JP2017178299A - Power transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力伝達装置に関し、特に、機関に接続された第1差動機構とこの第1差動機構に接続された第2差動機構とを備える動力伝達装置に関する。 The present invention relates to a power transmission device, and more particularly to a power transmission device including a first differential mechanism connected to an engine and a second differential mechanism connected to the first differential mechanism.
機関と回転機とを動力源として用いたハイブリッド車両において、種々の動力伝達装置が提案されている。例えば、特許文献1は、内燃機関に接続された第1遊星歯車機構(以下、第1差動機構という)と、この第1差動機構と駆動輪とを接続する第2遊星歯車機構(以下、第2差動機構という)と、この第2差動機構に接続された第1回転電機と、第2差動機構の出力要素に動力伝達可能に配置された第2回転電機と、第1差動機構に関連して設けられた2つの係合装置からなる切替装置(クラッチおよびブレーキ)とを備えるハイブリッド車両用の動力伝達装置を開示する。なお、前述の第2差動機構には、第1回転電機および第2回転電機がそれぞれ別個に接続されている。
In a hybrid vehicle using an engine and a rotating machine as a power source, various power transmission devices have been proposed. For example,
しかし、特許文献1の動力伝達装置では、切替装置の作動により内燃機関の回転を変速して第2差動機構へと伝達することはできるが、内燃機関と第2回転電機の両方を動力源として作動させて駆動輪を駆動する運転モード(HVモード)において、内燃機関で高出力走行するためには、これに対応して第1回転電機の定格回転数あるいは定格トルクを大きくする必要があり、さもなければ内燃機関の出力を抑制する必要があった。これは第2差動機構の動力分割比が一定であるためエンジン出力と第1電動機出力との出力比(Pg/Pe)が一律に定まり、エンジン出力の増大に対応して第1電動機出力も増大することに起因する。
However, in the power transmission device of
そこで、本発明は、機関に接続された第1差動機構とこの第1差動機構に接続された第2差動機構とを備える動力伝達装置において、回転機の定格トルクあるいは定格回転数を大きくすることなく、機関の高出力での走行を可能にするものである。 Accordingly, the present invention provides a power transmission device that includes a first differential mechanism connected to an engine and a second differential mechanism connected to the first differential mechanism, wherein the rated torque or the rated rotational speed of the rotating machine is set. This makes it possible to run the engine at a high output without increasing it.
本発明の一態様によれば、
機関からの動力を伝達するための動力伝達装置であって、
前記機関と接続された第1差動機構であって、前記機関と接続された第1回転要素と、第2回転要素と、第3回転要素とを備える、第1差動機構と、
前記第1差動機構の前記第2回転要素に接続された第4回転要素と、第1回転電機と接続された第5回転要素と、出力要素である第6回転要素とを備える、第2差動機構と、
前記第1回転要素、前記第2回転要素および前記第3回転要素のうち2つを互いに解放可能に連結することができる係合部、および、前記第3回転要素と静止要素とを解放可能に連結することができる係合部のうちの少なくともいずれか一方である、第1係合部と、
前記第1差動機構の前記第3回転要素と、前記第2差動機構の前記第5回転要素および前記第6回転要素のいずれか一方とを解放可能に連結することができる第2係合部と
を備えた動力伝達装置
が提供される。
According to one aspect of the invention,
A power transmission device for transmitting power from an engine,
A first differential mechanism connected to the engine, the first differential mechanism comprising: a first rotating element connected to the engine; a second rotating element; and a third rotating element;
A second rotating element connected to the second rotating element of the first differential mechanism; a fifth rotating element connected to the first rotating electrical machine; and a sixth rotating element as an output element. A differential mechanism;
An engagement portion that can releasably connect two of the first rotating element, the second rotating element, and the third rotating element, and the third rotating element and the stationary element can be released. A first engagement portion that is at least one of the engagement portions that can be coupled;
A second engagement capable of releasably connecting the third rotating element of the first differential mechanism and any one of the fifth rotating element and the sixth rotating element of the second differential mechanism. A power transmission device is provided.
好ましくは、
前記第1差動機構及び前記第2差動機構は遊星歯車機構であり、
前記第1回転要素はサンギアであり、前記第2回転要素はキャリアであり、前記第3回転要素はリングギアであり、
前記第4回転要素はキャリアであり、前記第5回転要素はサンギアであり、前記第6回転要素はリングギアであり、
前記第1係合部は、前記第1回転要素と前記第2回転要素とを解放可能に連結するように構成された係合部と、前記第3回転要素と前記静止要素とを解放可能に連結するように構成された係合部とを備え、
前記第2係合部は、前記第3回転要素と前記第5回転要素とを解放可能に連結するように構成されている。
Preferably,
The first differential mechanism and the second differential mechanism are planetary gear mechanisms,
The first rotating element is a sun gear, the second rotating element is a carrier, and the third rotating element is a ring gear;
The fourth rotating element is a carrier, the fifth rotating element is a sun gear, and the sixth rotating element is a ring gear;
The first engaging part is configured to releasably connect the first rotating element and the second rotating element, and to release the third rotating element and the stationary element. An engagement portion configured to couple,
The second engaging portion is configured to releasably connect the third rotating element and the fifth rotating element.
好ましくは、
前記第1差動機構及び前記第2差動機構は遊星歯車機構であり、
前記第1回転要素はサンギアであり、前記第2回転要素はリングギアであり、前記第3回転要素はキャリアであり、
前記第4回転要素はキャリアであり、前記第5回転要素はサンギアであり、前記第6回転要素はリングギアであり、
前記第1係合部は、前記第1回転要素と前記第3回転要素とを解放可能に連結するように構成された係合部と、前記第3回転要素と前記静止要素とを解放可能に連結するように構成された係合部とを備え、
前記第2係合部は、前記第3回転要素と前記第6回転要素とを解放可能に連結するように構成されている。
Preferably,
The first differential mechanism and the second differential mechanism are planetary gear mechanisms,
The first rotating element is a sun gear, the second rotating element is a ring gear, and the third rotating element is a carrier;
The fourth rotating element is a carrier, the fifth rotating element is a sun gear, and the sixth rotating element is a ring gear;
The first engaging portion is configured to releasably connect the first rotating element and the third rotating element, and to release the third rotating element and the stationary element. An engagement portion configured to couple,
The second engaging portion is configured to releasably connect the third rotating element and the sixth rotating element.
好ましくは、
前記第1差動機構及び前記第2差動機構は遊星歯車機構であり、
前記第1回転要素はサンギアであり、前記第2回転要素はリングギアであり、前記第3回転要素はキャリアであり、
前記第4回転要素はリングギアであり、前記第5回転要素はサンギアであり、前記第6回転要素はキャリアであり、
前記第1係合部は、前記第1回転要素と前記第3回転要素とを解放可能に連結するように構成された係合部と、前記第3回転要素と前記静止要素とを解放可能に連結するように構成された係合部とを備え、
前記第2係合部は、前記第3回転要素と前記第6回転要素とを解放可能に連結するように構成されている。
Preferably,
The first differential mechanism and the second differential mechanism are planetary gear mechanisms,
The first rotating element is a sun gear, the second rotating element is a ring gear, and the third rotating element is a carrier;
The fourth rotating element is a ring gear, the fifth rotating element is a sun gear, and the sixth rotating element is a carrier;
The first engaging portion is configured to releasably connect the first rotating element and the third rotating element, and to release the third rotating element and the stationary element. An engagement portion configured to couple,
The second engaging portion is configured to releasably connect the third rotating element and the sixth rotating element.
好ましくは、
前記第1差動機構及び前記第2差動機構は遊星歯車機構であり、
前記第1回転要素はキャリアであり、前記第2回転要素はサンギアであり、前記第3回転要素はリングギアであり、
前記第4回転要素はサンギアであり、前記第5回転要素はリングギアであり、前記第6回転要素はキャリアであり、
前記第1係合部は、前記第1回転要素と前記第3回転要素とを解放可能に連結するように構成された係合部と、前記第3回転要素と前記静止要素とを解放可能に連結するように構成された係合部とを備え、
前記第2係合部は、前記第3回転要素と前記第5回転要素とを解放可能に連結するように構成されている。
Preferably,
The first differential mechanism and the second differential mechanism are planetary gear mechanisms,
The first rotating element is a carrier, the second rotating element is a sun gear, and the third rotating element is a ring gear;
The fourth rotating element is a sun gear, the fifth rotating element is a ring gear, and the sixth rotating element is a carrier;
The first engaging portion is configured to releasably connect the first rotating element and the third rotating element, and to release the third rotating element and the stationary element. An engagement portion configured to couple,
The second engaging portion is configured to releasably connect the third rotating element and the fifth rotating element.
好ましくは、
前記第1差動機構及び前記第2差動機構は遊星歯車機構であり、
前記第1回転要素はリングギアであり、前記第2回転要素はサンギアであり、前記第3回転要素はキャリアであり、
前記第4回転要素はサンギアであり、前記第5回転要素はリングギアであり、前記第6回転要素はキャリアであり、
前記第1係合部は、前記第1回転要素と前記第3回転要素とを解放可能に連結するように構成された係合部と、前記第3回転要素と前記静止要素とを解放可能に連結するように構成された係合部とを備え、
前記第2係合部は、前記第3回転要素と前記第5回転要素とを解放可能に連結するように構成されている。
Preferably,
The first differential mechanism and the second differential mechanism are planetary gear mechanisms,
The first rotating element is a ring gear, the second rotating element is a sun gear, and the third rotating element is a carrier;
The fourth rotating element is a sun gear, the fifth rotating element is a ring gear, and the sixth rotating element is a carrier;
The first engaging portion is configured to releasably connect the first rotating element and the third rotating element, and to release the third rotating element and the stationary element. An engagement portion configured to couple,
The second engaging portion is configured to releasably connect the third rotating element and the fifth rotating element.
好ましくは、前記第1係合部が係合状態にありかつ前記第2係合部が非係合状態にあるときの前記機関の動力の前記第5回転要素と前記第6回転要素とへの動力分割比を第1動力分割比とし、前記第2係合部が係合状態にありかつ前記第1係合部が非係合状態にあるときの前記機関の動力の前記第5回転要素と前記第6回転要素とへの動力分割比を第2動力分割比とするとき、前記第1動力分割比は、前記第2動力分割比と異なる。 Preferably, when the first engaging portion is in an engaged state and the second engaging portion is in a non-engaged state, the power of the engine is transferred to the fifth rotating element and the sixth rotating element. The fifth power component of the engine when the power split ratio is a first power split ratio, the second engagement portion is in an engaged state and the first engagement portion is in a disengaged state; When the power split ratio to the sixth rotating element is the second power split ratio, the first power split ratio is different from the second power split ratio.
本発明によれば、上記構成を備えるので、第1係合部が係合状態にありかつ第2係合部が非係合状態にあるときの機関の動力の第5回転要素と第6回転要素とへの動力分割比を、第2係合部が係合状態にありかつ第1係合部が非係合状態にあるときの機関の動力の第5回転要素と第6回転要素とへの動力分割比と異ならせることができる。エンジン回転速度(Ne)と動力伝達装置の出力軸回転速度(No)との比である減速比(Ne/No)が同じであっても、動力分割比が異なるとエンジントルク(Te)と第1電動機トルク(Tg)とのトルク比率(Tg/Te)とエンジン回転速度(Ne)と第1電動機回転速度(Ng)との回転速度比率(Ng/Ne)とが異なり、エンジン出力と第1電動機出力との出力比率(Pg/Pe)も異なる。したがって、出力比率の小さい動力分割比を選択することで回転機の定格トルクあるいは定格回転数の増大が抑制され、機関の高出力での走行が可能になるという優れた効果が発揮される。 According to the present invention, since the above-described configuration is provided, the fifth rotation element and the sixth rotation of the engine power when the first engagement portion is in the engaged state and the second engagement portion is in the non-engaged state. The power split ratio to the elements is changed to the fifth and sixth rotating elements of the engine power when the second engaging portion is in the engaged state and the first engaging portion is in the disengaged state. The power split ratio can be different. Even if the reduction ratio (Ne / No), which is the ratio between the engine rotation speed (Ne) and the output shaft rotation speed (No) of the power transmission device, is the same, the engine torque (Te) and the The torque ratio (Tg / Te) with respect to 1 motor torque (Tg) and the rotation speed ratio (Ng / Ne) between the engine rotation speed (Ne) and the first motor rotation speed (Ng) are different. The output ratio (Pg / Pe) with the motor output is also different. Therefore, by selecting a power split ratio with a small output ratio, an increase in the rated torque or rated rotational speed of the rotating machine is suppressed, and an excellent effect that the engine can be driven at a high output is exhibited.
