JP2007283888A - ハイブリッド車両用バランサ - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両の内燃機関において、軽量化及び省スペース化を実現することを可能にするハイブリッド車両用バランサを提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両用バランサは、ハイブリッド車両の内燃機関に用いられるバランサとして機能する。また、ハイブリッド車両用バランサは、車両内のモータと電気的に接続され、モータから供給された電気を蓄電すると共に、蓄電している電力をモータに対して供給する。このように、ハイブリッド車両用バランサは、内燃機関の振動を低減するバランサとして機能すると共に、モータと電力の入出力を行うバッテリとして機能する。したがって、ハイブリッド車両用バランサを用いることにより、車両内にバランサとバッテリの両方を設ける必要がなくなるため、効果的に、車両の軽量化及び省スペース化を実現することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両の内燃機関に用いられるバランサに関する。

従来から、内燃機関内のピストン等の往復運動により発生する振動を抑制するために、内燃機関のクランクシャフトの回転に連動して回転するバランサが用いられている。例えば、特許文献１には、ハイブリッド車両の内燃機関に対して適用されたバランサが記載されている。

特開平７−１１５７０７号公報

ところで、ハイブリッド車両においては、エンジンに加えて、モータやインバータやバッテリなどの電気系の構成要素を搭載する必要があるため、エンジンルーム内の構成要素の軽量化や省スペース化が要求されている。これを解決するために、例えばエンジンを小気筒化することが行われているが、エンジンを小気筒化すると振動が顕著になる傾向にある。そのため、上記した特許文献１に記載された技術のように、バランサを設けて振動を低減することが行われている。しかしながら、このようにバランサを別途設けると、エンジンルーム内の構成要素の質量が増加すると共に、エンジンルーム内のスペースが狭くなってしまい、ハイブリッド車両における軽量化や省スペース化の要求を満たすことが困難になっていた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ハイブリッド車両の内燃機関において、軽量化及び省スペース化を実現することを可能にするハイブリッド車両用バランサを提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、ハイブリッド車両の内燃機関に用いられ、前記内燃機関におけるクランクシャフトの回転に応じて回転するハイブリッド車両用バランサは、前記クランクシャフトにおける回転が伝達される回転伝達部と、前記ハイブリッド車両内のモータと電気的に接続された電気的接続部と、前記モータから前記電気的接続部を介して供給された電気を蓄電すると共に、蓄電された電気を前記電気的接続部を介して前記モータに対して供給する蓄電部と、を備えることを特徴とする。

上記のハイブリッド車両用バランサは、ハイブリッド車両の内燃機関に用いられ、内燃機関におけるクランクシャフトの回転に応じて回転するバランサとして用いられる。具体的には、ハイブリッド車両用バランサは、回転伝達部において、クランクシャフトにおける回転が伝達される。また、電気的接続部はハイブリッド車両内のモータと電気的に接続され、蓄電部は、モータから電気的接続部を介して供給された電気を蓄電する。更に、蓄電部は、蓄電している電力を電気的接続部を介してモータに対して供給する。

このように、ハイブリッド車両用バランサは、内燃機関の振動を低減するバランサとして機能すると共に、モータと電力の入出力を行うバッテリとして機能する。したがって、ハイブリッド車両用バランサを用いることにより、車両内にバランサとバッテリの両方を設ける必要がなくなるため、車両の軽量化及び省スペース化を実現することが可能となる。特に、少気筒数（例えば３気筒以下）のエンジンを用いてハイブリッド車両を構成した場合、上記したハイブリッド車両用バランサを用いることによって、効果的にハイブリッド車両の軽量化及び省スペース化を実現することが可能となる。

上記のハイブリッド車両用バランサの一態様では、前記電気的接続部は、摺動部材を介して前記モータと電気的に接続されている。これにより、ハイブリッド車両用バランサの回転に影響を受けることなく、ハイブリッド車両用バランサと電力の入出力を適切に行うことが可能となる。

上記のハイブリッド車両用バランサの他の一態様では、ハイブリッド車両内に設けられたメインバッテリに対する補助的なバッテリとして用いることができる。これにより、モータを駆動するための電力を確実に確保しつつ、車両の軽量化及び省スペース化を実現することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［車両の構成］
図１を参照して、本発明の実施形態に係る車両の構成について説明する。図１は、車両１００の概略構成を示すブロック図である。車両１００は、ハイブリッド車両として構成されている。なお、図１中における構成要素同士を接続している線分は、実線が機械的な接続を示しており、破線が電気的な接続を示している。

