DE112016003613T5

DE112016003613T5 - Gerät zum Antreiben eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE112016003613T5
Application number: DE112016003613.2T
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Shinkai; Takashi Sato; Takurou Nakaoka; Takeo Maekawa; Keiji Kondou
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-08-07
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-05-03
Also published as: WO2017026243A1; US11180017B2; JP2017035920A; JP6390547B2; US20180215248A1; CN107921858A

Abstract

Gerät zum Antreiben eines Fahrzeugs mit einer Maschine (11), die als eine Leistungsquelle des Fahrzeugs dient, und einem Getriebe (12), das mit der Maschine (11) verbunden ist, wobei die Maschine (11) und das Getriebe (12) quer derart angeordnet sind, dass eine axiale Richtung einer Abtriebswelle der Maschine (11) einer Richtung des Fahrzeugs von rechts nach links entspricht, hat einen Motorgenerator (MG) (16), der als eine Leistungsquelle des Fahrzeugs dient, und einen Drehzahluntersetzer (17), der mit dem MG (16) verbunden ist. Der MG (16) und zumindest ein Teil des Drehzahluntersetzers (17) sind außerhalb eines Maschinenraums angeordnet, der die Maschine (11) und das Getriebe (12) aufnimmt. Eine Abtriebswelle des Drehzahluntersetzers (17) ist mit einem Leistungsübertragungssystem verbunden, das eine Leistung einer Abtriebswelle des Getriebes (12) zu einer Antriebswelle (14) eines Fahrzeugrads (15) überträgt, um in der Lage zu sein, eine Leistung zu dem Leistungsübertragungssystem zu übertragen.

Description

QUERBEZUG ZU VERWANDTER ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2015-156830 , die am 7. August 2015 eingereicht wurde, deren Offenbarung durch Bezug hierin aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Gerät zum Antreiben eines Fahrzeugs mit einer Maschine und einem Motorgenerator als eine Leistungsquelle des Fahrzeugs.
STAND DER TECHNIK
In zurückliegenden Jahren hat ein Hybridfahrzeug mit einer Maschine und einem Motorgenerator (im Folgenden als „MG“ bezeichnet) als eine Leistungsquelle des Fahrzeugs Aufmerksamkeit angezogen, um soziale Anforderungen für einen niedrigen Kraftstoffverbrauch und niedrige Abgasemissionen zu erfüllen. Als ein derartiges Hybridfahrzeug gibt es zum Beispiel ein in dem Patentdokument 1 ( JP 3350314 B2 ) beschriebenes Fahrzeug. Dieses Fahrzeug ist derart konfiguriert, dass ein Getriebe über eine Kupplung mit einer Maschine verbunden ist, und die Antriebswelle eines Rads mit einer Abtriebswelle dieses Getriebes über ein Differenzialgetriebe (Differenzialgetriebemechanismus) verbunden ist, und das eine Abtriebswelle des MG mit einem Hohlrad des Differenzialgetriebes über eine Übertragung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb verbunden ist, um in der Lage zu sein, die Leistung des MG zu der Antriebswelle zu übertragen.
DRUCKSCHRIFTEN DES STANDS DER TECHNIK
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: JP 3350314 B2
Um die Anforderungen für niedrigen Kraftstoffverbrauch und niedrige Abgasemissionen des Hybridfahrzeugs zu erfüllen, ist eine EV-Fahrt (mit einem EV-Start zum Anlassen eines Fahrzeugs lediglich durch die Leistung des MG) eine wichtige Funktion, um dafür zu sorgen, dass das Fahrzeug lediglich durch die Leistung des MG aus der Maschine und dem MG fährt. Jedoch setzt die Technik des voranstehend beschriebenen Patentdokuments 1 die Konfiguration ein, die die Abtriebswelle des MG direkt ohne einen Verzögerungsmechanismus dazwischen mit dem Transfer verbindet. Somit kann es sein, dass ein MG kleiner Größe das Wellenmoment (Moment der Abtriebswelle) nicht erzeugt, das für die EV-Fahrt erforderlich ist, und die EV-Fahrt, die eine wichtige Funktion des Hybridfahrzeugs ist, ist schwierig zu erlangen. Zusätzlich muss der MG in seiner Größe wachsen, um das für die EV-Fahrt erforderliche Wellenmoment zu erzeugen, und in diesem Fall ist es schwierig, einen Raum zum Vorsehen des MG sicherzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Gerät zum Antreiben eines Fahrzeugs bereitzustellen, das eine EV-Fahrt sogar durch einen MG kleiner Größe erlangen kann, und das einen Raum zum Vorsehen des MG einfach sicherstellen kann.
Um die Aufgabe zu lösen, dient ein Gerät in einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung zum Antreiben eines Fahrzeugs mit einer Maschine, die als eine Leistungsquelle des Fahrzeugs dient, und einem Getriebe, das mit der Maschine verbunden ist, und die Maschine und das Getriebe sind quer derart angeordnet, dass eine axiale Richtung einer Abtriebswelle der Maschine einer Richtung des Fahrzeugs von rechts nach links entspricht. Das Gerät hat einen Motorgenerator (MG), der als eine Leistungsquelle des Fahrzeugs dient, und einen Drehzahluntersetzer, der mit dem MG verbunden ist. Der MG und zumindest ein Teil des Drehzahluntersetzers sind außerhalb eines Maschinenraums angeordnet, der die Maschine und das Getriebe aufnimmt. Eine Abtriebswelle des Drehzahluntersetzers ist mit einem Leistungsübertragungssystem verbunden, das eine Leistung einer Abtriebswelle des Getriebes zu einer Antriebswelle eines Fahrzeugrads überträgt, um in der Lage zu sein, eine Leistung zu dem Leistungsübertragungssystem zu übertragen.
Diese Konfiguration kann die Leistung des MG zu der Antriebswelle der Fahrzeugräder über den Drehzahluntersetzer übertragen. Somit kann sogar der MG kleiner Größe das Wellenmoment erzeugen, das für die EV-Fahrt erforderlich ist, um die EV-Fahrt zu erlangen, die eine wichtige Funktion des Hybridfahrzeugs ist. Dies kann den MG in seiner Größe reduzieren, und darüber hinaus die Konfiguration, die den MG und zumindest einen Teil des Drehzahluntersetzers außerhalb des Maschinenraums anordnet, kann einfach einen Raum zum Vorsehen des MG und des Drehzahluntersetzers sicherstellen. Sogar wenn das Hybridfahrzeug ausgehend von einem Fahrzeug mit Maschine (Fahrzeug mit seiner Maschine alleine als eine Leistungsquelle dienend) erzeugt wird, in dem die Maschine und das Getriebe quer angeordnet sind, kann das Hybridfahrzeug folglich mit einer kleinen Änderung der Körperstruktur des Basisfahrzeugs mit der Maschine die EV-Fahrt erlangen.
Ebenfalls gibt es die folgenden Vorteile. Sogar obwohl das Antriebssystem des MG versagt, geeignet zu arbeiten, kann die Leistung der Maschine über das Getriebe zu der Antriebswelle übertragen werden. Somit kann das Fahrzeug durch die Leistung der Maschine ausreichend selbst fahren (unter seinen eigenen Leistung fahren). Das Fahrzeug kann eine Antriebskraft gleichwertig zu oder größer als der des Basisfahrzeugs mit Maschine sogar unter hohen Lastbedingungen wie zum Beispiel bei einem Abschleppen erzeugen. Der MG ist außerhalb des Maschinenraums (das heißt nahe der Mitte des Fahrzeugkörpers) vorgesehen. Somit kann zum Beispiel, sogar falls das Fahrzeug einen Unfall mit einem Zusammenstoß erleidet, der Schaden an dem MG reduziert werden, und das Freilegen des MG zu dem Äußeren des Fahrzeugs kann verhindert werden, um die Möglichkeit eines Unfalls mit einem elektrischen Schlag zu reduzieren.
