JP2004011819A - ハイブリッド車両の油圧供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機械駆動式の第１油圧ポンプ２１をモータ走行時や後退時にも利用できるようにして電動式の第２油圧ポンプ２２の小型化を可能にする。
【解決手段】機械駆動式の第１油圧ポンプ２１はクラッチ３の駆動輪側に接続されており、モータ走行であっても車両走行時には常に駆動される。車両の後退走行は、クラッチ３を解放状態とし、走行用モータジェネレータ４が逆転することで実現される。走行用モータジェネレータ４と第１油圧ポンプ２１との間には、遊星歯車機構とワンウェイクラッチとを用いた逆転防止機構２０が設けられている。そのため、後退走行時に走行用モータジェネレータ４が逆転しても、第１油圧ポンプ２１のロータは、前進走行時と同じ所期の回転方向に駆動される。電動式第２油圧ポンプ２２は、車両停止時のみの油圧供給を負担するので、その小型化が図れる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、所定の運転状態のときにエンジンを停止して電動モータによる走行を行うハイブリッド車両に関し、特に、その変速機の変速作動に必要な油圧を供給する油圧供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の運転状態に応じて、エンジンの自動的な停止および再始動を行うハイブリッド車両においては、変速機で必要となる油圧を常時確保するために、一般に、エンジンにより駆動される機械駆動式油圧ポンプのほかに、電動モータにて駆動される電動式油圧ポンプを備える必要がある。特に、変速機として、ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）を用いる場合には、ベルトを締め付けるピストンを作動させるために、高い油圧が要求されるので、その油圧の確保は、この種のハイブリッド車両の実用化の上で大きな課題となっている。
【０００３】
例えば、特開２００１−２００９２０号公報に開示されたベルト式無段変速機を用いたハイブリッド車両においては、エンジンと変速機との間で駆動力の伝達、遮断を行うクラッチよりもエンジン側に機械駆動式油圧ポンプが配設されており、エンジンの回転に連動する形で駆動されるようになっている。従って、この機械駆動式油圧ポンプは、回転方向の一方向にのみ駆動されるものであって逆転することはない。またエンジンを停止して走行用モータにて走行するときには、上記クラッチが断状態となることから、エンジン停止に伴って油圧ポンプも停止する。そのため、第２の油圧ポンプとして電動式油圧ポンプが設けられており、エンジン停止時には、この電動式油圧ポンプによって、変速機の変速作動部へ油圧が供給される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載の構成においては、エンジン停止時には、常に、必要な油圧の全体を電動式油圧ポンプによって供給するようになっている。そのため、大型の電動式油圧ポンプが必要となり、一般に、インバータ方式による高電圧交流モータを用いた大型のシステムとなってしまう。
【０００５】
これに対し、本出願人は、機械式油圧ポンプをクラッチの出力軸側に配置することを検討している。この場合には、エンジン停止状態であっても、走行用モータによる走行時には、同時に機械駆動式油圧ポンプが駆動されることになるので、電動式油圧ポンプの負担が軽減し、該電動式油圧ポンプの小型化が可能となるが、その反面、車両の後退走行時に、機械駆動式油圧ポンプが逆回転方向へ駆動されることになる、という新たな問題が発生する。
【０００６】
