JP2014084066A - 動力伝達装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステータ42と、ステータの径方向内側に配置されステータに対して相対回転可能な入力側ロータ44と、ステータと入力側ロータとの間に配置されステータとの間及び入力側ロータとの間で回転磁界に応じたトルクが作用する出力側ロータ46と、を備えた回転電機10と、入力軸32の回転を変速して駆動輪6に伝達する変速装置8と、出力側ロータの回転を、変速装置を介すことなく駆動輪に伝達する動力伝達機構14と、出力側ロータの回転を変速装置又は動力伝達機構に伝達する切替機構12と、車両の状態を検出する車両状態検出装置74と、切替機構がイン位置にあり、かつ走行車両状態制御装置からの減速制御信号が送出される場合に切替機構を、アウト位置に切り替える回生高効率化制御装置20とを備えた。
【選択図】図1
Description
これによって、減速時に駆動輪側からの回転で回生電力を得る場合に、変速装置の変速機構によるフリクショントルクによる動力損失を生じることなく、高い効率で回生電力を得ることができる。
また、切替機構がアウト位置にあり、かつ走行車両制御状態制御装置のモータ過回転防止信号が送出された場合、モータ過回転防止制御装置により、切替機構をイン位置に切り替えることで、変速装置の高変速比を使用し、出力側ロータの回転数を下げることで、要求されるモータトルクを出力することができる。
また、切替機構がイン位置にあり、かつ走行車両制御状態制御装置から変速中信号が送出された場合、ロックアップクラッチを切断位置に切り替え、切替機構をアウト位置に切り替えることで、変速装置のシフトチェンジに伴うトルク抜けを防止することができる。
このように、車両の走行状態に応じて、切替機構をイン位置、アウト位置に切り替えることで、効率の良い回生電力の収得、乗り心地の快適化、高速時のモータアシストを可能とする。
以下、本発明の実施形態を図面に従って以下に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置2を備えるハイブリッド駆動装置1の構成の概略を示す図である。本実施形態に係るハイブリッド駆動装置1は、図1に示すように、動力(機械的動力)を発生するエンジン4と、エンジン4と駆動輪6との間に設けられた変速装置8と、エンジン4と変速装置8との間に設けられた回転電機10と、回転電機10と変速装置8との間に設けられた切替機構としてのドグクラッチ装置12と、回転電機10に電力を供給するバッテリ13と、ドグクラッチ装置12と駆動輪6との間に設けられた動力伝達機構としての第1及び第2ヘリカルギヤ14,15と、回転電機10と変速装置8との間に設けられたロックアップクラッチ68とを備えている。
バッテリ13は、図1に示すように、充放電可能な直流電源として設けられ、二次電池として電気エネルギーを蓄える。バッテリ13の電力は、インバータ22又はスタータ用インバータ24に供給される。インバータ22はスイッチング素子(図略)を備えており、スイッチング素子のスイッチング動作によりバッテリ13からの直流電力を交流(例えば3相交流)に変換して、ステータ42のステータ巻線54の各相に供給する。このとき、アクセル開度センサ74から車両のアクセルペダル(図略)の踏み込み量を示すアクセル開度を表わす検出信号がシステム制御装置18に送出され、車速センサ76から車速を表わす検出信号がシステム制御装置18に送出される。また、エンジントルクセンサ(図略)によりエンジントルクを表わす検出信号がシステム制御装置18に出力される。システム制御装置18では、アクセル開度から演算される要求トルクとエンジントルクとの差を要求モータトルクとして演算し、演算されたモータトルクに応じてインバータ22で制御されたバッテリ13の電力をステータ巻線54の各相に供給する。
