(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の燃焼によって作動するエンジンと、第１モータジェネレータと、前記エンジンの出力を前記第１モータジェネレータおよび出力部材に分配する動力分配機構と、電気エネルギーで作動する第２モータジェネレータと、を略同一の軸線である第１軸線上に軸方向に並んで備えている一方、
該第１軸線と略平行な第２軸線上に中間軸が配設され、前記出力部材および前記第２モータジェネレータの出力を、該中間軸を介して駆動輪側へ伝達するハイブリッド駆動装置において、
前記出力部材と前記中間軸との間で動力伝達を行う第１動力伝達装置が該出力部材と該中間軸とに、前記第２モータジェネレータと前記中間軸との間で動力伝達を行う第２動力伝達装置が該第２モータジェネレータのロータと該中間軸とに、別々に設けられている
ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
前記第１動力伝達装置は、前記出力部材に設けられた第１ドライブギヤ、および前記中間軸に設けられて該第１ドライブギヤと噛み合わされた第１ドリブンギヤにて構成されている一方、
前記第２動力伝達装置は、前記第２モータジェネレータのロータに設けられた第２ドライブギヤ、および前記中間軸に設けられて該第２ドライブギヤと噛み合わされた第２ドリブンギヤにて構成されており、
前記第１ドリブンギヤおよび前記第２ドリブンギヤは、共通の嵌合部を介して前記中間軸に相対回転不能に取り付けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項３】
前記エンジン、前記第１モータジェネレータ、前記動力分配機構、および前記第２モータジェネレータは、その順番で前記第１軸線上に軸方向に並んで配設されており、
該軸方向において、該動力分配機構と該第２モータジェネレータとの間に、前記第１動力伝達装置および前記第２動力伝達装置が設けられている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項４】
前記中間軸には、前記軸方向において前記動力分配機構と略同じ位置に出力歯車が設けられている
ことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンおよびモータジェネレータを動力源として備えているハイブリッド駆動装置に係り、特に、登坂性能を損なうことなく高速巡航時のエネルギーロスを低減したハイブリッド駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などの車両の駆動装置として、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、第１モータジェネレータと、前記エンジンの出力を前記第１モータジェネレータおよび出力部材に分配する動力分配機構と、電気エネルギーで作動する第２モータジェネレータと、を第１軸線上に備えている一方、(b) その第１軸線と略平行な第２軸線上に中間軸が配設され、前記出力部材および前記第２モータジェネレータの出力を、その中間軸を介して駆動輪側へ伝達するハイブリッド駆動装置が知られている。特開平９−２２６３９３号公報に記載されているハイブリッド駆動装置はその一例で、第２モータジェネレータは出力部材に連結され、共通の動力伝達装置を介して中間軸との間で動力伝達が行われるようになっており、中間軸から差動歯車装置を介して左右の駆動輪に動力が分配されるようになっている。
【０００３】
