JP2011105167A - Hybrid driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、を備えたハイブリッド駆動装置に関する。 The present invention relates to a hybrid drive device including an input member drivingly connected to an engine, an output member drivingly connected to a wheel, and a rotating electrical machine.
近年、省エネルギや環境問題の観点から、エンジン及び回転電機(モータやジェネレータ)を駆動力源として備えたハイブリッド車両が注目されており、それに用いられるハイブリッド駆動装置に関しても様々な構成が提案されている。そのようなハイブリッド駆動装置の一つとして、本願の出願人によって出願されて既に公開された、例えば下記の特許文献1に記載の装置が知られている。このハイブリッド駆動装置は、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素、及び第四回転要素となる4つの回転要素を有する差動歯車装置と、を備えている。この特許文献1に記載されたハイブリッド駆動装置では、差動歯車装置の各回転要素に関して、出力部材が第三回転要素に駆動連結され、入力部材が第三回転要素以外の回転要素のいずれかに選択的に駆動連結可能に構成され、回転電機が第一回転要素に駆動連結されている。
In recent years, hybrid vehicles equipped with engines and rotating electrical machines (motors and generators) as driving power sources have attracted attention from the viewpoint of energy saving and environmental problems, and various configurations have also been proposed for hybrid driving devices used therefor. Yes. As one of such hybrid drive devices, for example, a device described in
そして、このハイブリッド駆動装置は、複数のクラッチ及びブレーキの中のいずれか2つを選択的に係合することにより複数の変速段を切替可能に備え、各変速段に応じた所定の変速比で入力部材の回転速度を変速して出力部材に伝達しつつ、回転電機に力行又は発電させるパラレルモードを備えている。また、第一回転要素を非回転部材に固定することにより回転電機の回転を停止させた状態で、各変速段に応じた所定の変速比で入力部材の回転速度を変速して出力部材に伝達するエンジン走行モードを備えている。ここでは、パラレルモードとエンジン走行モードとを合わせて有段変速モードと称する。この有段変速モードでは、パラレルモード時には、車両の走行状態に応じて複数の変速段を切り替えて車両を走行させると共に、回転電機に力行させてトルクアシストを行い、或いは回転電機に発電させて蓄電装置に電力を蓄えつつ車両を走行させることができる。従って、エンジンに接続される入力部材のトルクと回転電機のトルクとの双方を利用して効率的に車両を走行させることが可能となっている。 The hybrid drive device includes a plurality of shift speeds that can be switched by selectively engaging any two of the plurality of clutches and brakes, with a predetermined gear ratio corresponding to each shift speed. There is a parallel mode in which the rotating electrical machine is powered or generated while changing the rotational speed of the input member and transmitting it to the output member. In addition, with the first rotating element fixed to the non-rotating member, the rotation speed of the input member is changed at a predetermined gear ratio according to each gear and transmitted to the output member while the rotation of the rotating electrical machine is stopped. It has an engine running mode. Here, the parallel mode and the engine running mode are collectively referred to as a stepped transmission mode. In this stepped speed change mode, in the parallel mode, the vehicle is driven by switching a plurality of shift speeds according to the running state of the vehicle, and the rotating electrical machine is powered to perform torque assist, or the rotating electrical machine is caused to generate power and store electricity. The vehicle can be run while storing electric power in the device. Therefore, it is possible to efficiently drive the vehicle using both the torque of the input member connected to the engine and the torque of the rotating electrical machine.
また、車両の高速走行時に好適に選択される有段変速モードの最上段の変速段(変速比が最も小さい変速段)では、回転電機が駆動連結される差動歯車装置の第一回転要素が非回転部材に固定されるエンジン走行モードとなると共に、入力部材の回転速度が増速されて出力部材に伝達される。これにより、特に要求駆動力の変動が小さい高速走行時等において、回転電機の引き摺り損失を抑制すると共にエンジンの回転速度を低く抑え、効率的に車両を走行させることが可能となっている。 Further, in the uppermost gear stage (the gear stage with the smallest gear ratio) of the stepped transmission mode that is preferably selected when the vehicle is traveling at a high speed, the first rotating element of the differential gear device to which the rotating electrical machine is driven is connected. The engine travel mode is fixed to the non-rotating member, and the rotational speed of the input member is increased and transmitted to the output member. This makes it possible to efficiently drive the vehicle by suppressing dragging loss of the rotating electrical machine and reducing the rotational speed of the engine, particularly during high-speed traveling with small fluctuations in required driving force.
特許文献1に記載のハイブリッド駆動装置では、回転電機が差動歯車装置の第一回転要素に一体的に駆動連結されている。そして、有段変速モードにおいては、各変速段における各回転部材及び回転要素の回転速度に関して、第一回転要素の回転速度が入力部材の回転速度よりも低くなる場合が多くなっている(特許文献1の図5及び図14等を参照)。この場合、回転電機の回転速度がエンジンの回転速度よりも低くなる場合が多くなることから、回転電機を比較的低回転高トルクの状態で駆動しなければならない状況が多く発生し得る。高トルク型の回転電機は、高回転型の回転電機に比べて体格が大きくなり易いため、このことは回転電機ひいてはハイブリッド駆動装置全体の小型化の点で不利に作用する。また、差動歯車装置の第一回転要素が非回転部材に固定される変速段では、当該第一回転要素と共に回転電機も非回転部材に固定されるので、車両の走行状態に応じて回転電機にトルクアシストを行わせたり発電を行わせたりすることができなかった。このことは、ハイブリッド駆動装置全体のエネルギ効率向上の点で不利に作用し得る。従って、特許文献1に記載のハイブリッド駆動装置では、装置全体の小型化及びエネルギ効率向上に関して、改善の余地が残されていた。
In the hybrid drive device described in
そこで、装置全体の小型化及びエネルギ効率の向上が図られたハイブリッド駆動装置の実現が望まれる。 Therefore, it is desired to realize a hybrid drive device in which the entire device is reduced in size and energy efficiency is improved.
上記目的を達成するための本発明に係る、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、を備えたハイブリッド駆動装置の特徴構成は、回転速度の順に入力回転要素、出力回転要素、及び固定要素となる3つの回転要素を有する減速用の第一差動歯車装置を備えると共に、前記入力回転要素が前記回転電機に駆動連結され、少なくとも4つの回転要素を有する第二差動歯車装置を備えると共に、当該第二差動歯車装置の1つの回転要素が前記入力部材に選択的に駆動連結され、他の1つの回転要素が前記出力部材に駆動連結され、前記入力部材に選択的に駆動連結される回転要素及び前記出力部材に駆動連結される回転要素以外の少なくとも1つの回転要素が前記第一差動歯車装置の前記出力回転要素に選択的に駆動連結され、前記第一差動歯車装置の前記入力回転要素を前記入力部材に選択的に駆動連結する第一クラッチを更に備えた点にある。 In order to achieve the above object, the hybrid drive device comprising an input member drivingly connected to an engine, an output member drivingly connected to a wheel, and a rotating electrical machine according to the present invention has a rotational speed A first differential gear device for reduction having three rotation elements that are an input rotation element, an output rotation element, and a fixed element in order is provided, and the input rotation element is drivingly connected to the rotating electric machine, and at least four rotations A second differential gear device having an element, wherein one rotary element of the second differential gear device is selectively drive-coupled to the input member, and the other one rotary element is drive-coupled to the output member. And at least one rotation element other than the rotation element selectively driven and connected to the input member and the rotation element driven and connected to the output member is the output rotation requirement of the first differential gear device. To selectively drive coupling is the input rotating element of the first differential gear device in that, further comprising a first clutch for selectively drivingly coupled to said input member.
なお、本願では、「駆動連結」とは、2つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、当該2つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該2つの回転要素が一又は二以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む概念として用いている。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材が含まれ、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。但し、各差動歯車装置の各回転要素について「駆動連結」という場合には、当該差動歯車装置が備える複数の回転要素に関して互いに他の回転要素を介することなく駆動連結されている状態を指すものとする。
また、本願では、「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
また、本願では、「回転速度の順」は、高速側から低速側に向かう順、又は低速側から高速側に向かう順のいずれかであり、差動歯車装置の回転状態によりいずれともなり得るが、いずれの場合にも回転要素の順は変わらない。
In the present application, “driving connection” refers to a state where two rotating elements are connected so as to be able to transmit a driving force, and the two rotating elements are connected so as to rotate integrally, or It is used as a concept including a state in which two rotating elements are connected so as to be able to transmit a driving force via one or more transmission members. Examples of such a transmission member include various members that transmit rotation at the same speed or a variable speed, and include, for example, a shaft, a gear mechanism, a belt, a chain, and the like. However, the term “drive connection” for each rotation element of each differential gear device refers to a state in which the plurality of rotation elements included in the differential gear device are connected to each other without intervening other rotation elements. Shall.
Further, in the present application, the “rotary electric machine” is used as a concept including a motor (electric motor), a generator (generator), and a motor / generator functioning as both a motor and a generator as necessary.
Further, in the present application, the “order of rotational speed” is either the order from the high speed side to the low speed side, or the order from the low speed side to the high speed side, and can be any depending on the rotational state of the differential gear device. In either case, the order of the rotating elements does not change.
この特徴構成によれば、減速用の第一差動歯車装置の入力回転要素に回転電機が駆動連結されるので、回転電機の回転は第一差動歯車装置により減速されて出力回転要素から出力される。これにより、第二差動歯車装置には第一差動歯車装置により減速された回転電機の回転が入力されるので、第二差動歯車装置の1つの回転要素に回転電機が一体的に駆動連結された場合と比較して、回転電機を高回転の状態で駆動し、回転電機のトルクを増幅して第二差動歯車装置へ伝達することができる。特に、第二差動歯車装置の1つの回転要素を入力部材に駆動連結させると共に、第一クラッチを解放して第一差動歯車装置の入力回転要素を入力部材から分離した状態で、第一差動歯車装置の出力回転要素を第二差動歯車装置の入力部材及び出力部材に駆動連結された回転要素以外の1つの回転要素に駆動連結させた場合には、第二差動歯車装置のギヤ比を適切に設定することにより、回転電機を入力部材よりも高速回転させることができる。よって、高回転の状態で駆動される回転電機のトルクを増幅して、出力部材に伝達できるトルクの大きさを確保しつつ、体格の小さい回転電機を使用することができるので、回転電機ひいてはハイブリッド駆動装置全体を小型化することができる。
また、上記の特徴構成によれば、第一差動歯車装置の出力回転要素が選択的に駆動連結され得る、第二差動歯車装置の入力部材及び出力部材が駆動連結された回転要素以外の1つの回転要素が、非回転部材に固定される場合であっても、当該非回転部材に固定される回転要素を第一差動歯車装置から分離すると共に第一クラッチ等を介して回転電機を第二差動歯車装置の他の回転要素に駆動連結させることにより、車両の走行状態に応じて回転電機にトルクアシストや発電を行わせることができる。よって、エネルギ効率の良い状態でハイブリッド駆動装置を駆動させることができる。
従って、装置全体の小型化及びエネルギ効率の向上が図られたハイブリッド駆動装置を提供することができる。
According to this characteristic configuration, since the rotating electrical machine is drivingly connected to the input rotating element of the first differential gear device for reduction, the rotation of the rotating electrical machine is decelerated by the first differential gear device and output from the output rotating element. Is done. Thereby, since the rotation of the rotating electrical machine decelerated by the first differential gear device is input to the second differential gear device, the rotating electrical machine is integrally driven to one rotating element of the second differential gear device. Compared with the case where it connects, a rotary electric machine can be driven in the state of high rotation, the torque of a rotary electric machine can be amplified, and it can transmit to a 2nd differential gear apparatus. In particular, in a state where one rotary element of the second differential gear device is drivingly connected to the input member, and the first clutch is released and the input rotary element of the first differential gear device is separated from the input member, When the output rotating element of the differential gear device is drivingly connected to one rotating element other than the rotating element drivingly connected to the input member and the output member of the second differential gear device, By appropriately setting the gear ratio, the rotating electrical machine can be rotated at a higher speed than the input member. Therefore, it is possible to amplify the torque of the rotating electric machine driven in a high rotation state and secure the magnitude of the torque that can be transmitted to the output member, and use the rotating electric machine with a small physique. The entire drive device can be reduced in size.
Moreover, according to said characteristic structure, the output rotation element of a 1st differential gear apparatus can selectively drive-connect, The input member of the 2nd differential gear apparatus and output members other than the rotation element to which drive connection was carried out Even when one rotating element is fixed to a non-rotating member, the rotating element fixed to the non-rotating member is separated from the first differential gear device and the rotating electric machine is connected via the first clutch or the like. By drivingly connecting to another rotating element of the second differential gear device, it is possible to cause the rotating electric machine to perform torque assist and power generation according to the traveling state of the vehicle. Therefore, the hybrid drive device can be driven in a state of good energy efficiency.
Therefore, it is possible to provide a hybrid drive device in which the entire device is reduced in size and energy efficiency is improved.
ここで、前記回転電機が、前記第一差動歯車装置又は前記第一クラッチを介して、前記第二差動歯車装置の前記出力部材に駆動連結された回転要素以外の、前記入力部材に選択的に駆動連結される回転要素を含む少なくとも3つの回転要素のいずれかに選択的に駆動連結可能に構成された構成とすると好適である。 Here, the rotating electrical machine is selected as the input member other than the rotating element that is drivingly connected to the output member of the second differential gear device via the first differential gear device or the first clutch. It is preferable that the configuration is configured such that it can be selectively connected to any one of at least three rotating elements including a rotating element that is driven and connected.
この構成によれば、第二差動歯車装置における出力部材に駆動連結された回転要素以外の各回転要素と入力部材及び第一差動歯車装置の出力回転要素との間の駆動連結関係、並びに、入力部材と第一差動歯車装置の入力回転要素との間の駆動連結関係を切り替えることにより、入力部材から出力部材までの変速比に関して複数の変速段を実現することができる。これにより、要求駆動力や車速等に応じた適切な変速比で入力部材の回転速度を変速して出力部材へ伝達して車両を走行させつつ、装置全体の小型化及びエネルギ効率の向上を図ることができる。
その際、上記の構成によれば、要求駆動力や車速等に基づいて定まる車両の走行状態に応じて、第二差動歯車装置の出力部材に駆動連結された回転要素以外の少なくとも3つの回転要素のいずれかに回転電機を選択的に駆動連結させることができる。よって、車両の走行状態に応じて回転電機を効率の良い状態で駆動させることが容易となる。
According to this configuration, the drive connection relationship between each rotation element other than the rotation element drivingly connected to the output member in the second differential gear device, the input member, and the output rotation element of the first differential gear device, and By switching the drive connection relationship between the input member and the input rotation element of the first differential gear device, a plurality of shift speeds can be realized with respect to the gear ratio from the input member to the output member. As a result, the overall speed of the apparatus is reduced and the energy efficiency is improved while the vehicle is running by shifting the rotational speed of the input member to the output member by changing the rotational speed of the input member at an appropriate speed ratio according to the required driving force, vehicle speed, and the like. be able to.
In this case, according to the above configuration, at least three rotations other than the rotating element that is drivingly connected to the output member of the second differential gear device according to the traveling state of the vehicle determined based on the required driving force, the vehicle speed, and the like. A rotating electrical machine can be selectively drive coupled to any of the elements. Therefore, it becomes easy to drive the rotating electrical machine in an efficient state according to the traveling state of the vehicle.
また、第二クラッチ、第三クラッチ、第四クラッチ、第一ブレーキ、及び第二ブレーキを更に備え、前記第二差動歯車装置は、回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素、及び第四回転要素を有し、前記第一回転要素が、前記第一ブレーキにより非回転部材に選択的に固定されると共に、前記第四クラッチを介して前記第一差動歯車装置の前記出力回転要素に選択的に駆動連結され、前記第二回転要素が、前記第二ブレーキにより非回転部材に選択的に固定されると共に、前記第三クラッチを介して前記入力部材に選択的に駆動連結され、前記第三回転要素が、前記出力部材に駆動連結され、前記第四回転要素が、前記第二クラッチを介して前記第一差動歯車装置の前記出力回転要素に選択的に駆動連結される構成とすると好適である。 The second differential gear device further includes a second clutch, a third clutch, a fourth clutch, a first brake, and a second brake. The second differential gear device includes a first rotating element, a second rotating element, A first rotating element that is selectively fixed to a non-rotating member by the first brake, and that the first differential gear is connected via the fourth clutch. Selectively driven and connected to the output rotating element of the apparatus, and the second rotating element is selectively fixed to the non-rotating member by the second brake and selected to the input member via the third clutch The third rotating element is drivingly connected to the output member, and the fourth rotating element is selectively connected to the output rotating element of the first differential gear device via the second clutch. To drive and connect to It is suitable.
この構成によれば、4つのクラッチ及び2つのブレーキの係合及び解放をそれぞれ切り替えることにより、減速用の第一差動歯車装置と第二差動歯車装置との協働により少なくとも6つの異なる変速比の変速段を形成することができる。よって、要求駆動力や車速等に応じた適切な変速比で、入力部材の回転速度を変速して出力部材へ伝達して車両を走行させることができる。
また、この構成では、第一クラッチを解放して第一差動歯車装置の入力回転要素を入力部材から分離し、第一ブレーキにより第二差動歯車装置の第一回転要素を非回転部材に固定すると共に、第三クラッチを介して第二差動歯車装置の第二回転要素を入力部材に駆動連結させた状態で、第二クラッチを介して第二差動歯車装置の第四回転要素を第一差動歯車装置の出力回転要素に駆動連結させた場合には、回転電機を入力部材よりも大幅に高速回転させることができる。よって、高回転の状態で駆動される回転電機のトルクを増幅して、出力部材に伝達できるトルクの大きさを確保しつつ、体格の小さい回転電機を使用することができるので、回転電機ひいてはハイブリッド駆動装置全体を小型化することができる。
また、上記の構成によれば、第一ブレーキにより第二差動歯車装置の第一回転要素が非回転部材に固定された状態であっても、第三クラッチを介して第二差動歯車装置の第二回転要素が入力部材に駆動連結された状態で、第一クラッチ又は第二クラッチを介して回転電機を第二差動歯車装置の第二回転要素又は第四回転要素に駆動連結させることにより、車両の走行状態に応じて回転電機にトルクアシストや発電を行わせることができる。よって、エネルギ効率の良い状態でハイブリッド駆動装置を駆動させることができる。
According to this configuration, by switching the engagement and disengagement of the four clutches and the two brakes, respectively, at least six different speed changes can be achieved by the cooperation of the first differential gear device for reduction and the second differential gear device. A ratio gear can be formed. Therefore, the vehicle can be run by shifting the rotational speed of the input member to the output member at an appropriate speed ratio according to the required driving force, vehicle speed, and the like.
Further, in this configuration, the first clutch is released to separate the input rotation element of the first differential gear device from the input member, and the first brake causes the first rotation element of the second differential gear device to be a non-rotation member. While fixing, the fourth rotating element of the second differential gear device is connected via the second clutch in a state where the second rotating element of the second differential gear device is drivingly connected to the input member via the third clutch. When drivingly connected to the output rotating element of the first differential gear device, the rotating electrical machine can be rotated at a significantly higher speed than the input member. Therefore, it is possible to amplify the torque of the rotating electric machine driven in a high rotation state and secure the magnitude of the torque that can be transmitted to the output member, and use the rotating electric machine with a small physique. The entire drive device can be reduced in size.
Moreover, according to said structure, even if it is in the state by which the 1st rotation element of the 2nd differential gear apparatus was fixed to the non-rotating member by the 1st brake, the 2nd differential gear apparatus was interposed via the 3rd clutch. In a state where the second rotating element is driven and connected to the input member, the rotating electric machine is drive connected to the second rotating element or the fourth rotating element of the second differential gear device via the first clutch or the second clutch. Thus, it is possible to cause the rotating electric machine to perform torque assist and power generation according to the traveling state of the vehicle. Therefore, the hybrid drive device can be driven in a state of good energy efficiency.
また、第五クラッチを更に備え、前記第二差動歯車装置の前記第一回転要素が、前記第五クラッチを介して前記第一差動歯車装置の前記入力回転要素に更に選択的に駆動連結される構成とすると好適である。 Further, a fifth clutch is further provided, and the first rotating element of the second differential gear device is further selectively connected to the input rotating element of the first differential gear device via the fifth clutch. It is preferable to adopt the configuration.
この構成によれば、更にもう1つのクラッチを追加して、5つのクラッチ及び2つのブレーキの係合及び解放をそれぞれ切り替えることにより、減速用の第一差動歯車装置と第二差動歯車装置との協働により8つの異なる変速比の変速段を形成することができる。よって、要求駆動力や車速等に応じた適切な変速比で、入力部材の回転速度を変速して出力部材へ伝達して車両を走行させることができる。 According to this configuration, the first differential gear device and the second differential gear device for reduction are added by adding another clutch and switching the engagement and release of the five clutches and the two brakes, respectively. Can be used to form gears with eight different gear ratios. Therefore, the vehicle can be run by shifting the rotational speed of the input member to the output member at an appropriate speed ratio according to the required driving force, vehicle speed, and the like.
また、前記第二差動歯車装置は、第一サンギヤ、第二サンギヤ、共通キャリヤ、及び共通リングギヤの4つの回転要素を備えたラビニヨ型の遊星歯車装置で構成され、前記第一回転要素は前記第一サンギヤで構成され、前記第二回転要素は前記共通キャリヤで構成され、前記第三回転要素は前記共通リングギヤで構成され、前記第四回転要素は前記第二サンギヤで構成されている構成とすると好適である。 Further, the second differential gear device is constituted by a Ravigneaux type planetary gear device having four rotating elements of a first sun gear, a second sun gear, a common carrier, and a common ring gear, and the first rotating element is A first sun gear, the second rotating element is constituted by the common carrier, the third rotating element is constituted by the common ring gear, and the fourth rotating element is constituted by the second sun gear; It is preferable.
なお、本願では、サンギヤ、キャリヤ、リングギヤの三つの回転要素を備えた「遊星歯車機構」に関し、当該遊星歯車機構単独で、若しくは複数の遊星歯車機構を組み合わせて得られる装置を「遊星歯車装置」と呼ぶ。そして、この遊星歯車装置は、本願における差動歯車装置の一例である。 In the present application, regarding a “planetary gear mechanism” having three rotating elements of a sun gear, a carrier, and a ring gear, a device obtained by combining the planetary gear mechanism alone or a plurality of planetary gear mechanisms is referred to as a “planetary gear device”. Call it. And this planetary gear apparatus is an example of the differential gear apparatus in this application.
この構成によれば、エンジンのみを駆動力源として備える車両の自動変速装置として一般的に用いられるラビニヨ型の遊星歯車装置を用いて、本願に係るハイブリッド駆動装置を適切に構成することができる。 According to this configuration, the hybrid drive device according to the present application can be appropriately configured using a Ravigneaux type planetary gear device that is generally used as an automatic transmission device for a vehicle including only the engine as a drive force source.
また、前記第一クラッチを含む複数の係合要素の係合及び解放を切り替えることにより複数の変速段を切替可能に備え、各変速段に応じた所定の変速比で少なくとも前記入力部材の回転速度を変速して前記出力部材に伝達する有段変速モードを備え、前記有段変速モードは、前記第二差動歯車装置により前記入力部材の回転速度を増速して前記出力部材に伝達する高速変速段として、前記第一クラッチを解放すると共に、前記第一差動歯車装置により減速された前記回転電機の回転を、前記第二差動歯車装置により更に減速して前記出力部材に伝達する第一高速変速段と、前記第一クラッチを係合すると共に、前記入力部材と一体回転する前記回転電機の回転を、前記第二差動歯車装置により前記入力部材の回転と共に増速して前記出力部材に伝達する第二高速変速段と、を切替可能に備えた構成とすると好適である。 In addition, a plurality of shift stages can be switched by switching engagement and disengagement of a plurality of engagement elements including the first clutch, and at least the rotational speed of the input member at a predetermined gear ratio according to each shift stage A stepped transmission mode in which the speed of the input member is increased by the second differential gear device and transmitted to the output member. As a shift stage, the first clutch is released, and the rotation of the rotating electrical machine decelerated by the first differential gear device is further decelerated by the second differential gear device and transmitted to the output member. The first differential gear and the first clutch are engaged, and the rotation of the rotating electric machine that rotates integrally with the input member is increased with the rotation of the input member by the second differential gear device, and the output Element A second high-speed gear stage for transmitting a when configured to include the switchable preferred.
この構成によれば、有段変速モードの複数の変速段のうち、入力部材の回転速度を増速して出力部材に伝達する高速変速段に備えられる第一高速変速段では、第二差動歯車装置により増速される出力部材の回転が、第一差動歯車装置により更に増速されて回転電機に伝達されるので、回転電機を入力部材よりも大幅に高速回転させることができる。この場合、第一差動歯車装置により減速される回転電機の回転は、第二差動歯車装置により更に減速されて出力部材に伝達される。よって、高回転の状態で駆動される回転電機のトルクを増幅して、出力部材に伝達できるトルクの大きさを確保しつつ、体格の小さい回転電機を使用することができるので、回転電機ひいてはハイブリッド駆動装置全体を小型化することができる。
また、第二高速変速段では、回転電機を入力部材と一体回転させて、当該入力部材と同速となる比較的高回転の状態で回転電機を回転させることができる。
そして、上記の構成では、要求駆動力や車速等に基づいて定まる車両の走行状態に応じて第一高速変速段と第二高速変速段とを適切に切り替え、エンジン及び回転電機をそれぞれ効率の良い状態で駆動させることができる。また、第一高速変速段及び第二高速変速段のいずれにおいても、車両の走行状態に応じて回転電機にトルクアシストや発電を行わせることができる。よって、この点からもエネルギ効率の良い状態でハイブリッド駆動装置を駆動させることができる。
According to this configuration, in the first high-speed shift stage provided in the high-speed shift stage that increases the rotational speed of the input member and transmits it to the output member among the plurality of shift stages in the stepped shift mode, the second differential Since the rotation of the output member accelerated by the gear device is further accelerated by the first differential gear device and transmitted to the rotating electrical machine, the rotating electrical machine can be rotated significantly faster than the input member. In this case, the rotation of the rotating electrical machine decelerated by the first differential gear device is further decelerated by the second differential gear device and transmitted to the output member. Therefore, it is possible to amplify the torque of the rotating electric machine driven in a high rotation state and secure the magnitude of the torque that can be transmitted to the output member, and use the rotating electric machine with a small physique. The entire drive device can be reduced in size.
