JP2013063756A - 車両のハイブリッドパワートレーン - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の燃費を一層向上させ、スポーティーな変速感を具現するとともに、その全長が長くならないようにして車両への搭載上の問題を解消した車両のハイブリッドパワートレーンを提供する。
【解決手段】駆動ギアを備えた入力軸と、第１被動ギア及び第２被動ギアと、前記入力軸に平行に配置された第１駆動軸と、前記入力軸に平行に配置された第２駆動軸と、前記第１駆動軸と第２駆動軸に平行に配置された出力軸と、前記出力軸に備えられた多数の変速被動ギアにそれぞれ噛み合って各変速段をなすように前記第１駆動軸及び第２駆動軸にそれぞれ備えられた多数の変速駆動ギアと、前記多数の変速駆動ギアをそれぞれ前記第１駆動軸または第２駆動軸に同期して噛み合わせるように備えられた多数の同期装置と、前記第１駆動軸と第２駆動軸及び出力軸に平行な回転軸に配置され、前記駆動ギアに動力を提供する電気モーターと、を含んでなることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は車両のハイブリッドパワートレーンに係り、より詳しくはＤＣＴを用いた車両のハイブリッドパワートレーンに関する。
近年、関心が高まっている高油価及びＣＯ２環境規制に対応するために、車両の燃費改善がより一層必要な状況であり、現時点で最も現実的な対応策は内燃機関の効率改善と動力を伝達する駆動系の効率改善であると言える。
従来の駆動系のうち、効率が最も優れた変速機は手動変速機であり、これに基づくダブルクラッチ変速機（ＤＣＴ：Ｄｏｕｂｌｅ Ｃｌｕｔｃｈ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）も伝達効率が一般ＡＴまたはＣＶＴに比べて優れている。従って、このように効率に優れたＤＣＴに電気モーターを組み合わせたハイブリッド型の変速機を構成すれば、現在の内燃機関車両の燃費を一層改善させることができる。
しかし、従来のハイブリッドパワートレーン構造は、図１に示すように、エンジン５００と変速機５０２の間に電気モーター５０４を組み合わせているが、従来のＤＣＴの場合、通常軸方向に二つのクラッチが重畳して配置された構造であるため、図１の変速機部分の長さが従来のＡＴまたはＣＶＴより長くなる。このような構造はエンジン５００から変速機に至る全搭載長を長くするので、車両への搭載には大きな問題があった。
特開平１０−３３６８０４号公報
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであって、ＤＣＴを使うハイブリッドパワートレーンを構成して、車両の燃費を一層向上させ、スポーティーな変速感を具現するとともに、その全長が長くならないようにして車両への搭載上の問題を解消した車両のハイブリッドパワートレーンを提供することにその目的がある。
本発明の車両のハイブリッドパワートレーンは、駆動ギア（１）を備えた入力軸（３）と、前記駆動ギア（１）にそれぞれ噛み合う第１被動ギア（５）及び第２被動ギア（７）と、前記第１被動ギア（５）と第１クラッチ（９）を備え、前記入力軸（３）に平行に配置された第１駆動軸（１１）と、前記第２被動ギア（７）と第２クラッチ（１３）を備え、前記入力軸（３）に平行に配置された第２駆動軸（１５）と、前記第１駆動軸（１１）と第２駆動軸（１５）に平行に配置された出力軸（１７）と、前記出力軸（１７）に備えられた多数の変速被動ギア（１９）にそれぞれ噛み合って各変速段をなすように前記第１駆動軸（１１）及び第２駆動軸（１５）にそれぞれ備えられた多数の変速駆動ギア（２１）と、前記多数の変速駆動ギア（２１）をそれぞれ前記第１駆動軸（１１）または第２駆動軸（１５）に同期して噛み合わせるように備えられた多数の同期装置（２３）と、前記第１駆動軸（１１）、第２駆動軸（１５）及び出力軸（１７）に平行な回転軸に配置され、前記駆動ギア（１）に動力を提供する電気モーター（２５）と、を含んでなることを特徴とする。
