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JP3350314B2 - ハイブリッド自動車の駆動装置 - Google Patents

ハイブリッド自動車の駆動装置

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JP3350314B2
JP3350314B2 JP25398395A JP25398395A JP3350314B2 JP 3350314 B2 JP3350314 B2 JP 3350314B2 JP 25398395 A JP25398395 A JP 25398395A JP 25398395 A JP25398395 A JP 25398395A JP 3350314 B2 JP3350314 B2 JP 3350314B2
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Japan
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driving force
clutch
transmission
electric motor
transfer
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田 剛 正 山
井 冨士夫 松
石 志保美 広
松 健 造 小
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Subaru Corp
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Fuji Jukogyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動力源として内燃
機関と電気モータとを併用するハイブリッド自動車に関
し、より詳しくはハイブリッド自動車の駆動装置の改良
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高負荷時には内燃機関を動力源と
して走行するが、中・低負荷時には電気モータを動力源
として走行することにより、騒音や排気ガスを低減させ
ることができるハイブリッド自動車が種々提案されてい
る。
【０００３】例えば、特開平５−５０８６５号公報に
は、駆動用の電気モータが変速機に内蔵されているハイ
ブリッド自動車が記載されている。
【０００４】一方、特公昭４９−２９６４２号公報およ
び実公昭５０−１６３４０号公報には、内燃機関に接続
された変速機と駆動力を駆動輪に分配する差動歯車との
間で延びるプロペラシャフトの途中に、電気モータが取
り付けられたハイブリッド自動車が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平５−５０８６５号公報に記載されたハイブリッ
ド自動車においては、電気モータが変速機に内蔵される
ので、内燃機関を専用の動力源とする自動車用として設
計された既存の変速機をそのまま流用することができな
い。これにより、変速機の大幅な設計変更が必要とな
り、多額の設備投資が避けられない。また、変速機に内
蔵される電気モータ自体も変速機の大きさやレイアウト
等による制約を受けて汎用性が小さくなり、電気モータ
自体のコストアップも避けられない。さらに、このハイ
ブリッド自動車においては、エンジンを動力源として走
行する際にも電気モータが回転する構造となっているの
で、電気モータの回転に伴うエネルギーロスが避けられ
ず、燃費が悪化する。
【０００６】また、上述した特公昭４９−２９６４２号
公報および実公昭５０−１６３４０号公報にそれぞれ記
載されたハイブリッド自動車は、いずれも主駆動輪のみ
を駆動するようにされ、４輪すべてを駆動するハイブリ
ッド自動車の駆動装置については何等言及されていな
い。
【０００７】そこで、本発明の目的は、従来の技術が有
する問題点を解消し、内燃機関を専用動力源とする自動
車をベースとしてハイブリッド自動車を製造する際に、
既存の変速機をそのまま流用することができ、かつ動力
源として内燃機関および電気モータのいずれを選択した
場合でも、２輪駆動と４輪駆動とを容易に切り替えるこ
とができるハイブリッド自動車の駆動装置を提供するこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに請求項１に記載のハイブリッド自動車の駆動装置
は、内燃機関と、前記内燃機関にクラッチを介して接続
された変速機と、前記変速機から駆動力が伝達されるリ
ングギヤによって回転駆動されるとともに前記リングギ
ヤから伝達された駆動力を主駆動輪に分配する主差動歯
車と、を備える。そして、前記変速機は、前記リングギ
ヤに隣接するとともに前記リングギヤと噛み合って前記
リングギヤに伝達された駆動力の一部を従駆動輪側へ伝
達可能なトランスファを取り付るトランスファ取付部を
有しており、かつ前記トランスファ取付部には電気モー
タが取り付けられ、前記電気モータの出力ギヤを前記リ
ングギヤに噛み合わせて前記電気モータの駆動力を伝達
可能に構成されていることを特徴としている。すなわ
ち、請求項１に記載したハイブリッド自動車の駆動装置
は、トランスファの取り付けが可能な既存の変速機のト
ランスファ取付部に電気モータを内蔵した電気モータハ
ウジングを取り付けるとともに、主差動歯車のリングギ
ヤに電気モータの出力ギヤを噛み合わせることにより電
気モータによって主差動歯車を直接駆動するものであ
る。これにより、４輪駆動車用の既存の内燃機関、変速
機および主差動歯車をそのまま流用しつつ、２輪駆動の
ハイブリッド自動車を容易に構成することが可能とな
る。
【０００９】また、上記の課題を解決する請求項２に記
載のハイブリッド自動車の駆動装置は、内燃機関と、前
記内燃機関にクラッチを介して接続された変速機と、前
