JP7343073B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関する。

例えば、特許文献１には、ドライブシャフトの上方に駆動モータが配置されたハイブリッド車両が開示されている。

しかしながら、特許文献１のハイブリッド車両は、ドライブシャフトよりも高い位置に重量の重い駆動モータが配置されるため、車両としての重心が高くなり、車両安定性が悪化する虞がある。

特開２０１５－６７１３２号公報

本発明のハイブリッド車両は、ドライブシャフトに同軸に取り付けられた電動機がドライブシャフト軸方向に沿ってギヤボックスまたは第２電動機との間に間隙を形成するよう配置されている。

ハイブリッド車両は、電動機がドライブシャフトと同軸に配置されているので、電動機を低い位置に搭載でき、車両の低重心化により車両安定性を向上させることができる。

本発明に係るハイブリッド車両の前部構造を車両後方側から見た説明図。 本発明に係るハイブリッド車両の前部構造を車両上方から見た説明図。 本発明に係るハイブリッド車両の動力伝達系統の概略を模式的に示した説明図。 本発明に係るハイブリッド車両の他の実施例を模式的に示した説明図。 本発明に係るハイブリッド車両の他の実施例を模式的に示した説明図。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１～図３は、本発明が適用された前輪駆動のハイブリッド車両の前部構造の概略を模式的に示す説明図である。図１は、ハイブリッド車両の前部構造を車両後方側から見た説明図（背面図）である。図２は、ハイブリッド車両の前部構造を車両上方から見た説明図（平面図）である。図３は、ハイブリッド車両の動力伝達系統の概略を模式的に示した説明図である。

ハイブリッド車両は、車両前部のエンジンルーム内に、発電機１と、発電機１を駆動する内燃機関２と、発電機１で発電された電力を利用して駆動する駆動用モータ３と、駆動用モータ３の回転を変速してドライブシャフト４に伝達する歯車列が内蔵されたギヤボックス５と、駆動用モータ３に隣接したインバータ６と、が配置されている。

発電機１と内燃機関２は、ハイブリッド車両の発電ユニット７を構成する。インバータ６は、発電ユニット７で発電された電力や、発電ユニット７で発電された電力を充電するバッテリ（図示せず）からの電力を駆動用モータ３に供給する。駆動用モータ３、ギヤボックス５、ドライブシャフト４は、ハイブリッド車両の左右に駆動輪に駆動力（回転力）を伝達する動力伝達系統を構成する。また、駆動用モータ３、ギヤボックス５及びブラケット１９（後述）は、動力生成ユニット８を構成する。

発電機１は、例えばロータに永久磁石を用いた同期型モータからなっている。発電機１は、内燃機関２に発生した回転エネルギーを電気エネルギーに変換し、インバータ６を介して駆動用モータ３や図示せぬバッテリに供給する。発電機１は、内燃機関２に接続されている。

内燃機関２は、例えば火花点火内燃機関である。図１、図２における符号９は、内燃機関２に接続される排気マニホールドである。図１、図２における符号１０は、排気マニホールド９の下流側に位置するマニホールド触媒である。マニホールド触媒１０は、排気マニホールド９に隣接している。また、図１、図２における符号１１は、マニホールド触媒１０に接続された排気管１１である。排気管１１は、内燃機関２からの排気が流れるものであり、内燃機関２に接続された排気通路を構成するものである。

発電機１及び内燃機関２からなる発電ユニット７は、ドライブシャフト４よりも車両前方側に位置している。発電ユニット７は、左右のサイドメンバ１２に対してそれぞれ発電ユニットマウントブラケット１３及び発電ユニットマウントインシュレータ１４を介して弾性支持されている。左右のサイドメンバ１２は、ハイブリッド車両の車体を構成するものである。

