JPH0767208A - ハイブリッド車両における駆動機構 - Google Patents

ハイブリッド車両における駆動機構

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JPH0767208A
JPH0767208A JP23550593A JP23550593A JPH0767208A JP H0767208 A JPH0767208 A JP H0767208A JP 23550593 A JP23550593 A JP 23550593A JP 23550593 A JP23550593 A JP 23550593A JP H0767208 A JPH0767208 A JP H0767208A
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shaft
engine
electric motor
drive mechanism
generator
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JP23550593A
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Inventor
Kozo Yamaguchi
幸蔵 山口
Shigeo Tsuzuki
繁男 都築
Yoshinori Miyaishi
善則 宮石
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Equos Research Co Ltd
Original Assignee
Equos Research Co Ltd
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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  • Arrangement Of Transmissions (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気モータとエンジンとを備えたハイブリッ
ド車両において、特に軸方向の搭載スペースを極小化
し、車両搭載性に優れた駆動機構を提供する。 【構成】 燃焼エンジン1の出力軸と同軸上にジェネレ
ータ2を配置すると共に、これとは別の軸上に電気モー
タ3および各種駆動伝達装置4、5、6を配置する。こ
れら二つの回転軸はスプロケット/チェーン装置やギヤ
装置等の回転伝達手段8で連結され、いずれか一方の回
転軸にはその回転を断接するクラッチ9が設けられる。
通常走行時にはクラッチ9は切状態とされ、エンジン1
の出力により運転されるジェネレータ2からの発電を用
いたモータ3の動力によって車輪7が駆動される。モー
タ故障時や高出力が要求される場合(高速走行時等)に
はクラッチ9が接続され、モータ3の動力に代えてある
いはそれと併用して、エンジン1の動力が車輪7に伝達
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気モータとエンジンと
を備えたハイブリッド車両に用いられる新規な駆動機構
に関する。
【0002】
【従来の技術】ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン
あるいはガスタービンエンジン等の燃料エンジンと、バ
ッテリ等の電気エネルギによる電気モータとを動力源と
して組み合わせて用いるハイブリッド車両が各種開発さ
れている。
【0003】ハイブリッド車両は、通常走行時には主と
して電気モータを動力源とすることで騒音や大気汚染の
問題を回避し、一方、電気自動車の持つ欠点、特にバッ
テリの一充電走行距離が不十分であることや、発生トル
クが小さいために急発進、高負荷走行、高速走行等が困
難であることの欠点を燃料エンジンを併用することによ
って解消することができるので、近年大きな注目を浴び
ている。
【0004】ハイブリッド車両には、エンジンを一定状
態で回転してジェネレータを駆動し、該ジェネレータの
発電による電気エネルギによりモータを回転させて、そ
の回転を駆動車輪に伝達して走行するいわゆるシリーズ
タイプと、エンジンおよびモータの出力をそれぞれ駆動
車輪に連結し、その両方またはいずれか一方を選択的に
