車両駆動システム及びこれを備えたハイブリッド自動車
【課題】モータ・ジェネレータの回生駆動状態に応じて、従動状態の車輪に対するデファレンシャル機構の連動回転による慣性重量を低減可能な車両駆動システム及びハイブリッド自動車を提供する。
【解決手段】一対の前輪１７を出力駆動により従動状態から駆動状態とすると共に前輪１７の従動状態で回生駆動による充電が可能なフロント・モータ５と、前輪１７側と連動回転するデフ・ケース４１ａを有し該デフ・ケース４１ａに入力されたフロント・モータ５の出力トルクを前輪１７に伝達するフロント・デフ１５とを備え、該フロント・デフ１５に、前輪１７の従動状態でフロント・モータ５の回生駆動状態に応じて少なくとも前輪１７に対するデフ・ケース４１ａの連動回転を切り離す車軸クラッチ５５ａを設けたことを特徴とする。
【解決手段】一対の前輪１７を出力駆動により従動状態から駆動状態とすると共に前輪１７の従動状態で回生駆動による充電が可能なフロント・モータ５と、前輪１７側と連動回転するデフ・ケース４１ａを有し該デフ・ケース４１ａに入力されたフロント・モータ５の出力トルクを前輪１７に伝達するフロント・デフ１５とを備え、該フロント・デフ１５に、前輪１７の従動状態でフロント・モータ５の回生駆動状態に応じて少なくとも前輪１７に対するデフ・ケース４１ａの連動回転を切り離す車軸クラッチ５５ａを設けたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力駆動及び回生駆動が可能なモータ・ジェネレータを有する車両駆動システム及びハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハイブリッド自動車としては、例えば特許文献１のように、フロント・モータ・ジェネレータ及びリア・モータ・ジェネレータを備えたものがある。
【０００３】
フロント・モータ・ジェネレータは、エンジンの一側に設けられ、エンジンの他側には、クラッチ、トランスミッション、フロント・デファレンシャル機構を介して、左右の前輪が連動連結されている。
【０００４】
一方、リア・モータ・ジェネレータには、リア・デファレンシャル機構を介して左右の後輪が連動連結されている。
【０００５】
このようなハイブリッド自動車では、前輪をエンジン又はフロント・モータ・ジェネレータにより駆動し、後輪をリア・モータ・ジェネレータにより駆動し、二輪駆動状態又は四輪駆動状態で選択的に走行することができる。
【０００６】
また、二輪駆動状態では、従動状態の車輪に対応したモータ・ジェネレータの回生駆動によりバッテリに対する充電を行うことができる。
【０００７】
しかしながら、従来のハイブリッド自動車では、フロント・モータ・ジェネレータを回生駆動する場合、フロント・デファレンシャル機構が常に従動状態の前輪に連動回転して慣性重量となる。このため、後輪を駆動するリア・モータ・ジェネレータの駆動力を大きくする必要があり、消費電力が増加するという問題があった。
【０００８】
また、リア・モータ・ジェネレータを回生駆動する場合は、リア・デファレンシャル機構が常に従動状態の後輪に連動回転する。このため、バッテリの充電量が充分な場合には、リア・デファレンシャル機構並びにリア・モータ・ジェネレータが慣性重量となるだけである。従って、前輪を駆動するエンジンの燃費の低下やフロント・モータ・ジェネレータの消費電力が増加するという問題がある。
【０００９】
このように従来のハイブリッド自動車では、モータ・ジェネレータの回生駆動状態に拘わらず、デファレンシャル機構が常に従動状態の車輪に連動回転して慣性重量となり、消費電力の増加、燃費の低下等を生じさせていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−２８４９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
解決しようとする問題点は、モータ・ジェネレータの回生駆動状態に拘わらず、デファレンシャル機構が常に従動状態の車輪に連動回転して慣性重量となる点である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、モータ・ジェネレータの回生駆動状態に応じて、従動状態の車輪に対するデファレンシャル機構の連動回転による慣性重量を低減するために、一対の車輪を出力駆動により従動状態から駆動状態とすると共に前記車輪の従動状態で回生駆動による充電が可能なモータ・ジェネレータと、前記車輪側と連動回転するデフ・ケースを有し該デフ・ケースに入力された前記モータ・ジェネレータの出力トルクを前記車輪に伝達するデファレンシャル機構とを備え、該デファレンシャル機構に、前記車輪の従動状態で前記モータ・ジェネレータの回生駆動状態に応じて少なくとも前記車輪に対する前記デフ・ケースの連動回転を切り離すクラッチ部を設けたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モータ・ジェネレータの回生駆動状態に応じ、少なくともデファレンシャル機構のデフ・ケースの不要な連動回転を防止して慣性重量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である（実施例１）。
【図２】ハイブリッド自動車の駆動制御を示すフローチャートである（実施例１）。
【図３】変形例に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である（実施例１）。
【図４】他の変形例に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である（実施例１）。
【図５】車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である（実施例２）。
【図６】変形例に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である（実施例２）。
【図７】他の変形例に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である（実施例２）。
【図８】車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である（実施例３）。
【図９】車両駆動システムの要部スケルトン平面図である（実施例４）。
【図１０】変形例に係る車両駆動システムの要部スケルトン平面図である（実施例４）。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
モータ・ジェネレータの回生駆動状態に応じて、従動状態の車輪に対するデファレンシャル機構の連動回転による慣性重量を低減するという目的を、デファレンシャル機構にクラッチ部を設けた車両駆動システムによって実現した。
【００１６】
具体的には、車輪側と連動回転するデフ・ケースを有し該デフ・ケースに入力されたモータ・ジェネレータの出力トルクを車輪に伝達するデファレンシャル機構を備え、該デファレンシャル機構に、車輪の従動状態でモータ・ジェネレータの回生駆動状態に応じて少なくとも車輪に対するデフ・ケースの連動回転を切り離すクラッチ部を設ける。
【００１７】
モータ・ジェネレータの回生駆動は、車輪からの従動トルク入力よって行われるものや、デファレンシャル機構側から切り離されたエンジンの出力トルクによって行われるものがある。
【００１８】
前者の場合は、回生駆動による充電量が所定値以上で前記クラッチ部による切り離しが行われる。後者の場合は、エンジンによるモータ・ジェネレータの回生駆動時に前記クラッチ部による切り離しが行われる。
【００１９】
クラッチ部としては、いわゆるフリー・ランニング・デフを用いたもの、アクスル・ディスコネクト機構やホイール・ハブ・クラッチによって構成したものを採用することができる。
【００２０】
また、クラッチ部の態様としては、種々のものを採用することができ、例えばスプラインとスリーブを用いた噛み合いクラッチ、対向ドグ歯による噛み合いクラッチ、摩擦板を用いた摩擦クラッチ、ローラやスプラグを用いた２ウェイ・クラッチ、磁性流体や粘性流体を用いた流体クラッチ、磁性パウダを用いたパウダ・クラッチ等を採用することができる。
【００２１】
車両駆動システムを備えたハイブリッド自動車は、前後車輪に対して各別に設けられた前後モータ・ジェネレータ及び前後デファレンシャル機構を備え、前後デファレンシャル機構の少なくとも一方にクラッチ部が設けられる。
【００２２】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である。
【００２４】
図１のハイブリッド自動車１は、いわゆるパラレル・ハイブリッド自動車として構成され、フロント側に駆動源であるエンジン３及びフロント・モータ・ジェネレータ５（「フロント・モータ５」と称する）を有するフロント車両駆動システム７が、リア側に駆動源であるリア・モータ・ジェネレータ９（「リア・モータ９」と称する）を有するリア車両駆動システム１１が設けられている。