In the second high speed gear stage, the rotating electrical machine can be rotated integrally with the input member, and the rotating electrical machine can be rotated at a relatively high rotational speed that is the same speed as the input member.
And in said structure, according to the driving | running state of the vehicle determined based on a request | requirement driving force, a vehicle speed, etc., a 1st high speed gear stage and a 2nd high speed gear stage are switched appropriately, and an engine and a rotary electric machine are each efficient. It can be driven in a state. In both the first high speed shift stage and the second high speed shift stage, the rotating electrical machine can be caused to perform torque assist and power generation according to the traveling state of the vehicle. Therefore, also from this point, the hybrid drive device can be driven in an energy efficient state.
また、前記高速変速段として、前記第一クラッチを解放すると共に前記回転電機を回転停止させ、前記入力部材の回転速度を、前記第二差動歯車装置を介して増速して前記出力部材に伝達する第三高速変速段を更に切替可能に備えた構成とすると好適である。 Further, as the high speed shift stage, the first clutch is released and the rotating electrical machine is stopped, and the rotational speed of the input member is increased via the second differential gear device to the output member. It is preferable that the third high-speed gear position to be transmitted is further switchable.
この構成によれば、例えば定常走行時においてトルクアシストや発電が必要ない場合等には、第一クラッチを解放して回転電機を入力部材から分離して回転電機を回転停止させることで、回転電機の引き摺り損失を抑制することができる。よって、ハイブリッド駆動装置のエネルギ効率を向上させることができる。 According to this configuration, for example, when torque assist or power generation is not required during steady running, the first clutch is released, the rotating electrical machine is separated from the input member, and the rotating electrical machine is stopped. Drag loss can be suppressed. Therefore, the energy efficiency of the hybrid drive device can be improved.
また、前記第二差動歯車装置の各回転要素の回転速度の順に関し、前記入力部材に駆動連結される回転要素と前記第一差動歯車装置の前記出力回転要素に駆動連結される回転要素とが、前記出力部材に駆動連結された回転要素を挟んで反対側に位置すると共に、前記第二差動歯車装置の1つの回転要素に前記入力部材のトルクが入力された状態で、前記入力部材のトルクに対する反力を前記回転電機に出力させることにより、前記入力部材のトルクを増幅して前記出力部材に伝達しつつ、前記出力部材の回転速度を次第に上昇させる発進モードを備えた構成とすると好適である。 Further, with respect to the order of the rotational speeds of the rotating elements of the second differential gear device, the rotating elements that are drivingly connected to the input member and the rotating elements that are drivingly connected to the output rotating element of the first differential gear device. Is positioned on the opposite side across the rotating element drivingly connected to the output member, and the input member torque is input to one rotating element of the second differential gear device. A structure having a start mode for gradually increasing the rotational speed of the output member while amplifying the torque of the input member and transmitting the torque to the output member by outputting a reaction force to the torque of the member to the rotating electrical machine; It is preferable.
この構成によれば、第二差動歯車装置の1つの回転要素に入力部材を介してエンジンのトルクが入力された状態で、入力部材のトルクに対する反力を回転電機に出力させることにより、入力部材のトルクを増幅して出力部材に伝達しつつ、出力部材の回転速度を次第に上昇させることができる。したがって、エンジンに駆動連結される入力部材のトルクと回転電機のトルクとの双方を利用して、車両の発進を適切に行うことができる。
また、この構成では、車両の発進時に出力部材の回転速度が低い(典型的には、ゼロの)状態では、回転電機は入力部材のトルクに対する反力を出力するため、トルクの方向とは反対方向に回転して発電を行うことになる。よって、車両に備えられた蓄電装置等における蓄電量が少ない場合であっても車両の発進を適切に行うことができるという利点もある。
According to this configuration, in a state where the torque of the engine is input to one rotating element of the second differential gear device via the input member, a reaction force with respect to the torque of the input member is output to the rotating electrical machine, whereby the input is performed. The rotational speed of the output member can be gradually increased while amplifying the torque of the member and transmitting it to the output member. Therefore, the vehicle can be started appropriately using both the torque of the input member that is drivingly connected to the engine and the torque of the rotating electrical machine.
Further, in this configuration, when the rotation speed of the output member is low (typically zero) when the vehicle starts, the rotating electrical machine outputs a reaction force against the torque of the input member, and thus is opposite to the direction of the torque. It will generate electricity by rotating in the direction. Therefore, there is an advantage that the vehicle can be started appropriately even when the amount of power stored in the power storage device or the like provided in the vehicle is small.
また、前記第二差動歯車装置の1つの回転要素が前記入力部材に駆動連結されると共に、前記回転電機が、前記第一差動歯車装置を介して、前記第二差動歯車装置の前記入力部材に選択的に駆動連結される回転要素及び前記出力部材に駆動連結された回転要素以外の回転要素のいずれかに選択的に駆動連結可能に構成され、前記第二差動歯車装置の1つの回転要素に前記入力部材のトルクが入力された状態で、前記入力部材のトルクに対する反力を前記回転電機に出力させると共に前記回転電機の回転速度を制御することにより、前記入力部材の回転速度を無段階に変速して前記出力部材に伝達する無段変速モードを備えた構成とすると好適である。 In addition, one rotating element of the second differential gear device is drivingly connected to the input member, and the rotating electrical machine is connected to the input member of the second differential gear device via the first differential gear device. The second differential gear device is configured to be selectively drive-coupled to any one of a rotating element selectively drivingly connected to the input member and a rotating element other than the rotating element drivingly connected to the output member. The rotational speed of the input member is controlled by causing the rotating electrical machine to output a reaction force against the torque of the input member and controlling the rotational speed of the rotating electrical machine in a state where the torque of the input member is input to one rotating element. It is preferable to employ a continuously variable transmission mode in which the speed is continuously variable and transmitted to the output member.
この構成によれば、第二差動歯車装置の1つの回転要素に入力部材のトルクが入力された状態で、入力部材のトルクに対する反力を回転電機に出力させると共に回転電機の回転速度を制御することにより、要求駆動力や車速等に応じた適切な変速比となるように無段階に変速した入力部材の回転を出力部材へ伝達して車両を走行させることができる。 According to this configuration, in the state where the torque of the input member is input to one rotating element of the second differential gear device, the reaction force against the torque of the input member is output to the rotating electrical machine and the rotational speed of the rotating electrical machine is controlled. By doing so, the rotation of the input member, which is steplessly changed so as to obtain an appropriate gear ratio according to the required driving force, the vehicle speed, and the like, can be transmitted to the output member to run the vehicle.
1.第一の実施形態
まず、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hの構成を示すスケルトン図である。なお、この図1は、ハイブリッド駆動装置Hの中心軸に対称な下半分の構成を省略して示している。また、図2は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hのシステム構成を示す模式図である。なお、図2において、二重の実線は駆動力の伝達経路を示し、二重の破線は電力の伝達経路を示し、白抜きの矢印は作動油の流れを示している。また、実線の矢印は各種情報の伝達経路を示している。なお、駆動力はトルクと同義である。
1. First Embodiment First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a skeleton diagram showing the configuration of the hybrid drive apparatus H according to the present embodiment. In FIG. 1, the lower half configuration symmetrical to the central axis of the hybrid drive device H is omitted. FIG. 2 is a schematic diagram showing a system configuration of the hybrid drive apparatus H according to the present embodiment. In FIG. 2, a double solid line indicates a driving force transmission path, a double broken line indicates a power transmission path, and a white arrow indicates a flow of hydraulic oil. Also, solid arrows indicate various information transmission paths. Driving force is synonymous with torque.
これらの図に示すように、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hは、エンジンEに駆動連結される入力軸Iと、車輪Wに駆動連結される出力ギヤOと、モータ・ジェネレータMGと、第一差動歯車装置PG1と、第二差動歯車装置PG2と、を備えている。また、これらの構成は、車体に固定される非回転部材としての駆動装置ケースDc(以下、単に「ケースDc」という。)内に収納されている。また、このハイブリッド駆動装置Hでは、各機器が、入力軸Iの回転軸方向に沿ってエンジンE側から、モータ・ジェネレータMG、第一差動歯車装置PG1、第二差動歯車装置PG2の順に配列されている。出力ギヤOは、入力軸Iと同軸状に配置され、軸方向では第一差動歯車装置PG1と第二差動歯車装置PG2との間に配置されている。また、出力ギヤOは、第二差動歯車装置PG2の径方向外側に配置されている。このような構成は、本発明に係るハイブリッド駆動装置Hを、例えばFF(フロントエンジン・フロントドライブ)方式の車両やRR(リヤエンジン・リヤドライブ)方式の車両等の駆動装置に適用する場合に好適である。なお、本実施形態においては、入力軸Iが本発明における「入力部材」に相当し、出力ギヤOが本発明における「出力部材」に相当する。また、モータ・ジェネレータMGが本発明における「回転電機」に相当する。 As shown in these drawings, the hybrid drive apparatus H according to the present embodiment includes an input shaft I that is drivingly connected to the engine E, an output gear O that is drivingly connected to the wheels W, a motor generator MG, One differential gear device PG1 and a second differential gear device PG2 are provided. Further, these configurations are housed in a drive device case Dc (hereinafter simply referred to as “case Dc”) as a non-rotating member fixed to the vehicle body. In the hybrid drive device H, each device is arranged in the order of the motor / generator MG, the first differential gear device PG1, and the second differential gear device PG2 from the engine E side along the rotational axis direction of the input shaft I. It is arranged. The output gear O is disposed coaxially with the input shaft I, and is disposed between the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the axial direction. The output gear O is disposed on the radially outer side of the second differential gear device PG2. Such a configuration is suitable when the hybrid drive device H according to the present invention is applied to a drive device such as an FF (front engine / front drive) type vehicle or an RR (rear engine / rear drive) type vehicle. It is. In the present embodiment, the input shaft I corresponds to the “input member” in the present invention, and the output gear O corresponds to the “output member” in the present invention. Further, the motor / generator MG corresponds to the “rotary electric machine” in the present invention.
このような構成において、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hは、第一差動歯車装置PG1は、回転速度の順に入力回転要素EI、出力回転要素EO、及び固定要素ESとなる3つの回転要素を有する減速用の差動歯車装置とされると共に、入力回転要素EIがモータ・ジェネレータMGに駆動連結され、第二差動歯車装置PG2は少なくとも4つの回転要素を有すると共に、当該第二差動歯車装置PG2の1つの回転要素が入力軸Iに選択的に駆動連結され、他の1つの回転要素が出力ギヤOに駆動連結され、入力軸Iに選択的に駆動連結される回転要素及び出力ギヤOに駆動連結される回転要素以外の少なくとも1つの回転要素が第一差動歯車装置PG1の出力回転要素EOに選択的に駆動連結され、第一差動歯車装置PG1の入力回転要素EIを入力軸Iに選択的に駆動連結する第一クラッチC1を更に備えた点に特徴を有する。これにより、装置全体の小型化及びエネルギ効率の向上が図られたハイブリッド駆動装置Hが実現されている。以下、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hについて、詳細に説明する。 In such a configuration, in the hybrid drive device H according to the present embodiment, the first differential gear device PG1 has three rotation elements that become the input rotation element EI, the output rotation element EO, and the fixed element ES in order of rotation speed. And the input rotary element EI is drivingly connected to the motor / generator MG, and the second differential gear unit PG2 has at least four rotary elements, and the second differential gear unit PG2 One rotating element of the gear device PG2 is selectively connected to the input shaft I, the other one rotating element is connected to the output gear O, and the rotating element and output selectively connected to the input shaft I. At least one rotating element other than the rotating element drivingly connected to the gear O is selectively drivingly connected to the output rotating element EO of the first differential gear device PG1, and the first differential gear device PG1 is turned on. In that with a first clutch C1 selectively drivingly connecting rotary elements EI to the input shaft I further comprising the features. Thereby, the hybrid drive device H in which the overall size of the device is reduced and the energy efficiency is improved is realized. Hereinafter, the hybrid drive device H according to the present embodiment will be described in detail.
1−1.ハイブリッド駆動装置の各部の構成
図1及び図2に示すように、入力軸Iは、エンジンEに駆動連結されている。ここで、エンジンEは、燃料の燃焼により駆動される内燃機関であり、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの公知の各種エンジンを用いることができる。本例では、入力軸IはエンジンEのクランクシャフト等の出力回転軸と一体回転するように駆動連結されている。なお、入力軸Iが、エンジンEの出力回転軸との間にダンパやクラッチ等を介して駆動連結される構成としても好適である。出力ギヤOは、図2に示すように、出力用差動歯車装置17等を介して車輪Wに駆動力を伝達可能に駆動連結されている。
1-1. Configuration of Each Part of Hybrid Drive Device As shown in FIGS. 1 and 2, the input shaft I is drivingly connected to the engine E. Here, the engine E is an internal combustion engine driven by combustion of fuel, and for example, various known engines such as a gasoline engine and a diesel engine can be used. In this example, the input shaft I is drivingly connected so as to rotate integrally with an output rotation shaft such as a crankshaft of the engine E. It is also preferable that the input shaft I is drivingly connected to the output rotation shaft of the engine E via a damper, a clutch, or the like. As shown in FIG. 2, the output gear O is drivingly coupled to the wheel W through the output
エンジンEに隣接してスタータ・ジェネレータSGが設けられている。スタータ・ジェネレータSGは、補助回転電機として機能する。ここでは図示を省略するが、スタータ・ジェネレータSGは、ケーシングに固定されたステータと、このステータの径方向内側に回転自在に支持されたロータと、を有している。このスタータ・ジェネレータSGの出力回転軸(ロータの回転軸)56には、スタータ・ジェネレータ出力ギヤ57が連結されている。また、入力軸Iの軸方向でエンジンEに対して入力軸Iとは反対側に延出するエンジンEの第二出力回転軸51には、分離クラッチ53を介してエンジン出力ギヤ52が連結されている。なお、このような分離クラッチ53を介さずにエンジンEの第二出力回転軸51にエンジン出力ギヤ52が連結された構成としても良い。スタータ・ジェネレータ出力ギヤ57とエンジン出力ギヤ52とは互いに噛み合っている。従って、この状態で、スタータ・ジェネレータSGは、第二差動歯車装置PG2を介することなく、スタータ・ジェネレータ出力ギヤ57及びエンジン出力ギヤ52を介してエンジンEに駆動連結されている。
A starter generator SG is provided adjacent to the engine E. The starter / generator SG functions as an auxiliary rotating electrical machine. Although not shown here, the starter / generator SG has a stator fixed to the casing and a rotor rotatably supported inside the stator in the radial direction. A starter /
このスタータ・ジェネレータSGは、図1及び図2に示すように、第二インバータ12bを介して蓄電装置としてのバッテリ11に電気的に接続されている。なお、バッテリ11は蓄電装置の一例であり、キャパシタなどの他の蓄電装置を用い、或いは複数種類の蓄電装置を併用することも可能である。また、スタータ・ジェネレータSGは、第二インバータ12bと更に第一インバータ12aとを介してモータ・ジェネレータMGに電気的に接続されている。そして、スタータ・ジェネレータSGは、電力の供給を受けて動力を発生するモータ(電動機)としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ(発電機)としての機能との双方を果たすことが可能とされている。スタータ・ジェネレータSGは、例えばエンジンEの始動時に、バッテリ11に充電された電力の供給を受け、モータとして機能してエンジンEをクランキングさせる。また、スタータ・ジェネレータSGは、例えばバッテリ11における蓄電量が少ない場合に、ジェネレータとして機能し、エンジンEの駆動力により発電した電力をモータ・ジェネレータMGに供給してモータ・ジェネレータMGを力行させる。このようなスタータ・ジェネレータSGの動作は、制御装置ECUからの制御指令に従って第二インバータ12bを介して行われる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the starter / generator SG is electrically connected to a
図1に示すように、モータ・ジェネレータMGは、ケースDcに固定されたステータStと、このステータStの径方向内側に回転自在に支持されたロータRoと、を有している。このモータ・ジェネレータMGのロータRoは、第一差動歯車装置PG1の入力回転要素EIとなるキャリヤCA1と一体回転するように駆動連結されている。このモータ・ジェネレータMGは、図1及び図2に示すように、第一インバータ12aを介して蓄電装置としてのバッテリ11に電気的に接続されている。また、モータ・ジェネレータMGは、第一インバータ12aと更に第二インバータ12bとを介してスタータ・ジェネレータSGに電気的に接続されている。そして、モータ・ジェネレータMGは、電力の供給を受けて動力を発生するモータ(電動機)としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ(発電機)としての機能との双方を果すことが可能とされている。モータ・ジェネレータMGは、ジェネレータとして機能する場合には、発電した電力をバッテリ11に供給して充電し、モータとして機能する場合には、バッテリ11に充電された電力又はスタータ・ジェネレータSGにより発電された電力の供給を受けて力行する。このようなモータ・ジェネレータMGの動作は、制御装置ECUからの制御指令に従って第一インバータ12aを介して行われる。
As shown in FIG. 1, the motor / generator MG includes a stator St fixed to the case Dc, and a rotor Ro that is rotatably supported on the radially inner side of the stator St. The rotor Ro of the motor / generator MG is drivingly connected so as to rotate integrally with a carrier CA1 that is an input rotation element EI of the first differential gear device PG1. As shown in FIGS. 1 and 2, the motor / generator MG is electrically connected to a
図1に示すように、第一差動歯車装置PG1は、入力軸Iと同軸状に配置されたダブルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。すなわち、第一差動歯車装置PG1は、複数組のピニオンギヤを支持するキャリヤCA1と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合うサンギヤS1及びリングギヤR1との3つの回転要素を備えている。第一差動歯車装置PG1のこれら3つの回転要素を、回転速度の順に第一回転要素E1、第二回転要素E2、及び第三回転要素E3とすると、本実施形態においては、サンギヤS1が「第一回転要素E1」に相当し、リングギヤR1が「第二回転要素E2」に相当し、キャリヤCA1が「第三回転要素E3」に相当する。この第一差動歯車装置PG1のサンギヤS1は、非回転部材としてのケースDcに固定されている。キャリヤCA1は、モータ・ジェネレータMGのロータRoと一体回転するように駆動連結されている。従って、この第一差動歯車装置PG1は、キャリヤCA1に入力されるモータ・ジェネレータMGの回転速度を減速してリングギヤR1から出力する減速用の差動歯車装置として機能する。本実施形態においては、キャリヤCA1が「入力回転要素EI」に相当し、リングギヤR1が「出力回転要素EO」に相当し、サンギヤS1が「固定要素ES」に相当する。 As shown in FIG. 1, the first differential gear device PG <b> 1 is configured by a double pinion type planetary gear mechanism arranged coaxially with the input shaft I. In other words, the first differential gear device PG1 includes three rotating elements: a carrier CA1 that supports a plurality of sets of pinion gears, and a sun gear S1 and a ring gear R1 that respectively mesh with the pinion gears. If these three rotation elements of the first differential gear device PG1 are a first rotation element E1, a second rotation element E2, and a third rotation element E3 in the order of the rotation speed, in this embodiment, the sun gear S1 is “ Corresponding to “first rotating element E1”, ring gear R1 corresponds to “second rotating element E2”, and carrier CA1 corresponds to “third rotating element E3”. The sun gear S1 of the first differential gear device PG1 is fixed to a case Dc as a non-rotating member. The carrier CA1 is drivingly connected so as to rotate integrally with the rotor Ro of the motor / generator MG. Accordingly, the first differential gear device PG1 functions as a differential gear device for reduction that reduces the rotational speed of the motor / generator MG inputted to the carrier CA1 and outputs the reduced speed from the ring gear R1. In the present embodiment, the carrier CA1 corresponds to the “input rotation element EI”, the ring gear R1 corresponds to the “output rotation element EO”, and the sun gear S1 corresponds to the “fixed element ES”.
本実施形態においては、第一差動歯車装置PG1の入力回転要素EIとしてのキャリヤCA1は、モータ・ジェネレータMGのロータRoと一体回転するように駆動連結されていると共に、更に第五クラッチC5を介して第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2に選択的に駆動連結される。出力回転要素EOとしてのリングギヤR1は、第二クラッチC2を介して第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3に選択的に駆動連結されると共に、第四クラッチC4を介して第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2に選択的に駆動連結される。 In the present embodiment, the carrier CA1 as the input rotation element EI of the first differential gear device PG1 is drivingly connected so as to rotate integrally with the rotor Ro of the motor / generator MG, and further includes a fifth clutch C5. Via the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2. The ring gear R1 as the output rotating element EO is selectively connected to the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2 via the second clutch C2, and is also connected to the second differential via the fourth clutch C4. It is selectively drive-coupled to the first sun gear S2 of the gear device PG2.
本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hは、モータ・ジェネレータMGのロータRoと一体回転する第一差動歯車装置PG1のキャリヤCA1を入力軸Iに選択的に駆動連結する第一クラッチC1を更に備えている。この第一クラッチC1の係合状態では、第一差動歯車装置PG1の入力回転要素EIとしてのキャリヤCA1が入力軸Iと一体回転するように駆動連結される。一方、第一クラッチC1の解放状態では、第一差動歯車装置PG1の入力回転要素EIとしてのキャリヤCA1は入力軸Iから分離され、キャリヤCA1と入力軸Iとの間の直接的な駆動力の伝達が遮断される。 The hybrid drive device H according to this embodiment further includes a first clutch C1 that selectively drives and couples the carrier CA1 of the first differential gear device PG1 that rotates integrally with the rotor Ro of the motor / generator MG to the input shaft I. ing. In the engaged state of the first clutch C1, the carrier CA1 as the input rotation element EI of the first differential gear device PG1 is drivingly connected so as to rotate integrally with the input shaft I. On the other hand, in the released state of the first clutch C1, the carrier CA1 as the input rotation element EI of the first differential gear device PG1 is separated from the input shaft I, and a direct driving force between the carrier CA1 and the input shaft I is obtained. Is interrupted.
一方、第二差動歯車装置PG2は、入力軸Iと同軸状に配置されたラビニヨ型の遊星歯車装置により構成されている。ここで、ラビニヨ型の遊星歯車装置とは、1組のシングルピニオン型の遊星歯車機構と1組のダブルピニオン型の遊星歯車装置とが、キャリヤとリングギヤとを共用して構成されるものである。具体的には、この第二差動歯車装置PG2は、第一サンギヤS2及び第二サンギヤS3の2つのサンギヤと、共通リングギヤR2と、第一サンギヤS2及び共通リングギヤR2の双方に噛み合うロングピニオンギヤ並びにこのロングピニオンギヤ及び第二サンギヤS3に噛み合うショートピニオンギヤを支持する共通キャリヤCA2との4つの回転要素を備えている。第二差動歯車装置PG2のこれら4つの回転要素を、回転速度の順に第一回転要素E1、第二回転要素E2、第三回転要素E3、及び第四回転要素E4とすると、本実施形態においては、第一サンギヤS2が「第一回転要素E1」に相当し、共通キャリヤCA2が「第二回転要素E2」に相当し、共通リングギヤR2が「第三回転要素E3」に相当し、第二サンギヤS3が「第四回転要素E4」に相当する。 On the other hand, the second differential gear device PG2 is configured by a Ravigneaux type planetary gear device arranged coaxially with the input shaft I. Here, the Ravigneaux type planetary gear device is configured such that a set of single pinion type planetary gear mechanisms and a set of double pinion type planetary gear devices share a carrier and a ring gear. . Specifically, the second differential gear device PG2 includes a first sun gear S2 and a second sun gear S3, a common ring gear R2, a long pinion gear that meshes with both the first sun gear S2 and the common ring gear R2. There are four rotating elements including a common carrier CA2 that supports the long pinion gear and the short pinion gear that meshes with the second sun gear S3. In the present embodiment, these four rotating elements of the second differential gear device PG2 are defined as a first rotating element E1, a second rotating element E2, a third rotating element E3, and a fourth rotating element E4 in the order of rotational speed. The first sun gear S2 corresponds to the “first rotating element E1,” the common carrier CA2 corresponds to the “second rotating element E2,” the common ring gear R2 corresponds to the “third rotating element E3”, and the second The sun gear S3 corresponds to the “fourth rotating element E4”.
この第二差動歯車装置PG2の4つの回転要素のうち、1つの回転要素である共通キャリヤCA2は、第三クラッチC3を介して入力軸Iに選択的に駆動連結される。また、他の1つの回転要素である共通リングギヤR2は出力ギヤOと一体回転するように駆動連結されている。また、第三クラッチC3を介して入力軸Iに選択的に駆動連結される共通キャリヤCA2及び出力ギヤOに駆動連結された共通リングギヤR2以外の回転要素の1つである第二サンギヤS3が、第二クラッチC2を介して第一差動歯車装置PG1の出力回転要素EOとしてのリングギヤR1に選択的に駆動連結される。本実施形態においては、第三クラッチC3を介して入力軸Iに選択的に駆動連結される共通キャリヤCA2及び出力ギヤOに駆動連結された共通リングギヤR2以外の回転要素の他の1つである第一サンギヤS2は、第四クラッチC4を介して第一差動歯車装置PG1の出力回転要素EOとしてのリングギヤR1に選択的に駆動連結される。 Of the four rotating elements of the second differential gear device PG2, the common carrier CA2 which is one rotating element is selectively driven and connected to the input shaft I via the third clutch C3. Further, the common ring gear R2, which is another rotating element, is drivingly connected so as to rotate integrally with the output gear O. The second sun gear S3, which is one of the rotating elements other than the common carrier CA2 that is selectively drivingly connected to the input shaft I via the third clutch C3 and the common ring gear R2 that is drivingly connected to the output gear O, It is selectively drive-coupled to a ring gear R1 as an output rotation element EO of the first differential gear device PG1 via the second clutch C2. In the present embodiment, it is another rotating element other than the common carrier CA2 that is selectively connected to the input shaft I via the third clutch C3 and the common ring gear R2 that is connected to the output gear O. The first sun gear S2 is selectively driven and connected to the ring gear R1 as the output rotation element EO of the first differential gear device PG1 via the fourth clutch C4.
