JP3879325B2

JP3879325B2 - Hybrid drive device

Info

Publication number: JP3879325B2
Application number: JP27626599A
Authority: JP
Inventors: 茂隆永松; 康己川端; 英治山田; 徹也三浦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JP2001097058A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンおよびモータジェネレータを動力源として備えているハイブリッド駆動装置に係り、特に、登坂性能を損なうことなく高速巡航時のエネルギーロスを低減したハイブリッド駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの車両の駆動装置として、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、第１モータジェネレータと、前記エンジンの出力を前記第１モータジェネレータおよび出力部材に分配する動力分配機構と、電気エネルギーで作動する第２モータジェネレータと、を第１軸線上に備えている一方、(b) その第１軸線と略平行な第２軸線上に中間軸が配設され、前記出力部材および前記第２モータジェネレータの出力を、その中間軸を介して駆動輪側へ伝達するハイブリッド駆動装置が知られている。特開平９−２２６３９３号公報に記載されているハイブリッド駆動装置はその一例で、第２モータジェネレータは出力部材に連結され、共通の動力伝達装置を介して中間軸との間で動力伝達が行われるようになっており、中間軸から差動歯車装置を介して左右の駆動輪に動力が分配されるようになっている。
【０００３】
このようなハイブリッド駆動装置においては、例えば図４の(a) に示すように、高速巡航時にはエンジン動作点Ａを最適燃費線Ｌ１に沿って制御し、第２モータジェネレータＭＧ２により発電するとともに、その電気エネルギーで第１モータジェネレータＭＧ１を作動させることにより、所望のトルクおよび回転数が得られるようになっている。図中のＢ点は、エンジンから中間軸までの間の動力分配機構や動力伝達装置による機械的な変速に伴って等出力線Ｌ２に沿って変化した動作点で、Ｃ点は第１モータジェネレータＭＧ１による増速に伴って変化した動作点で、Ｄ点は第２モータジェネレータＭＧ２による発電に伴うトルク低下によって変化した動作点である。点Ｄの動作点は、歯車装置による減速前のものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、第２モータジェネレータＭＧ２により発電するとともに、その電気エネルギーで第１モータジェネレータＭＧ１を作動させて動力を発生させる場合、その間のエネルギー変換効率によるエネルギーロス、言い換えれば燃費の低下が避けられないため、そのようなモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２による動力循環（電気パス）をできるだけ小さくすることが望ましい。このため、例えば図４の(b) に示すように、エンジンから中間軸までの間の動力分配機構や動力伝達装置による機械的な変速比を小さくする（増速の割合を大きくする）ことが考えられるが、大きなトルクを必要とする登坂性能が低下する。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、登坂性能を損なうことなく高速巡航時のエネルギーロスを低減することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、第１モータジェネレータと、前記エンジンの出力を前記第１モータジェネレータおよび出力部材に分配する動力分配機構と、電気エネルギーで作動する第２モータジェネレータと、を略同一の軸線である第１軸線上に軸方向に並んで備えている一方、(b) その第１軸線と略平行な第２軸線上に中間軸が配設され、前記出力部材および前記第２モータジェネレータの出力を、その中間軸を介して駆動輪側へ伝達するハイブリッド駆動装置において、(c) 前記出力部材と前記中間軸との間で動力伝達を行う第１動力伝達装置がその出力部材とその中間軸とに、前記第２モータジェネレータと前記中間軸との間で動力伝達を行う第２動力伝達装置がその第２モータジェネレータのロータとその中間軸とに、別々に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
第２発明は、第１発明のハイブリッド駆動装置において、(a) 前記第１動力伝達装置は、前記出力部材に設けられた第１ドライブギヤ、および前記中間軸に設けられてその第１ドライブギヤと噛み合わされた第１ドリブンギヤにて構成されている一方、(b) 前記第２動力伝達装置は、前記第２モータジェネレータのロータに設けられた第２ドライブギヤ、および前記中間軸に設けられてその第２ドライブギヤと噛み合わされた第２ドリブンギヤにて構成されており、(c) 前記第１ドリブンギヤおよび前記第２ドリブンギヤは、共通の嵌合部を介して前記中間軸に相対回転不能に取り付けられていることを特徴とする。
第３発明は、第１発明または第２発明のハイブリッド駆動装置において、 (a) 前記エンジン、前記第１モータジェネレータ、前記動力分配機構、および前記第２モータジェネレータは、その順番で前記第１軸線上に軸方向に並んで配設されており、 (b) その軸方向において、その動力分配機構とその第２モータジェネレータとの間に、前記第１動力伝達装置および前記第２動力伝達装置が設けられていることを特徴とする。
