JP4107265B2 - Powertrain for front and rear wheel drive vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、原動機と回転電機とで前後輪を駆動する前後輪駆動車両用パワートレーンに関するものである。 The present invention relates to a power train for a front and rear wheel drive vehicle in which front and rear wheels are driven by a prime mover and a rotating electric machine.
従来の前後輪駆動車両用パワートレーンとしては、例えば、先に本願出願人が開示した特許文献1に示す構成の四輪駆動車両用パワートレーンが知られている。
As a conventional power train for front and rear wheel drive vehicles, for example, a power train for a four wheel drive vehicle having a configuration shown in
このパワートレーンは、車両前部に位置する原動機としてのエンジンと、車両後部に位置するトランスミッションと、車両前部にてエンジン後端部に位置するトランスファと、エンジンのクランクシャフトと同一軸線上に位置してエンジンとトランスミッションとの間に車両の前後方向に亘って延在しエンジンの駆動力をトランスミッションに伝達する中実の第1プロペラシャフトと、その第1プロペラシャフトと同一軸線上に位置し第1プロペラシャフトを囲繞してトランスミッションの出力をトランスファに伝達する中空の第2プロペラシャフトとを具えている。 This power train is located on the same axis as the engine as the prime mover located at the front of the vehicle, the transmission located at the rear of the vehicle, the transfer located at the rear end of the engine at the front of the vehicle, and the crankshaft of the engine. A solid first propeller shaft extending between the engine and the transmission in the longitudinal direction of the vehicle and transmitting the driving force of the engine to the transmission; and a first propeller shaft located on the same axis as the first propeller shaft. A hollow second propeller shaft is provided surrounding the one propeller shaft and transmitting the output of the transmission to the transfer.
かかる構成によりこのパワートレーンは、エンジンの駆動力を、トランスミッションから後輪に伝えるとともにそのトランスミッションからトランスファを介して前輪へも伝えて前後輪を駆動する。そしてトランスファが内蔵する油圧クラッチの締結力を制御することにより、前後輪回転速度差や車速、アクセル開度、横加速度などの走行状態に応じて前後輪への最適な駆動力配分を行う。 With this configuration, the power train transmits the driving force of the engine from the transmission to the rear wheels and also transmits the front and rear wheels from the transmission to the front wheels via the transfer. Then, by controlling the fastening force of the hydraulic clutch incorporated in the transfer, optimal driving force distribution to the front and rear wheels is performed according to the traveling state such as the front and rear wheel rotational speed difference, the vehicle speed, the accelerator opening, and the lateral acceleration.
またこのパワートレーンは、二重になった上記第1および第2プロペラシャフトをそれらと同一軸線上で囲繞するとともにトランスファとトランスミッションとのケース同士を結合する円筒状のトルクチューブを具え、そのトルクチューブでベアリングを介して中空の第2プロペラシャフトを回転自在に支持するとともに、その第2プロペラシャフトでベアリングを介して中実の第1プロペラシャフトを回転自在に支持している。 The power train also includes a cylindrical torque tube that surrounds the doubled first and second propeller shafts on the same axis and couples the transfer and transmission cases together. The hollow second propeller shaft is rotatably supported via the bearing, and the solid first propeller shaft is rotatably supported via the bearing by the second propeller shaft.
このようにエンジンを車両前部に配置するとともにトランスミッションを車両後部に配置したパワートレーンによれば、前後輪重量配分の差異を小さくすることができるので、車両運動性能上好ましいというメリットがある。 Thus, according to the power train in which the engine is arranged in the front part of the vehicle and the transmission is arranged in the rear part of the vehicle, the difference in weight distribution between the front and rear wheels can be reduced, which is advantageous in terms of vehicle motion performance.
しかしながら、上記従来のパワートレーンでは、第1プロペラシャフト、第2プロペラシャフトおよびトルクチュ−プは全てエンジンのクランクシャフトと同一軸線上に配置され、且つ、第1プロペラシャフトおよび第2プロペラシャフトは回転自在となるようにベアリングを介して支持され、しかもトルクチューブはトランスファケースとトランスミッションケースとを連結しているため、構造が複雑である。さらに、トルクチューブの長さを比較的長くする場合には、第1プロペラシャフトと第2プロペラシャフトとの間および第2プロペラシャフトとトルクチューブとの間にそれぞれ複数個のベアリングを配置することが必要となる。それゆえ上記従来技術の構成では、各部品の加工並びに組み立てに高い精度が要求されるとともに、工数も嵩むので、高コストになる可能性がある。 However, in the conventional power train, the first propeller shaft, the second propeller shaft, and the torque tube are all arranged on the same axis as the crankshaft of the engine, and the first propeller shaft and the second propeller shaft are rotatable. Since the torque tube connects the transfer case and the transmission case, the structure is complicated. Furthermore, when the length of the torque tube is relatively long, a plurality of bearings may be disposed between the first propeller shaft and the second propeller shaft and between the second propeller shaft and the torque tube. Necessary. Therefore, in the configuration of the above-described prior art, high accuracy is required for processing and assembling of each component, and man-hours are increased, which may increase the cost.
