(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源の出力軸の軸線に沿う方向に配置された第１軸と、前記動力源の出力側に連結され、変速比を変化させることのできる変速機構と、該変速機構から駆動輪に動力を伝達し、前記第１軸と平行でかつ走行時に回転する単数もしくは複数の第２軸とを備えた車両用パワートレーンの構造において、
前記いずれかの第２軸を前記動力源側に延長した位置に、回転駆動されてエネルギーを回生する回生手段が配置され、
前記動力源と前記第１軸とを連結状態と遮断状態とに選択的に切り替えることができる切替手段を更に備え、前記回生手段によってエネルギーを回生する場合に、前記切替手段により前記第１軸と前記動力源とを遮断し、
前記動力源が、燃焼排ガスを排出し、かつ該燃焼排ガスを浄化する排気浄化触媒を組み込んだエキゾーストマニホールドの排気管路を有する内燃機関によって構成され、前記エキゾーストマニホールドに接近し、かつ前記排気管路が延出している側の前記内燃機関の側面に前記回生手段が配置されていることを特徴とする車両用パワートレーンの構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関などの動力源とその出力側に連結された変速機構とを含む車両用のパワートレーンの構造に関し、特に車両の走行慣性エネルギーを回生する回生手段を備えたパワートレーンの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両の燃費を向上させることが強く求められていることは周知のとおりである。そのような要請に応える技術として、車両の減速時にエネルギーを回生し、その回生したエネルギーを内燃機関の動力に替えて使用する技術が開発されている。その一例が、車両をハイブリッド化する技術であり、例えば特開２０００−１８５５６７号公報に記載されている。
【０００３】
この公報に記載された発明は、エンジンに連結された変速機の出力軸にモータ・ジェネレータを連結してハイブリッド化したものであり、その具体例として、入力軸と出力軸とを同一軸線上に配列した有段変速機が、エンジンの出力軸に連結され、その変速機の出力軸の外周側に、回転軸線を出力軸に対して直交する方向に向けてモータ・ジェネレータが配置され、これら出力軸とモータ・ジェネレータとが増速用のギヤ対を介して連結されている。
【０００４】
したがってこの公報に記載された発明では、車両の減速時に車両の走行慣性力で変速機の出力軸が回転させられ、その出力軸および前記ギヤ対を介してモータ・ジェネレータにトルクが伝達されてこれが回転し、その結果、モータ・ジェネレータによってエネルギーが電力として回生される。その場合、変速機とエンジンとの連結を解除すれば、車両の有する慣性エネルギーを、内燃機関を回転させるために消費することがないので、エネルギーの回生効率を向上させることができる。また、出力軸とモータ・ジェネレータとの間に増速用のギヤ対を設けてあるので、モータ・ジェネレータの回転速度が高くなり、モータ・ジェネレータを小型化することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の公報に記載された構成では、変速機の出力軸と回生手段であるモータ・ジェネレータの回転軸線とが互いに直交するように両者を配置するから、モータ・ジェネレータが出力軸（変速機）の半径方向での外側に突出した状態になり、その結果、変速機もしくはパワートレーンの外径寸法が大きくなって車載性が低下する可能性がある。特に上記の公報に開示された構成は、エンジンおよび変速機を車両の前後方向に沿って配置する形式のものであるが、エンジンおよび変速機を車両の幅方向に沿って配置するいわゆる横置きタイプのパワートレーンでは、エンジンルームの容積が相対的に小さいので、上記の公報に開示された技術は軸長の制約が少ないいわゆる縦置きタイプのパワートレーンを対象としたものであるため、この種の横置きタイプのパワートレーンに採用することはきわめて困難である。
【０００６】
また、上記の公報に記載された発明では、ギヤ対を介してモータ・ジェネレータに回生トルクを伝達するように構成しているので、モータ・ジェネレータを高速回転させることができる半面、モータ・ジェネレータに対する動力の伝達ロスが生じてこれが回生効率の悪化要因になる。また部品点数が多くなるので、車両の重量およびコストが増大する可能性がある。
【０００７】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、いわゆるエンジン横置きタイプの車両に適するようにコンパクトで、かつ回生効率の良好なパワートレーンの構造を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用】
