JP2011231857A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のエネルギ効率を向上させることが可能な駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動源としてモータ・ジェネレータ２が設けられた車両の駆動装置１において、モータ・ジェネレータ２から駆動輪８までの間の動力伝達経路中に設けられたトルクコンバータ６を備え、トルクコンバータ６には出力部１０と一体に回転するように設けられるとともに入力部９と連結される係合状態とその連結が解除される解放状態とに切替可能な係合部材１５を有し、かつ非制御時は係合部材１５が係合状態に切り替わるノーマルクローズ型のロックアップクラッチ１４が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動源である回転電機から駆動輪までの間の動力伝達経路中にロックアップクラッチを有する流体伝動装置が設けられた駆動装置に関する。

ロックアップ機構を内蔵したトルクコンバータがモータに接続され、車速が所定速度よりも小さい場合、又はアクセル開度が所定値よりも大きい場合にはロックアップ機構がオン状態からオフ状態に切り替えられる電気自動車が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。

特開昭６２−２２１８０６号公報 特開２０００−３０９２２６号公報

特許文献１の装置に設けられているロックアップクラッチは、非制御時にオフ状態、すなわち入力側と出力側とが切り離される解放状態になるノーマルオープン型のものである。そのため、このクラッチをオン状態、すなわち入力側と出力側とを連結する係合状態に維持するためには、アクチュエータ等を動作状態に維持する必要がある。この場合、ロックアップクラッチを係合状態に維持する間はアクチュエータに油圧や電力等のエネルギを供給し続ける必要がある。車両の運転状態によってはロックアップクラッチを係合状態に維持する期間の方が解放状態に維持する期間よりも長い場合がある。このような場合にはロックアップクラッチを係合状態に維持するために多くのエネルギが消費され、車両のエネルギ効率が低下する。

そこで、本発明は、車両のエネルギ効率を向上させることが可能な駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の駆動装置は、駆動源として回転電機が設けられた車両の駆動装置において、前記回転電機から駆動輪までの間の動力伝達経路中に設けられ、一対の回転体を有するとともにこれら回転体間の動力伝達を流体を介して行うことが可能な流体伝動装置を備え、前記流体伝動装置には、前記一対の回転体のうちの一方の回転体と一体に回転するように設けられるとともに他方の回転体と連結される係合状態とその連結が解除される解放状態とに切替可能な係合部材を有し、かつ非制御時は前記係合部材が前記係合状態に切り替わるノーマルクローズ型のロックアップクラッチが設けられている（請求項１）。

本発明の駆動装置によれば、ロックアップクラッチが非制御時に係合部材が係合状態になるノーマルクローズ型であるため、ロックアップクラッチを係合状態に維持するためにエネルギを消費し続ける必要がない。これによりロックアップクラッチで消費されるエネルギを低減できるので、車両のエネルギ効率を向上させることができる。

本発明の駆動装置の一形態において、前記ロックアップクラッチは、前記係合部材が前記係合状態に切り替わるように前記係合部材を前記他方の回転体側に付勢する付勢手段を備えていてもよい（請求項２）。このように付勢手段を設けることにより非制御時に係合部材を係合状態に切り替えることができる。

本発明の駆動装置の一形態において、前記係合部材は、外部から力が作用していない場合には前記係合状態になる弾性部材で構成されていてもよい（請求項３）。この場合、係合部材自身の弾性力で係合状態に切り替わるので、係合部材を係合状態に切り替えるための部材を他に設ける必要がない。これにより装置を構成する部品数を低減できるので、装置のコストを低減したり装置を小型化したりすることができる。

本発明の駆動装置の一形態において、前記ロックアップクラッチは、通電された場合に前記係合部材を前記解放状態に切り替える電磁コイルを備えていてもよい（請求項４）。油圧を利用して係合部材の状態を切り替える場合には油圧を発生させるための装置、例えばオイルポンプ等が動作している必要がある。この形態では、電磁コイルによって係合部材の状態を切り替えることができるので、オイルポンプ等の油圧を発生させるための装置が停止中であっても係合部材を解放状態に切り替えることができる。