また上記従来技術の構成によれば、第1プロペラシャフトと第2プロペラシャフトとを同一軸線上に配置しているため、両プロペラシャフトを平行配置した場合よりも車室トンネル部の幅を小さくすることができるというメリットはある。しかしながら、車室トンネル部内において最外周部となるトルクチューブの外径を小さくして車室トンネル部のふくらみをより小さくしたい場合には、その円筒状のトルクチューブ内に配置される第2プロペラシャフトのさらに内側に配置される第1プロペラシャフトの外径も小さくしなければならない。それゆえかかる場合、上記従来技術の構成によると、エンジンからの駆動力をトランスミッションへ入力するに際しトランスミッションへの入力軸となる第1プロペラシャフトの捩じり共振周波数の低下を招き、トランスミッション内部における歯打ち騒音の悪化を招く可能性がある。 Further, according to the configuration of the above prior art, since the first propeller shaft and the second propeller shaft are arranged on the same axis, the width of the vehicle interior tunnel portion is made smaller than when both propeller shafts are arranged in parallel. There is an advantage of being able to. However, when it is desired to reduce the outer diameter of the torque tube which is the outermost peripheral portion in the passenger compartment tunnel portion and to further reduce the swelling of the passenger compartment tunnel portion, the second propeller shaft disposed in the cylindrical torque tube. The outer diameter of the first propeller shaft disposed further inside must also be reduced. Therefore, in such a case, according to the configuration of the above prior art, when the driving force from the engine is input to the transmission, the torsional resonance frequency of the first propeller shaft serving as the input shaft to the transmission is lowered, and the teeth inside the transmission are There is a possibility of deteriorating the beating noise.
さらに上記従来技術の構成では、第1プロペラシャフト、第2プロペラシャフトおよびトルクチューブを、それら各間にベアリングを介挿して同一軸線上となるように配置している。それゆえ、トランスミッションを構成するギヤに起因する第1プロペラシャフトからの振動および騒音と、トランスファを構成するチェーンに起因する第2プロペラシャフトからの振動および騒音とがともにトルクチューブに伝達されることとなる。このため、これらの振動および騒音がトルクチューブを介して車室内に伝達されることに伴い、乗り心地や騒音の悪化を招くこととなる可能性がある。 Further, in the configuration of the above prior art, the first propeller shaft, the second propeller shaft, and the torque tube are disposed so as to be on the same axis line with a bearing interposed therebetween. Therefore, both vibration and noise from the first propeller shaft caused by the gear constituting the transmission and vibration and noise from the second propeller shaft caused by the chain constituting the transfer are both transmitted to the torque tube. Become. For this reason, the vibration and noise are transmitted to the vehicle interior via the torque tube, which may lead to deterioration of ride comfort and noise.
また上記従来技術におけるトランスファによれば、後輪のスリップの際に後輪側における余剰駆動力を前輪に伝達することは可能である。しかしながら、車両が停止状態から発進するような場合に最初から前輪に駆動力を伝えようとすると、トランスファのクラッチをあらかじめ締結状態にしておかなければならず、このため前後輪の回転数差をクラッチの滑りで吸収することができなくなって、例えばハンドルの切れ角が大きいときに前後輪回転数差が大きくなってブレーキがかかってしまう、いわゆるタイトコーナーブレーキ現象が発生する可能性がある。 In addition, according to the transfer in the prior art, it is possible to transmit the excessive driving force on the rear wheel side to the front wheel when the rear wheel slips. However, if the vehicle starts from a stopped state and tries to transmit the driving force to the front wheels from the beginning, the transfer clutch must be in the engaged state in advance. For example, when the steering angle of the steering wheel is large, a difference in the number of rotations of the front and rear wheels becomes large and a brake is applied, which may cause a so-called tight corner braking phenomenon.
さらに上記従来技術におけるトランスファでは、車両操縦安定性の観点から前後のタイヤ径を変えて操縦性の向上を図ろうとしても、前後のタイヤ径に差異があるとトランスファのクラッチにおいて常にすべりが発生してそのクラッチの耐久性の低下を招く可能性があり、前後のタイヤ径を変えて操縦性の向上を図るのは困難である。 Furthermore, in the above-described conventional transfer, even if an attempt is made to improve the maneuverability by changing the front and rear tire diameters from the viewpoint of vehicle handling stability, if there is a difference in the front and rear tire diameters, a slip always occurs in the transfer clutch. As a result, the durability of the clutch may be lowered, and it is difficult to improve the maneuverability by changing the front and rear tire diameters.