本発明は、機関からの動力を伝達するための動力伝達装置に関する。この動力伝達装置は、機関と接続された第1差動機構と、該第1差動機構に接続された第2差動機構と、第1差動機構に関して設けられた第1係合部と、第1差動機構の1つの回転要素と第2差動機構の1つの回転要素とを解放可能に連結することができる第2係合部とを備える。第1差動機構は、機関と接続された第1回転要素と、第2回転要素と、第3回転要素とを備え、好ましくは、遊星歯車機構(第1遊星歯車機構)である。第2差動機構は、第4回転要素と、第5回転要素と、第6回転要素とを備える。第4回転要素は第1差動機構の第2回転要素に接続され、第5回転要素は第1回転電機と接続され、第6回転要素は第2差動機構の出力要素である。以下に説明される実施形態では、この第6回転要素は車輪および第2回転電機に接続される。この第2差動機構は、遊星歯車機構(第2遊星歯車機構)であるとよい。なお、第1遊星歯車機構はシングルピニオン式の遊星歯車機構であってもよく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構であってもよい。これは、第2遊星歯車機構においても同様である。 The present invention relates to a power transmission device for transmitting power from an engine. The power transmission device includes a first differential mechanism connected to the engine, a second differential mechanism connected to the first differential mechanism, and a first engagement portion provided for the first differential mechanism. And a second engaging part capable of releasably connecting one rotating element of the first differential mechanism and one rotating element of the second differential mechanism. The first differential mechanism includes a first rotating element connected to the engine, a second rotating element, and a third rotating element, and is preferably a planetary gear mechanism (first planetary gear mechanism). The second differential mechanism includes a fourth rotating element, a fifth rotating element, and a sixth rotating element. The fourth rotating element is connected to the second rotating element of the first differential mechanism, the fifth rotating element is connected to the first rotating electrical machine, and the sixth rotating element is an output element of the second differential mechanism. In the embodiment described below, the sixth rotating element is connected to the wheel and the second rotating electric machine. The second differential mechanism may be a planetary gear mechanism (second planetary gear mechanism). The first planetary gear mechanism may be a single pinion type planetary gear mechanism or a double pinion type planetary gear mechanism. The same applies to the second planetary gear mechanism.
第1係合部は、第1回転要素、第2回転要素および第3回転要素のうちの2つを互いに解放可能に連結するように構成された係合部、および、第3回転要素と静止要素とを解放可能に連結するように構成された係合部のうちいずれか一方である。一方、第2係合部は、第1差動機構の第3回転要素と、第2差動機構の第5回転要素および第6回転要素のいずれか一方とを解放可能に連結することができる。そして、本発明の好ましい態様では、第1および第2差動機構を介しての、特に、第2差動機構を介しての、機関の動力の第5回転要素(具体的には第1回転電機)と第6回転要素(つまり第2差動機構の出力要素)への動力分割比を変えるように、第1係合部と第2係合部とはそれぞれ以下に説明するように(係合状態と解放状態(非係合状態)とに選択的になるように)作動することができる。 The first engaging portion is configured to releasably connect two of the first rotating element, the second rotating element, and the third rotating element, and stationary with the third rotating element. Any one of the engagement portions configured to releasably connect the element. On the other hand, the second engaging portion can releasably connect the third rotating element of the first differential mechanism and any one of the fifth rotating element and the sixth rotating element of the second differential mechanism. . In a preferred aspect of the present invention, the fifth rotation element (specifically, the first rotation) of the engine power through the first and second differential mechanisms, particularly through the second differential mechanism. The first engagement portion and the second engagement portion are respectively described as follows (engagement) so as to change the power split ratio between the electric machine) and the sixth rotation element (that is, the output element of the second differential mechanism). Can be actuated to be selective between a combined state and a released state (non-engaged state).
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
[第1実施形態]
図1から図7を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態は、機関(以下、エンジン)からの動力を伝達するための動力伝達装置TM1に関し、以下に説明するように車両100に適用されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment relates to a power transmission device TM1 for transmitting power from an engine (hereinafter referred to as an engine), and is applied to a
本実施形態に係る車両100は、図1に示すように、動力源つまり原動機としてエンジン1、第1回転電機MG1および第2回転電機MG2を有するハイブリッド(HV)車両である。車両100は、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド(PHV)車両であってもよい。図1および図2に示すように、車両100は、エンジン1、第1遊星歯車機構10、第2遊星歯車機構20、第1回転電機MG1、第2回転電機MG2、クラッチ(第1クラッチ)CL1、クラッチ(第2クラッチ)CLr、ブレーキBL1、差動装置30、HV_ECU50、MG_ECU60およびエンジンECU70を含んで構成されている。特に、エンジン1および2つの回転電機MG1、MG2と駆動輪Wとの間には、本第1実施形態の動力伝達装置TM1が組み込まれている。この動力伝達装置TM1は、第1遊星歯車機構10、第2遊星歯車機構20、第1クラッチCL1、第2クラッチCLr、ブレーキBL1を含む。
As shown in FIG. 1, the
エンジン1は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸の回転運動に変換して出力する内燃機関である。エンジン1の出力軸は、動力伝達装置TM1の入力軸2と接続されている。入力軸2は、エンジン1の出力軸と同軸上かつ該出力軸の延長線上に配置されている。入力軸2は、第1遊星歯車機構10の第1サンギア11と接続されている。
The
第1遊星歯車機構10は、エンジン1と接続され、エンジン1の回転を伝達する第1差動機構として車両100に搭載されている。第1遊星歯車機構10は、入力側差動機構であり、エンジン1との間に第2遊星歯車機構20を挟んで配置されている。第1遊星歯車機構10は、シングルピニオン式であり、第1サンギア11、第1ピニオンギア12、第1リングギア13および第1キャリア14を有する。なお、本第1実施形態では、第1サンギア11は第1回転要素に相当し、第1リングギア13は第3回転要素に相当し、第1キャリア14は第2回転要素に相当する。
The first
第1サンギア11は、入力軸2と連結されており、入力軸2と一体回転する。第1リングギア13は、第1サンギア11と同軸上であってかつ第1サンギア11の径方向外側に配置されている。第1ピニオンギア12は、第1サンギア11と第1リングギア13との間に配置されており、第1サンギア11および第1リングギア13とそれぞれ噛み合っている。第1ピニオンギア12は、第1キャリア14によって回転自在に支持されている。第1ピニオンギア12は、第1キャリア14と共に入力軸2の中心軸線周りに回転(公転)可能であり、かつ第1キャリア14によって支持されて第1ピニオンギア12の中心軸線周りに回転(自転)可能である。
The
第1クラッチCL1は、第1サンギア11と第1キャリア14とを解放可能に連結するように構成された係合装置(係合部)である。第1クラッチCL1は、例えば、摩擦係合式のクラッチとすることができるが、これに限られない。本実施形態では、第1クラッチCL1は、油圧によって制御されて係合(完全係合を含む)あるいは解放する。完全係合状態(以下、単に、係合状態と称し得る)の第1クラッチCL1は、第1サンギア11と第1キャリア14とを連結し、第1サンギア11と第1キャリア14とを一体回転させることができる。完全係合状態の第1クラッチCL1は、第1遊星歯車機構10の差動を規制する。一方、解放状態(非係合状態)の第1クラッチCL1は、第1サンギア11と第1キャリア14とを切り離し、第1サンギア11と第1キャリア14との相対回転を許容する。つまり、解放状態の第1クラッチCL1は、第1遊星歯車機構10の差動を許容する。なお、第1クラッチCL1は、半係合状態であるスリップ状態に制御可能である。スリップ状態の第1クラッチCL1は、第1遊星歯車機構10の差動を許容する。
The first clutch CL1 is an engagement device (engagement portion) configured to releasably connect the
ブレーキBL1は、第1リングギア13の回転を規制することができる、係合装置(係合部)としてのブレーキ装置である。ブレーキBL1および上記第1クラッチCL1の少なくとも一方が本発明の第1係合部に相当する。ブレーキBL1は、第1リングギア13に接続された係合要素と、車体側、例えば動力伝達装置のケース(静止要素)に接続された係合要素とを有し、第1リングギア13とケースとを解放可能に連結することができる。ブレーキBL1には、第1クラッチCL1と同様の摩擦係合式のクラッチ装置を用いることができるが、これに限られない。本実施形態では、ブレーキBL1は、油圧によって制御されて係合(完全係合を含む)あるいは解放する。完全係合状態(以下、単に、係合状態と称し得る)のブレーキBL1は、第1リングギア13と車体側つまり静止要素とを連結し、第1リングギア13の回転を規制することができる。他方、解放状態(非係合状態)のブレーキBL1は、第1リングギア13と静止要素とを切り離し、第1リングギア13の回転を許容する。なお、ブレーキBL1は、半係合状態であるスリップ状態に制御可能である。スリップ状態のブレーキBL1は、第1リングギア13の回転を許容する。
The brake BL1 is a brake device as an engagement device (engagement portion) that can regulate the rotation of the
第1実施形態の第2遊星歯車機構20は、第1遊星歯車機構10と駆動輪Wとを接続する第2差動機構として車両100に搭載されている。第2遊星歯車機構20は、第1遊星歯車機構10と同軸上に、かつ第1遊星歯車機構10よりもエンジン側に配置されている。第2遊星歯車機構20は、第1遊星歯車機構10よりも駆動輪W側に配置された出力側差動機構である。第2遊星歯車機構20は、シングルピニオン式であり、第2サンギア21、第2ピニオンギア22、第2リングギア23および第2キャリア24を有する。なお、第1実施形態では、第2サンギア21は第5回転要素に相当し、第2リングギア23は第6回転要素に相当し、第2キャリア24は第4回転要素に相当する。
The second
第2リングギア23は、第2サンギア21と同軸上であってかつ第2サンギア21の径方向外側に配置されている。第2ピニオンギア22は、第2サンギア21と第2リングギア23との間に配置されており、第2サンギア21および第2リングギア23とそれぞれ噛み合っている。第2ピニオンギア22は、第2キャリア24によって回転自在に支持されている。第2キャリア24は、第1遊星歯車機構10の第1キャリア14と接続されており、第1キャリア14と一体回転する。第2ピニオンギア22は、第2キャリア24と共に入力軸2の中心軸線周りに回転(公転)可能であり、かつ第2キャリア24によって支持されて第2ピニオンギア22の中心軸線周りに回転(自転)可能である。第1キャリア14は、第1遊星歯車機構10の出力要素であり、エンジン1から第1遊星歯車機構10に入力された回転を第2キャリア24に出力することができる。
The
第2サンギア21には第1回転電機MG1のロータ軸33が接続されている。第1回転電機MG1のロータ軸33は、入力軸2と同軸上に配置されており、第2サンギア21に接続されていて、第2サンギア21と一体回転する。第2リングギア23には、カウンタドライブギア25が接続されている。カウンタドライブギア25は、第2リングギア23と一体回転する。第2リングギア23は、第1回転電機MG1あるいは第1遊星歯車機構10から入力された回転を駆動輪Wおよび第2回転電機MG2に出力することができる出力要素である。
The
第2クラッチCLrは、第1リングギア13と第2サンギア21とを解放可能に連結するように構成されており、本発明の第2係合部に相当する。なお、第2係合部としての第2クラッチCLrは、以下の説明から明らかなように、動力伝達装置TM1の第1遊星歯車機構10と第2遊星歯車機構20とにおける動力分割比を可変とする切替装置として機能する。第2クラッチCLrは、例えば、摩擦係合式のクラッチとすることができるが、これに限られない。本実施形態では、第2クラッチCLrは、第1回転電機MG1の内径側に配置されている。本実施形態では、第2クラッチCLrは、油圧によって制御されて係合(完全係合を含む)あるいは解放する。完全係合状態(以下、単に、係合状態と称し得る)の第2クラッチCLrは、第1リングギア13と第2サンギア21とを連結し、第1リングギア13と第2サンギア21とを一体回転させることができる。これにより、第2遊星歯車機構20のギア比に対応する動力分割比と異なる動力分割比で、後述するハイブリッドモード(HVモード)においてエンジン1からの動力を第1回転電機MG1側と車輪側とに分割することができる。一方、解放状態(非係合状態)の第2クラッチCLrは、第1リングギア13と第2サンギア21とを切り離し、第2遊星歯車機構20のギア比に対応する動力分割比で、第1遊星歯車機構10から第2遊星歯車機構20に入力されたエンジン1からの動力の分割を行うことを可能にする。なお、第2クラッチCLrは、半係合状態であるスリップ状態に制御可能である。
The second clutch CLr is configured to releasably connect the
カウンタドライブギア25は、カウンタドリブンギア26と噛み合っている。カウンタドリブンギア26は、カウンタシャフト27を介してドライブピニオンギア28と接続されている。また、カウンタドリブンギア26には、リダクションギア35が噛み合っている。リダクションギア35は、第2回転電機MG2のロータ軸34に接続されている。つまり、第2回転電機MG2の回転は、リダクションギア35を介してカウンタドリブンギア26に伝達される。リダクションギア35は、カウンタドリブンギア26よりも小径であり、第2回転電機MG2の回転を減速してカウンタドリブンギア26に伝達する。
The
ドライブピニオンギア28は、差動装置30のデフリングギア29と噛み合っている。差動装置30は、左右の駆動軸31を介して駆動輪Wと接続されている。
The
このように、第2リングギア23は、カウンタドライブギア25、カウンタドリブンギア26、カウンタシャフト27、ドライブピニオンギア28、差動装置30および駆動軸31を介して駆動輪Wと接続されている。また、第2回転電機MG2は、第2リングギア23と駆動輪Wとの駆動力の伝達経路に対して接続されており、第2リングギア23および駆動輪Wに対してそれぞれ動力(駆動力)を伝達可能である。
As described above, the
第1回転電機MG1および第2回転電機MG2は、それぞれモータ(電動機)としての機能と、発電機としての機能とを備えている。第1回転電機MG1および第2回転電機MG2は、それぞれインバーターを介してバッテリと接続されている。第1回転電機MG1および第2回転電機MG2は、バッテリから供給される電力を機械的な動力に変換して出力することができると共に、入力される動力によって駆動されて機械的な動力を電力に変換することができる。回転電機MG1、MG2によって発電された電力は、バッテリに蓄電可能である。第1回転電機MG1および第2回転電機MG2としては、例えば、永久磁石式の三相交流同期モータジェネレータを用いることができるが、流体モータなどの他の種類の回転機であっても良い。 The first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 each have a function as a motor (electric motor) and a function as a generator. First rotating electrical machine MG1 and second rotating electrical machine MG2 are each connected to a battery via an inverter. The first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2 can convert the electric power supplied from the battery into mechanical power and output it, and are driven by the input power to convert the mechanical power into electric power. Can be converted. The electric power generated by the rotating electrical machines MG1 and MG2 can be stored in the battery. As the first rotating electrical machine MG1 and the second rotating electrical machine MG2, for example, a permanent magnet type three-phase AC synchronous motor generator can be used, but other types of rotating machines such as a fluid motor may be used.
