JPH05229350A

JPH05229350A - 車両用電動装置

Info

Publication number: JPH05229350A
Application number: JP3107392A
Authority: JP
Inventors: Minoru Toyoda; 稔豐田; Shuzo Moroto; 脩三諸戸; Mutsumi Kawamoto; 睦川本; Kozo Yamaguchi; 幸蔵山口; Shigeo Tsuzuki; 繁男都築
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1992-02-18
Filing date: 1992-02-18
Publication date: 1993-09-07

Abstract

(57)【要約】【目的】トルクの伝達効率を低下させず、トランスミッ
ションの容量を大きくする必要をなくす。【構成】エンジン１１と、該エンジン１１が発生したト
ルクを伝達するエンジンの出力軸４５と、エンジン１１
が発生したトルクを受け、少なくとも２段の変速段を選
択可能とするトランスミッション１３とを有している。
前記エンジン１１が発生したトルクを選択的にトランス
ミッション１３に伝達する断続手段が配設される。トラ
ンスミッション１３の出力軸１５にモータ１２が接続さ
れる。該モータ１２はステータ及びロータを備え、駆動
電流を受けてトルクを発生するとともに、前記ロータは
トランスミッション１３の出力軸１５と一体的に接続さ
れる。前記モータ１２には、前記エンジン１１が発生し
たトルク及びモータ１２が発生したトルクを選択的に駆
動輪に伝達する共通の出力軸１６が接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用電動装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両は一般に、ガソリン機関であ
るエンジンを作動させることによって発生させた回転を
自動変速機、マニュアル変速機等のトランスミッション
を介して変速し、駆動輪に伝達するようにしている。前
記ガソリン機関は、ガソリンと空気の混合気を圧縮状態
で燃焼させ、この時発生するエネルギをエンジントルク
に変換しているため、燃焼に伴う騒音が発生するだけで
なく、排気ガスによって環境を汚染してしまう。

【０００３】一方、エンジンを電動機すなわちモータに
置き換え、騒音や排気ガスの発生をなくした電気自動車
が提供されている。この場合、車両にモータ及びバッテ
リを搭載し、前記モータによって駆動輪を回転させて走
行するようにしている。したがって、車両の走行に伴う
騒音はほとんど発生することがなく、しかも、排気ガス
を発生することもない。

【０００４】ところが、電気自動車の場合、バッテリに
充電することができる電気量には限度があり、航続距離
が短くなってしまう。したがって、十分な航続距離を得
るためには大きいバッテリを搭載する必要がある。ま
た、通常の車両に搭載することができる程度の大きさの
モータを使用した場合、エンジンによる場合と比較して
モータが発生するトルクが小さく、急発進、高負荷走
行、高速走行等を行うことができない。

【０００５】そこで、エンジンとモータを併用したハイ
ブリッド型の駆動装置が提供されている。この種の車両
は各種提供されていて、エンジンで発電機を駆動して電
気エネルギを発生させ、該電気エネルギによってモータ
を回転させ、その回転を駆動輪に伝達するシリーズ（直
列）型のもの（特開昭６２−１０４４０３号公報参照）
や、エンジン及びモータによって直接駆動輪を回転させ
るパラレル（並列）型のものに分類される（特開昭５９
−６３９０１号公報、米国特許明細書第４，５３３，０
１１号参照）。該パラレル型のものは、更にエンジンの
駆動系とモータの駆動系を連結した一系統式のものと、
前輪と後輪をそれぞれエンジンとモータによって独立し
て駆動する二系統式のものに分類される。一系統式のも
のの場合、エンジン、モータ及びトランスミッションが
順に直列に連結され、エンジンとモータ間、及びモータ
とトランスミッション間がいずれもワンウェイクラッチ
を含むクラッチ機構によって連結されている。

