(57)【要約】【課題】モータを大型化することなく電気自動車の駆動装置の小型化を達成しつつ、エンジン駆動における走行性能を向上する。【解決手段】駆動装置１０はエンジン１３に駆動される発電機２５と、発電機２５からの電力を用いて駆動輪を駆動するモータ１４とを備えており、クランク軸２２にはエンジン側入力軸１８が連結され、モータロータ２９にはモータ側入力軸１９が連結され、これらの入力軸１８，１９は駆動輪に動力を伝達する出力軸２０に連結されている。エンジン側入力軸１８と出力軸２０とにより形成されるエンジン動力伝達経路４０ａには、この動力伝達経路４０ａの回転数を複数段階に変化させる変速機３６が設けられており、車両をエンジン駆動する場合には、動力伝達経路４０ａの回転数を変化させて車両の駆動力を変化させることができる。【選択図】    図２
2004222435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに駆動される発電機と、前記発電機からの電力を用いて駆動輪を駆動するモータとを備える電気自動車の駆動装置であって、
前記エンジンのクランク軸に連結され、前記エンジンにより駆動されるエンジン側入力軸と、
前記モータのモータロータに連結され、前記モータにより駆動されるモータ側入力軸と、
前記エンジン側入力軸と前記モータ側入力軸とに連結され、前記駆動輪に動力を伝達する出力軸と、
前記エンジン側入力軸と前記出力軸とにより形成されるエンジン動力伝達経路に設けられ、前記エンジン動力伝達経路の回転数を複数段階に変化させる変速機とを有することを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の電気自動車の駆動装置において、前記変速機を低速段と高速段の少なくとも２段の変速段を有する有段変速機とすることを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載の電気自動車の駆動装置において、前記変速機を変速比が無段階に変化する無段変速機とすることを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気自動車の駆動装置において、エンジン動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチを前記変速機に設けることを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気自動車の駆動装置において、エンジン動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチを、前記エンジン側入力軸または前記出力軸に前記変速機から分離させて設けることを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気自動車の駆動装置において、エンジン動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチを、前記エンジン側入力軸と前記出力軸とを連結する前記動力伝達部材と前記出力軸との間に設けることを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気自動車の駆動装置において、前記発電機の発電ロータを前記クランク軸に取り付け、前記発電ロータを前記クランク軸により直接的に駆動することを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気自動車の駆動装置において、前記発電機の発電ロータを前記クランク軸に平行に配置し、前記発電ロータを発電用動力伝達部材を介して前記クランク軸により間接的に駆動することを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気自動車の駆動装置において、前記モータ側入力軸を前記エンジン側入力軸と前記出力軸とのいずれか一方に同軸上に配置し、前記エンジン側入力軸と前記出力軸とを動力伝達部材により連結することを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気自動車の駆動装置において、前記エンジン側入力軸と前記モータ側入力軸とを前記出力軸に対して平行に設け、前記エンジン側入力軸と前記出力軸とを第１の動力伝達部材により連結するとともに、前記モータ側入力軸と前記出力軸とを第２の動力伝達部材により連結することを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気自動車の駆動装置において、前記エンジン側入力軸と前記モータ側入力軸と前記出力軸とを相互に平行に配置し、前記エンジン側入力軸と前記モータ側入力軸とを前記出力軸に動力伝達部材により連結することを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電気自動車の駆動装置において、
車両の走行速度を検出する速度検出手段と、
車両の走行速度が所定の車速を超えたときに、前記エンジン動力伝達経路を動力伝達状態に設定するクラッチ制御手段とを有することを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電気自動車の駆動装置において、
車両の走行負荷を検出する負荷検出手段と、
車両の走行負荷が所定の負荷を超えたときに、前記エンジン動力伝達経路を動力伝達状態に設定するクラッチ制御手段とを有することを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の電気自動車の駆動装置において、
