JP2018154207A - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジン(内燃機関)及びモータ(回転電機)の運転の制御における自由度を向上させることができる車両用のハイブリッド駆動装置を提供する。【解決手段】駆動源としての内燃機関(ENG)と回転電機(MT1)の少なくともいずれかの動力を出力軸(OS)に伝達する動力伝達経路を有する車両用のハイブリッド駆動装置1であって、動力伝達経路は、回転電機(MT1)が接続された第1回転要素(SG)と、出力軸が接続された第2回転要素(CR)と、内燃機関が接続された第3回転要素(RG)と、を有する遊星歯車機構(PG)を含み、遊星歯車機構は、速度線図(b)上での互いの回転数が第1、第2、第3回転要素の順に同一直線上に並び、第1回転要素と第2回転要素と第3回転要素のうちいずれか二つの回転要素を連結可能な第1連結機構(C1)を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、駆動源としての内燃機関と回転電機の少なくともいずれかの動力を出力軸に伝達する動力伝達経路を有する車両用のハイブリッド駆動装置に関する。
従来、例えば特許文献1に示すように、燃料の燃焼で動力を発生するエンジンと、走行用モータ及びジェネレータとして機能するモータジェネレータと、エンジンとモータジェネレータから入力した駆動力を合成して出力可能な遊星歯車機構(プラネタリギヤ)と、遊星歯車機構からの駆動力による回転を変速して駆動輪側へ出力可能な変速機構とを備えた車両用のハイブリッド駆動装置がある。
特許文献1に記載のハイブリッド駆動装置は、メインクラッチを介してエンジン出力軸に連結されたエンジン駆動軸と、エンジン駆動軸と別体に回転可能に支持されたモータ/発電機のモータ出力軸と、エンジン駆動軸を解放/固定する駆動軸ブレーキと、モータ出力軸を解放/固定するモータブレーキと、モータ出力軸に連結されたリングギヤ、エンジン駆動軸に連結されたサンギヤ、該サンギヤとリングギヤが噛合する複数のプラネタリギヤ、変速機に連結され、該プラネタリギヤの公転運動を拾うプラネタリキャリアとからなる遊星歯車機構とを備える。
しかしながら、特許文献1に記載のハイブリッド駆動装置では、遊星歯車機構の二要素を互いに連結する構成要素が存在しない。そのため、出力軸へ出力する目標の速度や駆動力に対して、エンジンの回転数とモータの回転数のそれぞれを制御することでトルクのバランスを取らなければならず、エンジンとモータの運転の制御における自由度が低い、という課題がある。
特開2010−269765号公報
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであり、その目的は、エンジン(内燃機関)及びモータ(回転電機)の運転の制御における自由度を向上させることができるハイブリッド駆動装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明にかかるハイブリッド駆動装置は、駆動源としての内燃機関(ENG)と回転電機(MT1)の少なくともいずれかの動力を出力軸(OS)に伝達する動力伝達経路を有する車両用のハイブリッド駆動装置であって、動力伝達経路は、回転電機(MT1)が接続された第1回転要素(SG)と、出力軸(OS)が接続された第2回転要素(CR)と、内燃機関(ENG)が接続された第3回転要素(RG)と、を有する遊星歯車機構(PG)を含み、遊星歯車機構(PG)は、速度線図上での互いの回転数が第1回転要素(SG)、第2回転要素(CR)、第3回転要素(RG)の順に同一直線上に並び、第1回転要素(SG)と第2回転要素(CR)と第3回転要素(RG)のうちいずれか二つの回転要素の連結した状態を形成可能な第1連結機構(C1)を備えることを特徴とする。
本発明にかかるハイブリッド駆動装置によれば、第1連結機構で遊星歯車機構の二つの要素を連結(直結)できることにより、遊星歯車機構の各要素の回転数のバランスを取らずに、内燃機関と回転電機を直結させた状態での車両の走行が可能となる。したがって、内燃機関と回転電機のトルク自由度を向上させることが可能となる。すなわち、例えば、回転電機による内燃機関の動力のアシストによる車両の走行、および内燃機関の動力による回転電機での発電による蓄電器の充電などの走行モードを選択することが可能となる。つまり、本願発明は、遊星歯車機構に上記の第1連結機構を追加したことで、内燃機関および回転電機のトルクを自由に設定できるようになり、上記の効果を奏することができる。
また、このハイブリッド駆動装置では、一例として本願の第1実施形態のように、第3回転要素(RG)には、その締結により当該第3回転要素(RG)の回転を停止状態に維持することが可能な第1締結機構(B1)が接続されていてもよい。
この構成によれば、第1締結機構(B1)を締結することで第3回転要素の回転を停止させた状態で回転電機の回転数を上昇させることができるので、回転電機の動力のみによる車両の走行(いわゆるEV走行)が可能となる。
また、このハイブリッド駆動装置では、一例として本願の第1実施形態のように、第1連結機構(C1)が連結する二つの回転要素は、第1回転要素(SG)と第3回転要素(RG)であってよい。
この構成によれば、回転電機の動力のみによる車両の走行時(EV走行時)の内燃機関の始動において、より低速状態(回転電機の回転数が低い状態)から内燃機関を始動させることができる。
また、このハイブリッド駆動装置では、一例として本願の第9実施形態のように、第1連結機構(C1)が連結する二つの回転要素は、第2回転要素(CR)と第3回転要素(RG)であってよい。
この構成によれば、回転電機の動力のみによる走行時(EV走行時)の内燃機関の始動において、減速された回転電機のトルクを使用できるため、内燃機関の始動のために確保しなければならない回転電機のトルクを小さく抑えることができる。したがって、回転電機の動力のみによる走行で、車両の走行用のトルクとしてより大きな回転電機のトルクを用いることができる。
また、このハイブリッド駆動装置では、一例として本願の第2実施形態のように、第1回転要素(SG)には、その締結により第1回転要素(SG)の回転を停止状態に維持することが可能な第2締結機構(B2)が接続されていてもよい。
この構成によれば、第2締結機構の締結により、第1回転要素に接続された内燃機関のトルクを増幅(減速)して使用した走行が可能となり、内燃機関を使用したより高い駆動力での走行が可能となる。
また、このハイブリッド駆動装置では、一例として本願の第3実施形態のように、第3回転要素(RG)と内燃機関(ENG)との間には、第3回転要素(RG)と内燃機関(ENG)との連結/非連結を切り換えることが可能な第2連結機構(C2)が設けられていてよい。
この構成によれば、第3回転要素に接続された内燃機関と第1回転要素に接続された回転電機を合わせた動力のトルクを増幅(減速)して使用した走行が可能となり、内燃機関と回転電機を用いたより高い駆動力での走行が可能となる。
また、このハイブリッド駆動装置では、一例として本願の第4実施形態のように、第3回転要素(RG)と内燃機関(ENG)との間の動力伝達経路には、第3回転要素(RG)と内燃機関(ENG)との間で一方の回転数を変速して他方に伝達する変速機構(TM1)を備えてよい。
この構成によれば、遊星歯車機構により内燃機関と回転電機の駆動力を可変させる車両の走行モードにおいて、さらに変速機構による回転数の変速(変速段の切り換え)ができる。また、内燃機関と回転電機の少なくともいずれかの駆動力を一定に維持する走行モードにおいても、変速機構による回転数の変速によって変速段の切り換えを行うことができる。これらによって、内燃機関と回転電機のより効率の良い(燃費性能の高い)状態、より高い駆動力、より高い速度での車両の走行が可能となる。
また、このハイブリッド駆動装置では、一例として本願の第12実施形態のように、第3回転要素(RG)には、第1締結機構(B1)に加えて、第1回転要素(SG)の一方向の回転のみを許容する一方向クラッチ(OWC1)が接続されていてよい。
この構成によれば、第3回転要素(RG)の一方向の回転のみを許容する一方向クラッチを設けたことで、第1締結機構(B1)にかかるトルクの許容値を小さく抑えることができるので、第1締結機構(B1)の小型化・軽量化・構成の簡素化を図ることができる。
また、上記の一方向クラッチを設けたことで、回転電機の駆動力のみによる車両の走行モードから他の走行モードへの切り換えを行う際、事前に第1締結機構を解放することが可能となるので、走行モードの切り換えに要する時間を短縮することができる。
また、このハイブリッド駆動装置では、一例として本願の第13実施形態のように、回転電機は、第1回転電機(MT1)であり、第3回転要素(RG)には、内燃機関(ENG)に加えて第1回転電機(MT1)とは異なる第2回転電機(MT2)が接続されていてよい。
この構成によれば、内燃機関と第1回転電機の駆動力を用いた車両の走行中に、さらに第2回転電機によって内燃機関のトルクを任意に設定できるようになる。したがって、内燃機関の効率がより高い運転点で車両を走行させることが可能となる。
また、このハイブリッド駆動装置では、一例として本願の第16実施形態のように、上記の回転電機は、第1回転電機(MT1)であり、第3回転要素(RG)には、内燃機関(ENG)に加えて第1回転電機(MT1)とは異なる第2回転電機(MT2)が接続され、内燃機関(ENG)と第3回転要素(RG)とは、第2連結機構(C2)に加えて第3連結機構(C3)によって接続され、内燃機関(ENG)、第2連結機構(C2)、第2回転電機(MT2)、第3連結機構(C3)、第3回転要素(RG)の順に直列に接続されていてよい。
この構成によれば、第1回転電機と第2回転電機の二つの回転電機を使用した回転電機の駆動力のみによる車両の走行(いわゆるEV走行)が可能となるので、より高い駆動力でのEV走行が可能となる。
また、第2回転電機を発電(蓄電器の充電)専用の回転電機とし、第1回転電機を車両の走行(駆動)専用とする走行(いわゆるシリーズHEV走行)が可能となるので、ハイブリッド駆動装置の効率の更なる向上(車両の燃費の改善等)を図ることが可能となる。
