JP2001180311A - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents
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Abstract
ンジン側トータルギヤ比を任意に設定変更する。 【解決手段】 ハイブリッド4軸駆動装置は、第1軸線
上のエンジンE/G及び発電機G、第2軸線上のモータ
M、第3軸線上のカウンタシャフトT、第4軸線上のデ
ィファレンシャル装置Dを備える。エンジンと発電機が
差動歯車装置Pを介して、モータとディファレンシャル
装置が直接、カウンタシャフトに連結されている。差動
歯車装置とカウンタシャフトを第1の歯車対41,42
で、モータとカウンタシャフトを第2の歯車対43,4
4で、カウンタシャフトとディファレンシャル装置を第
3の歯車対45,46で連結した。これにより4軸線間
の相互位置を変更せずに、歯車対41,42のギヤ比を
単独で変更可能となる。
Description
ジンと電動機を用いるハイブリッド駆動装置に関し、特
に、ハイブリッド駆動装置における各軸間の連結構造に
関する。
動機を用いるハイブリッド駆動装置は、2系統の動力を
ディファレンシャル装置に伝達することから、種々のパ
ワートレイン構成を採ることができる。こうした中で、
エンジンからの出力と電動機からの出力を、それぞれ任
意のギヤ比を設定してディファレンシャル装置に伝達す
る点に優れた構成の駆動装置として、特開平8−183
347号公報に開示の技術がある。この駆動装置では、
第1の軸線上にエンジン及び発電機、第2の軸線上に電
動機、第3の軸線上にカウンタシャフト、第4の軸線上
にディファレンシャル装置を配置し、エンジンと発電機
を差動歯車装置を介してカウンタシャフトに連結し、電
動機とディファレンシャル装置を直接カウンタシャフト
に連結した構成が採られていることから、エンジンとカ
ウンタシャフトを連結する歯車対と、電動機とカウンタ
シャフトを連結する歯車対それぞれのギヤ比を、独立さ
せて任意に設定することができる。
関して、燃費重視の車両、あるいは加速重視の車両等、
車両により要求が異なることは珍しくないが、その場
合、前者はエンジンから車輪までのトータルギヤ比を高
めに、後者は低めに設定する必要がある。こうした要請
に対応する場合、上記ハイブリッド駆動装置では、エン
ジン側トータルギヤ比を変更するには、図7に示すよう
に、差動歯車装置とカウンタシャフトを連結する歯車対
すなわち第1軸I上のドライブギヤaと、第3軸III
上のドリブンギヤbの径を、例えば、図に破線で示すよ
うに変更することになるが、これに伴い電動機とカウン
タシャフトを連結する歯車対すなわち第2軸II上のド
ライブギヤcも、第3軸III上のドリブンギヤbの径
の変更に伴い変更せざるを得えず、電動機側のギヤ比に
まで影響を与えてしまうことになる。また、上記ドライ
ブギヤaの径がa’で示すギヤのように変更されること
に伴なって、第3軸III上のカウンタシャフトと第4
軸IV上のデイフアレンシヤル装置との軸間距離も、図
の軸線を示す各符号に’を付して示すように変わること
になるので、これらを包囲するケーシング形状までも変
更しなけらばならなくなってしまう。
ウンタドリブンギヤbに、両ドライブギヤa,cが同じ
歯面で噛合しているため、カウンタドリブンギヤbに対
するドライブギヤaと、同じくドリブンギヤbに対する
ドライブギヤcの歯面精度を同時に満たさなければ、ギ
ヤノイズが大きくなるため、非常に工数がかかってしま
う。
更することなく、エンジン側及び必要に応じて電動機側
のトータルギヤ比を任意に設定変更することができるハ
イブリッド4軸駆動装置を提供することを目的とする。
め、本発明は、第1の軸線上に配置されたエンジン及び
発電機と、第2の軸線上に配置された電動機と、第3の
軸線上に配置されたカウンタシャフトと、第4の軸線上
に配置されたディファレンシャル装置を備え、前記エン
ジンと発電機が差動歯車装置を介してカウンタシャフト
