JP3635460B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の動力源と変速機との間で動力伝達を行うのに好適な動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的に、自動変速機を備えた自動車では、動力源としてのエンジンと自動変速機との間の動力伝達装置としてトルクコンバータを用いている。このような技術は、例えば、自動車工学全書第９巻（昭和５５年１１月２０日（株）山海堂発行）の第１４９頁に記載されている。
また、他の動力伝達手段としては、クラッチが知られており、操作の簡易性要求から必要に応じて自動的にクラッチを断接させる自動クラッチシステムも提案されており、このような構成としては、乾式の単板クラッチを用いたものが公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トルクコンバータは、流体を介して動力伝達を行うために、滑りによるパワーロスが生じ、燃費が悪いという問題がある。
一方、クラッチを用いた手段は、パワーロスは生じにくいが、トルクコンバータの利点である低速・高トルク伝達が難しい。すなわち、低速・高トルク伝達を行うためには、摩擦面を滑らせてトルク伝達をおこなうことになるが、このようにすると発熱するため、エンジンのアイドリング回転によりじわじわ進むいわゆるクリーピング走行や、上り坂で止まるいわゆるヒルホールドを実行することが難しい。
そこで、ヒルホールドを達成するために、ブレーキ装置において自動的に制動力を発生させることが提案されている。しかしながら、この場合、能動的に制動力を発生できる装置を搭載する必要があり、車両のコストアップを招く。
【０００４】
本発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、トルク伝達効率に優れ、しかも低速・高トルク出力を可能として特に車両に適用した場合に、発進・クリープ走行やヒルホールドを行うことが可能な動力伝達装置を提供することを主たる目的とし、さらに、車載性の向上を図り、また、コンパクトな構成で、エンジンなどの駆動手段の始動やエネルギ回生が可能とすることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために本発明の動力伝達装置では、動力源からトルク伝達される駆動軸とトルク出力する出力軸との間に設けられ、リングギヤがハウジングに固定された遊星歯車と、この遊星歯車のキャリアと前記駆動軸との間に設けられた第１クラッチと、前記キャリアと出力軸との間に設けられた第２クラッチと、前記遊星歯車のサンギヤと駆動軸との間に設けられ、かつ前記第１クラッチと並列に設けられた第３クラッチと、を備えていることを特徴とする。
【０００６】
なお、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の動力伝達装置において、前記駆動軸が車両のエンジンからトルク入力され、前記出力軸は車両の変速機へトルク出力されていることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の動力伝達装置において、前記各クラッチには、多板クラッチと、この多板クラッチに隣設されて多板クラッチを押圧可能な第２リングおよびこの第２リングと回転方向に相対変位可能な第１リングと、これら両リングの間に設けられて両リングが回転方向に相対変位するのに伴って軸方向に倍力出力して第１リングに対して第２リングが軸方向に相対移動して多板クラッチを押圧して締結させるコントロールカムと、電磁ソレノイドによる吸引力を受けて第１リングの回転を停止させるパイロットクラッチと、が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３に記載の動力伝達装置において、前記ハウジング内に、ステータとロータとを有してステータとロータの間でエネルギの授受が可能に構成された発電電動機が設けられ、前記ロータが、前記サンギヤと第３クラッチとの間に設けられてサンギヤと共に回転する回転体に取り付けられ、一方、前記ステータが前記ロータと対向して前記ハウジングに支持されていることを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の動力伝達装置において、前記第１クラッチ、第２クラッチおよび第３クラッチの締結と開放を切り替えるとともに前記発電電動機の作動を切り替える制御手段が設けられ、この切替制御手段は、駆動手段始動時に第１クラッチのみを締結させて発電電動機を電動機として作動させる始動時制御を実行することを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の動力伝達装置において、前記制御手段は、前記駆動手段が駆動しているときに、第２クラッチおよび第３クラッチを締結させる一方、第１クラッチを解放させるトルク増大制御を実行することを特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の動力伝達装置において、前記制御手段は、第１クラッチおよび第２クラッチを締結させる一方、第３クラッチを解放させて定常制御を実行することを特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、請求項５ないし７に記載の動力伝達装置において、前記制御手段は、第２クラッチのみを締結させて発電電動機を発電作動させる減速時回生制御を実行することを特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、請求項５ないし８に記載の動力伝達装置において、前記制御手段は、第１クラッチおよび第２クラッチを締結させる一方、第３クラッチを解放させて、発電電動機を発電作動させる第２減速時回生制御を実行することを特徴とする。
