JP3835330B2

JP3835330B2 - FR type vehicle equipped with a hybrid drive

Info

Publication number: JP3835330B2
Application number: JP2002098018A
Authority: JP
Inventors: 孝男谷口; 一雅塚本; 幸蔵山口; 和久尾崎; 武犬塚; 聡和久田
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2003291670A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド駆動装置並びに該ハイブリッド駆動装置を搭載したＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ；本明細書においてＦＲと称する）タイプの自動車に係り、詳しくは２個のモータ（ジェネレータを含む概念）を有するタイプ（いわゆる２モータタイプ）のハイブリッド駆動装置をＦＲ形式にて自動車に搭載する配置構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ハイブリッド駆動装置として、エンジンからの出力を、プラネタリギヤにてモータ（一般にジェネレータという）と走行出力側に分配して、該モータを主にジェネレータとして制御することにより、上記プラネタリギヤの出力トルクを無段に制御し、更に必要に応じて他のモータ（一般に駆動モータという）のトルクが、上記プラネタリギヤ出力トルクと合成して出力軸に出力する、いわゆる２モータタイプのものが自動車（登録商標名プリウス）に搭載されて実用に供されている。
【０００３】
上記実際に供されている２モータタイプのハイブリッド駆動装置は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ；本明細書においてＦＦと称する）用として自動車に搭載されているが、該ハイブリッド駆動装置は、独国特許ＤＥ１９８０３１６０号にも記載されるように、ＦＲタイプの大型の乗用自動車への搭載も図られている。該ＦＲタイプのハイブリッド駆動装置の概略を図６に示す。
【０００４】
ハイブリッド駆動装置を搭載した自動車１は、図６に示すように、車体２の前方、概ね前輪３ａ，３ｂの間部分にガソリンエンジン等の内燃エンジン６が、そのクランク軸を前後方向にして配置されており、更に該エンジン６の後方には、上記２モータタイプのハイブリッド駆動装置５４が隣接して配置されている。該ハイブリッド駆動装置５４は、上記クランク軸と軸方向に略々整列されて、エンジン側から順次、第１のモータ（ジェネレータ）１０、動力分配用プラネタリギヤ１１、そして第２のモータ（駆動モータ）４０が配置されている。なお、図中４ａ，４ｂは左右前輪３ａ，３ｂの各車軸である。
【０００５】
上記ハイブリッド駆動装置５４は、エンジンクランク軸の後方突出部からなる出力軸６ａにダンパ装置９を介して入力軸２８が連結されており、該入力軸の外径側に同軸状に第１のモータ１０が配置されている。該第１のモータ１０は、交流永久磁石同期型（ブラシレスＤＣモータ）からなり、ケースに固定されたステータ１０ａと、該ステータの内径側にて所定エアギャップを存して回転自在に支持されるロータ１０ｂと、を有している。
【０００６】
前記動力分配用プラネタリギヤ１１は、上記入力軸２８に同軸状に配置されたシンプルプラネタリギヤからなり、前記入力軸２８に連結されかつ複数のプラネタリピニオンＰ１を支持するキャリヤＣ１と、前記ロータ１０ｂに連結しているサンギヤＳ１と、走行出力部となるリングギヤＲ１と、を有している。該リングギヤＲ１は、上記入力軸２８と同一軸線上にて、後方に延びている出力軸１２に連結している。
【０００７】
第２のモータ４０は、同様なブラシレスＤＣモータでかつ前記モータ１０より大型のモータからなり、上記出力軸１２に同軸状にかつその外径側に配置されており、ケースに固定されたステータ４０ａと、その内径側にて所定エアギャップを存して回転自在に支持されるロータ４０ｂと、を有している。なお、上記ハイブリッド駆動装置５４は、一体ケース内に収納されており、該一体ケースの前端を前記エンジン６の後端面に固定して取り付けられている。
【０００８】
上記出力軸１２は、上記ケースから突出して更に後方に延び、フレキシブルカップリング４３及び公知のプロペラシャフト１３（省略して示してあるが、実際にはユニバーサルジョイント、センタベアリング等を有する）を介してディファレンシャル装置１５に連結されており、更に該ディファレンシャル装置から左右駆動軸８ａ，８ｂを介して後輪５ａ，５ｂに伝達されている。
【０００９】
本ハイブリッド駆動装置５４を搭載したＦＲ用自動車１は、エンジン６の出力がダンパ装置９及び入力軸２８を介して動力分配用プラネタリギヤ１１のキャリヤＣ１に伝達される。該プラネタリギヤ１１にて、上記エンジン出力は、そのサンギヤＳ１から第１のモータ（ジェネレータ）１０と、リングギヤＲ１から出力軸１２とに分配して伝達される。ここで、上記第１のモータ１０を制御することにより、出力軸１２への出力トルク及び回転を無段に調整して出力する。そして、発進時等の大トルクを必要とする場合、第２のモータ（駆動モータ）４０が駆動されて、該モータトルクが、上記出力軸１２のトルクをアシストしてプロペラシャフト１３に伝達され、更にディファレンシャル装置１５及び左右駆動軸８ａ，８ｂを介して後輪５ａ，５ｂに伝達される。
【００１０】
なお、上記第２のモータ４０は、上記第１のモータ１０の発電をエネルギとすると共に、該発電エネルギでは不足する場合、上記第１のモータ１０にて蓄えられているバッテリからのエネルギも使用し、更にブレーキ作用時には、回生ジェネレータとして機能する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した２モータタイプのハイブリッド駆動装置５４は、高いエネルギ効率により燃費向上及び排気ガスの減少等の優れた効果が得られ、エンジンの出力トルクにより第１のモータ１０のサイズが規定され、更に車輌重量及び要求加速性能等により第２のモータ４０のサイズも規定される。従って、エンジン排気量の大きい車輌に適用する場合、一般にＦＲタイプとなるが、上記要求に対応する第１のモータ１０及び第２のモータ４０を採用すると、モータの外径及び軸方向寸法（積厚）を満足するためには、上記一体ケースに収納されて前記エンジン６に取り付けられるハイブリッド駆動装置５４を、図６に点線Ａで示す現在の自動変速機の配置スペースに納めることが困難になってしまう。
【００１２】
このため、ＦＲ用自動車、特に大排気量のエンジンを搭載する自動車に、上述したハイブリッド駆動装置５４を搭載するには、プラットホームを新設する等の大幅な車輌自体の変更を必要とすると共に、乗員（積載）スペースを犠牲にする必要がある。
【００１３】
一方、エンジン６及び／又は第２のモータ４０からの駆動力を伝達されるディファレンシャル装置１５にあっては、リングギヤ２６（図２参照）の回転中心線とこれに噛み合うドライブピニオン２５（図２参照）の回転中心とをずらしてプロペラシャフト１３、従って車室の床を低くできるようにする目的から、リングギヤ２６及びドライブピニオン２５にはハイポイドギヤが採用されている。
【００１４】
しかし、ハイポイドギヤは、噛み合い率が大きくて良好な伝達効率を得ることはできるものの、歯の幅方向に滑り接触しつつ回転を伝達するため、例えば車輌制動時に第２のモータ４０にて電気エネルギを回収（回生）する場合、後輪５ａ，５ｂの駆動軸８ａ，８ｂ側からリングギヤ２６及びドライブピニオン２５等を介して伝達される回転力は、就中リングギヤ２６とドライブピニオン２５との噛み合い部分で伝動効率が低下し、従って該ドライブピニオン２５からプロペラシャフト１３を介して第２のモータ４０に伝達される回転力からの回生効率は大分低下してしまう。特に、上記のようにＦＲ構造であると、制動時の車輌重心（荷重）の移動で後輪側が低負荷になることと相俟って、歯面を滑り接触させつつ回転伝達するハイポイドギヤによる伝動効率は６０％程度に悪化することとなり、回生効率が悪く燃費向上率が低下してしまう。
【００１５】
そこで、本発明は、第２のモータを、エンジン及び第１のモータ等から分離して配置することにより、プラットホームの新設等の大幅な車輌自体の変更を不要にすると共に乗員（積載）スペースを犠牲にするような不都合を解消しながら、制動時等には第２のモータによる高い回生効率が得られるように構成し、もって上述した課題を解決したハイブリッド駆動装置及びそれを搭載したＦＲタイプの自動車を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は（例えば図１ないし図３、及び図５参照）、第１のモータ（１０）と、動力分配用プラネタリギヤ（１１）と、第２のモータ（２３又は３０，３１）と、を備え、
入力軸（２８）に伝達される駆動力を前記動力分配用プラネタリギヤ（１１）にて前記第１のモータ（１０）と出力軸（１２）とに分配して伝達し、該第１のモータによる発電に基づき前記第２のモータ（２３又は３０，３１）を駆動してなるハイブリッド駆動装置（５１）、を搭載したＦＲタイプの自動車（１）において、前記出力軸（１２）に、車体後方に延設されるプロペラシャフト（１３）を介してディファレンシャル装置（１５）を連結し、