その際、入力側ロータ44に回転磁界を形成し、この回転磁界と出力側ロータ46の第2永久磁石64の界磁束との電磁気的作用によりエンジン4に繋がる入力側ロータ44にトルクを作用させるが、出力側ロータ46もその反力を受けることとなる。そのため、EV走行時にエンジン4を始動する場合は、バッテリ13よりステータ巻線54に電力供給して出力側ロータ46にこの反力トルクを打ち消すトルクを作用させるようにインバータ22のスイッチング動作を制御することで、ステータ巻線54への供給電力を用いて出力側ロータ46を回転駆動させる。インバータ22及びスタータ用インバータ24は動力伝達機構制御装置20に通信可能に接続され、動力伝達機構制御装置20はシステム制御装置18に通信可能に接続されている。
前記出力側ロータ出力軸50の駆動輪6側の端部には、図1及び図3に示すように、切替機構としてのドグクラッチ装置12が設けられている。ドグクラッチ装置12は、出力側ロータ出力軸50の外周にスプライン嵌合されたクラッチハブ86と、出力側ロータ出力軸50に相対回転自在に支承され動力伝達機構を構成する第1ヘリカルギヤ14を備えたアウト側クラッチリング88と、クラッチハブ86を挟んでアウト側クラッチリング88と対向し変速装置入力軸32に相対回転不能に固定されたイン側クラッチリング90と、クラッチハブ86に相対回転不能かつ出力側ロータ出力軸50の回転軸線方向に相対移動可能に外嵌するとともに、イン側クラッチリング90及びアウト側クラッチリング88のいずれか一方に係脱可能に噛合するスリーブ92と、を備えている。出力側ロータ出力軸50は中空軸で形成され、ハウジング(図略)に設けられた図略のベアリングに回転自在に支承されている。出力側ロータ出力軸50には同一の回転軸線CLを有する変速装置入力軸32が貫通され、ハウジングに設けられた図略のベアリングに回転自在に支承されるとともに出力側ロータ出力軸50に対して図略のベアリングを介して相対回転自在かつ回転軸線CL方向に相対移動不能に設けられている。
アクセルペダル(図略)の踏み込み等に基づき、システム制御装置18は、「発進要求信号」を動力伝達機構制御装置20に送出する。「発進要求信号」を受信した場合、動力伝達機構制御装置20は、図6に示すように、バッテリ13の直流電流を、インバータ22を制御することによって3相交流の電流に変換し、変換された3相交流をステータ42のステータ巻線54の各相に供給する。ステータ巻線54の各相に供給された3相交流電流により回転磁界が作られ、この回転磁界が出力側ロータ46の第1永久磁石62に作用することで、出力側ロータ46に回転トルク(図4AにおけるMG2トルク)が生じ、出力側ロータ46を回転する(図4AのT1・EV発進(A)・図6)。このとき、複合モータ接続位置はアウト位置に位置決めされ、出力側ロータ46の回転が変速装置8のフリクショントルクで欠損せずに駆動輪6に伝達される。そして、出力側ロータ46の回転数(MG2回転数)が増加し、徐々に車速が増加する。なお、変速装置8の変速ギヤは1速ギヤに連結され、ロックアップクラッチ68は切断された状態にある。
出力側ロータ46の出力側ロータ出力軸50と変速装置入力軸32との回転数が、(トルコン動作(C))によってほぼ一致した段階で、システム制御装置18は、ロックアップクラッチ68を接合する(図4AのT4)。これによって、エンジン4の回転を、回転電機10を介することなく駆動輪6に直接伝達することができ、動力伝達の効率を向上させる。
複合モータ接続位置がアウト位置にある場合において、1速から2速に変速する際の変速対応制御装置(動力伝達機構制御装置20)の作動について、図4A及び図7に基づいて以下に説明する。
まず、システム制御装置18は、図13に示すスロットルバルブ開度、車速及び変速線の関係を表わすマップより(図7のS101)、1速から2速に切替わる変速線を超えたと判断する場合に、システム制御装置18は、「変速開始信号」を変速動作信号として動力伝達機構制御装置20に送出する。続いて、システム制御装置18は、変速動作信号を「変速中信号」として、動力伝達機構制御装置20に送出する。そして、システム制御装置18は、動力伝達機構制御装置20にロックアップクラッチ68を切断させる(図4AのT5)。これによって、エンジン4から変速装置入力軸32への回転トルクの伝達を遮断する。そして、システム制御装置18は、エンジン制御装置26によりスロットル開度を小さく絞る。
続いて、システム制御装置18は、ドグクラッチ装置12の複合モータ接続位置がイン位置(図9参照)にある(イン位置に接続している)か否かを判定する(図4AのT5〜T6・図7のS103)。