【０００６】前記シリーズ型のものの場合、駆動輪はモ
ータによってのみ駆動されるため、長距離を高速で走行
することはできない。したがって、長距離を高速で走行
する場合などにはパラレル型の駆動装置が利用される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のハイブリッド型の駆動装置においては、エンジンと
モータが発生したトルクは、いずれもトランスミッショ
ンを介して駆動輪に伝達されるようになっているので、
モータの使用領域である低速走行時及び中速走行時にお
いて、トランスミッションの伝達効率分だけトルクの伝
達効率が低下してしまう。したがって、モータを使用し
ているにもかかわらず、エネルギの使用効率が低下して
しまう。

【０００８】また、エンジンの駆動系とモータの駆動系
を連結した一系統式のものにおいては、エンジンが発生
したトルクとモータが発生したトルクの合計がトランス
ミッションに伝達されるので、トランスミッションの容
量を大きくする必要があり、車両が大型化されてしま
う。したがって、エンジンとモータのそれぞれが発生す
るトルクのレベルを下げて使用する必要がある。

【０００９】さらに、モータと駆動輪間にトランスミッ
ションが配設されているため、モータを使用しているに
もかかわらず、ギヤノイズによる騒音が発生するだけで
なく、トランスミッションのシフト動作に伴う変速ショ
ックが発生してしまう。また、通常、トランスミッショ
ンのギヤ比は、トランスミッションに入力されるトルク
に対応して駆動輪に伝達するトルクが適正な値になるよ
うに設定される。ところが、従来のハイブリッド型の駆
動装置においては、エンジンが発生したトルクとモータ
が発生したトルクは値が異なり、そのいずれもがトラン
スミッションに入力されるため、いずれか一方のトルク
に対応してトランスミッションのギヤ比を設定すると、
他方のトルクを適切な値に変換することができなくな
り、エンジン又はモータの効率が低下してしまうだけで
なく、モータ駆動からエンジン駆動に切り換える際に変
速ショックが発生してしまう。

【００１０】本発明は、前記従来のハイブリッド型の駆
動装置の問題点を解決して、トルクの伝達効率が低下す
ることがなく、トランスミッションの容量を大きくする
必要がなく、騒音や変速ショックの発生を抑制すること
ができ、しかも、エンジンやモータの効率が低下するこ
とがない車両用電動装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の車
両用電動装置においては、エンジンと、該エンジンが発
生したトルクを伝達するエンジンの出力軸と、エンジン
が発生したトルクを受け、少なくとも２段の変速段を選
択可能とするトランスミッションとを有している。前記
エンジンが発生したトルクを選択的にトランスミッショ
ンに伝達する断続手段が配設される。

【００１２】前記トランスミッションから出力されたト
ルクを伝達するためにトランスミッションの出力軸が設
けられていて、該トランスミッションの出力軸にモータ
が接続される。該モータはステータ及びロータを備え、
駆動電流を受けてトルクを発生する。前記ロータはトラ
ンスミッションの出力軸と一体的に接続される。前記モ
ータには、前記エンジンが発生したトルク及びモータが
発生したトルクを選択的に駆動輪に伝達する共通の出力
軸が接続される。

【００１３】

【作用及び発明の効果】本発明によれば、前記のように
エンジンが設けられ、該エンジンが発生したトルクはエ
ンジンの出力軸を介してトランスミッションに伝達され
る。該トランスミッションは、エンジンが発生したトル
クを受け、少なくとも２段の変速を行うとともにトルク
が変換される。断続手段が前記エンジンが発生したトル
クを選択的にトランスミッションに伝達する。

【００１４】前記トランスミッションの出力軸にモータ
が接続され、該モータには、前記エンジンが発生したト
ルク及びモータが発生したトルクを選択的に駆動輪に伝
達する共通の出力軸が接続される。したがって、トラン
スミッションから出力されたトルクは、トランスミッシ
ョンの出力軸及び共通の出力軸を介して駆動輪に伝達さ
れる。