In der Konfiguration, die die Leistung des MG zu der Antriebswelle über den Drehzahluntersetzer überträgt, insbesondere in dem Fall des MG kleiner Größe, tendiert die Wärmeerzeugungsmenge dazu, groß zu werden. Wenn der MG in einen Überhitzungszustand durch die Wärmeerzeugung des MG versetzt wird, muss der Antrieb des MG begrenzt werden. Entsprechend kann in einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ein flüssiges Kältemittel in einem Gehäuse des MG abgedichtet sein, so dass das Kältemittel nicht zirkuliert, um mit dem Äußeren des MG in Verbindung zu sein. Folglich kann die Wärme innerhalb des MG wirkungsvoll durch das Kältemittel zu dem Gehäuse weitergeleitet werden, um zu dem Äußeren des MG freigegeben zu werden, und dabei den MG wirkungsvoll zu kühlen. Dies kann ein Überhitzen des MG verhindern, und eine stärkere hoch belastete und längere Fahrt des MG ermöglichen. Darüber hinaus verbessert das sich in dem Gehäuse des MG verteilende und durchdringende Kältemittel das Kühlen des Stators und des Rotors. Somit kann eine hohe Kühlwirkung mit niedrigen Kosten erzeugt werden, ohne komplizierte Strömungsdurchtritte in dem Gehäuse des MG bereitzustellen. Ebenfalls besteht kein Bedarf, einen Zirkulationsdurchtritt bereitzustellen, durch den das Kältemittel zirkuliert, um mit dem Äußeren des MG in Verbindung zu sein, so dass die Einbaufähigkeit des MG an dem Fahrzeug verbessert werden kann. Darüber hinaus kann das Kältemittel als ein Schmieröl für Lager zugeführt werden, das zu der Zeit einer hohen Drehung des MG notwendig ist, und somit kann eine mechanische Lebensdauer des MG mit verbesserter Wirkung der Kühlung des MG verlängert werden. Zusätzlich kann die Schwingung aufgrund der Drehung des MG ebenfalls abgemildert werden, um eine Verbesserung hinsichtlich einer Ruhe zu machen.
In diesem Fall hat der MG gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung einen Wicklungsdraht des Stators, der ein Wicklungsdraht der Segmentart sein kann, der durch das Fügen einer Mehrzahl von leitenden Segmenten ausgebildet ist. Diese Konfiguration bildet geeignete Freiräume zwischen den Wicklungsdrähten des Wicklungsdraht des Stators (das heißt zwischen den Leitersegmenten) aus, und das Kältemitteldringt einfach in die Freiräume ein, so dass die Leistungsfähigkeit der Wärmeübertragung zwischen dem Wicklungsdraht des Stators und dem Gehäuse durch das Kältemittel verbessert werden kann.
Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann ein Material für das Kältemittel verwendet werden, das isolierende Eigenschaften aufweist. Diese Konfiguration kann einen Kurzschluss über das Kältemittel in dem Fall des MG sogar dann verhindern, wenn ein Defekt in dem isolierenden Film eines leitenden Bauteils in dem Fall des MG auftritt, oder wenn leitende Bauteile beschädigt werden.
Gemäß einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann das Kältemittel in dem Gehäuse des MG bis zumindest einer Position gelagert sein, an der eine Seite einer Bodenoberfläche eines äußeren Randteils eines Rotors des MG eingetaucht ist. Folglich wird das Kältemittel durch die Drehung des Rotors nach oben geschöpft, um mit Luft vermischt zu werden, und der Schubwiderstand zur Zeit der Berührung zwischen dem Rotor, der gedreht wird, und dem Kältemittel kann verringert werden, um den Drehwiderstand des Rotors zu verringern, was die Leistungsfähigkeit des MG verbessert. Zusätzlich verteilt sich das schaumförmige Kältemittel, das mit Luft vermischt ist, zu jeder Ecke in dem Inneren des Gehäuses des MG. Somit kann die gesamte Oberfläche des Gehäuses am besten für die Wärmeübertragung und die Wärmefreigabe eingestellt werden, und das Kältemittel kann ebenfalls auf ein Spulenendteil, den neutralen Punkt, und den herausführenden Draht des Wicklungsdrahts angewendet werden, um eine herausragende Kühlwirkung zu erzeugen.
Oder gemäß einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann ein Festkörper zur Wärmefreigabe in einem Gehäuse des MG vorgesehen sein, um in Berührung mit zumindest einem Spulenendteil eines Wicklungsdraht des Stators des MG und einer inneren Oberfläche des Gehäuses zu sein. Folglich kann die Wärme des Spulenendteils des Wicklungsdraht des Stators des MG wirkungsvoll durch den Festkörper zu dem Gehäuse geleitet werden, um zu dem Äußeren des MG freigegeben zu werden, und somit kann der MG wirkungsvoll gekühlt werden. Dies kann ein Überhitzen des MG verhindern, um eine höher belastete und längere Fahrt des MG zu ermöglichen. Darüber hinaus kann das Spulenendteil des Wicklungsdraht des Stators durch den Festkörper gehalten sein, um dabei zu verhindern, dass das Spulenendteil aufgrund seiner Erregung schwingt, um Geräusche herzustellen. Darüber hinaus kann die Beschädigung des Spulenendteils und seines isolierenden Films durch die Schwingung einer Maschine oder des Fahrzeugkörpers verhindert werden.
In diesem Fall kann gemäß einem siebenten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung der Wicklungsdraht des Stators des MG ein Wicklungsdraht einer Segmentart sein, der durch das Fügen einer Mehrzahl von Leitersegmenten ausgebildet ist. Diese Konfiguration bildet geeignete Freiräume zwischen den Wicklungsdrähten des Wicklungsdraht des Stators (das heißt zwischen den Leitersegmenten). Das Material in einem flüssigen Zustand dringt einfach in die Freiräume zu der Zeit des Formens des Festkörpers ein, und die Leistungsfähigkeit der Wärmeübertragung zwischen dem Wicklungsdraht des Stators und dem Gehäuse durch den Festkörper kann dadurch verbessert werden.
Gemäß einem achten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann ein Material für den Festkörper verwendet werden, das isolierende Eigenschaften aufweist. Diese Konfiguration kann einen Kurzschluss über den Festkörper in dem Fall des MG sogar dann verhindern, wenn ein Defekt in dem isolierenden Film des Spulenendteils auftritt. Da der isolierende Eigenschaften aufweisende Festkörper vorhanden ist, sind die isolierenden Eigenschaften zwischen dem Spulenendteil und dem Gehäuse verbessert. Somit kann der Abstand zwischen dem Spulenendteil und dem Gehäuse reduziert werden, um die Leistungsfähigkeit der Wärmefreigabe zu dem Gehäuse zu erhöhen und den MG in seiner Größe zu verringern.
Gemäß einem neunten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann der Festkörper so vorgesehen sein, dass er mit einem drehenden Element des MG nicht in Berührung ist. Diese Konfiguration kann den Anstieg eines Drehwiderstands des MG verhindern.
Gemäß einem zehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann das Gerät außerdem eine Batterie haben, die in dem Fahrzeug vorgesehen ist, einen Wandler, der den MG antreibt, und einen Verstärkerumformer, der eine Spannung der Batterie verstärkt, um eine Eingangsspannung des Umformers höher als die Spannung der Batterie zu machen. Diese Konfiguration kann den MG mit einer hohen Spannung antreiben, die höher als die Spannung der Batterie ist, und dabei die Leistungsfähigkeit des MG in einem Bereich einer hohen Drehzahl des Fahrzeugs (das heißt einem Bereich einer hohen Drehung des MG) zu verbessern. Somit kann der Kraftstoffverbrauch weiter verbessert werden. Darüber hinaus kann das Ausmaß der vorgesehenen Batterie minimiert werden, und der Anstieg des Fahrzeuggewichts und der -kosten kann eingeschränkt werden.
