JP6422083B2 - 自動車ハイブリッド動力伝動ユニット - Google Patents

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    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/52—Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K7/0007—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M11/00—Component parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart from, groups F01M1/00 - F01M9/00
    • F01M11/0004—Oilsumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/12—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description

本発明は、自動車の複数の後輪の回転を駆動するクランクシャフトと、自動車の複数の前輪を駆動する少なくとも１つの電気モータとを有する内燃エンジンを備える自動車ハイブリッド動力伝動ユニットに関する。
［本発明の目的］ 本発明の主な目的は、極めて簡単かつコンパクトな構造を有する、上述されたタイプのハイブリッド動力伝動ユニットを提供することである。
本発明の具体的な目的は、内燃エンジンを含む従来のタイプの動力伝動ユニットを有するように元来設計された自動車にも容易に適合可能な、上述されたタイプのハイブリッド動力伝動ユニットを提供することである。
本発明のさらなる目的は、従来の動力伝動ユニットから始めて、特に自動車の長手方向及び鉛直方向において、その寸法を実質的に変更することなく取得可能なハイブリッド動力伝動ユニットを提供することである。
本発明のさらなる目的は、製造及び組み立てが簡単かつ安価なハイブリッド動力伝動ユニットを提供することである。
上述された複数の目的の実現を考え、本発明は、上述されたタイプのハイブリッド動力伝動ユニットを提供し、これは主に、
内燃エンジンは、その下にオイルサンプが設けられていないエンジンブロックを有し、
少なくとも１つの電気モータは、内燃エンジンのエンジンブロックの直ぐ下の、従来のエンジンがオイルサンプによって占有されていた空間内に配置される、
ことを特徴とする。
オイルサンプなしの内燃エンジンは、ずっと前から知られていた。オイルサンプの除去は、「ドライサンプ」潤滑システムを採用することによって可能であり、ここで、潤滑油は、別個の貯蔵部内に含まれ、ここからポンプによって消費される。
本発明のハイブリッド動力伝動ユニットにおいて、従来の内燃エンジンがオイルサンプによって占有されている空間は、車両の複数の前輪を駆動する１つまたは２つの電気モータを収容するために用いられる。
本発明の好ましい実施形態において、２つの電気モータが提供され、これらは、内燃エンジンのクランクシャフトの軸に平行または垂直な複数の軸を有し、内燃エンジンのブロックの底面と実質的に平行な平面において、互いから離間するように配置される。各電気モータは、それぞれの伝動装置によって自動車のそれぞれの前輪に接続される自己の出力シャフトを有する。２つの電気モータ及びそれに関連付けられる２つの伝動装置は、内燃エンジンのブロックに強固に接続され、その下に配置される伝動装置ハウジング内に含まれる。
本説明において、及び以下の請求項において、「エンジンブロックの下」または「エンジンブロックの底面」のような表現は、シリンダヘッドに対向するエンジンブロックの一方の側、すなわち、車両に設置された条件において下方を向くエンジンブロックの側に関して用いられる。
好ましい実施形態の場合においても、それぞれの前輪を駆動する各伝動装置は、