第４発明は、第３発明のハイブリッド駆動装置において、前記中間軸には、前記軸方向において前記動力分配機構と略同じ位置に出力歯車が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
このようなハイブリッド駆動装置においては、出力部材と中間軸との間で動力伝達を行う第１動力伝達装置と、第２モータジェネレータと中間軸との間で動力伝達を行う第２動力伝達装置とが、別々に設けられているため、第１動力伝達装置の変速比（入力側回転速度／出力側回転速度）を従来よりも小さくすることにより、高速巡航時に例えば前記図４(b) と同様に第１モータジェネレータおよび第２モータジェネレータによる動力循環を小さくしてエネルギーロスを低減できる一方、第２動力伝達装置の変速比を従来よりも大きくすれば、第２モータジェネレータから中間軸へ伝達されるトルクが大きくなり、第１動力伝達装置の変速比の減少に伴うエンジン側のトルク低下に拘らず所望のトルクが得られて所定の登坂性能を確保できる。
【０００９】
このようにエンジンから中間軸へ動力を伝達する第１動力伝達装置と、第２モータジェネレータから中間軸へ動力を伝達する第２動力伝達装置とが、別々に設けられているため、それ等の変速比を適宜設定することにより、登坂性能を損なうことなく高速巡航時のエネルギーロスを低減することができる。
【００１０】
第２発明では、一対の第１ドリブンギヤおよび第２ドリブンギヤが、共通の嵌合部を介して中間軸に取り付けられるようになっているため、部品点数が少なくなるとともに、中間軸の軸方向寸法を短くしてコンパクトに構成できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ここで、第１モータジェネレータおよび第２モータジェネレータは、運転状態に応じて電動モータやジェネレータとして使用されるもので、例えば定常的にその両方で使用されるように構成される。第１モータジェネレータは、例えばアンダードライブ時にジェネレータとして用いられ、エンジンにより動力分配機構を介して回転駆動されることにより発生した電気エネルギーをバッテリー等の蓄電装置に充電したり第２モータジェネレータに供給したりする一方、オーバードライブ時には電動モータとして使用され、出力部材に回転力を付加する。また、第１モータジェネレータでエンジンを始動することもできる。一方、第２モータジェネレータは、例えばオーバードライブ時にジェネレータとして用いられ、発生した電気エネルギーを第１モータジェネレータに供給する一方、アンダードライブ時に電動モータとして用いられ、エンジンと共に車両等の動力源として用いられる。また、第２モータジェネレータを用いて回生制動を行うこともできる。
【００１２】
本発明のハイブリッド駆動装置は、高速巡航時に図４に示すようにエンジンを最適燃費線上で作動させつつ、第２モータジェネレータで発電した電気エネルギーで第１モータジェネレータを作動させて、所定の回転数、トルクを得るように動力循環を行うことが望ましいが、エンジンと共に第２モータジェネレータを電動モータとして作動させて所望する回転数、トルクを得ることも可能であるなど、種々の使用態様を採用できる。
【００１３】
本発明の好適な実施態様は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、(b) サンギヤおよびキャリアの一方が前記エンジンに連結されるとともにリングギヤが出力部材に連結された遊星歯車式動力分配機構と、(c) 前記サンギヤおよびキャリアの他方に連結された第１モータジェネレータと、(d) 電気エネルギーで作動する第２モータジェネレータと、を第１軸線上に備えて構成される。遊星歯車式動力分配機構のサンギヤおよびキャリアは、エンジンおよび第１モータジェネレータの一方および他方に連結されれば良いが、サンギヤを第１モータジェネレータに連結し、キャリアをエンジンに連結する方が、エンジン回転を低下できるためエンジン等の損失を低減できて望ましい。遊星歯車式動力分配機構とエンジンや第１モータジェネレータとの間を連結遮断するクラッチや、サンギヤ，キャリア，およびリングギヤのうちの２つを連結遮断するクラッチなどを必要に応じて設けることにより、ニュートラル状態を設定したりエンジン出力を有効に伝達したりすることが可能となる。
【００１４】
上記第１軸線上における配設形態は、例えばエンジン、第１モータジェネレータ、動力分配機構、出力部材、および第２モータジェネレータの順番で配設され、出力部材と第２モータジェネレータとの間において出力部材側に第１動力伝達装置、第２モータジェネレータ側に第２動力伝達装置を配置することが望ましい。中間軸は、例えば第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとの間の位置に配設され、軸方向において動力分配機構と略同じ位置に出力歯車を設けて、第１軸線と略平行な第３軸線上に設けられた差動歯車装置の入力歯車と噛み合わせることが望ましい。
【００１５】
エンジンと動力分配機構との間には、エンジンの回転変動を吸収するために、例えばスプリングやゴム等の弾性部材によるダンパ装置を配設することが望ましい。差動歯車装置は、例えば傘歯車式のものが好適に用いられるが、遊星歯車式の差動歯車装置を用いることもできる。
【００１６】
第１動力伝達装置、第２動力伝達装置としては、第２発明のようにドライブギヤおよびドリブンギヤから成るものが好適に用いられるが、３つ以上の歯車を組み合わせたものや、スプロケットおよびチェーンなどを用いることもできる。
