(57)【要約】【課題】電気自動車の駆動装置を小型化する。【解決手段】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とを備える。エンジン１３のクランク軸２２にはエンジン側駆動歯車３０を備えるエンジン側入力軸１８が設けられ、モータ１４のモータロータ２９にはモータ側駆動歯車３１を備えるモータ側入力軸１９が設けられる。これらの駆動歯車３０，３１に噛み合うエンジン側被駆動歯車３２とモータ側被駆動歯車３３とを備えた出力軸２０が設けられ、出力軸２０の一端は駆動輪に連結される。エンジン側入力軸１８にはクラッチ機構３６が設けられており、このクラッチ機構３６を動力伝達状態と動力切断状態とに切り換えることで、エンジン動力を出力軸２０に選択的に伝達することができる。よって、モータ１４の出力を抑えることができ、駆動装置１０の小型化が達成される。【選択図】　　図２
2004123060.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設けられ、前記エンジンに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設けられ、前記モータに駆動されるモータ側入力軸と、
前記モータ側入力軸に駆動され、前記駆動輪に連結される出力軸と、
前記エンジンと前記出力軸との間に設けられ、前記エンジンの動力を前記出力軸に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力切断状態とに切り換えるクラッチ機構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、前記発電機の発電ロータは前記クランク軸に取り付けられ、前記発電ロータは前記クランク軸に直接駆動され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、前記発電機の発電ロータは前記クランク軸に対して並列に設けられ、前記発電ロータは発電用動力伝達部材を介して前記クランク軸に間接駆動され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、前記モータ側入力軸は前記エンジン側入力軸または前記出力軸のいずれか一方と同軸上に設けられ、前記エンジン側入力軸と前記出力軸とを連結する動力伝達部材が設けられ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、前記エンジン側入力軸と前記モータ側入力軸とは前記出力軸に対して平行に設けられ、前記エンジン側入力軸と前記出力軸とを連結する第１の動力伝達部材が設けられるとともに、前記モータ側入力軸と前記出力軸とを連結する第２の動力伝達部材が設けられ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、前記エンジン側入力軸、前記モータ側入力軸および前記出力軸は相互に平行に設けられ、前記エンジン側入力軸、前記モータ側入力軸および前記出力軸を連結する動力伝達部材が設けられ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、前記クラッチ機構は前記エンジン側入力軸に設けられ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４または５記載の電気自動車の駆動装置において、前記クラッチ機構は、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られ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、前記クラッチ機構は、湿式クラッチ、乾式クラッチ、電磁クラッチ、電磁式２ウェイクラッチまたは噛み合いクラッチであ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１〜９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、
前記走行速度に基づいて前記クラッチ機構を動力伝達状態と動力切断状態とに切り換えるクラッチ切換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１１】
請求項１〜９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、
前記走行負荷に基づいて前記クラッチ機構を動力伝達状態と動力切断状態とに切り換えるクラッチ切換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１２】
請求項１０または１１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回の充電による航続距離が短く、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ト自動車が開発されている。ハイブリット自動車の駆動方式は、モータやエンジンの用途によって定められ、充電のためにエンジンが設けられたシリーズ方式や、駆動および充電のためにエンジンが設けられたパラレル方式があり、シリーズ方式とパラレル方式とを組み合わせたシリーズ・パラレル方式も開発されている。
【０００４】
