JP2014108631A - 四輪駆動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】設計自由度の向上を図ることが可能な四輪駆動車両を提供する。
【解決手段】四輪駆動車両１００は、前輪１１を駆動するモータ３３と、後輪７を駆動するエンジン１と、エンジン１の出力を変速する主変速機２とを備える。モータ３３は、主変速機２の出力側に配置されるケース３内に設けられており、前輪用プロペラシャフト８を介して前輪用デファレンシャル装置９のリングギヤ９２に接続されている。そして、リングギヤ９２は、車幅方向においてエンジン１側に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り換え可能な四輪駆動車両に関する。

従来、走行用の駆動力を出力するエンジンおよびモータジェネレータと、走行用の駆動力を前後輪に配分するためのトランスファとを備える四輪駆動車両が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１の四輪駆動車両では、トランスファに制御カップリングが設けられ、エンジンおよびモータジェネレータからの駆動力がトランスファの入力軸に入力されている。そして、この四輪駆動車両では、二輪駆動状態のときに制御カップリングが解放されており、入力軸に入力された駆動力がそのままリアプロペラシャフトのみに伝達される。その一方、四輪駆動状態のときに制御カップリングが係合されており、入力軸に入力された駆動力が、リアプロペラシャフトに伝達されるとともに、フロントプロペラシャフトにも配分される。

特開２０１１−２１８８７１号公報

ここで、特許文献１に開示された従来の四輪駆動車両のように、トランスファにより駆動力を前後輪に配分する場合には、トランスファの入力軸の回転方向によって前輪への動力伝達経路の回転方向が決定される。このため、フロントプロペラシャフトの取り出し方向（車幅方向におけるリアプロペラシャフトに対するフロントプロペラシャフトの位置）や、フロントデファレンシャルギヤのリングギヤの車幅方向における位置などが制限されるので、設計自由度の向上を図ることが困難である。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、設計自由度の向上を図ることが可能な四輪駆動車両を提供することである。

本発明による四輪駆動車両は、前輪を駆動するモータと、後輪を駆動するエンジンと、エンジンの出力を変速する変速機とを備える。モータは、変速機の出力側に配置されるケース内に設けられており、前輪用プロペラシャフトを介して前輪用デファレンシャル装置のリングギヤに接続されている。そして、リングギヤは、車幅方向においてエンジン側に配置されている。

このように構成することによって、トランスファにより駆動力を前後輪に配分する場合と異なり、後輪を駆動するエンジンの回転方向とは無関係に、前輪を駆動するモータの回転方向を設定することができる。これにより、前輪用プロペラシャフトの取り出し方向や、前輪用デファレンシャル装置のリングギヤの車幅方向における位置などを自由に設定することができるので、設計自由度の向上を図ることができる。

本発明の四輪駆動車両によれば、設計自由度の向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態による四輪駆動車両を示した概略構成図である。 本発明の第２実施形態による四輪駆動車両を示した概略構成図である。 本発明の第３実施形態による四輪駆動車両を示した概略構成図である。 本発明の第４実施形態による四輪駆動車両を示した概略構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態による四輪駆動車両１００について説明する。

四輪駆動車両１００は、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）方式を基本とするスタンバイ四輪駆動方式を採用するハイブリッド車両である。この四輪駆動車両１００は、後輪７のみを駆動する二輪駆動状態と、後輪７および前輪１１の両方を駆動する四輪駆動状態とを切り換え可能に構成されている。

具体的には、四輪駆動車両１００は、図１に示すように、後輪７を駆動するエンジン１と、エンジン１の出力を変速する主変速機２と、ケース３に収納され、前輪１１を駆動するモータ３３とを備えている。

エンジン（内燃機関）１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の動力装置である。エンジン１は、たとえば、吸気通路に設けられたスロットルバルブのスロットル開度（吸気空気量）、燃料噴射量、点火時期などの運転状態を制御可能に構成されている。このエンジン１の出力軸（クランクシャフト）は、主変速機２に連結されている。

