JP2010285039A - Engagement device and vehicle using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転要素と回転要素または、回転要素と固定要素とを係合させる係合装置及びこれを用いる車両に関する。 The present invention relates to an engaging device that engages a rotating element and a rotating element, or a rotating element and a fixed element, and a vehicle using the same.
ハイブリッド車は、動力源として、内燃機関に加えて、原動機、モータジェネレータを備えた車両である。ハイブリッド車としては、内燃機関の駆動力の過不足分を原動機、モータジェネレータ等で補い、動力源の回転数を連続的に変速させる無段変速モードと、内燃機関からの動力のみで駆動させる固定段モードとを切り替えることができる駆動装置を有する車両がある。 A hybrid vehicle is a vehicle including a prime mover and a motor generator as a power source in addition to an internal combustion engine. As a hybrid vehicle, a continuously variable transmission mode in which the excess or deficiency of the driving force of the internal combustion engine is supplemented by a prime mover, a motor generator, etc., and the rotational speed of the power source is continuously changed, and a fixed drive that is driven only by the power from the internal combustion engine There is a vehicle having a driving device capable of switching between the stage modes.
例えば、特許文献1には、複数組の差動機構からなる動力分配機構に、動力源と、出力部材と、回転速度を連続的に変化させることにより動力源と出力部材との間の回転数比を連続的に変化させる回転数制御機構とが連結され、さらに動力分配機構におけるいずれかの回転要素の回転を選択的に阻止することにより動力源と出力部材との間の回転数比を動力源が出力部材より低速で回転するオーバードライブ状態(固定段モード)に固定するオーバードライブ機構が設けられたハイブリッド車の駆動装置において、回転数制御機構がトルクを入出力することにより回転数比を連続的に変化させる状態(無段変速モード)では、動力源および回転数制御機構ならびに出力部材の間でのトルクの伝達に複数の差動機構が寄与しないように構成されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置が記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses that a power distribution mechanism composed of a plurality of sets of differential mechanisms has a power source, an output member, and a rotational speed between the power source and the output member by continuously changing the rotational speed. A rotation speed control mechanism that continuously changes the ratio is coupled, and the rotation ratio between the power source and the output member is controlled by selectively preventing rotation of any of the rotating elements in the power distribution mechanism. In a hybrid vehicle drive device provided with an overdrive mechanism in which the power source is fixed at an overdrive state (fixed stage mode) that rotates at a lower speed than the output member, the rotational speed control mechanism inputs and outputs torque to control the rotational speed ratio. In a continuously changing state (continuously variable transmission mode), a plurality of differential mechanisms do not contribute to the transmission of torque between the power source, the rotational speed control mechanism, and the output member. It describes a hybrid vehicle drive device, characterized in that there.
特許文献1に記載の駆動装置のように、固定段モードでは、差動機構の一部を寄与させ、モータが連結されている回転要素の回転を阻止するようにし、無段変速モードでは、差動機構の一部を寄与させないようにして、モータが連結されている回転要素の回転も回転するようにすることで、固定段モードでの走行時にモータを駆動させる必要がなくなり、無段変速モードでの走行時にモータの動力を伝達させ、かつ、摩擦を低減することができる。また、特許文献1では、切換を行うオーバードライブ機構として、湿式の多板ブレーキや、バンドブレーキを用いることが記載されているが、このように係合装置としては、係合させるか否かを切り替える2つの要素に別々の部材を連結し、その別々の部品を磁力により係合させたり、解放したりすることで、係合させるか否かを切り替える電磁カムもある。また、係合装置としては、噛合歯を設けた2つの歯車をかみ合わせる噛合クラッチもある。 As in the driving device described in Patent Document 1, in the fixed stage mode, a part of the differential mechanism is contributed to prevent the rotation of the rotating element to which the motor is connected. By making the rotation of the rotating element to which the motor is connected not to contribute a part of the moving mechanism, it is not necessary to drive the motor when traveling in the fixed stage mode, and the continuously variable transmission mode It is possible to transmit the power of the motor and reduce the friction when traveling on the road. Further, in Patent Document 1, it is described that a wet multi-plate brake or a band brake is used as an overdrive mechanism that performs switching. As described above, the engaging device determines whether or not to engage. There is also an electromagnetic cam that switches whether or not to engage by connecting separate members to the two elements to be switched and engaging or releasing the separate parts by magnetic force. In addition, as an engagement device, there is a meshing clutch that meshes two gears provided with meshing teeth.
ここで、特許文献1に記載の装置のように、クラッチやブレーキ等の機構をかみ合わせるか否かで、固定段モードから無段変速モードに切り替える係合装置では、モードを切り換える指示が入力され、係合の動作を開始したら係合完了まで動作を停止することができない。そのため、係合動作開始を開始後係合動作完了までの間に、モード切換の停止の指示や、モードの再変更の指示が入力されても、係合動作を完了させてから係合の解除動作を行っていた。そのため、モード切換の指示が入力されてから実際にモードが切り換えられるまでに時間がかかってしまう。また、モード切換の指示が入力された直後にそのまま係合装置の係合を解放するとトルク等のバランスが狂い駆動装置にショックが発生してしまう。 Here, as in the device described in Patent Document 1, in the engagement device that switches from the fixed-stage mode to the continuously variable transmission mode depending on whether the mechanism such as the clutch or the brake is engaged, an instruction to switch the mode is input. Once the engagement operation is started, the operation cannot be stopped until the engagement is completed. Therefore, even if an instruction to stop mode switching or an instruction to change the mode again is input after the start of the engagement operation until the completion of the engagement operation, the engagement is released after the engagement operation is completed. Was moving. For this reason, it takes time until the mode is actually switched after the mode switching instruction is input. Further, if the engagement of the engagement device is released as it is immediately after the mode switching instruction is input, the balance of torque and the like is lost and a shock is generated in the drive device.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、係合解放時に発生する衝撃や、音をより小さくすることができ、かつ、解放指示が入力されてから短時間で解放することができる係合装置及びこれを用いる車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and can reduce the impact and sound generated at the time of releasing the engagement, and can be released in a short time after the release instruction is input. An object is to provide an engagement device and a vehicle using the same.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回転体と連結され、前記回転体と共に回転する第1係合要素と、前記第1係合要素に対向して配置され、前記第1係合要素との間で回転方向にバックラッシュを有して係合される第2係合要素と、第1係合要素と第2係合要素との係合動作および解放動作を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記係合動作中に前記解放動作を開始する指示が入力されたら、前記第1係合要素と前記第2係合要素とが回転方向において接触しているかを判定し、接触していないと判定したら、前記第1係合要素と前記第2係合要素との少なくとも一方を回転軸に平行な方向に移動させ、前記第1係合要素と前記第2係合要素とを離させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes a first engagement element that is coupled to a rotating body and rotates together with the rotating body, and is disposed to face the first engaging element. A second engagement element that is engaged with the first engagement element with a backlash in a rotational direction; and an engagement operation and a release operation of the first engagement element and the second engagement element. A control unit that controls, and when the instruction to start the release operation is input during the engagement operation, the control unit rotates the first engagement element and the second engagement element. If it is determined that the first engagement element and the second engagement element are not in contact with each other, at least one of the first engagement element and the second engagement element is moved in a direction parallel to a rotation axis. An element and the second engagement element are separated from each other.
ここで、前記制御部は、前記係合動作中に前記解放動作を開始する指示が入力されたら、前記第1係合要素と前記第2係合要素とが回転方向において接触しているかを判定し、接触していると判定したら、回転方向において、前記第1係合要素と前記第2係合要素とが離れる方向に前記第1係合要素と前記第2係合要素と相対的に回転させることが好ましい。 Here, when an instruction to start the release operation is input during the engagement operation, the control unit determines whether the first engagement element and the second engagement element are in contact in the rotation direction. If it is determined that they are in contact with each other, the first engagement element and the second engagement element rotate relative to each other in a direction in which the first engagement element and the second engagement element are separated in the rotation direction. It is preferable to make it.
