JP6499053B2 - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関と複数の電動機とを備えたハイブリッド車両用駆動装置に関し、詳しくは内燃機関、および電動機の少なくともいずれかの駆動力を駆動輪に伝達するハイブリッド車両用駆動装置に関するものである。

従来、第１電動機の第１ロータ軸が内燃機関の動力軸に接続された入力軸と同軸上に配置され、入力軸とは異なる軸上に第２電動機の第２ロータ軸が配置される複軸式のハイブリッド車両用駆動装置の技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２０１３−１２６８４７号公報 国際公開第２０１４／０４５４１５号

特許文献１や特許文献２に記載されている駆動装置は、二つの電動機と動力分割機構とに加えてデファレンシャルをも備えたいわゆるトランスアクスルとして構成されている。そのため、構成部品の数が多く、小型化に対する制約が多い。例えば小型車両に搭載するために、駆動トルクが小さいことに合わせてデフリングギヤを小径化できるとしても、電動機はその外径に応じたトルクを出力するので、電動機の外径を小さくすることは困難である。その結果、駆動装置をエンジンコンパートメントにいわゆる横置きする場合、駆動装置の車両前後方向での長さが長くなり、車載性が劣ることになる。また、第２電動機はカウンタ軸を介してデフリングギヤに連結されているので、そのロータ軸に取り付けられているリダクションギヤをカウンタドリブンギヤに噛み合わせるためには、第２電動機のロータ軸を車両の後方側に寄せて配置せざるを得ず、この点でも駆動装置の前後方向での寸法が大きくなる要因がある。さらに、軸受の配置や各回転軸の相互の干渉を避けるために、所定の回転軸が他の回転軸に対してその回転中心軸線方向にずらして配置されている。そのため、回転中心軸線方向での寸法が大きくなり、小型化が困難であった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、車両の前後方向および幅方向の長さを短縮することができるハイブリッド車両用駆動装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、この発明は、内燃機関のクランク軸に接続された入力軸と同軸上に、第１電動機の第１ロータ軸が配置され、第２電動機の第２ロータ軸が前記入力軸とは異なる軸上に配置され、前記内燃機関あるいは前記各電動機が出力したトルクをカウンタ軸を介してデファレンシャルから出力するハイブリッド車両用駆動装置において、車載状態で、前記デファレンシャルにおけるデフ軸の上方に前記カウンタ軸が配置され、前記カウンタ軸の上方には前記第２ロータ軸が配置されるとともに、前記カウンタ軸に対して、前記カウンタ軸に取り付けられているカウンタドリブンギヤが前記内燃機関とは反対側の前記第２電動機寄りに、また、前記カウンタ軸に取り付けられているデフドライブピニオンギヤが前記入力軸の前記内燃機関側の端部に取り付けられたダンパ機構寄りにそれぞれ配置されており、さらに、前記カウンタ軸の前記ダンパ機構側の一端を回転自在に支持する第１軸受部の少なくとも一部が、前記ダンパ機構に対して前記ダンパ機構の軸心に直交する方向でオーバーラップする位置に配置され、さらにまた、前記カウンタドリブンギヤは、回転中心部と前記回転中心部に対して半径方向で外側に離隔しかつ前記回転中心部に一体化されている外周歯部とを有し、前記カウンタ軸の他端を回転自在に支持する第２軸受部の少なくとも一部が、前記カウンタドリブンギヤを構成する外周歯部と回転中心部との間に納まりかつ前記第２軸受部が前記外周歯部の内周側に嵌合して前記外周歯部を支持していることを特徴とするものである。

この発明によれば、デフ軸、カウンタ軸、および第２ロータ軸を垂直方向に沿って略一列に配置することができるため、第２電動機とデフ軸に取り付けられたデフリングギヤとの外形輪郭の後端が揃い、車両の前後方向での長さを短縮することができる。また、カウンタ軸に設けられたカウンタドリブンギヤを第２電動機寄りに、デフドライブピニオンギヤをダンパ機構寄りにそれぞれ配置することで、第１軸受部の少なくとも一部をダンパ機構の外にオーバーラップして配置でき、さらに第２軸受部の少なくとも一部をカウントドリブンギヤの外周歯部と回転中心部との間に納まるように配置できるため、車両の前後方向、および幅方向の長さを短縮することができる。

この本発明の一実施例であるハイブリッド車両用駆動装置を示す説明図であり、車両の左方から見ている。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した駆動装置の断面図である。

以下、図面を用いて実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド車両（以下、「車両」と称す）用駆動装置４０を車両の左から見た説明図を示す。駆動装置４０は、第１電動機４１の第１ロータ軸４２、カウンタ軸４３、第２電動機４４の第２ロータ軸４５、およびデフ軸４６を備える。

