WO2000032433A1 - Dispositif d'entrainement et vehicule - Google Patents

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WO2000032433A1
WO2000032433A1 PCT/JP1999/004209 JP9904209W WO0032433A1 WO 2000032433 A1 WO2000032433 A1 WO 2000032433A1 JP 9904209 W JP9904209 W JP 9904209W WO 0032433 A1 WO0032433 A1 WO 0032433A1
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WO
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motor
output shaft
motor generator
rotation
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PCT/JP1999/004209
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English (en)
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Tomoyuki Haniu
Ryoso Masaki
Masahiko Amano
Taizo Miyazaki
Yasuo Morooka
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Hitachi, Ltd.
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Description

明 細 書
駆動装置及び車両 技術分野
本発明はモータ と差動機構から構成される駆動装置と、 それを用いた車 両に関する。 背景技術
エンジンの低燃費化を図る駆動システム と して、 モータの駆動力を利用 するハイプリ ッ ド車がある。
ハイブリ ッ ド車はシリーズ方式、 パラ レル方式など、 各種の方法が提案 されているが、 2つのモータ と 1 つの遊星歯車を用いたシリーズ一パラ レ ルハイプリ ッ ド方式が提案されている。
例えば、 特開平 7 — 1 3 5 7 0 1 号には、 エンジンの駆動力を遊星歯車 に入力 し、 遊星歯車の出力軸から得られた駆動力によ り 車両を駆動するよ う に発電機で制御される方式が記載されている。 エンジンのエネルギーの 一部は発電機によ り発電しながら、 出力軸に連結したモータから駆動力を アシス トするこ とで、 常にエンジンを効率の良い高 トルク領域で駆動し、 かつ、 変速機能を合わせ持たせるこ とができる特徴を持っている。
上記の方法は高効率なエンジン一電気ハイプリ ッ ド車両を実現できる も のの、 構成要素と してモータを必要とするので体格が大き く なる といった 問題を有する。
さ らに、 部品点数が多く なるこ とによる生産性の悪化も問題となる。 発明の開示
本発明の目的は、 上記従来例のよ う なモータジェネレータを有するェン ジン一電気ハイブリ ッ ド車両において、 小型、 かつ生産性の高い駆動装置 を提供するこ とにある。
本発明は、 エンジンと、 複数のモータジェネ レータ と、 複数個の同軸差 動機構と、 を有する駆動装置であって、 前記複数のモータジェネレータの 回転出力軸は前記エンジンの回転出力軸と平行かつ対向 して配置され、 前 記複数のモータジェネ レータのう ち回転出力軸方向寸法の最も大きな第 1 のモータジェネレータの回転出力軸側の端部と、 エンジンの回転軸側の端 部との軸方向投影距離 L i 1 は、 前記第 1 のモータジェネレータを除く他 のモータジェネレータの回転出力軸側の端部と、 エンジンの回転軸側の端 部との軸方向投影距離 L f i ( i = 2、 3、 '··) 以下である駆動装置であ る。
また本発明は、 エンジンと 、 複数個のモータジェネレータ と、 複数個の 同軸差動機構と、 を有する駆動装置であって、 前記複数のモータジュネレ ータの回転出力軸は前記エンジンの回転出力軸と平行かつ対向配置され、 前記複数のモータジェネレータのう ち回転出力軸方向寸法の最も大きな第 1 のモータジェネレータの反回転出力軸側の端部と、 エンジンの回転軸側 の端部との軸方向投影距離 L e 1 は、 前記第 1 のモータジェネ レータを除 く他のモータジェネレータの反回転出力軸側の端部と、 エンジンの回転軸 側の端部との軸方向投影距離 L e i ( i = 2、 3、 ···) 以上である駆動装 置である。
