JP2005014831A - ハイブリッド車の駆動装置 - Google Patents
ハイブリッド車の駆動装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005014831A JP2005014831A JP2003185245A JP2003185245A JP2005014831A JP 2005014831 A JP2005014831 A JP 2005014831A JP 2003185245 A JP2003185245 A JP 2003185245A JP 2003185245 A JP2003185245 A JP 2003185245A JP 2005014831 A JP2005014831 A JP 2005014831A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- driving force
- generator
- force source
- gear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
Landscapes
- Arrangement Of Transmissions (AREA)
- Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Retarders (AREA)
- Structure Of Transmissions (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
【課題】ハイブリッド駆動装置の設置スペースを最小限に抑える。
【解決手段】エンジン１の動力が、動力分配機構５０を経由して第１モータ・ジェネレータ８および後輪５に分配され、第２モータ・ジェネレータ９の動力が、前輪４に伝達されるように構成されており、エンジン１および第２モータ・ジェネレータ９および第１モータ・ジェネレータ８の回転軸線４０が、同軸状に配置されており、第２モータ・ジェネレータ９から後輪５に至る動力伝達経路に動力配分機構５１が設けられている。
【選択図】 図１
【解決手段】エンジン１の動力が、動力分配機構５０を経由して第１モータ・ジェネレータ８および後輪５に分配され、第２モータ・ジェネレータ９の動力が、前輪４に伝達されるように構成されており、エンジン１および第２モータ・ジェネレータ９および第１モータ・ジェネレータ８の回転軸線４０が、同軸状に配置されており、第２モータ・ジェネレータ９から後輪５に至る動力伝達経路に動力配分機構５１が設けられている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数種類の駆動力源を備えたハイブリッド車の駆動装置に関するものであり、特に車両の前後輪すべてを駆動するハイブリッド駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ハイブリッド車は内燃機関に加えて電動機やモータ・ジェネレータを駆動力源として備えた車両であって、内燃機関をできるだけ効率の良い状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を電動機もしくはモータ・ジェネレータで補い、さらには減速時にエネルギの回生をおこなうことにより、内燃機関による排ガスを低減し、同時に燃費の向上を図るように構成された車両である。このハイブリッド駆動装置を四輪駆動車に適用した例が特許文献１に記載されている。
【０００３】
ハイブリッド駆動装置を四輪駆動車に適用する場合、いくつかの方法があるが、特許文献１に記載されている装置は原動機のクランクシャフトに接続されたプラネタリギヤのサンギヤに第１のモータが接続され、そのプラネタリギヤのリングギヤに接続されたチェーンベルトによって前輪が駆動される。後輪は後輪用のディファレンシャルギヤボックス内に組み込まれた第２のモータによって駆動されるように構成されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載されている装置は内燃機関をできるだけ効率の良い回転数で運転させるために、変速比を１未満のいわゆるオーバードライブ状態とすることが可能な複数の遊星歯車を用いた動力分割手段を有している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１７５２０３号公報（段落（０１４３）、図１８）
【特許文献２】
特開２０００−１６１０１号公報（請求項１、段落（００２２および００２３）、図１８）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された装置では、原動機および後輪駆動用モータとの回転軸線が平行となるように配置されているので、半径方向すなわち、回転軸線に直交する方向で原動機と後輪駆動用モータの配置スペースが大きくなり、結果的に全体として大型化するという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、第１の駆動力源および第２の駆動力源の回転軸線を中心とする半径方向の設置スペースの小型化を図ったハイブリッド駆動装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、原動機と他の原動機との配置を同軸状になるように構成したものである。すなわち、請求項１の発明は、第１の駆動力源の動力が、動力分配装置を経由して回転装置および一方の車輪に分配されるように構成され、第２の駆動力源の動力が、他方の車輪に伝達されるように構成され、前記第１の駆動力源の動力伝達系統と、前記第２の駆動力源の動力伝達系統との間における動力伝達が遮断される構成のハイブリッド車の駆動装置において、第１の駆動力源および第２の駆動力源および回転装置の回転軸線が、同軸状に配置されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【０００９】
したがって請求項１の発明では、回転軸線に直交する方向で、第１の駆動力源および第２の駆動力源の配置領域が狭められる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、第２の駆動力源から他方の車輪に至る動力伝達経路に変速機が設けられており、前記第１の駆動力源の動力を他方の車輪に伝達し、かつ、第２の駆動力源の動力を一方の車輪に伝達することにより、一方の車輪と他方の車輪とに生じる駆動力の配分を制御する機能を有する動力配分機構が配置されており、前記動力配分機構は、前記回転軸線に直交する方向の平面内で、変速機の設置領域内と重なって設置されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置である。
【００１１】
したがって請求項２の発明では、請求項１の発明と同じ作用が得られる他に、回転軸線に直交する方向で変速機の配置領域内に駆動力分配機構が配置される。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記動力分配装置は、大ピニオンギヤと、その大ピニオンギヤよりも歯数の少ない小ピニオンギヤとを同軸上に一体に連結したステップドピニオンを有し、小ピニオンギヤおよび大ピニオンギヤを保持するキャリヤと、大ピニオンギヤにかみ合う第１のサンギヤと、小ピニオンギヤにかみ合う第２のサンギヤと、大ピニオンギヤにかみ合うリングギヤとが設けられており、前記第１のサンギヤには前記回転装置が連結され、キャリヤには前記第１の駆動力源が接続され、リングギヤには出力軸を経由して車輪が連結され、第２のサンギヤの回転を阻止することで、第１の駆動力源の回転速度よりも出力軸の回転速度の方が高速となるオーバードライブ状態を設定するブレーキが設けられていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置である。
【００１３】
したがって請求項３の発明では、請求項２の発明と同じ作用が得られる他に、第２のサンギヤの回転が阻止されると、出力軸の回転数が第１の駆動力源の回転数よりも高い、いわゆるオーバードライブ状態に設定される。また、ブレーキ解放時には、小ピニオンギヤおよび第２のサンギヤは空転する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１はこの発明の対象とする車両、具体的には四輪駆動車のパワートレーンの実施例を示す図である。本実施例は、エンジン１と、にモータ・ジェネレータ（以下、仮に第１モータ・ジェネレータもしくはＭＧ１と記す）８と、これらエンジン１の動力を第１モータ・ジェネレータ８および後輪５に分配する遊星歯車機構５０と、第２モータ・ジェネレータ９とで構成されている。まず、エンジン１の後方に第１モータ・ジェネレータ８が配置され、第１モータ・ジェネレータ８の後方に遊星歯車機構５０が配置され、さらに遊星歯車機構５０の後方に第２モータジェネレータ９が配置されている。また、第２モータ・ジェネレータ９のさらに後方にはチェーン駆動装置１０が配置されている。ここで、「後方」とは、車両の前後方向における後方という意味である。
