JP6102956B2 - 車両の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源としてエンジン及びモータを備えた車両の駆動装置に関する。

近年、駆動源としてエンジン及びモータを備えたハイブリッド車の実用化等に伴い、車両の駆動装置として種々のものが提案され或いは実用化されている。

例えば、特許文献１には、駆動源としてエンジン及びモータを備えたフロントエンジン・フロントドライブ方式（ＦＦ式）のハイブリッド車において、前記モータが一方の車軸上に配設された構造が開示されている。このハイブリッド車において、モータの出力は、該モータに隣接して車軸上に配設されたプラネタリギヤ機構からなる減速機を介して差動装置の入力部であるデフケースに伝達される。

かかる駆動装置によれば、エンジンが停止された状態でモータが駆動されると、モータの動力が減速機、差動装置及び車軸を介して駆動輪に伝達されることで、モータ走行が行われる。また、エンジンの駆動中にモータが駆動されると、デフケースにおいて、エンジンから変速機を介して伝達される動力に、モータから減速機を介して伝達される動力が統合されることで、モータによるトルクアシストが行われ、デフケースで統合された動力が車軸を介して駆動輪に伝達される。

特開２０１１−０３１７６１号公報

ところで、エンジン自動車には、エンジンを始動させるための始動装置が搭載され、通常、この始動装置では、エンジンのクランク軸に固定されたドライブプレート又はフライホイールの外周に始動用のリングギヤが設けられ、これに噛み合うピニオンギヤが、エンジンの近傍に配設されたスタータモータの出力軸に設けられる。

一般に、かかる始動装置のピニオンギヤに対するリングギヤのギヤ比は、例えば１５程度の大きな値とされることから、スタータモータの出力トルクは十分に増大されてクランク軸に伝達される。そのため、エンジンの冷間時や、高圧縮比タイプのエンジン等の大きなクランキングトルクを要する場合においても、小型のスタータモータによって確実にエンジンを始動させることができる。

一方、ハイブリッド車では、上記スタータモータの代わりに車両駆動用モータを用いてエンジンの始動を行うことが検討ないし一部で実用化されている。

例えば、エンジンと変速機との間においてクランク軸と同軸上に車両駆動用モータが配置され、クランク軸とモータの出力軸とが例えばクラッチを介して連結されるタイプのハイブリッド車では、エンジンの停止中において車両駆動用モータによってクランク軸を回転駆動することで、エンジンを始動することが可能である。

しかしながら、この種のハイブリッド車では、車両駆動用モータの出力が減速されることなくクランク軸に伝達されるため、エンジンの冷間時や高圧縮比エンジン等の場合にも該モータの動力によってエンジンを始動させるためには、駆動用としては必要以上に大出力のモータが必要となるため、駆動装置の大型化及びエネルギ消費量の増大を招くことになる。

また、この種のハイブリッド車において、クランク軸とモータの出力軸との間にプラネタリギヤ機構等からなる減速機を追加することで、該減速機によってモータの出力トルクを増大させることが考えられるが、この場合、エンジン、クラッチ、減速機、モータ及び変速機が軸方向に並べて配置されることになるため、駆動装置全体が軸方向に更に大型化し、車両への搭載性が悪くなる。

したがって、従来、この種のハイブリッド車では、例えば、暖機が完了したアイドルストップ状態でエンジンを再始動させる場合のように、低トルクでエンジンを始動可能である状況に限って車両駆動用モータがエンジンの始動に用いられ、その他の状況でのエンジンの始動には、別途搭載された専用のスタータモータが用いられるのが通例である。

また、特許文献１に開示されているように車軸上に配置された車両駆動用モータの動力がデフケースに入力されるタイプのハイブリッド車においても、車両駆動用モータの出力を減速させてクランク軸に伝達可能なように構成されていないため、該モータによってエンジンを始動させることができず、専用のスタータモータを搭載せざるを得ないのが現状である。

以上のように、従来のハイブリッド車の駆動装置では、車両駆動用モータとは別に専用のスタータモータを搭載したり、スタータモータを廃止する場合には車両駆動用モータを大型化させたりする必要があるため、駆動装置の構造が複雑化ないし大型化する傾向がある。

さらに、エンジン自動車において、一般的なオルタネータに代えて、より高出力での発電が可能なモータジェネレータがエンジンの近傍に搭載され、エンジンのクランク軸とモータジェネレータの軸とが巻掛け伝動機構を介して駆動連結されることがあり、この種の駆動装置においても、エンジンの停止中にモータジェネレータを駆動することで、その出力が巻掛け伝動機構を介してクランク軸に伝達されることで、クランキングを行うことが可能である。

しかしながら、この場合も、モータジェネレータの軸とクランク軸との間で大きな減速比を得ることは困難であることから、大きなクランキングトルクを得られないため、エンジンの暖機が完了したアイドルストップ状態でエンジンを再始動する場合にのみ、このモータジェネレータがエンジンの始動に利用されるのが通例である。したがって、この種の駆動装置においても、専用のスタータモータを搭載したり、モータジェネレータを発電機としては必要以上の大きさに大型化したりする必要があり、上述したハイブリッド車と同様の問題がある。

