JP5100819B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、電動モータおよびエンジンの駆動力で走行可能なハイブリッド車両に関する。

エンジンの駆動力を前後進切り換え機構、無段変速機および最終減速機を介して車輪に伝達する車両において、エンジンによる走行時には該エンジンにより駆動されるオイルポンプが吐出するオイルで潤滑および冷却を行い、エンジンを停止して牽引により走行する場合には、最終減速機の回転部材が掻き上げたオイルを前後進切り換え機構に導いて該前後進切り換え機構の潤滑および冷却を行うものが、下記特許文献１により公知である。

特許第３７８５８５７号公報

ところで、エンジンおよび電動モータを走行用駆動源とするハイブリッド車両において、通常のエンジンを駆動源とする車両と同じように、オイルポンプをエンジンで駆動するように構成すると、エンジンを停止して電動モータで走行するときにオイルポンプを駆動することができないため、電動モータを含む潤滑・冷却部にオイルを供給できなくなる問題がある。

この問題を解決するために、エンジンにより駆動されるオイルポンプに加えて、専用の電動モータで作動する電動オイルポンプを設けることが考えられ、このようにすればエンジンの停止中であっても電動オイルポンプを駆動して走行用の電動モータを含む潤滑・冷却部にオイルを供給することができる。しかしながら、電動オイルポンプを付加することはコストアップの要因となるために望ましくない。

そこで、エンジンを停止して電動モータにより走行するときに、前記特許文献１に記載された発明のように、車両の走行に伴って回転する回転部材により掻き上げたオイルを潤滑・冷却部に供給することが考えられる。しかしながら、回転部材による掻き上げでは充分な量のオイルを供給することができないため、そのオイルで電動モータやトランスミッションを充分に潤滑・冷却することは困難である。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ハイブリッド車両の電動モータを含む潤滑・冷却部を効果的に潤滑・冷却できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンと、電動モータと、ジェネレータとを備え、前記ジェネレータは前記エンジンに切離不能に接続され、前記電動モータおよび前記エンジンの駆動力で走行可能なハイブリッド車両において、車輪に接続されて車両の走行時に駆動される第１オイルポンプと、前記エンジンに接続されて該エンジンの運転時に駆動される第２オイルポンプと、オイルを貯留するオイルタンクと、前記オイルタンクのオイルを前記第１オイルポンプおよび前記第２オイルポンプに供給する吸入油路と、前記第１オイルポンプが前記吸入油路から吸入して吐出したオイルを前記電動モータに導く第１潤滑・冷却油路と、前記第２オイルポンプが前記吸入油路から吸入して吐出したオイルを前記電動モータおよび前記ジェネレータに導く第２潤滑・冷却油路と、前記第１潤滑・冷却油路および前記第２潤滑・冷却油路間をその相互が常時連通するように接続する連結油路とを備え、前記電動モータ及びジェネレータは、互いに同軸に配置されると共に、中空シャフトと該中空シャフト内に相対回転可能に嵌合されるインナーシャフトとにより、エンジンと車輪間のトランスミッションに各々接続され、前記トランスミッションは、その内部に前記第１オイルポンプから吐出したオイルを供給可能として、前記第１潤滑・冷却油路に接続されることを特徴とするハイブリッド車両が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、車両の停止時に前記電動モータ、前記ジェネレータおよび前記トランスミッション（Ｔ）へのオイル供給が必要なときには、前記エンジンを始動して前記第２オイルポンプを駆動することを特徴とするハイブリッド車両が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記吸入油路および前記第１潤滑・冷却油路を接続して前記第１オイルポンプをバイパスするバイパス油路と、前記バイパス油路に介装されて前記第１オイルポンプの吸入ポート側から吐出ポート側へのオイルの流通を許容し、その逆方向のオイルの流通を阻止する第１チェックバルブと、前記第１潤滑・冷却油路に介装されて前記第１オイルポンプ側から前記電動モータ側へのオイルの流通を許容し、その逆方向のオイルの流通を阻止する第２チェックバルブとを備え、車両の後進走行時に前記電動モータ、前記ジェネレータおよび前記トランスミッション（Ｔ）へのオイル供給が必要なときには、前記エンジンを始動して前記第２オイルポンプを駆動することを特徴とするハイブリッド車両が提案される。

