JP4345241B2 - ハイブリッド自動車のパワーユニット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド自動車のパワーユニットに関し、特に内燃機関(エンジン)からの振動伝達を低減する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、エンジンをエンジンルーム内で走行方向に対して横置きするような前輪駆動タイプの自動車においては、エンジンのロール慣性主軸上に配置したマウントによってパワーユニットを弾性支持することで、エンジンのトルク変動により発生するエンジンのロール振動の車両への伝達を低減するものが知られている(特開平8−332858号公報等参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにエンジンを横置きする場合、車両上方から見ると、図18に示すように、駆動力伝達機構であるトランスミッション23は車両後側に重量物であるデファレンシャル装置25を有するため、その重心Gtがエンジン22の重心Geよりも後方側にずれ、パワーユニットのロール慣性主軸24はクランク軸26に対してトランスミッション23側が後方へずれたものになる。
【0004】
また、車両21の前方から見ると、図19に示すように、エンジン22の重心Geよりもトランスミッション23の重心位置Gtが低いため、ロール慣性主軸24はクランク軸26に対してトランスミッション23側が下方にずれたものになる。
このため、ロール慣性主軸24とトルク変動の入力軸となるクランク軸26とが平行とならず、振動が連成してロール振動以外にも振動が発生してしまう。
【0005】
また、ロール慣性主軸上にマウント27、28を配置するためには、トランスミッション23側の位置をかなり低くしなければならないが、図19に示すように、通常この位置には車両メンバー29があるため、実際には、該車両メンバー29の上方にマウント27を配置せざるを得ない。
このため、エンジン2のロール振動の車体への伝達を十分に低減することができなかった。
【0006】
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであって、エンジンからの振動伝達を効果的に低減し、振動の連成による新たな振動の発生を防止できるハイブリッド自動車のパワーユニットを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項1に係る発明は、内燃機関と、該内燃機関に連結され、前記内燃機関により駆動される発電部と発電部で発電された電気により駆動される電動部とを備えた駆動力伝達機構と、を含んで構成されるハイブリッド自動車のパワーユニットにおいて、複数の弾性支持部材を介して車体に支持されるものであって、該複数の弾性支持部材のうち少なくとも2つが、支持するパワーユニットのロール慣性主軸上に設置され、前記駆動力伝達機構の重心が内燃機関のクランク軸より上方に位置するよう構成したことを特徴とする。
【0008】
請求項2に係る発明は、前記パワーユニットのロール慣性主軸が、内燃機関のクランク軸を含む水平面と略平行となるよう構成されることを特徴とする。請求項3に係る発明は、前記パワーユニットのロール慣性主軸が、内燃機関のクランク軸を含む鉛直面と略平行となるように構成されることを特徴とする。
【0010】
請求項4に係る発明は、前記発電部と電動部のうち少なくとも一方の重心が、内燃機関のクランク軸より上方に位置するよう構成されていることを特徴とする。請求項5に係る発明は、前記発電部と電動部の少なくとも一方の重心が、内燃機関の重心位置より上方に位置するよう構成されていることを特徴とする。
【0011】
請求項6に係る発明は、デファレンシャル装置と前記駆動力伝達機構とが一体的に構成されたパワーユニットであって、前記デファレンシャル装置の重心と前記発電部と電動部の少なくとも一方の重心とが、内燃機関のクランク軸に対して、車両前後方向で相異なる位置にそれぞれ配置されたことを特徴とする。
【0012】
請求項7に係る発明は、バッテリ又は前記発電部からの電流を交流に変換して前記電動部に供給するインバータと前記駆動力伝達機構とが一体的に構成されたパワーユニットであって、前記インバータの重心が内燃機関のクランク軸より上方に位置するよう構成されていることを特徴とする。
【0013】