シリーズ方式のハイブリット自動車は、駆動輪を駆動するモータと、発電機を駆動するエンジンとを備えており、発電機によって発電された電力は、モータに供給されるとともにバッテリに充電される。このため、エンジンを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。）。また、パラレル方式のハイブリット自動車は、主体的に駆動輪を駆動するエンジンと、エンジンを補助するモータとを備えており、発進時や加速時などには、駆動輪は電動モータとエンジンとの動力を用いて駆動される。また、エンジンは駆動輪を駆動するとともに余剰動力を用いてモータを発電機として駆動する。
【０００５】
一方、シリーズ・パラレル方式のハイブリット自動車は、エンジンによって駆動される発電機をパラレル方式に加えたものであり、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エンジンおよびモータ双方による駆動とに切り換えることによって、エンジンとモータとを効率のよい条件で使用することができる。この駆動方式のハイブリット自動車は、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する。また、エンジンの低負荷時にはバッテリに充電することができる（たとえば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２８５７０８号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平９−２２６３９３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シリーズ方式にあっては、エンジンを効率よく使用できる一方、エンジンと発電機とを備える発電用ユニットと、電動モータを備える駆動用ユニットとを有するため、大型の駆動装置になりやすいという問題があった。特に、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ことにより、所定の回転数を超えると出力される動力が一定になる出力特性を有する。つまり、モータの出力特性上、回転数を増加させた場合であっても動力を増加させることは困難となっている。このため、モータの回転数が増加する高速域で、車両に要求される動力性能を満足させるためには、高出力のモータが必要となり、駆動装置の大型化を招くことになっていた。
【０００９】
また、パラレル方式にあっては、エンジンを走行の主体とするため変速機が必要となり、駆動装置の大型化を招くことになっていた。さらに、シリーズ・パラレル方式にあっては、エンジン動力とモータ動力とを、走行状態に応じて駆動輪に分配するために動力分配機構を設ける必要がある。この動力分配機構は複雑な遊星歯車列によって形成されており、駆動装置の大型化を招くことになっていた。このような駆動装置の大型化は、駆動装置の搭載性を悪化させるだけでなく、重量増大や高コスト化などの問題を生じさせていた。
【００１０】
本発明の目的は、電気自動車の駆動装置を小型化することにある。
【００１１】
【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設けられ、前記エンジンに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設けられ、前記モータに駆動されるモータ側入力軸と、前記モータ側入力軸に駆動され、前記駆動輪に連結される出力軸と、前記エンジンと前記出力軸との間に設けられ、前記エンジンの動力を前記出力軸に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力切断状態とに切り換えるクラッチ機構とを有す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は前記クランク軸に取り付けられ、前記発電ロータは前記クランク軸に直接駆動され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、前記発電機の発電ロータは前記クランク軸に対して並列に設けられ、前記発電ロータは発電用動力伝達部材を介して前記クランク軸に間接駆動され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、前記モータ側入力軸は前記エンジン側入力軸または前記出力軸のいずれか一方と同軸上に設けられ、前記エンジン側入力軸と前記出力軸とを連結する動力伝達部材が設けられ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、前記エンジン側入力軸と前記モータ側入力軸とは前記出力軸に対して平行に設けられ、前記エンジン側入力軸と前記出力軸とを連結する第１の動力伝達部材が設けられるとともに、前記モータ側入力軸と前記出力軸とを連結する第２の動力伝達部材が設けられることを特徴とする。
【００１６】
本発明の電気自動車の駆動装置は、前記エンジン側入力軸、前記モータ側入力軸および前記出力軸は相互に平行に設けられ、前記エンジン側入力軸、前記モータ側入力軸および前記出力軸を連結する動力伝達部材が設けられることを特徴とする。
【００１７】
本発明の電気自動車の駆動装置は、前記クラッチ機構は前記エンジン側入力軸に設けられることを特徴とする。
【００１８】
本発明の電気自動車の駆動装置は、前記クラッチ機構は、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られることを特徴とする。
【００１９】
本発明の電気自動車の駆動装置は、前記クラッチ機構は、湿式クラッチ、乾式クラッチ、電磁クラッチ、電磁式２ウェイクラッチまたは噛み合いクラッチであることを特徴とする。
【００２０】
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、
