JP2010013073A - ハイブリッド車両の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 停車時にはＤレンジのままでオイルポンプを駆動可能であり、また回生エネルギを増大できるハイブリッド車両の駆動装置を提供すること。
【解決手段】 エンジン２と、走行用モータ６と、トランスミッション４と、前記エンジン２及び走行用モータ６からの動力を前記トランスミッション４に伝達するトルクコンバータ３と、該トルクコンバータ３と前記走行用モータ６との間に配設された遊星ギヤ機構５とを備えたハイブリッド車両の駆動装置１であって、前記走行用モータ６のロータ６ａは、前記遊星ギヤ機構５を介してエンジン２側に接続され、該ロータ６ａにはオイルポンプ１０が接続されており、前記遊星ギヤ機構５のリングギヤ５ｂを回転フリーとし、又は固定するブレーキ機構８と、該リングギヤ５ｂをエンジン２側に接続可能とするクラッチ機構９とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジン及び走行用モータを備えたハイブリッド車両の駆動装置に関する。

エンジン及び走行用モータを備えたハイブリッド車両では、該走行用モータにより、エンジン始動，走行のアシスト，減速時の回生が可能である。この種の駆動装置として、例えば特許文献１に記載されたものがある。この従来装置では、遊星ギヤ機構のサンギヤをトランスミッションへの入力軸に固定し、プラネタリギヤを固定するとともに、リングギヤに走行用モータのロータを接続している。またこのロータにオイルポンプを接続している。即ち、この従来装置では、走行用モータを遊星ギヤ機構を介してトランスミッション側に取り付けている。
特許第３５７０５５３号公報

前記従来装置では、オイルポンプを駆動するには、プラネタリギヤは固定なので、ミッション入力軸を回転させる必要があり、従って停車時のオイルポンプの駆動はＮレンジのみ可能であり、Ｄレンジでは駆動できないといった問題がある。

また回生時に変速不可のため大きな回生エネルギが得られないといった問題もある。

本発明は、前記従来の状況に鑑みてなされたもので、停車時にはＤレンジのままでオイルポンプを駆動可能であり、また回生エネルギを増大できるハイブリッド車両の駆動装置を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、エンジンと、走行用モータと、トランスミッションと、前記エンジン及び走行用モータからの動力を前記トランスミッションに伝達するトルクコンバータと、該トルクコンバータと前記走行用モータとの間に配設された遊星ギヤ機構とを備えたハイブリッド車両の駆動装置であって、前記走行用モータのロータは、前記遊星ギヤ機構を介してエンジン側に接続され、該ロータにはオイルポンプが接続されており、前記遊星ギヤ機構のリングギヤを回転フリーとし、又は固定するブレーキ機構と、該リングギヤをエンジン側に接続可能とするクラッチ機構とを備えたことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。

請求項１の発明に係るハイブリッド車両の駆動装置によれば、前記走行用モータのロータを前記遊星ギヤ機構を介してエンジン側に接続するとともに、該ロータにオイルポンプを接続したので、アイドルストップ時には、前記ブレーキ機構及びクチッチ機構によりリングギヤを回転フリーとすることで、アイドルストップ時にＮレンジ，Ｄレンジの何れにおいてもオイルポンプを駆動できる。

また、ブレーキ機構をオンすることにより、減速時には駆動輪からの回転を遊星ギヤ機構により増速させて走行用モータに伝達できるので、回生エネルギを増大できる。また、エンジン始動（走行用モータによる低速走行時）には、走行用モータ回転が減速されるので少ない走行用モータ出力でエンジン始動することができる。

遊星ギヤ機構のリングギヤを固定するブレーキ機構とトルコンケースに接続可能とするクラッチ機構とを備えたので、これらのブレーキ機構又はクラッチ機構の一方が固着故障（オフ不能）したり、開放故障（オン不能）となった場合でも、他方を開放したり結合することにより、一定の回避走行は可能である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１ないし図２は、本発明の一実施形態によるハイブリッド自動車の駆動装置を説明するための図である。

図において、１はハイブリッド自動車の駆動装置である。この駆動装置１は、エンジン２と、該エンジン２の出力軸２ａがトルコンケース（トルクコンバータの外殻）３ａに接続されたトルクコンバータ３と、該トルクコンバータ３のタービンシャフト３ｂが接続されたトランスミッション４と、前記トルクコンバータ３のトルコンシャフト３ｃの周囲に同軸配置された遊星ギヤ機構５と、該遊星ギヤ機構５の周囲に同軸配置された走行用モータ６とを備えている。