に連結され、電動機とディファレンシャル装置が直接カ
ウンタシャフトに連結されたハイブリッド4軸駆動装置
において、前記差動歯車装置とカウンタシャフトは、互
いに噛合する第1の歯車対により連結され、電動機とカ
ウンタシャフトは、互いに噛合する第2の歯車対により
連結され、カウンタシャフトとディファレンシャル装置
は、互いに噛合する第3の歯車対により連結されたこと
を特徴とする。
たエンジン及び発電機と、第2の軸線上に配置された電
動機と、第3の軸線上に配置されたカウンタシャフト
と、第4の軸線上に配置されたディファレンシャル装置
を備え、前記エンジンと発電機が差動歯車装置を介して
カウンタシャフトに連結され、電動機とディファレンシ
ャル装置がそれぞれカウンタシャフトに連結されたハイ
ブリッド4軸駆動装置において、前記電動機は、第2軸
上に配置された減速機構を介してカウンタシャフトに連
結され、ディファレンシャル装置は、直接カウンタシャ
フトに連結され、前記差動歯車装置とカウンタシャフト
は、互いに噛合する第1の歯車対により連結され、電動
機とカウンタシャフトは、互いに噛合する第2の歯車対
により連結され、カウンタシャフトとディファレンシャ
ル装置は、互いに噛合する第3の歯車対により連結され
たことを特徴とする。
たエンジン及び発電機並びに電動機と、第3の軸線上に
配置されたカウンタシャフトと、第4の軸線上に配置さ
れたディファレンシャル装置を備え、前記エンジンと発
電機が差動歯車装置を介してカウンタシャフトに連結さ
れ、電動機とディファレンシャル装置が直接カウンタシ
ャフトに連結されたハイブリッド駆動装置において、前
記差動歯車装置とカウンタシャフトは、互いに噛合する
第1の歯車対により連結され、電動機とカウンタシャフ
トは、互いに噛合する第2の歯車対により連結され、カ
ウンタシャフトとディファレンシャル装置は、互いに噛
合する第3の歯車対により連結されたことを特徴とする
車対は、カウンタシャフトの軸線方向での異なる位置に
それぞれ配置された2ずつの歯車で構成されるのが有効
である。
第3の歯車対は、カウンタシャフト上の共通の1つの歯
車にそれぞれ異なる軸線方向位置で噛合する電動機側の
歯車とディファレンシャル装置側の歯車からなる3つの
歯車で構成されるのも有効である。
は、第1の歯車対によるエンジン側からカウンタシャフ
トへの動力伝達と、第2の歯車対による電動機側からカ
ウンタシャフトへの動力伝達がカウンタシャフトに対し
て別経路で行われるので、エンジン側と電動機からの出
力を完全に独立させることができ、双方のディファレン
シャル装置に至るまでのトータルギヤ比を自由に設定す
ることができる。しかも、双方のギヤ比の選定変更に際
して、4軸線の軸間距離を変更する必要がなく、その結
果、ギヤ比設定変更前後のケーシングも統一することが
できる。
歯車対によるエンジン側からカウンタシャフトへの動力
伝達と、第2の歯車対による電動機からカウンタシャフ
トへの動力伝達がカウンタシャフトに対して別経路で行
われるので、エンジン側と電動機からの出力を完全に独
立させることができ、それによりエンジン側のディファ
レンシャル装置に至るまでのトータルギヤ比自由に設定
することができる。また、電動機側のギヤ比は、減速機
構のギヤ比設定変えることで、エンジン側からディファ
レンシャル装置までのトータルギヤ比に影響を与えるこ
となく変更可能である。そして、この場合も、双方のギ
ヤ比の選定変更に際して、4軸線の軸間距離を変更する
必要がなく、その結果、ギヤ比設定変更前後のケーシン
グも統一することができる。
歯車対によるエンジン側からカウンタシャフトへの動力
伝達と、第2の歯車対による電動機側からカウンタシャ
フトへの動力伝達がカウンタシャフトに対して別経路で
行われるので、エンジン側と電動機からの出力を完全に
独立させることができ、双方のディファレンシャル装置
に至るまでのトータルギヤ比を自由に設定することがで
きる。しかも、双方のギヤ比の選定変更に際して、3軸
線の軸間距離を変更する必要がなく、その結果、ギヤ比
