CN102328576A

CN102328576A - 混合动力车辆的驱动装置

Info

Publication number: CN102328576A
Application number: CN2011101657712A
Authority: CN
Inventors: 小川浩; 宫崎雅也
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2031-06-16
Also published as: DE102011051067A1; CN102328576B; JP5541976B2; US20110308876A1; JP2012001127A; US8807252B2

Abstract

本发明涉及一种混合动力车辆的驱动装置，其提高动力单元的搭载性，并且还提高发电用电动机的设计自由度。在动力单元(11)的后端设置行驶用电动机(21)，来自于行驶用电动机的动力，从电动机轴(33)经由齿轮列(34)及小齿轮轴(35)向差速器机构(23)传递。另外，在动力单元(11)的前端设置发动机(20)，在动力单元的中央设置发电机(22)。发动机和发电机经由齿轮列(44)连结，发电机轴(43)配置在曲轴(45)的上方。这样，因为可以在发电机的下方确保空间，从而可以在发电机的下方配置小齿轮轴，所以可以抑制动力单元的宽度尺寸。而且，因为在发电机的下方确保了空间，所以也可以提高发电机的设计自由度。

Description

混合动力车辆的驱动装置

技术领域

本发明涉及一种在车体上纵置搭载的混合动力车辆的驱动装置。

背景技术

作为以发动机及电动机作为驱动源的混合动力车辆的驱动方式，存在将发动机作为行驶用的主要动力源而进行驱动，在起步时及加速时将电动机作为辅助性驱动的并联方式。另外，存在将发动机作为发电用的动力源进行驱动，将电动机作为行驶用的动力源进行驱动的串联方式。而且，正在开发将串联方式和并联方式进行组合的串并联方式。这种混合动力车辆的驱动装置，不仅具备发动机，还由发动机所驱动的发电用电动机、和与驱动轮相连结的行驶用电动机等构成。在将该驱动装置纵置搭载在车体上时，一般将驱动装置的发动机和发电用电动机同轴地配置(例如，参照专利文献1及2)。

专利文献1：日本特开2004-330848号公报

专利文献2：日本特开2005-35313号公报

发明内容

但是，为了从纵置的驱动装置向前轮传递动力，如专利文献2所述的驱动装置所示，多数在发电用电动机的后方设置差速器机构。但是，为了确保差速器机构的设置空间，需要将发电用电动机设计得很薄。这样，在纵置搭载的前轮驱动用(四轮驱动用)的驱动装置中，难以为了提高发电用电动机的效率而将发电用电动机的线圈直径和线圈宽度设计成大致相等。

另外，在为了从纵向放置的驱动装置向前轮传递动力，考虑在驱动装置中安装传动机构，并且从传动机构向前方延伸驱动轴。但是，在驱动装置中安装传动机构的构造中，配置传动机构的输出轴时需要避开与发动机同轴的发电用电动机。即，因为传动机构从驱动装置向车辆宽度方向伸出很大，所以会成为在车体上纵置搭载驱动装置时导致地板通道形状变形的主要原因。

本发明的目的在于，提高相对于车体的驱动装置的搭载性，并且提高发电用电动机的设计自由度。

本发明的混合动力车辆的驱动装置，其具有：发动机；发电用电动机，其与所述发动机连结；以及行驶用电动机，其经由差动机构与前轮连结，该驱动装置纵置搭载在车体上，其特征在于，在所述发动机和所述发电用电动机之间设置齿轮列，所述发电用电动机的旋转轴配置在所述发动机的曲轴的上方，将前轮输出轴配置在所述发电用电动机的下方，该前轮输出轴将来自所述行驶用电动机的动力向所述差动机构传递。

本发明的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，所述发电用电动机的旋转轴，相对于所述发动机的曲轴在车辆宽度方向上偏移地配置。

本发明的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，所述行驶用电动机的旋转轴配置在所述发动机的曲轴的下方。

