(57)【要約】【課題】  前輪をエンジンで駆動し、発進時に前輪がスリップすると後輪をモータで駆動して発進をアシストする前後輪駆動車両において、前記モータに給電する電力を確保しながら電装品に給電する電力が不足するのを防止する。【解決手段】  エンジンＥにより駆動される第１ジェネレータＧ1 および第２ジェネレータＧ2 を設け、電装品に給電するバッテリ４を第１ジェネレータＧ1 で充電するとともに、後輪ＷRL，ＷRRを駆動する発進アシスト用のモータＭL ，ＭR に第２ジェネレータＧ2 から電力を直接給電する。電装品用のバッテリ４からモータＭL ，ＭR に給電する必要がないため、バッテリ４の電力不足によりモータＭL ，ＭR の出力が低下したり、電装品の作動が停止したりする不具合が解消される。【選択図】      図１
2004248498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪（ＷFL，ＷFR）および後輪（ＷRL，ＷRR）の一方の車輪を駆動するエンジン（Ｅ）と、前輪（ＷFL，ＷFR）および後輪（ＷRL，ＷRR）の他方の車輪を駆動するモータ（ＭL ，ＭR ）とを備え、車両（Ｖ）の発進時にモータ（ＭL ，ＭR ）で他方の車輪を駆動して発進のアシストを行い、車速が所定値に達したならば前記発進のアシストを停止する前後輪駆動車両において、
エンジン（Ｅ）で駆動されるジェネレータ（Ｇ2 ）と、このジェネレータ（Ｇ2 ）の発電量を制御する制御手段（Ｕ）とを備えてなり、前記ジェネレータ（Ｇ2 ）で発電した電力をモータ（ＭL ，ＭR ）に供給することを特徴とする前後輪駆動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前後輪の一方をエンジンで駆動し、他方を発進アシスト用のモータで駆動する前後輪駆動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる前後輪駆動車両は、従来公知であり（例えば下記の特許文献１を参照）、この前後輪駆動車両では、電装品を駆動するためのメインバッテリと、発進アシスト用のモータを駆動するためのサブバッテリとを備えており、モータへの給電を主としてサブバッテリに負担させることにより、モータの駆動時におけるメインバッテリの電圧の低下を防止して電装品に給電する電力の確保を図っている。
【特許文献１】特開平８−１７５２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来のものは、電装品への給電がモータの非駆動時にはメインバッテリおよびサブバッテリの両方から行われるのに対し、モータの駆動時にはメインバッテリだけからの給電になって電装品に給電する電力が不足する可能性がある。しかもバッテリは温度変化や劣化によって能力が低下するため、モータが充分な駆動力が発揮できなくなる可能性がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、前後輪の一方をエンジンで駆動し、他方を発進アシスト用のモータで駆動する前後輪駆動車両において、モータに給電する電力を確保しながら電装品に給電する電力が不足するのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、前輪および後輪の一方の車輪を駆動するエンジンと、前輪および後輪の他方の車輪を駆動するモータとを備え、車両の発進時にモータで他方の車輪を駆動して発進のアシストを行い、車速が所定値に達したならば前記発進のアシストを停止する前後輪駆動車両において、エンジンで駆動されるジェネレータと、このジェネレータの発電量を制御する制御手段とを備えてなり、前記ジェネレータで発電した電力をモータに供給することを特徴とする前後輪駆動車両が提案される。
【発明の効果】
【０００６】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、エンジンで駆動されるジェネレータで発電した電力を発進アシスト用のモータに供給するので、車両の電装品に給電するためのバッテリからモータに給電する必要がなくなり、バッテリの電力不足によりモータの出力が低下したり、電装品の作動が停止したりする不具合が解消される。また制御手段によりジェネレータの発電量や発電停止を制御することができるので、ジェネレータおよびモータを接続する回路にパワードライブユニット、ヒューズ、フェイルセーフリレー等を設けることなくモータの駆動を的確に制御することが可能となり、コストの削減および信頼性の向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。
【０００８】
図１〜図８は本発明の第１実施例を示すもので、図１は前後輪駆動車両の全体構造を示す図、図２は後輪駆動装置の拡大断面図、図３は後輪駆動装置のスケルトン図、図４はドグクラッチの構造を示す、図２の要部拡大図、図５および図６は図４に対応する作用説明図、図７はモータの駆動系の電気回路図、図８はモータ回転数とモータトルクとの関係を示すグラフである。
【０００９】
先ず、図１に基づいて本実施例の前後輪駆動車両Ｖの全体構造を説明する。
【００１０】
車両Ｖは車体前部に横置きに搭載されたエンジンＥを備えており、このエンジンＥの駆動力はトランスミッション１、ディファレンシャル２および左右のドライブシャフト３L ，３R を介して左右の前輪ＷFL，ＷFRに伝達される。エンジンＥにより駆動される第１ジェネレータＧ1 は、車両Ｖのヘッドライト、ブレーキランプ、スタータモータ、空調装置、オーディオ機器等の各種電装品に給電するための１２ボルトのバッテリＢに接続される。