用いて走行するいわゆるパラレルタイプと、これらシリ
ーズタイプとパラレルタイプとを組み合わせたいわゆる
シリーズ・パラレルタイプがある(実開平2−7702
号公報)。
【0005】一般にシリーズタイプのハイブリッド車両
は高速走行での駆動効率が低下する傾向にあり、パラレ
ルタイプのハイブリッド車両は逆に低速走行での駆動効
率が低下する傾向にあり、これらを組み合わせたシリー
ズ・パラレルタイプのハイブリッド車両は低速走行から
高速走行まであらゆる走行条件においても優れた駆動効
率が得られるという特性を持つ。
【0006】また乗用車に適用される場合、発熱体であ
るエンジン(およびそれと一体のジェネレータ)は、ラ
ム風を利用し得る車両前方に配置することが好ましい。
また、バッテリは、一充電走行距離を長くするために大
型のものが用いられるので、乗員スペースを確保するた
めに一般に車両後部に搭載される。したがって、車両の
重量配分および搭載スペースの関係から、モータおよび
トランスミッションは車両前方に配置されることが好ま
しい。すなわち、車両前方には、エンジンおよびジェネ
レータ、並びにモータおよびトランスミッションが搭載
されることになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンお
よびジェネレータと、モータおよびトランスミッション
とは、それぞれ別個の駆動系および起振系を構成するた
め、それぞれ別個にマウントする必要があり、またそれ
ぞれ別個の挙動を示すため、両者間に適当なクリアラン
スを設けて載置する必要がある。このため、エンジン、
ジェネレータ、モータおよびトランスミッションの搭載
には大きなスペースを必要とし、車両前方のいわゆるエ
ンジンルーム内にこれらを搭載することは実際上困難で
ある。
【0008】特に、これらをすべて同軸上に配置するこ
とは、軸方向に大きな寸法を要することになる。このた
め、軸方向に限られたスペースしかない場合、たとえば
FF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式の車
両の場合には、エンジンルームの幅内に収めることがき
わめて困難である。また、たとえ上記同軸上の配置によ
るエンジンルーム内の搭載が可能であったとしても、前
輪の操舵角を十分に確保することができず、車両の旋回
半径を大きくしてしまう。
【0009】更に、エンジンおよびジェネレータと、モ
ータおよびトランスミッション用のそれぞれ別個のケー
スを必要とし、部品点数が増加すると共に、重量増加お
よびコストアップの原因となる。
【0010】また、モータおよびトランスミッション
は、エンジンおよびジェネレータとの間に適当なクリア
ランスを設ける必要上、車両中央部分に配置することが
困難となり、このため該モータからの回転が伝達される
ディファレンシャル装置が車両中央から偏倚した位置に
配置されることとなり、左右の駆動車軸が不等長となっ
てトルクステアを生ずる原因となる。
【0011】そこで、本発明は、上記した従来技術にお
ける不利欠点を解消し、電気モータとエンジンとを備え
たハイブリッド車両における駆動機構の軸方向搭載寸法
を極小化し、FF方式の車両に好適に搭載可能とするこ
とを目的とする。
【0012】本発明の別の目的は、燃焼エンジンにより
駆動される従来の車両に設けられるトランスミッション
ケースをそのまま利用して該ケース内に収納することの
できるコンパクトで搭載性に優れた駆動機構を提供する
ことにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に創案された本発明は、燃焼エンジンと、電気モータ
と、燃焼エンジンの回転により発電するジェネレータ
と、電気モータの回転による出力が伝達される出力ギヤ
とを有するハイブリッド車両において、燃焼エンジンの
出力軸と同軸の第一軸上にジェネレータが配置されると
共に、この第一軸と平行の第二軸上に電気モータおよび
出力ギヤが配置され、更に、第一軸と第二軸間を連結す
る連結手段と、第一軸または第二軸上においてエンジン
の出力トルクの伝達を断接するクラッチ手段とを備えて
なることを特徴とするハイブリッド車両における駆動機
構である。
【0014】上記連結手段は、第一軸および第二軸上に
それぞれ設けられる第一および第二のスプロケットとこ
れらスプロケット間を連結するチェーンとを有するチェ