さらに、第1回転電機と第2回転電機の二つの動力源を使用したEV走行時と第1回転電機と第2回転電機と内燃機関との三つの動力源を使用したパラレルHEV走行時に変速機構による回転数の変速(変速段の切り換え)が可能となるので、内燃機関及び回転電機のより効率の良い(燃費性能の高い)状態、より高い駆動力、より高い速度で車両の走行が可能となる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における対応する構成要素の図面参照番号を参考のために示すものである。
本発明によれば、駆動源としての内燃機関と回転電機の少なくともいずれかの動力を出力軸に伝達する動力伝達経路を有するハイブリッド駆動装置において、内燃機関及び回転電機の運転の制御における自由度を向上させることができる。
本発明の第1実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図で、(a)は、スケルトン図、(b)は、遊星歯車機構の各要素の速度関係を示す速度線図、(c)は、走行モードとクラッチおよびブレーキの作動状態(係合状態)と関係を説明するための図(係合表)である。 第2実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第3実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第4実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第5実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第6実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第7実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第8実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第9実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第10実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第11実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第12実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第13実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第14実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第15実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第16実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第17実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。 第18実施形態にかかるハイブリッド駆動装置を示す図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態にかかるハイブリッド駆動装置の構成を示す図で、(a)は、ハイブリッド駆動装置のスケルトン(骨格)図、(b)は、ハイブリッド駆動装置が備える遊星歯車機構の各要素の速度関係を示す速度線図(共線図)、(c)は、ハイブリッド駆動装置1の走行モードとクラッチ又はブレーキの作動状態(係合状態)との関係を示す図(係合表)である。なお、図1(c)では、○印がクラッチ又はブレーキの係合(締結)状態を示し、×印が非係合(解放)状態を示している。この点は以下の他の実施形態の図(係合表)においても同じである。
図1(a)に示すハイブリッド駆動装置1は、燃料の燃焼で動力を発生するエンジン(内燃機関)ENGと、走行用モータ及びジェネレータとして機能するモータジェネレータ(第1回転電機)(以下、単に「モータ」と称す。)MT1とを駆動源とするハイブリッド車両用の駆動装置であって、サンギヤ(第1回転要素)SGとリングギヤ(第3回転要素)RGとキャリア(第2回転要素)CRの三要素を有するシングルピニオン型の遊星歯車機構(プラネタリギヤ)PGと、遊星歯車機構PGから出力された動力を車両の駆動輪(図示せず)に伝達する出力軸OSとを備えて構成されている。
遊星歯車機構PGのサンギヤSGには、モータMT1の出力軸(回転軸)11が連結されており、キャリアCRは、出力軸OSに連結されている。また、リングギヤRGは、エンジンENGの回転軸(出力軸)21に連結されている。また、リングギヤRGは、第1ブレーキ(第1締結機構)B1を介してハイブリッド駆動装置1を収容しているケース(固定側の部材)2に固定可能となっている。また、遊星歯車機構PGのサンギヤSGとリングギヤRGとの間(すなわち、モータMT1の回転軸11とエンジンENGの回転軸21との間)には、連結/非連結の切り換えにより、これらの間での動力伝達の有無を切り換えることが可能な第1クラッチ(第1連結機構)C1が設けられている。
すなわち、図1に示すハイブリッド駆動装置1の遊星歯車機構PGでは、モータMT1の回転軸11が連結されたサンギヤSGと、エンジンENGの回転軸21が連結されたリングギヤRGとが入力部材になっており、出力軸OSに連結されたキャリアCRが出力部材になっている。図1(b)に示すように、遊星歯車機構PGは、速度線図での互いの回転数がサンギヤSG、キャリアCR、リングギヤRGの順に同一直線上に並ぶように構成されている。
そして、サンギヤSGとリングギヤRGとの間に設けた第1クラッチC1でモータの回転軸11とエンジンENGの回転軸21との係合・非係合を切り換え可能となっている。また、第1ブレーキB1でリングギヤRGの回転を停止状態に維持することが可能となっている。
なお、上記の第1クラッチC1及び第1ブレーキB1には、詳細な図示は省略するが、例えば、油圧アクチュエータによって摩擦係合する構成の単板式あるいは多板式の油圧摩擦クラッチを用いることができる。その他にも電磁クラッチなどを用いてもよい。
このハイブリッド駆動装置1では、第1クラッチC1と第1ブレーキB1の作動状態(係合・非係合状態)に応じて、図1(c)の係合表に示す各走行モードが成立する。以下、各走行モードについて説明する。
「EV走行モード」では、第1クラッチC1を解放すると共に第1ブレーキB1を係合した状態で、モータMT1を走行用モータ(トラクションモータ)として正転駆動する。これにより、モータMT1の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、モータMT1の駆動力のみで車両を前進走行させる。そして、この「EV走行モード」では、図1(b)の速度線図に示すように、第1ブレーキB1の係合でリングギヤRGが固定されているので、サンギヤSGに入力されたモータMT1の回転が減速されてキャリアCRから出力軸OSへ出力される。このように、本実施形態のハイブリッド駆動装置1では、遊星歯車機構PGでモータMT1の回転が減速されて出力されるように構成したことで、モータMT1を大型化することなく、この「EV走行モード」において、特に車両の発進時に大きなトルクを得ることができる。なお、本明細書でいう「EV(Electric Vehicle)走行モード」とは、モータ(回転電機)の駆動力のみを用いて車両を走行させるモードである。
「ECVT走行モード」では、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を走行用モータ(トラクションモータ)又はジェネレータとして動作させる。この「ECVT走行モード」では、図1(b)の速度線図に示すように、モータMT1を走行用モータとして動作させる場合は、モータMT1を正転駆動することで、遊星歯車機構PGで合成されたモータMT1の駆動力とエンジンENGの駆動力とが出力軸OSに伝達されて車両が前進走行する。一方、モータMT1をジェネレータとして動作させる場合には、リングギヤRGに入力されたエンジンENGの回転軸21の回転がサンギヤSGからモータMT1に伝達される駆動力で、モータMT1による発電が行われる。モータMT1で発電された電力は、図示しない蓄電器(バッテリ)に蓄電される。そして、遊星歯車機構PGで合成されたモータMT1の駆動力(マイナスの駆動力)とエンジンENGの駆動力とが出力軸OSに伝達されて車両が前進走行する。なお、本明細書でいう「ECVT走行モード」とは、エンジンENGの駆動力とモータMT1の駆動力を併用して車両を走行させるモードで、かつ遊星歯車機構PGの第1クラッチを非係合とすることで、エンジンENGの回転数とモータMT1の回転数とのバランスを取りながらそれらを可変させて出力軸OSに出力される駆動力を制御する走行モードである。
「パラレルHEVモード」では、第1クラッチC1を係合すると共に第1ブレーキB1を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共にモータMT1を走行用モータとして動作させる。このとき、第1クラッチC1の係合によって遊星歯車機構PGのリングギヤRGとキャリアCRとサンギヤSGの三要素が一体的に回転する。したがって、図1(b)の速度線図に示すように、サンギヤSGに入力したモータMT1の回転数とリングギヤRGに入力したエンジンENGの回転数とが等速でキャリアCRから出力軸OSへ出力される。このように、本実施形態のハイブリッド駆動装置1では、第1クラッチC1の係合によって、遊星歯車機構PGの構成要素であるサンギヤSG、キャリアCR、リングギヤRGの三要素が一体的に回転する。したがって、この「パラレルHEVモード」において、遊星歯車機構PGの各回転要素の回転数のバランスを取らずにエンジンENGとモータMT1を直結させた状態での車両の走行が可能となる。したがって、エンジンENGとモータMT1のトルク自由度を向上させることが可能となる。なお、本明細書でいう「パラレルHEV(Hybrid Electric Vehicle)モード」とは、エンジンENGの駆動力とモータMT1の駆動力を併用して車両を走行させるモードで、かつ遊星歯車機構PGの第1クラッチC1を係合することで、エンジンENGの回転数とモータMT1の回転数とを一定(等しい回転数)に維持しながら出力軸OSに出力される駆動力を制御する走行モードである。