駆動用モータ３は、電動機に相当するものであって、ハイブリッド車両の左右の駆動輪（図示せず）を回転駆動する駆動源である。駆動用モータ３は、ドライブシャフト４にドライブシャフト４と同軸となるよう取り付けられている。駆動用モータ３は、ドライブシャフト４軸方向（車両幅方向）に沿ってギヤボックス５との間に間隙を形成するように配置されている。駆動用モータ３は、ドライブシャフト４軸方向（車両幅方向）で、一端側がギヤボックス５に対向し、他端側にインバータ６が隣接している。

インバータ６は、駆動用モータ３と同軸に配置されている。インバータ６は、全体の外形が略円柱形状を呈する部材であって、外径が駆動用モータ３と同一外径となるよう形成されている。なお、インバータ６は、駆動用モータ３と一体に構成するようにしてもよい。

ドライブシャフト４は、図示せぬ左右の駆動輪に接続されたものであって、ギヤボックス５が取り付けられている。

ギヤボックス５は、ドライブシャフト４にドライブシャフト４と同軸となるよう取り付けられており、駆動用モータ３と同軸に配置されている。ギヤボックス５は、ドライブシャフト４軸方向（車両幅方向）に沿って駆動用モータ３との間に間隙を形成するように配置されている。ギヤボックス５は、外径が駆動用モータ３と同一外径となるよう形成されている。

ここで、図３を用いてハイブリッド車両の動力伝達系統について詳述する。

ドライブシャフト４は、右側の駆動輪に動力を伝達する右側ドライブシャフト４ａと、左側の駆動輪に動力を伝達する左側ドライブシャフト４ｂと、を有している。右側ドライブシャフト４ａと左側ドライブシャフト４ｂは、ギヤボックス５内に収容されたディファレンシャルギヤ１５に接続されている。右側ドライブシャフト４ａと左側ドライブシャフト４ｂは、互いに同軸となるように配置される。すなわち、右側ドライブシャフト４ａの回転軸は、左側ドライブシャフト４ｂの回転軸と一致している。

ギヤボックス５は、略円筒形状の中空のケーシングであり、上述したディファレンシャルギヤ１５と、ディファレンシャルギヤ１５に駆動用モータ３の回転を減速して伝達する減速ギヤ１６と、が歯車列として内部に収容されている。ディファレンシャルギヤ１５には、右側ドライブシャフト４ａと左側ドライブシャフト４ｂが接続されている。

駆動用モータ３は、断面形状が略円形の部材であって、回転軸（ロータ軸）１７を有している。駆動用モータ３の回転軸１７は、中空形状（円筒状）を呈している。本実施例においては、回転軸１７の内部を左側ドライブシャフト４ｂが貫通している。つまり、駆動用モータ３は、左側ドライブシャフト４ｂに取り付けられている。駆動用モータ３の回転軸１７は、ギヤボックス５の減速ギヤ１６に接続される。なお、図３中の符号１８は、ドライブシャフト４に取り付けられたユニバーサルジョイントである。

再び図１、図２を参照して、駆動用モータ３とギヤボックス５は、ドライブシャフト４とは別体のブラケット１９により互いに連結されている。すなわちブラケット１９は、駆動用モータ３とギヤボックス５の両者に結合されている。

ブラケット１９は、剛性を有する板状の部材であって、車両幅方向でハイブリッド車両の略中央に位置している。ブラケット１９は、駆動用モータ３とギヤボックス５の間にあり、かつ駆動用モータ３及びギヤボックス５と重なり合う部分を有している。

ブラケット１９は、燃料配管２１やハーネス２２の下側から駆動用モータ３及びギヤボックス５に取り付けられている。燃料配管２１は、内燃機関２に燃料を供給する配管である。ハーネス２２は、例えば発電機１や駆動用モータ３に電気的に接続されるものである。

駆動用モータ３、ギヤボックス５及びブラケット１９からなる動力生成ユニット８は、マウントインシュレータ２３を介して３点で第１サスペンションメンバ２４と第２サスペンションメンバ２５に弾性支持されている。