【００１１】
一対の直流モータＭL ，ＭR を駆動源とする後輪駆動装置Ｄが車体後部に設けられており、これらモータＭL ，ＭR の駆動力は後輪駆動装置Ｄおよび左右のドライブシャフト４L ，４R を介して左右の後輪ＷRL，ＷRRに伝達される。エンジンＥにより駆動される第２ジェネレータＧ2 が前記モータＭL ，ＭR に接続されており、マイクロコンピュータよりなる電子制御ユニットＵにより第２ジェネレータＧ2 およびモータＭL ，ＭR の作動が制御される。
【００１２】
上記モータＭL ，ＭR の駆動を制御すべく、電子制御ユニットＵには、左右の前輪ＷFL，ＷFRの回転速度を検出する前輪速度センサＳ1 ，Ｓ1 と、左右の後輪の回転速度を検出する後輪速度センサＳ2 ，Ｓ2 と、ステアリングホイール６の操舵角を検出する操舵角センサＳ3 と、ブレーキペダル７の操作を検出するブレーキ操作センサＳ4 と、セレクトレバー８が前進ポジションにあるか後進ポジションにあるかを検出するシフトポジションセンサＳ5 とからの信号が入力される。
【００１３】
次に、図２および図３を参照して後輪駆動装置ＤおよびモータＭL ，ＭR の構造を説明する。
【００１４】
後輪駆動装置Ｄのケーシング２１は、相互に結合された左ケース本体２２L および右ケース本体２２R と、左ケース本体２２L の左側面に結合された左ケースカバー２３L と、右ケース本体２２R の右側面に結合された右ケースカバー２３R とから構成される。左ケースカバー２３L の左側面には左側のモータＭL のモータハウジング２４L が固定されるとともに、右ケースカバー２３R の右側面には右側のモータＭR のモータハウジング２４R が固定される。各モータＭL ，ＭR は、左右のケースカバー２３L ，２３R およびモータハウジング２４L ，２４R に回転自在に支持されたモータ軸２５，２５と、モータハウジング２４L ，２４R の内周面に固定されたステータ２６，２６と、モータ軸２５，２５に固定されたロータ２７，２７と、モータ軸２５，２５に固定されたコミュテータ２８，２８と、コミュテータ２８，２８に接触するブラシ２９，２９とを備える。
【００１５】
左ケース本体２２L および左ケースカバー２３L 間と、右ケース本体２２R および右ケースカバー２３R 間とには、それぞれ入力軸３０，３０、第１減速軸３１，３１、第２減速軸３２，３２および第３減速軸３３，３３が平行に支持される。モータ軸２５，２５は筒状に形成された入力軸３０，３０の内周面にスプライン結合される。入力軸３０，３０に設けた第１減速ギヤ３４，３４が第１減速軸３１，３１に設けた第２減速ギヤ３５，３５に噛み合い、第１減速３１，３１軸に設けた第３減速ギヤ３６，３６が第２減速軸３２，３２に設けた第４減速ギヤ３７，３７に噛み合い、更に第２減速軸３２，３２に設けた第５減速ギヤ３８，３８が第３減速軸３３，３３に設けた第６減速ギヤ３９，３９に噛み合っている。従って、モータ軸２５，２５の回転は、第１〜第６減速ギヤ３４〜３９，３４〜３９，を介して第３減速軸３３，３３に伝達されることになる。
【００１６】
筒状に形成された左右の第３減速軸３３，３３の内部に左右の出力軸４０L ，４０R が相対回転可能に嵌合しており、それら出力軸４０L ，４０R の外端は第３減速軸３３，３３の外部に突出して左右のケースカバー２３L ，２３R にそれぞれ支持される。そして左右の出力軸４０L ，４０R の外端は、それぞれ等速ジョイント４１L ，４１R および前記ドライブシャフト４L ，４R を介して左右の後輪ＷRL，ＷRRに接続される。
【００１７】
左右の第３減速軸３３，３３と左右の出力軸４０L ，４０R とが、それぞれ遊星歯車機構Ｐ，Ｐによって接続される。左右の遊星歯車機構Ｐ，Ｐは実質的に同一構造である。
【００１８】
遊星歯車機構Ｐ，Ｐは、出力軸４０L ，４０R の内端に一体に設けられたプラネタリキャリヤ４２，４２と、プラネタリキャリヤ４２，４２に回転自在に支持された複数のプラネタリギヤ４３…と、左右のケース本体２２L ，２２R に回転自在に支持されてプラネタリギヤ４３…に噛合するリングギヤ４４と、第３減速軸３３，３３に設けられてプラネタリギヤ４３…に噛合するサンギヤ４５，４５とから構成される。尚、左右の遊星歯車機構Ｐ，Ｐのリングギヤ４４は一体に形成されて共有される。
【００１９】
図４に示すように、左右の遊星歯車機構Ｐ，Ｐに共有されるリングギヤ４４はドグクラッチ４６によってケーシング２１に結合可能である。ドグクラッチ４６は、左ケース本体２２L に固定した固定ドグ４７と、リングギヤ４３の外周に軸方向摺動自在にスプライン係合して前記固定ドグ４７のドグ歯４７1 に係合可能なドグ歯４８1 を備えた可動ドグ４８と、可動ドグ４８の外周に軸方向摺動自在に嵌合するシフトスリーブ４９と、シフトスリーブ４９に係合するシフトフォーク５０と、ケーシング２１に摺動自在に支持されてシフトフォーク５０を支持するシフトロッド５１と、励磁によってシフトロッド５１を図中左方向に駆動するシフトソレノイド５２と、シフトソレノイド５２の非励磁時にシフトロッド５１を図中右方向に駆動する戻しばね５３とから構成される。
【００２０】
可動ドグ４８には２個のロックボール５４，５５を収納する２個の透孔４８2 ，４８3 が形成されており、可動ドグ４８に対向するリングギヤ４４の外周面には１個の凹部４４1 が形成されるとともに、可動ドグ４８に対向するシフトスリーブ４９の内周面には２個の凹部４９1 ，４９2 が形成される。
【００２１】