【００１５】
エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、着火時期（自己着火時点を含む）などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。そのエンジン１の制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ、図示せず）によっておこなうように構成されている。
【００１６】
また、第１モータ・ジェネレータ８は、例えば同期電動機を用いることが可能であり、この第１モータ・ジェネレータ８は、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成されている。さらに第１モータ・ジェネレータ８にはインバータ（図示せず）を介してバッテリーなどの蓄電装置（図示せず）に電気的に接続されている。そして、前記インバータを制御することにより、第１モータ・ジェネレータ８の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。なお、第１モータジェネレータ８のステータ１００はケーシング１５０に固定されており、回転しないようになっている。
【００１７】
さらに、遊星歯車機構５０は、外歯歯車であるサンギヤ１２と、そのサンギヤ１２に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１１と、これらサンギヤ１２とリングギヤ１１とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ１３とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。前記エンジン１の出力軸２３が第１の回転要素であるキャリヤ１３に連結されている。言い換えれば、キャリヤ１３が入力要素となっている。
【００１８】
これに対して第２の回転要素であるサンギヤ１２に、第１モータ・ジェネレータ８のロータ１０１が連結されている。したがってサンギヤ１２がエンジン１に対する反力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ１１が出力軸７に対する出力要素となっている。そして、そのリングギヤ１１が出力軸７に連結されている。出力軸７にはリヤディファレンシャル３、およびリヤドライブシャフト２４を経由して後輪５が連結されている。
【００１９】
第２モータ・ジェネレータ９のロータ１０３は出力軸３３を経由してチェーン駆動装置１０に連結されている。チェーン駆動装置１０は二つのスプロケット２６、２７とチェーン２８より構成され、そのうち一方のスプロケット２６には出力軸３３が連結され、出力軸２３，３３と平行にプロペラシャフト６が設けられている。チェーン駆動装置１０を構成する他方のスプロケット２７にはプロペラシャフト６が接続され、その二つのスプロケット２６，２７にチェーンが巻きかけれられている。プロペラシャフト６のスプロケット２７が連結されていない方の端にはフロントディファレンシャル２が連結され、フロントディファレンシャル２にはフロントドライブシャフト２５を経由して前輪４が連結されている。
【００２０】
さらにこの第２モータ・ジェネレータ９は、インバータ（図示せず）を経由してバッテリー（図示せず）に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＭＧ２−ＥＣＵ、図示せず）によってインバータを制御することにより、第２モータ・ジェネレータ９の力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、第２モータ・ジェネレータ９のステータ１０２はケーシング１５０に固定されており、ステータ１０２は回転しないようになっている。また、第２モータ・ジェネレータ９の出力軸３３は中空軸となっており、その出力軸３３の内部に出力軸７が設けられており、出力軸３３と出力軸７は相対回転が可能なように構成されている。
【００２１】
また、図１に示す四輪駆動車においては、前輪４のみにトルクを伝達する前輪駆動モード、後輪５のみにトルクを伝達する後輪駆動モード、前輪４および後輪５にトルクを伝達する四輪駆動モードを選択的に切替が可能である。
【００２２】
そして、エンジン１から出力されたトルクが遊星歯車機構５０を経由して第１モータ・ジェネレータ８へトルクが伝達され、第１モータ・ジェネレータ８により反力が生じるとともに、エンジントルクが出力軸７、リアディファレンシャル３を経て、後輪５を駆動する。また、第２のモータ・ジェネレータ９から出力されたトルクは、チェーン駆動装置１０を経て、プロペラシャフト６に伝達され、フロントディファレンシャル２を経て、前輪４を駆動する。そして車両の惰力走行時には車両の運動エネルギーを前輪から第２モータ・ジェネレータ９へ伝達して回生することができ、また、後輪からも第１モータ・ジェネレータ８へ伝達して回生することができる。
【００２３】
エンジンの最適燃費運転はリングギヤ１１の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１モータ・ジェネレータ８の回転数を高低に変化させることにより、エンジン１の回転数を連続的に（無段階に）変化させることでおこなわれる。すなわち、エンジン１の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する無段変速制御を、第１モータ・ジェネレータ８および遊星歯車機構５０を制御することによっておこなうことができる。なお、このように遊星歯車機構５０を用いて動力を分割する方式のハイブリッド駆動装置は機械分配式ハイブリッド駆動装置と呼ばれる。
【００２４】
図１の実施例においては、エンジン１の出力軸２３と第２モータ・ジェネレータ９の出力軸３３と第１モータ・ジェネレータ８のロータ１０１とが同一の回転軸線４０を中心として回転するレイアウトになっている。なお、回転軸線４０は車両の前後方向に伸ばされている。車両の横方向（幅方向）の断面図である図２に示すように、車両のフロア３０のトンネル部３１の下方に、第２モータ・ジェネレータ９とプロペラシャフト６とが配置される。なお、トンネル部３１は、フロア３０において車両の幅方向の中央を上方に湾曲するように突出させた部位のことである。トンネル部３１は車両の前後方向に伸ばされている。
【００２５】
そのため、回転軸線４０を中心とする回転半径方向、つまり車両の幅方向において、各要素の設置スペースの拡大を抑制することができる。また、回転半径方向での設置スペースが節約できるので、第２モータ・ジェネレータ９を大型化して、第２モータ・ジェネレータ９の出力を高められる。したがって、車両の動力性能を向上させることができる。なお、図２においては便宜上ケーシング１５０を省略している。
【００２６】
また、エンジン１の動力伝達系と第２モータ・ジェネレータ９の動力伝達系とが独立しているために、機械式トランスファなどの装置を用いずに前後輪に対する出力トルクの配分を変化させることができる。そのため、装置全体としての構成が簡略化され、低コスト化を図ることができる。さらに、第２モータ・ジェネレータ９は前輪４と接続されているので、減速時には後輪５に加えて前輪４からも第２モータ・ジェネレータ９によってブレーキ回生をおこなうことができる。そのため、回生されるエネルギーが増加し、燃費を向上させることができる。
【００２７】
さらに、前輪４、後輪５の駆動は、プロペラシャフト６や出力軸７を使用しておこなわれる。そのため、ドライブシャフト２４に第２モータ・ジェネレータ９を配置したり、リアディファレンシャル３内に第２モータ・ジェネレータ９を配置したりすることがない。そのため、ディファレンシャル２，３、ドライブシャフト２４，２５等は既存のものを流用することができる。
【００２８】
つぎに、この発明の対象となる四輪駆動車のパワートレーンの他の実施例を以下に説明する。図３は、この他の実施例の構成を示す具体例であり、動力分配装置を二組の遊星歯車機構で組み合わせて構成した例である。なお、図３の実施例において図１の構成と同じ構成については図１と同じ符号を付してある。また、図３の実施例において図１の構成と同じ構成部分は同じ作用・効果を有する。
【００２９】
出力軸７はリアディファレンシャル３、およびリアドライブシャフト２４を経由して後輪５に連結されるとともに、出力軸７は機構部５１を経由して第２モータ・ジェネレータ９と連結されている。また、機構部５１はチェーン駆動装置１０、さらにフロントディファレンシャル２、およびフロントドライブシャフト２５を経由して前輪４に連結されている。
【００３０】
機構部５１は遊星歯車機構５５とクラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１を有している。遊星歯車機構５５は、外歯歯車であるサンギヤ２２と、そのサンギヤ２２に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ２１と、これらサンギヤ２２とリングギヤ２１とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ２０とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。
