JP6213449B2 - 車両の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチ手段を介して駆動輪に連結されたモータを有する車両の駆動装置に関し、車両の動力伝達技術の分野に属する。

近年、駆動源としてエンジンとモータとを備えたハイブリッド車の実用化等に伴い、車両の駆動装置として種々のものが提案され或いは実用化されている。

例えば、特許文献１に開示された車両は、一般的なフロントエンジン・フロントドライブ方式（ＦＦ式）で採用される、エンジン、変速機及び前輪差動装置からなる前輪用駆動装置に加えて、モータ、減速機及び後輪差動装置を有する後輪用の駆動装置を備えている。この後輪用の駆動装置は、モータの駆動が停止された状態でエンジンによる前輪駆動走行が行われているときに後輪によるモータの連れ回りを防止するためのクラッチ機構を備えている。

特許文献１の後輪用の駆動装置において、クラッチ機構は、減速機と後輪差動装置との間に設けられた多板クラッチと、該多板クラッチを締結するための電磁式クラッチ機構とを備えている。エンジンによる前輪駆動走行が行われるときは、電磁式クラッチ機構がオフされることで多板クラッチが解放され、これにより、モータと後輪との間の動力伝達が遮断されることで、後輪によるモータの連れ回りが防止される。一方、電磁式クラッチ機構がオンされると、モータの動力が減速機、多板クラッチ及び後輪差動装置を介して後輪に伝達され、四輪駆動状態が実現される。

特許文献２には、エンジンから変速機を介して出力された動力を前輪に伝達する前輪差動装置、エンジンから変速機を介して出力された動力を後輪側へ取り出すトランスファ装置、トランスファ装置から後方へ延びるプロペラシャフト、プロペラシャフトの後端に電子制御カップリングを介して連結された後輪差動装置、前輪とプロペラシャフトとの間を断接するようにトランスファ装置に設けられた前輪側クラッチ、プロペラシャフトと後輪との間を断接するように後輪側の車軸に設けられた後輪側クラッチ、及び、プロペラシャフト上に設けられたモータを備えた車両の駆動装置が開示されている。

特許文献２の駆動装置において、前輪側及び後輪側のクラッチは、ソレノイドバルブ等のアクチュエータによってオン・オフ制御される電磁クラッチである。電子制御カップリングは、電子制御によって締結力が無段階に調整されるものであり、四輪駆動状態において、電子制御カップリングの締結力が制御されることによって、エンジンから前後輪へ伝達されるトルクの配分が制御される。一般に、この締結力の制御は、電磁式クラッチ機構等の制御によって行われる。

また、特許文献２の駆動装置において、モータのロータはプロペラシャフトに結合されており、前輪側又は後輪側のクラッチを締結するとき、モータの駆動によってプロペラシャフトの回転数が調整されることで、円滑な締結が行われるように構成されている。前輪側及び後輪側のクラッチと電子制御カップリングとが締結状態であるとき、車両は四輪駆動状態となり、これらが解放状態であるとき、車両は前輪駆動状態となる。

特開２００３−１１３８７４号公報 特開２０１３−１１６６９７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された後輪用の駆動装置では、後輪とモータとの間を断接する多板クラッチの締結及び解放を行うために、さらに電磁式クラッチ機構を搭載する必要があるため、部品点数の増加、構造及び制御の複雑化、並びに駆動装置全体の大型化を招くことになる。

また、特許文献２に開示された駆動装置では、前輪駆動状態と四輪駆動状態との間の切り換えを行う電子制御カップリングの締結力を制御するために、電磁式クラッチ機構等のアクチュエータを搭載する必要があるため、同様の問題が生じることになる。

そこで、本発明は、クラッチ手段を介して駆動輪に連結されたモータを有する車両の駆動装置において、クラッチ手段を作動させるための専用のアクチュエータを廃止することで、部品点数の低減、構造及び制御の簡素化、並びに駆動装置のコンパクト化を図ることを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る車両の駆動装置は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明に係る車両の駆動装置は、
入力要素、出力要素及び反力要素を有するプラネタリギヤ機構と、
前記入力要素に連結されたモータと、
前記出力要素と駆動輪との間を断接するクラッチ手段と、
前記反力要素に連結され、前記モータの出力が前記入力要素に入力されたときに前記反力要素に作用するトルクにより軸方向力を発生させて前記クラッチ手段を締結するカム機構と、を備え、前記プラネタリギヤ機構の出力要素と前記クラッチ手段の摩擦板が係合される係合部材とが一体に設けられていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明に係る車両の駆動装置は、前記請求項１に記載の発明において、
前記モータとは別に、前記駆動輪に連結された駆動源を備えたことを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明に係る車両の駆動装置は、前記請求項１に記載の発明において、
前記モータとは別の駆動源と、
前記駆動源の出力を前輪又は後輪の一方に伝達する動力伝達装置と、
前記動力伝達装置から前輪又は後輪の他方に動力を伝達する駆動軸と、を更に備え、
前記クラッチ手段は、前記駆動軸上に設けられていることを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明によれば、モータと駆動輪との間を断接するクラッチ手段は、モータの停止時にはカム機構による軸方向力が発生しないことによって機械的に解放され、モータの回転時にはカム機構により発生される軸方向力によって機械的に締結される。このように、モータから駆動輪への動力伝達を開始又は停止するためにモータがオン又はオフされたときに、クラッチ手段の締結又は解放が機械的に実現されるため、クラッチ手段を作動させるための電磁式クラッチ機構などの専用のアクチュエータを廃止することができる。そのため、部品点数の低減、構造及び制御の簡素化、並びに、駆動装置全体のコンパクト化を図ることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、モータの駆動が停止されることにより、駆動輪とプラネタリギヤ機構の出力要素との間の動力伝達が切断されるため、モータの駆動停止中において、モータとは別の駆動源からの動力によって車両が走行しているとき、駆動輪によるモータの連れ回りが防止され、これにより、モータの過回転が防止される。このような過回転防止を果たすクラッチ手段は、モータのオン又はオフによってカム機構を介して機械的に締結又は解放されるため、該クラッチ手段を作動させる専用のアクチュエータを廃止することができ、上述した効果を得ることができる。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、モータの駆動停止中には、前輪と後輪との間の動力伝達が切断されるようにクラッチ手段が機械的に解放されることで、モータとは別の駆動源によって前輪のみ又は後輪のみが駆動される二輪駆動状態となり、モータの駆動中には、前輪と後輪とが駆動連結されるようにクラッチ手段が機械的に締結されることで、四輪駆動状態となる。このような二輪駆動と四輪駆動との間での切り換え機能を果たすクラッチ手段は、モータのオン又はオフによってカム機構を介して機械的に締結又は解放されるため、該クラッチ手段を作動させる専用のアクチュエータを廃止することができ、上述した効果を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る車両の駆動装置を示す全体図である。 図１に示す駆動装置の一部を示す断面図である。 図１に示す駆動装置の要部を示す図２の拡大図である。 図１に示す駆動装置のカム機構を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る車両の駆動装置を示す全体図である。 図５に示す駆動装置の一部を示す断面図である。 図５に示す駆動装置の要部を示す図６の拡大図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１〜図４を参照しながら、第１実施形態に係る車両の駆動装置１について説明する。