本发明的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，所述发电用电动机的旋转轴和所述行驶用电动机的旋转轴经由离合器机构连结。

本发明的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，所述发电用电动机的旋转轴和所述行驶用电动机的旋转轴经由行星齿轮列连结。

发明的效果

根据本发明，因为在发动机和发电用电动机之间设置齿轮列，发电用电动机的旋转轴配置在发动机的曲轴的上方，所以可以在发电用电动机的下方确保空间。这样，可以在发电用电动机的下方配置前轮输出轴，从而可以抑制具有前轮输出轴的驱动装置的宽度尺寸。而且，因为即使在发电用电动机的下方配置前轮输出轴的情况下，也可以在发电用电动机的下方确保空间，所以可以扩大发电用电动机的直径尺寸，从而可以以提高效率的方式设计发电用电动机。

附图说明

图1是表示混合动力车辆的概略图。

图2是表示动力单元的内部构造的轮廓图。

图3是沿着图2的A-A线表示动力单元的内部构造的剖面图。

图4(a)及(b)是表示对图3示的动力单元的内部构造进行简略化的说明图。

图5(a)及(b)是表示对沿着图2的B-B线的齿轮列的位置关系进行简略化的说明图。

图6(a)是表示对图5(a)的旋转中心CE、CG、CM进行扩大的说明图，(b)是对图5(b)的旋转中心CE、CG、CM进行扩大的说明图。

图7是表示作为本发明的其它实施方式的驱动装置的并联方式的动力单元的轮廓图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示混合动力车辆10的概略图。在该混合动力车辆10上，作为本发明的一个实施方式的驱动装置而搭载动力单元11。另外，图2是表示动力单元11的内部构造的轮廓图。

如图1所示，在车体14上从发动机室12向地板通道13纵置搭载动力单元11。在动力单元11的一端部设置发动机20，在动力单元11的另一端部设置行驶用电动机21。另外，在发动机20和行驶用电动机21之间，作为发电用电动机而设置发电机22。而且，在发电机22的下方配置作为差动机构的差速器机构23，从该差速器机构23向前轮24输出发动机动力及电动机动力。此外，在行驶用电动机21及发电机22上，经由未图示的逆变器连接蓄电池。另外，动力单元11是采用所谓串并联方式的动力单元。

如图2所示，在构成动力单元11的后端部的后壳体30中，收容行驶用电动机21。行驶用电动机21具有固定在后壳体30上的定子31、和可以自由旋转地收容在定子31的内侧的转子32。在行驶用电动机21的转子32上设置电动机轴(旋转轴)33，在该电动机轴33的端部固定驱动齿轮34a。另外，在电动机轴33和差速器机构23之间设置的小齿轮轴(前轮输出轴)35上，固定与电动机轴33的驱动齿轮34a啮合的从动齿轮34b。而且，在小齿轮轴35的端部，固定与差速器机构23的内齿圈36a啮合的小齿轮36b。这样，来自于行驶用电动机21的电动机动力，从电动机轴33经由齿轮列34及小齿轮轴35向差速器机构23输入。

另外，在构成动力单元11的中央部的主壳体40中，收容发电机22。发电机22具有固定在主壳体40上的定子41、和可以自由旋转地收容在定子41的内侧的转子42。在发电机22的转子42上设置向车辆前后方向延伸的发电机轴(旋转轴)43，在发电机轴43的车辆前方侧的端部固定从动齿轮44b。另外，在发动机20的曲轴45上经由减振器机构46连结发动机输出轴47，在发动机输出轴47的端部固定与从动齿轮44b 啮合的驱动齿轮44a。这样，来自于发动机20的发动机动力经由减振器机构46、发动机输出轴47、齿轮列44、发电机轴43向发电机22输入。此外，在发电机轴43上经由未图示的驱动链连结液压泵，通过发电机轴43的旋转而从液压泵供给润滑油。