更に本実施形態においては、第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2は、第四クラッチC4を介して第一差動歯車装置PG1のリングギヤR1に選択的に駆動連結されると共に、第五クラッチC5を介して第一差動歯車装置PG1の入力回転要素EIとしてのキャリヤCA1に選択的に駆動連結される。また、この第一サンギヤS2は、第一ブレーキB1によりケースDcに選択的に固定される。共通キャリヤCA2は、第三クラッチC3を介して入力軸Iに選択的に駆動連結されると共に、第二ブレーキB2によりケースDcに選択的に固定される。なお、この共通キャリヤCA2は、後述する有段変速モードの第一速段では、ワンウエィクラッチFによりケースDcに選択的に固定される。 Further, in the present embodiment, the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 is selectively driven and connected to the ring gear R1 of the first differential gear device PG1 via the fourth clutch C4, and the fifth The first differential gear unit PG1 is selectively driven and connected to a carrier CA1 as an input rotation element EI via a clutch C5. The first sun gear S2 is selectively fixed to the case Dc by the first brake B1. The common carrier CA2 is selectively connected to the input shaft I via the third clutch C3 and is selectively fixed to the case Dc by the second brake B2. The common carrier CA2 is selectively fixed to the case Dc by the one-way clutch F at the first speed in the stepped transmission mode described later.
したがって、第二差動歯車装置PG2の第一回転要素E1である第一サンギヤS2には、第四クラッチC4を係合状態とすることにより、この第四クラッチC4を介して、第一差動歯車装置PG1の出力回転要素EOとしてのリングギヤR1の回転及びトルクが入力される。また、この第一サンギヤS2には、第五クラッチC5を係合状態とすることにより、この第五クラッチC5を介して第一差動歯車装置PG1の入力回転要素EIとしてのキャリヤCA1の回転及びトルクが入力される。また、第二差動歯車装置PG2の第二回転要素E2である共通キャリヤCA2には、第三クラッチC3を係合状態とすることにより、この第三クラッチC3を介して入力軸I(エンジンE)の回転及びトルクが入力される。なお、この共通キャリヤCA2は、ワンウエィクラッチFにより、入力軸Iの回転方向に対して反対方向への回転が規制される。また、第二差動歯車装置PG2の第四回転要素E4である第二サンギヤS3には、第二クラッチC2を係合状態とすることにより、この第二クラッチC2を介して、第一差動歯車装置PG1の出力回転要素EOとしてのリングギヤR1の回転及びトルクが入力される。 Therefore, the first sun gear S2 that is the first rotating element E1 of the second differential gear device PG2 is engaged with the first clutch through the fourth clutch C4. The rotation and torque of the ring gear R1 as the output rotation element EO of the gear device PG1 are input. The first sun gear S2 is engaged with the rotation of the carrier CA1 as the input rotation element EI of the first differential gear device PG1 via the fifth clutch C5 by engaging the fifth clutch C5. Torque is input. Further, the common carrier CA2 which is the second rotating element E2 of the second differential gear device PG2 is engaged with the input shaft I (engine E) via the third clutch C3 by engaging the third clutch C3. ) Rotation and torque. The common carrier CA2 is restricted by the one-way clutch F from rotating in the direction opposite to the rotation direction of the input shaft I. In addition, the second sun gear S3, which is the fourth rotating element E4 of the second differential gear device PG2, is engaged with the second clutch C2, and the first differential gear device PG2 is connected to the second differential gear device PG2 via the second clutch C2. The rotation and torque of the ring gear R1 as the output rotation element EO of the gear device PG1 are input.
上記のとおり、このハイブリッド駆動装置Hは、係合要素として、第一クラッチC1、第二クラッチC2、第三クラッチC3、第四クラッチC4、第五クラッチC5、第一ブレーキB1、及び第二ブレーキB2を備えている。これらの係合要素としては、いずれも油圧により動作する多板式クラッチや多板式ブレーキ等の摩擦係合要素を好適に用いることができる。これらの係合要素、第一クラッチC1、第二クラッチC2、第三クラッチC3、第四クラッチC4、第五クラッチC5、第一ブレーキB1、及び第二ブレーキB2は、油圧が供給されていない状態では解放状態が維持されると共に、油圧が供給されている状態で係合状態とされる構造(いわゆるノーマルオープン方式)の係合要素とすることができる。 As described above, the hybrid drive device H includes the first clutch C1, the second clutch C2, the third clutch C3, the fourth clutch C4, the fifth clutch C5, the first brake B1, and the second brake as engagement elements. B2 is provided. As these engagement elements, friction engagement elements such as a multi-plate clutch and a multi-plate brake that are operated by hydraulic pressure can be preferably used. These engagement elements, the first clutch C1, the second clutch C2, the third clutch C3, the fourth clutch C4, the fifth clutch C5, the first brake B1, and the second brake B2 are not supplied with hydraulic pressure. In this case, the disengaged state can be maintained, and the engaging element can be configured to be in an engaged state when hydraulic pressure is supplied (so-called normal open method).
図2では、各係合要素は第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2に含まれることとして図示を省略しているが、この図2に示すように、これらの係合要素(すなわち第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2)に供給される油圧は、制御装置ECUからの制御指令により動作する油圧制御装置13により制御される。この油圧制御装置13への作動油の供給は、エンジンEの動作中は機械式オイルポンプ14により行われ、エンジンEの停止中は電動オイルポンプ15により行われる。ここで、機械式オイルポンプ14は、入力軸Iの駆動力により駆動される。また、電動オイルポンプ15は、電動オイルポンプ用インバータ16を介して供給されるバッテリ11からの電力(供給経路は図示省略)により駆動される。なお、複数の係合要素は、制御指令に基づく作動圧に応じて係合及び解放が切替可能なものであれば、必ずしも油圧により動作するものである必要はなく、例えばソレノイド等を利用した電磁式の係合要素としても良い。
In FIG. 2, the respective engagement elements are not shown as being included in the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2, but as shown in FIG. The hydraulic pressure supplied to the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 is controlled by a
1−2.ハイブリッド駆動装置の制御システムの構成
図2に示すように、制御装置ECUは、車両の各部に設けられたセンサSe1〜Se6で取得される情報を用いて、エンジンE、モータ・ジェネレータMG、油圧制御装置13を介して第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の各係合要素C1、C2、C3、C4、C5、B1、及びB2(図1を参照)、並びに電動オイルポンプ15等の動作制御を行う。これらのセンサとして、本例では、モータ・ジェネレータ回転センサSe1、エンジン回転センサSe2、バッテリ状態検出センサSe3、車速センサSe4、アクセル操作検出センサSe5、及びブレーキ操作検出センサSe6が設けられている。
1-2. Configuration of Control System for Hybrid Drive Device As shown in FIG. 2, the control device ECU uses information acquired by sensors Se1 to Se6 provided in each part of the vehicle, and uses an engine E, a motor / generator MG, and a hydraulic control. The engagement elements C1, C2, C3, C4, C5, B1, and B2 (see FIG. 1) of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 through the
ここで、モータ・ジェネレータ回転センサSe1は、モータ・ジェネレータMGのロータRoの回転速度を検出するためのセンサである。エンジン回転センサSe2は、エンジンEの出力回転軸の回転速度を検出するためのセンサである。ここで、入力軸IはエンジンEの出力回転軸と一体回転するので、このエンジン回転センサSe2により検出されるエンジンEの回転速度は入力軸Iの回転速度と一致する。バッテリ状態検出センサSe3は、バッテリ11の蓄電量等の状態を検出するためのセンサである。車速センサSe4は、車速を検出するために出力ギヤOの回転速度を検出するためのセンサである。アクセル操作検出センサSe5は、アクセルペダル18の操作量を検出するためのセンサである。ブレーキ操作検出センサSe6は、図示しないホイールブレーキに連動するブレーキペダル19の操作量を検出するためのセンサである。
Here, the motor / generator rotation sensor Se1 is a sensor for detecting the rotation speed of the rotor Ro of the motor / generator MG. The engine rotation sensor Se2 is a sensor for detecting the rotation speed of the output rotation shaft of the engine E. Here, since the input shaft I rotates integrally with the output rotation shaft of the engine E, the rotation speed of the engine E detected by the engine rotation sensor Se2 matches the rotation speed of the input shaft I. The battery state detection sensor Se3 is a sensor for detecting the state of the
また、制御装置ECUは、エンジン制御部31、モータ・ジェネレータ制御部32、バッテリ状態検出部33、モータ・ジェネレータ回転検出部34、車速検出部35、切替制御部36、電動オイルポンプ制御部37、エンジン回転検出部38、モード・変速段選択部39、及び要求駆動力検出部40を備えている。制御装置ECUにおけるこれらの各機能部は、CPU等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウエア又はソフトウエア(プログラム)或いはその両方により実装されて構成されている。
The control device ECU includes an
エンジン制御部31は、エンジンEの動作開始、停止、回転速度制御、出力トルク制御等の動作制御を行う。モータ・ジェネレータ制御部32は、第一インバータ12aを介して、モータ・ジェネレータMGの回転速度制御、出力トルク制御等の動作制御を行う。本実施形態においては、モータ・ジェネレータ制御部32は、第二インバータ12bを介して、スタータ・ジェネレータSGの回転速度制御、出力トルク制御等の動作制御も行うように構成されている。バッテリ状態検出部33は、バッテリ状態検出センサSe3の出力に基づいて、バッテリ11の蓄電量等の状態を検出する。モータ・ジェネレータ回転検出部34は、モータ・ジェネレータ回転センサSe1の出力に基づいて、モータ・ジェネレータMGの回転速度を検出する。車速検出部35は、車速センサSe4からの出力に基づいて車速を検出する。切替制御部36は、油圧制御装置13の動作を制御することにより、ハイブリッド駆動装置Hに備えられた各係合要素C1、C2、C3、C4、C5、B1、及びB2(図1を参照)のそれぞれの係合又は解放(係合解除)を行い、ハイブリッド駆動装置Hの動作モード及び各動作モードが有する変速段を切り替える制御を行う。電動オイルポンプ制御部37は、電動オイルポンプ用インバータ16を介して電動オイルポンプ15の動作制御を行う。エンジン回転検出部38は、エンジン回転センサSe2からの出力に基づいて、エンジンEの出力回転軸及び入力軸Iの回転速度を検出する。
The
モード・変速段選択部39は、車速及び要求駆動力などの車両の走行状態に応じて、所定の制御マップに従い適切な動作モードの選択を行う。すなわち、モード・変速段選択部39は、車速の情報を車速検出部35から取得すると共に、要求駆動力の情報を要求駆動力検出部40から取得する。そして、モード・変速段選択部39は、所定の制御マップに従って、取得された車速及び要求駆動力に応じて規定された動作モード及び変速段を選択する。ここで、選択される動作モードとしては、後述するように、有段変速モード、電動走行モード、無段変速モード、及び発進モードの4つのモードがある。また、有段変速モード及び電動走行モードは、複数の変速段を切替可能に備えている。なお、動作モード及び変速段の選択の際に参照される走行条件としては、車速及び要求駆動力の他にも、バッテリ蓄電量、冷却水温度、油温等の各種条件を用いても好適である。要求駆動力検出部40は、アクセル操作検出センサSe5及びブレーキ操作検出センサSe6からの出力に基づいて、運転者の操作に応じて車両に要求される要求駆動力を演算して取得する。
The mode / shift
1−3.ハイブリッド駆動装置の動作モード
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hにより実現可能な動作モードについて説明する。図3は、複数の動作モード及び各動作モードが備える複数の変速段での各係合要素C1、C2、C3、C4、C5、B1、及びB2の作動状態を示す作動表である。この図において、「丸印(●)」は各係合要素が係合状態にあることを示しており、「無印」は、各係合要素が解放(係合解除)状態にあることを示している。この図に示すように、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hは、有段変速モード、電動走行モード、無段変速モード、及び発進モードの4つの動作モードを切替可能に備えている。また、有段変速モードは、第1〜8速段及び後進段の9つの変速段を切替可能に備えている。また、電動走行モードは、第1〜4速段及び後進段の5つの変速段を切替可能に備えている。
1-3. Operation Mode of Hybrid Drive Device Next, operation modes that can be realized by the hybrid drive device H according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is an operation table showing operation states of the engagement elements C1, C2, C3, C4, C5, B1, and B2 at a plurality of operation modes and a plurality of shift speeds included in each operation mode. In this figure, “circle” (●) indicates that each engaging element is in an engaged state, and “no mark” indicates that each engaging element is in a released (disengaged) state. ing. As shown in this figure, the hybrid drive device H according to the present embodiment is provided with a switchable operation mode of a stepped transmission mode, an electric travel mode, a continuously variable transmission mode, and a start mode. Further, the stepped speed change mode includes nine shift speeds of 1st to 8th speeds and reverse speeds that can be switched. In addition, the electric travel mode includes five shift speeds, that is, the first to fourth speed stages and the reverse speed.
なお、図3において、有段変速モードの「1st」は第1速段、「2nd」は第2速段、「3rd」は第3速段、「4th」は第4速段、「5th」は第5速段、「6th」は第6速段、「7th」は第7速段、「8th」は第8速段、「Rev」は後進段をそれぞれ示している。本実施形態においては、各変速段の名称については、入力軸I(エンジンE)の回転速度を出力ギヤOへ伝達する際の変速比(=減速比)が大きいものから順に第1速段、第2速段、・・・、第8速段としている。また、図3において、電動走行モードの「EV1」は第1速段、「EV2」は第2速段、「EV3」は第3速段、「EV4」は第4速段、「EVRev」は後進段をそれぞれ示している。各変速段の名称については、モータ・ジェネレータMGのロータRoの回転速度を出力ギヤOへ伝達する際の変速比が大きいものから順に第1速段、第2速段、・・・、第4速段としている。 In FIG. 3, “1st” in the stepped speed change mode is the first speed, “2nd” is the second speed, “3rd” is the third speed, “4th” is the fourth speed, and “5th”. Indicates the fifth speed, "6th" indicates the sixth speed, "7th" indicates the seventh speed, "8th" indicates the eighth speed, and "Rev" indicates the reverse speed. In the present embodiment, for the names of the respective speed stages, the first speed stage, in descending order of the speed ratio (= reduction ratio) when the rotational speed of the input shaft I (engine E) is transmitted to the output gear O, Second speed stage,..., Eighth speed stage. In FIG. 3, “EV1” in the electric travel mode is the first speed, “EV2” is the second speed, “EV3” is the third speed, “EV4” is the fourth speed, and “EVRev” is Each reverse stage is shown. Regarding the names of the respective speed stages, the first speed stage, the second speed stage,... It is fast.
図4〜図10は、第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の速度線図を示している。すなわち、図4は有段変速モードでの速度線図、図5は有段変速モードにおいて駆動力の伝達形態を三通りに切替可能に備える第8速段での速度線図、図6は電動走行モードでの速度線図、図7〜図9は無段変速モードでの速度線図、図10は発進モードでの速度線図をそれぞれ示している。これらの速度線図において、縦軸は、各回転要素の回転速度に対応している。すなわち、縦軸に対応して記載している「0」は回転速度がゼロであることを示しており、上側が正、下側が負である。そして、並列配置された複数本の縦線のそれぞれが、第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の各回転要素に対応している。すなわち、各縦線の上側に記載されている「S1」、「CA1」、「R1」はそれぞれ第一差動歯車装置PG1のサンギヤS1、キャリヤCA1、リングギヤR1に対応し、「S2」、「CA2」、「R2」、「S3」はそれぞれ第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2、共通キャリヤCA2、共通リングギヤR2、第二サンギヤS3に対応している。これらの図から明らかなように、図4〜図10には、第一差動歯車装置PG1の速度線図の右側に第二差動歯車装置PG2の速度線図を並べて記載している。 4 to 10 show velocity diagrams of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2. That is, FIG. 4 is a speed diagram in the stepped speed change mode, FIG. 5 is a speed diagram in the eighth speed stage in which the driving force transmission mode can be switched in three ways in the stepped speed change mode, and FIG. A speed diagram in the traveling mode, FIGS. 7 to 9 show a speed diagram in the continuously variable transmission mode, and FIG. 10 shows a speed diagram in the start mode. In these velocity diagrams, the vertical axis corresponds to the rotational speed of each rotating element. That is, “0” described corresponding to the vertical axis indicates that the rotational speed is zero, with the upper side being positive and the lower side being negative. Each of the plurality of vertical lines arranged in parallel corresponds to each rotation element of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2. That is, “S1”, “CA1”, and “R1” described above each vertical line correspond to the sun gear S1, the carrier CA1, and the ring gear R1 of the first differential gear device PG1, respectively. “CA2”, “R2”, and “S3” correspond to the first sun gear S2, the common carrier CA2, the common ring gear R2, and the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2, respectively. As is apparent from these drawings, FIGS. 4 to 10 show the speed diagram of the second differential gear device PG2 side by side on the right side of the speed diagram of the first differential gear device PG1.
また、各回転要素に対応する縦線の間隔は、第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2のそれぞれのギヤ比(サンギヤとリングギヤとの歯数比=〔サンギヤの歯数〕/〔リングギヤの歯数〕)に対応している。なお、図4〜図10の下部には、第一差動歯車装置PG1のギヤ比をλ1(λ1<1)として明示している。また、第二差動歯車装置PG2を構成する第一サンギヤS2、共通キャリヤCA2、及び共通リングギヤR2でなるシングルピニオン型の遊星歯車機構のギヤ比をλ2(λ2<1)として明示すると共に、第二サンギヤS3、共通リングギヤR2、及び共通キャリヤCA2でなるダブルピニオン型の遊星歯車機構のギヤ比をλ3(λ3<1)として明示している。なお、第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2のギヤ比λ1、λ2、及びλ3の具体的な値は、エンジンE及びモータ・ジェネレータMGの特性や車両重量等を考慮して適宜設定することができる。また、これらの速度線図上において、「△」は入力軸I(エンジンE)の回転速度、「☆」は出力ギヤOの回転速度、「○」はモータ・ジェネレータMGの回転速度、「×」は非回転部材としてのケースDcへの固定状態をそれぞれ示している。 Also, the interval between the vertical lines corresponding to each rotating element is the gear ratio of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 (the gear ratio between the sun gear and the ring gear = [the number of teeth of the sun gear]). / [Number of teeth of ring gear]). 4 to 10, the gear ratio of the first differential gear device PG1 is clearly shown as λ1 (λ1 <1). The gear ratio of the single pinion type planetary gear mechanism including the first sun gear S2, the common carrier CA2, and the common ring gear R2 constituting the second differential gear device PG2 is clearly indicated as λ2 (λ2 <1). The gear ratio of the double pinion planetary gear mechanism including the two sun gear S3, the common ring gear R2, and the common carrier CA2 is clearly shown as λ3 (λ3 <1). The specific values of the gear ratios λ1, λ2, and λ3 of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 take into account the characteristics of the engine E and the motor / generator MG, the vehicle weight, and the like. It can be set appropriately. In these speed diagrams, “Δ” represents the rotational speed of the input shaft I (engine E), “☆” represents the rotational speed of the output gear O, “◯” represents the rotational speed of the motor / generator MG, and “× "Indicates a fixed state to the case Dc as a non-rotating member.
このハイブリッド駆動装置Hの各動作モード及び変速段は、モード・変速段選択部39により選択され、選択された動作モード及び変速段への切り替えは、制御装置ECUからの制御指令により各係合要素C1、C2、C3、C4、C5、B1、B2が選択的に係合又は解放されることにより行われる。なお、この際、制御装置ECUは、モータ・ジェネレータ制御部32によるモータ・ジェネレータMGの回転速度及び出力トルクの制御、エンジン制御部31によるエンジンEの回転速度及び出力トルクの制御等も行う。以下、各動作モード及び変速段でのハイブリッド駆動装置Hの動作状態について詳細に説明する。
Each operation mode and shift stage of the hybrid drive device H is selected by the mode / shift
1−4.有段変速モード
まず、有段変速モードでの第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の動作状態について、図4及び図5に基づいて説明する。有段変速モードは、7つの係合要素、すなわち第一クラッチC1、第二クラッチC2、第三クラッチC3、第四クラッチC4、第五クラッチC5、第一ブレーキB1、及び第二ブレーキB2の中のいずれか2つ以上を選択的に係合することにより複数の変速段を切替可能に備え、各変速段に応じた所定の変速比で入力軸Iの回転速度を変速して出力ギヤOに伝達するモードである。本実施形態においては、図3に示すように、有段変速モードは、第1〜8速段、後進段の9つの変速段を切替可能に備えると共に、有段変速モードの第8速段は、第一8速段、第二8速段、及び第三8速段の3つを切替可能に備えている。第1〜7速段、第二8速段、及び後進段については、第一クラッチC1を係合状態とすると共に、他の6つの係合要素の中のいずれか2つを選択的に係合することにより複数の変速段を切り替える。一方、第一クラッチC1を解放状態とすると共に、他の6つの係合要素の中の特定の3つを選択的に係合することにより第一8速段が形成され、他の6つの係合要素の中の特定の2つを選択的に係合することにより、第三8速段が形成される。
1-4. Stepped Transmission Mode First, the operation states of the first differential gear unit PG1 and the second differential gear unit PG2 in the stepped transmission mode will be described based on FIGS. The stepped transmission mode has seven engagement elements, that is, among the first clutch C1, the second clutch C2, the third clutch C3, the fourth clutch C4, the fifth clutch C5, the first brake B1, and the second brake B2. By selectively engaging any two or more of these, a plurality of gear speeds can be switched, and the rotational speed of the input shaft I is changed at a predetermined gear ratio according to each gear speed to the output gear O. It is a mode to transmit. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the stepped speed change mode includes nine shift speeds of 1st to 8th speed and reverse speed, and the eighth speed of the stepped speed change mode is , The first 8th speed stage, the second 8th speed stage, and the third 8th speed stage are provided so as to be switchable. For the first to seventh speeds, the second eighth speed, and the reverse speed, the first clutch C1 is engaged, and any two of the other six engagement elements are selectively engaged. By switching, a plurality of shift speeds are switched. On the other hand, the first clutch C1 is disengaged and a specific third of the other six engaging elements is selectively engaged to form a first eighth speed, and the other six engagements. By selectively engaging two specific ones of the joint elements, the third eighth speed stage is formed.
図4は、有段変速モードでの第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の速度線図である。図4には、第8速段として第二8速段の状態を示している。なお、以下では、第二8速段が有段変速モードの第8速段を代表しているものとして説明する場合がある。この図4の左側の速度線図に示すように、第一差動歯車装置PG1は、第一8速段及び第三8速段を除いて(図5を参照)、基本的には有段変速モードが備える複数の変速段の全てについて共通の状態となる。すなわち、図3に示すように有段変速モードでは、第一8速段及び第三8速段を除き、第一クラッチC1が係合状態とされる。この第一クラッチC1の係合状態では、入力軸Iとモータ・ジェネレータMGのロータRo及び第一差動歯車装置PG1のキャリヤCA1とが一体回転する。 FIG. 4 is a velocity diagram of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the stepped transmission mode. FIG. 4 shows the state of the second eighth speed as the eighth speed. In the following description, the second 8th speed may be described as representing the 8th speed in the stepped speed change mode. As shown in the speed diagram on the left side of FIG. 4, the first differential gear device PG1 is basically stepped except for the first 8th speed stage and the third 8th speed stage (see FIG. 5). This is a common state for all of the plurality of shift stages included in the shift mode. That is, as shown in FIG. 3, in the stepped speed change mode, the first clutch C1 is engaged except for the first eighth speed and the third eighth speed. In the engaged state of the first clutch C1, the input shaft I, the rotor Ro of the motor / generator MG, and the carrier CA1 of the first differential gear device PG1 rotate integrally.
第一差動歯車装置PG1では、回転速度の順で一方側となる入力回転要素EIとしてのキャリヤCA1が入力軸I及びモータ・ジェネレータMGと一体回転し、回転速度の順で他方側となるサンギヤS1がケースDcに固定されている。これにより、第一差動歯車装置PG1における、回転速度の順で中間となる出力回転要素EOとしてのリングギヤR1に、入力軸I及びモータ・ジェネレータMGの回転速度が減速されて伝達される。出力回転要素EOとしてのリングギヤR1の回転は、第二クラッチC2の係合状態では第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3に伝達され、第四クラッチC4の係合状態では第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2に伝達される。また、入力回転要素EIとしてのキャリヤCA1の回転が、第三クラッチC3の係合状態では第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2に伝達され、第五クラッチC5の係合状態では第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2に伝達される。 In the first differential gear device PG1, the carrier CA1 as the input rotation element EI on one side in the order of the rotation speed rotates integrally with the input shaft I and the motor / generator MG, and the sun gear on the other side in the order of the rotation speed. S1 is fixed to the case Dc. As a result, the rotational speeds of the input shaft I and the motor / generator MG are reduced and transmitted to the ring gear R1 as the output rotational element EO that is intermediate in the order of rotational speeds in the first differential gear device PG1. The rotation of the ring gear R1 as the output rotation element EO is transmitted to the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2 in the engaged state of the second clutch C2, and the second differential in the engaged state of the fourth clutch C4. It is transmitted to the first sun gear S2 of the gear device PG2. Further, the rotation of the carrier CA1 as the input rotation element EI is transmitted to the common carrier CA2 of the second differential gear device PG2 when the third clutch C3 is engaged, and the second difference when the fifth clutch C5 is engaged. It is transmitted to the first sun gear S2 of the dynamic gear device PG2.
なお、この際、エンジンEは、効率が高く排ガスの少ない状態に(一般に最適燃費特性に沿うように)維持されるよう制御されつつ要求駆動力に応じた正方向のトルクTeを出力する。また、モータ・ジェネレータMGは、車両の加速時等のように車両の要求駆動力に対して入力軸I(エンジンE)のトルクTeが不足する場合には、モータ・ジェネレータMGは回転方向と同方向のトルクTmgを出力して入力軸IのトルクTeをアシストすることができる。一方、車両の減速時には回転方向と逆方向のトルクTmgを出力して回生制動を行うことができる。 At this time, the engine E outputs a torque Te in the positive direction corresponding to the required driving force while being controlled so as to be maintained in a state where the efficiency is high and the amount of exhaust gas is small (generally along the optimum fuel consumption characteristics). Further, when the torque Te of the input shaft I (engine E) is insufficient with respect to the required driving force of the vehicle, such as during acceleration of the vehicle, the motor / generator MG has the same rotation direction as that of the motor / generator MG. The torque Tmg in the direction can be output to assist the torque Te of the input shaft I. On the other hand, during deceleration of the vehicle, regenerative braking can be performed by outputting torque Tmg in the direction opposite to the rotational direction.