また本発明は、 エンジンと、 複数個のモータジェネレータ と、 複数個の 同軸差動機構と、 を有する駆動装置であって、 前記複数のモ一タジュネ レ ータの回転出力軸は前記エンジンの回転出力軸と平行かつエンジンから遠 い面側に配置され、 前記複数のモータジェネ レータの う ち回転出力軸方向 寸法の最も大きな第 1 のモータジェネレータの回転出力軸側の端部と、 ェ ンジンの回転軸側の端部との軸方向投影距離 L f 1 は、 前記第 1 のモータ ジェネレータを除く他のモータジェネレータの回転出力軸側の端部と、 ェ ンジンの回転軸側の端部との軸方向投影距離 L i i ( i = 2 、 3、 ···) 以 上である駆動装置である。
また本発明は、 エンジンと、 複数個のモータジェネ レータ と、 複数個の 同軸差動機構と、 を有する駆動装置であって、 前記複数のモータジュネ レ —タの回転出力軸は前記エンジンの回転出力軸と平行かつエンジンから遠 い面側に配置され、 前記複数のモータジェネ レータの う ち回転出力軸方向 寸法の最も大きな第 1 のモータジェネレータの反回転出力軸側の端部と、 エンジン回転軸側の端部との軸方向投影距離 L e 1 は、 前記第 1 のモータ ジェネレータ以外のモータジェネレータの反回転出力軸側の端部と、 ェン ジンの回転軸側の端部との軸方向投影距離 L e i ( i = 2 、 3、 ···) 以下 である駆動装置である。
また本発明は、 エンジンと、 複数個のモータジェネレータ と、 複数個の 同軸差動機構と、 を有する駆動装置であって、 前記複数のモータジエネ レ ータの回転出力軸は前記エンジンの回転出力軸と平行配置され、 最大重量 を有する前記モータジェネレータの重心は、 他の前記モータジェネレータ の重心よ り 下方にある駆動装置である。
また本発明は、 エンジンと、 複数個のモータジェネレータ と、 複数個の 同軸差動機構と、 を有する駆動装置であって、 前記複数のモータジエネ レ ータの回転出力軸は前記エンジンの回転出力軸と平行配置され、 最大容積 を有する前記モータジェネ レータの最下端は、 他の前記モータジエネレー タの重心よ り 上方にある駆動装置である。
また本発明は、 エンジンと、 複数個のモータジェネレータ と、 複数個の 同軸差動機構と、 を有する駆動装置において、 前記同軸差動機構のう ち少 なく と も 2個の回転軸を通る直線が平行であるよ う前記同軸差動機構が配 置されている駆動装置である。
また本発明は、 エンジン と 、 複数の同軸差動機構と、 第 1 および第 2 の モータジェネレータ と、 を有する駆動装置であって、 前記複数の同軸差動 機構は、 前記エンジンの出力軸、 前記第 1 のモータジェネ レータの入出力 軸、 および車両駆動軸に接続される第 1 の同軸差動機構と、 前記エンジン の出力軸、 前記第 2のモータジェネ レータの入出力軸、 および車両駆動軸 に接続される第 2 の同軸差動機構と を有し、 前記第 1 のモータジエネレー タ と前記第 2 のモータジェネ レータ とは同軸上に配置され、 前記第 1 の差 動機構の前記第 1 のモータジェネ レータ入出力軸と接続される軸は、 前記 第 2 の差動機構の前記第 2のモータジェネ レータ入出力軸と接続される軸 を貫通している駆動装置である。
また本発明は、 上記の駆動装置のいずれかを有する車両である。 図面の簡単な説明
第 1 図は、 本発明による車両の一実施例を示す。
第 2図は、 駆動装置の機械的構成図を示す。
第 3図は、 駆動装置の別の構成例を示す。
第 4図は、 モータの配置例を示す。
第 5図は、 駆動装置の共線図を示す。 第 6 図は、 軸配置説明図を示す。
第 7図は、 モータ 3個を用いた本発明による車両の一実施例を示す。 第 8 図は、 遊星歯車 4個を用いた本発明による車両の一実施例を示す。 第 9図は、 本発明による車両の一実施例を示す。
第 1 0図は、 本発明による車両の一実施例を示す。
第 1 1 図は、 本発明による車両の一実施例を示す。
第 1 2 図は、 本発明による車両の一実施例を示す。
第 1 3図は、 本発明による車両の一実施例を示す。
第 1 4図は、 本発明による車両の一実施例を示す。
第 1 5図は、 本発明による車両の一実施例を示す。
第 1 6 図は、 本発明による車両の一実施例を示す。
第 1 7 図は、 差動歯車と遊星歯車からなる差動機構の一実施例を示す。 第 1 8 図は、 差動歯車と遊星歯車からなる差動機構の一実施例を示す。 第 1 9 図は、 本発明による車両の一実施例を示す。
第 2 0図は、 本発明による車両の一実施例を示す。
第 2 1 図は、 本発明による車両の一実施例を示す。 発明を実施するための最良の形態
以下本発明の実施の形態を説明する。
