JP2013216219A - ハイブリッド車両の動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力循環が生じることを抑制もしくは防止するブレーキ機構と、車両を停止させた状態を維持するパーキングロック機構とを有するパワートレーンの車載性を向上させることのできるハイブリッド車両の動力伝達装置を提供する。
【解決手段】出力軸１ａと同軸上に配置され、第１モータ・ジェネレータ２の回転軸上に配置され、第１モータ・ジェネレータの回転を停止させあるいは力行制御されるときに係合させるブレーキ機構と、出力軸１ａと平行に配置された他の軸３ｃのの回転を停止させた状態を維持するパーキングロック機構と、ブレーキ機構とパーキングロック機構とのそれぞれの係合および解放を制御するアクチュエータ１９と、鉛直方向における出力軸１ａと他の軸３ｃとの間に配置されたアクチュエータ１９の出力軸１９ａとを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関と電動機とを搭載したハイブリッド車両の動力伝達装置に関し、特に電動機の回転を規制する係合装置を備えたハイブリッド車両の動力伝達装置に関するものである。

従来、エンジンと２つのモータ・ジェネレータとを搭載したハイブリッド車両の動力伝達装置が知られている。具体的には、エンジンに連結されたキャリヤと、第１モータ・ジェネレータに連結されたサンギヤと、第２モータ・ジェネレータに連結されたリングギヤとを備えた動力分割装置を備えたハイブリッド車両の動力伝達装置が知られている。この種の動力伝達装置は、エンジンから入力された動力に対して第１モータ・ジェネレータが反力要素として機能するように構成されており、その第１モータ・ジェネレータが回生制御されるときは、第１モータ・ジェネレータにより発電した電力を第２モータ・ジェネレータに通電して、第２モータ・ジェネレータがトルクを加えるように構成されている。

一方、第１モータ・ジェネレータが力行制御されるときは、第２モータ・ジェネレータが回生制御されて発電し、その電力が第１モータ・ジェネレータに供給されて駆動する。すなわち、第１モータ・ジェネレータにより加えられた動力を第２モータ・ジェネレータが回生することとなり、いわゆる動力循環が生じてしまう可能性がある。

そのため、特許文献１には、第１モータ・ジェネレータが力行制御されるとき、具体的には、第１モータ・ジェネレータが逆回転するとともに負のトルクを出力するときに、第１モータ・ジェネレータに連結されたサンギヤの回転をブレーキによって規制するように構成されたハイブリッド車両の動力伝達装置が記載されている。すなわち、特許文献１に記載されたハイブリッド車両の動力伝達装置は、ブレーキを係合することにより、サンギヤの回転を停止させるとともに、ブレーキを反力として機能させ、その結果、第１モータ・ジェネレータには特に通電することなく、動力循環を防止するように構成されている。なお、特許文献１に記載されたブレーキは、供給される油圧に応じて係合力が制御されるものであり、ブレーキが係合している間は、常時、油圧が供給された状態となっている。

なお、特許文献２には、回転部材の回転を規制するブレーキ機構として、車両を停止させた状態を維持するためのパーキングロック機構が記載されている。特許文献２に記載されたパーキングロック機構は、アクチュエータの出力軸と、その出力軸とコイルスプリングを介して連結されたカムと、そのカムにより押圧されて回動して回転部材に係合するロックレバーとを備えている。すなわち、アクチュエータによりカムを回動させてロックレバーを押圧することにより、回転部材の回転をロックすることができるように構成されるとともに、ロックレバーと回転部材における凸部とが干渉している状態では、回転部材が微少に回転したときに係合するようにロックレバーが待機した待機状態とすることができるように構成されている。

特開２０１１−１３１７３９号公報 特開２０１１−９８６７７号公報

特許文献１に記載されたハイブリッド車両の動力伝達装置において、第１モータ・ジェネレータの回転を停止させるブレーキを設けることにより、その第１モータ・ジェネレータが力行制御となって動力循環が生じることを抑制もしくは防止することができる。しかしながら、油圧により係合させられるブレーキ機構は、ブレーキを係合している間、常時、油圧を供給することとなるので、燃費が低下してしまう可能性がある。また、油圧アクチュエータを搭載することにより搭載性が悪化してしまう可能性がある。

また、特許文献１に記載されたハイブリッド車両の動力伝達装置は、第１モータ・ジェネレータの回転を停止させるので、車速が増大したときなどには、エンジンの回転数が増大してしまい燃費が悪化してしまう可能性がある。そのため、例えば、他の遊星歯車機構を動力分割装置に連結して、第１モータ・ジェネレータを空転した状態で逆回転させるように他のブレーキを設けることが考えられる。しかしながら、複数の油圧ブレーキを設けると搭載性が悪化してしまう可能性がある。また、特許文献２に記載されたパーキングロック機構を上記ブレーキとした場合であっても、それぞれのカムを回動させるためのアクチュエータや回転軸を設けることとなるため、搭載性が悪化してしまう可能性がある。

