JP2009078751A - 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ハイブリッド車両の駆動力伝達装置を提供する。
【解決手段】２方向クラッチ１９の保持器２５とハウジング３３の相互間に、保持器２５に摩擦抵抗を付与する摩擦抵抗付与手段４０を組込み、電動モータの駆動時に２方向クラッチ１９の外輪２２と保持器２５が相対回転してスプラグ２４が係合するようにする。また、摩擦抵抗付与手段４０を形成する摩擦プレート４４と外輪２２の相互間に外輪２２に回転抵抗を付与する弾性部材５１を組込んで、エンジンの駆動による車両の走行時に２方向クラッチ１９の外輪２２が振動等で回転して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、大径側保持器と小径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、振動等の外力により、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２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチが、前記減速機からの回転トルクが入力される外輪とその内側に組込まれた内輪との間に係合子と、その係合子を保持する保持器を組込み、前記外輪に対する保持器の相対回転によって係合子を外輪と内輪の対向面に係合させるようにしたメカニカルタイプの２方向クラッチからなり、その２方向クラッチの保持器に滑りによる摩擦抵抗を付与する摩擦抵抗付与手段を設けたハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、前記２方向クラッチの外輪とその外輪に対する静止系部材との間に、外輪に対して回転抵抗を付与する回転抵抗付与手段を設けた構成を採用したのである。

上記の構成からなるハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、電動モータを駆動し、その回転を２方向クラッチの外輪に伝達すると、その外輪と摩擦抵抗付与手段によって摩擦抵抗が付与された保持器が相対回転する。その相対回転により係合子が外輪と内輪の対向面に係合し、外輪の回転は係合子を介して内輪に伝達され、内輪の回転が補助駆動輪に伝達されて、補助駆動輪が回転する。

電動モータからエンジンに駆動を切換えて駆動輪を回転し、その駆動の切換え後に電動モータを停止すると、補助駆動輪からの回転が内輪に伝達されて内輪が回転するが、その内輪の回転は係合子を中立位置に戻す方向の回転であるため、係合子は係合せず、内輪はフリー回転して、内輪から外輪に回転トルクは伝達されない。

このとき、回転抵抗付与手段から外輪に付与される回転抵抗によって外輪は停止状態に保持されるため、振動等の外力により外輪が回転するようなことはなく、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ようなことはない。

ここで、回転抵抗付与手段として、外輪と静止系部材の対向面間に弾性部材を組込み、その弾性部材を外輪と静止系部材の対向面に弾性接触させた構成からなるものを採用することができる。

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、摩擦抵抗付与手段として、保持器の端部外周に摩擦プレートを嵌合し、その摩擦プレートの一方向側面に弾性部材の弾性力を付与して、反対方向側面を保持器の外周に形成されたフランジに接触させ、上記２方向クラッチの全体を覆うハウジングに上記摩擦プレートを回り止めした構成からなるものを採用することができる。

上記摩擦抵抗付与手段の採用においては、摩擦プレートを静止系部材とすることができる。このとき、静止系部材である摩擦プレートから回転抵抗付与手段を介して外輪に付与される回転抵抗が摩擦抵抗付与手段から保持器に負荷される回転抵抗より大きい値であると、電動モータの駆動時に外輪に対して保持器を相対回転させることができなくなるため、回転抵抗付与手段から外輪に付与される回転抵抗を摩擦抵抗付与手段から保持器に負荷される回転抵抗より小さい値に設定しておく。

なお、静止系部材は、２方向クラッチの全体を覆うハウジングであってもよい。ハウジングを静止系部材とすることにより、回転抵抗付与手段から外輪に付与される回転抵抗を任意の値に設定することができる。

