JP4302704B2 - ハイブリッド車両駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両駆動装置に関する。

近年、地球環境の保護、及び有限資源の節約の観点から、自動車の燃費向上が求められている。この燃費向上の要求に対する１つの手段としてハイブリッド車両が考えられている。このハイブリッド車両は、エンジンに対して直列もしくは並列に配置したモータを、エンジン出力のアシスト、制動・減速時には発電機として作用させ、自動車の運動エネルギを電気エネルギに変換することにより、この電気エネルギを用いて再度出力をアシストするようにしたものである。このハイブリッド車両は、従来の変速機の基本的なレイアウトの変更をおこなうことなくモータ等を新たに構成することで、コストを抑えつつ、従来の車両にそのまま適用することが考えられている。

一方、一般的な変速機では、エンジンにより駆動されるオイルポンプが設けられ、このオイルポンプで発生した高圧のオイルは、変速機に内蔵されたクラッチ及びブレーキの油圧駆動などの作動に加えて、変速機の各部における潤滑や除熱に使用されている。
このような構成を備えたハイブリッド車両の動力駆動装置としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。この動力駆動装置は、モータ・ジェネレータをエンジンと変速機との間に配置するとともに、このモータ・ジェネレータ及びオイルポンプとをエンジンクランクシャフトと同軸上に配設している。

また、別のハイブリッド車両の動力駆動装置として、特許文献２に記載されたものがある。これは、エンジンと変速機との間にモータ・ジェネレータを配置するとともに、このモータ・ジェネレータをエンジンのクランクシャフトと同軸上(変速機入力軸と同軸上)に配設するとともに、変速機用オイルポンプをエンジンクランクシャフトと別軸上に設け、変速機入力軸にチェーン機構を介して連結している。
特開２００２−１１８９０１ 特開２００３−１７５７４６

しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド車両の動力伝達装置にあっては、モータ・ジェネレータ及びオイルポンプを変速機入力軸と同軸上に配置しているため、変速機の軸方向寸法が増加して、変速機のレイアウト変更が必要になったり、搭載可能な車両が限定されたりするという問題があった。
また、特許文献２に記載のハイブリッド車両の動力伝達装置にあっては、オイルポンプをエンジンクランクシャフトと別軸上に設けているものの、軸方向寸法の大きなモータ・ジェネレータをエンジンクランクシャフトと同軸上に設けているため、軸方向寸法の短縮が十分とはいえず、車両搭載性が良好とはいえなかった。

そこで、モータ・ジェネレータとエンジンクランクシャフトとを別の軸線上に配置するとともに、それぞれを変速機入力軸とチェーンなどの動力伝達機構で連結することも考えられるが、この場合、新たに追加した動力伝達機構を潤滑する機構が必要となり、単純にモータ・ジェネレータとオイルポンプとを別軸上に設けただけでは、油路の配設が複雑になるという新たな問題が発生する。
本発明は係る点に鑑みてなされたもので、ハイブリッド車両駆動装置を実現する際、変速機の軸方向寸法の増加を抑制して車両搭載性を向上し、かつ潤滑機構を簡素化することを目的とする。

本発明に係るハイブリッド車両駆動装置は、エンジンと、このエンジンの出力軸に連結する電気的駆動源と、自動変速機とを備え、前記自動変速機は、前記エンジン又は前記電気的駆動源から動力が伝達される入力軸と、ケース内で前記動力を変速して駆動輪側に出力する変速機構と、前記ケース内で前記動力により駆動されるオイルポンプとを有しているハイブリッド車両の駆動装置において、前記オイルポンプの回転軸を、前記自動変速機の入力軸に対して異なる軸線上であって、前記変速機構より車両下方側に配置し、前記電気的駆動源の回転軸を、前記入力軸に対して異なる軸線上であって、前記入力軸に沿い、且つ前記変速機構に対して径方向に重なるように配置し、前記オイルポンプの回転軸、前記電気的駆動源側の回転軸及び前記入力軸を、１本の無端帯で連結して同期的に回転するようにし、且つ当該無端帯の一部が前記変速機構の下部側に貯留される油に浸されていることを特徴とするハイブリッド車両駆動装置である。