また、図4の右側の速度線図に示すように、有段変速モードでは、第一クラッチC1を係合状態に維持したまま、第二クラッチC2、第三クラッチC3、第四クラッチC4、第五クラッチC5、第一ブレーキB1、及び第二ブレーキB2の中のいずれか2つを選択的に係合することにより、第二差動歯車装置PG2の速度線図の状態が変化する。そして、第一差動歯車装置PG1と第二差動歯車装置PG2とが協働することにより、複数の変速段のそれぞれに応じた所定の変速比で、入力軸Iの回転速度を変速して出力ギヤOに伝達する状態となる。以下、この有段変速モードの各変速段での第二差動歯車装置PG2の状態について、それぞれ説明する。 Further, as shown in the speed diagram on the right side of FIG. 4, in the stepped speed change mode, the second clutch C2, the third clutch C3, the fourth clutch C4, the second clutch C1, the first clutch C1 are maintained in the engaged state. By selectively engaging any two of the five clutches C5, the first brake B1, and the second brake B2, the state of the speed diagram of the second differential gear device PG2 changes. The first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 cooperate to change the rotational speed of the input shaft I at a predetermined gear ratio corresponding to each of the plurality of gear speeds. The output gear O is in a state of transmission. Hereinafter, the state of the second differential gear device PG2 at each shift stage in the stepped transmission mode will be described.
図3に示すように、第1速段(1st)では、第一クラッチC1、第二クラッチC2及び第二ブレーキB2(又はワンウエィクラッチF)が係合状態とされる。第一クラッチC1の係合状態では、入力軸Iとモータ・ジェネレータMG及び第一差動歯車装置PG1のキャリヤCA1とが一体回転する(以下、第7速段まで同様である。)。そして、図4に示すように、この第1速段では、第二クラッチC2が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3に、第一差動歯車装置PG1によって減速された入力軸I(エンジンE)及びモータ・ジェネレータMGの回転が伝達される。また、第二ブレーキB2が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2がケースDcに固定される。これにより、第二差動歯車装置PG2によって第二サンギヤS3の回転速度が減速されて出力ギヤOに伝達される。すなわち、第1速段では、入力軸I及びモータ・ジェネレータMGの回転は、第一差動歯車装置PG1によって減速されると共に、第二差動歯車装置PG2によって更に減速されて出力ギヤOに伝達される。この第1速段での入力軸Iから出力ギヤOまでの変速比(減速比)はギヤ比λ1及びλ3に基づいて定まり、有段変速モードの全ての変速段の中で最も変速比が大きい。したがって、第1速段では、入力軸IのトルクTe及びモータ・ジェネレータMGのトルクTmgは、有段変速モードの全ての変速段の中で最も増幅されて出力ギヤOに伝達される。 As shown in FIG. 3, at the first speed (1st), the first clutch C1, the second clutch C2, and the second brake B2 (or the one-way clutch F) are engaged. In the engaged state of the first clutch C1, the input shaft I, the motor / generator MG, and the carrier CA1 of the first differential gear device PG1 rotate integrally (hereinafter, the same applies to the seventh speed). As shown in FIG. 4, at the first speed stage, the second clutch C2 is engaged, so that the first differential gear device is connected to the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2. The rotation of the input shaft I (engine E) and the motor / generator MG decelerated by PG1 is transmitted. Further, when the second brake B2 is engaged, the common carrier CA2 of the second differential gear device PG2 is fixed to the case Dc. Accordingly, the rotational speed of the second sun gear S3 is reduced by the second differential gear device PG2 and transmitted to the output gear O. That is, at the first speed stage, the rotation of the input shaft I and the motor / generator MG is decelerated by the first differential gear device PG1, and further decelerated by the second differential gear device PG2, and transmitted to the output gear O. Is done. The speed ratio (reduction ratio) from the input shaft I to the output gear O at the first speed is determined based on the gear ratios λ1 and λ3, and has the largest speed ratio among all the speeds in the stepped speed change mode. . Therefore, at the first speed, the torque Te of the input shaft I and the torque Tmg of the motor / generator MG are most amplified among all the speeds in the stepped speed change mode and transmitted to the output gear O.
図3に示すように、第2速段(2nd)では、第一クラッチC1、第二クラッチC2、及び第一ブレーキB1が係合状態とされる。そして、図4に示すように、この第2速段では、第二クラッチC2が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3に、第一差動歯車装置PG1によって減速された入力軸I(エンジンE)及びモータ・ジェネレータMGの回転が伝達される。また、第一ブレーキB1が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2がケースDcに固定される。これにより、第二差動歯車装置PG2によって第二サンギヤS3の回転速度が減速されて出力ギヤOに伝達される。すなわち、第2速段では、入力軸I及びモータ・ジェネレータMGの回転速度は、第一差動歯車装置PG1によって減速されると共に、第二差動歯車装置PG2によって更に減速されて出力ギヤOに伝達される。この第2速段での入力軸Iから出力ギヤOまでの変速比はギヤ比λ1〜λ3に基づいて定まり、有段変速モードの第1速段の変速比よりも小さい。したがって、第2速段では、入力軸IのトルクTe及びモータ・ジェネレータMGのトルクTmgは、第1速段よりも小さい比率で増幅されて出力ギヤOに伝達される。 As shown in FIG. 3, at the second speed (2nd), the first clutch C1, the second clutch C2, and the first brake B1 are engaged. As shown in FIG. 4, at the second speed stage, the second clutch C2 is engaged, so that the second differential gear device PG2 has the second sun gear S3 to the first differential gear device. The rotation of the input shaft I (engine E) and the motor / generator MG decelerated by PG1 is transmitted. Further, when the first brake B1 is engaged, the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 is fixed to the case Dc. Accordingly, the rotational speed of the second sun gear S3 is reduced by the second differential gear device PG2 and transmitted to the output gear O. That is, at the second speed stage, the rotational speeds of the input shaft I and the motor / generator MG are decelerated by the first differential gear device PG1 and further decelerated by the second differential gear device PG2 to the output gear O. Communicated. The speed ratio from the input shaft I to the output gear O at the second speed stage is determined based on the gear ratios λ1 to λ3 and is smaller than the speed ratio of the first speed stage in the stepped speed change mode. Therefore, at the second speed, the torque Te of the input shaft I and the torque Tmg of the motor / generator MG are amplified at a smaller ratio than the first speed and transmitted to the output gear O.
図3に示すように、第3速段(3rd)では、第一クラッチC1、第二クラッチC2、及び第四クラッチC4が係合状態とされる。そして、図4に示すように、この第3速段では、第二クラッチC2及び第四クラッチC4が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3及び第一サンギヤS2に、第一差動歯車装置PG1によって減速された入力軸I(エンジンE)及びモータ・ジェネレータMGの回転が伝達される。また、第二クラッチC2及び第四クラッチC4が同時に係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の全体が一体回転する直結状態となり、第一差動歯車装置PG1によって減速された入力軸I及びモータ・ジェネレータMGの回転がそのまま出力ギヤOに伝達される。すなわち、第3速段では、入力軸I及びモータ・ジェネレータMGの回転速度は、第一差動歯車装置PG1によって減速されて出力ギヤOに伝達される。この第3速段での入力軸Iから出力ギヤOまでの変速比はギヤ比λ1に基づいて定まり、第1速段及び第2速段の変速比よりも小さい。したがって、第3速段では、入力軸IのトルクTe及びモータ・ジェネレータMGのトルクTmgは、第2速段よりも小さい比率で増幅されて出力ギヤOに伝達される。 As shown in FIG. 3, at the third speed (3rd), the first clutch C1, the second clutch C2, and the fourth clutch C4 are engaged. Then, as shown in FIG. 4, at the third speed, the second clutch C2 and the fourth clutch C4 are engaged, so that the second sun gear S3 and the first sun gear S3 of the second differential gear device PG2 are engaged. The rotation of the input shaft I (engine E) and the motor / generator MG decelerated by the first differential gear device PG1 is transmitted to the sun gear S2. Further, since the second clutch C2 and the fourth clutch C4 are simultaneously engaged, the entire second differential gear device PG2 is brought into a directly connected state in which it integrally rotates, and is decelerated by the first differential gear device PG1. The rotation of the input shaft I and the motor / generator MG is transmitted to the output gear O as it is. That is, at the third speed stage, the rotational speeds of the input shaft I and the motor / generator MG are decelerated by the first differential gear device PG1 and transmitted to the output gear O. The speed ratio from the input shaft I to the output gear O at the third speed is determined based on the gear ratio λ1, and is smaller than the speed ratio of the first speed and the second speed. Therefore, at the third speed, the torque Te of the input shaft I and the torque Tmg of the motor / generator MG are amplified at a smaller ratio than the second speed and transmitted to the output gear O.
図3に示すように、第4速段(4th)では、第一クラッチC1、第二クラッチC2及び第五クラッチC5が係合状態とされる。そして、図4に示すように、この第4速段では、第五クラッチC5が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2に、入力軸I(エンジンE)及びモータ・ジェネレータMGの回転がそのまま伝達される。また、第二クラッチC2が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3に、第一差動歯車装置PG1によって減速された入力軸I(エンジンE)及びモータ・ジェネレータMGの回転が伝達される。これにより、第二差動歯車装置PG2によって第一サンギヤS2の回転速度が減速されると共に第二サンギヤS3の回転速度が増速され、入力軸I及びモータ・ジェネレータMGの回転速度は全体として減速されて出力ギヤOに伝達される。この第4速段での入力軸Iから出力ギヤOまでの変速比はギヤ比λ1〜λ3に基づいて定まり、第3速段の変速比よりも小さい。したがって、第4速段では、入力軸IのトルクTe及びモータ・ジェネレータMGのトルクTmgは、第3速段よりも小さい比率で増幅されて出力ギヤOに伝達される。 As shown in FIG. 3, at the fourth speed (4th), the first clutch C1, the second clutch C2, and the fifth clutch C5 are engaged. As shown in FIG. 4, at the fourth speed stage, the fifth clutch C5 is engaged, so that the input shaft I (engine E) is connected to the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2. ) And the rotation of the motor / generator MG is transmitted as it is. Further, when the second clutch C2 is engaged, the input shaft I (engine E) and the motor decelerated by the first differential gear device PG1 are added to the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2. -The rotation of the generator MG is transmitted. As a result, the rotational speed of the first sun gear S2 is reduced and the rotational speed of the second sun gear S3 is increased by the second differential gear device PG2, and the rotational speeds of the input shaft I and the motor / generator MG are reduced as a whole. And transmitted to the output gear O. The gear ratio from the input shaft I to the output gear O at the fourth speed is determined based on the gear ratios λ1 to λ3 and is smaller than the gear ratio at the third speed. Therefore, at the fourth speed, the torque Te of the input shaft I and the torque Tmg of the motor / generator MG are amplified at a smaller ratio than the third speed and transmitted to the output gear O.
図3に示すように、第5速段(5th)では、第一クラッチC1、第二クラッチC2及び第三クラッチC3が係合状態とされる。そして、図4に示すように、この第5速段では、第三クラッチC3が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2に、入力軸I(エンジンE)及びモータ・ジェネレータMGの回転がそのまま伝達される。また、第二クラッチC2が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3に、第一差動歯車装置PG1によって減速された入力軸I(エンジンE)及びモータ・ジェネレータMGの回転が伝達される。これにより、第二差動歯車装置PG2によって共通キャリヤCA2の回転速度が減速されると共に第二サンギヤS3の回転速度が増速され、入力軸I及びモータ・ジェネレータMGの回転速度は全体として減速されて出力ギヤOに伝達される。この第5速段での入力軸Iから出力ギヤOまでの変速比はギヤ比λ1及びλ3に基づいて定まり、第4速段の変速比よりも小さい。したがって、第5速段では、入力軸IのトルクTe及びモータ・ジェネレータMGのトルクTmgは、第4速段よりも小さい比率で増幅されて出力ギヤOに伝達される。 As shown in FIG. 3, at the fifth speed (5th), the first clutch C1, the second clutch C2, and the third clutch C3 are engaged. As shown in FIG. 4, at the fifth speed stage, the third clutch C3 is engaged, whereby the common carrier CA2 of the second differential gear device PG2 is connected to the input shaft I (engine E). The rotation of the motor / generator MG is transmitted as it is. Further, when the second clutch C2 is engaged, the input shaft I (engine E) and the motor decelerated by the first differential gear device PG1 are added to the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2. -The rotation of the generator MG is transmitted. As a result, the rotation speed of the common carrier CA2 is reduced by the second differential gear device PG2, and the rotation speed of the second sun gear S3 is increased, and the rotation speeds of the input shaft I and the motor / generator MG are reduced as a whole. Is transmitted to the output gear O. The gear ratio from the input shaft I to the output gear O at the fifth speed is determined based on the gear ratios λ1 and λ3, and is smaller than the gear ratio at the fourth speed. Therefore, at the fifth speed, the torque Te of the input shaft I and the torque Tmg of the motor / generator MG are amplified at a smaller ratio than the fourth speed and transmitted to the output gear O.
図3に示すように、第6速段(6th)では、第一クラッチC1、第三クラッチC3及び第五クラッチC5が係合状態とされる。そして、図4に示すように、この第6速段では、第三クラッチC3及び第五クラッチC5が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2及び第一サンギヤS2に、入力軸I(エンジンE)及びモータ・ジェネレータMGの回転がそのまま伝達される。また、第三クラッチC3及び第五クラッチC5が同時に係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の全体が一体回転する直結状態となり、第二差動歯車装置PG2においても入力軸I及びモータ・ジェネレータMGの回転が変速されず、そのまま出力ギヤOに伝達される。よって本例においては、この第6速段での入力軸Iから出力ギヤOまでの変速比は1であり、第5速段の変速比よりも小さい。したがって、第6速段では、入力軸IのトルクTe及びモータ・ジェネレータMGのトルクTmgは、そのまま出力ギヤOに伝達される。 As shown in FIG. 3, at the sixth speed (6th), the first clutch C1, the third clutch C3, and the fifth clutch C5 are engaged. Then, as shown in FIG. 4, at the sixth speed, the third clutch C3 and the fifth clutch C5 are engaged, whereby the common carrier CA2 and the first sun gear of the second differential gear device PG2 are engaged. In S2, the rotation of the input shaft I (engine E) and the motor / generator MG is transmitted as it is. In addition, since the third clutch C3 and the fifth clutch C5 are simultaneously engaged, the entire second differential gear device PG2 is brought into a directly connected state, and the second differential gear device PG2 also has an input shaft. I and the rotation of the motor / generator MG are not shifted and are transmitted to the output gear O as they are. Therefore, in this example, the speed ratio from the input shaft I to the output gear O at the sixth speed is 1, which is smaller than the speed ratio at the fifth speed. Therefore, at the sixth speed, the torque Te of the input shaft I and the torque Tmg of the motor / generator MG are transmitted to the output gear O as they are.
図3に示すように、第7速段(7th)では、第一クラッチC1、第三クラッチC3及び第四クラッチC4が係合状態とされる。そして、図4に示すように、この第7速段では、第三クラッチC3が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2に、入力軸I(エンジンE)及びモータ・ジェネレータMGの回転がそのまま伝達される。また、第四クラッチC4が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2に、第一差動歯車装置PG1によって減速された入力軸I(エンジンE)及びモータ・ジェネレータMGの回転が伝達される。これにより、第二差動歯車装置PG2によって第一サンギヤS2及び共通キャリヤCA2の回転速度が増速され、入力軸I及びモータ・ジェネレータMGの回転速度も増速されて出力ギヤOに伝達される。この第7速段での入力軸Iから出力ギヤOまでの変速比はギヤ比λ1及びλ2に基づいて定まり、第6速段の変速比よりも小さく、入力軸I及びモータ・ジェネレータMGの回転は、第二差動歯車装置PG2により増速されて出力ギヤOに伝達される。したがって、第7速段では、入力軸IのトルクTe及びモータ・ジェネレータMGのトルクTmgは、減衰されて出力ギヤOに伝達される。 As shown in FIG. 3, at the seventh speed (7th), the first clutch C1, the third clutch C3, and the fourth clutch C4 are engaged. As shown in FIG. 4, at the seventh speed stage, the third clutch C3 is engaged, whereby the common carrier CA2 of the second differential gear device PG2 is connected to the input shaft I (engine E). The rotation of the motor / generator MG is transmitted as it is. Further, when the fourth clutch C4 is engaged, the input shaft I (engine E) and the motor decelerated by the first differential gear device PG1 are added to the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2. -The rotation of the generator MG is transmitted. Thereby, the rotational speeds of the first sun gear S2 and the common carrier CA2 are increased by the second differential gear device PG2, and the rotational speeds of the input shaft I and the motor / generator MG are also increased and transmitted to the output gear O. . The gear ratio from the input shaft I to the output gear O at the seventh speed is determined based on the gear ratios λ1 and λ2, and is smaller than the gear ratio at the sixth speed, and the rotation of the input shaft I and the motor / generator MG. Is accelerated by the second differential gear device PG2 and transmitted to the output gear O. Therefore, at the seventh speed, the torque Te of the input shaft I and the torque Tmg of the motor / generator MG are attenuated and transmitted to the output gear O.
上記のとおり、有段変速モードの第8速段は、第一8速段、第二8速段、及び第三8速段の3つを切替可能に備えている。これらは、入力軸Iの回転速度を変速して出力ギヤOに伝達する際の変速比は互いに等しい点で共通している。つまり、図5の右側の速度線図に示されるように、第二差動歯車装置PG2は、有段変速モードが備える3つの第8速段の全てについて共通の状態となる。すなわち、図3に示すように3つの第8速段では、いずれも第三クラッチC3及び第一ブレーキB1が係合状態とされる。そして、図5に示すように、第三クラッチC3が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2に、入力軸I(エンジンE)の回転がそのまま伝達される。また、第一ブレーキB1が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2がケースDcに固定される。これにより、第二差動歯車装置PG2によって入力軸Iと一体回転する共通キャリヤCA2の回転速度が増速されて出力ギヤOに伝達される。この3つの第8速段での入力軸Iから出力ギヤOまでの変速比はギヤ比λ2に基づいて定まり、第7速段の変速比よりも小さい。したがって、第8速段では、入力軸IのトルクTeは減衰されて出力ギヤOに伝達される。なお、本実施形態においては、第8速段が本発明における「高速変速段」に相当する。 As described above, the eighth speed in the stepped speed change mode includes the first eight speed, the second eighth speed, and the third eighth speed in a switchable manner. These are common in that the gear ratios when the rotational speed of the input shaft I is changed and transmitted to the output gear O are equal to each other. That is, as shown in the speed diagram on the right side of FIG. 5, the second differential gear device PG <b> 2 is in a common state for all three eighth speed stages included in the stepped transmission mode. That is, as shown in FIG. 3, at the three eighth speeds, the third clutch C3 and the first brake B1 are all engaged. Then, as shown in FIG. 5, when the third clutch C3 is engaged, the rotation of the input shaft I (engine E) is transmitted as it is to the common carrier CA2 of the second differential gear device PG2. . Further, when the first brake B1 is engaged, the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 is fixed to the case Dc. Accordingly, the rotation speed of the common carrier CA2 that rotates integrally with the input shaft I is increased by the second differential gear device PG2, and is transmitted to the output gear O. The gear ratio from the input shaft I to the output gear O at the three eighth gears is determined based on the gear ratio λ2, and is smaller than the gear ratio at the seventh gear. Therefore, at the eighth speed, the torque Te of the input shaft I is attenuated and transmitted to the output gear O. In the present embodiment, the eighth speed corresponds to the “high speed shift speed” in the present invention.
図5は、有段変速モードでの3つの第8速段(第一8速段、第二8速段、及び第三8速段)の、第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の速度線図である。有段変速モードが備える3つの第8速段では、係合状態とされる係合要素の数及び種類がそれぞれ異なることにより、図5の左側の速度線図に良く示されるように、第一差動歯車装置PG1の速度線図の状態が変化する。 FIG. 5 shows the first differential gear device PG1 and the second differential gear of three eighth speeds (first eighth speed, second eighth speed, and third eighth speed) in the stepped speed change mode. It is a speed diagram of gear apparatus PG2. The three eighth speed stages included in the stepped speed change mode are different in the number and type of engaging elements that are engaged, so that the first speed chart as shown in the speed diagram on the left side of FIG. The state of the speed diagram of the differential gear device PG1 changes.
図3に示すように、第一8速段(8th〔1〕、図面中は丸囲み文字で表示、以下同様)では、第三クラッチC3及び第一ブレーキB1に加えて、第二クラッチC2が係合状態とされる。また、第一クラッチC1は解放状態とされる。第一クラッチC1の解放状態では、入力軸Iとモータ・ジェネレータMGのロータRo及び第一差動歯車装置PG1の入力回転要素EIとしてのキャリヤCA1とが分離され、入力軸Iとモータ・ジェネレータMGとが互いに異なる速度で回転可能な状態となる。この状態で第二クラッチC2が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3に、第一差動歯車装置PG1によって減速されたモータ・ジェネレータMGの回転が伝達される。また、第二差動歯車装置PG2によって第二サンギヤS3の回転速度が更に減速されて出力ギヤOに伝達される。言い換えれば、出力ギヤOの回転速度が第二差動歯車装置PG2によって増速されて第二サンギヤS3に伝達され、第二クラッチC2を介して第二サンギヤS3と一体回転するように駆動連結されるリングギヤR1の回転速度が第一差動歯車装置PG1によって更に増速されてキャリヤCA1に伝達される。本実施形態においては、第一8速段が本発明における「第一高速変速段」に相当する。 As shown in FIG. 3, in the first 8th speed stage (8th [1], indicated by a circled character in the drawing, the same applies hereinafter), in addition to the third clutch C3 and the first brake B1, the second clutch C2 is The engaged state is established. Further, the first clutch C1 is in a released state. In the disengaged state of the first clutch C1, the input shaft I, the rotor Ro of the motor / generator MG, and the carrier CA1 as the input rotation element EI of the first differential gear device PG1 are separated, and the input shaft I and the motor / generator MG are separated. And can rotate at different speeds. When the second clutch C2 is engaged in this state, the rotation of the motor / generator MG decelerated by the first differential gear device PG1 is transmitted to the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2. Is done. Further, the rotational speed of the second sun gear S3 is further reduced by the second differential gear device PG2 and transmitted to the output gear O. In other words, the rotational speed of the output gear O is increased by the second differential gear device PG2, is transmitted to the second sun gear S3, and is drive-coupled so as to rotate integrally with the second sun gear S3 via the second clutch C2. The rotational speed of the ring gear R1 is further increased by the first differential gear device PG1 and transmitted to the carrier CA1. In the present embodiment, the first eighth speed corresponds to the “first high speed” in the present invention.
このように、第一8速段では、入力軸Iの回転速度が増速されて出力ギヤOに伝達されると共に、第二差動歯車装置PG2により増速されてリングギヤR1に伝達される出力ギヤOの回転が、第一差動歯車装置PG1により更に増速されてキャリヤCA1に伝達される。よって、第一差動歯車装置PG1のキャリヤCA1と一体回転するように駆動連結されたモータ・ジェネレータMGのロータRoを、入力軸Iよりも大幅に高速回転させることができる。また、第一差動歯車装置PG1により増幅されて第二サンギヤS3に伝達されるモータ・ジェネレータMGのトルクTmgが、第二差動歯車装置PG2により更に増幅されて出力ギヤOに伝達される。よって、この第一8速段では、高回転の状態で駆動されるモータ・ジェネレータMGのトルクTmgを増幅して、出力ギヤOに伝達できるアシストトルクの大きさを確保しつつ、体格の小さいモータ・ジェネレータMGを使用することができるので、当該モータ・ジェネレータMGひいてはハイブリッド駆動装置Hの装置全体を小型化することができる。また、ハイブリッド駆動装置Hの装置全体を小型化することで、その重量を軽減して、車両駆動時のエネルギ効率を向上させることができるという利点もある。 Thus, at the first eighth speed, the rotational speed of the input shaft I is increased and transmitted to the output gear O, and at the same time, the output is increased by the second differential gear device PG2 and transmitted to the ring gear R1. The rotation of the gear O is further accelerated by the first differential gear device PG1 and transmitted to the carrier CA1. Therefore, the rotor Ro of the motor / generator MG that is drivingly connected so as to rotate integrally with the carrier CA1 of the first differential gear device PG1 can be rotated significantly faster than the input shaft I. The torque Tmg of the motor / generator MG amplified by the first differential gear device PG1 and transmitted to the second sun gear S3 is further amplified by the second differential gear device PG2 and transmitted to the output gear O. Therefore, in the first eighth speed stage, a motor having a small physique is obtained while amplifying the torque Tmg of the motor / generator MG driven in a high rotation state to ensure the magnitude of the assist torque that can be transmitted to the output gear O. Since the generator MG can be used, it is possible to reduce the size of the motor / generator MG and thus the entire hybrid drive device H. Moreover, there is also an advantage that by reducing the overall size of the hybrid drive device H, the weight can be reduced and the energy efficiency at the time of driving the vehicle can be improved.
図3に示すように、第二8速段(8th〔2〕)では、第三クラッチC3及び第一ブレーキB1に加えて、第一クラッチC1が係合状態とされる。また、第一8速段とは異なり第二クラッチC2は解放状態とされる。第一クラッチC1の係合状態では、入力軸Iとモータ・ジェネレータMGのロータRo及び第一差動歯車装置PG1のキャリヤCA1とが一体回転し、入力軸Iとモータ・ジェネレータMGとが等しい速度で回転する状態となる。そして、第二8速段では、入力軸Iと一体回転するモータ・ジェネレータMGの回転は、第二差動歯車装置PG2により入力軸Iの回転と共に増速されて出力ギヤOに伝達される。本実施形態においては、第二8速段が本発明における「第二高速変速段」に相当する。 As shown in FIG. 3, at the second eighth speed (8th [2]), in addition to the third clutch C3 and the first brake B1, the first clutch C1 is engaged. Unlike the first eighth speed, the second clutch C2 is in a released state. In the engaged state of the first clutch C1, the input shaft I, the rotor Ro of the motor / generator MG, and the carrier CA1 of the first differential gear device PG1 rotate integrally, and the input shaft I and the motor / generator MG have the same speed. It will be in the state of rotating at. At the second eighth speed, the rotation of the motor / generator MG that rotates integrally with the input shaft I is increased along with the rotation of the input shaft I by the second differential gear device PG2 and transmitted to the output gear O. In the present embodiment, the second eighth speed corresponds to the “second high speed” in the present invention.
