JP2013163409A - ハイブリッド車両の動力出力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】オーバードライブ状態でのコースティング走行時にも電力回生を可能とする。
【解決手段】切換クラッチ機構６により、遊星歯車機構５のサンギヤ５ｓをワンウェイクラッチ７を介して固定部材８に係合させて固定することにより、リングギヤ５ｒからの出力を容易にオーバードライブ状態とすることができ、このオーバードライブ状態でのコースティング走行では、固定部材８に対してワンウェイクラッチ７の係合が解除され、モータ４のロータ４ａを駆動輪側から回転駆動し、特に回生への制御を要することなく自動的に回生を行うことが可能となる。
【選択図】図４
【解決手段】切換クラッチ機構６により、遊星歯車機構５のサンギヤ５ｓをワンウェイクラッチ７を介して固定部材８に係合させて固定することにより、リングギヤ５ｒからの出力を容易にオーバードライブ状態とすることができ、このオーバードライブ状態でのコースティング走行では、固定部材８に対してワンウェイクラッチ７の係合が解除され、モータ４のロータ４ａを駆動輪側から回転駆動し、特に回生への制御を要することなく自動的に回生を行うことが可能となる。
【選択図】図４
Description
本発明は、エンジン及びモータを走行動力源とするハイブリッド車両の動力出力装置に関する。
近年、自動車等の車両においては、低公害、省資源の観点からエンジンとモータを動力源として走行するハイブリッド車両が開発されている。このハイブリッド車両においては、エンジンの出力軸とモータの出力軸とを遊星歯車機構の各回転要素に連結して動力出力装置を構成する技術が知られている。
例えば、特許文献１には、内燃機関の回転軸をシングルピニオン型遊星歯車機構のキャリアに連結すると共にサンギヤにモータジェネレータのロータを連結し、リングギヤから出力する動力出力装置で、内燃機関の回転軸とモータジェネレータのロータとの間にクラッチを設ける技術が開示されている。
特許文献１に開示されている動力出力装置は、アクセルオフによるコースティング走行時には、クラッチを締結して内燃機関の回転軸とモータジェネレータのロータとを連結してギヤ比を１に固定することで、コースティング走行時にモータ回転数を高めて回生発電量を高くするようにしている。
しかしながら、特許文献１に開示されている動力出力装置では、エンジン回転を増速するオーバードライブ状態にする場合、モータジェネレータの回転数を低下させなければならず、オーバードライブ状態でのコースティング走行時には、電力回生を行うことは困難である。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、オーバードライブ状態でのコースティング走行時にも電力回生を可能とすることのできるハイブリッド車両の動力出力装置を提供することを目的としている。
本発明によるハイブリッド車両の動力出力装置は、エンジンの出力軸に連結されるキャリアと、前記キャリアに支持されるピニオンギヤと、前記ピニオンギヤに係合すると共にモータの出力軸に連結されるサンギヤと、前記ピニオンギヤに係合すると共に出力軸に連結されるリングギヤとを有する遊星歯車機構と、前記サンギヤと一方向の回転のみを許容するワンウェイクラッチを介した固定部材との係合又は非係合を切換える切換クラッチ機構とを備えるものである。
本発明によれば、切換クラッチ機構により、遊星歯車機構のサンギヤをワンウェイクラッチを介して固定部材に係合させて固定することにより、リングギヤに連結される出力軸をエンジンの出力軸に対して増速状態とし、この増速状態でコースティング走行に移行したとき、ワンウェイクラッチによる固定部材への係合を解除させてサンギヤを回転させ、このサンギヤに連結されるモータを回転させて電力回生を行うことが可能となるので、車両走行中の回生発電量を効果的に増加させることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、エンジンとモータとを走行動力源として搭載するハイブリッド車両の動力出力装置１を示している。図１においては、エンジン２及びモータ４の動力を遊星歯車機構５を介して出力する構成を示しており、遊星歯車機構５の出力側は、例えば、図示しないデファレンシャル装置や他の駆動用モータ等を介して駆動輪に連結されている。