この発明は上述した事情を背景としてなされたものであって、動力循環が生じることを抑制もしくは防止するブレーキ機構と、車両を停止させた状態を維持するパーキングロック機構とを有するパワートレーンの車載性を向上させることのできるハイブリッド車両の動力伝達装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、内燃機関に連結された第１回転要素および第１モータ・ジェネレータに連結された第２回転要素ならびに車両の出力部材に動力を出力する第３回転要素を有する動力分割装置と、前記内燃機関の出力軸と平行に配置され、前記車両の出力部材と連結されたギヤを有する他の軸とを備えたハイブリッド車両の動力伝達装置において、前記出力軸と同軸上に配置され、前記第１モータ・ジェネレータの回転を停止させる第１ブレーキ機構あるいは前記第１モータ・ジェネレータが力行制御されるときに係合する第２ブレーキ機構の少なくともいずれか一方のブレーキ機構と、前記他の軸の回転を停止させた状態を維持するパーキングロック機構と、前記ブレーキ機構と前記パーキングロック機構とのそれぞれの係合および解放を制御するアクチュエータと、鉛直方向における前記出力軸と前記他の軸との間に配置された前記アクチュエータの出力軸とを備えていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記車両は、該車両における側面側に前後方向に向けて配置された強度部材であるサイドメンバーを有し、前記アクチュエータの出力軸が、鉛直方向におけるサイドメンバーの下方側に配置されていることを特徴とするハイブリッド車両の動力伝達装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記ブレーキ機構およびパーキングロック機構は、前記アクチュエータの出力軸が挿入されかつ該出力軸と動力伝達可能に設けられたカムと、前記アクチュエータの出力軸と一体に回転しかつ前記アクチュエータの出力軸が一方に回転したときに前記カムを押圧するように前記カムの内部に収容された押圧部材と、前記アクチュエータの出力軸が他方に回転したときに前記押圧部材に押圧されて前記カムを回動させる方向に弾性力を作用させるように前記カムに収容された弾性部材とを備えていることを特徴とするハイブリッド車両の動力伝達装置である。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記ブレーキ機構および前記パーキングロック機構は、前記アクチュエータの出力軸における半径方向の外側に前記押圧部材を押圧するように前記カムの内部に収容された他の弾性部材と、前記押圧部材における端面と該端面と対向した前記カムの内壁面とが傾斜して形成された係合部とを更に備えていることを特徴とするハイブリッド車両の動力伝達装置である。

この発明によれば、第１モータ・ジェネレータの回転を停止させる第１ブレーキ機構あるいは第１モータ・ジェネレータが力行制御されるときに係合する第２ブレーキ機構の少なくともいずれか一方のブレーキ機構を備えている。したがって、第１モータ・ジェネレータが連結された動力分割装置における反力としてブレーキ機構を機能させることができるので、第１モータ・ジェネレータが力行制御されることにより動力循環が生じることを抑制もしくは防止することができる。また、そのブレーキ機構と車両が停止した状態を維持するために係合するパーキングロック機構との係合および解放を同一のアクチュエータにより制御するように構成されている。そのため、ブレーキ機構やパーキングロック機構を制御するためのアクチュエータを一つにすることができ、またそのアクチュエータの出力軸を一つにすることができる。さらに、そのアクチュエータの出力軸は、鉛直方向における内燃機関の出力軸とパーキングロック機構が連結された出力軸との間に配置されている。すなわち、アクチュエータの出力軸とブレーキ機構やパーキングロック機構との距離を短くすることができる。そのため、ブレーキ機構やパーキングロック機構が大型化することを抑制もしくは防止することができる。したがって、ブレーキ機構やパーキングロック機構を有するパワートレーンの車載性を向上させることができる。そして、そのアクチュエータの出力軸を、鉛直方向におけるサイドメンバーの下方に配置することにより、既存のプラットフォームを変更することなく、ブレーキ機構やパーキングロック機構を車両に搭載することができる。

また、この発明によれば、ブレーキ機構およびパーキングロック機構が、アクチュエータの出力軸が挿入されかつ出力軸と動力伝達可能に設けられたカムと、アクチュエータの出力軸と一体に回転しかつアクチュエータの出力軸が一方に回転したときにカムを押圧するようにカムの内部に収容された押圧部材とを備えているので、アクチュエータの出力軸を一方に回転させたときには、アクチュエータの出力軸とカムとが押圧部材を介して一体に回転させることができる。一方、アクチュエータの出力軸が他方に回転したときに押圧部材に押圧されてカムを回動させる方向に弾性力を作用させるようにカムの内部に弾性部材が収容されている。そのため、ブレーキ機構やパーキングロック機構が係合するために待機した状態とすることができる。

さらに、この発明によれば、アクチュエータの出力軸における半径方向の外側に押圧部材を押圧する他の弾性部材がカムの内部に収容され、押圧部材の端面とその端面と対向したカムの内壁面とが傾斜して形成されている。そのため、アクチュエータがカムに対して相対的に回転したときには、押圧部材が傾斜面によって半径方向に押圧されて他の弾性部材を収縮させるとともに、傾斜面に沿って回動することができる。一方、振動などによりカムを回動させる力が作用したときには、傾斜面同士が接触しかつ押圧部材が傾斜面側に押圧されるので、カムが回動してしまうことを抑制もしくは防止することができる。そして、上記押圧部材や各弾性部材が、カムの内部に収容されているので、軸線方向においてブレーキ機構やパーキングロック機構を小型化することができる。したがって、ブレーキ機構やパーキングロック機構を有するパワートレーンの車載性を向上させることができる。

