JP2017036026A - 車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の動力源としてエンジン及びＭＧ（モータジェネレータ）を搭載したハイブリッド車において、小型のＭＧでもＥＶ走行を実現できるようにする。
【解決手段】エンジン１１及び変速機１２が縦置きで配置された駆動システムにおいて、エンジン１１が収容されたエンジンルームの外側にＭＧ１６及び減速機１７を配置する。そして、変速機１２の出力軸の動力が入力されるプロペラシャフト３９に動力伝達機構２０（例えばギヤやチェーン等）を介して減速機１７の出力軸を連結する。これにより、ＭＧ１６の動力を減速機１７を介して後輪１５の駆動軸１４に伝達できるようにする。また、ＭＧ１６のケース内には、液状の冷媒をＭＧ１６の外部と循環しないように封入し、ＭＧ１６内部の熱を冷媒を介して効率的にケースに伝導させてＭＧ１６の外部に放出できるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の動力源としてエンジン及びモータジェネレータを備えた車両の駆動装置に関する発明である。

近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請から車両の動力源としてエンジンとモータジェネレータ（以下「ＭＧ」と表記する）とを搭載したハイブリッド車が注目されている。このようなハイブリッド車においては、例えば、特許文献１（特許第３３５０３１４号公報）に記載されたものがある。このものは、エンジンにクラッチを介して変速機を接続し、この変速機の出力軸に差動歯車（ディファレンシャルギヤ機構）を介して車輪の駆動軸を連結すると共に、差動歯車のリングギヤに四輪駆動車用のトランスファを介してＭＧの出力軸を連結することでＭＧの動力を駆動軸に伝達できるようにしている。

特許第３３５０３１４号公報

ハイブリッド車において、低燃費や低排気エミッションの要求を満たすためには、エンジンとＭＧのうちＭＧの動力のみで車両を走行させるＥＶ走行（ＭＧの動力のみで車両を発進させるＥＶ発進を含む）が重要な機能となる。しかし、上記特許文献１の技術では、ＭＧの出力軸を減速機構を介さずにトランスファに直接接続した構成としているため、小型のＭＧでは、ＥＶ走行に必要な軸トルク（駆動軸のトルク）を発生させることができない可能性があり、ハイブリッド車の重要な機能であるＥＶ走行の実現が困難である。また、ＥＶ走行に必要な軸トルクを発生させるには、ＭＧを大型化する必要があり、この場合、ＭＧの搭載スペースを確保することが困難になる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、小型のＭＧでもＥＶ走行を実現することができ、ＭＧの搭載スペースを容易に確保することができる車両の駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車両の動力源となるエンジン（１１）と、該エンジンに接続された変速機（１２）とを備え、エンジンの出力軸の軸方向が車両の前後方向となるようにエンジン及び変速機が縦置きで配置された車両の駆動装置において、車両の動力源となるモータジェネレータ（以下「ＭＧ」と表記する）（１６）と、該ＭＧに接続された減速機（１７）とを備え、エンジンが収容されたエンジンルームの外側にＭＧ及び減速機が配置され、変速機の出力軸の動力を車輪（１５）の駆動軸（１４）に伝達する動力伝達系に減速機の出力軸が動力伝達可能に連結されている構成としたものである。

この構成では、ＭＧの動力を減速機を介して車輪の駆動軸に伝達することができるため、小型のＭＧでもＥＶ走行に必要な軸トルクを発生させることができ、ハイブリッド車の重要な機能であるＥＶ走行を実現することができる。これにより、ＭＧを小型化することが可能となり、更に、エンジンルームの外側にＭＧ及び減速機を配置する構成とすることで、ＭＧ及び減速機の搭載スペースを容易に確保することができる。このため、エンジン及び変速機が縦置きで配置されたエンジン車（エンジンのみを動力源とする車両）をベースとしてハイブリッド車を製造する場合でも、ベースとなるエンジン車の車体構造をあまり変更せずに、ＥＶ走行を実現可能なハイブリッド車を製造することができる。

また、次のような利点もある。ＭＧ駆動系の故障が発生した場合でも、エンジンの動力を変速機を介して駆動軸に伝達することができるため、エンジンの動力で十分に自走（自力走行）することができる。牽引等の負荷が高い条件においても、ベースとなるエンジン車と同等以上の駆動力を発揮することができる。ＭＧがエンジンルームの外側（つまり車体の中央寄り）に配置されるため、衝突事故等を起こした場合でも、ＭＧの損傷が低減されると共に、ＭＧが車外に露出することを防止して感電事故の可能性も低減することができる。

ところで、ＭＧの動力を減速機を介して駆動軸に伝達する構成では、特に小型のＭＧの場合には発熱量が多くなる傾向がある。ＭＧの発熱によりＭＧが過熱状態になると、ＭＧの駆動を制限する必要が生じる。

そこで、請求項２のように、ＭＧのケース（２４）内には、液状の冷媒（３２）をＭＧの外部と循環しないように封入するようにすると良い。このようにすれば、ＭＧ内部の熱を冷媒を介して効率的にケースに伝導させてＭＧの外部に放出することができ、ＭＧを効果的に冷却することができる。これにより、ＭＧの過熱を防止することができ、より高負荷、長時間のＭＧの駆動が可能になる。また、ＭＧのケース内で飛散・充満する冷媒が固定子や回転子の冷却も促進するため、ＭＧのケース内に複雑な流路を設けることなく、低コストで高い冷却効果を得ることができる。しかも、冷媒をＭＧの外部と循環させる循環路を設ける必要がなく、車両への搭載性を向上させることができる。また、ＭＧが高速回転する際に必要な軸受への潤滑油として冷媒を供給することができるため、ＭＧの冷却効果を高めながらＭＧの機械的寿命も延長することができる。更に、ＭＧの回転に伴う振動を減衰して静粛性を向上させることもできる。

