JP2007246057A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型軽量化して構成可能なハイブリッド車両の駆動装置の提供。
【解決手段】エンジン５１および駆動輪６３の間に設けられた変速機１０を有し、変速機１０が、エンジン出力軸５５に連結されたメインシャフト１と、メインシャフト１と同軸上に設けられたセカンダリシャフト２と、メインシャフト１に対して平行に設けられたカウンタシャフト４と、メインシャフト１およびセカンダリシャフト２の連結を断接する第１断接手段と、セカンダリシャフト２からカウンタシャフト４に回転を伝達する複数の伝達経路１１，１４，１７と、これら歯車列のそれぞれに対して設けられて対応する経路によるセカンダリシャフト２とカウンタシャフト４との連結を断接する複数の第２断接手段３１〜３３とから構成され、第１電気モータ５２をメインシャフト１と一体回転可能に、第２電気モータ５３をセカンダリシャフト２と一体回転可能に設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンおよび電気モータからなる駆動源と、エンジンからの駆動力を変速して駆動輪に伝達する変速機とから構成されるハイブリッド車両の駆動装置に関する。

従来から、ガソリン等を燃料とする内燃機関およびバッテリから電力供給されて作動する電気モータを駆動源とするハイブリッド車両の駆動装置がよく知られている（例えば、特許文献１参照）。ハイブリッド車両の駆動装置の形態として、エンジンおよび電気モータの一方あるいは双方により駆動輪に駆動力を伝達可能に構成し、状況に応じて作動させる駆動源を切り換えて車両を走行させる方式が知られている。

一般の車両においても、エンジンからの駆動力は、互いに異なる変速比が設定された複数の伝達経路を有していずれかの経路を選択的に確立可能に構成された変速機を介して変速され、差動機構に入力されるように構成されている。上記方式による駆動装置においては、変速機の伝達経路とは別に差動機構に接続された専用経路が設けられ、この専用経路に電気モータが連結され、電気モータからの駆動力がこの専用経路を介して差動機構に入力される。また、変速機の動力伝達経路および電気モータが連結される専用経路にはそれぞれ、経路を断接するためのクラッチ機構が設けられる。これらクラッチ機構の係合状態を制御することにより、状況に応じた駆動源の切り換えが行われる。

なお、上記方式による駆動装置として、従来、２つの電気モータを備えた駆動装置が知られており、一方の電気モータを上記専用経路に連結し、他方の電気モータをエンジンが連結される自動変速機の入力軸に設けた駆動装置が知られている。

特開２００５−２９７７８６号公報

このように、従来の駆動装置によると、電気モータからの駆動力を差動機構に入力するための専用経路が設けられるが、この専用経路には、電気モータの駆動力を減速させる歯車列等から構成される減速機構を備える必要があるため、一般の駆動装置に対して部品点数が増加し、高コスト化や重量増加を招くおそれがあった。さらに、電気モータの専用経路を複数の変速段を設定可能に構成するとこのようなおそれがさらに高まるため、従来の専用経路には上記減速機構による一定の減速比しか設定されていない。一方で、このような電気モータを変速機の動力伝達経路中に設けると、変速機が軸方向に大型化するなどして車両への搭載性の悪化を招くおそれがあった。

このような課題に鑑み、本発明は、低コストかつ小型軽量化して構成でき、車両への搭載性を向上させ、さらには、電気モータを駆動源とするときの走行性を向上させ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。

上記目的達成のため、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンおよび２つの電気モータからなる駆動源と、駆動源および駆動輪の間の動力を伝達する複数の伝達経路を選択的に設定する変速機とから構成されるハイブリッド車両の駆動装置において、変速機を、エンジンの出力軸に連結されたメインシャフトと、メインシャフトと同軸上を相対回転可能に設けられたセカンダリシャフトと、メインシャフトに対して平行に設けられて駆動輪に連結されたカウンタシャフトと、メインシャフトおよびカウンタシャフトの連結を断接する第１断接手段と、セカンダリシャフトの回転を互いに異なる変速比で変速してカウンタシャフトに伝達する複数のセカンダリ−カウンタ伝達経路と、複数のセカンダリ−カウンタ伝達経路のそれぞれに対して設けられて対応するセカンダリ−カウンタ伝達経路によるセカンダリシャフトおよびカウンタシャフトの連結を断接する複数の第２断接手段とから構成し、第１の電気モータをメインシャフトと一体回転可能に設け、第２の電気モータをセカンダリシャフトと一体回転可能に設けている。

また、第１断接手段を、外側部材がセカンダリシャフトに固定されて内側部材がメインシャフトに固定され、外側部材と内側部材とが係脱自在に構成されたクラッチ機構から構成し、第２の電気モータを、この第１断接手段の外側部材の外周側に取り付けることが好ましい。

また、変速機を、さらに、メインシャフトに対して平行に設けられたサブシャフトと、メインシャフトの回転をサブシャフトに伝達するメイン−サブ伝達経路と、サブシャフトの回転をセカンダリシャフトに伝達するサブ−メイン伝達経路と、メイン−サブ伝達経路、サブシャフトおよびサブ−セカンダリ伝達経路によるメインシャフトおよびセカンダリシャフトの連結を断接する第３断接手段とから構成し、メイン−サブ伝達経路、サブシャフトおよびサブ−メイン伝達経路を介することによりメインシャフトの回転が変速されてセカンダリシャフトに伝達されるように構成することが好ましい。

