JP3284183B2 - ハイブリッド車両駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃エンジンに対
してモータジェネレータを直結し、フライホイールの外
周部に配設されるリングギアにトランスミッションのハ
ウジング側からスタータモータを連結したハイブリッド
車両駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリンの燃焼によって駆動力を発生さ
せる内燃エンジンと、回生による発電および電力により
駆動力を発生させ、内燃エンジンの出力をアシストする
モータとして使用されるモータジェネレータとの両方を
備え、これらによる駆動力を必要に応じて合成し、車両
を駆動するハイブリッド車両が提案されている（特開平
９−１５６３８８号公報参照）。

【０００３】前記ハイブリッド車両においては、内燃エ
ンジンのクランクシャフトに対してフライホイールおよ
びクラッチ機構を介してトランスミッションが連結され
るとともに、前記トランスミッションを構成するドライ
ブギアにモータジェネレータが連結されている。そし
て、前記モータジェネレータを駆動力のアシスト用とし
て機能させるとともに、内燃エンジンの始動時における
スタータモータとして機能させている。

【０００４】ところで、ハイブリッド車両に組み込まれ
るモータジェネレータは、比較的大型であるため、前記
のようにトランスミッションのドライブギアに連結され
ていると、駆動装置全体が相当に大型なものとならざる
を得ない。このような構成は、バス等の大型車両であれ
ばエンジンルーム内に充分な余裕があることから、さほ
ど問題にならないが、普通乗用車等の小型車両において
は、軽量、コンパクト化が重要な課題であるため、適用
することが困難である。

【０００５】一方、従来の内燃エンジンのみからなる駆
動装置では、フライホイールの外周部にリングギアを介
してスタータモータを装着し、これによってクランクシ
ャフトを回転させるようにしている。この場合、リング
ギアは、比較的充分な径を確保することができるため、
小さいトルクでクランクシャフトを回転させることがで
きる。

【０００６】しかしながら、前記の構成からなるハイブ
リッド車両では、モータジェネレータにスタータモータ
としての機能を持たせ、このモータジェネレータにより
クランクシャフトを回転させるようにしており、大型の
モータジェネレータのロータを回転させるために充分な
バッテリ容量を確保しておかなければならない。そこ
で、モータジェネレータとは独立にスタータモータを設
け、このスタータモータをフライホイールに連結しよう
とすると、モータジェネレータが邪魔となるため、レイ
アウトの自由度が低下するという不具合が生じる。従っ
て、駆動装置がさらに大型となるおそれがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の不具
合を考慮してなされたものであり、フライホイールの外
周部にリングギアを介して大トルクを必要としないスタ
ータモータを配置することができるとともに、コンパク
トに構成することのできるハイブリッド車両駆動装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るハイブリッ
ド車両駆動装置では、内燃エンジンの出力軸にモータジ
ェネレータを直結し、前記モータジェネレータのロータ
に結合されたフライホイールの外周部にリングギアを介
してスタータモータを配置する。この場合、前記スター
タモータは、モータジェネレータの外径寸法に影響され
ることなく配置することができ、また、フライホイール
の外周部に連結されるため、従来の内燃エンジン専用車
両の場合と同様に、比較的小さいトルクのモータとする
ことができる。

【０００９】また、スタータモータは、締め付けボルト
によってモータジェネレータとともに内燃エンジンに固
定することができるため、取り付けの部品点数を削減す
ることもできる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本実施形態のハイブリッ
ド車両駆動装置が適用されるハイブリッド車両Ｖの概略
を示す。

【００１１】ハイブリッド車両Ｖは、例えば、ガソリン
を燃焼させることによって駆動力を発生させる内燃エン
ジンＥと、回生による発電および電力により駆動力を発
生させ内燃エンジンＥの出力をアシストするモータジェ
ネレータＭと、フライホイールを含むクラッチ機構Ｃ
と、前記駆動力を切り換えて駆動軸１０に伝達するトラ
ンスミッションＴとを備える。