【００１５】前記モータはステータ及びロータを備え、
駆動電流を受けてトルクを発生し、前記共通の出力軸を
介して駆動輪に伝達する。そして、前記ロータはトラン
スミッションの出力軸と一体的に接続される。したがっ
て、前記エンジンが発生したトルクを断続手段によって
遮断するとともに、モータに駆動電流を供給することに
よって、モータが発生したトルクを駆動輪に伝達するこ
とができ、また、前記エンジンが発生したトルクを断続
手段によってトランスミッションに伝達するとともに、
モータを停止させることによって、エンジンが発生した
トルクを駆動輪に伝達することができる。

【００１６】トランスミッションには、エンジンが発生
したトルクのみが伝達されるため、トランスミッション
の容量を小さくすることができ、車両を小型化すること
ができる。また、モータが発生したトルクで車両を走行
させる場合には、トランスミッションが作動しないの
で、トランスミッションを形成する各ギヤ間の噛合（し
ごう）損、オイルシールやベアリングの摺動（しゅうど
う）損、オイルの攪拌（かくはん）損等によってトルク
の伝達効率が低下するのを防止することができる。ま
た、トランスミッションのギヤノイズによる騒音が発生
するのを防止することができるだけでなく、トランスミ
ッションのシフト動作に伴う変速ショックが発生するの
を防止することができる。

【００１７】さらに、エンジンが発生したトルクに対応
するギヤ比を設定することができるため、トルクレベル
が同じになる点で切り換えることによってモータ駆動か
らエンジン駆動に切り換える際に変速ショックが発生す
るのを抑制することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す車
両用電動装置のブロック図である。図において、１１は
ガソリン機関で形成され、トルクを発生するエンジン、
１２は図示しない電源装置から駆動電流を受けて、トル
クを発生するモータ、１３はエンジン１１が発生したト
ルクを、設定されたギヤ比で変換して駆動輪に伝達する
トランスミッションである。該トランスミッション１３
は、少なくとも一つのプラネタリギヤユニットを有し、
各プラネタリギヤユニットはリングギヤ、ピニオンギ
ヤ、サンギヤ及びキャリヤから成っていて、２段以上の
変速段を行うことができるようになっている。

【００１９】４５はエンジン１１の出力軸であり、該出
力軸４５とトランスミッション１３間には図示しないク
ラッチなどの断続手段が介在させられ、両者間を断続す
る。また、１５はトランスミッション１３の出力軸、１
６は前記エンジン１１及びモータ１２の共通の出力軸で
ある。前記トランスミッション１３の出力軸１５は、モ
ータ１２のロータと一体的に接続される。さらに、該モ
ータ１２のロータは共通の出力軸１６に接続されてい
て、エンジン１１又はモータ１２が発生し、前記出力軸
１６に伝達されたトルクは、図示しないディファレンシ
ャル装置を介して駆動輪に伝達される。該駆動輪は前輪
でも後輪でもよい。

【００２０】エンジン１１が発生したトルクは、出力軸
４５を介してトランスミッション１３に伝達され、トラ
ンスミッション１３においてトルクが変換され、出力軸
１５，１６を介してディファレンシャル装置及び駆動輪
に伝達される。また、モータ１２が発生したトルクは、
トランスミッション１３を介することなく、直接、出力
軸１６を介してディファレンシャル装置及び駆動輪に伝
達される。

【００２１】したがって、モータ１２が発生したトルク
で車両を走行させる場合には、トランスミッション１３
が作動しないので、トランスミッション１３を形成する
各ギヤ間の噛合損、オイルシールやベアリングの摺動
損、オイルの攪拌損等によってトルクの伝達効率が低下
するのを防止することができる。また、トランスミッシ
ョン１３のギヤノイズによる騒音が発生するのを防止す
ることができるだけでなく、トランスミッション１３の
シフト動作に伴う変速ショックが発生するのを防止する
ことができる。

【００２２】さらに、トランスミッション１３にはエン
ジン１１が発生したトルクのみが伝達されるため、トラ
ンスミッション１３の容量を小さくすることができ、車
両を小型化することができる。図２は本発明の車両用電
動装置における駆動力線図である。図において、縦軸に
トルクを、横軸に回転数を採ってあり、ａはモータ１２
（図１）による駆動力線を、ｂはエンジン１１による１
速時の駆動力線を、ｃはエンジン１１による２速時の駆
動力線を示している。この場合、トランスミッション１
３は１速と２速を選択することができる２段のもので構
成されている。