この発明は、上記の目的を達成するために、変速機構を構成している複数の軸のうち、出力側の軸の内燃機関側への延長方向に回生手段を配置し、その回生手段を内燃機関に取り付けて支持したことを特徴とするものである。より具体的には、請求項１の発明は、動力源の出力軸の軸線に沿う方向に配置された第１軸と、前記動力源の出力側に連結され、変速比を変化させることのできる変速機構と、該変速機構から駆動輪に動力を伝達し、前記第１軸と平行でかつ走行時に回転する単数もしくは複数の第２軸とを備えた車両用パワートレーンの構造において、前記いずれかの第２軸を前記動力源側に延長した位置に、回転駆動されてエネルギーを回生する回生手段が配置され、前記動力源と前記第１軸とを連結状態と遮断状態とに選択的に切り替えることができる切替手段を更に備え、前記回生手段によってエネルギーを回生する場合に、前記切替手段により前記第１軸と前記動力源とを遮断し、前記動力源が、燃焼排ガスを排出し、かつ該燃焼排ガスを浄化する排気浄化触媒を組み込んだエキゾーストマニホールドの排気管路を有する内燃機関によって構成され、前記エキゾーストマニホールドに接近し、かつ前記排気管路が延出している側の前記内燃機関の側面に前記回生手段が配置されていることを特徴とする構造である。
【０００９】
したがって請求項１の発明では、第２軸から回生手段に回生トルクを伝達させることができるので、回生時に動力源を回生トルクで回転させることを回避し、回生効率を向上させることができる。また、回生手段が、動力源に取り付けられた状態となり、動力源が複雑な突起部分を有する形状であるから、回生手段が動力源の外径寸法を特に増大させる要因となることがなく、その結果、全体としての構成をコンパクトなものとすることができる。
【００１５】
また、内燃機関の側面のうち、温度の高い排ガスが流通する排気管路が延出している側の側面に、回生手段が取り付けられているので、排気管路と回生手段とが互いに接近する。そのため、内燃機関から生じた熱がその排気管路からその周囲に空気の対流や熱輻射などで放散され、その排気管路に接近して配置された回生手段が、内燃機関の熱によって加熱されるので、回生手段が水を被った場合には、回生手段を内燃機関の熱で迅速に乾燥させ、正常な回生機能を維持もしくは回復させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１はこの発明に係るパワートレーンの一例を模式的に示しており、ここに示す例はフロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）車などで採用されるいわゆる横置きタイプとして構成した例である。すなわち、動力源であるエンジン（内燃機関）１が、その軸線を車両の幅方向に向けて配置され、その出力側に変速機２が連結されている。そのエンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンが典型的な例であり、単独で動力源を構成してもよく、あるいはハイブリッド車におけるように電気モータなどの他の動力装置と共に動力源を構成していてもよい。
【００１７】
また、変速機２は、トルクコンバータ３などの流体式伝動装置と、前後進切換装置４と、無段変速部５とを備えている。トルクコンバータ３は、エンジン１の出力軸と同一軸線上に配置され、その入力部材がエンジン１の出力軸に連結されている。また、そのトルクコンバータ３の出力側、すなわちトルクコンバータ３を挟んでエンジン１とは反対側に、前後進切換機構４が配置されている。
【００１８】
この前後進切換機構４は、図１に示す例では、トルクコンバータ３と同一軸線上に配置された１組のダブルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、サンギヤ６とリングギヤ７とが同心円上に配置され、そのサンギヤ６に噛合した第１のピニオンギヤと、この第１のピニオンギヤおよびリングギヤ７とに噛合した第２のピニオンギヤとが、キャリヤ８によって自転かつ公転自在に保持されている。そして、サンギヤ６が前記トルクコンバータ３の出力軸に連結されるとともに、サンギヤ６とキャリヤ８とを連結することにより遊星歯車機構の全体を一体回転させる前進用クラッチ９と、リングギヤ７の回転を止めることによりキャリヤ８をサンギヤ６とは反対方向に回転させる後進用ブレーキ１０が設けられている。
【００１９】
無段変速部５は、図１に示す例では、ベルト式の無段変速機を主体として構成されている。このベルト式無段変速機は、固定シーブと可動シーブとによって溝幅を変更できるようにそれぞれ構成された駆動プーリー１１と従動プーリー１２とを、その中心軸線を平行にして配置し、これらのプーリー１１，１２にベルト１３を巻掛け、各プーリー１１，１２の溝幅を変更することにより、ベルト１３の巻掛け半径すなわち各プーリー１１，１２の有効径を連続的に変化させて、変速比を無段階に変えるように構成されている。
【００２０】
そして、その駆動プーリー１１と一体の入力軸１４が、前記エンジン１およびトルクコンバータ３ならびに前後進切換機構４と同一軸線上に配置されており、その入力軸１４が前記前後進切換機構４のキャリヤ８に一体となって回転するように連結されている。また、従動プーリー１２と一体の出力軸１５が前記入力軸１４と平行に配置され、かつ従動プーリー１２からエンジン１側に延びている。この出力軸１５がこの発明の第２軸に相当し、その先端側に回生手段であるオルタネータ１６が同一軸線上に配置されている。
