JP2013253632A - Speed-change control method for electric vehicle, and speed-change control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電動モータの回転を変速して車輪へ伝達する電気自動車の変速制御方法および変速制御装置に関し、現変速段のローラクラッチ締結の解除を判断する技術に関する。 The present invention relates to a shift control method and a shift control apparatus for an electric vehicle that shifts the rotation of an electric motor and transmits the rotation to a wheel, and relates to a technique for determining release of a roller clutch engagement at a current shift stage.
電気自動車の駆動装置として、電動モータ、変速機、および差動装置(ディファレンシャル)を介し駆動輪に動力を伝達する車両用モータ駆動装置がある。変速機の変速段の切換には、例えば2ウェイ型のローラクラッチが用いられる。 As a drive device for an electric vehicle, there is a vehicle motor drive device that transmits power to drive wheels via an electric motor, a transmission, and a differential (differential). For example, a two-way roller clutch is used for switching the gear position of the transmission.
この車両用モータ駆動装置を使用すると、走行条件に応じて変速機の変速比を切り換えることにより、駆動および回生時において、効率の高い回転数およびトルク領域で電動モータを使用することが可能となる。また、適切な変速比とすることで、高速走行時の変速機の回転部材の回転速度が下がり、変速機の動力損失が低減して車両のエネルギ効率を向上させることができる。このような車両用モータ駆動装置として、例えば特許文献1や特許文献2に記載のものが知られている。
When this vehicle motor drive device is used, it is possible to use the electric motor in a highly efficient rotational speed and torque region during driving and regeneration by switching the transmission gear ratio according to the running conditions. . In addition, by setting an appropriate gear ratio, the rotational speed of the rotating member of the transmission during high-speed traveling can be reduced, and the power loss of the transmission can be reduced to improve the energy efficiency of the vehicle. As such a vehicle motor drive device, for example, those described in
特許文献1等に記載の車両用モータ駆動装置においては、変速切換を行う際に、変速機の目標変速段のローラクラッチ係合時、大きな変速ショックトルクと異音が生じる課題がある。特に、目標変速段の摩擦板と外輪間の当接完了時に、変速機の第2シャフトの回転数と外輪の回転数に大きな回転数差があると、大きな変速ショックトルクと異音が生じる。そこで、変速ショックトルクを低減するための変速制御方法が提案されている。
In the vehicle motor drive device described in
このような変速制御方法として、変速切換時の車速と選択された目標変速段の変速比に基き、電動モータの目標回転数を算出して、電動モータの目標回転数に応じて電動モータの出力を制御する技術が提案されている(例えば、特願2011−123433号)。この提案例は、トルク制御と回転数制御の二つのフィードバック制御を切り換える制御法である。この提案例では、変速中に、現変速段のローラクラッチの締結(係合)が解除されたときに、電動モータの回転数が変動する場合がある。この電動モータの回転数の変動によって、現変速段のローラクラッチの締結が解除されているにもかかわらず、解除されていないとする判断ミスが生じるおそれがある。この判断ミスにより、シンクロ動作を再度行うことは、変速時間の増加やエネルギーの消耗等の問題に繋がる。 As such a shift control method, the target rotational speed of the electric motor is calculated based on the vehicle speed at the time of shift switching and the speed ratio of the selected target shift stage, and the output of the electric motor is output according to the target rotational speed of the electric motor. Has been proposed (for example, Japanese Patent Application No. 2011-123433). This proposed example is a control method for switching between two feedback controls of torque control and rotation speed control. In this proposed example, the rotational speed of the electric motor may fluctuate when the engagement (engagement) of the roller clutch at the current gear stage is released during gear shifting. Due to the fluctuation of the rotation speed of the electric motor, there is a possibility that a determination error that the engagement of the roller clutch at the current shift stage is not released but the release is not made may occur. Performing the synchro operation again due to this determination error leads to problems such as an increase in shifting time and energy consumption.
この発明の目的は、現変速段のローラクラッチの係合解除の判断ミスを防ぎ、変速時間の低減等を図ることができる電気自動車の変速制御方法および変速制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a shift control method and a shift control device for an electric vehicle that can prevent a misjudgment of disengagement of a roller clutch at a current shift stage and can reduce a shift time.
この発明の電気自動車の変速制御方法は、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列LA,LBと、走行用の電動モータ3の出力軸であるモータ軸4に連結された入力軸7と前記各変速段のギヤ列LA,LBとの間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の2ウェイ型のローラクラッチ16A,16Bと、これら各ローラクラッチ16A,16Bの断続の切換を行う変速比切換機構40とを有する変速機5を備え、
前記各ローラクラッチ16A,16Bは、内輪18A,18Bのカム面19と外輪23,23間に設けられた各楔状空間Sにローラ20が介在し、各ローラ20が楔状空間Sの狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器21A,21Bにより各ローラ20を楔状空間Sの広がり部分に位置させることで切断状態となる構成であり、
前記変速比切換機構40は、保持器21A,21Bに連結されて回転する摩擦板35A,35Bの外輪23,23への接触と離間とを変速切換アクチュエータ47によるシフト部材45の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御方法において、
目標変速段への変速指令に応答して、前記変速切換アクチュエータ47により前記シフト部材45を動作させ、前記電動モータ3のトルクを除荷して現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合を解除するクラッチ解除過程と、
前記電動モータ3を回転数制御することにより前記目標変速段の前記ローラクラッチ16A,16Bの外輪23,23と内輪18A,18Bの回転数が同期するようにシンクロさせるシンクロ過程と、
前記目標変速段の摩擦板35A,35Bと外輪23,23を当接させ、前記電動モータ3を回転数制御することにより、目標変速段のローラクラッチ16A,16Bを係合させるクラッチ係合過程と、
を有し、
前記クラッチ解除過程の後、前記シンクロ過程は、
前記電動モータ3の回転数を増加または減少させるシンクロ動作を開始して一定時間経過後、現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合が解除されたか否かを判断する第1の解除判断過程と、
この第1の解除判断過程にて、少なくとも現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合が解除されていないと判断された場合は、さらに一定時間経過後、現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合が解除されたか否かを判断する第2の解除判断過程と、
を有することを特徴とする。
The speed change control method for an electric vehicle according to the present invention includes a plurality of gear stages LA and LB having different speed ratios, and an
Each of the
The gear
In a shift control method for an electric vehicle,
In response to a shift command to the target shift stage, the
A synchronization process in which the rotation speed of the
A clutch engagement process for engaging the target gear
Have
After the clutch release process, the sync process includes:
A first release determination process for determining whether or not the engagement of the
In this first release determination process, if it is determined that at least the engagement of the
It is characterized by having.
この方法によると、クラッチ解除過程では、目標変速段への変速指令に応答して、変速切換アクチュエータ47によりシフト部材45を動作させる。これにより、電動モータ3のトルクを除荷して現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合を解除する。シンクロ過程では、電動モータ3を回転数制御することにより目標変速段のローラクラッチ16A,16Bの外輪23,23と内輪18A,18Bの回転数が同期するようにシンクロさせる。その後、クラッチ係合過程において、目標変速段の摩擦板35A,35Bと外輪23,23を当接させ、電動モータ3を回転数制御することにより、目標変速段のローラクラッチ16A,16Bを係合させる。
According to this method, in the clutch release process, the
クラッチ解除過程の後、シンクロ過程における第1の解除判断過程では、回転数制御により電動モータ3のシンクロ動作を開始後、一定時間経過したところで現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合が解除されたか否かの1回目の判断を行う。この第1の解除判断過程にて、少なくとも現変速段の係合が解除されていないと判断された場合、さらに一定時間経過後、第2の解除判断過程において、現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合が解除されたか否かの2回目の判断を行う。したがって、第1の解除判断過程にて現変速段の係合が一旦解除されたと判断されると、その後、例えば、電動モータ3の回転数が変動した場合であっても、現変速段の係合が解除されていないと誤判断することを確実に防止することができる。これにより、再度のシンクロ動作を行うことを未然に防止し、変速時間の短縮を図りエネルギーの消耗等の防止を図ることが可能となる。
In the first release determination process in the synchronization process after the clutch release process, the engagement of the
前記第1の解除判断過程にて、現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合が解除されたと判断したとき、第2の解除判断過程での係合解除の判断を行わないようにしても良い。この場合、第2の解除判断過程での判断を省略でき、変速時間を確実に短縮することができる。
前記第1の解除判断過程にて、現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合が解除されていないと判断したとき、第2の解除判断過程での係合解除の判断を行うようにしても良い。
In the first release determination process, when it is determined that the engagement of the
When it is determined in the first release determination process that the engagement of the
前記第1の解除判断過程にて、現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合が解除されていないと判断したとき、第2の解除判断過程での係合解除の判断を行う前に、前記電動モータ3のシンクロ動作が完了したか否かを判断するシンクロ動作完了判断過程を有し、このシンクロ動作完了判断過程における、シンクロ動作が完了していないとの判断で、第2の解除判断過程での係合解除の判断を行い、シンクロ動作が完了したとの判断で、第2の解除判断過程での係合解除の判断を行わないようにしても良い。
このように第1の解除判断過程の後、第2の解除判断過程の前にシンクロ動作完了判断過程の判断を行う。シンクロ動作が完了したときには優先的にこのシンクロ過程を終了させて、次のクラッチ係合過程に遅滞なく移行させることができる。
In the first release determination process, when it is determined that the engagement of the
Thus, after the first release determination process, before the second release determination process, the synchronization operation completion determination process is determined. When the synchronization operation is completed, the synchronization process can be preferentially terminated, and the next clutch engagement process can be shifted without delay.
