JP2002316541A - ハイブリッド自動車のパワーユニット - Google Patents

ハイブリッド自動車のパワーユニット

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Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジンからの振動伝達を効果的に低減し、振
動の連成による新たな振動の発生を防止できるハイブリ
ッド自動車のパワーユニットを提供する。 【解決手段】内燃機関２と、該内燃機関に連結され、前
記内燃機関により駆動される発電部と発電部で発電され
た電気により駆動される電動部とを備えた駆動力伝達機
構２０と、を含んで構成されるハイブリッド自動車のパ
ワーユニット１１において、前記駆動力伝達機構の重心
Ｇｔが内燃機関のクランク軸６より上方に位置するよう
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハイブリッド自動
車のパワーユニットに関し、特に内燃機関（エンジン）
からの振動伝達を低減する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、エンジンをエンジンルーム内
で走行方向に対して横置きするような前輪駆動タイプの
自動車においては、エンジンのロール慣性主軸上に配置
したマウントによってパワーユニットを弾性支持するこ
とで、エンジンのトルク変動により発生するエンジンの
ロール振動の車両への伝達を低減するものが知られてい
る（特開平８−３３２８５８号公報等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にエンジンを横置きする場合、車両上方から見ると、図
１８に示すように、駆動力伝達機構であるトランスミッ
ション２３は車両後側に重量物であるデファレンシャル
装置２５を有するため、その重心Ｇｔがエンジン２２の
重心Ｇｅよりも後方側にずれ、パワーユニットのロール
慣性主軸２４はクランク軸２６に対してトランスミッシ
ョン２３側が後方へずれたものになる。
【０００４】また、車両２１の前方から見ると、図１９
に示すように、エンジン２２の重心Ｇｅよりもトランス
ミッション２３の重心位置Ｇｔが低いため、ロール慣性
主軸２４はクランク軸２６に対してトランスミッション
２３側が下方にずれたものになる。このため、ロール慣
性主軸２４とトルク変動の入力軸となるクランク軸２６
とが平行とならず、振動が連成してロール振動以外にも
振動が発生してしまう。
【０００５】また、ロール慣性主軸上にマウント２７、
２８を配置するためには、トランスミッション２３側の
位置をかなり低くしなければならないが、図１９に示す
ように、通常この位置には車両メンバー２９があるた
め、実際には、該車両メンバー２９の上方にマウント２
７を配置せざるを得ない。このため、エンジン２のロー
ル振動の車体への伝達を十分に低減することができなか
った。
【０００６】本発明は、上記従来の問題に鑑みなされた
ものであって、エンジンからの振動伝達を効果的に低減
し、振動の連成による新たな振動の発生を防止できるハ
イブリッド自動車のパワーユニットを提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため、請求項１に係
る発明は、内燃機関と、該内燃機関に連結され、前記内
燃機関により駆動される発電部と発電部で発電された電
気により駆動される電動部とを備えた駆動力伝達機構
と、を含んで構成されるハイブリッド自動車のパワーユ
ニットにおいて、前記駆動力伝達機構の重心が内燃機関
のクランク軸より上方に位置するよう構成したことを特
徴とする。
【０００８】請求項２に係る発明は、前記パワーユニッ
トの慣性主軸が、内燃機関のクランク軸を含む水平面と
略平行となるよう構成されることを特徴とする。請求項
３に係る発明は、前記パワーユニットの慣性主軸が、内
燃機関のクランク軸を含む鉛直面と略平行となるように
構成されることを特徴とする。
【０００９】請求項４に係る発明は、前記パワーユニッ
トは、複数の弾性支持部材を介して車体に支持されるも
のであって、該複数の弾性支持部材のうち少なくとも２