本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置によると、駆動源として設けられる電気モータのうち、第２の電気モータが変速機を構成するセカンダリシャフトと一体回転可能に設けられる。なお、セカンダリシャフトとカウンタシャフトの間には複数の伝達経路が設けられており、第２断接手段によりいずれかの伝達経路を接続状態になれば、カウンタシャフトに動力を伝達できる。また、エンジンからの駆動力は、メインシャフトを介して第１断接手段が接続状態を形成すればセカンダリシャフトに伝達されるようになっており、第２の電気モータが設けられるセカンダリシャフトは、第１断接手段が切断状態になればメインシャフトに対して中立になって両シャフトが互いに相対回転可能になる。

このように構成される駆動装置においては、第２の電気モータからの駆動力のみでも、エンジンからの駆動力のみでも、エンジンと第２の電気モータとの双方の駆動力によっても車両を走行させることができる。このような駆動装置の駆動源である第２の電気モータから駆動輪への伝達経路は、エンジンからの伝達経路と共用されている。したがって、専用経路を設ける従来の形態に比べて部品点数を削減できるため、低コストで小型軽量化して駆動装置を構成できる。また、第２の電気モータからの駆動力は、複数の伝達経路からいずれの伝達経路を介して動力伝達させるかの選択により、複数段で変速させて駆動輪に伝達させることができる。したがって、第２断接手段の作動を制御すれば、走行状態に応じた駆動力を駆動輪に出力する制御を複雑化することなく行うことができる。また、この第２の電気モータの駆動力を変速して伝達する手段は、エンジンからの駆動力を変速して伝達する手段と共用されており、新たな部品を追加することなく小型軽量化してこのような駆動装置を提供できる。

また、第１選択手段をクラッチ機構から構成し、第２の電気モータをこのクラッチ機構の外周側に取り付けることにより、メインシャフトあるいはセカンダリシャフトを軸方向に大型化することなく第２の電気モータを変速機に取り付けることができ、駆動装置全体の大型化が回避される。

また、１つの軸と２つの伝達経路を追加し、メインシャフトからセカンダリシャフトに回転を変速して伝達する経路を新たに設けることにより、メインシャフトからセカンダリシャフトまでの伝達経路とセカンダリシャフトからカウンタシャフトまでの伝達経路とを組み合わせて簡単に多数の変速段を設定できるようになる。このように、伝達経路の組み合わせにより多数の変速段を設定できるため、設定可能な変速段を追加するにあたって、新たに必要とする部品点数を少なくすることができる。また、多数の変速段を設定できることから、走行状況にあった定期切な変速段を設定させて燃費性能の向上が図られた駆動装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図１には本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置を例示している。この駆動装置１００は、エンジン５１および２つのモータ５２，５３からなるハイブリッド型の駆動源５０と、エンジン５１の出力軸５５にトルクコンバータ５６を介して連結された自動変速機１０とから構成され、駆動源５０からの回転駆動力が自動変速機１０により所定の変速比で変速されて左右の駆動輪６３，６３に伝達され、車両を走行させるように構成されている。

エンジン５１は、ガソリンやＬＰＧ等を燃料とする内燃機関であり、燃焼室に燃料を供給するための燃料供給装置５１ａと、燃焼室内における吸排気を行うための吸排気装置５１ｂとを有して構成されている。吸排気装置５１ｂには、アクセルペダルの操作に関わらず電気的に開度を調整可能に構成されたスロットルバルブが設けられている。

第１および第２電気モータ５２，５３は、電気モータ・ジェネレータであり、車載のバッリから電力供給されて駆動される。これらモータ５２，５３は、エンジン５１の駆動力をアシストして車両を走行させることができるとともに、エンジン５１の停止時に自身の駆動力で車両を走行させることができるように構成されている。さらには、エンジン５１の駆動力での走行中に発電を行ってバッテリを充電できるように構成されている。

自動変速機１０は、エンジン５１の出力軸５５にトルクコンバータ５６を介して接続されたメインシャフト１と、メインシャフト１と同軸上を相対回転可能に設けられたセカンダリシャフト２と、メインシャフト１に対して平行に設けられたサブシャフト３と、メインシャフト１に対して平行に設けられたカウンタシャフト４と、これらの平行軸１〜４間に設けられた第１〜第６歯車列１１，１４，１７，２１，２４，２７と、これらの平行軸１〜４上に設けられた第１〜第５クラッチ３１〜３５とから構成される。なお、第１〜第５クラッチ３１〜３５はそれぞれ、油圧作動式の摩擦多板クラッチ機構であり、アウタ部材に設けられた複数のアウタプレートと、インナ部材に設けられた複数のインナプレートとを、内部に設けられた油室に作動油を供給することにより係脱させるように構成されている。両プレートが係合されればアウタ部材とインナ部材が一体回転し、両プレートが解放されればアウタ部材とインナ部材が相対回転可能になる。

第１歯車列１１は、セカンダリシャフト２に固定された第１駆動ギヤ１２と、第１駆動ギヤ１２に噛合して第１ワンウェイクラッチ４１を介してカウンタシャフト４に連結された第１従動ギヤ１３とから構成される。第１従動ギヤ１３は、カウンタシャフト４に設けられた第１クラッチ３１のインナ部材に接続されている。第１クラッチ３１のアウタ部材はカウンタシャフト４に固定されており、第１クラッチ３１が係合されると、第１従動ギヤ１３はカウンタシャフト４と一体に回転し、セカンダリシャフト２とカウンタシャフト４とが連結されてセカンダリシャフト２の回転がカウンタシャフト４に伝達される。第１クラッチ３１が解放されると、セカンダリシャフト２とカウンタシャフト４とは第１ワンウェイクラッチ４１を介して連結可能になる。第１ワンウェイクラッチ４１は、カウンタシャフト４の回転が第１従動ギヤ１３の回転速度を超えるとフリーになる。

