(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸線上に配置されたエンジン及び発電機と、第２の軸線上に配置された電動機と、第３の軸線上に配置されたカウンタシャフトと、第４の軸線上に配置されたディファレンシャル装置を備え、前記エンジンと発電機が差動歯車装置を介してカウンタシャフトに連結され、電動機とディファレンシャル装置が直接カウンタシャフトに連結されたハイブリッド駆動装置において、
前記差動歯車装置とカウンタシャフトは、互いに噛合する第１の歯車対により連結され、電動機とカウンタシャフトは、互いに噛合する第２の歯車対により連結され、カウンタシャフトとディファレンシャル装置は、互いに噛合する第３の歯車対により連結されたことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
第１の軸線上に配置されたエンジン及び発電機と、第２の軸線上に配置された電動機と、第３の軸線上に配置されたカウンタシャフトと、第４の軸線上に配置されたディファレンシャル装置を備え、前記エンジンと発電機が差動歯車装置を介してカウンタシャフトに連結され、電動機とディファレンシャル装置がそれぞれカウンタシャフトに連結されたハイブリッド駆動装置において、
前記電動機は、第２軸上に配置された減速機構を介してカウンタシャフトに連結され、ディファレンシャル装置は、直接カウンタシャフトに連結され、
前記差動歯車装置とカウンタシャフトは、互いに噛合する第１の歯車対により連結され、電動機とカウンタシャフトは、互いに噛合する第２の歯車対により連結され、カウンタシャフトとディファレンシャル装置は、互いに噛合する第３の歯車対により連結されたことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項３】
第１の軸線上に配置されたエンジン及び発電機並びに電動機と、第３の軸線上に配置されたカウンタシャフトと、第４の軸線上に配置されたディファレンシャル装置を備え、前記エンジンと発電機が差動歯車装置を介してカウンタシャフトに連結され、電動機とディファレンシャル装置が直接カウンタシャフトに連結されたハイブリッド駆動装置において、
前記差動歯車装置とカウンタシャフトは、互いに噛合する第１の歯車対により連結され、電動機とカウンタシャフトは、互いに噛合する第２の歯車対により連結され、カウンタシャフトとディファレンシャル装置は、互いに噛合する第３の歯車対により連結され、
前記第３の軸線上の前記第１、第２、第３の歯車対を構成する各歯車が、それぞれ前記カウンタシャフトに固定されたことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項４】
前記第１〜第３の歯車対は、カウンタシャフトの軸線方向での異なる位置にそれぞれ配置された２ずつの歯車で構成される、請求項１、２又は３記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項５】
前記第２及び第３の歯車対は、カウンタシャフト上の共通の１つの歯車にそれぞれ異なる軸線方向位置で噛合する電動機側の歯車とディファレンシャル装置側の歯車からなる３つの歯車で構成される、請求項１又は２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、動力源としてエンジンと電動機を用いるハイブリッド駆動装置に関し、特に、ハイブリッド駆動装置における各軸間の連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動力源としてエンジン（燃焼機関）と電動機を用いるハイブリッド駆動装置は、２系統の動力をディファレンシャル装置に伝達することから、種々のパワートレイン構成を採ることができる。こうした中で、エンジンからの出力と電動機からの出力を、それぞれ任意のギヤ比を設定してディファレンシャル装置に伝達する点に優れた構成の駆動装置として、特開平８−１８３３４７号公報に開示の技術がある。この駆動装置では、第１の軸線上にエンジン及び発電機、第２の軸線上に電動機、第３の軸線上にカウンタシャフト、第４の軸線上にディファレンシャル装置を配置し、エンジンと発電機を差動歯車装置を介してカウンタシャフトに連結し、電動機とディファレンシャル装置を直接カウンタシャフトに連結した構成が採られていることから、エンジンとカウンタシャフトを連結する歯車対と、電動機とカウンタシャフトを連結する歯車対それぞれのギヤ比を、独立させて任意に設定することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンに関して、燃費重視の車両、あるいは加速重視の車両等、車両により要求が異なることは珍しくないが、その場合、前者はエンジンから車輪までのトータルギヤ比を高めに、後者は低めに設定する必要がある。