本發(fā)明涉及可選擇的單向離合器及具備可選擇的單向離合器的車輛,該可選擇的單向離合器能夠選擇性地設定僅向正反任一方向傳遞轉矩、在另一方向上成為超程狀態(tài)而不傳遞轉矩的作為所謂單向離合器的功能。
背景技術:
專利文獻1中記載有具備發(fā)動機和電動機來作為驅動力源的混合動力車所使用的可選擇的單向離合器(以下,記為SOWC)的一例。在該SOWC中,使分別呈圓板狀的固定側座圈(レース)與旋轉側座圈對置配置,并且將換向板(selector plate)以能夠進行規(guī)定角度旋轉的方式配置在這些各座圈之間。在固定側座圈設有由彈簧施力以使前端部朝向旋轉側座圈立起的多個支柱,在旋轉側座圈形成有使支柱的前端部進入并卡合的作為凹部的凹口。此外,在換向板形成有與支柱對應的多個窗孔。在換向板旋轉成其窗孔相對于支柱的位置而偏離的狀態(tài)的情況下,支柱被壓入固定側板內而未與凹口卡合,另外,在使換向板旋轉到窗孔與支柱一致的位置的情況下,支柱從窗孔朝向旋轉側板立起,其前端部進入凹口的內部。在該狀態(tài)下,當旋轉側板要向凹口的內側面與支柱抵碰的方向旋轉時,旋轉側板的旋轉被阻止。另外,當旋轉側板要向與之相反的方向旋轉時,凹口的開口端緣按壓支柱的背面(上表面),因而支柱朝向固定側板被壓倒,其結果是,旋轉側板旋轉。即,成為超程狀態(tài)。
并且,專利文獻1記載的混合動力車被構成為,在由行星齒輪機構構成的動力分配機構上連結發(fā)動機和第一電動發(fā)電機,在從該動力分配機構輸出的轉矩中增加第二電動發(fā)電機的輸出轉矩。另外,在與動力分配機構相同的軸線上配置由行星齒輪機構構成的超速驅動機構,在前述的旋轉側板上連結超速驅動機構中的規(guī)定的旋轉元件,固定側板安裝于殼體等規(guī)定的固定部。
SOWC作為單向離合器發(fā)揮功能,由此能夠阻止上述的規(guī)定的旋轉元件的特定的一方向的旋轉,而且通過解除作為單向離合器的功能而使所述規(guī)定的旋轉元件能夠向正反任一方向旋轉。另一方面,在SOWC中,固定側板(有時稱為袋式板(pocket plate))、旋轉側板(有時稱為凹口板)、換向板這三者相對旋轉,而且在旋轉側板超程的情況下,在支柱與旋轉側板之間發(fā)生摩擦。因此,向SOWC供給潤滑油來降低由滑動引起的磨損或阻力等。
潤滑油具有一定程度的粘度,溫度越低,其粘度越大。另一方面,由于SOWC是阻止特定的方向的旋轉并且能夠解除該旋轉的阻止的離合器機構,因此,通過解除所述旋轉的阻止而允許該特定的方向的旋轉。這種情況下,例如通過前述的規(guī)定的旋轉構件向特定的方向旋轉,使主要因潤滑油的粘性而產生的拖曳轉矩作用于換向板。在由于潤滑油的溫度低而潤滑油的粘度大的情況下,該拖曳轉矩成為大的轉矩,其結果是,有時會使換向板旋轉。若換向板旋轉而其窗孔與支柱的位置一致,則支柱朝向旋轉側板立起,因此支柱的前端部進入凹口,SOWC切換成所謂卡合狀態(tài),所述規(guī)定的旋轉元件的旋轉有時會意外地被阻止。即,在SOWC中,在潤滑油的粘度大的情況下可能會發(fā)生誤卡合。
在裝入到車輛的動力傳遞機構的SOWC中若發(fā)生這樣的誤卡合,則可能會產生沖擊,或者SOWC所用的部件的耐久性可能會下降。
在先技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2015-77846號公報
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明著眼于上述的技術性課題而作出,其目的在于提供一種能夠避免或抑制主要因潤滑油的粘性而產生的誤卡合的可選擇的單向離合器及具備該可選擇的單向離合器的車輛。
為了實現(xiàn)上述的目的,本發(fā)明提供一種可選擇的單向離合器,其具有:固定板,所述固定板被保持成不旋轉;旋轉板,所述旋轉板以能夠相對于所述固定板相對旋轉的方式與所述固定板對置配置;卡合片,所述卡合片保持在所述固定板的與所述旋轉板對置的側面上,且通過選擇性地向所述旋轉板側突出而與所述旋轉板卡合,從而在所述固定板與所述旋轉板之間傳遞轉矩;以及切換板,所述切換板設置在所述固定板與所述旋轉板之間,通過在規(guī)定的角度范圍內旋轉而向卡合位置和釋放位置移動,該卡合位置是使所述卡合片向所述旋轉板側突出的位置,該釋放位置是使所述卡合片從所述旋轉板向所述固定板側后退而解除與所述旋轉板的卡合的位置,所述可選擇的單向離合器的特征在于,所述固定板具有與所述切換板對置的對置部和形成于所述對置部的槽部,所述槽部成為使?jié)櫥土魅胨龉潭ò迮c所述切換板之間的流入部。
可以是,所述卡合片沿著所述固定板的圓周方向空出規(guī)定的間隔地配置多個,所述流入部形成在所述卡合片之間。