第 1 図は本発明による駆動装置を車両に適用 した一実施例である。 本実 施例はエンジン及びモータジェネレータを有するハイプリ ッ ド車両であつ て、 駆動装置が前方に搭載され前輪を駆動するいわゆる F F方式に好適で ある。 なお、 以下の説明ではモータジェネレータを単にモータ と記す。 こ こで 1 1 はエンジン、 1 2 はモータ A、 1 3 は遊星歯車 A、 1 4 はモ —タ B、 1 5は遊星歯車 Bである。 ここで A、 Bはモータや遊星歯車を区 別する符号である。モータ A 1 2 と遊星歯車 A 1 3 とは同軸上に配置され、 また、 モータ B 1 4 と遊星歯車 B 1 5 とは同軸上に配置される。 各モータ と遊星歯車とを同軸に配置するこ とで トルク伝達機構を省略でき、 全体効 率の向上に寄与する。 また、 一般的には複雑な組み合わせの歯車列は組み 立て性が悪いとい う 問題があるが、 本方式のよ う にモータ と遊星歯車とが 同軸上にあればモータ と遊星歯車とを一体化したギヤ一 ドモータを部品と して購入し使用するこ とが可能であり 、 生産性の向上も図れる という利点 がある。
1 6 はエンジンの出力軸に取り付けられたエンジン出力軸歯車であり 、 1 7は A側入力軸歯車であり 、 1 8 は B側入力軸歯車である。 なお、 B側 入力軸歯車 1 8は本図では別部品の陰にあるため図示していない。 こ こで A側入力軸歯車 1 7はモータ A 1 2 の回転軸および遊星歯車 A 1 3 と同軸 に配置される。 以降の説明で、 モータ A 1 2 の回転軸を A軸と称する。 ま た、 B側入力軸歯車 1 8はモータ B 1 4、 遊星歯車 B 1 5 と同軸に配置さ れる。 以降の説明でモータ B 1 4の回転軸を B軸と称する。 また、 ェンジ ン出力軸を E軸と称する。
エンジン出力軸歯車 1 6 は A側入力軸歯車 1 7 と嚙合され、 エンジン 1 1 の発生 トルクを遊星歯車 A 1 3の回転軸に伝達する。 また、 エンジン出 力軸歯車 1 6は B側入力軸歯車 1 8 と も嚙合され、 エンジン 1 1 の発生 ト ルクを遊星歯車 B 1 5の回転軸に伝達する。
1 9は伝達軸であり 、 2 0 は A側出力軸歯車、 2 1 は B側出力軸歯車で ある。 A側出力軸歯車 2 0は A軸と同軸に、 また B側出力軸歯車 2 1 は B 軸と同軸に配置される。 遊星歯車 A 1 3および遊星歯車 B 1 5 とそれぞれ の要素との機械的連結状態については後述する。
2 2はディ フ ァ レンシャルギヤであり 、 伝達軸 1 9 よ り得られる動力を 左右輪に分配する働きをする。 2 3はフ ロ ン トアクスルであり 、 ディ ファ レンシャルギヤ 2 2 によって分配された動力を車輪に伝える働きをする。 本構成では複数のモータの機械的出力軸とエンジン出力軸とが向かい合 つて配置されており、 遊星歯車がエンジン 1 1 と各モータ との間に配置さ れる。 また、 各遊星歯車軸は平行に配置されているため、 エンジン出力軸 歯車 1 6や A側入力軸歯車 1 7 に特殊なギヤを用いる必要がなく 、 安価で かつ伝達効率の高い平歯車やはすば歯車、 やまば歯車を用いることができ る。
また、 こ こではモータ A 1 2 の方がモータ B 1 4 よ り大きい容積を持つ と仮定しており 、 大きなモータを上方に配置している。 これは F F車にお いてフロ ン トアク スル 2 3 を配置するためのスペースを確保するためであ る。 近年、 乗用車においては旋回性能の確保と取り 回しの容易さから全長 を短くする要求があり 、 一方、 居住性の確保と視界の良さから車高に余裕 を持たせた設計が多く なつている。 このため本発明のよ う に複数個のモー タを用いる場合にはモータを横にならベて配置するよ り本図のよ う に縦に 積み重ねて配置する方が効果的である。 この と き、 容積の小さなモータを 下方に配置すれば、 前後長を增加させるこ となく フロ ン トアクスル 2 3 を 配置するこ とが可能となる。
また、 安定性を向上させるこ とを目的と して、 重量の大きなモータを下 方に配置する レイァゥ ト もまた効果的である。
第 2図は第 1 図に示す駆動装置の機構説明図である。 モータ A 1 2の回 転出力軸側端部とエンジンの回転軸側 (がわ) 端部との軸方向投影距離を L f 1 、 モータ B 1 4の回転出力軸側端部とエンジンの回転軸側 (がわ) 端部との軸方向投影距離を L f 2 、 モータ A 1 2の回転出力軸と反対側端 部とエンジンの回転軸側 (がわ) 端部との軸方向投影距離を L e l 、 モー タ B 1 4の回転出力軸と反対側端部とエンジンの回転軸側 (がわ) 端部と の軸方向投影距離を L e 2 とする と、 下記の関係が成り 立つ。
L f l ≤ L f 2 < L e 2 ≤ L e l … (数式 1 ) このよ う に配置するこ とによ り 、 複数のモータが構成要素と して存在す る場合にも、 各モータは最大のモータ A 1 2 の軸長内に収ま り 、 全体をコ ンパク トに構成するこ とができる。 これを逆に L f 1 > L f 2 とするこ と は、 モータ Aのエンジン側端部と遊星歯車 Aのモータ A側端部の距離を不 必要に大き く と る こ とに他ならない。 さ らに、 モータ A 1 2 のステータ と モータ B 1 4のステータを一体化する際も使用材料の増加を招く こ とがな いため軽量化に貢献する。 また、 モータ Bの回転軸長をでき るだけ短く し て剛性を増加させるため、 L f 1 = L f 2 とする こ と も有効である。
