JP2019131043A - Driving apparatus for four-wheel drive vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動力源としてエンジンとモータ（もしくは発電機能のあるモータ）とを備え、エンジンが後輪を駆動し、かつモータが前輪を駆動して走行することのできる四輪駆動車用駆動装置に関するものである。 The present invention includes an engine and a motor (or a motor having a power generation function) as driving force sources, the engine drives a rear wheel, and the motor drives a front wheel to drive a four-wheel drive vehicle. It relates to the device.
この種のハイブリッド車の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１の図１には、駆動力源としてエンジンとモータとを備え、エンジンが後輪を駆動し、かつモータが前輪を駆動して走行することのできる後輪駆動をベースにした四輪駆動車両が記載されている。この車両は、フロント駆動モータがトランスアクスルを介して前輪の車軸に連結されている。 An example of this type of hybrid vehicle is described in Patent Document 1. FIG. 1 of Patent Document 1 includes four wheels based on a rear wheel drive that includes an engine and a motor as driving force sources, the engine drives the rear wheels, and the motor can drive the front wheels and run. A driving vehicle is described. In this vehicle, a front drive motor is connected to an axle of a front wheel via a transaxle.
しかしながら、特許文献１に記載の車両では、フロント駆動モータに連結されたトランスアクスルに潤滑が必要になる。潤滑については、オイルの供給を、例えばフロント駆動モータの駆動を利用する機械式のオイルポンプで行うことを考慮すると、悪路などを四輪駆動で低車速走行する条件や後輪駆動で走行する条件などの走行条件が変化してもオイルの供給が適正になるような対処が必要になる。このため、潤滑の適否について新たな技術を開発する必要があった。 However, in the vehicle described in Patent Literature 1, lubrication is required for the transaxle connected to the front drive motor. For lubrication, considering that the oil is supplied by, for example, a mechanical oil pump that uses the drive of the front drive motor, the vehicle runs on a rough road or the like at low vehicle speeds with four-wheel drive or with rear-wheel drive. Even if traveling conditions such as conditions change, it is necessary to take measures to ensure that the oil supply is appropriate. For this reason, it was necessary to develop a new technique for the suitability of lubrication.
本発明は上記の技術的課題に着目して成されたものであり、走行条件に関わらずオイルによる潤滑を最適に実施することができる四輪駆動車用駆動装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above technical problem, and an object of the present invention is to provide a four-wheel drive vehicle drive device that can optimally perform lubrication with oil regardless of running conditions. Is.
本発明は、上記の目的を達成するために、車体の後側に設けられた後輪と、第１駆動力源から出力された第１駆動力を前記後輪に伝達する第１プロペラシャフトと、前記車体の前後方向で前記後輪よりも前側に設けられ、かつ前記第１駆動力源とは異なる第２駆動力源から出力された第２駆動力が伝達される前輪とを備えた四輪駆動車用駆動装置において、前記第１プロペラシャフトに対して車幅方向における一方向にずれた位置に配置され、前記前輪に向けてトルクを伝達する第２プロペラシャフトと、前記第２駆動力源から出力された第１トルクが伝達される第１入力部と、前記第１トルクを増幅した第２トルクを出力する第１出力部とを有する減速機と、前記第１出力部から伝達される前記第２トルクが入力される第２入力部と、前記第２プロペラシャフトに向けてトルク伝達可能に設けられた前記第２出力部とを有し、前記第２入力部から伝達される前記第２トルクを少なくとも高低二段の変速比で増減して前記第２出力部に出力する前輪変速機と、前記第１出力部または第２入力部から伝達される前記第２トルクにより駆動されるオイルポンプとを備えたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a rear wheel provided on the rear side of a vehicle body, and a first propeller shaft that transmits a first driving force output from a first driving force source to the rear wheel. And a front wheel provided in front of the rear wheel in the front-rear direction of the vehicle body and to which a second driving force output from a second driving force source different from the first driving force source is transmitted. In the wheel drive vehicle drive device, a second propeller shaft that is disposed at a position shifted in one direction in the vehicle width direction with respect to the first propeller shaft and transmits torque toward the front wheel, and the second drive force A speed reducer having a first input unit to which a first torque output from a source is transmitted, a first output unit to output a second torque obtained by amplifying the first torque, and transmitted from the first output unit. A second input unit to which the second torque is input; And a second output portion provided to transmit torque toward the propeller shaft, and the second torque transmitted from the second input portion is increased or decreased by at least a two-stage gear ratio. A front-wheel transmission that outputs to a two-output unit; and an oil pump that is driven by the second torque transmitted from the first output unit or the second input unit.
本発明によれば、減速機、前輪変速機、および減速機の第１出力部または前輪変速機の第２入力部から伝達される第２トルクにより駆動されるオイルポンプを備えている。これによれば、四輪駆動でかつ低車速で走行する際には、オイルポンプに入力される第２トルクの回転速度を変化させずに前輪変速機を低速段に変速するだけでよい。よって、オイルを適正量で供給可能になる。また、四輪駆動でかつ高車速で走行する際には、オイルポンプに入力される第２トルクの回転数を変化させずに、前輪変速機を高速段に変速するだけでよく、よって、オイルを適正量で供給できる。さらに、後輪駆動でかつ高車速で走行をする際には、前輪から伝達される被駆動力がオイルポンプやフロント駆動モータに伝達される。この場合には、前輪変速機を介して伝達されるため、前輪変速機を変速させることでオイルポンプやフロント駆動モータなどを高回転で回転させることを防ぐことができる。このため、動力損失や耐久性の維持の面で有利になる。 According to the present invention, the reduction gear, the front wheel transmission, and the oil pump driven by the second torque transmitted from the first output portion of the reduction gear or the second input portion of the front wheel transmission are provided. According to this, when the vehicle travels at four wheels and at a low vehicle speed, it is only necessary to shift the front wheel transmission to the low speed stage without changing the rotational speed of the second torque input to the oil pump. Therefore, it becomes possible to supply the oil in an appropriate amount. Further, when the vehicle travels at four wheels and at a high vehicle speed, it is only necessary to shift the front wheel transmission to a high speed stage without changing the rotational speed of the second torque input to the oil pump. Can be supplied in an appropriate amount. Further, when the vehicle is driven at the rear wheel and at a high vehicle speed, the driven force transmitted from the front wheels is transmitted to the oil pump and the front drive motor. In this case, since it is transmitted through the front wheel transmission, it is possible to prevent the oil pump, the front drive motor, and the like from rotating at a high speed by shifting the front wheel transmission. This is advantageous in terms of maintaining power loss and durability.
