JP6428157B2 - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド車両の駆動装置に関し、特に、内燃機関および回転電機からなる動力源を備えたハイブリッド車両の駆動装置に関する。
一般に、燃料の燃焼により動力を出力する内燃機関と、電力の供給により動力を出力する回転電機としてのモータとを搭載したハイブリッド車両としては、動力源が内燃機関のみである車両の駆動装置を大幅に改造することなく、駆動装置にモータを取付けるようにしたものが知られている。
従来のこの種のハイブリッド車両の駆動装置としては特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1に記載されたものは、手動変速機の変速動作を自動化したAMT(Automated Manual Transmission)と称される自動変速機を備え、このAMTが変速するときに車両の加速の途切れが生じないように、モータを駆動させて駆動力をアシストしている。特許文献1に記載された駆動装置は、モータから入力された回転を減速機構で減速させるとともにトルクを増幅することで、小型のモータを用いつつ十分な駆動力を得ることができる。
特許文献1に記載されたものは、モータの回生時は、車輪からモータに伝達される回転が減速機構を介して増速されるため、モータの回転数が許容回転数を超えるおそれがある。
これに対し、特許文献2に記載されたものが知られている。特許文献2に記載されたものは、モータと車輪の間の減速機構にクラッチとアクチュエータとが設けられており、モータの回生時にアクチュエータを作動させてクラッチを切断することで、モータの回転数が許容回転数を超えることを防止している。
特開2005−153691号公報 特開2001−287550号公報
しかしながら、特許文献2に記載のハイブリッド車両の駆動装置にあっては、クラッチの外にアクチュエータとその制御装置が必要であるため、構造が複雑化してしまうという問題があった。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、回転電機が許容回転数を超えるのを防止しつつ、構造が簡単で小型化することができるハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、内燃機関の回転を変速する変速機と、前記変速機の動力が伝達されるファイナルドリブンギヤを有するディファレンシャル装置と、力行および回生が可能な回転電機と、前記回転電機と前記ファイナルドリブンギヤとの間で動力を伝達する減速機と、を備えたハイブリッド車両の駆動装置であって、前記減速機は、前記回転電機の回転軸に連結される入力軸と、第1歯車組を有する第1歯車機構と第2歯車組を有する第2歯車機構とを介して前記入力軸に連結される中間軸と、第3歯車組を有する第3歯車機構を介して前記中間軸と前記ディファレンシャル装置とに連結される出力軸と、を有し、前記第1歯車機構と前記第2歯車機構にそれぞれ動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチからなる第1クラッチと第2クラッチが設けられ、前記入力軸、前記第1歯車機構、前記第1クラッチ、前記中間軸、前記第3歯車機構および前記出力軸により第1動力伝達経路が形成され、前記入力軸、前記第2歯車機構、前記第2クラッチ、前記中間軸、前記第3歯車機構および前記出力軸により第2動力伝達経路が形成され、前記第1歯車組は、第1大径側歯車と、前記第1大径側歯車より径寸法が小さく前記第1大径側歯車との間で動力を伝達する第1小径側歯車とを有し、前記第2歯車組は、第2大径側歯車と、前記第2大径側歯車より径寸法が小さく前記第2大径側歯車との間で動力を伝達する第2小径側歯車とを有し、前記第3歯車組は、第3大径側歯車と、前記第3大径側歯車より径寸法が小さく前記第3大径側歯車との間で動力を伝達する第3小径側歯車とを有し、前記入力軸に、前記第1小径側歯車と前記第2大径側歯車とが取付けられ、前記中間軸に、前記第1大径側歯車と前記第2小径側歯車と前記第3小径側歯車とが取付けられ、前記出力軸に、前記第3大径側歯車が取付けられ、前記第1クラッチが、駆動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチからなり、かつ、前記第1小径側歯車と前記入力軸との間に設けられ、前記第2クラッチが、駆動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチからなり、かつ、前記第2小径側歯車と前記中間軸との間に設けられ、前記回転電機の力行時は、前記第1クラッチが係合状態となることで、前記第1小径側歯車と前記入力軸とが一体回転し、前記第1動力伝達経路により前記回転電機から前記ファイナルドリブンギヤへ回転が減速して伝達され、かつ、前記第2クラッチが解放状態となることで、前記第2小径側歯車と前記中間軸とが相対回転し、前記第2動力伝達経路による動力伝達が遮断され、前記回転電機の回生時は、前記第1クラッチが解放状態となることで、前記第1小径側歯車と前記入力軸とが相対回転し、前記第1動力伝達経路による動力伝達が遮断され、かつ、前記第2クラッチが係合状態となることで、前記第2小径側歯車と前記中間軸とが一体回転し、前記第2動力伝達経路により前記ファイナルドリブンギヤから前記回転電機へ回転が減速して伝達され、前記第1歯車機構、前記第2歯車機構および前記第3歯車機構を、前記中間軸の軸線方向一端側から他端側に向かって、前記第1歯車機構、前記第3歯車機構、前記第2歯車機構の順で配置し、前記中間軸において、前記第3小径側歯車を前記第1大径側歯車と前記第2小径側歯車との間に配置し、前記変速機を収容する変速機収容部および前記変速機収容部から前記車両の前後方向後方に位置して前記ディファレンシャル装置を収容するディファレンシャル収容部を有し、前記内燃機関に連結される変速機ケースと、前記変速機ケースの外周部に取付けられ、前記減速機を収容する減速機ケースと、を備え、前記回転電機が前記変速機ケースの外周部に設けられ、前記減速機ケースは、前記第1歯車機構および前記第2歯車機構を収容する第1収容部と、前記第3歯車機構を収容する第2収容部とを有し、前記第1収容部と前記第2収容部とが前記中間軸の位置で角度を成して連結されるように前記減速機ケースが屈曲して形成され、前記第2収容部を前記変速機収容部の下方側に配置するとともに、前記第1収容部を前記第2収容部から上方に延ばし、前記第2収容部を前記変速機収容部に対して前記ディファレンシャル装置とは反対側に配置したものから構成されている。