図１に示すように、駆動装置１は、ＦＦ式のハイブリッド車に搭載されるものであり、車両走行用の駆動源として、例えばエンジンルームに搭載されたエンジン２と、例えば右側の駆動輪３６に連結されたドライブシャフト３０上に配設されたモータ５１とを備えている。ただし、モータ５１は、左側の駆動輪４６に連結されたドライブシャフト４０上に配設されてもよい。

エンジン２は横置き式であり、エンジン２の車幅方向の例えば左側にはトランスアクスル３が並設されている。トランスアクスル３は、例えばトルクコンバータ５を介してエンジン２の出力軸に連結された変速機６と、該変速機６の出力を左右のドライブシャフト３０，４０に伝達する差動装置１０とを備えている。

変速機６は例えば有段式の自動変速機であるが、手動変速機または無段変速機であってもよい。変速機６の出力ギヤ７は、差動装置１０のデフケース１２に固定されたデフリングギヤ１４に噛合されており、これにより、エンジン２の出力は変速機６を介して差動装置１０のデフケース１２に伝達される。変速機６の変速機構及び差動装置１０は、トランスアクスルケース４に収容されている。

差動装置１０及びこれに連結された左右のドライブシャフト３０，４０は、エンジン２よりも車両後方側に配設されている。差動装置１０は、車幅方向の中央よりも左側にオフセットして配置されており、右側のドライブシャフト３０は左側のドライブシャフト４０よりも長尺とされている。

各ドライブシャフト３０，４０は、差動装置１０に連結されたデフ側シャフト部材３１，４１と、自在継手３４，４４を介してデフ側シャフト部材３１，４１に連結された中間シャフト部材３２，４２と、一端側において自在継手３５，４５を介して中間シャフト部材３２，４２に連結されるとともに他端側において駆動輪３６，４６に連結された駆動輪側シャフト部材３３，４３とを備えている。

差動装置１０において、デフケース１２を貫通するピニオンシャフト１５上には、互いに対向する一対のピニオンギヤ１６，１７が回転可能に設けられ、これらのピニオンギヤ１６，１７に跨がって左右のサイドギヤ１８，１９が噛合されている。デフケース１２には、左右のシャフト挿通部１２ａ，１２ｂがサイドギヤ１８，１９に対応して設けられている。各シャフト挿通部１２ａ，１２ｂには、ドライブシャフト３０，４０のデフ側シャフト部材３１，４１が挿通され、デフ側シャフト部材３１，４１の先端は、サイドギヤ１８，１９にスプライン嵌合されている。これにより、変速機６から差動装置１０のデフケース１２に伝達された動力は、走行状況に応じた回転差となるように左右のドライブシャフト３０，４０に伝達される。

右側のデフ側シャフト部材３１，４１上には、差動装置１０側から順に、クラッチ７０、減速機６０及びモータ５１が配設されている。これらモータ５１、減速機６０及びクラッチ７０は、ユニットケース１１０に収容された状態でユニット化されており、モータユニット５０を構成している。該モータユニット５０は、エンジン２の後方且つ差動装置１０の右側に生じるスペースを利用して配設されている。

図２に示すように、ユニットケース１１０は、相互に結合された複数のケース部材１１１，１１２，１１３，１１４で構成されている。ユニットケース１１０の車幅方向外側の端部を構成するケース部材１１３は、ブラケット１２４を介してエンジン２のシリンダブロックに取り付けられている。

また、該ケース部材１１３は、デフ側シャフト部材３１の半周分を覆うような半割れ状に形成された支持部１１８を備えている。該支持部１１８には、デフ側シャフト部材３１の残りの半周分を覆うような半割れ状に形成されたブラケット１２０が対向配置されており、ボルト１２２によって支持部１１８とブラケット１２０が結合されている。これにより、デフ側シャフト部材３１の駆動輪３６側の端部は、支持部１１８とブラケット１２０とで形成された筒状部の内周面に軸受１０８を介して支持されている。

軸受１０８の差動装置１０側に隣接する位置には、デフ側シャフト部材３１とケース部材１１３との間にこれらの相対回転を許容するように介装されたオイルシール１０６が配設されている。