前記エンジン動力伝達経路が動力伝達状態のもとで、車両の走行負荷に基づいて前記変速機の変速比を変化させる変速制御手段とを有することを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の電気自動車の駆動装置において、前記走行速度または前記走行負荷に基づいて前記モータの動力を制御するモータ制御手段を有することを特徴とする電気自動車の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気自動車の駆動装置に関し、特に、複数の動力源によって駆動される電気自動車の駆動装置に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車は電力を蓄えるバッテリと、駆動輪を駆動するモータとを備えており、充電されたバッテリからの電力によって走行することができる。電気自動車は走行時に排出ガスを発生せず、エネルギー効率が良いなどの利点がある一方、１回の充電による走行距離が短く充電に時間や手間がかかるという問題がある。
【０００３】
これらの問題点を解決するため、モータに加えてガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関を搭載した電気自動車として、いわゆるハイブリッド自動車が開発されている。ハイブリッド自動車の駆動方式には、シリーズ式とパラレル式とシリーズ・パラレル式とがある。シリーズ式はエンジンにより発電機を駆動して発電された電力をバッテリに充電し、モータにより車両を駆動するようにした電気自動車であり、エンジンは発電のために使用されるので、効率の良い回転数のみで使用することができる（たとえば、特許文献１参照）。パラレル式はエンジンを主として車両走行用の駆動源として使用し、エンジンに負荷がかかる発進時や加速時にモータにより駆動力を補助するようにした電気自動車であり、エンジン効率が悪い軽負荷時にはモータを発電機に変えてバッテリの充電を行うようにしている。
【０００４】
一方、シリーズ・パラレル式は、エンジンとモータとに加えて発電機を有する電気自動車であり、車両の駆動は走行状態に応じてエンジンによる駆動とモータによる駆動と両方の駆動源による駆動とのいずれかに切り換えられ、エンジンとモータとを効率の良い条件で使用することができる。この駆動方式の電気自動車においては、駆動トルクが要求される発進時にはモータを用いて車両を駆動し、車速が上昇するとエンジンによって車両を駆動し、登坂時などの高負荷時にはモータとエンジンとによって車両を駆動しており、エンジンの低負荷時には走行しながら発電することができる（たとえば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２８５７０８号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平９−２２６３９３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のハイブリッド式の電気自動車にあっては、モータにより車両を駆動する際に、高車速域で要求される動力性能をモータ駆動により満足させるには、モータは所定の回転数を超えると駆動トルクが減少し始めるという特性を有しているので、出力の大きいモータを使用する必要がある。一方、エンジンにより車両を駆動する際に、エンジンからの動力を１段変速で車両を駆動するようにすると、車速によりエンジン回転数が決まってしまい、エンジンは回転数に正比例した出力しか出せないため、車両走行状態に応じて十分な出力を出すことができない。このため、登坂路走行などのように走行負荷の大きい状況のもとで低車速で走行する場合には、エンジン回転数が低いのでエンジン出力が出ずエンジンでの円滑な走行が難しくなる。
【０００８】
本発明の目的は、モータを大型化することなく電気自動車の駆動装置の小型化を達成しつつ、エンジン駆動による走行時の走行性能を向上することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気自動車の駆動装置は、エンジンに駆動される発電機と、前記発電機からの電力を用いて駆動輪を駆動するモータとを備える電気自動車の駆動装置であって、前記エンジンのクランク軸に連結され、前記エンジンにより駆動されるエンジン側入力軸と、前記モータのモータロータに連結され、前記モータにより駆動されるモータ側入力軸と、前記エンジン側入力軸と前記モータ側入力軸とに連結され、前記駆動輪に動力を伝達する出力軸と、前記エンジン側入力軸と前記出力軸とにより形成されるエンジン動力伝達経路に設けられ、前記エンジン動力伝達経路の回転数を複数段階に変化させる変速機とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の電気自動車の駆動装置は、前記変速機を低速段と高速段の少なくとも２段の変速段を有する有段変速機とすることを特徴とする。また、前記変速機を変速比が無段階に変化する無段変速機とすることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電気自動車の駆動装置は、エンジン動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチを前記変速機に設けることを特徴とする。また、エンジン動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチを、前記エンジン側入力軸または前記出力軸に前記変速機から分離させて設けることを特徴とする。さらに、エンジン動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチを、前記エンジン側入力軸と前記出力軸とを連結する前記動力伝達部材と前記出力軸との間に設けることを特徴とする。
【００１２】
本発明の電気自動車の駆動装置は、前記発電機の発電ロータを前記クランク軸に取り付け、前記発電ロータを前記クランク軸により直接的に駆動することを特徴とする。また、前記発電機の発電ロータを前記クランク軸に平行に配置し、前記発電ロータを発電用動力伝達部材を介して前記クランク軸により間接的に駆動することを特徴とする。
【００１３】
本発明の電気自動車の駆動装置は、前記モータ側入力軸を前記エンジン側入力軸と前記出力軸とのいずれか一方に同軸上に配置し、前記エンジン側入力軸と前記出力軸とを動力伝達部材により連結することを特徴とする。また、前記エンジン側入力軸と前記モータ側入力軸とを前記出力軸に対して平行に設け、前記エンジン側入力軸と前記出力軸とを第１の動力伝達部材により連結するとともに、前記モータ側入力軸と前記出力軸とを第２の動力伝達部材により連結することを特徴とする。また、前記エンジン側入力軸と前記モータ側入力軸と前記出力軸とを相互に平行に配置し、前記エンジン側入力軸と前記モータ側入力軸とを前記出力軸に動力伝達部材により連結することを特徴とする。