この発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置における各回転軸の位置関係を説明するための概略図である。 この発明を用いることの可能なハイブリッド車両の動力伝達装置の一例を説明するためのスケルトン図である。 図２に示す動力分割装置の共線図である。 各ブレーキ機構やパーキングロック機構に使用されるカムの一例を説明するための模式図である。 図２に示すブレーキ機構の作用を説明するための模式図であり、（ａ）がブレーキ機構の解放状態、（ｂ）がブレーキ機構の係合待機状態、（ｃ）がブレーキ機構の係合状態を示す図である。

つぎに、この発明に係るハイブリッド車両の動力伝達装置の一例について説明する。図２は、内燃機関１と２つのモータ・ジェネレータ２，３とを備えたハイブリッド車両Ｖｅにおける動力伝達装置の構成を説明するためのスケルトン図である。なお、図２に示す車両Ｖｅは、いわゆるフロントエンジン・フロントドライブ形式の車両であって、動力伝達装置が車両における前方に設けられ、前輪に動力を伝達するものである。したがって、内燃機関１の出力軸１ａと前輪に動力を伝達するドライブシャフト４とが平行に配置されている。図２に示す内燃機関１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンあるいは天然ガスなどを燃焼することにより動力を発生させる熱機関である。以下、内燃機関を単にエンジン１と記す。また、図２に示す各モータ・ジェネレータ２，３は、図示しないケースに固定されたステータ２ａ，３ａと、そのステータ２ａ，３ａの内周側に配置された回転軸と一体化されたロータ２ｂ、３ｂとによって構成されており、通電される電力に応じて出力トルクや回転数を制御することができるものである。そのモータ・ジェネレータの一例として、従来知られた同期電動機を採用することができる。したがって、各モータ・ジェネレータ２，３は、通電される電力に応じて動力を出力する力行機能と、ロータ２ｂ，３ｂが回転することにより発電する回生機能との双方の機能を備えている。

図２に示す動力伝達装置は、エンジン１の出力軸１ａにダンパ機構５が配置されている。すなわち、エンジン１の燃焼により周期的に発生するトルク変動に基づく振動を減衰するために、エンジン１の出力軸１ａにはダンパ機構５が配置されている。図２に示すダンパ機構５は、エンジン１の出力軸１ａと一体に連結されたドライブプレート６と、そのドライブプレート６と相対回転可能に配置されたドリブンプレート７と、ドライブプレート６とドリブンプレート７との間に配置され、円周方向に伸縮するスプリング８とを備えた、いわゆるトーショナルダンパである。なお、エンジン１から出力されるトルク変動に基づく振動を減衰するダンパ機構５は、上記のトーショナルダンパに限らず、流体流により動力を伝達する流体継手や、トルクを増幅させる機能を有したトルクコンバータなどを採用することができる。

そして、ダンパ機構５から出力された動力が、動力分割機構９に入力される。具体的には、動力分割装置９は、サンギヤＳ１と、そのサンギヤＳ１と同心円上に配置されたリングギヤＲ１と、それらサンギヤＳ１とリングギヤＲ１とに噛み合う複数のピニオンギヤＰ１と、それらピニオンギヤＰ１を自転および公転可能に保持するキャリヤＣ１とを備えた、いわゆるシングルピニオン型遊星歯車機構９ａと、後述するダブルピニオン型遊星歯車機構９ｂとによって構成されており、そのキャリヤＣ１にダンパ機構５の出力軸５ａが連結されている。すなわち、キャリヤＣ１が入力要素として機能するように構成されている。

一方、シングルピニオン型遊星歯車機構９ａにおけるサンギヤＳ１には、ダンパ機構５の出力軸５ａと同軸上に配置された円筒軸１０が連結されている。すなわち、円筒軸１０における中空部にダンパ機構５の出力軸５ａが挿入されている。その円筒軸１０には、第１モータ・ジェネレータ２が連結されている。その第１モータ・ジェネレータ２は、永久磁石が内在した複数の鋼板を軸線方向に積層して形成されたロータ２ｂが円筒軸１０と一体化されており、そのロータ２ｂの外周側に複数の鋼板を軸線方向に積層して形成されかつ図示しないケースに固定されたステータ２ａが配置されて構成されている。

また、シングルピニオン型遊星歯車機構９ａにおけるリングギヤＲ１は、外周側にカウンタードライブギヤ１１が形成されており、そのカウンタードライブギヤ１１にカウンタードリブンギヤ１２が噛み合っている。このカウンタードリブンギヤ１２は、上記ダンパ機構５の出力軸５ａと平行に配置されたカウンター軸１３と一体に形成されており、そのカウンター軸１３には、図示しない駆動輪に連結されたデファレンシャル１４に動力を伝達するファイナルギヤ１５が形成されている。

一方、上記カウンタードリブンギヤ１２には、第２モータ・ジェネレータ３が動力伝達可能に連結されている。その第２モータ・ジェネレータ３は上記第１モータ・ジェネレータ２と同様の構成であって、複数の鋼板を軸線方向に積層して形成されかつ図示しないケースに固定されたステータ３ａと、永久磁石が内在した複数の鋼板を軸線方向に積層して出力軸と一体化されたロータ３ｂとを備えている。そして、第２モータ・ジェネレータ３は、その出力軸３ｃに設けられたギヤ１６を介してカウンタードリブンギヤ１１と連結されている。

