JP2008222224A - 動力出力装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動軸から動力を出力する動力出力装置は、出力軸を有する原動機と、出力軸および駆動軸とに結合され電力のやり取りによって原動機から出力された動力を増減して駆動軸に伝達可能な動力調整装置と、ロータ軸を有する電動機と、第1回転軸〜第3回転軸を有し、第3回転軸の結合先を第1回転軸および第2回転軸に切換可能な切換機構と、第1回転軸と出力軸との間で動力を伝達する第1の動力伝達機構と、第2回転軸と駆動軸との間で動力を伝達する第2の動力伝達機構と、第3回転軸とロータ軸との間で動力を伝達する第3の動力伝達機構とを備える。第1〜第3回転軸は、電動機と動力調整装置との間隙において、出力軸および駆動軸と異なる軸上に配置される。
【選択図】図3
Description
A.装置構成:
B.切換機構:
C.一般動作:
D.運転制御処理:
E.結合状態切換制御:
F.切換機構の第2実施例:
G.切換機構の第3実施例:
H.変形例:
図1は、本発明の第1実施例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。このハイブリッド車両の動力系統は、エンジン150、クラッチモータ130、アシストモータ140を主として構成されており、この順に配置されている。アシストモータ140は、その結合先を切換機構200によってエンジン150側とクラッチモータ130側に切換えることができる。なお、切換機構200は、図示しない切換機構用アクチュエータを備えている。エンジン150は、本発明における原動機に相当する。また、クラッチモータ130は、本発明における動力調整装置に相当する。また、アシストモータ140は、本発明における電動機に相当する。以下、各要素の構成について順に説明する。
図3および図4は、切換機構200の概略構成を示す説明図である。クランクシャフト156と、クラッチモータ130のインナロータ軸133と、駆動軸135は、同軸上に配置されている。クラッチモータ130のアウタロータ134には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤg1が設けられている。駆動軸135には、その回転と一体的に回転するギヤg6が設けられている。アシストモータ140のロータ142には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤg8が設けられている。更に、これらの軸と平行な位置に軸AXが設けられており、この軸AXには、軸AXを回転軸の中心とするギヤg2、ギヤg3、ハブギヤgh1、ギヤg4、ギヤg5、ギヤg7が上流からこの順で配置されている。ギヤg1とギヤg2、ギヤg5とギヤg6、ギヤg7とギヤg8は、常時かみ合っている。ギヤg2とギヤg3、ギヤg4とギヤg5は、それぞれ同一の中空の回転軸を有しており、一体的に回転する。また、ハブギヤgh1とギヤg7と軸AXも一体的に回転する。なお、これらのギヤ比は任意に設定可能である。ギヤg1、ギヤg6、ギヤg8は、それぞれ、本発明における第1ないし第3の動力伝達機構として機能する。また、ギヤg2,g3の回転軸は、本発明における第1回転軸に相当する。また、ギヤg4,g5の回転軸は、本発明における第2回転軸に相当する。また、ハブギヤgh1,ギヤg7の回転軸は、本発明における第3回転軸に相当する。なお、図から分かるように、本実施例では、第1回転軸と第2回転軸と第3回転軸とは、同軸に配置されている。
上述したアンダードライブ結合とオーバードライブ結合の切り換えを含め、本実施例のハイブリッド車両の運転状態は、制御ユニット190により制御されている。本実施例のハイブリッド車両の一般的動作として、エンジン150から出力された動力を要求された回転数およびトルクに変換して車軸116に出力する動作について説明する。以下では、説明の容易のため、ディファレンシャルギヤ114のギヤ比は値1であるものとして説明する。つまり、車軸116の回転数およびトルクと駆動軸135の回転数およびトルクは等しいものとする。
クラッチモータ130の回転数Nc=Nd−Ne;
トルクTc=Te;
アシストモータ140の回転数Na=Nd;
トルクTa=Td−Te; ・・・(1)
クラッチモータ130の回転数Nc=Nd−Ne;
トルクTc=Td;
アシストモータ140の回転数Na=Ne;
トルクTa=Td−Te; ・・・(2)
先に説明した通り、本実施例のハイブリッド車両は、EV走行、通常走行など種々の運転モードにより走行することができる。制御ユニット190内のCPU(以下、単に「CPU」という)は、車両の走行状態に応じて運転モードを判定し、それぞれのモードについてエンジン150、クラッチモータ130、アシストモータ140等の制御を実行する。これらの制御は種々の制御処理ルーチンを周期的に実行することにより行われる。以下では、これらの運転モードのうち、通常走行モードについてトルク制御処理の内容を説明する。