この場合、複合モータ接続位置センサ110により複合モータ接続位置が、既にアウト位置にある(アウト位置に接続している)ことを検出するので、システム制御装置18は、「変速対応信号」を送出していても、動力伝達機構制御装置20に複合モータ接続位置のアウト位置への切替を行わせない。
このように、「変速対応制御その1」では、複合モータ接続位置のアウト位置への切替えは行われないが、以下のように「変速アシスト」が行なわれる。
続いて、スロットル開度の増加を開始することでエンジン回転数を漸増させ、ロックアップクラッチ68を連結する(図4AのT6)。ロックアップクラッチ68を連結する前の過程において、エンジン回転数と変速装置入力軸32の回転数とが一致した段階で、システム制御装置18は、変速機制御装置28により変速ギヤを1速ギヤから2速ギヤに切り替える(図4AのT5〜T6)。
次に、複合モータ接続位置がイン位置にある場合において、2速から3速に変速する際の変速対応制御装置(動力伝達機構制御装置20)の作動について、図4B及び図7に基づいて以下に説明する。
まず、複合モータ接続位置がイン位置にあるので、出力側ロータ46と入力側ロータ44とは、一体となって同じ回転数で回転するとともに出力側ロータ46によりアシスト駆動が実行されている状態にある。ロックアップクラッチ68は接続されており、エンジン4と変速装置入力軸32とは、同じ回転数で回転している(図4B・T21〜T22)。
続いて、ドグクラッチ装置12の複合モータ接続位置がイン位置(図9参照)にあるか否かを確認する(図4BのT22〜T23・図7のS103)。システム制御装置18は、複合モータ接続位置センサ110により複合モータ接続位置がイン位置にあると検出した場合、「イン位置検出信号」を、動力伝達機構制御装置20に送出する。
動力伝達機構制御装置20は、「変速対応信号」と「イン位置検出信号」とを受信した場合に、複合モータ接続位置をアウト位置(図10参照)に切り替える(図4BのT23、アウト位置へ接続移行制御・図7のS108)。
そして、T25において、システム制御装置18は、エンジン制御装置26によりスロットル開度の増加を開始してエンジン回転数を増加させる。
続いて、システム制御装置18は、スロットル開度を漸増させながら、動力伝達機構制御装置20によりロックアップクラッチ68を接続する(図4BのT26)。ロックアップクラッチ68を連結する前の過程で、エンジン回転数と変速装置入力軸32の回転数とが一致し、システム制御装置18は変速機制御装置28により変速ギヤを2速ギヤから3速ギヤに切り替える(図4BのT25〜T26)。
なお、ステップ108において、複合モータ接続位置について、アウト位置への移行制御が終了すると、ステップ110に移行して、最初に戻って車両状態取得をおこなう(S101)。
次に、複合モータ接続位置がアウト位置にある場合において、出力側ロータ46の回転数がモータ動作不可能な回転数となった場合のモータ過回転防止制御装置(動力伝達機構制御装置20)の作動について、図4A及び図7に基づいて以下に説明する。
まず、システム制御装置18は、出力側ロータ46の回転数がモータ動作不可能な回転数か否かを各センサに基づいて判定する(図4AのT6〜T7・図7のS104)。図4AのT6〜T7においては、複合モータ接続位置がアウト位置であるため、駆動輪6からの回転が第1〜第4ヘリカルギヤ14,15,106,108を経由して伝達されるため、出力側ロータ46は高回転で回転する。
システム制御装置18は、例えば、車速センサ76により車速を求め、車速に基づいて変速装置8の変速機構における接続ギヤ比、差動装置36におけるデフ比より出力側ロータ46の回転数を演算する。そして、演算された「出力側ロータの回転数」の値と、システム制御装置18でアクセル開度、エンジントルク等から演算される「要求されるモータトルク」の値とを、例えば図11のマップに当て嵌めて、モータ動作不可能な回転数か否かを判定する。
なお、複合モータ接続位置について、イン位置への移行制御(S109)が終了すると、ステップ110に移行して、最初に戻って車両状態取得をおこなう(S101)。
また、ステップ105において、少なくともモータ動作不可回転数及びアウト位置接続のいずれかにない場合には、ステップ106に移行する(モータ過回転防止制御終了)。
