JP2001260684A - 前後輪駆動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 前後輪駆動車のトルク分配機構における入出
力要素に複数の原動機を連結して多様な走行モードを可
能にする。 【解決手段】 第１原動機１がトルク分配機構４の入力
要素１３にトルクを伝達するように設けられるととも
に、そのトルク分配機構４の複数の出力要素５，６のい
ずれかから前輪にトルクを出力し、かつ他の出力要素か
ら後輪にトルクを出力するように構成された前後輪駆動
車において、前記トルク分配機構４における入力要素お
よび出力要素のいずれか一つ１３との間でトルクを伝達
するように第２原動機３が設けられ、かつ他のいずれか
一つ６との間でトルクを伝達するように第３原動機１４
が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、前輪と後輪とを
共に駆動輪とすることのできる前後輪駆動車に関し、特
に複数の原動機を有する前後輪駆動車に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】排ガスの低減および燃費の向上を主目的
として、内燃機関に加えてモータ・ジェネレータを動力
源として備えたハイブリッド車が開発され、また実用化
されている。この種のハイブリッド車として、前輪もし
くは後輪のみを駆動輪とする二輪駆動車に加えて、前後
輪の両方にトルクを出力する四輪駆動車も開発されてい
る。その一例が、特開平１０−２２４１号公報や特開平
１１−９９８３８号公報などに記載されている。

【０００３】前者の特開平１０−２２４１号公報に記載
された装置は、内燃機関（エンジン）およびモータ・ジ
ェネレータが変速機に連結されるとともに、その変速機
の出力側に前輪および後輪に対してトルクを分配するト
ランスファが連結され、動力の伝達系統にエンジンおよ
びモータ・ジェネレータを選択的に連結することによ
り、エンジンとモータ・ジェネレータとのいずれかを使
用した走行、エンジンとモータ・ジェネレータとの両方
を使用した走行、あるいはいずれかによる動力源ブレー
キ状態、さらにはエネルギー回生などの各種のモードを
実行できるように構成されている。また、後者の特開平
１１−９９８３８号公報に記載された装置は、内燃機関
（エンジン）が変速機を介してトランスファに連結され
るとともに、そのトランスファと後輪デファレンシャル
との間にモータ・ジェネレータが設けられ、そのエンジ
ンとモータ・ジェネレータとを選択的に使用することに
より、二輪駆動および四輪駆動の各走行状態、ならびに
これらの各駆動状態での回生などの各種のモードを実行
できるように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の公報に記載され
ているいずれの装置も、エンジンとモータ・ジェネレー
タとを単独で、もしくは複合して動力源として使用し、
あるいは動力源制動手段もしくは回生手段として使用す
るように構成されているが、動力源として内燃機関に一
つのモータもしくはモータ・ジェネレータを付加した構
成を基本的な構成としている。しかしながら、前後輪駆
動車では、前輪と後輪とからエネルギーを回生できるの
で、複数のモータやモータ・ジェネレータを使用するこ
とが可能であるが、上述した公報に記載されている発明
では、前後輪駆動車において複数のモータもしくはモー
タ・ジェネレータを使用することが考慮されていず、こ
の点に関する技術事項が開示されていない。

【０００５】この発明は、上記の技術的課題に着目して
なされたものであり、第１の原動機に加えて複数の他の
原動機を備えた前後輪駆動車であって、多様な動作形態
が可能であるうえに、小型軽量化の容易な前後輪駆動車
を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載された発明は、第
１原動機がトルク分配機構の入力要素にトルクを伝達す
るように設けられるとともに、そのトルク分配機構の複
数の出力要素のいずれかから前輪にトルクを出力し、か
つ他の出力要素から後輪にトルクを出力するように構成
された前後輪駆動車であって、前記トルク分配機構にお
ける入力要素および出力要素のいずれか一つとの間でト
ルクを伝達するように第２原動機が設けられ、かつ他の
いずれか一つとの間でトルクを伝達するように第３原動
機が設けられていることを特徴とする前後輪駆動車であ
る。

【０００７】したがって請求項１の発明では、トルク分
配機構に入力されたトルクが、その出力要素を介して前
輪側および後輪側に出力される。その出力要素のいずれ
かとの間で第２原動機もしくは第３原動機がトルクを伝
達し、その出力要素のトルクを増減できるので、前輪側
のトルクと後輪側のトルクとの比率を適宜に制御するこ
とができる。また、その制御は、トルク分配機構で分配
されたトルクに対してトルクを付加もしくは削減するこ
とにより実行でき、したがって第２原動機もしくは第３
原動機を小型化することができる。

【０００８】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
における前記第１原動機が内燃機関によって構成され、
かつ第２および第３の原動機がモータとしての機能およ
び発電機としての機能を備えたモータ・ジェネレータに
よって構成され、前記入力要素との間でトルクを伝達す
るように第２原動機であるモータ・ジェネレータが設け
られるとともに、いずれかの出力要素との間でトルクを
伝達するように第３原動機であるモータ・ジェネレータ
が設けられていることを特徴とする前後輪駆動車であ
る。

【０００９】したがって請求項２の発明では、トルク分
配機構の入力要素との間でトルクを伝達するモータ・ジ
ェネレータおよびいずれかの出力要素との間でトルクを
伝達するモータ・ジェネレータを力行動作および回生動
作させることにより前輪側および後輪側のトルクが変化
する。そのため、前後輪の駆動力および制動力の配分
を、より適切に制御することが可能になる。

