JPH07277009A - 複合原動機搭載自動車のパワートレイン構造 - Google Patents

複合原動機搭載自動車のパワートレイン構造

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JPH07277009A
JPH07277009A JP7735294A JP7735294A JPH07277009A JP H07277009 A JPH07277009 A JP H07277009A JP 7735294 A JP7735294 A JP 7735294A JP 7735294 A JP7735294 A JP 7735294A JP H07277009 A JPH07277009 A JP H07277009A
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JP
Japan
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internal combustion
combustion engine
electric motor
prime mover
vehicle
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JP7735294A
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English (en)
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Motoyuki Hayashida
素行 林田
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MOTOR JIDOSHA KK
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MOTOR JIDOSHA KK
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Publication date
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

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  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】複合原動機搭載自動車で蓄電池等をコンパクト
に配置する。 【構成】内燃機関1と電動機2と前輪の左右の車軸3,
4とをトランスファー装置5を介して結合して一体化
し、客室の床下空間に蓄電池6を配置した。これによ
り、複合原動機の機能を十分に発揮しつつ、蓄電池6等
の嵩張る必需品をコンパクトに配置できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関と電動機とを
原動機とする複合原動機搭載自動車のパワートレイン構
造に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関単体を原動機とする乗用車等の
小型車両では、内燃機関を車両の前部に備え、プロペラ
シャフトを介して後輪を駆動する所謂フロントエンジン
リアドライブ (FR) 型のパワートレイン構造が最も一
般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これに対し、内燃機関
と電動機とを原動機とする複合原動機搭載自動車のパワ
ートレイン構造については、内燃機関単体を原動機とす
る車両に比較して電動機を駆動するための大型の蓄電池
を必要とする等の制約がある。複合原動機自動車のみな
らず、一般に乗用車またはこれに準ずる小型電気自動車
では、従来の伝統的な形式である前部に原動機を配置
し、後輪を駆動するといういわゆるFR型のパワートレ
イン構造は実質的に不可能であるといえる。同様に後部
に原動機を搭載し、前輪を駆動するというRF型のパワ
ートレイン構造も実質的に不可能な構造である。
【0004】なぜならば、これらFR型やRF型のパワ
ートレイン構造では、前後の車軸間に駆動力を機械的に
伝達する機構が介在することとなり、電動機を含む複合
原動機において必需品となる蓄電池など容量の嵩張る構
成要素を搭載するためのスペースを確保することが困難
だからである。したがって、必然的に電気自動車の原動
機配置は前部に原動機を搭載して前輪を駆動するFF型
か、後部に原動機を搭載して後輪を駆動するRR型か、
全ての車輪に電動機を備えて全輪を駆動する形式かのい
ずれかを採用することになるが、一方では、自動車の走
行性能に要求される複合原動機の機能を十分に発揮でき
るパワートレイン構造とすることが前提条件として要求
される。
【0005】本発明は、このような実状に鑑みなされた
もので、複合原動機搭載自動車において、複合原動機の
機能を十分確保しつつ、蓄電池等の大型の必需品をコン
パクトに設置することのできるパワートレイン構造を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明は、内燃機関と電動機とを原動機とする複合原動