【００３１】
また、クラッチＣ２により、キャリヤ２０と第２モータ・ジェネレータ９のロータ１０３とが選択的に連結され、クラッチＣ１により出力軸７とキャリヤ２０とが選択的に連結されている。また、遊星歯車機構５５のサンギヤ２２には第２モータ・ジェネレータ９のロータ１０３が接続され、ブレーキＢ１により、リングギヤ２１の回転が選択的に阻止される。なお、第２モータ・ジェネレータ９のステータ１０２はケーシング１５０に固定されている。
【００３２】
また、チェーン駆動装置１０は二つのスプロケット２６，２７とチェーン２８より構成され、二つのスプロケットの２６，２７のうち、一方のスプロケット２６には遊星歯車機構５５のキャリヤ２０が連結されている。
【００３３】
シングルピニオン型の第１遊星歯車機構５４におけるキャリヤ１６には、エンジン１からの出力軸２３が連結されている。その第１遊星歯車機構５４におけるサンギヤ１５に前述した第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）８のロータ１０１が連結され、そのサンギヤ１５と同心円上に配置されている内歯歯車であるリングギヤ１９が出力軸７に連結されている。そして、これらサンギヤ１５とリングギヤ１９とに噛み合っている大ピニオンギヤ１８が、その中心軸線を中心に自転し、キャリヤ１６の自転によって公転するようにキャリヤ１６によって保持されている。
【００３４】
その大ピニオンギヤ１８は、いわゆるステップドピニオンギヤとして構成されている。すなわち、大ピニオンギヤ１８より小径の小ピニオンギヤ１７が、同一軸線上に並べて一体化されている。その小ピニオンギヤ１７が、前記第１遊星歯車機構５４におけるサンギヤ１５より大径の第２のサンギヤ１４に噛み合っている。すなわち第２のサンギヤ１４と、大小のピニオンギヤ１８，１７（すなわちステップドピニオンギヤ）と、これを保持しているキャリヤ１６と、前記リングギヤ１９とによって第２の遊星歯車機構５３が構成されている。したがって第１の遊星歯車機構５４におけるサンギヤ１５が第２の遊星歯車機構５３におけるサンギヤ１４より小径であり、かつリングギヤ１９を共用しているので、第１の遊星歯車機構５４におけるギヤ比（サンギヤとリングギヤとの歯数の比）ρ１ が、第２の遊星歯車機構５３のギヤ比ρ２ より小さくなっている。
【００３５】
そして、上記の第２のサンギヤ１４の回転を選択的に阻止するブレーキ（ＢＫ）Ｂ２が設けられている。このブレーキＢ２がこの発明のオーバードライブ機構に相当しており、湿式の多板ブレーキやバンドブレーキなどによって構成されている。したがって各サンギヤ１４，１５、キャリヤ１６、リングギヤ１９の合計四つの独立した回転要素を備えており、これらの回転要素が上述したように、エンジン１および第１モータ・ジェネレータ８ならびに出力軸７、ブレーキＢ２にそれぞれ接続されている。なお、図３の四輪駆動車においても、前輪駆動モード、後輪駆動モード、四輪駆動モードを選択可能である。
【００３６】
エンジントルクを出力軸７に伝達する場合において、図３に示す動力分配装置５２によれば、無段変速状態とオーバードライブ状態とを設定することができる。図４は、動力分配装置５２についての共線図であって、縦軸に付してある参照数字は、図３に記載してある部材に付してある符号であり、また「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ８、「ＭＧ２」は第２モータ・ジェネレータ９、「Ｅ／Ｇ」はエンジン１、「ＢＫ」はブレーキＢ２、「出力」はクラッチＣ１とＣ２が係合されている場合の出力軸７をそれぞれ示す。
【００３７】
無段変速状態は上記のブレーキＢ２を解放した状態で、第１モータ・ジェネレータ８の回転数を、例えば図４に矢印で示すように大小に変化させる状態である。すなわち、無段変速状態とは回転装置によりサンギヤ１５の回転数を制御する状態である。したがってエンジン１およびこれが連結されているキャリヤ１６の回転数は、出力軸７およびこれが連結されているリングギヤ１９の回転数より速い状態と遅い状態との範囲で連続的に変化する。この範囲が図４に直線ＡとＡとの間で示してある。
【００３８】
すなわち、無段変速状態では、キャリヤ１６にエンジン１の出力トルクが作用し、サンギヤ１５に第１モータ・ジェネレータ８による反力トルクが作用するので、リングギヤ１９および出力軸７には、エンジン１と同方向に回転させるトルクが作用する。その場合、第１モータ・ジェネレータ８の回転数の変化に応じてエンジン１の回転数が増減するので、第１モータ・ジェネレータ８の回転数に応じてエンジン１の回転数が適宜に制御される。したがってこの無段変速状態では、第１遊星歯車機構５４のみがトルクの分配もしくは伝達に寄与あるいは関与することになる。すなわち、遊星歯車機構５３の小ピニオンギヤ１７はトルク伝達・分配に関与していない。つまり、小ピニオンギヤ１７および第２のサンギヤ１４は空転する。そのため、無段変速状態では回転してトルクを伝達する部材の数およびトルクの伝達部位が大ピニオンギヤ１８のみとなるので、摩擦などによる動力損失が抑制され、ひいては燃費が向上し、また排ガスを削減することができる。
【００３９】
また、前記ブレーキＢ２を係合させて第２のサンギヤ１４の回転を止めると、動力分配装置５２の動作状態は図４に直線Ｂで示す状態となる。すなわち、第１モータ・ジェネレータ８の回転を止めて第１のサンギヤ１５を固定した場合よりもエンジン１の回転数が更に低下した状態に変速比が固定される。換言すれば、オーバードライブ状態に固定される。この状態では、第２のサンギヤ１４に対してブレーキＢ２から反力トルクを与えることになるので、第１モータ・ジェネレータ８はいわゆる空転状態となり、発電機および電動機のいずれとしても機能しない。そのため、第２モータ・ジェネレータ９から第１モータ・ジェネレータ８に電力を供給するなどの必要がないので、動力循環を回避することができる。また、エンジン１を低回転数かつ高負荷側で運転することが可能になり、エンジン１を効率の良い状態で運転することができる。また、エンジンの高速回転が防止されるので、静粛性が向上する。
【００４０】
このような動力循環を回避するオーバードライブ状態に固定する制御を、上記の大ピニオンギヤ１８と小ピニオンギヤ１７とを一体化したステップドピニオンギヤを使用した二組の遊星歯車機構５３，５４によっておこなうので、それらの遊星歯車機構５３，５４で共用できる部品数が多くなることと相まって、動力分配装置５２の構成を簡素化かつ小型化することができる。つまり、本来の動力の分配の機能を第１遊星歯車機構５４が果たし、これに、オーバードライブ状態に固定するための第２の遊星歯車機構５３を追加した構成となっているが、上記のように各ピニオンギヤ１７，１８を同軸上に一体に連結し、また動力の分配のために備えているリングギヤ１９をオーバードライブ状態を設定するためにも使用し、これより大径の回転部材を追加することがない。つまり、オーバードライブ状態を設定するための機構を追加するとしても、装置全体の全長を短くでき、また外径を小さくすることができ、この点でも小型化でき、ひいては低コストの装置とすることができる。
【００４１】
ここで、機構部５１の機能について説明する。ブレーキＢ１を係合させ、かつクラッチＣ２を解放するとともに第２モータ・ジェネレータ９のトルクをサンギヤ２２へ伝達すると、リングギヤ２１が反力要素となり、第２モータ・ジェネレータ９の回転数よりもキャリヤ２０の回転数の方が低速となる。また、ブレーキＢ１を解放し、かつクラッチＣ２を係合すると、第２モータ・ジェネレータ９の出力軸３３とキャリヤ２０とが、一体となって回転する。
【００４２】
一方、動力配分機構であるクラッチＣ１が係合していると、第２モータ・ジェネレータ９のトルクは出力軸７およびプロペラシャフト６に分配される。クラッチＣ１の係合力（トルク容量）が低下すると、後輪５に伝達される動力の分配率が低下し、前輪４に伝達される動力の分配率が高まる。クラッチＣ１が解放された場合では、プロペラシャフト６のみが第２モータ・ジェネレータ９により駆動される。すなわち、前輪４のみが第２モータ・ジェネレータ９によって駆動される。
【００４３】
したがって、クラッチＣ１のトルク容量を変化させることで、第２モータ・ジェネレータ９のトルクを出力軸７へ伝達することができる。つまり、前後輪４，５の駆動力配分をクラッチＣ１のトルク容量を変化させることにより行えることになるので、駆動力配分の自由度を増すことができる。そのため、車速や車両挙動（例えば、発進時、加減速時、旋回時、低摩擦係数路走行時等）に応じた適切な前後輪の駆動力配分を設定することができ、車両の安定した走行状態を実現することができる。つまり、クラッチＣ１のトルク容量を変化させることによりエンジン１の運転状態を変化させずに、車両挙動の変化による後輪の駆動力の不足分を第２モータ・ジェネレータ９から補うことができる。これにより、エンジン１の燃費の最も良い状態での運転を維持しつつ、走行性能を向上させることができる。