また、請求項１０に記載の発明は、請求項５ないし９に記載の動力伝達装置において、前記制御手段は、第２クラッチおよび第３クラッチを締結させる一方、第１クラッチを解放させ、かつ、発電電動機を必要に応じて発電作動あるいは電動機作動させるヒルホールド制御を実行することを特徴とする。
【０００８】
【発明の作用および効果】
本発明では、第１クラッチおよび第２クラッチを締結させ、第３クラッチを解放させた状態で駆動手段を駆動させると、駆動手段からのトルクが出力軸から遊星歯車のキャリアからそのまま、第２クラッチを介して出力軸に伝達される。したがって、入力軸トルクは１：１で出力軸に伝達される。
【０００９】
一方、第２クラッチおよび第３クラッチを締結させ、第１クラッチを解放させて駆動手段を駆動させると、駆動手段からのトルクが出力軸から、遊星歯車のサンギヤに入力されてキャリアから出力される。このサンギヤ入力キャリア出力の場合、減速される。したがって、低速・高トルクで出力される。
なお、この場合の減速比は、遊星歯車の各要素における歯数に基づいて決定される。
このように、本発明では、駆動手段のトルクをそのまま出力軸から出力させて滑りによるパワーロスの防止を図ることと、クラッチを滑らせるような発熱と制御に不利な手段を用いること無しに、低速・高トルクに変換して出力させることとの両立を図ることができる新規な動力伝達装置を提供することができるという効果が得られる。
したがって、請求項２に記載の発明のように、本発明装置を車両のエンジンと変速機との間に配置させた場合、燃費の向上を図ることを可能とするとともに、クリープ走行やヒルホールドの実行を可能とするという効果が得られる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、第１〜第３各クラッチを締結させる場合には、電磁ソレノイドに通電して吸引力を発生させる。これに伴いパイロットクラッチが締結されて第１リングの回転が制限され、第１リングと第２リングとの相対回転変位が生じる。これにより、両リングの間のコントロールカムにおいて、軸方向に倍力出力されて第２リングが多板クラッチを軸方向に押圧して多板クラッチが締結される。
このように、請求項３に記載の発明では、第１〜第３各クラッチの締結時に、電磁ソレノイドの吸引力がコントロールカムによる倍力作用により増大されて多板クラッチに伝達されるため、小さな電磁ソレノイドを用いても大きな締結力を得ることが可能となり、電磁ソレノイドの小型化を図ること、ならびにクラッチの小径化を図ることが可能となって、全体をコンパクトに構成して、車載性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、上述して駆動手段の駆動力の１：１出力、および低速・高トルクに加えて、以下の作動が可能となる。
すなわち、第１クラッチのみを締結させた状態で発電電動機を電動機駆動させると、発電電動機のトルクが遊星歯車のサンギヤに入力され、減速されてキャリアから出力され、第１クラッチを介して駆動軸に伝達される。したがって、駆動手段が非駆動状態であるときに、この駆動力により駆動手段の始動を行うことができる。
また、第２クラッチのみを締結させた状態で発電電動機を電動機として駆動させると、発電電動機の出力トルクが上記と同じく遊星歯車のサンギヤに入力されてキャリアから減速して出力され、キャリアから第２クラッチを介して出力軸に出力される。したがって、発電電動機のトルクが小さくても出力軸から出力して、例えば請求項２以降に記載されている車両において、小型の発電電動機で走行することも可能となる。あるいは、駆動手段が駆動している状態で第２クラッチに加え第３クラッチを締結させた場合には、駆動手段の駆動を発電電動機により補助することができる。
【００１２】
また、第２クラッチのみを締結した状態では、出力軸側から入力があったときに、サンギヤとともに回転体が増速回転される。したがって、このとき発電電動機を発電機として作動させれば、エネルギ回生することができる。
すなわち、請求項２以降に記載されている車両にあっては、減速時に、第２クラッチのみを締結して発電電動機を発電機として作動させると、駆動輪から出力軸に伝達されるトルクが、遊星歯車により増速されて発電電動機により回生されるものであり、１：１のトルク伝達で回生を行うものよりも、効率よく回生することができる。
