JP4144172B2

JP4144172B2 - Hybrid drive device

Info

Publication number: JP4144172B2
Application number: JP2000299412A
Authority: JP
Inventors: 誠司江崎
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2002104000A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン及びモータを動力源とする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】
近年、省資源等の観点から自動車の燃費性能の向上が求められている。また、地球の温暖化防止等の観点から自動車のＣＯ₂排出量の削減が求められている。そこで、動力源としてエンジンとモータ（電気モータ）とを併用して燃費性能を高め、ひいてはＣＯ₂排出量を削減するようにしたハイブリッド駆動装置、ないしはこれを搭載した自動車が注目を集めている（例えば、特開平９−１７０５３３号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば特開平９−１７０５３３号公報に開示されている従来のハイブリッド駆動装置は、エンジンに加えてモータも設けている関係上、その形状が大型化し、とくにその全長が長くなる。このため、かかるハイブリッド駆動装置を小型の自動車に搭載する場合は、そのレイアウトないしはパッケージに苦労するといった問題がある。また、製作コストが高くつくといった問題もある。さらには、燃費性能のさらなる向上が求められているといった社会状況もある。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、さらなる燃費性能の向上を図ることができるコンパクトで低コストのハイブリッド駆動装置を提供することを解決すべき課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明にかかるハイブリッド駆動装置は、それぞれ動力を生成するエンジン及びモータと、エンジン及び／又はモータから出力された動力を変速する変速機と、変速機から出力された動力によって駆動される駆動車軸と、エンジン出力軸と変速機入力軸との間での動力伝達を媒介する第１動力伝達機構と、モータ出力軸とエンジン出力軸との間での動力伝達を媒介する第２動力伝達機構と、変速機出力軸と駆動車軸との間での動力伝達を媒介する第３動力伝達機構とが設けられているハイブリッド駆動装置において、エンジン出力軸の軸線と直交する方向（以下、この方向を、多くは自動車の前後方向と一致する関係上「前後方向」という。）にみて、変速機入力軸がエンジン出力軸に対して駆動車軸側にオフセットして配置される一方、モータ出力軸がエンジン出力軸に対して駆動車軸側とは反対側にオフセットして配置されていることを特徴とするものである。
【０００６】
このハイブリッド駆動装置においては、変速機とモータとが、それぞれ、前後方向にみてエンジン出力軸に対して互いに反対側にオフセットして配置される。したがって、変速機とモータとを前後方向に並べて配置するなどして、ハイブリッド駆動装置の車幅方向の全長を低減することができる。このため、該ハイブリッド駆動装置がコンパクトなものとなり、小型の自動車に搭載する場合でもそのレイアウトないしはパッケージが容易となる。
【０００７】
上記ハイブリッド駆動装置においては、変速機がシングルキャビティハーフトロイダル式の無段変速機（以下、「ハーフトロイダルＣＶＴ」という。）であるのが好ましい。この場合、ハーフトロイダルＣＶＴは、例えば普通の多段式変速機あるいはベルト式ＣＶＴに比べてコンパクトであり、とくにその入力軸軸線方向の寸法（すなわち、その全長）が小さくので、ハイブリッド駆動装置がよりコンパクトなものとなる。また、ハーフトロイダルＣＶＴは比較的安価であるので、ハイブリッド駆動装置の製作コストが低減される。
【０００８】
ハーフトロイダルＣＶＴを備えた上記ハイブリッド駆動装置において、無段変速機のディスクを回転自在に保持するスラストベアリングと、第１動力伝達機構と第２動力伝達機構との間での動力伝達を継断するエンジン締結クラッチとが設けられている場合は、駆動車軸の軸線方向（以下、この方向を、通常は自動車の左右方向（幅方向）と一致する関係上「左右方向」という。）にみて、スラストベアリングとエンジン締結クラッチとが略同一位置に配置されているのが好ましい。この場合、それぞれ前後方向（自動車の前後方向）つまり半径方向の寸法が比較的大きいエンジン締結クラッチとハーフトロイダルＣＶＴ本体部とが前後方向に並ばないので、該ハーフトロイダル駆動装置は、前後方向の寸法が低減され、よりコンパクトなものとなる。
【０００９】
ハーフトロイダルＣＶＴを備えた上記ハイブリッド駆動装置において、第３動力伝達機構に、無段変速機と駆動車軸との間での動力伝達を継断する発進クラッチが設けられている場合は、左右方向（駆動車軸の軸線方向）にみて、発進クラッチとスラストベアリングとが略同一位置に配置されているのが好ましい。この場合、それぞれ前後方向の寸法が比較的大きい発進クラッチとハーフトロイダルＣＶＴ本体部とが前後方向に並ばないので、該ハイブリッド駆動装置は、前後方向の寸法が低減され、一層コンパクトなものとなる。
【００１０】
ハーフトロイダルＣＶＴを備えた上記ハイブリッド駆動装置においては、第１動力伝達機構を構成するギヤ（以下、「エンジン側ギヤ」という。）と、発進クラッチと駆動車軸との間での動力伝達を媒介するギヤ（以下、「駆動車軸側ギヤ」という。）とが、駆動車軸の軸線方向と直交する方向に一列に並んで配置されているのが好ましい。この場合、エンジン側ギヤと駆動車軸ギヤとには、それぞれ、前後方向にみて互いに反対向きの反力が生じるが、両ギヤが前後方向に一列に並んで配置されているので、該ハイブリッド駆動装置には該反力に起因するモーメントが生じない。このため、該ハイブリッド駆動装置のケースにかかる荷重が軽減され、該ケースにひずみが生じない。このため、ケースが簡素なものですみ、該ハイブリッド駆動装置がよりコンパクトなものとなる。
