(57)【要約】左右の前輪を液体燃料エンジンで駆動し、左右の後輪をスイッチトリラクタンスモータで駆動する４輪駆動のハイブリッド電気自動車において車両本体（１）の前部に第１および第２の前輪（２１、２２）を駆動するための液体燃料エンジン（２）を配置し、車両本体（１）の後部に第１および第２の後輪（２３、２４）を駆動する第１および第２のスイッチトリラクタンスモータ（８、９）を配置する。第１および第２の後輪（２３、２４）のホイール内ではなく、レイアウトスペースの広い車両本体（１）の後部に第１および第２のスイッチトリラクタンスモータ（８、９）を配置することで、スイッチトリラクタンスモータ（８、９）を車両にレイアウトする際の自由度を向上させることができる。
2009102058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車両本体と、
前記車両本体の前部に配置され、液体燃料の燃焼により回転されるエンジンシャフトを有する液体燃料エンジンと、
前記液体燃料エンジンの前記エンジンシャフトに機械的に接続され、前記エンジンシャフトの回転の回転を加速又は減速し、前記エンジンシャフトの加減速した回転を出力する出力部を有する変速機と、
前記車両本体の前部の左右に回転自在に配置されるとともに前記変速機の前記出力部に機械的に接続され、前記変速機を介し、前記液体燃料エンジンの前記エンジンシャフトにより回転される第１および第２の前輪と、
前記車両本体の後部に配置され、前記液体燃料エンジンに供給する前記液体燃料を収容する液体燃料タンクと、
前記車両本体の後部の左右にそれぞれ配置され、出力軸を有する第１および第２のスイッチトリラクタンスモータと、
前記車両本体の後部の左右に回転自在に配置され、それぞれ前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータの前記出力軸に減速機構を介して機械的に接続され、前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータの前記出力軸の回転により回転する第１および第２の後輪と、
前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータに接続され、前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータを駆動するための第１および第２のモータ駆動信号を供給する第１および第２のインバータと、
前記第１および第２のインバータに接続され、前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータに前記第１および第２のモータ駆動信号を供給するための電力を前記第１および第２のインバータに供給する第１のバッテリーと、
を備えるハイブリッド電気自動車。
【請求項２】
前記第１および第２の前輪の近傍に設けられ、前記第１および第２の前輪の回転情報を検出する第１および第２の前輪回転センサと、
前記第１および第２の後輪の近傍に設けられ、前記第１および第２の後輪の回転情報を検出する第１および第２の後輪センサと前記第１および第の２の前輪センサ、ならびに前記第１および第２の後輪センサに接続され、前記第１および第２の前輪、ならびに前記第１および第２の後輪の回転情報を処理し、前記車両の速度信号を出力する回転信号処理手段と、
前記回転信号処理手段に接続され、前記回転信号処理手段が出力する前記速度信号が、予め定められた第１の値を超えると前記液体燃料エンジンにより前記第１および第２の前輪を駆動する第１の駆動制御信号を発生し、前記液体燃料エンジンに第１の駆動制御信号を供給する第１の制御装置と、
前記回転信号処理手段、ならびに前記第１および第２のインバータに接続され、前記回転信号処理手段が出力する前記速度信号が、前記第１の値より大きい予め定められた第２の値に達するまでは前記第１および第２のインバータに、前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータを駆動するための第１および第２のモータ駆動信号を供給するための指令信号を出力する第２の制御装置と、
を備える請求項１に記載のハイブリッド電気自動車。
【請求項３】
前記第１のバッテリーに接続されるとともに前記液体燃料エンジンの近傍に配置され、前記燃料エンジンの前記エンジンシャフトの回転によって発電し、発電された電力を前記第１のバッテリーに供給する第１の発電機と、
前記車両本体に配置されるとともに、前記第１のバッテリーに接続され、家庭用プラグとの接続端子を有し、前記家庭用電源からの電力を前記第１のバッテリーに供給するプラグイン装置と、
を備える請求項２に記載のハイブリッド電気自動車。
【請求項４】
車両の車両本体と、
乗客の操作により、前記車両の前進の発進信号および後進の発進信号を出力する駆動指令手段と、
前記車両本体の前部に配置され、液体燃料の燃焼により回転されるエンジンシャフトを有する液体燃料エンジンと、
前記液体燃料エンジンの前記エンジンシャフトに機械的に接続され、前記エンジンシャフトの回転の回転を加速又は減速し、前記エンジンシャフトの加速または減速した回転を出力するドライブシャフトを有し、エンジンシャフトの回転に対するドライブシャフトの回転の変速比が１０以下である変速機と、
前記車両本体の前部の左右に回転自在に配置されるとともに前記変速機の前記ドライブシャフトに機械的に接続され、前記変速機を介し、前記液体燃料エンジンの前記エンジンシャフトにより回転される第１および第２の前輪と、
前記車両本体の後部に配置され、前記液体燃料エンジンに供給する前記液体燃料を収容する液体燃料タンクと、
前記車両本体の後部の左右にそれぞれ配置され、出力軸有し、車両を前進させる方向又は車輪を後進させる方向に駆動する第１および第２のスイッチトリラクタンスモータと、
前記車両本体の後部の左右に回転自在に配置され、それぞれ前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータの前記出力軸に減速機構を介して機械的に接続され、前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータの前記出力軸の回転により回転する第１および第２の後輪と、
前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータに接続され、前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータを駆動するための第１および第２のモータ駆動信号を発生し、第１および第２のモータ駆動信号を前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータへそれぞれ供給する第１および第２のインバータと、
前記第１および第２のインバータに接続され、前記第１および第２のモータ駆動信号を発生するための電力を前記第１および第２のインバータに供給する第１のバッテリーと、
前記第１のバッテリーと接続されるとともに前記液体燃料エンジンの近傍に配置され、前記燃料エンジンの前記エンジンシャフトの回転によって発電し、発電された電力を前記第１のバッテリーに供給する第１の発電機と、
前記車両本体に配置されるとともに前記第１のバッテリーに接続され、家庭用プラグとの接続端子を有し、前記家庭用電源からの電力を前記第１のバッテリーに供給するプラグイン装置と、