図2に示すように、車両100は、HV_ECU50、MG_ECU60およびエンジンECU70を有する。各ECU50、60、70は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。HV_ECU50は、車両100全体を統合制御する機能を有している。MG_ECU60およびエンジンECU70は、それぞれ、HV_ECU50と電気的に接続されている。なお、HV_ECU50、MG_ECU60およびエンジンECU70は、実質的に、全体として1つの電子制御ユニット(制御装置)として構成されていてもよい。
As shown in FIG. 2,
MG_ECU60は、第1回転電機MG1および第2回転電機MG2を制御することができる。MG_ECU60は、例えば、第1回転電機MG1および第2回転電機MG2に対して供給する電流の周波数を制御して回転数を制御し、また電流値を調節して出力トルクを制御することができる。
The
エンジンECU70は、エンジン1を制御することができる。エンジンECU70は、例えば、エンジン1の電子スロットル弁の開度を制御すること、点火信号を出力してエンジン1の点火制御を行うこと、エンジン1に対する燃料の噴射制御等を行うことができる。エンジンECU70は、電子スロットル弁の開度制御、点火制御、噴射制御等によりエンジン1の出力トルクを制御することができる。
The
HV_ECU50には、車速センサ、アクセル開度センサ、MG1回転数センサ、MG2回転数センサ、出力軸回転数センサ、バッテリセンサ等が接続されている。これらのセンサにより、HV_ECU50は、車速、アクセル開度、第1回転電機MG1の回転数、第2回転電機MG2の回転数、動力伝達装置TM1の出力軸(カウンタシャフト27)の回転数、バッテリ充電状態SOC等を取得することができる。
The
HV_ECU50は、取得した情報に基づいて、車両100に対する要求駆動力や要求パワー、要求トルク等を算出することができる。HV_ECU50は、算出した要求値に基づいて、第1回転電機MG1の出力トルク(MG1トルク)、第2回転電機MG2の出力トルク(MG2トルク)およびエンジン1の出力トルク(エンジントルク)を決定し、それらによる総合的な出力トルクを決定する。HV_ECU50は、MG1トルクの指令値およびMG2トルクの指令値をMG_ECU60に対して出力する。また、HV_ECU50は、エンジントルクの指令値をエンジンECU70に対して出力する。
The
HV_ECU50は、第1クラッチCL1、第2クラッチCLr、ブレーキBL1のそれぞれの制御部としての機能を有し、後述する走行モード等の選択に基づいて、第1クラッチCL1、第2クラッチCLr、ブレーキBL1の各状態(つまり供給油圧)をそれぞれ制御する。HV_ECU50は、第1クラッチCL1に対する供給油圧(係合圧)P_CL1の指令値、第2クラッチCLrに対する供給油圧(係合圧)P_CLrの指令値、ブレーキBL1に対する供給油圧(係合油圧)P_BL1の指令値をそれぞれ出力する。図示しない油圧制御装置は、各係合油圧P_CL1、P_CLr、P_BL1の指令値に応じてクラッチCL1、CLr、およびブレーキBL1のそれぞれに対する供給油圧を制御する。特に、クラッチCL1、CLr、およびブレーキBL1のそれぞれに対する供給油圧の制御については、HV_ECU50は、予め実験に基づいて定められたプログラムやデータ等を有していて、これらプログラムやデータ等に基づいてそれらの供給油圧の制御を実行する。特に、これらのプログラムやデータ等は、第1および第2回転電機MG1、MG2の性能や、後述する走行モードにおける運転特性を考慮して、定められている。そして、HV_ECU50は、車両の運転状態(例えばアクセル開度)などに基づいて、最適な走行モードを選択し、クラッチCL1、CLr、およびブレーキBL1のそれぞれに対する供給油圧を制御する。
The
車両100では、ハイブリッド(HV)走行あるいはEV走行を選択的に実行可能である。HV走行とは、エンジン1を動力源として車両100を走行させる走行モードである。HV走行では、エンジン1に加えて、更に第2回転電機MG2を動力源としてもよい。EV走行は、第1回転電機MG1あるいは第2回転電機MG2の少なくともいずれか一方を動力源として走行する走行モードである。EV走行では、エンジン1を停止して走行することが可能である。
The
本実施形態において、車両100は、EV走行モードとして、第2回転電機MG2を単独の動力源として車両100を走行させる単独モータEVモードと、第1回転電機MG1および第2回転電機MG2を動力源として車両100を走行させる両モータEVモードとを有する。以下、まず、これらのEV走行モードを説明する。
In the present embodiment, the
図3の作動係合表において、第1クラッチCL1の欄、ブレーキBL1の欄および第2クラッチCLrの欄の丸印は、係合(係合状態)を示し、空欄は解放(解放状態または非係合状態)を示す。また、三角印は、第1クラッチCL1あるいは第2クラッチCLrのいずれかを係合し、他方を解放することを示す。また、以下に説明される図4、図10、図13、図16の共線図において、白四角印は第1回転電機MG1が接続されている回転要素を示し、黒丸印は第2回転電機MG2に接続されている回転要素(つまり第2遊星歯車機構20の出力要素)を示し、白丸はエンジン1に接続されている回転要素を示し、矢印はそれらの出力トルク(動力)を表す。これら共線図において、クラッチCL1が白抜きで示されたものは解放、ハッチングで示されたものは係合を表す。さらに、それら共線図では、第1遊星歯車機構10に関するラインが実線で示され、第2遊星歯車機構20に関するラインが破線で示される。
In the operation engagement table of FIG. 3, the circles in the first clutch CL1, the brake BL1 column, and the second clutch CLr column indicate engagement (engaged state), and the blank column is released (released state or not). Engagement state). The triangle mark indicates that either the first clutch CL1 or the second clutch CLr is engaged and the other is released. Also, in the collinear charts of FIGS. 4, 10, 13, and 16 described below, the white square marks indicate the rotating elements to which the first rotating electrical machine MG1 is connected, and the black circle marks indicate the second rotating electrical machines. The rotating elements connected to MG2 (that is, the output elements of the second planetary gear mechanism 20) are shown, the white circles show the rotating elements connected to the
図4(A)は、単独モータEVモードに係る共線図である。共線図において、符号S1、C1、R1は、それぞれ第1サンギア11、第1キャリア14、第1リングギア13を示し、符号S2、C2、R2は、それぞれ第2サンギア21、第2キャリア24、第2リングギア23を示す。
FIG. 4A is a collinear diagram related to the single motor EV mode. In the alignment chart, reference numerals S1, C1, and R1 indicate the
単独モータEVモードでは、第1クラッチCL1、ブレーキBL1、第2クラッチCLrが解放している。ブレーキBL1が解放していることで、第1リングギア13の回転が許容され、クラッチCL1が解放していることで、第1遊星歯車機構10は差動可能である。HV_ECU50は、MG_ECU60を介して第2回転電機MG2に正トルクを出力させて車両100に前進方向の駆動力を発生させる。第2リングギア23は、駆動輪Wの回転と連動して正回転する。ここで、正回転とは、車両100の前進時の第2リングギア23の回転方向とする。第1キャリア14は、第2キャリア24に連れ回り正回転する。第1および第2遊星歯車機構10、20では、第1クラッチCL1、第2クラッチCLrおよびブレーキBL1のそれぞれが解放されたニュートラルの状態であるため、エンジン1および第1回転電機MG1は連れ回されず、第1サンギア11および第2サンギア21はそれぞれ回転を停止する。
In the single motor EV mode, the first clutch CL1, the brake BL1, and the second clutch CLr are released. When the brake BL1 is released, the
単独モータEVモードでの走行時に、バッテリの充電状態がフルとなり、回生エネルギーが取れない場合が発生し得る。この場合、エンジンブレーキを併用することが考えられる。第1クラッチCL1または第2クラッチCLrを係合することで、エンジン1を駆動輪Wと接続し、エンジンブレーキを駆動輪Wに作用させることができる。図3に三角印で示すように、単独モータEVモードで第1クラッチCL1または第2クラッチCLrを係合すると、エンジン1を連れ回し状態とし、第1回転電機MG1でエンジン回転数を上げてエンジンブレーキ状態とすることができる。
When traveling in the single motor EV mode, the battery may be fully charged and regenerative energy may not be obtained. In this case, it is conceivable to use an engine brake together. By engaging the first clutch CL1 or the second clutch CLr, the
両モータEVモードでは、HV_ECU50は、クラッチCL1およびブレーキBL1を係合する(第2クラッチCLrが解放している)。図4(B)は、両モータEVモードに係る共線図である。クラッチCL1が係合することで、第1遊星歯車機構10の差動は規制され、ブレーキBL1が係合することで、第1リングギア13の回転が規制される。したがって、第1遊星歯車機構10の全回転要素の回転が停止する。出力要素である第1キャリア14の回転が規制されることで、これと接続された第2キャリア24が0回転にロックされる。
In the both motor EV mode, the
HV_ECU50は、第1回転電機MG1および第2回転電機MG2にそれぞれ走行駆動用のトルクを出力させる。第2キャリア24は、回転が規制されていることで、第1回転電機MG1のトルクに対して反力を取り、第1回転電機MG1のトルクを第2リングギア23から出力させることができる。第1回転電機MG1は、前進時に負トルクを出力して負回転することで、第2リングギア23から正のトルクを出力させることができる。一方、後進時には、第1回転電機MG1は、正トルクを出力して正回転することで、第2リングギア23から負のトルクを出力させることができる。
The
第1実施形態のHV走行には、第1HVモード(オーバードライブ(O/D)インプットスプリットモード)と、第2HVモード(アンダードライブ(U/D)インプットスプリットモード)と、第3HVモード(固定段モード)とがある。 In the HV traveling of the first embodiment, the first HV mode (overdrive (O / D) input split mode), the second HV mode (underdrive (U / D) input split mode), and the third HV mode (fixed stage) Mode).