此外，在收容行驶用电动机21的后壳体30、及收容发电机22的主壳体40中，形成引导冷却液的水套30a、40a。在这些水套30a、40a内形成肋部等，从而行驶用电动机21及发电机22的冷却效率得到提高。另外，在后壳体30及主壳体40内形成未图示的分隔壁，行驶用电动机21及发电机22被保持为不接触润滑油等的干燥状态。

另外，在发电机轴43的车辆后方侧的端部，设置离合器机构50、及驱动齿轮51a，在电动机轴33上固定与驱动齿轮51a啮合的从动齿轮51b。这样，电动机轴33和发电机轴43经由离合器机构50及齿轮列51而连结。另外，通过控制发电机轴43的离合器机构50，可以将动力单元11的驱动方式切换为并联方式和串联方式。即，通过接合离合器机构50，因为将发动机20及行驶用电动机21与前轮24连接，所以动力单元11切换为将发动机动力及电动机动力传递至前轮24的并联方式。另一方面，通过断开离合器机构50，因为仅将行驶用电动机21与前轮24连接，所以动力单元11切换为仅将电动机动力传递至前轮24的串联方式。此外，在以串联方式驱动动力单元11时，根据蓄电池的充电状态及车辆的行驶状况而驱动发动机20，发电机22利用发动机动力被发电驱动。

此外，行驶用电动机21具有作为发电机的功能，发电机22具有作为电动机的功能。例如，在车辆制动时，通过在发电机22的基础上使行驶用电动机21作为发电机动作，可以将更多的动能变换成电能而进行回收。另外，在车辆加速时、及高速行驶时，通过在行驶用电动机21的基础上，使发电机22作为电动机动作，可以提高车辆的行驶性能。

如上述所述，因为在发动机20和发电机22之间设置齿轮列44，所以可将发电机轴43配置在曲轴45的上方。即，因为可以使在动力单元11内的发电机22偏向上方，所以可以在发电机22的下方确保空间。因此，即使在如图所示在发电机22的下方配置小齿轮轴35及差速器机构23的情况下，也可以将发电机22和差速器机构23上下分离，从而可以扩大发电机22的直径尺寸。这样，因为可以提高发电机22的设计自由度，所以可以扩大发电机22的线圈直径，从而可以使发电机22的线圈直径接近线圈宽度。这样，可以在动力单元11内搭载高效率的发电机22。

另外，因为使动力单元11内的发电机22向上方移动，在发电机22的下方配置差速器机构23及小齿轮轴35，所以可以抑制动力单元11的宽度尺寸。这样，可以提高动力单元11相对于车体14的搭载性。而且，因为发电机22和差速器机构23上下分离，所以可以使差速器机构23向前后移动，可以大幅度提高动力单元11的设计自由度。

另外，如图2所示，行驶用电动机21的电动机轴33与发动机20的曲轴45相比配置在下方。这样，可以在动力单元11内降低行驶用电动机21的位置，从而可以扩大行驶用电动机21的直径尺寸。即，通过使电动机轴33与曲轴45相比向下方降低，可以使动力单元11的后端部比前端部低，以对应于地板通道13的形状。这样，可以确保动力单元11的后端部的地板通道13内的空隙，从而扩大行驶用电动机21的直径尺寸。这样，因为可以扩大行驶用电动机21的线圈直径，从而使行驶用电动机21的线圈直径接近线圈宽度，所以可以在动力单元11内搭载高效率的行驶用电动机21。

另外，通过经由齿轮列44连结发动机20和发电机22，在发动机20的效率良好的转速区域、和发电机22的效率良好的转速区域不同的情况下，也可以使发动机20和发电机22同时高效率地动作。例如，在发动机20在低转速区域效率良好而发电机22在高转速区域效率良好的情况下，通过将齿轮列44设计在增速侧，从而可以使发动机20及发电机22同时在效率良好的转速区域动作。