Gemäß einem elften Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung können Tmax, Pmax und GRtotal derart eingestellt sein, dass Tmax, Pmax, GRtotal, IW und Rtyre Verhältnisse des folgenden Ausdrucks (1) und des folgenden Ausdrucks (2) erfüllen. Tmax ist ein maximales Moment des MG. Pmax ist eine maximale Abgabe des MG. GRtotal ist ein totales Drehzahluntersetzungsverhältnis, das durch ein Drehzahluntersetzungsverhältnis des Drehzahluntersetzers und ein Schlussdrehzahlverhältnis bestimmt ist. IW ist ein Gewicht des Fahrzeugs. Rtyre ist ein Reifenradius des Fahrzeugs. $Tmax \times GRtotal > IW \times 1,05 \times Rtyre$
$Pmax > | 20,61 \times (- 0,79) \times IW |$
Durch das Einstellen des maximalen Moments Tmax des MG und des gesamten Drehzahluntersetzungsverhältnisses GRtotal zum Erfüllen des Verhältnisses des voranstehend beschriebenen Ausdrucks (1), kann der EV-Start bei einer praktischen Beschleunigung als ein Hybridfahrzeug durchgeführt werden. Durch das Einstellen der maximalen Abgabe Pmax des MG zum Erfüllen des Verhältnisses des voranstehend beschriebenen Ausdrucks (2), kann die Wiederherstellungsleistung (erzeugte elektrische Leistung), wenn die regenerative Leistungserzeugung durch den MG zu der Zeit der Fahrzeugverzögerung durchgeführt wird, eine praktische Höhe als ein Hybridfahrzeug erlangen.
Gemäß einem zwölften Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung können Außendurchmesser des MG und des Drehzahluntersetzers derart eingestellt sein, dass der MG und zumindest eine Seite eines oberen Teils des Drehzahluntersetzers in einem Bodentunnel aufgenommen sind, der an einem Bodenpanel des Fahrzeugs ausgebildet ist, und das die untersten Oberflächen des MG und des Drehzahluntersetzers an einer oberen Seite der untersten Oberfläche des Fahrzeugs mit dem Bodenpanel und einem Zusammenbauteil angeordnet sind. Diese Konfiguration kann den MG und den Drehzahluntersetzer unter Verwendung des vorhandenen Bodentunnels mit einer kleinen Änderung der Körperstruktur des Grundfahrzeugs mit der Maschine vorsehen. Da die untersten Oberflächen des MG und der Drehzahluntersetzer an einer oberen Seite der untersten Oberfläche des Fahrzeugs mit dem Bodenpanel und Zusammenbauteilen (ausschließlich Teilen wie zum Beispiel Harz und Kautschuk, die einer Verformung ausgesetzt sein können), angeordnet sind, kann die Berührung zwischen dem MG und dem Drehzahluntersetzer und einer Straßenoberfläche vermieden werden.
Gemäß einem dreizehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung kann eine Kupplung zwischen der Abtriebswelle des Drehzahluntersetzers und dem Leistungsübertragungssystem bereitgestellt sein. Diese Konfiguration kann den Energieverlust aufgrund der gemeinsamen Drehung eines MG und des Drehzahluntersetzers ausschließen (das heißt eines Energieverlusts aufgrund der Drehlast des MG und des Drehzahluntersetzers), indem die Kupplung abgekoppelt wird, falls dies benötigt wird. Wenn darüber hinaus der MG versagt, kann das Fahrzeug fortfahren, durch Entkoppeln der Kupplung durch eine Maschine selbst zu fahren. Zusätzlich muss die maximale Drehzahl des Drehzahluntersetzers und des MG nicht der maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechen und somit kann das System zu niedrigeren Kosten konfiguriert werden.
Gemäß einem vierzehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung können der MG und der Drehzahluntersetzer bereitgestellt sein, eines aus einem vorderen Rad und einem hinteren Rad des Fahrzeugs anzutreiben. Das Gerät kann außerdem einen MG und einen Drehzahluntersetzer haben, die das andere eine des vorderen Rads und des hinteren Rads des Fahrzeugs getrennt von dem MG und dem Drehzahluntersetzer antreiben. Diese Konfiguration kann dafür sorgen, dass das Fahrzeug mit vier Rädern fährt, um dabei seine Fahrleistungsfähigkeit und Stabilität auf einer rauen Straße oder einer rutschigen Straßenoberfläche zu verbessern. Zusätzlich kann die für die EV-Fahrt erforderliche Leistung durch die zwei Motorgeneratoren: vorderer MG und hinterer MG, geteilt werden. Somit kann das wirkungsvolle Verwenden der zwei MGs abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Beschleunigung den Verbrauch der elektrischen Leistung reduzieren.
Figurenliste
Die voranstehend beschriebenen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der vorliegenden ausführlichen Beschreibung deutlicher werden, die mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen gegeben wird. In den Zeichnungen ist die:

1 ein Diagramm, das eine allgemeine Konfiguration eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
2 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in der 1;
3 eine Schnittansicht, die eine allgemeine Konfiguration eines MG gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
4 ein Diagramm, das einen Wicklungsdraht des Stators gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
5 ein Blockdiagramm, das eine allgemeine Konfiguration eines MG-Antriebssystems gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
6 eine Schnittansicht, die eine allgemeine Konfiguration eines MG gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
7 ein Diagramm, das eine allgemeine Konfiguration eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs gemäß einer dritten Ausführungsform (1) darstellt;
8 ein Diagramm, das eine allgemeine Konfiguration eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs gemäß der dritten Ausführungsform (2) darstellt;
9 ein Diagramm, das eine allgemeine Konfiguration eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs gemäß einer vierten Ausführungsform (1) darstellt; und
10 ein Diagramm, das eine allgemeine Konfiguration eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs gemäß der vierten Ausführungsform (2) darstellt.

AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Ausführungsformen werden im Folgenden beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform wird mit Bezug auf die FIGS. 1 bis 5 beschrieben. Zuerst wird eine allgemeine Konfiguration eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs mit Bezug auf die FIGS. 1 und 2 erläutert.
Wie aus der 1 ersichtlich ist, sind eine als eine Leistungsquelle des Fahrzeugs dienende Maschine 11 und ein Getriebe 12, das mit dieser Maschine 11 verbunden ist, in einem vorderseitigen Teil des Fahrzeugs vorgesehen. Das Getriebe 12 ist ein mechanisches Getriebe und kann ein gestuftes Getriebe sein, das die Schaltgetriebestufe in einer stufenartigen Weise zwischen mehr als einer Schaltgetriebestufe umschaltet, oder ein kontinuierlich variables Getriebe (CVT), das Gänge in einer stufenlosen Weise schaltet. Die Maschine 11 und das Getriebe 12 sind quer derart angeordnet, dass die axiale Richtung einer Abtriebswelle (Kurbelwelle) der Maschine 11 der Richtung des Fahrzeugs von rechts nach links entspricht. Die Leistung der Abtriebswelle der Maschine 11 wird zu dem Getriebe 12 übertragen, und die Leistung von einer Abtriebswelle dieses Getriebes 12 wird zu einer Antriebswelle 14 von Vorderrädern 15 (Fahrzeugrädern) über einen Differenzialgetriebemechanismus 13 und so weiter übertragen.