詳述すると、動力生成ユニット８は、ブラケット１９が第１サスペンションメンバ２４に第１マウントインシュレータ２３ａを介して弾性支持されている。また、動力生成ユニット８は、駆動用モータ３が第２サスペンションメンバ２５に第２マウントインシュレータ２３ｂを介して弾性支持され、ギヤボックス５が第２サスペンションメンバ２５に第３マウントインシュレータ２３ｃを介して弾性支持されている。

第１サスペンションメンバ２４は、車両幅方向に沿って延びるハイブリッド車両の車体を構成する部材であり、ドライブシャフト４の下方に位置している。第２サスペンションメンバ２５は、車両幅方向に沿って延びるハイブリッド車両の車体を構成する部材であり、車両前後方向で発電ユニット７とドライブシャフト４との間に位置している。第２サスペンションメンバ２５は、第１サスペンションメンバ２４よりも車両前後方向で車両前方側に位置している。

マウントインシュレータ２３による３つの支持点は、平面視で二等辺三角形の頂点にそれぞれ位置するように設定される。つまり、動力生成ユニット８は、３つのマウントインシュレータ２３によってバランス良く車体に弾性支持されている。

駆動用モータ３とギヤボックス５は、ドライブシャフト４軸方向（車両幅方向）に沿った駆動用モータ３とギヤボックス５との間隙２６が、ドライブシャフト４軸方向（車両幅方向）でフロアパネル２７のフロアトンネル２８と重なり合う（オーバーラップする）ように配置されている。ハイブリッド車両は、ドライブシャフト４と同軸に配置された２部材（駆動用モータ３とギヤボックス５）が互いに離間するようにドライブシャフト４に取り付けられている。

フロアパネル２７は、ハイブリッド車両の下面を覆う部材である。フロアトンネル２８は、フロアパネル２７に形成された断面略Ｕ字形状（断面略逆Ｕ字形状）で車両前後方向に沿って延びる突条部分である。

排気管１１は、駆動用モータ３とギヤボックス５との間隙２６を通るように配置されている。詳述すると、排気管１１は、間隙２６においてドライブシャフト４よりも上方側に配置される。

駆動用モータ３とギヤボックス５との間隙２６には、遮熱板２９が配置されている。遮熱板２９は、駆動用モータ３の一端側と排気管１１との間に位置するよう配置される。遮熱板２９は、例えば排気管１１や駆動用モータ３に対して取り付けられる。

燃料配管２１やハーネス２２は、間隙２６においてドライブシャフト４より下方側に配置される。

駆動用モータ３とギヤボックス５は、ドライブシャフト４軸方向（車両幅方向）に沿った駆動用モータ３とギヤボックス５との間隙２６が、内燃機関２と対向するように配置されている。

以上説明してきたハイブリッド車両においては、駆動用モータ３がドライブシャフト４と同軸に配置されているので、駆動用モータ３を低い位置に搭載でき、車両の低重心化により車両安定性を向上させることができる。

また、ハイブリッド車両は、駆動用モータ３がドライブシャフト４の上方に位置するような構成に比べて、車両事故等による衝突時に電動機がエンジンルーム内の他の部品（例えばブレーキマスターシリンダ等）に衝突しにくくなる。

ハイブリッド車両は、間隙２６がドライブシャフト４軸方向（車両幅方向）でフロアパネル２７のフロアトンネル２８と重なり合う（オーバーラップする）ように駆動用モータ３とギヤボックス５が配置されているので、間隙２６にフロアトンネル２８もしくその近くを通る排気管１１、内燃機関２の燃料配管２１、発電機１や駆動用モータ３等に接続されるハーネス２２等を通しやすくなる。

また、ハイブリッド車両は、排気管１１を内燃機関２側からフロアトンネル２８に向けて直線状に配置することが可能となり、排気通路の圧力損失を低減することができる。

ハイブリッド車両は、間隙２６が内燃機関２と対向するように駆動用モータ３とギヤボックス５が配置されている。そのため、ハイブリッド車両は、内燃機関２が配置されるエンジンルーム内の熱気を間隙２６を通してフロアトンネル２８に流しやすくなり、総じて内燃機関２の吸気温度を下げることが可能となって充填効率向上による出力向上を図ることができる。