【００１７】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド駆動装置１０の具体的構成を示す展開断面図で、図２は図１のギヤトレーン部分を拡大して示す図で、図３は骨子図である。このハイブリッド駆動装置１０はＦＦ車両用、すなわち車両の幅方向と略平行に配置される横置きのもので、燃料の燃焼によって作動する内燃機関などのエンジン１２と、第１モータジェネレータ１４と、動力分配機構１６と、第２モータジェネレータ１８と、第１動力伝達装置２０と、第２動力伝達装置２２とを備えている。動力分配機構１６は、機械的に力を合成したり分配したりするもので、シングルピニオン型の遊星歯車装置にて構成されており、エンジン１２に連結されたキャリア１６ｃと、第１モータジェネレータ１４のロータ１４ｒに連結されたサンギヤ１６ｓと、第１動力伝達装置２０の第１ドライブギヤ２０ａに連結されたリングギヤ１６ｒとを備えており、主としてエンジン１２から伝達された動力を第１モータジェネレータ１４および第１ドライブギヤ２０ａに分配する。リングギヤ１６ｒには、メカニカルパーキング装置用のパーキングギヤ１７が一体に設けられている。なお、エンジン１２の出力は、回転変動やトルク変動等を抑制するためのフライホイール２４およびスプリング、ゴム等の弾性部材または粘性体等によるダンパ装置２６を介して動力分配機構１６に伝達される。
【００１８】
第１モータジェネレータ１４および第２モータジェネレータ１８は、何れも運転状態に応じて定常的に電動モータおよびジェネレータとして使用される。例えば、エンジン回転数よりリングギヤ１６ｒの回転数の方が低いアンダードライブ時には、第１モータジェネレータ１４はジェネレータとして用いられ、エンジン１２により動力分配機構１６を介して回転駆動されることにより発生した電気エネルギーをバッテリー等の蓄電装置に充電したり第２モータジェネレータ１８に供給したりする一方、第２モータジェネレータ１８は電動モータとして作動させられ、エンジン１２と共に車両等の動力源として用いられる。また、エンジン回転数よりリングギヤ１６ｒの回転数の方が高いオーバードライブ時には、第２モータジェネレータ１８はジェネレータとして使用され、発生した電気エネルギーを第１モータジェネレータ１４に供給する一方、第１モータジェネレータ１４は電動モータとして使用され、第２モータジェネレータ１８から供給される電気エネルギーで作動させられる。この他、第１モータジェネレータ１４を用いてエンジン１２を始動したり、第２モータジェネレータ１８を用いて回生制動を行ったりするようになっている。第２モータジェネレータ１８のロータ１８ｒは、第２動力伝達装置２２の第２ドライブギヤ２２ａに連結されている。また、大トルクを必要とする第２モータジェネレータ１８は、第１モータジェネレータ１４よりも大型（大径）で全長短縮に寄与している。
【００１９】
前記第１ドライブギヤ２０ａ、第２ドライブギヤ２２ａは、それぞれカウンタシャフト３０に設けられた第１ドリブンギヤ２０ｂ、第２ドリブンギヤ２２ｂと噛み合わされており、それぞれ所定の変速比で変速して動力伝達が行われる。カウンタシャフト３０には出力歯車３２が設けられ、傘歯車式の差動歯車装置３４の入力歯車である大径のリングギヤ３６と噛み合わされており、そのリングギヤ３６が減速回転させられるとともに、一対の出力軸３８、４０を経て左右の駆動輪（前輪）４２、４４に動力が分配される。カウンタシャフト３０は中間軸に相当する。
【００２０】
前記エンジン１２、フライホイール２４，ダンパ装置２６、第１モータジェネレータ１４、動力分配機構１６、第１動力伝達装置２０、第２動力伝達装置２２、および第２モータジェネレータ１８は、その順番で略水平な第１軸線Ｏ₁ 上に軸方向に並んで互いに隣接して配設されている。第１モータジェネレータ１４、動力分配機構１６、第１動力伝達装置２０、第２動力伝達装置２２の軸心を挿通して相対回転可能に入力シャフト４６が配設され、第１モータジェネレータ１４側の端部には前記ダンパ装置２６の内周側部材が相対回転不能にスプライン嵌合されているとともに、中間部には動力分配機構１６のキャリア１６ｃが一体に固設されて、サンギヤ１６ｓおよびリングギヤ１６ｒの双方と噛み合わされた複数のプラネタリギヤをそれぞれ回転可能に支持している。
【００２１】
入力シャフト４６の他端部には、第２モータジェネレータ１８のロータ１８ｒに一体に設けられた円筒部４８が相対回転可能に嵌合され、その円筒部４８に第２ドライブギヤ２２ａがスプライン嵌合により相対回転不能に配設されているとともに、第１ドライブギヤ２０ａがベアリングを介して相対回転可能に配設されている。第１ドライブギヤ２０ａの軸方向の両側にはスラストベアリングが配設され、円筒部４８の先端部に螺合されたナット５０により、両ドライブギヤ２０ａ、２２ａが相対回転可能に円筒部４８に保持されている。第１ドライブギヤ２０ａは、連結部材５２を介してリングギヤ１６ｒに一体的に連結されており、その連結部材５２によって出力部材が構成されている。
【００２２】
カウンタシャフト３０は、第１軸線Ｏ₁ と平行な第２軸線Ｏ₂上に配設されており、軸方向において前記第１モータジェネレータ１４と第２モータジェネレータ１８との間の位置において、それぞれモータサポート５４、第２モータハウジング５６に配設されたベアリング５８、６０により軸心まわりの回転可能且つ軸方向の移動不能に支持されている。第１モータジェネレータ１４および第２モータジェネレータ１８は、何れもコイルエンドを小さくするために集中巻とされており、軸方向長さを所定の範囲内に維持しつつ両者間にカウンタシャフト３０を配設して、第１軸線Ｏ₁と第２軸線Ｏ₂の離間距離を小さくするようになっている。カウンタシャフト３０にはまた、軸方向において動力分配機構１６と略同じ位置に出力歯車３２が一体に設けられており、その出力歯車３２とベアリング６０との間において、第２ドリブンギヤ２２ｂが相対回転不能にスプライン嵌合されているとともに、その嵌合部２２ｃに第１ドリブンギヤ２０ｂが圧入等により一体的に固設されている。