Ein Motor-Generator (im Folgenden als ein MG bezeichnet) 16, der als eine Leistungsquelle des Fahrzeugs dient, und ein Drehzahluntersetzer 17 kleinen Durchmessers, der mit diesem MG 16 verbunden ist, sind an einer Rückseite der Maschine 11 und des Getriebes 12 vorgesehen. Der MG 16 und der Drehzahluntersetzer 17 sind außerhalb eines Maschinenraums angeordnet, der die Maschine 11 und das Getriebe 12 aufnimmt (zum Beispiel an einer Rückseite eines Armaturenbretts 18, das den Maschinenraum von einem Insassenraum abteilt).
Der MG 16 und der Drehzahluntersetzer 17 sind längs derart angeordnet, dass die axiale Richtung ihrer Abtriebswellen der Richtung des Fahrzeugs von vorne nach rückwärts entspricht. Die Abtriebswelle des Drehzahluntersetzers 17 ist mit einem Hohlrad 19 des Differenzialgetriebemechanismus 13 (Getriebe, in das die Leistung der Abtriebswelle des Getriebes 12 eingegeben wird) über eine Übertragung 20 für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb verbunden. Folglich wird die Leistung der Abtriebswelle des MG 16 zu dem Drehzahluntersetzer 17 übertragen, und die Leistung der Abtriebswelle dieses Drehzahluntersetzers 17 wird zu der Antriebswelle 14 der Vorderräder 15 über die Übertragung 20, den Differenzialgetriebemechanismus 13 und so weiter übertragen.
Wie in der 2 dargestellt ist, ist ein Bodentunnel 22, der sich in der Richtung des Fahrzeugs von vorne nach rückwärts erstreckt, auf einem Bodenpanel 21 des Fahrzeugs ausgebildet, und der MG 16 und der Drehzahluntersetzer 17 sind entlang dieses Bodentunnels 22 angeordnet. Die Außendurchmesser des MG 16 und des Drehzahluntersetzers 17 sind derart eingestellt, dass der MG 16 und zumindest die Seite des oberen Teils (bevorzugt das gesamte Teil) des Drehzahluntersetzers 17 in den Bodentunnel 22 aufgenommen sind, und derart, dass die untersten Oberflächen des MG 16 und des Drehzahluntersetzers 17 an einer oberen Seite der untersten Oberfläche des Fahrzeugs mit dem Bodentunnel 21 und Zusammenbauteilen wie zum Beispiel einem Abgasrohr 23 (ausschließlich Teile wie zum Beispiel Harz und Kautschuk, die Gegenstand einer Verformung sind) angeordnet sind.
Das voranstehend konfigurierte Antriebssystem des Hybridfahrzeugs schaltet die Fahrbetriebsart zwischen einer Maschinenfahrbetriebsart, einer HV-Fahrbetriebsart und einer EV-Fahrbetriebsart zum Beispiel um. Die Maschinenfahrbetriebsart ist eine Betriebsart zum Durchführen einer Maschinenfahrt zum Antreiben der Vorderräder 50 lediglich durch die Leistung der Maschine 11 aus der Maschine 11 und dem MG 16, um das Fahrzeug zu bewegen. Die HV-Fahrbetriebsart ist eine Betriebsart zum Durchführen einer HV-Fahrt zum Antreiben der Vorderräder 15 durch sowohl die Leistung der Maschine 11 wie auchdurch die Leistung des MG 16 zum Fahren des Fahrzeugs. Die EV-Fahrbetriebsart ist eine Betriebsart zum Durchführen einer EV-Fahrt zum Antreiben der Vorderräder 15 lediglich durch die Leistung des MG 16 aus der Maschine 11 und dem MG 16, um das Fahrzeug zu fahren (einschließlich einem EV-Start zum Starten des Fahrzeugs lediglich durch die Leistung des MG 16). Zu der Zeit der Verzögerung des Fahrzeugs wird die regenerative Leistungserzeugung durchgeführt, die die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie durch den MG 16 umwandelt, um eine Batterie 33 (siehe 5) zu laden (wiederherzustellen).
Als Nächstes wird die allgemeine Konfiguration des MG 16 mit Bezug auf die FIGS. 3 und 4 erläutert. Wie aus der 3 ersichtlich ist, sind ein Rotor 26, der zusammen mit einer drehenden Welle 25 dreht, und ein Stator 27, der außerhalb dieses Rotors 26 vorgesehen ist, in einem Gehäuse 24 des MG 16 bereitgestellt. Der Stator 27 hat einen Statorkern 29, der Schlitze 28 (siehe 4) in seiner Umfangsrichtung hat, und einen Wicklungsdraht des Stators 30, der Phasenwicklungsdrähte aufweist, die auf diesen Statorkern 29 gewickelt sind.
Wie in der 4 dargestellt ist, ist der Wicklungsdraht des Stators 30 ein segmentartiger Wicklungsdraht, der durch Einfügen von allgemein U-förmigen Leitersegmenten 31 in einem vorbestimmten Muster von einer Seite der entsprechenden Schlitze 28 und Fügen in einem vorbestimmten Muster der Endteile der Leitersegmente 31, die aus der anderen Seite der Schlitze 28 herausragen, ausgebildet ist.
Wie aus der 3 ersichtlich ist, ist ein flüssiges Kältemittel 32 innerhalb des Gehäuses 24 des MG 16 eingeschlossen, um nicht mit dem Äußeren des MG 16 in Verbindung zu sein. Folglich, wie durch die Pfeile der 3 angezeigt ist, kann die Wärme innerhalb des MG 16 zu dem Gehäuse 24 durch das Kältemittel 32 geleitet werden, um zu dem Äußeren des MG 16 abgegeben zu werden. Wie durch eine gestrichelte Linie in der 3 angezeigt ist, ist das Kältemittel 23 in dem Gehäuse 24 des MG 16 bis zumindest der Position gespeichert, in der die Bodenoberflächenseite des äußeren Randteils des Rotors 26 eingetaucht ist (zum Beispiel eine Position geringfügig niedriger als die der drehenden Welle 25), in einem Zustand, in dem der MG 16 angehalten ist. Wenn der MG 16 sich dreht, wird entsprechend das Kältemittel 32 durch die Drehung des Rotors 26 nach oben geschöpft, um mit Luft vermischt zu werden, und das schaumförmige Kältemittel 32 spritzt in jede Ecke des Inneren des Gehäuses 24 des MG 16.
Das Kältemittel 32 ist eine Flüssigkeit, die isolierende Eigenschaften aufweist, und ein Schmieröl für ein Automobil, wie zum Beispiel ein Fluid für ein automatisch schaltbares Getriebe (ATF: Betriebsöl für ein automatisch schaltbares Getriebe) ist für das Kältemittel 32 verwendet. Allgemein ist oft ein Entschäumungsmittel zum Beschränken der Schaumausbildung zu dem Schmieröl für ein Automobil hinzugefügt, um eine ausreichende Schmierfunktion zu erlangen. Da jedoch die vorliegende Ausführungsform einen Zustand einsetzt, in dem das Schmieröl mit Luft vermischt wird, muss das Entschäumungsmittel nicht hinzugefügt werden, oder die Menge des Entschäumungsmittels, das hinzugefügt ist, kann innerhalb des Bereichs angepasst werden, in dem eine erwünschte Schaumbildung verursacht wird.
Folglich wird eine allgemeine Konfiguration eines Antriebssystems des MG 16 mit Bezug auf die 5 erläutert. Die in dem Fahrzeug vorgesehene Batterie 33 und ein Wandler 35, der den MG 16 antreibt, sind über einen Verstärkerumformer 34 verbunden, und der MG 16 gibt elektrische Leistung zu oder von der Batterie 33 über den Verstärkerumformer 34 und den Wandler 35 ab oder empfängt diese. Die Batterie 33 ist eine Gleichstromzufuhr mit einer Nebenbatterie. Der Verstärkerumformer 34 verstärkt die Gleichstromspannung der Batterie 33, um dafür zu sorgen, dass die Eingangsspannung des Wandlers 35 höher als die Gleichstromspannung der Batterie 33 ist. Der Wandler 35 wandelt die Gleichstromspannung, die durch den Verstärkerumformer 34 verstärkt wurde, in eine Wechselstromspannung um, um den MG 16 anzutreiben.
