JP2009078598A - ハイブリッド車両の駆動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの駆動による走行時に２方向クラッチが係合状態にスイッチするのを防止することができるようにしたハイブリッド車両の駆動力伝達装置を提供することである。
【解決手段】エンジン１３を駆動源として回転駆動される前輪１１と、減速機付き電動モータ１６を駆動源として回転駆動される後輪１２とを備え、上記電動モータ１６における減速機１７の出力軸１８から後輪１２に至るトルク伝達経路に機械式の２方向クラッチ１９を組込んでエンジン１３の駆動による車両の走行時に後輪１２から出力軸１８に回転トルクが伝達されるのを防止する。減速機１７の出力軸１８から２方向クラッチ１９に至るトルク伝達系に逆入力遮断クラッチ３０を設け、エンジン１３によって前輪１１を駆動する走行時に、振動等の外力によって出力軸１８に逆入力が負荷された場合に、その逆入力を逆入力遮断クラッチ３０により遮断して、２方向クラッチ１９が後輪の回転を阻害する方向に係合するのを防止する。
【選択図】図３

Description

この発明は、エンジンにより駆動輪を駆動し、減速機付き電動モータによって補助駆動輪を駆動するハイブリッド車両の駆動力伝達装置に関する。

エンジンおよび電動モータを備え、その電動モータを発進時や、加速時等の負荷が大きいときにアシストとして用いるようにしたハイブリッド車両の駆動力伝達装置として、特許文献１に記載されたものが従来から知られている。

上記特許文献１に記載された駆動力伝達装置においては、電動モータの回転を減速する減速機の出力軸から補助駆動輪に至るトルク伝達経路に２方向クラッチを組込み、エンジンの駆動による通常走行時に、その２方向クラッチによって補助駆動輪から減速機側への回転トルクの伝達を遮断するようにしている。

ここで、２方向クラッチとして、外輪と内輪の間に径の異なる２つの保持器を組込み、その各保持器に形成されたポケットにスプラグを組込み、大径の外側保持器と小径の内側保持器の相対回転によりスプラグを周方向に傾動させて外輪の内径面と内輪の外径面にスプラグの両端のカム面を係合させるようにしたスプラグタイプの２方向クラッチを採用している。

特開平１１−２９１７７４号公報

ところで、上記特許文献１に記載されたハイブリッド車両の駆動力伝達装置においては、電動モータを停止し、エンジンの駆動による前進走行中において、振動等により、減速機の出力軸が回転すると、その回転が２方向クラッチの外輪に伝達され、前進側に傾動しているスプラグが後進側にスイッチして係合状態となり、補助駆動輪の回転が減速機側に伝達されて、補助駆動輪の回転が阻害されるという不具合が発生する。

また、電動モータを停止し、エンジンの駆動による後進走行時においても、前記と同様に、後進側に傾動しているスプラグが前進側にスイッチして係合状態となり、補助駆動輪の回転が減速機側に伝達されて、補助駆動輪の回転が阻害されるという不具合が発生する。

この発明の課題は、エンジンの駆動による走行時に、電動モータの回転を補助駆動輪に伝達するトルク伝達系に組込まれた２方向クラッチが補助駆動輪の回転を阻害する方向に係合するのを防止することができるようにしたハイブリッド車両の駆動力伝達装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明においては、エンジンを駆動源として回転駆動される駆動輪と、減速機付き電動モータを駆動源として回転駆動される補助駆動輪とを備え、前記電動モータにおける減速機の出力軸から補助駆動輪に至るトルク伝達経路に機械式の２方向クラッチを組込んだハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、前記減速機の出力軸から２方向クラッチに至るトルク伝達系に、電動モータの出力軸の回転により係合解除されて出力軸の回転を伝達し、かつ、２方向クラッチ側から出力軸へのトルク入力を遮断する逆入力遮断クラッチを設けた構成を採用したのである。