［フロント車両駆動システム］
フロント車両駆動システム７は、エンジン３及びフロント・モータ５が、トランスミッション１３及びフロント・デファレンシャル機構１５（「フロント・デフ１５」と称する）を介して左右一対の前輪１７に連動連結されている。
【００２５】
従って、フロント車両駆動システム７では、エンジン３の出力駆動による出力トルクの他、フロント・モータ５の出力駆動による出力トルクでも前輪１７を駆動できるようになっている。このため、フロント・モータ５は、出力駆動により前輪１７を従動状態から駆動状態とすることが可能な構成となっている。
【００２６】
フロント・モータ５の出力駆動は、インバータ１９を介して接続されたバッテリ２１からの電力供給により行われる。また、フロント・モータ５は、従動状態（非駆動状態）の前輪１７から従動トルクが入力されて回生駆動される。フロント・モータ５の回生駆動は、エンジン３のみによる前輪１７の駆動時にも、エンジン３の出力トルクによって行われる。回生駆動による発電電力はインバータ１９を介してバッテリ２１に充電される。
【００２７】
エンジン３及びフロント・モータ５は、トランスミッション１３のトルク伝達ライン２３，２５の一端に接続されている。トルク伝達ライン２３，２５は、エンジン３とフロント・モータ５との間、並びにそれらとフロント・デフ１５との間のトルク伝達を行う。このトルク伝達ライン２３，２５には、トルク伝達を断続するトルク断続クラッチ２７，２９を備えている。
【００２８】
トルク断続クラッチ２７，２９は、何れか一方を接続するとエンジン３又はフロント・モータ５とフロント・デフ１５との間をトルク伝達可能とし、双方を接続するとエンジン３とフロント・モータ５との相互間及びそれらとフロント・デフ１５との間をトルク伝達可能とする。
【００２９】
これらの断続制御は、エンジン３及びフロント・モータ５の駆動制御と共に、制御部であるＥＣＵ（Engine Control Unit）３１によって行われる。例えば、ＥＣＵ３１は、各種センサーから路面状況や車両走行状態等の情報が入力され、その情報に基づいて上記エンジン３及びフロント・モータ５の駆動制御並びにトルク断続クラッチ２７，２９の断続制御を行う。また、ＥＣＵ３１は、バッテリ２１に接続されて充電量をモニターする。
【００３０】
トルク伝達ライン２３，２５の他端には、フロント・デフ１５が接続されている。フロント・デフ１５は、デファレンシャル・ギヤ３３ａと左右の車軸３５ａ，３７ａとを備えている。
【００３１】
デファレンシャル・ギヤ３３ａは、いわゆるフリー・ランニング・デフからなっている。デファレンシャル・ギヤ３３ａのデフ・ケース４１ａは、静止側のキャリア３９ａ内に回転自在に収納支持されている。
【００３２】
デフ・ケース４１ａの外周には、トランスミッション１３側に対するトルク伝達用のリング・ギヤ４３ａが周回状に設けられている。デフ・ケース４１ａの内周には、内部ケース４５ａが相対回転自在に支持されている。
【００３３】
内部ケース４５ａ内には、ピニオン・ギヤ４７ａ，４９ａを介して左右のサイド・ギヤ５１ａ，５３ａが相対回転自在に支持され、サイド・ギヤ５１ａ，５３ａには、左右の車軸３５ａ，３７ａがスプライン等によって一体回転するように結合されている。この車軸３５ａ，３７ａの先端に、左右の前輪１７が結合されている。
【００３４】
このようなフロント・デフ１５は、デフ・ケース４１ａと内部ケース４５ａとの間に、トルク伝達を断続するクラッチ部としての車軸クラッチ５５ａが設けられている。車軸クラッチ５５ａのトルク伝達状態では、デフ・ケース４１ａが前輪１７と連動回転して、出力トルク伝達又は従動トルク伝達を行わせる。トルク非伝達状態では、デフ・ケース４１ａが前輪１７に対する連動回転が切り離されて、トルク伝達が遮断される。
【００３５】
この切り離し制御は、ＥＣＵ３１により、フロント・モータ５の回生駆動状態に応じて行われる。具体的には、前輪１７が従動状態でフロント・モータ５が回生駆動されるときに、バッテリ２１の充電量が所定値以上であるとデフ・ケース４１ａの連動回転の切り離しを行う。
【００３６】
充電量の所定値としては、例えばバッテリ２１の満充電状態に設定される。ただし、この所定値は、車両の仕様等に応じて、充電量が充分とされる範囲に設定すればよい。
【００３７】
このように、フロント・デフ１５の車軸クラッチ５５ａは、フロント・モータ５の回生駆動状態に応じて、前輪１７に対するデフ・ケース４１ａの連動回転を切り離し可能としている。
【００３８】
車軸クラッチ５５ａの形態としては、種々のものを利用できる。例えば、スプラインとスリーブによる噛み合いクラッチ、対向ドグ歯による噛み合いクラッチ、摩擦プレートを用いた単板又は多板摩擦クラッチ、ローラやスプラグを用いた２ウェイ・クラッチ、磁性流体或いは粘性流体を用いた流体クラッチ、磁性パウダを用いたパウダ・クラッチ等とすることができる。
【００３９】
車軸クラッチ５５ａのアクチュエータも、種々のものを利用でき、例えば、油圧、空気圧、又は電磁アクチュエータ、電動モータ、電磁ソレノイド等を用いることができる。このアクチュエータの駆動制御を通じて、車軸クラッチ５５ａが制御される。
[リア車両駆動システム]
リア車両駆動システム１１は、リア・モータ９が減速機構５７及びリア・デファレンシャル機構５９（「リア・デフ５９」と称する）を介して左右一対の後輪６１に連動連結され、リア・モータ９の出力駆動による出力トルクで後輪６１を駆動できるようになっている。
【００４０】
リア・モータ９の出力駆動は、フロント・モータ５と同様に、図１中の（１）のようにインバータ１９を介して接続されたバッテリ２１からの電力供給により行われる。後輪６１の従動状態（非駆動状態）では、後輪６１からの従動トルクによってリア・モータ９を回生駆動し、発電された電力はインバータ１９を介してバッテリ２１に充電する。
【００４１】
リア・モータ９は、減速機構５７のトルク伝達ライン６３の一端に接続され、トルク伝達ライン６３の他端には、リア・デフ５９が接続されている。
【００４２】
リア・デフ５９は、フロント・デフ１５と同様に構成されている。従って、リア・デフ５９は、フリー・ランニング・デフからなるデファレンシャル・ギヤ３３ｂと左右の車軸３５ｂ，３７ｂとを備えている。
【００４３】
デファレンシャル・ギヤ３３ｂのデフ・ケース４１ｂは、キャリア３９ｂ内に回転自在に収納支持され、その外周に減速機構５７側に対するトルク伝達用のリング・ギヤ４３ｂが設けられている。
【００４４】
デフ・ケース４１ｂの内周には、内部ケース４５ｂが相対回転自在に支持され、内部ケース４５ｂ内には、ピニオン・ギヤ４７ｂ，４９ｂを介して左右のサイド・ギヤ５１ｂ，５３ｂが相対回転自在に支持されている。サイド・ギヤ５１ｂ，５３ｂには、左右の車軸３５ｂ，３７ｂがスプライン等によって結合されている。車軸３５ｂ，３７ｂの先端には、左右の後輪６１が結合されている。
【００４５】
このリア・デフ５９においても、デフ・ケース４１ｂと内部ケース４５ｂとの間に車軸クラッチ５５ｂが設けられている。この車軸クラッチ５５ｂに対するＥＣＵ３１の断続制御により、リア・モータ９の回生駆動状態に応じて後輪６１に対するデフ・ケース４１ｂの連動回転が切り離される。
【００４６】
すなわち、デフ・ケース４１の切り離しは、後輪６１が従動状態でリア・モータ９の回生駆動されるときに、バッテリ２１の充電量が所定値以上であると行われる。
［駆動制御］
図２は、ハイブリッド自動車１の駆動制御を示すフローチャートである。
【００４７】
本実施例のハイブリッド自動車１の駆動制御では、図２のステップＳ１のように、まず各種センサーからＥＣＵ３１に路面状況や車両走行状態等のセンサー情報の入力が行われる。これにより、ステップＳ２に移行する。
【００４８】
ステップＳ２では、入力情報に基づいて駆動車輪の選定走行を行わせる。すなわち、ＥＣＵ３１は、フロント・デフ１５及びリア・デフ５９の車軸クラッチ５５ａ，５５ｂの接続を維持しつつ、トランスミッション１３のトルク断続クラッチ２７，２９の断続制御、エンジン３、フロント・モータ５、及びリア・モータ９の駆動制御を行う。
【００４９】
これにより、ハイブリッド自動車１は、エンジン３、フロント・モータ５、及びリア・モータ９の何れか一つ又は組み合わせにより、フロント二輪駆動状態（Ｆｒ）、リア二輪駆動状態（Ｒｒ）、或いは四輪駆動状態（Ｆｒ＋Ｒｒ）で走行することができる。
【００５０】
このとき、選定走行状態がＦｒ又はＲｒである場合は、前輪１７又は後輪６１のみが駆動状態となり、後輪６１又は前輪１７が従動状態となる。このため、リア・モータ９又はフロント・モータ５は、従動状態の後輪６１又は前輪１７から従動トルクが入力されて回生駆動される。
【００５１】
すなわち、後輪６１が従動状態の場合は、後輪６１からの従動トルクがリア・デフ５９及び減速機構５７を介してリア・モータ９に入力され、リア・モータ９が回生駆動されることになる。前輪１７が従動状態の場合は、前輪１７からの従動トルクがフロント・デフ１５及びトランスミッション１３を介してフロント・モータ５に入力され、フロント・モータ５が回生駆動されることになる。