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、外輪の円筒形内面と内輪の円筒形外面間に径の異なる２つの保持器を組込み、その大径の外側保持器を外輪の円筒形内面に固定し、その外側保持器と小径の内側保持器に径方向で対向するポケットを設け、そのポケット内にスプラグと、そのスプラグをポケットの周方向の略中央位置に保持する弾性部材とを組込み、前記外側保持器に対する内側保持器の相対回転によりスプラグを傾動させて外輪の円筒形内面と内輪の円筒形外面に係合させるようにしたスプラグタイプのものであってもよく、あるいは、外輪の内側に内輪を組込み、その外輪の内周に内輪の円筒形外面との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒形外面間に組込まれたローラを保持器で保持し、前記外輪に対する保持器の相対回転によってローラをカム面および円筒形外面に係合させるようにしたローラタイプのものであってもよい。

上記のように、この発明においては、外輪と静止系部材との間に回転抵抗付与手段を設けて外輪に回転抵抗を付与したことにより、エンジンの駆動による車両の走行時に振動等の外力により外輪が回動されるようなことはなく、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。

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には駆動ギヤ２１が取付けられ、その駆動ギヤ２１の回転は２方向クラッチ１９に入力される。

図３および図４に示すように、２方向クラッチ１９は、外輪２２と、その内側に組込まれた内輪２３と、上記外輪２２の円筒形内面２２ａと内輪２３の円筒形外面２３ａ間に組込まれたスプラグ２４と、そのスプラグ２４を保持する保持器２５とからなる。

外輪２２と内輪２３は軸受２６を介して相対的に回転自在に支持され、その外輪２２に設けられた入力ギヤ２７は駆動ギヤ２１に噛合している。

保持器２５は、径の異なる２つの保持器２５ａ、２５ｂからなり、その外側保持器２５ａは外輪２２の円筒形内面２２ａに固定されて外輪２２と一体に回転するようになっている。

一方、内側保持器２５ｂは軸受２８によって内輪２３に回転自在に支持されている。この内側保持器２５ｂには径方向外方に延びるスイッチピン２９が固定され、そのスイッチピン２９は外側保持器２５ａに形成された周方向に長い長孔３０内に挿入され、上記スイッチピン２９が長孔３０の周方向両端に当接する範囲内において外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂは相対的に回転自在とされている。

外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂには径方向で対向する複数のポケット３１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３１内のそれぞれにスプラグ２４が組込まれている。

スプラグ２４は、正転用カム面２４ａと逆転用カム面２４ｂを両端のそれぞれに有している。このスプラグ２４は、内側保持器２５ｂのポケット３１内に組込まれた弾性部材３２によってポケット３１の周方向の略中央位置に保持されている。

内側保持器２５ｂの一端部は外側保持器２５ａの端部より外側に位置している。この内側保持器２５ｂはハウジング３３との間に設けられた摩擦抵抗付与手段４０によって摩擦抵抗が付与されている。

摩擦抵抗付与手段４０は、内側保持器２５ｂの端部外周にフランジ４１を形成し、そのフランジ４１から保持器端面側に形成された円筒面４２に係合溝４３を設け、上記円筒面４２に静止系部材としての摩擦プレート４４を嵌合し、その摩擦プレート４４の一方向側面を係合溝４３に嵌合された波形ばね等の弾性部材４５で押圧して反対方向側面をフランジ４１に押付け、その摩擦プレート４４の外周部に形成された突起４４aをハウジング３３に固定された固定プレート４６に係合させて摩擦プレート４４をハウジング３３に対して回り止めしている。

摩擦プレート４４と外輪２２の対向面間には、外輪２２に回転抵抗を付与する回転抵抗付与手段５０が設けられている。回転抵抗付与手段５０は、波ばね等の弾性部材５１からなる。この弾性部材５１は、外輪２２の摩擦プレート４４と対向する面に形成された環状溝５２内に嵌合されて、その環状溝５２と摩擦プレート４４の対向面それぞれに弾性接触して、外輪２２に回転抵抗を付与している。