【００１４】
本発明の電気自動車の駆動装置は、車両の走行速度を検出する速度検出手段と、車両の走行速度が所定の車速を超えたときに、前記エンジン動力伝達経路を動力伝達状態に設定するクラッチ制御手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の電気自動車の駆動装置は、車両の走行負荷を検出する負荷検出手段と、車両の走行負荷が所定の負荷を超えたときに、前記エンジン動力伝達経路を動力伝達状態に設定するクラッチ制御手段とを有することを特徴とし、前記エンジン動力伝達経路が動力伝達状態のもとで、車両の走行負荷に基づいて前記変速機の変速比を変化させる変速制御手段とを有することを特徴とする。また、前記走行速度または前記走行負荷に基づいて前記モータの動力を制御するモータ制御手段を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の電気自動車の動力伝達装置にあっては、エンジン動力伝達経路にこの経路の回転数を複数段階に変化させる変速機を設けたので、車両が低速高負荷で走行する場合には変速比を変化させることにより、エンジン出力を高めて車両を駆動することができる。エンジン動力伝達経路にエンジン動力を駆動輪に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチを設けたので、エンジン動力とモータ動力とを選択的に出力軸に伝達することができ、モータに要求される動力を抑えて、駆動装置を小型化することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である電気自動車の駆動装置１０の車両搭載位置を示す概略図である。図１に示すように、電気自動車つまりハイブリッド自動車１１の前端部には駆動装置１０が縦置きに搭載されており、駆動装置１０の前方にはラジエータ１２などの補機類が設けられている。駆動装置１０の前端部にはエンジン１３が設けられ、後端部にはモータ１４が設けられており、このエンジン１３とモータ１４との間には動力伝達部１５が設けられている。動力伝達部１５から車幅方向に突出する前輪駆動軸１６は前輪つまり駆動輪１７に連結されており、この駆動装置１０は前輪駆動のハイブリッド自動車１１に適用される。
【００１８】
図２は一実施の形態である駆動装置１０を示すスケルトン図であり、図３は図２に示す駆動装置の断面図である。図２および図３に示すように、動力伝達部１５は、エンジン１３により駆動されるエンジン側入力軸１８と、モータ１４により駆動されるモータ側入力軸１９と、これらの入力軸１８，１９に平行であって前輪つまり駆動輪１７に連結されてこれに動力を伝達する出力軸２０とを備えている。エンジン側入力軸１８、モータ側入力軸１９および出力軸２０は、車両の進行方向に向けてギヤケース２１内に回転自在に収容されている。このギヤケース２１は複数のケース体により形成されており、複数のケース体をボルトにより締結することによってギヤケース２１が組み立てられる。
【００１９】
エンジン１３のクランク軸２２には環状の発電ロータ２３が連結され、発電ロータ２３を囲むように配置されるステータ２４がギヤケース２１に固定されており、ステータ２４にはステータコイル２４ａが巻き付けられている。発電ロータ２３とステータ２４とによってジェネレータつまり発電機２５が形成されている。発電ロータ２３はクランク軸２２によって直接的、つまり歯車やベルトなどの動力伝達部材を介することなく駆動されるため、動力伝達ロスを発生させることなく効率的な発電が可能となる。発電ロータ２３の内側に形成される収容空間には、クランク軸２２のエンジン動力をエンジン側入力軸１８に振動を減衰して伝達するためのダンパ２６が組み込まれており、エンジン１３は発電ロータ２３を駆動するとともにエンジン側入力軸１８を駆動する。
【００２０】
モータ１４は、ギヤケース２１に連結されたモータケース２７内に組み込まれており、モータケース２７に固定される筒状のステータ２８と、ステータ２８の内部に回転自在に組み込まれるモータロータ２９とを備え、ステータ２８にはステータコイル２８ａが巻き付けられている。モータ１４はステータ２８とモータロータ２９とにより形成され、ステータコイル２８ａに電力を供給することによりモータロータ２９が駆動される。また、モータケース２７から突出するモータロータ２９の先端には、モータ側入力軸１９が連結されており、モータ１４はモータ側入力軸１９を駆動する。
【００２１】
エンジン側入力軸１８はダンパ２６を介してクランク軸２２に連結される第１の入力軸１８ａとこれに同軸状に配置される第２の入力軸１８ｂとからなり、第２の入力軸１８ｂにはエンジン側の駆動歯車３０が設けられ、モータ側入力軸１９にはモータ側の駆動歯車３１が設けられている。これらの駆動歯車３０，３１に噛み合うように、出力軸２０にはエンジン側の被駆動歯車３２とモータ側の被駆動歯車３３とが設けられている。エンジン側の駆動歯車３０と被駆動歯車３２からなる歯車列は第１の動力伝達部材を形成し、モータ側の駆動歯車３１と被駆動歯車３３とからなる歯車列は第２の動力伝達部材を形成している。
【００２２】
出力軸２０には終減速小歯車であるハイポイドピニオンギヤ３４が設けられており、これに噛み合うように終減速大歯車であるハイポイドギヤ３５がギヤケース２１に回転自在に設けられている。ハイポイドギヤ３５は図示しない差動機構つまりデファレンシャルギヤを備えており、エンジン側入力軸１８およびモータ側入力軸１９から出力軸２０に伝達された動力は、ハイポイドギヤ３５に入力された後にデファレンシャルギヤを介して左右の前輪駆動軸１６に伝達される。
【００２３】
このように、駆動装置１０においては、第１と第２の入力軸１８ａ，１８ｂからなるエンジン側入力軸１８とこれに歯車列を介して連結される出力軸２０とによりエンジン動力を駆動輪１７に伝達するエンジン動力伝達経路４０ａが形成され、モータ側入力軸１９とこれに歯車列を介して連結される出力軸２０とによりモータ動力伝達経路４０ｂとが形成されており、いずれか一方または両方の動力伝達経路を介して動力が駆動輪１７に伝達される。
