JP5431871B2

JP5431871B2 - ハイブリッド車両の車両構造

Info

Publication number: JP5431871B2
Application number: JP2009250363A
Authority: JP
Inventors: 武典橋本; 篤史難波
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2029-10-30
Also published as: JP2011093458A

Description

本発明は、エンジンおよび電動モータが組み付けられたパワーユニットを備えるハイブリッド車両の車両構造に関する。

エンジンおよび電動モータを駆動源とするハイブリッド車両の駆動方式としては、走行用の主要な動力源としてエンジンを駆動し、発進時や加速時に電動モータを補助的に駆動するパラレル方式がある。また、発電用の動力源としてエンジンを駆動し、走行用の動力源として電動モータを駆動するシリーズ方式がある。さらに、シリーズ方式とパラレル方式とを組み合わせたシリーズパラレル方式も開発されている。このようなハイブリッド車両に搭載されるパワーユニットとして、一端部にエンジンを備えるとともに他端部に電動モータを備えるパワーユニットが提案されている(例えば、特許文献１参照)。

特開２００５−２２４００８号公報

ところで、パワーユニットの端部に設けられる電動モータは、その外形寸法がエンジンや変速機構等の他の構成部品に比べて小さいことから、パワーユニット端部のハウジングは細く形成されていた。そして、パワーユニットを車体に搭載する際には、その両端部がマウント部材によって支持されることから、ハウジングに補強リブ等を追加して剛性を高めることが重要であった。しかしながら、マウント支持に対応するためだけに、ハウジングに対して補強リブ等を追加することは、パワーユニットの高コスト化を招く要因となっていた。

本発明の目的は、端部に電動モータを備えるパワーユニットの剛性を合理的に高めることにある。

本発明のハイブリッド車両の車両構造は、一端部にエンジンが組み付けられ、他端部に電動モータが組み付けられるパワーユニットを備えるハイブリッド車両の車両構造であって、前記パワーユニットの他端部に設けられるハウジングに、前記電動モータを収容するモータ収容部と、前記電動モータに対する供給電力を制御するインバータを収容するインバータ収容部とが一体に形成され、前記パワーユニットの他端部は、前記インバータ収容部に固定されるマウント部材を介して車体に支持され、前記インバータ収容部の蓋部材に前記インバータが固定されることを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の車両構造は、前記モータ収容部の下方に前記インバータ収容部が形成されることを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の車両構造は、前記パワーユニットは車体に縦置きに搭載され、前記パワーユニットの他端部は車体のフロアトンネル内に配置されることを特徴とする。

本発明のハイブリッド車両の車両構造は、前記インバータに電力を供給する通電ケーブルは、前記フロアトンネルと前記ハウジングとの間に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、ハウジングにモータ収容部とインバータ収容部とを一体に形成するようにしたので、マウント部材によって支持されるハウジングの剛性を合理的に高めることが可能となる。しかも、マウント部材をインバータ収容部に固定するようにしたので、インバータに作用する加速度を低減することができ、インバータの耐久性を向上させることが可能となる。

ハイブリッド車両を示す概略図である。ハイブリッド車両に搭載されるパワーユニットの内部構造を示すスケルトン図である。パワーユニットの後端部を拡大して示す断面図である。図３の矢印Ａ方向からパワーユニットを示す部分断面図である。ハイブリッド車両を示す概略図である。

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１０を示す概略図である。このハイブリッド車両１０には本発明の一実施の形態である車両構造が採用されている。また、図２はハイブリッド車両１０に搭載されるパワーユニット１１の内部構造を示すスケルトン図である。

図１に示すように、車体１２を構成するダッシュパネル１３やフロアパネル１４により、車体１２にはエンジンルーム１５や車室１６が区画されている。また、フロアパネル１４には、車室１６側に迫り出すとともに前後方向に延びるフロアトンネル１７が形成されている。さらに、ハイブリッド車両１０には動力源としてパワーユニット１１が設けられており、このパワーユニット１１はエンジンルーム１５からフロアトンネル１７にかけて縦置きに搭載されている。パワーユニット１１の一端部にはエンジン２０が組み付けられ、パワーユニット１１の他端部にはモータジェネレータ(電動モータ)２１が組み付けられている。このパワーユニット１１内には、無段変速機２２やデファレンシャル機構２３等が組み込まれており、エンジン動力やモータ動力はデファレンシャル機構２３から駆動輪２４に伝達されている。なお、図示するパワーユニット１１はパラレル方式のパワーユニットであり、走行用の主要な動力源としてエンジン２０が駆動され、発進時や加速時にはモータジェネレータ２１が補助的に駆動される。