また、前記制御部は、前記係合動作を開始する指示が入力されたら、前記第1係合要素と前記第2係合要素との回転数を同期させた後、前記第1係合要素と前記第2係合要素との少なくとも一方を回転軸に平行な方向に移動させ、前記第1係合要素と前記第2係合要素とを回転軸に平行な方向において接触させた後、前記第1係合要素と前記第2係合要素とを回転させて回転方向にも接触させることが好ましい。 In addition, when an instruction to start the engagement operation is input, the control unit synchronizes the rotation speeds of the first engagement element and the second engagement element, and then After moving at least one of the second engagement elements in a direction parallel to the rotation axis and bringing the first engagement element and the second engagement element into contact in a direction parallel to the rotation axis, It is preferable that the first engagement element and the second engagement element are rotated and contacted in the rotation direction.
さらに、前記係合動作中に前記解放動作を開始する指示が入力されたら、前記第1係合要素と前記第2係合要素と接触しているかを判定し、接触していないと判定したら、回転数の同期制御を停止することが好ましい。 Further, when an instruction to start the release operation is input during the engagement operation, it is determined whether the first engagement element and the second engagement element are in contact with each other. It is preferable to stop the synchronous control of the rotational speed.
また、前記回転体は、トルクを発生する駆動機構に連結されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said rotary body is connected with the drive mechanism which generate | occur | produces a torque.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、車両であって、上記に記載の係合装置と、前記回転体と連結したトルクを発生する駆動機構とを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a vehicle, and includes the engagement device described above and a drive mechanism that generates torque coupled to the rotating body. And
ここで、前記駆動機構は、内燃機関と電動機であることが好ましい。 Here, the drive mechanism is preferably an internal combustion engine and an electric motor.
本発明にかかる電磁カムの制御装置は、第1部材と第2部材とを相対回転させつつ、第2部材を電磁石側に移動させることで、転動体を第1部材と第2部材の両方に接触させた状態で移動させることが可能となり、係合時に第2部材と係合部材との間に形成される空間を少なくすることができ、第2部材と転動体とが接触して発生する衝撃や、音をより小さくすることができるという効果を奏する。 The electromagnetic cam control device according to the present invention moves the second member to the electromagnet side while relatively rotating the first member and the second member, whereby the rolling element is moved to both the first member and the second member. It is possible to move in the contact state, the space formed between the second member and the engagement member at the time of engagement can be reduced, and the second member and the rolling element come into contact with each other. There is an effect that the impact and sound can be further reduced.
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例では、係合装置をブレーキとして機能するクラッチに用いる場合として説明するが、下記の説明により本発明が限定されるものではない。また、下記の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, although the following Example demonstrates as a case where an engagement apparatus is used for the clutch which functions as a brake, this invention is not limited by the following description. In addition, constituent elements in the following description include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range.
本実施例に係る係合装置を有する駆動装置は、動力を発生する内燃機関と、回生機能及び力行機能を有する第1電動機と、回生機能及び力行機能を有する第2電動機と、前記第1電動機の出力軸に直接又は間接的に取り付けられて、前記内燃機関の反力を伝達するための磁性体ユニット及び前記磁性体ユニットと接触又は解放する電磁石を含んで構成されるクラッチ(係合装置)と、を有する。そして、本実施例に係るクラッチ制御部は、クラッチを係合させる際に、磁性体ユニットと電磁石との相対回転速度を同期させ、その後、磁性体ユニットを構成する第1部材と第2部材のうち、第2の部材を電磁石により吸引し、第1部材と第2部材との間で相対回転を発生させながら、第2部材を電磁石側に移動させることで、第2部材と電磁石とを接触させ係合させる係合動作を制御する。また、クラッチ制御部は、指示に基づいて係合している第1部材と第2部材を解放させる。以下において、内燃機関や電動機、あるいは軸の回転速度とは、内燃機関や電動機の出力軸の単位時間あたりにおける回転数であり、回転角速度と同じ意味である。 The drive device having the engagement device according to the present embodiment includes an internal combustion engine that generates power, a first motor having a regeneration function and a power running function, a second motor having a regeneration function and a power running function, and the first motor. A clutch (engagement device) that includes a magnetic body unit that is directly or indirectly attached to the output shaft of the internal combustion engine and transmits a reaction force of the internal combustion engine, and an electromagnet that contacts or releases the magnetic body unit. And having. The clutch control unit according to the present embodiment synchronizes the relative rotational speeds of the magnetic unit and the electromagnet when the clutch is engaged, and thereafter, the first member and the second member that constitute the magnetic unit. Among them, the second member is attracted by the electromagnet, and the second member is moved to the electromagnet side while causing the relative rotation between the first member and the second member, so that the second member and the electromagnet are brought into contact with each other. The engagement operation to be engaged is controlled. Moreover, a clutch control part releases the 1st member and 2nd member which are engaged based on the instruction | indication. In the following, the rotational speed of the internal combustion engine, the electric motor, or the shaft is the number of rotations per unit time of the output shaft of the internal combustion engine or the electric motor, and has the same meaning as the rotational angular speed.