【００２４】
エンジン動力伝達経路４０ａを構成するエンジン側入力軸１８には、第１の入力軸１８ａの回転数を第２の入力軸１８ｂに変化させることによりエンジン動力伝達経路４０ａの回転数を２段階に変化させるために、変速機３６が設けられており、変速機３６はエンジン側入力軸１８に平行となってギヤケース２１に設けられる中間軸３７を備えている。この中間軸３７には第１の入力軸１８ａに固定された駆動歯車３８と、第２の入力軸１８ｂに回転自在に装着された被駆動歯車３９とにそれぞれ噛み合う第１と第２の中間歯車４１，４２が回転自在に装着され、これらの中間歯車４１，４２は一体に回転する。
【００２５】
第２の入力軸１８ｂには切換ハブ４３がスプライン結合されており、この切換ハブ４３には切換スリーブ４４が軸方向に摺動自在に噛み合っている。駆動歯車３８には切換スリーブ４４と噛み合うクラッチ歯車３８ａが設けられ、被駆動歯車３９には切換スリーブ４４と噛み合うクラッチ歯車３９ａが設けられており、切換スリーブ４４は図示しない油圧アクチュエータによって自動的に軸方向に駆動されるようになっている。この切換スリーブ４４によってドッグクラッチ式の切換機構が形成されているが、シンクロメッシュ式の切換機構を使用するようにしても良い。
【００２６】
切換スリーブ４４をクラッチ歯車３８ａを介して駆動歯車３８に噛み合わせると、第１と第２の入力軸１８ａ，１８ｂは直結され、第２の入力軸１８ｂの回転数はクランク軸２２の回転数と同一となって出力軸２０を介して駆動輪１７にエンジン動力が伝達される。一方、切換スリーブ４４をクラッチ歯車３９ａを介して被駆動歯車３９に噛み合わせると、第１の入力軸１８ａは駆動歯車３８、被駆動歯車３９および中間歯車４１，４２からなる変速歯車列を介して第２の入力軸１８ｂに連結され、第２の入力軸１８ｂの回転数は第１の入力軸１８ａの回転数と相違した回転数となって出力軸２０を介して駆動輪１７にエンジン動力が伝達される。駆動歯車３８は被駆動歯車３９よりも小径であり、変速歯車列を介してエンジン動力を駆動輪１７に伝達するときにはクランク軸２２の回転は減速されることになる。したがって、第１と第２の入力軸１８ａ，１８ｂが直結状態となると変速機３６は高速段の変速比となり、両方の入力軸１８ａ，１８ｂが歯車列を介して連結されると変速機３６は低速段の変速比となる。
【００２７】
切換スリーブ４４は駆動歯車３８と被駆動歯車３９のいずれにも連結されない中立位置に移動するようになっており、この切換スリーブ４４はエンジン動力を出力軸２０に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチとして機能する。
【００２８】
図４は他の実施の形態である駆動装置１０を示すスケルトン図であり、この駆動装置１０は変速機３６の構造が前述した駆動装置と相違しているが、他の構造は同様となっている。図４に示す変速機３６は遊星歯車式であり、第１の入力軸１８ａに回転自在に装着されたクラッチハブ４５にはサンギヤ４６が取り付けられ、第２の入力軸１８ｂに固定されたクラッチハブ４７にはリングギヤ４８が取り付けられている。第１の入力軸１８ａに固定されたキャリア４９にはサンギヤ４６に噛み合うピニオンギヤ５１ａと、このピニオンギヤ５１ａおよびリングギヤ４８に噛み合うピニオンギヤ５１ｂとがそれぞれ回転自在に装着され、この遊星歯車はダブルピニオン式となっている。
【００２９】
クラッチハブ４５の外側にはクラッチドラム５２が配置され、このクラッチドラム５２はギヤケース２１に固定されている。クラッチドラム５２の径方向内方には軸方向に摺動自在に複数のクラッチプレート５２ａが装着され、クラッチプレート５２ａと接触するクラッチプレート４５ａが軸方向に摺動自在にクラッチハブ４５の径方向外方に装着されており、これらのクラッチプレートによりクラッチ５３ａが形成されている。クラッチドラム５２には環状の油圧ピストン５４が装着され、油圧ピストン５４とクラッチドラム５２とによって油圧室５５が形成されている。油圧室５５内に作動油を供給すると、クラッチプレート４５ａ，５２ａは相互に締結されてクラッチ５３ａは締結状態となり、サンギヤ４６は固定状態となる。一方、クラッチプレート４５ａ，５２ａの締結を解除してクラッチ５３ａを開放状態にするとサンギヤ４６は回転可能になる。
【００３０】
クラッチハブ４７の外側にはクラッチドラム５６が配置され、このクラッチドラム５６はキャリア４９に取り付けられている。クラッチドラム５６の径方向内方には軸方向に摺動自在に複数のクラッチプレート５６ａが装着され、クラッチプレート５６ａと接触するクラッチプレート４７ａがクラッチハブ４７の径方向外方に軸方向に摺動自在に装着されており、これらのクラッチプレートによりクラッチ５３ｂが形成されている。クラッチドラム５６には環状の油圧ピストン５７が装着され、油圧ピストン５７とクラッチドラム５６とによって油圧室５８が形成されている。油圧室５８内に作動油を供給すると、クラッチプレート４７ａ，５６ａは相互に締結されてクラッチ５３ｂは締結状態となり、キャリア４９とリングギヤ４８は相互に締結される。一方、クラッチプレート４７ａ，５６ａの締結を解除してクラッチ５３ｂを開放状態にするとキャリア４９とリングギヤ４８は相対回転自在となる。
【００３１】
図４に示す変速機３６においては、クラッチ５３ａを開放状態としクラッチ５３ｂを締結状態とすると、キャリア４９とこれに締結されるクラッチハブ４７を介して第１の入力軸１８ａと第２の入力軸１８ｂは直結状態となる。これにより、第２の入力軸１８ｂの回転数はクランク軸２２の回転数と同一となって出力軸２０を介して駆動輪１７にエンジン動力が伝達される。一方、クラッチ５３ａを締結状態としクラッチ５３ｂを開放状態とすると、第１の入力軸１８ａの回転はピニオンギヤ５１ａ，５１ｂおよびリングギヤ４８を介して第２の入力軸１８ｂに伝達される。これにより、第２の入力軸１８ｂの回転数はクランク軸２２の回転数よりも減速されて出力軸２０に伝達されることになる。したがって、第１と第２の入力軸１８ａ，１８ｂが直結状態となると変速機３６は高速段の変速比となり、クラッチ５３ａを締結すると、ピニオンギヤ５１ａ，５１ｂを介して第１の入力軸１８ａの回転が減速されて第２の入力軸１８ｂに伝達され変速機３６は低速段の変速比となる。