まず、第1HVモードについて説明する。第1HVモードでのHV走行では、第2遊星歯車機構20は差動状態を基本とし、変速部の第1遊星歯車機構10は、ロー(Lo)/ハイ(Hi)の切り替えがなされる。図4(C)は、第1HVモードでのHV走行における、ロー状態の走行モード(第1ODLoモード)に係る共線図、図4(D)は、第1HVモードでのHV走行における、ハイ状態の走行モード(第1ODHiモード)に係る共線図である。なお、第1HVモードでは、第2クラッチCLrは解放される(非係合状態にされる)。
First, the first HV mode will be described. In the HV traveling in the first HV mode, the second
第1ODLoモードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1を解放し、ブレーキBL1を係合する(第2クラッチCLrを解放する)。ブレーキBL1が係合することにより、第1リングギア13の回転が規制される。エンジンの出力は第1キャリア14から第2キャリア24に伝達される。第2キャリア24に入力された(エンジン1の)回転は、第2遊星歯車機構20で増速されて第2リングギア23から出力されるオーバードライブ(O/D)状態となる。
In the first ODLo mode, the
第1ODHiモードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1を係合し、ブレーキBL1を解放する(第2クラッチCLrを解放する)。第1クラッチCL1が係合することにより、第1遊星歯車機構10は差動が規制され、第1遊星歯車機構10の第1サンギア11、第1リングギア13、第1キャリア14が一体回転する。第1実施形態では、第1遊星歯車機構10の第1キャリア14と第2遊星歯車機構20の第2キャリア24とが接続されているので、エンジン1の回転は第2遊星歯車機構20で増速されて第2リングギア23から出力されるオーバードライブ(O/D)状態となる。
In the first ODHi mode, the
第1HVモードの後進走行では、第1ODHiモードと同様に、HV_ECU50は、クラッチCL1を係合し、ブレーキBL1を解放する(クラッチCLrを解放する)。図4(E)の共線図に示すように、エンジン1を作動させ、第1回転電機MG1を回生させ、第2電動機MG2を負回転・負トルクで力行させることで、第2リングギヤ23を逆回転させることができる。
In the reverse travel of the first HV mode, as in the first ODHi mode, the
次に、第2HVモードについて説明する。図4(F)は、第2HVモードに係る共線図である。第2HVモードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1とブレーキBL1とを共に解放し、第2クラッチCLrを係合する。第2クラッチCLrが係合することにより、第1遊星歯車機構10と第2遊星歯車機構20との間では、第1キャリア14と第2キャリア24とが接続されていることに加えて、第1リングギア13と第2サンギア21とが連結されて接続状態になる。これにより、図4(F)の共線図では、第1遊星歯車機構10に関するライン(実線)と第2遊星歯車機構20に関するライン(破線)とが重なり、1本のラインが存在するようになる。つまり、図4(A)〜図4(E)の共線図では第1遊星歯車機構10に関するラインと第2遊星歯車機構20に関するラインとの2本のラインが存在した。そして、特に図4(C)〜図4(E)の第1HVモードでは、第1遊星歯車機構10を介して第2遊星歯車機構20の第2キャリア24に入力されたエンジン1からの動力は、第2遊星歯車機構20の回転要素のギア歯数に応じた第1動力分割比(ギア比)で、第1回転電機MG1(つまり第2サンギア21)と第2遊星歯車機構の出力要素(つまり第2リングギア23)とに分割された。これに対して、第2HVモードでは、図4(F)から理解できるように、第1HVモードとは異なる第2動力分割比(第1遊星歯車機構10と第2遊星歯車機構20との回転要素のギア歯数に応じた動力分割比)で、エンジン1からの動力を第2サンギア21と第2リングギア23とに分割することができる。第2HVモードでは、エンジン1の回転は、減速されて第2リングギア23から出力されるアンダードライブ(U/D)状態となる。なお、後進は、第1回転電機MG1を逆回転することで可能になる。
Next, the second HV mode will be described. FIG. 4F is a collinear diagram related to the second HV mode. In the second HV mode, the
次に、第3HVモードについて説明する。図4(G)は直結固定段モードに係る共線図であり、図4(H)はアンダードライブ(U/D)固定段モードに係る共線図である。直結固定段モードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1および第2クラッチCLrを共に係合し、ブレーキBL1を解放する。第1および第2クラッチCL1、CLrを係合することにより、第1遊星歯車機構10と第2遊星歯車機構20とは共に差動が規制される。それにより、エンジン1の出力を第2リングギア23から直接出力することができる。
Next, the third HV mode will be described. FIG. 4G is a collinear diagram related to the direct connection fixed stage mode, and FIG. 4H is a collinear chart related to the underdrive (U / D) fixed stage mode. In the direct connection fixed stage mode, the
アンダードライブ(U/D)固定段モードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1を解放し、ブレーキBL1および第2クラッチCLrを共に係合する。ブレーキBL1が係合することにより第1リングギア13の回転が規制される。第2クラッチCLrが係合することにより、第1遊星歯車機構10と第2遊星歯車機構20との間では、第1キャリア14と第2キャリア24とが接続されていることに加えて、第1リングギア13と第2サンギア21とが連結されて接続状態になる。したがって、エンジン1の回転は減速されて第2リングギア23から出力されるアンダードライブ(U/D)状態となる。なお、アンダードライブ(U/D)固定段モードは、登坂時やトーイング時などに有利である。第1回転電機MG1が過熱し難いためである。それ故、このアンダードライブ(U/D)固定段モードは、第2回転電機MG2をアシストして、加速力を高めたいときに有利である。
In the underdrive (U / D) fixed stage mode, the
以上述べたように、第2クラッチCLrを非係合状態にして第1クラッチCL1またはブレーキBL1を係合状態にする第1HVモードと、第2クラッチCLrを係合状態にして第1クラッチCL1およびブレーキBL1を共に非係合状態にする第2HVモードとで、動力伝達装置TM1における動力分割比を変えることができる。よって、これらの第1および第2HVモードを好適に選択設定することで、第1回転電機MG1のトルクおよび回転を第1回転電機の特性(性能)に適したように制御することができる。 As described above, the first HV mode in which the second clutch CLr is disengaged and the first clutch CL1 or the brake BL1 is engaged, and the first clutch CL1 and the second clutch CLr are engaged. The power split ratio in the power transmission device TM1 can be changed in the second HV mode in which both the brakes BL1 are disengaged. Therefore, by suitably selecting and setting these first and second HV modes, the torque and rotation of the first rotating electrical machine MG1 can be controlled so as to be suitable for the characteristics (performance) of the first rotating electrical machine.
図5に示されるように、第1HVモード(O/D)及び第2HVモード(U/D)の夫々におけるトルク比率(Tg/Te)の絶対値は、減速比(Ne/No)によらず一定である。 As shown in FIG. 5, the absolute value of the torque ratio (Tg / Te) in each of the first HV mode (O / D) and the second HV mode (U / D) does not depend on the reduction ratio (Ne / No). It is constant.
他方、図6に示されるように、動力伝達装置の減速比(Ne/No)が比較的大きな領域aでは、第2HVモード(U/D)の方が第1HVモード(O/D)よりも回転速度比率(Ng/Ne)の絶対値が小さい。従って、減速比の比較的大きな領域aでは第2HVモード(U/D)を成立させることで、MG1回転速度Ngの増大を抑制できる。一方で、減速比が比較的小さな領域bでは、第1HVモード(O/D)の方が第2HVモード(U/D)よりも回転速度比率(Ng/Ne)の絶対値が小さい。従って、減速比の比較的小さな領域bでは第1HVモード(O/D)を成立させることで、MG1回転速度Ngの増大を抑制できる。 On the other hand, as shown in FIG. 6, in the region a where the reduction ratio (Ne / No) of the power transmission device is relatively large, the second HV mode (U / D) is more than the first HV mode (O / D). The absolute value of the rotation speed ratio (Ng / Ne) is small. Therefore, in the region a having a relatively large reduction ratio, the increase in the MG1 rotation speed Ng can be suppressed by establishing the second HV mode (U / D). On the other hand, in the region b where the reduction ratio is relatively small, the absolute value of the rotation speed ratio (Ng / Ne) is smaller in the first HV mode (O / D) than in the second HV mode (U / D). Therefore, in the region b where the reduction ratio is relatively small, an increase in the MG1 rotation speed Ng can be suppressed by establishing the first HV mode (O / D).
出力比率(Pg/Pe)は、トルク比率(Tg/Te)と回転速度比率(Ng/Ne)の積である。したがって、図7に示されるように、減速比の比較的大きな領域cでは、第2HVモード(U/D)の方が第1HVモード(O/D)よりも出力比率(Pg/Pe)の絶対値が小さい。従って、減速比の比較的大きな領域cでは第2HVモード(U/D)を成立させることで、MG1出力Pgの増大を抑制できる。一方で、減速比が比較的小さな領域dでは、第1HVモード(O/D)の方が第2HVモード(U/D)よりも出力比率(Pg/Pe)の絶対値が小さい。従って、減速比の比較的小さな領域dでは第1HVモード(O/D)を成立させることで、MG1出力の増大を抑制できる。 The output ratio (Pg / Pe) is the product of the torque ratio (Tg / Te) and the rotation speed ratio (Ng / Ne). Therefore, as shown in FIG. 7, in the region c where the reduction ratio is relatively large, the output ratio (Pg / Pe) of the second HV mode (U / D) is higher than that of the first HV mode (O / D). The value is small. Therefore, the increase in the MG1 output Pg can be suppressed by establishing the second HV mode (U / D) in the region c where the reduction ratio is relatively large. On the other hand, in the region d where the reduction ratio is relatively small, the absolute value of the output ratio (Pg / Pe) is smaller in the first HV mode (O / D) than in the second HV mode (U / D). Therefore, by increasing the first HV mode (O / D) in the region d having a relatively small reduction ratio, an increase in the MG1 output can be suppressed.
そのため、減速比に応じて出力比率(Pg/Pe)の相対的に小さいHVモードを選択して設定することで、MG1出力の増大を抑制でき、MG1回転数あるいはMG1トルクの増加を抑制でき、MG1の定格回転数あるいはMG1定格トルクの増大を抑制できる。 Therefore, by selecting and setting an HV mode with a relatively small output ratio (Pg / Pe) according to the reduction ratio, an increase in MG1 output can be suppressed, and an increase in MG1 rotation speed or MG1 torque can be suppressed. An increase in the rated rotational speed of MG1 or MG1 rated torque can be suppressed.
第1実施形態では、第1HVモードと、第2HVモードとで動力分割比を可変とするように、第1遊星歯車機構10および第2遊星歯車機構20はそれぞれ設計または選択されている。これは、共線図において、第1および第2キャリア14、24に係る縦線と、第2リングギア23に係る線とが互いに対してずれていることや、図1において各回転要素の大きさや位置などの相対関係から理解できるであろう。なお、第1HVモードと第2HVモードとで動力分割比を可変とする設計または選択は、後述する他の実施形態においても同様に行われている。
In the first embodiment, the first
さらに、第1HVモードと、第2HVモードとでオーバードライブ状態と、アンダードライブ状態とを切り換えるので、動力伝達装置TM1は変速機としての変速比幅を拡大することを可能にする。 Furthermore, since the overdrive state and the underdrive state are switched between the first HV mode and the second HV mode, the power transmission device TM1 can increase the gear ratio range as a transmission.