ハイブリッド車両は、間隙２６を利用して排気管１１を配置するスペースを確保することができる。

ハイブリッド車両は、駆動用モータ３と排気管１１の間に遮熱板２９が配置されているので、追加部品を最小限に抑えてコストの増加を抑制しつつ電動機の遮熱対策を実現できる。

ハイブリッド車両は、排気管１１が間隙２６においてドライブシャフト４よりも上方側に配置されているので、排気管１１からの熱影響を最小源に抑制することができる。

ハイブリッド車両は、燃料配管２１及びハーネス２２が間隙２６においてドライブシャフト４よりも下方側に配置されているので、燃料配管２１やハーネス２２が熱源となる排気管１１の下方に配置されることになる。そのためハイブリッド車両は、燃料配管２１やハーネス２２の排気管１１からの熱による悪影響を避けることができる。

ハイブリッド車両は、駆動用モータ３とギヤボックス５がブラケット１９により連結されているので、駆動用モータ３とギヤボックス５の剛性を向上させることができ、音振性能を向上させることができる。

ハイブリッド車両は、互いに離間した駆動用モータ３とギヤボックス５を車体に支持する際に、駆動用モータ３とギヤボックス５に連結されたブラケット１９を車体に支持することで、駆動用モータ３の支持点とギヤボックス５の支持点を一部共用化ができ、総じてマウントインシュレータ２３の数を削減することが可能となる。つまり、ハイブリッド車両は、ブラケット１９で駆動用モータ３とギヤボックス５とを連結することで、駆動用モータ３とギヤボックス５を車体に弾性支持するマウントインシュレータ２３の数を減らすことができ、コストを低減することができる。

ハイブリッド車両は、ブラケット１９が燃料配管２１やハーネス２２の下側から駆動用モータ３及びギヤボックス５に取り付けられているので、ブラケット１９により路面の干渉から燃料配管２１やハーネス２２を保護することができる。

ハイブリッド車両は、駆動用モータ３の一端側がギヤボックス５に対向し、駆動用モータ３の他端側がインバータ６に隣接しているので、熱に弱いインバータ６が排気管１１から離して配置されることになり、インバータ６の遮熱対策のための追加コストを抑制することができる。

ハイブリッド車両は、ギヤボックス５の外径が駆動用モータ３と同一外径となるよう形成されているので、発電ユニット７と駆動用モータ３及びギヤボックス５との隙間を小さくしつつ、発電ユニット７のドライブシャフト４（駆動用モータ３及びギヤボックス５）からの車両前方側への突出量（オーバーハング）を小さくすることができる。そのため、ハイブリッド車両は、音振性能や旋回性能を向上させることができる。

以上、本発明の具体的な実施例を説明してきたが、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。ハイブリッド車両は、ドライブシャフト４と同軸に配置された２つの部材が互いに離間するように配置されていれば、上述した実施例の間隙２６に関わる作用効果を奏することが可能となる。なお、駆動用モータ３の回転軸１７の外側を覆うようにカバーを設け、当該カバーによって駆動用モータ３のハウジングとギヤボックス５のケースとが連結されるようにしても良い。

上述した実施例のハイブリッド車両は、前輪駆動車であったが、本発明は図４に示すように後輪駆動車にも適用可能である。図４は、ハイブリッド車両の後部構造の概略を模式的に示した説明図である。ハイブリッド車両は、左右の後輪に対して駆動力を伝達する後輪用ドライブシャフト４１に対して、後輪駆動用モータ４２と後輪用ギヤボックス４３を上述した実施例のように配置してもよい。

すなわち、後輪駆動用モータ４２と後輪用ギヤボックス４３は、後輪用ドライブシャフト４１軸方向（車両幅方向）に沿った後輪駆動用モータ４２と後輪用ギヤボックス４３との間隙４４が、後輪用ドライブシャフト４１軸方向（車両幅方向）でフロアパネル２７のフロアトンネル２８と重なり合う（オーバーラップする）ように配置されている。間隙４４は、上述した実施例の間隙２６に相当する隙間である。

