WO2006109375A1 - 車両用ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

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WO2006109375A1
WO2006109375A1 PCT/JP2006/304084 JP2006304084W WO2006109375A1 WO 2006109375 A1 WO2006109375 A1 WO 2006109375A1 JP 2006304084 W JP2006304084 W JP 2006304084W WO 2006109375 A1 WO2006109375 A1 WO 2006109375A1
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engine
transmission
vehicle
motor
generator
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PCT/JP2006/304084
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English (en)
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Inventor
Kaori Tanishima
Ryuugo Chiba
Taiichi Onoyama
Original Assignee
Nissan Motor Co., Ltd.
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Publication date
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Definitions

  • the present invention is capable of traveling not only by the engine but also by power from the motor / generator, allowing electric travel only by the power from the motor / generator, and achieving the optimum fuel consumption as much as possible.
  • the hybrid drive system for a vehicle that can improve the fuel efficiency by converting the power and surplus engine power during the operation to electric energy by the power generation of the motor / generator and storing it. It is about.
  • Patent Document 1 Various types of hybrid drive devices have been proposed in the past, and one of them is disclosed in Patent Document 1 as one of them.
  • This hybrid drive unit is coupled to a shaft that directs engine rotation to the transmission, and includes a motor / generator between the engine and the transmission, and the engine side friction between the engine and the motor / generator is detachably coupled.
  • the motor / generator and the transmission output shaft are connected to each other so that the motor / generator and the transmission output shaft can be separated from each other.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11-082260
  • the engine and the transmission are separated and mounted separately in the front and rear of the vehicle, even if the motor / generator is installed, this does not cause the front / rear axle load distribution to become an unbalanced problem.
  • this concept is realized and vehicle handling stability
  • the purpose is to propose a hybrid drive system for vehicles that can alleviate concerns about the above.
  • the vehicle hybrid drive device of the present invention is the same as described in claim 1.
  • An engine is mounted on one of the front part and the rear part of the vehicle, and a transmission is mounted on the other.
  • a motor / generator is connected to the transmission system between the engine and the transmission, and the transmission is connected to the engine and the motor / generator.
  • the rear wheel or the front wheel close to the transmission mounting position is driven by shifting the rotation of the motor.
  • the engine and the transmission are separated, and the engine is mounted on one of the front and rear portions of the vehicle, and the transmission is mounted on the other. Since the motor / generator is connected to the transmission system between the engine and transmission,
  • the engine / transmission will be installed separately on the front and rear of the vehicle, and even if a motor / generator is installed in the transmission system between the engine and transmission, this motor / generator distributes the vehicle's longitudinal axle load.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a power train of a rear wheel drive vehicle including a hybrid drive device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing a power train of a rear wheel drive vehicle including a hybrid drive device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing a power train of a rear wheel drive vehicle including a hybrid drive device according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing a power train of a rear wheel drive vehicle including a hybrid drive device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing a power train of a rear wheel drive vehicle including a hybrid drive device according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a rear wheel drive vehicle including a hybrid drive device according to still another embodiment of the present invention. It is a schematic plan view which shows a power train.
  • FIG. 6A is a schematic plan view showing a power train of a rear wheel drive vehicle including a hybrid drive device according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 A schematic plan view showing a power train of a rear wheel drive vehicle including a hybrid drive device according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a schematic plan view showing a power train of a rear wheel drive vehicle including a hybrid drive device according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8] is a longitudinal side view showing the front half of the hybrid drive unit configured for use in the power train shown in FIG.
  • FIG. 9 is a longitudinal side view showing the rear half of the hybrid drive unit configured for use in the power train shown in FIG.
  • FIG. 10 This is a simplified model diagram showing the torsional vibration system of the powertrain with a hybrid drive unit shown in Fig. 1.
  • FIG. 1 shows a power train of a front engine rear wheel drive vehicle (rear wheel drive vehicle) having a hybrid drive device to which the above concept of the present invention is applied.
  • 1L, 1R are left and right front wheels, 2L, 2R are The rear wheel, 3 is the engine.
  • the engine 3 is arranged in tandem at the rear of the vehicle in the front-rear direction as in a normal rear-wheel drive vehicle.
  • the automatic transmission 4 is separated from each other, the engine 3 is mounted on the front of the vehicle near the front wheels 1L and 1R, and the automatic transmission 4 is mounted on the rear of the vehicle near the rear wheels 2L and 2R.
  • the engine 3 crankshaft 3a
  • the input shaft 5 of the automatic transmission 4 are coupled by a propeller shaft 6, and the motor / generator 7 is provided by coupling to the propeller shaft 6.
  • the motor / generator 7 acts as a motor or as a generator, and is arranged at the front of the automatic transmission 4 so as to be arranged close to the rear transmission and to be the same unit as the automatic transmission 4. Assemble.
  • the coupling between the front end of the propeller shaft 6 and the engine crankshaft 3a is detachable through an engine clutch 8 as a friction element on the engine side, so that the rotation from the engine 3 is propelled. It shall be transmitted to shaft 6 as required.
  • Automatic transmission 4 is the same as that described in "Explanation Manual for Skyline New Car (CV35)" published by Nissan Motor Co., Ltd. in January 2003, pages C-9 to C-22
  • a plurality of friction elements including the forward brake 9 as a transmission side friction element
  • three friction elements can be engaged and released by combining them.
  • the transmission system path (gear stage) of the planetary gear set 11 shall be determined.
  • the forward brake 9 as a transmission side friction element is a friction element to be engaged when selecting a forward shift stage (at least a start shift stage).
  • the automatic transmission 4 shifts the rotation to the transmission input shaft 5 at a gear ratio corresponding to the selected shift speed and directs it to the transmission output shaft 12, and the output rotation from this shaft 12 is the differential gear. After passing through the device 13 and left and right drive shafts 14L and 14R, the left and right rear wheels 2L and 2R are reached. It is used to run.
  • the front end of the propeller shaft 6 is divided into two parts, and a rotary damper 15 is inserted into this split part.
  • the rotation from the engine 3 is transmitted via the rotary damper 15, thereby changing the torque of the engine 3. To be able to relax.
  • the power train of the vehicle configured as described above releases the engine clutch (engine-side friction element) 8 when an electric travel (EV travel) mode used when starting from a stationary state is required. Then, the forward brake (transmission-side friction element) 9 is engaged to set the automatic transmission 4 to the forward gear selection state.
  • the above-mentioned EV traveling is the force during forward traveling.
  • the automatic transmission 4 is set to the reverse gear selection state by fastening a reverse brake (not shown).
  • the reverse brake functions as a transmission side friction element instead of the forward brake 9.
  • both the output rotation from the engine 3 and the output rotation from the motor / generator 7 reach the transmission input shaft 5, and the automatic transmission 4 is the forward shift that is currently selected to rotate to the input shaft 5.
  • the vehicle is engineed by shifting at a gear ratio according to the gear stage and sequentially passing through the differential gear device 13 and the left and right drive shafts 14L and 14R from the transmission output shaft 12 to the left and right rear wheels 2L and 2R. 3 and the motor / generator 7 can perform hybrid driving (HEV driving).
  • HEV driving hybrid driving
  • the engine 3 and the automatic transmission 4 are separated, and the engine 3 is placed at the front of the vehicle and automatically. Since the transmission 4 is mounted at the rear of the vehicle, and the motor / generator 7 is connected to the transmission system between the engine 3 and the automatic transmission 4,
  • Engine 3 and automatic transmission 4 will be mounted separately on the front and rear of the vehicle, and even if motor / generator 7 is installed in the transmission system between engine 3 and automatic transmission 4, this motor / generator 7 It is possible to eliminate the above-mentioned concern that the steering stability of the vehicle is deteriorated because the vehicle front and rear axle load distribution cannot be unbalanced so as to become a problem.
  • the engine 3 and the automatic transmission 4 are drive-coupled by the propeller shaft 6 and the motor / generator 7 is disposed near the transmission and coupled to the propeller shaft 6.
  • the motor / generator 7 can be assembled in front of the automatic transmission 4 as the same unit, and the weight balance between the unit body of the motor / generator 7 and the automatic transmission 4 and the heavy engine 3 is improved. Further improvement in handling stability can be realized by further improving the vehicle front and rear axle load distribution.
  • the front shaft 6 is divided into two parts between the motor / generator 7 and the engine clutch 8, and the rotary damper 15 is interposed in this divided part, so that the torque fluctuation of the engine 3 is suppressed.
  • vehicle body vibration can be reduced.
  • the rotary damper 15 is placed closer to the engine than the motor / generator 7 as shown in Fig. 1.
  • the torsional vibration system related to the wartrain is
  • the rotation from the engine 3 reaches the transmission input shaft 5 through the rotary damper 15 including the propeller shaft 6 and the motor / generator 7 which also includes the propeller shaft 6 in order, and the rotation to the transmission input shaft 5 Is shifted by the automatic transmission 4 including the final reduction gear in the differential gear device 13 and passes through the drive shafts 14L and 14R, and then reaches the drive wheels (rear wheels) 2L and 2R.
