JP3832465B2 - ハイブリッド車用駆動装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数の動力源を有するハイブリッド車の駆動装置に関するものである。

近年、車両の動力源として、燃料の燃焼により動力を出力する内燃機関と、電力の供給により動力を出力する電動機とを搭載したハイブリッド車が提案されている。このハイブリッド車においては、各種の条件に基づいて、内燃機関および電動機の駆動・停止を制御することにより、燃費の向上および騒音の低減ならびに排気ガスの低減を図ることができるとされている。

このようなハイブリッド車の駆動装置の一例が、特許文献１に記載されている。そのハイブリッド車の駆動装置は、動力源が内燃機関のみである車両の駆動装置を大幅な改造をおこなうことなくハイブリッド車用の駆動装置に変更するために、デファレンシャルケースの外周に形成されるリングギヤが、出力軸に形成されるギヤと回転軸に形成されるギヤとの両方にそれぞれ噛合するように構成されている。

すなわち、上記の特許文献１に記載されたハイブリッド車用駆動装置では、動力源が内燃機関のみの車両に使用される駆動装置を、ハイブリッド車用の駆動装置に変更するために設けられる電動機が、トランスミッションのデファレンシャル軸上に配置されている。あるいは、上記の特許文献１に記載されたハイブリッド車用駆動装置の別の実施形態では、ハイブリッド車用として設けられる電動機の回転軸に形成されるギヤが、トランスミッションのデファレンシャルケースの外周に形成されるリングギヤに噛合するように、その電動機が配置されている。

そして、上記従来の装置では、駆動装置の軸方向寸法を過剰に大きくすることなくハイブリッド車用の電動機を増設することができ、あるいは、電動機がトランスミッションから離れた位置に配置されることで、変速機やデファレンシャルとの干渉をふせぐことができる、とされている。また、これらは変速機とデファレンシャルとの間にハイブリッド車特有の部品を設ける必要がなく、既存の内燃機関のみの車両用駆動装置に対して、大幅な改造をおこなわずにハイブリッド車用の駆動装置に変更することができる、とされている。

なお、特許文献２あるいは特許文献３などにも、既存の車両もしくはその駆動装置を、大幅な改造を要することなく、ハイブリッド車もしくはハイブリッド車の駆動装置に変更することを目的とした発明が記載されている。
特開２００２−１６０５４０号公報 特開２０００−２８９４７６号公報 特開平９−９５１４９号公報

上記の特許文献１に記載されたハイブリッド車用の駆動装置は、ハイブリッド車用の駆動装置とするために設けられる電動機を、左右の車輪に対してトルクを分配するデファレンシャルに直接連結するように構成されているので、以下に述べるような改良の余地があった。例えば、前記電動機をトランスミッションのデファレンシャル軸上に配置する場合、電動機を内燃機関側に配置するとすれば、内燃機関のシリンダブロックなどとの干渉を避けるため、電動機の外径・形状に大きな制約を受けることがある。また、電動機のロータシャフト内に、デファレンシャルから車輪に向けて延びている駆動軸を貫通させる必要があるため、電動機のロータおよびステータ用の必要なスペースが確保できず、その結果、ロータやステータを必要十分な大きさとすることができず、充分な電動機の性能を得られない可能性がある。さらにこのような構成では、フロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）車用の駆動装置を基に四輪駆動車用とするためのトランスファのスペースを上記の電動機やこれをデファレンシャルに連結するための部材が占有してしまうので、四輪駆動車用のハイブリッド駆動装置として構成することができなくなってしまう。

一方、前記電動機をトランスミッション側に配置するとすれば、ＦＦ車では前輪用のデファレンシャルが車両の中央よりもトランスミッション側に位置しているため、トランスミッション側のドライブシャフトの必要長さを確保することができなくなる可能性がある。

また、ハイブリッド車用の駆動装置に変更するために設けられる電動機を、その電動機の回転軸に形成されるギヤをデファレンシャルケースのリングギヤに噛合させるように配置するとすれば、電動機とドライブシャフトのインボードジョイント部との干渉を避ける必要があることから、電動機の外径・形状が制限され、この場合にも、充分な電動機の性能を得られない可能性がある。