【００１１】
上記のいずれのハイブリッド駆動装置においても、モータがエアコンを直接駆動することができるようになっているのが好ましい。一般に、エアコンがエンジンによって駆動される場合は、自動車を走行させる上ではエンジンを停止させることが可能なとき、例えば停車時でもエアコンを駆動するためにエンジンを運転しなければならない。しかしながら、エアコンがモータによって駆動される場合は、このようなときでもエンジンを停止させることができるので、燃費性能を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
図１に示すように、本発明にかかるハイブリッド駆動装置には、その動力源として、エンジン１とモータ２とが設けられている。さらに、エンジン１及び／又はモータ２から出力されたトルク（動力）を変速するハーフトロイダルＣＶＴ３と、該ハーフトロイダルＣＶＴ３から出力されたトルクによって差動装置４を介して駆動される駆動車軸５とが設けられている。また、このハイブリッド駆動装置には、エンジン１を始動させる（クランキングする）ためのスタータ６と、エアコン７とが設けられている。
【００１３】
なお、詳しくは図示していないが、このハイブリッド駆動装置は、前輪駆動車の前部に配置されたエンジンルーム内に横置き搭載されている。図１において、Ｘ₁方向及びＸ₂方向は、それぞれ該自動車の前側及び後側を示し、Ｙ₁方向及びＹ₂方向は、それぞれ該自動車の左側及び右側を示している。
【００１４】
ここで、エンジン１は、ガソリン等を燃料として用いてトルク（動力）を生成するようになっている。また、モータ２は、バッテリ３３（図２参照）から供給される電力をエネルギ源としてトルク（動力）を生成するようになっている。なお、モータ２は、通電されたときには回転してトルクを出力する一方、力学的に回転駆動されたときには発電する交流モータであるので、ジェネレータを兼ねている。このため、バッテリ３３はモータ２によって、適宜充電される（例えば、停止充電時、エネルギ回生時等）。
【００１５】
そして、エンジン１で生成された動力を出力するエンジン出力軸８は、エンジン１の回転数変動を吸収するためのダンパ９を介して、中間軸１０に連結されている。さらに、中間軸１０はエンジン締結クラッチ１１のインナディスクに連結されている。なお、スタータ６の駆動軸に同軸に取り付けられたスタータギヤ１２と、ダンパ９の周縁部に取り付けられたダンパギヤ１３とが噛み合い、これによりエンジン１がスタータ６によってクランキングされるようになっている。
【００１６】
また、モータ２の出力軸に同軸に取り付けられたモータギヤ１４と、エンジン締結クラッチ１１のアウタディスク（ケーシング）に取り付けられた第１エンジン締結クラッチギヤ１５とが噛み合っている。さらに、エアコン７の駆動軸には、エアコンクラッチ１６を介してエアコンギヤ１７が取り付けられ、このエアコンギヤ１７は中間ギヤ１８と噛み合っている。さらに中間ギヤ１８は、前記のモータギヤ１４と噛み合っている。
【００１７】
また、締結クラッチ１１のアウタディスク（ケーシング）には第２エンジン締結クラッチギヤ１９が取り付けられ、この第２エンジン締結クラッチギヤ１９は、ハーフトロイダルＣＶＴの入力軸２１（以下、「ＣＶＴ入力軸２１」という。）に同軸に取り付けられたＣＶＴ入力ギヤ２０と噛み合っている。なお、以下では、第２エンジン締結クラッチギヤ１９とＣＶＴ入力ギヤ２０とで構成されるギヤ対を、適宜「エンジン側ギヤ対」という。
【００１８】
かくして、エンジン締結クラッチ１１がオン（締結）されたときには、エンジン１は、モータ２及びＣＶＴ入力軸２１と力学的に係合する。他方、エンジン締結クラッチ１１がオフ（解放）されたときには、エンジン１は、モータ２及びＣＶＴ入力軸２１のいずれとも力学的に係合しない。なお、モータ２とＣＶＴ入力軸２１とは、エンジン締結クラッチ１１のオン・オフにかかわりなく、常時力学的に係合している。
【００１９】
ハーフトロイダルＣＶＴ３には、ＣＶＴ入力軸２１に同軸に取り付けられた入力ディスク２２と、ＣＶＴ入力軸２１まわりに遊嵌された出力ディスク２３と、入力ディスク２２のトルクを出力ディスク２３に伝達するパワーローラ２３とが設けられている。なお、出力ディスク２３は、スラストベアリング２５によって回転自在に保持されている（固定部によって支持されている）。パワーローラ２４は、詳しくは図示していないが、その軸線Ｒまわりに回転できるようになっている。そして、パワーローラ２４は、その周面を入力ディスク２２の凹状周面と出力ディスク２３の凹状周面とに当接させている。
【００２０】
ここで、入力ディスク２２が回転すると、これに伴ってパワーローラ２４が軸線Ｒまわりに回転させられ、さらにパワーローラ２４によって出力ディスク２３が回転させられ、入力ディスク２２のトルクが出力ディスク２３に伝達される。このとき、入力ディスク２２から出力ディスク２３へのトルク伝達における変速比(トルク比)は、パワーローラ２４と当接している位置における出力ディスク２３の半径ｒ₂と、パワーローラ２４と当接している位置における入力ディスク２２の半径ｒ₁の比ｒ₂／ｒ₁によって決定される。そして、詳しくは図示していないが、パワーローラ２４と両ディスク２２、２３との当接位置は、パワーローラ２４の傾転角によって決まり、この傾転角を調節することによって、ハーフトロイダルＣＶＴ３の変速比を所定の範囲内で任意に設定できるようになっている。
【００２１】
