ハイブリッド自動車の駆動装置
【課題】エンジンのみを駆動源とする変速機の主要部品をできるだけ共用化し、コンパクトで低コストのハイブリッド自動車の駆動装置を提供する。
【解決手段】電動モータ５０の回転を減速して差動装置４０へ伝える減速ギヤ機構６０と、電動モータと差動装置との間の動力断続用油圧クラッチ７０と、油圧クラッチへの供給油圧を制御するためのモータ動力制御用油圧制御装置９０とを設ける。モータ動力制御用油圧制御装置９０は、変速機構３０を制御するための変速制御用油圧制御装置１６と独立して変速機ケース内に設けられているため、エンジン車用の変速制御用油圧制御装置１６をハイブリッド車にもそのまま流用できる。
【解決手段】電動モータ５０の回転を減速して差動装置４０へ伝える減速ギヤ機構６０と、電動モータと差動装置との間の動力断続用油圧クラッチ７０と、油圧クラッチへの供給油圧を制御するためのモータ動力制御用油圧制御装置９０とを設ける。モータ動力制御用油圧制御装置９０は、変速機構３０を制御するための変速制御用油圧制御装置１６と独立して変速機ケース内に設けられているため、エンジン車用の変速制御用油圧制御装置１６をハイブリッド車にもそのまま流用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源としてエンジンと電動モータとを用いたハイブリッド自動車の駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンに負荷がかかる発進時や加速時に電動モータを駆動して駆動力をアシストし、減速時には電動モータを発電機として作用させてエネルギー回生を行うパラレル型のハイブリッド自動車が知られている。この種のハイブリッド自動車において、特許文献１（図８参照）には、エンジンを専用駆動源とする自動車をベースにしてハイブリッド自動車を製造する際に、既存の変速機をそのまま流用することができる駆動装置が提案されている。
【０００３】
この駆動装置では、エンジンと、エンジンの出力軸に入力軸が接続された変速機と、この変速機の出力軸から駆動力が伝達され、車輪へ分配する差動装置と、上記変速機からの駆動力とは別に駆動力を上記差動装置へ伝達する電動モータとを備えており、この電動モータは変速機ケースに設けられたトランスファ取付部に取り付けられている。電動モータの出力ギヤは、変速機から動力が伝達される差動装置のリングギヤと同じリングギヤに噛み合っている。電動モータと出力ギヤとの間にはクラッチが設けられており、エンジンのみを駆動源として走行する際には、上記クラッチを遮断状態とし、これにより電動モータの空転を止めてエネルギーロスを抑制している。一方、回生ブレーキ走行モードでは、クラッチを接続状態とし、電動モータを発電機として作用させる。上記構造によって、４輪駆動車用の既存のエンジン、変速機、差動装置、トランスファをそのまま流用しつつ、２輪駆動と４輪駆動の両方が可能なハイブリッド自動車を構成することができる。
【０００４】
上記駆動装置は４輪駆動車用の変速機を基にしているが、一般の２輪駆動車用の変速機の場合、トランスファ取付部が存在しないので、ハイブリッド自動車専用の変速機を設計し直す必要があり、コスト上昇を招く。また、電動モータの動力断続用クラッチとして、例えば電動クラッチ、機械式クラッチ、油圧クラッチ等を用いることができるが、電動クラッチは大型かつ高コストであり、機械式クラッチは動力の断続をスムーズに行えない。油圧クラッチは上記のような欠点はないが、クラッチ油圧を制御するための油圧制御装置が必要になり、大型となる。このモータ動力制御用油圧制御装置を変速制御用油圧制御装置と一体化させることも可能であるが、その場合には収納スペースの変更やバルブボデーの変更等が必要となり、ハイブリッド車用の変速制御用油圧制御装置を新たに製作しなければならず、コスト上昇を招くとともに互換性を失わせる結果となる。
【特許文献１】特開平９−９５１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、エンジンのみを駆動源とする変速機の主要部品をできるだけ共用化し、コンパクトで低コストのハイブリッド自動車の駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、エンジンと、エンジンから駆動力が入力される変速機と、この変速機から駆動力が伝達され、車輪へ分配する差動装置と、上記変速機からの駆動力とは別に駆動力を上記差動装置へ伝達する電動モータとを備えたハイブリッド自動車において、上記電動モータの回転を減速して上記差動装置へ伝える減速ギヤ機構と、上記電動モータと上記差動装置との間の動力断続用の油圧クラッチと、上記油圧クラッチへの供給油圧を制御するためのモータ動力制御用油圧制御装置とを備え、上記モータ動力制御用油圧制御装置は上記変速機の変速機構を制御するための変速制御用油圧制御装置と独立して変速機ケース内に設けられていることを特徴とするハイブリッド自動車の駆動装置を提供する。
【０００７】
本発明では、電動モータの回転を差動装置に伝えるために減速ギヤ機構が設けられているため、電動モータが発生する駆動力を減速ギヤで増幅することができ、小型で安価な電動モータを使用できる。電動モータと差動装置との間に減速ギヤ機構が設けられているので、車両がエンジンによって高速走行している場合には、差動装置の回転が増幅されて電動モータに伝えられ、電動モータの許容限界回転数（一般的には９０００ｒｐｍ程度）を超える恐れがある。そのため、車両がエンジンによって高速走行している場合には、電動モータと差動装置との間の動力伝達を切る必要があるが、本発明では電動モータの動力断続用クラッチとして油圧クラッチを用いるので、上記のような問題を解消できるとともに、小型でかつスムーズな断続制御を実施できる。油圧クラッチの油圧を制御するためのモータ動力制御用油圧制御装置（バルブボデーおよび各種バルブを含む）は変速制御用油圧制御装置（バルブボデーおよび各種バルブを含む）と独立して変速機ケース内に設けられるので、変速制御用油圧制御装置を設計変更する必要がなく、コストアップを抑制できるとともに、エンジン車とハイブリッド車との互換性を向上させることができる。
【０００８】
好ましい実施形態によれば、上記減速ギヤ機構と油圧クラッチとモータ動力制御用油圧制御装置とを、変速機ケースの内部であって、上記差動装置を収容したデフ収容室より上部に設けられたモータ駆動機構収容室内に配置してもよい。減速ギヤ機構と油圧クラッチとモータ動力制御用油圧制御装置とを収容したモータ駆動機構収容室とを１つの収容室にまとめて配置することで、モータ動力制御用油圧制御装置を減速ギヤ機構及び油圧クラッチと別の収容室に配置した場合に比べてコンパクトに構成できる。しかも、モータ動力制御用油圧制御装置が油圧クラッチの近くに配置されるので、油路が短くなり、油圧クラッチの応答性が向上し、モータ動力の断接制御を精度よく行うことができる。さらに、モータ駆動機構収容室がデフ収容室より上部に位置しているので、モータ駆動機構収容室に溜まった油がそのままデフ収容室に流れ落とすことができ、油の循環を容易に行うことができる。
【０００９】
好ましい実施形態によれば、上記変速機ケースは、上記変速機構及び変速制御用油圧制御装置を収容する変速機構収容室が形成された本体ケースと、トルクコンバータを収容するコンバータハウジングとを備えており、上記モータ駆動機構収容室は上記コンバータハウジングに形成されている構成としてもよい。自動変速機や無段変速機の場合、変速機構を収容した本体ケースは非常に複雑な形状をしており、本体ケースを新たに設計することは大幅なコスト上昇を招く。そこで、モータ駆動機構収容室をコンバータハウジングに形成することにより、本体ケースはエンジン車用のものを流用し、コンバータハウジングだけの設計変更で足りるように構成したものである。その結果、ハイブリッド自動車の駆動装置を低コストで実現できる。
【００１０】
好ましい実施形態によれば、上記差動装置の出力軸はエンジンの出力軸の斜め下方に配置され、上記電動モータは上記エンジンの側方であって上記差動装置の上方に配置され、上記減速ギヤ機構は、上記電動モータのモータ軸と同軸で結合された第１減速軸と、この第１減速軸に対して平行で非同軸に配置された第２減速軸とを備え、上記第１減速軸と第２減速軸には互いに噛み合う第１減速ギヤと第２減速ギヤとがそれぞれが設けられ、上記第２減速軸に設けられた出力ギヤが上記差動装置のリングギヤに噛み合っており、上記第２減速軸は電動モータのモータ軸と差動装置の出力軸との上下方向中間位置に配置されている構成としてもよい。減速ギヤ機構が２本の減速軸で構成され、電動モータと差動装置との間で２段階の減速を行うように構成したので、電動モータとしてより小型のモータを使用できる。この場合には、エンジン及び差動装置に対して、電動モータ及び減速ギヤ機構をできるだけ近づけて配置することができ、空きスペースを有効利用してコンパクトな駆動装置を実現できる。このような構成は、限られたエンジンルーム内に収容されるＦＦ車をベースとしたハイブリッド車の駆動装置として好適である。