また、後輪用ギヤボックス４３は、外径が後輪駆動用モータ４２と同一外径となるよう形成されている。

そして、排気管１１は、後輪駆動用モータ４２と後輪用ギヤボックス４３との間隙４４を通り、間隙４４において後輪用ドライブシャフト４１よりも上方側に位置するよう配置される。

なお、後輪用ドライブシャフト４１、後輪駆動用モータ４２及び後輪用ギヤボックス４３の構成は、上述したドライブシャフト４、駆動用モータ３及びギヤボックス５と同一構成である。また、図４に示す例では、ハイブリッド車両の前部に、上述した発電ユニット７とインバータ６が配置されることになる。図４中の符号４５は、消音用のマフラーである。

本発明を後輪駆動車両に適用した場合、排気管１１は、後輪用ドライブシャフト４１を跨いで、フロアトンネル２８から直線状に配置することが可能となり、排気通路の圧力損失を低減することができる。

本発明を後輪駆動車両に適用する場合においては、上述した前輪駆動車両に適用された特徴的な構成を適宜適用可能である。

すなわち、本発明を後輪駆動車両に適用した場合、ハイブリッド車両は、例えば、後輪駆動用モータ４２と排気管１１の間に遮熱板を配置してもよいし、後輪用ドライブシャフト４１とは別体の後輪用ブラケット（図示せず）で後輪駆動用モータ４２と後輪用ギヤボックス４３を連結してもよい。

上記後輪用ブラケットは、後輪用マウントインシュレータを介して車体に弾性支持するようにしてもよい。

また、後輪駆動用モータ４２に隣接してインバータ６を設ける場合には、後輪駆動用モータ４２の一端側を後輪用ギヤボックス４３に対向させ、後輪駆動用モータ４２の他端側にインバータ６を後輪駆動用モータ４２と同軸に配置するようにしてもよい。

本発明は、４輪駆動車に対しても適用可能である。

本発明は、図５に示すように、左右の駆動輪を異なる駆動用モータで駆動するハイブリッド車両に対しても適用可能である。

図５に示す例では、ドライブシャフトが互いに切り離された（独立した）右側ドライブシャフト５１と左側ドライブシャフト５２とからなっている。右側ドライブシャフト５１は、左側ドライブシャフト５２と同軸となるよう配置されている。

駆動用モータは、右側の駆動輪に右側ドライブシャフト５１を介して駆動力（回転）を伝達する右側駆動用モータ５３（右側電動機）と左側の駆動輪に左側ドライブシャフト５２を介して駆動力（回転）を伝達する左側駆動用モータ５４（左側電動機）とからなっている。右側駆動用モータ５３は、右側ドライブシャフト５１に、右側ドライブシャフト５１と同軸に配置され（取り付けられ）ている。左側駆動用モータ５４は、左側ドライブシャフト５２に、左側ドライブシャフト５２と同軸に配置され（取り付けられ）ている。右側駆動用モータ５３と左側駆動用モータ５４は、ドライブシャフト軸方向に沿って互いに離間するよう配置されている。

そして、右側駆動用モータ５３と左側駆動用モータ５４は、ドライブシャフト軸方向（右側ドライブシャフト５１軸方向または左側ドライブシャフト５２軸方向）に沿った右側駆動用モータ５３と左側駆動用モータ５４との間隙５５が、ドライブシャフト軸方向でフロアパネルのフロアトンネルと重なり合う（オーバーラップする）ように配置される。間隙５５は、上述した実施例の間隙２６に相当する隙間である。

なお、図５に示す例では、右側駆動用モータ５３及び左側駆動用モータ５４のうちの一方が電動機に相当し、他方が第２電動機に相当する。

図５に示す例では、上述した実施例のギヤボックス５に相当する構成は省略されているが、減速機を介して駆動用モータの出力をドライブシャフトに伝達するようにしてもよい。すなわち、ハイブリッド車両は、減速機を介して右側駆動用モータ５３の出力を右側ドライブシャフト５１に伝達し、減速機を介して左側駆動用モータ５４の出力を左側ドライブシャフト５２に伝達するようにしてもよい。