第２歯車列１４は、セカンダリシャフト２に相対回転可能に設けられた第２駆動ギヤ１５と、第２駆動ギヤ１５に噛合してカウンタシャフト４に固定された第２従動ギヤ１６とから構成される。第２駆動ギヤ１５は、セカンダリシャフト２に設けられた第２クラッチ３２のインナ部材に接続されている。第２クラッチ３２のアウタ部材はセカンダリシャフト２に固定されており、第２クラッチ３２が係合されると、第２駆動ギヤ１５はセカンダリシャフト２と一体に回転し、セカンダリシャフト２とカウンタシャフト４とが連結されてセカンダリシャフト２の回転がカウンタシャフト４に伝達される。第２クラッチ３２が解放されると、セカンダリシャフト２とカウンタシャフト４との連結が切断される。

第３歯車列１７は、セカンダリシャフト２に固定された第３駆動ギヤ１８と、第３駆動ギヤ１８に噛合してカウンタシャフト４に相対回転可能に設けられた第３従動ギヤ１９とから構成される。第３従動ギヤ１９は、カウンタシャフト４に設けられた第３クラッチ３３のインナ部材に接続されている。第３クラッチ３３のアウタ部材はカウンタシャフト４に固定されており、第３クラッチ３３が係合されると、第３従動ギヤ１９はカウンタシャフト４と一体に回転し、セカンダリシャフト２とカウンタシャフト４とが連結されてセカンダリシャフト２の回転がカウンタシャフト４に伝達される。第３クラッチ３３が解放されると、セカンダリシャフト２とカウンタシャフト４との連結が切断される。

第４歯車列２１は、メインシャフト１に固定された第４駆動ギヤ２２と、第４駆動ギヤ２２に噛合してサブシャフト３に対して相対回転可能に設けられた第４従動ギヤ２３とからなる。第４従動ギヤ２３は、サブシャフト３に設けられた第４クラッチ３４のインナ部材に接続されており、第４クラッチ３４のアウタ部材はサブシャフト３に結合されている。第４クラッチ３４が係合されると、第４従動ギヤ２３はサブシャフト３と一体に回転し、メインシャフト１とサブシャフト３とが連結されてメインシャフト１の回転がサブシャフト３に伝達される。第４クラッチ３４が解放されると、メインシャフト１とサブシャフト３との連結が切断される。

第５歯車列２４は、サブシャフト３に対して相対回転可能に設けられた第５駆動ギヤ２５と、第５駆動ギヤ２５に噛合して第３歯車列１７を構成する第３駆動ギヤ１８とから構成される。このように、この自動変速機１０においては、第３歯車列１７の駆動要素と第５歯車列２４の従動要素とが共用される。

第６歯車列２７は、サブシャフト３に対して相対回転可能に設けられた第６駆動ギヤ２８と、第６駆動ギヤ２８に噛合してアイドルシャフト６に軸支されたアイドラギヤ２９と、アイドラギヤ２９に噛合して第２歯車列１４を構成する第２駆動ギヤ１５とから構成される。このように、この自動変速機１０においては、第２歯車列１４の駆動要素と第６歯車列２７の従動要素とが共用される。

これら歯車列は、第４歯車列２１と、第１歯車列１１と、第２および第６歯車列１４，２７と、第３および第５歯車列１７，２４との４列を上流側（エンジン５１側）から順に並べて設けられる。第１〜第５歯車列１１，１４，１７，２１，２４のギヤ比ｒ（対応する歯車列の符号をサフィックスで示す）は、ｒ₁₁＞ｒ₁₄・ｒ₂₁・ｒ₂₄＞ｒ₁₄＞ｒ₁₇・ｒ₂₁・ｒ₂₄＞ｒ₁₇の関係を満たす。

第１クラッチ３１は、カウンタシャフト４の第１従動ギヤ１３の上流側において第４ギヤ列２１と軸方向に対して重なる位置に設けられ、第４クラッチ３４は、セカンダリシャフト２の第４駆動ギヤ２２の上流側において軸方向に対してファイナルドライブギヤ５と重なる位置に設けられている。また、第２クラッチ３２は、第２歯車列１４の下流側に設けられている。このクラッチ配置により、第４歯車列２１と、第１歯車列１１と、第２および第６歯車列１４，２７との３列が軸方向に近接させることができる。第３クラッチ３３は、第３歯車列１７の上流側に設けられている。

メインシャフト１およびセカンダリシャフト２には、第５クラッチ３５が設けられる。第５クラッチ３５は、アウタ部材がメインシャフト１に固定され、インナ部材がセカンダリシャフト２に固定されている。第５クラッチ３５が係合されると、メインシャフト１およびセカンダリシャフト２とが連結されて一体に回転し、第５クラッチ３５が解放されると、メインシャフト１とセカンダリシャフト２との連結が切断されて両シャフト１，２が互いに相対回転可能になる。

サブシャフト３には、第５駆動ギヤ２５と第６駆動ギヤ２８の間にセレクタ４６が設けられる。なお、第５駆動ギヤ２５および第６駆動ギヤ２８にはそれぞれ、このセレクタ４６の方向に延びる延出シャフト部２５ａ，２８ａが形成されている。セレクタ４６は、サブシャフト３と一体回転する回転体とドグ歯機構とを有し、いずれか一方の延出シャフト部２５ａ，２８ａをドグ歯機構により係合させてサブシャフト３と一体に回転させるように作動する。セレクタ４６が第５駆動ギヤ２５の延出シャフト部２５ａと係合すると、第５駆動ギヤ２５がサブシャフト３と一体回転するとともに第６駆動ギヤ２６が空転し、セレクタ４６が第６駆動ギヤ２８の延出シャフト部２８ａと係合すると第６駆動ギヤ２８がサブシャフト３と一体回転するとともに第５駆動ギヤ２５が空転する。