請求項１の構成によれば、車輪に接続されて車両の走行時に駆動される第１オイルポンプは、車速の増加に応じて、即ち電動モータの発熱量の増加に応じてオイルの吐出量が増加するので、自動的に必要かつ充分な量のオイルを第１潤滑・冷却油路を介して電動モータおよびトランスミッションに供給して冷却性能を確保することができる。また車両の停止時に第１オイルポンプが停止しても、エンジンで第２オイルポンプを駆動すれば、高温状態で停止している電動モータおよびジェネレータに第２潤滑・冷却油路を介して支障なくオイルを供給することができる。

また第１潤滑・冷却油路および第２潤滑・冷却油路間をその相互が常時連通するように接続する連結油路を備えるので、第１、第２オイルポンプの一方が停止している場合でも、第１、第２潤滑・冷却油路の両方にオイルを供給して電動モータ、ジェネレータおよびトランスミッションを支障なく冷却することができるだけでなく、停止している側のオイルポンプに連なる潤滑・冷却油路に空気が吸い込まれてエアレーションが発生するのを防止することができる。

また請求項２の構成によれば、車両の停止時にエンジンを始動して第２オイルポンプを駆動することで、第１，第２潤滑・冷却油路を介して電動モータ、ジェネレータおよびトランスミッションを支障なく冷却することができる。

また請求項３の構成によれば、車両の後進走行時にエンジンを始動して第２オイルポンプを駆動することで、第１，第２潤滑・冷却油路を介して電動モータ、ジェネレータおよびトランスミッションを支障なく冷却することができる。

尚、実施の形態のモータシャフト１９、ジェネレータシャフト２０は本発明の中空シャフト、インナーシャフトにそれぞれ対応する。

ハイブリッド車両の動力伝達系のスケルトン図。 トランスミッション、電動モータおよびジェネレータの潤滑・冷却系の油圧回路。 第１、第２オイルポンプの作動を説明するフローチャート。

以下、図１〜図３に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１はハイブリッド車両の動力伝達系のスケルトン図であって、トランスミッションＴは平行に配置されたインプットシャフト１１およびアウトプットシャフト１２を備える。インプットシャフト１１にはエンジンＥのクランクシャフト１３が直列に接続されており、アウトプットシャフト１２はファイナルドライブギヤ１４、ファイナルドリブンギヤ１５、ディファレンシャルギヤＤおよび左右のドライブシャフト１６，１６を介して左右の車輪Ｗ，Ｗに接続される。インプットシャフト１１にクラッチＣを介して支持された第１ドライブギヤ１７が、アウトプットシャフト１２に固設した第１ドリブンギヤ１８に噛合する。

電動モータＭおよびジェネレータＧが同軸に配置されており、中空のモータシャフト１９の内部にジェネレータシャフト２０が相対回転自在に嵌合する。モータシャフト１９に固設した第２ドライブギヤ２１がアウトプットシャフト１２に固設した第２ドリブンギヤ２２に噛合し、またインプットシャフト１１に固設したジェネレータドライブギヤ２３がジェネレータシャフト２０に固設したジェネレータドリブンギヤ２４に噛合する。

第１オイルポンプＰ１の第１ポンプシャフト２５に固設した第１ポンプギヤ２６が前記ファイナルドリブンギヤ１５に噛合しており、車輪Ｗ，Ｗが回転しているときには、その駆動力で第１オイルポンプＰ１が駆動される。また第２オイルポンプＰ２の第２ポンプシャフト２７に固設した第２ポンプギヤ２８が前記ジェネレータドライブギヤ２３に噛合しており、エンジンＥが回転しているときには、その駆動力で第２オイルポンプＰ２が駆動される。