図２に示すようにシングルピニオン型遊星歯車機構９ａを構成することにより、第１モータ・ジェネレータ２を反力要素として機能させて、具体的には、第１モータ・ジェネレータ２を回生制御して発電させることにより、エンジン１から出力された動力の一部を電気エネルギに変換することができる。そして、電気エネルギに変換された電力が、直接あるいは図示しない蓄電装置を介して第２モータ・ジェネレータ３に供給される。そのため、第２モータ・ジェネレータ３からカウンタードリブンギヤ１２にトルクを伝達して、エンジン１から伝達された動力に加えることにより、いわゆる電気パスをすることができる。さらに、第１モータ・ジェネレータ２の回転数は、連続的に変化させることができるので、その第１モータ・ジェネレータ２の回転数を制御することにより、エンジン１の運転点が最適燃費線に沿って変化するように制御することができる。すなわち、シングルピニオン型遊星歯車機構９ａを無段変速機として機能させることができる。

一方、車速およびエンジンの目標回転数に応じて、第１モータ・ジェネレータ２の回転数が０（ゼロ）となるとき、あるいは第１モータ・ジェネレータ２が力行制御されることがある。具体的には、所定の変速比以下となる状態で走行しているとき、より具体的にはオーバードライブ状態で走行しているときには、第１モータ・ジェネレータ２が力行制御され、第２モータ・ジェネレータ３が回生制御される。そのため、いわゆる動力循環が生じてしまう。したがって、図２に示す動力分割措置９は、第１モータ・ジェネレータ２の回転数を０（ゼロ）とすることができる第１ブレーキ機構１７と、第１モータ・ジェネレータ２を逆回転方向に空転させることができるように構成された第２ブレーキ機構１８とを備えている。

図２に示す例では、円筒軸１０の回転を停止させる第１ブレーキ機構１７が、第１モータ・ジェネレータ２を隔ててシングルピニオン型遊星歯車機構９ａとは反対側に設けられている。また、第１ブレーキ機構１７を隔てて第１モータ・ジェネレータ２とは反対側にダブルピニオン型遊星歯車機構９ｂが設けられ、そのダブルピニオン型遊星歯車機構９ｂにおけるリングギヤＲ２の回転を停止させる第２ブレーキ機構１８が設けられている。

ここで、図２に示すダブルピニオン型遊星歯車機構９ｂの構成について説明する。図２に示すダブルピニオン型遊星歯車機構９ｂは、サンギヤＳ２と、そのサンギヤＳ２と同心円上に配置されたリングギヤＲ２と、サンギヤＳ２と噛み合う複数の内周側ピニオンギヤＰ２と、内周側ピニオンギヤＰ２およびリングギヤＲ２と噛み合う外周側ピニオンギヤＰ３と、それら各ピニオンギヤＰ２，Ｐ３を自転および公転自在に保持するキャリヤＣ２とによって構成されている。また、サンギヤＳ２には上記円筒軸１０が連結され、キャリヤＣ２にはダンパ機構５の出力軸５ａが連結され、リングギヤＲ２にはそのリングギヤＲ２の回転を停止させる第２ブレーキ機構１８が連結されている。したがって、図２に示すダブルピニオン型遊星歯車機構９ｂは、キャリヤＣ２が入力要素となり、リングギヤＲ２が反力要素となり、サンギヤＳ２が出力要素となるように構成されている。

図２に示す動力分割装置９の作用について、図３に示す共線図を参照しつつ説明する。図３に示す共線図は、シングルピニオン型遊星歯車機構９ａとダブルピニオン型遊星歯車機構９ｂとを組み合わせたものであり、シングルピニオン型遊星歯車機構９ａにおける各部材Ｓ１，Ｃ１，Ｒ１を図の上方に示し、ダブルピニオン型遊星歯車機構９ｂにおける各部材Ｓ２，Ｒ２，Ｃ２を図の下方に示している。図２および図３に示すように、シングルピニオン型遊星歯車機構９ａにおけるサンギヤＳ１とダブルピニオン型遊星歯車機構９ｂにおけるサンギヤＳ２とが円筒軸１０を介して連結されているため、それらサンギヤＳ１，Ｓ２が同一回転数となる。また、シングルピニオン型遊星歯車機構９ａにおけるキャリヤＣ１とダブルピニオン型遊星歯車機構９ｂにおけるキャリヤＣ１とが連結されているため、それらキャリヤＣ１，Ｃ２が同一回転数となる。そして、図２に示すように第１ブレーキ機構１７は、円筒軸１０に連結されているので、第１ブレーキ機構１７が係合されたときにはサンギヤＳ１，Ｓ２の回転数が０（ゼロ）となる。なお、図３に、第１ブレーキ機構１７が係合されたときの各部材の回転数を実線で示している。また、第２ブレーキ機構１８が係合されたときにはダブルピニオン型遊星歯車機構９ｂにおけるリングギヤＲ２の回転数が０（ゼロ）となる。すなわち、第１モータ・ジェネレータ２が空転しつつ逆回転する。なお、図３に、第２ブレーキ機構１８が係合されたときの各部材の回転数を破線で示している。