そして、出力ディスク２３のトルクすなわちハーフトロイダルＣＶＴ３の出力トルクは、出力ディスク２３に同軸に取り付けられたＣＶＴ出力ギヤ２７と、該ＣＶＴ出力ギヤ２７と噛み合っている第１発進クラッチギヤ２８とを介して発進クラッチ２９のインナディスクに伝達される。また発進クラッチ２９のアウタディスク（ケーシング）には第２発進クラッチギヤ３０が取り付けられ、この第２発進クラッチギヤ３０は、差動装置４に取り付けられた差動装置入力ギヤ３１と噛み合っている。なお、以下では、第２発進クラッチギヤ３０と差動装置入力ギヤ３１とで構成されるギヤ対を、適宜「駆動車軸側ギヤ対」という。
【００２２】
かくして、出力ディスク２３のトルクすなわちハーフトロイダルＣＶＴ３の出力トルクは、発進クラッチ２９がオンされたときには駆動車軸５に伝達され、他方オフされたときには伝達されない。
【００２３】
以下、図２（ａ）〜（ｅ）を参照しつつ、ハイブリッド駆動装置の具体的な駆動形態の一例を説明する。なお、以下に説明する駆動形態は単なる例示であって、本発明はかかる駆動形態に限定されるものでないのはもちろんである。
（１）停車時（エアコン駆動）
図２（ａ）に示すように、このハイブリッド駆動装置を搭載した自動車が、エアコン７を駆動した状態で停車している場合は、無用な燃料の消費を避けるためにエンジン１は停止され、エンジン締結クラッチ１１がオフされる。そして、エアコン７は、バッテリ３３から電力が供給されるモータ２によって駆動される。なお、発進クラッチ２９はオフされ、モータ２の出力トルクは、駆動車軸５には伝達されない。このように、エアコン７を駆動するだけのためにエンジン１を運転する必要はないので、燃費性能が高められる。
【００２４】
（停車充電時）
図２（ｂ）に示すように、エンジン１が運転され、エンジン締結クラッチ１１はオンされる。このとき、モータ２はエンジン１によって駆動され、発電機（ジェネレータ）として機能する。そして、モータ２によって生成された電力でもってバッテリ３３が充電される。この場合、エアコン７はエンジン１によって駆動される。なお、発進クラッチ２９はオフされ、エンジン１の出力トルクは、駆動車軸５には伝達されない。
【００２５】
（モータ走行時）
図２（ｃ）に示すように、エンジン１が停止され、エンジン締結クラッチ１１はオフされる。他方、発進クラッチ２９はオンされ、駆動車軸５は、バッテリ３３から電力が供給されるモータ２により、ハーフトロイダルＣＶＴ３を介して駆動される。なお、この場合、エアコン７もモータ２によって駆動される。
【００２６】
（エンジン走行時）
図２（ｄ）に示すように、エンジン１が運転され、エンジン締結クラッチ１１はオンされる。また、発進クラッチ２９もオンされる。かくして、駆動車軸５は、エンジン１により、ハーフトロイダルＣＶＴ３を介して駆動される。なお、この場合、エアコン７もエンジン１によって駆動される。
【００２７】
（エネルギ回生時）
図２（ｅ）に示すように、エネルギ回生時、例えば急減速時等においては、燃料の無用な消費を避けるためにエンジン１が停止され、エンジン締結クラッチ１１はオフされる。他方、発進クラッチ２９はオンされる。このため、モータ２が、駆動車軸５によりハーフトロイダルＣＶＴ３を介して逆駆動される。つまり、駆動車軸５の動力（エネルギ）がモータ２に回生される。かくして、モータ２は発電機として機能し、モータ２によって生成された電力でもってバッテリ３３が充電される。なお、エアコン７は、駆動車輪５によって駆動される。
【００２８】
以下、ハイブリッド駆動装置を構成する各機器ないしは部材の配置形態を説明する。
このハイブリッド駆動装置においては、エンジン１とスタータ６とは左側に配置され、モータ２とハーフトロイダルＣＶＴ３とエアコン７とは、各動力伝達機構をはさんで、エンジン１及びスタータ６の右側に配置されている。ここで、前後方向（Ｘ₁−Ｘ₂方向）、すなわちエンジン出力軸８の軸線と直交する方向にみて、変速機入力軸２１は、エンジン出力軸８に対して後側（Ｘ₂側）にオフセットして配置されている。他方、モータ２の出力軸は、エンジン出力軸８に対して前側（Ｘ₁側）にオフセットして配置されている。かくして、モータ２とハーフトロイダル３とは、前後方向に並んで配置されている。
【００２９】
このハイブリッド駆動装置においては、上記構成ないしは配置により、その全長（Ｙ₁−Ｙ₂方向の寸法）が非常に短くなっている。なお、ハーフトロイダルＣＶＴ３は、普通の変速機あるいはベルト式ＣＶＴ等に比べて、その入力軸軸線方向（Ｙ₁−Ｙ₂方向）の寸法（すなわち、その全長）が小さくので、ハイブリッド駆動装置の全長がより有効に低減されている。また、ハイブリッド駆動装置の幅（Ｘ₁−Ｘ₂方向の寸法）も比較的短くなっている。このため、該ハイブリッド駆動装置は非常にコンパクトな構成となっている。したがって、小型の自動車に搭載する場合でもそのレイアウトないしはパッケージが極めて容易である。
【００３０】
図３に、このハイブリッド駆動装置を小型の自動車に搭載した場合のレイアウトないしはパッケージの一例を示す。図３に示すように、ハイブリッド駆動装置は、ボンネット３４の下方に形成されたエンジンルーム３５内において、ラジエータ３６の後方に配置されている。なお、エンジンルーム３５内には、これらの機器ないしは部品のほか、エアクリーナ３７、インバータ３８等の種々の機器ないしは部品が配置されている。なお、駆動車軸５は駆動輪４０（前輪）に連結されている。
【００３１】
図３から明らかなとおり、ハイブリッド駆動装置がコンパクトな構成となっているので、該ハイブリッド駆動装置とエンジンルーム３５内の各機器ないしは部品との干渉が起こりにくく、ハイブリッド駆動装置のレイアウトないしはパッケージの自由度が大幅に高められる。例えば、ハーフトロイダルＣＶＴ３をエンジン１に対して後方にオフセットさせない場合は、モータは２’で示す位置に配置せざるをえないので、モータ２’とラジエータ３６とが互いに干渉しあうおそれがある。また、ラジエータ３６とハイブリッド駆動装置との間にはクラッシュゾーンとして空間部を確保する必要があるので、モータ２’がこのように前側に配置されることは、この観点からも好ましくない。これに対して、本発明にかかるハイブリッド駆動装置では、ハーフトロイダルＣＶＴ３が前記のようにオフセットして配置されているので、ラジエータ３６とモータ２との間に十分な空間部（クラッシュゾーン）を確保することができる。