【００１２】モータジェネレータＭは、モータ駆動回路
１２によって駆動制御されるものであり、このモータ駆
動回路１２には、高圧系の電力を供給／充電する、例え
ば、キャパシタからなる第１蓄電器１３と、ダウンバー
タ１４を介して電力を蓄積する第２蓄電器１５とが接続
される。また、ハイブリッド車両Ｖは、マネージメント
制御回路１６を有し、このマネージメント制御回路１６
には、前記モータ駆動回路１２を介してモータジェネレ
ータＭを制御するモータ制御回路１７と、内燃エンジン
Ｅを制御するエンジン制御回路１８とが接続される。

【００１３】次に、内燃エンジンＥ、モータジェネレー
タＭ、クラッチ機構ＣおよびトランスミッションＴの構
造について詳細に説明する。

【００１４】図２〜図４は、マニュアル車用の駆動装置
を示す。３気筒からなる内燃エンジンＥは、オイルパン
２２とシリンダブロック２４とシリンダヘッド２６とか
ら構成される。なお、シリンダヘッド２６の上部には、
ヘッドカバー２７が装着される。オイルパン２２とシリ
ンダブロック２４との接合部分には、クランクシャフト
２８を軸支するジャーナル軸受３０ａ〜３０ｄおよび３
２ａ〜３２ｄが形成されている。クランクシャフト２８
は、ジャーナル３４ａ〜３４ｄと、クランクピン３６ａ
〜３６ｃと、カウンタウエイト３８ａ〜３８ｆとからな
り、ジャーナル３４ａ〜３４ｄが前記ジャーナル軸受３
０ａ〜３０ｄおよび３２ａ〜３２ｄによって軸支され
る。クランクピン３６ａ〜３６ｃには、コンロッド４０
ａ〜４０ｃの一端部が連結される。コンロッド４０ａ〜
４０ｃの他端部には、シリンダブロック２４のシリンダ
４２ａ〜４２ｃに沿って変位するピストン４４ａ〜４４
ｃが連結される。

【００１５】モータジェネレータＭおよびクラッチ機構
Ｃは、内燃エンジンＥの側部に結合されたハウジング４
６に収納されている。

【００１６】図５は、モータジェネレータＭを内燃エン
ジンＥ側から見た図であり、モータジェネレータＭは、
円形状のロータ４８と、その外周部に装着されるドーナ
ツ形状のステータ５０とからなる。ロータ４８は、ボル
ト５６によりクランクシャフト２８の端部に直接固定さ
れる（図４参照）。この場合、クランクシャフト２８に
モータジェネレータＭが近接して連結されるため、充分
な剛性を確保することができる。ロータ４８は、その両
側面に複数のフィン５８、６０を備えるとともに、外周
部に複数の磁石６２がＮ極、Ｓ極交互に配設される。

【００１７】ステータ５０は、複数のコイルユニット６
４を円周方向に複数配置して構成される。コイルユニッ
ト６４は、複数の金属板を積層してなるコア６６の外周
部に断面略コ字状のガイド部材６８を介してコイル７０
が巻装される。ステータ５０は、これらのコイルユニッ
ト６４の外周部に配設された取付部材７２を介して内燃
エンジンＥの側部に固定される。

【００１８】内燃エンジンＥ側における前記ガイド部材
６８には、溝部７４および７６がステータ５０の外周部
側および内周部側に沿って形成されており、溝部７４に
導電性の３枚の接続リング７８ａ〜７８ｃが重畳して装
着される。接続リング７８ａ〜７８ｃは、夫々の表面に
絶縁層が形成されており、３相交流により駆動されるべ
く、コイルユニット６４に巻装されたコイル７０に２つ
おきに接続される。

【００１９】ステータ５０の内燃エンジンＥ側の側面に
は、内燃エンジンＥに対する磁束の漏洩等を回避するた
めのディスク状の磁気遮蔽板８０が装着される。また、
磁気遮蔽板８０には、コネクタ８６が形成されており、
このコネクタ８６において、接続リング７８ａ〜７８ｃ
から外方に突出する端子部８８ａ〜８８ｃがハウジング
４６に設けられたコネクタ９０より導入された端子板９
２ａ〜９２ｃに接続する。