【００５２】
こうして選定走行状態となると、ステップＳ３へ移行する。
【００５３】
ステップＳ３では、選定走行状態の判定を行う。すなわち、ＥＣＵ３１は、選定走行状態がＦｒ又はＲｒの何れか一方であるか否かを判定する。
【００５４】
選定走行状態がＦｒ又はＲｒの何れか一方である場合は、ステップＳ４へ移行し、選定走行状態がＦｒ＋Ｒｒである場合は、ステップＳ１へ戻る。
【００５５】
ステップＳ４では、バッテリ２１の充電量Ｐが規定値（所定値）Ｒ以上であるか否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ３１は、バッテリ２１の充電量Ｐをモニターし、その充電量Ｐを予め設定された規定値Ｒと比較する。
【００５６】
この結果、充電量Ｐが規定値Ｒ以上である場合は、ステップＳ５へ移行し、充電量Ｐが規定値Ｒ未満である場合は、ステップＳ６へ移行する。
【００５７】
ステップＳ５では、車軸クラッチの切断が行われる。すなわち、ＥＣＵ３１は、従動状態の前輪１７又は後輪６１に対応するフロント・デフ１５又はリア・デフ５９の車軸クラッチ５５ａ又は５５ｂを切断する。
【００５８】
具体的には、前輪１７が従動状態の場合にフロント・デフ１５の車軸クラッチ５５ａを切断し、後輪６１が従動状態の場合にリア・デフ５９の車軸クラッチ５５ｂを切断する。
【００５９】
この結果、フロント・デフ１５又はリア・デフ５９のデフ・ケース４１ａ又は４１ｂは、従動状態の車輪に対する連動回転が切り離されて慣性重量を低減することができる。
【００６０】
すなわち、フロント・デフ１５又はリア・デフ５９は、切り離しが行われたデフ・ケース４１ａ又は４１ｂの直前まで従動状態の車輪に連動回転するものの、相対的に大きなリング・ギヤ４３ａ，４３ｂを備えたデフ・ケース４１ａ，４１ｂの連動回転が切り離されることで慣性重量を大きく低減できる。
【００６１】
結果として、ハイブリッド自動車１では、駆動状態の後輪６１又は前輪１７に対する駆動力を低減することができ、エンジン３の燃費向上やフロント・モータ５又はリア・モータ９の消費電力を低減することができる。
【００６２】
また、デフ・ケース４１ａ又は４１ｂの切り離しにより、フロント・モータ５又はリア・モータ９も従動状態の車輪から切り離すことができ、慣性重量を更に低減することができる。
【００６３】
この切り離しによりフロント・モータ５又はリア・モータ９の回生駆動を停止させることができるので、慣性重量の低減と同時にバッテリ２１の過充電による負荷を軽減できる。
【００６４】
こうしてステップＳ５が完了すると、ステップＳ１に戻って駆動制御が繰り返される。
【００６５】
ステップＳ６では、車軸クラッチの接続維持が行われる。すなわち、ＥＣＵ３１は、従動状態の前輪１７又は後輪６１に対応するフロント・デフ１５又はリア・デフ５９の車軸クラッチ５５ａ又は５５ｂの接続を維持する。
【００６６】
これにより、フロント・モータ５又はリア・モータ９は、ステップＳ２で説明したように、従動状態の前輪１７又は後輪６１から従動トルクが入力されて回生駆動される。回生駆動によって発電された電力はバッテリ２１に充電される。
【００６７】
こうしてステップＳ６が完了すると、ステップＳ１に戻って駆動制御の処理が繰り返される。
［実施例１の効果］
本実施例では、一対の前輪１７（後輪６１）を出力駆動により従動状態から駆動状態とすると共に前輪１７（後輪６１）の従動状態で回生駆動による充電が可能なフロント・モータ５（リア・モータ９）と、前輪１７（後輪６１）側と連動回転するデフ・ケース４１ａ（４１ｂ）を有し該デフ・ケース４１ａ（４１ｂ）に入力されたフロント・モータ５の出力トルクを前輪１７（後輪６１）に伝達するフロント・デフ１５（リア・デフ５９）とを備え、該フロント・デフ１５（リア・デフ５９）に、前輪１７（後輪６１）の従動状態でフロント・モータ５（リア・モータ９）の回生駆動状態に応じて少なくとも前輪１７（後輪６１）に対するデフ・ケース４１ａ（４１ｂ）の連動回転を切り離す車軸クラッチ５５ａ（５５ｂ）を設けた。
【００６８】
従って、本実施例では、フロント・モータ５（リア・モータ９）の回生駆動状態に応じ、フロント・デフ１５（リア・デフ５９）のデフ・ケース４１ａ（４１ｂ）の不要な連動回転を防止して慣性重量を低減することができる。
【００６９】
このため、本実施例では、駆動状態の後輪６１（前輪１７）に対する駆動力を低減することができる。結果として、エンジン３の燃費向上やフロント・モータ５又はリア・モータ９の消費電力を低減することができる。
【００７０】
また、本実施例では、フロント・モータ５（リア・モータ９）が、前輪１７（後輪６１）から従動トルクを入力されて回生駆動され、車軸クラッチ５５ａ（５５ｂ）が、フロント・モータ５（リア・モータ９）の回生駆動時に充電量が所定値以上でデフ・ケース４１ａ（４１ｂ）の切り離しを行う。
【００７１】
従って、本実施例では、フロント・モータ５（リア・モータ９）の不要な回生駆動も防止して慣性重量を更に低減することができると共にバッテリ２１の過充電による負荷を軽減することができる。
【００７２】
しかも、本実施例では、デフ・ケース４１ａ（４１ｂ）の切り離しにより、フロント・モータ５（リア・モータ９）の回生駆動制御も行わせることができる。
【００７３】
本実施例では、フロント・デフ１５（リア・デフ５９）が、デフ・ケース４１ａ（４１ｂ）内に相対回転自在に設けられた内部ケース４３（４５ｂ）を備え、車軸クラッチ５５ａ（５５ｂ）が、デフ・ケース４１ａ（４１ｂ）と内部ケース４３（４５ｂ）との間を断続する。
【００７４】
従って、本実施例では、いわゆるフリー・ランニング・デフを利用して、車軸クラッチ５５ａ（５５ｂ）を有するフロント・デフ１５（リア・デフ５９）を容易に実現することができる。
[変形例]
図３及び図４は、変形例に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である。なお、変形例では、基本構成が実施例１と共通しているので、対応する構成部分に同符号又は同符号にＡを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。
【００７５】
図３の変形例は、リア車両駆動システム１１Ａから車軸クラッチ５５ｂを省略したものである。従って、リア車両駆動システム１１Ａのリア・デフ５９は、通常のデファレンシャル・ギヤ３３Ａｂを備え、デフ・ケース４１Ａｂ内にピニオン・ギヤ４７ｂ，４９ｂを介してサイド・ギヤ５１ｂ，５３ｂが支持されている。
【００７６】
このため、図３の変形例では、選定走行状態がＦｒ時にのみ上記デフ・ケース４１ａの切り離しが行われる。
【００７７】
図４の変形例は、図３の変形例とは逆に、フロント車両駆動システム７Ａから車軸クラッチ５５ａを省略したものである。従って、フロント車両駆動システム７Ａのフロント・デフ１５は、通常のデファレンシャル・ギヤ３３Ａａからなり、デフ・ケース４１Ａａ内にピニオン・ギヤ４７ａ，４９ａを介してサイド・ギヤ５１ａ，５３ａが支持されている。
【００７８】
このため、図４の変形例では、選定走行状態がＲｒ時にのみ上記デフ・ケース４１ｂの切り離しが行われる。
【００７９】
かかる変形例でも、フロント車両駆動システム７Ａ又はリア車両駆動システム１１Ａにおいて、上記実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【実施例２】
【００８０】
図５は、本発明の実施例２に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である。なお、本実施例では、上記実施例１と対応する構成部分に同符号又は同符号にＢを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。
【００８１】
本実施例は、実施例１に対してフロント車両駆動システム７Ｂを変更し、いわゆるシリーズ・ハイブリッド自動車１Ｂとしたものである。
【００８２】
すなわち、フロント車両駆動システム７Ｂは、発電用のエンジン３Ｂを備えている。エンジン３Ｂには、発電機としてのジェネレータ６５が接続されている。ジェネレータ６５は、エンジン３Ｂの出力トルクにより駆動されて発電を行う。ジェネレータ６５には、バッテリ２１が接続されており、バッテリ２１は、ジェネレータ６５からの電力によって充電が行われる。
【００８３】
バッテリ２１には、インバータ１９を介してフロント・モータ５Ｂが接続されている。フロント・モータ５Ｂは、バッテリ２１からの電力供給によって出力駆動される。フロント・モータ５Ｂには、トランスミッション１３Ｂを介してフロント・デフ１５が連動連結されている。
【００８４】
かかる本実施例のハイブリッド自動車１Ｂは、フロント・モータ５Ｂ及びリア・モータ９の何れか一つ又は組み合わせにより、フロント二輪駆動状態（Ｆｒ）、リア二輪駆動状態（Ｒｒ）、或いは四輪駆動状態（Ｆｒ＋Ｒｒ）で走行することができる。
【００８５】