以上に説明したように、本発明の駆動装置によれば、ロックアップクラッチがノーマルクローズ型であるため、ロックアップクラッチを係合状態に維持するためにエネルギを消費し続ける必要がない。そのため、車両のエネルギ効率を向上させることができる。

本発明の一形態に係る駆動装置の全体構成を模式的に示す図。 トルクコンバータを拡大して示す図。 駆動装置のオイル供給経路を模式的に示す図。 ロックアップクラッチのオイル室の作動表を示す図。

図１は、本発明の一形態に係る駆動装置の全体構成を模式的に示している。駆動装置１は回転電機としてのモータ・ジェネレータ２を駆動源として備えている。駆動装置１が車両に搭載されることにより、その車両は電気自動車として構成される。モータ・ジェネレータ２は電動機及び発電機として機能する周知のものであり、ロータ軸４と一体回転するロータ２ａと、ロータ２ａの外周に配置されてケース５に固定されたステータ２ｂとを備えている。

駆動装置１はモータ・ジェネレータ２の動力を流体伝動装置としてのトルクコンバータ６及び変速機構７を介して車両の駆動輪８に伝達するように構成されている。図２は、トルクコンバータ６を拡大して示している。トルクコンバータ６は、一対の回転体としての入力部９及び出力部１０を備えている。入力部９は、モータ・ジェネレータ２のロータ軸４と連結されている。また、入力部９はポンプインペラ１１を備えている。出力部１０は変速機構７と連結されている。また、出力部１０はタービンライナー１２を備えている。この図に示すようにポンプインペラ１１とタービンライナー１２との間には、ステータ１３が設けられている。トルクコンバータ６では、これらポンプインペラ１１、タービンライナー１２、及びステータ１３の間で流体としてのオイルが循環することにより、ポンプインペラ１１からタービンライナー１２に動力が伝達される。なお、これらは周知のトルクコンバータと同じでよいため、詳細な説明は省略する。

トルクコンバータ６には、ロックアップクラッチ１４が設けられている。ロックアップクラッチ１４は、出力部１０と一体に回転する係合部材１５を備えている。そのため、出力部１０が本発明の一方の回転体に相当し、入力部９が本発明の他方の回転体に相当する。係合部材１５は、入力部９と接触して入力部９と出力部１０とを連結する係合状態と、入力部９から離れて入力部９と出力部１０との連結を解除する解放状態とに切替可能なように設けられている。なお、この図では係合状態の係合部材１５を示している。係合部材１５が係合状態に切り替えられて入力部９と出力部１０とが連結されると入力部９と出力部１０とが一体に回転するため、トルクコンバータ６の差回転が阻止される。一方、係合部材１５が解放状態に切り替えられるとその連結が解除されるので、トルクコンバータ６の差回転が許容される。

また、ロックアップクラッチ１４は、付勢手段としてのコイルバネ１６を備えている。コイルバネ１６は、係合部材１５がこの図の右側、すなわち入力部９と接触する方向に付勢されるように出力部１０と係合部材１５との間に圧縮された状態で設けられている。係合部材１５と入力部９との間には、内部にオイルが供給された場合に係合部材１５を図の左側に押して係合部材１５を解放状態に切り替えるオイル室１７が設けられている。このようにロックアップクラッチ１４は、オイル室１７にオイルが供給されていない場合、すなわち非制御時はコイルバネ１６によって係合部材１５が係合状態に切り替えられるノーマルクローズ型に構成されている。

この図に示すように入力部９はワンウエイクラッチ１８にて回転方向が一方向に制限されているとともに、回転機械式のオイルポンプ１９に連結されている。これにより、オイルポンプ１９はモータ・ジェネレータ２にて駆動される。

