ハイブリッド駆動装置
【課題】コストアップを招くことなく、回生時のモータ/ジェネレータの効率を向上させること。
【解決手段】ハイブリッド駆動装置は、エンジン１と、歯車式多段変速機２と、発進クラッチ３と、モータ/ジェネレータ４と、を備える。モータ/ジェネレータ４から両軸方向に延びるロータ軸４１を、クランク軸１５および変速機入力軸２１に対して平行な並列配置とする。ロータ軸４１のうち第１ロータ軸端部４１ａと、クランク軸１５を、第１ギヤ列５と第１ワンウェイクラッチ７により断接可能に駆動連結する。ロータ軸４１のうち第２ロータ軸端部４１ｂと、変速機入力軸２１を、第２ギヤ列６と第２ワンウェイクラッチ８により断接可能に駆動連結する。第１ギヤ列５を、エンジンクランクギヤ５２と第１モータギヤ５１とで構成する。第２ギヤ列６を、リバースギヤ２１ｆとリバースカウンターギヤ２３と追加カウンターギヤ６２と第２モータギヤ６１とで構成する。
【解決手段】ハイブリッド駆動装置は、エンジン１と、歯車式多段変速機２と、発進クラッチ３と、モータ/ジェネレータ４と、を備える。モータ/ジェネレータ４から両軸方向に延びるロータ軸４１を、クランク軸１５および変速機入力軸２１に対して平行な並列配置とする。ロータ軸４１のうち第１ロータ軸端部４１ａと、クランク軸１５を、第１ギヤ列５と第１ワンウェイクラッチ７により断接可能に駆動連結する。ロータ軸４１のうち第２ロータ軸端部４１ｂと、変速機入力軸２１を、第２ギヤ列６と第２ワンウェイクラッチ８により断接可能に駆動連結する。第１ギヤ列５を、エンジンクランクギヤ５２と第１モータギヤ５１とで構成する。第２ギヤ列６を、リバースギヤ２１ｆとリバースカウンターギヤ２３と追加カウンターギヤ６２と第２モータギヤ６１とで構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンとモータ/ジェネレータと歯車式多段変速機とを組み合わせたハイブリッド駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの始動性と発電効率の向上を狙ってエンジンとモータ/ジェネレータと歯車式多段変速機とを組み合わせたハイブリッド駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１の図１に記載されたハイブリッド駆動装置は、遊星ギヤで減速したモータ/ジェネレータにより第１ワンウェイクラッチを介してエンジン出力軸を駆動する。また、歯車式多段変速機の中空変速機入力軸と、モータ/ジェネレータの出力との間でのトルクのやり取りは、遊星ギヤと第２ワンウェイクラッチを介して行う構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７４９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のハイブリッド駆動装置にあっては、モータ/ジェネレータの出力を、中空に形成された変速機の入力軸に内装された駆動軸を介してエンジンに伝達する構造となっている。このため、エンジンとモータ/ジェネレータのトルクの伝達経路が長くなるとともに、変速機の入力軸を中空構造として、エンジン出力軸である駆動軸と変速機の入力軸とを同芯２軸構造にする必要がある。この結果、コストアップを招くという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、コストアップを小さく抑えることができるハイブリッド駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド駆動装置は、
エンジンと、
入力軸と出力軸の間で複数の変速比の切り替えが可能な歯車式多段変速機と、
前記エンジンのクランク軸と前記入力軸のトルク伝達を断接するクラッチと、
ロータとステータを有し、力行と回生を行うモータ/ジェネレータと、
を備えたものを前提とする。
このハイブリッド駆動装置において、
前記クランク軸と前記入力軸を、前記クラッチを介して直列に配置した。
前記モータ/ジェネレータを前記クラッチに対して前記変速機側に配置した。
前記ロータのロータ軸を、前記ロータの両端から突出させるとともに、前記クランク軸および前記入力軸に対して平行な並列配置とした。
前記ロータ軸のうちエンジン側に突出させた第１ロータ軸端部と、前記エンジンのクランク軸と、を第１ギヤ列と第１クラッチにより断接可能に駆動連結した。
前記ロータ軸のうち前記第１ロータ軸端部とは反対側に突出させた第２ロータ軸端部と、前記入力軸と、を第２ギヤ列と第２クラッチにより断接可能に駆動連結した。
前記第１ギヤ列は、
前記クランク軸に配置されたエンジンクランクギヤと、
前記第１ロータ軸端部に配置されるとともに前記エンジンクランクギヤと噛み合う第１モータギヤとで構成した。
前記第２ギヤ列は、
前記入力軸に配置されるとともに、前記入力軸と同期回転するリバースギヤと、
前記リバースギヤと噛み合うとともに、前記入力軸に入力されるトルクを前記出力軸に回転方向を変換して伝達するリバースカウンターギヤと、
前記リバースカウンターギヤと噛み合う追加カウンターギヤと、
前記第２ロータ軸端部に配置されるとともに、前記追加カウンターギヤと噛み合う第２モータギヤとで構成とで構成した。
【発明の効果】
【０００８】
このように、モータ/ジェネレータのロータ軸のうち、エンジン側にある第１ロータ軸端部を、エンジンのクランク軸に第１ギヤ列と第１クラッチで駆動連結するとともに、エンジン側とは反対側に突出させた第２ロータ軸端部と、変速機の入力軸とを第２ギヤ列と第２クラッチで駆動連結した。このため、従来技術の構成のように、中空にした変速機の入力軸の中を通して、エンジンの駆動軸をエンジンの反対側に持っていかなくても、モータ/ジェネレータのトルクをエンジンに伝達することができ、トルクの伝達経路を短くすることができる。これにより、エンジン出力軸である駆動軸と中空円筒状の変速機入力軸とを同芯２軸構造とする必要がなくなり、コストアップを抑制することができる。
また、本発明では、車両の運動エネルギーを回生エネルギーとして回収する場合、変速機の入力軸とモータ/ジェネレータとを第２ギヤ列で駆動連結しているので、駆動輪から変速機の出力軸と入力軸を介して伝達されたトルクが、モータ/ジェネレータに入力されることとなる。このため、回生時に変速機の変速比を制御すれば、モータ/ジェネレータの回転速度を車速に応じて制御することができ、トルクの伝達経路で回転数を変えるための遊星歯車等を設けなくても、モータ/ジェネレータの回生時の効率を向上させることができる。
また、本発明では、力行と回生でモータ/ジェネレータの回転方向を同じにしている。これにより、例えば、コースト状態で回生しているときに、ドライバーの踏み込みが有り、力行に移行する場合にも、モータ/ジェネレータの回転方向を変える必要がなくなり、速やかに回生から力行へ移行することができる。
一方、力行は、クランク軸を介してトルクが伝達されるため、入力軸とロータ軸の軸間がギヤ比などの関係で大きくなってしまう場合がある。この場合、回生時のトルク伝達経路には、ロータ軸と入力軸の間にトルクを伝達するための中間軸を設ける必要がある。
しかし、モータ/ジェネレータは、力行と回生で回転を同じにするため、中間軸を入れてしまうと回転方向を戻すために更なる中間軸が必要となってしまう。
そこで、本発明は、リバースギヤとリバースカウンターギヤを、ロータ軸と入力軸とを駆動連結させるための第２ギヤ列とした。リバースカウンターギヤは、後進段を形成するためのギヤで、入力軸に伝達されたトルクを出力軸に伝達する際に、回転方向を変換している。このリバースカウンターギヤを第２ギヤ列の一部として構成したために、追加カウンターギヤという１つのギヤを加えるだけで、モータ/ジェネレータの力行と回生の回転方向を合わせることができる。つまり、モータ/ジェネレータの力行と回生の回転方向を合わせるとき、軸間が広がって中間軸が必要となっても、新たに追加する中間軸を減らせるところに特徴がある。
この結果、コストアップを招くことなく、回生時のモータ/ジェネレータの効率を向上させることができるとともに、新たに追加する中間軸を減らしながら、モータ/ジェネレータの力行と回生の回転方向を同じにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１のハイブリッド駆動装置が適用されたＦＦハイブリッド車両の駆動系を示す全体構成図である。
【図２】実施例１のハイブリッド駆動装置における第１ギヤ列を示す図１のＡ方向矢視図である。
【図３】実施例１のハイブリッド駆動装置における第２ギヤ列を示す図１のＢ方向矢視図である。
【図４】実施例１のハイブリッド駆動装置に用いられる発進クラッチの一例を示す概略図である。
【図５】実施例１のハイブリッド駆動装置に用いられるシフトアクチュエータの一例を示す概略図である。
【図６】実施例１のハイブリッド駆動装置における第１ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用を示す作用説明図である。
【図７】実施例１のハイブリッド駆動装置における第２ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用を示す作用説明図である。
【図８】実施例２のハイブリッド駆動装置が適用されたＦＦハイブリッド車両の駆動系を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のハイブリッド駆動装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１および実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１のハイブリッド駆動装置が適用されたＦＦハイブリッド車両の駆動系を示す。図２および図３は、実施例１のハイブリッド駆動装置における第１ギヤ列と第２ギヤ列を示す。以下、図１〜図３に基づきハイブリッド駆動系の全体構成を説明する。
【００１２】
実施例１のハイブリッド駆動装置が適用された駆動系は、図１に示すように、エンジン１と、歯車式多段変速機２と、発進クラッチ３（クラッチ）と、モータ/ジェネレータ４と、第１ギヤ列５と、第２ギヤ列６と、第１ワンウェイクラッチ７（第１クラッチ）と、第２ワンウェイクラッチ８（第２クラッチ）と、終減速ギヤ列９と、ディファレンシャルギヤ１０と、左ドライブシャフト１１と、右ドライブシャフト１２と、左前輪１３と、右前輪１４と、を備えている。
【００１３】
前記エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であり、図外のエンジンコントローラからのエンジン制御指令に基づいて、エンジン始動制御やスロットルバルブのバルブ開度制御やフューエルカット制御等が行われる。なお、エンジン１のクランク軸１５には、フライホイール１６が設けられている。
【００１４】
前記歯車式多段変速機２は、複数の変速段を車速やアクセル開度等に応じて自動的に切り替えるシングルクラッチ式自動ＭＴと呼ばれる変速機である。実施例１においては、前進５速/後退１速の変速段を持ち、油圧アクチュエータを用いることなくモータアクチュエータにより変速制御を行う油圧レス多段変速機を採用している。この歯車式多段変速機２は、平行２軸式多段変速機とも呼ばれ、クランク軸１５と同軸配置の変速機入力軸２１（入力軸）と、変速機入力軸２１に平行配置の変速機出力軸２２（出力軸）と、を備えている。
【００１５】
前記変速機入力軸２１は、１速ギヤ２１ａと３速ギヤ２１ｂと２速ギヤ２１ｃと４速ギヤ２１ｄと５速ギヤ２１ｅとリバースギヤ２１ｆを有し、各ギヤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆは、変速機入力軸２１に対し一体に、あるいは、変速機入力軸２１に対し一体的に固定して設けられる。
【００１６】
前記変速機出力軸２２は、１速選択ギヤ２２ａと３速選択ギヤ２２ｂと２速選択ギヤ２２ｃと４速選択ギヤ２２ｄと５速選択ギヤ２２ｅとリバース選択ギヤ２２ｆを有し、変速段の切り替えに応じて変速機出力軸２２への固定が選択される。
【００１７】
前記１速ギヤ〜５速ギヤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅと、１速選択ギヤ〜５速選択ギヤ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは、変速段毎に組み合わせた一対のギヤを常時噛み合い状態としている。但し、リバースギヤ２１ｆとリバース選択ギヤ２２ｆについては、回転方向を逆にするためのリバースカウンターギヤ２３を介して噛み合っている（図３参照）。そして、これら１速〜リバースの各変速段は、変速段選択装置２４により選択される。
【００１８】
前記変速段選択装置２４は、１−３ドグクラッチ機構２４ａと、１−３シフトフォーク２４ｂと、２−４ドグクラッチ機構２４ｃと、２−４シフトフォーク２４ｄと、５−Ｒドグクラッチ機構２４ｅと、５−Ｒシフトフォーク２４ｆと、を備えている。
【００１９】
前記１−３ドグクラッチ機構２４ａおよび１−３シフトフォーク２４ｂは、１速選択ギヤ２２ａと３速選択ギヤ２２ｂの間の位置に設定され、１速選択ギヤ２２ａまたは３速選択ギヤ２２ｂの変速機出力軸２２への固定を噛み合いにより選択する。
【００２０】
前記２−４ドグクラッチ機構２４ｃおよび２−４シフトフォーク２４ｄは、２速選択ギヤ２２ｃと４速選択ギヤ２２ｄの間の位置に設定され、２速選択ギヤ２２ｃまたは４速選択ギヤ２２ｄの変速機出力軸２２への固定を噛み合いにより選択する。
【００２１】
前記５−Ｒドグクラッチ機構２４ｅおよび５−Ｒシフトフォーク２４ｆは、５速選択ギヤ２２ｅとリバース選択ギヤ２２ｆの間の位置に設定され、５速選択ギヤ２２ｅまたはリバース選択ギヤ２２ｆの変速機出力軸２２への固定を噛み合いにより選択する。
【００２２】
前記発進クラッチ３は、クランク軸１５と変速機入力軸２１の間に介装され、クランク軸１５と変速機入力軸２１のトルク伝達を断接する乾式摩擦クラッチである。この発進クラッチ３は、図外の変速コントローラからモータアクチュエータへの制御指令に基づき、締結・開放が制御される。クランク軸１５と変速機入力軸２１とは、発進クラッチ３を介して直列に配置されている。この場合の直列とは、クランク軸１５の軸心が延在する方向に沿って、変速機入力軸２１の軸心が存在し、クランク軸１５の端面と変速機入力軸２１の端面が対向している状態を指し、クランク軸１５と変速機入力軸２１の軸心が同軸である必要はない。