【００１１】
好ましい実施形態によれば、上記モータ動力制御用油圧制御装置は専用の油圧源を持たず、上記変速機構を制御するための変速制御用油圧制御装置から上記モータ動力制御用油圧制御装置へ油圧を供給する油路が形成されている構成としてもよい。この場合は、モータ動力制御用油圧制御装置の元圧として既存の変速制御用油圧制御装置からの油圧を利用することで、モータ動力制御用油圧制御装置がポンプ等の油圧源を備える必要がなく、小型化できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、電動モータの動力断続用クラッチとして油圧クラッチを用いるため、コンパクトになり、かつスムーズな断続制御を実施できる。油圧クラッチの油圧を制御するためのモータ動力制御用油圧制御装置を、変速制御用油圧制御装置と独立して設けたので、既存の変速制御用油圧制御装置の設計を変更する必要がない。そのため、既存のエンジンを動力源とする変速機の油圧制御装置をそのままハイブリッド自動車に流用することが可能になり、低コストでハイブリッド自動車の駆動装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１〜図８は本発明に係るハイブリッド自動車の駆動装置の第１実施例を示す。この実施例は、ＦＦ横置き式のエンジン車をベースとし、変速機として無段変速機を用いた例である。
【００１５】
無段変速機Ａの入力軸１０は、エンジン１の出力軸２とトルクコンバータ３を介して接続されている。無段変速機Ａは、入力軸１０の回転を正逆切り替えて駆動軸１１に伝達する前後進切替装置２０、駆動プーリ３１と従動プーリ３３と両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト３５とからなる変速機構３０、従動軸１２の動力を出力軸４１，４２に伝達する差動装置４０、電動モータ５０などを備えている。入力軸１０と駆動軸１１とは同一軸線上に配置され、従動軸１２と差動装置４０の出力軸４１，４２とは入力軸１０に対して平行でかつ非同軸に配置されている。したがって、この無段変速機は全体として３軸構成とされている。この実施例で用いられるＶベルト３５は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に支持された多数のブロックとで構成された公知の金属ベルトである。
【００１６】
無段変速機Ａを構成する各部品は変速機ケース４の中に収容されている。変速機ケース４は、変速機構３０や前後進切替機構２０などを収容する本体ケース５と、トルクコンバータ３を収容するコンバータハウジング６と、駆動軸１１と従動軸１２の軸端を支えるエンドカバー７とを備えている。本体ケース５とコンバータハウジング６とエンドカバー７で構成される第１収容室Ｓ１の内部には、変速機構３０や前後進切替機構２０、差動装置４０が収容されている。また、本体ケース５の底部にはオイルパン８が固定されており、その中に変速機構３０、前後進切替装置２０及びトルクコンバータ３のロックアップを制御するための変速制御用油圧制御装置１６（図２参照）が収容されている。トルクコンバータ３と前後進切替装置２０との間には、エンジン出力軸２によって駆動されるオイルポンプ９が配置され、その発生油圧は油圧制御装置１６に供給されている。
【００１７】
前後進切替装置２０は、遊星歯車装置２１と逆転ブレーキ２８と直結クラッチ２９とで構成されている。遊星歯車装置２１のサンギヤ２２は入力軸１０に連結され、リングギヤ２３は駆動軸１１に連結されている。この例の遊星歯車装置２１はシングルピニオン方式であり、逆転ブレーキ２８はピニオンギヤ２４を支えるキャリア２５と本体ケース５との間に設けられ、直結クラッチ２９はキャリア２５とサンギヤ２２との間に設けられている。
【００１８】
直結クラッチ２９を解放して逆転ブレーキ２８を締結すると、トルクコンバータ３から入力される駆動力が逆転されかつ減速されて駆動プーリ３１へ伝達され、従動プーリ３２及び差動装置４０を介して出力軸４１，４２がエンジン回転方向と同一方向に駆動されるため、前進駆動状態となる。逆に、逆転ブレーキ２８を解放して直結クラッチ２９を締結すると、遊星歯車装置２１のキャリア２５とサンギヤ２２とが一体に回転するので、トルクコンバータ３から入力された駆動力がそのまま駆動プーリ３１へ伝達され、従動プーリ３２及び差動装置４０を介して出力軸４１，４２がエンジン回転方向と逆方向に駆動され、後退駆動状態となる。
【００１９】
変速機構３０を構成する駆動プーリ３１は、駆動軸１１上に一体に固定された固定シーブ３１ａと、駆動軸１１上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ３１ｂと、可動シーブ３１ｂの背後に設けられた油圧サーボ３２とを備えている。油圧サーボ３２に供給される油圧を制御することにより、変速制御が実施される。従動プーリ３３は、従動軸１２上に一体に固定された固定シーブ３３ａと、従動軸１２上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ３３ｂと、可動シーブ３３ｂの背後に設けられた油圧サーボ３４とを備えている。油圧サーボ３４に供給される油圧を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト推力が与えられる。
【００２０】
従動軸１２の一端部はエンジン１側に向かって延び、この一端部に出力ギヤ１３が固定されている。出力ギヤ１３は差動装置４０の第１リングギヤ４３に噛み合っており、差動装置４０から左右に延びる出力軸４１，４２に動力が分配される。差動装置４０には、第１リングギヤ４３より小径な第２リングギヤ４４が、第１リングギヤ４３よりエンジン側であって、本体ケース５の端面よりエンジン側に突出した位置に設けられている。第２リングギヤ４４には、後述する電動モータ５０から減速ギヤ機構６０及びモータ動力断続用の油圧クラッチ７０を介して動力が伝達される。出力軸４２は出力軸４１より長く、エンジン１の側部に沿って延びている。出力軸４１，４２の端部には、それぞれジョイント４５，４６を介して等長ドライブシャフト４７，４８が接続され、各ドライブシャフト４７，４８の端部に駆動輪（図示せず）が連結されている。
【００２１】
図５，図６に示すように、電動モータ５０のモータ軸５０ａが突出する一端部に設けた取付座５１は、コンバータハウジング６に複数本のボルト５２によって締結され、電動モータ５０はコンバータハウジング６に横向きで固定されている。なお、後述するギヤカバー１４を間にしてコンバータハウジング６と取付座５１とをボルト５２で締結してもよい。電動モータ５０の一端面から所定距離離れた位置には、リテーナ５３の一端部がボルト５４ａによって締結されている。リテーナ５３の締結位置は、好ましくは電動モータ５０の重心位置又はそれより自由端側がよい。リテーナ５３の他端部は、出力軸４２を支える等長ドライブシャフト用ブラケット５５にボルト５４ｂによって締結されている。ブラケット５５はベアリング５６を介して出力軸４２を回転自在に支持しており、ブラケット５５の一端部はエンジン１（シリンダブロック）の側面にボルト５７によって締結されている。そのため、ブラケット５５は、出力軸４２を支えるとともに、リテーナ５３を介して電動モータ５０の荷重の一部を支える機能を有する。
【００２２】
ハイブリッド車用の電動モータ５０は数十ｋｇにもなる重量物であり、その一端面だけをコンバータハウジング６に締結しただけでは、繰り返し振動等が加わったとき、コンバータハウジング６の耐久性を低下させる恐れがあるが、上記のように電動モータ５０の荷重の一部をリテーナ５３，ブラケット５５を介してエンジン１によって支持することで、コンバータハウジング６に作用する荷重を軽減でき、耐久性の向上を図ることができる。また、等長ドライブシャフト用ブラケット５５を利用して電動モータ５０を支持しているので、モータ専用の支持ブラケットを必要とせず、低コストでモータ５０を支持できる。なお、図５ではリテーナ５３を電動モータ５０の軸方向ほぼ中間部に固定した例を示したが、電動モータ５０の自由端側に近い位置に固定してもよい。また、リテーナ５３とブラケット５５とを一部品で構成してもよい。つまり、ブラケット５５にモータ支持部を一体に形成してもよい。
【００２３】
コンバータハウジング６の差動装置４０を収容したデフ収容部６ａの斜め上部には、拡張ケース部６ｂが一体に形成されており、この拡張ケース部６ｂの開口部をギヤカバー１４で閉じることにより、内部に減速ギヤ機構６０、油圧クラッチ７０及びモータ動力制御用油圧制御装置９０を収容する第２収容室Ｓ２が形成されている。つまり、第２収容室Ｓ２は、デフ収容部６ａの内部に形成されたデフ収容室Ｓ３より上部に形成されている。なお、この例では第２収容部Ｓ２に減速ギヤ機構６０、油圧クラッチ７０及びモータ動力制御用油圧制御装置９０を一緒に収容したが、モータ動力制御用油圧制御装置９０を減速ギヤ機構６０及び油圧クラッチ７０とは別の収容室に配置してもよい。この場合には、例えば減速ギヤ機構６０と油圧クラッチ７０とを差動装置４０が収容されたデフ収容室Ｓ３内に配置してもよい。
