JP2009001128A - Hybrid driving device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、エンジンおよび電動機から出力された動力を、無段変速機の入力部材に伝達することの可能なハイブリッド駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a hybrid drive device capable of transmitting power output from an engine and an electric motor to an input member of a continuously variable transmission.
従来、エンジンおよび電動機が、無段変速機の入力部材に対して動力伝達可能に設けられたハイブリッド駆動装置が知られており、このようなハイブリッド駆動装置を車両に用いた技術の一例が、特許文献1に記載されている。この特許文献1に記載されたハイブリッド車両においては、駆動力源としてのエンジンおよびモータが設けられている。また、エンジンとモータとの間には、両者を連結または分離するためのエンジン分離クラッチが介装されている。このエンジン分離クラッチは、前記エンジンのクランクシャフトに接続されている。また、前記エンジン分離クラッチは、ダンパ付きフライホイールに連結されており、そのダンパ付きフライホイールが、メインシャフトに連結されている。そして、このメインシャフトが、前記モータのロータに連結されている。さらに、前記メインシャフトから無段変速機に至る経路に、前後進切り換え機構が設けられている。 Conventionally, a hybrid drive device in which an engine and an electric motor are provided so that power can be transmitted to an input member of a continuously variable transmission is known, and an example of a technique using such a hybrid drive device in a vehicle is disclosed in Patents. It is described in Document 1. The hybrid vehicle described in Patent Document 1 is provided with an engine and a motor as driving force sources. In addition, an engine separation clutch for connecting or separating the two is interposed between the engine and the motor. The engine separation clutch is connected to the crankshaft of the engine. The engine separation clutch is connected to a flywheel with a damper, and the flywheel with a damper is connected to a main shaft. The main shaft is connected to the rotor of the motor. Further, a forward / reverse switching mechanism is provided in a path from the main shaft to the continuously variable transmission.
前記無段変速機はドライブプーリとドリブンプーリとを有しており、前記ドライブプーリおよびドリブンプーリにベルトが巻き掛けられている。また、この前後進切り換え機構は、遊星歯車機構と前進クラッチと後退ブレーキとを有している。まず、遊星歯車機構は、前記メインシャフトに設けられたサンギヤと、キャリヤに回転自在に支持され、かつ、前記サンギヤと噛み合うプラネタリギヤと、このプラネタリギヤの外側に配置され、かつ、プラネタリギヤと噛み合うリングギヤとを備えている。そして、前記キャリヤは前記ドライブプーリに直結され、前記リングギヤは、後退ブレーキにより固定部となるケーシングに対して断続動作可能に構成されている。また、前記前進クラッチは、前記サンギヤとキャリヤとを直結するように構成されている。そして、前進クラッチまたは後退ブレーキを、接続または遮断することで、前記エンジンまたはモータの回転力を同方向、または逆方向にしてドライブプーリに伝達する。さらに、EV発進モードまたはEVクルーズモードまたはEVリバースモードが選択された場合は、前記エンジンが停止され、かつ、前記エンジン分離クラッチが解放され、かつ、前記モータの駆動力のみで車両が走行する。なお、エンジンおよび電動機を、無段変速機の入力部材に接続したハイブリッド駆動装置の一例は、特許文献2にも記載されている。
The continuously variable transmission has a drive pulley and a driven pulley, and a belt is wound around the drive pulley and the driven pulley. The forward / reverse switching mechanism includes a planetary gear mechanism, a forward clutch, and a reverse brake. First, a planetary gear mechanism includes a sun gear provided on the main shaft, a planetary gear rotatably supported by a carrier and meshing with the sun gear, and a ring gear disposed outside the planetary gear and meshing with the planetary gear. I have. The carrier is directly connected to the drive pulley, and the ring gear is configured to be capable of intermittent operation with respect to a casing serving as a fixed portion by a reverse brake. The forward clutch is configured to directly connect the sun gear and the carrier. Then, by connecting or disconnecting the forward clutch or the reverse brake, the rotational force of the engine or motor is transmitted to the drive pulley in the same direction or in the reverse direction. Further, when the EV start mode, the EV cruise mode, or the EV reverse mode is selected, the engine is stopped, the engine separation clutch is released, and the vehicle travels only with the driving force of the motor. An example of a hybrid drive device in which an engine and an electric motor are connected to an input member of a continuously variable transmission is also described in
しかしながら、上記の特許文献1に記載されたハイブリッド駆動装置においては、いずれかのEVモードを選択して、前記エンジン分離クラッチを解放させる制御をおこなうために、前後進切り換え機構の他にエンジン分離クラッチを設けておく必要があった。 However, in the hybrid drive apparatus described in the above-mentioned Patent Document 1, in addition to the forward / reverse switching mechanism, the engine separation clutch is selected in order to perform control for selecting any EV mode and releasing the engine separation clutch. It was necessary to prepare.
この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、電動機の動力を無段変速機の入力部材に伝達し、かつ、エンジンと前記電動機との間の動力伝達経路を遮断することが可能な動力伝達経路を構成する場合に、前後進切換装置の他に専用のクラッチを設けずに済むハイブリッド駆動装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and can transmit the power of the electric motor to the input member of the continuously variable transmission and cut off the power transmission path between the engine and the electric motor. An object of the present invention is to provide a hybrid drive device that does not require a dedicated clutch in addition to the forward / reverse switching device when the power transmission path is configured.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、熱エネルギを運動エネルギに変換して動力を出力するエンジンと、電気エネルギを運動エネルギに変換して動力を出力する電動機と、入力部材と出力部材との間における変速比を無段階に変更可能な無段変速機とを有し、前記エンジンおよび前記電動機から出力された動力が前記入力部材に伝達されるように構成されており、前記エンジンから前記入力部材に至る動力伝達経路に、前記入力部材の回転方向を正逆に切り換える前後進切換装置が設けられているとともに、この前後進切換装置は、前記入力部材の回転方向を正逆に切り換える場合に、前記動力伝達経路を構成する回転部材同士の間における伝達トルクを制御する前進クラッチを有しているハイブリッド駆動装置において、前記エンジンから前記入力部材に至る動力伝達経路で、前記エンジンよりも動力伝達方向の下流に前記前進クラッチが配置されており、前記動力伝達経路で、前記前進クラッチよりも下流に前記電動機が配置されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is directed to an engine that converts thermal energy into kinetic energy and outputs power, an electric motor that converts electric energy into kinetic energy and outputs power, and an input member. And a continuously variable transmission capable of steplessly changing a gear ratio between the output member and the output member, and the power output from the engine and the electric motor is transmitted to the input member, A forward / reverse switching device is provided in the power transmission path from the engine to the input member to switch the rotation direction of the input member between forward and reverse. In the hybrid drive device having a forward clutch for controlling the transmission torque between the rotating members constituting the power transmission path when switching in reverse, The forward clutch is arranged downstream of the engine in the power transmission direction in the power transmission path from the engine to the input member, and the electric motor is arranged downstream of the forward clutch in the power transmission path. It is characterized by being.
請求項2の発明は、請求項1の構成に加えて、前記電動機は動力を出力するロータを有しており、このロータの回転軸線を中心とする半径方向で、前記ロータの内側に前記前後進切換装置の少なくとも一部が配置されていることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the electric motor has a rotor that outputs power, and the front and rear sides are arranged inside the rotor in a radial direction centering on a rotation axis of the rotor. At least a part of the advance switching device is arranged.
請求項3の発明は、請求項1または2の構成に加えて、前記エンジンから前記前進クラッチに至る動力伝達経路に、トルクを増幅して出力するトルクコンバータが設けられていることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, a torque converter that amplifies and outputs torque is provided in a power transmission path from the engine to the forward clutch. Is.