【００２０】一方、ステータ５０のトランスミッション
Ｔ側の側面には、ハウジング４６に固定されたドーナツ
形状の第１隔壁９４が配置される。第１隔壁９４は、内
周側がトランスミッションＴ側に湾曲した形状となって
いる。なお、第１隔壁９４には、ロータ４８のステータ
５０に対する回転位置を検出する位置検出センサ９６が
装着されている。

【００２１】また、クラッチ機構Ｃにおいて、ロータ４
８には、ボルト９８によりトランスミッションＴ側から
位置決めピン９９を介してディスク状のフライホイール
１００が固定される。フライホイール１００は、その外
周部にスタータモータ１０２の駆動ギア１０４に噛合す
るリングギア１０６が形成されており、モータジェネレ
ータＭ側の側面には、ドライブプレート１０７と、ドー
ナツ形状の第２隔壁１０８とが固定される。第２隔壁１
０８は、内周側が第１隔壁９４側に湾曲した形状とな
り、且つ、径方向に対して第１隔壁９４と重畳するよう
に構成される。

【００２２】なお、ドライブプレート１０７には、位置
検出センサ９６に対向する部位に図示しない孔部が形成
されており、ロータ４８の回転に伴って回転するドライ
ブプレート１０７の回転位置が前記位置検出センサ９６
による前記孔部の検出によって検知される。この場合、
ロータ４８に装着された磁石６２と、ドライブプレート
１０７に形成された孔部とは、ロータ４８およびフライ
ホイール１００間に係合する位置決めピン９９により相
互の位置合わせがなされている。

【００２３】一方、フライホイール１００のトランスミ
ッションＴ側の側面には、フリクションディスク１１２
が配置される。フリクションディスク１１２は、内周に
スプラインの形成されたボス部１１６と、前記ボス部１
１６の外周部にトーションスプリング１１８を介して配
置されるプレート１２０と、前記プレート１２０の両面
に接合される摩擦板１２２ａ、１２２ｂとから構成され
る。

【００２４】また、フリクションディスク１１２を構成
する摩擦板１２２ｂ側には、プレッシャープレート１２
４が配置される。プレッシャープレート１２４のトラン
スミッションＴ側には、フライホイール１００に固定さ
れたハウジング１２６にワイヤスプリング１２８によっ
て保持されるダイヤフラムスプリング１３０の外周部が
配置される。一方、ダイヤフラムスプリング１３０の内
周部のトランスミッションＴ側には、ピストン１３２が
配置される。このピストン１３２は、ハウジング４６に
形成されたボス部１３４の外周部に配設されており、図
示しない油圧機構によって前記ボス部１３４に沿って変
位し、ダイヤフラムスプリング１３０を押圧する。な
お、このボス部１３４およびフリクションディスク１１
２のボス部１１６には、トランスミッションＴからのシ
ャフト１３６が挿通される。

【００２５】トランスミッションＴは、ミッションケー
ス１３７によって囲繞されており、このミッションケー
ス１３７内には、図示しない変速機構が収納される。こ
の場合、ミッションケース１３７の外側部には、スター
タモータ１０２が装着される。スタータモータ１０２
は、複数の締め付けボルトＢにより、ミッションケース
１３７側からハウジング４６を介して内燃エンジンＥの
シリンダブロック２４に固定される。なお、締め付けボ
ルトＢは、全てがミッションケース１３７側からハウジ
ング４６を介して内燃エンジンＥのシリンダブロック２
４に締結されていてもよく、また、図３に示すように、
一部がミッションケース１３７側からハウジング４６を
介して内燃エンジンＥのシリンダブロック２４に締結さ
れ、一部がミッションケース１３７とハウジング４６と
を締結するようにしてもよい。

【００２６】本実施形態のハイブリッド車両駆動装置
は、基本的には以上のように構成されるものであり、次
にその作用効果について説明する。

【００２７】先ず、ハイブリッド車両Ｖが内燃エンジン
Ｅによって駆動される場合について説明する。スタータ
モータ１０２が駆動されることにより、駆動ギア１０４
およびリングギア１０６を介してフライホイール１００
が回転し、それに連結されたロータ４８が回転し、クラ
ンキングが行われる。この場合、スタータモータ１０２
は、大径に構成されているフライホイール１００の外周
部に配設したリングギア１０６に連結されているため、
小さいトルクでクランクシャフト２８を回転させること
ができる。