本発明によれば、ＤＣＴを使うハイブリッドパワートレーンを構成して、車両の燃費を一層向上させ、スポーティーな変速感を具現するとともに、その全長があまり長くならないようにして車両への搭載上の問題点を解消することができる。
従来技術によるハイブリッドパワートレーンの構造を示す図である。 本発明による車両のハイブリッドパワートレーンの実施例を示す図である。 図２を出力軸に直角な方向から見た軸配置図である。 図２を出力軸に直角な方向から見た軸配置図である。 本発明による車両のハイブリッドパワートレーンの他の実施例を示す図である。 図５の実施例の作用を説明する図である。 図５の実施例の作用を説明する図である。 図５の実施例の作用を説明する図である。 本発明による車両のハイブリッドパワートレーンのさらに他の実施例を示す図である。
図２に示す通り、本発明車両のハイブリッドパワートレーンの実施例は、駆動ギア１を備えた入力軸３と、駆動ギア１にそれぞれ噛み合う第１被動ギア５及び第２被動ギア７と、第１被動ギア５と第１クラッチ９を備え、入力軸３に平行に配置された第１駆動軸１１と、第２被動ギア７と第２クラッチ１３を備え、入力軸３に平行に配置された第２駆動軸１５と、第１駆動軸１１と第２駆動軸１５に平行に配置された出力軸１７と、出力軸１７に備えられた多数の変速被動ギア１９にそれぞれ噛み合って各変速段をなすように第１駆動軸１１及び第２駆動軸１５にそれぞれ備えられた多数の変速駆動ギア２１と、多数の変速駆動ギア２１をそれぞれ第１駆動軸１１または第２駆動軸１５に同期して噛み合わせるように備えられた多数の同期装置２３と、第１駆動軸１１、第２駆動軸１５及び出力軸１７に平行な回転軸に配置され、駆動ギア１に動力を提供する電気モーター２５と、を含んで構成される。
電気モーター２５、第１駆動軸１１、第２駆動軸１５及び出力軸１７は互いに最大に重畳して、これらの中で最長のものの範囲内に互いに配置され、電気モーター２５の回転軸、第１駆動軸１１、第２駆動軸１５及び出力軸１７は４角形を成して配置される。
すなわち、エンジン２７とは別に駆動力を提供する電気モーター２５を、第１駆動軸１１、第２駆動軸１５及び出力軸１７に平行、かつ互いに隣接して最大に重畳するように配置することで、結果としてこれらの中で最長のものの長さ範囲内の四角形内にこれらすべての構成要素が配置されるようにするものであり、変速機構と電気モーターがなす軸方向の長さをできるだけ短く構成したものである。
さらに、第１クラッチ９と第２クラッチ１３及び入力軸３は駆動ギア１を介して提供される動力を多数の変速駆動ギア２１及び変速被動ギア１９に伝達してＤＣＴの作動を具現する。そして、従来のクラッチが軸方向に重畳した場合に比べて軸方向長さを短く形成することで、変速機と電気モーター２５が占める軸方向長さを最小にしたものである。
図３及び図４は、図２を出力軸に直角な方向から見た軸配置図である。図３では電気モーター２５と駆動ギア１が入力軸３に一体的に結合されており、図４では電気モーター２５の回転軸にピニオン２９が結合され、ピニオン２９は駆動ギア１に噛み合うことにより、電気モーター２５と駆動ギア１の回転軸が同心軸を成すか成していない配置構造を有することができることを示唆している。
駆動ギア１を備えた入力軸３にはメインクラッチ３１を介してエンジン２７が連結される。結果として電気モーター２５の回転軸は図３の実施例ではエンジン２７と同心軸を成して配置された状態であり、図４の実施例では平行ではあるが同心軸を成していない配置状態を意味するものである。
