(57)【要約】【課題】モータの大型化を抑制することができるハイブリッド車両を提供すること。【解決手段】エンジンの回転を変速して出力軸に伝達する第１変速部と、出力軸の回転を後輪に伝達する第１動力伝達軸と、出力軸の回転を前輪に伝達する第２動力伝達軸と、モータの回転を変速して第２動力伝達軸に伝達する第２変速部と、を備え、第１変速部は、第１筐体に収容され、第２変速部は、第１筐体とは別の第２筐体に収容されている、ハイブリッド車両。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの回転を変速して出力軸に伝達する第１変速部と、
前記出力軸の回転を後輪に伝達する第１動力伝達軸と、
前記出力軸の回転を前輪に伝達する第２動力伝達軸と、
モータの回転を変速して前記第２動力伝達軸に伝達する第２変速部と、を備え、
前記第１変速部は、第１筐体に収容され、前記第２変速部は、前記第１筐体とは別の第２筐体に収容されている、
ハイブリッド車両。
【請求項２】
前記出力軸から前記第２動力伝達軸への動力伝達を断接するクラッチ機構をさらに備える、
請求項１に記載のハイブリッド車両。
【請求項３】
前記モータの回転を減速して前記第２変速部に伝達する減速部をさらに備える、
請求項１または２に記載のハイブリッド車両。
【請求項４】
前記モータは、前記第１筐体および前記第２筐体とは別の第３筐体に収容されている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両。
【請求項５】
前記第１筐体、前記第２筐体および前記第３筐体はそれぞれ異なる支持部材を介して車体に固定されており、
前記出力軸と前記第２動力伝達軸とは、第１プロペラシャフトを介して接続されており、
前記モータと前記第２変速部とは、第２プロペラシャフトを介して接続されており、
前記第２動力伝達軸と前記前輪とは、第３プロペラシャフトを介して接続されている、
請求項４に記載のハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ハイブリッド車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンおよびモータを用いて車輪を駆動するように構成されたハイブリッド車両が知られている。特許文献１には、エンジンとモータとをクラッチを介して接続するとともに、モータと駆動輪としての後輪とを機械式変速機を介して接続したハイブリッド車両が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−０９５０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のハイブリッド車両では、以下の課題がある。
【０００５】
（１）モータから後輪に至る動力伝達経路における減速比は、機械式変速機のギヤレシオに依存したものとなる。そのため、モータのみで走行する際の駆動力を確保するために大型のモータが必要となる。（２）モータのロータが機械式変速機の入力軸に直結されている。そのため、モータ失陥時にモータのロータがイナーシャとなり、変速動作を正常に行えない場合がある。（３）トラック等の貨物車両では、空荷時に車両の重心が前輪寄りとなる。空荷時に後輪に大きな回生制動力が作用すると、後輪がロックし易い。
【０００６】
本開示の目的は、モータの大型化を抑制することができるハイブリッド車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係るハイブリッド車両は、エンジンの回転を変速して出力軸に伝達する第１変速部と、前記出力軸の回転を後輪に伝達する第１動力伝達軸と、前記出力軸の回転を前輪に伝達する第２動力伝達軸と、モータの回転を変速して前記第２動力伝達軸に伝達する第２変速部と、を備え、前記第１変速部は、第１筐体に収容され、前記第２変速部は、前記第１筐体とは別の第２筐体に収容されている、ハイブリッド車両である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係るハイブリッド車両によれば、モータの大型化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本開示はこの実施形態により限定されるものではない。
【００１１】
図１を参照して、実施形態に係るハイブリッド車両１（以下、単に「車両」という場合がある）について説明する。図１は、実施形態に係るハイブリッド車両１の構成を示す模式図である。図１には、便宜上、車両１の前後左右が記載されている。なお、図１では、説明に関係のない一部の構成を省略している。
【００１２】
ハイブリッド車両１は、エンジン１０、クラッチ２０、第１変速機３０（「第１変速部」の一例）、トランスファ４０、モータジェネレータ５０（「モータ」の一例）、第２変速機６０（「第２変速部」の一例）、および、制御装置７０を備える。