図３に示すように、車速が増加して、すなわちシングルピニオン型遊星歯車機構９ａにおけるリングギヤＲ１の回転数が増加して第１モータ・ジェネレータ２の回転数が０（ゼロ）となるときには、第１ブレーキ機構１７を係合させ、更に車速が増加して第１モータ・ジェネレータ２が逆回転するとき、すなわちオーバードライブ状態となるときに、第２ブレーキ機構１８を係合させる。その結果、いずれかのブレーキ機構１７，１８を係合させているときには、それらブレーキ機構１７，１８が反力として機能するので、第１モータ・ジェネレータ２に通電することがなく、変速比を維持することができる。したがって、いわゆる動力循環が生じることを抑制もしくは防止することができる。

図２に示すブレーキ機構１７，１８は、軸線方向に沿って並んで配置されており、それらブレーキ機構１７，１８は、電動機などの同一のアクチュエータ１９により駆動させられる。すなわち、上記ダンパ機構５の出力軸５ａと平行に配置されたアクチュエータ１９の出力軸１９ａに、それぞれのブレーキ機構１７，１８が連結されており、アクチュエータ１９の回転角を制御することにより、ブレーキ機構１７，１８の係合・解放を制御するように構成されている。なお、図２に示す例では、アクチュエータ１９の出力軸１９ａに、上記各ブレーキ機構１７，１８に加え、第２モータ・ジェネレータ３の出力軸３ｃの回転を停止させるパーキングロック機構２０が設けられている。したがって、アクチュエータ１９は、上記各ブレーキ機構１７，１８およびパーキングロック機構２０の係合・解放を制御するように構成されている。

ここで、図２に示す各ブレーキ機構１７，１８の構成について説明する。図１は、上記動力伝達装置における車両の側面側からの矢視図を示しており、第１ブレーキ機構１７が示されている。なお、第１ブレーキ機構１７と第２ブレーキ機構１８とは、軸線方向に並んで配置されており、そのため、図１には、第１ブレーキ機構１７のみが示されている。図１に示す第１ブレーキ機構１７は、アクチュエータ１９の出力軸１９ａに設けられたカム２１と、そのカム２１が回動することによって押圧されかつ出力軸１９ａの回転中心に対して垂直な平面上で回動するロックポール２２とによって構成されている。そのロックポール２２は、長手方向における略中央部をケースなどによって回転自在に保持されており、その一方の端部がカムによって押圧された回動するように構成されている。

一方、上記サンギヤＳ１，Ｓ２に連結された円筒軸１０には、ロックギヤ２３が一体に形成されている。すなわち、外周面に円周方向に亘って複数の凹部が形成されたロックギヤ２３が、円筒軸１０と一体となって回転するように形成されている。そして、上記ロックポール２２における他方側の端部には、ロックギヤ２３の凹部と嵌合する凸部２２ａが形成されている。したがって、ロックポール２２を回動させることによりロックポール２２に形成された凸部２２ａとロックギヤ２３に形成された凹部とが嵌合してロックギヤ２３の回転が停止させられる。

上記第１ブレーキ機構１７と同様に第２ブレーキ機構１８が構成されている。具体的には、アクチュエータ１９の出力軸１９ａにカムが設けられ、そのカムが回動することによって押圧されかつ出力軸１９ａの回転中心に対して垂直な平面上でロックポールが回動するように構成されている。そして、第２ブレーキ機構１８におけるロックポールも第１ブレーキ機構１７におけるロックポールと同様に、長手方向における略中央部をケースなどによって回転自在に保持されており、その一方の端部がカムによって押圧された回動するように構成されている。また、第２ブレーキ機構１８は、リングギヤＲ２の外周面に円周方向に亘って複数形成された凹部と嵌合して、そのリングギヤＲ２の回転を停止させるように構成されており、ロックポールの一方の端部をカムにより押圧して回動させて、他方の端部に形成された凸部が、リングギヤＲ２に形成された凹部と嵌合するように構成されている。なお、第２ブレーキ機構１８におけるカムは、第１ブレーキ機構１７におけるカムに対して、出力軸１９ａの軸線方向に沿って並んで配置され、取り付け角が第１ブレーキ機構１７におけるカム２１と異なっている。すなわち、第１ブレーキ機構１７が係合しているときは、第２ブレーキ機構１８が解放され、それとは反対に第２ブレーキ機構１８が係合しているときは、第１ブレーキ機構１７が解放されるように、各カムの取り付けカムがずれている。

さらに、上記パーキングロック機構２０も、第１ブレーキ機構１７と同様に構成されている。具体的には、アクチュエータ１９の出力軸１９ａにカムが設けられ、そのカムが回動することによって押圧されかつ出力軸１９ａの回転中心に対して垂直な平面上でロックポールが回動するように構成されている。そして、ロックポールの長手方向における略中央部をケースなどによって回転自在に保持されており、その一方の端部がカムによって押圧された回動するように構成されている。また、パーキングロック機構２０は、第２モータ・ジェネレータ３の出力軸３ｃと一体に形成されたロックギヤ２４と嵌合して、すなわちロックギヤ２４の外周面に円周方向に亘って複数形成された凹部と嵌合して、そのロックギヤ２４の回転を停止させるように構成されており、ロックポールの一方の端部をカムにより押圧して回動させて、他方の端部に形成された凸部が、ロックギヤ２４に形成された凹部と嵌合するように構成されている。なお、パーキングロック機構２０におけるカムは、第１ブレーキ機構１７におけるカム２１および第２ブレーキ機構１８におけるカムに対して、出力軸１９ａの軸線方向に沿って並んで配置され、取り付け角が第１ブレーキ機構１７におけるカム２１および第２ブレーキ機構１８におけるカムと異なっている。すなわち、第１ブレーキ機構１７と第２ブレーキ機構１８とのいずれか一方が係合しているときは、パーキングロック機構２０が解放され、それとは反対にパーキングロック機構２０が係合しているときは、第１ブレーキ機構１７と第２ブレーキ機構１８との双方が解放されるように、各カムの取り付けカムがずれている。

