JPH11208304A - 四輪駆動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンとモーターを動力源とし、モー
ターのみによる駆動と、エンジンおよびモーターとによ
る駆動の、少なくとも２種類の駆動モードで走行可能
な、いわゆるハイブリッド自動車の燃費の良さを発揮で
き、しかも走破性の良い四輪駆動車を実現する。 【解決手段】 エンジン１０のクランク軸４８と変速機
１２の入力軸５８との間に、第１モーター２４で駆動可
能な中間軸５０と、中間軸５０とクランク軸４８との間
を断続可能な第１クラッチ１６と、中間軸５０と入力軸
５８との間を断続可能な第２クラッチと、第２モーター
３０ａ、３０ｂとを備え、エンジン１０および第１モー
ター２４が前輪と後輪のうち一方を駆動するとともに、
他方を第２モーター３０ａ、３０ｂが駆動するように構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンとモータ
ーで車輪を駆動することができる、いわゆるハイブリッ
ド自動車に関し、特に前輪と後輪のうち一方をエンジン
とモーターで駆動し、他方を別のモーターで駆動する四
輪駆動車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の四輪駆動車としては、エンジンを
動力源としてトランスファーと呼ばれる前輪および後輪
への動力分配機構を備えたものや、前輪と後輪の一方を
エンジンで駆動し、他方をモーターで駆動する案や、前
後左右の四輪をそれぞれ独立して駆動するモーターを備
えた、電気駆動の四輪駆動車などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、最近、燃費を
よくするため、エンジンとモーターの２種類の動力源で
駆動可能な、いわゆるハイブリッド自動車が実用化され
つつある。また、本発明者は、平成１０年１月１３日出
願の特願平１０− 号において、エンジンのク
ランク軸と変速機の入力軸との間に、第１モーターで駆
動可能な中間軸と、中間軸とクランク軸との間を断続可
能な第１クラッチと、中間軸と入力軸との間を断続可能
な第２クラッチと、出力軸を駆動可能な第２モーターと
を備え、エンジンと第１モーター、第２モーターをそれ
ぞれ独自に、または組み合わせて車輪を駆動するように
構成し、多様な駆動モードの中から燃費が最もよくなる
駆動モードを選択できる自動車の駆動システムを提案し
た。

【０００４】しかし、従来は、モーターのみによる駆動
と、エンジンとモーターとによる駆動とから、駆動モー
ドを選択しての四輪駆動が可能な、いわゆるハイブリッ
ド自動車の特徴を生かした四輪駆動車がなかった。例え
ば、前輪をエンジンで駆動し、後輪をモーターで駆動す
る構成にした場合、低速域において燃費の良好なモータ
ーだけの駆動では二輪駆動になって、滑りやすい路面で
の走破性が損なわれてしまう。また、前輪と後輪にそれ
ぞれ独立した駆動用のモーターを単純に設けた場合、エ
ンジン駆動との両立が困難で、エンジンとモーターによ
る駆動を組み合わせることで生ずるハイブリッド自動車
の燃費の良さと、四輪駆動車の走破性の良さの両方を発
揮できないという問題があった。

【０００５】そこで、本発明は、モーターだけによる駆
動と、エンジンおよびモーターの両者による駆動との、
少なくとも２種類の駆動が可能な、いわゆるハイブリッ
ド自動車の特性である燃費が良くなるという特徴を生か
しつつ、走破性に優れた四輪駆動車を得ることを目的と
する。また、従来、一般的な四輪駆動車に備えられる前
輪と後輪を連結する推進軸を廃止するとともに、推進軸
と前輪および後輪の車軸との間の方向転換歯車をなくし
て、方向転換歯車で生ずる摩擦ロスを防いで動力伝達効
率を向上し一層の燃費向上を図ることも目的とする。

【０００６】また、本発明は、エンジンとモーターを自
動車の車室後部に配置し、自動車の重心位置を車両中央
付近にすることで、俊敏な方向転換ができて操縦性が向
上する、いわゆるミッドシップと呼ばれるスポーティー
な四輪駆動車を得ることも目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の本発明の四輪駆動車にあっては、
エンジンと、エンジンの駆動力が入力される変速機と、
エンジンのクランク軸と中間軸との間を断続可能な第１
クラッチと、中間軸と入力軸との間を断続可能な第２ク
ラッチと、中間軸を駆動可能な第１モーターと、第２モ
ーターとを備え、エンジンおよび第１モーターが前輪と
後輪のうち一方を駆動可能で、第２モーターが前輪と後
輪のうち他方を駆動可能としたことを特徴とする。