【００３２】
また、例えば変速機としてベルト式ＣＶＴを用いる場合は、大径のプーリが２つ存在するので、該ベルト式ＣＶＴは３’で示す位置まで張り出すことになり、エンジンルーム３５内の他の機器ないしは部品との干渉が生じやすくなる。したがって、ベルト式ＣＶＴのレイアウトないしはパッケージにかなり苦労することになる。
【００３３】
さらに、このハイブリッド駆動装置においては、左右方向（Ｙ₁−Ｙ₂方向）にみて、スラストベアリング２５と、エンジン締結クラッチ１１と、発進クラッチ２９とが、ほぼ略同一位置に配置されている。すなわち、これらは前後方向（Ｘ₁−Ｘ₂方向）にほぼ一列に並んで配置されている。このため、それぞれ前後方向の寸法が比較的大きいエンジン締結クラッチ１１と、発進クラッチ２９と、ハーフトロイダルＣＶＴ３の本体部（両ディスク２２、２３）とが前後方向に並ばない。したがって、該ハーフトロイダル駆動装置は、その前後方向の寸法がより有効に低減され、よりコンパクトなものとなる。
【００３４】
また、このハイブリッド駆動装置においては、エンジン側ギヤ対（第２エンジン締結クラッチギヤ１９及びＣＶＴ入力ギヤ２０）と駆動車軸側ギヤ対（第２発進クラッチギヤ３０及び差動装置入力ギヤ３１）とが前後方向（Ｘ₁−Ｘ₂方向）に一列に並んで配置されている。エンジン側ギヤ対と駆動車軸ギヤ対とには、それぞれ、前後方向にみて互いに反対向きの反力が生じるが、両ギヤ対が前後方向に一列に並んで配置されているので、該ハイブリッド駆動装置には該反力に起因するモーメントが生じない。このため、該ハイブリッド駆動装置のケース（図示せず）にかかる荷重が軽減され、該ケースにひずみが生じない。このため、ケースが簡素なものですみ、該ハイブリッド駆動装置がよりコンパクトなものとなる。
【００３５】
なお、このハイブリッド駆動装置で用いられているハーフトロイダルＣＶＴ３は、コンパクトであるほか、比較的安価であるので、該ハイブリッド駆動装置の製作コストが低減される。
【００３６】
以下、図４〜図７を参照しつつ、本発明にかかるハイブリッド駆動装置のいくつかの変形例を説明する。なお、図４〜図７において、図１〜図３に示すハイブリッド駆動装置の場合と共通の各構成要素には、図１〜図３の場合と同一の参照番号が付されている。
例えば、図４に示すように、エンジン１とダンパ９との間において、エンジン出力軸８に、バッテリを充電するためのジェネレータ４１を連結してもよい。この場合、バッテリをジェネレータ４１のみで充電するようにしてもよいが、ジェネレータ４１及びモータ２の両方を用いて充電するようにしてもよい。
【００３７】
また、図５に示すように、後輪に対してもモータ４２を設け、このモータ４２で差動装置４３を介して後輪車軸４４を駆動するようにしてもよい。なお、モータ４２から差動装置４３へは、第１ギヤ４５と第２ギヤ４６とを介してトルクが伝達される。かくして、該ハイブリッド駆動装置を搭載している自動車は４輪駆動車となる。この場合、エンジン１と後輪車軸４４とを連結する機械的な動力伝達機構を設ける必要がないので、極めて簡素な構造で４輪駆動車を構築することができる。
【００３８】
さらに、図６に示すように、ジェネレータ４１を、該ジェネレータ４１の駆動軸に同軸に取り付けられた第１プーリ４８と、ベルト４９と、エンジン出力軸８に同軸に取り付けられた第２プーリ５０とを介して、エンジン出力軸８で駆動するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるハイブリッド駆動装置の構造を示すスケルトン図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、図１に示すハイブリッド駆動装置の、停車時、停車充電時、モータ走行時、エンジン走行時及びエネルギ回生時における作動形態を示す図である。
【図３】図１に示すハイブリッド駆動装置を搭載した自動車の前部の側面断面説明図である。
【図４】本発明にかかるハイブリッド駆動装置の第１変形例の構造を示すスケルトン図である。
【図５】本発明にかかるハイブリッド駆動装置の第２変形例の構造を示すスケルトン図である。
【図６】本発明にかかるハイブリッド駆動装置の第３変形例の構造を示すスケルトン図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…モータ、３…ハーフトロイダルＣＶＴ、４…差動装置、５駆動車軸、６…スタータ、７…エアコン、８…エンジン出力軸、９…ダンパ、１０…中間軸、１１…エンジン締結クラッチ、１２…スタータギヤ、１３…ダンパギヤ、１４…モータギヤ、１５…第１エンジン締結クラッチギヤ、１６…エアコンクラッチ、１７…エアコンギヤ、１８…中間ギヤ、１９…第２エンジン締結クラッチギヤ、２０…ＣＶＴ入力ギヤ、２１…ＣＶＴ入力軸、２２…入力ディスク、２３…出力ディスク、２４…パワーローラ、２５…スラストベアリング、２７…ＣＶＴ出力ギヤ、２８…第１発進クラッチギヤ、２９…発進クラッチ、３０…第２発進クラッチギヤ、３１…差動装置入力ギヤ、３３…バッテリ、３４…ボンネット、３５…エンジンルーム、３６ラジエータ、３７…エアクリーナ、３８…インバータ、４０…駆動輪、４１…ジェネレータ、４２…モータ、４３…差動装置、４４…後輪車軸、４５…第１ギヤ、４６…第２ギヤ、４８…第１プーリ、４９…ベルト、５０…第２プーリ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid drive device using an engine and a motor as power sources.