「RVS(後進)走行モード」では、第1クラッチC1を解放すると共に第1ブレーキB1を係合した状態で、モータMT1を走行用モータとして逆転駆動させる。これにより、モータMT1の駆動力で車両を後進させる。この「RVS走行モード」では、第1ブレーキB1でリングギヤRGが固定されているので、図1(b)の速度線図に示すように、サンギヤSGに入力されたモータMT1の回転(逆回転)が減速されてキャリアCRから出力軸OSへ出力される。
「走行中(エンジン)始動モード」では、車両の走行中(EV走行モードでの走行中)に第1クラッチC1を解放から係合に切り換えると共に、第1ブレーキB1を係合から解放に切り換えることで、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。この「走行中エンジン始動モード」では、第1クラッチC1の係合によって、遊星歯車機構PGのリングギヤRGとキャリアCRとサンギヤSGの三要素、特にモータMT1の回転軸11に接続されたサンギヤSGとエンジンENGの回転軸21に接続されたリングギヤRGとが一体的に回転する状態でエンジンENGの始動が行われる。したがって、モータMT1とエンジンENGを直結した状態でのエンジンENGの始動が可能となる。
「停止中(エンジン)始動モード」では、第1クラッチC1と第1ブレーキB1を共に解放した状態で、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。これにより、車両が停止(停車)した状態(出力軸OSに接続されたキャリアCRを固定した状態)でのエンジンENGの始動が可能となる。
「停止中充電モード」では、第1クラッチC1と第1ブレーキB1を共に解放した状態で、エンジンENGの駆動力でモータMT1をジェネレータとして動作させる。すなわち、リングギヤRGに入力されたエンジンENGの回転軸21の回転がサンギヤSGからモータMT1に伝達されることで、モータMT1による発電が行われる。これにより、車両が停止(停車)した状態(出力軸OSに接続されたキャリアCRを固定した状態)でのモータMT1による発電が可能となる。
なお、本実施形態のハイブリッド駆動装置1では、上記の第1ブレーキB1を省略することも可能である。
〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態の説明及び対応する図面においては、第1実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第1実施形態と同じである。
図2は、本発明の第2実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−2を示す図である。図2に示すハイブリッド駆動装置1−2では、図1に示す第1実施形態のハイブリッド駆動装置1の構成に加えて、遊星歯車機構PGのサンギヤSG(モータMT1の回転軸11)をケース(固定側の部材)2に固定可能な第2ブレーキ(第2締結機構)B2を更に備えている。この第2ブレーキB2は、その締結(係合)によってサンギヤSGの回転を停止状態に維持することが可能となっている。その他の構成は、第1実施形態のハイブリッド駆動装置1と同じである。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−2では、図2(c)に示す各走行モードが成立する。これは、第1実施形態のハイブリッド駆動装置1の各走行モードに対して、「Lowモード」が追加され、「パラレルHEV」走行モードの名称が「2nd」走行モードに変更されている点のみが異なっている。なお、図2(c)に示す各走行モードにおける図1(c)と共通の走行モードでは、いずれも第2ブレーキB2を解放状態としていることで図1(c)の走行モードと同じ状態を形成している。
「Low(エンジン固定段)走行モード」では、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1を解放すると共に、第2ブレーキB2を係合した状態で、エンジンENGを駆動する。これにより、エンジンENGの駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、エンジンENGの駆動力のみで車両を前進走行させる。そして、この「Low走行モード」では、図2(b)の速度線図に示すように、第2ブレーキB2の係合で遊星歯車機構PGのサンギヤSGが固定されているので、リングギヤRGに入力されたエンジンENGの回転が減速されてキャリアCRから出力軸OSへ出力される。このように、本実施形態のハイブリッド駆動装置1では、遊星歯車機構PGでエンジンENGの回転が減速されて出力されるように構成したことで、この「Low走行モード」において、特に車両の発進時に大きなトルクを得ることができる。
〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図3は、本発明の第3実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−3を示す図である。同図に示す第3実施形態のハイブリッド駆動装置1−3では、図2に示す第2実施形態のハイブリッド駆動装置1−2の構成に加えて、エンジンENGの回転軸(出力軸)21と遊星歯車機構PGのリングギヤRGとの間に設けた第2クラッチ(第2連結機構)C2を備えている。この第2クラッチC2でエンジンENGの回転軸21とリングギヤRGとの係合・非係合を切り換え可能となっている。その他の構成は、第2実施形態のハイブリッド駆動装置1−2と同じである。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−3では、図3(c)に示す各走行モードが成立する。以下、各走行モードについて説明する。
「EV走行モード」では、第1クラッチC1及び第2クラッチC2と第2ブレーキB2を解放すると共に、第1ブレーキB1を係合した状態で、モータMT1を正転駆動する。これにより、モータMT1の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、モータMT1の駆動力のみで車両を前進走行させる。
「ECVT走行モード」では、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1と第2ブレーキB2を解放すると共に、第2クラッチC2を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を走行用モータ又はジェネレータとして動作させる。
「Low(パラレルHEV)走行モード」では、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1を係合すると共に、第2クラッチC2及び第2ブレーキB2を解放した状態で、モータMT1を走行用モータとして駆動する。これにより、モータMT1とエンジンENGの駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、モータMT1とエンジンEGの駆動力で車両を前進走行させる。
「2nd(ENG走行)走行モード」では、第2クラッチC2及び第2ブレーキB2を係合すると共に、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1を解放した状態で、エンジンENGを駆動する。これにより、エンジンENGの駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、エンジンENGの駆動力のみで車両を前進走行させる。
「3rd(パラレルHEV)走行モード」では、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を係合すると共に、第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を駆動する。このとき、第1クラッチC1及び第2クラッチC2の係合によって遊星歯車機構PGのリングギヤRGとキャリアCRとサンギヤSGの三要素が一体的に回転するようになっている。したがって、図3(b)の速度線図に示すように、サンギヤSGに入力されたモータMT1の回転とリングギヤに入力したエンジンENGの回転とが等速でキャリアCRから出力軸OSへ出力される。
「RVS(後進)走行モード」では、第1クラッチC1及び第2クラッチC2及び第2ブレーキB2を解放すると共に第1ブレーキB1を係合した状態で、モータMT1を逆転駆動させる。これにより、モータMT1の駆動力で車両を後進させる。
「走行中(エンジン)始動モード1」では、車両の走行中(EV走行モードでの走行中)に第1クラッチC1を解放から係合に切り換えることで、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「走行中(エンジン)始動モード3」では、車両の走行中(EV走行中)に第1クラッチC1及び第2クラッチC2を解放から係合に切り換えると共に、第1ブレーキB1を係合から解放に切り換えることで、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「停止中(エンジン)始動モード1」では、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2がすべて解放された状態から第2クラッチC2を係合に切り換えることで、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「停止中(エンジン)始動モード2」では、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2がすべて解放された状態から第1クラッチC1を係合に切り換えることで、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「停止中充電モード」では、第1クラッチC1と第1ブレーキB1と第2ブレーキB2を共に解放すると共に第2クラッチC2を係合した状態で、エンジンENGを駆動してモータMT1をジェネレータとして動作させる。これにより、リングギヤRGに入力されたエンジンENGの回転軸21の回転がサンギヤSGからモータMT1に伝達され、モータMT1による発電が行われる。
〔第4実施形態〕