このように本発明によれば、回転電機の力行時は、回転電機の動力を第1動力伝達経路によって減速させてディファレンシャル装置へと伝達させることができる。このため、回転電機のトルクが小さくてもこれを大きなトルクに増幅してディファレンシャル装置へと伝達することができるので、回転電機の動力を効率よく引き出すことができ、回転電機が大型化するのを防止することができる。
また、回転電機の回生時は、ディファレンシャル装置からの動力を、第2動力伝達経路によって増速することなく回転電機へと伝達できる。このため、回転電機が回生時に許容回転数を超えるのを防止することができる。
また、従来のようにアクチュエータで駆動される複雑なクラッチ機構を設ける必要がないため、減速機の構造を簡単にできる。
この結果、回転電機が許容回転数を超えるのを防止しつつ、構造が簡単で小型化できるハイブリッド車両の駆動装置を提供することができる。
図1は、本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一実施形態を示す図であり、車両に搭載された駆動装置を車両左方から見た側面図である。 図2は、本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一実施形態を示す図であり、車両に搭載された駆動装置を車両前方から見た前面図である。 図3は、本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一実施形態を示す図であり、駆動装置のスケルトン図である。 図4は、本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一実施形態を示す図であり、モータの力行時の駆動装置の動力伝達状態を示すスケルトン図である。 図5は、本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一実施形態を示す図であり、モータの回生時の駆動装置の動力伝達状態を示すスケルトン図である。
以下、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置の実施形態について、図面を用いて説明する。図1から図5は、本発明に係る一実施形態のハイブリッド車両の駆動装置を示す図である。
まず、構成を説明する。図1から図3において、ハイブリッド車両(以下、単に車両という)1は、内燃機関としてのエンジン2と駆動装置3とを備えている。
エンジン2は、エンジンブロック4の内部にクランクシャフト5を回転自在に備えており、クランクシャフト5は、図示しないコネクティングロッドを介して複数のピストン(本実施形態では4つ)に連結され、混合気の点火によるピストンの上下運動を回転運動に変換するようになっている。なお、エンジン2は、ガソリンエンジンあるいはディーゼルエンジン等から構成されるものであり、気筒数は、特に限定されるものではない。
駆動装置3は、変速機ケース6を備えている。この変速機ケース6は、変速機収容部7と、この変速機収容部7に対して車両1の前後方向後方(以下、単に後方という)に突出するディファレンシャル収容部8とを有している。
変速機ケース6は、車両1のダッシュパネル1Aに対して車両1の前後方向前方(以下、単に前方という)に位置してエンジン2の車幅方向一端部である左端部に連結されている。変速機収容部7にはエンジン2の回転であるクランクシャフト5の回転を変速する変速機9が収容されている。
この変速機9は、クランクシャフト5の回転中心と同軸上に設置され、複数の変速歯車10を有して変速機収容部7に回転自在に支持される変速機用インプットシャフト11と、この変速機用インプットシャフト11と平行に配置されるとともに、複数の変速歯車12を有して変速機収容部7に回転自在に支持されるカウンタシャフト13とを備えている。
また、変速機9は、任意の変速歯車10、12の間に図示しないシフトアンドセレクトシャフトやシフトフォーク等の変速装置によって駆動される複数のシフトスリーブ14、15、16を有している。
また、変速機収容部7にはクラッチ17が収容されており、このクラッチ17は、クランクシャフト5と変速機用インプットシャフト11と接続または切断することにより、エンジン2の動力を変速機9に伝達したり、遮断するようになっている。ここで、変速機収容部7は、変速機9を収容する空間を囲む変速機ケース6の側壁によって構成されるものである。
また、変速機9は、シフトアンドセレクトシャフトおよびクラッチ17を駆動するシフトユニット70を変速機ケース6の上部に備えている。シフトユニット70は、シフトアンドセレクトシャフトを駆動する図示しないシフトアクチュエータと、クラッチ17を駆動する図示しないクラッチアクチュエータと、シフトアクチュエータおよびクラッチアクチュエータを制御する図示しない制御ユニットとを備えている。
変速機9において、運転者によって操作される図示しないシフトレバーがDレンジ(前進走行位置)に操作されているとき、制御ユニットは変速マップに従ってシフトアクチュエータを制御し、シフトアクチュエータは、シフトアンドセレクトシャフトを回転軸周りに回転および回転軸方向に移動させて、シフトスリーブ14、15、16のいずれか1つを変速機用インプットシャフト11またはカウンタシャフト13の軸線方向に移動して変速歯車10、12のいずれかに噛合させる。
これにより、変速段が変更され、変更後の変速段で変速機用インプットシャフト11の回転が変速されてカウンタシャフト13に伝達される。また、制御ユニットは、シフトアクチュエータによる変速段の変更の際に、クラッチアクチュエータを制御し、クラッチアクチュエータによりクラッチ17を接続または切断する。
すなわち、変速機9は、シフトユニット70を備えることで変速動作が自動化されており、AMT(Automated Manual Transmission)と称される自動変速機として構成されている。
また、ディファレンシャル収容部8にはディファレンシャル装置18が収容されている。ディファレンシャル装置18は、外周部にファイナルドリブンギヤ19が取付けられ、ファイナルドリブンギヤ19と共に一体回転するデフケース20と、デフケース20に回転自在に取付けられた一対のピニオンギヤ21(図示1つ)と、ピニオンギヤ21に噛合する左右一対のサイドギヤ22とを備えて構成されており、サイドギヤ22には左右の駆動輪23L、23Rに連結されるドライブシャフト24L、24Rがスプライン嵌合されている。