【００２３】
前記モータ/ジェネレータ４は、ロータ軸４１と、永久磁石を埋設したロータ４２と、ステータコイルが巻き付けられたステータ４３と、を有する同期型モータ/ジェネレータである。このモータ/ジェネレータ４は、図外のバッテリからの電力供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（以下、この動作状態を「力行」と呼ぶ）、ロータ４２がエンジン１や左右前輪１３，１４から回転エネルギーを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、バッテリを充電することもできる（以下、この動作状態を「回生」と呼ぶ）。そして、モータ/ジェネレータ４から両軸方向に延びるロータ軸４１を、クランク軸１５および変速機入力軸２１に対し平行な並列配置としている。
【００２４】
前記第１ギヤ列５は、ロータ軸４１のうちエンジン側の第１ロータ軸端部４１ａと、エンジン１のクランク軸１５と、を駆動連結するギヤ列である。この第１ギヤ列５は、図１および図２に示すように、第１ロータ軸端部４１ａに固定された第１モータギヤ５１と、エンジン１からのクランク軸１５に固定され、第１モータギヤ５１に噛み合うエンジンクランクギヤ５２と、により構成される。
【００２５】
前記第２ギヤ列６は、ロータ軸４１のうち変速機入力軸側の第２ロータ軸端部４１ｂと、変速機入力軸２１の後端部、つまり、エンジン１からクランク軸方向に延在する変速機入力軸２１のうち、エンジン１から遠い側に位置する端部とを、連結駆動するギヤ列である。この第２ギヤ列６は、図１および図３に示すように、変速機入力軸２１に配置された各速ギヤの最後列に配置され、変速機入力軸２１と同期回転するリバースギヤ２１ｆと、このリバースギヤ２１ｆと噛み合うリバースカウンターギヤ２３と、第２ロータ軸端部４１ｂに固定された第２モータギヤ６１と、追加カウンター軸６３に固定され、第２モータギヤ６１とリバースカウンターギヤ２３に同時に噛み合う追加カウンターギヤ６２と、により構成される。
【００２６】
前記第１ワンウェイクラッチ７は、第１ロータ軸端部４１ａと第１ギヤ列５の第１モータギヤ５１の間に介装され、図示しないインナーレースと、アウターレースとにより構成されている。インナーレースは、第１ロータ軸端部４１ａに固定され、このインナーレースの回転数がアウターレースの回転数以上で回ろうとするときにのみ機械的な係合により締結するクラッチ（以下、単に、「モータ回転数がエンジン回転数以上のときにのみ機械的な係合により締結するクラッチ」と説明する。）である。なお、この第１ワンウェイクラッチ７は、インナーレース回転数がアウターレース回転数未満であるときは機械的な係合が解除されて空転する。これにより、モータ/ジェネレータ４とエンジン１との間のトルク伝達において、モータ/ジェネレータ４側からエンジン１側へのトルクのみが伝達される。
【００２７】
前記第２ワンウェイクラッチ８は、第２ロータ軸端部４１ｂと第２ギヤ列６の第２モータギヤ６１の間に介装され、図示しないアウターレースと、インナーレースとにより構成されている。インナーレースは、第２ロータ軸端部４１ｂに固定される。この場合、アウターレースの回転数がインナーレースの回転数以上で回ろうとするときにのみ機械的な係合により締結するクラッチ（以下、単に、「変速機入力軸回転数がモータ回転数以上のときにのみ機械的な係合により締結するクラッチ」と説明する。）である。なお、この第２ワンウェイクラッチ８は、アウターレースの回転数がインナーレースの回転数未満であるときは機械的な係合が解除されて空転する。これにより、歯車式多段変速機２とモータ/ジェネレータ４との間のトルク伝達において、歯車式多段変速機２側からモータ/ジェネレータ４側へのトルクのみが伝達される。
【００２８】
前記終減速ギヤ列９は、変速機出力軸２２の端部位置に設けられた変速機出力ギヤ９１と、変速機出力ギヤ９１に噛み合い、ディファレンシャルギヤ１０のデフケースを回転させる駆動出力減速ギヤ９２と、を有するギヤ列である。ディファレンシャルギヤ１０のデフケースへの駆動出力は左右に等配分され、左ドライブシャフト１１を経由して左前輪１３に伝達され、右ドライブシャフト１２を経由して右前輪１４に伝達される。
【００２９】
図４は、実施例１のハイブリッド駆動装置に用いられる発進クラッチ３の一例を示す。以下、図４に基づき発進クラッチ３の概略構成を説明する。
前記発進クラッチ３は、図４に示すように、クラッチプレート３１と、エンジン側プレッシャプレート３２と、変速機側プレッシャプレート３４と、を有して構成される。
【００３０】
前記クラッチプレート３１は、変速機入力軸２１の端部位置にスプライン嵌合されている。そして、クランク軸１５にスプライン嵌合された固定のエンジン側プレッシャプレート３２と、軸方向に移動可能な変速機側プレッシャプレート３４の間に挟み込まれて介装されている。つまり、３枚のプレート３１，３２，３４のうち、変速機側プレッシャプレート３４からの締結力を解除することで、クラッチ開放状態とする。そして、変速機側プレッシャプレート３４から締結力を与え、隙間を詰めて３枚のプレート３１，３２，３４を一体化することで、クラッチ締結状態とする。
【００３１】
前記発進クラッチ３に締結力を与えるモータアクチュエータは、油圧を一切使わずに駆動させるアクチュエータであり、モータ３５と、ボールスクリュー３６と、スプリング３７と、ローラ３８と、エンゲイジメントレバー３９と、を有して構成される。すなわち、モータ３５によりボールスクリュー３６を動かすことで、エンゲイジメントレバー３９の支点となるローラ３８が図４の上下方向に移動する。このエンゲイジメントレバー３９の支点移動により、スプリング３７による付勢力に基づく締結力を、第１プレッシャプレート３３と第２プレッシャプレート３４に対し与えるようにしている。このように、モータ３５からの出力を締結力としない仕組みを持つため、小さいモータ出力でも充分に発進クラッチ３に締結力を与えることができる利点を持つ。
【００３２】
図５は、実施例１のハイブリッド駆動装置に用いられるシフトアクチュエータの一例を示す。以下、図５に基づきシフトアクチュエータの概略構成を説明する。
前記シフトアクチュエータは、選択される変速段の位置に応じて１−３シフトフォーク２４ｂと２−４シフトフォーク２４ｄと５−Ｒシフトフォーク２４ｆを軸方向に移動させるもので、円筒ドラム２５とモータ機構２６とを有する。
【００３３】
前記円筒ドラム２５には、１−３シフトフォーク２４ｂの軸方向移動を案内する１−３シフトカム溝２５ａと、２−４シフトフォーク２４ｄの軸方向移動を案内する２−４シフトカム溝２５ｂと、５−Ｒシフトフォーク２４ｆの軸方向移動を案内する５−Ｒシフトカム溝２５ｃと、が円筒面に沿って形成されている。
【００３４】
前記モータ機構２６は、DCモータ２７を減速して円筒ドラム２５を選択される変速段の位置に応じて回す。この円筒ドラム２５の回動により、１−３シフトフォーク２４ｂと２−４シフトフォーク２４ｄと５−Ｒシフトフォーク２４ｆが、選択前の変速段から選択後の変速段に切り替えるように各シフトカム溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃに沿って軸方向に移動する。このように、１つのモータ機構２６により３つのシフトフォーク２４ｂ，２４ｄ，２４ｆを駆動する仕組みを持つため、シフトアクチュエータの構成を簡素化できる利点を持つ。
【００３５】
次に、作用を説明する。
実施例１のハイブリッド駆動装置における作用を、「ハイブリッド駆動構造の単純化作用」、「第１ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用」、「第２ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用」に分けて説明する。
【００３６】
［ハイブリッド駆動構造の単純化作用］
ハイブリッド駆動装置は、２つの駆動源を持つばかりでなく、様々な走行モードに対応してトルク伝達経路を切り替える構成とする必要がある。このため、複雑化や大型化が避けられないハイブリッド駆動構造を如何に単純化するかの工夫が必要である。以下、これを反映するハイブリッド駆動構造の単純化作用を説明する。
【００３７】
まず、特開２００４−７４９９０号公報の図１に記載されたハイブリッド駆動装置を比較例とする。この比較例は、歯車式多段変速機の変速機入力軸を、中空変速機入力軸とし、エンジン出力軸を中空変速機入力軸の内部から歯車式多段変速機の最後尾まで延長させている。そして、モータ/ジェネレータのロータ軸と、エンジン出力軸の後端部とを、第１ワンウェイクラッチと第１ギヤ列と遊星歯車を介して駆動連結している。さらに、モータ/ジェネレータのロータ軸と、中空変速機入力軸の途中位置に設けた２速用駆動ギヤとを、第２ワンウェイクラッチとギヤを介して駆動連結している。
【００３８】
上記構成により比較例では、遊星ギヤで減速したモータ/ジェネレータにより第１ワンウェイクラッチを介してエンジン出力軸を駆動する。また、歯車式多段変速機の中空変速機入力軸と、モータ/ジェネレータの出力との間でのトルクのやり取りは、２速用駆動ギヤと第２ワンウェイクラッチを介して行うようにしている。
【００３９】
しかしながら、比較例においては、モータ/ジェネレータの出力を、遊星ギヤを介してエンジン出力軸に伝達する構造を採用している。このため、遊星ギヤのスペースが必要であるし、エンジン出力軸と中空変速機入力軸を同芯２軸構造にする必要があるし、遊星ギヤのピニオン潤滑が必要である、等により構造が複雑化するし大型化する。この結果、エンジン車の駆動系に搭載されるエンジン／発進クラッチ／歯車式多段変速機をベースとし、これをハイブリッド駆動装置化しようとした場合、改造規模が大きくなり、コストアップを招くし、歯車式多段変速機の体格も大きくなる。
【００４０】
これに対し、実施例１では、エンジン車の駆動系に搭載されるエンジン１と発進クラッチ３と歯車式多段変速機２をベースとし、これをハイブリッド駆動装置化しようとした場合、図１の１点鎖枠Ｃに示すように、モータ/ジェネレータ４と、第１ギヤ列５と、第２ギヤ列６の一部と、第１ワンウェイクラッチ７と、第２ワンウェイクラッチ８と、を追加するだけで済む。
【００４１】
つまり、モータ/ジェネレータ４の第１ロータ軸端部４１ａとクランク軸１５を、第１ギヤ列５（第１モータギヤ５１、エンジンクランクギヤ５２）と第１ワンウェイクラッチ７により断接可能に駆動連結する。そして、モータ/ジェネレータ４の第２ロータ軸端部４１ｂと変速機入力軸２１とを、第２ギヤ列６（リバースギヤ２１ｆ、リバースカウンターギヤ２３、第２モータギヤ６１、追加カウンターギヤ６２）と第２ワンウェイクラッチ８により断接可能に駆動連結することでハイブリッド駆動装置化が達成される。この第２ギヤ列６のうち、リバースギヤ２１ｆとリバースカウンターギヤ２３は、後進段を構成するためギヤを、軸間調整のための中間ギヤとして共用することができる。
【００４２】
したがって、遊星ギヤの追加が必要な比較例に比べて改造規模が極めて小規模になり、コストアップが抑えられるし、比較例のように変速機入力軸を中空軸構造とする必要がないため、歯車式多段変速機２の体格も大きくならない。
【００４３】
さらに、モータ/ジェネレータ４のロータ軸４１の一端部である第１ロータ軸端部４１ａは、エンジン１のクランク軸１５に駆動連結される。一方、ロータ軸４１の他端部である第２ロータ軸端部４１ｂは、歯車式多段変速機２のリバースカウンターギヤ２３に駆動連結される。すなわち、ロータ軸４１の一端部から他端部までのスパンとして、歯車式多段変速機２の変速機入力軸２１の軸方向長さと同等、あるいは、変速機入力軸２１の軸方向長さ以上の長さが確保される。
【００４４】
したがって、クランク軸１５および変速機入力軸２１に対して平行な並列配置とされるモータ/ジェネレータ４を、細長い構造のモータ/ジェネレータ４とすることができる。このため、モータ/ジェネレータ４のロータ径を小さくすることができ、エンジン駆動時に負荷となるモータイナーシャ（ロータ径の４乗に比例する値）が小さく抑えられる。
【００４５】
上記のように、実施例１では、モータ/ジェネレータ４のロータ軸４１を、クランク軸１５および変速機入力軸２１に対して平行な並列配置とする。そして、第１ロータ軸端部４１ａとクランク軸１５を、第１ギヤ列５と第１ワンウェイクラッチ７により断接可能に駆動連結する。第２ロータ軸端部４１ｂと変速機入力軸２１の最後列に配置されるリバースギヤ２１ｆを、第２ギヤ列６（リバースギヤ２１ｆ、リバースカウンターギヤ２３、第２モータギヤ６１、追加カウンターギヤ６２）と第２ワンウェイクラッチ８により断接可能に駆動連結する構成を採用した。
この結果、コストアップを招くことなく、エンジン駆動時に負荷となるモータイナーシャが小さく抑えられる。
【００４６】
実施例１では、歯車式多段変速機２の変速機入力軸２１の最後列に配置され、変速機入力軸２１と同期回転するリバースギヤ２１ｆを用いる構成を採用した。
このリバースギヤ２１ｆは、図３に示すように、リバースカウンターギヤ２３を介してリバース選択ギヤ２２ｆに噛み合うギヤであり、リバースカウンターギヤ２３のギヤ軸は、変速機入力軸２１よりもモータ/ジェネレータ４側に配置することができる。このため、リバースカウンターギヤ２３の歯面は、モータ/ジェネレータ４側に突出する。したがって、トルクが伝達されるロータ軸４１と変速機入力軸２１との軸間距離が大きく一組のギヤ列でトルクを伝達することがレイアウト上困難であっても、エンジン１から最も離れた位置に配置されるリバースギヤ２１ｆを利用し、リバースカウンターギヤ２３を介してモータ/ジェネレータ４にトルクを伝達することで、第２ギヤ列６に追加する構成は、第２モータギヤ６１と追加カウンターギヤ６２の小径ギヤの組み合わせのみとなる。
つまり、実施例１の構成では、エンジン１の始動を行ったり、走行時の運動エネルギーを回収したりと、モータ/ジェネレータ４は、力行と回生の２つ動作状態があるが、走行状態によっては、力行から回生へ、回生から力行へと動作状態が移行することから、双方の回転方向が同一であることが求められる。このように、力行時と回生時でモータ/ジェネレータの回転方向を合わせつつ、ロータ軸４１と変速機入力軸２１の軸間距離を調整するために、中間軸を設けようとすると、中間軸が２つ必要になってしまう。