前記第１および第２の前輪の近傍に設けられ、前記第１および第２の前輪の回転情報を検出する第１および第２の前輪回転センサと、
前記第１および第２の後輪の近傍に設けられ、前記第１および第２の後輪の回転情報を検出する第１および第２の後輪回転センサと、
前記第１および第２の前輪センサ、ならびに前記第１および第２の後輪センサに接続され、前記第１および第２の前輪、ならびに前記第１および第２の後輪の回転情報を処理し、前記車両の速度信号を出力する回転信号処理手段と、
前記回転信号処理手段に接続され、前記回転信号処理手段が出力する前記速度信号が、予め定められた第１の値を超えると前記液体燃料エンジンにより前記第１および第２の前輪を駆動する第１の駆動制御信号を発生し、前記液体燃料エンジンに第１の駆動制御信号を供給する第１の制御装置と、
前記駆動指令手段、前記回転信号処理手段、ならびに前記第１および第２のインバータに接続され、前記駆動指令手段から前進の発進信号を受けると前記回転信号処理手段が出力する前記速度信号が、前記第１の値より大きい予め定められた第２の値に達するまでは前記第１および第２のインバータに、車両を前進させる方向に駆動するための第１および第２のモータ駆動信号の発生を指令する前進指令信号を出力するとともに、前記駆動指令手段から後進の発進信号を受けると、前記第１および第２のインバータに、車両を後進させる方向に駆動するための第１および第２のモータ駆動信号の発生を指令する後進指令信号を出力する第２の制御装置と、
を備えるハイブリッド電気自動車。
【請求項５】
前記第１の値と前記第２の値が略同一である請求項１に記載のハイブリッド電気自動車。
【請求項６】
前記第１の値と前記第２の値が略同一である請求項４に記載のハイブリッド電気自動車。
【請求項７】
前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータ以外の車両用補機に電力を供給するための蓄電電圧５０Ｖ以下の鉛蓄電池である第２のバッテリーと、
前記第２のバッテリーと接続されるとともに前記液体燃料エンジンの近傍に配置され、前記燃料エンジンの前記エンジンシャフトに回転から発電した電力を前記第２のバッテリーに供給する第２の発電機とを備え、
前記第１のバッテリーは、蓄電電圧５０Ｖを超えるリチウムイオン電池である請求項１乃至６のいずれかに記載のハイブリッド電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド電気自動車に関し、特に左右の前輪を液体燃料エンジンで駆動し、左右の後輪をスイッチトリラクタンスモータで駆動する４輪駆動のハイブリッド電気自動車に関する。
本願は、２００８年２月１４日に日本に出願された特願２００８−３３５８７号及び２００８年２月２７日に日本に出願された特願２００８−４５９２８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動モータを駆動源として用いるいわゆる４輪駆動のハイブリッド自動車が提案されている。また、４輪駆動のハイブリッド電気自動車の中には、左右の前輪を液体燃料エンジンで駆動し、左右の後輪を直流モータで駆動するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１の例における４輪駆動のハイブリッド電気自動車においては、交流モータの駆動力は減速機と電磁クラッチを介して、後輪のディファレンシャルギヤに伝達され、このディファレンシャルギヤによって、左右の後輪に交流モータの駆動力が分配される。
しかしながら、このような４輪駆動のハイブリッド電気自動車においては、ディファレンシャルギヤ、電磁クラッチなどの機械部品が存在し、その機械部品の重量により燃費の低減が困難である。そのため、その機械部品の重量の軽減により、より一層の燃費向上が求められている。【０００４】
そこで、ディファレンシャルギヤや電磁クラッチを介さずに、左右の後輪のホイール内にそれぞれスイッチトリラクタンスモータ（以下「ＳＲモータ」という。）を直接配置し、ＳＲモータの出力軸をホイールに固定されたブレーキディスクに接続し、ＳＲモータの駆動力をブレーキディスク介してホイールに伝達し、左右の後輪を駆動する構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
一方、自動車は、一般に、液体燃料エンジンの出力部であるエンジンシャフトの回転を車輪に伝達し、車輪の回転より走行する。
このとき、低速かつ高トルクでの走行である登坂での車両の発進などや、高速かつ低トルクでの走行である高速道路走行などの走行モードに対応させるため、変速機によりエンジンシャフトの回転は減速または加速（変速）され、車輪へと伝達される。すなわち、減速または加速されたエンジンシャフトの回転によりドライブシャフトを回転させ、ドライブシャフトに接続された車輪を回転させることにより自動車は走行する。特に、停止状態から車両を発進させるためには、車輪を大きなトルクで回転する必要があるため、変速機には、エンジンシャフトの回転を大幅に減速する機構が必要となる。【０００５】
さらに、自動車は、前方に走行するのみならず駐車場への車庫入れや車庫出し、あるいは方向転換等のため後方に移動する必要がある。そのため、変速機には、エンジンシャフトの回転の方向を、前方に走行するときに対して逆方向の回転に変換し、逆方向の回転に変換した回転をドライブシャフトに伝達し、ドライブシャフトを逆方向に回転させる機構が必要となっている。【０００６】
図７は、自動車の液体燃料エンジンに取り付けられる変速機の一例を示している。同図は、車両の前方に液体燃料エンジンが配置され、左右の前輪を駆動する自動車（いわゆるＦＦ車）に搭載されるものの内部構造を示す。変速機３には、液体燃料エンジンのエンジンシャフト３０が挿入され、変速機３の内部に回転自在に配置されている。【０００７】
変速機３に挿入されるエンジンシャフト３０には、液体燃料エンジンに近い方（紙面右側）から、液体燃料エンジンから遠い方（紙面左側）に向け、順に、リバースドライブギヤ３２ａ、第１のドライブギヤ３３ａ、第２のドライブギヤ３４ａ、第３のドライブギヤ３５ａおよび第４のドライブギヤ３６ａが一体形成されている。また、第１から第４のドライブギヤ（３３ａから３６ａ）において、第１のドライブギヤ３３ａの歯数ｚ１が最も少なく、第２のドライブギヤ３４ａの歯数ｚ２、第３のドライブギヤ３５ａの歯数ｚ３、第４のドライブギヤ３６ａの歯数ｚ４の順に、歯数は大きくなるよう設定されている。【０００８】
主動軸であるエンジンシャフト３０に平行の位置に、従動軸であるメインシャフト３１が、エンジンシャフト３０と同様に変速機３の内部に回転自在に配置されている。メインシャフト３１には、液体燃料エンジンに近い方（紙面右側）から、液体燃料エンジンから遠い方（紙面左側）に向け、順に、ファイナルドライブギヤ３７ａ、リバースドリブンギヤ３２ｂ、第１のドリブンギヤ３３ｂ、第２のドリブンギヤ３４ｂ、第３のドリブンギヤ３５ｂおよび第４のドリブンギヤ３６ｂが設けられている。ファイナルドライブギヤ３７ａおよびリバースドリブンギヤ３２ｂは、メインシャフト３１に一体形成されている。【０００９】