【００１０】さらに、請求項３の発明は、請求項１の発
明における前記トルク分配機構が、前輪もしくは後輪に
対してトルクを出力する二輪駆動状態と、前輪および後
輪に対してトルクを出力する四輪駆動状態とに切り換え
る切換機構を備えていることを特徴とする前後輪駆動車
である。

【００１１】したがって請求項３の発明では、その切換
機構により、前輪側もしくは後輪側のいずれか一方にの
みトルクを出力する二輪駆動状態と、前後輪の両方にト
ルクを出力する四輪駆動状態とを設定することができ
る。このような駆動状態の切換に加えて、前記第２原動
機および第３原動機を適宜に駆動・停止状態に制御する
ことにより、更に多様な運転形態を設定することが可能
になる。

【００１２】そして、請求項４の発明は、請求項１の発
明における前記トルク分配機構が、前輪と後輪との差動
をおこなわせるセンターデファレンシャルを備えるとと
もに、前記第２原動機および第３原動機との少なくとも
一方を制御して前輪と後輪との差動を制限するように構
成されていることを特徴とする前後輪駆動車である。

【００１３】したがって請求項４の発明では、センター
デファレンシャルが設けられていることにより、前輪と
後輪との差動回転が可能になり、これに加えて、第２も
しくは第３の原動機がトルクを出力し、あるいはトルク
を吸収することにより、前後輪の差動が制限される。

【００１４】またさらに、請求項５の発明は、第１原動
機がトルク分配機構の入力要素にトルクを伝達するよう
に設けられるとともに、そのトルク分配機構の複数の出
力要素のいずれかから前輪にトルクを出力し、かつ他の
出力要素から後輪にトルクを出力するように構成された
前後輪駆動車であって、前記トルク分配機構における入
力要素および出力要素のいずれか一つからトルクを受け
てエネルギーの回生をおこなう第１回生装置が設けら
れ、かつ他のいずれか一つからトルクを受けてエネルギ
ーの回生をおこなう第２回生装置が設けられていること
を特徴とする前後輪駆動車である。

【００１５】したがって請求項５の発明では、トルク分
配機構に入力されたトルクが、その出力要素を介して前
輪側および後輪側に出力される。その出力要素のいずれ
かとの間で第１回生装置もしくは第２回生装置がトルク
を伝達され、その出力要素のトルクを選択的に低下させ
ることができるので、前輪側のトルクと後輪側のトルク
との比率を適宜に制御することができる。また、その制
御は、トルク分配機構で分配されたトルクに対してトル
クを削減することにより実行でき、したがって第１回生
装置もしくは第２回生装置を小型化することができる。

【００１６】そしてさらに、請求項６の発明は、請求項
５の発明における前記トルク分配機構が、前輪と後輪と
の差動をおこなわせるセンターデファレンシャルを備え
るとともに、前記第１回生装置および第２回生装置との
少なくとも一方を制御して前輪と後輪との差動を制限す
るように構成されていることを特徴とする前後輪駆動車
である。

【００１７】したがって請求項６の発明では、センター
デファレンシャルが設けられていることにより、前輪と
後輪との差動回転が可能になり、これに加えて、第１も
しくは第２の回生装置がトルクを吸収することにより、
前後輪の差動が制限される。

【００１８】

【発明の実施の形態】つぎにこの発明を図面に示す具体
例に基づいて説明する。図１は、この発明をいわゆる前
置きエンジン後輪駆動車をベースとした前後輪駆動車に
適用した例を模式的に示す図であって、この発明におけ
る原動機に相当する内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の出力軸が変
速機２の入力部材に連結されている。その内燃機関１
は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、液化天然
ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）などのガスを
燃料としたガスエンジンなど、要は、適宜の形態の燃料
を燃焼させて機械的動力を出力する動力装置であり、図
に示す例では車両の前部に前後方向に向けて搭載されて
いる。なお、以下の説明では、内燃機関１をエンジン１
と記す。

【００１９】また、変速機２は、要は、入力回転数と出
力回転数との比率を適宜に変更することのできる装置で
あって、従来知られている有段式の手動変速機や自動変
速機、あるいは無段変速機などであってよく、またトル
クコンバータやロックアップクラッチ付きの流体継手を
含む装置などであってもよい。

【００２０】その変速機２の入力部材にこの発明におけ
る原動機に相当するモータ・ジェネレータ３が連結され
ており、したがってエンジン１とモータ・ジェネレータ
３とが、相互にトルク伝達可能な状態に連結されてい
る。このモータ・ジェネレータ（ＭＧ1 ）３は、永久磁
石型同期モータなどの電動機としての機能と発電機とし
ての機能とを備えた回転装置であり、そのロータ（図示
せず）がエンジン１の出力軸もしくは変速機２の入力部
材に連結されている。したがってエンジン１によってモ
ータ・ジェネレータ３を駆動して発電をおこない、また
変速機２側から入力される動力によってモータ・ジェネ
レータ３を駆動して発電をおこない、さらにはモータ・
ジェネレータ３に電流を供給してこれを駆動することに
より、エンジン１もしくは変速機２に対して動力を伝達
するように構成されている。

【００２１】上記の変速機２の出力側にトランスファ
（トルク分配機構）４が配置されている。このトランス
ファ４は、この発明における出力要素に相当する後輪出
力軸５と前輪出力軸６とに選択的にトルクを伝達して出
力する機構であって、走行モードを切り換える切換機構
７と、差動機構８とを含んでいる。その差動機構８は、
ここに示す例では、１組のダブルピニオン型遊星歯車機
構によって構成されており、そのサンギヤ９が出力要素
の一つである後輪出力軸６に連結されている。そのサン
ギヤ９と同軸上に配置された内歯歯車であるリングギヤ
１０と、前記サンギヤ９との間に、キャリヤ１１によっ
て保持された互いに噛合しているピニオンギヤが配置さ
れており、そのキャリヤ１１が伝動機構１２に入力部材
に連結されている。

