JP3716807B2 - Hybrid drive device and FR type vehicle equipped with the hybrid drive device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド駆動装置並びに該ハイブリッド駆動装置を搭載したFR(フロントエンジン、リヤドライブ;本明細書においてFRと称する)タイプの自動車に係り、詳しくは2個のモータ(ジェネレータを含む概念)を有するタイプ(いわゆる2モータタイプ)のハイブリッド駆動装置をFR(本明細書において、単にFRと記載するが、これはフロントエンジン、リヤドライブを意味する)形式にて自動車に搭載する配置構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ハイブリッド駆動装置として、エンジンからの出力を、プラネタリギヤにてモータ(一般にジェネレータという)と走行出力側に分配して、該モータを主にジェネレータとして制御することにより、上記プラネタリギヤの出力トルクを無段に制御し、更に必要に応じて他のモータ(一般に駆動モータという)のトルクが、上記プラネタリギヤ出力トルクと合成して出力軸に出力する、いわゆる2モータタイプのものが自動車(登録商標名プリウス)に搭載されて実用に供されている。
【0003】
上記実際に供されている2モータタイプのハイブリッド駆動装置は、FF(フロントエンジン、フロントドライブ)用として自動車に搭載されているが、該ハイブリッド駆動装置は、例えば独国特許DE1980316号にもあるように、FRタイプの大型の乗用自動車への搭載も図られている。該FRタイプのハイブリッド駆動装置の概略を図4に示す。
【0004】
ハイブリッド駆動装置を搭載した自動車1は、図4に示すように、車体2の前方、概ね前輪3,3の間部分にガソリンエンジン等の内燃エンジン5が、そのクランク軸を前後方向にして配置されており、更に該エンジン5の後方には、上記2モータタイプのハイブリッド駆動装置6が隣接して配置されている。該ハイブリッド駆動装置6は、上記クランク軸と軸方向に略々整列されて、エンジン側から順次、第1のモータ(ジェネレータ)7、動力分配用プラネタリギヤ9、第2のモータ(駆動モータ)10が配置されている。
【0005】
上記ハイブリッド駆動装置6は、エンジンクランク軸の後方突出部からなる出力軸5aにダンパ装置8を介して入力軸12が連結されており、該入力軸の外径側に同軸状に第1のモータ7が配置されている。該第1のモータ7は、交流永久磁石同期型(ブラシレスDCモータ)からなり、ケースに固定されたステータ13と、該ステータの内径側にて所定エアギャップを存して回転自在に支持されるロータ15と、を有している。
【0006】
前記動力分配用プラネタリギヤ9は、上記入力軸12に同軸状に配置されたシンプルプラネタリギヤからなり、前記入力軸12に連結されかつ複数のプラネタリピニオンP1を支持するキャリヤC1と、前記ロータ15に連結しているサンギヤS1と、走行出力部となるリングギヤR1と、を有している。該リングギヤR1は、上記入力軸12と同一軸線上にて、後方に延びている出力軸16に連結している。
【0007】
第2のモータ10は、同様なブラシレスDCモータでかつ前記モータ7より大型のモータからなり、上記出力軸16に同軸状にかつその外径側に配置されており、ケースに固定されたステータ17と、その内径側にて所定エアギャップを存して回転自在に支持されるロータ19と、を有している。なお、上記ハイブリッド駆動装置6は、一体ケース内に収納されており、該一体ケースの前端を前記エンジン5の後端面に固定して取付けられている。
【0008】
上記出力軸16は、上記ケースから突出して更に後方に延び、フレキシブルカップリング20及び公知のプロペラシャフト21(省略して示してあるが、実際にはユニバーサルジョイント、センタベアリング等を有する)を介してディファレンシャル装置22に連結されており、更に該ディファレンシャル装置から左右駆動軸23l,23rを介して後車輪25,25に伝達されている。
【0009】
本ハイブリッド駆動装置6を搭載したFRタイプの自動車1は、エンジン5の出力がダンパ装置8及び入力軸12を介して動力分配用プラネタリギヤ9のキャリヤC1に伝達される。該プラネタリギヤ9にて、上記エンジン出力は、そのサンギヤS1から第1のモータ(ジェネレータ)7と、リングギヤ9から走行用軸16とに分配して伝達される。ここで、上記第1のモータ7を制御することにより、出力軸16への出力トルク及び回転を無段に調整して出力する。そして、発進時等の大トルクを必要とする場合、第2のモータ(駆動モータ)10が駆動されて、該モータトルクが、上記出力軸16のトルクをアシストしてプロペラシャフト21に伝達され、更にディファレンシャル装置22及び左右駆動軸23l,23rを介して後車輪25に伝達される。
【0010】
なお、上記第2のモータ10は、上記第1のモータ7の発電をエネルギとすると共に、該発電エネルギでは不足する場合、上記第1のモータ7にて蓄えられているバッテリからのエネルギも使用して駆動され、更にブレーキ作用時には、回生ジェネレータとして機能する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上述した2モータタイプのハイブリッド駆動装置6は、高いエネルギ効率により燃費向上及び排気ガスの減少等の優れた効果が得られるが、エンジンの出力トルクにより第1のモータ7のサイズが規定され、更に車輌重量及び要求加速性能等により第2のモータ10のサイズも規定される。従って、エンジン排気量の大きい車輌に適用する場合、一般にFRタイプとなるが、上記要求に対応する第1のモータ7及び第2のモータ10を採用すると、モータの外径及び軸方向寸法(積厚)を満足するためには、上記一体ケースに収納されて前記エンジン5に取付けられるハイブリッド駆動装置6を、図4に点線Aで示す現在の自動変速機の配置スペースに納めることが困難になってしまう。