これに対し、実施例１では、その中間軸として、リバースカウンター軸２３を利用するようにしたため、既存の構成に対し、１つの追加カウンター軸６３と追加カウンターギヤ６２を加えるだけで、力行時と回生時のモータ/ジェネレータ４の回転方向を合わせることができる。つまり、モータ/ジェネレータ４の力行と回生の回転方向を合わせるとき、軸間が広がって中間軸が必要となっても、新たに追加する中間軸を減らせる。
【００４７】
実施例１では、歯車式多段変速機２において、変速に伴いトルク伝達経路を選択的に変更するクラッチ機構として、噛み合いによるドグクラッチ機構（１−３ドグクラッチ機構２４ａ、２−４ドグクラッチ機構２４ｃ、５−Ｒドグクラッチ機構２４ｅ）を用いる構成を採用した。
例えば、変速に伴いトルク伝達経路を選択的に変更するクラッチ機構として最も一般的な機構は、回転同期機能を持つシンクロ機構である。しかし、シンクロ機構の場合、構造が複雑で、かつ、軸方向寸法が長い機構となる。これに対し、回転同期機能をモータ/ジェネレータ４に持たせることで、単純な噛み合いクラッチ機構であり、構造が簡単で、軸方向寸法が短いドグクラッチ機構とした。
このように、シンクロ機構を廃止し、ドグクラッチ化したことで、歯車式多段変速機２の軸方向寸法の短縮化が達成される。
【００４８】
［第１ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用］
実施例１のハイブリッド駆動装置は、モータ/ジェネレータ４のロータ軸４１の一端部に第１ワンウェイクラッチ７を介装し、他端部に第２ワンウェイクラッチ８を介装した。以下、第１ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用を説明する。
【００４９】
モータ/ジェネレータ４が力行によるモータ制御（トルク制御、回転数制御）を行う場合、図６に示すように、モータ回転数がエンジン回転数以上となり、第１ワンウェイクラッチ７が締結し、第２ワンウェイクラッチ８が空転する。この第１ワンウェイクラッチ７の締結時における代表的な制御モードとして、「エンジン始動モード」、「パワーアシストモード」、「ダウンシフトモード」がある。以下、各モードでの制御作用を説明する。
【００５０】
＊エンジン始動モード
例えば、乗車直後やアイドルストップ制御後においては、停止しているエンジン１を始動するエンジン始動モードが実行される。このエンジン始動時には、発進クラッチ３を開放し、モータ/ジェネレータ４をモータ制御（回転数制御）する。
このモータ制御によるモータ/ジェネレータ４のロータ軸４１からの力行エネルギーは、第１ワンウェイクラッチ７→第１モータギヤ５１→エンジンクランクギヤ５２→クランク軸１５へと伝達され、エンジン１を回すエンジンクランキングが行われる。そして、所定のエンジン回転数に達すると、燃料噴射や点火を行うことでエンジン１を始動する。
すなわち、モータ/ジェネレータ４がエンジンスタータモータ機能を発揮し、エンジン１を始動させることができる。
【００５１】
＊パワーアシストモード
例えば、発進時や中間加速時等においては、エンジン１の駆動力をモータ/ジェネレータ４の駆動力により補助するパワーアシストモードが実行される。このパワーアシスト時には、発進クラッチ３を締結したままで、モータ/ジェネレータ４をモータ制御（トルク制御）する。
このモータ制御によるモータ/ジェネレータ４のロータ軸４１からの力行エネルギーは、第１ワンウェイクラッチ７→第１モータギヤ５１→エンジンクランクギヤ５２→クランク軸１５へと伝達され、エンジン１からの駆動力に、モータ/ジェネレータ４からの駆動力が加わる。そして、合算された駆動力は、発進クラッチ３を経過して変速機入力軸２１へと伝達され、そのとき選択されている変速段のギヤから、変速機出力軸２２→終減速ギヤ列９→ディファレンシャルギヤ１０へと伝達される。さらに、ディファレンシャルギヤ１０のデフケースに伝達された駆動出力は左右に等配分され、左ドライブシャフト１１を経由して左前輪１３に伝達され、右ドライブシャフト１２を経由して右前輪１４に伝達される。
すなわち、モータ/ジェネレータ４がエンジン１の駆動力を補助するパワーアシスト機能を発揮し、駆動源からの駆動力を高めることができる。
【００５２】
＊ダウンシフトモード
例えば、走行中、シフトマップのダウンシフト線を横切りダウンシフト指令が出力されるとダウンシフトモードが実行される。このダウンシフト時には、まず、ダウンシフト指令に基づき、発進クラッチ３を開放すると同時にダウンシフト前の変速段にて噛み合っているドグクラッチを抜く。そして、ドグクラッチが中立位置になったら発進クラッチ３を締結し、モータ/ジェネレータ４のモータ制御（回転数制御）を開始する。
このモータ制御によるモータ/ジェネレータ４のロータ軸４１からの力行エネルギーは、第１ワンウェイクラッチ７→第１モータギヤ５１→エンジンクランクギヤ５２→クランク軸１５→発進クラッチ３→変速機入力軸２１へと伝達される。そして、モータ/ジェネレータ４によりクランク軸１５と変速機入力軸２１の回転数をダウンシフト後の規定回転数まで引き上げる回転同期制御を行う。そして、回転同期が完了すると、ダウンシフト後の変速段に対応するドグクラッチを噛み合わせる。なお、モータ/ジェネレータ４のイナーシャが小さく抑えられているため、ダウンシフト後の規定回転数まで引き上げる回転同期が瞬時に行われる。
すなわち、モータ/ジェネレータ４がダウンシフト時の回転数同期制御機能を発揮し、ドグクラッチ機構を用いながらもショックや間延びの無い良好な変速品質によりダウンシフトを行うことができる。
【００５３】
［第２ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用］
実施例１のハイブリッド駆動装置は、モータ/ジェネレータ４のロータ軸４１の一端部に第１ワンウェイクラッチ７を介装し、他端部に第２ワンウェイクラッチ８を介装した。以下、第２ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用を説明する。
【００５４】
モータ/ジェネレータ４が回生によるジェネレータ制御（トルク制御、回転数制御）を行う場合、図７に示すように、変速機入力軸回転数がモータ回転数以上となり、第２ワンウェイクラッチ８が締結し、第１ワンウェイクラッチ７が空転する。この第２ワンウェイクラッチ８の締結時における代表的な制御モードとして、「エンジンエネルギー回生モード」、「コーストエネルギー回生モード」、「アップシフトモード」がある。以下、各モードでの制御作用を説明する。
【００５５】
＊エンジンエネルギー回生モード
例えば、走行中にバッテリ充電容量が低下し、エンジンエネルギーの一部を用いてバッテリへの充電が必要なときにはエンジンエネルギー回生モードが実行される。このエンジンエネルギー回生時には、発進クラッチ３を締結したままで、モータ/ジェネレータ４をジェネレータ制御（トルク制御）する。
よって、エンジン１のクランク軸１５からのエネルギーの一部が、発進クラッチ３→変速機入力軸２１→リバースギヤ２１ｆ→リバースカウンターギヤ２３→追加カウンターギヤ６２→第２モータギヤ６１→第２ワンウェイクラッチ８→ロータ軸４１へと伝達される。そして、モータ/ジェネレータ４は、エンジンエネルギーの一部を回生エネルギーとして取り込み、モータ/ジェネレータ４での発電により得られた電力を、バッテリ充電電力として充電する。
すなわち、モータ/ジェネレータ４がエンジンエネルギーの一部を回生エネルギーとして取り込むエンジンエネルギー回生機能を発揮し、走行中、必要に応じてバッテリ充電を行うことができる。
【００５６】
＊コーストエネルギー回生モード
例えば、アクセル足離し操作により減速する、あるいは、減速して停車するときにはコーストエネルギー回生モードが実行される。このコーストエネルギー回生時には、発進クラッチ３を開放し、モータ/ジェネレータ４をジェネレータ制御（トルク制御）する。
よって、左右前輪１３，１４からのエネルギーが、ドライブシャフト１１，１２→ディファレンシャルギヤ１０→終減速ギヤ列９→変速機出力軸２２→選択段での噛み合いギヤ→変速機入力軸２１→リバースギヤ２１ｆ→リバースカウンターギヤ２３→追加カウンターギヤ６２→第２モータギヤ６１→第２ワンウェイクラッチ８→ロータ軸４１へと伝達される。そして、モータ/ジェネレータ４は、コースト走行による左右前輪１３，１４からのエネルギーを回生エネルギーとして取り込み、モータ/ジェネレータ４での発電により得られた電力を、バッテリ充電電力として充電する。
すなわち、モータ/ジェネレータ４がコースト走行による左右前輪１３，１４からのエネルギーを回生エネルギーとして取り込むコーストエネルギー回生機能を発揮し、コースト走行時にバッテリ充電を行うことができる。更に、コーストエネルギー回生中は、変速機出力軸２２から変速機入力軸２１を介してトルクが伝達されるため、車速に応じて変速段を制御することにより、モータ/ジェネレータ４の回生時の回転速度を制御することができ、モータ/ジェネレータ４の発電効率を向上させることができる。
【００５７】
＊アップシフトモード
例えば、走行中、シフトマップのアップシフト線を横切りアップシフト指令が出力されるとアップシフトモードが実行される。このアップシフト時には、まず、アップシフト指令に基づき、発進クラッチ３を開放すると同時にアップシフト前の変速段にて噛み合っているドグクラッチを抜く。そして、ドグクラッチが中立位置になったら発進クラッチ３を締結し、モータ/ジェネレータ４のジェネレータ制御（回転数制御）を開始する。
このジェネレータ制御によりモータ/ジェネレータ４のロータ軸４１には発電負荷によるブレーキトルクが作用する。このロータ軸４１のブレーキトルクは、第２ワンウェイクラッチ８→第２モータギヤ６１→追加カウンターギヤ６２→リバースカウンターギヤ２３→リバースギヤ２１ｆ→変速機入力軸２１→発進クラッチ３→クランク軸１５へと伝達される。そして、モータ/ジェネレータ４のロータ軸４１のブレーキトルクによりクランク軸１５と変速機入力軸２１の回転数をアップシフト後の規定回転数まで引き下げる回転同期制御を行う。そして、回転同期が完了すると、アップシフト後の変速段に対応するドグクラッチを噛み合わせる。なお、モータ/ジェネレータ４のイナーシャが小さく抑えられているため、アップシフト後の規定回転数まで引き下げる回転同期が瞬時に行われる。
すなわち、モータ/ジェネレータ４がアップシフト時の回転数同期制御機能を発揮し、ドグクラッチ機構を用いながらもショックや間延びの無い良好な変速品質によりアップシフトを行うことができる。
【００５８】
次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド駆動装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５９】
(1) エンジン１と、
入力軸（変速機入力軸２１）と出力軸（変速機出力軸２２）の間で複数の変速比の切り替えが可能な歯車式多段変速機２と、
前記エンジン１のクランク軸１５と前記入力軸（変速機入力軸２１）のトルク伝達を断接するクラッチ（発進クラッチ３）と、
ロータ４２とステータ４３を有し、力行と回生を行うモータ/ジェネレータ４と、
を備えたハイブリッド駆動装置において、
前記クランク軸１５と前記入力軸（変速機入力軸２１）を、前記クラッチ（発進クラッチ３）を介して直列に配置し、
前記モータ/ジェネレータ４を前記クラッチ（発進クラッチ３）に対して前記変速機（歯車式多段変速機２）側に配置し、
前記ロータ４２のロータ軸４１を、前記ロータ４２の両端から突出させるとともに、前記クランク軸１５および前記入力軸（変速機入力軸２１）に対して平行な並列配置とし、
前記ロータ軸４１のうちエンジン１側に突出させた第１ロータ軸端部４１ａと、前記エンジン１のクランク軸１５と、を第１ギヤ列５と第１クラッチ（第１ワンウェイクラッチ７）により断接可能に駆動連結し、
前記ロータ軸４１のうち前記第１ロータ軸端部４１ａとは反対側に突出させた第２ロータ軸端部４１ｂと、前記入力軸（変速機入力軸２１）と、を第２ギヤ列６と第２クラッチ（第２ワンウェイクラッチ８）により断接可能に駆動連結し、
前記第１ギヤ列５は、
前記クランク軸１５に配置されたエンジンクランクギヤ５２と、
前記第１ロータ軸端部４１ａに配置されるとともに前記エンジンクランクギヤ５２と噛み合う第１モータギヤ５１とで構成し、
前記第２ギヤ列６は、
前記入力軸（変速機入力軸２１）に配置されるとともに、前記入力軸と同期回転するリバースギヤ２１ｆと、
前記リバースギヤ２１ｆと噛み合うとともに、前記入力軸（変速機入力軸２１）に入力されるトルクを前記出力軸（変速機出力軸２２）に回転方向を変換して伝達するリバースカウンターギヤ２３と、
前記リバースカウンターギヤ２３と噛み合う追加カウンターギヤ６２と、
前記第２ロータ軸端部４１ｂに配置されるとともに、前記追加カウンターギヤ６２と噛み合う第２モータギヤ６１とで構成した。
このため、コストアップを招くことなく、回生時のモータ/ジェネレータ４の効率を向上させることができるとともに、新たに追加する中間軸を減らしながら、モータ/ジェネレータ４の力行と回生の回転方向を同じにすることができる。
【００６０】
(2) 前記リバースギヤ２１ｆは、前記入力軸（変速機入力軸２１）に配置される複数のギヤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆのうち、前記エンジン１から最も離れた位置に配置されたギヤである。
このため、(1)の効果に加え、第２ギヤ列６の一部としてリバースギヤ２１ｆとリバースカウンターギヤ２３を利用するとともに、モータ/ジェネレータ４を細長い構成にすることで、既存のエンジン＋変速機（歯車式多段変速機２）からの部品点数追加とスペースアップを最小限に抑えながら、ハイブリッド駆動装置を構成することができる。
【００６１】
(3) 前記歯車式多段変速機２は、変速に伴い前記入力軸（変速機入力軸２１）と前記出力軸（変速機出力軸２２）の間でトルク伝達経路を選択的に変更するクラッチ機構として、噛み合いによるドグクラッチ機構（１−３ドグクラッチ機構２４ａ、２−４ドグクラッチ機構２４ｃ、５−Ｒドグクラッチ機構２４ｅ）を用いた。
このため、(1)または(2)の効果に加え、シンクロ機構を廃止し、単純な噛み合い機構によるドグクラッチ化したことで、歯車式多段変速機２の軸方向寸法の短縮化を達成することができる。
