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図面 (3)

課題

エンジンモータージェネレーターとの間の動力伝達用ベルト状部材によるフリクションを低減させて、燃費を向上させることができるハイブリッド車両を提供する。

解決手段

ハイブリッド車両の動力伝達機構120は、エンジン10とモータージェネレーター31との間の動力を伝達する第1ベルト状部材125及び第2ベルト状部材126と、第2ベルト状部材が係合するエンジン10及びモータージェネレーター31の少なくとも一方と第2ベルト状部材126との間に配置され、モータージェネレーター31からエンジン10への第2ベルト状部材126を介した動力伝達は行い、エンジン10からモータージェネレーター31への第2ベルト状部材126を介した動力伝達は行わないワンウェイクラッチ127と、を備える。

概要

背景

近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両(以下「HEV」という)が注目されている。このHEVにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力アシスト(すなわち、力行)が行われる一方で、慣性走行時や制動時においてはモータージェネレーターによる回生発電が行われる(例えば特許文献1参照)。

また、近年、モータージェネレーターがエンジンに1本の動力伝達用ベルト状部材を介して接続されたタイプのHEVも開発されている。なお、このタイプのHEVの場合、エンジンを始動させる際にモータージェネレーターがバッテリー電力を用いて駆動することで、エンジンをクランキングさせて、エンジンを始動させることができる。

ところで、上記のように、モータージェネレーターが1本のベルト状部材を介してエンジンに接続されたHEVの場合、例えば回生発電時の場合のように、エンジンからモータージェネレーターに動力が伝達される場合には、相対的に小さい動力がベルト状部材を介して伝達される。一方、例えば始動時や力行時の場合のように、モータージェネレーターからエンジンに動力が伝達される場合には、ベルト状部材を介して相対的に大きな動力が伝達される。特に、エンジンの始動時には、モータージェネレーターからエンジンにベルト状部材を介して非常に大きな動力が伝達される。

したがって、1本のベルト状部材を用いてモータージェネレーターとエンジンとの動力伝達を行うHEVにおいては、このエンジンの始動時に伝達される非常に大きな動力に耐えるために、ベルト状部材の幅は太く設定されている。このようなHEVの場合、ベルト状部材よるフリクションが大きくなるので、HEVの燃費は十分に良好であるとはいえない。

概要

エンジンとモータージェネレーターとの間の動力伝達用のベルト状部材によるフリクションを低減させて、燃費を向上させることができるハイブリッド車両を提供する。ハイブリッド車両の動力伝達機構120は、エンジン10とモータージェネレーター31との間の動力を伝達する第1ベルト状部材125及び第2ベルト状部材126と、第2ベルト状部材が係合するエンジン10及びモータージェネレーター31の少なくとも一方と第2ベルト状部材126との間に配置され、モータージェネレーター31からエンジン10への第2ベルト状部材126を介した動力伝達は行い、エンジン10からモータージェネレーター31への第2ベルト状部材126を介した動力伝達は行わないワンウェイクラッチ127と、を備える。

目的

本発明は上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンとモータージェネレーターとの間の動力伝達用のベルト状部材によるフリクションを低減させて、燃費を向上させることができるハイブリッド車両を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

車両走行用動力源であるエンジン及びモータージェネレーターと、制御装置と、を有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両において、前記エンジンと前記モータージェネレーターとの間の動力を伝達する動力伝達機構を備え、前記動力伝達機構は、前記エンジンと前記モータージェネレーターとの間の動力を伝達する第1ベルト状部材及び第2ベルト状部材と、前記第2ベルト状部材が係合する前記エンジン及び前記モータージェネレーターの少なくとも一方と前記第2ベルト状部材との間に配置され、前記モータージェネレーターから前記エンジンへの前記第2ベルト状部材を介した動力伝達は行い、前記エンジンから前記モータージェネレーターへの前記第2ベルト状部材を介した動力伝達は行わないワンウェイクラッチと、を備えることを特徴とするハイブリッド車両。