前記走行速度に基づいて前記クラッチ機構を動力伝達状態と動力切断状態とに切り換えるクラッチ切換手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
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、
前記走行負荷に基づいて前記クラッチ機構を動力伝達状態と動力切断状態とに切り換えるクラッチ切換手段とを有することを特徴とする。
【００２２】
本発明の電気自動車の駆動装置は、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。
【００２３】
本発明の電気自動車の駆動装置においては、発電機を駆動するエンジンと駆動輪に連結される出力軸とをクラッチ機構により動力伝達状態と動力切断状態とに切り換えるようにしたので、エンジン動力を選択的に出力軸に伝達することができる。これにより、モータに要求される動力を抑えることができるため、駆動装置の小型化を達成することができる。
【００２４】
【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。
【００２５】
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ト自動車１１の前方下部には駆動装置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の一端にはエンジン１３が設けられ、他端にはモータ１４が設けられており、このエンジン１３とモータ１４とに挟まれて動力伝達部１５が設けられている。動力伝達部１５から突出する前輪駆動軸１６は駆動輪である前輪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ト自動車１１に適用される。
【００２６】
図２は図１の駆動装置１０を示す概略断面図である。図２に示すように、動力伝達部１５は、エンジン１３に連結されるエンジン側入力軸１８と、モータ１４に連結されるモータ側入力軸１９とを備えており、これらの入力軸１８，１９に平行であって前輪１７に連結される出力軸２０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、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。
【００２７】
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を囲むようにステータコイル２４がギヤケース２１に固定されており、発電ロータ２３とステータコイル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。また、発電ロータ２３の内側に設けられるダンパ２６を介して発電ロータ２３とエンジン側入力軸１８とは連結されており、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。
【００２８】
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に固定された筒状のステータコイル２８と、ステータコイル２８に収容されるモータロータ２９とを備えている。ステータコイル２８とモータロータ２９とによりモータ１４が形成され、ステータコイル２８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。
【００２９】
エンジン側入力軸１８の先端にはエンジン側駆動歯車３０が設けられ、モータ側入力軸１９の先端にはモータ側駆動歯車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にはエンジン側被駆動歯車３２とモータ側被駆動歯車３３とが設けられている。つまり、エンジン側駆動歯車３０とエンジン側被駆動歯車３２とは第１の動力伝達部材となり、モータ側駆動歯車３１とモータ側被駆動歯車３３とは第２の動力伝達部材となる。なお、エンジン側駆動歯車３０とエンジン側被駆動歯車３２とは、たとえば、手動変速機における第５速相当のギヤ比に設定されている。
【００３０】
また、出力軸２０の先端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に出力される。
【００３１】
また、エンジン側入力軸１８はクランク軸２２に連結された駆動軸１８ａとエンジン側駆動歯車３０が固定された被駆動軸１８ｂとによって形成されており、駆動軸１８ａと被駆動軸１８ｂとの間にはクラッチ機構３６が設けられている。このクラッチ機構３６は、駆動軸１８ａと被駆動軸１８ｂとを動力的に接続してエンジン動力を出力軸２０に伝達する動力伝達状態と、駆動軸１８ａと被駆動軸１８ｂとを動力的に切断してエンジン動力を出力軸２０に伝達することのない動力切断状態とに切り換えられる。
【００３２】
図３（Ａ）はクラッチ機構３６としての電磁式２ウェイクラッチ４０を示す断面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のａ−ａ線に沿う断面図である。図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、電磁式２ウェイクラッチ４０は駆動軸１８ａに連結される外輪４１と被駆動軸１８ｂに連結される内輪４２とを備えており、外輪４１と内輪４２との間には保持器４３に保持された円筒状のローラ４４が複数配置されている。ローラ４４に対面する外輪４１の内周面は円形の断面形状を有するように形成される一方、内輪４２の外周面は多角形の断面形状を有するように形成されている。また、外輪４１に固定されたドライブプレート４５と、保持器４３に固定されたドリブンプレート４６とが設けられており、これらのプレート４５，４６に対面するコイル４７がギヤケース２１に固定されている。