【００６２】
(4) 前記第１クラッチは、前記第１ロータ軸端部４１ａと前記第１モータギヤ５１との間に介装され、前記モータ/ジェネレータ４から前記エンジン１へトルクが伝達されるときにのみ締結する第１ワンウェイクラッチ７であり、
前記第２クラッチは、前記第２ロータ軸端部４１ｂと前記第２モータギヤ６１との間に介装され、前記入力軸（変速機入力軸２１）から前記モータ/ジェネレータ４へトルクが伝達されるときにのみ締結する第２ワンウェイクラッチ８である。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、モータ/ジェネレータ４の力行時には自動的に第１ワンウェイクラッチ７が締結し、モータ/ジェネレータ４の回生時には自動的に第２ワンウェイクラッチ８が締結することで、様々なモード制御を行う場合にクラッチ制御が省略され、モード制御の単純化を図ることができる。
【実施例２】
【００６３】
実施例２は、変速機入力軸と変速機出力軸の間に、変速用ギヤを設けるカウンター軸を追加配置し、このカウンター軸とモータ/ジェネレータの間で駆動連結するようにした例である。
【００６４】
まず、構成を説明する。
図８は、実施例２のハイブリッド駆動装置が適用されたＦＦハイブリッド車両の駆動系を示す。以下、図８に基づきハイブリッド駆動系の全体構成を説明する。
【００６５】
実施例２のハイブリッド駆動装置が適用された駆動系は、図８に示すように、エンジン１と、歯車式多段変速機２と、発進クラッチ３（クラッチ）と、モータ/ジェネレータ４と、第１ギヤ列５と、第２ギヤ列６と、第１ワンウェイクラッチ７（第１クラッチ）と、第２ワンウェイクラッチ８（第２クラッチ）と、終減速ギヤ列９と、ディファレンシャルギヤ１０と、左ドライブシャフト１１と、右ドライブシャフト１２と、左前輪１３と、右前輪１４と、を備えている。
【００６６】
図１に示す実施例１との構成の相違点を説明する。
(a) 図１における変速機入力軸２１が、互いに平行な変速機入力軸２１とカウンター軸６４に分割され、変速機入力軸２１とカウンター軸６４が、駆動伝達ギヤ２８，２９にて連結されている点。
この軸分割に伴い変速用の各ギヤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆは、カウンター軸６４に設けられる。
(b) 図１の追加カウンターギヤ６２がなくなり、リバースカウンター軸６５に設けられたリバースカウンターギヤ２３’が、第２モータギヤ６１とリバースギヤ２１ｆとリバース選択ギヤ２２ｆにそれぞれ噛み合うように構成した点。
【００６７】
すなわち、実施例２では、第２ギヤ列６を、リバースギヤ２１ｆとリバースカウンターギヤ２３’と第２モータギヤ６１との３つのギヤにより構成している。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
次に、作用を説明する。
変速機入力軸２１に入力されたトルクを、カウンター軸６４を介して変速機出力軸２２に伝達する実施例２の歯車式多段変速機２では、カウンター軸６４に設けられたリバースギヤ２１ｆと、このリバースギヤ２１ｆに噛み合うリバースカウンターギヤ２３’を介して、カウンター軸６４からのトルクがモータ/ジェネレータ４に伝達される。
このように、実施例２では、変速機入力軸２１からカウンター軸６４で一回、回転方向が変わっているので、リバースカウンターギヤ２３’を使うと、実施例１の追加カウンターギヤ６２が不要になる。
このため、変速機入力軸２１とロータ軸４１の軸間が大きくなってしまっても、力行時と回生時のモータ/ジェネレータ４の回転方向を同じにする第２ギヤ列６を、新たな中間軸を加えることなく、コストアップを避けながら構成することができる。
なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００６９】
次に、効果を説明する。
実施例２のハイブリッド駆動装置にあっては、下記の効果を得ることができる。
【００７０】
(5) エンジン１と、
入力軸（変速機入力軸２１）に入力されたトルクをカウンター軸６４に伝達するとともに、前記カウンター軸６４と出力軸（変速機出力軸２２）の間で複数の変速段の切り替えが可能な歯車式多段変速機２と、
前記エンジン１のクランク軸１５と前記入力軸（変速機入力軸２１）のトルク伝達を断接するクラッチ（発進クラッチ３）と、
ロータ４２とステータ４３を有し、力行と回生を行うモータ/ジェネレータ４と、
を備えたハイブリッド駆動装置において、
前記クランク軸１５と前記入力軸（変速機入力軸２１）を、前記クラッチ（発進クラッチ３）を介して直列に配置し、
前記モータ/ジェネレータ４を前記クラッチ（発進クラッチ３）に対して前記歯車式多段変速機２側に配置し、
前記ロータ４２のロータ軸４１を、前記ロータ４２の両端から突出させるとともに、前記クランク軸１５および前記カウンター軸６４に対して平行な並列配置とし、
前記ロータ軸４１のうちエンジン１側に突出させた第１ロータ軸端部４１ａと、前記エンジン１のクランク軸１５と、を第１ギヤ列５と第１クラッチ（第１ワンウェイクラッチ７）により断接可能に駆動連結し、
前記ロータ軸４１のうち前記第１ロータ軸端部４１ａとは反対側に突出させた第２ロータ軸端部４１ｂと、前記エンジン１側とは反対側に位置する前記カウンター軸６４の端部と、を第２ギヤ列６と第２クラッチ（第２ワンウェイクラッチ８）により断接可能に駆動連結し、
前記第１ギヤ列５は、
前記クランク軸１５に配置されたエンジンクランクギヤ５２と、
前記第１ロータ軸端部４１ａに配置されるとともに前記エンジンクランクギヤ５２と噛み合う第１モータギヤ５１とで構成し、
前記第２ギヤ列６は、
前記カウンター軸６４に配置されるとともに、前記カウンター軸６４と同期回転するリバースギヤ２１ｆと、
前記リバースギヤ２１ｆと噛み合うとともに、前記カウンター軸６４に入力されるトルクを前記出力軸（変速機出力軸２２）に回転方向を変換して伝達するリバースカウンターギヤ２３’と、
前記第２ロータ軸端部４１ｂに配置されるとともに、前記リバースカウンターギヤ２３’と噛み合う第２モータギヤ６１とで構成した。
このため、コストアップを招くことなく、回生時のモータ/ジェネレータ４の効率を向上させることができるとともに、力行時と回生時のモータ/ジェネレータ４の回転方向を同じにする第２ギヤ列６（リバースギヤ２１ｆ、リバースカウンターギヤ２３’、第２モータギヤ６１）を、追加カウンターギヤ６２を用いることなく構成することができる。
【００７１】
以上、本発明のハイブリッド駆動装置を実施例１，２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７２】
実施例１，２では、歯車式多段変速機２として、３軸構成（入力軸、出力軸、リバースカウンター軸）、あるいは、カウンター軸を追加した４軸構成により前進５速/後退１速の変速段を有する変速機を用いる例を示した。しかし、入力軸と出力軸の間で複数の変速比の切り替えが可能な歯車式多段変速機であれば、具体的な軸構成は実施例１，２の軸構成に限られるものではなく、また、具体的な変速段も実施例１，２の前進５速/後退１速の変速段に限られない。
【００７３】
実施例１，２では、歯車式多段変速機２の変速に伴いトルク伝達経路を選択的に変更するクラッチ機構として、噛み合いによるドグクラッチ機構を用いる例を示した。しかし、クラッチ機構としては、周知のシンクロ機構を用いる例としても良い。さらに、テーパー面による噛み合いで急なトルク抜けを抑えるようなコーンクラッチ機構を用いるようにしても良い。
【００７４】
実施例１，２では、歯車式多段変速機２の変速段選択操作アクチュエータとして、油圧レス化に好適なモータアクチュエータを用いる例を示した。しかし、変速段選択操作アクチュエータとしては、電磁アクチュエータや油圧アクチュエータ等の他のアクチュエータを用いても良い。
【００７５】
実施例１，２では、発進クラッチ３のクラッチ断接操作アクチュエータとして、油圧レス化に好適なモータアクチュエータを用いる例を示した。しかし、クラッチ断接操作アクチュエータとしては、電磁アクチュエータや油圧アクチュエータ等の他のアクチュエータを用いても良い。また、発進クラッチのタイプとしては、乾式タイプであっても湿式タイプであっても良いし、さらに、単板タイプであっても多板タイプであっても良い。また、発進クラッチに限らず、発進要素としてのトルクコンバータをエンジンと変速機の間に設け、このトルクコンバータ内に設けられたロックアップクラッチを、クランク軸と入力軸のトルク伝達を断接するクラッチとして適用することもできる。
【００７６】
実施例１，２では、第１クラッチとして第１ワンウェイクラッチ７を用い、第２クラッチとして第２ワンウェイクラッチ８を用いる例を示した。しかし、第１クラッチや第２クラッチとして、外部からの指令により断接制御される電磁クラッチや油圧クラッチ等を用いても良い。
【００７７】
実施例１，２では、本発明のハイブリッド駆動装置をＦＦハイブリッド車両の駆動系に適用する例を示した。しかし、本発明のハイブリッド駆動装置は、ＦＲハイブリッド車両の駆動系や４ＷＤハイブリッド車両の駆動系等に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１ エンジン
１５ クランク軸
２ 歯車式多段変速機
２１ 変速機入力軸（入力軸）
２２ 変速機出力軸（出力軸）
２４ａ １−３ドグクラッチ機構（ドグクラッチ機構）
２４ｃ ２−４ドグクラッチ機構（ドグクラッチ機構）
２４ｅ ５−Ｒドグクラッチ機構（ドグクラッチ機構）
２８，２９ 駆動伝達ギヤ
３ 発進クラッチ（クラッチ）
４ モータ/ジェネレータ
４１ ロータ軸
４１ａ 第１ロータ軸端部
４１ｂ 第２ロータ軸端部
４２ ロータ
４３ ステータ
５ 第１ギヤ列
５１ 第１モータギヤ
５２ エンジンクランクギヤ
６ 第２ギヤ列
２１ｆ リバースギヤ
２３，２３’ リバースカウンターギヤ
６１ 第２モータギヤ
６２ 追加カウンターギヤ
６４ カウンター軸
６５ リバースカウンター軸
７ 第１ワンウェイクラッチ（第１クラッチ）
８ 第２ワンウェイクラッチ（第２クラッチ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンとモータ/ジェネレータと歯車式多段変速機とを組み合わせたハイブリッド駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの始動性と発電効率の向上を狙ってエンジンとモータ/ジェネレータと歯車式多段変速機とを組み合わせたハイブリッド駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１の図１に記載されたハイブリッド駆動装置は、遊星ギヤで減速したモータ/ジェネレータにより第１ワンウェイクラッチを介してエンジン出力軸を駆動する。また、歯車式多段変速機の中空変速機入力軸と、モータ/ジェネレータの出力との間でのトルクのやり取りは、遊星ギヤと第２ワンウェイクラッチを介して行う構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７４９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のハイブリッド駆動装置にあっては、モータ/ジェネレータの出力を、中空に形成された変速機の入力軸に内装された駆動軸を介してエンジンに伝達する構造となっている。このため、エンジンとモータ/ジェネレータのトルクの伝達経路が長くなるとともに、変速機の入力軸を中空構造として、エンジン出力軸である駆動軸と変速機の入力軸とを同芯２軸構造にする必要がある。この結果、コストアップを招くという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、コストアップを小さく抑えることができるハイブリッド駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド駆動装置は、
エンジンと、
入力軸と出力軸の間で複数の変速比の切り替えが可能な歯車式多段変速機と、
前記エンジンのクランク軸と前記入力軸のトルク伝達を断接するクラッチと、
ロータとステータを有し、力行と回生を行うモータ/ジェネレータと、
を備えたものを前提とする。
このハイブリッド駆動装置において、
前記クランク軸と前記入力軸を、前記クラッチを介して直列に配置した。
前記モータ/ジェネレータを前記クラッチに対して前記変速機側に配置した。
前記ロータのロータ軸を、前記ロータの両端から突出させるとともに、前記クランク軸および前記入力軸に対して平行な並列配置とした。
前記ロータ軸のうちエンジン側に突出させた第１ロータ軸端部と、前記エンジンのクランク軸と、を第１ギヤ列と第１クラッチにより断接可能に駆動連結した。
前記ロータ軸のうち前記第１ロータ軸端部とは反対側に突出させた第２ロータ軸端部と、前記入力軸と、を第２ギヤ列と第２クラッチにより断接可能に駆動連結した。
前記第１ギヤ列は、
前記クランク軸に配置されたエンジンクランクギヤと、
前記第１ロータ軸端部に配置されるとともに前記エンジンクランクギヤと噛み合う第１モータギヤとで構成した。
前記第２ギヤ列は、
前記入力軸に配置されるとともに、前記入力軸と同期回転するリバースギヤと、
前記リバースギヤと噛み合うとともに、前記入力軸に入力されるトルクを前記出力軸に回転方向を変換して伝達するリバースカウンターギヤと、
前記リバースカウンターギヤと噛み合う追加カウンターギヤと、
前記第２ロータ軸端部に配置されるとともに、前記追加カウンターギヤと噛み合う第２モータギヤとで構成とで構成した。
【発明の効果】
【０００８】
このように、モータ/ジェネレータのロータ軸のうち、エンジン側にある第１ロータ軸端部を、エンジンのクランク軸に第１ギヤ列と第１クラッチで駆動連結するとともに、エンジン側とは反対側に突出させた第２ロータ軸端部と、変速機の入力軸とを第２ギヤ列と第２クラッチで駆動連結した。このため、従来技術の構成のように、中空にした変速機の入力軸の中を通して、エンジンの駆動軸をエンジンの反対側に持っていかなくても、モータ/ジェネレータのトルクをエンジンに伝達することができ、トルクの伝達経路を短くすることができる。これにより、エンジン出力軸である駆動軸と中空円筒状の変速機入力軸とを同芯２軸構造とする必要がなくなり、コストアップを抑制することができる。