なお、第1実施形態では、第1HVモードは低負荷または高速運転で選択されるとよく、第2HVモードは高負荷運転で選択されるとよく、それにより第1回転電機MG1のトルクや回転数の増加を抑制するとよい。この関係に基づいてHV_ECU50の上記プログラム等は構築されているとよい。
In the first embodiment, the first HV mode may be selected with a low load or a high speed operation, and the second HV mode may be selected with a high load operation, whereby the torque or rotation speed of the first rotating electrical machine MG1 is selected. It is good to suppress the increase of. Based on this relationship, the above-described program of the
[第2実施形態]
図8から図10を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態は、エンジンからの動力を伝達するための動力伝達装置TM2に関し、第1実施形態と同様に車両200に適用されている。以下の説明では、第1実施形態の説明において既に説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素には、同様の符号を付して重複説明を省略する。また、以下では、第1実施形態の説明を参照することにより当業者であれば明らかである点については説明を省略または簡潔に行い、第2実施形態の特徴的な構成および機能について主として説明する。なお、第1実施形態において説明されたような修正および変更は、矛盾しない限り、第2実施形態にも同様に適用される。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2nd Embodiment is applied to the
第2実施形態に係る車両200は、図8に示すように、エンジン1、第1回転電機MG1および第2回転電機MG2を有するハイブリッド(HV)車両である。車両200は、エンジン1、第1遊星歯車機構10、第2遊星歯車機構20、第1回転電機MG1、第2回転電機MG2、クラッチ(第1クラッチ)CL1、クラッチ(第2クラッチ)CLr、ブレーキBL1、差動装置30、HV_ECU50、MG_ECU60およびエンジンECU70を含んで構成されている。動力伝達装置TM2は、第1遊星歯車機構10、第2遊星歯車機構20、第1クラッチCL1、第2クラッチCLr、ブレーキBL1を含む。
A
エンジン1の出力軸は、動力伝達装置TMの入力軸2と接続されている。入力軸2は、エンジン1の出力軸と同軸上かつ該出力軸の延長線上に配置されている。入力軸2は、第1遊星歯車機構10の第1サンギア11と接続されている。
The output shaft of the
第1差動機構としての第1遊星歯車機構10は、シングルピニオン式であり、第1サンギア11、第1ピニオンギア12、第1リングギア13および第1キャリア14を有する。なお、第2実施形態では、第1サンギア11は第1回転要素に相当し、第1リングギア13は第2回転要素に相当し、第1キャリア14は第3回転要素に相当する。
A first
第1クラッチCL1は、第1サンギア11と第1キャリア14とを解放可能に連結可能なクラッチ装置である。ブレーキBL1は、第1キャリア14の回転を規制することができるように第1キャリア14と静止要素とを解放可能に連結可能なブレーキ装置である。
The first clutch CL1 is a clutch device capable of releasably connecting the
第2差動機構としての第2遊星歯車機構20は、第1遊星歯車機構10と同軸上に、かつ第1遊星歯車機構10よりもエンジン側に配置されている。第2遊星歯車機構20は、シングルピニオン式であり、第2サンギア21、第2ピニオンギア22、第2リングギア23および第2キャリア24を有する。第2キャリア24は、第1リングギア13と接続されており、第1リングギア13と一体回転する。なお、第2実施形態では、第2サンギア21は第5回転要素に相当し、第2リングギア23は第6回転要素に相当し、第2キャリア24は第4回転要素に相当する。
The second
第2サンギア21には第1回転電機MG1のロータ軸33が接続されている。第1回転電機MG1のロータ軸33は、入力軸2と同軸上に配置されており、第2サンギア21に接続されていて、第2サンギア21と一体回転する。第2リングギア23には、カウンタドライブギア25が接続されている。カウンタドライブギア25は、第2リングギア23と一体回転する出力ギアである。第2リングギア23は、第1回転電機MG1あるいは第1遊星歯車機構10から入力された回転を駆動輪Wおよび第2回転電機MG2に出力することができる出力要素である。
The
第2クラッチCLrは、第1遊星歯車機構10の第1キャリア14と第2遊星歯車機構20の第2リングギア23とを解放可能に連結可能なクラッチ装置である。
The second clutch CLr is a clutch device that can releasably connect the
カウンタドライブギア25は、カウンタドリブンギア26と噛み合っている。カウンタドライブギア25と、駆動輪Wおよび第2回転電機MG2の各々との間の構成は、第1実施形態で説明した通りである。
The
車両200では、HV走行あるいはEV走行を選択的に実行可能である。各走行モードでの第1クラッチCL1、ブレーキBL1および第2クラッチCLrの各状態を、図9の作動係合表に示す。
The
図10(A)は、単独モータEVモードに係る共線図である。単独モータEVモードでは、第1クラッチCL1、ブレーキB1、第2クラッチCLrが解放している。HV_ECU50は、MG_ECU60を介して第2回転電機MG2に正トルクを出力させて車両100に前進方向の駆動力を発生させる。
FIG. 10A is a collinear diagram related to the single motor EV mode. In the single motor EV mode, the first clutch CL1, the brake B1, and the second clutch CLr are released. The
図10(B)は、両モータEVモードに係る共線図である。両モータEVモードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1およびブレーキBL1を係合する(第2クラッチCLrが解放している)。第1クラッチCL1およびブレーキBL1が係合することで、第1遊星歯車機構10の全回転要素の回転が停止する。HV_ECU50は、第1回転電機MG1および第2回転電機MG2にそれぞれ走行駆動用のトルクを出力させる。
FIG. 10B is a collinear diagram related to the both-motor EV mode. In the dual motor EV mode, the
第2実施形態のHV走行には、第1HVモード(オーバードライブ(O/D)インプットスプリットモード)と、第2HVモード(アンダードライブ(U/D)インプットスプリットモード)と、第3HVモード(固定段モード)とがある。 The HV traveling of the second embodiment includes a first HV mode (overdrive (O / D) input split mode), a second HV mode (underdrive (U / D) input split mode), and a third HV mode (fixed stage). Mode).
まず、第1HVモードについて説明する。第1HVモードでは、第2クラッチCLrは解放状態(非係合状態)にされる。図10(C)は、第1HVモードでのHV走行における前進時の共線図であり、図10(D)は、第1HVモードでのHV走行における後進時の共線図である。 First, the first HV mode will be described. In the first HV mode, the second clutch CLr is released (not engaged). FIG. 10C is a nomographic chart at the time of forward travel in HV traveling in the first HV mode, and FIG. 10D is a nomographic chart at the time of reverse travel in HV traveling in the first HV mode.
前進時の第1HVモードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1を係合し、ブレーキBL1を解放する。第1クラッチCL1が係合することにより、第1遊星歯車機構10の差動は規制される。第2実施形態では、第1遊星歯車機構10の第1リングギア13と第2遊星歯車機構20の第2キャリア24とが接続されているので、エンジン1の回転は第2遊星歯車機構20で増速されて第2リングギア23から出力されるオーバードライブ(O/D)状態となる。
In the first HV mode during forward movement, the
後進時の第1HVモードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1を解放し、ブレーキBL1を係合する。ブレーキBL1が係合することにより、第1キャリア14の回転が規制される。エンジンの出力は第1リングギア13から第2キャリア24に伝達される。第2キャリア24に入力された(エンジン1の)逆回転(後進用回転)は、第2遊星歯車機構20で(後進側に)増速されて第2リングギア23から出力されるオーバードライブ(O/D)状態となる。このように、第2実施形態の第1HVモードは、第1遊星歯車機構10から出力されるときに、既に後進側の回転になっているので、後進に適している。
In the first HV mode during reverse travel, the
次に、第2HVモードについて説明する。図10(E)は、第2HVモードに係る共線図である。第2HVモードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1とブレーキBL1とを共に解放し、第2クラッチCLrを係合する。第2クラッチCLrが係合することにより、第1遊星歯車機構10と第2遊星歯車機構20との間では、第1リングギア13と第2キャリア24とが接続されていることに加えて、第1キャリア14と第2リングギア23とが接続状態になる。これにより、図10(E)の共線図では1本のラインが存在するようになる。つまり、第1HVモードとは異なるギア比(動力分割比)で、第2HVモードでは、エンジン1からの動力を第2サンギア21と第2リングギア23とに分割することができる。第2HVモードでは、エンジン1の回転は、減速されて第2リングギア23から出力されるアンダードライブ(U/D)状態となる。なお、後進は、回転電機を逆回転することで可能になる。
Next, the second HV mode will be described. FIG. 10E is a collinear diagram related to the second HV mode. In the second HV mode, the
次に、第3HVモードについて説明する。図10(F)は直結固定段モードに係る共線図であり、図10(G)は出力軸固定段モードに係る共線図である。直結固定段モードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1および第2クラッチCLrを共に係合し、ブレーキBL1を解放する。第1および第2クラッチCL1、CLrを係合することにより、第1遊星歯車機構10と第2遊星歯車機構20とは共に差動が規制される。それにより、エンジン1の出力を第2リングギア23から直接出力することができる。
Next, the third HV mode will be described. FIG. 10F is a collinear diagram related to the direct connection fixed stage mode, and FIG. 10G is a collinear chart related to the output shaft fixed stage mode. In the direct connection fixed stage mode, the
出力軸固定段モードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1を解放し、ブレーキBL1および第2クラッチCLrを共に係合する。ブレーキBL1が係合することにより、第1キャリア14の回転が規制される。第2クラッチCLrが係合することにより、第1遊星歯車機構10と第2遊星歯車機構20との間では、第1リングギア13と第2キャリア24とが接続されていることに加えて、第1キャリア14と第2リングギア23とが接続状態になる。したがって、第2リングギア23の回転は規制されて、エンジン1からの動力で第1回転電機MG1において専ら充電することができる。したがって、この出力軸固定段モードを充電モードと称することができる。さらに、出力回転要素である第2リングギア23に影響することなく、エンジン1を始動することもできる。
In the output shaft fixed stage mode, the
以上述べたように、第2クラッチCLrを非係合状態にして第1クラッチCL1またはブレーキBL1を係合状態にする第1HVモードと、第2クラッチCLrを係合状態にして第1クラッチCL1およびブレーキBL1を共に非係合状態にする第2HVモードとで、動力伝達装置TM2における動力分割比を変えることができる。なお、第2実施形態では、第1HVモードは低負荷または高速運転で選択されるとよく、第2HVモードは高負荷運転で選択されるとよく、それにより第1回転電機MG1のトルクや回転数の増加を抑制するとよい。 As described above, the first HV mode in which the second clutch CLr is disengaged and the first clutch CL1 or the brake BL1 is engaged, and the first clutch CL1 and the second clutch CLr are engaged. The power split ratio in the power transmission device TM2 can be changed in the second HV mode in which both the brakes BL1 are disengaged. In the second embodiment, the first HV mode may be selected with a low load or a high speed operation, and the second HV mode may be selected with a high load operation, whereby the torque and the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 are selected. It is good to suppress the increase of.