一方、メインシャフト３１のファイナルドライブギヤ３７ａおよびリバースドライブギヤ３２ｂが形成されていない部分（紙面左側）には、その表面に、軸方向に延びる凹部形状のセレーション３１ａが周方向に等ピッチにて形成されている。第１のドリブンギヤ３３ｂ、第２のドリブンギヤ３４ｂ、第３のドリブンギヤ３５ｂおよび第４のドリブンギヤ３６ｂは、メインシャフト３１の上述の凹部形状に沿って軸方向に移動可能であり、かつこれらのギヤの周方向への移動はメインシャフト３１により阻止されている。また、この第１から第４のドリブンシャフト（３２ｂから３６ｂ）の軸方向の移動は、車両からの指令により制御される。【００１０】
第１から第４のドリブンギヤ（３３ｂから３６ｂ）において、第１のドリブンギヤ３３ｂの歯数Ｚ１が最も多く、第２のドリブンギヤ３４ｂの歯数Ｚ２、第３のドリブンギヤ３５ｂの歯数Ｚ３、第４のドリブンギヤ３６ｂの歯数Ｚ４の順に、歯数は小さくなるように設定されている。【００１１】
第１のドリブンギヤ３３ｂは、第１のドライブギヤ３３ａと噛み合うように設定され、第１のドライブギヤ３３ａと第１のドライブギヤ３３ｂが噛み合って、第１のギヤ対３３が形成される。同様に、第２のドリブンギヤ３４ｂは、第２のドライブギヤ３４ａと噛み合うように設定され、第２のドライブギヤ３４ａと第２のドライブギヤ３４ｂが噛み合って、第２のギヤ対３４が形成され、第３のドリブンギヤ３５ｂは、第３のドライブギヤ３５ａと噛み合うように設定され、第３のドライブギヤ３５ａと第２のドライブギヤ３５ｂが噛み合って、第３のギヤ対３５が形成され、第４のドリブンギヤ３６ｂは、第４のドライブギヤ３６ａと噛み合うように設定され、第４のドライブギヤ３６ａと第２のドライブギヤ３６ｂが噛み合って、第４のギヤ対３６が形成される。【００１２】
ここで、上述のように第１から第４のドリブンギヤ（３３ｂから３６ｂ）は、車両からの指令によりメインシャフト３１の軸方向に移動されるが、この移動に際しては、第１から第４のギヤ対（３３から３６）のうち、一つのギヤ対のみが選択されるよう制御される。ここで、第１のギヤ対の変速比ｒ１はＺ１／ｚ１であり、第２のギヤ対の変速比ｒ２はＺ２／ｚ２であり、第３のギヤ対の変速比ｒ３はＺ３／ｚ３であり、第４のギヤ対の変速比ｒ４はＺ４／ｚ４である。車両からの指令により一つのギヤ対が選択されると、メインシャフト３１は、選択されたギヤ対の変速比（ｒ１乃至ｒ４）にて、エンジンシャフト３０の回転が減速または加速されて回転する。【００１３】
メインシャフト３１に平行の位置に、ドライブシャフト３９が、メインシャフト３１と同様に変速機３に回転自在に配置され、一の方向（紙面右方向）には、右前輪ドライブシャフト３９ａが変速機３から突出し、他の方向（紙面左後方９には、左前輪ドライブシャフト３９ｂが変速機３から突出している。変速機３内部のドライブシャフト３９の軸方向中央部には、ディファレンシャルギヤ３８が設けられ、ディファレンシャルギヤ３８の外周部には、ファイナルドリブンギヤ３７ｂが接続されている。【００１４】
ファイナルドリブンギヤ３７ｂは、メインシャフト３１に一体形成されたファイナルドライブギヤ３７ａと噛み合うように設定され、ファイナルドライブギヤ３７ａおよびファイナルドライブギヤ３７ｂによりファイナルギヤ対３７が形成される。ここで、ファイナルドライブギヤ３７ａの歯数はｚｆ、ファイナルドリブンギヤ３７ｂの歯数はＺｆに設定してあり、ファイナルギヤ対３７の減速比ｒｆはＺｆ／ｚｆである。なお、一般の車両において、減速比ｒｆは、約３から約６に設定されている。【００１５】
上述のように、エンジンシャフト３０の回転は、第１から第４のギヤ対（３３から３６）のうち、選択された一つのギヤ対にて変速された後に、ファイナルギヤ対３７で減速され、ドライブシャフト３９を回転させる。従って、エンジンシャフト３０に対するうドライブシャフト３９の変速比Ｒは、Ｒ１＝ｒ１×ｒｆ、Ｒ２＝ｒ２×ｒｆ、Ｒ３＝ｒ３×ｆｒ、Ｒ４＝ｒ４×ｒｆとなり、Ｒ１が最も大きく、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の順に小さくなり、Ｒ４が最も小さくなる（Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４）。【００１６】
ちなみに、低速かつ高トルクが求められる停車時からの発進の場合には、変速比Ｒ１が選択される。変速比Ｒ１の場合のドライブシャフト３９の回転数Ｎｄは、エンジンシャフト３０の回転数をＮｅとすると、Ｎｄ＝Ｎｅ／Ｒ１となり、回転数は小さくなる一方でトルクは向上する。なお、一般の車両において、変速比Ｒ１は約１１から１５、変速比Ｒ２は約６から９、変速比Ｒ３は約４から７、変速比Ｒ４は約３から５に設定されているものが多い。【００１７】
次に、車両を後退するための変速機３の構造およびその作用について説明する。
上述のように変速機３の内部のエンジンシャフト３０の液体燃料エンジン２に近い方（紙面右側）の端部には、リバースドライブギヤ３２ａがエンジンシャフト３０に一体形成されている。また、メインシャフト３１には、リバースドリブンギヤ３２ｂがメインシャフト３１に一体形成されている。リバースドリブンギヤ３２ｂは、リバースドライブギヤ３２ａと軸方向は同一の位置に配置されているものの、リバースドライブギヤ３２ａとリバースドリブンギヤ３２ｂとは直接噛み合わない設定となっている。【００１８】
変速機３には、それぞれ平行に配置されたエンジンシャフト３０及びメインシャフト３１の軸方向に移動可能なリバースアイドルギヤ３２ｃを備えている。リバースアイドルギヤ３２ｃは、リバースドライブギヤ３２ａおよびリバースドリブンギヤ３２ｂの双方に噛み合うように設定されている。そして、車両が前進している場合には、リバースアイドルギヤ３２ｃは、リバースドライブギヤ３２ａおよびリバースドリブンギヤ３２ｂの双方に噛み合わない位置に配置されるとともに、車両からの車両を後退させる指令により、軸方向に移動しリバースドライブギヤ３２ａおよびリバースドリブンギヤ３２ｂの双方に噛み合う位置に配置される。リバースアイドルギヤ３２ｃがリバースドライブギヤ３２ａおよびリバースドリブンギヤ３２ｂの双方に噛み合うと、リバースドライブギヤ３２ａの回転は、リバースアイドルギヤ３２ｃを介してリバースドリブンギヤ３２ｂに伝達され、リバースドリブンギヤ３２ｂは回転する。【００１９】
上述の第１から第４のドライブギヤ（３３ａから３６ａ）の回転は、直接に第１から第４のドリブンギヤ（３３ｂから３６ｂ）に伝達されるのに対し、第１から第４のドライブギヤ（３３ａから３６ａ）と同様にエンジンシャフト３０に一体形成されたリバースドライブギヤ３２ａの回転は、リバースアイドルギヤ３３ｃを介して、リバースドドリブンギヤ３２ｂに伝達される。そのため、リバースアイドルギヤ３３ｃの回転は、第１から第４のドリブンギヤ（３３ｂから３６ｂ）の回転の方向と逆になり、メインシャフト３１は、車両からの車両を後退させる指令により、前進時と逆の方向に回転される。このメインシャフト３１の回転は、ファイナルドライブギヤ３７ａからファイナルドリブンギヤ３７ｂを介してドライブシャフト３９へと伝達され、前進時と逆の方向にドライブシャフト３９を回転させる。【００２０】
