JP4038464B2 - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両に搭載される駆動装置に関する。

ハイブリッド車両に搭載される駆動装置は、エンジン、発電用モータおよび駆動用モータなどを備えており、発電用モータや駆動用モータとインバータなどの電気機器とは通電ケーブルを介して接続されている。このような駆動装置はラバーマウントを介して車体に搭載されるため、加速時や制動時には駆動装置が軸回りに動くことがある。駆動装置が動くと、駆動装置側のモータと車体側のインバータとの位置関係がずれるため、モータとインバータとを接続する通電ケーブルに引張力が加えられることになる。このため、通電ケーブルの長さを設定する際には、通電ケーブルの脱落や断線を回避する観点から、長さに余裕を設ける必要がある。また、車両が衝突した際にも駆動装置が移動することがあるため、この移動量をも想定して通電ケーブルの長さを設定する必要がある。

しかしながら、駆動装置の移動量に対応させて通電ケーブルを長く設定しようとすると、走行時の振動によって通電ケーブルが動いてしまうため、エンジンルーム内の部品に接触して通電ケーブルに破損や摩耗などを生じさせてしまうおそれがある。特に、ハイブリッド車両の通電ケーブルには高電圧の電流が流れるため、通電ケーブルの損傷などを回避することが重要である。

そこで、横置きの駆動装置において、通電ケーブルの長さに余裕を持たせるとともに、この通電ケーブルをクリップによって仮保持するようにした車両が開発されている（たとえば、特許文献１参照）。この車両によれば、通電ケーブルをクリップで仮保持するようにしたので、走行時の振動による通電ケーブルの動きを抑制することができ、軽い衝突などにより駆動装置が所定量を超えて移動するときには、通電ケーブルがクリップから離脱して通電ケーブルの接続状態を維持することができる。
特開２０００−１５２４７０号公報（第３頁、図４−５）

ところで、縦置きの駆動装置を車体に搭載する際には、車両の衝突時における駆動装置の車室侵入を防止するため、衝突時には駆動装置を車両下方に落とし込むような支持構造を採用することが多い。このような支持構造としては、衝突時に上方に変位するフレームを用いて駆動装置の前方を支持することにより、衝突時に駆動装置前部を持ち上げるとともに、駆動装置後部を落とし込むようにしたものがある。このような縦置きの駆動装置においても、衝突時に通電ケーブルの接続状態を維持する構造が必要となる。

しかしながら、縦置きの駆動装置において、通電ケーブルをクリップによって仮保持しようとすると、通電ケーブルを損傷してしまうおそれがある。つまり、車両の衝突時には駆動装置がフロアトンネルに押し込まれるため、通電ケーブルがフロアトンネルと駆動装置との間に挟み込まれるおそれがある。特に、車両が側面衝突やオフセット衝突した場合には、駆動装置が車幅方向にずれて移動するため、駆動装置とフロアトンネルとの間に通電ケーブルが強く挟み込まれることになる。このように、高電圧の電流が流れる通電ケーブルが挟み込まれて損傷すると、放電によってスパークが発生することになり、車両の安全性が低下するおそれがある。

本発明の目的は、車両の衝突により車体に対して駆動装置が移動する場合であっても、通電ケーブルの損傷などを回避することにより、車両の安全性を高めることにある。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンに駆動される発電用モータを備え、車体に縦置きに搭載されるハイブリッド車両の駆動装置であって、前記発電用モータを収容するケースに固定され、前記発電用モータのコイルに接続されるケース側端子台と、前記ケース側端子台に対して下方かつ後方に配置され、前記車体に固定される車体側端子台と、前記ケース側端子台と前記車体側端子台とを接続する通電ケーブルと、前記ケースに沿って配設される前記通電ケーブルを所定区間で覆う保護カバーとを有することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、クランク軸が車両の進行方向に向けて縦置きに配置されるエンジンと、前記エンジンの車両後方側に配置され、駆動力を発生させる駆動用モータと、前記エンジンと前記駆動用モータとの間に設けられ、前記エンジンに駆動される発電用モータとを備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、前記エンジンに組み付けられるとともに前記発電用モータを収容するケースに固定され、前記発電用モータのコイルに接続されるケース側端子台と、前記ケース側端子台に対して下方かつ後方に配置され、前記車体に固定される車体側端子台と、前記ケース側端子台と前記車体側端子台とを接続する通電ケーブルと、前記ケースに沿って配設される前記通電ケーブルを所定区間で覆う保護カバーとを有することを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、前記保護カバーは前記通電ケーブルを下方に向けて案内し、前記保護カバーと前記車体側端子台との間に配設される前記通電ケーブルを下方に湾曲させることを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、前記保護カバーと前記車体側端子台との間に配設される前記通電ケーブルの配設長は、車両衝突時における前記ケースの移動距離の半分よりも長く設定されることを特徴とする。