可以是,所述切換板形成為內徑比所述固定板大的環(huán)狀,所述固定板具有外徑比所述切換板的內周小且穿過所述切換板的內周側而向所述旋轉板側延伸的內周側緣部,作為所述流入部的槽部形成于所述內周側緣部的一部分。
另一方面,本發(fā)明提供一種車輛,其具備可選擇的單向離合器,該可選擇的單向離合器具有:固定板,所述固定板被保持成不旋轉;旋轉板,所述旋轉板以能夠相對于所述固定板相對旋轉的方式與所述固定板對置配置;卡合片,所述卡合片保持在所述固定板的與所述旋轉板對置的側面上,且通過選擇性地向所述旋轉板側突出而與所述旋轉板卡合,從而在所述固定板與所述旋轉板之間傳遞轉矩;以及切換板,所述切換板設置在所述固定板與所述旋轉板之間,通過在規(guī)定的角度范圍內旋轉而向卡合位置和釋放位置移動,該卡合位置是使所述卡合片向所述旋轉板側突出的位置,該釋放位置是使所述卡合片從所述旋轉板向所述固定板側后退而解除與所述旋轉板的卡合的位置,所述車輛的特征在于,所述固定板呈以規(guī)定的中心軸線為中心的環(huán)狀,且以所述中心軸線成為水平的狀態(tài)固定于所述車輛的規(guī)定的部位,所述固定板具有與所述切換板對置的對置部,所述固定板具有作為槽部而形成于所述對置部且使?jié)櫥土魅朐摴潭ò迮c所述切換板之間的流入部,所述流入部形成在所述固定板的比所述旋轉中心軸線靠重力方向的下側的位置。
在本發(fā)明中,可以是,車輛還具備:發(fā)動機;以及旋轉構件,所述旋轉構件在起動所述發(fā)動機的情況下向與所述發(fā)動機相同的方向旋轉,且在預先確定的規(guī)定的行駛狀態(tài)的情況下被阻止向與所述發(fā)動機相同的方向旋轉,所述旋轉板與所述旋轉構件連結。
另外,可以是,本發(fā)明的車輛還具備:發(fā)動機;具有發(fā)電功能的第一電動機;動力分配機構,所述動力分配機構具有與所述發(fā)動機連結的第一旋轉元件、與所述第一電動機連結的第二旋轉元件、以及輸出轉矩的第三旋轉元件,且通過所述第一旋轉元件、所述第二旋轉元件以及所述第三旋轉元件進行差動作用;具有發(fā)電功能的第二電動機,所述第二電動機在從所述第三旋轉元件輸出的轉矩上增加轉矩,或者減少從所述第三旋轉元件輸出的轉矩;以及殼體,所述殼體至少收容所述第一電動機、所述動力分配機構以及所述第二電動機,所述固定板固定于所述殼體,所述旋轉板與所述第二旋轉元件連結。
這種情況下,可以是,所述動力分配機構由單小齒輪型行星齒輪機構構成,該單小齒輪型行星齒輪機構具有作為所述第二旋轉元件的第一中心齒輪、作為所述第三旋轉元件的第一齒圈、以及保持與所述第一中心齒輪及第一齒圈嚙合的第一小齒輪且作為所述第一旋轉元件的第一行星輪架。
此外,可以是,本發(fā)明的車輛還具備:發(fā)動機;具有發(fā)電功能的第一電動機;動力分配機構,所述動力分配機構具有與所述發(fā)動機連結的第一旋轉元件、與所述第一電動機連結的第二旋轉元件、以及輸出轉矩的第三旋轉元件,且通過所述第一旋轉元件、所述第二旋轉元件以及所述第三旋轉元件進行差動作用;具有發(fā)電功能的第二電動機,所述第二電動機在從所述第三旋轉元件輸出的轉矩上增加轉矩,或者減少從所述第三旋轉元件輸出的轉矩;變速機構,所述變速機構具有與所述第一旋轉元件及所述發(fā)動機連結的第四旋轉元件、與所述第二旋轉元件及所述第一電動機連結的第五旋轉元件、以及被選擇性地固定的第六旋轉元件,且通過所述第四旋轉元件、所述第五旋轉元件以及所述第六旋轉元件進行差動作用;以及殼體,所述殼體至少收容所述第一電動機、所述動力分配機構、所述第二電動機以及所述變速機構,所述固定板固定于所述殼體,所述旋轉板與所述第六旋轉元件連結。
這種情況下,可以是,所述動力分配機構由單小齒輪型行星齒輪機構構成,該單小齒輪型行星齒輪機構具有作為所述第二旋轉元件的第一中心齒輪、作為所述第三旋轉元件的第一齒圈、以及保持與所述第一中心齒輪及第一齒圈嚙合的第一小齒輪且作為所述第一旋轉元件的第一行星輪架,所述變速機構由雙小齒輪型行星齒輪機構構成,該雙小齒輪型行星齒輪機構具有作為所述第五旋轉元件的第二中心齒輪、作為所述第六旋轉元件的第二齒圈、以及保持與所述第二中心齒輪嚙合的第二小齒輪及與所述第二小齒輪和所述第二齒圈嚙合的第三小齒輪且作為第四旋轉元件的第二行星輪架。
此外,可以是,本發(fā)明的車輛還具備:發(fā)動機;具有發(fā)電功能的第一電動機;動力分配機構,所述動力分配機構具有與所述發(fā)動機連結的第一旋轉元件、與所述第一電動機連結的第二旋轉元件、以及輸出轉矩的第三旋轉元件,且通過所述第一旋轉元件、所述第二旋轉元件以及所述第三旋轉元件進行差動作用;具有發(fā)電功能的第二電動機,所述第二電動機在從所述第三旋轉元件輸出的轉矩上增加轉矩,或者減少從所述第三旋轉元件輸出的轉矩;以及殼體,所述殼體至少收容所述第一電動機、所述動力分配機構以及所述第二電動機,所述固定板固定于所述殼體,所述旋轉板與所述發(fā)動機及所述第一旋轉元件連結。