図２に示すように、エンジン２０にはミッションケース２５が組み付けられており、このミッションケース２５には無段変速機２２が収容されている。無段変速機２２は、エンジン２０に駆動されるプライマリ軸２６と、これに平行となるセカンダリ軸２７とを有している。プライマリ軸２６にはプライマリプーリ３０が設けられており、このプライマリプーリ３０は固定シーブ３０ａと可動シーブ３０ｂとを備えている。可動シーブ３０ｂの背面側には作動油室３１ａ，３１ｂが区画されており、作動油室３１ａ，３１ｂ内の圧力を調整してプーリ溝幅を変化させることが可能となる。また、セカンダリ軸２７にはセカンダリプーリ３２が設けられており、このセカンダリプーリ３２は固定シーブ３２ａと可動シーブ３２ｂとを備えている。可動シーブ３２ｂの背面側には作動油室３３が区画されており、作動油室３３内の圧力を調整してプーリ溝幅を変化させることが可能となる。さらに、プライマリプーリ３０およびセカンダリプーリ３２には駆動チェーン３４が巻き掛けられている。プーリ３０，３２の溝幅を変化させて駆動チェーン３４の巻き付け径を変化させることにより、プライマリ軸２６からセカンダリ軸２７に対する無段変速が可能となる。

このような無段変速機２２にエンジン動力を伝達するため、クランク軸３５とプライマリ軸２６との間にはトルクコンバータ３６および前後進切換機構３７が設けられている。トルクコンバータ３６は、クランク軸３５に連結されるポンプインペラ３８と、このポンプインペラ３８に対向するとともにタービン軸３９に連結されるタービンランナ４０とを備えている。また、前後進切換機構３７は、ダブルピニオン式の遊星歯車列４１、前進クラッチ４２および後退ブレーキ４３を備えている。前進クラッチ４２や後退ブレーキ４３を制御することにより、エンジン動力の伝達径路を切り換えてプライマリ軸２６の回転方向を切り換えることが可能となる。さらに、ミッションケース２５内にはセカンダリ軸２７に平行となる変速出力軸４４が収容されており、変速出力軸４４とセカンダリ軸２７とは歯車列４５を介して連結されている。また、変速出力軸４４の端部にはピニオンギア４６が固定されており、このピニオンギア４６はデファレンシャル機構２３のリングギア４７に噛み合っている。このように、無段変速機２２とデファレンシャル機構２３とは変速出力軸４４を介して連結されており、無段変速機２２から出力されるエンジン動力は変速出力軸４４を介してデファレンシャル機構２３に伝達されるようになっている。

また、ミッションケース２５にはモータケース(ハウジング)５０が組み付けられており、モータケース５０にはモータジェネレータ２１が収容されている。モータジェネレータ２１は、モータケース５０に固定されるステータ５１と、遊星歯車列５２からなるモータ変速ユニット５３および歯車列５４を介して変速出力軸４４に連結されるロータ５５とを有している。ロータ５５に連結されるサンギア５６と変速出力軸４４に連結されるキャリア５７との間には、締結状態と解放状態とに切り換えられるクラッチ機構５８が設けられている。また、リングギア５９とモータケース５０との間には、締結状態と解放状態とに切り換えられるブレーキ機構６０が設けられている。クラッチ機構５８を解放してブレーキ機構６０を締結することにより、リングギア５９がモータケース５０に固定されるため、モータ回転数をキャリア回転数よりも引き上げることが可能となる。一方、クラッチ機構５８を締結してブレーキ機構６０を解放することにより、キャリア５７とサンギア５６とを一体に回転させることができ、キャリア回転数とモータ回転数とを一致させることが可能となる。すなわち、モータ変速ユニット５３を制御することにより、モータ回転数を２段階に変速させて変速出力軸４４に伝達することができるため、モータジェネレータ２１の上限回転数を引き下げることが可能となる。なお、クラッチ機構５８とブレーキ機構６０とを共に解放することにより、高速走行時には変速出力軸４４からモータジェネレータ２１を切り離すことも可能となっている。