【０００８】請求項２に記載の本発明の四輪駆動車にあ
っては、エンジンおよび少なくとも第１モーターとを、
自動車の車室と後輪車軸との間に配置して、エンジンと
第１モーターとで後輪を駆動するとともに、第２モータ
ーで前輪を駆動するようにしたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の本発明の四輪駆動車にあって
は、エンジンおよび第１モーターが前輪と後輪のうち一
方を駆動するとともに、他方を駆動する第２モーターを
備えたため、モーターのみによる駆動と、エンジンおよ
びモーターとを組み合わせた駆動との両者から駆動モー
ドを選択しての四輪駆動を行うことができ、燃費が良い
というハイブリッド自動車の特徴を生かすとともに、前
輪と後輪との間の動力分配機構や推進軸を必要としない
簡単な構造で走破性に優れた四輪駆動を実現できる。

【００１０】また、請求項２に記載の本発明の四輪駆動
車にあっては、エンジンと第１モーターとを車室と後輪
車軸との間に備え、エンジンおよび第１モーターが後輪
を駆動するとともに、第２モーターで前輪を駆動するよ
うに構成したため、請求項１と同様に簡単な構造で燃費
のよい四輪駆動を実現できる上に、重量のかさむエンジ
ンと第１モーターおよび変速機が、自動車の中央付近に
配置されるので、自動車の重心が車両中央近くになって
俊敏な操縦性が得られ、ミッドシップと呼ばれるスポー
ティーな性格の四輪駆動車にすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づき説明する。図１は、本発明の四輪駆動車におけ
る、第１モーターおよび変速機と第２モーターを含む駆
動機構の主要部を表すスケルトン図である。図２は、エ
ンジンおよび制御系統を含む駆動システム全体を表す。
図３は、第２モーターの主要部を表すスケルトン図であ
る。図４は、本発明の四輪駆動車を示すスケルトン図で
ある。図５は、本発明における、他の実施形態の四輪駆
動車を示すスケルトン図である。

【００１２】はじめに図４の自動車全体と、図２の駆動
システムについて説明する。図４に示す自動車１１は、
図の左側が前方を表す。図２の駆動システムは、エンジ
ン１０と変速機１２とが一体的に連結されており、図４
に示すように変速機１２は前輪１３ａ、１３ｂと連結さ
れている。変速機１２には、変速操作を行う変速アクチ
ュエーター１４、後述する第１クラッチ１６および第２
クラッチ１８を断続操作する第１クラッチアクチュエー
ター２０、第２クラッチアクチュエーター２２ととも
に、第１モーター２４、および速度センサー２６などが
設けられている。エンジン１０には図示しないスロット
ルバルブを開閉するスロットルアクチュエーター２８な
どが設けられている。第２モーター３０ａおよび第２モ
ーター３０ｂは、図４に示すように左右の後輪３１ａ、
３１ｂと連結されている。

【００１３】コントローラー３２は、前記変速アクチュ
エーター１４、第１クラッチアクチュエーター２０、第
２クラッチアクチュエーター２２、第１モーター２４、
速度センサー２６、スロットルアクチュエーター２８と
連結されるとともに、第２モーター３０ａおよび第２モ
ーター３０ｂとも連結され、シフトレバー３４の選択ポ
ジションを検出するポジションセンサー３６、スロット
ルペダル３８の踏み込み量を検出するスロットルセンサ
ー４０、ブレーキペダル４２の踏み込み力を検出するブ
レーキセンサー４４、およびバッテリー４６などと結ば
れている。コントローラー３２は、図示は省略するが、
後述するようにエンジン１０の点火回路の断続や、冷房
装置を断続制御する機能を有し、それらの関連する機器
とも連結されている。

【００１４】シフトレバー３４は一般的な自動変速機と
同様に、駐車のための『Ｐ』、後進のための『Ｒ』、中
立の『Ｎ』、通常走行用の『Ｄ』、制動等に使う『Ｌ
２』『Ｌ１』などのポジションを選択することができ
る。また、図示は省略したが、シフトレバー３４の他に
『２−４自動』と『常時４ＷＤ』の切り替えスイッチが
設けられ、コントローラー３２と連結されている。第１
モーター２４と第２モーター３０ａおよび第２モーター
３０ｂとは、コントローラー３２の作用で発電機に切り
替えることができ、発電した場合はバッテリー４６の充
電ができる。

【００１５】次に図１の、変速機１２を中心とした駆動
機構を説明する。４８は図２に記載したエンジン１０の
クランク軸である。中間軸５０は第１クラッチディスク
５２と連結しており、第１クラッチ１６が図２に記載し
た第１クラッチアクチュエーター２０により操作される
ことで、エンジン１０のクランク軸４８との接続、切り
離しが可能である。