従って、電動モータＭを駆動すると、モータシャフト１９の駆動力が第２ドライブギヤ２１→第２ドリブンギヤ２２→アウトプットシャフト１２→ファイナルドライブギヤ１４→ファイナルドリブンギヤ１５→ディファレンシャルギヤＤ→ドライブシャフト１６，１６の経路で左右の車輪Ｗ，Ｗに伝達される。電動モータＭは正逆両方向に回転可能であるため、その回転方向に応じて車両を前進走行および後進走行させることができる。また車両の減速時に車輪Ｗ，Ｗから伝達される駆動力で電動モータＭを駆動してジェネレータとして機能させれば、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することができる。

クラッチＣを締結した状態でエンジンＥを駆動すると、クランクシャフト１３の駆動力がインプットシャフト１１→クラッチＣ→第１ドライブギヤ１７→第１ドリブンギヤ１８→アウトプットシャフト１２→ファイナルドライブギヤ１４→ファイナルドリブンギヤ１５→ディファレンシャルギヤＤ→ドライブシャフト１６，１６の経路で左右の車輪Ｗ，Ｗに伝達され、車両の前進走行時にエンジンＥの駆動力で電動モータＭの駆動力をアシストすることができる。このとき、電動モータＭを空転させれば、エンジンＥの駆動力だけで車両を前進走行させることもできる。

またエンジンＥが駆動されているとき、クランクシャフト１３の駆動力はインプットシャフト１１→ジェネレータドライブギヤ２３→ジェネレータドリブンギヤ２４→ジェネレータシャフト２０の経路でジェネレータＧに伝達されるため、ジェネレータＧに発電をさせることができる。逆にエンジンＥの停止中にジェネレータＧをモータとして駆動すれば、ジェネレータＧの駆動力でエンジンＥをクランキングして始動することができる。

ところで、第２オイルポンプＰ２の第２ポンプシャフト２７は、エンジンＥのクランクシャフト１３にインプットシャフト１１、ジェネレータドライブギヤ２３および第２ポンプギヤ２８を介して接続されているため、エンジンＥが回転しているときに第２オイルポンプＰ２は常時駆動され、かつエンジンＥの回転方向は一定であるために第２オイルポンプＰ２の吐出方向は常に一定である。

一方、第１オイルポンプＰ１の第１ポンプシャフト２５は、車輪Ｗ，Ｗにドライブシャフト１６，１６、ディファレンシャルギヤＤ、ファイナルドリブンギヤ１５および第１ポンプギヤ２６を介して接続されているため、車輪Ｗ，Ｗが回転しているときに第１オイルポンプＰ１は常時駆動され、車輪Ｗ，Ｗの回転方向は前進走行時と後進走行時とで反転するため、第１オイルポンプＰ１の吐出方向は反転する。

図２は前記トランスミッションＴ、電動モータＭおよびジェネレータＧ等の潤滑・冷却系の油圧回路を示すもので、オイルタンク３１から延びる吸入油路Ｌ１が、第１オイルポンプＰ１の吸入ポート３２ｉおよび第２オイルポンプＰ２の吸入ポート３３ｉに接続される。

第１オイルポンプＰ１の吐出ポート３２ｏから延びる第１吐出油路Ｌ２は第１レギュレータバルブ３４を介して第１潤滑・冷却油路Ｌ３に接続される。第２チェックバルブ３６を介装した第１潤滑・冷却油路Ｌ３は、電動モータＭ、トランスミッションＴのベアリング３７、クラッチＣ等に潤滑・冷却用のオイルを供給する。第１オイルポンプＰ１の吸入ポート３２ｉおよび吐出ポート３２ｏを接続するバイパス油路Ｌ４に、第１チェックバルブ３８が介装される。

第１チェックバルブ３８は、第１オイルポンプＰ１の吸入ポート３２ｉ側から吐出ポート３２ｏ側へのオイルの流通を許容し、その逆方向のオイルの流通を阻止する。第２チェックバルブ３６は、第１レギュレータバルブ３４から電動モータＭ、ベアリング３７、クラッチＣ等へのオイルの流通を許容し、その逆方向のオイルの流通を阻止する。

