JP2011031761A - 車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用駆動装置、特にＦＦ式ハイブリッド車用の駆動装置として、コンパクトで、かつ各構成メンバーが強固に結合された装置を提供する。
【解決手段】軸心６が車幅方向に延びるように配置されたエンジン４と、相互の軸心６，１０が一致するようにエンジン４に直結された変速機８と、該変速機８の出力部に一体的に設けられた差動装置２０と、該差動装置２０から車幅方向のエンジン４側に延び、先端に駆動輪が取り付けられた第１の駆動軸３０と、差動装置２０から車幅方向のエンジン４とは反対側に延び、先端に駆動輪が取り付けられた第２の駆動軸４０と、第１の駆動軸３０上に配置されたモータ６０と、を備えた車両用駆動装置２において、第１の駆動軸３０上の差動装置２０とモータ６０との間に、モータ６０よりも外径が小さな小径部分を有する減速機７０を、該小径部分がエンジン４における変速機８との結合部１０４の近傍に位置するように配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンとモータを備えた車両用駆動装置に関する。

走行用駆動源としてエンジンとモータとが搭載された所謂ハイブリッド車が実用化されている。このハイブリッド車の駆動装置は、主たる構成メンバーとしてエンジンと変速機とに加えてモータが備えられるため大型化しやすく、これを如何にコンパクトに構成するかが課題となり、特にモータの配置が課題となる。

特許文献１には、エンジンの軸線を車幅方向に沿って配置したＦＦ式（フロントエンジン・フロントドライブ式）のハイブリッド車において、一方の駆動軸上にモータを配置した構成が開示されている。

この特許文献１に記載された駆動装置は、軸心が車幅方向に沿って配置されたエンジン（ＥＧ）と、相互の軸心が一致するようにエンジンに直結された変速機（ベルト式無段変速機構５）と、該変速機の出力部に一体的に設けられた差動装置（ディファレンシャル機構２５）と、を備え、該差動装置から車幅方向のエンジン側に延びる駆動軸（右アクスルシャフトＲＡ）上にモータ（ＥＭ）が配置されている。

一般的に、ＦＦ車用の差動装置は、変速機から後方へ張り出すように配置されるため、差動装置の側方で且つエンジンの後方の部分にデッドスペースが生じる。この点に関して、特許文献１の発明では、エンジン後方の前記スペースにモータが配置されるため、スペースの有効利用を図ることができ、駆動装置のコンパクト化に貢献することができる。

特開２００１−２０６０８５号公報

ところで、ＦＦ式のハイブリッド車に関して、エンジン、変速機、差動装置およびモータを備えた駆動装置は、コンパクト化を実現することに加えて、これらの構成メンバーが強固に組み合わされて一体化されることが求められる。特に、モータの回転を減速する減速機が設けられる場合、駆動装置の各構成メンバーをどのように配置して結合するかが課題となる。

そこで、本発明は、車両用駆動装置、特にＦＦ式ハイブリッド車用の駆動装置として、コンパクトで、かつ各構成メンバーが強固に結合された装置を提供することを、基本的な目的とする。

上記課題を解決するため、本願の第１の発明（請求項１に記載の発明）は、
軸心が車幅方向に延びるように配置されたエンジンと、
相互の軸心が一致するように前記エンジンに直結された変速機と、
該変速機の出力部に一体的に設けられた差動装置と、
該差動装置から車幅方向の前記エンジン側に延び、先端に駆動輪が取り付けられた第１の駆動軸と、
前記差動装置から車幅方向の前記エンジンとは反対側に延び、先端に駆動輪が取り付けられた第２の駆動軸と、
前記第１の駆動軸上に配置されたモータと、を備えた車両用駆動装置であって、
前記第１の駆動軸上の前記差動装置と前記モータとの間に、前記モータよりも外径が小さな小径部分を有する減速機が、該小径部分が前記エンジンにおける前記変速機との結合部の近傍に位置するように配置されていることを特徴とする。

