JP2019132350A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の噛み合い式係合機構を、軸長が増大することを抑制しつつ搭載することができる動力伝達装置を提供する。【解決手段】第１円筒部３１と第２円筒部３６とを選択的に連結する第１噛み合い式係合機構と、第３円筒部（もしくは第２円筒部３６）と第４円筒部４０とを選択的に連結する第２噛み合い式係合機構とを備えている。この第１噛み合い式係合機構は、第１円筒部３１に形成されたドグ歯３２に噛み合うドグ歯３８が形成された第１可動部材３７を備え、第２噛み合い式係合機構は、第４円筒部４０に形成されたドグ歯４１に噛み合うドグ歯４３が形成された第２可動部材４２を備えている。そして、ドグ歯３８の可動領域L1の一部と、ドグ歯４３の可動領域L2の一部とが、回転軸線Lの半径方向で重なるように構成されている。【選択図】図８

Description

この発明は、少なくとも二つの噛み合い式係合機構を備えた動力伝達装置に関するものである。

特許文献１には、複数の係合機構を備えた自動変速機が記載されている。この自動変速機に設けられた係合機構のうちの一つは噛み合い式係合機構によって構成されている。噛み合い式係合機構は、トルク伝達時における噛み合い歯に作用する応力あるいは面圧を低減するために、噛み合い歯の長さをある程度長くする必要があり、それに伴って、解放状態から係合状態に切り替える場合における可動部材の移動量が多くなる。同様に、可動部材を制御するためのアクチュエータの軸長を長くする必要がある。そのため、噛み合い式係合機構を自動変速機に採用した場合には、自動変速機の軸長が長くなる可能性がある。したがって、特許文献１に記載された自動変速機は、第１回転部材に対して第２回転部材（サンギヤ）が所定の方向に回転することを制限するワンウェイクラッチが設けられており、その内側に噛み合い式係合装置を配置している。

国際公開第２０１３／０７６８２８号

特許文献１に記載された自動変速機は、噛み合い式係合機構を入力軸の軸線方向で重ねて配置していることにより、軸長を短縮することができる。一方、係合状態と解放状態とを選択的に切り替えることができる噛み合い式係合機構は、一方の噛み合い歯が軸線方向に摺動するため、その噛み合い歯の可動領域や噛み合い歯に軸線方向の荷重を作用させるためのアクチュエータを配置する領域を確保する必要があり、軸長が増大する可能性がある。すなわち、係合状態と解放状態とを選択的に切り替えることができる複数の噛み合い式係合機構を軸長の増大を抑制しつつ、動力伝達装置に搭載するためには、技術的な改善の余地があった。

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、複数の噛み合い式係合機構を、軸長が増大することを抑制しつつ搭載することができる動力伝達装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、第１回転部と第２回転部とを選択的に連結する第１噛み合い式係合機構と、第３回転部と第４回転部とを選択的に連結する第２噛み合い式係合機構とを備えた動力伝達装置において、前記第１回転部は、円筒状に形成され、前記第２回転部は、前記第１回転部と同心円上に配置されかつ前記第１回転部よりも大径の円筒状に形成され、前記第３回転部は、前記第２回転部と同心円上に配置されかつ前記第２回転部よりも大径の円筒状に形成され、前記第４回転部は、前記第３回転部と同心円上に配置されかつ前記第３回転部よりも大径の円筒状に形成され、前記第１回転部と前記第２回転部とのいずれか一方に第１噛み合い歯が形成され、前記第３回転部と前記第４回転部とのいずれか一方に第２噛み合い歯が形成され、前記第１噛み合い式係合機構は、前記第１回転部と前記第２回転部との間に前記第１回転部の回転軸線方向に移動可能に設けられ、かつ前記回転軸線方向に移動することにより前記第１噛み合い歯に噛み合う第３噛み合い歯が形成された円筒状の第１可動部材を有し、前記第２噛み合い式係合機構は、前記第３回転部と前記第４回転部との間に前記回転軸線方向に移動可能に設けられ、かつ前記回転軸線方向に移動することにより前記第２噛み合い歯に噛み合う第４噛み合い歯が形成された円筒状の第２可動部材を有し、前記第１可動部材が移動することによる前記第３噛み合い歯の前記回転軸線方向に沿う第１可動領域の一部と、前記第２可動部材が移動することによる前記第４噛み合い歯の前記回転軸線方向に沿う第２可動領域の一部とが、前記回転軸線の半径方向で重なるように構成されていることを特徴とするものである。

この発明では、前記第１可動領域と前記第２可動領域との一方の可動領域の全てが、前記第１可動領域と前記第２可動領域との他方の可動領域に、前記回転軸線の半径方向で重なるように構成されていてよい。

この発明では、前記第１可動部材の一方の端部の外周面に前記第１可動部材の軸線方向で一体化された第１押圧部と、前記第１押圧部の外周側の側面に軸線方向の荷重を作用させる第１アクチュエータと、前記第２可動部材の一方の端部の外周面に前記第２可動部材の軸線方向で一体化された第２押圧部と、前記第２押圧部の外周側の側面に軸線方向の荷重を作用させる第２アクチュエータとを備えていてよい。

この発明では、前記第１可動部材は、前記第２回転部と一体に回転するように連結されていてよい。

この発明では、前記第２可動部材は、前記第４回転部と一体に回転するように連結されていてよい。

この発明では、前記第１可動部材は、前記第２回転部と一体に回転するように連結され、前記第２可動部材は、前記第３回転部と一体に回転するように連結され、前記第１可動部材と前記第１押圧部とは、一体に回転するように連結され、前記第２可動部材と前記第２押圧部とは、一体に回転するように連結され、前記第１押圧部と前記第２押圧部とが、前記第１回転部の軸線方向で並んで配置され、前記第２回転部と前記第３回転部とが一体に回転するように構成されていてよい。

この発明においては、第１可動部材に形成された第３噛み合い歯の回転軸線方向に沿う第１可動領域の一部と、第２可動部材に形成された第４噛み合い歯の回転軸線方向に沿う第２可動領域の一部とが、回転軸線の半径方向で重なるように構成されている。そのため、第１可動領域と第２可動領域との少なくとも一方を確保するための範囲を低減することができ、言い換えると、第１可動領域と第２可動領域とが軸線方向で並ぶことを抑制できる。その結果、軸長が増大することを抑制しつつ、噛み合い式の係合機構を動力伝達装置に搭載することができる。