【００２３】
差動歯車装置３４は、一対の出力軸３８、４０の軸心が前記第１軸線Ｏ₁ 、第２軸線Ｏ₂と平行な第３軸線Ｏ₃上に位置する姿勢で配設されており、小径の第１モータジェネレータ１４と略同じ位置に、差動用の歯車機構を収容しているデフケース６２が位置させられている。デフケース６２は、第１モータハウジング６４および第２モータハウジング５６により、一対のベアリングを介して第３軸線Ｏ₃まわりの回転可能に支持されている。図１では、第１軸線Ｏ₁、第２軸線Ｏ₂、第３軸線Ｏ₃が共通の平面（紙面）内に示されているが、実際には、第２軸線Ｏ₂、第３軸線Ｏ₃は第１軸線Ｏ₁まわりにおいて異なる位置に配置されていて、第１軸線Ｏ₁と第３軸線Ｏ₃の離間距離は図１の場合よりも短い。
【００２４】
第１モータハウジング６４は、前記モータサポート５４と共に第１モータジェネレータ１４のハウジングを構成しており、ロータ１４ｒを回転可能に支持している。エンジン１２側へ突き出している入力シャフト４６と第１モータハウジング６４との間は、オイルシールによって液密にシールされている。第２モータハウジング５６は、モータカバー６６と共に第２モータジェネレータ１８のハウジングを構成している。
【００２５】
このような本実施例のハイブリッド駆動装置１０においては、動力分配機構１６からカウンタシャフト３０に動力伝達する第１動力伝達装置２０と、第２モータジェネレータ１８からカウンタシャフト３０に動力伝達する第２動力伝達装置２２とが、別々に設けられているため、第１動力伝達装置２０の変速比（入力側回転速度／出力側回転速度）を従来よりも小さくすることにより、高速巡航時に例えば前記図４(b) と同様に第１モータジェネレータ（ＭＧ１）１４および第２モータジェネレータ（ＭＧ２）１８による動力循環を小さくしてエネルギーロスを低減できる一方、第２動力伝達装置２２の変速比を従来よりも大きくすれば、第２モータジェネレータ１８からカウンタシャフト３０へ伝達されるトルクが大きくなり、第１動力伝達装置２０の変速比の減少に伴うエンジン１２側のトルク低下に拘らず所望のトルクが得られて所定の登坂性能を確保できる。
【００２６】
このようにエンジン１２からカウンタシャフト３０へ動力を伝達する第１動力伝達装置２０と、第２モータジェネレータ１８からカウンタシャフト３０へ動力を伝達する第２動力伝達装置２２とが、別々に設けられているため、それ等の変速比を適宜設定することにより、登坂性能を損なうことなく高速巡航時のエネルギーロスを低減することができる。
【００２７】
また、一対の第１ドリブンギヤ２０ｂおよび第２ドリブンギヤ２２ｂが、共通の嵌合部２２ｃを介してカウンタシャフト３０に取り付けられるようになっているため、部品点数が少なくなるとともに、カウンタシャフト３０の軸方向寸法を短くしてコンパクトに構成できる。特に、本実施例ではパーキングギヤ１７が動力分配機構１６のリングギヤ１６ｒに設けられているため、カウンタシャフト３０の長さ寸法を一層短くできる一方、第１モータジェネレータ１４、第２モータジェネレータ１８のコイルエンドが何れも集中巻とされているため、装置全体の軸方向寸法を所定の範囲内に維持しつつカウンタシャフト３０をそれ等の第１モータジェネレータ１４と第２モータジェネレータ１８との間に配置することが可能で、第１軸線Ｏ₁と第２軸線Ｏ₂との間の軸間距離を小さくしてコンパクトに構成できるのである。
【００２８】
また、第１動力伝達装置２０、第２動力伝達装置２２のドライブギヤ２０ａ、２２ａは、スラストベアリングを挟んでナット５０により共締めされて、第２モータジェネレータ１８のロータ１８ｒに一体に設けられた円筒部４８に配設されているため、この点でも装置全体の軸方向寸法の増大が抑制されて所定の範囲内に維持される。
【００２９】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一具体例であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド駆動装置の具体的構成を示す展開断面図である。
【図２】図１のハイブリッド駆動装置のギヤトレーン部分を拡大して示す断面図である。
【図３】図１のハイブリッド駆動装置の概略構成を説明する骨子図である。
【図４】高速巡航時に所定の回転数、トルクを得るために行われる動力循環を説明する図で、(b) は(a) に比較してギヤトレーン部分の変速比を小さくした場合である。
【符号の説明】
１０：ハイブリッド駆動装置１２：エンジン１４：第１モータジェネレータ１６：動力分配機構１８：第２モータジェネレータ１８ｒ：ロータ２０：第１動力伝達装置２０ａ：第１ドライブギヤ２０ｂ：第１ドリブンギヤ２２：第２動力伝達装置２２ａ：第２ドライブギヤ２２ｂ：第２ドリブンギヤ２２ｃ：嵌合部３０：カウンタシャフト（中間軸）３２：出力歯車５２：連結部材（出力部材）Ｏ₁：第１軸線Ｏ₂：第２軸線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid drive device that includes an engine and a motor generator as a power source, and more particularly to a hybrid drive device that reduces energy loss during high-speed cruise without impairing climbing performance.