あるいは、この減速時に、第２クラッチに加えて第１クラッチも締結した場合には、出力軸から入力されたトルクが、上述のように増速されて回転体に伝達されるのと同時に、第１クラッチから駆動軸に１：１で伝達される。したがって、発電電動機で回生されたエネルギの残りは、エンジンブレーキとして作用するものであり、回生量を調整することでエンジンブレーキによる制動力を調節することができる。
減速回生時において、前者は、車速が低く出力軸回転が低い場合、発電電動機を増速し発電効率を高めるものであり、一方、後者は、車速が高く出力軸回転が高い場合、十分に発電効率が高いことから減速比１：１で回生するものである。
さらに、駆動手段が駆動中に、第２クラッチならびに第３クラッチを締結させて減速出力して、クリープ走行やヒルホールドが可能な状態としているときに、同時に発電電動機を発電機として作動させると、駆動手段からの伝達トルクの一部が発電電動機によりエネルギ回生されて、出力軸の出力トルクを調整して、クリープ速度の調整やヒルホールド状態の調整が可能となる。
【００１３】
請求項５ないし１０に記載の発明は、制御手段の制御により上述した発電電動機の駆動によりエンジンを始動させる始動制御、発進やクリープ走行やヒルホールドが可能なトルク増大制御、駆動手段の駆動トルクを出力軸に１：１で伝達する定常制御、車両の減速時に駆動輪トルクを発電電動機により回生する減速時回生制御、同じく車両の減速時にエンジンブレーキを作用させながら回生を行う第２減速時回生、さらに、上り坂において駆動手段を駆動させた状態で停止させるヒルホールド制御を実行することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず、構成について説明する。
本願全請求項に記載の発明に対応した実施の形態１の動力伝達装置を適用した発電電動ユニットＭＧＵは、図２に示すようにトランスミッションＴＭ内に設けられ、エンジンＥＧとトランスミッションＴＭの前後進機構部９１との間の動力伝達経路の途中、すなわち一般的な自動変速機においてトルクコンバータが配置される位置に設けられている。なお、図において９２は変速機構部であり、この変速機構９２と前記前後進機構部９１とは、いわゆる自動変速機を構成するものである。また、これら前後進機構部９１，変速機構９２の構成としては手動変速機やＣＶＴなどを用いることもできる。
【００１５】
図３は前記発電電動ユニットＭＧＵの上半分を示す断面図あり、この発電電動ユニットＭＧＵは、エンジンＥＧあるいはトランスミッションＴＭの図外のブロックハウジングに結合されるユニットハウジングＵＨと、エンジンＥＧのエンジン出力軸（図示省略）に連結される入力軸（特許請求の範囲の駆動軸に相当する）１と、トランスミッションＴＭの入力軸（図示省略）に連結される出力軸２と、この出力軸２と入力軸１との間でトルク伝達を行う遊星歯車３と、この遊星歯車３に連結された回転要素との間で電力の授受を行う発電電動機ＭＧと、後述する３つの湿式多板クラッチである第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌ、第２クラッチＢ−Ｃ／Ｌ、第３クラッチＣ−Ｃ／Ｌを備えている。
【００１６】
前記入力軸１は、一端が図外のエンジン出力軸に連結される一方で、他端が振動吸収手段５を介して中心軸６に連結されている。
なお、前記振動吸収手段５は、回転方向の剛性が高く、かつ曲げ方向の剛性が低い曲げ振動吸収用の弾性プレート５１と、逆に回転方向の剛性が低く、曲げ方向の剛性が高いダンパプレート５２とを備え、両プレート５１，５２の外周端縁部が一体に結合され、また、弾性プレート５１の内周部が入力軸１の他端に結合され、ダンパプレート５２の内周部が第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌの中心軸６に結合されている。したがって、図外のエンジン出力軸から入力軸１にトルクが入力されると、そのトルクは弾性プレート５１とダンパプレート５２を順次介して中心軸６に伝達され、このとき曲げ振動や捻り振動は弾性プレート５１とダンパプレート５２により吸収される。
ちなみに、ダンパプレート５２は、周知の捻りダンパにより構成することができる。この周知のダンパプレートは、捻れを吸収するスプリング状のダンパ本体を挟んで相対的に回転方向に変位可能な外側プレートと内側プレートとを備え、外側プレートの外周を弾性プレート５１の外周に結合させ、内側プレートの内周を中心軸６に結合させた構成として、ダンパ本体の弾性分だけ外側プレートと内側プレートとが回転方向に相対変位するものである。
【００１７】
前記遊星歯車３は、サンギヤ３１、キャリア３２、リングギヤ３３を備え、前記リングギヤ３３は、ユニットハウジングＵＨの内周に固着されている。
前記サンギヤ３１の内周には、第１回転体１１と第２回転体１２との軸部分が前記入力軸１および出力軸２と同軸に内外二重に設けられ、前記サンギヤ３１は、第２回転体１２の軸部１２ａの外周に固定されている。
前記第１回転体１１は、軸心部に中心軸１１ｆを備え、この中心軸１１ｆの図中左端部に設けられた挿入軸１１ｇが前記中心軸６に挿入されている一方、前記中心軸１１ｆの図中右端部に設けられた挿入穴１１ｈに前記出力軸２に設けられた挿入軸２ａが挿入され、この第１回転体１１は、前記中心軸６および出力軸２と相対回転が可能に構成されている。また、第１回転体１１にあっては、中心軸１１ｆの図中右端部に一体に結合された円盤１１ｊが前記キャリア３２に結合されて、キャリア３２と共に回転する。
