JP2003335142A - 前後輪駆動車用の駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】前輪側の駆動手段であるエンジンとは独立した
電動モータで後輪側を駆動する駆動装置であって、電動
モータを専用のジェネレータの発電電力で駆動する駆動
装置における、ジェネレータの不要な駆動に起因するエ
ネルギー損失、摩損等を防止する。 【解決手段】エンジン１１と電動モータ駆動専用のジェ
ネレータ１５の連結部に、これら両者１１，１５の動力
伝達可能な連結を断続する電磁クラッチ１８を介装し
て、車両の四輪駆動走行以外の場合は、ジェネレータ１
８をエンジン１１から切り離して、ジェネレータ１８の
不要時の駆動を規制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、前後輪駆動車用の
駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の駆動装置の一形式として、前
後輪の一方である主駆動輪側を主駆動手段で駆動し、か
つ、前後輪の他方である副駆動輪側を副駆動手段で駆動
する形式の前後輪駆動車用の駆動装置がある。当該形式
の駆動装置は、通常走行時には、主駆動手段にて主駆動
輪を駆動して主駆動輪の単独駆動走行状態を形成し、か
つ、車両の発進時や低速走行時には、主駆動手段および
副駆動手段を駆動して車両の前後輪の両方を共に駆動し
て前後両輪駆動走行状態を形成するものであり、その一
例が、特開２００１−２５３２５６号公報に「車両駆動
装置」の名称で提案されている。

【０００３】当該車両駆動装置は具体的には、前輪側を
主駆動手段であるエンジンで駆動し、かつ、後輪側を副
駆動手段である電動モータで駆動する四輪駆動車用の駆
動装置であり、エンジンで駆動される第１の発電機、第
１の発電機で発生する電力を蓄電する低電圧バッテリ
ー、エンジンで駆動される第２の発電機を備え、第２の
発電機で発生する電力を電動モータに供給して後輪側を
駆動するように構成されている。

【０００４】当該車両駆動装置によれば、通常の四輪駆
動車では必須不可欠としている、エンジンの駆動力を後
輪側へ伝達するための長尺のドライブシャフト等、長尺
の駆動伝達機構が不要となり、車両の重量の低減と、大
幅な省エネルギー化を図ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、当該車両駆
動装置の駆動装置のごとく、副駆動手段である電動モー
タを駆動する専用のジェネレータ（第２の発電機）を備
える形式の駆動装置においては、専用のジェネレータを
配設したことに起因して、例えば、ジェネレータ内で発
生する摩擦等によるエネルギー損失、ベアリング等の摩
耗による損傷が発生する等の問題がある。

【０００６】従って、副駆動手段である電動モータを駆
動する専用のジェネレータを備える形式の駆動装置にお
いては、専用のジェネレータを配設したことに起因する
種々の問題の発生を抑制しまたは防止しなければならな
い。本発明の目的は、かかる問題に対処することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前後輪駆動車
用の駆動装置に関するものであり、前後輪の一方である
主駆動輪側を駆動する主駆動手段と、前後輪の他方であ
る副駆動輪側を駆動する副駆動手段を備え、前記主駆動
手段による前記主駆動輪側の駆動により同主駆動輪の単
独駆動走行状態を形成し、かつ、前記主駆動手段による
前記主駆動輪側の駆動と前記副駆動手段による前記副駆
動輪側の駆動によりこれら両輪の前後両輪駆動走行状態
を形成する形式の前後輪駆動車用の駆動装置を適用対象
とするものである。

【０００８】しかして、本発明に係る前後輪駆動車用の
駆動装置は、上記した形式の駆動装置であって、前記副
駆動手段である電動モータと、前記主駆動手段にて駆動
して前記電動モータの駆動源である電力を発電するジェ
ネレータと、同ジェネレータと前記主駆動手段間に介装
されてこれらのジェネレータと主駆動手段の動力伝達可
能な連結を断続するクラッチを備えていることを特徴と
するものである。