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図4は、本発明の第4実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−4を示す図である。同図に示す第4実施形態のハイブリッド駆動装置1−4では、図2に示す第2実施形態のハイブリッド駆動装置1−2の構成に加えて、エンジンENGの回転軸21と遊星歯車機構PGのリングギヤRGとの間に設けた変速機構TM1を備えている。その他の構成は、第2実施形態のハイブリッド駆動装置1−2と同じである。変速機構TM1は、二段階(Hi/Low:高速段/低速段)での変速段(回転速度)の切り換えが可能な平行軸式の機構である。変速機構TM1は、エンジンENGの回転軸21と遊星歯車機構PGのリングギヤRG(モータMT1の回転軸11)との間に互いに並列に設けた第1歯車列G1及び第2歯車列G2と、第1歯車列G1とエンジンENGの回転軸21との間に設けた第3クラッチ(第3連結機構)C3と、第2歯車列G2とエンジンENGの回転軸21との間に設けたワンウェイクラッチ(一方向クラッチ)OWC1とを備えて構成されている。
第1歯車列G1は、リングギヤRG及びモータMT1の回転軸11上に設けた第1ギヤG11とエンジンENGの回転軸21上に設けた第2ギヤG12とが噛み合う構成であり、第2歯車列G2は、リングギヤRG及びモータMT1の回転軸11上に設けた第1ギヤG21とエンジンENGの回転軸21上に設けた第2ギヤG22とが噛み合う構成である。そして、第1歯車列G1と第2歯車列G2はそれらのギヤ比(減速比)が互いに異なっている。
また、ワンウェイクラッチOWC1は、エンジンENGの回転を第2歯車列G2に伝達する際の回転方向では噛み合う(係合する)が、モータMT1の回転軸11からエンジンENGの回転軸21へその反対向きの回転が伝達される際には空転するように構成されている。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−4では、図4(c)に示す各走行モードが成立する。以下、各走行モードについて説明する。
「EV走行モード」では、第1クラッチC1及び第2ブレーキB2を解放すると共に第1ブレーキB1を係合し、且つ第3クラッチC3を係合又は解放した状態で、モータMT1を正転駆動する。これにより、モータMT1の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、モータMT1の駆動力のみで車両を前進走行させる。
「ECVT Low 走行モード」では、第1クラッチC1及び第3クラッチC3と第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を走行用モータ又はジェネレータとして動作させる。このとき、ワンウェイクラッチOWC1は係合(噛合)状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第2歯車列G2を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段(あるいは変速モード、以下同じ。)がLow(低速段)モードとなる。
「ECVT High 走行モード」では、第1クラッチC1と第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を解放し、且つ第3クラッチC3を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を走行用モータ又はジェネレータとして動作させる。このとき、ワンウェイクラッチOWC1は空転状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第1歯車列G1を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がHigh(高速段)モードとなる。
「Low(エンジン走行)モード」では、第1クラッチC1及び第3クラッチC3と第1ブレーキB1を解放すると共に、第2ブレーキB2を係合した状態で、エンジンENGを駆動する。このときワンウェイクラッチOWC1は係合(噛合)状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第2歯車列G2を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がLow(低速段)モードとなる。
「2nd(エンジン走行)モード」では、第1クラッチC1と第1ブレーキB1を解放すると共に、第3クラッチC3と第2ブレーキB2を係合した状態で、エンジンENGを駆動する。このときワンウェイクラッチOWC1は空転状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第1歯車列G1を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がHigh(高速段)モードとなる。
「3rd(パラレルHEV)モード」では、第1クラッチC1を係合すると共に、第3クラッチC3及び第1ブレーキB1と第2ブレーキB2を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を走行用モータとして駆動する。このときワンウェイクラッチOWC1は係合(噛合)状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第2歯車列G2を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がLow(低速段)モードとなる。
「4th(パラレルHEV)モード」では、第1クラッチC1と第3クラッチC3を係合すると共に、第1ブレーキB1と第2ブレーキB2を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を走行用モータとして駆動する。このときワンウェイクラッチOWC1は空転状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第1歯車列G1を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がHigh(高速段)モードとなる。
「RVS(後進)走行モード」では、第1クラッチC1及び第3クラッチC3と第2ブレーキB2を解放すると共に、第1ブレーキB1を係合した状態で、モータMT1を逆転駆動させる。これにより、モータMT1の駆動力で車両を後進させる。
「走行中(エンジン)始動モード」では、車両の走行中(EV走行モードでの走行中)に第1クラッチC1を解放から係合に切り換えると共に、第1ブレーキB1を係合から解放に切り換える。これにより、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「停止中(エンジン)始動モード」では、第1クラッチC1、第3クラッチC3、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2がすべて解放された状態から第3クラッチC3を係合に切り換えることで、モータMT1の回転を遊星歯車機構PG及び変速機構TM1を介してエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「停止中充電モード」では、第1クラッチC1、第3クラッチC3、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2をすべて解放した状態で、エンジンENGを駆動してモータMT1をジェネレータとして動作させることで、リングギヤRGに入力されたエンジンENGの出力軸21の回転がサンギヤSGからモータMT1に伝達される駆動力で、モータMT1による発電が行われる。
なお、本実施形態の変速機構TM1の構成は一例であり、エンジンと遊星歯車機構PGのリングギヤRGとの間に設ける変速機構としては、多段(少なくとも二段)の変速が可能な機構であれば、上記構成には限らず他の構成であってもよい。例えば、複数のギヤ列とそれらの間で動力伝達経路を切り換え可能なドグクラッチ機構とを備える構成などであってもよい。また、上記のワンウェイクラッチOWC1に代えて通常の摩擦式のクラッチを設けてもよい。また、上記の第1歯車列G1と第2歯車列G2に代えて、単一の遊星歯車機構を設ける構成でもよい。
〔第5実施形態〕
次に、本発明の第5実施形態について説明する。図5は、本発明の第5実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−5を示す図である。同図に示す第5実施形態のハイブリッド駆動装置1−5では、図4に示す第4実施形態のハイブリッド駆動装置1−4の構成に加えて、変速機構TM1(エンジンENGの出力軸21)と遊星歯車機構PGのリングギヤRGとの間に設けた第2クラッチC2を備えている。その他の構成は、第4実施形態のハイブリッド駆動装置1−4と同じである。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−5では、図5(c)に示す各走行モードが成立する。以下、各走行モードについて説明する。
「EV走行モード」では、第1クラッチC1と第2ブレーキB2を解放すると共に第1ブレーキB1を係合し、且つ第2クラッチC2と第3クラッチC3を係合又は解放した状態で、モータMT1を正転駆動する。これにより、モータMT1の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、モータMT1の駆動力のみで車両を前進走行させる。
「ECVT Low 走行モード」では、第1クラッチC1及び第3クラッチC3と第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を解放し、且つ第2クラッチC2を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を走行用モータ又はジェネレータとして動作させる。このとき、ワンウェイクラッチOWC1は係合(噛合)状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第2歯車列G2を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がLow(低速段)モードとなる。