【００２８】次いで、シリンダヘッド２６に対してガソ
リンが供給され点火されることにより、ピストン４４ａ
〜４４ｃがシリンダ４２ａ〜４２ｃ内で変位し、それに
伴ってクランクシャフト２８が回転する。クランクシャ
フト２８は、それに直結するモータジェネレータＭのロ
ータ４８およびフライホイール１００を回転させる。

【００２９】ここで、ドライバによりトランスミッショ
ンＴを構成するギアが所定のギア比に設定された後、ク
ラッチ結合操作がなされると、クラッチ機構Ｃを構成す
るピストン１３２が駆動され、ダイヤフラムスプリング
１３０より離間する方向に変位する。従って、前記ダイ
ヤフラムスプリング１３０は、ピストン１３２に追従し
て変位し、外周面がプレッシャープレート１２４を押圧
する。この結果、フリクションディスク１１２を構成す
る摩擦板１２２ａ、１２２ｂがプレッシャープレート１
２４とフライホイール１００との間に挟設され、これに
よってトランスミッションＴと内燃エンジンＥとがモー
タジェネレータＭのロータ４８を介して連結される。

【００３０】そこで、内燃エンジンＥとトランスミッシ
ョンＴとがクラッチ機構Ｃによって連結されると、駆動
力が駆動軸１０に伝達され、ハイブリッド車両Ｖが駆動
される。なお、クランクシャフト２８には、比較的重量
物からなるモータジェネレータＭのロータ４８が直接連
結されているため、安定した回転がトランスミッション
Ｔ側に伝達される。

【００３１】次に、ハイブリッド車両Ｖがモータジェネ
レータＭによって駆動される場合について説明する。こ
の場合、第１蓄電器１３には、内燃エンジンＥの減速時
あるいはアイドル時に回生作用により電力が蓄積されて
おり、この電力がモータ駆動回路１２を介してモータジ
ェネレータＭのコイル７０に供給されると、それによっ
て発生した磁界によりロータ４８およびフライホイール
１００が回転し、クラッチ機構Ｃおよびトランスミッシ
ョンＴを介して駆動力が駆動軸１０に伝達され、ハイブ
リッド車両Ｖが駆動される。なお、モータジェネレータ
Ｍによる駆動力は、内燃エンジンＥによる駆動力に対す
るアシスト力として同時に発生させることが可能であ
る。

【００３２】一方、ドライバによるクラッチの切り離し
操作がなされた場合には、ピストン１３２が内燃エンジ
ンＥ側に変位し、これによってダイヤフラムスプリング
１３０の外周面がプレッシャープレート１２４より離間
するため、前記プレッシャープレート１２４とフライホ
イール１００とによる摩擦板１２２ａ、１２２ｂの挟持
動作が解除され、内燃エンジンＥまたはモータジェネレ
ータＭとトランスミッションＴとの結合状態が解除され
る。

【００３３】図６は、他の実施形態であるオートマチッ
ク車用の駆動装置を示す。なお、図４に示す構成要件と
同一の構成要件には同一の参照符号を付し、その説明は
省略する。

【００３４】モータジェネレータＭとオートマチック車
用のトランスミッションＴとの間には、フライホイール
機構Ｆが配設される。フライホイール機構Ｆは、連結プ
レート１５０を介してモータジェネレータＭのロータ４
８に連結され、連結プレート１５０には、ドライブプレ
ート１５２が装着される。連結プレート１５０には、リ
ングギア１５４を外周部に備えたプライマリフライホイ
ール１５６が連結される。また、前記プライマリフライ
ホイール１５６に対して並行にセカンダリフライホイー
ル１５８が配置される。セカンダリフライホイール１５
８は、トランスミッションＴのシャフト１３６が係合す
るスプラインの形成されたボス部１６０を中央部に有す
る。プライマリフライホイール１５６は、前記ボス部１
６０にベアリング１６２を介して支持されており、トー
ションスプリング１６４によってセカンダリフライホイ
ール１５８に連結される。