【００１６】中間軸５０は、第１モーター２４の回転子
２４ａおよび第１スプロケット５４ならびに駆動プーリ
ー５６と一体的に連結されている。２４ｂは第１モータ
ー２４の固定子であり、図示しないケースに固定されて
いる。入力軸５８は中間軸５０と平行に設けられ、第２
クラッチ１８と一体的に連結された第２スプロケット６
０、２速入力歯車６２、３速入力歯車６４、１速入力歯
車６６とを回転自在に支持している。

【００１７】入力軸５８は、図２の変速アクチュエータ
ー１４で移動操作される第１スリーブ６８により２速入
力歯車６２と、同じく変速アクチュエーター１４で移動
操作される第２スリーブ７０により３速入力歯車６４ま
たは１速入力歯車６６とそれぞれ選択的に連結可能であ
る。図１は、第１スリーブ６８と第２スリーブ７０が、
いずれの入力歯車とも連結していない中立状態を表す。
尚、第１スリーブ６８と２速入力歯車６２との間、第２
スリーブ７０と３速入力歯車６４および１速入力歯車６
６との間には、図示しないが、変速をスムーズに行うた
めの円錐摩擦面を備えた同期装置がそれぞれ設けられて
いる。

【００１８】第１スプロケット５４と第２スプロケット
６０とはチェーン７２により連結されている。入力軸５
８は、第２クラッチディスク７４と連結しており、第２
クラッチ１８が図２に記載した第２クラッチアクチュエ
ーター２２により操作されることで、第１スプロケット
５４とチェーン７２および第２スプロケット６０とを介
して中間軸５０との接続（連結）、切り離しが可能であ
る。

【００１９】入力軸５８と平行に設けられた出力軸７６
には、２速出力歯車７８、３速出力歯車８０、減速入力
歯車８２、１速出力歯車８４が一体的に設けられてい
る。２速出力歯車７８は２速入力歯車６２と、３速出力
歯車８０は３速入力歯車６４と、１速出力歯車８４は１
速入力歯車６６とそれぞれ常に噛み合っており、減速入
力歯車８２は差動装置８６を内包した減速出力歯車８８
と噛み合っている。差動装置８６は、左右の前輪車軸９
０ａ、９０ｂと連結され、自動車１１の前輪１３ａ、１
３ｂを駆動する。

【００２０】中間軸５０と平行に設けられたコンプレッ
サー９２は、図示しないケースに固定されており、電磁
クラッチ９４を介して被動プーリー９６と連結され、被
動プーリー９６はベルト９８により駆動プーリー５６か
ら駆動される。

【００２１】以上を整理すると、中間軸５０と一体にな
った第１モーター２４の回転子２４ａは、第１クラッチ
１６を介してエンジン１０のクランク軸４８と断続可能
であるとともに、チェーン７２および第２クラッチ１８
などを介して入力軸５８とも断続可能である。さらにベ
ルト９８および電磁クラッチ９４などを介してコンプレ
ッサー９２を駆動することができる。

【００２２】入力軸５８と出力軸７８との間は、一般的
な３段の同期噛み合い式変速機構を構成する。ただし、
後進のための専用歯車は存在しない。次に、図３に示す
第２モーター３０ａについて説明する。第２モーター３
０ａは第１モーター２４と同様に回転子３０ａａと固定
子３０ａｂを有し、回転子３０ａａは遊星歯車１００の
サンギヤ１０２と連結されている。キャリヤ１０４に軸
支される複数のピニヨンギヤ１０６はサンギヤ１０２お
よびリングギヤ１０８と噛み合っている。リングギヤ１
０８と固定子３０ａｂとは一体的に連結され、図示しな
い自動車の車体に固定されている。キャリヤ１０４は後
輪車軸１１０ａを介して自動車１１の右の後輪３１ａを
駆動する。図示は省略するが、同じ構造の第２モーター
３０ｂは後輪車軸１１０ｂを介して左の後輪３１ｂを駆
動する。

【００２３】エンジン１０および変速機１２、さらには
第２モーター３０ａ、３０ｂを含む駆動システム全体を
搭載した自動車１１は、エンジン１０と第１、第２モー
ター２４、３０ａ、３０ｂの２種類の動力源を有するの
で、いわゆるハイブリッド四輪駆動車を構成する。尚、
図４において、１１２は人が乗る車室を表す。

【００２４】次に、上記構成の変速機１２を含む駆動シ
ステムを中心に、四輪駆動車全体の作動について説明す
る。はじめに、前述の切り替えスイッチが『２−４自
動』の状態で、運転者がシフトレバー３４を一般走行用
のＤポジションに操作した場合の作動を説明する。尚、
通常、自動車１１が停車状態にあってはエンジン１０は
停止している。ポジションセンサー３６がＤポジション
に操作されたことをコントローラー３２に伝えると、以
降の作動はスロットルペダル３８およびブレーキペダル
４２の操作を運転者が行うことを除きコントローラー３
２が自動的に制御する。