この場合、請求項３のように、ＭＧの固定子巻線（３０）は、複数の導体セグメント（３１）を接合して形成されたセグメント型の巻線にすると良い。このようにすれば、固定子巻線の巻線間（つまり導体セグメント間）に適度な隙間が形成され、その隙間に冷媒が容易に入り込むことにより、冷媒を介した固定子巻線とケースとの間の熱伝達効率を向上させることができる。

また、請求項４のように、冷媒として、絶縁性を有するものを用いるようにすると良い。このようにすれば、ＭＧのケース内の通電部品の絶縁被膜に不具合が発生した場合や通電部品が損傷した場合でも、ＭＧのケース内での冷媒を介しての短絡を防止することができる。

更に、請求項５のように、ＭＧのケース内には、該ＭＧの少なくとも回転子（２６）の外周部底面側が浸る位置まで冷媒を貯溜するようにすると良い。このようにすれば、回転子の回転により冷媒が掻き上げられて空気と混ざり合い、回転する回転子と冷媒とが接触する際のせん断抵抗を低下させて、回転子の回転抵抗を低下せることができ、ＭＧの効率を向上させることができる。また、空気と混ざり合った泡状の冷媒がＭＧのケース内の隅々まで行き渡って、ケース表面全体を伝熱や放熱のために最大限に利用することができると共に、冷媒が巻線のコイルエンド部、中性点、引き出し線にも掛かることによって優れた冷却効果を得ることができる。

或は、請求項６のように、ＭＧのケース内には、該ＭＧの少なくとも固定子巻線のコイルエンド部とケースの内面とに接触するように放熱用の固体（３７）を配置するようにしても良い。このようにすれば、ＭＧの固定子巻線のコイルエンド部の熱を固体を介して効率的にケースに伝導させてＭＧの外部に放出することができ、ＭＧを効果的に冷却することができる。これにより、ＭＧの過熱を防止することができ、より高負荷、長時間のＭＧの駆動が可能になる。また、固定子巻線のコイルエンド部を固体で保持することができるため、コイルエンド部が励磁により振動して騒音が発生することを防止することができる。更に、エンジンや車体の振動によりコイルエンド部やその絶縁被膜が損傷することを防止することができる。

この場合、請求項７のように、ＭＧの固定子巻線（３０）は、複数の導体セグメント（３１）を接合して形成されたセグメント型の巻線にすると良い。このようにすれば、固定子巻線の巻線間（つまり導体セグメント間）に適度な隙間が形成され、固体の成形時にその隙間に液状の材料が容易に入り込むことにより、固体を介した固定子巻線とケースとの間の熱伝達効率を向上させることができる。

また、請求項８のように、固体として、絶縁性を有するものを用いるようにすると良い。このようにすれば、コイルエンド部の絶縁被膜に不具合が発生した場合でも、ＭＧのケース内での固体を介しての短絡を防止することができる。また、絶縁性の固体の存在によりコイルエンド部とケースとの間の絶縁性が高められるため、コイルエンド部とケースの距離を縮めることができ、ケースへの放熱効果を高めることができると共に、ＭＧを小型化することができる。

更に、請求項９のように、固体は、ＭＧの回転部材（２５，２６）に接触しないように配置するようにすると良い。このようにすれば、ＭＧの回転抵抗が増加することを防止することができる。

また、請求項１０のように、車両に搭載されたバッテリ（３３）と、ＭＧを駆動するインバータ（３５）と、バッテリの電圧を昇圧してインバータの入力電圧をバッテリの電圧よりも高くする昇圧コンバータ（３４）とを備えた構成としても良い。このようにすれば、バッテリ電圧よりも高い高電圧でＭＧで駆動することができるため、車両の高速域（つまりＭＧの高回転域）でのＭＧの効率を向上させることができ、燃費を更に向上させることができる。また、バッテリの搭載量を必要最小限に抑えることができ、車両重量及びコストの増加を抑えることができる。

更に、請求項１１のように、ＭＧの最大トルクＴmax と、ＭＧの最大出力Ｐmax と、減速機の減速比と最終減速比で決まる総合減速比ＧＲtotal と、車両の重量ＩＷと、車両のタイヤ半径Ｒtyreとが、下記（１）式及び下記（２）式の関係を満たすように、最大トルクＴmax と最大出力Ｐmax と総合減速比ＧＲtotal とを設定するようにしても良い。
Ｔmax ×ＧＲtotal ＞ＩＷ×１．０５×Ｒtyre…（１）
Ｐmax ＞｜２０．６１×（−０．７９）×ＩＷ｜…（２）

上記（１）式の関係を満たすようにＭＧの最大トルクＴmax と総合減速比ＧＲtotal を設定することで、ハイブリッド車として実用的な加速度でＥＶ発進を行うことができる。また、上記（２）式の関係を満たすようにＭＧの最大出力Ｐmax を設定することで、車両の減速時にＭＧで回生発電を行う際の回生パワー（発電電力）をハイブリッド車として実用的なレベルにすることができる。