本発明のハイブリッド車両駆動装置によると、オイルポンプ及び電気的駆動源は、自動変速機の入力軸と異なる軸線上に配置し、かつ径方向に重なる位置に配置されるので、自動変速機の軸方向寸法の増加を抑制することができ、車両搭載性を向上させることができる。
また、オイルポンプの回転軸、電気的駆動源の回転軸側及び入力軸を１本の無端帯で連結しているので、無端帯がオイルポンプの回転軸付近を通過する際に油溜まり内に浸されるので、無端帯自体が常時潤滑されることとなり、無端帯と入力軸との間、無端帯と電気的駆動源の回転軸との間の潤滑も良好に行なわれる。これにより、無端帯と電気的駆動源の回転軸との間の潤滑機能を簡素化することができる。

以下、本発明に係るハイブリッド車両駆動装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明が適用される車両用自動無段変速機の１実施形態を示すスケルトン図であり、図２は、本実施形態の変速機ハウジングの内部構造を示す断面図であり、図３は、モータ・ジェネレータハウジングの内部構造を示す断面図であり、図４は、変速機ケースの内部をトルクコンバータケース側から見た図である。
図１に示すように、本実施形態の車両用自動無段変速機は、モータ・ジェネレータ２、エンジン９からのトルクを増幅するトルクコンバータ３、前後進切換装置４、入出力間で無段変速を行なうベルト式無段変速機構（ＣＶＴ）５、減速ギヤ機構５００及びディファレンシャル装置６００を備えている。

図２に示すように、変速機ハウジング１００の内部には、トルクコンバータ３、前後進切換装置４、ＣＶＴ５、減速ギヤ機構５００及びディファレンシャル装置６００が配置されているとともに、各装置への圧油や潤滑油を供給する機構として、ベーンポンプ７００と、このベーンポンプ７００の吸入口側にオイルストレーナ７１０が設けられているとともに、ベーンポンプ７００の吐出口側にコントロールバブルユニット７２０が配置されている。なお、変速機ハウジング１００は、サイドカバー１１０と、変速機ケース１２０と、トルクコンバータケース１３０とで構成されている。

トルクコンバータ３は、エンジン９の出力軸９ａに連結され、第１スプロケット５０に連結しているポンプインペラ１０と、出力軸９ａと同軸に配置されている変速機入力軸６に連結したタービンライナー１１とを備えている。
前後進切換装置４は、図１に示すように、出力軸４ｂに固定されたサンギヤ１５、変速機入力軸６に固定されたリングギヤ１６、サンギヤ１５及びリングギヤ１６に噛合されたピニオンギヤ１７、ピニオンギヤ１７を支持するキャリヤ１９からなるプラネタリギヤを備えている。また、変速機入力軸６と出力軸４ｂとの間にはダイレクトクラッチ２２が介装されており、このダイレクトクラッチ２２を係合させることで変速機入力軸６及び出力軸４ｂが直結される。キャリヤ１９にはリバースブレーキ２５が連結されており、このリバースブレーキ２５を作動させることでキャリヤ１９の回転が停止される。

ＣＶＴ５は、プライマリプーリ４１０とセカンダリプーリ４２０とを有しており、これらのプーリ４１０，４２０の間には金属製のベルト４３０が巻き掛けられている。
プライマリプーリ４１０は固定シーブ４１０ｂ及び可動シーブ４１０ａを有しており、可動シーブ４１０ａは、固定シーブ４１０ｂに一体化されたプーリ軸４１２上を軸方向に移動可能とされているとともに、固定シーブ４１０ｂと一体的に回転するようになっている。また、可動シーブ４１０ａは、油圧アクチュエータ４１０ｃによって軸方向に移動されるように構成されている。

セカンダリプーリ４２０も、プライマリプーリ４１０とほぼ同様の構造であって、固定シーブ４２０ｂ及び可動シーブ４２０ａを有しており、固定シーブ４２０ｂは、サイドカバー１１０及び変速機ケース１２０に回転自在に支持されている。可動シーブ４２０ａは、固定シーブ４２０ｂに一体化されたプーリ軸４２２上を軸方向に移動可能とされているとともに、固定シーブ４２０ｂと一体的に回転するようになっている。また、可動シーブ４２０ａは、油圧アクチュエータ４２０ｃによって軸方向に移動されるように構成されている。