【0012】
このため、FRタイプの自動車、特に大排気量のエンジンを搭載する自動車に、上述したハイブリッド駆動装置6を搭載するには、プラットホームを新設する等の大幅な車輌自体の変更を必要とすると共に、居住(積載)スペースを犠牲にする必要がある。
【0013】
そこで、本発明は、第2のモータをミッションケースとは別構造のモータハウジングに収納することにより、上述した課題を解決したハイブリッド駆動装置及びそれを搭載したFRタイプの自動車を提供することを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る本発明は、第1のモータ(7)と、動力分配用プラネタリギヤ(9)と、第2のモータ(101 )と、を備え、
入力軸(12)に伝達される駆動力を前記動力分配プラネタリギヤ(9)にて前記第1のモータ(7)と中間軸(32)に分配して伝達し、更に該中間軸に分配された動力を出力軸に伝達すると共に、該出力軸(161 ,162 )に前記第2のモータ(101 )を連動してなる、ハイブリッド駆動装置(61 )において、
前記第1のモータ(7)、前記動力分配用プラネタリギヤ(9)及び前記第2のモータ(101 )を、一軸状に順次配置し、
前記第1のモータ(7)と前記動力分配用プラネタリギヤ(9)をミッションケース(29)に収納し、
前記第2のモータ(101 )を前記ミッションケースの外にてモータハウジング(30)に収納し、
前記中間軸(32)と前記出力軸(161 )とをカップリング(46)を介して連結されてなる、
ハイブリッド駆動装置にある。
【0015】
請求項2に係る本発明は、前記第2のモータ(101 )は、直径寸法に比して軸方向寸法が長い軸長構造からなる、
請求項1記載のハイブリッド駆動装置にある。
【0016】
請求項3に係る本発明は、前記第2のモータ(101 )の出力を減速して前記出力軸(162 )に連動する減速用プラネタリギヤ(11)を備え、
該減速用プラネタリギヤ(11)を、前記第2のモータ(101 )と軸方向に並んで前記モータハウジング(30)に収納してなる、
請求項1又は2記載のハイブリッド駆動装置にある。
【0017】
請求項4に係る本発明は、前記モータハウジング(30)に、前記第2のモータ(101 )のステータ(17)を固定すると共に、そのロータ(19)を両持ち構造(42,43)にて回転自在に支持し、かつ前記出力軸(161 ,162 )を、前記ロータの支持部(42,43)の軸方向外側で両持ち構造(45,47,49)にて回転自在に支持してなる、
請求項1ないし3のいずれか記載のハイブリッド駆動装置にある。
【0018】
請求項5に係る本発明は、車体(2)の前方部分に、クランク軸が前記車体(2)の前後方向に位置するように内燃エンジン(5)を配置し、
前記クランク軸と略々一軸状に、請求項1ないし4のいずれか記載のハイブリッド駆動装置(61 )を配置し、
前記入力軸(12)を前記内燃エンジンのクランク軸(5a)に連結すると共に、前記出力軸(161 ,162 )を、ディファレンシャル装置(22)を介して後車輪(25,25)に連動してなる、
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置を搭載したFRタイプの自動車(11 )にある。
【0019】
請求項6に係る本発明は、前記車体(2)は、幅方向中央部において前後方向に延び、居住スペースに突出するセンタハウジング(40)を有し、
該センタハウジング内に前記モータハウジング(30)を収納してなる、
請求項5記載のハイブリッド駆動装置を搭載したFRタイプの自動車にある。
【0020】
請求項7に係る本発明は、前記出力軸(162 )とディファレンシャル装置(22)をプロペラシャフト(21)を介して連結し、
該プロペラシャフトを前記センタハウジング(40)内に収納してなる、
請求項6記載のハイブリッド駆動装置を搭載したFRタイプの自動車にある。
【0021】
請求項8に係る本発明は、前記内燃エンジン(5)を前記車体(2)に搭載すると共に、該内燃エンジンの後端面にミッションケース(29)の前端面を固着して配置し、
前記モータハウジング(30)を前記車体(2)に搭載して配置してなる、
請求項5ないし7のいずれか記載のハイブリッド駆動装置を搭載したFRタイプの自動車にある。
【0022】
請求項9に係る本発明は、前記モータハウジング(30)を、ゴムマウント(57)を介して前記車体(2)に搭載してなる、
請求項8記載のハイブリッド駆動装置を搭載したFRタイプの自動車にある。
【0023】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより各請求項の構成に何等影響を及ぼすものではない。
【0024】
【発明の効果】
請求項1に係る本発明によると、第1のモータ及び動力分配用プラネタリギヤをミッションケースに収納し、第2のモータをモータハウジングに収納して分離しているので、ハイブリッド駆動装置をFRタイプの自動車に搭載するについての自由度を向上し得ると共に、第1のモータと第2のモータとを異なる振動系にて支持することが可能となり、モータの支持精度を向上して効率を向上することができ、更に中間軸と出力軸とをカップリングを介して連結したので、ミッションケースとモータハウジングとの間の異なる振動を吸収しつつ、両軸の間を滑らかに動力伝達することができる。
【0025】
請求項2に係る本発明によると、第2のモータを、径方向寸法に比して軸方向寸法が長い軸長構造としたので、該第2のモータの車体への配置が容易となり、自動車の居住(積載)スペースを犠牲にすることなくスペースの利用効率を向上することができる。