図１に戻って駆動装置１の説明を続ける。変速機構７はトルクコンバータ６の出力部１０に連結された入力軸２０と、これと平行に延びている出力軸２１と、これら入力軸２０及び出力軸２１間に設けられたギア列２２とを有している。ギア列２２は入力軸２０に固定された入力ギア２３と、入力ギア２３に噛み合うとともに出力軸２１に固定された中間ギア２４と、出力軸２１に固定された出力ギア２５とを備えている。出力ギア２５は左右の駆動輪８に連結された差動機構２６のケースに設けられたリングギア２７と噛み合っている。変速機構７はその変速比が入力軸２０に対して出力軸２１が減速されるように設定されている。

上述したようにロックアップクラッチ１４の係合部材１５の状態は、オイル室１７にオイルを供給することにより切り替えられる。図３は駆動装置１のオイル供給経路を模式的に示している。この図に示すように、オイルポンプ１９は油圧制御を行うバルブボディ２８に接続されており、オイルポンプ１９の駆動にて生成された油圧はバルブボディ２８に供給される。バルブボディ２８には多数の油路が形成されるとともに、これら油路の所定箇所に不図示の電磁弁が複数個設けられた周知のものである。バルブボディ２８の各電磁弁が適宜操作されることにより、各油路に接続された制御対象への油圧の供給と停止とを切り替えることができる。バルブボディ２８の特定の油路は制御対象であるトルクコンバータ６及びロックアップクラッチ１４にそれぞれ接続されており、また他の油路は冷却対象であるモータ・ジェネレータ２や潤滑対象である駆動装置１の各部Ｘにそれぞれ接続されている。

バルブボディ２８に設けられた各制御弁に対する制御は、駆動装置１の制御を行うコンピュータとして構成された制御ユニット３０にて行われる。制御ユニット３０はバルブボディ２８に対する制御の他、駆動装置１を適正に動作させるためにモータ・ジェネレータ２の動作制御等も行っている。制御ユニット３０には各種制御に使用するパラメータを取得するため各種センサからの信号が入力される。制御ユニット３０には、各種センサとして例えば車速に応じた信号を出力する車速センサ３１、及びアクセルの開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ３２等が接続されている。この他にも種々のセンサが接続されているがそれらの図示は省略した。

図４は、ロックアップクラッチ１４のオイル室１７の作動表を示している。なお、図中の「○」はオイル室１７にオイルを供給することを示し、「×」はオイル室１７へのオイルの供給を停止することを示している。制御ユニット３０は、この作動表に基づいてバルブボディ２８の動作を制御する。すなわち、モータ・ジェネレータ２の出力トルクを増幅させるべきトルク増幅時にはオイル室１７にオイルが供給されて係合部材１５を解放状態になるようにバルブボディ２８の動作を制御する。一方、通常走行時等のロックアップ時にはオイル室１７へのオイルの供給が停止されて係合部材１５が係合状態になるようにバルブボディ２８の動作を制御する。制御ユニット３０は、このようなバルブボディ２８の制御を車速及びアクセル開度に応じて行う。例えば、車速が所定速度以上であり、かつアクセル開度が所定値以上の場合にはトルク増幅が必要と判定し、係合部材１５が解放状態に切り替わるようにバルブボディ２８の動作を制御する。これにより入力部９と出力部１０とが別々に回転するので、トルクコンバータ６にてモータ・ジェネレータ２の出力トルクが増幅される。一方、車速が所定速度以上であり、かつアクセル開度が所定値未満の通常走行時には係合部材１５が係合状態に切り替わるようにバルブボディ２８の動作を制御する。また、制御ユニット３０は、発進時にモータ・ジェネレータ２の出力トルクを増幅させる必要があると判定した場合には係合部材１５が解放状態に切り替わるようにバルブボディ２８の動作を制御する。一方、発進時に出力トルクを増幅させる必要がないと判定した場合には係合部材１５が係合状態に維持されるようにバルブボディ２８の動作を制御する。