また、本発明では、車両の運動エネルギーを回生エネルギーとして回収する場合、変速機の入力軸とモータ/ジェネレータとを第２ギヤ列で駆動連結しているので、駆動輪から変速機の出力軸と入力軸を介して伝達されたトルクが、モータ/ジェネレータに入力されることとなる。このため、回生時に変速機の変速比を制御すれば、モータ/ジェネレータの回転速度を車速に応じて制御することができ、トルクの伝達経路で回転数を変えるための遊星歯車等を設けなくても、モータ/ジェネレータの回生時の効率を向上させることができる。
また、本発明では、力行と回生でモータ/ジェネレータの回転方向を同じにしている。これにより、例えば、コースト状態で回生しているときに、ドライバーの踏み込みが有り、力行に移行する場合にも、モータ/ジェネレータの回転方向を変える必要がなくなり、速やかに回生から力行へ移行することができる。
一方、力行は、クランク軸を介してトルクが伝達されるため、入力軸とロータ軸の軸間がギヤ比などの関係で大きくなってしまう場合がある。この場合、回生時のトルク伝達経路には、ロータ軸と入力軸の間にトルクを伝達するための中間軸を設ける必要がある。
しかし、モータ/ジェネレータは、力行と回生で回転を同じにするため、中間軸を入れてしまうと回転方向を戻すために更なる中間軸が必要となってしまう。
そこで、本発明は、リバースギヤとリバースカウンターギヤを、ロータ軸と入力軸とを駆動連結させるための第２ギヤ列とした。リバースカウンターギヤは、後進段を形成するためのギヤで、入力軸に伝達されたトルクを出力軸に伝達する際に、回転方向を変換している。このリバースカウンターギヤを第２ギヤ列の一部として構成したために、追加カウンターギヤという１つのギヤを加えるだけで、モータ/ジェネレータの力行と回生の回転方向を合わせることができる。つまり、モータ/ジェネレータの力行と回生の回転方向を合わせるとき、軸間が広がって中間軸が必要となっても、新たに追加する中間軸を減らせるところに特徴がある。
この結果、コストアップを招くことなく、回生時のモータ/ジェネレータの効率を向上させることができるとともに、新たに追加する中間軸を減らしながら、モータ/ジェネレータの力行と回生の回転方向を同じにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１のハイブリッド駆動装置が適用されたＦＦハイブリッド車両の駆動系を示す全体構成図である。
【図２】実施例１のハイブリッド駆動装置における第１ギヤ列を示す図１のＡ方向矢視図である。
【図３】実施例１のハイブリッド駆動装置における第２ギヤ列を示す図１のＢ方向矢視図である。
【図４】実施例１のハイブリッド駆動装置に用いられる発進クラッチの一例を示す概略図である。
【図５】実施例１のハイブリッド駆動装置に用いられるシフトアクチュエータの一例を示す概略図である。
【図６】実施例１のハイブリッド駆動装置における第１ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用を示す作用説明図である。
【図７】実施例１のハイブリッド駆動装置における第２ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用を示す作用説明図である。
【図８】実施例２のハイブリッド駆動装置が適用されたＦＦハイブリッド車両の駆動系を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のハイブリッド駆動装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１および実施例２に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１１】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１のハイブリッド駆動装置が適用されたＦＦハイブリッド車両の駆動系を示す。図２および図３は、実施例１のハイブリッド駆動装置における第１ギヤ列と第２ギヤ列を示す。以下、図１〜図３に基づきハイブリッド駆動系の全体構成を説明する。
【００１２】
実施例１のハイブリッド駆動装置が適用された駆動系は、図１に示すように、エンジン１と、歯車式多段変速機２と、発進クラッチ３（クラッチ）と、モータ/ジェネレータ４と、第１ギヤ列５と、第２ギヤ列６と、第１ワンウェイクラッチ７（第１クラッチ）と、第２ワンウェイクラッチ８（第２クラッチ）と、終減速ギヤ列９と、ディファレンシャルギヤ１０と、左ドライブシャフト１１と、右ドライブシャフト１２と、左前輪１３と、右前輪１４と、を備えている。
【００１３】
前記エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であり、図外のエンジンコントローラからのエンジン制御指令に基づいて、エンジン始動制御やスロットルバルブのバルブ開度制御やフューエルカット制御等が行われる。なお、エンジン１のクランク軸１５には、フライホイール１６が設けられている。
【００１４】
前記歯車式多段変速機２は、複数の変速段を車速やアクセル開度等に応じて自動的に切り替えるシングルクラッチ式自動ＭＴと呼ばれる変速機である。実施例１においては、前進５速/後退１速の変速段を持ち、油圧アクチュエータを用いることなくモータアクチュエータにより変速制御を行う油圧レス多段変速機を採用している。この歯車式多段変速機２は、平行２軸式多段変速機とも呼ばれ、クランク軸１５と同軸配置の変速機入力軸２１（入力軸）と、変速機入力軸２１に平行配置の変速機出力軸２２（出力軸）と、を備えている。
【００１５】
前記変速機入力軸２１は、１速ギヤ２１ａと３速ギヤ２１ｂと２速ギヤ２１ｃと４速ギヤ２１ｄと５速ギヤ２１ｅとリバースギヤ２１ｆを有し、各ギヤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆは、変速機入力軸２１に対し一体に、あるいは、変速機入力軸２１に対し一体的に固定して設けられる。
【００１６】
前記変速機出力軸２２は、１速選択ギヤ２２ａと３速選択ギヤ２２ｂと２速選択ギヤ２２ｃと４速選択ギヤ２２ｄと５速選択ギヤ２２ｅとリバース選択ギヤ２２ｆを有し、変速段の切り替えに応じて変速機出力軸２２への固定が選択される。
【００１７】
前記１速ギヤ〜５速ギヤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅと、１速選択ギヤ〜５速選択ギヤ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは、変速段毎に組み合わせた一対のギヤを常時噛み合い状態としている。但し、リバースギヤ２１ｆとリバース選択ギヤ２２ｆについては、回転方向を逆にするためのリバースカウンターギヤ２３を介して噛み合っている（図３参照）。そして、これら１速〜リバースの各変速段は、変速段選択装置２４により選択される。
【００１８】
前記変速段選択装置２４は、１−３ドグクラッチ機構２４ａと、１−３シフトフォーク２４ｂと、２−４ドグクラッチ機構２４ｃと、２−４シフトフォーク２４ｄと、５−Ｒドグクラッチ機構２４ｅと、５−Ｒシフトフォーク２４ｆと、を備えている。
【００１９】
前記１−３ドグクラッチ機構２４ａおよび１−３シフトフォーク２４ｂは、１速選択ギヤ２２ａと３速選択ギヤ２２ｂの間の位置に設定され、１速選択ギヤ２２ａまたは３速選択ギヤ２２ｂの変速機出力軸２２への固定を噛み合いにより選択する。
【００２０】
前記２−４ドグクラッチ機構２４ｃおよび２−４シフトフォーク２４ｄは、２速選択ギヤ２２ｃと４速選択ギヤ２２ｄの間の位置に設定され、２速選択ギヤ２２ｃまたは４速選択ギヤ２２ｄの変速機出力軸２２への固定を噛み合いにより選択する。
【００２１】
前記５−Ｒドグクラッチ機構２４ｅおよび５−Ｒシフトフォーク２４ｆは、５速選択ギヤ２２ｅとリバース選択ギヤ２２ｆの間の位置に設定され、５速選択ギヤ２２ｅまたはリバース選択ギヤ２２ｆの変速機出力軸２２への固定を噛み合いにより選択する。
【００２２】
前記発進クラッチ３は、クランク軸１５と変速機入力軸２１の間に介装され、クランク軸１５と変速機入力軸２１のトルク伝達を断接する乾式摩擦クラッチである。この発進クラッチ３は、図外の変速コントローラからモータアクチュエータへの制御指令に基づき、締結・開放が制御される。クランク軸１５と変速機入力軸２１とは、発進クラッチ３を介して直列に配置されている。この場合の直列とは、クランク軸１５の軸心が延在する方向に沿って、変速機入力軸２１の軸心が存在し、クランク軸１５の端面と変速機入力軸２１の端面が対向している状態を指し、クランク軸１５と変速機入力軸２１の軸心が同軸である必要はない。
【００２３】
前記モータ/ジェネレータ４は、ロータ軸４１と、永久磁石を埋設したロータ４２と、ステータコイルが巻き付けられたステータ４３と、を有する同期型モータ/ジェネレータである。このモータ/ジェネレータ４は、図外のバッテリからの電力供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（以下、この動作状態を「力行」と呼ぶ）、ロータ４２がエンジン１や左右前輪１３，１４から回転エネルギーを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、バッテリを充電することもできる（以下、この動作状態を「回生」と呼ぶ）。そして、モータ/ジェネレータ４から両軸方向に延びるロータ軸４１を、クランク軸１５および変速機入力軸２１に対し平行な並列配置としている。
【００２４】
前記第１ギヤ列５は、ロータ軸４１のうちエンジン側の第１ロータ軸端部４１ａと、エンジン１のクランク軸１５と、を駆動連結するギヤ列である。この第１ギヤ列５は、図１および図２に示すように、第１ロータ軸端部４１ａに固定された第１モータギヤ５１と、エンジン１からのクランク軸１５に固定され、第１モータギヤ５１に噛み合うエンジンクランクギヤ５２と、により構成される。
【００２５】
前記第２ギヤ列６は、ロータ軸４１のうち変速機入力軸側の第２ロータ軸端部４１ｂと、変速機入力軸２１の後端部、つまり、エンジン１からクランク軸方向に延在する変速機入力軸２１のうち、エンジン１から遠い側に位置する端部とを、連結駆動するギヤ列である。この第２ギヤ列６は、図１および図３に示すように、変速機入力軸２１に配置された各速ギヤの最後列に配置され、変速機入力軸２１と同期回転するリバースギヤ２１ｆと、このリバースギヤ２１ｆと噛み合うリバースカウンターギヤ２３と、第２ロータ軸端部４１ｂに固定された第２モータギヤ６１と、追加カウンター軸６３に固定され、第２モータギヤ６１とリバースカウンターギヤ２３に同時に噛み合う追加カウンターギヤ６２と、により構成される。
【００２６】
前記第１ワンウェイクラッチ７は、第１ロータ軸端部４１ａと第１ギヤ列５の第１モータギヤ５１の間に介装され、図示しないインナーレースと、アウターレースとにより構成されている。インナーレースは、第１ロータ軸端部４１ａに固定され、このインナーレースの回転数がアウターレースの回転数以上で回ろうとするときにのみ機械的な係合により締結するクラッチ（以下、単に、「モータ回転数がエンジン回転数以上のときにのみ機械的な係合により締結するクラッチ」と説明する。）である。なお、この第１ワンウェイクラッチ７は、インナーレース回転数がアウターレース回転数未満であるときは機械的な係合が解除されて空転する。これにより、モータ/ジェネレータ４とエンジン１との間のトルク伝達において、モータ/ジェネレータ４側からエンジン１側へのトルクのみが伝達される。
【００２７】
前記第２ワンウェイクラッチ８は、第２ロータ軸端部４１ｂと第２ギヤ列６の第２モータギヤ６１の間に介装され、図示しないアウターレースと、インナーレースとにより構成されている。インナーレースは、第２ロータ軸端部４１ｂに固定される。この場合、アウターレースの回転数がインナーレースの回転数以上で回ろうとするときにのみ機械的な係合により締結するクラッチ（以下、単に、「変速機入力軸回転数がモータ回転数以上のときにのみ機械的な係合により締結するクラッチ」と説明する。）である。なお、この第２ワンウェイクラッチ８は、アウターレースの回転数がインナーレースの回転数未満であるときは機械的な係合が解除されて空転する。これにより、歯車式多段変速機２とモータ/ジェネレータ４との間のトルク伝達において、歯車式多段変速機２側からモータ/ジェネレータ４側へのトルクのみが伝達される。
【００２８】
前記終減速ギヤ列９は、変速機出力軸２２の端部位置に設けられた変速機出力ギヤ９１と、変速機出力ギヤ９１に噛み合い、ディファレンシャルギヤ１０のデフケースを回転させる駆動出力減速ギヤ９２と、を有するギヤ列である。ディファレンシャルギヤ１０のデフケースへの駆動出力は左右に等配分され、左ドライブシャフト１１を経由して左前輪１３に伝達され、右ドライブシャフト１２を経由して右前輪１４に伝達される。
【００２９】
図４は、実施例１のハイブリッド駆動装置に用いられる発進クラッチ３の一例を示す。以下、図４に基づき発進クラッチ３の概略構成を説明する。
前記発進クラッチ３は、図４に示すように、クラッチプレート３１と、エンジン側プレッシャプレート３２と、変速機側プレッシャプレート３４と、を有して構成される。
【００３０】
前記クラッチプレート３１は、変速機入力軸２１の端部位置にスプライン嵌合されている。そして、クランク軸１５にスプライン嵌合された固定のエンジン側プレッシャプレート３２と、軸方向に移動可能な変速機側プレッシャプレート３４の間に挟み込まれて介装されている。つまり、３枚のプレート３１，３２，３４のうち、変速機側プレッシャプレート３４からの締結力を解除することで、クラッチ開放状態とする。そして、変速機側プレッシャプレート３４から締結力を与え、隙間を詰めて３枚のプレート３１，３２，３４を一体化することで、クラッチ締結状態とする。
【００３１】
前記発進クラッチ３に締結力を与えるモータアクチュエータは、油圧を一切使わずに駆動させるアクチュエータであり、モータ３５と、ボールスクリュー３６と、スプリング３７と、ローラ３８と、エンゲイジメントレバー３９と、を有して構成される。すなわち、モータ３５によりボールスクリュー３６を動かすことで、エンゲイジメントレバー３９の支点となるローラ３８が図４の上下方向に移動する。このエンゲイジメントレバー３９の支点移動により、スプリング３７による付勢力に基づく締結力を、第１プレッシャプレート３３と第２プレッシャプレート３４に対し与えるようにしている。このように、モータ３５からの出力を締結力としない仕組みを持つため、小さいモータ出力でも充分に発進クラッチ３に締結力を与えることができる利点を持つ。