このようなハイブリッド駆動装置においては、例えば図４の(a) に示すように、高速巡航時にはエンジン動作点Ａを最適燃費線Ｌ１に沿って制御し、第２モータジェネレータＭＧ２により発電するとともに、その電気エネルギーで第１モータジェネレータＭＧ１を作動させることにより、所望のトルクおよび回転数が得られるようになっている。図中のＢ点は、エンジンから中間軸までの間の動力分配機構や動力伝達装置による機械的な変速に伴って等出力線Ｌ２に沿って変化した動作点で、Ｃ点は第１モータジェネレータＭＧ１による増速に伴って変化した動作点で、Ｄ点は第２モータジェネレータＭＧ２による発電に伴うトルク低下によって変化した動作点である。点Ｄの動作点は、歯車装置による減速前のものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、第２モータジェネレータＭＧ２により発電するとともに、その電気エネルギーで第１モータジェネレータＭＧ１を作動させて動力を発生させる場合、その間のエネルギー変換効率によるエネルギーロス、言い換えれば燃費の低下が避けられないため、そのようなモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２による動力循環（電気パス）をできるだけ小さくすることが望ましい。このため、例えば図４の(b) に示すように、エンジンから中間軸までの間の動力分配機構や動力伝達装置による機械的な変速比を小さくする（増速の割合を大きくする）ことが考えられるが、大きなトルクを必要とする登坂性能が低下する。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、登坂性能を損なうことなく高速巡航時のエネルギーロスを低減することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、第１モータジェネレータと、前記エンジンの出力を前記第１モータジェネレータおよび出力部材に分配する動力分配機構と、電気エネルギーで作動する第２モータジェネレータと、を略同一の軸線である第１軸線上に軸方向に並んで備えている一方、(b) その第１軸線と略平行な第２軸線上に中間軸が配設され、前記出力部材および前記第２モータジェネレータの出力を、その中間軸を介して駆動輪側へ伝達するハイブリッド駆動装置において、(c) 前記出力部材と前記中間軸との間で動力伝達を行う第１動力伝達装置がその出力部材とその中間軸とに、前記第２モータジェネレータと前記中間軸との間で動力伝達を行う第２動力伝達装置がその第２モータジェネレータのロータとその中間軸とに、別々に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
第２発明は、第１発明のハイブリッド駆動装置において、(a) 前記第１動力伝達装置は、前記出力部材に設けられた第１ドライブギヤ、および前記中間軸に設けられてその第１ドライブギヤと噛み合わされた第１ドリブンギヤにて構成されている一方、(b) 前記第２動力伝達装置は、前記第２モータジェネレータのロータに設けられた第２ドライブギヤ、および前記中間軸に設けられてその第２ドライブギヤと噛み合わされた第２ドリブンギヤにて構成されており、(c) 前記第１ドリブンギヤおよび前記第２ドリブンギヤは、共通の嵌合部を介して前記中間軸に相対回転不能に取り付けられていることを特徴とする。
第３発明は、第１発明または第２発明のハイブリッド駆動装置において、(a) 前記エンジン、前記第１モータジェネレータ、前記動力分配機構、および前記第２モータジェネレータは、その順番で前記第１軸線上に軸方向に並んで配設されており、(b) その軸方向において、その動力分配機構とその第２モータジェネレータとの間に、前記第１動力伝達装置および前記第２動力伝達装置が設けられていることを特徴とする。
第４発明は、第３発明のハイブリッド駆動装置において、前記中間軸には、前記軸方向において前記動力分配機構と略同じ位置に出力歯車が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