【0026】
請求項3に係る本発明によると、減速用プラネタリギヤをモータハウジングに収納したので、ハイブリッド駆動装置のFRタイプの自動車への搭載性を更に向上することができる。
【0027】
請求項4に係る本発明によると、第2のモータのステータをモータハウジングに固定して、コンパクトな構造とすることができ、また該第2のモータを軸長構造とするにも拘らず、ロータ及び出力軸をモータハウジングに両持ち構造として支持して、モータの支持精度を向上し、ステータとモータとの間のエアギャップを高い精度に管理して、第2のモータの効率を向上することができる。
【0028】
請求項5に係る本発明によると、搭載性に優れた上記ハイブリッド駆動装置を、車体に大幅な変更を伴うことなくFRタイプの自動車に搭載することにより、FRタイプのハイブリッド車輌の実用化が大きなコストアップを伴うことなく可能となる。
【0029】
請求項6に係る本発明によると、前記軸長構造の第2のモータを支持するモータハウジングを、車体のセンタハウジング内に収納したので、ステータのモータハウジングへの固定と相俟って、センタハウジングスペースの有効利用を図ることができ、更に従前の自動変速機を搭載した自動車の車体を、大きな変更を伴うことなく使用することが可能となる。
【0030】
請求項7に係る本発明によると、プロペラシャフトをモータハウジングと共にセンタハウジングに収納したので、更なるセンタハウジングスペースの有効利用を図ることができる。
【0031】
請求項8に係る本発明によると、内燃エンジンにミッションケースを固定すると共に、モータハウジングを車体に搭載したので、エンジン側の第1のモータ及び動力分配用プラネタリギヤと、モータハウジングとを別個の振動系にて搭載することができ、ハイブリッド駆動装置の共振周波数を車輌使用領域より高次側に移動することが可能となって、車体のパワープラントの剛性についても向上することができる。
【0032】
請求項9に係る本発明によると、モータハウジングをゴムマウントを介して車体に搭載するので、上記振動系の分離による車体の剛性強化、並びに第2のモータの支持精度の向上による効率アップを容易に図ることができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明に係るハイブリッド駆動装置を搭載したFRタイプの自動車の概略を示す平面図であり、11 は、ハイブリッド駆動装置61 を搭載したFRタイプの自動車を示す。該自動車11 の車体2は、左右前輪3,3及び左右後車輪25,25にて懸架されており、該車体2の前方部分にはクランク軸を前後方向にして内燃エンジン5がゴムマウントを介して搭載されている。
【0034】
ハイブリッド駆動装置61 は、前述と同様に、前記エンジン5側からクランク軸に整列した一軸状に順次配置される第1のモータ(ジェネレータ)7と、動力分配用プラネタリギヤ9と、第2のモータ(駆動モータ)101 と、減速用プラネタリギヤ11と、を有しているが、第1のモータ7及び動力分配用プラネタリギヤ9と、第2のモータ101 及び減速用プラネタリギヤ11とが別個に構成されており、それぞれ別個のミッションケース29とモータハウジング30に収納されている。
【0035】
上記内燃エンジン5のクランク軸の後方突出部からなる出力軸5aに、前記ハイブリッド駆動装置61 の入力軸12がダンパ装置8を介して連結されており、該クランク軸と一軸状の入力軸12の外径側に同軸状に第1のモータ7が配置されている。該第1のモータ7は、同様に、ブラシレスDCモータからなり、上記ミッションケース29に固定されたステータ13と、該ステータの内径側にて所定エアギャップを存して回転自在に支持されるロータ15と、を有している。前記動力分配用プラネタリギヤ9は、上記入力軸12に同軸状に配置されたシンプルプラネタリギヤからなり、前記入力軸12に連結されかつ複数のプラネタリピニオンP1を支持するキャリヤC1と、前記ロータ15に連結しているサンギヤS1と、走行出力部となるリングギヤR1と、を有している。該リングギヤR1は、上記入力軸12と同一軸線上にて、後方に延びている中間軸32に連結している。
【0036】
そして、上記ダンパ装置8、第1のモータ7及び動力分配用プラネタリギヤ9がミッションケース29に収納されており、該ミッションケースは、その前端面が内燃エンジン5の後端面に固着されて一体に取付けられている。更に、前記中間軸32は、ミッションケース29の後端部分にベアリング33を解して回転自在に支持されている。従って、入力軸12は、その前端側がエンジン5の出力軸5aに連結して該エンジンに支持されると共に、その後端が該エンジン5と一体のミッションケース29に支持されている。なお、車体2は、従前の自動変速機(AT)を搭載するものと同一のものが用いられることが望ましく、該車体は、エンジン5に隣接する部分に、居住空間(運転席と助手席との間部分)に突出する自動変速機収納用のスペースが形成されており、該スペース内に、前記ミッションケース29が収まる寸法に設定されている。
【0037】
第2のモータ101 は、同様に、ブラシレスDCモータで前記第1のモータ7より大きな出力特性を有しており、かつ前記中間軸32に連結する出力軸161 に同軸状にかつその外径側に配置されており、ケースに固定されたステータ17と、その内径側にて所定エアギャップを存して回転自在に支持されるロータ19と、を有している。そして、該第2のモータ101 は、径方向寸法に比して軸方向寸法の長い軸長構造からなる。なおここで、径方向寸法とは、ステータ17の外径の長さであり、軸方向寸法とは、コイルを含まないステータコアの軸方向長さである。
【0038】