さらに、例えば、対象とするトランスミッションがデファレンシャル部にオイルポンプを備えていないマニュアルトランスミッションであった場合は、オイルの掻き上げ潤滑が阻害されてしまい、トランスミッション本体の焼き付きを誘発する可能性がある。すなわち、デファレンシャルの潤滑を掻き上げ潤滑でおこなう場合、例えばリングギヤによって掻き上げた潤滑油を、ケーシングの内部で上側の部分に形成した油溜まりで一旦補足し、ここから所定箇所に潤滑油を流下させるようにしているが、そのリングギヤに電動機のギヤが噛み合っていると、その噛み合い部分以上に潤滑油を掻き上げることができず、その結果、潤滑油が不足する部分が生じ、焼き付きが発生する可能性がある。

そして、上記の特許文献１に記載された発明では、既存の内燃機関のみの車両用駆動装置のケース内に前記電動機を新たに設けるように構成しているので、ケーシングあるいはハウジング類を新たに設計・製造する必要があり、そのために、コストが嵩む可能性がある。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、既存の車両用駆動装置に対して、大幅な改造をおこなうことなく適用することが可能な、汎用性の高いハイブリッド車用駆動装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、動力源とその出力側に連結された変速機構とが、それらの中心軸線を車両の幅方向に向けて搭載され、かつ前記変速機構から出力したトルクの左右の車輪に対する分配部が、前記変速機構の前記動力源に対する連結部側に配置され、さらに前記変速機構から出力したトルクに対してトルクを加減する電動機が設けられたハイブリッド車用駆動装置において、前記分配部を収容しているケーシングの前記車両の幅方向における前記分配部より前記動力源側の側面に、前記変速機構もしくは前記分配部の所定の回転部材に連結された伝動機構を収容している他のケーシングが連結され、前記電動機が前記分配部を収容しているケーシングの外側に配置されるとともに前記伝動機構を介して前記所定の回転部材に連結されていて、前記所定の回転部材が前記変速機構から前記分配部にトルクを入力する部材であって、該回転部材と一体に回転する中間部材が、前記分配部を収容している前記ケーシングを貫通して、前記車両の幅方向において前記分配部より前記動力源側に延出し配置され、その中間部材に、前記左右の車輪とは異なる他の車輪に動力を伝達するトランスファと前記伝動機構とが連結されていることを特徴とするハイブリッド車用駆動装置である。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記伝動機構が巻掛け伝動装置によって構成されていることを特徴とするハイブリッド車用駆動装置である。

したがって請求項１の発明では、内燃機関などの動力源とその出力軸に連結された変速機構とが、それらの入出力軸の軸線方向が車両の幅方向に向けて搭載され、その動力源からの動力を左右の駆動輪に分配する分配部を備えた既存の車両用駆動装置に対して、その分配部を収容しているケーシングの車両の幅方向における動力源側の側面に、ハイブリッド車用として設けられる電動機と、変速機構もしくは分配部の所定の回転部材との間でトルクを伝動する伝動機構を収容しているケーシングが連結される。そして、その電動機が前記分配部を収容しているケーシングの外側に配置される。そのため、既存の内燃機関などを動力源とする車両用駆動装置を、容易にハイブリッド車用の駆動装置に転用することができる。また、既存の内燃機関などを動力源とする車両用の駆動装置をハイブリッド車用の駆動装置に変更するために設けられる電動機が、変速機構あるいは分配部の回転部材と一体に回転する中間部材に、前記分配部から動力を分配される左右の車輪とは異なる他の車輪に動力を伝達するトランスファとともに連結される。そのため、既存の内燃機関などを動力源とする四輪駆動車などの車両用駆動装置を、容易にハイブリッド車用の駆動装置に転用することができる。

