JP2009298369A - 車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン１によって駆動されるジェネレータ６と、該ジェネレータ６から電気エネルギを受けて車輪を駆動する駆動モータとを備えるハイブリッド電気自動車において、エンジン出力軸５とジェネレータ軸３１との連結構造の簡素化を図る。
【解決手段】エンジン出力軸５に連結されたフライホイール３３に、その内周部よりジェネレータ側へ軸方向に延びる円筒状延設部３６を設け、この円筒状延設部３６をジェネレータ軸３１にスプライン嵌合する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の駆動装置、特にハイブリッド電気自動車の駆動装置に関する。

従来より知られているシリーズハイブリッド電気自動車では、エンジンはジェネレータの駆動のみに使用され、駆動輪は駆動モータ（電気モータ）で駆動するようになっている。すなわち、エンジンは燃料を燃焼させてその化学的エネルギを機械的エネルギに変換し、ジェネレータは機械的エネルギを電気的エネルギに変換する。ジェネレータによって得られる電気エネルギ（電力）は、駆動モータに直接供給され、或いはバッテリに蓄えられて、該バッテリから駆動モータに供給される。また、自動車の減速時には駆動モータからの回生電力がバッテリに蓄えられる。

この種のハイブリッド電気自動車において、エンジンの出力軸とジェネレータのジェネレータ軸との連結にスプライン嵌合を利用することは知られている。例えば、特許文献１には、エンジンの出力軸にフライホイールを結合し、このフライホイールにフランジ継手を結合し、このフランジ継手のボス部をジェネレータ軸にスプライン嵌合することが記載されている。
特開平１１−１２２８５６号公報

しかし、エンジンの出力軸とジェネレータ軸との間に、フライホイールの他に、スプライン嵌合のためのフランジ継手が必要になると、部品点数が多くなるだけでなく、軸方向の寸法増大を招き、当該車両の駆動装置のコンパクト化に不利になる。

そこで、本発明は、上述の如き車両の駆動装置において、部品点数の削減及び装置のコンパクト化を図ることを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、上記フライホイールにスプライン嵌合部を設けるようにした。

すなわち、請求項１に係る発明は、エンジンと、該エンジンによって駆動されるジェネレータと、該ジェネレータによって得られる電気エネルギにより車輪を駆動する駆動モータとを備える車両の駆動装置であって、
上記エンジンの出力軸と上記ジェネレータのジェネレータ軸とが同軸上に配置されていて、
上記エンジンの出力軸に連結されたフライホイールと、該フライホイールの内周部より上記ジェネレータ側へ軸方向に延設されて上記ジェネレータ軸に嵌められた円筒状延設部とを備え、
上記フライホイールの円筒状延設部の内周面と上記ジェネレータ軸の外周面とに、上記エンジンの出力軸の回転を上記ジェネレータ軸に伝えるスプライン嵌合部が設けられていることを特徴とする。

従って、フライホイールに円筒状延設部を設けてこれをジェネレータ軸にスプライン嵌合するようにしたから、エンジンの出力軸とジェネレータ軸とをスプライン結合するための別部品を設ける必要がなくなり、それだけ、部品点数が少なくなるとともに、当該駆動装置の軸方向の寸法が長大化することが避けられ、そのコンパクト化に有利になる。

請求項２に係る発明は、請求項１において、
上記ジェネレータを収容するジェネレータ収容室を備えたケーシングが上記エンジンに固定され、
上記ジェネレータ収容室のエンジン側の壁には、上記ジェネレータ軸が貫通する貫通孔が形成されていて、
上記ジェネレータ収容室のエンジン側の壁及び該壁に対向する上記ジェネレータの端面のうちの一方に、上記ジェネレータ軸まわりを巡る環状凸部が形成され、他方に、上記環状凸部の外周面が嵌合する内周面を備えた凹部が形成され、
上記環状凸部と凹部との嵌合により、上記エンジンの出力軸と上記ジェネレータ軸との心合わせがなされることを特徴とする。