設定変更前後のケーシングも統一することができる。
歯車に対して噛合する歯車は1個だけであるので、ギヤ
ノイズの低減の上で有利であり、歯車の加工工数も減ら
すことができる。
とカウンタシャフトを連結する歯車と、カウンタシャフ
トとディファレンシャル装置と連結する歯車が共通とな
るが、それらの噛合位置が軸線方向にずれていること
で、歯面自体は異なるものとすることができるため、こ
の場合もギヤノイズの低減の上で有利であり、歯車の工
数も減らすことができる。
形態を説明する。まず図1は、本発明が適用された第1
実施形態のハイブリッド4軸駆動装置のパワートレイン
を軸間を展開してスケルトンで示す。この装置は、エン
ジンE/Gと、電動機(以下、モータという)Mと、発
電機(以下、ジェネレータという)Gと、ディファレン
シャル装置Dとを主要な構成要素とし、それらの間にシ
ングルピニオン構成のプラネタリギヤセットからなる差
動歯車装置Pと、カウンタギヤ機構Tが介挿された構成
とされている。
この駆動装置は、互いに並行する第1の軸線I上にエン
ジンE/GとジェネレータG、第2の軸線II上にモー
タM、第3の軸線III上にカウンタシャフト40、第
4の軸線IV上にディファレンシャル装置Dがそれぞれ
配置された4軸構成とされている。そして、エンジンE
/GとジェネレータGは、差動歯車装置Pを介してカウ
ンタシャフト40に連結され、モータMとディファレン
シャル装置Dは、直接カウンタシャフト40に連結され
ている。
/Gは、その出力軸11を差動歯車装置Pのキャリア2
1に連結させてジェネレータGとカウンタギヤ機構Tと
に連結され、ジェネレータGは、そのロータ軸31を差
動歯車装置Pのサンギヤ22に連結させてエンジンE/
Gとカウンタギヤ機構Tとに連結されている。そして、
差動歯車装置Pのリングギヤ23が第1の歯車対を構成
する第1軸線側のカウンタドライブギヤ41に連結され
ている。第1の歯車対の他方を構成する第3軸線上の歯
車は、カウンタシャフト40に固定され、カウンタドラ
イブギヤ41に噛合するカウンタドリブンギヤ42で構
成されている。
の歯車対により直接連結されている。詳しくは、モータ
Mのロータ軸51に固定された第2の軸線上のカウンタ
ドライブギヤ43が、カンタシャフト40に固定した第
3の軸線上のカウンタドリブンギヤ44に噛合して、ロ
ータ軸51とカウンタシャフト40とを連結している。
ル装置Dは、第3の歯車対により直接連結されている。
この場合の第3の歯車対は、カウンタシャフト40に固
定した第3の軸線上のデフドライブピニオンギヤ46
と、ディファレンシャル装置Dのデフケース60に固定
され、デフドライブピニオンギヤ46に噛合する第4の
軸線上のデフリングギヤ45で構成されている。そし
て、ディファレンシャル装置Dは、周知のように車輪
(図示せず)に連結されている。
動装置では、モータMと車輪は、カウンタギヤシャフト
40を介することによる第2及び第3の歯車対のギヤ比
分の減速関係はあるものの、動力伝達上は直に連結され
た関係となるのに対して、エンジンE/Gとジェネレー
タGは、相互かつカウンタシャフト40に対して差動歯
車装置Pを介して動力伝達上は間接的に連結された関係
となる。これにより、ディファレンシャル装置Dとカウ
ンタシャフト40とを介して車両の走行負荷を受けるリ
ングギヤ23に対して、ジェネレータGの発電負荷を調
整することで、エンジン出力を駆動力と発電エネルギ
(バッテリ充電)とに利用する割合を適宜調整した走行
が可能となる。また、ジェネレータGをモータとして駆
動させることで、キャリア21にかかる反力が逆転する
ため、その際に適宜の図示しない手段でキャリア21を
駆動装置ケーシングに係止することで、ジェネレータG
の出力をリングギヤ23に伝達することができ、モータ
MとジェネレータGの同時出力による車両発進時の駆動
力の強化(パラレルモードの走行)が可能となる。
比の変更について説明する。図2に実際の4軸位置とギ
ヤ噛合の関係を示すように、所定のギヤ比を持つカウン