請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかの構成に加えて、前記電動機および前記前後進切換装置を収容したケーシングと、このケーシング内に設けられ、かつ、前記エンジンの動力により駆動されるオイルポンプとを有し、このオイルポンプが、前記ケーシングに固定されるオイルポンプボデーを備えており、前記電動機は、前記ケーシングおよび前記オイルポンプボデーにより支持されていることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the structure of any one of the first to third aspects, a casing housing the electric motor and the forward / reverse switching device, a casing provided in the casing, and driven by the power of the engine The oil pump includes an oil pump body that is fixed to the casing, and the electric motor is supported by the casing and the oil pump body. It is.
請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの構成に加えて、前記前進クラッチは、第1回転部材と第2回転部材とを動力伝達可能に接続する構成を有しており、前記動力伝達経路で前記第1回転部材よりも前記第2回転部材の方が下流に配置されており、前記モータのロータが前記第2回転部材に連結されていることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the structure of any one of the first to fourth aspects, the forward clutch has a structure for connecting the first rotating member and the second rotating member so as to transmit power, The second rotating member is disposed downstream of the first rotating member in the power transmission path, and a rotor of the motor is connected to the second rotating member. .
請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかの構成に加えて、前記ケーシングの一部は、前記電動機のステータの外周に配置されており、前記オイルポンプの吸入油路が前記ケーシングの一部に設けられていることを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any of the first to fifth aspects, a part of the casing is disposed on an outer periphery of a stator of the electric motor, and the suction oil passage of the oil pump is the casing. It is characterized by being provided in a part of.
請求項7の発明は、請求項6の構成に加えて、前記オイルポンプに吸入されるオイルが低温である場合に、前記電気エネルギを運動エネルギに変換する効率が低下するように、前記電動機の出力を制御することを特徴とするものである。 According to a seventh aspect of the invention, in addition to the configuration of the sixth aspect, when the oil sucked into the oil pump is at a low temperature, the efficiency of converting the electric energy into kinetic energy is reduced. The output is controlled.
請求項1の発明によれば、エンジンの動力が動力伝達経路を経由して、無段変速機の入力部材に伝達される。また、前後進切換装置を構成する前進クラッチを制御することにより、前記動力伝達経路を構成する回転部材同士の間で伝達されるトルクを低下させることが可能である。より具体的には、前記エンジンから無段変速機の入力部材に至る動力伝達経路を遮断することが可能である。したがって、前記エンジンから前記入力部材に至る動力伝達経路を遮断するために、専用のクラッチを設けずに済む。また、前記電動機の動力を前記無段変速機の入力部材に伝達する場合、または前記無段変速機から前記電動機に伝達される動力で、その電動機で回生制御をおこなう場合に、前記前進クラッチの伝達トルクを低下させることにより、前記エンジンによる引き摺り損失を低減できる。さらに、前記エンジンから無段変速機の入力部材に至る動力伝達経路を遮断した状態で、前記無段変速機で変速比を変更可能である。 According to the first aspect of the present invention, engine power is transmitted to the input member of the continuously variable transmission via the power transmission path. In addition, by controlling the forward clutch that constitutes the forward / reverse switching device, it is possible to reduce the torque transmitted between the rotating members that constitute the power transmission path. More specifically, the power transmission path from the engine to the input member of the continuously variable transmission can be interrupted. Therefore, it is not necessary to provide a dedicated clutch in order to cut off the power transmission path from the engine to the input member. Further, when the power of the electric motor is transmitted to the input member of the continuously variable transmission, or when regenerative control is performed with the electric power transmitted from the continuously variable transmission to the electric motor, By reducing the transmission torque, drag loss due to the engine can be reduced. Furthermore, the gear ratio can be changed by the continuously variable transmission while the power transmission path from the engine to the input member of the continuously variable transmission is cut off.
請求項2の発明によれば、請求項1の発明と同様の効果を得られる他に、前記電動機のロータの回転軸線に沿った方向で、前記電動機のロータの配置領域と、前記前進クラッチの配置領域とを重ならせることができ、ハイブリッド駆動装置を小型化することができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、請求項1または2の発明と同様の効果を得られる他に、前記エンジンのトルクをトルクコンバータで増幅して、前記無段変速機の入力部材に伝達することができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、請求項1ないし3のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、ケーシングおよびオイルポンプボデーにより、前記電動機を支持することができる。つまり、前記オイルポンプボデーを、前記電動機の支持機構の一部として共用化できる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、請求項1ないし4のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、第2回転部材を、前記電動機の動力伝達経路として共用化することができる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、請求項1ないし5のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、前記エンジンの動力によりオイルポンプが駆動されて、オイルがオイルポンプに吸入される。また、前記電動機の熱が前記ケーシングを経由してオイルに伝達されて、前記オイルが温められる。したがって、前記オイルの粘度が低下し、前記オイルポンプの駆動損失が低減される(駆動に必要なトルクが軽減される)。 According to the sixth aspect of the invention, in addition to obtaining the same effect as that of any of the first to fifth aspects, the oil pump is driven by the power of the engine, and the oil is sucked into the oil pump. Further, the heat of the electric motor is transmitted to the oil via the casing, so that the oil is warmed. Accordingly, the viscosity of the oil is reduced, and the driving loss of the oil pump is reduced (torque required for driving is reduced).
請求項7の発明によれば、請求項6の発明と同様の効果を得られる他に、前記オイルが低温である場合は、前記電気エネルギを運動エネルギに変換する効率が低下するように、前記電動機の出力が制御される。したがって、前記電動機の発熱が促進されて前記オイルの粘度が低下し、前記オイルポンプの駆動損失を一層低減できる。
According to the invention of
この発明において、エンジンは燃料を燃焼させた場合の熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置であって、エンジンとしては内燃機関、例えば、ガソリンエンジン、LPGエンジン、メタノールエンジンなどを用いることが可能である。この発明において、電動機は、電気エネルギを運動エネルギに変換して出力する動力装置であり、直流電動機、または交流電動機のいずれでもよい。また、電動機としては、電動機としての機能(力行機能)と発電機としての機能(回生機能)とを兼備したモータ・ジェネレータを用いることも可能である。この発明においては、エンジンおよび電動機から出力された動力が被駆動部材に伝達されるように構成されている。被駆動部材とは、入力されるトルクにより、回転運動、往復運動、直線運動などの動作をおこなう駆動力を発生する機構である。この発明は、乗用車、運搬車、工作機械などに用いることが可能であり、この発明を車両に用いる場合、シャフト、ギヤ、車輪などの回転要素が被駆動部材に相当する。 In the present invention, the engine is a power device that converts thermal energy when fuel is burned into kinetic energy, and an internal combustion engine such as a gasoline engine, an LPG engine, or a methanol engine can be used as the engine. is there. In the present invention, the electric motor is a power device that converts electric energy into kinetic energy and outputs it, and may be either a DC motor or an AC motor. Further, as the electric motor, it is possible to use a motor / generator having both a function as a motor (power running function) and a function as a generator (regenerative function). In this invention, it is comprised so that the motive power output from the engine and the electric motor may be transmitted to a driven member. The driven member is a mechanism that generates a driving force that performs an operation such as a rotational motion, a reciprocating motion, and a linear motion by an input torque. The present invention can be used in passenger cars, transport vehicles, machine tools, and the like. When the present invention is used in vehicles, rotating elements such as shafts, gears, and wheels correspond to driven members.