モータユニット５０は、クラッチ７０、減速機６０及びモータ５１とデフ側シャフト部材３１とを仕切るように軸方向に延びる筒状の仕切部材１００を備えている。デフ側シャフト部材３１は仕切部材１００を貫通しており、仕切部材１００の内周面とデフ側シャフト部材３１の外周面との間には隙間が設けられている。仕切部材１００の差動装置１０側の端部は、Ｏリング１０２を介して後述するスリーブ７２ａの内周面に圧入されている。これにより、仕切部材１００は、スリーブ７２ａと一体回転するようになっている。仕切部材１００の駆動輪３６側の端部は、仕切部材１００とケース部材１１３との間の相対回転を許容するオイルシール１０４を介してケース部材１１３に回転可能に支持されている。

モータ５１は、ケース部材１１２に固定されたステータ５２と、ステータ５２の内側に回転自在に設けられたロータ５３と、ロータ５３と一体回転するようにロータ５３の内側に固定された出力軸５４とを備えている。ステータ５２は、磁性体からなるステータコアにコイルが巻回されて構成されている。ロータ５３は、筒状の磁性体で構成されており、ステータ５２に電力が供給されたときに生じる磁力により回転する。出力軸５４は、仕切部材１００の外側に隙間を空けて配置されており、ロータ５３よりも差動装置１０側において軸受５５を介してケース部材１１２に支持され、ロータ５３よりも駆動輪３６側において軸受５６を介してケース部材１１３に支持されている。

減速機６０は、軸受５５を挟んでモータ５１に軸方向に隣接して配置されており、デフ側シャフト部材３１上に配設された第１プラネタリギヤ機構６０ａ及び第２プラネタリギヤ機構６０ｂを備えている。第１プラネタリギヤ機構６０ａ、第２プラネタリギヤ機構６０ｂは、モータ５１側からこの順で軸方向に並べて配置されている。

第１プラネタリギヤ機構６０ａは、入力要素としての第１サンギヤ６１ａ、反力要素としての第１リングギヤ６２ａ、及び、出力要素としての第１キャリヤ６３ａを備えている。同様に、第２プラネタリギヤ機構６０ｂは、入力要素としての第２サンギヤ６１ｂ、反力要素としての第２リングギヤ６２ｂ、及び、出力要素としての第２キャリヤ６３ｂを備えている。

第１リングギヤ６２ａと第２リングギヤ６２ｂは、共通のリングギヤ部材６２からなる一体部材である。リングギヤ部材６２は、ケース部材１１２の内側に固定されることなく嵌合している。リングギヤ部材６２は、後述するカム機構８０を介してケース部材１１１に固定されており、カム機構８０が作動することにより、第１、第２リングギヤ６２ａ，６２ｂの回転が規制される。

第１サンギヤ６１ａ及び第２サンギヤ６１ｂは、仕切部材１００の外側に隙間を空けて配置されている。第１サンギヤ６１ａは、モータ５１の出力軸５４と一体に設けられており、これにより、モータ５１の出力が第１サンギヤ６１ａに入力される。第１リングギヤ６２ａが固定された状態で第１サンギヤ６１ａに入力された回転は、減速されて第１キャリヤ６３ａから出力される。

第２サンギヤ６１ｂは、第１キャリヤ６３ａと一体に設けられており、これにより、第１プラネタリギヤ機構６０ａで減速されたモータ５１の出力が第２サンギヤ６１ｂに入力される。第２リングギヤ６２ｂが固定された状態で第２サンギヤ６１ｂに入力された回転は、減速されて第２キャリヤ６３ｂから出力される。

このように、モータ５１の出力は、第１プラネタリギヤ機構６０ａによって減速されるとともに、この減速された出力は、第２プラネタリギヤ機構６０ｂによって更に減速されて、クラッチ７０を介して差動装置１０のデフケース１２に伝達される。このような２段階の減速によって、モータ５１からデフケース１２に伝達されるトルクが十分に増大されるため、モータ５１の小型化を図ることができ、これにより、モータユニット５０の車載性が向上する。

ところで、減速機６０の入力部である第１サンギヤ６１ａから出力部である第２キャリヤ６３ｂまでの動力伝達を迅速且つ確実に行うためには、モータ５１の出力が減速機６０に入力されたときに、減速機６０のいずれかの回転要素に反力が生じる必要がある。

この点に関して、リングギヤ部材６２は、後述するカム機構８０の非作動時において、第１キャリヤ６３ａ及び第２キャリヤ６３ｂ以外のいずれの部材にも連結されていないため、モータ５１の出力が第１サンギヤ６１ａに入力されたときに、第１リングギヤ６２ａ及び第２リングギヤ６２ｂに反力が生じない。また、クラッチ７０の解放状態において、減速機６０の出力部である第２キャリヤ６３ｂは、出力側に位置するいずれの部材にも連結されていないため、モータ５１の出力が第１サンギヤ６１ａに入力されたとき、第２キャリヤ６３ｂ及びその入力側に位置する第２サンギヤ６１ｂ、第１キャリヤ６３ａ及び第１サンギヤ６１ａにも反力は生じない。

そこで、本実施形態では、第１キャリヤ６３ａに常時接触する摩擦部材６６がケース部材１１２に取り付けられており、これにより、モータ５１の出力が第１サンギヤ６１ａに入力されたとき、第１キャリヤ６３ａに反力を生じさせることができる。摩擦部材６６は、周方向に間隔を空けて複数設けられている。各摩擦部材６６は、第１キャリヤ６３ａのモータ５１側の側面に当接するように配設され、ケース部材１１２の壁部１１２ａ内に設けられた弾性部材６７によって差動装置１０側へ軸方向に付勢されている。ただし、第１キャリヤ６３ａの回転抵抗を抑制するために、第１キャリヤ６３ａに対する摩擦部材６６の押圧力は、第１キャリヤ６３ａに所要の反力を生じさせ得る最低限の力であることが好ましい。