タドライブギヤ41と同ドリブンギヤ42で構成される
第1の歯車対は、同様に他の所定のギヤ比を持つカウン
タドライブギヤ43と同ドリブンギヤ44で構成される
第2の歯車対に対して別個のものとれているため、ギヤ
比変更の要求に応じてカウンタドライブギヤ41の径を
変更した場合、これに噛合するドリブンギヤ42の径は
変更を要するが、カウンタドライブギヤ43と同ドリブ
ンギヤ44の対については、径の変更を要しない。この
ことは、デフドライブピニオンギヤ46とデフリングギ
ヤ45の対の関係についても言える。また、上記のよう
にギヤ比の変更が他の歯車対に影響しないため、カンタ
シャフト40の位置も不変である。
ジンE/G側とモータM側の出力が完全に独立した構成
となるため、エンジン側のギヤ比を自由に設定すること
ができる。その際、4軸線の軸間距離も変わることがな
く、ケーシングも統一することができる。なお、実際の
必要性は稀と考えられるが、必要であれば、モータ側の
ギヤ比についても自由に設定変更することができる。更
に、各々のギヤが1対1で対をなすため、相互に噛合す
るギヤは1個だけであるので、ギヤノイズに対して有利
であり、工数も減らすことができる。
の形態で具体化した第2実施形態を第1実施形態の場合
と同様の手法で示す。この形態では、モータMは、その
ロータ軸51と同軸の第2軸上に配置されたプラネタリ
ギヤセット等からなる減速機構Rを介してカウンタシャ
フト40に連結され、ディファレンシャル装置Dは、直
接カウンタシャフト40に連結されている。そして、減
速機構Rの出力軸52とカウンタシャフト40が、それ
ら両軸に固定させて相互に噛合するカウンタドライブギ
ヤ47とギヤ48で連結されている。また、ディファレ
ンシャル装置Dは、そのデフリングギヤ49を上記ギヤ
48にカウンタドライブギヤ47とは異なる軸方向位置
で噛合させてカウンタシャフト40に連結されている。
したがって、この構成の場合、上記ギヤ48は、カウン
タドライブギヤ47に対してドリブンギヤとして機能
し、デフリングギヤ49に対してそれを駆動するピニオ
ンギヤとして機能し、カウンタドライブギヤ47と共通
のギヤ48が第2の歯車対を構成し、デフリングギヤ4
9と共通のギヤ48が第3の歯車対を構成する。その余
の構成については、実質上第1実施形態と同様であるの
で、該当する要素の同様の参照符号を付して説明に代え
る。
形態の場合と同様に、所定のギヤ比を持つカウンタドラ
イブギヤ41と同ドリブンギヤ42で構成される第1の
歯車対は、同様に他の所定のギヤ比を持つカウンタドラ
イブギヤ47と共通ギヤ487構成される第2の歯車対
に対して別個のものとれているため、ギヤ比変更の要求
に応じてカウンタドライブギヤ41の径を変更した場
合、これに噛合するドリブンギヤ42の径は変更を要す
るが、カウンタドライブギヤ47と共通ギヤ48の対に
ついては、径の変更を要しない。このことは、共通ギヤ
48とデフリングギヤ49の対の関係についても言え
る。そして、この場合も、上記のようにギヤ比の変更が
他の歯車対に影響しないため、カウンタシャフト40の
位置も不変である。
1実施形態の場合同様の効果を達成することができる。
なお、この場合、第1実施形態と異なり、各々のギヤが
全て1対1で対をなす関係とはならないが、共通ギヤ4
8に対して対をなす両ギヤ47,49の噛合位置が軸方
向にずれているため、共通ギヤ48を別個に加工した別
体のギヤの組合せにより構成する、あるいは、歯形をそ
れぞれの噛合位置で別加工の異なるものとする等の方法
で、ギヤノイズに対する対策が可能である。
に別の形態で具体化した第3実施形態を第1実施形態の
場合と同様の手法で示す。この形態では、互いに並行す
る第1の軸線I上にエンジンE/GとジェネレータG
と、更にモータMを配置し、第3の軸線III(他の実
施形態との混乱を避ける意味で、この形態において第2
の軸線を欠番とする)上にカウンタシャフト40、第4
の軸線IV上にディファレンシャル装置Dがそれぞれ配
置された3軸構成とされている点のみが前記第1実施形