また、請求項２の発明では、上記のように、既存の内燃機関などを動力源とする車両用の駆動装置をハイブリッド車用の駆動装置に変更するために設けられる電動機が、巻掛け伝動装置によって動力源や変速機構本体から離間されて、変速機構あるいは分配部の回転部材に連結される。そのため、既存の内燃機関などを動力源とする車両用の駆動装置を、より容易にハイブリッド車用の駆動装置に転用することができる。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１は、この発明のハイブリッド車用駆動装置を、内燃機関を動力源とするＦＦ車の駆動装置に適用した例を示す概略的なスケルトン図であって、動力源である内燃機関１が、その出力軸２の軸線方向を車両Ｖｅの幅方向（図１の左右方向）に向けて配置され（いわゆる横置き）、内燃機関１の出力軸２がクラッチ３を介して変速機４の入力軸５に連結されている。

この内燃機関１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンがその代表的な例であり、要は、燃料を燃焼して動力を出力する熱機関であり、したがって天然ガスエンジンなどの他の形式のものであってもよい。なお、以下の説明では、この内燃機関１をエンジン１と記す。また上記の変速機４は、公知の有段式のマニュアルトランスミッションであり各部の構成の詳細な説明は省略するが、エンジン１から伝達されるトルクを、変速機４に備えられた大小のギヤを組み合わせることによって、適切な大きさに変換して変速機４の出力軸６から出力するように構成されている変速機構である。

変速機４の出力軸６には一体化された出力ギヤ７が設けられていて、その出力ギヤ７が、変速機４から出力されるトルクの左右の車輪に対する分配部であるデファレンシャル８の入力部材９と一体化された入力ギヤ１０に噛合されている。このデファレンシャル８は、エンジン１から変速機４を介して伝達されるトルクを左右の車輪に分配して伝達する差動装置であって、前記変速機４の前記エンジン１に対する連結部側に配置されている。そして、デファレンシャル８の出力部材（図示せず）と左右のドライブシャフト１１，１２とが連結されていて、ドライブシャフト１１，１２には、それぞれ車輪（前輪）１３，１４が連結されている。このように、エンジン１から出力されるトルクが、変速機４とデファレンシャル８を介して車輪１３，１４に伝達されるように構成されていて、この構成は既存の内燃機関を動力源とするＦＦ車の駆動装置と同様である。

このような既存の内燃機関を動力源とするＦＦ車の駆動装置を、ハイブリッド車用の駆動装置に変更するために、前記デファレンシャル８の所定の回転部材である回転部材１５が設けられている。この回転部材１５は、デファレンシャル８の入力部材９と一体回転するように連結されているとともに、ドライブシャフト１２と相対回転が可能なように中空シャフトとなっている。

これらの変速機４とデファレンシャル８とが、トランスアクスルとして、後述の伝動機構もしくはトランスファと連結するために開口部が設けられたトランスアクスルケース１６に収められている。すなわち、このトランスアクスルケース１６がデファレンシャル８を収容するケーシングであり、その開口部は、トランスアクスルケース１６の車両Ｖｅの幅方向におけるデファレンシャル８よりもエンジン１側の側面に設けられていて、その側面には、このトランスアクスルケース１６に伝動機構もしくはトランスファを収容するケーシングを連結するための連結部（図示せず）が併せて設けられている。

また、ハイブリッド車用として設けられるモータ・ジェネレータ１７が、前記のトランスアクスルケース１６の外側に、前記のエンジン１、変速機４、デファレンシャル８、あるいはドライブシャフト１１，１２などから離間した位置に配置されている。そのため、モータ・ジェネレータ１７とエンジン１や変速機４などの他の構成部材との干渉を回避して、モータ・ジェネレータ１７の外径・形状を設定する自由度を高めることができる。なお、このモータ・ジェネレータ１７は、トルクや回転数を電気的に制御可能であって、かつ発電機としての機能と電動機としての機能とを兼ね備えた電動機であり、例えば永久磁石式の同期電動機などが使用される。

そして、このモータ・ジェネレータ１７の回転軸１８に一体化された小径ギヤ１９が、出力軸２０に一体化された大径ギヤ２１に噛合している。すなわちこの小径ギヤ１９と大径ギヤ２１とによる減速ギヤ対２２は、モータ・ジェネレータ１７の出力トルクを増大して出力軸２０に伝達する減速歯車機構として構成されている。