本発明によれば、ケース側端子台の後方かつ下方に車体側端子台を配置するようにしたので、車両の衝突時に駆動装置が車体に対して移動する場合であっても、ケース側端子台を車体側端子台に向けて移動させることができ、通電ケーブルの抜けや断線などを確実に回避することができる。

また、保護カバーによって通電ケーブルを下方に案内し、通電ケーブルを下方に湾曲させるようにしたので、車両の衝突時には通電ケーブルを下方に押し出しながら曲げることができる。つまり、保護カバーにより衝突時における通電ケーブルの曲げ方向を予め設定することができ、ケースと車体との間における通電ケーブルの挟み込みを回避することができる。

さらに、ケースに沿って配設される通電ケーブルを保護カバーによって覆うことにより、ケースと車体との間における通電ケーブルの挟み込みを確実に回避することができる。

さらに、保護カバーと車体側端子台との間に配設される通電ケーブルの配設長は、衝突時における駆動装置の移動距離の半分よりも長く設定されるため、通電ケーブルに過度な引張力が加えられることはなく、通電ケーブルの損傷を確実に回避することができる。

このように、通電ケーブルの断線や損傷などを確実に回避することができるため、ハイブリッド車両における衝突時の安全性を飛躍的に高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はハイブリッド車両に搭載された本発明の一実施の形態である駆動装置１０を示す概略図であり、図２は駆動装置１０の一部を示すスケルトン図である。

図１に示すように、車体１１に形成されるエンジンルーム１２と車室１３とは、ダッシュパネル１４やフロアパネル１５によって区画されており、フロアパネル１５にはエンジンルーム１２から車両後方に延びるフロアトンネル１６が形成されている。そして、複数の動力源を備える駆動装置１０が、エンジンルーム１２からフロアトンネル１６にかけて縦置きに搭載されている。

図２に示すように、駆動装置１０は２つの動力源としてエンジン２０と駆動用モータ２１とを備えており、このエンジン２０は車両の進行方向に向けて配置されたクランク軸２０ａを備える縦置きエンジンとなっている。エンジン２０と駆動用モータ２１との間には、発電用モータ２２、フロントディファレンシャル機構２３そして変速機２４が設けられている。また、ギヤケース２７に組み込まれる変速機２４は相互に平行となる変速入力軸２５と変速出力軸２６とを備えており、変速入力軸２５には入力クラッチ２８と発電用モータ２２とを介してエンジン２０が連結される一方、変速出力軸２６にはフロントディファレンシャル機構２３と駆動用モータ２１とが連結されている。

ギヤケース２７の車両前方側にはジェネレータケース２９が組み付けられており、このジェネレータケース２９内に発電用モータ２２が収容されている。発電用モータ２２はロータ２２ａとステータ２２ｂとを備えており、ロータ２２ａはエンジン２０のクランク軸２０ａに連結され、ステータ２２ｂはロータ２２ａを囲むようにジェネレータケース２９に固定されている。ロータ２２ａはエンジン動力によって回転駆動されるため、エンジン２０を始動することによって発電が可能となる。

また、クランク軸２０ａにはロータ２２ａを介してエンジン出力軸３０が連結されており、エンジン出力軸３０はエンジン動力によって駆動される。エンジン出力軸３０と変速入力軸２５との間には入力クラッチ２８が設けられており、入力クラッチ２８を締結することによってエンジン動力が変速入力軸２５に伝達され、締結を解除することによってエンジン動力の伝達は遮断される。なお、この入力クラッチ２８は、電磁コイル２８ａを励磁することによって締結状態に切り換えられ、励磁を解除することにより遮断状態に切り換えられる電磁クラッチとなっている。

変速入力軸２５には２つの駆動歯車３１ａ，３２ａが回転自在に設けられており、変速出力軸２６には２つの従動歯車３１ｂ，３２ｂが固定されている。それぞれの駆動歯車３１ａ，３２ａと従動歯車３１ｂ，３２ｂは相互に噛み合って低速段と高速段の変速歯車列を形成しており、変速入力軸２５には低速段と高速段のいずれかを動力伝達状態に切り換える切換機構３３が設けられている。この切換機構３３はシンクロメッシュ機構となっており、変速入力軸２５に固定されるシンクロハブ３３ａと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ３３ｂとを備えている。シンクロスリーブ３３ｂを駆動歯車３１ａに噛み合わせると低速段が動力伝達状態となり、駆動歯車３２ａに噛み合わせると高速段が動力伝達状態となる。