【００４４】
また、車両が停止し、かつ、第１モータ・ジェネレータ８でエンジン１を起動する時に、クラッチＣ１とクラッチＣ２を係合するとともに、第１モータ・ジェネレータ８からリングギヤ１９へ加わるトルクに対する反力トルクを第２モータ・ジェネレータ９で発生させることができる。すなわち、第１モータ・ジェネレータ８によるエンジン１起動時のトルクが後輪５に伝達されてしまうことを第２モータ・ジェネレータ９によってうち消すことができる。
【００４５】
また、高速巡航時などのように四輪駆動走行が必要でない場合には、クラッチＣ１を解放し、かつ、ブレーキＢ１を解放することで、小ピニオンギヤ１７および第２のサンギヤ１４は空転し、後輪５にのみトルクを伝達とすることができ、燃費を向上させることができる。
【００４６】
さらに、回転軸線４０に直交する方向の平面内で、クラッチＣ１の設置スペースは、遊星歯車機構５５およびクラッチＣ２の設置スペースと重なっている。したがって、回転軸線４０に直交する方向での設置スペースを節約する事ができる。
【００４７】
ここで、上述した各具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、エンジン１が「第１の駆動力源」に相当し、第２モータ・ジェネレータ９が「第２の駆動力源」に相当する。また、第１モータ・ジェネレータ８が「回転装置」に相当し、遊星歯車機構５０および動力分配装置５２が「動力分配装置」に相当する。また、前輪４が「他方の車輪」に相当し、後輪５が「一方の車輪」に相当する。また遊星歯車機構５５およびブレーキＢ１、クラッチＣ２が「変速機」に相当し、、クラッチＣ１が「動力配分機構」に相当する。
【００４８】
なお、ブレーキＢ１，Ｂ２およびクラッチＣ１，Ｃ２は油圧制御式、電磁制御式のいずれでもよい。また、上記実施例では、エンジン１で後輪５を駆動し、第２モータ・ジェネレータ９で前輪４を駆動したが、エンジン１で前輪４を駆動し、第２モータ・ジェネレータ９で後輪５を駆動するような構成であってもよい。要は、エンジン１が駆動する車輪とは異なる車輪を、第２モータ・ジェネレータ９で駆動するようになっていれば、この発明を適用することができる。ここで「異なる車輪」とは、車両の前後方向における配置位置が異なる車輪を意味する。
【００４９】
また、本発明における「第１の駆動力源」と「第２の駆動力源」とは、駆動力の発生の原理が異なる。本実施例では「第１の駆動力源」は熱エネルギーを運動エネルギーに変換する内燃機関を用い、「第２の駆動力源」は電気エネルギーと運動エネルギーとを相互に変換するモータ・ジェネレータを使用した。なお、「第１の駆動力源」は内燃機関の他に外燃機関等を用いてもよい。要は、「第１の駆動力源」には熱エネルギーを運動エネルギーに変換する装置であればよい。
【００５０】
ここで、この実施例の主要な構成を再度記すと、本実施例は、第１の駆動力源の動力が、動力分配装置を経由して回転装置および一方の車輪に分配されるように構成され、第２の駆動力源の動力が、他方の車輪に伝達されるように構成され、前記第１の駆動力源の動力伝達系統と、前記第２の駆動力源の動力伝達系統との間における動力伝達が遮断される構成のハイブリッド車の駆動装置において、前記第２の駆動力源の動力を前記他方の車輪に伝達する伝達軸を有し、前記伝達軸がフロアのトンネル部の下方に配置されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、回転軸線に直交する方向で、第１の駆動力源および第２の駆動力源の配置領域が狭められる。そのため、回転軸線に直交する方向での各要素の設置スペースを節約することができる。
【００５２】
また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同じ効果が得られる他に、回転軸線に直交する方向で変速機の配置領域内に動力分配機構が配置される。そのため、回転軸線に直交する方向で、各要素の設置スペースが一層狭められる。
【００５３】
さらに、請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同じ効果が得られる他に、第２のサンギヤが固定されることによって、出力軸の回転数が第１の駆動力源の回転数よりも高い、いわゆるオーバードライブ状態に設定される。そのため、車両が高速巡航走行する時などのように第１の駆動力源が高回転で運転する必要が有る場合でも、第１の駆動力源の回転数の上昇を抑えることができ、静粛性を向上させることができる。また、ブレーキ解放時には小ピニオンギヤおよび第２のサンギヤは空転するため、動力伝達効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一例を模式的に示すスケルトン図である。
【図２】この発明の構成例の回転軸線に直角方向の断面図である。
【図３】この発明の他の例を模式的に示すスケルトン図である。
【図４】図３に示す動力分配装置についての共線図である。
【符号の説明】
１…エンジン（第１の駆動力源）、 ８…第１モータ・ジェネレータ（回転装置）、５０…遊星歯車機構（動力分配装置）、 ７…出力軸、 ９…第２モータ・ジェネレータ（第２の駆動力源）、 ５４…第１遊星歯車機構、 １３，１６，２０…キャリヤ、 ２３…出力軸、 １２，１５，２２…サンギヤ、 １１，１９，２１…リングギヤ、 １８…大ピニオンギヤ、 １７…小ピニオンギヤ、１４…第２のサンギヤ、 ５３…第２遊星歯車機構、 Ｂ１，Ｂ２…ブレーキ（オーバードライブ機構）、 １００，１０２…ステータ、 １０３…ロータ、１０…チェーン駆動装置、 ６…プロペラシャフト、 ３３…第２モータ・ジェネレータ出力軸、 １０…チェーン駆動装置、 ５１…機構部、 Ｃ１，Ｃ２…クラッチ、 ３…リヤディファレンシャル、 ５…後輪（一方の車輪）、 ２…フロントディファレンシャル、 ４…前輪（他方の車輪）、 ５５…遊星歯車機構（変速機）、 ４０…回転軸線、 ５２…動力分配装置、 ３０…フロア、３１…トンネル部、 ２４…リヤドライブシャフト、 ２５…フロントドライブシャフト、 ２６，２７…スプロケット、 ２８…チェーン、 １５０…ケーシング。
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数種類の駆動力源を備えたハイブリッド車の駆動装置に関するものであり、特に車両の前後輪すべてを駆動するハイブリッド駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ハイブリッド車は内燃機関に加えて電動機やモータ・ジェネレータを駆動力源として備えた車両であって、内燃機関をできるだけ効率の良い状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキ力の過不足を電動機もしくはモータ・ジェネレータで補い、さらには減速時にエネルギの回生をおこなうことにより、内燃機関による排ガスを低減し、同時に燃費の向上を図るように構成された車両である。このハイブリッド駆動装置を四輪駆動車に適用した例が特許文献１に記載されている。
【０００３】
ハイブリッド駆動装置を四輪駆動車に適用する場合、いくつかの方法があるが、特許文献１に記載されている装置は原動機のクランクシャフトに接続されたプラネタリギヤのサンギヤに第１のモータが接続され、そのプラネタリギヤのリングギヤに接続されたチェーンベルトによって前輪が駆動される。後輪は後輪用のディファレンシャルギヤボックス内に組み込まれた第２のモータによって駆動されるように構成されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載されている装置は内燃機関をできるだけ効率の良い回転数で運転させるために、変速比を１未満のいわゆるオーバードライブ状態とすることが可能な複数の遊星歯車を用いた動力分割手段を有している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１７５２０３号公報（段落（０１４３）、図１８）
【特許文献２】
特開２０００−１６１０１号公報（請求項１、段落（００２２および００２３）、図１８）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された装置では、原動機および後輪駆動用モータとの回転軸線が平行となるように配置されているので、半径方向すなわち、回転軸線に直交する方向で原動機と後輪駆動用モータの配置スペースが大きくなり、結果的に全体として大型化するという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、第１の駆動力源および第２の駆動力源の回転軸線を中心とする半径方向の設置スペースの小型化を図ったハイブリッド駆動装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、原動機と他の原動機との配置を同軸状になるように構成したものである。すなわち、請求項１の発明は、第１の駆動力源の動力が、動力分配装置を経由して回転装置および一方の車輪に分配されるように構成され、第２の駆動力源の動力が、他方の車輪に伝達されるように構成され、前記第１の駆動力源の動力伝達系統と、前記第２の駆動力源の動力伝達系統との間における動力伝達が遮断される構成のハイブリッド車の駆動装置において、第１の駆動力源および第２の駆動力源および回転装置の回転軸線が、同軸状に配置されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。