自動車のそれぞれの前輪を駆動すべく、伝動装置ハウジング内に回転自在に搭載され、自動車の長手方向を横断する方向に方向付けられるように適合されるそれぞれのターミナルシャフトと、
各々の電気モータの出力シャフトをターミナルシャフトに接続する伝動装置と、
を含む。
伝動装置は、ギア伝動装置及び／または遊星伝動装置及び／またはベルト伝動装置を備えてもよい。
例示的な実施形態において、伝動装置は、伝動装置ハウジング内に回転自在に搭載される少なくとも１つの中間シャフトを備え、これは、各々の電気モータの出力シャフトに対して平行かつ離間する軸に沿っており、ペアのベベルギアによってそれぞれのターミナルシャフトに接続される。一実施形態において、伝動装置は、ペアのベベルギアによってターミナルシャフトに接続される第１の中間シャフトと、それぞれの電気モータの第１の中間シャフト及び出力シャフトの間に動作可能に介在する第２の中間シャフトとを備え、第１の中間シャフトは、第２の中間シャフトの軸に対して平行かつ垂直方向上方に離間する軸を有する。既に示されたように、伝動装置は、また、遊星伝動装置またはベルト伝動装置であってもよい。
再びさらに好ましい特徴によれば、それぞれの電気モータに関連付けられた各伝動装置は、離脱可能な連結装置を備え、これは、電気的または電子油圧的に制御される。
最後に、本発明は、別添の請求項１１に係る自動車をさらに提供し、これは、上述されたタイプのハイブリッド動力伝動ユニットを備え、ここで、内燃エンジンは、クランクシャフトの軸が自動車の長手方向と平行に方向付けられ、かつ、ディファレンシャルによって自動車の複数の後輪を駆動する伝動シャフトに接続されるように配置され、少なくとも１つの電気モータは、内燃エンジンのエンジンブロックの下に配置され、自動車の複数の前輪を駆動し、電子制御手段が、内燃エンジン及び少なくとも１つの電気モータの作動及び停止を制御するために、及び／または、少なくとも１つの電気モータ及び自動車の複数の前輪の間の接続を制御するために設けられる。
本発明のさらなる特徴及び利点は、別添の複数の図を参照することによって、単に非限定的な例として与えられた以下の説明から明らかとなろう。
従来のタイプの内燃エンジンを含む先行技術に係る動力伝動ユニットの側面図である。
図１のものと同様の、本発明の教示に従って変形された図１の動力伝動ユニットを示す側面図であり、これは、自動車の複数の前輪及び関連付けられた伝動装置を駆動する２つの電気モータによって構成されるユニットを有し、このユニットは、図１の従来のエンジンのオイルサンプによって占有される空間に配置される。
先行技術に係る動力伝動ユニットの下からの斜視図である。 本発明に係る動力伝動ユニットの下からの斜視図である（２つの電気モータ及び関連付けられた伝動装置を含むユニットのハウジングは、明確性のために除去されている）。
本発明に係る２つの電気モータ及び関連付けられた伝動装置のユニットの上からの図である。 本発明に係る２つの電気モータ及び関連付けられた伝動装置のユニットのいくつかの部分が透明に示された斜視図である。 本発明に係る２つの電気モータ及び関連付けられた伝動装置のユニットのハウジングが除去された斜視図である。 本発明に係る動力伝動ユニットの平面図である。
図１及び図３を参照すると、符号１は、概して、それ自体は公知のタイプの動力伝動ユニットを示し、これは、その軸が３で示されるクランクシャフトを有する内燃エンジン２と、その入口が従来的な態様で摩擦クラッチ装置５によってクランクシャフトに接続され、その出口が伝動シャフト６に接続されるギアチェンジ装置４と、を含む。
本明細書に示される解決手段は、動力伝動ユニットが自動車の前部分に配置され、クランクシャフトの軸３が自動車の長手方向と平行に方向付けられ、自動車の複数の後輪を駆動するべく、伝動シャフト６が自動車のリアディファレンシャル９に接続される例を説明する。