一方、前記車体2は、図3に示すように、幅方向中央部において前後方向に延び、居住スペースに突出するセンタハウジング40を有しており、該センタハウジング40は、従前のプロペラシャフトを収納するものと同様な形状からなり、前記自動変速機収納スペースから連続して、後部座席の中央部分を前後方向に延びている。
【0039】
上記軸長構造の第2のモータ101 は、減速用プラネタリギヤ11と共にモータハウジング10に収納されており、該モータハウジングの径方向寸法は、上記センタハウジング40内に納まる寸法に設定されている。上記第2のモータ101 は、上記スペースにて制限される径方向寸法からなると共に、車輌重量及び加速要求等に定まる所定出力を有するように軸方向寸法が設定されている。前記減速用プラネタリギヤ11は、前記出力軸161 に同軸状に配置されたシンプルプラネタリギヤからなり、前記出力軸161 に連結されるリングギヤR2と、上記ロータ19に連結されるサンギヤS2と、複数のピニオンP2を支持しかつモータハウジング30に固定されるキャリヤC2と、を有している。上記リングギヤR2を一体に固定している出力軸161 は、上記モータハウジング30から突出して更に後方に延び、カップリング20及びプロペラシャフト21(省略して示してあるが、実際にはユニバーサルジョイント、センタベアリング等を有する)を介してディファレンシャル装置22に連結されており、更に該ディファレンシャル装置から左右駆動軸23l,23rを介して後車輪25,25に伝達されている。
【0040】
上記第2のモータ101 は、図2に詳示するように、径方向寸法に対して軸方向寸法が1.1〜2.0倍程度長いステータ(コア)17を有しており、該長尺のステータ17がモータハウジング30に一体に固定されており、その内径側に対向してロータ19が配置されている。該ロータ19は、その内周面にスリーブ軸41が一体に固定されており、該スリーブ軸41の上記ロータ19の両側に突出した部分がモータハウジング30にベアリング42,43を介して両持ち構造にて回転自在に支持されている。更に、該スリーブ軸41の中空部には前記出力軸161 が貫通して延びており、該出力軸161 は、スリーブ軸41に対してブッシュ又はニードルを介して相対回転自在に嵌挿している。
【0041】
該出力軸161 の前端部分は、モータハウジング30にベアリング45を介して回転自在に支持されていると共に、該モータハウジング30から前方に突出しており、該出力軸161 は、該前端部において前記中間軸32に芯合せをした状態でフレキシブルカップリング46を介して連結している。また、出力軸161 の後端部は太径からなる第2出力軸162 がスプライン係合により一体に嵌合しており、該第2出力軸162 はモータハウジングに、軸方向に所定間隔離れた2個のベアリング47,49を介して回転自在に支持されている。従って、出力軸161 ,162 は、上記ロータ19の支持部分42,43の軸方向外側で両持ち構造にて回転自在に支持されている。
【0042】
前記モータハウジング30は、円筒状の本体30aと、該本体の両端部にて蓋するように固着されているフロントカバー30b及びリヤカバー30cからなり、前記ロータ19及び出力軸161 の前側を支持するベアリング42,45はフロントカバー30bに装着されている。また、本体30aはその内周面に上記ステータ17が一体に固定されていると共に、後部分に隔壁30dを有しており、該隔壁にロータ19の後部を支持するベアリング43が装着されている。更に、リヤカバー30cには、上記第2出力軸162 を支持する2個のベアリング47,49が装着されている。
【0043】
そして、上記本体30aの隔壁30dと、リヤカバー30cとの間に、減速用プラネタリギヤ11が収納されている。該プラネタリギヤ11は、その外径寸法が上記モータカバー30の円筒形本体30a内に納まる寸法からなり、そのキャリヤC2が上記隔壁30dに固定されており、そのサンギヤS2がスリーブ軸41の後端部に設けられており、そのリングギヤR2が第2出力軸162 の前端面に固着されている。
【0044】
該第2出力軸162 はその後部分がリヤカバー30cから突出して延びており、該出力軸突出部がカップリング20を介してプロペラシャフト21に連結している。該プロペラシャフト21は、センタベアリング51にて支持されていると共に、ユニーバサルジョイント52及びスプラインを有しており、後車輪25の踊りを吸収すると共に、その後端部をディファレンシャル装置22に連動している。
【0045】
一方、図3に詳示するように、車体の幅方向中央部にはセンタハウジング40が前後方向に延設されており、該ハウジング40の収納部40aの下方開放部を蓋するように、底板53がボルト55により車体2に固定されている。該底板53には、上方に向って中心側に傾斜する複数のマウントゴム56,56を有するゴムマウント57の下板59がボルト等により固定されており、該マウントの上板61に上記モータハウジング30がボルト等により固定されている。従って、上記モータハウジング30は、センタハウジングの収納部40a内にて、ゴムマウント57を介在して車体2に搭載されている。
【0046】
本ハイブリッド駆動装置61 を搭載したFRタイプの自動車11 は、同様に、内燃エンジン5の出力がダンパ装置8及び入力軸12を介して動力分配用プラネタリギヤ9に伝達され、該プラネタリギヤにより第1のモータ(ジェネレータ)7と中間軸32に分配され、更に該第1のモータ7を制御することにより、中間軸32からの出力回転を無段に調整される。該中間軸32の回転は、フレキシブルカップリング46を介して出力軸161 に伝達され、かつ必要に応じて第2のモータ101 が駆動されて、減速用プラネタリギヤ11により減速されて第2出力軸162 に伝達され、該出力軸161 ,162 の動力をアシストする。更に、出力軸162 の回転は、カップリング50、プロペラシャフト21及びディファレンシャル装置22を介して左右駆動軸23l,23rに伝達されて、後車輪25,25を駆動する。