該ディファレンシャル装置（１５）は、デフケース（Ｄ）に固定されたリングギヤ（２６）と該リングギヤ（２６）に噛合しかつ前記プロペラシャフト先端に固定されたドライブピニオン（２５）とからなるハイポイドギヤを備え、かつ前記出力軸（１２）から前記プロペラシャフト（１３）を介して伝達される駆動力を左右後車輪（５ａ，５ｂ）の各駆動軸（８ａ，８ｂ）に分配してなり、
前記第２のモータ（２３又は３０，３１）の出力は、動力伝達の流れにおいて、前記デフケース（Ｄ）を含む該デフケース（Ｄ）の下流にて合流するように配置されてなる、ことを特徴とするハイブリッド駆動装置（５１）を搭載したＦＲタイプの自動車（１）にある。
【００１７】
本発明の一態様として（例えば図１参照）、前車輪（３ａ，３ｂ）の間部分に前記内燃エンジン（６）がそのクランク軸（６ａ）を前後方向に向けて配置されると共に、該クランク軸に前記入力軸（２８）を連結して前記第１のモータ（１０）及び前記動力分配用プラネタリギヤ（１１）が前記クランク軸（６ａ）と軸方向に略々整列されて前記内燃エンジン側から順次配置され、
前記デフケース（Ｄ）に、前記ハイポイドギヤからなるリングギヤ（２６）の背面において該リングギヤと同軸状にかつ該リングギヤと一体に回転し得るように並列に配置して回転伝達ギヤ（１６）を固定し、
前記第２のモータ（２３）が、前記プロペラシャフト（１３）と直交する平面において前記駆動軸（８ａ，８ｂ）と軸線方向を平行にして配置されたステータ（２３ａ）及びロータ（２３ｂ）からなり、前記回転伝達ギヤ（１６）は、複数のギヤ（１９〜２１）を並列した減速ギヤ列（１７）を介して、前記第２のモータ（２３）のロータ（２３ｂ）に連結してなる。
【００１８】
また、本発明の一態様として（例えば図１参照）、前記第２のモータ（２３）がステータ（２３ａ）及びロータ（２３ｂ）からなり、前記回転伝達ギヤ（１６）は、複数のギヤ（１９，２０，２１）を並列した減速ギヤ列（１７）を介して、前記第２のモータ（２３）のロータ（２３ｂ）に連結してなる。
【００１９】
本発明の他の態様として（例えば図３及び図５参照）、前記左右の駆動軸（８ａ，８ｂ）にそれぞれ第２のモータ（３１，３０）を配置してなる。
【００２０】
更に本発明の他の態様として（例えば図３参照）、前記左右の第２のモータ（３１，３０）は、それぞれステータ（３１ａ，３０ａ）及びロータ（３１ｂ，３０ｂ）からなり、前記左右の第２のモータ（３１，３０）を、前記左右の駆動軸（８ａ，８ｂ）にそれぞれ同軸状に配置すると共に、該第２のモータ（３１，３０）の各ロータ（３１ｂ，３０ｂ）を、前記左右駆動軸（８ａ，８ｂ）にそれぞれ同軸状に配置した減速用プラネタリギヤ（２９，２７）を介して各駆動軸（８ａ，８ｂ）に連結してなる。
【００２１】
更に本発明の異なる態様として（例えば図５参照）、前記左右の第２のモータ（３１，３０）は、それぞれステータ（３１ａ，３０ａ）及びロータ（３１ｂ，３０ｂ）からなり、前記左右の駆動軸（８ａ，８ｂ）にそれぞれ第１及び第２の回転伝達ギヤ（５６，５０）を固定して、該第１及び第２の回転伝達ギヤ（５６，５０）を、複数のギヤ（５７，５９，６０，５１，５２，５３）を並列した減速ギヤ列を介して前記左右の第２のモータ（３１，３０）の各ロータ（３１ｂ，３０ｂ）に連結してなる。
【００２３】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これは、発明の理解を容易にするための便宜的なものであり、特許請求の範囲の構成に何等影響を及ぼすものではない。また、本発明において、モータとは、電気エネルギを回転運動に変換する、いわゆる狭義のモータに限らず、回転運動を電気エネルギに変換する、いわゆるジェネレータをも含む概念である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によると、第２のモータを、第１のモータ及び動力分配用プラネタリギヤ等から切り離し、動力伝達の流れにおいて、デフケースを含む該デフケースの下流にて合流するように配置したので、第２のモータを、プロペラシャフトに沿った車体形状に左右されることなく配置することができ、従ってハイブリッド駆動装置をＦＲタイプの自動車に搭載するについての自由度を向上することができる。これにより、第１のモータ及び動力分配用プラネタリギヤ等を、従前の自動変速機の配置スペースに納めることが可能になり、プラットホームの新設等の大幅な車輌自体の変更を不要にできると共に、乗員（積載）スペースを犠牲にする等の不都合を解消しつつ、大排気量エンジンを搭載し得るようなＦＲタイプの自動車に搭載して好適な駆動装置を得ることができる。そして、例えば第２のモータを特に小型化するような必要がなくなるので、第２のモータとして、充分なトルク発生を期待できるモータを配置することができる。
【００２５】
また、本ハイブリッド駆動装置を搭載した自動車にあっては、エンジンのみの駆動力にて走行する構造の車輌に比して燃費が大幅に向上するので、一般的には後部座席下等に配置されることが多いガソリンタンクのサイズをより小さく抑えることができ、これに伴って空いたスペースに第２のモータを余裕をもって配置することができる。更に、リングギヤの伝動後流側にて第２のモータを連結したことにより、制動時等に回生する場合、ディファレンシャル装置におけるハイポイドギヤの噛合部分を経由することなく、後輪の回転駆動力を第２のモータに伝達することができ、従って、通常であれば４割程度減少する伝動効率を向上し、回生効率（電力回収率）を向上することができる。また、ハイポイドギヤにはエンジントルク×動力分担分しか入力されないので、ハイポイドギヤのサイズダウンも図ることができる。
【００２６】
デフケースに、リングギヤと一体に回転し得るように回転伝達ギヤを固定して、該回転伝達ギヤを第２のモータに連結すると、１個の第２のモータによってアシスト、或いは制動時の回生を充分に行い得る簡単な構成のハイブリッド駆動装置を実現することができる。
【００２７】
第２のモータがステータ及びロータからなり、回転伝達ギヤは、複数のギヤを並列した減速ギヤ列を介して、第２のモータのロータに連結すると、減速ギヤ列のギヤ数を適宜変更することにより、第２のモータの配置に応じて該モータを回転伝達ギヤに容易にかつ確実に連結し得る構成が実現する。
【００２８】
左右の駆動軸にそれぞれ第２のモータを配置すると、例えば、単純に発生トルクが半分のモータを２個配置することによって、第２のモータを１個のみ設けた場合と同様の効果を得ることができ、また各第２のモータからの駆動力をそれぞれ対応する後車輪に個別に付与することができ、従って車輌の駆動制御性を向上することができる。また、ハイポイドギヤのサイズのみならず、デフサイズまでも小さくすることができる。
【００２９】
左右の第２のモータを左右の駆動軸にそれぞれ同軸状に配置し、かつ第２のモータの各ロータを、左右駆動軸にそれぞれ同軸状に配置した減速用プラネタリギヤを介して各駆動軸に連結すると、第２のモータを２個使用するものでありながら、これらモータの配置スペースを可及的に削減することができる。
【００３０】
左右の駆動軸にそれぞれ第１及び第２の回転伝達ギヤを固定して、これら回転伝達ギヤを、複数のギヤを並列した減速ギヤ列を介して左右の第２のモータの各ロータに連結すると、減速ギヤ列のギヤ数を適宜変更することにより、各第２のモータの配置に応じて該モータを回転伝達ギヤに容易にかつ確実に連結し得る構成が実現する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明に係る第１の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態のハイブリッド駆動装置を搭載した自動車の一例を示す概略平面図、図２は、該自動車に備えたディファレンシャル装置の基本構造を示す斜視図である。本ハイブリッド駆動装置５１を搭載した自動車１は、図１に示すように、車体２の前方、概ね前輪（前車輪）３ａ，３ｂの間部分にガソリンエンジン等の内燃エンジン６が、そのクランク軸を前後方向にして配置されている。更に、該エンジン６の後方には、ハイブリッド駆動装置５１の一部を構成する第１のモータ（ジェネレータ）１０、及び動力分配用プラネタリギヤ１１が、点線Ａで示す従前の自動変速機の配置スペース内にて上記クランク軸と軸方向に略々整列されて、エンジン側から順次配置されている。なお、図中４ａ，４ｂは前輪３ａ，３ｂの各車軸である。
【００３３】
上記ハイブリッド駆動装置５１では、エンジンクランク軸の後方突出部からなる出力軸６ａにダンパ装置９を介して入力軸２８が連結されており、該入力軸の外径側に同軸状に第１のモータ１０が配置されている。該第１のモータ１０は、交流永久磁石同期型（ブラシレスＤＣモータ）からなり、ケースに固定されたステータ１０ａと、該ステータの内径側にて所定エアギャップを存して回転自在に支持されるロータ１０ｂと、を有している。
【００３４】
また、動力分配用プラネタリギヤ１１は、上記入力軸２８に同軸状に配置されたシンプルプラネタリギヤからなり、前記入力軸２８に連結されかつ複数のプラネタリピニオンＰ１を支持するキャリヤＣ１と、前記ロータ１０ｂに連結しているサンギヤＳ１と、走行出力部となるリングギヤＲ１と、を有している。該リングギヤＲ１は、上記入力軸２８と同一軸線上にて、後方に延びている出力軸１２に連結している。
【００３５】