【００１８】
前記キャリア３２に対して一体回転する第１回転体１１と中心軸６との間に第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌが設けられている。
この第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌは、前記第１回転体１１の中心軸１１ｆにおいて図中左端部に結合された略有底筒状を成すクラッチケース１１ａと、中心軸６の外周面ならびにクラッチケース１１ａの内周面にそれぞれ形成されたスプラインにそれぞれ結合されて交互に配置された内側クラッチ板１１ｄおよび外側クラッチ板１１ｅから成る第１多板クラッチ１ＣＬと、押圧部材１１ｐとを備え、内外クラッチ板１１ｄ，１１ｅが押圧部材１１ｐにより押し付けられると、中心軸６すなわち入力軸１とキャリア３２との間でトルク伝達が成されるよう構成されている。
【００１９】
上述した押圧部材１１ｐの押圧作動は、第１電磁ソレノイド7ならびに第１コントロールカム８により行われる。
前記第１電磁ソレノイド７は、前記ユニットハウジングＵＨの一端に設けられている円盤状のプレート６１に支持されている。なお、前記中心軸６は、このプレート６１ならびに第１電磁ソレノイド７の内周に軸受６２，６３を介して支持されている。
【００２０】
前記第１コントロールカム８は、入力トルクに応じて軸方向の押圧力を発生させるもので、この第１コントロールカム８は、中心軸６の外周に固定された環状部材８０との間にオイルを介在してフローティング支持されて中心軸６に連れ回り可能であるとともに軸方向の移動が規制された第１リング８ａと、同様に中心軸６に固定された環状部材８０にフローティング支持されかつ軸方向に移動可能な第２リング８ｂと、これら第１リング８ａに装着されたスラストローラ８ｅと、このスラストローラ８ｅの対向面に形成されたカム溝８ｄとを備えている。そして、この第１コントロールカム８は、第１リング８ａと第２リング８ｂとの間に相対回転方向のトルクが生じると、そのトルクに応じてスラストローラ８ｅがカム溝８ｄの傾斜面を乗り上げ、その結果、第１リング８ａと第２リング８ｂとが軸方向に押し離されて、第１，第２リング８ａ，８ｂの間に生じたトルクを、カム溝８ｄの傾斜面に応じた倍率で増幅し、軸方向の押圧力に変換することができる構造となっている。
これについて説明を加えると、前記スラストローラ８ｅは、円柱形状を成し、第１リング８ａの内周部に設置されているもので、図４に示すように、放射状に複数配置されている。これらのスラストローラ８ｅは、図４のＳ５−Ｓ５断面図に対応した図５に示すように、第１リング８ａの端面に放射状に形成された収納溝８ｍに一部を収納され、さらに、第１リング８ａの端面に当接して装着された板状の保持板８ｃに形成された穴８ｎから一部を突出させるとともに、外周縁部分が前記穴８ｎの周縁に係合されて第１リング８ａから脱落しないように保持されている。
一方、前記第２リング８ｂには、放射状にカム溝８ｄと平坦部８ｈとが交互に形成されている。なお、図４においてｏｉｌは、第２リング８ｂをフローティング状態とするオイルを示している。
また、第２リング８ｂは、図示は省略するが、例えば環状部材８０との間に設けられた付勢手段としての板ばね状のリターンスプリングの弾発力Ｆｓｐにより図５（ａ）に示すように、第１リング８ａと当接する方向に付勢されている。
この図５において（ａ）が両リング８ａ，８ｂが相対回転していない初期位置状態を示しており、この初期位置状態から同図（ｂ）に示すように両リング８ａ，８ｂが相対回転すると、第２リング８ｂのカム溝８ｄがスラストローラ８ｅに乗り上げ、これにより図示のように相対変位ｓｈが生じ、押圧力（推進力）Ｆｐが発生するカム作動が成される。
【００２１】
図３に戻り説明を続けると、第２リング８ｂは、前記押圧部材１１ｐに対面しているとともに、両者の間に操作ロッド９が設けられ、第２リング８ｂが軸方向に移動すると操作ロッド９を介して押圧部材１１ｐを押す構造となっている。なお、この操作ロッド９は、複数設けられ、それぞれが後述する円盤状のプレート６４ａを貫通して軸方向に設けられており、両端にはボール９ａが取り付けられている。
さらに、第１リング８ａの外周面と、これに対面する前記円盤６１と一体の円筒６１ｂの内周面には、それぞれスプラインが設けられ、これらの各スプラインに複数枚のミニクラッチ板８ｆ，８ｇが係合され、ミニクラッチ板８ｇの隣に、前記電磁ソレノイド７により吸引されるアマチュア７ａが軸方向に移動可能に円筒６４ｂに支持されている。
したがって、第１電磁ソレノイド７に通電してアマチュア７ａが吸引されると、ミニクラッチ板８ｆ，８ｇが圧接されて第１リング８ａの回転が規制され、これにより両リング８ａ，８ｂの間に回転方向のトルクが発生して第１コントロールカム８が上述したカム作動を実行して第２リング８ｂに軸方向の押圧力が発生して操作ロッド９を介して押圧部材１１ｐを押すことにより、上述のクラッチ板１１ｄ，１１ｅの締結が成される。