なお、 エンジンとモータの回転軸方向をそろえて同様に配置するこ と も 可能である。 この実施例を第 3図に示す。 ここで、 2 4は前記遊星歯車 A 1 3やエンジン出力軸歯車 1 6 などを含む動力伝達手段である。 モータ A 1 2の回転出力軸側端部とエンジンの回転軸側 (がわ) 端部との軸方向投 影距離を L f 1 、 モータ B 1 4の回転出力軸側端部とエンジンの回転軸側 (がわ) 端部との軸方向投影距離を L f 2、 モータ A 1 2の回転出力軸と 反対側端部とエンジンの回転軸側 (がわ) 端部との軸方向投影距離を L e 1 、 モータ B 1 4の回転出力軸と反対側端部とエンジンの回転軸側 (がわ) 端部との軸方向投影距離を L e 2 とする と、 下記の関係が成り 立つ。
L e l ≤ L e 2 < L f 2 ≤ L f l … 数式 2 第 2図の場合と同様に、 この配置も小容積化を図る上で有効である。 第 4図には、 前記モータジェネ レータの軸を法線方向とする平面 P上に おいて、 本発明によるモータ配置を図示したものである。 平面 P上にモー タジェネレータを投影してできる形状を F と し、 前記形状 Fを包含する任 意の長方形を Rとする。 こ こで、 前記長方形 Rの長辺を L と し、 前記モー タジェネ レータの直径を D l 、 D 2、 ···、 D n と したと き、 以下の関係が 成立するこ とが実装上有効となる。
Lく D 1 + D 2 十… + D n … (数式 3 ) 一般に物体は球形に近づく ほど質量に対する表面積が減少する。 その結 果、 上式を満たすよ う に複数のモータを配置すれば、 例えばモータを一列 に配置した場合と比べてケ一シングに要する材料が少なく できる という効 果カ ある。
次に、 本実施例における動作について概説する。 ここでは遊星歯車 A 1 3のサンギヤにモータ A 1 2が取り付けられ、 遊星歯車 A 1 3のキャ リ ア に A側入力軸歯車 1 7が取り付けられる。 また、 遊星歯車 A 1 3のキヤ リ ァは A側出力軸歯車 2 0に取り付けられる。 同様に遊星歯車 B 1 5のサン ギヤにはモータ B 1 4が取り付けられ、 遊星歯車 B 1 5のキャ リ アに B側 入力軸歯車 1 8が取り付けられる。 また、 遊星歯車 B 1 5のキャ リ アは B 側出力軸歯車 2 1 に取り付けられる。
第 5図は本システム動作説明のための共線図である。 第 5図 ( a ) は遊 星歯車 Aの共線図であり 、 ( b ) は遊星歯車 Bの共線図である。 こ こで ω e はエンジン 1 1 の回転数、 a はモータ A 1 2の回転数、 o b はモータ B 1 4の回転数、 ω Vは伝達軸 1 9の回転数である。 なお、 簡単のため、 Α軸への入出力歯車や Β軸への入出力歯車のギヤ比を無視して図示化して いる。
第 5図 ( a ) 、 ( b ) の共線図において、 ω ν、 cu e 間の距離を規格化 して重ね合わせる と第 5図 ( c ) のよ う に合成できる。 すなわち ω νに合 わせて w a 、 co b を設定する こ とで自 由に co e を決定するこ とができ、 運 転状態に応じてエンジン 1 1 を最適動作点で運転させるこ とが可能となる ( 本発明はこのよ うに複数個のモータ と複数個の遊星歯車を有し、 エンジン と駆動軸の回転数や トルクを独立に設定するこ と のできる構成において、 小型かつ生産性の高いシステムを構築する こ とができる という利点を有す る。
第 6 図は軸 A、 B、 E、 Vの配置を表した図である。 なお、 こ こで紙面 の法線ベク トルは各軸と同方向である。 また、 図中 r Eはエンジン出力軸 歯車 1 6 のモジュール円半径、 r E Aは A側入力軸歯車 1 7 のモジュール 円半径、 r E Bは B側入力軸歯車 1 8 のモジュール円半径、 r Vは伝達軸 1 9 に接合された伝達歯車のモジュール円半径、 r VAは A側出力軸歯車 2 0のモジュール円半径、 r V Bは B側出力軸歯車 2 1 のモジュール円半 径である。 なお、 伝達軸 1 9 に接合された伝達歯車は A側出力軸歯車 2 0、 B側出力軸歯車 2 1 の双方と嚙合する。
本構成では E軸と V軸とはオフセッ トを有する。 なぜなら E軸と V軸を 同軸上に設定する という条件を外すこ とによ り r E、 Γ Ε Α、 ···、 r V B を自由に設定でき、 車両性能に応じたギヤ比を設定するこ とが容易となる からである。一般的に遊星歯車に代表される差動機構は成立条件が厳しく 、 自由なギヤ比の設定が困難であるが、 このよ うな構成とするこ とで制限が 緩和され、 車両設計が容易となる。