リバースドライブギヤ３２ａの歯数はｚｒに設定され、リバースドリブンギヤ３２ｂの歯数はＺｒに設定され、リバースドライブギヤ３２ａ、リバースドリブンギヤ３２ｂおよびリバースアイドルギヤ３２ｃから構成されるリバースギヤ群３２の変速比は、ｒｒ＝Ｚｒ／ｚｒである。したがって、車両後進時の変速比Ｒｒは、Ｒｒ＝ｒｒ×ｒｆとなっている。なお、後進時は停止状態からの発進となるため、低速かつ高トルクでドライブシャフト３９を回転させる必要があるため、車両後進時の変速比Ｒｒは、車両発進時の変速比Ｒ１に近接した値に設定されている（Ｒｒ≒Ｒ１）。なお、一般の車両において、変速比Ｒｒは約１０から１４に設定されているものが多い。【００２１】
このように、液体燃料エンジンを駆動源とする自動車においては、低速から高速の広範囲の速度にて前進走行するとともに、後進走行の必要があり、図７に示すように種々の組み合わせのギヤが構成上不可欠である（例えば、特許文献３参照）。そのため、自動車の小型軽量化において変速機の軽量化も求められているにも拘わらず、変速機の大幅な小型軽量化には限界がある。
【特許文献１】特開２００６−２８８００６号公報
【特許文献２】特開２００２−３０５８６１号公報
【特許文献３】特開２００７−１４７０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、上述の左右の前輪を液体燃料エンジンで駆動し、左右の後輪を直流モータで駆動する４輪駆動のハイブリッド電気自動車の従来技術にあっては、ブレーキディスクおよびブレーキディスクに制動力を与えるブレーキキャリパー、ならびにパーキングブレーキが存在する左右の後輪のホイール内にＳＲモータを配置する構成のため、ＳＲモータの配置する場所の自由度が制限され、ＳＲモータを配置することが物理的に困難を伴うことが想定される。また、ホイール内にＳＲモータを配置するため、ＳＲモータからの発熱を外部に放出することが困難であり、ＳＲモータが高温となることが懸念される。さらに、ブレーキディスクにＳＲモータを機械的に接続する構造のため、ブレーキ時に生じる摩擦熱によってもＳＲモータが高温になるとともに、ブレーキディスクの放熱性が悪くなるという課題がある。
さらに、ブレーキ部品は車検時等に必須の保守点検の対象であり、ＳＲモータがホイール内に配置されていると、保守点検の作業が煩雑となる問題もある。【００２３】
そこで、本発明は、ホイールの外の車両本体にＳＲモータを配置することで、レイアウトの自由度を高め、ＳＲモータやブレーキディスクの放熱性を向上できる４輪駆動のハイブリッド電気自動車を提供することを第一の目的とする。【００２４】
また、上記に記すように、通常の液体燃料エンジンのみで駆動する自動車に備わる変速機は、前進時および後進時に作動する変速比の大きい変速機構を有する。その点に関し、ハイブリッド自動車に用いられる液体燃料エンジンと電動モータは、その得意とする動力性能に違いを有している。例えば、液体燃料エンジンは、低速時よりも高速時において燃費性能が良く、電動モータは、低速時から比較的高い入出力効率にて動作する。このような、動力性能を違いを利用して、前方への発進時や後方への発進時に電動モータの駆動を積極的に利用して、変速機の小型化をすることが求められる。【００２５】
そこで、本発明は、前方への発進時や後方への発進時に電動モータの駆動を積極的に利用して、変速機の小型化上できる４輪駆動のハイブリッド電気自動車を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記の課題を解決するために、本発明のハイブリッド電気自動車は、車両の車両本体と、液体燃料エンジンと、変速機と、第１および第２の前輪と、液体燃料タンクと、第１および第２のスイッチトリラクタンスモータと、第１および第２の後輪と、第１および第２のインバータと、第１のバッテリーとを備える。
液体燃料エンジンは、前記車両本体の前部に配置され、液体燃料の燃焼により回転されるエンジンシャフトを有する。変速機は、前記液体燃料エンジンの前記エンジンシャフトに機械的に接続され、前記エンジンシャフトの回転の回転を加速又は減速し、前記エンジンシャフトの加減速した回転を出力する出力部を有する。第１および第２の前輪は、前記車両本体の前部の左右に回転自在に配置されるとともに前記変速機の前記出力部に機械的に接続され、前記変速機を介し、前記液体燃料エンジンの前記エンジンシャフトにより回転される。液体燃料タンクは、前記車両本体の後部に配置され、前記液体燃料エンジンに供給する前記液体燃料を収容する。第１および第２のスイッチトリラクタンスモータは、前記車両本体の後部の左右にそれぞれ配置され、出力軸を有する。第１および第２の後輪は、前記車両本体の後部の左右に回転自在に配置され、それぞれ前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータの前記出力軸に減速機構を介して機械的に接続され、前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータの前記出力軸の回転により回転する。第１および第２のインバータは、前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータに接続され、前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータを駆動するための第１および第２のモータ駆動信号を供給する。第１のバッテリーは、前記第１および第２のインバータに接続され、前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータに前記第１および第２のモータ駆動信号を供給するための電力を前記第１および第２のインバータに供給する。【００２７】
また、上記の課題を解決するために、本発明のハイブリッド電気自動車は、車両の車両本体と、駆動指令手段と、液体燃料エンジンと、変速機と、第１および第２の前輪と、液体燃料タンクと、第１および第２のスイッチトリラクタンスモータと、第１および第２の後輪と、第１および第２のインバータと、第１のバッテリーと、第１の発電機と、プラグイン装置と、第１および第２の前輪回転センサと、第１および第２の後輪回転センサと、回転信号処理手段と、第１の制御装置と、第２の制御装置とを備える。
駆動指令手段は、乗客の操作により、前記車両の前進の発進信号および後進の発進信号を出力する。液体燃料エンジンは、前記車両本体の前部に配置され、液体燃料の燃焼により回転されるエンジンシャフトを有する。変速機は、前記液体燃料エンジンの前記エンジンシャフトに機械的に接続され、前記エンジンシャフトの回転の回転を加速又は減速し、前記エンジンシャフトの加速または減速した回転を出力するドライブシャフトを有する。また、エンジンシャフトの回転に対するドライブシャフトの回転の変速比は１０以下である。第１および第２の前輪は、前記車両本体の前部の左右に回転自在に配置されるとともに前記変速機の前記ドライブシャフトに機械的に接続され、前記変速機を介し、前記液体燃料エンジンの前記エンジンシャフトにより回転される。液体燃料タンクは、前記車両本体の後部に配置され、前記液体燃料エンジンに供給する前記液体燃料を収容する。第１および第２のスイッチトリラクタンスモータは、前記車両本体の後部の左右にそれぞれ配置された出力軸を有し、車両を前進させる方向又は車輪を後進させる方向に駆動する。第１および第２の後輪は、前記車両本体の後部の左右に回転自在に配置され、それぞれ前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータの前記出力軸に減速機構を介して機械的に接続され、前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータの前記出力軸の回転により回転する。