前記シンクロ過程では、前記第1の解除判断過程の判断結果にかかわらず、電動モータ3のシンクロ動作を継続しても良い。この場合、電動モータ3を円滑にシンクロさせることができ、電動モータ3における回転数の変化率の低減を図れる。これにより、歯車間のバックラッシュに起因する異音を生じにくくすることができる。
In the synchronization process, the synchronization operation of the
シフトダウン時、前記電動モータ3の回転数が、出力回転数に現変速段の減速比を乗じた回転数に一定の回転数を加えた回転数よりも、大きくなった場合のみ、前記現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合が解除されたと判断しても良い。
シフトアップ時、前記電動モータ3の回転数が、出力回転数に現変速段の減速比を乗じた回転数から一定の回転数を減じた回転数よりも、小さくなった場合のみ、前記現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合が解除されたと判断しても良い。
Only when the rotational speed of the
Only when the rotational speed of the
現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合が解除されたか否かの判断は、シフトレバーの選択がドライブレンジの場合のみ実施するようにしても良い。
The determination as to whether or not the engagement of the
この発明の電気自動車の変速制御装置は、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の2ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成であり、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御装置であって、
目標変速段への変速指令に応答して、前記変速切換アクチュエータにより前記シフト部材を動作させ、前記電動モータのトルクを除荷して現変速段のローラクラッチの係合を解除する現変速段クラッチ解除手段と、
前記電動モータを回転数制御することにより前記目標変速段の前記ローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するようにシンクロさせるシンクロ制御手段と、
前記目標変速段の摩擦板と外輪を当接させ、前記電動モータを回転数制御することにより、目標変速段のローラクラッチを係合させる目標変速段クラッチ係合手段と、
を有し、
前記シンクロ制御手段は、
前記電動モータの回転数を増加または減少させるシンクロ動作を開始して一定時間経過後、現変速段のローラクラッチの係合が解除されたか否かを判断する第1の解除判断手段と、
この第1の解除判断手段にて、少なくとも現変速段のローラクラッチの係合が解除されていないと判断された場合は、さらに一定時間経過後、現変速段のローラクラッチの係合が解除されたか否かを判断する第2の解除判断手段と、
を有することを特徴とする。
The shift control apparatus for an electric vehicle according to the present invention includes a gear train of a plurality of shift stages having different gear ratios, an input shaft connected to a motor shaft that is an output shaft of a traveling electric motor, and a gear of each of the shift stages. A transmission having a two-way roller clutch of each gear stage that is interposed between each row and can be switched intermittently, and a gear ratio switching mechanism that switches between the intermittent states of each of the roller clutches,
Each roller clutch is in a connected state when a roller is interposed in each wedge-shaped space provided between the cam surface of the inner ring and the outer ring, and each roller engages with a narrowed portion of the wedge-shaped space. It is configured to be in a cut state by being positioned in the spread part of the wedge-shaped space,
The transmission ratio switching mechanism is a mechanism that switches contact and separation of a rotating friction plate connected to a retainer with an outer ring by advancing and retreating a shift member by a transmission switching actuator.
A shift control device for an electric vehicle,
In response to a shift command to a target shift stage, the shift member is operated by the shift switching actuator to unload the torque of the electric motor and release the engagement of the roller clutch of the current shift stage. Release means,
Synchronization control means for synchronizing the rotation speed of the outer ring and the inner ring of the roller clutch at the target gear stage by synchronizing the rotation speed of the electric motor;
Target gear stage clutch engagement means for engaging a roller clutch of the target gear stage by bringing the friction plate of the target gear stage into contact with the outer ring and controlling the rotational speed of the electric motor;
Have
The synchronization control means includes
A first release determination means for determining whether or not the engagement of the roller clutch at the current gear stage has been released after a lapse of a certain time since the start of the synchronization operation for increasing or decreasing the rotation speed of the electric motor;
When it is determined by the first release determination means that at least the engagement of the roller clutch at the current shift stage has not been released, the engagement of the roller clutch at the current shift stage is released after a predetermined time has passed. Second release determination means for determining whether or not
It is characterized by having.
この構成によると、第1の解除判断手段にて現変速段の係合が一旦解除されたと判断されると、その後、例えば、電動モータの回転数が変動した場合であっても、現変速段の係合が解除されていないと誤判断することを確実に防止することができる。これにより、再度のシンクロ動作を行うことを未然に防止し、変速時間の短縮を図りエネルギーの消耗等の防止を図ることが可能となる。 According to this configuration, if it is determined by the first release determination means that the engagement of the current shift stage is once released, then, for example, even if the rotational speed of the electric motor fluctuates, the current shift stage is changed. It is possible to reliably prevent erroneous determination that the engagement is not released. As a result, it is possible to prevent the synchronization operation from being performed again, shorten the speed change time, and prevent energy consumption.
この発明の電気自動車の変速制御方法は、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の2ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成であり、前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、電気自動車における変速制御方法において、
目標変速段への変速指令に応答して、前記変速切換アクチュエータにより前記シフト部材を動作させ、前記電動モータのトルクを除荷して現変速段のローラクラッチの係合を解除するクラッチ解除過程と、前記電動モータを回転数制御することにより前記目標変速段の前記ローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するようにシンクロさせるシンクロ過程と、前記目標変速段の摩擦板と外輪を当接させ、前記電動モータを回転数制御することにより、目標変速段のローラクラッチを係合させるクラッチ係合過程とを有し、
前記クラッチ解除過程の後、前記シンクロ過程は、前記電動モータの回転数を増加または減少させるシンクロ動作を開始して一定時間経過後、現変速段のローラクラッチの係合が解除されたか否かを判断する第1の解除判断過程と、この第1の解除判断過程にて、少なくとも現変速段のローラクラッチの係合が解除されていないと判断された場合は、さらに一定時間経過後、現変速段のローラクラッチの係合が解除されたか否かを判断する第2の解除判断過程とを有する。このため、現変速段のローラクラッチの係合解除の判断ミスを防ぎ、変速時間の低減等を図ることができる。
The shift control method for an electric vehicle according to the present invention includes a gear train of a plurality of shift stages having different gear ratios, an input shaft connected to a motor shaft that is an output shaft of a traveling electric motor, and a gear of each of the shift stages. A transmission having a two-way roller clutch of each gear stage that is interposed between each row and capable of switching between on and off, and a gear ratio switching mechanism that switches between on and off of each of the roller clutches, The roller clutch is in a connected state when a roller is interposed in each wedge-shaped space provided between the cam surface of the inner ring and the outer ring, and each roller engages with a narrow portion of the wedge-shaped space. The gear ratio switching mechanism is configured to shift the contact and separation of the rotating friction plate connected to the retainer to the outer ring with a shift switching actuator. A mechanism for switching by the advance and retreat, in the shift control method in an electric vehicle,
A clutch release process in which the shift member is operated by the shift switching actuator in response to a shift command to the target shift stage, the torque of the electric motor is unloaded, and the roller clutch of the current shift stage is released; A synchronization process for synchronizing the rotation speed of the outer ring and the inner ring of the roller clutch at the target shift stage by controlling the rotation speed of the electric motor, and bringing the friction plate and the outer ring of the target shift stage into contact with each other. A clutch engagement process for engaging the roller clutch of the target shift stage by controlling the rotation speed of the electric motor,
After the clutch release process, the sync process starts whether or not the engagement of the roller clutch at the current gear stage has been released after a lapse of a certain time after starting the sync operation for increasing or decreasing the rotation speed of the electric motor. In the first release determination process to be determined and in the first release determination process, when it is determined that at least the engagement of the roller clutch at the current shift stage is not released, the current shift is further performed after a predetermined time has elapsed. A second release determination process for determining whether or not the engagement of the stage roller clutch has been released. Therefore, it is possible to prevent misjudgment of disengagement of the roller clutch at the current shift stage, and to reduce the shift time.
この発明の電気自動車の変速制御装置は、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の2ウェイ型のローラクラッチと、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比切換機構とを有する変速機を備え、前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成であり、前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、電気自動車における変速制御装置であって、
目標変速段への変速指令に応答して、前記変速切換アクチュエータにより前記シフト部材を動作させ、前記電動モータのトルクを除荷して現変速段のローラクラッチの係合を解除する現変速段クラッチ解除手段と、前記電動モータを回転数制御することにより前記目標変速段の前記ローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するようにシンクロさせるシンクロ制御手段と、前記目標変速段の摩擦板と外輪を当接させ、前記電動モータを回転数制御することにより、目標変速段のローラクラッチを係合させる目標変速段クラッチ係合手段とを有し、
前記シンクロ制御手段は、前記電動モータの回転数を増加または減少させるシンクロ動作を開始して一定時間経過後、現変速段のローラクラッチの係合が解除されたか否かを判断する第1の解除判断手段と、この第1の解除判断手段にて、少なくとも現変速段のローラクラッチの係合が解除されていないと判断された場合は、さらに一定時間経過後、現変速段のローラクラッチの係合が解除されたか否かを判断する第2の解除判断手段とを有する。このため、現変速段のローラクラッチの係合解除の判断ミスを防ぎ、変速時間の低減等を図ることができる。
The shift control apparatus for an electric vehicle according to the present invention includes a gear train of a plurality of shift stages having different gear ratios, an input shaft connected to a motor shaft that is an output shaft of a traveling electric motor, and a gear of each of the shift stages. A transmission having a two-way roller clutch of each gear stage that is interposed between each row and capable of switching between on and off, and a gear ratio switching mechanism that switches between on and off of each of the roller clutches, The roller clutch is in a connected state when a roller is interposed in each wedge-shaped space provided between the cam surface of the inner ring and the outer ring, and each roller engages with a narrow portion of the wedge-shaped space. The gear ratio switching mechanism is configured to shift the contact and separation of the rotating friction plate connected to the retainer to the outer ring with a shift switching actuator. A mechanism for switching by the advance and retreat, a shift control device in an electric vehicle,
In response to a shift command to a target shift stage, the shift member is operated by the shift switching actuator to unload the torque of the electric motor and release the engagement of the roller clutch of the current shift stage. Release means, synchronization control means for synchronizing the rotation speed of the outer ring and the inner ring of the roller clutch at the target shift stage by controlling the rotation speed of the electric motor, and the friction plate and the outer ring of the target shift stage And a target gear stage clutch engaging means for engaging the roller clutch of the target gear stage by controlling the number of rotations of the electric motor.
The synchronization control means starts a synchronization operation for increasing or decreasing the rotational speed of the electric motor and, after a predetermined time has elapsed, determines whether or not the engagement of the roller clutch at the current gear stage has been released. If it is determined by the determination means and the first release determination means that at least the engagement of the roller clutch at the current shift stage has not been released, the engagement of the roller clutch at the current shift stage after a certain time has passed. And a second release determination means for determining whether or not the connection has been released. Therefore, it is possible to prevent misjudgment of disengagement of the roller clutch at the current shift stage, and to reduce the shift time.