第 6図で A軸は点線で表記された円弧上に存在可能であり 、 また B軸は 一点鎖線で表記された円弧上に存在可能となる。 E軸と V軸を決定したと き、 A、 B軸と もに 2つの存在可能点がある。 この 2つずつの存在可能点 のう ち、 A軸と B軸とは、 E軸と V軸を含む平面 E Vに対して反対側に存 在するこ とが望ま しい。 なぜならば E Vに対して同じ側に A軸と B軸とが 存在した場合、 反対側に存在する場合と比較して A、 B軸間距離が小さ く なるからである。 モータを平行配置する本発明の場合、 双方のモータ半径 の和に相当する距離だけ軸間を離さねばならず、 r E、 Γ Ε Α、 ·· ·、 r V Bが大きく なり 、 その結果全体体格が大き く なるからである。
こ こでは遊星歯車を用いた機構を実施例と してあげたが、 その他の差動 機構、 例えばディ ファ レンシャルギヤを用いても差し支えない。 また、 本 実施例は F F方式の車両のみならず、 駆動装置をコンパク トにま とめるこ とが求められる方式、 例えば後部に駆動装置を配置し、 後輪を駆動する方 式に適用 しても同様の効果を得るこ とができる。 さ らに、 本システムの小 型な点を生かし、 車体中央に駆動装置を配置するいわゆる ミ ッ ドシップレ ィァゥ トに本発明を適用 しても有効である。
また、 こ こでは遊星歯車とモ一タが 2個ずつの構成例を示したが、 遊星 歯車やモータの数が増えても例えば、 本発明の趣旨を変えないシステム構 成が可能である。 例えば、 第 7図は第 1 図のシステムにスタータ用の小型 モータ C 2 5 を付加しモータ 3個、 遊星歯車 2個と した構成である。 また、 第 8図はエンジン出力軸に遊星歯車式変速機 2 6 を付加し、 モ一タ 2個、 遊星歯車 4個と したものである。 いずれも本発明によ り小型でかつ生産性 の高いシステムが構築できる。
第 9図は本発明による駆動装置を搭載した車両の一実施の形態である。 エンジン 1 1 1 は車両駆動力を発生する。 モータ A l 1 2およびモータ B 1 1 3は電気エネルギーを与えるこ とによ り運動エネルギ一を放出し、 運 動エネルギーを与える と電気エネルギーに変換する。 エンジン 1 1 1 の駆 動力はモータ A l 1 2およびモータ B l 1 3によ り制御され、 車両駆動軸
1 1 4に伝達する。
遊星歯車 1 1 6 と 1 1 7 、 モータ A l 1 2、 およびモータ B l 1 3を直 列に配置するこ とによ り駆動システムの幅方向を詰めて細長い形状と し、 縦置きエンジンの後輪駆動車の変速機スペースに似た形状となっている。 遊星歯車 1 1 5および 1 1 6 は複数の歯車から構成される遊星歯車であ り 、 中心からサンギア 1 1 5 s 、 プラネタ リーギア 1 1 5 p 、 およびリ ン グギア 1 1 5 r カゝらなる。
遊星歯車 1 1 5では、 サンギア 1 1 5 s にはモータ A l 1 2 の出力軸接 続部が、 プラネタ リ ギア 1 1 5 p には車両駆動軸 1 1 4が、 リ ングギア 1 1 5 r にはエンジン 1 1 1 の出力軸が接続している。
遊星齒車 1 1 6 では、サンギア 1 1 6 s にはモータ B 1 1 3 の出力軸が、 プラネタ リ ギア 1 1 6 p にはエンジン 1 1 1 の出力軸が、 リ ングギア 1 1 6 r には車両駆動軸 1 1 4が接続している。
遊星歯車 1 1 5のリ ングギア 1 1 5 r と遊星歯車 1 1 6 のプラネタ リ ギ ァ 1 1 6 p は共通の軸に接続しており 、 その軸はエンジン出力軸と接続し ている。 また、 遊星歯車 1 1 5のプラネタ リギア 1 1 5 p と遊星歯車 1 1 6 のリ ングギア 1 1 6 r は共通の軸に接続しており 、 その軸は車両駆動軸 と接続している。 遊星歯車の出力軸を共有化する ことによ り 、 機構の簡略 化と伝達損失の低減が可能となる。
ワ ンウェイクラ ッチ 1 1 7は遊星歯車 1 1 5の リ ングギア 1 1 5 r と遊 星歯車 1 1 6のプラネタ リ ギア 1 1 6 p との共通の軸に配置され、 ェンジ ンが逆方向に回転するこ とを防ぐ。
軸受け 1 1 8および 1 1 9は、 それぞれが接触面においてすベての軸を 受け持つため、 スラス ト力を相殺し、 低損失で効率の高い支持が可能であ る。
遊星歯車 1 1 6は遊星歯車 1 1 5 とエンジン出力軸とに包括されている ため、 遊星歯車 1 1 6 のギアノイズは外部に漏れにく く 、 システムの静粛 性が向上する。
第 1 0図は本発明による駆動装置を搭載した車両の一実施の形態である t エンジン 1 2 1 の駆動力はモータ A 1 2 2およびモータ B 1 2 3 によ り制 御され、 車両駆動軸 1 2 4に伝達する。