【００３２】
さらに、２つのクラッチ５３ａ，５３ｂをともに開放状態とすると、第１の入力軸１８ａと第２の入力軸１８ｂは遮断された状態となり、エンジン動力は出力軸２０には伝達されなくなり、これらのクラッチ５３ａ，５３ｂはエンジン動力を出力軸２０を介して駆動輪１７に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチとして機能する。
【００３３】
図５は他の実施の形態である駆動装置１０を示すスケルトン図であり、この駆動装置１０は変速機３６の構造が前述した駆動装置１０と相違するとともにエンジン側入力軸１８は一体回転するシャフトにより形成されているが、他の構造は同様となっている。図５に示す変速機３６はそれぞれ動力伝達状態と動力遮断状態とに切り換えるクラッチが設けられた変速歯車列により形成されている。エンジン側入力軸１８には第１の駆動歯車５９ａが回転自在に装着されるとともに第２の駆動歯車６０ａが固定されており、出力軸２０には駆動歯車５９ａと常時噛み合って変速歯車列５９を形成する被駆動歯車５９ｂが固定されるとともに駆動歯車６０ａと常時噛み合って変速歯車列６０を形成する被駆動歯車６０ｂが回転自在に装着されている。
【００３４】
エンジン側入力軸１８には変速歯車列５９を動力伝達状態と動力遮断状態とに切り換えるためのクラッチ６１ａが設けられ、出力軸２０には変速歯車列６０を動力伝達状態と動力遮断状態とに切り換えるためのクラッチ６１ｂが設けられている。クラッチ６１ａはエンジン側入力軸１８に固定されるクラッチドラム６２と駆動歯車５９ａに固定されるクラッチハブ６３とを有し、クラッチドラム６２の径方向内方には軸方向に摺動自在に複数のクラッチプレート６２ａが装着され、クラッチプレート６２ａと接触するクラッチプレート６３ａが軸方向に摺動自在にクラッチハブ６３の径方向外方に装着されている。クラッチドラム６２には環状の油圧ピストン６４が装着され、油圧ピストン６４とクラッチドラム６２とによって油圧室６５が形成されている。油圧室６５内に作動油を供給すると、クラッチプレート６２ａ，６３ａは相互に密着しクラッチ６１ａが締結状態になる。これにより、駆動歯車５９ａはエンジン側入力軸１８に締結されて変速歯車列５９は動力伝達状態となる。
【００３５】
クラッチ６１ｂは出力軸２０に固定されるクラッチドラム６６と被駆動歯車６０ｂに固定されるクラッチハブ６７とを有し、クラッチ６１ａと同様にそれぞれクラッチプレート６６ａ，６７ａが装着されるとともに、クラッチドラム６６には環状の油圧ピストン６８が装着され、油圧ピストン６８とクラッチドラム６６とによって形成される油圧室６９内に作動油を供給すると、クラッチプレート６６ａ，６７ａは相互に締結されてクラッチ６１ｂは締結状態となる。これにより、駆動歯車６０ａは出力軸２０に締結されて変速歯車列６０は動力伝達状態となる。
【００３６】
駆動歯車５９ａは駆動歯車６０ａよりも小径となっており、クラッチ６１ａが締結状態となって変速歯車列５９が動力伝達状態となると、変速機３６は低速段の変速比となり、クラッチ６１ｂが締結状態となって変速歯車列６０が動力伝達状態となると、変速機３６は高速段の変速比となる。さらに、両方のクラッチ６１ａ，６１ｂを開放すると、出力軸２０へのエンジン動力の伝達は遮断される。
【００３７】
図２〜図５に示す変速機３６はそれぞれ低速段と高速段の２段の変速段を有する有段変速機であるが、変速段数は２段に限られず、それ以上の変速段数を有する変速機としても良い。
【００３８】
図６は前述した駆動装置１０の作動を制御する制御回路を示すブロック図であり、メインコントローラ７０にはアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ７１、車両の走行速度を検出する車速検出手段としての車速センサ７２、車両の走行負荷を検出する負荷検出手段としてスロットル開度センサ等からなる負荷センサ７３、モータロータ２９の回転数を検出するモータ回転数センサ７４、およびクランク軸２２の回転数を検出するエンジン回転数センサ７５からの検出信号が送られるようになっている。メインコントローラ７０からは、エンジン１３の作動を制御するエンジンコントローラ７６、モータ１４の作動を制御するモータ制御手段としてのモータコントローラ７７、発電機２５の作動を制御する発電機コントローラ７８、変速機３６による変速段の切換を制御する変速制御手段としての変速機コントローラ７９、および変速機３６に組み込まれたクラッチの切換を制御するクラッチ制御手段としてのクラッチコントローラ８０に対してそれぞれ制御信号が送られるようになっている。
【００３９】
バッテリ８１はモータコントローラ７７と発電機コントローラ７８とに接続されており、モータ１４により車両を駆動する場合には、バッテリ８１からの電力がモータ１４のステータコイル２８ａに供給される。一方、バッテリ８１への充電は発電機２５を作動させることにより行われるが、制動時にはモータ１４を発電機として機能させてモータ１４によりバッテリ８１に充電することもできる。
【００４０】
図２に示す駆動装置１０においては、切換スリーブ４４を油圧アクチュエータにより駆動することによって変速段の切換と動力の遮断とを行うようにしているので、変速機コントローラ７９からの信号により油圧アクチュエータの作動が制御されて切換スリーブ４４が駆動される。一方、図４および図５に示す駆動装置においては、それぞれクラッチの油圧室に対して供給される油圧を制御することによって変速段の切換と動力の遮断とを行うようにしているので、クラッチコントローラ８０からの信号により油圧室に対して供給される油圧が制御されることになる。動力伝達の遮断を変速機３６に対して分離されたクラッチによりエンジン動力の伝達と遮断とを行い、変速機３６により変速比の制御のみを行う場合には、変速機は変速機コントローラ７９により制御され、クラッチはクラッチコントローラ８０により制御されることになる。
【００４１】