  • Engine torque fluctuations with a rotating body a consisting of a motor / generator 7 including a propeller shaft 6 and an automatic transmission 4 including a final reduction gear as a mass in a low rotation range where the engine speed is 1000 to 2000 mm.
  • the peak of the torsional resonance frequency that accompanies this occurs as shown by the dot-dash line circle.
  • the low engine speed range near 1000 to 2000 mm is the normal engine speed range that is frequently used during actual driving, and the vehicle interior noise accompanying the peak of the torsional resonance frequency is always generated. If the passenger feels like this, it will cause problems.
  • the rotating body b including the motor / generator 7 including the propeller shaft 6 is used as a mass.
  • the peak of the torsional resonance frequency due to engine torque fluctuation is also generated in the high engine speed range. Since this peak generation speed is outside the normal range of higher engine speed than the engine speed range shown in Fig. 11, The passengers do not actually feel the noise of the vehicle interior that accompanies the car, and this is not a problem.
  • FIG. 2 shows another embodiment of the present invention devised to eliminate the problem caused by the peak of the torsional resonance frequency on the low rotation side as described above.
  • the rotary damper 15 is interposed in the transmission system between the motor / generator 7 and the automatic transmission 4.
  • a rotary damper 15 is inserted in the coupling portion, and that the rotary damper 15 and the motor / generator 7 are arranged in the same unit as the automatic transmission 4.
  • the rotating body 15 includes the rotating damper 15 as shown in the simplified model of FIG.
  • the rotation from the engine 3 reaches the transmission input shaft 5 through the propeller shaft 6, the motor / generator 7 including the propeller shaft 6, and the rotary damper 15 in order, and then to the transmission input shaft 5.
  • the peak of the torsional resonance frequency occurs on the low rotation side as compared with the first embodiment as shown by the one-dot chain line frame.
  • the extremely low speed range near the engine speed of 600 to 800 rpm is outside the normal speed range that is not used during actual driving, and the passengers actually hear the noise of the vehicle interior accompanying the peak of the above-mentioned torsional resonance frequency. Feeling is no longer a problem.
  • the rotating body b including the motor / generator 7 including the propeller shaft 6 is used as a mass.
  • the peak of the torsional resonance frequency due to engine torque fluctuations also occurs in the high engine speed range, but this peak speed is normally higher than the engine speed range shown in Fig. 13. Since it is out of the area, the passengers will not actually feel the noise of the interior of the vehicle accompanying this, and this will not be a problem.
  • the peak generation rotational speed of the torsional resonance frequency can be shifted outside the normal engine rotational range.
  • the rotary damper 15 and the motor / generator 7 can be assembled in front of the automatic transmission 4 as the same unit.
  • the rotary damper 15 and the motor / generator 7 as well as the unit body of the automatic transmission 4 and the heavy engine 3 The weight balance is even better than in the case of Fig. 1 and the distribution of the front and rear axles of the vehicle is further improved, so that further improvement in handling stability can be realized.
  • the motor / generator 7 is arranged near the transmission far from the engine 3, but the motor / generator 7 is engine far from the automatic transmission 4 as shown in FIGS. Can be placed closer.
  • the drive coupling between the crankshaft 3a and the propeller shaft 6 is the engine side friction element.
  • the drive coupling between the transmission input shaft 5 and the propeller shaft 6 is always coupled.
  • the motor / generator 7 is preferably connected to the engine shaft of the propeller shaft 6 so as to be the same unit as the engine 3.
  • the power train of the vehicle configured as described above also releases the engine clutch (engine-side friction element) 8 and tightens the forward brake (transmission-side friction element) 9 during electric driving (EV driving).
  • EV driving electric driving
  • the vehicle can be driven forward by EV only by the motor / generator 7.
  • the automatic reverse gear 4 can be made to perform reverse travel by setting the reverse gear to a selected state by engaging a reverse brake (not shown).
  • the engine 3 and the automatic transmission 4 are separated, and the engine 3 is mounted on the front of the vehicle and the automatic transmission 4 is mounted on the rear of the vehicle.
  • the motor / generator 7 is connected to the transmission system between the engine 3 and the automatic transmission 4, the engine 3 and the automatic transmission 4 are separately mounted on the front and rear of the vehicle. Even if a motor / generator 7 is installed in the transmission system between the automatic transmission 4 and the motor / generator 7, the motor / generator 7 does not unbalance the vehicle's front / rear axle load distribution so as to cause a problem. It is possible to dispel the concern that it will be worse.
  • the engine 3 and the automatic transmission 4 are drive-coupled by the propeller shaft 6, and the motor / generator 7 is disposed near the engine and coupled to the propeller shaft 6.
  • the motor / generator 7 rotates with the engine 3 to become a mass having a large rotary inertia, and the rotation from this mass reaches the transmission input shaft 5 through the propeller shaft 6,
  • the rotation to the transmission input shaft 5 is shifted by the automatic transmission 4 including the final reduction gear in the differential gear device 14 and passes through the drive shafts 14L and 14R, and then reaches the drive wheels 2L and 2R.
  • the engine 3 and the motor / generator 7 turn into masses with large rotating inertia, and the propeller shaft 6 functions as a torsion spring.
  • m in a very low rotation range near m, a rotating body a composed of a rotating body b composed of a propeller shaft 6 between a motor / generator 7 and a transmission 4 and an automatic transmission 4 including a final reduction gear.
  • the peak of the torsional resonance frequency that accompanies the engine torque fluctuation occurs as shown by the dashed-dotted line circle frame.
  • the extremely low engine speed range near 600 to 800 ⁇ m is a rotation area outside the normal engine speed range that is not used during actual driving, and the vehicle interior noise accompanying the peak of the above-mentioned torsional resonance frequency is generated. What happens in the practical stage will not cause any problems related to the noise of the vehicle interior.
  • this effect can be achieved at low cost with a simple configuration without installing a rotary damper, and the overall length of the train can be shortened by eliminating the need for a rotary damper. .
  • the power train of Fig. 3 is composed of the propeller shaft 6 portion between the motor / generator 7 and the transmission 4 as is apparent from Fig. 14 showing the torsional vibration system related thereto.
  • the drive coupling between the crankshaft 3a and the propeller shaft 6 is performed through an engine clutch 8 as an engine side friction element as in the case of FIG.
  • the motor / generator 7 is preferably connected to the portion of the propeller shaft 6 close to the engine as in the case of FIG.
  • the rotary damper 15 is inserted into the joint between the transmission input shaft 5 and the propeller shaft 6 as described above. At this time, the rotary damper 15 should be arranged in the same unit as the automatic transmission 4.
  • the power train of the vehicle configured as described above also releases the engine clutch (engine-side friction element) 8 and tightens the forward brake (transmission-side friction element) 9 during electric driving (EV driving).
  • EV driving electric driving
  • the vehicle can be driven forward by EV only by the motor / generator 7.
  • the automatic reverse gear 4 can be made to perform reverse travel by setting the reverse gear to a selected state by engaging a reverse brake (not shown).
  • the engine 3 and the automatic transmission 4 are separated from each other, and the engine 3 is mounted on the front of the vehicle and the automatic transmission 4 is mounted on the rear of the vehicle.
  • the motor / generator 7 is connected to the transmission system between the engine 3 and the automatic transmission 4, the engine 3 and the automatic transmission 4 are separately mounted on the front and rear of the vehicle. Even if a motor / generator 7 is installed in the transmission system between the automatic transmission 4 and the motor / generator 7, the motor / generator 7 does not unbalance the vehicle's front and rear axle load distribution so as to cause a problem. It is possible to dispel the concern that it will be worse.
  • the motor / generator 7 can be assembled at the rear of the engine 3 as the same unit, and the number of components can be reduced by the unitization, thereby reducing the number of power train assembly steps and reducing the cost.
  • the rotary damper 15 is inserted into the joint between the transmission input shaft 5 and the propeller shaft 6 so as to be the same unit as the automatic transmission 4.
  • the rotary damper 15 can be assembled in front of the automatic transmission 4 as the same unit, and the number of components required by the unit can be reduced to reduce the power train assembly man-hours and reduce costs.
  • the embodiment of Fig. 4 is based on a power train similar to that of Fig. 3 and has a rotary damper 15 added thereto. Therefore, even if there is no rotary damper 15, the embodiment shown in Figs. Next, as described above, a certain force S that is advantageous for the vehicle interior noise is added. It becomes. [0051]
  • the motor / generator 7 rotates together with the engine 3 to form a mass having a large rotary inertia, and the rotation from this mass reaches the transmission input shaft 5 via the propeller shaft 6 and the rotary damper 15,
  • the rotation to the transmission input shaft 5 is shifted by the automatic transmission 4 including the final reduction gear in the differential gear device 14 and passes through the drive shafts 14L and 14R, and then reaches the drive wheels 2L and 2R.
  • engine rotation speed is 00 to 600 ⁇ .