すなわち、エンジン側のフライホイールの円筒状延設部とジェネレータ側のジェネレータ軸とのスプライン嵌合においては、エンジンの出力軸とジェネレータ軸との心合わせをする必要があるところ、本発明によれば、ジェネレータをケーシングのジェネレータ収容室に収容し、該ジェネレータの先端面をエンジン側の壁に対して、環状凸部と凹部とによって嵌め合わせるだけで、当該心合わせを行なうことができる。特に、ジェネレータをジェネレータ収容室に軸方向へ挿入して上記スプライン嵌合を行なった場合、スプライン嵌合部を視認することができないため、当該心合わせ作業が難しくなるが、その問題を解消することができる。また、上記環状凸部と凹部とを、相対向するエンジン側の壁とジェネレータの端面とに設けたから、すなわち、スプライン嵌合部の近傍に設けたから、当該心合わせの精度が高くなる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２において、
上記フライホイールの円筒状延設部と上記ジェネレータ軸との嵌め合い部には、上記スプライン嵌合部を潤滑するためのグリースを貯留するグリース貯留部が、上記スプライン嵌合部に隣接して設けられていることを特徴とする。

これにより、外部から潤滑油を供給することなく、スプライン嵌合部の潤滑を確保することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記フライホイールは、上記エンジンの出力軸に設けられた回転バランスウェイトに結合されていることを特徴とする。

すなわち、エンジンには回転バランスをとるためのバランスウェイトが必要になるが、エンジンの出力軸に回転バランスウェイトを設け、これにフライホイールを結合するようにしたから、フライホイールをエンジンの出力軸に連結するための専用の連結部材は不要になり、部品点数の削減及びエンジンのコンパクト化に有利になる。

以上のように本発明によれば、エンジンの出力軸に連結されたフライホイールに、その内周部よりジェネレータ軸の方に延びる円筒状延設部が設けられ、この円筒状延設部の内周面とジェネレータ軸の外周面とに、エンジンの出力軸の回転をジェネレータ軸に伝えるスプライン嵌合部が設けられているから、当該スプライン嵌合用の別部品を設ける必要がなくなり、それだけ、部品点数が少なくなるとともに、駆動装置の軸方向の寸法が長大化することが避けられ、そのコンパクト化に有利になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

＜車両（ハイブリッド電気自動車）の概略構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るハイブリッド電気自動車の概略構成図である。このハイブリッド電気自動車は、エンジン１及び駆動モータ２を動力源として備えているが、エンジン１は発電にのみ使用し、自動車が動くための動力は全て駆動モータ２に頼る所謂シリーズタイプである。また、エンジン１は、ガソリンと水素とを切換えて、さらにはガソリンと水素とを混合して燃料として使用するように構成されているデュアルフューエルエンジンである。

ハイブリッド電気自動車は、エンジン１にガソリンを供給するガソリン燃料タンク３、エンジン１に水素を供給する水素燃料タンク４、エンジン１の出力軸５によって駆動されるジェネレータ（発電機）６、並びにモータ駆動用の電力を蓄えるバッテリ（高電圧バッテリ）７を備えている。

バッテリ７は、駆動モータ２及びジェネレータ６にそれぞれ、ＤＣ−ＡＣコンバータ１１及びＡＣ−ＤＣコンバータ１２を介して接続されていて、ジェネレータ６からの発電電力及び駆動モータ２からの回生電力が供給されることで充電される。また、バッテリ７は、電力を駆動モータ２及びジェネレータ６に供給する。駆動モータ２の出力軸は、左右の前輪（駆動輪）１３にデフ（ディファレンシャルギア）１４及び左右の駆動軸１５，１６を介して連結されている。

