JP5850334B2 - ハイブリッド車の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の動力源として内燃機関とモータジェネレータとを搭載したハイブリッド車の駆動装置に関する発明である。

近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請から車両の動力源として内燃機関（エンジン）とモータジェネレータとを搭載したハイブリッド車が注目されている。このようなハイブリッド車の駆動装置としては、例えば、特許文献１（特開２０１１−２３０６５０号公報）に記載されているように、内燃機関に接続された第１の軸と、第１の電動機に接続された内周軸の周りに第２の電動機に接続された中空の外周軸が配置された第２の軸と、外周軸に伝達機構を介して接続され且つ第１及び第２の軸と平行に配置された第３の軸とを備え、第１の軸と内周軸との間に、内周軸が第１の軸と同一方向に回転するように且つ第１の軸に対して増速するように構成された増速機構を設けると共に、第１の電動機の回転子と第２の電動機の回転子のうちの少なくとも一方の内周部に、内周軸と第３の軸との間の動力伝達を許容又は禁止するクラッチを設けるようにしたものがある。

特開２０１１−２３０６５０号公報

しかし、上記特許文献１の技術では、第１の軸と同一方向に内周軸を回転させるために、増速機構を構成するギヤ列の駆動ギヤと従動ギヤとの間に中間ギヤを設ける必要があるため、増速機構の部品点数が増加してコスト高になる共に、ギヤの噛み合い箇所が増加して動力伝達損失が増大するという欠点がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、増速機構の部品点数を削減して低コスト化すると共に動力伝達損失を減少させることができるハイブリッド車の駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車両の動力源である内燃機関（１０）と第１のモータジェネレータ（１１）及び第２のモータジェネレータ（１２）と、内燃機関（１０）に接続された第１の軸（１４）と、第１のモータジェネレータ（１１）に接続された内周軸（１５）と第２のモータジェネレータ（１２）に接続され且つ内周軸（１５）の周りに配置された中空の外周軸（１６）とを有する第２の軸（１７）と、外周軸（１６）に伝達機構（２１）を介して接続され且つ第１の軸（１４）及び第２の軸（１７）と平行に配置された第３の軸（２２）とを備えたハイブリッド車の駆動装置において、第１の軸（１４）と内周軸（１５）との間に配置されて第１の軸（１４）の回転と反対方向に内周軸（１５）を回転させると共に第１の軸（１４）の回転に対して内周軸（１５）の回転を増速させるように構成された増速機構（１８）と、内周軸（１５）と外周軸（１６）との間の動力伝達を断続するクラッチ（２５）とを備え、前記クラッチ（２５）は、第２の軸（１７）に接続された伝達要素（２０，２３）の内周部に配置されている構成としたものである。

本発明では、第１の軸の回転と反対方向に内周軸を回転させるように増速機構を構成しているため、増速機構を構成するギヤ列の駆動ギヤと従動ギヤとの間に中間ギヤを設ける必要がない。これにより、増速機構の部品点数を削減して低コスト化することができると共に、ギヤの噛み合い箇所が減少して動力伝達損失を減少させることができる。

また、クラッチを締結することで内周軸と外周軸とを一体的に回転させることができるため、車両の走行中に内周軸と外周軸とが相対回転してフリクションが増加することを防止することができる。更に、増速機構により第１の軸の回転に対して内周軸の回転を増速させることができるため、第１のモータジェネレータや第２のモータジェネレータを高回転で回すことが可能となり、第１のモータジェネレータや第２のモータジェネレータを小型化することができる。

図１は本発明の実施例１におけるハイブリッド車の駆動システムの概略構成を示す図である。 図２は本発明に関連する参考例としての実施例２のハイブリッド車の駆動システムの概略構成を示す図である。 図３は本発明に関連する参考例としての実施例３のハイブリッド車の駆動システムの概略構成を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した実施例１と本発明に関連する参考例としての実施例２，３を説明する。

本発明の実施例１を図１に基づいて説明する。
車両の動力源として内燃機関であるエンジン１０と第１のモータジェネレータ（以下「第１のＭＧ」と表記する）１１と第２のモータジェネレータ（以下「第２のＭＧ」と表記する）１２とが搭載されている。第１及び第２のＭＧ１１，１２は、インバータ（図示せず）を介してバッテリ（図示せず）に接続され、第１及び第２のＭＧ１１，１２がインバータを介してバッテリと電力を授受するようになっている。

エンジン１０の出力軸（クランク軸）には、フライホイール１３等を介して入力軸１４（第１の軸）が接続されている。また、第１のＭＧ１１と第２のＭＧ１２は、軸方向に並べて配置され、第１のＭＧ１１の回転軸には、内周軸１５が接続され、第２のＭＧ１２の回転軸には、内周軸１５の周りに配置された中空の外周軸１６が接続されている。これらの内周軸１５と外周軸１６によりＭＧ軸１７（第２の軸）が構成されている。