這種情況下,可以是,所述動力分配機構由單小齒輪型行星齒輪機構構成,該單小齒輪型行星齒輪機構具有作為所述第二旋轉元件的第一中心齒輪、作為所述第三旋轉元件的第一齒圈、以及保持與所述第一中心齒輪及第一齒圈嚙合的第一小齒輪且作為所述第一旋轉元件的第一行星輪架。
發(fā)明效果
在本發(fā)明中,旋轉板連續(xù)旋轉,與之相對,切換板在預先確定的規(guī)定的角度的范圍內旋轉。因此,即使旋轉板相對于切換板連續(xù)旋轉,也能確保間隙,以免產生接觸或摩擦等。與之相對,固定板與切換板即使相互接觸也沒有特別的障礙,因此兩者之間的間隙比切換板與旋轉板之間的間隙狹窄。在本發(fā)明中,由于設有使?jié)櫥土魅肭袚Q板與固定板之間的狹窄的間隙的流入部,因此不僅在切換板與旋轉板之間,而且在切換板與固定板之間也能夠保持潤滑油。因此,在由于旋轉板旋轉而經由潤滑油在切換板上作用有拖曳轉矩的情況下,通過從所述流入部流入切換板與固定板之間的潤滑油而向切換板與固定板之間作用拖曳轉矩。該切換板與固定板之間的拖曳轉矩由于切換板與固定板之間的間隙狹窄而成為大的拖曳轉矩。并且,由于固定板不旋轉,因此固定板與切換板之間的拖曳轉矩成為阻止切換板旋轉的方向的轉矩。其結果是,由于潤滑油的溫度低而其粘度高,因此,即便使切換板向卡合位置旋轉的轉矩由于旋轉板的旋轉而作用于切換板,通過從所述流入部流入的潤滑油,也能產生阻止該切換板旋轉的轉矩,因此不用進行特別控制就能夠防止或抑制切換板向卡合位置旋轉的情況,或者伴隨于此固定板與旋轉板連結成能夠進行轉矩傳遞的狀態(tài)的情況。
在本發(fā)明中,若流入部是形成于固定板的所述槽部,則切換板與固定板之間的潤滑油的保持量增多,能夠更可靠地防止或抑制借由上述的旋轉板的旋轉產生的拖曳轉矩切換板向卡合位置的旋轉。
在固定板形成為環(huán)狀的情況下,通過將所述流入部設置在該固定板的內周部且比中心軸線靠下側,由此能夠使?jié)櫥徒浻闪魅氩靠煽壳页浞值亓魅肭袚Q板與固定板之間。
這種情況下,通過將固定板的所述內周側緣部形成于一部分,由此能夠在使?jié)櫥土魅肭袚Q板與固定板之間的同時,能夠通過所述內周側緣部在切換板與旋轉板之間確保間隙。
并且,在起動發(fā)動機的情況下向與發(fā)動機相同的方向旋轉且在規(guī)定的行駛狀態(tài)下阻止與發(fā)動機相同方向的旋轉的旋轉構件即便與所述旋轉板連結,也能夠防止或抑制在為了起動發(fā)動機等而旋轉的情況下所述切換板向卡合位置的旋轉,或者因此而無法起動發(fā)動機的情況。另外,能夠防止或抑制可選擇的單向離合器發(fā)生誤卡合的情況,由此能夠防止或抑制驅動力急劇變化的沖擊、包含可選擇的單向離合器在內的各種部件的耐久性的下降等。
附圖說明
圖1是表示本發(fā)明的一實施例的立體圖。
圖2是將該SOWC分解表示的立體圖。
圖3是用于說明SOWC的動作原理的示意圖,圖3(a)表示卡合狀態(tài),圖3(b)表示釋放狀態(tài)。
圖4是沿著圖1的IV-IV線的局部剖視圖。
圖5(a)是沿著圖1的A-A線的局部剖視圖,是比例尺與圖4不同的局部剖視圖,圖5(b)是沿著圖1的B-B線的局部剖視圖。
圖6是示意性地表示使用了本發(fā)明的一實施例的SOWC的混合動力車的動力傳遞機構的概要圖。
圖7是關于圖6所示的動力分配機構的列線圖。
圖8是示意性地表示使用了本發(fā)明的一實施例的SOWC的混合動力車的動力傳遞機構的另一例的概要圖。
圖9是關于構成圖8所示的動力分配機構及超速驅動機構的復合行星齒輪機構的列線圖。
圖10是具體地表示圖8所示的超速驅動機構及SOWC的局部剖視圖。
圖11是用于說明流入部的作用的局部剖視圖。
圖12是示意性地表示使用了本發(fā)明的一實施例的SOWC的混合動力車的動力傳遞機構的又一例的概要圖。
符號說明
1…可選擇的單向離合器(SOWC),2…袋式板,3…換向板,4…凹口板,5…圓筒部,6…側板部,6a…對置部,8…凹袋,9…支柱,11…窗孔,12…凹口,13…卡合面,18…臂片,19…內周側緣部,20…流入部,21…發(fā)動機(ENG),22…第一電動機(MG1),23…第二電動機(MG2),24…動力分配機構,39…超速驅動(O/D)機構,L…潤滑油。
具體實施方式
接下來,參照附圖,說明本發(fā)明的實施方式。需要說明的是,以下的實施方式沒有限定本發(fā)明,因此,各結構元件的形狀、位置、安裝姿勢、個數(shù)等可以根據(jù)需要適當變更。
圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的可選擇的單向離合器(以下,記為SOWC)1的立體圖,圖2是用于說明該SOWC1的基本結構的分解立體圖。SOWC1具備:相當于本實施方式的固定板的袋式板2;相當于本實施方式的切換板的換向板3;以及相當于本實施方式的旋轉板的凹口板4。該袋式板2整體形成為環(huán)狀,在形成于其外周部的圓筒部5的一端部具有朝向內周側延伸的凸緣狀的側板部6,在該圓筒部5的內部按照在此列舉的順序而收容有換向板3和凹口板4,在圓筒部5的開口端安裝卡環(huán)7,由此上述袋式板2、換向板3、凹口板4這三者被組裝成一體。圖3示意性地示出組裝后的狀態(tài)的一部分。
在袋式板2的上述的側板部6的內表面(朝向凹口板4側的面)6a上形成有沿著換向板3的旋轉中心軸線的軸線方向凹陷的多個凹袋8。該內表面6a與換向板3對置,相當于本發(fā)明的實施方式中的對置部。在凹袋8的內部收容有能夠旋轉(立起放倒)的支柱9。支柱9是相當于本發(fā)明的實施方式中的卡合片的構件,整體呈大致矩形形狀,該支柱9被構成為,通過以其一端部為中心旋轉而變化成另一端部收納于凹袋8內的躺倒的狀態(tài)和該另一端部從凹袋8向凹口板4側突出的狀態(tài)。為了進行這樣的動作,在支柱9與凹袋8之間配置將支柱9的所述另一端部向凹口板4側按壓的彈簧10。
換向板3是與上述的袋式板2的側板部6大致相同形狀的環(huán)狀的構件,在與凹袋8或支柱9對應的部位形成有在板厚方向上貫通的窗孔11。該換向板3被構成為,以能夠相對于袋式板2旋轉的方式保持于該袋式板2,因此如圖3(a)所示,當窗孔11與支柱9的位置一致時,支柱9的所述另一端部被上述的彈簧10按壓而向凹口板4側突出,另外如圖3(b)所示,當窗孔11相對于支柱9的位置發(fā)生偏離而凹袋8由換向板3密閉時,支柱9被換向板3壓入到凹袋8內。
此外,在凹口板4的袋式板2側的面中的、與所述凹袋8或支柱9對置的部位形成有與它們對應的凹部即凹口12。該凹口12是用于使通過所述窗孔11向凹口板4側突出的支柱9的端部進入的凹部,與支柱9的端部對置的內壁面成為與支柱9的端部抵碰的卡合面13。
設有使所述換向板3向卡合位置和釋放位置進行切換動作的致動器14,該卡合位置是所述窗孔11與支柱9一致而使支柱9向凹口板4側突出的位置,該釋放位置是所述換向板3由凹袋8覆蓋并將支柱9從凹口12脫離的位置,該致動器14在圖示的例子中由螺線管構成。該致動器14構成為利用由通電產生的電磁力將柱塞15拉回。在該柱塞15上連接換向板3。另外,設有朝向與拉回柱塞15的電磁力相反的方向對柱塞15施力的螺旋彈簧16。
若對上述致動器14及螺旋彈簧16以及柱塞15和換向板3的具體的結構進行說明,則螺旋彈簧16與圖3中示意性表示的結構不同,其嵌合于柱塞15的外周側,并以壓縮的狀態(tài)配置在安裝于柱塞15的卡環(huán)和螺線管的主體部分(分別未圖示)之間,使彈性力朝向將柱塞15從螺線管的主體部分壓出的方向發(fā)揮作用。臂片18的前端部以能夠相對旋轉的方式連結于該柱塞15的中間部分。臂片18是在圖2中示出一例的形狀的構件,呈一端部18a與另一端部18b以曲柄狀彎曲相連的形狀,該一端部18a插入到所述袋式板2的圓筒部5的內部而與所述換向板3卡合,該另一端部18b向所述圓筒部5的外部延伸。在所述另一端部18b設有圓弧狀的輪廓部,該輪廓部以能夠相對旋轉的方式與直線性地前后移動的所述柱塞15卡合。需要說明的是,在所述圓筒部5形成有開口部5a,該開口部5a供臂片18插入且允許臂片18的規(guī)定角度的旋轉。因此,通過柱塞15的直線性的前后移動及伴隨于此臂片18在規(guī)定角度的范圍內的往復旋轉,從而切換板3在所述規(guī)定角度的范圍內旋轉。
在此,若更具體地說明換向板3及凹口板4相對于袋式板2的組裝狀態(tài),則如圖4所示,在袋式板2的側板部6的內周端形成沿軸線方向稍延伸的大致圓筒狀的內周側緣部19。該內周側緣部19是外徑比換向板3的內徑小且穿過換向板3的內周側而沿軸線方向延伸的環(huán)狀或圓筒狀的部分,該內周側緣部19從該所述側板部6的內表面突出的突出長度設為比所述換向板3的厚度稍長的長度。因此,在所述側板部6的內表面?zhèn)燃此鰣A筒部5的突出方向側或凹口板4側形成可供換向板3以能夠旋轉的方式嵌入的程度的淺凹部6b。
在將換向板3如上所述地組裝于袋式板2的狀態(tài)下,凹口板4向所述圓筒部5的內側嵌入,并使配置在其背面?zhèn)?圖4中的右側,與袋式板2相反的一側。)的卡環(huán)7與圓筒部5的內表面嵌合,由此,通過該卡環(huán)7來防止相對于圓筒部5的脫落。在此狀態(tài)下,袋式板2的所述內周側緣部19的前端部與凹口板4的正面設有微小間隙地接近。即,凹口板4在旋轉中心軸線方向上的位置由內周側緣部19的前端部和卡環(huán)7來決定。其結果是,在換向板3與凹口板4之間能確保兩者不接觸那樣的規(guī)定寬度的間隙。與之相對,袋式板2(更準確而言為側板部6)與換向板3之間的間隙縮窄成兩者大致接觸的程度。這是因為袋式板2與換向板3沿規(guī)定的一方向連續(xù)且相對不旋轉的緣故。