【００２３】そして、車両を低速又は中速で走行する場
合はモータ１２を駆動し、高速で走行する場合は、エン
ジン１１を駆動するようにしてある。したがって、アク
セルを踏み込むと低速時においては回転数が上昇し、そ
の間モータ１２が発生するトルクは駆動力線ａに示すよ
うに一定値を保つ。そして、点Ｋになると、発生するト
ルクは回転数が上昇するのに伴って駆動力線ａに示すよ
うに下降する。この間、エンジン１１とトランスミッシ
ョン１３間はクラッチによって遮断される。なお、制御
装置によってエンジン１１を停止させるようにしてもよ
い。

【００２４】切換点Ｌになるとエンジン１１とトランス
ミッション１３間のクラッチが係合されるとともに、モ
ータ１２に供給されていた駆動電流が遮断され、モータ
が停止してエンジン１１による走行に切り換えられる。
そして、トランスミッション１３は１速の状態にされ
る。この場合、エンジン１１が発生するトルクは駆動力
線ｂに沿って上昇し、最大値を採った後に下降する。

【００２５】駆動力線ｂが下降を開始して点Ｍになる
と、トランスミッション１３は２速に切り換えられる。
この場合、車速に対応する回転数が検出され、該回転数
及びアクセルの踏込度によって切換えを行うようになっ
ている。その後、エンジン１１が発生するトルクは駆動
力線ｃに沿って変化する。このため、エンジン１１の高
速側の限られた領域のみで作動させられるので、この作
動領域で効率が高くなるようにチューニングすればエン
ジン１１を高効率で運転することが可能になる。

【００２６】次に、本発明の車両用電動装置を搭載した
車両について説明する。図３は本発明の車両用電動装置
の第１の搭載例を示す図、図４は本発明の車両用電動装
置の第１の搭載例における作動図である。図４におい
て、○印はクラッチ又はブレーキが係合状態であること
を、×印はクラッチ又はブレーキが解放状態であること
を、○×印はクラッチ又はブレーキが係合状態であって
も解放状態であってもよいことを、−印は作動に関係の
ない状態を示している。

【００２７】図において、１１はエンジンであり、ＦＦ
（フロントエンジン・フロントドライブ）式の車両に車
両用電動装置を搭載している。従来、ＦＦ式の車両に
は、回転軸が横方向になるようにエンジン１１を搭載し
た横置ＦＦ車両と、回転軸が縦方向になるようにエンジ
ン１１を搭載した縦置ＦＦ車両とがある。前記横置ＦＦ
車両には、エンジン１１の回転をカウンタドライブギヤ
とカウンタドリブンギヤから成るカウンタギヤを介して
ディファレンシャル装置１４に伝達するカウンタギヤ式
のものと、エンジン１１の回転をチェーンを介してディ
ファレンシャル装置１４に伝達するチェーン式のものが
あり、前記カウンタギヤ式のものは、更にカウンタギヤ
を中間部に設けた中間部配置型のものと、カウンタギヤ
を後部に設けた後部配置型のものがある。

【００２８】この場合、回転軸が横方向になるようにエ
ンジン１１を搭載した横置ＦＦ車両であり、エンジン１
１の回転をカウンタギヤを介してディファレンシャル装
置１４に伝達するカウンタギヤ式であり、かつ、カウン
タギヤを中間部に設けた中間部配置型の車両について説
明するが、他の車両に適用することもできる。１２はモ
ータ、１４はディファレンシャル装置、３１はトルクコ
ンバータ、Ｃ１はエンジン走行時に常時係合する第１ク
ラッチ、３３はプラネタリギヤユニットである。該プラ
ネタリギヤユニット３３はシンプルプラネタリ型のもの
であり、リングギヤ３４、ピニオンギヤ３５、サンギヤ
３６及び前記ピニオンギヤ３５を支持するキャリヤ３７
から成る。また、Ｂ１は前記サンギヤ３６を選択的に係
合する第１ブレーキ、Ｆ１は第１ワンウェイクラッチで
ある。そして、前記プラネタリギヤユニット３３、第１
ブレーキＢ１及び第１ワンウェイクラッチＦ１によって
２段のトランスミッション１３（図１）が形成される。