また、セカンダリプーリ４２０のプーリ軸４２２に出力ギヤ９３が固定されており、この出力ギヤ９３に、減速ギヤ機構５００を介してディファレンシャル装置６００が連結されている。
減速ギヤ機構５００は、減速軸５００ａに同軸に固定された大ギヤ５００ｂ及び小ギヤ５００ｃを有している。ディファレンシャル装置６００は、デフケース６００ａと一体的に回転するようにデフケース６００ａに固定されたリングギヤ６００ｂと、デフケース６００ａ内にシャフト６００ｃを介して支持されている一対のデフギヤ６００ｄ，６００ｄと、これらのデフギヤ６００ｄ，６００ｄにそれぞれ噛合されたサンギヤ６００ｅ，６００ｅとを有しており、各サンギヤ６００ｅ，６００ｅは、車両左右の車軸６０２，６０２にそれぞれ連結されて差動回転を出力するようになっている。

そして、セカンダリプーリ４２０の出力ギヤ９３が、減速ギヤ機構５００の大ギヤ５００ｂに噛合され、小ギヤ５００ｃが、ディファレンシャル装置６００のリングギヤ６００ｂに噛合されている。
ベーンポンプ７００は、ロータ軸７００ａに支持されて回転するロータと、このロータに偏心して取り付けられるカムリングと、ロータとカムリングにより構成される油室を仕切るベーンとから構成されている。ベーンはロータの溝にはめ込まれ、その内側はロータ軸７００ａと各溝に設けられた油路に供給される作動油が、ロータ回転時の遠心力によりベーンをカムリングに向けて押圧するようになっている。また、ロータ軸７００ａのトルクコンバータ３側の端部の、第１スプロケット５０と軸方向同一平面上に、第２スプロケット７０１が固定されており、第１スプロッケット５０との間に掛け渡された第１チェーン１６６によりベーンポンプ７００はエンジンの出力軸９ａに対して同期的に駆動される。

図３に示すように、変速ハウジング１００には、変速機ケース１２０に設けた開口部１２０ａに、トルクコンバータ３側が開口した円筒形状のモータ・ジェネレータケース１４０がボルトを介して一体に連結されており、このモータ・ジェネレータケース１４０内にモータ・ジェネレータ２が配置されている。
モータ・ジェネレータ２は、モータ・ジェネレータケース１４０内に配置した軸受１４２と、この軸受け１４２に回転自在に支持されている入出力軸１４４と、入出力軸１４４とともに回転する回転子１４６と、回転子１４６の外周面に対向してモータ・ジェネレータケース１４０の内周面に固定されている固定子１４８とで構成されている。そして、入出力軸１４４のトルクコンバータ３側の端部の、第１スプロケット５０と軸方向異なる平面上に、第３スプロケット１５０が固定されている。

次に、図４は変速機ケース１２０内部をトルクコンバータケース１３０側から見た図である。
ベーンポンプ７００のロータ軸７００ａは、ＣＶＴ５より車両下方側であって、変速機入力軸６より車両後方側に配置されている。すなわち、変速機ケース１２０の下部にはオイルパン７４０が一体に設けられており、ベーンポンプ７００は、オイルパン７４０に貯留されている作動油に浸漬するように配置されている。

モータ・ジェネレータ２の入出力軸１４４は、変速機入力軸６の軸中心より上方側かつ車両前方側に配置されているとともに、変速機入力軸６に対して平行に延在するように配置されている。
また、変速機入力軸６の軸中心より車両前方側、且つ車両下方側に、モータ・ジェネレータ２の入出力軸１４４及び変速機入力軸６に対して平行に延在するように中間軸１６０が配置されている。この中間軸１６０には、大径の第４スプロケット１６２と、小径の第５スプロケット１６４とが固定されている。

