| 【発明の名称】 |
ハイブリッド電気自動車 |
| 【発明者】 |
【氏名】浅野 雅樹
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| 【要約】 |
【課題】ハイブリッド電気自動車のモータは、エンジンのフライホイールを利用して構成されたり、トランスミッションに直接回転力を伝えるよう組み付けられていたので、モータの保守点検をする際、エンジンまたはトランスミッションを脱着したり分解したりせねばならず、面倒であった。また、エンジンからの熱に耐える対策を講じる必要があった。
【解決手段】リバースアイドルシャフト４２を有する手動トランスミッションにモータインプットシャフト４５を設け、モータインプットシャフトの回転は常にメインシャフト２７に伝えられるようギアを組み合わせる。そして、モータインプットシャフト４５を、外部に設置したモータ１７に連結する。モータはエンジンおよびトランスミッションの外部に設置されているので、モータの保守点検はトランスミッション等を脱着したりすることなく出来、従来に比べて容易となる。また、エンジンより離れているので、熱害対策を講じる必要もない。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 トランスミッションとして、リバースアイドルギアＦT およびリバースアイドルギアＲR が固着されたリバースアイドルシャフトを具備する手動トランスミッションを用いたハイブリッド電気自動車において、前記リバースアイドルギアＦT と噛合するカウンタリバースギアをシンクロメッシュ機構によりカウンタシャフトに断，接出来るように取り付けると共に、前記リバースアイドルギアＲR と噛合するリバースギアをメインシャフトに固着し、前記リバースアイドルギアＦT と別に噛合させたモータインプットギアおよびそれを固着したモータインプットシャフトをトランスミッション内に構成し、前記モータインプットシャフトをトランスミッションの外部に設置したモータに連結したことを特徴とするハイブリッド電気自動車。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両駆動用原動機として、エンジン及びモータを搭載したハイブリッド電気自動車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】エンジンとモータとを搭載するハイブリッド電気自動車には、駆動輪への機械的動力の伝達がモータのみから行われるようにされたシリーズ型ハイブリッド電気自動車と、モータおよびエンジンのいずれからでも行えるようにされたパラレル型ハイブリッド電気自動車とがある。本発明は、パラレル型ハイブリッド電気自動車に関するものである。
【０００３】図６は、従来のパラレル型のハイブリッド電気自動車の１例を示す図である。図６において、１はエンジン、１Ａはフライホイール、２はクラッチ、３はトランスミッション、４はプロペラシャフト、５は駆動輪、６はハイブリッド制御指令装置、７は燃料噴射ポンプ、８はモータ、９はコントローラ、１０はインバータ、１１はスタータスイッチ、１２はアクセルセンサ、１３は回生電力消費用抵抗器、１４は駆動用バッテリ、１５はＤＣＤＣコンバータ、１６は電気負荷である。
【０００４】エンジン１の種類によっては、エンジンの回転を滑らかにするため、クラッチ２側にフライホイール１Ａが設けてあるものがあるが、この例では、そのようなフライホイール１Ａを利用して、モータ８を構成したものを示している。即ち、フライホイール１Ａをモータ回転子として兼用し、フライホイール１Ａの周囲のハウジングの内面に固定子を設けて、モータ８は構成される。
【０００５】モータ８への給電は、駆動用バッテリ１４よりインバータ１０を経て行われる。駆動用バッテリ１４からは電気負荷１６へも給電し得るが、駆動用バッテリ１４の電圧は通常の車載バッテリの電圧より高いので、ＤＣＤＣコンバータ１５により電圧を変換して給電される。コントローラ９は、エンジン１を駆動源として用いる時は、燃料噴射ポンプ７を制御してエンジン１を回転させ、モータ８を駆動源として用いる時は、インバータ１０を制御してモータ８を回転させる。
【０００６】コントローラ９には、スタータスイッチ１１，アクセルセンサ１２からの信号を始め、車両状況，車両操作に関するその他の信号が入力される。また、ハイブリッド制御指令装置６より、エンジン１により駆動するかモータ８により駆動するか、あるいはエンジン１により主駆動し、モータ８により補助駆動（アシスト）するか等の指令が入力される。回生電力消費用抵抗器１３は、制動時にモータ８より得られる回生電力が、駆動用バッテリ１４を充電してなお余りある時、これに流して電力を消費するための抵抗器である。エンジン１あるいはモータ８により発生された回転は、クラッチ２を経てトランスミッション３に伝えられ、更にプロペラシャフト４を経て駆動輪５に伝えられる。