そこで、本発明は、駆動源としてエンジンとモータを有する車両の駆動装置において、前記モータの大型化を抑制しつつ、該モータによってエンジンの冷間時或いは高圧縮比エンジンの場合等においても確実にエンジンを始動可能な構成を新たに構築することで、専用のスタータモータを廃止して、駆動装置の構造の簡素化及びコンパクト化を図ることを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る車両の駆動装置は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、
エンジンと、該エンジンのクランク軸に設けられた始動用のリングギヤと、前記エンジンからの動力が入力される入力部を有する差動装置と、前記入力部に連結可能な出力軸を有する車両駆動用のモータとを備えた車両の駆動装置であって、
前記モータの出力軸に連結可能とされ且つ前記リングギヤに噛み合い可能とされたギヤを備えていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明に係る車両の駆動装置は、前記請求項１に記載の発明において、
前記差動装置から延びる車軸は前記クランク軸に平行に配設され、
前記車軸の周囲における該車軸に平行な軸線上に前記モータが配設されていることを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明に係る車両の駆動装置は、前記請求項１に記載の発明において、
前記差動装置から延びる車軸は前記クランク軸に平行に配設され、
前記車軸上に前記モータが配設されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明に係る車両の駆動装置は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、
前記モータとは別に、前記差動装置の入力部に連結可能とされた少なくとも１つのモータを備えていることを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明によれば、差動装置の入力部に連結可能な車両駆動用のモータの出力軸を、エンジンのクランク軸に設けられた始動用のリングギヤとこれに噛み合うギヤとを介してクランク軸に連結させることができ、前記リングギヤに比べてこれに噛み合う前記ギヤを小径とすることで、これらのギヤ間において十分に減速されたモータの出力をクランク軸に伝達することができる。そのため、車両駆動用のモータの大型化を抑制しつつ、該モータの出力から大きなクランキングトルクを得ることができ、これにより、エンジンの冷間時や高圧縮比エンジンの場合等においても、車両駆動用のモータを利用して確実にエンジンを始動させることができ、エンジン始動専用のスタータモータを廃止することが可能になる。したがって、駆動装置の構造の簡素化及びコンパクト化を実現できる。

また、請求項２に記載の発明によれば、クランク軸に平行な軸線上に車両駆動用のモータが配設されているため、クランク軸に設けられた始動用のリングギヤとモータ側に設けられた前記ギヤとを簡素な構成により噛み合わせることができる。さらに、前記モータは、車軸の周囲において車軸に平行な軸線上に配設されているため、該モータからの動力を差動装置の入力部に伝達するための動力伝達経路を簡素に構成できる。したがって、モータを車両駆動とエンジン始動に兼用するための構成を簡素化できるため、駆動装置のコンパクト化及び簡素化を効果的に果たすことができる。

請求項３に記載の発明においても、クランク軸に平行な車軸上に車両駆動用のモータが配設されることで、クランク軸に設けられた始動用のリングギヤとモータ側に設けられた前記ギヤとを簡素な構成により噛み合わせることができる。また、前記モータは車軸上に配設されているため、該モータからの動力を差動装置の入力部に伝達するための動力伝達経路を簡素に構成できる。したがって、モータを車両駆動とエンジン始動に兼用するための構成を簡素化できるため、駆動装置のコンパクト化及び簡素化を効果的に果たすことができる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、車両駆動とエンジン始動に兼用されるモータとは別に、少なくとも１つの車両駆動用のモータが設けられていることにより、車両走行中のエンジン停止状態において前記兼用のモータによってエンジンを始動させるとき、他のモータによる車両駆動を並行して行うことができる。そのため、モータ走行を行いながら、前記兼用のモータによるエンジンの始動を行うことができる。

第１実施形態に係る車両の駆動装置を車両右側から見た側面図である。 図１に示す駆動装置の骨子図である。 第２実施形態に係る車両の駆動装置を車両右側から見た側面図である。 図３に示す駆動装置の骨子図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る車両の駆動装置１を車両右側から見た側面図であり、図２は、駆動装置１の骨子図である。

図１及び図２に示すように、車両の駆動装置１は、ＦＦ式のハイブリッド車に搭載されるものであり、車両走行用の駆動源として、例えばエンジンルームに搭載されたエンジン２と、例えば右側の駆動輪３６に連結されたドライブシャフト３０の周囲に配設された複数のモータ５１，５２，５３とを備えている。具体的に、ドライブシャフト３０の周囲には、第１、第２及び第３モータ５１，５２，５３が配設されている。

なお、図２においては、便宜上、第１及び第２モータ５１，５２のみが図示され、第３モータ５３の図示が省略されている。

エンジン２の車体幅方向の例えば左側にはトランスアクスル３が並設されている。トランスアクスル３は、例えばトルクコンバータ５を介してエンジン２のクランク軸２ｄに連結された変速機６と、該変速機６の出力を左右のドライブシャフト３０，４０に伝達する差動装置１０とを備えている。

エンジン２は、例えば４つの気筒を有するシリンダブロック２ａと、該シリンダブロック２ａの上部に固定されたシリンダヘッド２ｂと、シリンダブロック２ａの下部に固定されたオイルパン２ｃとを備えている。エンジン２は所謂横置き式であり、クランク軸２ｄは、車体幅方向に延びるように配置されて、シリンダブロック２ａに取り付けられている。また、エンジン２の排気管２ｅは、シリンダヘッド２ｂから車体後方側に向かって斜め下方に延びるように配設されている。

図２に示すように、クランク軸２ｄには、エンジン２の始動に用いられるリングギヤ２ｊを外周に有するスターティングプレート２ｆが設けられている。スターティングプレート２ｆは、クランク軸２ｄにおけるトルクコンバータ５側の端部に固定された円盤状のインナプレート部２ｇと、該インナプレート部２ｇの外周部にワンウェイクラッチ２ｉを介して連結された環状のアウタプレート部２ｈとを備えている。

インナプレート部２ｇはクランク軸２ｄの外周に固定されており、これにより、スターティングプレート２ｆはクランク軸２ｄと一体回転する。リングギヤ２ｊは、アウタプレート部２ｈの外周に形成されている。