上記リングギヤＲ１を一体に固定している出力軸１２は、フレキシブルカップリング２４及び公知のプロペラシャフト１３（省略して示してあるが、実際にはユニバーサルジョイント、センタベアリング等を有する）を介してディファレンシャル装置１５に連結されており、更に該ディファレンシャル装置から左右駆動軸８ａ，８ｂを介して後輪（後車輪）５ａ，５ｂに伝達されている。
【００３６】
また、ディファレンシャル装置１５の後述するリングギヤ２６（図２参照）の伝動後流側には、該リングギヤ２６に連動するように第２のモータ２３が配置されている。該第２のモータ２３は、第１のモータ１０及び動力分配用プラネタリギヤ１１等と共に本ハイブリッド駆動装置５１を構成するもので、該モータ１０と同様なブラシレスＤＣモータでかつ該モータ１０より大型のモータからなり、ケース等の固定部材に固定されたステータ２３ａと、その内径側にて所定エアギャップを存して回転自在に支持されるロータ２３ｂと、を有している。
【００３７】
一方、上記ディファレンシャル装置１５は、図２に示すように、デフケースＤ（便宜上、一部省略して描いている）に固定したリングギヤ２６と、該リングギヤ２６に噛合しかつプロペラシャフト１３先端に固定したドライブピニオン２５と、上記デフケースＤ内に位置して駆動軸８ａ，８ｂにそれぞれ連結するサイドギヤ４０ａ，４０ｂと、該ギヤ４０ａ，４０ｂにそれぞれ噛合しかつデフケースＤにブラケット４４，４５を介して支持されるピニオンギヤ４１ａ，４１ｂと、を有し、リングギヤ２６の回転に基づき左右後輪５ａ，５ｂを差動回転し得るように構成されている。そして、ドライブピニオン２５及びリングギヤ２６はハイポイドギヤからなり、該リングギヤ２６の回転中心線とこれに噛み合うドライブピニオン２５の回転中心とがずれるように配置されて、プロペラシャフト１３、従って車室の床が低くなるようにされている。
【００３８】
また、図１及び図２に示すように、リングギヤ２６と同軸状にかつ該ギヤ２６）と一体に回転し得るように回転伝達ギヤ１６を並列に配置し、更に該回転伝達ギヤ１６を、複数のギヤ１９，２０，２１を並列した減速ギヤ列１７を介して、第２のモータ２３のロータ２３ｂに連結している。該減速ギヤ列１７は、図示しない支持手段にて回転自在に支持した小径ギヤ１９及び該ギヤ１９と同軸状にかつ一体に設けた大径ギヤ２０と、ロータ２３ｂの出力軸３４の先端に一体に設けられたギヤ２１と、を有している。該減速ギヤ列１７により出力軸３４、従って第２のモータ２３のステータ２３ａ及びロータ２３ｂは、プロペラシャフト１３と直交する平面において、駆動軸８ａ，８ｂの軸方向を平行にして配置されている。
【００３９】
なお、図２では、リングギヤ２６の歯面形状を明確に示すために該歯面を図の紙面手前側に向けて描いているが、図１の回転伝達ギヤ１６を図２のリングギヤ２６に適用する場合、実際にはリングギヤ２６の背面側（図２の紙面奥側）において該リングギヤ２６と同軸状にかつ一体に回転し得るように配置される。
【００４０】
本ハイブリッド駆動装置５１を搭載したＦＲ用の自動車１にあっては、エンジン６の出力がダンパ装置９及び入力軸２８を介して動力分配用プラネタリギヤ１１のキャリヤＣ１に伝達される。該プラネタリギヤ１１にて、上記エンジン出力は、そのサンギヤＳ１から第１のモータ（ジェネレータ）１０と、リングギヤＲ１から出力軸１２とに分配して伝達される。ここで、第１のモータ１０を制御することにより、出力軸１２への出力トルク及び回転を無段に調整して出力する。
【００４１】
そして、発進時等の大トルクを必要とする場合、第２のモータ（駆動モータ）２３が駆動されて、そのロータ２３ｂの回転（モータトルク）が、出力軸３４、ギヤ２１、大径ギヤ２０、小径ギヤ１９及び回転伝達ギヤ１６を介して、ディファレンシャル装置１５のリングギヤ２６に伝達され、該モータトルクが、上記プロペラシャフト１３からリングギヤ２６に伝達されるトルクをアシストして、更にピニオンギヤ４１ａ，４１ｂ及びサイドギヤ４０ａ，４０ｂ、並びに左右駆動軸８ａ，８ｂを介して、後輪５ａ，５ｂに伝達される。
【００４２】
なお、上記第２のモータ２３は、第１のモータ１０の発電をエネルギとすると共に、該発電エネルギでは不足する場合、該第１のモータ１０にて蓄えられているバッテリからのエネルギも使用し、更にブレーキ作用時には、回生ジェネレータとして機能する。つまり、例えばドライバによりブレーキ操作がなされた場合、第２のモータ２３が回生ブレーキとして、また回生ジェネレータとして機能して、後輪５ａ，５ｂ側からエネルギ回収（回生）を行う。この際、第２のモータ２３は、ディファレンシャル装置１５のリングギヤ２６の伝動後流側にて連結していることにより、該装置１５のドライブピニオン２５とリングギヤ２６との噛合部分を経由することなく、駆動軸８ａ，８ｂからサイドギヤ４０ａ，４０ｂ、ピニオンギヤ４１ａ，４１ｂ、リングギヤ２６（デフケースＤ）、回転伝達ギヤ１６及び減速ギヤ列１７を介してトルク伝達される。従って、通常であれば４割程度減少するような伝動効率を向上して、高い効率で回生することができる。また、ハイポイドギヤ（２５，２６）にはエンジントルク×動力分担分しか入力されないので、ハイポイドギヤのサイズダウンを図ることができるという効果も得られる。
【００４３】
そして、本実施の形態にあっては、第２のモータ２３の出力を、ディファレンシャル装置１５のリングギヤ２６の伝動後流側、即ち動力伝達の流れにおいて、デフケースＤを含む該デフケースＤの下流にて合流するように配置することにより、内燃エンジン６や第１のモータ１０等から分離して位置させたので、第２のモータ２３を、プロペラシャフト１３に沿った車体形状に左右されることなく配置することができ、従ってハイブリッド駆動装置５１をＦＲタイプの自動車１に搭載するについての自由度を向上することができる。これにより、第１のモータ１０及び動力分配用プラネタリギヤ１１等を、従前の自動変速機の配置スペースＡに納めることができ、従って、プラットホームの新設等の大幅な車輌自体の変更を不要にすると共に乗員（積載）スペースを犠牲にする等の不都合を解消しつつ、大排気量エンジンを搭載し得るようなＦＲタイプの自動車に搭載して好適な駆動装置５１が実現されている。そして、例えば第２のモータ２３を特に小型化するような必要がなくなるので、第２のモータ２３として充分なトルク発生を期待できるモータを採用することができる。
【００４４】
また、本ハイブリッド駆動装置５１を搭載した自動車１にあっては、第２のモータ２３を有さずにエンジン６のみの駆動力で走行する場合に比して燃費が大幅に向上するので、一般的には後部座席下等に配置されることが多いガソリンタンクのサイズを小さく抑え、これに伴って空いたスペースに第２のモータ２３を余裕をもって配置することができる。近年、スペアタイヤ収納部分を有しない構造の車輌も出現しているが、このような構造のものにあっては、スペアタイヤ収納部分を有しないことによる空きスペースに、第２のモータ２３を余裕をもって配置することも可能である。
【００４５】
また、本実施の形態では、リングギヤ２６と同軸状にかつ該ギヤ２６と一体に回転し得るように回転伝達ギヤ１６を並列配置して、該回転伝達ギヤ１６を介してリングギヤ２６の回転を第２のモータ２３に伝達するように構成したので、第２のモータ２３を１個のみ配置することができ、従ってハイブリッド駆動装置５１の構成がより簡略化されている。そして、デフケースＤに、リングギヤ２６と一体に回転し得るように回転伝達ギヤ１６を固定して、該回転伝達ギヤ１６を第２のモータ２３に連結したので、１個の第２のモータ２３によってアシスト、或いは制動時の回生を充分に行い得る簡単な構成のハイブリッド駆動装置５１が実現している。更に、回転伝達ギヤ１６を、複数のギヤを並列した減速ギヤ列１７を介して、第２のモータ２３のロータ２３ｂに連結したので、減速ギヤ列１７のギヤ数を適宜変更することにより、第２のモータ２３の配置に応じて該モータを回転伝達ギヤ１６に容易にかつ確実に連結し得る構成が実現する。
【００４６】
＜第２の実施の形態＞
ついで、第２の実施の形態について図３及び図４に沿って説明する。図３は、本実施の形態のハイブリッド駆動装置を搭載した自動車の一例を示す概略平面図、図４は、該駆動装置に備えた第２のモータ等を拡大して示す概略平面図である。本実施の形態は、第２のモータの配置に違いがあるが、それ以外の点は第１の実施の形態と同様なので、第１の実施の形態と共通の構成及び要素に同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態では、図３及び図４に示すように、第１のモータ１０等と共にハイブリッド駆動装置５１をなす第２のモータとしてのモータ３１，３０を、それぞれ左右駆動軸８ａ，８ｂに同軸状に配置して、リングギヤ２６の回転を左右駆動軸８ａ，８ｂを介して該モータ３１，３０にそれぞれ伝達し得るように構成している。即ち、図２ないし図４に示すように、駆動軸８ａには減速用プラネタリギヤ２９を介してモータ３１が、駆動軸８ｂには減速用プラネタリギヤ２７を介してモータ３０がそれぞれ連結されている。
【００４８】
上記減速用プラネタリギヤ２９，２７はそれぞれシンプルプラネタリギヤからなり、該プラネタリギヤ２９は、前記駆動軸８ａに連結されるリングギヤＲ３と、上記ロータ３１ｂに連結されるサンギヤＳ３と、複数のピニオンＰ３を支持しかつケース等の固定部材に固定されるキャリヤＣ３と、を有している。また、プラネタリギヤ２７は、前記駆動軸８ｂに連結されるリングギヤＲ２と、上記ロータ３０ｂに連結されるサンギヤＳ２と、複数のピニオンＰ２を支持しかつケース等の固定部材に固定されるキャリヤＣ２と、を有している。