Folglich kann der MG 16 durch eine Hochspannung angetrieben werden, die höher als die Spannung der Batterie 33 ist, und dabei die Leistungsfähigkeit des MG 16 in einem hohen Drehzahlbereich des Fahrzeugs (das heißt einem hohen Drehzahlbereich des MG 16) verbessern. Somit kann der Kraftstoffverbrauch weiter verbessert werden. Darüber hinaus kann die Größe der vorgesehenen Batterie 33 minimiert werden, und der Anstieg des Fahrzeuggewichts und die Kosten können abgemildert werden.
In dieser ersten Ausführungsform sind ein maximales Moment Tmax des MG 16 und ein Gesamtdrehzahluntersetzungsverhältnis GRtotal derart eingestellt, dass das maximale Moment Tmax des MG 16, das gesamte Drehzahluntersetzungsverhältnis GRtotal, ein Fahrzeuggewicht IW und ein Reifenradius Rtyre der Vorderräder 15 des Fahrzeugs das Verhältnis des Ausdrucks (1) unten erfüllt. Das Gesamtdrehzahluntersetzungsverhältnis GRtotal ist ein Drehzahluntersetzungsverhältnis, das durch ein Drehzahluntersetzungsverhältnis des Drehzahluntersetzers 17 und ein Schlussdrehzahluntersetzungsverhältnis (zum Beispiel das Drehzahluntersetzungsverhältnis an der Übertragung 20) bestimmt ist. $Tmax \times GRtotal > IW \times 1,05 \times Rtyre$
Der voranstehende Ausdruck (1) ist eine Bedingung, um dafür zu sorgen, dass das Startmoment zu der Zeit der Durchführung des EV-Starts, zum Starten des Fahrzeugs lediglich durch die Leistung des MG 16 größer als ein vorbestimmtes unteres Grenzmoment ist. Das untere Grenzmoment ist ausgehend von dem erforderlichen Startmoment von NEDC eingestellt, dessen erforderliches Startmoment das kleinste aus JC08, NEDC, LA#4, US06 und WLTP, die ein Fahrmuster zum Messen eines Kraftstoffverbrauchs und eines Abgases bestimmen, ist. Somit kann das Einstellen des maximalen Moments Tmax des MG 16 und des gesamten Drehzahluntersetzungsverhältnisses GRtotal (Drehzahluntersetzungsverhältnis des Drehzahluntersetzers 17), um das Verhältnis des voranstehend beschriebenen Ausdrucks (1) zu erfüllen, der EV-Start mit einer praktischen Beschleunigung als ein Hybridfahrzeug durchgeführt werden.
Zusätzlich ist die maximale Abgabe Pmax des MG 16 derart eingestellt, dass die maximale Abgabe Pmax des MG 16 und das Fahrzeuggewicht IW das Verhältnis des Ausdrucks (2) unten erfüllen. $Pmax > | 20,61 \times (- 0,79) \times IW |$
Der voranstehende Ausdruck (2) ist eine Bedingung, um dafür zu sorgen, dass die Regenerationsleistung (erzeugte elektrische Leistung), wenn die regenerative Leistungserzeugung durch den MG 16 zu der Zeit der Fahrzeugverzögerung durchgeführt wird, größer als eine vorbestimmte untere Grenzleistung ist. Die untere Grenzleistung ist ausgehend von der Regenerationsleistung von JC08 eingestellt, dessen Regenerationsleistung aus JC08, NEDC, LA#4, US06 und WLTP die kleinste ist. Somit kann durch das Einstellen der maximalen Abgabe Pmax des MG 16 zum Erfüllen des Verhältnisses des voranstehenden Ausdrucks (2) die Regenerationsleistung, wenn die regenerative Leistungserzeugung durch den MG 16 zu der Zeit der Fahrzeugverzögerung durchgeführt wird, eine praktische Höhe als ein Hybridfahrzeug erreichen.
Gemäß der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform sind in dem Antriebssystem, in dem die Maschine 11 und das Getriebe 12 quer angeordnet sind, der MG 16 und der Drehzahluntersetzer 17 außerhalb des Maschinenraums angeordnet, der die Maschine 11 und das Getriebe 12 aufnimmt. Die Abtriebswelle des Drehzahluntersetzers 17 ist mit dem Hohlrad 19 des Differenzialgetriebemechanismus 13 (Getriebe, in das die Leistung der Abtriebswelle des Getriebes 12 eingeht) über die Übertragung 20 verbunden.
Dies kann die Leistung des MG 16 zu der Antriebswelle 14 der Vorderräder 15 über den Drehzahluntersetzer 17 übertragen. Somit kann sogar ein MG 16 kleiner Größe das Wellenmoment erzeugen, das für die EV-Fahrt (Moment der Antriebswelle 14) erforderlich ist, um die EV-Fahrt zu erlangen, was eine wichtige Funktion des Hybridfahrzeugs ist. Dies kann die Größe des MG 16 reduzieren, und darüber hinaus kann die Konfiguration, die den MG 16 und den Drehzahluntersetzer 17 außerhalb des Maschinenraums anordnet, einen Raum zum Vorsehen des MG 16 und des Drehzahluntersetzers 17 einfach sicherstellen. Folglich, sogar wenn das Hybridfahrzeug ausgehend von einem Fahrzeug mit Maschine (Fahrzeug, dessen Maschine alleine als eine Leistungsquelle dient), in dem die Maschine 11 und das Getriebe 12 quer angeordnet sind, erzeugt wird, das Hybridfahrzeug mit einer kleinen Änderung der Körperstruktur des Basisfahrzeugs mit Maschine erzeugt werden, das die EV-Fahrt erlangen kann.
Sogar obwohl das Antriebssystem des MG 16 (zum Beispiel der MG 16, der Verstärkerumformer 34 und der Wandler 35) versagen, geeignet zu arbeiten, kann die Leistung der Maschine 11 zu der Antriebswelle 14 über das Getriebe 12 übertragen werden. Somit kann das Fahrzeug ausreichend durch die Leistung der Maschine 11 selbst fahren (unter seiner eigenen Leistung fahren). Darüber hinaus kann das Fahrzeug eine Antriebskraft gleichwertig zu oder größer als der des Basisfahrzeugs mit Maschine sogar unter Bedingungen hoher Last wie zum Beispiel einem Abschleppen erzeugen. Der MG 16 ist außerhalb des Maschinenraums (das heißt nahe der Mitte des Fahrzeugkörpers) vorgesehen. Somit kann, sogar falls das Fahrzeug einen Unfall mit Kollision erleidet, zum Beispiel der Schaden an dem MG 16 reduziert werden, und das Freilegen des MG 16 zu dem Äußeren des Fahrzeugs kann verhindert werden, um die Möglichkeit eines Unfalls mit einem elektrischen Schlag zu reduzieren.
In der vorliegenden ersten Ausführungsform sind die Außendurchmesser des MG 16 und des Drehzahluntersetzers 17 derart eingestellt, dass der MG 16 und zumindest die Seite des oberen Teils des Drehzahluntersetzers 17 in dem Bodentunnel 22 aufgenommen sind, der auf dem Bodenpanel 21 des Fahrzeugs ausgebildet ist, und dass die untersten Oberflächen des MG 16 und des Drehzahluntersetzers 17 auf einer oberen Seite der untersten Oberfläche des Fahrzeugs angeordnet sind. Folglich können der MG 16 und der Drehzahluntersetzer 17 unter Verwendung des vorhandenen Bodentunnels 22 mit einer kleinen Änderung der Körperstruktur des Basisfahrzeugs mit Maschine vorgesehen sein. Da die untersten Oberflächen des MG 16 und des Drehzahluntersetzers 17 auf einer oberen Seite auf der untersten Oberfläche des Fahrzeugs angeordnet sind, kann die Berührung zwischen dem MG 16 und dem Drehzahluntersetzer 17 und einer Straßenoberfläche vermieden werden.
