JP2007253736A - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハイブリッド駆動装置において、簡単な機構によって低速、高速のギヤの切替えを行う。
【解決手段】ハイブリッド車両の動力出力機構20に接続された動力伝達系48において、動力伝達軸50に接続されたハブ62と、ハブ62の両側で、動力伝達軸50と同軸上に回転自在に配設された第1ドライブギヤ54と、第2ドライブギヤ56と、ハブ62と各ドライブギヤとの係合を行うハブスリーブ64とを有し、ハブスリーブ64をスライドさせて車軸80との動力伝達経路を第1ドライブギヤ側と第2ドライブギヤ側とに切り替える。
【選択図】図1
【解決手段】ハイブリッド車両の動力出力機構20に接続された動力伝達系48において、動力伝達軸50に接続されたハブ62と、ハブ62の両側で、動力伝達軸50と同軸上に回転自在に配設された第1ドライブギヤ54と、第2ドライブギヤ56と、ハブ62と各ドライブギヤとの係合を行うハブスリーブ64とを有し、ハブスリーブ64をスライドさせて車軸80との動力伝達経路を第1ドライブギヤ側と第2ドライブギヤ側とに切り替える。
【選択図】図1
Description
本発明は、ハイブリッド車両のハイブリッド駆動装置に関する。
車両用ハイブリッドシステムは、エンジンと電気モータの2種類の動力源を組み合わせて走行するものをいう。この車両用ハイブリッドシステムには、エンジンで発電機を駆動し、発電した電力によってモータが車輪を駆動するシリーズハイブリッドシステムと、エンジンとモータが車輪を駆動する方式で、二つの駆動力を状況に応じて使うことができるパラレルハイブリッドとこの双方の特徴を組み合わせたシリーズ・パラレルハイブリッドがある。シリーズ・パラレルハイブリッドは、エンジン動力を動力分割機構により分割し、一方で直接車輪を駆動、他方は発電に使用し、その発電電力でモータを駆動させるため、モータの使用割合がパラレル方式に比べ多くなるものである。そしてエンジンとモータの使用割合を走行状態に応じて制御しており、高トルクが必要な場合には、モータとエンジンの双方の出力を駆動出力として使用することができるようになっているものである。このため、発電機、モータは両方の機能を併せ持つモータジェネレータが使用されているが、以下の説明では、主に発電機の機能を果たしているものを第1モータジェネレータ(発電機)、主にモータの機能を果たしているものを、第2モータジェネレータ(モータ)として表す。
このようなシリーズ・パラレルハイブリッドシステムに用いられているハイブリッド駆動装置は、エンジンの回転数と第1モータジェネレータ(発電機)および第2モータジェネレータ(モータ)の回転数を無段階に変化させながら増速、減速できるので(例えば、特許文献1参照)、従来のガソリンエンジン車のようなトランスミッションを備えていることは少ない。また、近年はより燃費の向上を図るために全電動走行が可能となるように、モータに十分なトルク特性を確保するようにしていることから、さらにトランスミッションを備えていることは少なくなってきている。
ところが、登坂特性や最高速度の確保、あるいはモータの小型化の要求などによって、ハイブリッド車両においても、ギヤの切替えが必要になる場合がある。このような要求に対して、低速、高速の2段の変速を行えるようなものが提案されている(例えば、特許文献2参照)。この特許文献2の従来技術は、モータによって駆動される車両において、遊星歯車装置又はクラッチを用いて、高速、低速のギヤを切り替えるものである。より、詳細には、最初は低速ギヤによって起動し、走行開始後、走行中にモータの回転軸に接続されたオイルポンプの油圧によって、クラッチあるいは遊星歯車装置のブレーキを作動させることによって低速ギヤから高速ギヤに切り替えていくものである。
上記の特許文献2に示されている従来技術は、前進でも後進でも車両の起動時には低速で走行を開始し、走行中に負荷に応じてギヤの切替えを行っていくものである。このため、低速で高トルクが必要な場合には良く対応することができるものであるが、モータの出力軸でギヤ切替え用のオイルポンプを駆動していることから、その分だけ燃費が悪化してしまうという問題があった。また、走行中にギヤの切換えをショックなく自動的に行うことが必要になるため、全体の装置が大型化してしまうという問題があった。