  • the rotating body b composed of the propeller shaft 6 between the motor / generator 7 and the rotating damper 15
  • the rotating damper 15 including the transmission input shaft 5, and the final reduction gear
  • the peak of the torsional resonance frequency accompanying the engine torque fluctuation occurs with the rotating body a composed of the automatic transmission 4 as the mass, as shown by the one-dot chain line circle frame.
  • the extremely low speed range around the engine speed of 400 to 600 mm is even lower than the peak generation speed 600 to 800 mm of the torsional resonance frequency shown in FIG. It is a rotation range outside the normal rotation range that is not used, and the interior noise caused by the above-mentioned peak of the torsional resonance frequency never occurs at the practical stage. This can be avoided more reliably than the train.
  • the rotational damper 15 can reduce the peak generation rotational speed of the torsional resonance frequency as described above, the flywheel provided to rotate together with the engine can be made small and small in inertia. it can.
  • this effect can be achieved by disposing the rotary damper 15 on the transmission side with respect to the motor / generator 7, and the rotary damper 15 may be disposed as shown in FIG. In FIG. 5, the propeller shaft 6 is divided into two near the motor / generator 7, and a rotary damper 15 is interposed in this divided portion.
  • the rotary damper 15 is positioned on the transmission side of the motor / generator 7, and the torsional vibration system of the power train is as shown by the simplified model in FIG.
  • the characteristics are as shown in Fig. 17, and the same effects as in Fig. 4 can be achieved.
  • the motor / generator 7 and the rotary damper 15 are preferably arranged so as to be the same unit as the engine 3 as shown in FIG.
  • the motor / generator 7 and the rotary damper 15 can be assembled at the rear of the engine 3 as the same unit, and the number of power train assembly man-hours can be reduced by reducing the number of components by the unit, thereby reducing costs.
  • the automatic clutch is used as the transmission-side friction element for enabling EV traveling and HEV traveling with the engine clutch 8 (engine-side friction element).
  • the existing forward brake 9 to be engaged when selecting the forward gear (at least the starting gear) is selected, and the existing reverse brake (not shown) to be engaged when the reverse gear is selected. was diverted,
  • a dedicated transmission-side clutch 16 may be provided as a transmission-side friction element.
  • FIGS. 6 and 6A show the transmission side clutch 16 added to the power train of FIG. 1
  • FIGS. 7 and 7A show the transmission side clutch 16 added to the power train of FIG. is there.
  • the transmission side clutch 16 is the motor / generator 7 and the driving wheel left. It is provided between the right rear wheel 2L and 2R, and is detachably coupled between them.
  • the transmission side clutch 16 includes a transmission input shaft 5 and a propeller shaft. In order to improve the installation of the transmission side clutch 16, it is preferable to provide it by interposing it at the mutual coupling portion with 6.
  • FIG. 8 and FIG. 9 are examples of the actual configuration of the hybrid drive device when the power train is as shown in FIG. 2, and FIG. 8 is a broken view of the hybrid drive device at the location of the automatic transmission 4.
  • FIG. 9 shows the front half of the hybrid drive device on the engine side with respect to this breakage point.
  • FIG. 9 shows the hybrid drive device on the side farther from the engine than this breakage point. The latter half part of a drive device is shown.
  • reference numeral 21 denotes a transmission case of the automatic transmission 4.
  • the transmission case 21 includes a transmission input shaft 5 (see FIG. 8), a forward brake 9 and a transmission output shaft 12 (
  • the components of the automatic transmission 4 including the planetary gear set 11 in Fig. 2) and the "Skyline new model (CV35 model) manual” published by Nissan Motor Co., Ltd. in January 2003 are described above.
  • C Store in the same way as described on page 9.
  • the stator 7a is fixed in the front case 22, and the rotor 7b is fixed to the outer periphery of the hollow rotor shaft 24 and is rotatably supported by the front case 22 through this.
  • the rear end of the hollow rotor shaft 24 is fitted to the transmission input shaft 5 so as to be coaxially rotatable relative to each other via a short shaft 25 provided by spline fitting in the rear end.
  • a rotation damper 15 is interposed between the relative rotation butts of the short shaft 25 and the transmission input shaft 5, and the rotation damper 15 is connected to the rear end of the front case 22 (the end connected to the transmission case 21). Store inside.
  • the rotating damper 15 is immediately after the motor / generator 7, That is, it is located between the motor / generator 7 and the automatic transmission 4.
  • the rotary damper 15 includes a drive plate 15a attached to the short shaft 25, a driven plate 15b attached to the ring shaft 26 that is fitted on the transmission input shaft 5 and rotates therewith, and these plates. It is the same as a normal torsional damper comprising a torsion spring 15c arranged to transmit power between 15a and 15b under a buffer.
  • a relay shaft 27 is spline-fitted in the front end of the hollow rotor shaft 24, and the relay shaft 27, the hollow rotor shaft 24, and the short shaft 25 constitute the propeller shaft 6 in FIG. .
  • An engine rotation input shaft 28 which is an input shaft of the hybrid drive device is provided at the front end of the relay shaft 27 so as to be coaxial and relatively rotatable.
  • the engine rotation input shaft 28 is rotatably supported by the front lid 23 and protrudes from the front lid 23 toward the engine (left side in FIG. 8) to be coupled to the engine crankshaft 3a (see FIG. 2).
  • the engine rotation is input to the engine rotation input shaft 28.
  • An engine clutch 8 is inserted between the engine rotation input shaft 28 and the relay shaft 27, and the engine clutch 8 is housed in the front end portion of the front case 22.
  • the engine clutch 8 is a dry-type clutch that rotates with the engine rotation input shaft 28 and also functions as an engine flywheel, and a clutch disk 8b incorporated in the clutch case 8a (in the illustrated example, one set of three) ) As the main component.
  • the clutch disk 8b is spline-fitted to the relay shaft 27 at its inner periphery, and is drivingly coupled to the relay shaft 27 (hollow rotor shaft 24, short shaft 25).
  • the engine clutch 8 is in a normal state and is in a clutch engaged state in which the clutch disc 8b is pressed against the clutch case 8a by the diaphragm spring 8c via the pressure plate 8d, and the engine 3 (see Fig. 2) and the motor / generator Assume that 7 are connected.
  • the engine clutch 8 is elastically deformed so that the outer periphery of the diaphragm spring 8c moves away from the pressure plate 8d by displacing the inner periphery of the diaphragm spring 8c in the clutch release direction via the clutch actuator 8e.
  • the clutch disk 8b is disengaged from the clutch case 8a, and the engine 3 (see FIG. 2) and the motor / generator 7 are disconnected.
  • the differential gear unit 13 is attached to the rear end opening of the transmission case 21 through the adapter case 29, and the transmission output shaft 12 extending from the rear end of the transmission case 21 is passed through the adapter case 29 to the differential.
  • Drive-coupled to the gear device 13 (specifically, a ring gear not shown).
  • the rotation after shifting from the automatic transmission 4 reaches the left and right rear wheels 2L, 2R from the transmission output shaft 12 via the differential gear device 13 and the drive shafts 14L, 14R, and can drive the vehicle. it can.
  • the engine clutch 8 that is the engine side friction element is a dry clutch, and this is interposed between the engine 3 and the motor / generator 7,
  • Lubricating oil is not required unlike a wet clutch, and an oil circuit is not required, so that the configuration can be simplified, and the failure occurrence rate can be lowered to improve reliability. Further, when the engine clutch 8 is constituted by a dry clutch, it is not necessary to use a multi-plate like a wet clutch, the axial dimension can be shortened, and the on-board performance of the hybrid drive device can be improved.