また、請求項１２のように、車両のフロアパネル（２１）に形成されたフロアトンネル（２２）内にＭＧ及び減速機の少なくとも上部側が収容されると共にＭＧ及び減速機の最下面がフロアパネル及び組付部品（２３）を含む車両の最下面よりも上方に位置するようにＭＧ及び減速機の外径を設定するようにしても良い。このようにすれば、ベースとなるエンジン車の車体構造をほとんど変更することなく既存のフロアトンネルを利用して、ＭＧ及び減速機を搭載することができる。また、ＭＧ及び減速機の最下面がフロアパネル及び組付部品（但し樹脂やゴム等の変形を前提とした部品を除く）を含む車両の最下面よりも上方に位置するため、ＭＧ及び減速機と路面との接触を回避することができる。

また、請求項１３のように、減速機の出力軸と動力伝達系との間にクラッチ（３８）を設けるようにしても良い。このようにすれば、必要に応じてクラッチを切り離すことで、ＭＧ及び減速機の連れ回しによるエネルギ損失（つまりＭＧ及び減速機の回転負荷よるエネルギ損失）を無くすことができる。また、ＭＧの故障時にクラッチを切り離すことで、エンジンにより自走を続けることができる。更に、減速機やＭＧの最高回転速度を車両の最高速度まで対応させる必要がなくなるため、より安価にシステムを構成することができる。

図１は本発明の実施例１におけるハイブリッド車の駆動システムの概略構成を示す図である。 図２は図１のＡ−Ａ断面図である。 図３は実施例１のＭＧの概略構成を示す断面図である。 図４は固定子巻線を説明する図である。 図５はＭＧ駆動系の概略構成を示すブロック図である。 図６は実施例２のＭＧの概略構成を示す断面図である。 図７は実施例３のハイブリッド車の駆動システムの概略構成を示す図である。 図８は実施例４のハイブリッド車の駆動システムの概略構成を示す図である。 図９は実施例４のディファレンシャルギヤ機構及びその周辺部の構成を示す図である。 図１０は図９のＢ−Ｂ断面図である。 図１１は実施例５のディファレンシャルギヤ機構及びその周辺部の構成を示す図である。 図１２は図１１のＣ−Ｃ断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図５に基づいて説明する。
まず、図１及び図２に基づいてハイブリッド車の駆動システムの概略構成を説明する。

図１に示すように、車両の動力源となるエンジン１１と、このエンジン１１に接続された変速機１２とが車両の前側部に搭載されている。変速機１２は、機械式の変速機であり、複数の変速段の中から変速段を段階的に切り換える有段変速機であっても良いし、無段階に変速するＣＶＴ（無段変速機）であっても良い。これらのエンジン１１及び変速機１２は、エンジン１１の出力軸（クランク軸）の軸方向が車両の前後方向となるように縦置きで配置されている。エンジン１１の出力軸の動力が変速機１２に伝達され、この変速機１２の出力軸の動力がプロペラシャフト３９やディファレンシャルギヤ機構１３等を介して後輪１５（車輪）の駆動軸１４に伝達されるようになっている。

更に、車両の動力源となる小径のモータジェネレータ（以下「ＭＧ」と表記する）１６と、このＭＧ１６に接続された小径の減速機１７とがエンジン１１及び変速機１２の後方に搭載されている。これらのＭＧ１６及び減速機１７は、エンジン１１が収容されたエンジンルームの外側（例えばエンジンルームと車室とを仕切るダッシュパネル１８よりも後方）に配置されている。

また、ＭＧ１６及び減速機１７は、出力軸の軸方向が車両の前後方向となるように縦置きで配置され、変速機１２の出力軸の動力が入力されるプロペラシャフト３９の入力部に減速機１７の出力軸が動力伝達機構２０（例えばギヤやチェーン等）を介して連結されている。これにより、ＭＧ１６の出力軸の動力が減速機１７に伝達され、この減速機１７の出力軸の動力がプロペラシャフト３９やディファレンシャルギヤ機構１３等を介して後輪１５の駆動軸１４に伝達されるようになっている。

図２に示すように、車両のフロアパネル２１には、車両の前後方向に延びるフロアトンネル２２が形成され、このフロアトンネル２２に沿って変速機１２及びプロペラシャフト３９が配置されると共にＭＧ１６及び減速機１７が配置されている。尚、図２では、ＭＧ１６がフロアトンネル２２の中央付近に配置された例が示されているが、これに限定されず、プロペラシャフト３９等と干渉しないようにＭＧ１６及び減速機１７を配置するようにすれば良い。また、フロアトンネル２２内にＭＧ１６及び減速機１７の少なくとも上部側（好ましくは全体）が収容されると共に、ＭＧ１６及び減速機１７の最下面がフロアパネル２１及び排気管２３等の組付部品（但し樹脂やゴム等の変形を前提とした部品を除く）を含む車両の最下面よりも上方に位置するように、ＭＧ１６及び減速機１７の外径が設定されている。

以上のように構成されたハイブリッド車の駆動システムでは、走行モードを、例えば、エンジン走行モードとＨＶ走行モードとＥＶ走行モードとの間で切り換えるようになっている。エンジン走行モードは、エンジン１１とＭＧ１６のうちエンジン１１の動力のみで後輪１５を駆動して車両を走行させるエンジン走行を行うモードである。ＨＶ走行モードは、エンジン１１の動力とＭＧ１６の動力の両方で後輪１５を駆動して車両を走行させるＨＶ走行を行うモードである。ＥＶ走行モードは、エンジン１１とＭＧ１６のうちＭＧ１６の動力のみで後輪１５を駆動して車両を走行させるＥＶ走行（ＭＧ１６の動力のみで車両を発進させるＥＶ発進を含む）を行うモードである。また、車両の減速時には、車両の運動エネルギをＭＧ１６で電気エネルギに変換してバッテリ３３（図５参照）に充電（回収）する回生発電を行う。