また、交流電動機であるモータジェネレータ２１に対する供給電力を制御するため、モータジェネレータ２１の下方にはインバータ６１が設置されている。このインバータ６１は、モータケース５０に一体に形成されたインバータ収容部６２に収容されている。図１および図２に示すように、インバータ６１は、通電ケーブル６３，６４を介して高電圧バッテリ６５に接続されるとともに、高電圧配線６６を介してモータジェネレータ２１のステータ５１に接続されている。インバータ６１は整流回路やスイッチング素子等によって構成されており、高電圧バッテリ６５からの直流電力はインバータ６１を介して交流電力に変換されてモータジェネレータ２１に供給される。なお、モータジェネレータ２１を発電機として用いる際には、モータジェネレータ２１からの交流電力がインバータ６１を介して直流電力に変換されて高電圧バッテリ６５に供給される。

図３はパワーユニット１１の後端部を拡大して示す断面図である。また、図４は図３の矢印Ａ方向からパワーユニット１１を示す部分断面図である。図３および図４に示すように、モータケース５０には、モータジェネレータ２１を収容するモータ収容部７０と、インバータ６１を収容するインバータ収容部６２とが一体に形成されている。インバータ収容部６２は、インバータ６１を囲うようにモータ収容部７０から下方に延びる壁部７１と、この壁部７１に取り付けられるカバー部材(蓋部材)７２とによって構成されている。インバータ６１はカバー部材７２の裏側に固定されており、壁部７１にカバー部材７２を取り付けることでインバータ収容部６２にインバータ６１が格納されている。このように、露出するカバー部材７２にインバータ６１を取り付けるようにしたので、インバータ６１を効果的に冷却することが可能となる。しかも、カバー部材７２の表側には放熱フィン７３が形成されており、インバータ６１の冷却性能を高めることが可能となっている。なお、カバー部材７２に対して冷却液を案内する冷却回路を形成しても良い。

続いて、車体１２に対するパワーユニット１１の支持構造について説明する。図１に示すように、パワーユニット１１の前端部は、エンジン２０の下部に設けられるマウント部材７４を介して車体１２のクロスメンバ７５に固定されている。また、パワーユニット１１の中央部は、ミッションケース２５の上部に設けられるトルクロッド７６を介して車体１２のダッシュパネル１３に固定されている。さらに、パワーユニット１１の後端部は、モータケース５０の下部に設けられるマウント部材７７を介して車体１２のクロスメンバ７８に固定されている。このように、パワーユニット１１の後端部を支持するマウント部材７７はモータケース５０に対して固定されているが、モータケース５０を介してパワーユニット１１を支持するためには、モータケース５０の剛性を高めることが必要であった。特に、パワーユニット１１の後端部をフロアトンネル１７内に収容する場合には、フロアトンネル１７に合わせてモータケース５０が細く設計されるため、補強リブ等を追加してモータケース５０の剛性を確保することが重要となっていた。そこで、本発明の一実施の形態である車両構造を採用したハイブリッド車両１０においては、前述したように、モータケース５０に対してモータ収容部７０とインバータ収容部６２とを一体に形成するようにしている。これにより、モータケース５０の剛性を高めることができるため、モータケース５０から補強リブ等を削減することができ、ハイブリッド車両１０のコストを抑制することが可能となる。すなわち、モータ収容部７０とインバータ収容部６２とを一体に形成することにより、モータケース５０の剛性を合理的に高めることが可能となるのである。

また、インバータ収容部６２に対してマウント部材７７を取り付けることにより、インバータ６１の近傍を車体１２に支持することが可能となる。これにより、インバータ６１に作用する加速度を低減することができ、インバータ６１の耐久性を向上させることが可能となる。さらに、モータ収容部７０とインバータ収容部６２とを隣接させるようにしたので、モータジェネレータ２１とインバータ６１とを近くに配置することが可能となる。これにより、インバータ６１とステータ５１とを接続する高電圧配線６６を短くすることができ、ハイブリッド車両１０の低コスト化を達成することが可能となる。