記変速機から駆動力が伝達されるリングギヤによって回
転駆動されるとともに前記リングギヤから伝達された駆
動力を主駆動輪に分配する主差動歯車と、前記変速機に
取り付けられる４輪駆動車のトランスファであって、前
記リングギヤと噛み合う入力ギヤによって前記変速機か
ら前記リングギヤに伝達された駆動力の一部を取り出す
とともに、取り出した駆動力を従駆動輪に伝達するプロ
ペラシャフトを接続するための出力軸を有したトランス
ファと、前記トランスファの出力軸を回転駆動する、前
記変速機および前記トランスファの外側に設けられた電
気モータとを備える。すなわち、４輪駆動車におけるト
ランスファの出力軸は、プロペラシャフトを介して従駆
動輪を回転駆動するために設けられている。これに対し
て、請求項２に記載したハイブリッド自動車の駆動装置
は、発想を完全に逆転させ、電気モータによってトラン
スファの出力軸を回転駆動することにより主駆動輪を回
転させる。したがって、４輪駆動車用の既存の内燃機
関、変速機、主差動歯車およびトランスファを全くその
まま流用することにより、２輪駆動のハイブリッド自動
車を極めて容易に構成することができる。
【００１０】また、上記の課題を解決する請求項３に記
載のハイブリッド自動車の駆動装置は、内燃機関と、前
記内燃機関にクラッチを介して接続された変速機と、前
記変速機から駆動力が伝達されるリングギヤによって回
転駆動されるとともに前記リングギヤから伝達された駆
動力を主駆動輪に分配する主差動歯車と、前記変速機か
ら前記リングギヤに伝達された駆動力の一部を前記リン
グギヤと噛み合う入力ギヤによって取り出すとともに取
り出した駆動力を出力軸に出力するトランスファと、前
記トランスファの出力軸から駆動力が伝達されるプロペ
ラシャフトと、前記プロペラシャフトを介して伝達され
た駆動力を従駆動輪に分配する従差動歯車とを備える。
そして前記プロペラシャフトは、前記トランスファ側の
部分と前記従差動歯車側の部分とに２分割されるととも
にそれらの間に電気モータが設けられ、前記プロペラシ
ャフトのうち前記トランスファ側の部分は、その一端が
前記トランスファの出力軸に接続されるとともにその他
端が駆動力の伝達を断接可能な第１クラッチを介して前
記電気モータに接続され、かつ前記プロペラシャフトの
うち前記従差動歯車側の部分は、その一端が駆動力の伝
達を断接可能な第２クラッチを介して前記電気モータに
接続されるとともにその他端が前記従差動歯車に接続さ
れる。これにより、第１クラッチおよび第２クラッチの
断接を個別に制御することによって、内燃機関および／
または電気モータを用いて、主駆動輪のみ若しくは従駆
動輪のみを駆動する２輪駆動車とすることもできるし、
主駆動輪および従駆動輪の両方を駆動する４輪駆動車と
することもできる。したがって、４輪駆動車用の既存の
内燃機関、変速機、主差動歯車、トランスファおよび従
差動歯車をそのまま流用しつつ、２輪駆動および４輪駆
動の両方が可能なハイブリッド自動車を容易に構成する
ことができる。
【００１１】また、上記の課題を解決する請求項４に記
載のハイブリッド自動車の駆動装置は、内燃機関と、前
記内燃機関にクラッチを介して接続された変速機と、前
記変速機から駆動力が伝達されるリングギヤによって回
転駆動されるとともに前記リングギヤから伝達された駆
動力を主駆動輪に分配する主差動歯車と、前記変速機か
ら前記リングギヤに伝達された駆動力の一部を前記リン
グギヤと噛み合う入力ギヤによって取り出すとともに取
り出した駆動力を出力軸に出力するトランスファと、前
記トランスファの出力軸から駆動力が伝達されるプロペ
ラシャフトと、前記プロペラシャフトを介して伝達され
た駆動力を従駆動輪に分配する従差動歯車とを備える。
そして、前記プロペラシャフトは、前記トランスファ側
の部分と前記従差動歯車側の部分とに２分割されるとと
もにそれらの間に電気モータおよび減速機を設ける。前
記プロペラシャフトのうち前記トランスファ側の部分
は、その一端が前記トランスファの出力軸に接続される
とともにその他端が駆動力の伝達を断接可能な第１クラ
ッチを介して前記減速機に接続される。また、前記プロ
ペラシャフトのうち前記従差動歯車側の部分は、その一
端が駆動力の伝達を断接可能な第２クラッチを介して前
記減速機に接続されるとともにその他端が前記従差動歯
車に接続される。さらに前記減速機は、第３クラッチを
介して前記電気モータに接続される。これにより、第１
クラッチ、第２クラッチおよび第３クラッチの断接を個
別に制御することによって、内燃機関および／または電
気モータを用いて主駆動輪のみ若しくは従駆動輪のみを
駆動する２輪駆動車とすることもできるし、主駆動輪お
よび従駆動輪の両方を駆動する４輪駆動車とすることも
できる。さらに、内燃機関を動力源とするときには、第
３クラッチを切断することによって電気モータの回転を
停止させ、エネルギロスを回避するとともに、第３クラ
ッチを接続することにより電気モータを回生ブレーキと
して用いることもできる。したがって、４輪駆動車用の
既存の内燃機関、変速機、主差動歯車、トランスファお
よび従差動歯車をそのまま流用しつつ、２輪駆動および
４輪駆動の両方が可能であり、さらには電気モータを用
いてエネルギを回生可能なハイブリッド自動車を容易に
構成することができる。
【００１２】なお、前記内燃機関と前記変速機とを接続
するクラッチを電磁クラッチとすることができる。ま
た、前記変速機を連続無段変速機とすることができる。
請求項１に記載したハイブリッド自動車の駆動装置にお
いては、前記電気モータから前記出力ギヤへの駆動力の
伝達を断接するクラッチを前記電気モータハウジングに
内蔵することができる。請求項２乃至６のいずれかに記
載したハイブリッド自動車の駆動装置においては、前記
トランスファに、前記入力ギヤと前記出力軸との間に介
装されて駆動力の伝達を断接可能なクラッチを設けるこ
とができる。そして、このクラッチは油圧制御多板式ク
