JP2009202693A - ハイブリッド車両の制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ／ジェネレータの後に回転ダンパーを設けただけの構造では、エンジン低回転側での伝達特性が悪化する。
【解決手段】エンジン３からモータ／ジェネレータ７を経て変速機４に向かうトルクフローの経路上において、モータ／ジェネレータ７の後に第１の回転ダンパー４２を設けるとともに、モータ／ジェネレータ７の前に、第１の回転ダンパー４２よりも剛性の低い第２の回転ダンパー４１を設けた。これにより、エンジン３のトルク変動時におけるトルク伝達系の捻り共振を効果的に抑制することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンおよびモータ／ジェネレータのうちの少なくとも一方を走行駆動源とするハイブリッド車両の制振装置に関する。

従来、エンジンから駆動車輪に至るトルク伝動系において、エンジンのトルク変動による捻り共振を抑制するために、回転ダンパーを設ける技術が知られている。特許文献１に記載の技術では、回転ダンパーをモータ／ジェネレータよりも後に配置している。
特開２００４−００１７０８号公報

しかしながら、回転ダンパーをモータ／ジェネレータよりも後に配置する従来の技術では、回転ダンパーにエンジントルクとともにモータトルクが加わるので、回転ダンパーの捻り剛性を高くする必要があり、エンジンの低回転領域での制振レベルが悪化するという問題があった。

本発明によるハイブリッド車両の制振装置は、エンジンからモータ／ジェネレータを経て変速機に向かうトルクフローの経路上において、モータ／ジェネレータの後に第１の回転ダンパーを設けるとともに、モータ／ジェネレータの前に、第１の回転ダンパーよりも剛性の低い第２の回転ダンパーを設けたことを特徴とする。

本発明によるハイブリッド車両の制振装置によれば、エンジンからモータ／ジェネレータを経て変速機に向かうトルクフローの経路上において、モータ／ジェネレータの前後に第１の回転ダンパーおよび第２の回転ダンパーを設けたので、エンジンのトルク変動時におけるトルク伝達系の捻り共振を効果的に抑制することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

−第１の実施の形態−
図１は、第１の実施の形態におけるハイブリッド車両の制振装置を備えたフロントエンジン・リヤホイールドライブ車（後輪駆動車）のパワートレーンを示している。図１において、１Ｌ、１Ｒはそれぞれ、左前輪、右前輪を示し、２Ｌ、２Ｒはそれぞれ、左後輪、右後輪を示している。

図１に示す後輪駆動車では、通常の後輪駆動車と同様に、エンジン３の車両前後方向後方に自動変速機４を配置し、エンジン３（クランクシャフト３ａ）からの回転を自動変速機４の入力軸５へ伝達する軸６に結合して、モータ／ジェネレータ７を設けている。すなわち、モータ／ジェネレータ７は、エンジン３および自動変速機４の間に配置されている。

モータ／ジェネレータ７は、車両の走行状況に応じて、モータとして作用したり、ジェネレータとして作用する。

モータ／ジェネレータ７およびエンジン３の間、より詳しくは、軸６およびエンジンクランクシャフト３ａの間に、エンジン側摩擦要素としてのエンジンクラッチ８を介装している。エンジンクラッチ８は、エンジン３およびモータ／ジェネレータ７間の結合および切り離しを行う。

自動変速機４は、変速機側摩擦要素としてのフォワードブレーキ９、および、３個の遊星歯車組１１を備えており、フォワードブレーキ９を含む複数の摩擦要素（クラッチやブレーキ等）を選択的に締結・解放することで、これら摩擦要素の締結・解放の組み合わせにより、３個の遊星歯車組１１の伝動系路（変速段）を決定する。フォワードブレーキ９は、モータ／ジェネレータ７、および、自動変速機４からの出力回転を伝動する変速機出力回転伝動系間を切り離し可能に結合するものであって、前進変速段（少なくとも発進変速段）を選択する時に締結させるべき摩擦要素である。

自動変速機４の変速機入力軸５への回転は、選択変速段に応じた変速比で変速されて、変速機出力軸１２から出力される。変速機出力軸１２からの出力回転は、プロペラシャフト１３、ディファレンシャルギヤ装置１４および左右のドライブシャフト１５Ｌ、１５Ｒを順次経て、左右後輪２Ｌ、２Ｒに達し、車両を走行させるのに用いられる。

このハイブリッド車両では、エンジン３のみが走行駆動源となる走行モード、エンジン３およびモータ／ジェネレータ７が走行駆動源となるハイブリッド走行モード、および、モータ／ジェネレータ７のみが走行駆動源となる電気走行モードのうちのいずれかの走行モードにて走行する。