また、ファイナルドリブンギヤ19は、カウンタシャフト13の端部に設けられたディファレンシャルドライブギヤ25に噛合しており、ディファレンシャルドライブギヤ25によりファイナルドリブンギヤ19が回転されると、デフケース20がサイドギヤ22の軸心回りに回転される。
そして、このデフケース20の動力がピニオンギヤ21を介してサイドギヤ22にトルク配分されて伝達され、ドライブシャフト24L、24Rを介して駆動輪23L、23Rが回転することにより、車両1の走行が行われる。ここで、ディファレンシャル収容部8は、ディファレンシャル装置18を収容する空間を囲む変速機ケース6の側壁によって構成されるものである。
また、変速機ケース6の外周部には減速機ケース27と回転電機としてのモータジェネレータ26とが設けられており、モータジェネレータ26は、ディファレンシャル収容部8に対して前方に位置するようにして減速機ケース27に取付けられている。
減速機ケース27の内部には減速機28が収容されており、この減速機28は、モータジェネレータ26からファイナルドリブンギヤ19に動力を伝達するようになっている。
減速機28は、モータジェネレータ26の回転軸26Aと同軸上になるように回転軸26Aに連結されるとともに減速機ケース27に回転自在に支持された入力軸としてのインプットシャフト29を有している。
インプットシャフト29の外周部には、中間シャフト30の軸線方向一端側である変速機ケース6側から中間シャフト30の軸線方向他端側であるモータジェネレータ26側に向かって、第1小径側としての第1小径側スプロケット53、第2大径側歯車としての第2大径側スプロケット55が順次設けられている。第2大径側スプロケット55はインプットシャフト29に固定されており、インプットシャフト29と一体回転する。第1小径側スプロケット53は第1クラッチ51を介してインプットシャフト29に設けられている。
第1クラッチ51は、駆動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチからなる。第1クラッチ51は、インプットシャフト29の正転方向の回転数が第1小径側スプロケット53の回転数よりも大きい場合に係合状態となり、インプットシャフト29の回転を第1小径側スプロケット53に伝達する。
また、第1クラッチ51は、インプットシャフト29の正転方向の回転数が第1小径側スプロケット53の回転数よりも小さい場合に解放状態となり、第1小径側スプロケット53とインプットシャフト29との間の動力伝達を遮断する。ここで、インプットシャフト29の正転方向とは、車両1を前進するときのインプットシャフト29の回転方向である。
また、減速機28は、減速機ケース27に回転自在に支持された中間軸としての中間シャフト30を有している。中間シャフト30の外周部には、中間シャフト30の軸線方向一端側である変速機ケース6側から中間シャフト30の軸線方向他端側であるモータジェネレータ26側に向かって、第1大径側歯車としての第1大径側スプロケット54、第3小径側歯車としての第3小径側スプロケット57、第2小径側歯車としての第2小径側スプロケット56が順次設けられている。換言すると、中間シャフト30において、第3小径側スプロケット57は、第1大径側スプロケット54と第2小径側スプロケット56との間に配置されている。
第1大径側スプロケット54および第3小径側スプロケット57は中間シャフト30に固定されており、中間シャフト30と一体回転する。第2小径側スプロケット56は第2クラッチ52を介して中間シャフト30に設けられている。
第2クラッチ52は、駆動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチからなる。第2クラッチ52は、中間シャフト30の正転方向の回転数が第2小径側スプロケット56の回転数よりも大きい場合に係合状態となり、中間シャフト30の回転を第2小径側スプロケット56に伝達する。
また、第2クラッチ52は、中間シャフト30の正転方向の回転数が第2小径側スプロケット56の回転数よりも小さい場合に解放状態となり、中間シャフト30と第2小径側スプロケット56との間の動力伝達を遮断する。ここで、中間シャフト30の正転方向とは、車両1が前進するときの中間シャフト30の回転方向である。なお、中間シャフト30の正転方向はインプットシャフト29の正転方向と同一方向である。
また、減速機28は、減速機ケース27に回転自在に支持された出力軸としてのアウトプットシャフト31を有している。アウトプットシャフト31の外周部には第3大径側歯車としての第3大径側スプロケット58が設けられている。
第1小径側スプロケット53と第1大径側スプロケット54は、インプットシャフト29および中間シャフト30の軸線方向に直交する方向で互いに対向して配置されている。
第1小径側スプロケット53と第1大径側スプロケット54には第1チェーン32が巻き掛けられている。第1小径側スプロケット53は第1大径側スプロケット54より径寸法が小さく形成されている。これにより、第1小径側スプロケット53と第1大径側スプロケット54との間で第1チェーン32を介して動力が伝達されるとともに、第1小径側スプロケット53の回転が減速されて第1大径側スプロケット54に伝達される。
第1小径側スプロケット53および第1大径側スプロケット54は第1歯車組63を構成している。また、第1歯車組63および第1チェーン32は第1歯車機構66を構成している。
第2大径側スプロケット55と第2小径側スプロケット56は、インプットシャフト29および中間シャフト30の軸線方向に直交する方向で互いに対向して配置されている。
第2大径側スプロケット55と第2小径側スプロケット56には第2チェーン50が巻き掛けられている。第2小径側スプロケット56は第2大径側スプロケット55より径寸法が小さく形成されている。これにより、第2小径側スプロケット56と第2大径側スプロケット55との間で第2チェーン50を介して動力が伝達されるとともに、第2小径側スプロケット56の回転が減速されて第2大径側スプロケット55に伝達される。
第2小径側スプロケット56および第2大径側スプロケット55は第2歯車組64を構成している。また、第2歯車組64および第2チェーン50は第2歯車機構67を構成している。
第3小径側スプロケット57と第3大径側スプロケット58は、中間シャフト30およびアウトプットシャフト31の軸線方向に直交する方向で互いに対向して配置されている。
第3小径側スプロケット57と第3大径側スプロケット58には第3チェーン33が巻き掛けられている。これにより、第3小径側スプロケット57と第3大径側スプロケット58との間で第3チェーン33を介して動力が伝達される。