「加速要求信号」を受信した場合、動力伝達機構制御装置20は、ロックアップクラッチ68を切断し、出力側ロータ46の回転数増加に伴いエンジン回転数が増加するのを防止する。
このとき、出力側ロータ46は増速に伴うアシスト反力を入力側ロータ44より受けるので、反力トルクを打ち消すトルクを作用させるようにインバータ22のスイッチング動作を制御する。入力側ロータ44にも同様に反力トルクを打ち消すトルクを生じさせる。
次に、複合モータ接続位置がイン位置にある場合において、減速時の回生高効率化制御装置(動力伝達機構制御装置20)の作動について、図4A及び図7に基づいて以下に説明する。
なお、ステップ107において、少なくとも減速意思及びイン位置接続のいずれかにない場合にはステップ110に移行し、最初に戻って車両状態取得をおこなう(S101)。
Claims (5)
- ステータと、エンジンの出力軸に連結されるとともに前記ステータの径方向内側に配置され前記ステータに対して相対回転可能な入力側ロータと、前記ステータと前記入力側ロータとの間に配置され前記ステータ及び前記入力側ロータに対して相対回転可能に設けられ前記ステータとの間及び前記入力側ロータとの間でそれぞれの回転磁界に応じたトルクが作用する出力側ロータと、を備えた回転電機と、
入力軸の回転を変速して駆動輪に伝達する変速装置と、
前記入力側ロータと前記変速装置の前記入力軸とを継脱可能に接続するロックアップクラッチと、
前記出力側ロータの回転を、前記変速装置を介すことなく減速して前記駆動輪に伝達可能とする動力伝達機構と、
前記出力側ロータの回転を前記変速装置又は前記動力伝達機構に選択的に伝達する切替機構と、
走行する車両の状態を検出する車両状態検出装置と、
前記車両状態検出装置で検出した車両走行状態に応じた走行車両制御状態を実現するための走行車両制御信号を送出する走行車両状態制御装置と、
前記切替機構が前記出力側ロータの回転を前記変速装置に連結するイン位置にあり、かつ前記走行車両状態制御装置からの減速制御信号が送出される場合に前記切替機構を、前記出力側ロータの回転を前記動力伝達機構に連結するアウト位置に切り替える回生高効率化制御装置と、
を備えた動力伝達装置。 - 請求項1において、前記切替機構が、前記アウト位置にあり、かつ前記出力側ロータの回転数がモータ動作不可能な回転数となり前記走行車両状態制御装置からモータ過回転防止信号が送出される場合には、前記切替機構を前記イン位置に切り替えるモータ過回転防止制御装置を備える動力伝達装置。
- 請求項1において、前記切替機構が前記イン位置にあり、かつ前記走行車両状態制御装置から変速中信号が送出された場合に、前記ロックアップクラッチを切断位置に切り替え、前記切替機構を前記アウト位置に切り替える変速対応制御装置を備える動力伝達装置。
- 請求項2において、前記切替機構が前記イン位置にあり、かつ前記走行車両状態制御装置から変速中信号が送出された場合に、前記ロックアップクラッチを切断位置に切り替え、前記切替機構を前記アウト位置に切り替える変速対応制御装置を備える動力伝達装置。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか1項において、前記出力側ロータの回転を出力する出力側ロータ出力軸と、前記変速装置に前記出力側ロータの回転を伝達する変速装置入力軸と、前記動力伝達機構に前記出力側ロータの回転を伝達する動力伝達機構入力軸とが同一回転軸線上で対向し、
前記切替機構は、
前記変速装置入力軸に連結され前記変速装置入力軸とともに回転する前記イン位置に対応するイン側クラッチリングと前記動力伝達機構入力軸に連結され前記動力伝達機構入力軸とともに回転する前記アウト位置に対応するアウト側クラッチリングとの間に、前記出力側ロータ出力軸に相対回転不能に周設されたクラッチハブと、
前記クラッチハブに相対回転不能かつ回転軸線方向に相対移動可能に外嵌され、前記イン側クラッチリング及び前記アウト側クラッチリングのいずれか一方に係脱可能に噛合することで前記出力側ロータ出力軸の回転を伝達するスリーブと、を備えたドグクラッチ装置である動力伝達装置。
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