図１は、エンジンとモータとを走行動力源として搭載するハイブリッド車両の動力出力装置１を示している。図１においては、エンジン２及びモータ４の動力を遊星歯車機構５を介して出力する構成を示しており、遊星歯車機構５の出力側は、例えば、図示しないデファレンシャル装置や他の駆動用モータ等を介して駆動輪に連結されている。
具体的には、エンジン２は、ガソリン等を燃料として動力を発生する内燃機関であり、このエンジン２の出力軸２ａがトルクコンバータ３を介して遊星歯車機構５のキャリア５ｃに連結されている。また、モータ４は、発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる同期電動機であり、エンジン２の出力側に配置されている。このモータ４のロータ４ａから延出されるモータ出力軸４ｂが遊星歯車機構５のサンギヤ５ｓに連結されると共に、後述する切換クラッチ機構６のクラッチ部６ａに連結されている。
遊星歯車機構５は、サンギヤ５ｓとピニオンギヤ５ｐとキャリア５ｃとリングギヤ５ｒとを有するシングルピニオン型遊星歯車機構であり、モータ４の出力側に切換クラッチ機構６を介して配置されている。詳細には、遊星歯車機構５のサンギヤ５ｓは、複数のピニオンギヤ５ｐと噛合する外歯歯車であり、モータ出力軸４ｂ及び切換クラッチ機構６のクラッチ部６ａに連結されている。
また、ピニオンギヤ５ｐは、サンギヤ５ｓに噛合すると共にリングギヤ５ｒに噛合する外歯歯車であり、キャリア５ｃに自転且つ公転自在に保持されている。このキャリア５ｃは、エンジン２の出力軸２ａにトルクコンバータ３を介して連結されると共に、切換クラッチ機構６のクラッチ部６ｂに連結されている。一方、リングギヤ５ｒは、サンギヤ５ｓと同心円上に配置されて複数のピニオンギヤ５ｐと噛合する内歯歯車であり。このリングギヤ５ｒが変速機出力軸１０に連結され、変速機出力軸１０から駆動輪側に向かって動力が出力される。
切換クラッチ機構６は、遊星歯車機構５のサンギヤ５ｓ及びモータ出力軸４ｂに連結されるクラッチ部６ａと、キャリア５ｃ及びエンジン２の出力軸２ａに連結されるクラッチ部６ｂと、ワンウェイクラッチ７を介して変速機ケース等の固定部材８に連結されるクラッチ部６ｃとを備えて構成され、クラッチ部６ａに対してクラッチ部６ｂとクラッチ部６ｃとが選択的に係合又は非係合とされる。
ワンウェイクラッチ７は、エンジン２の出力軸２ａの回転方向を正とするとき、この正方向と反対の負方向への回転のみを許容する。すなわち、ワンウェイクラッチ７は、クラッチ部６ｃが負方向へ回転する場合、固定部材８と係合することなくクラッチ部６ｃの回転を許容し、クラッチ部６ｃが正方向へ回転しようとする場合には、固定部材８に係合されて回転が阻止される。
尚、切換クラッチ機構６のクラッチ部６ａ,６ｂ,６ｃの係合又は非係合は、図示しない制御装置により、走行条件に応じて切換え制御される。図１においては、クラッチ部６ａ，６ｂ，６ｃの係合状態を切換部材６ｄの位置で示しており、図１はクラッチ部６ａ，６ｂ，６ｃが互いに非係合状態にあることを示している。
以上の構成を有する動力出力装置１は、主として、以下の（１）〜（３）に示す一般的な機能に加え、（４）に示すようなオーバードライブ状態でのコースティング走行時に電力回生を可能とする機能を備えている。
（１）パワースプリット機能
（２）エンジン直結機能
（３）オーバードライブ機能
（４）オーバードライブ状態のコースティング走行時の電力回生機能
（１）パワースプリット機能
（２）エンジン直結機能
（３）オーバードライブ機能
（４）オーバードライブ状態のコースティング走行時の電力回生機能
以下、動力出力装置１の各機能について説明する。尚、図１〜図４においては、動力伝達経路上の要素を太線で示している。
（１）パワースプリット機能
図１に示すように、切換クラッチ機構６の各クラッチ部６ａ，６ｂ，６ｃが互いに非係合状態とされている状態では、遊星歯車機構５のキャリア５ｃから入力されるエンジン２の動力は、サンギヤ５ｓを経てモータ４のロータ４ａに出力されると共に、リングギヤ５ｒを介して変速機出力軸１０から駆動輪側へ出力される（パワースプリット状態）。すなわち、エンジン２の動力が遊星歯車機構５によってモータ４側と駆動輪側とに分配され、エンジン２の動力の一部が走行用動力として用いられ、残りの動力がモータ４を介して発電エネルギーに変換される。
