JP2013132960A - 車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型且つ簡単な構成でモータを効率よく艤装することができ、しかも、エネルギー効率を向上することができる車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】中空のロータ軸２６Ｌａ，２６Ｒａを備えたインナロータ式のモータによって左右のモータ３Ｌ，３Ｒを構成し、各ロータ軸２６Ｌａ，２６Ｒａ内に左右のアクスル軸１５Ｌ，１５Ｒをそれぞれ挿通する。これにより、小型且つ簡単な構成で車両１にモータ３Ｌ，３Ｒを艤装できる。アクスル軸１５Ｌ，１５Ｒ上にそれぞれ配設したモータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒを介して、アクスル軸１５Ｌ，１５Ｒとロータ軸２６Ｌａ，２６Ｒａとをそれぞれ接離可能に接続し、エンジン２の駆動力のみでの走行時等にモータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒを解放する。これにより、モータ３Ｌ，３Ｒがアクスル軸１５Ｌ，１５Ｒによるフリクションロス等を低減してエネルギー効率を向上できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、動力源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド車両の駆動装置に関する。

従来、動力源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド車両が数多く提案されている。また、この種のハイブリッド車両においては、燃費の改善のみならず、モータを用いた積極的な駆動力制御等を行うため、左右の各アクスル軸に対して左右個別のモータを動力伝達可能に配置した技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、エンジンからの駆動力がディファレンシャル装置及びクラッチを介して伝達される左右のアクスル軸上にそれぞれドリブンギヤを固設するとともに、ドリブンギヤにアイドラギヤを介してドライブギヤを噛合させ、このドライブギヤにそれぞれモータの回転軸を固設した技術が開示されている。そして、この特許文献１の技術では、例えば、エンジンや変速機等と協調して各モータを制御し、各輪の駆動力配分を緻密に行うことにより、走破性や回頭性等を向上させることが可能となっている。

特開２００２−３０１９３９号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術のように、ギヤ列を介して各アクスル軸にモータを連結する駆動機構を採用した場合、構造が複雑化し、しかも、駆動機構が軸周方向に大型化するため、艤装上のスペース効率等が悪化する虞がある。

また、上述の特許文献１に開示された技術は、各モータが各アクスル軸に常時接続されているため、モータによるトルクアシスト時やエネルギー回生時以外にもギヤ列等によるフリクションロス等が発生し、エネルギー効率上好ましくない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、小型且つ簡単な構成でモータを効率よく艤装することができ、しかも、エネルギー効率を向上することができる車両の駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による車両の駆動装置は、ディファレンシャル装置を介して左右に配分されるエンジン駆動力を左右の駆動輪に伝達する左右のアクスル軸と、中空のロータ軸を有し、当該ロータ軸内に前記アクスル軸がそれぞれ挿通された左右のモータと、前記アクスル軸上にそれぞれ配設され、当該アクスル軸と前記ロータ軸とをそれぞれ接離可能に接続する左右のモータ接続用クラッチと、を備えたものである。

本発明の車両の駆動装置によれば、小型且つ簡単な構成でモータを効率よく艤装することができ、しかも、エネルギー効率を向上することができる。

ハイブリッド車両のシステム構成図 前輪駆動系の要部を示すスケルトン図であって前輪にエンジンとモータとを接続した状態を示す説明図 前輪駆動系の要部を示すスケルトン図であって前輪にエンジンのみを接続した状態を示す説明図 前輪駆動系の要部を示すスケルトン図であって前輪にモータのみを接続した状態を示す説明図 第１の変形例に係わり、前輪駆動系の要部を示すスケルトン図であって前輪にモータを接続した状態を示す説明図 同上、前輪駆動系の要部を示すスケルトン図であって前輪からモータを解放した状態を示す説明図 第２の変形例に係わり、前輪駆動系の変形例の要部を示すスケルトン図であって前輪にモータを接続した状態を示す説明図 同上、前輪駆動系の変形例の要部を示すスケルトン図であって前輪からモータを解放した状態を示す説明図