つが、支持するパワーユニットの慣性主軸上に設置され
ることを特徴とする。請求項５に係る発明は、前記慣性
主軸が、パワーユニットのロール慣性主軸であることを
特徴とする。
【００１０】請求項６に係る発明は、前記発電部と電動
部のうち少なくとも一方の重心が、内燃機関のクランク
軸より上方に位置するよう構成されていることを特徴と
する。請求項７に係る発明は、前記発電部と電動部の少
なくとも一方の重心が、内燃機関の重心位置より上方に
位置するよう構成されていることを特徴とする。
【００１１】請求項８に係る発明は、デファレンシャル
装置と前記駆動力伝達機構とが一体的に構成されたパワ
ーユニットであって、前記デファレンシャル装置の重心
と前記発電部と電動部の少なくとも一方の重心とが、内
燃機関のクランク軸に対して、車両前後方向で相異なる
位置にそれぞれ配置されたことを特徴とする。
【００１２】請求項９に係る発明は、バッテリ又は前記
発電部からの電流を交流に変換して前記電動部に供給す
るインバータと前記駆動力伝達機構とが一体的に構成さ
れたパワーユニットであって、前記インバータの重心が
内燃機関のクランク軸より上方に位置するよう構成され
ていることを特徴とする。
【００１３】請求項１０に係る発明は、前記インバータ
の重心と前記発電部と電動部の少なくとも一方の重心と
が、内燃機関のクランク軸に対して、車両前後方向で相
異なる位置にそれぞれ配置されたことを特徴とする。請
求項１１に係る発明は、前記パワーユニットが、内燃機
関の駆動により発電した電力によって駆動する電動部の
みが車軸を駆動するシリーズ型ハイブリッド用のパワー
ユニットであることを特徴とする。
【００１４】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、駆動力伝
達機構の重心を内燃機関のクランク軸より上方に位置す
るよう構成することで、パワーユニットの慣性主軸がク
ランク軸と平行に近くなるので、振動の連成を抑制でき
る。
【００１５】また、慣性主軸の駆動力伝達機構側が引き
上げられるので、駆動力伝達機構側でパワーユニットを
支持する弾性支持部材についても、車体メンバーとの干
渉を回避して慣性主軸上に配置できるので、車体への振
動伝達を大幅に低減できる。請求項２に係る発明によれ
ば、パワーユニットの慣性主軸が内燃機関のクランク軸
を含む水平面と略平行となるよう構成されているので、
振動の連成を抑制できる。
【００１６】請求項３に係る発明によれば、パワーユニ
ットの慣性主軸が内燃機関のクランク軸を含む鉛直面と
略平行となるよう構成することで、振動の連成を抑制で
きる。そして、請求項２に係る発明と合わせて、前記慣
性主軸がクランク軸を含む水平面及び鉛直面と略平行と
なるよう構成すれば、より確実に振動の連成を抑制でき
る。
【００１７】請求項４に係る発明によれば、パワーユニ
ットの慣性主軸上に該パワーユニットを支持する弾性支
持部材を配置することにより、その慣性主軸回りの振動
の車体への伝達を大幅に低減できる。請求項５に係る発
明によれば、パワーユニットのロール慣性主軸上に該パ
ワーユニットを支持する弾性支持部材を配置することに
より、エンジンのトルク変動に伴って発生するロール慣
性主軸回りの振動の車体への伝達を大幅に低減できる。
【００１８】請求項６に係る発明によれば、発電部と電
動部のうち少なくとも一方の重心が、内燃機関のクラン
ク軸より上方に位置するよう構成することで、重量物で
ある発電部（ジェネレータ）、電動部（モータ）、又
は、発電部と電動部の双方の機能を備えた発電電動部
（モータジェネレータ）が内燃機関のクランク軸より上
方に配置され、駆動力伝達機構の重心位置を高くするこ
とができる。これにより、パワーユニットのロール慣性
主軸がクランク軸を含む水平面に対して平行に近くな
り、振動の連成を抑制できる。
【００１９】請求項７に係る発明によれば、発電部と電
動部の少なくとも一方の重心が、内燃機関の重心位置よ
り上方に位置するよう構成することで、重量物である発
電部（ジェネレータ）、電動部（モータ）、又は、発電
部と電動部の双方の機能を備えた発電電動部（モータジ
ェネレータ）が内燃機関の重心より上方に配置され、駆
動力伝達機構の重心位置を高くすることができる。これ
