JP2009156458A - 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。
【解決手段】エンジンを駆動源として回転駆動される前輪と、減速機付き電動モータを駆動源として回転駆動される後輪とを備え、上記電動モータにおける減速機の出力軸１８から後輪に至るトルク伝達経路に、外輪２２と内輪２３間にスプラグ２４を組込み、そのスプラグ２４を径の異なる２つの保持器２５で保持した２方向クラッチ１９を組込んでエンジンの駆動による車両の走行時に後輪から出力軸１８に回転トルクが伝達されるのを防止する。
【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、第１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ハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、前記外側保持器と内側保持器の相互間に、前記スプラグが外輪の円筒形内面と内輪の円筒形外面に接触するスイッチ状態で外側保持器と内側保持器を相対的に回り止めする仮止め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、その外輪に固定された外側保持器と内側保持器が相対回転する。その相対回転によりスプラグが外輪と内輪の対向面に係合し、外輪の回転はスプラグ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。

また、外側保持器と内側保持器が相対回転してスプラグが係合すると、仮止め手段が係合し、外側保持器と内側保持器は相対回転した状態で仮止めされる。このため、エンジンの駆動による走行状態に切換えて電動モータを停止しても、仮止め手段により外側保持器と内側保持器は相対回転した状態に保持される。

このため、振動等の外力により外輪が回転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ようなことはない。

ここで、仮止め手段として、外側保持器の内径面と内側保持器の外径面の一方に径方向に向く収容孔を形成し、その収容孔内に係合子と、その係合子を収容孔から突出する方向に付勢する弾性部材とを収容し、他方に、その係合子が係合する２つの係合凹部を周方向に間隔をおいて設け、前記係合凹部に対する係合子の係合によって外側保持器と内側保持器を相対的に回り止めするようにしたものを採用することができる。

この場合、係合子は、ボールであってもよく、先端が半球状とされたピンであってもよい。また、テーパ面を先端に有するピンであってもよい。

上記の課題を解決するため、第２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ハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、前記外輪と保持器の相互間に、前記ローラが外輪のカム面と内輪の円筒形外面に接触するスイッチ状態で外輪と保持器を相対的に回り止めする仮止め手段を設けた構成を採用したのである。

第２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、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、その外輪と保持器が相対回転する。その相対回転によりローラが外輪のカム面と内輪の円筒形外面に係合し、外輪の回転はローラ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。

また、外輪と保持器が相対回転してローラが係合すると、仮止め手段が係合し、外輪と保持器は相対回転した状態で仮止めされる。このため、エンジンの駆動による走行状態に切換えて電動モータを停止しても、仮止め手段により外輪と保持器は相対回転した状態に保持される。

このため、振動等の外力により外輪が回転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ようなことはない。

ここで、仮止め手段として、外輪の内周面と保持器の外周面の一方に径方向に向く収容孔を形成し、その収容孔内に係合子と、その係合子を収容孔から突出する方向に付勢する弾性部材とを収容し、他方に、その係合子が係合する２つの係合凹部を周方向に間隔をおいて設け、前記係合凹部に対する係合子の係合によって外輪と保持器を相対的に回り止めするようにしたものを採用することができる。

上記のように、第１の発明に係る駆動力伝達装置おいては、電動モータを停止すると、仮止め手段により外側保持器と内側保持器はスプラグを係合位置にスイッチさせた相対回転位置で回り止めされるため、振動等の外力によって外側保持器と内側保持器とが相対的に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。

第２の発明に係る駆動力伝達装置おいては、電動モータを停止すると、仮止め手段により外輪と保持器はローラを係合位置にスイッチさせた相対回転位置で回り止めされるため、振動等の外力によって外輪と保持器とが相対的に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。

図５に示すように、外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂの相互間には、スプラグ２４の両端が外輪２２の円筒形内面２２ａと内輪２３の円筒形外面２３ａに接触するスイッチ状態で外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂを相対的に回り止めする仮止め手段３３が設けられている。