【００１３】
エンジン１０と、クラッチ２０が収容されるクラッチケース２１とは、ボルト等の固定手段により固定されている。クラッチケース２１と、第１変速機３０が収容される第１変速機ケース３１（「第１筐体」の一例）とは、ボルト等の固定手段により固定されている。
【００１４】
第１変速機ケース３１と、トランスファ４０が収容されるトランスファケース４１とは、ボルト等の固定手段により固定されている。このような構成により、エンジン１０、クラッチケース２１、第１変速機ケース３１、および、トランスファケース４１は、一体化されている。
【００１５】
一体化されたエンジン１０、クラッチケース２１、第１変速機ケース３１、および、トランスファケース４１は、ゴムマウント（不図示）を介して車体２に固定されている。
【００１６】
エンジン１０は、ハイブリッド車両１の車体２の前側に縦置きされている。すなわち、エンジン１０は、自らの出力軸（不図示）が後方を向くように配置されている。エンジン１０は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン１０の構成は公知のエンジンと同様である。そのため、エンジン１０についての詳細な説明は省略する。
【００１７】
クラッチ２０は、エンジン１０の出力側（すなわち、エンジン１０の後方）に配置されている。クラッチ２０は、例えば乾式の摩擦クラッチである。クラッチ２０は、エンジン１０から第１変速機３０に至る動力伝達経路を断接可能に構成されている。クラッチ２０の構成は公知の乾式の摩擦クラッチと同様である。そのため、クラッチ２０についての詳細な説明は省略する。また、クラッチ２０の断接は、制御装置７０により制御される。
【００１８】
第１変速機３０は、クラッチ２０の出力側（すなわち、クラッチ２０の後方）に配置されている。第１変速機３０は、例えば常時噛合式の機械式多段変速機である。第１変速機３０は、クラッチ２０を介して伝達されたエンジン１０の回転を、所定の変速比で変速して出力軸３２に出力する。
【００１９】
また、第１変速機３０は、クラッチ２０からトランスファ４０に至る動力伝達経路を断接可能に構成されている。第１変速機３０の構成は公知の常時噛合式の機械式多段変速機と同様である。そのため、第１変速機３０についての詳細な説明は省略する。また、第１変速機３０の変速動作は、制御装置７０により制御される。
【００２０】
トランスファ４０は、第１変速機３０の出力側（すなわち、第１変速機３０の後方）に配置されている。トランスファ４０は、第１変速機３０の出力軸３２の回転力を、後輪４側と前輪３側とに分配する機能を有する。
【００２１】
トランスファ４０は、トランスファケース４１に軸支された第１軸４２と、第１軸４２と平行且つトランスファケース４１に軸支された第２軸４３と有する。
【００２２】
第１軸４２は、第１変速機３０の出力軸３２と継手を介して接続されている。第１軸４２には、第１スプロケット４４が設けられている。第２軸４３には、第２スプロケット４５が設けられている。第１スプロケット４４と第２スプロケット４５との間には、チェーンまたはベルト等の巻き掛け伝動要素４６が巻き掛けられている。
【００２３】
第１軸４２は、トランスファケース４１から後方に突出している。第１軸４２の後端は、第１自在継手８１を介して、リヤプロペラシャフト８２（「第１動力伝達軸」の一例）の前端と連結されている。リヤプロペラシャフト８２は、後方に延びている。リヤプロペラシャフト８２は、軸方向に伸縮可能な伸縮軸である。
【００２４】
リヤプロペラシャフト８２の後端は、第２自在継手８３を介して、リヤデファレンシャル９０の入力軸９１の前端と連結されている。リヤデファレンシャル９０は、ドライブシャフト９２、９２を介して左右の後輪４、４に回転力を伝達する終減速機である。
【００２５】
第２軸４３の前端には、クラッチ機構４７の入力側が接続されている。クラッチ機構４７は、例えばシンクロ機構を有する機械式のクラッチ機構により構成される。クラッチ機構４７の断接は、制御装置７０により制御される。
【００２６】
クラッチ機構４７の出力側は、第３軸４８の後端に接続されている。第３軸４８はトランスファケース４１に軸支されており、トランスファケース４１から前方に突出している。
【００２７】
第３軸４８の前端は、第３自在継手１０１を介して、第１プロペラシャフト１０２の後端と連結されている。第１プロペラシャフト１０２は、前方に延びている。第１プロペラシャフト１０２は、軸方向に伸縮可能な伸縮軸である。第１プロペラシャフト１０２の前端は、第４自在継手１０３を介して、第２変速機６０の動力伝達軸６２（「第２動力伝達軸」の一例。後述する。）の後端と連結されている。
【００２８】