なお、図１では、モータ／ジェネレータ７、および、変速機出力軸１２からの出力回転を伝動する変速機出力回転伝動系間を切り離し可能に結合する変速機側摩擦要素として、自動変速機４内に既存する前進変速段選択用のフォワードブレーキ９または後退変速段選択用のリバースブレーキ（不図示）を流用することとしたが、他の構成としてもよい。

例えば、変速機側摩擦要素としては、図２に示すごとく、モータ／ジェネレータ７および自動変速機４の間に、専用の変速機側クラッチ１６を設けてもよい。この場合、変速機側クラッチ１６は、変速機入力軸５および軸６の相互同軸突き合わせ部に介在させて、これら軸５、６間を断接することにより、モータ／ジェネレータ７および変速機出力軸１２間を切り離し可能に結合する機能を果たす。

変速機側摩擦要素としてはさらに、図３に示すごとく、自動変速機４および変速機出力回転伝動系間に、専用の変速機側クラッチ１７を設けてもよい。この場合、変速機側クラッチ１７は、変速機出力軸１２とプロペラシャフト１３との相互同軸突き合わせ部に介在させて、これら変速機出力軸１２およびプロペラシャフト１３間を断接することにより、自動変速機４および変速機出力回転伝動系間を切り離し可能に結合する機能を果たす。

なお、専用の変速機側クラッチ１７は、図３のごとく、自動変速機４および変速機出力回転伝動系間に介在させる代わりに、プロペラシャフト１３を含む変速機出力回転伝動系中に挿置してもよい。

第１の実施の形態におけるハイブリッド車両の制振装置では、エンジン３のトルク変動に基づく捻り共振による車体振動を抑制するために、パワートレーンの回転伝動系に回転ダンパーを設ける。回転ダンパーを設ける位置について、図４を用いて説明する。

図４は、エンジン３からモータ／ジェネレータ７を経て自動変速機４に至るまでのトルクフローとともに、回転ダンパーを設ける位置を示す図である。図４において、太い実線は、トルクフローを示している。図４に示すように、第１の実施の形態におけるハイブリッド車両の制振装置では、トルクフローの経路上におけるモータ／ジェネレータ７の前後の位置に、回転ダンパー４１、４２をそれぞれ１つずつ設ける。すなわち、エンジン３およびモータ／ジェネレータ７の間に回転ダンパー（前ダンパー）４１を設けるとともに、モータ／ジェネレータ７および自動変速機４の間に回転ダンパー（後ダンパー）４２を設ける。

前ダンパーである回転ダンパー４１には、エンジン３のトルクしか加わらないが、後ダンパーである回転ダンパー４２には、エンジン３およびモータ／ジェネレータ７のトルクが加わる。従って、回転ダンパー４２の剛性（回転ダンパー４２に用いられるスプリングの剛性）は、回転ダンパー４１の剛性（回転ダンパー４１に用いられるスプリングの剛性）よりも大きい。

図５は、エンジン回転数（ｒｐｍ）と、ドライブシャフトトルクの変動レベル（ｄＢ）との関係を示す図である。図５において、点線は、エンジン３およびモータ／ジェネレータ７の間にのみ、回転ダンパー（前ダンパー）を設けた場合、一点鎖線は、モータ／ジェネレータ７および自動変速機４の間にのみ、回転ダンパー（後ダンパー）を設けた場合、実線は、図４に示すように、モータ／ジェネレータ７の前後に、回転ダンパー４１、４２を設けた場合の関係をそれぞれ示している。

図５に示すように、前ダンパーのみを設けた場合には、エンジン回転数が約２３００（ｒｐｍ）の位置に、ドライブシャフトトルクの変動レベルのピークが存在していたが、モータ／ジェネレータ７の前後に、回転ダンパー４１、４２を設けた場合には、そのようなピークは存在しない。

また、図５に示すように、モータ／ジェネレータ７の前後に、回転ダンパー４１、４２を設けた場合には、後ダンパーのみを設けた場合に比べて、エンジン回転数が約１８００（ｒｐｍ）以下の領域において、ドライブシャフトトルクの変動レベルが大幅に低減されている。

すなわち、モータ／ジェネレータ７の前後に、回転ダンパー４１、４２を設けた場合には、前ダンパーまたは後ダンパーのみを設けた場合に比べて、エンジントルク変動時のドライブシャフトトルクの変動量を低減することができる。これにより、エンジンから駆動車輪に至るトルク伝動系において、エンジンのトルク変動による捻り共振を抑制することができる。