【００２２】図１にはその伝動機構１２の一例としてサ
イレントチェーンなどを用いた巻掛け伝動機構が示され
ており、前記後輪出力軸５と同一軸線上に配置された一
方のプーリーにキャリヤ１１が連結されている。また他
方の出力要素である前輪出力軸６は後輪出力軸５と平行
に配置されており、他方のプーリーがその前輪出力軸６
に連結されている。

【００２３】切換機構７は、トランスファ４における入
力要素である入力軸１３と差動機構８との連結状態を変
更するための機構であり、第１および第２のクラッチＣ
1 ，Ｃ2 によって構成されている。すなわち、入力軸１
３が前記変速機２の出力軸に連結されており、その入力
軸１３と前記サンギヤ９との間に、これらを選択的に連
結される第１クラッチＣ1 が配置されている。また、そ
の入力軸１３と前記リングギヤ１０との間に、これらを
選択的に連結する第２クラッチＣ2 が配置されている。
なお、これらのクラッチＣ1 ，Ｃ2 は、油圧によって係
合・解放させる構成のクラッチ以外に、手動操作によっ
て係合・解放させるクラッチや、一般的な四輪駆動車で
使用されている手動式の二輪駆動−四輪駆動切換機構に
よって構成することができる。

【００２４】そして、前輪出力軸６に第２のモータ・ジ
ェネレータ（ＭＧ2 ）１４が連結されている。この第２
のモータ・ジェネレータ１４は、前述した第１のモータ
・ジェネレータ３と同様に、永久磁石型同期モータなど
の電動機としての機能と発電機としての機能とを備えた
回転装置であり、そのロータ（図示せず）が前輪出力軸
６に連結されている。したがって前輪側から入力される
動力によってモータ・ジェネレータ１４を駆動して発電
をおこない、さらにはモータ・ジェネレータ１４に電流
を供給してこれを駆動することにより、前輪を駆動する
ように構成されている。なお、上記の二つのモータ・ジ
ェネレータ３，１４はそれぞれの機能が相違しているの
で、容量や特性が異なるものがそれぞれ使用されてい
る。

【００２５】また、各モータ・ジェネレータ３，１４
は、電流を供給することによる力行と、強制的に回転さ
せることによる発電とをおこなうので、図２に示すよう
に、それぞれインバータ１５，１６を介してバッテリ１
７，１８に連結されている。して、各モータ・ジェネレ
ータ３，１４に対する電流や発電量を制御するための電
子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）１９が設けられている。こ
の電子制御装置１９は、エンジン１を制御するための電
子制御装置（Ｅ−ＥＣＵ）２０および変速機２を制御す
るための電子制御装置（Ｔ−ＥＣＵ）２１ならびに前記
トランスファ４を制御するための電子制御装置（Ｔ／Ｆ
−ＥＣＵ）２２と相互にデータ通信できるように接続さ
れている。その制御のためのデータの例を挙げると、車
速、アクセル開度、二輪駆動・四輪駆動切換信号、各車
輪の回転速度、バッテリ１７，１８のＳＯＣ（State of
Charge：充電容量）、エンジン水温、ブレーキ信号な
どである。なお、一方のモータ・ジェネレータ３（もし
くは１４）を発電機として機能させ、その発電電力を他
方のモータ・ジェネレータ１４（もしくは３）に供給し
てこれをモータとして機能させるために、これらのモー
タ・ジェネレータ３，１４を直接電気的に接続してもよ
い。

【００２６】つぎに上記のシステムの作用について説明
する。エンジン１および／または第１モータ・ジェネレ
ータ３が出力する動力は、変速機２を介してトランスフ
ァ４に入力される。そのトランスファ４における入力軸
１３を、第１クラッチＣ1 によって後輪出力軸５に直接
連結でき、また第２クラッチＣ2 を介して後輪出力軸５
と前輪出力軸６とに連結できるので、二輪駆動状態と四
輪駆動状態とを設定することができる。その四輪駆動状
態では、第２クラッチＣ2 を介してリングギヤ１０に伝
達されたトルクが、キャリヤ１１とサンギヤ９とに分配
され、それぞれ後輪出力軸５と前輪出力軸６とに伝達さ
れる。そのトルクの分配は、遊星歯車機構のギヤ比（サ
ンギヤ９の歯数とリングギヤ１０の歯数との比率）ρに
よって決まる。具体的には、エンジン１の出力トルクＴ
e と第１モータ・ジェネレータ３の出力トルクＴmg1 と
を入力トルクとすると、サンギヤ９のトルクは、（Ｔe
＋Ｔmg1 ）・ρとなり、これが後輪出力軸５から出力さ
れる。また、キャリヤ１１のトルクは、 （Ｔe ＋Ｔmg1 ）・（１−ρ） となり、これが伝動機構１２を介して前輪出力軸６に伝
達される。そして、前輪出力軸６には第２のモータ・ジ
ェネレータ１４が連結されているので、第２モータ・ジ
ェネレータ１４のトルクが更に付加される。したがって
第２モータ・ジェネレータ１４のトルクをＴmg2 とする
と、前輪出力軸６のトルクは、 （Ｔe ＋Ｔmg1 ）・（１−ρ）＋Ｔmg2 となる。

