マスを設けるためのスペースを別途設ける必要がなく、装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
また、上記した課題を解決するため、動力伝達装置の発明は、第１および第２の回転軸間で機械的にトルクを伝達する動力伝達装置であって、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とを機械的に係合し、該機械的係合を付勢する付勢力に応じた所定値までのトルクを両軸間で伝達可能な状態とする係合手段と、前記第１，第２の回転軸の少なくとも一方の回転速度の減少によって、前記付勢力を緩和する付勢緩和手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
かかる動力伝達装置によれば、第１，第２の回転軸の少なくとも一方の回転速度が減少すると、付勢緩和手段によって、係合手段による機械的な係合の付勢力は緩和されることにより、付勢力によって決まる伝達可能なトルクの値は低下する。よって、回転軸の回転速度に対応したリミッタトルクを得ることができる。
【００１５】
上記の構成を有する本発明の動力伝達装置は、以下の態様を採ることもできる。前記第１の回転軸と前記第２の回転軸とを同軸上に近接配置し、前記係合手段は、前記第１の回転軸に設けられ、筒状体の内周面に周方向に不連続な凹部を少なくとも一つ備えた外部部材と、前記第２の回転軸に設けられ、前記筒状体の外部部材の内側において相対回転可能に配置された内部部材と、前記外部部材の凹部に対応する前記内部部材の所定の位置に、前記第２の回転軸の径方向に移動可能に配置され、前記外部部材の凹部と係合可能な係合部材と、定常的な付勢力によって、前記係合部材を前記第２の回転軸の径方向外側に向けて付勢する定常付勢部材とを備え、前記付勢緩和手段は、前記第２の回転軸の回転に伴う遠心力によって、前記係合部材を前記第２の回転軸の径方向外側に向けて付勢する遠心付勢部材を備えたとしても良い。
【００１６】
かかる動力伝達装置によれば、定常的に係合部材を付勢する定常付勢部材と、遠心力で係合部材を付勢する遠心付勢部材とによる付勢力によって外側部材の凹部と機械的に係合することにより、付勢力に応じた所定値までのトルクを両軸間で伝達することができる。この係合部材と凹部とによる機械的な係合は、乾式摩擦材による連結と比べて摩擦係数のばらつきが小さいため、安定したリミッタトルクを得ることができる。また、第２の回転軸の回転速度が減少すると、遠心付勢部材の遠心力は低下するため、係合部材と凹部とによる機械的な係合の付勢力は緩和されるため、回転軸の回転速度に対応したリミッタトルクを得ることができる。
【００１７】
また、前記外部部材の凹部は、球面状に陥没し金属製の表面から成る穴であり、前記係合部材は、金属製のボールであり、前記定常付勢部材は、コイルスプリングであり、前記遠心付勢部材は、前記コイルスプリングの内側において前記係合部材を付勢可能に設けた所定の質量を持つ遠心マスであっても良い。
【００１８】
かかる動力伝達装置によれば、滑らかに加工された球面状の金属間の摩擦係数のばらつきは、乾式摩擦材によるものに比べて小さいため、安定したリミッタトルクを得ることができる。また、遠心力の働く方向で直接的に係合部材を付勢するため、低回転時における遠心マスによる付勢の応答性を向上させることができる。また、コイルスプリング内側にできる空間に遠心マスを配置するため、遠心マスを設けるためのスペースを別途設ける必要がなく、装置の小型化を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成及び作用を一層明らかにするために、以下本発明を適用した動力伝達装置の一つとして、ハイブリッド車両の動力分配装置におけるダンパについて説明する。
【００２０】
はじめに、本発明の実施例としての動力伝達装置であるダンパを備えたハイブリッド車両の動力分配装置の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態であるハイブリッド車両の動力分配装置１０の概略構成を示す説明図である。このハイブリッド車両は、車両の走行を行うトルクを単独で出力可能な動力源として内燃機関５０と電動機６０とを備える。内燃機関５０から出力された動力は、その一部が最終的に駆動輪８０に伝達され、残余の動力が発電機７０によって電力に回生される。この電力は、バッテリ（図示しない）に蓄えられたり、内燃機関５０以外の動力源としての電動機６０を駆動したりするのに用いられる。