ーン装置として構成することができる。
【0015】連結手段はまた、ギヤ装置として構成する
ことができる。特に、第一軸および第二軸上にそれぞれ
設けられる第一および第二のギヤと、これら第一軸およ
び第二軸の間に配置される中間軸上に設けられてこれら
第一および第二のギヤと噛合する中間ギヤとを有するギ
ヤ装置として構成することができる。
【0016】
【作用】図1に概略的に示されるように、本発明のハイ
ブリッド車両における駆動機構は、燃焼エンジン(E/
G)1の出力軸と同軸である第一軸X1には該エンジン
と一体的に構成されたジェネレータ2が配置される。エ
ンジンの回転に基づくジェネレータ2の発電により得ら
れた電気エネルギは図示されないバッテリに蓄電され
る。
【0017】一方、第一軸と平行に設けられる第二軸X
2には、前記バッテリに蓄電された電気エネルギによっ
て、或いは前記ジェネレータ2にて発電して得られる電
気エネルギがバッテリを介さずに直接的に供給されるこ
とによって、駆動される電気モータ3が配置される。更
に該第二軸上には、トランスミッション4、最終減速機
5およびディファレンシャル装置6が配置され、電気モ
ータ3の回転力を駆動車輪7に伝達して走行するように
構成される。
【0018】エンジン1の出力による第一軸X1の回転
力は、ギヤやチェーン等による回転伝達手段8および第
一軸X1または第二軸X2のいずれかに回転伝達手段8
に前置または後置されるクラッチ手段9を介して、第二
軸X2に選択的に伝達可能とされる。
【0019】クラッチ手段9は常時は開放状態にあり、
すなわち、電気モータ3からの動力のみにより走行する
シリーズタイプのハイブリッド車両として作用する。
【0020】電気モータ3の故障時、或いは高速走行や
加速時等の高出力が要求される場合、クラッチ手段9が
係止状態とされ、電気モータ3による動力に代えて、或
いはそれと併用して、エンジン1による動力が用いられ
る。すなわち、パラレルタイプのハイブリッド車両とし
て作用する。
【0021】ハイブリッド車両において大きな搭載スペ
ースを要するエンジン1と電気モータ3とがそれぞれ第
一軸X1および第二軸X2上に設けられるため、駆動機
構全体の軸方向搭載寸法が小さくて済む。このため、軸
方向寸法に大きな制約を伴うFF車において特に好適に
適用される。
【0022】
【実施例】図2は本発明の一実施例によるハイブリッド
車両における駆動機構の構成を示す概略図であり、ハイ
ブリッド車両の前部(いわゆるエンジンルーム)に横置
きされた燃焼エンジン10に連接して、従来の自動変速
装置に相当する部分に、本発明に係るハイブリッドユニ
ット11が設置されている。
【0023】このハイブリッドユニット11は、エンジ
ン出力軸10aと同軸の第一軸12上に、ジェネレータ
13、クラッチ14および第一のスプロケット15が配
置され、また、第一軸12よりも車両の前方に平行に設
けられる第二軸16上に、第一のスプロケット15とチ
ェーン17を介して接続される第二のスプロケット1
8、電気モータ19、トランスミッション20、最終減
速機21およびディファレンシャル装置22が配置され
ている。これら各部材よりなるハイブリッドユニット1
1は、エンジン10の側部に固定されている一体ケース
23内に収容支持される。
【0024】ジェネレータ13は、従来の自動変速装置
のトルクコンバータ部分、すなわちエンジン10に隣接
して配置され、一体ケース23の内壁に固定されている
ステータコイル13aと、エンジン出力軸10aにダン
パ13bを介して連結されているロータ13cとを有し
てなる。
【0025】クラッチ14は本例では油圧湿式多板クラ
ッチとして示されており、その入力側がエンジン出力軸
10aに連結され、その出力側がスプロケット15の回
転軸15aに連結されている。
【0026】スプロケット15は、クラッチ14が係止
状態にあるときにエンジン10の回転と共に回転駆動
し、その回転をチェーン17を介して第二のスプロケッ
ト18に伝達する。これらスプロケット15、18およ
びチェーン17により回転伝達手段24を構成してい
る。
【0027】スプロケット18の回転軸18aはスリー
ブ状をなしており、このスリーブ状回転軸18aに電気
モータ19が連結されている。電気モータ19は、ブラ
シレスDCモータ、誘導モータ、直流分巻モータ等より
なる。公知のように、電気モータ19は、一体ケース2