ワンウェイクラッチ２ｉは、アウタプレート部２ｈからインナプレート部２ｇへの動力伝達時にのみロックされ、これと反対方向の動力伝達時にはフリーとなることで該動力伝達を遮断するように構成されている。

変速機６は例えば有段式の自動変速機であるが、手動変速機または無段変速機であってもよい。変速機６の出力ギヤ７は、差動装置１０のデフケース１２に固定されたデフリングギヤ１４に噛合されており、これにより、エンジン２の出力は変速機６を介して差動装置１０のデフケース１２に伝達される。変速機６の変速機構及び差動装置１０は、トランスアクスルケース４に収容されている。

差動装置１０及びこれに連結された左右のドライブシャフト３０，４０は、エンジン２よりも車両後方側に配設されている。差動装置１０は、車幅方向の中央よりも左側にオフセットして配置されており、右側のドライブシャフト３０は左側のドライブシャフト４０よりも長尺とされている。

各ドライブシャフト３０，４０は、差動装置１０に連結されたデフ側シャフト部材３１，４１と、自在継手３４，４４を介してデフ側シャフト部材３１，４１に連結された中間シャフト部材３２，４２と、一端側において自在継手３５，４５を介して中間シャフト部材３２，４２に連結されるとともに他端側において駆動輪３６，４６に連結された駆動輪側シャフト部材３３，４３とを備えている。デフ側シャフト部材３１，４１は、車体幅方向に延びるようにクランク軸２ｄに平行に配設されている。

差動装置１０において、デフケース１２を貫通するピニオンシャフト１５上には、互いに対向する一対のピニオンギヤ１６，１７が回転可能に設けられ、これらのピニオンギヤ１６，１７に跨がって左右のサイドギヤ１８，１９が噛合されている。デフケース１２には、左右のシャフト挿通部１２ａ，１２ｂがサイドギヤ１８，１９に対応して設けられている。各シャフト挿通部１２ａ，１２ｂには、ドライブシャフト３０，４０のデフ側シャフト部材３１，４１が挿通され、デフ側シャフト部材３１，４１の先端は、サイドギヤ１８，１９にスプライン嵌合されている。これにより、変速機６から差動装置１０のデフケース１２に伝達された動力は、走行状況に応じた回転差となるように左右のドライブシャフト３０，４０に伝達される。

右側のデフ側シャフト部材３１上には、第１、第２及び第３モータ５１，５２，５３をユニットケース５５に収容した状態でユニット化してなるモータユニット５０が配設されている。該モータユニット５０は、エンジン２の後方且つ差動装置１０の右側に生じるスペースを利用して配設されている。

図１に示すように、第１、第２及び第３モータ５１，５２，５３は、軸方向から見てドライブシャフト３０を囲むように配置されている。具体的に、第１モータ５１は、車体前後方向においてドライブシャフト３０とオーバラップするように該ドライブシャフト３０の上方に隣接して配設されている。また、第１モータ５１は、車体上下方向においてクランク軸２ｄとオーバラップするように、シリンダブロック２ａの車体後方側に隣接して配設されている。

第２モータ５２は、ドライブシャフト３０の車体後方側に隣接して配設されており、第３モータ５３は、ドライブシャフト３０の下方に隣接して配設されている。また、第３モータ５３は、車体上下方向においてオイルパン２ｃとオーバラップするように該オイルパン２ｃの車体後方側に近接して配置されている。

図２に示すように、第１モータ５１は、ユニットケース５５に固定されたステータ５６と、ステータ５６の径方向内側に回転自在に設けられたロータ５７と、ロータ５７と一体回転するようにロータ５７の内周に固定された出力軸５８とを備えている。

同様に、第２モータ５２は、ユニットケース５５に固定されたステータ１５６と、ステータ１５６の径方向内側に回転自在に設けられたロータ１５７と、ロータ１５７と一体回転するようにロータ１５７の内周に固定された出力軸１５８とを備えている。また、第３モータ５３は、図２において図示が省略されているが、第２モータ５２と同様のステータ１５６、ロータ１５７及び出力軸１５８を備えている。

各モータ５１，５２，５３のステータ５６，１５６は、磁性体からなるステータコアにコイルが巻回されて構成されている。各モータ５１，５２，５３のロータ５７，１５７は、筒状の磁性体で構成されており、ステータ５６，１５６に電力が供給されたときに生じる磁力により回転する。

各モータ５１，５２，５３の出力軸５８，１５８は、ドライブシャフト３０の周囲においてドライブシャフト３０に平行に配置されるように軸受を介してユニットケース５５に支持されており、これにより、以下のように簡素に構成された動力伝達経路を介して、各モータ５１，５２，５３の動力をデフケース１２に伝達可能となっている。

第１、第２及び第３モータ５１，５２，５３の軸方向の差動装置１０側には、それぞれ、モータ５１，５２，５３の出力を減速する減速機として機能し得るプラネタリギヤ機構６０，１６０が配設されている。これらのプラネタリギヤ機構６０，１６０は、いずれもユニットケース５５に収容されている。

なお、図２には、第１及び第２モータ５１，５２に対応するプラネタリギヤ機構６０，１６０のみが図示され、第３モータ５３に対応するプラネタリギヤ機構の図示が省略されているが、当該プラネタリギヤ機構は、第２モータ５２に対応するプラネタリギヤ機構１６０と同様の構成を有する。

各プラネタリギヤ機構６０，１６０は、入力要素として機能するサンギヤ６１，１６１、反力要素として機能するリングギヤ６２，１６２、及び、出力要素として機能するキャリヤ６３，１６３を備えている。