この発明を車両に用いる場合、エンジンおよび電動機のトルクが、前輪または後輪の何れか一方に伝達される構成のパワートレーンを有する車両、すなわち、二輪駆動車でもよい。また、動力源の動力が、前輪および後輪の両方に伝達される構成のパワートレーンを有する車両、すなわち、四輪駆動車でもよい。さらに、この発明を工作機械に用いる場合、工作物を切削する刃物、工作物を保持するチャックなどが、前記被駆動部材に相当する。また、この発明における無段変速機は、入力部材と出力部材との間における変速比を無段階(連続的)に変更可能な変速機であり、この無段変速機としては、ベルト式無段変速機またはトロイダル型無段変速機を用いることが可能である。この発明において、入力部材および出力部材は、動力伝達経路を構成する回転要素であり、入力部材および出力部材には、回転軸、ギヤ、遊星歯車機構のキャリヤ、コネクティングドラム、プーリ、ディスクなどが含まれる。この発明において、前後進切り換え機構は、前記入力部材の回転方向を正逆に切り換える装置であり、この前後進切換装置としては、差動回転可能な3つの回転要素を有する遊星機構を用いることが可能である。このような遊星機構としては、例えば遊星歯車機構、または遊星ローラ機構がある。この遊星歯車機構は、差動回転可能な3つの要素、つまり、入力要素および反力要素および出力要素を有するものであり、歯車同士の噛み合い力により動力伝達がおこなわれる。一方、遊星ローラ機構は、差動回転可能な3つの要素、つまり、入力要素および反力要素および出力要素を有するものである。具体的には、遊星ローラ機構は、サンローラおよびリングローラと、サンローラおよびリングローラに接触するピニオンローラを保持するキャリヤとにより構成することができる。この遊星ローラ機構では、ローラ同士の間に介在される作動油のせん断力により、動力伝達(トラクション伝動)がおこなわれる。 When the present invention is used in a vehicle, it may be a vehicle having a power train configured to transmit the torque of the engine and the electric motor to either the front wheels or the rear wheels, that is, a two-wheel drive vehicle. Further, a vehicle having a power train configured to transmit the power of the power source to both the front wheels and the rear wheels, that is, a four-wheel drive vehicle may be used. Furthermore, when this invention is used for a machine tool, a cutting tool for cutting a workpiece, a chuck for holding the workpiece, and the like correspond to the driven member. Further, the continuously variable transmission according to the present invention is a transmission that can change the transmission gear ratio between the input member and the output member in a stepless (continuous) manner. The continuously variable transmission includes a belt-type continuously variable transmission. A transmission or a toroidal type continuously variable transmission can be used. In this invention, the input member and the output member are rotating elements constituting a power transmission path, and the input member and the output member include a rotating shaft, a gear, a planetary gear mechanism carrier, a connecting drum, a pulley, a disk, and the like. It is. In this invention, the forward / reverse switching mechanism is a device that switches the rotational direction of the input member between forward and reverse, and as this forward / backward switching device, a planetary mechanism having three rotational elements capable of differential rotation is used. Is possible. Examples of such a planetary mechanism include a planetary gear mechanism and a planetary roller mechanism. This planetary gear mechanism has three elements capable of differential rotation, that is, an input element, a reaction force element, and an output element, and power is transmitted by the meshing force between the gears. On the other hand, the planetary roller mechanism has three elements capable of differential rotation, that is, an input element, a reaction force element, and an output element. Specifically, the planetary roller mechanism can be composed of a sun roller and a ring roller, and a carrier that holds a pinion roller that contacts the sun roller and the ring roller. In this planetary roller mechanism, power transmission (traction transmission) is performed by the shearing force of the hydraulic oil interposed between the rollers.
また、この発明において、前進クラッチは、動力伝達経路を構成する第1回転部材と第2回転部材との間における伝達トルクを制御する装置であり、前進クラッチとしては、摩擦クラッチ、電磁クラッチなどを用いることができる。この発明において、前記電動機は、前記ケーシングおよび前記オイルポンプボデーにより支持されている。ここで、支持されているとは、前記電動機のステータが固定され、かつ、電動機のロータが、回転軸線に沿った方向および半径方向に位置決め固定されていることを意味する。また、電動機の回転軸線は、車両の前後方向または左右方向(幅方向)のいずれに沿って配置されていてもよい。さらに、この発明において、吸入油路はオイルが通過する経路であり、この吸入油路には、孔、穴、開口部、ポート、凹部、窪み、通路などの要素が含まれる。この発明においては、オイルポンプに吸入されるオイルの温度を検出する油温検知装置(温度センサ)が設けられている。この油温検知装置は、オイルの温度を直接検知する構成の他に、外気温、エンジンの冷却水温などに基づいて、オイルの温度を推定するように構成することも可能である。 In the present invention, the forward clutch is a device that controls transmission torque between the first rotating member and the second rotating member constituting the power transmission path, and the forward clutch includes a friction clutch, an electromagnetic clutch, and the like. Can be used. In the present invention, the electric motor is supported by the casing and the oil pump body. Here, being supported means that the stator of the electric motor is fixed and the rotor of the electric motor is positioned and fixed in the direction along the rotation axis and in the radial direction. Further, the rotation axis of the electric motor may be arranged along either the front-rear direction or the left-right direction (width direction) of the vehicle. Furthermore, in the present invention, the suction oil passage is a passage through which oil passes, and the suction oil passage includes elements such as a hole, a hole, an opening, a port, a recess, a recess, and a passage. In the present invention, an oil temperature detecting device (temperature sensor) for detecting the temperature of oil sucked into the oil pump is provided. The oil temperature detection device can be configured to estimate the oil temperature based on the outside air temperature, the engine coolant temperature, and the like, in addition to the configuration for directly detecting the oil temperature.