また、図４に示すように、高電圧バッテリ６５とインバータ６１とを接続する通電ケーブル６３，６４は、フロアトンネル１７とモータケース５０との間の空間に配置されるため、通電ケーブル６３，６４を保護してハイブリッド車両１０の安全性を高めることが可能となる。すなわち、フロアトンネル１７、モータケース５０およびクロスメンバ７８によって囲まれた空間に通電ケーブル６３，６４を配置することにより、異物の衝突等から通電ケーブル６３，６４を保護することが可能となる。さらに、図３に示すように、インバータ６１側のコネクタ７９は車両後方を向くように設置されており、このコネクタ７９に対して通電ケーブル６３，６４側のコネクタ８０を容易に接続することが可能となっている。これにより、フロアトンネル１７内に通電ケーブル６３，６４を配置する場合であっても、通電ケーブル６３，６４の接続作業を簡単に行うことが可能となっている。なお、図３においては、作図の都合上、２本の通電ケーブル６３，６４のうち通電ケーブル６３のみを示している。

また、図１に示すように、モータ収容部７０の下方にインバータ収容部６２が形成されているが、これに限られることはなく、モータ収容部７０の上方にインバータ収容部６２を形成しても良い。ここで、図５はハイブリッド車両８１を示す概略図である。このハイブリッド車両８１には本発明の他の実施の形態である車両構造が採用されている。なお、図５において図１に示す部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。図５に示すように、車体１２に搭載されるパワーユニット８２の後端部にはモータケース(ハウジング)８３が設けられている。このモータケース８３には、モータジェネレータ２１を収容するモータ収容部８４と、インバータ６１を収容するインバータ収容部８５とが一体に形成されている。モータ収容部８４の上方に設けられるインバータ収容部８５にはマウント部材８６が固定されており、このマウント部材８６はフロアトンネル１７に沿って設けられるクロスメンバ８７に固定されている。すなわち、パワーユニット８２の後端部は、マウント部材８６を介して車体１２から吊り下げられるように支持されている。このように、モータ収容部８４の上方にインバータ収容部８５が設けられる場合であっても、モータ収容部８４とインバータ収容部８５とを一体に形成するとともに、インバータ収容部８５にマウント部材８６を固定することにより、前述した効果と同様の効果を得ることが可能となっている。

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ことはいうまでもない。例えば、図示するハイブリッド車両１０，８１は、縦置きのパワーユニット１１，８２を備えたハイブリッド車両１０，８１であるが、これに限られることはなく、横置きのパワーユニットを備えたハイブリッド車両に対して本発明を適用しても良い。また、図示するパワーユニット１１，８２はパラレル方式のパワーユニットであるが、これに限られることはなく、シリーズ方式やシリーズパラレル方式のパワーユニットであっても良い。

１０ハイブリッド車両
１１パワーユニット
１２車体
１７フロアトンネル
２０エンジン
２１モータジェネレータ(電動モータ)
５０モータケース(ハウジング)
６１インバータ
６２インバータ収容部
６３，６４通電ケーブル
７０モータ収容部
７２カバー部材(蓋部材)
７７マウント部材
８１ハイブリッド車両
８２パワーユニット
８３モータケース(ハウジング)
８４モータ収容部
８５インバータ収容部
８６マウント部材

Claims

一端部にエンジンが組み付けられ、他端部に電動モータが組み付けられるパワーユニットを備えるハイブリッド車両の車両構造であって、
前記パワーユニットの他端部に設けられるハウジングに、前記電動モータを収容するモータ収容部と、前記電動モータに対する供給電力を制御するインバータを収容するインバータ収容部とが一体に形成され、
前記パワーユニットの他端部は、前記インバータ収容部に固定されるマウント部材を介して車体に支持され、
前記インバータ収容部の蓋部材に前記インバータが固定されることを特徴とするハイブリッド車両の車両構造。
請求項１記載のハイブリッド車両の車両構造において、
前記モータ収容部の下方に前記インバータ収容部が形成されることを特徴とするハイブリッド車両の車両構造。
請求項１または２記載のハイブリッド車両の車両構造において、
前記パワーユニットは車体に縦置きに搭載され、前記パワーユニットの他端部は車体のフロアトンネル内に配置されることを特徴とするハイブリッド車両の車両構造。
請求項３記載のハイブリッド車両の車両構造において、
前記インバータに電力を供給する通電ケーブルは、前記フロアトンネルと前記ハウジングとの間に配置されることを特徴とするハイブリッド車両の車両構造。