この第二8速段では、モータ・ジェネレータMGを、入力軸Iと同速となる比較的高回転の状態で回転させることができる。なお、この第二8速段におけるモータ・ジェネレータMGの回転速度は、比較的高速ではあるものの、第一8速段におけるモータ・ジェネレータMGの回転速度よりも低くなる。この場合、第一8速段と比較して、モータ・ジェネレータMGの回転速度が上昇し過ぎて誘起電圧が高くなるのを抑制することができる。よって、幅広い車速(出力ギヤOの回転速度)範囲でモータ・ジェネレータMGを最大トルク制御することを可能として、エネルギ効率を向上させることができる。また、それに伴い、ハイブリッド駆動装置Hの装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。 In the second eighth speed stage, the motor / generator MG can be rotated in a relatively high rotation state at the same speed as the input shaft I. Note that the rotational speed of the motor / generator MG at the second eighth speed stage is relatively high, but is lower than the rotational speed of the motor / generator MG at the first eighth speed stage. In this case, it is possible to suppress an increase in the induced voltage due to an excessive increase in the rotational speed of the motor / generator MG as compared with the first eighth speed. Therefore, it is possible to control the maximum torque of the motor / generator MG in a wide range of vehicle speeds (rotational speed of the output gear O), and energy efficiency can be improved. Accordingly, the energy efficiency of the entire hybrid drive device H can be improved.
図3に示すように、第三8速段(8th〔3〕)では、第一8速段及び第二8速段とは異なり、第三クラッチC3及び第一ブレーキB1のみが係合状態とされ、その他の係合要素は全て解放状態とされる。第一クラッチC1の解放状態では、入力軸Iとモータ・ジェネレータMGのロータRo及び第一差動歯車装置PG1のキャリヤCA1とが分離され、入力軸Iとモータ・ジェネレータMGとが互いに異なる速度で回転可能な状態となる。また、第二クラッチC2、第四クラッチC4、及び第五クラッチC5の全ての解放状態では、第一差動歯車装置PG1のリングギヤR1と第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2及び第二サンギヤS3との間が分離されると共に、第一差動歯車装置PG1のキャリヤCA1と第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2との間が分離される。これにより、モータ・ジェネレータMGは、入力軸I及び第二差動歯車装置PG2から完全に分離された状態となって入力軸Iや第二差動歯車装置PG2の4つの回転要素に駆動連結された部材に対して独立して回転可能な状態となる。本実施形態においては、第三8速段では、この状態でモータ・ジェネレータMGの回転が停止させられ、入力軸I(エンジンE)の回転のみが第二差動歯車装置PG2により増速されて出力ギヤOに伝達される。本実施形態においては、第三8速段が本発明における「第三高速変速段」に相当する。 As shown in FIG. 3, at the third 8th speed (8th [3]), unlike the first 8th speed and the second 8th speed, only the third clutch C3 and the first brake B1 are engaged. All other engaging elements are released. In the disengaged state of the first clutch C1, the input shaft I, the rotor Ro of the motor / generator MG, and the carrier CA1 of the first differential gear device PG1 are separated, and the input shaft I and the motor / generator MG are at different speeds. It can be rotated. Further, in all the released states of the second clutch C2, the fourth clutch C4, and the fifth clutch C5, the ring gear R1 of the first differential gear device PG1, the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2, and the second The sun gear S3 is separated, and the carrier CA1 of the first differential gear device PG1 and the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 are separated. Thus, the motor / generator MG is completely separated from the input shaft I and the second differential gear device PG2, and is drivingly connected to the four rotary elements of the input shaft I and the second differential gear device PG2. It will be in the state which can rotate independently with respect to the member. In the present embodiment, at the third eighth speed stage, the rotation of the motor / generator MG is stopped in this state, and only the rotation of the input shaft I (engine E) is increased by the second differential gear device PG2. It is transmitted to the output gear O. In the present embodiment, the third eighth speed corresponds to the “third high speed” in the present invention.
この第三8速段では、モータ・ジェネレータMGを入力軸I及び第二差動歯車装置PG2から完全に分離させると共に、当該モータ・ジェネレータMGの回転を停止させることで、例えば定常走行時においてトルクアシストや発電が必要ない場合等に、入力軸I(エンジンE)の駆動力のみで車両を走行させると共に、モータ・ジェネレータMGの引き摺り損失を抑制することができる。よって、ハイブリッド駆動装置Hの装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。 In the third eighth speed stage, the motor / generator MG is completely separated from the input shaft I and the second differential gear device PG2, and the rotation of the motor / generator MG is stopped, so that, for example, torque is generated during steady running. When assist or power generation is not required, the vehicle can be driven only by the driving force of the input shaft I (engine E), and drag loss of the motor / generator MG can be suppressed. Therefore, the energy efficiency of the entire device of the hybrid drive device H can be improved.
第一8速段、第二8速段、及び第三8速段のいずれにおいても、従来技術として示した特許文献に記載されたハイブリッド駆動装置とは異なり、有段変速モードの第8速段において第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2が第一ブレーキB1によりケースDcに固定される場合であっても、モータ・ジェネレータMGは第一サンギヤS2と共にケースDcに固定されることはない。つまり、モータ・ジェネレータMGは、第一8速段では入力軸Iよりも大幅に高速回転し、第二8速段では入力軸Iと同速で回転している。よって、第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2が第一ブレーキB1によりケースDcに固定される場合であっても、車両の走行状態に応じてモータ・ジェネレータMGにトルクアシストや発電を行わせることができる。なお、モータ・ジェネレータMGは、第三8速段では独立して回転可能な状態となっているが、第一クラッチC1又は第二クラッチC2を係合させることにより第一8速段又は第二8速段に移行することもできるので、同様に車両の走行状態に応じてモータ・ジェネレータMGにトルクアシストや発電を行わせることができる。また、同じく第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2が第一ブレーキB1によりケースDcに固定される第2速段に関しても、モータ・ジェネレータMGは入力軸Iと同速で回転するので、同様に車両の走行状態に応じてモータ・ジェネレータMGにトルクアシストや発電を行わせることができる。よって、エネルギ効率の良い状態でハイブリッド駆動装置Hを駆動させることが可能となっている。 Unlike the hybrid drive apparatus described in the patent document shown as the prior art in any of the first 8th speed stage, the second 8th speed stage, and the third 8th speed stage, the eighth speed stage in the stepped speed change mode Even when the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 is fixed to the case Dc by the first brake B1, the motor / generator MG is not fixed to the case Dc together with the first sun gear S2. . That is, the motor / generator MG rotates at a speed much higher than that of the input shaft I at the first eighth speed, and rotates at the same speed as the input shaft I at the second eighth speed. Therefore, even when the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 is fixed to the case Dc by the first brake B1, torque assist or power generation is performed on the motor / generator MG according to the traveling state of the vehicle. Can be made. The motor / generator MG can rotate independently at the third eighth speed, but the first eighth speed or the second speed can be increased by engaging the first clutch C1 or the second clutch C2. Since it is also possible to shift to the eighth gear, it is possible to cause the motor / generator MG to perform torque assist and power generation in the same manner according to the traveling state of the vehicle. Similarly, for the second speed stage in which the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 is fixed to the case Dc by the first brake B1, the motor / generator MG rotates at the same speed as the input shaft I. Similarly, it is possible to cause the motor / generator MG to perform torque assist or power generation according to the traveling state of the vehicle. Therefore, it is possible to drive the hybrid drive device H in an energy efficient state.
図3に示すように、後進段(Rev)では、第一クラッチC1、第四クラッチC4及び第二ブレーキB2が係合状態とされる。そして、図4に示すように、この後進段では、第四クラッチC4が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2に、第一差動歯車装置PG1によって減速された入力軸I(エンジンE)及びモータ・ジェネレータMGの回転が伝達される。また、第二ブレーキB2が係合状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2がケースDcに固定される。これにより、第二差動歯車装置PG2によって第一サンギヤS2の回転速度が減速されると共に回転方向が逆転されて出力ギヤOに伝達される。すなわち、後進段では、入力軸I及びモータ・ジェネレータMGの回転速度は、第一差動歯車装置PG1によって減速されると共に、第二差動歯車装置PG2によって更に減速されて出力ギヤOに伝達される。したがって、後進段では、入力軸IのトルクTe及びモータ・ジェネレータMGのトルクTmgは、増幅されて出力ギヤOに伝達される。なお、この後進段での入力軸Iから出力ギヤOまでの変速比は、ギヤ比λ1及びλ2に基づいて定まる。 As shown in FIG. 3, in the reverse speed (Rev), the first clutch C1, the fourth clutch C4, and the second brake B2 are engaged. Then, as shown in FIG. 4, in this reverse speed, the fourth clutch C4 is engaged, so that the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 is moved to the first differential gear device PG1. The decelerated input shaft I (engine E) and motor / generator MG are transmitted. Further, when the second brake B2 is engaged, the common carrier CA2 of the second differential gear device PG2 is fixed to the case Dc. As a result, the rotational speed of the first sun gear S2 is reduced by the second differential gear device PG2, and the rotational direction is reversed and transmitted to the output gear O. That is, at the reverse speed, the rotational speeds of the input shaft I and the motor / generator MG are decelerated by the first differential gear device PG1, and further decelerated by the second differential gear device PG2, and transmitted to the output gear O. The Therefore, in the reverse speed, the torque Te of the input shaft I and the torque Tmg of the motor / generator MG are amplified and transmitted to the output gear O. Note that the speed ratio from the input shaft I to the output gear O in this reverse speed is determined based on the gear ratios λ1 and λ2.
以上説明したように、有段変速モードでは、入力軸I(エンジンE)のトルクTeを各変速段に応じた変速比で変速して出力ギヤOに伝達しつつ、必要に応じてモータ・ジェネレータMGに力行させて入力軸IのトルクTeをアシストし、或いはモータ・ジェネレータMGに発電させて回生制動やバッテリの充電等を行うことができる。この有段変速モードにおける第二クラッチC2及び第三クラッチC3が係合状態とされる変速段である第5速段の状態から、第一クラッチC1を解放することにより、後述する第一無段変速モードに移行することができる。また、この有段変速モードにおける第三クラッチC3及び第五クラッチC5が係合状態とされる変速段である第6速段の状態から、第一クラッチC1を解放することにより、後述する第二無段変速モードに移行することができる。また、この有段変速モードにおける第三クラッチC3及び第四クラッチC4が係合状態とされる変速段である第7速段の状態から、第一クラッチC1を解放することにより、後述する第三無段変速モードに移行することができる。 As described above, in the stepped speed change mode, the torque Te of the input shaft I (engine E) is shifted at a speed ratio corresponding to each speed stage and transmitted to the output gear O, and the motor generator is generated as necessary. The MG can be powered to assist the torque Te of the input shaft I, or the motor / generator MG can generate power to perform regenerative braking, charge the battery, or the like. By releasing the first clutch C1 from the state of the fifth speed, which is the speed at which the second clutch C2 and the third clutch C3 are engaged in this stepped speed change mode, The shift mode can be entered. Further, by releasing the first clutch C1 from the state of the sixth speed, which is the shift stage in which the third clutch C3 and the fifth clutch C5 are engaged in the stepped shift mode, Transition to the continuously variable transmission mode is possible. In addition, by releasing the first clutch C1 from the state of the seventh speed, which is the speed at which the third clutch C3 and the fourth clutch C4 are engaged in this stepped speed change mode, Transition to the continuously variable transmission mode is possible.
1−5.電動走行モード
次に、電動走行モードでの第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の動作状態について、図6に基づいて説明する。電動走行モードは、入力軸Iを出力ギヤO及びモータ・ジェネレータMGから分離した状態で、モータ・ジェネレータMGの駆動力を出力ギヤOに伝達させて車両を走行させるモードである。本実施形態においては、電動走行モードは、第一クラッチC1及び第三クラッチC3の解放状態で、第二クラッチC2、第四クラッチC4、第五クラッチC5、第一ブレーキB1、及び第二ブレーキB2の中のいずれか2つを選択的に係合することにより複数の変速段を切替可能に備え、各変速段に応じた所定の変速比でモータ・ジェネレータMGの回転速度を変速して出力ギヤOに伝達する。本実施形態においては、図3に示すように、電動走行モードは、第1〜4速段、後進段の5つの変速段を切替可能に備えている。
1-5. Electric travel mode Next, the operation states of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the electric travel mode will be described with reference to FIG. The electric travel mode is a mode in which the vehicle travels by transmitting the driving force of the motor / generator MG to the output gear O in a state where the input shaft I is separated from the output gear O and the motor / generator MG. In the present embodiment, the electric travel mode is a state in which the first clutch C1 and the third clutch C3 are released, and the second clutch C2, the fourth clutch C4, the fifth clutch C5, the first brake B1, and the second brake B2. By selectively engaging any two of the gears, a plurality of shift speeds can be switched, and the rotational speed of the motor / generator MG is shifted at a predetermined speed ratio corresponding to each shift speed to output gears. To O. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the electric travel mode includes five shift speeds, that is, the first to fourth speed stages and the reverse speed.
また、図6は、電動走行モードでの第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の速度線図である。この図6と図4とを参照して理解できるように、電動走行モードでの第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の速度線図は、有段変速モードで第三クラッチC3の解放状態で形成される第1〜4速段及び後進段の第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の速度線図と同様である。したがって、ここでは、電動走行モードの各変速段での第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の状態についての説明は省略する。但し、電動走行モードでは、図3に示すように、第三クラッチC3に加えて第一クラッチC1も解放状態とされ、入力軸Iが出力ギヤO及びモータ・ジェネレータMGから分離される。そのため、電動走行モードでは、上記有段変速モードとは異なり、出力ギヤOにはモータ・ジェネレータMGのトルクTmgのみが伝達される。そして、この電動走行モードでは、各変速段に応じた所定の変速比でモータ・ジェネレータMGの回転速度を変速すると共にモータ・ジェネレータMGのトルクTmgを変換して出力ギヤOに伝達し、車両を走行させる。 FIG. 6 is a velocity diagram of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the electric travel mode. As can be understood with reference to FIG. 6 and FIG. 4, the speed diagrams of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the electric travel mode are shown in FIG. It is the same as the velocity diagram of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 of the first to fourth speeds and the reverse gear formed in the released state of C3. Therefore, the description of the state of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 at each gear position in the electric travel mode is omitted here. However, in the electric travel mode, as shown in FIG. 3, in addition to the third clutch C3, the first clutch C1 is also released, and the input shaft I is separated from the output gear O and the motor / generator MG. Therefore, in the electric travel mode, unlike the stepped transmission mode, only the torque Tmg of the motor / generator MG is transmitted to the output gear O. In this electric travel mode, the rotational speed of the motor / generator MG is changed at a predetermined speed ratio corresponding to each gear stage, and the torque Tmg of the motor / generator MG is converted and transmitted to the output gear O to Let it run.
なお、本実施形態においては、有段変速モードの第一8速段が形成された状態から、第二クラッチC2及び第一ブレーキB1を係合状態としたままで第三クラッチC3を解放させることにより、電動走行モードの第2速段を形成することができる。このとき、第二クラッチC2及び第一ブレーキB1は係合状態に維持されるので、第二差動歯車装置PG2における各回転要素の回転速度の比は一定の状態に維持される。この状態で第三クラッチC3が解放状態とされることにより、第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2と入力軸Iとが分離されて電動走行モードの第2速段に移行する。電動走行モードの第2速段では、出力ギヤOの回転速度が、第二差動歯車装置PG2により増速されて第二サンギヤS3に伝達され、第二クラッチC2を介して第二サンギヤS3と一体回転するように駆動連結されたリングギヤR1の回転速度が、第一差動歯車装置PG1により増速されてキャリヤCA1伝達される。よって、第一差動歯車装置PG1のキャリヤCA1と一体回転するモータ・ジェネレータMGのロータRoを、出力ギヤOよりも大幅に高速回転させることができる。したがって、本実施形態では、車両の高速走行時であってかつ有段変速モードの第一8速段が形成された状態から回生制動を行う場合に、第三クラッチC3を解放させて電動走行モードの第2速段へ移行することで、出力ギヤOとモータ・ジェネレータMGとの回転速度の比を一定としたままで、モータ・ジェネレータMGを高速回転させ、回生時のエネルギ効率を向上させることができる。 In the present embodiment, the third clutch C3 is released while the second clutch C2 and the first brake B1 are engaged from the state in which the first eighth speed of the stepped speed change mode is formed. Thus, the second speed stage in the electric travel mode can be formed. At this time, since the second clutch C2 and the first brake B1 are maintained in the engaged state, the ratio of the rotational speeds of the rotating elements in the second differential gear device PG2 is maintained in a constant state. When the third clutch C3 is released in this state, the common carrier CA2 and the input shaft I of the second differential gear device PG2 are separated, and the second shift stage of the electric travel mode is shifted to. At the second speed in the electric travel mode, the rotation speed of the output gear O is increased by the second differential gear device PG2 and transmitted to the second sun gear S3, and the second sun gear S3 is connected to the second sun gear S3 via the second clutch C2. The rotation speed of the ring gear R1 that is drivingly connected so as to rotate integrally is increased by the first differential gear device PG1 and transmitted to the carrier CA1. Therefore, the rotor Ro of the motor / generator MG that rotates integrally with the carrier CA1 of the first differential gear device PG1 can be rotated at a significantly higher speed than the output gear O. Therefore, in the present embodiment, when regenerative braking is performed when the vehicle is traveling at a high speed and the first 8th speed of the stepped speed change mode is formed, the third clutch C3 is released and the electric travel mode is set. By shifting to the second speed stage, the motor / generator MG is rotated at a high speed while the ratio of the rotational speeds of the output gear O and the motor / generator MG is kept constant, thereby improving the energy efficiency during regeneration. Can do.
1−6.無段変速モード
次に、無段変速モードでの第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の動作状態について、図7〜図9に基づいて説明する。無段変速モードは、入力軸Iの回転速度を無段階に変速して出力ギヤOに伝達するモードである。この無段変速モードでは、第二差動歯車装置PG2の1つの回転要素である共通キャリヤCA2が第三クラッチC3を介して入力軸Iに駆動連結されると共に、モータ・ジェネレータMGが、第一差動歯車装置PG1を介して、第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2及び出力ギヤOに駆動連結された共通リングギヤR2以外の2つの回転要素(すなわち、第一サンギヤS2及び第二サンギヤS3)のいずれかに選択的に駆動連結される。そして、第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2に入力軸I(エンジンE)のトルクTeが入力された状態で、入力軸IのトルクTeに対する反力をモータ・ジェネレータMGに出力させると共に、モータ・ジェネレータMGの回転速度を制御することにより、入力軸Iの回転速度を無段階に変速して出力ギヤOに伝達する。このような無段変速モードとして、本実施形態においては、図3に示すように第一無段変速モード、第二無段変速モード、及び第三無段変速モードの3つの無段変速モードを備えている。
1-6. Next, the operation state of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the continuously variable transmission mode will be described with reference to FIGS. The continuously variable transmission mode is a mode in which the rotational speed of the input shaft I is continuously variable and transmitted to the output gear O. In this continuously variable transmission mode, the common carrier CA2 which is one rotating element of the second differential gear device PG2 is drivingly connected to the input shaft I via the third clutch C3, and the motor / generator MG is Two rotating elements (that is, the first sun gear S2 and the second sun gear S3) other than the common ring gear R2 that is drivingly connected to the common carrier CA2 and the output gear O of the second differential gear device PG2 via the differential gear device PG1. ) Are selectively connected to one another. Then, in a state where the torque Te of the input shaft I (engine E) is input to the common carrier CA2 of the second differential gear device PG2, the reaction force against the torque Te of the input shaft I is output to the motor / generator MG. By controlling the rotational speed of the motor / generator MG, the rotational speed of the input shaft I is steplessly changed and transmitted to the output gear O. As such a continuously variable transmission mode, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, three continuously variable transmission modes of a first continuously variable transmission mode, a second continuously variable transmission mode, and a third continuously variable transmission mode are provided. I have.
1−6−1.第一無段変速モード
第一無段変速モードでの第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の動作状態について、図7に基づいて説明する。図3に示すように、第一無段変速モード(CVT〔1〕)では、第二クラッチC2及び第三クラッチC3が係合状態とされる。第三クラッチC3の係合状態で、入力軸IのトルクTeが第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2に入力される。また、第二クラッチC2の係合状態で、第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3が第一差動歯車装置PG1のリングギヤR1と一体回転するように駆動連結され、第二サンギヤS3にモータ・ジェネレータMGの回転及びトルクTmgが第一差動歯車装置PG1を介して入力される。このとき、モータ・ジェネレータMGの回転及びトルクTmgは、第一差動歯車装置PG1により減速及び増幅されて第二サンギヤS3に伝達される。この状態でモータ・ジェネレータMGの回転速度及びトルクを制御することにより、第一無段変速モードが実現される。
1-6-1. First Continuously Variable Transmission Mode The operation state of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the first continuously variable transmission mode will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, in the first continuously variable transmission mode (CVT [1]), the second clutch C2 and the third clutch C3 are engaged. With the third clutch C3 engaged, the torque Te of the input shaft I is input to the common carrier CA2 of the second differential gear device PG2. Further, in the engaged state of the second clutch C2, the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2 is drivingly connected so as to rotate integrally with the ring gear R1 of the first differential gear device PG1, and is connected to the second sun gear S3. The rotation and torque Tmg of the motor / generator MG are input via the first differential gear device PG1. At this time, the rotation and torque Tmg of the motor / generator MG are decelerated and amplified by the first differential gear device PG1, and transmitted to the second sun gear S3. In this state, the first continuously variable transmission mode is realized by controlling the rotational speed and torque of the motor / generator MG.
図7は、第一無段変速モードにおける第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の速度線図である。この図7の左側の速度線図に示すように、第一無段変速モードでは、第一差動歯車装置PG1により、モータ・ジェネレータMGの回転速度が減速されると共にモータ・ジェネレータMGのトルクTmgが増幅されて第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3に伝達される。すなわち、第一差動歯車装置PG1では、回転速度の順で一方側となるキャリヤCA1がモータ・ジェネレータMGと一体回転し、回転速度の順で他方側となるサンギヤS1がケースDcに固定されている。そして、第一差動歯車装置PG1における、回転速度の順で中間となるリングギヤR1の回転が第二クラッチC2を介して第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3に伝達される。したがって、モータ・ジェネレータMGの回転速度は減速されると共に、モータ・ジェネレータMGのトルクTmgは増幅されて第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3に伝達される。 FIG. 7 is a velocity diagram of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the first continuously variable transmission mode. As shown in the speed diagram on the left side of FIG. 7, in the first continuously variable transmission mode, the rotational speed of the motor / generator MG is reduced and the torque Tmg of the motor / generator MG is reduced by the first differential gear device PG1. Is amplified and transmitted to the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2. That is, in the first differential gear device PG1, the carrier CA1 on one side in the order of the rotational speed rotates integrally with the motor / generator MG, and the sun gear S1 on the other side in the order of the rotational speed is fixed to the case Dc. Yes. Then, the rotation of the ring gear R1 that is intermediate in the order of the rotation speed in the first differential gear device PG1 is transmitted to the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2 via the second clutch C2. Accordingly, the rotational speed of the motor / generator MG is reduced, and the torque Tmg of the motor / generator MG is amplified and transmitted to the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2.
また、図7の右側の速度線図に示すように、第一無段変速モードでは、入力軸Iの回転速度及びトルクが、第三クラッチC3を介して第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2に伝達される。この際、エンジンEは、効率が高く排ガスの少ない状態に(一般に最適燃費特性に沿うように)維持されるよう制御されつつ要求駆動力に応じた正方向のトルクTeを出力し、このトルクTeが入力軸I及び第三クラッチC3を介して共通キャリヤCA2に伝達される。そして、共通キャリヤCA2に伝達された入力軸I(エンジンE)のトルクTeが第二差動歯車装置PG2により増幅されて出力ギヤOに伝達される。すなわち、第二差動歯車装置PG2では、回転速度の順で一方側となる第二サンギヤS3に、第一差動歯車装置PG1により増幅されたモータ・ジェネレータMGのトルクTmgが入力され、回転速度の順で他方側となる共通キャリヤCA2に入力軸IのトルクTeが駆動連結される。そして、回転速度の順で中間となる共通リングギヤR2に出力ギヤOが駆動連結される。この際、モータ・ジェネレータMGは、正方向のトルクTmgを出力し、入力軸IのトルクTeの反力受けとして機能する。これにより、第二差動歯車装置PG2は、共通キャリヤCA2に伝達された入力軸IのトルクTeと第二サンギヤS3に伝達されたモータ・ジェネレータMGのトルクTmgとを合成し、入力軸IのトルクTeに対して増幅したトルクを出力ギヤOに伝達する。このとき、モータ・ジェネレータMGは正回転正トルクの状態となって力行する。 Further, as shown in the speed diagram on the right side of FIG. 7, in the first continuously variable transmission mode, the rotational speed and torque of the input shaft I are transmitted to the common carrier of the second differential gear device PG2 via the third clutch C3. It is transmitted to CA2. At this time, the engine E outputs a positive torque Te corresponding to the required driving force while being controlled so as to be maintained in a state where the efficiency is high and the amount of exhaust gas is low (generally along the optimum fuel consumption characteristics). Is transmitted to the common carrier CA2 via the input shaft I and the third clutch C3. Then, the torque Te of the input shaft I (engine E) transmitted to the common carrier CA2 is amplified by the second differential gear device PG2 and transmitted to the output gear O. That is, in the second differential gear device PG2, the torque Tmg of the motor / generator MG amplified by the first differential gear device PG1 is input to the second sun gear S3, which is one side in the order of the rotational speed, and the rotational speed. The torque Te of the input shaft I is drivingly connected to the common carrier CA2 on the other side in this order. Then, the output gear O is drivingly connected to the common ring gear R2 that is intermediate in the order of the rotational speed. At this time, the motor / generator MG outputs a torque Tmg in the positive direction and functions as a reaction force receiver for the torque Te of the input shaft I. As a result, the second differential gear device PG2 combines the torque Te of the input shaft I transmitted to the common carrier CA2 and the torque Tmg of the motor / generator MG transmitted to the second sun gear S3. The torque amplified with respect to the torque Te is transmitted to the output gear O. At this time, the motor / generator MG performs a power running in a state of a positive rotation positive torque.