[第3実施形態]
図11から図13を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態は、エンジンからの動力を伝達するための動力伝達装置TM3に関し、上述の実施形態と同様に車両300に適用されている。以下の説明では、上述の実施形態の説明において既に説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素には、同様の符号を付して重複説明を省略する。また、以下では、上述の実施形態の説明を参照することにより当業者であれば明らかである点については説明を省略または簡潔に行い、第3実施形態の特徴的な構成および機能について主として説明する。なお、上述の実施形態において説明されたような修正および変更は、矛盾しない限り、第3実施形態にも同様に適用される。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The third embodiment relates to a power transmission device TM3 for transmitting power from an engine, and is applied to a
第3実施形態に係る車両300は、図11に示すように、エンジン1、第1回転電機MG1および第2回転電機MG2を有するハイブリッド(HV)車両である。車両300は、エンジン1、第1遊星歯車機構10、第2遊星歯車機構20、第1回転電機MG1、第2回転電機MG2、クラッチ(第1クラッチ)CL1、クラッチ(第2クラッチ)CLr、ブレーキBL1、差動装置30、HV_ECU50、MG_ECU60およびエンジンECU70を含んで構成されている。動力伝達装置TM3は、第1遊星歯車機構10、第2遊星歯車機構20、第1クラッチCL1、第2クラッチCLr、ブレーキBL1を含む。
A
エンジン1の出力軸は、動力伝達装置TM3の入力軸2と接続されている。入力軸2は、エンジン1の出力軸と同軸上かつ該出力軸の延長線上に配置されている。入力軸2は、第1遊星歯車機構10の第1サンギア11と接続されている。
The output shaft of the
第1差動機構としての第1遊星歯車機構10は、シングルピニオン式であり、第1サンギア11、第1ピニオンギア12、第1リングギア13および第1キャリア14を有する。なお、第3実施形態では、第1サンギア11は第1回転要素に相当し、第1リングギア13は第2回転要素に相当し、第1キャリア14は第3回転要素に相当する。
A first
第1クラッチCL1は、第1サンギア11と第1キャリア14とを解放可能に連結可能なクラッチ装置である。ブレーキBL1は、第1キャリア14の回転を規制することができるように第1キャリア14と静止要素とを解放可能に連結可能なブレーキ装置である。
The first clutch CL1 is a clutch device capable of releasably connecting the
第2差動機構としての第2遊星歯車機構20は、第1遊星歯車機構10と同軸上に、かつ第1遊星歯車機構10よりもエンジン側に配置されている。第2遊星歯車機構20は、シングルピニオン式であり、第2サンギア21、第2ピニオンギア22、第2リングギア23および第2キャリア24を有する。第2リングギア23は、第1リングギア13と接続されており、第1リングギア13と一体回転する。なお、第2実施形態では、第2サンギア21は第5回転要素に相当し、第2リングギア23は第4回転要素に相当し、第2キャリア24は第6回転要素に相当する。
The second
第2サンギア21には第1回転電機MG1のロータ軸33が接続されている。第1回転電機MG1のロータ軸33は、入力軸2と同軸上に配置されており、第2サンギア21に接続されていて、第2サンギア21と一体回転する。第2キャリア24には、カウンタドライブギア25が接続されている。カウンタドライブギア25は、第2キャリア24と一体回転する出力ギアである。第2キャリア24は、第1回転電機MG1あるいは第1遊星歯車機構10から入力された回転を駆動輪Wおよび第2回転電機MG2に出力することができる出力要素である。
The
また、第2クラッチCLrは、第1遊星歯車機構10の第1キャリア14と第2遊星歯車機構20の第2キャリア24とを解放可能に連結可能なクラッチ装置である。
The second clutch CLr is a clutch device that can releasably connect the
カウンタドライブギア25は、カウンタドリブンギア26と噛み合っている。カウンタドライブギア25と、駆動輪Wおよび第2回転電機MG2の各々との間の構成は、第1実施形態で説明した通りである。
The
車両300では、HV走行あるいはEV走行を選択的に実行可能である。各走行モードでの第1クラッチCL1、ブレーキBL1および第2クラッチCLrの各状態を、図12の作動係合表に示す。
The
図13(A)は、単独モータEVモードに係る共線図である。単独モータEVモードでは、第1クラッチCL1、ブレーキB1、第2クラッチCLrが解放している。HV_ECU50は、MG_ECU60を介して第2回転電機MG2に正トルクを出力させて車両100に前進方向の駆動力を発生させる。
FIG. 13A is a collinear diagram related to the single motor EV mode. In the single motor EV mode, the first clutch CL1, the brake B1, and the second clutch CLr are released. The
図13(B)は、両モータEVモードに係る共線図である。両モータEVモードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1およびブレーキBL1を係合する(第2クラッチCLrが解放している)。第1クラッチCL1およびブレーキBL1が係合することで、第1遊星歯車機構10の全回転要素の回転が停止する。HV_ECU50は、第1回転電機MG1および第2回転電機MG2にそれぞれ走行駆動用のトルクを出力させる。
FIG. 13B is a collinear diagram related to the both-motor EV mode. In the dual motor EV mode, the
第3実施形態のHV走行では、第1HVモード(アンダードライブ(U/D)インプットスプリットモード)と、第2HVモード(オーバードライブ(O/D)インプットスプリットモード)と、第3HVモード(固定段モード)とがある。 In the HV traveling of the third embodiment, the first HV mode (underdrive (U / D) input split mode), the second HV mode (overdrive (O / D) input split mode), and the third HV mode (fixed stage mode). )
まず、第1HVモードについて説明する。第1HVモードでは、第2クラッチCLrは解放状態(非係合状態)にされる。図13(C)は、第1HVモードでのHV走行における前進時の共線図であり、図13(D)は、第1HVモードでのHV走行における後進時の共線図である。 First, the first HV mode will be described. In the first HV mode, the second clutch CLr is released (not engaged). FIG. 13C is a collinear diagram at the time of forward travel in HV traveling in the first HV mode, and FIG. 13D is a collinear diagram at the time of reverse travel in HV traveling in the first HV mode.
前進時の第1HVモードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1を係合し、ブレーキBL1を解放する。第1クラッチCL1が係合することにより、第1遊星歯車機構10の差動は規制される。第3実施形態では、第1遊星歯車機構10の第1リングギア13と第2遊星歯車機構20の第2リングギア23とが接続されているので、エンジン1の回転は第2遊星歯車機構20で減速されて第2キャリア24から出力されるアンダードライブ(U/D)状態となる。
In the first HV mode during forward movement, the
後進時の第1HVモードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1を解放し、ブレーキBL1を係合する。ブレーキBL1が係合することにより、第1キャリア14の回転が規制される。エンジンの出力は第1リングギア13から第2リングギア23に伝達される。第2リングギア23に入力された(エンジン1の)逆回転(後進用回転)は、第2遊星歯車機構20で(前進側に)減速されて第2キャリア24から出力されるアンダードライブ(U/D)状態となる。このように、第3実施形態は、第1遊星歯車機構10から出力されるときに、既に後進側の回転になっている。したがって、第3実施形態の第1HVモードは後進に適している。
In the first HV mode during reverse travel, the
次に、第2HVモードについて説明する。図13(E)は、第2HVモードに係る共線図である。第2HVモードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1とブレーキBL1とを共に解放し、第2クラッチCLrを係合する。第2クラッチCLrが係合することにより、第1遊星歯車機構10と第2遊星歯車機構20との間では、第1リングギア13と第2リングギア23とが接続されていることに加えて、第1キャリア14と第2キャリア24とが接続状態になる。これにより、図13(E)の共線図では1本のラインが存在するようになる。つまり、第1HVモードとは異なる動力分割比(ギア比)で、第2HVモードでは、エンジン1からの動力を第2サンギア21と第2キャリア24とに分割することができる。第2HVモードでは、エンジン1の回転は、増速されて第2キャリア24から出力されるオーバードライブ(O/D)状態となる。なお、後進は、回転電機を逆回転することで可能になる。
Next, the second HV mode will be described. FIG. 13E is a collinear diagram related to the second HV mode. In the second HV mode, the
次に、第3HVモードについて説明する。図13(F)は直結固定段モードに係る共線図であり、図13(G)は出力軸固定段モードに係る共線図である。直結固定段モードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1および第2クラッチCLrを共に係合し、ブレーキBL1を解放する。第1および第2クラッチCL1、CLrを係合することにより、第1遊星歯車機構10と第2遊星歯車機構20とは共に差動が規制される。それにより、エンジン1の出力を第2キャリア24から直接出力することができる。
Next, the third HV mode will be described. FIG. 13F is a collinear diagram related to the direct connection fixed stage mode, and FIG. 13G is a collinear chart related to the output shaft fixed stage mode. In the direct connection fixed stage mode, the
出力軸固定段モードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1を解放し、ブレーキBL1および第2クラッチCLrを共に係合する。ブレーキBL1が係合することにより、第1キャリア14の回転が規制される。第2クラッチCLrが係合することにより、第1遊星歯車機構10と第2遊星歯車機構20との間では、第1リングギア13と第2リングギア23とが接続されていることに加えて、第1キャリア14と第2キャリア24とが接続状態になる。したがって、第2キャリア24の回転は規制されて、エンジン1からの動力で第1回転電機MG1において充電することができる。したがって、この出力軸固定段モードを充電モードと称することもできる。
In the output shaft fixed stage mode, the
以上述べたように、第2クラッチCLrを非係合状態にして第1クラッチCL1またはブレーキBL1を係合状態にする第1HVモードと、第2クラッチCLrを係合状態にして第1クラッチCL1およびブレーキBL1を共に非係合状態にする第2HVモードとで、動力伝達装置TM3における動力分割比を変えることができる。なお、第3実施形態では、第1HVモードは高負荷運転で選択されるとよく、第2HVモードは低負荷または高速運転で選択されるとよく、それにより第1回転電機MG1のトルクや回転数の増加を抑制するとよい。 As described above, the first HV mode in which the second clutch CLr is disengaged and the first clutch CL1 or the brake BL1 is engaged, and the first clutch CL1 and the second clutch CLr are engaged. The power split ratio in the power transmission device TM3 can be changed in the second HV mode in which both the brakes BL1 are disengaged. In the third embodiment, the first HV mode may be selected at a high load operation, and the second HV mode may be selected at a low load or a high speed operation, whereby the torque and the rotational speed of the first rotating electrical machine MG1 are selected. It is good to suppress the increase of.
