JP2005088819A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両が障害物に前面から衝突した場合であっても、車室内に駆動装置の侵入を回避するようにしたハイブリッド車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】 ハイブリッド車両の駆動装置１０は、縦置きに配置されるエンジン２０と駆動用モータとを備えている。駆動用モータはモータケース４０に収容され、モータケース４０の車両後方側にはトランスファケース４１が取り付けられる。トランスファケース４１内にはトランスファ機構が組み込まれ、トランスファ機構からプロペラシャフト５１を介して後輪に動力が伝達される。このトランスファケース４１の上部には傾斜面６０ａを備えるガイド部材６０が設けられる。これにより、衝突時に駆動装置１０が後退移動した場合には、クロスメンバ１８に滑り接触するガイド部材６０によって駆動装置１０を下方に落とすことができ、車両の安全性を向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハイブリッド車両に搭載される駆動装置に関する。

エンジンや変速機などにより構成される駆動装置つまりパワーユニットは、車体前方に形成されるエンジンルーム内に搭載されることが多い。このような車両が障害物に正面から衝突した場合には、高剛性のパワーユニットが、その形状を留めたままエンジンルーム後方の車室に向けて後退移動することになり、衝突した際の衝撃力の大きさによっては、パワーユニットがダッシュパネルを突き抜けて車室内に侵入してしまうおそれがある。

そこで、パワーユニットの車室侵入を回避するため、衝突時に上方に変位するフレームによって、パワーユニットの前方を支持するようにした車両構造が開発されている（たとえば、特許文献１参照）。この車両構造によれば、衝突時にはパワーユニット前部を上方に持ち上げることにより、パワーユニット後部に位置する変速機を下方に落とすことができ、パワーユニットの車室侵入を回避することができる。
特開平８−１０４２５４号公報（第３頁、図１）

しかしながら、衝突時にエンジンを持ち上げる車両構造を、複数の動力源を備えるパワーユニット、たとえばハイブリッド車両に搭載されるパワーユニットに対して適用することは困難であった。つまり、ハイブリッド車両に搭載されるパワーユニットは、エンジンや変速機に加えて発電用モータや駆動用モータを備えており、従来のパワーユニットに比べて重量が増大するため、衝突時にパワーユニットを下方に落とし込むことが困難となっていた。

また、パワーユニットは複数のケースを備えており、これらのケースはボルト部材を介して連結されている。フロアトンネルに収容される縦置きのパワーユニットは、前端部から後端部にかけて徐々に細くなるケースを備えるため、これらのケースを連結する際には、作業性向上のためボルト部材は後端部側から挿入されることになる。しかしながら、後端部側からボルト部材を挿入すると、パワーユニットを車両に搭載したときには、ボルト部材の頭部が車両後方を向くことになり、車両の衝突時にボルト部材の頭部によってフロアトンネルが損傷してしまうおそれがある。

本発明の目的は、車両が障害物に前面から衝突した場合であっても、車室内に駆動装置の侵入を回避するようにしたハイブリッド車両の駆動装置を提供することにある。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンとモータとを備え、進行方向を向いて縦置きに搭載されるハイブリッド車両の駆動装置であって、前記エンジンと前記モータとの少なくともいずれか一方に駆動されるトランスファ入力軸と、前記トランスファ入力軸に連結され、後輪を駆動するプロペラシャフトが取り付けられるトランスファ出力軸と、前記トランスファ出力軸を収容するトランスファケースの上部に設けられ、傾斜面を備えるガイド部材とを有することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、前記トランスファケースの車両前方側に組み付けられ、前記モータを収容するモータケースと、前記モータケースの車両前方側に組み付けられるギヤケースとを有し、前記モータケースと前記ギヤケースとを、前記モータケースから前記ギヤケースに向けて挿入されるボルト部材を介して締結し、前記ボルト部材の挿入位置よりも外径方向に伸びる補強リブを前記モータケースに形成することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、前記トランスファケースと前記モータケースとの上部を前記モータケース側から挿入されるボルト部材により締結する一方、前記トランスファケースと前記モータケースとの下部を前記トランスファケース側から挿入されるボルト部材により締結することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、前記ガイド部材は補強リブであることを特徴とする。