そして上記従来技術の構成では、車両前部に配置したエンジンと切り離して車両後部にトランスミッションを配置し、且つ、トランスミッションとエンジンとを連結する第1プロペラシャフトによってエンジンからの駆動力をトランスミッションに入力している。このため、エンジンとトランスミッションとが一体となっている通常の後輪駆動車と比較して、第1プロペラシャフトを介している分トランスミッション入力側における回転イナーシャが増大し、これに伴ってトランスミッションの変速時のレスポンスの遅れやショックの発生等、変速性能の低下を招く可能性がある。 In the above prior art configuration, the transmission is arranged at the rear of the vehicle separately from the engine arranged at the front of the vehicle, and the driving force from the engine is input to the transmission by the first propeller shaft connecting the transmission and the engine. ing. For this reason, the rotational inertia on the transmission input side is increased through the first propeller shaft as compared with a normal rear wheel drive vehicle in which the engine and the transmission are integrated. There is a possibility that the speed change performance may be deteriorated, such as a delay in response and occurrence of shock.
それゆえ本発明は、上述の如き諸問題を有利に解決して、より好適な前後輪駆動車両用パワートレーンを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to advantageously solve the above-described problems and provide a more suitable front-wheel drive vehicle power train.
上記目的を達成するため、本発明の前後輪駆動車両用パワートレーンは、車両の前部と後部とのうちいずれか一方の部分に位置する原動機と、前記車両の前部と後部とのうち他方の部分に位置するとともに出力軸を前輪と後輪とのうち前記車両の前記他方の部分に位置する車輪に連結されたトランスミッションと、前記原動機の出力軸と前記トランスミッションの入力軸との間に介挿されたプロペラシャフトおよびクラッチと、前記車両の前記一方の部分に位置するとともにインナーロータとステータとアウターロータとを前記原動機の出力軸と同一軸線上にて層状に有し、前記インナーロータを前記原動機の出力軸に連結されるとともに前記アウターロータを前輪と後輪とのうち前記車両の前記一方の部分に位置する車輪に連結された回転電機と、を具えてなることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a power train for a front and rear wheel drive vehicle according to the present invention includes a prime mover located in one of a front part and a rear part of the vehicle, and the other of the front part and the rear part of the vehicle. Between the front wheel and the rear wheel connected to the wheel located on the other part of the vehicle, and between the output shaft of the prime mover and the input shaft of the transmission. The propeller shaft and the clutch inserted, and the inner rotor, the stator, and the outer rotor, which are located in the one portion of the vehicle, are layered on the same axis as the output shaft of the prime mover, and the inner rotor is A rotation connected to the output shaft of the prime mover and the outer rotor connected to a wheel located in the one part of the vehicle of the front wheel and the rear wheel Is characterized by comprising comprises a machine, a.
本発明の前後輪駆動車両用パワートレーンにあっては、車両の前部と後部とのうちいずれか一方の部分に位置する原動機の出力軸とその車両の前部と後部とのうち他方の部分に位置するトランスミッションの入力軸との間に介挿されたプロペラシャフトおよびクラッチが、原動機の出力をトランスミッションに入力し、これによりトランスミッションが、その出力軸を連結された、前輪と後輪とのうち前記車両の前記他方の部分に位置する車輪を駆動する。 In the power train for a front and rear wheel drive vehicle of the present invention, the other part of the output shaft of the prime mover located in one of the front part and the rear part of the vehicle and the front part and the rear part of the vehicle The propeller shaft and clutch inserted between the transmission input shaft and the transmission input the prime mover output to the transmission, so that the transmission is connected to the output shaft of the front and rear wheels. Drive wheels located in the other part of the vehicle.
さらに本発明の前後輪駆動車両用パワートレーンにあっては、前記車両の前記一方の部分に位置するとともにインナーロータとステータとアウターロータとを原動機の出力軸と同一軸線上にて層状に有する回転電機が、原動機の出力軸に連結されたインナーロータでその原動機の出力軸を駆動し得るとともに、前輪と後輪とのうち前記車両の前記一方の部分に位置する車輪に連結されたアウターロータでその車輪を駆動し得る。 Furthermore, in the power train for front and rear wheel drive vehicles according to the present invention, the rotation having the inner rotor, the stator, and the outer rotor in a layered manner on the same axis as the output shaft of the prime mover while being positioned in the one portion of the vehicle. An electric machine can drive the output shaft of the prime mover with an inner rotor connected to the output shaft of the prime mover, and an outer rotor connected to a wheel located in the one part of the vehicle among the front wheels and the rear wheels The wheel can be driven.