而して、図４に示すように、シフトソレノイド５２が非励磁時状態にあってシフトロッド５１が図中右方向に移動しているとき、可動ドグ４８の２個の透孔４８2 ，４８3 およびシフトスリーブ４９の２個の凹部４９1 ，４９2 は整列しており、そこに遠心力で半径方向外側に付勢された２個のロックボール５４，５５が嵌合している。この状態では、ロックボール５４，５５はリングギヤ４４の凹部４４1 と係合することがなく、従ってリングギヤ４４は自由に回転することができる。
【００２２】
図５に示すように、シフトソレノイド５２が励磁されてシフトロッド５１が図中左方向に移動すると、シフトロッド５１がシフトフォーク５０、シフトスリーブ４９およびロックボール５４，５５を介して可動ドグ４８を左動させ、可動ドグ４８のドグ歯４８1 が固定ドグ４７のドグ歯４７1 に係合する。図６に示すように、シフトソレノイド５２によってシフトロッド５１が更に左動すると、シフトスリーブ４９の２個の凹部４９1 ，４９2 間に形成された凸部４９3 上に一方のロックボール５４が乗り上げ、可動ドグ４８の透孔４８2 から押し出されたロックボール５４の一部がリングギヤ４４の凹部４４1 に係合する。その結果、リングギヤ４４は、ロックボール５４、可動ドグ４８および固定ドグ４７を介して左ケース本体２２L に回転不能に結合される。
【００２３】
上記構造の後輪駆動装置Ｄにより、車両Ｖの発進時には発進アシスト制御が行われ、車両Ｖの発進後には旋回制御および作動制限制御が行われる。
【００２４】
（１）発進アシスト制御
ブレーキペダル７が操作されていないことをブレーキ操作センサＳ4 が検出しており、シフトポジションセンサＳ5 で検出したシフトポジションが前進走行ポジションであり、かつ後輪速度センサＳ2 ，Ｓ2 で検出した後輪速度Ｖｒ（即ち、車速）が１５ｋｍ／ｈ未満である車両Ｖの前進発進時に、前輪速度センサＳ1 ，Ｓ1 で検出した前輪速度Ｖｆと後輪速度センサＳ2 ，Ｓ2 で検出した後輪速度Ｖｒとを比較し、前輪速度Ｖｆおよび後輪速度Ｖｒの偏差ΔＶ（＝Ｖｆ−Ｖｒ）が閾値ΔＶ以上になると、つまりエンジンＥにより駆動される前輪ＷFL，ＷFRのスリップ量が所定値以上になると、図６に示すように、シフトソレノイド５２を励磁してドグクラッチ４６を係合させることにより遊星歯車機構Ｐ，Ｐのリングギヤ４４をケーシング２１に固定した状態で、左右のモータＭL ，ＭR を同速度で正転駆動する。
【００２５】
すると左右のモータＭL ，ＭR の回転が遊星歯車機構Ｐ，Ｐのサンギヤ４５，４５に伝達されるが、ドグクラッチ４６によってリングギヤ４４がケーシング２１に固定されているため、サンギヤ４５，４５およびリングギヤ４４に噛み合うプラネタリギヤ４３…が自転しながら公転し、これらプラネタリギヤ４３…を支持する左右のプラネタリキャリヤ４２，４２が回転する。その結果、プラネタリキャリヤ４２，４２に出力軸４０L ，４０R 、等速ジョイント４１L ，４１R およびドライブシャフト４L ，４R を介して接続された左右の後輪ＷRL，ＷRRが同速度で前進回転し、車両Ｖの前進発進がアシストされる。
【００２６】
尚、シフトポジションセンサＳ5 で検出したシフトポジションが後進走行ポジションである車両Ｖの後進発進時には、ドグクラッチ４６を係合させた状態で左右のモータＭL ，ＭR を同速度で逆転駆動することにより、左右の後輪ＷRL，ＷRRを同速度で後進回転させて車両Ｖの後進発進がアシストすることができる。
【００２７】
（２）旋回制御
車両Ｖの発進が完了して車速が１５ｋｍ／ｈ以上になると、ドグクラッチ４６が図４に示す非係合状態に保持されて遊星歯車機構Ｐ，Ｐのリングギヤ４４は自由に回転できる状態になる。この状態で例えば車両Ｖが右旋回する場合に、左側のモータＭL を正転駆動するとともに右側のモータＭR を逆転駆動する。すると左側のサンギヤ４５が正転して左側のプラネタリキャリヤ４２がリングギヤ４４に対して正転し、同時に右側のサンギヤ４５が逆転して右側のプラネタリキャリヤ４２がリングギヤ４４に対して逆転する。このとき、左右のプラネタリキャリヤ４２，４２から共通のリングギヤ４４に作用する相互に逆方向のトルクは相殺されるため、左後輪ＷRLが増速されて右後輪ＷRRが減速される。その結果、左後輪ＷRLおよび右後輪ＷRRにそれぞれ駆動力および制動力が作用し、右向きのヨーモーメントが発生して車両Ｖの右旋回がアシストされる。
【００２８】
尚、車両Ｖの左旋回時には、右側のモータＭR を正転駆動するとともに左側のモータＭL を逆転駆動することにより、右後輪ＷRRおよび左後輪ＷRLにそれぞれ駆動力および制動力が作用し、左向きのヨーモーメントが発生して車両Ｖの左旋回がアシストされる。また左右のモータＭL ，ＭR の駆動量は、操舵角センサＳ3 で検出した操舵角と、後輪速度センサＳ2 ，Ｓ2 で検出した車速とに基づいて推定した車両Ｖの旋回半径に応じて決定することができる。
【００２９】
（３）差動制限制御
直進走行時や高速旋回時には、左右のモータＭL ，ＭR をジェネレータとして機能させて回生制動力を発生させることにより、後輪駆動装置Ｄに差動制限機能を発揮させる。即ち、左後輪ＷRLの回転がプラネタリキャリヤ４２、プラネタリギヤ４３…およびサンギヤ４５を経て左側のモータＭL に伝達されて制動されるとともに、右後輪ＷRRの回転がプラネタリキャリヤ４２、プラネタリギヤ４３…およびサンギヤ４５を経て右側のモータＭR に伝達されて制動されるが、このとき左右のプラネタリギヤ４３…がケーシング２１から切り離された共通のリングギヤ４４に噛み合っているため、左右の後輪ＷRL，ＷRRの差回転が左右のモータＭL ，ＭR の制動力によって規制される。これにより差動制限機能が発揮され、外乱等によって車両Ｖにヨーモーメントが作用したときに、このヨーモーメントに対抗するヨーモーメントを発生させて直進安定性や高速旋回安定性を高めることができる。
【００３０】