図1は、本実施例に係るクラッチ制御部を有する駆動装置を搭載する車両を示す模式図である。図2−1は、本実施例に係る駆動装置が備えるクラッチの動作を示す模式図であり、図2−2は、図2−1に示すクラッチの一部を拡大して示す模式図である。駆動装置3は、内燃機関22と、第1電動機21と、動力分割機構30と、第2電動機23とを備えるハイブリッド式の駆動装置であり、車両1に搭載されてこれを走行させる。車両1は、図1に示すように、左前輪2FL、右前輪2FR、左後輪2RL、右後輪2RRを備えており、左前輪2FL、右前輪2FRが操舵輪、左後輪2RL、右後輪2RRが駆動輪となる。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a vehicle equipped with a drive device having a clutch control unit according to the present embodiment. FIG. 2-1 is a schematic diagram illustrating an operation of a clutch included in the drive device according to the present embodiment, and FIG. 2-2 is a schematic diagram illustrating an enlarged part of the clutch illustrated in FIG. . The
内燃機関22と、内燃機関22の出力軸であるクランクシャフト22Sにダンパを介して接続された動力分割機構30と、動力分割機構30に接続された第1電動機21と、動力分割機構30に接続された第2電動機23と、車両1を制御するメインECU(Electronic Control Unit)10と、内燃機関22を制御する機関ECU16と、第1電動機21及び第2電動機23を制御する電動機ECU(MGECU)15とを備える。
Connected to the
内燃機関22は、ガソリン又は軽油等の炭化水素系の燃料により動力を発生する熱機関であり、内燃機関22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力する機関ECU16により燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量調節制御などの運転制御を受ける。機関ECU16は、メインECU10と通信しており、メインECU10からの制御信号により内燃機関22を運転制御するとともに、必要に応じて内燃機関22の運転状態に関する情報をメインECU10に出力する。
The
第1電動機21及び第2電動機23は、電力供給機能及び蓄電機能の両方を備える電力源(本実施例ではバッテリ20)からインバータ18を介して供給される電力によって動力を発生する機能(力行機能)、及び機械エネルギを電気エネルギに変換する機能(回生機能)を兼ね備える。これによって、第1電動機21及び第2電動機23は、動力発生手段として機能するとともに、発電機としても機能する。本実施例において、第1電動機21及び第2電動機23は、交流同期電動機が用いられるが、第1電動機21及び第2電動機23に使用できる電動機はこれに限定されるものではない。
The first
第1電動機21及び第2電動機23は、電動機ECU15により制御される。電動機ECU15は、メインECU10と通信しており、メインECU10からの制御信号により第1電動機21及び第2電動機23の力行及び回生を制御するとともに、必要に応じて第1電動機21及び第2電動機23の運転状態に関する情報をメインECU10に出力する。
The first
動力分割機構30は、第1遊星歯車装置30aと、第2遊星歯車装置30bとで構成されている。第1遊星歯車装置30aは、外歯歯車のサンギヤ31aと、このサンギヤ31aと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32aと、サンギヤ31aに噛み合うとともにリングギヤ32aに噛み合う複数のピニオンギヤ33aと、複数のピニオンギヤ33aが自転かつサンギヤ31aの周りを公転できるように複数のピニオンギヤ33aを保持するキャリア34aとを備え、サンギヤ31aとリングギヤ32aとキャリア34aとが回転要素となる。また、第2遊星歯車装置30bは、第1遊星歯車装置30aと同様の構成であり、外歯歯車のサンギヤ31bと、このサンギヤ31bと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32bと、サンギヤ31bに噛み合うとともにリングギヤ32bに噛み合う複数のピニオンギヤ33bと、複数のピニオンギヤ33bが自転かつサンギヤ31bの周りを公転できるように複数のピニオンギヤ33bを保持するキャリア34bとを備え、サンギヤ31bとリングギヤ32bとキャリア34bとが回転要素となる。
The
第1遊星歯車装置30aのキャリア34aには、内燃機関22のクランクシャフト22Sが接続されている。第1遊星歯車装置30aのリングギヤ32aは、第2遊星歯車装置30bのリングギヤ32bに接続される。また、第1遊星歯車装置30aのサンギヤ31aには第1電動機21の入出力軸21Sが接続される。第2遊星歯車装置30bのキャリア34bは、ケースに固定されている。また、第2遊星歯車装置30bのリングギヤ32bは、上述したように第1遊星歯車装置30aのリングギヤ32aに接続され、さらに、カウンタギヤ35に接続される。第2遊星歯車装置30bのサンギヤ31bは、第2電動機23の入出力軸23Sと接続される。
The
カウンタギヤ35は、駆動装置3を介して伝達される駆動力を第2遊星歯車装置30bに伝達させる伝達機構である。カウンタギヤ35は、一方が第2遊星歯車装置30bと連結され、他方が減速装置29と連結されている。
The
動力分割機構30は、第1電動機21が発電機として機能するときには、キャリア34aから入力される内燃機関22からの動力をサンギヤ31a側とリングギヤ32a側とに、そのギヤ比に応じて分配する。これによって、内燃機関22の動力は、動力分割機構30で分割され、一部で第1電動機21から発電させ、残りは動力分割機構30へ入力されてカウンタギヤ35から出力される。第1電動機21で生み出された電力は、第2電動機23を駆動したり、蓄電装置であるバッテリ20に充電されたりする。蓄電装置としては、充放電可能な二次電池であるバッテリ20や、キャパシタ等を用いることができる。
When the
第1電動機21が生み出した電力やバッテリ20から供給される電力によって第2電動機23が動力を発生するとき、すなわち第2電動機23が力行するときには、第2電動機23が動力を発生する。第2電動機23が発生する動力は、第2遊星歯車装置30bのサンギヤ31bからリングギヤ32bに伝達され、カウンタギヤ35へ出力される。また、第2電動機23が発電機として機能するときには、リングギヤ32bからサンギヤ31bを介して第2電動機23へ動力が入力され、これによって第2電動機23が電力を発生する。
When the
第1電動機21は、例えば、内燃機関22を始動させるときに、バッテリ20から電力の供給を受けて動力を発生する(力行)。この場合、第1電動機21の発生した動力は、動力分割機構30のサンギヤ31aからキャリア34aを介して内燃機関22のクランクシャフト22Sに伝達される。これによって、内燃機関22が始動する。
For example, when starting the
内燃機関22の動力及び第2電動機23の動力は、第2遊星歯車装置30bで合成されてからカウンタギヤ35へ出力される。なお、内燃機関22のみが動力を発生している場合には、この動力が直接カウンタギヤ35へ出力され、第2電動機23が単独で動力を発生している場合には、この動力がカウンタギヤ35へ出力される。カウンタギヤ35は、第2遊星歯車装置30bとデファレンシャルギヤ26とを連結しており、両者の間で動力を伝達する。
The power of the
駆動装置3は、内燃機関22や第2電動機23の動力をカウンタギヤ35からデファレンシャルギヤ26に入力することで、車両1の駆動軸27L、27Rに取り付けられる左後輪2RL、右後輪2RRを駆動する。これによって、車両1が走行する。また、第2電動機23が回生する場合、左後輪2RL、右後輪2RRから駆動軸27L、27R、デファレンシャルギヤ26、カウンタギヤ35、第2遊星歯車装置30bを介して第2電動機23が駆動される。
The
第1電動機21、第2電動機23は、コンバータ17及びインバータ18を介してバッテリ20と電力をやり取りする。バッテリ20は、第1電動機21と第2電動機23とのいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、第1電動機21、第2電動機23により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ20は充放電されない。
The first
第1電動機21、第2電動機23は、いずれも電動機ECU15により駆動制御されている。電動機ECU15には、第1電動機21、第2電動機23を駆動制御するために必要な信号、例えば第1電動機21、第2電動機23の回転子の回転位置を検出する第1回転位置検出センサ43、第2回転位置検出センサ44からの信号や、電流センサにより検出される第1電動機21、第2電動機23に印加される相電流等が入力されている。電動機ECU15からは、インバータ18へのスイッチング制御信号が出力されている。ここで、第1回転位置検出センサ43及び第2回転位置検出センサ44には、例えば、レゾルバが用いられる。
