JP2015036268A - 車両用駆動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献2から4の技術では、変速装置の出力側に回転電機を備えており、回転電機のための専用のカウンタギヤ機構を設けることなどにより、回転電機から車輪の減速比も大きく確保されている。しかし、軸数が多いため、車両用駆動装置が大型化するなどの問題があった。
前記変速装置は、変速比を変更可能であって、当該変速比に応じて前記入力部材のトルクを変換して前記出力部材に伝達するように構成され、
前記変速装置の前記入力部材と前記出力部材とが第1仮想軸上に配置され、
前記回転電機は、第2仮想軸上に配置され、
前記カウンタギヤ機構は、第3仮想軸上に配置されていると共に、カウンタ入力ギヤと当該カウンタ入力ギヤより小径のカウンタ出力ギヤとが一体回転するように構成され、
前記出力部材に設けられた変速出力ギヤは、前記カウンタ入力ギヤに噛み合い、
前記回転電機のロータと一体回転する電機出力ギヤは、前記カウンタ入力ギヤに噛み合うと共に、前記カウンタ入力ギヤより小径であり、
前記差動歯車機構に設けられた差動入力ギヤは、前記カウンタ出力ギヤに噛み合っている点にある。
また、本願において、「駆動連結」とは、2つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、当該2つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該2つの回転要素が一又は二以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む概念として用いている。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材が含まれ、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。また、このような伝動部材として、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合装置、例えば摩擦係合装置や噛み合い式係合装置等が含まれていてもよい。
また、上記の特徴構成によれば、回転電機の電機出力ギヤは、カウンタ入力ギヤより小径であり、カウンタ出力ギヤは、カウンタ入力ギヤより小径である。そのため、回転電機の回転は、電機出力ギヤ及びカウンタギヤ機構により所定の変速比(減速比)で減速されて、差動歯車機構に伝達される。よって、回転電機専用のカウンタギヤ機構などを設けることなく、回転電機の回転を少なくとも2段階に減速して車輪に伝達させることができる。
よって、回転電機を備えても、歯車機構などを設けることによるコストの増加を抑制できる。
なお、変速入力軸Iが、本発明における「入力部材」に相当し、変速出力部材Oが、本発明における「出力部材」に相当し、出力用差動歯車機構DFが、「差動歯車機構」に相当する。
変速装置TMの変速入力軸Iと変速出力部材Oとが第1仮想軸A1上に配置されている。回転電機MGは、第2仮想軸A2上に配置されている。カウンタギヤ機構CGは、第3仮想軸A3上に配置されている。
カウンタギヤ機構CGは、カウンタ入力ギヤGCiと当該カウンタ入力ギヤGCiより小径のカウンタ出力ギヤGCoとが一体回転するように構成されている。
変速出力部材Oに設けられた変速出力ギヤGToは、カウンタ入力ギヤGCiに噛み合っている。回転電機MGのロータRoと一体回転する電機出力ギヤGMoは、カウンタ入力ギヤGCiに噛み合うと共に、カウンタ入力ギヤGCiより小径である。出力用差動歯車機構DFに設けられた差動入力ギヤGDiは、カウンタ出力ギヤGCoに噛み合っている。
以下、本実施形態に係る車両用駆動装置1について、詳細に説明する。
本実施形態では、図1及び図2に示すように、第1仮想軸A1、第2仮想軸A2、及び第3仮想軸A3は、互いに平行に配置されている。よって、軸方向は、これらの仮想軸で共通した軸方向となる。軸方向において車両用駆動装置1から内燃機関ENGに向かう方向(図1、図2における右側)を軸第一方向X1と規定し、その反対方向である内燃機関ENGから車両用駆動装置1に向かう方向(図1、図2における左側)を、軸第二方向X2と規定している。
内燃機関ENGは、燃料の燃焼により駆動される熱機関であり、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の各種内燃機関を用いることができる。本例では、内燃機関ENGのクランクシャフト等の内燃機関出力軸が、トルクコンバータTCに駆動連結された動力入力軸Ipに駆動連結される。