モータジェネレータ５０は、モータケース５１（「第３筐体」の一例）に固定されたステータ５２と、モータケース５１に軸支される軸５３に固定されたロータ５４とを有する。
【００２９】
モータジェネレータ５０は、バッテリー（不図示）から電力を供給されることで、軸５３を回転させるモータとして機能する。また、モータジェネレータ５０は、軸５３に外部から回転力が入力されることで、ジェネレータとして機能し、バッテリーを充電する。
【００３０】
モータジェネレータ５０がモータとして機能する際の出力トルクおよび出力回転数は、制御装置７０により制御される。また、モータジェネレータ５０がジェネレータとして機能する際の回生量も、制御装置７０により制御される。モータケース５１は、例えばゴムマウント（不図示）を介して車両１の車体２に固定されている。
【００３１】
軸５３には、ギヤ５５が設けられている。ギヤ５５は、モータケース５１に軸支される軸５６に設けられたギヤ５７と噛合している。ギヤ５５の歯数は、ギヤ５７の歯数より少ない。このような構成により、軸５３の回転は、減速されて軸５６に伝達される。また、軸５６の回転は、増速されて軸５３に伝達される。なお、ギヤ５５およびギヤ５７により、「モータの回転を減速して第２変速部に伝達する減速部」が構成される。
【００３２】
軸５６は、モータケース５１から前方に突出している。軸５６の前端は、第５自在継手１１１を介して、第２プロペラシャフト１１２の後端と連結されている。第２プロペラシャフト１１２は、前方に延びている。第２プロペラシャフト１１２は、軸方向に伸縮可能な伸縮軸である。第２プロペラシャフト１１２の前端は、第６自在継手１１３を介して、第２変速機６０の軸６３の後端と連結されている。
【００３３】
第２変速機６０は、上述のとおり、エンジン１０からの動力が入力される動力伝達軸６２と、モータジェネレータ５０からの動力が入力される軸６３とを有する。動力伝達軸６２および軸６３は、互いに平行であり、共に第２変速機ケース６１（「第２筐体」の一例）に軸支されている。第２変速機ケース６１は、例えばゴムマウント（不図示）を介して車両１の車体２に固定されている。
【００３４】
軸６３には、クラッチドラム６４およびクラッチドラム６５が設けられている。軸６３には、クラッチドラム６４に対応して、ギヤ６６が軸支されている。また、軸６３には、クラッチドラム６５に対応して、ギヤ６７が軸支されている。
【００３５】
動力伝達軸６２には、ギヤ６８およびギヤ６９が設けられている。ギヤ６８は、ギヤ６６と噛合している。ギヤ６９は、ギヤ６７と噛合している。
【００３６】
第２変速機６０は、クラッチドラム６４に設けられた摩擦板と、ギヤ６６のハブ部に設けられた摩擦板とがピストン（不図示）によって圧接されることで、軸６３の回転を所定の第１変速比で変速して動力伝達軸６２へ伝達する。
【００３７】
また、第２変速機６０は、クラッチドラム６５に設けられた摩擦板と、ギヤ６７のハブ部に設けられた摩擦板とがピストン（不図示）によって圧接されることで、軸６３の回転を所定の第２変速比で変速して動力伝達軸６２へ伝達する。ピストンの作動は、制御装置７０により制御される。ピストンの作動油圧は、不図示の電動ポンプにより生成される。
【００３８】
なお、ギヤ６６の歯数は、ギヤ６８の歯数より少ない。このような構成により、軸６３と動力伝達軸６２との間でギヤ６６およびギヤ６８を介して動力が伝達される場合、軸６３の回転は、減速されて動力伝達軸６２に伝達される。また、動力伝達軸６２の回転は、増速されて軸６３に伝達される。
【００３９】
動力伝達軸６２は、第２変速機ケース６１から前方に突出している。動力伝達軸６２の前端は、第７自在継手１２１を介して、第３プロペラシャフト１２２の後端と連結されている。第３プロペラシャフト１２２は、前方に延びている。第３プロペラシャフト１２２は、軸方向に伸縮可能な伸縮軸である。
【００４０】
第３プロペラシャフト１２２の前端は、第８自在継手１２３を介して、フロントデファレンシャル１３０の入力軸１３１の後端と連結されている。フロントデファレンシャル１３０は、ドライブシャフト１３２、１３２を介して左右の前輪３、３に回転力を伝達する終減速機である。
【００４１】
制御装置７０は、車両１の動作を制御する。具体的には、制御装置７０は、エンジン１０への燃料噴射量等を制御することで、エンジン１０の発生するトルクおよび回転数を制御する。また、制御装置７０は、クラッチ２０の断接を制御する。また、制御装置７０は、第１変速機３０の変速動作を制御する。また、制御装置７０は、トランスファ４０におけるクラッチ機構４７の断接を制御する。また、制御装置７０は、モータジェネレータ５０が発生するトルクおよび回転数を制御するとともに、モータジェネレータ５０における回生量を制御する。また、制御装置７０は、第２変速機６０におけるピストンの作動を制御することで、第２変速機６０の変速動作を制御する。
