JP2010269692A - Driving device of hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関及び電動機が動力源として設けられ、それら動力源から出力された動力を複数の差動機構にて変速して駆動輪に伝達するハイブリッド車両の駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device for a hybrid vehicle in which an internal combustion engine and an electric motor are provided as power sources, and power output from the power sources is shifted by a plurality of differential mechanisms and transmitted to drive wheels.
ハイブリッド車両の駆動装置として、内燃機関及び電動機が動力源として搭載され、それら動力源から出力された動力を複数の差動機構で変速して駆動輪に伝達する駆動装置が知られている。例えば、サンギアが第1モータジェネレータと、キャリアが内燃機関と、リングギアが出力ギアとそれぞれ連結された第1遊星歯車機構と、サンギアが第2モータジェネレータと、キャリアが第1遊星歯車機構のリングギア及び出力ギアとそれぞれ連結され、リングギアがブレーキで拘束可能かつクラッチで第1遊星歯車機構のサンギアと断続可能な第2遊星歯車機構とを備えた駆動装置が知られている(特許文献1参照)。この駆動装置では、クラッチを解放するとともにブレーキで第2遊星歯車機構のリングギアを回転不能に拘束することで第2遊星歯車機構を減速機として機能させる低速モードに切り替えられる。また、ブレーキを解放するとともにクラッチで第2遊星歯車機構のリングギアと第1遊星歯車機構のサンギアとを連結することで2つの遊星歯車機構を4つの回転要素を有する1つの差動機構として機能させる高速モードに切り替えられる。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2が存在する。
2. Description of the Related Art As a drive device for a hybrid vehicle, there is known a drive device in which an internal combustion engine and an electric motor are mounted as power sources, and power output from these power sources is shifted by a plurality of differential mechanisms and transmitted to drive wheels. For example, a sun gear is a first motor generator, a carrier is an internal combustion engine, a ring gear is connected to an output gear, a first planetary gear mechanism, a sun gear is a second motor generator, and a carrier is a ring of the first planetary gear mechanism. 2. Description of the Related Art There is known a drive device that includes a second planetary gear mechanism that is connected to a gear and an output gear, a ring gear that can be restrained by a brake, and a sun gear of a first planetary gear mechanism that can be interrupted by a clutch (Patent Document 1). reference). In this drive device, the clutch is disengaged and the ring gear of the second planetary gear mechanism is restrained to be non-rotatable by a brake, thereby switching to the low speed mode in which the second planetary gear mechanism functions as a speed reducer. Also, the two planetary gear mechanisms function as one differential mechanism having four rotating elements by releasing the brake and connecting the ring gear of the second planetary gear mechanism and the sun gear of the first planetary gear mechanism with a clutch. Switch to high speed mode. In addition, there is
特許文献1の駆動装置では、第1モータジェネレータ及び第2モータジェネレータの少なくともいずれか一方から出力された動力で車両を走行させているときに駆動モードを低速モードから高速モードに切り替える場合、駆動輪への動力伝達が一時途切れたり、車両のエネルギ効率が悪化するおそれがある。この駆動装置において駆動モードを低速モードから高速モードに切り替える場合、クラッチを係合させるために第2遊星歯車機構のリングギアと第1遊星歯車機構のサンギアの回転数を一致させる必要がある。この際、第2遊星歯車機構のリングギアの回転数を変更するためにブレーキを解放すると、各モータジェネレータの出力トルクに対する反力が発生しなくなる。そのため、各モータジェネレータの出力トルクが出力ギアに伝達されず、駆動輪への動力伝達が一時途切れるおそれがある。一方、第1遊星歯車機構のサンギアの回転数を変更する場合は、第1電動機で内燃機関の回転数を上昇させる必要がある。そのため、無駄にエネルギが消費され、車両のエネルギ効率が悪化するおそれがある。
In the drive device of
そこで、本発明は、駆動モード切替時の無駄なエネルギ消費を抑制でき、かつ出力部材への動力伝達を維持しつつ駆動モードを切り替えることが可能なハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a drive device for a hybrid vehicle that can suppress wasteful energy consumption when switching the drive mode and can switch the drive mode while maintaining power transmission to the output member. To do.