一方、特許文献1に示した従来技術のように、ハイブリッド駆動装置はモータとエンジンの出力の双方を駆動出力として用いることができるため、前進時にモータ走行において高トルクが必要な場合には、エンジンを起動して不足している動力を補うことができる。このことから、前進走行のみを考えると上記のような変速装置はあまり必要ない。ところが、後進の時には、上記のようなハイブリッド車両はモータを逆回転させることによって走行するが、エンジンは逆回転できないので、エンジンによって不足している動力を補うことができない。このため、運転状態によってはモータの過負荷による過熱などの問題が生ずる場合がある。このような後進時にモータの過負荷が発生する場合としては、後進で登坂走行をする場合や、後進で牽引走行を行う場合などが考えられる。しかし、このような特殊な運転状態に対応するために、特許文献2のような変速装置を組み込むことは、装置の大型化と燃費の悪化という問題がある。
そこで、本発明の目的は、簡単な機構によって停止中に低速、高速のギヤの切替えを行うことができるハイブリッド駆動装置を提供することにある。
本発明のハイブリッド駆動装置は、エンジンと、モータジェネレータと、エンジンの出力軸とモータジェネレータの入出力軸と車両駆動用動力出力軸がギヤにより接続され、車両駆動用動力を出力する動力出力機構と、動力出力機構に接続された動力伝達軸と、動力伝達軸と車軸とを接続する動力伝達系と、を備えるハイブリッド駆動装置であって、動力伝達系は、動力伝達軸に接続されたハブと、ハブの両側で、動力伝達軸と同軸上に回転自在に配設された第1ドライブギヤおよび第1ドライブギヤよりもギヤ外径が小さい第2ドライブギヤと、第1又は第2ドライブギヤのいずれか一方とハブとを接続する接続機構と、を有し、第1又は第2ドライブギヤのいずれか一方を介して動力伝達軸から車軸への動力伝達を行うこと、を特徴とする。
また、本発明のハイブリッド駆動装置においては、ハブは、外径面に動力伝達軸方向に延びたスプラインを有し、第1および第2ドライブギヤは、ホイール部外面に動力伝達軸方向に延びた動力伝達用スプラインを備え、各動力伝達スプラインはハブの両側に対向して配設され、接続機構は、内径面にハブのスプラインと第1ドライブギヤのスプラインと第2ドライブギヤのスプラインと係合する動力伝達軸方向に延びたスプラインを有し、動力伝達軸方向に滑動自在に配設されているスリーブであること、としてもよいし、このスリーブは、運転装置からの後進切替え信号によりアクチュエータによって動力伝達軸方向に滑動すること、としてもよい。また、アクチュエータは電動モータ駆動であることとしてもよいし、油圧モータ駆動であってもよい。
本発明のハイブリッド駆動装置は、簡単な機構によって停止中に低速、高速のギヤの切替えを行うことができるという効果を奏する。
以下、本発明の好適な実施形態について図1を参照しながら説明する。図1は本発明のハイブリッド駆動装置の実施形態の概略構成図である。本実施形態のハイブリッド駆動装置は1つのエンジン10と第1モータジェネレータ12、第2モータジェネレータ14、と、エンジン10から出力された動力を発電機となる第1モータジェネレータ12に分配したり、エンジン10、第2モータジェネレータ14の動力を車両駆動力として出力したりする動力出力機構20と、動力出力機構20からの動力を受け取って、動力を車軸に伝達する動力伝達系48と、動力伝達系48にギヤの切替えを指令する制御装置90とを備えている。