【００２４】
減速ギヤ機構６０は、図３，図４に示すように、電動モータ５０のモータ軸５０ａと同軸上でスプライン結合された第１減速軸６１と、第１減速軸６１に対して平行に配置された第２減速軸６２とを備えている。なお、モータ軸５０ａと第１減速軸６１とを一部品で構成してもよい。第１減速軸６１には第１減速ギヤ６１ａが一体に形成されており、この第１減速ギヤ６１ａはそれより大径な第２減速ギヤ６３と噛み合っている。第２減速ギヤ６３は、第２減速軸６２にスプライン嵌合された内輪部材６４上にワンウエイクラッチ６５を介して支持されている。第２減速ギヤ６３はワンウエイクラッチ６５の外輪を兼ねている。ワンウエイクラッチ６５の両側には一対のベアリング６６が設けられ、これらベアリング６６によって第２減速ギヤ６３は安定に支持されている。ワンウエイクラッチ６５は、電動モータ５０から差動装置４０へのみ動力を伝達するものであり、内輪部材６４が第２減速ギヤ６３より高速回転する時にはフリーとなる。第２減速ギヤ６３には油圧クラッチ７０のクラッチハブ７１が一体に形成されている。第２減速軸６２には油圧クラッチ７０のクラッチドラム７２がスプライン固定され、このクラッチドラム７２の内部にピストン７３が配置されている。クラッチハブ７１とクラッチドラム７２との間には、上記ピストン７３によって締結，解放される複数のクラッチ板７４が配置されている。
【００２５】
上記のように電動モータ５０と差動装置４０との間にワンウエイクラッチ６５と油圧クラッチ７０とを並列に配置したので、アイドルストップ等で油圧が発生していない状態から発進する場合には、電動モータ５０の動力をワンウエイクラッチ６５を介して差動装置４０に伝達し、電動モータ５０によって発進できる。また、走行中に油圧が発生している場合には、油圧クラッチ７０を係合して減速時の回生を行い、さらに高速走行時には油圧クラッチ７０を切ることで、電動モータ５０の空転を防止できる。また、ワンウエイクラッチ６５を第２減速ギヤ６３の内側に配置し、第２減速ギヤ６３に油圧クラッチ７０のクラッチハブ７１を形成してあるので、コンパクトで簡素な減速ギヤ機構６０を構成できる。また、この実施例では減速ギヤ機構６０として２本の減速軸６１，６２を用い、電動モータ５０と差動装置４０との間で２段階の減速を行うように構成したので、電動モータ５０としてより小型のモータを使用できるとともに、電動モータ５０のみで発進が可能となる。なお、アイドルストップを実施しない場合には、ワンウエイクラッチ６５を省略することができる。
【００２６】
第２減速軸６２の一端部は差動装置４０を収容したデフ収容部６ａ内に挿入されており、この端部に第２リングギヤ４４と噛み合う出力ギヤ６７が形成されている。この例では、変速機の出力ギヤ１３が第１リングギヤ４３に噛み合い、電動モータ５０からの動力伝達用の出力ギヤ６７が第１リングギヤ４３とは別の第２リングギヤ４４に噛み合う例を示したが、第２リングギヤ４４を省略し、第１リングギヤ４３に両方の出力ギヤ１３，６７が噛み合うように構成してもよい。なお、出力ギヤ６７が本体ケース５よりエンジン側に突出した第２リングギヤ４４と噛み合う場合には、本体ケース５をエンジン車とハイブリッド車とで共通化できる利点がある。
【００２７】
図２，図６に示すように、差動装置４０の出力軸４１，４２はエンジン出力軸２の後方の斜め下方に配置され、第２収容室Ｓ２はトルクコンバータ３を収容したコンバータハウジング６の後部でかつ差動装置４０の上方に配置されている。電動モータ５０のモータ軸５０ａ（第１減速軸６１）はエンジン１の後側側部であって差動装置４０より上方に配置され、第２減速軸６２はモータ軸５０ａ（第１減速軸６１）と差動装置４０の出力軸４１，４２との上下方向中間位置に配置されている。そして、第２収容室Ｓ２はエンジン１の高さを超えない位置に配置されている。このように、エンジン１及び差動装置４０に対して、電動モータ５０及び減速ギヤ機構６０を配置することで、電動モータ５０をできるだけエンジン１に近づけることができ、空きスペースを有効利用して電動モータ５０及び減速ギヤ機構６０等をコンパクトに配置できる。また、電動モータ５０の駆動力を減速ギヤ機構６０を介して差動装置４０へ伝達するので、小型のモータを使用でき、一層コンパクトに構成できる。このような構成は、限られたエンジンルーム内に収容されるＦＦ車をベースとしたハイブリッド車の駆動装置として好適である。
【００２８】
図２，図３に示すように、コンバータハウジング６には第１プラグ８０が固定され、減速ギヤ機構６０に潤滑油を供給するための配管８１が接続されている。ギヤカバー１４には第２プラグ８２が固定されており、油圧クラッチ７０への供給油圧の元圧を供給するための配管８３が接続されている。配管８１，８３は本体ケース５の側壁に設けられた油圧検出口８４，８５にそれぞれ接続されている。これら油圧検出口８４，８５は油圧チェックのために、エンジン車用の無段変速機Ａに既に備えられたものである。一方の油圧検出口８４からはトルクコンバータ３のロックアップＯＮ圧が出力され、他方の油圧検出口８５からは逆転ブレーキ２８の供給油圧Ｐｂが出力されている。第１プラグ８０に供給された潤滑油は、潤滑油路８６を通って第２減速軸６２の軸心穴８７に供給され、第２収容室Ｓ２内に収容されたワンウエイクラッチ６５やベアリング、ギヤ等を潤滑している。第２収容室Ｓ２は差動装置４０より上部に配置されているので、第２収容室Ｓ２に溜まった潤滑油は重力によって、コンバータハウジング６に形成された通路（図示せず）を通り、デフ収容室Ｓ３へ戻される。第２プラグ８２に供給された油圧Ｐｂは、第２収容室Ｓ２に収容されたモータ動力制御用油圧制御装置９０に導かれる。
【００２９】
図３，図７，図８に示すように、モータ動力制御用油圧制御装置９０は、ギヤカバー１４に固定されたバルブボデー９１と、３本のバルブ９２〜９４とを備えているが、ポンプ等の独自の油圧源は備えていない。第１のバルブ９２は変速制御用油圧制御装置１６から配管８３を介して供給された油圧Ｐｂを一定のモジュレータ圧Ｐｍに調圧するモジュレータバルブであり、第２のバルブ９３はモジュレータ圧を調整して電気信号に比例した信号圧Ｐｓを出力するリニアソレノイドバルブであり、第３のバルブ９４は変速制御用油圧制御装置１６から供給された油圧Ｐｂを油圧クラッチ７０へ給排するコントロールバルブである。リニアソレノイドバルブ９３の信号圧Ｐｓはコントロールバルブ９４の信号ポート９４ａに供給され、コントロールバルブ９４を切り替え制御する。上述のモータ動力制御用油圧制御装置９０はハイブリッド車専用であり、エンジン車用の変速制御用油圧制御装置１６に追加されるものである。上記のように減速ギヤ機構６０と油圧クラッチ７０とバルブボデー９１とが１つの収容室Ｓ２にまとめて配置されているため、コンパクトに構成できるとともに、バルブボデー９１が油圧クラッチ７０の近くに配置されるので、油路が短くなり、油圧クラッチ７０の応答性が向上する。そのため、電動モータ５０の動力制御を精度よく行うことができる。バルブボデー９１が減速ギヤ機構６０より上部に配置されているので、バルブボデー９１から排出されたドレーン油が減速ギヤ機構６０の上に落下し、潤滑に利用できる。
【００３０】
上述のように、油圧クラッチ７０の元圧Ｐｂとして、変速制御用油圧制御装置１６から前進時に締結される逆転ブレーキ２８の油圧が供給されている。元圧Ｐｂとして変速制御用油圧制御装置１６からライン圧を導くことも可能であるが、無段変速機の場合、ライン圧はベルト推力を得るための従動側油圧サーボ３４への供給油圧を兼ねるので、非常に高い油圧であり、この高いライン圧を油圧クラッチ７０に適した油圧まで大きく減圧する必要があり、しかもライン圧の油路途中から油圧を取り出すと、無段変速機の油圧供給に影響を与える可能性がある。これに対し、前進時に締結される逆転ブレーキ２８の供給油圧は、油圧クラッチ７０の必要油圧と略同レベルの油圧であると同時に、逆転ブレーキ２８の供給油圧は行き止まりの圧であるので、ライン圧に影響を及ぼすことがない。また、減速ギヤ機構６０の潤滑系の油圧として、ロックアップＯＮ圧を利用しているが、ロックアップＯＮ圧はその先が潤滑系統に流れるので、これを減速ギヤ機構６０に利用しても、何ら変速機本体に影響を及ぼさない。
【００３１】
上記実施例では、逆転ブレーキ２８が前進時に締結され、油圧クラッチ７０への供給油圧の元圧として逆転ブレーキ２８への供給油圧を利用したが、直結クラッチ２９が前進時に締結される変速機の場合には、油圧クラッチ７０への供給油圧の元圧として直結クラッチ２９への供給油圧を利用してもよい。さらに、変速制御用油圧制御装置１６に与える影響を小さくできる場合には、ライン圧やその他の油圧を利用することも可能である。
【００３２】