【０００７】図４は、従来のトランスミッションのギア構成の１例を示す図である。ここでは、前進５段のトランスミッションを例にとっている。図４において、２０はドライブシャフト、２１はドライブギア、２２はシンクロメッシュ機構、２３，２４はギア、２５はシンクロメッシュ機構、２６はギア、２７はメインシャフト、２８はリバースギア（符号Ｒは、リバースを表す）、２９は針状ころ軸受、３０はシンクロメッシュ機構、３１はギア、３１Ａは針状ころ軸受、３２は車速センサ用ギア、３３はカウンタシャフト、３４〜３７はギア、３８はカウンタリバースギア、４１はギア、４２はリバースアイドルシャフト、４３はリバースアイドルギアＦT 、４４はリバースアイドルギアＲR である。なお、針状ころ軸受２９，３１Ａと同様の形状で描かれている部分は、同様の針状ころ軸受である。シャフトとの間に針状ころ軸受が描かれていないギアは、シャフトに固着されていることを表している。
【０００８】ドライブシャフト２０はクラッチ２に連結されており（従って、クラッチシャフトとも呼ばれる）、ドライブギア２１はクラッチ２と共に回転している。ドライブギア２１には、カウンタシャフト３３のギア３４が常時噛合されているので、ドライブシャフト２０の回転はカウンタシャフト３３に伝えられる。周知のように、針状ころ軸受を介してシャフトに取り付けられているギアは、隣接するシンクロメッシュ機構が結合された時、その回転をシャフトに伝達する。例えば、ギア２３はギア３５と噛合して回転しているが、シンクロメッシュ機構２２がギア２３に結合されない間は、メインシャフト２７を中心にして空転しているだけであり、回転力をメインシャフト２７に伝えることはしない。しかし、シンクロメッシュ機構２２がギア２３に結合されると、ギア２３の回転力はメインシャフト２７に伝えられる。
【０００９】互いに噛合するギアの歯数の比を異ならせ、１速，２速等の変速が行えるようにしてある。因みに、前進のための各変速は、次のギアの組み合わせにより得られる。
１速…ギア３７と２６２速…ギア３６と２４３速…ギア３５と２３４速…メインシャフト２７をドライブシャフト２０に直結（シンクロメッシュ機構２２をドライブシャフト２０に結合させ）
５速…ギア４１と３１【００１０】後進は、シンクロメッシュ機構３０をリバースギア２８に結合し、次のように回転力を伝えることにより行われる。
カウンタリバースギア３８→リバースアイドルギアＦT ４３→リバースアイドルシャフト４２→リバースアイドルギアＲR ４４→リバースギア２８→メインシャフト２７→駆動輪へ図４ではリバースアイドルギアＲR ４４とリバースギア２８とは離れているが、空間的には次の図５で示すように噛み合っており、回転力が伝達される。
【００１１】図５は、従来のトランスミッションのシャフト位置関係の１例を示す図である。これは、図４のカウンタリバースギア３８からリバースギア２８の部分を、シャフトの軸方向から見た図であり、符号は図４のものに対応している。カウンタリバースギア３８はリバースアイドルギアＦT ４３と噛合し、リバースアイドルギアＲR ４４はリバースギア２８と噛合している。
【００１２】なお、ハイブリッド電気自動車に関する従来の文献としては、例えば、特開平８−２５１７１２号公報がある。これは、その図１に示されるように、モータをトランスミッションの中心を成す「第１軸」に、ギアを介して直接組み付けたものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
（問題点）しかしながら、図６に示すような従来のハイブリッド電気自動車では、次のような問題点があった。第１の問題点は、モータの保守点検がし難いという点である。第２の問題点は、モータに熱害対策を講じる必要があるという点である。第３の問題点は、駆動制御が複雑であるという点である。また、特開平８−２５１７１２号公報のハイブリッド電気自動車では、モータの保守点検をする際、トランスミッションをエンジンと切り離したり、場合によってはトランスミッションの一部を分解したりする必要があり、面倒であった。