In der vorliegenden ersten Ausführungsform ist das flüssige Kältemittel 32 innerhalb des Gehäuses 24 des MG 16 abgedichtet, um nicht mit dem Äußeren des MG 16 in Verbindung zu sein. Folglich kann die Wärme innerhalb des MG 16 wirkungsvoll zu dem Gehäuse 24 durch das Kältemittel 32 geleitet werden, um zu dem Äußeren des MG 16 freigegeben zu werden, und dadurch der MG 16 wirkungsvoll gekühlt werden. Dies kann ein Überhitzen des MG 16 verhindern, um eine stärker belastete und längere Fahrt des MG 16 zu ermöglichen. Darüber hinaus verbessert das sich in dem Gehäuse 24 des MG 16 verteilende und durchflutende Kältemittel 32 das Kühlen des Stators 27 und des Rotors 26. Somit kann ein hoher Kühlwirkungsgrad zu niedrigen Kosten erzeugt werden, ohne komplizierte Strömungsdurchtritte in dem Gehäuse 24 des MG 16 bereitzustellen. Ebenfalls besteht kein Bedarf, einen Zirkulationsdurchtritt bereitzustellen, durch den das Kältemittel 32 zirkuliert, um mit dem Äußeren des MG 16 in Verbindung zu sein, so dass eine Installierbarkeit des MG 16 an dem Fahrzeug verbessert werden kann. Darüber hinaus kann das Kältemittel 32 als ein Schmieröl für Lager zugeführt werden, das zu der Zeit einer hohen Drehzahl des MG 16 erforderlich ist, und somit kann eine mechanische Lebensdauer des MG 16 mit einer verbesserten Wirkung der Kühlung des MG 16 verlängert werden. Zusätzlich kann eine Schwingung aufgrund der Drehung des MG 16 abgemildert werden, um eine Verbesserung hinsichtlich der Ruhe zu machen.
Als den Wicklungsdraht des Stators 30 des MG 16 verwendet die vorliegende erste Ausführungsform einen Wicklungsdraht der Segmentart, der durch das Fügen von allgemein U-förmigen Leitersegmenten 31 in einem vorbestimmten Muster ausgebildet ist. Dies bildet geeignete Freiräume zwischen den Wicklungsdrähten des Wicklungsdraht des Statorss 30 aus (das heißt zwischen den Leitersegmenten 31), und das Kältemittel 32 dringt einfach in die Freiräume ein, so dass die Leistungsfähigkeit der Wärmeübertragung zwischen dem Wicklungsdraht des Stators 30 und dem Gehäuse 24 durch das Kältemittel 32 verbessert werden kann.
Die vorliegende erste Ausführungsform verwendet ein Material, das isolierende Eigenschaften für das Kältemittel 32 aufweist. Dies kann einen Kurzschluss über das Kältemittel 32 in dem Gehäuse 24 des MG 16 sogar verhindern, wenn ein Fehler in dem Isolierungsfilm eines leitenden Bauteils (zum Beispiel des Wicklungsdraht des Stators 30) in dem Gehäuse 24 des MG 16 auftritt, oder wenn leitende Bauteile beschädigt sind.
Die vorliegende erste Ausführungsform speichert das Kältemittel 32 in dem Gehäuse 24 des MG 16 bis zumindest der Position, an der die Seite der Bodenoberfläche des äußeren Randteils des Rotors 26 eingetaucht ist. Folglich wird das Kältemittel 32 durch die Drehung des Rotors 26 nach oben geschöpft, um mit Luft vermischt zu werden, und der Schubwiderstand zu der Zeit der Berührung zwischen dem Rotor 26, der gedreht wird, und dem Kältemittel 32, kann reduziert werden, um den Drehwiderstand des Rotors 26 zu verringern, was die Leistungsfähigkeit des MG 16 verbessert. Zusätzlich verspritzt das schaumförmige Kältemittel 32, das mit Luft vermischt ist, sich zu jeder Ecke in dem Inneren des Gehäuses 24 des MG 16. Somit kann die gesamte Oberfläche des Gehäuses 24 am besten für die Wärmeübertragung und Wärmefreigabe vorgesehen sein, und das Kältemittel 32 kann ebenfalls auf das Spulenendteil (von der axialen Endoberfläche des Statorkerns 29 vorspringendes Teil), dem neutralen Punkt und dem herausführenden Draht 36 des Wicklungsdraht des Stators 30 angewendet werden, um eine herausragende Kühlwirkung zu erzeugen.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform wird mit Bezug auf die 6 beschrieben. Im Wesentlichen dem gleichen Teil wie in der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wird das gleiche entsprechende Bezugszeichen gegeben, um dessen Beschreibung auszulassen oder zu vereinfachen, und von der ersten Ausführungsform unterschiedliche Teile werden hauptsächlich erläutert.
In der vorliegenden zweiten Ausführungsform sind Feststoffe 37 für eine Wärmeabgabe entsprechend an beiden Seiten eines Statorkerns 29 in dessen axialer Richtung in einem Gehäuse 24 eines MG 16 bereitgestellt, wie in der 6 dargestellt ist. Dieser Festkörper 37 ist vorgesehen, um zumindest mit dem Spulenendteil eines Wicklungsdraht des Stators 30 (von der axialen Endoberfläche des Statorkerns 29 vorspringendes Teil) und der inneren Oberfläche des Gehäuses 24 (innere Randoberfläche und axiale innere Oberfläche) in Berührung zu sein. Folglich, wie durch die Pfeile in der 6 angezeigt ist, kann die Wärme des Spulenendteils des Wicklungsdraht des Stators 30 des MG 16 durch den Festkörper 37 zu dem Gehäuse 24 geleitet werden, um zu dem Äußeren des MG 16 freigegeben zu werden. Der Festkörper 37 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form aus zum Beispiel einem Harz ausgebildet, das isolierende Eigenschaften aufweist, und ist vorgesehen, mit einer drehenden Welle 25 und einem Rotor 26, die drehende Elemente des MG 16 sind, nicht in Berührung zu sein.
In der voranstehend beschriebenen vorliegenden zweiten Ausführungsform ist der Festkörper 37 für die Wärmefreigabe vorgesehen, zumindest mit dem Spulenendteil des Wicklungsdraht des Stators 30 und der inneren Oberfläche des Gehäuses 24 in dem Gehäuse 24 des MG 16 in Berührung zu sein. Folglich kann die Wärme des Spulenendteils des Wicklungsdraht des Stators 30 des MG 16 wirkungsvoll durch den Festkörper 37 zu dem Gehäuse 24 geleitet werden, um zu dem Äußeren des MG 16 freigegeben zu werden, und somit kann der MG 16 wirkungsvoll gekühlt werden. Dies kann ein Überhitzen des MG 16 verhindern, um eine stärker hoch belastete und längere Fahrt des MG 16 zu ermöglichen. Darüber hinaus kann das Spulenendteil des Wicklungsdraht des Stators 30 durch den Festkörper 37 gehalten werden, um dabei zu verhindern, dass das Spulenendteil aufgrund seiner Erregung schwingt, um Geräusche zu erzeugen. Darüber hinaus kann die Beschädigung des Spulenendteils und seines Isolierungsfilms durch die Schwingung einer Maschine 11 oder des Fahrzeugkörpers verhindert werden.