請求項2

前記第2ベルト状部材は、前記エンジンに接続されたエンジン側プーリーと前記モータージェネレーターに接続されたモーター側プーリーとに係合し、前記ワンウェイクラッチは、前記第2ベルト状部材に係合した前記エンジン側プーリー及び前記モーター側プーリーの少なくとも一方に内蔵されている請求項1記載のハイブリッド車両。

請求項3

前記第2ベルト状部材の幅は前記第1ベルト状部材の幅よりも狭い請求項1または2に記載のハイブリッド車両。

技術分野

0001

本発明は、車両走行用動力源であるエンジン及びモータージェネレーターと、制御装置と、を有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両に関する。

背景技術

0002

近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両(以下「HEV」という)が注目されている。このHEVにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力アシスト(すなわち、力行)が行われる一方で、慣性走行時や制動時においてはモータージェネレーターによる回生発電が行われる(例えば特許文献1参照)。

0003

また、近年、モータージェネレーターがエンジンに1本の動力伝達用ベルト状部材を介して接続されたタイプのHEVも開発されている。なお、このタイプのHEVの場合、エンジンを始動させる際にモータージェネレーターがバッテリー電力を用いて駆動することで、エンジンをクランキングさせて、エンジンを始動させることができる。

0004

ところで、上記のように、モータージェネレーターが1本のベルト状部材を介してエンジンに接続されたHEVの場合、例えば回生発電時の場合のように、エンジンからモータージェネレーターに動力が伝達される場合には、相対的に小さい動力がベルト状部材を介して伝達される。一方、例えば始動時や力行時の場合のように、モータージェネレーターからエンジンに動力が伝達される場合には、ベルト状部材を介して相対的に大きな動力が伝達される。特に、エンジンの始動時には、モータージェネレーターからエンジンにベルト状部材を介して非常に大きな動力が伝達される。

0005

したがって、1本のベルト状部材を用いてモータージェネレーターとエンジンとの動力伝達を行うHEVにおいては、このエンジンの始動時に伝達される非常に大きな動力に耐えるために、ベルト状部材の幅は太く設定されている。このようなHEVの場合、ベルト状部材よるフリクションが大きくなるので、HEVの燃費は十分に良好であるとはいえない。

先行技術

0006

特開2002−238105号公報

発明が解決しようとする課題

0007

本発明は上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンとモータージェネレーターとの間の動力伝達用のベルト状部材によるフリクションを低減させて、燃費を向上させることができるハイブリッド車両を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両は、車両走行用の動力源であるエンジン及びモータージェネレーターと、制御装置と、を有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両において、前記エンジンと前記モータージェネレーターとの間の動力を伝達する動力伝達機構を備え、前記動力伝達機構は、前記エンジンと前記モータージェネレーターとの間の動力を伝達する第1ベルト状部材及び第2ベルト状部材と、前記
第2ベルト状部材が係合する前記エンジン及び前記モータージェネレーターの少なくとも一方と前記第2ベルト状部材との間に配置され、前記モータージェネレーターから前記エンジンへの前記第2ベルト状部材を介した動力伝達は行い、前記エンジンから前記モータージェネレーターへの前記第2ベルト状部材を介した動力伝達は行わないワンウェイクラッチと、を備えることを特徴とする。

0009

本発明によれば、始動時や力行時のようにモータージェネレーターからエンジンに動力が伝達される場合、すなわち、大きな動力が伝達される場合には、合計2本のベルト状部材によって、動力を伝達することができる。一方、回生発電時のようにエンジンからモータージェネレーターに動力が伝達される場合、すなわち、小さな動力が伝達される場合には、ワンウェイクラッチによって第2ベルト状部材を介した動力伝達は行われないので、第1ベルト状部材によって、動力を伝達することができる。