また、変速機入力軸６に固定された第１スプロケット５０と、ベーンポンプ７００のロータ軸７００ａに固定された第２スプロケット７０１と、中間軸１６０に固定された第５スプロケット１６４との間に、第１チェーン１６６が掛け渡されている。そして、第１チェーン１６６は、オイルパン７４０に貯留されている作動油に一部が浸漬されている。
また、モータ・ジェネレータ２の入出力軸１４４に固定された第３スプロケット１５０と、中間軸１６０に固定され、第３スプロケット１５０に対して直径が大きい第４スプロケット１６２との間に、第２チェーン１６８が掛け渡されている。

ディファレンシャル装置６００（図４に車軸６０２の位置を示す）は、変速機入力軸６より車両後方側、且つ車両下方側に配置されている。
さらに、ベーンポンプ７００の吐出口側に配置されているコントロールバブルユニット７２０は、ＣＶＴ５より車両下方側の位置で、オイルパン７４０に貯留されている作動油に浸漬しながら略水平方向に延在して配置されている。

次に、本実施形態の車両用自動無段変速機の動作について説明する。
エンジン９の燃費消費率が低い低負荷での発進や低速走行時には、エンジン９を停止させ、バッテリ（図示せず）からモータ・ジェネレータ２に電気エネルギを供給し、モータとして駆動するモータ・ジェネレータ２の回転駆動力を変速機入力軸６側に伝達して車両を走行させる。
また、通常走行時には、主にエンジン９による走行となり、ＣＶＴ５の変速制御によりエンジン回転数を調整することで、最良燃費ライン上の運転を行なう。また、エンジンが最大出力を発生しても駆動力が不足する高速走行時には、バッテリからモータ・ジェネレータ２に電気エネルギを供給し、モータとして駆動するモータ・ジェネレータ２の回転駆動力により車両全体の駆動力を増強する。

一方、減速走行時には、エンジン９への燃料供給をカットし、モータ・ジェネレータ２をジェネレータとして機能させ、運動エネルギの一部を電気エネルギに変換してバッテリに回収する。そして、後退時には、エンジン９を停止させ、バッテリからからモータ・ジェネレータ２に電気エネルギを供給し、モータとして駆動するモータ・ジェネレータ２の回転駆動力のみの車両走行とする。

なお、本実施形態のモータ・ジェネレータ２が本発明の電気的駆動源に相当し、出力軸９ａがエンジンの出力軸に相当し、ＣＶＴ５が本発明の変速機構に相当し、ベーンポンプ７００が本発明のオイルポンプに相当し、ロータ軸７００ａが本発明のオイルポンプの回転軸に相当し、入出力軸１４４が本発明の電気的駆動源の回転軸に相当し、変速機入力軸６が本発明の入力軸に相当し、第１チェーン１６６が本発明の無端帯に相当し、コントロールバルブユニット７２０が本発明の油圧制御部品に相当し、モータ・ジェネレータ２の入出力軸１４４が本発明の電気的駆動源の駆動軸に相当し、入出力軸１４４に固定した第３スプロケット１５０と、中間軸１６０に固定した第４スプロケット１６２と、これら第３スプロケット１５０及び第４スプロケット１６２に掛け渡された第２チェーン１６８が本発明の動力伝達機構に相当する。

次に、本実施形態の車両用自動無段変速機の作用効果について述べる。
ベーンポンプ７００及びモータ・ジェネレータ２を変速機入力軸６と異なる軸線上に配置しているので、自動変速機の軸方向寸法の増加を抑制することができ、車両搭載性を向上させることができる（本発明の請求項１に対応）。
また、変速機入力軸６、ベーンポンプ７００のロータ軸７００ａ及び中間軸１６０が、１本の第１チェーン１６６で同期的に回転するように連結されているため、とくに、変速機において最も軸方向寸法が長くなる部分である、変速機入力軸と同軸上の軸方向寸法を短縮化できるため、車両の車両搭載性をさらに向上させることができる。

また、第１チェーン１６６は、ベーンポンプ７００のロータ軸７００ａに固定された第２スプロケット７０１に係合するときにオイルパン７４０に貯留されている作動油に浸されるので、第１チェーン１６６が常時潤滑されることとなり、第１チェーン１６６と変速機入力軸６との間、第１チェーン１６６とモータ・ジェネレータ２の入出力軸１４４との間の潤滑が良好に行なわれる。したがって、第１チェーン１６６とモータ・ジェネレータ２の入出力軸１４４との間の潤滑機能を簡素化することができる。（本発明の請求項１に対応）。