ここで、出力軸と同軸上に、その出力軸の回転を２方向クラッチに伝達する駆動軸を設け、その駆動軸と出力軸との間に逆入力遮断クラッチを組込み、前記出力軸の端面とこれに対向する駆動軸の端面における一方にトルク伝達ピンを設け、他方にそのトルク伝達ピンが挿入される挿入部を形成し、その挿入部とトルク伝達ピンとの間に、駆動軸に対する出力軸の相対回転により逆入力遮断クラッチの係合を解除可能とする回転方向すきまを設けた構成を採用すると、出力軸の回転により、逆入力遮断クラッチを係合解除させる動作と、その係合解除後に、出力軸から駆動軸に回転トルクを伝達する動作を連続して行わせることができる。

上記のようなトルク伝達ピンを採用するハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、逆入力遮断クラッチとして、静止部材に固定されて前記駆動軸の軸端部を覆う外輪と、前記出力軸の軸端に設けられて前記外輪と駆動軸間の環状空間内に配置された保持器とを有し、前記駆動軸の軸端部における外周に外輪の円筒形内面との間でくさび空間を形成する複数のカム面を周方向に等間隔に設け、保持器には各カム面と対向する位置にポケットを形成し、各ポケット内に正転用ローラと逆転用ローラを組込み、その両ローラ間に弾性部材を組込んで、正転用ローラと逆転用ローラをくさび空間の狭小部に噛み込む方向に向けて付勢した構成からなるものを採用することにより、駆動力伝達装置に対して、逆入力遮断クラッチを容易に組付けることができると共に、駆動力伝達装置が大型化するのを防止することができる。

ここで、電動モータにより保持器を回転し、その保持器の回転によって正転用ローラまたは逆転用ローラが係合解除する際の係合解除トルクをＴ_１とし、電動モータの停止状態において、外力により出力軸に回転モーメントが負荷され、その出力軸の軸端の保持器から正転用ローラまたは逆転用ローラに負荷される負荷トルクをＴ_２としたとき、Ｔ_１＞Ｔ_２の関係式が成立するように係合解除トルクを設定することにより、電動モータの駆動時に、出力軸の回転を駆動軸に確実に伝達することができる。また、電動モータの停止時に、正転用ローラあるいは逆転用ローラに対するポケットの端面の当接により、保持器を確実に回り止めすることができ、振動等の外力により出力軸が回転されるのを確実に防止することができる。

この発明に係るハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、２方向クラッチは、スプラグタイプのクラッチであってもよく、あるいは、ローラタイプのクラッチであってもよい。

上記のように、この発明においては、減速機の出力軸から２方向クラッチに至るトルク伝達系に、電動モータの駆動による出力軸の回転により係合解除されて出力軸の回転を許容し、かつ、２方向クラッチ側から出力軸へのトルク入力を遮断する逆入力遮断クラッチを設けたことにより、電動モータからエンジンに駆動を切換えた車両走行時に、振動等の外力や、２方向クラッチ側からのトルク入力によって出力軸が回転するのを防止することができる。このため、エンジンの駆動による車両走行時に２方向クラッチの外輪が回転するようなことはなく、補助駆動輪の回転を阻害する方向に２方向クラッチが係合するのを確実に防止することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１に示すように、ハイブリッド車両１０は、車体前部に駆動輪としての前輪１１が左右に設けられている。また、車体後部には補助駆動輪としての後輪１２が設けられている。

さらに、車体には、エンジン１３と、減速機付き電動モータ１６とが搭載され、上記エンジン１３の回転はトランスミッション１４およびディファレンシャル１５を介して前輪１１に伝達される。一方、電動モータ１６における減速機１７の出力軸１８の回転は２方向クラッチ１９およびディファレンシャル２０を介して後輪１２に伝達される。

図２および図３は電動モータ１６のトルク伝達系を示し、減速機１７の出力軸１８と同軸上には駆動軸２１が設けられ、その駆動軸２１と出力軸１８の相互間に、駆動軸２１から出力軸１８へのトルク入力を遮断する逆入力遮断クラッチ３０と、電動モータ１６の駆動による出力軸１８の回転を駆動軸２１に伝達するトルク伝達手段４０とが設けられている。