Für den Wicklungsdraht des Stators 30 des MG 16 verwendet die vorliegende zweite Ausführungsform den Wicklungsdraht der Segmentart, der durch das Fügen von allgemein U-förmigen Leitersegmenten 31 in einem vorbestimmten Muster ausgebildet ist. Dies bildet geeignete Freiräume zwischen den Wicklungsdrähten des Wicklungsdraht des Stators 30 (das heißt zwischen den Leitersegmenten 31) aus. Folglich dringt das Material des Festkörpers 37 in einem flüssigen Zustand einfach in die Freiräume ein, um die Freiräume mit dem Festkörper 37 zu der Zeit des Formens zu füllen, und die Leistungsfähigkeit der Wärmeübertragung zwischen dem Wicklungsdraht des Stators 30 und dem Gehäuse 24 durch den Festkörper 37 kann verbessert werden.
Die vorliegende zweite Ausführungsform verwendet ein Material für den Festkörper 37, das isolierende Eigenschaften aufweist. Dies kann einen Kurzschluss über den Festkörper 37 in dem Gehäuse 24 des MG 16 sogar verhindern, wenn ein Fehler in dem Isolierungsfilm des Spulenendteils auftritt. Da der Festkörper 37 vorhanden ist, der isolierende Eigenschaften aufweist, sind die isolierenden Eigenschaften zwischen dem Spulenendteil und dem Gehäuse 24 verbessert. Somit kann der Abstand (zum Beispiel der axiale Abstand) zwischen dem Spulenendteil und dem Gehäuse 24 reduziert werden, um die Wirkung der Wärmefreigabe zu dem Gehäuse 24 zu erhöhen und den MG 16 in seiner Größe zu verringern.
Zusätzlich sieht die vorliegende zweite Ausführungsform die Festkörper 37 nicht in Berührung mit der drehenden Welle 25 und dem Rotor 26 vor, die drehende Elemente des MG 16 sind. Somit kann der Anstieg des Drehwiderstands des MG 16 verhindert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Eine dritte Ausführungsform wird mit Bezug auf die FIGS. 7 und 8 beschrieben. Im Wesentlichen wird im gleichen Teil wie in der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform das gleiche entsprechende Bezugszeichen gegeben, um dessen Beschreibung auszulassen oder zu vereinfachen, und unterschiedliche Teile von der ersten Ausführungsform werden hauptsächlich erläutert.
Die vorliegende dritte Ausführungsform stellt eine Kupplung 38 zum Übertragen der Leistung oder zum Anhalten der Übertragung zwischen der Abtriebswelle eines Drehzahluntersetzers 17 und einer Übertragung 20 bereit, wie in der 7 dargestellt ist. Diese Kupplung 38 kann eine hydraulisch angetriebene Kupplung der Scheibenart sein, eine elektromagnetisch angetriebene elektromagnetische Kupplung, eine mechanische Klauenkupplung oder Ähnliche. Die Kupplung 38 ist getrennt von dem Drehzahluntersetzer 17 (das heißt außerhalb des Gehäuses des Drehzahluntersetzers 17) bereitgestellt. Wie in der 8 dargestellt ist, kann die Kupplung 38 einstückig mit dem Drehzahluntersetzer 17 (das heißt in dem Gehäuse des Drehzahluntersetzers 17) bereitgestellt sein.
Die voranstehend beschriebene dritte Ausführungsform stellt die Kupplung 38 zwischen der Abtriebswelle des Drehzahluntersetzers 17 und der Übertragung 20 bereit. Dies kann den Energieverlust aufgrund des Zusammendrehens eines MG 16 und des Drehzahluntersetzers 17 (das heißt eines Energieverlusts aufgrund der Drehlast des MG 16 und des Drehzahluntersetzers 17) durch Ausrücken der Kupplung 38 (zum Beispiel durch Trennen der Kupplung 38 in der Maschinenfahrbetriebsart) ausschließen, falls dies erforderlich ist. Somit kann der Kraftstoffverbrauch verbessert werden. Wenn darüber hinaus der MG 16 versagt, kann das Fahrzeug damit fortfahren, durch eine Maschine 11 selbst zu fahren, indem die Kupplung 38 ausgerückt wird. Zusätzlich muss die maximale Drehzahl des Drehzahluntersetzers 17 und des MG 16 nicht der maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechen, und somit kann das System zu niedrigeren Kosten konfiguriert sein.
(Vierte Ausführungsform)
Eine vierte Ausführungsform wird mit Bezug auf die FIGS. 9 und 10 beschrieben. Im Wesentlichen das gleiche Teil wie in den voranstehend beschriebenen ersten und dritten Ausführungsformen wird das gleiche entsprechende Bezugszeichen gegeben, um seine Beschreibung auszulassen oder zu vereinfachen, und unterschiedliche Teile von den ersten und dritten Ausführungsformen werden hauptsächlich beschrieben.
In der vorliegenden vierten Ausführungsform, wie in der 9 dargestellt ist, ist das Antriebssystem zum Antreiben der Vorderräder ähnlich zu der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform (siehe zum Beispiel 1) konfiguriert, aber darüber hinaus ist ein Antriebssystem zum Antreiben der Hinterräder hinzugefügt. Insbesondere sind ein MG 39 kleinen Durchmessers und ein Drehzahluntersetzer 40 kleinen Durchmessers, der mit diesem MG 39 verbunden ist, an einem rückseitigen Teil des Fahrzeugs vorgesehen. Der MG 39 und der Drehzahluntersetzer 40 sind in Längsrichtung derart angeordnet, dass die axiale Richtung ihrer Abtriebswellen der Richtung des Fahrzeugs von vorne nach rückwärts entspricht. Die Leistung der Abtriebswelle des MG 39 wird zu dem Drehzahluntersetzer 40 übertragen, und die Leistung der Abtriebswelle dieses Drehzahluntersetzers 40 wird zu einer Antriebswelle 42 von Hinterrädern 43 (Fahrzeugräder) über einen Differenzialgetriebemechanismus 41 und so weiter übertragen.
Ähnlich zu dem MG 16 und dem Drehzahluntersetzer 17 zum Antreiben der Vorderräder sind der MG 39 und der Drehzahluntersetzer 40 zum Antreiben der Hinterräder entlang eines Bodentunnels 22 angeordnet. Der Außendurchmesser des MG 39 und des Drehzahluntersetzers 40 sind derart eingestellt, dass zumindest die Seite des oberen Teils (bevorzugt das gesamte Teil) des MG 39 und des Drehzahluntersetzers 40 in dem Bodentunnel 22 aufgenommen ist, und dass die untersten Oberflächen des MG 39 und des Drehzahluntersetzers 40 auf einer oberen Seite der untersten Oberfläche des Fahrzeugs angeordnet sind. Darüber hinaus kann ein flüssiges Kältemittel in dem Gehäuse des MG 39 (oder ein Festkörper zur Wärmefreigabe kann vorgesehen sein) abgedichtet sein.
Wie in der 10 dargestellt ist, kann eine Konfiguration eingesetzt sein, die eine Kupplung 38 zwischen der Abtriebswelle des Drehzahluntersetzers 17 und der Übertragung 20 in einem Antriebssystem zum Antreiben der Vorderräder bereitstellt, und die eine Kupplung 44 zwischen der Abtriebswelle des Drehzahluntersetzers 40 und dem Differenzialgetriebemechanismus 41 in dem Antriebssystem zum Antreiben der Hinterräder bereitstellt. Oder die Konfiguration kann eines aus der Kupplung 38 und der Kupplung 44 entfernen.