【０００９】本発明に係る前後輪駆動車用の駆動装置に
おいては、前記クラッチを、前後両輪駆動走行時以外に
は結合が遮断されるように構成するものであり、前記ク
ラッチとして電磁クラッチを採用する場合には、電磁ク
ラッチが前後両輪駆動走行の可否の検出信号に基づいて
断続制御されるように構成することができる。また、主
駆動手段として、内燃機関であるエンジンを採用するこ
とができる。

【００１０】

【発明の作用・効果】本発明に係る前後輪駆動車用の駆
動装置においては、前後両輪駆動走行状態を形成する際
には、クラッチを結合して、主駆動手段と電動モータ駆
動専用のジェネレータを動力伝達可能な連結状態とす
る。その後、当該ジェネレータを主駆動手段にて駆動す
れば、当該ジェネレータは電動モータの駆動力源である
電力を発電して、電力を電動モータに供給する。これに
より、電動モータが駆動して副駆動輪側が駆動し、当該
駆動装置は前後両輪駆動走行状態を的確に形成する。

【００１１】また、当該駆動装置においては、主駆動輪
の単独駆動走時には、クラッチの結合を遮断して、主駆
動手段と電動モータ駆動専用のジェネレータの動力伝達
可能な連結を遮断する。これにより、当該ジェネレータ
は、主駆動手段の駆動にかかわらず非駆動状態を維持す
る。換言すれば、当該ジェネレータは、その発電が不要
な主駆動輪の単独駆動走時には非駆動状態に保持され
る。

【００１２】このため、当該駆動装置においては、電動
モータ駆動専用のジェネレータの発電不要時における駆
動に起因する、それ自体の駆動によるエネルギー損失、
ジェネレータ内で発生する摩擦等によるエネルギー損
失、ベアリング等の摩耗による損傷等を防止することが
できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は、前後輪駆動車用の駆動
装置に関するものである。本発明に係る前後輪駆動車用
の駆動装置は、前後輪の一方である主駆動輪側を駆動す
る主駆動手段と、前後輪の他方である副駆動輪側を駆動
する副駆動手段を備え、前記主駆動手段による前記主駆
動輪側の駆動により同主駆動輪の単独駆動走行状態を形
成し、かつ、前記主駆動手段による前記主駆動輪側の駆
動と前記副駆動手段による前記副駆動輪側の駆動により
これら両輪の前後両輪駆動走行状態を形成する形式の前
後輪駆動車用の駆動装置である。

【００１４】図１には、本発明の一実施形態に係る駆動
装置を搭載して構成した四輪駆動車を概略的に示してい
る。当該駆動装置は、主駆動輪である前輪側を駆動する
第１駆動機構１０ａと、副駆動輪である後輪側を駆動す
る第２駆動機構１０ｂと、第２駆動機構１０ｂを制御す
る制御装置１０ｃを備えている。

【００１５】第１駆動機構１０ａは、内燃機関であるエ
ンジン１１、および、低電圧発電用の第１ジェネレータ
１２を備えている。第１駆動機構１０ａにおいて、エン
ジン１１の駆動力は、トランスミッション１３ａ、減速
ギヤ列１３ｂ、フロントディファレンシャル１３ｃを経
て各ドライブシャフト１３ｄに伝達され、各ドライブシ
ャフト１３ｄによって前輪１３ｅが駆動される。この
間、エンジン１１は、第１ジェネレータ１２を駆動して
低電圧の電力を発生させる。発生した電力は、低電圧バ
ッテリー１４に蓄電される。低電圧バッテリー１４は、
補機駆動用のバッテリーであって、例えば１２Ｖバッテ
リーである。

【００１６】第２駆動機構１０ｂは、高電圧発電用の第
２ジェネレータ１５、電動モータ１６、第１電磁クラッ
チ１７、および第２電磁クラッチ１８を備えている。第
２電磁クラッチ１８は、エンジン１１のクランク軸に、
直接またはベルトを介して連結している。第２ジェネレ
ータ１５は、第２電磁クラッチ１８を介して、エンジン
１１のクランク軸に動力伝達可能に連結されているもの
で、第２電磁クラッチ１８が結合している場合には、エ
ンジン１１により駆動されて、制御装置１０ｃの要求に
応じた所定の電力を発電する。