図３および図４に示すように、逆入力遮断クラッチ３０は、静止部材としてのハウジング２２に固定されて駆動軸２１の軸端部を覆う外輪３１と、出力軸１８の軸端に設けられて上記外輪３１と駆動軸２１間の環状空間内に配置された保持器３２とを有し、上記駆動軸２１の軸端部における外周に外輪３１の円筒形内面３３との間でくさび空間を形成する複数のカム面３４を周方向に等間隔に設け、保持器３２には各カム面３４と対向する位置にポケット３５を形成し、各ポケット３５内に正転用ローラ３６ａと逆転用ローラ３６ｂを組込み、その両ローラ３６ａ、３６ｂ間に弾性部材３７を組込んで、両ローラ３６ａ、３６ｂをくさび空間の狭小部に噛み込む方向に向けて付勢している。

ここで、電動モータ１６の駆動により出力軸１８が回転し、保持器３２のポケット３５の端面が正転用ローラ３６ａまたは逆転用ローラ３６ｂを押圧して、各ローラ３６ａ、３６ｂが円筒形内面３３およびカム面３４に対して係合解除させるに必要な係合解除トルクをＴ_１とし、振動等の外力により駆動軸２１あるいは出力軸１８が回転されて、ポケット３５の端面からローラ３６ａ、３６ｂに押圧力が負荷された際の負荷トルクをＴ_２としたとき、Ｔ_１＞Ｔ_２の関係式が成り立つように、ローラの係合解除トルクＴ_１が設定されている。

なお、カム面３４として、ここでは、相反する方向に傾斜する２つの傾斜面３４ａ、３４ｂで形成されたものを示したが、単一の平坦面をカム面３４としてもよい。また、弾性部材３７を２分割し、分割弾性部材を２つの傾斜面３４ａ、３４ｂの交差部に設けられてポケット３５内に配置された突片状のばね座３８で受けるようにしたが、単一の弾性部材３７で両ローラ３６ａ、３６ｂを相反する方向に付勢してもよい。

トルク伝達手段４０は、出力軸１８の端面偏心位置にトルク伝達ピン４１を設け、そのトルク伝達ピン４１を駆動軸２１の端面に形成された径方向に延びる挿入部としての溝４２内に挿入して、トルク伝達ピン４１で溝４２の両側面を押すようにしている。

ここで、トルク伝達ピン４１と溝４２の側面間には回転方向すきま４３が形成され、その回転方向すきま４３は、出力軸１８と駆動軸２１の相対回転により保持器３２に形成されたポケット３５の端面が正転用ローラ３６ａまたは逆転用ローラ３６ｂを押圧して係合を解除させることができる大きさとされている。

なお、出力軸１８の端面に溝を形成し、駆動軸２１の端面偏心位置にトルク伝達ピンを設けてもよい。また、溝４２に代えて、円弧状の長孔を設けるようにしてもよい。

図３に示すように、駆動軸２１には、その駆動軸２１の回転を２方向クラッチ１９に伝達する駆動ギヤ２３が固定されている。２方向クラッチ１９は、外輪５０と、その内側に組込まれた内輪５１と、上記外輪５０の円筒形内面５０ａと内輪５１の円筒形外面５１ａ間に組込まれたスプラグ５２と、そのスプラグ５２を保持する保持器５３とからなる。

外輪５０と内輪５１は軸受５４を介して相対的に回転自在に支持され、その外輪５０に設けられた入力ギヤ５５は駆動ギヤ２３に噛合している。

図５に示すように、保持器５３は、径の異なる２つの保持器５３ａ、５３ｂからなり、その外側保持器５３ａは外輪５０の円筒形内面５０ａに固定されて外輪５０と一体に回転するようになっている。

一方、内側保持器５３ｂは図３に示す軸受５６によって内輪５１に回転自在に支持されている。この内側保持器５３ｂには径方向外方に延びるスイッチピン５７が固定され、そのスイッチピン５７は外側保持器５３ａに形成された周方向に長い長孔５８内に挿入され、上記スイッチピン５７が長孔５８の周方向両端に当接する範囲内において、外側保持器５３ａと内側保持器５３ｂは相対的に回転自在とされている。

外側保持器５３ａと内側保持器５３ｂには径方向で対向する複数のポケット５９が周方向に間隔をおいて形成され、径方向で対向するポケット５９内のそれぞれにスプラグ５２が組込まれている。