【００２９】また、４１は駆動装置ケースであり、該駆
動装置ケース４１内に前記モータ１２、ディファレンシ
ャル装置１４、トルクコンバータ３１、第１クラッチＣ
１、プラネタリギヤユニット３３、第１ブレーキＢ１及
び第１ワンウェイクラッチＦ１が収容される。前記駆動
装置ケース４１は、従来の車両の自動変速機ケースをそ
のまま利用することができる。４２は前記ディファレン
シャル装置１４によって減速され、差動させられた回転
を左右の駆動輪に伝達するための駆動軸である。４５は
エンジン１１の出力軸、４６はトルクコンバータ３１の
出力軸、４７はプラネタリギヤユニット３３の入力軸で
ある。また、４８は伝動軸であり、図１におけるトラン
スミッション１３の出力軸１５及び共通の出力軸１６に
相当する。

【００３０】前記モータ１２は、駆動装置ケース４１に
固定されたステータ１２ａと伝動軸４８に接続されたロ
ータ１２ｂから成っている。ステータ１２ａにはコイル
１２ｃが巻装されていて、該コイル１２ｃに駆動電流を
流すことによってロータ１２ｂを回転させることができ
る。該ロータ１２ｂは前記伝動軸４８に一体的に接続さ
れている。

【００３１】そして、前記エンジン１１又はモータ１２
の回転は、前記伝動軸４８に固定されたカウンタドライ
ブギヤ５２に伝達される。前記伝動軸４８に平行にカウ
ンタドライブシャフト５３が配設されていて、該カウン
タドライブシャフト５３にカウンタドリブンギヤ５４が
設けられる。該カウンタドリブンギヤ５４は前記カウン
タドライブギヤ５２と噛合しており、該カウンタドライ
ブギヤ５２の回転を出力ギヤ５５に伝達する。

【００３２】そして、該出力ギヤ５５の回転は、該出力
ギヤ５５と噛合する出力大歯車５６に伝達される。前記
出力ギヤ５５の歯数に対して前記出力大歯車５６の歯数
は多く、前記出力ギヤ５５及び出力大歯車５６で最終減
速機を構成する。該最終減速機によって減速された前記
出力大歯車５６の回転は、ディファレンシャル装置１４
に伝達され、差動させられて左右の駆動軸４２に伝達さ
れる。

【００３３】前記構成の車両用電動装置において、前記
モータ１２に駆動電流を供給せず、エンジン１１を作動
させると、エンジン１１の回転は出力軸４５を介してト
ルクコンバータ３１に伝達され、さらに、出力軸４６を
介して第１クラッチＣ１に伝達される。そして、該第１
クラッチＣ１が係合されると、出力軸４６に伝達された
回転は入力軸４７を介してプラネタリギヤユニット３３
のキャリヤ３７に伝達される。

【００３４】前記プラネタリギヤユニット３３において
は、第１ブレーキＢ１が解放されると、キャリヤ３７に
入力された回転によって第１ワンウェイクラッチＦ１が
ロックされて直結状態になる。したがって、入力軸４７
の回転がそのまま伝動軸４８に伝達される。また、第１
ブレーキＢ１が係合されると、サンギヤ３６が固定さ
れ、リングギヤ３４から増速された回転が出力され、伝
動軸４８を介してカウンタドライブギヤ５２に伝達され
る。

【００３５】そして、前述したようにカウンタドライブ
ギヤ５２に伝達された回転は、カウンタドリブンギヤ５
４を介してカウンタドライブシャフト５３に伝達され、
出力ギヤ５５及び出力大歯車５６で構成される最終減速
機によって減速されてディファレンシャル装置１４に伝
達される。この時、エンジン１１が発生したトルクのみ
によって車両を走行させることができる。