  • the clutch case 8a of the engine clutch 8 is also configured to function as an engine flywheel, a flywheel that rotates together with the engine is installed, which also causes fluctuations in engine rotation. It is possible to reduce the diameter of the rotary damper 15 provided for the same purpose, and the front case 22 that accommodates the rotary damper does not have a large diameter. The ability to improve the on-board performance of

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Abstract

 エンジン3を車両前部に、変速機4を車両後部に搭載し、これらの間をシャフト6により駆動結合する。エンジン3およびシャフト6間はエンジンクラッチ8を介して結合し、変速機4およびシャフト6間は常時結合とする。モータ7をシャフト6のエンジン寄り箇所に結合する。電気走行時は、クラッチ8を解放し、ブレーキ9を締結して変速機4を前進変速段選択状態にする。ハイブリッド走行時は、クラッチ8およびブレーキ9を締結して、エンジン3およびモータ7からの出力で走行させる。エンジン3および変速機4を前後に分離したから前後重量バランスが良好である。モータ7がエンジン3と共に回転するマスとなり、シャフト6が捻りバネとして作用するから、エンジントルク変動に伴う捻り共振周波数のピーク発生回転数を常用回転域外に移し得る。

Description

明 細 書
車両用ハイブリッド駆動装置
技術分野
[0001] 本発明は、エンジン以外にモータ/ジェネレータからの動力によっても走行すること ができ、モータ/ジェネレータからの動力のみによる電気走行も可能で、エンジンがで きるだけ最適燃費となるような態様で運転されるよう、力、かる運転中に余剰となったェ ンジン動力をモータ/ジェネレータの発電により電気エネルギーに変換して蓄電する ことで、燃費効率を高め得るようにした車両用ハイブリッド駆動装置に関するものであ る。
発明の背景
[0002] 力かるハイブリッド駆動装置としては従来、様々な型式のものが提案されてレ、るが、 そのうちの 1つとして、特許文献 1に記載のごときものが知られている。
このハイブリッド駆動装置は、エンジン回転を変速機に向かわせる軸に結合して、こ れらエンジンおよび変速機間にモータ/ジェネレータを具え、エンジンおよびモータ/ ジェネレータ間を切り離し可能に結合するエンジン側摩擦要素を有すると共に、モー タ /ジェネレータおよび変速機出力軸間を切り離し可能に結合する変速機側摩擦要 素をトルクコンバータの代わりに有した構成になるものである。
特許文献 1:特開平 11一 082260号公報
発明の概要
[0003] ところで、力かるハイブリッド駆動装置にあっては、モータ/ジェネレータが大型であ ること力ら、エンジン、モータ/ジェネレータおよび変速機を 1ユニットとして車両の前 部または後部に搭載するのでは、当該ユニットを搭載した側の前輪または後輪の荷 重が他方の車輪荷重よりも重くなる傾向が強ぐ前後軸重配分のアンバランスに起因 して車両の操縦安定性が悪くなるという問題の発生が懸念される。
本発明は、エンジンと変速機とを分離して車両の前後に別々に搭載すれば、モー タ /ジェネレータの設置によっても、これが前後軸重配分を問題となるほどアンバラン スにすることのないとの事実認識にもとづき、この着想を実現して車両の操縦安定性 に関する懸念を払拭し得るようにした車両用ハイブリッド駆動装置を提案することを目 的とする。
[0004] この目的のため、本発明の車両用ハイブリッド駆動装置は、請求項 1に記載したご とぐ
車両の前部および後部の一方にエンジン、他方に変速機をそれぞれ搭載し、これ らエンジンおよび変速機間の伝動系に結合してモータ/ジェネレータを設け、 変速機が、エンジンおよびモータ/ジェネレータからの回転を変速して、変速機搭載 位置に近い後輪または前輪を駆動するよう構成したものである。
[0005] 力、かる本発明の車両用ハイブリッド駆動装置によれば、エンジンと変速機とを分離 して、車両の前部および後部の一方にエンジン、他方に変速機をそれぞれ搭載する と共に、これらエンジンおよび変速機間の伝動系にモータ/ジェネレータを結合して 設けた構成になるから、
エンジンおよび変速機が車両の前後に別々に搭載されることとなり、エンジンおよ び変速機間の伝動系にモータ/ジェネレータを設置するといえども、このモータ/ジ工 ネレータが車両の前後軸重配分を問題となるほどアンバランスにすることがなぐ車 両の操縦安定性に関する前記の懸念を払拭することができる。
図面の簡単な説明
[0006] [図 1]本発明の一実施例になるハイブリッド駆動装置を具えた後輪駆動車のパワート レーンを示す概略平面図である。
[図 2]本発明の他の実施例になるハイブリッド駆動装置を具えた後輪駆動車のパワー トレーンを示す概略平面図である。
[図 3]本発明の更に他の実施例になるハイブリッド駆動装置を具えた後輪駆動車の パワートレーンを示す概略平面図である。
[図 4]本発明の別の実施例になるハイブリッド駆動装置を具えた後輪駆動車のパワー トレーンを示す概略平面図である。
[図 5]本発明の更に別の実施例になるハイブリッド駆動装置を具えた後輪駆動車の パワートレーンを示す概略平面図である。
[図 6]本発明の更に他の実施例になるハイブリッド駆動装置を具えた後輪駆動車の パワートレーンを示す概略平面図である。
園 6A]本発明の更に他の実施例になるハイブリッド駆動装置を具えた後輪駆動車の パワートレーンを示す概略平面図である。
園 7]本発明の更に別の実施例になるハイブリッド駆動装置を具えた後輪駆動車の パワートレーンを示す概略平面図である。 園 7A]本発明の更に別の実施例になるハイブリッド駆動装置を具えた後輪駆動車の パワートレーンを示す概略平面図である。 園 8]図 2に示すパワートレーンに用いるよう構成したハイブリッド駆動装置の前半部 を示す縦断側面図である。
園 9]図 2に示すパワートレーンに用いるよう構成したハイブリッド駆動装置の後半部 を示す縦断側面図である。
園 10]図 1に示したハイブリッド駆動装置付きパワートレーンの捻り振動振動系を示 す簡易モデル図である。
園 11]同パワートレーンの、エンジン回転数に対する捻り共振周波数の変化特性を 示す特性線図である。
園 12]図 2に示したハイブリッド駆動装置付きパワートレーンの捻り振動振動系を示 す簡易モデル図である。
園 13]同パワートレーンの、エンジン回転数に対する捻り共振周波数の変化特性を 示す特性線図である。
園 14]図 3に示したハイブリッド駆動装置付きパワートレーンの捻り振動振動系を示 す簡易モデル図である。
園 15]同パワートレーンの、エンジン回転数に対する捻り共振周波数の変化特性を 示す特性線図である。
園 16]図 4および図 5に示したハイブリッド駆動装置付きパワートレーンの捻り振動振 動系を示す簡易モデル図である。
園 17]同パワートレーンの、エンジン回転数に対する捻り共振周波数の変化特性を 示す特性線図である。
詳細な説明 [0007] 以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。 図 1は、本発明の前記着想を適用したハイブリッド駆動装置を具えるフロントェンジ ン'リャホイールドライブ車 (後輪駆動車)のパワートレーンを示し、 1L,1Rは左右前輪 、 2L,2Rは左右後輪、 3はエンジンである。
[0008] 図 1のハイブリッド駆動装置を具えたパワートレーンにおいては、通常の後輪駆動 車と同様にエンジン 3を車両の前後方向後方に自動変速機 4をタンデムに配置する が、これらエンジン 3および自動変速機 4を相互に分離して、エンジン 3は前輪 1L, 1R に近い車両の前部に搭載し、 自動変速機 4は後輪 2L,2Rに近い車両の後部に搭載 する。
そして、エンジン 3 (クランクシャフト 3a)と自動変速機 4の入力軸 5との間をプロペラシ ャフト 6により結合し、このプロペラシャフト 6に結合してモータ/ジェネレータ 7を設ける
[0009] モータ/ジェネレータ 7は、モータとして作用したり、ジェネレータとして作用するもの で、後方の変速機寄りに配置して自動変速機 4と同一ユニットとなるよう、 自動変速機 4の前部に組み付ける。
プロペラシャフト 6の前端と、エンジンクランクシャフト 3aとの間の結合は、エンジン側 摩擦要素としてのエンジンクラッチ 8を介し切り離し可能に当該結合を行レ、、これによ りエンジン 3からの回転をプロペラシャフト 6へ所要に応じて伝達するものとする。
[0010] 自動変速機 4は、 2003年 1月、 日産自動車 (株)発行「スカイライン新型車 (CV35型 車)解説書」第 C— 9頁〜第 C— 22頁に記載されたものと同じものとし、変速機側摩擦 要素としてのフォワードブレーキ 9を含む複数の摩擦要素(クラッチやブレーキ等)を 選択的に締結したり解放することで、これら摩擦要素の締結'解放組み合わせにより 、 3個の遊星歯車組 11の伝動系路(変速段)を決定するものとする。