図１は、本発明の実施形態としての四輪駆動車両１０の一例を模式的に示す説明図である。その図１は、主として四輪駆動車両１０のパワートレーンの一例を示している。図１に示す実施形態は、エンジン１１を車体１２の前側に配置し、エンジン１１の動力を後輪１３に伝達するいわゆるＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車をベースとした四輪駆動車両１０の一例である。エンジン１１は、左右の前輪１４の間、例えば車幅方向での略中央部に、出力軸（クランクシャフト）１１ａを車体１２の前後方向に沿わした姿勢で配置されている。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing an example of a four-
エンジン１１の出力側に変速機（主変速機）１５が配置され、エンジン１１の出力軸１１ａが変速機１５の入力軸１５ａに連結されている。エンジン１１と変速機１５とは、同一の軸線上に配置されている。変速機１５は、要は、入力回転数の出力回転数に対する比率を適宜に変更できる機構であって、有段変速機や変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機などによって構成することができる。なお、変速機１５は、トルクコンバータを有していてもよい。
A transmission (main transmission) 15 is disposed on the output side of the
エンジン１１と変速機１５との間の軸線上には、少なくともリヤ駆動モータ１７が配置されている。なお、エンジン１１と変速機１５との間の軸線上に、クラッチ機構１６、振り子式ダンパ装置１８および弾性ダンパ装置１９のいずれかを配置してもよい。この実施形態では、クラッチ機構１６、振り子式ダンパ装置１８および弾性ダンパ装置１９を配置している。
At least a
クラッチ機構１６は、リヤ駆動モータ１７と変速機１５との間に配置されており、係合することにより後輪１３に向けてトルクを伝達し、解放することにより後輪１３へのトルク伝達を遮断して後輪１３をニュートラル状態に設定することができる。なお、クラッチ機構１６で発進時および変速時にスリップ制御など係合圧を制御する場合には、変速機１５に有したトルクコンバータを省略してもよい。
The
リヤ駆動モータ１７は、主として、走行のための駆動力を出力し、また、エンジン１１をモータリングするトルクを出力し、さらにはシリーズハイブリッドモードで発電を行う機能を有する。したがって、リヤ駆動モータ１７は、エンジン１１の出力軸１１ａもしくは変速機１５の入力軸１５ａに連結されている。リヤ駆動モータ１７は、出力軸１１ａもしくは入力軸１５ａに直接に連結されていてもよく、あるいは適宜の第１伝動機構２０を介して出力軸１１ａあるいは入力軸１５ａに連結されていてもよい。第１伝動機構２０は、リヤ駆動モータ１７から出力されるトルクを出力軸１１ａもしくは入力軸１５ａに伝達する、例えば減速機などであってもよいし、エンジン１１から出力されたトルクの一部をリヤ駆動モータ１７に伝達する動力分割機構であってもよい。エンジン１１およびリヤ駆動モータ１７は、本発明の実施形態における第１駆動力源の一例である。
The
振り子式ダンパ装置１８は、弾性ダンパ装置１９に対して動力伝達方向の下流側に配置されていてもよい。振り子式ダンパ装置１８および弾性ダンパ装置１９は、エンジン１１から出力されるトルクの振動における特性の異なる振動をそれぞれ低減する。弾性ダンパ装置１９は、弾性部材の伸縮により振動を吸収する。このため、弾性部材、例えばバネ定数およびバネの伸縮可能量を変更すれば、振り幅の異なる振動を抑制することができる。振り子式ダンパ装置１８は、振り子の揺動により振動を減衰する構成である。このため、振り子の質量を変えることで振幅の異なる振動を抑制することができる。
The
変速機１５から出力されるトルクは、リヤプロペラシャフト２４を介してリヤデファレンシャルギヤ２２に伝達される。変速機１５とリヤデファレンシャルギヤ２２との間でかつリヤプロペラシャフト２４の軸線上には、副変速機である後輪変速機２３が配置されている。後輪変速機２３は、変速機１５から出力されるトルクを増減してリヤプロペラシャフト２４に伝達する。リヤプロペラシャフト２４は、本発明の実施形態における第１プロペラシャフトの一例である。
Torque output from the
リヤプロペラシャフト２４には、リヤデファレンシャルギヤ２２を介して後輪１３の車軸１３ａが連結されている。リヤデファレンシャルギヤ２２は、左右の後輪１３にトルクを伝達する終減速機である。前輪１４の車軸１４ａには、フロントプロペラシャフト２７がフロントデファレンシャルギヤ２９を介して連結されている。フロントデファレンシャルギヤ２９は、左右の前輪１４にトルクを伝達する終減速機である。
An
リヤプロペラシャフト２４は、車幅方向における略中央に配置されていてもよい。フロントプロペラシャフト２７は、リヤプロペラシャフト２４に対して車幅方向における一方向にずれた位置に配置されている。フロントプロペラシャフト２７は、本発明の実施形態における第２プロペラシャフトの一例である。
The
フロントプロペラシャフト２７の軸線上には、四輪駆動車における前輪駆動ユニット３０が配置されている。前輪駆動ユニット３０は、少なくともフロント駆動モータ３１、減速機５７、前輪変速機３２およびオイルポンプ３３を備える。オイルポンプ３３は、例えば前輪駆動ユニット３０に収納されるフロント駆動モータ３１、減速機５７および前輪変速機３２などにオイルを供給する。フロント駆動モータ３１は、本発明の実施形態における第２駆動力源の一例である。
A front
フロント駆動モータ３１のロータ３１Ｒが出力するトルクは、減速機５７により増幅される。増幅されたトルクは、前輪変速機３２を介してフロントプロペラシャフト２７に伝達される。なお、ロータ３１Ｒには、ロータ軸３１ａが連結されているが、以下ではロータ軸３１ａを含んでロータ３１Ｒと称す。
Torque output from the