[0002]
[Prior art]
In recent years, improvement in fuel efficiency of automobiles has been demanded from the viewpoint of resource saving and the like. In addition, from the viewpoint of global warming prevention and the like, reduction of automobile CO ₂ emissions is required. Therefore, a hybrid drive device that uses both an engine and a motor (electric motor) as a power source to improve fuel efficiency and thus reduce CO ₂ emissions, or a vehicle equipped with this, has attracted attention ( For example, see JP-A-9-170533).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional hybrid drive device disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-170533 has a larger size and a particularly longer overall length due to the provision of a motor in addition to the engine. For this reason, when such a hybrid drive device is mounted on a small automobile, there is a problem that the layout or package is difficult. There is also a problem that the production cost is high. There is also a social situation where further improvement in fuel efficiency is required.
[0004]
The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and an object to be solved is to provide a compact and low-cost hybrid drive device capable of further improving fuel efficiency.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The hybrid drive device according to the present invention, which has been made to solve the above problems, includes an engine and a motor that generate power, a transmission that shifts the power output from the engine and / or the motor, and an output that is output from the transmission. A drive axle driven by the driven power, a first power transmission mechanism that mediates power transmission between the engine output shaft and the transmission input shaft, and power transmission between the motor output shaft and the engine output shaft. In a hybrid drive device provided with a second power transmission mechanism that mediates and a third power transmission mechanism that mediates power transmission between a transmission output shaft and a drive axle, the hybrid drive device is orthogonal to the axis of the engine output shaft The transmission input shaft is closer to the drive axle than the engine output shaft in the direction (hereinafter, this direction is often referred to as the “front / rear direction” because it coincides with the longitudinal direction of the automobile). While it is arranged offset, in which the motor output shaft is characterized in that it is arranged offset to the side opposite to the drive axle side with respect to the engine output shaft.
[0006]
In this hybrid drive device, the transmission and the motor are arranged offset to the opposite sides with respect to the engine output shaft as viewed in the front-rear direction. Therefore, the overall length of the hybrid drive device in the vehicle width direction can be reduced by arranging the transmission and the motor side by side in the front-rear direction. For this reason, the hybrid drive device becomes compact, and the layout or package is easy even when the hybrid drive device is mounted on a small automobile.
[0007]
In the hybrid drive device, the transmission is preferably a single cavity half toroidal continuously variable transmission (hereinafter referred to as “half toroidal CVT”). In this case, the half toroidal CVT is more compact than, for example, an ordinary multi-stage transmission or a belt-type CVT, and in particular, its dimension in the input shaft axis direction (that is, its overall length) is small, so that the hybrid drive device is more compact. It will be something. Moreover, since the half toroidal CVT is relatively inexpensive, the manufacturing cost of the hybrid drive device is reduced.
[0008]
In the above hybrid drive device having a half-toroidal CVT, power transmission between the thrust bearing that rotatably holds the disk of the continuously variable transmission and the first power transmission mechanism and the second power transmission mechanism is interrupted. In the case where an engine fastening clutch is provided, the axial direction of the drive axle (hereinafter, this direction is usually referred to as the “left-right direction” because it coincides with the left-right direction (width direction) of the automobile) and is thrust. It is preferable that the bearing and the engine engagement clutch are disposed at substantially the same position. In this case, since the engine fastening clutch and the half toroidal CVT main body, which are relatively large in the front-rear direction (the front-rear direction of the automobile), that is, in the radial direction, are not aligned in the front-rear direction. Is reduced, and it becomes more compact.
[0009]
In the above hybrid drive device having a half toroidal CVT, when the third power transmission mechanism is provided with a starting clutch that interrupts power transmission between the continuously variable transmission and the drive axle, It is preferable that the starting clutch and the thrust bearing are arranged at substantially the same position as viewed in the axial direction of the drive axle. In this case, since the start clutch and the half toroidal CVT main body, each of which has a relatively large size in the front-rear direction, are not arranged in the front-rear direction, the hybrid drive device is further reduced in size in the front-rear direction.
[0010]
In the hybrid drive device having the half toroidal CVT, the power transmission between the gear constituting the first power transmission mechanism (hereinafter referred to as “engine side gear”) and the starting clutch and the drive axle is mediated. It is preferable that gears (hereinafter referred to as “drive axle side gear”) are arranged in a line in a direction orthogonal to the axial direction of the drive axle. In this case, the engine side gear and the drive axle gear each have reaction forces in opposite directions when viewed in the front-rear direction. However, since both gears are arranged in a line in the front-rear direction, the hybrid drive device Does not generate a moment due to the reaction force. For this reason, the load concerning the case of this hybrid drive device is reduced, and distortion does not arise in this case. For this reason, the case is simple and the hybrid drive device is more compact.
[0011]
In any of the above hybrid drive apparatuses, it is preferable that the motor can directly drive the air conditioner. In general, when an air conditioner is driven by an engine, the engine must be operated to drive the air conditioner when the engine can be stopped, for example, even when the vehicle is stopped, in order to run the automobile. However, when the air conditioner is driven by a motor, the engine can be stopped even in such a case, so that fuel efficiency can be improved.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described.