【００２７】したがって上記のシステムでは、後輪側の
トルクは、入力トルクおよびトランスファ４のトルク分
配率によって決まるが、前輪側のトルクは、入力トルク
およびトランスファ４のトルク分配率に加えて第２モー
タ・ジェネレータ１４のトルクによって決まるので、第
２モータ・ジェネレータ１４のトルクを制御することに
より、後輪側のトルクと前輪側のトルクとの実質的な比
率を適宜に設定することが可能になる。また、各モータ
・ジェネレータ３，１４は電動機および発電機として機
能することに加え、一方のモータ・ジェネレータ３（１
４）で発生させた電力で他方のモータ・ジェネレータ１
４（３）を駆動できるので、モータ・ジェネレータ３，
１４の制御の仕方によって後輪側のトルクと前輪側のト
ルクをさらに変化させることができる。図１および図２
に示すシステムでは、二輪駆動と四輪駆動との切り換え
が可能であることに加えて、各モータ・ジェネレータ
３，１４を多様に機能させることができるので、以下に
述べるような走行モードを選択して設定することができ
る。

【００２８】図３は、上記のシステムで設定することの
できる上述した最も標準的な四輪駆動モード以外の主要
な走行モードをまとめて示す図表である。先ず、エンジ
ン１を使用した二輪駆動（２ＷＥ／Ｇ）走行をおこなう
ことができる。この走行モードでは、第１クラッチＣ1
を係合させて入力軸１３をサンギヤ９すなわち後輪出力
軸５に連結し、さらにエンジン１を駆動するとともに、
各モータ・ジェネレータ３，１４の力行および回生のい
ずれも実行しない。

【００２９】したがってエンジン１の出力したトルク
は、変速機２からトランスファ４の第１クラッチＣ1 を
介して一方の出力要素である後輪出力軸５に伝達され
る。またそのトランスファ４における差動機構８を構成
している遊星歯車機構では、リングギヤ１０が自由に回
転できる状態にあるので、キャリヤ１１から前輪出力軸
６側にはトルクが出力されない。すなわち、後輪出力軸
５からのみエンジン１の動力が出力され、二輪駆動状態
となる。

【００３０】そのエンジン１に替えて第１のモータ・ジ
ェネレータ３を力行することにより、二輪駆動の電気自
動車と同様の走行モード（２ＷＥＶ）となる。すなわ
ち、第１のモータ・ジェネレータ３から出力されたトル
クが変速機２および前記第１クラッチＣ1 を介して後輪
出力軸５に伝達され、前輪出力軸６には伝達されないの
で、モータ・ジェネレータ２の動力で走行する二輪駆動
状態となる。

【００３１】前述したようにエンジン１と第１のモータ
・ジェネレータ３とが連結されているので、第１のモー
タ・ジェネレータ３を力行すれば、エンジン１がクラン
キングされる。したがってその状態でエンジン１に燃料
を供給しかつ点火することにより、エンジン１を始動す
ることができる。そして、その後に第１のモータ・ジェ
ネレータ３の駆動を停止することにより、二輪駆動状態
でのエンジン走行をおこなうことができる。したがって
この走行モードは、第１のモータ・ジェネレータ３をエ
ンジン１のスターターとして使用するモード（２ＷＥＶ
−Ｅ／Ｇ走行モード）である。

【００３２】つぎに二輪駆動状態での減速時の回生モー
ドについて説明すると、アクセル開度がゼロ（スロット
ル開度がアイドル開度）の状態の減速時に第１クラッチ
Ｃ1のみを係合させ、かつエンジン１に対する燃料の供
給および点火を止め、さらに第２のモータ・ジェネレー
タ１４を発電機として機能させる。この状態では、エン
ジン１が変速機２を介して後輪に直結されたいわゆる二
輪駆動状態となり、したがって減速時には、後輪から入
力される走行慣性力によってエンジン１が強制的に回転
させられ、それに伴うフリクションロスが後輪に対して
エンジンブレーキ力として作用する。また、第２クラッ
チＣ2 が解放されていることにより、前輪出力軸６およ
びこれに連結された第２モータ・ジェネレータ１４がエ
ンジン１に対して切り離された状態となっている。

【００３３】したがって前輪から入力される走行慣性力
によって第２モータ・ジェネレータ１４が強制的に回転
させられ、その結果、第２モータ・ジェネレータ１４が
発電機として機能し、その発電電力がバッテリ１８に充
電される。この充電のための制御は、前記電子制御装置
１９によっておこなわれる。その発電に消費される動力
によって前輪に制動方向のトルクが係り、その結果、前
後輪の両方に動力源制動力が作用して安定した制動がお
こなわれる。また、前輪側から入力されたトルクは、主
として第２モータ・ジェネレータ１４を駆動することに
使用され、エンジン１のフリクションロスとして消費さ
れることがないので、エネルギーの回生効率が良好にな
る。なお、第２モータ・ジェネレータ１４に接続されて
いるバッテリ１８のＳＯＣが高く、あるいは高車速のた
めに第２モータ・ジェネレータ１４での発電容量を超え
た発電状態になるなどの場合には、第１モータ・ジェネ
レータ３を付加的に発電機として機能させることもでき
る。

【００３４】車両のステア特性や登坂力などの走行特性
は、各車輪で受け持つトルクによって変化する。そのた
め、前後輪の差動の可能な四輪駆動車では、前後輪への
トルクの分配率の制御あるいは差動制限をおこなって前
輪と後輪とのトルク配分を変化させている。この発明に
係る車両では、これと同様な機能を、モータ・ジェネレ
ータ３，１４を制御することによりおこなうことができ
る。