ジェネレータ６で発生する交流電力はＡＣ−ＤＣコンバータ１２により直流電力に変換され、さらにＤＣ−ＡＣコンバータ１１により交流電力に変換されて駆動モータ２へと供給される。バッテリ７の直流電力はＤＣ−ＡＣコンバータ１１により所定の周波数の交流電力に変換されて駆動モータ２に供給される。ジェネレータ６で発生する交流電力はＡＣ−ＤＣコンバータ１２により直流電力に変換されてバッテリ７に供給される。

エンジン１の使用燃料の切換えについて説明すると、エンジン始動時、排気ガス浄化用触媒（図示省略）が活性化するまでは、排気エミッション性能を高めるため自動的に水素が使用される。触媒活性化後は、運転者が使用燃料選択スイッチ（図示省略）によりガソリンを選択しているときはガソリンが使用され、水素を選択しているときは水素が使用される。但し、水素の燃料切れを生じているときは、エンジン始動時を含めて、ガソリンが使用され、ガソリンの燃料切れを生じているときは、水素が使用される。

また、駆動モータ２は、車両の定速運転時等のように要求トルクが低い低トルク運転時や車両始動時にはバッテリ７から供給される電力により駆動され、中トルク運転時にはエンジン１により駆動されるジェネレータ６から供給される電力によって駆動され、急加速時等の要求トルクが高い高トルク運転時には該ジェネレータ６及びバッテリ７の双方から供給される電力により駆動される。バッテリ７の蓄電量が少ないときには、エンジン１によって、駆動モータ２に必要な電力よりも大きな電力を該ジェネレータ６に発生させ、余分な電力がバッテリ７に供給されて充電が行われる。

＜駆動装置の構成＞
図２に示すエンジン１、駆動モータ２及びジェネレータ６を主たる構成要素とする駆動装置は、自動車前部のエンジンルームに収容されている。エンジン１は、一対のロータハウジング２１，２１を備え、各ロータハウジング２１にエキセントリックシャフト（出力軸５）に支持されて回転するロータが収容された２ロータのロータリーピストンエンジンであり、且つデフ１４（図２での図示なし）の前方且つ斜め上方に配置された横置きエンジンである。２つのロータハウジング２１，２１間、並びにロータハウジング２１，２１の両外側にサイドハウジング２２が配置され、下側にはオイルパン２３が配置されている。

エンジン１とジェネレータ６とは車幅方向に並ぶように配置され、図３にも示すように、駆動モータ２はジェネレータ６の後方且つ斜め上方位置に設けられている。駆動モータ２、ジェネレータ６及びデフ１４は、一体型ケーシング２５内の別個の収容部に収容されている。一体型ケーシング２５は、エンジン１側に配置されたエンジン側ケーシング部材２６と、該エンジン側ケーシング部材２６を挟んでエンジン１の反対側に配置された反エンジン側ケーシング部材２７とを車幅方向に結合して形成されている。エンジン側ケーシング部材２６は、エンジン１のジェネレータ側に存するサイドハウジング２２に結合されている。

図４（図３のＡ−Ａ線拡大断面図）に示すように、エンジン１の出力軸５（以下、「エンジン出力軸５」という。）とジェネレータ６のジェネレータ軸３１とは同軸上に配置されて車幅方向に延びている。一体型ケーシング２５のエンジン側ケーシング部材２６とサイドハウジング２２とは、エンジン１の回転バランスウェイト３２及びフライホイール３３を収容するエンジン部品収容室３４を形成している。エンジン出力軸５の端部はサイドハウジング２２を貫通してエンジン部品収容室３４に突出しており、該収容室３４において、エンジン出力軸５の端部に回転バランスウェイト３２及びフライホイール３３が結合されている。

すなわち、回転バランスウェイト３２はエンジン出力軸５の端部にテーパ嵌合されてナット３５により固定されている。フライホイール３３は、回転バランスウェイト３２にジェネレータ６側から重ねられて、該回転バランスウェイト３２にボルトによって結合されている。従って、フライホイール３３は、エンジン出力軸５には直結されておらず、回転バランスウェイト３２を介してエンジン出力軸５に連結されている。