本願の第２の発明（請求項２に記載の発明）に係る車両用駆動装置は、第１の発明において、
前記減速機は、第１の駆動軸上に並設された複数の遊星歯車機構で構成され、これらの遊星歯車機構の外径は、モータ側に配置されたものから差動装置側に配置されたものにかけて順次小径とされていることを特徴とする。

本願の第３の発明（請求項３に記載の発明）に係る車両用駆動装置は、第２の発明において、
減速機を構成する複数の遊星歯車機構は、リングギヤが固定要素、サンギヤが入力要素、プラネタリキャリアが出力要素とされ、最もモータ側に配置された遊星歯車機構のサンギヤがモータに結合され、最も差動装置側に配置された遊星歯車機構のプラネタリキャリアが差動装置の入力部に結合されていると共に、隣接する遊星歯車機構間で、モータ側に位置する遊星歯車機構のプラネタリキャリアが差動装置側に位置する遊星歯車機構のサンギヤに連結されていることを特徴とする。

本願の第４の発明（請求項４に記載の発明）に係る車両用駆動装置は、第１〜第３の発明において、
前記エンジンは、前記変速機との結合部近傍において、軸心から前記減速機に向かう方向へ張り出す張り出し部を備え、該張り出し部の張り出し量は前記変速機との合わせ面に近づくに連れて段階的または連続的に大きくなっていることを特徴とする。

本願の第５の発明（請求項５に記載の発明）に係る車両用駆動装置は、第１〜第４の発明において、
前記第１の駆動軸の少なくとも一部と前記減速機と前記モータとが一体化されてなるアッセンブリ体と、
前記変速機と前記差動装置とが一体化されてなる変速機ユニットと、を備え、
前記アッセンブリ体は、前記第１の駆動軸の先端を前記差動装置に連結することにより、前記変速機ユニットに組み付けられていることを特徴とする。

本願の第１の発明によれば、差動装置から車幅方向のエンジン側に延びる駆動軸上にモータが配置されることで、差動装置の側方で且つエンジン近傍のスペースを有効利用することができ、車両用駆動装置のコンパクト化を図ることができる。また、減速機の小径部分がエンジンにおける変速機との結合部の近傍に配置されるため、エンジンと減速機との干渉を回避しつつ、エンジンの変速機との結合部近傍において、軸心から減速機へ向かう方向へのエンジンの張り出し量を大きくすることが可能になる。そのため、エンジンと変速機との結合面積を増大させて、エンジンと変速機との結合剛性の向上を図ることができる。

本願の第２の発明によれば、減速機を構成する複数の遊星歯車機構は、モータ側から差動装置に向かって、順次小径とされているので、エンジンの変速機近傍を軸心から減速機に向かう方向へ張り出させる場合に、その張り出し量を、変速機に近づくに連れて段階的または連続的に大きくすることが可能になる。そのため、エンジンと変速機との結合剛性を効率的に高めることができる。

本願の第３の発明によれば、モータの回転は、複数の遊星歯車機構により順次減速されて差動装置に伝達されることになる。したがって、減速機全体として大きな減速比を実現でき、モータ側から所定の駆動力を供給する際に該モータの小型化が可能となる。

本願の第４の発明によれば、軸心から減速機に向かう方向へのエンジンの張り出し量が、変速機に近づくに連れて段階的または連続的に大きくなっているため、エンジンと変速機との結合剛性を効率的に向上させることができる。

本願の第５の発明によれば、予め製造されたアッセンブリ体を変速機ユニットに組み付けることで、モータと減速機の組み付けを同時に行うことができるため、優れた組み立て性を得ることができる。特に、アッセンブリ体は、組み付け方向先端部がモータよりも小径であるため、組み付け時にアッセンブリ体の先端部が他の部材に干渉し難く、組み付け性に優れている。

本発明の一実施形態に係る車両用駆動装置を示す部分断面図である。 図１に示す駆動装置の要部を示す拡大断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。 減速機とモータとが一体化されてなるアッセンブリ体を変速機ユニットに組み付ける態様を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＦＦ式のハイブリッド車用駆動装置２を示す部分断面図である。