また、選定走行状態がＦｒ又はＲｒである場合は、前輪１７又は後輪６１のみが駆動状態となり、後輪６１又は前輪１７が従動状態となってフロント・モータ５Ｂ又はリア・モータ９が回生駆動される。
【００８６】
このとき、フロント・モータ５Ｂ（リア・モータ９）の回生駆動状態に応じ、フロント・デフ１５（リア・デフ５９）のデフ・ケース４１ａ（４１ｂ）の従動状態の前輪１７（後輪６１）に対する連動回転を切り離すことができ、その連動回転による慣性重量を低減することができる。
【００８７】
従って、本実施例においても、上記実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
［変形例］
図６及び図７は、変形例に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である。なお、変形例では、基本構成が実施例２と共通しているので、対応する構成部分に同符号又は同符号にＣを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。
【００８８】
図６の変形例は、実施例１の図３の変形例と同様に、リア車両駆動システム１１Ｃから車軸クラッチ５５ｂを省略したものであり、図７の変形例は、実施例１の図４の変形例と同様に、フロント車両駆動システム７Ｃから車軸クラッチ５５ａを省略したものである。
【００８９】
かかる変形例でも、フロント車両駆動システム７Ｃ又はリア車両駆動システム１１Ｃにおいて、上記実施例２と同様の作用効果を奏することができる。
【実施例３】
【００９０】
図８は、本発明の実施例３に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である。なお、本実施例では、上記実施例１と対応する構成部分に同符号又は同符号にＤを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。
【００９１】
本実施例は、実施例１に対してフロント車両駆動システム７Ｄを変更したものである。
【００９２】
すなわち、フロント車両駆動システム７Ｄは、エンジン３Ｄの一側にフロント・モータ５Ｄを接続し、エンジン３Ｄの他側にクラッチ６７及びトランスミッション１３Ｄを介してフロント・デフ１５が連動連結されている。
【００９３】
かかる本実施例のハイブリッド自動車１Ｄでは、上記実施例１と同様の駆動制御が行われるのに加え、後輪６１の駆動時等にクラッチ６７を解放して前輪１７を従動状態とし、フロント・デフ１５側から切り離されたエンジン３Ｄによってフロント・モータ５Ｄの回生駆動を行わせる。
【００９４】
この回生駆動状態では、バッテリ２１の充電量に拘わらず、フロント・デフ１５の車軸クラッチ６７が切断される。これにより、フロント・デフ１５のデフ・ケース４１ａ及びトランスミッション１３Ｄの前輪１７に対する不要な連動回転を防止することができ、慣性重量を低減することができる。
【００９５】
従って、本実施例においても、上記実施例１と同様の作用効果を奏することができるのに加え、フロント・デフ１５側から切り離されたエンジン３Ｄでフロント・モータ５Ｄの回生駆動を行わせる場合にも慣性重量を確実に低減することができる。
【実施例４】
【００９６】
図９は、本発明の実施例４に係る車両駆動システムの要部スケルトン平面図、図１０は同変形例である。なお、本実施例では、上記実施例１と対応する構成部分に同符号又は同符号にＥ又はＦを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。
【００９７】
本実施例の車両駆動システム６９は、図９のように、アクスル・ディスコネクト機構からなる車軸クラッチ５５Ｅを備えたものである。なお、車両駆動システム６９は、フロント側及びリア側の何れか一方又は双方に適用されるものである。
【００９８】
車両駆動システム６９のデファレンシャル機構７１は、一方の車軸３７Ｅが軸本体部７３と車輪側部７５とに分割構成されている。車軸クラッチ５５Ｅは、車軸３７Ｅの軸本体部７３と車輪側部７５との間に設けられて両者間を断続する。従って、車軸クラッチ５５Ｅは、デファレンシャル機構７１の一対の車軸３５Ｅ，３７Ｅの少なくとも一方と車輪との間を断続する構成となっている。
【００９９】
車軸クラッチ５５Ｅの具体構成としては、実施例１で説明したように種々のクラッチとすることができるが、本実施例ではスプラインとスリーブとによる噛み合いクラッチとなっている。
【０１００】
具体的には、車軸クラッチ５５Ｅは、一対のスプライン・ホイール７７，７９と、スリーブ８１とを備えている。スプライン・ホイール７７，７９は、それぞれ車軸３７Ｅの軸本体部７３と車輪側部７５とに結合されて相互に対向配置されている。スプライン・ホイール７７，７９の外周には、スプラインが形成されている。
【０１０１】
スリーブ８１は、車軸３７Ｅの軸方向に可動支持されると共に内周にスプラインが形成されている。スリーブ８１のスプラインは、スリーブ８１の軸方向移動に応じて、スプライン・ホイール７７，７９のスプラインに係脱する。
【０１０２】
本実施例の車両駆動システム６９は、車軸クラッチ５５Ｅが切断されると、車輪側に対するデフ・ケース４１Ｅの連動回転を切り離すことができ、上記実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
［変形例］
図１０の変形例は、アクスル・ディスコネクト機構からなる車軸クラッチ５５Ｅに代えて、ホイール・ハブ・クラッチからなる車軸クラッチ５５Ｆを備えたものである。
【０１０３】
車軸クラッチ５５Ｆは、一対の車軸３５Ｆ，３７Ｆと車輪８３のホイール・ハブとの各間に設けられ、両者間を断続する。従って、両車軸クラッチ５５Ｆは、デファレンシャル機構７１の一対の車軸３５Ｅ，３７Ｅの双方と車輪８３との間を断続する構成となっている。
【０１０４】
車軸クラッチ５５Ｆの具体構成としては、実施例１で説明したように種々のクラッチとすることができる。
【０１０５】
本変形例では、車軸クラッチ５５Ｆが切断されると、デファレンシャル機構７１Ｆ全体を車輪８３から切り離すことができる。このため、本変形例では、上記実施例１と同様の作用効果に加え、従動状態の車輪８３に対するデファレンシャル機構７１Ｆ全体の不要な連動回転を防止することができ、より慣性重量の低減を図ることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１ ハイブリッド自動車
３ エンジン
５ フロント・モータ・ジェネレータ
７ フロント車両駆動システム
９ リア・モータ・ジェネレータ
１１ リア車両駆動システム
１５ フロント・デファレンシャル機構
１７ 前輪
４１ａ，４１ｂ デフ・ケース
５５ａ，５５ｂ 車軸クラッチ（クラッチ部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力駆動及び回生駆動が可能なモータ・ジェネレータを有する車両駆動システム及びハイブリッド自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のハイブリッド自動車としては、例えば特許文献１のように、フロント・モータ・ジェネレータ及びリア・モータ・ジェネレータを備えたものがある。
【０００３】
フロント・モータ・ジェネレータは、エンジンの一側に設けられ、エンジンの他側には、クラッチ、トランスミッション、フロント・デファレンシャル機構を介して、左右の前輪が連動連結されている。
【０００４】
一方、リア・モータ・ジェネレータには、リア・デファレンシャル機構を介して左右の後輪が連動連結されている。
【０００５】
このようなハイブリッド自動車では、前輪をエンジン又はフロント・モータ・ジェネレータにより駆動し、後輪をリア・モータ・ジェネレータにより駆動し、二輪駆動状態又は四輪駆動状態で選択的に走行することができる。
【０００６】
また、二輪駆動状態では、従動状態の車輪に対応したモータ・ジェネレータの回生駆動によりバッテリに対する充電を行うことができる。
【０００７】
しかしながら、従来のハイブリッド自動車では、フロント・モータ・ジェネレータを回生駆動する場合、フロント・デファレンシャル機構が常に従動状態の前輪に連動回転して慣性重量となる。このため、後輪を駆動するリア・モータ・ジェネレータの駆動力を大きくする必要があり、消費電力が増加するという問題があった。
【０００８】
また、リア・モータ・ジェネレータを回生駆動する場合は、リア・デファレンシャル機構が常に従動状態の後輪に連動回転する。このため、バッテリの充電量が充分な場合には、リア・デファレンシャル機構並びにリア・モータ・ジェネレータが慣性重量となるだけである。従って、前輪を駆動するエンジンの燃費の低下やフロント・モータ・ジェネレータの消費電力が増加するという問題がある。
【０００９】
