JP2008150033A - ハイブリッド原動機のクラッチ装置及びこれを備えた車両 - Google Patents

ハイブリッド原動機のクラッチ装置及びこれを備えた車両 Download PDF

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Abstract

【課題】従来に比してコンパクト化されたツインクラッチ装置を提供すること。
【解決手段】内燃エンジン７により駆動される入力軸２と、変速機３に接続された出力軸４と、モータ５により駆動されつつ前記出力軸４と同軸に延設された中間軸６とを備えて成り、前記入力軸２及び前記中間軸６が第１のクラッチＫ１を介して互いに接離されるハイブリッド原動機を備えた車両のツインクラッチ装置において、前記中間軸６及び前記出力軸４を第２のクラッチＫ２を介して互いに接離させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃エンジンにより駆動される入力軸と、変速機に接続された出力軸と、モータにより駆動されつつ前記出力軸と同軸に延設された中間軸とを備えて成り、前記入力軸及び前記中間軸が第１のクラッチを介して互いに接離されるハイブリッド原動機を備えた車両のツインクラッチ装置に関し、更に、このようなツインクラッチ装置を備える車両にも関する。
一般に、ハイブリッド型車両とは、例えば内燃エンジン及びモータ等の複数の駆動源を有する車両をいい、できるだけ高いエネルギ効率を得られるよう、通常はパラレル型のハイブリッド原動機が用いられている。このパラレル型のハイブリッド原動機によれば、内燃エンジン及びモータについて、それらのうち何れかが動作するだけでなく、両トルクを変速機へ伝達することが可能である。又、内燃エンジンの機械的なエネルギを電気的なエネルギに変換し、この電気エネルギをモータの動力とするシリーズ型と異なり、パラレル型のものは、内燃エンジンとモータがクラッチを介して互いに連結されているため、常に最適な効率で作動することができない。
そこで、このクラッチにツインクラッチ装置を用いることが特許文献１に提案されている。この特許文献１に提案されているツインクラッチ装置は、駆動状態に応じて、モータ及び／又は内燃エンジンのトルクを高い効率でパワートレインへ伝達するよう構成されている。
独国特許出願公開第１０２００４０６２５３０号明細書
しかしながら、従来のものはその大きさが大きくなってしまうという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、従来に比してコンパクト化を図ったツインクラッチ装置を提供することにある。
上記目的は、請求項１記載の特徴によって達成される。又、その他の好ましい実施の形態は各従属請求項に記載されている。
本発明は、ハイブリッド原動機を備えた車両において、通常、モータの駆動側と被駆動側の２箇所に設けられているクラッチを１つのクラッチ装置に置き換え、パワートレインのサイズをコンパクト化することを基本としている。このようなツインクラッチ装置は、内燃エンジンにより駆動される入力軸と、変速機に接続された出力軸と、モータにより駆動されつつ前記出力軸と同軸に延設された中間軸とを備えて成り、前記入力軸及び前記中間軸が第１のクラッチを介して互いに接離されるとともに、前記中間軸及び前記出力軸が第２のクラッチを介して互いに接離させられることを特徴としている。尚、モータは中間軸に直結されている。
上記構成によれば、駆動状態に応じて、前記第１及び第２のクラッチを接続状態或いは分離状態とすることにより所定の駆動状態を容易に実現することができる。例えば、上記両クラッチを接続状態とし、モータを非作動状態とすれば、内燃エンジンのみで駆動される駆動状態が実現され、この場合、モータは蓄電手段に充電するための発電機として機能する。
又、変速機にトルクを伝達しない場合は、第１のクラッチを接続状態とする一方、第２のクラッチを分離状態とし、内燃エンジンによりモータを駆動して蓄電手段への充電が行われる。
又、第２のクラッチを接続状態とする一方、第１のクラッチを分離状態とすれば、モータのみで駆動される駆動状態が実現される。
更に、第１及び第２のクラッチを接続状態とするとともに、内燃エンジン及びモータを共に作動させれば、内燃エンジン及びモータの両トルクが変速機へ伝達される。
