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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-12
(45)【発行日】2023-06-20
(54)【発明の名称】ハイブリッド車両
(51)【国際特許分類】
   B60K 6/40 20071001AFI20230613BHJP
   B60K 6/543 20071001ALI20230613BHJP
   F16H 7/14 20060101ALI20230613BHJP
   F16H 9/12 20060101ALI20230613BHJP
【FI】
B60K6/40
B60K6/543 ZHV
F16H7/14 A
F16H9/12 B
【請求項の数】 1
(21)【出願番号】P 2019115824
(22)【出願日】2019-06-21
(65)【公開番号】P2021000928
(43)【公開日】2021-01-07
【審査請求日】2021-12-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000231350
【氏名又は名称】ジヤトコ株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】507308902
【氏名又は名称】ルノー エス.ア.エス.
【氏名又は名称原語表記】RENAULT S.A.S.
【住所又は居所原語表記】122-122 bis, avenue du General Leclerc, 92100 Boulogne-Billancourt, France
(74)【代理人】
【識別番号】110002468
【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】金山 義輝
【審査官】岩田 健一
(56)【参考文献】
【文献】特開2005-059787(JP,A)
【文献】特開2019-039529(JP,A)
【文献】特開2004-100725(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60K 6/40
B60K 6/543
F16H 7/14
F16H 9/12
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プライマリプーリと、セカンダリプーリと、前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリに巻き掛けられるベルトとを有する無段変速機構と、
電気エネルギーによって駆動輪を駆動する動力を発生させるモータと、
前記モータの回転軸と前記プライマリプーリの回転軸とに架け渡され、前記モータの動力を前記無段変速機構へ伝達する動力伝達部材と、を備えるハイブリッド車両であって
前記プライマリプーリの回転軸及び前記セカンダリプーリの回転軸を通る平面を第1の平面とした場合に、前記プライマリプーリの回転軸を通り、前記第1の平面と直交する第2の平面を境として、前記モータは前記セカンダリプーリの回転軸が配置される側の反対側に配置され、
前記プライマリプーリの回転軸を支持し、前記プライマリプーリの回転軸の半径方向の変位を許容するベアリングをさらに備える、
ことを特徴とする、ハイブリッド車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータと無段変速機構との間の動力伝達にチェーンなどの動力伝達部材を用いるハイブリッド車両に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、エンジンの制御機構において、吸気カムシャフトと回転軸を共有する吸気側スプロケットと、排気カムシャフトと回転軸を共有する排気側スプロケットと、クランクシャフトと回転軸を共有するクランクスプロケットと、各スプロケットに巻き掛けられたタイミングチェーンと、タイミングチェーンに所定の張力を与えるテンショナーとを備える動力伝達部が開示されている。このような動力伝達部では、テンショナーによって、チェーンの張力が保たれるため、チェーンのたるみが原因となって生じる動力伝達時の振動や騒音を抑制したり、チェーンとスプロケットとの噛み合い不良を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2017-14917号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
チェーンなどの動力伝達部材は、無段変速機構を採用したハイブリッド車両において、モータが発生する動力を無段変速機構へ伝達するために用いられることがある。
【0005】
しかしながら、チェーンなどの動力伝達部材を用いた場合は、テンショナーを設ける必要があり、その分コストが増加する。また、テンショナーが動力伝達部材と接触することでフリクションが上昇する。