こうした要請に対応する場合、上記ハイブリッド駆動装置では、エンジン側トータルギヤ比を変更するには、図７に示すように、差動歯車装置とカウンタシャフトを連結する歯車対すなわち第１軸Ｉ上のドライブギヤａと、第３軸ＩＩＩ上のドリブンギヤｂの径を、例えば、図に破線で示すように変更することになるが、これに伴い電動機とカウンタシャフトを連結する歯車対すなわち第２軸ＩＩ上のドライブギヤｃも、第３軸ＩＩＩ上のドリブンギヤｂの径の変更に伴い変更せざるを得えず、電動機側のギヤ比にまで影響を与えてしまうことになる。また、上記ドライブギヤａの径がａ’で示すギヤのように変更されることに伴なって、第３軸ＩＩＩ上のカウンタシャフトと第４軸ＩＶ上のデイフアレンシヤル装置との軸間距離も、図の軸線を示す各符号に’を付して示すように変わることになるので、これらを包囲するケーシング形状までも変更しなけらばならなくなってしまう。
【０００４】
更に、ギヤノイズの観点からも、共通のカウンタドリブンギヤｂに、両ドライブギヤａ，ｃが同じ歯面で噛合しているため、カウンタドリブンギヤｂに対するドライブギヤａと、同じくドリブンギヤｂに対するドライブギヤｃの歯面精度を同時に満たさなければ、ギヤノイズが大きくなるため、非常に工数がかかってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、軸線間の相互位置を変更することなく、エンジン側及び必要に応じて電動機側のトータルギヤ比を任意に設定変更することができるハイブリッド４軸駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、第１の軸線上に配置されたエンジン及び発電機と、第２の軸線上に配置された電動機と、第３の軸線上に配置されたカウンタシャフトと、第４の軸線上に配置されたディファレンシャル装置を備え、前記エンジンと発電機が差動歯車装置を介してカウンタシャフトに連結され、電動機とディファレンシャル装置が直接カウンタシャフトに連結されたハイブリッド４軸駆動装置において、前記差動歯車装置とカウンタシャフトは、互いに噛合する第１の歯車対により連結され、電動機とカウンタシャフトは、互いに噛合する第２の歯車対により連結され、カウンタシャフトとディファレンシャル装置は、互いに噛合する第３の歯車対により連結されたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、第１の軸線上に配置されたエンジン及び発電機と、第２の軸線上に配置された電動機と、第３の軸線上に配置されたカウンタシャフトと、第４の軸線上に配置されたディファレンシャル装置を備え、前記エンジンと発電機が差動歯車装置を介してカウンタシャフトに連結され、電動機とディファレンシャル装置がそれぞれカウンタシャフトに連結されたハイブリッド４軸駆動装置において、前記電動機は、第２軸上に配置された減速機構を介してカウンタシャフトに連結され、ディファレンシャル装置は、直接カウンタシャフトに連結され、前記差動歯車装置とカウンタシャフトは、互いに噛合する第１の歯車対により連結され、電動機とカウンタシャフトは、互いに噛合する第２の歯車対により連結され、カウンタシャフトとディファレンシャル装置は、互いに噛合する第３の歯車対により連結されたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、第１の軸線上に配置されたエンジン及び発電機並びに電動機と、第３の軸線上に配置されたカウンタシャフトと、第４の軸線上に配置されたディファレンシャル装置を備え、前記エンジンと発電機が差動歯車装置を介してカウンタシャフトに連結され、電動機とディファレンシャル装置が直接カウンタシャフトに連結されたハイブリッド駆動装置において、前記差動歯車装置とカウンタシャフトは、互いに噛合する第１の歯車対により連結され、電動機とカウンタシャフトは、互いに噛合する第２の歯車対により連結され、カウンタシャフトとディファレンシャル装置は、互いに噛合する第３の歯車対により連結され、前記第３の軸線上の前記第１、第２、第３の歯車対を構成する各歯車が、それぞれ前記カウンタシャフトに固定されたことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成において、前記第１〜第３の歯車対は、カウンタシャフトの軸線方向での異なる位置にそれぞれ配置された２ずつの歯車で構成されるのが有効である。