本発明のハイブリッド車両の駆動装置は、相互に差動回転可能な第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を有し、第1回転要素が内燃機関の出力軸と連結され、第2回転要素が出力部材と連結され、第3回転要素が第1電動機と連結された第1差動機構と、相互に差動回転可能な第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を有し、第1回転要素が第2電動機と連結され、第2回転要素が前記第1差動機構の第2回転要素と連結された第2差動機構と、前記第1差動機構の第3回転要素と前記第2差動機構の第3回転要素とがこれらの回転要素間で動力伝達が可能なように連結される係合状態及びその連結が解除される解放状態に切り替え可能なクラッチ手段と、前記第2差動機構の第3回転要素を回転不能に制動する制動状態及びその制動を解除する制動解除状態に切り替え可能なブレーキ手段と、を備え、前記クラッチ手段が前記解放状態であり、かつ前記ブレーキ手段が前記制動状態である第1駆動モードと、前記クラッチ手段が前記係合状態であり、かつ前記ブレーキ手段が前記制動解除状態である第2駆動モードと、に駆動モードを切替可能なハイブリッド車両の駆動装置において、前記ハイブリッド車両が前記第1電動機及び前記第2電動機の少なくともいずれか一方から出力された動力で走行しているときに前記駆動モードが前記第1駆動モード又は前記第2駆動モードの一方から他方に切り替えられる場合、前記内燃機関の前記出力軸が所定方向に回転することを禁止する回転制限手段をさらに備えている(請求項1)。 A drive device for a hybrid vehicle of the present invention includes a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element that are capable of differentially rotating with each other, the first rotating element being connected to an output shaft of the internal combustion engine, A first differential mechanism in which the second rotary element is connected to the output member, and the third rotary element is connected to the first electric motor; a first rotary element, a second rotary element, and a third differentially rotatable relative to each other; A second differential mechanism having a rotary element, wherein the first rotary element is connected to the second electric motor, and the second rotary element is connected to the second rotary element of the first differential mechanism; and the first differential Switching between an engaged state in which the third rotating element of the mechanism and a third rotating element of the second differential mechanism are coupled so that power can be transmitted between these rotating elements, and a released state in which the coupling is released A possible clutch means and a braking state in which the third rotating element of the second differential mechanism is braked non-rotatably Brake means switchable to a brake release state for releasing the braking, and a first drive mode in which the clutch means is in the released state and the brake means is in the brake state, and the clutch means is in the brake state. In a hybrid vehicle drive device capable of switching a drive mode to a second drive mode in an engaged state and in which the brake means is in a brake released state, the hybrid vehicle includes the first electric motor and the second electric motor. When the drive mode is switched from one of the first drive mode or the second drive mode to the other when traveling with power output from at least one of the output shaft of the internal combustion engine, Rotation limiting means for prohibiting rotation in the direction is further provided.
本発明の駆動装置によれば、回転制限手段にて内燃機関の出力軸が所定方向に回転することを禁止できるので、この回転制限手段にて各電動機の出力トルクに対する反力を発生させることができる。そのため、出力部材への動力伝達が途切れることを防止できる。したがって、出力部材への動力伝達を維持しつつ駆動モードを切り替えることができる。また、内燃機関を始動する必要がない場合は駆動モードを切り替える際に電動機で内燃機関の出力軸を回す必要がないため、無駄にエネルギを消費することを防止できる。 According to the drive device of the present invention, the rotation restricting means can inhibit the output shaft of the internal combustion engine from rotating in a predetermined direction. Therefore, the rotation restricting means can generate a reaction force against the output torque of each electric motor. it can. Therefore, it is possible to prevent the power transmission to the output member from being interrupted. Therefore, the drive mode can be switched while maintaining the power transmission to the output member. Further, when it is not necessary to start the internal combustion engine, it is not necessary to rotate the output shaft of the internal combustion engine with the electric motor when switching the drive mode, so that wasteful consumption of energy can be prevented.
本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一形態において、前記回転制限手段は、前記内燃機関の前記出力軸が前記所定方向に回転することは禁止し、前記所定方向とは反対の逆方向に回転することは許容するワンウェイクラッチであってもよい(請求項2)。この場合、回転制限手段を外部から制御する必要がないため、駆動モードを切り替えるときの制御を簡素化できる。 In one aspect of the hybrid vehicle drive device of the present invention, the rotation limiting means prohibits the output shaft of the internal combustion engine from rotating in the predetermined direction and rotates in the opposite direction opposite to the predetermined direction. This may be an allowed one-way clutch (claim 2). In this case, since it is not necessary to control the rotation limiting means from the outside, the control when switching the drive mode can be simplified.
本発明のハイブリッド車両の駆動装置の一形態においては、前記内燃機関が停止されて前記第1電動機及び前記第2電動機の少なくともいずれか一方から出力された動力で前記ハイブリッド車両が走行しているときに、前記駆動モードを前記第1駆動モードから前記第2駆動モードに切り替えつつ前記内燃機関を始動する所定の始動条件が成立した場合、まず前記ブレーキ手段を前記制動解除状態に切り替え、次に前記出力部材の回転数が所定回転数に維持されるように前記第2電動機の出力トルクを制御するとともに前記クラッチ手段を前記係合状態に切り替え、その後、前記第2電動機の出力トルクに対する反力を発生させつつ前記内燃機関の回転数が上昇するように前記第1電動機の出力トルクを制御する制御手段をさらに備えていてもよい(請求項3)。この場合、第1電動機で第2電動機の出力トルクに対する反力を発生させつつ内燃機関の回転数を上昇させることができるので、出力部材に動力を出力しつつ内燃機関を始動することができる。 In one mode of the hybrid vehicle driving device of the present invention, when the internal combustion engine is stopped and the hybrid vehicle is running with power output from at least one of the first electric motor and the second electric motor. When a predetermined start condition for starting the internal combustion engine is satisfied while switching the drive mode from the first drive mode to the second drive mode, the brake means is first switched to the brake release state, and then The output torque of the second electric motor is controlled so that the rotation speed of the output member is maintained at a predetermined rotation speed, and the clutch means is switched to the engaged state, and then the reaction force against the output torque of the second electric motor is changed. Control means for controlling the output torque of the first electric motor so as to increase the rotational speed of the internal combustion engine while being generated. Good (claim 3). In this case, the rotational speed of the internal combustion engine can be increased while generating a reaction force with respect to the output torque of the second motor by the first motor, so that the internal combustion engine can be started while outputting power to the output member.