クラッチ７０は、後述するカム機構８０を挟んで減速機６０に軸方向に隣接して配置されている。クラッチ７０は、第２プラネタリギヤ機構６０ｂの第２キャリヤ６３ｂの内周端部から差動装置１０側へ軸方向に延びるように第２キャリヤ６３ｂと一体に設けられたハブ７１と、ハブ７１の外側に配置されたドラム７２とを備えている。

図３に示すように、ハブ７１とドラム７２の間には、これらに交互に係合された複数の摩擦板７３が軸方向に略直角に配設されている。これらの摩擦板７３の減速機６０側には、これらの摩擦板７３を締結する押圧部材７６が配設されている。押圧部材７６は、軸方向に略直角に配置されたディスク状の部材である。押圧部材７６の外周端部はドラム７２にスプライン嵌合されている。ドラム７２の内周端部には、差動装置１０側へ軸方向に延びるスリーブ７２ａが設けられている。スリーブ７２ａの先端は、ユニットケース１１０の外側へ突出するようにケース部材１１４の先端よりも差動装置１０側へ延びている。

スリーブ７２ａの先端の外周面は、差動装置１０のデフケース１２における右側のシャフト挿通部１２ａの内周面にスプライン嵌合している。これにより、スリーブ７２ａはデフケース１２と一体回転する。また、クラッチ７０が締結されることにより減速機６０の出力部である第２キャリヤ６３ｂとデフケース１２とが接続されると、モータ５１の動力は、減速機６０を介してデフケース１２に伝達されるようになっている。これにより、デフケース１２においてエンジン２の動力とモータ５１の動力が合流し、この合流した動力がドライブシャフト３０，４０を介して駆動輪３６，４６に伝達される。

ユニットケース１１０内において、クラッチ７０の差動装置１０側にはギヤ式のオイルポンプ９０が配設されている。オイルポンプ９０は、スリーブ７２ａ上に配設されており、２つのケース部材１１１，１１４によって軸方向の両側から挟み込まれることで、軸方向に位置決めされている。オイルポンプ９０は、スリーブ７２ａの回転によって駆動される。オイルポンプ９０から吐出されたオイルは、仕切部材１００の外側且つユニットケース１１０の内側の空間に供給され、これにより、モータ５１の冷却、並びに、減速機６０及びクラッチ７０の潤滑が可能となっている。

図３及び図４を参照しながら、カム機構８０の構成について説明する。なお、図４は、カム機構８０の一部を径方向から見た断面図であり、より具体的に、図４（ａ）はカム機構８０の非作動状態、図４（ｂ）はカム機構８０の作動状態をそれぞれ示す。

カム機構８０は、リングギヤ部材６２の差動装置１０側の端部に一体に設けられたパイロットカム８１と、パイロットカム８１に対向配置されたメインカム８３と、パイロットカム８１とメインカム８３との間に介在する複数のボール８６とを備えたボールカム機構である。

パイロットカム８１は、リングギヤ部材６２の差動装置１０側端部の全周に亘ってリング状に設けられている。パイロットカム８１は、第２キャリヤ６３ｂの径方向外側において、第２キャリヤ６３ｂと軸方向にオーバラップして配置されている。パイロットカム８１には、差動装置１０側に開放したカム溝８２が設けられている。カム溝８２は、径方向に延びる例えば断面三角形の溝であり、周方向に間隔を空けて複数設けられている。

メインカム８３は、軸方向に略直角に配置されたディスク状の部材であり、全周に亘ってパイロットカム８１に対向している。軸方向において、メインカム８３は、押圧部材７６とパイロットカム８１との間に配置されている。メインカム８３の内径はパイロットカム８１の内径よりも小さく、メインカム８３の外径はパイロットカム８１の外径よりも大きい。メインカム８３におけるパイロットカム８１のカム溝８２との各対向部には、パイロットカム８１側に開放したカム溝８４が設けられている。カム溝８４は、径方向に延びる例えば断面三角形の溝である。

メインカム８３の外周端部は、ケース部材１１１の内周面にスプライン嵌合しており、これにより、メインカム８３は、ユニットケース１１０に対して回転不能且つ軸方向移動可能に固定されている。メインカム８３と押圧部材７６との間にはスラストベアリング７８が介装されており、これにより、メインカム８３と押圧部材７６との間の相対回転が許容されている。スラストベアリング７８は、メインカム８３におけるカム溝８４よりも径方向内側部分に対向配置されている。

パイロットカム８１及びメインカム８３のカム溝８２，８４間の各対向部にはボール８６が設けられている。各ボール８６は、パイロットカム８１のカム溝８２とメインカム８３のカム溝８４とに嵌まり込んだ状態で、パイロットカム８１とメインカム８３との間に保持されている。

上述のように、メインカム８３はユニットケース１１０に対して回転不能であるのに対して、パイロットカム８１と一体のリングギヤ部材６２はユニットケース１１０に対して回転可能である。そのため、図４（ｂ）に示すように、モータ５１の出力が減速機６０に入力されることで、第１サンギヤ６１ａのトルクが第１キャリヤ６３ａを介してリングギヤ部材６２に作用したとき、リングギヤ部材６２と一体のパイロットカム８１に作用する周方向Ａの動力は、ボール８６を介して軸方向Ｂの動力に変換されてメインカム８３に伝達される。これにより、メインカム８３は、パイロットカム８１から遠ざかるように軸方向に僅かに移動し、該メインカム８３によってクラッチ７０の押圧部材７６が軸方向の差動装置１０側へ押し付けられることで、該押圧部材７６の差動装置１０側において軸方向に並べられた複数の摩擦板７３が締結される。