つぎに、この発明のハイブリッド駆動装置を図面に基づいて説明する。図1は、この発明を車両1に用いた場合の概略を示すスケルトン図、図2および図3は、図1に示された車両のパワートレーンの要部を示す断面図である。まず、車両1における第1駆動力源としてのエンジン2が設けられており、このエンジン2としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、LPGエンジンなどが用いられる。このエンジン2は、燃料を燃焼させてその熱エネルギをクランクシャフト3の運動エネルギとして出力する動力装置である。このエンジン2の出力軸であるクランクシャフト3は、車両1の幅方向(左右方向)に配置されている。このクランクシャフト3の回転軸線A1は、略水平に配置されている。また前記エンジン2の出力側には、トランスアクスル4が設けられている。このトランスアクスル4は、ケーシング5の内部に、流体伝動装置6および前後進切換装置7およびベルト式無段変速機8およびデファレンシャル9を組み込んだユニットである。また、前記回転軸線A1に沿った方向で、前記エンジン2とベルト式無段変速機8との間に、第2駆動力源としてのモータ・ジェネレータ10が配置されており、前記回転軸線A1に沿った方向で、前記モータ・ジェネレータ10と前記エンジン2との間に、前記流体伝動装置6が設けられている。前記トランスアクスル4の外殻を構成するケーシング5は、トランスアクスルハウジング11とトランスアクスルケース12とリヤカバー13とを有している。
Next, the hybrid drive device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a skeleton diagram showing an outline when the present invention is used in a vehicle 1, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views showing a main part of a power train of the vehicle shown in FIG. First, an
前記トランスアクスルハウジング11が前記エンジン2の外壁に取り付けられている。また、前記回転軸線A1に沿った方向で、前記エンジン2と前記トランスアクスルケース12との間に前記トランスアクスルハウジング11が配置されている。さらに、前記トランスアクスルハウジング11とトランスアクスルケース12とがボルト14により締め付け固定されている。また、前記回転軸線A1に沿った方向で、前記トランスアクスルハウジング11と前記リヤカバー13との間に前記トランスアクスルケース12が配置されており、トランスアクスルケース12とリヤカバー13とが、図示しない固定部材、例えばボルトまたはナットなどにより締め付け固定されている。前記トランスアクスルハウジング11およびトランスアクスルケース12は筒形状に構成されており、前記リヤカバー13は皿形状に構成されている。
The
上記トランスアクスルハウジング11、トランスアクスルケース12、リヤカバー13を構成する金属材料として、例えば、鋳鉄、アルミニウム、アルミニウム合金などが選択されている。すなわち、前記ケーシング5は、熱伝導性に優れた金属材料により構成されている。前記トランスアクスルハウジング11の内部に前記流体伝動装置6が設けられており、前記トランスアクスルケース12および前記トランスアクスルハウジング10の内部に亘り、前記モータ・ジェネレータ10および前後進切換装置7が設けられている。さらに、前記トランスアクスルケース12および前記リヤカバー13の内部に亘り、前記ベルト式無段変速機8が設けられている。まず、前記流体伝動装置6の構成について説明すると、この流体伝動装置6は、流体の運動エネルギにより動力伝達をおこなうことの可能な装置であり、この実施例では、流体伝動装置6としてトルクコンバータが用いられており、以下、流体伝動装置6を便宜上「トルクコンバータ6」と記す。このトルクコンバータ6は、ポンプインペラ15およびタービンランナ16を有する。また、前記ポンプインペラ15にはフロントカバー17が一体回転するように連結されており、そのフロントカバー17と前記クランクシャフト3とがトルク伝達可能に連結されている。前記タービンランナ16とポンプインペラ15とは対向して配置され、ポンプインペラ15には羽根18が設けられており、タービンランナ16には羽根19が設けられている。また、タービンランナ16およびポンプインペラ15の内側にはステータ20が設けられている。
For example, cast iron, aluminum, aluminum alloy, or the like is selected as the metal material constituting the
前記クランクシャフト3と同軸上にインプットシャフト21が設けられており、このインプットシャフト21は、前記トランスアクスルハウジング11およびトランスアクスルケース12の内部に亘って配置されている。このインプットシャフト21と一体回転するハブ22が設けられている。具体的には、前記インプットシャフト21の外周に、前記ハブ22がスプライン嵌合されている。そして、このハブ22と前記タービンランナ16とが一体回転するように連結されている。また、前記インプットシャフト21とフロントカバー17とを動力伝達可能に接続するロックアップクラッチ23が設けられており、そのロックアップクラッチ23から前記インプットシャフト21に至る経路にはダンパ機構24が設けられている。上記のロックアップクラッチ23は、摩擦力により動力伝達をおこなう伝動装置である。
An
前記インプットシャフト21は円筒部材25の内部に配置されており、その円筒部材25とインプットシャフト21とが相対回転可能に構成されている。そして、この円筒部材25と前記ステータ20とが一方向クラッチ26により接続されている。また、円筒部材25の外周側にはオイルポンプ27が設けられている。このオイルポンプ27は、前記トランスアクスルケース12に固定されたオイルポンプボデー28と、そのオイルポンプボデー28内に回転可能に設けられたロータ29と、オイルポンプボデー28に固定されたオイルポンプカバー30とを有している。このオイルポンプカバー30はボルト31により締め付け固定されている。さらに、オイルポンプカバー30は前記円筒部材25の外周に固定されている。すなわち、前記円筒部材25は回転不可能に固定されている。また、前記ロータ29とポンプインペラ15の内周端とが、円筒形状の連結部材32により連結されている。つまり、ポンプインペラ32のトルクが、前記オイルポンプ28のロータ29に伝達されるように構成されている。前記オイルポンプ28は吸入口33および吐出口34を有している。また、前記ケーシング5の下部にはオイルパン35が設けられており、そのオイルパン35にはオイルが溜められている。そして、前記トランスアクスルケース12の内面に連続する壁部36が設けられており、前記オイルパン35と前記吸入口33とを接続する油路38が、前記壁部36および前記オイルポンプボデー28の両方に亘って設けられている。この油路38は、例えば、通路、孔、溝、凹部、窪みなどにより構成することができる。
The
つぎに、前記トランスアクスルケース12およびトランスアクスルハウジング11の内部に亘って設けられているモータ・ジェネレータ10について説明する。このモータ・ジェネレータ10としては、例えば3相交流型のものを用いることが可能であり、、このモータ・ジェネレータ10は、インバータ(図示せず)を介して電力装置(図示せず)、例えば、蓄電装置または燃料電池などに接続されている。前記蓄電装置としては二次電池、例えばバッテリまたはキャパシタを用いることができる。前記モータ・ジェネレータ10は回転不可能に固定されたステータ39と、前記回転軸線A1を中心とする半径方向で、前記ステータ39の内側に設けられたロータ40とを有している。また、ステータ39は、前記回転軸線A1に沿った方向に積層された複数の電磁鋼板41に電磁コイル42を巻き付けて構成されており、そのステータ39は、前記トランスアクスルケース12およびバルブボデー28により挟み付けられて、前記回転軸線A1に沿った方向および半径方向に位置決め固定されている。前記ロータ40は、円筒形状のホルダ43と、ホルダ43の外側に取り付けられた電磁鋼板44とを有している。この電磁鋼板44は前記回転軸線A1に沿った方向に積層されている。なお、前記回転軸線A1に沿った方向で、電磁鋼板44の積層厚さと、電磁鋼板41の積層厚さは同じである。
Next, the motor /
さらに前記ロータ40は、2個の軸受45,46により回転可能に保持されている。2個の軸受45,46は、回転軸線A1に沿った方向で異なる位置に配置されている。具体的には、回転軸線A1に沿った方向で、前記電磁鋼板44の両側に2個の軸受45,46が配置されている。そして、一方の軸受45の内輪がロータ40に固定され、その軸受45の外輪が前記トランスアクスルケース12により保持されている。また、他方の軸受46の内輪がロータ40に固定され、その軸受46の外輪が、前記オイルポンプボデー28により保持されている。このようにして、前記ロータ40は、2個の軸受45,46を介在させて、前記トランスアクスルケース12および前記オイルポンプボデー28により、前記回転軸線A1に沿った方向、および前記回転軸線A1を中心とする半径方向に位置決め固定されている。