この形態において、前記クラッチ手段は、前記係合状態において摩擦力を利用して前記第1差動機構の第3回転要素と前記第2差動機構の第3回転要素との間の動力伝達を行うとともに、前記摩擦力を調整して前記第1差動機構の第3回転要素と前記第2差動機構の第3回転要素との間の動力伝達を行いつつこれら回転要素間に回転数差を生じさせることが可能であり、前記制御手段は、前記第2電動機の出力トルクに対する反力を発生させつつ前記内燃機関の回転数が上昇するように前記第1電動機の出力トルクを制御する場合、前記第1差動機構の第3回転要素と前記第2差動機構の第3回転要素との間に回転数差が生じるように前記クラッチ手段の動作を制御してもよい(請求項4)。この場合、クラッチ手段を係合状態に切り替えても第2差動機構の第3回転要素の回転数が第1差動機構の第3回転要素の回転数に急に変化することを防止できる。そのため、出力部材の回転数変動を抑制しつつ駆動モードを切り替えることができる。 In this embodiment, the clutch means transmits power between the third rotating element of the first differential mechanism and the third rotating element of the second differential mechanism using frictional force in the engaged state. And performing a power transmission between the third rotating element of the first differential mechanism and the third rotating element of the second differential mechanism by adjusting the frictional force, and a rotational speed difference between the rotating elements. The control means controls the output torque of the first electric motor so that the rotational speed of the internal combustion engine increases while generating a reaction force against the output torque of the second electric motor. The operation of the clutch means may be controlled so that a rotational speed difference is generated between the third rotating element of the first differential mechanism and the third rotating element of the second differential mechanism. ). In this case, even if the clutch means is switched to the engaged state, the rotation speed of the third rotation element of the second differential mechanism can be prevented from changing suddenly to the rotation speed of the third rotation element of the first differential mechanism. Therefore, it is possible to switch the drive mode while suppressing fluctuations in the rotation speed of the output member.
以上に説明したように、本発明のハイブリッド車両の駆動装置によれば、回転制限手段にて各電動機の出力トルクに対する反力を発生させることができるので、出力部材への動力伝達を維持しつつ駆動モードを切り替えることができる。また、内燃機関を始動する必要がない場合は駆動モードを切り替える際に電動機で内燃機関の出力軸を回す必要がないため、無駄にエネルギを消費することを防止できる。 As described above, according to the hybrid vehicle drive device of the present invention, the rotation limiting means can generate a reaction force against the output torque of each electric motor, so that power transmission to the output member is maintained. The drive mode can be switched. Further, when there is no need to start the internal combustion engine, it is not necessary to rotate the output shaft of the internal combustion engine with the electric motor when switching the drive mode, so that wasteful consumption of energy can be prevented.
(第1の形態)
