JP2005104387A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 衝突時に駆動装置が移動する場合であっても、通電ケーブルの断線や損傷などを回避することにより、車両の安全性を高める。
【解決手段】 車体11に縦置きに搭載される駆動装置10は、発電用モータが組み込まれるジェネレータケース29を備え、ジェネレータケース29の車両後方側にギヤケース27を備える。ギヤケース27には発電用モータのステータコイルに接続されるケース側端子台65が固定され、車体11を形成するフロアパネル15には車体側端子台66が固定され、車体側端子台66はケース側端子台65に対して下方かつ後方に配置される。また、ギヤケース27にはケーブル収容溝69を形成する補強リブ67,68が形成されており、このケーブル収容溝69には、ケース側端子台65と車体側端子台66とを接続する通電ケーブル64が収容される。
【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。
ハイブリッド車両に搭載される駆動装置は、エンジン、発電用モータおよび駆動用モータなどを備えており、発電用モータや駆動用モータとインバータなどの電気機器とは通電ケーブルを介して接続されている。この通電ケーブルには高電圧の電流が流れるため、車両の安全性を確保する観点から、通電ケーブルを損傷させないように配設することが重要である。
そこで、フロアパネルとバッテリフレームとにより形成される部品保護室に、通電ケーブルを配設するようにした車両が開発されている(たとえば、特許文献1参照)。このように、フロアパネルの下方に高電圧バッテリを搭載するようにした車両にあっては、部品保護室を形成することにより、通電ケーブルを有効に保護することができる。
特開2000−344026号公報(第3頁、図3)
しかしながら、車室容積や最低地上高を確保するためフロアパネルの下方に高電圧バッテリを搭載することが困難な車両や、縦置きの駆動装置を備えるためフロアパネルの下方に駆動装置が搭載される車両にあっては、フロアパネルとバッテリフレームとによって部品保護室を形成することができず、通電ケーブルを保護することが困難となっていた。
また、縦置きの駆動装置を車体に搭載する際には、車両の衝突時における駆動装置の車室侵入を防止するため、衝突時には駆動装置を車両下方に落とし込むような支持構造を採用することが多い。このような縦置きの駆動装置は衝突時にダッシュパネルやフロアトンネルに接触するため、駆動装置に接続された通電ケーブルが、駆動装置とダッシュパネルなどとの間に挟み込まれるおそれがある。特に、車両が側面衝突やオフセット衝突した場合には、駆動装置が車幅方向にずれて移動するため、駆動装置とフロアトンネルとの間に通電ケーブルが強く挟み込まれるおそれがある。
通電ケーブルが車体に挟み込まれて損傷すると、放電に伴ってスパークが発生するため、車両の安全性を高めるためには、衝突時における駆動装置の動きをも考慮して通電ケーブルを保護することが必要となっている。
本発明の目的は、車両の衝突により車体に対して駆動装置が移動する場合であっても、通電ケーブルの損傷などを回避することにより、車両の安全性を高めることにある。
本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンに駆動される発電用モータを備え、車体に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、前記発電用モータを収容するケースに固定され、前記発電用モータのコイルに接続されるケース側端子台と、前記ケース側端子台に対して下方かつ後方に配置され、前記車体に固定される車体側端子台と、前記ケース側端子台と前記車体側端子台とを接続する通電ケーブルと、前記ケースに形成され、隣り合ってケーブル収容溝を形成する複数の補強リブとを有し、前記ケーブル収容溝に前記通電ケーブルを収容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、クランク軸が車両の進行方向に向けて縦置きに配置されるエンジンと、前記エンジンの車両後方側に配置され、駆動力を発生させる駆動用モータと、前記エンジンと前記駆動用モータとの間に設けられ、前記エンジンに駆動される発電用モータとを備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、前記エンジンに組み付けられるとともに前記発電用モータを収容するケースに固定され、前記発電用モータのコイルに接続されるケース側端子台と、前記ケース側端子台に対して下方かつ後方に配置され、前記車体に固定される車体側端子台と、前記ケース側端子台と前記車体側端子台とを接続する通電ケーブルと、前記ケースに形成され、隣り合ってケーブル収容溝を形成する複数の補強リブとを有し、前記ケーブル収容溝に前記通電ケーブルを収容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、前記補強リブに装着される保護カバーにより前記ケーブル収容溝を覆うことを特徴とする。
本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、前記ケーブル収容溝は前記通電ケーブルを下方に向けて案内し、前記ケーブル収容溝と前記車体側端子台との間に配設される前記通電ケーブルを下方に湾曲させることを特徴とする。