【0047】
この際、第1のモータ7及び動力分配用プラネタリギヤ9はミッションケース29に支持されて、エンジン5と同じ振動系を構成し、また第2のモータ101 及び減速用プラネタリギヤ11は、車体2に直接マウントされたモータハウジング30に支持されて、上記エンジン側振動系とは異なる振動系を構成する。該分離された振動系からなる中間軸32と出力軸161 とは、フレキシブルカップリング46を介して連絡されており、上記異なる振動系のそれぞれ別個の振動を許容しつつ、両軸32,16の回転を滑らかに伝達し得る。
【0048】
また、第2のモータ101 は、車体2に直接マウントされているモータハウジング30に支持されて、エンジン側のミッションケース29に支持される第1のモータ7と分離されており、ハイブリッド駆動装置61 の共振周波数を車輌使用領域より高次側に移動することが容易となり、本FRタイプの自動車11 のパワープラントの剛性に対して有利な構造となっている。
【0049】
そして、第2のモータ101 及び減速用プラネタリギヤ11は、第1のモータ7及び動力分配用プラネタリギヤ11と別に配設したので、ハイブリッド駆動装置61 の車輌搭載上の自由度を向上し、特に第2のモータ101 を軸長構造としてモータハウジング40内に収納し得るように構成したので、従前の自動変速機(AT)を搭載したFRタイプの車体2に大きな改造を施すことなく、ハイブリッド駆動装置61 を搭載することが可能となる。この際、第2のモータ101 は、軸長構造になるにも拘らず、モータハウジング30にロータ19を両持ち構造にて支持すると共に、出力軸161 ,162 を両持ち構造にて支持して、高い精度で支持することができ、ステータ17とロータ19との間のエアギャップを高い精度で保持することが可能となり、第2のモータ101 の効率を向上することができる。
【0050】
また、プロペラシャフトは、回転体であると共に後車輪25の相対的な動きにより踊るため、センタハウジング40は、上記プロペラシャフトとの干渉を避けるためのクリアランスが必要であったが、モータハウジング30を車体2に直接マウントすると共に、該モータハウジングの内周面にステータ17を直接固定するので、スペース効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るハイブリッド駆動装置を搭載したFRタイプの自動車の概略を示す平面図。
【図2】その第2のモータ(駆動用モータ)及び減速用プラネタリギヤ部分を示す縦断面図。
【図3】その横断面図。
【図4】ハイブリッド駆動装置をそのままFRタイプの自動車に搭載した場合の概略を示す平面図。
【符号の説明】
11 FRタイプの自動車
2 車体
3 前輪
5 内燃エンジン
5a クランク軸(出力軸)
61 ハイブリッド駆動装置
7 第1のモータ(ジェネレータ)
9 動力分配用プラネタリギヤ
101 第2のモータ(駆動用モータ)
11 減速用プラネタリギヤ
12 入力軸
161 ,162 出力軸
17 ステータ
19 ロータ
21 プロペラシャフト
23l,23r 駆動軸
25 後車輪
29 ミッションケース
30 モータハウジング
32 中間軸
42,43 ロータの両持ち構造(ベアリング)
45,47,49 出力軸の両持ち構造(ベアリング)
46 (フレキシブル)カップリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid drive device and an FR (front engine, rear drive; referred to as FR in this specification) type automobile equipped with the hybrid drive device, and more specifically, two motors (a concept including a generator). The present invention relates to an arrangement structure in which a hybrid drive device of a type (so-called two-motor type) is mounted on an automobile in the form of FR (in this specification, simply referred to as FR, which means front engine and rear drive).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a hybrid drive device, the output from an engine is distributed to a motor (generally called a generator) and a traveling output side by a planetary gear, and the motor is mainly controlled as a generator, so that the output torque of the planetary gear is reduced. A so-called two-motor type is used in which the torque of other motors (generally called drive motors) is combined with the planetary gear output torque and output to the output shaft if necessary. ) To be put to practical use.