本発明によれば、出力軸をモータを通って該モータと同軸に延設しており、モータが従来に比してツインクラッチ装置により近接して設けられているため、コンパクト化を図ることができるとともに、更なるトルク伝達要素を付加することも可能である。更に、コンパクト化することによって、空間の削減以外にも、重量を軽減することができ、スポーツカーのにとっては特に大きな利点である。
又、本発明によれば、入力軸と出力軸が互いに同軸に設けられており、このような構成によれば、例えばカルダンジョイント等を用いる必要がなく、トルクの伝達ロスを削減することが可能である。
尚、その他の重要な特徴及び利点は、従属請求項、図面及び下記の説明に記載されている。又、本発明の適用は、上記の説明及び下記の実施の形態に制限されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で適宜組み合わせて用いることができる。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１には車両用ハイブリッド原動機（不図示）のツインクラッチ装置１が示されており、該ツインクラッチ装置１は内燃エンジン７により駆動される入力軸２を備えている。又、被駆動側には変速機３に連結された出力軸４が設けられており、入力軸２及び出力軸４は互いに同軸に配置されている。
更に、ツインクラッチ装置１は、出力軸４と同軸に配置されつつモータ５により駆動される中間軸６を備えている。ここで、この中間軸６は、その内部において出力軸４が延在する中空軸として形成されている。
そして、ツインクラッチ装置１は２つのクラッチ、即ち第１のクラッチＫ１及び第２のクラッチＫ２を備えており、第１のクラッチＫ１が入力軸２と中間軸６の間に設けられて両軸を接離させ、第２のクラッチＫ２は中間軸６と出力軸４を接離させる。尚、モータ５は中間軸６に直結されている。
又、このハイブリッド原動機はパラレル型として構成されており、内燃エンジン７及びモータ５は、それらのうち何れかが動作するだけでなく、共にトルクを変速機３へ伝達することが可能である。
更に、本発明によるツインクラッチ装置１によれば、大量生産したクラッチをハイブリッド原動機に組み込むことができ、従来、モータの入力側と出力側に独立して設けられていたクラッチを削減することも可能である。このようなツインクラッチ装置１によれば、特に、ハイブリッド原動機のパワートレインのコンパクト化を図ることができ、昨今ますます要求されている組付スペースの削減に関して大きなメリットが得られる。
而して、図２ａ〜図２ｄには、ツインクラッチ装置１或いはハイブリッド原動機のそれぞれ異なる状態が示されている。
図２ａに示す状態においては、第１のクラッチＫ１及び第２のクラッチＫ２は共に接続状態にあって、モータ５は非作動状態にある。この状態は、ハイブリッド原動機を備えた車両が内燃エンジン７によってのみ走行する状態であり、モータ５は発電機として機能し、例えば車両のバッテリ等の蓄電手段（不図示）に充電することが可能である。そして、この図２ａに示す状態においては、内燃エンジン７のトルクは、入力軸２から第１のクラッチＫ１を介して中間軸６へ伝達され、更に第２のクラッチＫ２を介して変速機５に直結された出力軸４へ伝達される。
又、図２ｂに示す状態においては、第１のクラッチＫ１は接続状態にある一方、第２のクラッチＫ２は分離状態にあり、ハイブリッド原動機を備えた車両は走行しない。即ち、内燃エンジン７のトルクは、入力軸２から第１のクラッチＫ１を介して中間軸６に伝達され、更に発電機として機能するモータ５へ伝達されるが、第２のクラッチＫ２が分離状態にあるため、出力軸４或いは変速機３へは伝達されない。
又、図２ｃに示す状態においては、第１のクラッチＫ１は分離状態にある一方、第２のクラッチＫ２は接続状態にあり、ハイブリッド原動機を備えた車両はモータ５によってのみ走行する。即ち、モータ５が発生するトルクは、中間軸６から第２のクラッチＫ２を介して出力軸４に伝達され、更に変速機５へ伝達されるが、第１のクラッチが分離状態にあるため、入力軸２には伝達されず、内燃エンジン７にも伝達されない。ここで、内燃エンジン７の始動時のみ、第１のクラッチＫ１を接続するとともに第２のクラッチＫ２を少なくとも僅かな分離状態とし、モータ５により内燃エンジン７を始動させることも可能である。