このようなハイブリッド駆動装置においては、出力部材と中間軸との間で動力伝達を行う第１動力伝達装置と、第２モータジェネレータと中間軸との間で動力伝達を行う第２動力伝達装置とが、別々に設けられているため、第１動力伝達装置の変速比（入力側回転速度／出力側回転速度）を従来よりも小さくすることにより、高速巡航時に例えば前記図４(b) と同様に第１モータジェネレータおよび第２モータジェネレータによる動力循環を小さくしてエネルギーロスを低減できる一方、第２動力伝達装置の変速比を従来よりも大きくすれば、第２モータジェネレータから中間軸へ伝達されるトルクが大きくなり、第１動力伝達装置の変速比の減少に伴うエンジン側のトルク低下に拘らず所望のトルクが得られて所定の登坂性能を確保できる。
【０００９】
このようにエンジンから中間軸へ動力を伝達する第１動力伝達装置と、第２モータジェネレータから中間軸へ動力を伝達する第２動力伝達装置とが、別々に設けられているため、それ等の変速比を適宜設定することにより、登坂性能を損なうことなく高速巡航時のエネルギーロスを低減することができる。
【００１０】
第２発明では、一対の第１ドリブンギヤおよび第２ドリブンギヤが、共通の嵌合部を介して中間軸に取り付けられるようになっているため、部品点数が少なくなるとともに、中間軸の軸方向寸法を短くしてコンパクトに構成できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ここで、第１モータジェネレータおよび第２モータジェネレータは、運転状態に応じて電動モータやジェネレータとして使用されるもので、例えば定常的にその両方で使用されるように構成される。第１モータジェネレータは、例えばアンダードライブ時にジェネレータとして用いられ、エンジンにより動力分配機構を介して回転駆動されることにより発生した電気エネルギーをバッテリー等の蓄電装置に充電したり第２モータジェネレータに供給したりする一方、オーバードライブ時には電動モータとして使用され、出力部材に回転力を付加する。また、第１モータジェネレータでエンジンを始動することもできる。一方、第２モータジェネレータは、例えばオーバードライブ時にジェネレータとして用いられ、発生した電気エネルギーを第１モータジェネレータに供給する一方、アンダードライブ時に電動モータとして用いられ、エンジンと共に車両等の動力源として用いられる。また、第２モータジェネレータを用いて回生制動を行うこともできる。
【００１２】
本発明のハイブリッド駆動装置は、高速巡航時に図４に示すようにエンジンを最適燃費線上で作動させつつ、第２モータジェネレータで発電した電気エネルギーで第１モータジェネレータを作動させて、所定の回転数、トルクを得るように動力循環を行うことが望ましいが、エンジンと共に第２モータジェネレータを電動モータとして作動させて所望する回転数、トルクを得ることも可能であるなど、種々の使用態様を採用できる。
【００１３】
本発明の好適な実施態様は、(a) 燃料の燃焼によって作動するエンジンと、(b) サンギヤおよびキャリアの一方が前記エンジンに連結されるとともにリングギヤが出力部材に連結された遊星歯車式動力分配機構と、(c) 前記サンギヤおよびキャリアの他方に連結された第１モータジェネレータと、(d) 電気エネルギーで作動する第２モータジェネレータと、を第１軸線上に備えて構成される。遊星歯車式動力分配機構のサンギヤおよびキャリアは、エンジンおよび第１モータジェネレータの一方および他方に連結されれば良いが、サンギヤを第１モータジェネレータに連結し、キャリアをエンジンに連結する方が、エンジン回転を低下できるためエンジン等の損失を低減できて望ましい。遊星歯車式動力分配機構とエンジンや第１モータジェネレータとの間を連結遮断するクラッチや、サンギヤ，キャリア，およびリングギヤのうちの２つを連結遮断するクラッチなどを必要に応じて設けることにより、ニュートラル状態を設定したりエンジン出力を有効に伝達したりすることが可能となる。
【００１４】
上記第１軸線上における配設形態は、例えばエンジン、第１モータジェネレータ、動力分配機構、出力部材、および第２モータジェネレータの順番で配設され、出力部材と第２モータジェネレータとの間において出力部材側に第１動力伝達装置、第２モータジェネレータ側に第２動力伝達装置を配置することが望ましい。中間軸は、例えば第１モータジェネレータと第２モータジェネレータとの間の位置に配設され、軸方向において動力分配機構と略同じ位置に出力歯車を設けて、第１軸線と略平行な第３軸線上に設けられた差動歯車装置の入力歯車と噛み合わせることが望ましい。