また、第１可動領域と第２可動領域との一方の可動領域の全てが、第１可動領域と第２可動領域との他方の可動領域に、回転軸線の半径方向で重なるように構成されている。したがって、軸長が増大することを抑制することができる。

また、第３噛み合い歯が形成された第１可動部材に第１押圧部が第１可動部材の軸線方向で一体化され、その第１押圧部の外周側の側面に軸線方向の荷重を作用させる第１アクチュエータが設けられている。同様に、第４噛み合い歯が形成された第２可動部材に第２押圧部が第２可動部材の軸線方向で一体化され、その第２押圧部の外周側の側面に軸線方向の荷重を作用させる第２アクチュエータが設けられている。そのため、第１可動部材と第１アクチュエータとを半径方向でずらして配置することができ、また第２可動部材と第２アクチュエータとを半径方向でずらして配置することができる。その結果、動力伝達装置の軸長が増大することを抑制しつつ、複数の噛み合い式係合機構を動力伝達装置に搭載することができる。または、各アクチュエータを配置する箇所を適宜設定することができるため、複数の噛み合い式係合機構を動力伝達装置に搭載する際の設計自由度を向上させることができる。

また、第１可動部材と第２回転部とが一体に回転するように連結することにより、第１噛み合い歯と第３噛み合い歯とを噛み合わせるため、あるいは第１噛み合い歯と第３噛み合い歯との噛み合いを解消するために、第１可動部材と第２回転部との嵌合量が増大するように第１可動部材が移動して第１押圧部の側面と第２回転部の端部とが接触した場合における動力損失を低減することができる。言い換えると、第押圧部の側面と第２回転部の端部とが接触することを許容できる。そのため、第１押圧部が移動する領域を第２回転部側に設定することができるため、動力伝達装置の軸長を短縮することができる。

同様に、第２可動部材と第４回転部とが一体に回転するように連結することにより、第２噛み合い歯と第４噛み合い歯とを噛み合わせるため、あるいは第２噛み合い歯と第４噛み合い歯との噛み合いを解消するために、第２可動部材と第４回転部との嵌合量が増大するように第２可動部材が移動して第２押圧部の側面と第４回転部の端部とが接触した場合における動力損失を低減することができる。言い換えると、第２押圧部の側面と第４回転部の端部とが接触することを許容できる。そのため、第２押圧部が移動する領域を第４回転部側に設定することができるため、動力伝達装置の軸長を短縮することができる。

さらに、第１可動部材と一体に回転するように第２回転部が連結され、第２可動部材と一体に回転するように第３回転部が連結され、更に、それら第２回転部と第３回転部とが、一体に回転するように構成されている場合には、第１押圧部と第２押圧部とが接触した場合における動力損失を低減することができる。そのため、第１押圧部が移動する領域と第２押圧部が移動する領域とを接近させることができるため、動力伝達装置の軸長を短縮することができる。

この発明の実施形態における動力伝達装置を備えた車両の一例を説明するためのスケルトン図である。 HV-Hiモードでの動作状態を説明するための共線図である。 HV-Loモードでの動作状態を説明するための共線図である。 直結モードでの動作状態を説明するための共線図である。 EV-Loモードでの動作状態を説明するための共線図である。 EV-Hiモードでの動作状態を説明するための共線図である。 シングルモードでの動作状態を説明するための共線図である。 Ｌｏクラッチ機構とＨｉクラッチ機構との構成を説明するための断面図である。 第１フランジ部と第２フランジ部とに軸線方向の荷重を作用させる構成を説明するための斜視図である。

この発明の実施形態における動力伝達装置を備えた車両の一例を図１を参照して説明する。図１に示す例では、駆動力源から前輪１Ｒ，１Ｌにトルクを伝達する動力伝達装置２が、回転中心軸が車幅方向に沿うように、車両Ｖｅの前方に設けられている。すなわち、この動力伝達装置２は、いわゆる横置きタイプのものであり、このように回転中心軸が車幅方向に沿うように配置される動力伝達装置は、回転中心軸が車両の前後方向に沿うように配置される場合と比較して、軸線方向の長さに対する制約が大きい。

この動力伝達装置２は、エンジン３と二つのモータ４，５とを駆動力源として備えた、いわゆる２モータタイプの駆動装置であって、第１モータ４は発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧ１）によって構成され、エンジン３の回転数を第１モータ４によって制御するとともに、第１モータ４で発電された電力により第２モータ５を駆動し、その第２モータ５が出力する駆動トルクを走行のための駆動トルクに加えることができるように構成されている。なお、第２モータ５は発電機能のあるモータ（すなわちモータ・ジェネレータ：ＭＧ２）によって構成することができる。

エンジン３には、動力分割機構６が連結されている。この動力分割機構６は、エンジン３から出力されたトルクを第１モータ４側と出力側とに分割する機能を主とする分割部７と、そのトルクの分割率を変更する機能を主とする変速部８とにより構成されている。

分割部７は、三つの回転要素によって差動作用を行う構成であればよく、遊星歯車機構を採用することができる。図１に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。図１に示す分割部７は、サンギヤ９と、サンギヤ９に対して同心円上に配置された、内歯歯車であるリングギヤ１０と、これらサンギヤ９とリングギヤ１０との間に配置されてサンギヤ９とリングギヤ１０とに噛み合っているピニオンギヤ１１と、ピニオンギヤ１１を自転および公転可能に保持するキャリヤ１２とにより構成されている。そのサンギヤ９が主に反力要素として機能し、リングギヤ１０が主に出力要素として機能し、キャリヤ１２が主に入力要素として機能する。

エンジン３が出力した動力が前記キャリヤ１２に入力されるように構成されている。具体的には、エンジン３の出力軸１３に、動力分割機構６の入力軸１４が連結され、その入力軸１４がキャリヤ１２に連結されている。なお、キャリヤ１２と入力軸１４とを直接連結する構成に替えて、歯車機構などの伝動機構を介してキャリヤ１２と入力軸１４とを連結してもよい。また、その出力軸１３と入力軸１４との間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構を配置してもよい。