[0002]
[Prior art]
As a driving device for a vehicle such as an automobile, (a) an engine that operates by combustion of fuel, a first motor generator, a power distribution mechanism that distributes the output of the engine to the first motor generator and an output member, and electric energy (B) an intermediate shaft is disposed on a second axis substantially parallel to the first axis, and the output member and the second motor generator are operated on the first axis. There is known a hybrid drive device that transmits the output of a motor generator to a drive wheel side through an intermediate shaft. The hybrid drive device described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-226393 is one example, and the second motor generator is connected to the output member, and power is transmitted to and from the intermediate shaft via a common power transmission device. In this way, power is distributed from the intermediate shaft to the left and right drive wheels via the differential gear device.
[0003]
In such a hybrid drive device, for example, as shown in FIG. 4 (a), the engine operating point A is controlled along the optimum fuel consumption line L1 during high-speed cruising, and power is generated by the second motor generator MG2. Desired torque and rotational speed can be obtained by operating first motor generator MG1 with electric energy. The point B in the figure is the operating point that has changed along the iso-output line L2 due to mechanical shifting by the power distribution mechanism and power transmission device from the engine to the intermediate shaft, and the point C is the first motor generator. The operating point changed with the speed increase by MG1, and the point D is an operating point changed due to a torque drop accompanying power generation by the second motor generator MG2. The operating point at point D is before deceleration by the gear unit.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the second motor generator MG2 generates electric power and the first motor generator MG1 is operated by the electric energy to generate power, energy loss due to the energy conversion efficiency during that period, in other words, reduction in fuel consumption is inevitable. It is desirable to minimize the power circulation (electric path) by such motor generators MG1 and MG2. For this reason, for example, as shown in FIG. 4 (b), it is possible to reduce the mechanical gear ratio by the power distribution mechanism and the power transmission device from the engine to the intermediate shaft (increase the speed increase rate). Although it is conceivable, the climbing performance that requires a large torque decreases.
[0005]
The present invention has been made against the background described above, and its object is to reduce energy loss during high-speed cruising without impairing climbing performance.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the first invention provides (a) an engine that operates by combustion of fuel, a first motor generator, and a power distribution mechanism that distributes the output of the engine to the first motor generator and an output member. And a second motor generator that operates with electric energy, arranged in the axial direction on a first axis that is substantially the same axis , (b) on a second axis that is substantially parallel to the first axis An intermediate shaft is disposed in the hybrid drive device that transmits the output of the output member and the second motor generator to the drive wheel side through the intermediate shaft. (C) between the output member and the intermediate shaft the first power transmission apparatus for performing power transmission between the output member and the intermediate shaft between said second motor-generator and a second power transmission device transmits power between said intermediate shaft whose second mode The generator rotor and the intermediate shaft, characterized in that are provided separately.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the hybrid drive device according to the first aspect, wherein: (a) the first power transmission device is provided on the output member and a first drive gear provided on the intermediate shaft; (B) The second power transmission device is provided on a second drive gear provided on a rotor of the second motor generator and on the intermediate shaft. (C) The first driven gear and the second driven gear are attached to the intermediate shaft through a common fitting portion so as not to rotate relative to each other. It is characterized by being.
A third invention is the hybrid drive device of the first invention or the second invention. (A) The engine, the first motor generator, the power distribution mechanism, and the second motor generator are arranged in the order of the first shaft. arranged in line in the axial direction are disposed, (b) in the axial direction, between the power distribution mechanism and its second motor-generator, the first power transmission device and the second power transmission device It is provided.
According to a fourth aspect of the invention, in the hybrid drive device of the third aspect, the intermediate shaft is provided with an output gear at substantially the same position as the power distribution mechanism in the axial direction.
[0008]
【The invention's effect】
In such a hybrid drive device, a first power transmission device that transmits power between the output member and the intermediate shaft, and a second power transmission device that transmits power between the second motor generator and the intermediate shaft, However, since the gear ratio of the first power transmission device (input-side rotational speed / output-side rotational speed) is made smaller than the conventional one, for example, as in FIG. In addition, the power circulation by the first motor generator and the second motor generator can be reduced to reduce energy loss. On the other hand, if the gear ratio of the second power transmission device is made larger than before, the second motor generator transmits the energy to the intermediate shaft. Thus, a desired torque can be obtained and a predetermined climbing performance can be ensured regardless of a decrease in torque on the engine side accompanying a decrease in the gear ratio of the first power transmission device.