【００１５】
エンジンと動力分配機構との間には、エンジンの回転変動を吸収するために、例えばスプリングやゴム等の弾性部材によるダンパ装置を配設することが望ましい。差動歯車装置は、例えば傘歯車式のものが好適に用いられるが、遊星歯車式の差動歯車装置を用いることもできる。
【００１６】
第１動力伝達装置、第２動力伝達装置としては、第２発明のようにドライブギヤおよびドリブンギヤから成るものが好適に用いられるが、３つ以上の歯車を組み合わせたものや、スプロケットおよびチェーンなどを用いることもできる。
【００１７】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例であるハイブリッド駆動装置１０の具体的構成を示す展開断面図で、図２は図１のギヤトレーン部分を拡大して示す図で、図３は骨子図である。このハイブリッド駆動装置１０はＦＦ車両用、すなわち車両の幅方向と略平行に配置される横置きのもので、燃料の燃焼によって作動する内燃機関などのエンジン１２と、第１モータジェネレータ１４と、動力分配機構１６と、第２モータジェネレータ１８と、第１動力伝達装置２０と、第２動力伝達装置２２とを備えている。動力分配機構１６は、機械的に力を合成したり分配したりするもので、シングルピニオン型の遊星歯車装置にて構成されており、エンジン１２に連結されたキャリア１６ｃと、第１モータジェネレータ１４のロータ１４ｒに連結されたサンギヤ１６ｓと、第１動力伝達装置２０の第１ドライブギヤ２０ａに連結されたリングギヤ１６ｒとを備えており、主としてエンジン１２から伝達された動力を第１モータジェネレータ１４および第１ドライブギヤ２０ａに分配する。リングギヤ１６ｒには、メカニカルパーキング装置用のパーキングギヤ１７が一体に設けられている。なお、エンジン１２の出力は、回転変動やトルク変動等を抑制するためのフライホイール２４およびスプリング、ゴム等の弾性部材または粘性体等によるダンパ装置２６を介して動力分配機構１６に伝達される。
【００１８】
第１モータジェネレータ１４および第２モータジェネレータ１８は、何れも運転状態に応じて定常的に電動モータおよびジェネレータとして使用される。例えば、エンジン回転数よりリングギヤ１６ｒの回転数の方が低いアンダードライブ時には、第１モータジェネレータ１４はジェネレータとして用いられ、エンジン１２により動力分配機構１６を介して回転駆動されることにより発生した電気エネルギーをバッテリー等の蓄電装置に充電したり第２モータジェネレータ１８に供給したりする一方、第２モータジェネレータ１８は電動モータとして作動させられ、エンジン１２と共に車両等の動力源として用いられる。また、エンジン回転数よりリングギヤ１６ｒの回転数の方が高いオーバードライブ時には、第２モータジェネレータ１８はジェネレータとして使用され、発生した電気エネルギーを第１モータジェネレータ１４に供給する一方、第１モータジェネレータ１４は電動モータとして使用され、第２モータジェネレータ１８から供給される電気エネルギーで作動させられる。この他、第１モータジェネレータ１４を用いてエンジン１２を始動したり、第２モータジェネレータ１８を用いて回生制動を行ったりするようになっている。第２モータジェネレータ１８のロータ１８ｒは、第２動力伝達装置２２の第２ドライブギヤ２２ａに連結されている。また、大トルクを必要とする第２モータジェネレータ１８は、第１モータジェネレータ１４よりも大型（大径）で全長短縮に寄与している。
【００１９】
前記第１ドライブギヤ２０ａ、第２ドライブギヤ２２ａは、それぞれカウンタシャフト３０に設けられた第１ドリブンギヤ２０ｂ、第２ドリブンギヤ２２ｂと噛み合わされており、それぞれ所定の変速比で変速して動力伝達が行われる。カウンタシャフト３０には出力歯車３２が設けられ、傘歯車式の差動歯車装置３４の入力歯車である大径のリングギヤ３６と噛み合わされており、そのリングギヤ３６が減速回転させられるとともに、一対の出力軸３８、４０を経て左右の駆動輪（前輪）４２、４４に動力が分配される。カウンタシャフト３０は中間軸に相当する。