入力クラッチ２８を締結するとともに、低速段または高速段を動力伝達状態に切り換えることにより、変速出力軸２６はエンジン動力によって駆動される。このような変速出力軸２６の一端には、フロントディファレンシャル機構２３のリングギヤ３４に噛み合うドライブピニオンギヤ３５が固定されており、変速出力軸２６を経たエンジン動力がフロントディファレンシャル機構２３を介して左右の前輪に分配されるようになっている。

また、ギヤケース２７内には変速出力軸２６に平行となって連結軸３６が回転自在に収容されている。連結軸３６には伝達歯車３７が固定されており、この伝達歯車３７に常時噛み合う伝達歯車３８が変速出力軸２６に固定されている。なお、変速出力軸２６と連結軸３６とは車幅方向にずれており、作図の便宜上、図２において連結軸３６と伝達歯車３７とは破線で示している。

ギヤケース２７の車両後方側にはモータケース４０が取り付けられており、このモータケース４０内に駆動用モータ２１が組み込まれている。駆動用モータ２１はロータ２１ａとステータ２１ｂとを備えており、ステータ２１ｂはロータ２１ａを囲むようにモータケース４０に固定されている。ロータ２１ａに固定されるモータ駆動軸２１ｃは、ロータ２１ａの両端からそれぞれ突出するようになっており、モータ駆動軸２１ｃの一端が連結軸３６にスプライン結合されている。このように、変速出力軸２６にはモータ駆動軸２１ｃが連結されており、駆動用モータ２１を駆動することによって、変速出力軸２６にはエンジン動力だけでなくモータ動力の伝達が可能となっている。

また、モータケース４０の車両後方側にはトランスファケース４１が取り付けられており、トランスファケース４１内には後輪に対して動力を伝達するトランスファ機構４２が組み込まれている。トランスファ機構４２は、モータ駆動軸２１ｃの他端にスプライン結合されるトランスファ入力軸４３と、これに平行に配置されるトランスファ出力軸４４とを備えている。トランスファ入力軸４３とトランスファ出力軸４４とは歯車列４５を介して噛み合っており、モータ駆動軸２１ｃからの動力はトランスファ出力軸４４に伝達されるようになっている。

トランスファケース４１より突出するトランスファ出力軸４４の端部には、ジョイント５０がスプライン結合されており、図１に示すように、このジョイント５０には図示しないリヤディファレンシャル機構を駆動するプロペラシャフト５１が連結されている。また、トランスファケース４１内にはトルク配分機構として、トランスファ出力軸４４上に組み込まれる電子制御式のカップリング５２が収容されている。このカップリング５２は電磁コイル５２ａを励磁することによって締結状態に切り換えられ、励磁を解除することにより遮断状態に切り換えられる電磁クラッチとなっている。

電磁コイル５２ａを励磁してカップリング５２を締結状態に切り換えることにより、前輪だけでなく後輪に対しても動力を伝達することができる。しかも、電磁コイル５２ａに対する通電電流の大きさに応じてカップリング５２の締結力を制御することができるため、車両の走行状態に応じて前後輪間のトルク分配比を１００：０〜５０：５０の範囲で設定することができる。

このような駆動装置１０に組み込まれた駆動用モータ２１を駆動制御するため、図２に示すように、駆動用モータ２１はインバータ６０を介して高電圧バッテリ６１に接続されている。高電圧バッテリ６１からの直流電流は、インバータ６０によって交流電流に変換された後に駆動用モータ２１のステータコイル２１ｄに供給される。インバータ６０はステータコイル２１ｄに供給する電力の周波数や電圧を調整することにより、走行状況に応じて駆動用モータ２１の駆動状態を制御することができる。

また、発電用モータ２２のステータコイル２２ｃもインバータ６０を介して高電圧バッテリ６１に接続されており、発電された交流電流はインバータ６０によって直流電流に変換されて高電圧バッテリ６１に充電される。さらには、インバータ６０を介して発電用モータ２２に電力を供給することができるため、発電用モータ２２をスタータモータとして作動させることができ、発電用モータ２２によってエンジン２０を始動させることができる。なお、各種電装品６２にはＤＣ／ＤＣコンバータ６３を介して高電圧バッテリ６１が接続されており、各種電装品６２に供給される電力はＤＣ／ＤＣコンバータ６３によって所定の電圧（たとえば、１２Ｖ）に変換される。