ここで、上記のとおり本実施形態においては、エンジンEに隣接してスタータ・ジェネレータSGが設けられ、エンジンEの駆動力によりスタータ・ジェネレータSGに発電を行なわせることができるように構成されている。そして、第一無段変速モードでは、モータ・ジェネレータMGは正回転正トルクの状態となって力行して電力を消費するため、モータ・ジェネレータ制御部32は、エンジンEのトルクTeによりスタータ・ジェネレータSGが発電した電力をモータ・ジェネレータMGに供給して、モータ・ジェネレータMGを力行させるように制御する。このようにすることで、バッテリ11の蓄電量によらずに、第一無段変速モードを実現することが可能となる。なお、この場合、一般にバッテリ11を充電し又は放電する際には電力損失が生じるため、上記のようにスタータ・ジェネレータSGが発電した電力を、バッテリ11を介さずに直接モータ・ジェネレータMGに供給してモータ・ジェネレータMGを駆動することで、エネルギ効率の向上を図ることができるという利点もある。
Here, as described above, in the present embodiment, the starter / generator SG is provided adjacent to the engine E so that the starter / generator SG can generate power by the driving force of the engine E. . In the first continuously variable transmission mode, the motor / generator MG enters a state of positive rotation positive torque and powers and consumes electric power. Therefore, the motor /
本実施形態においては、第一無段変速モードは、有段変速モードにおける第5速段と第8速段(ここでは、第一8速段)との間の遷移過程においても実現されるモードとなっている。そこで、図7の速度線図においては、有段変速モードの第5速段及び第一8速段に対応する速度線図を一点鎖線で示している。第5速段から第一8速段への遷移過程においては、第5速段が形成された状態から、第二クラッチC2及び第三クラッチC3を係合状態としたままで第一クラッチC1が解放され、第一無段変速モードが実現される。その状態で、モータ・ジェネレータMGの回転速度を徐々に上昇させると、第二クラッチC2を介して第一差動歯車装置PG1のリングギヤR1と一体回転する第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3の回転速度も徐々に上昇する。また、それに伴って第一サンギヤS2の回転速度は徐々に低下する。そして、やがて第一サンギヤS2の回転速度がゼロとなった際に第一ブレーキB1を係合状態とすることにより、第一8速段が形成される。なお、ここでは第5速段から第一8速段への遷移過程についてのみ説明したが、上記の逆動作により、第一8速段から第一無段変速モードを経て第5速段へ遷移することも可能である。 In the present embodiment, the first continuously variable transmission mode is a mode realized also in the transition process between the fifth speed and the eighth speed (here, the first eighth speed) in the stepped speed change mode. It has become. Therefore, in the speed diagram of FIG. 7, the speed diagram corresponding to the fifth speed and the first eighth speed in the stepped speed change mode is indicated by a one-dot chain line. In the transition process from the fifth speed to the first eighth speed, the first clutch C1 is engaged with the second clutch C2 and the third clutch C3 being engaged from the state where the fifth speed is formed. The first continuously variable transmission mode is realized. In this state, when the rotational speed of the motor / generator MG is gradually increased, the second sun gear of the second differential gear unit PG2 that rotates integrally with the ring gear R1 of the first differential gear unit PG1 via the second clutch C2. The rotational speed of S3 also increases gradually. Along with this, the rotational speed of the first sun gear S2 gradually decreases. Then, when the rotational speed of the first sun gear S2 eventually becomes zero, the first eighth speed is established by bringing the first brake B1 into the engaged state. Although only the transition process from the fifth speed to the first eighth speed has been described here, the reverse operation described above causes the transition from the first eighth speed to the fifth speed through the first continuously variable transmission mode. It is also possible to do.
1−6−2.第二無段変速モード
第二無段変速モードでの第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の動作状態について、図8に基づいて説明する。図3に示すように、第二無段変速モード(CVT〔2〕)では、第三クラッチC3及び第五クラッチC5が係合状態とされる。第三クラッチC3の係合状態で、入力軸IのトルクTeが第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2に入力される。また、第五クラッチC5の係合状態で、第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2が第一差動歯車装置PG1のキャリヤCA1及びモータ・ジェネレータMGと一体回転するように駆動連結され、第一サンギヤS2にモータ・ジェネレータMGの回転及びトルクTmgがそのまま入力される。この状態でモータ・ジェネレータMGの回転速度及びトルクTmgを制御することにより、第二無段変速モードが実現される。
1-6-2. Second Continuously Variable Transmission Mode The operation state of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the second continuously variable transmission mode will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, in the second continuously variable transmission mode (CVT [2]), the third clutch C3 and the fifth clutch C5 are engaged. With the third clutch C3 engaged, the torque Te of the input shaft I is input to the common carrier CA2 of the second differential gear device PG2. Further, in the engaged state of the fifth clutch C5, the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 is drivingly connected so as to rotate integrally with the carrier CA1 and the motor / generator MG of the first differential gear device PG1, The rotation and torque Tmg of the motor / generator MG are directly input to the first sun gear S2. In this state, the second continuously variable transmission mode is realized by controlling the rotation speed and torque Tmg of the motor / generator MG.
図8は、第二無段変速モードにおける第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の速度線図である。この図8の右側の速度線図に示すように、第二無段変速モードでは、入力軸Iの回転速度及びトルクが、第三クラッチC3を介して第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2に伝達される。この際、エンジンEは、効率が高く排ガスの少ない状態に(一般に最適燃費特性に沿うように)維持されるよう制御されつつ要求駆動力に応じた正方向のトルクTeを出力し、このトルクTeが入力軸I及び第三クラッチC3を介して共通キャリヤCA2に伝達される。そして、共通キャリヤCA2に伝達された入力軸I(エンジンE)のトルクTeが第二差動歯車装置PG2により減衰されて出力ギヤOに伝達される。すなわち、第二差動歯車装置PG2では、回転速度の順で一方側となる第一サンギヤS2に第五クラッチC5を介してモータ・ジェネレータMGのトルクTmgが入力され、回転速度の順で中間となる共通キャリヤCA2に、入力軸Iの回転が入力される。そして、回転速度の順で他方側となる回転要素の一つである共通リングギヤR2に出力ギヤOが駆動連結される。この際、モータ・ジェネレータMGは、負方向のトルクTmgを出力し、入力軸IのトルクTeの反力受けとして機能する。これにより、第二差動歯車装置PG2は、共通キャリヤCA2に伝達された入力軸IのトルクTeの一部をモータ・ジェネレータMGに分配し、入力軸IのトルクTeに対して減衰されたトルクを出力ギヤOに伝達する。このとき、モータ・ジェネレータMGは正回転負トルクの状態となって発電する。 FIG. 8 is a velocity diagram of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the second continuously variable transmission mode. As shown in the speed diagram on the right side of FIG. 8, in the second continuously variable transmission mode, the rotational speed and torque of the input shaft I are transmitted through the third clutch C3 to the common carrier CA2 of the second differential gear device PG2. Is transmitted to. At this time, the engine E outputs a positive torque Te corresponding to the required driving force while being controlled so as to be maintained in a state where the efficiency is high and the amount of exhaust gas is low (generally along the optimum fuel consumption characteristics). Is transmitted to the common carrier CA2 via the input shaft I and the third clutch C3. Then, the torque Te of the input shaft I (engine E) transmitted to the common carrier CA2 is attenuated by the second differential gear device PG2 and transmitted to the output gear O. That is, in the second differential gear device PG2, the torque Tmg of the motor / generator MG is input to the first sun gear S2 on one side in the order of the rotational speed via the fifth clutch C5, The rotation of the input shaft I is input to the common carrier CA2. The output gear O is drivably coupled to the common ring gear R2 that is one of the rotating elements on the other side in the order of the rotational speed. At this time, the motor / generator MG outputs a torque Tmg in the negative direction and functions as a reaction force receiver for the torque Te of the input shaft I. Thereby, the second differential gear device PG2 distributes a part of the torque Te of the input shaft I transmitted to the common carrier CA2 to the motor generator MG, and the torque attenuated with respect to the torque Te of the input shaft I. Is transmitted to the output gear O. At this time, the motor / generator MG generates power in a state of positive rotation negative torque.
本実施形態においては、第二無段変速モードは、有段変速モードにおける第6速段と第8速段(ここでは、第三8速段)との間の遷移過程においても実現されるモードとなっている。そこで、図8の速度線図においては、有段変速モードの第6速段及び第三8速段に対応する速度線図を一点鎖線で示している。第6速段から第三8速段への遷移過程においては、第6速段が形成された状態から、第三クラッチC3及び第五クラッチC5を係合状態としたままで第一クラッチC1が解放され、第二無段変速モードが実現される。その状態で、モータ・ジェネレータMGの回転速度を徐々に低下させると、第五クラッチC5を介してモータ・ジェネレータMGと一体回転する第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2の回転速度も徐々に低下する。そして、やがて第一サンギヤS2の回転速度がゼロとなった際に第一ブレーキB1を係合状態とすると共に第五クラッチC5を解放状態とすることにより、第三8速段が形成される。また、その後モータ・ジェネレータMGの回転速度及びトルクTmgを制御して第一クラッチC1及び第二クラッチC2のいずれか一方を係合状態とし、第一8速段や第二8速段へ移行することもできる。なお、ここでは第6速段から第三8速段への遷移過程についてのみ説明したが、上記の逆動作により、第三8速段から第二無段変速モードを経て第6速段へ遷移することも可能である。また、第一8速段や第二8速段から、第三8速段及び第二無段変速モードを経て第6速段へ遷移することも可能である。 In the present embodiment, the second continuously variable transmission mode is a mode realized also in the transition process between the sixth speed and the eighth speed (here, the third eighth speed) in the stepped speed change mode. It has become. Therefore, in the speed diagram of FIG. 8, the speed diagram corresponding to the sixth speed and the third eighth speed of the stepped speed change mode is indicated by a one-dot chain line. In the transition process from the sixth gear to the third eighth gear, the first clutch C1 is engaged with the third clutch C3 and the fifth clutch C5 being engaged from the state where the sixth gear is formed. The second continuously variable transmission mode is realized. In this state, when the rotational speed of the motor / generator MG is gradually decreased, the rotational speed of the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 that rotates integrally with the motor / generator MG via the fifth clutch C5 is also gradually increased. To drop. When the rotational speed of the first sun gear S2 eventually becomes zero, the first brake B1 is brought into the engaged state and the fifth clutch C5 is brought into the released state, whereby the third eighth speed stage is formed. Thereafter, the rotational speed and torque Tmg of the motor / generator MG are controlled to bring one of the first clutch C1 and the second clutch C2 into an engaged state, and shift to the first eighth speed or second eighth speed. You can also. Although only the transition process from the sixth speed to the third eighth speed has been described here, the reverse operation described above causes the transition from the third eighth speed to the sixth speed through the second continuously variable transmission mode. It is also possible to do. It is also possible to transition from the first 8th speed stage or the second 8th speed stage to the 6th speed stage through the third 8th speed stage and the second continuously variable transmission mode.
1−6−3.第三無段変速モード
第三無段変速モードでの第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の動作状態について、図9に基づいて説明する。図3に示すように、第三無段変速モード(CVT〔3〕)では、第三クラッチC3及び第四クラッチC4が係合状態とされる。第三クラッチC3の係合状態で、入力軸IのトルクTeが第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2に入力される。また、第四クラッチC4の係合状態で、第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2が第一差動歯車装置PG1のリングギヤR1と一体回転するように駆動連結され、第一サンギヤS2にモータ・ジェネレータMGの回転及びトルクTmgが第一差動歯車装置PG1を介して入力される。このとき、モータ・ジェネレータMGの回転及びトルクTmgは、第一差動歯車装置PG1により減速及び増幅されて第一サンギヤS2に伝達される。この状態でモータ・ジェネレータMGの回転速度及びトルクTmgを制御することにより、第三無段変速モードが実現される。
1-6-3. Third Continuously Variable Transmission Mode The operation state of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the third continuously variable transmission mode will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, in the third continuously variable transmission mode (CVT [3]), the third clutch C3 and the fourth clutch C4 are engaged. With the third clutch C3 engaged, the torque Te of the input shaft I is input to the common carrier CA2 of the second differential gear device PG2. Further, in the engaged state of the fourth clutch C4, the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 is drivingly connected so as to rotate integrally with the ring gear R1 of the first differential gear device PG1, and is connected to the first sun gear S2. The rotation and torque Tmg of the motor / generator MG are input via the first differential gear device PG1. At this time, the rotation and torque Tmg of the motor / generator MG are decelerated and amplified by the first differential gear device PG1, and transmitted to the first sun gear S2. In this state, the third continuously variable transmission mode is realized by controlling the rotation speed and torque Tmg of the motor / generator MG.
図9は、第三無段変速モードにおける第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の速度線図である。この図9の左側の速度線図に示すように、第三無段変速モードでは、第一差動歯車装置PG1により、モータ・ジェネレータMGの回転速度が減速されると共にモータ・ジェネレータMGのトルクTmgが増幅されて第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2に伝達される。すなわち、第一差動歯車装置PG1では、回転速度の順で一方側となるキャリヤCA1がモータ・ジェネレータMGと一体回転し、回転速度の順で他方側となるサンギヤS1がケースDcに固定されている。そして、第一差動歯車装置PG1における、回転速度の順で中間となるリングギヤR1の回転が第四クラッチC4を介して第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2に伝達される。したがって、モータ・ジェネレータMGの回転速度は減速されると共に、モータ・ジェネレータMGのトルクTmgは増幅されて第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2に伝達される。 FIG. 9 is a velocity diagram of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the third continuously variable transmission mode. As shown in the speed diagram on the left side of FIG. 9, in the third continuously variable transmission mode, the rotational speed of the motor / generator MG is reduced and the torque Tmg of the motor / generator MG is reduced by the first differential gear device PG1. Is amplified and transmitted to the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2. That is, in the first differential gear device PG1, the carrier CA1 on one side in the order of the rotational speed rotates integrally with the motor / generator MG, and the sun gear S1 on the other side in the order of the rotational speed is fixed to the case Dc. Yes. Then, the rotation of the ring gear R1 that is intermediate in the order of the rotation speed in the first differential gear device PG1 is transmitted to the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 via the fourth clutch C4. Accordingly, the rotational speed of the motor / generator MG is reduced, and the torque Tmg of the motor / generator MG is amplified and transmitted to the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2.
また、図9の右側の速度線図に示すように、第三無段変速モードでは、入力軸Iの回転速度及びトルクが、第三クラッチC3を介して第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2に伝達される。この際、エンジンEは、効率が高く排ガスの少ない状態に(一般に最適燃費特性に沿うように)維持されるよう制御されつつ要求駆動力に応じた正方向のトルクTeを出力し、このトルクTeが入力軸I及び第三クラッチC3を介して共通キャリヤCA2に伝達される。そして、共通キャリヤCA2に伝達された入力軸I(エンジンE)のトルクTeが第二差動歯車装置PG2により減衰されて出力ギヤOに伝達される。すなわち、第二差動歯車装置PG2では、回転速度の順で一方側となる第一サンギヤS2に、第一差動歯車装置PG1により増幅されたモータ・ジェネレータMGのトルクTmgが入力され、回転速度の順で中間となる共通キャリヤCA2に、入力軸Iの回転が入力される。そして、回転速度の順で他方側となる回転要素の一つである共通リングギヤR2に出力ギヤOが駆動連結される。この際、モータ・ジェネレータMGは、負方向のトルクTmgを出力し、入力軸IのトルクTeの反力受けとして機能する。これにより、第二差動歯車装置PG2は、共通キャリヤCA2に伝達された入力軸IのトルクTeの一部をモータ・ジェネレータMGに分配し、入力軸IのトルクTeに対して減衰されたトルクを出力ギヤOに伝達する。このとき、モータ・ジェネレータMGは正回転負トルクの状態となって発電する。 Further, as shown in the speed diagram on the right side of FIG. 9, in the third continuously variable transmission mode, the rotational speed and torque of the input shaft I are transmitted to the common carrier of the second differential gear device PG2 via the third clutch C3. It is transmitted to CA2. At this time, the engine E outputs a positive torque Te corresponding to the required driving force while being controlled so as to be maintained in a state where the efficiency is high and the amount of exhaust gas is low (generally along the optimum fuel consumption characteristics). Is transmitted to the common carrier CA2 via the input shaft I and the third clutch C3. Then, the torque Te of the input shaft I (engine E) transmitted to the common carrier CA2 is attenuated by the second differential gear device PG2 and transmitted to the output gear O. That is, in the second differential gear device PG2, the torque Tmg of the motor / generator MG amplified by the first differential gear device PG1 is input to the first sun gear S2 that is one side in the order of the rotation speed, and the rotation speed is increased. The rotation of the input shaft I is input to the common carrier CA2 that is intermediate in the order of. The output gear O is drivably coupled to the common ring gear R2 that is one of the rotating elements on the other side in the order of the rotational speed. At this time, the motor / generator MG outputs a torque Tmg in the negative direction and functions as a reaction force receiver for the torque Te of the input shaft I. Thereby, the second differential gear device PG2 distributes a part of the torque Te of the input shaft I transmitted to the common carrier CA2 to the motor generator MG, and the torque attenuated with respect to the torque Te of the input shaft I. Is transmitted to the output gear O. At this time, the motor / generator MG generates power in a state of positive rotation negative torque.
本実施形態においては、第三無段変速モードは、有段変速モードにおける第7速段と第8速段(ここでは、第三8速段)との間の遷移過程においても実現されるモードとなっている。そこで、図9の速度線図においては、有段変速モードの第7速段及び第三8速段に対応する速度線図を一点鎖線で示している。第7速段から第三8速段への遷移過程においては、第7速段が形成された状態から、第三クラッチC3及び第四クラッチC4を係合状態としたままで第一クラッチC1が解放され、第三無段変速モードが実現される。その状態で、モータ・ジェネレータMGの回転速度を徐々に低下させると、第四クラッチC4を介して第一差動歯車装置PG1のリングギヤR1と一体回転する第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2の回転速度も徐々に低下する。そして、やがて第一サンギヤS2の回転速度がゼロとなった際に第一ブレーキB1を係合状態とすると共に第四クラッチC4を解放状態とすることにより、第三8速段が形成される。また、その後モータ・ジェネレータMGの回転速度及びトルクTmgを制御して第一クラッチC1及び第二クラッチC2のいずれか一方を係合状態とし、第一8速段や第二8速段へ移行することもできる。なお、ここでは第7速段から第三8速段への遷移過程についてのみ説明したが、上記の逆動作により、第三8速段から第三無段変速モードを経て第7速段へ遷移することも可能である。また、第一8速段や第二8速段から、第三8速段及び第三無段変速モードを経て第7速段へ遷移することも可能である。 In the present embodiment, the third continuously variable transmission mode is a mode that is also realized in the transition process between the seventh speed and the eighth speed (here, the third eighth speed) in the stepped speed change mode. It has become. Therefore, in the speed diagram of FIG. 9, the speed diagram corresponding to the seventh speed and the third eighth speed in the stepped speed change mode is indicated by a one-dot chain line. In the transition process from the seventh speed to the third eighth speed, the first clutch C1 is engaged with the third clutch C3 and the fourth clutch C4 being engaged from the state where the seventh speed is formed. The third continuously variable transmission mode is realized. In this state, when the rotational speed of the motor / generator MG is gradually decreased, the first sun gear of the second differential gear unit PG2 that rotates integrally with the ring gear R1 of the first differential gear unit PG1 via the fourth clutch C4. The rotational speed of S2 also decreases gradually. When the rotational speed of the first sun gear S2 eventually becomes zero, the first brake B1 is brought into the engaged state and the fourth clutch C4 is brought into the released state, whereby the third eighth speed stage is formed. Thereafter, the rotational speed and torque Tmg of the motor / generator MG are controlled to bring one of the first clutch C1 and the second clutch C2 into an engaged state, and shift to the first eighth speed or second eighth speed. You can also. Although only the transition process from the 7th speed to the 3rd 8th speed has been described here, the reverse operation described above causes the transition from the 3rd 8th speed to the 7th speed through the third continuously variable transmission mode. It is also possible to do. It is also possible to transition from the first 8th speed stage or the second 8th speed stage to the 7th speed stage via the third 8th speed stage and the third continuously variable transmission mode.
ところで、上記3つの無段変速モードを経て行われる変速段の切替は、切り替えの際に係合する係合要素の両側の係合部材の回転速度が同じ状態で係合される同期切替となっている。したがって、このような変速段の切替に際して、係合要素の係合に伴う衝撃を発生させることなく、滑らかな切り替えを行うことができる。なお、必ずしも変速段の切替時における遷移過程の全体に亘って、モータ・ジェネレータMGの回転速度及びトルクTmgを常時制御する必要はない。すなわち、例えば変速段の切替時における遷移過程において、モータ・ジェネレータMGの制御と油圧制御との協調制御を行なう構成としても良い。より具体的には、油圧制御装置13(図2を参照)により、変速段の切替後に係合される係合要素(例えば、第5速段から第一8速段への遷移過程における第一ブレーキB1)への供給油圧を上昇させることで変速過程を終盤付近まで進行させ、その後モータ・ジェネレータMGのトルクTmgを制御することにより、変速段の切替後に係合される係合要素の両側の係合部材を回転同期させる構成とすることができる。 By the way, the shift of the gear stage performed through the above three continuously variable transmission modes is a synchronous switch in which the rotation speeds of the engaging members on both sides of the engaging element engaged at the time of switching are engaged in the same state. ing. Therefore, at the time of such shift speed switching, smooth switching can be performed without generating an impact accompanying the engagement of the engagement elements. Note that it is not always necessary to control the rotational speed and torque Tmg of the motor / generator MG throughout the entire transition process at the time of shifting gears. That is, for example, in a transition process at the time of shifting gears, a configuration may be adopted in which cooperative control between control of the motor / generator MG and hydraulic control is performed. More specifically, the hydraulic control device 13 (see FIG. 2) engages the engagement element (for example, the first in the transition process from the fifth speed to the first eighth speed) after the shift speed is switched. By increasing the hydraulic pressure supplied to the brake B1), the shift process is advanced to the vicinity of the final stage, and then by controlling the torque Tmg of the motor / generator MG, It can be set as the structure which carries out rotation synchronization of an engaging member.
1−7.発進モード
次に、発進モードでの第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の動作状態について、図10に基づいて説明する。発進モードは、第二差動歯車装置PG2の1つの回転要素である共通キャリヤCA2に入力軸I(エンジンE)のトルクが入力された状態で、入力軸Iのトルクに対する反力をモータ・ジェネレータMGに出力させることにより、入力軸Iのトルクを増幅して出力ギヤOに伝達しつつ、出力ギヤOの回転速度を次第に上昇させて車両を発進させるモードである。本実施形態においては、図3に示すように、発進モードでは、第二クラッチC2及び第三クラッチC3が係合状態とされる。第三クラッチC3の係合状態で、入力軸IのトルクTeが第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2に入力される。また、第二クラッチC2の係合状態で、第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3が第一差動歯車装置PG1のリングギヤR1と一体回転するように駆動連結され、第二サンギヤS3にモータ・ジェネレータMGの回転及びトルクTmgが第一差動歯車装置PG1を介して入力される。このとき、モータ・ジェネレータMGの回転及びトルクTmgは、第一差動歯車装置PG1により減速及び増幅されて第二サンギヤS3に伝達される。この状態でモータ・ジェネレータMGに、入力軸Iのトルクに対する反力を出力させることにより、発進モードが実現される。
1-7. Starting Mode Next, the operation states of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the starting mode will be described with reference to FIG. In the start mode, the torque of the input shaft I (engine E) is inputted to the common carrier CA2 which is one rotating element of the second differential gear device PG2, and the reaction force against the torque of the input shaft I is applied to the motor / generator. In this mode, the torque of the input shaft I is amplified and transmitted to the output gear O by outputting to the MG, and the vehicle is started by gradually increasing the rotational speed of the output gear O. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, in the start mode, the second clutch C2 and the third clutch C3 are engaged. With the third clutch C3 engaged, the torque Te of the input shaft I is input to the common carrier CA2 of the second differential gear device PG2. Further, in the engaged state of the second clutch C2, the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2 is drivingly connected so as to rotate integrally with the ring gear R1 of the first differential gear device PG1, and is connected to the second sun gear S3. The rotation and torque Tmg of the motor / generator MG are input via the first differential gear device PG1. At this time, the rotation and torque Tmg of the motor / generator MG are decelerated and amplified by the first differential gear device PG1, and transmitted to the second sun gear S3. In this state, the motor generator MG is caused to output a reaction force against the torque of the input shaft I, thereby realizing the start mode.