【０００９】
したがって請求項１の発明では、回転軸線に直交する方向で、第１の駆動力源および第２の駆動力源の配置領域が狭められる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、第２の駆動力源から他方の車輪に至る動力伝達経路に変速機が設けられており、前記第１の駆動力源の動力を他方の車輪に伝達し、かつ、第２の駆動力源の動力を一方の車輪に伝達することにより、一方の車輪と他方の車輪とに生じる駆動力の配分を制御する機能を有する動力配分機構が配置されており、前記動力配分機構は、前記回転軸線に直交する方向の平面内で、変速機の設置領域内と重なって設置されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置である。
【００１１】
したがって請求項２の発明では、請求項１の発明と同じ作用が得られる他に、回転軸線に直交する方向で変速機の配置領域内に駆動力分配機構が配置される。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記動力分配装置は、大ピニオンギヤと、その大ピニオンギヤよりも歯数の少ない小ピニオンギヤとを同軸上に一体に連結したステップドピニオンを有し、小ピニオンギヤおよび大ピニオンギヤを保持するキャリヤと、大ピニオンギヤにかみ合う第１のサンギヤと、小ピニオンギヤにかみ合う第２のサンギヤと、大ピニオンギヤにかみ合うリングギヤとが設けられており、前記第１のサンギヤには前記回転装置が連結され、キャリヤには前記第１の駆動力源が接続され、リングギヤには出力軸を経由して車輪が連結され、第２のサンギヤの回転を阻止することで、第１の駆動力源の回転速度よりも出力軸の回転速度の方が高速となるオーバードライブ状態を設定するブレーキが設けられていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置である。
【００１３】
したがって請求項３の発明では、請求項２の発明と同じ作用が得られる他に、第２のサンギヤの回転が阻止されると、出力軸の回転数が第１の駆動力源の回転数よりも高い、いわゆるオーバードライブ状態に設定される。また、ブレーキ解放時には、小ピニオンギヤおよび第２のサンギヤは空転する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１はこの発明の対象とする車両、具体的には四輪駆動車のパワートレーンの実施例を示す図である。本実施例は、エンジン１と、にモータ・ジェネレータ（以下、仮に第１モータ・ジェネレータもしくはＭＧ１と記す）８と、これらエンジン１の動力を第１モータ・ジェネレータ８および後輪５に分配する遊星歯車機構５０と、第２モータ・ジェネレータ９とで構成されている。まず、エンジン１の後方に第１モータ・ジェネレータ８が配置され、第１モータ・ジェネレータ８の後方に遊星歯車機構５０が配置され、さらに遊星歯車機構５０の後方に第２モータジェネレータ９が配置されている。また、第２モータ・ジェネレータ９のさらに後方にはチェーン駆動装置１０が配置されている。ここで、「後方」とは、車両の前後方向における後方という意味である。
【００１５】
エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置であって、スロットル開度（吸気量）や燃料供給量、着火時期（自己着火時点を含む）などの運転状態を電気的に制御できるように構成されている。そのエンジン１の制御は、例えば、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ、図示せず）によっておこなうように構成されている。
【００１６】
また、第１モータ・ジェネレータ８は、例えば同期電動機を用いることが可能であり、この第１モータ・ジェネレータ８は、電動機としての機能と発電機としての機能とを生じるように構成されている。さらに第１モータ・ジェネレータ８にはインバータ（図示せず）を介してバッテリーなどの蓄電装置（図示せず）に電気的に接続されている。そして、前記インバータを制御することにより、第１モータ・ジェネレータ８の出力トルクあるいは回生トルクを適宜に設定するようになっている。なお、第１モータジェネレータ８のステータ１００はケーシング１５０に固定されており、回転しないようになっている。
【００１７】
さらに、遊星歯車機構５０は、外歯歯車であるサンギヤ１２と、そのサンギヤ１２に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ１１と、これらサンギヤ１２とリングギヤ１１とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ１３とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。前記エンジン１の出力軸２３が第１の回転要素であるキャリヤ１３に連結されている。言い換えれば、キャリヤ１３が入力要素となっている。
【００１８】
これに対して第２の回転要素であるサンギヤ１２に、第１モータ・ジェネレータ８のロータ１０１が連結されている。したがってサンギヤ１２がエンジン１に対する反力要素となっており、また第３の回転要素であるリングギヤ１１が出力軸７に対する出力要素となっている。そして、そのリングギヤ１１が出力軸７に連結されている。出力軸７にはリヤディファレンシャル３、およびリヤドライブシャフト２４を経由して後輪５が連結されている。
【００１９】
第２モータ・ジェネレータ９のロータ１０３は出力軸３３を経由してチェーン駆動装置１０に連結されている。チェーン駆動装置１０は二つのスプロケット２６、２７とチェーン２８より構成され、そのうち一方のスプロケット２６には出力軸３３が連結され、出力軸２３，３３と平行にプロペラシャフト６が設けられている。チェーン駆動装置１０を構成する他方のスプロケット２７にはプロペラシャフト６が接続され、その二つのスプロケット２６，２７にチェーンが巻きかけれられている。プロペラシャフト６のスプロケット２７が連結されていない方の端にはフロントディファレンシャル２が連結され、フロントディファレンシャル２にはフロントドライブシャフト２５を経由して前輪４が連結されている。
【００２０】
さらにこの第２モータ・ジェネレータ９は、インバータ（図示せず）を経由してバッテリー（図示せず）に接続されている。そして、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置（ＭＧ２−ＥＣＵ、図示せず）によってインバータを制御することにより、第２モータ・ジェネレータ９の力行および回生ならびにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。なお、第２モータ・ジェネレータ９のステータ１０２はケーシング１５０に固定されており、ステータ１０２は回転しないようになっている。また、第２モータ・ジェネレータ９の出力軸３３は中空軸となっており、その出力軸３３の内部に出力軸７が設けられており、出力軸３３と出力軸７は相対回転が可能なように構成されている。
【００２１】
また、図１に示す四輪駆動車においては、前輪４のみにトルクを伝達する前輪駆動モード、後輪５のみにトルクを伝達する後輪駆動モード、前輪４および後輪５にトルクを伝達する四輪駆動モードを選択的に切替が可能である。
【００２２】
そして、エンジン１から出力されたトルクが遊星歯車機構５０を経由して第１モータ・ジェネレータ８へトルクが伝達され、第１モータ・ジェネレータ８により反力が生じるとともに、エンジントルクが出力軸７、リアディファレンシャル３を経て、後輪５を駆動する。また、第２のモータ・ジェネレータ９から出力されたトルクは、チェーン駆動装置１０を経て、プロペラシャフト６に伝達され、フロントディファレンシャル２を経て、前輪４を駆動する。そして車両の惰力走行時には車両の運動エネルギーを前輪から第２モータ・ジェネレータ９へ伝達して回生することができ、また、後輪からも第１モータ・ジェネレータ８へ伝達して回生することができる。
【００２３】
エンジンの最適燃費運転はリングギヤ１１の回転数（出力回転数）を一定とした場合、第１モータ・ジェネレータ８の回転数を高低に変化させることにより、エンジン１の回転数を連続的に（無段階に）変化させることでおこなわれる。すなわち、エンジン１の回転数を例えば燃費が最もよい回転数に設定する無段変速制御を、第１モータ・ジェネレータ８および遊星歯車機構５０を制御することによっておこなうことができる。なお、このように遊星歯車機構５０を用いて動力を分割する方式のハイブリッド駆動装置は機械分配式ハイブリッド駆動装置と呼ばれる。