第１モータ５１に対応するプラネタリギヤ機構６０において、サンギヤ６１は第１モータ５１の出力軸５８に常時連結されており、これにより、第１モータ５１の出力がサンギヤ６１に入力される。リングギヤ６２はユニットケース５５に固定されている。これにより、サンギヤ６１に入力された回転は、プラネタリギヤ機構６０によって減速されてキャリヤ６３から出力される。

第１モータ５１とプラネタリギヤ機構６０との間には、第１モータ５１の出力軸５８の外側に相対回転自在に嵌合された出力スリーブ６６が配設されている。出力スリーブ６６は、第１クラッチ６８を介してキャリヤ６３に連結可能とされている。出力スリーブ６６上には、該出力スリーブ６６と一体回転する出力ギヤ７０が設けられている。出力ギヤ７０は、第１クラッチ６８が締結された状態において、プラネタリギヤ機構６０を介して第１モータ５１の出力軸５８に連結される。

第２モータ５２に対応するプラネタリギヤ機構１６０において、サンギヤ１６１は第２モータ５２の出力軸１５８に常時連結されており、これにより、第２モータ５２の出力がサンギヤ１６１に入力される。リングギヤ１６２はユニットケース５５に固定されている。これにより、サンギヤ１６１に入力された回転は、プラネタリギヤ機構１６０によって減速されてキャリヤ１６３から出力される。

第２モータ５２とプラネタリギヤ機構１６０との間には、第２モータ５２の出力軸１５８の外側に相対回転自在に嵌合された出力スリーブ１６６が配設されている。出力スリーブ１６６は、キャリヤ１６３に常時連結されている。出力スリーブ１６６上には、該出力スリーブ１６６と一体回転する出力ギヤ１７０が設けられている。出力ギヤ１７０は、プラネタリギヤ機構１６０を介して第２モータ５２の出力軸１５８に常時連結されている。

図示は省略するが、第３モータ５３の出力軸１５８は、対応するプラネタリギヤ機構１６０のサンギヤ１６１に常時連結されており、該サンギヤ１６１に入力された回転は当該プラネタリギヤ機構１６０により減速されてキャリヤ１６３から出力される。また、第２モータ５２と同様、第３モータ５３とこれに対応するプラネタリギヤ機構１６０との間においても、上記と同様の出力スリーブ１６６が第３モータ５３の出力軸１５８の外側に嵌合されると共に、該出力スリーブ１６６上に上記と同様の出力ギヤ１７０が設けられており、該出力ギヤ１７０は、プラネタリギヤ機構１６０を介して第３モータ５３の出力軸１５８に常時連結されている。

ドライブシャフト３０のデフ側シャフト部材３１上には、該デフ側シャフト部材３１の外側に相対回転可能に嵌合された統合スリーブ８２が配設されている。統合スリーブ８２の差動装置１０側端部は、差動装置１０のデフケース１２における右側のシャフト挿通部１２ａにスプライン嵌合している。これにより、統合スリーブ８２はデフケース１２と一体回転する。

統合スリーブ８２の反差動装置１０側の端部には、統合スリーブ８２と一体回転する統合ギヤ８０が設けられている。統合ギヤ８０には、第１、第２及び第３モータ５１，５２，５３に対応する上記の出力ギヤ７０，１７０が噛み合っている。統合ギヤ８０は出力ギヤ７０，１７０よりも大径であり、これにより、各出力ギヤ７０，１７０の回転は減速されて統合ギヤ８０に伝達される。統合ギヤ８０に伝達された動力は、統合スリーブ８２を介してデフケース１２に伝達される。

以上のように構成された第１、第２及び第３モータ５１，５２，５３からデフケース１２に至る動力伝達経路は、エンジン２からデフケース１２に至る動力伝達経路から独立している。そのため、エンジン２側の動力伝達経路に関連する構成を変更することなく、予めアセンブリされたモータユニット５０をドライブシャフト３０上に搭載して、統合スリーブ８２をデフケース１２のシャフト挿通部１２ａにスプライン嵌合させるだけで、モータ５１，５２，５３からデフケース１２に至る動力伝達経路を容易に構築できる。したがって、このようにモータユニット５０を追加するだけで、エンジン自動車を容易にハイブリッド車に変更することが可能である。

また、第１モータ５１は、連結機構７１を介してクランク軸２ｄに連結可能とされている。連結機構７１は、第１モータ５１に対応するプラネタリギヤ機構６０の軸方向の差動装置１０側に隣接して配設されている。

連結機構７１は、プラネタリギヤ機構６０のキャリヤ６３に常時連結された第１駆動軸７２と、第２クラッチ７４を介して第１駆動軸７２に連結可能とされた第２駆動軸７６と、第２駆動軸７６と一体回転するように該第２駆動軸７６に設けられたピニオンギヤ７８とを備えている。

第１駆動軸７２及び第２駆動軸７６は、第１モータ５１の出力軸５８と同一軸線上において、第１モータ５１側からこの順で配置されている。第１駆動軸７２及び第２クラッチ７４はユニットケース５５に収容されている。第２駆動軸７６は、差動装置１０側に向かってユニットケース５５の外側に突出するように配設されており、第２駆動軸７６の該突出部分にピニオンギヤ７８が設けられている。

ピニオンギヤ７８は、第２駆動軸７６に固定又は一体に設けられている。ピニオンギヤ７８は、第２クラッチ７４が締結された状態において、第１駆動軸７２、第２駆動軸７６及びプラネタリギヤ機構６０を介して、第１モータ５１の出力軸５８に連結される。