図１に示すように、駆動装置２は、軸心６が車幅方向に延びるように配置されたエンジン４と、相互の軸心６，１０が一致するようにエンジン４に直結された変速機８と、該変速機８の出力部に一体的に設けられたデファレンシャル装置（差動装置）２０と、該デファレンシャル装置２０から車幅方向のエンジン４側に延び、先端に駆動輪（前輪）が取り付けられた右側の駆動軸（第１の駆動軸）３０と、デファレンシャル装置２０から車幅方向のエンジン４とは反対側に延び、先端に駆動輪（前輪）が取り付けられた左側の駆動軸（第２の駆動軸）４０と、右側の駆動軸３０上に配置されたモータ６０と、を備えている。

エンジン４の結合部１０４（図４参照）と変速機８の結合部（図５参照）は、例えば枠状のエンドプレート１６を介して結合されているが、本発明は、エンジン４と変速機８とを直接結合することを妨げるものでない。

変速機８とデファレンシャル装置２０とは相互に一体化されており、これにより、変速機８とデファレンシャル装置とを有する変速機ユニット１２が構成されている。変速機８とデファレンシャル装置２０は、共にトランスアクスルケース１４に収容されている。

なお、本発明において、変速機８の構成は特に限定されるものでなく、自動変速機、手動変速機または無段変速機のいずれを使用してもよい。

デファレンシャル装置２０は、変速機８の後方に配置されている。この配置によりデファレンシャル装置２０の側方で且つエンジン４の後方の部分にスペースが生じるが、該スペースにはモータ６０が配置されており、スペースの有効利用が図られている。

右側の駆動軸３０は、デファレンシャル装置２０の出力部に連結されたジョイントシャフト３２と、自在継手３６を介してジョイントシャフト３２に連結され、先端に車輪が取り付けられた車軸３４とで構成されている。同様に、左側の駆動軸４０は、デファレンシャル装置２０の出力部に連結されたジョイントシャフト４２と、自在継手４６を介してジョイントシャフト４２に連結され、先端に車輪が取り付けられた車軸４４とで構成されている。

図２に示すように、変速機８の出力ギヤ１８は、デファレンシャル装置２０のデフケース２２に固定されたリングギヤ２４に噛合されており、これにより、変速機８からデファレンシャル装置２０に動力が伝達されるようになっている。デフケース２２を貫通するピニオンシャフト２５には、互いに対向する一対のピニオンギヤ２６，２７がそれぞれ枢着されており、これらのピニオンギヤ２６，２７に跨って左右のサイドギヤ２８，２９がそれぞれ噛合されている。また、デフケース２２には、左右のシャフト挿通部５２，５４がサイドギヤ２８，２９に対応して設けられている。各シャフト挿通部５２，５４にはジョイントシャフト３２，４２が挿通され、該ジョイントシャフト３２，４２の先端は、サイドギヤ２８，２９にスプライン嵌合されている。これにより、変速機８からデファレンシャル装置２０に伝達された動力は、走行状況に応じた回転差となるように左右のジョイントシャフト３２，４２に伝達される。

右側のジョイントシャフト３２上において、デファレンシャル装置２０とモータ６０との間には減速機７０が配置されている。モータ６０と減速機７０と右側のジョイントシャフト３２とは相互に一体化されており、これにより、モータ６０と減速機７０とジョイントシャフト３２とを有するアッセンブリ体５８が構成されている。

アッセンブリ体５８では、モータ６０のハウジング６１と減速機７０のハウジング７１とが相互に連結され、減速機７０のハウジング７１と、減速機７０の出力側（デファレンシャル装置２０側）の先端部を覆う筒状のカバー１０１とが相互に連結されている。これにより、これらのハウジング６１，７１及びカバー１０１が相互に一体化されたアッセンブリケース１０２が構成されている。

アッセンブリ体５８には、アッセンブリケース１０２内を循環する潤滑系と、該潤滑系を冷却するためにエンジン４の冷却系統から導かれた水路１１２とが設けられている。図３に示すように、水路１１２には、潤滑系の油路を有するオイルクーラ１１０が設けられており、該オイルクーラ１１０において潤滑系が冷却されるようになっている。