図７はエンジン動力を駆動輪に対して動力伝達状態と動力遮断状態とに切り換えるためのクラッチを制御する切換制御手順を示すフローチャートであり、図８は変速機の変速段の切換制御手順を示すフローチャートである。それぞれの処理は所定時間毎、たとえば１０ｍｓｅｃ毎に実行される。
【００４２】
ステップＳ１では、車速センサ７２によって検出される走行速度ＶＳＰと、メインコントローラ７０のメモリに格納された判定しきい値ＶＳＰＳ１（たとえば、８０ｋｍ／ｈ）とが比較され、判定しきい値ＶＳＰＳ１に走行速度ＶＳＰが達していないと判定されると、ステップＳ２において負荷の一例としてのスロットル開度ＴＨＶを判定する。ステップＳ２においては、負荷センサ（スロットル開度センサ）７３Ｉよって検出されるスロットル開度ＴＨＶと、メモリに格納された判定しきい値ＴＨＶＳ（たとえば、３０度）とが比較され、判定しきい値ＴＨＶＳにスロットル開度ＴＨＶが達していないと判定されると、ステップＳ３が実行される。ステップＳ３が実行されると、クラッチが開放されてエンジン動力の出力軸２０への伝達が遮断されて、車両はモータ１４により駆動されることになる。
【００４３】
一方、ステップＳ１で車速が判定しきい値ＶＳＰＳ１よりも高速であると判定されたとき、あるいはステップＳ２においてスロットル開度が判定しきい値よりも大きく高負荷走行であると判定されたときには、ステップＳ４が実行されて、クラッチが締結状態となり、車両はエンジン動力により駆動されることになる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、スロットル開度により負荷状態を判断しているが、スロットル開度に代えて、負荷状態を判断するために、周知のように、アクセル開度、エンジンの吸入空気量、エンジンの燃料噴射弁における燃料噴射量を定める燃料噴射パルス幅、あるいは基本燃料噴射量を定める基本燃料噴射パルス幅、エンジン１行程当たりの吸入空気量、エンジン１回転当たりの吸入空気量等を適宜採用し得る。
【００４５】
図８に示すステップＳ５においては、クラッチが締結されているか否か、つまりクラッチが締結されて車両がエンジン走行しているか、クラッチが開放されて車両がモータ走行しているか否かを判定する。エンジン走行であると判定されると、車速センサ７２によって検出される走行速度ＶＳＰと、メモリに格納された判定しきい値ＶＳＰＳ２（たとえば、５０ｋｍ／ｈ）とがステップＳ６で比較され、判定しきい値ＶＳＰＳ２に走行速度ＶＳＰが達していないと判定されると、変速機３６はステップＳ７で低速段に切り換えられ、走行速度が判定しきい値ＶＳＰＳ２を超えているときには変速機３６はステップＳ８で高速段に切り換えられる。
【００４６】
図９は前述した駆動装置１０の動力伝達経路を示すスケルトン図である。図９（Ａ）は、車速が所定値ＶＳＰＳ１以下でありかつスロットル開度が所定値ＴＨＶＳ以下の低速低負荷走行時における動力伝達経路を示す。このときには、変速機３６に組み込まれたクラッチが動力切断状態に切り換えられ、モータ動力伝達経路４０ｂを介してモータ動力が駆動輪１７に伝達される。この状態での走行時には、エンジン１３は効率の良い回転数で駆動することができ、エンジン１３に駆動される発電機２５によりバッテリ８１が充電されるとともに、バッテリ８１からモータ１４に対して電力が供給される。
【００４７】
図９（Ｂ）は、車速が所定車速以上の高速走行時または高負荷走行時における動力伝達経路を示す。このときには、変速機３６に組み込まれたクラッチが動力伝達状態に切り換えられ、エンジン１３を動力源としてエンジン動力伝達経路４０ａを介して駆動輪１７が駆動される。この状態での走行時には、モータ１４への電力供給が遮断されることによって、エンジン１３のみを動力源とした走行が行われる。エンジンを動力源とし、スロットル開度が所定値以上となった高負荷走行時には、車速に応じて変速機３６の変速段が低速段と高速段のいずれかに切り換えられる。これにより、たとえば、車速が４０ｋｍ／ｈ程度の低車速で登坂路を走行する場合には、変速段を低速段に切り換えることによって、エンジン回転数を上昇させて大きなエンジン出力を駆動輪１７に伝達してエンジン動力のみで走行することができ、車両の走行性能を向上させることができる。
【００４８】
図９（Ｃ）は、エンジン１３に加えてモータ１４が駆動され、エンジン動力とモータ動力とが出力軸２０に伝達されている状態を示す。急加速や登坂路走行などの大きな駆動トルクが必要となる走行状況では、エンジン動力伝達経路４０ａとモータ動力伝達経路４０ｂとを介してエンジン動力とモータ動力とが駆動輪１７に伝達される。このように、エンジン１３が高負荷となる走行状況においては、駆動トルクを補助するモータ動力も出力軸２０に伝達されるので、車両の動力性能を低下させることなく、エンジン１３に要求される出力を低く設定することができ、エンジン１３を小型化することができる。また、走行状況に応じて車両駆動のための動力源を適切に切り換えることができるので、駆動装置１０のシステム全体におけるエネルギー効率を向上させることができる。
【００４９】
なお、変速機３６に組み込まれたクラッチの制御は、高速走行から低速走行に移行する際にも同様の制御が実行される。このとき、クラッチを動力切断状態に切り換える際の設定車速は、クラッチを動力伝達状態に切り換える際の設定車速よりも低く設定されており、設定車速付近で走行した際にモータ駆動とエンジン駆動とが頻繁に切りかわるハンチング現象の発生を防止することができる。
【００５０】
図１０は本発明の他の実施の形態における駆動装置１０の一部を示す断面図である。図１０に示すように、エンジン１３に駆動される発電機２５はクランク軸２２に平行となって、エンジン１３の上方に配置されている。エンジン１３の前方にはクランク軸２２に連結された駆動プーリ８２が設けられており、駆動プーリ８２の上方には発電ロータ２３に固定された被駆動プーリ８３が設けられている。駆動プーリ８２と被駆動プーリ８３との間には、発電用動力伝達部材つまり駆動ベルト８４が掛け渡されており、エンジン１３のクランク軸２２は駆動ベルト８４を介して間接的に発電機２５を駆動する。
【００５１】