0010

また、モータージェネレーターが力行や回生発電等を行わず、エンジンとモータージェネレーターとの間で動力の伝達がない場合でも、ワンウェイクラッチによって第2ベルト状部材を介した動力伝達は行われないので、第1ベルト状部材によって、動力を伝達することができる。

0011

したがって、本発明によれば、モータージェネレーターがエンジンに1本の動力伝達用のベルト状部材を介して接続されたタイプのハイブリッド車両のように、始動時や力行時のみならず回生発電時や動力の伝達がない場合にも、太い1本のベルト状部材で動力を伝達する場合や、始動時及び力行時のみならず回生発電時や動力の伝達がない場合にも2本のベルト状部材で動力を伝達するタイプのハイブリッド車両に比較して、第1ベルト状部材及び第2ベルト状部材によるフリクションを低減させることができる。これにより、燃費を向上させることができる。

0012

上記構成において、前記第2ベルト状部材は、前記エンジンに接続されたエンジン側プーリーと前記モータージェネレーターに接続されたモーター側プーリーとに係合し、前記ワンウェイクラッチは、前記第2ベルト状部材に係合した前記エンジン側プーリー及び前記モーター側プーリーの少なくとも一方に内蔵されている構成とすることができる。

0013

この構成によれば、ワンウェイクラッチが第2ベルト状部材に係合したエンジン側プーリー及びモーター側プーリーの少なくとも一方に内蔵されているので、動力伝達機構の体格コンパクトにすることができる。これにより、少ないスペースであっても、動力伝達機構を配置することができる。

0014

上記構成において、前記第2ベルト状部材の幅は前記第1ベルト状部材の幅よりも狭い構成とすることができる。

0015

この構成によれば、第2ベルト状部材の幅が第1ベルト状部材の幅と同じである場合に比較して、第2ベルト状部材によるフリクションを低減させることができる。これにより、燃費を向上させることができる。

0016

なお、第1ベルト状部材はエンジンやモータージェネレーター以外のエンジン補機(例えばエンジン冷却ファンや、エアーコンディショナー用のコンプレッサ)を同時に駆動しているのに対して、第2ベルト状部材はエンジンとモータージェネレーターのみの動力伝達となる。このことから、従来のように、太い1本のベルト状部材でエンジン、モータージェネレーター及びエンジン補機を駆動している場合には、エンジン補機のプーリーの幅(プーリー幅)を太いベルト状部材用の幅に合うように広くする必要があった。これに対して、本発明によれば、ベルト状部材が2本になっているので、エンジン補機のプーリー
の幅を第1ベルト状部材の幅にまで縮小することができる。これにより、エンジン補機のプーリーを小スペースで配置することができる。

発明の効果

0017

本発明によれば、エンジンとモータージェネレーターとの間の動力伝達用のベルト状部材によるフリクションを低減させて、燃費を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0018

本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。
動力伝達機構の詳細を説明するための図である。

実施例

0019

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。このハイブリッド車両(以下「HEV」という)は、普通乗用車のみならず、バストラックなどを含む車両であり、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン10、及びモータージェネレーター31を有するハイブリッドシステム30を備えている。

0020

なお、エンジン10及びモータージェネレーター31は、車両走行用の動力源としての機能を有している。なお、エンジン10、モータージェネレーター31、制御装置80、及び動力伝達機構120は、HEVの発進加速時制御ステムとしての機能も有している。

0021

エンジン10においては、エンジン本体11に形成された複数(この例では4個)の気筒12内における燃料燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト13が回転駆動される。このエンジン10には、ディーゼルエンジンガソリンエンジンが用いられる。クランクシャフト13の回転動力は、クランクシャフト13の一端部に接続するクラッチ14(例えば、湿式多板クラッチなど)を介してトランスミッション20に伝達される。

0022

トランスミッション20には、HEVの運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ、変速用アクチュエーター21を用いて自動的に変速するAMT又はATが用いられている。なお、トランスミッション20は、AMTのような自動変速式に限るものではなく、ドライバー手動で変速するマニュアル式であってもよい。