【００３２】
図５は、実施例１のハイブリッド駆動装置に用いられるシフトアクチュエータの一例を示す。以下、図５に基づきシフトアクチュエータの概略構成を説明する。
前記シフトアクチュエータは、選択される変速段の位置に応じて１−３シフトフォーク２４ｂと２−４シフトフォーク２４ｄと５−Ｒシフトフォーク２４ｆを軸方向に移動させるもので、円筒ドラム２５とモータ機構２６とを有する。
【００３３】
前記円筒ドラム２５には、１−３シフトフォーク２４ｂの軸方向移動を案内する１−３シフトカム溝２５ａと、２−４シフトフォーク２４ｄの軸方向移動を案内する２−４シフトカム溝２５ｂと、５−Ｒシフトフォーク２４ｆの軸方向移動を案内する５−Ｒシフトカム溝２５ｃと、が円筒面に沿って形成されている。
【００３４】
前記モータ機構２６は、DCモータ２７を減速して円筒ドラム２５を選択される変速段の位置に応じて回す。この円筒ドラム２５の回動により、１−３シフトフォーク２４ｂと２−４シフトフォーク２４ｄと５−Ｒシフトフォーク２４ｆが、選択前の変速段から選択後の変速段に切り替えるように各シフトカム溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃに沿って軸方向に移動する。このように、１つのモータ機構２６により３つのシフトフォーク２４ｂ，２４ｄ，２４ｆを駆動する仕組みを持つため、シフトアクチュエータの構成を簡素化できる利点を持つ。
【００３５】
次に、作用を説明する。
実施例１のハイブリッド駆動装置における作用を、「ハイブリッド駆動構造の単純化作用」、「第１ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用」、「第２ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用」に分けて説明する。
【００３６】
［ハイブリッド駆動構造の単純化作用］
ハイブリッド駆動装置は、２つの駆動源を持つばかりでなく、様々な走行モードに対応してトルク伝達経路を切り替える構成とする必要がある。このため、複雑化や大型化が避けられないハイブリッド駆動構造を如何に単純化するかの工夫が必要である。以下、これを反映するハイブリッド駆動構造の単純化作用を説明する。
【００３７】
まず、特開２００４−７４９９０号公報の図１に記載されたハイブリッド駆動装置を比較例とする。この比較例は、歯車式多段変速機の変速機入力軸を、中空変速機入力軸とし、エンジン出力軸を中空変速機入力軸の内部から歯車式多段変速機の最後尾まで延長させている。そして、モータ/ジェネレータのロータ軸と、エンジン出力軸の後端部とを、第１ワンウェイクラッチと第１ギヤ列と遊星歯車を介して駆動連結している。さらに、モータ/ジェネレータのロータ軸と、中空変速機入力軸の途中位置に設けた２速用駆動ギヤとを、第２ワンウェイクラッチとギヤを介して駆動連結している。
【００３８】
上記構成により比較例では、遊星ギヤで減速したモータ/ジェネレータにより第１ワンウェイクラッチを介してエンジン出力軸を駆動する。また、歯車式多段変速機の中空変速機入力軸と、モータ/ジェネレータの出力との間でのトルクのやり取りは、２速用駆動ギヤと第２ワンウェイクラッチを介して行うようにしている。
【００３９】
しかしながら、比較例においては、モータ/ジェネレータの出力を、遊星ギヤを介してエンジン出力軸に伝達する構造を採用している。このため、遊星ギヤのスペースが必要であるし、エンジン出力軸と中空変速機入力軸を同芯２軸構造にする必要があるし、遊星ギヤのピニオン潤滑が必要である、等により構造が複雑化するし大型化する。この結果、エンジン車の駆動系に搭載されるエンジン／発進クラッチ／歯車式多段変速機をベースとし、これをハイブリッド駆動装置化しようとした場合、改造規模が大きくなり、コストアップを招くし、歯車式多段変速機の体格も大きくなる。
【００４０】
これに対し、実施例１では、エンジン車の駆動系に搭載されるエンジン１と発進クラッチ３と歯車式多段変速機２をベースとし、これをハイブリッド駆動装置化しようとした場合、図１の１点鎖枠Ｃに示すように、モータ/ジェネレータ４と、第１ギヤ列５と、第２ギヤ列６の一部と、第１ワンウェイクラッチ７と、第２ワンウェイクラッチ８と、を追加するだけで済む。
【００４１】
つまり、モータ/ジェネレータ４の第１ロータ軸端部４１ａとクランク軸１５を、第１ギヤ列５（第１モータギヤ５１、エンジンクランクギヤ５２）と第１ワンウェイクラッチ７により断接可能に駆動連結する。そして、モータ/ジェネレータ４の第２ロータ軸端部４１ｂと変速機入力軸２１とを、第２ギヤ列６（リバースギヤ２１ｆ、リバースカウンターギヤ２３、第２モータギヤ６１、追加カウンターギヤ６２）と第２ワンウェイクラッチ８により断接可能に駆動連結することでハイブリッド駆動装置化が達成される。この第２ギヤ列６のうち、リバースギヤ２１ｆとリバースカウンターギヤ２３は、後進段を構成するためギヤを、軸間調整のための中間ギヤとして共用することができる。
【００４２】
したがって、遊星ギヤの追加が必要な比較例に比べて改造規模が極めて小規模になり、コストアップが抑えられるし、比較例のように変速機入力軸を中空軸構造とする必要がないため、歯車式多段変速機２の体格も大きくならない。
【００４３】
さらに、モータ/ジェネレータ４のロータ軸４１の一端部である第１ロータ軸端部４１ａは、エンジン１のクランク軸１５に駆動連結される。一方、ロータ軸４１の他端部である第２ロータ軸端部４１ｂは、歯車式多段変速機２のリバースカウンターギヤ２３に駆動連結される。すなわち、ロータ軸４１の一端部から他端部までのスパンとして、歯車式多段変速機２の変速機入力軸２１の軸方向長さと同等、あるいは、変速機入力軸２１の軸方向長さ以上の長さが確保される。
【００４４】
したがって、クランク軸１５および変速機入力軸２１に対して平行な並列配置とされるモータ/ジェネレータ４を、細長い構造のモータ/ジェネレータ４とすることができる。このため、モータ/ジェネレータ４のロータ径を小さくすることができ、エンジン駆動時に負荷となるモータイナーシャ（ロータ径の４乗に比例する値）が小さく抑えられる。
【００４５】
上記のように、実施例１では、モータ/ジェネレータ４のロータ軸４１を、クランク軸１５および変速機入力軸２１に対して平行な並列配置とする。そして、第１ロータ軸端部４１ａとクランク軸１５を、第１ギヤ列５と第１ワンウェイクラッチ７により断接可能に駆動連結する。第２ロータ軸端部４１ｂと変速機入力軸２１の最後列に配置されるリバースギヤ２１ｆを、第２ギヤ列６（リバースギヤ２１ｆ、リバースカウンターギヤ２３、第２モータギヤ６１、追加カウンターギヤ６２）と第２ワンウェイクラッチ８により断接可能に駆動連結する構成を採用した。
この結果、コストアップを招くことなく、エンジン駆動時に負荷となるモータイナーシャが小さく抑えられる。
【００４６】
実施例１では、歯車式多段変速機２の変速機入力軸２１の最後列に配置され、変速機入力軸２１と同期回転するリバースギヤ２１ｆを用いる構成を採用した。
このリバースギヤ２１ｆは、図３に示すように、リバースカウンターギヤ２３を介してリバース選択ギヤ２２ｆに噛み合うギヤであり、リバースカウンターギヤ２３のギヤ軸は、変速機入力軸２１よりもモータ/ジェネレータ４側に配置することができる。このため、リバースカウンターギヤ２３の歯面は、モータ/ジェネレータ４側に突出する。したがって、トルクが伝達されるロータ軸４１と変速機入力軸２１との軸間距離が大きく一組のギヤ列でトルクを伝達することがレイアウト上困難であっても、エンジン１から最も離れた位置に配置されるリバースギヤ２１ｆを利用し、リバースカウンターギヤ２３を介してモータ/ジェネレータ４にトルクを伝達することで、第２ギヤ列６に追加する構成は、第２モータギヤ６１と追加カウンターギヤ６２の小径ギヤの組み合わせのみとなる。
つまり、実施例１の構成では、エンジン１の始動を行ったり、走行時の運動エネルギーを回収したりと、モータ/ジェネレータ４は、力行と回生の２つ動作状態があるが、走行状態によっては、力行から回生へ、回生から力行へと動作状態が移行することから、双方の回転方向が同一であることが求められる。このように、力行時と回生時でモータ/ジェネレータの回転方向を合わせつつ、ロータ軸４１と変速機入力軸２１の軸間距離を調整するために、中間軸を設けようとすると、中間軸が２つ必要になってしまう。
これに対し、実施例１では、その中間軸として、リバースカウンター軸２３を利用するようにしたため、既存の構成に対し、１つの追加カウンター軸６３と追加カウンターギヤ６２を加えるだけで、力行時と回生時のモータ/ジェネレータ４の回転方向を合わせることができる。つまり、モータ/ジェネレータ４の力行と回生の回転方向を合わせるとき、軸間が広がって中間軸が必要となっても、新たに追加する中間軸を減らせる。
【００４７】
実施例１では、歯車式多段変速機２において、変速に伴いトルク伝達経路を選択的に変更するクラッチ機構として、噛み合いによるドグクラッチ機構（１−３ドグクラッチ機構２４ａ、２−４ドグクラッチ機構２４ｃ、５−Ｒドグクラッチ機構２４ｅ）を用いる構成を採用した。
例えば、変速に伴いトルク伝達経路を選択的に変更するクラッチ機構として最も一般的な機構は、回転同期機能を持つシンクロ機構である。しかし、シンクロ機構の場合、構造が複雑で、かつ、軸方向寸法が長い機構となる。これに対し、回転同期機能をモータ/ジェネレータ４に持たせることで、単純な噛み合いクラッチ機構であり、構造が簡単で、軸方向寸法が短いドグクラッチ機構とした。
このように、シンクロ機構を廃止し、ドグクラッチ化したことで、歯車式多段変速機２の軸方向寸法の短縮化が達成される。
【００４８】
［第１ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用］
実施例１のハイブリッド駆動装置は、モータ/ジェネレータ４のロータ軸４１の一端部に第１ワンウェイクラッチ７を介装し、他端部に第２ワンウェイクラッチ８を介装した。以下、第１ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用を説明する。
【００４９】
モータ/ジェネレータ４が力行によるモータ制御（トルク制御、回転数制御）を行う場合、図６に示すように、モータ回転数がエンジン回転数以上となり、第１ワンウェイクラッチ７が締結し、第２ワンウェイクラッチ８が空転する。この第１ワンウェイクラッチ７の締結時における代表的な制御モードとして、「エンジン始動モード」、「パワーアシストモード」、「ダウンシフトモード」がある。以下、各モードでの制御作用を説明する。
【００５０】
＊エンジン始動モード
例えば、乗車直後やアイドルストップ制御後においては、停止しているエンジン１を始動するエンジン始動モードが実行される。このエンジン始動時には、発進クラッチ３を開放し、モータ/ジェネレータ４をモータ制御（回転数制御）する。
このモータ制御によるモータ/ジェネレータ４のロータ軸４１からの力行エネルギーは、第１ワンウェイクラッチ７→第１モータギヤ５１→エンジンクランクギヤ５２→クランク軸１５へと伝達され、エンジン１を回すエンジンクランキングが行われる。そして、所定のエンジン回転数に達すると、燃料噴射や点火を行うことでエンジン１を始動する。
すなわち、モータ/ジェネレータ４がエンジンスタータモータ機能を発揮し、エンジン１を始動させることができる。
【００５１】
＊パワーアシストモード
例えば、発進時や中間加速時等においては、エンジン１の駆動力をモータ/ジェネレータ４の駆動力により補助するパワーアシストモードが実行される。このパワーアシスト時には、発進クラッチ３を締結したままで、モータ/ジェネレータ４をモータ制御（トルク制御）する。
このモータ制御によるモータ/ジェネレータ４のロータ軸４１からの力行エネルギーは、第１ワンウェイクラッチ７→第１モータギヤ５１→エンジンクランクギヤ５２→クランク軸１５へと伝達され、エンジン１からの駆動力に、モータ/ジェネレータ４からの駆動力が加わる。そして、合算された駆動力は、発進クラッチ３を経過して変速機入力軸２１へと伝達され、そのとき選択されている変速段のギヤから、変速機出力軸２２→終減速ギヤ列９→ディファレンシャルギヤ１０へと伝達される。さらに、ディファレンシャルギヤ１０のデフケースに伝達された駆動出力は左右に等配分され、左ドライブシャフト１１を経由して左前輪１３に伝達され、右ドライブシャフト１２を経由して右前輪１４に伝達される。
すなわち、モータ/ジェネレータ４がエンジン１の駆動力を補助するパワーアシスト機能を発揮し、駆動源からの駆動力を高めることができる。
【００５２】
＊ダウンシフトモード
例えば、走行中、シフトマップのダウンシフト線を横切りダウンシフト指令が出力されるとダウンシフトモードが実行される。このダウンシフト時には、まず、ダウンシフト指令に基づき、発進クラッチ３を開放すると同時にダウンシフト前の変速段にて噛み合っているドグクラッチを抜く。そして、ドグクラッチが中立位置になったら発進クラッチ３を締結し、モータ/ジェネレータ４のモータ制御（回転数制御）を開始する。
このモータ制御によるモータ/ジェネレータ４のロータ軸４１からの力行エネルギーは、第１ワンウェイクラッチ７→第１モータギヤ５１→エンジンクランクギヤ５２→クランク軸１５→発進クラッチ３→変速機入力軸２１へと伝達される。そして、モータ/ジェネレータ４によりクランク軸１５と変速機入力軸２１の回転数をダウンシフト後の規定回転数まで引き上げる回転同期制御を行う。そして、回転同期が完了すると、ダウンシフト後の変速段に対応するドグクラッチを噛み合わせる。なお、モータ/ジェネレータ４のイナーシャが小さく抑えられているため、ダウンシフト後の規定回転数まで引き上げる回転同期が瞬時に行われる。
すなわち、モータ/ジェネレータ４がダウンシフト時の回転数同期制御機能を発揮し、ドグクラッチ機構を用いながらもショックや間延びの無い良好な変速品質によりダウンシフトを行うことができる。
【００５３】
［第２ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用］