【００３３】
コイル４７の非通電時には、内輪４２と保持器４３との間に設けられるスイッチばね４８により、内輪４２とローラ４４とは図３（Ｂ）に示される位置関係に保持される。このとき、ローラ４４と外輪４１との間にはクリアランスが設けられており、外輪４１は内輪４２に対して回転自在となる。一方、コイル４７の通電時には、ドリブンプレート４６がドライブプレート４５に吸引されるため、外輪４１と保持器４３とは一体となって回転する。外輪４１とともにローラ４４が回転移動すると、外輪４１と内輪４２との間のクリアランスは徐々に狭くなるため、ローラ４４が内輪４２の外周面つまりカム面に噛み込み、外輪４１と内輪４２とはいずれの回転方向にも一体に回転することになる。つまり、コイル４７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４７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。
【００３４】
このような電磁式２ウェイクラッチ４０は、コイル４７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４２、外輪４１およびローラ４４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とともに、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。
【００３５】
なお、クラッチ機構３６としては、電磁式２ウェイクラッチ４０に代えて電磁クラッチ５０を用いるようにしても良い。図４は電磁クラッチ５０が組み込まれた駆動装置１０の一部を示す断面図である。図４に示すように、この電磁クラッチ５０は、駆動軸１８ａが連結されるドライブメンバ５１と、被駆動軸１８ｂが連結されるドリブンメンバ５２とを備えており、ドライブメンバ５１とドリブンメンバ５２との間には電磁粉が収容される。ドリブンメンバ５２内に設けられたコイル５３に通電すると、電磁粉がドライブメンバ５１とドリブンメンバ５２とを連結することによって、ドライブメンバ５１からドリブンメンバ５２に動力を伝達することができる。この電磁クラッチ５０は、徐々に動力を伝達することができるため、滑らかに動力伝達状態に切り換えることができる。
【００３６】
また、電磁式２ウェイクラッチ４０に代えて噛み合いクラッチつまりドッグクラッチ５４を用いるようにしても良い。図５は噛み合いクラッチが組み込まれた駆動装置１０の一部を示す断面図である。図５に示すように、このドッグクラッチ５４は、駆動軸１８ａに形成されるスプライン歯５５に、被駆動軸１８ｂに軸方向に摺動自在に設けられるスリーブ５６を噛み合わせることによって、動力伝達状態に切り換えることができる。噛み合いによって動力が伝達されるため、滑りを生じることがなく、動力伝達効率を向上させることができる。
【００３７】
なお、クラッチ機構３６は前述のタイプに限られることはなく、摩擦クラッチである湿式クラッチや乾式クラッチを用いるようにしても良く、要求される伝達トルクに応じて単板式や多板式に変更しても良い。湿式クラッチや乾式クラッチを適用することにより、徐々に動力を伝達することができ、滑らかに動力伝達状態に切り換えることができる。
【００３８】
以下、ハイブリット自動車１１の走行時における駆動装置１０の制御方法について説明する。図６は図２の駆動装置１０を作動制御する制御回路を示すブロック図である。図７（Ａ）は図２の駆動装置１０を示すスケルトン図であり、図７（Ｂ）〜（Ｄ）は各走行状況における動力の伝達状況を示す説明図である。また、図８は走行時におけるクラッチ機構３６の切換制御処理の手順を示すフローチャートである。
【００３９】
図６に示すように、駆動装置１０には、アクセルペダル開度を検出するアクセル開度センサ６０、車両の走行速度を検出する速度検出手段としての車速センサ６１、車両の走行負荷を検出する負荷検出手段としての負荷センサ６２、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６３、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６４が設けられており、これらセンサ６０〜６４からの各種検出信号が、クラッチ切換手段およびモータ制御手段であるメインコントローラ６５に入力されるようになっている。
【００４０】
各種検出信号が入力されたメインコントローラ６５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６６、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６７、発電機２５の作動を制御する発電機コントローラ６８、およびクラッチ機構３６の作動を制御するクラッチ切換手段としてのクラッチコントローラ６９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。バッテリ７０はモータコントローラ６７と発電機コントローラ６８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７０からの電力がモータ１４のステータコイル２８に供給される一方、制動時にはモータ１４を発電機として作動させることで電力がバッテリ７０に充電される。