【００３５】前述したように四輪駆動状態は、トランス
ファ４における入力軸１３を第２クラッチＣ2 を介して
リングギヤ１０に連結することにより設定される。この
状態における後輪側のトルクと前輪側のトルクとは、前
述したとおりである。その状態から前輪側の駆動力を増
大させる走行モード（４ＷＦr 駆動力増大モード）を設
定するには、第２モータ・ジェネレータ１４に電力を供
給してこれを力行する。その場合、第２モータ・ジェネ
レータ１４を駆動することにより、その分、車両全体と
しての駆動力が増大するが、前輪の駆動力を増大させる
のは、飽くまでも前輪側と後輪側とのトルクの分配率を
変更するためであるから、車両全体として駆動力の増大
を避けるために、第２モータ・ジェネレータ１４を力行
することに加えて、第１モータ・ジェネレータ３を回生
制御する。その場合、第１モータ・ジェネレータ３から
第２モータ・ジェネレータ１４に対して電力を直接供給
するように制御してもよい。このようにすることによ
り、バッテリ１８，１９の電力に依存することなく、前
後輪に対するトルクの配分を制御することができる。

【００３６】また、後輪の駆動力を増大する走行モード
（４ＷＲr 駆動力増大モード）を設定するには、エンジ
ン１を駆動し、かつ第２クラッチＣ2 を係合させて四輪
駆動状態とし、その状態で第１モータ・ジェネレータ３
に電力を供給してこれを力行するとともに、第２モータ
・ジェネレータ１４を回生制御する。この場合において
も、第１モータ・ジェネレータ３の力行に対して第２モ
ータ・ジェネレータ１４を回生制御するので、車両全体
としての駆動力の増大を回避もしくは抑制することがで
きる。

【００３７】脱輪などによって前輪のいずれかがスリッ
プ状態となった場合、いわゆるトルク抜けの状態になっ
て後輪の駆動トルクが失われ、もしくは低下する。これ
を防止するための前輪滑り抑制モード（４ＷＦr 滑り抑
制モード）は、四輪駆動状態で第２モータ・ジェネレー
タ１４を回生制御することにより設定される。第２モー
タ・ジェネレータ１４を回生制御すると、それに伴うト
ルクがキャリヤ１１に反力として作用する。その結果、
サンギヤ９およびこれに連結されている後輪出力軸５に
対するトルクが増大し、前輪と後輪との差動回転が制限
される。

【００３８】これに対して後輪の滑りを抑制する走行モ
ード（４ＷＲr 滑り抑制モード）は、第１モータ・ジェ
ネレータ３を回生制御することにより設定される。後輪
のいずれかの脱輪などによって滑りが生じた場合、第２
モータ・ジェネレータ１４によって後輪側のトルクを低
下させることができないので、第１モータ・ジェネレー
タ３を回生制御してエンジン１の出力する動力の一部を
第１モータ・ジェネレータ３によって吸収し、トランス
ファ４に入力されるトルクを低下させることにより、後
輪側のトルクを低下させる。

【００３９】四輪駆動時の減速回生（４Ｗ減速回生モー
ド）は、第２クラッチＣ2 を係合させた状態でエンジン
１を停止し、その状態で第２モータ・ジェネレータ１４
を回生制御することにより実行される。変速機２で滑り
などがあれば、第１モータ・ジェネレータ３に対して伝
達されるトルクが低下することがあるので、基本的に
は、第２モータ・ジェネレータ１４でエネルギー回生す
るためである。なおこの場合、第２モータ・ジェネレー
タ１４に接続されているバッテリ１８のＳＯＣが高く、
あるいは高車速のために第２モータ・ジェネレータ１４
での発電容量を超えた発電状態になるなどの場合には、
第１モータ・ジェネレータ３を付加的に発電機として機
能させることもできる。

【００４０】さらに、前後輪の差動をおこなわないいわ
ゆる直結四輪駆動状態で、エンジン１によって走行する
場合（４Ｗ直結Ｅ／Ｇ駆動モード）、第１および第２の
クラッチＣ1 ，Ｃ2 を係合させてサンギヤ９とリングギ
ヤ１０とを一体的に連結し、その状態でエンジン１を駆
動するとともに、各モータ・ジェネレータ３，１４の力
行および回生をおこなわない。したがってエンジン１か
ら変速機２を介してトランスファ４に入力されたトルク
が、後輪出力軸５と前輪出力軸６とに伝達され、前後輪
の差動はおこなわれない。

【００４１】そして、いわゆる直結四輪駆動の状態での
減速回生（４Ｗ直結減速回生モード）は、第１および第
２のクラッチＣ1 ，Ｃ2 を係合させてサンギヤ９とリン
グギヤ１０とを一体的に連結し、その状態でエンジン１
を停止するとともに、第２モータ・ジェネレータ１４を
回生制御することによりおこなわれる。変速機２で滑り
などがあれば、第１モータ・ジェネレータ３に対して伝
達されるトルクが低下することがあるので、基本的に
は、第２モータ・ジェネレータ１４でエネルギー回生す
るためである。なおこの場合、第２モータ・ジェネレー
タ１４に接続されているバッテリ１８のＳＯＣが高く、
あるいは高車速のために第２モータ・ジェネレータ１４
での発電容量を超えた発電状態になるなどの場合には、
第１モータ・ジェネレータ３を付加的に発電機として機
能させることもできる。

【００４２】図３に示す上記の各走行モードは、図１お
よび図２に示すこの発明に係る前後輪駆動車で設定でき
る主な走行モードであり、これ以外に例えば二輪駆動状
態あるいは四輪駆動状態で、いずれかのモータ・ジェネ
レータ３，１４を駆動することにより、駆動力を補助す
るいわゆるトルクアシストモードを設定することもでき
る。