第１ロータ軸４２は、第１軸心Ｃ１の軸上に配置されており、エンジンのクランク軸に接続された入力軸と同心となっている。カウンタ軸４３は、第２軸心Ｃ２の軸上に配置されており、カウンタドリブンギヤ４７、およびデフドライブピニオンギヤ４８とを同心上に固定している。第２電動機４４の第２ロータ軸４５は、第３軸心Ｃ３の軸上に配置されており、第３軸心Ｃ３の軸上には、リダクションギヤ４９が固定されている。デフ軸４６は、第４軸心Ｃ４の軸線上に配置され、デフリングギヤ５０を固定している。リダクションギヤ４９は、カウンタドリブンギヤ４７に歯合されている。カウンタドリブンギヤ４７は、デフドライブピニオンギヤ４８と一体的に回転する。デフドライブピニオンギヤ４８は、デフリングギヤ５０に歯合されている。

第２ロータ軸４５の回転軸心である第３軸心Ｃ３が最も上に位置し、デフ軸４６の回転軸心である第４軸心Ｃ４が最も下に位置している。また、カウンタ軸４３の回転軸心である第２軸心Ｃ２は、第３軸心Ｃ３および第４軸心Ｃ４との間に位置している。つまり、カウンタ軸４３をデフ軸４６の略上に配置し、カウンタ軸４３の略上に第２ロータ軸４５を配置する。よって、デフ軸４６、カウンタ軸４３、および第２ロータ軸４５との３軸は、車両の上下（垂直）方向に沿って略一列に配置される。これにより、第２ロータ軸４５が、従来の駆動装置で用いられる第２ロータ軸１５（図１に示す点線）と比較して、より上方に配置され、第２電動機４４の外径を車両の前に向けて寄せることができる。このため、駆動装置４０は、車両の前後方向に沿った長さを短縮することができる。さらに、カウンタドリブンギヤ４７は、従来の駆動装置で用いられるカウンタドリブンギヤ１７（同図に示す点線）と比較して大径にして設けられているので、その効果はさらに高まる。なお、同図に点線で示す符号１３は、従来の駆動装置で用いられるカウンタ軸の位置を、また、同図に点線で示す符号１４は、従来の駆動装置で用いられる第２電動機の位置をそれぞれ示している。

駆動装置４０では、デフリングギヤ５０と第２電動機４４とが略同じ外径となるので、前述した配置によりデフリングギヤ５０と第２電動機４４との外形輪郭の後端４４ａ，５０ａが垂直方向に沿って略一列に揃い、車両の前後方向での長さが最小限に短縮される。

なお、駆動装置４０では、第２ロータ軸４５から順にカウンタドリブンギヤ４７、デフドライブピニオンギヤ４８を介してデフリングギヤ５０までのギヤトレインの減速比を十分に大きくとる必要がある。しかし、駆動装置４０の小型化を図るために、デフリングギヤ５０の外径が制約されると、前述した十分な減速比をとることが困難になる。しかし、デフ軸４６、カウンタ軸４３、および第２ロータ軸４５との３軸が垂直方向に沿って略一列に配置される構成にすると、所望の減速比を、最も小型な歯車で実現することができる。そのため、駆動装置４０の小型化をさらに図ることができる。

図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線で切断した駆動装置４０の断面を示す。図２に示すように、駆動装置４０は、エンジン５２、第１電動機４１、および第２電動機４４から得られる動力を駆動輪（図示なし）に伝達する動力伝達機構５３を含むものであり、全体がケーシング５４により覆われている。なお、エンジン５２は、走行用駆動力源として機能するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等、内燃機関の一例である。

第１軸心Ｃ１の軸上には、入力軸５６、動力伝達機構５３、および第１ロータ軸４２が回転可能に支持されている。第２軸心Ｃ２の軸上には、カウンタ軸４３が回転可能に支持されている。カウンタ軸４３には、カウンタドリブンギヤ４７、およびデフドライブピニオンギヤ４８等が取り付けられている。なお、図２には図示していないが、第３軸心の軸上には、第２ロータ軸に接続される動力伝達軸、および動力伝達軸に固定される第２ロータ軸が支持されている。

入力軸５６には、動力伝達機構５３が取り付けられている。動力伝達機構５３は、ダンパ機構６２、および遊星歯車機構６１等を備える。ダンパ機構６２は、エンジン５２から伝達されるトルク変動を吸収するものであり、クランク軸の末端のフライホイールに取り付けられ、入力軸５６に接続されている。