実施例１のハイブリッド駆動装置は、モータ/ジェネレータ４のロータ軸４１の一端部に第１ワンウェイクラッチ７を介装し、他端部に第２ワンウェイクラッチ８を介装した。以下、第２ワンウェイクラッチ締結時のモード制御作用を説明する。
【００５４】
モータ/ジェネレータ４が回生によるジェネレータ制御（トルク制御、回転数制御）を行う場合、図７に示すように、変速機入力軸回転数がモータ回転数以上となり、第２ワンウェイクラッチ８が締結し、第１ワンウェイクラッチ７が空転する。この第２ワンウェイクラッチ８の締結時における代表的な制御モードとして、「エンジンエネルギー回生モード」、「コーストエネルギー回生モード」、「アップシフトモード」がある。以下、各モードでの制御作用を説明する。
【００５５】
＊エンジンエネルギー回生モード
例えば、走行中にバッテリ充電容量が低下し、エンジンエネルギーの一部を用いてバッテリへの充電が必要なときにはエンジンエネルギー回生モードが実行される。このエンジンエネルギー回生時には、発進クラッチ３を締結したままで、モータ/ジェネレータ４をジェネレータ制御（トルク制御）する。
よって、エンジン１のクランク軸１５からのエネルギーの一部が、発進クラッチ３→変速機入力軸２１→リバースギヤ２１ｆ→リバースカウンターギヤ２３→追加カウンターギヤ６２→第２モータギヤ６１→第２ワンウェイクラッチ８→ロータ軸４１へと伝達される。そして、モータ/ジェネレータ４は、エンジンエネルギーの一部を回生エネルギーとして取り込み、モータ/ジェネレータ４での発電により得られた電力を、バッテリ充電電力として充電する。
すなわち、モータ/ジェネレータ４がエンジンエネルギーの一部を回生エネルギーとして取り込むエンジンエネルギー回生機能を発揮し、走行中、必要に応じてバッテリ充電を行うことができる。
【００５６】
＊コーストエネルギー回生モード
例えば、アクセル足離し操作により減速する、あるいは、減速して停車するときにはコーストエネルギー回生モードが実行される。このコーストエネルギー回生時には、発進クラッチ３を開放し、モータ/ジェネレータ４をジェネレータ制御（トルク制御）する。
よって、左右前輪１３，１４からのエネルギーが、ドライブシャフト１１，１２→ディファレンシャルギヤ１０→終減速ギヤ列９→変速機出力軸２２→選択段での噛み合いギヤ→変速機入力軸２１→リバースギヤ２１ｆ→リバースカウンターギヤ２３→追加カウンターギヤ６２→第２モータギヤ６１→第２ワンウェイクラッチ８→ロータ軸４１へと伝達される。そして、モータ/ジェネレータ４は、コースト走行による左右前輪１３，１４からのエネルギーを回生エネルギーとして取り込み、モータ/ジェネレータ４での発電により得られた電力を、バッテリ充電電力として充電する。
すなわち、モータ/ジェネレータ４がコースト走行による左右前輪１３，１４からのエネルギーを回生エネルギーとして取り込むコーストエネルギー回生機能を発揮し、コースト走行時にバッテリ充電を行うことができる。更に、コーストエネルギー回生中は、変速機出力軸２２から変速機入力軸２１を介してトルクが伝達されるため、車速に応じて変速段を制御することにより、モータ/ジェネレータ４の回生時の回転速度を制御することができ、モータ/ジェネレータ４の発電効率を向上させることができる。
【００５７】
＊アップシフトモード
例えば、走行中、シフトマップのアップシフト線を横切りアップシフト指令が出力されるとアップシフトモードが実行される。このアップシフト時には、まず、アップシフト指令に基づき、発進クラッチ３を開放すると同時にアップシフト前の変速段にて噛み合っているドグクラッチを抜く。そして、ドグクラッチが中立位置になったら発進クラッチ３を締結し、モータ/ジェネレータ４のジェネレータ制御（回転数制御）を開始する。
このジェネレータ制御によりモータ/ジェネレータ４のロータ軸４１には発電負荷によるブレーキトルクが作用する。このロータ軸４１のブレーキトルクは、第２ワンウェイクラッチ８→第２モータギヤ６１→追加カウンターギヤ６２→リバースカウンターギヤ２３→リバースギヤ２１ｆ→変速機入力軸２１→発進クラッチ３→クランク軸１５へと伝達される。そして、モータ/ジェネレータ４のロータ軸４１のブレーキトルクによりクランク軸１５と変速機入力軸２１の回転数をアップシフト後の規定回転数まで引き下げる回転同期制御を行う。そして、回転同期が完了すると、アップシフト後の変速段に対応するドグクラッチを噛み合わせる。なお、モータ/ジェネレータ４のイナーシャが小さく抑えられているため、アップシフト後の規定回転数まで引き下げる回転同期が瞬時に行われる。
すなわち、モータ/ジェネレータ４がアップシフト時の回転数同期制御機能を発揮し、ドグクラッチ機構を用いながらもショックや間延びの無い良好な変速品質によりアップシフトを行うことができる。
【００５８】
次に、効果を説明する。
実施例１のハイブリッド駆動装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５９】
(1) エンジン１と、
入力軸（変速機入力軸２１）と出力軸（変速機出力軸２２）の間で複数の変速比の切り替えが可能な歯車式多段変速機２と、
前記エンジン１のクランク軸１５と前記入力軸（変速機入力軸２１）のトルク伝達を断接するクラッチ（発進クラッチ３）と、
ロータ４２とステータ４３を有し、力行と回生を行うモータ/ジェネレータ４と、
を備えたハイブリッド駆動装置において、
前記クランク軸１５と前記入力軸（変速機入力軸２１）を、前記クラッチ（発進クラッチ３）を介して直列に配置し、
前記モータ/ジェネレータ４を前記クラッチ（発進クラッチ３）に対して前記変速機（歯車式多段変速機２）側に配置し、
前記ロータ４２のロータ軸４１を、前記ロータ４２の両端から突出させるとともに、前記クランク軸１５および前記入力軸（変速機入力軸２１）に対して平行な並列配置とし、
前記ロータ軸４１のうちエンジン１側に突出させた第１ロータ軸端部４１ａと、前記エンジン１のクランク軸１５と、を第１ギヤ列５と第１クラッチ（第１ワンウェイクラッチ７）により断接可能に駆動連結し、
前記ロータ軸４１のうち前記第１ロータ軸端部４１ａとは反対側に突出させた第２ロータ軸端部４１ｂと、前記入力軸（変速機入力軸２１）と、を第２ギヤ列６と第２クラッチ（第２ワンウェイクラッチ８）により断接可能に駆動連結し、
前記第１ギヤ列５は、
前記クランク軸１５に配置されたエンジンクランクギヤ５２と、
前記第１ロータ軸端部４１ａに配置されるとともに前記エンジンクランクギヤ５２と噛み合う第１モータギヤ５１とで構成し、
前記第２ギヤ列６は、
前記入力軸（変速機入力軸２１）に配置されるとともに、前記入力軸と同期回転するリバースギヤ２１ｆと、
前記リバースギヤ２１ｆと噛み合うとともに、前記入力軸（変速機入力軸２１）に入力されるトルクを前記出力軸（変速機出力軸２２）に回転方向を変換して伝達するリバースカウンターギヤ２３と、
前記リバースカウンターギヤ２３と噛み合う追加カウンターギヤ６２と、
前記第２ロータ軸端部４１ｂに配置されるとともに、前記追加カウンターギヤ６２と噛み合う第２モータギヤ６１とで構成した。
このため、コストアップを招くことなく、回生時のモータ/ジェネレータ４の効率を向上させることができるとともに、新たに追加する中間軸を減らしながら、モータ/ジェネレータ４の力行と回生の回転方向を同じにすることができる。
【００６０】
(2) 前記リバースギヤ２１ｆは、前記入力軸（変速機入力軸２１）に配置される複数のギヤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆのうち、前記エンジン１から最も離れた位置に配置されたギヤである。
このため、(1)の効果に加え、第２ギヤ列６の一部としてリバースギヤ２１ｆとリバースカウンターギヤ２３を利用するとともに、モータ/ジェネレータ４を細長い構成にすることで、既存のエンジン＋変速機（歯車式多段変速機２）からの部品点数追加とスペースアップを最小限に抑えながら、ハイブリッド駆動装置を構成することができる。
【００６１】
(3) 前記歯車式多段変速機２は、変速に伴い前記入力軸（変速機入力軸２１）と前記出力軸（変速機出力軸２２）の間でトルク伝達経路を選択的に変更するクラッチ機構として、噛み合いによるドグクラッチ機構（１−３ドグクラッチ機構２４ａ、２−４ドグクラッチ機構２４ｃ、５−Ｒドグクラッチ機構２４ｅ）を用いた。
このため、(1)または(2)の効果に加え、シンクロ機構を廃止し、単純な噛み合い機構によるドグクラッチ化したことで、歯車式多段変速機２の軸方向寸法の短縮化を達成することができる。
【００６２】
(4) 前記第１クラッチは、前記第１ロータ軸端部４１ａと前記第１モータギヤ５１との間に介装され、前記モータ/ジェネレータ４から前記エンジン１へトルクが伝達されるときにのみ締結する第１ワンウェイクラッチ７であり、
前記第２クラッチは、前記第２ロータ軸端部４１ｂと前記第２モータギヤ６１との間に介装され、前記入力軸（変速機入力軸２１）から前記モータ/ジェネレータ４へトルクが伝達されるときにのみ締結する第２ワンウェイクラッチ８である。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、モータ/ジェネレータ４の力行時には自動的に第１ワンウェイクラッチ７が締結し、モータ/ジェネレータ４の回生時には自動的に第２ワンウェイクラッチ８が締結することで、様々なモード制御を行う場合にクラッチ制御が省略され、モード制御の単純化を図ることができる。
【実施例２】
【００６３】
実施例２は、変速機入力軸と変速機出力軸の間に、変速用ギヤを設けるカウンター軸を追加配置し、このカウンター軸とモータ/ジェネレータの間で駆動連結するようにした例である。
【００６４】
まず、構成を説明する。
図８は、実施例２のハイブリッド駆動装置が適用されたＦＦハイブリッド車両の駆動系を示す。以下、図８に基づきハイブリッド駆動系の全体構成を説明する。
【００６５】
実施例２のハイブリッド駆動装置が適用された駆動系は、図８に示すように、エンジン１と、歯車式多段変速機２と、発進クラッチ３（クラッチ）と、モータ/ジェネレータ４と、第１ギヤ列５と、第２ギヤ列６と、第１ワンウェイクラッチ７（第１クラッチ）と、第２ワンウェイクラッチ８（第２クラッチ）と、終減速ギヤ列９と、ディファレンシャルギヤ１０と、左ドライブシャフト１１と、右ドライブシャフト１２と、左前輪１３と、右前輪１４と、を備えている。
【００６６】
図１に示す実施例１との構成の相違点を説明する。
(a) 図１における変速機入力軸２１が、互いに平行な変速機入力軸２１とカウンター軸６４に分割され、変速機入力軸２１とカウンター軸６４が、駆動伝達ギヤ２８，２９にて連結されている点。
この軸分割に伴い変速用の各ギヤ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆは、カウンター軸６４に設けられる。
(b) 図１の追加カウンターギヤ６２がなくなり、リバースカウンター軸６５に設けられたリバースカウンターギヤ２３’が、第２モータギヤ６１とリバースギヤ２１ｆとリバース選択ギヤ２２ｆにそれぞれ噛み合うように構成した点。
【００６７】
すなわち、実施例２では、第２ギヤ列６を、リバースギヤ２１ｆとリバースカウンターギヤ２３’と第２モータギヤ６１との３つのギヤにより構成している。
なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
次に、作用を説明する。
変速機入力軸２１に入力されたトルクを、カウンター軸６４を介して変速機出力軸２２に伝達する実施例２の歯車式多段変速機２では、カウンター軸６４に設けられたリバースギヤ２１ｆと、このリバースギヤ２１ｆに噛み合うリバースカウンターギヤ２３’を介して、カウンター軸６４からのトルクがモータ/ジェネレータ４に伝達される。
このように、実施例２では、変速機入力軸２１からカウンター軸６４で一回、回転方向が変わっているので、リバースカウンターギヤ２３’を使うと、実施例１の追加カウンターギヤ６２が不要になる。
このため、変速機入力軸２１とロータ軸４１の軸間が大きくなってしまっても、力行時と回生時のモータ/ジェネレータ４の回転方向を同じにする第２ギヤ列６を、新たな中間軸を加えることなく、コストアップを避けながら構成することができる。
なお、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００６９】
次に、効果を説明する。
実施例２のハイブリッド駆動装置にあっては、下記の効果を得ることができる。
【００７０】
(5) エンジン１と、
入力軸（変速機入力軸２１）に入力されたトルクをカウンター軸６４に伝達するとともに、前記カウンター軸６４と出力軸（変速機出力軸２２）の間で複数の変速段の切り替えが可能な歯車式多段変速機２と、
前記エンジン１のクランク軸１５と前記入力軸（変速機入力軸２１）のトルク伝達を断接するクラッチ（発進クラッチ３）と、
ロータ４２とステータ４３を有し、力行と回生を行うモータ/ジェネレータ４と、
を備えたハイブリッド駆動装置において、
前記クランク軸１５と前記入力軸（変速機入力軸２１）を、前記クラッチ（発進クラッチ３）を介して直列に配置し、
前記モータ/ジェネレータ４を前記クラッチ（発進クラッチ３）に対して前記歯車式多段変速機２側に配置し、
前記ロータ４２のロータ軸４１を、前記ロータ４２の両端から突出させるとともに、前記クランク軸１５および前記カウンター軸６４に対して平行な並列配置とし、
前記ロータ軸４１のうちエンジン１側に突出させた第１ロータ軸端部４１ａと、前記エンジン１のクランク軸１５と、を第１ギヤ列５と第１クラッチ（第１ワンウェイクラッチ７）により断接可能に駆動連結し、
前記ロータ軸４１のうち前記第１ロータ軸端部４１ａとは反対側に突出させた第２ロータ軸端部４１ｂと、前記エンジン１側とは反対側に位置する前記カウンター軸６４の端部と、を第２ギヤ列６と第２クラッチ（第２ワンウェイクラッチ８）により断接可能に駆動連結し、
前記第１ギヤ列５は、
前記クランク軸１５に配置されたエンジンクランクギヤ５２と、
前記第１ロータ軸端部４１ａに配置されるとともに前記エンジンクランクギヤ５２と噛み合う第１モータギヤ５１とで構成し、
前記第２ギヤ列６は、
前記カウンター軸６４に配置されるとともに、前記カウンター軸６４と同期回転するリバースギヤ２１ｆと、