ここで、上記構成よりなるハイブリッド自動車の作動を説明する。高速走行時には、エンジン１による走行が選択され、エンジン１の動力はトルクコンバータ３、変速機構３０を介して差動装置４０へ伝達され、出力軸４１，４２を介して車輪が駆動される。このとき、モータ動力断続用油圧クラッチ７０は解放しているので、電動モータ５０は追随回転せず、許容回転数の限界を超えることがない。走行途中で減速する場合には、油圧クラッチ７０を係合することで、差動装置４０と電動モータ５０とを接続し、電動モータ５０を発電機として作用させてエネルギー回生を行う。回生された電気エネルギーはバッテリに蓄えられる。なお、渋滞路のような低速走行時には、エンジン１を停止し、電動モータ５０によって走行することもできるし、エンジン１による走行時に電動モータ５０による駆動力を付与することで、燃費の向上や排気ガスの低減を行うこともできる。
【００３３】
燃費および環境性能の向上のため、アイドルストップ制御を行う場合がある。その場合、エンジンが停止しているため、オイルポンプ９が油圧を発生しておらず、逆転ブレーキ２８だけでなくモータ動力断続用油圧クラッチ７０も締結できず、発進できない。これに対し、本実施例のように電動モータ５０と差動装置４０との間にワンウエイクラッチ６５を設けた場合には、電動モータ５０を駆動すれば、その動力がワンウエイクラッチ６５を介して差動装置４０に即座に伝達されるため、電動モータ５０によって発進することが可能になる。やがてエンジン１が始動してオイルポンプ９が油圧を発生するようになれば、逆転ブレーキ２８を締結してエンジン動力によって走行を行い、電動モータ５０を停止させればよい。
【００３４】
上記のようにワンウエイクラッチ６５を設けることで、油圧が発生していない状態でも電動モータ５０による発進を行うことができるが、それだけでなく、エンジン１による走行と電動モータ５０による走行との動力伝達を円滑に切り替える機能も有する。例えばアイドルストップ状態からの発進時には電動モータ５０によって発進し、車速が上昇すればエンジン１による走行に切り替えるが、その際に油圧クラッチ７０を急に切ると、切替ショックを伴う可能性がある。これに対し、ワンウエイクラッチ６５を設けることで、電動モータ５０による走行からエンジン１による走行への切り替わりに際して、エンジン側（内輪）の回転速度が電動モータ側（外輪）の回転速度より高くなると、ワンウエイクラッチ６５が自動的にフリーになるので、ショックのない円滑な動力の切り替えが可能である。逆に、エンジン１による走行から電動モータ５０による走行への切り替わりに際しても、電動モータ側（外輪）の回転速度がエンジン側（内輪）の回転速度より高くなると、ワンウエイクラッチ６５が自動的にロックするので、ショックのない切り替えが可能になる。
【実施例２】
【００３５】
図９は本発明における駆動装置の第２実施例を示し、第１実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。第１実施例では減速ギヤ機構６０として平行な２本の減速軸６１，６２を用い、電動モータ５０と差動装置４０との間で２段階の減速を行うように構成したが、第２実施例では電動モータ５０のモータ軸５０ａと同軸に配置された減速軸１００を使用し、この減速軸１００に固定された出力ギヤ１０１を差動装置４０の第２リングギヤ４４に噛み合わせることで、１段の減速を行うものである。モータ軸５０ａと減速軸１００との間にはワンウエイクラッチ６５と油圧クラッチ７０とが並列に設けられている。この場合には、減速比は小さくなるが、減速ギヤ機構をよりコンパクトに構成できる。なお、第２リングギヤ４４を省略し、出力ギヤ１０１を差動装置４０の第１リングギヤ４３に噛み合わせてもよい。
【実施例３】
【００３６】
図１０は本発明における駆動装置の第３実施例を示し、第１実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。第１実施例では、アイドルストップなどの油圧が発生しない状態から電動モータ５０で発進する場合のために、ワンウエイクラッチ６５を設けたが、この実施例ではワンウエイクラッチを省略し、電動モータ５０によって駆動される電動ポンプ１１０を別に設けたものである。アイドルストップ状態では、電動ポンプ１１０によって油圧を発生させ、逆転ブレーキ２８又は油圧クラッチ７０を締結することができる。電動ポンプ１１０によって発生した油圧を油圧クラッチ７０の元圧として利用した場合には、油圧クラッチ７０に変速制御用油圧制御装置１６から油圧を供給する必要はない。
【００３７】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。上記実施例では、電動モータを変速機ケースのエンジン側に配置した例を示したが、変速機ケースの反エンジン側に配置することもできる。この場合には、第２収容室をコンバータハウジングとカバーとの間ではなく、本体ケースとカバーとの間に形成することもできる。
【００３８】
本発明における変速機とは無段変速機に限るものではなく、一般の有段式自動変速機であってもよい。自動変速機の場合も、油圧制御装置や本体ケースが複雑な構造であるため、これら部品を共通化することで、安価なハイブリッド自動車を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明にかかるハイブリッド自動車の駆動装置の一例を示す概略骨格図である。
【図２】エンジン側から見た変速機ケースの側面図である。
【図３】図１に示す駆動装置の差動装置と電動モータ駆動機構の具体例を示す断面図である。
【図４】図３の要部の拡大図である。
【図５】電動モータの取付状態を示す車両後方からみた側面図である。
【図６】電動モータの取付状態を示す車両右側方からみた側面図である。
【図７】図１に示す駆動装置のモータ動力制御用油圧制御装置を示す断面図である。
【図８】モータ動力制御用油圧制御装置の油圧回路図である。
【図９】本発明の第２実施例の概略骨格図である。
【図１０】本発明の第３実施例の概略骨格図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ エンジン
２ エンジン出力軸
３ トルクコンバータ
４ 変速機ケース
５ 本体ケース
６ コンバータハウジング
１０ 入力軸
１３ 出力ギヤ
１６ 変速制御用油圧制御装置
２０ 前後進切替装置
２８ 逆転ブレーキ
２９ 直結クラッチ
３０ 変速機構
４０ 差動装置
４１，４２ 出力軸
４３ 第１リングギヤ
４４ 第２リングギヤ
５０ 電動モータ
６０ 減速ギヤ機構
６５ ワンウエイクラッチ
７０ 油圧クラッチ
９０ モータ動力制御用油圧制御装置
Ｓ１ 第１収容室（変速機構収容室）
Ｓ２ 第２収容室（モータ駆動機構収容室）
Ｓ３ デフ収容室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源としてエンジンと電動モータとを用いたハイブリッド自動車の駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンに負荷がかかる発進時や加速時に電動モータを駆動して駆動力をアシストし、減速時には電動モータを発電機として作用させてエネルギー回生を行うパラレル型のハイブリッド自動車が知られている。この種のハイブリッド自動車において、特許文献１（図８参照）には、エンジンを専用駆動源とする自動車をベースにしてハイブリッド自動車を製造する際に、既存の変速機をそのまま流用することができる駆動装置が提案されている。
【０００３】
この駆動装置では、エンジンと、エンジンの出力軸に入力軸が接続された変速機と、この変速機の出力軸から駆動力が伝達され、車輪へ分配する差動装置と、上記変速機からの駆動力とは別に駆動力を上記差動装置へ伝達する電動モータとを備えており、この電動モータは変速機ケースに設けられたトランスファ取付部に取り付けられている。電動モータの出力ギヤは、変速機から動力が伝達される差動装置のリングギヤと同じリングギヤに噛み合っている。電動モータと出力ギヤとの間にはクラッチが設けられており、エンジンのみを駆動源として走行する際には、上記クラッチを遮断状態とし、これにより電動モータの空転を止めてエネルギーロスを抑制している。一方、回生ブレーキ走行モードでは、クラッチを接続状態とし、電動モータを発電機として作用させる。上記構造によって、４輪駆動車用の既存のエンジン、変速機、差動装置、トランスファをそのまま流用しつつ、２輪駆動と４輪駆動の両方が可能なハイブリッド自動車を構成することができる。
【０００４】
上記駆動装置は４輪駆動車用の変速機を基にしているが、一般の２輪駆動車用の変速機の場合、トランスファ取付部が存在しないので、ハイブリッド自動車専用の変速機を設計し直す必要があり、コスト上昇を招く。また、電動モータの動力断続用クラッチとして、例えば電動クラッチ、機械式クラッチ、油圧クラッチ等を用いることができるが、電動クラッチは大型かつ高コストであり、機械式クラッチは動力の断続をスムーズに行えない。油圧クラッチは上記のような欠点はないが、クラッチ油圧を制御するための油圧制御装置が必要になり、大型となる。このモータ動力制御用油圧制御装置を変速制御用油圧制御装置と一体化させることも可能であるが、その場合には収納スペースの変更やバルブボデーの変更等が必要となり、ハイブリッド車用の変速制御用油圧制御装置を新たに製作しなければならず、コスト上昇を招くとともに互換性を失わせる結果となる。