従って、本発明の前後輪駆動車両用パワートレーンによれば、複雑な二重のプロペラシャフトが不要になるとともにトルクチューブも不要となる。このため、それらの部品についての高精度の加工および組立が不要になるので、パワートレーンの生産コストを引き下げることができ、また車室トンネル部のふくらみを小さくしてもプロペラシャフトの外径を大きくしてその剛性を高め得るので、プロペラシャフトの捩じり共振周波数を高めてトランスミッション内部の歯打ち騒音を低減させることができ、そしてトランスミッションとトランスファとからの振動および騒音がトルクチューブを介して車室内に伝達されることがないので、車両の乗り心地や静粛性を向上させることができる。 Therefore, according to the power train for front and rear wheel drive vehicles of the present invention, a complicated double propeller shaft is not required and a torque tube is not required. This eliminates the need for high-precision processing and assembly of these parts, so that the production cost of the power train can be reduced, and the outer diameter of the propeller shaft can be increased even if the bulge of the passenger compartment tunnel is reduced. Therefore, the torsional resonance frequency of the propeller shaft can be increased to reduce rattling noise inside the transmission, and vibration and noise from the transmission and transfer can be transmitted to the vehicle via the torque tube. Since it is not transmitted indoors, the ride quality and quietness of a vehicle can be improved.
また、本発明の前後輪駆動車両用パワートレーンによれば、前後輪のうち一方を原動機で駆動するとともに他方を回転電機のアウターロータで駆動するようにして前後輪の機械的結合をなくしたので、車両が停止状態から発進するような場合に最初から前輪に駆動力を伝えることができるとともに、例えばハンドルの切れ角が大きいとき等に前後輪の回転数差が大きくなってもタイトコーナーブレーキ現象が発生することがなく、さらに例えば操縦性の向上のために前後輪のタイヤ径を変えて前後輪の回転数差が大きくなっても部品の摩耗や劣化等の耐久性の問題を生ずることがなく、そしてトランスミッション入力側に回転イナーシャを増大させるプロペラシャフトを設けてもそのプロペラシャフトを駆動し得る回転電機のインナーロータの回転数を電気的に制御することでトランスミッションの変速時の変速性能の低下を防止することができ、さらには従来の後輪駆動車両用トランスミッションでは実現し得なかった高い変速性能をもたらすことができる。 Further, according to the power train for a front and rear wheel drive vehicle of the present invention, since one of the front and rear wheels is driven by a prime mover and the other is driven by an outer rotor of a rotating electric machine, mechanical coupling of the front and rear wheels is eliminated. When the vehicle starts from a stopped state, the driving force can be transmitted to the front wheels from the beginning, and the tight corner braking phenomenon occurs even when the difference in the number of revolutions of the front and rear wheels becomes large, for example, when the turning angle of the steering wheel is large. In addition, for example, even if the tire diameter of the front and rear wheels is changed to improve the maneuverability and the difference in rotational speed between the front and rear wheels increases, durability problems such as wear and deterioration of parts may occur. And an inner rotor of a rotating electrical machine that can drive the propeller shaft even if a propeller shaft that increases rotational inertia is provided on the transmission input side By electrically controlling the rotational speed, it is possible to prevent the transmission performance from being deteriorated at the time of transmission transmission, and furthermore, it is possible to provide high transmission performance that could not be realized with a conventional rear wheel drive vehicle transmission. .