The first
本実施例において、車両1に搭載される駆動装置3は、クラッチ24を備える。図1、図2−1及び図2−2に示すように、クラッチ24は、磁性体構造50と、電磁石52と、保持部54と、電源56とを有し、電源56から電磁石52に流す電流を制御して電磁石52で発生させる磁力を制御し、磁性体構造50と電磁石52とを係合させるか解放させるかを切り替える。磁性体構造50は、第1電動機21の入出力軸21Sと共に回転する。また、電磁石52と、保持部54と、電源56とは、駆動装置3の静止系(例えば、第1電動機21、第2電動機23、動力分割機構30を格納する筐体3S)に取り付けられる。すなわち、磁性体構造50は、第1電動機21の入出力軸21Sとともに回転するが、電磁石52と、保持部54と、電源56とは回転しない。
In the present embodiment, the
磁性体構造50は、入出力軸21Sと連結されている第1部材60と、第1部材60に対向して配置され、第1部材60との間に空間が形成されている第2部材62と、第1部材60と第2部材62との間に配置された複数の転動体64と、第2部材62を第1部材60側に押し付ける力を作用させる付勢部材66とを有する。
The
第1部材60は、リング状の部材であり、入出力軸21Sに連結されている。第1部材60は、第2部材62側の面の転動体64と対向する領域に凹部61が形成されている。凹部61は、回転方向の位置によって高さが変化するテーパ(傾斜)、本実施例では、角度θの傾斜を有し、断面が三角形となる形状である。なお、凹部61は、転動体64に対応する位置毎に個別に形成されている。
The
第2部材62は、リング状の部材であり、第1部材60に対向して配置されている。第2部材62は、第1部材60と同様に、第1部材60側の面の転動体64と対向する領域に凹部63が形成されている。凹部63は、回転方向の位置によって高さが変化するテーパ(傾斜)を有し、断面が三角形となる形状である。なお、凹部63は、転動体64に対応する位置毎に個別に形成されている。また、第2部材62は、磁性体で形成されており、磁力により吸引される。
The
転動体64は、コロ、ボールであり、第1部材60の凹部61と第2部材62の凹部63との間に、移動可能な状態で保持されている。付勢部材66は、リターンスプリング等で構成されており、第2部材62を第1部材60側に押している。
The rolling
磁性体構造50は、以上のような構成であり、第1部材60と第2部材62とは、転動体64を介して係合されており、第1部材60と第2部材62とは、接触していない(つまり非接触である)。したがって、第2部材62は、第1部材60に対して移動可能な状態で配置されている。また、転動体64は、凹部61と凹部63との間で移動可能な状態ではあるが、凹部61と凹部63との間から外れないように配置されている。つまり、第1部材60と第2部材62とは、凹部61と凹部63との間隔が転動体64の大きさよりも小さい間隔となる範囲で、回転軸に平行な方向に相対的に移動する。なお、図2−1及び図2−2に示す磁性体構造50は、第1部材60と第2部材62と間隔が最も狭い状態で、且つ、回転方向における第1部材60と第2部材62との位相が同一の状態(凹部61と凹部63とが同一位相に配置されている状態)である。また、転動体64が凹部61と凹部63との間から外れないことで、第1部材60と第2部材62とは、回転方向においても、一定以下の位相差で回転する。
The
電磁石52は、第2部材62と同様にリング形状であり、第2部材62の第1部材60に対向している面と反対側の面に配置されている。また、保持部54は、電磁石52を保持する機構であり、筐体3S等の回転しない部材に固定されている。また、電源56は、クラッチ制御部12の制御に基づいて、電磁石52に電流を流す。電磁石52は、電源56から電流が流されることにより磁力を発生させ、磁性体で形成された第2部材62を吸引する。なお、このとき、第2部材62は、回転軸に沿って移動する。クラッチ24は、以上のような構成である。
The
次に、上記の図2−1及び図2−2に加え、図3−1、図3−2、図4−1、図4−2を用いて、クラッチ24の動作を説明する。ここで、図3−1は、本実施例に係る駆動装置が備えるクラッチの動作を示す模式図であり、図3−2は、図3−1のB−B線断面図である。また、図4−1は、本実施例に係る駆動装置が備えるクラッチの動作を示す模式図であり、図4−2は、図4−1のC−C線断面図である。 Next, the operation of the clutch 24 will be described with reference to FIGS. 3-1, 3-2, 4-1, and 4-2 in addition to FIGS. 2-1 and 2-2. Here, FIG. 3A is a schematic diagram illustrating the operation of the clutch included in the drive device according to the present embodiment, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 4A is a schematic diagram illustrating the operation of the clutch included in the drive device according to the present embodiment, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
まず、クラッチ24の電磁石52に電流が流されていない状態では、付勢部材66により第2部材62を第1部材60側に押す力が作用し、電磁石52による吸引力は作用しない状態となる。このとき、クラッチ24は、図2−1及び図2−2に示すように、第2部材62は、回転軸に平行な方向において、移動可能領域の最も第1部材60に近接した位置に配置された状態となる。また、凹部61と凹部63との間に介在する転動体64により、入出力軸21Sから第1部材60に伝達された回転力が第2部材62に伝達される。また、転動体64は、凹部61と凹部63とで形成される空間で移動不可能な状態で支持されている。これにより、磁性体構造50は、入出力軸21Sが回転されると、回転方向において、第1部材60と第2部材62とが同位相となっている状態を維持したまま、第1部材60と第2部材62とが入出力軸21Sとともに連れまわる。
First, in a state in which no current is applied to the
次に、図2−1及び図2−2に示す状態から、電磁石52に電流を流すと電磁石52に磁力が発生し第2部材62を吸引する力が発生する。この状態のとき、第2部材62には、電磁石52で発生した磁界により電磁石52側に吸引される力が作用し、付勢部材66により第1部材60側に移動させる力が作用する。このとき、電磁石52に一定以上の電流を流し、電磁石52で発生した磁界により電磁石52側に吸引される力を付勢部材66により第1部材60側に移動させる力よりも強くすることで、第2部材62を電磁石52側に移動させ、図3−1及び図3−2に示すように、第2部材62と保持部54とを接触させることができる。なお、このとき、第1部材60と転動体64との間及び/または第2部材62と転動体64との間にはガタ(隙間)がある状態となっているため、第2部材62は、第1部材60に対して移動自由な状態となっている。また、第2部材62は、保持部54と接触する位置が、回転軸に平行な方向の移動領域において、最も電磁石52側の位置である。
Next, when a current is passed through the
次に、図3−1及び図3−2に示す状態とした後、第1部材60と第2部材62とを相対的に回転させることで、本実施例では、第1部材60を回転させることで、図4−1及び図4−2に示すように凹部61と凹部63との相対的な位置をずらし、転動体64を凹部61と凹部63の両方に接触させた状態とする。ここで、転動体64が、凹部61と凹部63の両方に接触する位置に移動した状態では、入出力軸21Sから第1部材60に伝達された回転力が、転動体64を介して第2部材62に伝達される。これにより、第1部材60と第2部材62とは、一定の位相差を維持し、かつ、同一回転速度で回転する。なお、入出力軸21Sは、同一方向に回転しているものとする。
Next, after the state shown in FIGS. 3A and 3B, after the
また、図4−1及び図4−2に示すように、第2部材62が保持部54と接触すると、第2部材62と保持部54との間で摩擦が発生し、第2部材62の回転を停止させる力が作用し、第2部材62の回転は停止される。第2部材62の回転が停止されることで、転動体64を介して第1部材60の回転も停止され、入出力軸21Sの回転も停止される。また、入出力軸21Sの回転が停止されている場合は、電磁石52により第2部材62を吸引し回転させないようにすることで、入出力軸21Sを回転させるトルクが入力されても、入出力軸21Sが回転しないように保持することができる。
Further, as shown in FIGS. 4A and 4B, when the
これにより、内燃機関22の反力は、クラッチ24を介して筐体3Sで受けられる。このように、本実施例では、電動機と内燃機関とを動力分割機構を用いて組み合わせたハイブリッド式の駆動装置において、電動機を用いないで内燃機関の反力を受ける構成を提供できる。これにより、原動機で反力を発生させることなく、内燃機関の反力を受けることができるため、原動機での消費電力を小さくすることができる。なお、クラッチ制御部12によるクラッチ24の制御方法について、後ほど説明する。
Thus, the reaction force of the
また、クラッチ24の第2部材62と保持部54とが係合し、クラッチ24で入出力軸21Sの反力を受けている状態で、クラッチ24に解放の指示が入力されると、上記工程とは逆の順序で操作が行われる。具体的には、第1電動機21で反力を発生させて、クラッチ24で反力を受けないようし、クラッチ24を解放可能な状態にする。その後、電磁石52に流す電流を低下して、第2部材62を吸着する力を弱めて、第2部材62を第1部材60側に移動させて、第2部材62と保持部54とが接触していない状態にする。これにより、クラッチ24を解放した状態にできる。なお、具体的な制御については後ほど説明する。