[0009]
As described above, the first power transmission device that transmits power from the engine to the intermediate shaft and the second power transmission device that transmits power from the second motor generator to the intermediate shaft are provided separately. By appropriately setting the gear ratio, it is possible to reduce energy loss during high-speed cruise without impairing the climbing performance.
[0010]
In the second invention, the pair of first driven gear and second driven gear are attached to the intermediate shaft via a common fitting portion, so that the number of parts is reduced and the axial dimension of the intermediate shaft is reduced. Short and compact.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Here, the first motor generator and the second motor generator are used as an electric motor or a generator depending on the operating state, and are configured to be used in both of them constantly, for example. The first motor generator is used as a generator at the time of underdrive, for example, and the electric energy generated by being rotated by the engine via a power distribution mechanism is charged in a power storage device such as a battery or supplied to the second motor generator. On the other hand, it is used as an electric motor at the time of overdrive, and applies rotational force to the output member. The engine can also be started with the first motor generator. On the other hand, the second motor generator is used as a generator at the time of overdrive, for example, and supplies the generated electric energy to the first motor generator, while being used as an electric motor at the time of underdrive, and used as a power source for a vehicle or the like together with the engine. . Further, regenerative braking can be performed using the second motor generator.
[0012]
The hybrid drive device of the present invention operates the first motor generator with the electric energy generated by the second motor generator while operating the engine on the optimum fuel consumption line as shown in FIG. It is desirable to perform power circulation so as to obtain torque, but it is possible to adopt various usage modes such as obtaining the desired number of revolutions and torque by operating the second motor generator as an electric motor together with the engine. .
[0013]
A preferred embodiment of the present invention includes (a) an engine that operates by combustion of fuel, and (b) a planetary gear type power distribution system in which one of a sun gear and a carrier is connected to the engine and a ring gear is connected to an output member. A mechanism, (c) a first motor generator coupled to the other of the sun gear and the carrier, and (d) a second motor generator that operates with electric energy are provided on a first axis. The sun gear and the carrier of the planetary gear type power distribution mechanism may be connected to one and the other of the engine and the first motor generator. However, it is preferable to connect the sun gear to the first motor generator and connect the carrier to the engine. Since rotation can be reduced, it is desirable to reduce the loss of the engine. By providing a clutch for connecting and disconnecting the planetary gear type power distribution mechanism and the engine and the first motor generator, and a clutch for connecting and disconnecting two of the sun gear, the carrier, and the ring gear as necessary, the neutral It becomes possible to set the state and transmit the engine output effectively.
[0014]
The arrangement form on the first axis is, for example, arranged in the order of engine, first motor generator, power distribution mechanism, output member, and second motor generator, and outputs between the output member and the second motor generator. It is desirable to arrange the first power transmission device on the member side and the second power transmission device on the second motor generator side. The intermediate shaft is disposed, for example, at a position between the first motor generator and the second motor generator, and an output gear is provided at substantially the same position as the power distribution mechanism in the axial direction, so that a third shaft substantially parallel to the first axis is provided. It is desirable to mesh with an input gear of a differential gear device provided on the axis.
[0015]
Between the engine and the power distribution mechanism, it is desirable to dispose a damper device made of an elastic member such as a spring or rubber in order to absorb the rotational fluctuation of the engine. For example, a bevel gear type differential gear device is preferably used, but a planetary gear type differential gear device can also be used.
[0016]
As the first power transmission device and the second power transmission device, those composed of a drive gear and a driven gear as in the second invention are preferably used, but a combination of three or more gears, a sprocket, a chain, and the like are used. It can also be used.
[0017]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a developed cross-sectional view showing a specific configuration of a hybrid drive apparatus 10 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a gear train portion of FIG. 1, and FIG. 3 is a skeleton diagram. . The hybrid drive device 10 is for an FF vehicle, that is, a horizontally-arranged device arranged substantially parallel to the vehicle width direction, an engine 12 such as an internal combustion engine that operates by fuel combustion, a first motor generator 14, power A distribution mechanism 16, a second motor generator 18, a first power transmission device 20, and a second power transmission device 22 are provided. The power distribution mechanism 16 mechanically synthesizes and distributes force, and is composed of a single pinion type planetary gear device. The power distribution mechanism 16 includes a carrier 16c coupled to the engine 12 and a first motor generator 14. A sun gear 16s connected to the rotor 14r and a ring gear 16r connected to the first drive gear 20a of the first power transmission device 20. The power transmitted mainly from the engine 12 is mainly transmitted to the first motor generator 14 and Distribute to the first drive gear 20a. A parking gear 17 for a mechanical parking device is provided integrally with the ring gear 16r. The output of the engine 12 is transmitted to the power distribution mechanism 16 via a flywheel 24 for suppressing rotational fluctuation, torque fluctuation, and the like, and a damper device 26 made of an elastic member such as a spring and rubber, or a viscous body.