このようにしてクラッチ７０が締結されると、減速機６０とデフケース１２との間が動力伝達状態となり、モータ５１の動力は、デフケース１２を介してドライブシャフト３０，４０に伝達され得る。そのため、エンジン２の動力によって車両が走行しているとき、更にモータ５１を駆動することで、ドライブシャフト３０，４０に伝達されるトルクを増大させることができる。

一方、モータ５１が停止しているとき、図４（ａ）に示すように、リングギヤ部材６２及びパイロットカム８１にはトルクが発生しないため、メインカム８３に軸方向力が発生せず、これにより、クラッチ７０は解放状態となる。そのため、モータ５１の駆動が停止され、エンジン２の動力のみによって車両が走行しているとき、クラッチ７０の解放によりデフケース１２と減速機６０との間の動力伝達が切断されるため、駆動輪３６，４６によるモータ５１の連れ回りが防止され、これにより、駆動輪３６，４６側から伝達される回転が減速機６０により増速されてモータ５１に入力されることによるモータ５１の過回転が防止される。

以上のように、クラッチ７０は、上記のような簡素な構成のカム機構８０を介して減速機６０に連結されていることで、モータ５１の駆動時には、カム機構８０の軸方向力によって機械的に締結され、モータ５１の停止時には、カム機構８０が作動しないことにより機械的に解放される。そのため、クラッチ７０を締結又は解除するために、電磁式クラッチ機構などの専用のアクチュエータを設けたり、該アクチュエータの作動を制御したりする必要がなく、モータ５１をオン・オフ制御するだけで、機械的にクラッチ７０が締結又は解除される。

また、カム機構８０は、減速機６０のリングギヤ部材６２と一体に設けられたリング状のパイロットカム８１、パイロットカム８１に対向配置されたディスク状のメインカム８３、及び、パイロットカム８１とメインカム８３との間に介在するボール８６からなる簡素でコンパクトな構造を有する。

したがって、従来のハイブリッド車においてモータの連れ回りを防止するためのクラッチの作動のために設けられているような大型で複雑な構造を有するアクチュエータに代えて、簡素でコンパクトなカム機構８０が用いられることで、部品点数の低減、構造及び制御の簡素化、並びに、駆動装置１全体のコンパクト化を図ることができる。

［第２実施形態］
図５〜図７を参照しながら、第２実施形態に係る車両の駆動装置２０１について説明する。

図５に示すように、駆動装置２０１は、前輪駆動状態と四輪駆動状態との間で切り換え可能なハイブリッド車に搭載されるものであり、車両走行用の駆動源として、例えばエンジンルームに搭載されたエンジン２０２と、プロペラシャフト２２０上に配設されたモータ２５１とを備えている。

エンジン２０２は横置き式であり、エンジン２０２の出力軸には、例えばトルクコンバータ２０５を介して変速機２０６が連結されている。変速機２０６は例えば有段式の自動変速機であるが、手動変速機または無段変速機であってもよい。変速機２０６は、前輪用差動装置２１０と共に前輪２１５，２１６用の動力伝達装置を構成している。具体的に、エンジン２０２の出力は変速機２０６を介して前輪用差動装置２１０に伝達され、前輪用差動装置２１０に伝達された動力は、走行状況に応じた回転差となるように、前輪２１５，２１６に連結された左右のドライブシャフト２１３，２１４に伝達される。

一方のドライブシャフト２１３上には、変速機２０６を介して前輪用差動装置２１０に伝達されたエンジン２０２の出力を後輪２３５，２３６側へ取り出すトランスファ装置２１２が配設されている。トランスファ装置２１２は、その入力側において前輪用差動装置２１０に連結され、出力側において自在継手２２４を介してプロペラシャフト２２０に連結されている。

プロペラシャフト２２０は、トランスファ装置２１２により取り出された動力を後輪２３５，２３６側へ伝達するものであり、自在継手２２４から後方へ延びるフロントシャフト２２１と、自在継手２２５を介してフロントシャフト２２１の後端部に連結されたリヤシャフト２２２とを備えている。

プロペラシャフト２２０のリヤシャフト２２２上にはクラッチ２７０が設けられており、リヤシャフト２２２は、クラッチ２７０から前方に延びる第１リヤシャフト２２２ａと、クラッチ２７０から後方に延びる第２リヤシャフト２２２ｂとに分割されている。第１リヤシャフト２２２ａと第２リヤシャフト２２２ｂとの間の動力伝達は、クラッチ２７０の締結又は解放によって連結又は遮断される。第２リヤシャフト２２２ｂ上には、前記モータ２５１と、該モータ２５１の出力を減速してプロペラシャフト２２０に伝達する減速機２６０が配設されている。

クラッチ２７０、減速機２６０及びモータ２５１は、プロペラシャフト２２０上において車両前方側からこの順で並べて配置されており、ユニットケース３１０に収容された状態でユニット化されることで後述のモータユニット２５０を構成している。

プロペラシャフト２２０の第２リヤシャフト２２２ｂの後端部は後輪用差動装置２３０に連結されている。これにより、クラッチ２７０の締結時には、トランスファ装置２１２から取り出されたエンジン２の動力は、プロペラシャフト２２０を介して後輪用差動装置２３０に伝達され、後輪用差動装置２３０に伝達された動力は、走行状況に応じた回転差となるように、後輪２３５，２３６に連結された左右のドライブシャフト２３３，２３４に伝達される。