上述した左右のモータＭL ，ＭR の駆動は、エンジンＥで駆動される第２ジェネレータＧ2 が発電した電力により行われる。図７に示すように、第２ジェネレータＧ2 は発電電圧を一定に制御するためのＩＣレギュレータを備えておらず、電子制御ユニットＵによりステータに流れる微小なフィールド電流ｉｇを変化させることにより起電力の制御が行われる。一方、電子制御ユニットＵでモータＭL ，ＭR のステータに流れる微小なフィールド電流ｉｍを変化させることにより、モータＭL ，ＭR の回転数−トルク特性を任意に制御して高速回転数領域における出力増加を図ることができる。
【００３１】
図８に示すように、バッテリに蓄電した電力でモータを駆動する従来のものでは、モータ回転数Ｎｍが高い領域では、モータ自身の起電力によってモータトルクＴｍが減少してしまうが、本実施例では第２ジェネレータＧ2 の起電力を制御することにより、高回転数領域でのモータトルクＴｍの減少を抑制し（斜線部参照）、モータＭL ，ＭR の定出力運転を可能にすることができる。
【００３２】
またバッテリを用いた従来のものでは、モータに流れる大電流を制御するためのスイッング素子（パワードライブユニット）が必要であるが、本実施例では微小なフィールド電流ｉｇ，ｉｍだけを制御すれば良いので前記パワードライブユニットが不要になる。またフィールド電流ｉｇを制御するだけで第２ジェネレータＧ2 の発電を停止することができるので、バッテリを用いた従来のものが必要としたヒューズやフェイルセーフリレーが不要になり、部品点数の減少によるコストの削減および信頼性の向上に寄与することができる。更にバッテリを用いた従来のものでは、低温時にバッテリの内部抵抗が増加してモータＭL ，ＭR の出力が低下する問題があるが、本実施例によれば前記温度の影響を回避することができる。
【００３３】
以上説明したように、後輪駆動装置ＤのモータＭL ，ＭR の消費電力が専用の第２ジェネレータＧ2 により賄われるので、車両Ｖの各種電装品に対する給電を司るバッテリＢや第１ジェネレータＧ1 の負荷が減少し、後輪駆動装置Ｄの作動時に前記電装品の作動が停止したり作動が不安定になったりする不具合を解消することができる。
【００３４】
上記第１実施例では、車両Ｖの発進時に前輪ＷFL，ＷFRがスリップした場合にのみモータＭL ，ＭR を駆動して発進アシストを行っているが、以下に説明する第２実施例の如く、前輪ＷFL，ＷFRのスリップの有無に関わらずアクセルペダルの踏み込み量に応じてモータＭL ，ＭR の駆動を制御することができる。
【００３５】
具体的には、ブレーキペダル７が操作されていないことをブレーキ操作センサＳ4 が検出しており、シフトポジションセンサＳ5 で検出したシフトポジションが前進走行ポジションであり、かつ後輪速度センサＳ2 ，Ｓ2 で検出した後輪速度Ｖｒ（即ち、車速）が１５ｋｍ／ｈ未満である車両Ｖの前進発進時に、アクセル開度センサで検出したアクセル開度が所定値以上であってドライバーが加速を要求している場合に、そのアクセル開度に応じてモータＭL ，ＭR を正転駆動して発進アシストを行い、アクセル開度が所定値未満の場合にはモータＭL ，ＭR を駆動しない。そして発進後に後輪速度Ｖｒ（即ち、車速）が１５ｋｍ／ｈ以上になると、モータＭL ，ＭR の駆動を停止して発進アシストを終了する。
【００３６】
このように、エンジンＥに低回転高出力特性が要求される車両Ｖの発進時にモータＭL ，ＭR を駆動して発進アシストを行うことにより、エンジンＥの燃費消費量の低減、エミッションの低減、車両Ｖの加速性能の向上を図ることができる。またアクセル開度が所定値未満であってドライバーが加速を要求していない場合にはモータＭL ，ＭR を駆動しないので、電力の無駄な消費を抑えることができる。
【００３７】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３８】
例えば、実施例では前輪ＷFL，ＷFRをエンジンＥで駆動し、後輪ＷRL，ＷRRをモータＭL ，ＭR で駆動しているが、逆に後輪ＷRL，ＷRRをエンジンＥで駆動し、前輪ＷFL，ＷFRをモータＭL ，ＭR で駆動することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】前後輪駆動車両の全体構造を示す図
【図２】後輪駆動装置の拡大断面図
【図３】後輪駆動装置のスケルトン図
【図４】ドグクラッチの構造を示す、図２の要部拡大図
【図５】図４に対応する作用説明図
【図６】図４に対応する作用説明図
【図７】モータの駆動系の電気回路図
【図８】モータ回転数とモータトルクとの関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００４０】
Ｅ              エンジン
Ｇ2             第２ジェネレータ（ジェネレータ）
ＭL ，ＭR       モータ（モータ）
Ｕ              電子制御ユニット（制御手段）
Ｖ              車両
ＷFL，ＷFR      前輪
ＷRL，ＷRR      後輪
【図１】
2004248498.tif 000003
【図２】
2004248498.tif 000004
【図３】
2004248498.tif 000005
【図４】
2004248498.tif 000006
【図５】
2004248498.tif 000007
【図６】
2004248498.tif 000008
【図７】
2004248498.tif 000009
【図８】