0023

トランスミッション20で変速された回転動力は、プロペラシャフト22を通じてデファレンシャル23に伝達され、一対の駆動輪24にそれぞれ駆動力として分配される。

0024

ハイブリッドシステム30は、モータージェネレーター31と、このモータージェネレーター31に順に電気的に接続するインバーター35、高電圧バッテリー32、DC/DCコンバーター33及び低電圧バッテリー34とを有している。

0025

高電圧バッテリー32としては、リチウムイオンバッテリーニッケル水素バッテリーが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー34には鉛バッテリーが用いられる。

0026

DC/DCコンバーター33は、高電圧バッテリー32と低電圧バッテリー34との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー34は、各種の車両電装品36に電力を供給する。

0027

このハイブリッドシステム30における種々のパラメータ、例えば、電流値電圧値やSOCなどは、BMS39(バッテリーマネージメントシステム)により検出される。BMS39は検出結果を制御装置80に伝える。

0028

モータージェネレーター31は、エンジン本体11の出力軸であるクランクシャフト13の他端部に取り付けられた動力伝達機構120を介して、エンジン10との間で動力を伝達する。すなわち、動力伝達機構120はエンジン10とモータージェネレーター31とを接続するとともに、エンジン10とモータージェネレーター31との間の動力を伝達する機構である。なお、モータージェネレーター31に接続するエンジン本体11の出力軸は、クランクシャフト13に限定されるものではなく、例えばエンジン本体11とトランスミッション20との間の伝達軸であってもよい。なお、動力伝達機構120の詳細は後述する。

0029

このモータージェネレーター31は、クランキングを行う機能も有している。

0030

上述したハイブリッドシステム30は制御装置80によって制御される。具体的にはハイブリッドシステム30は、制御装置80に制御されることで、HEVの発進時、加速時等には、高電圧バッテリー32から電力を供給されたモータージェネレーター31により駆動力の少なくとも一部をアシストする(すなわち力行する)。一方、ハイブリッドシステム30は、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター31による回生発電を行い、余剰運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー32を充電する。またハイブリッドシステム30は、制御装置80に制御されることで、エンジン本体11の始動指令を受信した場合に高電圧バッテリー32から電力を供給されたモータージェネレーター31が駆動してエンジン本体11をクランキングさせることで、エンジン本体11を始動させる。

0031

また制御装置80は、ハイブリッドシステム30の他に、クラッチ14の切断及び接続を制御するとともに、変速用アクチュエーター21を制御することでトランスミッション20のギア段も制御する。この制御装置80は、各種の制御処理を実行する制御部としての機能を有するCPUと、CPUの動作に用いられる各種データやプログラム等を記憶する記憶部としての機能を有するROM、RAM等とを有するマイクロコンピュータを備えている。

0032

続いて動力伝達機構120の詳細について説明する。図2は動力伝達機構120の詳細を説明するための図であり、具体的には、HEVのうち動力伝達機構120の周辺部を抜き出して模式的に断面図示したものである。動力伝達機構120は、第1エンジン側プーリー121、第2エンジン側プーリー122、第1モーター側プーリー123、第2モーター側プーリー124、第1ベルト状部材125、第2ベルト状部材126、及びワンウェイクラッチ127を備えている。

0033

第1エンジン側プーリー121及び第2エンジン側プーリー122は、エンジン10の出力軸(本実施形態ではクランクシャフト13)に接続されている。なお、第2エンジン側プーリー122は、第1エンジン側プーリー121よりもクランクシャフト13の先端側(エンジン本体11の側とは反対側の端部側)に配置されている。

0034

第1モーター側プーリー123及び第2モーター側プーリー124は、モータージェネレーター31の回転軸37に接続されている。なお、第2モーター側プーリー124は、第1モーター側プーリー123よりも回転軸37の先端側(モータージェネレーター31の本体側とは反対側の端部側)に配置されている。