請求項8に係る発明は、前記インバータの重心と前記発電部と電動部の少なくとも一方の重心とが、内燃機関のクランク軸に対して、車両前後方向で相異なる位置にそれぞれ配置されたことを特徴とする。請求項9に係る発明は、前記パワーユニットが、内燃機関の駆動により発電した電力によって駆動する電動部のみが車軸を駆動するシリーズ型ハイブリッド用のパワーユニットであることを特徴とする。
【0014】
【発明の効果】
請求項1に係る発明によれば、駆動力伝達機構の重心を内燃機関のクランク軸より上方に位置するよう構成することで、パワーユニットの慣性主軸がクランク軸と平行に近くなるので、振動の連成を抑制できる。また、パワーユニットのロール慣性主軸上に該パワーユニットを支持する弾性支持部材を配置することにより、エンジンのトルク変動に伴って発生するロール慣性主軸回りの振動の車体への伝達を大幅に低減できる。
【0015】
また、慣性主軸の駆動力伝達機構側が引き上げられるので、駆動力伝達機構側でパワーユニットを支持する弾性支持部材についても、車体メンバーとの干渉を回避して慣性主軸上に配置できるので、車体への振動伝達を大幅に低減できる。
請求項2に係る発明によれば、
パワーユニットの慣性主軸が内燃機関のクランク軸を含む水平面と略平行となるよう構成されているので、振動の連成を抑制できる。
【0016】
請求項3に係る発明によれば、
パワーユニットの慣性主軸が内燃機関のクランク軸を含む鉛直面と略平行となるよう構成することで、振動の連成を抑制できる。
そして、請求項2に係る発明と合わせて、前記慣性主軸がクランク軸を含む水平面及び鉛直面と略平行となるよう構成すれば、より確実に振動の連成を抑制できる。
【0018】
請求項4に係る発明によれば、発電部と電動部のうち少なくとも一方の重心が、内燃機関のクランク軸より上方に位置するよう構成することで、重量物である発電部(ジェネレータ)、電動部(モータ)、又は、発電部と電動部の双方の機能を備えた発電電動部(モータジェネレータ)が内燃機関のクランク軸より上方に配置され、駆動力伝達機構の重心位置を高くすることができる。これにより、パワーユニットのロール慣性主軸がクランク軸を含む水平面に対して平行に近くなり、振動の連成を抑制できる。
【0019】
請求項5に係る発明によれば、発電部と電動部の少なくとも一方の重心が、内燃機関の重心位置より上方に位置するよう構成することで、重量物である発電部(ジェネレータ)、電動部(モータ)、又は、発電部と電動部の双方の機能を備えた発電電動部(モータジェネレータ)が内燃機関の重心より上方に配置され、駆動力伝達機構の重心位置を高くすることができる。これにより、パワーユニットのロール慣性主軸がクランク軸を含む水平面に対して平行に近くなり、振動の連成を抑制できる。
【0020】
請求項6に係る発明によれば、デファレンシャル装置と前記駆動力伝達機構とが一体的に構成された、すなわち、デファレンシャル装置が駆動力伝達機構内に設置され、又は駆動力伝達機構に一体的に支持されたパワーユニットにあっては、重量物であるデファレンシャル装置の重心と、同じく重量物である発電部と電動部の少なくとも一方の重心とが、内燃機関のクランク軸に対して、車両前後方向で相異なる位置にそれぞれと配置することで、デファレンシャル装置による駆動力伝達機構の重心の車両前後方向のずれを抑えるので、パワーユニットのロール慣性主軸がクランク軸を含む鉛直面に対して平行に近くなり、振動の連成を抑制できる。
【0021】
請求項7に係る発明によれば、インバータと駆動力伝達機構とが一体的に構成された、すなわち、インバータが駆動力伝達機構内に設置され、又は駆動力伝達機構に一体的に支持されたパワーユニットにあっては、重量物であるインバータの重心が内燃機関のクランク軸より上方に位置するよう構成することで、駆動力伝達機構の重心位置を高くすることができる。これにより、パワーユニットのロール慣性主軸がクランク軸を含む水平面に対して平行に近くなり、振動の連成を抑制できる。
【0022】
請求項8に係る発明によれば、インバータと駆動力伝達機構とが一体的の構成されたパワーユニットにあっては、重量物であるインバータの重心と、同じく重量物である発電部と電動部の少なくとも一方の重心とが、内燃機関のクランク軸に対して、車両前後方向で相異なる位置にそれぞれと配置することで、駆動力伝達機構の重心の車両前後方向のずれを抑え、パワーユニットのロール慣性主軸がクランク軸を含む鉛直面に対して平行に近くなり、振動の連成を抑制できる。
【0023】