【００２１】
動力分配装置１０は、ハイブリッド車両に備えられており、このハイブリッド車両における動力のやり取りを行う。この動力分配装置１０は、軸のねじり振動を減衰させるダンパ２００、動力の分配を行う遊星歯車機構３００、最終的に駆動輪８０に動力を伝達するディファレンシャルギア４００を備える。遊星歯車機構３００は、プラネタリギヤとも呼ばれ、中心で回転するサンギヤ３１０、サンギヤ３１０の周囲を自転しながら公転するピニオンギヤ３２０、ピニオンギヤ３２０の外周で回転するリングギヤ３４０から構成される。ピニオンギヤ３２０は、キャリア３３０に軸支されている。遊星歯車機構３００は、周知の通り、サンギヤ３１０、キャリア３３０、リングギヤ３４０の３つの回転要素のうち、２つの回転要素の回転状態が決定されると残余の要素の回転状態が決定されるという機械的性質を有している。かかる性質に基づき、遊星歯車機構３００は、１つの回転要素に入力された動力を他の２つの回転要素に分配して伝達することができる。
【００２２】
サンギヤ３１０には、発電機７０が結合されている。キャリア３３０に結合されたキャリア軸１２０には、ダンパ２００を介して、内燃機関５０に結合されたクランク軸１１０が結合されている。リングギヤ３４０には、電動機６０と、ディファレンシャルギア４００に結合された駆動軸１３０とが結合されている。かかる構成によって、ダンパ２００は、動力源である内燃機関５０に結合されたクランク軸１１０と、遊星歯車機構３００を介して動力源である電動機６０に最終的に結合されたキャリア軸１２０との間で動力のやり取りを行う。
【００２３】
次に、ダンパ２００の構造について説明する。図２は、静止状態のダンパ２００を示す正面図である。図３は、図２のＡ―Ａ線に沿ってダンパ２００を切断した形状を示す矢視断面図である。ダンパ２００において、クランク軸１１０とキャリア軸１２０とは、同軸上に近接配置されている。ダンパ２００は、クランク軸１１０に設けられた外部部材２１０、キャリア軸１２０に設けられた内側部材２２０、外部部材２１０と内側部材２２０とを機械的に係合する係合部材であるボール２３０、ボール２３０による係合を定常的に付勢する定常付勢部材であるコイルスプリング２４０、ボール２３０による係合を遠心力によって付勢する遠心付勢部材である遠心マス２５０を備える。これらの外部部材２１０，内側部材２２０，ボール２３０，コイルスプリング２４０は、クランク軸１１０とキャリア軸１２０とを機械的に係合し、この機械的係合を付勢する付勢力に応じた所定値までのトルクを両軸間で伝達可能な状態とする係合手段を構成している。遠心マス２５０は、付勢緩和手段に相当しており、キャリア軸１２０の回転速度の減少によって機械的係合の付勢力を緩和する。
【００２４】
外部部材２１０は、クランク軸１１０と結合する円盤状の円盤部材２１１と、円盤部材２１１と外径を等しくする筒状体の筒状部材２１２とによって構成されている。円盤部材２１１と筒状部材２１２とは、円盤部材２１１が筒状体の筒状部材２１２の底を形成するようにボルト２１４によって固定されている。円盤部材２１１は、円盤の中心とクランク軸１１０の軸の中心とが同心となるようにボルト２１５によって連結されている。筒状部材２１２における筒状体の内周面には、周方向に不連続な凹部２１３を少なくとも一つ備えており、本実施例では、８つの凹部２１３を周方向等間隔に配設している。この凹部２１３は、金属製である筒状部材２１２の内周面において、球面状に陥没し金属製の表面から成る穴であり、その表面は滑らかに加工されている。
【００２５】
内側部材２２０は、キャリア軸１２０と結合するハブ部材２２１、ボール２３０を保持する中間部材２２２、ハブ部材２２１と中間部材２２２との間のトルク変動を抑制するダンパ機構２２５を備える。ハブ部材２２１は、ダンパ機構２２５を取り付け可能に形成されており、その中心にキャリア軸１２０が嵌挿されている。中間部材２２２は、第１中間部材２２２ａと第２中間部材２２２ｂとをリベット２２４によって固定することにより略円盤状に構成されている。中間部材２２２の内周側には、ハブ部材２２１が配設されており、ハブ部材２２１と中間部材２２２とは、ダンパ機構２２５を介して連結されている。中間部材２２２の外周側には、ボール２３０をキャリア軸１２０の径方向に移動可能に保持する保持部２２６が、外部部材２１０における凹部２１３に対応する位置に周方向等間隔に８つ配設されている。保持部２２６は、キャリア軸１２０の径方向外側に開口するとともにボール２３０が遊嵌可能な径である円柱状の空間を形成している。