【００２２】
第１コントロールカム８において、第１電磁ソレノイド７において発生した吸引力により発生する押圧力Ｆｐの倍力率は、

で表される。
また、この第１コントロールカム８におけるトルク伝達特性は、図７に示す特性となる。
なお、スラストローラ８ｅは、円柱状に形成されているが、このスラストローラ８ｅに替えて球状の部材用いるとともに、第１リング８ａにも、前記カム溝８ｄと同様のカム溝を形成しても、両カムリング８ａ，８ｂが相対回転方向にトルクが入力されたときに、球状部材が両カム溝８ｄに押されて本実施の形態と同様の作用を得ることができる。
また、前記操作ロッド９の両端に設けられているボール９ａに替えて、スラストローラを用いることもできる。
【００２３】
次に、前記第２クラッチＢ−Ｃ／Ｌについて説明する。この第２クラッチＢ−Ｃ／Ｌは、前記第１回転体１１と出力軸２との間に設けられている。すなわち、前記出力軸２の外周には、有底円筒形状の円筒部材２２が一体的に設けられ、この円筒部材２２の外周にスプライン２２ｃが形成されている。
一方、第１回転体１１にも、円盤１１ｊの外周部に円筒部材１１ｋが設けられ、この円筒部材１１ｋの内周に前記スプライン２２ｃに対向してスプライン１１ｍが形成されている。
そして、両スプライン２２ｃ，１１ｍにそれぞれ複数の内側クラッチ板２２ａおよび外側クラッチ板２２ｂが係合されて第２多板クラッチ２ＣＬが構成されている。
【００２４】
この第２多板クラッチ２ＣＬの結合は、第２コントロールカム１３ならびに第２電磁ソレノイド１４により成される。前記第２コントロールカム１３も、前記第１コントロールカム８と同様に、第１リング１３ａ、第２リング１３ｂ、スラストローラ１３ｃを備えている。前記第１リング１３ａは、円筒部材の外周に相対回転可能にフローティング支持され、かつスラストローラ１３ｃが装着され、さらに、ミニクラッチ板１３ｄおよびアマチュア１３ｆが一体的に設けられている。なお、ミニクラッチ板１３ｄに対向して、ミニクラッチ板１３ｇが、ユニットハウジングＵＨに支持されている。
また、前記第２リング１３ｂには、前記スラストローラ１３ｃと対向する位置にカム溝１３ｈが形成され、かつ、この第２リング１３ｂは、図中左側の端面で前記内側クラッチ板２２ａを押圧可能に構成されている。
したがって、第２電磁ソレノイド１４に通電して吸引力が発生すると、第２コントロールカム１３が作動して、第１リング１３ａが図中右方向に移動してミニクラッチ板１３ｄ，１３ｇが締結され、これにより両リング１３ａ，１３ｂに回転方向にトルクが生じ、カム溝１３ｈがスラストローラ１３ｃに乗り上げるように変位することで増幅機能が得られて軸方向の作動力が発生し、これにより第２リング１３ｂが内側クラッチ板２２ａを押して第２クラッチ（第２多板クラッチ２ＣＬ）Ｂ−Ｃ／Ｌが締結されるものである。
【００２５】
次に、前記第３クラッチＣ−Ｃ／Ｌについて説明する。この第３クラッチＣ−Ｃ／Ｌは、前記第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌと同軸に第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌの外径方向に配置されて、前記サンギヤ３１と中心軸６との間に設けられている。すなわち、前記中心軸６と一体に、円盤状のプレート６４ａと、このプレート６４ａの外周端に結合された円筒６４ｂとからなる第３回転体６４が設けられ、この第３回転体６４の円筒６４ｂの外周にスプラインが形成されている。一方、前記サンギヤ３１と一体に設けられている第２回転体１２の外周円筒部材１２ｄの内周にもスプラインが形成され、これらスプラインに内側クラッチ板１５ａと外側クラッチ板１５ｂが軸方向に移動可能に設けられて、第３多板クラッチ３ＣＬが構成されている。
この第３多板クラッチ３ＣＬの締結は、第３コントロールカム１６ならびに第３電磁ソレノイド１７により成される。前記第３コントロールカム１６も、第１コントロールカム８と同様に、第１リング１６ａ、第２リング１６ｂ、スラストローラ１６ｃ、ミニクラッチ板１６ｄ，１６ｄを備えている。そして、第３電磁ソレノイドＣ−Ｃ／Ｌに通電されて吸引力が発生し、アマチュア１７ａが軸方向に移動してミニクラッチ板１６ｄを締結させると、第３コントロールカム１６が作動して、増幅機能が得られて軸方向の作動力が発生し、これにより第２リング１６ｂが内側クラッチ板１５ａを押して第３クラッチＣ−Ｃ／Ｌ（第３多板クラッチ３ＣＬ）を締結させる構成となっている。
前記発電電動機ＭＧは、ロータ７１とステータ７２を備えている。
前記ロータ７１は、前記第２回転体１２の円筒部材１２ｄの外周に取り付けられており、また、このロータ７１の外周に対向して、前記ユニットハウジングＵＨの内周にステータ７２が取り付けられている。したがって、ステータ７２に通電してロータ７１側に回転力を与えたり、ロータ７１が回転したときにステータ７２に誘導電流を生じさせて発電を行ったりすることができる。
【００２６】