請求項9に係る発明によれば、シリーズ型のハイブリッドパワーユニットでは、電動部がエンジンのクランク軸及び発電部と機械的に結合されていないため、電動部の設置位置の自由度が高い。従って、モータの設置位置を適宜設定することでパワーユニットの慣性主軸を、クランク軸に対して容易に平行とすることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1実施形態の全体構成を示すシステムである。
図に示すように、本実施形態では、エンジン2及びモータジェネレータ10の双方が車軸を駆動するパラレル型のハイブリッドを採用している。
【0025】
図2、3は、エンジン2と駆動伝達機構であるトランスミッション20とが結合して構成される本実施形態に係るパワーユニット11を示す。
トランスミッション20は、ベルト式の無段変速機(CVT)12と、前記エンジン2により駆動されて発電する発電部(ジェネレータ)及び発電部で発電された電力により駆動される電動部(モータ)の両方の機能を備えたモータジェネレータ10と、を含んで構成されている。
【0026】
前記モータジェネレータ10は、図4に示すように、ギヤ14を介してトランスミッション20の入力軸13と連結されており、入力軸13はクラッチ15を介してエンジン2のクランク軸6と結合されている。
以上のように構成されたパワーユニット11を自動車1のエンジンルーム12内に横置きに搭載した状態を図5、6に示す。
【0027】
図に示すように、パワーユニット11は、ロール慣性主軸4上に配置したエンジンマウント7、8により弾性支持されており、また、車両前後方向にもパワーユニット11を支持する部材14、15が設けられている。
ここで、動作を説明すると、クラッチ15が繋がりエンジン2が車軸21を駆動すると、モータジェネレータ10も回転して発電し、発電された電力は、車体に設置されたインバータ18を介してバッテリ19に蓄えられる。
【0028】
バッテリ18に蓄えられた電力は、インバータ18を介してモータジェネレータ10に供給されてモータジェネレータ10を駆動し、エンジン2による駆動力にモータジェネレータ10による駆動力を加えることができ、駆動力を増加させることができる。
また、クラッチ15を切ることで、エンジン2の駆動力を使用せず、モータジェネレータ10の駆動力のみで走行することもできる。
【0029】
ここで、図2、3に示すように、本実施形態におけるパワーユニット11は、モータジェネレータ10がトランスミッション20の上部で、かつ、車両前側となるように配置されている。
このように、重量物であるモータジェネレータ10を上部に配置することで、トランスミッション10の重心Gtをクランク軸6より上方に引き上げる(高くする)ことができる。
【0030】
また、モータジェネレータ10を車両前側に配置することで、通常、トランスミッション20の車両後側に配置されるデファレンシャル装置5によるトランスミッション20の重心Geの後方へのずれを修正し、クランク軸6に近い位置とすることができる。
このため、エンジン2とトランスミッション20とを合わせたパワーユニット11の慣性主軸4は、従来(図17、18)に比べて、上下方向では、トランスミッション20側が上方へ引き上げられ、また、前後方向では、クランク軸6とほぼ一致させることができ、クランク軸6に対してより平行に近くすることができる。
【0031】
すなわち、ロール振動の入力となるエンジン2のトルク変動入力軸であるクランク軸6と、パワーユニット11のロール慣性主軸4とが平行に近くなり、振動が連成してロール方向以外の振動が発生するのを抑制できる。
また、慣性主軸4のトランスミッション20側が引き上げられることにより、エンジンルーム12内の車体メンバー9との干渉を回避して、エンジンマウント7を慣性主軸上の配置することができ、ロール振動の車体17への伝達を大幅に低減できる。
【0032】
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図7は、本発明の第2実施形態に係るハイブリッド自動車の構成を示すシステム図である。図に示すように、本実施形態では、モータ23の駆動力のみが車軸を駆動するシリーズ型のハイブリッドを採用している。
図8、9は、本実施形態に係るパワーユニット11'を示す。
【0033】
本実施形態におけるトランスミッション20'は、ジェネレータ22とモータ23を含んで構成されており、ジェネレータ22は、図10に示すように、エンジン2のクランク軸6に直接結合されている。
上記パワーユニット11'を自動車1のエンジンルーム12内に横置きに搭載した状態を図11、12に示す。