另外，在电动机轴33和小齿轮轴35之间设置齿轮列34，在小齿轮轴35和差速器机构23之间设置齿轮列36，在发电机轴43和电动机轴33之间设置齿轮列51。这样，通过设置齿轮列34、36、51，可以使行驶用电动机21及发动机20效率良好地动作。即，通过基于串联行驶及并联行驶的行驶条件而调整齿轮列34、36的传动比，可以使行驶用电动机21在效率良好的转速区域动作。另外，通过基于齿轮列34、36的传动比及并联行驶的行驶条件而调整齿轮列51的传动比，可以使发动机20在效率良好的转速区域动作。

下面，对通过在发动机20和发电机22之间设置齿轮列44所获得的其它的效果进行说明。在这里，图3是沿着图2的A-A线表示动力单元11的内部构造的剖面图。另外，图4是表示对图3所示的动力单元11的内部构造进行简略化的说明图。图4(a)表示使发动机20的旋转中心CE、和发电机22的旋转中心CG在车辆宽度方向上一致的状态，图4(b)表示使发动机20的旋转中心CE、和发电机22的旋转中心CG在车辆宽度方向上偏移的状态。此外，所谓发动机20的旋转中心CE是表示曲轴45的中心，发电机22的旋转中心CG是表示发电机轴43的中心。

如图3所示，发电机22的旋转中心CG相对于发动机20的旋转中心CE向车辆宽度方向偏移距离W。即，因为经由齿轮列44而连结曲轴45和发电机轴43，可以使发电机轴43以曲轴45为中心进行旋转，所以可以以在车辆宽度方向上偏移的状态配置曲轴45和发电机轴43。这样，可以以避开差速器机构23的内齿圈36a的方式，在车辆宽度方向上偏移地配置发电机22。即，如图4(a)所示，与不使曲轴45和发电机轴43在车辆宽度方向上偏移地配置的情况相比，如图4(b)所示，在使曲轴45和发电机轴43在车辆宽度方向上偏移地配置的情况下，如标号α所示，可以使发电机22与内齿圈36a分离。

这样，因为可以使发电机22从内齿圈36a分离，所以可以扩大发电机22的直径尺寸。这样，因为可以扩大发电机22的线圈直径而使线圈直径接近于发电机22的线圈宽度，所以可以在动力单元11上搭载高效率的发电机22。另外，因为在发电机22和内齿圈36a之间产生空间，所以可以利用该空间扩大水套30a、40a，可以提高发电机22的冷却性能。

下面，对通过在发动机20和发电机22之间设置齿轮列44而获得的其它的效果进行说明。在这里，图5是表示沿着图2的B-B线对齿轮列44、51的位置关系进行简略化的说明图。图5(a)表示使旋转中心CE、CG在车辆宽度方向上一致的状态，图5(b)表示使旋转中心CE、CG在车辆宽度方向上偏移的状态。另外，图6(a)是对图5(a)的旋转中心CE、CG、CM进行扩大的说明图，图6(b)是对图5(b)的旋转中心CE、CG、CM进行扩大的说明图。此外，所谓旋转中心CM，是行驶用电动机21的旋转中心，是表示电动机轴33的中心。

如上述所述，在发动机20和发电机22之间设置齿轮列44，在以曲轴45为中心进行旋转的状态下配置发电机轴43。这样，因为以曲轴45为中心而使发电机22旋转，所以可以缩短电动机轴33和发电机轴43之间的轴间距离。即，如图6(a)所示，在将各旋转中心CE、CG、CM配置成铅直线状的情况下，如果将旋转中心CG、CE之间的距离设为“A”，将旋转中心CE、CM之间的距离设为“B”，则旋转中心CG、CM之间的距离为“A+B”。另一方面，如图6(b)所示，在将旋转中心CE作为中心而使旋转中心CG旋转规定角度θ的情况下，旋转中心CG、CM之间的距离为