次に、図３及び図４に基づいてＭＧ１６の概略構成を説明する。
図３に示すように、ＭＧ１６のケース２４内には、回転軸２５と一体的に回転する回転子２６（ロータ）と、この回転子２６の外周側に配置された固定子２７（ステータ）とが設けられている。固定子２７は、周方向に複数のスロット２８（図４参照）を有する固定子コア２９と、この固定子コア２９に巻装された複数の相巻線よりなる固定子巻線３０とを備えている。

図４に示すように、固定子巻線３０は、複数の略Ｕ字形状の導体セグメント３１を所定のパターンでスロット２８の一方側から挿入し、該スロット２８の他方側から延出した導体セグメント３１の先端部を所定のパターンで接合して形成されたセグメント型の巻線である。

また、図３に示すように、ＭＧ１６のケース２４内には、液状の冷媒３２がＭＧ１６の外部と循環しないように封入されている。これにより、図３に矢印で示すように、ＭＧ１６内部の熱を冷媒３２を介してケース２４に伝導させてＭＧ１６の外部に放出できるようにしている。また、図３に破線で示すように、ＭＧ１６のケース２４内には、ＭＧ１６が停止した状態で少なくとも回転子２６の外周部底面側が浸る位置（例えば回転軸２５よりも少し低い位置）まで冷媒３２が貯溜されている。これにより、ＭＧ１６が回転したときに、回転子２６の回転により冷媒３２が掻き上げられて空気と混ざり合い、泡状の冷媒３２がＭＧ１６のケース２４内の隅々まで行き渡るようにしている。

冷媒３２は、絶縁性を有する液体であり、例えばＡＴＦ（自動変速機用の作動油）等の自動車用の潤滑油が用いられる。尚、一般に、自動車用の潤滑油は、十分な潤滑作用を発揮するために発泡を抑える消泡剤を添加することが多いが、本実施例では、潤滑油が空気と混ざり合う状態を利用するため、消泡剤を添加しないか又は望ましい発泡が起こる範囲内の添加量で消泡剤の添加量を調整しても良い。

次に、図５に基づいてＭＧ１６の駆動系の概略構成を説明する。
車両に搭載されたバッテリ３３とＭＧ１６を駆動するインバータ３５とが昇圧コンバータ３４を介して接続され、ＭＧ１６が昇圧コンバータ３４及びインバータ３５を介してバッテリ３３と電力を授受するようになっている。バッテリ３３は、二次電池等からなる直流電源である。昇圧コンバータ３４は、バッテリ３３の直流電圧を昇圧してインバータ３５の入力電圧をバッテリ３３の直流電圧よりも高くする。インバータ３５は、昇圧コンバータ３４によって昇圧された直流電圧を交流電圧に変換してＭＧ１６を駆動する。

これにより、バッテリ３３の電圧よりも高い高電圧でＭＧ１６で駆動することができるため、車両の高速域（つまりＭＧ１６の高回転域）でのＭＧ１６の効率を向上させることができ、燃費を更に向上させることができる。また、バッテリ３３の搭載量を必要最小限に抑えることができ、車両重量及びコストの増加を抑えることができる。

また、本実施例１では、ＭＧ１６の最大トルクＴmax と、総合減速比ＧＲtotal と、車両の重量ＩＷと、車両の後輪１５のタイヤ半径Ｒtyreとが、下記（１）式の関係を満たすように、ＭＧ１６の最大トルクＴmax と総合減速比ＧＲtotal とが設定されている。ここで、総合減速比ＧＲtotal は、減速機１７の減速比と最終減速比（例えばディファレンシャルギヤ機構１３での減速比）で決まる減速比である。
Ｔmax ×ＧＲtotal ＞ＩＷ×１．０５×Ｒtyre …（１）

上記（１）式は、ＭＧ１６の動力のみで車両を発進させるＥＶ発進を行う際の発進トルクを所定の下限トルクよりも大きくするための条件である。ここで、下限トルクは、燃費や排出ガスの測定用の走行パターンを規定する、ＪＣ０８、ＮＥＤＣ、ＬＡ＃４、ＵＳ０６、ＷＬＴＰのうちで要求発進トルクが最も小さいＮＥＤＣにおける要求発進トルクに基づいて設定されている。従って、上記（１）式の関係を満たすようにＭＧ１６の最大トルクＴmax と総合減速比ＧＲtotal （減速機１７の減速比）を設定することで、ハイブリッド車として実用的な加速度でＥＶ発進を行うことができる。

更に、ＭＧ１６の最大出力Ｐmax と、車両の重量ＩＷとが、下記（２）式の関係を満たすように、ＭＧ１６の最大出力Ｐmax が設定されている。
Ｐmax ＞｜２０．６１×（−０．７９）×ＩＷ｜ …（２）