内燃機関ENGの内燃機関出力軸は、第1仮想軸A1上に配置される。
図2に示すように、車両用駆動装置1を構成するトルクコンバータTC、変速装置TM、カウンタギヤ機構CG、回転電機MG、及び出力用差動歯車機構DFは、ケースCS内に収容されている。ケースCSは、車両用駆動装置1の外側を覆うように形成された外壁を備えている。また、ケースCSは、トルクコンバータTC、変速装置TM、カウンタギヤ機構CG、回転電機MG、及び出力用差動歯車機構DFのそれぞれを、支持するため又は隔離するため、部分的又は全体的に覆った隔壁を備えている。
図1に示すように、トルクコンバータTCは、動力入力軸Ipに伝達された内燃機関ENGの回転駆動力を、内部に充填された作動油を介して、変速装置TM側に伝達する動力伝達装置である。このトルクコンバータTCは、動力入力軸Ipに駆動連結された入力側回転部材としてのポンプインペラTCaと、変速入力軸Iに駆動連結された出力側回転部材としてのタービンランナTCbと、これらの間に設けられ、ワンウェイクラッチを備えたステータTCcと、を備えている。そして、トルクコンバータTCは、内部に充填された作動油を介して、駆動側のポンプインペラTCaと従動側のタービンランナTCbとの間で駆動力の伝達を行う。オイルポンプOPは、ポンプインペラTCaと一体回転するように駆動連結されており、動力入力軸Ipと一体回転する構成となっている。
動力入力軸Ip及びトルクコンバータTCは、第1仮想軸A1上に配置されている。
変速装置TMは、所定の変速比で変速入力軸Iの回転を変速して変速出力部材Oへ伝達すると共に、所定の変速比に応じて変速入力軸Iのトルクを変換して変速出力部材Oに伝達するように構成されている。ここで、変速比は変更可能である。
本実施形態では、変速装置TMは、変速比の異なる複数の変速段を有する有段の自動変速装置である。変速装置TMは、これら複数の変速段を形成するため、遊星歯車機構等の歯車機構及び摩擦係合装置などの係合装置を備えている。変速装置TMは、各変速段の変速比で、変速入力軸Iの回転速度を変速するとともに変速入力軸Iのトルクを変換して、変速出力部材Oへ伝達する。変速装置TMから変速出力部材Oへ伝達されたトルクは、カウンタギヤ機構CG及び出力用差動歯車機構DFを介して左右二つの車軸AXに分配されて伝達され、各車軸AXに駆動連結された車輪Wに伝達される。ここで、変速比は、変速装置TMにおいて各変速段が形成された場合の、変速出力部材Oの回転速度に対する変速入力軸Iの回転速度の比であり、本願では変速入力軸Iの回転速度を変速出力部材Oの回転速度で除算した値である。すなわち、変速入力軸Iの回転速度を変速比で除算した回転速度が、変速出力部材Oの回転速度になる。また、変速入力軸Iから変速装置TMに伝達されるトルクに、変速比を乗算したトルクが、変速装置TMから変速出力部材Oに伝達されるトルクになる。
図1に示すように、回転電機MGは、ケースCSに固定されたステータStと、当該ステータStの径方向内側に回転自在に支持されたロータRoと、を有している。ロータRoは、ロータ軸SRを介して電機出力ギヤGMoと一体回転するように駆動連結されている。回転電機MGは、第2仮想軸A2上に配置されている。
ロータ支持軸SR1の軸方向両側の端部、及び出力ギヤ支持軸SR2の軸方向両側の端部は、それぞれ軸受を介して回転可能な状態でケースCSに支持されている。出力ギヤ支持軸SR2の外周面には、電機出力ギヤGMoが形成されている。
図1に示すように、カウンタギヤ機構CGは、変速出力部材Oの回転を減速して出力用差動歯車機構DFへ伝達する。カウンタギヤ機構CGは、カウンタ入力ギヤGCiと、当該カウンタ入力ギヤGCiより小径のカウンタ出力ギヤGCoとがカウンタ軸SCにより連結されて一体回転するように構成されている。図2に示すように、カウンタ軸SCの軸方向両側の端部は、軸受を介して回転可能な状態でケースCSに支持されている。カウンタギヤ機構CGは、第3仮想軸A3上に配置されている。
カウンタ入力ギヤGCiは、変速出力部材Oに設けられた変速出力ギヤGToに噛み合っている。また、カウンタ入力ギヤGCiは、変速出力ギヤGToとは周方向の異なる位置で、回転電機MGのロータRoと一体回転する電機出力ギヤGMoに噛み合っている(図3参照)。カウンタ出力ギヤGCoは、出力用差動歯車機構DFに設けられた差動入力ギヤGDiに噛み合っている。
出力用差動歯車機構DFは、差動入力ギヤGDiを有し、当該差動入力ギヤGDiに伝達されるトルクを複数の車輪Wに分配して伝達する。本例では、出力用差動歯車機構DFは、互いに噛み合う複数の傘歯車DF1、DF2を用いた差動歯車機構とされており、差動入力ギヤGDiに伝達されるトルクを分配して、それぞれ車軸AXを介して左右2つの車輪Wに伝達する。出力用差動歯車機構DFは、第4仮想軸A4上に配置されている。第4仮想軸A4は、第1仮想軸A1、第2仮想軸A2、及び第3仮想軸A3と平行に配置されている。