As shown in FIG. 1, the hybrid drive apparatus according to the present invention is provided with an engine 1 and a motor 2 as power sources. Furthermore, a half toroidal CVT 3 that shifts torque (power) output from the engine 1 and / or the motor 2 and a drive axle 5 that is driven by the torque output from the half toroidal CVT 3 via the differential device 4. Is provided. Further, the hybrid drive device is provided with a starter 6 for starting (cranking) the engine 1 and an air conditioner 7.
[0013]
Although not shown in detail, this hybrid drive device is mounted horizontally in an engine room disposed in the front portion of the front wheel drive vehicle. In Figure 1, X ₁ direction and the X ₂ direction, respectively show front and rear of the automobile, Y ₁ direction and the Y ₂ direction, respectively show the left and right of the vehicle.
[0014]
Here, the engine 1 generates torque (power) using gasoline or the like as fuel. The motor 2 generates torque (power) using electric power supplied from the battery 33 (see FIG. 2) as an energy source. The motor 2 is an AC motor that rotates when it is energized and outputs torque, while it is mechanically driven to rotate, and also serves as a generator. For this reason, the battery 33 is appropriately charged by the motor 2 (for example, at the time of stop charging, at the time of energy regeneration).
[0015]
The engine output shaft 8 that outputs power generated by the engine 1 is connected to the intermediate shaft 10 via a damper 9 for absorbing fluctuations in the rotational speed of the engine 1. Further, the intermediate shaft 10 is connected to the inner disk of the engine fastening clutch 11. The starter gear 12 attached coaxially to the drive shaft of the starter 6 and the damper gear 13 attached to the periphery of the damper 9 are engaged with each other, whereby the engine 1 is cranked by the starter 6.
[0016]
Further, the motor gear 14 attached coaxially to the output shaft of the motor 2 and the first engine engagement clutch gear 15 attached to the outer disk (casing) of the engine engagement clutch 11 are engaged with each other. Further, an air conditioner gear 17 is attached to the drive shaft of the air conditioner 7 via an air conditioner clutch 16, and the air conditioner gear 17 is engaged with an intermediate gear 18. Further, the intermediate gear 18 meshes with the motor gear 14 described above.
[0017]
A second engine engagement clutch gear 19 is attached to the outer disk (casing) of the engagement clutch 11, and the second engine engagement clutch gear 19 is connected to the input shaft 21 of the half toroidal CVT (hereinafter referred to as “CVT input shaft 21”). And the CVT input gear 20 mounted coaxially. Hereinafter, the gear pair constituted by the second engine engagement clutch gear 19 and the CVT input gear 20 is appropriately referred to as an “engine side gear pair”.
[0018]
Thus, when the engine fastening clutch 11 is turned on (fastened), the engine 1 is mechanically engaged with the motor 2 and the CVT input shaft 21. On the other hand, when the engine fastening clutch 11 is turned off (released), the engine 1 does not dynamically engage with either the motor 2 or the CVT input shaft 21. The motor 2 and the CVT input shaft 21 are always in dynamic engagement regardless of whether the engine fastening clutch 11 is on or off.
[0019]
The half toroidal CVT 3 includes an input disk 22 that is coaxially attached to the CVT input shaft 21, an output disk 23 that is loosely fitted around the CVT input shaft 21, and a power roller that transmits the torque of the input disk 22 to the output disk 23. 23. Note that the output disk 23 is rotatably held by a thrust bearing 25 (supported by a fixed portion). Although not shown in detail, the power roller 24 can rotate about its axis R. The power roller 24 is brought into contact with the concave peripheral surface of the input disk 22 and the concave peripheral surface of the output disk 23.
[0020]
Here, when the input disk 22 rotates, the power roller 24 is rotated around the axis R along with this, and the output disk 23 is further rotated by the power roller 24, and the torque of the input disk 22 is transmitted to the output disk 23. Is done. At this time, the transmission gear ratio (torque ratio) in torque transmission from the input disk 22 to the output disk 23 is in contact with the radius r ₂ of the output disk 23 at the position in contact with the power roller 24 and the power roller 24. It is determined by the ratio r ₂ / r ₁ of the radius r ₁ of the input disk 22 at the position. Although not shown in detail, the contact position between the power roller 24 and the two disks 22 and 23 is determined by the tilt angle of the power roller 24. By adjusting this tilt angle, the half toroidal CVT 3 The gear ratio can be arbitrarily set within a predetermined range.
[0021]
The torque of the output disk 23, that is, the output torque of the half toroidal CVT 3 is transmitted via the CVT output gear 27 coaxially attached to the output disk 23 and the first start clutch gear 28 meshed with the CVT output gear 27. This is transmitted to the inner disk of the starting clutch 29. A second starting clutch gear 30 is attached to the outer disk (casing) of the starting clutch 29, and the second starting clutch gear 30 is in mesh with a differential input gear 31 attached to the differential 4. Hereinafter, the gear pair constituted by the second starting clutch gear 30 and the differential gear input gear 31 is appropriately referred to as a “drive axle side gear pair”.
[0022]
Thus, the torque of the output disk 23, that is, the output torque of the half toroidal CVT 3 is transmitted to the drive axle 5 when the start clutch 29 is turned on and is not transmitted when the start clutch 29 is turned off.
[0023]
Hereinafter, an example of a specific drive mode of the hybrid drive device will be described with reference to FIGS. Note that the drive modes described below are merely examples, and the present invention is of course not limited to such drive modes.