【００１４】（問題点の説明）まず第１の問題点について説明する。モータ８は、エンジン１内に設けられているので、これを保守点検する際には、エンジン本体部分まで分解したりしなければならない。従って、保守点検が非常にしづらい。特開平８−２５１７１２号公報の技術についても、トランスミッションに直接組み付けられているので、略同様のことが言える。第２の問題点について説明する。モータ８はエンジン１内に設けてあるので、エンジンの熱をもろに受ける。従って、その熱で固定子等の巻線が故障したり誤動作したりしないよう、特別な熱害対策を講じておく必要があり、その分コストが高くなる。
【００１５】第３の問題点について説明する。モータ８の回転子（即ち、フライホイール１Ａ）はエンジン１と直結されているので、例えば、エンジンを補助駆動（アシスト）する場合等は、モータ８独自で回転を制御することは出来ない。そのため、エンジンと統合的に制御する必要があり、制御が複雑になる。本発明は、既存のトランスミッションに僅かの改造を施し、外部に設置したモータと連結することにより、前記のような問題点を解決することを課題とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため、本発明では、トランスミッションとして、リバースアイドルギアＦT およびリバースアイドルギアＲR が固着されたリバースアイドルシャフトを具備する手動トランスミッションを用いたハイブリッド電気自動車において、前記リバースアイドルギアＦT と噛合するカウンタリバースギアをシンクロメッシュ機構によりカウンタシャフトに断，接出来るように取り付けると共に、前記リバースアイドルギアＲR と噛合するリバースギアをメインシャフトに固着し、前記リバースアイドルギアＦT と別に噛合させたモータインプットギアおよびそれを固着したモータインプットシャフトをトランスミッション内に構成し、前記モータインプットシャフトをトランスミッションの外部に設置したモータに連結することとした。
【００１７】（解決する動作の概要）リバースアイドルシャフトを有する手動トランスミッションにモータインプットシャフトを設け、モータインプットシャフトの回転は常にメインシャフトに伝えられる構造とする。そして、モータインプットシャフトを、外部に設置したモータに連結する。モータを駆動源とした場合、回転力はトランスミッションを通して駆動輪へ伝えられ、前進，後進はモータの回転方向の切り換えで制御され、走行速度はモータの回転数制御で制御される。このようにすると、モータはエンジンおよびトランスミッションの外部に設置することが出来るので、モータの保守点検はエンジンやトランスミッション等を脱着したりすることなく出来、従来に比べて容易となる。また、モータは、エンジンより離して設置することが出来るので、熱害対策を講じる必要はなく、エンジンと直結されてはいないので、制御も容易となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明にかかわるハイブリッド電気自動車を示す図である。符号は図６のものに対応し、１７はモータである。エンジン１はフライホイールを具備していてもよいし、していないものであってもよい。但し、トランスミッション３は、リバースアイドルシャフトを有するものであることを要す。構成上、図６の従来例と相違する第１の点は、車両駆動用のモータ１７をエンジン１あるいはトランスミッション３内には組み込まず、外部に設置したという点である。第２の相違点は、トランスミッション３に改造を加え、モータ１７の回転力をトランスミッション３を介して伝えるようにした点である。トランスミッション３の改造を、図２により説明する。
【００１９】図２は、本発明におけるトランスミッションのギア構成の１例を示す図である。ここでは、前進５段のトランスミッションを例にとっている。符号は図４のものに対応し、４５はモータインプットシャフト、４６はモータインプットギアである。モータインプットシャフト４５は、ユニバーサルジョイント等のジョイントやプロペラシャフトを適宜用いて、モータ１７の回転軸と連結される。
【００２０】図４のトランスミッションと相違する第１の点は、モータインプットシャフト４５，モータインプットギア４６を新設した点である。第２の相違点は、カウンタリバースギア３８を針状ころ軸受３９を介してカウンタシャフト３３に取り付けることとし、それに伴い、シンクロメッシュ機構４０を対応させて設けたという点である。第３の相違点は、リバースギア２８をメインシャフト２７に固着したという点である（図４では、針状ころ軸受２９を介して取り付けていた。）。以上が、トランスミッション３における改造である。