図２に戻って、モータ６０は、ハウジング６１に固定されたステータ６２と、ステータ６２の内側に回転自在に設けられたロータ６４と、ロータ６４と一体的に回転するようにロータ６４の内側に固定された出力軸６６とを有する。ステータ６２は、磁性体からなるステータコアにコイルが巻回されて構成されている。ロータ６４は、磁性体で構成されており、ステータ６２に電力が供給されたときに生じる磁力により回転する。出力軸６６は、右側ジョイントシャフト３２に対して回転自在に外嵌されている。

減速機７０は、エンジン４における変速機８との結合部１０４の近傍に配置されており、その出力側（車幅方向デファレンシャル装置２０側）の端部において最も結合部１０４に近接している。

減速機７０は、第１の遊星歯車機構８０と第２の遊星歯車機構９０とを有する。これらの遊星歯車機構８０，９０は、右側ジョイントシャフト３２上においてモータ６０側からデファレンシャル装置２０側に向かって第１の遊星歯車機構８０、第２の遊星歯車機構９０の順で並設されている。

下記の通り、第１及び第２の遊星歯車機構８０，９０では、リングギヤ８２，９２が固定要素、サンギヤ８４，９４が入力要素、プラネタリキャリア８８，９８が出力要素とされている。

先ず、第１の遊星歯車機構８０について説明する。リングギヤ８２は、ハウジング７１にスプライン嵌合されることにより回転不能となっており、第１の遊星歯車機構８０の固定要素として機能するようになっている。サンギヤ８４は、右側ジョイントシャフト３２に対して回転自在に外嵌されている。また、サンギヤ８４は、車幅方向のモータ６０側に延びる筒状部８５を有し、該筒状部８５は、モータ６０の出力軸６６にスプライン嵌合されている。これにより、サンギヤ８４は、モータ６０の出力軸６６と共に回転し、第１の遊星歯車機構８０の入力要素として機能するようになっている。プラネタリキャリア８８は、第２の遊星歯車機構９０のサンギヤ９４にスプライン嵌合されており、第１の遊星歯車機構８０の出力要素として機能するようになっている。

続いて、第２の遊星歯車機構９０について説明する。第２の遊星歯車機構９０のリングギヤ９２は、第１の遊星歯車機構８０のリングギヤ８２と一体に設けられている。そのため、リングギヤ９２は、回転不能であり、第２の遊星歯車機構９０の固定要素として機能するようになっている。サンギヤ９４は、右側ジョイントシャフト３２に対して回転自在に外嵌されている。また、サンギヤ９４は、第１の遊星歯車機構８０のプラネタリキャリア８８にスプライン嵌合されているため、該プラネタリキャリア８８と共に回転し、第２の遊星歯車機構９０の入力要素として機能するようになっている。プラネタリキャリア９８は、車幅方向のデファレンシャル装置２０側へ延びる延長部９９を有し、該延長部９９は、デフケース２２の右側シャフト挿通部５２にスプライン嵌合されており、第２の遊星歯車機構９０の出力要素として機能するようになっている。また、延長部９９は、エンジン４の結合部１０４に隣接して配置されている。

かかる構成によれば、モータ６０の動力は第１の遊星歯車機構８０により減速され、この減速された動力は、さらに第２の遊星歯車機構９０により減速されて、デファレンシャル装置２０に伝達される。そのため、モータ６０の動力伝達に関して、十分な減速比を確保することができる。よって、モータ６０の小型化を図ることができ、駆動装置２のコンパクト化に貢献することができる。

モータ６０から減速機７０を介してデファレンシャル装置２０に伝達されるモータ側の動力は、デファレンシャル装置２０において変速機８から伝達されるエンジン側の動力と合流し、この合流した動力により、左右のジョイントシャフト３２，４２が駆動される。