【特許文献１】特開平９−９５１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、エンジンのみを駆動源とする変速機の主要部品をできるだけ共用化し、コンパクトで低コストのハイブリッド自動車の駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、エンジンと、エンジンから駆動力が入力される変速機と、この変速機から駆動力が伝達され、車輪へ分配する差動装置と、上記変速機からの駆動力とは別に駆動力を上記差動装置へ伝達する電動モータとを備えたハイブリッド自動車において、上記電動モータの回転を減速して上記差動装置へ伝える減速ギヤ機構と、上記電動モータと上記差動装置との間の動力断続用の油圧クラッチと、上記油圧クラッチへの供給油圧を制御するためのモータ動力制御用油圧制御装置とを備え、上記モータ動力制御用油圧制御装置は上記変速機の変速機構を制御するための変速制御用油圧制御装置と独立して変速機ケース内に設けられていることを特徴とするハイブリッド自動車の駆動装置を提供する。
【０００７】
本発明では、電動モータの回転を差動装置に伝えるために減速ギヤ機構が設けられているため、電動モータが発生する駆動力を減速ギヤで増幅することができ、小型で安価な電動モータを使用できる。電動モータと差動装置との間に減速ギヤ機構が設けられているので、車両がエンジンによって高速走行している場合には、差動装置の回転が増幅されて電動モータに伝えられ、電動モータの許容限界回転数（一般的には９０００ｒｐｍ程度）を超える恐れがある。そのため、車両がエンジンによって高速走行している場合には、電動モータと差動装置との間の動力伝達を切る必要があるが、本発明では電動モータの動力断続用クラッチとして油圧クラッチを用いるので、上記のような問題を解消できるとともに、小型でかつスムーズな断続制御を実施できる。油圧クラッチの油圧を制御するためのモータ動力制御用油圧制御装置（バルブボデーおよび各種バルブを含む）は変速制御用油圧制御装置（バルブボデーおよび各種バルブを含む）と独立して変速機ケース内に設けられるので、変速制御用油圧制御装置を設計変更する必要がなく、コストアップを抑制できるとともに、エンジン車とハイブリッド車との互換性を向上させることができる。
【０００８】
好ましい実施形態によれば、上記減速ギヤ機構と油圧クラッチとモータ動力制御用油圧制御装置とを、変速機ケースの内部であって、上記差動装置を収容したデフ収容室より上部に設けられたモータ駆動機構収容室内に配置してもよい。減速ギヤ機構と油圧クラッチとモータ動力制御用油圧制御装置とを収容したモータ駆動機構収容室とを１つの収容室にまとめて配置することで、モータ動力制御用油圧制御装置を減速ギヤ機構及び油圧クラッチと別の収容室に配置した場合に比べてコンパクトに構成できる。しかも、モータ動力制御用油圧制御装置が油圧クラッチの近くに配置されるので、油路が短くなり、油圧クラッチの応答性が向上し、モータ動力の断接制御を精度よく行うことができる。さらに、モータ駆動機構収容室がデフ収容室より上部に位置しているので、モータ駆動機構収容室に溜まった油がそのままデフ収容室に流れ落とすことができ、油の循環を容易に行うことができる。
【０００９】
好ましい実施形態によれば、上記変速機ケースは、上記変速機構及び変速制御用油圧制御装置を収容する変速機構収容室が形成された本体ケースと、トルクコンバータを収容するコンバータハウジングとを備えており、上記モータ駆動機構収容室は上記コンバータハウジングに形成されている構成としてもよい。自動変速機や無段変速機の場合、変速機構を収容した本体ケースは非常に複雑な形状をしており、本体ケースを新たに設計することは大幅なコスト上昇を招く。そこで、モータ駆動機構収容室をコンバータハウジングに形成することにより、本体ケースはエンジン車用のものを流用し、コンバータハウジングだけの設計変更で足りるように構成したものである。その結果、ハイブリッド自動車の駆動装置を低コストで実現できる。
【００１０】
好ましい実施形態によれば、上記差動装置の出力軸はエンジンの出力軸の斜め下方に配置され、上記電動モータは上記エンジンの側方であって上記差動装置の上方に配置され、上記減速ギヤ機構は、上記電動モータのモータ軸と同軸で結合された第１減速軸と、この第１減速軸に対して平行で非同軸に配置された第２減速軸とを備え、上記第１減速軸と第２減速軸には互いに噛み合う第１減速ギヤと第２減速ギヤとがそれぞれが設けられ、上記第２減速軸に設けられた出力ギヤが上記差動装置のリングギヤに噛み合っており、上記第２減速軸は電動モータのモータ軸と差動装置の出力軸との上下方向中間位置に配置されている構成としてもよい。減速ギヤ機構が２本の減速軸で構成され、電動モータと差動装置との間で２段階の減速を行うように構成したので、電動モータとしてより小型のモータを使用できる。この場合には、エンジン及び差動装置に対して、電動モータ及び減速ギヤ機構をできるだけ近づけて配置することができ、空きスペースを有効利用してコンパクトな駆動装置を実現できる。このような構成は、限られたエンジンルーム内に収容されるＦＦ車をベースとしたハイブリッド車の駆動装置として好適である。
【００１１】
好ましい実施形態によれば、上記モータ動力制御用油圧制御装置は専用の油圧源を持たず、上記変速機構を制御するための変速制御用油圧制御装置から上記モータ動力制御用油圧制御装置へ油圧を供給する油路が形成されている構成としてもよい。この場合は、モータ動力制御用油圧制御装置の元圧として既存の変速制御用油圧制御装置からの油圧を利用することで、モータ動力制御用油圧制御装置がポンプ等の油圧源を備える必要がなく、小型化できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、電動モータの動力断続用クラッチとして油圧クラッチを用いるため、コンパクトになり、かつスムーズな断続制御を実施できる。油圧クラッチの油圧を制御するためのモータ動力制御用油圧制御装置を、変速制御用油圧制御装置と独立して設けたので、既存の変速制御用油圧制御装置の設計を変更する必要がない。そのため、既存のエンジンを動力源とする変速機の油圧制御装置をそのままハイブリッド自動車に流用することが可能になり、低コストでハイブリッド自動車の駆動装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態を、実施例を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１〜図８は本発明に係るハイブリッド自動車の駆動装置の第１実施例を示す。この実施例は、ＦＦ横置き式のエンジン車をベースとし、変速機として無段変速機を用いた例である。
【００１５】
無段変速機Ａの入力軸１０は、エンジン１の出力軸２とトルクコンバータ３を介して接続されている。無段変速機Ａは、入力軸１０の回転を正逆切り替えて駆動軸１１に伝達する前後進切替装置２０、駆動プーリ３１と従動プーリ３３と両プーリ間に巻き掛けられたＶベルト３５とからなる変速機構３０、従動軸１２の動力を出力軸４１，４２に伝達する差動装置４０、電動モータ５０などを備えている。入力軸１０と駆動軸１１とは同一軸線上に配置され、従動軸１２と差動装置４０の出力軸４１，４２とは入力軸１０に対して平行でかつ非同軸に配置されている。したがって、この無段変速機は全体として３軸構成とされている。この実施例で用いられるＶベルト３５は、一対の無端状張力帯と、これら張力帯に支持された多数のブロックとで構成された公知の金属ベルトである。
【００１６】
無段変速機Ａを構成する各部品は変速機ケース４の中に収容されている。変速機ケース４は、変速機構３０や前後進切替機構２０などを収容する本体ケース５と、トルクコンバータ３を収容するコンバータハウジング６と、駆動軸１１と従動軸１２の軸端を支えるエンドカバー７とを備えている。本体ケース５とコンバータハウジング６とエンドカバー７で構成される第１収容室Ｓ１の内部には、変速機構３０や前後進切替機構２０、差動装置４０が収容されている。また、本体ケース５の底部にはオイルパン８が固定されており、その中に変速機構３０、前後進切替装置２０及びトルクコンバータ３のロックアップを制御するための変速制御用油圧制御装置１６（図２参照）が収容されている。トルクコンバータ３と前後進切替装置２０との間には、エンジン出力軸２によって駆動されるオイルポンプ９が配置され、その発生油圧は油圧制御装置１６に供給されている。
【００１７】