この発明は、クラッチの出力軸側に機械式油圧ポンプを配置した場合に問題となる後退走行時においても所期の作動油の圧送が可能なハイブリッド車両の油圧供給装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項１のように、クラッチの入力軸にエンジンが接続されるとともに、該クラッチの出力軸に変速機の入力軸および走行用モータが接続され、かつ上記変速機の出力軸から駆動輪に駆動力が伝達されるように構成された車両推進機構と、上記走行用モータによって駆動され、上記変速機の変速作動部に作動油を供給する機械駆動式の第１の油圧ポンプと、この第１の油圧ポンプと並列に設けられた電動式の第２の油圧ポンプと、を備え、クラッチ解放状態で上記走行用モータの逆転によって後退走行を行うハイブリッド車両の油圧供給装置を前提とする。従って、エンジンがクラッチを介して駆動輪を駆動している状態では、このエンジンの出力によって走行用モータとともに第１の油圧ポンプが駆動される。また、エンジンが停止し、走行用モータによって前進方向へ走行しているときにも、第１の油圧ポンプは同様に機械的に駆動される。そして、後退走行時には、エンジンは停止し、かつ走行用モータが逆転することによって車両が後進する。このとき、第１の油圧ポンプは、やはり走行用モータによって駆動される。
【０００８】
本発明では、上記第１の油圧ポンプが、走行用モータの正転時および逆転時の双方で同方向に回転力を伝達する逆転防止機構を介して、走行用モータの回転軸に接続されている。従って、車両の後退走行時には、走行用モータが逆転するが、第１の油圧ポンプは、走行用モータの正転時と同じ方向に駆動される。
【０００９】
上記逆転防止機構は、例えば請求項２のように、ワンウェイクラッチによって所期の回転方向を得るようにした遊星歯車機構などから構成することができる。
【００１０】
【発明の効果】
この発明に係るハイブリッド車両の油圧供給装置によれば、後退走行時に走行用モータが逆転しても、機械駆動式の第１の油圧ポンプが車両前進時と同じ方向に駆動されて、油圧供給を行うことができる。従って、クラッチの出力軸側で第１の油圧ポンプを機械駆動することにより、エンジンを停止した走行用モータによる前進走行時に、電動式の第２の油圧ポンプのみに依存せずに油圧供給が可能となり、第２の油圧ポンプに要求される能力ないし性能を軽減できる。そのため、第２の油圧ポンプの小型化が図れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、この発明に係る油圧供給装置が用いられるハイブリッド車両の車両推進機構の構成を示している。この推進機構は、例えばガソリンエンジンもしくはディーゼルエンジンなどからなるエンジン１と、このエンジン１の回転を変速するベルト式無段変速機（以下、ＣＶＴと略記する）２と、上記エンジン１と上記ＣＶＴ２との間で駆動力の伝達，遮断を行うクラッチ３と、エンジン１停止中をも含め、車両の走行を行うための走行用モータつまり走行用モータジェネレータ４と、から大略構成されている。また、この実施例では、主にエンジン走行中に発電を行うとともにエンジン１の再始動の際のクランキングを行う発電用モータジェネレータ５をさらに備えている。
【００１３】
上記クラッチ３は、例えば油圧多板式クラッチからなり、その入力軸３ａは、エンジン１のクランクシャフト１ａに実質的に直結されている。そして、この入力軸３ａに上記発電用モータジェネレータ５のロータ（図示せず）が固定されている。なお、上記発電用モータジェネレータ５および走行用モータジェネレータ４は、いずれも交流モータジェネレータであり、公知のインバータ回路によって、駆動側および発電側の双方で制御される。
【００１４】
上記ＣＶＴ２は、駆動側となるプライマリプーリ１１と従動側となるセカンダリプーリ１２と両者間に巻き掛けられた金属製ベルト１３とを備えるものであって、上記プライマリプーリ１１のプーリ幅が図示せぬ油圧機構によって調整可能となっており、かつこれに応じてセカンダリプーリ１２のプーリ幅が変化し、無段階に変速がなされるものである。上記プライマリプーリ１１を備えた変速機入力軸１１ａは、上記クラッチ３の出力軸３ｂに実質的に直結されている。また同時に、上記走行用モータジェネレータ４の回転軸４ａが上記変速機入力軸１１ａに接続されている。なお、この走行用モータジェネレータ４の回転軸４ａと変速機入力軸１１ａとの間には、一般に図示せぬ減速歯車機構が設けられている。上記セカンダリプーリ１２を備えた変速機出力軸１２ａは、例えばファイナルドライブギア１５およびファイナルドリブンギア１６からなるファイナルギア１４と、ディファレンシャルギア１７と、を介してアクスルシャフト１８に接続され、駆動輪１９へ動力を伝達するようになっている。