【0006】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、モータと無段変速機構との間の動力伝達にチェーンなどの動力伝達部材を用いるハイブリッド車両において、テンショナーを設けることなく動力伝達部材のたるみを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明のある態様によれば、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリに巻き掛けられるベルトとを有する無段変速機構と、電気エネルギーによって駆動輪を駆動する動力を発生させるモータと、前記モータの回転軸と前記プライマリプーリの回転軸とに架け渡され、前記モータの動力を前記無段変速機構へ伝達する動力伝達部材と、を備えるハイブリッド車両であって、前記プライマリプーリの回転軸及び前記セカンダリプーリの回転軸を通る平面を第1の平面とした場合に、前記プライマリプーリの回転軸を通り、前記第1の平面と直交する第2の平面を境として、前記モータは前記セカンダリプーリの回転軸が配置される側の反対側に配置され、前記プライマリプーリの回転軸を支持し、前記プライマリプーリの回転軸の半径方向の変位を許容するベアリングをさらに備える、ことを特徴とする、ハイブリッド車両が提供される。
【0008】
上記態様によれば、無段変速機に油圧が供給されると、プライマリプーリがセカンダリプーリに近づく方向へ引き寄せられる。モータの回転軸が上記範囲に配置される状態で、プライマリプーリがセカンダリプーリに近づく方向へ動くと、モータの回転軸とプライマリプーリの回転軸との距離が広がるため、動力伝達部材に張力がかかり、動力伝達部材のたるみが抑制される。これにより、動力伝達部材に張力を与えるためのテンショナーを無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】ハイブリッド車両の概略構成図である。
図2】モータ、動力伝達部材、及び無段変速機構の模式図である。
図3】アイソレーションベアリングの模式図である。
図4】モータと変速機の位置関係による動力伝達部材の状態を示す模式図である。
図5】モータと変速機の位置関係による動力伝達部材の状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【0011】
図1は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両100(以下、「車両100」という。)の概略構成である。車両100は、低電圧バッテリ1と、高電圧バッテリ2と、エンジン3と、モータジェネレータ4(以下、「MG4」という。)と、エンジン3の始動に用いられるスタータモータ5(以下、「SM5」という。)と、発電とエンジン3のアシスト及び始動とに用いられるスタータジェネレータ6(以下、「SG6」という。)と、DC-DCコンバータ7と、インバータ8と、メカオイルポンプ9と、電動オイルポンプ10と、トルクコンバータ11と、前後進切替機構12と、無段変速機構13(以下、「CVT13」という。)と、ディファレンシャル機構14と、駆動輪18と、コントローラ20とを備える。トルクコンバータ11、前後進切替機構12及びCVT13は車両100の変速機30を構成する。
【0012】
低電圧バッテリ1は、出力電圧がDC12Vの鉛酸バッテリである。低電圧バッテリ1は、SM5、12Vで動作する電装品15(自動運転用カメラ及びセンサ、ナビゲーションシステム、オーディオ、エアコン用ブロア等)とともに低電圧回路16に接続される。低電圧バッテリ1は出力電圧が12Vのリチウムイオン電池であってもよい。
【0013】
高電圧バッテリ2は、低電圧バッテリ1よりも出力電圧が高いDC48Vのリチウムイオンバッテリである。高電圧バッテリ2の出力電圧はこれよりも低くても高くてもよく、例えば30Vや100Vであってもよい。高電圧バッテリ2は、MG4、SG6、インバータ8、電動オイルポンプ10等とともに高電圧回路17に接続される。
【0014】
低電圧回路16と高電圧回路17とは、DC-DCコンバータ7を介して接続される。DC-DCコンバータ7は、低電圧回路16の12Vを48Vに昇圧して高電圧回路17に48Vを出力する昇圧機能と高電圧回路17の48Vを12Vに降圧して低電圧回路16に12Vを出力する降圧機能とを有している。これにより、DC-DCコンバータ7は、エンジン3が運転中か停止中かに関わらず、低電圧回路16に12Vの電圧を出力することができる。また、高電圧バッテリ2の残容量が少なくなった場合は低電圧回路16の12Vを48Vに昇圧して高電圧回路17に出力し、高電圧バッテリ2を充電することができる。
【0015】
エンジン3は、ガソリン、軽油等を燃料とする内燃機関であり、コントローラ20からの指令に基づいて回転速度、トルク等が制御される。
【0016】