により、パワーユニットのロール慣性主軸がクランク軸
を含む水平面に対して平行に近くなり、振動の連成を抑
制できる。
【００２０】請求項８に係る発明によれば、デファレン
シャル装置と前記駆動力伝達機構とが一体的に構成され
た、すなわち、デファレンシャル装置が駆動力伝達機構
内に設置され、又は駆動力伝達機構に一体的に支持され
たパワーユニットにあっては、重量物であるデファレン
シャル装置の重心と、同じく重量物である発電部と電動
部の少なくとも一方の重心とが、内燃機関のクランク軸
に対して、車両前後方向で相異なる位置にそれぞれと配
置することで、デファレンシャル装置による駆動力伝達
機構の重心の車両前後方向のずれを抑えるので、パワー
ユニットのロール慣性主軸がクランク軸を含む鉛直面に
対して平行に近くなり、振動の連成を抑制できる。
【００２１】請求項９に係る発明によれば、インバータ
と駆動力伝達機構とが一体的に構成された、すなわち、
インバータが駆動力伝達機構内に設置され、又は駆動力
伝達機構に一体的に支持されたパワーユニットにあって
は、重量物であるインバータの重心が内燃機関のクラン
ク軸より上方に位置するよう構成することで、駆動力伝
達機構の重心位置を高くすることができる。これによ
り、パワーユニットのロール慣性主軸がクランク軸を含
む水平面に対して平行に近くなり、振動の連成を抑制で
きる。
【００２２】請求項１０に係る発明によれば、インバー
タと駆動力伝達機構とが一体的の構成されたパワーユニ
ットにあっては、重量物であるインバータの重心と、同
じく重量物である発電部と電動部の少なくとも一方の重
心とが、内燃機関のクランク軸に対して、車両前後方向
で相異なる位置にそれぞれと配置することで、駆動力伝
達機構の重心の車両前後方向のずれを抑え、パワーユニ
ットのロール慣性主軸がクランク軸を含む鉛直面に対し
て平行に近くなり、振動の連成を抑制できる。
【００２３】請求項１１に係る発明によれば、シリーズ
型のハイブリッドパワーユニットでは、電動部がエンジ
ンのクランク軸及び発電部と機械的に結合されていない
ため、電動部の設置位置の自由度が高い。従って、モー
タの設置位置を適宜設定することでパワーユニットの慣
性主軸を、クランク軸に対して容易に平行とすることが
できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図１は、本発明の第1実施形態の全体
構成を示すシステムである。図に示すように、本実施形
態では、エンジン２及びモータジェネレータ１０の双方
が車軸を駆動するパラレル型のハイブリッドを採用して
いる。
【００２５】図２、３は、エンジン２と駆動伝達機構で
あるトランスミッション２０とが結合して構成される本
実施形態に係るパワーユニット１１を示す。トランスミ
ッション２０は、ベルト式の無段変速機（ＣＶＴ）１２
と、前記エンジン２により駆動されて発電する発電部
（ジェネレータ）及び発電部で発電された電力により駆
動される電動部（モータ）の両方の機能を備えたモータ
ジェネレータ１０と、を含んで構成されている。
【００２６】前記モータジェネレータ１０は、図４に示
すように、ギヤ１４を介してトランスミッション２０の
入力軸１３と連結されており、入力軸１３はクラッチ１
５を介してエンジン２のクランク軸６と結合されてい
る。以上のように構成されたパワーユニット１１を自動
車１のエンジンルーム１２内に横置きに搭載した状態を
図５、６に示す。
【００２７】図に示すように、パワーユニット１１は、
ロール慣性主軸４上に配置したエンジンマウント７、８
により弾性支持されており、また、車両前後方向にもパ
ワーユニット１１を支持する部材１４、１５が設けられ
ている。ここで、動作を説明すると、クラッチ１５が繋
がりエンジン２が車軸２１を駆動すると、モータジェネ
レータ１０も回転して発電し、発電された電力は、車体
に設置されたインバータ１８を介してバッテリ１９に蓄
えられる。
【００２８】バッテリ１８に蓄えられた電力は、インバ
ータ１８を介してモータジェネレータ１０に供給されて
モータジェネレータ１０を駆動し、エンジン２による駆
動力にモータジェネレータ１０による駆動力を加えるこ
とができ、駆動力を増加させることができる。また、ク