図1は、本発明の第1の形態に係る駆動装置のスケルトン図を示している。この駆動装置10は、ハイブリッド車両1に搭載されるものであり、内燃機関(以下、エンジンと称することがある。)11と、第1電動機としての第1モータジェネレータ(以下、第1MGと略称することがある。)12と、第2電動機としての第2モータジェネレータ(以下、第2MGと略称することがある。)13とを備えている。エンジン11は、ハイブリッド車両に動力源として搭載される周知のものであるため、詳細な説明は省略する。第1MG12は、ケース2に回転不能に固定されるステータ12aと、そのステータ12aの内周側に同軸に配置されたロータ12bとを備えている。第2MG13も同様にケース2に回転不能に固定されるステータ13aと、そのステータ13aの内周側に同軸に配置されたロータ13bとを備えている。これら第1MG12及び第2MG13は、それぞれ電動機及び発電機として機能する周知のものであるため、詳細な説明は省略する。
(First form)
FIG. 1 shows a skeleton diagram of a driving apparatus according to the first embodiment of the present invention. The
エンジン11、第1MG12、及び第2MG13は、それぞれ動力分割機構14と接続されている。動力分割機構14は、エンジン11、第1MG12、及び第2MG13の接続状態を切り替えてエンジン11、第1MG12、及び第2MG13から出力された動力の伝達先を切り替える。動力分割機構14には、車両1の駆動輪3に動力を出力するための出力部材としての出力ギア4が接続されている。動力分割機構14から駆動輪3までの動力伝達経路には、カウンタギア5及びドライブギア6が一体回転するように設けられているカウンタシャフト7と、ドライブギア6の回転が伝達されるディファレンシャル機構8と、ドライブシャフト9とが設けられている。カウンタシャフト7は、カウンタギア5が出力ギア4と噛み合うように設けられている。そのため、動力分割機構14から出力された動力は、出力ギア4、カウンタギア5、カウンタシャフト7、ドライブギア6を介してディファレンシャル機構8に伝達される。ディファレンシャル機構8に伝達された動力は、その後ドライブシャフト9を介して駆動輪3に伝達される。
The
動力分割機構14は、第1差動機構としての第1遊星歯車機構15と、第2差動機構としての第2遊星歯車機構16とを備えている。これら第1遊星歯車機構15及び第2遊星歯車機構16は、それぞれシングルピニオン型の遊星歯車機構である。第1遊星歯車機構15は、外歯歯車であるサンギア(以下、第1サンギアと称することがある。)S1と、そのサンギアS1に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギア(以下、第1リングギアと称することがある。)R1と、これらのギアS1、R1に噛み合うピニオンギアP1を自転可能かつサンギアS1の周囲を公転可能に保持するキャリア(以下、第1キャリアと称することがある。)C1とを備えている。第2遊星歯車機構16も同様に、外歯歯車であるサンギア(以下、第2サンギアと称することがある。)S2と、そのサンギアS2に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギア(以下、第2リングギアと称することがある。)R2と、これらのギアS2、R2に噛み合うピニオンギアP2を自転可能かつサンギアS2の周囲を公転可能に保持するキャリア(以下、第2キャリアと称することがある。)C2とを備えている。
The
第1サンギアS1は、ケース2に回転可能に支持された回転軸17と一体に回転するように連結されている。この図に示したように回転軸17の一端は、ダンパー18を介してエンジン11の出力軸11aと接続されいる。なお、ダンパー18は、エンジン11のトルク変動を吸収可能な周知のものであるため、詳細な説明を省略する。一方、回転軸17の他端は、オイルポンプ19と接続されている。回転軸17には、ワンウェイクラッチ20が設けられている。ワンウェイクラッチ20は、回転軸17が所定の正転方向に回転することは許容し、回転軸17が正転方向とは反対の逆転方向に回転することは阻止する。なお、正転方向には、エンジン11の運転時にエンジン11の出力軸11aが回転する方向が設定される。
The first sun gear S <b> 1 is coupled to rotate integrally with a
第1リングギアR1は、第1MG12のロータ12bと連結されている。第1キャリアC1及び第2キャリアC2は、出力ギア4と連結されている。第2サンギアS2は、第2MG13のロータ13bと連結されている。第2リングギアR2は、クラッチ手段としてのクラッチ21を介して第1リングギアR1と接続されている。クラッチ21は、第1係合部材21a及び第2係合部材21bを備え、不図示のアクチュエータでこれら係合部材21a、21bの接触及び離間を切り替える周知のものである。第1係合部材21aは第1リングギアR1に、第2係合部材21bは第2リングギアR2にそれぞれ設けられている。そのため、係合部材21a、21b同士を接触させた場合に、摩擦力を利用して第1リングギアR1と第2リングギアR2との間の動力伝達を行うことができる。この際、クラッチ21は、アクチュエータにて係合部材21a、21b間の摩擦力を調整し、これら係合部材21a、21b間に回転数差を発生させつつこれらの間の動力伝達を行うことができる。以降、このように係合部材21a、21b同士を接触させた状態を係合状態と称する。また、係合部材21a、21b同士を離間させた状態を解放状態と称する。また、第2リングギアR2には、ブレーキ手段としてのブレーキ22が設けられている。ブレーキ22は、第2リングギアR2を回転不能に制動する制動状態、及びその制動を解除する制動解除状態に切り替え可能に設けられている。
The first ring gear R1 is connected to the
このように各遊星歯車機構15、16の各回転要素が接続されることにより、第1の形態においては、第1サンギアS1が本発明の第1差動機構の第1回転要素に、第1キャリアC1が本発明の第1差動機構の第2回転要素に、第1リングギアR1が本発明の第1差動機構の第3回転要素にそれぞれ相当する。また、第2サンギアS2が本発明の第2差動機構の第1回転要素に、第2キャリアC2が本発明の第2差動機構の第2回転要素に、第2リングギアR2が本発明の第2差動機構の第3回転要素にそれぞれ相当する。
By connecting the rotating elements of the