ラッチとすることができる。また、請求項２乃至６のい
ずれかに記載したハイブリッド自動車の駆動装置におい
ては、前記トランスファに、前記入力ギヤと前記出力軸
との間に介装されたビスカスカップリングを設けること
ができる。さらに、請求項３乃至１０のいずれかに記載
したハイブリッド自動車の駆動装置においては、前記電
気モータと、この電気モータに電力を供給するコンデン
サおよびバッテリと、これらのコンデンサおよびバッテ
リから前記電気モータに供給する電力を制御する制御手
段とを、プロペラシャフトを挟んで車体の中央部に集合
して配設することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるハイブリッド
自動車の各実施形態を、図１から図１１に基づいて詳細
に説明する。
【００１４】第１実施形態 まず、第１実施形態のハイブリッド自動車１００につい
て、図１乃至図４を参照して説明すると、図１に示した
本第１実施形態のハイブリッド自動車１００は、車体の
最前方にガソリンエンジン１を備えている。そして、こ
のエンジン１が発生する駆動力は、電磁クラッチ２を介
して連続無段変速型の変速機（ＣＶＴ）３に伝達されて
変速される。すなわち、図２に示したように、変速機３
の前後進切換機構４を介して入力軸５に伝達された駆動
力は、入力軸５と一体に回転する入力側プーリ６と、出
力軸７と一体に回転する出力側プーリ８との間に巻き回
された無端状のベルト９によって、入力軸５から出力軸
７に伝達される。このとき、油圧を用いて入力側プーリ
６および出力側プーリ８の溝幅を変化させ、それぞれの
有効半径を変えることにより、減速比を連続的かつ無段
階に変化させることができる。そして、出力軸７から出
力された駆動力は、中間軸１０を介して前差動歯車１１
（主差動歯車）を駆動するリングギヤ１２に伝達されて
前差動歯車１１を回転駆動する。これにより、変速機３
から出力された駆動力は、前差動歯車１１の出力軸１
３、１４にそれぞれスプライン嵌合する左右一対の前駆
動軸１５、１６に分配され、前輪１７、１８をそれぞれ
回転させる。
【００１５】一方、変速機３の後端にはトランスファ２
０が取り付けられている。そして、このトランスファ２
０の入力ギヤ２１は、前差動歯車１１のリングギヤ１２
と直接噛み合っている。これにより、前差動歯車１１を
回転させる駆動力の一部は、トランスファ２０の入力軸
２２からベベルギヤ２３を介して出力軸２４に伝達さ
れ、この出力軸２４とスプライン嵌合するプロペラシャ
フト２５に伝達される。
【００１６】前記プロペラシャフト２５は、図１に示し
たように、前後に２分割されている。そして、２分割さ
れたプロペラシャフト２５の前半分２６と後半分２７と
の間には減速機２８が介装されている。この減速機２８
にはプロペラシャフト２５の前半分２６が第１クラッチ
２９を介して、かつプロペラシャフト２５の後半分２７
が第２クラッチ３０を介してそれぞれ接続されている。
また、減速機２８には、プロペラシャフト２５の後半分
２７の左側方に配設された電気モータ３１が、第３クラ
ッチ３２を介して接続されている。これにより、電気モ
ータ３１が発生する駆動力は、第３クラッチ３２を介し
て減速機２８に伝達されて減速された後、第１クラッチ
２９を介してプロペラシャフト２５の前半分２６に、ま
たは第２クラッチ３０を介してプロペラシャフト２５の
後半分２７にそれぞれ伝達される。しかしながら、減速
機２８はプロペラシャフト２５の前半分２６と後半分２
７との間では減速作用を行わず、第１クラッチ２９と第
２クラッチ３０とをともに接続状態としたときには、プ
ロペラシャフト２５の前半分２６と後半分２７とは直結
されるようになっている。また、プロペラシャフト２５
の後端は後差動歯車３３（従差動歯車）に接続されてお
り、プロペラシャフト２５の後半分２７を介して後差動
歯車３３に伝達された駆動力は、左右一対の後駆動軸３
４、３５に分配され、後輪３６、３７を回転させる。
【００１７】一方、図１に示したように、電気モータ３
１の周囲には、急速な充放電が可能なコンデンサ３８
と、長時間にわたって放電可能なバッテリ３９、および
これらのコンデンサ３８とバッテリ３９とをモータコン
トローラ４０に電気的に接続するブレーカ４１とが、互
いに接近するように配置されている。これにより、重量
の嵩むコンデンサ３８やバッテリ３９、モータコントロ
ーラ４０等が、このハイブリッド自動車１００の中央部
分に集中的に配置されることとなって、ヨー方向の慣性
モーメントを低減することができるばかりでなく、前後
の軸重配分を均等化することができる。さらに、モータ
コントローラ４０と電気モータ３１、および第１乃至第
３クラッチ２９、３０、３２との間で引き回される電気
配線の長さを短縮することができるので、電気配線の引
き回し作業を容易に行うことができるばかりでなく、電
気配線のコストを低減させることができる。さらに、こ
れらの電気配線へのノイズの侵入を防止することがで
き、モータコントローラ４０による制御の信頼性を向上
させることができる。なお、前記バッテリ３９には充電
器４２が接続され、コンセント４３に接続される外部電
源によってバッテリ３９を充電できるようにされてい
る。
【００１８】また、図３に示したように、このハイブリ
ッド自動車１００は集中コントローラ４４によって集中
制御されている。すなわち、集中コントローラ４４の制
御下におかれたエンジンコントローラ４５がエンジン１
を、またＣＶＴコントローラ４６が電磁クラッチ２およ
び変速機（ＣＶＴ）３を、さらに前記モータコントロー
ラ４０が第１乃至第３の各クラッチ２９、３０、３２、
および電気モータ３１、ブレーカ４１等をそれぞれ制御
する。そして、集中コントローラ４４は、運転者が走行
モード切替スイッチ４７を切替操作することにより選択
した走行モードを参照しつつ、エンジンコントローラ４
５とＣＶＴコントローラ４６およびモータコントローラ