ここで留意されるべきこととして、本発明の目的のために、内燃エンジン２の構造ならびに一般的構成及びギアチェンジ装置４は、ギアチェンジが完全に自動であり、摩擦クラッチを有さず、または、従来のトルクコンバータの代わりに電気モータが用いられるエンジンの場合を含む、任意のタイプであってもよい。
図２、図４は、図１、図３と同じ動力伝動ユニットを示すが、本発明の教示に従って変更されている。この点で、内燃エンジンの構造及び構成に関して唯一の関連する要素は、本発明の場合、「ドライサンプ」（すなわち、別個の油貯蔵部と、この別個の貯蔵部から油を取るポンプとを有する）式の潤滑システムを備えるタイプの内燃エンジンが選択される点にあり、そのため、図１、図３の従来的なエンジンにおいて、エンジンブロック８の下に設けられているオイルサンプ７が除去されている。本発明に係る動力伝動ユニットの場合、従来的なエンジンにおいてオイルサンプ７によって占有される空間は、自動車の複数の前輪を駆動する２つの電気モータＭを配置するために用いられる。また、両方の前輪を駆動する単一の電気モータを提供することも可能であろう。
別添の複数の図のうち、図８は、本発明に係る動力伝動ユニットの簡略化された平面図を示す。
この図において、矢印Ａは、自動車の進行方向を示す。内燃エンジン２は、図として示されるのみであり、示された例の場合、直列４気筒エンジンであり（本発明は、１つまたは複数のシリンダを有する任意の内燃エンジンに当然適用可能である）、そのシャフトが自動車の長手方向と平行に方向付けられている。既に示されたように、内燃エンジン２は、複数の後輪ＲＰを駆動する長手方向の伝動シャフト６を介して、自動車のリアディファレンシャル９を駆動する。複数の前輪ＲＡは、内燃エンジンのブロック８の下の、従来的なエンジンがオイルサンプによって占有される空間内に、隣り合って配置される２つの電気モータＭによって駆動されてもよい。示された例の場合、２つの電気モータＭは、自動車の長手方向と平行に方向付けられるそれらの複数の軸Ｘを有する。しかしながら、それらの複数の軸が自動車の長手方向に垂直な複数の電気モータを提供することも可能である。１つの及び他の場合、好ましくは、２つの電気モータの複数の軸は、エンジンブロック８の下面と実質的に平行な平面に配置される。２つの電気モータＭは、２つのそれぞれの伝動装置１０によって、２つのターミナルシャフト１１に接続され、これらは、自動車の長手方向に対して横断方向に方向付けられ、これらの転換点において、複数の等速（ＣＶ）ジョイント１２によって、自動車の複数のステアリング前輪ＲＡを駆動する２つの車軸１３に接続される。複数の図面に示される例の代替として、複数の伝動装置１０は、遊星ギア伝動装置またはベルト伝動装置であってもよい。
複数の電気モータＭは、ここで提案される用途に適合される任意の公知のタイプであってもよい。これらの複数の電気モータＭは、任意の公知のタイプであってもよく、また、本発明の範囲内に単独では属さないことからも、その構造の詳細は、説明も図示もされない。これらの詳細を図面から除去したことからも、図面は、より単純で理解しやすいものとなっている。
さらに図８を参照すると、２つの電気モータＭの各々をそれぞれの前輪ＲＡに接続する各伝動装置１０は、任意の公知のタイプの離脱可能な連結装置１４を備え、これは、電気的に、例えば電磁的に作動されてもよく、装置１４は、それぞれの電気モータＭの出力シャフト１４０と歯車１６を保持するシャフト１５との間に介在し、または、装置１４は、車軸１３及び車輪２０の間に挿入されてもよい。各歯車１６は、ギア２３および２４によってそれぞれのターミナルシャフト１１に、第１の中間シャフト１７及び第２の中間シャフト１８を介して接続される。シャフト１７,１８は、自動車の長手方向と平行に方向付けられる。一変形例（不図示）において、この一連のギアは、遊星ギア伝動装置によって置換される。さらに、図７においてより良く視認されるように、中間シャフト１７は、シャフト１８に対して垂直方向上方に離間した位置にある。第１の中間シャフト１７は、それぞれのターミナルシャフト１１に、ペアのベベルギア１９、２０によって接続される。