2004248498.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月17日(2004.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪（ＷFL，ＷFR）および後輪（ＷRL，ＷRR）の一方の車輪を駆動するエンジン（Ｅ）と、前輪（ＷFL，ＷFR）および後輪（ＷRL，ＷRR）の他方の車輪を駆動するモータ（ＭL ，ＭR ）と、エンジン（Ｅ）で駆動されてモータ（ＭL ，ＭR ）に供給する電力を発電するジェネレータ（Ｇ2 ）と、ジェネレータ（Ｇ2 ）の発電量およびモータ（ＭL ，ＭR ）の出力を制御する制御手段（Ｕ）とを備え、少なくとも車両（Ｖ）の発進時にモータ（ＭL ，ＭR ）で他方の車輪を駆動して発進のアシストを行い、車速が所定値に達したならば前記発進のアシストを停止する前後輪駆動車両において、
前記制御手段（Ｕ）は、ジェネレータ（Ｇ2 ）のステータに流れるフィールド電流（ｉｇ）およびモータ（ＭL ，ＭR ）のステータに流れるフィールド電流（ｉｍ）の制御によりモータ（ＭL ，ＭR ）の出力を制御することを特徴とする前後輪駆動車両。
【請求項２】
車両（Ｖ）の電装品に電力を供給すべく、前記ジェネレータ（Ｇ2 ）とは別個のジェネレータ（Ｇ1 ）と、この別個のジェネレータ（Ｇ1 ）に接続されたバッテリ（Ｂ）とを備えたことを特徴とする、請求項１に記載の前後輪駆動車両。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前後輪の一方をエンジンで駆動し、他方を発進アシスト用のモータで駆動する前後輪駆動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる前後輪駆動車両は、従来公知であり（例えば下記の特許文献１を参照）、この前後輪駆動車両では、電装品を駆動するためのメインバッテリと、発進アシスト用のモータを駆動するためのサブバッテリとを備えており、モータへの給電を主としてサブバッテリに負担させることにより、モータの駆動時におけるメインバッテリの電圧の低下を防止して電装品に給電する電力の確保を図っている。
【特許文献１】特開平８−１７５２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、モータの電源としてバッテリを用いたものでは、スイッング素子（パワードライブユニット）、ヒューズ、フェイルセーフリレーのような付属品が必要になってコストアップの要因となるだけでなく、高回転数領域ではモータ自身の起電力によって出力トルクが減少してしまう問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、前後輪の一方をエンジンで駆動し、他方を発進アシスト用のモータで駆動する前後輪駆動車両において、モータの電源としてのバッテリを不要にしながらモータの出力特性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、前輪および後輪の一方の車輪を駆動するエンジンと、前輪および後輪の他方の車輪を駆動するモータと、エンジンで駆動されてモータに供給する電力を発電するジェネレータと、ジェネレータの発電量およびモータの出力を制御する制御手段とを備え、少なくとも車両の発進時にモータで他方の車輪を駆動して発進のアシストを行い、車速が所定値に達したならば前記発進のアシストを停止する前後輪駆動車両において、前記制御手段は、ジェネレータのステータに流れるフィールド電流およびモータのステータに流れるフィールド電流の制御によりモータの出力を制御することを特徴とする前後輪駆動車両が提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、車両の電装品に電力を供給すべく、前記ジェネレータとは別個のジェネレータと、この別個のジェネレータに接続されたバッテリとを備えたことを特徴とする前後輪駆動車両が提案される。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の構成によれば、制御手段がジェネレータのステータに流れるフィールド電流およびモータのステータに流れるフィールド電流を制御するので、モータの回転数−トルク特性を任意に制御して高回転数領域における出力増加を図ることができるだけでなく、バッテリを用いた従来のものが必要としたスイッング素子（パワードライブユニット）、ヒューズ、フェイルセーフリレーを廃止して部品点数の減少によるコストの削減および信頼性の向上に寄与することができ、しかもモータ自身の起電力によって出力が減少してしまう高回転数領域での出力の減少を抑制し、モータ定出力運転を可能にすることができる。
【０００８】
請求項２の構成によれば、モータに供給する電力を発電するジェネレータとは別個のジェネレータと、このジェネレータに接続されたバッテリとによって車両の電装品に電力を供給するので、モータの電源と電装品の電源とを別系統とし、モータを駆動したときに電装品に供給する電力が不足して該電装品の作動が停止したり不安定になったりするのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。
【００１０】
図１〜図８は本発明の第１実施例を示すもので、図１は前後輪駆動車両の全体構造を示す図、図２は後輪駆動装置の拡大断面図、図３は後輪駆動装置のスケルトン図、図４はドグクラッチの構造を示す、図２の要部拡大図、図５および図６は図４に対応する作用説明図、図７はモータの駆動系の電気回路図、図８はモータ回転数とモータトルクとの関係を示すグラフである。
【００１１】
先ず、図１に基づいて本実施例の前後輪駆動車両Ｖの全体構造を説明する。
【００１２】