【００２６】
ボール２３０は、凹部２１３の球面と同径である金属製の球体であり、その表面は滑らかに加工されている。このボール２３０は、コイルスプリング２４０によってキャリア軸１２０の径方向外側に向けて付勢されるように、内側部材２２０における８つの保持部２２６のそれぞれにコイルスプリング２４０と共に保持されている。ボール２３０は、キャリア軸１２０の径方向外側に向けて付勢されることにより、外部部材２１０の凹部２１３と係合する。この係合によって、外部部材２１０と内側部材２２０とは結合され、外部部材２１０と内側部材２２０との間で動力のやり取りが可能となる。
【００２７】
遠心マス２５０は、コイルスプリング２４０の内径より小さな径であって全長は短い円柱状に形成されており、所定の質量を持つ。この遠心マス２５０は、保持部２２６に保持されているコイルスプリング２４０の内側において、キャリア軸１２０の径方向に移動可能に配置されている。なお、遠心マス２５０の所定の質量は、内燃機関５０や電動機６０の特性、動力分配装置１０の強度などを考慮したボール２３０の付勢力を得られるように、コイルスプリング２４０の弾性係数とともに定めれば良い。
【００２８】
次に、ダンパ２００の動作について説明する。図４は、トルクを伝達している状態のダンパ２００を、図３におけるＢ―Ｂ線に対応する位置に沿って切断した形状を示す矢視断面図である。図５は、過大なトルクの伝達を遮断している状態のダンパ２００を、図３におけるＢ−Ｂ線に対応する位置に沿って切断した形状を示す矢視断面図である。
【００２９】
ここで、ダンパ２００におけるクランク軸１１０とキャリア軸１２０と間のトルクの伝達について説明する。ボール２３０の付勢力が、外部部材２１０と内側部材２２０との相対的な捻りによってボール２３０が受ける反力を超える場合には、図４に示すように、ボール２３０は凹部２１３と係合した状態となる。この係合によって、外部部材２１０と内側部材２２０とは結合され、外部部材２１０と内側部材２２０との間のトルクの伝達が可能な状態となる。その結果、ダンパ２００は、クランク軸１１０とキャリア軸１２０との両軸間のトルクを伝達する。
【００３０】
ボール２３０の付勢力が、外部部材２１０と内側部材２２０との相対的な捻りによってボール２３０が受ける反力より小さい場合には、図５に示すように、ボール２３０は、内側部材２２０の径方向内側へ移動し、凹部２１３との係合を離脱した状態となる。この係合の離脱によって、外部部材２１０と内側部材２２０とは相対回転し、外部部材２１０と内側部材２２０との間のトルクは殆ど伝達されない状態となる。その結果、ダンパ２００は、クランク軸１１０とキャリア軸１２０との両軸間の過大なトルクの伝達を遮断する。
【００３１】
ここで、ダンパ２００におけるボール２３０の付勢の状態について説明する。キャリア軸１２０の回転速度が所定値以下の場合には、図３に示すように、コイルスプリング２４０は、弾性力によりキャリア軸１２０の径方向外側に向けてボール２３０を付勢力する。一方、遠心マス２５０は、キャリア軸１２０の径方向外側に向けて移動する程の充分な遠心力を受けないため、ボール２３０に対して遠心力による付勢を行わない。その結果、ボール２３０は、コイルスプリング２４０によって一定の付勢力を受ける。
【００３２】
キャリア軸１２０の回転数が所定値を超える場合には、図４に示すように、コイルスプリング２４０は、キャリア軸１２０が回転していない状態と同様にボール２３０を付勢する。一方、遠心マス２５０は、キャリア軸１２０の回転に伴う遠心力を受けてキャリア軸１２０の径方向外側に向けて移動し、遠心力によりキャリア軸１２０の径方向外側に向けてボール２３０を付勢力する。その結果、ボール２３０は、コイルスプリング２４０に加えて、遠心マス２５０によっても付勢力を受ける。コイルスプリング２４０による付勢力は一定であるが、遠心マス２５０による付勢力は、キャリア軸１２０の回転に伴う遠心力によるものであるため、キャリア軸１２０の回転速度の二乗に比例する。すなわち、遠心マス２５０は、キャリア軸１２０の回転速度の減少によって付勢力を緩和する。