なお、車両には運転席の近傍にシフトレバーが設けられており、シフトレバーの操作によりセレクタ４６の作動状態が切り換えられる。シフトレバーが前進レンジを設定する位置に操作されると、セレクタ４６が第５駆動ギヤ２５の延出シャフト部２５ａと係合し、後進レンジを設定する位置に操作されると、セレクタ４６が第６駆動ギヤ２８の延出シャフト部２８ａと係合する。

このように構成される自動変速機１０は、メインシャフト１からセカンダリシャフト２に回転を伝達するために、メインシャフト１とセカンダリシャフト２を直結する第１メイン−セカンダリ伝達経路と、第４歯車列２１、サブシャフト３および第５歯車列２４を介して伝達する第２のメイン−セカンダリ伝達経路と、第４歯車列２１、サブシャフト３および第６歯車列２７を介して伝達する第３のメイン−セカンダリ伝達経路との３つの伝達経路を有している。第５クラッチ３５を係合させることにより第１メイン−セカンダリ伝達経路が設定され、第４クラッチ３４を係合させるとともにセレクタ４６を第５駆動ギヤ２５に係合させることにより第２のメイン−セカンダリ伝達経路が設定され、第４クラッチ３４を係合させるとともにセレクタ４６を第６駆動ギヤ２８に係合させることにより第３のメイン−セカンダリ伝達経路が設定される。

第１および第２のメイン−セカンダリ伝達経路を介して動力伝達されたときには、セカンダリシャフト２は同じ方向に回転する。また、第４および第５歯車列２１，２４のギヤ比の積ｒ₂₁・ｒ₂₄は、第１のメイン−セカンダリ伝達経路に対する第２のメイン−セカンダリ伝達経路の減速比に相当するが、上記ギヤ比の関係に示すように、第２のメイン−セカンダリ伝達経路を介した動力伝達により、セカンダリシャフト２は、第１のメイン−セカンダリ伝達経路を介したときに対して減速されて回転する。また、セカンダリシャフト２は、第３のメイン−セカンダリ伝達経路を介した動力伝達により、第１のメイン−セカンダリ伝達経路を介したときに対し、逆の方向に回転する。

また、この自動変速機１０においては、セカンダリシャフト４からカウンタシャフトに回転を伝達するために、第１歯車列１１を介して伝達する第１のセカンダリ−カウンタ伝達経路と、第２歯車列１４を介して伝達する第２のセカンダリ−カウンタ伝達経路と、第３歯車列１７を介して伝達する第３のセカンダリ−カウンタ伝達経路との３つの伝達経路を有している。第１クラッチ３１が係合されることにより第１のセカンダリ−カウンタ伝達経路が設定され、第２クラッチ３２が係合されることにより第２のセカンダリ−カウンタ伝達経路が設定され、第３クラッチ３３が係合されることにより第３のセカンダリ−カウンタ伝達経路が設定される。

第１〜第３のセカンダリ−カウンタ伝達経路は、セカンダリシャフト２の回転を、第１〜第３歯車列１１，１４，１７のギヤ比ｒ₁₁，ｒ₁₄，ｒ₁₇に応じて変速し、カウンタシャフト４に伝達する。上記ギヤ比の関係に示すように、第１〜第３のセカンダリ−カウンタ伝達経路は互いに異なる変速比で変速する。なお、第３のセカンダリ−カウンタ伝達経路は、回転を増速して伝達する（ｒ₁₇＜１）。

図２に示すように、シフトレバーが前進レンジを設定する位置に操作されてセレクタ４６が第５駆動ギヤ２５と係合されるときにおいて、第４クラッチ３４および第１クラッチ３１が係合されることにより、第２のメイン−セカンダリ伝達経路および第１のセカンダリ−カウンタ伝達経路からなる第１の動力伝達経路が確立されて前進１速段（ＬＯＷ）が設定される。前進１速段の変速比は、ｒ₂₁・ｒ₂₄・ｒ₁₁に相当する。また、第５クラッチ３５および第１クラッチ３１が係合されることにより、第１のメイン−セカンダリ伝達経路および第１のセカンダリ−カウンタ伝達経路からなる第２の動力伝達経路が確立されて前進２速段（２ＮＤ）が設定される。前進２速段の変速比は、ｒ₁₁に相当する。

ここで、前進１速段および前進２速段が設定されているときの加速時においては、第１従動ギヤ１３の回転が第１ワンウェイクラッチ４１を介してカウンタシャフト４に伝達され、第１クラッチ３１は係合されていたとしても動力伝達上無視することができる。このため、第１クラッチ３１は、前進２速段が設定されているときの減速時の負荷に対して必要なトルク容量をもたせるだけで十分になる。これにより、第１クラッチ３１の小型化が図られる。

同様に、第４クラッチ３４および第２クラッチ３２が係合されることにより、第２のメイン−セカンダリ伝達経路および第２のセカンダリ−カウンタ伝達経路からなる第３の動力伝達経路が確立されて前進３速段（３ＲＤ）が設定される。前進３速段の変速比は、ｒ₂₁・ｒ₂₄・ｒ₁₄に相当する。なお、第１のセカンダリ−カウンタ伝達経路に対して増速して動力伝達を行う第２のセカンダリ−カウンタ伝達経路が確立されたときには、第１ワンウェイクラッチ４１がフリーになり、第１のセカンダリ−カウンタ伝達経路は変速段の設定上無関係になる。なお、このことは、第３のセカンダリ−カウンタ伝達経路が確立されたときも同様である。