以上のように構成された車両の駆動装置２０１によれば、クラッチ２７０の締結により四輪駆動状態となり、クラッチ２７０の解放により前輪駆動状態となる。

図６及び図７を参照しながら、モータユニット２５０の構成について説明する。

図６に示すように、ユニットケース３１０は、相互に結合された複数のケース部材３１１，３１２，３１３，３１４で構成されている。ユニットケース３１０の車両後方側の端部を構成するケース部材１１３は、後輪用差動装置２３０のハウジング２３１に結合されている。

モータ２５１は、ケース部材３１２に固定されたステータ２５２と、ステータ２５２の内側に回転自在に設けられたロータ２５３と、ロータ２５３と一体回転するようにロータ２５３の内側に固定された出力軸２５４とを備えている。ステータ２５２は、磁性体からなるステータコアにコイルが巻回されて構成されている。ロータ２５３は、筒状の磁性体で構成されており、ステータ２５２に電力が供給されたときに生じる磁力により回転する。出力軸２５４は、ロータ２５３よりも車両前方側において軸受２５５を介してケース部材３１２に支持され、ロータ２５３よりも車両後方側において軸受２５６を介してケース部材３１３に支持されている。

減速機２６０は、軸受２５５を挟んでモータ２５１に軸方向に隣接して配置された例えば１つのプラネタリギヤ機構で構成されている。減速機２６０は、入力要素としてのサンギヤ２６１、反力要素としてのリングギヤ２６２、及び、出力要素としてのキャリヤ２６３を備えている。

リングギヤ２６２は、ケース部材３１２の内側に固定されることなく嵌合している。リングギヤ２６２は、後述するカム機構２８０を介してケース部材３１１に固定されており、カム機構２８０が作動することによりリングギヤ２６２の回転が規制される。

サンギヤ２６１は、モータ２５１の出力軸２５４と一体に設けられており、これにより、モータ２５１の出力がサンギヤ２６１に入力される。リングギヤ２６２が固定された状態でサンギヤ２６１に入力された回転は、減速されてキャリヤ２６３から出力される。

クラッチ２７０は、後述するカム機構２８０を挟んで減速機２６０に軸方向に隣接して配置されている。クラッチ２７０は、減速機２６０のキャリヤ２６３の内周端部から車両前方側へ軸方向に延びるようにキャリヤ２６３と一体に設けられたハブ２７１と、ハブ２７１の外側に配置されたドラム２７２とを備えている。

図７に示すように、ハブ２７１とドラム２７２の間には、これらに交互に係合された複数の摩擦板２７３が軸方向に略直角に配設されている。これらの摩擦板２７３の減速機２６０側には、これらの摩擦板２７３を締結する押圧部材２７６が配設されている。押圧部材２７６は、軸方向に略直角に配置されたディスク状の部材である。押圧部材２７６の外周端部はドラム２７２にスプライン嵌合されている。

ドラム２７２の内周端部には、車両前方側へ軸方向に延びる筒状部２７２ａが設けられている。筒状部２７２ａ上にはギヤ式のオイルポンプ２９０が配設されている。オイルポンプ２９０は、ユニットケース３１０内において、クラッチ２７０の車両前方側に配設されている。オイルポンプ２９０は、２つのケース部材３１１，３１４によって軸方向の両側から挟み込まれることで、軸方向に位置決めされている。オイルポンプ２９０は、筒状部２７２ａの回転によって駆動される。オイルポンプ２９０から吐出されたオイルは、ユニットケース３１０の内側の空間に供給され、これにより、モータ２５１の冷却、並びに、減速機２６０及びクラッチ２７０の潤滑が可能となっている。

図６に示すように、筒状部２７２ａの前端部には、筒状部２７２ａと略同一の径を有する円柱状のベース部２７２ｂの外周部が一体に連ねて設けられている。ベース部２７２ｂの中央部には、第１リヤシャフト２２２ａを構成する軸部２７２ｃが、車両前方側に向かって軸方向に延びるように一体に連ねて設けられている。

軸部２７２ｃは、筒状部２７２ａ及びベース部２７２ｂよりも小径である。軸部２７２ｃの先端は、ユニットケース３１０の外側へ突出するように車両前方側へ延びている。軸部２７２ｃの外周面には、ボルト３０４によって自在継手２２５に結合された筒状の連結部材３０２がスプライン嵌合している。連結部材３０２は、軸部２７２ｃの前端部に螺合したナット３０６とベース部２７２ｂとによって車両前後方向の両側から挟み込まれることで、軸部２７２ｃに対して軸方向に位置決めされている。軸部２７２ｃは、このようにして結合された連結部材３０２を介して自在継手２２５に連結されている。

以上のように構成された軸部２７２ｃからなる第１リヤシャフト２２２ａは、クラッチ２７０のドラム２７２と一体に回転する。

一方、第２リヤシャフト２２２ｂは、軸方向に延びる筒状部材３２０と、該筒状部材３２０の後端部に連結された軸部材３２４とを備えている。

筒状部材３２０は、モータ２５１の出力軸２５４及び減速機２６０のサンギヤ２６１の径方向内側に隙間を空けて配置されており、サンギヤ２６１の前端部よりも前方へ突出し、出力軸２５４の後端部よりも後方へ突出している。筒状部材３２０の前端部は、クラッチ２７０のハブ２７１の内周面にスプライン嵌合しており、これにより、筒状部材３２０は、ハブ２７１及びキャリヤ２６３と一体回転するようになっている。筒状部材３２０の後端部は、筒状部材３２０とケース部材３１３との間の相対回転を許容するオイルシール３２２を介してケース部材３１３に回転可能に支持されている。

軸部材３２４の前端部は、筒状部材３２０の内周面にスプライン嵌合しており、これにより、軸部材３２４と筒状部材３２０とは一体回転するようになっている。軸部材３２４の後端側は、後輪用差動装置２３０の入力部（図示せず）に連結されている。なお、軸部材３２４は、軸受３２６を介して後輪用差動装置２３０のハウジング２３１に回転可能に支持されており、軸部材３２４の外周部には、車両前方側から軸受３２６を支持するナット３３０が螺合されている。