対向する端部において、シャフト１７は、第２の中間シャフト１８に、ペアのギア２１、２２によって接続される。その対向する端部において、各シャフト１８は、第３の歯車２４によってそれぞれの電気モータＭの歯車１６に接続される歯車２３を保持し、第３の歯車２４はこれらの間に介在する。車輪２４のシャフト、２つの中間シャフト１７、１８、２つの伝動装置１０の各々のシャフト１５及びターミナルシャフト１１は、伝動装置ハウジング２５内の複数の回転ベアリングＢによって回転自在に支持され、伝動装置ハウジング２５は、図８に図示され、図６及び図２において部分的に示される。ハウジング２５は、２つの電気モータＭ及び２つの伝動装置１０を含み、複数のねじによってエンジンブロック８に強固に接続される。
図５、６は、自動車に設けられる従来のタイプのステアリング装置Ｓを示す。この装置は、２つのステアリング連結ロッドＳ１を作動させ、これらは、複数の前輪ＲＡのステアリング動作を作動させるべく、これらを保持する複数の支持部に、それ自体は公知の態様で接続される。
図８において、２つの電気モータＭを制御する電子制御ユニットＥが図示される。電子ユニットＥは、複数の電気モータＭを２つの伝動装置１０を介して複数の前輪ＲＡに接続する連結装置１４の作動及び停止をさらに制御する。
動作時において、自動車は、内燃エンジン２によって後輪駆動のみで、または、自動ギアチェンジの場合には電気モータＰ４で、または、内燃エンジン２もしくは自動ギアチェンジの場合には電気モータＰ４、及び複数の電気モータＭの両方を作動させることによって前輪駆動及び後輪駆動の両方で、動作してもよい。
電子制御ユニットＥ及び内燃エンジンの制御ユニットは、複数の電気モータＭならびに内燃エンジンの動作を、内燃エンジン、複数の電気モータ及び車両の複数の動作条件を示す複数のパラメータに応じて、予め定められたロジックに従って制御する。
前述の説明から明示されるように、オイルサンプ７なしの内燃エンジンを採用することにより、本発明に係るユニットの部分を形成する２つの電気モータＭは、従来のエンジンがオイルサンプによって占有される空間内に収容可能となる。従来の動力伝動ユニットは、従って、動力伝動ユニットの寸法を実質的に変更することなく、かつ、特に、自動車の長手方向及び垂直方向における動力伝動ユニットの寸法を増加させることなく、本発明に係るハイブリッド動力伝動ユニットに容易に変形可能である。
当然のことながら、本発明の原理は同じままで、構造の詳細及び複数の実施形態は、単に例として説明及び図示された内容に関して、本発明の範囲から逸脱することなく、大きく変更可能である。

Claims (10)

  1. 自動車のハイブリッド動力伝動ユニットであって、
    前記自動車の複数の後輪を駆動する内燃エンジンと、
    前記自動車の複数の前輪を駆動する少なくとも１つの電気モータと、
    前記自動車の少なくとも１つの前輪を制御する伝動装置と、
    を備え、
    前記内燃エンジンは、その下にオイルサンプが設けられていないエンジンブロックを有し、
    前記少なくとも１つの電気モータは、
    前記内燃エンジンの前記エンジンブロックの直ぐ下に配置され、
    前記伝動装置に接続される出力シャフトと、
    前記内燃エンジンのエンジンシャフトの軸に平行または垂直な軸を有する電気モータと
    を有し、
    前記伝動装置は、
    前記自動車の長手方向を横断する方向に沿って方向付けられるターミナルシャフトであって、前記少なくとも１つの電気モータの前記出力シャフトに接続され、前記自動車の前記少なくとも１つの前輪を駆動するターミナルシャフトと、
    前記少なくとも１つの電気モータの前記出力シャフトに対して平行かつ離間する軸上に回転自在に搭載され、ペアのベベルギアによって前記ターミナルシャフトに接続される少なくとも１つの中間シャフトと
    を有し、
    前記少なくとも１つの中間シャフトは、
    前記ペアのベベルギアによって前記ターミナルシャフトに接続される第１の中間シャフトと、