本発明の駆動装置１によれば、ロックアップクラッチ１４がノーマルクローズ型に構成されているため、トルクコンバータ６の入力部９と出力部１０とを連結状態に維持するためにエネルギを消費し続ける必要がない。この駆動装置１では駆動源としてモータ・ジェネレータ２が搭載されているので、入力部９と出力部１０とを連結させた状態でも車両を発進させることが可能である。また、この駆動装置１では車両の通常走行時に係合部材１５が切り替えられる。このように駆動装置１では係合部材１５を係合状態に維持する期間の方が解放状態に維持する期間より長くなるおそれがあるが、ロックアップクラッチ１４がノーマルクローズ型であるため係合部材１５を係合状態に維持するためにエネルギを消費しない。これによりロックアップクラッチ１４で消費されるエネルギを低減できるので、車両のエネルギ効率を向上させることができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の駆動装置に設けられる流体伝動装置はトルクコンバータに限定されず、出力トルクの増幅機能を有していないフルードカップリングであってもよい。駆動源として設けられる回転電機はモータ・ジェネレータに限定されず、電動機であってもよい。

上述した形態では、モータ・ジェネレータのロータ軸とトルクコンバータのポンプインペラとを連結し、変速機構とトルクコンバータのタービンライナーとを連結したが、これらの連結は逆でもよい。すなわち、上述した形態の入力部と出力部とは逆に連結されていてもよい。この場合でも、上述した形態と同様の作用効果を得ることができる。

非制御時にロックアップクラッチの係合部材を係合状態に切り替える手段はコイルバネに限定されない。例えば、係合部材を外部から力が作用していない場合には係合状態になる板バネ等の弾性部材で構成してもよい。この場合、係合部材自身の弾性力によって係合状態になるので、コイルバネ等を外部に設ける必要がない。そのため、ロックアップクラッチの構成部品の数を低減できる。これによりコストを低減したりロックアップクラッチを小型化したりすることができる。

上述した形態では、ロックアップクラッチ内に設けたオイル室にオイルを供給したり停止したりして係合部材の状態を切り替えたが、係合部材の状態を切り替える機構はこれに限定されない。例えば、係合部材を磁性材料製とし、通電された場合に係合部材を吸引して解放状態に切り替える電磁コイルをロックアップクラッチに設けてもよい。この場合、オイルポンプが停止していても係合部材を解放状態に切り替えてトルクコンバータの入力部と出力部とを切り離すことができる。

１ 駆動装置
２ モータ・ジェネレータ（回転電機）
６ トルクコンバータ（流体伝動装置）
８ 駆動輪
９ 入力部（他方の回転体）
１０ 出力部（一方の回転体）
１４ ロックアップクラッチ
１５ 係合部材
１６ コイルバネ（付勢手段）

Claims (4)

1. 駆動源として回転電機が設けられた車両の駆動装置において、
   前記回転電機から駆動輪までの間の動力伝達経路中に設けられ、一対の回転体を有するとともにこれら回転体間の動力伝達を流体を介して行うことが可能な流体伝動装置を備え、
   前記流体伝動装置には、前記一対の回転体のうちの一方の回転体と一体に回転するように設けられるとともに他方の回転体と連結される係合状態とその連結が解除される解放状態とに切替可能な係合部材を有し、かつ非制御時は前記係合部材が前記係合状態に切り替わるノーマルクローズ型のロックアップクラッチが設けられている駆動装置。
2. 前記ロックアップクラッチは、前記係合部材が前記係合状態に切り替わるように前記係合部材を前記他方の回転体側に付勢する付勢手段を備えている請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記係合部材は、外部から力が作用していない場合には前記係合状態になる弾性部材で構成されている請求項１に記載の駆動装置。
4. 前記ロックアップクラッチは、通電された場合に前記係合部材を前記解放状態に切り替える電磁コイルを備えている請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。

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