このように従来のハイブリッド自動車では、モータ・ジェネレータの回生駆動状態に拘わらず、デファレンシャル機構が常に従動状態の車輪に連動回転して慣性重量となり、消費電力の増加、燃費の低下等を生じさせていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−２８４９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
解決しようとする問題点は、モータ・ジェネレータの回生駆動状態に拘わらず、デファレンシャル機構が常に従動状態の車輪に連動回転して慣性重量となる点である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、モータ・ジェネレータの回生駆動状態に応じて、従動状態の車輪に対するデファレンシャル機構の連動回転による慣性重量を低減するために、一対の車輪を出力駆動により従動状態から駆動状態とすると共に前記車輪の従動状態で回生駆動による充電が可能なモータ・ジェネレータと、前記車輪側と連動回転するデフ・ケースを有し該デフ・ケースに入力された前記モータ・ジェネレータの出力トルクを前記車輪に伝達するデファレンシャル機構とを備え、該デファレンシャル機構に、前記車輪の従動状態で前記モータ・ジェネレータの回生駆動状態に応じて少なくとも前記車輪に対する前記デフ・ケースの連動回転を切り離すクラッチ部を設けたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モータ・ジェネレータの回生駆動状態に応じ、少なくともデファレンシャル機構のデフ・ケースの不要な連動回転を防止して慣性重量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である（実施例１）。
【図２】ハイブリッド自動車の駆動制御を示すフローチャートである（実施例１）。
【図３】変形例に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である（実施例１）。
【図４】他の変形例に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である（実施例１）。
【図５】車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である（実施例２）。
【図６】変形例に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である（実施例２）。
【図７】他の変形例に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である（実施例２）。
【図８】車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である（実施例３）。
【図９】車両駆動システムの要部スケルトン平面図である（実施例４）。
【図１０】変形例に係る車両駆動システムの要部スケルトン平面図である（実施例４）。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
モータ・ジェネレータの回生駆動状態に応じて、従動状態の車輪に対するデファレンシャル機構の連動回転による慣性重量を低減するという目的を、デファレンシャル機構にクラッチ部を設けた車両駆動システムによって実現した。
【００１６】
具体的には、車輪側と連動回転するデフ・ケースを有し該デフ・ケースに入力されたモータ・ジェネレータの出力トルクを車輪に伝達するデファレンシャル機構を備え、該デファレンシャル機構に、車輪の従動状態でモータ・ジェネレータの回生駆動状態に応じて少なくとも車輪に対するデフ・ケースの連動回転を切り離すクラッチ部を設ける。
【００１７】
モータ・ジェネレータの回生駆動は、車輪からの従動トルク入力よって行われるものや、デファレンシャル機構側から切り離されたエンジンの出力トルクによって行われるものがある。
【００１８】
前者の場合は、回生駆動による充電量が所定値以上で前記クラッチ部による切り離しが行われる。後者の場合は、エンジンによるモータ・ジェネレータの回生駆動時に前記クラッチ部による切り離しが行われる。
【００１９】
クラッチ部としては、いわゆるフリー・ランニング・デフを用いたもの、アクスル・ディスコネクト機構やホイール・ハブ・クラッチによって構成したものを採用することができる。
【００２０】
また、クラッチ部の態様としては、種々のものを採用することができ、例えばスプラインとスリーブを用いた噛み合いクラッチ、対向ドグ歯による噛み合いクラッチ、摩擦板を用いた摩擦クラッチ、ローラやスプラグを用いた２ウェイ・クラッチ、磁性流体や粘性流体を用いた流体クラッチ、磁性パウダを用いたパウダ・クラッチ等を採用することができる。
【００２１】
車両駆動システムを備えたハイブリッド自動車は、前後車輪に対して各別に設けられた前後モータ・ジェネレータ及び前後デファレンシャル機構を備え、前後デファレンシャル機構の少なくとも一方にクラッチ部が設けられる。
【００２２】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である。
【００２４】
図１のハイブリッド自動車１は、いわゆるパラレル・ハイブリッド自動車として構成され、フロント側に駆動源であるエンジン３及びフロント・モータ・ジェネレータ５（「フロント・モータ５」と称する）を有するフロント車両駆動システム７が、リア側に駆動源であるリア・モータ・ジェネレータ９（「リア・モータ９」と称する）を有するリア車両駆動システム１１が設けられている。
［フロント車両駆動システム］
フロント車両駆動システム７は、エンジン３及びフロント・モータ５が、トランスミッション１３及びフロント・デファレンシャル機構１５（「フロント・デフ１５」と称する）を介して左右一対の前輪１７に連動連結されている。
【００２５】
従って、フロント車両駆動システム７では、エンジン３の出力駆動による出力トルクの他、フロント・モータ５の出力駆動による出力トルクでも前輪１７を駆動できるようになっている。このため、フロント・モータ５は、出力駆動により前輪１７を従動状態から駆動状態とすることが可能な構成となっている。
【００２６】
フロント・モータ５の出力駆動は、インバータ１９を介して接続されたバッテリ２１からの電力供給により行われる。また、フロント・モータ５は、従動状態（非駆動状態）の前輪１７から従動トルクが入力されて回生駆動される。フロント・モータ５の回生駆動は、エンジン３のみによる前輪１７の駆動時にも、エンジン３の出力トルクによって行われる。回生駆動による発電電力はインバータ１９を介してバッテリ２１に充電される。
【００２７】
エンジン３及びフロント・モータ５は、トランスミッション１３のトルク伝達ライン２３，２５の一端に接続されている。トルク伝達ライン２３，２５は、エンジン３とフロント・モータ５との間、並びにそれらとフロント・デフ１５との間のトルク伝達を行う。このトルク伝達ライン２３，２５には、トルク伝達を断続するトルク断続クラッチ２７，２９を備えている。
【００２８】
トルク断続クラッチ２７，２９は、何れか一方を接続するとエンジン３又はフロント・モータ５とフロント・デフ１５との間をトルク伝達可能とし、双方を接続するとエンジン３とフロント・モータ５との相互間及びそれらとフロント・デフ１５との間をトルク伝達可能とする。
【００２９】
これらの断続制御は、エンジン３及びフロント・モータ５の駆動制御と共に、制御部であるＥＣＵ（Engine Control Unit）３１によって行われる。例えば、ＥＣＵ３１は、各種センサーから路面状況や車両走行状態等の情報が入力され、その情報に基づいて上記エンジン３及びフロント・モータ５の駆動制御並びにトルク断続クラッチ２７，２９の断続制御を行う。また、ＥＣＵ３１は、バッテリ２１に接続されて充電量をモニターする。
【００３０】
トルク伝達ライン２３，２５の他端には、フロント・デフ１５が接続されている。フロント・デフ１５は、デファレンシャル・ギヤ３３ａと左右の車軸３５ａ，３７ａとを備えている。
【００３１】
デファレンシャル・ギヤ３３ａは、いわゆるフリー・ランニング・デフからなっている。デファレンシャル・ギヤ３３ａのデフ・ケース４１ａは、静止側のキャリア３９ａ内に回転自在に収納支持されている。
【００３２】
デフ・ケース４１ａの外周には、トランスミッション１３側に対するトルク伝達用のリング・ギヤ４３ａが周回状に設けられている。デフ・ケース４１ａの内周には、内部ケース４５ａが相対回転自在に支持されている。
【００３３】
内部ケース４５ａ内には、ピニオン・ギヤ４７ａ，４９ａを介して左右のサイド・ギヤ５１ａ，５３ａが相対回転自在に支持され、サイド・ギヤ５１ａ，５３ａには、左右の車軸３５ａ，３７ａがスプライン等によって一体回転するように結合されている。この車軸３５ａ，３７ａの先端に、左右の前輪１７が結合されている。
【００３４】
このようなフロント・デフ１５は、デフ・ケース４１ａと内部ケース４５ａとの間に、トルク伝達を断続するクラッチ部としての車軸クラッチ５５ａが設けられている。車軸クラッチ５５ａのトルク伝達状態では、デフ・ケース４１ａが前輪１７と連動回転して、出力トルク伝達又は従動トルク伝達を行わせる。トルク非伝達状態では、デフ・ケース４１ａが前輪１７に対する連動回転が切り離されて、トルク伝達が遮断される。