本発明によれば、トランスファケースの上部にガイド部材を設けるようにしたので、車両の衝突時に駆動装置を車室内に侵入させることなく、駆動装置を車両の下方に落とすことができ、車両の安全性を向上させることができる。

しかも、ガイド部材は駆動装置の後端を形成するトランスファケースに設けられるため、従来の駆動装置に比べて全長や重量が増大するハイブリッド車両の駆動装置であっても確実に落とし込むことができる。

また、モータケースとギヤケースとを、モータケースからギヤケースに向けて挿入されるボルト部材を介して締結し、ボルト部材の挿入位置よりも外径方向に伸びる補強リブをモータケースに形成するようにしたので、車両の衝突時に駆動装置が移動する場合であっても、ボルト部材の頭部による車体の損傷を回避することができる。

さらに、トランスファケースとギヤケースとの上部を、モータケース側から挿入されるボルト部材を介して締結するようにしたので、車両の衝突時に駆動装置が移動する場合であっても、ボルト部材の頭部による車体の損傷を回避することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はハイブリッド車両に搭載された本発明の一実施の形態である駆動装置つまりパワーユニット１０を示す概略図であり、図２はパワーユニット１０の一部を示すスケルトン図である。

図１に示すように、車体１１に形成されるエンジンルーム１２と車室１３とは、ダッシュパネル１４やフロアパネル１５によって区画されている。フロアパネル１５にはエンジンルーム１２から車両後方に延びるフロアトンネル１６が形成されるとともに、車幅方向に横断するクロスメンバーフロントフロア１７やクロスメンバーセンタフロア１８（以下、クロスメンバという。）が溶接されている。そして、複数の動力源を備えるパワーユニット１０が、エンジンルーム１２からフロアトンネル１６にかけて縦置きに搭載されている。

図２に示すように、パワーユニット１０には２つの動力源としてエンジン２０と駆動用モータ２１とが設けられており、エンジン２０と駆動用モータ２１との間には、発電用モータ２２、フロントディファレンシャル機構２３そして変速機２４が設けられている。相互に平行となる変速入力軸２５と変速出力軸２６とを備える変速機２４はギヤケース２７に組み込まれており、変速入力軸２５には入力クラッチ２８と発電用モータ２２とを介してエンジン２０が連結される一方、変速出力軸２６にはフロントディファレンシャル機構２３と駆動用モータ２１とが連結されている。

エンジン２０のクランク軸２０ａには発電用モータ２２のロータ２２ａとエンジン出力軸２９とが連結されており、エンジン動力によってロータ２２ａとエンジン出力軸２９とは駆動される。また、エンジン出力軸２９と変速入力軸２５との間には入力クラッチ２８が設けられており、入力クラッチ２８を締結することによってエンジン動力が変速入力軸２５に伝達され、締結を解放することによってエンジン動力の伝達は遮断される。なお、この入力クラッチ２８は、電磁コイル２８ａを励磁することによって締結状態に切り換えられ、励磁を解除することにより遮断状態に切り換えられる電磁クラッチとなっている。

変速入力軸２５には２つの駆動歯車３１ａ，３２ａが回転自在に設けられており、変速出力軸２６には２つの従動歯車３１ｂ，３２ｂが固定されている。それぞれの駆動歯車３１ａ，３２ａと従動歯車３１ｂ，３２ｂは相互に噛み合って低速段と高速段の変速歯車列を形成しており、変速入力軸２５には低速段と高速段のいずれかを動力伝達状態に切り換える切換機構３３が設けられている。この切換機構３３はシンクロメッシュ機構となっており、変速入力軸２５に固定されるシンクロハブ３３ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ３３ｂとを備えている。シンクロスリーブ３３ｂを駆動歯車３１ａに噛み合わせると低速段が動力伝達状態となり、駆動歯車３２ａに噛み合わせると高速段が動力伝達状態となる。

入力クラッチ２８を締結するとともに、低速段または高速段を動力伝達状態に切り換えることにより、変速出力軸２６はエンジン動力によって駆動される。このような変速出力軸２６の一端には、フロントディファレンシャル機構２３のリングギヤ３４に噛み合うドライブピニオンギヤ３５が固定されており、変速出力軸２６を経たエンジン動力がフロントディファレンシャル機構２３を介して左右の前輪に分配されるようになっている。