第２オイルポンプＰ２の吐出ポート３３ｏから延びる第２吐出油路Ｌ５は、第２レギュレータバルブ３５を介して第２潤滑・冷却油路Ｌ６に接続され、第２潤滑・冷却油路Ｌ６は電動モータＭおよびジェネレータＧに潤滑・冷却用のオイルを供給する。

第１潤滑・冷却油路Ｌ３と、第２潤滑・冷却油路Ｌ６の第２チェックバルブ３６よりも下流側位置とが、連結油路Ｌ７で相互に常時連通する。

尚、第２レギュレータバルブ３５を通過した第２吐出油路Ｌ５は、クラッチ制御回路３９およびクラッチ制御油路Ｌ８を介してクラッチＣに接続される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

図３のフローチャートは、第１オイルポンプＰ１および第２オイルポンプＰ２による潤滑・冷却の作用を示すもので、先ずステップＳ１で車両が前進走行していれば、ステップＳ２で第１オイルポンプＰ１が吐出するオイルにより潤滑・冷却を行う。即ち、車両が前進走行しているとき、車輪Ｗ，Ｗに接続された第１オイルポンプＰ１は図２の矢印Ａ方向に回転し、オイルタンク３１のオイルを吸入油路Ｌ１から吸入ポート３２ｉに吸入し、吐出ポート３２ｏから第１吐出油路Ｌ２に吐出する。このとき吸入ポート３２ｉに連なる吸入油路Ｌ１と吐出ポート３２ｏに連なる第１吐出油路Ｌ２とはバイパス油路Ｌ４で接続されているが、バイパス油路Ｌ４に介装した第１チェックバルブ３８が閉弁することにより吐出ポート３２ｏから吸入ポート３２ｉへのオイルの還流が阻止される。

そして第１吐出油路Ｌ２に吐出されたオイルは第１レギュレータバルブ３４で調圧された後、第２チェックバルブ３６を介装した第１潤滑・冷却油路Ｌ３を経て電動モータＭ、ベアリング３７、クラッチＣ等を潤滑・冷却する。また第１潤滑・冷却油路Ｌ３のオイルの一部は連結油路Ｌ７を介して第２潤滑・冷却油路Ｌ６に供給され、そこから電動モータＭおよびジェネレータＧを潤滑・冷却する。

以上のように、車両の前進走行時には、車輪Ｗ，Ｗに接続された第１オイルポンプＰ１が吸入ポート３２ｉから吸入したオイルを吐出ポート３２ｏから吐出するため、各潤滑部および各冷却部を支障なく潤滑・冷却することができる。特に、電動モータＭは車輪Ｗ，Ｗの回転数と比例する回転数で回転するため、高速前進走行時に回転数が増加して必要な潤滑・冷却用のオイルの量が増加するが、高速前進走行時には第１オイルポンプＰ１の回転数が増加してオイルの吐出量も増加するため、車両の前進走行速度に応じて変化する必要オイル量を自動的に確保することが可能となる。

前記ステップＳ１で車両が前進走行していないとき、即ち車両が停止しているか後進走行しているとき、第１オイルポンプＰ１は第１潤滑・冷却油路Ｌ３にオイルを供給することができなくなる。何故ならば、第１オイルポンプＰ１は車輪Ｗ，Ｗに接続されているため、車両の停止時には第１オイルポンプＰ１が回転しないからである。また車両の後進走行時には、第１オイルポンプＰ１が図２の矢印Ｂ方向に逆転するため、オイルを吐出ポート３２ｏから吸入して吸入ポート３２ｉから吐出するからである。

このように、車両の後進走行時に第１オイルポンプＰ１が逆転すると、第１潤滑・冷却油路Ｌ３のオイルが第１吐出油路Ｌ２および吸入油路Ｌ１を介してオイルタンク３１に戻されてしまい、第１オイルポンプＰ１が空気を吸い込んで機能しなくなる、いわゆるエアレーションが発生する虞がある。しかしながら本実施の形態によれば、第１オイルポンプＰ１が逆転したときに、吸入ポート３２ｉから吸入油路Ｌ１に吐出されたオイルがバイパス油路Ｌ４に介装した第１チェックバルブ３８を押し開き、第１吐出油路Ｌ２から吐出ポート３２ｏに吸入されるため、オイルがバイパス油路Ｌ４および第１オイルポンプＰ１を矢印Ｄ方向に循環して前記エアレーションの発生が未然に回避される。また、オイルタンク３１への加圧も防ぐことができる。