[0003]
The two-motor type hybrid drive device actually provided is mounted on an automobile for FF (front engine, front drive), and the hybrid drive device is also disclosed in, for example, German Patent DE 1980316. In addition, mounting on FR type large passenger cars has also been attempted. An outline of the FR type hybrid drive apparatus is shown in FIG.
[0004]
As shown in FIG. 4, an automobile 1 equipped with a hybrid drive device has an internal combustion engine 5 such as a gasoline engine disposed in front of a
[0005]
In the hybrid drive device 6, an
[0006]
The power distribution planetary gear 9 is composed of a simple planetary gear arranged coaxially with the
[0007]
The
[0008]
The output shaft 16 protrudes from the case and extends further rearward, through a
[0009]
In the FR type automobile 1 equipped with the hybrid drive device 6, the output of the engine 5 is transmitted to the carrier C 1 of the power distribution planetary gear 9 via the damper device 8 and the
[0010]
The
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described two-motor type hybrid drive device 6 can achieve excellent effects such as improved fuel efficiency and reduced exhaust gas due to high energy efficiency, but the size of the first motor 7 is defined by the output torque of the engine. The size of the
[0012]
For this reason, in order to mount the hybrid drive device 6 described above on an FR type vehicle, particularly a vehicle on which a large displacement engine is mounted, a significant change in the vehicle itself, such as a new platform, is required. It is necessary to sacrifice the living (loading) space.
[0013]
Accordingly, the present invention has an object to provide a hybrid drive device that solves the above-described problems by housing the second motor in a motor housing having a structure different from that of the transmission case, and an FR type vehicle equipped with the hybrid drive device. It is what.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention according to claim 1 includes a first motor (7), a planetary gear for power distribution (9), and a second motor (10 1 ),
The driving force transmitted to the input shaft (12) is distributed and transmitted to the first motor (7) and the intermediate shaft (32) by the power distribution planetary gear (9), and further distributed to the intermediate shaft. In the hybrid drive device (6 1 ), which transmits power to the output shaft and interlocks the second motor (10 1 ) with the output shaft (16 1 , 16 2 ).
The first motor (7), the power distribution planetary gear (9) and the second motor (10 1 ) are sequentially arranged in a single axis,
The first motor (7) and the power distribution planetary gear (9) are housed in a transmission case (29),
Storing the second motor (10 1 ) in the motor housing (30) outside the transmission case;
The intermediate shaft (32) and the output shaft (16 1 ) are connected via a coupling (46).
In the hybrid drive.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, the second motor (10 1 ) has an axial length structure in which an axial dimension is longer than a diameter dimension.
The hybrid drive apparatus according to claim 1.
[0016]
The present invention according to claim 3 includes a speed reduction planetary gear (11) that decelerates the output of the second motor (10 1 ) and interlocks with the output shaft (16 2 ).
The speed reduction planetary gear (11) is accommodated in the motor housing (30) side by side in the axial direction with the second motor (10 1 ).
It exists in the hybrid drive device of
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, the stator (17) of the second motor (10 1 ) is fixed to the motor housing (30), and the rotor (19) is supported at both ends (42, 43). And the output shaft (16 1 , 16 2 ) can be rotated by a double-supported structure (45, 47, 49) on the outer side in the axial direction of the support portion (42, 43) of the rotor. To support,
It exists in the hybrid drive device in any one of Claim 1 thru | or 3.
[0018]
The present invention according to claim 5 arranges the internal combustion engine (5) at the front portion of the vehicle body (2) such that the crankshaft is positioned in the front-rear direction of the vehicle body (2),
The hybrid drive device (6 1 ) according to any one of claims 1 to 4 is arranged substantially uniaxially with the crankshaft,
The input shaft (12) is connected to the crankshaft (5a) of the internal combustion engine, and the output shaft (16 1 , 16 2 ) is linked to the rear wheels (25, 25) via the differential device (22). Become
This is in an FR type automobile (1 1 ) equipped with a hybrid drive device.