【００４９】
以上の構成を有する本実施の形態においても、ハイブリッド駆動装置５１は、第１の実施の形態と略々同様の作用効果を奏すると共に、以下に挙げるような効果を奏する。即ち、前述の第１の実施の形態では、ディファレンシャル装置１５におけるリングギヤ２６に第２のモータ２３を連結していたため、図２からも理解できるように、制動時に駆動軸８ａ，８ｂから戻される回転駆動力は、サイドギヤ４０ａ，４０ｂ及びピニオンギヤ４１ａ，４１ｂを介してリングギヤ２６に伝達され、そして該リングギヤ２６（デフケースＤ）、従って回転伝達ギヤ１６から取り出されている。このため、ドライブピニオン２５とリングギヤ２６との噛合による伝動損失を抑える効果は充分に得られるが、駆動軸８ａ，８ｂとリングギヤ２６（即ち回転伝達ギヤ１６）との間にサイドギヤ４０ａ，４０ｂ及びピニオンギヤ４１ａ，４１ｂが介在することによる伝動損失が存在する。しかし、本実施の形態の構成によると、第２のモータとしてのモータ３１，３０がそれぞれ駆動軸８ａ，８ｂに直接的に連結しているので、上記ギヤ４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂによる伝動損失が介在されず、従って、制動時の回生によるエネルギ回収機能を極めて効率良く得ることができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、第２のモータとしてのモータ３１，３０を、それぞれディファレンシャル装置１５外方にて駆動軸８ａ，８ｂに直接的に配置したことにより、該第２のモータ３１，３０からの回転駆動力がディファレンシャル装置１５に入力されないので、該ディファレンシャル装置１５のサイズダウンを図ることができる。更に、左右後輪５ａ，５ｂにそれぞれ対応して個別のモータ３１，３０が配置されているので、それぞれの後輪５ａ，５ｂを円滑にきめ細かく制御しつつ駆動することができ、高精度の走行制御を実施することができる。そして、左右の駆動軸８ａ，８ｂにそれぞれ第２のモータ３１，３０を配置したので、例えば、単純に発生トルクが半分のモータを２個配置することによって、第２のモータを１個のみ設けた場合と同様の効果を得ることができる。更に、左右の第２のモータ３１，３０を左右の駆動軸８ａ，８ｂにそれぞれ同軸状に配置し、かつ第２のモータの各ロータ３１ｂ，３０ｂを、左右駆動軸８ａ，８ｂにそれぞれ同軸状に配置した減速用プラネタリギヤ２９，２７を介して各駆動軸に連結したので、第２のモータを２個使用するものでありながら、これらモータの配置スペースを可及的に削減することができる。また、ハイポイドギヤ（２５，２６）のサイズのみならず、デフサイズまでも小さくすることができるという効果も得られる。
【００５１】
＜第３の実施の形態＞
ついで、第３の実施の形態について図５に沿って説明する。図５は、本実施の形態のハイブリッド駆動装置を搭載した自動車の一例を示す概略平面図である。本実施の形態では、第２のモータの配置に違いがあるが、それ以外の点は第１の実施の形態と同様なので、第１の実施の形態と共通の構成及び要素に同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５２】
本実施の形態では、図５に示すように、ディファレンシャル装置１５のリングギヤ２６の伝動後流側にて連動し得るように第２のモータが配置されている。該第２のモータとしてのモータ３１，３０は、第１のモータ１０等と共に本ハイブリッド駆動装置５１を構成するもので、該モータ１０と同様なブラシレスＤＣモータでかつ該モータ１０より大型のモータからなる。これらモータ３１，３０は、それぞれケース等の固定部材に固定されたステータ３１ａ，３０ａと、その内径側にて所定エアギャップを存して回転自在に支持されるロータ３１ｂ，３０ｂと、を有している。
【００５３】
また、ディファレンシャル装置１５から左右に突出する駆動軸８ａ，８ｂには、それぞれ第１及び第２の回転伝達ギヤ５６，５０が一体に固定されている。そして、モータ３１側では、回転伝達ギヤ５６に噛合するギヤ列を介して駆動軸８ａとロータ３１ｂとが一体に回転し得るように構成され、またモータ３０側では、回転伝達ギヤ５０に噛合するギヤ列を介して駆動軸８ｂとロータ３０ｂとが一体に回転し得るように構成されている。上記モータ３１側のギヤ列は、図示しない支持手段にて回転自在に支持された小径ギヤ５７及び該ギヤ５７と同軸状にかつ一体に設けられた大径ギヤ５９と、ロータ３１ｂの出力軸６１の先端に一体に設けられたギヤ６０とからなる。また、上記モータ３０側のギヤ列は、図示しない支持手段にて回転自在に支持された小径ギヤ５１及び該ギヤ５１と同軸状にかつ一体に設けられた大径ギヤ５２と、ロータ３０ｂの出力軸５５の先端に一体に設けられたギヤ５３とからなる。
【００５４】
以上の構成の本実施の形態によると、第１及び第２の実施の形態と略々同様の作用効果を奏すると共に、第２の実施の形態と同様に、第２のモータとしてのモータ３１，３０がそれぞれ駆動軸８ａ，８ｂに直接的に連結されているので、第１の実施の形態で生じていたようなピニオンギヤ４１ａ，４１ｂ等による伝動損失をも無くすることができ、従って、制動時の回生によるエネルギ回収効率を更に高めることができる。そして、左右の駆動軸８ａ，８ｂにそれぞれ第１及び第２の回転伝達ギヤ５６，５０を固定して、これら回転伝達ギヤを、複数のギヤを並列した減速ギヤ列を介して左右の第２のモータ３１，３０の各ロータ３１ｂ，３０ｂに連結したので、減速ギヤ列のギヤ数を適宜変更することにより、各第２のモータ３１，３０の配置に応じて該モータを回転伝達ギヤ５６，５０に容易にかつ確実に連結し得る構成が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のハイブリッド駆動装置を搭載した自動車の一例を示す概略平面図。
【図２】図１のディファレンシャル装置の基本構造を示す斜視図。
【図３】本発明に係る第２の実施の形態のハイブリッド駆動装置を搭載した自動車の一例を示す概略平面図。
【図４】図３の第２のモータ等を拡大して示す概略平面図。
【図５】本発明に係る第３の実施の形態のハイブリッド駆動装置を搭載した自動車の一例を示す概略平面図。
【図６】本発明の基礎となるハイブリッド駆動装置を搭載した自動車の一例を示す概略平面図。
【符号の説明】
１自動車
５ａ，５ｂ左右後車輪
８ａ，８ｂ左右駆動軸
１０第１のモータ
１１動力分配用プラネタリギヤ
１２出力軸
１３プロペラシャフト
１５ディファレンシャル装置
１６回転伝達ギヤ
１７減速ギヤ列
１９，２０，２１ギヤ
２３第２のモータ
２３ａ，３０ａ，３１ａステータ
２３ｂ，３０ｂ，３１ｂロータ
２５ドライブピニオン
２６リングギヤ
２８入力軸
２７，２９減速用プラネタリギヤ
３０，３１第２のモータ
５０第２の回転伝達ギヤ
５１ハイブリッド駆動装置
５６第１の回転伝達ギヤ
５７，５９，６０，５１，５２，５３減速ギヤ列（ギヤ）
Ｄデフケース[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid drive device and an FR (front engine / rear drive; referred to herein as FR) type vehicle equipped with the hybrid drive device, and more specifically, two motors (a concept including a generator). The present invention relates to an arrangement structure in which a hybrid drive device of a type (so-called two-motor type) is mounted on an automobile in the FR format.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a hybrid drive device, the output from an engine is distributed to a motor (generally called a generator) and a travel output side by a planetary gear, and the motor is mainly controlled as a generator, so that the output torque of the planetary gear is reduced. A so-called two-motor type is used in which the torque of other motors (generally called drive motors) is combined with the planetary gear output torque and output to the output shaft if necessary. ) To be put to practical use.