車両１００は、エンジン（内燃機関）１と、モータ（モータジェネレータ）ＭＧ１と、モータＭＧ２と、プラネタリギヤ（遊星歯車機構）２と、バッテリ機能付きバランサ３と、インバータ４と、車軸６と、車輪７と、を備える。

エンジン１は、ガソリンエンジンなどによって構成され、車両１００の主たる動力源として機能する。エンジン１は、例えば３気筒以下の気筒数を有して構成される。車軸６は、エンジン１及びモータＭＧ２の動力を車輪７に伝達する動力伝達系の一部である。車輪７は、車両１００の車輪であり、説明の簡略化のため、図１では特に左右前輪のみが表示されている。

モータＭＧ１は、主としてバッテリ機能付きバランサ３を充電するための発電機、或いはモータＭＧ２に電力を供給するための発電機として機能するように構成されている。モータＭＧ２は、主としてエンジン１の出力をアシストする電動機として機能するように構成されている。これらのモータＭＧ１及びモータＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。プラネタリギヤ２は、エンジン１の出力をモータＭＧ１及び車軸６へ分配することが可能に構成され、動力分割機構として機能する。

バッテリ機能付きバランサ３は、エンジン１内のクランクシャフトの回転が伝達され、クランクシャフトの回転に応じて回転するように構成されている。このようにバッテリ機能付きバランサ３が回転することによって、エンジン１内のピストン等の往復運動により発生する振動を抑制することができる。また、バッテリ機能付きバランサ３は、バッテリ（蓄電池）としての機能も有している。詳しくは、バッテリ機能付きバランサ３は、モータＭＧ１から供給された電気を蓄電すると共に、蓄電している電気をモータＭＧ１及びＭＧ２に対して供給する。例えば、バッテリ機能付きバランサ３は、ニッケル水素電池や鉛蓄電池などによって構成される。

このように、バッテリ機能付きバランサ３は、本発明におけるハイブリッド車両用バランサとして機能する。具体的には、バッテリ機能付きバランサ３は、エンジン１の振動を低減するバランサとして機能すると共に、ＭＧ１及びＭＧ２と電力の入出力を行う蓄電池として機能する。

インバータ４は、バッテリ機能付きバランサ３と、モータＭＧ１及びモータＭＧ２との間の電力の入出力を制御する直流交流変換機である。例えば、インバータ４は、バッテリ機能付きバランサ３から取り出した直流電力を交流電力に変換して、或いはモータＭＧ１によって発電された交流電力をそれぞれモータＭＧ２に供給すると共に、モータＭＧ１によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ機能付きバランサ３に供給することが可能に構成されている。

［バッテリ機能付きバランサの構成］
次に、バッテリ機能付きバランサ３の具体的な構成について、図２及び図３を用いて説明する。

図２は、エンジン１及びバッテリ機能付きバランサ３の概略構成を示す図である。図２（ａ）は、エンジン１を上方から観察した図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）中の矢印Ａ方向から観察した図である。ここでは、３つの気筒１ｂ（破線で示す）を有するエンジン１を示している。

バッテリ機能付きバランサ３は、略円筒形状を有しており、長さ方向における端部には回転伝達部３ａが組み付けられている。バッテリ機能付きバランサ３は、ベルト１０を介してクランクシャフト１ａに接続されている。詳しくは、ベルト１０は、クランクシャフト１ａと、バッテリ機能付きバランサ３の回転伝達部３ａとに巻き付けられている。図２（ｂ）に示すように、クランクシャフト１ａが矢印Ｂ１で示すように回転した場合、この回転がベルト１０を介して回転伝達部３ａに伝達されることによって、バッテリ機能付きバランサ３が矢印Ｂ２で示すように回転する。この場合、バッテリ機能付きバランサ３は、内部を貫通する回転軸３ｘを中心にして回転する。このようにバッテリ機能付きバランサ３が回転することによって、ピストンの往復運動（図２（ｂ）中の破線矢印Ｃで示す）によって生じる振動を低減することができる。

図３は、バッテリ機能付きバランサ３における電気的な接続を説明するための図である。図３においては、バッテリ機能付きバランサ３を斜視図によって示している。バッテリ機能付きバランサ３は、配線１２を介してインバータ４と電気的に接続されている。これにより、バッテリ機能付きバランサ３は、インバータ４を介して、モータＭＧ１及びモータＭＧ２と電力の入出力を行うことができる。