【００２５】直ちに第２クラッチアクチュエーター２２
が第２クラッチ１８を切り離すとともに、変速アクチュ
エーター１４が第２スリーブ７０を図１において右側へ
移動して入力軸５８と１速入力歯車６６とを連結する。
続いて、第１クラッチアクチュエーター２０が第１クラ
ッチ１６を切り離すとともに、第２クラッチアクチュエ
ーター２２が第２クラッチ１８を接続する。

【００２６】続いて、運転者がスロットルペダル３８を
踏む込むとスロットルセンサー４０がその踏み込み量を
検出してコントローラー３２に伝える。直ちに、検出し
たスロットルペダル３８の踏み込み量に応じて第１モー
ター２４および第２モーター３０ａ、３０ｂにコントロ
ーラー３２から電流が供給され、自動車１１は第１モー
ター２４および第２モーター３０ａ、３０ｂのみの動力
による電動四輪駆動車として発進する。

【００２７】その後は、スロットルペダル３８の踏み込
み量と速度センサー２６が検出する車速に応じてコント
ローラー３２が次のような制御を行う。低速度でスロッ
トルペダル３８の踏み込み量が少ない場合は前記のよう
に第１モーター２４および第２モーター３０ａ、３０ｂ
だけの駆動で走行する。すなわち、第１モーター２４の
回転子２４ａは、チェーン７２および１速入力歯車６
６、１速出力歯車８４、減速入力歯車８２および減速出
力歯車８８、前輪車軸９０ａ、９０ｂなどを介して前輪
１３ａ、１３ｂを１速で駆動し、第２モーター３０ａ、
３０ｂはそれぞれ左右の後輪車軸１１０ａ、１１０ｂを
介して後輪３１ａ、３１ｂを駆動する。

【００２８】この状態で長時間走行するとバッテリー４
６の蓄電量が不足する事態が考えられる。そのような場
合には第１モーター２４による前輪１３ａ、１３ｂの駆
動を一旦やめるとともに、第２クラッチアクチュエータ
ー２２が第２クラッチ１８を切り離し、第１クラッチア
クチュエーター２０が第１クラッチ１６を接続した上
で、再度第１モーター２４に電流を流して回転させ、エ
ンジン１０を回転させるとともに、図示しない点火回路
を接続してエンジン１０を始動する。

【００２９】エンジン１０が始動すると、直ちに第１モ
ーター２４を発電機に切り替える。この際に、第２クラ
ッチ１８が切れたままであればエンジン１０の動力は入
力軸５８へは伝わらず、第１モーター２４を駆動して発
電するだけになり、発電された電力は第２モーター３０
ａ、３０ｂに供給されるとともに余剰分はバッテリー４
６の充電にまわされる。

【００３０】このように、エンジン１０の動力によって
第１モーター２４で発電を行い、第２モーター３０ａ、
３０ｂによる後輪の駆動力だけで走行するモードは、一
般的にハイブリッド自動車ではシリーズ型と呼ばれる駆
動モードである。シリーズ型の駆動モードにおいては、
第２モーター３０ａ、３０ｂのみが後輪３１ａ、３１ｂ
を駆動するので電動二輪駆動車になる。

【００３１】第１モーター２４の発電による充電でバッ
テリー４６の蓄電残量が一定量に達すると、再び、第１
クラッチアクチュエーター２０が第１クラッチ１６を切
り離し、第２クラッチアクチュエーター２２が第２クラ
ッチ１８を接続した上で、再度第１モーター２４に電流
を流すとともに、点火回路を切ってエンジン１０を停止
することで前記の電動四輪駆動状態に戻る。これらの二
輪駆動と四輪駆動の切り替えは『２−４自動制御』にあ
っては、コントローラー３２の制御で自動的に行われ
る。

【００３２】前述のシリーズ型駆動モードの二輪駆動状
態において、自動車１１が一定速度以上に達すると、第
１クラッチ１６を接続したまま第２クラッチ１８を接続
する。尚、一定速度とは、第２クラッチ１８を接続して
１速でのエンジン１０による機械的駆動にした際に、エ
ンジン１０が駆動力を発揮しうる回転数になる速度を言
う。ここで、第１モーター１６が発電機のままであれ
ば、エンジン１０の動力は発電する一方、チェーン７２
および第２クラッチ１８などを介して入力軸５８に伝え
られ、前述のように１速入力歯車６６と入力軸５８とが
第２スリーブ７０によって連結されているので、前輪１
３ａ、１３ｂを駆動する。従って、第２モーター３０
ａ、３０ｂによる後輪３１ａ、３１ｂの駆動と併せてエ
ンジン１０の動力の一部が機械的に前輪１３ａ、１３ｂ
に伝達されることになる。