以下に、本発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに図1は、本発明の前後輪駆動車両用パワートレーンの第1実施例の構成を模式的に示す平面図、図2は、その第1実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンの構成を模式的に示す側面図、図3は、上記第1実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンの回転電機およびトランスファの構成を模式的に示す断面図であり、図中符号1は車両、2は図示しないサスペンションで支持されてその車両1の前部に位置する左右前輪、3は図示しないサスペンションで支持されてその車両1の後部に位置する左右後輪をそれぞれ示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view schematically showing the configuration of the first embodiment of the power train for front and rear wheel drive vehicles of the present invention. FIG. 2 is the configuration of the power train for front and rear wheel drive vehicles of the first embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the rotating electric machine and transfer of the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the first embodiment. In FIG. Left and right front wheels supported by a suspension (not shown) and positioned at the front portion of the
この第1実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンは、車両1の前部と後部とのうち前部に位置する原動機としてのエンジン4と、車両1の前部と後部とのうち後部に位置するとともに図3に示すようにリヤデファレンシャルギヤ5および各々両端部にジョイント6を持つ左右リヤドライブシャフト7を介して出力軸8aを左右後輪3に連結されたマニュアルまたはオートマチックのトランスミッション8と、図3に示すようにエンジン4の出力軸4aとトランスミッション8の入力軸8bとの間に介挿されたリヤプロペラシャフト9および発進クラッチ10と、を具えており、ここで、リヤプロペラシャフト9は、両端部をジョイント11を介してエンジン4の出力軸4aと発進クラッチ10とに連結されて車両前後方向へ延在している。
The power train for the front and rear wheel drive vehicle of the first embodiment is located at the rear part of the engine 4 as the prime mover located at the front part of the front part and the rear part of the
またこの第1実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンは、図3に示すように、エンジン4の後端部に結合されて車両1の前部に位置する回転電機(例えば本願出願人が先に特開2000−14086号公報にて開示した多層モータ)12と、その回転電機12の後端部に結合されたトランスファ13とを具えており、この第1実施例における回転電機12は、インナーロータ12aとステータ12bとアウターロータ12cとを、エンジン4の出力軸4aと同一軸線上にて層状に有している。
Further, as shown in FIG. 3, the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the first embodiment is connected to the rear end portion of the engine 4 and is located at the front portion of the vehicle 1 (for example, the applicant of the present application The multi-layer motor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-14086) 12 and a
ここで、インナーロータ12aはエンジン4の出力軸4aに連結されており、アウターロータ12cは、トランスファ13、両端部にジョイント14を持つフロントプロペラシャフト15、フロントデファレンシャルギヤ16および各々両端部にジョイント17を持つ左右フロントドライブシャフト18を介して左右前輪2に連結されている。
Here, the
そしてこの第1実施例におけるトランスファ13は、図3に示すように、二個のスプロケット19a,19bに巻き掛けたチェーン19cによって動力伝達を行うチェーン式伝動機構19を有しており、この第1実施例における回転電機12のアウターロータ12cは、そのチェーン式伝動機構19を介して前輪2に連結されている。
As shown in FIG. 3, the
さらにこの第1実施例における回転電機12のステータ12bは、図3に示すように、エンジン4の後端外壁部4bで支持されるとともに、その後端外壁部4bに設けられた図示しない通路を介してステータ12b内の図示しない冷却液ジャケットに対する冷却液の供給および排出を行われて、回転電機12内を適宜冷却されている。
Further, as shown in FIG. 3, the
この第1実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンにあっては、車両1の前部に位置するエンジン4の出力軸4aとその車両1の後部に位置するトランスミッション8の入力軸8bとの間に介挿されたリヤプロペラシャフト9および発進クラッチ10が、エンジン4の出力をトランスミッション8に入力し、これによりトランスミッション8が、その出力軸8aを連結された、車両1の後部に位置する車輪である後輪3を駆動する。
In the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the first embodiment, between the
さらにこの第1実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンにあっては、車両1の前部に位置するとともにインナーロータ12aとステータ12bとアウターロータ12cとを同一軸線上で層状に有する回転電機12が、エンジン4の出力軸4aに連結されたインナーロータ12aでそのエンジン4の出力軸4aを駆動し得るとともに、車両1の前部に位置する車輪である前輪2に連結されたアウターロータ12cでその前輪2を駆動し得る。
Furthermore, in the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the first embodiment, the rotating
従ってこの第1実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンによれば、複雑な二重のプロペラシャフトが不要になるとともにトルクチューブも不要となる。このため、それらの部品についての高精度の加工および組立が不要になるので、パワートレーンの生産コストを引き下げることができ、また車室トンネル部のふくらみを小さくしてもリヤプロペラシャフト9の外径を大きくしてその剛性を高め得るので、リヤプロペラシャフト9の捩じり共振周波数を高めてトランスミッション内部の歯打ち騒音を低減させることができ、そしてトランスミッション8とトランスファ13とからの振動および騒音がトルクチューブを介して車室内に伝達されることがないので、車両1の乗り心地や静粛性を向上させることができる。