詳しくは、配線１２とバッテリ機能付きバランサ３とは、接点方式で電気的に接続されている。例えば、配線１２とバッテリ機能付きバランサ３は、バッテリ機能付きバランサ３の回転に対して摺動可能に構成された部材（以下、単に「摺動部材」と呼ぶ。）によって接続されている。即ち、配線１２は、摺動部材を介してバッテリ機能付きバランサ３と電力の入出力を行う。摺動部材は、例えばベアリングやバネなどによって構成され、バッテリ機能付きバランサ３の回転に対して固定されている。したがって、配線１２は、バッテリ機能付きバランサ３の回転に影響を受けることなく、即ちバッテリ機能付きバランサ３の回転に応じて回転してしまうことなく、バッテリ機能付きバランサ３と適切に電力の入出力を行うことができる。

以上のように、バッテリ機能付きバランサ３は、エンジン１の振動を低減するバランサとして機能すると共に、ＭＧ１及びＭＧ２と電力の入出力を行うバッテリとして機能する。したがって、バッテリ機能付きバランサ３を用いることにより、車両１００内にバランサとバッテリの両方を設ける必要がなくなるため、車両１００の軽量化及び省スペース化を実現することが可能となる。特に、少気筒数（例えば３気筒以下）のエンジンを用いてハイブリッド車両を構成した場合、上記したバッテリ機能付きバランサ３を用いることによって、効果的にハイブリッド車両の軽量化及び省スペース化を実現することが可能となる。

［変形例］
次に、本発明の変形例について説明する。

図４は、変形例に係る車両１０１の概略構成を示すブロック図である。車両１０１は、メインバッテリ１４を有し、バッテリ機能付きバランサ３の代わりにバッテリ機能付きバランサ１３を有する点で、前述した車両１００とは構成が異なる。よって、同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。

車両１０１においては、メインバッテリ１４が主となって、ＭＧ１及びＭＧ２と電力の入出力を行い、バッテリ機能付きバランサ１３は、補助的にＭＧ１及びＭＧ２と電力の入出力を行う。このようにメインバッテリ１４を別途設けることによって、モータＭＧ２が十分にエンジン１をアシストできる程度の電力を確実に供給することが可能となる。例えば、エンジン１の振動低減のために最適な重量にバッテリ機能付きバランサ１３を構成した場合において、バッテリ機能付きバランサ１３が、モータＭＧ２が十分にエンジン１をアシストできる程度の電力を蓄電することができない場合などに有効となる。

このように車両１０１を構成した場合にも、車両１０１内にバランサ（バッテリの機能を有しないバランサ）とバッテリの両方を設ける場合と比較すると、バッテリの機能を有するバランサ（バッテリ機能付きバランサ１３）を用いることによって、バッテリ（メインバッテリ１４）のサイズを小さくすることができるため、車両１０１の軽量化及び省スペース化を実現することが可能となる。

なお、上記では、車両内にバッテリ機能付きバランサを１つだけ設ける例を示したが、本発明はこれに限定はされない。他の例では、エンジン内の気筒数などに合わせて、バッテリ機能付きバランサを２つ以上設けることができる。

本発明の実施形態に係る車両の概略構成を示す図である。 エンジン及びバッテリ機能付きバランサの概略構成を示す図である。 バッテリ機能付きバランサにおける電気的な接続を説明するための図である。 変形例に係る車両の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
１ａ クランクシャフト
２ プラネタリギヤ
３、１３ バッテリ機能付きバランサ
３ａ 回転伝達部
４ インバータ
６ 車軸
１０ ベルト
１２ 配線
ＭＧ１、ＭＧ２ モータ
１００、１０１ 車両

Claims (3)

1. ハイブリッド車両の内燃機関に用いられ、前記内燃機関におけるクランクシャフトの回転に応じて回転するハイブリッド車両用バランサであって、
   前記クランクシャフトにおける回転が伝達される回転伝達部と、
   前記ハイブリッド車両内のモータと電気的に接続された電気的接続部と、
   前記モータから前記電気的接続部を介して供給された電気を蓄電すると共に、蓄電された電気を前記電気的接続部を介して前記モータに対して供給する蓄電部と、を備えることを特徴とするハイブリッド車両用バランサ。
2. 前記電気的接続部は、摺動部材を介して前記モータと電気的に接続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両用バランサ。
3. ハイブリッド車両内に設けられたメインバッテリに対する補助的なバッテリとして用いられることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド車両用バランサ。

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