[0003]
The two-motor type hybrid drive device that is actually provided is mounted on an automobile for FF (front engine / front drive; referred to as FF in this specification). As described in Japanese Patent No. DE19833160, it is also intended to be mounted on an FR type large passenger car. An outline of the FR type hybrid drive apparatus is shown in FIG.
[0004]
  As shown in FIG. 6, an automobile 1 equipped with a hybrid drive device has an internal combustion engine 6 such as a gasoline engine disposed in front of the vehicle body 2, generally between the front wheels 3 a and 3 b, with its crankshaft in the front-rear direction. Further, the two-motor type hybrid drive device 54 is disposed adjacent to the rear of the engine 6. The hybrid drive device 54 is substantially aligned with the crankshaft in the axial direction, and sequentially from the engine side, the first motor (generator) 10, the power distribution planetary gear 11, and the second motor (drive motor) 40. Is arranged. In the figure, 4a and 4b represent the left and right front wheels 3a and 3b, respectively.carIs the axis.
[0005]
In the hybrid drive device 54, an input shaft 28 is connected to an output shaft 6a formed of a rear projecting portion of an engine crankshaft via a damper device 9, and a first motor is coaxially formed on the outer diameter side of the input shaft. 10 is arranged. The first motor 10 is an AC permanent magnet synchronous type (brushless DC motor), and is rotatably supported with a stator 10a fixed to the case and a predetermined air gap on the inner diameter side of the stator. And a rotor 10b.
[0006]
The power distribution planetary gear 11 is a simple planetary gear arranged coaxially with the input shaft 28, is connected to the input shaft 28 and supports a plurality of planetary pinions P1, and is connected to the rotor 10b. A sun gear S1 and a ring gear R1 serving as a travel output portion. The ring gear R1 is connected to the output shaft 12 extending rearward on the same axis as the input shaft 28.
[0007]
The second motor 40 is a similar brushless DC motor and is a motor larger than the motor 10, and is arranged coaxially with the output shaft 12 on the outer diameter side, and is fixed to the case. And a rotor 40b that is rotatably supported with a predetermined air gap on its inner diameter side. The hybrid drive device 54 is housed in an integrated case, and is attached with the front end of the integrated case fixed to the rear end surface of the engine 6.
[0008]
The output shaft 12 protrudes from the case and extends further rearward, via a flexible coupling 43 and a known propeller shaft 13 (not shown, but actually includes a universal joint, a center bearing, etc.). It is connected to a differential device 15 and is further transmitted from the differential device to the rear wheels 5a and 5b via the left and right drive shafts 8a and 8b.
[0009]
In the FR automobile 1 equipped with the hybrid drive device 54, the output of the engine 6 is transmitted to the carrier C 1 of the power distribution planetary gear 11 via the damper device 9 and the input shaft 28. In the planetary gear 11, the engine output is distributed and transmitted from the sun gear S1 to the first motor (generator) 10 and from the ring gear R1 to the output shaft 12. Here, by controlling the first motor 10, the output torque and rotation to the output shaft 12 are adjusted steplessly and output. Then, when a large torque is required, such as when starting, the second motor (drive motor) 40 is driven, and the motor torque is transmitted to the propeller shaft 13 by assisting the torque of the output shaft 12. Further, it is transmitted to the rear wheels 5a and 5b through the differential device 15 and the left and right drive shafts 8a and 8b.
[0010]
The second motor 40 uses the power generated by the first motor 10 as energy, and also uses energy from the battery stored in the first motor 10 when the generated power is insufficient. In addition, it functions as a regenerative generator during braking.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described two-motor type hybrid drive device 54 has excellent effects such as improved fuel efficiency and reduced exhaust gas due to high energy efficiency, and the size of the first motor 10 is defined by the output torque of the engine. The size of the second motor 40 is also defined by the weight and the required acceleration performance. Therefore, when applied to a vehicle with a large engine displacement, the FR type is generally used. However, when the first motor 10 and the second motor 40 corresponding to the above requirements are adopted, the outer diameter and axial dimension (product) of the motor are used. In order to satisfy (thickness), it becomes difficult to fit the hybrid drive unit 54 housed in the integrated case and attached to the engine 6 in the current automatic transmission arrangement space indicated by the dotted line A in FIG. End up.
[0012]
For this reason, in order to mount the hybrid drive device 54 described above on a FR vehicle, particularly a vehicle equipped with a large displacement engine, it is necessary to change the vehicle itself, such as a new platform, and (Loading) space must be sacrificed.
[0013]
On the other hand, in the differential device 15 to which the driving force from the engine 6 and / or the second motor 40 is transmitted, the drive pinion 25 (see FIG. 2) meshes with the rotation center line of the ring gear 26 (see FIG. 2). Hypoid gears are used for the ring gear 26 and the drive pinion 25 for the purpose of lowering the propeller shaft 13 and thus the floor of the passenger compartment.
[0014]
However, although the hypoid gear has a high meshing rate and can obtain a good transmission efficiency, it transmits the rotation while sliding in the width direction of the teeth. In the case of recovery (regeneration), the rotational force transmitted from the drive shafts 8a, 8b side of the rear wheels 5a, 5b via the ring gear 26, the drive pinion 25, etc. The transmission efficiency is lowered, and therefore the regeneration efficiency from the rotational force transmitted from the drive pinion 25 to the second motor 40 via the propeller shaft 13 is greatly reduced. In particular, in the case of the FR structure as described above, coupled with the fact that the rear wheel side becomes a low load due to the movement of the vehicle center of gravity (load) during braking, the transmission by the hypoid gear that transmits the rotation while sliding the tooth surface in sliding contact. Efficiency will deteriorate to about 60%, and regeneration efficiency will be bad and a fuel-consumption improvement rate will fall.
[0015]
Therefore, the present invention separates the second motor from the engine, the first motor, and the like, thereby eliminating the need for significant changes in the vehicle itself, such as newly installing a platform, and reducing the occupant (loading) space. While eliminating the inconvenience of sacrificing, it is configured to obtain high regenerative efficiency by the second motor at the time of braking, etc., and thus a hybrid drive device that solves the above-described problems and an FR type equipped with the hybrid drive device The purpose is to provide a car.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention (see, for example, FIGS. 1 to 3 and FIG. 5) includes a first motor (10), a power distribution planetary gear (11), and a second motor (23 or 30, 31). ,
  The driving force transmitted to the input shaft (28) is distributed and transmitted to the first motor (10) and the output shaft (12) by the power distribution planetary gear (11), and is transmitted by the first motor. In an FR type vehicle (1) equipped with a hybrid drive device (51) that drives the second motor (23 or 30, 31) based on power generation, the output shaft (12) is connected to the rear of the vehicle body. The differential device (15) is connected via an extended propeller shaft (13),
  The differential device (15) includes a hypoid gear comprising a ring gear (26) fixed to the differential case (D) and a drive pinion (25) meshing with the ring gear (26) and fixed to the tip of the propeller shaft. And the driving force transmitted from the output shaft (12) through the propeller shaft (13) is distributed to the driving shafts (8a, 8b) of the left and right rear wheels (5a, 5b),
  The output of the second motor (23 or 30, 31) is arranged to join downstream of the differential case (D) including the differential case (D) in the flow of power transmission. This is in an FR type automobile (1) equipped with a hybrid drive device (51).