フライホイール３３は、その内周部よりジェネレータ６側へ軸方向に延設された円筒状延設部３６を備え、該円筒状延設部３６がジェネレータ軸３１の端部に嵌められている。この嵌め合わされた円筒状延設部３６の内周面とジェネレータ軸３１の外周面とに、エンジン出力軸５の回転をジェネレータ軸３１に伝えるスプライン嵌合部３７が形成されている。

さらに、フライホイール３３の円筒状延設部３６とジェネレータ軸３１との嵌め合い部には、スプライン嵌合部３７を潤滑するためのグリースを貯留するグリース貯留部３８が、スプライン嵌合部３７に隣接してジェネレータ６側に設けられている。円筒状延設部３６の先端には、ジェネレータ軸３１の外周面に全周にわたって接触し、グリース貯留部３８のグリースの漏出を防止するリップシール３９が設けられている。

また、一体型ケーシング２５の反エンジン側ケーシング部材２７には、ジェネレータ６をエンジン側へ向かってジェネレータ軸方向に挿入して収容するジェネレータ収容室４１が形成されている。このジェネレータ収容室４１のエンジン側の壁４２は、エンジン部品収容室３４とジェネレータ収容室４１とを仕切る仕切り壁になっていて、その中央には、ジェネレータ軸３１（又はフライホイール３３の円筒状延設部３６）が貫通する貫通孔４３が形成されている。

そうして、ジェネレータ収容室４１のエンジン側の壁４２に対向するジェネレータ６の端面には、ジェネレータ軸３１のまわりを巡る環状凸部４４が形成され、エンジン側の壁４２には、環状凸部４４の外周面が嵌合する内周面を備えた凹部４５が形成されている。この凹部４５はエンジン側の壁４２の貫通孔４３まわりをエンジン側に段下げして形成されている。上記環状凸部４４と凹部４５との嵌合により、エンジン出力軸５とジェネレータ軸３１との軸心が一致するように構成されている。

なお、図４において、５１はジェネレータ収容室４１に隣接して一体型ケーシング２
５に形成されたデフ収容室であり、デフケース５２及び該デフケース５２に結合されたリングギヤ５３が収容され、デフケース５２にはピニオンシャフトに回転自在に支持された一対のピニオンギヤ５４と、左右の駆動軸１５，１６に結合された一対のサイドギヤ５５とからなる差動ギヤセットが収容されている。

従って、上記駆動装置においては、エンジン１のフライホイール３３に円筒状延設部３６を設けて該円筒状延設部３６をジェネレータ軸３１にスプライン嵌合するようにしたから、エンジン出力軸５とジェネレータ軸３１とをスプライン結合するための別部品を設ける必要がなくなる。よって、部品点数が少なくなるとともに、当該駆動装置の軸方向の寸法が長大化することが避けられ、そのコンパクト化に有利になる。ここに、フライホイール３３は、エンジン出力軸５の回転変動（トルク変動）を抑制し、エンジン１の加減速時や軽負荷運転時におけるスプライン嵌合部３７で歯打ち音（ノイズ）を軽減する。

また、エンジン出力軸５にフライホイール３３を連結するには、そのための連結部材が必要になるところ、回転バランスウェイト３２が当該連結部材を兼ねているから、部品点数の削減及びエンジンのコンパクト化にさらに有利になる。また、スプライン嵌合部３７に隣接してグリース貯留部３８が設けられているから、外部から潤滑油を供給することなく、スプライン嵌合部３７の潤滑を確保することができる。

エンジン出力軸５とジェネレータ軸３１との連結にあたっては、エンジン出力軸５に回転バランスウェイト３２を結合し、この回転バランスウェイト３２にフライホイール３３を締結する。そうして、ジェネレータ６を一体型ケーシング２５のジェネレータ収容室４１に挿入していき、ジェネレータ軸３１をフライホイール３３の円筒状延設部３３にスプライン嵌合させる。このジェネレータ６をさらにジェネレータ収容室４１の奥へ挿入していくと、ジェネレータ６の先端面の環状凸部４４がジェネレータ収容室４１奥のエンジン側の壁４２に形成された凹部４５に嵌合する。この環状凸部４４と凹部４５との嵌合により、エンジン出力軸５及びジェネレータ軸３１の互いの軸心が一致する。