Further, when a release instruction is input to the clutch 24 in a state where the
ここで、例えば、高速走行かつ低負荷で車両1が走行しているときや、第1電動機21が発生するトルクの制限により、第1電動機21が受けることができる内燃機関22の前記反力が制限されるとき等にクラッチ24により入出力軸21Sの回転を停止させ、クラッチ24により入出力軸21Sに作用するトルクを受ける。これにより、第1電動機21によりトルクを発生させる必要がなくなり、内燃機関22の燃料消費を抑制できる。
Here, for example, the reaction force of the
ここで、図5は、本実施例に係る駆動装置の他の構成例である。この駆動装置3aは、上述した駆動装置3と略同様であるが、動力分割機構の2つの遊星歯車装置30c、30dの各ギヤと接続する部材が異なる。動力分割機構30Aは、シングルピニオン式の第1遊星歯車装置30cと、シングルピニオン式の第2遊星歯車装置30dとで構成される。なお、第1遊星歯車装置30cと第2遊星歯車機構30dとは、それぞれ、上述した動力分割機構30を構成する遊星歯車装置と同様の構成である。
Here, FIG. 5 is another configuration example of the driving apparatus according to the present embodiment. This
第1遊星歯車装置30cのピニオンギヤ33cと接続しているキャリア34cには、内燃機関22のクランクシャフト22Sが接続される。また、第1遊星歯車装置30cのキャリア34cは、第2遊星歯車装置30dのリングギヤ32dに接続される。また、第1遊星歯車装置30cのサンギヤ31cには第1電動機21の入出力軸21Sが接続される。第1遊星歯車装置30cのリングギヤ32cは、第2遊星歯車装置30dのキャリア34dに接続される。第2遊星歯車装置30dのピニオンギヤ33dと接続しているキャリア34dは、連結シャフト25Iと接続される。連結シャフト25Iは、一端がプロペラシャフトと接続されている。プロペラシャフトは、減速装置29の出力部と接続されているので、第2電動機23の入出力軸23Sは、減速装置29を介して第2遊星歯車装置30dのキャリア34dと接続される。なお、減速装置29は、第2電動機23の回転数を減速させて出力するとともに、内燃機関22の出力を第2電動機23の出力と合成する機能を有する。
The
また、第1電動機21が生み出した電力やバッテリ20から供給される電力によって第2電動機23が動力を発生するとき、すなわち第2電動機23が力行するときには、第2電動機23が動力を発生する。第2電動機23が発生する動力は、減速装置29からプロペラシャフト25へ出力される。また、第2電動機23が発電機として機能するときには、連結シャフト25Iから減速装置29を介して第2電動機23へ動力が入力され、これによって第2電動機23が電力を発生する。
Further, when the
駆動装置3aが備えるクラッチ24は、上述した駆動装置3が備えるクラッチと同様の構成であるが、磁性体構造50は、動力分割機構30Aを構成する第2遊星歯車装置30dのサンギヤ31dに取り付けられる。すなわち、磁性体構造50は、動力分割機構30Aを介して第1電動機21の入出力軸21Sと接続されている。この駆動装置3aにおいても、磁性体構造50は、内燃機関22の反力を、磁性体構造50と係合する対象である電磁石52へ伝達するための部材である。
The clutch 24 provided in the
なお、磁性体構造50の回転速度は、回転位置検出センサ43aに基づいて検出することができる。したがって、磁性体構造50と電磁石52とを係合させるか否かは、回転位置検出センサ43aの検出結果に基づいて、判定することができる。
The rotational speed of the
駆動装置3aにおいて、図5に示すように、内燃機関22のクランクシャフト22Sから出力されるトルクに起因する反力は、第2遊星歯車装置30dのサンギヤ31dから磁性体構造50(第1部材60、転動体64、第2部材62)、電磁石52、保持部54、筐体3Sの順に伝達される。このように、内燃機関22の前記反力は、クラッチ24を介して筐体3Sで受けられる。
In the
ここで、クラッチ24を係合状態にした場合における各部の回転数の関係について説明する。図6は、クラッチが係合状態の場合の共線図である。なお、図6の縦軸は回転数を示している。また、図6のS、C、Rは、それぞれ第1遊星歯車機構30cのサンギヤ31c、キャリア34c、リングギヤ32cを示し、符号S’、C’、R’は、それぞれ第2遊星歯車機構30dのサンギヤ31d、キャリア34d、リングギヤ32dを示している。図6に示したようにクラッチ24が係合状態のときは第2遊星歯車機構30dのサンギヤ31dが回転不可に固定され、いわゆるロックされるので、その部分を中心に内燃機関22、第1電動機21、第2電動機23、連結シャフト25Iの回転数が変化する。
Here, the relationship between the rotational speeds of the respective parts when the clutch 24 is engaged will be described. FIG. 6 is a collinear diagram when the clutch is in an engaged state. In addition, the vertical axis | shaft of FIG. 6 has shown the rotation speed. Further, S, C, and R in FIG. 6 indicate the
このように、本実施例では、電動機と内燃機関とを動力分割機構を用いて組み合わせたハイブリッド式の駆動装置において、電動機を用いないで内燃機関の反力を受ける構成を提供できる。つまり、第2電動機23にトルクを発生させて回転させることなく、内燃機関22と連結シャフト25Iの回転数を変化させることができる。なお、駆動装置3aでは、クラッチ24を係合させても、第1電動機21の回転は拘束されない。
As described above, in this embodiment, in the hybrid drive device in which the electric motor and the internal combustion engine are combined using the power split mechanism, a configuration that receives the reaction force of the internal combustion engine without using the electric motor can be provided. That is, the rotational speeds of the
図1に示すメインECU10は、CPU(Central Processing Unit)を中心とするマイクロプロセッサとして構成される処理部10Pを備えて構成されており、処理部10Pの他に、本実施例に係る駆動装置の制御を実現するための処理プログラムや情報を一時的に格納する記憶部10Mと、入出力ポート及び通信ポートとを備える。なお、記憶部10Mは、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)で構成される。本実施例において、処理部10Pは、処理部10Pの機能を実現するためのプログラムを、処理部10Pを構成するメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであるが、処理部10Pは専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。
A
メインECU10には、アクセルペダル40Pの踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ40からのアクセル開度、車両1の速度(車速)を検出する車速センサ41からの車速、第1回転位置検出センサ43や第2回転位置検出センサ44からの信号等が入力ポートを介して入力される。また、メインECU10は、電源56と接続している。メインECU10は、前述したように、機関ECU16や電動機ECU15と通信ポートを介して接続されており、機関ECU16や電動機ECU15と各種制御信号や情報をやり取りする。
The
メインECU10の処理部10Pは、駆動制御部11と、クラッチ制御部12とを含んでいる。駆動制御部11は、アクセル開度や車速に基づき、内燃機関22、第1電動機21、第2電動機23を制御する。クラッチ制御部12は、アクチュエータ5を動作させることにより、クラッチ24の係合及び解放を制御する。メインECU10は、本実施例に係る駆動装置の制御装置として機能し、クラッチ制御部12が駆動装置の制御装置としての機能を実現する。
The processing unit 10P of the
メインECU10は、運転者によるアクセルペダル40Pの踏み込み量に対応するアクセル開度PAPと車速Vcとに基づいて、駆動軸としてのプロペラシャフト25Pに出力すべき要求トルクを計算する。そして、メインECU10は、この要求トルクがプロペラシャフト25Pに出力されるように、内燃機関22と第1電動機21と第2電動機23とを制御する。
The
本実施例で用いるクラッチ24は、磁性体構造50を構成する第1部材60と第2部材62とが転動体64を介して係合されておりガタを有する。このため、上述したように、係合時に第2部材62を大きな力で吸引し電磁石52及び保持部54で保持すると、転動体64が第2部材62と一度離れ、その後、第2部材62が転動体64を介して第1部材60と係合することになり、このときに、クラッチ24及び入出力軸21Sにショックが発生し、また、係合時に異音が発生したりする。このため、本実施例ではメインECU10のクラッチ制御部12を用いてクラッチ24の係合を制御する。クラッチ制御部12により制御することで、クラッチ24の係合時に発生するショックや異音を低減し小さくすることができる。
In the clutch 24 used in the present embodiment, the