Therefore, according to the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the first embodiment, a complicated double propeller shaft is unnecessary and a torque tube is also unnecessary. This eliminates the need for highly accurate processing and assembly of these parts, so that the production cost of the power train can be reduced, and the outer diameter of the
また、この第1実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンによれば、前後輪のうち後輪3をエンジン4で駆動するとともに前輪2を回転電機12のアウターロータ12cで駆動するようにして前後輪2,3の機械的結合をなくしたので、車両1が停止状態から発進するような場合に最初から前輪2に駆動力を伝えることができるとともに、例えばハンドルの切れ角が大きいとき等に前後輪2,3の回転数差が大きくなってもタイトコーナーブレーキ現象が発生することがなく、さらに例えば操縦性の向上のために前後輪2,3のタイヤ径を変えて前後輪2,3の回転数差が大きくなっても部品の摩耗や劣化等の耐久性の問題を生ずることがなく、そしてトランスミッション8の入力側に回転イナーシャを増大させるリヤプロペラシャフト9を設けても、そのリヤプロペラシャフト9を駆動し得る回転電機12のインナーロータ12aの回転数をマイクロコンピュータ等により電気的に制御することでトランスミッション8の変速時の変速性能の低下を防止することができ、さらには従来の後輪駆動車両用トランスミッションでは実現し得なかった迅速且つ円滑な変速をもたらすことができる。
Further, according to the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the first embodiment, the front and
なお、この第1実施例の構成における回転電機12に代えてエンジン4の出力軸4aの中心軸線上に直列に配置した二台の電動機でエンジン4の出力軸4aと前輪2とをそれぞれ駆動することも考えられるが、その場合にはこの第1実施例と比較して回転電機部分の軸線方向長さが長くなって、エンジン4と回転電機とを纏めた動力源ユニットが巨大化し、これにより前後の重量配分が悪化するとともにパワートレーンの車両搭載性が悪化し、車室内スペースも縮小するという不都合がある。これに対しこの第1実施例によれば、回転電機12の二つのロータ12a,12cを同一軸線上に層状に配置したことにより、エンジン4と回転電機12とを纏めた動力源ユニットをコンパクト化し得て、前後の重量配分を良好にするとともにパワートレーンの車両搭載性を良好にでき、車室内スペースも十分広く確保することができる。
The
さらに、この第1実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンによれば、回転半径が大きいほど遠心力が大きくなることおよびエンジン回転数が前輪回転数より高いことを考慮して、インナーロータ12aを高回転のエンジン出力軸4a側、アウターロータ12cを低回転の前輪2側に連結するようにしたので、ロータ12a,12cに求められる耐回転強度が過度に高くなるのを回避することができる。
Furthermore, according to the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the first embodiment, the
さらに、この第1実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンによれば、エンジン4の出力軸4aと連結されて車両停止状態でも回転し続け、走行中も常に前輪と連結されたアウターロータ12cよりも高速で回転するインナーロータ12aで発電でき、その一方、インナーロータ12aの外側に配置されているためより大きな出力トルクを確保できるアウターロータ12cで前輪2への駆動力配分を行い得る構成としたので、前後輪2,3への駆動力配分を効率的に行うことができる。
Furthermore, according to the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the first embodiment, the
さらに、この第1実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンによれば、車両加速時等、大きな駆動力が必要な条件下では、アウターロータ12cとインナーロータ12aとで前後輪2,3をそれぞれ駆動することで、エンジン4の後輪駆動力に回転電機12の電動機としての駆動力を上乗せし得て、大きな駆動力をもたらすことができる。また、車両減速時には、アウターロータ12cとインナーロータ12aとで発電機として電力の回生を行うことで、車両減速度を高めるとともに、エンジン4の燃費も向上させることができる。
Further, according to the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the first embodiment, the front and
さらに、この第1実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンによれば、車両停止中発進クラッチ10を切ることで、エンジン4の出力軸4aと連結されたインナーロータ12aによるエンジン4の始動が可能となるので、回生で蓄えた電力を利用して、アイドルストップ機能を持つパワートレーンを実現することもできる。
Furthermore, according to the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the first embodiment, the engine 4 can be started by the
そして、この第1実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンによれば、回転電機12のアウターロータ12cと前輪2とをトランスファ13内のチェーン式伝動機構19を介して連結するように構成しているので、トランスファ13の出力軸を、エンジン4の出力軸4aと同一軸線上の回転電機12のアウターロータ12cの外側に位置するようにそのアウターロータ12cの軸線に対し適切にオフセットさせ得て、そのトランスファ13の出力軸を、エンジン4の側面に配置したフロントデファレンシャルギヤ16の入力軸に、両端部のジョイント14にとって適切な折れ角の範囲内でフロントプロペラシャフト15によって、エンジン4並びにその周辺の排気管等との干渉を確実に避けて連結することができる。
And according to the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the first embodiment, the
図4は、本発明の前後輪駆動車両用パワートレーンの第2実施例の回転電機およびトランスファの構成を模式的に示す断面図であり、図中先の第1実施例と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。すなわちこの第2実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンは、トランスファ13を具える代わりにトランスファ一体型の回転電機12内に歯車式伝動機構20を具える点で先の第1実施例と異なり、他の部分は第1実施例と同一の構成とされている。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the rotating electrical machine and transfer of the second embodiment of the power train for front and rear wheel drive vehicle of the present invention, and the same parts as those of the first embodiment in the figure are the same. It shows with the same code | symbol. In other words, the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the second embodiment differs from the first embodiment in that a gear-