【００２１】
このオルタネータ１６は、外部からトルクを受けて回転することにより電力を発生する発電機であって、図示しない蓄電池もしくはキャパシターに接続され、またその発電電力を適宜に制御できるように構成されている。また、前記出力軸１５からオルタネータ１６にトルクを伝達するために、出力軸１５とオルタネータ１６における回転軸とが、スプライン部１７によって直接連結されている。
【００２２】
オルタネータ１６の取付位置について更に説明すると、前記出力軸１５はエンジン１の側部に向けて延出しており、したがってオルタネータ１６はエンジン１の側面に取り付けられている。図２はその取付位置を模式的に示しており、排気浄化触媒を組み込んだエキゾーストマニホールド（マニバータ）１８などの排気管路が延出している側面１９に、排気管路に接近した状態で所定のブラケット２０によって固定されている。
【００２３】
したがってオルタネータ１６は、エンジン１を駆動している場合には、排気管路から放散される熱によって加熱され、乾燥状態に維持されるようになっている。また、エンジン１は、クランクケースなどの外形寸法の大きい部分やその他の突出部分があるので、側面１９に取り付けたオルタネータ１６が、いわゆるエンジン１に抱き込まれた状態となり、エンジン１の全体の外枠の寸法を増大させる要因にはならない。なお、オルタネータ１６をエンジン１と変速機２との間で支持することにより、エンジン１と変速機２との結合剛性を高くすることができる。
【００２４】
前記出力軸１５と平行にリダクション軸２１が配置されており、これらの軸１５，２１とにリダクションギヤ対２２が設けられている。このリダクションギヤ対２２は、出力軸１５側のドライブギヤの歯数が、リダクション軸２１側のドリブンギヤの歯数より少なく、出力軸１５側から見て減速作用をするギヤ対である。さらにフロントデファレンシャル２３のリングギヤ２４に噛合している出力ギヤ２５が、リダクション軸２１に取り付けられている。したがってリダクションギヤ対２２および出力ギヤ２５ならびにリングギヤ２４が減速作用をおこなって出力軸１５からフロントデファレンシャル２３にトルクを伝達するようになっている。
【００２５】
上記のパワートレーンを備えた車両は、エンジン１を駆動することにより走行する。すなわち、エンジン１の出力トルクがトルクコンバータ３に伝達され、さらにトルクコンバータ３から前後進切換機構４のサンギヤ６に伝達される。前後進切換機構４は、前進用クラッチ９が係合してサンギヤ６とキャリヤ８とが連結されていると、その全体が一体回転するので、トルクコンバータ３から入力されたトルクがそのまま無段変速部５に出力される。
【００２６】
これに対して後進状態が選択されている場合には、後進用ブレーキ１０が係合し、かつ前進用クラッチ９が解放されるので、サンギヤ６にトルクが入力されることにより出力要素であるキャリヤ８がサンギヤ６とは反対方向に回転する。その場合、変速比が“１”以上になるので、前後進切換機構４に入力されたトルクが増幅されて無段変速部５に入力される。
【００２７】
この無段変速部５は、入力回転数が、アクセル開度などの駆動要求量に基づいて求まる目標入力回転数となるように変速比が制御されており、駆動プーリー１１からベルト１３を介して従動プーリー１２にトルクが伝達される。そして、この従動プーリー１２と一体の出力軸１５からリダクションギヤ対２２およびリダクション軸２１ならびに出力ギヤ２５を介してフロントデファレンシャル２３にトルクが伝達され、ここから図示しない左右の駆動輪にトルクが伝達される。
【００２８】
その場合、出力軸１５に対してオルタネータ１６が直接連結されているので、オルタネータ１６がエンジン１の出力によって回転させられる。したがって蓄電池やキャパシターなどにおける充電量が低下している場合には、そのオルタネータ１６は発電するように制御される。また、特に充電する必要がない場合には、発電量がゼロとなるようにオルタネータ１６が制御される。したがってこの場合、エンジン１の動力がオルタネータ１６によって消費されることはない。
【００２９】
エンジン１は燃料を燃焼させて動力を出力するので、それに伴って熱が発生し、その排気管路およびこれに含まれるマニバータ１８の温度が高くなり、その熱が周囲に放散される。前記オルタネータ１６は、その排気管路あるいはマニバータ１８に接近して配置されているので、これらから放散される熱によって加熱される。そのため、オルタネータ１６が例えば水を被った場合には、迅速に乾燥させられ、正常に機能させることができる。
【００３０】
一方、所定以上の車速で走行している状態でアクセルペダルを戻すなどの減速操作をおこなうと、駆動輪側からトルクが入力され、フロントデファレンシャル２３およびリダクション軸２１ならびに出力軸１５が駆動輪側からのトルクによって回転させられる。その出力軸１５とオルタネータ１６とが直接連結されているので、オルタネータ１６が駆動輪側から入力される車両の有する走行慣性エネルギーによって回転させられる。