[第4実施形態]
図14から図16を参照して、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態は、エンジンからの動力を伝達するための動力伝達装置TM4に関し、上述の実施形態と同様に車両400に適用されている。以下の説明では、上述の実施形態の説明において既に説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素には、同様の符号を付して重複説明を省略する。また、以下では、上述の実施形態の説明を参照することにより当業者であれば明らかである点については説明を省略または簡潔に行い、第4実施形態の特徴的な構成および機能について主として説明する。なお、上述の実施形態において説明されたような修正および変更は、矛盾しない限り、第4実施形態にも同様に適用される。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The fourth embodiment relates to a power transmission device TM4 for transmitting power from an engine, and is applied to a
第4実施形態に係る車両400は、図14に示すように、エンジン1、第1回転電機MG1および第2回転電機MG2を有するハイブリッド(HV)車両である。車両400は、エンジン1、第1遊星歯車機構10、第2遊星歯車機構20、第3遊星歯車機構40、第1回転電機MG1、第2回転電機MG2、クラッチ(第1クラッチ)CL1、クラッチ(第2クラッチ)CLr、ブレーキBL1、差動装置30、HV_ECU50、MG_ECU60およびエンジンECU70を含んで構成されている。動力伝達装置TM4は、第1遊星歯車機構10、第2遊星歯車機構20、第1クラッチCL1、第2クラッチCLr、ブレーキBL1を含む。
A
エンジン1の出力軸は、動力伝達装置TM4の入力軸2と接続されている。入力軸2は、エンジン1の出力軸と同軸上かつ該出力軸の延長線上に配置されている。入力軸2は、第1遊星歯車機構10の第1キャリア14と接続されている。
The output shaft of the
第1差動機構としての第1遊星歯車機構10は、シングルピニオン式であり、第1サンギア11、第1ピニオンギア12、第1リングギア13および第1キャリア14を有する。なお、第4実施形態では、第1サンギア11は第2回転要素に相当し、第1リングギア13は第3回転要素に相当し、第1キャリア14は第1回転要素に相当する。
A first
第1クラッチCL1は、第1リングギア13と第1キャリア14とを解放可能に連結可能なクラッチ装置である。ブレーキBL1は、第1リングギア13の回転を規制することができるように第1リングギア13と静止要素とを解放可能に連結可能なブレーキ装置である。
The first clutch CL1 is a clutch device capable of releasably connecting the
第2差動機構としての第2遊星歯車機構20は、第1遊星歯車機構10と同軸上に、かつ第1遊星歯車機構10よりもエンジンから離れて配置されている。第2遊星歯車機構20は、シングルピニオン式であり、第2サンギア21、第2ピニオンギア22、第2リングギア23および第2キャリア24を有する。第2サンギア21は、第1サンギア11と接続されており、第1サンギア11と一体回転する。なお、第4実施形態では、第2サンギア21は第4回転要素に相当し、第2リングギア23は第5回転要素に相当し、第2キャリア24は第6回転要素に相当する。
The second
第2リングギア23には第1回転電機MG1のロータ軸33が接続されている。第1回転電機MG1のロータ軸33は、入力軸2と同軸上に配置されており、第2リングギア23に接続されていて、第2リングギア23と一体回転する。また、第2クラッチCLrは、第1遊星歯車機構10の第1リングギア13と第2遊星歯車機構20の第2リングギア23とを解放可能に連結可能なクラッチ装置であるが、第1回転電機MG1およびそのロータ軸33を介して第1リングギア13と第2リングギア23とを連結可能である。第2キャリア24は、第1回転電機MG1あるいは第1遊星歯車機構10から入力された回転を駆動輪Wおよび第2回転電機MG2に出力することができる出力要素である。
The
第2キャリア24には、シャフト24Aが接続されている。シャフト24Aの途中には、第3遊星歯車機構40が配置されている。第3遊星歯車機構40は、第1および第2遊星歯車機構10、20の各々と同軸上に配置され、第2遊星歯車機構20よりもエンジンから離れて配置されている。第3遊星歯車機構40は、シングルピニオン式であり、第3サンギア41、第3ピニオンギア42、第3リングギア43および第3キャリア44を有する。第3キャリア44は、シャフト24Aに接続されており、第2キャリア24と一体回転する。
A
第3サンギア41には第2回転電機MG2のロータ軸45が接続されている。第2回転電機MG2のロータ軸45は、入力軸2と同軸上に配置されており、第3サンギア41に接続されていて、第3サンギア41と一体回転する。なお、第3遊星歯車機構40は、第2回転電機MG2の出力トルクの増幅用に配置されている。
The
シャフト24Aを介して、第2キャリア24はドライブピニオンギア28と接続されている。ドライブピニオンギア28は、差動装置30のデフリングギア29と噛み合っている。差動装置30は、左右の駆動軸31を介して駆動輪Wと接続されている。
The
車両300では、HV走行あるいはEV走行を選択的に実行可能である。各走行モードでの第1クラッチCL1、ブレーキBL1および第2クラッチCLrの各状態を、図15の作動係合表に示す。
The
図16(A)は、単独モータEVモードに係る共線図である。単独モータEVモードでは、第1クラッチCL1、ブレーキB1、第2クラッチCLrが解放している。HV_ECU50は、MG_ECU60を介して第2回転電機MG2に正トルクを出力させて車両400に前進方向の駆動力を発生させる。
FIG. 16A is a collinear diagram related to the single motor EV mode. In the single motor EV mode, the first clutch CL1, the brake B1, and the second clutch CLr are released. The
図16(B)は、両モータEVモードに係る共線図である。両モータEVモードでは、HV_ECU50は、クラッチCL1およびブレーキBL1を係合する(第2クラッチCLrが解放している)。クラッチCL1およびブレーキBL1が係合することで、第1遊星歯車機構10の全回転要素の回転が停止する。HV_ECU50は、第1回転電機MG1および第2回転電機MG2にそれぞれ走行駆動用のトルクを出力させる。
FIG. 16B is a collinear diagram related to the both-motor EV mode. In the both motor EV mode, the
第4実施形態のHV走行には、第1HVモード(アンダードライブ(U/D)インプットスプリットモード)と、第2HVモード(オーバードライブ(O/D)インプットスプリットモード)と、第3HVモード(固定段モード)とがある。 In the HV traveling of the fourth embodiment, the first HV mode (underdrive (U / D) input split mode), the second HV mode (overdrive (O / D) input split mode), and the third HV mode (fixed stage) Mode).
まず、第1HVモードについて説明する。第1HVモードでのHV走行では、第2遊星歯車機構20は差動状態を基本とし、変速部の第1遊星歯車機構10は、ロー(Lo)/ハイ(Hi)の切り替えがなされる。図16(C)は、第1HVモードでのHV走行における、ロー状態の走行モード(第1UDLoモード)に係る共線図、図16(D)は、第1HVモードでのHV走行における、ハイ状態の走行モード(第1UDHiモード)に係る共線図である。なお、第1HVモードでは、第2クラッチCLrは解放される(非係合状態にされる)。
First, the first HV mode will be described. In the HV traveling in the first HV mode, the second
第1UDLoモードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1を係合し、ブレーキBL1を解放する。第1クラッチCL1が係合することにより、第1遊星歯車機構10の差動は規制される。第4実施形態では、第1遊星歯車機構10の第1サンギア11と第2遊星歯車機構20の第2サンギア21とが接続されているので、エンジン1の回転は第2遊星歯車機構20で減速されて第2キャリア24から出力されるアンダードライブ(U/D)状態となる。
In the first UDLo mode, the
第1UDHiモードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1を解放し、ブレーキBL1を係合する。ブレーキBL1が係合することにより、第1リングギア13の回転が規制される。エンジンの出力は第1サンギア11から第2サンギア21に伝達される。第2サンギア21に入力された(エンジン1の)回転は、第2遊星歯車機構20で減速されて第2キャリア24から出力されるアンダードライブ(U/D)状態となる。
In the first UDHi mode, the
次に、第2HVモードについて説明する。図16(E)は、第2HVモードにおける前進時に係る共線図であり、図16(F)は、第2HVモードにおける後進時に係る共線図である。 Next, the second HV mode will be described. FIG. 16E is a collinear diagram related to forward travel in the second HV mode, and FIG. 16F is a collinear diagram related to reverse travel in the second HV mode.
第2HVモードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1とブレーキBL1とを共に解放し、第2クラッチCLrを係合する。第2クラッチCLrが係合することにより、第1遊星歯車機構10と第2遊星歯車機構20との間では、第1サンギア11と第2サンギア21とが接続されていることに加えて、第1リングギア13と第2リングギア23とが接続状態になる。これにより、図16(E)および図16(F)の共線図では1本のラインが存在するようになる。つまり、第1HVモード(第1UDLoモードおよび第1UDHiモード)とは異なる動力分割比(ギア比)で、第2HVモードでは、エンジン1からの動力を第1リングギア13と第2キャリア24とに分割することができる。第2HVモードでは、エンジン1の回転は、増速されて第2キャリア24から出力されるオーバードライブ(O/D)状態となる。なお、後進時は、第2回転電機MG2を逆回転することで、エンジン1の回転は、後進側回転に増速可能になる。
In the second HV mode, the
次に、第3HVモードについて説明する。図16(G)は直結固定段モードに係る共線図であり、図16(H)はオーバードライブ(O/D)固定段モードに係る共線図である。直結固定段モードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1および第2クラッチCLrを共に係合し、ブレーキBL1を解放する。第1および第2クラッチCL1、CLrを係合することにより、第1遊星歯車機構10と第2遊星歯車機構20とは共に差動が規制される。それにより、エンジン1の出力を第2キャリア24から直接出力することができる。
Next, the third HV mode will be described. FIG. 16G is a collinear diagram related to the direct connection fixed stage mode, and FIG. 16H is a collinear chart related to the overdrive (O / D) fixed stage mode. In the direct connection fixed stage mode, the
オーバードライブ(O/D)固定段モードでは、HV_ECU50は、第1クラッチCL1を解放し、ブレーキBL1および第2クラッチCLrを共に係合する。ブレーキBL1が係合することにより、第1リングギア13の回転が規制される。第2クラッチCLrが係合することにより、第1遊星歯車機構10と第2遊星歯車機構20との間では、第1サンギア11と第2サンギア21とが接続されていることに加えて、第1リングギア13と第2リングギア23とが接続状態になる。したがって、第2リングギア23の回転は規制されて、エンジン1の回転は増速されて第2キャリア24から出力されるオーバードライブ(O/D)状態となる。なお、図15および図16(H)から理解できるように、このオーバードライブ(O/D)固定段モードは、高速走行時の燃費改善に有効である。
In the overdrive (O / D) fixed stage mode, the
以上述べたように、第2クラッチCLrを非係合状態にして第1クラッチCL1またはブレーキBL1を係合状態にする第1HVモードと、第2クラッチCLrを係合状態にして第1クラッチCL1およびブレーキBL1を共に非係合状態にする第2HVモードとで、動力伝達装置TM4における動力分割比を変えることができる。なお、第4実施形態では、第1HVモードは高負荷運転で選択されるとよく、第2HVモードは低負荷または高速運転で選択されるとよく、それにより第1回転電機MG1のトルクや回転数の増加を抑制するとよい。 As described above, the first HV mode in which the second clutch CLr is disengaged and the first clutch CL1 or the brake BL1 is engaged, and the first clutch CL1 and the second clutch CLr are engaged. The power split ratio in the power transmission device TM4 can be changed in the second HV mode in which both the brakes BL1 are disengaged. In the fourth embodiment, the first HV mode may be selected at a high load operation, and the second HV mode may be selected at a low load or a high speed operation, whereby the torque and the rotation speed of the first rotating electrical machine MG1 are selected. It is good to suppress the increase of.
[第5実施形態]
図17を参照して、本発明の第5実施形態について説明する。第5実施形態は、エンジンからの動力を伝達するための動力伝達装置TM5に関し、上述の実施形態と同様に車両500に適用されている。以下の説明では、上述の実施形態の説明において既に説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素には、同様の符号を付して重複説明を省略する。また、以下では、上述の実施形態の説明を参照することにより当業者であれば明らかである点については説明を省略または簡潔に行い、第5実施形態の特徴的な構成および機能について主として説明する。なお、上述の実施形態において説明されたような修正および変更は、矛盾しない限り、第5実施形態にも同様に適用される。
[Fifth Embodiment]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fifth embodiment relates to a power transmission device TM5 for transmitting power from an engine, and is applied to a
第5実施形態に係る車両500は、図17に示すように、エンジン1、第1回転電機MG1および第2回転電機MG2を有するハイブリッド(HV)車両である。車両500は、エンジン1、第1遊星歯車機構10、第2遊星歯車機構20、第1回転電機MG1、第2回転電機MG2、クラッチ(第1クラッチ)CL1、クラッチ(第2クラッチ)CLr、ブレーキBL1、差動装置30、HV_ECU50、MG_ECU60およびエンジンECU70を含んで構成されている。動力伝達装置TM5は、第1遊星歯車機構10、第2遊星歯車機構20、第1クラッチCL1、第2クラッチCLr、ブレーキBL1を含む。
A
エンジン1の出力軸は、動力伝達装置TM5の入力軸2と接続されている。入力軸2は、エンジン1の出力軸と同軸上かつ該出力軸の延長線上に配置されている。入力軸2は、第1遊星歯車機構10の第1リングギア13と接続されている。
The output shaft of the
第1差動機構としての第1遊星歯車機構10は、ダブルピニオン式であり、第1サンギア11、第1ピニオンギア12、第1リングギア13および第1キャリア14を有する。なお、第5実施形態では、第1サンギア11は第2回転要素に相当し、第1リングギア13は第1回転要素に相当し、第1キャリア14は第3回転要素に相当する。
A first
第1クラッチCL1は、第1リングギア13と第1キャリア14とを解放可能に連結可能なクラッチ装置である。ブレーキBL1は、第1キャリア14の回転を規制することができるように第1キャリア14と静止要素とを解放可能に連結可能なブレーキ装置である。
The first clutch CL1 is a clutch device capable of releasably connecting the
第2差動機構としての第2遊星歯車機構20は、第1遊星歯車機構10と同軸上に、かつ第1遊星歯車機構10よりもエンジンの近くに配置されている。第2遊星歯車機構20は、シングルピニオン式であり、第2サンギア21、第2ピニオンギア22、第2リングギア23および第2キャリア24を有する。第2サンギア21は、第1サンギア11と接続されており、第1サンギア11と一体回転する。なお、第5実施形態では、第2サンギア21は第4回転要素に相当し、第2リングギア23は第5回転要素に相当し、第2キャリア24は第6回転要素に相当する。
The second
第2リングギア23には第1回転電機MG1のロータが接続されている。第1回転電機MG1のロータは、入力軸2と同軸上に配置されており、第2リングギア23に接続されていて、第2リングギア23と一体回転する。第2キャリア24には、カウンタドライブギア25が接続されている。カウンタドライブギア25は、第2キャリア24と一体回転する出力ギアである。第2キャリア24は、第1回転電機MG1あるいは第1遊星歯車機構10から入力された回転を駆動輪Wおよび第2回転電機MG2に出力することができる出力要素である。
The
また、第2クラッチCLrは、第1遊星歯車機構10の第1キャリア14と第2遊星歯車機構20の第2リングギア23とを解放可能に連結可能なクラッチ装置である。第2クラッチCLrは、第1回転電機MG1を介して、第1キャリア14と第2リングギア23とを連結可能である。
The second clutch CLr is a clutch device that can releasably connect the
カウンタドライブギア25は、カウンタドリブンギア26と噛み合っている。カウンタドライブギア25と、駆動輪Wおよび第2回転電機MG2の各々との間の構成は、第1実施形態で説明した通りである。
The
車両500では、HV走行あるいはEV走行を選択的に実行可能である。各走行モードでの各走行モードでの第1クラッチCL1、ブレーキBL1および第2クラッチCLrの各状態は、第4実施形態の図15の作動係合表に準じる。各モードでの共線図に関しては、第5実施形態では第1遊星歯車機構10がダブルピニオン式であるので、第1リングギア13(つまり「R1」)と第1キャリア14(「C1」)とを入れ替えることで図16(A)〜図16(H)がそれぞれのモードでの第5実施形態での共線図となる。よって、第5実施形態での各モードの更なる説明を省略する。
In
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限られない。例えば、上記各実施形態では、第1回転要素と、第2及び第3回転要素のうちの一方とを、第1クラッチCL1によって解放可能に連結したが、第1クラッチCL1は第2回転要素と第3回転要素とを解放可能に連結するものであっても良い。この態様によっても、第1クラッチCL1の係合によって、第1、第2及び第3回転要素の回転数を互いに同一にすることができる。 Embodiments of the present invention are not limited to the embodiments described above. For example, in each of the above embodiments, the first rotating element and one of the second and third rotating elements are releasably connected by the first clutch CL1, but the first clutch CL1 is connected to the second rotating element. The third rotating element may be releasably connected. Also in this aspect, the first, second, and third rotating elements can be made to have the same number of rotations by engaging the first clutch CL1.