モ一タ A 1 2 2をモータ B 1 2 3 とを並列に配置し、 システムの長さ方 向を詰めるこ とができる。 また、 モータ A 1 2 2およびモータ B 1 2 3の 出力軸にギアを配しているため、 モータの設計自由度が增す。
第 1 1 図は本発明による駆動装置を搭載した車両の一実施の形態である エンジン 1 3 1 の駆動力はモータ A 1 3 2およびモータ B 1 3 3によ り制 御され、 車両駆動軸 1 3 4に伝達する。
遊星歯車 3 7はリ ングギア 1 3 7 r を固定しているため、 機械的変速機 と して機能する。 エンジン回転数は遊星歯車 1 3 7によ り増幅されて遊星 歯車 3 6 のプラネタ リ ギア 1 3 6 p に伝わる。
遊星歯車 1 3 7を配置するこ とによ り 、 構造上変速比が制約される遊星 歯車の変速範囲の設計に自由度を持たせるこ とができる。
第 1 2図は本発明による駆動装置を搭載した車両の一実施の形態である。 車両 1 4 1 はエンジン 1 4 2 の駆動力をモータ A 1 4 3およびモータ B 4 1 4によ り制御して駆動する。 ギアボックス 1 4 5は上記の直列かつ同軸上に配置された遊星歯車から なる。 ギアボックス 1 4 5をモータ A 1 4 3 と車両駆動軸である 自在継手
1 4 6 との間に配置するこ と によ り 、 モータ A 4 3を小型化できる。
エンジン 1 4 2の配置方式は車両進行方向に対し、 クランクシャフ トが 縦向きであるため、 縦置き と称する。
エンジン : 1 4 2、 モータ A 1 4 3、 モータ B 1 4 4、 およぴギアボック ス 1 4 5を直列に配置するこ とによ り システムの幅方向を詰め、 現行の F R車 ( F r o n t E n g i n e & R e a r D r i v e ) の変速機 スペースに設置する程度のサイズにするこ とが可能である。 また、 モータ を低く配置できるため、 車両の運動性能を阻害するこ とはない。 さ らに、 モータを直列に配置するこ とによ り車両の重量配分が改善され、 重心位置 が現行車に比べ中心に近づき、 車両の運動性能が向上する。
第 1 3図は本発明による駆動装置を搭載した車両の一実施の形態である。 車両 1 5 1 はエンジン 1 5 2 の駆動力をモータ A 1 5 3およぴモータ B 1 5 4によ り制御して駆動する。
ギアボックス 1 5 5は上記の直列かつ同軸上に配置された遊星歯車から なる。
エンジン 1 5 2の駆動力は ドライブシャフ ト 1 5 6 によ り ギアボックス
1 5 5に伝達される。
モ一タ A 1 5 3およびモータ B 1 5 4を後輪の駆動シャフ ト近辺に配置 し、 トランスアクスルとするこ とによ り 、 運動性能を向上させる。 また、 モータがエンジンから離れているためエンジンの廃熱による影響を受ける ことがなく 、 モータの温度管理が容易で、 性能を発揮し易い。
第 1 4図は本発明による駆動装置を搭載した車両の一実施の形態である。 車両 1 6 1 はエンジン 1 6 2の駆動力をモ一タ A 1 6 3およびモータ B 1 6 4によ り制御して駆動する。
ギアボックス 1 6 5は上記の直列かつ同軸上に配置された遊星歯車から なる。
モータ A 1 6 3およびモータ B 1 6 4を直列に配置するこ と によ り シス テムの幅方向を小さ く し、現行の縦置きエンジンの F F車( F r o n t E n g i n e & F r o n t D r i v e ) 、 も しく は縦置きエンジンの R R車 ( R e a r E n g i n e & R e a r D r i v e ) の変速機 スペースに設置するこ とが可能である。
同様に、 縦置きエンジンの 4 WD車両にも本発明は適用するこ とは言う までもない。
第 1 5図は本発明による駆動装置を搭載した車両の一実施の形態である < エンジン 1 Ί 1 の駆動力はモータ A 1 7 2およびモータ B 1 7 3 によ り 制御され、 車両駆動軸 1 7 5 に伝達する。 エンジン 1 7 1 の配置方式は車 両進行方向に対し、 クランクシャフ トが横向きであるため、 横置き と称す る。 エンジン 1 7 1 、 モータ A 1 7 2、 モータ B 1 7 3、 およびギアボッ クス 1 7 4を直列に配置するこ とによ り駆動システムの車両全長方向への 広がり を抑えるこ とができる。
第 1 6図は本発明による駆動装置を搭載した車両の一実施の形態である 横置きエンジン 1 8 1 の駆動力はモータ A 1 8 2およびモータ B 1 8 3 によ り制御され、 車両駆動軸 1 8 5 に伝達する。 エンジン 1 8 1 とモータ A 1 8 2およびモータ B 1 8 3 を並列に配置するこ とによ り駆動システム の車幅方向への広がり を抑えることができる。