入力軸１４とＭＧ軸１７（内周軸１５及び外周軸１６）は、平行に配置され、入力軸１４と内周軸１５との間には、入力側ギヤ機構１８（増速機構）が配置されている。この入力側ギヤ機構１８には、入力軸１４に接続された駆動ギヤ１９と、内周軸１５に接続された従動ギヤ２０（伝達要素）とが噛み合うように設けられている。

入力側ギヤ機構１８は、これらの偶数枚（本実施例では２枚）のカウンタギヤ列（駆動ギヤ１９と従動ギヤ２０）で構成することで、入力軸１４の回転と反対方向に内周軸１５を回転させるように構成されている。更に、入力側ギヤ機構１８は、ギヤ比（＝従動ギヤ２０の歯数／駆動ギヤ１９の歯数）を「１」よりも小さい値に設定することで、入力軸１４の回転に対して内周軸１５の回転を増速させるように構成されている。

一方、外周軸１６には、出力側ギヤ機構２１（伝達機構）を介して出力軸２２（第３の軸）が接続され、この出力軸２２の動力が、ファイナルギヤ、デファレンシャルギヤ、車軸等（いずれも図示せず）を介して車輪（図示せず）に伝達される。出力軸２２は、入力軸１４及びＭＧ軸１７と平行に配置されている。出力側ギヤ機構２１には、外周軸１６に連結された駆動ギヤ２３（伝達要素）と、出力軸２２に連結された従動ギヤ２４とが噛み合うように設けられている。

また、入力側ギヤ機構１８の従動ギヤ２０の内周部には、内周軸１５と外周軸１６との間の動力伝達を断続するクラッチ２５が設けられている。このクラッチ２５は、油圧駆動式の油圧クラッチであっても良いし、電磁駆動式の電磁クラッチであっても良い。

このクラッチ２５を締結することで、内周軸１５と外周軸１６とが一体的に回転可能な状態になって、第１のＭＧ１１と第２のＭＧ１２とが一体的に回転可能な状態になる。この場合、エンジン１０と第１のＭＧ１１は、入力軸１４と入力側ギヤ機構１８と内周軸１５を介して動力伝達可能に接続されているため、エンジン１０と第１のＭＧ１１と第２のＭＧ１２とが動力伝達可能に接続されることになる。

一方、クラッチ２５を解放することで、内周軸１５と外周軸１６が切り離されて、第１のＭＧ１１と第２のＭＧ１２が切り離される。この場合、エンジン１０と第１のＭＧ１１は、動力伝達可能に接続されているが、エンジン１０と第２のＭＧ１２が切り離されることになる。

ＥＣＵ２６（電子制御ユニット）は、マイクロコンピュータを主体として構成され、車両の運転状態等に応じて、エンジン１０、ＭＧ１１，１２、クラッチ２５等を制御する。
例えば、エンジン１０の動力で車輪を駆動して車両を走行させるエンジン走行時には、クラッチ２５を締結する。これにより、エンジン１０のトルクが、入力軸１４→入力側ギヤ機構１８→内周軸１５（→第１のＭＧ１１）→外周軸１６（→第２のＭＧ１２）→出力側ギヤ機構２１→出力軸２２へと伝達されて、車輪が駆動される。この際、第１のＭＧ１１や第２のＭＧ１２で車輪の駆動をアシストしたり、或は、第１のＭＧ１１や第２のＭＧ１２で発電したりしても良い。

車両の減速時（例えばアクセルオフ時）には、クラッチ２５を締結状態に維持する。これにより、車輪の動力で第１のＭＧ１１と第２のＭＧ１２の両方を回転駆動して車両の運動エネルギを第１のＭＧ１１と第２のＭＧ１２の両方で電力に変換してバッテリに回収（充電）する減速回生（回生ブレーキ）を行って、大きな制動力を確保する。この際、第１のＭＧ１１と第２のＭＧ１２の両方で減速回生を行う代わりに、クラッチ２５を解放して第２のＭＧ１２のみで減速回生を行うようにしても良く、この場合、クラッチ２５が解放されてエンジン１０と第２のＭＧ１２が切り離された状態になっているため、第２のＭＧ１２と一緒にエンジン１０が回転駆動（連れ回り）される「エンジン１０の引き摺り」が防止されて、減速回生によるエネルギ回収効率が向上する。

また、第２のＭＧ１２の動力で車輪を駆動して車両を走行させるＥＶ走行時には、クラッチ２５を解放する。これにより、第２のＭＧ１２のトルクが、外周軸１６→出力側ギヤ機構２１→出力軸２２へと伝達されて、車輪が駆動される。この際、クラッチ２５が解放されてエンジン１０と第２のＭＧ１２が切り離された状態で、エンジン１０の動力で第１のＭＧ１１を回転駆動して第１のＭＧ１１で発電し、その発電電力を第２のＭＧ１２に供給して第２のＭＧ１２を駆動することで、いわゆるシリーズ走行を行うこともできる。