【００４２】
制御装置７０は、ハードウェアとして、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する。以下において説明する制御装置７０の各機能は、ＣＰＵがＲＯＭから読み出したコンピュータプログラムをＲＡＭ上で実行することにより実現される。
【００４３】
以上の構成を有するハイブリッド車両１の各動作モードについて説明する。
【００４４】
（後輪２ＷＤモード）
後輪２ＷＤモードでは、エンジン１０の動力がクラッチ２０および第１変速機３０を介してトランスファ４０に伝達され、さらにリヤプロペラシャフト８２およびリヤデファレンシャル９０を介して後輪４に伝達される。
【００４５】
また、トランスファ４０におけるクラッチ機構４７が切断され、第２変速機６０がニュートラル状態とされる。これにより、エンジン１０の動力が後輪４に伝達される後輪２ＷＤモードが形成される。
【００４６】
このとき、第２変速機６０がニュートラル状態とされることで、前輪３とモータジェネレータ５０とを切り離すことができ、前輪３の回転負荷を減らすことができる。
【００４７】
（パラレル４ＷＤモード）
パラレル４ＷＤモードは、例えば、後輪２ＷＤモードで走行中に、後輪４にスリップが生じた場合に設定される動作モードである。
【００４８】
すなわち、パラレル４ＷＤモードでは、エンジン１０の動力が後輪４に伝達されている状態で、モータジェネレータ５０をモータとして機能させ、かつ、第２変速機６０において変速段を確立させる。なお、このとき、クラッチ機構４７は切断されたままとされる。
【００４９】
これにより、モータジェネレータ５０の動力が第２変速機６０、第３プロペラシャフト１２２およびフロントデファレンシャル１３０を介して前輪３に伝達される。これにより、後輪４がスリップした場合でも、適切な駆動力を確保することができる。
【００５０】
また、パラレル４ＷＤモードは、例えば、後輪４にスリップが生じた場合以外でも設定可能である。この場合、前輪３の回転数と後輪４の回転数とを異ならせることができ、スムーズなコーナリングを実現することができる。
【００５１】
（前輪２ＷＤモード）
前輪２ＷＤモードは、所謂ＥＶ走行を行う動作モードである。前輪２ＷＤモードでは、トランスファ４０のクラッチ機構４７を切断した状態で、モータジェネレータ５０をモータとして機能させ、かつ、第２変速機６０において変速段を確立させることで、モータジェネレータ５０の動力を前輪３に伝達する。
【００５２】
また、クラッチ２０が切断される、または、第１変速機３０がニュートラル状態とされる。さらに、エンジン１０が停止またはアイドル状態とされる。
【００５３】
このとき、モータジェネレータ５０と前輪３との間に、第２変速機６０が設けられていることで、モータジェネレータ５０の回転を変速して前輪３に伝達することができるため、比較的小型のモータを用いて、車両１の発進から高速走行まで、幅広い速度域をカバーすることができる。
【００５４】
（回生制動モード）
回生制動モードは、車両１の減速時に設定される動作モードである。回生制動モードでは、第２変速機６０において変速段が確立され、トランスファ４０のクラッチ機構４７が切断される。これにより、前輪３の回転力によりモータジェネレータ５０が回転させられて回生が行われ、バッテリーへの充電が行われるとともに、前輪３に制動力が発生する。
【００５５】
このとき、モータジェネレータ５０は前輪３に第１変速機３０を介さずに接続されているため、前輪３の回転を第１変速機３０で減速させることなく、回生を行うことができる。
【００５６】
また、クラッチ機構４７が切断されることで、前輪３の回転エネルギーの全てをモータジェネレータ５０で回生することができる。
【００５７】
さらに、第２変速機６０で動力伝達軸６２から軸６３に回転を増速して伝達するようにすれば、モータジェネレータ５０の回転数を上昇させることができ、回生量を増大させることができる。
【００５８】
なお、モータジェネレータ５０の回生量を増大させると、前輪３に対して大きな制動力が作用する。本実施形態では、車両１の重心が前輪寄りとされているため、前輪３に対して大きな制動力が作用しても、前輪３がロックし難い。そのため、後輪４を用いて回生制動する場合に比べ、大きな制動力を発生させることができる。
【００５９】
（直結４ＷＤモード）
直結４ＷＤモードでは、エンジン１０の動力がクラッチ２０および第１変速機３０を介してトランスファ４０に伝達され、さらにリヤプロペラシャフト８２およびリヤデファレンシャル９０を介して後輪４に伝達される。
【００６０】
また、トランスファ４０におけるクラッチ機構４７が接とされ、第２変速機６０がニュートラル状態とされる。これにより、エンジン１０の動力はトランスファ４０から第１プロペラシャフト１０２、動力伝達軸６２、第３プロペラシャフト１２２、およびフロントデファレンシャル１３０を介して前輪３にも伝達される。