【００１５】
一方、油圧供給装置として、機械駆動式の第１油圧ポンプ２１と電動式の第２油圧ポンプ２２とが設けられており、図２にも示すように互いに並列に配置されて、上記ＣＶＴ２の作動油溜まり２３から該ＣＶＴ２の変速作動部２４などへ作動油を圧送している。上記変速作動部２４は、例えば調圧弁や油圧制御弁を含んで構成され、上記の油圧ポンプ２１，２２から供給された油圧を利用して任意の制御油圧を生成し、ＣＶＴ２の変速比を可変制御している。ここで、上記第１油圧ポンプ２１は、走行用モータジェネレータ４の回転軸４ａに後述する逆転防止機構２０を介して接続され、該走行用モータジェネレータ４の駆動力ないしはクラッチ３を経て伝達されるエンジン１の駆動力によって駆動されるようになっている。この第１油圧ポンプ２１は、例えば内接型歯車ポンプからなり、そのロータが上記の逆転防止機構２０を介して走行用モータジェネレータ４の回転軸４ａに接続されている。換言すれば、走行用モータジェネレータ４、第１油圧ポンプ２１およびプライマリプーリ１１の三者が、常に同時に回転動作する。また電動式の第２油圧ポンプ２２は、補機用の車載のバッテリで駆動可能な低電圧直流モータを内蔵したものであって、そのポンプ部には、例えば内接型歯車ポンプが用いられている。この第２油圧ポンプ２２は、後述するように、例えば車両停止時など、機械駆動される第１油圧ポンプ２１による油圧が不十分となるときに駆動される。なお、図２に示すように、第１油圧ポンプ２１を備えた第１油圧通路２５ならびに第２油圧ポンプ２２を備えた第２油圧通路２６に、各ポンプ２１，２２と直列に逆止弁２７，２８がそれぞれ配置されており、ポンプ停止時の作動油の逆流を防止している。
【００１６】
図３は、上記ハイブリッド車両の制御システムの概要を示すブロック図である。図示するように、この制御システムは、電動オイルポンプつまり第２油圧ポンプ２２を制御する電動オイルポンプ制御部３２と、エンジン１の種々の制御を行うエンジン制御部３３と、インバータ回路を介して走行用モータジェネレータ４および発電用モータジェネレータ５の制御を行うモータジェネレータ制御部３４と、油圧制御弁を介してクラッチ３の制御を行うクラッチ制御部３５と、ＣＶＴ２の変速比等の制御を行うＣＶＴ制御部３６と、を備えており、これらのシステム全体がハイブリッドシステム制御部３１によって統合的に制御されている。
【００１７】
このハイブリッド車両全体の制御を簡単に説明すると、例えば中車速以上での定常走行においては、エンジン１が燃焼運転しているとともにクラッチ３が接続状態となって、エンジン１の駆動力により車両が走行する。このとき、発電用モータジェネレータ５では発電が行われる。走行状態から車両が減速していくと、走行用モータジェネレータ４により減速エネルギの回生つまり発電が行われ、かつ車両停止前にクラッチ３が切断されてエンジン１が停止状態となる。そして、車両停止状態から発進する際には、クラッチ３が切断状態に保たれ、かつ走行用モータジェネレータ４が駆動されて、車両が発進し始める。その後、車速が所定の低車速以上になると、発電用モータジェネレータ５によるクランキングが行われてエンジン１が再始動される。このエンジン１の再始動に伴って、クラッチ３を徐々に接続し、かつ走行用モータジェネレータ４を制御して、エンジン１による走行へ移行する。
【００１８】
一方、この実施例の構成では、車両推進機構は、前後進切換機構を具備しておらず、エンジン１による走行としては、前進走行のみが可能となっている。従って、後退走行は、クラッチ３を切断状態として、走行用モータジェネレータ４を逆転させることによって実現される。つまり、後退走行のまま長時間走行することは一般に考えられないので、エンジン１は停止状態として、走行用モータジェネレータ４によって後進するようにし、変速機構の簡素化を図っている。
【００１９】