「ECVT High 走行モード」では、第1クラッチC1と第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を解放し、且つ第2クラッチC2と第3クラッチC3を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を走行用モータ又はジェネレータとして動作させる。このとき、ワンウェイクラッチOWC1は空転状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第1歯車列G1を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がHigh(高速段)モードとなる。
「Low(パラレルHEV)モード」では、第2クラッチC2及び第3クラッチC3と第2ブレーキB2を解放すると共に、第1クラッチC1と第1ブレーキB1を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を駆動する。このときワンウェイクラッチOWC1は係合(噛合)状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第1歯車列G1を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がLow(低速段)モードとなる。
「2nd(パラレルHEV)モード」では、第2クラッチC2と第2ブレーキB2を解放すると共に、第1クラッチC1と第3クラッチC3及び第1ブレーキB1を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を駆動する。このときワンウェイクラッチOWC1は空転状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第1歯車列G1を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がHigh(高速段)モードとなる。
「3rd(エンジン走行)モード」では、第2クラッチC2と第2ブレーキB2を係合すると共に、第1クラッチC1と第3クラッチC3及び第1ブレーキB1を解放した状態で、エンジンENGを駆動する。このときワンウェイクラッチOWC1は係合(噛合)状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第2歯車列G2を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がLow(低速段)モードとなる。
「4th(エンジン走行)モード」では、第2クラッチC2と第3クラッチC3及び第2ブレーキB2を係合すると共に、第1クラッチC1と第1ブレーキB1を解放した状態で、エンジンENGを駆動する。このときワンウェイクラッチOWC1は空転状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第1歯車列G1を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がHigh(高速段)モードとなる。
「5th(パラレルHEV)走行モード」では、第1クラッチC1と第2クラッチC2を係合すると共に、第3クラッチC3と第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を駆動する。このときワンウェイクラッチOWC1は係合(噛合)状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第2歯車列G2を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がLow(低速段)モードとなる。
「6th(パラレルHEV)走行モード」では、第1クラッチC1と第2クラッチC2と第3クラッチC3を係合すると共に、第1ブレーキB1と第2ブレーキB2を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を駆動する。このときワンウェイクラッチOWC1は空転状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第1歯車列G1を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がHigh(高速段)モードとなる。
「RVS(後進)走行モード」では、第1クラッチC1と第2クラッチC2と第3クラッチC3及び第2ブレーキB2を解放すると共に、第1ブレーキB1を係合した状態で、モータMT1を逆転駆動させる。なおこのときワンウェイクラッチOWC1は空転状態となる。
「走行中(エンジン)始動モード2」では、車両の走行中(EV走行モードでの走行中)に第1クラッチC1を解放から係合に切り換える。また、第3クラッチC3は係合状態としておく。これにより、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。なおこのときワンウェイクラッチOWC1は空転状態となる。
「走行中(エンジン)始動モード6」では、車両の走行中(EV走行モードでの走行中)に第1クラッチC1を解放から係合に切り換えると共に、第1ブレーキB1を係合から解放に切り換える。また、第2クラッチC2と第3クラッチC3は係合状態としておく。これにより、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。なおこのときワンウェイクラッチOWC1は空転状態となる。
「停止中(エンジン)始動モード1」では、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2がすべて解放された状態から第2クラッチC2及び第3クラッチC3を係合に切り換える。これにより、モータMT1の回転を遊星歯車機構PG及び変速機構TM1を介してエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。なおこのときワンウェイクラッチOWC1は空転状態となる。
「停止中(エンジン)始動モード2」では、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2がすべて解放された状態から第1クラッチC1及び第3クラッチC3を係合に切り換える。これにより、モータMT1の回転を遊星歯車機構PG及び変速機構TM1を介してエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。なおこのときワンウェイクラッチOWC1は空転状態となる。
「停止中充電モード」では、第2クラッチC2を係合すると共に、第1クラッチC1、第3クラッチC3、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2を解放した状態で、エンジンENGを駆動してモータMT1をジェネレータとして動作させる。したがって、リングギヤRGに入力されたエンジンENGの出力軸21の回転がサンギヤSGからモータMT1に伝達される駆動力で、モータMT1による発電が行われる。なおこのとき、ワンウェイクラッチOWC1は係合(噛合)状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第2歯車列G2を介してモータMT1に伝達される。
〔第6実施形態〕
次に、本発明の第6実施形態について説明する。図6は、本発明の第6実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−6を示す図である。同図に示す第6実施形態のハイブリッド駆動装置1−6では、図2に示す第2実施形態のハイブリッド駆動装置1−2の構成に加えて、エンジンENGの回転軸21と遊星歯車機構PGのリングギヤRGとの間に設けた変速機構(第2変速機構)TM2を備えている。その他の構成は、第2実施形態のハイブリッド駆動装置1−2と同じである。変速機構TM2は、二段階(Hi/Low:高速段/低速段)での変速段の切り換えが可能な平行軸式の変速機構である。変速機構TM2は、エンジンENGの回転軸21と遊星歯車機構PGのリングギヤRG(モータMT1の回転軸11)との間に互いに並列に設けた第1歯車列G1及び第2歯車列G2と、第1歯車列G1とエンジンENGの回転軸21との間に設けた第3クラッチC3と、第2歯車列G2とエンジンENGの回転軸21との間に設けた第4クラッチC4とを備えて構成されている。第1歯車列G1は、リングギヤRGと噛み合う第1ギヤG11とエンジンENGの回転軸21上に第2ギヤG12とが噛み合う構成であり、第2歯車列G2は、第1歯車列G1の第1ギヤG11と同軸上で一体に回転する第1ギヤG21とエンジンENGの回転軸21上に設けた第2ギヤG22とが噛み合う構成である。そして第1歯車列G1と第2歯車列G2はそれらのギヤ比が互いに異なっている。また、第3クラッチC3は、エンジンENGの回転軸21と第1歯車列G1の第2ギヤG12との間に設けられており、第4クラッチC4は、エンジンENGの回転軸21と第2歯車列G2の第2ギヤG22との間に設けられている。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−6では、図6(c)に示す各走行モードが成立する。以下、各走行モードについて説明する。
「EV走行モード」では、第1クラッチC1及び第2ブレーキB2を解放すると共に第1ブレーキB1を係合し、且つ第3クラッチC3及び第4クラッチC4を係合又は解放した状態で、モータMT1を正転駆動する。これにより、モータMT1の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、モータMT1の駆動力のみで車両を前進走行させる。
「ECVT Low 走行モード」では、第1クラッチC1及び第3クラッチC3と第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を解放し且つ第4クラッチC4を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を走行用モータ又はジェネレータとして動作させる。このとき、第4クラッチC4が係合していることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM2の第2歯車列G2を介して伝達される。したがって、変速機構TM2の変速段がLow(低速段)モードとなる。