这样，通过以曲轴45为中心使发电机轴43旋转，可以缩短旋转中心CG和旋转中心CM之间的距离，即缩短电动机轴33和发电机轴43之间的轴间距离，从而可以实现小型化地构成齿轮列51的驱动齿轮51a及从动齿轮51b的目的。这样，可以实现齿轮列51的轻量化及低成本化的目的，并可以通过小型化而减轻齿轮列51的旋转阻力。

上述动力单元11是串并联方式的动力单元，但并不仅限于此，本发明也可以适用于并联方式或串联方式的动力单元。在以上述的动力单元11为基础构成串联方式的动力单元时，连结发电机轴43和电动机轴33的离合器机构50及齿轮列51被拆下。即使这样构成的串联方式的动力单元，通过在发动机20和发电机22之间设置齿轮列44，也可以获得和上述的动力单元11同样的效果。

另外，图7是表示作为本发明的其它的实施方式的驱动装置的并联方式的动力单元60的轮廓图。在图7中，对与图2所示的部件相同的部件，使用相同的标号并省略其说明。如图7所示，在发电机22的车辆后方侧，设置将发动机动力分配到发电机22和差速器机构23上的行星齿轮列61。在发电机22的转子42上设置中空构造的发电机轴(旋转轴)62，该发电机轴62与行星齿轮列61的太阳齿轮61a连结。另外，在发电机轴62的中空部中收容从齿轮列44的从动齿轮44b延伸出的传动轴63，该传动轴63的端部与行星齿轮列61的行星齿轮架61b连结。而且，行星齿轮列61的内齿圈61c与齿轮列51的驱动齿轮51a连结。这样构成的并联方式的动力单元60，通过在发动机20和发电机22之间设置齿轮列44，也可以获得和上述的动力单元11相同的效果。

本发明并不限定于上述的实施方式，当然可以在不脱离其要点的范围内进行各种变更。例如，图示的动力单元11、60是向作为驱动轮的前轮24传递动力的前轮驱动用的动力单元，但并不限定于此，也可以对除前轮24之外也向后轮传递动力的四轮驱动用的动力单元有效地应用本发明。另外，在图示的动力单元11、60内嵌入差速器机构23，但并不限定于此，也可以在动力单元11、60的外部设置差速器机构23。在这种情况下，使由前轮输出轴驱动的驱动轴向车辆前方延伸，外部的差速器机构由该驱动轴驱动。与上述的动力单元11内的小齿轮轴35相同地，因为前轮输出轴配置在发电机22的下方，所以可以抑制动力单元的宽度尺寸，从而可以提高相对于车体14的搭载性。另外，也可以不对地板通道13的形状产生影响地设置从前轮输出轴向前方延伸的驱动轴。

Claims

1.一种混合动力车辆的驱动装置，其具有：

发动机；

发电用电动机，其与所述发动机连结；以及

行驶用电动机，其经由差动机构与前轮连结，

该驱动装置纵置搭载在车体上，

其特征在于，

在所述发动机和所述发电用电动机之间设置齿轮列，所述发电用电动机的旋转轴配置在所述发动机的曲轴的上方，

前轮输出轴配置在所述发电用电动机的下方，该前轮输出轴将来自所述行驶用电动机的动力向所述差动机构传递。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，

所述发电用电动机的旋转轴，相对于所述发动机的曲轴在车辆宽度方向上偏移地配置。

3.根据权利要求1所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，

所述行驶用电动机的旋转轴配置在所述发动机的曲轴的下方。

4.根据权利要求2所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，

5.根据权利要求1～4中的任意1项所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，

所述发电用电动机的旋转轴和所述行驶用电动机的旋转轴经由离合器机构连结。

6.根据权利要求1～4中的任意1项所述的混合动力车辆的驱动装置，其特征在于，

所述发电用电动机的旋转轴和所述行驶用电动机的旋转轴经由行星齿轮列连结。