ラッチ１５を切ることで、エンジン２の駆動力を使用せ
ず、モータジェネレータ１０の駆動力のみで走行するこ
ともできる。
【００２９】ここで、図２、３に示すように、本実施形
態におけるパワーユニット１１は、モータジェネレータ
１０がトランスミッション２０の上部で、かつ、車両前
側となるように配置されている。このように、重量物で
あるモータジェネレータ１０を上部に配置することで、
トランスミッション１０の重心Ｇｔをクランク軸６より
上方に引き上げる（高くする）ことができる。
【００３０】また、モータジェネレータ１０を車両前側
に配置することで、通常、トランスミッション２０の車
両後側に配置されるデファレンシャル装置５によるトラ
ンスミッション２０の重心Ｇｅの後方へのずれを修正
し、クランク軸６に近い位置とすることができる。この
ため、エンジン２とトランスミッション２０とを合わせ
たパワーユニット１１の慣性主軸４は、従来（図１７、
１８）に比べて、上下方向では、トランスミッション２
０側が上方へ引き上げられ、また、前後方向では、クラ
ンク軸６とほぼ一致させることができ、クランク軸６に
対してより平行に近くすることができる。
【００３１】すなわち、ロール振動の入力となるエンジ
ン２のトルク変動入力軸であるクランク軸６と、パワー
ユニット１１のロール慣性主軸４とが平行に近くなり、
振動が連成してロール方向以外の振動が発生するのを抑
制できる。また、慣性主軸４のトランスミッション２０
側が引き上げられることにより、エンジンルーム１２内
の車体メンバー９との干渉を回避して、エンジンマウン
ト７を慣性主軸上の配置することができ、ロール振動の
車体１７への伝達を大幅に低減できる。
【００３２】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。図７は、本発明の第２実施形態に係るハイブリッ
ド自動車の構成を示すシステム図である。図に示すよう
に、本実施形態では、モータ２３の駆動力のみが車軸を
駆動するシリーズ型のハイブリッドを採用している。図
８、９は、本実施形態に係るパワーユニット１１'を示
す。
【００３３】本実施形態におけるトランスミッション２
０'は、ジェネレータ２２とモータ２３を含んで構成さ
れており、ジェネレータ２２は、図１０に示すように、
エンジン２のクランク軸６に直接結合されている。上記
パワーユニット１１'を自動車１のエンジンルーム１２
内に横置きに搭載した状態を図１１、１２に示す。
【００３４】前記第１実施形態と同様に、パワーユニッ
ト１１'は、ロール慣性主軸４'上に配置したエンジンマ
ウント７、８により弾性支持されており、また、車両前
後方向にもパワーユニット１１を支持する部材１４、１
５が設けられている。ここで、動作を説明すると、ジェ
ネレータ２２は、エンジン２により駆動されて発電す
る。発電された電力は、車体１７に取り付けられたイン
バータ１８を介してバッテリ１９に蓄えられた後、又
は、直接インバータ１８を介してモータ２３へ供給され
る。モータ２３は電力の供給を受けて駆動力を発生し、
減速ギヤ２４、デファレンシャル５を介して車軸２１を
駆動する。
【００３５】このようにモータ２３はエンジン２のクラ
ンク軸６とは機械的に結合されていないため、モータ２
３の設置位置の自由度が高く、より高い位置に設置する
ことが可能である。また、本実施形態のようなシリーズ
型ハイブリッドにおいては、モータ２３のみで車軸２１
を駆動するため、モータの出力が大きく、重量も重くな
り、モータ２３の設置位置がトランスミッション２０'
の重心位置Ｇｔ'に与える影響も大きい。
【００３６】そこで、本実施形態におけるパワーユニッ
ト１１'は、図８、９に示すように、モータ２３を、ト
ランスミッション２０'の上部、すなわち、モータ２３
の重心がクランク軸６よりも上方、好ましくは、エンジ
ン２の重心Ｇｅよりも上方に位置するように配置してい
る。このように、モータ２３をトランスミッション２
０'の上部に配置することで、トランスミッション２０'
の重心Ｇｔ'を上方に引き上げて（高くして）、ほぼエ
ンジン２の重心Ｇｔ'と同じ高さとすることができる。
【００３７】このため、エンジン２とトランスミッショ
ン２０'とを合わせたパワーユニット１１‘のロール慣
