JP2013184487A

JP2013184487A - ハイブリッド車両の駆動装置

Info

Publication number: JP2013184487A
Application number: JP2012048913A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Sarashina; 俊平更科
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2013-09-19
Also published as: US20130237359A1; DE102013102188A1; CN103303120A

Abstract

【課題】電動発電機によってオイルポンプを駆動するハイブリッド車両の駆動装置において、オイルポンプの回転数を車両の走行速度と関係なく変更できる構造とし、オイルポンプの駆動損失（ロス）を低減させることにある。
【解決手段】４個の回転要素（Ｔ１〜Ｔ４）を共線図上に配置した場合、各回転要素（Ｔ１〜Ｔ４）が直線上に並びかつ共線図の中央に配置される２つの回転要素（Ｔ２、Ｔ３）の一方（Ｔ２）にワンウェイクラッチ（２１）を介してエンジン（１）の出力軸（３）を連結し、前記２つの回転要素（Ｔ２、Ｔ３）の他方（Ｔ３）には出力部材（８）を連結し、共線図の両端に配置される２つの回転要素（Ｔ１、Ｔ４）に夫々電動発電機（５、６）を連結し、２つの電動発電機（５、６）のうちどちらか一方にオイルポンプ（２２）を連結している。
【選択図】図１

Description

この発明は、ハイブリッド車両の駆動装置に係り、特に出力部材の回転数を変化させずにオイルポンプの回転数を自在に変更可能なハイブリッド車両の駆動装置に関する。

近年、車両としては、駆動源として、エンジンとこのエンジン以外に電動発電機とを備えたハイブリッド車両がある。
このハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンと電動発電機とから発生する動力を、駆動輪に動力伝達機構を介して伝達している。

特開２０１１−３７３２９号公報

特許文献１に係る車両のパワートレインは、エンジンと第１電動発電機・第２電動発電機と遊星歯車機構からなる動力伝達機構とを備え、遊星歯車機構がサンギヤとキャリアとリングギヤとからなる３つの回転要素を備え、サンギヤに第１電動発電機を連結し、キャリアにエンジンを連結し、リングギヤに動力を駆動輪に伝達する出力部材と第２電動発電機とを連結している。
そして、第１電動発電機とサンギヤ間にクラッチを配置する一方、第１電動発電機にワンウェイクラッチを介してオイルポンプを連結し、第１電動発電機によってオイルポンプを駆動するとともに、ワンウェイクラッチによりオイルポンプの逆回転を防止している。

ところで、上記の特許文献１に記載の構造では、第２電動発電機の回転数の変更に応じて、第１電動発電機の回転数が変動する。しかし、第２電動発電機は出力部材に連結されているため、第２電動発電機の回転数が変化した場合、ハイブリッド車両の走行速度も変化する。
このため、駆動装置内で掻き上げられるオイル等によって被潤滑部位が潤滑できる場合であっても、オイルポンプの回転数を低下又は停止させることができず、オイルポンプの駆動損失（ロス）が増加するという問題があった。

そこで、この発明の目的は、電動発電機によってオイルポンプを駆動するハイブリッド車両の駆動装置において、オイルポンプの回転数を車両の走行速度と関係なく変更できる構造とし、オイルポンプの駆動損失（ロス）を低減させるハイブリッド車両の駆動装置を提供することにある。

この発明は、駆動源としてのエンジンに連結されるハイブリッド車両の駆動装置であって、２つの電動発電機と動力伝達機構と駆動輪に動力を伝達する出力部材とオイルポンプとを備え、前記動力伝達機構は、サンギヤとピニオンギヤとリングギヤと前記ピニオンギヤを支持するキャリアとを夫々備える第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とによって構成され、前記第１遊星歯車機構を構成するサンギヤとリングギヤとキャリアのうち２つと、前記第２遊星歯車機構を構成するサンギヤとリングギヤとキャリアのうち２つとを個別に連結して互いに差動回転する４つの回転要素を形成し、この４個の回転要素を共線図上に配置した場合、各回転要素が直線上に並びかつ前記共線図の中央に配置される２つの回転要素の一方にワンウェイクラッチを介して前記エンジンの出力軸を連結し、前記２つの回転要素の他方には前記出力部材を連結し、前記共線図の両端に配置される２つの回転要素に夫々前記電動発電機を連結してなるハイブリッド車両の駆動装置において、前記２つの電動発電機のうちどちらか一方に前記オイルポンプを連結したことを特徴とする。