第１および第２のインバータは、前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータに接続され、前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータを駆動するための第１および第２のモータ駆動信号を発生し、第１および第２のモータ駆動信号を前記第１および第２のスイッチトリラクタンスモータへそれぞれ供給する。第１のバッテリーは、前記第１および第２のインバータに接続され、前記第１および第２のモータ駆動信号を発生するための電力を前記第１および第２のインバータに供給する。第１の発電機は、前記第１のバッテリーと接続されるとともに前記液体燃料エンジンの近傍に配置され、前記燃料エンジンの前記エンジンシャフトの回転によって発電し、発電された電力を前記第１のバッテリーに供給する。プラグイン装置は、前記車両本体に配置されるとともに前記第１のバッテリーに接続され、家庭用プラグとの接続端子を有し、前記家庭用電源からの電力を前記第１のバッテリーに供給する。第１および第２の前輪回転センサは、前記第１および第２の前輪の近傍に設けられ、前記第１および第２の前輪の回転情報を検出する。第１および第２の後輪回転センサは、前記第１および第２の後輪の近傍に設けられ、前記第１および第２の後輪の回転情報を検出する。回転信号処理手段は、前記第１および第２の前輪センサ、ならびに前記第１および第２の後輪センサに接続され、前記第１および第２の前輪、ならびに前記第１および第２の後輪の回転情報を処理し、前記車両の速度信号を出力する。第１の制御装置は、前記回転信号処理手段に接続され、前記回転信号処理手段が出力する前記速度信号が、予め定められた第１の値を超えると前記液体燃料エンジンにより前記第１および第２の前輪を駆動する第１の駆動制御信号を発生し、前記液体燃料エンジンに第１の駆動制御信号を供給する。第２の制御装置は、前記駆動指令手段、前記回転信号処理手段、ならびに前記第１および第２のインバータに接続される。また、第２の制御装置は、前記駆動指令手段から前進の発進信号を受けると前記回転信号処理手段が出力する前記速度信号が、前記第１の値より大きい予め定められた第２の値に達するまでは前記第１および第２のインバータに、車両を前進させる方向に駆動するための第１および第２のモータ駆動信号の発生を指令する前進指令信号を出力する。さらに、第２の制御装置は、前記駆動指令手段から後進の発進信号を受けると、前記第１および第２のインバータに、車両を後進させる方向に駆動するための第１および第２のモータ駆動信号の発生を指令する後進指令信号を出力する。
【発明の効果】
【００２８】
上記のように、ホイール内ではなくの車両本体の後部にスイッチトリラクタンスモータを配置することで、スイッチトリラクタンスモータのレイアウトの自由度を高め、ＳＲモータやブレーキディスクの放熱性を向上できる。【００２９】
また、上記のように、前方への発進時に液体燃料エンジンではなくスイッチトリラクタンスモータ（以下「ＳＲモータ」という。）を駆動させる構成とすることで、液体燃料エンジンに接続された変速機の変速比を１０以下とすることができ、変速ギヤの部品点数の削減をすることができる。また、後進時にもスイッチトリラクタンスモータを駆動させる構成とすることで、変速機のリバースギヤ群の削減ができる。これらの削減により、小型軽量化された変速機を備える４輪駆動のハイブリッド自動車を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態におけるハイブリッド電気自動車のシステムブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における駆動指定手段を示す図である。
【図３】液体燃料エンジンによる車両の駆動とＳＲモータによる車両の駆動の切り替えについて説明した図である。
【図４】本発明の実施形態における変速機の内部構造を示す図である。
【図５】本発明の実施形態におけるＳＲモータの斜視図である。
【図６】図５にて、Ａ−Ａにして示すＳＲモータの断面図である。
【図７】従来例における変速機の内部構造を閉めす図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  車両本体、２  液体燃料エンジン、３  変速機、４  第１の発電機、４０  第２の発電機、５  第１のバッテリー、５０  第２のバッテリー、６  プラグイン装置、８  第１のスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）、８０  第１のインバータ、９  第２のスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）、９０  第２のインバータ、１０  第１の減速ギヤ（減速機構）、１１  第２の減速ギヤ（減速機構）、１２  燃料タンク、１３  燃料供給手段、１４  第１の回転センサ、１５  第２の回転センサ、１６  第３の回転センサ、１７  第４の回転センサ、１８  回転処理手段、１９  第１の制御装置、２０  第２の制御装置、２１  駆動指令手段、２２  第１の前輪、２３  第２の前輪、２４  第１の後輪、２５  第２の後輪
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に、この発明の第一実施形態を図１に基づいて説明する。
図１は、本発明の４輪駆動のハイブリッド電気自動車のシステム構成を示すシステムブロック図である。４輪駆動のハイブリッド電気自動車（以下「ハイブリッド４ＷＤ」という）１００の車両本体１の前部分には液体燃料エンジン２が配置され、液体燃料エンジン２は、液体燃料の燃焼により回転されるエンジンシャフト３０を有している。【００３３】
車両本体１の後部には、液体燃料タンク１２が配置され、液体燃料エンジン２に供給する液体燃料が収容されている。また、液体燃料タンク１２と液体燃料エンジン２の間には、液体燃料タンク１２に収容された液体燃料を液体燃料エンジン２に供給するための燃料供給手段１３が設けられている。【００３４】
液体燃料エンジン２のエンジンシャフト３０には、変速機３が機械的に接続され、エンジンシャフト３０の回転を加速または減速（変速）し、加速または減速（変速）されたエンジンシャフト３０の回転を出力するドライブシャフト３９を有している。【００３５】
車両本体１の前部の左右には、第１の前輪（前方右側車輪）２２および第２の前輪（前方左側車輪）２３が回転自在に配置されている。上記の変速機３のドライブシャフト３９は、右前輪ドライブシャフト３９ａと左前輪ドライブシャフト３９ｂを備え、第１の前輪２２は、右前輪ドライブシャフト３９ａに、第２の前輪２３は、左前輪ドライブシャフトに、それぞれ機械的に接続され、変速機３を介し、液体燃料エンジン２のエンジンシャフト３０の回転により回転される。【００３６】
車両本体１の後部の左右には、第１および第２のＳＲモータ８、９が配置され、第１および第２のＳＲモータ８、９には、第１および第２のＳＲモータ８、９の回転を出力する出力軸８ａ、９ａが備えられている。なお、第１および第２のＳＲモータは８，９としては、同一構造のＳＲモータが用いられるが、その詳細な構造については後述する。このように、第１および第２のＳＲモータ８、９を、車輪のホイール内でなく車両本体１の後部に配置することで、第１および第２のＳＲモータの配置の自由度が向上する。【００３７】