第５クラッチ３５および第２クラッチ３２が係合されることにより、第１のメイン−セカンダリ伝達経路および第２のセカンダリ−カウンタ伝達経路からなる第４の動力伝達経路が確立されて前進４速段（４ＴＨ）が設定される。前進４速段の変速比は、ｒ₁₄に相当する。第４クラッチ３４および第３クラッチ３３が係合されることにより、第２のメイン−セカンダリ伝達経路および第３のセカンダリ−カウンタ伝達経路からなる第５の動力伝達経路が確立されて前進５速段（５ＴＨ）が設定される。前進５速段の変速比は、ｒ₂₁・ｒ₂₄・ｒ₁₇に相当する。第５クラッチ３５および第３クラッチ３３が係合されることにより、第１のメイン−セカンダリ伝達経路および第３のセカンダリ−カウンタ伝達経路からなる第６の動力伝達経路が確立されて前進６速段（６ＴＨ）が設定される。前進６速段の変速比は、ｒ₁₇に相当する。

シフトレバーが後進レンジを設定する位置に操作されてセレクタ４６が第６駆動ギヤ２８と係合されるときにおいて、第４クラッチ３４および第２クラッチ３２が係合されることにより、第３のメイン−セカンダリ伝達経路および第２のセカンダリ−カウンタ伝達経路からなる第７の動力伝達経路が確立されて後進段（ＲＶＳ）が設定される。

このように、各動力伝達経路を介して回転が伝達されるカウンタシャフト４にはファイナルドライブギヤ５が固定されており、このファイナルドライブギヤ５には差動機構６１のファイナルドリブンギヤ６１ａに噛合し、差動機構６１には左右のアクセルシャフト６２，６２を介して左右の駆動輪６３，６３が連結されている。カウンタシャフト４に伝達された回転は、ファイナルドライブギヤ５、ファイナルドリブンギヤ６１ａを有した差動機構６１およびアクセルシャフト６２，６２を介して駆動輪６３，６３に伝達され、車両を走行させる。

このように構成される自動変速機１０を備えた駆動装置１００には、第１電気モータ５２がエンジン５１の出力軸５５の上に連結されて設けられており、第１電気モータ５２の駆動力がトルクコンバータ５６を介してメインシャフト１に伝達されるように構成されている。また、第２電気モータ５３が自動変速機１０を構成する第５クラッチ３５のアウタ部材の外周面に設けられており、第２電気モータ５３の駆動力がセカンダリシャフト２に伝達されるように構成されている。

図３に示すように、この駆動装置１００には、制御装置７０が備えられている。この制御装置７０は、タイマーを備えた演算処理装置７０ａ、記憶装置７０ｂおよび入出力インターフェース等からなるマイクロコンピュータであり、車両各部に設けられたセンサからの入力信号と記憶装置７０ｂに記憶された制御スケジュールとに基づき、エンジン５１の燃料供給装置５１ａおよび吸排気装置５１ｂ、第１および第２電気モータ５２，５３、第１〜第５クラッチ３１〜３５の係脱状態を制御する油圧機器３０に作動制御信号を出力することにより、駆動源作動制御や変速制御を行うように構成されている。制御装置７０に入力信号を出力するセンサとして、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ７１、エンジン吸気圧を検出する吸気圧センサ７２、車速を検出する車速センサ７３、アクセルペダルの踏込操作量を検出するアクセルペダルセンサ７４、ブレーキペダルの踏込操作量を検出するブレーキペダルセンサ７５、シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサ７６、バッテリの蓄電量を検出するバッテリセンサ７７等がある。

駆動装置１００は、制御装置７０が行う駆動源作動制御および変速制御により、車両状態や走行状態、運転者の操縦意図に応じて、燃費性能を向上させるために適切な駆動源５０の作動を行わせることができるとともに自動変速機１０に適切な変速段が設定される。

以下、このような制御装置が備えられた駆動装置１００の走行中の作動について、制御装置の制御内容と合わせて簡単に説明する。車速センサ７３やアクセルペダルセンサ７４等からの入力信号に基づいて車両がアイドリングストップしていると判断されるときには、駆動源５０の作動が停止される。このようにして駆動源５０の作動が停止された状態から車両を発進させる要求があると判断されると、エンジン５１の出力軸５５に設けられる第１電気モータ５１をスタータとして機能させ、エンジン５１を始動させる制御が行われる。

その後、車速センサ７３、アクセルペダルセンサ７４およびブレーキペダルセンサ７５等からの入力信号に基づいて、予め制御スケジュールとして設定された複数のモードからいずれかが選択される。

例えば、制御装置７０は、エンジン５１および第１電気モータ５２を停止させ、第２電気モータ５３からの駆動力でのみ車両を走行させる駆動源作動制御を行うことができるように構成されている。なお、このとき、第４および第５クラッチ３４，３５が解放され、第１〜第３メイン−セカンダリ伝達経路はいずれもカウンタシャフト４に対して中立になる。第２電気モータ５３が駆動されることにより、第５クラッチ３５のアウタ部材が回転駆動され、セカンダリシャフト２が回転駆動される。

このモードにおいては、さらに車速センサ７３やアクセルペダルセンサ７４からの入力信号に基づいて、第２および第３クラッチ３２，３３の係合制御が行われる。図２に示すように、第２および第３クラッチ３２，３３が係合されていないときには、第１ワンウェイクラッチ４１により第１従動ギヤ１３とカウンタシャフト４が連結されて第１のセカンダリ−カウンタ伝達経路が確立され、ＥＶ前進１速段（ＥＶＬＯＷ）が設定される。このように、本構成例では、第１〜第５クラッチ３１〜３５が解放されたままでＥＶ前進１速段を設定可能になっている。第２クラッチ３２が係合されると、第２のセカンダリ−カウンタ伝達経路が設定され、ＥＶ前進２速段（ＥＶ２ＮＤ）が設定される。第３クラッチ３３が係合されると、第３のセカンダリ−カウンタ伝達経路が設定され、ＥＶ前進３速段（ＥＶ３ＲＤ）が設定される。第２電気モータ５３の駆動力により駆動されるセカンダリシャフト２の回転は、設定された伝達経路の変速比に応じて変速されてカウンタシャフト４に伝達され、車両を前進させる。ＥＶ前進２速段およびＥＶ前進３速段が設定されているときには、第１ワンウェイクラッチ４１がフリーになり、１速ギヤ列１１を介した動力伝達が変速段の設定上無関係になる。