前輪変速機３２は、フロント駆動モータ３１から出力されるトルクを増減してフロントプロペラシャフト２７に伝達する。その前輪変速機３２は、例えば変速比が相対的に高い第１速および相対的に低い第２速のいずれかに切り替える。また、前輪変速機３２は、クラッチ機構３４を備える。クラッチ機構３４は、フロント駆動モータ３１をフロントプロペラシャフト２７から解放して前輪１４をニュ−トラル状態にする。四輪駆動車両１０は、クラッチ機構３４をニュートラル状態にするか否かを選択することによって、前輪１４側へのトルクの伝達を選択的に遮断するパートタイム四輪駆動機構を構成することができる。なお、前輪変速機３２は、二段の変速段に限らず、三段以上の変速段を有していてもよい。また、クラッチ機構34を省略してもよい。
The
オイルポンプ３３は、減速機５７の第１出力軸６１から伝達されるトルクにより駆動される機械式のポンプである。そのオイルポンプ３３は、減速機５７と前輪変速機３２との間に配置されていればよく、さらには、フロントプロペラシャフト２７の軸線上から車幅方向における一方側、例えばリヤプロペラシャフト２４側とは反対側に配置されていてよい。なお、オイルポンプ３３は、前輪変速機３２の第２入力軸７０から伝達されるトルクにより駆動されてもよい。後輪駆動で走行中は、被駆動状態になるため前輪１４から伝達されるトルクによりフロントプロペラシャフト２７が回転する。このため、フロントプロペラシャフト２７から伝達されるトルクにより回転する前輪変速機３２の一部の潤滑が必要になる。そこで、クラッチ機構３４をニュートラル状態にして、かつフロント駆動モータ３１を駆動させてオイルポンプ３３によりオイルの供給を実施して前述した潤滑を行う。また、フロント駆動モータ３１にオイルを供給してその冷却を行ってもよい。第１出力軸６１は、本発明の実施形態における第１入力部の一例である。第２入力軸７０は、本発明の実施形態における第２入力部の一例である。第１出力軸６１または第２入力軸７０から伝達されるトルクは、本発明の実施形態における第２トルクに相当する。第１出力軸６１は、本発明の実施形態における第１出力部の一例である。
The
エンジン１１は、ガソリンなどの燃料と空気との混合気を燃焼させて機械的な動力を発生する熱機関であって、複数の気筒３５を備えるとともに、燃焼排ガスを排出するための排気管３６を備えている。排気管３６は、従来知られている自動車用エンジンにおける排気管と同様に、各気筒３５に連通しているエキゾーストマニホールド３７と、そのエキゾーストマニホールド３７に連通されたエキゾーストパイプ３８とを備え、燃焼排ガスを車体１２の後方に向けて排出するように構成されている。排気管３６の途中には、排ガスの流れ方向での上流側から、排ガス浄化触媒３９とマフラー４０とが設けられている。なお、エンジン１１は、ガソリンエンジンに限らず、例えばディーゼルエンジンであってもよい。
The
エンジン１１は、例えば気筒３５が直線上に並んだ直列エンジンであり、エンジン１１に対して車幅方向における右側に排気管３６が接続されている。そして、排気管３６は、エンジン１１や変速機１５などが並んでいる車幅方向での中央に対して右側に偏った位置を通って車体１２の後方側に延びていてもよい。フロントプロペラシャフト２７および前輪駆動ユニット３０は、車幅方向におけるリヤプロペラシャフト２４を挟んで排気管３６とは反対側に配置されている。これら排気管３６、フロントプロペラシャフト２７、変速機１５、前輪駆動ユニット３０ならびにリヤプロペラシャフト２４などは、図示しないフロアパネルの下側、すなわち床下に配置されている。また、前輪駆動ユニット３０とリヤデファレンシャルギヤ２２との間には、燃料タンク４１が配置されている。前輪駆動ユニット３０は、燃料タンク４１に干渉しない位置に配置されている。
The
なお、本発明では、排気管３６は、エンジン１１に対して車幅方向における左側に接続されてもよい。つまり、排気管３６は、エンジン１１や変速機１５などが並んでいる車幅方向の中央に対して左側に偏った位置を通って車体１２の後方側に延びてもよい。この場合には、フロントプロペラシャフト２７および前輪駆動ユニット３０などは、車幅方向でエンジン１１や変速機１５などを挟んで排気管３６とは反対側に配置すればよい。
In the present invention, the
フロント駆動モータ３１は、走行のための駆動力を出力し、また減速時にエネルギ回生を行うためのものであり、例えば永久磁石式の同期電動機のような発電機能のあるモータが採用されている。この実施形態のようにフロント駆動モータ３１で前輪１４を駆動する構成をとると、車体１２が減速時に前傾姿勢になって前輪１４の接地荷重が大きくなる。このため、フロント駆動モータ３１による前輪駆動方式は、制動による回生する時にスリップが少なくなって回生し易い。また、大きいトルクを掛けても滑りが少なくなる。このため、回生のエネルギが大きくなり、よって回生による燃費が向上する。
The
図２は、図１に示した後輪変速機および前輪駆動ユニットの一例を示すスケルトン図である。図２に示すように後輪変速機２３は、後輪用遊星歯車機構４３および後輪用Ｈ−Ｌ切替部４４を有する。後輪用遊星歯車機構４３は、サンギヤ４３Ｓと、サンギヤ４３Ｓと同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ４３Ｒと、キャリヤ４３Ｃとを有し、リヤプロペラシャフト２４の軸線上に配置されている。キャリヤ４３Ｃは、サンギヤ４３Ｓおよびリングギヤ４３Ｒに噛み合っているピニオンギヤ４３Ｐを保持している。サンギヤ４３Ｓには、変速機１５の出力軸１５ｂから出力されたトルクが伝達される。リングギヤ４３Ｒは、所定の固定部４５に固定されている。
FIG. 2 is a skeleton diagram showing an example of the rear wheel transmission and the front wheel drive unit shown in FIG. As shown in FIG. 2, the
後輪用Ｈ−Ｌ切替部４４は、第１アクチュエータ４６の駆動により後輪変速機２３を第１速に設定するＬｏ位置と第２速に設定するＨｉ位置とのいずれかに切り替わる。Ｌｏ位置は、サンギヤ４３Ｓとリヤプロペラシャフト２４とを連結して、後輪変速機２３を第２速の変速比よりも大きい変速比である第１速に設定する。Ｈｉ位置は、キャリヤ４３Ｃとリヤプロペラシャフト２４とを連結して、後輪変速機２３を第１速の変速比よりも小さい変速比である第２速に設定する。ここで、変速比とは、後輪用遊星歯車機構４３の出力側回転数に対する入力側回転数の比（減速比）であり、例えば、出力軸１５ｂ（サンギヤ４３Ｓ）の回転数に対するリヤプロペラシャフト２４の回転数の比である。