この動力分割機構14では、クラッチ21を解放状態に切り替えるとともにブレーキ22を制動状態に切り替えることにより、第2リングギアR2を回転不能に拘束し、第1リングギアR1のみを第1MG12のロータ12bと一体に回転させることができる。この場合、第1遊星歯車機構15と第2遊星歯車機構16とが別の差動機構として機能する。以降、この状態で動力分割機構14を動作させるモード(以下、駆動モードと称することがある。)を第1駆動モードと称する。一方、クラッチ21を係合状態に切り替えるとともにブレーキ22を制動解除状態に切り替えた場合は、第1リングギアR1と第2リングギアR2とを一体に回転させることができる。上述したように第1キャリアC1と第2キャリアC2とは連結されているので、この場合は第1遊星歯車機構15及び第2遊星歯車機構16を4つの回転要素を有する1つの差動機構として機能させることができる。以降、この状態で動力分割機構14を動作させるモードを第2駆動モードと称する。さらに、この動力分割機構14では、回転軸17にワンウェイクラッチ20を設けたので、第1サンギアS1が逆転方向に回転することを阻止することができる。
In this
駆動装置10の動作は、制御装置30にて制御される。制御装置30は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成され、車両1の走行状態及びエンジン11の運転状態等に応じて駆動装置10の動作を制御する。例えば、制御装置30は、車両1の走行状態に応じてエンジン11、第1MG12、及び第2MG13のそれぞれの動作を制御する。より具体的には、制御装置30は車両1の走行状態に応じてエンジン11の運転及び停止を切り替える。また、制御装置30は、車両1の走行状態に応じて動力分割機構14の駆動モードを切り替える。制御装置30には、車両1の走行状態及びエンジン11の運転状態を検出するためのセンサとして例えばアクセル開度に対応する信号を出力するアクセル開度センサ31、及び車両1の速度に対応する信号を出力する車速センサ32等が接続されている。この他にも制御装置30には各種センサが接続されているが、それらの図示は省略した。
The operation of the driving
図2を参照して制御装置30による動力分割装置14の制御について説明する。制御装置30は、動力分割機構14の駆動モードを第1駆動モードから第2駆動モードに切り替える場合、まずブレーキ22を制動解除状態に切り替え、次に第1リングギアR1と第2リングギアR2との回転速度(回転数)を合わせ、その後クラッチ21を係合状態に切り替える。図2は、このように動力分割機構14の駆動モードを切り替えたときの動力分割機構14の共線図の変化の一例を示している。なお、この図は、エンジン11が停止され、車両1が第1MG12及び第2MG13にて走行しているときの共線図である。この図では、第1サンギアS1、第1キャリアC1、第1リングギアR1、第2サンギアS2、第2キャリアC2、及び第2リングギアR2をそれぞれの符号S1、C1、R1、S2、C2、及びR2で示した。また、図2の各共線図で示した「正転」の回転方向は、上述した回転軸17の正転方向であり、「逆転」の回転方向は回転軸17の逆転方向である。そして、図中の矢印は、各回転要素のトルクを示している。
The control of the
図2の一番上の図に示したように第1駆動モードでは、ブレーキ22が制動状態であるため、第2リングギアR2の回転速度(回転数)が0に固定される。また、クラッチ21が解放状態であるため、第1リングギアR1は第1MG12のロータ12bにて回転速度が制御される。そして、エンジン11が停止しているため、第1サンギアS1の回転速度が0になる。この状態では、第2MG13の出力トルクに対する反力をブレーキ22で生じさせ、第2MG13の出力トルクを出力ギア4に伝達することができる。また、第1サンギアS1はワンウェイクラッチ20によって逆転方向への回転が阻止されるので、第1MG12の出力トルクに対する反力をワンウェイクラッチ20で生じさせ、第1MG12の出力トルクを出力ギア4に伝達することができる。このように第1サンギアS1の逆転方向への回転を阻止することにより、ワンウェイクラッチ20が本発明の回転制限手段として機能する。また、逆転方向が本発明の所定方向に対応する。
As shown in the top diagram of FIG. 2, in the first drive mode, the
駆動モードを第2駆動モードに切り替える場合、この状態からまずブレーキ22が制動解除状態に切り替えられ、次に第2リングギアR2の回転速度を正転方向に増加させる。図2の上から2番目の図は、このように駆動モードを切り替えている途中の動力分割機構14の共線図を示している。上述したように第1サンギアS1は、ワンウェイクラッチ20によって逆転方向への回転が阻止される。そのため、ブレーキ22を制動解除状態にしても、第1MG12及び第2MG13の出力トルクに対する反力をこのワンウェイクラッチ20で発生させることができる。これにより、第1MG12及び第2MG13から出力されたトルクを出力ギア4に伝達することができる。
When switching the drive mode to the second drive mode, the
その後、図2の一番下の図に示したように第2リングギアR2の回転速度が第1リングギアR1の回転速度をほぼ同じになった時点でクラッチ21が係合状態に切り替えられる。これにより駆動モードが第2駆動モードに切り替えられる。 Thereafter, as shown in the bottom diagram of FIG. 2, the clutch 21 is switched to the engaged state when the rotational speed of the second ring gear R2 becomes substantially the same as the rotational speed of the first ring gear R1. As a result, the drive mode is switched to the second drive mode.