Further, the
つぎに、上記前後進切換装置7の構成を説明する。この前後進切換装置7は、前記インプットシャフト21の回転方向に対して、前記ベルト式無段変速機8のプライマリシャフト47の回転方向を正逆に変更する装置である。この前後進切換装置7は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構を有している。この遊星歯車機構は、前記インプットシャフト21と一体回転するサンギヤ48と、このサンギヤ48の外周側に、サンギヤ48と同軸上に配置されたリングギヤ49と、前記サンギヤ48に噛み合わされたピニオンギヤ50と、このピニオンギヤ50およびリングギヤ49に噛み合わされたピニオンギヤ51と、2個のピニオンギヤ50,51を自転可能に、かつ、公転可能な状態で保持したキャリヤ52とを有している。そして、このキャリヤ52と、ベルト式無段変速機8のプライマリシャフト47とが一体回転するように連結されている。また、前記キャリヤ52は、断面形状が略L字形に構成されたプレート53と、円筒形状のハブ54と、このプレート53およびハブ54を連結するピニオンピン55とを有しており、このピニオンピン55により前記ピニオンギヤ50,51が支持されている。また、前記プレート53の円筒部内に前記インプットシャフト21の一端が挿入されており、その円筒部の内周面と前記インプットシャフト21の外周面との間にニードルベアリング56が配置されている。また、前記インプットシャフト21と前記円筒部との間にもニードルベアリング57が配置されている。
Next, the configuration of the forward /
また、前後進切換装置7は、前進クラッチ58および後退ブレーキ59を有している。この前進クラッチ58は、前記インプットシャフト21と前記キャリヤ52とを選択的に連結・解放するものであり、摩擦クラッチ、電磁クラッチなどを用いることが可能である。この具体例では、前進クラッチ58として、油圧制御式の摩擦クラッチを用いた場合を説明する。この前進クラッチ58は前記インプットシャフト21と一体回転するシリンダ60を有している。このシリンダ60は、前記インプットシャフト21の外周に固定された環状部材であり、シリンダ60は内筒部61と、内筒部61の外側に配置された外筒部62と、内筒部61と外筒部62とを接続した半径方向部63とを有する。そして、前記内筒部61は、前記オイルポンプカバー20の円筒部の外周に配置されており、前記内筒部61と前記オイルポンプカバー20とが相対回転可能に構成されている。また、前記外筒部62の内周には、環状のクラッチディスク64が複数枚スプライン嵌合されている。
The forward /
一方、前記ハブ54の外周には、クラッチプレート65が複数枚スプライン嵌合されている。そして、クラッチディスク64とクラッチプレート65とが、回転軸線A1に沿った方向で交互に配置されている。また、前記内筒部61と外筒部62との間にはピストン66が配置されており、そのピストン66は回転軸線A1に沿った方向に動作可能である。さらに、前記シリンダ60内にはクラッチ用油圧室67が形成されており、前記クラッチ用油圧室67の油圧に基づいて、前記ピストン66を回転軸線A1に沿って一方向(図2および図3で左側)に押圧する力が発生する。また、シリンダ60内にはリターンスプリング68が設けられており、そのリターンスプリング68の押圧力により、前記ピストン66がクラッチ用油圧室67の油圧に応じた力とは逆向きに押圧される。さらに、前記ロータ40のホルダ43が、前記ハブ54の外周にスプライン嵌合されて、前記ロータ40と前記キャリヤ52とが一体回転するように構成されている。このようにして、前記ハブ54は、前記クラッチプレート65を保持する機能と、前記ロータ40をキャリヤ52に連結する機能とを兼備している。上記のように構成された前進クラッチ58は、前記回転軸線A1を中心とする半径方向で、前記ロータ40の内側に配置されている。また、前記回転軸線A1に沿った方向で、前記モータ・ジェネレータ10の配置領域と、前記前進クラッチ58の配置領域とが重なっている。
On the other hand, a plurality of
つぎに、前記後退ブレーキ59について説明する。この後退ブレーキ59は、前記リングギヤを選択的に固定するものであり、摩擦ブレーキ、電磁ブレーキなどを用いることが可能である。この具体例では、後退ブレーキ59として油圧制御式の摩擦ブレーキを用いた場合を説明する。前記トランスアクスルケース12の内面に連続する隔壁69が設けられている。この隔壁69は、前記モータ・ジェネレータ10が配置されている空間と、前記ベルト式無段変速機8が配置された空間とを仕切るように配置されている。そして、前記回転軸線A1に沿った方向で、前記隔壁69と前記モータ・ジェネレータ10との間に、前記後退ブレーキ59が配置されている。この後退ブレーキ59は、前記隔壁69に形成したシリンダ70と、このシリンダ70内に配置されたピストン71とを有しており、そのピストン71は、前記回転軸線A1に沿った方向に動作可能である。また、前記ピストン71を回転軸線A1に沿った方向に押圧する力を発生するブレーキ用油圧室72が設けられている。さらに、前記ピストン71を回転軸線A1に沿った方向に、かつ、ブレーキ用油圧室72の力とは逆向きに押圧する力を発生するリターンスプリング73が設けられている。さらに、前記トランスアクスルケース12には、ブレーキディスク74が複数枚、スプライン嵌合されている。一方、前記リングギヤ49の外周には、ブレーキプレート75が複数枚スプライン嵌合されている。そして、ブレーキディスク74とブレーキプレート75とが交互に配置されている。
Next, the
上記のように構成された前後進切換装置7において、前記クラッチ用油圧室67の油圧が上昇すると、前進クラッチ58の伝達トルクが高められて、前記インプットシャフト21と前記キャリヤ52とが一体回転可能となる。すなわち前進クラッチ58が係合される。これに対して、前記クラッチ用油圧室67の油圧が低下された場合は、前進クラッチ58の伝達トルクが低下し、前記インプットシャフト21と前記キャリヤ52との間における動力伝達が遮断される。すなわち前進クラッチ58が解放される。一方、前記ブレーキ用油圧室72の油圧が上昇すると、前記後退ブレーキ59が係合されて、前記リングギヤ49に与えられる制動力が高められ、そのリングギヤ49が固定される。これに対して、前記ブレーキ用油圧室72の油圧が低下された場合は、前記後退ブレーキ59が解放されて前記リングギヤ49に与えられる制動力が低下し、前記リングギヤ49が回転可能となる。
In the forward /
つぎに、前記ベルト式無段変速機8の構成を説明する。このベルト式無段変速機8は前記プライマリシャフト47の他に、セカンダリシャフト76を有しており、前記プライマリシャフト47の回転軸線A1は、前記インプットシャフト21の回転軸線A1と共通である。また、前記セカンダリシャフト76の回転軸線B1とプライマリシャフト47の回転軸線B1とが平行に配置されている。さらに、前記プライマリシャフト47は前記キャリヤ52と一体回転するように連結されている。また、前記プライマリシャフト47と一体回転するプライマリプーリ77が設けられている。図2および図3に示すように、前記プライマリプーリ77は、プライマリシャフト47の外周に、半径方向に突出するように連続して形成された固定片78と、前記プライマリシャフト47の外周に取り付けられ、かつ、前記プライマリシャフト47に対して回転軸線A1に沿った方向に移動できるように構成された可動片79とを有している。そして、前記固定片78と前記可動片79との間にV字形状の溝80が形成されている。
Next, the configuration of the belt type continuously
また、前記プライマリシャフト47は、2個の軸受81,82により支持されており、一方の軸受81の外輪は前記リヤカバー13により支持されており、他方の軸受82の外輪は前記隔壁69により支持されている。そして、前記回転軸線A1に沿った方向で、2個の軸受81,82の間に前記プライマリプーリ77が配置されている。また、前記回転軸線A1に沿った方向で、前後進切換装置7と可動片79との間に前記固定片78が配置されている。つぎに、前記プライマリプーリ77の溝80の幅を制御する機構について説明すると、前記プライマリシャフト47と一体回転するプライマリシリンダ83が設けられており、そのプライマリシリンダ83は環状に構成されている。このプライマリシリンダ83と前記可動片79との間にプライマリ油圧室84が形成されている。このプライマリ油圧室84の油圧に基づいて、前記可動片79に対して、前記回転軸線A1に沿った方向の推力が与えられる構成となっている。具体的には、前記プライマリ油圧室84の圧油量が増加して、プライマリ油圧室84の油圧が上昇した場合は、前記可動片79を前記固定片78に近づける向きの推力が増加する。これに対して、前記プライマリ油圧室84の圧油量が減少し、プライマリ油圧室84の油圧が低下した場合は、前記可動片79を前記固定片78に近づける向きの推力が低下する。さらに、前記プライマリ油圧室84の油圧が略一定である場合は、前記可動片79を前記固定片78に近づける向きの推力が略一定に制御される。
The
一方、前記セカンダリシャフト76には、そのセカンダリシャフト76と一体回転するセカンダリプーリ85が設けられている。前記プライマリプーリ77およびセカンダリプーリ85に、無端状のベルト104が巻きかけられている。図3に示すように、前記セカンダリプーリ85は、前記セカンダリシャフト76の外周に、半径方向に突出するように連続して形成された固定片86と、前記セカンダリシャフト76の外周に取り付けられ、かつ、前記セカンダリシャフト76に対して前記回転軸線A1に沿った方向に移動できるように構成された可動片87とを有している。そして、前記固定片86と前記可動片87との間にV字形状の溝88が形成されている。
On the other hand, the