このような高電圧バッテリ６１やインバータ６０は車両後部に搭載されており、発電用モータ２２のステータコイル２２ｃとインバータ６０とを接続する通電ケーブル６４は、図１に示すように、フロアトンネル１６から車両後部に向けて配設されることになる。同様に、駆動用モータ２１のステータコイル２１ｄとインバータ６０とを接続する通電ケーブルも、フロアトンネル１６から車両後部に向けて配設される。

図３はギヤケース２７の一部を示す斜視図であり、ギヤケース２７内に組み込まれる部材は省略して図示している。図１および図３に示すように、ギヤケース２７の上部には発電用モータ２２のステータコイル２２ｃに接続されたケース側端子台６５が固定されている。また、図１に示すように、車体１１を形成するフロアパネル１５には、ケース側端子台６５の下方かつ後方に位置するように、ブラケットを介して車体側端子台６６が固定されている。

これらケース側端子台６５と車体側端子台６６との間には、発電用モータ２２から発電された電力を高電圧バッテリ６１に供給する３本の通電ケーブル６４が接続されている。この通電ケーブル６４は、保護カバー６７により所定区間に渡って覆われており、ケース側端子台６５からほぼ水平に配設された後に下方に向けて曲げられている。そして、保護カバー６７を抜けて下方に向かう通電ケーブル６４は、その端部を車体側端子台６６に接続するため、再びほぼ水平となるように曲げられる。

つまり、保護カバー６７によって通電ケーブル６４を案内することにより、通電ケーブル６４は二カ所でほぼ直角に曲げられ、ケース側端子台６５と車体側端子台６６との最短経路を下側に迂回するように、下方に湾曲した状態で配設されることになる。なお、図示する発電用モータ２２は、３本の通電ケーブル６４が接続される三相交流モータであるが、単相交流モータや多相交流モータであっても良く、直流モータであっても良い。

続いて、車両が正面より衝突した際の駆動装置１０の後退移動について説明する。図４は車両が衝突した際の駆動装置１０の移動状態を示す概略図である。図４に示すように、車両が正面から障害物に衝突した場合には、エンジンルーム１２が衝突エネルギーによって潰されてしまうため、衝突エネルギーの大きさによっては駆動装置１０が矢印Ａ方向に移動することになる。駆動装置１０の移動方向は車体構造などによって定められており、図示する場合には、駆動装置１０を斜め後方の矢印Ａ方向に落とし込むことにより、駆動装置１０が車室１３内に侵入することを防止して車両の安全性を高めている。

図４に示すように、駆動装置１０が車体１１に対して落下しながら後退移動する場合であっても、ケース側端子台６５に一端が接続される通電ケーブル６４の他端は、ケース側端子台６５の後方かつ下方に位置する車体側端子台６６に接続されるため、通電ケーブル６４の抜けや断線などを回避することができる。つまり、衝突時にはケース側端子台６５が車体側端子台６６に接近するため、通電ケーブル６４に引張力が作用することはなく、通電ケーブル６４の接続状態を維持することができる。

また、保護カバー６７により通電ケーブル６４を下方に案内するようにしたので、通電ケーブル６４をケース側端子台６５と車体側端子台６６との最短経路を下側に迂回するように曲げておくことができ、ケース側端子台６５が車体側端子台６６に近づいた際には、図４に示すように、通電ケーブル６４を下方に押し出しながら曲げることができる。つまり、保護カバー６７を設けることにより、衝突時における通電ケーブル６４の曲げ方向を予め設定することができるため、通電ケーブル６４が上方つまりフロアパネル１５側に押し出されることはなく、駆動装置１０とフロアパネル１５との間における通電ケーブル６４の挟み込みを回避することができる。

さらに、ケース側端子台６５の近傍に配設される通電ケーブル６４は保護カバー６７によって覆われるため、車両の衝突時に駆動装置１０がダッシュパネル１４やフロアトンネル１６に接触するほど移動した場合であっても、通電ケーブル６４の損傷を確実に回避することができる。しかも、保護カバー６７により通電ケーブル６４の大きな遊びが取り除かれるため、走行中に通電ケーブル６４が動いて損傷することもない。