スプラグ５２は、正転用カム面５２ａと逆転用カム面５２ｂを両端のそれぞれに有し、内側保持器５３ｂのポケット５９内に組込まれた弾性部材６０によって外輪５０の円筒形内面５０ａと内輪５１の円筒形外面５１ａに対して係合解除される中立位置に保持されている。

図３に示すように、内側保持器５３ｂの一端部は外側保持器５３ａの端部より外側に位置し、その内側保持器５３ｂの一端部外周にフランジ６１と、ギヤ嵌合面６２とが形成され、上記ギヤ嵌合面６２に係合溝６３が設けられている。

ギヤ嵌合面６２にはサブギヤ６４が回転自在に嵌合され、そのサブギヤ６４は係合溝６３に組込まれた皿ばね等の弾性部材６５によってフランジ６１に押付けられている。

サブギヤ６４は駆動ギヤ２３に噛合し、外周の歯数は入力ギヤ５５の歯数より多くなっている。このため、駆動ギヤ２３が回転すると、サブギヤ６４はフランジ６１との接触部で滑りを生じつつ入力ギヤ５５より遅れて回転する。

内輪５１には、ディファレンシャル２０のディファレンシャルケース６６が固定され、上記内輪５１からそのディファレンシャルケース６６に回転トルクが伝達されると、その回転トルクは図２に示すディファレンシャル機構６７を介して図１に示す後輪１２のアクスル６８に伝達されるようになっている。

実施の形態で示すハイブリッド車両の駆動力伝達装置は上記の構造からなり、発進に際しては電動モータ１６を駆動する。その電動モータ１６の回転は減速機１７により減速されて出力軸１８から出力され、上記出力軸１８は駆動軸２１に対しトルク伝達ピン４１と溝４２との間に形成された回転方向すきま４３の範囲において相対回転する。

出力軸１８と駆動軸２１の相対回転により、保持器３２に形成されたポケット３５の端面が正転用ローラ３６ａまたは逆転用ローラ３６ｂを周方向に押圧する。

ここで、出力軸１８と一体に回転する保持器３２が図４の矢印で示す方向に回転すると、逆転用ローラ３６ｂがポケット３５の端面で押されて円筒形内面３３およびカム面３４に対する係合が解除し、その係合解除後にトルク伝達ピン４０が溝４２の側面に係合し、そのトルク伝達ピン４０を介して出力軸１８の回転が駆動軸２１に伝達される。

このとき、逆転用ローラ３６ｂは係合解除された状態にあるため、駆動軸２１は回転を阻害されることなく出力軸１８と同方向に回転し、その出力軸１８の回転は駆動ギヤ２３を介して入力ギヤ５５およびサブギヤ６４に伝達される。このため、外輪５０が回転すると共に、サブギヤ６４とフランジ６１の接触によって内側保持器５３ｂも外輪５０と同方向に回転する。

このとき、サブギヤ６４の歯数は入力ギヤ５５の歯数より多いため、サブギヤ６４はフランジ６１との接触部で滑りを生じつつ入力ギヤ５５より遅れて回転し、外輪５０に固定された外側保持器５３ａと内側保持器５３ｂが相対回転する。

外側保持器５３ａと内側保持器５３ｂの相対回転により、スプラグ５２は外側保持器５３ａの回転方向に倒れて外輪５０の円筒形内面５０ａと内輪５１の円筒形外面５１ａに係合する。

外側保持器５３ａと内側保持器５３ｂが所定角度相対回転すると、外側保持器５３ａに形成された長孔５８の一端がスイッチピン５７に当接し、外側保持器５３ａの回転は上記スイッチピン５７から内側保持器５３ｂに伝達されて内側保持器５３ｂは外側保持器５３ａと一体に回転し、スプラグ５２は係合状態に保持される。また、サブギヤ６４はフランジ６１との接触部で滑りを生じつつ回転する。

２方向クラッチ１９におけるスプラグ５２の係合により、そのスプラグ５２を介して外輪５０の回転が内輪５１に伝達される。また、内輪５１の回転はその内輪５１に固定されたディファレンシャルケース６６からディファレンシャル機構６７を介して図１に示すアクスル６８に伝達されて後輪１２が回転し、車両が走行する。