【００１７】発電された電力は、電動モータ１６に供給
されて、同電動モータ１６を駆動する。電動モータ１６
の駆動力は、減速ギヤ列１９ａ、第１電磁クラッチ１
７、およびリヤディファレンシャル１９ｂを経て各ドラ
イブシャフト１９ｃに伝達され、各ドライブシャフト１
９ｃによって後輪１９ｄが駆動される。

【００１８】制御装置１０ｃは、図２に示すように、ア
クセル開度センサＳ1、車輪速センサＳ2、ブレーキセン
サＳ3、４ＷＤスイッチの状態を検出するスイッチセン
サＳ4等に接続されているもので、ＭＰＵ（マイクロプ
ロッセサ）１０ｃ1および駆動回路１０ｃ2を備えてい
る。

【００１９】ＭＰＵ１０ｃ1は、ＣＰＵと、第１電磁ク
ラッチ１７、第２電磁クラッチ１８、および第２ジェネ
レータ１５を制御する制御用プログラムやデータを保持
するメモリを有するもので、各センサＳ1〜Ｓ4から出力
される検出信号を、インタフェースを介して取り込ん
で、第１電磁クラッチ１７、第２電磁クラッチ１８、お
よび第２ジェネレータ１５の動作すべき状態を判定し、
第１電磁クラッチ１７、第２電磁クラッチ１８、および
第２ジェネレータ１５の動作すべき状態を指令信号とし
て、インタフェースを介して駆動回路１０ｃ2に出力す
る。駆動回路１０ｃ2は、ＭＰＵ１０ｃ1からの指令信号
に基づいて、各電磁クラッチ１７，１８のＯＮ（結合）
−ＯＦＦ（遮断）、および第２ジェネレータ１５の発電
電力を制御して、電動モータ１６の駆動を制御する。

【００２０】制御装置１０ｃは、４ＷＤスイッチがＯＮ
している場合に、電動モータ１６の作動状態を選択する
制御を行う。制御装置１０ｃは、アクセル開度センサＳ
1、車輪速センサＳ2、ブレーキセンサＳ3、４ＷＤスイ
ッチの状態を検出するスイッチセンサＳ4からの検出信
号に基づいて、電動モータ１６が作動すべき状態を判定
する。判定結果は、指令信号として駆動回路１０ｃ2に
出力される。駆動回路１０ｃ2は、当該指令信号に基づ
いて各電磁クラッチ１７，１８の作動、および第２ジェ
ネレータ１５の発電電力を制御して、第２ジェネレータ
１５の駆動および電動モータ１６の駆動を制御する。

【００２１】図３は、制御装置１０ｃによる両電磁クラ
ッチ１７，１８の作動、および第２ジェネレータ１５の
発電電力を制御することによって、第２ジェネレータ１
５と電動モータ１６の作動を制御する制御プログラムを
実行するフローチャートである。

【００２２】制御装置１０ｃを構成するマイクロコンピ
ュータは、ステップ１０１にて、４ＷＤスイッチがＯＮ
状態であると判定した場合には、ステップ１０２にて、
電動モータ１６の作動状態を選択すべき判定を行う。ま
た、マイクロコンピュータは、ステップ１０１にて、４
ＷＤスイッチがＯＦＦ状態であると判定した場合には、
ステップ１０３にて両電磁クラッチ１７，１８をＯＦＦ
（遮断）にし、ステップ１０４にて、第２ジェネレータ
１５および電動モータ１６を駆動することなく制御プロ
グラムの実行を終了する。

【００２３】マイクロコンピュータは、ステップ１０２
にて駆動制御ではないと判定した場合にはプログラムを
ステップ１０３およびステップ１０４に進めて、第２ジ
ェネレータ１５および電動モータ１６を駆動することな
く制御プログラムの実行を終了する。