[0018]
Both the first motor generator 14 and the second motor generator 18 are regularly used as an electric motor and a generator according to the operating state. For example, when the rotational speed of the ring gear 16r is lower than the engine speed, the first motor generator 14 is used as a generator, and the electric energy generated by being rotationally driven by the engine 12 via the power distribution mechanism 16 is used. Is charged to a power storage device such as a battery or supplied to the second motor generator 18, while the second motor generator 18 is operated as an electric motor and is used together with the engine 12 as a power source for a vehicle or the like. Further, during overdrive in which the rotational speed of the ring gear 16r is higher than the engine rotational speed, the second motor generator 18 is used as a generator and supplies the generated electric energy to the first motor generator 14, while the first motor generator 14 Is used as an electric motor and is operated by electric energy supplied from the second motor generator 18. In addition, the engine 12 is started using the first motor generator 14 and regenerative braking is performed using the second motor generator 18. The rotor 18 r of the second motor generator 18 is coupled to the second drive gear 22 a of the second power transmission device 22. Further, the second motor generator 18 that requires a large torque is larger (larger diameter) than the first motor generator 14 and contributes to shortening the overall length.
[0019]
The first drive gear 20a and the second drive gear 22a are respectively engaged with a first driven gear 20b and a second driven gear 22b provided on the countershaft 30, and each of them shifts at a predetermined gear ratio to transmit power. Is called. The countershaft 30 is provided with an output gear 32, which meshes with a large-diameter ring gear 36 that is an input gear of a bevel gear type differential gear device 34. The ring gear 36 is rotated at a reduced speed and a pair of outputs. Power is distributed to the left and right drive wheels (front wheels) 42 and 44 via the shafts 38 and 40. The counter shaft 30 corresponds to an intermediate shaft.
[0020]
The engine 12, flywheel 24, damper device 26, first motor generator 14, power distribution mechanism 16, first power transmission device 20, second power transmission device 22, and second motor generator 18 are substantially horizontal in that order. Are arranged adjacent to each other along the axial direction on the first axis O ₁ . An input shaft 46 is disposed so as to be rotatable relative to the first motor generator 14, the power distribution mechanism 16, the first power transmission device 20, and the second power transmission device 22. At the end, the inner peripheral side member of the damper device 26 is spline-fitted so as not to be relatively rotatable, and at the intermediate portion, a carrier 16c of the power distribution mechanism 16 is integrally fixed, and the sun gear 16s and the ring gear 16r are fixed. A plurality of planetary gears meshed with both of these are rotatably supported.
[0021]
The other end of the input shaft 46 is fitted with a cylindrical portion 48 provided integrally with the rotor 18r of the second motor generator 18 so as to be relatively rotatable, and the second drive gear 22a is spline fitted to the cylindrical portion 48. Therefore, the first drive gear 20a is disposed so as to be relatively rotatable via a bearing. Thrust bearings are disposed on both sides of the first drive gear 20a in the axial direction, and the drive gears 20a and 22a are held in the cylindrical portion 48 so as to be relatively rotatable by nuts 50 screwed to the tip of the cylindrical portion 48. Has been. The first drive gear 20a is integrally connected to the ring gear 16r via a connecting member 52, and the connecting member 52 constitutes an output member.
[0022]
The countershaft 30 is disposed on a second axis O ₂ parallel to the first axis O _1, and is disposed at a position between the first motor generator 14 and the second motor generator 18 in the axial direction. The support 54 and the bearings 58 and 60 disposed in the second motor housing 56 are supported so as to be rotatable around the axis and immovable in the axial direction. Both the first motor generator 14 and the second motor generator 18 are concentrated to reduce the coil end, and the counter shaft 30 is arranged between them while maintaining the axial length within a predetermined range. The distance between the first axis O ₁ and the second axis O ₂ is reduced. The counter shaft 30 is also integrally provided with an output gear 32 at substantially the same position as the power distribution mechanism 16 in the axial direction, and the second driven gear 22b is not rotatable relative to the output gear 32 and the bearing 60. The first driven gear 20b is integrally fixed to the fitting portion 22c by press fitting or the like.
[0023]
The differential gear device 34 is disposed in such a posture that the shaft centers of the pair of output shafts 38 and 40 are positioned on a third axis O ₃ parallel to the first axis O ₁ and the second axis O ₂ . A differential case 62 that houses a differential gear mechanism is positioned at substantially the same position as the first motor generator 14 having a small diameter. The differential case 62 is supported by the first motor housing 64 and the second motor housing 56 so as to be rotatable around the third axis O ₃ via a pair of bearings. In FIG. 1, the first axis O ₁ , the second axis O ₂ , and the third axis O ₃ are shown in a common plane (paper surface), but actually, the second axis O ₂ , the third axis O ₃ it is disposed at different positions in about the first axis O _1, the distance of the first axis O ₁ and the third axis O ₃ is shorter than the case of FIG.