以下、図7を用いてクラッチ制御部12による制御動作について説明する。ここで、図7は、本実施例に係るクラッチの係合の手順を示すフローチャートである。まず、高速走行かつ低負荷で車両1が走行している走行状態や、第1電動機21が発生するトルクの制限により、第1電動機21が受けることができる内燃機関22の前記反力が制限される走行状態等、クラッチ24を係合状態に切り替える条件が満たされていることが検出されたら、クラッチ24を係合させる指示信号がクラッチ制御部12に入力される。クラッチ制御部12は、クラッチ24を係合させる指示信号が入力されたら、係合制御を開始する。
Hereinafter, the control operation by the
まず、クラッチ制御部12は、ステップS12として、回転数同期制御を行う。ここで、回転数同期制御とは、磁性体構造50の回転数と、電磁石52の回転数とを同期させる制御である。なお、本実施例では、電磁石52が回転しない構成であるため、磁性体構造50の回転を停止させように制御する。なお、このとき、回転数は、完全に同期させずに、目標回転数(目標の回転数の差)を正回転方向に回転する回転数αをとし、一定の回転数の差がある状態にする。また、この目標回転数での同期制御は、クラッチ24の係合処理が終了するまで維持する。ここで、磁性体構造50は、第1電動機21とともに入出力軸21Sに連結されている。したがって、磁性体構造50の回転数は、回転位置検出センサ43の検出結果に基づいて算出することができる。
First, the
クラッチ制御部12は、ステップS12で回転数の同期制御を行ったら、ステップS14として、回転数の同期が終了したかを判定する。例えば、磁性体構造50と電磁石52との相対回転数を検出し、相対回転数が所定値以下となっている場合は、同期制御が終了したと判定する。クラッチ制御部12は、ステップS14で同期制御が終了していない(No)、つまり、相対回転数が所定値よりも大きい場合は、ステップS12に進み、回転数同期制御を行う。このように、クラッチ制御部12は、同期制御が終了するまで、ステップS12とステップS14とを繰り返す。
After performing the rotation speed synchronization control in step S12, the
クラッチ制御部12は、ステップS14で回転数同期制御が終了した(Yes)つまり、相対回転数が所定値以下と判定したら、ステップS16として、クラッチ摩擦面要素動作を行う。ここで、クラッチ摩擦面とは、クラッチ24のうち係合時に接触する第2部材62と保持部54であり、クラッチ制御部12は、第2部材62と保持部54のうち、移動可能な第2部材62を移動させて、第2部材62と保持部54とを接触させる。具体的には、電源56から電磁石52に電流を流し電磁石52で磁力を発生させ、第2部材62を電磁石52側に吸引させ、第2部材62を電磁石52側に移動させることで、第2部材62を保持部54と接触させる。
When the rotational speed synchronization control is finished in step S14 (Yes), that is, when the relative rotational speed is determined to be equal to or less than the predetermined value, the
なお、このとき、クラッチ制御部12は、電磁石52に流す電流値を調整して、第1部材60と第2部材62とを相対回転させつつ、第2部材62を徐々に電磁石52側に移動させることが好ましい。具体的には、クラッチ制御部12は、回転数(回転数の差)に基づいて、電源56から電磁石52に通電する電流を決定する。ここで、回転数と電流値との関係は、予め算出してクラッチ制御部12の記憶装置に記憶されている。また、回転数と電流値との関係は、基本的に、回転数が高くなるほど電流値が高くなるように設定されている。また、この電流値は、第2部材62を徐々に電磁石52側に移動させる程度の力の磁界を発生させる弱い電流の値である。クラッチ制御部12は、電流値を決定したら、決定した弱電流を電磁石52に流し、第2部材62を電磁石52側に移動させる。このとき、アラゴの円盤の効果により、第1部材60と第2部材62とが相対的に回転する。このように、第2部材62を電磁石52側に徐々に移動させることで、転動体64は、凹部61及び凹部63の両方に接触した状態を維持して、凹部61と凹部63とで形成される空間を移動させることができる。また、転動体64が凹部61及び/または凹部63と離れた場合でも、凹部61及び/または凹部63と近接しているため、転動体64が移動し、凹部61及び/または凹部63と再び接触した時も、発生するショックや音は小さくすることができる。
At this time, the
クラッチ制御部12は、ステップS16で摩擦面を接触させたら、ステップS18として、ガタ詰め制御を行う。具体的には、第1部材60と第2部材62とを相対的に回転させて、転動体64が第1部材60と第2部材62との両方に接触した状態とする。つまり、第1部材60に加わる力が転動体64を介して第2部材62に伝達する状態とする。
If the friction surface is brought into contact in step S16, the
クラッチ制御部12は、ステップS18でガタ詰め制御を行ったら、ステップS20として、ガタ詰まり量が規定値以上であるかを判定する。つまり、第1部材60と転動体64との隙間及び第2部材62と転動体64との隙間が、一定値以下になっているかを判定する。ここで、クラッチ24は、ガタ詰まり量が規定値以上となると、第1部材60に加わる力が転動体64を介して第2部材62に伝達する状態となる。クラッチ制御部12は、ステップS20でガタ詰まり量が規定値未満である(No)、つまり、第1部材60と転動体64との隙間及び第2部材62と転動体64との隙間が一定値より大きい隙間であると判定したら、ステップS18に進み、再びガタ詰め制御を行う。つまり、クラッチ制御部12は、クラッチ24のガタ詰まりが規定値以上(ガタが一定値以下)となるまで、ガタ詰め制御を行い続ける。
When the
クラッチ制御部12は、ステップS20でガタ詰まり量が規定値以上である(Yes)と判定したら、ステップS22として、第1電動機21のトルク絶対値を低減する。つまり、入出力軸21Sに加わる力を受けるために第1電動機21で発生させていた反力を低減させ、入出力軸21Sに加わる力をクラッチ24で受けるようにする。クラッチ制御部12は、第1電動機21で発生させるトルクを低減させ、第1電動機21で発生させるトルクを0にしたら、処理を終了する。これにより、第1電動機21でトルクを発生させることなく、入出力軸21Sに加わる反力を受け止めることができる。
If it is determined in step S20 that the backlash amount is greater than or equal to the specified value (Yes), the
次に、図8を用いて、クラッチ24の係合動作中にクラッチ24を解放する要求が入力された場合の制御について説明する。ここで、図8は、本実施例に係るクラッチの解放の手順を示すフローチャートである。まず、クラッチ制御部12は、ステップS30として、解放要求があるか、つまり、クラッチ24の係合を中止する指示が入力されているかを判定する。クラッチ制御部12は、ステップS30で解放要求なし(No)と判定したら、ステップS30に進む。つまり、クラッチ制御部12は、解放要求を検出するまで、ステップS30を繰り返す。
Next, control when a request to release the clutch 24 is input during the engagement operation of the clutch 24 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 8 is a flowchart showing a clutch release procedure according to the present embodiment. First, the
クラッチ制御部12は、ステップS30で解放要求あり(Yes)と判定したら、ステップS32として、トルクが規定値以上であるかを判定する。具体的には、第1電動機21で発生させているトルクが規定値以上であるかを判定する。ここで、規定値は、入出力軸21Sに加わる力を、第1電動機21により発生させる反力で受けているとみなすことができる値、つまり、クラッチ24に加わる力が一定値以下となる第1電動機21のトルク出力の値である。クラッチ制御部12は、ステップS32で第1電動機21のトルクが規定値未満である(No)、つまり、クラッチ24に一定以上の力が負荷されていると判定したら、ステップS34として、指示トルクを変更する。具体的には、クラッチ制御部12は、第1電動機21で発生させるトルクを変化させて、クラッチ24に負荷される力をより小さくする。クラッチ制御部12は、ステップS34で指示トルクを変更したら、再び、ステップS32に進み、上記制御を行う。
When it is determined that there is a release request (Yes) in step S30, the
また、クラッチ制御部12は、ステップS32で第1電動機21のトルクが規定値以上である(Yes)と判定したら、ステップS36としてガタ詰まりが規定値未満であるかを判定する。つまり、クラッチ制御部12は、ガタ詰まりに応じて、第1部材60に加えられた力が転動体64を介して第2部材62に伝達される状態である、伝達されない状態であるかを判定する。ここで、ステップS36での規定値は、上述したステップS20の規定値と同じ値であっても、異なる値であってもよい。クラッチ制御部12は、ステップS36で、ガタ詰まりが規定値未満ではない(No)、つまり、ガタが一定値以上詰まっており、第1部材60に加えられた力が転動体64を介して第2部材62に伝達される状態であると判定したら、ステップS38として、ガタ増加動作を行う。具体的には、第1電動機21で発生させるトルクを調整し、第1部材60と第2部材62とをガタが広がる方向に相対的に回転させる。クラッチ制御部12は、ステップS38でガタ増加動作を行ったら、ステップS36に進み、再びガタ詰まり量を判定する。
If the