【００３６】次に、前記第１クラッチＣ１を解放し、モ
ータ１２に駆動電流を供給するとトルクが発生する。該
トルクは伝動軸４８に出力され、同様にカウンタドライ
ブギヤ５２に伝達される。この時、モータ１２のみによ
って車両を走行させることができる。また、前記第１ク
ラッチＣ１を解放し、モータ１２に駆動電流を供給しな
い場合には、ニュートラル状態となる。この場合、第１
ブレーキＢ１を解放すると車両の前後方向においてニュ
ートラル状態になる。そして、第１ブレーキＢ１を係合
すると車両の前方向においてはニュートラル状態になる
が、後方向においては第１ワンウェイクラッチＦ１がロ
ックされる。したがって、後方への滑走を防止すること
ができる。

【００３７】さらに、前記エンジン１１を作動させ第１
クラッチＣ１を係合し、モータ１２を駆動すると、エン
ジン１１及びモータ１２によって車両を走行させること
ができる。図５は本発明の車両用電動装置の第２の搭載
例を示す図である。図において、１１はエンジン、１２
はモータ、１４はディファレンシャル装置、６１はプラ
ネタリギヤユニットである。該プラネタリギヤユニット
６１は、この場合、ダブルピニオン型のもので構成され
る。また、Ｃ１は第１クラッチ、Ｂ１は第１ブレーキ、
Ｆ１は第１ワンウェイクラッチ、４７は入力軸、４８は
伝動軸である。前記プラネタリギヤユニット６１は、リ
ングギヤ６２、２個のピニオンギヤ６３，６４、サンギ
ヤ６５及びキャリヤ６７から成る。

【００３８】第２の搭載例においては、車両用電動装置
は第１の搭載例と同様に作動する（図４）。すなわち、
前記プラネタリギヤユニット６１においては、第１ブレ
ーキＢ１が解放されると、リングギヤ６２に入力された
回転によって第１ワンウェイクラッチＦ１がロックされ
て直結状態になる。したがって、入力軸４７の回転がそ
のまま伝動軸４８に伝達される。また、第１ブレーキＢ
１が係合されると、サンギヤ６５が固定され、キャリヤ
６７から増速された回転が出力され、伝動軸４８を介し
てカウンタドライブギヤ５２に伝達される。

【００３９】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形すること
が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するもの
ではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す車両用電動装置のブロッ
ク図である。

【図２】本発明の車両用電動装置における駆動力線図で
ある。

【図３】本発明の車両用電動装置の第１の搭載例を示す
図である。

【図４】本発明の車両用電動装置の第１の搭載例におけ
る作動図である。

【図５】本発明の車両用電動装置の第２の搭載例を示す
図である。

【符号の説明】

１１エンジン１２モータ１２ａステータ１２ｂロータ１３トランスミッション１５，１６，４５出力軸

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【手続補正書】

【提出日】平成４年２月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口幸蔵愛知県安城市藤井町高根10番地アイシン・エィ・ダブリュ株式会社内 (72)発明者都築繁男愛知県安城市藤井町高根10番地アイシン・エィ・ダブリュ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンと、該エンジンが発生したトル
クを伝達するエンジンの出力軸と、エンジンが発生した
トルクを受け、少なくとも２段の変速段を選択可能とす
るトランスミッションと、前記エンジンが発生したトル
クを選択的にトランスミッションに伝達する断続手段
と、前記トランスミッションから出力されたトルクを伝
達するトランスミッションの出力軸と、ステータ及びロ
ータを備えるとともに前記トランスミッションの出力軸
にロータが一体的に接続され、駆動電流を受けてトルク
を発生するモータと、該モータに接続され、前記エンジ
ンが発生したトルク及びモータが発生したトルクを選択
的に駆動輪に伝達する共通の出力軸を有することを特徴
とする車両用電動装置。