本発明の構成要素である同軸差動機構について、 これまでの実施例では 遊星歯車を用いる例について主に説明 した。 しかし、 同軸差動機構は遊星 歯車に限定される ものではなく 、 ディ ファ レンシャルギアによっても実現 できる。 さ らに、 第 1 7第 1 図 8 に記載した機構を用いるこ と もできる。 一般的に、 遊星歯車とディ ファ レンシャルギアにおいて、 キャ リ ア軸に 添字 c 、 残る 2軸に添字 s 、 r を使用 し、 各軸間の速度 ( ω ) の関係式を 記載する と、 以下のよ う になる。
ω c = α · ω s + ( 1 — α ) · ω r ··· (数式 4 ) なお、 ここで、 αは歯数比によって決定される定数であり 、 0 < α < 1 である。
一方、 図 #、 ! に図示した機構において、 各軸間の速度関係式を記載す る と、 以下のよ う になる。
ω c = - ]3 · ω s + ( 1 + β ) · ω r ··· (数式 5 ) ここで、 0 は歯数比によって決定される定数であり 、 0 < である。 (数 式 4 ) 、 (数式 5 ) よ り 明らかなよ う に、 キャ リ ア軸の回転速度は残る二 軸の回転数の重み付き加減算で表すこ とができ、 数学的に等価であるこ と がわかる。 したがって、 本発明の構成要素と して遊星歯車、 ディ ファ レン シャルギア、 第 1 7図記載の機構、 第 1 8 図記載の機構のいずれを用いて も差し支えない。
第 1 9図は本発明による駆動装置を搭載した車両の一実施の形態である。 横置きエンジン 1 9 1 の駆動力はモータ A 1 9 2およびモータ B 1 9 3に よ り制御され、 車両駆動軸 1 9 4に伝達する。
差動歯車 1 9 6 と遊星歯車 1 9 5からなるラビニォ式遊星歯車を用いる こ とによ り、 構成歯車の数を減らすこ とができる。
第 2 0図は本発明による駆動装置を搭載した車両の一実施の形態である。 横置きエンジン 2 0 1 の駆動力はモータ A 2 0 2およびモータ B 2 0 3 に よ り制御され、 車両駆動軸 2 0 4に伝達する。
差動歯車 2 0 6 と遊星歯車 2 0 5からなるラビニォ式遊星歯車を用いる こ とによ り、 出力軸の配置の自 由度が増し、 車両の搭載性が向上できる。 第 2 1 図は本発明による駆動装置を搭載した車両の一実施の形態である < 横置きエンジン 2 1 1 の駆動力はモータ A 2 1 2およびモ一タ B 2 1 3 に よ り制御され、 車両駆動軸 2 1 4に伝達する。
差動歯車 2 1 6が遊星歯車 2 1 5 を內包するため、 ギアノ イズの発生を 抑制できる。 また、 モータを直列配置するこ とから幅方向の広がり を抑え ており 、 縦置きエンジンに適した駆動システムである。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 モータジェネ レータを有するエンジン一電気ハイブリ ッ ド車両において、 小型、 かつ生産性の高い駆動装置を提供する こ とがで さる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . エンジンと、
複数のモータジェネレータ と、
複数個の同軸差動機構と、 を有する駆動装置であって、
前記複数のモータジェネ レータの回転出力軸は前記エンジンの回転出力 軸と平行かつ対向して配置され、
前記複数のモータジェネ レータのう ち回転出力軸方向寸法の最も大きな 第 1 のモータジェネ レータの回転出力軸側の端部と、 エンジンの回転軸側 の端部との軸方向投影距離 L f 1 は、 前記第 1 のモータジェネレータを除 く他のモータジェネレータの回転出力軸側の端部と、 エンジンの回転軸側 の端部との軸方向投影距離 L f i ( i = 2、 3、 '··) 以下である駆動装置。
2 . エンジンと、
複数個のモータジェネレータ と、
複数個の同軸差動機構と、 を有する駆動装置であって、
前記複数のモ一タジェネレータの回転出力軸は前記エンジンの回転出力 軸と平行かつ対向配置され、
前記複数のモータジェネレータのう ち回転出力軸方向寸法の最も大きな 第 1 のモータジェネ レータの反回転出力軸側の端部と、 エンジンの回転軸 側の端部との軸方向投影距離 L e 1 は、 前記第 1 のモータジェネレータを 除く他のモータジェネレータの反回転出力軸側の端部と、 エンジンの回転 軸側の端部との軸方向投影距離 L e i ( i = 2、 3、 ···) 以上である駆動 装置。
3 . エンジンと、 複数個のモータジェネレータ と、
複数個の同軸差動機構と、 を有する駆動装置であって、
前記複数のモータジェネレータの回転出力軸は前記エンジンの回転出力 軸と平行かつエンジンから遠い面側に配置され、