ピニオンギヤ７８は、リングギヤ２ｊに常時噛み合っている。ピニオンギヤ７８が設けられた第２駆動軸７６は、第１モータ５１の出力軸５８と同一軸線上、すなわち、クランク軸２ｄに平行に配置されているため、ピニオンギヤ７８とリングギヤ２ｊとの良好な噛み合いを容易に実現できる。ピニオンギヤ７８は、リングギヤ２ｊよりも小径であり、ピニオンギヤ７８に対するリングギヤ２ｊのギヤ比は例えば１５程度である。これにより、第１モータ５１から伝達されるトルクが、ピニオンギヤ７８とリングギヤ２ｊとの間において増大されてエンジン２のクランク軸２ｄに伝達されることで、クランキングを行うことが可能となっている。

ピニオンギヤ７８はリングギヤ２ｊに常時噛み合っているが、クランク軸２ｄ側からピニオンギヤ７８への動力伝達は、スターティングプレート２ｆのインナプレート部２ｇとアウタプレート部２ｈとの間に設けられたワンウェイクラッチ２ｉがフリーとなることで遮断される。そのため、エンジン２の駆動中において、仮に第１クラッチ６８及び第２クラッチ７４の両方が締結された状態でも、クランク軸２ｄの高速回転がリングギヤ２ｊとピニオンギヤ７８との間及びプラネタリギヤ機構６０において増速されて第１モータ５１の出力軸５８に伝達されることを抑制できる。

ただし、このような常時噛み合い式のピニオンギヤ７８に代えて、クランキングを行うときのみリングギヤ２ｊに噛み合うように第２駆動軸７６上をスライド可能に設けられた飛び込み摺動式のピニオンギヤを用いてもよい。なお、この場合において、クランク軸２ｄの回転が完全に停止していない状態でリングギヤ２ｊに飛び込み摺動式のピニオンギヤを噛み合わせるときは、クランク軸２ｄの回転にピニオンギヤの回転を同期させるように第１モータ５１の回転を制御しながらピニオンギヤの摺動を行えばよい。

以上のように構成されたモータユニット５０において、第１モータ５１は、車両駆動とエンジン２の始動に兼用することが可能となっており、第２及び第３モータ５２，５３は、車両駆動に利用可能となっている。また、いずれのモータ５１，５２，５３も、発電機としても機能することが可能となっており、車両減速時に駆動輪３６，４６側から伝達された運動エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ回生を行うことが可能とされている。

第１モータ５１が車両駆動に用いられるときは、第１クラッチ６８が締結されることで出力軸５８がデフケース１２に連結されると共に、第２クラッチ７４が解放されることで出力軸５８とピニオンギヤ７８との連結が遮断された状態で、第１モータ５１が駆動される。この状態で駆動される第１モータ５１の動力は、プラネタリギヤ機構６０によって減速されると共に、出力ギヤ７０と統合ギヤ８０との間において減速されて、統合スリーブ８２を介してデフケース１２に伝達される。

また、第２又は第３モータ５２，５３が駆動されると、その動力は、プラネタリギヤ機構１６０によって減速されると共に、出力ギヤ１７０と統合ギヤ８０との間において減速されて、統合スリーブ８２を介してデフケース１２に伝達される。

したがって、エンジン２の駆動中において第１〜第３モータ５１，５２，５３の少なくとも１つが駆動されると、デフケース１２においてエンジン２からの動力にモータ５１，５２，５３からの動力が統合され、この統合された動力がドライブシャフト３０，４０を介して駆動輪３６，４６に伝達される。これにより、モータ５１，５２，５３によるトルクアシスト機能が果たされる。

一方、エンジン２が停止された状態で第１〜第３モータ５１，５２，５３の少なくとも１つが駆動されると、該モータ５１，５２，５３からの動力が差動装置１０及びドライブシャフト３０，４０を介して駆動輪３６，４６に伝達されることで、駆動源としてモータ５１，５２，５３のみが用いられるモータ走行が実現される。

また、車両の減速走行中において、第１クラッチ６８が締結された状態では、駆動輪３６，４６側からデフケース１２を介して統合スリーブ８２に伝達された回転が、出力ギヤ７０と統合ギヤ８０との間において増速されてプラネタリギヤ機構６０のキャリヤ６３に入力されると共に、更に該プラネタリギヤ機構６０によって増速されてサンギヤ６１から出力されて、第１モータ５１の出力軸５８に伝達される。このようにして駆動輪３６，４６側から伝わる力によってロータ５７が回転駆動されることで、第１モータ５１でのエネルギ回生が行われる。

第２及び第３モータ５２，５３においても、同様に、車両の減速走行中に駆動輪３６，４６側から伝わる力によってロータ１５７が回転駆動されることで、エネルギ回生を行うことができる。

第１モータ５１がエンジン２の始動に用いられるときは、第１クラッチ６８が解放されることで出力軸５８とデフケース１２側との連結が遮断されると共に、第２クラッチ７４が締結されることで出力軸５８がピニオンギヤ７８を介してクランク軸２ｄに連結された状態で、第１モータ５１が駆動される。

この状態で駆動される第１モータ５１の動力は、プラネタリギヤ機構６０によって減速されてピニオンギヤ７８に伝達されると共に、ピニオンギヤ７８とリングギヤ２ｊとの間において更に減速されて、スターティングプレート２ｆのアウタプレート部２ｈに伝達される。

第１モータ５１側からアウタプレート部２ｈに伝達された動力は、ロックされたワンウェイクラッチ２ｉ及びインナプレート部２ｇを介してクランク軸２ｄに伝達される。これにより、上記の減速によって十分に増大された第１モータ５１の出力トルクを利用して、クランキングを行うことが可能となっている。