車両Ｖは車体前部に横置きに搭載されたエンジンＥを備えており、このエンジンＥの駆動力はトランスミッション１、ディファレンシャル２および左右のドライブシャフト３L ，３R を介して左右の前輪ＷFL，ＷFRに伝達される。エンジンＥにより駆動される第１ジェネレータＧ1 は、車両Ｖのヘッドライト、ブレーキランプ、スタータモータ、空調装置、オーディオ機器等の各種電装品に給電するための１２ボルトのバッテリＢに接続される。
【００１３】
一対の直流モータＭL ，ＭR を駆動源とする後輪駆動装置Ｄが車体後部に設けられており、これらモータＭL ，ＭR の駆動力は後輪駆動装置Ｄおよび左右のドライブシャフト４L ，４R を介して左右の後輪ＷRL，ＷRRに伝達される。エンジンＥにより駆動される第２ジェネレータＧ2 が前記モータＭL ，ＭR に接続されており、マイクロコンピュータよりなる電子制御ユニットＵにより第２ジェネレータＧ2 およびモータＭL ，ＭR の作動が制御される。
【００１４】
上記モータＭL ，ＭR の駆動を制御すべく、電子制御ユニットＵには、左右の前輪ＷFL，ＷFRの回転速度を検出する前輪速度センサＳ1 ，Ｓ1 と、左右の後輪の回転速度を検出する後輪速度センサＳ2 ，Ｓ2 と、ステアリングホイール６の操舵角を検出する操舵角センサＳ3 と、ブレーキペダル７の操作を検出するブレーキ操作センサＳ4 と、セレクトレバー８が前進ポジションにあるか後進ポジションにあるかを検出するシフトポジションセンサＳ5 とからの信号が入力される。
【００１５】
次に、図２および図３を参照して後輪駆動装置ＤおよびモータＭL ，ＭR の構造を説明する。
【００１６】
後輪駆動装置Ｄのケーシング２１は、相互に結合された左ケース本体２２L および右ケース本体２２R と、左ケース本体２２L の左側面に結合された左ケースカバー２３L と、右ケース本体２２R の右側面に結合された右ケースカバー２３R とから構成される。左ケースカバー２３L の左側面には左側のモータＭL のモータハウジング２４L が固定されるとともに、右ケースカバー２３R の右側面には右側のモータＭR のモータハウジング２４R が固定される。各モータＭL ，ＭR は、左右のケースカバー２３L ，２３R およびモータハウジング２４L ，２４R に回転自在に支持されたモータ軸２５，２５と、モータハウジング２４L ，２４R の内周面に固定されたステータ２６，２６と、モータ軸２５，２５に固定されたロータ２７，２７と、モータ軸２５，２５に固定されたコミュテータ２８，２８と、コミュテータ２８，２８に接触するブラシ２９，２９とを備える。
【００１７】
左ケース本体２２L および左ケースカバー２３L 間と、右ケース本体２２R および右ケースカバー２３R 間とには、それぞれ入力軸３０，３０、第１減速軸３１，３１、第２減速軸３２，３２および第３減速軸３３，３３が平行に支持される。モータ軸２５，２５は筒状に形成された入力軸３０，３０の内周面にスプライン結合される。入力軸３０，３０に設けた第１減速ギヤ３４，３４が第１減速軸３１，３１に設けた第２減速ギヤ３５，３５に噛み合い、第１減速３１，３１軸に設けた第３減速ギヤ３６，３６が第２減速軸３２，３２に設けた第４減速ギヤ３７，３７に噛み合い、更に第２減速軸３２，３２に設けた第５減速ギヤ３８，３８が第３減速軸３３，３３に設けた第６減速ギヤ３９，３９に噛み合っている。従って、モータ軸２５，２５の回転は、第１〜第６減速ギヤ３４〜３９，３４〜３９，を介して第３減速軸３３，３３に伝達されることになる。
【００１８】
筒状に形成された左右の第３減速軸３３，３３の内部に左右の出力軸４０L ，４０R が相対回転可能に嵌合しており、それら出力軸４０L ，４０R の外端は第３減速軸３３，３３の外部に突出して左右のケースカバー２３L ，２３R にそれぞれ支持される。そして左右の出力軸４０L ，４０R の外端は、それぞれ等速ジョイント４１L ，４１R および前記ドライブシャフト４L ，４R を介して左右の後輪ＷRL，ＷRRに接続される。
【００１９】
左右の第３減速軸３３，３３と左右の出力軸４０L ，４０R とが、それぞれ遊星歯車機構Ｐ，Ｐによって接続される。左右の遊星歯車機構Ｐ，Ｐは実質的に同一構造である。
【００２０】
遊星歯車機構Ｐ，Ｐは、出力軸４０L ，４０R の内端に一体に設けられたプラネタリキャリヤ４２，４２と、プラネタリキャリヤ４２，４２に回転自在に支持された複数のプラネタリギヤ４３…と、左右のケース本体２２L ，２２R に回転自在に支持されてプラネタリギヤ４３…に噛合するリングギヤ４４と、第３減速軸３３，３３に設けられてプラネタリギヤ４３…に噛合するサンギヤ４５，４５とから構成される。尚、左右の遊星歯車機構Ｐ，Ｐのリングギヤ４４は一体に形成されて共有される。
【００２１】
図４に示すように、左右の遊星歯車機構Ｐ，Ｐに共有されるリングギヤ４４はドグクラッチ４６によってケーシング２１に結合可能である。ドグクラッチ４６は、左ケース本体２２L に固定した固定ドグ４７と、リングギヤ４３の外周に軸方向摺動自在にスプライン係合して前記固定ドグ４７のドグ歯４７1 に係合可能なドグ歯４８1 を備えた可動ドグ４８と、可動ドグ４８の外周に軸方向摺動自在に嵌合するシフトスリーブ４９と、シフトスリーブ４９に係合するシフトフォーク５０と、ケーシング２１に摺動自在に支持されてシフトフォーク５０を支持するシフトロッド５１と、励磁によってシフトロッド５１を図中左方向に駆動するシフトソレノイド５２と、シフトソレノイド５２の非励磁時にシフトロッド５１を図中右方向に駆動する戻しばね５３とから構成される。
【００２２】