ここで変速機側摩擦要素としてのフォワードブレーキ 9は、前進変速段 (少なくとも発 進変速段)を選択する時に締結させるべき摩擦要素である。
[0011] 自動変速機 4は、変速機入力軸 5への回転を選択変速段に応じた変速比で変速し て変速機出力軸 12に向かわせ、この軸 12からの出力回転は、ディファレンシャルギヤ 装置 13および左右ドライブシャフト 14L,14Rを順次経て左右後輪 2L,2Rに達し、車両 を走行させるのに用いられる。
[0012] プロペラシャフト 6の前端を 2分割して、この分割部に回転ダンパー 15を介挿し、ェン ジン 3からの回転が回転ダンパー 15を介して伝達されることで、エンジン 3のトルク変 動を緩和し得るようになす。
[0013] 上記の構成になる車両のパワートレーンは、停車状態からの発進時などに用いられ る電気走行 (EV走行)モードが要求される場合、エンジンクラッチ(エンジン側摩擦要 素) 8を解放し、フォワードブレーキ (変速機側摩擦要素) 9を締結して自動変速機 4を 前進変速段選択状態にする。
[0014] この状態でモータ/ジェネレータ 7を駆動すると、当該モータ/ジェネレータ 7からの出 力回転のみが変速機入力軸 5に達することとなり、自動変速機 4が当該入力軸 5への 回転を選択中の前進変速段に応じ変速して、変速機出力軸 12よりディファレンシャル ギヤ装置 13および左右ドライブシャフト 14L, 14Rを順次経由し、左右後輪 2L,2Rに向 かわせることで、車両をモータ/ジェネレータ 7のみによって電気走行(EV走行)させる こと力 Sできる。
[0015] なお上記の EV走行は前進走行時のそれである力 後退変速段での EV走行に当た つては、 自動変速機 4を図示せざるリバースブレーキの締結により後退変速段選択状 態にする必要があり、この場合、フォワードブレーキ 9に代わってリバースブレーキが 変速機側摩擦要素として機能する。
[0016] 高速走行時ゃ大負荷走行時などで用いられるハイブリッド走行 (HEV走行)モードが 要求される場合、エンジンクラッチ(エンジン側摩擦要素) 8を締結すると共に、フォヮ 一ドブレーキ (変速機側摩擦要素) 9を締結して自動変速機 4を前進変速段選択状態 にする。
この状態では、エンジン 3からの出力回転およびモータ/ジェネレータ 7からの出力 回転の双方が変速機入力軸 5に達することとなり、自動変速機 4が当該入力軸 5への 回転を選択中の前進変速段に応じた変速比で変速して、変速機出力軸 12よりディフ アレンシャルギヤ装置 13および左右ドライブシャフト 14L, 14Rを順次経由し、左右後輪 2L,2Rに向かわせることで、車両をエンジン 3およびモータ/ジェネレータ 7の双方によ つてハイブリッド走行(HEV走行)させること力 Sできる。 [0017] 力かる HEV走行中において、エンジンを最適燃費で運転させるにはエネルギーが 余剰となる場合、この余剰エネルギーによりモータ/ジェネレータ 7を発電機として駆 動することで余剰エネルギーを電力に変換し、この発電電力をモータ/ジェネレータ 7 のモータ駆動に用いるよう蓄電しておくことでエンジン 3の燃費を向上させることがで きる。
[0018] ところで、上記した本実施例の車両用ハイブリッド駆動装置を具えたパワートレーン によれば、エンジン 3と自動変速機 4とを分離して、エンジン 3を車両の前部に、また自 動変速機 4を車両の後部にそれぞれ搭載し、これらエンジン 3および自動変速機 4間 の伝動系にモータ/ジェネレータ 7を結合して設けたから、
エンジン 3および自動変速機 4が車両の前後に別々に搭載されることとなり、ェンジ ン 3および自動変速機 4間の伝動系にモータ/ジェネレータ 7を設置するといえども、こ のモータ/ジェネレータ 7が車両の前後軸重配分を問題となるほどアンバランスにする ことがなぐ車両の操縦安定性が悪くなるという前記の懸念を払拭することができる。
[0019] なお図 1では、エンジン 3を車両の前部に、また自動変速機 4を車両の後部に搭載し た力 逆にエンジン 3を車両の後部に、また自動変速機 4を車両の前部に搭載しても 同様の作用効果が奏し得られることはいうまでもない。
[0020] また図 1の実施例では、エンジン 3および自動変速機 4間をプロペラシャフト 6により 駆動結合し、モータ/ジェネレータ 7を変速機寄りに配置してプロペラシャフト 6に結合 したから、
モータ/ジェネレータ 7を自動変速機 4の前方に同一ユニットとして組み付けることが でき、これらモータ/ジェネレータ 7および自動変速機 4のユニット体と、重量物である エンジン 3との重量バランスが良好となって、車両の前後軸重配分が更に向上するこ とにより操縦安定性の更なる向上を実現することができる。
[0021] さらに本実施例では、モータ/ジェネレータ 7およびエンジンクラッチ 8間においてプ 口ペラシャフト 6を 2分割し、この分割部に回転ダンパー 15を介揷したことで、エンジン 3のトノレク変動を抑制して車体振動を軽減することができる。
[0022] ここで、図 1に示したパワートレーンの捻り共振について付言する。
回転ダンパー 15を図 1のごとくモータ/ジェネレータ 7よりもエンジン寄りに配置したパ ワートレーンに係わる捻り振動系は、
エンジンクラッチ 8が締結され、フォワードブレーキ 9も締結された、パワートレーンの 前進伝動状態である場合、図 10の簡易モデルにより示す通りである。
[0023] エンジン 3からの回転は、プロペラシャフト 6を含む回転ダンパー 15、および、同じく プロペラシャフト 6を含むモータ/ジェネレータ 7を順次経て変速機入力軸 5に至り、 変速機入力軸 5への回転は、ディファレンシャルギヤ装置 13内の終減速機を含む 自動変速機 4により変速されてドライブシャフト 14L, 14Rを経由した後、駆動車輪 (後 輪) 2L,2Rに達する。
[0024] 力、かる回転伝動系においては、エンジン回転数に対する捻り共振周波数特性が図 11に示すごときものとなり、
エンジン回転数が 1000〜2000卬 m近辺の低回転域において、プロペラシャフト 6を 含むモータ/ジェネレータ 7、および、終減速機を含む自動変速機 4よりなる回転体 aを マスとする、エンジントルク変動に伴う捻り共振周波数のピークが一点鎖線丸枠部に 示すように発生する。
ところでエンジン回転数 1000〜2000卬 m近辺の低回転域は、実際の走行中におい て多用する常用回転域であり、上記の捻り共振周波数のピークに伴う車室内こもり音 が常に発生してレ、るように乗員が感じるとレ、う問題を生ずる。
[0025] なお図 1のパワートレーンにあっては、これに係わる捻り振動系を示す図 10から明ら かなように、プロペラシャフト 6を含むモータ/ジェネレータ 7よりなる回転体 bをマスとす る、エンジントルク変動に伴う捻り共振周波数のピークも高エンジン回転域で発生す る力 このピーク発生回転数が図 11に示すエンジン回転域よりも更に高回転の常用 域外のものであることから、これに伴う車室内こもり音を実際上乗員が感じることはなく 、問題とならない。
[0026] 図 2は、上記のような低回転側における捻り共振周波数のピークに起因した問題を 解消するよう工夫した本発明の他の実施例を示す。
本実施例においては、回転ダンパー 15を図 1の場合とは異なり、モータ/ジヱネレー タ 7および自動変速機 4間の伝動系に介揷する。
この介揷に当たっては、図示のごとくプロペラシャフト 6および変速機入力軸 5間の 結合部に回転ダンパー 15を介挿し、これら回転ダンパー 15およびモータ/ジエネレー タ 7を自動変速機 4と同一ユニットとなるよう配置するのがよい。
[0027] 回転ダンパー 15を図 2のごとくモータ/ジェネレータ 7よりも変速機寄りに配置したパ ワートレーンに係わる捻り振動系は、
エンジンクラッチ 8が締結され、フォワードブレーキ 9も締結された、パワートレーンの 前進伝動状態である場合、図 12の簡易モデルにより示す通り回転体 aに回転ダンパ 一 15が含まれたものとなる。
[0028] つまり、エンジン 3からの回転は、プロペラシャフト 6、および、プロペラシャフト 6を含 むモータ/ジェネレータ 7、並びに、回転ダンパー 15を順次経て変速機入力軸 5に至り 変速機入力軸 5への回転は、ディファレンシャルギヤ装置 13内の終減速機を含む 自動変速機 4により変速されてドライブシャフト 14L, 14Rを経由した後、駆動車輪 (後 輪) 2L,2Rに達する。
[0029] 力かる回転伝動系においては、エンジン回転数に対する捻り共振周波数特性が図 13に示すごときものとなり、
モータ/ジェネレータ 7よりも変速機 4寄りに配置した回転ダンパー 15が回転体 aに含 まれてイナ一シャが大きくなつた結果、エンジン回転数が 600〜800卬 m近辺の極低回 転域において、プロペラシャフト 6を含むモータ/ジェネレータ 7、および、変速機入力 軸 5を含む回転ダンパー 15、並びに、終減速機を含む自動変速機 4よりなる回転体 a をマスとする、エンジントルク変動に伴う捻り共振周波数のピークが一点鎖線丸枠部 に示すように前記第 1実施例よりも低回転側で発生する。