モータ・ジェネレータ１７と前記のデファレンシャル８の回転部材１５との間のトルク伝達をおこなうために、伝動機構２３が設けられている。この具体例で示す伝動機構２３は、チェーン伝動装置による巻掛け伝動装置であって、すなわち、デファレンシャル８の回転部材１５の外側に一体化されたスプロケット２４と、出力軸２０および減速ギヤ対２２の大径ギヤ２１に一体化されたスプロケット２５とに、チェーン２６が巻掛けられている。そして、これらのモータ・ジェネレータ１７と伝動機構２３とが、前記トランスアクスルとの連結のために開口部が設けられたケーシングであるケース２７に、一つのユニットとして収められ、このケース２７と前記トランスアクスルケース１６とが、例えばボルト締結などの方法により連結されている。

このように、既存の内燃機関を動力源とするＦＦ車用の駆動装置に対して、その車両の幅方向においてデファレンシャル８よりもエンジン１側に伝動機構２３が連結され、さらにその伝動機構２３に、ハイブリッド車用として設けられるモータ・ジェネレータ１７が連結される。この連結は、変速機４とデファレンシャル８とを収容するトランスアクスルケース１６と、伝動機構２３とモータ・ジェネレータ１７とを収容するケース２７とに、それぞれ互いに連結するための連結部を予め設けておくことにより、容易におこなうことができる。そのため、既存の内燃機関を動力源とする車両用の駆動装置を容易にハイブリッド車用駆動装置に転用することができる。また、モータ・ジェネレータ１７を、トランスアクスルケース１６の外側に、エンジン１やトランスアクスルなどの他の構成部材から離れ、その大きさや形状に制約を受けない適当な位置に配置することができ、充分な電動機の性能を備えたものとすることができる。

次に、図２および図３に示すこの発明の他の具体例について説明する。図２は、この発明のハイブリッド車用駆動装置を、横置き式のＦＦ車をベースとした四輪駆動車用の駆動装置に適用した例を示す概略的なスケルトン図である。すなわち、この図２に示す四輪駆動車用の駆動装置は、前述の内燃機関を動力源とする横置き式ＦＦ車用の駆動装置に、後輪に動力を伝達するためのトランスファ２８を設けたものである。また、図３は図２に示す概略図を図２における左側から視た横視図である。なお、この図２、図３において前述の図１による具体例の説明図と同一の符号を付けているものについては、その構成や機能が同一であるため、詳しい説明は省略する。

図２において、前記トランスアクスルケース１６の開口部を貫通して、車両Ｖｅの幅方向においてデファレンシャル８よりもエンジン１側に延出した位置に設けられた中間部材２９の外側には、デフ軸上ベベルギヤ３０が一体化されている。そして、このデフ軸上ベベルギヤ３０と噛合するプロペラシャフトベベルギヤ３１が、後輪駆動用プロペラシャフト３２の先端部に一体化されている。その後輪駆動用プロペラシャフト３２の他の先端部は、後輪用デファレンシャル（図示せず）などに連結され、その後輪用デファレンシャルで左右に分配された動力が後輪（図示せず）に伝達されるように構成されている。すなわち、これらのデフ軸上ベベルギヤ３０、プロペラシャフトベベルギヤ３１、および後輪駆動用プロペラシャフト３２などにより、動力源から前輪に伝達される動力を前後に分配して後輪へ動力を伝達するトランスファ２８が構成されている。

この中間部材２９には、トランスファ２８と変速機４およびデファレンシャル８のユニットであるトランスアクスルとを連結するために、上記のデフ軸上ベベルギヤ３０が設けられるとともに、伝動機構２３とトランスアクスルとを連結するために、スプロケット２４が併せて設けられている。

すなわち、前述の具体例と同様、モータ・ジェネレータ１７とトランスアクスルとが、チェーン伝導装置による伝動機構２３を介して、これらの間でトルクの伝達が可能なように連結されている。そして、これらのトランスファ２８とモータ・ジェネレータ１７と伝動機構２３とが、前記トランスアクスルとの連結のために開口部が設けられたケーシングであるケース３３に、一つのユニットとして収められ、このケース３３と前記のトランスアクスルケース１６とが、例えばボルト締結などの方法により連結されている。