上記（２）式は、車両の減速時にＭＧ１６で回生発電を行う際の回生パワー（発電電力）を所定の下限パワーよりも大きくするための条件である。ここで、下限パワーは、ＪＣ０８、ＮＥＤＣ、ＬＡ＃４、ＵＳ０６、ＷＬＴＰのうちで回生パワーが最も小さいＪＣ０８における回生パワーに基づいて設定されている。従って、上記（２）式の関係を満たすようにＭＧ１６の最大出力Ｐmax を設定することで、車両の減速時にＭＧ１６で回生発電を行う際の回生パワーをハイブリッド車として実用的なレベルにすることができる。

以上説明した本実施例１では、エンジン１１及び変速機１２が縦置きで配置された駆動システムにおいて、エンジン１１が収容されたエンジンルームの外側にＭＧ１６及び減速機１７を配置する。そして、変速機１２の出力軸の動力が入力されるプロペラシャフト３９に動力伝達機構２０を介して減速機１７の出力軸を連結するようにしている。

これにより、ＭＧ１６の動力を減速機１７を介して後輪１５の駆動軸１４に伝達することができるため、小型のＭＧ１６でもＥＶ走行に必要な軸トルク（駆動軸１４のトルク）を発生させることができ、ハイブリッド車の重要な機能であるＥＶ走行を実現することができる。これにより、ＭＧ１６を小型化することが可能となり、更に、エンジンルームの外側にＭＧ１６及び減速機１７を配置する構成とすることで、ＭＧ１６及び減速機１７の搭載スペースを容易に確保することができる。このため、エンジン１１及び変速機１２が縦置きで配置されたエンジン車（エンジンのみを動力源とする車両）をベースとしてハイブリッド車を製造する場合でも、ベースとなるエンジン車の車体構造をあまり変更せずに、ＥＶ走行を実現可能なハイブリッド車を製造することができる。

また、ＭＧ１６の駆動系（例えば、ＭＧ１６、昇圧コンバータ３４、インバータ３５等）の故障が発生した場合でも、エンジン１１の動力を変速機１２を介して駆動軸１４に伝達することができるため、エンジン１１の動力で十分に自走（自力走行）することができる。更に、牽引等の負荷が高い条件においても、ベースとなるエンジン車と同等以上の駆動力を発揮することができる。また、ＭＧ１６がエンジンルームの外側（つまり車体の中央寄り）に配置されるため、衝突事故等を起こした場合でも、ＭＧ１６の損傷が低減されると共に、ＭＧ１６が車外に露出することを防止して感電事故の可能性も低減することができる。

更に、本実施例１では、車両のフロアパネル２１に形成されたフロアトンネル２２内にＭＧ１６及び減速機１７の少なくとも上部側が収容されると共にＭＧ１６及び減速機１７の最下面が車両の最下面よりも上方に位置するようにＭＧ１６及び減速機１７の外径を設定するようにしている。これにより、ベースとなるエンジン車の車体構造をほとんど変更することなく既存のフロアトンネル２２を利用して、ＭＧ１６及び減速機１７を搭載することができる。また、ＭＧ１６及び減速機１７の最下面が車両の最下面よりも上方に位置するため、ＭＧ１６及び減速機１７と路面との接触を回避することができる。

また、本実施例１では、ＭＧ１６のケース２４内に、液状の冷媒３２をＭＧ１６の外部と循環しないように封入している。これにより、ＭＧ１６内部の熱を冷媒３２を介して効率的にケース２４に伝導させてＭＧ１６の外部に放出することができ、ＭＧ１６を効果的に冷却することができる。これにより、ＭＧ１６の過熱を防止することができ、より高負荷、長時間のＭＧ１６の駆動が可能になる。また、ＭＧ１６のケース２４内で飛散・充満する冷媒３２が固定子２７や回転子２６の冷却も促進するため、ＭＧ１６のケース２４内に複雑な流路を設けることなく、低コストで高い冷却効果を得ることができる。しかも、冷媒３２をＭＧ１６の外部と循環させる循環路を設ける必要がなく、車両への搭載性を向上させることができる。また、ＭＧ１６が高速回転する際に必要な軸受への潤滑油として冷媒３２を供給することができるため、ＭＧ１６の冷却効果を高めながらＭＧ１６の機械的寿命も延長することができる。更に、ＭＧ１６の回転に伴う振動を減衰して静粛性を向上させることもできる。

更に、本実施例１では、ＭＧ１６の固定子巻線３０として、複数の略Ｕ字形状の導体セグメント３１を所定のパターンで接合して形成されたセグメント型の巻線を用いるようにしている。これにより、固定子巻線３０の巻線間（つまり導体セグメント３１間）に適度な隙間が形成され、その隙間に冷媒３２が容易に入り込むことにより、冷媒３２を介した固定子巻線３０とケース２４との間の熱伝達効率を向上させることができる。

また、本実施例１では、冷媒３２として、絶縁性を有するものを用いるようにしている。これにより、ＭＧ１６のケース２４内の通電部品（例えば固定子巻線３０等）の絶縁被膜に不具合が発生した場合や通電部品が損傷した場合でも、ＭＧ１６のケース２４内での冷媒３２を介しての短絡を防止することができる。

更に、本実施例１では、ＭＧ１６のケース２４内に、少なくとも回転子２６の外周部底面側が浸る位置まで冷媒３２を貯溜するようにしている。これにより、回転子２６の回転により冷媒３２が掻き上げられて空気と混ざり合い、回転する回転子２６と冷媒３２とが接触する際のせん断抵抗を低下させて、回転子２６の回転抵抗を低下せることができ、ＭＧ１６の効率を向上させることができる。また、空気と混ざり合った泡状の冷媒３２がＭＧ１６のケース２４内の隅々まで行き渡って、ケース２４表面全体を伝熱や放熱のために最大限に利用することができると共に、冷媒３２が固定子巻線３０のコイルエンド部（固定子コア２９の軸方向端面から突出する部分）、中性点、引き出し線３６にも掛かることによって優れた冷却効果を得ることができる。