４０を制御し、各走行モードを実現する。なお、集中コ
ントローラ４４には、運転者によるアクセルペダルおよ
びプレーキペダルの操作状況をアクセルセンサ４７およ
びブレーキセンサ４８によって検出し、その結果に基づ
いてエンジン１の出力を制御する、いわゆるドライブバ
イワイヤ方式が採用されている。
【００１９】次に、上述のように構成された本第１実施
形態のハイブリッド自動車１００の各部の作動につい
て、図４に示した作動表を参照して説明する。高速走行
等の高負荷時には、エンジン１による走行が選択され
る。エンジン１により前輪１７、１８を駆動して走行す
るエンジンＦＷＤ走行モードが選択されると、電磁クラ
ッチ２がオンとされ、かつ第１クラッチ２９および第２
クラッチ３０の両方がオフとされる。これにより、エン
ジン１が発生する駆動力は電磁クラッチ２および変速機
（ＣＶＴ）３を介して前差動歯車１１に伝達され、前輪
１７、１８を駆動する。この時、前差動歯車１１に伝達
された駆動力の一部はトランスファ２０により取り出さ
れてプロペラシャフト２５の前半分２６を回転させる
が、第１クラッチ２９が切り離し状態とされているの
で、減速機２８がエンジン１の駆動力により回転するこ
とがない。また、第２クラッチ３０も切り離し状態とさ
れているので、後輪３６、３７の回転に伴うプロペラシ
ャフト２５の後半分２７の回転によって、減速機２８が
回転することがない。これにより、エンジンＦＷＤ走行
モードにおいては減速機２８が回転せず、エネルギーロ
スの発生を防止できる。
【００２０】これに対して、エンジン１により前輪１
７、１８および後輪３６、３７の４輪すべてを駆動して
走行するエンジン４ＷＤモードが選択されると、電磁ク
ラッチ２と第１クラッチ２９および第２クラッチ３０の
いずれもがオンとされる。これにより、エンジン１が発
生した駆動力は、電磁クラッチ２および変速機３を介し
て前差動歯車１１に伝達され前輪１７、１８を駆動する
と同時に、前差動歯車１１からトランスファ２０、プロ
ペラシャフト２５の前半分２６、第１クラッチ２９、減
速機２８、第２クラッチ３０、プロペラシャフト２５の
後半分２７を介して後差動歯車３３に伝達され、後輪３
６、３７を駆動する。しかしながら、第３クラッチ３２
がオフとされているので電気モータ３１は回転せず、電
気モータ３１の回転によるエネルギーロスは発生しな
い。
【００２１】都市部における走行等、中・低負荷時に
は、電気モータ３１による走行が選択される。この時に
は、エンジン１が停止させられるとともに、電磁クラッ
チ２が切り離し状態とされてエンジン１と変速機３とが
切り離される。そして、電気モータ３１により前輪１
７、１８を駆動して走行するモータＦＷＤ走行モードが
選択された場合には、第３クラッチ３２および第１クラ
ッチ２９が接続状態とされ、第２クラッチ３０が切り離
し状態とされる。これにより、電気モータ３１が発生す
る駆動力は、第３クラッチ３２、減速機２８、第１クラ
ッチ２９、プロペラシャフト２５の前半分２６、トラン
スファ２０を介して前差動歯車１１に伝達され、前輪１
７、１８が駆動される。
【００２２】また、電気モータ３１により後輪３６、３
７を駆動して走行するモータＲＷＤ走行モードが選択さ
れた場合には、第１クラッチ２９が切り離し状態とさ
れ、かつ第２クラッチ３０および第３クラッチ３２が共
に接続状態とされる。これにより、電気モータ３１が発
生する駆動力は第３クラッチ３２、減速機２８、第２ク
ラッチ３０、プロペラシャフト２５の後半分２７を介し
て後差動歯車３３に伝達され、後輪３６、３７が駆動さ
れる。
【００２３】さらに、電気モータ３１により前輪１７、
１８および後輪３６、３７の４輪すべてを駆動して走行
するモータ４ＷＤ走行モードが選択された場合には、第
１クラッチ２９、第２クラッチ３０および第３クラッチ
３２のすべてが接続状態とされる。これにより、電気モ
ータ３１が発生する駆動力は、第３クラッチ３２、減速
機２８、第１クラッチ２９とプロペラシャフト２５の前
半分２６およびトランスファ２０を介して前差動歯車１
１へ、かつ第２クラッチ３０とプロペラシャフト２５の
後半分２７を介して後差動歯車３３にそれぞれ伝達さ
れ、前輪１７、１８および後輪３６、３７の４輪すべて
が駆動される。
【００２４】登坂走行や急加速走行等の最大負荷時に
は、エンジン１および電気モータ３１を動力源として併
用する。エンジン＋モータＦＷＤ走行が選択された場合
には、エンジン１と電気モータ３１とが共に作動する。
そして、電磁クラッチ２および第１クラッチ２９、第３
クラッチ３２が接続状態とされ、第２クラッチ３０が切
り離し状態とされる。これにより、エンジン１が発生す
る駆動力が、電磁クラッチ２および変速機３を介して前
差動歯車１１に伝達されると同時に、電気モータ３１が
発生する駆動力が第３クラッチ３２、減速機２８、第１
クラッチ２９、プロペラシャフト２５の前半分２６、ト
ランスファ２０を介して前差動歯車１１に伝達される。
しかしながら、第２クラッチ３０がオフ状態とされてい
るので、駆動力はプロペラシャフト２５の後半分２７に
伝達されず、もって後輪３６、３７は駆動されない。
【００２５】これに対してエンジン＋モータ４ＷＤ走行
を選択した場合には、第２クラッチ３０も接続状態とさ
れ、エンジン１および電気モータ３１が発生する駆動力
が、プロペラシャフト２５の後半分２７を介して後差動
歯車３３に伝達され、後輪３６、３７が駆動される。
【００２６】一方、上述した各走行モードのいずれが選
択されている状態においても、運転者がブレーキペダル
を操作したことがブレーキセンサ４９により検知される
と、集中コントローラ４４は走行モードを自動的に回生
ブレーキ走行モードに切り替える。走行モードが回生ブ
レーキ走行モードに切り替えられると、電気モータ３１
はプロペラシャフト２５の前半分２６若しくは後半分２
７を介して、前輪１７、１８若しくは後輪３６、３７と
接続される。例えば、図４の作動表に示したように、エ