図１に示すように、切換クラッチ機構６の各クラッチ部６ａ，６ｂ，６ｃが互いに非係合状態とされている状態では、遊星歯車機構５のキャリア５ｃから入力されるエンジン２の動力は、サンギヤ５ｓを経てモータ４のロータ４ａに出力されると共に、リングギヤ５ｒを介して変速機出力軸１０から駆動輪側へ出力される（パワースプリット状態）。すなわち、エンジン２の動力が遊星歯車機構５によってモータ４側と駆動輪側とに分配され、エンジン２の動力の一部が走行用動力として用いられ、残りの動力がモータ４を介して発電エネルギーに変換される。
（２）エンジン直結機能
図２に示すように、例えば、低中速の加速時等の走行条件に応じて、切換クラッチ機構６を切換え、クラッチ部６ａ，６ｂを係合、クラッチ部６ａ，６ｃを非係合状態にする。その結果、遊星歯車機構５のキャリア５ｃとサンギヤ５ｓとが一体的に結合され、エンジン２の動力がダイレクトに変速機出力軸１０から出力される（エンジン直結状態）。
図２に示すように、例えば、低中速の加速時等の走行条件に応じて、切換クラッチ機構６を切換え、クラッチ部６ａ，６ｂを係合、クラッチ部６ａ，６ｃを非係合状態にする。その結果、遊星歯車機構５のキャリア５ｃとサンギヤ５ｓとが一体的に結合され、エンジン２の動力がダイレクトに変速機出力軸１０から出力される（エンジン直結状態）。
（３）オーバードライブ機能
一方、図３に示すように、切換クラッチ機構６のクラッチ部６ａ，６ｂを切り離して、クラッチ部６ａ，６ｃを係合させると、遊星歯車機構５のサンギヤ５ｓ及びモータ４のロータ４ａがワンウェイクラッチ７を介して固定部材８に連結される。この状態では、エンジン２の出力軸２ａに連結されるキャリア５ｃの回転に応じてサンギヤ５ｓが正方向に回転しようとすると、ワンウェイクラッチ７によってサンギヤ５ｓが固定部材８に係合されて固定され、回転が阻止される。その結果、エンジン２の出力軸２ａの動力がキャリア５ｃからリングギヤ５ｒを経て変速機出力軸１０に流れ、エンジン２の出力軸２ａの回転に対して変速機出力軸１０の回転が増速される（オーバードライブ状態）。
一方、図３に示すように、切換クラッチ機構６のクラッチ部６ａ，６ｂを切り離して、クラッチ部６ａ，６ｃを係合させると、遊星歯車機構５のサンギヤ５ｓ及びモータ４のロータ４ａがワンウェイクラッチ７を介して固定部材８に連結される。この状態では、エンジン２の出力軸２ａに連結されるキャリア５ｃの回転に応じてサンギヤ５ｓが正方向に回転しようとすると、ワンウェイクラッチ７によってサンギヤ５ｓが固定部材８に係合されて固定され、回転が阻止される。その結果、エンジン２の出力軸２ａの動力がキャリア５ｃからリングギヤ５ｒを経て変速機出力軸１０に流れ、エンジン２の出力軸２ａの回転に対して変速機出力軸１０の回転が増速される（オーバードライブ状態）。
（４）オーバードライブ状態のコースティング走行時の電力回生機能
図３に示すオーバードライブ状態では、モータ４のロータ４ａの回転が停止されているため、モータ４による発電は不可となる。このオーバードライブ状態での車両走行中、運転者がアクセルペダルを戻すとエンジンが停止され、コースティング走行（惰性走行）に移行する。
図３に示すオーバードライブ状態では、モータ４のロータ４ａの回転が停止されているため、モータ４による発電は不可となる。このオーバードライブ状態での車両走行中、運転者がアクセルペダルを戻すとエンジンが停止され、コースティング走行（惰性走行）に移行する。
このオーバードライブ状態でのコースティング走行では、遊星歯車機構５のキャリア５ｃの回転数が低下してサンギヤ５ｓが負方向に回転するようになり、図４に破線で示すように、固定部材８に対してワンウェイクラッチ７の係合が解除される。これにより、オーバードライブ状態のコースティング走行時には、モータ４のロータ４ａを駆動輪側から回転駆動し、特に回生への制御を要することなく自動的に回生を行うことが可能となる。