そのため、小出力の第１モータ５１を用いても、大きなクランキングトルクを得ることが可能となり、これにより、第１モータ５１の大型化を抑制しつつ、エンジン２の冷間時やエンジン２が高圧縮比タイプである場合等においても、確実にエンジン２を始動させることができる。また、車両駆動用の第１モータ５１がエンジン２の始動用として兼用されることで、エンジン始動専用のスタータモータを廃止することが可能になる。したがって、駆動装置１の構造の簡素化及びコンパクト化を実現できる。

第１モータ５１によるエンジン２の始動は、停車中だけでなく車両走行中のエンジン２の停止状態においても行うことが可能である。車両走行中に第１モータ５１によってエンジン２を始動させるときは、第２及び第３モータ５２，５３の少なくとも一方による車両駆動を並行して行うことができる。そのため、本実施形態によれば、モータ走行を行いながら、第１モータ５１によってエンジン２を始動させることができる。

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態に係る車両の駆動装置２０１を車両右側から見た側面図であり、図４は、駆動装置２０１の骨子図である。なお、第１実施形態と同様の構成要素については、図３及び図４において同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。

図３及び図４に示すように、車両の駆動装置２０１は、ＦＦ式のハイブリッド車に搭載されるものであり、車両走行用の駆動源として、第１実施形態と同様のエンジン２と、例えば右側の駆動輪３６に連結されたドライブシャフト３０上に配設されたモータ２５１とを備えている。

エンジン２のクランク軸２ｄは、第１実施形態と同様のトランスアクスル３を介して、左右のドライブシャフト３０，４０に連結可能とされている。また、クランク軸２ｄには、第１実施形態と同様のスターティングプレート２ｆが設けられており、該スターティングプレート２ｆのアウタプレート部２ｈの外周にリングギヤ２ｊが形成されている。

右側のデフ側シャフト部材３１上には、モータ２５１をユニットケース２５５に収容した状態でユニット化してなるモータユニット２５０が配設されている。該モータユニット２５０は、エンジン２の後方且つ差動装置１０の右側に生じるスペースを利用して配設されている。

図４に示すように、モータ２５１は、ユニットケース２５５に固定されたステータ２５６と、ステータ２５６の径方向内側に回転自在に設けられたロータ２５７と、ロータ２５７と一体回転するようにロータ２５７の内周に固定された出力軸２５８とを備えている。

ステータ２５６は、磁性体からなるステータコアにコイルが巻回されて構成されている。ロータ２５７は、筒状の磁性体で構成されており、ステータ２５６に電力が供給されたときに生じる磁力により回転する。出力軸２５８は、車体幅方向に延びる筒状部材であり、ドライブシャフト３０の外側に相対回転自在に嵌合されている。出力軸２５８は、軸受を介してユニットケース２５５に支持されている。

モータ２５１の軸方向の差動装置１０側には、モータ２５１の出力を減速する減速機として機能するプラネタリギヤ機構２６０が配設されている。プラネタリギヤ機構２６０は、ドライブシャフト３０上に配設されており、ユニットケース２５５に収容されている。

プラネタリギヤ機構２６０は、入力要素として機能するサンギヤ２６１、反力要素として機能するリングギヤ２６２、及び、出力要素として機能するキャリヤ２６３を備えている。

サンギヤ２６１はモータ２５１の出力軸２５８に常時連結されており、これにより、モータ２５１の出力がサンギヤ２６１に入力される。リングギヤ２６２はユニットケース２５５に固定されている。これにより、サンギヤ２６１に入力された回転は、プラネタリギヤ機構２６０によって減速されてキャリヤ２６３から出力される。

プラネタリギヤ機構２６０の差動装置１０側には、ドライブシャフト３０の外側に相対回転自在に嵌合された出力スリーブ２７６が配設されている。出力スリーブ２７６は、第１クラッチ２９２を介してキャリヤ２６３に連結可能とされている。出力スリーブ２７６の差動装置１０側端部は、差動装置１０のデフケース１２における右側のシャフト挿通部１２ａにスプライン嵌合している。これにより、出力スリーブ２７６はデフケース１２と一体回転すると共に、第１クラッチ２９２が締結された状態においてモータ２５１からの動力がプラネタリギヤ機構２６０及び出力スリーブ２７６を介してデフケース１２に伝達されるようになっている。

このように構成されたモータ２５１からデフケース１２に至る動力伝達経路は、エンジン２からデフケース１２に至る動力伝達経路から独立しているため、エンジン２側の動力伝達経路に関連する構成を変更することなく、予めアセンブリされたモータユニット２５０をドライブシャフト３０上に搭載して、出力スリーブ２７６をデフケース１２のシャフト挿通部１２ａにスプライン嵌合させるだけで、モータ２５１からデフケース１２に至る動力伝達経路を容易に構築できる。したがって、このようにモータユニット２５０を追加するだけで、エンジン自動車を容易にハイブリッド車に変更することが可能である。

また、モータ２５１は、連結機構２７７を介してクランク軸２ｄに連結可能とされている。連結機構２７７は、ドライブシャフト３０上に配設された筒状の第１駆動軸２７８と、第１駆動軸２７８に平行に配設された第２駆動軸２８２とを備えている。

第１駆動軸２７８は、モータ２５１とプラネタリギヤ機構２６０との間の軸方向位置においてモータ２５１の出力軸２５８の外側に相対回転自在に嵌合されている。第１駆動軸２７８は、第２クラッチ２９４を介してプラネタリギヤ機構２６０のキャリヤ２６３に連結可能とされている。第１駆動軸２７８上には、該第１駆動軸２７８と一体回転するようにドライブギヤ２８０が設けられている。ドライブギヤ２８０は、第２クラッチ２９４が締結された状態において、プラネタリギヤ機構２６０を介してモータ２５１の出力軸２５８に連結される。