サンギヤ９に第１モータ４が連結されている。図１に示す例では、分割部７および第１モータ４は、エンジン３の回転中心軸線と同一の軸線上に配置され、第１モータ４は分割部７を挟んでエンジン３とは反対側に配置されている。この分割部７とエンジン３との間で、これら分割部７およびエンジン３と同一の軸線上に、その軸線の方向に並んで変速部８が配置されている。

変速部８は、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されており、サンギヤ１５と、サンギヤ１５に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１６と、これらサンギヤ１５とリングギヤ１６との間に配置されてこれらサンギヤ１５およびリングギヤ１６に噛み合っているピニオンギヤ１７と、ピニオンギヤ１７を自転および公転可能に保持しているキャリヤ１８とを有し、サンギヤ１５、リングギヤ１６、およびキャリヤ１８の三つの回転要素によって差動作用を行う差動機構である。この変速部８におけるサンギヤ１５に分割部７におけるリングギヤ１０が連結されている。また、変速部８におけるリングギヤ１６に、外歯が形成されており、その外歯が出力ギヤ１９として機能するように構成されている。

上記の分割部７と変速部８とが複合遊星歯車機構を構成するようにＬｏクラッチ機構Lo/Cが設けられている。Ｌｏクラッチ機構Lo/Cは、変速部８におけるキャリヤ１８を、分割部７におけるキャリヤ１２、または入力軸１４に選択的に連結するように構成されている。このＬｏクラッチ機構Lo/Cは、ドグ歯を噛み合わせることによりトルクを伝達する噛み合い式のクラッチ機構により構成されている。Ｌｏクラッチ機構Lo/Cの詳細な構成については後述する。

このＬｏクラッチ機構Lo/Cを係合させることにより分割部７におけるキャリヤ１２と変速部８におけるキャリヤ１８とが連結されてこれらが入力要素となり、また分割部７におけるサンギヤ９が反力要素となり、さらに変速部８におけるリングギヤ１６が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。すなわち、入力軸１４と第１モータ４の出力軸４ａと、後述するドリブンギヤ２１とが差動回転できるように複合遊星歯車機構が構成されている。

さらに、変速部８の全体を一体化させるためのＨｉクラッチ機構Hi/Cが設けられている。このＨｉクラッチ機構Hi/Cは、変速部８におけるキャリヤ１８とリングギヤ１６もしくはサンギヤ１５、あるいはサンギヤ１５とリングギヤ１６とを連結するなどの少なくともいずれか二つの回転要素を連結するためのものであって、Ｌｏクラッチ機構Lo/Cと同様に、ドグ歯を噛み合わせることによりトルクを伝達する噛み合い式のクラッチ機構によって構成されている。図１に示す例では、Ｈｉクラッチ機構Hi/Cは、変速部８におけるキャリヤ１８とリングギヤ１６とを連結するように構成されている。Ｈｉクラッチ機構Hi/Cの詳細な構成については後述する。

そして、Ｌｏクラッチ機構Lo/CおよびＨｉクラッチ機構Hi/Cは、エンジン３および分割部７ならびに変速部８と同一の軸線上に配置され、かつ変速部８を挟んで分割部７とは反対側に配置されている。また、各クラッチ機構Lo/C，Hi/C同士は、半径方向で内周側と外周側とに並んで配置されている。そのため、動力伝達装置２の全体としての軸長を短くすることができる。このＬｏクラッチ機構Lo/Cが、この発明の実施形態における「第１噛み合い式係合機構」に相当し、Ｈｉクラッチ機構Hi/Cが、この発明の実施形態における「第２噛み合い式係合機構」に相当する。

上記のエンジン３や分割部７あるいは変速部８の回転中心軸線と平行にカウンタシャフト２０が配置されている。前記出力ギヤ１９に噛み合っているドリブンギヤ２１がこのカウンタシャフト２０に取り付けられている。また、カウンタシャフト２０にはドライブギヤ２２が取り付けられており、このドライブギヤ２２が終減速機であるデファレンシャルギヤユニット２３におけるリングギヤ２４に噛み合っている。さらに、前記ドリブンギヤ２１には、第２モータ５におけるロータシャフト２５に取り付けられたドライブギヤ２６が噛み合っている。したがって、前記出力ギヤ１９から出力された動力もしくはトルクに、第２モータ５が出力した動力もしくはトルクを、上記のドリブンギヤ２１の部分で加えるように構成されている。このようにして合成された動力もしくはトルクをデファレンシャルギヤユニット２３から左右のドライブシャフト２７に出力し、その動力やトルクが前輪１Ｒ，１Ｌに伝達されるように構成されている。

さらに、動力伝達装置２は、第１モータ４から出力された駆動トルクを、前輪１Ｒ，１Ｌに伝達することができるように、出力軸１３または入力軸１４を選択的に固定可能に構成された、摩擦式あるいは噛み合い式のブレーキ機構B1が設けられている。すなわち、ブレーキ機構B1により出力軸１３または入力軸１４を固定することで、分割部７におけるキャリヤ１２や、変速部８におけるキャリヤ１８を反力要素として機能させ、分割部７におけるサンギヤ９を入力要素として機能させることができるように構成されている。なお、ブレーキ機構B1は、第１モータ４が駆動トルクを出力した場合に、反力トルクを発生させることができればよく、出力軸１３または入力軸１４を完全に固定する構成に限らず、要求される反力トルクを出力軸１３または入力軸１４に作用させることができればよい。または、出力軸１３や入力軸１４が、エンジン３の駆動時に回転する方向とは逆方向に回転することを禁止するワンウェイクラッチをブレーキ機構B1に代えて設けてもよい。

上記の動力伝達装置２は、エンジン３から駆動トルクを出力して走行するHV走行モードと、エンジン３から駆動トルクを出力することなく、第１モータ４や第２モータ５から駆動トルクを出力して走行するEV走行モードとを設定することが可能である。さらに、HV走行モードは、第１モータ４を低回転数で回転させた場合（「０」回転を含む）に、変速部８におけるリングギヤ１６の回転数よりもエンジン３（または入力軸１４）の回転数が高回転数となるHV-Loモードと、変速部８におけるリングギヤ１６の回転数よりもエンジン３（または入力軸１４）の回転数が低回転数となるHV-Hiモードと、変速部８におけるリングギヤ１６の回転数とエンジン３（または入力軸１４）の回転数が同一である直結モードとを設定することが可能である。