【００２０】
前記エンジン１２、フライホイール２４，ダンパ装置２６、第１モータジェネレータ１４、動力分配機構１６、第１動力伝達装置２０、第２動力伝達装置２２、および第２モータジェネレータ１８は、その順番で略水平な第１軸線Ｏ1 上に軸方向に並んで互いに隣接して配設されている。第１モータジェネレータ１４、動力分配機構１６、第１動力伝達装置２０、第２動力伝達装置２２の軸心を挿通して相対回転可能に入力シャフト４６が配設され、第１モータジェネレータ１４側の端部には前記ダンパ装置２６の内周側部材が相対回転不能にスプライン嵌合されているとともに、中間部には動力分配機構１６のキャリア１６ｃが一体に固設されて、サンギヤ１６ｓおよびリングギヤ１６ｒの双方と噛み合わされた複数のプラネタリギヤをそれぞれ回転可能に支持している。
【００２１】
入力シャフト４６の他端部には、第２モータジェネレータ１８のロータ１８ｒに一体に設けられた円筒部４８が相対回転可能に嵌合され、その円筒部４８に第２ドライブギヤ２２ａがスプライン嵌合により相対回転不能に配設されているとともに、第１ドライブギヤ２０ａがベアリングを介して相対回転可能に配設されている。第１ドライブギヤ２０ａの軸方向の両側にはスラストベアリングが配設され、円筒部４８の先端部に螺合されたナット５０により、両ドライブギヤ２０ａ、２２ａが相対回転可能に円筒部４８に保持されている。第１ドライブギヤ２０ａは、連結部材５２を介してリングギヤ１６ｒに一体的に連結されており、その連結部材５２によって出力部材が構成されている。
【００２２】
カウンタシャフト３０は、第１軸線Ｏ1 と平行な第２軸線Ｏ2 上に配設されており、軸方向において前記第１モータジェネレータ１４と第２モータジェネレータ１８との間の位置において、それぞれモータサポート５４、第２モータハウジング５６に配設されたベアリング５８、６０により軸心まわりの回転可能且つ軸方向の移動不能に支持されている。第１モータジェネレータ１４および第２モータジェネレータ１８は、何れもコイルエンドを小さくするために集中巻とされており、軸方向長さを所定の範囲内に維持しつつ両者間にカウンタシャフト３０を配設して、第１軸線Ｏ1 と第２軸線Ｏ2 の離間距離を小さくするようになっている。カウンタシャフト３０にはまた、軸方向において動力分配機構１６と略同じ位置に出力歯車３２が一体に設けられており、その出力歯車３２とベアリング６０との間において、第２ドリブンギヤ２２ｂが相対回転不能にスプライン嵌合されているとともに、その嵌合部２２ｃに第１ドリブンギヤ２０ｂが圧入等により一体的に固設されている。
【００２３】
差動歯車装置３４は、一対の出力軸３８、４０の軸心が前記第１軸線Ｏ1 、第２軸線Ｏ2 と平行な第３軸線Ｏ3 上に位置する姿勢で配設されており、小径の第１モータジェネレータ１４と略同じ位置に、差動用の歯車機構を収容しているデフケース６２が位置させられている。デフケース６２は、第１モータハウジング６４および第２モータハウジング５６により、一対のベアリングを介して第３軸線Ｏ3 まわりの回転可能に支持されている。図１では、第１軸線Ｏ1 、第２軸線Ｏ2 、第３軸線Ｏ3 が共通の平面（紙面）内に示されているが、実際には、第２軸線Ｏ2 、第３軸線Ｏ3 は第１軸線Ｏ1 まわりにおいて異なる位置に配置されていて、第１軸線Ｏ1 と第３軸線Ｏ3 の離間距離は図１の場合よりも短い。
【００２４】
第１モータハウジング６４は、前記モータサポート５４と共に第１モータジェネレータ１４のハウジングを構成しており、ロータ１４ｒを回転可能に支持している。エンジン１２側へ突き出している入力シャフト４６と第１モータハウジング６４との間は、オイルシールによって液密にシールされている。第２モータハウジング５６は、モータカバー６６と共に第２モータジェネレータ１８のハウジングを構成している。