動力伝達機構５３は、第１軸心Ｃ１まわりに回転可能なサンギヤＳ、キャリアＣ、およびリングギヤＲ等で構成されている。サンギヤＳには、第１ロータ軸４２が連結されている。キャリアＣは、サンギヤＳ、およびリングギヤＲとにそれぞれ噛み合うピニオンギヤを自転および公転可能に支持する。キャリアＣには、入力軸５６が連結されている。また、リングギヤＲは、複合ギヤ６５の内周に形成されている内歯歯車となっている。複合ギヤ６５には、外周にカウンタドライブギヤ６６が形成されている。

カウンタドライブギヤ６６には、カウンタドリブンギヤ４７が歯合している。カウンタドリブンギヤ４７は、第２軸心Ｃ２の軸上に配置されたカウンタ軸４３に固定されている。カウンタ軸４３には、図面上にてカウンタドリブンギヤ４７の右側にデフドライブピニオンギヤ４８が取り付けられている。デフドライブピニオンギヤ４８には、デフリングギヤ（図示なし）が歯合している。デフリングギヤ（図示なし）は、デファレンシャル機構（図示なし）の一部を構成しており、カウンタドリブンギヤ４７から得られる動力は、デファレンシャル機構（図示なし）を介して駆動輪（図示なし）に伝達される。

カウンタドリブンギヤ４７には、リダクションギヤ（図示なし）が連結されている。リダクションギヤ（図示なし）には、第２ロータ軸４５が連結されている。第２ロータ軸４５から得られる動力は、リダクションギヤ（図示なし）を介してカウンタドリブンギヤ４７に出力される。

カウンタ軸４３は、ダンパ機構６２側の右側軸受部５８、および第２電動機４４側の左側軸受部５９とでケーシング５４に対して回転自在に取り付けられている。右側軸受部５８は第１軸受部の一例であり、左側軸受部５９は第２軸受部の一例である。

このように構成された駆動装置４０では、エンジン５２の動力は、ダンパ機構６２を介して入力軸５６に入力され、その入力軸５６から、遊星歯車機構６１、カウンタ軸４３、デフリングギヤ（図示なし）、および一対の車軸（図示なし）等を順に介して一対の駆動輪（図示なし）へ伝達される。すなわち、入力軸５６と遊星歯車機構６１とカウンタ軸４３とデフリングギヤ（図示なし）とは、エンジン５２から駆動輪（図示なし）への動力伝達経路であるエンジン動力伝達経路を構成している。また、遊星歯車機構６１は、サンギヤＳに連結された第１電動機４１により差動状態が制御され、それにより電気的な無段変速機として機能する。また、第２電動機４４の動力は、互いに歯合するリダクションギヤ（図示なし）とカウンタドリブンギヤ４７とを介してカウンタ軸４３に供給される。すなわち、第２電動機４４の動力は、第２ロータ軸（図示なし）から、動力伝達軸（図示なし）、カウンタ軸４３、デフリングギヤ（図示なし）、および一対の車軸（図示なし）等を順に介して一対の駆動輪（図示なし）に伝達される。

この実施例では、図１に示したように、第１ロータ軸４２とカウンタ軸４３との軸間距離Ｌ１が、駆動装置４０の第１ロータ軸４２と従来のカウンタ軸１３（点線）との軸間距離よりも長くなっている。この軸間距離Ｌ１は、図２に示した軸間距離Ｌ１と同じになっている。軸間距離Ｌ１を長くとったことにより、右側軸受部５８は、ダンパ機構６２の格納スペースの外側で、かつ入力軸５６に直交する方向において少なくとも一部がオーバーラップする位置に配置することができる。これにより、駆動装置４０は、車両の幅（左右）方向に沿った長さを短縮することができる。

しかし、カウンタ軸４３には、カウンタドリブンギヤ４７とデフドライブピニオンギヤ４８との２つのギヤが軸方向に並べて取り付けられている。デフドライブピニオンギヤ４８は、カウンタドリブンギヤ４７よりも小径となっている。これは、図１に示した第２ロータ軸４５からデフ軸４６までの減速比を十分大きくとるために、デフドライブピニオンギヤ４８を小径にしてデフリングギヤ５０への減速比を大きくし、同様にカウンタドリブンギヤ４７を大径にする必要があるためである。

カウンタ軸４３の軸方向での長さの短縮は、図２に示したカウンタドリブンギヤ４７をカウンタ軸４３の左寄りに配置することにより、さらに効果が大きくなる。カウンタドリブンギヤ４７は、径が大きいため、ダンパ機構６２に対して径方向にオーバーラップさせることができない。したがって、この場合には、デフドライブピニオンギヤ４８をカウンタ軸４３の右寄りに配置し、また右側軸受部５８としては外径が小さい軸受を使用することが有効である。