【００６１】
これにより、エンジン１０の動力が前輪３および後輪４に均等に分配され、車両１の悪路走破性を向上させることが可能となる。
【００６２】
（モータ失陥モード）
トランスファ４０のクラッチ機構４７が接続された状態で、モータジェネレータ５０の機能が失陥した場合、モータ失陥モードが設定される。モータ失陥モードでは、第２変速機６０がニュートラル状態とされる。これにより、モータジェネレータ５０がイナーシャとして作用することを抑制することができる。
【００６３】
以上説明したように、実施形態に係るハイブリッド車両１は、エンジン１０の回転を変速して出力軸３２に伝達する第１変速機３０と、出力軸３２の回転を後輪４に伝達するリヤプロペラシャフト８２と、出力軸３２の回転を前輪３に伝達する動力伝達軸６２と、モータジェネレータ５０の回転を変速して動力伝達軸６２に伝達する第２変速機６０と、を備え、第１変速機３０は、第１変速機ケース３１に収容され、第２変速機６０は、第１変速機ケース３１とは別の第２変速機ケース６１に収容されている、ハイブリッド車両１である。
【００６４】
そのため、モータの大型化を抑制することができる。
【００６５】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００６６】
上述の実施形態では、第２変速機として低速段および高速段を形成可能な変速機を例に説明を行ったが、これに限定されない。第２変速機は、ニュートラル状態が形成可能な構成であれば、例えば、低速段、中速段および高速段に変速可能でもよく、さらに多段階に変速可能でもよい。
【００６７】
また、上述の実施形態では、クラッチ２０および機械式の第１変速部３０を有する機械式変速機（ＭＴ（Manual Transmission）またはＡＭＴ（Automated Manual Transmission））が搭載された車両を例に説明を行ったが、これに限定されない。変速機として、ＡＴ（Automatic Transmission）、ＤＣＴ（Dual Clutch Transmission）、ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）、ＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission）またはＨＭＴ（Hydraulic Mechanical Transmission）等を採用することも可能である。
【００６８】
また、上述の実施形態では、第２変速機ケースおよびモータケースを独立して車両の車体に固定する態様を例に説明を行ったが、これに限定されない。例えば、第２変速機ケースまたはモータケースがエンジン、クラッチケース、第１変速機ケース、トランスファケースのいずれかに固定されてもよい。また、モータケースと第２変速機ケースとが一体化されてもよい。このようにすれば、自在継手およびプロペラシャフトを省略することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本開示のハイブリッド車両によれば、モータの大型化を抑制することができ、トラック等の貨物車両に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１  ハイブリッド車両（車両）
２  車体
３  前輪
４  後輪
１０  エンジン
２０  クラッチ
２１  クラッチケース
３０  第１変速機
３１  第１変速機ケース
３２  出力軸
４０  トランスファ
４１  トランスファケース
４２  第１軸
４３  第２軸
４４  第１スプロケット
４５  第２スプロケット
４６  巻き掛け伝動要素
４７  クラッチ機構
４８  第３軸
５０  モータジェネレータ
５１  モータケース
５２  ステータ
５３  軸
５４  ロータ
５５  ギヤ
５６  軸
５７  ギヤ
６０  第２変速機
６１  第２変速機ケース
６２  動力伝達軸
６３  軸
６４  クラッチドラム
６５  クラッチドラム
６６  ギヤ
６７  ギヤ
６８  ギヤ
６９  ギヤ
７０  制御装置
８１  第１自在継手
８２  リヤプロペラシャフト
８３  第２自在継手
９０  リヤデファレンシャル
９１  入力軸
９２  ドライブシャフト
１０１  第３自在継手
１０２  第１プロペラシャフト
１０３  第４自在継手
１１１  第５自在継手
１１２  第２プロペラシャフト
１１３  第６自在継手
１２１  第７自在継手
１２２  第３プロペラシャフト
１２３  第８自在継手
１３０  フロントデファレンシャル
１３１  入力軸
１３２  ドライブシャフト
【図１】
2020125034.tif 000003