この発明は、オイルポンプの回転数を車両の走行速度と関係なく変更できる構造であって、これにより、オイルポンプの駆動損失（ロス）を低減させることができる。

図１は第１電動発電機にオイルポンプを連結したハイブリッド車両の駆動装置のスケルトン図である。（実施例）図２は第１電動発電機にオイルポンプを連結してオイルポンプの駆動が停止した場合（非作動）の共線図である。（実施例）図３は第１電動発電機にオイルポンプを連結してオイルポンプが駆動した場合の共線図である。（実施例）図４は第２電動発電機にオイルポンプを連結したハイブリッド車両の駆動装置のスケルトン図である。（実施例）図５は第２電動発電機にオイルポンプを連結してオイルポンプが駆動を停止した場合（非作動）の共線図である。（実施例）図６は第２電動発電機にオイルポンプを連結してオイルポンプが駆動した場合の共線図である。（実施例）

この発明は、オイルポンプの回転数を車両の走行速度と関係なく変更できる構造とし、オイルポンプの駆動損失（ロス）を低減させる目的を、２つの電動発電機のうちどちらか一方にオイルポンプを連結して実現するものである。

図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。
図１、図４において、１はハイブリッド車両に搭載されてトルクを出力する駆動源としてのエンジン、２はこのエンジン１に連結された駆動装置である。エンジン１は、出力軸３を備えている。
駆動装置２は、エンジン１の出力軸３に連結される入力軸４と、２つの電動発電機としての第１電動発電機（主として発電用）（図面上では「ＭＧ１」と記する）５及び第２電動発電機（主として駆動用）（図面上では「ＭＧ２」と記する）６と、動力伝達機構７と、左右の駆動輪に動力を伝達する出力部材（図面上では「ＯＵＴ」と記する）８とを備えている。この出力部材８の回転数は、ハイブリッド車両の走行速度を決定するものである。

動力伝達機構７は、第１遊星歯車機構（ＰＧ１）９と第２遊星歯車機構（ＰＧ２）１０とを合わせて構成された、いわゆる複合遊星歯車機構である。
第１遊星歯車機構９は、第１電動発電機５に第１入力側連結軸１１を介して連結した第１サンギヤ１２と、この第１サンギヤ１２に噛み合う第１ピニオンギヤ１３と、この第１ピニオンギヤ１３を支持し且つ入力軸４に連結した第１キャリア１４と、第１ピニオンギヤ１３に噛み合って且つ出力部材８に連結する第１リングギヤ１５とを備えている。
第２遊星歯車機構１０は、入力軸４に連結した第２サンギヤ１６と、この第２サンギヤ１６に噛み合う第２ピニオンギヤ１７と、この第２ピニオンギヤ１７を支持して且つ第１リングギヤ１５に連結する第２キャリア１８と、第２ピニオンギヤ１７に噛み合う第２リングギヤ１９とを備えている。この第２リングギヤ１９は、第２入力側連結軸２０を介して第２電動発電機１０に連結する。

第１遊星歯車機構９と第２遊星歯車機構１０とにおいて、第１遊星歯車機構９を構成する第１サンギヤ１２と第１リングギヤ１５と第１キャリア１４のうち２つと、第２遊星歯車機構１０を構成する第２サンギヤ１６と第２リングギヤ１９と第２キャリア１８のうち２つとを個別に連結し、図２に示すように、互いに差動回転する４個の回転要素Ｔ１〜Ｔ４を形成する構造である。
具体的には、第１遊星歯車機構９と第２遊星歯車機構１０とは、第１キャリア１４と第２サンギヤ１６とが入力軸４を介して連結し、また、第２キャリア１８と第１リング１５とを相互に連結する。このような構造において、第１サンギヤ１２が第１の回転要素Ｔ１を構成し、第１キャリア１４と第２サンギヤ１６とが一体に連結されて第２の回転要素Ｔ２を構成し、第１リングギヤ１５と第２キャリア１８とが一体に連結されて第３の回転要素Ｔ３を構成し、第２リングギヤ１９が第４の回転要素Ｔ４を構成する。