3の内壁に固定されかつコイル19bが巻装されている
ステータ19aと、スプロケット18の回転軸18aに
連結されているロータ19cとを有して成る。
【0028】トランスミッション20は、車両に要求さ
れる性能によってアンダードライブ機構(U/D)また
はオーバードライブ機構(O/D)として構成される。
なお、本発明に係るハイブリッド車両は、通常の場合は
電気モータ19の動力のみによって走行するので、必ず
しもトランスミッション20は必要ではなく、軽量化や
エネルギ損失を減少させるためにトランスミッション2
0を省略することも可能である。
【0029】トランスミッション20の出力側には最終
減速機21が連結され、該最終減速機21によって減速
された回転がディファレンシャル装置22に伝達され
る。該最終減速機21も場合によっては省略することが
できる。ディファレンシャル装置22からは左右駆動車
軸25a、25bが延出して左右の駆動車輪26a、2
6bに接続されている。
【0030】以上のように構成された駆動機構の作用に
ついて説明すると、通常の使用状態にあってはクラッチ
14は開放状態ないし切状態に保持されており、したが
って第一軸12上において、エンジン出力軸10aとス
プロケット15の回転軸15aとは切断状態となってい
る。この状態で、オペレータのキー操作によりエンジン
10は回転するが、走行速度に拘わらず車両走行中およ
び車両停止中、効率が高くかつ排ガス発生の最も少ない
状態(回転数およびトルク)で一定回転している。この
エンジン10の回転は、ダンパ13bを介してジェネレ
ータ13のロータ13cに伝えられ、ステータコイル1
3aに所定電流を発生する。ジェネレータ13による交
流発電は、図示されないコンバータにより直流に変換さ
れた後に図示されないバッテリに導かれ、該バッテリを
充電する。
【0031】一方、オペレータによるアクセルペダルの
踏操作等によって出力される走行信号に応答して、前記
バッテリからの電流および/または前記コンバータから
の電流が図示されないインバータにて所定電流に変換さ
れた後の電流が電気モータ19に供給され、要求に対応
した回転数およびトルクにて該電気モータ19のロータ
19cが回転する。該ロータ19cの回転は、トランス
ミッション20、最終減速機21およびディファレンシ
ャル装置22を経て、左右の駆動車軸25a、25bに
伝達され、左右の駆動車輪26a、26bを駆動して走
行する。ロータ19cが回転することにより第二のスプ
ロケット18が回転し、チェーン17を介して第一のス
プロケット15が回転するが、クラッチ14が切状態で
あるので、エンジン出力軸10aの回転と干渉すること
はない。
【0032】電気モータ19が故障した場合、あるいは
高速走行時や加速時等において高出力が要求される場
合、オペレータの操作によりあるいは自動的にクラッチ
14が接続されて、パラレルタイプのハイブリッド車両
として運転される。この場合、エンジン出力軸10aの
回転は、上記したと同様にジェネレータ13に伝達され
て発電に用いられると共に、接続状態のクラッチ14を
経て第一のスプロケット15の回転軸15aを回転さ
せ、チェーン17を介して第二のスプロケット18の回
転軸18aを回転させる。これにより、電気モータ19
の故障時には該電気モータに代わってエンジン10の回
転がトランスミッション20に伝達され、あるいは高出
力要求時には電気モータ19をアシストして回転力を増
強すべくエンジン10の回転力がトランスミッション2
0に伝達され、更に車輪26a、26bに伝達される。
【0033】なお、車両制動時には、駆動車輪25a、
25bの回転力がディファレンシャル装置22、最終減
速機21およびトランスミッション20を介して電気モ
ータ19に伝達され、ロータ19cが回転することによ
り、ステータコイル19bに電流を発生させる。すなわ
ち、電気モータ19がジェネレータとして機能し、その
発電を利用してバッテリを充電することができる。この
いわゆる回生ブレーキ時には、クラッチ14は切状態に
保持される。
【0034】図3は本発明の別の実施例による駆動機構
の構成を示す概略図である。この実施例が前述の図2に
示す実施例と異なるのは、第一および第二のスプロケッ
ト15、18とこれらを連結するチェーン17とで構成
されている回転伝達手段24に代えて、第一軸12上に