カウンタドリブンギヤ４７は、外周歯部４７ａ、回転中心部４７ｂ、およびこれらの間で外周歯部４７ａよりも断面が薄肉に設けられた薄肉部４７ｃ等を備える。左側軸受部５９は、薄肉部４７ｃの内部に一部、または全部が納まるように配置されている。これにより、駆動装置４０は、車両の幅方向に沿った長さをさらに短縮することができる。なお、左側軸受部５９は、外周歯部４７ａと回転中心部４７ｂとの間に収まるように配置されていれば、薄肉部４７ｃの内部に収納することに限定されることはない。

また、カウンタドリブンギヤ４７やカウンタ軸４３が、ケーシング５４に対して軸方向に動かないように、右側軸受部５８や左側軸受部５９との間の隙間に厚みの異なるシムを選択的に挿入して、軸方向に生じる隙間を抑制すれば好適である。この場合には、カウンタ軸４３を傾けようとするカウンタドリブンギヤ４７からの軸方向荷重に対する抵抗力が高まり、左側軸受部５９と右側軸受部５８との間の軸方向スパンの減少により生じるカウンタ軸４３の支持剛性の低下を補うことができる。

また、左側軸受部５９としては、大径軸受や断面寸法が大きな軸受を使用するのが好適である。これによれば、左側軸受部５９の剛性が高まることによって、カウンタ軸４３の支持剛性を更に高めることができ、またギヤノイズの抑制を図ることができる。

さらに、左側軸受部５９を大型化することで、カウンタドリブンギヤ４７とカウンタ軸４３との結合部（スプラインとナットとによる結合）を、大型化した軸受部の内側に格納すれば、さらにカウンタ軸４３の軸長を短縮することができる。

以上、実施例に基づいて説明したが、この発明は上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。例えば、上記実施例では、前方に横置き搭載されるエンジンに接して配置され、トランスミッションとデファレンシャルとを一体化したトランスアクスルとして説明しているが、車両の後方に縦置きで配置されたトランスミッションとディファレンシャルとを一体化したトランスアクスルとしてもよい。この場合には、上記実施例で説明した車両の前後方向が幅方向に対応する。つまり、この発明では、駆動装置を搭載した車載状態において、車両の前後方向および幅方向を含めてコンパクト化を達成することができる。

４０…駆動装置、 ４１…第１電動機、 ４２…第１ロータ軸、 ５２…エンジン、 ５６…入力軸、 １４，４４…第２電動機、 １５，４５…第２ロータ軸、 ４６…デフ軸、 １３，４３…カウンタ軸、 １７，４７…カウンタドリブンギヤ、 ４８…デフドライブピニオンギヤ、 ６２…ダンパ機構、 ５８…右側軸受部、 ５９…左側軸受部、 ４７ａ…外周歯部、 ４７ｂ…回転中心部、 ４７ｃ…薄肉部。

Claims (1)

1. 内燃機関のクランク軸に接続された入力軸と同軸上に、第１電動機の第１ロータ軸が配置され、第２電動機の第２ロータ軸が前記入力軸とは異なる軸上に配置され、前記内燃機関あるいは前記各電動機が出力したトルクをカウンタ軸を介してデファレンシャルから出力するハイブリッド車両用駆動装置において、
   車載状態で、前記デファレンシャルにおけるデフ軸の上方に前記カウンタ軸が配置され、前記カウンタ軸の上方には前記第２ロータ軸が配置されるとともに、
   前記カウンタ軸に対して、前記カウンタ軸に取り付けられているカウンタドリブンギヤが前記内燃機関とは反対側の前記第２電動機寄りに、また、前記カウンタ軸に取り付けられているデフドライブピニオンギヤが前記入力軸の前記内燃機関側の端部に取り付けられたダンパ機構寄りにそれぞれ配置されており、さらに、前記カウンタ軸の前記ダンパ機構側の一端を回転自在に支持する第１軸受部の少なくとも一部が、前記ダンパ機構に対して前記ダンパ機構の軸心に直交する方向でオーバーラップする位置に配置され、さらにまた、前記カウンタドリブンギヤは、回転中心部と前記回転中心部に対して半径方向で外側に離隔しかつ前記回転中心部に一体化されている外周歯部とを有し、前記カウンタ軸の他端を回転自在に支持する第２軸受部の少なくとも一部が、前記カウンタドリブンギヤを構成する外周歯部と回転中心部との間に納まりかつ前記第２軸受部が前記外周歯部の内周側に嵌合して前記外周歯部を支持していることを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。

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