各ピニオンギヤDF1は、左右二つのサイドギヤDF2の双方と噛み合っている。差動キャリアDF4が回転すると、差動キャリアDF4と共に回転するピニオンギヤDF1を介して、左右二つのサイドギヤDF2が回転し、各サイドギヤDF2に駆動連結された各車軸AXが回転する。そして、各車軸AXが回転すると、各車軸AXに駆動連結された各車輪Wが回転する。なお、各ピニオンギヤDF1は、ピニオン回転軸DF3周りに回転することにより、左右二つのサイドギヤDF2を差動動作させる。
次に、本実施形態に係る車両用駆動装置1の詳細構成について説明する。
図1から図3に示すように、変速装置TMの変速出力部材Oに設けられた変速出力ギヤGToは、カウンタ入力ギヤGCiに噛み合っている。また、回転電機MGのロータRoと一体回転する電機出力ギヤGMoは、カウンタ入力ギヤGCiに噛み合っている。カウンタ出力ギヤGCoは、出力用差動歯車機構DFの差動入力ギヤGDiに噛み合っている。このように、回転電機MGの電機出力ギヤGMoを、変速装置TMの変速出力ギヤGToが噛み合うカウンタ入力ギヤGCiに噛み合うように構成することで、回転電機MG専用のカウンタギヤ機構などを設けることなく、回転電機MGを車輪Wに駆動連結させることができる。
本実施形態では、中間領域DMに対して軸第一方向X1側に設定した領域を第一領域D1とし、中間領域DMに対して軸第二方向X2側に設定した領域を第二領域D2とする。第一領域D1に、構成部材としての第二クラッチC2が配置され、第二領域D2に、構成部材としての遊星歯車機構PLG、第一クラッチC1、第三クラッチC3、第一ブレーキB1、第二ブレーキB2、及びワンウェイクラッチF1が配置されている。中間領域DMに、構成部材としての変速出力ギヤGTo及び変速出力部材Oが配置されている。
各仮想軸A1、A2、A4上に配置された変速装置TM、回転電機MG、及び出力用差動歯車機構DFは、軸方向視で、外形が各仮想軸を中心とした円形状になっており、軸方向視で互いに隣接するように配置されているため、軸方向視でそれらの間の隙間を最小限にすることができている。
よって、車両用駆動装置1の各構成要素を、互いに近接させて配置して、車両用駆動装置1の全体の外形を小型化することができる。
車両用駆動装置1は、パーキングロック機構PRを備えている。パーキングロック機構PRは、パーキングギヤPGと、パーキングギヤPGに係合して当該パーキングギヤPGの回転を規制する係合部材PSと、を有している。パーキングギヤPGは、変速出力部材Oから差動入力ギヤGDiまでの動力伝達経路中のいずれかの回転要素と一体回転するように設けられる。本実施形態では、パーキングギヤPGは、図1及び図2に示すように、第1仮想軸A1上に配置され、変速出力部材Oと一体回転するように設けられている。よって、パーキングギヤPGを、第2仮想軸A2上に配置された回転電機MG、及び第3仮想軸A3上に配置されたカウンタギヤ機構CGと干渉しないように配置することができるので、回転電機MGの配置の自由度を高めることができる。
また、図3に示すように、係合部材PSは、ケースCSに固定された揺動支点PS1を中心に揺動可能であり、係合部材PSには爪部PS2が一体的に形成されている。不図示のカム機構等により係合部材PSは所定の可動範囲内で揺動する。パーキングギヤPGに爪部PS2が噛み合ってこれらが係合した状態では、パーキングロック機構PRは変速出力部材Oの回転を強制停止させる。一方、パーキングギヤPGに爪部PS2が噛み合わずにこれらが係合解除された状態では、パーキングロック機構PRは変速出力部材Oの回転を許容する。
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
この場合でも、変速装置TMは、歯車機構及び係合装置が第1仮想軸A1の軸方向に並ぶ第一領域D1と第二領域D2とに分かれて配置され、第一領域D1と第二領域D2との間の中間領域DMに変速出力ギヤGToが配置されると好適である。
この場合でも、第1及び第2のカウンタ入力ギヤGCiは、カウンタ出力ギヤGCoよりも大径とされ、回転電機MGの電機出力ギヤGMoは、第2のカウンタ入力ギヤGCiより小径とされる。また、ロータRoから差動入力ギヤGDiまでの減速比は、変速出力部材Oから差動入力ギヤGDiまでの減速比より大きくされる。
また、第2のカウンタ入力ギヤGCiは、第1のカウンタ入力ギヤGCiの軸第二方向X2側に配置され、カウンタ出力ギヤGCoは、第1のカウンタ入力ギヤGCiの軸第一方向X1側に配置される。