(1) When stopped (air conditioner drive)
As shown in FIG. 2A, when an automobile equipped with this hybrid drive device is stopped with the air conditioner 7 driven, the engine 1 is stopped to avoid unnecessary fuel consumption, and the engine 1 is stopped. The fastening clutch 11 is turned off. The air conditioner 7 is driven by the motor 2 to which power is supplied from the battery 33. The starting clutch 29 is turned off, and the output torque of the motor 2 is not transmitted to the drive axle 5. Thus, since it is not necessary to drive the engine 1 just to drive the air conditioner 7, the fuel efficiency is improved.
[0024]
(When charging at stop)
As shown in FIG. 2B, the engine 1 is operated and the engine fastening clutch 11 is turned on. At this time, the motor 2 is driven by the engine 1 and functions as a generator. Then, the battery 33 is charged with the electric power generated by the motor 2. In this case, the air conditioner 7 is driven by the engine 1. The starting clutch 29 is turned off, and the output torque of the engine 1 is not transmitted to the drive axle 5.
[0025]
(When the motor is running)
As shown in FIG. 2 (c), the engine 1 is stopped and the engine fastening clutch 11 is turned off. On the other hand, the starting clutch 29 is turned on, and the drive axle 5 is driven via the half toroidal CVT 3 by the motor 2 to which electric power is supplied from the battery 33. In this case, the air conditioner 7 is also driven by the motor 2.
[0026]
(When the engine is running)
As shown in FIG. 2D, the engine 1 is operated and the engine fastening clutch 11 is turned on. The starting clutch 29 is also turned on. Thus, the drive axle 5 is driven by the engine 1 via the half toroidal CVT 3. In this case, the air conditioner 7 is also driven by the engine 1.
[0027]
(Energy regeneration)
As shown in FIG. 2 (e), at the time of energy regeneration, for example, at the time of rapid deceleration, the engine 1 is stopped and the engine engagement clutch 11 is turned off to avoid unnecessary fuel consumption. On the other hand, the starting clutch 29 is turned on. For this reason, the motor 2 is reversely driven by the drive axle 5 via the half toroidal CVT 3. That is, the power (energy) of the drive axle 5 is regenerated to the motor 2. Thus, the motor 2 functions as a generator, and the battery 33 is charged with the electric power generated by the motor 2. The air conditioner 7 is driven by the drive wheels 5.
[0028]
Hereinafter, the arrangement form of each device or member constituting the hybrid drive device will be described.
In this hybrid drive device, the engine 1 and the starter 6 are arranged on the left side, and the motor 2, the half toroidal CVT 3 and the air conditioner 7 are arranged on the right side of the engine 1 and the starter 6 with each power transmission mechanism interposed therebetween. ing. Here, when viewed in the front-rear direction (X ₁ -X ₂ direction), that is, in the direction orthogonal to the axis of the engine output shaft 8, the transmission input shaft 21 is on the rear side (X ₂ side) with respect to the engine output shaft 8. It is arranged with an offset. On the other hand, the output shaft of the motor 2 is arranged offset to the front (X ₁ side) relative to the engine output shaft 8. Thus, the motor 2 and the half toroid 3 are arranged side by side in the front-rear direction.
[0029]
In this hybrid drive device, the overall length (dimension in the Y ₁ -Y ₂ direction) is very short due to the above-described configuration or arrangement. The half toroidal CVT 3 has a smaller dimension (that is, its overall length) in the input shaft axis direction (Y ₁ -Y ₂ direction) than an ordinary transmission or belt type CVT, etc. Has been reduced more effectively. Further, the width of the hybrid drive device (dimension in the X ₁ -X ₂ direction) is also relatively short. For this reason, the hybrid drive device has a very compact configuration. Therefore, even when it is mounted on a small automobile, its layout or package is very easy.
[0030]
FIG. 3 shows an example of a layout or a package when this hybrid drive device is mounted on a small automobile. As shown in FIG. 3, the hybrid drive device is disposed behind the radiator 36 in the engine room 35 formed below the hood 34. In addition to these devices or components, various devices or components such as an air cleaner 37 and an inverter 38 are arranged in the engine room 35. The drive axle 5 is connected to drive wheels 40 (front wheels).
[0031]
As is clear from FIG. 3, since the hybrid drive device has a compact configuration, interference between the hybrid drive device and each device or part in the engine room 35 hardly occurs, and the layout of the hybrid drive device or the freedom of the package is possible. The degree is greatly increased. For example, when the half toroidal CVT 3 is not offset backward with respect to the engine 1, the motor must be disposed at a position indicated by 2 ', and therefore the motor 2' and the radiator 36 may interfere with each other. In addition, since it is necessary to secure a space as a crash zone between the radiator 36 and the hybrid drive device, it is not preferable from this point of view to arrange the motor 2 ′ in this way. On the other hand, in the hybrid drive device according to the present invention, since the half-toroidal CVT 3 is offset and disposed as described above, a sufficient space (crash zone) is ensured between the radiator 36 and the motor 2. can do.
[0032]
For example, when a belt type CVT is used as a transmission, since there are two large-diameter pulleys, the belt type CVT protrudes to a position indicated by 3 ', and other devices in the engine room 35 are provided. Or interference with parts is likely to occur. Therefore, the layout or package of the belt type CVT has a considerable difficulty.
[0033]
Further, in the hybrid drive apparatus, as viewed in the lateral direction (Y ₁ -Y ₂ direction), the thrust bearing 25, an engine engagement clutch 11, and the starting clutch 29 is disposed substantially in substantially the same position. That is, they are arranged in a line in the front-rear direction (X ₁ -X ₂ direction). For this reason, the engine fastening clutch 11, the starting clutch 29, and the main body portions (both disks 22, 23) of the half toroidal CVT 3 are not aligned in the front-rear direction. Accordingly, the half toroidal drive device is more compact in size in the front-rear direction and more effectively reduced.