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１はハイブリッド車両のシステム構成図、図２は前輪駆動系の要部を示すスケルトン図であって前輪にエンジンとモータとを接続した状態を示す説明図、図３は前輪駆動系の要部を示すスケルトン図であって前輪にエンジンのみを接続した状態を示す説明図、図４は前輪駆動系の要部を示すスケルトン図であって前輪にモータのみを接続した状態を示す説明図である。

図１に示す車両１は、動力源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド車両を示す。この車両１には、例えば、車体前方に配置されたエンジン２と、左右の前輪に対応する一対のモータ３Ｌ，３Ｒと、が搭載されている。

エンジン２の出力軸（図示せず）には、発進クラッチ５を介して変速機６が連結されている。ここで、変速機６は、エンジン２からの駆動力を連続して無段階に変速可能な無段変速機（ＣＶＴ）で構成されることが望ましい。

変速機６の出力軸６ａには、ピニオンギヤ７が連結されている。このピニオンギヤ７にはクラウンギヤ８が噛合され、クラウンギヤ８は、フロントディファレンシャル装置１０のディファレンシャルケース１１に固設されている。

図２乃至図４に示すように、フロントディファレンシャル装置１０は、例えば、ピニオン軸１２を介してディファレンシャルケース１１に回動自在に支持された一対のピニオンギヤ１３と、ピニオンギヤ１３に噛合された左右一対のベベルギヤ１４Ｌ，１４Ｒとを備えたベベル式のディファレンシャル装置で構成されている。

各ベベルギヤ１４Ｌ，１４Ｒには、左右のアクスル軸１５Ｌ、１５Ｒがそれぞれスプライン嵌合され、これらアクスル軸１５Ｌ，１５Ｒを介して、左右の前輪１６Ｌ，１６Ｒが取り付けられている。これにより、フロントディファレンシャル装置１０は、変速機で変速されたエンジン駆動力を、左右のアクスル軸１５Ｌ，１５Ｒに配分して、左右の前輪１６Ｌ，１６Ｒ伝達することが可能となっている。

ここで、図２乃至図４に示すように、本実施形態において、各アクスル軸１５Ｌ，１５Ｒは、ディファレンシャル装置１０側に位置する第１のアクスル軸部１５Ｌａ，１５Ｒａと、前輪１６Ｌ，１６Ｒ側に位置する第２のアクスル軸部１５Ｌｂ，１５Ｒｂとで分割形性されている。そして、これら第１のアクスル軸部１５Ｌａ，１５Ｒａと第２のアクスル軸部１５Ｌｂ，１５Ｒｂとの間には、これら（すなわち、各アクスル軸１５Ｌ，１５Ｒの中途）を接離可能に接続するためのエンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒが介装されている。

エンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒは、例えば、ドッグクラッチによって構成されている。すなわち、エンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒは、第１のアクスル軸部１５Ｌａ，１５Ｒａに設けられた可動歯部２０Ｌａ，２０Ｒａと、第２のアクスル軸部１５Ｌｂ，１５Ｒｂに設けられた固定歯部２０Ｌｂ，２０Ｒｂと、を係合要素として有する。可動歯部２０Ｌａ，２０Ｒａは固定歯部２０Ｌｂ，２０Ｒｂに対して進退移動可能となっており、この可動歯部２０Ｌａ，２０Ｒａの進退移動により、エンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒは、第１のアクスル軸部１５Ｌａ，１５Ｒａと第２のアクスル軸部１５Ｌｂ，１５Ｒｂとの間を接離可能に接続する。ここで、エンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒは、ドッグクラッチに限定されるものではなく、例えば、シンクロリング式或いは多板式のクラッチ等で構成することが可能である。また、これらは、油圧や電動モータ等によって駆動することが可能となっている。