[0024]
The first motor housing 64 constitutes the housing of the first motor generator 14 together with the motor support 54, and rotatably supports the rotor 14r. The input shaft 46 protruding to the engine 12 side and the first motor housing 64 are liquid-tightly sealed with an oil seal. The second motor housing 56 constitutes a housing of the second motor generator 18 together with the motor cover 66.
[0025]
In the hybrid drive device 10 of this embodiment, the first power transmission device 20 that transmits power from the power distribution mechanism 16 to the countershaft 30 and the second power that transmits power from the second motor generator 18 to the countershaft 30. Since the transmission device 22 is provided separately, the gear ratio (input side rotational speed / output side rotational speed) of the first power transmission device 20 is made smaller than that in the prior art, so that, for example, in FIG. Similarly to (b), the power circulation by the first motor generator (MG1) 14 and the second motor generator (MG2) 18 can be reduced to reduce the energy loss, while the transmission ratio of the second power transmission device 22 is made higher than that of the conventional one. If it is increased, the torque transmitted from the second motor generator 18 to the countershaft 30 will increase, and the first power transmission will be increased. A desired torque can be obtained and a predetermined climbing performance can be ensured regardless of a decrease in torque on the engine 12 side accompanying a reduction in the gear ratio of the device 20.
[0026]
Thus, the first power transmission device 20 that transmits power from the engine 12 to the countershaft 30 and the second power transmission device 22 that transmits power from the second motor generator 18 to the countershaft 30 are provided separately. Therefore, by appropriately setting such gear ratios, it is possible to reduce energy loss during high-speed cruise without impairing the climbing performance.
[0027]
In addition, since the pair of first driven gear 20b and second driven gear 22b are attached to the countershaft 30 via a common fitting portion 22c, the number of parts is reduced and the axial direction of the countershaft 30 is reduced. The size can be shortened to make it compact. In particular, in this embodiment, since the parking gear 17 is provided in the ring gear 16r of the power distribution mechanism 16, the length of the countershaft 30 can be further shortened, while the coils of the first motor generator 14 and the second motor generator 18 are used. Since both ends are concentrated, the counter shaft 30 is disposed between the first motor generator 14 and the second motor generator 18 while maintaining the axial dimension of the entire apparatus within a predetermined range. The distance between the first axis O ₁ and the second axis O ₂ can be reduced and the configuration can be made compact.
[0028]
Further, the drive gears 20a, 22a of the first power transmission device 20 and the second power transmission device 22 are fastened together by a nut 50 with a thrust bearing interposed therebetween, and are provided integrally with the rotor 18r of the second motor generator 18. Since it is disposed in the cylindrical portion 48, an increase in the axial dimension of the entire apparatus is also suppressed in this respect and maintained within a predetermined range.
[0029]
As mentioned above, although one Example of this invention was described in detail based on drawing, this is only a specific example, and this invention is implemented in the aspect which added the various change and improvement based on the knowledge of those skilled in the art. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a developed cross-sectional view showing a specific configuration of a hybrid drive apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged cross-sectional view of a gear train portion of the hybrid drive device of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a skeleton diagram illustrating a schematic configuration of the hybrid drive device of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram for explaining power circulation performed in order to obtain a predetermined rotation speed and torque during high-speed cruising, and FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Hybrid drive device 12: Engine 14: 1st motor generator 16: Power distribution mechanism 18: 2nd motor generator 18r: Rotor 20: 1st power transmission device 20a: 1st drive gear 20b: 1st driven gear 22: 2nd Power transmission device 22a: second drive gear 22b: second driven gear 22c: fitting portion 30: counter shaft (intermediate shaft) 32: output gear 52: connecting member (output member) O ₁ : first axis O ₂ : second Axis

Claims

An engine that operates by combustion of fuel, a first motor generator, a power distribution mechanism that distributes the output of the engine to the first motor generator and an output member, and a second motor generator that operates by electric energy are substantially the same. While being arranged in the axial direction on the first axis which is the axis of
In a hybrid drive device in which an intermediate shaft is disposed on a second axis substantially parallel to the first axis, and the output of the output member and the second motor generator is transmitted to the drive wheel side through the intermediate shaft.
A first power transmission device that transmits power between the output member and the intermediate shaft transmits power to the output member and the intermediate shaft between the second motor generator and the intermediate shaft. A power transmission device is separately provided on the rotor of the second motor generator and the intermediate shaft .

The first power transmission device includes a first drive gear provided on the output member and a first driven gear provided on the intermediate shaft and meshed with the first drive gear.
The second power transmission device includes a second drive gear provided on the rotor of the second motor generator , and a second driven gear provided on the intermediate shaft and meshed with the second drive gear. ,
2. The hybrid drive device according to claim 1, wherein the first driven gear and the second driven gear are attached to the intermediate shaft so as not to rotate relative to each other through a common fitting portion.

The engine, the first motor generator, the power distribution mechanism, and the second motor generator are arranged in the axial direction on the first axis in that order,
In the axial direction, the first power transmission device and the second power transmission device are provided between the power distribution mechanism and the second motor generator.
The hybrid drive device according to claim 1 or 2, wherein

The intermediate shaft is provided with an output gear at substantially the same position as the power distribution mechanism in the axial direction.
The hybrid drive device according to claim 3.