次に、図６を用いて本発明の実施例２を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例２では、図６に示すように、ＭＧ１６のケース２４内のうち固定子コア２９の軸方向両側に、それぞれ放熱用の固体３７が設けられている。この固体３７は、少なくとも固定子巻線３０のコイルエンド部（固定子コア２９の軸方向端面から突出する部分）とケース２４の内面（内周面及び軸方向内面）とに接触するように配置されている。これにより、図６に矢印で示すように、ＭＧ１６の固定子巻線３０のコイルエンド部の熱を固体３７を介してケース２４に伝導させてＭＧ１６の外部に放出できるようにしている。また、固体３７は、絶縁性を有する樹脂等により略円筒状に形成され、ＭＧ１６の回転部材である回転軸２５及び回転子２６には接触しないように配置されている。

以上説明した本実施例２では、ＭＧ１６のケース２４内に、少なくとも固定子巻線３０のコイルエンド部とケース２４の内面とに接触するように放熱用の固体２７を配置するようにしている。これにより、ＭＧ１６の固定子巻線３０のコイルエンド部の熱を固体３７を介して効率的にケース２４に伝導させてＭＧ１６の外部に放出することができ、ＭＧ１６を効果的に冷却することができる。これにより、ＭＧ１６の過熱を防止することができ、より高負荷、長時間のＭＧ１６の駆動が可能になる。また、固定子巻線３０のコイルエンド部を固体３７で保持することができるため、コイルエンド部が励磁により振動して騒音が発生することを防止することができる。更に、エンジン１１や車体の振動によりコイルエンド部やその絶縁被膜が損傷することを防止することができる。

更に、本実施例２では、ＭＧ１６の固定子巻線３０として、複数の略Ｕ字形状の導体セグメント３１を所定のパターンで接合して形成されたセグメント型の巻線を用いるようにしている。これにより、固定子巻線３０の巻線間（つまり導体セグメント３１間）に適度な隙間が形成されるため、成形時、液体状態の固体３７の材料がその隙間に容易に入り込むことにより固体３７が隙間に充填され、固体３７を介した固定子巻線３０とケース２４との間の熱伝達効率を向上させることができる。

また、本実施例２では、固体３７として、絶縁性を有するものを用いるようにしている。これにより、コイルエンド部の絶縁被膜に不具合が発生した場合でも、ＭＧ１６のケース内での固体３７を介しての短絡を防止することができる。また、絶縁性の固体３７の存在によりコイルエンド部とケース２４との間の絶縁性が高められるため、コイルエンド部とケース２４の距離（例えば軸方向の間隔）を縮めることができ、ケース２４への放熱効果を高めることができると共に、ＭＧ１６を小型化することができる。

更に、本実施例２では、固体３７を、ＭＧ１６の回転部材である回転軸２５及び回転子２６に接触しないように配置しているため、ＭＧ１６の回転抵抗が増加することを防止することができる。

次に、図７を用いて本発明の実施例３を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例３では、図７に示すように、減速機１７の出力軸と動力伝達機構２０との間に、動力伝達を断続するためのクラッチ３８が設けられている。このクラッチ３８は、油圧駆動式のプレート式クラッチであっても良いし、電磁駆動式の電磁クラッチであっても良いし、機械式のドッグクラッチ等でも良い。クラッチ３８は、減速機１７とは別体で設けられている（つまり減速機１７のケース外に設けられている）。尚、減速機１７と一体的にクラッチ３８を設ける（つまり減速機１７のケース内にクラッチ３８を設ける）ようにしても良い。

以上説明した本実施例３では、減速機１７の出力軸と動力伝達機構２０との間にクラッチ３８を設けるようにしている。これにより、必要に応じてクラッチ３８を切り離す（例えばエンジン走行モード時にクラッチ３８を切り離す）ことで、ＭＧ１６及び減速機１７の連れ回しによるエネルギ損失（つまりＭＧ１６及び減速機１７の回転負荷よるエネルギ損失）を無くすことができ、燃費を向上させることができる。また、ＭＧ１６の故障時にクラッチ３８を切り離すことで、エンジン１１により自走を続けることができる。更に、減速機１７やＭＧ１６の最高回転速度を車両の最高速度まで対応させる必要がなくなるため、より安価にシステムを構成することができる。

次に、図８乃至図１０を用いて本発明の実施例４を説明する。但し、前記実施例１と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１と異なる部分について説明する。

本実施例４では、図８に示すように、減速機１７がディファレンシャルギヤ機構１３の内部で、プロペラシャフト３９の出力軸に直接連結されている。このときＭＧ１６及び減速機１７の配置位置は、ディファレンシャルギヤ機構１３よりも車両後方である。

図９及び図１０を用いて、プロペラシャフト３９、ディファレンシャルギヤ機構１３、減速機１７の関係について詳細に説明する。
図９は、ディファレンシャルギヤ機構１３を車両上方から見た図面である。図１０は、図９のＢ−Ｂ断面を車両左側方向から見た図面である。