また、制御装置７０は、第１および第２電気モータ５２，５３を停止させ、エンジン５１からの駆動力でのみ車両を走行させる駆動源作動制御を行うことができるように構成されている。このとき、記憶装置７０ｂに記憶される制御スケジュールに基づいて目標変速段を決定し、第１〜第５クラッチ３１〜３５の係脱状態を制御して第１〜第６の動力伝達経路のいずれかを確立することにより目標変速段が設定されるように変速制御が行われる。

さらに、制御装置７０は、このようにエンジン５１からの駆動力でのみ車両を走行させている状態において、アクセルペダルの操作量が急激に大きくなるなど、大きな加速要求があると判断されるときには、さらに、第１および第２電気モータ５２，５３の少なくともいずれか一方を駆動し、駆動されたモータからの駆動力によりエンジン５１の駆動力のアシストを行わせる駆動源作動制御を行うことができるように構成されている。

また、制御装置７０は、アクセルペダルセンサ７４からの入力信号に基づいて加速要求がないと判断されるときや、ブレーキペダルセンサ７５からの入力信号に基づいて制動要求があると判断される等の減速走行中において、第１〜第３クラッチ３１〜３３のいずれかが係合される。これにより、確立されたセカンダリ−カウンタ伝達経路の変速比に基づいて駆動輪６３，６３からの回転がセカンダリシャフト２に伝達され、第２電気モータ５３を発電機として機能させる制御が行われる。このとき、第４および第５クラッチ３４，３５が解放されていると、セカンダリシャフト２はメインシャフト１に対して中立になり、第２電気モータ５２を単独で発電機として機能させることができる。第４あるいは第５クラッチ３４，３５が係合されていると、第１あるいは第２メイン−セカンダリ伝達経路を介してメインシャフト１にセカンダリシャフト２の回転が伝達される。これにより、エンジンブレーキを作用させることができるとともに、第１電気モータ５２をともに発電機として機能させることができる。このように、第１あるいは第２電気モータ５２，５３が発電機として機能することにより、バッテリの充電を行うことができる。

なお、第２電気モータ５３を単独の駆動源としているときには、第３および第５クラッチ３４，３５が解放されており、エンジン５１からの駆動力がカウンタシャフト４に伝達されない状態になっている。このとき、バッテリセンサ７７からの入力信号に基づいてバッテリの蓄電量が所定量を下回ると判断されるときには、エンジン５１を作動させ、エンジン５１の駆動力を利用して第１電気モータ５２を発電機として機能させ、バッテリの充電を行うことができる。このとき、エンジン５１に対しては、アクセルペダルの踏込操作量に関わらず電気的に開度を調整することが可能なスロットルバルブの作動制御を行うことにより、燃焼室への吸気量（吸気圧）を調整し、エンジン回転速度やエンジンからの駆動力を調整する制御を行うことが好ましい。この制御により、エンジン５１および第１電気モータ５２を適切に作動させてバッテリの充電を安定して行わせることができるとともに、第２電気モータ５３のみを単独の駆動源とした車両走行を安定して継続させることができる。

このように、本実施例の駆動装置１００によると、エンジン５１からの駆動力を変速して駆動輪に伝達する自動変速機１０が、メインシャフト１と、セカンダリシャフト２と、カウンタシャフト４とから構成され、メインシャフト１からセカンダリシャフト２に回転を伝達するための２つの伝達経路を有し、セカンダリシャフト２からカウンタシャフト４に回転を伝達するための３つの伝達経路を有している。そして、これら伝達経路はいずれも第１〜第５クラッチ３１〜３５により断接自在になっている。特にメインシャフト１とセカンダリシャフト２との連結は、第４および第５クラッチ３４，３５により断接自在になっている。また、セカンダリシャフト２からカウンタシャフト４に回転を伝達する３つの伝達経路は互いに異なる変速比が設定されている。このような自動変速機１０が設けられた駆動装置１００において、ハイブリッド型の駆動源５０を構成する第１電気モータ５１がエンジン５１の出力軸５５に連結されてメインシャフト１と一体に回転可能になっており、第２電気モータ５３がセカンダリシャフト４と一体に回転可能になっている。

したがって、上記の通り、エンジン５１を停止して第２電気モータ５３からの駆動力でのみ車両を走行させることが可能になる。このとき、第２電気モータ５３からの駆動力は、第１〜第３のセカンダリ−カウンタ伝達経路のいずれかを介してカウンタシャフト４に伝達されるようになっており、３段階に変速して駆動輪６３，６３に伝達できる。これにより、第２電気モータ５２からの駆動力でのみ車両走行させるときに、第２電気モータ５３の出力制御を複雑化することなく、第１〜第３クラッチ３１〜３３の係脱状態を制御するだけでＥＶ前進１速段〜ＥＶ前進３速段の中から適切な変速段を選択でき、走行状態にあった複雑な走行制御を行わせることができる。

また、このような駆動装置１００において、エンジン５１から駆動輪までの動力伝達経路中に第２電気モータ５３を設けることにより、ファイナルドリブンギヤ６１ａに繋がる伝達経路を専用に設けることなく、第１および第２電気モータ５２，５３からの駆動力を駆動輪６３，６３に伝達できる。これにより、従来の駆動装置１００に比べ、部品点数を削減して駆動装置１００を構成できるため、小型軽量化と低コスト化が図られる。