【００３５】
この切り離し制御は、ＥＣＵ３１により、フロント・モータ５の回生駆動状態に応じて行われる。具体的には、前輪１７が従動状態でフロント・モータ５が回生駆動されるときに、バッテリ２１の充電量が所定値以上であるとデフ・ケース４１ａの連動回転の切り離しを行う。
【００３６】
充電量の所定値としては、例えばバッテリ２１の満充電状態に設定される。ただし、この所定値は、車両の仕様等に応じて、充電量が充分とされる範囲に設定すればよい。
【００３７】
このように、フロント・デフ１５の車軸クラッチ５５ａは、フロント・モータ５の回生駆動状態に応じて、前輪１７に対するデフ・ケース４１ａの連動回転を切り離し可能としている。
【００３８】
車軸クラッチ５５ａの形態としては、種々のものを利用できる。例えば、スプラインとスリーブによる噛み合いクラッチ、対向ドグ歯による噛み合いクラッチ、摩擦プレートを用いた単板又は多板摩擦クラッチ、ローラやスプラグを用いた２ウェイ・クラッチ、磁性流体或いは粘性流体を用いた流体クラッチ、磁性パウダを用いたパウダ・クラッチ等とすることができる。
【００３９】
車軸クラッチ５５ａのアクチュエータも、種々のものを利用でき、例えば、油圧、空気圧、又は電磁アクチュエータ、電動モータ、電磁ソレノイド等を用いることができる。このアクチュエータの駆動制御を通じて、車軸クラッチ５５ａが制御される。
[リア車両駆動システム]
リア車両駆動システム１１は、リア・モータ９が減速機構５７及びリア・デファレンシャル機構５９（「リア・デフ５９」と称する）を介して左右一対の後輪６１に連動連結され、リア・モータ９の出力駆動による出力トルクで後輪６１を駆動できるようになっている。
【００４０】
リア・モータ９の出力駆動は、フロント・モータ５と同様に、図１中の（１）のようにインバータ１９を介して接続されたバッテリ２１からの電力供給により行われる。後輪６１の従動状態（非駆動状態）では、後輪６１からの従動トルクによってリア・モータ９を回生駆動し、発電された電力はインバータ１９を介してバッテリ２１に充電する。
【００４１】
リア・モータ９は、減速機構５７のトルク伝達ライン６３の一端に接続され、トルク伝達ライン６３の他端には、リア・デフ５９が接続されている。
【００４２】
リア・デフ５９は、フロント・デフ１５と同様に構成されている。従って、リア・デフ５９は、フリー・ランニング・デフからなるデファレンシャル・ギヤ３３ｂと左右の車軸３５ｂ，３７ｂとを備えている。
【００４３】
デファレンシャル・ギヤ３３ｂのデフ・ケース４１ｂは、キャリア３９ｂ内に回転自在に収納支持され、その外周に減速機構５７側に対するトルク伝達用のリング・ギヤ４３ｂが設けられている。
【００４４】
デフ・ケース４１ｂの内周には、内部ケース４５ｂが相対回転自在に支持され、内部ケース４５ｂ内には、ピニオン・ギヤ４７ｂ，４９ｂを介して左右のサイド・ギヤ５１ｂ，５３ｂが相対回転自在に支持されている。サイド・ギヤ５１ｂ，５３ｂには、左右の車軸３５ｂ，３７ｂがスプライン等によって結合されている。車軸３５ｂ，３７ｂの先端には、左右の後輪６１が結合されている。
【００４５】
このリア・デフ５９においても、デフ・ケース４１ｂと内部ケース４５ｂとの間に車軸クラッチ５５ｂが設けられている。この車軸クラッチ５５ｂに対するＥＣＵ３１の断続制御により、リア・モータ９の回生駆動状態に応じて後輪６１に対するデフ・ケース４１ｂの連動回転が切り離される。
【００４６】
すなわち、デフ・ケース４１の切り離しは、後輪６１が従動状態でリア・モータ９の回生駆動されるときに、バッテリ２１の充電量が所定値以上であると行われる。
［駆動制御］
図２は、ハイブリッド自動車１の駆動制御を示すフローチャートである。
【００４７】
本実施例のハイブリッド自動車１の駆動制御では、図２のステップＳ１のように、まず各種センサーからＥＣＵ３１に路面状況や車両走行状態等のセンサー情報の入力が行われる。これにより、ステップＳ２に移行する。
【００４８】
ステップＳ２では、入力情報に基づいて駆動車輪の選定走行を行わせる。すなわち、ＥＣＵ３１は、フロント・デフ１５及びリア・デフ５９の車軸クラッチ５５ａ，５５ｂの接続を維持しつつ、トランスミッション１３のトルク断続クラッチ２７，２９の断続制御、エンジン３、フロント・モータ５、及びリア・モータ９の駆動制御を行う。
【００４９】
これにより、ハイブリッド自動車１は、エンジン３、フロント・モータ５、及びリア・モータ９の何れか一つ又は組み合わせにより、フロント二輪駆動状態（Ｆｒ）、リア二輪駆動状態（Ｒｒ）、或いは四輪駆動状態（Ｆｒ＋Ｒｒ）で走行することができる。
【００５０】
このとき、選定走行状態がＦｒ又はＲｒである場合は、前輪１７又は後輪６１のみが駆動状態となり、後輪６１又は前輪１７が従動状態となる。このため、リア・モータ９又はフロント・モータ５は、従動状態の後輪６１又は前輪１７から従動トルクが入力されて回生駆動される。
【００５１】
すなわち、後輪６１が従動状態の場合は、後輪６１からの従動トルクがリア・デフ５９及び減速機構５７を介してリア・モータ９に入力され、リア・モータ９が回生駆動されることになる。前輪１７が従動状態の場合は、前輪１７からの従動トルクがフロント・デフ１５及びトランスミッション１３を介してフロント・モータ５に入力され、フロント・モータ５が回生駆動されることになる。
【００５２】
こうして選定走行状態となると、ステップＳ３へ移行する。
【００５３】
ステップＳ３では、選定走行状態の判定を行う。すなわち、ＥＣＵ３１は、選定走行状態がＦｒ又はＲｒの何れか一方であるか否かを判定する。
【００５４】
選定走行状態がＦｒ又はＲｒの何れか一方である場合は、ステップＳ４へ移行し、選定走行状態がＦｒ＋Ｒｒである場合は、ステップＳ１へ戻る。
【００５５】
ステップＳ４では、バッテリ２１の充電量Ｐが規定値（所定値）Ｒ以上であるか否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ３１は、バッテリ２１の充電量Ｐをモニターし、その充電量Ｐを予め設定された規定値Ｒと比較する。
【００５６】
この結果、充電量Ｐが規定値Ｒ以上である場合は、ステップＳ５へ移行し、充電量Ｐが規定値Ｒ未満である場合は、ステップＳ６へ移行する。
【００５７】
ステップＳ５では、車軸クラッチの切断が行われる。すなわち、ＥＣＵ３１は、従動状態の前輪１７又は後輪６１に対応するフロント・デフ１５又はリア・デフ５９の車軸クラッチ５５ａ又は５５ｂを切断する。
【００５８】
具体的には、前輪１７が従動状態の場合にフロント・デフ１５の車軸クラッチ５５ａを切断し、後輪６１が従動状態の場合にリア・デフ５９の車軸クラッチ５５ｂを切断する。
【００５９】
この結果、フロント・デフ１５又はリア・デフ５９のデフ・ケース４１ａ又は４１ｂは、従動状態の車輪に対する連動回転が切り離されて慣性重量を低減することができる。
【００６０】
すなわち、フロント・デフ１５又はリア・デフ５９は、切り離しが行われたデフ・ケース４１ａ又は４１ｂの直前まで従動状態の車輪に連動回転するものの、相対的に大きなリング・ギヤ４３ａ，４３ｂを備えたデフ・ケース４１ａ，４１ｂの連動回転が切り離されることで慣性重量を大きく低減できる。
【００６１】
結果として、ハイブリッド自動車１では、駆動状態の後輪６１又は前輪１７に対する駆動力を低減することができ、エンジン３の燃費向上やフロント・モータ５又はリア・モータ９の消費電力を低減することができる。
【００６２】
また、デフ・ケース４１ａ又は４１ｂの切り離しにより、フロント・モータ５又はリア・モータ９も従動状態の車輪から切り離すことができ、慣性重量を更に低減することができる。
【００６３】
この切り離しによりフロント・モータ５又はリア・モータ９の回生駆動を停止させることができるので、慣性重量の低減と同時にバッテリ２１の過充電による負荷を軽減できる。
【００６４】
こうしてステップＳ５が完了すると、ステップＳ１に戻って駆動制御が繰り返される。
【００６５】
ステップＳ６では、車軸クラッチの接続維持が行われる。すなわち、ＥＣＵ３１は、従動状態の前輪１７又は後輪６１に対応するフロント・デフ１５又はリア・デフ５９の車軸クラッチ５５ａ又は５５ｂの接続を維持する。
【００６６】
これにより、フロント・モータ５又はリア・モータ９は、ステップＳ２で説明したように、従動状態の前輪１７又は後輪６１から従動トルクが入力されて回生駆動される。回生駆動によって発電された電力はバッテリ２１に充電される。
【００６７】
こうしてステップＳ６が完了すると、ステップＳ１に戻って駆動制御の処理が繰り返される。
［実施例１の効果］