従って、エンジン出力軸５が回転するとき、ジェネレータ軸３１が偏心して回転することが防止される。これにより、ジェネレータ６においては、ジェネレータ軸３１に固定された回転子と、ジェネレータケースに固定された固定子との隙間が一定になり、発電効率が高くなる。

上記実施形態では、環状凸部４４をジェネレータ６の先端面に形成し、凹部４５をジェネレータ収容室奥のエンジン側の壁４２に形成したが、逆に環状凸部４４をジェネレータ収容室奥のエンジン側の壁４２に形成し、凹部４５をジェネレータ６の先端面に形成してもよい。

上記実施形態では、回転バランスウェイト３２とフライホイール３３とをボルトにて結合しているが、エンジン出力軸５の回転変動に伴うスプライン嵌合部３７の歯打ち音を軽減すべく、トーショナルダンパを介して回転バランスウェイト３２とフライホイール３３とを結合するようにしてもよい。

また、上記実施形態のエンジン１はロータリーピストンエンジンであるが、レシプロエンジンを採用することもできる。

ハイブリッド電気自動車の概略構成図である。 同自動車の駆動装置の正面図である。 同駆動装置の側面図である。 図３のＡ−Ａ線における拡大断面図である。

符号の説明

１ エンジン
２ 駆動モータ
５ エンジン出力軸
６ ジェネレータ
２５ ケーシング
３１ ジェネレータ軸
３２ 回転バランスウェイト
３３ フライホイール
３６ 円筒状延設部
３７ スプライン嵌合部
３８ グリース貯留部
４１ ジェネレータ収容室
４２ エンジン側の壁
４３ 貫通孔
４４ 環状凸部
４５ 凹部

Claims (4)

1. エンジンと、該エンジンによって駆動されるジェネレータと、該ジェネレータによって得られる電気エネルギにより車輪を駆動する駆動モータとを備える車両の駆動装置であって、
   上記エンジンの出力軸と上記ジェネレータのジェネレータ軸とが同軸上に配置されていて、
   上記エンジンの出力軸に連結されたフライホイールと、該フライホイールの内周部より上記ジェネレータ側へ軸方向に延設されて上記ジェネレータ軸に嵌められた円筒状延設部とを備え、
   上記フライホイールの円筒状延設部の内周面と上記ジェネレータ軸の外周面とに、上記エンジンの出力軸の回転を上記ジェネレータ軸に伝えるスプライン嵌合部が設けられていることを特徴とする車両の駆動装置。
2. 請求項１において、
   上記ジェネレータを収容するジェネレータ収容室を備えたケーシングが上記エンジンに固定され、
   上記ジェネレータ収容室のエンジン側の壁には、上記ジェネレータ軸が貫通する貫通孔が形成されていて、
   上記ジェネレータ収容室のエンジン側の壁及び該壁に対向する上記ジェネレータの端面のうちの一方に、上記ジェネレータ軸まわりを巡る環状凸部が形成され、他方に、上記環状凸部の外周面が嵌合する内周面を備えた凹部が形成され、
   上記環状凸部と凹部との嵌合により、上記エンジンの出力軸と上記ジェネレータ軸との心合わせがなされることを特徴とする車両の駆動装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記フライホイールの円筒状延設部と上記ジェネレータ軸との嵌め合い部には、上記スプライン嵌合部を潤滑するためのグリースを貯留するグリース貯留部が、上記スプライン嵌合部に隣接して設けられていることを特徴とする車両の駆動装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   上記フライホイールは、上記エンジンの出力軸に設けられた回転バランスウェイトに結合されていることを特徴とする車両の駆動装置。

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