以下、この発明の実施形態にかかる電気自動車の変速制御方法を説明する。なお以下の説明は、変速制御装置の説明をも含む。図1は、左右一対の前輪1を車両用モータ駆動装置Aで駆動される駆動輪とし、左右一対の後輪2を従動輪とした電気自動車EVを示す。
Hereinafter, a shift control method for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention will be described. The following description also includes a description of the shift control device. FIG. 1 shows an electric vehicle EV in which a pair of left and right
図2は、左右一対の前輪1をエンジンEによって駆動される主駆動輪とし、左右一対の後輪2を車両用モータ駆動装置Aで駆動される補助駆動輪としたハイブリッド自動車HVを示す。ハイブリッド自動車HVには、エンジンEの回転を変速するトランスミッションTと、トランスミッションTから出力された回転を左右の前輪1に分配するディファレンシャルDとが設けられている。この実施形態の変速制御方法および変速制御装置は、図1,図2の車両用モータ駆動装置Aに適用される。
FIG. 2 shows a hybrid vehicle HV in which a pair of left and right
図3に示すように、車両用モータ駆動装置Aは、走行用の電動モータ3と、電動モータ3の出力軸4の回転を変速して出力する変速機5と、その変速機5から出力された回転を図1に示す電気自動車EVの左右一対の前輪1に分配し、または、図2に示すハイブリッド車の左右一対の後輪2に分配するディファレンシャル6とを有する。
As shown in FIG. 3, the vehicle motor drive device A includes a traveling
変速機5は、変速段数が2段であって、図3に示すように、互いに変速比が異なる複数(この例では2列)の変速段のギヤ列LA,LBと、電動モータ3の出力軸であるモータ軸4に連結された入力軸7と前記各変速段のギヤ列LA,LBにそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の2ウェイ型のローラクラッチ16A,16Bと、これら各ローラクラッチ16A,16Bの断続の切換を行う変速比切換機構40とを有する。
The
変速機5および変速比切換機構40については、ここでは変速制御方法・装置の理解に必要な範囲で簡単に説明し、変速制御方法・装置の説明の後に、詳細に説明する。
The
変速機5は、モータ軸4の回転が入力される入力軸7と、入力軸7に対して間隔をおいて平行に配置された出力軸8と、上記各ギヤ列LA,LBとを有する平行軸常時噛合型変速機である。1速ギヤ列LAの入力ギヤ9Aおよび2速ギヤ列LBの入力ギヤ9Bが入力軸に一体に設けられ、1速ギヤ列LAの出力ギヤ10Aおよび2速ギヤ列LBの出力ギヤ10Bが出力軸8の外周に回転自在に設置されている。これら各出力ギヤ10A,10Bと出力軸8の間に、前記ローラクラッチ16A,16Bが介在させてある。
The
各ローラクラッチ16A,16Bは、図17に示す2速のローラクラッチ16Bの例で説明するように、外周面が多角形状とされた内輪18Bの外周の平面状の各カム面19と外輪23の内周の円筒面間に設けられた各楔状空間Sにローラ20が介在する。楔状空間Sは、円周方向の両側が狭まり、円周方向の中央が広がり部分となる。各ローラクラッチ16A,16Bは、各ローラ20が楔状空間Sの狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器21Bにより各ローラ20を楔状空間Sの広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である。
The
変速比切換機構40は、図4に示すように、ローラクラッチ16A,16Bの保持器21A,21Bに連結されて回転する環状の摩擦板35A,35Bの外輪23への接触と離間とを変速切換アクチュエータ47による、シフト部材であるシフトフォーク45の進退によって切り換える機構である。シフト機構41は、変速比切換機構40のうちの、摩擦板35A,35Bを動作される機構部分であり、変速切換アクチュエータ47とシフトフォーク45により構成される。
As shown in FIG. 4, the gear
変速切換アクチュエータ47は、シフト用の電動モータであり、その出力軸47aの回転を、送りねじ機構48によりシフトロッド46の直動運動に変換し、シフトロッド46に取り付けたシフトフォーク45を軸方向に移動させる。シフトフォーク45の移動により、シフトスリーブ43およびシフトリング34が移動する。シフトリング34が摩擦板35A,35Bを、クラッチ外輪23(出力ギヤ10A,10B)の側面に押し付ける。これにより、カム面付きの内輪18A,18Bと外輪23とが相対回転する場合に、摩擦板35A,35Bと外輪23との間に摩擦力(トルク)が作用し、保持器21A,21Bを介してローラ20を楔状空間Sの狭まり部分に押し込むことができる。
The
なお、保持器21A,21Bは内輪18A,18Bに対して回転自在であるが、スイッチばね22A,22B(図17)により、内輪18A,18Bのカム面19(図17)の中央、つまり楔状空間Sの広がり部分である中立位置とポケット21aの円周方向中央とが一致するように付勢される。摩擦板35A,35Bは、上記スイッチばね22A,22Bにより、保持器21A,21Bと共に回転可能なように連結されている。
The
図5は、車両用モータ駆動装置Aを制御する制御システムを示すブロック図である。この制御システムは、統合ECU60、変速ECU61、およびインバータ装置62を有する。統合ECU60、変速ECU61、およびインバータ装置62の3者間の信号転送はCAN通信(コントローラー・エリア・ネットワーク)で行われる。
FIG. 5 is a block diagram showing a control system for controlling the vehicle motor drive device A. As shown in FIG. This control system has an integrated
統合ECU60は、車載全ての電子制御装置間の協調制御を行う電子制御装置であり、アクセルペダル63のアクセル開度センサ63a、ブレーキペダル91のブレーキ開度センサ91a、ステアリングホイール92の操舵角センサ92a、変速段を手動で切り替えるシフトレバー93のレバー位置センサ93aに接続されている。統合ECU60は、これらアクセル開度センサ63a、ブレーキ開度センサ91a、操舵角センサ92a、レバー位置センサ93aの検出したアクセル開度信号、ブレーキ開度信号、操舵角信号、およびレバー位置信号を、変速ECU61に送信する機能、並びにこれらの4種の信号および他の各種のセンサ等の信号によって前記協調制御を行う機能を備える。
The
変速ECU61は、ECU60から送信された各種信号や、直接に変速ECU61に入力された各種信号により、自動変速の制御を行う電子制御装置であり、各種入力信号に基づいて変速判断を行ない、変速機5の変速切換アクチュエータ47とインバータ装置62に指令を出す。
The
変速ECU61は、次の各機能(1)〜(8)を備える。
(1)車速度センサ94および加速度センサ95から、車速と車両の加減速度の検出信号を受け、統合ECU60からアクセル開度信号を受け取り、自動変速の判断を行う。
(2)急ブレーキと判断した場合は、自動変速を行わない。
(3)急ハンドルと判断した場合は、自動変速を行わない。
(4)統合ECU60からシフトレバー93の位置信号を受け取り、電動モータ3のクリープ制御を実施する。
The
(1) The vehicle speed sensor 94 and the
(2) If it is determined that the brake is sudden, automatic shift is not performed.
(3) If it is determined that the steering wheel is a sudden handle, automatic shifting is not performed.
(4) The position signal of the
(5)運転者により操作される第1〜第3の操作スイッチ96〜98の操作に応じた制御を行う。
第1の操作スイッチ96:自動/手動変速の切換用トグルスイッチである。
第2の操作スイッチ97:タクトスイッチであり、上記の第1の操作スイッチ96が手動変速で設定された場合のみ、有効とする。第2の操作スイッチ97を押すと、シフトアップ変速が実施される。
第3の操作スイッチ98:タクトスイッチであり、上記の第1の操作スイッチ96が手動変速で設定された場合のみ、有効とする。第3の操作スイッチ98を押すと、シフトダウン変速が実施される。
(5) Control according to operation of the 1st-3rd operation switch 96-98 operated by the driver | operator is performed.
First operation switch 96: an automatic / manual shift switching toggle switch.
Second operation switch 97: This is a tact switch, and is effective only when the first operation switch 96 is set by manual shifting. When the
Third operation switch 98: a tact switch, which is valid only when the first operation switch 96 is set by manual shifting. When the
(6)表示部99へ、車速、電動モータ回転数、トルク指令値等を表示させる。表示部99は、液晶表示装置等の画像を表示する装置、または指針で表示する装置である。
(7)変速切替アクチュエータ47のシフト位置を、変速機5に付けられたシフト位置センサ68から検出する機能とインバータから電動モータ3の回転数を取得する機能を備える。
(8)インバータ装置62にトルク指令または回転数指令と変速指令を送信する機能、および変速機5に付けられた変速切替アクチュエータ47を駆動する機能を備える。
(6) The vehicle speed, electric motor rotation speed, torque command value, etc. are displayed on the
(7) A function of detecting the shift position of the
(8) A function of transmitting a torque command or a rotational speed command and a shift command to the
変速ECU61には、自動変速モードと手動変速モードの変速モードがプログラムされており、自動変速モードと手動変速モードは、運転者による前記第1の操作スイッチ96の操作によって切り替えられる。
この実施形態の変速制御方法および変速制御装置は、変速ECU61による自動変速モードにおける制御に係る。変速ECU61は、図9に示す各種の機能達成手段(81〜86)を有しているが、これらの手段については後に説明する。
The
The speed change control method and speed change control device of this embodiment relate to control in the automatic speed change mode by the
図5において、インバータ装置62は、バッテリ69から直流電力が供給されて、電動モータ3に交流のモータ駆動電力を供給するとともに、その供給電力を変速ECU61からの信号に基づいて制御する。インバータ装置62には、電動モータ3に設けられた回転検出装置である回転角度センサ66から、電動モータ3の回転数を示す信号が入力される。
In FIG. 5, the
インバータ装置62は、電動モータ3を駆動する機能、および回転角度センサ66から電動モータ3の回転角信号を得る機能を備える。インバータ装置62は、図6に示すように、インバータ71と、このインバータ71を制御するインバータ制御回路72とで構成される。インバータ71と、U,V,W相の上側アームスイッチング素子Up,Vp,Wpと、U,V,W相の下側アームスイッチング素子Un,Vn,Wnの接続点に電動モータ3の各相(U,V,W相)の端子を接続したものである。インバータ71には、3相の交流電力を出力するように、インバータ制御回路72から各スイッチング素子Up,Vp,Wp,Un,Vn,Wnに開閉指令が与えられる。
The
電動モータ3は、3相の通電により、転流を行っている。高トルクの要求に対して、電動モータ3の駆動のためには大電流が必要である。
The
図7は、シフトレバー操作パネル75の構成を示す。運転手がシフトレバー93(図5)を手動操作することによって、周知の例と同様に、P(パーキング)、R(リバース)、N(ニュートラル)、D(ドライブ)、2速(セカンド)、1速(ロウ)の各レンジを切り換えることができる。シフトレバー操作パネル75は、このように切り換えられるどのレンジに現在あるかを示す表示装置である。シフトレバー操作パネル75におけるレンジ選択情報は統合ECU60に入力される。1速レンジは1速段状態である。なお、シフトレバー操作パネル75は、タッチパネル形式の入力手段を兼ねて、シフトレバー93に代えて運転者により操作される操作手段としても良い。
FIG. 7 shows the configuration of the shift
図8は、電動モータ3と、インバータトルク制御、インバータ回転数制御のブロック図を示す。このインバータ制御回路72は、トルク制御と回転数制御とに切り換えて制御可能としてあり、トルク制御と回転数制御とも、フィードバック制御で、かつベクトル制御である。変速時はトルク制御と回転数制御とを行い、変速時以外のときはトルク制御を行う。詳細な記述はここで省略する。
FIG. 8 shows a block diagram of the
電力変換部62aは、PWMデューティVu,Vv,Vwに従ってインバータ71をPWM制御し、電動モータ3を駆動する。
The
同図のインバータ制御回路72による回転数制御を説明する。
速度指令部106は、インバータ制御回路72に対して速度指令を与える手段であり、変速ECU61に設けられている。速度指令部106は、変速時の車速と選択された目標変速段の変速比に基づき、電動モータ3の目標回転数を算出する。算出した目標回転数は、速度指令としてインバータ装置62のインバータ制御回路72に指示される。
The rotation speed control by the
The
また、電動モータ3の回転子角度を回転角度センサ66から取得し、実際の電動モータ3の回転数を速度計算部108で算出する。速度指令部106の速度指令と、速度計算部108で算出した実際の電動モータ回転数の差分を比較部109で求め、その差分に対して、制御部107でPID制御(比例積分微分制御)、あるいはPI制御(比例積分制御)を行い、制御量をトルク指令として、電流指令部101に入力する。回転数制御時、この速度計算部108の速度指令に基づくトルク指令が、トルク指令部110からのトルク指令に代えて電流指令部101に入力される。
回転数制御では、電動モータ3の目標回転数は一定の時間間隔で計算され、変速中に車速が急に変化しても、変速の目標回転数は車速の変化を追及できる特徴をもつ。それによって、変速ショックを低減することができる。
Further, the rotor angle of the
In the rotational speed control, the target rotational speed of the
なお、図8において、インバータ制御回路72は、速度制御部73と、トルク制御部74とに分けて説明している。
トルク制御部74は、インバータ制御回路72のうち、トルク制御により電動モータ3の制御の機能を果たす部分であり、図8の電流指令部101、電流PI制御部102、2相・3相変化部103、3相・2相変化部104、速度計算部108、および予測部111を含む。
速度制御部73は、インバータ制御回路72のうち、速度制御により電動モータ3の制御の機能を果たす部分であって、比較部109と、制御部107とを有し、トルク制御部74の電流制御部101へトルク指令を与え、その後の制御をトルク制御部74で行わせる。
In FIG. 8, the
The
The
次に、電気自動車における車両用モータ駆動装置の変速制御装置につき、図9のブロック図を参照して説明する。制御対象となる電気自動車は、上記実施形態の変速制御方法を適用する図1〜図7と共に前述した電気自動車である。
この電気自動車の変速制御装置は、上記実施形態の変速制御方法を実施する装置であって、上記変速ECU61に、次の変速指令生成手段81、現変速段クラッチ解除手段82、シンクロ制御手段83、目標変速段クラッチ係合手段85、および回転数・トルク制御切換手段86を備えることを特徴とする。変速ECU61は、自動変速時以外の電動モータ3の制御はトルク制御として、トルク指令をインバータ制御装置72へ出力し、変速時にトルク制御と回転数制御を切換る。
Next, a shift control device for a vehicle motor drive device in an electric vehicle will be described with reference to the block diagram of FIG. The electric vehicle to be controlled is the electric vehicle described above with reference to FIGS. 1 to 7 to which the shift control method of the above embodiment is applied.