一方、駆動モードを第2駆動モードから第1駆動モードに切り替える場合は、クラッチ21を解放状態に切り替え、次に第2MG13で第2リングギアR2の回転速度を0に調整し、その後ブレーキ22を制動状態に切り替える。この場合も、クラッチ21を解放状態に切り替えた後は、第1MG12の出力トルクに対する反力をワンウェイクラッチ20で発生させることができるので、第1MG12のトルクを出力ギア4に伝達できる。
On the other hand, when the drive mode is switched from the second drive mode to the first drive mode, the clutch 21 is switched to the released state, then the
上述したように制御装置30は、車両1の走行状態に応じてエンジン11の停止及び運転を切り替える。そのため、車両1の走行状態によって駆動モードの切り替えとエンジン11の始動の両方を行う必要が生じる場合がある。制御装置30は、これら2つの制御を行うべき所定の始動条件が成立した場合、駆動モードを切り替えつつエンジン11の始動を行う。図3は、このように駆動モードを第1駆動モードから第2駆動モードに切り替えつつエンジン11を始動しているときの動力分割機構14の共線図を示している。なお、図3において図2と共通の部分に同一の符号を付して説明を省略する。
As described above, the
駆動モードを切り替えつつエンジン11を始動する場合、制御装置30はまずブレーキ22を制動解除状態に切り替える。次に、出力ギア4の回転速度(回転数)がそれまでと同じ所定回転数に維持されるように第2MG13の出力トルクを制御するとともにクラッチ21を係合状態に切り替える。この際、制御装置30はリングギアR1、R2間に回転数差Aが発生しつつこれらリングギアR1、R2間で動力伝達が行われるようにクラッチ21を制御する。その後、制御装置30は、第1MG12の回転速度(回転数)を低下させる。図3は、このときの動力分割機構14の共線図を示している。この場合、第2MG13の出力トルクに対する反力を第1MG12で発生させることができるので、出力ギア4に第2MG13の出力トルクを伝達することができる。また、この図に示したようにリングギアR1、R2間に回転数差Aを発生させることにより、第2リングギアR2の回転数の急な変化を防止できるので、出力ギア4の回転数変動を抑制できる。
When starting the
その後、制御装置30は、エンジン11の回転数が始動に適した回転数に達した時点でエンジン11に燃料を供給してエンジン11を始動する。また、第1リングギアR1と第2リングギアR2の回転数がほぼ同じになった時点でこれらリングギアR1、R2が一体に回転するようにクラッチ21を制御する。これにより、駆動モードを第2駆動モードに切り替えつつエンジン11を始動することができる。このように駆動装置10を制御することにより、制御装置30が本発明の制御手段として機能する。
Thereafter, the
この第1の形態の駆動装置によれば、回転軸17にワンウェイクラッチ20を設けたので、ブレーキ22を制動解除状態に切り替えても第1MG12及び第2MG13の出力トルクに対する反力をワンウェイクラッチ20で発生させることができる。そのため、出力ギア4への動力伝達が途切れることを防止できる。したがって、出力ギア4への動力伝達を維持しつつ動力分割機構14の駆動モードを切り替えることができる。また、図2に示したようにエンジン11を始動する必要がない場合は第1サンギアS1の回転数を上昇させることなく駆動モードを切り替えることができるので、駆動モードの切替時に無駄にエネルギが消費されることを抑制できる。
According to the drive device of the first embodiment, since the one-way clutch 20 is provided on the
また、この第1の形態の駆動装置によれば、駆動モードを切り替えつつエンジン11を始動する場合は、クラッチ21を係合状態に切り替えて第2MG13の出力トルクに対する反力を第1MG12で発生させつつエンジン11の回転数を上昇させる。そのため、出力ギア4への動力伝達を維持しつつエンジン11の始動を行うことができる。また、この際には第1リングギアR1と第2リングギアR2との間に回転数差Aが生じるようにクラッチ21を滑らすので、出力ギア4の回転数変動を抑制できる。
Further, according to the drive device of the first embodiment, when starting the
さらに、この第1の形態の駆動装置によれば、第1MG12及び第2MG13の両方の駆動力によって車両1を走行させることができる。この場合、いずれか一方のMG、具体的には第2MG13のみを車両の走行に用いる駆動装置よりも第2MG13の最大トルクを低下させることができる。そのため、第2MG13を小型化することができる。
Furthermore, according to the driving device of the first embodiment, the
(第2の形態)
次に図4〜図6を参照して本発明の第2の形態に係る駆動装置について説明する。図4は、第2の形態の駆動装置10のスケルトン図を示している。なお、図4において図1と共通の部分については同一の符号を付して説明を省略する。この図に示したように第2の形態の駆動装置10では、一方の側(図4の右側)からエンジン11、第2MG13、第2遊星歯車機構16、第1遊星歯車機構15、第1MG12の順でこれらが並ぶように設けられている。また、この駆動装置10では、第1遊星歯車機構15が2つのピニオンギアP11、P12を有するダブルピニオン型の遊星歯車機構である。この駆動装置10では、エンジン11の出力軸11aは第1キャリアC1と連結されている。また、第1MG12のロータ12bは、第1サンギアS1と、第2MG13のロータ13bは、第2サンギアS2とそれぞれ連結されている。そして、出力ギア4は、第1リングギアR1及び第2キャリアC2と連結されている。
(Second form)
Next, a driving apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows a skeleton diagram of the driving
このように各遊星歯車機構15、16の各回転要素が接続されることにより、第2の形態では、第1キャリアC1が本発明の第1差動機構の第1回転要素に、第1リングギアR1が本発明の第1差動機構の第2回転要素に、第1サンギアS1が本発明の第1差動機構の第3回転要素にそれぞれ相当する。
By connecting the rotating elements of the
この図に示したように第2の形態の駆動装置10は、ドグクラッチ40を備えている。図5は、ドグクラッチ40の部分を拡大して示している。ドグクラッチ40は、第2リングギアR2と一体に回転する係合ハブ41と、ケース2に回転不能に固定されるブレーキハブ42と、第1サンギアS1及び第1MG12のロータ12bと一体に回転するクラッチハブ43とを備えている。この図に示したようにブレーキハブ42は係合ハブ41の一方の側に、クラッチハブ43は係合ハブ41の他方の側にそれぞれ配置されている。
As shown in this figure, the