Die voranstehend beschriebene vorliegende vierte Ausführungsform stellt den MG 39 und den Drehzahluntersetzer 40 zum Antreiben der Hinterräder getrennt von dem MG 16 und dem Drehzahluntersetzer 17 zum Antreiben der Vorderräder bereit. Dies kann dafür sorgen, dass das Fahrzeug einen Vierradantrieb hat, um dabei seine Fahrleistungsfähigkeit und Stabilität an einer rauen Straße oder einer rutschigen Straßenoberfläche zu verbessern. Zusätzlich kann die für die EV-Fahrt erforderliche Leistung durch die zwei Motorgeneratoren unterteilt sein: vorderer MG 16 und hinterer MG 39. Somit kann abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Beschleunigung das wirkungsvolle Verwenden der zwei Motorgeneratoren MG 16 und MG 39 den Verbrauch der elektrischen Leistung reduzieren.
In den ersten bis vierten Ausführungsformen sind der MG 16 und der Drehzahluntersetzer 17 außerhalb des Maschinenraums angeordnet, der die Maschine 11 und das Getriebe 12 aufnimmt. Jedoch können statt dieser Konfiguration der MG 16 und ein Teil des Drehzahluntersetzers 17 konfiguriert sein, außerhalb des Maschinenraums (zum Beispiel ein Teil des Drehzahluntersetzers 17 kann konfiguriert sein, in dem Maschinenraum vorgesehen zu sein) angeordnet zu sein.
In den ersten bis vierten Ausführungsformen ist die Abtriebswelle des Drehzahluntersetzers 17 durch die vorhandene Übertragung 20 für ein Vierradfahrzeug verbunden. Jedoch kann anstelle dieser Konfiguration die Abtriebswelle des Drehzahluntersetzers 17 konfiguriert sein, durch einen Leistungsübertragungsmechanismus ausschließlich für ein Hybridfahrzeug verbunden zu sein.
Die ersten bis dritten Ausführungsformen wenden die vorliegende Offenbarung auf das Antriebssystem zum Antreiben der Vorderräder an, aber statt dieser Anwendung kann die vorliegende Offenbarung auf das Antriebssystem zum Antreiben von Hinterrädern angewendet sein. Zusätzlich kann die vierte Ausführungsform eine Konfiguration einsetzen, die vorne und hinten umkehrt (das heißt eine Konfiguration, die zwischen dem Antriebssystem zum Antreiben der Vorderräder und dem Antriebssystem zum Antreiben der Hinterräder umschaltet).
Während die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf die Ausführungsformen davon beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen begrenzt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen abdecken. Zusätzlich liegen die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, andere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr, weniger oder lediglich einem einzelnen Element ebenfalls innerhalb des Geists und Bereichs der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015156830 [0001]
JP 3350314 B [0003, 0004]

Claims

Gerät zum Antreiben eines Fahrzeugs mit: einer Maschine (11), die als eine Leistungsquelle des Fahrzeugs dient; und einem Getriebe (12), das mit der Maschine (11) verbunden ist, wobei die Maschine (11) und das Getriebe (12) derart quer angeordnet sind, dass eine axiale Richtung einer Abtriebswelle der Maschine (11) einer Richtung des Fahrzeugs von rechts nach links entspricht, wobei das Gerät umfasst: einen Motorgenerator (MG) (16), der als eine Leistungsquelle des Fahrzeugs dient; und einen Drehzahluntersetzer (17), der mit dem MG (16) verbunden ist, wobei: der MG (16) und zumindest ein Teil des Drehzahluntersetzers (17) außerhalb eines Maschinenraums angeordnet sind, der die Maschine (11) und das Getriebe (12) aufnimmt; und eine Abtriebswelle des Drehzahluntersetzers (17) mit einem Leistungsübertragungssystem verbunden ist, das Leistung einer Abtriebswelle des Getriebes (12) zu einer Antriebswelle (14) eines Fahrzeugrads (15) überträgt, um in der Lage zu sein, eine Leistung zu dem Leistungsübertragungssystem zu übertragen.
Gerät nach Anspruch 1, außerdem mit einem flüssigen Kältemittel (32), das in einem Gehäuse (24) des MG (16) so abgedichtet ist, dass das Kältemittel (32) nicht zirkuliert, um mit einem Äußeren des MG (16) in Verbindung zu sein.
Gerät nach Anspruch 2, wobei der MG (16) einen Wicklungsdraht des Stators (30) hat, der ein Wicklungsdraht einer Segmentart ist, der durch Fügen einer Mehrzahl von Leitersegmenten (31) ausgebildet ist.
Gerät nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Kältemittel (32) isolierende Eigenschaften aufweist.
Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der MG (16) einen Rotor (26) hat; und das Kältemittel (32) in dem Gehäuse (24) des MG (16) zumindest bis zu einer Position gespeichert ist, an der eine Seite einer Bodenoberfläche eines äußeren Randteils des Rotors (26) eingetaucht ist.
Gerät nach Anspruch 1, außerdem mit einem Festkörper (37) zur Wärmefreigabe, der in einem Gehäuse (24) des MG (16) vorgesehen ist, um mit zumindest einem Spulenendteil eines Wicklungsdraht des Stators (30) des MG (16) und einer inneren Oberfläche des Gehäuses (24) in Berührung zu sein.
Gerät nach Anspruch 6, wobei der Wicklungsdraht des Stators (30) des MG (16) ein Wicklungsdraht einer Segmentart ist, der durch das Fügen einer Mehrzahl von Leitersegmenten (31) ausgebildet ist.
Gerät nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Festkörper (37) isolierende Eigenschaften aufweist.
Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Festkörper (37) so vorgesehen ist, dass er nicht mit einem drehenden Element (25, 26) des MG (16) in Berührung ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, außerdem mit: einer Batterie (33), die in dem Fahrzeug vorgesehen ist; einem Wandler (35), der den MG (16) antreibt; und einem Verstärkerumformer (34), der eine Spannung der Batterie (33) verstärkt, um dafür zu sorgen, dass eine Eingangsspannung des Wandlers (35) höher als die Spannung der Batterie (33) ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei Tmax, Pmax, und GRtotal derart eingestellt sind, dass Tmax, Pmax, GRtotal, IW und Rtype Verhältnisse des folgenden Ausdrucks (1) und des folgenden Ausdrucks (2) erfüllen: $Tmax \times GRtotal > IW \times 1,05 \times Rtyre$
$Pmax > | 20,61 \times (- 0,79) \times IW |$
in denen: Tmax ein maximales Moment des MG (16) ist; Pmax eine maximale Abgabe des MG (16) ist; GRtotal ein gesamtes Drehzahluntersetzungsverhältnis ist, das durch ein Drehzahluntersetzungsverhältnis des Drehzahluntersetzers (17) und ein Schlussdrehzahluntersetzungsverhältnis bestimmt ist; IW ein Gewicht des Fahrzeugs ist; und Rtyre ein Reifenradius des Fahrzeugs ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei Außendurchmesser des MG (16) und des Drehzahluntersetzers (17) derart eingestellt sind, dass der MG (16) und zumindest eine Seite des oberen Teils des Drehzahluntersetzers (17) in einem Bodentunnel (22) aufgenommen sind, der auf einem Bodenpanel (21) des Fahrzeugs ausgebildet ist, und dass die untersten Oberflächen des MG (16) und des Drehzahluntersetzers (17) an einer oberen Seite der untersten Oberfläche des Fahrzeugs mit dem Bodenpanel (21) und einem Zusammenbauteil (23) angeordnet sind.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, außerdem mit einer Kupplung (38) zwischen der Abtriebswelle des Drehzahluntersetzers (17) und dem Leistungsübertragungssystem.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der MG (16) und der Drehzahluntersetzer (17) bereitgestellt sind, eines aus einem Vorderrad (15) und einem Hinterrad (43) des Fahrzeugs anzutreiben, wobei das Gerät außerdem einen MG (39) und einen Drehzahluntersetzer (40) umfasst, die das andere eine aus dem Vorderrad (15) und dem Hinterrad (43) des Fahrzeugs getrennt von dem MG (16) und dem Drehzahluntersetzer (17) antreiben.