The rear wheel
後輪用Ｈ−Ｌ切替部４４は、第１アクチュエータ４６以外に、ドライバ４７およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）４８を含んで構成されている。ＥＣＵ４８は、ポジション切替用レバー４９のポジションを監視しており、ポジション切替用レバー４９で選択されたポジションに応じた信号を、ドライバ４７を介して第１アクチュエータ４６に送る。
The rear wheel
ＥＣＵ４８は、ポジション切替用レバー４９で高速（Ｈｉ）ポジションが選択された際に、後輪用Ｈ−Ｌ切替部４４がＨｉ位置に切り替わるように第１アクチュエータ４６を制御して後輪変速機２３を第２速に設定する。また、低速（Ｌｏ）ポジションが選択された際には、後輪用Ｈ−Ｌ切替部４４がＬｏ位置に切り替わるように第１アクチュエータ４６を制御して後輪変速機２３を第１速に設定する。
The
具体的には、後輪用Ｈ−Ｌ切替部４４は、ドグクラッチ機構により構成されていてもよい。ドグクラッチ機構は、回転軸５１、ハブ５２、スリーブ５３、第１ギヤ５４および第２ギヤ５５を備える。回転軸５１は、リヤプロペラシャフト２４に連結されている。ハブ５２は、回転軸５１上に固定されかつ回転軸５１と一体に回転する。スリーブ５３は、ハブ５２に対して相対回転不能で、かつ回転軸５１の軸線方向に摺動可能に取り付けられている。第１ギヤ５４は、スリーブ５３の摺動方向における一方側に配置されかつサンギヤ４３Ｓに連結されている。第２ギヤ５５は、スリーブ５３の摺動方向における他方側に配置されかつキャリヤ４３Ｃに連結されている。スリーブ５３は、第１アクチュエータ４６の駆動によりＨｉ位置とＬｏ位置とに移動される。Ｈｉ位置は、スリーブ５３に設けられたドグ歯と第１ギヤ５４に設けられたドグ歯とを係合させる。Ｌｏ位置は、スリーブ５３に設けられたドグ歯と第２ギヤ５５に設けられたドグ歯とを係合させる。なお、図２に示した後輪変速機２３は、出力軸１５ｂの軸線から上半分のみを描いてあり、下半分は上半分と軸線対称なので図示を省略している。
Specifically, the rear wheel
前輪駆動ユニット３０は、前輪変速機３２、減速機５７、フロント駆動モータ３１およびオイルポンプ３３を備える。オイルポンプ３３は、減速機５７の第１出力軸６１から伝達されるトルクにより駆動され、少なくとも前輪変速機３２の一部の潤滑およびフロント駆動モータ３１の冷却をするためのオイルを供給する。なお、前輪駆動ユニット３０、後輪変速機２３および後輪用Ｈ−Ｌ切替部４４などを一つのケース５９に収納してもよい。この場合には、ケース５９内部に収納する回転軸や歯車およびクラッチ機構３４などをオイルポンプ３３によるオイルの供給により潤滑してもよい。
The front
減速機５７は、フロント駆動モータ３１から伝達される第１トルクを増幅した第２トルクを第１出力軸６１に出力する。減速機５７としては、歯車機構、例えば遊星歯車機構で構成されていてよい。遊星歯車機構としては、第１サンギヤ５７Ｓ、第１リングギヤ５７Ｒおよび第１キャリヤ５７Ｃを備える。第１サンギヤ５７Ｓは、第１トルクが入力される第１入力軸６０に連結されている。第１リングギヤ５７Ｒは、第１サンギヤ５７Ｓと同心円上に配置された内歯歯車になっており、所定の固定部４５に固定されている。第１キャリヤ５７Ｃは、第１サンギヤ５７Ｓおよび第１リングギヤ５７Ｒに噛み合っている第１ピニオンギヤ５７Ｐを保持している。その第１キャリヤ５７Ｃには、減速機５７の第１出力軸６１から伝達されるトルクが入力される。なお、図２に示した減速機５７は、第１入力軸６０の軸線から上半分のみを描いてあり、下半分は上半分と軸線対称なので図示を省略している。
The
減速機５７と前輪変速機３２との間には、第２伝動機構６２およびオイルポンプ３３が配置されている。第２伝動機構６２は、第１出力軸６１から伝達される第２トルクをオイルポンプ３３と前輪変速機３２とに分配して伝達する機構である。なお、第２伝動機構６２を省略して、第１出力軸６１または第２入力軸７０から伝達される第２トルクによりオイルポンプ３３を駆動してもよい。
A
第２伝動機構６２は、チェーンやベルトを使用した巻掛け伝動機構や歯車機構によって構成することができる。また、第２伝動機構６２は、減速機５７により増幅された第２トルクを後段でさらに増幅する副減速機を構成する。例えば巻掛け伝動機構の場合には、駆動側プーリ６３の軸に第１出力軸６１を、また従動側プーリ６４の軸に機械式のオイルポンプ３３をそれぞれ連結するとともに、駆動側プーリ６３と従動側プーリ６４とにチェーン６５を巻掛け、かつ駆動側プーリ６３を従動側プーリ６４よりも小径にした構成としてもよい。これにより、オイルポンプ３３には、フロント駆動モータ３１から出力されかつ減速機５７および第２伝動機構６２により増幅されたトルクが入力される。このため、オイルポンプ３３には、フロント駆動モータ３１のロータ３１Ｒの回転速度よりも減速された低回転速度のトルクが伝達される。
The
フロント駆動モータ３１は、減速機５７を構成する遊星歯車機構、つまり第１入力軸６０と同一軸線上に配置されていてもよい。また、第１入力軸６０は、フロントプロペラシャフト２７と同一軸線上に配置されていてもよい。フロント駆動モータ３１は、ロータ３１Ｒとステータ３１Ｓとを備え、ロータ３１Ｒが第１サンギヤ５７Ｓに連結され、ステータ３１Ｓがケース５９に固定されている。ケース５９は、例えば後輪変速機２３、前輪変速機３２およびフロント駆動モータ３１などを収容しており、ケース５９の内部は、後輪変速機２３、前輪変速機３２およびフロント駆動モータ３１などを収容する室にそれぞれ仕切られていてよい。各部屋には、潤滑用のオイルが密閉されており、オイルは、オイルポンプ３３により各部屋に循環して供給されるように構成されていてよい。
The
前輪変速機３２は、遊星歯車機構６７と前輪用Ｈ−Ｌ切替部６８とを有する。遊星歯車機構６７は、第２サンギヤ６７Ｓと、第２サンギヤ６７Ｓと同心円上に配置された内歯歯車である第２リングギヤ６７Ｒと、第２サンギヤ６７Ｓおよび第２リングギヤ６７Ｒに噛み合っている第２ピニオンギヤ６７Ｐを保持している第２キャリヤ６７Ｃとを有する。第２キャリヤ６７Ｃから出力されるトルクは、フロントプロペラシャフト２７に伝達される。第２サンギヤ６７Ｓには、第２入力軸７０から伝達される第２トルクが入力される。第２入力軸７０は、第１出力軸６１から伝達される第２トルクが入力される。第２キャリヤ６７Ｃは、出力要素であり、第２出力軸７４に連結されている。第２出力軸７４は、フロントプロペラシャフト２７にトルクを伝達する。なお、図２に示した前輪変速機３２は、第２入力軸７０の軸線から上半分のみを描いてあり、下半分は上半分と軸線対称なので図示を省略している。第１入力軸６０は、本発明の実施形態における第１入力部の一例である。第２出力軸７４は、本発明の実施形態における第２出力部の一例である。