各モータ３Ｌ，３Ｒは、例えば、インナロータ式のモータによって構成され、各アクスル軸１５Ｌ，１５Ｒと同軸上に配設されている。具体的に説明すると、例えば、図２乃至図４に示すように、各モータ３Ｌ，３Ｒは、車体に固設された環状のステータ２５Ｌ，２５Ｒと、このステータ２５Ｌ，２５Ｒの内周面に対向して配設されたロータ２６Ｌ，２６Ｒと、を有して構成されている。ロータ２６Ｌ，２６Ｒの回転軸であるロータ軸２６Ｌａ，２６Ｒａは中空軸によって構成され、このロータ軸２６Ｌａ，２６Ｒａ内にはアクスル軸１５Ｌ，１５Ｒ（より具体的には、第２のアクスル軸部１５Ｌｂ，１５Ｒｂ）が挿通されている。これにより、モータ３Ｌ，３Ｒは、例えば、エンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒよりも車幅方向外側にオフセットした位置で、アクスル軸１５Ｌ，１５Ｒと同軸上に配置されている。

また、各ロータ軸２６Ｌａ，２６Ｒａの一端は、車幅方向内側に延設されている。これらロータ軸２６Ｌａ，２６Ｒａの一端部には、当該ロータ軸２６Ｌａ，２６Ｒａを、アクスル軸１５Ｌ，１５Ｒ（より具体的には、第２のアクスル軸部１５Ｌｂ，１５Ｒｂ）に対して接離可能に接続するための左右のモータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒが設けられている。

モータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒは、例えば、ドッグクラッチによって構成されている。本実施形態において、モータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒは、エンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒと隣接して配置され、当該エンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒとともにクラッチユニット２３Ｌ，２３Ｒを構成する。

この場合において、構造を簡素化するため、モータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒの係合要素の一部をエンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒの係合要素の一部と共用することが望ましい。このため、例えば、図２乃至図４に示すように、本実施形態のモータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒは、エンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒと共用された固定歯部２０Ｌｂ，２０Ｒｂと、ロータ軸２６Ｌａ，２６Ｒａに設けられた可動歯部２０Ｌｃ，２０Ｒｃと、を係合要素として有して構成されている。可動歯部２０Ｌｃ，２０Ｒｃは固定歯部２０Ｌｂ，２０Ｒｂに対して進退移動可能となっており、この可動歯部２０Ｌｃ，２０Ｒｃの進退移動により、モータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒは、ロータ軸２６Ｌａ，２６Ｒａと第２のアクスル軸部１５Ｌｂ，１５Ｒｂとの間を接離可能に接続する。ここで、モータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒは、ドッグクラッチに限定されるものではなく、例えば、シンクロリング式或いは多板式のクラッチ等で構成することが可能である。また、これらは、油圧や電動モータ等によって駆動することが可能となっている。

なお、図２乃至図４中に示すバー記号２７Ｌ，２７Ｒは、各歯部間の接続状態を表示するための記号であり、図中では、バー記号２７Ｌ，２７Ｒが架け渡されている歯部間が接続状態にあるものとする。

このような構成の駆動系において、モータ３Ｌ，３Ｒ、エンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒ、及び、モータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒは、ハイブリッドシステムの制御ユニット３０によって制御される。この制御ユニット３０には、走行状態や路面状態等に基づき、エンジン２、変速機６、及び、ブレーキ（図示せず）等との協調制御を行うべく、各種センサ類、或いは、他の制御ユニット等から、各種センサ信号、エンジン制御信号、車輪速信号、制動制御信号等の各種信号が入力される。

そして、制御ユニット３０は、例えば、エンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒ及びモータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒを共に接続させた直結状態で（図２参照）、モータ３Ｌ，３Ｒに対する制御を行うことにより、ハイブリッド走行機能、ＬＳＤ（リミテッドスリップディファレンシャル）機能、トルクベクタリング機能、及び、トラクションコントロール機能等の各種機能を実現する。