この第2実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンにおける歯車式伝動機構20は、図4に示すように、回転電機12のアウターロータ12cの外周に形成された歯車20aと、その歯車20aに噛合する歯車20bとで構成され、ここではその歯車20bが、図示しないが先の実施例と同様、トランスファ13、両端部にジョイント14を持つフロントプロペラシャフト15、フロントデファレンシャルギヤ16および各々両端部にジョイント17を持つ左右フロントドライブシャフト18を介して左右前輪2に連結されている。
As shown in FIG. 4, the gear-
この第2実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンによれば、先の第1実施例と同様の種々の作用効果をもたらし得るのに加えて、アウターロータ12cの外周に形成する歯車20aを大歯車、それに噛合する歯車20bを小歯車とすることで歯車式伝動機構20に増速比を持たせ得て、先の第1実施例の場合と比較して同一車速でのアウターロータ12cの回転数をその増速比分低減させることができる。
According to the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the second embodiment, various gears and effects similar to those of the first embodiment can be brought about, and the
図5は、車速に対するアウターロータ12cの出力トルクおよび回転数の関係を示す関係線図であり、同図中曲線Aは出力トルク、直線Bは図3に示す第1実施例における回転数、直線Cは図4に示す第2実施例における回転数をそれぞれ示す。なお、第2実施例における歯車式伝動機構20の増速比は、ここでは4.0としている。この図5からも明らかなように、上記第2実施例によれば第1実施例と比較して、アウターロータ12cの使用回転数が全体的に車速に対して低速回転側にシフトするので、高速走行時のアウターロータ12cの回転数を低く抑えることができ、これにより、アウターロータ12cの過回転による過熱や重量物の高速回転による信頼性の低下を防止し得るとともに、この点からもアウターロータ12cに求められる耐回転強度が過度に高くなるのを回避することができる。
FIG. 5 is a relationship diagram showing the relationship between the output torque and the rotational speed of the
図6は、本発明の前後輪駆動車両用パワートレーンの第3実施例の回転電機およびトランスファの構成を模式的に示す断面図であり、図中上記第2実施例と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。すなわちこの第3実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンは、リヤプロペラシャフト9の後端側のジョイント11と発進クラッチ10との間に、捩じり振動を低減させるダンパ21を具える点で上記第2実施例と異なり、他の部分は第2実施例と同一の構成とされている。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the rotating electrical machine and transfer of the third embodiment of the power train for front and rear wheel drive vehicle of the present invention, and the same parts as those of the second embodiment are the same as those in the figure. It shows with the code | symbol. That is, the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the third embodiment is provided with a
この第3実施例の前後輪駆動車両用パワートレーンによれば、先の第1および第2実施例と同様の種々の作用効果をもたらし得るのに加えて、ダンパ21により、発進クラッチ10の締結時のリヤプロペラシャフト9の捩じり振動を低減させて、車両1の乗り心地をさらに向上させることができる。
According to the power train for the front and rear wheel drive vehicle of the third embodiment, various actions and effects similar to those of the first and second embodiments can be brought about, and in addition, the start clutch 10 can be engaged by the
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものではない。例えば、上記各実施例では原動機としてのエンジン4と回転電機12とを車両前部に配置するとともにトランスミッション8を車両後部に配置したが、これと逆に、エンジン4と回転電機12とを車両後部に配置するとともにトランスミッション8を車両前部に配置しても良い。また、上記各実施例では前後輪2,3が二つずつの四輪車としたが、前輪2と後輪3との少なくとも一方の数がさらに多くても良い。
As mentioned above, although demonstrated based on the example of illustration, this invention is not limited to the above-mentioned example. For example, in each of the above embodiments, the engine 4 and the rotating
かくして本発明の前後輪駆動車両用パワートレーンによれば、複雑な二重のプロペラシャフトが不要になるとともにトルクチューブも不要となる。このため、それらの部品についての高精度の加工および組立が不要になるので、パワートレーンの生産コストを引き下げることができ、また車室トンネル部のふくらみを小さくしてもプロペラシャフトの外径を大きくしてその剛性を高め得るので、プロペラシャフトの捩じり共振周波数を高めてトランスミッション内部の歯打ち騒音を低減させることができ、そしてトランスミッションとトランスファとからの振動および騒音がトルクチューブを介して車室内に伝達されることがないので、車両の乗り心地や静粛性を向上させることができる。 Thus, according to the power train for a front and rear wheel drive vehicle of the present invention, a complicated double propeller shaft is unnecessary and a torque tube is also unnecessary. This eliminates the need for high-precision processing and assembly of these parts, so that the production cost of the power train can be reduced, and the outer diameter of the propeller shaft can be increased even if the bulge of the passenger compartment tunnel is reduced. Therefore, the torsional resonance frequency of the propeller shaft can be increased to reduce rattling noise inside the transmission, and vibration and noise from the transmission and transfer can be transmitted to the vehicle via the torque tube. Since it is not transmitted indoors, the ride quality and quietness of a vehicle can be improved.