また、前記セカンダリシャフト76は、2個の軸受89,90により支持されており、一方の軸受89の外輪は前記リヤカバー13により支持されており、他方の軸受90の外輪は前記トランスアクスルハウジング10により支持されている。そして、前記回転軸線B1に沿った方向で、2個の軸受89,90の間に前記セカンダリプーリ85が配置されている。また、前記回転軸線B1に沿った方向で、前記モータ・ジェネレータ10と前記固定片86との間に前記可動片87が配置されている。つぎに、前記セカンダリプーリ85からベルト104に加えられる挟持力を制御する機構について説明すると、前記セカンダリシャフト76と一体回転するセカンダリシリンダ91が設けられており、そのセカンダリシリンダ91は環状に構成されている。そして、前記回転軸線B1に沿った方向で、前記モータ・ジェネレータ10の配置領域と、前記セカンダリシリンダ91の配置領域とが一部で重なっている。具体的には、前記セカンダリシリンダ91は、略一定の外径を有する円筒部92と、その円筒部92に連続され、かつ、外径が拡大するように傾斜されたテーパ部93とを有しており、その円筒部92の配置領域と、前記モータ・ジェネレータ10の配置領域とが重なっている。そして、セカンダリシリンダ91と前記可動片87との間にセカンダリ油圧室94が形成されている。このセカンダリ油圧室94には、圧縮コイルばね95が設けられている。
The
このように、前記セカンダリ油圧室94の油圧、および圧縮コイルばね95の押圧力に基づいて、前記可動片87に対して、前記回転軸線B1に沿った方向の推力が与えられる構成となっている。そして、前記セカンダリ油圧室94の油圧が高められた場合は、前記可動片87を前記固定片86に近づける向きの推力が増加し、前記セカンダリプーリ85からベルト104に加えられる挟持力(もしくは挟圧力)が高められる。これに対して、前記セカンダリ油圧室94の油圧が低下した場合は、前記可動片87を前記固定片86に近づける向きの推力が低下し、前記セカンダリプーリ85からベルト104に加えられる挟持力が低下する。さらに、前記セカンダリ油圧室94の油圧が略一定に制御された場合は、前記可動片87を前記固定片86に近づける向きの推力が略一定となり、前記セカンダリプーリ85からベルト104に加えられる挟持力が一定となる。
Thus, based on the hydraulic pressure of the secondary hydraulic chamber 94 and the pressing force of the
さらに前記セカンダリシャフト76における一方の端部、具体的には前記トランスアクスルハウジング11内に配置されている端部には、カウンタドライブギヤ96が設けられている。さらに、前記トランスアクスルハウジング11およびトランスアクスルケース12の内部に亘ってカウンタシャフト97が配置されており、このカウンタシャフト97にはカウンタドリブンギヤ98およびファイナルドライブギヤ99が設けられており、前記カウンタドリブンギヤ97と前記カウンタドライブギヤ96とが噛合されている。また、前記デファレンシャル9はデフケース100を有しており、そのデフケース100にはリングギヤ101が形成されている。このリングギヤ101と前記ファイナルドライブギヤ99とが噛合されて、終減速機を構成している。また、前記デフケース100に設けられたドライブシャフト102に車輪103がトルク伝達可能に取り付けられている。上記構成のハイブリッド駆動装置において、回転軸線A1に沿った方向における各要素の位置関係をまとめて説明すると、前記エンジン2と前記ベルト式無段変速機8との間に、前記モータ・ジェネレータ10が配置され、そのモータ・ジェネレータ10とエンジン2との間に、前記オイルポンプ27が配置されている。また、オイルポンプ27と前記エンジン2との間にトルクコンバータ6が配置されている。また、前記ベルト式無段変速機8と前記モータ・ジェネレータ10との間に前後進切換装置7の遊星歯車機構が配置されている。
Further, a
つぎに、前記トルクコンバータ6および前記前後進切換装置7および前記ベルト式無段変速機8などのオイル必要部に、オイル(圧油・作動油)を供給する油圧制御装置(図示せず)について説明する。まず、前記オイルポンプ27から吐出されたオイルが油圧制御装置に供給されるように構成されている。その油圧制御装置は、油圧回路、圧力制御弁、流量制御弁などを有しており、各オイル必要部に供給されるオイル量、および油圧を制御することが可能に構成されている。さらに、前記エンジン12および前後進切換装置7および前記ベルト式無段変速機8およびロックアップクラッチ23を制御する電子制御装置(図示せず)が設けられており、この電子制御装置に入力される信号、および電子制御装置に記憶されているデータに基づいて、電子制御装置から各種の制御信号が出力される。
Next, a hydraulic control device (not shown) for supplying oil (pressure oil / hydraulic oil) to oil required parts such as the
つぎに、図1ないし図3に示されたハイブリッド駆動装置の作用および制御を説明する。例えば、車速およびアクセル開度などの信号が電子制御装置に入力され、入力信号および予め記憶されているデータまたはマップなどに基づいて、車両1における要求駆動力が、前記電子制御装置で求められる。この要求駆動力に基づいて、目標エンジン出力およびモータ・ジェネレータの目標出力が制御される。まず、前記エンジン2が運転された場合、前記クランクシャフト3のトルクが前記フロントカバー17に伝達される。一方、前記ロックアップクラッチ23を制御するマップに基づいて、前記ロックアップクラッチ23が制御される。前記ロックアップクラッチ23が解放された場合は、前記ポンプインペラ15と前記タービンランナ16との間で、作動油の運動エネルギにより動力伝達がおこなわれる。また、前記ロックアップクラッチ23が解放されている場合は、前記ポンプインペラ15とタービンランナ16との間の速度比が所定値以下である場合は、前記ステータ20の働きによりトルク増幅がおこなわれる。これに対して、前記ロックアップクラッチ23が係合された場合は、前記フロントカバー7と前記インプットシャフト21との間で摩擦力により動力伝達がおこなわれる。このようにして、エンジントルクが前記インプットシャフト21に伝達される。また、前記エンジントルクがロックアップクラッチ23を経由して前記インプットシャフト21に伝達される場合、そのトルク変動が前記ダンパ機構24により減衰される。
Next, the operation and control of the hybrid drive apparatus shown in FIGS. 1 to 3 will be described. For example, signals such as the vehicle speed and the accelerator opening are input to the electronic control device, and the required driving force in the vehicle 1 is obtained by the electronic control device based on the input signal and data or a map stored in advance. Based on this requested driving force, the target engine output and the target output of the motor / generator are controlled. First, when the
つぎに、前後進切換装置7の制御を、図4を参照して説明する。図4において、「○」は前進クラッチ58または後退ブレーキ59が係合されることを示し、「×」は前進クラッチ58または後退ブレーキ59が解放されることを示す。この前後進切換装置7を制御するモードには、第1モードないし第3モードがある。これらのモードは、選択されているシフトポジション、要求駆動力などに基づいて用いられる。例えば、前進ポジションが選択された場合は、第1モードを選択することが可能である。この第1モードが選択された場合、前進クラッチ58が係合され、かつ、前記後退ブレーキ59が解放される。このように、第1モードが選択され、かつ、前記エンジントルクが前記インプットシャフト21に伝達された場合、前記キャリヤ52と前記サンギヤ48とが一体回転し、前記インプットシャフト21のトルクはキャリヤ52を経由して前記プライマリシャフト47に伝達される。つまり、前記サンギヤ48が入力要素となり、かつ、前記キャリヤ52が出力要素となる。また、前記第1モードが選択された場合、前記モータ・ジェネレータ10に電力を供給して電動機として駆動させ、そのモータ・ジェネレータ10のトルクを前記キャリヤ52に伝達することも可能である。すなわち、前記第1モードが選択された場合、前記エンジン2のトルク、または前記モータ・ジェネレータ10のトルクのうち、少なくとも一方のトルクを前記プライマリシャフト47に伝達することが可能である。なお、エンジントルクを前記プライマリシャフト47に伝達する場合に、前記モータ・ジェネレータ10に電力が供給されず、かつ、発電もおこなわれていない場合、前記モータ・ジェネレータ10のロータ43が空転する。
Next, the control of the forward /
つぎに、前記ベルト式無段変速機8の変速比の制御を説明する。前記のように、要求駆動力に基づいて、目標エンジン出力が求められ、その目標エンジン出力を最適燃費で達成するように、目標エンジン回転数および目標エンジントルクが求められる。そして、実エンジン回転数を目標エンジン回転数に近づけるように、前記ベルト式無段変速機8の変速比が制御される。具体的には、プライマリ油圧室84の油圧を制御することにより、前記プライマリプーリ77におけるベルト104の巻き掛け半径が変化し、前記プライマリシャフト47の回転数と、前記セカンダリシャフト76の回転数との比、すなわち変速比が無段階(連続的)に制御される。さらに、前記セカンダリ油圧室94の油圧を制御することにより、前記ベルト104に対する前記セカンダリプーリ85の挟圧力(言い換えれば挟持力)が制御され、伝達トルクが制御される。そして、前記プライマリシャフト47から前記セカンダリシャフト76に伝達されたトルクは、前記カウンタシャフト97およびデファレンシャル9を経由して車輪103に伝達され、駆動力が発生する。