機械駆動される第１油圧ポンプ２１は、上記のようにクラッチ３よりも下流つまり変速機入力軸１１ａ側に設けられているので、エンジン１による走行であっても走行用モータジェネレータ４による走行であっても、車両が走行していれば、これに伴って機械的に駆動される。そして、上記逆転防止機構２０の作用により、前進走行つまり走行用モータジェネレータ４の回転軸４ａが正転するときも、後退走行つまり走行用モータジェネレータ４の回転軸４ａが逆転するときも、第１油圧ポンプ２１のロータが同じ方向つまりポンプとして所期の回転方向に駆動されるようになっている。
【００２０】
次に、上記逆転防止機構２０の一実施例を図４に基づいて説明する。
【００２１】
この実施例では、上記走行用モータジェネレータ４と上記第１油圧ポンプ２１とが、同じケーシング内に収容されており、かつ両者間に、遊星歯車機構からなる逆転防止機構２０が配置されている。走行用モータジェネレータ４の回転軸４ａと第１油圧ポンプ２１側の中間軸４１とが同軸上に直列に配置され、かつ図示せぬスプラインにより互いに結合されて、実質的に一体となっている。上記回転軸４ａには、走行用モータジェネレータ４のロータ４２が固定され、かつこのロータ４２の外周を囲むように、ステータ４３が位置している。上記回転軸４ａおよび上記中間軸４１は、ケーシングの一部をなす支持壁４４に、ベアリング４５，４６を介して回転自在に支持されている。上記支持壁４４は、上記ステータ４３の軸方向に突出したコイル部分の内周に沿うように、円筒部４４ａを有し、この円筒部４４ａの内周側に逆転防止機構２０が構成されている。また第１油圧ポンプ２１は、環状のポンプハウジング４７と該ポンプハウジング４７内で回転するロータ４８とから大略構成されており、上記ポンプハウジング４７の背面には、作動油の供給路および排出路を構成する隔壁状の油路壁４９が取り付けられている。
【００２２】
逆転防止機構２０を構成する遊星歯車機構は、上記中間軸４１の外周に同軸上に配置された円環状のサンギア５１と、このサンギア５１の外周に同軸上に配置されたリングギア５２と、これらのサンギア５１とリングギア５２との間に位置するとともに、それぞれと噛み合った複数個のプラネタリギア５３と、を備えている。上記サンギア５１は、段付状の略円筒形をなすサンギアサポート５４によって支持されており、このサンギアサポート５４がベアリング５５を介して中間軸４１上に回転自在に支持されている。またこのベアリング５５に支持されたサンギアサポート５４の端部が、第１油圧ポンプ２１のロータ４８に取り付けられている。つまり、サンギア５１とロータ４８とがサンギアサポート５４を介して互いに連結され、一体に回転するようになっている。さらに、サンギアサポート５４と中間軸４１とは、サンギア用ワンウェイクラッチ５６によって接続されている。このサンギア用ワンウェイクラッチ５６は、上記中間軸４１つまり上記回転軸４ａが正転方向（前進走行時の回転方向）に回転した場合にのみ、その回転力がサンギア５１へ伝達され、回転軸４ａの逆転方向（後退走行時の回転方向）の回転力はサンギア５１へ伝達されない方向に構成されている。なお、ポンプハウジング４７とサンギアサポート５４との間には、ブッシュ５７およびオイルシール５８が設けられている。
【００２３】
上記リングギア５２は、円板状をなすリングギアサポート６１の外周部に取り付けられており、かつこのリングギアサポート６１が上記中間軸４１に固定されている。つまり、リングギア５２は中間軸４１と一体に回転する。また、上記プラネタリギア５３は、断面略Ｌ字形の環状をなすキャリア６２にそれぞれ回転自在に支持されている。このキャリア６２は、サンギア５１およびリングギア５２と同軸上に回転可能なものであって、リングギアサポート６１の両側にそれぞれ配置されたスラストベアリング６３，６４およびキャリア６２とポンプハウジング４７との間に配置されたスラストベアリング６５によって、軸方向に位置決めされている。また、上記キャリア６２の外周側の円筒部６２ａと上記支持壁４４の円筒部４４ａとが、キャリア用ワンウェイクラッチ６７によって接続されている。このキャリア用ワンウェイクラッチ６７は、キャリア６２が上記回転軸４ａの正転方向と同方向に回転することを許容し、かつ逆方向の回転を阻止する構成となっている。
【００２４】