【００４３】ここで、上述した各走行モードを設定でき
ることに伴う利点を挙げると以下のとおりである。すな
わち上記のこの発明に係る前後輪駆動車では、二輪駆動
状態での減速時に、エンジン１に対して切り離されてい
る第２モータ・ジェネレータ１４によってエネルギー回
生をおこなうので、効率よくエネルギー回生することが
できる。また、第１モータ・ジェネレータ３がエンジン
１に連結されていて第１モータ・ジェネレータ３によっ
てエンジン１を回転（クランキング）させ、エンジン１
を始動することができるので、走行中や停車中にエンジ
ン１を停止させることが可能になり、その結果、燃費を
更に向上させることができる。

【００４４】さらに、走行中に前輪と後輪とに対する駆
動力の配分を変更して駆動力配分を最適化でき、しかも
その制御を応答性の高いモータ・ジェネレータ３，１４
によっておこなうことができるので、操縦安定性を向上
させることができる。また、モータ・ジェネレータ３，
１４による前後輪の差動制限により発進性や登坂性を向
上させることができる。そして、これらのモータ・ジェ
ネレータ３，１４は、エンジン１および変速機２ならび
にトランスファ４を主体とする基本的な四輪駆動システ
ムに追加されたものであり、トランスファ４で前輪側お
よび後輪側に分配されたトルクに付加トルクを与え、あ
るいはその分配されたトルクを低下させるように構成さ
れているので、モータ・ジェネレータ３，１４を動作さ
せるための消費電力を少なくすることができ、かつバッ
テリ１８，１９に依存しない制御が可能になる。言い換
えれば、前輪や後輪に対する動力の伝達は、基本的に
は、機械的におこなうので、電気的動力が少なくてよ
い。またさらに、これらのモータ・ジェネレータ３，１
４は、従来油圧によって動作していた差動制限機構に替
わるものとして機能するので、従来の油圧式の機構や油
圧制御装置が不要になり、その結果、車両の小型・軽量
化に有利になる。しかも、油圧式の機構に比較して制御
性や制御応答性が優れているので、制御の一層の最適化
を図ることができる。

【００４５】上述したようにこの発明の前後輪駆動車
は、エンジン１から前輪および後輪に対する動力の伝達
をトランスファ４などを介して機械的におこなう構成を
基本にし、これに複数のモータ・ジェネレータを追加し
て構成されている。したがってこの発明では、基本的な
四輪駆動システムに対するモータ・ジェネレータの設置
の仕方は図１に示す構成に限られないのであり、例えば
図４に示すように構成してもよい。

【００４６】すなわち図４はこの発明の他の具体例を模
式的に示しており、この例では、第２モータ・ジェネレ
ータ１４が、トランスファ４を構成している遊星歯車機
構におけるサンギヤ９とキャリヤ１１との間に配置され
ている。より具体的に説明すると、サンギヤ９もしくは
これと一体の部材に、第２モータ・ジェネレータ１４の
ロータが取り付けられており、その外周側に位置するス
テータが、キャリヤ１１もしくはこれと一体の回転部材
の内周側に取り付けられている。他の構成は、図１に示
す構成と同様であり、したがってその説明は図４に図１
と同一の符号を付して省略する。

【００４７】この図４に示す構成では、トランスファ４
における二つの出力部材であるサンギヤ９とキャリヤ１
１との間に第２モータ・ジェネレータ１４が設けられて
いるので、この第２モータ・ジェネレータ１４は主とし
て後輪側と前輪側とに対するトルクの分配率の制御およ
び前後輪の差動制御に使用される。したがって設定する
ことのできる主な走行モードのうち、四輪駆動状態での
走行モードにおける制御内容が上述した図１に示す構成
のシステムとは異なっている。

【００４８】図４に示す構成のシステムで設定できる主
な走行モードを図５に示しており、この図５に示す走行
モードの内、二輪駆動状態での走行モードは、図３に示
すものと同じである。これに対して四輪駆動状態で前輪
の駆動力を増大させるモード（４ＷＦr 駆動力増大モー
ド）では、第２モータ・ジェネレータ１４を回生制御す
る。第２モータ・ジェネレータ１４を回生制御すると、
そのロータとステータとの間で受け渡されるトルクが大
きくなり、そのため差動機構８で後輪側に分配されたト
ルクの一部が、前輪側に伝達され、その結果、前輪の駆
動力が増大する。なおその場合、動力の一部が第２モー
タ・ジェネレータ１４での発電に消費されて車両の全体
としての駆動力が低下するので、その駆動力の低下分を
補って車両の全体としての駆動力の変化を回避もしくは
抑制するために第１モータ・ジェネレータ３を力行す
る。

【００４９】これに対して後輪の駆動力を増大する走行
モード（４ＷＲr 駆動力増大モード）では、第２モータ
・ジェネレータ１４を力行するとともに第１モータ・ジ
ェネレータ３を回生制御する。すなわち、第２モータ・
ジェネレータ１４を力行すると、そのロータに正回転方
向のトルクが生じ、これが後輪出力軸５に付加されるの
で、後輪の駆動力が増大する。その場合、第２モータ・
ジェネレータ１４が動力を出力するので、その駆動力の
増大分を相殺して車両の全体としての駆動力の変化を回
避もしくは抑制するために第１モータ・ジェネレータ３
を回生制御する。