ンジンＦＷＤ走行モードにおいては、第１クラッチ２９
および第３クラッチ３２が共に切り離し状態とされてい
るが、回生ブレーキ走行モードに切り替わると、第１ク
ラッチ２９および第３クラッチ３２の両方が接続状態と
され、前輪１７、１８の回転により電気モータ３１が駆
動される。また、エンジン４ＷＤ走行モードにおいて
は、第３クラッチ３２が切り離し状態とされているが、
回生ブレーキ走行モードに切り替わると、第３クラッチ
３２が接続状態とされ、前輪１７、１８および後輪３
６、３７の回転により電気モータ３１が駆動される。し
かしながら、モータＦＷＤ走行、モータＲＷＤ走行、モ
ータ４ＷＤ走行の場合、およびエンジン＋モータＦＷＤ
走行、エンジン＋モータ４ＷＤ走行の場合は、電気モー
タ３１が前輪１７、１８若しくは後輪３６、３７と接続
されているので、第１乃至第３クラッチ２９、３０、３
２は切り替えられずにそのままの状態を維持する。そし
て、この回生ブレーキ走行モードにおいては、電気モー
タ３１は前輪１７、１８、後輪３６、３７の回転によっ
て駆動される発電機となり、得られた電力はコンデンサ
３８に蓄えられる。なお、回生ブレーキ走行モードに切
り替えられた時には、第１クラッチ２９および第２クラ
ッチ３０を共に接続状態として、電気モータ３１を前輪
１７、１８、および後輪３６、３７の両方の回転によっ
て駆動されることとしても良い。
【００２７】また、走行中にバッテリ３９の充電が必要
な場合には、集中コントローラ４４は走行モードを自動
的に充電モードに切り替える。この状態においては、エ
ンジン１が発生する駆動力の一部により電気モータ３１
が駆動され、発電機として作動する。そして、電気モー
タ３１が発生した電力は、バッテリ３９の充電に費やさ
れる。
【００２８】すなわち、以上の説明から明らかなよう
に、本第１実施形態のハイブリッド自動車１００におい
ては、前差動歯車１１のリングギヤ１２にトランスファ
２０の入力ギヤ２１が直接噛み合っているので、エンジ
ン１が発生する駆動力をトランスファ２０を介してプロ
ペラシャフト２５に伝達し後輪３６、３７を駆動するこ
とができるばかりでなく、電気モータ３１が発生する駆
動力をプロペラシャフト２５の前半分２６およびトラン
スファ２０を介して前差動歯車１１に伝達し、前輪１
７、１８を駆動することができる。そして、これらのト
ランスファ２０および前差動歯車１１を内蔵する変速機
３は、エンジン１を専用動力源とする４輪駆動車のもの
をそのまま流用することができるから、エンジン１を専
用動力源とする４輪駆動車をベースとして、極めて安価
にハイブリッド自動車１００を製造することができる。
【００２９】なお、本第１実施形態のハイブリッド自動
車１００のトランスファ２０は、入力軸２２と出力軸２
４とが直結されている、いわゆる直結４ＷＤ車用のもの
であるが、これにとらわれる必要はなく、プロペラシャ
フト２５側から前差動歯車１１を駆動力を伝達すること
ができる形式のものであれば、どのような形式のトラン
スファでも良い。例えば、入力軸２２と出力軸２４との
間にビスカスカップリング、あるいは油圧制御式多板ク
ラッチ等を介装した形式のトランスファであっても良
い。
【００３０】第２実施形態 次に、第２実施形態のハイブリッド自動車２００の駆動
装置について、図５および図６を参照して説明すると、
本第２実施形態のハイブリッド自動車２００の駆動装置
は、図１に示した第１実施形態のハイブリッド自動車１
００の駆動装置に対して、電気モータ廻りの配置のみが
異なっている。すなわち、電気モータ５０はプロペラシ
ャフト２５と同軸とされている。そして、電気モータ５
０は第１クラッチ５１を介してプロペラシャフト２５の
前半分２６と接続され、さらに第２クラッチ５２を介し
てプロペラシャフト２５の後半分２７と接続されてい
る。さらに、電気モータ５０は減速機を有しない形式と
されている。
【００３１】このハイブリッド自動車２００は、図６に
示した作動表の内容に沿って、第１実施形態のハイブリ
ッド自動車１００とほぼ同様の動作を行うが、エンジン
４ＷＤ走行の場合に電気モータ５０が空転する構造とな
っているため、エネルギーロスが生じる。しかしなが
ら、第１実施形態のハイブリッド自動車１００に比較し
て、減速機２８および第３クラッチ３２を持たない分、
小型かつ軽量な構成とすることができる。
【００３２】第３実施形態 次に、図７を参照して第３実施形態のハイブリッド自動
車３００について説明する。このハイブリッド自動車３
００は２輪駆動車で、エンジン１が発生した駆動力が電
磁クラッチ２を介して変速機３に伝達される。そして、
変速機３により変速された駆動力は差動歯車１１に伝達
されて左右一対の駆動軸１５、１６に分配され、図示さ
れない駆動輪を駆動するようになっている。
【００３３】一方、変速機３にはトランスファ６０が取
り付けられている。このトランスファ６０の入力ギヤ６
１は、差動歯車１１のリングギヤ１２に直接噛み合って
いる。また、前記入力ギヤ６１と入力軸６２との間には
クラッチ６３が介装されている。このクラッチは、この
トランスファ６０が４輪駆動車の変速機に取り付けられ
た時に、２輪駆動と４輪駆動とを切り替えるために用い
られるものである。そして、このクラッチ６３を接続状
態とすると、変速機３から差動歯車１１に伝達された駆
動力の一部を、入力軸６２に取り出すことができる。ま
た、入力軸６２にベベルギヤ６４を介して接続された出
力軸６５には、電気モータ６６の出力軸６７がスプライ
ン嵌合している。
【００３４】エンジン１のみを動力源として走行する際
にはトランスファ６０のクラッチ６３を切り離し状態と
し、差動歯車１１と電気モータ６６との接続を遮断す
る。これにより、電気モータ６６の空転を止めて、エン
ジン走行時のエネルギーロスの発生を防止することがで
きる。これに対して、電気モータ６６を動力源として走
行する場合には、電磁クラッチ２を切り離し状態として
エンジン１と変速機３とを切り離すとともに、トランス