設有用于將潤滑油向換向板3與袋式板2之間引導的流入部20。流入部20是用于將潤滑油向換向板3與袋式板2之間積極地引導的一個或多個槽部,在將SOWC1設置成使用狀態(tài)的情況下,即在將SOWC1向車輛用的動力傳遞裝置裝入且將中心軸線大致水平設置的情況下,流入部20形成在比旋轉中心軸線靠下側且所述凹袋8彼此之間的部分,如圖5所示,從所述側板部6的內周面在半徑方向上朝向外側而延伸至側板部6的外周部的附近。即,側板部6中的所述凹袋8之間的一部分作為沿中心軸線方向凹陷的槽部而成為所述流入部20,該部分的換向板3與袋式板2(更準確而言為側板部6)之間的間隙比圓周方向上的其他部分的間隙大。需要說明的是,流入部20的形狀和尺寸以能夠保持必要充分的量的潤滑油且能夠將該潤滑油向換向板3與袋式板2(更準確而言為側板部6)之間的間隙供給的方式適當決定。因此,流入部20也可以是形成在側板部6的正面(與換向板3對置的面)上的圓弧狀的槽部等。
上述的SOWC1的作用采取在相當于本發(fā)明的實施方式中的車輛的混合動力車中使用的情況為例進行說明。圖6示意性地示出多軸式雙電動機類型的混合動力車中的動力傳遞機構,作為驅動力源,具備:發(fā)動機(ENG)21;具有發(fā)電功能的第一電動機(MG1)22;以及具有發(fā)電功能的第二電動機(MG2)23。第一電動機22是主要進行發(fā)動機21的轉速的控制及發(fā)動機21的曲軸轉動的結構,與發(fā)動機21一起連結于由差動機構構成的動力分配機構24。
總而言之,差動機構是單小齒輪型行星齒輪機構或雙小齒輪型行星齒輪機構等通過三個旋轉元件進行差動作用的機構,在圖6所示的例子中,通過以相當于本發(fā)明的實施方式中的第二旋轉元件的中心齒輪25、相當于本發(fā)明的實施方式中的第一旋轉元件的行星輪架26、以及相當于本發(fā)明的實施方式中的第三旋轉元件的齒圈27為旋轉元件的單小齒輪型的行星齒輪機構來構成。相當于本發(fā)明的實施方式中的第一小齒輪的小齒輪P1與中心齒輪25和齒圈27嚙合,該小齒輪P1由行星輪架26保持。在中心齒輪25上連結第一電動機22的轉子,在行星輪架26上連結發(fā)動機21的輸出軸(曲軸),齒圈27成為輸出元件。在齒圈27上安裝輸出齒輪28作為輸出構件,該輸出齒輪28與副軸從動齒輪29嚙合。在安裝有副軸從動齒輪29的副軸30上安裝直徑比副軸從動齒輪29小的副軸驅動齒輪31,該副軸驅動齒輪31與差動齒輪32的齒圈33嚙合。從該差動齒輪32向左右的驅動輪34輸出驅動轉矩。
第二電動機23主要是作為行駛用的驅動力源發(fā)揮功能的具有發(fā)電功能的電動機,安裝在其轉子軸上的驅動齒輪35與所述副軸從動齒輪29嚙合。該驅動齒輪35是直徑比副軸從動齒輪29小的齒輪,因此,驅動齒輪35及副軸從動齒輪29構成減速機構。第二電動機23以在從所述齒圈27輸出的轉矩中增加轉矩并且減少從齒圈27輸出的轉矩的方式發(fā)揮功能。
并且,在連結所述第一電動機22的中心齒輪25與作為規(guī)定的固定部的殼體36之間設有可選擇的單向離合器1。即,中心齒輪25或與之一體的中心齒輪軸連結于SOWC1的凹口板4。因此,中心齒輪25或與之一體的中心齒輪軸相當于本發(fā)明的實施方式中的旋轉構件。該SOWC1構成為,在釋放狀態(tài)下能夠進行中心齒輪25或與之一體的中心齒輪軸的正反任一方向的旋轉而不傳遞轉矩,在卡合狀態(tài)下限制(或阻止)中心齒輪25或與之一體的中心齒輪軸的正向旋轉且能夠使中心齒輪25或與之一體的中心齒輪軸反向旋轉而不傳遞轉矩。在此,正向旋轉是與發(fā)動機21的旋轉方向相同的方向的旋轉,反向旋轉(或負旋轉)是與發(fā)動機21的旋轉方向相反的方向的旋轉。
上述的第一電動機22和第二電動機23與未圖示的蓄電裝置、逆變器等控制器單元連接,并且相互以能夠交接電力的方式電連接。另外,設有用于對上述的蓄電裝置、控制器單元或SOWC1等進行控制的電子控制裝置(ECU)38。該電子控制裝置38相當于所謂的控制器,以微型計算機為主體而構成,被輸入車速、油門開度、發(fā)動機轉速以及推定輸出轉矩、各電動機22、23的轉速以及轉矩、SOWC1的動作狀態(tài)等檢測信號作為數(shù)據(jù),基于該數(shù)據(jù)進行運算并輸出用于控制各電動機22、23或SOWC1的指令信號。
圖7是關于構成上述的動力分配機構24的行星齒輪機構的列線圖,圖7(a)示出混合動力模式(HV模式或動力分流模式)下的前進狀態(tài),通過發(fā)動機21成為驅動狀態(tài)而使行星輪架26正向旋轉,而且通過前進行駛而使齒圈27正向旋轉。并且,SOWC1成為釋放狀態(tài)(自由狀態(tài)),中心齒輪25及與之連結的第一電動機22向正反任一方向都能夠旋轉,在圖7(a)的狀態(tài)下,第一電動機22正向旋轉且作為發(fā)電機發(fā)揮功能。即,第一電動機22輸出負方向(圖7(a)的朝下)的轉矩,由此將發(fā)動機21的轉速控制成燃耗效率良好的轉速。由該第一電動機22產生的電力向第二電動機23供給而第二電動機23作為電動機發(fā)揮功能,輸出行駛用的驅動力。