The
前輪用Ｈ−Ｌ切替部６８は、第２アクチュエータ７１の駆動によりＨｉ位置、中立位置およびＬｏ位置のいずれかに切り替わる。Ｌｏ位置は、第２リングギヤ６７Ｒを第２キャリヤ６７Ｃに連結して、最も大きな変速比である第１速に設定する。中立位置は、第２リングギヤ６７Ｒをフリー回転にして、第２サンギヤ６７Ｓとロータ３１Ｒとの間でのトルク伝達を遮断する。Ｈｉ位置は、第２リングギヤ６７Ｒと所定の固定部４５とを連結して、第１速よりも小さな変速比である第２速に設定する。ここで、変速比とは、遊星歯車機構６７の出力側回転数に対する入力側回転数の比（減速比）であり、例えば第２キャリヤ６７Ｃの回転数に対する第２サンギヤ６７Ｓの回転数の比である。
The front wheel
具体的には、前輪用Ｈ−Ｌ切替部６８は、ドグクラッチ機構により構成されていてもよい。ドグクラッチ機構は、第２アクチュエータ７１の駆動によりスリーブ７９がＬｏ位置、中立位置およびＨｉ位置にそれぞれ移動する。具体的には、ドグクラッチ機構は、第２リングギヤ６７Ｒと一緒に回転しかつ第２リングギヤ６７Ｒの回転軸の軸線方向に摺動可能に設けられたスリーブ７９を、軸線方向にスライドさせて第１クラッチリング８１または第２クラッチリング８３に連結させることにより変速を行う。第１クラッチリング８１は、スリーブ７９の摺動方向の一方側に配置され、かつ第２キャリヤ６７Ｃに連結されており、かつ内部に第１ドグ歯を有する。第２クラッチリング８３は、スリーブ７９の摺動方向の他方側に配置され、かつ所定の固定部４５に固定されており、かつ内部に第２ドグ歯を有する。
Specifically, the front wheel
スリーブ７９は、第１クラッチリング８１の第１ドグ歯に噛み合う第１スリーブ歯を有し、第１クラッチリング８１に向けたＬｏ位置に移動されると、第１スリーブ歯を第１ドグ歯に噛み合わせる。これにより、第２リングギヤ６７Ｒと第２キャリヤ６７Ｃとが連結されて前輪変速機３２が第１速を設定する。また、スリーブ７９は、第２クラッチリング８３の第２ドグ歯に噛み合う第２スリーブ歯を有し、第２クラッチリング８３に向けたＨｉ位置に移動することで第２スリーブ歯を第２ドグ歯に噛み合わせる。これにより、第２リングギヤ６７Ｒと所定の固定部４５とが連結されて前輪変速機３２が第２速を設定する。スリーブ７９の中立位置は、第１スリーブ歯が第１ドグ歯にかつ第２スリーブ歯が第２ドグ歯にそれぞれ噛み合わない位置になる。スリーブ７９が中立位置に移動すると遊星歯車機構６７は、第２リングギヤ６７Ｒおよび第２キャリヤ６７Ｃの二つの回転要素がフリー回転される状態、つまり第２入力軸７０から伝達されるトルクをフロントプロペラシャフト２７に伝達しないニュートラル状態になる。つまり、前輪変速機３２は、フロント駆動モータ３１をフロントプロペラシャフト２７から切り離すクラッチ機構３４（図１参照）を含む。ドグクラッチ機構は、スリーブ７９がＨｉ位置およびＬｏ位置に移動した際に第２入力軸７０から伝達される第２トルクを第２出力部７４に伝達する係合状態を作る。なお、前輪用Ｈ−Ｌ切替部６８としては、ドグクラッチ機構に限らず、例えば摩擦係合装置で構成されていてもよい。
The
前輪用Ｈ−Ｌ切替部６８は、第２アクチュエータ７１以外に、ドライバ７２およびＥＣＵ４８を含んで構成されている。ＥＣＵ４８は、キャビンの運転席の周辺に配置されたポジション切替用レバー４９のポジション、および駆動切替用レバー７３のポジションを監視しており、ポジション切替用レバー４９および駆動切替用レバー７３のポジションに応じた信号を、ドライバ７２を介して第２アクチュエータ７１に送る。なお、ポジション切替用レバー４９や駆動切替用レバー７３は、シフトレバーなどに限定されずに、例えばスイッチなどの操作部であってもよい。
The front wheel
ポジション切替用レバー４９は、高速ポジション（Ｈｉ）と低速ポジション（Ｌｏ）との間でポジション切替が可能である。駆動切替用レバー７３は、２ＷＤポジションと４ＷＤポジションとの間でポジション切替が可能である。ＥＣＵ４８は、ポジション切替用レバー４９で高速ポジション（Ｈｉ）が選択された際に、前輪変速機３２を第２速に設定するように、ドライバ７２を介して第２アクチュエータ７１を制御する。また、ＥＣＵ４８は、ポジション切替用レバー４９で低速ポジション（Ｌｏ）が選択された際に、前輪用Ｈ−Ｌ切替部６８をＬｏ位置に切り替えるように、ドライバ７２を介して第２アクチュエータ７１を制御する。なお、ポジション切替用レバー４９の選択に対する後輪変速機２３および前輪変速機３２の変速比の組み合わせは適宜変更されてよい。例えばポジション切替用レバー４９が低速ポジション（Ｌｏ）に選択された場合には、後輪変速機２３が第２速にかつ前輪変速機３２が第１速に設定されるように構成されていてもよい。つまり、ポジション切替用レバー４９は、駆動切替用レバー７３の位置にかかわらず、前輪用Ｈ−Ｌ切替部６８をＨｉ位置またはＬｏ位置に変速するように構成されていてもよい。
The
ＥＣＵ４８は、駆動切替用レバー７３で２ＷＤポジションが選択された際に、前輪用Ｈ−Ｌ切替部６８を中立位置に切り替えるように、ドライバ７２を介して第２アクチュエータ７１を制御する。この場合には、前輪用Ｈ−Ｌ切替部６８がクラッチ機構３４の解放状態を作るため、エンジン１１あるいはリヤ駆動モータ１７が出力するトルクにより後輪１３を駆動する２ＷＤモードになる。ＥＣＵ４８は、後輪駆動の際にオイル供給のためにフロント駆動モータ３１を駆動させるように制御する。
The