ところでエンジン回転数 600〜800rpm近辺の極低回転域は、実際の走行中におい ては用いることのない常用回転域外であり、上記の捻り共振周波数のピークに伴う車 室内こもり音を実際上乗員が感じることはなぐ問題とならなくなる。
[0030] なお図 2のパワートレーンにあっては、これに係わる捻り振動系を示す図 12から明ら かなように、プロペラシャフト 6を含むモータ/ジェネレータ 7よりなる回転体 bをマスとす る、エンジントルク変動に伴う捻り共振周波数のピークも高エンジン回転域で発生す るが、このピーク発生回転数が図 13に示すエンジン回転域よりも更に高回転の常用 域外のものであることから、これに伴う車室内こもり音を実際上乗員が感じることもなく 、問題とならない。
[0031] 以上の説明から明らかなように、図 2に示す本実施例のハイブリッド駆動装置を具え たパワートレーンによれば、捻り共振周波数のピーク発生回転数を常用エンジン回転 域外にずらすことができ、捻り共振周波数のピークに伴う車室内こもり音に関した問 題を解消することができる。
[0032] しかもかかる作用効果を、エンジンクラッチ 8のスリップ制御によらずに達成すること から、
当該クラッチ 8のスリップで燃費効率が悪化するという新たな問題を伴うことなしに上 記の作用効果を達成することができると共に、
困難なスリップ制御で狙レ、通りのこもり音防止効果を実現できないとレ、う問題や、コ スト高になるという問題の懸念もなしに上記の作用効果を達成することができる。
[0033] そして本実施例においては、かかる作用効果を得るために回転ダンパー 15をモー タ /ジェネレータ 7および自動変速機 4間の伝動系に介挿するに際し、
回転ダンパー 15をプロペラシャフト 6および変速機入力軸 5間の結合部に介挿し、こ れら回転ダンパー 15およびモータ/ジェネレータ 7を自動変速機 4と同一ユニットとなる よう配置したから、
回転ダンパー 15およびモータ/ジェネレータ 7を自動変速機 4の前方に同一ユニット として組み付けることができ、これら回転ダンパー 15およびモータ/ジェネレータ 7並び に自動変速機 4のユニット体と、重量物であるエンジン 3との重量バランスが図 1の場 合よりも更に良好となって、車両の前後軸重配分が更に向上することにより操縦安定 性の更なる向上を実現することができる。
[0034] 図 1および図 2ではいずれも、モータ/ジェネレータ 7をエンジン 3から遠い変速機寄り に配置したが、モータ/ジェネレータ 7は図 3〜図 5に示すように自動変速機 4から遠い エンジン寄りに配置することができる。
図 3の実施例では、エンジン 3 (クランクシャフト 3a)および自動変速機 4 (変速機入力 軸 5)間を、前記実施例と同様プロペラシャフト 6により駆動結合し、
クランクシャフト 3aおよびプロペラシャフト 6間の駆動結合はエンジン側摩擦要素とし 変速機入力軸 5およびプロペラシャフト 6間の駆動結合は常時結合とする。
モータ/ジェネレータ 7はプロペラシャフト 6のエンジン寄り箇所に結合して、エンジン 3と同一ユニットとなるよう配置するのがよい。
[0035] 上記の構成になる車両のパワートレーンも、電気走行 (EV走行)時はエンジンクラッ チ(エンジン側摩擦要素) 8を解放し、フォワードブレーキ(変速機側摩擦要素) 9を締 結して自動変速機 4を前進変速段選択状態にすることで、車両をモータ/ジエネレー タ 7のみによって EV前進走行させることができる。
EV後退走行に当たっては、 自動変速機 4を図示せざるリバースブレーキの締結によ り後退変速段選択状態にすることで当該 EV後退走行を行わせることができる。
[0036] ハイブリッド走行 (HEV走行)に当たっても、前記した実施例と同様、エンジンクラッチ
(エンジン側摩擦要素) 8を締結すると共に、フォワードブレーキ (変速機側摩擦要素) 9を締結して自動変速機 4を前進変速段選択状態にすることで、エンジン 3からの出力 およびモータ/ジェネレータ 7からの出力の双方による HEV走行を行わせることができ る。
[0037] そして本実施例でも、エンジン 3と自動変速機 4とを分離して、エンジン 3を車両の前 部に、また自動変速機 4を車両の後部に搭載し (逆配置の搭載でもよい)、これらェン ジン 3および自動変速機 4間の伝動系にモータ/ジェネレータ 7を結合して設けたから エンジン 3および自動変速機 4が車両の前後に別々に搭載されることとなり、ェンジ ン 3および自動変速機 4間の伝動系にモータ/ジェネレータ 7を設置するといえども、こ のモータ/ジェネレータ 7が車両の前後軸重配分を問題となるほどアンバランスにする ことがなぐ車両の操縦安定性が悪くなるという前記の懸念を払拭することができる。
[0038] また本実施例では、エンジン 3および自動変速機 4間をプロペラシャフト 6により駆動 結合し、モータ/ジェネレータ 7をエンジン寄りに配置してプロペラシャフト 6に結合した から、
モータ/ジェネレータ 7をエンジン 3の後方に同一ユニットとして組み付けることができ 、当該ユニットィ匕による構成部品の減少でパワートレーンの組み立て工数を減じてコ スト低減を図ることができる。
[0039] 次に、図 3に示したパワートレーンの捻り共振について説明する。
図 3に示すパワートレーンに係わる捻り振動系は、
エンジンクラッチ 8が締結され、フォワードブレーキ 9も締結された、パワートレーンの 前進伝動状態である場合、図 14の簡易モデルにより示す通りである。
[0040] つまり、モータ/ジェネレータ 7がエンジン 3と共に回転する、大きな回転イナ一シャを 持ったマスとなって、このマスからの回転がプロペラシャフト 6を経て変速機入力軸 5に 至り、
変速機入力軸 5への回転は、ディファレンシャルギヤ装置 14内の終減速機を含む 自動変速機 4により変速されてドライブシャフト 14L, 14Rを経由した後、駆動車輪 2L,2 Rに達する。
[0041] 力、かる回転伝動系においては、エンジン回転数に対する捻り共振周波数特性が図 15に示すごときものとなり、
エンジン 3およびモータ/ジェネレータ 7がー体回転する、大きな回転イナ一シャを持 つたマスとなることから、また、プロペラシャフト 6が捻りバネとして機能することから、ェ ンジン回転数が 600〜800卬 m近辺の極低回転域において、モータ/ジェネレータ 7お よび変速機 4間におけるプロペラシャフト 6の部分で構成される回転体 bと、終減速機 を含む自動変速機 4とよりなる回転体 aをマスとする、エンジントルク変動に伴う捻り共 振周波数のピークが一点鎖線丸枠部に示すように発生する。
ところでエンジン回転数 600〜800卬 m近辺の極低回転域は、実際の走行中におい て用いることのない常用回転域外の回転域であり、上記の捻り共振周波数のピーク に伴う車室内こもり音が実用段階で発生することはなぐこの車室内こもり音に関する 問題を生ずることはない。
そして本実施例においては、この作用効果を回転ダンパーの設置なしに、簡単な 構成で安価に達成することができると共に、回転ダンパーが不要であることによりパヮ 一トレーンの全長を短縮することができる。
[0042] また上記のこもり音防止効果を、エンジンクラッチ 8のスリップ制御によらずに達成す ること力ら、 当該クラッチ 8のスリップで燃費効率が悪化するという新たな問題を伴うことなしに上 記の作用効果を達成することができると共に、
困難なスリップ制御で狙レ、通りのこもり音防止効果を実現できないとレ、う問題や、コ スト高になるという問題の懸念もなしに上記の作用効果を達成することができる。
[0043] なお図 3のパワートレーンにあっては、これに係わる捻り振動系を示す図 14から明ら かなように、モータ/ジェネレータ 7および変速機 4間におけるプロペラシャフト 6の部分 で構成される回転体 bをマスとする、エンジントルク変動に伴う捻り共振周波数のピー クも高エンジン回転域で発生する力 このピーク発生回転数が図 15に示すエンジン 回転域よりも更に高回転の常用域外のものであることから、これに伴う車室内こもり音 も実際上乗員が感じることはなぐ問題とならない。
[0044] 図 4の実施例では、エンジン 3 (クランクシャフト 3a)および自動変速機 4 (変速機入力 軸 5)間を、前記各実施例と同様プロペラシャフト 6により駆動結合し、
クランクシャフト 3aおよびプロペラシャフト 6間の駆動結合は、図 3の場合と同様にェ ンジン側摩擦要素としてのエンジンクラッチ 8を介して行うが、
変速機入力軸 5およびプロペラシャフト 6間の駆動結合は、これらの結合部に介挿し た回転ダンパー 15を介して当該駆動結合を行うこととする。
[0045] なおモータ/ジェネレータ 7は、図 3の場合と同様プロペラシャフト 6のエンジン寄り箇 所に結合して、エンジン 3と同一ユニットとなるよう配置するのがよい。
また回転ダンパー 15は、上記のごとく変速機入力軸 5およびプロペラシャフト 6間の 結合部に介挿するが、この際、 自動変速機 4と同一ユニットとなるよう配置するのがよ レ、。
[0046] 上記の構成になる車両のパワートレーンも、電気走行 (EV走行)時はエンジンクラッ チ(エンジン側摩擦要素) 8を解放し、フォワードブレーキ(変速機側摩擦要素) 9を締 結して自動変速機 4を前進変速段選択状態にすることで、車両をモータ/ジエネレー タ 7のみによって EV前進走行させることができる。
EV後退走行に当たっては、 自動変速機 4を図示せざるリバースブレーキの締結によ り後退変速段選択状態にすることで当該 EV後退走行を行わせることができる。