    前記第１の中間シャフトと前記少なくとも１つの電気モータの前記出力シャフトとの間に動作可能に介在する第２の中間シャフトと
    を含み、
    前記第１の中間シャフトは、前記第２の中間シャフトの軸に対して平行であって、且つ、垂直方向上方に離間する軸を有する、
    ハイブリッド動力伝動ユニット。
  2. 前記少なくとも１つの電気モータ及び前記伝動装置は、前記内燃エンジンの前記エンジンブロックに強固に接続される伝動装置ハウジング内に含まれ、前記伝動装置ハウジングは、前記エンジンブロックの下に配置される、請求項１に記載のハイブリッド動力伝動ユニット。
  3. 前記少なくとも１つの電気モータは、前記内燃エンジンのエンジンシャフトの軸に両方とも平行または両方とも垂直な複数の軸を有する２つの電気モータを含み、前記２つの電気モータの前記複数の軸は、前記内燃エンジンの前記エンジンブロックの底面に実質的に平行な平面において、互いから離間するように配置される、請求項２に記載のハイブリッド動力伝動ユニット。
  4. 前記２つの電気モータの各々は、前記自動車のそれぞれの前輪を駆動する複数の伝動装置の各々に接続され、前記２つの電気モータ及び前記複数の伝動装置は、前記伝動装置ハウジング内に配置され、
    前記複数の伝動装置の各々は、
    前記伝動装置ハウジング内に回転自在に搭載され、前記自動車の長手方向を横断する方向に沿って方向付けられる各々のターミナルシャフトであって、前記自動車のそれぞれの前輪を駆動する各々のターミナルシャフトと、
    各々の前記電気モータの前記出力シャフトを前記ターミナルシャフトに接続する伝動装置と、
    を含む、請求項３に記載のハイブリッド動力伝動ユニット。
  5. 前記伝動装置は、ギア伝動装置、遊星伝動装置及びベルト伝動装置の少なくとも１つを含む、請求項４に記載のハイブリッド動力伝動ユニット。
  6. 前記少なくとも１つの中間シャフトは、前記伝動装置ハウジング内において、各々の前記電気モータの前記出力シャフトに対して平行かつ離間する軸上に回転自在に搭載され、ペアのベベルギアによって前記各々のターミナルシャフトに接続される、請求項４に記載のハイブリッド動力伝動ユニット。
  7. 前記少なくとも１つの中間シャフトは、２つまたはそれより多くのギアによって、または遊星ギア装置によって、各々の前記電気モータの前記出力シャフトに接続される、請求項６に記載のハイブリッド動力伝動ユニット。
  8. 前記第２の中間シャフトは、第３の歯車によって各々の前記電気モータの歯車と接続されるギアを保持し、前記第３の歯車は前記ギアと前記歯車との間に介在し、前記歯車は各々の前記電気モータの前記出力シャフトによって駆動される、請求項１から７のいずれか１項に記載のハイブリッド動力伝動ユニット。
  9. 各々の前記電気モータに関連付けられる前記複数の伝動装置の各々は、電気的に制御される離脱可能な連結装置を含む、請求項４に記載のハイブリッド動力伝動ユニット。
  10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のハイブリッド動力伝動ユニットを備える自動車であって、前記内燃エンジンは、そのエンジンシャフトが、前記自動車の長手方向と平行に方向付けられる軸であって、前記自動車の前記複数の後輪をディファレンシャルによって駆動する伝動シャフトに接続される前記軸を有するように配置され、前記少なくとも１つの電気モータは、前記内燃エンジンの前記エンジンブロックの下に配置され、前記自動車の前記複数の前輪を駆動し、電子制御手段が、前記内燃エンジン及び前記少なくとも１つの電気モータの作動及び停止を制御すること、及び、前記少なくとも１つの電気モータ及び前記自動車の前記複数の前輪の間の接続を制御することの少なくとも１つのために設けられる、自動車。
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