図12は、結合状態切換制御ルーチンのフローチャートである。本ルーチンが開始されると、CPUは運転状態を表すパラメータを入力する(ステップS102)。パラメータとしては、車軸116の目標回転数Nd*、目標トルクTd*、アクセル開度、ブレーキペダル94の踏み込み量およびバッテリ194の残容量SOCなどが挙げられる。次に、これらのパラメータに基づいて結合状態の切換モードの判定を行う(ステップS104)。
図14は、回転方向切換機構を備えた切換機構200aの構成を示す説明図である。クラッチモータ130のアウタロータ134には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤg1aが設けられている。クラッチモータ130のインナロータ軸133には、その回転と一体的に回転するギヤg6aとギヤg11aが設けられている。駆動軸135には、その回転と一体的に回転するギヤg13aが設けられている。アシストモータ140のロータ142には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤg15aが設けられている。更に、これらの軸と平行な位置に軸AXaが設けられており、この軸AXaには、軸AXaを回転軸の中心とするギヤg2a、ギヤg3a、ハブギヤgh1a、ギヤg4a、ギヤg5a、ギヤg7a、ハブギヤgh2a、ギヤg8a、ギヤg9a、ギヤg12a、ギヤg14aが上流からこの順で配置されている。また、ギヤg9aとギヤg11aとの間には、駆動軸135の回転方向を反転させるためのリバースアイドルギヤg10aが設けられている。リバースアイドルギヤg10aは、図2に示すように、切換機構の回転軸AXaおよびクランクシャフト156を含む平面から外れた位置に支持されている。かかる配置により、切換機構とクランクシャフト156との間隔を抑制でき、動力出力装置の小型化を図ることができる。ギヤg1aとギヤg2a、ギヤg5aとギヤg6a、ギヤg9aとリバースアイドルギヤg10a、リバースアイドルギヤg10aとギヤg11a、ギヤg12aとギヤg13a、ギヤg14aとギヤg15aは、常時かみ合っている。ギヤg2aとギヤg3a、ギヤg5aとギヤg7a、ギヤg8aとギヤg9a、ギヤg4aとハブギヤgh2aとギヤg12aは、それぞれ同一の中空の回転軸を有しており、一体的に回転する。また、ハブギヤgh1aとギヤg14aと軸AXaも一体的に回転する。なお、これらのギヤ比も任意に設定可能である。ギヤg1a、ギヤg6a、ギヤg11a、ギヤg13a、ギヤg15aは、動力伝達機構として機能する。
図15は、変速機構を備えた切換機構200bの構成を示す説明図である。クラッチモータ130のアウタロータ134には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤg1bが設けられている。クラッチモータ130のインナロータ軸133には、その回転と一体的に回転するギヤg6bとギヤg10bが設けられている。なお、ギヤg6bとギヤg10bは、大きさと歯数が異なる。駆動軸135には、その回転と一体的に回転するギヤg12bが設けられている。アシストモータ140のロータ142には、その中空の回転軸と一体的に回転するギヤg14bが設けられている。更に、これらの軸と平行な位置に軸AXbが設けられており、この軸AXbには、軸AXbを回転軸の中心とするギヤg2b、ギヤg3b、ハブギヤgh1b、ギヤg4b、ギヤg5b、ギヤg7b、ハブギヤgh3b、ギヤg8b、ギヤg9b、ギヤg11b、ギヤg13bが上流からこの順で配置されている。ギヤg1bとギヤg2b、ギヤg5bとギヤg6b、ギヤg9bとギヤg10b、ギヤg11bとギヤg12b、ギヤg13bとギヤg14bは、常時かみ合っている。ギヤg2bとギヤg3b、ギヤg5bとギヤg7b、ギヤg8bとギヤg9b、ギヤg4bとハブギヤgh3bとギヤg11bは、それぞれ同一の中空の回転軸を有しており、一体的に回転する。また、ハブギヤgh1bとギヤg13bと軸AXbも一体的に回転する。なお、これらのギヤ比も任意に設定可能である。ギヤg1b、ギヤg6b、ギヤg19b、ギヤg12b、ギヤg14bは、動力伝達機構として機能する。
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例も可能である。
上記実施例では、エンジン150とクラッチモータ130とアシストモータ140とをこの順に配置したが、クラッチモータ130とアシストモータ140との順番を逆に配置してもよい。図16は、変形例としてのハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。このハイブリッド車両では、エンジン150とアシストモータ140と、クラッチモータ130がこの順に配置されている。エンジン150のクランクシャフト156は、ダンパ157を介してクラッチモータ130のインナロータ軸133に結合されている。アウタロータ134は、駆動軸135、ディファレンシャルギヤ114を介して車軸116に結合されている。その他の構成は、図1に示したハイブリッド車両と同じである。