まず、プロペラシャフト３９とディファレンシャルギヤ機構１３との関係について説明する。
プロペラシャフト３９の出力軸はベベルギア３９１に連結されている。そして、このベベルギア３９１は、ディファレンシャルギヤ機構１３の構成要素であるリングギア１３１に噛み合っている。このリングギア１３１は駆動軸１４と同軸上に配置された周知の構成である。

また、リングギア１３１においてベベルギア３９１と噛み合う側の面とは反対側にディファレンシャルギヤ１３２が配置されている。このディファレンシャルギヤ１３２は、図示しない左右のサイドギアやピニオンギア等により構成された周知の構造であって、リングギア１３１に伝達した駆動力をドライブシャフト１４に伝達することができる。

次に、プロペラシャフト３９、ディファレンシャルギヤ機構１３と減速機１７の計３者の関係について説明する。
ここで、プロペラシャフト３９の出力側の端部に位置するベベルギア３９１は、減速機１７の出力軸１７１に直接連結されている。つまりエンジン１１によりプロペラシャフト３９に伝達された動力は減速機１７にも伝達され、また逆にＭＧ１６により減速機１７に伝達された動力はプロペラシャフト３９にも伝達される構造である。

そして、ＭＧ１６及び減速機１７は、ディファレンシャルギヤ機構１３のユニットケース１３３に固定されている。
ユニットケース１３３は、前述のリングギア１３１やディファレンシャルギヤ１３２を内部に収容している。また、ユニットケース１３３には、プロペラシャフト３９やドライブシャフト１４、減速機１７の出力軸１７１が貫通する穴が設けられている。
また、図１０に示すように、ドライブシャフト１４は、減速機１７の出力軸１７１よりも車両上方に配置されている。

以上説明した本実施例４では、減速機１７がディファレンシャルギヤ機構１３の内部でプロペラシャフト３９の出力軸に直接連結されている。これにより前述の各実施例の様に動力伝達機構２０を用いることなく、ＭＧ１６で発生する駆動力を駆動軸１４やプロペラシャフト３９に伝達することができる。また、前述の各実施例の様に動力伝達機構２０を用いることなく、駆動軸１４やプロペラシャフト３９からの動力をＭＧ１６に伝達することができる。つまりＭＧ１６により駆動力を発生させる場合には、ＭＧ１６から後輪１５に至る間の機械的損失を少なくすることができる。同様に、ＭＧ１６により発電を行う場合には、後輪１５からＭＧ１６に至る間の機械的損失を少なくすることができる。

また車両前方に比べて、比較的スペースの余裕がある車両後方にＭＧ１６や減速機１７を配置することができる。

次に、図１１及び図１２を用いて本発明の実施例５を説明する。但し、前記実施例１または実施例４と実質的に同一部分には同一符号を付して説明を省略又は簡略化し、主として前記実施例１または実施例４と異なる部分について説明する。

図１１は、ディファレンシャルギヤ機構１３を車両上方から見た鳥瞰図である。図１２は、図１１のＣ−Ｃ断面を車両左側方向から見た図面である。
本実施例５では、図１１及び図１２に示すように、減速機１７がディファレンシャルギヤ機構１３を介して、プロペラシャフト３９の出力軸に連結されている。言い換えると、前述の実施例４の様にプロペラシャフト３９と減速機１７とが直接連結された構造ではなく、減速機１７とプロペラシャフト３９とが分断された構造である。

プロペラシャフト３９の出力軸はベベルギア３９１に連結されている。そして、このベベルギア３９１は、ディファレンシャルギヤ機構１３の構成要素であるリングギア１３１に噛み合っている。

一方、減速機１７の出力軸１７１は、前述のベベルギア３９１とは異なる第２ベベルギア１７２に連結されている。そしてこの第２ベベルギア１７２は、前述のベベルギア３９１とは異なる部位でリングギア１３１に噛み合っている。

このようにリングギア１３１は、プロペラシャフト３９に連結されたベベルギア３９１と、ＭＧ１６の減速機１７に連結された第２ベベルギア１７２の両方のギアに噛み合っている。

更に、リングギア１３１においてベベルギア３９１と噛み合う面の側にディファレンシャルギヤ１３２が配置されている。
なお、ＭＧ１６及び減速機１７は、ディファレンシャルギヤ機構１３のユニットケース１３に固定されている点は前述の実施例４と同一である。

また、ユニットケース１３３が、前述のリングギア１３１やディファレンシャルギヤ１３２を内部に収容している点、プロペラシャフト３９やドライブシャフト１４、減速機１７の出力軸１７１が貫通する穴が設けられている点も前述の実施例４と同一である。

ここで図１２に示すように、プロペラシャフト３９は、ドライブシャフト１４及び減速機１７の出力軸１７１よりも車両下方に配置されている。また、ドライブシャフト１４は、減速機１７の出力軸１７１よりも車両下方に配置されている。言い換えると、車両上方から減速機１７の出力軸１７１、ドライブシャフト１４、プロペラシャフト３９の順番でこれらの構造物が配置されている。

以上説明した本実施例５では、前述の実施例４と同様にハイブリッド車の駆動システムの機械的損失を少なくすることができる。また、比較的スペースの余裕がある車両後方にＭＧ１６や減速機１７を配置することができるという効果を奏することもできる。

更に、減速機１７がディファレンシャルギヤ機構１３を介して、プロペラシャフト３９の出力軸に連結される構造にすることにより、ＭＧ１６や減速機１７を配置する際の自由度を向上することができる。