ここで、ベーンポンプ７００の作動油吸入抵抗を低減し、コントロールバブルユニット７２０の油抜け、エア混入を防止するために、ベーンポンプ７００及びコントロールバブルユニット７２０は、ＣＶＴ５より車両下方側であって変速機ケース１２０の下部に溜まっている作動油に浸漬させて配置することが好ましい。そして、ベーンポンプ７００と同期的に回転するモータ・ジェネレータ２もＣＶＴ５より車両下方側に配置すればよいが、このようにすると、動力源として作用するため大きな径のモータ・ジェネレータ２とＣＶＴ５に油圧を供給する油路ととが干渉するおそれがある。

そこで、この干渉を避けるために、モータ・ジェネレータ２を、ＣＶＴ５より車両前方側、且つ変速機入力軸６の軸中心よりもモータ・ジェネレータ２の入出力軸１４４を車両上方側に配置するとともに、モータ・ジェネレータ２の入出力軸１４４、変速機入力軸６及びベーンポンプ７００のロータ軸７００ａを１本のチェーンで連結する方法が考えられる。しかし、このようにすると、入出力軸１４４、変速機入力軸６及びロータ軸７００ａの間のチェーンの巻き付け角を確保するためのテンショナが必要になるとともに、これらの軸間距離が長くなってチェーンの振れも大きくなってしまうので、変速機ケース１２０内に、テンショナを配置するスペースを確保したり、チェーンの周囲に振れを許容するためのクリアランスを確保する必要が生じる。その結果、大型の変速機ケースとなって車両搭載性が悪化するおそれがある。なお、コントロールバブルユニット７２０を、ＣＶＴ５より車両前方側に配置しても同様の問題が発生する。

そこで、本実施形態は、変速機入力軸６の軸中心よりも車両前方側、且つ車両下方側に中間軸１６０を配置し、変速機入力軸６に固定された第１スプロケット５０と、ベーンポンプ７００のロータ軸７００ａに固定された第２スプロケット７０１と、中間軸１６０に固定された第５スプロケット１６４との間に第１チェーン１６６を掛け渡している。このようにしたことで、第１チェーン１６６と、ロータ軸７００ａ、変速機入力軸６及び中間軸１６０との巻き付け角を９０°以上にすることができるので、テンショナが不要となり、第１チェーン１６６の振れを小さくすることができる。したがって、変速機ケース１２０内にテンショナを配置するスペースや、第１チェーン１６６の振れを許容するクリアランスを確保する必要が無く、変速機ケース１２０内にコンパクトに配置することができるので、車両搭載性の悪化を抑制することができる（本発明の請求項２に対応）。

また、第１チェーン１６６は、中間軸１６０とベーンポンプ７００のロータ軸７００ａとの間において大部分がオイルパン７４０に貯留されている作動油に浸されることとなり、潤滑油に浸される時間が長くなるので、さらに第１チェーン１６６の潤滑を確実なものとすることができ、第１チェーン１６６とモータ・ジェネレータ２の入出力軸１４４との間の潤滑機能を簡素化することができる。（本発明の請求項２に対応）

さらに、モータ・ジェネレータ２の入出力軸１４４に固定された第３スプロケット１５０と、中間軸１６０に固定され、第３スプロケット１５０に対して直径が大きい第４スプロケット１６２との間に、第２チェーン１６８が掛け渡されており、モータ・ジェネレータ２がモータとして駆動する際には、入出力軸１４４から中間軸１６０に、第２チェーン１６８を介して減速回転が伝達されるようになっているので、モータ・ジェネレータ２の小型化を図ることができ、車両搭載性をさらに向上させることができる（本発明の請求項２に対応）。