更に、図２ｄに示す状態においては、第１のクラッチＫ１及び第２のクラッチＫ２が共に接続状態にあるとともに、モータ５も作動している。即ち、内燃エンジン７が発生するトルクは入力軸２から第１のクラッチＫ１を介して中間軸６へ伝達される。ここで、モータ５も作動しているため、中間軸６にはモータ５のトルクも伝達されており、両トルクは共に第２のクラッチＫ２を介して出力軸４に伝達され、更に変速機３へ伝達される。このような構成は、例えば迅速な加速が必要な場合や、バッテリの少なくとも部分的な放電によりモータ５単独での走行が不可能な場合に有効である。
ところで、図３に示すクラッチ装置１においては、出力軸４と同軸方向に変速機方向へ延設されたギヤ軸８とモータ５の間に第３のクラッチＫ３が設けられており、出力軸４には例えば奇数段のギヤから成る第１のギヤグループ９が配置され、ギヤ軸８には例えば偶数段のギヤから成る第２のギヤグループ１０が配置されている。
而して、図４ａ〜図４ｄには、ツインクラッチ装置１或いはハイブリッド原動機のそれぞれ異なる状態が示されている。
図４ａに示す状態においては、第１のクラッチＫ１及び第２のクラッチＫ２が接続状態にある一方、第３のクラッチＫ３は分離状態にあり、モータ５は非作動状態にある。即ち、内燃エンジン７のトルクは、入力軸２から第１のクラッチＫ１を介して中間軸６へ伝達され、更に第２のクラッチＫ２を介して出力軸４へ伝達される。その結果、出力軸４に配置された第１のギヤグループ９である例えば奇数段のギヤが駆動される。この場合、中間軸６に直結されたモータ５が内燃エンジン７により駆動されるので、モータ５は発電機として機能し、車両のバッテリに充電がなされる。
又、図４ｂに示す状態は、第２のギヤグループ１０である例えば偶数段のギヤが駆動される状態であり、第１のクラッチＫ１及び第３のクラッチＫ３が接続状態にある一方、第２のクラッチは分離状態にあり、モータ５は非作動状態にある。そして、この図２ｂに示す状態においては、内燃エンジン７のトルクは、入力軸２から第１のクラッチＫ１を介してモータ５に直結された中間軸６へ伝達され、更に第３のクラッチＫ３を介してギヤ軸８へ伝達される。この図２ｂに示す状態においてもモータ５は発電機として機能し、車両のバッテリに充電がなされる。尚、この状態では、第２のギヤグループ１０である例えば偶数段のギヤが内燃エンジン７のみによって駆動されている。
又、図４ｃに示す状態においては、第２のクラッチＫ２が接続状態にある一方、第１のクラッチＫ１及び第３のクラッチＫ３は分離状態にあり、内燃エンジン７は非作動状態にある。即ち、モータ５のトルクは中間軸６から第２のクラッチＫ２を介して出力軸４に伝達され、第１のギヤグループ９である例えば奇数段のギヤが駆動される。
更に、図４ｄに示す状態においては、第３のクラッチＫ３が接続状態にある一方、第１のクラッチＫ１及び第２のクラッチＫ２は分離状態にあり、内燃エンジン７は非作動状態にある。そして、モータ５のトルクは中間軸６から第３のクラッチを介してギヤ軸８へ伝達され、第２のギヤグループ１０である例えば偶数段のギヤが駆動される。一方、第１のクラッチＫ１及び第２のクラッチＫ２は分離状態にあるため、モータ５のトルクが中間軸６から入力軸２及び出力軸４の何れにも伝達されることがない。
尚、図４ｃ及び図４ｄに示す状態において、内燃エンジン７をモータ５によって始動させる場合には、第１のクラッチＫ１を接続状態にすればよい。
以上説明したツインクラッチ装置１の構成によれば、出力軸４がモータ５を通って同軸に延設されているため、当該ツインクラッチ装置１のコンパクト化を図ることが可能である。
ハイブリッド型車両における本発明によるツインクラッチ装置を示す図である。 本発明によるツインクラッチ装置の第１の状態を示す図である。 本発明によるツインクラッチ装置の第２の状態を示す図である。 本発明によるツインクラッチ装置の第３の状態を示す図である。 本発明によるツインクラッチ装置の第４の状態を示す図である。 ハイブリッド型車両における更に第３のクラッチを備えた本発明によるツインクラッチ装置を示す図である。 第３のクラッチを備えた本発明によるツインクラッチ装置の第１の状態を示す図である。 第３のクラッチを備えた本発明によるツインクラッチ装置の第２の状態を示す図である。 第３のクラッチを備えた本発明によるツインクラッチ装置の第３の状態を示す図である。 第３のクラッチを備えた本発明によるツインクラッチ装置の第４の状態を示す図である。
符号の説明
１ ツインクラッチ装置
２ 入力軸
３ 変速機
４ 出力軸
５ モータ
６ 中間軸
７ 内燃エンジン
８ ギヤ軸
９ 第１のギヤグループ
１０ 第２のギヤグループ