また、本発明の前後輪駆動車両用パワートレーンによれば、前後輪のうち一方を原動機で駆動するとともに他方を回転電機のアウターロータで駆動するようにして前後輪の機械的結合をなくしたので、車両が停止状態から発進するような場合に最初から前輪に駆動力を伝えることができるとともに、例えばハンドルの切れ角が大きいとき等に前後輪の回転数差が大きくなってもタイトコーナーブレーキ現象が発生することがなく、さらに例えば操縦性の向上のために前後輪のタイヤ径を変えて前後輪の回転数差が大きくなっても部品の摩耗や劣化等の耐久性の問題を生ずることがなく、そしてトランスミッション入力側に回転イナーシャを増大させるプロペラシャフトを設けてもそのプロペラシャフトを駆動し得る回転電機のインナーロータの回転数を電気的に制御することでトランスミッションの変速時の変速性能の低下を防止することができ、さらには従来の後輪駆動車用トランスミッションでは実現し得なかった高い変速性能をもたらすことができる。 Further, according to the power train for a front and rear wheel drive vehicle of the present invention, since one of the front and rear wheels is driven by a prime mover and the other is driven by an outer rotor of a rotating electric machine, mechanical coupling of the front and rear wheels is eliminated. When the vehicle starts from a stopped state, the driving force can be transmitted to the front wheels from the beginning, and the tight corner braking phenomenon occurs even when the difference in the number of revolutions of the front and rear wheels becomes large, for example, when the turning angle of the steering wheel is large. In addition, for example, even if the tire diameter of the front and rear wheels is changed to improve the maneuverability and the difference in rotational speed between the front and rear wheels increases, durability problems such as wear and deterioration of parts may occur. And an inner rotor of a rotating electrical machine that can drive the propeller shaft even if a propeller shaft that increases rotational inertia is provided on the transmission input side By controlling the rotational speed electrically, it is possible to prevent the transmission performance from being deteriorated at the time of transmission transmission, and furthermore, it is possible to bring about a high transmission performance that could not be realized with a conventional transmission for a rear wheel drive vehicle. .
1 車両
2 前輪
3 後輪
4 エンジン
4a 出力軸
5 リヤデファレンシャルギヤ
6 ジョイント
7 リヤドライブシャフト
8 トランスミッション
8a 出力軸
8b 入力軸
9 リヤプロペラシャフト
10 発進クラッチ
11 ジョイント
12 回転電機
12a インナーロータ
12b ステータ
12c アウターロータ
13 トランスファ
14 ジョイント
15 フロントプロペラシャフト
16 フロントデファレンシャルギヤ
17 ジョイント
18 フロントドライブシャフト
19 チェーン式伝動機構
19a スプロケット
19b スプロケット
19c チェーン
20 歯車式伝動機構
20a 歯車
20b 歯車
21 ダンパ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記車両の前部と後部とのうち他方の部分に位置するとともに出力軸を前輪と後輪とのうち前記車両の前記他方の部分に位置する車輪に連結されたトランスミッションと、
前記原動機の出力軸と前記トランスミッションの入力軸との間に介挿されたプロペラシャフトおよびクラッチと、
前記車両の前記一方の部分に位置するとともにインナーロータとステータとアウターロータとを前記原動機の出力軸と同一軸線上にて層状に有し、前記インナーロータを前記原動機の出力軸に連結されるとともに前記アウターロータを前輪と後輪とのうち前記車両の前記一方の部分に位置する車輪に連結された回転電機と、
を具えてなる、前後輪駆動車両用パワートレーン。 A prime mover located in one of the front part and the rear part of the vehicle;
A transmission that is located in the other part of the front and rear parts of the vehicle and whose output shaft is connected to wheels located in the other part of the vehicle among front wheels and rear wheels;
A propeller shaft and a clutch interposed between the output shaft of the prime mover and the input shaft of the transmission;
The inner rotor, the stator, and the outer rotor are positioned on the same axis as the output shaft of the prime mover, and the inner rotor is coupled to the output shaft of the prime mover. A rotating electrical machine connected to a wheel located in the one part of the vehicle among the front wheel and the rear wheel of the outer rotor;
Power train for front and rear wheel drive vehicles.
前記トランスミッションは前記車両の後部に位置していることを特徴とする、請求項1から4までの何れか一項記載の前後輪駆動車両用パワートレーン。 The prime mover and the rotating electrical machine are located at the front of the vehicle,
The power train for a front and rear wheel drive vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the transmission is located at a rear portion of the vehicle.
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