具体的には、Ｌｏクラッチ機構Lo/Cを係合しかつエンジン３から出力された駆動トルクを前輪１Ｒ，１Ｌに伝達することにより、HV-Loモードが設定され、Ｈｉクラッチ機構Hi/Cを係合しかつエンジン３から出力された駆動トルクを前輪１Ｒ，１Ｌに伝達することにより、HV-Hiモードが設定される。さらに、Ｌｏクラッチ機構Lo/CおよびＨｉクラッチ機構Hi/Cを係合しかつエンジン３から駆動トルクを出力することにより直結モードが設定される。

またさらに、EV走行モードは、第１モータ４および第２モータ５から駆動トルクを出力するデュアルモードと、第１モータ４から駆動トルクを出力せずに第２モータ５のみから駆動トルクを出力するシングルモードとを設定することが可能である。更にデュアルモードは、第１モータ４から出力されたトルクの増幅率が比較的大きいEV-Loモードと、第１モータ４から出力されたトルクの増幅率が比較的小さいEV-Hiモードとを設定することが可能である。

具体的には、Ｌｏクラッチ機構Lo/Cおよびブレーキ機構B1を係合しかつ第１モータ４から駆動トルクを出力することにより、EV-Loモードが設定され、Ｈｉクラッチ機構Hi/Cおよびブレーキ機構B1を係合しかつ第１モータ４から駆動トルクを出力することにより、EV-Hiモードが設定される。さらに、Ｌｏクラッチ機構Lo/CおよびＨｉクラッチ機構Hi/Cならびにブレーキ機構B1を解放することにより、エンジン３や第１モータ４を停止させた状態で走行可能なシングルモードが設定される。なお、シングルモードでは、Ｌｏクラッチ機構Lo/Cを係合した状態で第２モータ５のみから駆動トルクを出力して走行することや、Ｈｉクラッチ機構Hi/Cを係合した状態で第２モータ５のみから駆動トルクを出力して走行することも可能である。

各走行モードを設定した場合における動力分割機構６の各回転要素の回転数、およびエンジン３、各モータ４，５のトルクの向きを説明するための共線図を図２ないし図７に示している。共線図は、動力分割機構６における各回転要素を示す直線をギヤ比の間隔をあけて互いに平行に引き、これらの直線に直交する基線からの距離をそれぞれの回転要素の回転数として示す図であり、それぞれの回転要素を示す直線にトルクの向きを矢印で示すとともに、その大きさを矢印の長さで示している。

図２に示すようにHV-Hiモードでは、エンジン３から駆動トルクを出力し、Ｈｉクラッチ機構Hi/Cを係合するとともに、第１モータ４から反力トルクを出力する。また、図３に示すようにHV-Loモードでは、エンジン３から駆動トルクを出力し、Ｌｏクラッチ機構Lo/Cを係合するとともに、第１モータ４から反力トルクを出力する。上記HV-HiモードやHV-Loモードが設定されている場合の第１モータ４の回転数は、エンジン３の燃費や第１モータ４の駆動効率などを考慮した動力伝達装置２全体としての効率（エンジン３および各モータ４，５で消費されるトータルの消費エネルギー量を、前輪１Ｒ，１Ｌの回転数とトルクとの積で求められる駆動エネルギー量で除算した値）が最も良好となるように制御される。上記の第１モータ４の回転数は連続的に変化させることができ、その第１モータ４の回転数と車速とに基づいてエンジン回転数が定まる。したがって、動力分割機構６は、無段変速機として機能できる。

直結モードでは、各クラッチ機構Lo/C，Hi/Cが係合されることにより、図４に示すように動力分割機構６における各回転要素が同一回転数で回転する。すなわち、エンジン３の動力の全てが動力分割機構６から出力される。

さらに、図５および図６に示すようにEV-LoモードとEV-Hiモードとでは、ブレーキ機構B1を係合するとともに、Ｌｏクラッチ機構Lo/CまたはＨｉクラッチ機構Hi/Cを係合し、各モータ４，５から駆動トルクを出力して走行する。図５および図６に示すように、第１モータ４の回転数に対する変速部８におけるリングギヤ１６の回転数である回転数比は、EV-Loモードの方がEV-Hiモードよりも小さくなる。すなわち、EV-Loモードの方が、EV-Hiモードよりも減速比が大きい。そのため、EV-Loモードを設定することにより大きな駆動力を得ることができる。なお、シングルモードでは、図７に示すように第２モータ５のみから駆動トルクを出力しており、かつ各クラッチ機構Lo/C，Hi/Cが解放されていることにより、動力分割機構６の各回転要素は停止した状態になる。したがって、エンジン３や第１モータ４を連れ回すことによる動力損失を低減することができる。

上述した各走行モードの切り替えは、要求駆動力や車速に応じて実行される。その場合、例えば、HV走行モードであれば、第１モータ４の回転数を制御して、一旦、直結モードを設定した後に、HV-HiモードやHV-Loモードに切り替える。または、各クラッチ機構Lo/C，Hi/Cを一旦解放した後に、係合するべきクラッチ機構の入力側回転数と出力側回転数との差が許容値以下になるように第１モータ４の回転数を制御して、その後に、クラッチ機構を係合する。EV走行モードを設定されている場合も、同様に第１モータ４および各クラッチ機構Lo/C，Hi/Cを制御することにより走行モードを切り替えを行える。なお、そのようにクラッチ機構の係合状態や解放状態を切り替える場合には、第１モータ４の回転数やトルクを制御することにより、噛み合い面に作用するトルクの大きさを制御することができるため、その制御性が良好である場合には、クラッチ機構を構成する部材の剛性を低減することができる。つまり、クラッチ機構を小型化することができる。

この発明の実施形態における動力伝達装置は、上述したように複数の噛み合い式係合機構を搭載するものを対象としており、その搭載性を向上させること、より具体的には、軸長を短縮することを目的としている。その構成を詳細に説明するための断面図を図８に示してある。