ファ６０のクラッチ６３を接続状態とする。これによ
り、電気モータ６６が発生する駆動力はトランスファ６
０を介して差動歯車１１のリングギヤ１２に伝達され、
左右一対の駆動軸１５、１６が駆動される。なお、回生
ブレーキ走行モードにおいては、トランスファ６０のク
ラッチ６３が接続状態とされて、電気モータ６６は差動
歯車１１により駆動される。そして、電気モータ６６は
発電機として作用し、得られた電力は図示されないバッ
テリの充電に費やされる。
【００３５】すなわち、本第３実施形態のハイブリッド
自動車３００は、エンジン１を専用動力源とする４輪駆
動車の変速機３およびトランスファ６０をそのまま流用
することにより、電気モータ６６を駆動源として併用す
る２輪駆動のハイブリッド自動車として構成されている
ので、安価に製造することができる。また、電気モータ
６６は変速機３の外側に取り付けられているので、変速
機３によって制約を受けることがない。これにより、汎
用性が高く、かつ低コストなモータを使用することがで
き、このハイブリッド自動車３００の製造費用をより一
層低減することができる。
【００３６】第４実施形態 次に、図８を参照して第４実施形態のハイブリッド自動
車４００について説明すると、このハイブリッド自動車
４００は２輪駆動車とされ、エンジン１が発生した駆動
力は電磁クラッチ２を介して変速機３に伝達される。そ
して、変速機３により変速された駆動力は差動歯車１１
に伝達され、左右一対の駆動軸１５、１６が駆動され
る。
【００３７】一方、変速機３は、２輪駆動車を４輪駆動
化する際に用いるトランスファが取り付け可能とされて
いる。そして、変速機３のトランスファ取り付け部３ａ
には、トランスファに代えて電気モータハウジング７０
が取り付けられている。そして、この電気モータハウジ
ング７０内には電気モータ７１と、この電気モータ７１
のモータ本体と出力軸７２との間に介装されたクラッチ
７３とが内蔵されている。また、前記出力軸７２に取り
付けられた出力ギヤ７４は、差動歯車１１のリングギヤ
１２に直接噛み合っている。これにより、電気モータ７
１が発生する駆動力を出力ギヤ７４を介して差動歯車１
１に伝達することにより、左右一対の駆動軸１５、１６
を駆動して図示されない駆動輪を回転させることができ
る。他方、エンジン１のみを動力源として走行する際に
は前記クラッチ７３を切り離し状態とし、差動歯車１１
と電気モータ７１との接続を遮断する。これにより、エ
ンジン走行時における電気モータ７１の空転を止めて、
エネルギーロスの発生を防止することができる。なお、
回生ブレーキ走行モードにおいては、クラッチ７３が接
続状態とされ、電気モータ７１は差動歯車１１により駆
動される。そして、電気モータ７１は発電機として作用
し、得られた電力は図示されないバッテリの充電に費や
される。
【００３８】すなわち、本第４実施形態のハイブリッド
自動車４００は、電気モータ７１により差動歯車１１を
直接駆動するものであるから、その構造を極めて簡単な
ものとすることができる。また、電気モータ７１は電気
モータハウジング７０に内蔵された状態で変速機３のト
ランスファ取り付け部に取り付けられるので、既存の変
速機３をそのまま流用することができ、このハイブリッ
ド自動車４００を安価に製造することができる。
【００３９】第５実施形態 次に、図９を参照して第５実施形態のハイブリッド自動
車５００について説明する。このハイブリッド自動車５
００は、前述した第１実施形態のハイブリッド自動車１
００のコンデンサ３８およびバッテリ３９の配置を変更
したものである。すなわち、このハイブリッド自動車５
００においては、電気モータ３１に電力を供給するコン
デンサおよびバッテリがパッケージ８０内に一体化され
た状態で収納され、電気モータ３１の左右に対称に配置
されている。これにより、重量の嵩むバッテリおよびコ
ンデンサを車体の中央部に集中的に配置することができ
るから、ハイブリッド自動車５００のヨー方向の慣性モ
ーメントを低減させることができるばかりでなく、前後
軸間の重量配分を適切なものとすることができる。ま
た、バッテリとコンデンサ間の電気配線の長さを短縮す
ることができるから、配線引き回し作業を容易に行うこ
とができ、かつ電気配線のコストを低減することができ
る。さらに、コンデンサおよびバッテリがパッケージ化
されているので、車体への取り付けを容易に行うことが
できる。
【００４０】第６実施形態 次に、図１０を参照して第６実施形態のハイブリッド自
動車６００について説明する。このハイブリッド自動車
６００は、前述した第５実施形態のハイブリッド自動車
５００をさらに改良したものである。すなわち、このハ
イブリッド自動車６００においては、電気モータ３１に
電力を供給するバッテリおよびコンデンサのみならず、
電気モータ３１等を制御するコントローラまでもが、一
体化されてパッケージ９０内に内蔵されている。これに
より、重量の嵩むバッテリおよびコンデンサを車体の中
央部に集中的に配置することができるから、ハイブリッ
ド自動車６００のヨー方向の慣性モーメントを低減させ
ることができるばかりでなく、前後軸間の重量配分を適
切なものとすることができる。また、バッテリとコンデ
ンサ間の電気配線の長さを短縮することができるから、
配線引き回し作業を容易に行うことができ、かつ電気配
線のコストを低減することができる。さらには、電気モ
ータ３１等の作動を制御するコントローラを、電気モー
タやバッテリ、コンデンサ等に近接させて配置するの
で、これらの部品を接続する電気配線の長さを短縮する
ことができる。これにより、外界のノイズ信号が電気配
線に侵入することを防止できるから、コントローラによ
る電気モータの制御の信頼性を高めることができる。
【００４１】以上、本発明によるハイブリッド自動車の
駆動装置の各実施形態について詳しく説明したが、本発
明は上述した実施形態によって限定されるものではな