また、第3小径側スプロケット57は第3大径側スプロケット58より径寸法が小さく形成されている。これにより、第3小径側スプロケット57から第3大径側スプロケット58には回転が減速されて伝達され、第3大径側スプロケット58から第3小径側スプロケット57には回転が増速されて伝達される。
第3小径側スプロケット57および第3大径側スプロケット58は第3歯車組65を構成している。また、第3歯車組65および第3チェーン33は第3歯車機構68を構成している。
また、アウトプットシャフト31は、出力ギヤ34に着脱自在に設けられている。出力ギヤ34は、ファイナルドリブンギヤ19に対して前方でかつ、下方に配置されるようにディファレンシャル収容部8に収容され、ファイナルドリブンギヤ19に噛合している。
なお、出力ギヤ34の中心軸は、アウトプットシャフト31と同一軸上に配置されている。また、ファイナルドリブンギヤ19の回転中心軸は、ドライブシャフト24Lの中心軸と同一軸上に配置されている。
インプットシャフト29、第1歯車機構66、第1クラッチ51、中間シャフト30、第3歯車機構68およびアウトプットシャフト31は第1動力伝達経路61を形成している。第1動力伝達経路61は、図4に矢印で示すように、モータジェネレータ26からファイナルドリブンギヤ19の方向へ回転を減速して伝達する。
具体的には、第1動力伝達経路61において、モータジェネレータ26からファイナルドリブンギヤ19へ回転が伝達される際に、第1歯車機構66の第1歯車組63により減速が行われ、更に、第3歯車機構68の第3歯車組65により減速が行われる。また、第1動力伝達経路61は、ファイナルドリブンギヤ19からモータジェネレータ26への動力伝達を遮断する。
インプットシャフト29、第2歯車機構67、第2クラッチ52、中間シャフト30、第3歯車機構68およびアウトプットシャフト31は第2動力伝達経路62を形成している。第2動力伝達経路62は、図5に矢印で示すように、ファイナルドリブンギヤ19からモータジェネレータ26の方向へ回転を増速することなく伝達する。
具体的には、第2動力伝達経路62において、ファイナルドリブンギヤ19からモータジェネレータ26へ回転が伝達される際に、第3歯車機構68の第3歯車組65により増速が行われ、更に、第2歯車機構67の第2歯車組64により減速が行われる。ファイナルドリブンギヤ19からモータジェネレータ26へ回転が伝達されるときの第3歯車組65と第2歯車組64の総変速比は、減速または等速の何れかであり増速とならないように設定される。また、第2動力伝達経路62は、モータジェネレータ26からファイナルドリブンギヤ19への動力伝達を遮断する。
また、図2、図3に示すように、減速機ケース27は、中間シャフト30の軸線上に位置する屈曲部27cにおいて屈曲されている。第1チェーン32および第2チェーン50の延在方向に対して第3チェーン33は、直交する方向に延在している。
具体的には、減速機ケース27は、第1歯車機構66および第2歯車機構67を収容する第1収容部27aと、第3歯車機構68を収容する第2収容部27bとを有している。そして、減速機ケース27は、第1収容部27aと第2収容部27bとが中間シャフト30の位置で角度を成して連結されるように減速機ケース27が屈曲して形成されている。
また、第2収容部27bは変速機収容部7の下方側に配置されるとともに、第1収容部27aは第2収容部27bから上方に延ばされており、第2収容部27bは変速機収容部7に対してディファレンシャル装置18またはディファレンシャル収容部8とは反対側に配置されている。また、第1収容部27aは、水平方向で変速機収容部7に重ねて配置されている。
このような構成を有する減速機28において、モータジェネレータ26の力行時、すなわちモータジェネレータ26が電気を消費して駆動しているときは、図4に示すように、第1クラッチ51が係合状態となることで、第1小径側スプロケット53とインプットシャフト29とが一体回転し、第1動力伝達経路61によりモータジェネレータ26からファイナルドリブンギヤ19へ回転が減速して伝達される。
また、モータジェネレータ26の力行時は、第2クラッチ52が解放状態となることで、第2小径側スプロケット56と中間シャフト30とが相対回転し、第2動力伝達経路62による動力伝達が遮断される。したがって、モータジェネレータ26の駆動力は、第1動力伝達経路61を経由して左右の駆動輪23L、23Rに伝達され、エンジン2の動力をアシストする。
一方、減速機28において、モータジェネレータ26の回生時、すなわちモータジェネレータ26が従動回転して発電しているときは、図5に示すように、第1クラッチ51が解放状態となることで、第1小径側スプロケット53とインプットシャフト29とが相対回転し、第1動力伝達経路61による動力伝達が遮断される。
また、モータジェネレータ26の回生時は、第2クラッチ52が係合状態となることで、第2小径側スプロケット56と中間シャフト30とが一体回転し、第2動力伝達経路62によりファイナルドリブンギヤ19からモータジェネレータ26へ回転が増速することなく伝達される。
このように、駆動装置3において、エンジン2の動力とモータジェネレータ26の動力が左右の駆動輪23L、23Rに伝達される。このため、車両1の走行性能が向上する。また、変速機9の変速時において、クラッチ17が切断されて変速段が変更される最中に、エンジン2からディファレンシャル装置18に伝達される動力が一時的に遮断される状態にあっても、モータジェネレータ26から減速機28を介してディファレンシャル装置18に動力が伝達されるため、車両1のドライバビリティが悪化することが防止される。
また、図1および図3に示すように、変速機ケース6にはトランスファ装置37が設けられており、このトランスファ装置37は、変速機ケース6のディファレンシャル収容部8における、エンジン2の後方でかつ減速機ケース27とは反対側の側壁に連結されている。
トランスファ装置37は、変速機ケース6の側壁に取付けられたトランスファケース38と、トランスファケース38に回転自在に支持され、デフケース20の側部に連結されたギヤ軸39と、トランスファケース38に回転自在に支持され、ギヤ軸39の外周部に形成されたギヤ39Aに噛合するギヤ40aを有するベベルギヤ軸40と、このベベルギヤ軸40の外周部に取付けられ、プロペラシャフト41の出力ギヤ41aに噛合するベベルギヤ40bとを備えている。
このトランスファケース38は、デフケース20の動力をギヤ39A、ギヤ40aおよびベベルギヤ40bを介して出力ギヤ41aに伝達した後に、プロペラシャフト41を介して従動側の図示しないドライブシャフトに伝達し、従動側のドライブシャフトを介して後輪を駆動することにより、四輪駆動を実現するようになっている。すなわち、本実施形態の車両1は、フルタイム四輪駆動車として構成されるものである。