この駆動装置２においては、図２に示すように、４つの回転要素Ｔ１〜Ｔ４を共線図上に配置した場合、各回転要素Ｔ１〜Ｔ４が直線上に並びかつ共線図の中央に配置される２つの回転要素Ｔ２、Ｔ３の一方である回転要素Ｔ２には、ワンウェイクラッチ２１を介してエンジン１の出力軸３が連結され、前記２つの回転要素Ｔ２、Ｔ３の他方である回転要素Ｔ３には、出力部材８が連結される。ワンウェイクラッチ２１は、駆動装置２のハウジングと入力軸４との間に配置され、入力軸４がエンジン１の出力軸３の回転方向と逆方向へ回転することを防止するものである。
具体的には、上記のように、第２の回転要素Ｔ２としての第１キャリア１４と第２サンギヤ１６とが入力軸４を介してエンジン１の出力軸３に連結されるとともに、第３の回転要素Ｔ３としての第１リングギヤ１５と第２キャリア１８とが出力部材８に連結される。
また、動力伝達機構７において、共線図上で両端に配置される２つの回転要素には、電動発電機を夫々連結する。
具体的には、上記のように、第１の回転要素Ｔ１としての第１サンギヤ１２には、第１入力側連結軸１１を介して第１電動発電機５が連結される。第４の回転要素Ｔ４としての第２リングギヤ１９には、第２入力側連結軸２０を介して第２電動発電機６が連結される。

そして、第１電動発電機５、第２電動発電機６のうちどちらか一方として、例えば、図１に示すように、第１電動発電機５には、第１入力側連結軸１１を介してオイルポンプ（図面上では「Ｏ／Ｐ」と記する）２２が連結される。このオイルポンプ２２は、駆動装置２内で潤滑に必要な箇所へ潤滑油を供給するものである。
なお、図４に示すように、第１電動発電機５、第２電動発電機６のうちどちらか一方として、第２電動発電機６に、第２入力側連結軸２０を介してオイルポンプ２２を連結することも可能である。
従って、オイルポンプ２２の回転数は、出力部材８の回転数としてのハイブリッド車両の走行速度とは関係なく、第１電動発電機５又は第２電動発電機６の駆動状態によって変更される。

即ち、この実施例では、出力部材８が連結される第３の回転要素Ｔ３の回転数を変化させずに、他の３つの回転要素（第１の回転要素Ｔ１、第２の回転要素Ｔ２、第４の回転要素Ｔ４）の回転数を変化させることができる。
このような構造において、エンジン１と第１電動発電機５・第２電動発電機６とを併用してハイブリッド車両を走行する場合に、第１電動発電機５・第２電動発電機６のうち一方の回転を停止させ、この回転が停止された電動発電機の消費電力をゼロとして走行可能となる。
この際、オイルポンプ２２が連結された第１電動発電機５（又は第２電動発電機６）を停止させると、オイルポンプ２２の駆動損失による影響を受けずに、走行可能な状態となる。
そして、オイルポンプ２２から潤滑油を供給することが必要な状況になった場合には、オイルポンプ２２を連結した第１電動発電機５（又は第２電動発電機６）の回転数を上昇させればよい。

よって、駆動装置２は、ハイブリッド車両の走行中、出力部材８の回転数を変動させずに、オイルポンプ２２及びこのオイルポンプ２２に連結される電動発電機５・６のうち一方を停止させるように、エンジン１及び第１電動発電機５（又は第２電動発電機６）の回転数を制御する構造である。

次いで、第１電動発電機５にオイルポンプ２２を連結した図１に示す駆動装置２において、オイルポンプ２２の作動状態を、図２、図３に基づいて説明する。
図２は、第１電動発電機５にオイルポンプ２２を連結し、エンジン１と第２電動発電機６との駆動力でハイブリッド車両を走行させる場合を示す。本図は、オイルポンプ２２を駆動する必要がない状態であり、第１電動発電機５の回転が停止するように、エンジン１と第２電動発電機６の回転数を調整している。この時の出力部材８の回転数は、所定値Ｆ１に維持できる。
一方、オイルポンプ２２を駆動することが必要な場合、図３に示すように、エンジン１と第２電動発電機６の回転数を上昇させれば、出力部材８の回転数を所定値Ｆ１に維持しつつ第１電動発電機５の回転の回転数をＰ１まで上昇させ、オイルポンプ２２を駆動することができる。

また、第２電動発電機６にオイルポンプ２２を連結した図４に示す駆動装置において、オイルポンプ２２の作動状態を、図５、図６に基づいて説明する。
図５は、第２電動発電機６にオイルポンプ２２を連結し、エンジン１と第１電動発電機５との駆動力でハイブリッド車両を走行させる場合を示す。本図は、オイルポンプ２２を駆動する必要がない状態であり、第２電動発電機６の回転が停止するように、エンジン１と第１電動発電機５の回転数を調整している。この時の出力部材８の回転数は、所定値Ｆ２に維持できる。
一方、オイルポンプ２２を駆動することが必要な場合、図６に示すように、第１電動発電機５を逆方向へ回転させれば、出力部材８の回転数を所定値Ｆ２に維持しつつ第２電動発電機６の回転が回転数Ｐ２まで上昇すると、オイルポンプ２２が作動して潤滑が行われる。