図１２においては、プロペラシャフト３９の軸方向と、減速機１７の出力軸１７１の軸方向とが平行である例を示したが、両者の軸方向の関係は平行である必要はなく、例えば３０度や６０度といった任意の角度に自由に配置することができる。また、減速機１７やＭＧ１６の車両高さ方向の位置についても任意の高さに自由に配置することができる。

尚、上記各実施例１〜５では、後輪駆動用の駆動システムに本発明を適用したが、これに限定されず、前輪駆動用の駆動システムに本発明を適用しても良い（例えば図１に示すシステムの前後を逆にしたシステムとしても良いし、エンジンと変速機の配置は図１のまま変速機の出力軸が前軸に接続される、いわゆる縦置きエンジン前輪駆動システムに適用しても良い）。

上記実施例４では、プロペラシャフト３９の端部に位置するベベルギア３９１を、減速機１７の出力軸１７１に連結する例を示した。しかし、この連結はリングギア１３１とは異なるギア等の部材を介して行われても良い。

上記実施例４では、減速機１７の出力軸１７１を延伸させてプロペラシャフト３９に接続する構成としたが、プロペラシャフト３９の端部をベベルギア３９１よりも更に延伸させることで、減速機１７の出力軸１７１に接続する構成としても良い。

ドライブシャフト１４を減速機１７の出力軸１７１よりも車両上方に配置する例を示した。しかしドライブシャフト１４を、減速機１７の出力軸１７１よりも車両下方に配置しても良い。

上記実施例４及び実施例５では、減速機１７の出力軸がクラッチを介することなくディファレンシャルギヤ機構１３に連結されていた。しかし、減速機１７の出力軸１７１とディファレンシャルギヤ機構１３との間にクラッチを配置しても良い。

上記実施例４及び実施例５では、ＭＧ１６及び減速機１７は、ディファレンシャルギヤ機構１３のユニットケース１３３と一体に形成されても良いし、ＭＧ１６及び減速機１７をユニットケース１３３の中に配置しても良い。

１１…エンジン、１２…変速機、１４…駆動軸、１５…後輪、１６…ＭＧ、１７…減速機

Claims (13)

1. 車両の動力源となるエンジン（１１）と、該エンジンに接続された変速機（１２）とを備え、前記エンジンの出力軸の軸方向が前記車両の前後方向となるように前記エンジン及び前記変速機が縦置きで配置された車両の駆動装置において、
   前記車両の動力源となるモータジェネレータ（以下「ＭＧ」と表記する）（１６）と、該ＭＧに接続された減速機（１７）とを備え、
   前記エンジンが収容されたエンジンルームの外側に前記ＭＧ及び前記減速機が配置され、前記変速機の出力軸の動力を車輪（１５）の駆動軸（１４）に伝達する動力伝達系に前記減速機の出力軸が動力伝達可能に連結されていることを特徴とする車両の駆動装置。
2. 前記ＭＧのケース（２４）内には、液状の冷媒（３２）が前記ＭＧの外部と循環しないように封入されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動装置。
3. 前記ＭＧの固定子巻線（３０）は、複数の導体セグメント（３１）を接合して形成されたセグメント型の巻線であることを特徴とする請求項２に記載の車両の駆動装置。
4. 前記冷媒は、絶縁性を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の車両の駆動装置。
5. 前記ＭＧのケース内には、該ＭＧの少なくとも回転子（２６）の外周部底面側が浸る位置まで前記冷媒が貯溜されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の車両の駆動装置。
6. 前記ＭＧのケース内には、該ＭＧの少なくとも固定子巻線のコイルエンド部と前記ケースの内面とに接触するように放熱用の固体（３７）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動装置。
7. 前記ＭＧの固定子巻線（３０）は、複数の導体セグメント（３１）を接合して形成されたセグメント型の巻線であることを特徴とする請求項６に記載の車両の駆動装置。
8. 前記固体は、絶縁性を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の車両の駆動装置。
9. 前記固体は、前記ＭＧの回転部材（２５，２６）に接触しないように配置されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の車両の駆動装置。
10. 前記車両に搭載されたバッテリ（３３）と、前記ＭＧを駆動するインバータ（３５）と、前記バッテリの電圧を昇圧して前記インバータの入力電圧を前記バッテリの電圧よりも高くする昇圧コンバータ（３４）とを備えていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の車両の駆動装置。
11. 前記ＭＧの最大トルクＴmax と、前記ＭＧの最大出力Ｐmax と、前記減速機の減速比と最終減速比で決まる総合減速比ＧＲtotal と、前記車両の重量ＩＷと、前記車両のタイヤ半径Ｒtyreとが、下記（１）式及び下記（２）式の関係を満たすように、前記最大トルクＴmax と前記最大出力Ｐmax と前記総合減速比ＧＲtotal とが設定されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の車両の駆動装置。
    Ｔmax ×ＧＲtotal ＞ＩＷ×１．０５×Ｒtyre…（１）
    Ｐmax ＞｜２０．６１×（−０．７９）×ＩＷ｜…（２）
12. 前記車両のフロアパネル（２１）に形成されたフロアトンネル（２２）内に前記ＭＧ及び前記減速機の少なくとも上部側が収容されると共に前記ＭＧ及び前記減速機の最下面が前記フロアパネル及び組付部品（２３）を含む前記車両の最下面よりも上方に位置するように前記ＭＧ及び前記減速機の外径が設定されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の車両の駆動装置。
13. 前記減速機の出力軸と前記動力伝達系との間にクラッチ（３８）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の車両の駆動装置。

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