なお、アクチュエータによってギヤ軸39をドライブシャフト24Rの軸線方向に移動自在に構成し、二輪駆動時にギヤ軸39のギヤ39Aをベベルギヤ軸40のギヤ40aに噛合させず、四輪駆動時にギヤ軸39のギヤ39Aをベベルギヤ軸40のギヤ40aに噛合させるようにして、所謂、パートタイム四輪駆動を実現するようにしてもよい。
次に、作用を説明する。本実施形態の駆動装置3において、減速機28は、モータジェネレータ26からファイナルドリブンギヤ19へ回転を減速して伝達し、かつ、ファイナルドリブンギヤ19からモータジェネレータ26への動力伝達を遮断する第1動力伝達経路61と、ファイナルドリブンギヤ19からモータジェネレータ26へ回転を増速することなく伝達し、かつ、モータジェネレータ26からファイナルドリブンギヤ19への動力伝達を遮断する第2動力伝達経路62とを有する。
上記構造によれば、モータジェネレータ26の力行時は、モータジェネレータ26の動力を第1動力伝達経路61によって減速させてディファレンシャル装置18へと伝達させることができる。このため、モータジェネレータ26のトルクが小さくてもこれを大きなトルクに増幅してディファレンシャル装置18へと伝達することができるので、モータジェネレータ26の動力を効率よく引き出すことができ、モータジェネレータ26が大型化するのを防止することができる。
また、モータジェネレータ26の回生時は、ディファレンシャル装置18からの動力を、第2動力伝達経路62によって増速することなくモータジェネレータ26へと伝達できる。このため、モータジェネレータ26が回生時に許容回転数を超えるのを防止することができる。
また、従来のようにアクチュエータで駆動される複雑なクラッチ機構を設ける必要がないため、減速機の構造を簡単にできる。
この結果、モータジェネレータ26が許容回転数を超えるのを防止しつつ、構造が簡単で小型化できる駆動装置3を提供することができる。
本実施形態の駆動装置3において、減速機28は、モータジェネレータ26の回転軸26Aと同軸上になるようにモータジェネレータ26の回転軸26Aに連結されるインプットシャフト29と、第1歯車組63を有する第1歯車機構66と第2歯車組64を有する第2歯車機構67とを介してインプットシャフト29に連結される中間シャフト30と、第3歯車組65を有する第3歯車機構68を介して中間シャフト30に連結されるアウトプットシャフト31と、を有する。
これに加え、駆動装置3において、アウトプットシャフト31に、アウトプットシャフト31の軸線方向端部に連結されるとともにファイナルドリブンギヤ19に噛合する出力ギヤ34が設けられ、第1歯車機構66と第2歯車機構67にそれぞれ第1クラッチ51と第2クラッチ52が設けられ、インプットシャフト29、第1歯車機構66、第1クラッチ51、中間シャフト30、第3歯車機構68およびアウトプットシャフト31により第1動力伝達経路61が形成され、インプットシャフト29、第2歯車機構67、第2クラッチ52、中間シャフト30、第3歯車機構68およびアウトプットシャフト31により第2動力伝達経路62が形成されている。
そして、駆動装置3において、モータジェネレータ26の力行時は、第1クラッチ51が係合状態となることで、第1動力伝達経路61によりモータジェネレータ26からファイナルドリブンギヤ19へ回転が減速して伝達され、かつ、第2クラッチ52が解放状態となることで、第2動力伝達経路62による動力伝達が遮断される。
また、モータジェネレータ26の回生時は、第1クラッチ51が解放状態となることで、第1動力伝達経路61による動力伝達が遮断され、かつ、第2クラッチ52が係合状態となることで、第2動力伝達経路62によりファイナルドリブンギヤ19からモータジェネレータ26へ回転が増速することなく伝達される。
上記構造によれば、モータジェネレータ26の力行時は、モータジェネレータ26の動力を第1動力伝達経路61の第1歯車機構66で減速させるとともに第3歯車機構68で更に減速させてディファレンシャル装置18へと伝達させることができる。
このため、モータジェネレータ26のトルクが小さくてもこれを大きなトルクに増幅してディファレンシャル装置18へと伝達することができるので、モータジェネレータ26の動力を効率よく引き出すことができ、モータジェネレータ26が大型化するのを防止することができる。
また、モータジェネレータ26の回生時は、ディファレンシャル装置18からの動力を、第2動力伝達経路62の第3歯車機構68と第2歯車機構67とを経由させることで回転を増速することなくモータジェネレータ26へと伝達できる。このため、モータジェネレータ26の回転数が許容回転数を超えるのを防止することができる。
この結果、モータジェネレータ26が大型化するのを防止し、駆動装置3を小型化することができる。
本実施形態の駆動装置3において、第1歯車組63は、第1大径側スプロケット54と、第1大径側スプロケット54より径寸法が小さく第1大径側スプロケット54との間で動力を伝達する第1小径側スプロケット53とを有し、第2歯車組64は、第2大径側スプロケット55と、第2大径側スプロケット55より径寸法が小さく第2大径側スプロケット55との間で動力を伝達する第2小径側スプロケット56とを有し、第3歯車組65は、第3大径側スプロケット58と、第3大径側スプロケット58より径寸法が小さく第3大径側スプロケット58との間で動力を伝達する第3小径側スプロケット57とを有している。
これに加え、駆動装置3において、インプットシャフト29に、第1小径側スプロケット53と第2大径側スプロケット55とが取付けられ、中間シャフト30に、第1大径側スプロケット54と第2小径側スプロケット56と第3小径側スプロケット57とが取付けられ、アウトプットシャフト31に、第3大径側スプロケット58が取付けられ、第1クラッチ51が、駆動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチからなり、かつ、第1小径側スプロケット53とインプットシャフト29との間に設けられ、第2クラッチ52が、駆動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチからなり、かつ、第2小径側スプロケット56と中間シャフト30との間に設けられている。