前記トルクコンバータ３は、前記トルコンケース３ａに固定されたインペラ３ｄと前記タービン軸３ｂに固定されたタービンブレード3ｅとの間で作動油を介して動力の授受を行うように構成されている。また前記トルクコンバータ３は、前記トルコンケース３ａとタービン軸３ｂを直結することにより、作動油を介することなく前記動力の授受を直接行うロックアップ機構７を備えている。

前記遊星ギヤ機構５は、前記トルクコンバータ３のトルコンシャフト３ｃに軸支されたサンギヤ５ａと、回転フリーに配置されたリングギヤ５ｂと、該リングギヤ５ｂとサンギヤ５ａとの間に配置された複数のプラネタリギヤ５ｃとを有する。このプラネタリギヤ５ｃを支持するキャリア５ｄは前記トルコンシャフト３ｃに接続されている。

また前記リングギヤ５ｂは、ブレーキ機構８及びクラッチ機構９を備えている。ブレーキ機構８は、オン時にリングギヤ５ｂを、静止している部材である装置固定部、具体的にはトランスミッションケース（トルクコンバータハウジングとも称する）４ａに固定する。また前記クラッチ機構９は、オン時にリングギヤ５ｂを前記キャリア５ｄ、ひいてはトルコンシャフト３ｃに固定する。

前記走行用モータ６は、前記リングギヤ５ｂの外周部に配置されたロータ６ａと、該ロータ６ａの外周部に配置され、前記トランスミッションケース４ａに固定されたステータ６ｂとを有する。前記ロータ６ａは、連結部材６ｃを介して前記サンギヤ５ａに接続されている。即ち、前記ロータ６ａは遊星機構５，トルコンシャフト３ｃ，トルコンケース３ａを介してエンジン２に接続されている。

さらにまた本実施形態装置１は、機械式のオイルポンプ１０を備えている。このオイルポンプ１０は、ワンウェイクラッチ１１を介して前記トルコンシャフト３ｃに接続されている。このワンウェイクラッチ１１は、トルコンシャフト３ｃからオイルポンプ１０への動力は伝達し、逆方向の動力は遮断する。またこのオイルポンプ１０は、前記連結部材６ｃを介して前記サンギヤ５ａ及び前記ロータ６ａにも接続されている。

本実施形態装置１では、動力は、前記ブレーキ機構８，クラッチ機構９のオン・オフ制御により以下の経路で伝達される。

［停車（エンジン停止，アイドルストップ）時］
ブレーキ機構８，クラッチ機構９は共にオフされ、走行用モータ６の回転が連結部材６ｃからサンギヤ５ａに伝達され、これによりＮレンジ，Ｄレンジの何れにおいてもオイルポンプ１０が駆動される。なお、このときトルコンシャフト３ｃは回転せず、リングギヤ５は反力で逆方向に回転する。

［モータ発進及びエンジン始動時］
ブレーキ機構８をオンし，クラッチ機構９をオフすると、走行用モータ６の回転が遊星ギヤ機構５からトルコンシャフト３ｃ，トルコンケース３ａ，タービンシャフト３ｂ，トランスミッション４の経路で伝達される。このとき、走行用モータ６の回転は遊星ギヤ機構５の変速比で減速されて、従ってそれだけトルクが大きくなってトルコンケース３ａからエンジン２に伝達され、エンジン２が始動される。又はモータ発進（モータアシスト）しながらエンジン２が始動する。

［走行時（モータアシスト時）］
ブレーキ機構８はオフされ，クラッチ機構９はオンされ、リングギヤ５がエンジン側に接続される。これによりエンジン２と走行用モータ６が１：１で同期回転し、エンジン回転がトルクコンバータ３を介してトランスミッション４に伝達されるとともに、走行用モータ６の回転が遊星ギヤ機構５からトルコンケース３ａ，タービンシャフト３ｂ，トランスミッション４の経路で伝達される。

［減速時（回生時）］
ブレーキ機構８はオンされ、クラッチ機構９はオフされる。これによりリングギヤ５ｂが固定され、この状態で、駆動輪の回転がトランスミッション４からタービンシャフト３ｂ，トルコンケース３ａに伝達され、遊星ギヤ機構５の変速比で増速されて走行用モータ６に伝達される。