【0034】
前記第1実施形態と同様に、パワーユニット11'は、ロール慣性主軸4'上に配置したエンジンマウント7、8により弾性支持されており、また、車両前後方向にもパワーユニット11を支持する部材14、15が設けられている。
ここで、動作を説明すると、ジェネレータ22は、エンジン2により駆動されて発電する。発電された電力は、車体17に取り付けられたインバータ18を介してバッテリ19に蓄えられた後、又は、直接インバータ18を介してモータ23へ供給される。モータ23は電力の供給を受けて駆動力を発生し、減速ギヤ24、デファレンシャル5を介して車軸21を駆動する。
【0035】
このようにモータ23はエンジン2のクランク軸6とは機械的に結合されていないため、モータ23の設置位置の自由度が高く、より高い位置に設置することが可能である。
また、本実施形態のようなシリーズ型ハイブリッドにおいては、モータ23のみで車軸21を駆動するため、モータの出力が大きく、重量も重くなり、モータ23の設置位置がトランスミッション20'の重心位置Gt'に与える影響も大きい。
【0036】
そこで、本実施形態におけるパワーユニット11'は、図8、9に示すように、モータ23を、トランスミッション20'の上部、すなわち、モータ23の重心がクランク軸6よりも上方、好ましくは、エンジン2の重心Geよりも上方に位置するように配置している。
このように、モータ23をトランスミッション20'の上部に配置することで、トランスミッション20'の重心Gt'を上方に引き上げて(高くして)、ほぼエンジン2の重心Gt'と同じ高さとすることができる。
【0037】
このため、エンジン2とトランスミッション20'とを合わせたパワーユニット11‘のロール慣性主軸4'は、車両前方から見てほぼ水平とすることができ、連成による振動が励起され難い。また、エンジンルーム12内の車体メンバー9との干渉を回避し、エンジンマウント7、8をエンジン2側、トランスミッション20'側共に、ロール慣性主軸4'上に設置することができ、車体17へのロール振動の伝達を大幅に低減できる。
【0038】
なお、本実施形態では、モータ23を車両後側に配置しているが、図13に示すように、モータ23をトランスミッション20'の上部で、かつ、車両前側に配置するようにしてもよい(第3実施形態)。
このようにすれば、トランスミッションの重心Gt'を上方に引き上げることに加えて、車両後側に配置されるデファレンシャル5によるトランスミッション20'の重心Gt'の後方へのずれを、モータ23により前方へと修正できる。
【0039】
このため、パワーユニット11'のロール慣性主軸4'を、車両上下方向、前後方向共に、クランク軸6により平行に近づけることができる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
本実施形態は、前記第2実施形態に対して、インバータ18を車体17ではなく、トランスミッション20''に一体的に取り付けたものである。
【0040】
図14、15に本実施形態に係るパワーユニット11''を示す。
図に示すように、インバータ18は、クランク軸16に対して、モータ23の設置位置と反対側の車両前側で、かつ、その重心がクランク軸16よりも高く位置するように取り付けられている。
インバータ18は重量物であるため、このように設置することでトランスミッション20''の重心Gt''を上方へ引き上げると共に、車両後側に配置されるモータ23やデファレンシャル5による重心Gt''の後方へのずれを前方へと修正し、図16、17に示すように、パワーユニット11''のロール慣性主軸4''を、車両上下方向、前後方向共に、クランク軸16とほぼ平行にすることができる。
【0041】
また、エンジンマウント7、8も、エンジン2側、トランスミッション20''側共にパワーユニット11''のロール慣性主軸4''上に容易に設置することができる。
この結果、振動が連成してロール方向以外の振動の励起を効果的に防止でき、ロール振動の車体17への伝達も大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のシステム図。
【図2】同じく第1実施形態に係るパワーユニットの斜視図。
【図3】同じく第1実施形態に係るパワーユニットを示す図。
【図4】同じく第1実施形態に係るパワーユニットの構造図。
【図5】同じく第1実施形態に係るパワーユニットの車両搭載上面図。
