JP2020001643A - ハイブリッド車の潤滑構造 - Google Patents

Abstract

【課題】デファレンシャルギヤにオイルを良好に供給できる、シリーズ方式のハイブリッド車の潤滑構造を提供する。【解決手段】ハイブリッド車には、エンジンにより駆動される機械式のオイルポンプが設けられている。また、ハイブリッド車には、オイルポンプからデファレンシャルギヤにオイルを供給する油路が形成されている。左右の駆動輪の回転数の差である左右回転差が所定の条件を満たした場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、エンジン２が始動されて（Ｓ３）、オイルポンプ４１からデファレンシャルギヤ２１にオイルが供給される。【選択図】図４

Description

本発明は、ハイブリッド車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）の潤滑構造に関する。

エンジンおよび駆動モータを駆動源として搭載したハイブリッド車では、たとえば、エンジンの動力が発電機で電力に変換され、発電機で発生する電力が電池に蓄えられて、駆動モータの駆動に使用される。駆動モータの動力は、その回転軸に相対回転不能に支持されたモータギヤからデファレンシャルギヤに伝達され、デファレンシャルギヤからドライブシャフトを介して駆動輪に伝達される。

デファレンシャルギヤには、動力が伝達されるリングギヤと、リングギヤと一体的に回転するデフケースとが備えられている。デファレンシャルギヤを収容するケース内には、オイル（潤滑油）が封入されており、オイルは、デファレンシャルギヤを収容する空間の底部に溜まる。リングギヤおよびデフケースが回転すると、その溜まっているオイルは、リングギヤおよびデフケースに掻き上げられ、デフケース内のサイドギヤやピニオンギヤなどの各部に供給される。

デフケース内へのオイルの供給不足による各部の焼き付きの発生は、広く認識されている問題であり、この問題に対しては、デフケース内にオイルを供給する油路を設けるなどの種々の対策が提案されている。

実開平６−３５７２６号公報 特許第４８９３４５８号公報

しかしながら、ハイブリッド車の方式によっては、従来提案されている対策をそのまま適用することができず、その適用に工夫が必要となる。

本発明の目的は、デファレンシャルギヤにオイルを良好に供給できる、シリーズ方式のハイブリッド車の潤滑構造を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るハイブリッド車の潤滑構造は、エンジンの動力で発電機が駆動され、発電機で発生する電力で駆動モータが駆動されて、駆動モータの動力がデファレンシャルギヤを介して左右の駆動輪に伝達されるシリーズ方式のハイブリッド車の潤滑構造であって、エンジンの動力で駆動される機械式のオイルポンプと、オイルポンプが発生する油圧によりデファレンシャルギヤにオイルを供給するオイル供給路と、左右の駆動輪の回転差を検出する回転差検出手段と、エンジンが非駆動状態での走行中に、回転差検出手段により検出される回転差が所定の条件を満たしたことに応じて、エンジンを始動させるエンジン始動手段とを含む。

シリーズ方式のハイブリッド車では、エンジンが駆動されていない非駆動状態で、バッテリに蓄えられている電力で駆動モータを駆動して、駆動モータの動力によるＥＶ走行が可能である。このＥＶ走行中は、オイルポンプが停止しており、オイルポンプが油圧を発生しない。そのため、たとえオイルポンプが発生する油圧によりデファレンシャルギヤにオイルを供給するオイル供給路が設けられていても、ＥＶ走行中は、オイルポンプからデファレンシャルギヤにオイルが供給されない。よって、ＥＶ走行中に、左右の駆動輪の一方が雪道やぬかるみなどの低摩擦係数の路面に所在するために、左右の駆動輪に大きな回転差が生じている状況が続くと、その回転差を吸収するデファレンシャルギヤで潤滑不足による焼き付きが発生するおそれがある。

そこで、左右の駆動輪の回転差が所定の条件を満たした場合、エンジンが始動される。エンジンの始動により、オイルポンプが駆動されるので、オイルポンプが発生する油圧によりオイル供給路を通してデファレンシャルギヤにオイルが供給される。