トルクコンバータ11は、エンジン3と前後進切替機構12との間の動力伝達経路上に設けられ、流体を介して動力を伝達する。また、トルクコンバータ11は、車両100が所定のロックアップ車速以上で走行している場合にロックアップクラッチ11aを締結することで、エンジン3からの駆動力の動力伝達効率を高めることができる。
【0017】
エンジン3の出力軸3cには、スプロケット31が接続される。スプロケット31にはメカオイルポンプ9との間で回転を伝達するチェーン32が巻き付けられる。
【0018】
メカオイルポンプ9は、エンジン3によって駆動されると、図示しないオイルパンに貯留される作動油を吸い上げ、図示しない油圧回路を介してロックアップクラッチ11a、前後進切替機構12及びCVT13に油を供給する。
【0019】
電動オイルポンプ10は、コントローラ20からの指令に基づいてインバータ8により作り出された三相交流を印加することにより制御される。電動オイルポンプ10は、高電圧バッテリ2からの電気エネルギーの供給を受けて駆動されると、図示しないオイルパンに貯留される作動油を吸い上げ、図示しない油圧回路を介してロックアップクラッチ11a、前後進切替機構12及びCVT13に油を供給する。電動オイルポンプ10は、エンジン3の停止時や、メカオイルポンプ9のみの駆動では油の供給が不足する時等に駆動される。
【0020】
前後進切替機構12は、トルクコンバータ11とCVT13との間の動力伝達経路上に設けられ、遊星歯車機構12aと、前進クラッチ12b及び後退ブレーキ12cで構成される。前進クラッチ12bが締結され後退ブレーキ12cが解放されると、トルクコンバータ11を介して前後進切替機構12に入力されるエンジン3の回転が、回転方向を維持したまま前後進切替機構12からCVT13に出力される。逆に、前進クラッチ12bが解放され後退ブレーキ12cが締結されると、トルクコンバータ11を介して前後進切替機構12に入力されるエンジン3の回転が、減速かつ回転方向を反転されて前後進切替機構12からCVT13に出力される。前後進切替機構12で必要とされる油圧は、メカオイルポンプ9及び電動オイルポンプ10が発生した油圧を元圧として図示しない油圧回路によって生成される。
【0021】
CVT13は、前後進切替機構12とディファレンシャル機構14との間の動力伝達経路上に配置され、車速やアクセルペダルの操作量であるアクセル開度等に応じて変速比を無段階に変更する。CVT13は、プライマリプーリ13aと、セカンダリプーリ13bと、両プーリに巻き掛けられたベルト13cと、を備える。CVT13は、プライマリプーリ13aとセカンダリプーリ13bの溝幅を油圧によって変更し、プライマリプーリ13a及びセカンダリプーリ13bとベルト13cとの接触半径を変化させることで、変速比を無段階に変更することができる。CVT13で必要とされる油圧は、メカオイルポンプ9及び電動オイルポンプ10が発生した油圧を元圧として図示しない油圧回路によって生成される。
【0022】
MG4は、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型回転電機である。MG4は、MG4の回転軸4aに設けられたスプロケット4bとプライマリプーリ13aの回転軸13dに設けられたスプロケット13eとの間に巻きつけられる動力伝達部材としてのチェーン21を介してプライマリプーリ13aの回転軸13dに接続される。MG4は、コントローラ20からの指令に基づいてインバータ8により作り出された三相交流を印加することにより制御される。MG4は、高電圧バッテリ2からの電気エネルギーの供給を受けて回転駆動する電動機として動作する。MG4が電動機として動作して発生する動力は、チェーン21とスプロケット13eを介して、プライマリプーリ13aの回転軸13dへ伝達される。また、MG4は、ロータがエンジン3や駆動輪18から回転エネルギーを、チェーン21とスプロケット4bと回転軸4aとを介して受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、高電圧バッテリ2を充電することができる。
【0023】
SM5は、直流モータであり、エンジン3のフライホイール3aの外周ギヤ3bにピニオンギヤ5aを噛み合わせ可能に配置される。エンジン3を冷機状態から初めて始動する場合は、低電圧バッテリ1からSM5に電気エネルギーが供給され、ピニオンギヤ5aが外周ギヤ3bに噛み合わされ、フライホイール3a、さらにはクランク軸が回転される。
【0024】
SG6は、同期型回転電機であり、Vベルト22を介してエンジン3のクランク軸に接続され、エンジン3から回転エネルギーを受ける場合には発電機として機能する。このようにして発電された電気エネルギーは、インバータ8を通じて高電圧バッテリ2に充電される。また、SG6は、高電圧バッテリ2からの電気エネルギーの供給を受けて回転駆動する電動機として動作し、エンジン3の駆動力をアシストする。さらに、SG6は、アイドリングストップ状態からエンジン3を再始動する時に、エンジン3のクランク軸を回転駆動してエンジン3を再始動するために用いられる。
【0025】