各実施形態において、第1クラッチCL1とブレーキBL1のいずれか一方が設けられない実施形態も、本発明に含まれる。この場合にも、第1HVモードと第2HVモードとで、動力分割比を可変とすることができる。すなわち、本発明における第1係合部は、第1回転要素、第2回転要素および第3回転要素のうち2つを互いに解放可能に連結することができる係合部、および、第3回転要素と静止要素とを解放可能に連結することができる係合部のうちの少なくともいずれか一方を備えていればよい。 In each embodiment, an embodiment in which either one of the first clutch CL1 and the brake BL1 is not provided is also included in the present invention. Also in this case, the power split ratio can be made variable between the first HV mode and the second HV mode. That is, the first engaging portion in the present invention includes an engaging portion that can releasably connect two of the first rotating element, the second rotating element, and the third rotating element, and the third rotating element. And at least one of the engaging portions capable of releasably connecting the stationary element.
各実施形態のスケルトン図(図1、図8、図11、図14、図17)に示されたギヤトレーンにおける配置の変形も本発明に含まれる。各遊星歯車機構における回転要素の数は3個に限らず、4個以上であっても良い。機関は内燃機関に限られない。特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。 Variations in the arrangement of the gear train shown in the skeleton diagrams (FIGS. 1, 8, 11, 14, and 17) of each embodiment are also included in the present invention. The number of rotating elements in each planetary gear mechanism is not limited to three and may be four or more. The engine is not limited to an internal combustion engine. All modifications, applications, and equivalents included in the spirit of the present invention defined by the claims are included in the present invention.
1 エンジン
10 第1遊星歯車機構(第1差動機構)
20 第2遊星歯車機構(第2差動機構)
MG1 第1回転電機
MG2 第2回転電機
CL1 第1クラッチ(第1係合部)
BL1 ブレーキ(第1係合部)
CLr 第2クラッチ(第2係合部)
1
20 Second planetary gear mechanism (second differential mechanism)
MG1 First rotating electrical machine MG2 Second rotating electrical machine CL1 First clutch (first engaging portion)
BL1 brake (first engaging part)
CLr second clutch (second engaging part)
Claims (7)
前記機関と接続された第1差動機構であって、前記機関と接続された第1回転要素と、第2回転要素と、第3回転要素とを備える、第1差動機構と、
前記第1差動機構の前記第2回転要素に接続された第4回転要素と、第1回転電機と接続された第5回転要素と、出力要素である第6回転要素とを備える、第2差動機構と、
前記第1回転要素、前記第2回転要素および前記第3回転要素のうち2つを互いに解放可能に連結することができる係合部、および、前記第3回転要素と静止要素とを解放可能に連結することができる係合部のうちの少なくともいずれか一方である、第1係合部と、
前記第1差動機構の前記第3回転要素と、前記第2差動機構の前記第5回転要素および前記第6回転要素のいずれか一方とを解放可能に連結することができる第2係合部と
を備えた動力伝達装置。 A power transmission device for transmitting power from an engine,
A first differential mechanism connected to the engine, the first differential mechanism comprising: a first rotating element connected to the engine; a second rotating element; and a third rotating element;
A second rotating element connected to the second rotating element of the first differential mechanism; a fifth rotating element connected to the first rotating electrical machine; and a sixth rotating element as an output element. A differential mechanism;
An engagement portion that can releasably connect two of the first rotating element, the second rotating element, and the third rotating element, and the third rotating element and the stationary element can be released. A first engagement portion that is at least one of the engagement portions that can be coupled;
A second engagement capable of releasably connecting the third rotating element of the first differential mechanism and any one of the fifth rotating element and the sixth rotating element of the second differential mechanism. And a power transmission device.
前記第1回転要素はサンギアであり、前記第2回転要素はキャリアであり、前記第3回転要素はリングギアであり、
前記第4回転要素はキャリアであり、前記第5回転要素はサンギアであり、前記第6回転要素はリングギアであり、
前記第1係合部は、前記第1回転要素と前記第2回転要素とを解放可能に連結するように構成された係合部と、前記第3回転要素と前記静止要素とを解放可能に連結するように構成された係合部とを備え、
前記第2係合部は、前記第3回転要素と前記第5回転要素とを解放可能に連結するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。 The first differential mechanism and the second differential mechanism are planetary gear mechanisms,
The first rotating element is a sun gear, the second rotating element is a carrier, and the third rotating element is a ring gear;
The fourth rotating element is a carrier, the fifth rotating element is a sun gear, and the sixth rotating element is a ring gear;
The first engaging part is configured to releasably connect the first rotating element and the second rotating element, and to release the third rotating element and the stationary element. An engagement portion configured to couple,
2. The power transmission device according to claim 1, wherein the second engagement portion is configured to releasably connect the third rotation element and the fifth rotation element.
前記第1回転要素はサンギアであり、前記第2回転要素はリングギアであり、前記第3回転要素はキャリアであり、
前記第4回転要素はキャリアであり、前記第5回転要素はサンギアであり、前記第6回転要素はリングギアであり、
前記第1係合部は、前記第1回転要素と前記第3回転要素とを解放可能に連結するように構成された係合部と、前記第3回転要素と前記静止要素とを解放可能に連結するように構成された係合部とを備え、
前記第2係合部は、前記第3回転要素と前記第6回転要素とを解放可能に連結するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。 The first differential mechanism and the second differential mechanism are planetary gear mechanisms,
The first rotating element is a sun gear, the second rotating element is a ring gear, and the third rotating element is a carrier;
The fourth rotating element is a carrier, the fifth rotating element is a sun gear, and the sixth rotating element is a ring gear;
The first engaging portion is configured to releasably connect the first rotating element and the third rotating element, and to release the third rotating element and the stationary element. An engagement portion configured to couple,
The power transmission device according to claim 1, wherein the second engagement portion is configured to releasably connect the third rotation element and the sixth rotation element.
前記第1回転要素はサンギアであり、前記第2回転要素はリングギアであり、前記第3回転要素はキャリアであり、
前記第4回転要素はリングギアであり、前記第5回転要素はサンギアであり、前記第6回転要素はキャリアであり、
前記第1係合部は、前記第1回転要素と前記第3回転要素とを解放可能に連結するように構成された係合部と、前記第3回転要素と前記静止要素とを解放可能に連結するように構成された係合部とを備え、
前記第2係合部は、前記第3回転要素と前記第6回転要素とを解放可能に連結するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。 The first differential mechanism and the second differential mechanism are planetary gear mechanisms,
The first rotating element is a sun gear, the second rotating element is a ring gear, and the third rotating element is a carrier;
The fourth rotating element is a ring gear, the fifth rotating element is a sun gear, and the sixth rotating element is a carrier;
The first engaging portion is configured to releasably connect the first rotating element and the third rotating element, and to release the third rotating element and the stationary element. An engagement portion configured to couple,
The power transmission device according to claim 1, wherein the second engagement portion is configured to releasably connect the third rotation element and the sixth rotation element.
前記第1回転要素はキャリアであり、前記第2回転要素はサンギアであり、前記第3回転要素はリングギアであり、
前記第4回転要素はサンギアであり、前記第5回転要素はリングギアであり、前記第6回転要素はキャリアであり、
前記第1係合部は、前記第1回転要素と前記第3回転要素とを解放可能に連結するように構成された係合部と、前記第3回転要素と前記静止要素とを解放可能に連結するように構成された係合部とを備え、
前記第2係合部は、前記第3回転要素と前記第5回転要素とを解放可能に連結するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。 The first differential mechanism and the second differential mechanism are planetary gear mechanisms,
The first rotating element is a carrier, the second rotating element is a sun gear, and the third rotating element is a ring gear;
The fourth rotating element is a sun gear, the fifth rotating element is a ring gear, and the sixth rotating element is a carrier;
The first engaging portion is configured to releasably connect the first rotating element and the third rotating element, and to release the third rotating element and the stationary element. An engagement portion configured to couple,
2. The power transmission device according to claim 1, wherein the second engagement portion is configured to releasably connect the third rotation element and the fifth rotation element.
前記第1回転要素はリングギアであり、前記第2回転要素はサンギアであり、前記第3回転要素はキャリアであり、
前記第4回転要素はサンギアであり、前記第5回転要素はリングギアであり、前記第6回転要素はキャリアであり、
前記第1係合部は、前記第1回転要素と前記第3回転要素とを解放可能に連結するように構成された係合部と、前記第3回転要素と前記静止要素とを解放可能に連結するように構成された係合部とを備え、
前記第2係合部は、前記第3回転要素と前記第5回転要素とを解放可能に連結するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の動力伝達装置。 The first differential mechanism and the second differential mechanism are planetary gear mechanisms,
The first rotating element is a ring gear, the second rotating element is a sun gear, and the third rotating element is a carrier;
The fourth rotating element is a sun gear, the fifth rotating element is a ring gear, and the sixth rotating element is a carrier;
The first engaging portion is configured to releasably connect the first rotating element and the third rotating element, and to release the third rotating element and the stationary element. An engagement portion configured to couple,
2. The power transmission device according to claim 1, wherein the second engagement portion is configured to releasably connect the third rotation element and the fifth rotation element.
前記第2係合部が係合状態にありかつ前記第1係合部が非係合状態にあるときの前記機関の動力の前記第5回転要素と前記第6回転要素とへの動力分割比を第2動力分割比とするとき、
前記第1動力分割比は、前記第2動力分割比と異なる、
請求項1から6のいずれか一項に記載の動力伝達装置。 Power split ratio of the engine power to the fifth and sixth rotating elements when the first engaging portion is in the engaged state and the second engaging portion is in the disengaged state Is the first power split ratio,
Power split ratio of the power of the engine to the fifth and sixth rotating elements when the second engaging portion is in the engaged state and the first engaging portion is in the disengaged state Is the second power split ratio,
The first power split ratio is different from the second power split ratio.
The power transmission device according to any one of claims 1 to 6.
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