前後進切替装置２０は、遊星歯車装置２１と逆転ブレーキ２８と直結クラッチ２９とで構成されている。遊星歯車装置２１のサンギヤ２２は入力軸１０に連結され、リングギヤ２３は駆動軸１１に連結されている。この例の遊星歯車装置２１はシングルピニオン方式であり、逆転ブレーキ２８はピニオンギヤ２４を支えるキャリア２５と本体ケース５との間に設けられ、直結クラッチ２９はキャリア２５とサンギヤ２２との間に設けられている。
【００１８】
直結クラッチ２９を解放して逆転ブレーキ２８を締結すると、トルクコンバータ３から入力される駆動力が逆転されかつ減速されて駆動プーリ３１へ伝達され、従動プーリ３２及び差動装置４０を介して出力軸４１，４２がエンジン回転方向と同一方向に駆動されるため、前進駆動状態となる。逆に、逆転ブレーキ２８を解放して直結クラッチ２９を締結すると、遊星歯車装置２１のキャリア２５とサンギヤ２２とが一体に回転するので、トルクコンバータ３から入力された駆動力がそのまま駆動プーリ３１へ伝達され、従動プーリ３２及び差動装置４０を介して出力軸４１，４２がエンジン回転方向と逆方向に駆動され、後退駆動状態となる。
【００１９】
変速機構３０を構成する駆動プーリ３１は、駆動軸１１上に一体に固定された固定シーブ３１ａと、駆動軸１１上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ３１ｂと、可動シーブ３１ｂの背後に設けられた油圧サーボ３２とを備えている。油圧サーボ３２に供給される油圧を制御することにより、変速制御が実施される。従動プーリ３３は、従動軸１２上に一体に固定された固定シーブ３３ａと、従動軸１２上に軸方向移動自在に、かつ一体回転可能に支持された可動シーブ３３ｂと、可動シーブ３３ｂの背後に設けられた油圧サーボ３４とを備えている。油圧サーボ３４に供給される油圧を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト推力が与えられる。
【００２０】
従動軸１２の一端部はエンジン１側に向かって延び、この一端部に出力ギヤ１３が固定されている。出力ギヤ１３は差動装置４０の第１リングギヤ４３に噛み合っており、差動装置４０から左右に延びる出力軸４１，４２に動力が分配される。差動装置４０には、第１リングギヤ４３より小径な第２リングギヤ４４が、第１リングギヤ４３よりエンジン側であって、本体ケース５の端面よりエンジン側に突出した位置に設けられている。第２リングギヤ４４には、後述する電動モータ５０から減速ギヤ機構６０及びモータ動力断続用の油圧クラッチ７０を介して動力が伝達される。出力軸４２は出力軸４１より長く、エンジン１の側部に沿って延びている。出力軸４１，４２の端部には、それぞれジョイント４５，４６を介して等長ドライブシャフト４７，４８が接続され、各ドライブシャフト４７，４８の端部に駆動輪（図示せず）が連結されている。
【００２１】
図５，図６に示すように、電動モータ５０のモータ軸５０ａが突出する一端部に設けた取付座５１は、コンバータハウジング６に複数本のボルト５２によって締結され、電動モータ５０はコンバータハウジング６に横向きで固定されている。なお、後述するギヤカバー１４を間にしてコンバータハウジング６と取付座５１とをボルト５２で締結してもよい。電動モータ５０の一端面から所定距離離れた位置には、リテーナ５３の一端部がボルト５４ａによって締結されている。リテーナ５３の締結位置は、好ましくは電動モータ５０の重心位置又はそれより自由端側がよい。リテーナ５３の他端部は、出力軸４２を支える等長ドライブシャフト用ブラケット５５にボルト５４ｂによって締結されている。ブラケット５５はベアリング５６を介して出力軸４２を回転自在に支持しており、ブラケット５５の一端部はエンジン１（シリンダブロック）の側面にボルト５７によって締結されている。そのため、ブラケット５５は、出力軸４２を支えるとともに、リテーナ５３を介して電動モータ５０の荷重の一部を支える機能を有する。
【００２２】
ハイブリッド車用の電動モータ５０は数十ｋｇにもなる重量物であり、その一端面だけをコンバータハウジング６に締結しただけでは、繰り返し振動等が加わったとき、コンバータハウジング６の耐久性を低下させる恐れがあるが、上記のように電動モータ５０の荷重の一部をリテーナ５３，ブラケット５５を介してエンジン１によって支持することで、コンバータハウジング６に作用する荷重を軽減でき、耐久性の向上を図ることができる。また、等長ドライブシャフト用ブラケット５５を利用して電動モータ５０を支持しているので、モータ専用の支持ブラケットを必要とせず、低コストでモータ５０を支持できる。なお、図５ではリテーナ５３を電動モータ５０の軸方向ほぼ中間部に固定した例を示したが、電動モータ５０の自由端側に近い位置に固定してもよい。また、リテーナ５３とブラケット５５とを一部品で構成してもよい。つまり、ブラケット５５にモータ支持部を一体に形成してもよい。
【００２３】
コンバータハウジング６の差動装置４０を収容したデフ収容部６ａの斜め上部には、拡張ケース部６ｂが一体に形成されており、この拡張ケース部６ｂの開口部をギヤカバー１４で閉じることにより、内部に減速ギヤ機構６０、油圧クラッチ７０及びモータ動力制御用油圧制御装置９０を収容する第２収容室Ｓ２が形成されている。つまり、第２収容室Ｓ２は、デフ収容部６ａの内部に形成されたデフ収容室Ｓ３より上部に形成されている。なお、この例では第２収容部Ｓ２に減速ギヤ機構６０、油圧クラッチ７０及びモータ動力制御用油圧制御装置９０を一緒に収容したが、モータ動力制御用油圧制御装置９０を減速ギヤ機構６０及び油圧クラッチ７０とは別の収容室に配置してもよい。この場合には、例えば減速ギヤ機構６０と油圧クラッチ７０とを差動装置４０が収容されたデフ収容室Ｓ３内に配置してもよい。
【００２４】
減速ギヤ機構６０は、図３，図４に示すように、電動モータ５０のモータ軸５０ａと同軸上でスプライン結合された第１減速軸６１と、第１減速軸６１に対して平行に配置された第２減速軸６２とを備えている。なお、モータ軸５０ａと第１減速軸６１とを一部品で構成してもよい。第１減速軸６１には第１減速ギヤ６１ａが一体に形成されており、この第１減速ギヤ６１ａはそれより大径な第２減速ギヤ６３と噛み合っている。第２減速ギヤ６３は、第２減速軸６２にスプライン嵌合された内輪部材６４上にワンウエイクラッチ６５を介して支持されている。第２減速ギヤ６３はワンウエイクラッチ６５の外輪を兼ねている。ワンウエイクラッチ６５の両側には一対のベアリング６６が設けられ、これらベアリング６６によって第２減速ギヤ６３は安定に支持されている。ワンウエイクラッチ６５は、電動モータ５０から差動装置４０へのみ動力を伝達するものであり、内輪部材６４が第２減速ギヤ６３より高速回転する時にはフリーとなる。第２減速ギヤ６３には油圧クラッチ７０のクラッチハブ７１が一体に形成されている。第２減速軸６２には油圧クラッチ７０のクラッチドラム７２がスプライン固定され、このクラッチドラム７２の内部にピストン７３が配置されている。クラッチハブ７１とクラッチドラム７２との間には、上記ピストン７３によって締結，解放される複数のクラッチ板７４が配置されている。
【００２５】
上記のように電動モータ５０と差動装置４０との間にワンウエイクラッチ６５と油圧クラッチ７０とを並列に配置したので、アイドルストップ等で油圧が発生していない状態から発進する場合には、電動モータ５０の動力をワンウエイクラッチ６５を介して差動装置４０に伝達し、電動モータ５０によって発進できる。また、走行中に油圧が発生している場合には、油圧クラッチ７０を係合して減速時の回生を行い、さらに高速走行時には油圧クラッチ７０を切ることで、電動モータ５０の空転を防止できる。また、ワンウエイクラッチ６５を第２減速ギヤ６３の内側に配置し、第２減速ギヤ６３に油圧クラッチ７０のクラッチハブ７１を形成してあるので、コンパクトで簡素な減速ギヤ機構６０を構成できる。また、この実施例では減速ギヤ機構６０として２本の減速軸６１，６２を用い、電動モータ５０と差動装置４０との間で２段階の減速を行うように構成したので、電動モータ５０としてより小型のモータを使用できるとともに、電動モータ５０のみで発進が可能となる。なお、アイドルストップを実施しない場合には、ワンウエイクラッチ６５を省略することができる。
【００２６】
第２減速軸６２の一端部は差動装置４０を収容したデフ収容部６ａ内に挿入されており、この端部に第２リングギヤ４４と噛み合う出力ギヤ６７が形成されている。この例では、変速機の出力ギヤ１３が第１リングギヤ４３に噛み合い、電動モータ５０からの動力伝達用の出力ギヤ６７が第１リングギヤ４３とは別の第２リングギヤ４４に噛み合う例を示したが、第２リングギヤ４４を省略し、第１リングギヤ４３に両方の出力ギヤ１３，６７が噛み合うように構成してもよい。なお、出力ギヤ６７が本体ケース５よりエンジン側に突出した第２リングギヤ４４と噛み合う場合には、本体ケース５をエンジン車とハイブリッド車とで共通化できる利点がある。
【００２７】