機搭載自動車のパワートレイン構造において、内燃機関
と電動機とを前部に搭載し、両者と前輪の左右の車軸と
をトランスファー装置を介して一体的に結合し、前輪を
駆動する構成としたことを特徴とする。
【0007】また、請求項2に係る発明は、前記のパワ
ートレイン構造において、車両の後部に左右の後輪を夫
々駆動する電動機を搭載し、前記内燃機関と前記車両後
部に搭載された各電動機とを路面を介してのみ駆動力が
伝達される構成としたことを特徴とする。また、請求項
3に係る発明は、内燃機関と電動機とを原動機とする複
合原動機搭載自動車のパワートレイン構造において、内
燃機関と電動機とを後部に搭載し、両者と後輪の左右の
車軸とをトランスファー装置を介して一体的に結合し、
後輪を駆動する構成としたことを特徴とする。
【0008】また、請求項4に係る発明は、前記のパワ
ートレイン構造において、車両の前部に左右の前輪を夫
々駆動する電動機を搭載し、前記内燃機関と前記車両前
部に搭載された各電動機とを路面を介してのみ駆動力が
伝達される構成としたことを特徴とする。また、請求項
5に係る発明は、前記トランスファー装置が、内燃機関
と電動機又は駆動系統との間の動力伝達を接離自由なク
ラッチ機構,内燃機関と電動機との回転速度領域調節用
の変速機構,車軸に対する減速機構及び左右の車軸の差
動調節機構を含んで構成されていることを特徴とする。
【0009】
【作用】複合原動機搭載車両における基本的な使用形態
としては、通常は電動機のみによって走行し、必要ある
ときは内燃機関を運転し、その内燃機関の出力によって
走行用の動力と、余剰があれば発電して蓄電池を充電す
るということが繰り返される。
【0010】上記の場合、主たる原動機である電動機の
みによって運転中は、内燃機関は回転力に対して抵抗力
となることなく停止している必要がある。また、必要時
に内燃機関を運転しているときは、その回転駆動力が駆
動輪まで効率よく伝達され、余剰力があるときは電動機
を発電機に変えて発電し、蓄電池を充電する。かかる使
用形態を実現するためには、内燃機関と、電動機又は車
軸と、の間にはクラッチ又はこれに替わる装置が不可欠
である他、内燃機関と電動機との好適な回転領域が必ず
しも一致しないために相互の回転速度を調節するための
変速機及び車軸に対しては減速機を必要とする。また、
構成によってはトルクコンバータ装置や差動歯車等も必
要になる。これらの装置は、殆どの場合、内燃機関と電
動機との間に設けるのが機械的な損失を最小化するた
め、及び小型軽量化するために有効である。
【0011】そこで、本発明では、内燃機関及び電動機
と、左右の車軸とを、前記各機能を有するためのクラッ
チ機構,変速機構,減速機構,差動調節機構等を内蔵す
るトランスファー装置を介して連結,一体化する構成と
したため、前記複合原動機の機能を合理的かつコンパク
トに実現することができる。そして、請求項1の発明で
は客室床下や後部のスペース、請求項3の発明では客室
床下や前部のスペースが、夫々パワートレインが配置さ
れない余裕のあるスペースとなるため、これらのスペー
スに蓄電池等の嵩張る必需品をコンパクトに配置するこ
とができる。
【0012】また、請求項2の発明及び請求項4の発明
では、夫々内燃機関を備えない車両後部又は前部側で各
車輪を電動機で駆動して全輪駆動とすることができ、そ
の場合、内燃機関と反対側の電動機は内燃機関とは路面
を介してのみ駆動力を伝達する構成としたため、プロペ
ラシャフト等の駆動力の伝達手段が介在せず、客室床下
及び内燃機関と反対側の後部又は前部の中央部に十分な
スペースが確保されているので、かかる、全輪駆動方式
としても蓄電池等を余裕を以て配置することができる。
【0013】
【実施例】以下に本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図1は、請求項1の発明に係るFF型パワートレイ
ン構造の実施例を示す。図において、内燃機関1が車両
前部のエンジンルーム内の左側に配置され、電動機2が
エンジンルーム内の右側に配置されている。そして、前
記内燃機関1及び電動機2とそれらの後方に位置する前
輪の左右の車軸3,4がトランスファー装置5を介して
結合されている。
【0014】尚、前記内燃機関1や電動機2を搭載する
車両の前部とは左右の前輪と前輪を結ぶ前車軸周辺を意
味しており、後部とは同じく後輪と後車軸周辺の意味で
ある。前部と後部の境界は、前車軸と後車軸との中間点
付近である。電動機は交流又は直流を利用して運転され
るもので、独立的に構成されたものか、内燃機関又は車
輪と一体に構成されたもののいずれでも同様な効果があ
る。
【0015】ここで、電動機2は通常運転時に使用され
るため、その出力軸は車軸側と常時繋がっており、一
方、内燃機関は所定以上の高負荷運転時にのみ使用され
るため、電動機2の出力軸又は車軸側に対して接続・遮
断を切り換え自由な構成とする必要がある。また、内燃
機関1と電動機2とは、夫々の好適な、つまり高トルク
を発生する回転速度領域が夫々異なっているため、夫々