性主軸４'は、車両前方から見てほぼ水平とすることが
でき、連成による振動が励起され難い。また、エンジン
ルーム１２内の車体メンバー９との干渉を回避し、エン
ジンマウント７、８をエンジン２側、トランスミッショ
ン２０'側共に、ロール慣性主軸４'上に設置することが
でき、車体１７へのロール振動の伝達を大幅に低減でき
る。
【００３８】なお、本実施形態では、モータ２３を車両
後側に配置しているが、図１３に示すように、モータ２
３をトランスミッション２０'の上部で、かつ、車両前
側に配置するようにしてもよい（第３実施形態）。この
ようにすれば、トランスミッションの重心Ｇt'を上方に
引き上げることに加えて、車両後側に配置されるデファ
レンシャル５によるトランスミッション２０'の重心Ｇ
ｔ'の後方へのずれを、モータ２３により前方へと修正
できる。
【００３９】このため、パワーユニット１１'のロール
慣性主軸４'を、車両上下方向、前後方向共に、クラン
ク軸６により平行に近づけることができる。次に、本発
明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、前
記第２実施形態に対して、インバータ１８を車体１７で
はなく、トランスミッション２０''に一体的に取り付け
たものである。
【００４０】図１４、１５に本実施形態に係るパワーユ
ニット１１''を示す。図に示すように、インバータ１８
は、クランク軸１６に対して、モータ２３の設置位置と
反対側の車両前側で、かつ、その重心がクランク軸１６
よりも高く位置するように取り付けられている。インバ
ータ１８は重量物であるため、このように設置すること
でトランスミッション２０''の重心Ｇｔ''を上方へ引き
上げると共に、車両後側に配置されるモータ２３やデフ
ァレンシャル５による重心Ｇｔ''の後方へのずれを前方
へと修正し、図１６、１７に示すように、パワーユニッ
ト１１''のロール慣性主軸４''を、車両上下方向、前後
方向共に、クランク軸１６とほぼ平行にすることができ
る。
【００４１】また、エンジンマウント７、８も、エンジ
ン２側、トランスミッション２０''側共にパワーユニッ
ト１１''のロール慣性主軸４''上に容易に設置すること
ができる。この結果、振動が連成してロール方向以外の
振動の励起を効果的に防止でき、ロール振動の車体１７
への伝達も大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のシステム図。
【図２】同じく第１実施形態に係るパワーユニットの斜
視図。
【図３】同じく第１実施形態に係るパワーユニットを示
す図。
【図４】同じく第１実施形態に係るパワーユニットの構
造図。
【図５】同じく第１実施形態に係るパワーユニットの車
両搭載上面図。
【図６】同じく第１実施形態に係るパワーユニットの車
両搭載正面図。
【図７】本発明の第２実施形態のシステム図。
【図８】同じく第２実施形態に係るパワーユニットの斜
視図。
【図９】同じく第２実施形態に係るパワーユニットを示
す図。
【図１０】同じく第２実施形態に係るパワーユニットの
構造図。
【図１１】同じく第２実施形態に係るパワーユニットの
車両搭載上面図。
【図１２】同じく第２実施形態に係るパワーユニットの
車両搭載正面図。
【図１３】本発明の第３実施形態に係るパワーユニット
を示す図。
【図１４】本発明の第４実施形態に係るパワーユニット
の斜視図。
【図１５】同じく第４実施形態に係るパワーユニットを
示す図。
【図１６】同じく第４実施形態に係るパワーユニットの
車両搭載上面図。
【図１７】同じく第４実施形態に係るパワーユニットの
車両搭載正面図。
【図１８】従来のパワーユニットの車両搭載上面図。
【図１９】従来のパワーユニットの車両搭載正面図。
【符号の説明】
２ エンジン １０ モータジェネレータ １１、１１'、１１'' パワーユニット １８ インバータ １９ バッテリ ２０、２０'、２０'' トランスミッション ２２ ジェネレータ ２３ モータ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関と、 該内燃機関に連結され、内燃機関により駆動される発電
    部と発電部で発電された電気により駆動される電動部と