車両本体１の後部の左右には、第１の後輪（後方右側車輪）２４および第２の後輪（後方左側車輪）２５が回転自在に配置されている。第１の後輪２４は第１のＳＲモータ８の出力軸８ａに第１の減速ギヤ（減速機構）１０を介して機械的に接続され、第２の後輪２５は第２のＳＲモータ９の出力軸９ａに第２の減速ギヤ（減速機構）１１を介して機械的に接続されている。第１および第２の後輪２３、２４には、第１および第２のＳＲモータ８、９の出力軸８ａ、９ａの回転が減速され伝達される。【００３８】
第１のＳＲモータ８には、第１のインバータ８０が一体的に配置されるとともに電気的に接続され、第１のインバータ８０は、第１のＳＲモータ８を駆動するための第１のモータ駆動信号を第１のＳＲモータ８に供給する。同じく、第２のＳＲモータ９には、第２のインバータ９０が第２のＳＲモータ９のモータ本体に一体的に配置されるとともに電気的に接続され、第２のインバータ９０は、第２のＳＲモータ９を駆動するための第２のモータ駆動信号を供給する。【００３９】
車両本体１の後部には、第１のバッテリー５が配置され、第１のバッテリー５は、第１および第２のインバータ８０、９０に接続され、第１および第２のインバータ８０、９０から第１および第２のＳＲモータ８、９に第１および第２のモータ駆動信号を供給するための電力を、第１および第２のインバータ８０、９０に供給する。なお、本実施形態の第１のバッテリー５は、蓄電電圧５０Ｖ以上のリチウムイオン電池である。【００４０】
液体燃料エンジン２の近傍には、第１のバッテリー５に接続され、第１のバッテリー５に電力を供給し、第１のバッテリー５を充電するための第１の発電機４が配置されている。第１の発電機４は、液体燃料エンジン２のエンジンシャフトに機械的に接続され、エンジンシャフトの回転によって発電し、発電した電力を第１のバッテリー５に供給する。【００４１】
車両本体１の左側側面部（紙面左側）には、家庭用プラグ６０との接続端子６ａを有するプラグイン装置６が配置されている。また、プラグイン装置６は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流の家庭用電源の電力信号を直流に変換するＡＣ/ＤＣコンバータ７を介して、第１バッテリー５に接続され、家庭用プラグ６０からの家庭用電源からも第１のバッテリー５は充電可能である。【００４２】
第１および第２の前輪２１、２２の近傍には、第１および第２の前輪回転センサ１４、１５が設けられ、第１および第２の前輪回転センサ１４、１５により、第１および第２の前輪２１、２２の回転情報が検出される。また、第１および第２の後輪２３、２４の近傍には、第１および第２の後輪回転センサ１６、１７が設けられ、第１および第２の後輪回転センサ１１６、１７により、第１および第２の前輪２１、２２の回転情報が検出される。【００４３】
第１および第２の前輪回転センサ１４、１５、ならびに第１および第２の後輪回転センサ１６、１７は、それぞれ車両本体１に設けられた回転処理手段１８に接続され、回転処理手段１８により、電気自動車１００の速度信号が処理される。【００４４】
回転処理手段１８は、車両本体１に配置された第１および第２の制御装置１９、２０に接続され、回転処理手段１８で処理された電気自動車（車両）１００の速度信号が、第１および第２の制御装置１９、２０に出力される。【００４５】
駆動指令手段２１は、第１の制御装置１９および第２の制御装置２０に接続され、車両の駆動を指令する。第１の制御装置１９は、液体燃料エンジン２に接続され、液体燃料エンジン２により第１および第２の前輪２１、２２を駆動する第１の駆動制御信号を発生し、液体燃料エンジン５に第１の駆動信号を供給する。また、第１の制御装置１９は、燃料供給手段１３にも接続され、燃料タンク１２から液体燃料エンジン５への燃料の供給も制御する。さらに、第１の制御装置１９は、第１の発電機４にも接続され、第１の発電機４の発電する電力も制御する。【００４６】
第２の制御装置２０は、第１および第２のインバータ８０、９０に接続され、第１および第２のインバータ８０、９０に、第１および第２のＳＲモータ８，９を駆動するための第１および第２のモータ駆動信号を供給するよう指令する指令信号を出力する。【００４７】
次に、液体燃料エンジン２による駆動と第１および第２のＳＲモータ８、９による駆動の切り換えについて、図２および図３を用いて説明する。図２は、駆動指令手段２１と第１および第２の制御装置１９、２０並びに回転処理手段１８の構成を示したものである。また、図３は、液体燃料エンジン２による駆動と第１および第２のＳＲモータ８、９による駆動の切り換えを図示したもので、横軸に時間、縦軸に車両の速度を示す。また、図中の（１）実線は第１または第２のＳＲモータ８、９により車両１００が駆動している状態を、（２）破線は液体燃料エンジン２により車両１００が駆動している状態を示している。【００４８】
図２に示すように、駆動指令手段２１は、乗客の操作により駆動モードを指定するシフトレバー２１ａと駆動モードを表示する表示部２１ｂを備えている。なお、本実施の形態のハイブリッド４ＷＤは、オートマティック式の変速機３を備え、駆動指令手段２１の設定は、その変速機３に対応している。すなわち、駆動モードの「Ｐ（パーキング）」は車両の停止、「Ｒ（リバース）」は車両の後進駆動モード２１ｄ、「Ｎ（ニュートラル）」は車両の車輪（２２乃至２５）の駆動停止、「Ｄ（ドライブ）」「Ｌ（ロー）」はいずれも車両の前進駆動モード２１ｃを表示する。【００４９】
第２の制御装置２０は、駆動指定手段２１、第１および第２のインバータ８０、９０、並びに回転信号処理手段１８に接続されている。車両を前方に発進させるため、乗客がシフトレバー２１ａを操作し、車両の駆動モードが前進駆動モード２１ｃに指定されると、前進の発進信号が駆動指定手段２１から第２の制御装置２０に入力される。この場合、第１の制御装置１９に優先して第２の制御装置２０が動作する。すなわち、第２の制御装置２０から、第１および第２のインバータ８０、９０に、第１および第２のＳＲモータ８，９を駆動するための第１および第２のモータ駆動信号を供給するよう指令する前進指令信号を出力する。この指令信号により、車両は停止状態から前方に発進する。【００５０】
車両を後方に発進させるため、乗客がシフトレバー２１ａを操作し、車両の駆動モードが後進駆動モード２１ｄに指定されると、後進の発進信号が駆動指定手段２１から第２の制御装置２０に入力される。この場合も、第１の制御装置１９に優先して第２の制御装置２０が動作する。すなわち、第２の制御装置２０から、第１および第２のインバータ８０、９０に、第１および第２のＳＲモータ８，９を駆動するための第１および第２のモータ駆動信号を供給するよう指令する後進指令信号を出力する。この指令信号により、車両は停止状態から後方に発進する。なお、車両の後進の場合は、第２の制御装置２０からの指令信号により第１および第２のＳＲモータ８，９を駆動するよう設定され、液体燃料エンジン２は動作しない。【００５１】