【００１０】
また、上記の構成において、前記第２及び第３の歯車対は、カウンタシャフト上の共通の１つの歯車にそれぞれ異なる軸線方向位置で噛合する電動機側の歯車とディファレンシャル装置側の歯車からなる３つの歯車で構成されるのも有効である。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
上記請求項１に記載の構成では、第１の歯車対によるエンジン側からカウンタシャフトへの動力伝達と、第２の歯車対による電動機側からカウンタシャフトへの動力伝達がカウンタシャフトに対して別経路で行われるので、エンジン側と電動機からの出力を完全に独立させることができ、双方のディファレンシャル装置に至るまでのトータルギヤ比を自由に設定することができる。しかも、双方のギヤ比の選定変更に際して、４軸線の軸間距離を変更する必要がなく、その結果、ギヤ比設定変更前後のケーシングも統一することができる。
【００１２】
次に、請求項２に記載の構成では、第１の歯車対によるエンジン側からカウンタシャフトへの動力伝達と、第２の歯車対による電動機からカウンタシャフトへの動力伝達がカウンタシャフトに対して別経路で行われるので、エンジン側と電動機からの出力を完全に独立させることができ、それによりエンジン側のディファレンシャル装置に至るまでのトータルギヤ比自由に設定することができる。また、電動機側のギヤ比は、減速機構のギヤ比設定変えることで、エンジン側からディファレンシャル装置までのトータルギヤ比に影響を与えることなく変更可能である。そして、この場合も、双方のギヤ比の選定変更に際して、４軸線の軸間距離を変更する必要がなく、その結果、ギヤ比設定変更前後のケーシングも統一することができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の構成では、第１の歯車対によるエンジン側からカウンタシャフトへの動力伝達と、第２の歯車対による電動機側からカウンタシャフトへの動力伝達がカウンタシャフトに対して別経路で行われるので、エンジン側と電動機からの出力を完全に独立させることができ、双方のディファレンシャル装置に至るまでのトータルギヤ比を自由に設定することができる。しかも、双方のギヤ比の選定変更に際して、３軸線の軸間距離を変更する必要がなく、その結果、ギヤ比設定変更前後のケーシングも統一することができる。
【００１４】
更に、請求項４に記載の構成では、各々の歯車に対して噛合する歯車は１個だけであるので、ギヤノイズの低減の上で有利であり、歯車の加工工数も減らすことができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の構成では、電動機とカウンタシャフトを連結する歯車と、カウンタシャフトとディファレンシャル装置と連結する歯車が共通となるが、それらの噛合位置が軸線方向にずれていることで、歯面自体は異なるものとすることができるため、この場合もギヤノイズの低減の上で有利であり、歯車の工数も減らすことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿い、本発明の実施形態を説明する。まず図１は、本発明が適用された第１実施形態のハイブリッド４軸駆動装置のパワートレインを軸間を展開してスケルトンで示す。この装置は、エンジンＥ／Ｇと、電動機（以下、モータという）Ｍと、発電機（以下、ジェネレータという）Ｇと、ディファレンシャル装置Ｄとを主要な構成要素とし、それらの間にシングルピニオン構成のプラネタリギヤセットからなる差動歯車装置Ｐと、カウンタギヤ機構Ｔが介挿された構成とされている。
【００１７】
図２に軸の実際の位置関係を示すように、この駆動装置は、互いに並行する第１の軸線Ｉ上にエンジンＥ／ＧとジェネレータＧ、第２の軸線ＩＩ上にモータＭ、第３の軸線ＩＩＩ上にカウンタシャフト４０、第４の軸線ＩＶ上にディファレンシャル装置Ｄがそれぞれ配置された４軸構成とされている。そして、エンジンＥ／ＧとジェネレータＧは、差動歯車装置Ｐを介してカウンタシャフト４０に連結され、モータＭとディファレンシャル装置Ｄは、直接カウンタシャフト４０に連結されている。
【００１８】
図１に戻って更に詳述すると、エンジンＥ／Ｇは、その出力軸１１を差動歯車装置Ｐのキャリア２１に連結させてジェネレータＧとカウンタギヤ機構Ｔとに連結され、ジェネレータＧは、そのロータ軸３１を差動歯車装置Ｐのサンギヤ２２に連結させてエンジンＥ／Ｇとカウンタギヤ機構Ｔとに連結されている。そして、差動歯車装置Ｐのリングギヤ２３が第１の歯車対を構成する第１軸線側のカウンタドライブギヤ４１に連結されている。第１の歯車対の他方を構成する第３軸線上の歯車は、カウンタシャフト４０に固定され、カウンタドライブギヤ４１に噛合するカウンタドリブンギヤ４２で構成されている。