This shift control device for an electric vehicle is a device that implements the shift control method of the above-described embodiment. The
変速指令生成手段81は、アクセル開度信号、車速の検出値、および車両の加減速度から、定められた規則に従って目標変速段への変速指令を生成する。この変速指令は変速ECU61等が出す。
現変速段クラッチ解除手段82は、目標変速段への変速指令に応答して、変速切換アクチュエータ47によりシフトフォーク45を動作させ、現変速段の摩擦板35A,35Bと外輪23,23の当接を解除し、トルク制御により電動モータ3のトルクを除荷して現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合を解除する。
The shift command generation means 81 generates a shift command to the target shift stage according to a predetermined rule from the accelerator opening signal, the detected vehicle speed value, and the vehicle acceleration / deceleration. This shift command is issued by the
In response to the shift command to the target shift stage, the current shift stage clutch release means 82 operates the
シンクロ制御手段83は、電動モータ3を回転数制御することにより目標変速段のローラクラッチ16A,16Bの外輪23,23と内輪18A,18Bの回転数が同期するようにシンクロさせる。
目標変速段クラッチ係合手段85は、目標変速段の摩擦板35A,35Bと外輪23,23を当接させ、電動モータ3を回転数制御することにより、目標変速段のローラクラッチ16A,16Bを係合させる。
回転数・トルク制御切換手段86は、電動モータ3の制御を回転数制御からトルク制御に切換えて電動モータ3のトルクを入力する。
The sync control means 83 controls the
The target gear stage
The rotational speed / torque control switching means 86 switches the control of the
これら変速指令生成手段81、現変速段クラッチ解除手段82、シンクロ制御手段83、目標変速段クラッチ係合手段85、および回転数・トルク制御切換手段86は、より具体的には、図14の各ステップS1,S2,S3,S4およびS5,S6の処理をそれぞれ行う機能を有する。
More specifically, the shift command generating means 81, the current shift speed
図10は、この変速制御方法における自動変速線図である。実線はシフトアップ線、破線はシフトダウン線である。横軸を車速、縦軸をアクセル開度として表される。
アクセルペダルを一杯に踏み込むと、シフトダウン変速され所要の加速力が得られる。このようにアクセルペダルを全開付近まで踏込むことにより、強制的にシフトダウン変速することをキックダウンという。図10のキックダウン域がそれに当たる。
FIG. 10 is an automatic shift diagram in this shift control method. A solid line is a shift-up line, and a broken line is a shift-down line. The horizontal axis represents the vehicle speed and the vertical axis represents the accelerator opening.
When the accelerator pedal is fully depressed, a downshift is performed and the required acceleration force is obtained. Forcing down the shift down by depressing the accelerator pedal to the fully open position in this way is called kick down. This is the kick-down area in FIG.
図11は、この変速制御方法におけるシフトアップ自動変速線マップの構成図である。変速ECU61(図5)のROM等のメモリに、図11の変速線マップのデータが格納されている。図11の変速線図より、現在の変速段のシフトアップの変速線マップを参照することで、現在の車速よりスロットル開度を算出し、現在のスロットル開度との比較および車の加減速度によりシフトアップ変速が実行される。 FIG. 11 is a configuration diagram of an upshift automatic shift line map in this shift control method. Data of the shift line map of FIG. 11 is stored in a memory such as a ROM of the shift ECU 61 (FIG. 5). From the shift diagram of FIG. 11, the throttle opening is calculated from the current vehicle speed by referring to the shift map of the upshift of the current shift stage, and compared with the current throttle opening and by the acceleration / deceleration of the vehicle A shift-up shift is executed.
図12は、この変速制御方法におけるシフトダウン自動変速線マップの構成図である。変速ECU61(図5)のROM等のメモリに、図12の変速線マップのデータが格納されている。図12の変速線図より、現在の変速段のシフトダウンの変速線マップを参照することで、現在の車速よりスロットル開度を算出し、現在のスロットル開度との比較および車の加減速度によりシフトダウン変速が実行される。 FIG. 12 is a configuration diagram of a downshift automatic shift line map in this shift control method. Data of the shift line map of FIG. 12 is stored in a memory such as a ROM of the shift ECU 61 (FIG. 5). From the shift diagram of FIG. 12, the throttle opening is calculated from the current vehicle speed by referring to the shift-down shift line map of the current shift stage, and compared with the current throttle opening and the acceleration / deceleration of the vehicle A downshift is performed.
図13は、自動変速判断フローチャートを示す。図7のDレンジ走行時に、自動変速判断を行う。自動変速の実行可否の判断を、次の3パターンで行う。
パターン1:車両加速でシフトアップ線を左から右へ跨ぐ時に、シフトアップ変速をする(Q1,Q4,Q5)。
パターン2:車両減速でシフトダウン線を右から左へ跨ぐ時に、シフトダウン変速をする(Q1,Q2,Q6,Q7)。
パターン3:シフトダウン線を下から上へ跨ぐ時(キックダウン時) に、シフトダウン変速をする( キックダウンという) (Q1,Q2,Q3,Q7)。
FIG. 13 shows an automatic shift determination flowchart. Automatic shift determination is performed during the D range travel of FIG. Judgment of whether or not automatic shift can be executed is performed in the following three patterns.
Pattern 1: When the vehicle is accelerating, the upshift is performed when the upshift line is crossed from left to right (Q1, Q4, Q5).
Pattern 2: When the vehicle is decelerated, the downshift is performed when crossing the downshift line from right to left (Q1, Q2, Q6, Q7).
Pattern 3: When shifting down from the bottom of the downshift line (during kickdown), a downshift is performed (referred to as kickdown) (Q1, Q2, Q3, Q7).
自動変速を行わない領域に関しては、手動の操作によって、変速可能である。
上記のように自動変速判断を工夫するに至った課題を説明する。従来のアクセル信号と車速信号だけに基づき、自動変速の実行可否の判断を行うアルゴリズムでは、車両の加減速度を自動変速の実行可否の判断条件として使用していないため、アクセルを頻繁に操作すると、変速のハンチング現象が生じることである。上記の自動変速判断によると、このような変速のハンチング現象が回避できる。
With respect to an area where automatic shifting is not performed, shifting can be performed manually.
The problem that led to the devising of the automatic shift determination as described above will be described. Based on the conventional accelerator signal and vehicle speed signal alone, the algorithm that determines whether or not automatic shift can be performed does not use the vehicle acceleration / deceleration as a condition for determining whether or not automatic shift can be performed. A hunting phenomenon of gear shifting occurs. According to the above automatic shift determination, such a shift hunting phenomenon can be avoided.
図14は、この変速制御方法の概要を示すフローチャートである。実行手順を説明する。
例えば、車両のイグニッションスイッチ等をオンすることで本処理が開始する。本処理開始後、ステップS1において、アクセルペダル開度、車速、車両の加減速度を検出して、変速ECU61が変速指令を出す。次に、ステップS2(クラッチ解除過程)に移行し、変速切換アクチュエータ47により、シフト部材45を動作させ、現変速段の摩擦板35A,35Bと外輪23の当接を解除すると同時に、トルク制御により、電動モータ3のトルクを除荷して現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合を解除する。
FIG. 14 is a flowchart showing an outline of this shift control method. The execution procedure will be described.
For example, this processing is started by turning on an ignition switch or the like of the vehicle. After the start of this process, in step S1, the accelerator pedal position, the vehicle speed, and the acceleration / deceleration of the vehicle are detected, and the
次にステップS3(シンクロ過程)では、変速ECU61は、目標変速段のローラクラッチ16A,16Bの外輪23と内輪18A,18Bの回転数を同期させ(シンクロ動作)、電動モータ3の回転数を回転数制御により加速もしくは減速させる。このシンクロ過程にて、現変速段のローラクラッチ16A,16Bの解除判断を、後述(図15,図16)するように2回行うことにしている。1回目の解除判断で現変速段のローラクラッチ16A,16Bを解除と判断する場合、2回目の解除判断を行わない。
Next, in step S3 (synchronization process), the
次にステップS4に移行して、変速切換アクチュエータ47によりシフトフォーク45を動作させ、目標変速段の摩擦板35A,35Bと外輪を当接させる。
ステップS5では、変速ECU61は、2段階に分けた回転数制御を行い、電動モータ3を回転数制御しながらローラクラッチ16A,16Bを係合させる。
2段階に分けた回転数制御により、電動モータ3を駆動する。具体的に第1段階は、大きな回転数差と制限電流を設定し、第2段階は小さな回転数差と制限電流を設定する。それによって、ローラクラッチ16A,16Bの係合時間を短縮しながらショックトルクと異音を生じないクラッチ16A,16Bの係合が可能となる。これらステップS4およびステップS5がクラッチ係合過程に相当する。
Next, the process proceeds to step S4, where the
In step S5, the
The
その後ステップS6に移行して変速ECU61は、電動モータ3の制御を回転数制御からトルク制御に切り換えて、電動モータ3のトルク値をn回補間制御により与える。この実施形態では、目標変速段のローラクラッチ16A,16Bを係合させた後、トルク制御にて、トルク補間制御を行う。補間制御はn回補間であるため、補間値がアクセル開度の信号を常に追跡することできる。補間値はアクセル開度の信号との誤差を縮めていく追跡過程の中、誤差がある閾値以内に成ったら、追跡動作を完了させ、n回補間制御も完了させる。減速機5の歯車のバックラッシュに起因する異音とシャフト等の捩れショックが生じ難い。
Thereafter, the process proceeds to step S6, where the
図15は、変速制御方法におけるシフトダウン時の現変速段クラッチの解除を判断するフローチャートである。本現変速段クラッチ締結の解除を判断する方法は、図14のステップS3において行われる方法である。
ただし、
Ngi :入力回転数:電動モータの回転数、
Ngo:出力回転数:車速と歯車比から換算、
r1:1速減速比、
r2:2速減速比、
SP:アクチュエータを駆動させることによるシフトロッド(シフトフォーク)のシフト位置、
SP2f:2速段の締結位置、
SP1f:1速段の締結位置、
である(図16についても同じ)。
FIG. 15 is a flowchart for determining release of the current gear clutch at the time of downshifting in the shift control method. The method for determining the release of the current gear clutch engagement is the method performed in step S3 of FIG.