    を備えた駆動力伝達機構と、 を含んで構成されるハイブリッド自動車のパワーユニッ
    トにおいて、 前記駆動力伝達機構の重心が内燃機関のクランク軸より
    上方に位置するよう構成したことを特徴とするハイブリ
    ッド自動車のパワーユニット。
  2. 【請求項２】前記パワーユニットの慣性主軸が、内燃機
    関のクランク軸を含む水平面と略平行となるよう構成さ
    れることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド自動
    車のパワーユニット。
  3. 【請求項３】前記パワーユニットの慣性主軸が、内燃機
    関のクランク軸を含む鉛直面と略平行となるように構成
    されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のハ
    イブリッド自動車のパワーユニット。
  4. 【請求項４】前記パワーユニットは、複数の弾性支持部
    材を介して車体に支持されるものであって、該複数の弾
    性支持部材のうち少なくとも２つが、支持するパワーユ
    ニットの慣性主軸上に設置されることを特徴とする請求
    項１〜請求項３のいずれか１つに記載のハイブリッド自
    動車のパワーユニット。
  5. 【請求項５】前記慣性主軸が、パワーユニットのロール
    慣性主軸であることを特徴とする請求項４記載のハイブ
    リッド自動車のパワーユニット。
  6. 【請求項６】前記発電部と電動部のうち少なくとも一方
    の重心が、内燃機関のクランク軸より上方に位置するよ
    う構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５
    のいずれか1つに記載のハイブリッド自動車のパワーユ
    ニット。
  7. 【請求項７】前記発電部と電動部の少なくとも一方の重
    心が、内燃機関の重心位置より上方に位置するよう構成
    されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいず
    れか１つに記載のハイブリッド自動車のパワーユニッ
    ト。
  8. 【請求項８】デファレンシャル装置と前記駆動力伝達機
    構とが一体的に構成されたパワーユニットであって、 前記デファレンシャル装置の重心と前記発電部と電動部
    の少なくとも一方の重心とが、内燃機関のクランク軸に
    対して、車両前後方向で相異なる位置にそれぞれ配置さ
    れたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１
    つに記載のハイブリッド自動車のパワーユニット。
  9. 【請求項９】バッテリ又は前記発電部からの電流を交流
    に変換して前記電動部に供給するインバータと前記駆動
    力伝達機構とが一体的に構成されたパワーユニットであ
    って、前記インバータの重心が内燃機関のクランク軸よ
    り上方に位置するよう構成されていることを特徴とする
    請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載のハイブリッ
    ド自動車のパワーユニット。
  10. 【請求項１０】前記インバータの重心と前記発電部と電
    動部の少なくとも一方の重心とが、内燃機関のクランク
    軸に対して、車両前後方向で相異なる位置にそれぞれ配
    置されたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれ
    か１つに記載のハイブリッド自動車のパワーユニット。
  11. 【請求項１１】前記パワーユニットが、内燃機関の駆動
    により発電した電力によって駆動する電動部のみが車軸
    を駆動するシリーズ型ハイブリッド用のパワーユニット
    であることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれ
    か１つに記載のハイブリッド自動車のパワーユニット。
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