が好適な回転速度領域で運転されることが、出力,燃費
の点で好ましく、そのためには、相互の回転速度調節を
行う必要がある。更に、要求される車速領域に対して内
燃機関,電動機の回転速度共に高速であるため、車軸に
対して減速を行うこと、旋回走行時の左右の車軸の回転
速度差を許容すること等が要求される。
【0016】そこで、前記トランスファー装置5には、
前記種々の要求を満たすべく、内燃機関1と電動機2と
の間 (又は内燃機関1と車軸側との間) に介在するクラ
ッチ機構51、内燃機関1と電動機2との回転速度領域を
調節するための変速機構52,電動機2の出力軸と車軸
3,4との間に介在する減速機構53及び車軸3,4間に
介在する差動調節機構 (ディファレンシャル) 54を備え
ている。かかる機構をトランスファー装置5に集約させ
たことにより、複合原動機の機能をコンパクトに装備さ
れたパワートレイン構造で発揮することができ、機械的
な損失も最小限に抑制され、経済走行性も可及的に高め
ることができる。
【0017】そして、このようにパワートレイン構造を
車両の前部にコンパクトに収めることができた結果、客
室床下及び後部にパワートレインの存在しない広いスペ
ースが確保されるので、このスペースに図示のように蓄
電池6等の嵩張る必需品を十分コンパクトに配置するこ
とができる。図2は、請求項3の発明に係るRR型パワ
ートレイン構造の実施例を示し、内燃機関1及び電動機
2を後車軸7,8の後方に近接して左右に配置し、該内
燃機関1及び電動機2と左右の後車軸7,8とをトラン
スファー装置5を介して一体に結合したものである。ト
ランスファー装置5に内蔵される各機構とそれらの機能
については、第1の実施例のものと同様であり、説明を
省略する。
【0018】かかるRR型のパワートレイン構造とした
場合には、客室床下と車両の前部とにパワートレインの
存在しない広いスペースが確保されるので、このスペー
スに図示のように蓄電池6等の嵩張る必需品を十分コン
パクトに配置することができる。次に、複合原動機を備
えた全輪駆動方式の車両におけるパワートレイン構造の
実施例について説明する。
【0019】本願出願人は、かかる全輪駆動車両のパワ
ートレイン構造の一般的な問題点について以下のように
考察した。全輪駆動車両の場合、内燃機関から遠隔の位
置にある車輪の駆動が問題になる。各車輪に対応して電
動機を設けて、それらと内燃機関とを機械的に回転力を
伝達しうるように構成するとなれば、プロペラシャフト
や歯車機構などを必要とし、客室の床下はそれらの構造
物によって占拠され、蓄電池などの搭載空間を失うこと
になる。
【0020】そこで、本願出願人は、前記内燃機関と遠
隔位置の車輪を駆動する電動機との間に機械的に回転力
を伝達する手段の必要性について検討した結果、一台の
内燃機関と複数の電動機によって複合原動機を構成する
とき、内燃機関と回転力を伝達しうるように結合する電
動機は一軸分で十分であり、他の車軸駆動用の電動機は
制御信号線と動力線によって電気的に結合すれば足りる
との結論に達した。
【0021】即ち、複数の電動機を搭載して全輪駆動の
効果を得ようとする時には、極限的な (理想の) 走行安
定性を確保する必要があれば、電動機として同期電動機
を採用し、夫々の電動機に送電する電力の周波数と実効
電圧を精密に制御することによって可能であり、また、
通常の要求を満たすには誘導電動機を採用して複数の電
動機に対して同一の周波数の電力を送電することで足
り、いずれの場合でも、内燃機関の回転力を全部の車輪
に伝達することは必要ないとの事実を確認した。
【0022】以上の結論に基づいて構成された請求項2
の発明に係る全輪駆動方式のパワートレイン構造の実施
例を図3に示す。前輪の駆動は、前記第1の実施例に示
した構造と同様である。即ち、車軸3,4の前方に近接
して内燃機関1と電動機2とが配置され、該内燃機関
1,電動機2,車軸3,4がトランスファー装置5を介
して一体的に結合されている。
【0023】一方、後輪は、左右の車軸7,8に夫々連
結した電動機9,10によって駆動する構成とする。そし
て、各電動機2,9,10相互の間は、制御信号線と動力
線によって電気的には結合しているが、機械的な駆動力
の伝達手段は一切備えておらず、路面を介してのみ駆動
力の伝達が行われる構成とする。かかるパワートレイン
構造とすれば、全ての車輪が電動機又は内燃機関によっ
て駆動されるので、悪路走破性能など、走行性能の面で
現状の全輪駆動車両と同様な好結果が得られ、内燃機関
1と連結されない電動機9,10が存在しても複合原動機
としての効果はいささかも毀損されないものである。
【0024】そして、全輪駆動方式の実現のため一台の
内燃機関1と三台の電動機2,9,10との計四台の原動
機を備えるにも拘らず、図示のように客室の床下にはパ
ワートレイン構造が存在しないため、なお十分なスペー
スを確保することができ、該スペースに蓄電池等の嵩張
る必需品を余裕をもって配置することができる。尚、後
車軸側の電動機9と電動機10との間のスペースも必要供
給の設置に活用できることは勿論であり、電動機の小型
化により該スペースをより拡張することが可能となる。