Next, control of the gear ratio of the belt type continuously
つぎに、前後進切換装置7を制御する場合に用いられる第2モードについて説明する。この第2モードは、前進ポジションが選択された場合、または後退ポジションが選択された場合に用いることが可能である。この第2モードが選択された場合、図4に示すように、前進クラッチ58および後退ブレーキ59が共に解放される。つまり、前記インプットシャフト21と前記キャリヤ52との間における動力伝達が遮断される。この第2モードが選択された場合は、前記モータ・ジェネレータ10に電力を供給して電動機として駆動させ、そのモータ・ジェネレータ10から出力されたトルクを前記プライマリシャフト47に伝達することができる。また、第2モードを用いる場合において、前進ポジションが選択された場合と、後進ポジションが選択された場合とでは、前記モータ・ジェネレータ10の回転方向が逆に制御される。
Next, the second mode used when controlling the forward /
このように、第2モードが選択された場合において、前記モータ・ジェネレータ10を電動機として駆動させ、そのトルクを車輪103に伝達することが可能である。なお、第2モードが選択された場合、前記インプットシャフト21とキャリヤ52との間の動力伝達が遮断されるため、第2モードが選択され、かつ、前記エンジン2が運転されたとしても、エンジントルクが前記プライマリシャフト47に伝達されることはない。このように、第2モードは、モータ・ジェネレータ10のトルクにより車両1を走行させるモード、つまり、電気自動車モード(EV走行モード)が選択された場合に用いられる。なお、この第2モードが選択され、かつ、車両1が惰力走行する場合、車両1の運動エネルギで発生する動力を、前記デファレンシャル100および前記ベルト式無段変速機8を経由させてモータ・ジェネレータ10に伝達し、そのモータ・ジェネレータ10を発電機として駆動させて、発生した電力を蓄電装置に充電することも可能である。
Thus, when the second mode is selected, it is possible to drive the motor /
つぎに、前後進切換装置7を制御する場合に用いられる第3モードについて説明する。この第3モードは後退ポジションが選択された場合に用いられる。この第3モードが選択された場合、図4に示すように前進クラッチ58が解放され、かつ、前記後退ブレーキ59が係合される。この第3モードが選択され、かつ、前記エンジントルクが前記インプットシャフト21に伝達された場合、固定されているリングギヤ49が反力要素となり、前記キャリヤ52にエンジントルクが伝達される。この第3モードが選択された場合は、前記第2モードが選択された場合とは、前記キャリヤ52の回転方向が逆となる。なお、第3モードが選択された場合に、前記モータ・ジェネレータ10を電動機として駆動させ、そのトルクを前記プライマリシャフト47に伝達することも可能である。そして、第3モードが選択された場合も、第1モードと同様にして車輪103にトルクが伝達されて、駆動力が発生する。
Next, the third mode used when controlling the forward /
上記のように、図1ないし図3に示されたハイブリッド駆動装置によれば、前記エンジン2から前記プライマリシャフト47に至る動力伝達経路で、前記エンジン2よりも動力伝達方向の下流に前進クラッチ58が配置されており、かつ、前進クラッチ58とプライマリシャフト47との間に、前記モータ・ジェネレータ10が動力伝達可能に配置されている。このため、前記プライマリシャフト47の回転方向を正逆に切り換える前後進切換装置7を用いて、具体的には、前後進切換装置7の前進クラッチ58を解放させることにより、前記エンジン2と前記モータ・ジェネレータ10との間の動力伝達経路を遮断することができる。したがって、前記エンジン2と前記モータ・ジェネレータ10との間の動力伝達経路を遮断するために、専用のクラッチを設けずに済む。
As described above, according to the hybrid drive apparatus shown in FIGS. 1 to 3, the
また、前記電気自動車モードが選択され、かつ、前記第2モードを用いている場合に、「前記モータ・ジェネレータ10の動力が前記エンジン2に伝達されて引きずり損失が発生すること」を抑制できる。また、車両1が惰力走行して、その運動エネルギをモータ・ジェネレータ10に伝達して回生制御を実行する場合に、前記前進クラッチ58が解放されるため、動力の一部が前記エンジン2に伝達されることを回避できる。したがって、「エンジンブレーキ力が発生して引き摺り損失が増加すること」を抑制できる。また、電気自動車モードが選択された場合に、前記ベルト式無段変速機8の変速比を制御することにより、トルク増幅をおこなうことができ、前記モータ・ジェネレータ10のトルクを低減できる。さらに、車両1が惰力走行して回生制御をおこなう場合に、前記ベルト式無段変速機8の変速比を制御することにより、回生制御をおこなうモータ・ジェネレータ10の回転数を上昇させて、回生効率を高めることができる。したがって、前記モータ・ジェネレータ10のコンパクト化(体格の小型化)を図ることができ、かつ、モータ・ジェネレータ10が高回転・低トルクで駆動されることを防止でき、損失低減を図ることができる。
Further, when the electric vehicle mode is selected and the second mode is used, it is possible to suppress “the power of the motor /
また、図1ないし図3に示されたハイブリッド駆動装置によれば、前記第1モードまたは第3モードが選択された場合に、前記ロックアップクラッチ23を解放すると、前記トルクコンバータ6により伝達トルクを増幅することが可能である。したがって、車両1の駆動力を高めることができ車両1の発進性が向上する。さらに、前記ロックアップクラッチ23が解放されていれば、前記トルクコンバータ6において流体の運動エネルギにより動力伝達がおこなわれるため、エンジントルクの変動がインプットシャフト21に伝達されにくくなり、車両1の発進がスムースとなる。また、前記ベルト式無段変速機8による変速比の制御範囲は限られているが、前記終減速機の減速比を大きくすることで、動力性能と燃費を高次元で両立できる。
Further, according to the hybrid drive apparatus shown in FIGS. 1 to 3, when the first mode or the third mode is selected, when the
さらに、図1の具体例によれば、前記ステータ39が、前記トランスアクスルケース12および前記オイルポンプボデー28により挟み付けられて、前記回転軸線A1に沿った方向、および半径方向に位置決め固定されている。また、前記モータ・ジェネレータ10のロータ40が、前記軸受45,46を介して、前記トランスアクスルケース12および前記オイルポンプボデー28により間接的に支持して、前記回転軸線A1に沿った方向、および半径方向に位置決め固定されている。このため、前記モータ・ジェネレータ10を前記ケーシング10内で位置決め固定する機構(ケースまたはカバー)を専用に設けずに済む。したがって、ハイブリッド駆動装置が回転軸線A1に沿った方向に大型化することを抑制でき、車両搭載性の低下を抑制できる。具体的には、車体の前後方向に沿って設けられているサイドメンバまたは車輪103と、ハイブリッド駆動装置が干渉することを回避できる。さらには、ハイブリッド駆動装置の製造コストの上昇を抑制でき、かつ、ハイブリッド駆動装置の大重量化を抑制できる。
Further, according to the specific example of FIG. 1, the
さらに、前進クラッチ58の一部を構成するハブ54が、前記モータ・ジェネレータ10と前記キャリヤ52とを動力伝達可能に連結する要素として共用化されている。このため、前記モータ・ジェネレータ10と前記キャリヤ52とを動力伝達可能に連結する要素を専用に設けずに済む。したがって、ハイブリッド駆動装置が回転軸線A1に沿った方向に大型化することを抑制でき、車両搭載性の低下を抑制できる。具体的には、車体の前後方向に沿って設けられているサイドメンバまたは車輪103と、ハイブリッド駆動装置が干渉することを回避できる。
Further, the
ところで、エンジントルクが前記ポンプインペラ15に伝達されると、そのトルクにより前記オイルポンプ27が駆動されてオイルが吸入され、そのオイルポンプ27から吐出されたオイルが油圧制御装置に供給される。前記オイルパン35からオイルポンプ27に至る吸入油路38、および吐出油路が前記モータ・ジェネレータ10のステータ39の外周側に設けられている。このため、前記モータ・ジェネレータ10の温度の方が、オイルの温度よりも高い場合は、前記モータ・ジェネレータの熱が前記ケーシング5を介して前記オイルに伝達されて、そのオイルが温められる。このため、オイルの粘度が低下して吸入抵抗が低下し、前記オイルポンプ27の駆動損失の増加を抑制できるとともに、前記エンジン2の燃費が向上する。また、前記モータ・ジェネレータ10の過熱を抑制できる。
By the way, when the engine torque is transmitted to the
一方、前記電子制御装置に入力される信号により、オイルの油温を検知可能であり、前記電気自動車モードが選択され、かつ、第2モードが用いられている場合において、実際に検知される油温が、電子制御装置に予め記憶された基準油温以下である場合は、電気エネルギを運動エネルギに変換する効率が低下するように、前記モータ・ジェネレータ10の出力を制御することが可能である。このモータ・ジェネレータ10の出力制御においては、例えば、図5のマップを用いることが可能である。この図5には、横軸にモータ・ジェネレータ10の回転数が示され、縦軸にモータ・ジェネレータ10のトルクが示されている。また、前記モータ・ジェネレータ10の効率が曲線で示されている。曲線の中央側であるほど、高効率であることを示す。この図5では、効率90%の領域と、効率80%の領域と、効率70%の領域が示されている。さらに、図5には、モータ・ジェネレータ10の等パワー線が示されている。この等パワー線上では、モータ・ジェネレータ10のパワーは一定であり、かつ、回転数およびトルクが異なる。