本発明によれば、補強リブによって形成されるケーブル収容溝に、通電ケーブルを収容するようにしたので、衝突時に駆動装置が移動して車体に接触した場合であっても、車体に通電ケーブルが接触することはなく、通電ケーブルの損傷などを確実に回避することができる。
また、ケース側端子台の後方かつ下方に車体側端子台を配置するようにしたので、車両の衝突時に駆動装置が車体に対して移動する場合であっても、ケース側端子台を車体側端子台に向けて移動させることができ、通電ケーブルの抜けや断線などを確実に回避することができる。
さらに、保護カバーによってケーブル収容溝を覆うことにより、ケーブル収容溝に他の部材が入り込むことがなく、通電ケーブルの損傷を確実に回避することができる。
さらに、ケーブル収容溝によって通電ケーブルを下方に案内し、通電ケーブルを下方に湾曲させるようにしたので、車両の衝突時には通電ケーブルを下方に押し出しながら曲げることができる。つまり、ケーブル収容溝により衝突時における通電ケーブルの曲げ方向を予め設定することができ、ケースと車体との間における通電ケーブルの挟み込みを回避することができる。
このように、通電ケーブルの断線や損傷などを確実に回避することができるため、ハイブリッド車両における衝突時の安全性を飛躍的に高めることができる。
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る本発明の一実施の形態である駆動装置10の搭載状態を示す概略図であり、図2は駆動装置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おり、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が形成されている。そして、複数の動力源を備える駆動装置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、駆動装置10は2つの動力源としてエンジン20と駆動用モータ21とを備えており、このエンジン20は車両の進行方向に向けて配置されたクランク軸20aを備える縦置きエンジンとなっている。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。ギヤケース27に組み込まれる変速機24は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。
ギヤケース27の車両前方側にはジェネレータケース29が組み付けられており、このジェネレータケース29内に発電用モータ22が組み込まれている。発電用モータ22はロータ22aとステータ22bとを備えており、ロータ22aはエンジン20のクランク軸20aに連結され、ステータ22bはロータ22aを囲むようにジェネレータケース29に固定されている。ロータ22aはエンジン動力によって回転駆動されるため、エンジン20を始動することによって発電が可能となる。
また、クランク軸20aにはロータ22aを介してエンジン出力軸30が連結されており、エンジン出力軸30はエンジン動力によって駆動される。エンジン出力軸30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、締結を解除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内に駆動用モータ21が組み込まれている。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とを備えている。トランスファ入力軸43とトランスファ出力軸44とは歯車列45を介して噛み合っており、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。
このような駆動装置10に組み込まれた駆動用モータ21を駆動制御するため、図2に示すように、駆動用モータ21はインバータ60を介して高電圧バッテリ61に接続されている。高電圧バッテリ61からの直流電流は、インバータ60によって交流電流に変換された後に駆動用モータ21のステータコイル21dに供給される。インバータ60はステータコイル21dに供給する電力の周波数や電圧を調整することにより、走行状況に応じて駆動用モータ21の駆動状態を制御することができる。
また、発電用モータ22のステータコイル22cもインバータ60を介して高電圧バッテリ61に接続されており、発電された交流電流はインバータ60によって直流電流に変換されて高電圧バッテリ61に充電される。さらには、インバータ60を介して発電用モータ22に電力を供給することができるため、発電用モータ22をスタータモータとして作動させることができ、発電用モータ22によってエンジン20を始動させることができる。なお、各種電装品62にはDC/DCコンバータ63を介して高電圧バッテリ61が接続されており、各種電装品62に供給される電力はDC/DCコンバータ63によって所定の電圧(たとえば、12V)に変換される。
このような高電圧バッテリ61やインバータ60は車両後部に搭載されており、発電用モータ22のステータコイル22cとインバータ60とを接続する通電ケーブル64は、図1に示すように、フロアトンネル16から車両後部に向けて配設されることになる。同様に、駆動用モータ21のステータコイル21dとインバータ60とを接続する通電ケーブルも、フロアトンネル16から車両後部に向けて配設される。