圖7(b)示出中心齒輪25的正向旋轉被SOWC1阻止且利用發(fā)動機21的驅動力進行前進行駛,或者在發(fā)動機21的驅動力中增加第二電動機23的驅動力而進行前進行駛的狀態(tài)(所謂并聯(lián)模式)。在此狀態(tài)下,齒圈27的轉速比發(fā)動機轉速(行星輪架26的轉速)大而從齒圈27輸出轉矩。若使第二電動機23作為電動機進行動作,則其驅動力附加到從齒圈27輸出的驅動力上并經由差動齒輪32向驅動輪34傳遞。另外,這種情況下,第一電動機22與中心齒輪25一起被固定而被阻止通電(成為斷開狀態(tài)),因此以高車速行駛時的燃耗良好。
圖7(c)示出在混合動力車停止的狀態(tài)下起動發(fā)動機21時的動作。在混合動力車停車的狀態(tài)下,中心齒輪25及行星輪架26以及齒圈27的全部的旋轉被阻止。另外,通過進行制動操作或者駐車鎖定,齒圈27被固定成停止狀態(tài)。若在該狀態(tài)下通過第一電動機22使中心齒輪25正向旋轉,則使行星輪架26向正方向旋轉的轉矩經由行星輪架26而作用于發(fā)動機21。即,發(fā)動機21進行曲軸轉動。此狀態(tài)在圖7(c)中由虛線表示。
圖8是表示搭載有SOWC1的混合動力車的另一例的示意圖,是向上述的圖6所示的結構追加設置超速驅動(O/D)機構39并通過SOWC1將該超速驅動機構39選擇性地鎖定的例子。超速驅動機構39相當于本發(fā)明的實施方式中的變速機構,通過以相當于本發(fā)明的實施方式中的第五旋轉元件的中心齒輪40、相當于本發(fā)明的實施方式中的第四旋轉元件的行星輪架41、以及相當于本發(fā)明的實施方式中的第六旋轉元件的齒圈42為旋轉元件的雙小齒輪型的行星齒輪機構來構成。相當于本發(fā)明的實施方式中的第二小齒輪的小齒輪P2與中心齒輪40嚙合,相當于本發(fā)明的實施方式中的第三小齒輪的另一小齒輪P3與該小齒輪P2和齒圈42嚙合,上述的小齒輪P2、P3由行星輪架41保持。在行星輪架41上連結前述的動力分配機構24的行星輪架26,因此發(fā)動機21的輸出轉矩向上述的行星輪架26、41傳遞。另外,在中心齒輪40上連結動力分配機構24的中心齒輪25,因此第一電動機22的轉矩向上述的中心齒輪25、40傳遞。此外,在齒圈42與殼體36之間配置前述的SOWC1,由SOWC1限制(阻止)齒圈42的規(guī)定方向(正方向)上的旋轉而設定超速驅動狀態(tài)。即,齒圈42連結于前述的凹口板4,齒圈42相當于本發(fā)明的實施方式中的旋轉構件。其他的結構與圖6所示的結構相同,因此在圖8標注與圖6相同的參照符號而省略其說明。需要說明的是,本發(fā)明的實施方式中的變速機構并不局限于行星齒輪機構,也可以由適當?shù)凝X輪機構構成。
圖9是關于由各旋轉元件如上所述連結的動力分配機構24和超速驅動機構39構成的復合行星齒輪機構的列線圖,圖9(a)示出混合動力模式(HV模式或動力分流模式)下的前進狀態(tài),通過發(fā)動機21成為驅動狀態(tài)而使行星輪架26正向旋轉,而且通過前進行駛而使齒圈27正向旋轉。并且,SOWC1成為釋放狀態(tài),各中心齒輪25或齒圈42及能夠使它們旋轉的第一電動機22向正反任一方向都能夠旋轉,在圖9(a)的狀態(tài)下,第一電動機22正向旋轉并作為發(fā)電機發(fā)揮功能。即,第一電動機22輸出負方向(圖9(a)的朝下)的轉矩,由此將發(fā)動機21的轉速控制成燃耗效率良好的轉速。由該第一電動機22產生的電力向第二電動機23供給,第二電動機23作為電動機發(fā)揮功能,輸出行駛用的驅動力。
圖9(b)示出齒圈42的正向旋轉由SOWC1阻止,利用發(fā)動機21的驅動力進行前進行駛,或者在發(fā)動機21的驅動力中增加第二電動機23的驅動力而進行前進行駛的狀態(tài)。在超速驅動機構39中,在齒圈42被固定成不向正向旋轉方向旋轉的狀態(tài)下,向行星輪架41輸入正向旋轉方向的轉矩,因此中心齒輪40進行反向旋轉。在動力分配機構24中,其中心齒輪25與超速驅動機構39的中心齒輪40成為一體地進行反向旋轉。因此,在動力分配機構24中,在中心齒輪25進行反向旋轉的狀態(tài)下,向行星輪架26輸入發(fā)動機21的轉矩,因此作為輸出元件的齒圈27以比行星輪架26(即發(fā)動機21)高的轉速進行旋轉。即,成為超速驅動狀態(tài)。需要說明的是,若在此狀態(tài)下使第二電動機23作為電動機進行動作,則其驅動力向從齒圈27輸出的驅動力附加而經由差動齒輪32向驅動輪34傳遞。需要說明的是,在該超速驅動狀態(tài)下,第一電動機22與齒圈42一起被固定而被控制成斷開狀態(tài),因此以高車速行駛時的燃耗良好。