[0017]
  As one aspect of the present invention (see, for example, FIG. 1),The internal combustion engine (6) is disposed between the front wheels (3a, 3b) with the crankshaft (6a) directed in the front-rear direction, and the input shaft (28) is connected to the crankshaft. A first motor (10) and a planetary gear (11) for power distribution are arranged substantially in the axial direction with the crankshaft (6a) and sequentially arranged from the internal combustion engine side;
  The differential case (D)Made of hypoid gearRing gear (26)The ring gear on the back of theThe rotation transmission gear (16) is fixed by being arranged in parallel so that it can be rotated integrally with the ring gear.
  The second motor (23)The drive shaft (8a, 8b) and the axial direction are arranged parallel to each other on a plane orthogonal to the propeller shaft (13).The rotation transmission gear (16) comprises a stator (23a) and a rotor (23b), and the second motor (23) is connected to the second motor (23) via a reduction gear train (17) in which a plurality of gears (19 to 21) are arranged in parallel. Connected to the rotor (23b).
[0018]
  As one embodiment of the present invention,(See, for example, FIG. 1) The second motor (23) includes a stator (23a) and a rotor (23b), and the rotation transmission gear (16) includes a plurality of gears (19, 20, 21) arranged in parallel. It is connected to the rotor (23b) of the second motor (23) via a reduction gear train (17).
[0019]
  As another aspect of the present invention(For example, see FIGS. 3 and 5), the second motor (31, 30) is arranged on each of the left and right drive shafts (8a, 8b).
[0020]
  Furthermore, as another aspect of the present invention(See, for example, FIG. 3) The left and right second motors (31, 30) are respectively composed of a stator (31a, 30a) and a rotor (31b, 30b), and the left and right second motors (31, 30). Are coaxially arranged on the left and right drive shafts (8a, 8b), and the rotors (31b, 30b) of the second motor (31, 30) are connected to the left and right drive shafts (8a, 8b). Are connected to the respective drive shafts (8a, 8b) via planetary gears (29, 27) for speed reduction arranged coaxially.
[0021]
  Further, as a different aspect of the present invention,(See, for example, FIG. 5) The left and right second motors (31, 30) are respectively composed of a stator (31a, 30a) and a rotor (31b, 30b), and are respectively connected to the left and right drive shafts (8a, 8b). The first and second rotation transmission gears (56, 50) are fixed, and the first and second rotation transmission gears (56, 50) are connected to a plurality of gears (57, 59, 60, 51, 52, 53) are connected to the respective rotors (31b, 30b) of the left and right second motors (31, 30) through a reduction gear train arranged in parallel.
[0023]
In addition, although the code | symbol in the said parenthesis is for contrast with drawing, this is for convenience for making an understanding of invention easy, and has no influence on the structure of a claim. It is not a thing. In the present invention, the term “motor” is not limited to a so-called narrowly-defined motor that converts electrical energy into rotational motion, but also includes a so-called generator that converts rotational motion into electrical energy.
[0024]
【The invention's effect】
  According to the present invention, the second motor is separated from the first motor and the power distribution planetary gear, etc., and is arranged so as to merge downstream of the differential case including the differential case in the flow of power transmission. The motor can be arranged without being influenced by the shape of the vehicle body along the propeller shaft, and thus the degree of freedom for mounting the hybrid drive device on the FR type automobile can be improved. As a result, the first motor, the power distribution planetary gear, etc. can be accommodated in the conventional automatic transmission arrangement space, and a significant change in the vehicle itself such as a new platform can be eliminated. It is possible to obtain a suitable drive device that can be mounted on an FR type vehicle that can be mounted with a large displacement engine, while eliminating inconveniences such as sacrificing (loading) space. For example, since it is not necessary to downsize the second motor in particular, a motor that can be expected to generate sufficient torque can be disposed as the second motor.
[0025]
In addition, an automobile equipped with this hybrid drive device has a fuel efficiency that is significantly improved compared to a vehicle that is driven by the driving force of only the engine, so it is generally placed under the rear seat. Therefore, the size of the gasoline tank, which is often required, can be further reduced, and accordingly, the second motor can be disposed in a vacant space with a margin. Further, by connecting the second motor on the downstream side of the transmission of the ring gear, when regenerating during braking or the like, the rotational driving force of the rear wheels is reduced without passing through the meshing portion of the hypoid gear in the differential device. Therefore, the transmission efficiency, which is normally reduced by about 40%, can be improved, and the regeneration efficiency (power recovery rate) can be improved. Further, since only the engine torque × power share is input to the hypoid gear, the size of the hypoid gear can be reduced.
[0026]
  A rotation transmission gear is fixed to the differential case so that it can rotate integrally with the ring gear, and the rotation transmission gear is connected to the second motor.ThenIt is possible to realize a hybrid drive device having a simple configuration that can be sufficiently assisted or regenerated during braking by one second motor.
[0027]
  The second motor is composed of a stator and a rotor, and the rotation transmission gear is connected to the rotor of the second motor through a reduction gear train in which a plurality of gears are arranged in parallel.ThenBy appropriately changing the number of gears of the reduction gear train, a configuration can be realized in which the motor can be easily and reliably connected to the rotation transmission gear according to the arrangement of the second motor.
[0028]
  A second motor is placed on each of the left and right drive shaftsThenFor example, by simply arranging two motors with half the generated torque, the same effect as when only one second motor is provided can be obtained, and the driving force from each second motor can be obtained. Can be individually applied to the corresponding rear wheels, so that the drive controllability of the vehicle can be improved. Further, not only the size of the hypoid gear but also the differential size can be reduced.
[0029]
  The left and right second motors are coaxially arranged on the left and right drive shafts, and the rotors of the second motor are connected to the drive shafts via speed reduction planetary gears coaxially arranged on the left and right drive shafts, respectively.ThenWhile using two second motors, the arrangement space for these motors can be reduced as much as possible.
[0030]
  The first and second rotation transmission gears are fixed to the left and right drive shafts, respectively, and these rotation transmission gears are connected to the rotors of the left and right second motors via a reduction gear train in which a plurality of gears are arranged in parallel.ThenBy appropriately changing the number of gears of the reduction gear train, a configuration can be realized in which the motor can be easily and reliably connected to the rotation transmission gear according to the arrangement of the second motors.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of an automobile equipped with the hybrid drive apparatus of the present embodiment, and FIG. 2 is a perspective view showing a basic structure of a differential apparatus provided in the automobile. As shown in FIG. 1, an automobile 1 equipped with the hybrid drive device 51 includes an internal combustion engine 6 such as a gasoline engine in front of a vehicle body 2 and a portion between front wheels (front wheels) 3a and 3b. It is arranged in the front-rear direction. Further, at the rear of the engine 6, a first motor (generator) 10 and a power distribution planetary gear 11 constituting a part of the hybrid drive device 51 are disposed in a space for arranging a conventional automatic transmission indicated by a dotted line A. Are substantially aligned with the crankshaft in the axial direction and are sequentially arranged from the engine side. In the figure, 4a and 4b represent the front wheels 3a and 3b, respectively.carIs the axis.
[0033]
In the hybrid drive device 51, the input shaft 28 is connected to the output shaft 6a formed of the rear projecting portion of the engine crankshaft via the damper device 9, and the first motor is coaxially formed on the outer diameter side of the input shaft. 10 is arranged. The first motor 10 is an AC permanent magnet synchronous type (brushless DC motor), and is rotatably supported with a stator 10a fixed to the case and a predetermined air gap on the inner diameter side of the stator. And a rotor 10b.
[0034]
The power distribution planetary gear 11 includes a simple planetary gear arranged coaxially with the input shaft 28, and is connected to the carrier C1 connected to the input shaft 28 and supporting a plurality of planetary pinions P1, and to the rotor 10b. A sun gear S1 and a ring gear R1 serving as a travel output unit. The ring gear R1 is connected to the output shaft 12 extending rearward on the same axis as the input shaft 28.
[0035]
The output shaft 12 that integrally fixes the ring gear R1 is a differential through a flexible coupling 24 and a known propeller shaft 13 (not shown, but actually includes a universal joint, a center bearing, etc.). It is connected to the device 15 and further transmitted from the differential device to the rear wheels (rear wheels) 5a and 5b via the left and right drive shafts 8a and 8b.
[0036]
A second motor 23 is disposed on the differential downstream side of the ring gear 26 (see FIG. 2), which will be described later, so as to be interlocked with the ring gear 26. The second motor 23 constitutes the hybrid drive device 51 together with the first motor 10 and the power distribution planetary gear 11 and the like. The second motor 23 is a brushless DC motor similar to the motor 10 and a motor larger than the motor 10. A stator 23a fixed to a fixing member such as a case, and a rotor 23b that is rotatably supported with a predetermined air gap on its inner diameter side.