よって、かかる構成によれば、デファレンシャルギヤにオイルを良好に供給でき、デファレンシャルギヤの各部で潤滑不足による焼き付きの発生を抑制することができる。

所定の条件は、回転差が所定値以上であるという条件であってもよいし、回転差が所定値以上である状況が所定時間継続しているという条件であってもよい。

本発明によれば、デファレンシャルギヤにオイルを良好に供給でき、デファレンシャルギヤの各部で潤滑不足による焼き付きの発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド車の駆動系の構成を示す断面図である。 ハイブリッド車の潤滑系の構成を示す図である。 エンジンを制御する制御系の要部の構成を示すブロック図である。 強制潤滑制御の流れを示すフローチャートである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜ハイブリッド車の駆動系＞
図１は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車の駆動系の構成を示す断面図である。

ハイブリッド車１は、シリーズ方式のハイブリッド車であり、エンジン２、発電機３および駆動モータ４を備えている。発電機３および駆動モータ４は、ユニットケース５内に収容されている。

エンジン２には、エンジン２の燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどが設けられている。

発電機３は、モータジェネレータ（ＭＧ１）からなる。発電機３には、インバータなどを内蔵する発電機コントローラが接続されている。発電機コントローラには、複数の二次電池を組み合わせた組電池からなるバッテリが接続されている。発電機３から出力される交流電力は、発電機コントローラにより直流電力に変換されて、その直流電力が電池に供給されることにより、電池が充電される。

駆動モータ４は、モータジェネレータ（ＭＧ２）からなる。駆動モータ４には、インバータなどを内蔵するモータコントローラが接続されている。モータコントローラには、バッテリが接続されている。バッテリから出力される直流電力がモータコントローラに供給され、その直流電力がモータコントローラにより交流電力に変換されて、交流電力が駆動モータ４に供給されることにより、駆動モータ４が駆動される。

ユニットケース５内には、エンジン２のクランクシャフト１１と一体回転するように、エンジンギヤ１２が設けられている。また、ユニットケース５内には、発電機３の回転軸１３と一体回転するように、発電機ギヤ１４が設けられている。エンジンギヤ１２と発電機ギヤ１４とは、噛合している。発電機ギヤ１４は、エンジンギヤ１２よりもギヤ径が小さい。そのため、エンジン２の動力は、エンジンギヤ１２から発電機ギヤ１４に増速して伝達される。

ユニットケース５内には、駆動モータ４の回転軸１５と一体回転するように、モータギヤ１６が設けられている。また、ユニットケース５内には、カウンタ軸１７が設けられている。カウンタ軸１７は、回転軸１５と平行に延び、ユニットケース５に回転可能に保持されている。カウンタ軸１７には、カウンタギヤ１８が相対回転不能に保持されている。カウンタギヤ１８は、モータギヤ１６と噛合している。また、カウンタ軸１７には、たとえば、カウンタギヤ１８を保持している部分に対して駆動モータ４側の部分に、周方向に並んだ多数のギヤ歯からなる出力ギヤ１９が一体に形成されている。

ユニットケース５内にはさらに、デファレンシャルギヤ２１が収容されている。 デファレンシャルギヤ２１は、デフケース２２を備えている。デフケース２２は、その内部にギヤ収容空間２３を提供している。デフケース２２には、ギヤ収容空間２３を貫通するピニオンシャフト２４が保持されている。ピニオンシャフト２４には、２個のピニオンギヤ２５，２６が互いに間隔を開けて回転可能に保持されている。また、ギヤ収容空間２３内には、２個のサイドギヤ２７，２８がピニオンシャフト２４の両側に分かれて配置されている。サイドギヤ２７，２８およびピニオンギヤ２５，２６は、いずれもかさ歯車からなり、各サイドギヤ２７，２８は、ピニオンギヤ２５，２６の両方と噛合している。

また、デフケース２２には、サイドギヤ２７，２８が対向する方向、言い換えればピニオンシャフト２４と直交する方向に貫通する円筒状のシャフト挿通部３１，３２が形成されている。シャフト挿通部３１，３２には、それぞれドライブシャフト３３，３４が挿通される。ドライブシャフト３３，３４の先端部は、ギヤ収容空間２３内において、それぞれサイドギヤ２７，２８に相対回転不能に結合される。

シャフト挿通部３１，３２には、それぞれベアリング３５，３６が外嵌されている。ベアリング３５，３６のアウタレース（外輪）は、ユニットケース５に回転不能に保持されている。これにより、デフケース２２は、ベアリング３５，３６を介してユニットケース５に、ドライブシャフト３３，３４と同一の回転軸線まわりに回転可能に支持されている。

デフケース２２にはさらに、一方のシャフト挿通部３１とピニオンシャフト２４との間に、その外周面から径方向に張り出すフランジ部３７が形成されている。フランジ部３７には、リングギヤ３８が固定されている。リングギヤ３８は、出力ギヤ１９と噛合している。