なお、図２に示す例では、アクチュエータ１９の軸線方向に沿って、第１ブレーキ機構１７におけるカム２１、第２ブレーキ機構１８におけるカム、パーキングロック機構２０におけるカムの順に配置されている。これは、ダブルピニオン型遊星歯車機構９ｂや第２モータ・ジェネレータ３の配置に応じて各カムの配置が定まるため、特に各カムが配置される順序については限定されない。

ここで、各回転軸５ａ，３ｃ，４の位置関係について説明する。図１に示すようにエンジン１の出力軸１ａの回転中心、すなわちダンパ機構５の出力軸５ａあるいは円筒軸１０の回転中心は、鉛直方向におけるサイドメンバー２５より下方側に配置されている。なお、サイドメンバーとは、車両Ｖｅの側面側に前後方向に向けて配置された強度部材であって、駆動輪の上方に配置されている。また、そのエンジン１の出力軸１ａより鉛直方向における上方側に、第２モータジェネレータ３の出力軸３ｃが配置され、エンジン１の出力軸１ａより鉛直方向における下方側にデファレンシャル１４の回転軸、すなわちドライブシャフト４が配置されている。さらに、車両Ｖｅの前後方向において、前方からエンジン１の出力軸１ａ、第２モータ・ジェネレータ３の出力軸３ｃ、ドライブシャフト４の順に各軸１ａ，３ｃ，４が配置されている。また、上述したようにエンジン１の出力軸１ａと同心円上に配置されたロックギヤ２３やリングギヤＲ２を停止させるためのブレーキ機構１７，１８と、第２モータ・ジェネレータ３の出力軸３ｃの回転を停止させるパーキングロック機構２０とが、同一のアクチュエータ１９によって制御されるため、アクチュエータ１９の出力軸１９ａは、鉛直方向におけるエンジン１の出力軸１ａと第２モータ・ジェネレータ３の出力軸３ｃとの間に配置されている。より好ましくは、車両Ｖｅの前後方向においてエンジン１の出力軸１ａと同ライブシャフト４との間に、アクチュエータ１９の出力軸１９ａが配置されている。また、アクチュエータ１９がサイドメンバー２５と干渉しないように、アクチュエータ１９の出力軸１９ａは、鉛直方向においてサイドメンバー２５より下方側に配置されている。

上述したように、第１ブレーキ機構１７におけるカム２１と、第２ブレーキ機構１８におけるカムと、パーキングロック機構２０におけるカムとを同一のアクチュエータ１９により駆動させることができる。そのため、それぞれのカムを駆動させるためのアクチュエータ１９を個別に設けることがなく、車両Ｖｅへの搭載性を向上させることができる。また、アクチュエータ１９の出力軸１９ａをエンジン１の出力軸１ａと第２モータ・ジェネレータ３の出力軸３ｃの間に配置することにより、アクチュエータ１９の出力軸１９ａとロックギヤ２３，２４やリングギヤＲ２との距離を短くすることができるので、各ロックポールを小型化することができる。その結果、各ブレーキ機構１７，１８やパーキングロック機構２０を小型化することができ、各ブレーキ機構１７，１８やパーキングロック機構２０を有するパワートレーンの車載性を向上させることができる。さらに、アクチュエータ１９の出力軸１９ａを鉛直方向におけるサイドメンバー２５より下方に配置することにより、既存のプラットフォームを変更することなく、アクチュエータ１９を配置することができる。

なお、この発明における動力伝達装置は、エンジン１の出力軸１ａと同軸上に配置されたブレーキ機構と、その出力軸１ａと平行に配置されかつ車両が停止した状態を維持するパーキングロック機構とを備えていればよく、したがって、上記第１ブレーキ機構と第２ブレーキ機構とのいずれかが設けられていればよい。また、パーキングロック機構は、第２モータ・ジェネレータ３の出力軸３ｃに設けられたものに限らず、例えば、カウンター軸１３にパーキングロック機構を設けていてもよい。さらに、上述した例では、ロックポール２２の一方の端部をカム２１が押圧し、他方の端部に凸部２２ａが形成されているように構成されているが、ロックポール２２をカム２１が押圧する箇所とロックポール２２に凸部２２ａが形成されている箇所とが、ロックポール２２の長手方向において同一の箇所であってもよい。また、ロックポール２２は、長手方向における中央部を回転中心とするものに限らず、いずれか一方の端部を回転中心とした構成であってもよい。そして、この発明に係るブレーキ機構は、要は回転を停止させる対象の回転部材を係止することができればよいので、ロックポールのように回動する部材に限らず、例えば、カムが回動することにより、そのカムの半径方向に前後動作することができる部材を回転部材に係止させるように構成してもよい。