インヒビタスイッチ41は、セレクター42によってどのレンジが選択されているかを検出するセンサである。インヒビタスイッチ41によって検出されるレンジは、コントローラ20に入力される。レンジには、走行レンジとしてのD(前進)、R(後退)、M(マニュアル)や、非走行レンジとしてのP(駐車)、N(ニュートラル)などがある。
【0026】
コントローラ20は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えた1または複数のマイクロコンピュータで構成される。コントローラ20は、制御手段に対応し、ROMまたはRAMに格納されたプログラムをCPUによって実行することで、エンジン3、インバータ8(MG4、SG6、電動オイルポンプ10)、DC-DCコンバータ7、SM5、ロックアップクラッチ11a、前後進切替機構12、CVT13等を統合的に制御する。
【0027】
コントローラ20は、車両100の走行モードとして、高電圧バッテリ2から供給される電気エネルギーによってMG4を駆動し、MG4のみの駆動力によって走行するEVモードと、エンジン3のみの駆動力によって走行するエンジン走行モードと、エンジン3の駆動力とMG4の駆動力によって走行するパラレルHEV走行モードと、エンジン3によって駆動されるSG6が発電した電気エネルギーによってMG4を駆動し、MG4のみの駆動力によって走行するシリーズHEV走行モードと、を切り替える。
【0028】
ところで、上記構成においては、MG4から発生する動力をCVT13のプライマリプーリ13aへ伝達する動力伝達部材としてのチェーン21が、MG4のスプロケット4bとプライマリプーリ13aのスプロケット13eとの間に巻きつけられている。動力伝達部材としてチェーン21を用いる場合は、従来、チェーン21に所定の張力を与えるテンショナーが設けられていたが、テンショナーを設けるとその分コストが増加するとともに、テンショナーがチェーン21と接触することでチェーンフリクションが上昇することになる。
【0029】
そこで、本実施形態では、MG4の動力をCVT13に伝達する動力伝達部材にチェーン21を用いた場合にテンショナー機構を設ける代わりに、MG4を、プライマリプーリ13aの回転軸13d及びセカンダリプーリ13bの回転軸13f(正確には回転軸13dの中心線及び回転軸13fの中心線)を通る平面を第1の平面P1とした場合に、プライマリプーリ13aの回転軸13d(正確には回転軸13dの中心線)を通り、第1の平面P1と直交する第2の平面(以下、「境界面」という)P2を境として、セカンダリプーリ13bの回転軸13fが配置される側の反対側に配置する(図4参照)。
【0030】
MG4を上記のように配置することで、CVT13に油圧が供給されるとMG4の回転軸4aとプライマリプーリ13aの回転軸13dとの間の距離が広がり、チェーン21に張力がかかるため、テンショナーを設けなくてもチェーン21のたるみが抑制される。
【0031】
図2及び図3を参照して、チェーン21のたるみを抑制するための具体的な構成について説明する。図2は、MG4、チェーン21、及びCVT13の模式図である。本実施形態では、MG4は、図2に示すようにプライマリプーリ13aをセカンダリプーリ13bとともに挟み込む位置に配置されている。図3は、アイソレーションベアリング50を図2の矢印C方向から見た模式図である。
【0032】
プライマリプーリ13aの回転軸13dは、アイソレーションベアリング50によって支持されている。アイソレーションベアリング50は、図3に示すように、軸を回転可能に支持するベアリング本体部51と、ベアリング本体部51の外周に亘って積層する低剛性部材52から構成され、変速機ケースなどに設けられる軸受孔に挿入される。アイソレーションベアリング50は、ベアリング本体部51が支持する回転軸13dに、回転軸13dの半径方向に力がかかると、低剛性部材52が半径方向に弾性変形し、回転軸13dの半径方向の変位を許容する。
【0033】
なお、回転軸13dの変位を許容できる構成であれば、回転軸13dを支持する構成は、アイソレーションベアリング50以外のベアリングや支持部材であってもよい。例えば、変位を許容する程度のガタを有するベアリングで回転軸13dを支持してもよい。
【0034】
図2に示すように、CVT13に油圧が供給されると、プライマリプーリ13a及びセカンダリプーリ13bに巻き掛けられるベルト13cに張力がかかり、プライマリプーリ13aの回転軸13dがセカンダリプーリ13bに近づく方向(図2の矢印Aの方向)に引き寄せられる。この結果、プライマリプーリ13aの回転軸13dとMG4の回転軸4aとの間の距離が図2の矢印Bの方向に広がってチェーン21に張力がかかり、チェーン21はCVT13に油圧が供給されている間、たるみが抑制される。
【0035】