【0025】図4は、請求項4の発明に係る全輪駆動方
式のパワートレイン構造の実施例を示し、後輪の駆動は
前記第2の実施例に示した構造と同様であり、前輪を左
右の車軸3,4に夫々連結した電動機9,10によって駆
動する構成とする。各電動機2,9,10相互間が、制御
信号線と動力線によって電気的には結合しているが、機
械的な駆動力の伝達手段は一切備えておらず、路面を介
してのみ駆動力の伝達が行われることは前記実施例と同
様であり、それにより、客室の床下に同様に広いスペー
スを確保できるため、蓄電池等を該スペースに設置する
ことができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、内燃機関及び電動機と前後いずれかの左右の車軸と
をトランスファー装置を介して一体結合して、複合原動
機による機能をコンパクトな構造で満たすことができ、
かつ、客室の床下に十分広いスペースを確保できるた
め、このスペースを利用して蓄電池等の嵩張る必需品を
余裕を有して設置することができる。
【0027】また、前記内燃機関設置側とは反対側の左
右の車輪を夫々電動機で駆動して全輪駆動方式とするこ
ともでき、その場合でも両車軸間に機械的な伝達手段を
要しないため、なお客室の床下に十分なスペースが確保
され、蓄電池等を設置することができる。そして、以上
の結果、複合原動機を搭載した乗用車等の小型車両の将
来性を大きく高めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1に係る発明の実施例の構成を示す平面
図及び側面図。
【図2】請求項3に係る発明の実施例の構成を示す平面
図及び側面図。
【図3】請求項2に係る発明の実施例の構成を示す平面
図及び側面図。
【図4】請求項4に係る発明の実施例の構成を示す平面
図及び側面図。
【符号の説明】
1 内燃機関 2,9,10 電動機 3,4 前輪側の左右の車軸 5 トランスファー装置 6 蓄電池 7,8 後輪側の左右の車軸 51 クラッチ機構 52 変速機構 53 減速機構 54 差動調節機構

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関と電動機とを原動機とする複合原
    動機搭載自動車のパワートレイン構造において、 内燃機関と電動機とを前部に搭載し、両者と前輪の左右
    の車軸とをトランスファー装置を介して一体的に結合
    し、前輪を駆動する構成としたことを特徴とする複合原
    動機搭載自動車のパワートレイン構造。
  2. 【請求項2】車両の後部に左右の後輪を夫々駆動する電
    動機を搭載し、前記内燃機関と前記車両後部に搭載され
    た各電動機とを路面を介してのみ駆動力が伝達される構
    成としたことを特徴とする請求項1に記載の複合原動機
    搭載自動車のパワートレイン構造。
  3. 【請求項3】内燃機関と電動機とを原動機とする複合原
    動機搭載自動車のパワートレイン構造において、 内燃機関と電動機とを後部に搭載し、両者と後輪の左右
    の車軸とをトランスファー装置を介して一体的に結合
    し、後輪を駆動する構成としたことを特徴とする複合原
    動機搭載自動車のパワートレイン構造。
  4. 【請求項4】車両の前部に左右の前輪を夫々駆動する電
    動機を搭載し、前記内燃機関と前記車両前部に搭載され
    た各電動機とを路面を介してのみ駆動力が伝達される構
    成としたことを特徴とする請求項3に記載の複合原動機
    搭載自動車のパワートレイン構造。
  5. 【請求項5】前記トランスファー装置は、内燃機関と電
    動機又は車軸との間の動力伝達を接離自由なクラッチ機
    構,内燃機関と電動機との回転速度領域調節用の変速機
    構,車軸に対する減速機構及び左右の車軸の差動調節機
    構を含んで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つに記載の複合原動機搭載自動車
    のパワートレイン構造。
JP7735294A 1994-04-15 1994-04-15 複合原動機搭載自動車のパワートレイン構造 Pending JPH07277009A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0928715A2 (en) 1998-01-08 1999-07-14 MT Cars Company Speed change control using engine to synchronize gears
FR2964610A1 (fr) * 2010-09-09 2012-03-16 Peugeot Citroen Automobiles Sa Vehicule hybride a autonomie electrique augmentee
JP2020179693A (ja) * 2019-04-23 2020-11-05 トヨタ自動車株式会社 車両機器の搭載構造

Cited By (5)

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