なお、モータ／ジェネレータ７の前に配置される回転ダンパー４１は、エンジン回転数の低回転領域におけるトルク変動レベルを低下させる役割を有し、モータ／ジェネレータ７の後ろに配置される回転ダンパー４２は、モータ／ジェネレータ７が主のイナーシャとなっている振動系の固有振動周波数を大幅に高くする役割を有する。

以上、第１の実施の形態におけるハイブリッド車両の制振装置によれば、エンジン３からモータ／ジェネレータ７を経て自動変速機４に向かうトルクフローの経路上において、モータ／ジェネレータ７の後に第１の回転ダンパー４２を設けるとともに、モータ／ジェネレータ７の前に、第１の回転ダンパー４２よりも剛性の低い第２の回転ダンパー４１を設けた。これにより、エンジン３のトルク変動時におけるトルク伝達系の捻り共振を効果的に抑制することができる。

−第２の実施の形態−
モータ／ジェネレータ７の前後に回転ダンパー４１、４２を設けた構成では、回転ダンパー４２の剛性値や、自動変速機４のイナーシャの値等に応じて、エンジン回転数の低回転領域において、自動変速機４が主イナーシャで、回転ダンパー４２およびドライブシャフト１５Ｌ、１５Ｒが並列でバネとなって共振する可能性がある。

第２の実施の形態におけるハイブリッド車両の制振装置では、上述した共振を抑制するために、モータ／ジェネレータ７の後ろに配置される回転ダンパー４２に、ヒストルク機構を設ける。図６は、回転ダンパー４２にヒストルク機構を設けた場合における、エンジン３からモータ／ジェネレータ７を経て自動変速機４に至るまでのトルクフローを示す図である。

図７は、後ダンパーである回転ダンパー４２にヒストルク機構を設けるための具体的な構造を示す図である。回転ダンパー４２は、モータ／ジェネレータ側ダンパープレート４２ａと、自動変速機側ダンパープレート４２ｂと、トーションスプリング４２ｃとを備える。トーションスプリング４２ｃは、二つのプレート４２ａ、４２ｂ間で緩衝下に動力伝達を行うよう配置されている。

二つのプレート４２ａ、４２ｂの間には、フリクションプレート５０が設けられている。このフリクションプレート５０は、回転ダンパー４２の振動、すなわち、トーションスプリング４２ｃの振動を減衰させるための摩擦部材である。摩擦部材であるフリクションプレート５０を設けることによって、回転ダンパー４２にヒストルク機構を構成している。

図８は、エンジン回転数（ｒｐｍ）と、ドライブシャフトトルクの変動レベル（ｄＢ）との関係を示す図である。点線は、回転ダンパー４２にヒストルク機構を設けていない場合、実線は、回転ダンパー４２にヒストルク機構を設けた場合の関係を示している。

上述したように、回転ダンパー４２にヒストルク機構を設けていない場合には、回転ダンパー４２の剛性値や、自動変速機４のイナーシャの値等に応じて、ドライブシャフトトルクの変動レベルが大きくなる可能性がある。図８に示す例では、エンジン回転数が約１１００（ｒｐｍ）から約１６００（ｒｐｍ）の範囲において、ドライブシャフトトルクの変動レベルが大きくなっている。

これに対して、回転ダンパー４２にヒストルク機構を設けた場合には、ドライブシャフトトルクの変動レベルの山の部分が抑えられている。これにより、エンジンから駆動車輪に至るトルク伝動系において、エンジンのトルク変動による捻り共振を抑制することができる。

以上、第２の実施の形態におけるハイブリッド車両の制振装置によれば、後ダンパーである第２の回転ダンパー４２は、モータ／ジェネレータ側のダンパープレート４２ａ、および、変速機側のダンパープレート４２ｂを備えており、第２の回転ダンパー４２にヒストルク機構を設けるために、モータ／ジェネレータ側のダンパープレート４２ａおよび変速機側のダンパープレート４２ｂの間に、摩擦部材５０を設けた。これにより、エンジン３のトルク変動時におけるトルク伝達系の捻り共振をより効果的に抑制することができる。

−第３の実施の形態−
第１の実施の形態におけるハイブリッド車両の制振装置では、モータ／ジェネレータ７の前後の位置に、回転ダンパー４１、４２をそれぞれ１つずつ設けた。しかし、図４を用いて説明したように、回転ダンパー４１、４２は、エンジン３からモータ／ジェネレータ７を経て自動変速機４に至るまでのトルクフローの経路上において、モータ／ジェネレータ７の前後の位置に設けられていればよいので、実際に回転ダンパー４１、４２を設ける位置は、モータ／ジェネレータ７の前後の位置に限られることはない。