【００３５】前記のように構成される駆動装置におい
て、スタータモータ１０２は、締め付けボルトＢによ
り、トランスミッションＴのミッションケース１３７と
モータジェネレータＭおよびフライホイール機構Ｆのハ
ウジング４６とを介して内燃エンジンＥに連結される。

【００３６】そこで、スタータモータ１０２によりクラ
ンキングされた後、モータジェネレータＭのロータ４８
が回転することによりプライマリフライホイール１５６
が回転し、その回転がトーションスプリング１６４を介
してセカンダリフライホイール１５８に伝達され、セカ
ンダリフライホイール１５８の回転がシャフト１３６を
介してトランスミッションＴに伝達される。トランスミ
ッションＴは、シャフト１３６の回転速度に応じて自動
変速機構を駆動し、駆動軸１０を回転させる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るハイ
ブリッド車両駆動装置によれば、内燃エンジンの出力軸
にモータジェネレータを直結し、このモータジェネレー
タに連結されたフライホイールの外周部にリングギアを
介してスタータモータを結合することにより、前記モー
タジェネレータに制約されることなく前記スタータモー
タを配置することができ、これによって駆動装置全体の
コンパクト化を図ることができる。また、フライホイー
ルの外周部に連結することで、トルクの小さいスタータ
モータを使用することができる。さらに、前記スタータ
モータをミッションケースおよびモータジェネレータの
ハウジングを介して内燃エンジンに結合することによ
り、少ない取付部材によるコンパクトな取り付けが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態のハイブリッド車両駆動装置が適用
されるハイブリッド車両の概略説明図である。

【図２】本実施形態のハイブリッド車両駆動装置の外観
斜視図である。

【図３】本実施形態のハイブリッド車両駆動装置の外観
側面図である。

【図４】本実施形態のハイブリッド車両駆動装置の側面
断面図である。

【図５】内燃エンジン側から見たモータジェネレータの
一部切欠構成図である。

【図６】他の実施形態のハイブリッド車両駆動装置の側
面断面図である。

【符号の説明】

Ｖ…ハイブリッド車両 Ｅ…内燃エンジン Ｍ…モータジェネレータ Ｃ…クラッチ機構 Ｔ…トランスミッション １０…駆動軸 １２…モータ駆動回路 １３…第１蓄電器 １５…第２蓄電器 １６…マネージメ
ント制御回路 ２２…オイルパン ２４…シリンダブ
ロック ２６…シリンダヘッド ２８…クランクシ
ャフト ４６…ハウジング ４８…ロータ ５０…ステータ ５８、６０…フィ
ン ６４…コイルユニット １００…フライホ
イール １０２…スタータモータ １１２…フリクシ
ョンディスク １３６…シャフト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−42831（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−206302（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−49548（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60K 17/04 B60K 6/02 - 6/04 B60L 11/00 - 11/14 F02N 11/00 - 15/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行用駆動源として内燃エンジンおよびモ
   ータジェネレータを備え、前記内燃エンジンおよび／ま
   たは前記モータジェネレータによる駆動力をトランスミ
   ッションを介して駆動軸へと出力するハイブリッド車両
   駆動装置において、 前記内燃エンジンの出力軸に直結する前記モータジェネ
   レータのロータに連結され、外周部にリングギアが配設
   されるフライホイールと、 前記フライホイールに連結され、前記内燃エンジンおよ
   び／または前記モータジェネレータによる駆動力を車両
   の駆動軸に伝達するトランスミッションと、 前記リングギアに噛合する駆動ギアを有し、前記トラン
   スミッションのハウジングに装着されるスタータモータ
   と、 を備え、前記スタータモータは、締め付けボルトにより
   前記トランスミッションの前記ハウジング側から前記モ
   ータジェネレータのハウジングを介して前記内燃エンジ
   ンに取り付けられることを特徴とするハイブリッド車両
   駆動装置。