以上、この発明の実施例について説明してきたが、上述の実施例の構成を請求項毎に当てはめて説明する。
先ず、請求項１に係る発明では、共線図の両端に配置される２つの回転要素Ｔ１・Ｔ４に夫々電動発電機５・６を連結してなる駆動装置２において、電動発電機５・６のうちどちらか一方にオイルポンプ２２を連結した。
これにより、互いに差動回転する４個の回転要素Ｔ１〜Ｔ４が共線図上に直線上に並ぶように構成された動力伝達機構７に対して、エンジン１と、２個の電動発電機５・６と、出力部材８とを上記のような関係で連結した場合、電動発電機５・６の１つとエンジン１の回転数を変更することで出力部材８の回転数を変化させずに、残りの電動発電機の回転数を自在に変更することができる。
また、上記の状態を考慮し、電動発電機５・６のうちどちらか一方にオイルポンプ２２を連結したため、出力部材８の回転数を変化させずに、オイルポンプ２２の回転数を自在に変更することができる。よって、動力伝達機構７によって跳ね上げられるオイルによって動力伝達機構７が潤滑でき、オイルポンプ２２を駆動する必要が無い場合には、電動発電機５・６とエンジン１の回転数を変更してオイルポンプ２２の回転数を低下又は停止させ、オイルポンプ２２の駆動損失（ロス）を低減して、燃料又は電力の消費を低減させることができる。
さらに、上記の構造によれば、クラッチ等を使用せず、オイルポンプ２２を停止させることができるため、駆動装置２の構造を簡素化できる。
また、請求項２に係る発明では、ハイブリッド車両の走行中、出力部材８の回転数を変動させずにオイルポンプ２２及びこのオイルポンプ２２に連結される電動発電機５・６を停止させるようエンジン１及び電動発電機５・６の回転数を制御する。
これにより、ハイブリッド車両の走行中、出力部材８の回転数を変更せずに、オイルポンプ２２及びこのオイルポンプ２２に連結される電動発電機５・６を停止させ、これらを駆動することによって発生する駆動損失（ロス）を低減できる。

この発明に係る駆動装置を、ハイブリッド車両に限られず、電気自動車等の他の電動車両にも適用可能である。

１エンジン
２ハイブリッド車両の駆動装置
３エンジンの出力軸
４入力軸
５第１電動発電機（ＭＧ１）
６第２電動発電機（ＭＧ２）
７動力伝達機構
８出力部材（ＯＵＴ）
９第１遊星歯車機構（ＰＬ１）
１０第２遊星歯車機構（ＰＬ２）
１１第１入力側連結軸
１２第１サンギヤ
１３第１ピニオンギヤ
１４第１キャリア１４
１５第１リングギヤ
１６第２サンギヤ
１７第２ピニオンギヤ
１８第２キャリア
１９第２リングギヤ
２０第２入力側連結軸
２１ワンウェイクラッチ
２２オイルポンプ（Ｏ／Ｐ）

Claims

駆動源としてのエンジンに連結されるハイブリッド車両の駆動装置であって、２つの電動発電機と動力伝達機構と駆動輪に動力を伝達する出力部材とオイルポンプとを備え、前記動力伝達機構は、サンギヤとピニオンギヤとリングギヤと前記ピニオンギヤを支持するキャリアとを夫々備える第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とによって構成され、前記第１遊星歯車機構を構成するサンギヤとリングギヤとキャリアのうち２つと、前記第２遊星歯車機構を構成するサンギヤとリングギヤとキャリアのうち２つとを個別に連結して互いに差動回転する４つの回転要素を形成し、この４個の回転要素を共線図上に配置した場合、各回転要素が直線上に並びかつ前記共線図の中央に配置される２つの回転要素の一方にワンウェイクラッチを介して前記エンジンの出力軸を連結し、前記２つの回転要素の他方には前記出力部材を連結し、前記共線図の両端に配置される２つの回転要素に夫々前記電動発電機を連結してなるハイブリッド車両の駆動装置において、前記２つの電動発電機のうちどちらか一方に前記オイルポンプを連結したことを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
前記ハイブリッド車両の走行中、前記出力部材の回転数を変動させずに前記オイルポンプ及び該オイルポンプに連結される電動発電機を停止させるように、前記エンジン及び前記電動発電機の回転数を制御することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。