すなわち、制御ユニット３０は、例えば、走行状態に応じてモータ３Ｌ，３Ｒの制御を行うことにより、モータアシスト走行やエネルギー回生走行等を実現する（ハイブリッド走行機能）。

また、制御ユニット３０は、例えば、車輪速信号等に基づいて車輪のスリップを検知すると、左右輪の差回転をなくすべくモータ３Ｌ，３Ｒを用いた回転同期制御を行い、左右輪の差回転をなくすことで、擬似的なデフロック状態を実現する（ＬＳＤ機能）。

また、制御ユニット３０は、例えば、旋回時に転舵量に応じて旋回側の外輪モータ３を駆動させることで、ステアリングの転舵角以上の旋回性能をアシストする。また、オーバーステア時は、内輪モータ３を作動させることによりニュートラルステアを実現する（トルクベクタリング機能）。

また、制御ユニット３０は、左右のモータ３Ｌ，３Ｒを用いて発進時のスリップコントロールをアシスト制御する（トラクションコントロール機能）。

一方、制御ユニット３０は、例えば、エンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒを解放するとともに、モータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒを接続させた状態で（図３参照）、モータ３Ｌ，３Ｒに対する制御を行うことにより、上述のＬＥＤ機能、トルクベクタリング機能、トラクションコントロール機能に加え、ＥＶ（電気自動車）走行機能を実現する。

すなわち、制御ユニット３０は、例えば、走行状態に応じてモータ３Ｌ，３Ｒの制御を行うことにより、モータ３Ｌ，３Ｒのみを駆動源とする走行やエネルギー回生走行等を実現する（ＥＶ走行機能）
一方、制御ユニット３０は、例えば、エンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒを接続すると共に、モータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒを解放させた状態とすることにより（図４参照）、デフフリー機能を実現する。

すなわち、制御ユニット３０は、エンジン２から前輪１６Ｌ，１６Ｒに駆動力を伝達する駆動系からモータ３Ｌ，３Ｒを分離することで、高速走行時等におけるフリクションを低減し燃費改善を図る（デフフリー機能）。

このような実施形態によれば、中空のロータ軸２６Ｌａ，２６Ｒａを備えたインナロータ式のモータによって左右のモータ３Ｌ，３Ｒを構成し、各ロータ軸２６Ｌａ，２６Ｒａ内に左右のアクスル軸１５Ｌ，１５Ｒをそれぞれ挿通することにより、小型且つ簡単な構成で車両１にモータ３Ｌ，３Ｒを艤装することができる。そして、アクスル軸１５Ｌ，１５Ｒ上にそれぞれ配設したモータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒを介して、アクスル軸１５Ｌ，１５Ｒとロータ軸２６Ｌａ，２６Ｒａとをそれぞれ接離可能に接続し、例えば、エンジン２の駆動力のみでの走行を行う高速走行時等にモータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒを解放することにより、モータ３Ｌ，３Ｒがアクスル軸１５Ｌ，１５Ｒに連れ回されることによるフリクションロス等を低減してエネルギー効率を向上することができる。

また、モータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒよりもディファレンシャル装置１０側でアクスル軸１５Ｌ，１５Ｒの中途を接離可能に接続する左右のエンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒを設け、例えば、モータ３Ｌ，３Ｒの駆動力のみでの走行を行うＥＶ走行時等にエンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒを解放することにより、ディファレンシャル装置１０がアクスル軸１５Ｌ，１５Ｒに連れ回されることによるフリクションロス等を低減してエネルギー効率を向上することができる。

また、モータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒとエンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒとを隣接して配置し、例えば、固定歯部２０Ｌｂ，２０Ｒｂを共用することにより、モータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒとエンジン接続用クラッチ２１Ｌ，２１Ｒとを併用するハイブリッド車両１においても、部品点数を不要に増加させることなく簡単な構成によって、両クラッチを配置することができる。