設けられるギヤ27と、該ギヤと噛合する中間軸28上
に設けられるギヤ29と、該ギヤ29と噛合する第二軸
16上のギヤ30とで構成する回転伝達手段31を設け
たことにある。回転伝達手段をギヤ装置として構成する
と、互いに噛合するギヤは反対方向に回転することにな
るため、エンジン出力軸10aと同軸である第一軸12
と、モータ出力軸と同軸である第二軸16との間に中間
軸28を配置し、この中間軸28上のギア29を第一軸
上のギヤ27と第二軸上のギヤ30の双方に噛合させ
て、第一軸と第二軸の回転方向を同一としてある。中間
軸28を省略する場合には、エンジン10を逆回転させ
る必要がある。
【0035】以上に述べた実施例において、クラッチ1
4はいずれも第一軸12上に配置されているが、第二軸
16上において電気モータ19に前置して設けても良
い。
【0036】
【発明の効果】本発明の駆動機構によれば、ジェネレー
タがエンジン出力軸と同軸上に配置されると共に、電気
モータおよびトランスミッションがこれとは別の軸上に
配置されており、すなわち電気モータとエンジンとを備
えたハイブリッド車両の駆動機構に必要な部材を2つの
軸に分けて配置し、各軸の回転をクラッチおよび回転伝
達手段を介して選択的に伝達可能としたため、軸方向に
おける搭載スペースが小さくて済む。したがって、特に
FF車両に好適に搭載することができる。
【0037】また、駆動機構は一体ケース内に収容支持
して従来の自動変速装置の部分に代替的に設置すること
が可能であるため、該自動変速装置の生産ラインを利用
して製造することが可能であり、既存の設備を利用して
実用化に供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の駆動機構の構成を概略的に示すブロッ
ク図である。
【図2】本発明の一実施例による駆動機構を示す概略構
成図である。
【図3】本発明の別の実施例による駆動機構を示す概略
構成図である。
【符号の説明】
1 燃焼エンジン 2 ジェネレータ 3 電気モータ 8 回転伝達手段 9 クラッチ手段 10 燃焼エンジン 12 第一軸 13 ジェネレータ 14 クラッチ 16 第二軸 19 電気モータ 20 トランスミッション 21 最終減速機 22 ディファレンシャル装置 23 一体ケース 24 回転伝達手段 31 回転伝達手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B60L 15/20 K 9380−5H

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼エンジンと、電気モータと、前記
    燃焼エンジンの回転により発電するジェネレータと、前
    記電気モータの回転による出力が伝達される出力ギヤと
    を有するハイブリッド車両において、前記燃焼エンジン
    の出力軸と同軸の第一軸上にジェネレータが配置される
    と共に、この第一軸と平行の第二軸上に電気モータおよ
    び出力ギヤが配置され、更に、前記第一軸と前記第二軸
    間を連結する連結手段と、前記第一軸または前記第二軸
    上において前記エンジンの出力トルクの伝達を断接する
    クラッチ手段とを備えてなることを特徴とするハイブリ
    ッド車両における駆動機構。
  2. 【請求項2】 前記連結手段が、前記第一軸および前
    記第二軸上にそれぞれ設けられる第一および第二のスプ
    ロケットとこれらスプロケット間を連結するチェーンと
    を有するチェーン装置として構成されることを特徴とす
    る請求項1の駆動機構。
  3. 【請求項3】 前記連結手段が、前記第一軸および前
    記第二軸上にそれぞれ設けられる第一および第二のギヤ
    を含む複数のギヤにより構成されるギヤ装置として構成
    されることを特徴とする請求項1の駆動機構。
  4. 【請求項4】 前記連結手段が、前記第一軸および前
    記第二軸上にそれぞれ設けられる第一および第二のギヤ
    と、前記第一軸および第二軸の間に配置される中間軸上
    に設けられて前記第一および前記第二のギヤと噛合する
    中間ギヤとを有するギヤ装置として構成されることを特
    徴とする請求項3の駆動機構。
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