【００４１】
図７（Ｂ）に示すように、低速走行時には、クラッチ機構３６は動力切断状態に切り換えられ、モータ１４を動力源として前輪１７が駆動される。このとき、エンジン１３は効率の良い回転数で駆動されており、エンジン１３に駆動される発電機２５によりバッテリ７０が充電されるとともに、バッテリ７０からモータ１４に対して電力が供給される。
【００４２】
一方、高速走行時つまり低速走行時に比べて大きな動力が必要とされる走行状況においては、図７（Ｄ）に示すように、クラッチ機構３６は動力伝達状態に切り換えられ、エンジン１３を動力源として車両は駆動される。このとき、エンジン１３の回転数は車速に応じて制御され、エンジン側入力軸１８と出力軸２０とが同期回転されたもとで、クラッチ機構３６が動力伝達状態に切り換えられる。そして、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。
【００４３】
このようなクラッチ機構３６の切換制御は、図８に示す手順に従って実行される。なお、このフローチャートは所定周期毎に実行される。まず、ステップＳ１では、メインコントローラ６５において、車速センサ６１によって検出された走行速度ＶＳＰと、メインコントローラ６５内に記憶された設定車速ＶＳＰＳ（たとえば、８０ｋｍ／ｈ）とが比較される。この設定車速ＶＳＰＳに走行速度ＶＳＰが達していないと判断されると、ステップＳ２に進み、クラッチコントローラ６９を介してクラッチ機構３６が解放つまり動力切断状態に切り換えられ、モータ１４を動力源として前輪１７が駆動される。一方、設定車速ＶＳＰＳに走行速度ＶＳＰが達したと判断されると、ステップＳ３に進み、クラッチコントローラ６９を介してクラッチ機構３６が締結つまり動力伝達状態に切り換えられ、エンジン１３を動力源として前輪１７が駆動される。
【００４４】
なお、前述のクラッチ制御は、低速走行から高速走行に移行する際の制御であるが、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、クラッチ機構３６を動力切断状態に切り換える際の設定車速は、前述の設定車速ＶＳＰＳよりも低く設定される。これにより、設定車速ＶＳＰＳ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。
【００４５】
また、クラッチ機構３６を切り換える際のパラメータとして、車両の走行速度に代えて車両の走行負荷を用いるようにしても良い。この際には、負荷センサ６２より検出される走行負荷、つまり転がり抵抗、登坂抵抗、加速抵抗などが、所定の走行負荷に達した時点でクラッチ機構３６は動力伝達状態に切り換えられることになる。たとえば、走行のためモータ１４に要求される負荷が２０ｋｗに達したときにクラッチ機構３６が動力伝達状態に切り換えられるように設定される。
【００４６】
このように、クラッチ切換手段として機能するメインコントローラ６５とクラッチコントローラ６９とにより、走行状況に応じて駆動のための動力源を適切に切り換えることができる。これにより、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。
【００４７】
続いて、クラッチ機構３６が動力伝達状態に切り換えられた後に、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のモータ制御について説明する。まず、メインコントローラ６５は車速センサ６１や負荷センサ６２から入力される走行速度や走行負荷に基づいて走行状況を判断する。メインコントローラ６５において大きな駆動トルクが必要な走行状況であると判断されると、メインコントローラ６５からモータコントローラ６７に制御信号が出力される。次いで、制御信号を受けたモータコントローラ６７がモータ１４に電力を供給することにより、図７（Ｃ）に示すように、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に伝達される。
【００４８】
このように、モータ制御手段として機能するメインコントローラ６５とモータコントローラ６７とにより、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が出力軸２０に伝達される。したがって、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、必要な駆動トルクはモータ１４によって補助されるため、エンジン動力の伝達径路に変速機を設ける必要はない。
【００４９】
これまで説明したように、エンジン１３と出力軸２０との間にクラッチ機構３６を設けることにより、走行状況に応じてエンジン１３からの動力を出力軸２０に伝達することができるため、車両の動力性能を低下させることなく、モータ１４の出力を低く抑えることができ、小型のモータ１４を用いることができる。これにより、モータ１４を小型化するだけでなく、モータ１４を駆動するためのインバータやバッテリ７０を小型化することができ、これらが搭載される駆動装置１０の小型化が可能となる。よって、車両に対する駆動装置１０の搭載性が良好になるとともに、駆動装置１０の重量軽減や低コスト化を図ることができる。なお、簡易な機構によって作動するクラッチ機構３６を設けているため、駆動装置１０が大型化することはない。
【００５０】