【００３３】
次に、ダンパ２００の回転数と伝達トルクとの関係について説明する。図６は、ダンパ２００の回転数と伝達トルクとの関係を示す説明図である。図６は、ダンパ２００の回転数を横軸にとり、伝達トルクを縦軸にとり、ダンパ２００の回転数と伝達トルクとの関係を示している。
【００３４】
図６の曲線ＴＤは、ダンパ２００が、クランク軸１１０とキャリア軸１２０との両軸間で伝達しなければならない必要トルクＴＤを示す。なお、内燃機関５０の回転数は、クランク軸１１０とダンパ２００とが直結されているため、必要なトルクの伝達を行っているダンパ２００の回転数と同じである。ダンパ２００の停止状態である回転数Ｎ０から、内燃機関５０が始動しアイドリング状態となる回転数Ｎ２までは、電動機６０を回転させて内燃機関５０を始動させるため、必要トルクＴＤは、電動機６０から内燃機関５０へダンパ２００を介して伝達するトルクＴＤ０である。回転数Ｎ２から、内燃機関５０が最大トルクＴＤ３を出力する回転数Ｎ３までは、ダンパ２００を介して内燃機関５０の動力を遊星歯車機構３００へ伝達するため、必要トルクＴＤは、内燃機関５０が出力するトルクである。この内燃機関５０が出力するトルクは、内燃機関５０の回転数が回転数Ｎ２から回転数Ｎ３まで増加するのに伴って、最終的に最大トルクＴＤ３まで増加する特性を持つ。
【００３５】
図６の曲線ＴＲは、ダンパ２００において発生する共振トルクＴＲを示す。この共振トルクＴＲは、内燃機関５０の回転数が起動または停止の際に通過する低回転域（例えば、２００〜４００ｒｐｍ程度）において発生する場合がある。例えば、電動機６０を回転させて内燃機関５０を始動させる際において、内燃機関５０のフリクションが大きかったり、電動機６０に流れる電流が不足したりする場合に、過大なトルクである共振トルクＴＲが発生することがある。このハイブリッド車両においては、共振トルクＴＲは、回転数Ｎ１で最大値となる。この共振トルクＴＲの最大値は、ダンパ２００が伝達トルクの遮断をしなければ、動力分配装置１０が耐久性を確保可能な上限トルクＴｈを超えてしまう。
【００３６】
図６の曲線ＴＬは、ダンパ２００がボール２３０と凹部２１３との係合により伝達することのできるリミッタトルクＴＬを示す。ダンパ２００の停止状態では、ボール２３０を定常的に付勢するコイルスプリング２４０によって、リミッタトルクＴＬはトルクＴＬ０となる。ダンパ２００の回転状態では、ボール２３０を遠心力によって付勢する遠心マス２５０によって、リミッタトルクＴＬは、ダンパ２００の回転数の増加に伴って、トルクＴＬ０からダンパ２００の回転速度の二乗に比例して増加する。リミッタトルクＴＬは、ダンパ２００が回転し得る全ての回転域において、必要トルクＴＤを充分に満たすとともに、上限トルクＴｈを超えることはない。特に、共振トルクＴＲが最大値となる回転数Ｎ１においては、リミッタトルクＴＬは、上限トルクＴｈに比べて充分に低い値である。よって、共振が生じた場合であっても、伝達される共振トルクＴＲは、リミッタトルクＴＬを上限としたトルクとなるため、ダンパ２００において上限トルクＴｈを超えるトルクが伝達されることはない。
【００３７】
以上説明したハイブリッド車両の動力分配装置１０によれば、内側部材２２０に設けられたボール２３０が、コイルスプリング２４０による付勢力によって外部部材２１０の凹部２１３と機械的に係合することにより、付勢力に応じた所定値までのトルクをクランク軸１１０とキャリア軸１２０との両軸間で伝達することができる。このボール２３０と凹部２１３とによる機械的な係合は、乾式摩擦材による結合と比べて摩擦係数のばらつきが小さく、特にその経時変化が小さいため、安定したリミッタトルクを得ることができる。この結果、上限トルクと下限トルクとの値の幅が、乾式摩擦材の摩擦係数のばらつきが収まらない程に狭い幅であっても、リミッタトルクを設定することができる。したがって、必要なトルクを伝達するとともに共振時の過大なトルクの伝達を確実に遮断することができる。また、ボール２３０および凹部２１３の表面は、滑らかに加工された互いに嵌り合う金属製の球面である。よって、滑らかに加工された球面状の金属間の摩擦係数のばらつきは、乾式摩擦材によるものに比べて小さいため、より安定したリミッタトルクを得ることができる。
【００３８】