[0019]
According to a sixth aspect of the present invention, the vehicle body (2) has a center housing (40) that extends in the front-rear direction at the center in the width direction and protrudes into a living space,
The motor housing (30) is housed in the center housing.
It exists in the FR type motor vehicle carrying the hybrid drive device of Claim 5.
[0020]
The present invention according to claim 7 connects the output shaft (16 2 ) and the differential device (22) via a propeller shaft (21),
The propeller shaft is accommodated in the center housing (40).
It exists in the FR type motor vehicle carrying the hybrid drive device of Claim 6.
[0021]
The present invention according to claim 8 is configured such that the internal combustion engine (5) is mounted on the vehicle body (2) and the front end surface of the transmission case (29) is fixedly disposed on the rear end surface of the internal combustion engine.
The motor housing (30) is mounted on the vehicle body (2) and arranged.
It exists in the FR type motor vehicle carrying the hybrid drive device in any one of Claims 5 thru | or 7.
[0022]
The present invention according to claim 9 is configured such that the motor housing (30) is mounted on the vehicle body (2) via a rubber mount (57).
An FR type automobile equipped with the hybrid drive device according to claim 8.
[0023]
In addition, although the code | symbol in the said parenthesis is for contrast with drawing, it has no influence on the structure of each claim by this.
[0024]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the first motor and the planetary gear for power distribution are housed in the transmission case and the second motor is housed in the motor housing and separated, the hybrid drive device is of the FR type. The degree of freedom for mounting on an automobile can be improved, and the first motor and the second motor can be supported by different vibration systems, thereby improving the motor support accuracy and efficiency. Further, since the intermediate shaft and the output shaft are connected via the coupling, the power can be smoothly transmitted between the two shafts while absorbing different vibrations between the transmission case and the motor housing.
[0025]
According to the second aspect of the present invention, since the second motor has an axial length structure in which the axial dimension is longer than the radial dimension, the arrangement of the second motor on the vehicle body is facilitated. The use efficiency of the space can be improved without sacrificing the living (loading) space.
[0026]
According to the third aspect of the present invention, since the planetary gear for reduction is accommodated in the motor housing, the mountability of the hybrid drive device to the FR type vehicle can be further improved.
[0027]
According to the fourth aspect of the present invention, the stator of the second motor can be fixed to the motor housing to have a compact structure, and the second motor has a shaft length structure, The rotor and output shaft are supported by the motor housing as a double-sided structure to improve the support accuracy of the motor, and the air gap between the stator and the motor is managed with high accuracy to improve the efficiency of the second motor. be able to.
[0028]
According to the fifth aspect of the present invention, the above-described hybrid drive device having excellent mountability is mounted on an FR-type vehicle without significant changes in the vehicle body, thereby greatly putting the FR-type hybrid vehicle into practical use. This is possible without increasing costs.
[0029]
According to the sixth aspect of the present invention, since the motor housing that supports the second motor having the shaft length structure is housed in the center housing of the vehicle body, in combination with the fixing of the stator to the motor housing, The housing space can be used effectively, and the body of an automobile equipped with a conventional automatic transmission can be used without major changes.
[0030]
According to the seventh aspect of the present invention, since the propeller shaft is housed in the center housing together with the motor housing, further effective utilization of the center housing space can be achieved.
[0031]
According to the eighth aspect of the present invention, since the transmission case is fixed to the internal combustion engine and the motor housing is mounted on the vehicle body, the first motor on the engine side, the planetary gear for power distribution, and the motor housing are separately vibrated. The resonance frequency of the hybrid drive device can be moved to the higher order side from the vehicle use area, and the rigidity of the power plant of the vehicle body can be improved.
[0032]
According to the ninth aspect of the present invention, since the motor housing is mounted on the vehicle body via the rubber mount, the rigidity of the vehicle body can be increased by separating the vibration system, and the efficiency can be easily increased by improving the support accuracy of the second motor. Can be aimed at.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 1 is a plan view showing a vehicle outline of FR type equipped with a hybrid drive device according to the present invention, 1 1 shows an FR type vehicle equipped with the hybrid drive system 6 1.
[0034]
The hybrid drive system 6 1, in the same manner as described above, the first motor (generator) 7 that are sequentially arranged in a single form that is aligned with the crank shaft from the engine 5 side, a power distribution planetary gear 9, second motor (Drive motor) 10 1 and speed reduction
[0035]
An
[0036]
The damper device 8, the first motor 7 and the power distribution planetary gear 9 are housed in a
[0037]
The
[0038]
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
Front end portion of the output shaft 16 1, together is rotatably supported via a
[0042]
The
[0043]
The speed reduction
[0044]
Second output shaft 16 2 extends subsequent portion protruding from the
[0045]
On the other hand, as shown in detail in FIG. 3, a
[0046]
Automotive 1 1 on a FR type of this hybrid drive system 6 1 Similarly, the output of the internal combustion engine 5 is transmitted to the power distributing planetary gear 9 via the damper 8 and the
[0047]
In this case, the first motor 7 and the power distributing planetary gear 9 is supported by the
[0048]
The
[0049]
Then, the
[0050]
Further, since the propeller shaft is a rotating body and dances due to the relative movement of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing an FR type automobile equipped with a hybrid drive device according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a second motor (drive motor) and a planetary gear portion for reduction.