ここで、各カムの構成について具体的に説明する。なお、上記第１ブレーキ機構１７および第２ブレーキ機構１８ならびにパーキングロック機構２０におけるカムは、同一の形状とすることができるので、以下の説明では、第１ブレーキ機構１７におけるカム２１を例に挙げて説明する。図４は、第１ブレーキ機構１７におけるカム２１の構成を説明するための概略図である。図４に示すカム２１は、略楕円形状に形成された部材であって、そのカム２１には、アクチュエータ１９の出力軸１９ａおよび後述する軸部材２６ならびにバネ２７，２８が収容される空隙２９が形成されている。その空隙２９には、アクチュエータ１９の出力軸１９ａが相対回転可能に挿入されている。また、第１ブレーキ機構１７が係合するときに、カム２１の外周面とロックポール２２とが接触する箇所と出力軸１９ａの回転中心とを通る直線上における出力軸１９ａの外周面に凹部３０が形成されており、その凹部３０に軸状の部材（以下、軸部材２６と記す。）の一方の端部が、出力軸１９ａの半径方向に移動することができるように嵌合している。

この軸部材２６は、出力軸１９ａが一方向に回動したときに、軸部材２６とカム２１に形成された空隙２９の内壁面２９ａとが接触してカム２１に動力を伝達するように構成されている。言い換えれば、空隙２９の内壁面２９ａは、軸部材２６の側壁面２６ａと平行に形成されている。また、半径方向における空隙２９の外周側の内壁面２９ｂが円周方向に傾斜して形成されており、その内壁面２９ｂと対向した軸部材２６の端面２６ｂが、内壁面２９ｂの傾斜角と略同一の傾斜角となるように傾斜して形成されている。具体的には、軸部材２６が上記空隙２９の側壁面２９ａから離れる方向に回動したときに、軸部材２６の端面２６ｂと空隙２９の外周側の内壁面２９ｂとが接触するように、それぞれの面２６ｂ、２９ｂが傾斜して形成されている。

一方、出力軸１９ａに形成された凹部３０の底面と、その凹部３０の底面に対向した軸部材２６の端面との間には、軸部材２６を半径方向における外側に押圧するバネ２７が設けられている。したがって、軸部材２６が空隙２９の側壁面２９ａから離れる方向に回動したときに、軸部材２６の端面が空隙２９の外周側の内壁面２９ｂを押圧しながら、カム２１と軸部材２６とが相対的に回転する。

また、軸部材２６が空隙２９の側壁面２９ａから離れる方向に回動することができるように、空隙２９が形成されており、その空隙２９に、軸部材２６を上記側壁面２９ａ側に押圧するバネ２８が設けられている。このバネ２８は、軸部材２６が空隙２９の側壁面２９ａから離れる方向に回動したときに、バネ２９が収縮することにより、カム２１と軸部材２６との位相を合わせるようにカム２１に荷重を作用させるものである。

つぎに図４に示すカム２１の作用について説明する。図５（ａ）は、第１ブレーキ機構１７の解放状態を示している。第１ブレーキ機構１７が解放状態のときは、カム２１の回転中心からロックポール２２と接触する外周面までの距離が短くなるように、アクチュエータ１９が回転する。その際には、ロックポール２２には特に負荷が作用していないので、ロックポール２２とカム２１の外周面とには大きな摩擦力が作用することなく、カム２１と出力軸１９ａとが略一体に回動する。

ついで、図５（ａ）の状態から、ロックポール２２を係合させるように出力軸１９ａを回動させる、すなわち軸部材２６が空隙２９の側壁面２９ａから離れる方向に出力軸１９ａを回動させると、軸部材２６が回動する力が、バネ２８を介してカム２１に伝達されてカム２１が回動する。その結果、カム２１の回転中心からロックポール２２と接触している外周面までの距離が徐々に長くなるので、ロックポール２２がカム２１によって押圧されて回動する。そして、カム２１の回動角が大きくなると、第１ブレーキ機構１７の係合状態を示す図５（ｃ）ようにロックポール２２の凸部２２ａと、ロックギヤ２３の凹部２３ａとが係合する。なお、ロックポール２２の凸部２２ａとロックギヤ２３の凹部２３ａとが係合するときに、ロックポール２２と接触するカム２１の外周面と、カム２１の回転中心とを通る直線状に、軸部材２６が位置するまで、出力軸１９ａが回動する。

一方、ロックポール２２の凸部２２ａとロックギヤ２３の凹部２３ａとが係合するときに、ロックポール２２と接触するカム２１の外周面と、カム２１の回転中心とを通る直線状に、軸部材２６が位置するまで、出力軸１９ａが回動したときであっても、ロックポール２２の凸部２２ａが、ロックギヤ２３の凸部２３ｂに接触してしまうと、カム２１が回動できない。その状態、すなわち係合待機状態を図５（ｂ）に示している。図５（ｂ）に示すように出力軸１９ａが所定の位置まで回動しても、カム２１が回動していないあるいは回動できないと、軸部材２６がバネ２８を押圧する。すると、カム２１には回動する方向の荷重が作用し続ける。そのため、ロックギヤ２３が微小に回転して、ロックギヤ２３の凹部２３ａとロックポール２２の凸部２２ａとの位置が一致すると、カム２１が回動して第１ブレーキ機構１９を係合させる。