このとき、第１潤滑・冷却油路Ｌ３に介装した第２チェックバルブ３６が閉弁するため、第１潤滑・冷却油路Ｌ３をオイルと共に空気が矢印Ｅ方向に逆流してエアレーションが発生するのを一層確実に防止することができる。

上述したように、車両が停止あるいは後進走行しているときには第１オイルポンプＰ１による潤滑・冷却が不能になるが、ステップＳ３で車速や電動モータＭの温度から潤滑・冷却が必要であると判断され、かつステップＳ４でエンジンＥが停止していれば、ステップＳ５でエンジンＥを始動した後に、またステップＳ４でエンジンＥが運転していればそのまま、ステップＳ６で第２オイルポンプＰ２が吐出するオイルで潤滑・冷却を支障なく継続することができる。

即ち、エンジンＥによって第２オイルポンプＰ２が矢印Ｃ方向に回転すると、オイルタンク３１のオイルを吸入油路Ｌ１から吸入ポート３３ｉに吸入し、吐出ポート３３ｏから第２吐出油路Ｌ５に吐出する。第２吐出油路Ｌ５に吐出されたオイルは第２レギュレータバルブ３５で調圧された後、第２潤滑・冷却油路Ｌ６を経て電動モータＭおよびジェネレータＧを潤滑・冷却する。また第２潤滑・冷却油路Ｌ６のオイルの一部は連結油路Ｌ７を介して第１潤滑・冷却油路Ｌ３に供給され、そこから電動モータＭ、ベアリング３７、クラッチＣ等を潤滑・冷却する。

以上のように、本実施の形態によれば、車両が前進走行しているときには、車輪Ｗ，Ｗによって駆動される第１オイルポンプＰ１で潤滑・冷却部に自動的に必要充分な量のオイルを供給することができるので、オイル供給のための無駄な駆動力を削減して燃費向上に寄与することができる。また第１オイルポンプＰ１がオイルを供給することができない車両の停止時や後進走行時には、エンジンＥの駆動力で第２オイルポンプＰ２を駆動することで、潤滑・冷却部に支障なくオイルを供給することができる。

また第１オイルポンプＰ１から延びる第１潤滑・冷却油路Ｌ３と、第２オイルポンプＰ２から延びる第２潤滑・冷却油路Ｌ６とが連結油路Ｌ７で相互に常時連通しているので、第１、第２オイルポンプＰ１，Ｐ２の一方が停止している場合でも、他方の作動しているオイルポンプから第１、第２潤滑・冷却油路Ｌ３，Ｌ６の両方にオイルを供給して全ての潤滑・冷却部にオイルを供給することができるだけでなく、停止したオイルポンプから延びる潤滑・冷却油路に空気が入ってエアレーションが発生するのを未然に防止することができる。

尚、電動モータＭおよびエンジンＥの両方の駆動力で車両が前進走行しているとき、例えば前進高速走行時や前進登坂時には、第１オイルポンプＰ１および第２オイルポンプＰ２の両方が吐出する充分な量のオイルで潤滑・冷却が行われる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、第１、第２オイルポンプＰ１，Ｐ２の形式は任意であり、トロコイドポンプ、ベーンポンプ、ギヤポンプ、ピストンポンプ等の任意の形式のポンプを採用することができる。

また実施の形態では第１オイルポンプＰ１をディファレンシャルギヤＤのファイナルドリブンギヤ１５により駆動しているが、ファイナルドライブギヤ１４、アウトプットシャフト１２、第１ドリブンギヤ１８、第２ドリブンギヤ２２のように、車輪Ｗ，Ｗに常時接続されて回転する任意の部材により駆動することができる。