Ｋ１ 第１のクラッチ
Ｋ２ 第２のクラッチ
Ｋ３ 第３のクラッチ

Claims (13)

  1. 内燃エンジン（７）により駆動される入力軸（２）と、
    変速機（３）に接続された出力軸（４）と、
    モータ（５）により駆動されつつ前記出力軸（４）と同軸に延設された中間軸（６）と
    を備えて成り、前記入力軸（２）及び前記中間軸（６）が第１のクラッチ（Ｋ１）を介して互いに接離されるハイブリッド原動機を備えた車両のツインクラッチ装置において、
    前記中間軸（６）及び前記出力軸（４）を第２のクラッチ（Ｋ２）を介して互いに接離させることを特徴とするツインクラッチ装置。
  2. 前記入力軸（２）及び前記出力軸（４）を互いに同軸に設けたことを特徴とする請求項１記載のツインクラッチ装置。
  3. 前記ハイブリッド原動機をパラレル型として構成し、前記内燃エンジン（７）及び前記モータ（５）を、それらのうち何れかが動作するだけでなく、共にこれらのトルクを前記変速機（３）へ伝達することができるよう構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のツインクラッチ装置。
  4. 前記内燃エンジン（７）のみが作動する駆動状態において、前記第１及び第２のクラッチ（Ｋ１，Ｋ２）を接続状態とするとともに、前記モータ（５）を非作動状態とすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のツインクラッチ装置。
  5. 前記モータ（５）のみが作動する駆動状態において、前記第１のクラッチ（Ｋ１）のみを接続状態とすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のツインクラッチ装置。
  6. 前記内燃エンジン（７）のみが作動する駆動状態において、前記第１のクラッチ（Ｋ１）を接続状態とするとともに、前記モータ（５）を蓄電手段への充電のための発電機として機能させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のツインクラッチ装置。
  7. 前記内燃エンジン（７）及び前記モータ（５）が共に作動する駆動状態において、前記第１及び第２のクラッチ（Ｋ１，Ｋ２）を接続状態とし、前記内燃エンジン（７）及び前記モータ（５）の両トルクにより前記出力軸（４）を駆動させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のツインクラッチ装置。
  8. 前記出力軸（４）と同軸に前記変速機（３）方向へ延びるギヤ軸（８）を設けるとともに、該ギヤ軸（８）と前記モータ（５）の間に第３のクラッチ（Ｋ３）を設けたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のツインクラッチ装置。
  9. 前記出力軸（４）に前記変速機（３）の第１のギヤグループ（９）を設けるとともに、前記中間軸（６）に前記変速機（３）の第２のギヤグループ（１０）を設けたことを特徴とする請求項８記載のツインクラッチ装置。
  10. 前記内燃エンジン（７）のみが作動する駆動状態において、前記第１のギヤグループ（９）における何れかのギヤを駆動する場合には前記第１及び第２のクラッチ（Ｋ１，Ｋ２）のみを接続状態とする一方、前記第２のギヤグループ（１０）における何れかのギヤを駆動する場合には前記第１及び第３のクラッチ（Ｋ１，Ｋ３）のみを接続状態とすることを特徴とする請求項９記載のツインクラッチ装置。
  11. 前記モータ（５）のみが作動する駆動状態において、前記第１のギヤグループ（９）における何れかのギヤを駆動する場合には前記第２のクラッチ（Ｋ２）のみを接続状態とする一方、前記第２のギヤグループ（１０）における何れかのギヤを駆動する場合には前記第３のクラッチ（Ｋ３）のみを接続状態とすることを特徴とする請求項９記載のツインクラッチ装置。
  12. 前記出力軸（４）を前記モータ（５）を通って該モータ（５）と同軸に延設したことを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載のツインクラッチ装置。
  13. 請求項１〜１２の何れかに記載のツインクラッチ装置を備えて構成したことを特徴とする車両。
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