【００３３】この場合は、前輪１３ａ、１３ｂはエンジ
ン１０の動力の一部で駆動され、後輪３１ａ、３１ｂは
第２モーター３０ａ、３０ｂの動力で駆動される四輪駆
動状態になるとともに、エンジンとモーターとで駆動さ
れるのでハイブリッド自動車ではパラレル型と呼ばれる
駆動モードになる。このように、第２クラッチ１８の断
続だけでシリーズ型とパラレル型とに駆動モードを切り
替えることができる。

【００３４】上記のパラレル型の駆動モードにおいて、
第１モーター２４に電流を加えて中間軸５０を駆動させ
ると、エンジン１０の動力の全てが前輪１３ａ、１３ｂ
の駆動に使われるとともに、第１モーター２４の動力も
前輪１３ａ、１３ｂを駆動するので１速として最大の駆
動力を得ることになる。また、第１モーター２４に発電
させず電流も供給せず自由に回転できるようにすると、
エンジン１０の動力のみで前輪１３ａ、１３ｂを駆動
し、第２モーター３０ａ、３０ｂが後輪３１ａ、３１ｂ
を駆動する四輪駆動になり、さらに第２モーター３０
ａ、３０ｂへの電流供給も絶つと、エンジン１０の動力
のみで前輪１３ａ、１３ｂを駆動する二輪駆動になる。

【００３５】このように、第１クラッチ１６および第２
クラッチ１８の断続制御と、第１モーター２４および第
２モーター３０ａ、３０ｂへの電流供給、さらには第１
モーター２４を発電機に切り替えることで、走行条件お
よびバッテリーの蓄電残量において燃費が最適になるよ
うに制御することができる。

【００３６】次に、自動車１１の速度が上昇して１速か
ら２速に変速する場合の作動を説明する。１速から２速
への変速を行う速度は、一般的な自動変速機と同様にス
ロットルペダル３８の踏み込み量からコントローラ３２
が自動的に判断して決める。まず、第２クラッチ１８を
切り離すとともにエンジン１０のスロットルアクチュエ
ーター２８が作動してエンジン１０の無用な回転上昇を
抑える。続いて第２スリーブ７０を元の中立位置に戻
し、第１スリーブ６８を左側へ移動して２速入力歯車６
２と連結する。次に、エンジン１０のスロットルアクチ
ュエーター２８を作動させてエンジン１０の回転数を適
度に上昇させながら第２クラッチ１８を接続することで
２速に切り替わる。

【００３７】この際、第２クラッチ１８が切れた状態に
おいてはエンジン１０および第１モーター２４の動力は
前輪車軸９０ａ、９０ｂには伝わらないが、第２モータ
ー３０ａ、３０ｂには、その時のスロットルペダル３８
の踏み込み量に応じた電流を供給することで常に後輪３
１ａ、３１ｂを駆動し続けるので、一時的に二輪駆動に
なるものの駆動力は中断しない。すなわち、駆動力の中
断を伴わずに１速から２速への変速を行うことができる
ので、スムーズで違和感の少ない変速ができる。

【００３８】２速においても前述の１速と同様に、第１
モーター２４および第２モーター３０ａ、３０ｂだけに
よる走行、第２モーター３０ａ、３０ｂとエンジン１０
による走行、さらに第１モーター２４をも加えた走行、
エンジン１０だけによる走行と、４種類の駆動モードを
選択できることは言うまでもない。

【００３９】次に、２速から３速への変速も、１速から
２速への変速と同様に行うことができ、３速においても
１速、２速と同様に４種類の駆動モードを選択できる
が、作動も同じであるので説明は省略する。

【００４０】以上は、自動車１１を発進および加速する
場合または一定速度を維持する場合の駆動モードの説明
であったが、次に、減速する場合や制動する場合につい
て説明する。走行中にスロットルペダル３８を放して惰
性で走行する場合、またはＬ２ポジションやＬ１ポジシ
ョンに操作してスロットルペダル３８を踏まなかった場
合は、直ちに第１クラッチ１６を切り離すとともにエン
ジン１０の点火回路を遮断してエンジン１０の運転を停
止する。そして第２モーター３０ａ、３０ｂおよび第１
モーター２４を発電機に切り替え、発電させてバッテリ
ー４５の充電を行う。

【００４１】Ｌ２ポジションに操作して所定の速度以下
である場合は自動的に２速に変速され、Ｌ１ポジション
に操作して所定の速度以下である場合は同様に１速に変
速される。この所定の速度は、エンジン１０による駆動
に切り替わった場合に、エンジン１０が許容回転数以下
になるように、１速および２速の変速比に応じて設定さ
れる。