図10は、発進モードにおける第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の速度線図である。この図において一点鎖線は出力ギヤOの回転速度がゼロの状態(すなわち車両の停止状態)での第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の速度線図を示し、実線は一点鎖線の状態よりも出力ギヤOの回転速度が高い(すなわち車速が高い)状態での第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の速度線図を示している。この図10の左側の速度線図に示すように、発進モードでは、第一差動歯車装置PG1により、モータ・ジェネレータMGの回転速度が減速されると共にモータ・ジェネレータMGのトルクTmgが増幅されて第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3に伝達される。すなわち、第一差動歯車装置PG1では、回転速度の順で一方側となるキャリヤCA1がモータ・ジェネレータMGと一体回転し、回転速度の順で他方側となるサンギヤS1がケースDcに固定されている。そして、第一差動歯車装置PG1における、回転速度の順で中間となるリングギヤR1の回転が第二クラッチC2を介して第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3に伝達される。したがって、モータ・ジェネレータMGの回転速度は減速されると共に、モータ・ジェネレータMGのトルクTmgは増幅されて第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3に伝達される。 FIG. 10 is a velocity diagram of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the start mode. In this figure, the alternate long and short dash line shows the speed diagram of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 when the rotational speed of the output gear O is zero (ie, the vehicle is stopped), and the solid line is a single point. A speed diagram of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in a state where the rotation speed of the output gear O is higher than the chain line state (that is, the vehicle speed is higher) is shown. As shown in the speed diagram on the left side of FIG. 10, in the start mode, the rotation speed of the motor / generator MG is reduced and the torque Tmg of the motor / generator MG is amplified by the first differential gear device PG1. It is transmitted to the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2. That is, in the first differential gear device PG1, the carrier CA1 on one side in the order of the rotational speed rotates integrally with the motor / generator MG, and the sun gear S1 on the other side in the order of the rotational speed is fixed to the case Dc. Yes. Then, the rotation of the ring gear R1 that is intermediate in the order of the rotation speed in the first differential gear device PG1 is transmitted to the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2 via the second clutch C2. Accordingly, the rotational speed of the motor / generator MG is reduced, and the torque Tmg of the motor / generator MG is amplified and transmitted to the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2.
また、図10の右側の速度線図に示すように、発進モードでは、入力軸Iの回転速度及びトルクが、第三クラッチC3を介して第二差動歯車装置PG2の共通キャリヤCA2に伝達される。この際、エンジンEは、効率が高く排ガスの少ない状態に(一般に最適燃費特性に沿うように)維持されるよう制御されつつ要求駆動力に応じた正方向のトルクTeを出力し、このトルクTeが入力軸I及び第三クラッチC3を介して共通キャリヤCA2に伝達される。そして、共通キャリヤCA2に伝達された入力軸I(エンジンE)のトルクTeが第二差動歯車装置PG2により増幅されて出力ギヤOに伝達される。すなわち、第二差動歯車装置PG2では、回転速度の順で一方側となる第二サンギヤS3に、第一差動歯車装置PG1により増幅されたモータ・ジェネレータMGのトルクTmgが入力され、回転速度の順で他方側となる共通キャリヤCA2に入力軸IのトルクTeが駆動連結される。そして、回転速度の順で中間となる共通リングギヤR2に出力ギヤOが駆動連結される。 As shown in the speed diagram on the right side of FIG. 10, in the start mode, the rotational speed and torque of the input shaft I are transmitted to the common carrier CA2 of the second differential gear device PG2 via the third clutch C3. The At this time, the engine E outputs a positive torque Te corresponding to the required driving force while being controlled so as to be maintained in a state where the efficiency is high and the amount of exhaust gas is low (generally along the optimum fuel consumption characteristics). Is transmitted to the common carrier CA2 via the input shaft I and the third clutch C3. Then, the torque Te of the input shaft I (engine E) transmitted to the common carrier CA2 is amplified by the second differential gear device PG2 and transmitted to the output gear O. That is, in the second differential gear device PG2, the torque Tmg of the motor / generator MG amplified by the first differential gear device PG1 is input to the second sun gear S3, which is one side in the order of the rotational speed, and the rotational speed. The torque Te of the input shaft I is drivingly connected to the common carrier CA2 on the other side in this order. Then, the output gear O is drivingly connected to the common ring gear R2 that is intermediate in the order of the rotational speed.
このように、発進モードでは、第二差動歯車装置PG2の各回転要素の回転速度の順に関し、第三クラッチC3を介して入力軸Iに駆動連結される共通キャリヤCA2と第二クラッチC2を介して第一差動歯車装置PG1の出力回転要素EOであるリングギヤR1に駆動連結される第二サンギヤS3とが、出力ギヤOに駆動連結された共通リングギヤR2を挟んで反対側に位置している。この状態で、共通キャリヤCA2に入力軸I(エンジンE)のトルクTeが入力されると共に、入力軸IのトルクTeに対する反力をモータ・ジェネレータMGに出力させる。すなわち、モータ・ジェネレータMGは、正方向のトルクTmgを出力し、入力軸IのトルクTeの反力受けとして機能する。これにより、第二差動歯車装置PG2は、共通キャリヤCA2に伝達された入力軸IのトルクTeと第二サンギヤS3に伝達されたモータ・ジェネレータMGのトルクTmgとを合成し、入力軸IのトルクTeに対して増幅したトルクを出力ギヤOに伝達する。 As described above, in the start mode, the common carrier CA2 and the second clutch C2 that are drivingly connected to the input shaft I via the third clutch C3 are connected in the order of the rotational speeds of the rotating elements of the second differential gear device PG2. The second sun gear S3 that is drivingly connected to the ring gear R1 that is the output rotating element EO of the first differential gear device PG1 is located on the opposite side across the common ring gear R2 that is drivingly connected to the output gear O. Yes. In this state, the torque Te of the input shaft I (engine E) is input to the common carrier CA2, and the reaction force against the torque Te of the input shaft I is output to the motor / generator MG. That is, the motor / generator MG outputs a torque Tmg in the positive direction and functions as a reaction force receiver for the torque Te of the input shaft I. As a result, the second differential gear device PG2 combines the torque Te of the input shaft I transmitted to the common carrier CA2 and the torque Tmg of the motor / generator MG transmitted to the second sun gear S3. The torque amplified with respect to the torque Te is transmitted to the output gear O.
この際、上記のとおり第三クラッチC3を介して入力軸Iに駆動連結される共通キャリヤCA2と第二クラッチC2を介してリングギヤR1に駆動連結される第二サンギヤS3とが、出力ギヤOに駆動連結された共通リングギヤR2を挟んで反対側に位置している。入力軸I(エンジンE)の回転速度は常に正であるため、図10において一点鎖線で示すように、車両の停止時には第二サンギヤS3は負方向に回転する。このとき、第二サンギヤS3の負方向の回転は第二クラッチC2を介して第一差動歯車装置PG1のリングギヤR1に伝達され、更に第一差動歯車装置PG1により負方向に増速されてモータ・ジェネレータMGに伝達される。したがって、車両の停止時に発進モードを実現すると、まず始めにモータ・ジェネレータMGは負回転正トルクの状態となって発電する。この状態で、モータ・ジェネレータMGの回転速度を徐々に上昇させると、第二クラッチC2を介して第一差動歯車装置PG1のリングギヤR1と一体回転する第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3の回転速度も徐々に上昇する。また、それに伴って共通リングギヤR2及びこれに駆動連結される出力ギヤOの回転速度も徐々に上昇する。これにより車両が発進されて前進し始める。そして、モータ・ジェネレータMGの回転速度が上昇してやがて正方向に回転し始めると、モータ・ジェネレータMGは正回転正トルクの状態となって力行する。 At this time, as described above, the common carrier CA2 that is drivingly connected to the input shaft I via the third clutch C3 and the second sun gear S3 that is drivingly connected to the ring gear R1 via the second clutch C2 are connected to the output gear O. It is located on the opposite side across the drive-connected common ring gear R2. Since the rotational speed of the input shaft I (engine E) is always positive, the second sun gear S3 rotates in the negative direction when the vehicle is stopped, as indicated by a dashed line in FIG. At this time, the rotation of the second sun gear S3 in the negative direction is transmitted to the ring gear R1 of the first differential gear device PG1 via the second clutch C2, and further accelerated in the negative direction by the first differential gear device PG1. It is transmitted to the motor generator MG. Therefore, when the start mode is realized when the vehicle is stopped, first, the motor / generator MG is in a negative rotation positive torque state to generate electric power. In this state, when the rotational speed of the motor / generator MG is gradually increased, the second sun gear of the second differential gear unit PG2 that rotates integrally with the ring gear R1 of the first differential gear unit PG1 via the second clutch C2. The rotational speed of S3 also increases gradually. Accordingly, the rotation speed of the common ring gear R2 and the output gear O that is drivingly connected to the common ring gear R2 also gradually increases. As a result, the vehicle is started and starts moving forward. When the rotation speed of the motor / generator MG increases and eventually starts to rotate in the positive direction, the motor / generator MG enters a state of positive rotation and positive torque and powers.
このように、発進モードでは、第二差動歯車装置PG2により入力軸IのトルクTeとモータ・ジェネレータMGのトルクTmgとを合成し、入力軸IのトルクTeに対して増幅したトルクを出力ギヤOに伝達しつつ、出力ギヤOの回転速度を次第に上昇させることができる。よって、入力軸IのトルクTeとモータ・ジェネレータMGのトルクTmgとの双方を利用して、車両の発進を適切に行なうことができる。また、本実施形態に係る発進モードでは、上記のとおり車両が停止した状態からモータ・ジェネレータMGに発電を行わせつつ、車両を発進させることができる。よって、車両に備えられたバッテリ11における蓄電量が少ない場合であっても、車両の発進を適切に行うことができる。
Thus, in the start mode, the torque Te of the input shaft I and the torque Tmg of the motor / generator MG are synthesized by the second differential gear device PG2, and the torque amplified with respect to the torque Te of the input shaft I is output to the output gear. The rotational speed of the output gear O can be gradually increased while transmitting to O. Therefore, it is possible to appropriately start the vehicle by using both the torque Te of the input shaft I and the torque Tmg of the motor / generator MG. Further, in the start mode according to the present embodiment, the vehicle can be started while the motor / generator MG generates power from the state where the vehicle is stopped as described above. Therefore, even when the amount of power stored in the
2.第二の実施形態
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図11は、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hの構成を示すスケルトン図である。なお、この図11は、図1と同様に、中心軸に対称な下半分の構成を省略して示している。このハイブリッド駆動装置Hの構成は、上記第一の実施形態におけるハイブリッド駆動装置Hにおける第一差動歯車装置PG1の具体的構成を変更すると共に、第五クラッチC5を取り除いた構成に等しい。そして、このハイブリッド駆動装置Hは、第五クラッチC5を備えないことに起因して、有段変速モード及び電動走行モードの変速段数、並びに、無段変速モードのモード数が、上記第一の実施形態よりも少なくなっている。その他の構成は、基本的に上記第一の実施形態と同様である。以下では、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hについて、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、特に明記しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。
2. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a skeleton diagram showing the configuration of the hybrid drive apparatus H according to the present embodiment. Note that FIG. 11 omits the configuration of the lower half symmetric with respect to the central axis, as in FIG. The configuration of the hybrid drive device H is the same as the configuration in which the specific configuration of the first differential gear device PG1 in the hybrid drive device H in the first embodiment is changed and the fifth clutch C5 is removed. And this hybrid drive device H does not include the fifth clutch C5, so that the number of speed steps in the stepped speed change mode and the electric travel mode and the number of modes of the continuously variable speed change mode are the same as those in the first embodiment. It is less than the form. Other configurations are basically the same as those in the first embodiment. Hereinafter, the hybrid drive device H according to the present embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment. Note that points not particularly specified are the same as those in the first embodiment.
2−1.ハイブリッド駆動装置の各部の構成
図11に示すように、本実施形態においては、第一差動歯車装置PG1は、入力軸Iと同軸状に配置されたシングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。すなわち、第一差動歯車装置PG1は、複数のピニオンギヤを支持するキャリヤCA1と、前記ピニオンギヤにそれぞれ噛み合うサンギヤS1及びリングギヤR1との3つの回転要素を備えている。第一差動歯車装置PG1のこれら3つの回転要素を、回転速度の順に第一回転要素E1、第二回転要素E2、及び第三回転要素E3とすると、本実施形態においては、サンギヤS1が「第一回転要素E1」に相当し、キャリヤCA1が「第二回転要素E2」に相当し、リングギヤR1が「第三回転要素E3」に相当する。この第一差動歯車装置PG1のサンギヤS1は、非回転部材としてのケースDcに固定されている。リングギヤR1は、モータ・ジェネレータMGのロータRoと一体回転するように駆動連結されている。従って、この第一差動歯車装置PG1は、リングギヤR1に入力されるモータ・ジェネレータMGの回転速度を減速してキャリヤCA1から出力する減速用の差動歯車装置として機能する。本実施形態においては、リングギヤR1が「入力回転要素EI」に相当し、キャリヤCA1が「出力回転要素EO」に相当し、サンギヤS1が「固定要素ES」に相当する。
2-1. Configuration of Each Part of Hybrid Drive Device As shown in FIG. 11, in the present embodiment, the first differential gear device PG1 is configured by a single pinion type planetary gear mechanism arranged coaxially with the input shaft I. Yes. That is, the first differential gear device PG1 includes three rotating elements, that is, a carrier CA1 that supports a plurality of pinion gears, and a sun gear S1 and a ring gear R1 that mesh with the pinion gears. If these three rotation elements of the first differential gear device PG1 are a first rotation element E1, a second rotation element E2, and a third rotation element E3 in the order of the rotation speed, in this embodiment, the sun gear S1 is “ The carrier CA1 corresponds to the “second rotating element E2”, and the ring gear R1 corresponds to the “third rotating element E3”. The sun gear S1 of the first differential gear device PG1 is fixed to a case Dc as a non-rotating member. The ring gear R1 is drivingly connected so as to rotate integrally with the rotor Ro of the motor / generator MG. Accordingly, the first differential gear device PG1 functions as a differential gear device for reduction that reduces the rotational speed of the motor / generator MG inputted to the ring gear R1 and outputs it from the carrier CA1. In the present embodiment, the ring gear R1 corresponds to the “input rotation element EI”, the carrier CA1 corresponds to the “output rotation element EO”, and the sun gear S1 corresponds to the “fixed element ES”.
本実施形態においては、第一差動歯車装置PG1の入力回転要素EIとしてのリングギヤR1は、モータ・ジェネレータMGのロータRoと一体回転するように駆動連結されているのみであり、第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2に選択的に駆動連結される構成とはなっていない。出力回転要素EOとしてのキャリヤCA1は、第二クラッチC2を介して第二差動歯車装置PG2の第二サンギヤS3に選択的に駆動連結されると共に、第四クラッチC4を介して第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2に選択的に駆動連結される。 In the present embodiment, the ring gear R1 as the input rotation element EI of the first differential gear device PG1 is only drive-coupled so as to rotate integrally with the rotor Ro of the motor / generator MG. It is not configured to be selectively connected to the first sun gear S2 of the gear device PG2. The carrier CA1 as the output rotation element EO is selectively connected to the second sun gear S3 of the second differential gear device PG2 via the second clutch C2, and is also connected to the second differential via the fourth clutch C4. It is selectively drive-coupled to the first sun gear S2 of the gear device PG2.
本実施形態では、第二差動歯車装置PG2の4つの回転要素のうち、1つの回転要素である共通キャリヤCA2は、第三クラッチC3を介して入力軸Iに選択的に駆動連結される。また、他の1つの回転要素である共通リングギヤR2は出力ギヤOと一体回転するように駆動連結されている。また、第三クラッチC3を介して入力軸Iに選択的に駆動連結される共通キャリヤCA2及び出力ギヤOに駆動連結された共通リングギヤR2以外の回転要素の1つである第二サンギヤS3が、第二クラッチC2を介して第一差動歯車装置PG1の出力回転要素EOとしてのキャリヤCA1に選択的に駆動連結される。本実施形態においては、第三クラッチC3を介して入力軸Iに選択的に駆動連結される共通キャリヤCA2及び出力ギヤOに駆動連結された共通リングギヤR2以外の回転要素の他の1つである第一サンギヤS2は、第四クラッチC4を介して第一差動歯車装置PG1の出力回転要素EOとしてのキャリヤCA1に選択的に駆動連結される。 In the present embodiment, among the four rotating elements of the second differential gear device PG2, the common carrier CA2, which is one rotating element, is selectively connected to the input shaft I via the third clutch C3. Further, the common ring gear R2, which is another rotating element, is drivingly connected so as to rotate integrally with the output gear O. The second sun gear S3, which is one of the rotating elements other than the common carrier CA2 that is selectively drivingly connected to the input shaft I via the third clutch C3 and the common ring gear R2 that is drivingly connected to the output gear O, It is selectively drive-coupled to a carrier CA1 as an output rotation element EO of the first differential gear device PG1 via the second clutch C2. In the present embodiment, it is another rotating element other than the common carrier CA2 that is selectively connected to the input shaft I via the third clutch C3 and the common ring gear R2 that is connected to the output gear O. The first sun gear S2 is selectively connected to the carrier CA1 as the output rotation element EO of the first differential gear device PG1 via the fourth clutch C4.
更に本実施形態においては、第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2は、第四クラッチC4を介して第一差動歯車装置PG1のキャリヤCA1に選択的に駆動連結されると共に、第一ブレーキB1によりケースDcに選択的に固定される。共通キャリヤCA2は、第三クラッチC3を介して入力軸Iに選択的に駆動連結されると共に、第二ブレーキB2によりケースDcに選択的に固定される。 Further, in the present embodiment, the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 is selectively driven and connected to the carrier CA1 of the first differential gear device PG1 via the fourth clutch C4. It is selectively fixed to the case Dc by the brake B1. The common carrier CA2 is selectively connected to the input shaft I via the third clutch C3 and is selectively fixed to the case Dc by the second brake B2.
したがって、第二差動歯車装置PG2の第一回転要素E1である第一サンギヤS2には、第四クラッチC4を係合状態とすることにより、この第四クラッチC4を介して、第一差動歯車装置PG1の出力回転要素EOとしてのキャリヤCA1の回転及びトルクが入力される。また、第二差動歯車装置PG2の第二回転要素E2である共通キャリヤCA2には、第三クラッチC3を係合状態とすることにより、この第三クラッチC3を介して入力軸I(エンジンE)の回転及びトルクが入力される。また、第二差動歯車装置PG2の第四回転要素E4である第二サンギヤS3には、第二クラッチC2を係合状態とすることにより、この第二クラッチC2を介して、第一差動歯車装置PG1の出力回転要素EOとしてのキャリヤCA1の回転及びトルクが入力される。 Therefore, the first sun gear S2 that is the first rotating element E1 of the second differential gear device PG2 is engaged with the first clutch through the fourth clutch C4. The rotation and torque of the carrier CA1 as the output rotation element EO of the gear device PG1 are input. Further, the common carrier CA2 which is the second rotating element E2 of the second differential gear device PG2 is engaged with the input shaft I (engine E) via the third clutch C3 by engaging the third clutch C3. ) Rotation and torque. In addition, the second sun gear S3, which is the fourth rotating element E4 of the second differential gear device PG2, is engaged with the second clutch C2, and the first differential gear device PG2 is connected to the second differential gear device PG2 via the second clutch C2. The rotation and torque of the carrier CA1 as the output rotation element EO of the gear device PG1 are input.
2−2.ハイブリッド駆動装置の動作モード
次に、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hにより実現可能な動作モードについて説明する。図12は、複数の動作モード及び各動作モードが備える複数の変速段での各係合要素C1、C2、C3、C4、B1、及びB2の作動状態を示す作動表である。この図における表記は、図3におけるものと同様である。図12に示すように、本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hも、上記第一の実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hと同様に、有段変速モード、電動走行モード、無段変速モード、及び発進モードの4つの動作モードを切替可能に備えている。但し、本実施形態においては、有段変速モードは、第1〜6速段及び後進段の7つの変速段を切替可能に備えている。また、電動走行モードは、第1〜3速段及び後進段の4つの変速段を切替可能に備えている。また、無段変速モードとして、第一無段変速モード及び第二無段変速モードの2つのモードを備えている。
2-2. Operation Mode of Hybrid Drive Device Next, operation modes that can be realized by the hybrid drive device H according to the present embodiment will be described. FIG. 12 is an operation table showing operation states of the engagement elements C1, C2, C3, C4, B1, and B2 at a plurality of operation modes and a plurality of shift speeds included in each operation mode. The notation in this figure is the same as in FIG. As shown in FIG. 12, the hybrid drive apparatus H according to the present embodiment is similar to the hybrid drive apparatus H according to the first embodiment in the stepped transmission mode, the electric travel mode, the continuously variable transmission mode, and the start. There are four modes of operation that can be switched. However, in the present embodiment, the stepped speed change mode includes seven shift speeds of the first to sixth speeds and the reverse speed so as to be switchable. In addition, the electric travel mode includes four shift speeds, that is, the first to third speed stages and the reverse speed. Further, as the continuously variable transmission mode, there are two modes, a first continuously variable transmission mode and a second continuously variable transmission mode.
そして、本実施形態に係る有段変速モードの第1速段、第2速段、第3速段、第4速段、第5速段、及び第6速段は、上記第一の実施形態に係る有段変速モードの第1速段、第2速段、第3速段、第5速段、第7速段、及び第8速段にそれぞれ対応している。また、本実施形態に係る有段変速モードの第6速段が切替可能に備える第一6速段、第二6速段、及び第三6速段は、上記第一の実施形態に係る有段変速モードの第8速段が切替可能に備える第一8速段、第二8速段、及び第三8速段にそれぞれ対応している。また、本実施形態に係る電動走行モードの第1速段、第2速段、及び第3速段は、上記第一の実施形態に係る電動走行モードの第1速段、第2速段、及び第3速段にそれぞれ対応している。従って、ここでは、上記第一の実施形態において説明した図4〜図6に対応する、有段変速モードでの速度線図、有段変速モードでの3つの第6速段の速度線図、及び電動走行モードでの速度線図を図13〜図15に示すことにより、各モードの説明に代える。 The first speed, the second speed, the third speed, the fourth speed, the fifth speed, and the sixth speed in the stepped transmission mode according to the present embodiment are the same as those in the first embodiment. Corresponding to the first speed, second speed, third speed, fifth speed, seventh speed, and eighth speed of the stepped speed change mode. In addition, the first sixth speed, the second sixth speed, and the third sixth speed, which are provided so that the sixth speed of the stepped speed change mode according to the present embodiment can be switched, are provided according to the first embodiment. The 8th speed in the step shift mode corresponds to the first 8th speed, the second 8th speed, and the third 8th speed, respectively. Further, the first speed, the second speed, and the third speed of the electric travel mode according to the present embodiment are the first speed, the second speed of the electric travel mode according to the first embodiment, And the third speed stage respectively. Therefore, here, the speed diagram in the stepped transmission mode corresponding to FIGS. 4 to 6 described in the first embodiment, the speed diagram of the three sixth speed steps in the stepped transmission mode, In addition, the speed diagrams in the electric travel mode are shown in FIGS.
また、本実施形態に係る第一無段変速モード及び第二無段変速モードは、上記第一の実施形態に係る第一無段変速モード及び第三無段変速モードにそれぞれ対応している。また、本実施形態に係る発進モードは、上記第一の実施形態に係る発進モードと基本的に同じである。従って、ここでは、第一無段変速モード、第三無段変速モード、及び発進モードについての説明は省略する。但し、本実施形態においては、第一差動歯車装置PG1がシングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されていることから、上記第一の実施形態と比較して、キャリヤCA1及びリングギヤR1の、回転速度の順、並びに入力回転要素EI及び出力回転要素EOとしての機能が入れ替わっている点に留意する。また、有段変速モードが切替可能に備える変速段の数が異なることに対応して、第一無段変速モードは、有段変速モードにおける第4速段と第6速段(ここでは、第一6速段)との間の遷移過程において実現されるモードとなっており、第二無段変速モードは、有段変速モードにおける第5速段と第6速段(ここでは、第三6速段)との間の遷移過程において実現されるモードとなっている点に留意する。 Further, the first continuously variable transmission mode and the second continuously variable transmission mode according to this embodiment correspond to the first continuously variable transmission mode and the third continuously variable transmission mode according to the first embodiment, respectively. The start mode according to the present embodiment is basically the same as the start mode according to the first embodiment. Therefore, description of the first continuously variable transmission mode, the third continuously variable transmission mode, and the start mode is omitted here. However, in the present embodiment, since the first differential gear device PG1 is constituted by a single pinion type planetary gear mechanism, the rotation of the carrier CA1 and the ring gear R1 is compared with the first embodiment. Note that the order of speed and the functions as input rotation element EI and output rotation element EO are interchanged. Further, in response to the difference in the number of shift speeds that the switchable speed change modes can be switched to, the first continuously variable shift mode includes the fourth speed and the sixth speed (here, The second continuously variable transmission mode is the fifth speed stage and the sixth speed stage (here, the third speed stage) in the stepped transmission mode. Note that the mode is realized in the transition process between the first stage and the second stage.
本実施形態に係るハイブリッド駆動装置Hにおいては、第一6速段では、入力軸Iの回転速度が増速されて出力ギヤOに伝達されると共に、第二差動歯車装置PG2により増速されてキャリヤCA1に伝達される出力ギヤOの回転が、第一差動歯車装置PG1により更に増速されてリングギヤR1に伝達される。よって、第一差動歯車装置PG1のリングギヤR1と一体回転するように駆動連結されたモータ・ジェネレータMGのロータRoを、入力軸Iよりも大幅に高速回転させることができる。また、第一差動歯車装置PG1により増幅されて第二サンギヤS3に伝達されるモータ・ジェネレータMGのトルクTmgが、第二差動歯車装置PG2により更に増幅されて出力ギヤOに伝達される。よって、この第一6速段では、高回転の状態で駆動されるモータ・ジェネレータMGのトルクTmgを増幅して、出力ギヤOに伝達できるアシストトルクの大きさを確保しつつ、体格の小さいモータ・ジェネレータMGを使用することができるので、当該モータ・ジェネレータMGひいてはハイブリッド駆動装置Hの装置全体を小型化することができる。また、ハイブリッド駆動装置Hの装置全体を小型化することで、その重量を軽減して、車両駆動時のエネルギ効率を向上させることができるという利点もある。 In the hybrid drive device H according to the present embodiment, at the first sixth speed, the rotational speed of the input shaft I is increased and transmitted to the output gear O, and is increased by the second differential gear device PG2. The rotation of the output gear O transmitted to the carrier CA1 is further accelerated by the first differential gear device PG1 and transmitted to the ring gear R1. Therefore, the rotor Ro of the motor / generator MG that is drivingly connected so as to rotate integrally with the ring gear R1 of the first differential gear device PG1 can be rotated at a significantly higher speed than the input shaft I. The torque Tmg of the motor / generator MG amplified by the first differential gear device PG1 and transmitted to the second sun gear S3 is further amplified by the second differential gear device PG2 and transmitted to the output gear O. Therefore, in the first sixth speed stage, a motor with a small physique is secured while amplifying the torque Tmg of the motor / generator MG driven in a high rotation state to ensure the magnitude of the assist torque that can be transmitted to the output gear O. Since the generator MG can be used, it is possible to reduce the size of the motor / generator MG and thus the entire hybrid drive device H. Moreover, there is also an advantage that by reducing the overall size of the hybrid drive device H, the weight can be reduced and the energy efficiency at the time of driving the vehicle can be improved.