FIG. 3 is a cross-sectional view thereof.
FIG. 4 is a plan view showing an outline when the hybrid drive device is directly mounted on an FR type automobile.
[Explanation of symbols]
1 1 FR-
6 1 hybrid drive apparatus 7 first motor (generator)
9 Power distribution
DESCRIPTION OF
45, 47, 49 Output shaft support structure (bearing)
46 (Flexible) Coupling
Claims (9)
入力軸に伝達される駆動力を前記動力分配プラネタリギヤにて前記第1のモータと中間軸に分配して伝達し、更に該中間軸に分配された動力を出力軸に伝達すると共に、該出力軸に前記第2のモータを連動してなる、ハイブリッド駆動装置において、
前記第1のモータ、前記動力分配用プラネタリギヤ及び前記第2のモータを、一軸状に順次配置し、
前記第1のモータと前記動力分配用プラネタリギヤをミッションケースに収納し、
前記第2のモータを前記ミッションケースの外にてモータハウジングに収納し、
前記中間軸と前記出力軸とをカップリングを介して連結されてなる、
ハイブリッド駆動装置。A first motor, a power distribution planetary gear, and a second motor;
The driving force transmitted to the input shaft is distributed and transmitted to the first motor and the intermediate shaft by the power distribution planetary gear, and the power distributed to the intermediate shaft is transmitted to the output shaft, and the output shaft In the hybrid drive device that is linked to the second motor,
The first motor, the power distribution planetary gear and the second motor are sequentially arranged in a single axis,
Storing the first motor and the planetary gear for power distribution in a transmission case;
Storing the second motor in a motor housing outside the transmission case;
The intermediate shaft and the output shaft are connected via a coupling,
Hybrid drive device.
請求項1記載のハイブリッド駆動装置。The second motor has an axial length structure in which an axial dimension is longer than a diameter dimension.
The hybrid drive device according to claim 1.
該減速用プラネタリギヤを、前記第2のモータと軸方向に並んで前記モータハウジングに収納してなる、
請求項1又は2記載のハイブリッド駆動装置。A deceleration planetary gear that decelerates the output of the second motor and interlocks with the output shaft;
The speed reduction planetary gear is housed in the motor housing along with the second motor in the axial direction.
The hybrid drive device according to claim 1 or 2.
請求項1ないし3のいずれか記載のハイブリッド駆動装置。The stator of the second motor is fixed to the motor housing, the rotor is rotatably supported by a both-end support structure, and the output shaft is supported at the outer side in the axial direction of the support portion of the rotor. It is supported in a freely rotatable manner,
The hybrid drive device according to claim 1.
前記クランク軸と略々一軸状に、請求項1ないし4のいずれか記載のハイブリッド駆動装置を配置し、
前記入力軸を前記内燃エンジンのクランク軸に連結すると共に、前記出力軸を、ディファレンシャル装置を介して後車輪に連動してなる、
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置を搭載したFRタイプの自動車。An internal combustion engine is arranged at the front portion of the vehicle body so that the crankshaft is positioned in the front-rear direction of the vehicle body,
The hybrid drive device according to any one of claims 1 to 4 is arranged substantially uniaxially with the crankshaft,
The input shaft is connected to a crankshaft of the internal combustion engine, and the output shaft is linked to a rear wheel via a differential device.
An FR type vehicle equipped with a hybrid drive device.
該センタハウジング内に前記モータハウジングを収納してなる、
請求項5記載のハイブリッド駆動装置を搭載したFRタイプの自動車。The vehicle body has a center housing that extends in the front-rear direction in the center in the width direction and protrudes into a living space,
The motor housing is housed in the center housing.
An FR type vehicle equipped with the hybrid drive device according to claim 5.
該プロペラシャフトを前記センタハウジング内に収納してなる、
請求項6記載のハイブリッド駆動装置を搭載したFRタイプの自動車。The output shaft and the differential device are connected via a propeller shaft,
The propeller shaft is housed in the center housing.
An FR type automobile equipped with the hybrid drive device according to claim 6.
前記モータハウジングを前記車体に搭載して配置してなる、
請求項5ないし7のいずれか記載のハイブリッド駆動装置を搭載したFRタイプの自動車。The internal combustion engine is mounted on the vehicle body, and the front end surface of the transmission case is fixedly disposed on the rear end surface of the internal combustion engine,
The motor housing is mounted on the vehicle body and arranged.
An FR type vehicle equipped with the hybrid drive device according to claim 5.
請求項8記載のハイブリッド駆動装置を搭載したFRタイプの自動車。The motor housing is mounted on the vehicle body via a rubber mount.
An FR type automobile equipped with the hybrid drive device according to claim 8.
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