「ECVT High 走行モード」では、第1クラッチC1及び第4クラッチC4と第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を解放し且つ第3クラッチC3を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を走行用モータ又はジェネレータとして動作させる。このとき、第3クラッチC3が係合していることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM2の第1歯車列G1を介して伝達される。したがって、変速機構TM2の変速段がHigh(高速段)モードとなる。
「Low(パラレルHEV)走行モード」では、第3クラッチC3及び第4クラッチC4と第2ブレーキB2を解放すると共に、第1クラッチC1と第1ブレーキB1を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を駆動する。このとき第3クラッチC3と第4クラッチC4の両方が解放されており第1クラッチC1が係合していることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM2を介さず直接に遊星歯車機構PGのサンギヤSGに伝達される。
「2nd(エンジン走行)モード」では、第1クラッチC1と第3クラッチC3及び第1ブレーキB1を解放すると共に、第4クラッチC4と第2ブレーキB2を係合した状態で、エンジンENGを駆動する。このとき第4クラッチC4が係合していることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM2の第2歯車列G2を介して伝達される。したがって、変速機構TM2の変速段がLow(低速段)モードとなる。
「3rd(エンジン走行)モード」では、第3クラッチC3及び第2ブレーキB2を係合すると共に、第1クラッチC1と第4クラッチC4及び第1ブレーキB1を解放した状態で、エンジンENGを駆動する。このとき第3クラッチC3が係合していることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM2の第1歯車列G1を介して伝達される。したがって、変速機構TM2の変速段がHigh(高速段)モードとなる。
「4th(パラレルHEV)モード」では、第1クラッチC1と第4クラッチC4を係合すると共に、第3クラッチC3と第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を駆動する。このとき第4クラッチC4が係合していることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM2の第2歯車列G2を介して伝達される。したがって、変速機構TM2の変速段がLow(低速段)モードとなる。
「5th(パラレルHEV)モード」では、第1クラッチC1と第3クラッチC3を係合すると共に、第4クラッチC4と第1ブレーキB1及び第2ブレーキB2を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を駆動する。このとき第3クラッチC3が係合していることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM2の第1歯車列G1を介して伝達される。したがって、変速機構TM2の変速段がHigh(高速段)モードとなる。
「RVS(後進)走行モード」では、第1クラッチC1と第3クラッチC3と第4クラッチC4及び第2ブレーキB2を解放すると共に、第1ブレーキB1を係合した状態で、モータMT1を逆転駆動させる。これにより、モータMT1の駆動力で車両を後進させる。
「走行中(エンジン)始動モード1」では、車両の走行中(EV走行モードでの走行中)に第1クラッチC1を解放から係合に切り換える。また、第3クラッチC3と第4クラッチC4は解放状態としておく。これにより、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「走行中(エンジン)始動モード4」では、車両の走行中(EV走行モードでの走行中)に第1クラッチC1を解放から係合に切り換えると共に第1ブレーキB1を係合から解放に切り換える。また、第3クラッチC3は解放状態とし第4クラッチC4は係合状態としておく。これにより、モータMT1の回転を遊星歯車機構PG及び変速機構TM2の第2歯車列G2を介してエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「走行中(エンジン)始動モード5」では、車両の走行中(EV走行中)に第1クラッチC1を解放から係合に切り換えると共に第1ブレーキB1を係合から解放に切り換える。また、第3クラッチC3は係合状態とし第4クラッチC4は解放状態としておく。これにより、モータMT1の回転を遊星歯車機構PG及び変速機構TM2の第1歯車列G1を介してエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「停止中(エンジン)始動モード1」では、第1クラッチC1、第3クラッチC3、第4クラッチC4、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2がすべて解放された状態から第3クラッチC3を係合に切り換えることで、モータMT1の回転を遊星歯車機構PG及び変速機構TM2の第1歯車列G1を介してエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「停止中(エンジン)始動モード2」では、第1クラッチC1、第3クラッチC3、第4クラッチC4、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2がすべて解放された状態から第4クラッチC4を係合に切り換えることで、モータMT1の回転を遊星歯車機構PG及び変速機構TM2の第2歯車列G2を介してエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「停止中充電モード1」では、第1クラッチC1、第4クラッチC4、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2を解放し、且つ第3クラッチC3を係合した状態で、エンジンENGを駆動してモータMT1をジェネレータとして動作させることで、変速機構TM2の第1歯車列G1を介してリングギヤRGに入力されたエンジンENGの出力軸21の回転がサンギヤSGからモータMT1に伝達され、モータMT1による発電が行われる。
「停止中充電モード2」では、第1クラッチC1、第3クラッチC3、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2を解放し、且つ第4クラッチC4を係合した状態で、エンジンENGを駆動してモータMT1をジェネレータとして動作させることで、変速機構TM2の第2歯車列G2を介してリングギヤRGに入力されたエンジンENGの出力軸21の回転がサンギヤSGからモータMT1に伝達される駆動力で、モータMT1による発電が行われる。
〔第7実施形態〕
次に、本発明の第7実施形態について説明する。図7は、本発明の第7実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−7を示す図である。同図に示す第7実施形態のハイブリッド駆動装置1−7では、図1に示す第1実施形態のハイブリッド駆動装置1の構成に加えて、エンジンENGの回転軸(出力軸)21と遊星歯車機構PGのリングギヤRGとの間に設けた第2クラッチC2を備えている。第2クラッチC2でエンジンENGの回転軸21とリングギヤRGとの係合・非係合を切り換え可能となっている。その他の構成は、第1実施形態のハイブリッド駆動装置1と同じである。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−7では、図7(c)に示す各走行モードが成立する。以下、各走行モードについて説明する。
「EV走行モード」では、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を解放すると共に第1ブレーキB1を係合した状態で、モータMT1を正転駆動する。これにより、モータMT1の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、モータMT1の駆動力のみで車両を前進走行させる。
「ECVT走行モード」では、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1を解放すると共に第2クラッチC2を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を走行用モータ又はジェネレータとして動作させる。
「Low(パラレルHEV)走行モード」では、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1を係合すると共に、第2クラッチC2を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を駆動する。これにより、エンジンENGとモータMT1の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、エンジンENGとモータMT1の駆動力で車両を前進走行させる。
「2nd(パラレルHEV)走行モード」では、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を係合すると共に、第1ブレーキB1を解放した状態で、エンジンENG及びモータMT1を駆動する。このとき、第1クラッチC1及び第2クラッチC2の係合によって遊星歯車機構PGのリングギヤRGとキャリアCRとサンギヤSGの三要素が一体的に回転するようになっている。したがって、図7(b)の速度線図に示すように、サンギヤSGに入力されたモータMT1の回転とリングギヤRGに入力したエンジンENGの回転とが等速でキャリアCRから出力軸OSへ出力される。