On the other hand, when the oil temperature can be detected by a signal input to the electronic control unit, the electric vehicle mode is selected, and the second mode is used, the oil actually detected When the temperature is equal to or lower than the reference oil temperature stored in advance in the electronic control unit, it is possible to control the output of the motor /
例えば、前記モータ・ジェネレータ10のトルクおよび回転数が、等パワー線上の動作点C1にある場合に、動作点2に変更することにより、そのモータ・ジェネレータ10の効率が低下する。なお、動作点1から動作点2に変更すると、トルクは上昇し、かつ、回転数は低下する。また、動作点1から動作点2に変更して、そモータ・ジェネレータ10の効率を低下させることも可能である。なお、動作点1から動作点3に変更すると、トルクは低下し、かつ、回転数は上昇する。このように、モータ・ジェネレータ10の出力を変更する場合、前記モータ・ジェネレータ10のトルクの制御は、前記インバータにより通電電流を制御しておこなわれる。具体的には、通電電流を高めると、前記モータ・ジェネレータ10のトルクが高められ、通電電流を低下させると、前記モータ・ジェネレータ10のトルクが低下する。また、前記モータ・ジェネレータ10の回転数の制御は、前記ベルト式無段変速機8の変速比を制御しておこなわれる。具体的には、前記ベルト式無段変速機8の変速比を大きくする変速をおこなうと、前記モータ・ジェネレータ10の回転数が上昇する。これに対して、前記ベルト式無段変速機8の変速比を小さくする変速をおこなうと、前記モータ・ジェネレータ10の回転数が低下する。このようにして、図5のマップを用いて前記モータ・ジェネレータ10の回転数およびトルクを制御することにより、その効率を低下させると、そのモータ・ジェネレータ10の温度上昇が促進される。したがって、このモータ・ジェネレータ10の熱を前記オイルに伝達して、そのオイルの温度を温める機能が一層向上する。
For example, when the torque and the rotational speed of the motor /
ここで、この具体例で説明された構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、モータ・ジェネレータ10が、この発明の電動機に相当し、プライマリシャフト47およびプライマリプーリ77が、この発明の入力部材に相当し、セカンダリシャフト76およびセカンダリプーリ85が、この発明の出力部材に相当し、ベルト式無段変速機8が、この発明の無段変速機に相当し、インプットシャフト21およびキャリヤ52が、この発明における「回転部材同士」に相当し、インプットシャフト21が、この発明の第1回転部材に相当し、キャリヤ52が、この発明の第2回転部材に相当し、前進クラッチ58およびハブ54が、この発明における「前後進切換装置の少なくとも一部」相当し、トランスアクスルハウジング11およびトランスアクスルケース12が、この発明における「ケーシングの一部」に相当する。
Here, the correspondence between the configuration described in this specific example and the configuration of the present invention will be described. The motor /
上記の実施例では、全ての回転軸線が車両の幅方向(左右方向)に配置されているが、全ての回転軸線が車両の前後方向に配置されている構成のパワートレーンについても、この発明を用いることができる。また、この発明のハイブリッド駆動装置においては、流体伝動装置としてトルク増幅機能を備えていないフルードカップリングを用いることもできる。さらに、前後進切換装置としては、ダブルピニオン式の遊星歯車機構に代えて、シングルピニオン式の遊星歯車機構を用いることも可能である。 In the above embodiment, all the rotation axes are arranged in the vehicle width direction (left-right direction), but the present invention is also applied to a power train having a configuration in which all the rotation axes are arranged in the vehicle front-rear direction. Can be used. In the hybrid drive device of the present invention, a fluid coupling that does not have a torque amplification function can be used as the fluid transmission device. Further, as the forward / reverse switching device, a single pinion type planetary gear mechanism can be used instead of the double pinion type planetary gear mechanism.
1…車両、 2…エンジン、 5…ケーシング、 6…トルクコンバータ、 7…前後進切換装置、 8…ベルト式無段変速機、 10…モータ・ジェネレータ、 11…トランスアクスルハウジング、 12…トランスアクスルケース、 21…インプットシャフト、 27…オイルポンプ、 28…オイルポンプボデー、 38…吸入油路、 40…ロータ、 47…プライマリシャフト、 52…キャリヤ、 54…ハブ、 58…前進クラッチ、 76…セカンダリシャフト、 77…プライマリプーリ、 85…セカンダリプーリ、 A1…回転軸線。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle, 2 ... Engine, 5 ... Casing, 6 ... Torque converter, 7 ... Forward / reverse switching device, 8 ... Belt type continuously variable transmission, 10 ... Motor generator, 11 ... Transaxle housing, 12 ...
Claims (7)
前記エンジンから前記入力部材に至る動力伝達経路で、前記エンジンよりも動力伝達方向の下流に前記前進クラッチが配置されており、前記動力伝達経路で、前記前進クラッチよりも下流に前記電動機が配置されていることを特徴とするハイブリッド駆動装置。 The speed ratio between the input member and the output member can be changed steplessly, the engine that converts heat energy into kinetic energy and outputs power, the electric motor that converts electric energy into kinetic energy and outputs power, and A continuously variable transmission, configured to transmit power output from the engine and the electric motor to the input member, and in the power transmission path from the engine to the input member, the input member A forward / reverse switching device for switching the rotational direction of the input member to the forward / reverse direction, and the forward / reverse switching device is configured to switch between the rotational members constituting the power transmission path when the rotational direction of the input member is switched to the forward / reverse direction. In a hybrid drive device having a forward clutch for controlling the transmission torque between
The forward clutch is arranged downstream of the engine in the power transmission direction in the power transmission path from the engine to the input member, and the electric motor is arranged downstream of the forward clutch in the power transmission path. The hybrid drive device characterized by the above-mentioned.
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