However,
Ngi: input rotation speed: rotation speed of electric motor,
Ngo: Output speed: Converted from vehicle speed and gear ratio,
r1: 1st speed reduction ratio,
r2: 2nd speed reduction ratio,
SP: Shift position of shift rod (shift fork) by driving actuator,
SP2f: 2nd gear engagement position,
SP1f: Fastening position of 1st gear,
(The same applies to FIG. 16).
第1ステップ:回転数制御により電動モータのシンクロ動作を開始する(ステップa1)。このとき電動モータをシンクロさせる目標回転数をNgo×r1+ΔN2 とする。目標変速段のクラッチ外輪と内輪間の回転数差(ΔN2から換算)によって、ローラクラッチを締結させることになっている。
ただし、
ΔN2>0:目標変速段のローラクラッチを正方向に締結する。
ΔN2=0:目標変速段のローラクラッチを締結しない、ニュートラルの位置にある。
ΔN2<0:目標変速段のローラクラッチを負方向に締結する。
前記「正方向」は、電動モータを駆動するとき、ローラクラッチが締結している方向とする。前記「負方向」は、電動モータを回生するとき、ローラクラッチが締結している方向とする。
ここでは、目標変速段のローラクラッチを締結させるため、回転数差ΔN2>0とする。
First step: The synchronization operation of the electric motor is started by the rotation speed control (step a1). At this time, the target rotational speed for synchronizing the electric motor is Ngo × r1 + ΔN2. The roller clutch is to be engaged by the difference in rotational speed (converted from ΔN2) between the outer ring and the inner ring of the target gear stage.
However,
ΔN2> 0: The roller clutch of the target gear stage is engaged in the positive direction.
ΔN2 = 0: The roller clutch of the target gear stage is not engaged and is in the neutral position.
ΔN2 <0: The roller clutch of the target gear stage is engaged in the negative direction.
The “positive direction” is a direction in which the roller clutch is fastened when the electric motor is driven. The “negative direction” is a direction in which the roller clutch is engaged when the electric motor is regenerated.
Here, in order to fasten the roller clutch of the target shift stage, the rotational speed difference ΔN2> 0.
第2ステップ:シンクロ動作が開始後、一定時間(Δt1)経過したか否かを判断する(ステップa2)。一定時間(Δt1)経過後(ステップa2:Yes)、2速クラッチの係合が解除されたか否かの第1回目の判断を行う(ステップa3:第1の解除判断過程)。
判断式:Ngi > Ngo ×r2 + ΔN1?
すなわち第1の解除判断過程では、電動モータの回転数Ngiが、出力回転数Ngoに現変速段の減速比r2を乗じた回転数に、一定の回転数ΔN1を加えた回転数よりも、大か否かを判断する。前記ΔN1は回転数の閾値である。「大」の場合(ステップa3:Yes)、現変速段の2速クラッチの係合が解除したと判断して(ステップa4a)、解除フラグ=「1」として図示外の記憶手段に記憶する。「否」つまり現変速段の2速クラッチの係合が解除されていないとの判断で(ステップa3:No)、解除フラグ=「0」として前記記憶手段に記憶する(ステップa4b)。この第1回目の解除判断で現変速段のローラクラッチを解除と判断する場合、第2回目の解除判断を行わない。
Second step: It is determined whether or not a fixed time (Δt1) has elapsed after the start of the synchronization operation (step a2). After a predetermined time (Δt1) has elapsed (step a2: Yes), a first determination is made as to whether or not the engagement of the second-speed clutch has been released (step a3: first release determination process).
Judgment formula: Ngi> Ngo xr2 + ΔN1?
That is, in the first release determination process, the rotational speed Ngi of the electric motor is larger than the rotational speed obtained by adding the constant rotational speed ΔN1 to the rotational speed obtained by multiplying the output rotational speed Ngo by the current gear speed reduction ratio r2. Determine whether or not. The ΔN1 is a rotation speed threshold value. In the case of “large” (step a3: Yes), it is determined that the engagement of the second gear clutch at the current shift stage is released (step a4a), and the release flag is set to “1” and stored in a storage unit (not shown). If “No”, that is, it is determined that the engagement of the second gear clutch at the current gear stage is not released (step a3: No), the release flag is set to “0” and stored in the storage means (step a4b). When it is determined that the roller clutch at the current gear stage is released in the first release determination, the second release determination is not performed.
第3ステップ:シンクロ動作完了かどうかの判断を行う(ステップa5:シンクロ動作完了判断過程)。
判断式: Ngi ≧ Ngo × r1 + ΔN2 ?
すなわちシンクロ動作完了判断過程では、電動モータの回転数Ngiが、出力回転数Ngoに目標変速段の減速比r1を乗じた回転数に、一定の回転数ΔN2を加えた回転数以上か否かを判断する。前記回転数以上のとき(ステップa5:Yes)、シンクロ動作が完了したと判断して本処理を終了する。「否」つまりシンクロ動作中との判断で(ステップa5:No)、第4ステップへ移行する。
Third step: It is determined whether or not the synchro operation is completed (step a5: synchro operation completion determination process).
Judgment formula: Ngi ≧ Ngo × r1 + ΔN2?
That is, in the process of determining the completion of the synchro operation, it is determined whether or not the rotational speed Ngi of the electric motor is equal to or higher than the rotational speed obtained by multiplying the output rotational speed Ngo by the reduction gear ratio r1 of the target shift speed and a certain rotational speed ΔN2. to decide. When the rotation speed is equal to or higher than the rotation speed (step a5: Yes), it is determined that the synchronization operation is completed, and this process is terminated. If “No”, that is, it is determined that the synchronization operation is being performed (step a5: No), the process proceeds to the fourth step.
第4ステップ:一定時間(Δt2)経過したか否かを判断し(ステップa6)、経過していないとき(ステップa6:No)、第3ステップに戻る。一定時間(Δt2)経過後(ステップa6:Yes)、解除フラグが「1」か否かを判断し(ステップa7)、解除フラグ=「1」のとき(ステップa7:Yes)、第3ステップに戻る。解除フラグが「1」ではないとの判断で(ステップa7:No)、2速クラッチの係合が解除されたか否かの第2回目の判断を行う(ステップa8:第2の解除判断過程)。
判断式:Ngi > Ngo ×r2 + ΔN1?
この第2の解除判断過程において、電動モータの回転数Ngiが、出力回転数Ngoに現変速段の減速比r2を乗じた回転数に、一定の回転数ΔN1を加えた回転数よりも、「大」と判断されると、第3ステップに戻る。現変速段の2速クラッチの係合が解除されていないとの判断で(ステップa8:No)、第5ステップへ移行する。
Fourth step: It is determined whether or not a certain time (Δt2) has elapsed (step a6), and when it has not elapsed (step a6: No), the process returns to the third step. After a predetermined time (Δt2) has elapsed (step a6: Yes), it is determined whether or not the release flag is “1” (step a7). When the release flag = “1” (step a7: Yes), the third step is performed. Return. When it is determined that the release flag is not “1” (step a7: No), a second determination is made as to whether or not the engagement of the second-speed clutch is released (step a8: second release determination process). .
Judgment formula: Ngi> Ngo xr2 + ΔN1?
In this second release determination process, the rotational speed Ngi of the electric motor is greater than the rotational speed obtained by adding the constant rotational speed ΔN1 to the rotational speed obtained by multiplying the output rotational speed Ngo by the reduction ratio r2 of the current gear. If it is determined as “large”, the process returns to the third step. When it is determined that the engagement of the second gear clutch at the current gear stage has not been released (step a8: No), the process proceeds to the fifth step.
第5ステップ:現変速段のローラクラッチ16Bの係合が解除されていない可能性がある。そこで即時に、変速切換アクチュエータ47を停止させ(ステップa9)、電動モータの制御をトルク制御に切換えて(ステップa10)、ゼロトルク(T=0)とする。変速切換アクチュエータ47を駆動させることにより、シフト部材45をSP2f方向に引戻す(ステップa11)。これによりローラクラッチ16Bに無理な負荷が作用することがなくなる。
Fifth step: There is a possibility that the engagement of the
図16は、変速制御方法におけるシフトアップ時の現変速段クラッチの解除を判断するフローチャートである。本現変速段クラッチ締結の解除を判断する方法は、図14のステップS3において行われる方法である。
第1ステップ:回転数制御により電動モータのシンクロ動作を開始する(ステップa1)。このとき電動モータをシンクロさせる目標回転数をNgo×r2+ΔN2 とする。目標変速段のクラッチ外輪と内輪間の回転数差(ΔN2から換算)によって、ローラクラッチを締結させることになっている。目標変速段のローラクラッチを締結させるため、回転数差ΔN2>0とする。
FIG. 16 is a flowchart for determining release of the current gear clutch at the time of upshifting in the shift control method. The method for determining the release of the current gear clutch engagement is the method performed in step S3 of FIG.
First step: The synchronization operation of the electric motor is started by the rotation speed control (step a1). At this time, the target rotational speed for synchronizing the electric motor is Ngo × r2 + ΔN2. The roller clutch is to be engaged by the difference in rotational speed (converted from ΔN2) between the outer ring and the inner ring of the target gear stage. In order to engage the roller clutch of the target gear stage, the rotational speed difference ΔN2> 0.
第2ステップ:シンクロ動作が開始後、一定時間(Δt1)経過したところで(ステップa2:Yes)、1速クラッチの係合が解除されたか否かの第1回目の判断を行う(ステップa3:第1の解除判断過程)。
判断式:Ngi < Ngo ×r1 - ΔN1?