前記複数のモータジェネ レータのう ち回転出力軸方向寸法の最も大きな 第 1 のモータジェネレータの回転出力軸側の端部と、 エンジンの回転軸側 の端部との軸方向投影距離 L f 1 は、 前記第 1 のモータジェネレータを除 く他のモータジェネレータの回転出力軸側の端部と、 エンジンの回転軸側 の端部との軸方向投影距離 L f i ( i = 2、 3、 ·'·) 以上である駆動装置。
4 . エンジンと、
複数個のモータジエネレ一タ と、
複数個の同軸差動機構と、 を有する駆動装置であって、
前記複数のモ一タジェネレータの回転出力軸は前記エンジンの回転出力 軸と平行かつェンジンから遠い面側に配置され、
前記複数のモ一タジェネレータのう ち回転出力軸方向寸法の最も大きな 第 1 のモータジェネ レータの反回転出力軸側の端部と、 エンジン回転軸側 の端部との軸方向投影距離 L e 1 は、 前記第 1 のモータジェネレータ以外 のモータジェネ レータの反回転出力軸側の端部と、 エンジンの回転軸側の 端部との軸方向投影距離 L e i ( i = 2、 3、 ···) 以下である駆動装置。
5 . エンジンと、
複数個のモータジェネレータ と、
複数個の同軸差動機構と、 を有する駆動装置であって、
前記複数のモータジェネレータの回転出力軸は前記エンジンの回転出力 軸と平行配置され、 最大重量を有する前記モータジェネ レータの重心は、 他の前記モータジ エネ レ一タの重心よ り 下方にある駆動装置。
6 . エンジンと 、
複数個のモータジェネレータ と、
複数個の同軸差動機構と、 を有する駆動装置であって、
前記複数のモータジェネ レータの回転出力軸は前記エンジンの回転出力 軸と平行配置され、
最大容積を有する前記モータジェネ レータの最下端は、 他の前記モータ ジェネ レータの重心よ り上方にある駆動装置。
7 . エンジンと、
複数個のモータジェネレータ と、
複数個の同軸差動機構と、 を有する駆動装置において、
前記同軸差動機構のう ち少なく と も 2個の回転軸を通る直線が平行であ るよ う前記同軸差動機構が配置されている駆動装置。
8 . 請求の範囲第 7項記載において、
前記エンジンと前記モータジェネ レータ とは前記同軸差動機構を挟んで 対躕的位置に配置されている駆動装置。
9 . 請求の範囲第 7項記載において、
前記駆動装置は、 前記同軸差動機構の回転軸に前記モータジェネ レータ の回転軸が接続される差動ギヤー ドモータジェネ レータを複数個有し、 前記複数の差動ギヤー ドモータジェネ レータの回転軸を通る直線のう ち 少なく と も一組は平行に配置されている駆動装置。
1 0 . 請求の範囲第 9項記載において、
前記駆動装置は車輪に トルクを伝達する伝達軸を有し、 前記複数の同軸差動機構は、 前記エンジンの回転出力軸と前記伝達軸と が機械的に トルク伝達されるよ う に取り付けられ、 前記エンジンの回転出 力軸を通る直線と前記伝達軸を通る直線とはオフセ ッ トを有しつつ平行に 配置されるている駆動装置。
1 1 . 請求の範囲第 9項記載において、
前記駆動装置は 2個のモータジェネレータを有し、
前記 2個のモータジェネ レータのそれぞれの回転出力軸は、 前記ェンジ ンの回転出力軸を通る直線と前記伝達軸を通る直線とを含む平面に対して 対踱的位置に配置されている駆動装置。
1 2 . 請求の範囲第 7項記載において、
前記モータジェネ レータの軸を法線方向とする平面上にモータジエネレ —タを投影してできる形状を F と し、 前記形状 Fを包含する任意の長方形 を Rと し、 前記長方形 Rの長辺をし と し、 前記モータジェネレータの直径 を D l 、 D 2 、 ···、 D n と したとき、
L < D 1 + D 2 + ··· + D n
である駆動装置。
1 3 . エンジンと、
複数の同軸差動機構と、
第 1 および第 2 のモータジェネレータ と、 を有する駆動装置であって、 前記複数の同軸差動機構は、 前記エンジンの出力軸、 前記第 1 のモータ ジェネレータの入出力軸、 および車両駆動軸に接続される第 1 の同軸差動 機構と、 前記エンジンの出力軸、 前記第 2 のモータジェネ レータの入出力 軸、 および車両駆動軸に接続される第 2 の同軸差動機構とを有し、
前記第 1 のモータジェネレータ と前記第 2のモータジェネレータ とは同 軸上に配置され、
前記第 1 の差動機構の前記第 1 のモ一タジェネレータ入出力軸と接続さ れる軸は、 前記第 2の差動機構の前記第 2のモータジェネレータ入出力軸 と接続される軸を貫通している駆動装置。
1 4 . 請求の範囲第 1 3項記載において、
前記第 1 の同軸差動機構を構成する少なく と も 1 つの入出力軸は前記第 2の同軸差動機構の入出力軸と接続されている駆動装置。
1 5 . 請求の範囲第 1 項ないし第 1 4項記載の駆動装置のいずれかを有す 'る車両。
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