これらのハブ41、42、43の外周面にはスプライン歯がそれぞれ形成されており、これらのスプライン歯にはスリーブ44が図5の左右方向に移動可能なように噛み合わされている。スリーブ44は、係合ハブ41のみと噛み合うことが可能な長さであるとともに、図5の右側に移動したときには係合ハブ41及びブレーキハブ42とそれぞれ噛み合い、図5の左側に移動したときには係合ハブ41及びクラッチハブ43とそれぞれ噛み合うように設けられている。そのため、このスリーブ44を図5の右側に移動させることにより、第2リングギアR2に回転不能に制動できる。この場合、ドグクラッチ40が本発明のブレーキ手段として機能する。一方、スリーブ44を図5の左側に移動させることにより、第2リングギアR2と第1サンギアS1とを一体に回転させることができる。この場合、ドグクラッチ40が本発明のクラッチ手段として機能する。以降、スリーブ44が係合ハブ41のみと噛み合っている状態を解放状態と称することがある。また、スリーブ44が係合ハブ41及びブレーキハブ42とそれぞれ噛み合っている状態をブレーキ状態と称し、スリーブ44が係合ハブ41及びクラッチハブ43とそれぞれ噛み合っている状態をクラッチ状態と称することがある。図4に示したようにドグクラッチ40の動作は、制御装置30にて制御される。
Spline teeth are formed on the outer peripheral surfaces of the
この駆動装置10では、ドグクラッチ40をブレーキ状態に切り替えた場合に、動力分割機構14の駆動モードが第1駆動モードになる。一方、ドグクラッチ40をクラッチ状態に切り替えた場合に、動力分割機構14の駆動モードが第2駆動モードになる。図6は、第1の形態の図2に対応し、動力分割機構14の駆動モードを第1駆動モードから第2駆動モードに切り替えたときの動力分割機構14の共線図の変化の一例を示している。なお、図6において図2と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図6に示したように、この形態では図2の第1リングギアR1の位置に第1サンギアS1が、第1キャリアC1の位置に第1リングギアR1が、第1サンギアS1の位置に第1キャリアC1がそれぞれ配置される。それ以外は、図2と同じである。
In this
この図に示したように第2の形態では、駆動モードを第2駆動モードに切り替える場合、まずドグクラッチ40がブレーキ状態から解放状態に切り替えられ、次に第2MG13によって第2リングギアR2の回転数が第1リングギアR1と同じになるように調整される。そして、その後ドグクラッチ40が解放状態からブレーキ状態に切り替えられる。この形態でも回転軸17にワンウェイクラッチ20が設けられているので、図6の上から2番目の図に示したように第1サンギアS1が逆転方向に回転することが防止される。そのため、ドグクラッチ40を解放状態にしても、第1MG12及び第2MG13の出力トルクに対する反力をワンウェイクラッチ20で発生させることができる。したがって、第1MG12及び第2MG13から出力されたトルクを出力ギア4に伝達することができる。
As shown in this figure, in the second embodiment, when the drive mode is switched to the second drive mode, the
このように第2の形態の駆動装置10においても、ワンウェイクラッチ20で第1MG12及び第2MG13の出力トルクに対する反力を発生させることができるので、出力ギア4への動力伝達を維持しつつ動力分割機構14の駆動モードを切り替えることができる。また、図6に示したようにエンジン11と連結されている第1キャリアC1の回転数を上昇させることなく駆動モードを切り替えることができるので、駆動モードの切替時に無駄にエネルギが消費されることを抑制できる。さらに、第1MG12及び第2MG13の両方の駆動力によって車両1を走行させることができるので、第2MG13を小型化することができる。
As described above, also in the
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の駆動装置では、第1遊星歯車機構がシングルピニオン型で、第2遊星歯車機構がダブルピニオン型でもよいし、第1遊星歯車機構及び第2遊星歯車機構の両方がダブルピニオン型でもよい。また、差動機構は遊星歯車機構に限定されず、例えばピニオンギアの代わりにローラが設けられた遊星ローラ機構が差動機構として設けられてもよい。 This invention is not limited to each form mentioned above, It can implement with a various form. For example, in the drive device of the present invention, the first planetary gear mechanism may be a single pinion type, the second planetary gear mechanism may be a double pinion type, or both the first planetary gear mechanism and the second planetary gear mechanism are double pinion types. But you can. Further, the differential mechanism is not limited to the planetary gear mechanism, and for example, a planetary roller mechanism in which a roller is provided instead of the pinion gear may be provided as the differential mechanism.
本発明の駆動装置では、ワンウェイクラッチの代わりに回転軸にブレーキを設け、駆動モードの切替時にこのブレーキで回転軸を回転不能に拘束してもよい。この場合も、このブレーキで第1MG及び第2MGの出力トルクに対する反力を発生させることができるので、出力ギアへの動力伝達を維持しつつ駆動モードを切り替えることができる。なお、この場合は回転軸に設けたブレーキが本発明の回転制限手段に対応する。 In the drive device of the present invention, a brake may be provided on the rotating shaft instead of the one-way clutch, and the rotating shaft may be restrained to be unrotatable by this brake when the drive mode is switched. Also in this case, the reaction force against the output torque of the first MG and the second MG can be generated by this brake, so that the drive mode can be switched while maintaining the power transmission to the output gear. In this case, the brake provided on the rotating shaft corresponds to the rotation limiting means of the present invention.