さらに、図１および図４に示すように、保護カバー６７と車体側端子台６６との間に配設される通電ケーブル６４の配設長ｌは、衝突時における駆動装置１０の移動距離Ｌの半分よりも長く設定されるため（ｌ≧Ｌ／２）、通電ケーブル６４に過度な引張力が加えられることはなく、通電ケーブル６４の損傷を確実に回避することができる。なお、配設長ｌと移動距離Ｌとの水平成分を図示しているが、配設長ｌと移動距離Ｌとの垂直成分もｌ≧Ｌ／２の関係を満足するように設定されている。

このように、車両が衝突した場合であっても、高電圧の電流が流れる通電ケーブル６４の断線や損傷などを確実に回避することができるため、通電ケーブル６４からスパークが発生することはなく、ハイブリッド車両における衝突時の安全性を飛躍的に高めることができる。

これまで、駆動装置１０が後退移動する正面衝突時を中心に説明したが、駆動装置１０の後退移動に限られることはなく、駆動装置１０が車両前方や車幅方向に移動する場合であっても、通電ケーブル６４の断線や損傷などを回避することができる。たとえば、エンジンルーム１２が押し潰されることのない低車速で車両が衝突した場合には慣性力により駆動装置１０が車両前方に移動するおそれがあり、車両が側面衝突やオフセット衝突した場合には、駆動装置１０が車幅方向に移動するおそれがあるが、保護カバー６７の端部と車体側端子台６６との間に配設された通電ケーブル６４には、予め曲げておくことによって伸び代が設定されるため、駆動装置１０の車両前方や車幅方向の移動にも対応することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、発電用モータ２２を収容するジェネレータケース２９と、ケース側端子台６５が固定されるギヤケース２７とは別体に形成され、互いに組み付けられているが、これらのケース２７，２９を一体に形成しても良い。

また、ケース側端子台６５はギヤケース２７に固定されているが、これに限られることはなく、ジェネレータケース２９にケース側端子台６５を固定しても良いことはいうまでもない。

なお、図示する駆動装置１０は、シリーズ・パラレル式のハイブリッド車両に搭載される駆動装置１０であるが、シリーズ式やパラレル式のハイブリッド車両に搭載される駆動装置に本発明を適用するようにしても良い。さらに、四輪駆動用の駆動装置１０に限られることはなく、二輪駆動用の駆動装置に本発明を適用しても良い。

ハイブリッド車両に搭載された本発明の一実施の形態である駆動装置を示す概略図である。 駆動装置を示すスケルトン図である。 ギヤケースの一部を示す斜視図である。 車両が衝突した際の駆動装置の移動状態を示す概略図である。

符号の説明

１０ 駆動装置
１１ 車体
２０ エンジン
２０ａ クランク軸
２１ 駆動用モータ
２２ 発電用モータ
２２ｃ ステータコイル（コイル）
２７ ギヤケース（ケース）
２９ ジェネレータケース（ケース）
６４ 通電ケーブル
６５ ケース側端子台
６６ 車体側端子台
６７ 保護カバー

Claims (4)

1. エンジンに駆動される発電用モータを備え、車体に縦置きに搭載されるハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記発電用モータを収容するケースに固定され、前記発電用モータのコイルに接続されるケース側端子台と、
   前記ケース側端子台に対して下方かつ後方に配置され、前記車体に固定される車体側端子台と、
   前記ケース側端子台と前記車体側端子台とを接続する通電ケーブルと、
   前記ケースに沿って配設される前記通電ケーブルを所定区間で覆う保護カバーとを有することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
2. クランク軸が車両の進行方向に向けて縦置きに配置されるエンジンと、
   前記エンジンの車両後方側に配置され、駆動力を発生させる駆動用モータと、
   前記エンジンと前記駆動用モータとの間に設けられ、前記エンジンに駆動される発電用モータとを備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記エンジンに組み付けられるとともに前記発電用モータを収容するケースに固定され、前記発電用モータのコイルに接続されるケース側端子台と、
   前記ケース側端子台に対して下方かつ後方に配置され、前記車体に固定される車体側端子台と、
   前記ケース側端子台と前記車体側端子台とを接続する通電ケーブルと、
   前記ケースに沿って配設される前記通電ケーブルを所定区間で覆う保護カバーとを有することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
3. 請求項１または２記載のハイブリッド車両の駆動装置において、前記保護カバーは前記通電ケーブルを下方に向けて案内し、前記保護カバーと前記車体側端子台との間に配設される前記通電ケーブルを下方に湾曲させることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、前記保護カバーと前記車体側端子台との間に配設される前記通電ケーブルの配設長は、車両衝突時における前記ケースの移動距離の半分よりも長く設定されることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
   
   

Images