すなわち第1の解除判断過程では、電動モータの回転数Ngiが、出力回転数Ngoに現変速段の減速比r1 を乗じた回転数から一定の回転数ΔN1を減じた回転数よりも、小か否かを判断する。「小」の場合(ステップa3:Yes)、現変速段の1速クラッチの係合が解除したと判断して(ステップa4a)、解除フラグ=「1」として前記記憶手段に記憶する。この第1回目の解除判断で現変速段のローラクラッチを解除と判断する場合、第2回目の解除判断を行わない。
Second step: When a certain time (Δt1) has elapsed after the start of the synchronization operation (step a2: Yes), a first determination is made as to whether or not the first-speed clutch is disengaged (step a3: second). 1 cancellation judgment process).
Judgment formula: Ngi <Ngo xr1-ΔN1?
That is, in the first release determination process, the rotational speed Ngi of the electric motor is smaller than the rotational speed obtained by multiplying the output rotational speed Ngo by the reduction ratio r1 of the current gear stage and the constant rotational speed ΔN1. Judge whether or not. In the case of “small” (step a3: Yes), it is determined that the engagement of the first speed clutch at the current shift stage is released (step a4a), and the release flag is set to “1” and stored in the storage means. When it is determined that the roller clutch at the current gear stage is released in the first release determination, the second release determination is not performed.
第3ステップ:シンクロ動作完了かどうかの判断を行う(ステップa5:シンクロ動作完了判断過程)。
判断式: Ngi ≦ Ngo × r2 + ΔN2 ?
すなわちシンクロ動作完了判断過程では、電動モータの回転数Ngiが、出力回転数Ngoに目標変速段の減速比r2 を乗じた回転数に、一定の回転数ΔN2を加えた回転数以下か否かを判断する。前記回転数以下のとき(ステップa5:Yes)、シンクロ動作が完了したと判断して本処理を終了する。「否」つまりシンクロ動作中との判断で(ステップa5:No)、第4ステップへ移行する。
Third step: It is determined whether or not the synchro operation is completed (step a5: synchro operation completion determination process).
Judgment formula: Ngi ≦ Ngo × r2 + ΔN2?
That is, in the process of determining the completion of the synchro operation, it is determined whether or not the rotational speed Ngi of the electric motor is equal to or lower than the rotational speed obtained by adding the constant rotational speed ΔN2 to the rotational speed obtained by multiplying the output rotational speed Ngo by the reduction gear ratio r2 of the target gear. to decide. When the rotational speed is equal to or lower than the rotation speed (step a5: Yes), it is determined that the synchronization operation is completed, and this process is terminated. If “No”, that is, it is determined that the synchronization operation is being performed (step a5: No), the process proceeds to the fourth step.
第4ステップ:一定時間(Δt2)経過したか否かを判断し、経過していないとき(ステップa6:No)、第3ステップに戻る。一定時間(Δt2)経過後(ステップa6:Yes)、解除フラグが「1」か否かを判断し、解除フラグ=「1」のとき(ステップa7:Yes)、第3ステップに戻る。解除フラグが「1」ではないとの判断で(ステップa7:No)、1速クラッチの係合が解除されたか否かの第2回目の判断を行う(ステップa8:第2の解除判断過程)。
判断式:Ngi < Ngo ×r1 - ΔN1?
この第2の解除判断過程において、電動モータの回転数Ngiが、出力回転数Ngoに現変速段の減速比r1を乗じた回転数から一定の回転数ΔN1を減じた回転数よりも、「小」と判断されると、第3ステップに戻る。現変速段の1速クラッチの係合が解除されていないとの判断で(ステップa8:No)、第5ステップへ移行する。
Fourth step: It is determined whether or not a certain time (Δt2) has elapsed. If not (step a6: No), the process returns to the third step. After a certain time (Δt2) has elapsed (step a6: Yes), it is determined whether or not the release flag is “1”. When the release flag = “1” (step a7: Yes), the process returns to the third step. If it is determined that the release flag is not “1” (step a7: No), a second determination is made as to whether or not the engagement of the first-speed clutch has been released (step a8: second release determination process). .
Judgment formula: Ngi <Ngo xr1-ΔN1?
In this second release determination process, the rotational speed Ngi of the electric motor is smaller than the rotational speed obtained by subtracting the constant rotational speed ΔN1 from the rotational speed obtained by multiplying the output rotational speed Ngo by the reduction ratio r1 of the current gear. Is determined, the process returns to the third step. If it is determined that the engagement of the first gear clutch at the current gear stage has not been released (step a8: No), the process proceeds to the fifth step.
第5ステップ:現変速段のローラクラッチ16Aの係合が解除されていない可能性がある。そこで即時に、変速切換アクチュエータ47を停止させ(ステップa9)、電動モータ3の制御をトルク制御に切換えて(ステップa10)、ゼロトルク(T=0)とする。変速切換アクチュエータ47を駆動させることにより、シフト部材45をSP1f方向に引戻す(ステップa11)。これによりローラクラッチ16Aに無理な負荷が作用することがなくなる。
Fifth step: There is a possibility that the engagement of the roller clutch 16A at the current gear stage has not been released. Therefore, the
次に、図3,図4の車両用モータ駆動装置の詳細を、図17〜図22と共に説明する。
図3において、モータ軸4は、入力軸7と同軸上に直列に配置されており、ハウジング11に固定された電動モータ3のステータ12で回転駆動される。入力軸7は、ハウジング11内に組込まれた対向一対の軸受13により回転可能に支持され、入力軸7の軸端はスプライン嵌合によってモータ軸4に接続されている。出力軸8は、ハウジング11内に組込まれた対向一対の軸受14により回転可能に支持されている。
Next, details of the vehicle motor drive device of FIGS. 3 and 4 will be described with reference to FIGS.
In FIG. 3, the
1速入力ギヤ9Aと2速入力ギヤ9Bは軸方向に間隔をおいて配置され、入力軸7を中心として入力軸7と一体に回転するように入力軸7に固定されている。1速出力ギヤ10Aと2速出力ギヤ10Bも軸方向に間隔をおいて配置されている。
The first-speed input gear 9 </ b> A and the second-speed input gear 9 </ b> B are arranged at an interval in the axial direction, and are fixed to the
図4に示すように、1速出力ギヤ10Aは、出力軸8を貫通させる環状に形成され、軸受15を介して出力軸8で支持されており、出力軸8を中心として出力軸8に対して回転可能となっている。同様に、2速出力ギヤ10Bも、軸受15を介して出力軸8で回転可能に支持されている。
As shown in FIG. 4, the first-speed output gear 10 </ b> A is formed in an annular shape that penetrates the
1速入力ギヤ9Aと1速出力ギヤ10Aは互いに噛合しており、その噛合によって1速入力ギヤ9Aと1速出力ギヤ10Aの間で回転が伝達するようになっている。2速入力ギヤ9Bと2速出力ギヤ10Bも噛合しており、その噛合によって2速入力ギヤ9Bと2速出力ギヤ10Bの間で回転が伝達するようになっている。2速入力ギヤ9Bと2速出力ギヤ10Bの減速比は、1速入力ギヤ9Aと1速出力ギヤ10Aの減速比よりも小さい。
The first
1速出力ギヤ10Aと出力軸8の間には、1速出力ギヤ10Aと出力軸8の間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう1速の2ウェイローラクラッチ16Aが組込まれている。また、2速出力ギヤ10Bと出力軸8の間には、2速出力ギヤ10Bと出力軸8の間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう2速の2ウェイローラクラッチ16Bが組込まれている。
Between the first-
1速の2ウェイローラクラッチ16Aと2速の2ウェイローラクラッチ16Bは、左右対称の同一構成なので、2速の2ウェイローラクラッチ16Bを以下に説明し、1速の2ウェイローラクラッチ16Aについては、2速の2ウェイローラクラッチ16Bに対応する部分に同一の符号または末尾のアルファベットBをAに置き換えた符号を付して説明を省略する。 Since the first-speed two-way roller clutch 16A and the second-speed two-way roller clutch 16B have the same symmetrical configuration, the second-speed two-way roller clutch 16B will be described below. The parts corresponding to the 2-speed 2-way roller clutch 16B are denoted by the same reference numerals or the reference numerals in which the alphabet B at the end is replaced with A, and the description thereof is omitted.