以下、本実施形態の特徴である減速機７０の外径及び配置、並びに、これに対応したエンジン４の結合部１０４近傍の構成について説明する。

先ず、減速機７０の外径及び配置について説明する。

第１の遊星歯車機構８０の外径すなわちリングギヤ８２の外径は、モータ６０の外径すなわちステータ６２の外径よりも小径である。また、第２の遊星歯車機構９０のリングギヤ９２の外径は、第１の遊星歯車機構８０のリングギヤ８２の外径よりも小径である。さらに、第２の遊星歯車機構９０では、車幅方向に関してリングギヤ９２のデファレンシャル装置２０側先端よりもデファレンシャル装置２０側にプラネタリキャリア９８が配置されており、プラネタリキャリア９８の外径はリングギヤ９２の外径よりも小径である。さらにまた、プラネタリキャリア９８の外径は、車幅方向のモータ６０側先端部において最大であり、延長部９９においてはモータ６０側先端部よりも著しく小さくなっている。

かかる減速機７０の各構成メンバーの外径に対応して、減速機７０のハウジング７１の外径は、モータ６０のハウジング６１との連結部において該ハウジング６１の外径に等しく、且つ、車幅方向に関してモータ６０側からデファレンシャル装置２０側に向かうに連れて段階的に小さくなっている。

また、減速機７０の出力部である延長部９９を覆うカバー１０１の外径は、減速機７０のハウジング７１の最小径部の外径よりも小さい。さらに、カバー１０１は、アッセンブリケース１０２において最もエンジン４の結合部１０４に近接する部分である。

つまり、アッセンブリケース１０２の外径は、車幅方向のデファレンシャル装置２０側に向かうに連れて段階的に小さくなっており、エンジン４の結合部１０４との隣接部において最小となっている。よって、アッセンブリケース１０２の外径は、図３に示すエンジン４の中央部の近傍に比べて、図４に示すエンジン４の結合部１０４近傍の方が著しく小さくなっている。

かかる減速機７０の構成に対応して、エンジン４の結合部１０４近傍は次のように構成されている。

エンジン４の結合部１０４近傍では、上述のように減速機７０の外径が小さくなっていることによりスペースが確保されている。該スペースを利用して、エンジン４は、その結合部１０４の近傍において、軸心６から減速機７０に向かう方向へ張り出す張り出し部１０８を備えている。該張り出し部１０８の張り出し量は、減速機７０の外形に対応して、変速機８との合わせ面１０６に近づくに連れて段階的に大きくなっている。これにより、エンジン４と減速機７０との干渉を回避しつつ、合わせ面１０６の面積の拡大を図ることができるため、エンジン４と変速機８との結合剛性を高めることができる。

図６は、アッセンブリ体５８を変速機ユニット１２に組み付ける態様を示す。

アッセンブリ体５８の組み付けの際は、右側ジョイントシャフト３２の先端部をデファレンシャル装置２０のシャフト挿通部５２に差し込んでサイドギヤ２８に連結するとともに、減速機７０の延長部９９をシャフト挿通部５２に連結することで、アッセンブリ体５８が変速機ユニット１２に組み付けられる。このとき、アッセンブリケース１０２の外径は、車幅方向のデファレンシャル装置２０側に向かうに連れて小さくなっているため、アッセンブリ体５８の組み付け方向先端部がエンジン４に干渉し難く、組み付け性が良好となっている。

なお、アッセンブリ体５８が変速機ユニット１２に組み付けられた後、アッセンブリケース１０２は、図示しないブラケットによりエンジン４に固定される。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、減速機７０の外径が、モータ６０との連結部を除く全ての部分においてモータ６０よりも小径である場合について説明したが、本発明において、減速機７０外径は、エンジン４における変速機８との結合部１０４の近傍において、モータ６０よりも小径であればよい。

また、上述の実施形態では、減速機７０を２つの遊星歯車機構８０，９０で構成する場合について説明したが、本発明は、減速機７０を３つ以上の遊星歯車機構で構成することを妨げるものでない。

なお、減速機７０を３つ以上の遊星歯車機構で構成する場合、これらの遊星歯車機構の外径は、モータ６０側に配置されたものからデファレンシャル装置２０側に配置されたものにかけて順に小さくなるようにすればよい。