0035

第1ベルト状部材125及び第2ベルト状部材126は、エンジン10のクランクシャフト13とモータージェネレーター31の回転軸37との間の動力を伝達するベルトである。具体的には第1ベルト状部材125は、第1エンジン側プーリー121の外周部と第2モーター側プーリー124の外周部とに巻き付けられるようにして、第1エンジン側プーリー121と第2モーター側プーリー124とに係合している。また第2ベルト状部材126は、第2エンジン側プーリー122の外周部と第2モーター側プーリー124の外周部とに巻き付けられるようにして、第2エンジン側プーリー122と第2モーター側プーリー124とに係合している。

0036

また本実施形態において、第1ベルト状部材125は、エンジン補機(例えばエンジン冷却ファンや、エアーコンディショナー用のコンプレッサ等)にも係合しており、その結果、エンジン10の動力をエンジン補機にも伝達している。

0037

なお、本実施形態においては、第1ベルト状部材125及び第2ベルト状部材126の具体例として、Vベルトを用いている。但し、第1ベルト状部材125及び第2ベルト状部材126の具体的構成はVベルトに限定されるものではなく、例えば平ベルト等を用いることもできる。

0038

また、第1ベルト状部材125及び第2ベルト状部材126のそれぞれの幅は、モータージェネレーター31がエンジン10の出力軸に1本の動力伝達用のベルト状部材を介して接続されたタイプのHEVに用いられる、この1本の動力伝達用のベルト状部材の幅よりも狭く設定されている。

0039

また本実施形態においては、第2ベルト状部材126の幅は第1ベルト状部材125の幅よりも狭く設定されている。

0040

ワンウェイクラッチ127は、第2ベルト状部材126が係合するエンジン10のクランクシャフト13及びモータージェネレーター31の回転軸37の少なくとも一方と、第2ベルト状部材126との間に配置されている。具体的には本実施形態に係るワンウェイクラッチ127は合計で2個配置されており、一方のワンウェイクラッチ127はクランクシャフト13と第2ベルト状部材126との間に配置されており、他方のワンウェイクラッチ127は第2ベルト状部材126が係合するモータージェネレーター31の回転軸37と第2ベルト状部材126との間に配置されている。より具体的には、一方のワンウェイクラッチ127は第2エンジン側プーリー122に内蔵されることで、クランクシャフト13と第2ベルト状部材126との間に配置されており、他方のワンウェイクラッチ127は第2モーター側プーリー124に内蔵されることで、第2モーター側プーリー124の内周部と回転軸37との間に配置されている。

0041

このワンウェイクラッチ127は、モータージェネレーター31からエンジン10への第2ベルト状部材126を介した動力伝達(すなわち始動時及び力行時の動力伝達)は行い、エンジン10からモータージェネレーター31への第2ベルト状部材126を介した動力伝達(すなわち回生発電時の動力伝達)は空回りすることにより行わないクラッチである。このような機能を有するものであれば、ワンウェイクラッチ127の具体的な構造は特に限定されるものではなく、公知のスプラグ式やカム式のワンウェイクラッチ(またはフリーホイール)を用いることができる。

0042

なお、ワンウェイクラッチ127の配置態様は、図2に示すような第2エンジン側プーリー122及び第2モーター側プーリー124の両方に内蔵される配置態様に限定されるものではない。例えばワンウェイクラッチ127は、第2エンジン側プーリー122及び第2モーター側プーリー124のいずれか一方にのみ内蔵されていてもよい。