また、この第２電気モータ５３を油圧作動する摩擦多板クラッチのアウタ部材の外周面に設けている。このようにモータを配置することにより、元の自動変速機１０を軸方向に対して大型化することなく第２電気モータ５３を取り付けることができ、駆動装置の全体サイズの大型化が回避される。

なお、第５歯車列２４の従動要素と第３歯車列１７の駆動要素とが共用されるとともに、第６歯車列２７の従動要素と第２歯車列１４の駆動要素とが共用される。これにより、多数の変速段を設定可能な駆動装置を構成するときに、部品点数の大幅な増加を回避でき、このような駆動装置を小型軽量化して構成できる。

図４には第２実施例における駆動装置１１０のスケルトン図を示している。第２ワンウェイクラッチ４２と、第３ワンウェイクラッチ４３が追加されていることを除き、第１実施例における駆動装置１００と同様の構成になっており、同一部材には同一符号を付している。

セカンダリシャフト２に結合された第１駆動ギヤ１２がこの第２ワンウェイクラッチ４２を介してメインシャフト１を連結されている。また、第１構成例ではサブシャフト３に結合されていたのに対し、第４断接手段３４のアウタ部材がこの第３ワンウェイクラッチ４３を介してサブシャフト３に連結されている。なお、第２ワンウェイクラッチ４２は、メインシャフト１の回転速度が第１駆動ギヤ１２よりも速くなるとフリーになる。第３ワンウェイクラッチ４３は、サブシャフト３の回転速度が第４従動ギヤ２３よりも速くなるとフリーになる。なお、第５歯車列の減速比は第４歯車列の減速比よりも大きく設定されている。

このように構成されると、前進１速段から前進２速段、前進３速段から前進４速段、前進５速段から前進６速段に変速するときに、第５クラッチ３５の係合タイミングに比べて第４クラッチ３４の解放タイミングが遅れ、第４クラッチ３４と第５クラッチとがともに係合した状態になった場合、サブシャフト３には、第５歯車列２４を介してメインシャフト１の回転が増速されて伝達されるとともに、第４クラッチ３４のアウタ部材にはメインシャフト１の回転が第４歯車列２１を介して伝達され、第３ワンウェイクラッチ４３がフリーになる。したがって、第４クラッチ３４の係合状態は、上記変速段を設定する上で無関係になる。このため、変速時のクラッチのつかみ替えを行うタイミングをシビアに設定する必要がなくなる。さらには、第４クラッチ３４を常に係合させたままとし、変速時に係脱制御を行わせるクラッチの個数を削減することもできる。

なお、このような第３ワンウェイクラッチ４３を追加することで、フリーになってエンジンブレーキが得られない構成になるため、第２ワンウェイクラッチ４２を追加することにより、エンジン回転が少なくとも第１駆動ギヤ１２と同じ回転速度までにしかならないようにしている。これにより、前進２速段などにおいてエンジンブレーキが作用する構成を達成することが可能になる。

これまで、本発明の実施例を説明したが、本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置は、上記構成に限られず、適宜変更可能である。例えば、第１〜第３クラッチ３１〜３３は、それぞれ第１〜第３の歯車列１１，１４，１７をセカンダリシャフトあるいはカウンタシャフトに対して係脱自在に設けられていればよい。同時に第４クラッチ３４は、第２のメイン−セカンダリ伝達経路を断接自在に設けられていればよい。また、歯車列の配列は、図示されるものに限られず、適宜変更可能である。また、第５歯車列２４の従動要素を共用する駆動要素は第３歯車列１７に限られず、第６歯車列２７の従動要素を共用する駆動要素は第２歯車列１４に限られない。

また、第３ワンウェイクラッチ４３は、少なくとも前進走行時においてサブシャフト３の回転速度と第４歯車列２１あるいは第５歯車列２４の回転速度とに基づいて第２メイン−セカンダリ伝達経路を断接可能な箇所に配置されていればよく、第５駆動ギヤ２５と延出部２５ａとの間に介設する形態としてもよい。この箇所に設けると、後進段が設定されているときには動力伝達上無関係となるが、前進走行時には上記構成例と同様に作用させることができ、また、クラッチのアウタ部材とシャフトとの間に介設するよりも簡易な構造で取り付けることができる。

また、サブシャフト３を介した動力伝達により、１段分に相当する変速比だけ減速させて動力伝達を行わせるように構成したが、３段分に相当する変速比だけ減速させて動力伝達を行わせるように構成してもよい。すなわち、第１〜第５歯車列１１，１４，１７，２１，２４のギヤ比ｒが、ｒ₁₇・ｒ₂₁・ｒ₂₄＞ｒ₁₁＞ｒ₁₄＞ｒ₁₇の関係を満たすように変更してもよい。このとき、第２のメイン−セカンダリ伝達経路と第１のセカンダリ−カウンタ伝達経路とにより前進１速段を設定する動力伝達経路が構成され、第２のメイン−セカンダリ伝達経路と第２のセカンダリ−カウンタ伝達経路とにより前進２速段を設定する動力伝達経路が構成され、第２のメイン−セカンダリ伝達経路と第３のセカンダリ−カウンタ伝達経路とにより前進３速段を設定する動力伝達経路が構成され、第１のメイン−セカンダリ伝達経路と第１のセカンダリ−カウンタ伝達経路とにより前進４速段を設定する動力伝達経路が構成され、第１のメイン−セカンダリ伝達経路と第２のセカンダリ−カウンタ伝達経路とにより前進５速段を設定する動力伝達経路が構成され、第１のメイン−セカンダリ伝達経路と第３のセカンダリ−カウンタ伝達経路とにより前進６速段を設定する動力伝達経路が構成される。