【００３１】
その場合、出力軸１５とオルタネータ１６とがスプライン部１７で直接連結されているので、これらの間で伝達されるトルクに損失が生じることが殆どなく、オルタネータ１６に対して効率良くトルクを伝達することができる。したがってオルタネータ１６を電力を生じるように制御することにより、車両の走行慣性エネルギーが電力として回生される。なお、その電力は、蓄電池やキャパシターなどの蓄電手段に蓄えられ、あるいは所定の電気機器によって消費される。
【００３２】
このようにしてエネルギーの回生をおこなっている場合、出力軸１５と一体の従動プーリー１２が回転させられるので、ベルト１３を介して駆動プーリー１１が回転させられる。したがって前記前進用クラッチ９もしくは後進用ブレーキ１０を係合させておけば、エンジン１を駆動輪側から入力されるトルクによって強制的に回転させることができるので、エンジン１の回転数を所定の回転数以上に維持して、エンジン１に対する燃料の供給を停止し、いわゆるフューエルカット制御によって燃料消費量を低下させることができる。
【００３３】
あるいは、前進用クラッチ９および後進用ブレーキ１０のいずれも解放すれば、前後進切換機構４とトルクコンバータ３との間のトルクの伝達が遮断されるので、走行慣性エネルギーによってエンジン１を回転させることが回避される。その結果、オルタネータ１６によって回生するエネルギー量が多くなるので、回生効率が向上し、それに応じて燃費が改善される。
【００３４】
前述した変速機２は、エンジン１の出力軸と平行な軸として前述した出力軸１５以外に、リダクション軸２１を備えている。したがって、回生手段であるオルタネータ１６を、前記の出力軸１５に替えてこのリダクション軸２１に直接連結してもよい。図３はその構成の一例を模式的に示しており、この発明の第２軸に相当するリダクション軸２１が、エンジン１の側面１９の方向に延出され、エンジン１の側面１９に取り付けたオルタネータ１６とリダクション軸２１とが、スプライン部１７によって直接連結されている。このような構成であっても、上述した図１および図２に示す構成のパワートレーンと同様に作用させることができる。
【００３５】
なお、この発明は、上述した図１ないし図３に示す具体例に限定されない。したがって回生手段はオルタネータ以外にモータ・ジェネレータなどのエネルギー回生機能のある部材であってもよい。また、回生手段とこの発明の第２軸とを直接連結する手段は、前述したスプライン部に限られないのであり、フランジ継手などの適宜の連結構造を採用することができる。さらに、この発明では、回生手段と第２軸とを直接連結することが好ましいが、両者の間に伝動機構を介在させることもできる。そしてまた、この発明の変速機構は、無段変速機に限られず、有段変速機、手動変速機、自動変速機などの適宜の変速機を主体として構成したものであってもよい。さらにまた、この発明の排気管路は、要は、燃焼排ガスを排気するためのものであればよいのであり、上記のマニバータを備えたものに限定されない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、第２軸から回生手段に回生トルクを伝達させることができるので、回生時に動力源を回生トルクで回転させることを回避し、回生効率を向上させることができる。また、回生手段によりエネルギーを回生する場合に、第１軸と動力源とを遮断することができるので、回生トルクを回生手段に連結する際の動力源による動力の損失を防止もしくは抑制でき、その結果、回生効率を向上させることができる。
【００３９】
また、内燃機関の側面のうち、温度の高い排ガスが流通する排気管路が延出している側の側面に、回生手段が取り付けられているので、排気管路と回生手段とを互いに接近させることができ、そのため、内燃機関から生じた熱がその排気管路からその周囲に空気の対流や熱輻射などで放散され、その排気管路に接近して配置された回生手段が、内燃機関の熱によって加熱されるので、回生手段が水を被った場合には、回生手段を内燃機関の熱で迅速に乾燥させ、正常な回生機能を維持もしくは回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一例を模式的に示す駆動系統図である。
【図２】  エンジンに対するオルタネータの取付位置を模式的に示す図である。
【図３】  この発明の他の例を模式的に示す駆動系統図である。
【符号の説明】
１…エンジン、  ２…変速機、  １４…入力軸、  １５…出力軸、  １６…オルタネータ、  １７…スプライン部、  １８…エキゾーストマニホールド（マニバータ）、  １９…側面、  ２１…リダクション軸。
【図１】
0004806873.tif 000002
【図２】
0004806873.tif 000003
【図３】
0004806873.tif 000004