可動ドグ４８には２個のロックボール５４，５５を収納する２個の透孔４８2 ，４８3 が形成されており、可動ドグ４８に対向するリングギヤ４４の外周面には１個の凹部４４1 が形成されるとともに、可動ドグ４８に対向するシフトスリーブ４９の内周面には２個の凹部４９1 ，４９2 が形成される。
【００２３】
而して、図４に示すように、シフトソレノイド５２が非励磁時状態にあってシフトロッド５１が図中右方向に移動しているとき、可動ドグ４８の２個の透孔４８2 ，４８3 およびシフトスリーブ４９の２個の凹部４９1 ，４９2 は整列しており、そこに遠心力で半径方向外側に付勢された２個のロックボール５４，５５が嵌合している。この状態では、ロックボール５４，５５はリングギヤ４４の凹部４４1 と係合することがなく、従ってリングギヤ４４は自由に回転することができる。
【００２４】
図５に示すように、シフトソレノイド５２が励磁されてシフトロッド５１が図中左方向に移動すると、シフトロッド５１がシフトフォーク５０、シフトスリーブ４９およびロックボール５４，５５を介して可動ドグ４８を左動させ、可動ドグ４８のドグ歯４８1 が固定ドグ４７のドグ歯４７1 に係合する。図６に示すように、シフトソレノイド５２によってシフトロッド５１が更に左動すると、シフトスリーブ４９の２個の凹部４９1 ，４９2 間に形成された凸部４９3 上に一方のロックボール５４が乗り上げ、可動ドグ４８の透孔４８2 から押し出されたロックボール５４の一部がリングギヤ４４の凹部４４1 に係合する。その結果、リングギヤ４４は、ロックボール５４、可動ドグ４８および固定ドグ４７を介して左ケース本体２２L に回転不能に結合される。
【００２５】
上記構造の後輪駆動装置Ｄにより、車両Ｖの発進時には発進アシスト制御が行われ、車両Ｖの発進後には旋回制御および作動制限制御が行われる。
【００２６】
（１）発進アシスト制御
ブレーキペダル７が操作されていないことをブレーキ操作センサＳ4 が検出しており、シフトポジションセンサＳ5 で検出したシフトポジションが前進走行ポジションであり、かつ後輪速度センサＳ2 ，Ｓ2 で検出した後輪速度Ｖｒ（即ち、車速）が１５ｋｍ／ｈ未満である車両Ｖの前進発進時に、前輪速度センサＳ1 ，Ｓ1 で検出した前輪速度Ｖｆと後輪速度センサＳ2 ，Ｓ2 で検出した後輪速度Ｖｒとを比較し、前輪速度Ｖｆおよび後輪速度Ｖｒの偏差ΔＶ（＝Ｖｆ−Ｖｒ）が閾値ΔＶ以上になると、つまりエンジンＥにより駆動される前輪ＷFL，ＷFRのスリップ量が所定値以上になると、図６に示すように、シフトソレノイド５２を励磁してドグクラッチ４６を係合させることにより遊星歯車機構Ｐ，Ｐのリングギヤ４４をケーシング２１に固定した状態で、左右のモータＭL ，ＭR を同速度で正転駆動する。
【００２７】
すると左右のモータＭL ，ＭR の回転が遊星歯車機構Ｐ，Ｐのサンギヤ４５，４５に伝達されるが、ドグクラッチ４６によってリングギヤ４４がケーシング２１に固定されているため、サンギヤ４５，４５およびリングギヤ４４に噛み合うプラネタリギヤ４３…が自転しながら公転し、これらプラネタリギヤ４３…を支持する左右のプラネタリキャリヤ４２，４２が回転する。その結果、プラネタリキャリヤ４２，４２に出力軸４０L ，４０R 、等速ジョイント４１L ，４１R およびドライブシャフト４L ，４R を介して接続された左右の後輪ＷRL，ＷRRが同速度で前進回転し、車両Ｖの前進発進がアシストされる。
【００２８】
尚、シフトポジションセンサＳ5 で検出したシフトポジションが後進走行ポジションである車両Ｖの後進発進時には、ドグクラッチ４６を係合させた状態で左右のモータＭL ，ＭR を同速度で逆転駆動することにより、左右の後輪ＷRL，ＷRRを同速度で後進回転させて車両Ｖの後進発進がアシストすることができる。
【００２９】
（２）旋回制御
車両Ｖの発進が完了して車速が１５ｋｍ／ｈ以上になると、ドグクラッチ４６が図４に示す非係合状態に保持されて遊星歯車機構Ｐ，Ｐのリングギヤ４４は自由に回転できる状態になる。この状態で例えば車両Ｖが右旋回する場合に、左側のモータＭL を正転駆動するとともに右側のモータＭR を逆転駆動する。すると左側のサンギヤ４５が正転して左側のプラネタリキャリヤ４２がリングギヤ４４に対して正転し、同時に右側のサンギヤ４５が逆転して右側のプラネタリキャリヤ４２がリングギヤ４４に対して逆転する。このとき、左右のプラネタリキャリヤ４２，４２から共通のリングギヤ４４に作用する相互に逆方向のトルクは相殺されるため、左後輪ＷRLが増速されて右後輪ＷRRが減速される。その結果、左後輪ＷRLおよび右後輪ＷRRにそれぞれ駆動力および制動力が作用し、右向きのヨーモーメントが発生して車両Ｖの右旋回がアシストされる。
【００３０】
尚、車両Ｖの左旋回時には、右側のモータＭR を正転駆動するとともに左側のモータＭL を逆転駆動することにより、右後輪ＷRRおよび左後輪ＷRLにそれぞれ駆動力および制動力が作用し、左向きのヨーモーメントが発生して車両Ｖの左旋回がアシストされる。また左右のモータＭL ，ＭR の駆動量は、操舵角センサＳ3 で検出した操舵角と、後輪速度センサＳ2 ，Ｓ2 で検出した車速とに基づいて推定した車両Ｖの旋回半径に応じて決定することができる。
【００３１】
（３）差動制限制御
直進走行時や高速旋回時には、左右のモータＭL ，ＭR をジェネレータとして機能させて回生制動力を発生させることにより、後輪駆動装置Ｄに差動制限機能を発揮させる。即ち、左後輪ＷRLの回転がプラネタリキャリヤ４２、プラネタリギヤ４３…およびサンギヤ４５を経て左側のモータＭL に伝達されて制動されるとともに、右後輪ＷRRの回転がプラネタリキャリヤ４２、プラネタリギヤ４３…およびサンギヤ４５を経て右側のモータＭR に伝達されて制動されるが、このとき左右のプラネタリギヤ４３…がケーシング２１から切り離された共通のリングギヤ４４に噛み合っているため、左右の後輪ＷRL，ＷRRの差回転が左右のモータＭL ，ＭR の制動力によって規制される。これにより差動制限機能が発揮され、外乱等によって車両Ｖにヨーモーメントが作用したときに、このヨーモーメントに対抗するヨーモーメントを発生させて直進安定性や高速旋回安定性を高めることができる。