クラッチ制御部12は、ステップS36でガタ詰まりが規定値未満である(Yes)と判定したら、ステップS40として、第2部材62と保持部54とが非接触状態であるかを判定する。クラッチ制御部12は、ステップS40で第2部材62と保持部54とが非接触状態である(Yes)、つまり、第2部材62と保持部54とが接触していないと判定したら、ステップS44に進む。また、クラッチ制御部12は、ステップS40で第2部材62と保持部54とが非接触状態ではない(No)、つまり、第2部材62と保持部54とが接触していると判定したら、ステップS42として、解放動作を行う。具体的には、クラッチ制御部12は、電源56から電磁石52に流す電流を小さく、または0にして第2部材62を電磁石52側に引き付ける力を減少させ、付勢部材66の付勢力により第2部材62を第1部材60側に移動させることで、第2部材62と保持部54とを非接触の状態にする。クラッチ制御部12は、ステップS42で解放動作を行い、第2部材62と保持部54とを非接触状態としたら、ステップS44に進む。
When it is determined in step S36 that the backlash is less than the specified value (Yes), the
次に、クラッチ制御部12は、ステップS44として、回転数同期制御中であるかを判定する。つまり、クラッチ制御部12は、磁性体構造50の回転と電磁石52の回転とを同期させる制御、本実施例では、電磁石52が回転しないので磁性体構造50の回転を停止させる制御の実行中であるかを判定する。クラッチ制御部12は、ステップS44で同期制御中ではない(No)と判定したら、ステップS48に進む。また、クラッチ制御部12は、ステップS44で同期制御中である(Yes)と判定したら、ステップS46として、同期制御を解除した後、ステップS48に進む。
Next, the
次に、クラッチ制御部12は、ステップS48として、入出力軸21Sの目標回転数を変更し、第1電動機21、内燃機関22及び第2電動機23の回転数を調整することで駆動力を制御する、通常の無段変速モード制御を開始して、処理を終了する。
Next, the
クラッチ制御部12は、以上のように、解放要求の入力時のクラッチ24の状態を検出し、クラッチ24の状態に応じて実行する動作を切り替えることで、係合動作中に解放指示が入力された場合も、一旦クラッチの係合を完了させてから解放させることなく、係合動作の途中から解放動作に移行することができる。これにより、短時間で、適切にクラッチ24を解放することができる。
As described above, the
例えば、第2部材62と保持部54とが接触した状態であっても第1部材60と第2部材62との間のガタ詰まりが規定値未満の場合、つまり、図7に示すフロー図のステップS16とステップS18との間の状態の場合は、そのまま電磁石52に流している電流を低減して第2部材62と保持部54とを非接触状態にする。このように、ガタ詰まりが規定値未満の場合は、そのまま第2部材62と保持部54とを非接触状態にすることで、短時間で、クラッチ24を解放状態にすることができる。また、ガタ詰まりが規定値未満であり第1部材60に加わる回転力が転動体64を介して第2部材62に伝達していない状態であるため、入出力軸21S等にショックを発生させることなく、第2部材62と保持部54とを接触状態から非接触状態に切り替えることができる。
For example, even when the
また、図7に示すフロー図のステップS12のように回転数の同期制御中である場合は、同期制御を解除した後、必要な回転数となるように制御することで、即座にドライバーの要求駆動力を満たし、かつ効率のよい回転数で駆動することが可能となる。これにより、ドライバーの要求操作に短時間で答えることができ、かつ、駆動力抜けの発生を防止することができる。 In addition, when the rotation speed is being controlled synchronously as in step S12 of the flowchart shown in FIG. 7, after the synchronization control is canceled, control is performed so that the required rotation speed is obtained, thereby promptly requesting the driver. It becomes possible to satisfy the driving force and drive at an efficient rotational speed. As a result, the driver's requested operation can be answered in a short time, and the occurrence of driving force loss can be prevented.
また、図7に示すフロー図のステップS22のように、ガタ詰め制御が完了し、第1電動機21のトルクの低減中である場合も、トルクを増加させた後、ガタ詰まりの程度で動力が伝達される状態であるか否かを判定することができる。これにより、ステップS32でのトルク規定値を精密に設定しなくても、解放時に入出力軸21S等にショックが発生する可能性を低くすることができる。これにより、制御をより簡単にすることができ、短時間で制御することが可能となる。
Further, as shown in step S22 of the flowchart shown in FIG. 7, even when the backlash control is completed and the torque of the first
ここで、上記実施例では、係合装置を第1電動機21と連結した入出力軸21Sの回転を受け止めるか否かを切り替えるブレーキクラッチとして用いる場合で説明したが、本発明はこれに限定されない。図9は、本実施例に係る係合装置を有する車両の他の一例を示す模式図である。図9に示す車両100は、駆動装置として、内燃機関101と第1動力伝達機構102と、電動機104と、第2動力伝達機構106と、デファレンシャルギヤ108と、係合装置110とを有する。また、車両100は、図9に示すように、左前輪2FL、右前輪2FR、左後輪2RL、右後輪2RRを備えており、左前輪2FL、右前輪2FRが操舵輪、左後輪2RL、右後輪2RRが駆動輪となる。左後輪2RL、右後輪2RRは、駆動軸112を介して、動力伝達機構102と連結しており、左前輪2FL、右前輪2FRは、連結軸114を介してデファレンシャルギヤ108と連結している。さらに、車両100の各部は、筐体3Sによって覆われている。
Here, in the above-described embodiment, the case where the engagement device is used as a brake clutch that switches whether to receive rotation of the input /
内燃機関101は、上述した内燃機関22と同様の構成であり、ガソリン又は軽油等の炭化水素系の燃料により動力を発生する。第1動力伝達機構102は、変速機、減速機等で構成されており、内燃機関101で発生された動力を左後輪2RL、右後輪2RRに駆動軸112を介して伝達する。
The
また、電動機104は、上述した第1電動機21、第2電動機23と同様の構成であり、電力供給機能及び蓄電機能の両方を備える電力源からインバータを介して供給される電力によって動力を発生する機能(力行機能)、及び機械エネルギを電気エネルギに変換する機能(回生機能)を兼ね備える。第2動力伝達機構106は、切り離し機構(係合装置)110を介して、電動機104と連結されており、電動機104で発生された動力をデファレンシャルギヤ108に伝達する。デファレンシャルギヤ108は、第2動力伝達機構106から伝達された動力を、左前輪2FL、右前輪2FRに連結軸114を介して伝達する。また、係合装置110は、上述したクラッチ24と同様の構成の係合要素であり、電動機104から第2動力伝達機構106に、または、第2動力伝達機構106から電動機104に動力を伝達させるか否かを切り替えることができる。また、電動機104には、電動機104の回転軸の角度及び回転数を検出する角度センサ116が設けられている。
Moreover, the
車両100は、以上のような構成であり、内燃機関101の動力のみを利用して走行させる場合は、係合装置110により、電動機104と第2動力伝達機構106とを切り離した状態とする。また、4WD(四輪駆動)走行や、電動機104の動力のみで走行するEV(電気自動車)走行等の場合は、係合装置110により電動機104と第2動力伝達機構106とを係合した状態とする。車両100は、係合装置110を係合状態と解放状態に切り替えることで、電動機104の駆動力を連結軸114に伝達させるか否かを切り替える。
The
車両100のように、電動機104と第2動力伝達機構106とを係合させるか否かを切り替える装置として、係合装置110を用いることでも、上述した車両1のクラッチ24と同様に、係合と解放との切り替え時にショックが発生することを抑制でき、かつ、係合動作中に解放指示が入力されても、短時間で解放することができる。また、本実施例のように、電動機104と第2駆動伝達機構106の両方が回転する構成であっても、上述したように、回転数を同期させ、相対的な回転数の差を小さくすることで、適切に係合したり、解放したりすることができる。
Similar to the clutch 24 of the vehicle 1 described above, the
また、上記実施例では、電磁石で吸着することで、係合する係合装置を用いたが、これに限定されない。係合装置は、係合の際に回転方向にガタが発生する機構であればよく、例えば、接触する部分が歯車となっているドグクラッチも用いることできる。 Moreover, in the said Example, although the engagement apparatus engaged by attracting | sucking with an electromagnet was used, it is not limited to this. The engaging device may be a mechanism that generates backlash in the rotational direction when engaged. For example, a dog clutch in which a contact portion is a gear can be used.