【００４２】コントローラー３２は、速度およびＤポジ
ションかＬ２またはＬ１ポジションかに応じて発電量を
制御して適度な減速感を得ながら自動車１１を減速す
る。もちろん、Ｌ２またはＬ１ポジションに操作して２
速あるいは１速にした場合の方が、第１モーター２４を
発電機として駆動するのに要する出力軸トルクが大きく
なるので、３速より大きな減速感が得られる。

【００４３】さらにブレーキペダル４２を踏み込んで制
動する場合は、ブレーキペダル４２の踏み込み力をブレ
ーキセンサー４４が検出してコントローラー３２に伝え
ることで、より強力な制動力（減速力）が得られるよう
に発電量を制御する。これにより、自動車１１を減速さ
せることができるとともに、従来は制動時に熱に変えて
捨てていた自動車１１が持つ運動エネルギーを電気エネ
ルギーに変換して蓄える、いわゆるエネルギー回生を行
うことができる。

【００４４】次に、後進は、シフトレバー３４をＲポジ
ションに操作することで行われる。前述の１速と同様に
第２クラッチ１８および第２スリーブ７０を操作して、
１速と同じ連結状態にした上で第２クラッチ１８を接続
して、第２モーター３０ａ、３０ｂおよび第１モーター
２４を逆転させることで後進走行ができる。ただし、エ
ンジン１０は前進方向のみの回転であるのでエンジン１
０による機械的な駆動は行わない。従って、長時間の後
進走行を行う場合は、第２クラッチ１８を切るとともに
第１クラッチ１６を接続して、前述のようにエンジン１
０を始動して、エンジン１０で第１モーター２４を駆動
して発電しながら第２モーター３０ａ、３０ｂで後輪を
駆動する、いわゆるシリーズ型の駆動モードを選択する
ことになる。

【００４５】これまでの説明で明らかなように、前述の
切り替えスイッチが『２−４自動』の場合にあっては、
特に駆動力が大きな発進時や急加速時において、第１モ
ーター２４またはエンジン１０、または両者による前輪
１３ａ、１３ｂの駆動と、第２モーター３０ａ、３０ｂ
による後輪３１ａ、３１ｂの駆動とが行われ、自動的に
四輪駆動になるので滑りやすい路面や不整地での走行が
楽にでき、通常は『２−４自動』で十分な走破性が得ら
れる。

【００４６】特に走行困難な路面状況にあっては、切り
替えスイッチを『常時４ＷＤ』にする。この場合は、上
記のシリーズ型の駆動モードとエンジン１０のみによる
前輪駆動を除いた制御が行われ、変速時を除いて常に四
輪駆動で走行する。但し、１速におけるパラレル型の駆
動ができないような低速度では、必然的に第１モーター
２４および第２モーター３０ａ、３０ｂのみによる電動
四輪駆動になるので、バッテリー４６の蓄電残量との関
係で長時間の連続走行はできない。

【００４７】その場合は、四輪駆動の続行ができない
旨、コントローラー３２が図示しないブザーなどで警告
を出すが、一般的な乗用車をベースにした四輪駆動車に
あっては、そのような長時間低速走行の可能性がきわめ
て低いので実用上の問題はほとんどない。また、変速機
１２を４段の変速比を持つ構成にするなどで１速の変速
比を大きく設定して、より低速の状態においてもパラレ
ル型の駆動モードの走行を可能にし、発電しながら走行
できるようにすることもできる。

【００４８】万一、前述の警告が出た場合、『常時４Ｗ
Ｄ』のままにしておくと、コントローラー３２の作用
で、一旦、モーター２４および３０ａ、３０ｂでの駆動
をやめて第２クラッチ１８を切るとともに第１クラッチ
１６を接続してエンジン１０を始動し、第１モーター２
４での発電でバッテリー４６の充電を行ない、再び四輪
駆動走行が可能になるとコントローラー３２が図示しな
いランプなどで運転者に知らせる。運転者は、安全のた
めシフトレバー３４を一旦、Ｎポジションに戻してから
再度Ｄポジションに操作して前述のように四輪駆動走行
を行うことができる。しかし、これはあくまでも非常時
の場合であって通常は『２−４自動』でほとんどの走行
が可能である。従って、警告が出た場合、運転者は、
『２−４自動』に切り替えることで、自動的に充電しな
がら走行するシリーズ型の二輪駆動走行を選択すること
もできる。

【００４９】次に、滑りやすい路面における発進および
加速する場合の制御について説明する。四輪駆動車は一
般に、滑りやすい路面において二輪駆動車より発進およ
び加速が容易であるが、それでも滑ることがある。その
場合には四輪のうち１カ所でも滑り始めたことを検出し
たら、その車輪の駆動トルクを低下させる制御を行う。