図２に示すように、以上説明してきた各クラッチＡ−Ｃ／Ｌ，Ｂ−Ｃ／Ｌ，Ｃ−Ｃ／Ｌの作動は制御手段としてのクラッチ制御ユニット９３により制御され、また、発電電動ユニットＭＧＵの作動は発電電動制御ユニット９４により制御される。ここで発電電動制御ユニット９４は、インバータ９５を介して発電電動ユニットＭＧＵに接続され、また、インバータ９５はバッテリ９６に接続されている。
また、発電電動ユニットＭＧＵの構成を模式図で示すと、図１のようになる。
【００２７】
次に、発電電動ユニットＭＧＵの作動を説明する。
（エンジン始動時）
エンジンを始動させる際には、第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌを締結させ、かつ、第２・第３クラッチＢ−Ｃ／Ｌ，Ｃ−Ｃ／Ｌを解放させた状態とし、発電電動機ＭＧを電動機として駆動させる。
したがって、発電電動機ＭＧの駆動力がサンギヤ３１に入力され、キャリア３２から第１回転体１１および第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌを経て入力軸１に出力され、エンジンＥＧが始動される。この場合、リングギヤ３３が固定されているため、図６の変速線図に示されるように、キャリア３２において減速され、発電電動機ＭＧのトルクが増大されてエンジンＥＧに出力される。ちなみに、この場合の減速比Ｎｓ／Ｎｃは、Ｎｓ／Ｎｃ＝（ｎｓ＋ｎｒ）／ｎｓで表すことができ（ただし、ｎｓ；サンギヤの歯数、ｎｒ；リングギヤの歯数である）、本実施の形態にあっては、Ｎｓ／Ｎｃ＝１／３となる設定としている。
よって、発電電動機ＭＧにおいてエンジンＥＧを始動させるのに必要な駆動トルクを、減速比が得られない場合に比べて低くすることができ、発電電動機ＭＧを小型にすることができる。
すなわち、本実施の形態にあっては、従来、自動変速機においてトルクコンバータが設置されていた限られたスペースに発電電動ユニットＭＧＵを設置しようとしており、このため、発電電動機ＭＧを回転体の外側に配置させた構造でありながら、全体としてできる限りコンパクトな構成とすることを目指しており、このような構造において、発電電動機ＭＧの必要駆動トルクを低減させることは、コンパクト化の上で非常に有効なものとなる。
【００２８】
（発進時・クリープ走行時）
エンジンＥＧを始動させた後の発進時、ならびにアクセルを踏まない状態でじわじわと前進あるいは後進させるクリープ走行時には、第２クラッチＢ−Ｃ／Ｌならびに第３クラッチＣ−Ｃ／Ｌを締結させて、第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌを解放させる。
したがって、エンジンＥＧの駆動力が入力軸１から第３クラッチＣ−Ｃ／Ｌおよび第２回転体１２を介してサンギヤ３１に入力されてキャリア３２から第２クラッチＢ−Ｃ／Ｌを介して出力軸２に出力される。この場合も、図６の変速線図に示されるように、サンギヤ３１に入力されたトルクが減速されてキャリア３２から出力されるものであり、駆動トルクが増大される。よって、発進をスムーズに行うことができるとともに、クリープ走行もスムーズに行うことができる。すなわち、いずれかのクラッチにおいて発熱を招く滑りを行うことなく、トルクを増大させて発進およびクリープ走行を行うことができるという効果が得られる。
【００２９】
加えて、このように、遊星歯車３において、減速比を得ることができるため、発進の際に、第２クラッチＢ−Ｃ／Ｌのみを締結させて発電電動機ＭＧを電動機として駆動させた場合、発電電動機ＭＧの駆動トルクがサンギヤ３１に入力されて減速されてキャリア３２から出力軸に出力されるものであり、発電電動機ＭＧのみの駆動力で発進やクリープ走行を行うことも可能となるものであり、バッテリ９６に十分に充電されている場合に、このように発電電動機ＭＧにより発進やクリープ走行を行って燃費の向上を図ることも可能となる。
【００３０】
（定常走行時・加速時）
上述のようにして発進を行った後は、エンジンＥＧを駆動させている状態で、第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌならびに第２クラッチＢ−Ｃ／Ｌを締結させるとともに第３クラッチＣ−Ｃ／Ｌを解放させる。
したがって、エンジンＥＧの駆動力は、入力軸１から中心軸６、第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌ、第１回転体１１、第２クラッチＢ−Ｃ／Ｌを経て、出力軸２に出力される。この場合、エンジントルクはそのまま出力軸２に出力されるため、１：１の減速比となる。
【００３１】
（減速回生）
減速時に回生を行う場合、エンジンＥＧを停止させ、第２クラッチＢ−Ｃ／Ｌのみを締結させ、第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌおよび第３クラッチＣ−Ｃ／Ｌを解放させる。したがって、駆動輪から出力軸２に入力されたトルクは、キャリア３２に入力されて増速されてサンギヤ３１に出力され、第２回転体１２と共にロータ７１が増速（３倍）回転されて、発電電動機ＭＧにおいて充電される。
このように発電電動機ＭＧは、３倍に増速されて回転して充電されるため、高い充電効率を得ることができる。
【００３２】