前輪用Ｈ−Ｌ切替部６８が中立位置に切り替わると、フロントプロペラシャフト２７とフロント駆動モータ３１との間でトルクを伝達しないように、フロント駆動モータ３１をフロントプロペラシャフト２７から切り離す。これにより、例えばエンジン１１を駆動力源として走行するリヤ駆動走行の際にフロント駆動モータ３１を連れ回すことがない。つまり、フロント駆動モータ３１の引き摺り損失を低減することができる。また、フロント駆動モータ３１の最大回転数が構造上制限されている場合には、エンジン１１を駆動力源として高車速で走行する場合のフロントプロペラシャフト２７の回転数、すなわち車速がフロント駆動モータ３１により制限されることを回避することができる。なお、フロント駆動モータ３１をフロントプロペラシャフト２７から切り離すクラッチ機構３４としては、前輪変速機３２に設けることに限らない。
When the front wheel
また、後輪駆動で走行する際には、前輪１４から伝達されるトルクによりフロントプロペラシャフト２７、第２出力軸７４、第２キャリヤ６７Ｃ、第２サンギヤ６７Ｓおよび第３リングギヤ６７Ｒなどが連れ回りをする。よって、これらを潤滑することが必要になる。このとき、フロント駆動モータ３１がフロントプロペラシャフト２７から切り離されているため、リヤ駆動で走行中でもフロント駆動モータ３１を駆動させて潤滑のためのオイルの供給を行うことが可能になる。
When the vehicle is driven by the rear wheels, the torque transmitted from the
ＥＣＵ４８は、エンジン１１、第１伝動機構２０、クラッチ機構１６および変速機１５をそれぞれ制御するとともに、コントローラ７５を介してリヤ駆動モータ１７およびフロント駆動モータ３１を制御する。コントローラ７５は、蓄電装置７６およびインバータ７７を含み、リヤ駆動モータ１７およびフロント駆動モータ３１をモータとして機能させ、あるいは発電機として機能させるように制御する。
The
なお、後輪用Ｈ−Ｌ切替部４４と前輪用Ｈ−Ｌ切替部６８とを機械的に連動させてもよい。例えば前輪変速機３２と後輪変速機２３とを機械的に連動させる連動部を備える。連動部は、前輪変速機３２と後輪変速機２３との変速をアクチュエータの駆動により回転するドラムなどを用いて行う機械的な連動機構であり、これにより、前輪駆動ユニット３０では図２で説明したものと比べてアクチュエータを一つに減らすことができる。
The rear wheel
図３は、前輪変速機の遊星歯車機構におけるＨｉ位置およびＬｏ位置での動作状態の一例を示す共線図である。図３に示した共線図は、前輪変速機３２の遊星歯車機構６７における各回転要素を示す縦軸をギヤ比に対応した間隔をあけて互いに平行に引き、これらの縦軸に直交する基線からの距離をそれぞれの回転要素の回転数を示す図である。
FIG. 3 is a collinear diagram showing an example of operation states at the Hi position and the Lo position in the planetary gear mechanism of the front wheel transmission. In the collinear diagram shown in FIG. 3, the vertical axes indicating the respective rotating elements in the
図３に示す共線図の縦軸は、左側から順に第１軸９２から第５軸９６を有する。第１軸９２は、ロータ３１Ｒが連結された第１サンギヤ５７Ｓの回転数を示す軸である。第２軸９３は、第１キャリヤ５７Ｃおよび第２サンギヤ６７Ｓの回転数を示す軸である。第３軸９４は第１リングギヤ５７Ｒの回転数を示す軸である。第４軸９５は、第２出力軸７４が連結された第２キャリヤ６７Ｃの回転数を示す軸である。第５軸９６は、第２リングギヤ６７Ｒの回転数を示す軸である。図３では、前輪変速機３２が第２速の際の動作状態を点線で示し、また、第１速の際の動作状態を実線で示す。第２キャリヤ６７Ｃ、つまり第２出力軸（同図に示すｏｕｔ）７４の回転数は、第４軸９５における第２速の際の回転数が第１速の時よりも高回転数になる。
3 includes a
オイルポンプ（ＯＰ）３３は、第２軸９３に示される回転数、つまり第１キャリヤ５７Ｃおよび第２サンギヤ６７Ｓの回転数のトルクにより駆動される。第１キャリヤ５７Ｃおよび第２サンギヤ６７Ｓは、減速機５７によりロータ３１Ｒが連結された第１サンギヤ５７Ｓの回転数よりも低い回転数になる。このため、オイルポンプ３３がロータ３１Ｒから直に駆動されるのに比べて、オイルポンプ３３の負荷を低減させることができる。また、前輪変速機３２の変速に影響を与えずに第２伝動機構６２の減速比を自由に変更可能である。このため、オイルポンプ３３を駆動させるトルクをオイルポンプ３３に負荷をかけない回転速度に適宜設定することができる。
The oil pump (OP) 33 is driven by the rotational speed indicated by the
また、フロント駆動モータ３１に減速機５７を設けているため、低トルクで高回転のモータをフロント駆動モータ３１に採用することができる。このため、例えば径方向に小型化されたフロント駆動モータ３１を使用することができ、よって、前輪駆動ユニット３０のコンパクト化を図ることができる。
Further, since the
舗装道路の走行時には、高速ポジション（Ｈｉ）を選択して高速走行を可能にする。一方、オフロードにおける登坂路走行時などでは、低速ポジション（Ｌｏ）を選択して駆動輪に大きな駆動力が得られるようにし、悪路走破性を高めるといった使い方がされる。このような走行条件によって前輪変速機３２が変速されても、第２軸９３において、第１キャリヤ５７Ｃおよび第２サンギヤ６７Ｓの回転数、つまりオイルポンプ３３を駆動するためのトルクの回転速度は変化しない。このため、前輪変速機３２の変速に関わらずにオイルを安定して供給することができる。
When traveling on a paved road, a high speed position (Hi) is selected to enable high speed travel. On the other hand, when traveling on an uphill road on an off road, the low-speed position (Lo) is selected so that a large driving force can be obtained for the driving wheels, thereby improving the rough road running performance. Even if the