なお、クラッチ制御部12は、ステップS12の回転数同期制御時に、クラッチ24の係合時に第1部材60と第2部材62との間に位相差が発生する方向と同じ方向に、磁性体構造を回転させることが好ましい。これにより、クラッチ24の係合時に発生するガタを適切に小さくすることができる。また、第2部材62は、保持部54と接触するまで、第2部材62が徐々に電磁石52に移動しつつ、かつ、第1部材60と第2部材62とが回転してくことが好ましいが、第2部材62と電磁石52との距離が一定以下となったら、第2部材62が電磁石52の吸引力により、保持部54に吸引され吸着した場合でも上記効果を得ることはできる。
Note that the
なお、上記実施例では、電磁石を保持する保持部を介して電磁石と第2部材とを接触させたが、本発明はこれに限定されず、電磁石と保持部とを一体化し、電磁石と第2部材とを直接接触させてもよい。 In the above embodiment, the electromagnet and the second member are brought into contact with each other via the holding portion that holds the electromagnet. However, the present invention is not limited to this, and the electromagnet and the holding portion are integrated to form the electromagnet and the second member. The member may be brought into direct contact.
以上のように、本発明に係る係合装置は、回転動力を伝達するか否かを切り替えることに用いる場合に有用であり、特に、自動車等の駆動装置の原動機で発生された回転動力を伝達するか否かを切り替えることに用いることに適している。 As described above, the engagement device according to the present invention is useful when used to switch whether or not to transmit rotational power, and in particular, transmits rotational power generated by a prime mover of a driving device such as an automobile. It is suitable for use in switching whether or not to do.
1 車両
3、3a 駆動装置
3S 筐体
5 アクチュエータ
10 メインECU
10M 記憶部
10P 処理部
11 駆動制御部
12 クラッチ制御部
15 電動機ECU
16 機関ECU
17 コンバータ
18 インバータ
20 バッテリ
21 第1電動機
21S 入出力軸
22 内燃機関
22S クランクシャフト
23 第2電動機
23S 入出力軸
24 クラッチ
25I 連結シャフト
25P プロペラシャフト
26 デファレンシャルギヤ
27L、27R 駆動軸
29 減速装置
30、30A 動力分割機構
30a、30c 第1遊星歯車装置
30b、30d 第2遊星歯車装置
31a、31b、31c、31d サンギヤ
32a、32b、32c、32d リングギヤ
33a、33b、33c、33d ピニオンギヤ
34a、34b、34c、34d キャリア
35 カウンタギヤ
40 アクセルポジションセンサ
41 車速センサ
43 第1回転位置検出センサ
44 第2回転位置検出センサ
50 磁性体構造
52 電磁石
54 保持部
56 電源
60 第1部材
61、63 凹部
62 第2部材
64 転動体
66 付勢部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
10M storage unit 10P processing unit 11
16 engine ECU
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1係合要素に対向して配置され、前記第1係合要素との間で回転方向にバックラッシュを有して係合される第2係合要素と、
前記第1係合要素と前記第2係合要素との係合動作および解放動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記係合動作中に前記解放動作を開始する指示が入力されたら、前記第1係合要素と前記第2係合要素とが回転方向において接触しているかを判定し、
接触していないと判定したら、前記第1係合要素と前記第2係合要素との少なくとも一方を回転軸に平行な方向に移動させ、前記第1係合要素と前記第2係合要素とを離させることを特徴とする係合装置。 A first engagement element coupled to the rotating body and rotating together with the rotating body;
A second engagement element disposed opposite the first engagement element and engaged with the first engagement element with a backlash in a rotational direction;
A control unit that controls an engagement operation and a release operation of the first engagement element and the second engagement element;
The control unit determines whether the first engagement element and the second engagement element are in contact with each other in the rotation direction when an instruction to start the release operation is input during the engagement operation.
If it is determined that they are not in contact, at least one of the first engagement element and the second engagement element is moved in a direction parallel to the rotation axis, and the first engagement element and the second engagement element are The engagement device characterized by releasing.
接触していると判定したら、回転方向において、前記第1係合要素と前記第2係合要素とが離れる方向に前記第1係合要素と前記第2係合要素と相対的に回転させることを特徴とする請求項1に記載の係合装置。 The control unit determines whether the first engagement element and the second engagement element are in contact with each other in the rotation direction when an instruction to start the release operation is input during the engagement operation.
When it is determined that they are in contact with each other, the first engagement element and the second engagement element are rotated relative to each other in a direction in which the first engagement element and the second engagement element are separated in the rotation direction. The engagement device according to claim 1.
前記第1係合要素と前記第2係合要素との少なくとも一方を回転軸に平行な方向に移動させ、前記第1係合要素と前記第2係合要素とを回転軸に平行な方向において接触させた後、
前記第1係合要素と前記第2係合要素とを回転させて回転方向にも接触させることを特徴とする請求項1または2に記載の係合装置。 When an instruction to start the engagement operation is input, the control unit synchronizes the rotation speeds of the first engagement element and the second engagement element,
At least one of the first engagement element and the second engagement element is moved in a direction parallel to the rotation axis, and the first engagement element and the second engagement element are moved in a direction parallel to the rotation axis. After contacting
The engagement device according to claim 1 or 2, wherein the first engagement element and the second engagement element are rotated and contacted also in a rotation direction.
接触していないと判定したら、回転数の同期制御を停止することを特徴とする請求項3に記載の係合装置。 Further, when an instruction to start the release operation is input during the engagement operation, it is determined whether the first engagement element and the second engagement element are in contact with each other,
The engagement device according to claim 3, wherein if it is determined that the contact has not occurred, the rotation speed synchronization control is stopped.
前記回転体と連結したトルクを発生する駆動機構とを有することを特徴とする車両。 An engagement device according to claim 5;
A vehicle having a drive mechanism that generates torque coupled to the rotating body.
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-
2009
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