また、この減速回生時に、バッテリ９６の充電容量が高く、充電量が多く必要ない場合には、エンジンＥＧを駆動させたままで、第２クラッチＢ−Ｃ／Ｌに加えて第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌも締結させる。したがって、出力軸２から第１回転体１１に入力されたトルクの一部は、そのまま第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌを介して入力軸１からエンジンＥＧに入力されて、エンジンブレーキが作用する。
【００３３】
（ヒルホールド）
車両を上り坂で車速０ｋｍ／ｈに保たせるヒルホールドを行う際には、前述した発進時およびクリープ時と同様に、第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌを解放させ、かつ第２クラッチＢ−Ｃ／Ｌおよび第３クラッチＣ−Ｃ／Ｌを締結させ、遊星歯車３において減速して出力させる。さらに、同時に、必要に応じて発電電動機ＭＧを所定量だけ電動機として駆動させて入力トルクを電気エネルギに変換させて、エンジンＥＧの出力エネルギの一部をバッテリ９６に回収する動力循環回生を行ったり、発電電動機ＭＧを駆動させずに車速が０ｋｍ／ｈとなるようにエンジン出力を制御したり、あるいは、発電電動機ＭＧを電動機として駆動させてエンジン出力にさらに発電電動機ＭＧの出力を加えて出力したりすることができる。
【００３４】
以上説明してきたように、本実施の形態１にあっては、トルクコンバータを使用せずに遊星歯車３および各クラッチＡ−Ｃ／Ｌ，Ｂ−Ｃ／Ｌ，Ｃ−Ｃ／Ｌを用いてトルク伝達を行うため、トルク伝達効率に優れる。
しかも、このように遊星歯車３および各クラッチＡ−Ｃ／Ｌ，Ｂ−Ｃ／Ｌ，Ｃ−Ｃ／Ｌを用いた手段でありながら、遊星歯車３において減速してトルク伝達を行うようにしたため、クラッチを滑らせるような発熱を伴う手段を用いることなく、低速・高トルク出力を可能とすることができる。したがって、車両に適用した本実施の形態１にあっては、発進・クリープ走行やヒルホールドを行うことが可能となる。
さらに、発電電動機ＭＧによりエンジンＥＧを始動させる構成でありながら、始動時には、遊星歯車３において増速してエンジンＥＧに発電電動機ＭＧのトルクを伝達可能なため、発電電動機ＭＧの小型化を図ることができる。特に、本実施の形態１にあっては、発電電動機ＭＧを第２回転体１２の外周に取り付けて、全体の軸方向寸法を抑えた構成を採用しており、この構造において、発電電動機ＭＧとして大きな出力トルクが必要であると、外形寸法が大きくなって、大型化ならびに重量増を招くが、これを抑えることができる。
加えて、第１クラッチＡ−Ｃ／Ｌと第３クラッチＣ−Ｃ／Ｌを、同軸で内外に配置させたため、軸方向寸法を抑えたコンパクトな構成とすることができ、これによっても車載性の向上を図ることができる。
【００３５】
（実施の形態２）
図８は実施の形態２の要部である、第１コントロールカム２０８の要部を示す断面図である。
この実施の形態２では、第１リング２０８ａと第２リング２０８ｂとの両方にスラストローラ２０８ｃ，２０８ｄが、それぞれ保持部材２０８ｅ，２０８ｆにより保持されている。
したがって、両リング２０８ａ，２０８ｂが相対回転すると、両スラストローラ２０８ｃ，２０８ｄの表面がそれぞれカム面として当たり、同図（ｂ）に示すように軸方向に相対変位ｓｈが生じて押し付け力Ｆが発生する。
【００３６】
この実施の形態２にあっては、実施の形態１に比べて、第１コントロールカム２０８における回転方向変位に対する軸方向変位が大きくなり、実施の形態１よりも高い応答性が得られる。
【００３７】
なお、この実施の形態２の第１コントロールカム２０８の構成を、実施の形態１の第２コントロールカム１３および第３コントロールカム１６にも適用することができる。
また、実施の形態２において、他の構成は実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
例えば、実施の形態では、自動車においてエンジンＥＧとトランスミッションＴＭとの間のトルク伝達を行うことに適用した例を示したが、自動車以外の産業機器におけるトルク伝達に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の形態１の動力伝達装置を適用した発電電動ユニットの構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態１の全体構成図である。
【図３】実施の形態１の断面図である。
【図４】実施の形態１の要部を示す正面から見た説明図である
【図５】実施の形態１における要部の構成および作用の説明図である。
【図６】実施の形態１における変速線図である。
【図７】実施の形態１の第１コントロールカムにおけるトルク伝達特性図である。
【図８】実施の形態２における要部の構成および作用の説明図である。
【符号の説明】
１ 入力軸
１ＣＬ 第１多板クラッチ
２ 出力軸
２ａ 挿入軸
２ＣＬ第２多板クラッチ
３ 遊星歯車
３ＣＬ 第３多板クラッチ
５ 振動吸収手段
６ 中心軸
７ 第１電磁ソレノイド
７ａ アマチュア
８ 第１コントロールカム
８ａ 第１リング