図９は、エンジン３およびモータ／ジェネレータ７の間に、回転ダンパー４１、４２を設けた例を示す図である。図９において、太い実線は、トルクフローを示している。この場合、２つの回転ダンパー４１、４２は共に、モータ／ジェネレータ７の前、すなわち、エンジン３およびモータ／ジェネレータ７の間に配置されているが、図９に示すように、トルクフロー上では、モータ／ジェネレータ７の前後に配置された形となっている。この場合にも、第１の実施の形態におけるハイブリッド車両の制振装置と同様の効果を得ることができる。

なお、図９では、後ダンパーである回転ダンパー４２にヒストルク機構を設けた図を示しているが、第１の実施の形態と同様に、ヒストルク機構を設けない構成とすることもできる。

本発明は、上述した第１〜第３の実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した各実施の形態では、本発明によるハイブリッド車両の制振装置を後輪駆動車に適用した例を挙げて説明したが、前輪駆動車に適用することもできるし、四輪駆動車に適用することもできる。

変速機は、自動変速機（ＡＴ）として説明したが、無段変速機（ＣＶＴ）であってもよいし、ＭＴであってもよい。

なお、本発明は、回転ダンパー４１，４２の具体的な構成によって限定されることもない。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、回転ダンパー４２が第１の回転ダンパーを、回転ダンパー４１が第２の回転ダンパー、フリクションプレート５０が摩擦部材をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

第１の実施の形態におけるハイブリッド車両の制振装置を備えた後輪駆動車のパワートレーンを示す概略平面図 第１の実施の形態におけるハイブリッド車両の制振装置を備えた後輪駆動車のパワートレーンの別の構成を示す概略平面図 第１の実施の形態におけるハイブリッド車両の制振装置を備えた後輪駆動車のパワートレーンのさらに別の構成を示す概略平面図 トルクフロー上におけるモータ／ジェネレータの前後の位置に、回転ダンパーをそれぞれ１つずつ設けた構成を示す図 エンジン回転数（ｒｐｍ）と、ドライブシャフトトルクの変動レベル（ｄＢ）との関係を示す図 後回転ダンパーにヒストルク機構を設けた場合におけるトルクフローを示す図 後回転ダンパーにヒストルク機構を設けるための具体的な構造を示す図 後回転ダンパーにヒストルク機構を設けた場合と設けない場合とにおける、エンジン回転数（ｒｐｍ）と、ドライブシャフトトルクの変動レベル（ｄＢ）との関係を示す図 エンジンおよびモータ／ジェネレータの間に、２つの回転ダンパーを設けた構成を示す図

符号の説明

３ エンジン
４ 自動変速機
７ モータ／ジェネレータ
４１ 回転ダンパー
４２ 回転ダンパー
４２ａ モータ／ジェネレータ側ダンパープレート４２ａ
４２ｂ 自動変速機側ダンパープレート
５０ フリクションプレート

Claims (4)

1. エンジンおよびモータ／ジェネレータのうちの少なくとも一方を走行駆動源とするハイブリッド車両の制振装置において、
   エンジンからモータ／ジェネレータを経て変速機に向かうトルクフローの経路上において、前記モータ／ジェネレータの後に第１の回転ダンパーを設けるとともに、前記モータ／ジェネレータの前に、前記第１の回転ダンパーよりも剛性の低い第２の回転ダンパーを設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制振装置。
2. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制振装置において、
   前記モータ／ジェネレータと前記変速機との間に前記第１の回転ダンパーを設けるとともに、前記エンジンと前記モータ／ジェネレータとの間に前記第２の回転ダンパーを設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制振装置。
3. 請求項１に記載のハイブリッド車両の制振装置において、
   前記トルクフローの経路上における前記第１の回転ダンパーおよび前記第２の回転ダンパーの位置関係を保ちつつ、前記エンジンと前記モータ／ジェネレータとの間に、前記第１の回転ダンパーおよび前記第２の回転ダンパーを設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制振装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の制振装置において、
   前記第１の回転ダンパーは、モータ／ジェネレータ側のダンパープレート、および、変速機側のダンパープレートを備えており、
   前記第１の回転ダンパーにヒストルク機構を設けるために、前記モータ／ジェネレータ側のダンパープレートおよび前記変速機側のダンパープレートの間に、摩擦部材を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の制振装置。

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