ここで、例えば、図５，６に示すように、上述の駆動系からエンジン接続用クラッチを省略して（すなわち、アクスル軸１５Ｌ，１５Ｒを第１のアクスル軸部と第２のアクスル軸部とに分割形性することなく）、ハイブリッド車両１の駆動系を構成することも可能である。

また、例えば、図７，８に示すように、上述の駆動系からエンジン接続用クラッチを省略し、さらに、モータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒをモータ３Ｌ，３Ｒよりも車幅方向外側（前輪１６Ｌ，１６Ｒ側）に配置して、ハイブリッド車両１の駆動系を構成することも可能である。

このような構成においても、制御ユニット３０は、例えば、モータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒを接続させた状態で（図５，７参照）、モータ３Ｌ、３Ｒに対する制御を行うことにより、上述のハイブリッド走行機能、ＬＳＤ機能、トルクベクタリング機能、及び、トラクションコントロール機能等の各種機能の実現することができる。

一方、制御ユニット３０は、例えば、モータ接続用クラッチ２２Ｌ，２２Ｒを解放させた状態とすることにより（図６，８参照）、上述のデフフリー機能を実現することができる。

なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。例えば、上述の実施形態において説明した各構成を後輪側にも適用して、ＦＲ方式のハイブリッド車両、或いは、４輪駆動方式のハイブリッド車両等を構成することも可能である。

１ … 車両（ハイブリッド車両）
２ … エンジン
３Ｌ，３Ｒ … モータ
５ … 発進クラッチ
６ … 変速機
６ａ … 出力軸
７ … ピニオンギヤ
８ … クラウンギヤ
１０ … フロントディファレンシャル装置
１１ … ディファレンシャルケース
１２ … ピニオン軸
１３ … ピニオンギヤ
１４Ｌ，１４Ｒ … ベベルギヤ
１５Ｌ，１５Ｒ … アクスル軸
１５Ｌａ，１５Ｒａ … 第１のアクスル軸部
１５Ｌｂ，１５Ｒｂ … 第２のアクスル軸部
１６Ｌ，１６Ｒ … 前輪
２０Ｌａ，２０Ｒａ … 可動歯部
２０Ｌｂ，２０Ｒｂ … 固定歯部
２０Ｌｃ，２０Ｒｃ … 可動歯部
２１Ｌ，２１Ｒ … エンジン接続用クラッチ
２２Ｌ，２２Ｒ … モータ接続用クラッチ
２３Ｌ，２３Ｒ … クラッチユニット
２５Ｌ，２５Ｒ … ステータ
２６Ｌ，２６Ｒ … ロータ
２６Ｌａ，２６Ｒａ … ロータ軸
２７Ｌ，２７Ｒ … バー記号
３０ … 制御ユニット

Claims (3)

1. ディファレンシャル装置を介して左右に配分されるエンジン駆動力を左右の駆動輪に伝達する左右のアクスル軸と、
   中空のロータ軸を有し、当該ロータ軸内に前記アクスル軸がそれぞれ挿通された左右のモータと、
   前記アクスル軸上にそれぞれ配設され、当該アクスル軸と前記ロータ軸とをそれぞれ接離可能に接続する左右のモータ接続用クラッチと、を備えたことを特徴とする車両の駆動装置。
2. 前記モータ接続用クラッチよりも前記ディファレンシャル装置側で前記アクスル軸の中途を接離可能に接続する左右のエンジン接続用クラッチを備えたことを特徴とする請求項１記載の車両の駆動装置。
3. 前記モータ接続用クラッチと前記エンジン接続用クラッチとを隣接して配置し、
   前記モータ接続用クラッチの係合要素の一部と前記エンジン接続用クラッチの係合要素の一部を共用したことを特徴とする請求項２記載の車両の駆動装置。

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