車両に固定されたエンジン10のエンジン出力軸18はダンパ16を介して第1プラネタリキャリア駆動軸22に接続されている。第1プラネタリキャリア駆動軸22には第1プラネタリキャリア24が接続され、第1プラネタリキャリア24には第1プラネタリギヤ回転軸26が接続され、第1プラネタリギヤ回転軸26には第1プラネタリギヤ32が回転自在にとりつけられている。また、車体に固定された第1モータジェネレータ12は内部にロータ13を有し、ロータ13は第1サンギヤ駆動シャフト28に接続され、第1サンギヤ駆動シャフト28には第1サンギヤ30が固定されている。第1サンギヤ30と第1プラネタリギヤ32は互いに係合している。第1サンギヤ駆動シャフト28は第1プラネタリキャリア駆動軸22と同軸上にある中空パイプで、第1プラネタリキャリア駆動軸22がその中を貫通している。一方、同じく車体に固定された第2モータジェネレータ14も内部にロータ15を有し、ロータ15は第1プラネタリキャリア駆動軸22、第1サンギヤ駆動シャフト28と同軸上にある第2サンギヤ駆動軸36に接続され、第2サンギヤ駆動軸36には第2サンギヤ40が固定されている。第2サンギヤ40の外側には第2サンギヤに係合しているピニオンギヤ42が配設されている。ピニオンギヤ42は車体に対してその位置が固定されたピニオンギヤ中心軸44の回りに回転自在に取り付けられている。共通リングギヤ34は内側のギヤによって第1プラネタリギヤ32及びピニオンギヤ42に係合して、第1プラネタリキャリア駆動軸22、第1サンギヤ駆動シャフト28、第2サンギヤ駆動軸36と同軸上において回転するように配設されている。共通リングギヤ34の外面には動力出力ギヤ35が形成されており、動力出力ギヤ35は動力伝達軸50に固定された動力伝達ギヤ52と係合している。
動力伝達軸50には、動力が伝達されるハブ62が固定されている。また、ハブ62の両側には動力伝達軸50と同軸上に第1ドライブギヤ54と第1ドライブギヤ54よりもギヤ外径が小さい第2ドライブギヤ56が回転自在に配設されている。それぞれのドライブギヤには、第1ドリブンギヤ70と第1ドリブンギヤ70よりもギヤ外径が大きい、第2ドリブンギヤ72が係合している。第1、第2ドリブンギヤ70,72は車軸80と同軸上に回転自在に配設されて差動装置84に接続されている。
ハブ62の外面にはスプラインが形成されている。また、第1及び第2ドライブギヤは、それぞれハブ62に対向する面にスプライン58,60が形成されている。ハブ62の外面には、ハブに形成されたスプラインと第1及び第2ドライブギヤに形成されたスプライン58,60のどちらか一方とを係合させるスプラインを内面に有するハブスリーブ64が動力伝達軸50の軸方向に滑動自在になるように配設されている。そしてハブスリーブ64の外面にはハブスリーブ64とアクチュエータ68の駆動軸66とを接続するリンク65が配設されている。アクチュエータ68は制御装置90と信号線94によって接続されている。また、制御装置90は、シフトレバー92、低速ギヤ選択スイッチ93と信号線96によって接続されている。アクチュエータ68は電動モータによってボールねじ、ナットを動かすような装置でもよいし、油圧シリンダを持った油圧式アクチュエータであってもよい。
以下、本実施形態のハイブリッド駆動装置によって車両を後進させるときの動作について説明する。車両が停止中に、運転者によってシフトレバー92が後進側に倒されると、その信号よって制御装置90はアクチュエータ68に伸長動作信号を出力する。この信号によってアクチュエータ68は伸長してハブスリーブ駆動軸66を第2ドライブギヤ側に押し出す。するとハブスリーブ駆動軸66はリンク65を介してハブスリーブ64を第2ドライブギヤ側に移動させる。ハブスリーブ64が第2ドライブギヤ側に移動すると、第2ドライブギヤスプライン60とハブスリーブ64の一方のスプラインが係合する。ハブスリーブ64の他方のスプラインはハブ62のスプラインと係合していることから、上記のハブスリーブ64の移動によって、ハブスリーブ64を介してハブ62と第2ドライブギヤスプライン60とが係合する。そして、動力は動力伝達軸50からハブ62、ハブスリーブ64、第2ドライブギヤスプライン60に伝達されて、第2ドライブギヤ56に動力が伝達される。第1ドライブギヤ54よりもギヤ外径が小さい第2ドライブギヤ56は、第1ドリブンギヤよりもギヤ外径の大きな第2ドリブンギヤ72と係合して低速連接ギヤを構成し、差動装置84を介して車軸80を駆動できるようになる。一方、シフトレバー92が後進側に倒されたことによって、制御装置90は第2モータジェネレータ14が逆回転するように図示しないインバータ回路を制御する。