Claims (13)

1. 駆動輪に接続されたドライブシャフトと、
   上記ドライブシャフトに同軸に取り付けられた電動機と、
   上記電動機と同軸に配置されたギヤボックスと、
   上記電動機に供給される電力を発電する発電機と、
   上記発電機を駆動する内燃機関と、
   車両の下面を覆うフロアパネルと、を有し、
   上記ギヤボックスは、上記電動機の回転を変速して上記ドライブシャフトに伝達し、
   上記電動機は、ドライブシャフト軸方向に沿って上記ギヤボックスとの間に間隙を形成するよう配置され、
   上記フロアパネルは、車両前後方向に沿って延びるフロアトンネルを備え、
   上記電動機と上記ギヤボックスは、上記電動機と上記ギヤボックスとの間隙が、ドライブシャフト軸方向で上記フロアトンネルと重なり合うように配置されるハイブリッド車両。
2. 上記内燃機関と上記発電機は、上記ドライブシャフトよりも車両前方側に配置され、
   上記電動機と上記ギヤボックスは、上記電動機と上記ギヤボックスとの間隙が、上記内燃機関と対向するよう配置されている請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 上記内燃機関からの排気が流れる排気管は、上記電動機と上記ギヤボックスとの間隙を通るように配置される請求項３に記載のハイブリッド車両。
4. 上記電動機と上記排気管の間に遮熱板が配置されている請求項４に記載のハイブリッド車両。
5. 上記排気管は、上記電動機と上記ギヤボックスとの間隙において上記ドライブシャフトよりも上方側に配置される請求項４または５に記載のハイブリッド車両。
6. ハーネス及び上記内燃機関の燃料配管は、上記電動機と上記ギヤボックスとの間隙において上記ドライブシャフトよりも下方側に配置される請求項６に記載のハイブリッド車両。
7. 上記電動機と上記ギヤボックスは、ブラケットにより連結されている請求項７に記載のハイブリッド車両。
8. 上記ブラケットは、マウントインシュレータを介して車体に結合されている請求項８に記載のハイブリッド車両。
9. 上記ブラケットは、上記燃料配管や上記ハーネスの下側から上記電動機及び上記ギヤボックスに取り付けられている請求項８または９に記載のハイブリッド車両。
10. 上記電動機と同軸に配置されたインバータを有し、
    上記電動機は、一端側が上記ギヤボックスに対向し、他端側に上記インバータが隣接している請求項４～１０のいずれかに記載のハイブリッド車両。
11. 上記ギヤボックスは、外径が上記電動機と同一外径となるよう形成されている請求項１、３～１１のいずれかに記載のハイブリッド車両。
12. 上記ドライブシャフトは、後輪用である請求項１、３～１２のいずれかに記載のハイブリッド車両。
13. 上記ドライブシャフトは、ギヤボックス側駆動輪に動力を伝達する上記ギヤボックス側駆動輪のドライブシャフトと、上記ギヤボックス側駆動輪のドライブシャフトと同軸に配置され、電動機側駆動輪に動力を伝達する上記電動機側駆動輪のドライブシャフトと、を有し、
    上記電動機は、上記電動機側駆動輪のドライブシャフトが貫通する中空形状の回転軸を有し、
    上記ギヤボックスは、上記ギヤボックス側駆動輪のドライブシャフト及び上記電動機側駆動輪のドライブシャフトが接続されるディファレンシャルギヤと、上記ディファレンシャルギヤに上記電動機の回転を減速して伝達する減速ギヤと、を有し、
    上記ギヤボックス側駆動輪のドライブシャフトと上記電動機側駆動輪のドライブシャフトは、上記ギヤボックス内のディファレンシャルギヤに接続され、
    上記電動機の回転軸は、上記ギヤボックス内の減速ギヤに接続されている請求項１、３～１３のいずれかに記載のハイブリッド車両。

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