このように本実施の形態においては、切換クラッチ機構６により、遊星歯車機構５のサンギヤ５ｓをワンウェイクラッチ７を介して固定部材８に係合させて固定することにより、リングギヤ５ｒからの出力を容易にオーバードライブ状態とすることができる。しかも、このオーバードライブ状態でコースティング走行に移行したときには、ワンウェイクラッチ７によるサンギヤ５ｓの固定部材８への係合が解除されてサンギヤ５ｓを介したモータ４による電力回生を行うことが可能となり、車両走行中の回生発電量を効果的に増加させることができる。
１ 動力出力装置
２ エンジン
２ａ 出力軸
４ モータ
４ａ ロータ
４ｂ モータ出力軸
５ 遊星歯車機構
５ｃ キャリア
５ｐ ピニオンギヤ
５ｒ リングギヤ
５ｓ サンギヤ
６ 切換クラッチ機構
７ ワンウェイクラッチ
８ 固定部材
１０ 変速機出力軸
２ エンジン
２ａ 出力軸
４ モータ
４ａ ロータ
４ｂ モータ出力軸
５ 遊星歯車機構
５ｃ キャリア
５ｐ ピニオンギヤ
５ｒ リングギヤ
５ｓ サンギヤ
６ 切換クラッチ機構
７ ワンウェイクラッチ
８ 固定部材
１０ 変速機出力軸
Claims (2)
- エンジンの出力軸に連結されるキャリアと、前記キャリアに支持されるピニオンギヤと、前記ピニオンギヤに係合すると共にモータの出力軸に連結されるサンギヤと、前記ピニオンギヤに係合すると共に出力軸に連結されるリングギヤとを有する遊星歯車機構と、
前記サンギヤと一方向の回転のみを許容するワンウェイクラッチを介した固定部材との係合又は非係合を切換える切換クラッチ機構と
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の動力出力装置。 - 前記切換クラッチ機構は、更に、前記サンギヤと前記キャリアとの係合又は非係合を選択的に切換えることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両の動力出力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2012026318A JP6088144B2 (ja) | 2012-02-09 | 2012-02-09 | ハイブリッド車両の動力出力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2012026318A JP6088144B2 (ja) | 2012-02-09 | 2012-02-09 | ハイブリッド車両の動力出力装置 |
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| JP2012026318A Active JP6088144B2 (ja) | 2012-02-09 | 2012-02-09 | ハイブリッド車両の動力出力装置 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5258651A (en) * | 1992-04-17 | 1993-11-02 | General Motors Corporation | Electrically biased starting reaction device for a power transmission |
| JP2003011682A (ja) * | 2001-07-05 | 2003-01-15 | Hitachi Unisia Automotive Ltd | ハイブリッド車両の動力伝達装置 |
| JP2009023614A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Toyota Motor Corp | 車両用動力伝達装置の制御装置 |
| JP2009120105A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Aisin Seiki Co Ltd | 動力出力装置 |
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2012
- 2012-02-09 JP JP2012026318A patent/JP6088144B2/ja active Active
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