図４は、減速機の別の実施形態を示す説明図である。図４に示す実施形態では、図２に示した減速機５７を省略し、代わりに、駆動側歯車８６および従動側歯車８７を有する減速歯車機構８８を設けている。駆動側歯車８６の軸は、ロータ３１Ｒに連結されており、従動側歯車８７よりも小径になっている。従動側歯車８７は、駆動側歯車８６に噛み合っており、駆動側歯車８６から伝達されたトルクを第１出力軸６１に伝達する。なお、図４に示した減速歯車機構以外の機構などは図２で説明したと同じまたは同様であるので、図４では同じ部材に同符号を付与してここでの詳しい説明を省略する。
FIG. 4 is an explanatory view showing another embodiment of the speed reducer. In the embodiment shown in FIG. 4, the
図４に示す前輪変速機８９は、第２アクチュエータ７１の駆動により前輪用Ｈ−Ｌ切替部６８をＨｉ位置、中立位置およびＬｏ位置のいずれかに切り替える。Ｌｏ位置は、第２リングギヤ６７Ｒおよび第２キャリヤ６７Ｃの二つの回転要素を連結するため、遊星歯車機構６７を直結段として機能させる。直結段は、最も大きな変速比である第１速を設定する。中立位置は、第２リングギヤ６７Ｒをフリー回転にして、第２サンギヤ６７Ｓとロータ３１Ｒとの間のトルク伝達を遮断する。その中立位置は、クラッチ機構３４（図１参照）の解放状態を作る。Ｈｉ位置は、第２リングギヤ６７Ｒと所定の固定部４５とを連結して、第１速よりも小さな変速比である第２速を設定する。
The
図５は、図１に示したリヤ駆動モータの第１伝動機構の別の実施形態を示すスケルトン図である。図１に示した第１伝動機構２０は、図５に示すようにシングルピニオン型の遊星歯車機構からなる減速機９１で構成されていてもよい。この場合には、減速機９１を、例えばサンギヤ９１Ｓと、サンギヤ９１Ｓに対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ９１Ｒと、サンギヤ９１Ｓおよびリングギヤ９１Ｒに噛み合っているピニオンギヤ９１Ｐを保持しているキャリヤ９１Ｃとで構成されていてよい。サンギヤ９１Ｓは、例えばエンジン１１の出力軸１１ａまたはクラッチ機構１６の入力軸１６ａもしくは変速機１５の入力軸１５ａと同一軸線上に配置されていてよい。この場合には、リングギヤ９１Ｒは、ケーシングなどの所定の固定部４５に固定されていてよい。さらに、キャリヤ９１Ｃは、出力軸１１ａまたは入力軸１６ａもしくは入力軸１５ａに連結されている。
FIG. 5 is a skeleton diagram showing another embodiment of the first transmission mechanism of the rear drive motor shown in FIG. The
リヤ駆動モータ１７は、サンギヤ９１Ｓの回転軸と同軸上に並んで配置され、ロータ１７Ｒとステータ１７Ｓとを備えている。ロータ１７Ｒはサンギヤ９１Ｓに連結され、ステータ１７Ｓは所定の固定部４５に固定されている。このように減速機９１として遊星歯車機構を採用することにより、減速機９１およびリヤ駆動モータ１７をエンジン１１や変速機１５と同一の軸線上に配置して、パワートレーンの全体としてのコンパクト化が図られている。特にパワートレーンの全体としての最大外径が小さくなるように構成されている。
The
図６は、第１伝動機構の他の実施形態を示すスケルトン図である。図６に示す実施形態は、図１に示した第１伝動機構２０を遊星歯車機構からなる動力分割機構９０として構成した一例である。図６に示すように動力分割機構９０としては、シングルピニオン型の遊星歯車機構で構成されている。動力分割機構９０は、サンギヤ９０Ｓにリヤ駆動モータ１７のロータ１７Ｒが連結され、キャリヤ９０Ｃに出力軸１１ａが連結され、リングギヤ９０Ｒにクラッチ機構１６の入力軸１６ａもしくは変速機１５の入力軸１５ａが連結されている。エンジン１１が出力した動力は、リヤ駆動モータ１７側と変速機１５側とに分割され、リヤ駆動モータ１７は、エンジン１１によって回転させられることにより発電を行い、それに伴う反力をサンギヤ９０Ｓに加える。したがって、エンジン１１の回転数がリヤ駆動モータ１７によって燃費効率の良い回転数に制御されるとともに、クラッチ機構１６もしくは変速機１５にはエンジン１１の出力トルクとリヤ駆動モータ１７による反力トルクとが合算されて入力される。
FIG. 6 is a skeleton diagram showing another embodiment of the first transmission mechanism. The embodiment shown in FIG. 6 is an example in which the
なお、上述した第１伝動機構２０（減速機９１や動力分割機構９０）を省略して、リヤ駆動モータ１７を出力軸１１ａもしくは入力軸１５ａに直接連結してもよい。この場合には、出力軸１１ａもしくは入力軸１５ａにロータ１７Ｒを直接嵌合させて一体化すればよい。また、この実施形態では、リヤ駆動モータ１７および第１伝動機構２０を使用しているが、本発明ではリヤ駆動モータ１７および第１伝動機構２０を省略してもよい。
The first transmission mechanism 20 (the
以上、本発明は、上述した実施形態で示した構成に限定されないのであって、特許を請求している範囲で適宜に変更して実施することができる。一例として、上記各実施形態で説明した遊星歯車機構はシングルピニオン式の遊星歯車機構で構成されているが、これに限らず、ダブルピニオン式のものを使用してもよい。また上記各実施形態では、エンジン１１とリヤ駆動モータ１７との少なくともいずれか一方で後輪１３を駆動するハイブリッド車として説明しているが、本発明ではこれに限らず、リヤ駆動モータ１７を省略し、エンジン１１で後輪１３を駆動する構成としてもよい。