【００１９】
モータＭとカウンタシャフト４０は、第２の歯車対により直接連結されている。詳しくは、モータＭのロータ軸５１に固定された第２の軸線上のカウンタドライブギヤ４３が、カンタシャフト４０に固定した第３の軸線上のカウンタドリブンギヤ４４に噛合して、ロータ軸５１とカウンタシャフト４０とを連結している。
【００２０】
カウンタシャフト４０とディファレンシャル装置Ｄは、第３の歯車対により直接連結されている。この場合の第３の歯車対は、カウンタシャフト４０に固定した第３の軸線上のデフドライブピニオンギヤ４６と、ディファレンシャル装置Ｄのデフケース６０に固定され、デフドライブピニオンギヤ４６に噛合する第４の軸線上のデフリングギヤ４５で構成されている。そして、ディファレンシャル装置Ｄは、周知のように車輪（図示せず）に連結されている。
【００２１】
こうした構成からなるハイブリッド４軸駆動装置では、モータＭと車輪は、カウンタギヤシャフト４０を介することによる第２及び第３の歯車対のギヤ比分の減速関係はあるものの、動力伝達上は直に連結された関係となるのに対して、エンジンＥ／ＧとジェネレータＧは、相互かつカウンタシャフト４０に対して差動歯車装置Ｐを介して動力伝達上は間接的に連結された関係となる。これにより、ディファレンシャル装置Ｄとカウンタシャフト４０とを介して車両の走行負荷を受けるリングギヤ２３に対して、ジェネレータＧの発電負荷を調整することで、エンジン出力を駆動力と発電エネルギ（バッテリ充電）とに利用する割合を適宜調整した走行が可能となる。また、ジェネレータＧをモータとして駆動させることで、キャリア２１にかかる反力が逆転するため、その際に適宜の図示しない手段でキャリア２１を駆動装置ケーシングに係止することで、ジェネレータＧの出力をリングギヤ２３に伝達することができ、モータＭとジェネレータＧの同時出力による車両発進時の駆動力の強化（パラレルモードの走行）が可能となる。
【００２２】
次に、本発明の主題とするエンジン側ギヤ比の変更について説明する。図２に実際の４軸位置とギヤ噛合の関係を示すように、所定のギヤ比を持つカウンタドライブギヤ４１と同ドリブンギヤ４２で構成される第１の歯車対は、同様に他の所定のギヤ比を持つカウンタドライブギヤ４３と同ドリブンギヤ４４で構成される第２の歯車対に対して別個のものとれているため、ギヤ比変更の要求に応じてカウンタドライブギヤ４１の径を変更した場合、これに噛合するドリブンギヤ４２の径は変更を要するが、カウンタドライブギヤ４３と同ドリブンギヤ４４の対については、径の変更を要しない。このことは、デフドライブピニオンギヤ４６とデフリングギヤ４５の対の関係についても言える。また、上記のようにギヤ比の変更が他の歯車対に影響しないため、カンタシャフト４０の位置も不変である。
【００２３】
したがって、この駆動装置によれば、エンジンＥ／Ｇ側とモータＭ側の出力が完全に独立した構成となるため、エンジン側のギヤ比を自由に設定することができる。その際、４軸線の軸間距離も変わることがなく、ケーシングも統一することができる。なお、実際の必要性は稀と考えられるが、必要であれば、モータ側のギヤ比についても自由に設定変更することができる。更に、各々のギヤが１対１で対をなすため、相互に噛合するギヤは１個だけであるので、ギヤノイズに対して有利であり、工数も減らすことができる。
【００２４】
次に、図３及び図４は、本発明の思想を別の形態で具体化した第２実施形態を第１実施形態の場合と同様の手法で示す。この形態では、モータＭは、そのロータ軸５１と同軸の第２軸上に配置されたプラネタリギヤセット等からなる減速機構Ｒを介してカウンタシャフト４０に連結され、ディファレンシャル装置Ｄは、直接カウンタシャフト４０に連結されている。そして、減速機構Ｒの出力軸５２とカウンタシャフト４０が、それら両軸に固定させて相互に噛合するカウンタドライブギヤ４７とギヤ４８で連結されている。また、ディファレンシャル装置Ｄは、そのデフリングギヤ４９を上記ギヤ４８にカウンタドライブギヤ４７とは異なる軸方向位置で噛合させてカウンタシャフト４０に連結されている。したがって、この構成の場合、上記ギヤ４８は、カウンタドライブギヤ４７に対してドリブンギヤとして機能し、デフリングギヤ４９に対してそれを駆動するピニオンギヤとして機能し、カウンタドライブギヤ４７と共通のギヤ４８が第２の歯車対を構成し、デフリングギヤ４９と共通のギヤ４８が第３の歯車対を構成する。その余の構成については、実質上第１実施形態と同様であるので、該当する要素の同様の参照符号を付して説明に代える。