【００５０】すなわち、速度センサー２６から検出する
前輪の回転数と第２モーター３０ａ、３０ｂの回転数か
ら各車輪の回転数を常に比較して、例えば右後輪３１ａ
の回転数が他の車輪の回転数を一定比率以上上回った場
合、右の後輪が滑っていると判断して第２モーター３０
ａへの供給電流を抑えることで駆動力を下げ、滑りをな
くして自動車１１の横滑りを防ぐとともに、確実な発進
および加速を可能にすることができる。

【００５１】また、高速での車線変更や方向転換などに
おいて、自動車１１が運転者の意図通りにスムーズで素
早い操縦ができるように第２モーター３０ａ、３０ｂを
能動的に制御することもできる。そのために、図示は省
略したが、操舵装置の操舵角および自動車１１の車体に
作用する横方向の加速度などを検出する機能を持ったセ
ンサーをコントローラー３２に連結しておく。

【００５２】通常、自動車１１が旋回する場合、旋回中
心に近い内側の車輪の回転数が外側の車輪の回転数より
少ない。逆に言うと、外側の車輪の回転数を強制的に多
くなるように制御すれば、自動車１１は能動的に方向転
換ができることになる。

【００５３】そこで、前述の操舵装置の操舵角および自
動車１１の車体に作用する横方向の加速度などを検出し
て、旋回方向外側の後輪を駆動する第２モーター３０ａ
または３０ｂのいずれかに流す電流を多くして駆動力を
増大させ、自動車の方向転換を補助するように制御す
る。自動車１１の車体に作用する横方向の加速度を検出
するのは、制御の行き過ぎを防いで安全な方向転換を確
保するためである。このような制御が容易にできるの
は、後輪３１ａ、３１ｂをそれぞれ第２モーター３０
ａ、３０ｂで駆動可能にしているため、その駆動力を電
気的に制御しやすいからである。

【００５４】また、自動車１１を冷房する場合にはコン
プレッサー９２を運転する必要がある。この場合は電磁
クラッチ９４を接続することで中間軸５０とコンプレッ
サー９２とが連結される。このため、コンプレッサー９
２は第１モーター２４で駆動することや、エンジン１０
で駆動すること、さらには自動車１１が惰性で走行中で
エネルギー回生を行っている場合は前輪車軸９０ａ、９
０ｂからの駆動で運転することもできる。従って、低速
度の走行でエンジン１０が停止した状態にあってもコン
プレッサー９２の運転が可能であるので、真夏の暑い時
期においてもエンジン１０のアイドリング自動停止が行
え、燃費を向上させることができる。

【００５５】また、一般的な四輪駆動車に備えられる前
輪と後輪を連結する推進軸を廃止するとともに、推進軸
と前輪および後輪の車軸との間に設けられる２カ所の方
向転換歯車をなくすることができるのも優れた特徴を発
揮する。一般に、方向転換歯車としてハイポイド歯車な
どの傘歯車が用いられるが、特にハイポイド歯車は摩擦
ロスが多いため動力伝達効率が悪い。従って、図１の実
施形態における四輪駆動車は、それらの方向転換歯車が
ないため、従来の四輪駆動車に比べて動力伝達効率が良
くなり、この面でも一層の燃費向上ができる。

【００５６】次に、図５は本発明の他の実施形態におけ
る四輪駆動車を表す。図１乃至図４の実施形態は、エン
ジン１０と第１モーター２４が前輪を駆動し、第２モー
ター３０ａおよび３０ｂが後輪を駆動する四輪駆動車で
あったが、図５に示すようにエンジン１０と第１モータ
ー２４を含む変速機１２を自動車１１の車室１１２の後
方に配置して、エンジン１０と第１モーター２４が後輪
３１ａ、３１ｂを駆動し、第２モーター３０ａおよび３
０ｂが前輪１３ａ、１３ｂを駆動するように構成してい
る。

【００５７】この場合、重量が大きなエンジン１０と第
１モーター２４を含む変速機１２が、車室１１２と後輪
車軸１１０ａ、１１０ｂとの間に配置されるため一般に
ミッドシップと呼ばれ、自動車１１の重心が車体の中央
付近にくるため、自動車１１の方向転換がやりやすくな
り、操縦性に優れたスポーツカーに最適なレイアウト構
成になる。

【００５８】従って、上記のようにエンジン１０と第１
モーター２４が後輪３１ａ、３１ｂを駆動し、第２モー
ターモーター３０ａおよび３０ｂが前輪１３ａ、１３ｂ
を駆動するように構成した場合、ハイブリッド自動車の
燃費がよいという特徴と、四輪駆動車の走破性の良さを
兼ね備えた、操縦性のよいスポーティーな自動車を得る
ことができる。