なお、図示する駆動装置１０は、入力軸１８，１９に固定される駆動歯車３０，３１と出力軸２０に固定される被駆動歯車３２，３３とを用いて出力軸２０に動力を伝達しているが、他の動力伝達部材を用いて出力軸２０に動力を伝達するようにしても良い。たとえば、歯車３０〜３３に代えてスプロケットを設け、スプロケット間に動力伝達部材としての駆動チェーンを掛け渡すようにしても良く、歯車３０〜３３に代えてプーリを設け、プーリ間に動力伝達部材としての駆動ベルトを掛け渡すようにしても良い。これにより、入力軸１８，１９や出力軸２０を配置する際の自由度を大きくすることができる。
【００５１】
図９は本発明の他の実施の形態における駆動装置７１の一部を示す断面図であり、図９においては、図２に示した部材と共通の機能を有する部材には同一の符号を付して説明を省略する。図９に示すように、エンジン１３に駆動される発電機７２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に固定された駆動プーリ７３が設けられており、駆動プーリ７３の上方には発電ロータ７４に固定された被駆動プーリ７５が設けられている。駆動プーリ７３と被駆動プーリ７５との間には、発電用動力伝達部材つまり駆動ベルト７６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７６を介して間接的に発電機７２を駆動する。
【００５２】
これにより、図２においてギヤケース２１内に収容されていた発電機２５をギヤケース２１外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分だけ短縮することができる。よって、駆動装置７１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。なお、発電用動力伝達部材として、駆動ベルト７６に代えて駆動チェーンを用いても良く、この際には、駆動プーリ７３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７５に代えて被駆動スプロケットが発電ロータ７４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７２を駆動しても良い。
【００５３】
図１０は本発明の他の実施の形態である駆動装置８０〜８３を示すスケルトン図である。図１０においては、図７（Ａ）に示した部材と共通の機能を有する部材には同一の符号を付して説明を省略する。まず、図１０（Ａ）に示すように、駆動装置８０においては、ハイポイドピニオンギヤ３４と同軸上にモータ１４が配置され、同軸上の出力軸２０とモータ側入力軸１９とが連結される。このようにモータ１４を配置すると、モータ側入力軸１９と出力軸２０とを連結していたモータ側駆動歯車３１とモータ側被駆動歯車３３とを削減することができる。また、図１０（Ｂ）に示すように、駆動装置８１においては、エンジン１３と同軸上にモータ１４が配置され、同軸上のエンジン側入力軸１８とモータ側入力軸１９とが連結される。このようにモータ１４を配置することによっても、モータ側駆動歯車３１およびモータ側被駆動歯車３３、またはエンジン側駆動歯車３０およびエンジン側被駆動歯車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】
また、図１０（Ｃ）に示すように、駆動装置８２においては、エンジン側入力軸１８、モータ側入力軸１９および出力軸２０が相互に平行に設けられる。エンジン側入力軸１８に駆動歯車８４が設けられ、この駆動歯車８４に噛み合うようにモータ側入力軸１９には中間歯車８５が設けられ、この中間歯車８５に噛み合うように出力軸２０には被駆動歯車８６が設けられており、エンジン動力とモータ動力とが出力軸２０に伝達されるようになっている。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、出力軸２０に設けられる歯車を被駆動歯車８６のみにすることができ、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。なお、モータ側入力軸１９に駆動歯車８４を設け、エンジン側入力軸１８に中間歯車８５を設けることにより、モータ側入力軸１９と出力軸２０とによってエンジン側入力軸１８を挟み込むように入力軸１８，１９と出力軸２０とを配置しても良い。
【００５５】
さらに、図１０（Ｄ）に示すように、駆動装置８３においては、クラッチ機構３６がエンジン側被駆動歯車３２と出力軸２０との間に組み込まれる。ここで、図１１は図１０（Ｄ）に示す位置にクラッチ機構３６として湿式多板クラッチ８７を組み込んだ際の駆動装置１０の一部を示す断面図であり、図１２は図１０（Ｄ）に示す位置にクラッチ機構３６として電磁式２ウェイクラッチ４０を組み込んだ際の駆動装置１０の一部を示す断面図である。なお、図１２においては、図３に示した部材と共通の機能を有する部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図１１に示すように、エンジン側入力軸１８にはエンジン側駆動歯車３０が固定されており、このエンジン側駆動歯車３０に噛み合うエンジン側被駆動歯車３２が出力軸２０に回転自在に設けられている。エンジン側被駆動歯車３２の側面には環状のクラッチハブ８８が固定されており、クラッチハブ８８の径方向外方に配置されるクラッチドラム８９は出力軸２０に固定されている。クラッチハブ８８の径方向外方には、軸方向に摺動自在に複数のドライブプレート９０が装着され、クラッチドラム８９の径方向内方には、軸方向に摺動自在に複数のドリブンプレート９１が装着されている。また、クラッチドラム８９の内側には、軸方向に摺動自在となるピストン９２が装着されており、ピストン９２とクラッチドラム８９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、ドライブプレート９０とドリブンプレート９１とは互いに締結される。一端にハイポイドピニオンギヤ３４が形成される出力軸２０の他端はオイルポンプ９４のインナロータ９５に連結されており、出力軸２０にはオイルポンプ９４と油圧室９３とを連通する油路９６が形成されている。出力軸２０が回転することにより、オイルポンプ９４は駆動され図示しない調圧バルブを介して油圧室９３に作動油が供給制御される。このような、湿式多板クラッチ８７を設けることにより、徐々にエンジン動力を出力軸２０に伝達することができ、滑らかに動力伝達状態に切り換えることができる。