また、第２メイン−セカンダリ伝達経路により、メインシャフト１の回転が増速されてセカンダリシャフト２に伝達されるように構成してもよく、例えば、第１〜第５歯車列１１，１４，１７，２１，２４のギヤ比ｒを、ｒ₁₁＞ｒ₁₄＞ｒ₁₇＞ｒ₁₇・ｒ₂₁・ｒ₂₄の関係を満たすように変更してもよい。このとき、第１のメイン−セカンダリ伝達経路と第１のセカンダリ−カウンタ伝達経路とにより前進１速段を設定する動力伝達経路が構成され、第１のメイン−セカンダリ伝達経路と第２のセカンダリ−カウンタ伝達経路とにより前進２速段を設定する動力伝達経路が構成され、第１のメイン−セカンダリ伝達経路と第３のセカンダリ−カウンタ伝達経路とにより前進３速段を設定する動力伝達経路が構成され、第２のメイン−セカンダリ伝達経路と第１のセカンダリ−カウンタ伝達経路とにより前進４速段を設定する動力伝達経路が構成され、第２のメイン−セカンダリ伝達経路と第２のセカンダリ−カウンタ伝達経路とにより前進５速段を設定する動力伝達経路が構成され、第２のメイン−セカンダリ伝達経路と第３のセカンダリ−カウンタ伝達経路とにより前進６速段を設定する動力伝達経路が構成される。このように設定すると、第１〜第３ギヤ列のギヤ比を大きくする必要があり、第２電気モータ５３から車輪に大きな駆動力を伝達することができるようになる。したがって、第２電気モータ５３の使用効率を高くすることができる。

また、３つのセカンダリ−カウンタ伝達経路を設けて前進６段の変速段を設定可能に構成したが、必ずしもこれに限られず、搭載される車両の特性に応じて適宜変更可能である。例えば、歯車列を１つ追加することにより４つのセカンダリ−カウンタ伝達経路を設けて前進７段あるいは８段の変速段を設定可能にしてもよい。このとき、第２電気モータ５２の駆動力でのみ車両を走行させるときにおいて、前進４段の変速段を設定できる。また、歯車列を１つ減らすことにより２つのセカンダリ−カウンタ伝達経路を設けて前進３段あるいは４段の変速段を設定可能にしてもよい。このとき、第２電気モータ５２の駆動力でのみ車両を走行させるときにおいて、前進２段の変速段を設定できる。

本発明に係るハイブリッド車両の駆動装置の第１実施例を示すスケルトン図である。 上記駆動装置の自動変速機が設定可能な変速段と、各変速段の設定時における各クラッチの係脱状態の関係を示す表である。 制御装置の構成を示すブロック図である。 第２実施例の駆動装置の構成を示すスケルトン図である。

符号の説明

１ メインシャフト
２ セカンダリシャフト
３ サブシャフト
４ カウンタシャフト
１０ 自動変速機（変速機）
１１ 第１歯車列（セカンダリ−カウンタ伝達経路）
１４ 第２歯車列（セカンダリ−カウンタ伝達経路）
１７ 第３歯車列（セカンダリ−カウンタ伝達経路）
２１ 第４歯車列（メイン−サブ伝達経路）
２４ 第５歯車列（サブ−セカンダリ伝達経路）
３１ 第１クラッチ（第２断接手段）
３２ 第２クラッチ（第２断接手段）
３３ 第３クラッチ（第２断接手段）
３４ 第４クラッチ（第３断接手段）
３５ 第５クラッチ（第１断接手段）
５０ 駆動源
５１ エンジン
５２ 第１電気モータ
５３ 第２電気モータ
５５ 出力軸
７０ 制御装置
１００ 駆動装置

Claims (3)

1. エンジンおよび２つの電気モータからなる駆動源と、前記駆動源および駆動輪の動力を伝達する複数の伝達経路を選択的に設定する変速機とから構成されるハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記変速機が、前記エンジンの出力軸に連結されたメインシャフトと、前記メインシャフトと同軸上を相対回転可能に設けられたセカンダリシャフトと、前記メインシャフトに対して平行に設けられて前記駆動輪に連結されたカウンタシャフトと、前記メインシャフトおよび前記カウンタシャフトの連結を断接する第１断接手段と、前記セカンダリシャフトの回転を互いに異なる変速比で変速して前記カウンタシャフトに伝達する複数のセカンダリ−カウンタ伝達経路と、前記複数のセカンダリ−カウンタ伝達経路のそれぞれに対して設けられて対応する前記セカンダリ−カウンタ伝達経路による前記セカンダリシャフトおよび前記カウンタシャフトの連結を断接する複数の第２断接手段とを有して構成され、
   第１の前記電気モータが前記メインシャフトと一体回転可能に設けられ、第２の前記電気モータが前記セカンダリシャフトと一体回転可能に設けられていることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
2. 前記第１断接手段は、外側部材が前記セカンダリシャフトに固定されて内側部材が前記メインシャフトに固定され、前記外側部材と前記内側部材とが係脱自在に構成されたクラッチ機構からなり、
   前記第２の電気モータが、前記第１断接手段の前記外側部材の外周側に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
3. 前記変速機が、前記メインシャフトに対して平行に設けられたサブシャフトと、前記メインシャフトの回転を前記サブシャフトに伝達するメイン−サブ伝達経路と、前記サブシャフトの回転を前記セカンダリシャフトに伝達するサブ−メイン伝達経路と、前記メイン−サブ伝達経路、前記サブシャフトおよび前記サブ−セカンダリ伝達経路による前記メインシャフトおよび前記セカンダリシャフトの連結を断接する第３断接手段とを有して構成され、
   前記メイン−サブ伝達経路、前記サブシャフトおよび前記サブ−メイン伝達経路を介することにより、前記メインシャフトの回転が変速されて前記セカンダリシャフトに伝達されることを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド車両の駆動装置。

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