図８に示す例では、入力軸１４に被係合部材２８が連結されている。この被係合部材２８は、内周面にスプライン歯が形成された円筒状の第１ハブ２９と、第１ハブ２９の一方の端部（エンジン３側の端部）に連結された環状の連結部３０と、連結部３０におけるエンジン３側の側面の外周部に一体化された第１円筒部３１とにより構成されている。この第１円筒部３１が、この発明の実施形態における「第１回転部」に相当する。この第１円筒部３１の外周面のうち軸線方向における連結部３０側の部分に、第１円筒部３１の軸線方向に所定の長さを有するドグ歯３２が形成されている。このドグ歯３２が、この発明の実施形態における「第１噛み合い歯」に相当する。

そして、入力軸１４の外周面には、スプライン歯が形成されており、そのスプライン歯と、第１ハブ２９に形成されたスプライン歯とが噛み合っている。したがって、被係合部材２８は、入力軸１４と一体に回転する。なお、図８に示す例では、第１ハブ２９の位置決めをするために、入力軸１４に段差が形成されており、その段差に第１ハブ２９の端部が当接するように入力軸１４に第１ハブ２９が組み付けられる。その場合、被係合部材２８が入力軸１４の軸線方向に移動しないように、第１ハブ２９におけるエンジン３側の端部の位置決めをするナットなどを設けていてもよい。

また、変速部８におけるキャリヤ１８は、ピニオンギヤ１７を保持するピニオンシャフト（図示せず）の分割部７側の端部に連結された環状の第１キャリヤプレート（図示せず）と、エンジン３側の端部に連結された環状の第２キャリヤプレート３３とを備えている。この第２キャリヤプレート３３におけるエンジン３とは反対側を向いた側面の内周部には、円筒状の第２ハブ３４が一体に形成されており、その第２ハブ３４が、ブッシュ３５を介して第１ハブ２９に嵌合している。また、第２キャリヤプレート３３におけるエンジン３側を向いた側面の外周部、より具体的には、第１円筒部３１の外径よりも半径方向で外側の位置に、第１円筒部３１よりもエンジン３側に延出した第２円筒部３６が一体に形成され、第２円筒部３６の内周面および外周面にスプライン歯が形成されている。すなわち、第２円筒部３６は、第１円筒部３１と同心円上に配置されるとともに、第１円筒部３１よりも大径に形成されており、この第２円筒部３６が、この発明の実施形態における「第２回転部」や「第３回転部」に相当する。

そして、第１円筒部３１と、第２円筒部３６との間に、円筒状の第１可動部材３７が挿入されている。具体的には、第１可動部材３７の外周面にスプライン歯が形成されており、そのスプライン歯が、第２円筒部３６の内周面に形成されたスプライン歯に噛み合っている。つまり、第１可動部材３７と第２キャリヤプレート３３とは、常時、一体に回転するように連結されている。さらに、第１可動部材３７が第２キャリヤプレート３３側に移動した場合に、第１円筒部３１に形成されたドグ歯３２と噛み合うように、第１可動部材３７の内周面に軸線方向に所定の長さを有するドグ歯３８が形成されている。このドグ歯３８が、この発明の実施形態における「第３噛み合い歯」に相当する。なお、第１円筒部３１に形成されたドグ歯３２と第１可動部材３７に形成されたドグ歯３８との長さは、同一であってよく、この長さは、各ドグ歯３２，３８が噛み合ってトルクを伝達する際に噛み合い面に作用する応力が許容値以下となるように、設計上定められた最大伝達トルクと噛み合い面に作用する応力の許容値とに基づいて定められている。また、各ドグ歯３２，３８の回転方向の位相が一致した場合であっても各ドグ歯３２，３８を噛み合わせることができるように、ドグ歯３２のうちのドグ歯３８側の端部、およびドグ歯３８のうちのドグ歯３２側の端部には、チャンファが形成されている。

さらに、第１可動部材３７のうちのエンジン３側の端部には、第１フランジ部３９が一体化されている。この第１フランジ部３９は、第１可動部材３７に軸線方向の荷重を伝達するためのものである。したがって、第１可動部材３７のうちのエンジン３側の外周面に環状のスリットを設け、そのスリットに第１フランジ部３９が相対回転可能に係止するように構成してもよい。また、第１可動部材３７に環状のスリットを設けた場合には、第１可動部材３７を押圧する部材は、第１フランジ部３９のように環状に形成されていなくてもよい。具体的には、例えば、第１可動部材３７と軸線方向で一体に移動するように、半径方向に向けて形成されたロッドなどの部材をスリットに係止するように構成してもよい。つまり、第１フランジ部３９は、第１可動部材３７の軸線方向で一体化されていればよい。この第１フランジ部３９が、この発明の実施形態における「第１押圧部」に相当する。

また、変速部８におけるリングギヤ１６には、エンジン３側に延出した第３円筒部４０が一体化されている。この第３円筒部４０の内径は、第２キャリヤプレート３３の外径よりも大きく形成され、第２キャリヤプレート３３を囲うように配置されている。より具体的には、第３円筒部４０は、第２円筒部３６と同心円上に配置されるとともに、第２円筒部３６よりも大径に形成されている。この第３円筒部４０が、この発明の実施形態における「第４回転部」に相当する。さらに、第３円筒部４０のエンジン３側の端部は、第２円筒部３６の端部よりも、エンジン３から離れた位置までの長さとなっている。また、第３円筒部４０の内面のうち、各円筒部３１，３６，４０の回転中心軸線Lの軸線方向において、第１円筒部３１に形成されたドグ歯３２と少なくとも一部が重なるようにドグ歯４１が形成されている。このドグ歯４１が、この発明の実施形態における「第２噛み合い歯」に相当する。なお、第１円筒部３１に形成されたドグ歯３２と第３円筒部４０に形成されたドグ歯４１とは、軸線方向の長さが異なっていてもよく、その場合には、軸線方向の長さが短いドグ歯もしくはスプライン歯（例えば、ドグ歯３２）が、軸線方向の長さが長いドグ歯（例えば、ドグ歯４１）に完全に重なるように形成されていてもよい。