そして、駆動装置3において、モータジェネレータ26の力行時は、第1クラッチ51が係合状態となることで、第1小径側スプロケット53とインプットシャフト29とが一体回転し、第1動力伝達経路61によりモータジェネレータ26からファイナルドリブンギヤ19へ回転が減速して伝達され、かつ、第2クラッチ52が解放状態となることで、第2小径側スプロケット56と中間シャフト30とが相対回転し、第2動力伝達経路62による動力伝達が遮断される。
また、モータジェネレータ26の回生時は、第1クラッチ51が解放状態となることで、第1小径側スプロケット53とインプットシャフト29とが相対回転し、第1動力伝達経路61による動力伝達が遮断され、かつ、第2クラッチ52が係合状態となることで、第2小径側スプロケット56と中間シャフト30とが一体回転し、第2動力伝達経路62によりファイナルドリブンギヤ19からモータジェネレータ26へ回転が増速することなく伝達される。
上記構成によれば、第1クラッチ51および第2クラッチ52がワンウェイクラッチからなり、かつ、第1クラッチ51を第1小径側スプロケット53とインプットシャフト29との間に設けるとともに第2クラッチ52を第2小径側スプロケット56と中間シャフト30との間に設けたので、複雑な専用のクラッチ機構とアクチュエータを用いることなく、モータジェネレータ26の力行時および回生時にそれぞれ異なる動力伝達経路を形成できる。これにより、減速機28の内部構造を簡素化できる。
本実施形態の駆動装置3において、第1大径側スプロケット54、第1小径側スプロケット53、第2大径側スプロケット55、第2小径側スプロケット56、第3大径側スプロケット58、および第3小径側スプロケット57がそれぞれスプロケットからなり、第1歯車機構66は、第1大径側スプロケット54および第1小径側スプロケット53に巻き掛けられた第1チェーン32を有し、第2歯車機構67は、第2大径側スプロケット55および第2小径側スプロケット56に巻き掛けられた第2チェーン50を有し、第3歯車機構68は、第3大径側スプロケット58および第3小径側スプロケット57に巻き掛けられた第3チェーン33を有する。
上記構成によれば、第1歯車機構66、第2歯車機構67および第3歯車機構68を、大小異なる径寸法を有する一対のスプロケットとチェーンで構成しているため、減速機28における動力伝達のための回転軸の数や歯車の数を最小限に抑えることができる。これにより、減速機28の内部構造を簡素化でき、減速機28を収納する減速機ケース27を小型化できる。
本実施形態の駆動装置3は、モータジェネレータ26の力行時において、インプットシャフト29の回転数が第1小径側スプロケット53の回転数よりも大きく、かつ、中間シャフト30の回転数が第2小径側スプロケット56の回転数よりも小さい場合、第1クラッチ51が係合状態となるとともに第2クラッチ52が解放状態となり、第1動力伝達経路61によりモータジェネレータ26からファイナルドリブンギヤ19へ回転が減速して伝達される。また、駆動装置3は、モータジェネレータ26の回生時において、インプットシャフト29の回転数が第1小径側スプロケット53の回転数よりも小さく、かつ中間シャフト30の回転数が第2小径側スプロケット56の回転数よりも大きい場合、第1クラッチ51が解放状態となるとともに第2クラッチ52が係合状態となり、第2動力伝達経路62によりファイナルドリブンギヤ19からモータジェネレータ26へ回転が増速することなく伝達される。
上記構成によれば、モータジェネレータ26の力行時において、インプットシャフト29の回転数が第1小径側スプロケット53の回転数よりも大きい場合に第1クラッチ51が係合状態となり、第1動力伝達経路61を形成する第1歯車機構66と第3歯車機構68によりモータジェネレータ26からファイナルドリブンギヤ19へ回転を2段階減速して伝達させることができる。このため、モータジェネレータ26の動力を効率よく引き出すことができ、モータジェネレータ26が大型化するのを防止することができる。
また、モータジェネレータ26の回生時において、中間シャフト30の回転数が第2小径側スプロケット56の回転数よりも大きい場合に第2クラッチ52が係合状態となり、第2動力伝達経路62を形成する第2歯車機構67と第3歯車機構68によりファイナルドリブンギヤ19からモータジェネレータ26へ回転を増速することなく伝達させることができる。このため、モータジェネレータ26の回転数が許容回転数を超えるのを防止することができる。
この結果、モータジェネレータ26が大型化するのを防止し、駆動装置3を小型化することができる。
本実施形態の駆動装置3は、第1歯車機構66、第2歯車機構67および第3歯車機構68を、中間シャフト30の軸線方向一端側から他端側に向かって、第1歯車機構66、第3歯車機構68、第2歯車機構67の順で配置し、中間シャフト30において、第3小径側スプロケット57を第1大径側スプロケット54と第2小径側スプロケット56との間に配置している。
上記構成によれば、中間シャフト30において、第1動力伝達経路61の動力は、軸線方向一端側の第1歯車機構66から軸線方向中央部の第3小径側スプロケット57へと伝達されるため、第3小径側スプロケット57と軸線方向他端側の第2歯車機構67との間に荷重が作用しない。また、中間シャフト30において、第2動力伝達経路62の動力は、第3歯車機構68の第3小径側スプロケット57から軸線方向他端側の第2歯車機構67に伝達されるため、第3小径側スプロケット57と軸線方向一端側の第1歯車機構66との間に荷重が作用しない。
このため、中間シャフト30に作用する荷重を、常に中間シャフト30の一端側に負荷しないようにでき、中間シャフト30の一端側と他端側に分散できるので、中間シャフト30に要求される強度を抑制し、中間シャフト30の径寸法が増大するのを回避できる。このため、中間シャフト30の径寸法が増大して第3小径側スプロケット57、第1小径側スプロケット53および第2大径側スプロケット55の径寸法が増大するのを抑制できる。この結果、減速機28を小型化できる。また、中間シャフト30を支持するベアリングや軸受への荷重負荷を低減できるので、各部位の寿命を高めることができる。
本実施形態の駆動装置3は、変速機を収容する変速機収容部7および変速機収容部7から車両の前後方向後方に位置してディファレンシャル装置18を収容するディファレンシャル収容部8を有し、内燃機関に連結される変速機ケース6と、変速機ケース6の外周部に取付けられ、減速機28を収容する減速機ケース27と、を備え、モータジェネレータ26が変速機ケース6の外周部に設けられている。