【００２４】また、マイクロコンピュータは、ステップ
１０２にて駆動制御であると判定した場合にはプログラ
ムをステップ１０５に進め、ステップ１０５にて、第２
電磁クラッチ１８をＯＮ（結合）して、第２ジェネレー
タ１５を駆動可能状態とし、ステップ１０６にて、モー
タ回転同期制御が必要か否かを判定する。

【００２５】ステップ１０６での判定は、第１電磁クラ
ッチ１７をＯＮ（結合）するタイミングを的確に確認す
るもので、第１電磁クラッチ１７の損耗を防止するため
には、車両の発進時と走行時での第１電磁クラッチ１７
をＯＮ（結合）するタイミングを替える必要がある。当
該制御プログラムでは、車両の発進時には、第１電磁ク
ラッチ１７を直ちにＯＮ（結合）し、車両の走行時に
は、車輪と電動モータが同期した後に第１電磁クラッチ
１７をＯＮ（結合）することを意図している。

【００２６】マイクロコンピュータは、ステップ１０６
では、車輪速度、第１電磁クラッチ１７の結合状態等か
らモータ回転同期制御が必要か否かを判定し、車両が停
止状態からの発進時や、すでに車輪と電動モータ１６と
が同期状態にある場合には、同期制御が不要としてプロ
グラムをステップ１０７に進め、ステップ１０７にて第
１電磁クラッチ１７をＯＮ（結合）しまたはＯＮ（結
合）状態を保持したまま、ステップ１０８にて、第２ジ
ェネレータ１５を駆動して電動モータ１６を駆動させ
る。これにより、後輪１９ｄは、電動モータ１６の出力
トルクによって駆動し、車両を四輪駆動走行状態とす
る。

【００２７】マイクロコンピュータは、ステップ１０６
では、車輪速度、第１電磁クラッチ１７の結合状態等か
ら、車両が走行中で第１電磁クラッチがＯＦＦ（遮断）
状態にある場合には、同期制御が必要であるとしてプロ
グラムをステップ１０９に進め、ステップ１０９にて、
第２ジェネレータ１５を駆動して電動モータ１７を駆動
させ、さらにステップ１１０にて、モータ回転数を制御
して車輪速度に同期させて、プログラムをステップ１１
１に進める。

【００２８】マイクロコンピュータは、ステップ１１１
にて、電動モータ１６の回転数が車輪速度に同期したか
否かを判定し、モータ回転数が車輪速度に同期したもの
と判定した場合には、プログラムをステップ１１２に進
め、ステップ１１２にて、第１電磁クラッチ１７をＯＮ
（結合）する。これにより、後輪１９ｄは、電動モータ
１６の出力トルクによって駆動し、車両を四輪駆動走行
状態とする。

【００２９】マイクロコンピュータは、以上の制御プロ
グラムを当該フローチャートに基づいて循環して実行す
ることにより、両電磁クラッチ１７，１８のＯＮ−ＯＦ
Ｆ（結合−遮断）、および第２ジェネレータ１５の発電
を制御し、結果として、電動モータ１６の駆動を制御す
ることにより、車両の四輪駆動走行の形成を選択する。
当該制御プログラムによれば、必要時、車両を四輪駆動
状態に円滑に変更することができるが、特に、第１電磁
クラッチ１７をＯＮ（結合）するタイミングを的確に確
認して、車両の発進時と走行時での第１電磁クラッチ１
７をＯＮ（結合）するタイミングを替えることによっ
て、第１電磁クラッチ１７の損耗を防止すべく意図して
いる。

【００３０】このように、当該駆動装置においては、電
動モータ１６を駆動する専用の駆動力源である第２ジェ
ネレータ１５を使用して車両を四輪駆動走行させるもの
である。かかる構成の駆動装置にあっては、車両が四輪
駆動走行以外の場合には、第２ジェネレータ１５の駆動
は不要であって、不要時に第２ジェネレータ１５が駆動
することは、そのこと自体で、エンジン用燃料等のエネ
ルギーの大きな消費となり、また、第２ジェネレータ１
５内で発生する摩擦等によるエネルギー損失、ベアリン
グ等の摩耗による損傷を早期に引き起こすことになる。