図２，図６に示すように、差動装置４０の出力軸４１，４２はエンジン出力軸２の後方の斜め下方に配置され、第２収容室Ｓ２はトルクコンバータ３を収容したコンバータハウジング６の後部でかつ差動装置４０の上方に配置されている。電動モータ５０のモータ軸５０ａ（第１減速軸６１）はエンジン１の後側側部であって差動装置４０より上方に配置され、第２減速軸６２はモータ軸５０ａ（第１減速軸６１）と差動装置４０の出力軸４１，４２との上下方向中間位置に配置されている。そして、第２収容室Ｓ２はエンジン１の高さを超えない位置に配置されている。このように、エンジン１及び差動装置４０に対して、電動モータ５０及び減速ギヤ機構６０を配置することで、電動モータ５０をできるだけエンジン１に近づけることができ、空きスペースを有効利用して電動モータ５０及び減速ギヤ機構６０等をコンパクトに配置できる。また、電動モータ５０の駆動力を減速ギヤ機構６０を介して差動装置４０へ伝達するので、小型のモータを使用でき、一層コンパクトに構成できる。このような構成は、限られたエンジンルーム内に収容されるＦＦ車をベースとしたハイブリッド車の駆動装置として好適である。
【００２８】
図２，図３に示すように、コンバータハウジング６には第１プラグ８０が固定され、減速ギヤ機構６０に潤滑油を供給するための配管８１が接続されている。ギヤカバー１４には第２プラグ８２が固定されており、油圧クラッチ７０への供給油圧の元圧を供給するための配管８３が接続されている。配管８１，８３は本体ケース５の側壁に設けられた油圧検出口８４，８５にそれぞれ接続されている。これら油圧検出口８４，８５は油圧チェックのために、エンジン車用の無段変速機Ａに既に備えられたものである。一方の油圧検出口８４からはトルクコンバータ３のロックアップＯＮ圧が出力され、他方の油圧検出口８５からは逆転ブレーキ２８の供給油圧Ｐｂが出力されている。第１プラグ８０に供給された潤滑油は、潤滑油路８６を通って第２減速軸６２の軸心穴８７に供給され、第２収容室Ｓ２内に収容されたワンウエイクラッチ６５やベアリング、ギヤ等を潤滑している。第２収容室Ｓ２は差動装置４０より上部に配置されているので、第２収容室Ｓ２に溜まった潤滑油は重力によって、コンバータハウジング６に形成された通路（図示せず）を通り、デフ収容室Ｓ３へ戻される。第２プラグ８２に供給された油圧Ｐｂは、第２収容室Ｓ２に収容されたモータ動力制御用油圧制御装置９０に導かれる。
【００２９】
図３，図７，図８に示すように、モータ動力制御用油圧制御装置９０は、ギヤカバー１４に固定されたバルブボデー９１と、３本のバルブ９２〜９４とを備えているが、ポンプ等の独自の油圧源は備えていない。第１のバルブ９２は変速制御用油圧制御装置１６から配管８３を介して供給された油圧Ｐｂを一定のモジュレータ圧Ｐｍに調圧するモジュレータバルブであり、第２のバルブ９３はモジュレータ圧を調整して電気信号に比例した信号圧Ｐｓを出力するリニアソレノイドバルブであり、第３のバルブ９４は変速制御用油圧制御装置１６から供給された油圧Ｐｂを油圧クラッチ７０へ給排するコントロールバルブである。リニアソレノイドバルブ９３の信号圧Ｐｓはコントロールバルブ９４の信号ポート９４ａに供給され、コントロールバルブ９４を切り替え制御する。上述のモータ動力制御用油圧制御装置９０はハイブリッド車専用であり、エンジン車用の変速制御用油圧制御装置１６に追加されるものである。上記のように減速ギヤ機構６０と油圧クラッチ７０とバルブボデー９１とが１つの収容室Ｓ２にまとめて配置されているため、コンパクトに構成できるとともに、バルブボデー９１が油圧クラッチ７０の近くに配置されるので、油路が短くなり、油圧クラッチ７０の応答性が向上する。そのため、電動モータ５０の動力制御を精度よく行うことができる。バルブボデー９１が減速ギヤ機構６０より上部に配置されているので、バルブボデー９１から排出されたドレーン油が減速ギヤ機構６０の上に落下し、潤滑に利用できる。
【００３０】
上述のように、油圧クラッチ７０の元圧Ｐｂとして、変速制御用油圧制御装置１６から前進時に締結される逆転ブレーキ２８の油圧が供給されている。元圧Ｐｂとして変速制御用油圧制御装置１６からライン圧を導くことも可能であるが、無段変速機の場合、ライン圧はベルト推力を得るための従動側油圧サーボ３４への供給油圧を兼ねるので、非常に高い油圧であり、この高いライン圧を油圧クラッチ７０に適した油圧まで大きく減圧する必要があり、しかもライン圧の油路途中から油圧を取り出すと、無段変速機の油圧供給に影響を与える可能性がある。これに対し、前進時に締結される逆転ブレーキ２８の供給油圧は、油圧クラッチ７０の必要油圧と略同レベルの油圧であると同時に、逆転ブレーキ２８の供給油圧は行き止まりの圧であるので、ライン圧に影響を及ぼすことがない。また、減速ギヤ機構６０の潤滑系の油圧として、ロックアップＯＮ圧を利用しているが、ロックアップＯＮ圧はその先が潤滑系統に流れるので、これを減速ギヤ機構６０に利用しても、何ら変速機本体に影響を及ぼさない。
【００３１】
上記実施例では、逆転ブレーキ２８が前進時に締結され、油圧クラッチ７０への供給油圧の元圧として逆転ブレーキ２８への供給油圧を利用したが、直結クラッチ２９が前進時に締結される変速機の場合には、油圧クラッチ７０への供給油圧の元圧として直結クラッチ２９への供給油圧を利用してもよい。さらに、変速制御用油圧制御装置１６に与える影響を小さくできる場合には、ライン圧やその他の油圧を利用することも可能である。
【００３２】
ここで、上記構成よりなるハイブリッド自動車の作動を説明する。高速走行時には、エンジン１による走行が選択され、エンジン１の動力はトルクコンバータ３、変速機構３０を介して差動装置４０へ伝達され、出力軸４１，４２を介して車輪が駆動される。このとき、モータ動力断続用油圧クラッチ７０は解放しているので、電動モータ５０は追随回転せず、許容回転数の限界を超えることがない。走行途中で減速する場合には、油圧クラッチ７０を係合することで、差動装置４０と電動モータ５０とを接続し、電動モータ５０を発電機として作用させてエネルギー回生を行う。回生された電気エネルギーはバッテリに蓄えられる。なお、渋滞路のような低速走行時には、エンジン１を停止し、電動モータ５０によって走行することもできるし、エンジン１による走行時に電動モータ５０による駆動力を付与することで、燃費の向上や排気ガスの低減を行うこともできる。
【００３３】
燃費および環境性能の向上のため、アイドルストップ制御を行う場合がある。その場合、エンジンが停止しているため、オイルポンプ９が油圧を発生しておらず、逆転ブレーキ２８だけでなくモータ動力断続用油圧クラッチ７０も締結できず、発進できない。これに対し、本実施例のように電動モータ５０と差動装置４０との間にワンウエイクラッチ６５を設けた場合には、電動モータ５０を駆動すれば、その動力がワンウエイクラッチ６５を介して差動装置４０に即座に伝達されるため、電動モータ５０によって発進することが可能になる。やがてエンジン１が始動してオイルポンプ９が油圧を発生するようになれば、逆転ブレーキ２８を締結してエンジン動力によって走行を行い、電動モータ５０を停止させればよい。
【００３４】
上記のようにワンウエイクラッチ６５を設けることで、油圧が発生していない状態でも電動モータ５０による発進を行うことができるが、それだけでなく、エンジン１による走行と電動モータ５０による走行との動力伝達を円滑に切り替える機能も有する。例えばアイドルストップ状態からの発進時には電動モータ５０によって発進し、車速が上昇すればエンジン１による走行に切り替えるが、その際に油圧クラッチ７０を急に切ると、切替ショックを伴う可能性がある。これに対し、ワンウエイクラッチ６５を設けることで、電動モータ５０による走行からエンジン１による走行への切り替わりに際して、エンジン側（内輪）の回転速度が電動モータ側（外輪）の回転速度より高くなると、ワンウエイクラッチ６５が自動的にフリーになるので、ショックのない円滑な動力の切り替えが可能である。逆に、エンジン１による走行から電動モータ５０による走行への切り替わりに際しても、電動モータ側（外輪）の回転速度がエンジン側（内輪）の回転速度より高くなると、ワンウエイクラッチ６５が自動的にロックするので、ショックのない切り替えが可能になる。
【実施例２】
【００３５】
図９は本発明における駆動装置の第２実施例を示し、第１実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。第１実施例では減速ギヤ機構６０として平行な２本の減速軸６１，６２を用い、電動モータ５０と差動装置４０との間で２段階の減速を行うように構成したが、第２実施例では電動モータ５０のモータ軸５０ａと同軸に配置された減速軸１００を使用し、この減速軸１００に固定された出力ギヤ１０１を差動装置４０の第２リングギヤ４４に噛み合わせることで、１段の減速を行うものである。モータ軸５０ａと減速軸１００との間にはワンウエイクラッチ６５と油圧クラッチ７０とが並列に設けられている。この場合には、減速比は小さくなるが、減速ギヤ機構をよりコンパクトに構成できる。なお、第２リングギヤ４４を省略し、出力ギヤ１０１を差動装置４０の第１リングギヤ４３に噛み合わせてもよい。