【００２４】
図１の実施例においては、エンジン１の出力軸２３と第２モータ・ジェネレータ９の出力軸３３と第１モータ・ジェネレータ８のロータ１０１とが同一の回転軸線４０を中心として回転するレイアウトになっている。なお、回転軸線４０は車両の前後方向に伸ばされている。車両の横方向（幅方向）の断面図である図２に示すように、車両のフロア３０のトンネル部３１の下方に、第２モータ・ジェネレータ９とプロペラシャフト６とが配置される。なお、トンネル部３１は、フロア３０において車両の幅方向の中央を上方に湾曲するように突出させた部位のことである。トンネル部３１は車両の前後方向に伸ばされている。
【００２５】
そのため、回転軸線４０を中心とする回転半径方向、つまり車両の幅方向において、各要素の設置スペースの拡大を抑制することができる。また、回転半径方向での設置スペースが節約できるので、第２モータ・ジェネレータ９を大型化して、第２モータ・ジェネレータ９の出力を高められる。したがって、車両の動力性能を向上させることができる。なお、図２においては便宜上ケーシング１５０を省略している。
【００２６】
また、エンジン１の動力伝達系と第２モータ・ジェネレータ９の動力伝達系とが独立しているために、機械式トランスファなどの装置を用いずに前後輪に対する出力トルクの配分を変化させることができる。そのため、装置全体としての構成が簡略化され、低コスト化を図ることができる。さらに、第２モータ・ジェネレータ９は前輪４と接続されているので、減速時には後輪５に加えて前輪４からも第２モータ・ジェネレータ９によってブレーキ回生をおこなうことができる。そのため、回生されるエネルギーが増加し、燃費を向上させることができる。
【００２７】
さらに、前輪４、後輪５の駆動は、プロペラシャフト６や出力軸７を使用しておこなわれる。そのため、ドライブシャフト２４に第２モータ・ジェネレータ９を配置したり、リアディファレンシャル３内に第２モータ・ジェネレータ９を配置したりすることがない。そのため、ディファレンシャル２，３、ドライブシャフト２４，２５等は既存のものを流用することができる。
【００２８】
つぎに、この発明の対象となる四輪駆動車のパワートレーンの他の実施例を以下に説明する。図３は、この他の実施例の構成を示す具体例であり、動力分配装置を二組の遊星歯車機構で組み合わせて構成した例である。なお、図３の実施例において図１の構成と同じ構成については図１と同じ符号を付してある。また、図３の実施例において図１の構成と同じ構成部分は同じ作用・効果を有する。
【００２９】
出力軸７はリアディファレンシャル３、およびリアドライブシャフト２４を経由して後輪５に連結されるとともに、出力軸７は機構部５１を経由して第２モータ・ジェネレータ９と連結されている。また、機構部５１はチェーン駆動装置１０、さらにフロントディファレンシャル２、およびフロントドライブシャフト２５を経由して前輪４に連結されている。
【００３０】
機構部５１は遊星歯車機構５５とクラッチＣ１，Ｃ２とブレーキＢ１を有している。遊星歯車機構５５は、外歯歯車であるサンギヤ２２と、そのサンギヤ２２に対して同心円上に配置された内歯歯車であるリングギヤ２１と、これらサンギヤ２２とリングギヤ２１とに噛合しているピニオンギヤを自転かつ公転自在に保持しているキャリヤ２０とを三つの回転要素として差動作用を生じる公知の歯車機構である。
【００３１】
また、クラッチＣ２により、キャリヤ２０と第２モータ・ジェネレータ９のロータ１０３とが選択的に連結され、クラッチＣ１により出力軸７とキャリヤ２０とが選択的に連結されている。また、遊星歯車機構５５のサンギヤ２２には第２モータ・ジェネレータ９のロータ１０３が接続され、ブレーキＢ１により、リングギヤ２１の回転が選択的に阻止される。なお、第２モータ・ジェネレータ９のステータ１０２はケーシング１５０に固定されている。
【００３２】
また、チェーン駆動装置１０は二つのスプロケット２６，２７とチェーン２８より構成され、二つのスプロケットの２６，２７のうち、一方のスプロケット２６には遊星歯車機構５５のキャリヤ２０が連結されている。
【００３３】
シングルピニオン型の第１遊星歯車機構５４におけるキャリヤ１６には、エンジン１からの出力軸２３が連結されている。その第１遊星歯車機構５４におけるサンギヤ１５に前述した第１モータ・ジェネレータ（ＭＧ１）８のロータ１０１が連結され、そのサンギヤ１５と同心円上に配置されている内歯歯車であるリングギヤ１９が出力軸７に連結されている。そして、これらサンギヤ１５とリングギヤ１９とに噛み合っている大ピニオンギヤ１８が、その中心軸線を中心に自転し、キャリヤ１６の自転によって公転するようにキャリヤ１６によって保持されている。
【００３４】
その大ピニオンギヤ１８は、いわゆるステップドピニオンギヤとして構成されている。すなわち、大ピニオンギヤ１８より小径の小ピニオンギヤ１７が、同一軸線上に並べて一体化されている。その小ピニオンギヤ１７が、前記第１遊星歯車機構５４におけるサンギヤ１５より大径の第２のサンギヤ１４に噛み合っている。すなわち第２のサンギヤ１４と、大小のピニオンギヤ１８，１７（すなわちステップドピニオンギヤ）と、これを保持しているキャリヤ１６と、前記リングギヤ１９とによって第２の遊星歯車機構５３が構成されている。したがって第１の遊星歯車機構５４におけるサンギヤ１５が第２の遊星歯車機構５３におけるサンギヤ１４より小径であり、かつリングギヤ１９を共用しているので、第１の遊星歯車機構５４におけるギヤ比（サンギヤとリングギヤとの歯数の比）ρ１ が、第２の遊星歯車機構５３のギヤ比ρ２ より小さくなっている。
【００３５】
そして、上記の第２のサンギヤ１４の回転を選択的に阻止するブレーキ（ＢＫ）Ｂ２が設けられている。このブレーキＢ２がこの発明のオーバードライブ機構に相当しており、湿式の多板ブレーキやバンドブレーキなどによって構成されている。したがって各サンギヤ１４，１５、キャリヤ１６、リングギヤ１９の合計四つの独立した回転要素を備えており、これらの回転要素が上述したように、エンジン１および第１モータ・ジェネレータ８ならびに出力軸７、ブレーキＢ２にそれぞれ接続されている。なお、図３の四輪駆動車においても、前輪駆動モード、後輪駆動モード、四輪駆動モードを選択可能である。
【００３６】
エンジントルクを出力軸７に伝達する場合において、図３に示す動力分配装置５２によれば、無段変速状態とオーバードライブ状態とを設定することができる。図４は、動力分配装置５２についての共線図であって、縦軸に付してある参照数字は、図３に記載してある部材に付してある符号であり、また「ＭＧ１」は第１モータ・ジェネレータ８、「ＭＧ２」は第２モータ・ジェネレータ９、「Ｅ／Ｇ」はエンジン１、「ＢＫ」はブレーキＢ２、「出力」はクラッチＣ１とＣ２が係合されている場合の出力軸７をそれぞれ示す。
【００３７】
無段変速状態は上記のブレーキＢ２を解放した状態で、第１モータ・ジェネレータ８の回転数を、例えば図４に矢印で示すように大小に変化させる状態である。すなわち、無段変速状態とは回転装置によりサンギヤ１５の回転数を制御する状態である。したがってエンジン１およびこれが連結されているキャリヤ１６の回転数は、出力軸７およびこれが連結されているリングギヤ１９の回転数より速い状態と遅い状態との範囲で連続的に変化する。この範囲が図４に直線ＡとＡとの間で示してある。
【００３８】
すなわち、無段変速状態では、キャリヤ１６にエンジン１の出力トルクが作用し、サンギヤ１５に第１モータ・ジェネレータ８による反力トルクが作用するので、リングギヤ１９および出力軸７には、エンジン１と同方向に回転させるトルクが作用する。その場合、第１モータ・ジェネレータ８の回転数の変化に応じてエンジン１の回転数が増減するので、第１モータ・ジェネレータ８の回転数に応じてエンジン１の回転数が適宜に制御される。したがってこの無段変速状態では、第１遊星歯車機構５４のみがトルクの分配もしくは伝達に寄与あるいは関与することになる。すなわち、遊星歯車機構５３の小ピニオンギヤ１７はトルク伝達・分配に関与していない。つまり、小ピニオンギヤ１７および第２のサンギヤ１４は空転する。そのため、無段変速状態では回転してトルクを伝達する部材の数およびトルクの伝達部位が大ピニオンギヤ１８のみとなるので、摩擦などによる動力損失が抑制され、ひいては燃費が向上し、また排ガスを削減することができる。
【００３９】
また、前記ブレーキＢ２を係合させて第２のサンギヤ１４の回転を止めると、動力分配装置５２の動作状態は図４に直線Ｂで示す状態となる。すなわち、第１モータ・ジェネレータ８の回転を止めて第１のサンギヤ１５を固定した場合よりもエンジン１の回転数が更に低下した状態に変速比が固定される。換言すれば、オーバードライブ状態に固定される。この状態では、第２のサンギヤ１４に対してブレーキＢ２から反力トルクを与えることになるので、第１モータ・ジェネレータ８はいわゆる空転状態となり、発電機および電動機のいずれとしても機能しない。そのため、第２モータ・ジェネレータ９から第１モータ・ジェネレータ８に電力を供給するなどの必要がないので、動力循環を回避することができる。また、エンジン１を低回転数かつ高負荷側で運転することが可能になり、エンジン１を効率の良い状態で運転することができる。また、エンジンの高速回転が防止されるので、静粛性が向上する。