態と異なるが、エンジンE/GとジェネレータGのカウ
ンタシャフト40に対する連結関係、モータMとディフ
ァレンシャル装置Dとの連結関係とも、実質的に前記第
1実施形態と同様である。したがって、その余の構成に
ついては、該当する要素に同様の参照符号を付して説明
に代える。
動連結関係が上記のように同様であるところから、先に
第1実施形態で述べたと同様の効果が得られる。
説したが、本発明はこれらの実施形態に限るものではな
く、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に具体
的構成を変更して実施することができる。
駆動装置のスケルトン図である。
での各歯車の噛合関係を示す配置図である。
駆動装置のスケルトン図である。
での各歯車の噛合関係を示す配置図である。
駆動装置のスケルトン図である。
での各歯車の噛合関係を示す配置図である。
ャフト上での各歯車の噛合関係を示す配置図である。
車)
Claims (5)
- 【請求項1】 第1の軸線上に配置されたエンジン及び
発電機と、第2の軸線上に配置された電動機と、第3の
軸線上に配置されたカウンタシャフトと、第4の軸線上
に配置されたディファレンシャル装置を備え、前記エン
ジンと発電機が差動歯車装置を介してカウンタシャフト
に連結され、電動機とディファレンシャル装置が直接カ
ウンタシャフトに連結されたハイブリッド駆動装置にお
いて、 前記差動歯車装置とカウンタシャフトは、互いに噛合す
る第1の歯車対により連結され、電動機とカウンタシャ
フトは、互いに噛合する第2の歯車対により連結され、
カウンタシャフトとディファレンシャル装置は、互いに
噛合する第3の歯車対により連結されたことを特徴とす
るハイブリッド駆動装置。 - 【請求項2】 第1の軸線上に配置されたエンジン及び
発電機と、第2の軸線上に配置された電動機と、第3の
軸線上に配置されたカウンタシャフトと、第4の軸線上
に配置されたディファレンシャル装置を備え、前記エン
ジンと発電機が差動歯車装置を介してカウンタシャフト
に連結され、電動機とディファレンシャル装置がそれぞ
れカウンタシャフトに連結されたハイブリッド駆動装置
において、 前記電動機は、第2軸上に配置された減速機構を介して
カウンタシャフトに連結され、ディファレンシャル装置
は、直接カウンタシャフトに連結され、 前記差動歯車装置とカウンタシャフトは、互いに噛合す
る第1の歯車対により連結され、電動機とカウンタシャ
フトは、互いに噛合する第2の歯車対により連結され、
カウンタシャフトとディファレンシャル装置は、互いに
噛合する第3の歯車対により連結されたことを特徴とす
るハイブリッド駆動装置。 - 【請求項3】 第1の軸線上に配置されたエンジン及び
発電機並びに電動機と、第3の軸線上に配置されたカウ
ンタシャフトと、第4の軸線上に配置されたディファレ
ンシャル装置を備え、前記エンジンと発電機が差動歯車
装置を介してカウンタシャフトに連結され、電動機とデ
ィファレンシャル装置が直接カウンタシャフトに連結さ
れたハイブリッド駆動装置において、 前記差動歯車装置とカウンタシャフトは、互いに噛合す
る第1の歯車対により連結され、電動機とカウンタシャ
フトは、互いに噛合する第2の歯車対により連結され、
カウンタシャフトとディファレンシャル装置は、互いに
噛合する第3の歯車対により連結されたことを特徴とす
るハイブリッド駆動装置。 - 【請求項4】 前記第1〜第3の歯車対は、カウンタシ
ャフトの軸線方向での異なる位置にそれぞれ配置された
2ずつの歯車で構成される、請求項1、2又は3記載の
ハイブリッド駆動装置。 - 【請求項5】 前記第2及び第3の歯車対は、カウンタ
シャフト上の共通の1つの歯車にそれぞれ異なる軸線方
向位置で噛合する電動機側の歯車とディファレンシャル
装置側の歯車からなる3つの歯車で構成される、請求項
1、2又は3記載のハイブリッド駆動装置。
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