【００５０】一方、脱輪などによる前輪の滑りを抑制す
る走行モード（４ＷＦr 滑り抑制モード）では、第２ク
ラッチＣ2 を係合させ、かつエンジン１を駆動した四輪
駆動状態で、第１モータ・ジェネレータ３を回生制御す
ることにより、変速機２およびトランスファ４に入力さ
れるトルクを低減する。すなわち、前輪に滑りが生じて
いる状態では、キャリヤ１１と一体のステータがサンギ
ヤ９と一体のロータに対して相対的に正回転する。この
状態で、第１モータ・ジェネレータ３を回生制御してト
ルクを吸収することにより、前輪に対するトルクを低下
させてその滑りを抑制する。

【００５１】これに対して後輪の滑りを抑制する走行モ
ード（４ＷＲr 滑り抑制モード）では、第２クラッチＣ
2 を係合させ、かつエンジン１を駆動した四輪駆動状態
で、第２モータ・ジェネレータ１４を回生制御すること
により、後輪出力軸５と一体のサンギヤ９と前輪出力軸
６に連結されているリングギヤ９との間で伝達されるト
ルクを増大させる。すなわち、後輪に滑りが生じている
状態では、ロータがステータに対して相対的に正回転方
向に回転しており、その状態で第２モータ・ジェネレー
タ１４で発電をおこなうと、ロータがステータを連れ回
す方向にトルクが生じ、その結果、後輪側へのトルクが
減じられてその滑りが抑制される。

【００５２】つぎに四輪駆動状態での減速時のエネルギ
ー回生について説明すると、この走行モード（４Ｗ減速
回生モード）では、第２クラッチＣ2 を係合させて四輪
駆動状態とし、かつエンジン１を停止もしくは非駆動状
態とし、さらに第１モータ・ジェネレータ３を回生制御
する。すなわち、四輪駆動状態では基本的には、前輪出
力軸５と後輪出力軸６との相対回転は生じないので、こ
れらの軸にそれぞれ連結されている第２モータ・ジェネ
レータ１４のロータとステータとに相対回転が生じず、
第２モータ・ジェネレータ１４ではエネルギー回生する
ことができない。これに対して第１モータ・ジェネレー
タ３のロータが走行慣性力によって強制的に回転させら
れるので、この第１モータ・ジェネレータ３によってエ
ネルギー回生をおこない、それに伴う制動力を発生させ
る。なお、前輪と後輪との差動回転が生じた場合には、
第２モータ・ジェネレータ１４によってエネルギー回生
を行う。

【００５３】前後輪の差動のないいわゆる直結四輪駆動
状態での駆動は、前述した例と変わるところがないが、
その状態での減速回生モード（４Ｗ直結減速回生モー
ド）では、第１および第２のクラッチＣ1 ，Ｃ2 を係合
させるとともにエンジン１を停止し、その状態で第１モ
ータ・ジェネレータ３によってエネルギー回生をおこな
う。これは、上記の４Ｗ減速回生モードと同様に、第２
モータ・ジェネレータ１４はその全体が一体となって回
転するので発電機として機能することがなく、これに対
して第１モータ・ジェネレータ３が強制回転させられて
発電機として機能するからである。

【００５４】なお、図４に示す例においても二輪駆動状
態あるいは四輪駆動状態で、いずれかのモータ・ジェネ
レータ３，１４を駆動することにより、駆動力を補助す
るいわゆるトルクアシストモードを設定することができ
ることは、前述した具体例と同様である。

【００５５】また、上記の各具体例では、第１モータ・
ジェネレータ３をトランスファ４の入力軸１３との間で
トルク伝達するように設けた例を示したが、この発明は
上述した具体例に限定されないのであり、後輪出力軸５
に対して第１モータ・ジェネレータからトルクを伝達す
るように構成してもよく、あるいは更に新たなモータ・
ジェネレータを後輪出力軸との間でトルクを伝達するよ
うに設けてもよい。さらに、上記の各具体例では、モー
タ・ジェネレータ３，１４を用いた例を示したが、これ
らに替えて電動機と発電機との両方もしくはそのいずれ
かを用いるように構成することもできる。またさらに、
上述した具体例では、前置きエンジン後輪駆動車のため
の動力伝達系統をベースに四輪駆動機構を構成した例を
示したが、この発明では、横置きエンジン前輪駆動車用
の動力伝達系統をベースにした四輪駆動機構として構成
してもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、トルク分配機構に入力されたトルクが、その出
力要素を介して前輪側および後輪側に出力され、その出
力要素のいずれかとの間で第２原動機もしくは第３原動
機がトルクを伝達し、その出力要素のトルクを増減でき
るので、前輪側のトルクと後輪側のトルクとの比率を適
宜に制御することができる。また、その制御は、トルク
分配機構で分配されたトルクに対してトルクを付加もし
くは削減することにより実行できるので、第２原動機も
しくは第３原動機を小型化することができる。

【００５７】また、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明で得られる効果に加え、トルク分配機構の入力要
素との間でトルクを伝達するモータ・ジェネレータおよ
びいずれかの出力要素との間でトルクを伝達するモータ
・ジェネレータを力行動作および回生動作させることに
より前輪側および後輪側のトルクを変化させることがで
き、そのため、前後輪の駆動力および制動力の配分を、
より適切に制御することが可能になる。

【００５８】さらに、請求項３の発明によれば、請求項
１の発明で得られる効果に加え、切換機構により、前輪
側もしくは後輪側のいずれか一方にのみトルクを出力す
る二輪駆動状態と、前後輪の両方にトルクを出力する四
輪駆動状態とを設定することができるので、このような
駆動状態の切り換えに加えて、第２原動機および第３原
動機を適宜に駆動・停止状態に制御することにより、更
に多様な運転形態を設定することが可能になる。