チェーン21のたるみが抑制される程度に回転軸13dと回転軸4aとの間の距離を広げるために必要なCVT13の油圧は、車両100が駆動可能になる最低限の油圧(以下、最低油圧とする。)である。このため、車両100が駆動可能な状態のときはチェーン21に張力がかかり、チェーン21のたるみを抑制することができる。なお、CVT13に油圧が供給されていないときは、車両100が停止状態であるため、チェーン21がたるんでいても問題がない。
【0036】
次に、図4図5を参照して、CVT13への油圧供給によってチェーン21に張力がかかるMG4の回転軸4aの配置の範囲について説明する。
【0037】
CVT13に最低油圧以上の油圧が供給されると、プライマリプーリ13aの回転軸13dはセカンダリプーリ13bに近づく方向(図4図5の矢印A方向)に引き寄せられる。このとき、MG4の回転軸4aの配置によって、回転軸13dと回転軸4aの距離は、広がる場合(図4)と縮まる場合(図5)がある。
【0038】
図4に示すように、境界面P2を境としてセカンダリプーリ13bが配置される側の反対側(図4において境界面P2よりも上側)の範囲内に回転軸4aが配置されると、プライマリプーリ13aの回転軸13dがセカンダリプーリ13bに近づく方向に引き寄せられるときに、回転軸13dと回転軸4aとの距離が矢印Bの方向に広がり、チェーン21のたるみが抑制される。
【0039】
これに対し、図5に示すように、境界面P2を境としてセカンダリプーリ13bが配置される側(図5において境界面P2よりも下側)に回転軸4aが配置される場合は、プライマリプーリ13aの回転軸13dがセカンダリプーリ13bに近づく方向(図5の矢印A方向)に引き寄せられるときに、回転軸13dと回転軸4aとの距離が矢印Dの方向に縮まり、チェーン21がたるんでしまう。
【0040】
以上より、MG4の回転軸4aは、境界面P2を境としてセカンダリプーリ13bが配置される側の反対側の範囲内に配置すれば、CVT13への油圧供給によって、テンショナー機構を設けなくてもチェーン21のたるみが抑制されることが分かる。
【0041】
続いて、本実施形態の作用効果について説明する。
【0042】
本実施形態では、車両100は、プライマリプーリ13aと、セカンダリプーリ13bと、プライマリプーリ13a及びセカンダリプーリ13bに巻き掛けられるベルト13cとを有するCVT13と、電気エネルギーによって駆動輪18を駆動する動力を発生させるMG4と、MG4の回転軸4aとプライマリプーリ13aの回転軸13dとに架け渡され、MG4の動力をCVT13へ伝達するチェーン21と、を備える。そして、プライマリプーリ13aの回転軸13d及びセカンダリプーリ13bの回転軸13fを通る平面を第1の平面P1とした場合に、プライマリプーリ13aの回転軸13dを通り、第1の平面P1と直交する第2の平面(境界面)P2を境として、MG4は、セカンダリプーリ13bの回転軸13fが配置される側の反対側に配置される。
【0043】
本実施形態によれば、CVT13に油圧が供給されると、プライマリプーリ13aの回転軸13dがセカンダリプーリ13bに近づく方向に引き寄せられ、プライマリプーリ13aの回転軸13dとMG4の回転軸4aとの間の距離が広がる。回転軸13dと回転軸4aの間の距離が広がることでチェーン21に張力がかかり、テンショナー機構を設けなくてもチェーン21のたるみが抑制される。そのため、テンショナーを設ける必要がなく、テンショナーを設けるコストを削減できるとともに、チェーンフリクションの上昇を抑えることができる(請求項1に対応する効果)。
【0044】
また、プライマリプーリ13aの回転軸13dの変位を許容する構成としては、回転軸13dの半径方向の変位を許容するベアリング(例えば、アイソレーションベアリング50)で回転軸13dを支持するのが好適である。この構成によれば、ベアリングが許容する変位量に応じてCVT13に油圧を供給しているときのチェーン21の張力を調整することができ、チェーン21の張力調整がしやすいという利点がある(請求項2に対応する効果)。
【0045】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態には本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【0046】
アイソレーションベアリング50の低剛性部材52は、ベアリング本体部51の外周全周に亘って設ける必要はない。例えば、アイソレーションベアリング50で支持する軸の変位を許容する方向にだけ、低剛性部材を設けるようにしてもよい。
【0047】
また、本実施形態においては、モータジェネレータ4の動力を無段変速機構13へ伝達する動力伝達部材としてチェーン21を備えているが、チェーン21に代えてベルトを用いてもよい。
【符号の説明】
【0048】
4 :モータジェネレータ(モータ)
4a :回転軸
13 :無段変速機構
13a :プライマリプーリ
13b :セカンダリプーリ
13d :回転軸
13f :回転軸
21 :チェーン(動力伝達部材)
13 :無段変速機構
50 :アイソレーションベアリング(ベアリング)
100 :ハイブリッド車両
図1
図2
図3
図4
図5