「RVS(後進)走行モード」では、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を解放すると共に第1ブレーキB1を係合した状態で、モータMT1を逆転駆動させる。これにより、モータMT1の駆動力で車両を後進させる。
「走行中(エンジン)始動モード1」では、車両の走行中(EV走行モードでの走行中)に第1クラッチC1を解放から係合に切り換えることで、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「走行中(エンジン)始動モード2」では、車両の走行中(EV走行モードでの走行中)に第1クラッチC1及び第2クラッチC2を解放から係合に切り換えると共に、第1ブレーキB1を係合から解放に切り換えることで、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「停止中(エンジン)始動モード」では、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第1ブレーキB1がすべて解放された状態から第2クラッチC2を係合に切り換えることで、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「停止中充電モード」では、第1クラッチC1と第1ブレーキB1を共に解放すると共に第2クラッチC2を係合した状態で、エンジンENGを駆動してモータMT1をジェネレータとして動作させることで、リングギヤRGに入力されたエンジンENGの出力軸21の回転がサンギヤSGからモータMT1に伝達され、モータMT1による発電が行われる。
〔第8実施形態〕
次に、本発明の第8実施形態について説明する。図8は、本発明の第8実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−8を示す図である。同図に示す第8実施形態のハイブリッド駆動装置1−8では、図4に示す第4実施形態のハイブリッド駆動装置1−4の構成において、第2ブレーキB2を省略すると共に、変速機構TM1と遊星歯車機構PGのリングギヤRGとの間に設けた第2クラッチC2を備えている。第2クラッチC2でエンジンENGの回転軸21(変速機構TM1)とリングギヤRGとの係合・非係合を切り換え可能となっている。その他の構成は、第4実施形態のハイブリッド駆動装置1−4と同じである。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−8では、図8(c)に示す各走行モードが成立する。以下、各走行モードについて説明する。
「EV走行モード」では、第1クラッチC1を解放すると共に第1ブレーキB1を係合し且つ第2クラッチC2及び第3クラッチC3を係合又は解放した状態で、モータMT1を正転駆動する。これにより、モータMT1の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、モータMT1の駆動力のみで車両を前進走行させる。
「ECVT Low 走行モード」では、第1クラッチC1及び第3クラッチC3と第1ブレーキB1を解放し、かつ第2クラッチC2を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を走行用モータ又はジェネレータとして動作させる。このとき、ワンウェイクラッチOWC1は係合(噛合)状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第2歯車列G2を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がLow(低速段)モードとなる。
「ECVT High 走行モード」では、第1クラッチC1と第1ブレーキB1を解放し且つ第2クラッチC2及び第3クラッチC3を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を走行用モータ又はジェネレータとして動作させる。このとき、ワンウェイクラッチOWC1は空転状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第1歯車列G1を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がHigh(高速段)モードとなる。
「Low(エンジン走行)モード」では、第1クラッチC1と第1ブレーキB1を係合すると共に、第2クラッチC2及び第3クラッチC3を解放した状態で、エンジンENGを駆動する。このときワンウェイクラッチOWC1は係合(噛合)状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第2歯車列G2を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がLow(低速段)モードとなる。
「2nd(パラレルHEV)モード」では、第2クラッチC2を解放すると共に、第1クラッチC1及び第3クラッチC3と第1ブレーキB1を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を駆動する。このときワンウェイクラッチOWC1は空転状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第1歯車列G1を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がHigh(高速段)モードとなる。
「3rd(パラレルHEV)モード」では、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を係合すると共に、第3クラッチC3及び第1ブレーキB1を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を駆動する。このときワンウェイクラッチOWC1は係合(噛合)状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第2歯車列G2を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がLow(低速段)モードとなる。
「4th(パラレルHEV)モード」では、第1クラッチC1と第2クラッチC2と第3クラッチC3を係合すると共に、第1ブレーキB1を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、モータMT1を駆動する。このときワンウェイクラッチOWC1は空転状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第1歯車列G1を介して伝達される。したがって、変速機構TM1の変速段がHigh(高速段)モードとなる。
「RVS(後進)走行モード」では、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3を解放すると共に、第1ブレーキB1を係合した状態で、モータMT1を逆転駆動させる。これにより、モータMT1の駆動力で車両を後進させる。
「走行中(エンジン)始動モード2」では、車両の走行中(EV走行モードでの走行中)に第1クラッチC1を解放から係合に切り換える。これにより、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「走行中(エンジン)始動モード4」では、車両の走行中(EV走行モードでの走行中)に第1クラッチC1を解放から係合に切り換えると共に、第1ブレーキB1を係合から解放に切り換える。これにより、モータMT1の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「停止中(エンジン)始動モード」では、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3、第1ブレーキB1が解放された状態から第2クラッチC2と第3クラッチC3を係合に切り換えることで、モータMT1の回転を遊星歯車機構PG及び変速機構TM1を介してエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「停止中充電モード」では、第1クラッチC1、第3クラッチC3、第1ブレーキB1を解放し、かつ第2クラッチC2を係合した状態で、エンジンENGを駆動してモータMT1をジェネレータとして動作させる。これにより、リングギヤRGに入力されたエンジンENGの出力軸21の回転がサンギヤSGからモータMT1に伝達され、モータMT1による発電が行われる。なおこのとき、ワンウェイクラッチOWC1は係合(噛合)状態となることで、エンジンENGの駆動力が変速機構TM1の第2歯車列G2を介して伝達される。
〔第9実施形態〕
次に、本発明の第9実施形態について説明する。図9は、本発明の第9実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−9を示す図である。
第1実施形態のハイブリッド駆動装置1では、第1クラッチC1が遊星歯車機構PGのサンギヤSGとリングギヤRGとの間(すなわち、モータMT1の回転軸11とエンジンENGの回転軸21との間)に設けられていたのに対して、本実施形態のハイブリッド駆動装置1−9では、第1クラッチC1が遊星歯車機構PGのキャリアCRとリングギヤRGとの間(すなわち、出力軸OSとエンジンENGの回転軸21との間)に設けられている点のみが異なり、その他の構成は第1実施形態のハイブリッド駆動装置1と同じである。
したがって、本実施形態のハイブリッド駆動装置1−9の速度線図(図9(b)に示す速度線図)は、第1実施形態のハイブリッド駆動装置1の速度線図(図1(b)に示す速度線図)と比較して、第1クラッチC1の接続先のみが異なっており、その他は共通である。
〔第10実施形態〕
次に、本発明の第10実施形態について説明する。図10は、本発明の第10実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−10を示す図である。