【００３１】これに対処すべく、当該駆動装置において
は、第２ジェネレータ１５とエンジン１１の連結部にク
ラッチ（第２電磁クラッチ１８）を介装して、車両が四
輪駆動走行時以外は電磁クラッチ１８の結合を遮断する
制御を行って、第２ジェネレータ１５とエンジン１１の
動力伝達可能な連結を遮断する手段を採っている。

【００３２】これにより、当該駆動装置においては、第
２ジェネレータ１５は、車両が四輪駆動走行以外で電動
モータ１６に対する電力が不要な時にはエンジン１１と
は引き離されていて、発電電力が不要時は非駆動状態に
保持される。このため、当該駆動装置では、発電電力不
要時の駆動に起因する、エンジン用燃料等のエネルギー
の大きな消費を防止し、第２ジェネレータ１５内で発生
する摩擦等によるエネルギー損失を防止し、かつ、ベア
リング等の摩耗による早期の損傷を防止することができ
る。

【００３３】また、当該駆動装置においては、第２電磁
クラッチ１８を第１電磁クラッチ１７とともに的確にＯ
Ｎ−ＯＦＦ制御しているため、車両の四輪駆動走行状態
の形成時には、第２ジェネレータ１５を駆動して発電さ
せ、発電した電力にて電動モータ１６を駆動させ、車両
を四輪駆動走行状態に的確に形成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例に係る駆動装置を搭載して構成し
た四輪駆動車の概略的構成図である。

【図２】同駆動装置を構成する制御装置の概略構成図で
ある。

【図３】同制御装置が有する制御プログラムを実行する
ためのフローチャートである。

【符号の説明】

１０ａ…第１駆動機構、１０ｂ…第２駆動機構、１０ｃ
…制御装置、１１…エンジン、１２…第１ジェネレー
タ、１３ａ…トランスミッション、１３ｂ…減速ギヤ
列、１３ｃ…フロントディファレンシャル、１３ｄ…ド
ライブシャフト、１３ｅ…前輪、１４…低電圧バッテリ
ー、１５…第２ジェネレータ、１６…電動モータ、１７
…第１電磁クラッチ、１８…第２電磁クラッチ、１９ａ
…減速ギヤ列、１９ｂ…リヤディファレンシャル、１９
ｃ…ドライブシャフト、１９ｄ…後輪。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 直行 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 宅野 博 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 児玉 明 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 3D039 AA03 AB01 AB27

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前後輪の一方である主駆動輪側を駆動する
   主駆動手段と、前後輪の他方である副駆動輪側を駆動す
   る副駆動手段を備え、前記主駆動手段による前記主駆動
   輪側の駆動により同主駆動輪の単独駆動走行状態を形成
   し、かつ、前記主駆動手段による前記主駆動輪側の駆動
   と前記副駆動手段による前記副駆動輪側の駆動によりこ
   れら両輪の前後両輪駆動走行状態を形成する形式の前後
   輪駆動車用の駆動装置であり、当該駆動装置は、前記副
   駆動手段としての電動モータと、前記主駆動手段にて駆
   動して前記電動モータの駆動力源である電力を発電する
   ジェネレータと、同ジェネレータと前記主駆動手段間に
   介装されこれらジェネレータと主駆動手段の動力伝達可
   能な連結を断続するクラッチを備えていることを特徴と
   する前後輪駆動車用の駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の前後輪駆動車用の駆動装
   置において、前記クラッチは、前後両輪駆動走行時以外
   には結合を遮断されることを特徴とする前後輪駆動車用
   の駆動装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の前後輪駆動車用の駆動装
   置において、前記クラッチは電磁クラッチであって、前
   後両輪駆動走行の可否の判定に基づいて断続制御される
   ことを特徴とする前後輪駆動車用の駆動装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか一項に記載の前後
   輪駆動車用の駆動装置において、主駆動輪側を駆動する
   主駆動手段は内燃機関であるエンジンであることを特徴
   とする前後輪駆動車用の駆動装置。