【００３２】
上述した左右のモータＭL ，ＭR の駆動は、エンジンＥで駆動される第２ジェネレータＧ2 が発電した電力により行われる。図７に示すように、第２ジェネレータＧ2 は発電電圧を一定に制御するためのＩＣレギュレータを備えておらず、電子制御ユニットＵによりステータに流れる微小なフィールド電流ｉｇを変化させることにより起電力の制御が行われる。一方、電子制御ユニットＵでモータＭL ，ＭR のステータに流れる微小なフィールド電流ｉｍを変化させることにより、モータＭL ，ＭR の回転数−トルク特性を任意に制御して高速回転数領域における出力増加を図ることができる。
【００３３】
図８に示すように、バッテリに蓄電した電力でモータを駆動する従来のものでは、モータ回転数Ｎｍが高い領域では、モータ自身の起電力によってモータトルクＴｍが減少してしまうが、本実施例では第２ジェネレータＧ2 の起電力を制御することにより、高回転数領域でのモータトルクＴｍの減少を抑制し（斜線部参照）、モータＭL ，ＭR の定出力運転を可能にすることができる。
【００３４】
またバッテリを用いた従来のものでは、モータに流れる大電流を制御するためのスイッング素子（パワードライブユニット）が必要であるが、本実施例では微小なフィールド電流ｉｇ，ｉｍだけを制御すれば良いので前記パワードライブユニットが不要になる。またフィールド電流ｉｇを制御するだけで第２ジェネレータＧ2 の発電を停止することができるので、バッテリを用いた従来のものが必要としたヒューズやフェイルセーフリレーが不要になり、部品点数の減少によるコストの削減および信頼性の向上に寄与することができる。更にバッテリを用いた従来のものでは、低温時にバッテリの内部抵抗が増加してモータＭL ，ＭR の出力が低下する問題があるが、本実施例によれば前記温度の影響を回避することができる。
【００３５】
以上説明したように、後輪駆動装置ＤのモータＭL ，ＭR の消費電力が専用の第２ジェネレータＧ2 により賄われるので、車両Ｖの各種電装品に対する給電を司るバッテリＢや第１ジェネレータＧ1 の負荷が減少し、後輪駆動装置Ｄの作動時に前記電装品の作動が停止したり作動が不安定になったりする不具合を解消することができる。
【００３６】
上記第１実施例では、車両Ｖの発進時に前輪ＷFL，ＷFRがスリップした場合にのみモータＭL ，ＭR を駆動して発進アシストを行っているが、以下に説明する第２実施例の如く、前輪ＷFL，ＷFRのスリップの有無に関わらずアクセルペダルの踏み込み量に応じてモータＭL ，ＭR の駆動を制御することができる。
【００３７】
具体的には、ブレーキペダル７が操作されていないことをブレーキ操作センサＳ4 が検出しており、シフトポジションセンサＳ5 で検出したシフトポジションが前進走行ポジションであり、かつ後輪速度センサＳ2 ，Ｓ2 で検出した後輪速度Ｖｒ（即ち、車速）が１５ｋｍ／ｈ未満である車両Ｖの前進発進時に、アクセル開度センサで検出したアクセル開度が所定値以上であってドライバーが加速を要求している場合に、そのアクセル開度に応じてモータＭL ，ＭR を正転駆動して発進アシストを行い、アクセル開度が所定値未満の場合にはモータＭL ，ＭR を駆動しない。そして発進後に後輪速度Ｖｒ（即ち、車速）が１５ｋｍ／ｈ以上になると、モータＭL ，ＭR の駆動を停止して発進アシストを終了する。
【００３８】
このように、エンジンＥに低回転高出力特性が要求される車両Ｖの発進時にモータＭL ，ＭR を駆動して発進アシストを行うことにより、エンジンＥの燃費消費量の低減、エミッションの低減、車両Ｖの加速性能の向上を図ることができる。またアクセル開度が所定値未満であってドライバーが加速を要求していない場合にはモータＭL ，ＭR を駆動しないので、電力の無駄な消費を抑えることができる。
【００３９】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４０】
例えば、実施例では前輪ＷFL，ＷFRをエンジンＥで駆動し、後輪ＷRL，ＷRRをモータＭL ，ＭR で駆動しているが、逆に後輪ＷRL，ＷRRをエンジンＥで駆動し、前輪ＷFL，ＷFRをモータＭL ，ＭR で駆動することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】前後輪駆動車両の全体構造を示す図
【図２】後輪駆動装置の拡大断面図
【図３】後輪駆動装置のスケルトン図
【図４】ドグクラッチの構造を示す、図２の要部拡大図
【図５】図４に対応する作用説明図
【図６】図４に対応する作用説明図
【図７】モータの駆動系の電気回路図
【図８】モータ回転数とモータトルクとの関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００４２】
Ｂ バッテリ
Ｅ              エンジン
Ｇ1  第１ジェネレータ（ジェネレータ）
Ｇ2             第２ジェネレータ（ジェネレータ）
ｉｇ フィールド電流
ｉｍ フィールド電流
ＭL ，ＭR       モータ
Ｕ              電子制御ユニット（制御手段）
Ｖ              車両
ＷFL，ＷFR      前輪
ＷRL，ＷRR      後輪