【図6】同じく第1実施形態に係るパワーユニットの車両搭載正面図。
【図7】本発明の第2実施形態のシステム図。
【図8】同じく第2実施形態に係るパワーユニットの斜視図。
【図9】同じく第2実施形態に係るパワーユニットを示す図。
【図10】同じく第2実施形態に係るパワーユニットの構造図。
【図11】同じく第2実施形態に係るパワーユニットの車両搭載上面図。
【図12】同じく第2実施形態に係るパワーユニットの車両搭載正面図。
【図13】本発明の第3実施形態に係るパワーユニットを示す図。
【図14】本発明の第4実施形態に係るパワーユニットの斜視図。
【図15】同じく第4実施形態に係るパワーユニットを示す図。
【図16】同じく第4実施形態に係るパワーユニットの車両搭載上面図。
【図17】同じく第4実施形態に係るパワーユニットの車両搭載正面図。
【図18】従来のパワーユニットの車両搭載上面図。
【図19】従来のパワーユニットの車両搭載正面図。
【符号の説明】
2 エンジン
10 モータジェネレータ
11、11'、11'' パワーユニット
18 インバータ
19 バッテリ
20、20'、20'' トランスミッション
22 ジェネレータ
23 モータ
Claims (9)
- 内燃機関と、該内燃機関に連結され、内燃機関により駆動される発電部と発電部で発電された電気により駆動される電動部とを備えた駆動力伝達機構と、を含んで構成されるハイブリッド自動車のパワーユニットにおいて、
複数の弾性支持部材を介して車体に支持されるものであって、該複数の弾性支持部材のうち少なくとも2つが、支持するパワーユニットのロール慣性主軸上に設置され、
前記駆動力伝達機構の重心が内燃機関のクランク軸より上方に位置するよう構成したことを特徴とするハイブリッド自動車のパワーユニット。 - 前記パワーユニットのロール慣性主軸が、内燃機関のクランク軸を含む水平面と略平行となるよう構成されることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド自動車のパワーユニット。
- 前記パワーユニットのロール慣性主軸が、内燃機関のクランク軸を含む鉛直面と略平行となるように構成されることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のハイブリッド自動車のパワーユニット。
- 前記発電部と電動部のうち少なくとも一方の重心が、内燃機関のクランク軸より上方に位置するよう構成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載のハイブリッド自動車のパワーユニット。
- 前記発電部と電動部の少なくとも一方の重心が、内燃機関の重心位置より上方に位置するよう構成されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載のハイブリッド自動車のパワーユニット。
- デファレンシャル装置と前記駆動力伝達機構とが一体的に構成されたパワーユニットであって、前記デファレンシャル装置の重心と前記発電部と電動部の少なくとも一方の重心とが、内燃機関のクランク軸に対して、車両前後方向で相異なる位置にそれぞれ配置されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載のハイブリッド自動車のパワーユニット。
- バッテリ又は前記発電部からの電流を交流に変換して前記電動部に供給するインバータと前記駆動力伝達機構とが一体的に構成されたパワーユニットであって、前記インバータの重心が内燃機関のクランク軸より上方に位置するよう構成されていることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1つに記載のハイブリッド自動車のパワーユニット。
- 前記インバータの重心と前記発電部と電動部の少なくとも一方の重心とが、内燃機関のクランク軸に対して、車両前後方向で相異なる位置にそれぞれ配置されたことを特徴とする請求項7に記載のハイブリッド自動車のパワーユニット。
- 前記パワーユニットが、内燃機関の駆動により発電した電力によって駆動する電動部のみが車軸を駆動するシリーズ型ハイブリッド用のパワーユニットであることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1つに記載のハイブリッド自動車のパワーユニット。
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