また、この場合、３つ以上の遊星歯車機構のうち最もモータ６０側に配置された遊星歯車機構のサンギヤがモータ６０に結合され、最もデファレンシャル装置２０側に配置された遊星歯車機構のプラネタリキャリアがデファレンシャル装置２０の入力部に結合されると共に、隣接する遊星歯車機構間で、モータ６０側に位置する遊星歯車機構のプラネタリキャリアがデファレンシャル装置２０側に位置する遊星歯車機構のサンギヤに連結されるようにすればよい。

さらに、上述の実施形態では、エンジン４の張り出し部１０８の張り出し量が変速機８との合わせ面１０６に近づくに連れて「段階的」に大きくなる構成について説明したが、張り出し部１０８の張り出し量は、合わせ面１０６に近づくに連れて「連続的」に大きくなるように構成してもよい。

２：駆動装置、４：エンジン、６：エンジンの軸心、８：変速機、１０：変速機の軸心、１２：変速機ユニット、１４：トランスアクスルケース、１６：エンドプレート、２０：デファレンシャル装置（差動装置）、２２：デフケース、３０：右側（エンジン側）の駆動軸、４０：左側（エンジンとは反対側）の駆動軸、５８：アッセンブリ体、６０：モータ、６１：モータのハウジング、７０：減速機、７１：減速機のハウジング、８０：第１の遊星歯車機構、８２：リングギヤ、８４：サンギヤ、８６：プラネタリギヤ、８８：プラネタリキャリア、９０：第２の遊星歯車機構、９２：リングギヤ、９４：サンギヤ、９６：プラネタリギヤ、９８：プラネタリキャリア、１０１：カバー、１０２：アッセンブリケース、１０４：エンジンにおける変速機との結合部、１０６：合わせ面、１０８：張り出し部。

Claims (5)

1. 軸心が車幅方向に延びるように配置されたエンジンと、
   相互の軸心が一致するように前記エンジンに直結された変速機と、
   該変速機の出力部に一体的に設けられた差動装置と、
   該差動装置から車幅方向の前記エンジン側に延び、先端に駆動輪が取り付けられた第１の駆動軸と、
   前記差動装置から車幅方向の前記エンジンとは反対側に延び、先端に駆動輪が取り付けられた第２の駆動軸と、
   前記第１の駆動軸上に配置されたモータと、を備えた車両用駆動装置であって、
   前記第１の駆動軸上の前記差動装置と前記モータとの間に、前記モータよりも外径が小さな小径部分を有する減速機が、該小径部分が前記エンジンにおける前記変速機との結合部の近傍に位置するように配置されていることを特徴とする車両用駆動装置。
2. 前記減速機は、第１の駆動軸上に並設された複数の遊星歯車機構で構成され、これらの遊星歯車機構の外径は、モータ側に配置されたものから差動装置側に配置されたものにかけて順次小径とされていることを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動装置。
3. 減速機を構成する複数の遊星歯車機構は、リングギヤが固定要素、サンギヤが入力要素、プラネタリキャリアが出力要素とされ、最もモータ側に配置された遊星歯車機構のサンギヤがモータに結合され、最も差動装置側に配置された遊星歯車機構のプラネタリキャリアが差動装置の入力部に結合されていると共に、隣接する遊星歯車機構間で、モータ側に位置する遊星歯車機構のプラネタリキャリアが差動装置側に位置する遊星歯車機構のサンギヤに連結されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用駆動装置。
4. 前記エンジンは、前記変速機との結合部近傍において、軸心から前記減速機に向かう方向へ張り出す張り出し部を備え、該張り出し部の張り出し量は前記変速機との合わせ面に近づくに連れて段階的または連続的に大きくなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用駆動装置。
5. 前記第１の駆動軸の少なくとも一部と前記減速機と前記モータとが一体化されてなるアッセンブリ体と、
   前記変速機と前記差動装置とが一体化されてなる変速機ユニットと、を備え、
   前記アッセンブリ体は、前記第１の駆動軸の先端を前記差動装置に連結することにより、前記変速機ユニットに組み付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用駆動装置。

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