ここで、弾性部材５１から外輪２２に付与される回転抵抗が摩擦プレート４４と内側保持器２５ｂにおけるフランジ４１の接触部に作用する摩擦抵抗より大きくなると、電動モータ１６の駆動による外輪２２の回転時に、外輪２２と内側保持器２５ｂとが一体に回転して、スプラグ２４を係合状態にスイッチさせることができなくなるため、弾性部材５１から外輪２２に付与される回転抵抗は摩擦プレート４４とフランジ４１の接触部に作用する摩擦抵抗より小さい値に設定しておく。

図２および図３に示すように、内輪２３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６０が固定され、上記内輪２３からそのディファレンシャルケース６０に回転トルクが伝達されると、その回転トルクはディファレンシャル機構６１を介して図１に示す後輪１２のアクスル６２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、
いま、電動モータ１６を駆動すると、その電動モータ１６の回転は減速機１７により減速されて駆動ギヤ２１に伝達され、その駆動ギヤ２１の回転は入力ギヤ２７に伝達されて、外輪２２およびその外輪２２に固定された外側保持器２５ａが一方向に回転する。

このとき、内側保持器２５ｂには摩擦抵抗付与手段４０により滑り摩擦抵抗が付与され、その摩擦抵抗は外輪２２と摩擦プレート４４の対向面間に組込まれた回転抵抗付与手段５０から摩擦プレート４４に負荷される回転抵抗よりも大きいため、内側保持器２５ｂは外側保持器２５ａに対して遅れて回転する。

外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂの相対回転により、スプラグ２４は外側保持器２５ａの回転方向に倒れて、図４（II）に示すように、外輪２２の円筒形内面２２ａと内輪２３の円筒形外面２３ａに係合する。

外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂが所定角度相対回転すると、外側保持器２５ａに形成された長孔３０の一端がスイッチピン２９に当接し、外側保持器２５ａの回転は上記スイッチピン２９から内側保持器２５ｂに伝達されて内側保持器２５ｂは外側保持器２５ａと一体に回転し、スプラグ２４は係合状態に保持される。また、摩擦プレート４４はフランジ４１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２４の係合により、そのスプラグ２４を介して外輪２２の回転が内輪２３に伝達される。また、内輪２３の回転はその内輪２３に固定されたディファレンシャルケース６０からディファレンシャル機構６１を介して図１に示すアクスル６２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、その駆動力の切換え後において電動モータ１６を停止する。

電動モータ１６の停止により、スプラグ２４は、図４（II）に示すように、外輪２２の円筒形内面２２ａと内輪２３の円筒形外面２３ａに接触するスタンバイ状態に保持される。また、エンジン１３の駆動による車両の走行状態で、後輪１２の回転が２方向クラッチ１９の内輪２３に伝達されて内輪２３が回転する。このとき、内輪２３は外輪２２より速く回転し、スプラグ２４に対しては空転方向の回転となるため、内輪２３の回転は外輪２２に伝達されず、内輪２３はフリー回転する。

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、外輪２２には摩擦プレート４４との間に組込まれた弾性部材５１により回転抵抗が負荷されて停止状態に保持される。このため、振動等の外力が出力軸１８や外輪２２に負荷されたとしても、外輪２２は回転することはない。

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、摩擦プレート４４を静止系部材とし、その摩擦プレート４４と外輪２２の対向部間に弾性部材５１を組込んで、外輪２２に回転抵抗を付与するようにしたが、図５に示すように、外輪２２の一側面とこれに対向するハウジング３３の内面間に弾性部材５１を組込んで、外輪２２に回転抵抗を付与するようにしてもよい。この場合、弾性部材５１による回転抵抗を摩擦抵抗付与手段４０の摩擦抵抗の大きさに関係なく任意の大きさに設定することができる。