[0047] ハイブリッド走行 (HEV走行)に当たっても、前記した各実施例と同様、エンジンクラッ チ(エンジン側摩擦要素) 8を締結すると共に、フォワードブレーキ(変速機側摩擦要 素) 9を締結して自動変速機 4を前進変速段選択状態にすることで、エンジン 3からの 出力およびモータ/ジェネレータ 7からの出力の双方による HEV走行を行わせることが できる。
[0048] そして本実施例でも、エンジン 3と自動変速機 4とを分離して、エンジン 3を車両の前 部に、また自動変速機 4を車両の後部に搭載し (逆配置の搭載でもよい)、これらェン ジン 3および自動変速機 4間の伝動系にモータ/ジェネレータ 7を結合して設けたから エンジン 3および自動変速機 4が車両の前後に別々に搭載されることとなり、ェンジ ン 3および自動変速機 4間の伝動系にモータ/ジェネレータ 7を設置するといえども、こ のモータ/ジェネレータ 7が車両の前後軸重配分を問題となるほどアンバランスにする ことがなぐ車両の操縦安定性が悪くなるという前記の懸念を払拭することができる。
[0049] また本実施例では、エンジン 3および自動変速機 4間をプロペラシャフト 6により駆動 結合し、モータ/ジェネレータ 7をエンジン寄りに配置してプロペラシャフト 6に結合した から、
モータ/ジェネレータ 7をエンジン 3の後方に同一ユニットとして組み付けることができ 、当該ユニット化による構成部品の減少でパワートレーンの組み立て工数を減じてコ スト低減を図ることができる。
同時に回転ダンパー 15を、変速機入力軸 5およびプロペラシャフト 6間の結合部に 介挿して、自動変速機 4と同一ユニットとなるよう配置したから、
回転ダンパー 15を自動変速機 4の前方に同一ユニットとして組み付けることができ、 当該ユニットィ匕による構成部品の減少でパワートレーンの組み立て工数を減じてコス ト低減を図ることができる。
[0050] なお図 4の実施例は、図 3と同様なパワートレーンを基礎とし、これに回転ダンパー 1 5を付加したものであるから、もともと回転ダンパー 15が無くても図 14および図 15につ き前述した通り車室内こもり音に対して有利なものある力 S、本実施例のように回転ダン パー 15を付加する場合、以下に説明するごとく車室内こもり音に対して更に有利なも のとなる。 [0051] 図 4に示すパワートレーンに係わる捻り振動系は、
エンジンクラッチ 8が締結され、フォワードブレーキ 9も締結された、パワートレーンの 前進伝動状態である場合、図 16の簡易モデルにより示す通りである。
つまり、モータ/ジェネレータ 7がエンジン 3と共に回転する、大きな回転イナ一シャを 持ったマスとなって、このマスからの回転がプロペラシャフト 6および回転ダンパー 15 を介し、変速機入力軸 5に至り、
変速機入力軸 5への回転は、ディファレンシャルギヤ装置 14内の終減速機を含む 自動変速機 4により変速されてドライブシャフト 14L, 14Rを経由した後、駆動車輪 2L,2 Rに達する。
[0052] 力、かる回転伝動系においては、エンジン回転数に対する捻り共振周波数特性が図 17に示すごときものとなり、
エンジン 3およびモータ/ジェネレータ 7がー体回転する、大きな回転イナ一シャを持 つたマスとなることから、また、プロペラシャフト 6が捻りバネとして作用することから、ェ ンジン回転数力 00〜600卬 m近辺の極々低回転域において、モータ/ジェネレータ 7 および回転ダンパー 15間におけるプロペラシャフト 6の部分で構成される回転体 bと、 変速機入力軸 5を含む回転ダンパー 15と、終減速機を含む自動変速機 4とよりなる回 転体 aをマスとする、エンジントルク変動に伴う捻り共振周波数のピークが一点鎖線丸 枠部に示すように発生する。
ところでエンジン回転数 400〜600卬 m近辺の極々低回転域は、図 15の捻り共振周 波数のピーク発生回転数 600〜800卬 mよりも更に低回転であって、実際の走行中に おいて用いることのない常用回転域外の回転域であり、上記の捻り共振周波数のピ ークに伴う車室内こもり音が実用段階で発生することは決してなぐこの車室内こもり 音に関する問題を図 3のパワートレーンよりも更に確実に回避することができる。
[0053] また回転ダンパー 15が上記のように捻り共振周波数のピーク発生回転数を低下さ せ得ることから、エンジンと共に回転するよう設けるフライホイールをイナ一シャの小さ な小型のものにすることができる。
[0054] しかもかかる作用効果を、エンジンクラッチ 8のスリップ制御によらずに達成すること から、 当該クラッチ 8のスリップで燃費効率が悪化するという新たな問題を伴うことなしに上 記の作用効果を達成することができると共に、
困難なスリップ制御で狙レ、通りのこもり音防止効果を実現できないとレ、う問題や、コ スト高になるという問題の懸念もなしに上記の作用効果を達成することができる。
[0055] なおこの作用効果は、回転ダンパー 15をモータ/ジェネレータ 7よりも変速機側に配 置すれば達成することができ、回転ダンパー 15は図 5に示すように配置してもよい。 図 5においては、モータ/ジェネレータ 7の近くでプロペラシャフト 6を 2分割し、この分 割部に回転ダンパー 15を介揷する。
この場合も、回転ダンパー 15がモータ/ジェネレータ 7よりも変速機側に位置して、パ ワートレーンの捻り振動系が図 16の簡易モデルにより示す通りのものとなり、従って、 エンジン回転数に対する捻り共振周波数特性が図 17に示すごときものとなり、図 4の 場合と同様の作用効果を達成することができる。
[0056] また、図 5に示すように回転ダンパー 15を配置する場合、モータ/ジェネレータ 7およ び回転ダンパー 15を同図に示すごとぐエンジン 3と同一ユニットとなるよう配置するの がよい。
この場合、モータ/ジェネレータ 7および回転ダンパー 15をエンジン 3の後方に同一 ユニットとして組み付けることができ、当該ユニットィ匕による構成部品の減少でパワー トレーンの組み立て工数を減じてコスト低減を図ることができる。
[0057] なお図 1〜図 5に示す実施例においては、エンジンクラッチ 8 (エンジン側摩擦要素) とで前記したごとく EV走行や HEV走行を可能にするための変速機側摩擦要素として 、自動変速機 4を前進変速段 (少なくとも発進変速段)選択状態にする時に締結させ るべき既存のフォワードブレーキ 9、および、後退変速段選択状態にする時に締結さ せるべき既存のリバースブレーキ(図示せず)を流用することとしたが、
図 6および図 7に示すごとぐ変速機側摩擦要素として専用の変速機側クラッチ 16を 設けてもよい。
[0058] 図 6及び図 6Aは、図 1のパワートレーンに変速機側クラッチ 16を付加したもので、図 7及び図 7Aは、図 3のパワートレーンに変速機側クラッチ 16を付加したものである。 いずれの場合でも、変速機側クラッチ 16はモータ/ジェネレータ 7と駆動輪である左 右後輪 2L,2Rとの間に設けられ、両者間を切り離し可能に結合するものであり、特に 図 6及び図 7に示すように、変速機側クラッチ 16は変速機入力軸 5とプロペラシャフト 6 との相互結合部に介挿して設けるのが、変速機側クラッチ 16の設置性を向上させる 意味合いにおいて好ましい。
[0059] 図 8および図 9は、パワートレーンが図 2に示すごときものである場合のハイブリッド駆 動装置の実体構成例で、図 8は、ハイブリッド駆動装置を自動変速機 4の箇所で破断 し、この破断箇所よりもエンジン側におけるハイブリッド駆動装置の前半部を示し、図 9は、ノ、イブリツド駆動装置を同じく自動変速機 4の箇所で破断し、この破断箇所よりも エンジンから遠い側におけるハイブリッド駆動装置の後半部を示す。
これら図 8および図 9において、 21は自動変速機 4の変速機ケースで、この変速機ケ ース 21内に変速機入力軸 5 (図 8参照)、フォワードブレーキ 9および変速機出力軸 12 (図 9参照)や、図 2における遊星歯車組 11を含む自動変速機 4の構成要素を、前記し た 2003年 1月、 日産自動車 (株)発行「スカイライン新型車 (CV35型車)解説書」第 C 9頁に記載されたものと同様に収納する。
[0060] 先ず図 8に示したハイブリッド駆動装置の前半部を説明するに、同「スカイライン新 型車 (CV35型車)解説書」第 C 9頁に記載の自動変速機にあってはトルクコンパ一 タを収納するコンバータハウジングが形成されていた変速機ケース 21の前端にフロン トケース 22を取着して設け、該フロントケース 22の前端開口を前蓋 23により塞ぐ。 フロントケース 22の中央部にはモータ/ジェネレータ 7を収納し、このモータ/ジエネ レータ 7を外周におけるステータ 7aと内周におけるロータ 7bとで構成する。
ステータ 7aはフロントケース 22内に固設し、ロータ 7bは中空ロータ軸 24の外周に固 着すると共に、これを介してフロントケース 22に回転自在に支持する。
[0061] 中空ロータ軸 24の後端は、この後端内にスプライン嵌合して設けた短軸 25を介し、 変速機入力軸 5に対し同軸相対回転可能に突き合わせて嵌合する。
そして、これら短軸 25および変速機入力軸 5の相対回転突き合わせ部に回転ダン パー 15を介揷し、この回転ダンパー 15をフロントケース 22の後端部(変速機ケース 21 との結合端部)内に収納する。