Ｅ エンジン
Ｇ ジェネレータ
Ｌ３ 第１潤滑・冷却油路
Ｌ４ バイパス油路
Ｌ６ 第２潤滑・冷却油路
Ｌ７ 連結油路
Ｍ 電動モータ
Ｐ１ 第１オイルポンプ
Ｐ２ 第２オイルポンプ
Ｔ トランスミッション
Ｗ 車輪
１９ 中空シャフト（モータシャフト）
２０ インナーシャフト（ジェネレータシャフト）
３１ オイルタンク
３２ｉ 吸入ポート
３２ｏ 吐出ポート
３６ 第２チェックバルブ
３８ 第１チェックバルブ

Claims (3)

1. エンジン（Ｅ）と、電動モータ（Ｍ）と、ジェネレータ（Ｇ）とを備え、前記ジェネレータ（Ｇ）は前記エンジン（Ｅ）に切離不能に接続され、前記電動モータ（Ｍ）および前記エンジン（Ｅ）の駆動力で走行可能なハイブリッド車両において、
   車輪（Ｗ）に接続されて車両の走行時に駆動される第１オイルポンプ（Ｐ１）と、
   前記エンジン（Ｅ）に接続されて該エンジン（Ｅ）の運転時に駆動される第２オイルポンプ（Ｐ２）と、
   オイルを貯留するオイルタンク（３１）と、
   前記オイルタンク（３１）のオイルを前記第１オイルポンプ（Ｐ１）および前記第２オイルポンプ（Ｐ２）に供給する吸入油路（Ｌ１）と、
   前記第１オイルポンプ（Ｐ１）が前記吸入油路（Ｌ１）から吸入して吐出したオイルを前記電動モータ（Ｍ）に導く第１潤滑・冷却油路（Ｌ３）と、
   前記第２オイルポンプ（Ｐ２）が前記吸入油路（Ｌ１）から吸入して吐出したオイルを前記電動モータ（Ｍ）および前記ジェネレータ（Ｇ）に導く第２潤滑・冷却油路（Ｌ６）と、
   前記第１潤滑・冷却油路（Ｌ３）および前記第２潤滑・冷却油路（Ｌ６）間をその相互が常時連通するように接続する連結油路（Ｌ７）と、
   を備え、
   前記電動モータ（Ｍ）及びジェネレータ（Ｇ）は、互いに同軸に配置されると共に、中空シャフト（１９）と該中空シャフト（１９）内に相対回転可能に嵌合されるインナーシャフト（２０）とにより、エンジンと車輪間のトランスミッション（Ｔ）に各々接続され、
   前記トランスミッション（Ｔ）は、その内部に前記第１オイルポンプ（Ｐ１）から吐出したオイルを供給可能として、前記第１潤滑・冷却油路（Ｌ３）に接続されることを特徴とするハイブリッド車両。
2. 車両の停止時に前記電動モータ（Ｍ）、前記ジェネレータ（Ｇ）および前記トランスミッション（Ｔ）へのオイル供給が必要なときには、前記エンジン（Ｅ）を始動して前記第２オイルポンプ（Ｐ２）を駆動することを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記吸入油路（Ｌ１）および前記第１潤滑・冷却油路（Ｌ３）を接続して前記第１オイルポンプ（Ｐ１）をバイパスするバイパス油路（Ｌ４）と、
   前記バイパス油路（Ｌ４）に介装されて前記第１オイルポンプ（Ｐ１）の吸入ポート（３２ｉ）側から吐出ポート（３２ｏ）側へのオイルの流通を許容し、その逆方向のオイルの流通を阻止する第１チェックバルブ（３８）と、
   前記第１潤滑・冷却油路（Ｌ３）に介装されて前記第１オイルポンプ（Ｐ１）側から前記電動モータ（Ｍ）側へのオイルの流通を許容し、その逆方向のオイルの流通を阻止する第２チェックバルブ（３６）とを備え、
   車両の後進走行時に前記電動モータ（Ｍ）、前記ジェネレータ（Ｇ）および前記トランスミッション（Ｔ）へのオイル供給が必要なときには、前記エンジン（Ｅ）を始動して前記第２オイルポンプ（Ｐ２）を駆動することを特徴とすることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両。

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