第２リヤシャフト２２２ｂは、クラッチ２７０のハブ２７１及び減速機２６０を介してモータ２５１の出力軸２５４に常時連結されている。そのため、モータ２５１の駆動時において、モータ２５１の動力は、クラッチ２７０の締結・解放に関わらず、減速機２６０、第２リヤシャフト２２２ｂ及び後輪用差動装置２３０を介して後輪２３５，２３６側へ伝達される。

さらに、クラッチ２７０の締結時において、モータ２５１の動力は、減速機２６０、クラッチ２７０、第１リヤシャフト２２２ａ、フロントシャフト２２１、トランスファ装置２１２及び前輪用差動装置２１０を介して前輪２１５，２１６側へ伝達され、四輪駆動状態となる。

なお、モータ２５１の出力は、減速機２６０によって減速されるとともに、第２リヤシャフト２２２ｂと後輪用差動装置２３０との間でも減速される。また、四輪駆動状態において、モータ２５１の出力は、フロントシャフト２２１とトランスファ装置２１２との間でも減速される。このような減速が行われることで、モータ２５１から駆動輪側へ伝達されるトルクは増大されるため、モータ２５１ないしモータユニット２５０の小型化を図ることができ、これにより、モータユニット２５０の車載性が向上する。

また、減速機２６０のキャリヤ２６３は、第２リヤシャフト２２２ｂを介して後輪２３５，２３６に常時連結されているため、モータ２５１の出力が減速機２６０に入力されたとき、キャリヤ２６３には必ず反力が生じる。そのため、第２実施形態では、第１実施形態における摩擦部材６６（図３参照）を設けなくても、入力部であるサンギヤ２６１から出力部であるキャリヤ２６３までの動力伝達を迅速且つ確実に行うことができる。

図７に示すように、カム機構２８０は、第１実施形態のカム機構８０と同様のボールカム機構であり、リングギヤ２６２の前端部に一体に設けられたパイロットカム２８１と、パイロットカム２８１に対向配置されたメインカム２８３と、パイロットカム２８１とメインカム２８３との間に介在する複数のボール２８６とを備えている。

パイロットカム２８１は、リングギヤ２６２の前端部の全周に亘ってリング状に設けられている。パイロットカム２８１には、車両前方側に開放したカム溝２８２が設けられている。カム溝２８２は、径方向に延びる例えば断面三角形の溝であり、周方向に間隔を空けて複数設けられている。

メインカム２８３は、軸方向に略直角に配置されたディスク状の部材であり、全周に亘ってパイロットカム２８１に対向している。軸方向において、メインカム２８３は、押圧部材２７６とパイロットカム２８１との間に配置されている。メインカム２８３の内径はパイロットカム２８１の内径よりも小さく、メインカム２８３の外径はパイロットカム２８１の外径よりも大きい。メインカム２８３におけるパイロットカム２８１のカム溝２８２との各対向部には、パイロットカム２８１側に開放したカム溝２８４が設けられている。カム溝２８４は、径方向に延びる例えば断面三角形の溝である。

メインカム２８３の外周端部は、ケース部材３１１の内周面にスプライン嵌合しており、これにより、メインカム２８３は、ユニットケース３１０に対して回転不能且つ軸方向移動可能に固定されている。メインカム２８３と押圧部材２７６との間にはスラストベアリング２７８が介装されており、これにより、メインカム２８３と押圧部材２７６との間の相対回転が許容されている。スラストベアリング２７８は、メインカム２８３におけるカム溝２８４よりも径方向内側部分に対向配置されている。

パイロットカム２８１及びメインカム２８３のカム溝２８２，２８４間の各対向部にはボール２８６が設けられている。各ボール２８６は、パイロットカム２８１のカム溝２８２とメインカム２８３のカム溝２８４とに嵌まり込んだ状態で、パイロットカム２８１とメインカム２８３との間に保持されている。

上述のように、メインカム２８３はユニットケース３１０に対して回転不能であるのに対して、パイロットカム２８１と一体のリングギヤ２６２はユニットケース３１０に対して回転可能である。そのため、カム機構２８０は、モータ２５１の出力が減速機２６０に入力されることで、サンギヤ２６１のトルクがキャリヤ２６３を介してリングギヤ２６２に作用したとき、図４（ｂ）に示す第１実施形態のカム機構８０の動作と同様に作動する。

つまり、このとき、リングギヤ２６２と一体のパイロットカム２８１に作用する周方向の動力は、ボール２８６を介して軸方向の動力に変換されてメインカム２８３に伝達される。これにより、メインカム２８３は、パイロットカム２８１から遠ざかるように軸方向に僅かに移動し、該メインカム２８３によってクラッチ２７０の押圧部材２７６が車両前方側へ押し付けられることで、該押圧部材２７６の車両前方側において軸方向に並べられた複数の摩擦板２７３が締結される。

このように、クラッチ２７０は、モータ２５１の駆動時にはカム機構２８０を介して締結され、モータ２５１の非駆動時にはカム機構２８０が作動しないことから解放状態となる。よって、モータ２５１の駆動時には、クラッチ２７０の締結により、第１リヤシャフト２２２ａと第２リヤシャフト２２２ｂとが締結されることで、前輪２１５，２１６側と後輪２３５，２３６側とが互いに連結されて、四輪駆動状態となる。このとき、前輪２１５，２１６及び後輪２３５，２３６には、それぞれエンジン２０２の動力に加えてモータ２５１の動力が伝達されることになり、モータ２５１によるトルクアシストが行われる。