第２駆動軸２８２は、ドライブシャフト３０の周囲において該ドライブシャフト３０及びクランク軸２ｄに平行に配設されている。第２駆動軸２８２上には、ドライブギヤ２８０に噛み合うドリブンギヤ２８６が第２駆動軸２８２と一体回転するように設けられている。ドリブンギヤ２８６はドライブギヤ２８０よりも大径である。第２駆動軸２８２は、差動装置１０側に向かってユニットケース２５５の外側に突出するように配設されており、第２駆動軸２８２の該突出部分にピニオンギヤ２８８が設けられている。

ピニオンギヤ２８８は、第２駆動軸２８２に固定又は一体に設けられている。ピニオンギヤ２８８は、第２クラッチ２９４が締結された状態において、第２駆動軸２８２、第１駆動軸２７８及びプラネタリギヤ機構２６０を介して、モータ２５１の出力軸２５８に連結される。

図３に示すように、ピニオンギヤ２８８は、車体前後方向においてドライブシャフト３０とオーバラップするように該ドライブシャフト３０の上方に隣接して配設されている。また、ピニオンギヤ２８８は、車体上下方向においてクランク軸２ｄとオーバラップするように、シリンダブロック２ａの車体後方側に隣接して配設されている。

図４に示すように、ピニオンギヤ２８８は、リングギヤ２ｊに常時噛み合っている。ピニオンギヤ２８８が設けられた第２駆動軸２８２は、クランク軸２ｄに平行に配置されているため、ピニオンギヤ２８８とリングギヤ２ｊとの良好な噛み合いを容易に実現できる。ピニオンギヤ２８８は、リングギヤ２ｊよりも小径であり、ピニオンギヤ２８８に対するリングギヤ２ｊのギヤ比は例えば１５程度である。これにより、モータ２５１側から伝達されるトルクが、ピニオンギヤ２８８とリングギヤ２ｊとの間において増大されてエンジン２のクランク軸２ｄに伝達されることで、クランキングを行うことが可能となっている。

ピニオンギヤ２８８はリングギヤ２ｊに常時噛み合っているが、クランク軸２ｄ側からピニオンギヤ２８８への動力伝達は、スターティングプレート２ｆのインナプレート部２ｇとアウタプレート部２ｈとの間に設けられたワンウェイクラッチ２ｉがフリーとなることで遮断される。そのため、エンジン２の駆動中において、仮に第２クラッチ２９４が締結された状態でも、クランク軸２ｄの高速回転がリングギヤ２ｊとピニオンギヤ２８８との間、ドライブギヤ２８０とドリブンギヤ２８６との間及びプラネタリギヤ機構２６０において増速されてモータ２５１の出力軸２５８に伝達されることを抑制できる。

ただし、このような常時噛み合い式のピニオンギヤ２８８に代えて、クランキングを行うときのみリングギヤ２ｊに噛み合うように第２駆動軸２８２上をスライド可能に設けられた飛び込み摺動式のピニオンギヤを用いてもよい。なお、この場合において、クランク軸２ｄの回転が完全に停止していない状態でリングギヤ２ｊに飛び込み摺動式のピニオンギヤを噛み合わせるときは、クランク軸２ｄの回転にピニオンギヤの回転を同期させるようにモータ２５１の回転を制御しながらピニオンギヤの摺動を行えばよい。

以上のように構成されたモータユニット２５０において、モータ２５１は、車両駆動とエンジン２の始動に兼用することが可能となっている。また、モータ２５１は、発電機としても機能することが可能となっており、車両減速時に駆動輪３６，４６側から伝達された運動エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ回生を行うことが可能とされている。

モータ２５１が車両駆動に用いられるときは、第１クラッチ２９２が締結されることで出力軸２５８がデフケース１２に連結されると共に、第２クラッチ２９４が解放されることで出力軸２５８とピニオンギヤ２８８との連結が遮断された状態で、モータ２５１が駆動される。この状態で駆動されるモータ２５１の動力は、プラネタリギヤ機構２６０によって減速されてデフケース１２に伝達される。

したがって、エンジン２の駆動中においてモータ２５１が駆動されると、デフケース１２においてエンジン２からの動力にモータ２５１からの動力が統合され、この統合された動力がドライブシャフト３０，４０を介して駆動輪３６，４６に伝達される。これにより、モータ２５１によるトルクアシスト機能が果たされる。

一方、エンジン２が停止された状態でモータ２５１が駆動されると、該モータ２５１からの動力が差動装置１０及びドライブシャフト３０，４０を介して駆動輪３６，４６に伝達されることで、駆動源としてモータ２５１のみが用いられるモータ走行が実現される。

また、車両の減速走行中において、第１クラッチ２９２が締結された状態では、駆動輪３６，４６側からデフケース１２及びプラネタリギヤ機構２６０を介して、モータ２５１の出力軸２５８に伝達される。このようにして駆動輪３６，４６側から伝わる力によってロータ２５７が回転駆動されることで、モータ２５１でのエネルギ回生が行われる。

モータ２５１がエンジン２の始動に用いられるときは、第１クラッチ２９２が解放されることで出力軸２５８とデフケース１２側との連結が遮断されると共に、第２クラッチ２９４が締結されることで出力軸２５８がピニオンギヤ２８８を介してクランク軸２ｄに連結された状態で、モータ２５１が駆動される。

この状態で駆動されるモータ２５１の動力は、プラネタリギヤ機構２６０、及び、ドライブギヤ２８０とドリブンギヤ２８６との間において減速されてピニオンギヤ２８８に伝達されると共に、ピニオンギヤ２８８とリングギヤ２ｊとの間において更に減速されて、スターティングプレート２ｆのアウタプレート部２ｈに伝達される。