次に、運転者がアクセルを踏み込むと、第2モータジェネレータ14が逆回転し、第2サンギヤ40が逆回転する。第2サンギヤ40はピニオンギヤ42を介して共通リングギヤ34を逆回転させる。この時、共通リングギヤ34の回転数は、ピニオンギヤ42の中心軸の位置が固定されていることから、第2モータジェネレータ14の回転数に比例した回転数となる。共通リングギヤ34が逆回転すると、共通リングギヤ34の外面に形成されている動力出力ギヤ35が逆回転し、動力伝達軸50を逆回転させる。先に述べたように動力伝達軸50の動力は、ハブ62、ハブスリーブ64、第2ドライブギヤスプライン60から第2ドライブギヤ56に伝達され、低速ギヤ比によって差動装置84を介して車軸を逆回転させる。このようにして、車両は低速ギヤ比によって後進走行するので、後進で登坂したり、牽引したりするような特殊運転においても、モータへの電流量を低く抑えることができ、モータの発熱量を抑制することができる。なお、後進走行時にはエンジン10は停止しており、第1プラネタリキャリア24も停止しているが、共通リングギヤ34の回転数と第1プラネタリギヤ32、第1サンギヤ30のギヤ比によって第1モータジェネレータ12のロータ13が空転するので、第2モータジェネレータ14の逆回転を阻害せず、スムースに後進することができる。
上記のような後進走行が終了し、車両が停止した後、運転者によってシフトレバーが前進位置に倒されると、上記と逆に制御装置90からの信号によって、アクチュエータ68が短縮してハブスリーブ駆動軸66を第1ドライブギヤ側に引き戻す。するとハブスリーブ駆動軸66はリンク65を介してハブスリーブ64を第1ドライブギヤ側に移動させる。ハブスリーブ64が第1ドライブギヤ側に移動すると、第1ドライブギヤスプライン58とハブスリーブ64の一方のスプラインが係合する。そして、高速ギヤの第1ドライブギヤ54と第1ドリブンギヤ70によって動力伝達軸50から車軸80に動力が伝達されるようになり、通常走行状態となる。運転者がアクセルを踏み込むと、負荷に応じて第2モータジェネレータ14又はエンジン10からの動力が車軸80に伝達され、車両は前進走行する。
以上、シフトレバー92が後進側に倒された時に、低速ギヤへの切替えが行われる動作について説明したが、低速ギヤへの切替えは低速ギヤ切替えスイッチ93を低速ギヤ側に切り替えることとしてもよい。この場合には、前進のときでも低速ギヤが必要な場合には低速ギヤに切り替えて走行することができる。
以上のように、本実施形態のハイブリッド駆動装置は、この低速ギヤへの切替え動作を、車両が停止中に行うので簡単なハブスリーブ64のスライド機構によってギヤの切替えが可能となる。このため、簡単な機構によって低速、高速のギヤの切替えを行うことができるという効果を奏する。
10 エンジン、12 第1モータジェネレータ、13,15 ロータ、14 第2モータジェネレータ、16 ダンパ、18 エンジン出力軸、20 動力出力機構、22 第1プラネタリキャリア駆動軸、24 第1プラネタリキャリア、26 第1プラネタリギヤ回転軸、28 第1サンギヤ駆動シャフト、30 第1サンギヤ、32 第1プラネタリギヤ、34 共通リングギヤ、35 動力出力ギヤ、36 第2サンギヤ駆動軸、40 第2サンギヤ、42 ピニオンギヤ、44 ピニオンギヤ中心軸、48 動力伝達系、50 動力伝達軸、52 動力伝達ギヤ、54 第1ドライブギヤ、56 第2ドライブギヤ、58 第1ドライブギヤスプライン、60 第2ドライブギヤスプライン、62 ハブ、64 ハブスリーブ、65 リンク、66 ハブスリーブ駆動軸、68 アクチュエータ、70 第1ドリブンギヤ、72 第2ドリブンギヤ、80 車軸、82 タイヤ、84 差動装置、90 制御装置、92 シフトレバー、93 低速ギヤ選択スイッチ。
Claims (5)
- エンジンと、
モータジェネレータと、
エンジンの出力軸とモータジェネレータの入出力軸と車両駆動用動力出力軸がギヤにより接続され、車両駆動用動力を出力する動力出力機構と、
動力出力機構に接続された動力伝達軸と、
動力伝達軸と車軸とを接続する動力伝達系と、を備えるハイブリッド駆動装置であって、
動力伝達系は、
動力伝達軸に接続されたハブと、