このように、ＦＦ車をベースとした四輪駆動車用の駆動装置に対しても、その車両の幅方向においてデファレンシャル８よりもエンジン１側に伝動機構２３が四輪駆動用のトランスファ２８とともに連結され、さらにその伝動機構２３に、ハイブリッド車用として設けられるモータ・ジェネレータ１７が連結される。この場合も前述のＦＦ車用の駆動装置をハイブリッド車用として転用する場合と同様に、変速機４とデファレンシャル８とを収容するトランスアクスルケース１６と、トランスファ２８、伝動機構２３、およびモータ・ジェネレータ１７とを収容するケース３３とに、それぞれ互いに連結するための連結部を予め設けておくことにより、容易におこなうことができる。そのため、既存の内燃機関を動力源とする四輪駆動車用の駆動装置を容易にハイブリッド車用駆動装置に転用することができる。また同様に、モータ・ジェネレータ１７を、トランスアクスルケース１６の外側に、エンジン１やトランスアクスルなどの他の構成部材から離れ、その大きさや形状に制約を受けない適当な位置に配置することができ、充分な電動機の性能を備えたものとすることができる。

なお、この発明は、上述した具体例に限定されないのであって、具体例ではこの発明に係るハイブリッド車用駆動装置の変速機構として、有段式のマニュアルトランスミッションすなわち手動変速機を搭載した例を示したが、この変速機構は、有段式の自動変速機であってもよく、また、ベルト式あるいはトロイダル型（トラクション式）の無段変速機であってもよい。

また、この発明に係るハイブリッド車用駆動装置に搭載される電動機は、具体例では、電動機としての機能と発電機としての機能を兼ね備えたモータ・ジェネレータを用いた例を示したが、発電機としての機能を備えないモータであってもよい。さらに、具体例では、電動機とトランスアクスル部とを連結してその間の動力の伝達をおこなう伝動機構として、チェーン伝動装置を用いた例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、ベルトとプーリを用いたベルト伝動装置であったり、ベベルギヤとシャフトを用いたシャフトドライブ式の伝動装置などであってもよい。

この発明で対象とするハイブリッド車用駆動装置を、内燃機関を動力源とするＦＦ車の駆動装置に適用した例を示す概略的なスケルトン図である。 この発明で対象とするハイブリッド車用駆動装置を、内燃機関を動力源とする四輪駆動車の駆動装置に適用した例を示す概略的なスケルトン図である。 図２のスケルトン図に示したこの発明で対象とする駆動装置を、左側面から視た横視図として示した概略図である。

符号の説明

１…エンジン、 ４…変速機、 ８…デファレンシャル、 １５…回転部材、 １６…トランスアクスルケース、 １７…モータ・ジェネレータ、 ２３…伝動機構、 ２４，２５…スプロケット、 ２６…チェーン、 ２７，３３…ケース、 ２８…トランスファ、 ３２…後輪駆動用プロペラシャフト。

Claims (2)

1. 動力源とその出力側に連結された変速機構とが、それらの中心軸線を車両の幅方向に向けて搭載され、かつ前記変速機構から出力したトルクの左右の車輪に対する分配部が、前記変速機構の前記動力源に対する連結部側に配置され、さらに前記変速機構から出力したトルクに対してトルクを加減する電動機が設けられたハイブリッド車用駆動装置において、
   前記分配部を収容しているケーシングの前記車両の幅方向における前記分配部より前記動力源側の側面に、前記変速機構もしくは前記分配部の所定の回転部材に連結された伝動機構を収容している他のケーシングが連結され、前記電動機が前記分配部を収容しているケーシングの外側に配置されるとともに前記伝動機構を介して前記所定の回転部材に連結されていて、
   前記所定の回転部材が前記変速機構から前記分配部にトルクを入力する部材であって、該回転部材と一体に回転する中間部材が、前記分配部を収容している前記ケーシングを貫通して、前記車両の幅方向において前記分配部より前記動力源側に延出し配置され、その中間部材に、前記左右の車輪とは異なる他の車輪に動力を伝達するトランスファと前記伝動機構とが連結されていることを特徴とするハイブリッド車用駆動装置。
2. 前記伝動機構が巻掛け伝動装置によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車用駆動装置。

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