そして、第２円筒部３６と、第３円筒部４０との間に、円筒状の第２可動部材４２が挿入されている。具体的には、第２可動部材４２の内周面にスプライン歯が形成されており、そのスプライン歯が、第２円筒部３６の外周面に形成されたスプライン歯に噛み合っている。つまり、第２可動部材４２と第２キャリヤプレート３３とは、常時、一体に回転するように連結されている。さらに、第２可動部材４２が第２キャリヤプレート３３側に移動した場合に、第３円筒部４０に形成されたドグ歯４１と噛み合うように、第２可動部材４２の外周面に軸線方向に所定の長さを有するドグ歯４３が形成されている。このドグ歯４３が、この発明の実施形態における「第４噛み合い歯」に相当する。なお、第３円筒部４０に形成されたドグ歯４１と第２可動部材４２に形成されたドグ歯４３との長さは、同一であってよく、この長さは、各ドグ歯４１，４３が噛み合ってトルクを伝達する際に噛み合い面に作用する応力が許容値以下となるように、設計上定められた最大伝達トルクと噛み合い面に作用する応力の許容値とに基づいて定められている。また、各ドグ歯４１，４３の回転方向の位相が一致した場合であっても各ドグ歯４１，４３を噛み合わせることができるように、ドグ歯４１のうちのドグ歯４３側の端部、およびドグ歯４３のうちのドグ歯４１側の端部には、チャンファが形成されている。

さらに、第２可動部材４２のうちのエンジン３側の端部には、第２フランジ部４４が一体化されている。この第２フランジ部４４は、第２可動部材４２に軸線方向の荷重を伝達するためのものである。したがって、第２可動部材４２のうちのエンジン３側の外周面に環状のスリットを設け、そのスリットに第２フランジ部４４が相対回転可能に係止するように構成してもよい。また、第２可動部材４２に環状のスリットを設けた場合には、第２可動部材４２を押圧する部材は、第２フランジ部４４のように環状に形成されていなくてもよい。具体的には、例えば、第２可動部材４２と軸線方向で一体に移動するように、半径方向に向けて形成されたロッドなどの部材をスリットに係止するように構成してもよい。つまり、第２フランジ部４４は、第２可動部材４２の軸線方向で一体化されていればよい。この第２フランジ部４４が、この発明の実施形態における「第２押圧部」に相当する。

図８に示す構成は、以下の順に組み付けられる。具体的には、まず、入力軸１４に被係合部材２８を係合させて固定し、その後、図８における左側（エンジン３とは反対側）から、第１ハブ２９にブッシュ３５を嵌合させるとともに、そのブッシュ３５にユニット化された変速部８を組み付ける。より具体的には、第２キャリヤプレート３３を嵌合させる。その後、軸線方向におけるエンジン３側から第２可動部材４２に形成されたスプライン歯と第２円筒部３６の外周面に形成されたスプライン歯とが噛み合うように、第２可動部材４２を組み付ける。その際には、ドグ歯４１とドグ歯４３とは噛み合う必要がない。ついで、軸線方向におけるエンジン３側から第１可動部材３７に形成されたスプライン歯と第２円筒部３６の内周面に形成されたスプライン歯とが噛み合うように、第１可動部材３７を組み付ける。その際には、ドグ歯３２とドグ歯３８とは噛み合う必要がない。すなわち、第１可動部材３７と第１円筒部３１との嵌合量が増大することにより各ドグ歯３２，３８が噛み合うように構成した場合や、第２可動部材４２と第４円筒部４０との嵌合量が増大することにより各ドグ歯４１，４３が噛み合うように構成した場合には、各可動部材３７，４２を組み付ける際に位相を合わせるなどの必要がないため、組み付け性を向上させることができる。

上記の第１フランジ部３９の外周面には、図９に示すように半円状の第１シフトフォーク４５が係合している。図９に示す第１シフトフォーク４５は、第１フランジ部３９よりも板厚が厚く形成されており、その内周面に、第１フランジ部３９が回転方向で摺動でき、かつ軸線方向に係止する溝４６が形成され、その溝４６に第１フランジ部３９の外周部が係止している。したがって、第１シフトフォーク４５を軸線方向に押圧することにより、第１フランジ部３９にその荷重が伝達される。また、図９に示す例では、第１フランジ部３９が溝４６から外れることを抑制するための複数の爪４７が、第１シフトフォーク４５の内周面に形成されている。なお、第１シフトフォーク４５と第１フランジ部３９との摺動抵抗を抑制するために、第１シフトフォーク４５と第１フランジ部３９との摺動部に潤滑油を供給することや、第１シフトフォーク４５と第１フランジ部３９との摺動部を摩擦係数の小さい材料で被覆することが好ましい。

そして、第１シフトフォーク４５の円周方向における中央部分のエンジン３とは反対側の側面に、図示しないバネを介してロッド４８の一方の端部が連結されている。そのロッド４８は、動力伝達装置２を収容するケース（図示せず）を貫通して設けられ、ケースの外側に延出したロッド４８の端部に、第１シフトフォーク４５を押圧するための電磁アクチュエータ４９が連結されている。図９に示す電磁アクチュエータ４９は、モータと、モータのトルクをロッド４８の軸線方向の荷重に変換するためのカム機構とにより構成されている。

なお、ロッド４８が第１フランジ部３９を押圧した場合に、ドグ歯３２の端部とドグ歯３８の端部とが接触すると、第１フランジ部３９に作用する反力が大きくなる。そのような場合に、第１フランジ部３９に過度な曲げ荷重が作用することを抑制するために、上記のバネが設けられている。言い換えると、上記のバネを設けることにより、第１フランジ部３９の剛性を低減すること、すなわち第１フランジ部３９の板厚を薄くすることができ、ひいては動力伝達装置２の軸長を短縮することができる。