また、ギヤケース２７内には変速出力軸２６に平行となって連結軸３６が回転自在に収容されている。連結軸３６には伝達歯車３７が固定されており、この伝達歯車３７に常時噛み合う伝達歯車３８が変速出力軸２６に固定されている。なお、変速出力軸２６と連結軸３６とは車幅方向にずれており、作図の便宜上、図２において連結軸３６と伝達歯車３７とは破線で示している。

ギヤケース２７の車両後方側にはモータケース４０が取り付けられており、このモータケース４０内には駆動用モータ２１が収容されている。駆動用モータ２１はロータ２１ａとステータ２１ｂとを備えており、ステータ２１ｂはロータ２１ａを囲むようにモータケース４０に固定されている。ロータ２１ａに固定されるモータ駆動軸２１ｃは、ロータ２１ａの両端からそれぞれ突出するようになっており、モータ駆動軸２１ｃの一端が連結軸３６にスプライン結合されている。このように、変速出力軸２６にはモータ駆動軸２１ｃが連結されており、駆動用モータ２１を駆動することによって、変速出力軸２６にはエンジン動力だけでなくモータ動力の伝達が可能となっている。

また、モータケース４０の車両後方側にはトランスファケース４１が取り付けられており、トランスファケース４１内には後輪に対して動力を伝達するトランスファ機構４２が組み込まれている。トランスファ機構４２は、モータ駆動軸２１ｃの他端にスプライン結合されるトランスファ入力軸４３と、これに平行に配置されるトランスファ出力軸４４とを備えており、トランスファ入力軸４３には駆動歯車４５が固定され、トランスファ出力軸４４には従動歯車４６が固定されている。駆動歯車４５と従動歯車４６とは中間軸４７に固定される伝達歯車４８，４９を介して相互に噛み合っており、モータ駆動軸２１ｃからの動力はトランスファ出力軸４４に伝達されるようになっている。

トランスファケース４１より突出するトランスファ出力軸４４の端部には、ジョイント５０がスプライン結合されており、図１に示すように、このジョイント５０には図示しないリヤディファレンシャル機構を駆動するプロペラシャフト５１が連結されている。また、トランスファケース４１内にはトルク配分機構として、トランスファ出力軸４４上に組み込まれる電子制御式のカップリング５２が収容されている。このカップリング５２は電磁コイル５２ａを励磁することによって締結状態に切り換えられ、励磁を解除することにより遮断状態に切り換えられる電磁クラッチとなっている。

電磁コイル５２ａを励磁してカップリング５２を締結状態に切り換えることにより、前輪だけでなく後輪に対しても動力を伝達することができる。しかも、電磁コイル５２ａに対する通電電流の大きさに応じてカップリング５２の締結力を制御することができるため、車両の走行状態に応じて前後輪間のトルク分配比を１００：０〜５０：５０の範囲で設定することができる。

次いで、車体１１に対するパワーユニット１０の搭載状態について説明する。図３はモータケース４０とトランスファケース４１とを示す斜視図であり、図４は図１の矢印Ａ方向からパワーユニット１０を示す正面図である。まず、図３に示すように、トランスファ機構４２を収容するトランスファケース４１の上部には、ガイド部材である山型の補強リブ６０が複数形成されており、それぞれの補強リブ６０は傾斜面６０ａを備えている。また、トランスファ出力軸４４を収容するトランスファケース４１の下部にはマウント部６１が形成されており、マウント部６１にはマウンティングラバー６２を介してクロスメンバ６３が取り付けられている。このマウンティングラバー６２はパワーユニット１０の重量を支えるとともにプロペラシャフト５１の駆動反力を支える傾斜タイプとなっている。

図１に示すように、パワーユニット１０は前端部から後端部にかけて徐々に外径が小さくなっており、このパワーユニット１０を車体１１に搭載する際には、外径寸法の大きなエンジン２０や発電用モータ２２はエンジンルーム１２内に配置され、外径寸法の小さな変速機２４、駆動用モータ２１およびトランスファ機構４２はフロアトンネル１６内に配置される。そして、図１および図４に示すように、トランスファケース４１を下方から支持するクロスメンバ６３の両端は、フロアトンネル１６に跨るようにフロアパネル１５に固定される。