仮止め手段３３は、内側保持器２５ｂの外径面に径方向に向く収容孔３４を形成し、その収容孔３４内に係合子としてのボール３５と、そのボール３５を収容孔３４から突出する方向に付勢する弾性部材３６とを収容し、一方、外側保持器２５ａの内径面に、上記ボール３５が係合可能な２つの軸方向溝からなる係合凹部３７を周方向に間隔をおいて設け、前記係合凹部３７に対するボール３５の係合によって外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂを相対的に回り止めしている。

なお、外側保持器２５ａの内径面にボール３５および弾性部材３６が収容される収容孔を形成し、内側保持器２５ｂの外径面に係合凹部３７を設けるようにしてもよい。

図３に示すように、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、その内側保持器２５ｂの一端部外周にフランジ３８と、ギヤ嵌合面３９とが形成され、上記ギヤ嵌合面３９に係合溝４０が設けられている。

ギヤ嵌合面３９にはサブギヤ４１が回転自在に嵌合され、そのサブギヤ４１は係合溝４０に組込まれた皿ばね等の弾性部材４２によってフランジ３８に押付けられている。

サブギヤ４１は駆動ギヤ２１に噛合し、外周の歯数は入力ギヤ２７の歯数より多くなっている。このため、駆動ギヤ２１が回転すると、サブギヤ４１はフランジ３８との接触部で滑りを生じつつ入力ギヤ２７より遅れて回転する。

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４３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４３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４４を介して図１に示す後輪１２のアクスル４５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およびサブギヤ４１に伝達される。

このため、外輪２２が回転すると共に、サブギヤ４１とフランジ３８の接触によって内側保持器２５ｂも外輪２２と同方向に回転する。

このとき、サブギヤ４１の歯数は入力ギヤ２７の歯数より多いため、サブギヤ４１はフランジ３８との接触部で滑りを生じつつ入力ギヤ２７より遅れて回転し、外輪２２に固定された外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂが相対回転する。

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。

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４３からディファレンシャル機構４４を介して図１に示すアクスル４５に伝達され、後輪１２の回転によって車両が走行する。

ここで、外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂが相対回転して、図４（II）に示すように、スプラグ２４が係合すると、図５（II）に示すように、ボール３５が一方の係合凹部３７に係合し、その係合によって外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂは仮止めされて相対的に回転するのが防止される。

このため、エンジン１３の駆動による走行状態に切換えて電動モータ１６を停止しても、仮止め手段３３により外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂは相対的に回転するのが防止され、スプラグ２４は両端のカム面が外輪２２の円筒形内面２２ａと内輪２３の円筒形外面２３ａに接触するスイッチ状態に保持される。

したがって、振動等の外力が負荷されても、外輪２２は回転されるようなことはなく、２方向クラッチ１９が後輪１２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、エンジン１３を停止し、ハイブリッド車両１０を停止して、走行方向を切換えるために、電動モータ１６を上記の逆方向に回転させると、外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂが相対回転し、図４（II）に示すスプラグ２４は逆向きに傾動して外輪２２の円筒形内面２２ａと内輪２３の円筒形外面２３ａに係合し、ハイブリッド車両１０は上記と逆の方向に走行する。

また、図５（II）に示すボール３５は、一方の係合凹部３７から抜け出して他方の係合凹部３７に係合する。このため、エンジン１３の駆動に切換えて電動モータ１６を停止しても、振動等によって外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂは相対回転するようなことはなく、スプラグ２４はスイッチ状態に保持される。

図５では、係合凹部３７に対して係合可能な係合子をボール３５としたが、係合子はこれに限定されるものではない。例えば、先端が半球状とされたピンであってもよく、あるいは、テーパ面を先端に有するピンであってもよい。

図３では、サブギヤ４１を用いて外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂ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４１に代えて、ギヤ嵌合面３９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３６でフランジ３８に圧接すると共に、ハウジング７２に固定された固定摩擦プレート７３に接触させて、内側保持器２５ｂ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２１から入力ギヤ２７への回転トルクの伝達時に外側保持器２５ａと内側保持器２５ｂとを相対回転させてスプラグ２４を係合位置にスイッチさせることができる。