【００２１】図３は、本発明におけるトランスミッションのシャフト位置関係の１例を示す図である。符号は図５および図２のものに対応している。図示するように、モータインプットシャフト４５に取り付けられたモータインプットギア４６が、リバースアイドルギアＦT ４３と噛合するように設けられる。
【００２２】再び図２に戻って、リバースギア２８からモータ１７までの結合関係に注目すると、両者の間は、リバースギア２８→リバースアイドルギアＲR ４４→リバースアイドルシャフト４２→リバースアイドルギアＦT ４３→モータインプットギア４６→モータインプットシャフト４５→モータ１７という経路で結ばれている。そして、この経路中には、シンクロメッシュ機構により回転力が断，接されるギアは存在していない。従って、モータ１７が駆動源となっていない場合には、メインシャフト２７の回転がモータ１７に伝えられる。駆動源として使用しない場合はモータ１７に電流は流されないから、単にフライホイール的に回転しているだけである。モータ１７が駆動源とされる場合には、上記の経路を逆に辿ってリバースギア２８を回転させる。
【００２３】以上のような構成にすると、モータはエンジンおよびトランスミッションの外部に設置されることとなり、保守点検の際、エンジンやトランスミッションを脱着したりする必要がなく、作業が極めて容易に出来るようになる。また、モータはエンジンより離れたところに設置されるから、エンジンからの熱害対策を講じる必要がなくなる。更に、モータはエンジンと直結されていないので、モータの制御は容易となる。
【００２４】次に、このように改造されたトランスミッション３における動作、即ち、エンジンまたはモータが駆動源となった場合の、回転力の伝達経路を説明する。
（Ａ）エンジンが駆動源である場合（Ａ−１）前進エンジンが駆動源であるから、回転力はドライブシャフト２０から伝えられる。シンクロメッシュ機構２２が、ギア２３と連結されて前進している場合を例にとると、次のような経路で伝達される。
ドライブシャフト２０→ドライブギア２１→ギア３４→カウンタシャフト３３→ギア３５→ギア２３→メインシャフト２７→駆動輪へ【００２５】（Ａ−２）後進後進させる時には、シンクロメッシュ機構４０がカウンタリバースギア３８に結合される。
ドライブシャフト２０→ドライブギア２１→ギア３４→カウンタシャフト３３→カウンタリバースギア３８→リバースアイドルギアＦT ４３→リバースアイドルシャフト４２→リバースアイドルギアＲR ４４→リバースギア２８（前進の場合とは逆回転）→メインシャフト２７→駆動輪へ【００２６】（Ｂ）モータ１７が駆動源である場合モータ１７を駆動源とする場合、全てのシンクロメッシュ機構は、対応するギアとの結合はさせない。
（Ｂ−１）前進モータ１７に給電されて回転を始め、回転力は次の経路で伝達される。
モータ１７→モータインプットシャフト４５→モータインプットギア４６→リバースアイドルギアＦT ４３→リバースアイドルシャフト４２→リバースアイドルギアＲR ４４→リバースギア２８→メインシャフト２７→駆動輪へ。
（Ｂ−２）後進後進する場合は、モータ１７の回転方向が逆にされる。モータの回転方向の切り換えは、周知のようにスイッチの切り換えで容易に出来る。回転力の伝達経路は、前進の場合と同じである。
【００２７】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のハイブリッド電気自動車によれば、次のような効果を奏する。
■モータをエンジンおよびトランスミッションの外部に設置しているので、保守点検の際、エンジンやトランスミッションを脱着したりする必要がなく、極めて容易に出来るようになる。
■モータをエンジンより離れたところに設置するので、エンジンからの熱害対策を講じる必要がなくなる。
■モータはエンジンと直結されていないので、モータを駆動源として使用する場合の制御が容易となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００１７０
【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】本庄 富雄
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１２２７１１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月３０日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２９０３２１ |
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