次に、図５に示すものは、図４で示した構成と異なる実施形態の変速機ケース１２０内部をトルクコンバータケース１３０側から見た図である。
本実施形態は、変速機入力軸６より車両前方側に配置したモータ・ジェネレータ２の入出力軸１４４に、第１ギヤ２００が固定されている。
変速機入力軸６より車両前方側、且つ車両下方側に配置した中間軸１６０には、第２ギヤ２１０と、小径の第５スプロケット１６４とが固定されている。なお、第２ギヤ２１０は、第１ギヤ２００より直径の大きなギヤである。
そして、第１ギヤ２００と第２ギヤ２１０との間に、第１ギヤ２００より直径が大きく、第２ギヤ２１０より直径が小さい第３ギヤ２２０が噛合されている。
なお、本実施形態の第１ギヤ２００と、第２ギヤ２１０と、これらのギヤに噛合されている第３ギヤ２２０とが本発明の動力伝達機構に相当する。

本実施形態は、図１から図４で示した実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、第１ギヤ２００と第２ギヤ２１０との間に、第１ギヤ２００より直径が大きく、第２ギヤ２１０より直径が小さい第３ギヤ２２０が噛合されていることから、モータ・ジェネレータ２がモータとして駆動する際には、入出力軸１４４から中間軸１６０に減速回転が伝達されるようになっているので、モータ・ジェネレータ２の小型化を図ることができ、車両搭載性をさらに向上させることができる（本発明の請求項２に対応）。

本発明に係る車両用自動無段変速機の１実施形態を示すスケルトン図である。 本発明に係る車両用自動無段変速機の変速機ハウジング内部構造を示す断面図である。 本発明に係るモータ・ジェネレータハウジングの内部構造を示す断面図である。 変速機ケースの内部をトルクコンバータケース側から示した図である。 図４と異なる配置構成とした変速機ケースの内部をトルクコンバータケース側から示した図である。

符号の説明

２ モータ・ジェネレータ
６ 変速機入力軸
５ ＣＶＴ
９ エンジン
９ａ 出力軸
５０ 第１スプロケット
１００ 変速機ハウジング
１４４ モータ・ジェネレータの入出力軸
１５０ 第３スプロケット
１６０ 中間軸
１６２ 第４スプロケット
１６４ 第５スプロケット
１６６ 第１チェーン
１６８ 第２チェーン
２００ 第１ギヤ
２１０ 第２ギヤ
２２０ 第２ギヤ
６００ ディファレンシャル装置
７００ ベーンポンプ
７００ａ ロータ軸
７０１ 第２スプロケット
７２０ コントロールバルブユニット

Claims (2)

1. エンジンと、このエンジンの出力軸に連結する電気的駆動源と、自動変速機とを備え、前記自動変速機は、前記エンジン又は前記電気的駆動源から動力が伝達される入力軸と、ケース内で前記動力を変速して駆動輪側に出力する変速機構と、前記ケース内で前記動力により駆動されるオイルポンプとを有しているハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記オイルポンプの回転軸を、前記自動変速機の入力軸に対して異なる軸線上であって、前記変速機構より車両下方側に配置し、
   前記電気的駆動源の回転軸を、前記入力軸に対して異なる軸線上であって、前記入力軸に沿い、且つ前記変速機構に対して径方向に重なるように配置し、
   前記オイルポンプの回転軸、前記電気的駆動源側の回転軸及び前記入力軸を、１本の無端帯で連結して同期的に回転するようにし、且つ当該無端帯の一部が前記変速機構の下部側に貯留される油に浸されていることを特徴とするハイブリッド車両駆動装置。
2. 前記変速機構の出力回転を左右の駆動輪に分配するディファレンシャル装置を、前記入力軸より車両後方側、且つ車両下方側に配置し、
   前記変速機構に油圧の供給制御を行なう油圧制御部品を、前記変速機構より車両下方側で水平方向に延在するように配置し、又は、前記変速機構より車両前方側で車両上下方向に延在するように配置し、
   前記オイルポンプを、前記入力軸より車両後方側、且つ車両下方に配置し、
   前記電気的駆動源を、前記入力軸より車両前方側に配置し、
   前記電気的駆動源の回転軸を、前記無端帯と連結する中間軸と、当該中間軸に対して動力伝達機構を介して連結し前記電気的駆動源に対して同軸上に形成されている駆動軸とで構成するとともに、
   前記中間軸を、前記入力軸より車両前方側、且つ車両下方側に配置し、
   前記駆動軸を、前記入力軸より車両前方側に配置したことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両駆動装置。

Images