車両の走行を電動モータ１６からエンジン１３に切換える場合は、図示省略した発進クラッチを結合状態として、そのエンジン１３の回転をトランスミッション１４に入力し、前輪１１を回転させる。

エンジン１３の駆動による車両の走行状態では、後輪１２の回転が２方向クラッチ１９の内輪５１に伝達されて内輪５１が回転するが、スタンバイ状態にあるスプラグ５２に対しては空転方向となるので、内輪５１の回転は外輪５０に伝達されず、内輪５１はフリー回転する。

エンジン１３の駆動によって車両を走行させる場合は、電動モータ１６からエンジン１３への駆動力の切換えと同時に電動モータ１６を停止する。その電動モータ１６の停止により、逆入力遮断クラッチ３０の逆転用ローラ３６ｂが弾性部材３７の押圧により、図４に示すように、外輪３１の円筒形内面３３とカム面３４と接触するスタンバイ位置に戻される。

ここで、エンジン１３の駆動による車両の走行状態において、振動等の外力が出力軸１８に負荷されて、その出力軸１８に回転モーメントが負荷されると、保持器３２に形成されたポケット３５の端面が正転用ローラ３６ａまたは逆転用ローラ３６ｂに当接する。

このとき、ポケット３５の端面からローラ３６ａ、３６ｂに押圧力が負荷された際の負荷トルクＴ_２は、ローラ３６ａ、３６ｂが円筒形内面３３およびカム面３４に対して係合解除させるに必要な係合解除トルクＴ_１より小さいため、正転用ローラ３６ａまたは逆転用ローラ３６ｂに対するポケット３５の端面の当接により出力軸１８は停止状態に保持される。

また、振動等の外力により駆動軸２１に回転モーメントが負荷されると、正転用ローラ３６ａまたは逆転用ローラ３６ｂが外輪３１の円筒形内面３３およびカム面３４に係合し、その係合によって駆動軸２１は停止状態に保持される。

このように、エンジン１３の駆動による走行状態で出力軸１８や駆動軸２１に振動等の外力が負荷されても、出力軸１８や駆動軸２１は回転することがないため、後輪１２の回転を阻害する方向に２方向クラッチ１９が係合するという不都合の発生はなく、車両を安全に走行させることができる。

図３に示す実施の形態では、サブギヤ６４を用いて外側保持器５３ａと内側保持器５３ｂを相対回転させるようにしたが、図６に示すように、上記サブギヤ６４に代えて、ギヤ嵌合面６２に可動摩擦プレート７０を回転自在に嵌合し、その可動摩擦プレート７０を弾性部材７１でフランジ６１に圧接すると共に、ハウジング２２に固定された固定摩擦プレート７２に弾性接触させて、内側保持器５３ｂに摩擦による回転抵抗を負荷するようにしてもよい。

図６に示す場合においても、駆動ギヤ２３から入力ギヤ５５に対する回転トルクの伝達時に外側保持器５３ａと内側保持器５３ｂとを相対回転させてスプラグ５２を係合位置にスイッチさせることができる。

また、図３では、２方向クラッチ１９としてスプラグタイプのものを示したが、
図７（Ｉ）、（II）に示すように、入力ギヤ５５の内径面に固定される外輪８０の内径面に内輪８１の円筒形外面８２との間で周方向の両端に向けて対向間隔が次第に小さくなるくさび状空間を形成するカム面８３を設け、そのくさび状空間内にローラ８４を組込み、そのローラ８４を保持器８５で保持し、上記ローラ８４を弾性部材８６で保持するようにしたローラタイプの２方向クラッチ１９を用いるようにしてもよい。

上記ローラタイプの２方向クラッチ１９においては、保持器８５に径方向外方に向くスイッチピン８７を固定し、そのスイッチピン８７を外輪８０に形成した長孔８８内に挿入し、その長孔８８の両端にスイッチピン８７が当接する範囲内において外輪８０と保持器８５を相対的に回転自在としている。