上述したようにカム２１を構成することにより、カム２１の厚みの範囲内に、軸部材２６や各バネ２７，２８を配置することができるので、カム２１の軸線方向の幅を短くすることができ、カム２１の搭載性を向上させることができる。また、出力軸１９ａが一方に回動するときは、出力軸１９ａと一体となって回転する軸部材２６により、カム２１を押圧して回動させるので、ロックポール２２とカム２１の外周面との摩擦力が大きいときであっても、出力軸１９ａとカム２１とを一体に回転させることができる。そのため、図５（ｃ）に示した状態から図５（ａ）に示す状態に、出力軸１９ａを回動させる場合には、確実にカム２１を回転させることができる。さらに、軸部材２６と出力軸１９ａとの間にバネ２７を設け、軸部材２６の端面２６ｂと空隙２９の外周側の内壁面２９ｂとを傾斜して形成されているので、振動などによりロックポール２２に形成された凸部２２ａが、ロックギヤ２３に形成された凹部２３ａから離脱する方向に荷重を受けたときであっても、カム２１と軸部材２６とが接触していることによりカム２１が回転してしまうことを抑制もしくは防止することができる。すなわち、互いに対向した各傾斜面２６ｂ，２９ｂを係合部材として機能させることにより、振動などによる荷重が、ロックポール２２に作用しても、第１ブレーキ機構１７が解放されてしまうことを抑制もしくは防止することができる。

なお、図４および図５に示すカム２１を、第１ブレーキ機構１７、第２ブレーキ機構１８、パーキングロック機構２０に採用したときは、まず、アクチュエータ１９が所定の角度回動すると、第１ブレーキ機構１７が係合され、さらに、同一方向にアクチュエータ１９が所定の角度回動すると、第１ブレーキ機構１７が解放された後に、第２ブレーキ機構１８が係合され、それとは反対に第１ブレーキ機構１７が係合された状態からアクチュエータ１９を逆方向に所定の角度回動させると、第１ブレーキ機構１７が解放された後に、パーキングロック機構２０が係合されるように、各カムの取り付け角度を定めておけばよい。そのように各カムと取り付けると、アクチュエータ１９の回転角を検出することにより、各ブレーキ機構１７，１８やパーキングロック機構２０の係合および解放を制御することができる。

１…内燃機関、 １ａ，１９ａ…アクチュエータの出力軸、 ２…第１モータ・ジェネレータ、 ３…第２モータ・ジェネレータ、 ４…ドライブシャフト、 ９…動力分割装置、 ９ａ…・シングルピニオン型遊星歯車機構、 ９ｂ…ダブルピニオン型遊星歯車機構、 １３…カウンター軸、 １５…ファイナルギヤ、 １７…第１ブレーキ機構、 １８…第２ブレーキ機構、 １９…アクチュエータ、 ２０…パーキングロック機構、 ２１…カム、 ２５…サイドメンバー、 ２６…軸部材、 ２７，２８…バネ、 Ｖｅ…車両。

Claims (4)

1. 内燃機関に連結された第１回転要素および第１モータ・ジェネレータに連結された第２回転要素ならびに車両の出力部材に動力を出力する第３回転要素を有する動力分割装置と、前記内燃機関の出力軸と平行に配置され、前記車両の出力部材と連結されたギヤを有する他の軸とを備えたハイブリッド車両の動力伝達装置において、
   前記出力軸と同軸上に配置され、前記第１モータ・ジェネレータの回転を停止させる第１ブレーキ機構あるいは前記第１モータ・ジェネレータが力行制御されるときに係合する第２ブレーキ機構の少なくともいずれか一方のブレーキ機構と、
   前記他の軸の回転を停止させた状態を維持するパーキングロック機構と、
   前記ブレーキ機構と前記パーキングロック機構とのそれぞれの係合および解放を制御するアクチュエータと、
   鉛直方向における前記出力軸と前記他の軸との間に配置された前記アクチュエータの出力軸と
   を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の動力伝達装置。
2. 前記車両は、該車両における側面側に前後方向に向けて配置された強度部材であるサイドメンバーを有し、
   前記アクチュエータの出力軸が、鉛直方向におけるサイドメンバーの下方側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。
3. 前記ブレーキ機構およびパーキングロック機構は、前記アクチュエータの出力軸が挿入されかつ該出力軸と動力伝達可能に設けられたカムと、前記アクチュエータの出力軸と一体に回転しかつ前記アクチュエータの出力軸が一方に回転したときに前記カムを押圧するように前記カムの内部に収容された押圧部材と、前記アクチュエータの出力軸が他方に回転したときに前記押圧部材に押圧されて前記カムを回動させる方向に弾性力を作用させるように前記カムに収容された弾性部材とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。
4. 前記ブレーキ機構および前記パーキングロック機構は、前記アクチュエータの出力軸における半径方向の外側に前記押圧部材を押圧するように前記カムの内部に収容された他の弾性部材と、前記押圧部材における端面と該端面と対向した前記カムの内壁面とが傾斜して形成された係合部とを更に備えていることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両の動力伝達装置。

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