く、種々の変更が可能であることは言うまでもない。例
えば、上述した実施形態においては、いずれもエンジン
１が車体の最も前方に配置されているＦＦ（フロントエ
ンジンフロントドライブ）車をベースとしてハイブリッ
ド自動車を構成しているが、本発明は、エンジン１を車
体の最も後方に配置したＲＲ（リヤエンジンリヤドライ
ブ）車をベースとするハイブリッド自動車にも適用でき
ることは言うまでもない。
【００４２】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、内燃機関を専用動力源とする自動車の変速機
およびトランスファ等をそのまま流用して、ハイブリッ
ド自動車の駆動装置を構成することができる。これによ
り、変速機やトランスファ等を新たに製造する必要がな
いから、多額の設備投資や部品のコストアップ等を抑え
ることができ、ハイブリッド自動車を極めて安価に製造
することができる。また、本発明のハイブリッド自動車
の駆動装置は、電気モータを変速機の外部に配置するの
で、電気モータが変速機の大きさやレイアウト等の制約
を受けることがない。これにより、汎用性が高く、かつ
安価で高性能な電気モータを使用することができる。ま
た、本発明のハイブリッド自動車の駆動装置によれば、
内燃機関と電気モータのいずれを動力源として選択した
時でも、２輪駆動と４輪駆動とを容易に切り替えること
ができる。これにより、走行条件に最も適した走行モー
ドを選択することができ、ハイブリッド自動車の走行性
能を最大限に発揮することができる。また、本発明のハ
イブリッド自動車の駆動装置は、重量の嵩むバッテリや
モータ等の部品を車体の中央部に集中的に配置するの
で、ヨー方向の慣性モーメントを低減させることができ
るばかりでなく、前後軸間の重量配分を適切なものとす
ることができる。さらに、電気モータの作動を制御する
コントローラを、電気モータやバッテリ等に近接させて
配置するので、これらの部品を接続する電気配線の長さ
を短縮することができる。これにより、外界のノイズの
電気配線への侵入を防止できるから、コントローラによ
る電気モータ等の制御の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態のハイブリッド自動
車の構造を示す平面図。
【図２】図１に示す変速機およびトランスファの構造を
示す説明図。
【図３】図１に示すハイブリッド自動車の制御系のブロ
ック図。
【図４】図１に示すハイブリッド自動車の各走行モード
における各部の作動を示す一覧図表。
【図５】本発明に係る第２実施形態のハイブリッド自動
車の駆動装置の構造を示す平面図。
【図６】図５に示すハイブリッド自動車の各走行モード
における各部の作動を示す一覧図表。
【図７】本発明に係る第３実施形態のハイブリッド自動
車の変速機およびトランスファの構造を示す平面図。
【図８】本発明に係る第４実施形態のハイブリッド自動
車の変速機およびトランスファの構造を示す平面図。
【図９】本発明に係る第５実施形態のハイブリッド自動
車のバッテリ等の配置を示す平面図。
【図１０】本発明に係る第６実施形態のハイブリッド自
動車のバッテリ等の配置を示す平面図。
【符号の説明】
１ エンジン ２ 電磁クラッチ ３ 変速機（ＣＶＴ） １１ 前差動歯車 １５、１６ 前駆動軸 １７、１８ 前輪 ２０ トランスファ ２５ プロペラシャフト ２８ 減速機 ２９ 第１クラッチ ３０ 第２クラッチ ３１ 電気モータ ３２ 第３クラッチ ３３ 後差動歯車 ３４、３５ 後駆動軸 ３６、３７ 後輪 ３８ コンデンサ ３９ バッテリ ４０ モータコントローラ ４１ ブレーカ ４２ 充電器 ４３ コンセント ４４ 集中コントローラ ４５ エンジンコントローラ ４６ 変速機（ＣＶＴ）コントローラ ４７ 走行モード切替スイッチ ４８ アクセルセンサ ４９ ブレーキセンサ ５０ 電気モータ ５１ 第１クラッチ ５２ 第２クラッチ ６０ トランスファ ６３ クラッチ ６６ 電気モータ ７０ 電気モータハウジング ７１ 電気モータ １００ 第１実施形態のハイブリッド自動車 ２００ 第２実施形態のハイブリッド自動車 ３００ 第３実施形態のハイブリッド自動車 ４００ 第４実施形態のハイブリッド自動車 ５００ 第５実施形態のハイブリッド自動車 ６００ 第６実施形態のハイブリッド自動車
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小 松 健 造 東京都新宿区西新宿一丁目７番２号 富 士重工業株式会社内 (56)参考文献 実開 平５−91953（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−14445（ＪＰ，Ｕ) 特表 平７−507977（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−500069（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60K 17/04 B60K 6/02 - 6/06 B60K 17/356

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関と、 前記内燃機関にクラッチを介して接続された変速機と、 前記変速機から駆動力が伝達されるリングギヤによって
    回転駆動されるとともに前記リングギヤから伝達された
    駆動力を主駆動輪に分配する主差動歯車と、を備え、 前記変速機は、前記リングギヤに隣接するとともに前記
    リングギヤと噛み合って前記リングギヤに伝達された駆
    動力の一部を従駆動輪側へ伝達可能なトランスファを取
    り付るトランスファ取付部を有しており、 かつ前記トランスファ取付部には電気モータが取り付け
    られて、前記電気モータの出力ギヤを前記リングギヤに
    噛み合わせて前記電気モータの駆動力を伝達可能に構成