上述したように構成することにより、電磁アクチュエータ４９で第１シフトフォーク４５を図８の左方向に引き寄せれば、その荷重が、第１フランジ部３９を介して第１可動部材３７に伝達され、その結果、第１円筒部３１に形成されたドグ歯３２と、第１可動部材３７に形成されたドグ歯３８とが噛み合う。また、電磁アクチュエータ４９で第１シフトフォーク４５を押圧すれば、その荷重が、第１フランジ部３９を介して第１可動部材３７に伝達され、その結果、第１円筒部３１に形成されたドグ歯３２と、第１可動部材３７に形成されたドグ歯３８との噛み合いが解消される。すなわち、電磁アクチュエータ４９、第１シフトフォーク４５、第１フランジ部３９、および第１可動部材３７により噛み合い式係合機構（Ｌｏクラッチ機構Lo/C）が構成されている。

また、Ｈｉクラッチ機構Hi/Cは、Ｌｏクラッチ機構Lo/Cと同様に構成されている。すなわち、第２フランジ部４４には、第１シフトフォーク４５と同様に構成された第２シフトフォーク５０が連結されており、その第２シフトフォーク５０に軸線方向の荷重を作用させるロッド５１および第２電磁アクチュエータ５２が設けられている。なお、図９に示す例では、第１シフトフォーク４５と第２シフトフォーク５０とは、回転方向で位相がずれて配置されている。これは、第１シフトフォーク４５にロッド４８を連結する部分と、第２シフトフォーク５０にロッド５１を連結する部分とが干渉することを抑制するためである。

上述したＬｏクラッチ機構Lo/Cは、各ドグ歯３２，３８の噛み合いを解消している状態、すなわち解放状態では、図８に実線で示す位置に第１可動部材３７が位置するように構成され、各ドグ歯３２，３８が噛み合っている状態、すなわち係合状態では、図８に破線で示す位置に第１可動部材３７が位置するように構成されている。つまり、第１可動部材３７に形成されたドグ歯３８の軸線方向における可動領域は、図８に「L1」で示す範囲となる。この可動領域が、この発明の実施形態における「第１可動領域」に相当する。

また、Ｈｉクラッチ機構Hi/Cは、各ドグ歯４１，４３の噛み合いを解消している状態、すなわち解放状態では、図８に実線で示す位置に第２可動部材４２が位置するように構成され、各ドグ歯４１，４３が噛み合っている状態、すなわち係合状態では、図８に破線で示す位置に第２可動部材４２が位置するように構成されている。つまり、第２可動部材４２に形成されたドグ歯４３の軸線方向における可動領域は、図８に「L2」で示す範囲となる。この可動領域が、この発明の実施形態における「第２可動領域」に相当する。

図８に示すように第１可動部材３７に形成されたドグ歯３８の可動領域L1と、第２可動部材４２に形成されたドグ歯４３の可動領域L2とが一致するように構成されている。言い換えると、回転軸線Lの半径方向で重なるように構成されている。そのため、各可動領域L1，L2のそれぞれに対して、軸線方向に可動領域を確保する必要がない。換言すれば、各可動領域L1，L2が軸線方向で並ぶことを抑制できる。その結果、二つの噛み合い式係合機構を搭載した場合であっても、動力伝達装置の軸長が増大することを抑制できる。

なお、このような効果を奏するためには、各可動領域L1，L2が完全に一致している必要がなく、可動領域L1の一部と可動領域L2の一部とが、回転軸線Lの半径方向で重なっていればよい。また、ドグ歯３２，３８とドグ歯４１，４３との軸長が異なっている場合には、それに応じて各可動部材３７，４２が移動する長さも異なる。そのような場合には、可動領域が短い可動部材（例えば、第２可動部材４２）の可動領域L2の全てが、可動領域が長い一方の可動部材（例えば、第１可動部材３７）の可動領域L1に、回転軸線Lの半径方向で重なっていてもよい。

また、上述したように第１可動部材３７や第２可動部材４２にそれぞれフランジ部３９，４４を連結し、そのフランジ部３９，４４の外周部分に各アクチュエータ４９，５２から荷重が入力されるように構成することにより、ドグ歯が噛み合う位置と、ドグ歯を噛み合わせるための推力を発生させる位置とを、半径方向で異ならせることができ、その結果、動力伝達装置２の軸長が増大することを抑制できる。または、各アクチュエータ４９，５２を配置する箇所を適宜設定することができるため、複数の噛み合い式係合機構Lo/C,Hi/Cを動力伝達装置２に搭載する際の設計自由度を向上させることができる。

また、第１可動部材３７と第２円筒部３６とが一体に回転するように連結することにより、第１フランジ部３９と第２円筒部３６とが相対回転することを抑制できる。その結果、ドグ歯３２とドグ歯３８とを係合するために、第１可動部材３７と第２円筒部３６との嵌合量が増大するように第１可動部材を移動させた場合に、第１フランジ部３９の側面と第２円筒部３６の端部とが接触したとしても、その接触面が摺動することなく、動力損失を低減することができる。したがって、各ドグ歯３２，３８が噛み合う際における第１フランジ部３９の第２円筒部３６の端部との間に隙間を設ける必要がないため、その分、第１フランジ部３９が移動する領域を第２円筒部３６側に設定することができる。そのため、第１フランジ部３９が移動する領域を過度に確保する必要がないため、動力伝達装置２の軸長を短縮することができる。あるいは、第１フランジ部３９の位置決めの機能を第２円筒部３６の端部が兼ね備えるため、他の位置決め機構などを設ける必要がなく、その分、動力伝達装置２の軸長を短縮することができる。

さらに、上述したようにHV-Loモードや、EV-Loモードを設定する場合には、Ｌｏクラッチ機構Lo/Cを係合させ、Ｈｉクラッチ機構Hi/Cを解放する。その場合、図８に示す構成では、第２フランジ部４４が軸線方向におけるエンジン３側に位置し、第１フランジ部３９が軸線方向におけるエンジン３とは反対側に位置する。すなわち、各フランジ部３９，４４が接近する。一方、図８に示す構成では、各可動部材３７，４２は、第２円筒部３６と一体に回転するように連結されているため、各フランジ部３９，４４も一体に回転する。そのため、各フランジ部３９，４４が接触したとしても、その接触面の摩擦が生じることがなく、動力損失を低減することができる。その結果、各フランジ部３９，４４が接近するように移動した場合に、それらのフランジ部３９，４４同士が接触することを抑制するための隙間を設ける必要がなく、その分、第１フランジ部３９が移動する領域と第２フランジ部４４が移動する領域とを接近させることができ、動力伝達装置２の軸長を短縮することができる。