これに加え、駆動装置3において、減速機ケース27は、第1歯車機構66および第2歯車機構67を収容する第1収容部27aと、第3歯車機構68を収容する第2収容部27bとを有し、第1収容部27aと第2収容部27bとが中間シャフト30の位置で角度を成して連結されるように減速機ケース27が屈曲して形成され、第2収容部27bを変速機収容部7の下方側に配置するとともに、第1収容部27aを第2収容部27bから上方に延ばし、第2収容部27bを変速機収容部7に対してディファレンシャル装置18とは反対側に配置した。
上記構成によれば、変速機ケース6の変速機収容部7と減速機ケース27の第2収容部27bとを上下に重ねて配置できる。
さらに、減速機ケース27を中間シャフト30の位置で屈曲させているので、モータジェネレータ26からファイナルドリブンギヤ19までの減速機28の経路が長い場合であっても、変速機ケース6の側壁に減速機28をコンパクトに集約して配置できる。
本実施形態の駆動装置3は、第1収容部27aを、水平方向で変速機収容部7に重ねて配置している。
上記構成によれば、減速機ケース27の第1収容部27aが水平方向で変速機ケース6の変速機収容部7に重ねて配置されることで、変速機収容部7を囲むように減速機ケース27を配置できるため、減速機28が変速機ケース6から大きく突出するのを防止できる。これにより、駆動装置3が大型化するのを防止しつつ、変速機ケース6に減速機28およびモータジェネレータ26を取付けることができる。
なお、本実施形態の駆動装置3は、回転電機として電動機および発電機を兼用するモータジェネレータ26を用いているが、回転電機は電動機としてのモータであってもよい。
また、本実施形態の第1歯車機構66、第2歯車機構67、第3歯車機構68は、スプロケットとチェーンからなる巻き掛け伝動機構から構成されているが、これに代えて、互いに対を成して噛み合う歯車機構から構成してもよい。
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
1…車両、2…エンジン(内燃機関)、3…駆動装置、6…変速機ケース、7…変速機収容部、8…ディファレンシャル収容部、9…変速機、18…ディファレンシャル装置、19…ファイナルドリブンギヤ、24L,24R…ドライブシャフト、26…モータジェネレータ(回転電機)、26A…回転軸、27…減速機ケース、27a…第1収容部、27b…第2収容部、28…減速機、29…インプットシャフト(入力軸)、30…中間シャフト(中間軸)、31…アウトプットシャフト(出力軸)、32…第1チェーン、33…第3チェーン、34…出力ギヤ、50…第2チェーン、51…第1クラッチ、52…第2クラッチ、53…第1小径側スプロケット(第1小径側歯車)、54…第1大径側スプロケット(第1大径側歯車)、55…第2大径側スプロケット(第2大径側歯車)、56…第2小径側スプロケット(第2小径側歯車)、57…第3小径側スプロケット(第3小径側歯車)、58…第3大径側スプロケット(第3大径側歯車)、61…第1動力伝達経路、62…第2動力伝達経路、63…第1歯車組、64…第2歯車組、65…第3歯車組、66…第1歯車機構、67…第2歯車機構、68…第3歯車機構

Claims (2)

  1. 内燃機関の回転を変速する変速機と、
    前記変速機の動力が伝達されるファイナルドリブンギヤを有するディファレンシャル装置と、
    力行および回生が可能な回転電機と、
    前記回転電機と前記ファイナルドリブンギヤとの間で動力を伝達する減速機と、を備えたハイブリッド車両の駆動装置であって、
    前記減速機は、
    前記回転電機の回転軸に連結される入力軸と、
    第1歯車組を有する第1歯車機構と第2歯車組を有する第2歯車機構とを介して前記入力軸に連結される中間軸と、
    第3歯車組を有する第3歯車機構を介して前記中間軸と前記ディファレンシャル装置とに連結される出力軸と、を有し、
    前記第1歯車機構と前記第2歯車機構にそれぞれ動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチからなる第1クラッチと第2クラッチが設けられ、
    前記入力軸、前記第1歯車機構、前記第1クラッチ、前記中間軸、前記第3歯車機構および前記出力軸により第1動力伝達経路が形成され、
    前記入力軸、前記第2歯車機構、前記第2クラッチ、前記中間軸、前記第3歯車機構および前記出力軸により第2動力伝達経路が形成され、
    前記第1歯車組は、第1大径側歯車と、前記第1大径側歯車より径寸法が小さく前記第1大径側歯車との間で動力を伝達する第1小径側歯車とを有し、
    前記第2歯車組は、第2大径側歯車と、前記第2大径側歯車より径寸法が小さく前記第2大径側歯車との間で動力を伝達する第2小径側歯車とを有し、
    前記第3歯車組は、第3大径側歯車と、前記第3大径側歯車より径寸法が小さく前記第3大径側歯車との間で動力を伝達する第3小径側歯車とを有し、
    前記入力軸に、前記第1小径側歯車と前記第2大径側歯車とが取付けられ、
    前記中間軸に、前記第1大径側歯車と前記第2小径側歯車と前記第3小径側歯車とが取付けられ、
    前記出力軸に、前記第3大径側歯車が取付けられ、
    前記第1クラッチが、駆動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチからなり、かつ、前記第1小径側歯車と前記入力軸との間に設けられ、
    前記第2クラッチが、駆動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチからなり、かつ、前記第2小径側歯車と前記中間軸との間に設けられ、
    前記回転電機の力行時は、
    前記第1クラッチが係合状態となることで、前記第1小径側歯車と前記入力軸とが一体回転し、前記第1動力伝達経路により前記回転電機から前記ファイナルドリブンギヤへ回転が減速して伝達され、かつ、
    前記第2クラッチが解放状態となることで、前記第2小径側歯車と前記中間軸とが相対回転し、前記第2動力伝達経路による動力伝達が遮断され、
    前記回転電機の回生時は、
    前記第1クラッチが解放状態となることで、前記第1小径側歯車と前記入力軸とが相対回転し、前記第1動力伝達経路による動力伝達が遮断され、かつ、
    前記第2クラッチが係合状態となることで、前記第2小径側歯車と前記中間軸とが一体回転し、前記第2動力伝達経路により前記ファイナルドリブンギヤから前記回転電機へ回転が減速して伝達され、
    前記第1歯車機構、前記第2歯車機構および前記第3歯車機構を、前記中間軸の軸線方向一端側から他端側に向かって、前記第1歯車機構、前記第3歯車機構、前記第2歯車機構の順で配置し、