次に、上記逆転防止機構２０の作用を、図５のスケルトン図を併せて説明する。なお、理解を容易にするために、以下の説明では、全ての部材について、車両前進走行時の走行用モータジェネレータ４の回転軸４ａの回転方向と同じ回転方向を「正転方向」と呼び、逆の回転方向を「逆転方向」と呼ぶものとする。
【００２５】
図５の（ａ）は、車両が前進走行し、走行用モータジェネレータ４の回転軸４ａが正転方向に回転しているときの状態を示す。この正転時には、サンギア用ワンウェイクラッチ５６は締結状態となり、回転軸４ａの回転がサンギアサポート５４を介して第１油圧ポンプ２１のロータ４８に伝達される。つまり、ロータ４８は、回転軸４ａと同じ正転方向に回転する。なお、このときリングギア５２も回転軸４ａと一体に回転し、これに伴ってキャリア６２も正転方向に回転する。キャリア用ワンウェイクラッチ６７は、いわゆるフリー状態となり、キャリア６２の回転が許容される。従って、車両の前進走行時は、エンジン１による走行であっても走行用モータジェネレータ４による走行であっても、第１油圧ポンプ２１は、所期の回転方向である正転方向に駆動される。このとき、ロータ４８の回転数は、回転軸４ａの回転数と等しく、つまり車速とＣＶＴ２の変速比とで定まるポンプ回転数でもって駆動される。
【００２６】
図５の（ｂ）は、車両が後退走行し、走行用モータジェネレータ４の回転軸４ａが逆転方向に回転しているときの状態を示す。この逆転時には、サンギア用ワンウェイクラッチ５６はフリー状態となる。リングギア５２はリングギアサポート６１を介して回転軸４ａと一体に逆転方向に回転するが、キャリア６２の逆転方向への回転は、キャリア用ワンウェイクラッチ６７が締結状態となって阻止されるため、プラネタリギア５３を介して、サンギア５１が正転方向に駆動される。これにより、サンギアサポート５４を介して連結されているロータ４８が正転方向に回転する。従って、走行用モータジェネレータ４による後退走行時に、第１油圧ポンプ２１は、前進走行時と同じく、所期の回転方向である正転方向に駆動されることになる。このとき、ロータ４８の回転数は、サンギア５１とリングギア５２との歯数の比に応じて、回転軸４ａの回転数に対し増速される。つまり車速およびＣＶＴ２の変速比が同じであれば、前進走行時に比べて後退走行時の方が第１油圧ポンプ２１の回転数が高く得られる。後退走行は、一般に徐行運転として低い車速でなされ、走行用モータジェネレータ４の回転数が比較的低いものとなるが、このような増速作用によって、十分な油圧を確保することができる。
【００２７】
なお、上記実施例とは逆に、リングギア５２側をロータ４８に連結するとともにワンウェイクラッチを介して回転軸４ａに接続し、かつサンギア５１側を回転軸４ａと一体に回転するように構成することも可能である。また、本発明の逆転防止機構２０は、この実施例の遊星歯車機構に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００２８】
次に図６は、上記の実施例において、車両が前進走行から後退走行へ移行するときの第１，第２油圧ポンプ２１，２２の作動および油圧変化を説明する説明図である。具体的には、運転者が前進走行中に車両を減速して停車し、変速機（ＣＶＴ２）のシフトレバーを前進走行用のＤレンジから後退走行用のＲレンジに切り換えた後、後進を開始するまでの様子を示している。
【００２９】
前述したように、第１油圧ポンプ２１は、前進走行時には正転方向に駆動されているが、車速の低下に伴って回転数が低下し、これにより、発生油圧も低下していく。そして、この油圧が最低必要油圧まで低下したとき（あるいはポンプ回転数が所定回転数未満となったとき）に、第２油圧ポンプ２２の作動が開始する。これにより、変速作動部２４へ圧送される作動油の油圧は、最低必要油圧以上に確保される。車両の停車中は、第１油圧ポンプ２１では油圧は発生せず、第２油圧ポンプ２２のみで必要な油圧が与えられる。そして、後退走行が開始すると、前述したように第１油圧ポンプ２１が所期の正転方向に増速駆動され、第１油圧ポンプ２１による油圧供給が速やかに再開される。この第１油圧ポンプ２１による発生油圧が最低必要油圧に達したとき（あるいはポンプ回転数が所定回転数以上となったとき）に、第２油圧ポンプ２２の作動が終了する。従って、瞬間的な油圧低下などを伴わずに、前進→停止→後退の切換の間も円滑に油圧供給を継続することができる。また、車両が走行していれば、走行用モータジェネレータ４の駆動による走行であっても、さらには後退走行であっても、第１油圧ポンプ２１の発生油圧が利用されるので、第２油圧ポンプ２２の小型化の上で有利となる。