ハブの両側で、動力伝達軸と同軸上に回転自在に配設された第1ドライブギヤおよび第1ドライブギヤよりもギヤ外径が小さい第2ドライブギヤと、
第1又は第2ドライブギヤのいずれか一方とハブとを接続する接続機構と、を有し、
第1又は第2ドライブギヤのいずれか一方を介して動力伝達軸から車軸への動力伝達を行うこと、
を特徴とするハイブリッド駆動装置。 - 請求項1に記載のハイブリッド駆動装置において、
ハブは、外径面に動力伝達軸方向に延びたスプラインを有し、
第1および第2ドライブギヤは、ホイール部外面に動力伝達軸方向に延びた動力伝達用スプラインを備え、各動力伝達スプラインはハブの両側に対向して配設され、
接続機構は、内径面にハブのスプラインと第1ドライブギヤのスプラインと第2ドライブギヤのスプラインと係合する動力伝達軸方向に延びたスプラインを有し、動力伝達軸方向に滑動自在に配設されているスリーブであること、
を特徴とする請求項1に記載のハイブリッド駆動装置。 - 請求項2に記載のハイブリッド駆動装置において、
スリーブは、運転装置からの後進切替え信号によりアクチュエータによって動力伝達軸方向に滑動すること、
を特徴とするハイブリッド駆動装置。 - 請求項3に記載のハイブリッド駆動装置において、
アクチュエータは電動モータ駆動であること、
を特徴とするハイブリッド駆動装置。 - 請求項3に記載のハイブリッド駆動装置において、
アクチュエータは油圧モータ駆動であること、
を特徴とするハイブリッド駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006079222A JP2007253736A (ja) | 2006-03-22 | 2006-03-22 | ハイブリッド駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2006079222A JP2007253736A (ja) | 2006-03-22 | 2006-03-22 | ハイブリッド駆動装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007253736A true JP2007253736A (ja) | 2007-10-04 |
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ID=38628414
Family Applications (1)
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JP2006079222A Pending JP2007253736A (ja) | 2006-03-22 | 2006-03-22 | ハイブリッド駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007253736A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104816623A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-08-05 | 盖立元 | 一种油电混合动力车的驱动装置 |
CN105485262A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-04-13 | 吉林大学 | 一种电动汽车两挡变速器 |
CN108869852A (zh) * | 2018-09-08 | 2018-11-23 | 江苏容大材料腐蚀检验有限公司 | 阀杆阀门转动装置 |
CN114475207A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-05-13 | 重庆工业职业技术学院 | 一种混合动力汽车动力系统 |
-
2006
- 2006-03-22 JP JP2006079222A patent/JP2007253736A/ja active Pending
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