【００４０】
このような動力循環を回避するオーバードライブ状態に固定する制御を、上記の大ピニオンギヤ１８と小ピニオンギヤ１７とを一体化したステップドピニオンギヤを使用した二組の遊星歯車機構５３，５４によっておこなうので、それらの遊星歯車機構５３，５４で共用できる部品数が多くなることと相まって、動力分配装置５２の構成を簡素化かつ小型化することができる。つまり、本来の動力の分配の機能を第１遊星歯車機構５４が果たし、これに、オーバードライブ状態に固定するための第２の遊星歯車機構５３を追加した構成となっているが、上記のように各ピニオンギヤ１７，１８を同軸上に一体に連結し、また動力の分配のために備えているリングギヤ１９をオーバードライブ状態を設定するためにも使用し、これより大径の回転部材を追加することがない。つまり、オーバードライブ状態を設定するための機構を追加するとしても、装置全体の全長を短くでき、また外径を小さくすることができ、この点でも小型化でき、ひいては低コストの装置とすることができる。
【００４１】
ここで、機構部５１の機能について説明する。ブレーキＢ１を係合させ、かつクラッチＣ２を解放するとともに第２モータ・ジェネレータ９のトルクをサンギヤ２２へ伝達すると、リングギヤ２１が反力要素となり、第２モータ・ジェネレータ９の回転数よりもキャリヤ２０の回転数の方が低速となる。また、ブレーキＢ１を解放し、かつクラッチＣ２を係合すると、第２モータ・ジェネレータ９の出力軸３３とキャリヤ２０とが、一体となって回転する。
【００４２】
一方、動力配分機構であるクラッチＣ１が係合していると、第２モータ・ジェネレータ９のトルクは出力軸７およびプロペラシャフト６に分配される。クラッチＣ１の係合力（トルク容量）が低下すると、後輪５に伝達される動力の分配率が低下し、前輪４に伝達される動力の分配率が高まる。クラッチＣ１が解放された場合では、プロペラシャフト６のみが第２モータ・ジェネレータ９により駆動される。すなわち、前輪４のみが第２モータ・ジェネレータ９によって駆動される。
【００４３】
したがって、クラッチＣ１のトルク容量を変化させることで、第２モータ・ジェネレータ９のトルクを出力軸７へ伝達することができる。つまり、前後輪４，５の駆動力配分をクラッチＣ１のトルク容量を変化させることにより行えることになるので、駆動力配分の自由度を増すことができる。そのため、車速や車両挙動（例えば、発進時、加減速時、旋回時、低摩擦係数路走行時等）に応じた適切な前後輪の駆動力配分を設定することができ、車両の安定した走行状態を実現することができる。つまり、クラッチＣ１のトルク容量を変化させることによりエンジン１の運転状態を変化させずに、車両挙動の変化による後輪の駆動力の不足分を第２モータ・ジェネレータ９から補うことができる。これにより、エンジン１の燃費の最も良い状態での運転を維持しつつ、走行性能を向上させることができる。
【００４４】
また、車両が停止し、かつ、第１モータ・ジェネレータ８でエンジン１を起動する時に、クラッチＣ１とクラッチＣ２を係合するとともに、第１モータ・ジェネレータ８からリングギヤ１９へ加わるトルクに対する反力トルクを第２モータ・ジェネレータ９で発生させることができる。すなわち、第１モータ・ジェネレータ８によるエンジン１起動時のトルクが後輪５に伝達されてしまうことを第２モータ・ジェネレータ９によってうち消すことができる。
【００４５】
また、高速巡航時などのように四輪駆動走行が必要でない場合には、クラッチＣ１を解放し、かつ、ブレーキＢ１を解放することで、小ピニオンギヤ１７および第２のサンギヤ１４は空転し、後輪５にのみトルクを伝達とすることができ、燃費を向上させることができる。
【００４６】
さらに、回転軸線４０に直交する方向の平面内で、クラッチＣ１の設置スペースは、遊星歯車機構５５およびクラッチＣ２の設置スペースと重なっている。したがって、回転軸線４０に直交する方向での設置スペースを節約する事ができる。
【００４７】
ここで、上述した各具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、エンジン１が「第１の駆動力源」に相当し、第２モータ・ジェネレータ９が「第２の駆動力源」に相当する。また、第１モータ・ジェネレータ８が「回転装置」に相当し、遊星歯車機構５０および動力分配装置５２が「動力分配装置」に相当する。また、前輪４が「他方の車輪」に相当し、後輪５が「一方の車輪」に相当する。また遊星歯車機構５５およびブレーキＢ１、クラッチＣ２が「変速機」に相当し、、クラッチＣ１が「動力配分機構」に相当する。
【００４８】
なお、ブレーキＢ１，Ｂ２およびクラッチＣ１，Ｃ２は油圧制御式、電磁制御式のいずれでもよい。また、上記実施例では、エンジン１で後輪５を駆動し、第２モータ・ジェネレータ９で前輪４を駆動したが、エンジン１で前輪４を駆動し、第２モータ・ジェネレータ９で後輪５を駆動するような構成であってもよい。要は、エンジン１が駆動する車輪とは異なる車輪を、第２モータ・ジェネレータ９で駆動するようになっていれば、この発明を適用することができる。ここで「異なる車輪」とは、車両の前後方向における配置位置が異なる車輪を意味する。
【００４９】
また、本発明における「第１の駆動力源」と「第２の駆動力源」とは、駆動力の発生の原理が異なる。本実施例では「第１の駆動力源」は熱エネルギーを運動エネルギーに変換する内燃機関を用い、「第２の駆動力源」は電気エネルギーと運動エネルギーとを相互に変換するモータ・ジェネレータを使用した。なお、「第１の駆動力源」は内燃機関の他に外燃機関等を用いてもよい。要は、「第１の駆動力源」には熱エネルギーを運動エネルギーに変換する装置であればよい。
【００５０】
ここで、この実施例の主要な構成を再度記すと、本実施例は、第１の駆動力源の動力が、動力分配装置を経由して回転装置および一方の車輪に分配されるように構成され、第２の駆動力源の動力が、他方の車輪に伝達されるように構成され、前記第１の駆動力源の動力伝達系統と、前記第２の駆動力源の動力伝達系統との間における動力伝達が遮断される構成のハイブリッド車の駆動装置において、前記第２の駆動力源の動力を前記他方の車輪に伝達する伝達軸を有し、前記伝達軸がフロアのトンネル部の下方に配置されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、回転軸線に直交する方向で、第１の駆動力源および第２の駆動力源の配置領域が狭められる。そのため、回転軸線に直交する方向での各要素の設置スペースを節約することができる。
【００５２】
また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同じ効果が得られる他に、回転軸線に直交する方向で変速機の配置領域内に動力分配機構が配置される。そのため、回転軸線に直交する方向で、各要素の設置スペースが一層狭められる。
【００５３】
さらに、請求項３の発明によれば、請求項２の発明と同じ効果が得られる他に、第２のサンギヤが固定されることによって、出力軸の回転数が第１の駆動力源の回転数よりも高い、いわゆるオーバードライブ状態に設定される。そのため、車両が高速巡航走行する時などのように第１の駆動力源が高回転で運転する必要が有る場合でも、第１の駆動力源の回転数の上昇を抑えることができ、静粛性を向上させることができる。また、ブレーキ解放時には小ピニオンギヤおよび第２のサンギヤは空転するため、動力伝達効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一例を模式的に示すスケルトン図である。
【図２】この発明の構成例の回転軸線に直角方向の断面図である。
【図３】この発明の他の例を模式的に示すスケルトン図である。
【図４】図３に示す動力分配装置についての共線図である。
【符号の説明】
１…エンジン（第１の駆動力源）、 ８…第１モータ・ジェネレータ（回転装置）、５０…遊星歯車機構（動力分配装置）、 ７…出力軸、 ９…第２モータ・ジェネレータ（第２の駆動力源）、 ５４…第１遊星歯車機構、 １３，１６，２０…キャリヤ、 ２３…出力軸、 １２，１５，２２…サンギヤ、 １１，１９，２１…リングギヤ、 １８…大ピニオンギヤ、 １７…小ピニオンギヤ、１４…第２のサンギヤ、 ５３…第２遊星歯車機構、 Ｂ１，Ｂ２…ブレーキ（オーバードライブ機構）、 １００，１０２…ステータ、 １０３…ロータ、１０…チェーン駆動装置、 ６…プロペラシャフト、 ３３…第２モータ・ジェネレータ出力軸、 １０…チェーン駆動装置、 ５１…機構部、 Ｃ１，Ｃ２…クラッチ、 ３…リヤディファレンシャル、 ５…後輪（一方の車輪）、 ２…フロントディファレンシャル、 ４…前輪（他方の車輪）、 ５５…遊星歯車機構（変速機）、 ４０…回転軸線、 ５２…動力分配装置、 ３０…フロア、３１…トンネル部、 ２４…リヤドライブシャフト、 ２５…フロントドライブシャフト、 ２６，２７…スプロケット、 ２８…チェーン、 １５０…ケーシング。