0043

上述した動力伝達機構120によれば、エンジン10の始動時や力行時のように、モータージェネレーター31からエンジン10に動力が伝達される場合は、第1ベルト状部材125及び第2ベルト状部材126によって動力が伝達される。一方、回生発電時のようにエンジン10からモータージェネレーター31に動力が伝達される場合やエンジン10とモータージェネレーター31との間の動力伝達がない場合は、ワンウェイクラッチ127によって第2ベルト状部材126を介した動力伝達は禁止されるので、第1ベルト状部材125のみによって動力が伝達される。なお、エンジン10とモータージェネレーター31との間の動力伝達がない場合には、第1ベルト状部材125のみによって、エンジン補機とエンジン10との間で動力伝達が行われる。

0044

以上説明したように、本実施形態によれば、始動時や力行時の場合のように、大きな動力が伝達される場合には、第1ベルト状部材125及び第2ベルト状部材126の合計2本のベルト状部材によって、動力を伝達することができる。一方、回生発電時の場合のように、小さな動力が伝達される場合や、エンジン10とモータージェネレーター31との間の動力伝達がない場合には、ワンウェイクラッチ127によって第2ベルト状部材126を介した動力伝達は行われないので、第1ベルト状部材125によって、動力を伝達することができる。したがって、本実施形態によれば、モータージェネレーター31がエンジン10に1本の動力伝達用のベルト状部材を介して接続されたタイプのHEVのように、始動時や力行時のみならず回生発電時の場合にも、太い1本のベルト状部材で動力を伝達する場合や、始動時及び力行時のみならず回生発電時の場合にも2本のベルト状部材で動力を伝達するタイプのHEVに比較して、第1ベルト状部材125及び第2ベルト状部材126によるフリクションを低減させることができる。これにより、燃費を向上させることができる。

0045

また本実施形態によれば、ワンウェイクラッチ127は、第2ベルト状部材126に係合した第2エンジン側プーリー122及び第2モーター側プーリー124の少なくとも一方に内蔵されているので、動力伝達機構120の体格をコンパクトにすることができる。これにより、少ないスペースであっても、動力伝達機構120を配置することができる。

0046

また、本実施形態によれば、回生発電時において第2ベルト状部材126は動力を伝達しないので、第2ベルト状部材126の幅を第1ベルト状部材125の幅より狭くしても、第2ベルト状部材126の耐久性に問題は生じない。したがって、図2で前述したように、第2ベルト状部材126の幅を第1ベルト状部材125の幅よりも狭くすることができる。

0047

但し、動力伝達機構120の構成は上記構成に限定されるものではなく、例えば第2ベルト状部材126の幅は第1ベルト状部材125の幅と同じであってもよい。しかしながら、本実施形態のように第2ベルト状部材126の幅を第1ベルト状部材125の幅よりも狭くすることにより、第2ベルト状部材126の幅が第1ベルト状部材125の幅と同じ場合に比較して、第2ベルト状部材126によるフリクションを低減させることができる。これにより、燃費をより向上させることができる。

0048

なお、第1ベルト状部材125はエンジン10やモータージェネレーター31以外のエンジン補機(例えばエンジン冷却ファンや、エアーコンディショナー用のコンプレッサ)を同時に駆動しているのに対して、第2ベルト状部材126はエンジン10とモータージェネレーター31のみの動力伝達となる。このことから、従来のように、太い1本のベルト状部材でエンジン10、モータージェネレーター31及びエンジン補機を駆動している場合には、エンジン補機のプーリーの幅(プーリー幅)を太いベルト状部材用の幅に合うように広くする必要があった。これに対して、本実施形態によれば、ベルト状部材が2本になっているので、エンジン補機のプーリーの幅を第1ベルト状部材125の幅にまで縮小することができる。これにより、エンジン補機のプーリーを小スペースで配置することができる。

0049

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

0050

10エンジン
13クランクシャフト(出力軸)
31モータージェネレーター
37回転軸
120動力伝達機構
121 第1エンジン側プーリー
122 第2エンジン側プーリー
123 第1モーター側プーリー
124 第2モーター側プーリー
125 第1ベルト状部材
126 第2ベルト状部材

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