【００５９】以上の説明で明らかなように、本発明の四
輪駆動車は、前輪と後輪との間の動力分配装置や推進軸
を必要とせずに、燃費がよいハイブリッド自動車の特性
を生かした四輪駆動が可能になる。

【００６０】本発明の四輪駆動車は、当業者の一般的な
知識に基づいて、バッテリーの代わりにパワーキャパシ
タと呼ばれる電気二重層コンデンサーを用いたり、二輪
駆動状態で１カ所でも車輪のスリップを検出したら一時
的に四輪駆動に切り替えるように制御する、などの変更
や改良を加えた態様で実施することができる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の四輪
駆動車によれば、以下のような効果を得ることができ
る。 （１）請求項１に記載の本発明の四輪駆動車にあって
は、エンジンおよび第１モーターが前輪と後輪のうち一
方を駆動するとともに、他方を駆動する第２モーターを
備えたため、モーターのみによる駆動とエンジンおよび
モーターを組み合わせた駆動との両者で四輪駆動を行う
ことができ、燃費が良いというハイブリッド自動車の特
徴を生かすとともに、前輪と後輪との間の動力分配機構
や推進軸を必要としない簡単な構造で走破性に優れた四
輪駆動を実現できる。

【００６２】（２）請求項２に記載の本発明の四輪駆動
車にあっては、エンジンと第１モーターとを車室と後輪
車軸との間に備え、エンジンおよび第１モーターが後輪
を駆動するとともに、第２モーターで前輪を駆動するよ
うに構成したため、請求項１と同様に簡単な構造で燃費
のよい四輪駆動を行うことができる上に、重量のかさむ
エンジンと第１モーターおよび変速機が、自動車の中央
付近に配置されるので、自動車の重心が車両中央近くに
なって俊敏な操縦性が得られ、ミッドシップと呼ばれる
スポーティーな性格の四輪駆動車にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１モーターを含む変速機のスケルト
ン図である。

【図２】本発明の駆動システム全体を表す図である。

【図３】第２モーターの構造を表すスケルトン図であ
る。

【図４】本発明の自動車全体を表すスケルトン図であ
る。

【図５】本発明の他の実施形態の自動車全体を表すスケ
ルトン図である。

【符号の説明】

１０：エンジン １１：自動車 １２：変速機 １３ａ、１３ｂ：前輪 １４：変速アクチュエーター １６：第１クラッチ １８：第２クラッチ ２０：第１クラッチアクチュエーター ２２：第２クラッチアクチュエーター ２４：第１モーター ２６：速度センサー ２８：スロットルアクチュエーター ３０ａ、３０ｂ：第２モーター ３１ａ、３１ｂ：後輪 ３２：コントローラー ３４：シフトレバー ３６：ポジションセンサー ３８：スロットルペダル ４０：スロットルセンサー ４２：ブレーキペダル ４４：ブレーキセンサー ４６：バッテリー ４８：クランク軸 ５０：中間軸 ５２：第１クラッチディスク ５４：第１スプロケット ５６：駆動プーリー ５８：入力軸 ６０：第２スプロケット ６２：２速入力歯車 ６４：３速入力歯車 ６６：１速入力歯車 ６８：第１スリーブ ７０：第２スリーブ ７２：チェーン ７４：第２クラッチディスク ７６：出力軸 ７８：２速出力歯車 ８０：３速出力歯車 ８２：減速入力歯車 ８４：１速出力歯車 ８６：差動装置 ８８：減速出力歯車 ９０ａ、９０ｂ：前輪出力軸 ９２：コンプレッサー ９４：電磁クラッチ ９６：被動プーリー ９８：ベルト １００：遊星歯車 １０２：サンギヤ １０４：キャリヤ １０６：ピニヨンギヤ １０８：リングギヤ １１０ａ、１１０ｂ：後輪車軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンと、エンジンの駆動力が入力さ
   れる変速機と、前記エンジンのクランク軸と中間軸との
   間を断続可能な第１クラッチと、前記中間軸と前記入力
   軸との間を断続可能な第２クラッチと、前記中間軸を駆
   動可能な第１モーターと、第２モーターとを備え、前記
   エンジンおよび前記第１モーターが前輪と後輪のうち一
   方を駆動可能で、前記第２モーターが前記前輪と後輪の
   うち他方を駆動可能としたことを特徴とする四輪駆動
   車。
2. 【請求項２】 前記エンジンおよび少なくとも前記第１
   モーターとを、自動車の車室と後輪車軸との間に配置し
   て、前記エンジンと前記第１モーターとで後輪を駆動す
   るとともに、前記第２モーターで前輪を駆動するように
   したことを特徴とする請求項１に記載の四輪駆動車。