８ｂ 第２リング
８ｃ 保持板
８ｄ カム溝
８ｅ スラストローラ
８ｆ ミニクラッチ板
８ｇ ミニクラッチ板
８ｈ 平坦部
９ 操作ロッド
９ａ ボール
１１ 第１回転体
１１ａ クラッチケース
１１ｄ 内側クラッチ板
１１ｅ 外側クラッチ板
１１ｆ 中心軸
１１ｇ 挿入軸
１１ｈ 挿入穴
１１ｊ 円盤
１１ｋ 円筒部材
１１ｍ スプライン
１１ｐ 押圧部材
１２ 第２回転体
１２ａ 軸部
１２ｄ 外周円筒部材
１３ 第２コントロールカム
１３ａ 第１リング
１３ｂ 第２リング
１３ｃ スラストローラ
１３ｄ ミニクラッチ板
１３ｆ アマチュア
１３ｇ ミニクラッチ板
１３ｈ カム溝
１４ 第２電磁ソレノイド
１５ａ 内側クラッチ板
１５ｂ 外側クラッチ板
１６ コントロールカム
１６ａ 第１リング
１６ｂ 第２リング
１６ｃ スラストローラ
１６ｄ ミニクラッチ板
１７ 第３電磁ソレノイド
１７ａ アマチュア
２２ 円筒部材
２２ａ 内側クラッチ板
２２ｂ 外側クラッチ板
２２ｃ スプライン
３１ サンギヤ
３２ キャリア
３３ リングギヤ
５１ 弾性プレート
５２ ダンパプレート
６１ プレート
６１ｂ 円筒
６２，６３ 軸受
６４ 第３回転体
６４ａ プレート
６４ｂ 円筒
７１ ロータ
７２ ステータ
９１前後進機構部
９２変速機構
９３ クラッチ制御ユニット
９４ 発電電動制御ユニット
９５ インバータ
９６ バッテリ
２０８第１コントロールカム
２０８ａ第１リング
２０８ｂ第２リング
２０８ｃ，２０８ｄ スラストローラ
２０８ｅ，２０８ｆ 保持部材
Ａ−Ｃ／Ｌ第１クラッチ
Ｂ−Ｃ／Ｌ第２クラッチ
Ｃ−Ｃ／Ｌ第３クラッチ
ＥＧ エンジン（駆動源）
ＭＧ 発電電動機
ＭＧＵ 発電電動ユニット
ＴＭ トランスミッション
ＵＨ ユニットハウジング

Claims (10)

1. 動力源からトルク伝達される駆動軸とトルク出力する出力軸との間に設けられ、リングギヤがハウジングに固定された遊星歯車と、この遊星歯車のキャリアと前記駆動軸との間に設けられた第１クラッチと、前記キャリアと出力軸との間に設けられた第２クラッチと、前記遊星歯車のサンギヤと駆動軸との間に設けられ、かつ前記第１クラッチと並列に設けられた第３クラッチと、を備えていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記駆動軸が車両のエンジンからトルク入力され、前記出力軸は車両の変速機へトルク出力されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記各クラッチには、多板クラッチと、この多板クラッチに隣設されて多板クラッチを押圧可能な第２リングおよびこの第２リングと回転方向に相対変位可能な第１リングと、これら両リングの間に設けられて両リングが回転方向に相対変位するのに伴って軸方向に倍力出力して第１リングに対して第２リングが軸方向に相対移動して多板クラッチを押圧して締結させるコントロールカムと、電磁ソレノイドによる吸引力を受けて第１リングの回転を停止させるパイロットクラッチと、が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の動力伝達装置。
4. 前記ハウジング内に、ステータとロータとを有してステータとロータの間でエネルギの授受が可能に構成された発電電動機が設けられ、前記ロータが、前記サンギヤと第３クラッチとの間に設けられてサンギヤと共に回転する回転体に取り付けられ、一方、前記ステータが前記ロータと対向して前記ハウジングに支持されていることを特徴とする請求項１ないし３に記載の動力伝達装置。
5. 前記第１クラッチ、第２クラッチおよび第３クラッチの締結と開放を切り替えるとともに前記発電電動機の作動を切り替える制御手段が設けられ、この切替制御手段は、駆動手段始動時に第１クラッチのみを締結させて発電電動機を電動機として作動させる始動時制御を実行することを特徴とする請求項４に記載の動力伝達装置。
6. 前記制御手段は、前記駆動手段が駆動しているときに、第２クラッチおよび第３クラッチを締結させる一方、第１クラッチを解放させるトルク増大制御を実行することを特徴とする請求項５に記載の動力伝達装置。
7. 前記制御手段は、第１クラッチおよび第２クラッチを締結させる一方、第３クラッチを解放させて定常制御を実行することを特徴とする請求項６に記載の動力伝達装置。
8. 前記制御手段は、第２クラッチのみを締結させて発電電動機を発電作動させる減速時回生制御を実行することを特徴とする請求項５ないし７に記載の動力伝達装置。
9. 前記制御手段は、第１クラッチおよび第２クラッチを締結させる一方、第３クラッチを解放させて、発電電動機を発電作動させる第２減速時回生制御を実行することを特徴とする請求項５ないし８に記載の動力伝達装置。
10. 前記制御手段は、第２クラッチおよび第３クラッチを締結させる一方、第１クラッチを解放させ、かつ、発電電動機を必要に応じて発電作動あるいは電動機作動させるヒルホールド制御を実行することを特徴とする請求項５ないし９に記載の動力伝達装置。

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