変速装置TMの軸第一方向X1側の端部の領域に変速出力ギヤGToが配置される場合では、回転電機MGは、変速出力ギヤGToに噛み合うカウンタ入力ギヤGCiに対して軸第二方向X2側であって、変速装置TMの径方向外側の空間に配置される。カウンタ出力ギヤGCoは、カウンタ入力ギヤGCiに対して軸第一方向X1側に配置されてもよいし、カウンタ入力ギヤGCiに対して軸第二方向X2側であって回転電機MGに対して軸第一方向X1側に配置されてもよい。
変速装置TMの軸第二方向X2側の端部の領域に変速出力ギヤGToが配置される場合では、回転電機MGは、変速出力ギヤGToに噛み合うカウンタ入力ギヤGCiに対して軸第一方向X1側であって、変速装置TMの径方向外側の空間に配置される。カウンタ出力ギヤGCoは、カウンタ入力ギヤGCiに対して軸第二方向X2側に配置されてもよいし、カウンタ入力ギヤGCiに対して軸第一方向X1側であって回転電機MGに対して軸第二方向X2側に配置されてもよい。
A1 :第1仮想軸
A2 :第2仮想軸
A3 :第3仮想軸
A4 :第4仮想軸
CG :カウンタギヤ機構
CS :ケース
D1 :第一領域
D2 :第二領域
DM :中間領域
DF :出力用差動歯車機構(差動歯車機構)
ENG :内燃機関
GCi :カウンタ入力ギヤ
GCo :カウンタ出力ギヤ
GDi :差動入力ギヤ
GMo :電機出力ギヤ
GTo :変速出力ギヤ
I :変速入力軸(入力部材)
Ip :動力入力軸
LC :ロックアップクラッチ
MG :回転電機
O :変速出力部材(出力部材)
PLG :遊星歯車機構
PG :パーキングギヤ
PR :パーキングロック機構
PS :係合部材
Ro :ロータ
SC :カウンタ軸
SR :ロータ軸
TC :トルクコンバータ
TM :変速装置
W :車輪
X1 :軸第一方向
X2 :軸第二方向
Claims (6)
- 内燃機関に駆動連結される入力部材の回転を変速して出力部材へ伝達する変速装置と、複数の車輪に駆動力を分配する差動歯車機構と、前記出力部材の回転を減速して前記差動歯車機構へ伝達するカウンタギヤ機構と、回転電機と、を備えた車両用駆動装置であって、
前記変速装置は、変速比を変更可能であって、当該変速比に応じて前記入力部材のトルクを変換して前記出力部材に伝達するように構成され、
前記変速装置の前記入力部材と前記出力部材とが第1仮想軸上に配置され、
前記回転電機は、第2仮想軸上に配置され、
前記カウンタギヤ機構は、第3仮想軸上に配置されていると共に、カウンタ入力ギヤと当該カウンタ入力ギヤより小径のカウンタ出力ギヤとが一体回転するように構成され、
前記出力部材に設けられた変速出力ギヤは、前記カウンタ入力ギヤに噛み合い、
前記回転電機のロータと一体回転する電機出力ギヤは、前記カウンタ入力ギヤに噛み合うと共に、前記カウンタ入力ギヤより小径であり、
前記差動歯車機構に設けられた差動入力ギヤは、前記カウンタ出力ギヤに噛み合っている車両用駆動装置。 - 前記ロータから前記差動入力ギヤまでの減速比は、前記出力部材から前記差動入力ギヤまでの減速比より大きい請求項1の車両用駆動装置。
- 前記回転電機は、当該回転電機の径方向に見て前記変速装置と重複する部分を有すると共に、当該回転電機の軸方向に見て前記カウンタギヤ機構と重複する部分を有するように配置されている請求項1又は2に記載の車両用駆動装置。
- 前記変速装置は、構成部材として歯車機構と係合装置とを備え、前記構成部材が前記第1仮想軸の軸方向に並ぶ第一領域と第二領域とに分かれて配置され、前記第一領域と前記第二領域との間に前記変速出力ギヤが配置されている請求項1から3のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
- 前記出力部材から前記差動入力ギヤまでの動力伝達経路中のいずれかの回転要素と一体回転するように設けられるパーキングギヤと、当該パーキングギヤに係合して当該パーキングギヤの回転を規制する係合部材と、を有するパーキングロック機構を更に備え、前記パーキングギヤは、前記第1仮想軸上に配置されている請求項1から4のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
- 前記変速装置は、前記入力部材の回転方向と前記出力部材の回転方向とが同じになる正転伝達状態と、これらの回転方向が逆になる逆転伝達状態とを変更可能に構成されている請求項1から5のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
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