1 ハイブリッド車両
4 出力ギア(出力部材)
10 駆動装置
11 内燃機関
11a 出力軸
12 第1モータジェネレータ(第1電動機)
13 第2モータジェネレータ(第2電動機)
15 第1遊星歯車機構(第1差動機構)
16 第2遊星歯車機構(第2差動機構)
20 ワンウェイクラッチ(回転制限手段)
21 クラッチ(クラッチ手段)
22 ブレーキ(ブレーキ手段)
30 制御装置(制御手段)
40 ドグクラッチ(ブレーキ手段、クラッチ手段)
S1 サンギア(第1差動機構の第1回転要素、第1差動機構の第3回転要素)
C1 キャリア(第1差動機構の第2回転要素、第1差動機構の第1回転要素)
R1 リングギア(第1差動機構の第3回転要素、第1差動機構の第2回転要素)
S2 サンギア(第2差動機構の第1回転要素)
C2 キャリア(第2差動機構の第2回転要素)
R2 リングギア(第2差動機構の第3回転要素)
1
DESCRIPTION OF
13 Second motor generator (second electric motor)
15 First planetary gear mechanism (first differential mechanism)
16 Second planetary gear mechanism (second differential mechanism)
20 One-way clutch (rotation limiting means)
21 Clutch (clutch means)
22 Brake (brake means)
30 Control device (control means)
40 dog clutch (brake means, clutch means)
S1 sun gear (first rotating element of the first differential mechanism, third rotating element of the first differential mechanism)
C1 carrier (second rotating element of the first differential mechanism, first rotating element of the first differential mechanism)
R1 ring gear (the third rotating element of the first differential mechanism, the second rotating element of the first differential mechanism)
S2 Sun gear (first rotating element of the second differential mechanism)
C2 carrier (second rotating element of the second differential mechanism)
R2 ring gear (third rotating element of the second differential mechanism)
Claims (4)
相互に差動回転可能な第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を有し、第1回転要素が第2電動機と連結され、第2回転要素が前記第1差動機構の第2回転要素と連結された第2差動機構と、
前記第1差動機構の第3回転要素と前記第2差動機構の第3回転要素とがこれらの回転要素間で動力伝達が可能なように連結される係合状態及びその連結が解除される解放状態に切り替え可能なクラッチ手段と、
前記第2差動機構の第3回転要素を回転不能に制動する制動状態及びその制動を解除する制動解除状態に切り替え可能なブレーキ手段と、を備え、
前記クラッチ手段が前記解放状態であり、かつ前記ブレーキ手段が前記制動状態である第1駆動モードと、前記クラッチ手段が前記係合状態であり、かつ前記ブレーキ手段が前記制動解除状態である第2駆動モードと、に駆動モードを切替可能なハイブリッド車両の駆動装置において、
前記ハイブリッド車両が前記第1電動機及び前記第2電動機の少なくともいずれか一方から出力された動力で走行しているときに前記駆動モードが前記第1駆動モード又は前記第2駆動モードの一方から他方に切り替えられる場合、前記内燃機関の前記出力軸が所定方向に回転することを禁止する回転制限手段をさらに備えているハイブリッド車両の駆動装置。 The first rotating element, the second rotating element, and the third rotating element that are differentially rotatable with each other, the first rotating element is connected to the output shaft of the internal combustion engine, and the second rotating element is connected to the output member. A first differential mechanism in which the third rotating element is connected to the first electric motor;
The first rotating element, the second rotating element, and the third rotating element that are differentially rotatable with each other, the first rotating element is connected to the second electric motor, and the second rotating element is connected to the first differential mechanism. A second differential mechanism coupled to the second rotating element;
The engaged state in which the third rotating element of the first differential mechanism and the third rotating element of the second differential mechanism are connected so that power can be transmitted between these rotating elements, and the connection is released. Clutch means switchable to a released state,
Braking means capable of switching the third rotating element of the second differential mechanism to a non-rotatable braking state and a braking release state for releasing the braking, and
A first drive mode in which the clutch means is in the released state and the brake means is in the braking state; a second drive mode in which the clutch means is in the engaged state; and the brake means is in the brake released state. In a drive device for a hybrid vehicle capable of switching between the drive mode and the drive mode,
When the hybrid vehicle is running with power output from at least one of the first electric motor and the second electric motor, the drive mode is changed from one of the first drive mode or the second drive mode to the other. A drive device for a hybrid vehicle, further comprising rotation limiting means for prohibiting the output shaft of the internal combustion engine from rotating in a predetermined direction when switched.
前記制御手段は、前記第2電動機の出力トルクに対する反力を発生させつつ前記内燃機関の回転数が上昇するように前記第1電動機の出力トルクを制御する場合、前記第1差動機構の第3回転要素と前記第2差動機構の第3回転要素との間に回転数差が生じるように前記クラッチ手段の動作を制御する請求項3に記載のハイブリッド車両の駆動装置。 The clutch means transmits power between the third rotating element of the first differential mechanism and the third rotating element of the second differential mechanism using frictional force in the engaged state, and Adjusting the frictional force to cause a power difference between the third rotating element of the first differential mechanism and the third rotating element of the second differential mechanism and causing a rotational speed difference between the rotating elements. Is possible,
When the control means controls the output torque of the first motor so as to increase the rotational speed of the internal combustion engine while generating a reaction force against the output torque of the second motor, The drive device for a hybrid vehicle according to claim 3, wherein the operation of the clutch means is controlled so that a rotational speed difference is generated between the three rotation elements and the third rotation element of the second differential mechanism.
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