駆動モータ４から出力される動力は、モータギヤ１６からカウンタギヤ１８に伝達され、カウンタ軸１７を介して、出力ギヤ１９からリングギヤ３８に伝達される。これにより、リングギヤ３８およびデフケース２２が一体に回転する。デフケース２２の回転は、ピニオンギヤ２５，２６を介して、各サイドギヤ２７，２８の回転に変換される。これにより、各サイドギヤ２７，２８と一体にドライブシャフト３３，３４が回転し、ドライブシャフト３３，３４の回転が車両の駆動輪に伝達される。

また、ユニットケース５内には、機械式のオイルポンプ４１が設けられている。オイルポンプ４１は、ポンプ軸４２およびポンプギヤ４３を備えている。ポンプ軸４２は、エンジンギヤ１２と一体に形成され、エンジンギヤ１２の回転中心線上を延びている。ポンプギヤ４３は、ポンプ軸４２に相対回転不能に保持されている。エンジンギヤ１２が回転すると、ポンプ軸４２が回転し、ポンプ軸４２と一体にポンプギヤ４３が回転する。ポンプギヤ４３の回転により、オイルポンプ４１から油圧が出力される。

＜潤滑系＞
図２は、ハイブリッド車１の潤滑系の構成を示す図である。

ハイブリッド車１には、ユニットケース５内で使用するオイルを冷却（または加温）するためのオイルクーラ（Ｏ／Ｃ）５１が備えられている。オイルポンプ４１から吐出されるオイルは、オイルクーラ５１での熱交換の後、ユニットケース５内の各部に供給される。

たとえば、ユニットケース５自体に、発電機３のステータにオイルを供給する油路５２、発電機３のロータの軸心油路にオイルを供給する油路５３、駆動モータ４のステータにオイルを供給する油路５４およびデファレンシャルギヤ２１にオイルを供給する油路５５などが形成されている。オイルポンプ４１から吐出されるオイルは、オイルクーラ５１を通過した後、油路５２〜５５を通して、発電機３のステータおよびロータの軸心油路、駆動モータ４のステータならびにデファレンシャルギヤ２１などの各部に供給される。

デファレンシャルギヤ２１に供給されるオイルは、デフケース２２の近傍に設けられた吐出管５５からデフケース２２内に向けて吐出される。これにより、オイルポンプ４１の駆動中は、ピニオンギヤ２５，２６およびサイドギヤ２７，２８に十分な量のオイルが直接供給され、ピニオンギヤ２５，２６およびサイドギヤ２７，２８が強制的に潤滑される。

なお、デファレンシャルギヤ２１が収容されるユニットケース５の底部には、オイルが所定量溜まっており、リングギヤ３８が回転すると、その溜まっているオイルは、リングギヤ３８に掻き上げられ、図示しないオイル貯留部から自然落下でデフケース内のサイドギヤ２７，２８やピニオンギヤ２５，２６などの各部に供給され、走行中は常時潤滑されている。

＜制御系＞
図３は、エンジン２を制御する制御系の要部の構成を示すブロック図である。

ハイブリッド車１には、マイコンを含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）６１が備えられている。図３には、１つのＥＣＵ６１のみが示されているが、ハイブリッド車１には、各部を制御するため、ＥＣＵ６１と同様の構成を有する複数のＥＣＵが搭載されている。ＥＣＵ６１を含む複数のＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。

ＥＣＵ６１には、左回転数センサ６２および右回転数センサ６３の検出信号が入力される。左回転数センサ６２は、左駆動輪の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力する。右回転数センサ６３は、右駆動輪の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力する。ＥＣＵ６１は、左回転数センサ６２の検出信号から左駆動輪の回転数を演算する。また、ＥＣＵ６１は、右回転数センサ６３の検出信号から右駆動輪の回転数を演算する。

そして、ＥＣＵ６１は、各種の情報に基づいて、エンジン２の始動、停止および出力調整などのため、エンジン２に設けられた電子スロットルバルブ、インジェクタおよび点火プラグなどを制御する。