図17〜図19に示すように、2速の2ウェイローラクラッチ16Bは、2速出力ギヤ10Bの内周に設けられた円筒面17と、出力軸8の外周に回り止めした環状の2速カム部材18Bに形成されたカム面19と、カム面19と円筒面17の間に組み込まれたローラ20と、ローラ20を保持する2速保持器21Bと、2速スイッチばね22Bとからなる。カム面19は、円筒面17との間で周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭くなる楔状空間Sを形成するような面であり、例えば、図18に示すように円筒面17と対向する平坦面である。
As shown in FIGS. 17 to 19, the two-speed two-way roller clutch 16 </ b> B includes a
図4、図22に示すように、2速保持器21Bは、ローラ20を収容する複数のポケット21aが周方向に間隔をおいて形成された円筒部24と、円筒部24の一端から径方向内方に延び出す内向きフランジ部25とを有する。内向きフランジ部25の径方向内端は、2速カム部材18Bの外周で周方向にスライド可能に支持され、この周方向のスライドによって、2速保持器21Bは、カム面19と円筒面17の間にローラ20を係合させる係合位置とローラ20の係合を解除する中立位置との間で出力軸8に対して相対回転可能となっている。また、2速保持器21Bの内向きフランジ部25は軸方向両側への移動が規制され、これにより2速保持器21Bが軸方向に非可動とされている。
As shown in FIGS. 4 and 22, the 2-speed retainer 21 </ b> B includes a
図18に示すように、各カム面19は、回転中心を含む仮想平面に対して対称に形成され、これにより、各カム面19と円筒面17の間に配置されたローラ20は、正転方向と逆転方向の両方向で係合可能となっている。すなわち、電動モータ3が発生するトルクにより車両を前進させるときは、2速保持器21Bを出力軸8に対して正転方向に相対回転させることにより、2速保持器21Bに保持されたローラ20を、カム面19と円筒面17の間の正転方向側の空間狭まり部分に係合させ、そのローラ20を介して2速出力ギヤ9Bと出力軸8の間で正転方向のトルクを伝達することが可能となっており、一方、電動モータ3が発生するトルクにより車両を後退させるときは、2速保持器21Bを出力軸8に対して逆転方向に相対回転させることにより、2速保持器21Bに保持されたローラ20を、カム面19と円筒面17の間の逆転方向側の空間狭まり部分に係合させ、そのローラ20を介して2速出力ギヤ9Bと出力軸8の間で逆転方向のトルクを伝達することが可能となっている。
As shown in FIG. 18, each
図19、図22に示すように、2速スイッチばね22Bは、鋼線をC形に巻いたC形環状部26と、C形環状部26の両端からそれぞれ径方向外方に延出する一対の延出部27,27とからなる。C形環状部26は、2速カム部材18Bの軸方向端面に形成された円形のスイッチばね収容凹部28に嵌め込まれ、一対の延出部27,27は、2速カム部材18Bの軸方向端面に形成された径方向溝29に挿入されている。
As shown in FIGS. 19 and 22, the two-speed switch spring 22 </ b> B includes a C-shaped
径方向溝29は、スイッチばね収容凹部28の内周縁から径方向外方に延びて2速カム部材18Bの外周に至るように形成されている。2速スイッチばね22Bの延出部27は、径方向溝29の径方向外端から突出しており、その延出部27の径方向溝29からの突出部分が、2速保持器21Bの円筒部24の軸方向端部に形成された切欠き30に挿入されている。径方向溝29と切欠き30は同じ幅に形成されている。
The
延出部27,27は、径方向溝29の周方向で対向する内面と、切欠き30の周方向で対向する内面にそれぞれ接触しており、その接触面に作用する周方向の力によって2速保持器21Bを中立位置に弾性保持している。
The extending
すなわち、2速保持器21Bを出力軸8に対して相対回転させて、図19に示す中立位置から周方向に移動させると、径方向溝29の位置と切欠き30の位置が周方向にずれるので、一対の延出部27,27の間隔が狭まる方向にC形環状部26が弾性変形し、その弾性復元力によって2速スイッチばね22Bの一対の延出部27,27が径方向溝29の内面と切欠き30の内面を押圧し、その押圧によって2速保持器21Bを中立位置に戻す方向の力が作用するようになっている。
That is, when the second-
図4に示すように、1速カム部材18Aと2速カム部材18Bの出力軸8に対する回り止めは、スプライン嵌合によって行なわれている。1速カム部材18Aのカム面19と2速カム部材18Bのカム面19は同数かつ同位相となっている。また、1速カム部材18Aと2速カム部材18Bは、出力軸8の外周に嵌合した一対の止め輪31によって軸方向に非可動となっている。1速カム部材18Aと2速カム部材18Bの間には間座32が組み込まれている。
As shown in FIG. 4, the first-
1速の2ウェイローラクラッチ16Aと2速の2ウェイローラクラッチ16Bは、変速アクチュエータ33により選択的に係合することができるようになっている。
The first-speed two-way roller clutch 16A and the second-speed two-way roller clutch 16B can be selectively engaged by the
図17に示すように、変速アクチュエータ33は、1速出力ギヤ10Aと2速出力ギヤ10Bの間に軸方向に移動可能に設けられたシフトリング34と、1速出力ギヤ10Aとシフトリング34の間に組み込まれた1速摩擦板35Aと、2速出力ギヤ10Bとシフトリング34の間に組み込まれた2速摩擦板35Bとを有する。
As shown in FIG. 17, the
ここで、1速摩擦板35Aと2速摩擦板35Bは、左右対称の同一構成なので、2速摩擦板35Bを以下に説明し、1速摩擦板35Aについては、2速摩擦板35Bに対応する部分に同一の符号または末尾のアルファベットBをAに置き換えた符号を付して説明を省略する。
Here, since the first-
2速摩擦板35Bには、2速保持器21Bの切欠き30に係合する突片36が設けられ、この突片36と切欠き30の係合によって、2速摩擦板35Bが2速保持器21Bに回り止めされている。2速保持器21Bの切欠き30は、2速摩擦板35Bの突片36を軸方向にスライド可能に収容しており、このスライドによって、2速摩擦板35Bは、2速保持器21Bに回り止めされた状態のまま、2速出力ギヤ10Bの側面に接触する位置と離反する位置との間で、2速保持器21Bに対して軸方向に移動可能となっている。
The second-
2速摩擦板35Bの突片36の先端に凹部37が形成されて、間座32の外周には、凹部37に係合する凸部38が形成されている。そして、凹部37と凸部38は、2速摩擦板35Bが2速出力ギヤ10Bの側面から離反した位置にある状態では、凹部37と凸部38が係合することで、2速摩擦板35Bを間座32を介して出力軸8に回り止めし、このとき、2速摩擦板35Bに回り止めされた2速保持器21Bが中立位置に保持されるようになっている。また、2速摩擦板35Bが2速出力ギヤ10Bの側面に接触する位置にある状態では、凹部37と凸部38の係合が解除することで、2速摩擦板35Bの回り止めが解除されるようになっている。
A
2速摩擦板35Bと2速カム部材18Bの間には、軸方向に圧縮された状態で2速離反ばね39Bが組み込まれており、この2速離反ばね39Bの弾性復元力によって2速摩擦板35Bが2速出力ギヤ10Bの側面から離反する方向に付勢されている。
Between the second
2速離反ばね39Bは、間座32の外周に沿って巻回されたコイルスプリングであり、その一端が2速ワッシャ39Bを介して2速カム部材18Bの軸方向端面で支持されている。2速ワッシャ39Bは、2速カム部材18Bの軸方向端面の径方向溝29を覆うように環状に形成されている。
The second
シフトリング34は、1速摩擦板35Aを押圧して1速出力ギヤ10Aの側面に接触させる1速シフト位置SP1fと、2速摩擦板35Bを押圧して2速出力ギヤ10Bの側面に接触させる2速シフト位置SP2fとの間で軸方向に移動可能に支持されている。また、シフトリング34を1速シフト位置SP1fと2速シフト位置SP2fの間で軸方向に移動させるシフト機構41が設けられている。シフト機構41は、前述のように変速比切換機構40の一部を構成する。
The
図20、図21に示すように、シフト機構41は、シフトリング34を転がり軸受42を介して回転可能に支持するシフトスリーブ43と、そのシフトスリーブ43の外周に設けられた環状溝44に係合する二股状のシフトフォーク45と、シフトフォーク45が固定されたシフトロッド46と、シフトモータである変速切換アクチュエータ47と、変速切換アクチュエータ47の回転をシフトロッド46の直線運動に変換する運動変換機構48(送りねじ機構等)とからなる。
As shown in FIGS. 20 and 21, the
図21に示すように、シフトロッド46は、出力軸8に対して間隔をおいて平行に配置され、ハウジング11内に組み込まれた一対の滑り軸受49で軸方向にスライド可能に支持されている。シフトリング34とシフトスリーブ43の間に組み込まれた転がり軸受42は、シフトリング34とシフトスリーブ43のいずれに対しても軸方向に非可動となるように組み付けられている。
As shown in FIG. 21, the
このシフト機構41は、変速切換アクチュエータ47の回転が運動変換機構48により直線運動に変換されてシフトフォーク45に伝達し、そのシフトフォーク45の直線運動が転がり軸受42を介してシフトリング34に伝達することにより、シフトリング34を軸方向に移動させる。
In the
図17に示すように、シフトフォーク45と環状溝44の間の両側の軸方向隙間には、軸方向に圧縮可能な予圧ばね50が組み込まれている。これにより、シフトリング34で1速摩擦板35Aを押圧して1速出力ギヤ10Aの側面に接触させるときに、シフトスリーブ43に対するシフトフォーク45の軸方向の相対位置を調節することによって予圧ばね50のばね力を調節し、1速摩擦板35Aと1速出力ギヤ10Aの接触面間の摩擦力を調整することが可能となっている。また、シフトリング34で2速摩擦板35Bを押圧して2速出力ギヤ10Bの側面に接触させるときも、2速摩擦板35Bと2速出力ギヤ10Bの接触面間の摩擦力を調整することが可能となっている。
As shown in FIG. 17, a
図3に示すように、出力軸8には、出力軸8の回転をディファレンシャル6に伝達するディファレンシャル駆動ギヤ51が固定されている。
As shown in FIG. 3, a
ディファレンシャル6は、一対の軸受52で回転可能に支持されたデフケース53と、デフケース53の回転中心と同軸にデフケース53に固定され、ディファレンシャル駆動ギヤ51に噛合するリングギヤ54と、デフケース53の回転中心と直角な方向にデフケース53に固定されたピニオン軸55と、ピニオン軸55に回転可能に支持された一対のピニオン56と、その一対のピニオン56に噛合する左右一対のサイドギヤ57とからなる。左側のサイドギヤ57には、左側の車輪に接続されたアクスル58の軸端部が接続され、右側のサイドギヤ57には、右側の車輪に接続されたアクスル58の軸端部が接続されている。出力軸8が回転するとき、出力軸8の回転はディファレンシャル駆動ギヤ51を介してデフケース53に伝達され、そのデフケース53の回転がピニオン56とサイドギヤ57を介して左右の車輪に分配される。
The differential 6 includes a differential case 53 rotatably supported by a pair of
以下に、車両用モータ駆動装置Aの動作例を説明する。
まず、図17に示すように、1速摩擦板35Aが1速出力ギヤ10Aの側面から離反し、かつ、2速摩擦板35Bも2速出力ギヤ10Bの側面から離反した状態では、1速保持器21Aは1速スイッチばね22Aの弾性力により中立位置に保持され、2速保持器21Bも2速スイッチばね22Bの弾性力により中立位置に保持されるので、1速の2ウェイローラクラッチ16Aはローラ20の係合が解除された状態となり、2速の2ウェイローラクラッチ16Bもローラ20の係合が解除された状態となる。
Below, the operation example of the motor drive apparatus A for vehicles is demonstrated.