圖9(c)示出在混合動力車停止的狀態(tài)下起動發(fā)動機21時的動作。在混合動力車停車的狀態(tài)下,中心齒輪25、40、行星輪架26、41、以及齒圈27、42的全部的旋轉被阻止。另外,通過進行制動操作或駐車鎖定,齒圈27被固定成停止狀態(tài)。若在此狀態(tài)下通過第一電動機22使中心齒輪25、40正向旋轉,則使行星輪架26、41向正方向旋轉的轉矩經由行星輪架26而作用于發(fā)動機21,而且向齒圈42作用使其正向旋轉的轉矩。即,發(fā)動機21進行曲軸轉動。此狀態(tài)在圖9(c)中由虛線表示。
在SOWC1中,凹口板4相對于袋式板2或換向板3進行相對旋轉,而且支柱9在凹袋8的內部立起或倒入等,從而產生這些構件的滑動。為了在其滑動部減少摩擦或磨損等以使各動作順暢而供給潤滑油。圖10示出搭載在前述的圖8所示的混合動力車上時的SOWC1的具體的配置狀態(tài)。
在收容前述的動力分配機構24及第一電動機22等的箱體50的開口端部51安裝端罩52,通過該端罩52將該開口部51密閉。在端罩52的外周端部形成凸緣53,端罩52通過貫通該凸緣53的螺栓54而安裝于箱體50。
比凸緣53稍靠內周側的部分向與箱體50相反的方向鼓出,該鼓出的部分的內部成為凹部。在該凹部的朝向所述箱體50的內部的開口端,通過螺栓56安裝有板狀的中心支承件55。中心支承件55主要是用于支承軸的構件,與所述第一電動機22的轉子一體化的轉子軸57貫通中心支承件55,并由軸承58支承為能夠旋轉。轉子軸57為中空軸,與所述發(fā)動機21的輸出軸一體化的輸入軸59貫通該轉子軸57的內部。通過配置在該輸入軸59的外周面與轉子軸57的內周面之間的軸承60,將輸入軸59支承為能夠旋轉。需要說明的是,輸入軸59從轉子軸57的端部突出,延伸至端罩52的內表面附近。這樣,中心支承件55將形成在端罩52的內側的凹部密閉,其結果是,在中心支承件55與端罩52之間形成收容室61。
在收容室61的內部配置前述的超速驅動機構39和SOWC1。中心齒輪40與向收容室61內突出的轉子軸57的前端部進行花鍵嵌合。行星輪架41具有與從上述的轉子軸57突出的輸入軸59進行花鍵嵌合的凸起部62,并經由該凸起部62而與輸入軸59(即發(fā)動機21)連結。齒圈42用的凸起部63以能夠相對旋轉的方式嵌合于該行星輪架41用的凸起部62的外周部。在半徑方向上向外側延伸的側板部分一體化于該凸起部63,該側板部分的外周端與齒圈42連結。在該齒圈42用的凸起部63上連結SOWC1的凹口板4。即,構成為選擇性地阻止齒圈42的規(guī)定方向(正方向)的旋轉。
在端罩52的內側端面(內壁部)形成以所述輸入軸59的中心軸線為中心的圓筒部64,SOWC1配置在該圓筒部64的內部。如前所述,SOWC1具備圓板狀的袋式板2、凹口板4、以及換向板3,在圖10所示的例子中,上述的板2、3、4形成為與超速驅動機構39大致相等的外徑。袋式板2與凹口板4的在軸線方向上的排列可以根據(jù)需要適當設定。在圖10所示的例子中,凹口板4位于超速驅動機構39側,袋式板2配置在端罩52的內壁面?zhèn)?。并且,袋式?通過在其外周部與所述圓筒部64的內周部進行花鍵嵌合而固定于端罩52。因此,端罩52相當于圖6或圖8所示的殼體36。與之相對,凹口板4通過使一體化于其內周側的凸起部65與齒圈42用的凸起部63的外周部進行花鍵嵌合而與齒圈42連結。
在圖10所示的例子中,油泵67與所述超速驅動機構39及SOWC1并列地收容于上述的收容室61。油泵67是用于產生潤滑或控制用的液壓的泵,可以采用通過轉子或齒輪等旋轉體的旋轉而產生液壓的齒輪泵、葉輪泵或徑向活塞泵等適當?shù)谋?。在該油?7的旋轉軸68上安裝有齒輪69。與該齒輪69嚙合的齒輪70安裝在超速驅動機構39的行星輪架41上。因此,油泵67由發(fā)動機21的動力來驅動。并且,油泵67的吸入口、噴出口以及與這些口連通的油路形成在端罩52的內部。例如噴出路71形成為從與油泵67對置的部位穿過端罩52的內部,到達與所述輸入軸59的前端部對置的位置。輸入軸59為中空軸,通過使輸入軸59的前端部與端罩52的向內表面突出的突起部嵌合,從而沿著輸入軸59的中心軸線形成的油路與形成于端罩52的噴出路71連通。