本実施例において、エンジン２７と駆動ギア１の間には、メインクラッチ３１の外に、エンジン２７のねじれ振動を減殺するためのダンパー３３が備えられる。メインクラッチ３１はダンパー３３の両側に二つ備えられている例を例示しているが、これらのいずれか一方を省略した構成も可能である。
第１駆動軸１１には、通常のＤＣＴ構成と同様の奇数段の変速段を具現する奇数段の変速駆動ギア２１が備えられ、第２駆動軸１５には偶数段の変速段を具現する多数の偶数段の変速駆動ギア２１が備えられ、後進駆動ギア３５は第２駆動軸１５に備えられてアイドルギア３７を介して出力軸１７の後進被動ギア３９を駆動するようになっている。
図２の実施例はＦＦ（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｇｉｎｅ Ｆｒｏｎｔ Ｄｒｉｖｅ）車両に搭載可能なハイブリッドパワートレーンを示すもので、出力軸１７には縦減速ギア４１が備えられ、縦減速ギア４１は前輪差動装置４３に噛み合って、前方の駆動輪を駆動できるようになっている。
図５の実施例はＦＲ（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｇｉｎｅ Ｒｅａｒ Ｄｒｉｖｅ）車両に搭載可能なハイブリッドパワートレーンを示すもので、出力軸１７には推進軸４５が連結され、推進軸４５には後輪差動装置４７が連結されて、後方の駆動輪を駆動できるようになっている。
以下、図６〜図８に基づいて図５の本発明の実施例の作用について説明する。
図６はエンジン２７からの駆動力によって１速走行がなされる状況を説明するもので、電気モーター２５は駆動されていない状態である。
すなわち、エンジン２７からの動力はメインクラッチ３１を介して入力軸３の駆動ギア１を駆動し、駆動ギア１の動力は第１被動ギア５及び第２被動ギア７に同時に供給される。第１クラッチ９が連結されることで第１被動ギア５の回転力は第１駆動軸１１を回転させる。同期装置２３が１速の変速駆動ギア２１を第１駆動軸１１に同期して噛み合わせた状態であるため、第１駆動軸１１の動力は１速の変速駆動ギア２１と変速被動ギア１９を介して出力軸１７を回転させ、１速の動力が出力軸１７を通じて出力される。
図７は図６の駆動状態で電気モーター２５によって発生した動力が加わる場合を示すもので、他の作動は図６の場合と同様である。電気モーター２５が駆動力を駆動ギア１に提供しているため、エンジン２７からの動力とともに電気モーター２５からの動力が加わって１速に変速された後、出力軸１７に出力されるもので、車両の加速または登板の際に使われるハイブリッドモードである。
図８は図７の駆動状態でメインクラッチ３１を遮断してエンジン２７を停止させた状態を示すものである。電気モーター２５から提供される動力だけで１速の変速がなされ出力軸１７を駆動する状況を示すものであり、純粋の電気車モードの走行がなされる。
その他の変速段への変速または動力の流れは従来の手動変速機やＤＣＴの場合と同様であるので省略する。
図９は本発明のさらに他の実施例を示すもので、本発明のパワートレーンで４輪駆動を具現した例である。出力軸１７には前輪差動装置４３と推進軸４５が連結され、推進軸４５には後輪差動装置４７が連結されることにより、前輪及び後輪のいずれも駆動輪として作用することができる構造である。
本発明は、ＤＣＴを使うハイブリッドパワートレーンを構成して、車両の燃費を一層向上させ、スポーティーな変速感を具現するとともに、その全長が長くならないようにして車両への搭載上の問題解消を狙いとした車両のハイブリッドパワートレーンに適用可能である。
１ 駆動ギア
３ 入力軸