なお、この発明の実施形態における第１噛み合い式係合機構と、第２噛み合い式係合機構とは、それぞれ異なる回転部同士を係合するように構成されていてもよい。すなわち、第１噛み合い式係合機構は、相対回転する第１回転部と第２回転部とを係合するように構成され、第２噛み合い式係合機構は、第１回転部および第２回転部と相対回転する第３回転部と、第１回転部および第２回転部ならびに第３回転部と相対回転する第４回転部とを係合するように構成されていてもよい。その場合、第２可動部材の外周側に配置されるとともに、端部が第２フランジ部と対向する円筒状の回転部と第２可動部材とを常時噛み合うように構成することにより、第２フランジ部がその回転部に接近した場合の動力損失を抑制することができ、動力伝達装置の軸長を短縮することができる。

さらに、Ｌｏクラッチ機構Lo/Cは、第１可動部材３７と第２円筒部３６との嵌合量が増大するように第１可動部材３７が移動した場合に、各ドグ歯３２，３８が噛み合う構成に限らず、上記のように第１可動部材３７が移動した場合に、各ドグ歯３２，３８の噛み合いが解消され、第１可動部材３７と第２円筒部３６との嵌合量が減少するように第１可動部材３７が移動した場合に、各ドグ歯３２，３８が噛み合うように構成されていてもよい。同様に、Ｈｉクラッチ機構Hi/Cは、第２可動部材４２と第３円筒部４０との嵌合量が増大するように第２可動部材４２が移動した場合に、各ドグ歯４１，４３が噛み合う構成に限らず、上記のように第２可動部材４２が移動した場合に、各ドグ歯４１，４３の噛み合いが解消され、第２可動部材４２と第３円筒部４０との嵌合量が減少するように第２可動部材４２が移動した場合に、各ドグ歯４１，４３が噛み合うように構成されていてもよい。

またさらに、各噛み合い式係合機構Lo/C，Hi/Cを制御するアクチュエータは、電磁アクチュエータに限らず、油圧アクチュエータであってもよい。また、それらのアクチュエータは、ケースの外側に取り付けた構成に限らず、ケースの内面に取り付けるように構成してもよい。

２…動力伝達装置、 ２８…被係合部材、 ２９，３４…ハブ、 ３０…連結部、 ３１，３６，４０…円筒部、 ３２，３８，４１，４３…ドグ歯、 ３３…第２キャリヤプレート、 ３５…ブッシュ、 ３７，４２…可動部材、 ３９，４４…フランジ部、 ４５，５０…シフトフォーク、 ４８，５１…ロッド、 ４９，５２…電磁アクチュエータ、 Hi/C…Ｈｉクラッチ機構、 Lo/C…Ｌｏクラッチ機構、 L1，L2…可動領域。

Claims (6)

1. 第１回転部と第２回転部とを選択的に連結する第１噛み合い式係合機構と、第３回転部と第４回転部とを選択的に連結する第２噛み合い式係合機構とを備えた動力伝達装置において、
   前記第１回転部は、円筒状に形成され、
   前記第２回転部は、前記第１回転部と同心円上に配置されかつ前記第１回転部よりも大径の円筒状に形成され、
   前記第３回転部は、前記第２回転部と同心円上に配置されかつ前記第２回転部よりも大径の円筒状に形成され、
   前記第４回転部は、前記第３回転部と同心円上に配置されかつ前記第３回転部よりも大径の円筒状に形成され、
   前記第１回転部と前記第２回転部とのいずれか一方に第１噛み合い歯が形成され、
   前記第３回転部と前記第４回転部とのいずれか一方に第２噛み合い歯が形成され、
   前記第１噛み合い式係合機構は、前記第１回転部と前記第２回転部との間に前記第１回転部の回転軸線方向に移動可能に設けられ、かつ前記回転軸線方向に移動することにより前記第１噛み合い歯に噛み合う第３噛み合い歯が形成された円筒状の第１可動部材を有し、
   前記第２噛み合い式係合機構は、前記第３回転部と前記第４回転部との間に前記回転軸線方向に移動可能に設けられ、かつ前記回転軸線方向に移動することにより前記第２噛み合い歯に噛み合う第４噛み合い歯が形成された円筒状の第２可動部材を有し、
   前記第１可動部材が移動することによる前記第３噛み合い歯の前記回転軸線方向に沿う第１可動領域の一部と、前記第２可動部材が移動することによる前記第４噛み合い歯の前記回転軸線方向に沿う第２可動領域の一部とが、前記回転軸線の半径方向で重なるように構成されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
   
2. 請求項１に記載の動力伝達装置において、
   前記第１可動領域と前記第２可動領域との一方の可動領域の全てが、前記第１可動領域と前記第２可動領域との他方の可動領域に、前記回転軸線の半径方向で重なるように構成されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
   
3. 請求項１または２に記載の動力伝達装置において、
   前記第１可動部材の一方の端部の外周面に前記第１可動部材の軸線方向で一体化された第１押圧部と、前記第１押圧部の外周側の側面に軸線方向の荷重を作用させる第１アクチュエータと、
   前記第２可動部材の一方の端部の外周面に前記第２可動部材の軸線方向で一体化された第２押圧部と、前記第２押圧部の外周側の側面に軸線方向の荷重を作用させる第２アクチュエータとを備えている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
   
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の動力伝達装置において、
   前記第１可動部材は、前記第２回転部と一体に回転するように連結されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
   
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の動力伝達装置において、
   前記第２可動部材は、前記第４回転部と一体に回転するように連結されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。
   
6. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の動力伝達装置において、
   前記第１可動部材は、前記第２回転部と一体に回転するように連結され、
   前記第２可動部材は、前記第３回転部と一体に回転するように連結され、
   前記第１可動部材と前記第１押圧部とは、一体に回転するように連結され、
   前記第２可動部材と前記第２押圧部とは、一体に回転するように連結され、
   前記第１押圧部と前記第２押圧部とが、前記第１回転部の軸線方向で並んで配置され、
   前記第２回転部と前記第３回転部とが一体に回転するように構成されている
   ことを特徴とする動力伝達装置。

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