前記リバースギヤ２１ｆと噛み合うとともに、前記カウンター軸６４に入力されるトルクを前記出力軸（変速機出力軸２２）に回転方向を変換して伝達するリバースカウンターギヤ２３’と、
前記第２ロータ軸端部４１ｂに配置されるとともに、前記リバースカウンターギヤ２３’と噛み合う第２モータギヤ６１とで構成した。
このため、コストアップを招くことなく、回生時のモータ/ジェネレータ４の効率を向上させることができるとともに、力行時と回生時のモータ/ジェネレータ４の回転方向を同じにする第２ギヤ列６（リバースギヤ２１ｆ、リバースカウンターギヤ２３’、第２モータギヤ６１）を、追加カウンターギヤ６２を用いることなく構成することができる。
【００７１】
以上、本発明のハイブリッド駆動装置を実施例１，２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７２】
実施例１，２では、歯車式多段変速機２として、３軸構成（入力軸、出力軸、リバースカウンター軸）、あるいは、カウンター軸を追加した４軸構成により前進５速/後退１速の変速段を有する変速機を用いる例を示した。しかし、入力軸と出力軸の間で複数の変速比の切り替えが可能な歯車式多段変速機であれば、具体的な軸構成は実施例１，２の軸構成に限られるものではなく、また、具体的な変速段も実施例１，２の前進５速/後退１速の変速段に限られない。
【００７３】
実施例１，２では、歯車式多段変速機２の変速に伴いトルク伝達経路を選択的に変更するクラッチ機構として、噛み合いによるドグクラッチ機構を用いる例を示した。しかし、クラッチ機構としては、周知のシンクロ機構を用いる例としても良い。さらに、テーパー面による噛み合いで急なトルク抜けを抑えるようなコーンクラッチ機構を用いるようにしても良い。
【００７４】
実施例１，２では、歯車式多段変速機２の変速段選択操作アクチュエータとして、油圧レス化に好適なモータアクチュエータを用いる例を示した。しかし、変速段選択操作アクチュエータとしては、電磁アクチュエータや油圧アクチュエータ等の他のアクチュエータを用いても良い。
【００７５】
実施例１，２では、発進クラッチ３のクラッチ断接操作アクチュエータとして、油圧レス化に好適なモータアクチュエータを用いる例を示した。しかし、クラッチ断接操作アクチュエータとしては、電磁アクチュエータや油圧アクチュエータ等の他のアクチュエータを用いても良い。また、発進クラッチのタイプとしては、乾式タイプであっても湿式タイプであっても良いし、さらに、単板タイプであっても多板タイプであっても良い。また、発進クラッチに限らず、発進要素としてのトルクコンバータをエンジンと変速機の間に設け、このトルクコンバータ内に設けられたロックアップクラッチを、クランク軸と入力軸のトルク伝達を断接するクラッチとして適用することもできる。
【００７６】
実施例１，２では、第１クラッチとして第１ワンウェイクラッチ７を用い、第２クラッチとして第２ワンウェイクラッチ８を用いる例を示した。しかし、第１クラッチや第２クラッチとして、外部からの指令により断接制御される電磁クラッチや油圧クラッチ等を用いても良い。
【００７７】
実施例１，２では、本発明のハイブリッド駆動装置をＦＦハイブリッド車両の駆動系に適用する例を示した。しかし、本発明のハイブリッド駆動装置は、ＦＲハイブリッド車両の駆動系や４ＷＤハイブリッド車両の駆動系等に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１ エンジン
１５ クランク軸
２ 歯車式多段変速機
２１ 変速機入力軸（入力軸）
２２ 変速機出力軸（出力軸）
２４ａ １−３ドグクラッチ機構（ドグクラッチ機構）
２４ｃ ２−４ドグクラッチ機構（ドグクラッチ機構）
２４ｅ ５−Ｒドグクラッチ機構（ドグクラッチ機構）
２８，２９ 駆動伝達ギヤ
３ 発進クラッチ（クラッチ）
４ モータ/ジェネレータ
４１ ロータ軸
４１ａ 第１ロータ軸端部
４１ｂ 第２ロータ軸端部
４２ ロータ
４３ ステータ
５ 第１ギヤ列
５１ 第１モータギヤ
５２ エンジンクランクギヤ
６ 第２ギヤ列
２１ｆ リバースギヤ
２３，２３’ リバースカウンターギヤ
６１ 第２モータギヤ
６２ 追加カウンターギヤ
６４ カウンター軸
６５ リバースカウンター軸
７ 第１ワンウェイクラッチ（第１クラッチ）
８ 第２ワンウェイクラッチ（第２クラッチ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
入力軸と出力軸の間で複数の変速比の切り替えが可能な歯車式多段変速機と、
前記エンジンのクランク軸と前記入力軸のトルク伝達を断接するクラッチと、
ロータとステータを有し、力行と回生を行うモータ/ジェネレータと、
を備えたハイブリッド駆動装置において、
前記クランク軸と前記入力軸を、前記クラッチを介して直列に配置し、
前記モータ/ジェネレータを前記クラッチに対して前記変速機側に配置し、
前記ロータのロータ軸を、前記ロータの両端から突出させるとともに、前記クランク軸および前記入力軸に対して平行な並列配置とし、
前記ロータ軸のうちエンジン側に突出させた第１ロータ軸端部と、前記エンジンのクランク軸と、を第１ギヤ列と第１クラッチにより断接可能に駆動連結し、
前記ロータ軸のうち前記第１ロータ軸端部とは反対側に突出させた第２ロータ軸端部と、前記入力軸と、を第２ギヤ列と第２クラッチにより断接可能に駆動連結し、
前記第１ギヤ列は、
前記クランク軸に配置されたエンジンクランクギヤと、
前記第１ロータ軸端部に配置されるとともに前記エンジンクランクギヤと噛み合う第１モータギヤとで構成し、
前記第２ギヤ列は、
前記入力軸に配置されるとともに、前記入力軸と同期回転するリバースギヤと、
前記リバースギヤと噛み合うとともに、前記入力軸に入力されるトルクを前記出力軸に回転方向を変換して伝達するリバースカウンターギヤと、
前記リバースカウンターギヤと噛み合う追加カウンターギヤと、
前記第２ロータ軸端部に配置されるとともに、前記追加カウンターギヤと噛み合う第２モータギヤとで構成した
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたハイブリッド駆動装置において、
前記リバースギヤは、前記入力軸に配置される複数のギヤのうち、前記エンジンから最も離れた位置に配置されたギヤである
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載されたハイブリッド駆動装置において、
前記歯車式多段変速機は、変速に伴い前記入力軸と前記出力軸の間でトルク伝達経路を選択的に変更するクラッチ機構として、噛み合いによるドグクラッチ機構を用いた
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載されたハイブリッド駆動装置において、
前記第１クラッチは、前記第１ロータ軸端部と前記第１モータギヤとの間に介装され、前記モータ/ジェネレータから前記エンジンへトルクが伝達されるときにのみ締結する第１ワンウェイクラッチであり、
前記第２クラッチは、前記第２ロータ軸端部と前記第２モータギヤとの間に介装され、前記入力軸から前記モータ/ジェネレータへトルクが伝達されるときにのみ締結する第２ワンウェイクラッチである
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項５】
エンジンと、
入力軸に入力されたトルクをカウンター軸に伝達するとともに、前記カウンター軸と出力軸の間で複数の変速段の切り替えが可能な歯車式有段変速機と、
前記エンジンのクランク軸と前記入力軸のトルク伝達を断接するクラッチと、
ロータとステータを有し、力行と回生を行うモータ/ジェネレータと、
を備えたハイブリッド駆動装置において、
前記クランク軸と前記入力軸を、前記クラッチを介して直列に配置し、
前記モータ/ジェネレータを前記クラッチに対して前記歯車式有段変速機側に配置し、
前記ロータのロータ軸を、前記ロータの両端から突出させるとともに、前記クランク軸および前記カウンター軸に対して平行な並列配置とし、
前記ロータ軸のうちエンジン側に突出させた第１ロータ軸端部と、前記エンジンのクランク軸と、を第１ギヤ列と第１クラッチにより断接可能に駆動連結し、
前記ロータ軸のうち前記第１ロータ軸端部とは反対側に突出させた第２ロータ軸端部と、前記カウンター軸と、を第２ギヤ列と第２クラッチにより断接可能に駆動連結し、
前記第１ギヤ列は、
前記クランク軸に配置されたエンジンクランクギヤと、
前記第１ロータ軸端部に配置されるとともに前記エンジンクランクギヤと噛み合う第１モータギヤとで構成し、
前記第２ギヤ列は、
前記カウンター軸に配置されるとともに、前記カウンター軸と同期回転するリバースギヤと、
前記リバースギヤと噛み合うとともに、前記カウンター軸に入力されるトルクを前記出力軸に回転方向を変換して伝達するリバースカウンターギヤと、
前記第２ロータ軸端部に配置されるとともに、前記リバースカウンターギヤと噛み合う第２モータギヤとで構成した
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項１】
エンジンと、
入力軸と出力軸の間で複数の変速比の切り替えが可能な歯車式多段変速機と、
前記エンジンのクランク軸と前記入力軸のトルク伝達を断接するクラッチと、
ロータとステータを有し、力行と回生を行うモータ/ジェネレータと、
を備えたハイブリッド駆動装置において、
前記クランク軸と前記入力軸を、前記クラッチを介して直列に配置し、
前記モータ/ジェネレータを前記クラッチに対して前記変速機側に配置し、
前記ロータのロータ軸を、前記ロータの両端から突出させるとともに、前記クランク軸および前記入力軸に対して平行な並列配置とし、
前記ロータ軸のうちエンジン側に突出させた第１ロータ軸端部と、前記エンジンのクランク軸と、を第１ギヤ列と第１クラッチにより断接可能に駆動連結し、
前記ロータ軸のうち前記第１ロータ軸端部とは反対側に突出させた第２ロータ軸端部と、前記入力軸と、を第２ギヤ列と第２クラッチにより断接可能に駆動連結し、
前記第１ギヤ列は、
前記クランク軸に配置されたエンジンクランクギヤと、
前記第１ロータ軸端部に配置されるとともに前記エンジンクランクギヤと噛み合う第１モータギヤとで構成し、
前記第２ギヤ列は、
前記入力軸に配置されるとともに、前記入力軸と同期回転するリバースギヤと、
前記リバースギヤと噛み合うとともに、前記入力軸に入力されるトルクを前記出力軸に回転方向を変換して伝達するリバースカウンターギヤと、
前記リバースカウンターギヤと噛み合う追加カウンターギヤと、
前記第２ロータ軸端部に配置されるとともに、前記追加カウンターギヤと噛み合う第２モータギヤとで構成した
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたハイブリッド駆動装置において、
前記リバースギヤは、前記入力軸に配置される複数のギヤのうち、前記エンジンから最も離れた位置に配置されたギヤである
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載されたハイブリッド駆動装置において、
前記歯車式多段変速機は、変速に伴い前記入力軸と前記出力軸の間でトルク伝達経路を選択的に変更するクラッチ機構として、噛み合いによるドグクラッチ機構を用いた
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載されたハイブリッド駆動装置において、
前記第１クラッチは、前記第１ロータ軸端部と前記第１モータギヤとの間に介装され、前記モータ/ジェネレータから前記エンジンへトルクが伝達されるときにのみ締結する第１ワンウェイクラッチであり、
前記第２クラッチは、前記第２ロータ軸端部と前記第２モータギヤとの間に介装され、前記入力軸から前記モータ/ジェネレータへトルクが伝達されるときにのみ締結する第２ワンウェイクラッチである
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項５】
エンジンと、
入力軸に入力されたトルクをカウンター軸に伝達するとともに、前記カウンター軸と出力軸の間で複数の変速段の切り替えが可能な歯車式有段変速機と、
前記エンジンのクランク軸と前記入力軸のトルク伝達を断接するクラッチと、
ロータとステータを有し、力行と回生を行うモータ/ジェネレータと、
を備えたハイブリッド駆動装置において、
前記クランク軸と前記入力軸を、前記クラッチを介して直列に配置し、
前記モータ/ジェネレータを前記クラッチに対して前記歯車式有段変速機側に配置し、
前記ロータのロータ軸を、前記ロータの両端から突出させるとともに、前記クランク軸および前記カウンター軸に対して平行な並列配置とし、
前記ロータ軸のうちエンジン側に突出させた第１ロータ軸端部と、前記エンジンのクランク軸と、を第１ギヤ列と第１クラッチにより断接可能に駆動連結し、
前記ロータ軸のうち前記第１ロータ軸端部とは反対側に突出させた第２ロータ軸端部と、前記カウンター軸と、を第２ギヤ列と第２クラッチにより断接可能に駆動連結し、
前記第１ギヤ列は、
前記クランク軸に配置されたエンジンクランクギヤと、
前記第１ロータ軸端部に配置されるとともに前記エンジンクランクギヤと噛み合う第１モータギヤとで構成し、
前記第２ギヤ列は、
前記カウンター軸に配置されるとともに、前記カウンター軸と同期回転するリバースギヤと、
前記リバースギヤと噛み合うとともに、前記カウンター軸に入力されるトルクを前記出力軸に回転方向を変換して伝達するリバースカウンターギヤと、
前記第２ロータ軸端部に配置されるとともに、前記リバースカウンターギヤと噛み合う第２モータギヤとで構成した
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２４０６２４（Ｐ２０１２−２４０６２４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１５３６０（Ｐ２０１１−１１５３６０）
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００２３１３５０）ジヤトコ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００２３１３５０）ジヤトコ株式会社 (899)
【Ｆターム（参考）】
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