また、第二6速段では、モータ・ジェネレータMGを、入力軸Iと同速となる比較的高回転の状態で回転させることができる。なお、この第二6速段におけるモータ・ジェネレータMGの回転速度は、比較的高速ではあるものの、第一6速段におけるモータ・ジェネレータMGの回転速度よりも低くなる。この場合、第一6速段と比較して、モータ・ジェネレータMGの回転速度が上昇し過ぎて誘起電圧が高くなるのを抑制することができる。よって、幅広い車速(出力ギヤOの回転速度)範囲でモータ・ジェネレータMGを最大トルク制御して、エネルギ効率を向上させることができる。また、それに伴い、ハイブリッド駆動装置Hの装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。 Further, at the second sixth speed stage, the motor / generator MG can be rotated in a relatively high rotation state at the same speed as the input shaft I. Note that the rotational speed of the motor / generator MG at the second sixth speed stage is relatively high, but is lower than the rotational speed of the motor / generator MG at the first sixth speed stage. In this case, it is possible to suppress the induced voltage from becoming higher due to the excessive increase in the rotational speed of the motor / generator MG as compared with the first sixth speed. Therefore, it is possible to improve the energy efficiency by controlling the maximum torque of the motor / generator MG within a wide range of vehicle speeds (rotational speed of the output gear O). Accordingly, the energy efficiency of the entire hybrid drive device H can be improved.
更に、第三6速段では、モータ・ジェネレータMGを入力軸I及び第二差動歯車装置PG2から完全に分離させると共に、当該モータ・ジェネレータMGの回転を停止させることで、例えば定常走行時においてトルクアシストや発電が必要ない場合等に、入力軸I(エンジンE)の駆動力のみで車両を走行させると共に、モータ・ジェネレータMGの引き摺り損失を抑制することができる。よって、ハイブリッド駆動装置Hの装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。 Further, at the third sixth speed stage, the motor / generator MG is completely separated from the input shaft I and the second differential gear device PG2, and the rotation of the motor / generator MG is stopped, for example, during steady running. When torque assist or power generation is not required, the vehicle can be driven only by the driving force of the input shaft I (engine E), and drag loss of the motor / generator MG can be suppressed. Therefore, the energy efficiency of the entire device of the hybrid drive device H can be improved.
そして、第一6速段、第二6速段、及び第三6速段のいずれにおいても、従来技術として示した特許文献に記載されたハイブリッド駆動装置とは異なり、有段変速モードの第6速段において第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2が第一ブレーキB1によりケースDcに固定される場合であっても、モータ・ジェネレータMGは第一サンギヤS2と共にケースDcに固定されることはない。つまり、モータ・ジェネレータMGは、第一6速段では入力軸Iよりも大幅に高速回転し、第二6速段では入力軸Iと同速で回転している。よって、第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2が第一ブレーキB1によりケースDcに固定される場合であっても、車両の走行状態に応じてモータ・ジェネレータMGにトルクアシストや発電を行わせることができる。なお、モータ・ジェネレータMGは、第三6速段では独立して回転可能な状態となっているが、第一クラッチC1又は第二クラッチC2を係合させることにより第一6速段又は第二6速段に移行することもできるので、同様に車両の走行状態に応じてモータ・ジェネレータMGにトルクアシストや発電を行わせることができる。また、同じく第二差動歯車装置PG2の第一サンギヤS2が第一ブレーキB1によりケースDcに固定される第2速段に関しても、モータ・ジェネレータMGは入力軸Iと同速で回転するので、同様に車両の走行状態に応じてモータ・ジェネレータMGにトルクアシストや発電を行わせることができる。よって、エネルギ効率の良い状態でハイブリッド駆動装置Hを駆動させることが可能となっている。 And in any of 1st 6th speed stage, 2nd 6th speed stage, and 3rd 6th speed stage, unlike the hybrid drive device indicated in the patent documents shown as a prior art, the 6th of the stepped speed change mode. Even when the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 is fixed to the case Dc by the first brake B1 at the high speed, the motor / generator MG is fixed to the case Dc together with the first sun gear S2. There is no. That is, the motor / generator MG rotates at a significantly higher speed than the input shaft I at the first sixth speed, and rotates at the same speed as the input shaft I at the second sixth speed. Therefore, even when the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 is fixed to the case Dc by the first brake B1, torque assist or power generation is performed on the motor / generator MG according to the traveling state of the vehicle. Can be made. The motor / generator MG can rotate independently at the third sixth speed, but the first sixth speed or second speed can be increased by engaging the first clutch C1 or the second clutch C2. Since it is also possible to shift to the sixth gear, it is possible to cause the motor / generator MG to perform torque assist and power generation according to the traveling state of the vehicle. Similarly, for the second speed stage in which the first sun gear S2 of the second differential gear device PG2 is fixed to the case Dc by the first brake B1, the motor / generator MG rotates at the same speed as the input shaft I. Similarly, it is possible to cause the motor / generator MG to perform torque assist or power generation according to the traveling state of the vehicle. Therefore, it is possible to drive the hybrid drive device H in an energy efficient state.
〔その他の実施形態〕
(1)上記の各実施形態では、ハイブリッド駆動装置Hが、有段変速モード、電動走行モード、無段変速モード、及び発進モードの4つのモードを切替可能に備えた構成とされている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えばハイブリッド駆動装置Hが、有段変速モードのみを備えた構成とすることも可能である。また、有段変速モードと、他の1つ又は2つの動作モードを切替可能に備えた構成としても好適である。また、上記4つのモードに加えて、更に他のモードを切替可能に備えた構成としても好適である。
この場合の他のモードとしては、例えば充電モードが挙げられる。充電モードでは第一クラッチC1を係合状態とすることにより、入力軸Iとモータ・ジェネレータMGとが一体回転する状態とされる。なおこの際、他の係合要素は全て解放状態とされる。そして、第一クラッチC1を介して、入力軸I(エンジンE)のトルクTeをモータ・ジェネレータMGに伝達すると共に、モータ・ジェネレータMGに回転方向とは反対方向のトルクTmgを出力させて充電を行う。なお、この充電モードでは、入力軸Iとモータ・ジェネレータMGとが一体回転することを利用して、モータ・ジェネレータMGにトルクTmgを出力させてエンジンEを始動させることも可能である。
[Other Embodiments]
(1) In each of the above-described embodiments, the hybrid drive device H is configured to be capable of switching between the stepped transmission mode, the electric travel mode, the continuously variable transmission mode, and the start mode. Described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. For example, the hybrid drive device H can be configured to include only the stepped transmission mode. Moreover, it is suitable also as a structure provided with the stepped transmission mode and other one or two operation modes so that switching is possible. Further, in addition to the above four modes, a configuration in which other modes can be switched is also suitable.
Examples of other modes in this case include a charging mode. In the charging mode, the input shaft I and the motor / generator MG are integrally rotated by engaging the first clutch C1. At this time, all other engaging elements are released. Then, the torque Te of the input shaft I (engine E) is transmitted to the motor / generator MG via the first clutch C1, and the motor / generator MG is output with the torque Tmg in the direction opposite to the rotation direction for charging. Do. In this charging mode, it is also possible to start the engine E by outputting the torque Tmg to the motor / generator MG using the integral rotation of the input shaft I and the motor / generator MG.
(2)上記第一の実施形態においては、ハイブリッド駆動装置Hが、有段変速モードにおける最高変速段の第8速段として、第一8速段、第二8速段、及び第三8速段の3つを切替可能に備えている場合を例として説明した。また、上記第二の実施形態においては、ハイブリッド駆動装置Hが、有段変速モードにおける最高変速段の第6速段として、第一6速段、第二6速段、及び第三6速段の3つを切替可能に備えている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えば上記第一の実施形態において、有段変速モードにおける最高変速段の第8速段として第一8速段のみを形成可能な構成としたり、第一8速段及び第二8速段の2つを切替可能に備える構成としたりすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。上記第二の実施形態においても同様である。 (2) In the first embodiment, the hybrid drive device H has the first eighth speed, the second eighth speed, and the third eighth speed as the eighth speed of the highest speed in the stepped speed change mode. The case where the three stages are switchable has been described as an example. Further, in the second embodiment, the hybrid drive device H has the first sixth speed, the second sixth speed, and the third sixth speed as the sixth speed of the highest speed in the stepped speed change mode. As an example, a case has been described in which the above three are provided to be switchable. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. That is, for example, in the first embodiment, only the first 8th speed can be formed as the eighth speed of the highest speed in the stepped speed change mode, or the first 8th speed and the second 8th speed. It is also a preferred embodiment of the present invention that the two are configured to be switchable. The same applies to the second embodiment.
(3)上記第一の実施形態においては、ハイブリッド駆動装置Hが、有段変速モードにおいて第1〜8速段の8つの前進用の変速段を切替可能に備えると共に、電動走行モードにおいて第1〜4速段の4つの前進用の変速段を切替可能に備えている場合を例として説明した。また、上記第二の実施形態においては、ハイブリッド駆動装置Hが、有段変速モードにおいて第1〜6速段の6つの前進用の変速段を切替可能に備えると共に、電動走行モードにおいて第1〜3速段の3つの前進用の変速段を切替可能に備えている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、有段変速モードにおける変速段の段数は任意であり、5つ以下、7つ、或いは9つ以上とすることも可能である。これらいずれの場合においても、入力軸Iの回転速度を増速して出力ギヤOに伝達する高速変速段として、第一クラッチC1を解放すると共に、第一差動歯車装置PG1により減速されたモータ・ジェネレータMGの回転を、第二差動歯車装置PG2により更に減速して出力ギヤOに伝達する第一高速変速段と、第一クラッチC1を係合すると共に、入力軸Iと一体回転するモータ・ジェネレータMGの回転を、第二差動歯車装置PG2により入力軸Iの回転と共に増速して出力ギヤOに伝達する第二高速変速段と、を切替可能に備える構成とすると好適である。また、電動走行モードにおける変速段の段数についても任意であり、2つ以下、或いは5つ以上とすることも可能である。特に、車両の駆動力源として機能するモータ・ジェネレータMGは、その回転速度及びトルクTmgの制御を行なうことが比較的容易であるので、電動走行モードの前進用の変速段を1段のみとしても良い。この場合、第二クラッチC2及び第二ブレーキB2を係合状態とし、その他の係合要素を全て解放することにより電動走行モードの前進段が実現される構成とすることができる。 (3) In the first embodiment described above, the hybrid drive device H is provided with switchable eight forward speeds of the first to eighth speeds in the stepped speed change mode, and the first in the electric travel mode. As an example, the description has been given of the case where the four forward speeds of the fourth to fourth gears are provided so as to be switchable. Further, in the second embodiment, the hybrid drive device H is provided with switchable gears for six forward speeds of the first to sixth speeds in the stepped speed change mode, and the first to first speeds in the electric travel mode. The case where the three forward speeds of the third speed are provided so as to be switchable has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. That is, the number of shift stages in the stepped transmission mode is arbitrary, and may be five or less, seven, or nine or more. In any of these cases, the first clutch C1 is released and the motor is decelerated by the first differential gear device PG1 as a high-speed gear stage that increases the rotational speed of the input shaft I and transmits it to the output gear O. A motor that engages the first clutch C1 and rotates integrally with the input shaft I while the first high-speed gear that further reduces the speed of the generator MG by the second differential gear device PG2 and transmits it to the output gear O. It is preferable that the rotation speed of the generator MG is increased with the rotation of the input shaft I by the second differential gear device PG2 and transmitted to the output gear O so as to be switchable. Further, the number of shift stages in the electric travel mode is arbitrary, and can be two or less, or five or more. In particular, the motor / generator MG functioning as a driving force source for the vehicle is relatively easy to control its rotational speed and torque Tmg. good. In this case, the second clutch C2 and the second brake B2 can be engaged, and all other engagement elements can be released to achieve the forward stage in the electric travel mode.
(4)上記の各実施形態においては、第二差動歯車装置PG2が、ラビニヨ型の遊星歯車装置により構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、第二差動歯車装置PG2の具体的構成は適宜変更が可能であり、例えば複数の遊星歯車機構を組み合わせて第二差動歯車装置PG2を構成しても良い。この場合のそれぞれの遊星歯車機構としては、シングルピニオン型又はダブルピニオン型のいずれであっても良い。また、第二差動歯車装置PG2は少なくとも4つの回転要素を有していれば良く、5つ以上の回転要素を有する構成とすることもできる。 (4) In each of the above embodiments, the case where the second differential gear device PG2 is configured by a Ravigneaux type planetary gear device has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. That is, the specific configuration of the second differential gear device PG2 can be appropriately changed. For example, the second differential gear device PG2 may be configured by combining a plurality of planetary gear mechanisms. Each planetary gear mechanism in this case may be either a single pinion type or a double pinion type. The second differential gear device PG2 only needs to have at least four rotating elements, and can be configured to have five or more rotating elements.
(5)上記の各実施形態においては、モータ・ジェネレータMGが力行して電力を消費する場合には、モータ・ジェネレータ制御部32が、エンジンEのトルクTeによりスタータ・ジェネレータSGが発電した電力をモータ・ジェネレータMGに供給するように制御する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えばこれとは逆に、モータ・ジェネレータMGが発電する状態では、モータ・ジェネレータMGが発電した電力をスタータ・ジェネレータSGに供給してスタータ・ジェネレータSGを駆動させ、エンジンEの駆動力を補助させるように制御する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。バッテリ11が満充電状態に近い状態にある場合等、バッテリ11の蓄電量によっては、モータ・ジェネレータMGが発電した電力の一部がバッテリ11に蓄電されずに発熱等により無駄に消費されてしまう場合がある。そこで、上記のように構成することで、モータ・ジェネレータMGが発電した電力によりスタータ・ジェネレータSGが駆動されてエンジンEの駆動力を補助するので、モータ・ジェネレータMGが発電した電力を無駄に消費することなく有効利用して、エネルギ効率を向上させて燃料消費率を向上させることができる。また、バッテリ11の蓄電量が比較的少ない場合等であっても、充放電に伴う電力損失を抑制してエネルギ効率の向上を図ることができる。
(5) In each of the embodiments described above, when the motor / generator MG powers and consumes electric power, the motor /
(6)上記の各実施形態においては、第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2が、いずれも遊星歯車装置により構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明における差動歯車装置(第一差動歯車装置PG1及び第二差動歯車装置PG2の一方又は双方)の構成は、遊星歯車装置に限定されない。すなわち、例えば複数の傘歯車を組み合わせた構成等のように、他の形態の歯車機構を用いて差動歯車装置を構成することも、本発明の好適な実施形態の一つである。 (6) In each of the above embodiments, the case where both the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 are constituted by planetary gear devices has been described as an example. However, the configuration of the differential gear device (one or both of the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2) in the present invention is not limited to the planetary gear device. That is, it is also one of preferred embodiments of the present invention to configure a differential gear device using another form of gear mechanism, such as a configuration in which a plurality of bevel gears are combined.
(7)上記の各実施形態において説明した各差動歯車装置の具体的構成及び連結関係、並びに差動歯車装置の各回転要素に対する係合要素の配置構成は単なる例示であり、上記以外の構成によっても本発明の構成を実現することが可能な全ての構成が、本発明の範囲に含まれる。 (7) The specific configuration and connection relationship of each differential gear device described in each of the above embodiments, and the arrangement configuration of the engagement element with respect to each rotation element of the differential gear device are merely examples, and configurations other than those described above Therefore, all configurations that can realize the configuration of the present invention are included in the scope of the present invention.
(8)上記の各実施形態においては、ハイブリッド駆動装置Hに備えられる出力部材としての出力ギヤOが、軸方向では第一差動歯車装置PG1と第二差動歯車装置PG2との間に配置されると共に、径方向では第二差動歯車装置PG2の径方向外側に配置されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えば出力部材としての出力軸を、軸方向でエンジンEとは反対側に、入力軸Iと同軸上に配置した構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。このような構成は、本発明に係るハイブリッド駆動装置Hを、例えばFR(フロントエンジン・リヤドライブ)方式の車両の駆動装置に適用する場合に好適な構成となる。 (8) In each of the above embodiments, the output gear O as an output member provided in the hybrid drive device H is disposed between the first differential gear device PG1 and the second differential gear device PG2 in the axial direction. In the radial direction, the case where the second differential gear device PG2 is disposed outside in the radial direction has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. That is, for example, a configuration in which an output shaft as an output member is disposed coaxially with the input shaft I on the opposite side of the engine E in the axial direction is also one preferred embodiment of the present invention. Such a configuration is suitable when the hybrid drive device H according to the present invention is applied to, for example, an FR (front engine / rear drive) type vehicle drive device.
本発明は、エンジンに駆動連結される入力部材と、車輪に駆動連結される出力部材と、回転電機と、を備えたハイブリッド駆動装置に好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used in a hybrid drive device that includes an input member that is drivingly connected to an engine, an output member that is drivingly connected to a wheel, and a rotating electrical machine.
H ハイブリッド駆動装置
E エンジン
I 入力軸(入力部材)
O 出力ギヤ(出力部材)
MG モータ・ジェネレータ(回転電機)
PG1 第一差動歯車装置
S1 サンギヤ
CA1 キャリヤ
R1 リングギヤ
PG2 第二差動歯車装置
S2 第一サンギヤ
S3 第二サンギヤ
CA2 共通キャリヤ
R2 共通リングギヤ
Dc 駆動装置ケース(非回転部材)
C1 第一クラッチ
C2 第二クラッチ
C3 第三クラッチ
C4 第四クラッチ
C5 第五クラッチ
B1 第一ブレーキ
B2 第二ブレーキ
EI 入力回転要素
EO 出力回転要素
ES 固定要素
E1 第一回転要素
E2 第二回転要素
E3 第三回転要素
E4 第四回転要素
H Hybrid drive E Engine I Input shaft (input member)
O Output gear (output member)
MG Motor generator (Rotating electric machine)
PG1 first differential gear unit S1 sun gear CA1 carrier R1 ring gear PG2 second differential gear unit S2 first sun gear S3 second sun gear CA2 common carrier R2 common ring gear Dc drive unit case (non-rotating member)
C1 1st clutch C2 2nd clutch C3 3rd clutch C4 4th clutch C5 5th clutch B1 1st brake B2 2nd brake EI Input rotation element EO Output rotation element ES Fixed element E1 1st rotation element E2 2nd rotation element E3 Third rotating element E4 Fourth rotating element
Claims (9)
回転速度の順に入力回転要素、出力回転要素、及び固定要素となる3つの回転要素を有する減速用の第一差動歯車装置を備えると共に、前記入力回転要素が前記回転電機に駆動連結され、
少なくとも4つの回転要素を有する第二差動歯車装置を備えると共に、当該第二差動歯車装置の1つの回転要素が前記入力部材に選択的に駆動連結され、他の1つの回転要素が前記出力部材に駆動連結され、前記入力部材に選択的に駆動連結される回転要素及び前記出力部材に駆動連結される回転要素以外の少なくとも1つの回転要素が前記第一差動歯車装置の前記出力回転要素に選択的に駆動連結され、
前記第一差動歯車装置の前記入力回転要素を前記入力部材に選択的に駆動連結する第一クラッチを更に備えたハイブリッド駆動装置。 A hybrid drive device comprising an input member drivingly connected to an engine, an output member drivingly connected to a wheel, and a rotating electrical machine,
A first differential gear device for reduction having three rotational elements that are an input rotational element, an output rotational element, and a fixed element in order of rotational speed, and the input rotational element is drivingly connected to the rotating electrical machine,
A second differential gear device having at least four rotating elements, wherein one rotating element of the second differential gear device is selectively drive-coupled to the input member, and the other one rotating element is the output At least one rotating element other than the rotating element that is drivingly connected to the member and selectively drivingly connected to the input member and the rotating element that is drivingly connected to the output member is the output rotating element of the first differential gear device. Selectively drive coupled to
The hybrid drive device further comprising a first clutch that selectively connects the input rotation element of the first differential gear device to the input member.
前記第二差動歯車装置は、回転速度の順に第一回転要素、第二回転要素、第三回転要素、及び第四回転要素を有し、
前記第一回転要素が、前記第一ブレーキにより非回転部材に選択的に固定されると共に、前記第四クラッチを介して前記第一差動歯車装置の前記出力回転要素に選択的に駆動連結され、
前記第二回転要素が、前記第二ブレーキにより非回転部材に選択的に固定されると共に、前記第三クラッチを介して前記入力部材に選択的に駆動連結され、
前記第三回転要素が、前記出力部材に駆動連結され、
前記第四回転要素が、前記第二クラッチを介して前記第一差動歯車装置の前記出力回転要素に選択的に駆動連結される請求項1又は2に記載のハイブリッド駆動装置。 A second clutch, a third clutch, a fourth clutch, a first brake, and a second brake;
The second differential gear device has a first rotating element, a second rotating element, a third rotating element, and a fourth rotating element in order of rotational speed,
The first rotating element is selectively fixed to the non-rotating member by the first brake, and is selectively driven and connected to the output rotating element of the first differential gear device via the fourth clutch. ,
The second rotating element is selectively fixed to the non-rotating member by the second brake and is selectively driven and connected to the input member via the third clutch;
The third rotating element is drivingly connected to the output member;
3. The hybrid drive device according to claim 1, wherein the fourth rotation element is selectively connected to the output rotation element of the first differential gear device via the second clutch. 4.
前記第二差動歯車装置の前記第一回転要素が、前記第五クラッチを介して前記第一差動歯車装置の前記入力回転要素に更に選択的に駆動連結される請求項3に記載のハイブリッド駆動装置。 A fifth clutch,
The hybrid according to claim 3, wherein the first rotating element of the second differential gear device is further selectively connected to the input rotating element of the first differential gear device via the fifth clutch. Drive device.
前記第一回転要素は前記第一サンギヤで構成され、前記第二回転要素は前記共通キャリヤで構成され、前記第三回転要素は前記共通リングギヤで構成され、前記第四回転要素は前記第二サンギヤで構成されている請求項3又は4に記載のハイブリッド駆動装置。 The second differential gear device is composed of a Ravigneaux type planetary gear device having four rotating elements, a first sun gear, a second sun gear, a common carrier, and a common ring gear,
The first rotating element is constituted by the first sun gear, the second rotating element is constituted by the common carrier, the third rotating element is constituted by the common ring gear, and the fourth rotating element is constituted by the second sun gear. The hybrid drive device according to claim 3, which is configured by:
前記有段変速モードは、前記第二差動歯車装置により前記入力部材の回転速度を増速して前記出力部材に伝達する高速変速段として、
前記第一クラッチを解放すると共に、前記第一差動歯車装置により減速された前記回転電機の回転を、前記第二差動歯車装置により更に減速して前記出力部材に伝達する第一高速変速段と、
前記第一クラッチを係合すると共に、前記入力部材と一体回転する前記回転電機の回転を、前記第二差動歯車装置により前記入力部材の回転と共に増速して前記出力部材に伝達する第二高速変速段と、
を切替可能に備えた請求項1から5のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。 By switching between engagement and disengagement of a plurality of engagement elements including the first clutch, a plurality of gear speeds can be switched, and at least the rotation speed of the input member is shifted at a predetermined gear ratio according to each gear speed. And a stepped transmission mode for transmitting to the output member,
In the stepped transmission mode, the second differential gear device increases the rotational speed of the input member and transmits it to the output member.
A first high speed gear stage that releases the first clutch and further reduces the rotation of the rotating electrical machine decelerated by the first differential gear device to the output member by further decelerating the rotation by the second differential gear device. When,
A second gear that engages the first clutch and accelerates the rotation of the rotating electrical machine that rotates integrally with the input member together with the rotation of the input member by the second differential gear device and transmits the rotation to the output member. A high speed gear,
The hybrid drive device according to any one of claims 1 to 5, wherein the switch is provided to be switchable.
前記第二差動歯車装置の1つの回転要素に前記入力部材のトルクが入力された状態で、前記入力部材のトルクに対する反力を前記回転電機に出力させることにより、前記入力部材のトルクを増幅して前記出力部材に伝達しつつ、前記出力部材の回転速度を次第に上昇させる発進モードを備えた請求項1から7のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。 With respect to the order of the rotational speeds of the rotating elements of the second differential gear device, a rotating element that is drivingly connected to the input member and a rotating element that is drivingly connected to the output rotating element of the first differential gear device. , And located on the opposite side across the rotating element drivingly connected to the output member,
The torque of the input member is amplified by causing the rotating electrical machine to output a reaction force against the torque of the input member in a state where the torque of the input member is input to one rotating element of the second differential gear device. The hybrid drive apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising a start mode in which a rotational speed of the output member is gradually increased while being transmitted to the output member.
前記第二差動歯車装置の1つの回転要素に前記入力部材のトルクが入力された状態で、前記入力部材のトルクに対する反力を前記回転電機に出力させると共に前記回転電機の回転速度を制御することにより、前記入力部材の回転速度を無段階に変速して前記出力部材に伝達する無段変速モードを備えた請求項1から8のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置。
One rotating element of the second differential gear device is drivingly connected to the input member, and the rotating electrical machine is connected to the input member of the second differential gear device via the first differential gear device. A rotary element that is selectively drive-coupled to the rotary element and a rotary element other than the rotary element that is drive-coupled to the output member.
In a state where the torque of the input member is inputted to one rotating element of the second differential gear device, the rotating electric machine outputs a reaction force against the torque of the input member and controls the rotational speed of the rotating electric machine. The hybrid drive apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising a continuously variable transmission mode in which the rotational speed of the input member is steplessly changed and transmitted to the output member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009263155A JP2011105167A (en) | 2009-11-18 | 2009-11-18 | Hybrid driving device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016175287A1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Transmission device |
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2009
- 2009-11-18 JP JP2009263155A patent/JP2011105167A/en active Pending
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WO2016175287A1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Transmission device |
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