このように本実施形態では、エンジン停止時（アイドルストップ時）には、走行用モータ６の回転により連結部材６ｃを介してオイルポンプ１０が駆動されるので、Ｄレンジのままオイルオイルポンプ１０を回転させることができる。

モータ発進時には、走行用モータ６の回転が遊星ギヤ機構５からトルコンシャフト３ｃ，トルコンケース３ａ，タービンシャフト３ｂ，トランスミッション４の経路で伝達されるので、スムーズな発進が可能となる。またこれと同時に、走行用モータ６の回転が遊星ギヤ機構５の変速比で減速されて、従ってそれだけトルクが大きくなってトルコンシャフト３ｃに伝達されるので、小さいモータトルクでエンジン２を始動できる。

走行時（モータアシスト時）には、エンジン２と走行用モータ６が１：１で同期回転するので、効率の良い運転が可能となる。

減速時（回生時）には、駆動輪の回転がトランスミッション４からタービンシャフト３ｂ，トルコンケース３ａに伝達され、遊星ギヤ機構５の変速比で増速されて走行用モータ６に伝達されるので、大きな回生エネルギを得ることができる。

また、前記オイルポンプ１０は、走行用モータ６とエンジン２の回転が同じときは、両方で駆動され、走行用モータ６の回転がエンジン回転より高いときモータで駆動される。なおこの場合は、ワンウェイクラッチ１１があるので、オイルポンプ１０の回転がトルコンシャフト３ｃ側に伝わることはない。またエンジン２の回転が走行用モータ６の回転より高い場合は、オイルポンプ１０はトルコンシャフト３ｃにより駆動される。

本実施形態では、ブレーキ機構８又はクラッチ機構９が固着故障や開放故障となっても一定の回避走行は可能である。

例えばクラッチ機構９が固着故障（常時オン・オフ不能）となった場合は、ブレーキ機構８をオフすることにより、エンジン２と走行用モータ６が一定回転で動作するので、エンジン始動，及び回避走行が可能である。

またクラッチ機構９が開放故障（常時オフ・オン不能）となった場合は、ブレーキ機構８をオンすることにより、始動及び走行が可能となる。なお、この場合、変速比分のモータ速度制限はあるが、回避走行は可能である。

一方、ブレーキ機構８が固着故障（常時オン・オフ不能）した場合、クラッチ機構９をオフすることにより始動及び走行が可能となる。この場合、変速比分のモータ速度制限はあるが回避走行は可能である。

またブレーキ機構８が開放故障（常時オフ・オン不能）となった場合は、クラッチ機構をオンすることによりエンジンとモータが一定回転で動作するので、エンジン始動，回避走行が可能である。

また、本実施形態自動車では、通常はエンジン側に接続されているエアコンコンプレッサやオルタネータを走行用モータ側に接続してもよい。このようにすることで、走行用モータの回転制御により、エンジンが低回転であってもエアコンコンプレッサやオルタネータの回転を高くでき、エンジンが高回転であってもこれらの回転を抑えることができる。さらに、アイドルストップ中でもこれらを駆動することができる。

なお、前記実施形態では、ハイブリッド自動車用の駆動装置を説明したが、本発明は、自動車用に限定されないのは勿論であり、エンジンと走行用モータを備えた駆動装置であれば、他の車両にも適用できる。

本発明の一実施形態によるハイブリッド自動車の駆動装置の模式構成事である。 前記駆動装置における動作を説明するための図である。

符号の説明

１ 駆動装置
２ エンジン
３ トルクコンバータ
４ トランスミッション
５ 遊星ギヤ機構
５ｂ リングギヤ
６ 走行用モータ
６ａ ロータ
８ ブレーキ機構
９ クラッチ機構
１０ オイルポンプ

Claims (1)

1. エンジンと、走行用モータと、トランスミッションと、前記エンジン及び走行用モータからの動力を前記トランスミッションに伝達するトルクコンバータと、該トルクコンバータと前記走行用モータとの間に配設された遊星ギヤ機構と
   を備えたハイブリッド車両の駆動装置であって、
   前記走行用モータのロータは前記遊星ギヤ機構を介してエンジン側に接続され、該ロータにはオイルポンプが接続されており、
   前記遊星ギヤ機構のリングギヤを回転フリーとし、又は固定するブレーキ機構と、該リングギヤをエンジン側に接続可能とするクラッチ機構と
   を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。

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