主変速機２は、たとえばトルクコンバータおよび自動変速機を含んでいる。トルクコンバータは、入力側のポンプインペラおよび出力側のタービンランナなどを有しており、それらポンプインペラとタービンランナとの間で流体（作動油）を介して動力伝達を行うように構成されている。ポンプインペラはエンジン１の出力軸に連結され、タービンランナはタービンシャフトを介して自動変速機の入力軸に連結されている。自動変速機は、摩擦係合要素および遊星歯車装置などを有しており、選択的に摩擦係合要素を係合させることにより複数の変速段を成立させるように構成されている。自動変速機の出力軸は、副変速機３１に連結されている。なお、主変速機２は、本発明の「変速機」の一例である。

ケース３は、主変速機２の出力側（エンジン１と反対側）に取り付けられている。すなわち、ケース３は、主変速機２および前輪用デファレンシャル装置９よりも後輪７側に配置されている。

このケース３には、主変速機２の出力軸が連結される副変速機３１と、副変速機３１の出力軸である後輪用出力軸３２と、前輪１１を駆動するモータ３３と、動力伝達機構３４と、前輪用出力軸３５とが収納されている。

副変速機３１は、遊星歯車装置などを有しており、ハイレンジまたはローレンジを選択可能に構成されている。副変速機３１は、たとえば、ハイレンジが選択されている場合に、主変速機２の出力軸の回転をそのまま後輪用出力軸３２に伝達し、ローレンジが選択されている場合に、主変速機２の出力軸の回転を減速して後輪用出力軸３２に伝達する。

後輪用出力軸３２は、ケース３に回転可能に支持され、主変速機２の出力軸（ケース３の入力軸）およびモータ３３の回転軸と同軸上に配置されている。後輪用出力軸３２には、等速自在継手４ａを介して後輪用プロペラシャフト４が連結されている。この後輪用プロペラシャフト４には、等速自在継手４ｂ、後輪用デファレンシャル装置５、後輪用ドライブシャフト６を介して後輪７が接続されている。

モータ３３は、主に電動機として機能し、状況によっては発電機としても機能する。モータ３３は、たとえば、交流同期電動機であり、永久磁石からなるロータ３３ａと、３相巻線が巻回されたステータ３３ｂとを有する。ロータ３３ａには、筒状に形成されたモータ出力軸３３ｃが一体的に連結されている。なお、モータ出力軸３３ｃの内部に後輪用出力軸３２が配置されている。ステータ３３ｂは、ケース３に固定されている。

また、モータ３３は、インバータを介してバッテリに接続されている。インバータは、バッテリから供給される直流電流を交流電流に変換してモータ３３を駆動する（力行制御）とともに、モータ３３で発電された交流電流を直流電流に変換してバッテリに出力する（回生制御）ことが可能である。

動力伝達機構３４は、スプロケット３４ａおよび３４ｂと、チェーン３４ｃとを有する。スプロケット３４ａはモータ出力軸３３ｃに連結され、スプロケット３４ｂは前輪用出力軸３５に連結されている。チェーン３４ｃは、スプロケット３４ａおよび３４ｂの間に巻き掛けられている。すなわち、動力伝達機構３４は、モータ出力軸３３ｃの動力を、モータ出力軸３３ｃと車幅方向（Ｘ方向）において平行に配置された前輪用出力軸３５に伝達する機能を有する。

前輪用出力軸３５は、ケース３に回転可能に支持され、後輪用出力軸３２およびモータ出力軸３３ｃと平行に配置されている。前輪用出力軸３５には、等速自在継手８ａを介して前輪用プロペラシャフト８が連結されている。この前輪用プロペラシャフト８には、等速自在継手８ｂ、前輪用デファレンシャル装置９、前輪用ドライブシャフト１０を介して前輪１１が接続されている。なお、前輪用プロペラシャフト８は、エンジン１、主変速機２および後輪用プロペラシャフト４に対して車両前方方向に向かって左側に配置されている。

また、前輪用デファレンシャル装置９は、内輪差を吸収するために設けられている。この前輪用デファレンシャル装置９は、ドライブピニオンギヤ９１と、リングギヤ９２と、一対のデフピニオンギヤ９３と、一対のサイドギヤ９４とを含んでいる。ドライブピニオンギヤ９１は、前輪用プロペラシャフト８と一体的に回転するように形成されている。