５ 第１被動ギア
７ 第２被動ギア
９ 第１クラッチ
１１ 第１駆動軸
１３ 第２クラッチ
１５ 第２駆動軸
１７ 出力軸
１９ 変速被動ギア
２１ 変速駆動ギア
２３ 同期装置
２５ 電気モーター
２７ エンジン
２９ ピニオン
３１ メインクラッチ
３３ ダンパー
３５ 後進駆動ギア
３７ アイドルギア
３９ 後進被動ギア
４１ 縦減速ギア
４３ 前輪差動装置
４５ 推進軸
４７ 後輪差動装置

Claims (9)

  1. 駆動ギア（１）を備えた入力軸（３）と、
    前記駆動ギア（１）にそれぞれ噛み合う第１被動ギア（５）及び第２被動ギア（７）と、
    前記第１被動ギア（５）と第１クラッチ（９）を備え、前記入力軸（３）に平行に配置された第１駆動軸（１１）と、
    前記第２被動ギア（７）と第２クラッチ（１３）を備え、前記入力軸（３）に平行に配置された第２駆動軸（１５）と、
    前記第１駆動軸（１１）と第２駆動軸（１５）に平行に配置された出力軸（１７）と、
    前記出力軸（１７）に備えられた多数の変速被動ギア（１９）にそれぞれ噛み合って各変速段をなすように前記第１駆動軸（１１）及び第２駆動軸（１５）にそれぞれ備えられた多数の変速駆動ギア（２１）と、
    前記多数の変速駆動ギア（２１）をそれぞれ前記第１駆動軸（１１）または第２駆動軸（１５）に同期して噛み合わせるように備えられた多数の同期装置（２３）と、
    前記第１駆動軸（１１）、第２駆動軸（１５）及び出力軸（１７）に平行な回転軸に配置され、前記駆動ギア（１）に動力を提供する電気モーター（２５）と、
    を含んでなることを特徴とする車両のハイブリッドパワートレーン。
  2. 前記電気モーター（２５）、第１駆動軸（１１）、第２駆動軸（１５）及び出力軸（１７）は互いに最大に重畳してこれらの中で最長のものの範囲内に配置され、
    前記電気モーター（２５）の回転軸、前記第１駆動軸（１１）、第２駆動軸（１５）及び出力軸（１７）は４角形を成して配置されたことを特徴とする請求項１に記載の車両のハイブリッドパワートレーン。
  3. 前記電気モーター（２５）と前記駆動ギア（１）は、入力軸（３）上に一体的に結合されたことを特徴とする請求項２に記載の車両のハイブリッドパワートレーン。
  4. 前記電気モーター（２５）の回転軸にはピニオン（２９）が結合され、
    前記ピニオン（２９）は前記駆動ギア（１）に噛み合うことを特徴とする請求項２に記載の車両のハイブリッドパワートレーン。
  5. 前記駆動ギア（１）を備えた入力軸（３）にはメインクラッチ（３１）を介してエンジン（２７）が連結されたことを特徴とする請求項２に記載の車両のハイブリッドパワートレーン。
  6. 前記エンジン（２７）と駆動ギア（１）の間にはエンジン（２７）のねじれ振動を減殺するためのダンパー（３３）が備えられたことを特徴とする請求項５に記載の車両のハイブリッドパワートレーン。
  7. 前記出力軸（１７）には縦減速ギア（４１）が備えられ、
    前記縦減速ギア（４１）は前輪差動装置（４３）に噛み合うことを特徴とする請求項１に記載の車両のハイブリッドパワートレーン。
  8. 前記出力軸（１７）には推進軸（４５）が連結され、
    前記推進軸（４５）には後輪差動装置（４７）が連結されたことを特徴とする請求項１に記載の車両のハイブリッドパワートレーン。
  9. 前記出力軸（１７）には前輪差動装置（４３）と推進軸（４５）が連結され、
    前記推進軸（４５）には後輪差動装置（４７）が連結されたことを特徴とする請求項１に記載の車両のハイブリッドパワートレーン。
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