＜強制潤滑制御＞
図４は、強制潤滑制御の流れを示すフローチャートである。

シリーズ方式のハイブリッド車１では、エンジン２が駆動されていない非駆動状態で、バッテリに蓄えられている電力で駆動モータ４を駆動して、駆動モータ４の動力によるＥＶ走行が可能である。このＥＶ走行中は、オイルポンプ４１が停止しており、オイルポンプ４１が油圧を発生しない。そのため、ＥＶ走行中は、オイルポンプ４１からデファレンシャルギヤ２１にオイルが供給されない。よって、ＥＶ走行中に、左右の駆動輪の一方が雪道やぬかるみなどの低摩擦係数の路面に所在するために、左右の駆動輪に大きな回転差が生じている状況が続くと、リングギヤ３８でのオイル掻き上げによる潤滑だけではデファレンシャルギヤ２１のピニオンギヤ２５，２６およびサイドギヤ２７，２８などで潤滑が不足して焼き付きが発生するおそれがある。

そこで、ハイブリッド車１の走行中は、ＥＣＵ６１により、強制潤滑制御が所定の周期で実行される。

強制潤滑制御では、ハイブリッド車１がＥＶ走行中であるか否かが判断される（ステップＳ１）。ＥＶ走行中ではない場合には（ステップＳ１のＮＯ）、エンジン２が駆動中であり、オイルポンプ４１からデファレンシャルギヤ２１にオイルが供給されているので、強制潤滑制御が終了される。

ＥＶ走行中である場合には（ステップＳ１のＹＥＳ）、左駆動輪の回転数と右駆動輪の回転数との差が演算される。そして、その左右回転差に関する条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ２）。左右回転差に関する条件は、たとえば、左右回転差が所定値以上であるという条件に設定されている。所定値は、たとえば、左右の駆動輪の一方が雪道やぬかるみなどの低摩擦係数の路面に所在する場合に左右の駆動輪に生じる回転差の下限に設定されている。

左右回転差に関する条件が成立していない場合（ステップＳ２のＮＯ）、強制潤滑制御が終了される。

左右回転差に関する条件が成立している場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、エンジン２が始動されて（ステップＳ３）、強制潤滑制御が終了される。エンジン２の始動により、オイルポンプ４１が駆動され、オイルポンプ４１からデフケース２２の近傍に設けられた吐出管５５を通じてデファレンシャルギヤ２１などにオイルが供給される。

＜作用効果＞
以上のように、左右回転差が所定の条件を満たした場合、エンジン２が始動されて、オイルポンプ４１からデファレンシャルギヤ２１にオイルが供給される。これにより、デファレンシャルギヤ２１のピニオンギヤ２５，２６およびサイドギヤ２７，２８などで潤滑不足による焼き付きの発生を抑制することができる。

また、デファレンシャルギヤ２１の各部を強制的に潤滑するために電動オイルポンプをハイブリッド車１に搭載することが考えられるが、コストが高くなる。これに対し、左右回転差が所定の条件を満たした場合にエンジン２を始動する構成では、電動オイルポンプを搭載せずに、デファレンシャルギヤ２１の各部を強制的に潤滑できるのでコストが安くすむ。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、所定の条件が左右回転差が所定値以上であるという条件に設定されているとしたが、所定の条件は、これに限らず、左右回転差が所定値以上である状況が所定時間継続しているという条件であってもよい。

また、オイルポンプ４１からデファレンシャルギヤ２１にオイルを供給する油路５５に代えて、図２に仮想線で示されるように、オイルポンプ４１からオイルクーラ５１を経由せずにデファレンシャルギヤ２１にオイルを供給する油路５６が形成されていてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：ハイブリッド車
２：エンジン
３：発電機
４：駆動モータ
２１：デファレンシャルギヤ
４１：オイルポンプ
５５，５６：油路
６１：ＥＣＵ
６２：左回転数センサ
６３：右回転数センサ

Claims (1)

1. エンジンの動力で発電機が駆動され、前記発電機で発生する電力で駆動モータが駆動されて、前記駆動モータの動力がデファレンシャルギヤを介して左右の駆動輪に伝達されるシリーズ方式のハイブリッド車の潤滑構造であって、
   前記エンジンの動力で駆動される機械式のオイルポンプと、
   前記オイルポンプが発生する油圧により前記デファレンシャルギヤにオイルを供給するオイル供給路と、
   左右の前記駆動輪の回転差を検出する回転差検出手段と、
   前記エンジンが非駆動状態での走行中に、前記回転差検出手段により検出される回転差が所定の条件を満たしたことに応じて、前記エンジンを始動させるエンジン始動手段とを含む、ハイブリッド車の潤滑構造。

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