上記のようなローラタイプの２方向クラッチ１９の採用においては、保持器８５の端部にサブギヤ６４を回転自在に嵌合し、そのサブギヤ６４を弾性部材６５によって上記保持器８５に設けられたフランジ８９に押付けて、駆動ギヤ２３から入力ギヤ５５への回転トルクの伝達時に、外輪８０と保持器８５とを相対回転させてローラ８４をカム面８３と円筒形外面８２に係合させるようにする。

なお、サブギヤ６４に代えて、図６に示す可動摩擦プレート７０および固定摩擦プレート７２を採用するようにしてもよい。

この発明に係るハイブリッド車両の駆動力伝達装置の実施の形態を示す全体の構成図 図１に示す電動モータの回転を後輪に伝達するトルク伝達装置の一部切欠断面図 図２の一部を拡大して示す断面図 図３のIV−IV線に沿った断面図 ２方向クラッチの一部を示す断面図 ２方向クラッチのスイッチ機構の他の例を示す断面図 （I）は２方向クラッチの他の例を示す縦断正面図、（II）は縦断側面図

符号の説明

１１ 前輪（駆動輪）
１２ 後輪（補助駆動輪）
１３ エンジン
１６ 減速機付き電動モータ
１７ 減速機
１８ 出力軸
１９ ２方向クラッチ
２１ 駆動軸
２２ ハウジング（静止部材）
３０ 逆入力遮断クラッチ
３１ 外輪
３２ 保持器
３３ 円筒形内面
３４ カム面
３５ ポケット
３６ａ 正転用ローラ
３６ｂ 逆転用ローラ
３７ 弾性部材
４１ トルク伝達ピン
４２ 溝（挿入部）
４３ 回転方向すきま

Claims (6)

1. エンジンを駆動源として回転駆動される駆動輪と、減速機付き電動モータを駆動源として回転駆動される補助駆動輪とを備え、前記電動モータにおける減速機の出力軸から補助駆動輪に至るトルク伝達経路に機械式の２方向クラッチを組込んだハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、
   前記減速機の出力軸から２方向クラッチに至るトルク伝達系に、電動モータの出力軸の回転により係合解除されて出力軸の回転を伝達し、かつ、２方向クラッチ側から出力軸へのトルク入力を遮断する逆入力遮断クラッチを設けたことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
2. 前記出力軸と同軸上に、その出力軸の回転を２方向クラッチに伝達する駆動軸を設け、その駆動軸と出力軸との間に逆入力遮断クラッチを組込み、前記出力軸の端面とこれに対向する駆動軸の端面における一方にトルク伝達ピンを設け、他方にそのトルク伝達ピンが挿入される挿入部を形成し、その挿入部とトルク伝達ピンとの間に、駆動軸に対する出力軸の相対回転により逆入力遮断クラッチの係合を解除可能とする回転方向すきまを設けた請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
3. 前記逆入力遮断クラッチが、静止部材に固定されて前記駆動軸の軸端部を覆う外輪と、前記出力軸の軸端に設けられて前記外輪と駆動軸間の環状空間内に配置された保持器とを有し、前記駆動軸の軸端部における外周に外輪の円筒形内面との間でくさび空間を形成する複数のカム面を周方向に等間隔に設け、保持器には各カム面と対向する位置にポケットを形成し、各ポケット内に正転用ローラと逆転用ローラを組込み、その両ローラ間に弾性部材を組込んで、正転用ローラと逆転用ローラをくさび空間の狭小部に噛み込む方向に向けて付勢した構成からなる請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
4. 電動モータにより保持器を回転し、その保持器の回転によって正転用ローラまたは逆転用ローラが係合解除する際の係合解除トルクをＴ_１とし、電動モータの停止状態において、外力により出力軸に回転モーメントが負荷され、その出力軸の軸端の保持器から正転用ローラまたは逆転用ローラに負荷される負荷トルクをＴ_２としたとき、Ｔ_１＞Ｔ_２の関係式が成立するように係合解除トルクを設定した請求項３に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
5. 前記２方向クラッチが、スプラグタイプのクラッチからなる請求項１乃至４のいずれかの項に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
6. 前記２方向クラッチが、ローラタイプのクラッチからなる請求項１乃至４のいずれかの項に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。

Images