    されている、 ことを特徴とするハイブリッド自動車の駆動装置。
  2. 【請求項２】内燃機関と、 前記内燃機関にクラッチを介して接続された変速機と、 前記変速機から駆動力が伝達されるリングギヤによって
    回転駆動されるとともに前記リングギヤから伝達された
    駆動力を主駆動輪に分配する主差動歯車と、前記変速機に取り付けられる４輪駆動車のトランスファ
    であって、 前記リングギヤと噛み合う入力ギヤによって
    前記変速機から前記リングギヤに伝達された駆動力の一
    部を取り出すとともに、取り出した駆動力を従駆動輪に
    伝達するプロペラシャフトを接続するための出力軸を有
    したトランスファと、 前記トランスファの出力軸を回転駆動する、前記変速機
    および前記トランスファの外側に設けられた電気モータ
    と、 を備えることを特徴とするハイブリッド自動車の駆動装
    置。
  3. 【請求項３】内燃機関と、 前記内燃機関にクラッチを介して接続された変速機と、 前記変速機から駆動力が伝達されるリングギヤによって
    回転駆動されるとともに前記リングギヤから伝達された
    駆動力を主駆動輪に分配する主差動歯車と、 前記変速機から前記リングギヤに伝達された駆動力の一
    部を前記リングギヤと噛み合う入力ギヤによって取り出
    すとともに取り出した駆動力を出力軸に出力するトラン
    スファと、 前記トランスファの出力軸から駆動力が伝達されるプロ
    ペラシャフトと、 前記プロペラシャフトを介して伝達された駆動力を従駆
    動輪に分配する従差動歯車と、を備え、 前記プロペラシャフトは、前記トランスファ側の部分と
    前記従差動歯車側の部分とに２分割されるとともにそれ
    らの間に電気モータが設けられ、 前記プロペラシャフトのうち前記トランスファ側の部分
    は、その一端が前記トランスファの出力軸に接続される
    とともにその他端が駆動力の伝達を断接可能な第１クラ
    ッチを介して前記電気モータに接続され、 かつ前記プロペラシャフトのうち前記従差動歯車側の部
    分は、その一端が駆動力の伝達を断接可能な第２クラッ
    チを介して前記電気モータに接続されるとともにその他
    端が前記従差動歯車に接続されている、ことを特徴とす
    るハイブリッド自動車の駆動装置。
  4. 【請求項４】内燃機関と、 前記内燃機関にクラッチを介して接続された変速機と、 前記変速機から駆動力が伝達されるリングギヤによって
    回転駆動されるとともに前記リングギヤから伝達された
    駆動力を主駆動輪に分配する主差動歯車と、 前記変速機から前記リングギヤに伝達された駆動力の一
    部を前記リングギヤと噛み合う入力ギヤによって取り出
    すとともに取り出した駆動力を出力軸に出力するトラン
    スファと、 前記トランスファの出力軸から駆動力が伝達されるプロ
    ペラシャフトと、 前記プロペラシャフトを介して伝達された駆動力を従駆
    動輪に分配する従差動歯車と、を備え、 前記プロペラシャフトは、前記トランスファ側の部分と
    前記従差動歯車側の部分とに２分割されるとともにそれ
    らの間に電気モータおよび減速機が設けられ、前記プロ
    ペラシャフトのうち前記トランスファ側の部分は、その
    一端が前記トランスファの出力軸に接続されるとともに
    その他端が駆動力の伝達を断接可能な第１クラッチを介
    して前記減速機に接続され、 前記プロペラシャフトのうち前記従差動歯車側の部分
    は、その一端が駆動力の伝達を断接可能な第２クラッチ
    を介して前記減速機に接続されるとともにその他端が前
    記従差動歯車に接続され、 前記減速機は、第３クラッチを介して前記電気モータに
    接続されている、ことを特徴とするハイブリッド自動車
    の駆動装置。
  5. 【請求項５】前記内燃機関と前記変速機とを接続するク
    ラッチは、電磁クラッチであることを特徴とする請求項
    １から４のいずれかに記載したハイブリッド自動車の駆
    動装置。
  6. 【請求項６】前記変速機は、連続無段変速機であること
    を特徴とする請求項１から５のいずれかに記載したハイ
    ブリッド自動車の駆動装置。
  7. 【請求項７】前記電気モータから前記出力ギヤへの駆動
    力の伝達を断接する、前記電気モータハウジングに内蔵
    されたクラッチ、をさらに備えることを特徴とする請求
    項１に記載したハイブリッド自動車の駆動装置。
  8. 【請求項８】前記トランスファは、前記入力ギヤと前記
    出力軸との間に介装されて駆動力の伝達を断接可能なク
    ラッチを備える、ことを特徴とする請求項２乃至６のい
    ずれかに記載したハイブリッド自動車の駆動装置。
  9. 【請求項９】前記トランスファのクラッチは油圧制御多
    板式クラッチである、ことを特徴とする請求項８に記載
    したハイブリッド自動車の駆動装置。
  10. 【請求項１０】前記トランスファは、前記入力ギヤと前
    記出力軸との間に介装されたビスカスカップリングを備
    える、ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記
    載したハイブリッド自動車の駆動装置。
  11. 【請求項１１】前記電気モータと、この電気モータに電
    力を供給するコンデンサおよびバッテリと、これらのコ
    ンデンサおよびバッテリから前記電気モータに供給する
    電力を制御する制御手段とが、プロペラシャフトを挟ん
    で車体の中央部に集合して配設されている、ことを特徴
    とする請求項３乃至１０のいずれかに記載したハイブリ
    ッド自動車の駆動装置。
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