また、図３および図４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７（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５１の内径面に内輪５２に形成された円筒形外面５３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５４を設け、そのくさび状空間内にローラ５５を組込み、そのローラ５５を保持器５６で保持し、上記ローラ５５を弾性部材５７によって保持器５６に形成されたポケット５６ａ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５６に径方向外方に向くスイッチピン５８を固定し、そのスイッチピン５８を外輪５１に形成した長孔５９内に挿入し、その長孔５９の両端にスイッチピン５８が当接する範囲内において外輪５１と保持器５６を相対的に回転自在としている。

また、保持器５６の端部にサブギヤ４１を回転自在に嵌合し、そのサブギヤ４１を弾性部材４２によって上記保持器５６に設けられたフランジ６０に押付けて、駆動ギヤ２１から入力ギヤ２７への回転トルクの伝達時に、外輪５１と保持器５６とを相対回転させてローラ５５をカム面５４と円筒形外面５３に係合させるようにしている。

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、外輪５１と保持器５６の相互間に、ローラ５５が外輪５１のカム面５４と内輪５２の円筒形外面５３に接触するスイッチ状態で外輪５１と保持器５６を相対的に回り止めする仮止め手段３３を設けて、電動モータ１６の停止時に２方向クラッチ１９のローラ５５が後輪１２の回転を阻害する方向に係合するのを防止する。

なお、仮止め手段３３は、図５に示す仮止め手段３３と同一の構成であるため、同一の部位には同一の符号を付けて説明を省略する。

図７では、サブギヤ４１を用いて外輪５１と保持器５６とを相対回転させるようにしたが、図６に示す摩擦抵抗付与手段を用いて、外輪５１と保持器５６とを相対回転させ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 （Ｉ）は図３のV−V線に沿った断面図、（II）は保持器の仮止め状態を示す断面図 外側保持器と内側保持器を相対回転させる摩擦抵抗付与手段を示す断面図 （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VII−VII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
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 仮止め手段
３４ 収容孔
３５ ボール（係合子）
３６ 弾性部材
３７ 係合凹部
５１ 外輪
５２ 内輪
５３ 円筒形外面
５４ カム面
５６ 保持器

Claims (7)

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ハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、
   前記外側保持器と内側保持器の相互間に、前記スプラグが外輪の円筒形内面と内輪の円筒形外面に接触するスイッチ状態で外側保持器と内側保持器を相対的に回り止めする仮止め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. 前記仮止め手段が、外側保持器の内径面と内側保持器の外径面の一方に径方向に向く収容孔を形成し、その収容孔内に係合子と、その係合子を収容孔から突出する方向に付勢する弾性部材とを収容し、他方に、その係合子が係合する２つの係合凹部を周方向に間隔をおいて設け、前記係合凹部に対する係合子の係合によって外側保持器と内側保持器を相対的に回り止めする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. 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ハイブリッド車両の駆動力伝達装置において、
   前記外輪と保持器の相互間に、前記ローラが外輪のカム面と内輪の円筒形外面に接触するスイッチ状態で外輪と保持器を相対的に回り止めする仮止め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。
4. 前記仮止め手段が、外輪の内周面と保持器の外周面における一方に、径方向に向く収容孔を形成し、その収容孔内に係合子と、その係合子を収容孔から突出する方向に付勢する弾性部材とを収容し、他方に、その係合子が係合する２つの係合凹部を周方向に間隔をおいて設け、前記係合凹部に対する係合子の係合によって外輪と保持器を相対的に回り止めする構成からなる請求項３に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
5. 前記係合子がボールからなる請求項２又は４に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
6. 前記係合子が、先端が半球状とされたピンからなる請求項２又は４に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。
7. 前記係合子が、テーパ面を先端に有するピンからなる請求項２又は４に記載のハイブリッド車両の駆動力伝達装置。

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