【実施例３】
【００３６】
図１０は本発明における駆動装置の第３実施例を示し、第１実施例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。第１実施例では、アイドルストップなどの油圧が発生しない状態から電動モータ５０で発進する場合のために、ワンウエイクラッチ６５を設けたが、この実施例ではワンウエイクラッチを省略し、電動モータ５０によって駆動される電動ポンプ１１０を別に設けたものである。アイドルストップ状態では、電動ポンプ１１０によって油圧を発生させ、逆転ブレーキ２８又は油圧クラッチ７０を締結することができる。電動ポンプ１１０によって発生した油圧を油圧クラッチ７０の元圧として利用した場合には、油圧クラッチ７０に変速制御用油圧制御装置１６から油圧を供給する必要はない。
【００３７】
本発明は上記実施例に限定されるものではない。上記実施例では、電動モータを変速機ケースのエンジン側に配置した例を示したが、変速機ケースの反エンジン側に配置することもできる。この場合には、第２収容室をコンバータハウジングとカバーとの間ではなく、本体ケースとカバーとの間に形成することもできる。
【００３８】
本発明における変速機とは無段変速機に限るものではなく、一般の有段式自動変速機であってもよい。自動変速機の場合も、油圧制御装置や本体ケースが複雑な構造であるため、これら部品を共通化することで、安価なハイブリッド自動車を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明にかかるハイブリッド自動車の駆動装置の一例を示す概略骨格図である。
【図２】エンジン側から見た変速機ケースの側面図である。
【図３】図１に示す駆動装置の差動装置と電動モータ駆動機構の具体例を示す断面図である。
【図４】図３の要部の拡大図である。
【図５】電動モータの取付状態を示す車両後方からみた側面図である。
【図６】電動モータの取付状態を示す車両右側方からみた側面図である。
【図７】図１に示す駆動装置のモータ動力制御用油圧制御装置を示す断面図である。
【図８】モータ動力制御用油圧制御装置の油圧回路図である。
【図９】本発明の第２実施例の概略骨格図である。
【図１０】本発明の第３実施例の概略骨格図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ エンジン
２ エンジン出力軸
３ トルクコンバータ
４ 変速機ケース
５ 本体ケース
６ コンバータハウジング
１０ 入力軸
１３ 出力ギヤ
１６ 変速制御用油圧制御装置
２０ 前後進切替装置
２８ 逆転ブレーキ
２９ 直結クラッチ
３０ 変速機構
４０ 差動装置
４１，４２ 出力軸
４３ 第１リングギヤ
４４ 第２リングギヤ
５０ 電動モータ
６０ 減速ギヤ機構
６５ ワンウエイクラッチ
７０ 油圧クラッチ
９０ モータ動力制御用油圧制御装置
Ｓ１ 第１収容室（変速機構収容室）
Ｓ２ 第２収容室（モータ駆動機構収容室）
Ｓ３ デフ収容室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、エンジンから駆動力が入力される変速機と、この変速機から駆動力が伝達され、車輪へ分配する差動装置と、上記変速機からの駆動力とは別に駆動力を上記差動装置へ伝達する電動モータとを備えたハイブリッド自動車において、
上記電動モータの回転を減速して上記差動装置へ伝える減速ギヤ機構と、
上記電動モータと上記差動装置との間の動力断続用の油圧クラッチと、
上記油圧クラッチへの供給油圧を制御するためのモータ動力制御用油圧制御装置とを備え、
上記モータ動力制御用油圧制御装置は上記変速機の変速機構を制御するための変速制御用油圧制御装置と独立して変速機ケース内に設けられていることを特徴とするハイブリッド自動車の駆動装置。
【請求項２】
上記減速ギヤ機構と油圧クラッチとモータ動力制御用油圧制御装置とが、変速機ケースの内部であって、上記差動装置を収容したデフ収容室より上部に設けられたモータ駆動機構収容室内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車の駆動装置。
【請求項３】
上記変速機ケースは、上記変速機構及び変速制御用油圧制御装置を収容する変速機構収容室が形成された本体ケースと、トルクコンバータを収容するコンバータハウジングとを備えており、上記モータ駆動機構収容室は上記コンバータハウジングに形成されていることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド自動車の駆動装置。
【請求項４】
上記差動装置の出力軸はエンジンの出力軸の斜め下方に配置され、上記電動モータは上記エンジンの側方であって上記差動装置の上方に配置され、
上記減速ギヤ機構は、上記電動モータのモータ軸と同軸で結合された第１減速軸と、この第１減速軸に対して平行で非同軸に配置された第２減速軸とを備え、
上記第１減速軸と第２減速軸には互いに噛み合う第１減速ギヤと第２減速ギヤとがそれぞれが設けられ、
上記第２減速軸に設けられた出力ギヤが上記差動装置のリングギヤに噛み合っており、
上記第２減速軸は電動モータのモータ軸と差動装置の出力軸との上下方向中間位置に配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載のハイブリッド自動車の駆動装置。
【請求項５】
上記モータ動力制御用油圧制御装置は専用の油圧源を持たず、上記変速制御用油圧制御装置から上記モータ動力制御用油圧制御装置へ油圧を供給する油路が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のハイブリッド自動車の駆動装置。
【請求項１】
エンジンと、エンジンから駆動力が入力される変速機と、この変速機から駆動力が伝達され、車輪へ分配する差動装置と、上記変速機からの駆動力とは別に駆動力を上記差動装置へ伝達する電動モータとを備えたハイブリッド自動車において、
上記電動モータの回転を減速して上記差動装置へ伝える減速ギヤ機構と、
上記電動モータと上記差動装置との間の動力断続用の油圧クラッチと、
上記油圧クラッチへの供給油圧を制御するためのモータ動力制御用油圧制御装置とを備え、
上記モータ動力制御用油圧制御装置は上記変速機の変速機構を制御するための変速制御用油圧制御装置と独立して変速機ケース内に設けられていることを特徴とするハイブリッド自動車の駆動装置。
【請求項２】
上記減速ギヤ機構と油圧クラッチとモータ動力制御用油圧制御装置とが、変速機ケースの内部であって、上記差動装置を収容したデフ収容室より上部に設けられたモータ駆動機構収容室内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車の駆動装置。
【請求項３】
上記変速機ケースは、上記変速機構及び変速制御用油圧制御装置を収容する変速機構収容室が形成された本体ケースと、トルクコンバータを収容するコンバータハウジングとを備えており、上記モータ駆動機構収容室は上記コンバータハウジングに形成されていることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド自動車の駆動装置。
【請求項４】
上記差動装置の出力軸はエンジンの出力軸の斜め下方に配置され、上記電動モータは上記エンジンの側方であって上記差動装置の上方に配置され、
上記減速ギヤ機構は、上記電動モータのモータ軸と同軸で結合された第１減速軸と、この第１減速軸に対して平行で非同軸に配置された第２減速軸とを備え、
上記第１減速軸と第２減速軸には互いに噛み合う第１減速ギヤと第２減速ギヤとがそれぞれが設けられ、
上記第２減速軸に設けられた出力ギヤが上記差動装置のリングギヤに噛み合っており、
上記第２減速軸は電動モータのモータ軸と差動装置の出力軸との上下方向中間位置に配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載のハイブリッド自動車の駆動装置。
【請求項５】
上記モータ動力制御用油圧制御装置は専用の油圧源を持たず、上記変速制御用油圧制御装置から上記モータ動力制御用油圧制御装置へ油圧を供給する油路が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のハイブリッド自動車の駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２３９１２４（Ｐ２００８−２３９１２４Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８６５１７（Ｐ２００７−８６５１７）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
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