車両の前進の場合には、車両の速度に応じて、第１および第２のＳＲモータ８，９の駆動と液体燃料エンジン２による駆動を切り換える制御を行うので、その内容について説明する。第２の制御装置２０からの指令信号により、車両は停止状態から前方に発進した後は、回転信号処理手段１８が出力する速度信号が、予め定められた第２の値（図２において、１００[ｋｍ/ｈ]）に達するまでは第１および第２のインバータ８０、９０に、第１および第２のＳＲモータ８，９を駆動するための第１および第２のモータ駆動信号を供給するよう指令する指令信号を出力する。【００５２】
第１の制御装置１９は、液体燃料エンジン２に接続され、回転信号処理手段１８が出力する速度信号が予め定められた第１の値（図２において、５０[ｋｍ/ｈ]）を超えると、液体燃料エンジン５により第１および第２の前輪２１、２２を駆動する第１の駆動制御信号を発生し、液体燃料エンジン５に第１の駆動信号を供給する。また、第１の制御装置１９は、燃料供給手段１３にも接続され、燃料タンク１２から液体燃料エンジン５への燃料の供給も制御する。さらに、第１の制御装置１９は、第１の発電機４にも接続され、第１の発電機４の発電する電力も制御する。【００５３】
回転信号処理手段１８が出力する速度信号が、予め定められた第１の値（図２において、５０[ｋｍ/ｈ]）に達するまでのいわゆる低速から中速状態では、液体燃料エンジン２の走行距離辺り燃料消費量は、中速から高速状態に比べて多くなり、低速から中速状態はいわゆる燃費の悪い状態である。そこで、このような低速から中速状態では、第２の制御装置２０により、第１および第２のＳＲモータ８，９のみを積極的に駆動させる。【００５４】
次に、速度信号が第１の値（図２において、５０[ｋｍ/ｈ]）から第２の値（図２において、１００[ｋｍ/ｈ]）の中速から高速状態では、比較的燃費が良くなるので第２の制御装置により第１および第２のＳＲモータ８，９を駆動させるとともに、第１の制御装置１９により、液体燃料エンジン５を併用し駆動させる。【００５５】
さらに、速度信号が第２の値（図２において、１００[ｋｍ/ｈ]）を超える高速状態では、燃費が一層向上するので、第２の制御装置による第１および第２のＳＲモータ８，９を駆動は停止させ、第１の制御装置１９により、液体燃料エンジン５のみを積極的に駆動させる。このような駆動の切り替えを行うことにより、燃費の向上が図られる。また、第１のバッテリー５に、家庭用電源からの充電も可能とすることで、さらなる燃費の向上が可能となる。【００５６】
なお、本実施の形態では、第１の値と第２の値は異なる値に設定され、中速から高速状態において、液体燃料エンジン２による車両１００の駆動と、第１および第２のＳＲモータ８、９による車両１００の駆動が同時になされる設定となっている。しかし、第１の値と第２の値を略同じ値にし、液体燃料エンジン２による車両１００の駆動と、第１および第２のＳＲモータ８、９による車両１００の駆動が同時になされる速度帯域を設けず、第１の値（第２の値）にて、第１および第２のＳＲモータ８、９による車両１００の駆動から液体燃料エンジン２による車両１００の駆動に切り換える設定としてもよい。【００５７】
本実施の形態では、第１および第２のＳＲモータ８、９に電力を供給する第１のバッテリー５とは別に、通常の車両と同様に蓄電電圧５０Ｖ以下の鉛蓄電池からなる第２のバッテリー５０を備えている。この第２のバッテリー５０は、第１および第２のＳＲモータ８、９以外のヘッドランプ等の車両の補機に電力を供給する。また、第１のバッテリー５を充電するための第１の発電機４とは別に、通常の車両と同様に、第２のバッテリー５０に接続され、第２のバッテリー５０を充電するための第２の発電機４０を備えている。第２の発電機４０は、第１の発電機４と同様に液体燃料エンジン２の近傍に配置され、液体燃料エンジン２のエンジンシャフトの回転により発電し、発電した電力を第２のバッテリー５０に供給する。【００５８】
上述のように、車両の前方への発進時から車両の速度が第１の値に達するまで及び後進時には、第１および第２のＳＲモータ８、９のみを駆動させ、液体燃料エンジン２は動作しない。従って、車両を前方に低速走行させ、または後進させるための機構が変速機３に不要となる。図４は、本実施形態の変速機３の構造を示すものであり、以下その構造について、同図に基づき説明する。【００５９】
図４に示すように、変速機３には、液体燃料エンジン２のエンジンシャフト３０が挿入され、変速機３の内部に回転自在に配置されている。変速機３に挿入されるエンジンシャフト３０には、液体燃料エンジン２に近い方（紙面右側）から、液体燃料エンジン２から遠い方（紙面左側）に向け、順に、第２のドライブギヤ３４ａ、第３のドライブギヤ３５ａおよび第４のドライブギヤ３６ａが一体形成されている。また、第２から第４のドライブギヤ（３４ａから３６ａ）において、第２のドライブギヤ３４ａの歯数ｚ２が最も少なく、第３のドライブギヤ３５ａの歯数ｚ３、第４のドライブギヤ３６ａの歯数ｚ４の順に、歯数は大きくなるよう設定されている。【００６０】
主動軸であるエンジンシャフト３０に平行の位置に、従動軸であるメインシャフト３１が、エンジンシャフト３０と同様に変速機３の内部に回転自在に配置されている。メインシャフト３１には、液体燃料エンジン２に近い方（紙面右側）から、液体燃料エンジン２から遠い方（紙面左側）に向け、順に、ファイナルドライブギヤ３７ａ、第２のドリブンギヤ３４ｂ、第３のドリブンギヤ３５ｂおよび第４のドリブンギヤ３６ｂが設けられている。ファイナルドライブギヤ３７ａは、メインシャフト３１に一体形成されている。【００６１】
一方、メインシャフト３１のファイナルドライブギヤ３７ａが形成されていない円周面部分（紙面左側）には、軸方向に延びる凹部形状のセレーション３１ａが周方向に等ピッチにて形成され、第２のドリブンギヤ３４ｂ、第３のドリブンギヤ３５ｂおよび第４のドリブンギヤ３６ｂは、メインシャフト３１の上述の凹部形状に沿って軸方向に移動可能であり、かつ周方向に対してはメインシャフト３１に拘束されている。また、この第２から第４のドリブンシャフト（３４ｂから３６ｂ）の軸方向の移動は、車両からの指令により制御される。【００６２】
第２から第４のドリブンギヤ（３４ｂから３６ｂ）において、第２のドリブンギヤ３４ｂの歯数Ｚ２が最も多く、第３のドリブンギヤ３５ｂの歯数Ｚ３、第４のドリブンギヤ３６ｂの歯数Ｚ４の順に、歯数が小さくなるように設定されている。【００６３】
第２のドリブンギヤ３４ｂは、第２のドライブギヤ３４ａと噛み合うように設定され、第２のドライブギヤ３４ａと第２のドライブギヤ３４ｂが噛み合って、第２のギヤ対３３が形成される。同様に、第３のドリブンギヤ３５ｂは、第３のドライブギヤ３５ａと噛み合うように設定され、第３のドライブギヤ３５ａと第２のドライブギヤ３５ｂが噛み合って、第３のギヤ対３５が形成され、第４のドリブンギヤ３６ｂは、第４のドライブギヤ３６ａと噛み合うように設定され、第４のドライブギヤ３６ａと第２のドライブギヤ３６ｂが噛み合って、第４のギヤ対３６が形成される。【００６４】
上述のように第２から第４のドリブンギヤ（３４ｂから３６ｂ）は、車両からの指令によりメインシャフト３１の軸方向に移動され、第２から第４のギヤ対（３４から３６）のうち、一つのギヤ対のみが選択されるよう制御される。ここで、第２のギヤ対の変速比ｒ２はＺ２／ｚ２であり、第３のギヤ対の変速比ｒ３はＺ３／ｚ３であり、第４のギヤ対の変速比ｒ４はＺ４／ｚ４である。車両からの指令により一つのギヤ対が選択されると、メインシャフト３１は、選択されたギヤ対の変速比（ｒ２乃至ｒ４）にて、エンジンシャフト３０の回転が減速または加速されて回転する。【００６５】