図3はギヤケース27の一部を示す斜視図であり、ギヤケース27内に組み込まれる部材は省略して図示している。図1および図3に示すように、ギヤケース27の上部には発電用モータ22のステータコイル22cに接続されたケース側端子台65が固定されている。また、図1に示すように、車体11を形成するフロアパネル15には、ケース側端子台65の下方かつ後方に位置するように、ブラケットを介して車体側端子台66が組み付けられている。
これらケース側端子台65と車体側端子台66との間には、発電用モータ22から発電された電力を高電圧バッテリ61に供給する3本の通電ケーブル64が接続されている。なお、図示する発電用モータ22は、3本の通電ケーブル64が接続される三相交流モータであるが、単相交流モータや多相交流モータであっても良く、直流モータであっても良い。
また、ギヤケース27の表面には、L字状に曲がる2本の補強リブ67,68が形成されている。補強リブ67,68はケース側端子台65を挟み込むように隣り合って形成されており、2本の補強リブ67,68の間にはケーブル収容溝69が形成されている。ケーブル収容溝69にはケース側端子台65に接続された通電ケーブル64が収容され、ケーブル収容溝69を覆うように保護カバー70が図示しないボルト等によって補強リブ67,68に取り付けられる。この保護カバー70は、一方の補強リブ67から他方の補強リブ68に跨るように装着されている。
このように、ケーブル収容溝69に収容された通電ケーブル64は、ケース側端子台65からほぼ水平に配設された後に、ケーブル収容溝69に案内されて下方に向けて曲げられる。そして、ケーブル収容溝69を抜けて下方に向かう通電ケーブル64は、その端部を車体側端子台66に接続するため、再びほぼ水平となるように曲げられる。つまり、ケーブル収容溝69によって通電ケーブル64を案内することにより、通電ケーブル64は二カ所でほぼ直角に曲げられ、ケース側端子台65と車体側端子台66との最短経路を下側に迂回するように、下方に湾曲した状態で配設されることになる。
続いて、車両が正面より衝突した際の駆動装置10の後退移動について説明する。図4は車両が衝突した際の駆動装置10の移動状態を示す概略図である。図4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駆動装置10が矢印A方向に移動することになる。駆動装置10の移動方向は車体構造などによって定められており、図示する場合には、駆動装置10を斜め後方の矢印A方向に移動させることにより、駆動装置10が車室13内に侵入することを防止して車両の安全性を高めている。
図4に示すように、駆動装置10の後退移動によってギヤケース27がダッシュパネル14やフロアパネル15に接触する場合であっても、ケース側端子台65の近傍に配設される通電ケーブル64は、補強リブ67,68の間に収容されるため、通電ケーブル64がダッシュパネル14やフロアパネル15に直接的に接触することはなく、通電ケーブル64の損傷などを回避することができる。つまり、補強リブ67,68によって形成されるケーブル収容溝69は、通電ケーブル64の退避空間として機能することになる。しかも、ギヤケース27の強度を上げるために形成される補強リブ67,68を用いるようにしたので、コストをかけることなく通電ケーブル64の退避空間を形成することができる。
また、保護カバー70を設けるようにしたので、他の部材がケーブル収容溝69に入り込むことがなく、通電ケーブル64の損傷を確実に回避することができる。さらに、保護カバー70を設けることにより、走行中に通電ケーブル64が大きく動くことはなく、走行中における通電ケーブル64の損傷を防止することができる。なお、衝突時の衝撃力は補強リブ67,68が受けるため、保護カバー70の強度を上げるために厚く形成する必要はなく、保護カバー70の薄型化を達成することができ、衝突時における駆動装置10の移動空間を確保することができる。
さらに、駆動装置10が車体11に対して落下しながら後退移動する場合であっても、ケース側端子台65に一端が接続される通電ケーブル64の他端は、ケース側端子台65の後方かつ下方に位置する車体側端子台66に接続されるため、通電ケーブル64の抜けや断線などを回避することができる。つまり、衝突時にはケース側端子台65が車体側端子台66に接近するため、通電ケーブル64に引張力が作用することはなく、通電ケーブル64の接続状態を維持することができる。
さらに、補強リブ67,68によって形成されるケーブル収容溝69により、通電ケーブル64を下方に案内するようにしたので、通電ケーブル64をケース側端子台65と車体側端子台66との最短経路を下側に迂回するように曲げておくことができ、ケース側端子台65が車体側端子台66に近づいた際には、図4に示すように、通電ケーブル64を下方に押し出しながら曲げることができる。つまり、ケーブル収容溝69を形成することにより、衝突時における通電ケーブル64の曲げ方向を予め設定することができるため、通電ケーブル64が上方つまりフロアパネル15側に押し出されることはなく、駆動装置10とフロアパネル15との間における通電ケーブル64の挟み込みを回避することができる。
さらに、図1および図4に示すように、ケーブル収容溝69と車体側端子台66との間に配設される通電ケーブル64の配設長lは、衝突時における駆動装置10の移動距離Lの半分よりも長く設定されるため(l≧L/2)、通電ケーブル64に過度な引張力が加えられることはなく、通電ケーブル64の損傷を確実に回避することができる。なお、配設長lと移動距離Lとの水平成分を図示しているが、配設長lと移動距離Lとの垂直成分もl≧L/2の関係を満足するように設定されている。