【００２５】
このような本実施例のハイブリッド駆動装置１０においては、動力分配機構１６からカウンタシャフト３０に動力伝達する第１動力伝達装置２０と、第２モータジェネレータ１８からカウンタシャフト３０に動力伝達する第２動力伝達装置２２とが、別々に設けられているため、第１動力伝達装置２０の変速比（入力側回転速度／出力側回転速度）を従来よりも小さくすることにより、高速巡航時に例えば前記図４(b) と同様に第１モータジェネレータ（ＭＧ１）１４および第２モータジェネレータ（ＭＧ２）１８による動力循環を小さくしてエネルギーロスを低減できる一方、第２動力伝達装置２２の変速比を従来よりも大きくすれば、第２モータジェネレータ１８からカウンタシャフト３０へ伝達されるトルクが大きくなり、第１動力伝達装置２０の変速比の減少に伴うエンジン１２側のトルク低下に拘らず所望のトルクが得られて所定の登坂性能を確保できる。
【００２６】
このようにエンジン１２からカウンタシャフト３０へ動力を伝達する第１動力伝達装置２０と、第２モータジェネレータ１８からカウンタシャフト３０へ動力を伝達する第２動力伝達装置２２とが、別々に設けられているため、それ等の変速比を適宜設定することにより、登坂性能を損なうことなく高速巡航時のエネルギーロスを低減することができる。
【００２７】
また、一対の第１ドリブンギヤ２０ｂおよび第２ドリブンギヤ２２ｂが、共通の嵌合部２２ｃを介してカウンタシャフト３０に取り付けられるようになっているため、部品点数が少なくなるとともに、カウンタシャフト３０の軸方向寸法を短くしてコンパクトに構成できる。特に、本実施例ではパーキングギヤ１７が動力分配機構１６のリングギヤ１６ｒに設けられているため、カウンタシャフト３０の長さ寸法を一層短くできる一方、第１モータジェネレータ１４、第２モータジェネレータ１８のコイルエンドが何れも集中巻とされているため、装置全体の軸方向寸法を所定の範囲内に維持しつつカウンタシャフト３０をそれ等の第１モータジェネレータ１４と第２モータジェネレータ１８との間に配置することが可能で、第１軸線Ｏ1 と第２軸線Ｏ2 との間の軸間距離を小さくしてコンパクトに構成できるのである。
【００２８】
また、第１動力伝達装置２０、第２動力伝達装置２２のドライブギヤ２０ａ、２２ａは、スラストベアリングを挟んでナット５０により共締めされて、第２モータジェネレータ１８のロータ１８ｒに一体に設けられた円筒部４８に配設されているため、この点でも装置全体の軸方向寸法の増大が抑制されて所定の範囲内に維持される。
【００２９】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一具体例であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるハイブリッド駆動装置の具体的構成を示す展開断面図である。
【図２】図１のハイブリッド駆動装置のギヤトレーン部分を拡大して示す断面図である。
【図３】図１のハイブリッド駆動装置の概略構成を説明する骨子図である。
【図４】高速巡航時に所定の回転数、トルクを得るために行われる動力循環を説明する図で、(b) は(a) に比較してギヤトレーン部分の変速比を小さくした場合である。
【符号の説明】
１０：ハイブリッド駆動装置    １２：エンジン    １４：第１モータジェネレータ    １６：動力分配機構    １８：第２モータジェネレータ    １８ｒ：ロータ    ２０：第１動力伝達装置    ２０ａ：第１ドライブギヤ    ２０ｂ：第１ドリブンギヤ    ２２：第２動力伝達装置    ２２ａ：第２ドライブギヤ    ２２ｂ：第２ドリブンギヤ    ２２ｃ：嵌合部    ３０：カウンタシャフト（中間軸）    ３２：出力歯車    ５２：連結部材（出力部材）    Ｏ1 ：第１軸線    Ｏ2 ：第２軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003879325.tif 000005