[0037]
On the other hand, as shown in FIG. 2, the differential device 15 includes a ring gear 26 fixed to a differential case D (partially omitted for convenience), and meshed with the ring gear 26 and fixed to the tip of the propeller shaft 13. Drive pinion 25, side gears 40a and 40b located in differential case D and connected to drive shafts 8a and 8b, respectively, meshed with gears 40a and 40b and supported by differential case D via brackets 44 and 45, respectively. Pinion gears 41 a and 41 b, and the left and right rear wheels 5 a and 5 b can be differentially rotated based on the rotation of the ring gear 26. The drive pinion 25 and the ring gear 26 are hypoid gears, and are arranged so that the rotation center line of the ring gear 26 and the rotation center of the drive pinion 25 meshing with the ring gear 26 are shifted from each other. It is supposed to be.
[0038]
  Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the rotation transmission gear 16 is arranged in parallel so as to be coaxial with the ring gear 26 and rotate integrally with the gear 26). The gears 19, 20, and 21 are connected to the rotor 23 b of the second motor 23 through a reduction gear train 17 in parallel. The reduction gear train 17 is integrated with a small-diameter gear 19 that is rotatably supported by a support means (not shown), a large-diameter gear 20 that is coaxially and integrally provided with the gear 19, and an output shaft 34 of the rotor 23b. And a gear 21 provided on the vehicle. The reduction gear train 17 causes the output shaft 34, and thus the second motor 23.The stator 23a and the rotor 23b are in a plane orthogonal to the propeller shaft 13,Axial direction of drive shaft 8a, 8bIn parallelHas been placed.
[0039]
In FIG. 2, in order to clearly show the tooth surface shape of the ring gear 26, the tooth surface is drawn toward the front side of the drawing, but the rotation transmission gear 16 of FIG. 1 is applied to the ring gear 26 of FIG. 2. In this case, the ring gear 26 is actually arranged on the back side (the back side in the drawing in FIG. 2) so as to be rotatable coaxially with the ring gear 26 and integrally therewith.
[0040]
In the FR automobile 1 equipped with the hybrid drive device 51, the output of the engine 6 is transmitted to the carrier C1 of the power distribution planetary gear 11 via the damper device 9 and the input shaft 28. In the planetary gear 11, the engine output is distributed and transmitted from the sun gear S1 to the first motor (generator) 10 and from the ring gear R1 to the output shaft 12. Here, by controlling the first motor 10, the output torque and rotation to the output shaft 12 are adjusted steplessly and output.
[0041]
When a large torque is required at the time of starting or the like, the second motor (drive motor) 23 is driven, and the rotation (motor torque) of the rotor 23b is applied to the output shaft 34, the gear 21, and the large-diameter gear 20. The motor torque is transmitted to the ring gear 26 of the differential device 15 through the small-diameter gear 19 and the rotation transmission gear 16, and the motor torque assists the torque transmitted from the propeller shaft 13 to the ring gear 26. Further, the pinion gears 41a, 41b And it is transmitted to the rear wheels 5a and 5b via the side gears 40a and 40b and the left and right drive shafts 8a and 8b.
[0042]
The second motor 23 uses the power generated by the first motor 10 as energy, and also uses energy from the battery stored in the first motor 10 when the generated power is insufficient. Furthermore, it functions as a regenerative generator during braking. That is, for example, when a brake operation is performed by a driver, the second motor 23 functions as a regenerative brake and a regenerative generator, and performs energy recovery (regeneration) from the rear wheels 5a and 5b side. At this time, the second motor 23 is connected on the downstream side of the transmission of the ring gear 26 of the differential device 15, so that the second motor 23 does not pass through the meshing portion between the drive pinion 25 and the ring gear 26 of the device 15. Torque is transmitted from the drive shafts 8 a and 8 b through the side gears 40 a and 40 b, the pinion gears 41 a and 41 b, the ring gear 26 (differential case D), the rotation transmission gear 16 and the reduction gear train 17. Therefore, it is possible to improve the transmission efficiency, which is reduced by about 40% under normal conditions, and regenerate with high efficiency. In addition, since only the engine torque x power share is input to the hypoid gears (25, 26), the effect of reducing the size of the hypoid gear can be obtained.
[0043]
  In the present embodiment, the second motor 23OutputAt the downstream side of the differential case D including the differential case D in the downstream side of the transmission of the ring gear 26 of the differential device 15, that is, in the flow of power transmission.ConfluenceBy arranging so as to be separated from the internal combustion engine 6 and the first motor 10 and the like, the second motor 23 is arranged without being influenced by the vehicle body shape along the propeller shaft 13. Therefore, the degree of freedom for mounting the hybrid drive device 51 on the FR type automobile 1 can be improved. As a result, the first motor 10 and the planetary gear 11 for power distribution can be accommodated in the conventional automatic transmission arrangement space A. Accordingly, it is not necessary to change the vehicle itself, such as newly installing a platform. A drive device 51 suitable for being mounted on an FR type vehicle capable of mounting a large displacement engine is realized while eliminating inconveniences such as sacrificing occupant (loading) space. For example, the second motor 23 is not particularly required to be miniaturized, so that a motor that can be expected to generate sufficient torque can be employed as the second motor 23.
[0044]
Further, in the automobile 1 equipped with the hybrid drive device 51, the fuel efficiency is greatly improved as compared with the case where the vehicle 1 travels with the driving force of only the engine 6 without the second motor 23. Specifically, the size of the gasoline tank, which is often arranged under the rear seat, can be kept small, and the second motor 23 can be arranged in a vacant space along with this. In recent years, vehicles having a structure that does not have a spare tire storage portion have also appeared. However, in such a structure, the second motor 23 is provided in an empty space due to the absence of the spare tire storage portion. It is also possible to arrange with.
[0045]
In the present embodiment, the rotation transmission gear 16 is arranged in parallel so as to be coaxial with the ring gear 26 and rotate integrally with the gear 26, and the rotation of the ring gear 26 is performed via the rotation transmission gear 16. Since the second motor 23 is configured to transmit to the second motor 23, only one second motor 23 can be arranged. Therefore, the configuration of the hybrid drive device 51 is further simplified. Since the rotation transmission gear 16 is fixed to the differential case D so as to be able to rotate integrally with the ring gear 26, and the rotation transmission gear 16 is connected to the second motor 23, the single second motor 23 A hybrid drive device 51 having a simple configuration that can sufficiently perform assist or regeneration during braking is realized. Furthermore, since the rotation transmission gear 16 is connected to the rotor 23b of the second motor 23 via the reduction gear train 17 in which a plurality of gears are arranged in parallel, the number of gears of the reduction gear train 17 can be changed appropriately. According to the arrangement of the two motors 23, a configuration that can easily and reliably connect the motors to the rotation transmission gear 16 is realized.
[0046]
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of an automobile equipped with the hybrid drive apparatus of the present embodiment, and FIG. 4 is an enlarged schematic plan view showing a second motor and the like provided in the drive apparatus. In this embodiment, there is a difference in the arrangement of the second motor, but since the other points are the same as those in the first embodiment, the same reference numerals are given to the same components and elements as those in the first embodiment. Therefore, the description is omitted.
[0047]
In the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the motors 31 and 30 as the second motors that form the hybrid drive device 51 together with the first motor 10 and the like are coaxially connected to the left and right drive shafts 8a and 8b, respectively. The rotation of the ring gear 26 can be transmitted to the motors 31 and 30 via the left and right drive shafts 8a and 8b, respectively. That is, as shown in FIGS. 2 to 4, the motor 31 is connected to the drive shaft 8 a via the speed reduction planetary gear 29, and the motor 30 is connected to the drive shaft 8 b via the speed reduction planetary gear 27.
[0048]
The speed reduction planetary gears 29 and 27 are each composed of a simple planetary gear, and the planetary gear 29 supports a ring gear R3 connected to the drive shaft 8a, a sun gear S3 connected to the rotor 31b, and a plurality of pinions P3. And a carrier C3 fixed to a fixing member such as a case. The planetary gear 27 includes a ring gear R2 connected to the drive shaft 8b, a sun gear S2 connected to the rotor 30b, a carrier C2 that supports a plurality of pinions P2 and is fixed to a fixing member such as a case, have.