また、図３に示す実施の形態では、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６（Ｉ）、（II）に示すように、入力ギヤ２７の内径面に固定される外輪７１の内径面に内輪７２の円筒形外面７３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７４を設け、そのくさび状空間内にローラ７５を組込み、そのローラ７５を保持器７６で保持し、上記ローラ７５を弾性部材７７によって保持器７６に形成されたポケット７６ａの周方向の略中央位置に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７６に径方向外方に向くスイッチピン７８を固定し、そのスイッチピン７８を外輪７１に形成した長孔７９内に挿入し、その長孔７９の両端にスイッチピン７８が当接する範囲内において外輪７１と保持器７６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７６の端部外周に摩擦プレート４４を嵌合し、その摩擦プレート４４の一方向の側面を弾性部材４５で押圧して、反対方向の側面を保持器７６の端部外周に形成されたフランジ８０に押付け、その摩擦プレート４４をハウジング３３に固定された固定プレート４６に回り止めして、外輪７１に摩擦抵抗を付与する。

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の電動モータのトルク伝達系を示す断面図 図２の一部分を拡大して示す断面図 （Ｉ）は図３のIV−IV線に沿った断面図、（II）はスプラグの係合状態を示す断面図 回転抵抗付与手段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（I）のVI−VI線に沿った断面図

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
２２ 外輪
２２ａ 円筒形内面
２３ 内輪
２３ａ 円筒形外面
２４ スプラグ（係合子）
２５ 保持器
２５ａ 外側保持器
２５ｂ 内側保持器
３１ ポケット
３２ 弾性部材
３３ ハウジング（静止系部材）
４０ 摩擦抵抗付与手段
４４ 摩擦プレート（静止系部材）
４６ 固定プレート
５０ 回転抵抗付与手段
５１ 弾性部材
７１ 外輪
７２ 内輪
７３ 円筒形外面
７４ カム面
７５ ローラ（係合子）
７６ 保持器
７７ 弾性部材
８０ フランジ

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２方向クラッチを組込み、その２方向クラッチが、前記減速機からの回転トルクが入力される外輪とその内側に組込まれた内輪との間に係合子と、その係合子を保持する保持器を組込み、前記外輪に対する保持器の相対回転によって係合子を外輪と内輪の対向面に係合させるようにしたメカニカルタイプの２方向クラッチからなり、その２方向クラッチの保持器に滑りによる摩擦抵抗を付与する摩擦抵抗付与手段を設けたハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、
   前記２方向クラッチの外輪とその外輪に対する静止系部材との間に、外輪に対して回転抵抗を付与する回転抵抗付与手段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. 前記回転抵抗付与手段が、外輪と静止系部材の対向面間に弾性部材を組込み、その弾性部材を外輪と静止系部材の対向面に弾性接触させた構成からなる請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
3. 前記摩擦抵抗付与手段が、保持器の端部外周に摩擦プレートを嵌合し、その摩擦プレートの一方向側面に弾性部材の弾性力を付与して、反対方向側面を保持器の外周に形成されたフランジに接触させ、前記２方向クラッチの全体を覆うハウジングに前記摩擦プレートを回り止めした構成からなり、前記摩擦プレートを静止系部材とし、その静止系部材から回転抵抗付与手段を介して外輪に付与される回転抵抗を前記摩擦抵抗付与手段から保持器に負荷される回転抵抗より小さい値に設定した請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
4. 前記静止系部材が、ハウジングからなる請求項１又は２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、外輪の円筒形内面と内輪の円筒形外面間に径の異なる２つの保持器を組込み、その大径の外側保持器を外輪の円筒形内面に固定し、その外側保持器と小径の内側保持器に径方向で対向するポケットを設け、そのポケット内にスプラグと、そのスプラグをポケットの周方向の略中央位置に保持する弾性部材とを組込み、前記外側保持器に対する内側保持器の相対回転によりスプラグを傾動させて外輪の円筒形内面と内輪の円筒形外面に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、外輪の内側に内輪を組込み、その外輪の内周に内輪の円筒形外面との間で周方向の両端が狭小のくさび形空間を形成するカム面を設け、そのカム面と円筒形外面間に組込まれたローラを保持器で保持し、前記外輪に対する保持器の相対回転によってローラをカム面および円筒形外面に係合させるようにしたローラタイプの２方向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。

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