【００２５】
こうした形態を採った場合も前記第１実施形態の場合と同様に、所定のギヤ比を持つカウンタドライブギヤ４１と同ドリブンギヤ４２で構成される第１の歯車対は、同様に他の所定のギヤ比を持つカウンタドライブギヤ４７と共通ギヤ４８７構成される第２の歯車対に対して別個のものとれているため、ギヤ比変更の要求に応じてカウンタドライブギヤ４１の径を変更した場合、これに噛合するドリブンギヤ４２の径は変更を要するが、カウンタドライブギヤ４７と共通ギヤ４８の対については、径の変更を要しない。このことは、共通ギヤ４８とデフリングギヤ４９の対の関係についても言える。そして、この場合も、上記のようにギヤ比の変更が他の歯車対に影響しないため、カウンタシャフト４０の位置も不変である。
【００２６】
したがって、この駆動装置によっても、第１実施形態の場合同様の効果を達成することができる。なお、この場合、第１実施形態と異なり、各々のギヤが全て１対１で対をなす関係とはならないが、共通ギヤ４８に対して対をなす両ギヤ４７，４９の噛合位置が軸方向にずれているため、共通ギヤ４８を別個に加工した別体のギヤの組合せにより構成する、あるいは、歯形をそれぞれの噛合位置で別加工の異なるものとする等の方法で、ギヤノイズに対する対策が可能である。
【００２７】
次に、図５及び図６は、本発明の思想を更に別の形態で具体化した第３実施形態を第１実施形態の場合と同様の手法で示す。この形態では、互いに並行する第１の軸線Ｉ上にエンジンＥ／ＧとジェネレータＧと、更にモータＭを配置し、第３の軸線ＩＩＩ（他の実施形態との混乱を避ける意味で、この形態において第２の軸線を欠番とする）上にカウンタシャフト４０、第４の軸線ＩＶ上にディファレンシャル装置Ｄがそれぞれ配置された３軸構成とされている点のみが前記第１実施形態と異なるが、エンジンＥ／ＧとジェネレータＧのカウンタシャフト４０に対する連結関係、モータＭとディファレンシャル装置Ｄとの連結関係とも、実質的に前記第１実施形態と同様である。したがって、その余の構成については、該当する要素に同様の参照符号を付して説明に代える。
【００２８】
そして、この第３実施形態においても、駆動連結関係が上記のように同様であるところから、先に第１実施形態で述べたと同様の効果が得られる。
【００２９】
以上、本発明を３つの実施形態に基づき詳説したが、本発明はこれらの実施形態に限るものではなく、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に具体的構成を変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るハイブリッド４軸駆動装置のスケルトン図である。
【図２】第１実施形態の駆動装置のカウンタシャフト上での各歯車の噛合関係を示す配置図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るハイブリッド４軸駆動装置のスケルトン図である。
【図４】第２実施形態の駆動装置のカウンタシャフト上での各歯車の噛合関係を示す配置図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るハイブリッド４軸駆動装置のスケルトン図である。
【図６】第３実施形態の駆動装置のカウンタシャフト上での各歯車の噛合関係を示す配置図である。
【図７】従来のハイブリッド４軸駆動装置のカウンタシャフト上での各歯車の噛合関係を示す配置図である。
【符号の説明】
Ｅ／Ｇ  エンジン
Ｇ  ジェネレータ（発電機）
Ｍ  モータ（電動機）
Ｄ  ディファレンシャル装置
Ｐ  差動歯車装置
Ｒ  減速機構
Ｉ  第１の軸線
ＩＩ  第２の軸線
ＩＩＩ  第３の軸線
ＩＶ  第４の軸線
４０  カウンタシャフト
４１  カウンタドライブギヤ（第１の歯車対）
４２  カウンタドリブンギヤ（第１の歯車対）
４３  カウンタドライブギヤ（第２の歯車対）
４４  カウンタドリブンギヤ（第２の歯車対）
４５  デフリングギヤ（第３の歯車対）
４６  デフドライブピニオンギヤ（第３の歯車対）
４７  カウンタドライブギヤ（電動機側の歯車）
４８  共通歯車
４９  デフリングギヤ（ディファレンシヤル装置側の歯車）
【図１】
0003824125.tif 000002
【図２】
0003824125.tif 000003
【図３】
0003824125.tif 000004
【図４】
0003824125.tif 000005
【図５】
0003824125.tif 000006
【図６】
0003824125.tif 000007
【図７】
0003824125.tif 000008