リングギヤ９２は、ドライブピニオンギヤ９１と噛合するとともに、デフケース９５に連結されている。このリングギヤ９２は、車幅方向においてデフケース９５に対してエンジン１側に配置されている。すなわち、リングギヤ９２は、四輪駆動車両１００において前方方向に向かって内側（前輪用デファレンシャル装置９において車両前方方向に向かって右側）に配置されている。

デフピニオンギヤ９３は、デフケース９５に連結されたデフピニオンシャフト９６に回転可能に支持されている。サイドギヤ９４は、デフピニオンギヤ９３と噛合するとともに、前輪用ドライブシャフト１０に連結されている。

ここで、ケース３内には、副変速機３１、モータ３３および動力伝達機構３４がフロント側からリア側に向けて順に配置されている。すなわち、モータ３３が動力伝達機構３４よりも主変速機２側（フロント側）に配置されている。

そして、図１に示すように、四輪駆動車両１００では、エンジン１からの動力が、主変速機２、副変速機３１、後輪用出力軸３２、後輪用プロペラシャフト４、後輪用デファレンシャル装置５および後輪用ドライブシャフト６を介して後輪７に伝達され、モータ３３からの動力が、動力伝達機構３４、前輪用出力軸３５、前輪用プロペラシャフト８、前輪用デファレンシャル装置９および前輪用ドライブシャフト１０を介して前輪１１に伝達される。なお、四輪駆動車両１００では、エンジン１の動力が前輪１１には伝達されず、モータ３３の動力が後輪７には伝達されない。

このため、第１実施形態による四輪駆動車両１００では、エンジン１の回転方向と無関係に、前輪１１を駆動するモータ３３の回転方向を設定することが可能である。たとえば、モータ３３をＲｍ１方向に回転させることにより、前輪用プロペラシャフト８がＲｐ１方向に回転されるので、前輪用ドライブシャフト１０をＲｄ１方向（前進方向）に回転させることが可能である。

また、四輪駆動車両１００では、エンジン１が後輪７を駆動する二輪駆動状態と、エンジン１が後輪７を駆動するとともに、モータ３３が前輪１１を駆動する四輪駆動状態とが走行状態などに応じて適宜切り換えられる。たとえば、四輪駆動車両１００では、定常走行時などに二輪駆動状態にされ、発進時および低μ路走行時などに四輪駆動状態にされる。

−効果−
第１実施形態では、上記のように、後輪７を駆動するエンジン１と前輪１１を駆動するモータ３３とを設け、それぞれの駆動系を独立させることによって、トランスファにより駆動力を前後輪に配分する場合と異なり、後輪７を駆動するエンジン１の回転方向とは無関係に、前輪１１を駆動するモータ３３の回転方向を設定することができる。これにより、前輪用プロペラシャフト８の取り出し方向（車幅方向における後輪用プロペラシャフト４に対する前輪用プロペラシャフト８の位置）や、前輪用デファレンシャル装置９のリングギヤ９２の車幅方向における位置などを自由に設定することができるので、設計自由度の向上を図ることができる。これにより、部品の共通化を図ることができるので、コストの低減を図ることができる。

また、第１実施形態では、リングギヤ９２を車幅方向においてデフケース９５に対してエンジン１側に配置することによって、前輪用デファレンシャル装置９の搭載性の向上を図ることができる。

また、第１実施形態では、モータ３３が収納されるケース３を主変速機２の出力側に取り付けることによって、モータを前輪用デファレンシャル装置の近傍に配置する場合に比べて、モータ３３の搭載スペースを広くすることができるので、モータ３３の高出力化を図ることができる。

（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態による四輪駆動車両を示した概略構成図である。次に、図２を参照して、第２実施形態による四輪駆動車両２００について説明する。なお、以下では、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

第２実施形態による四輪駆動車両２００では、第１実施形態と異なり、前輪用プロペラシャフト８が後輪用プロペラシャフト４に対して車両前方方向に向かって右側に配置されている。そして、リングギヤ９２は、四輪駆動車両２００において前方方向に向かって内側（前輪用デファレンシャル装置９において車両前方方向に向かって左側）に配置されている。