【００５９】そして、請求項４の発明によれば、請求項
１の発明で得られる効果に加えて、センターデファレン
シャルが設けられていることにより、前輪と後輪との差
動回転が可能になり、さらに、第２もしくは第３の原動
機によってトルクを出力させ、あるいはトルクを吸収さ
せることにより、前後輪の差動を適宜に制限することが
できる。

【００６０】またさらに、請求項５の発明によれば、ト
ルク分配機構に入力されたトルクが、その出力要素を介
して前輪側および後輪側に出力され、その出力要素のい
ずれかとの間で第１回生装置もしくは第２回生装置がト
ルクを伝達されてその出力要素のトルクを選択的に低下
させることができるので、前輪側のトルクと後輪側のト
ルクとの比率を適宜に制御することができる。また、そ
の制御は、トルク分配機構で分配されたトルクに対して
トルクを削減することにより実行できるから、第１回生
装置もしくは第２回生装置を小型化することができる。

【００６１】そしてさらに、請求項６の発明によれば、
請求項５の発明で得られる効果に加えて、センターデフ
ァレンシャルが設けられていることにより、前輪と後輪
との差動回転が可能になり、しかも、第１もしくは第２
の回生装置がトルクを吸収することにより、前後輪の差
動を適宜に制限することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る前後輪駆動車における駆動装
置の一例を模式的に示す図である。

【図２】 その駆動装置の制御系統を概念的に示すブロ
ック図である。

【図３】 図１に示す駆動装置を備えた車両で設定可能
な主な走行モードをまとめて示す図表である。

【図４】 この発明に係る前後輪駆動車における駆動装
置の他の例を模式的に示す図である。

【図５】 図１に示す駆動装置を備えた車両で設定可能
な主な走行モードをまとめて示す図表である。

【符号の説明】

１…エンジン、 ３、１４…モータ・ジェネレータ、
４…トランスファ、５…後輪出力軸、 ６…前輪出力
軸、 ７…切換機構、 ８…差動機構、 １３…入力
軸、 １９，２０，２１，２２……電子制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６０Ｌ 11/14 Ｂ６０Ｌ 11/14 15/20 15/20 Ｔ // Ｂ６０Ｋ 6/02 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｄ Ｆターム(参考） 3D036 GA22 GA32 GB05 GG18 GG32 GH05 GJ17 3D041 AA09 AA15 AA30 AA31 AA48 AB01 AC01 AE02 AE14 3D043 AA06 AB01 EA02 EA05 EA23 EA24 EA31 EB07 EB09 EB11 EE02 EF09 EF12 EF18 EF21 5H115 PA12 PG04 PI16 PI21 PU10 PU25 PV10 QE05 QI04 SE04 SE09

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１原動機がトルク分配機構の入力要素
   にトルクを伝達するように設けられるとともに、そのト
   ルク分配機構の複数の出力要素のいずれかから前輪にト
   ルクを出力し、かつ他の出力要素から後輪にトルクを出
   力するように構成された前後輪駆動車において、 前記トルク分配機構における入力要素および出力要素の
   いずれか一つとの間でトルクを伝達するように第２原動
   機が設けられ、かつ他のいずれか一つとの間でトルクを
   伝達するように第３原動機が設けられていることを特徴
   とする前後輪駆動車。
2. 【請求項２】 前記第１原動機が内燃機関によって構成
   され、かつ第２および第３の原動機がモータとしての機
   能および発電機としての機能を備えたモータ・ジェネレ
   ータによって構成され、前記入力要素との間でトルクを
   伝達するように第２原動機であるモータ・ジェネレータ
   が設けられるとともに、いずれかの出力要素との間でト
   ルクを伝達するように第３原動機であるモータ・ジェネ
   レータが設けられていることを特徴とする請求項１に記
   載の前後輪駆動車。
3. 【請求項３】 前記トルク分配機構が、前輪もしくは後
   輪に対してトルクを出力する二輪駆動状態と、前輪およ
   び後輪に対してトルクを出力する四輪駆動状態とに切り
   換える切換機構を備えていることを特徴とする請求項１
   に記載の前後輪駆動車。
4. 【請求項４】 前記トルク分配機構が、前輪と後輪との
   差動をおこなわせるセンターデファレンシャルを備える
   とともに、前記第２原動機および第３原動機との少なく
   とも一方を制御して前輪と後輪との差動を制限するよう
   に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の前
   後輪駆動車。
5. 【請求項５】 第１原動機がトルク分配機構の入力要素
   にトルクを伝達するように設けられるとともに、そのト
   ルク分配機構の複数の出力要素のいずれかから前輪にト
   ルクを出力し、かつ他の出力要素から後輪にトルクを出
   力するように構成された前後輪駆動車において、 前記トルク分配機構における入力要素および出力要素の
   いずれか一つからトルクを受けてエネルギーの回生をお
   こなう第１回生装置が設けられ、かつ他のいずれか一つ
   からトルクを受けてエネルギーの回生をおこなう第２回
   生装置が設けられていることを特徴とする前後輪駆動
   車。
6. 【請求項６】 前記トルク分配機構が、前輪と後輪との
   差動をおこなわせるセンターデファレンシャルを備える
   とともに、前記第１回生装置および第２回生装置との少
   なくとも一方を制御して前輪と後輪との差動を制限する
   ように構成されていることを特徴とする請求項５に記載
   の前後輪駆動車。