ただし、クラッチ２７０を締結するために必要な最低限の出力でモータ２５１を駆動した場合には、エンジン２０２の動力のみによる四輪駆動状態が実現される。

一方、モータ２５１の非駆動時には、クラッチ２７０が解放状態であることにより、第１リヤシャフト２２２ａと第２リヤシャフト２２２ｂとが分断されて、エンジン２０２の動力による前輪走行状態となる。

以上の構成によれば、クラッチ２７０は、上記のような簡素な構成のカム機構２８０を介して減速機２６０に連結されていることで、モータ２５１の駆動時には、カム機構２８０の軸方向力によって機械的に締結され、モータ２５１の停止時には、カム機構２８０が作動しないことにより機械的に解放される。そのため、クラッチ２７０を締結又は解除するために、電磁式クラッチ機構などの専用のアクチュエータを設けたり、該アクチュエータの作動を制御したりする必要がない。

また、カム機構２８０は、減速機２６０のリングギヤ２６２と一体に設けられたリング状のパイロットカム２８１、パイロットカム２８１に対向配置されたディスク状のメインカム２８３、及び、パイロットカム２８１とメインカム２８３との間に介在するボール２８６からなる簡素でコンパクトな構造を有する。

このように、本実施形態では、従来のハイブリッド車において二輪駆動と四輪駆動との間での切り換え機能を果たすためのクラッチの作動のために設けられているような大型で複雑な構造を有するアクチュエータに代えて、簡素でコンパクトなカム機構２８０を用いてクラッチ２７０を作動させるようにしているため、部品点数の低減、構造及び制御の簡素化、並びに、駆動装置２０１全体のコンパクト化を図ることができる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の第１実施形態では２つのプラネタリギヤ機構で減速機が構成される例、第２実施形態では１つのプラネタリギヤ機構で減速機が構成される例をそれぞれ説明したが、第１実施形態において１つ又は３つ以上のプラネタリギヤ機構で減速機を構成したり、第２実施形態において２つ以上のプラネタリギヤ機構で減速機を構成したりしてもよい。

また、上述の実施形態では、減速機の反力要素がリングギヤである例を説明したが、本発明において、減速機の反力要素はサンギヤ又はキャリヤであってもよい。

さらに、上述の実施形態では、カム機構がボールカム機構である例を説明したが、本発明では、カム機構として、回転方向の動力を軸方向に変換するものであれば、任意の機構を用いることができる。

以上のように、本発明によれば、クラッチ手段を介して駆動輪に連結されたモータを有する車両の駆動装置において、クラッチ手段を作動させるための専用のアクチュエータを廃止することで、部品点数の低減、構造及び制御の簡素化、並びに駆動装置のコンパクト化を図ることが可能となるから、この種の駆動装置及びこれを搭載した車両の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

１ 駆動装置
２ エンジン
３ トランスアクスル
４ トランスアクスルケース
５ トルクコンバータ
６ 変速機
１０ 差動装置
１２ デフケース
３０，４０ ドライブシャフト（駆動軸）
３１，４１ デフ側シャフト部材
３２，４２ 中間シャフト部材
３３，４３ 駆動輪側シャフト部材
５０ モータユニット
５１ モータ
５２ ステータ
５３ ロータ
５４ 出力軸
６０ 減速機
６０ａ 第１プラネタリギヤ機構
６０ｂ 第２プラネタリギヤ機構
６１ａ 第１サンギヤ
６１ｂ 第２サンギヤ
６２ リングギヤ部材
６２ａ 第１リングギヤ
６２ｂ 第２リングギヤ
６３ａ 第１キャリヤ
６３ｂ 第２キャリヤ
６６ 摩擦部材
７０ クラッチ
７１ ハブ
７２ ドラム
７３ 摩擦板
７６ 押圧部材
７８ スラストベアリング
８０ カム機構
８１ パイロットカム
８３ メインカム
８６ ボール
２０１ 駆動装置
２０２ エンジン
２０５ トルクコンバータ
２０６ 変速機
２１０ 前輪用差動装置
２１２ トランスファ装置
２２０ プロペラシャフト（駆動軸）
２２１ フロントシャフト
２２２ リヤシャフト
２２２ａ 第１リヤシャフト
２２２ｂ 第２リヤシャフト
２３０ 後輪用差動装置
２５０ モータユニット
２５１ モータ
２５２ ステータ
２５３ ロータ
２５４ 出力軸
２６０ 減速機
２６１ サンギヤ
２６２ リングギヤ
２６３ キャリヤ
２７０ クラッチ
２７１ ハブ
２７２ ドラム
２７３ 摩擦板
２７６ 押圧部材
２７８ スラストベアリング
２８０ カム機構
２８１ パイロットカム
２８３ メインカム
２８６ ボール

Claims (3)

1. 入力要素、出力要素及び反力要素を有するプラネタリギヤ機構と、
   前記入力要素に連結されたモータと、
   前記出力要素と駆動輪との間を断接するクラッチ手段と、
   前記反力要素に連結され、前記モータの出力が前記入力要素に入力されたときに前記反力要素に作用するトルクにより軸方向力を発生させて前記クラッチ手段を締結するカム機構と、を備え、
   前記プラネタリギヤ機構の出力要素と前記クラッチ手段の摩擦板が係合される係合部材とが一体に設けられていることを特徴とする車両の駆動装置。
2. 前記モータとは別に、前記駆動輪に連結された駆動源を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動装置。
3. 前記モータとは別の駆動源と、
   前記駆動源の出力を前輪又は後輪の一方に伝達する動力伝達装置と、
   前記動力伝達装置から前輪又は後輪の他方に動力を伝達する駆動軸と、を更に備え、
   前記クラッチ手段は、前記駆動軸上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動装置。

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