As described above, the present invention is not limited to the configuration shown in the above-described embodiment, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of claims. As an example, the planetary gear mechanism described in each of the above embodiments is a single pinion type planetary gear mechanism, but is not limited thereto, and a double pinion type may be used. Further, in each of the above embodiments, the hybrid vehicle that drives the
１０…四輪駆動車両、 １１…エンジン、 １２…車体、 １３…後輪、 １４…前輪、 １５…変速機、 １７…リヤ駆動モータ、 ２４…リヤプロペラシャフト、 ２７…フロントプロペラシャフト、 ３０…前輪駆動ユニット、 ３１…フロント駆動モータ、 ３２…前輪変速機、 ３３…オイルポンプ、 ５７…減速機、 ６１…第１出力軸、 ７０…第２入力軸、 ７４…第２出力軸。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記第１プロペラシャフトに対して車幅方向における一方向にずれた位置に配置され、前記前輪に向けてトルクを伝達する第２プロペラシャフトと、
前記第２駆動力源から出力された第１トルクが伝達される第１入力部と、前記第１トルクを増幅した第２トルクを出力する第１出力部とを有する減速機と、
前記第１出力部から伝達される前記第２トルクが入力される第２入力部と、前記第２プロペラシャフトに向けてトルク伝達可能に設けられた前記第２出力部とを有し、前記第２入力部から伝達される前記第２トルクを少なくとも高低二段の変速比で増減して前記第２出力部に出力する前輪変速機と、
前記第１出力部または第２入力部から伝達される前記第２トルクにより駆動されるオイルポンプとを備えたことを特徴とする四輪駆動車用駆動装置。 A rear wheel provided on the rear side of the vehicle body, a first propeller shaft that transmits the first driving force output from the first driving force source to the rear wheel, and a front side of the rear wheel in the front-rear direction of the vehicle body A drive device for a four-wheel drive vehicle comprising: a front wheel to which a second drive force output from a second drive force source different from the first drive force source is transmitted;
A second propeller shaft that is disposed at a position shifted in one direction in the vehicle width direction with respect to the first propeller shaft and transmits torque toward the front wheel;
A speed reducer having a first input unit to which the first torque output from the second driving force source is transmitted, and a first output unit that outputs a second torque obtained by amplifying the first torque;
A second input unit to which the second torque transmitted from the first output unit is input; and the second output unit provided to transmit torque toward the second propeller shaft. A front-wheel transmission that increases and decreases the second torque transmitted from the two input parts at least by a gear ratio of high and low, and outputs the second torque to the second output part;
A four-wheel drive vehicle drive device comprising: an oil pump driven by the second torque transmitted from the first output unit or the second input unit.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2018015089A JP2019131043A (en) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | Driving apparatus for four-wheel drive vehicle |
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Publications (1)
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| JP2019131043A true JP2019131043A (en) | 2019-08-08 |
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-
2018
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