Claims (3)
- 第１の駆動力源の動力が、動力分配装置を経由して回転装置および一方の車輪に分配されるように構成され、第２の駆動力源の動力が、他方の車輪に伝達されるように構成され、前記第１の駆動力源の動力伝達系統と、前記第２の駆動力源の動力伝達系統との間における動力伝達が遮断される構成のハイブリッド車の駆動装置において、
第１の駆動力源および第２の駆動力源および回転装置の回転軸線が、同軸上に配置されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置。 - 第２の駆動力源から他方の車輪に至る動力伝達経路に変速機が設けられており、前記第１の駆動力源の動力を他方の車輪に伝達し、かつ、第２の駆動力源の動力を一方の車輪に伝達することにより、一方の車輪と他方の車輪とに生じる駆動力の配分を制御する機能を有する動力配分機構が配置されており、前記動力配分機構は、前記回転軸線に直交する方向の平面内で、変速機の設置領域内と重なって設置されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車の駆動装置。
- 前記動力分配装置は、大ピニオンギヤと、その大ピニオンギヤよりも歯数の少ない小ピニオンギヤとを同軸上に一体に連結したステップドピニオンを有し、小ピニオンギヤおよび大ピニオンギヤを保持するキャリヤと、大ピニオンギヤにかみ合う第１のサンギヤと、小ピニオンギヤにかみ合う第２のサンギヤと、大ピニオンギヤにかみ合うリングギヤとが設けられており、前記第１のサンギヤには前記回転装置が連結され、キャリヤには前記第１の駆動力源が接続され、リングギヤには出力軸を経由して車輪が連結され、第２のサンギヤの回転を阻止することで、第１の駆動力源の回転速度よりも出力軸の回転速度の方が高速となるオーバードライブ状態を設定するブレーキが設けられていることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車の駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003185245A JP2005014831A (ja) | 2003-06-27 | 2003-06-27 | ハイブリッド車の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003185245A JP2005014831A (ja) | 2003-06-27 | 2003-06-27 | ハイブリッド車の駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005014831A true JP2005014831A (ja) | 2005-01-20 |
Family
ID=34184775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003185245A Pending JP2005014831A (ja) | 2003-06-27 | 2003-06-27 | ハイブリッド車の駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005014831A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008515726A (ja) * | 2004-09-27 | 2008-05-15 | マグナ・シユタイル・フアールツオイクテヒニク・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフト | 縦配置のハイブリッド駆動装置を持つ自動車用駆動単位 |
| CN100400322C (zh) * | 2005-03-16 | 2008-07-09 | 雅马哈发动机株式会社 | 用于混合动力车的驱动单元、混合动力车和摩托车 |
| JP2010069980A (ja) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両用発進装置 |
| CN109895613A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-06-18 | 张洪延 | 一种四驱车辆用混合动力总成系统及实现方法 |
| CN113135088A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-07-20 | 重庆嘉陵全域机动车辆有限公司 | 一种全地形新能源车的混合动力传动结构 |
-
2003
- 2003-06-27 JP JP2003185245A patent/JP2005014831A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008515726A (ja) * | 2004-09-27 | 2008-05-15 | マグナ・シユタイル・フアールツオイクテヒニク・アクチエンゲゼルシヤフト・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフト | 縦配置のハイブリッド駆動装置を持つ自動車用駆動単位 |
| CN100400322C (zh) * | 2005-03-16 | 2008-07-09 | 雅马哈发动机株式会社 | 用于混合动力车的驱动单元、混合动力车和摩托车 |
| JP2010069980A (ja) * | 2008-09-17 | 2010-04-02 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両用発進装置 |
| CN109895613A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-06-18 | 张洪延 | 一种四驱车辆用混合动力总成系统及实现方法 |
| CN113135088A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-07-20 | 重庆嘉陵全域机动车辆有限公司 | 一种全地形新能源车的混合动力传动结构 |
| CN113135088B (zh) * | 2021-05-28 | 2022-09-02 | 重庆嘉陵全域机动车辆有限公司 | 一种全地形新能源车的混合动力传动结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3891146B2 (ja) | ハイブリッド車の駆動装置 | |
| US7395889B2 (en) | Hybrid drive unit for vehicles | |
| JP4222406B2 (ja) | 動力出力装置およびハイブリッド自動車 | |
| JP4779935B2 (ja) | ハイブリッド駆動装置 | |
| JP5141802B2 (ja) | ハイブリッド駆動装置 | |
| CN108725180B (zh) | 混合动力四轮驱动车 | |
| WO2008050684A1 (en) | Power output device, and hybrid automobile | |
| US8512189B2 (en) | Hybrid powertrain with compound-split EVT drive axle and electric drive axle | |
| JP2008149908A (ja) | ハイブリッド駆動装置 | |
| KR20120085733A (ko) | 하이브리드 전기 차량의 동력 시스템 | |
| JP2006283917A (ja) | ハイブリッド駆動装置 | |
| JPH10217779A (ja) | ハイブリッド駆動装置 | |
| JP2008120234A (ja) | ハイブリッド駆動装置 | |
| JP3922230B2 (ja) | ハイブリッド車の駆動装置 | |
| JP2006199077A (ja) | ハイブリッド車の駆動装置 | |
| JP2014065383A (ja) | 車両用駆動装置 | |
| JP3175423B2 (ja) | ハイブリッド車両における駆動機構 | |
| JP2009248825A (ja) | ハイブリッド駆動装置 | |
| JP4046035B2 (ja) | ハイブリッド車の駆動装置 | |
| JP4779936B2 (ja) | ハイブリッド駆動装置 | |
| JP4179211B2 (ja) | ハイブリッド車の駆動装置 | |
| JP2009166793A (ja) | ハイブリッド駆動装置 | |
| JP2005075095A (ja) | ハイブリッド車の駆動装置 | |
| JP4363379B2 (ja) | ハイブリッド車の制御装置 | |
| JP3841078B2 (ja) | ハイブリッド車の駆動装置 |