このとき、トランスファ機構４２のトランスファ入力軸４３に対して、トランスファ出力軸４４は上方にずれて配置されるため、トランスファケース４１をフロアトンネル１６の上壁に近づけて配置した場合であっても、フロアトンネル１６内にモータケース４０の上部のみを収容することができる。これにより、フロアトンネル１６を径方向に拡大することなく、パワーユニット１０を搭載することができ、車室１３を広く設定することができる。

しかも、トランスファ入力軸４３に対してトランスファ出力軸４４をオフセットさせ、このトランスファ出力軸４４を収容するトランスファケース４１を下方からクロスメンバ６３により支持するようにしたので、モータケース４０の下面よりも上方にクロスメンバ６３を配置することができる。これにより、車両の最低地上高を確保することができ、悪路や雪路などにおける車両の走破性能を高めることができる。

続いて、車両が正面より衝突した際のパワーユニット１０の後退移動について説明する。図５は車両が衝突した際のパワーユニット１０の移動状態を示す概略図である。図５に示すように、車両が正面から障害物に衝突した場合には、エンジンルーム１２が衝突エネルギーによって潰されてしまうため、衝突エネルギーの大きさによってはパワーユニット１０が後方に移動されることになる。

このとき、パワーユニット１０を形成するトランスファケース４１の上部には山型の補強リブ６０が形成されるため、パワーユニット１０が後退移動すると補強リブ６０の傾斜面６０ａがフロアトンネル１６を補強するクロスメンバ１８に滑り接触することになる。つまり、後退移動するパワーユニット１０は補強リブ６０を介してクロスメンバ１８に押し下げられるため、パワーユニット１０は、図５に矢印Ａで示すように、車両の後方かつ下方に向けて落とされることになる。しかも、補強リブ６０はパワーユニット１０の後端部を形成するトランスファケース４１に形成されるため、従来のパワーユニットに比べて全長や重量が増大するハイブリッド車両のパワーユニット１０であっても、確実に落とし込むことができる。これにより、パワーユニット１０がダッシュパネル１４やフロアパネル１５を突き抜けて車室１３内に侵入することはなく、車両の安全性を向上させることができる。なお、衝突時には複数枚の補強リブ６０がクロスメンバ１８に接触するため、補強リブ６０にかかる衝突エネルギーを分散させることができ、補強リブ６０が破損してしまうことはない。

また、トランスファケース４１を下方から支持するクロスメンバ６３は、駆動用モータ２１の後方に位置するため、車両の衝突時に重量物である駆動用モータ２１を受けることができる。これにより、後退移動する駆動用モータ２１はクロスメンバ６３を車体取付部から剪断方向の力により分離させることによって、衝突エネルギーを吸収するとともに衝撃力を緩和することができる。

続いて、パワーユニット１０を形成するギヤケース２７、モータケース４０およびトランスファケース４１の締結方法について説明する。図６（Ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿ってモータケース４０を示す概略図であり、図６（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ線に沿ってモータケース４０を示す概略図である。

まず、図２に示すように、トランスファケース４１の車両前方側にはモータケース４０が組み付けられ、このモータケース４０の車両前方側にはギヤケース２７が組み付けられており、ギヤケース２７からトランスファケース４１にかけて各ケース２７，４０，４１の外形寸法は徐々に小さくなっている。

図６（Ａ）に示すように、ギヤケース２７とモータケース４０とを締結する際には、モータケース４０の一端に形成されるフランジ４０ａに、モータケース４０からギヤケース２７に向けてボルト部材６４が挿入される。このように、小径のモータケース４０側からボルト部材６４を挿入することにより、ギヤケース２７のフランジ２７ａを拡大する必要がなく、パワーユニット１０の大型化を抑制して、パワーユニット１０をフロアトンネル１６に容易に収容することができる。また、モータケース４０の外周面にはボルト部材６４の挿入位置よりも外径方向に伸びる補強リブ４０ｂが形成されており、ボルト部材６４は補強リブ４０ｂの端部よりも内側に位置するように挿入されている。これにより、車両が衝突してパワーユニット１０が後退移動する場合であっても、フロアトンネル１６には補強リブ４０ｂが接触するため、ボルト部材６４の頭部がフロアトンネル１６に接触することはなく、フロアトンネル１６の損傷を回避して車両の安全性を高めることができる。