本実施例では、一対の前輪１７（後輪６１）を出力駆動により従動状態から駆動状態とすると共に前輪１７（後輪６１）の従動状態で回生駆動による充電が可能なフロント・モータ５（リア・モータ９）と、前輪１７（後輪６１）側と連動回転するデフ・ケース４１ａ（４１ｂ）を有し該デフ・ケース４１ａ（４１ｂ）に入力されたフロント・モータ５の出力トルクを前輪１７（後輪６１）に伝達するフロント・デフ１５（リア・デフ５９）とを備え、該フロント・デフ１５（リア・デフ５９）に、前輪１７（後輪６１）の従動状態でフロント・モータ５（リア・モータ９）の回生駆動状態に応じて少なくとも前輪１７（後輪６１）に対するデフ・ケース４１ａ（４１ｂ）の連動回転を切り離す車軸クラッチ５５ａ（５５ｂ）を設けた。
【００６８】
従って、本実施例では、フロント・モータ５（リア・モータ９）の回生駆動状態に応じ、フロント・デフ１５（リア・デフ５９）のデフ・ケース４１ａ（４１ｂ）の不要な連動回転を防止して慣性重量を低減することができる。
【００６９】
このため、本実施例では、駆動状態の後輪６１（前輪１７）に対する駆動力を低減することができる。結果として、エンジン３の燃費向上やフロント・モータ５又はリア・モータ９の消費電力を低減することができる。
【００７０】
また、本実施例では、フロント・モータ５（リア・モータ９）が、前輪１７（後輪６１）から従動トルクを入力されて回生駆動され、車軸クラッチ５５ａ（５５ｂ）が、フロント・モータ５（リア・モータ９）の回生駆動時に充電量が所定値以上でデフ・ケース４１ａ（４１ｂ）の切り離しを行う。
【００７１】
従って、本実施例では、フロント・モータ５（リア・モータ９）の不要な回生駆動も防止して慣性重量を更に低減することができると共にバッテリ２１の過充電による負荷を軽減することができる。
【００７２】
しかも、本実施例では、デフ・ケース４１ａ（４１ｂ）の切り離しにより、フロント・モータ５（リア・モータ９）の回生駆動制御も行わせることができる。
【００７３】
本実施例では、フロント・デフ１５（リア・デフ５９）が、デフ・ケース４１ａ（４１ｂ）内に相対回転自在に設けられた内部ケース４３（４５ｂ）を備え、車軸クラッチ５５ａ（５５ｂ）が、デフ・ケース４１ａ（４１ｂ）と内部ケース４３（４５ｂ）との間を断続する。
【００７４】
従って、本実施例では、いわゆるフリー・ランニング・デフを利用して、車軸クラッチ５５ａ（５５ｂ）を有するフロント・デフ１５（リア・デフ５９）を容易に実現することができる。
[変形例]
図３及び図４は、変形例に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である。なお、変形例では、基本構成が実施例１と共通しているので、対応する構成部分に同符号又は同符号にＡを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。
【００７５】
図３の変形例は、リア車両駆動システム１１Ａから車軸クラッチ５５ｂを省略したものである。従って、リア車両駆動システム１１Ａのリア・デフ５９は、通常のデファレンシャル・ギヤ３３Ａｂを備え、デフ・ケース４１Ａｂ内にピニオン・ギヤ４７ｂ，４９ｂを介してサイド・ギヤ５１ｂ，５３ｂが支持されている。
【００７６】
このため、図３の変形例では、選定走行状態がＦｒ時にのみ上記デフ・ケース４１ａの切り離しが行われる。
【００７７】
図４の変形例は、図３の変形例とは逆に、フロント車両駆動システム７Ａから車軸クラッチ５５ａを省略したものである。従って、フロント車両駆動システム７Ａのフロント・デフ１５は、通常のデファレンシャル・ギヤ３３Ａａからなり、デフ・ケース４１Ａａ内にピニオン・ギヤ４７ａ，４９ａを介してサイド・ギヤ５１ａ，５３ａが支持されている。
【００７８】
このため、図４の変形例では、選定走行状態がＲｒ時にのみ上記デフ・ケース４１ｂの切り離しが行われる。
【００７９】
かかる変形例でも、フロント車両駆動システム７Ａ又はリア車両駆動システム１１Ａにおいて、上記実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【実施例２】
【００８０】
図５は、本発明の実施例２に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である。なお、本実施例では、上記実施例１と対応する構成部分に同符号又は同符号にＢを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。
【００８１】
本実施例は、実施例１に対してフロント車両駆動システム７Ｂを変更し、いわゆるシリーズ・ハイブリッド自動車１Ｂとしたものである。
【００８２】
すなわち、フロント車両駆動システム７Ｂは、発電用のエンジン３Ｂを備えている。エンジン３Ｂには、発電機としてのジェネレータ６５が接続されている。ジェネレータ６５は、エンジン３Ｂの出力トルクにより駆動されて発電を行う。ジェネレータ６５には、バッテリ２１が接続されており、バッテリ２１は、ジェネレータ６５からの電力によって充電が行われる。
【００８３】
バッテリ２１には、インバータ１９を介してフロント・モータ５Ｂが接続されている。フロント・モータ５Ｂは、バッテリ２１からの電力供給によって出力駆動される。フロント・モータ５Ｂには、トランスミッション１３Ｂを介してフロント・デフ１５が連動連結されている。
【００８４】
かかる本実施例のハイブリッド自動車１Ｂは、フロント・モータ５Ｂ及びリア・モータ９の何れか一つ又は組み合わせにより、フロント二輪駆動状態（Ｆｒ）、リア二輪駆動状態（Ｒｒ）、或いは四輪駆動状態（Ｆｒ＋Ｒｒ）で走行することができる。
【００８５】
また、選定走行状態がＦｒ又はＲｒである場合は、前輪１７又は後輪６１のみが駆動状態となり、後輪６１又は前輪１７が従動状態となってフロント・モータ５Ｂ又はリア・モータ９が回生駆動される。
【００８６】
このとき、フロント・モータ５Ｂ（リア・モータ９）の回生駆動状態に応じ、フロント・デフ１５（リア・デフ５９）のデフ・ケース４１ａ（４１ｂ）の従動状態の前輪１７（後輪６１）に対する連動回転を切り離すことができ、その連動回転による慣性重量を低減することができる。
【００８７】
従って、本実施例においても、上記実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
［変形例］
図６及び図７は、変形例に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である。なお、変形例では、基本構成が実施例２と共通しているので、対応する構成部分に同符号又は同符号にＣを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。
【００８８】
図６の変形例は、実施例１の図３の変形例と同様に、リア車両駆動システム１１Ｃから車軸クラッチ５５ｂを省略したものであり、図７の変形例は、実施例１の図４の変形例と同様に、フロント車両駆動システム７Ｃから車軸クラッチ５５ａを省略したものである。
【００８９】
かかる変形例でも、フロント車両駆動システム７Ｃ又はリア車両駆動システム１１Ｃにおいて、上記実施例２と同様の作用効果を奏することができる。
【実施例３】
【００９０】
図８は、本発明の実施例３に係る車両駆動システムを適用したハイブリッド自動車のスケルトン平面図である。なお、本実施例では、上記実施例１と対応する構成部分に同符号又は同符号にＤを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。
【００９１】
本実施例は、実施例１に対してフロント車両駆動システム７Ｄを変更したものである。
【００９２】
すなわち、フロント車両駆動システム７Ｄは、エンジン３Ｄの一側にフロント・モータ５Ｄを接続し、エンジン３Ｄの他側にクラッチ６７及びトランスミッション１３Ｄを介してフロント・デフ１５が連動連結されている。
【００９３】
かかる本実施例のハイブリッド自動車１Ｄでは、上記実施例１と同様の駆動制御が行われるのに加え、後輪６１の駆動時等にクラッチ６７を解放して前輪１７を従動状態とし、フロント・デフ１５側から切り離されたエンジン３Ｄによってフロント・モータ５Ｄの回生駆動を行わせる。
【００９４】
この回生駆動状態では、バッテリ２１の充電量に拘わらず、フロント・デフ１５の車軸クラッチ６７が切断される。これにより、フロント・デフ１５のデフ・ケース４１ａ及びトランスミッション１３Ｄの前輪１７に対する不要な連動回転を防止することができ、慣性重量を低減することができる。
【００９５】
従って、本実施例においても、上記実施例１と同様の作用効果を奏することができるのに加え、フロント・デフ１５側から切り離されたエンジン３Ｄでフロント・モータ５Ｄの回生駆動を行わせる場合にも慣性重量を確実に低減することができる。
【実施例４】
【００９６】
図９は、本発明の実施例４に係る車両駆動システムの要部スケルトン平面図、図１０は同変形例である。なお、本実施例では、上記実施例１と対応する構成部分に同符号又は同符号にＥ又はＦを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。
【００９７】
本実施例の車両駆動システム６９は、図９のように、アクスル・ディスコネクト機構からなる車軸クラッチ５５Ｅを備えたものである。なお、車両駆動システム６９は、フロント側及びリア側の何れか一方又は双方に適用されるものである。