    前記中間軸において、前記第3小径側歯車を前記第1大径側歯車と前記第2小径側歯車との間に配置し、
    前記変速機を収容する変速機収容部および前記変速機収容部から前記車両の前後方向後方に位置して前記ディファレンシャル装置を収容するディファレンシャル収容部を有し、前記内燃機関に連結される変速機ケースと、
    前記変速機ケースの外周部に取付けられ、前記減速機を収容する減速機ケースと、を備え、
    前記回転電機が前記変速機ケースの外周部に設けられ、
    前記減速機ケースは、前記第1歯車機構および前記第2歯車機構を収容する第1収容部と、前記第3歯車機構を収容する第2収容部とを有し、
    前記第1収容部と前記第2収容部とが前記中間軸の位置で角度を成して連結されるように前記減速機ケースが屈曲して形成され、
    前記第2収容部を前記変速機収容部の下方側に配置するとともに、前記第1収容部を前記第2収容部から上方に延ばし、
    前記第2収容部を前記変速機収容部に対して前記ディファレンシャル装置とは反対側に配置したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
  2. 内燃機関の回転を変速する変速機と、
    前記変速機の動力が伝達されるファイナルドリブンギヤを有するディファレンシャル装置と、
    力行および回生が可能な回転電機と、
    前記回転電機と前記ファイナルドリブンギヤとの間で動力を伝達する減速機と、を備えたハイブリッド車両の駆動装置であって、
    前記減速機は、
    前記回転電機の回転軸に連結される入力軸と、
    第1歯車組を有する第1歯車機構と第2歯車組を有する第2歯車機構とを介して前記入力軸に連結される中間軸と、
    第3歯車組を有する第3歯車機構を介して前記中間軸と前記ディファレンシャル装置とに連結される出力軸と、を有し、
    前記第1歯車機構と前記第2歯車機構にそれぞれ動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチからなる第1クラッチと第2クラッチが設けられ、
    前記入力軸、前記第1歯車機構、前記第1クラッチ、前記中間軸、前記第3歯車機構および前記出力軸により第1動力伝達経路が形成され、
    前記入力軸、前記第2歯車機構、前記第2クラッチ、前記中間軸、前記第3歯車機構および前記出力軸により第2動力伝達経路が形成され、
    前記第1歯車組は、第1大径側歯車と、前記第1大径側歯車より径寸法が小さく前記第1大径側歯車との間で動力を伝達する第1小径側歯車とを有し、
    前記第2歯車組は、第2大径側歯車と、前記第2大径側歯車より径寸法が小さく前記第2大径側歯車との間で動力を伝達する第2小径側歯車とを有し、
    前記第3歯車組は、第3大径側歯車と、前記第3大径側歯車より径寸法が小さく前記第3大径側歯車との間で動力を伝達する第3小径側歯車とを有し、
    前記入力軸に、前記第1小径側歯車と前記第2大径側歯車とが取付けられ、
    前記中間軸に、前記第1大径側歯車と前記第2小径側歯車と前記第3小径側歯車とが取付けられ、
    前記出力軸に、前記第3大径側歯車が取付けられ、
    前記第1クラッチが、駆動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチからなり、かつ、前記第1小径側歯車と前記入力軸との間に設けられ、
    前記第2クラッチが、駆動力を一方向に伝達するワンウェイクラッチからなり、かつ、前記第2小径側歯車と前記中間軸との間に設けられ、
    前記回転電機の力行時は、
    前記第1クラッチが係合状態となることで、前記第1小径側歯車と前記入力軸とが一体回転し、前記第1動力伝達経路により前記回転電機から前記ファイナルドリブンギヤへ回転が減速して伝達され、かつ、
    前記第2クラッチが解放状態となることで、前記第2小径側歯車と前記中間軸とが相対回転し、前記第2動力伝達経路による動力伝達が遮断され、
    前記回転電機の回生時は、
    前記第1クラッチが解放状態となることで、前記第1小径側歯車と前記入力軸とが相対回転し、前記第1動力伝達経路による動力伝達が遮断され、かつ、
    前記第2クラッチが係合状態となることで、前記第2小径側歯車と前記中間軸とが一体回転し、前記第2動力伝達経路により前記ファイナルドリブンギヤから前記回転電機へ回転が減速して伝達され、
    前記第1大径側歯車、前記第1小径側歯車、前記第2大径側歯車、前記第2小径側歯車、前記第3大径側歯車、および前記第3小径側歯車がそれぞれスプロケットからなり、
    前記第1歯車機構は、前記第1大径側歯車および前記第1小径側歯車に巻き掛けられた第1チェーンを有し、
    前記第2歯車機構は、前記第2大径側歯車および前記第2小径側歯車に巻き掛けられた第2チェーンを有し、
    前記第3歯車機構は、前記第3大径側歯車および前記第3小径側歯車に巻き掛けられた第3チェーンを有し、
    前記第1歯車機構、前記第2歯車機構および前記第3歯車機構を、前記中間軸の軸線方向一端側から他端側に向かって、前記第1歯車機構、前記第3歯車機構、前記第2歯車機構の順で配置し、
    前記中間軸において、前記第3小径側歯車を前記第1大径側歯車と前記第2小径側歯車との間に配置し、
    前記変速機を収容する変速機収容部および前記変速機収容部から前記車両の前後方向後方に位置して前記ディファレンシャル装置を収容するディファレンシャル収容部を有し、前記内燃機関に連結される変速機ケースと、
    前記変速機ケースの外周部に取付けられ、前記減速機を収容する減速機ケースと、を備え、
    前記回転電機が前記変速機ケースの外周部に設けられ、
    前記減速機ケースは、前記第1歯車機構および前記第2歯車機構を収容する第1収容部と、前記第3歯車機構を収容する第2収容部とを有し、
    前記第1収容部と前記第2収容部とが前記中間軸の位置で角度を成して連結されるように前記減速機ケースが屈曲して形成され、
    前記第2収容部を前記変速機収容部の下方側に配置するとともに、前記第1収容部を前記第2収容部から上方に延ばし、
    前記第2収容部を前記変速機収容部に対して前記ディファレンシャル装置とは反対側に配置したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
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