また、定常的にボール２３０を付勢するコイルスプリング２４０と、遠心力でボール２３０を付勢する遠心マス２５０とによる付勢力によって外部部材２１０の凹部２１３と機械的に係合することにより、付勢力に応じた所定値までのトルクを両軸間で伝達することができる。キャリア軸１２０の回転速度が減少すると、遠心マス２５０の遠心力は低下するため、ボール２３０と凹部２１３とによる機械的な係合の付勢力は緩和されることにより、付勢力によって決まるリミッタトルクＴＬは低下する。この結果、回転軸の回転速度に対応したリミッタトルクＴＬを得ることができる。したがって、内燃機関５０の動力をクランク軸１１０からキャリア軸１２０へ伝達する必要がある高回転域では、内燃機関５０が出力する最大トルクＴＤ３まで充分に伝達することができる。一方、共振トルクＴＲが発生する低回転域では、過大なトルクの伝達を確実に遮断することができる。また、遠心マス２５０は、コイルスプリング２４０の内側において、キャリア軸１２０の径方向に移動可能に配置されている。よって、遠心マス２５０は、コイルスプリング２４０と同一の方向にボール２３０を付勢するとともに、遠心力の働く方向で直接的にボール２３０を付勢するため、低回転時における遠心マス２５０による付勢の応答性を向上させることができる。また、コイルスプリング２４０内側にできる空間に遠心マス２５０を配置するため、遠心マス２５０を設けるためのスペースを別途設ける必要がなく、装置の小型化を図ることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら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内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。例えば、ボール２３０と凹部２１３による係合に限るものではなく、円弧状に構成された板バネが、円弧状に陥没した窪みに係合するものであっても良い。かかる板バネには、遠心マス２５０に代えて、円弧状背面に遠心ウェイトを配置したとしても良い。また、遠心マス２５０が直接的にボール２３０を付勢するものに限るものではなく、リンク機構などを介して間接的にボール２３０を付勢するものであってもよい。また、外部部材２１０にボール２３０を、内側部材２２０の外周面に凹部２１３を設け、ボール２３０は径方向内側に向けて付勢される構造としても良い。また、ボール２３０の移動または付勢の方向は、回転軸の径に対し斜め方向であったり、回転軸の軸方向であったりしても良い。また、係合手段や付勢緩和手段をダンパ２００に設けるのではなく、動力分配装置１０の他の箇所に設けても良い。また、ハイブリッド車両の動力伝達装置ではなく、他の動力伝達装置に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるハイブリッド車両の動力分配装置１０の概略構成を示す説明図である。
【図２】静止状態のダンパ２００を示す正面図である。
【図３】図２のＡ―Ａ線に沿ってダンパ２００を切断した形状を示す矢視断面図である。
【図４】トルクを伝達している状態のダンパ２００を図３におけるＢ―Ｂ線に対応する位置に沿って切断した形状を示す矢視断面図である。
【図５】過大なトルクの伝達を遮断している状態のダンパ２００を図３におけるＢ−Ｂ線に対応する位置に沿って切断した形状を示す矢視断面図である。
【図６】図６は、ダンパ２００の回転数と伝達トルクとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…動力伝達装置
５０…内燃機関
６０…電動機
７０…発電機
８０…駆動輪
１１０…クランク軸
１２０…キャリア軸
１３０…駆動軸
２００…ダンパ
２１０…外部部材
２１１…円盤部材
２１２…筒状部材
２１３…凹部
２１４…ボルト
２１５…ボルト
２２０…内側部材
２２１…ハブ部材
２２２…中間部材
２２２ａ…第１中間部材
２２２ｂ…第２中間部材
２２４…リベット
２２５…ダンパ機構
２２６…保持部
２３０…ボール
２４０…コイルスプリング
２５０…遠心マス
３００…遊星歯車機構
３１０…サンギヤ
３２０…ピニオンギヤ
３３０…キャリア
３４０…リングギヤ
４００…ディファレンシャルギア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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