First, as shown in FIG. 17, when the first
この状態では、図3に示す電動モータ3の駆動により入力軸7が回転しても、1速の2ウェイローラクラッチ16Aと2速の2ウェイローラクラッチ16Bによって回転の伝達が遮断されるので、1速出力ギヤ10Aおよび2速出力ギヤ10Bは空転し、入力軸7の回転は出力軸8に伝達されない。
In this state, even if the
次に、シフト機構41を作動させて、図17に示すシフトリング34を1速出力ギヤ10Aに向けて移動させると、1速摩擦板35Aが1速出力ギヤ10Aの側面に接触し、その接触面間の摩擦力によって1速摩擦板35Aが出力軸8に対して相対回転し、この1速摩擦板35Aに回り止めされた1速保持器21Aが1速スイッチばね22Aの弾性力に抗して中立位置から係合位置に移動するので、1速保持器21Aに保持されたローラ20が、円筒面17とカム面19の間の楔状空間Sの狭まり部分に押し込まれて係合した状態となる。
Next, when the
この状態では、1速出力ギヤ10Aの回転は、1速の2ウェイローラクラッチ16Aを介して出力軸8に伝達され、出力軸8の回転が、ディファレンシャル6を介してアクスル58に伝達される。その結果、図1に示す電気自動車EVにおいては、駆動輪としての前輪1が回転駆動され、図2に示すハイブリッド車HVにおいては補助駆動輪としての後輪2が回転駆動される。
In this state, the rotation of the first-
次に、シフト機構41の作動により、シフトリング34を1速シフト位置から2速シフト位置に向かって軸方向移動させると、1速摩擦板35Aと1速出力ギヤ10Aの接触面間の摩擦力が小さくなるので、1速スイッチばね22Aの弾性力により1速保持器21Aが係合位置から中立位置に移動し、この1速保持器21Aの移動によって1速の2ウェイローラクラッチ16Aの係合が解除される。
Next, when the
シフトリング34が2速シフト位置に到達すると、2速摩擦板35Bがシフトリング34で押圧されて2速出力ギヤ10Bの側面に接触し、その接触面間の摩擦力によって2速摩擦板35Bが出力軸8に対して相対回転し、2速摩擦板35Bに回り止めされた2速保持器21Bが2速スイッチばね22Bの弾性力に抗して中立位置から係合位置に移動するので、2速保持器21Bに保持されたローラ20が、円筒面17とカム面19の間の楔状空間Sの狭まり部分に押し込まれて係合した状態となる。
When the
この状態では、2速出力ギヤ10Bの回転は、2速の2ウェイローラクラッチ16Bを介して出力軸8に伝達され、出力軸8の回転がディファレンシャル6を介してアクスル58に伝達される。
In this state, the rotation of the 2-
同様に、シフトリング34を2速シフト位置から1速シフト位置に軸方向移動させることにより、2速の2ウェイローラクラッチ16Bの係合を解除して、1速の2ウェイローラクラッチ16Aを係合させることができる。
Similarly, by shifting the
ところで、1速の2ウェイローラクラッチ16Aを係合解除するときに、1速の2ウェイローラクラッチ16Aを介してトルクが伝達していると、そのトルクがローラ20を円筒面17とカム面19の間の楔状空間Sの狭まり部分に押し込むように作用し、1速の2ウェイローラクラッチ16Aの係合解除が妨げられる。そのため、シフト機構41の作動により、シフトリング34が1速シフト位置SP1fから2速シフト位置SP2fに向かって軸方向移動を開始したときに、1速摩擦板35Aが、1速出力ギヤ10Aの側面から既に離反しているにもかかわらず、1速の2ウェイローラクラッチ16Aの係合が解除されない可能性がある。
When the first-speed two-way roller clutch 16A is disengaged, if torque is transmitted via the first-speed two-way roller clutch 16A, the torque causes the
このため、1速の2ウェイローラクラッチ16Aを確実に係合解除するためには、シフト機構41の作動により、1速摩擦板35Aを1速出力ギヤ10Aの側面から離反させるだけでなく、電動モータ3の出力を制御して、入力軸7と出力軸8の間で伝達するトルクを変化させる必要がある。2速の2ウェイローラクラッチ16Bを係合解除するときも同様である。
Therefore, in order to reliably disengage the first-speed two-way roller clutch 16A, not only the first-
そこで、上記制御システムでは、図9に示す変速制御装置により、電動モータ3と変速切換アクチュエータ47を制御し、この制御により1速の2ウェイローラクラッチ16Aまたは2速の2ウェイローラクラッチ16Bの係合を解除するときの動作の信頼性を確保している。
Therefore, in the above control system, the
以上説明した変速制御方法によると、第1の解除判断過程にて現変速段の係合が一旦解除されたと判断されると、その後、例えば、電動モータ3の回転数が変動した場合であっても、現変速段の係合が解除されていないと誤判断することを確実に防止することができる。これにより、再度のシンクロ動作を行うことを未然に防止し、変速時間の短縮を図りエネルギーの消耗等の防止を図ることが可能となる。
第1の解除判断過程にて、現変速段のローラクラッチ16A,16Bの係合が解除されたと判断したとき、第2の解除判断過程での係合解除の判断を行わないようにしているため、第2の解除判断過程での判断を省略でき、変速時間を確実に短縮することができる。
According to the shift control method described above, if it is determined that the engagement of the current shift stage is once released in the first release determination process, then, for example, when the rotation speed of the
In the first release determination process, when it is determined that the engagement of the
シンクロ動作完了判断過程における、シンクロ動作が完了していないとの判断で、第2の解除判断過程での係合解除の判断を行い、シンクロ動作が完了したとの判断で、第2の解除判断過程での係合解除の判断を行わないようにしている。このように第1の解除判断過程の後、第2の解除判断過程の前にシンクロ動作完了判断過程の判断を行う。シンクロ動作が完了したときには優先的にこのシンクロ過程を終了させて、次のクラッチ係合過程に遅滞なく移行させることができる。 In the sync operation completion determination process, it is determined that the sync operation has not been completed, and in the second release determination process, the disengagement determination is performed, and in the determination that the sync operation is completed, the second release determination is performed. The determination of disengagement in the process is not performed. Thus, after the first release determination process, before the second release determination process, the synchronization operation completion determination process is determined. When the synchronization operation is completed, the synchronization process can be preferentially terminated, and the next clutch engagement process can be shifted without delay.
シンクロ過程では、第1の解除判断過程の判断結果にかかわらず、電動モータ3のシンクロ動作を継続している。この場合、電動モータ3を円滑にシンクロさせることができ、電動モータ3における回転数の変化率の低減を図れる。これにより、歯車間のバックラッシュに起因する異音を生じにくくすることができる。
In the synchronization process, the synchronization operation of the
3…電動モータ
4…モータ軸
5…変速機
7…入力軸
16A,16B…ローラクラッチ
18A,18B…内輪
19…カム面
20…ローラ
21A,21B…保持器
23…外輪
35A,35B…摩擦板
40…変速比切換機構
45…シフト部材
47…変速切換アクチュエータ
82…現変速段クラッチ解除手段
83…シンクロ制御手段
85…目標変速段クラッチ係合手段
86…回転数・トルク制御切換手段
LA,LB…ギヤ列
S…楔状空間
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成であり、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御方法において、
目標変速段への変速指令に応答して、前記変速切換アクチュエータにより前記シフト部材を動作させ、前記電動モータのトルクを除荷して現変速段のローラクラッチの係合を解除するクラッチ解除過程と、
前記電動モータを回転数制御することにより前記目標変速段の前記ローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するようにシンクロさせるシンクロ過程と、
前記目標変速段の摩擦板と外輪を当接させ、前記電動モータを回転数制御することにより、目標変速段のローラクラッチを係合させるクラッチ係合過程と、
を有し、
前記クラッチ解除過程の後、前記シンクロ過程は、
前記電動モータの回転数を増加または減少させるシンクロ動作を開始して一定時間経過後、現変速段のローラクラッチの係合が解除されたか否かを判断する第1の解除判断過程と、
この第1の解除判断過程にて、少なくとも現変速段のローラクラッチの係合が解除されていないと判断された場合は、さらに一定時間経過後、現変速段のローラクラッチの係合が解除されたか否かを判断する第2の解除判断過程と、
を有することを特徴とする電気自動車の変速制御方法。 Intermittent switching between a gear train of a plurality of gear stages having different gear ratios, an input shaft connected to a motor shaft that is an output shaft of an electric motor for traveling, and a gear train of each gear stage A two-way roller clutch for each gear stage capable of shifting, and a transmission having a gear ratio switching mechanism for switching between on and off of each roller clutch,
Each roller clutch is in a connected state when a roller is interposed in each wedge-shaped space provided between the cam surface of the inner ring and the outer ring, and each roller engages with a narrowed portion of the wedge-shaped space. It is configured to be in a cut state by being positioned in the spread part of the wedge-shaped space,
The transmission ratio switching mechanism is a mechanism that switches contact and separation of a rotating friction plate connected to a retainer with an outer ring by advancing and retreating a shift member by a transmission switching actuator.
In a shift control method for an electric vehicle,
A clutch release process in which the shift member is operated by the shift switching actuator in response to a shift command to the target shift stage, the torque of the electric motor is unloaded, and the roller clutch of the current shift stage is released; ,
A synchronization process for synchronizing the rotation speed of the outer ring and the inner ring of the roller clutch of the target gear stage by synchronizing the rotation speed of the electric motor;
A clutch engagement process for engaging the roller clutch of the target gear stage by bringing the friction plate of the target gear stage into contact with the outer ring and controlling the rotational speed of the electric motor;
Have
After the clutch release process, the sync process includes:
A first release determination step of determining whether or not the engagement of the roller clutch at the current gear stage has been released after a lapse of a certain time since the start of the synchronization operation for increasing or decreasing the rotation speed of the electric motor;
In the first release determination process, if it is determined that at least the engagement of the roller clutch at the current shift stage has not been released, the engagement of the roller clutch at the current shift stage is released after a predetermined time has passed. A second release determination process for determining whether or not
A shift control method for an electric vehicle, comprising:
前記各ローラクラッチは、内輪のカム面と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器により各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成であり、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構である、
電気自動車における変速制御装置であって、
目標変速段への変速指令に応答して、前記変速切換アクチュエータにより前記シフト部材を動作させ、前記電動モータのトルクを除荷して現変速段のローラクラッチの係合を解除する現変速段クラッチ解除手段と、
前記電動モータを回転数制御することにより前記目標変速段の前記ローラクラッチの外輪と内輪の回転数が同期するようにシンクロさせるシンクロ制御手段と、
前記目標変速段の摩擦板と外輪を当接させ、前記電動モータを回転数制御することにより、目標変速段のローラクラッチを係合させる目標変速段クラッチ係合手段と、
を有し、
前記シンクロ制御手段は、
前記電動モータの回転数を増加または減少させるシンクロ動作を開始して一定時間経過後、現変速段のローラクラッチの係合が解除されたか否かを判断する第1の解除判断手段と、
この第1の解除判断手段にて、少なくとも現変速段のローラクラッチの係合が解除されていないと判断された場合は、さらに一定時間経過後、現変速段のローラクラッチの係合が解除されたか否かを判断する第2の解除判断手段と、
を有することを特徴とする電気自動車の変速制御装置。 Intermittent switching between a gear train of a plurality of gear stages having different gear ratios, an input shaft connected to a motor shaft that is an output shaft of an electric motor for traveling, and a gear train of each gear stage A two-way roller clutch for each gear stage capable of shifting, and a transmission having a gear ratio switching mechanism for switching between on and off of each roller clutch,
Each roller clutch is in a connected state when a roller is interposed in each wedge-shaped space provided between the cam surface of the inner ring and the outer ring, and each roller engages with a narrowed portion of the wedge-shaped space. It is configured to be in a cut state by being positioned in the spread part of the wedge-shaped space,
The transmission ratio switching mechanism is a mechanism that switches contact and separation of a rotating friction plate connected to a retainer with an outer ring by advancing and retreating a shift member by a transmission switching actuator.
A shift control device for an electric vehicle,
In response to a shift command to a target shift stage, the shift member is operated by the shift switching actuator to unload the torque of the electric motor and release the engagement of the roller clutch of the current shift stage. Release means,
Synchronization control means for synchronizing the rotation speed of the outer ring and the inner ring of the roller clutch at the target gear stage by synchronizing the rotation speed of the electric motor;
Target gear stage clutch engagement means for engaging a roller clutch of the target gear stage by bringing the friction plate of the target gear stage into contact with the outer ring and controlling the rotational speed of the electric motor;
Have
The synchronization control means includes
A first release determination means for determining whether or not the engagement of the roller clutch at the current gear stage has been released after a lapse of a certain time since the start of the synchronization operation for increasing or decreasing the rotation speed of the electric motor;
When it is determined by the first release determination means that at least the engagement of the roller clutch at the current shift stage has not been released, the engagement of the roller clutch at the current shift stage is released after a predetermined time has passed. Second release determination means for determining whether or not
A shift control apparatus for an electric vehicle, comprising:
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