在圖10所示的配置狀態(tài)下,SOWC1的所述流入部20在重力方向上配置于下側。潤滑油從上述的噴出路71通過輸入軸59的內部,從朝向半徑方向地形成于輸入軸59的油路在半徑方向上朝向外側流出。進而,該潤滑油通過軸承等的間隙向超速驅動機構39、SOWC1供給。在輸入軸59停止的狀態(tài)下,離心力未作用于潤滑油,因此向上述的間隙等流出的潤滑油在重力的作用下向下側流動。這種情況下,向袋式板2的內周部流動的潤滑油的一部分從前述的流入部20向換向板3與袋式板2之間供給。此狀態(tài)在圖5(a)中由箭頭表示。另外,換向板3與凹口板4之間的間隙寬,由此潤滑油也向該間隙的內部進入。這樣進入到各板2、3、4彼此之間的潤滑油由于其粘性而產生拖曳轉矩,在由于低溫而粘度高的情況下,拖曳轉矩也增大。在本發(fā)明的實施例的SOWC1中,由于在隔著換向板3的兩側充分地存在潤滑油,因此拖曳轉矩經由潤滑油而向正反兩方向發(fā)揮作用,能防止或抑制換向板3旋轉到所謂卡合位置或者伴隨于此SOWC1發(fā)生誤卡合的情況。
具體地說明該作用。在圖6或圖8所示的例子中,在旋轉構件(中心齒輪25或齒圈42)上連結凹口板4,該旋轉構件在起動發(fā)動機21的情況下進行正向旋轉,且在主要利用發(fā)動機21的驅動力進行前進行駛的情況下被阻止正向旋轉。在起動發(fā)動機21的情況下,SOWC1為了使上述的中心齒輪25或齒圈42能夠正向旋轉而被控制成所謂釋放狀態(tài)。釋放狀態(tài)是換向板3的窗孔11的相位相對于支柱9的相位發(fā)生偏離而換向板3將支柱9向凹袋8的內部壓入的狀態(tài)。該狀態(tài)在圖11中示意性地示出。當在該狀態(tài)下為了起動發(fā)動機21而使第一電動機22正向旋轉時,凹口板4欲向圖11的向右的箭頭所示的方向(正向旋轉方向)旋轉。由于在凹口板4與換向板3之間夾有潤滑油L,因此通過凹口板4的移動而使拖曳轉矩作用于換向板3。拖曳轉矩的大小根據(jù)潤滑油L的粘度、凹口板4與換向板3的間隔、相對速度等而變大。因此,在由于潤滑油L的溫度低而使?jié)櫥蚅的粘度高的情況下,拖曳轉矩比前述的螺旋彈簧16的彈性力產生的轉矩大。這樣的拖曳轉矩產生的換向板3的移動方向為正向旋轉方向,是向窗孔11與支柱9一致的方向的移動。
另一方面,當換向板3向正向旋轉方向移動時,產生將介于換向板3與袋式板2之間的潤滑油L剪斷的作用。另外,產生將前述的流入部20保持的潤滑油L向換向板3與袋式板2之間的狹窄的間隙拉入的作用。這樣,介于換向板3與袋式板2之間的潤滑油L成為主要原因而在換向板3與袋式板2之間作用有拖曳轉矩。袋式板2由于如前所述安裝并固定于端罩52,因此換向板3與袋式板2之間的拖曳轉矩成為阻止換向板3的旋轉的方向(圖11的左方向)的轉矩。換向板3與袋式板2之間的間隙如前所述狹窄,而且藉由流入部20而夾有足夠量的潤滑油L,由此阻止換向板3的旋轉的方向的拖曳轉矩充分增大。結果是,當以凹口板4正向旋轉的情況為起因而使正向旋轉方向的拖曳轉矩作用于換向板3時,在換向板3與袋式板2之間產生阻止換向板3的旋轉的方向的拖曳轉矩,阻止換向板3的旋轉的方向的拖曳轉矩充分增大而阻止換向板3的旋轉。其結果是,換向板3向所謂卡合位置的旋轉被阻止,能避免SOWC1的誤卡合。
在圖6或圖8所示的結構中,在起動發(fā)動機21時進行正向旋轉的中心齒輪25或齒圈42與凹口板4連結,SOWC1成為卡合狀態(tài),由此阻止該中心齒輪25或齒圈42的正向旋轉。在起動發(fā)動機21的情況下,SOWC1被控制成釋放狀態(tài),使第一電動機22正向旋轉,發(fā)動機21進行電動回轉(曲軸轉動)。伴隨于此,中心齒輪25或齒圈42進行正向旋轉,但是由于產生與前述的正向旋轉方向的拖曳轉矩相對抗的拖曳轉矩,因此SOWC1的換向板3未旋轉至卡合狀態(tài)。即,即便在像極低溫狀態(tài)那樣在潤滑油L的粘度高的狀態(tài)下起動發(fā)動機21,SOWC1也不會誤卡合,其結果是,能夠沒有障礙地進行發(fā)動機21的起動。
需要說明的是,在使用SOWC1作為混合動力車的制動器的情況下,可以取代前述的圖6或圖8所示的結構而如圖12所示構成。圖12所示的例子是在前述的圖6所示的結構中,取代將中心齒輪25或第一電動機22的轉子軸與凹口板4連結的情況,而將發(fā)動機21的輸出軸或行星輪架26與凹口板4連結,選擇性地固定該輸出軸或行星輪架26的正向旋轉,其他的結構與圖6所示的結構相同的例子。在圖12所示的結構中,若在行星輪架26的正向旋轉被SOWC1阻止的狀態(tài)下使第一電動機22正向旋轉,則齒圈27及與之一體的輸出齒輪28向與正向旋轉相反的負旋轉方向旋轉,能夠后退行駛。通過與第一電動機22一起地使第二電動機23向負旋轉方向作為電動機旋轉,能夠增大后退行駛用的驅動力。另外,在起動發(fā)動機21的情況下,將SOWC1控制成所謂釋放狀態(tài),且通過第一電動機22使行星輪架26與發(fā)動機21一起進行正向旋轉。這種情況下,在本發(fā)明的實施例的SOWC1中,如前所述,能避免或防止由于拖曳轉矩而切換成卡合狀態(tài)的情況,因此能夠沒有障礙地進行發(fā)動機21的起動或電動回轉。