[0034]
In this hybrid drive device, an engine side gear pair (second engine engagement clutch gear 19 and CVT input gear 20) and a drive axle side gear pair (second start clutch gear 30 and differential device input gear 31) are provided. They are arranged in a row in the longitudinal direction (X ₁ -X ₂ direction). The engine-side gear pair and the drive axle gear pair have reaction forces in opposite directions as viewed in the front-rear direction. However, since both gear pairs are arranged in a line in the front-rear direction, the hybrid drive device Does not generate a moment due to the reaction force. For this reason, the load applied to the case (not shown) of the hybrid drive device is reduced, and the case is not distorted. For this reason, the case is simple and the hybrid drive device is more compact.
[0035]
Since the half toroidal CVT 3 used in this hybrid drive device is compact and relatively inexpensive, the manufacturing cost of the hybrid drive device is reduced.
[0036]
Hereinafter, some modified examples of the hybrid drive device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 7, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 are assigned to the same components as those in the hybrid drive apparatus shown in FIGS.
For example, as shown in FIG. 4, a generator 41 for charging a battery may be connected to the engine output shaft 8 between the engine 1 and the damper 9. In this case, the battery may be charged only by the generator 41, but may be charged by using both the generator 41 and the motor 2.
[0037]
Further, as shown in FIG. 5, a motor 42 may be provided for the rear wheel, and the rear wheel axle 44 may be driven by the motor 42 via the differential device 43. Torque is transmitted from the motor 42 to the differential device 43 via the first gear 45 and the second gear 46. Thus, a vehicle equipped with the hybrid drive device is a four-wheel drive vehicle. In this case, there is no need to provide a mechanical power transmission mechanism that connects the engine 1 and the rear wheel axle 44, so a four-wheel drive vehicle can be constructed with an extremely simple structure.
[0038]
Further, as shown in FIG. 6, the generator 41 includes a first pulley 48 that is coaxially attached to the drive shaft of the generator 41, a belt 49, and a second pulley 50 that is coaxially attached to the engine output shaft 8. The engine output shaft 8 may be used for driving.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a skeleton diagram showing the structure of a hybrid drive device according to the present invention.
FIGS. 2A to 2E are diagrams showing operation modes of the hybrid drive device shown in FIG. 1 when the vehicle is stopped, when the vehicle is stopped, when the motor is running, when the engine is running, and when energy is regenerated. .
3 is a side cross-sectional explanatory view of a front portion of an automobile on which the hybrid drive device shown in FIG. 1 is mounted. FIG.
FIG. 4 is a skeleton diagram showing the structure of a first modification of the hybrid drive device according to the present invention.
FIG. 5 is a skeleton diagram showing the structure of a second modification of the hybrid drive device according to the present invention.
FIG. 6 is a skeleton diagram showing the structure of a third modification of the hybrid drive device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Motor, 3 ... Half toroidal CVT, 4 ... Differential gear, 5 drive axles, 6 ... Starter, 7 ... Air conditioner, 8 ... Engine output shaft, 9 ... Damper, 10 ... Intermediate shaft, 11 ... Engine Fastening clutch, 12 ... Starter gear, 13 ... Damper gear, 14 ... Motor gear, 15 ... First engine fastening clutch gear, 16 ... Air conditioning clutch, 17 ... Air conditioning gear, 18 ... Intermediate gear, 19 ... Second engine fastening clutch gear, 20 ... CVT input gear, 21 ... CVT input shaft, 22 ... input disc, 23 ... output disc, 24 ... power roller, 25 ... thrust bearing, 27 ... CVT output gear, 28 ... first start clutch gear, 29 ... start clutch, 30 2nd starting clutch gear, 31 ... Differential gear input gear, 33 ... Battery, 34 ... Bonnet, 35 ... Engine Room, 36 radiator, 37 ... Air cleaner, 38 ... Inverter, 40 ... Drive wheel, 41 ... Generator, 42 ... Motor, 43 ... Differential gear, 44 ... Rear wheel axle, 45 ... First gear, 46 ... Second gear, 48 ... first pulley, 49 ... belt, 50 ... second pulley.

Claims

An engine and a motor that generate power, a transmission that shifts the power output from the engine and / or motor, a drive axle that is driven by the power output from the transmission, an engine output shaft, and a transmission input shaft A first power transmission mechanism that mediates power transmission between the motor output shaft, a second power transmission mechanism that mediates power transmission between the motor output shaft and the engine output shaft, a transmission output shaft, and a drive axle. In the hybrid drive device provided with the third power transmission mechanism that mediates power transmission between the two,
The transmission input shaft is arranged offset to the drive axle side with respect to the engine output shaft as viewed in the direction orthogonal to the axis of the engine output shaft, while the motor output shaft is defined as being on the drive axle side with respect to the engine output shaft. A hybrid drive device, wherein the hybrid drive device is arranged offset to the opposite side.

2. The hybrid drive apparatus according to claim 1, wherein the transmission is a single cavity half toroidal continuously variable transmission.

A thrust bearing that rotatably holds the disk of the continuously variable transmission, and an engine engagement clutch that interrupts power transmission between the first power transmission mechanism and the second power transmission mechanism;
The hybrid drive device according to claim 2, wherein the thrust bearing and the engine fastening clutch are arranged at substantially the same position as viewed in the axial direction of the drive axle.

The third power transmission mechanism is provided with a starting clutch that interrupts power transmission between the continuously variable transmission and the drive axle,
4. The hybrid drive device according to claim 3 , wherein the starting clutch and the thrust bearing are arranged at substantially the same position as viewed in the axial direction of the drive axle.

The gear that constitutes the first power transmission mechanism and the gear that mediates power transmission between the starting clutch and the drive axle are arranged in a line in a direction perpendicular to the axis of the drive axle. The hybrid drive device according to any one of claims 2 to 4, wherein the hybrid drive device is characterized.

6. The hybrid drive apparatus according to claim 1, wherein the motor can directly drive an air conditioner.