モータ２５１側からアウタプレート部２ｈに伝達された動力は、ロックされたワンウェイクラッチ２ｉ及びインナプレート部２ｇを介してクランク軸２ｄに伝達される。これにより、上記の減速によって十分に増大されたモータ２５１の出力トルクを利用して、クランキングを行うことが可能となっている。

そのため、小出力のモータ２５１を用いても、大きなクランキングトルクを得ることが可能となり、これにより、モータ２５１の大型化を抑制しつつ、エンジン２の冷間時やエンジン２が高圧縮比タイプである場合等においても、確実にエンジン２を始動させることができる。また、車両駆動用のモータ２５１がエンジン２の始動用として兼用されることで、エンジン始動専用のスタータモータを廃止することが可能になる。したがって、駆動装置２０１の構造の簡素化及びコンパクト化を実現できる。

また、エンジン２とモータ２５１以外の駆動源が車両に別途搭載される場合には、当該駆動源による車両走行を行いながら、モータ２５１によるエンジン２の始動を行うことが可能である。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態では、ＦＦ式のハイブリッド車を例に挙げて本発明を説明したが、本発明は、ＦＲ式又は四輪駆動式のハイブリッド車に適用することも可能である。

また、上述の第１実施形態では、車両駆動とエンジン始動に兼用されるモータ５１とは別に、デフケース１２に連結された車両駆動専用のモータ５２，５３が２つ設けられる例を説明したが、車両駆動専用のモータの個数は特に限定されるものでない。

さらに、本発明において、車両駆動専用のモータは、必ずしも、車両駆動とエンジン始動に兼用されるモータと同じ車軸の周囲に配設される必要はなく、例えば、前輪用の車軸の周囲又は前輪用の車軸上に兼用のモータを配設すると共に、後輪用の車軸の周囲又は後輪用の車軸上に車両駆動専用のモータを配設するようにしてもよい。

また、上述の各実施形態では、モータの出力を減速する減速機が１つのプラネタリギヤ機構で構成されているが、複数のプラネタリギヤ機構を組み合わせて減速機を構成してもよい。例えば、入力要素としてのサンギヤ、出力要素としてのキャリヤ、及び、反力要素としてのリングギヤを有するプラネタリギヤ機構を複数連結して減速機を構成する場合、モータの出力はプラネタリギヤ機構毎に減速されることでトルクが十分の増大されるため、モータの小型化を図ることができ、これにより、モータユニットの小型化が図られ、該モータユニットの車載性が向上する。

以上のように、本発明によれば、駆動源としてエンジンとモータを有する車両の駆動装置において、専用のスタータモータを廃止して、駆動装置の構造の簡素化及びコンパクト化を図ることが可能となるから、この種の駆動装置及びこれを搭載したハイブリッド車の製造産業分野において好適に利用される可能性がある。

１ 駆動装置
２ エンジン
２ｄ クランク軸
２ｆ スターティングプレート
２ｇ インナプレート部
２ｈ アウタプレート部
２ｉ ワンウェイクラッチ
２ｊ グリングギヤ
３ トランスアクスル
４ トランスアクスルケース
５ トルクコンバータ
６ 変速機
１０ 差動装置
１２ デフケース（差動装置の入力部）
１８ サイドギヤ
３０，４０ ドライブシャフト（車軸）
３１，４１ デフ側シャフト部材
３２，４２ 中間シャフト部材
３３，４３ 駆動輪側シャフト部材
５０ モータユニット
５１ 第１モータ
５２ 第２モータ
５３ 第３モータ
５５ ユニットケース（ケース）
５６ ステータ
５７ ロータ
５８ 出力軸
６０ プラネタリギヤ機構
６１ サンギヤ
６２ リングギヤ
６３ キャリヤ
６６ 出力スリーブ
７０ 出力ギヤ
７１ 連結機構
７８ ピニオンギヤ
８０ 統合ギヤ
８２ 統合スリーブ
１５６ ステータ
１５７ ロータ
１５８ 出力軸
１６０ プラネタリギヤ機構
１６１ サンギヤ
１６２ リングギヤ
１６３ キャリヤ
１６６ 出力スリーブ
１７０ 出力ギヤ
２０１ 駆動装置
２５０ モータユニット
２５１ モータ
２５５ ユニットケース（ケース）
２５６ ステータ
２５７ ロータ
２５８ 出力軸
２６０ プラネタリギヤ機構
２６１ サンギヤ
２６２ リングギヤ
２６３ キャリヤ
２７６ 出力スリーブ
２７７ 連結機構
２７８ 第１駆動軸
２８０ ドライブギヤ
２８２ 第２駆動軸
２８６ ドリブンギヤ
２８８ ピニオンギヤ

Claims (4)

1. エンジンと、該エンジンのクランク軸に設けられた始動用のリングギヤと、前記エンジンからの動力が入力される入力部を有する差動装置と、前記入力部に連結可能な出力軸を有する車両駆動用のモータとを備えた車両の駆動装置であって、
   前記モータの出力軸に連結可能とされ且つ前記リングギヤに噛み合い可能とされたギヤを備えていることを特徴とする車両の駆動装置。
2. 前記差動装置から延びる車軸は前記クランク軸に平行に配設され、
   前記車軸の周囲における該車軸に平行な軸線上に前記モータが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動装置。
3. 前記差動装置から延びる車軸は前記クランク軸に平行に配設され、
   前記車軸上に前記モータが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動装置。
4. 前記モータとは別に、前記差動装置の入力部に連結可能とされた少なくとも１つのモータを備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両の駆動装置。

Images