【００３０】
なお、第２油圧ポンプ２２は単純にオン−オフ的に作動させてもよいが、第１油圧ポンプ２１との合成油圧が一定値を維持するように、その回転数を制御することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るハイブリッド車両の車両推進機構の構成説明図。
【図２】油圧回路を示す回路図。
【図３】このハイブリッド車両の制御システムの概要を示すブロック図。
【図４】逆転防止機構の一実施例を示す要部の断面図。
【図５】この逆転防止機構の作用を示す説明図。
【図６】前進走行から後退走行へ移行するときの油圧変化等を示す説明図。
【符号の説明】
１…エンジン
２…ＣＶＴ
３…クラッチ
４…走行用モータジェネレータ
２０…逆転防止機構
２１…第１油圧ポンプ
２２…第２油圧ポンプ
５１…サンギア
５２…リングギア
５３…プラネタリギア
５６…サンギア用ワンウェイクラッチ
６２…キャリア
６７…キャリア用ワンウェイクラッチ

Claims (6)

1. クラッチの入力軸にエンジンが接続されるとともに、該クラッチの出力軸に変速機の入力軸および走行用モータが接続され、かつ上記変速機の出力軸から駆動輪に駆動力が伝達されるように構成された車両推進機構と、
   上記走行用モータによって駆動され、上記変速機の変速作動部に作動油を供給する機械駆動式の第１の油圧ポンプと、
   この第１の油圧ポンプと並列に設けられた電動式の第２の油圧ポンプと、
   を備え、
   クラッチ解放状態で上記走行用モータの逆転によって後退走行を行うハイブリッド車両において、
   上記第１の油圧ポンプが、上記走行用モータの正転時および逆転時の双方で同方向に回転力を伝達する逆転防止機構を介して上記走行用モータの回転軸に接続されていることを特徴とするハイブリッド車両の油圧供給装置。
2. 上記逆転防止機構は、サンギア、リングギアおよびプラネタリギアを有する遊星歯車機構からなり、
   サンギアおよびリングギアのいずれか一方のギアが上記走行用モータの回転軸に接続され、
   他方のギアが、上記第１の油圧ポンプのロータに接続されるとともに、上記走行用モータの回転軸に、該回転軸の正転方向の回転のみを伝達可能なワンウェイクラッチを介して接続され、
   上記プラネタリギアを支持するキャリアが、上記サンギアおよびリングギアと同軸上に回転可能であるとともに、上記正転方向の回転のみを許容するワンウェイクラッチを介して固定部に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の油圧供給装置。
3. 上記リングギアが上記走行用モータの回転軸に接続されるギアであり、上記サンギアが上記ロータに接続されるギアであることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両の油圧供給装置。
4. 上記第１の油圧ポンプの回転数が所定値未満のときに上記第２の油圧ポンプが駆動されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド車両の油圧供給装置。
5. 上記第１の油圧ポンプの回転数が所定値未満のときに、この第１の油圧ポンプの発生油圧と第２の油圧ポンプの発生油圧との和が略一定となるように上記第２の油圧ポンプが駆動されることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド車両の油圧供給装置。
6. 上記第１の油圧ポンプを備えた通路と上記第２の油圧ポンプを備えた通路とが互いに並列に設けられ、かつそれぞれの通路に逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハイブリッド車両の油圧供給装置。

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