【００５７】
また、図１２に示すように、湿式多板クラッチ８７に代えて図３に示した電磁式２ウェイクラッチ４０を設けるようにしても良い。さらに、電磁クラッチ５０や噛み合いクラッチを用いるようにしても良く、摩擦クラッチである乾式クラッチを用いるようにしても良い。
【００５８】
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ことは言うまでもない。たとえば、クラッチ機構３６をエンジン側入力軸１８や、エンジン側被駆動歯車３２と出力軸２０との間に設けるようにしているが、エンジン側入力軸１８とエンジン側駆動歯車３０との間に設けるようにしても良い。
【００５９】
また、エンジン側入力軸１８と出力軸２０とを駆動チェーンや駆動ベルトで連結した際には、エンジン側入力軸１８または出力軸２０とスプロケットとの間にクラッチ機構３６を設けるようにしても良く、エンジン側入力軸１８または出力軸２０とプーリとの間にクラッチ機構３６を設けるようにしても良いことはいうまでもない。
【００６０】
さらに、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１０，７１，８０〜８３は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。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジンと出力軸との間にクラッチ機構を設けることにより、簡単な構造によってエンジン動力を出力軸に伝達することができる。これにより、モータに要求される動力を抑えることができるため、駆動装置の小型化を達成することができる。
【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搭載位置を示す概略図である。
【図２】図１の駆動装置を示す概略断面図である。
【図３】（Ａ）は電磁式２ウェイクラッチを示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のａ−ａ線に沿う断面図である。
【図４】電磁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５】噛み合い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６】駆動装置を作動制御する制御回路を示すブロック図である。
【図７】（Ａ）は図２の駆動装置を示すスケルトン図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は各走行状況における動力の伝達状況を示す説明図である。
【図８】クラッチ機構の切換制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の他の実施の形態における駆動装置の一部を示す断面図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｄ）は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１１】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１２】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る。
【符号の説明】
１０　　駆動装置
１１　　ハイブリット自動車（電気自動車）
１３　　エンジン
１４　　モータ
１７　　前輪（駆動輪）
１８　　エンジン側入力軸
１８ａ　駆動軸
１８ｂ　被駆動軸
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　　エンジン側駆動歯車（動力伝達部材，第１の動力伝達部材）
３１　　モータ側駆動歯車（動力伝達部材，第２の動力伝達部材）
３２　　エンジン側被駆動歯車（動力伝達部材，第１の動力伝達部材）
３３　　モータ側被駆動歯車（動力伝達部材，第２の動力伝達部材）
３６　　クラッチ機構
４０　　電磁式２ウェイクラッチ（クラッチ機構）
５０　　電磁クラッチ（クラッチ機構）
５４　　ドッグクラッチ（クラッチ機構，噛み合いクラッチ）
６１　　車速センサ（速度検出手段）
６２　　負荷センサ（負荷検出手段）
６５　　メインコントローラ（クラッチ切換手段，モータ制御手段）
６７　　モータコントローラ（モータ制御手段）
６９　　クラッチコントローラ（クラッチ切換手段）
７１　　駆動装置
７２　　発電機
７４　　発電ロータ
７６　　駆動ベルト（発電用動力伝達部材）
８０〜８３　　駆動装置
８４　　駆動歯車（動力伝達部材）
８５　　中間歯車（動力伝達部材）
８６　　被駆動歯車（動力伝達部材）
８７　　湿式多板クラッチ（クラッチ機構，湿式クラッチ）
【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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