【００９８】
車両駆動システム６９のデファレンシャル機構７１は、一方の車軸３７Ｅが軸本体部７３と車輪側部７５とに分割構成されている。車軸クラッチ５５Ｅは、車軸３７Ｅの軸本体部７３と車輪側部７５との間に設けられて両者間を断続する。従って、車軸クラッチ５５Ｅは、デファレンシャル機構７１の一対の車軸３５Ｅ，３７Ｅの少なくとも一方と車輪との間を断続する構成となっている。
【００９９】
車軸クラッチ５５Ｅの具体構成としては、実施例１で説明したように種々のクラッチとすることができるが、本実施例ではスプラインとスリーブとによる噛み合いクラッチとなっている。
【０１００】
具体的には、車軸クラッチ５５Ｅは、一対のスプライン・ホイール７７，７９と、スリーブ８１とを備えている。スプライン・ホイール７７，７９は、それぞれ車軸３７Ｅの軸本体部７３と車輪側部７５とに結合されて相互に対向配置されている。スプライン・ホイール７７，７９の外周には、スプラインが形成されている。
【０１０１】
スリーブ８１は、車軸３７Ｅの軸方向に可動支持されると共に内周にスプラインが形成されている。スリーブ８１のスプラインは、スリーブ８１の軸方向移動に応じて、スプライン・ホイール７７，７９のスプラインに係脱する。
【０１０２】
本実施例の車両駆動システム６９は、車軸クラッチ５５Ｅが切断されると、車輪側に対するデフ・ケース４１Ｅの連動回転を切り離すことができ、上記実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
［変形例］
図１０の変形例は、アクスル・ディスコネクト機構からなる車軸クラッチ５５Ｅに代えて、ホイール・ハブ・クラッチからなる車軸クラッチ５５Ｆを備えたものである。
【０１０３】
車軸クラッチ５５Ｆは、一対の車軸３５Ｆ，３７Ｆと車輪８３のホイール・ハブとの各間に設けられ、両者間を断続する。従って、両車軸クラッチ５５Ｆは、デファレンシャル機構７１の一対の車軸３５Ｅ，３７Ｅの双方と車輪８３との間を断続する構成となっている。
【０１０４】
車軸クラッチ５５Ｆの具体構成としては、実施例１で説明したように種々のクラッチとすることができる。
【０１０５】
本変形例では、車軸クラッチ５５Ｆが切断されると、デファレンシャル機構７１Ｆ全体を車輪８３から切り離すことができる。このため、本変形例では、上記実施例１と同様の作用効果に加え、従動状態の車輪８３に対するデファレンシャル機構７１Ｆ全体の不要な連動回転を防止することができ、より慣性重量の低減を図ることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１ ハイブリッド自動車
３ エンジン
５ フロント・モータ・ジェネレータ
７ フロント車両駆動システム
９ リア・モータ・ジェネレータ
１１ リア車両駆動システム
１５ フロント・デファレンシャル機構
１７ 前輪
４１ａ，４１ｂ デフ・ケース
５５ａ，５５ｂ 車軸クラッチ（クラッチ部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の車輪を出力駆動により従動状態から駆動状態とすると共に前記車輪の従動状態で回生駆動による充電が可能なモータ・ジェネレータと、
前記車輪側と連動回転するデフ・ケースを有し該デフ・ケースに入力された前記モータ・ジェネレータの出力トルクを前記車輪に伝達するデファレンシャル機構とを備え、
該デファレンシャル機構に、前記車輪の従動状態で前記モータ・ジェネレータの回生駆動状態に応じて少なくとも前記車輪に対する前記デフ・ケースの連動回転を切り離すクラッチ部を設けた、
ことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項２】
請求項１記載の車両駆動システムであって、
前記モータ・ジェネレータは、前記車輪から従動トルクを入力されて回生駆動され、
前記クラッチ部は、前記回生駆動時に充電量が所定値以上で前記切り離しが行われる、
ことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の車両駆動システムであって、
前記モータ・ジェネレータは、エンジンの出力トルクが入力されて回生駆動され、
前記クラッチ部は、前記エンジンによる前記モータ・ジェネレータの回生駆動時に前記切り離しが行われる、
ことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の車両駆動システムであって、
前記デファレンシャル機構は、前記デフ・ケース内に相対回転自在に設けられた内部ケースを備え、
前記クラッチ部は、前記デフ・ケースと前記内部ケースとの間を断続する、
ことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項５】
請求項１〜３の何れかに車両駆動システムであって、
前記デファレンシャル機構は、前記一対の車輪に対する一対の車軸を備え、
前記クラッチ部は、前記一対の車軸の少なくとも一方と前記車輪との間を断続する、
ことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の車両駆動システムを備えたハイブリッド自動車であって、
前後車輪に対して各別に設けられたフロント・モータ・ジェネレータ及びリア・モータ・ジェネレータとフロント・デファレンシャル機構及びリア・デファレンシャル機構を備え、
前記フロント及びリア・デファレンシャル機構の少なくとも一方に前記クラッチ部を設けた、
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【請求項１】
一対の車輪を出力駆動により従動状態から駆動状態とすると共に前記車輪の従動状態で回生駆動による充電が可能なモータ・ジェネレータと、
前記車輪側と連動回転するデフ・ケースを有し該デフ・ケースに入力された前記モータ・ジェネレータの出力トルクを前記車輪に伝達するデファレンシャル機構とを備え、
該デファレンシャル機構に、前記車輪の従動状態で前記モータ・ジェネレータの回生駆動状態に応じて少なくとも前記車輪に対する前記デフ・ケースの連動回転を切り離すクラッチ部を設けた、
ことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項２】
請求項１記載の車両駆動システムであって、
前記モータ・ジェネレータは、前記車輪から従動トルクを入力されて回生駆動され、
前記クラッチ部は、前記回生駆動時に充電量が所定値以上で前記切り離しが行われる、
ことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の車両駆動システムであって、
前記モータ・ジェネレータは、エンジンの出力トルクが入力されて回生駆動され、
前記クラッチ部は、前記エンジンによる前記モータ・ジェネレータの回生駆動時に前記切り離しが行われる、
ことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の車両駆動システムであって、
前記デファレンシャル機構は、前記デフ・ケース内に相対回転自在に設けられた内部ケースを備え、
前記クラッチ部は、前記デフ・ケースと前記内部ケースとの間を断続する、
ことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項５】
請求項１〜３の何れかに車両駆動システムであって、
前記デファレンシャル機構は、前記一対の車輪に対する一対の車軸を備え、
前記クラッチ部は、前記一対の車軸の少なくとも一方と前記車輪との間を断続する、
ことを特徴とする車両駆動システム。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の車両駆動システムを備えたハイブリッド自動車であって、
前後車輪に対して各別に設けられたフロント・モータ・ジェネレータ及びリア・モータ・ジェネレータとフロント・デファレンシャル機構及びリア・デファレンシャル機構を備え、
前記フロント及びリア・デファレンシャル機構の少なくとも一方に前記クラッチ部を設けた、
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４４３３７（Ｐ２０１３−４４３３７Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８０１４０（Ｐ２０１１−１８０１４０）
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００２２５０５０）ＧＫＮドライブラインジャパン株式会社 (409)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００２２５０５０）ＧＫＮドライブラインジャパン株式会社 (409)
【Ｆターム（参考）】
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