[0049]
Also in the present embodiment having the above configuration, the hybrid drive device 51 has substantially the same operational effects as those of the first embodiment, and also has the following effects. That is, in the first embodiment described above, since the second motor 23 is connected to the ring gear 26 in the differential device 15, the rotation returned from the drive shafts 8a and 8b during braking can be understood from FIG. The driving force is transmitted to the ring gear 26 through the side gears 40a and 40b and the pinion gears 41a and 41b, and is taken out from the ring gear 26 (the differential case D), and hence the rotation transmission gear 16. Therefore, the effect of suppressing transmission loss due to the engagement of the drive pinion 25 and the ring gear 26 can be sufficiently obtained, but the side gears 40a and 40b and the pinion gear are provided between the drive shafts 8a and 8b and the ring gear 26 (that is, the rotation transmission gear 16). There is a transmission loss due to the presence of 41a and 41b. However, according to the configuration of the present embodiment, since the motors 31 and 30 as the second motors are directly connected to the drive shafts 8a and 8b, respectively, transmission loss due to the gears 40a, 40b, 41a, and 41b. Therefore, an energy recovery function by regeneration during braking can be obtained very efficiently.
[0050]
Further, in the present embodiment, the motors 31 and 30 as the second motors are arranged directly on the drive shafts 8a and 8b outside the differential device 15, respectively. Since the rotational driving force from is not input to the differential device 15, the size of the differential device 15 can be reduced. Further, since the individual motors 31 and 30 are arranged corresponding to the left and right rear wheels 5a and 5b, respectively, the rear wheels 5a and 5b can be driven while being smoothly and finely controlled, and high-precision traveling Control can be implemented. Since the second motors 31 and 30 are arranged on the left and right drive shafts 8a and 8b, respectively, for example, by simply arranging two motors with half the generated torque, only one second motor is provided. The same effect as the case can be obtained. Further, the left and right second motors 31 and 30 are coaxially arranged on the left and right drive shafts 8a and 8b, respectively, and the rotors 31b and 30b of the second motor are coaxial with the left and right drive shafts 8a and 8b, respectively. Since these are connected to the drive shafts via the speed reduction planetary gears 29 and 27, the space for arranging these two motors can be reduced as much as possible. Further, not only the size of the hypoid gear (25, 26) but also the effect that the differential size can be reduced can be obtained.
[0051]
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic plan view showing an example of an automobile equipped with the hybrid drive device of the present embodiment. In the present embodiment, there is a difference in the arrangement of the second motor, but the other points are the same as in the first embodiment, so the same reference numerals are assigned to the same components and elements as in the first embodiment. Therefore, the description is omitted.
[0052]
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the second motor is arranged so that it can be interlocked on the downstream side of the transmission of the ring gear 26 of the differential device 15. The motors 31 and 30 as the second motor constitute the hybrid drive device 51 together with the first motor 10 and the like, and are the same brushless DC motor as the motor 10 and a motor larger than the motor 10. Become. Each of the motors 31 and 30 includes stators 31a and 30a fixed to a fixing member such as a case, and rotors 31b and 30b that are rotatably supported with a predetermined air gap on the inner diameter side thereof. ing.
[0053]
Further, first and second rotation transmission gears 56 and 50 are integrally fixed to the drive shafts 8a and 8b protruding left and right from the differential device 15, respectively. On the motor 31 side, the drive shaft 8a and the rotor 31b can be rotated together via a gear train that meshes with the rotation transmission gear 56. On the motor 30 side, the rotation transmission gear 50 meshes. The drive shaft 8b and the rotor 30b can be rotated together via the gear train. The gear train on the motor 31 side includes a small-diameter gear 57 that is rotatably supported by a support means (not shown), a large-diameter gear 59 that is coaxially and integrally provided with the gear 57, and an output shaft 61 of the rotor 31b. The gear 60 is provided integrally with the tip of the gear. The gear train on the motor 30 side includes a small-diameter gear 51 rotatably supported by a support means (not shown), a large-diameter gear 52 provided coaxially and integrally with the gear 51, and the output of the rotor 30b. A gear 53 is provided integrally with the tip of the shaft 55.
[0054]
According to the present embodiment having the above-described configuration, the same effects as the first and second embodiments can be obtained. Similarly to the second embodiment, the motor 31 as the second motor, 30 is directly connected to the drive shafts 8a and 8b, respectively, so that it is possible to eliminate transmission loss caused by the pinion gears 41a and 41b as in the first embodiment. The energy recovery efficiency due to the regeneration can be further increased. The first and second rotation transmission gears 56 and 50 are fixed to the left and right drive shafts 8a and 8b, respectively. Since the motors 31 and 30 are connected to the rotors 31b and 30b, the rotation transmission gears 56, The structure which can be connected to 50 easily and reliably is realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of an automobile equipped with a hybrid drive device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a basic structure of the differential device of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of an automobile equipped with a hybrid drive device according to a second embodiment of the present invention.
4 is an enlarged schematic plan view showing a second motor and the like in FIG. 3; FIG.
FIG. 5 is a schematic plan view showing an example of an automobile equipped with a hybrid drive device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic plan view showing an example of an automobile equipped with a hybrid drive device that is the basis of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 car
5a, 5b Left and right rear wheels
8a, 8b Left and right drive shaft
10 First motor
11 Planetary gear for power distribution
12 Output shaft
13 Propeller shaft
15 Differential equipment
16 Rotation transmission gear
17 Reduction gear train
19, 20, 21 gear
23 Second motor
23a, 30a, 31a Stator
23b, 30b, 31b Rotor
25 drive pinion
26 Ring gear
28 Input shaft
27, 29 Planetary gear for deceleration
30, 31 Second motor
50 Second rotation transmission gear
51 Hybrid drive unit
56 First rotation transmission gear
57, 59, 60, 51, 52, 53 Reduction gear train (gear)
D differential case

Claims

A first motor, a power distribution planetary gear, and a second motor;
The driving force transmitted from the internal combustion engine to the input shaft is distributed and transmitted to the first motor and the output shaft by the power distribution planetary gear, and the second motor is transmitted based on the power generation by the first motor. In an FR type vehicle equipped with a hybrid drive device that is driven,
The internal combustion engine is disposed between the front wheels with the crankshaft directed in the front-rear direction, and the input shaft is connected to the crankshaft so that the first motor and the power distribution planetary gear are connected to the crankshaft. Are arranged in order from the internal combustion engine side, being substantially aligned in the axial direction.
A differential device is connected to the output shaft via a propeller shaft extending rearward of the vehicle body,
The differential device includes a hypoid gear that includes a ring gear fixed to a differential case and a drive pinion that meshes with the ring gear and is fixed to a tip of the propeller shaft, and is transmitted from the output shaft via the propeller shaft. The power is distributed to the drive shafts of the left and right rear wheels,
In the differential case, the rotation transmission gear is fixed by being arranged in parallel so that it can rotate integrally with the ring gear on the back surface of the ring gear comprising the hypoid gear,
The second motor includes a stator and a rotor arranged in parallel with the drive shaft in a plane orthogonal to the propeller shaft, and the rotation transmission gear includes a reduction gear train in which a plurality of gears are arranged in parallel. Via the rotor of the second motor,
An FR type vehicle equipped with a hybrid drive device.

A first motor, a power distribution planetary gear, and a second motor;
The driving force transmitted to the input shaft is distributed and transmitted to the first motor and the output shaft by the power distribution planetary gear, and the second motor is driven based on the power generation by the first motor. In an FR type vehicle equipped with a hybrid drive device,
A differential device is connected to the output shaft via a propeller shaft extending rearward of the vehicle body,
The differential device includes a hypoid gear that includes a ring gear fixed to a differential case and a drive pinion that meshes with the ring gear and is fixed to a tip of the propeller shaft, and is transmitted from the output shaft via the propeller shaft. The power is distributed to the drive shafts of the left and right rear wheels,
The second motor composed of a stator and a rotor is disposed coaxially with the left and right drive shafts,
One element is fixed to the rotor and the other element is fixed to the drive shaft between the left and right second motors and the left and right drive shafts, and each of the left and right drive shafts is coaxially decelerated. Planetary gear for
Each rotor of the second motor is directly connected to the left and right drive shafts via the reduction planetary gears, respectively.
An FR type vehicle equipped with a hybrid drive device.

A first motor, a power distribution planetary gear, and a second motor;
The driving force transmitted to the input shaft is distributed and transmitted to the first motor and the output shaft by the power distribution planetary gear, and the second motor is driven based on the power generation by the first motor. In an FR type vehicle equipped with a hybrid drive device,
A differential device is connected to the output shaft via a propeller shaft extending rearward of the vehicle body,
The differential device includes a hypoid gear that includes a ring gear fixed to a differential case and a drive pinion that meshes with the ring gear and is fixed to a tip of the propeller shaft, and is transmitted from the output shaft via the propeller shaft. The power is distributed to the drive shafts of the left and right rear wheels,
The second motors composed of a stator and a rotor are disposed on the left and right drive shafts,
First and second rotation transmission gears are fixed to the left and right drive shafts, respectively, and the first and second rotation transmission gears are connected to the left and right second rotation gears via a reduction gear train in which a plurality of gears are arranged in parallel. Always connected to each rotor of the motor of
An FR type vehicle equipped with a hybrid drive device.