このように、車両が衝突した場合であっても、高電圧の電流が流れる通電ケーブル64の断線や損傷などを確実に回避することができるため、通電ケーブル64からスパークが発生することはなく、ハイブリッド車両における衝突時の安全性を飛躍的に高めることができる。
これまで、駆動装置10が後退移動する正面衝突時を中心に説明したが、駆動装置10の後退移動に限られることはなく、駆動装置10が車両前方や車幅方向に移動する場合であっても、通電ケーブル64の断線や損傷などを回避することができる。たとえば、エンジンルーム12が押し潰されることのない低車速で車両が衝突した場合には慣性力により駆動装置10が車両前方に移動するおそれがあり、車両が側面衝突やオフセット衝突した場合には、駆動装置10が車幅方向に移動するおそれがあるが、補強リブ67,68の端部と車体側端子台66との間に配設された通電ケーブル64には曲げによって伸び代が設けられるため、駆動装置10の車両前方や車幅方向の移動にも対応することができる。
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、発電用モータ22を収容するジェネレータケース29と、ケース側端子台65が固定されるギヤケース27とは別体に形成され、互いに組み付けられているが、これらのケース27,29を一体に形成しても良い。
また、ケース側端子台65はギヤケース27に固定されているが、これに限られることはなく、ジェネレータケース29にケース側端子台65を固定しても良いことはいうまでもない。この場合には、ジェネレータケース29に補強リブを形成しても良く、ジェネレータケース29からギヤケース27にかけて補強リブを形成しても良い。
なお、図示する駆動装置10は、シリーズ・パラレル式のハイブリッド車両に搭載される駆動装置10であるが、シリーズ式やパラレル式のハイブリッド車両に搭載される駆動装置に本発明を適用するようにしても良い。さらに、四輪駆動用の駆動装置10に限られることはなく、二輪駆動用の駆動装置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。 駆動装置を示すスケルトン図である。 ギヤケースの一部を示す斜視図である。 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。
符号の説明
10 駆動装置
11 車体
20 エンジン
20a クランク軸
21 駆動用モータ
22 発電用モータ
22c ステータコイル(コイル)
27 ギヤケース(ケース)
29 ジェネレータケース(ケース)
64 通電ケーブル
65 ケース側端子台
66 車体側端子台
67,68 補強リブ
69 ケーブル収容溝
70 保護カバー

Claims (4)

  1. エンジンに駆動される発電用モータを備え、車体に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、
    前記発電用モータを収容するケースに固定され、前記発電用モータのコイルに接続されるケース側端子台と、
    前記ケース側端子台に対して下方かつ後方に配置され、前記車体に固定される車体側端子台と、
    前記ケース側端子台と前記車体側端子台とを接続する通電ケーブルと、
    前記ケースに形成され、隣り合ってケーブル収容溝を形成する複数の補強リブとを有し、
    前記ケーブル収容溝に前記通電ケーブルを収容することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
  2. クランク軸が車両の進行方向に向けて縦置きに配置されるエンジンと、
    前記エンジンの車両後方側に配置され、駆動力を発生させる駆動用モータと、
    前記エンジンと前記駆動用モータとの間に設けられ、前記エンジンに駆動される発電用モータとを備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、
    前記エンジンに組み付けられるとともに前記発電用モータを収容するケースに固定され、前記発電用モータのコイルに接続されるケース側端子台と、
    前記ケース側端子台に対して下方かつ後方に配置され、前記車体に固定される車体側端子台と、
    前記ケース側端子台と前記車体側端子台とを接続する通電ケーブルと、
    前記ケースに形成され、隣り合ってケーブル収容溝を形成する複数の補強リブとを有し、
    前記ケーブル収容溝に前記通電ケーブルを収容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1または2記載のハイブリッド車両の駆動装置において、前記補強リブに装着される保護カバーにより前記ケーブル収容溝を覆う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、前記ケーブル収容溝は前記通電ケーブルを下方に向けて案内し、前記ケーブル収容溝と前記車体側端子台との間に配設される前記通電ケーブルを下方に湾曲させ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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