この場合には、発電機２５をギヤケース２１の外部に配置することができ、ギヤケース２１を長手方向に発電機２５の寸法分を短縮することができ、駆動装置１０の短縮化が図られ、さらなる搭載性の向上を図ることができる。発電用動力伝達部材としては、駆動ベルト８４に代えて駆動チェーンを用いても良く、その場合には、駆動プーリ８２に代えて駆動スプロケットがクランク軸２２に装着され、被駆動プーリ８３に代えて被駆動スプロケットが発電ロータ２３に装着される。また、発電用動力伝達部材として、駆動歯車と被駆動歯車とを設けることにより発電機２５を駆動しても良い。なお、図１０には変速機が省略されており、その変速機としては、図２〜図５に示した変速機３６のいずれをも適用することができる。
【００５２】
図１１（Ａ）〜図１１（Ｆ）はそれぞれ本発明の他の実施の形態である駆動装置１０を示すスケルトン図である。図１１（Ａ）に示す駆動装置１０においては、出力軸２０にはモータ側入力軸１９が同軸状となって連結されている。このようにモータ側入力軸１９を出力軸２０に直結すると、モータ側入力軸１９と出力軸２０とを連結するための図２に示したモータ側の駆動歯車３１とモータ側の被駆動歯車３３とを削減することができる。
【００５３】
図１１（Ｂ）に示す駆動装置においては、エンジン側入力軸１８にはモータ側入力軸１９が同軸状となって連結されている。このようにモータ側入力軸１９をエンジン側入力軸１８に直結すると、図２におけるモータ側の駆動歯車３１およびモータ側の被駆動歯車３３、またはエンジン側の駆動歯車３０およびエンジン側の被駆動歯車３２のいずれか一対を削減することができる。このように、歯車を削減することによって、駆動装置１０のさらなる小型化を達成することができるとともに、駆動装置１０の軽量化および低コスト化を図ることができる。
【００５４】
図１１（Ｃ）に示す駆動装置１０においては、エンジン側入力軸１８と出力軸２０との間にこれらに平行にモータ側入力軸１９が配置され、モータ側入力軸１９に固定された駆動歯車３１が、エンジン側入力軸１８に設けられた駆動歯車３０と、出力軸２０に設けられた被駆動歯車３２とに噛み合っている。このようにエンジン１３とモータ１４とを配置することによって、図２において出力軸２０に取り付けられた被駆動歯車３３を削減することができ、駆動装置１０のさらなる小型化を達成することができる。また、エンジン側入力軸１８とモータ側入力軸１９とを配置する際の自由度を大きくすることができる。
【００５５】
さらに図２の他の変形例として、エンジン側入力軸１８の駆動歯車３０と出力軸２０の被駆動歯車３２とを図２に示すように直接噛み合わせる一方、モータ側入力軸１９の駆動歯車３１をエンジン側入力軸１８の駆動歯車３０に直接噛み合わせるように、それぞれの入力軸１８，１９と出力軸２０とを配置するようにしても良い。
【００５６】
図１１（Ｄ）に示す駆動装置１０においては、エンジン側入力軸１８の駆動歯車３０に噛み合う被駆動歯車３２と出力軸２０との間に変速機３６が組み込まれている。このように配置することにより動力伝達経路設計の自由度を高めることができる。図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示される駆動装置においては、変速機３６の中にクラッチが組み込まれており、変速機３６はクラッチとしての機能を有しているが、クラッチを変速機３６から分離して配置することもできる。
【００５７】
図１１（Ｅ）に示す駆動装置においては、変速機３６がベルト式の無段変速機となっている。エンジン側入力軸１８を構成する第１の入力軸１８ａと第２の入力軸１８ｂとの間にはこれらを直結状態と切断状態とに切り換えるためのクラッチ８５が変速機３６とは分離して設けられており、第２の入力軸１８ｂに設けられた溝幅可変のプライマリプーリ８６と、出力軸２０に設けられた溝幅可変のセカンダリプーリ８７との間には金属ベルトや金属チェーンなどからなる動力伝達要素８８が掛け渡されている。このように、変速機３６として無段変速機を用いることもでき、変速機３６に分離させてクラッチ８５をエンジン側入力軸１８に取り付けるようにしても良い。
【００５８】
図１１（Ｆ）に示す駆動装置１０においては、エンジン側入力軸１８に変速機３６が設けられ、エンジン動力を駆動輪１７に伝達する状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチ８５が出力軸２０に設けられている。
【００５９】
図１２は、図１１（Ｆ）に示すように出力軸２０に設けられるクラッチ８５の具体例を示す断面図であり、図１２に示すように、エンジン側の被駆動歯車３２の側面には円筒状のクラッチハブ９０が固定されており、クラッチハブ９０の径方向外方に配置されるクラッチドラム９１は出力軸２０に固定されている。クラッチハブ９０の径方向外方には、軸方向に摺動自在に複数のクラッチプレート９０ａが装着され、クラッチドラム９１の径方向内方には、クラッチプレート９０ａに接触する複数のクラッチプレート９１ａが軸方向に摺動自在に装着されている。
【００６０】
クラッチドラム９１には軸方向に摺動自在に油圧ピストン９２が装着されており、油圧ピストン９２とクラッチドラム９１とによって形成される油圧室９３に作動油を供給することによって、それぞれのクラッチプレート９０ａ，９１ａは互いに締結される。ギヤケース２１にはオイルポンプ９４が組み込まれており、オイルポンプ９４のインナロータ９５は出力軸２０に取り付けられている。出力軸２０にはオイルポンプ９４から吐出される作動油を油圧室９３に案内するための油路９６が形成されており、油圧室９３に供給される作動油の圧力は図示しない調圧バルブにより調圧されるようになっている。
【００６１】
図１３（Ａ）は図１１（Ｆ）に示されたクラッチ８５の他の具体例を示す断面図であり、図１３（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。このクラッチ８５は電磁式２ウェイクラッチであり、エンジン側の被駆動歯車３２に固定される外輪９７と、出力軸２０に固定される内輪９８とを備えており、外輪９７と内輪９８との間には円筒状のローラ１００が複数配置され、それぞれのローラ１００は保持器９９により保持されている。ローラ１００に対面する外輪９７の内周面が円筒形状となっているのに対して、内輪９８の外周面は多角形となっており、外輪９７の内周面と内輪９８の外周面との間の間隔は円周方向の位置によって変化し、最も大きい間隔はローラ１００の外形よりも大きくなるように設定されている。外輪９７に固定されたドライブプレート１０１と、保持器９９に固定されたドリブンプレート１０２とが対向しており、ドライブプレート１０１に対向して配置されたコイル１０３がギヤケース２１に固定されている。