以上説明した本実施例１では、入力軸１４の回転と反対方向に内周軸１５を回転させるように入力側ギヤ機構１８を構成しているため、入力側ギヤ機構１８を構成するギヤ列の駆動ギヤ１９と従動ギヤ２０との間に中間ギヤを設ける必要がない。これにより、入力側ギヤ機構１８の部品点数を削減して低コスト化することができると共に、ギヤの噛み合い箇所が減少して動力伝達損失を減少させることができる。

また、クラッチ２５を締結することで、内周軸１５と外周軸１６とを一体的に回転させることができるため、車両の走行中に内周軸１５と外周軸１６とが相対回転してフリクションが増加することを防止することができる。更に、入力側ギヤ機構１８により入力軸１４の回転に対して内周軸１５の回転を増速させることができるため、第１のＭＧ１１や第２のＭＧ１２を高回転で回すことが可能となり、第１のＭＧ１１や第２のＭＧ１２を小型化することができる。

また、入力軸１４の回転と反対方向に内周軸１５を回転させるように入力側ギヤ機構１８を構成しても、走行中に内周軸１５と外周軸１６の回転方向が反対方向となることはないので、入力側ギヤ機構１８の従動ギヤ２０の内周部にクラッチ２５を配置してもフリクションを小さくすることができる。これにより、入力軸１４上にクラッチを配置する必要がなく、入力軸１４を短くして駆動システムを小型化することができる。

尚、上記実施例１では、入力側ギヤ機構１８の従動ギヤ２０（つまりＭＧ軸１７の内周軸１５に接続された従動ギヤ２０）の内周部にクラッチ２５を配置するようにしたが、これに限定されず、例えば、出力側ギヤ機構２１の駆動ギヤ２３（つまりＭＧ軸１７の外周軸１６に接続された駆動ギヤ２３）の内周部に、内周軸１５と外周軸１６との間の動力伝達を断続するクラッチを配置するようにしても良い。

次に、図２を用いて本発明に関連する参考例としての実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、図２に示すように、第１のＭＧ１１の回転子１１ａの内周部に、内周軸１５と外周軸１６との間の動力伝達を断続するクラッチ２７が設けられている。その他のシステム構成は、前記実施例１と同じである。
以上説明した本実施例２においても前記実施例１とほぼ同じ効果を得ることができる。

次に、図３を用いて本発明に関連する参考例としての実施例３を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例３では、図３に示すように、第２のＭＧ１２の回転子１２ａの内周部に、内周軸１５と外周軸１６との間の動力伝達を断続するクラッチ２８が設けられている。その他のシステム構成は、前記実施例１と同じである。
以上説明した本実施例３においても前記実施例１とほぼ同じ効果を得ることができる。

１０…エンジン（内燃機関）、１１…第１のＭＧ、１２…第２のＭＧ、１４…入力軸（第１の軸）、１５…内周軸、１６…外周軸、１７…ＭＧ軸（第２の軸）、１８…入力側ギヤ機構（増速機構）、２１…出力側ギヤ機構（伝達機構）、２２…出力軸（第３の軸）、２５…クラッチ

Claims (2)

1. 車両の動力源である内燃機関（１０）と第１のモータジェネレータ（１１）及び第２のモータジェネレータ（１２）と、前記内燃機関（１０）に接続された第１の軸（１４）と、前記第１のモータジェネレータ（１１）に接続された内周軸（１５）と前記第２のモータジェネレータ（１２）に接続され且つ前記内周軸（１５）の周りに配置された中空の外周軸（１６）とを有する第２の軸（１７）と、前記外周軸（１６）に伝達機構（２１）を介して接続され且つ前記第１の軸（１４）及び前記第２の軸（１７）と平行に配置された第３の軸（２２）とを備えたハイブリッド車の駆動装置において、
   前記第１の軸（１４）と前記内周軸（１５）との間に配置されて前記第１の軸（１４）の回転と反対方向に前記内周軸（１５）を回転させると共に前記第１の軸（１４）の回転に対して前記内周軸（１５）の回転を増速させるように構成された増速機構（１８）と、
   前記内周軸（１５）と前記外周軸（１６）との間の動力伝達を断続するクラッチ（２５）とを備え、
   前記クラッチ（２５）は、前記第２の軸（１７）に接続された伝達要素（２０，２３）の内周部に配置されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
2. 前記第１の軸（１４）と前記第２の軸（１７）とが平行に配置され、
   前記増速機構（１８）は、偶数枚のカウンタギヤ列（１９，２０）で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の駆動装置。

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