また、図６（Ｂ）に示すように、モータケース４０とトランスファケース４１との上部を締結する際には、モータケース４０の他端に形成されるフランジ４０ｃに、モータケース４０側からボルト部材６５が挿入される。一方、モータケース４０とトランスファケース４１との下部を締結する際には、トランスファケース４１に形成されるフランジ４１ａに、トランスファケース４１側からボルト部材６６が挿入される。このように、ケース４０，４１の上部をモータケース４０側から挿入されたボルト部材６５によって締結することにより、車両が衝突してパワーユニット１０が後退移動する場合であっても、ボルト部材６５の頭部がフロアトンネル１６に接触することはなく、フロアトンネル１６の損傷を回避することができる。さらに、ケース４０，４１の下部をトランスファケース４１側から挿入されたボルト部材６６によって締結することにより、ケース組み付け時の作業効率を高めることができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、ガイド部材としてトランスファケース４１に一体に形成された複数の補強リブ６０を設けるようにしているが、板状の補強リブ６０に限られることはなく、傾斜面を備えるブロック体をガイド部材として設けるようにしても良い。

また、モータケース４０の車両前方側に組み付けられるギヤケース２７には、エンジン動力を変速する変速機２４が収容されているが、変速機２４に限られることはなく、単にエンジン動力を伝達する歯車列を収容するようにしても良い。

さらに、図示するパワーユニット１０は、シリーズ・パラレル式のハイブリッド車に搭載されるパワーユニットであるが、シリーズ式やパラレル式のハイブリッド車に搭載されるパワーユニットに本発明を適用するようにしても良い。なお、四輪駆動用のパワーユニット１０に限られることはなく、後輪駆動用のパワーユニットに本発明を適用しても良い。

本発明の一実施の形態であるハイブリッド車両の駆動装置の搭載状態を示す概略図である。 駆動装置の一部を示すスケルトン図である。 モータケースとトランスファケースとを示す斜視図である。 図１の矢印Ａ方向から駆動装置を示す正面図である。 車両が衝突した際の駆動装置の移動状態を示す概略図である。 （Ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿ってモータケースを示す概略図であり、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ線に沿ってモータケースを示す概略図である。

符号の説明

１０ パワーユニット（駆動装置）
２０ エンジン
２１ 駆動用モータ（モータ）
２７ ギヤケース
４０ モータケース
４０ｂ 補強リブ
４１ トランスファケース
４３ トランスファ入力軸
４４ トランスファ出力軸
５１ プロペラシャフト
６０ 補強リブ（ガイド部材）
６０ａ 傾斜面
６４〜６６ ボルト部材

Claims (4)

1. エンジンとモータとを備え、進行方向を向いて縦置きに搭載されるハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記エンジンと前記モータとの少なくともいずれか一方に駆動されるトランスファ入力軸と、
   前記トランスファ入力軸に連結され、後輪を駆動するプロペラシャフトが取り付けられるトランスファ出力軸と、
   前記トランスファ出力軸を収容するトランスファケースの上部に設けられ、傾斜面を備えるガイド部材とを有することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
2. 請求項１記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記トランスファケースの車両前方側に組み付けられ、前記モータを収容するモータケースと、
   前記モータケースの車両前方側に組み付けられるギヤケースとを有し、
   前記モータケースと前記ギヤケースとを、前記モータケースから前記ギヤケースに向けて挿入されるボルト部材を介して締結し、
   前記ボルト部材の挿入位置よりも外径方向に伸びる補強リブを前記モータケースに形成することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
3. 請求項２記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
   前記トランスファケースと前記モータケースとの上部を前記モータケース側から挿入されるボルト部材により締結する一方、前記トランスファケースと前記モータケースとの下部を前記トランスファケース側から挿入されるボルト部材により締結することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、前記ガイド部材は補強リブであることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
   
   

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