このため、第２実施形態による四輪駆動車両２００では、エンジン１の回転方向と無関係に、たとえば、モータ３３をＲｍ２方向に回転させることにより、前輪用プロペラシャフト８がＲｐ２方向に回転されるので、前輪用ドライブシャフト１０をＲｄ２方向（前進方向）に回転させることが可能である。

なお、第２実施形態のその他の構成および効果は、第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態による四輪駆動車両を示した概略構成図である。次に、図３を参照して、第３実施形態による四輪駆動車両３００について説明する。なお、以下では、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

第３実施形態による四輪駆動車両３００では、第１実施形態の動力伝達機構３４（図１参照）に代えて、動力伝達機構３０１が設けられている。この動力伝達機構３０１は、モータ出力軸３３ｃに連結されたカウンタドライブギヤ３０１ａと、前輪用出力軸３５に連結されたカウンタドリブンギヤ３０１ｂと、カウンタドライブギヤ３０１ａおよびカウンタドリブンギヤ３０１ｂと噛合する中間ギヤ３０１ｃとを有する。

このため、第３実施形態による四輪駆動車両３００では、エンジン１の回転方向と無関係に、たとえば、モータ３３をＲｍ３方向に回転させることにより、前輪用プロペラシャフト８がＲｐ３方向に回転されるので、前輪用ドライブシャフト１０をＲｄ３方向（前進方向）に回転させることが可能である。

なお、第３実施形態のその他の構成および効果は、第１実施形態と同様である。

（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態による四輪駆動車両を示した概略構成図である。次に、図４を参照して、第４実施形態による四輪駆動車両４００について説明する。なお、以下では、第３実施形態と同一部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

第４実施形態による四輪駆動車両４００の動力伝達機構４０１は、第３実施形態と異なり、中間ギヤ３０１ｃ（図３参照）が設けられておらず、モータ出力軸３３ｃに連結されたカウンタドライブギヤ４０１ａが、前輪用出力軸３５に連結されたカウンタドリブンギヤ４０１ｂに直接噛合するように構成されている。

このため、第４実施形態による四輪駆動車両４００では、エンジン１の回転方向と無関係に、たとえば、モータ３３をＲｍ４方向に回転させることにより、前輪用プロペラシャフト８がＲｐ４方向に回転されるので、前輪用ドライブシャフト１０をＲｄ４方向（前進方向）に回転させることが可能である。

なお、第４実施形態のその他の構成および効果は、第１実施形態と同様である。

（他の実施形態）
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、第１〜第４実施形態では、ケース内においてモータを動力伝達機構よりも主変速機側に配置する例を示したが、これに限らず、ケース内においてモータが動力伝達機構よりもリア側に配置されていてもよい。

また、第１〜第４実施形態では、摩擦係合要素および遊星歯車装置などを有する有段式の自動変速機を含む主変速機２を示したが、これに限らず、主変速機が、変速比を無段階に調整する無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を含んでいてもよい。また、主変速機がマニュアルトランスミッション（手動変速機）であってもよい。

また、第３および第４実施形態では、前輪用プロペラシャフト８が後輪用プロペラシャフト４に対して車両前方方向に向かって左側に配置される例を示したが、これに限らず、前輪用プロペラシャフトが後輪用プロペラシャフトに対して車両前方方向に向かって右側に配置されるようにしてもよい。

本発明は、二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り換え可能な四輪駆動車両に利用可能である。

１ エンジン
２ 主変速機（変速機）
３ ケース
７ 後輪
８ 前輪用プロペラシャフト
９ 前輪用デファレンシャル装置
１１ 前輪
３３ モータ
９２ リングギヤ
１００、２００、３００、４００ 四輪駆動車両

Claims (1)

1. 前輪を駆動するモータと、
   後輪を駆動するエンジンと、
   前記エンジンの出力を変速する変速機とを備える四輪駆動車両であって、
   前記モータは、前記変速機の出力側に配置されるケース内に設けられており、前輪用プロペラシャフトを介して前輪用デファレンシャル装置のリングギヤに接続され、
   前記リングギヤは、車幅方向において前記エンジン側に配置されていることを特徴とする四輪駆動車両。

Images