力、くして回転ダンパー 15は、図 2にっき前述した通りモータ/ジェネレータ 7の直後、 つまりモータ/ジェネレータ 7および自動変速機 4間に位置することとなる。
[0062] 回転ダンパー 15は、短軸 25に結着したドライブプレート 15aと、変速機入力軸 5上に 嵌着されてこれと共に回転するリング軸 26に結着したドリブンプレート 15bと、これらプ レート 15a, 15b間で緩衝下に動力伝達を行うよう配置されたトーシヨンスプリング 15cと よりなる、通常のトーショナルダンパーと同様なものとする。
[0063] 中空ロータ軸 24の前端内には中継軸 27をスプライン嵌合して設け、この中継軸 27と 、中空ロータ軸 24と、短軸 25とで、図 2におけるプロペラシャフト 6を構成する。
そして中継軸 27の前端に、ハイブリッド駆動装置の入力軸であるエンジン回転入力 軸 28を同軸、相対回転可能に突き合わせて設ける。
このエンジン回転入力軸 28は前蓋 23に回転自在に支持すると共に、この前蓋 23か らエンジン方向(図 8の左方)へ突出させて、エンジンクランクシャフト 3a (図 2参照)に 結合し、このエンジン回転入力軸 28へエンジン回転が入力されるようになす。
[0064] エンジン回転入力軸 28と中継軸 27との間にエンジンクラッチ 8を介挿し、このェンジ ンクラッチ 8をフロントケース 22の前端部内に収納する。
エンジンクラッチ 8は乾式クラッチとし、エンジン回転入力軸 28と共に回転し、ェンジ ンフライホイールとしても機能するクラッチケース 8a、および、このクラッチケース 8a内 に組み込んだクラッチディスク 8b (図示例では 3枚 1組)を主たる構成要素とする。 クラッチディスク 8bは、その内周部を中継軸 27にスプライン嵌合して、この中継軸 27 (中空ロータ軸 24、短軸 25)に駆動結合する。
[0065] そしてエンジンクラッチ 8は常態で、ダイアフラムスプリング 8cによりプレツシャプレー ト 8dを介しクラッチディスク 8bをクラッチケース 8aに押圧されたクラッチ締結状態にあり 、エンジン 3 (図 2参照)およびモータ/ジェネレータ 7間を結合しているものとする。 エンジンクラッチ 8は他方で、クラッチレアクチユエータ 8eを介しダイアフラムスプリン グ 8cの内周をクラッチ解放方向へ変位させることにより、ダイアフラムスプリング 8cをそ の外周がプレツシャプレート 8dから離れるよう弾性変形させることで、クラッチディスク 8 bがクラッチケース 8aから離反したクラッチ解放状態となり、エンジン 3 (図 2参照)およ びモータ/ジェネレータ 7間を切り離すものとする。
[0066] 次に図 9に示したハイブリッド駆動装置の後半部を説明する。 変速機ケース 21の後端開口にアダプタケース 29を介してディファレンシャルギヤ装 置 13を取着し、変速機ケース 21の後端カ 延在する変速機出力軸 12をアダプタケー ス 29に通してディファレンシャルギヤ装置 13に(詳しくは、その図示せざるリングギヤ) に駆動結合する。
力、くして自動変速機 4からの変速後の回転は、変速機出力軸 12よりディファレンシャ ルギヤ装置 13およびドライブシャフト 14L, 14Rを経て左右後輪 2L,2Rに至り、車両を走 行させることができる。
[0067] 上記ハイブリッド駆動装置の実体構成によれば、エンジン側摩擦要素であるェンジ ンクラッチ 8を乾式クラッチとし、これをエンジン 3およびモータ/ジェネレータ 7間に介 在させたから、
湿式クラッチのように潤滑油を必要とせず、オイル回路が不要であって構成の簡易 化を図り得ると共に、故障の発生率を低くして信頼性を向上させることができる。 またエンジンクラッチ 8を乾式クラッチで構成する場合、湿式クラッチのような多板化 が不要で、軸線方向寸法を短縮することができ、ハイブリッド駆動装置の車載性を向 上させることができる。
[0068] また、エンジンクラッチ 8のクラッチケース 8aをエンジンフライホイールとしても機能す るよう構成したため、エンジンと共に回転するフライホイールが設置されていることとな り、これによつてもエンジンの回転変動を滑らかにすることができ、同じ目的のために 設ける回転ダンパー 15の小径化が可能で、これを収納するフロントケース 22の部分 が大径になることがなくて、この点においてもハイブリッド駆動装置の車載性を向上さ せること力 Sできる。
しかも、そのためのエンジンフライホイール機能をクラッチケース 8aに持たせることか ら、専用のエンジンフライホイールを設ける必要がなくて、ノ、イブリツド駆動装置の全 長を短縮し得ると共に、前後輪軸重配分や、コストの点においても大いに有利である 符号の説明
1L, 1R 左右前輪
2L,2R 左右後輪 エンジン
a クランクシャフト
自動変速機
変速機入力軸
プロペラシャフト
モータ/ジェネレータ
a ステータ
b ロータ
エンジンクラッチ(エンジン側摩擦要素)a クラッチケース c ダイアフラムスプリング
d プレツシャプレート
e クラッチァクチユエータ
フォワードブレーキ(変速機側摩擦要素)1 遊星歯車組
2 変速機出力軸
3 ディファレンシャルギヤ装置
4L,14R 左右ドライブシャフト
5 回転ダンパー
5a ドライブプレート
5b ドリブンプレート
5c トーシヨンスプリング
6 変速機側クラッチ(変速機側摩擦要素)1 変速機ケース
2 フロントケース
3 前蓋
4 中空ロータ軸 短軸
リング軸
中継軸
エンジン回転入力軸 アダプタケース

Claims

請求の範囲
[1] 車両の前部および後部の一方にエンジン、他方に変速機をそれぞれ搭載し、これ らエンジンおよび変速機間の伝動系に結合してモータ/ジェネレータを設け、 変速機が、エンジンおよびモータ/ジェネレータからの回転を変速して、変速機搭載 位置に近い後輪または前輪を駆動するよう構成したことを特徴とする車両用ハイプリ ッド駆動装置。
[2] 請求項 1に記載の車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記エンジンおよび変速機間をプロペラシャフトにより駆動結合し、前記モータ/ジ エネレータを変速機寄りに配置して該プロペラシャフトに結合したことを特徴とする車 両用ハイブリッド駆動装置。
[3] 請求項 2に記載の車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記モータ/ジェネレータおよび変速機間の伝動系に回転ダンパーを介挿したこと を特徴とする車両用ハイブリッド駆動装置。
[4] 請求項 3に記載の車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記回転ダンパーをプロペラシャフトおよび変速機入力軸間の結合部に介挿し、 該回転ダンパーおよび前記モータ/ジェネレータを変速機と同一ユニットとなるよう配 置したことを特徴とする車両用ハイブリッド駆動装置。
[5] 請求項 1に記載の車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記エンジンおよび変速機間をプロペラシャフトにより駆動結合し、前記モータ/ジ エネレータをエンジン寄りに配置して該プロペラシャフトに結合したことを特徴とする 車両用ハイブリッド駆動装置。
[6] 請求項 5に記載の車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記モータ/ジェネレータおよび変速機間の伝動系に回転ダンパーを介揷したこと を特徴とする車両用ハイブリッド駆動装置。
[7] 請求項 6に記載の車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記回転ダンパーを前記プロペラシャフトと変速機入力軸との結合部に介挿し、こ の回転ダンパーを変速機と同一ユニットとなるよう配置したことを特徴とする車両用ハ イブリツド駆動装置。
[8] 請求項 6に記載の車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記モータ/ジェネレータの近くでプロペラシャフトを 2分割し、この分割部に前記回 転ダンパーを介挿して、モータ/ジェネレータおよび回転ダンパーをエンジンと同一 ユニットとなるよう配置したことを特徴とする車両用ハイブリッド駆動装置。
[9] 請求項 1〜8のいずれ力 4項に記載の車両用ハイブリッド駆動装置において、 前記エンジンおよびモータ/ジェネレータ間を、切り離し可能に結合するエンジン側 摩擦要素を設けると共に、
前記モータ/ジェネレータおよび変速機出力軸間を、切り離し可能に結合する変速 機側摩擦要素を設けたことを特徴とする車両用ハイブリッド駆動装置。
[10] 請求項 9に記載の車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記変速機側摩擦要素が、変速機の発進変速段を選択するときに締結される摩擦 要素であることを特徴とする車両用ハイブリッド駆動装置。
[11] 請求項 8に記載の車両用ハイブリッド駆動装置において、
前記エンジン側摩擦要素が、前記エンジンとともに回転するフライホイールを有す ることを特徴とする車両用ハイブリッド駆動装置。
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