上述のように本実施の形態のハイブリッド４ＷＤは、前方に発進する場合は、液体燃料エンジン２を動作させず、第１および第２のＳＲモータ８，９の動作にて行うため、発進時に必要なトルクにてドライブシャフト３９を回転させる必要はない。従って、従来例として図７に示すように、変速比の大きな第１のドライブギヤ３３ａおよび第１のドリブンギヤ３３ｂから構成される第１のギヤ対３３が不要な構造となっている。従って、従来例に比べ部品点数の削減が図られる。【００６６】
メインシャフト３１に平行の位置に、ドライブシャフト３９が、メインシャフト３１と同様に変速機３に回転自在に配置され、一の方向（紙面右方向）には、右前輪ドライブシャフト３９ａが変速機３から突出し、他の方向（紙面左後方９には、左前輪ドライブシャフト３９ｂが変速機３から突出している。変速機３内部のドライブシャフト３９の軸方向中央部には、ディファレンシャルギヤ３８が設けられ、ディファレンシャルギヤ３８の外周部には、ファイナルドリブンギヤ３７ｂが接続されている。【００６７】
ファイナルドリブンギヤ３７ｂは、メインシャフト３１に一体形成されたファイナルドライブギヤ３７ａと噛み合うように設定され、ファイナルドライブギヤ３７ａおよびファイナルドライブギヤ３７ｂによりファイナルギヤ対３７が形成される。ここで、ファイナルドライブギヤ３７ａの歯数はｚｆ、ファイナルドリブンギヤ３７ｂの歯数はＺｆに設定され、ファイナルギヤ対３７の減速比ｒｆはＺｆ／ｚｆである。なお、一般の車両において、減速比ｒｆは、約３から約６に設定されている。【００６８】
上述のように、エンジンシャフト３０の回転は、第２から第４のギヤ対（３４から３６）のうち、選択された一つのギヤ対にて変速されたのに、ファイナルギヤ対３７で減速され、ドライブシャフト３９を回転させる。従って、エンジンシャフト３０に対するうドライブシャフト３９の変速比Ｒは、Ｒ２＝ｒ２×ｒｆ、Ｒ３＝ｒ３×ｆｒ、Ｒ４＝ｒ４×ｒｆとなり、Ｒ２が最も大きく、Ｒ３、Ｒ４の順に小さくなり、Ｒ４が最も小さくなる（Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４）。【００６９】
ちなみに、液体燃料エンジン２が駆動を開始する中速かつ中トルクが求められる場合には、変速比Ｒ２が選択される。変速比Ｒ２の場合のドライブシャフト３９の回転数Ｎｄは、エンジンシャフト３０の回転数をＮｅとすると、Ｎｄ＝Ｎｅ／Ｒ２となる。なお、一般の車両において、変速比Ｒ２は約６から９、変速比Ｒ３は約４から７、変速比Ｒ４は約３から５に設定されているものが多い。従って、低速かつ高トルクが求められる前方への発進から中速かつ中トルクまでの走行条件においては、第１および第２のＳＲモータ８、９が駆動し、液体燃料エンジン２の駆動されない本実施の形態では、エンジンシャフト３０の回転数Ｎｅに対するドライブシャフト３９の回転数Ｎｄの変速比は、１０以下となるように設定されている。【００７０】
図７に示す従来例においては、車両を後退するための変速機３の構造として、上述のように変速機３の内部のエンジンシャフト３０の液体燃料エンジンに近い方（紙面右側）の端部には、リバースドライブギヤ３２ａがエンジンシャフト３０に一体形成されているとともに、メインシャフト３１には、リバースドリブンギヤ３２ｂがメインシャフト３１に一体形成されている。さらに、変速機３には、それぞれ平行に配置されたエンジンシャフト３０及びメインシャフト３１の軸方向に移動可能なリバースアイドルギヤ３２ｃを備えている。このように、車両を後退するための変速機３の構造として、リバースドライブギヤ３２ａ、リバースドリブンギヤ３２ｂおよびリバースアイドルギヤ３２ｃから構成されるリバースギヤ群３２が存在する。【００７１】
しかしながら、本実施の形態では、車両の後進は、第１および第２のＳＲモータ８、９の駆動により行い、液体燃料エンジン２による駆動はなされない。従って、本実施の形態の変速機３においては、上述のリバースギヤ群３２は不要であり、リバースギヤ群は、設けられていない。これにより、従来例に比べ変速機３の部品点数の削減が図られている。【００７２】
以上のように、本実施の形態の変速機３には、図７に示す従来例のように、変速比の大きな第１のギヤ対３３およびリバースギヤ群３２が不要な構成であるので、変速機３の部品点数は大幅に減少する。また、第１のギヤ対３３およびリバースギヤ群３２が設けられていないので変速機３は、従来例に比べ大幅な小型軽量化となっている。特に、ドライブシャフト３１の軸の方向の寸法Ｌが大幅に小さくなっている。これにより、変速機３の小型化が向上された４輪駆動のハイブリッド電気自動車１００が提供される。【００７３】
次に、本発明の実施形態にて用いられる第１および第２のＳＲモータ８、９の構造について説明する。また、第１および第２のＳＲモータ８、９は、以下に説明する同一構造のＳＲモータ８（９）が用いられている。図３は、ＳＲモータの斜視図であり、図４は、図２にてＡ-Ａにて示すＳＲモータの断面図である。【００７４】
本実施形態のＳＲモータ８（９）は、半径方向内側に等ピッチにて一体に形成された６個のステータ突極４６を有する円筒形状のステータ４２と、ステータ４２の内側にて回転自在に配置され、半径方向外側に等ピッチにて一体に形成された４個のロータ突極４７を有するロータ４４を備えている。また、ステータ４２とロータ４４は、薄板の鋼板を一体的に積層させ形成されている。ステータ突極４６には、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイル４８が、それぞれ巻装されている。ロータ４４の中央部には、シャフト４５との勘合用の孔が設けられ、この勘合用の孔にシャフト４５は固定されている。【００７５】
ロータ４４が内部に配置されたステータ４２の両端部には、それぞれフロントブラケット４１およびエンドブラケット４２が配置され、セットボルト４９にてステータ４２に固定されている。また、フロントブラケット４１およびエンドブラケット４２の中央部には、それぞれ軸受（図示せず）が配置され、これらの軸受によりロータ４４のシャフト４５は回転自在に軸支されている。そして、コイル８に第１または第２のモータ駆動信号が供給されることにより、ロータ４４は回転する。【００７６】
このように、第１および第２のＳＲモータ８、９を、ホイール内ではなく車両本体１の後部に配置することで、第１および第２のＳＲモータ８、９のレイアウトの自由度を高め、ＳＲモータやブレーキディスクの放熱性を向上できる４輪駆動のハイブリッド電気自動車を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明によれば、ホイールの外の車両本体にＳＲモータを配置することで、ＳＲモータを車両にレイアウトする際の自由度を高め、ＳＲモータやブレーキディスクの放熱性を向上できる４輪駆動のハイブリッド電気自動車を提供することができる。また、前方や後方への発進時に電動モータの駆動を積極的に利用して、変速機を小型化上できる４輪駆動のハイブリッド電気自動車を提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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