上記実施例では、動力調整装置としてクラッチモータ130を適用した。一般に、動力調整装置としては、クラッチモータ130のように、電力の供給を受けて回転数を増速したり、電力を回生することで回転数を低減したりして、エンジン150から出力された動力の大きさを変更しつつ、車軸116側に伝達することができる種々の装置を適用することができる。従って、例えば、ロータ軸を有する発電機とプラネタリギヤを適用してもよい。
上記実施例では、エンジン150としてガソリンにより運転されるガソリンエンジンを用いたが、その他に、ディーゼルエンジンや、タービンエンジンや、ジェットエンジンなど各種の内燃あるいは外燃機関を用いることもできる。
上記実施例では、エンジンと電動機とを備える動力出力装置を搭載したハイブリッド車両について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記実施例においてハイブリッド車両に搭載した動力出力装置は、船舶,航空機などの交通手段や、その他各種産業機械などに搭載することも可能である。
92a...アクセルペダルポジションセンサ
94...ブレーキペダル
94a...ブレーキペダルポジションセンサ
96...シフトレバー
96a...シフトポジションセンサ
114...ディファレンシャルギヤ
116R,116L...駆動輪
116...車軸
117...回転数センサ
130...クラッチモータ
132...インナロータ
133...インナロータ軸
134...アウタロータ
135...駆動軸
138...給電装置
140...アシストモータ
142...ロータ
144...ステータ
145...回転数センサ
150...エンジン
152...回転数センサ
156...クランクシャフト
157...ダンパ
190...制御ユニット
191...駆動回路
191,192...駆動回路
194...バッテリ
196...残容量検出器
200、200a、200b、200c...切換機構
230...プラネタリギヤ
231...サンギヤ
232...プラネタリピニオンギヤ
233...プラネタリキャリア
234...リングギヤ
240...電動発電機
242...ロータ
244...ステータ
Claims (8)
- 駆動軸から動力を出力する動力出力装置であって、
出力軸を有する原動機と、
前記出力軸および前記駆動軸とに結合され電力のやり取りによって前記原動機から出力された動力を増減して前記駆動軸に伝達可能な動力調整装置と、
ロータ軸を有する電動機と、
第1回転軸〜第3回転軸を有し、第3回転軸の結合先を第1回転軸および第2回転軸に切換可能な切換機構と、
前記第1回転軸と前記出力軸との間で動力を伝達する第1の動力伝達機構と、
前記第2回転軸と前記駆動軸との間で動力を伝達する第2の動力伝達機構と、
前記第3回転軸と前記ロータ軸との間で動力を伝達する第3の動力伝達機構と、
を備え、
前記第1〜第3回転軸は、前記電動機と前記動力調整装置との間隙において、前記出力軸および前記駆動軸と異なる軸上に配置されている、
動力出力装置。 - 請求項1記載の動力出力装置であって、
前記動力調整装置と前記電動機とが同軸上に配置されている、
動力出力装置。 - 請求項1記載の動力出力装置であって、
更に、前記原動機から前記駆動軸に伝達される動力の回転方向を正逆切換可能な回転方向切換機構を、前記原動機と前記動力調整装置との間、または前記動力調整装置と前記駆動軸との間に備える、
動力出力装置。 - 請求項3記載の動力出力装置であって、
前記回転方向切換機構は、前記第1回転軸〜第3回転軸のうちの少なくとも1つと同軸に配置された回転軸を備える、
動力出力装置。 - 請求項4記載の動力出力装置であって、
前記回転方向切換機構は、前記第1回転軸〜第3回転軸のうちの少なくとも1つと前記出力軸とを含む平面と異なる平面上に配置された逆転用回転軸を備える、
動力出力装置。 - 請求項1記載の動力出力装置であって、
更に、前記電動機から前記駆動軸に伝達される動力の変速比を変更可能な変速機構を、前記動力調整装置と前記駆動軸との間に備える、
動力出力装置。 - 請求項6記載の動力出力装置であって、
前記変速機構は、前記第1回転軸〜第3回転軸のうちの少なくとも1つと同軸に配置された回転軸を備える、
動力出力装置。 - 請求項1記載の動力出力装置であって、
前記出力軸に直交する平面に対する前記切換機構の投影図と、前記原動機の投影図との重なり部分の面積が極大となる位置に該切換機構が配置されている、
動力出力装置。
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JP2015227140A (ja) * | 2014-06-02 | 2015-12-17 | トヨタ自動車株式会社 | 車両の制御装置 |
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2008
- 2008-04-02 JP JP2008096042A patent/JP4241876B2/ja not_active Expired - Fee Related
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