【００６２】
コイル１０３の非通電時には、内輪９８と保持器９９との間に設けられるスイッチばね１０４により、内輪９８とローラ１００とが図１３（Ｂ）に示されるように、ローラ１００が内輪９８と外輪９７との両方には接触しない位置関係に保持される。したがって、コイル１０３の非通電時には、外輪９７はローラ１００を介して内輪９８に食い込むことなく内輪９８に対して回転自在となる。一方、コイル１０３の通電時には、ドリブンプレート１０２がドライブプレート１０１に吸引されるため、外輪９７と保持器９９は一体となって回転する。外輪９７とともに保持器９９が回転移動すると、ローラ１００が内輪９８の外周面つまりカム面と外輪９７の内周面との間に噛み込まれ、外輪９７は内輪９８とともにいずれの方向にも一体に回転することになる。したがって、コイル１０３の通電時には動力伝達状態に切り換えられる一方、コイル１０３の非通電時には動力切断状態に切り換えられることになる。
【００６３】
このような電磁式２ウェイクラッチは、コイル１０３の通電制御によって切り換えることができるため、エンジン動力の伝達径路を容易に切り換えることができる。また、内輪９８、外輪９７およびローラ１００の潤滑については、ハイポイドギヤ３５による潤滑油の跳ねかけで十分であるため、潤滑のためにオイルポンプを設ける必要がない。さらに、ギヤケース２１内に収容される潤滑油の種類を増やす必要がないため、駆動装置１０を簡易な構造にすることができる。また、動力切断状態における引きずりトルクを低く抑えることができる。なお、クラッチ８５としては、図１３に示す電磁式２ウェイクラッチに代えて電磁クラッチを用いるようにしても良い。なお、前述したそれぞれの実施の形態においては、共通の機能を有する部材には同一の符号が付されている。
【００６４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図示する駆動装置１０は前輪駆動車に適用されるが、出力軸２０を介して後輪に動力を伝達することにより後輪駆動車に適用することができ、動力分配装置を介して出力軸２０の動力を後輪に伝達することにより４輪駆動車に適用することができる。また、図示する駆動装置１０は車両に縦置きに配置されるが、車両の幅方向に向けて横置きに配置するようにしても良い。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジン動力伝達経路に変速機を設けたので、車両が低速高負荷で走行する場合には変速比を変化させることにより、エンジン出力を高めて車両を駆動することができ、エンジン駆動時における走行性能を向上させることができる。エンジン動力伝達経路にエンジン動力を駆動輪に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチを設けたので、エンジン動力とモータ動力とを選択的に出力軸に伝達することができ、モータに要求される動力を抑えて、駆動装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である電気自動車の駆動装置の車両搭載位置を示す概略図である。
【図２】一実施の形態である駆動装置を示すスケルトン図である。
【図３】図２に示す駆動装置の断面図である。
【図４】他の実施の形態である駆動装置を示すスケルトン図である。
【図５】他の実施の形態である駆動装置を示すスケルトン図である。
【図６】駆動装置の作動を制御する制御回路を示すブロック図である。
【図７】エンジン動力を駆動輪に対して動力伝達状態と動力遮断状態とに切り換えるためのクラッチを制御する切換制御手順を示すフローチャートである。
【図８】変速機の変速段の切換制御手順を示すフローチャートである。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は各走行状況における動力の伝達経路を示すスケルトン図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態である駆動装置の一部を示す断面図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｆ）はそれぞれ本発明の他の実施の形態である駆動装置を示すスケルトン図である。
【図１２】湿式多板クラッチが組み込まれた駆動装置の一部を示す断面図である。
【図１３】（Ａ）は電磁式２ウェイクラッチが組み込まれた駆動装置の一部を示す断面図であり、（Ｂ）は同図（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１０    駆動装置
１１    ハイブリッド自動車（電気自動車）
１３    エンジン
１４    モータ
１６    前輪駆動軸
１７    駆動輪（前輪）
１８    エンジン側入力軸
１９    モータ側入力軸
２０    出力軸
２２    クランク軸
２３    発電ロータ
２５    発電機
２９    モータロータ
３０    エンジン側の駆動歯車（動力伝達部材）
３１    モータ側の駆動歯車（動力伝達部材）
３２    エンジン側の被駆動歯車（動力伝達部材）
３３    モータ側の被駆動歯車（動力伝達部材）
３６    変速機
４０ａ  エンジン動力伝達経路
４０ｂ  モータ動力伝達経路
４４    切換スリーブ
５３ａ，５３ｂ    クラッチ
６１ａ，６１ｂ  クラッチ
７７    モータコントローラ（モータ制御手段）
７９    変速機コントローラ（変速制御手段）
８０    クラッチコントローラ（クラッチ制御手段）
８５    クラッチ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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