第2実施形態のハイブリッド駆動装置1−2では、第1クラッチC1が遊星歯車機構PGのサンギヤSGとリングギヤRGとの間(すなわち、モータMT1の回転軸11とエンジンENGの回転軸21との間)に設けられていたのに対して、本実施形態のハイブリッド駆動装置1−10では、第1クラッチC1が遊星歯車機構PGのキャリアCRとリングギヤRGとの間(すなわち、出力軸OSとエンジンENGの回転軸21との間)に設けられている点のみが異なり、その他の構成は第2実施形態のハイブリッド駆動装置1−2と同じである。
したがって、本実施形態のハイブリッド駆動装置1−10の速度線図(図10(b)に示す速度線図)は、第2実施形態のハイブリッド駆動装置1−2の速度線図(図2(b)に示す速度線図)と比較して、第1クラッチC1の接続先のみが異なっており、その他は共通である。
〔第11実施形態〕
次に、本発明の第11実施形態について説明する。図11は、本発明の第11実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−11を示す図である。
図4に示す第4実施形態のハイブリッド駆動装置1−4では、第1クラッチC1が遊星歯車機構PGのサンギヤSGとリングギヤRGとの間(すなわち、モータMT1の回転軸11とエンジンENGの回転軸21との間)に設けられていたのに対して、本実施形態のハイブリッド駆動装置1−11では、第1クラッチC1が遊星歯車機構PGのキャリアCRとリングギヤRGとの間(すなわち、出力軸OSとエンジンENGの回転軸21との間)に設けられている点のみが異なり、その他の構成は第4実施形態のハイブリッド駆動装置1−4と同じである。
したがって、本実施形態のハイブリッド駆動装置1−11の速度線図(図11(b)に示す速度線図)は、第4実施形態のハイブリッド駆動装置1−4の速度線図(図4(b)に示す速度線図)と比較して、第1クラッチC1の接続先のみが異なっており、その他は共通である。また、係合表についても、第4実施形態のハイブリッド駆動装置1−4の係合表と同じである。
〔第12実施形態〕
次に、本発明の第12実施形態について説明する。図12は、本発明の第12実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−12を示す図である。
同図に示す本実施形態のハイブリッド駆動装置1−12は、図1に示す第1実施形態のハイブリッド駆動装置1の構成に加えて、遊星歯車機構PGのリングギヤRGとケース2との間に設けたワンウェイクラッチ(一方向クラッチ)OWC2を備えている。このワンウェイクラッチOWC2は、第1ブレーキB1と並列に設けられており、リングギヤRGの一方向の回転のみを許容するように構成されている。その他の構成は、第1実施形態のハイブリッド駆動装置1と同じである。
したがって、本実施形態のハイブリッド駆動装置1−12の速度線図(図12(b)に示す速度線図)は、第1実施形態のハイブリッド駆動装置1の速度線図(図1(b)に示す速度線図)と比較して、第1ブレーキB1と同じ位置にワンウェイクラッチOWC2が追加されている点のみが異なっており、その他は共通である。また、図12(c)に示す係合表についても、ワンウェイクラッチOWC2が追加されている点のみ第1実施形態のハイブリッド駆動装置1の係合表(図1(c)に示す係合表)と異なっており、その他は共通である。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−12では、ワンウェイクラッチOWC2の追加により第1ブレーキB1のトルク負荷(第1ブレーキB1にかかるトルクの許容値)が低減されるので、第1ブレーキB1の小型化及び軽量化・構成の簡素化を図ることが可能となる。
〔第13実施形態〕
次に、本発明の第13実施形態について説明する。図13は、本発明の第13実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−13を示す図である。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−13は、図1に示す第1実施形態のハイブリッド駆動装置1の構成において、エンジンENGの回転軸21と遊星歯車機構PGのリングギヤRG(モータMT1の回転軸11)との間に走行用モータ又はジェネレータとして機能する他のモータ(第2回転電機)MT2を設けたものであり、その他の構成は第1実施形態のハイブリッド駆動装置1と同じである。なお、これ以降の説明では、モータMT1とモータMT2を明確に区別するために、それぞれを第1モータMT1、第2モータMT2と記す。
したがって、本実施形態のハイブリッド駆動装置1−13の速度線図(図13(b)に示す速度線図)は、第1実施形態のハイブリッド駆動装置1の速度線図(図1(b)に示す速度線図)と比較して、エンジンENGとリングギヤRGとの間に設けた第2モータMT2が加わっている点のみが異なっており、その他は共通である。また、係合表(図13(c)に示す係合表)についても、第1実施形態のハイブリッド駆動装置1の係合表(図1(c)に示す係合表)と同じである。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−13によれば、第2モータMT2を設けたことで、エンジンENGと第1モータMT1の駆動力を用いた車両の走行モード(ECVTモード、パラレルHEVモード)において、第2モータMT2によってエンジンENGのトルクを任意に設定できるようになる。したがって、エンジンENGの効率がより高い運転点で車両を走行させることが可能となる。
〔第14実施形態〕
次に、本発明の第14実施形態について説明する。図14は、本発明の第14実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−14を示す図である。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−14は、図13に示す第13実施形態のハイブリッド駆動装置1−13の構成において、エンジンENGと第2モータMT2との間に第2クラッチC2を設けたものであり、その他の構成は第13実施形態のハイブリッド駆動装置1−13と同じである。
したがって、本実施形態のハイブリッド駆動装置1−14の速度線図(図14(b)に示す速度線図)は、第13実施形態のハイブリッド駆動装置1−13の速度線図(図13(b)に示す速度線図)と比較して、エンジンENGと第2モータMT2との間に第2クラッチC2を設けた点のみが異なっており、その他は共通である。
このハイブリッド駆動装置1−14では、第1クラッチC1及び第2クラッチC2と第1ブレーキB1の作動状態(係合・非係合状態)に応じて、図14(c)の係合表に示す各走行モードが成立する。以下、各走行モードについて説明する。
「EV(1モータ)走行モード」では、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を解放すると共に第1ブレーキB1を係合した状態で、第1モータMT1を正転駆動する。これにより、第1モータMT1の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、第1モータMT1の駆動力のみで車両を前進走行させる。
「EV(2モータ)走行モード」では、第2クラッチC2を解放すると共に第1クラッチC1及び第1ブレーキB1を係合した状態で、第1モータMT1及び第2モータMT2を正転駆動する。これにより、第1モータMT1及び第2モータMT2の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、第1モータMT1及び第2モータMT2の駆動力で車両を前進走行させる。
「ECVT走行モード」では、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1を解放しかつ第2クラッチC2を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、第1モータMT1及び第2モータMT2を走行用モータ又はジェネレータとして動作させる。
「パラレルHEVモード」では、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を係合すると共にブレーキB1を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、第1モータMT1及び第2モータMT2を駆動する。
「RVS(後進)走行モード」では、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を解放すると共に第1ブレーキB1を係合した状態で、第1モータMT1を逆転駆動させる。これにより、第1モータMT1の駆動力で車両を後進させる。
「走行中(エンジン)始動モード」では、車両の走行中(EV走行中)に第2クラッチC2を解放から係合に切り換えると共に、第1ブレーキB1を係合から解放に切り換えることで、第1モータMT1又は第2モータMT2の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「停止中(エンジン)始動モード」では、第1クラッチC1と第1ブレーキB1を共に解放し、かつ第2クラッチC2を解放から係合に切り換えることで、第1モータMT1及び第2モータMT2の回転を遊星歯車機構PGでエンジンENGに伝達して該エンジンENGを始動する。
「停止中充電モード」では、第1クラッチC1と第1ブレーキB1を共に解放し、かつ第2クラッチC2を係合した状態で、エンジンENGを駆動して第2モータMT2をジェネレータとして用いることで、エンジンENGの駆動力を第2モータMT2に伝達して該第2モータMT2で発電を行う。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−14によれば、第13実施形態と同様、第2モータMT2を備えることで、エンジンENGと第1モータMT1の駆動力を用いた車両の走行モード(ECVTモード、パラレルHEVモード)において、第2モータMT2によってエンジンENGのトルクを任意に設定できるようになる。したがって、エンジンENGの効率がより高い運転点で車両を走行させることが可能となる。
また、第1モータMT1と第2モータMT2の二つのモータを使用してモータの駆動力のみによる車両の走行(いわゆるEV走行)が可能となるので、より高い駆動力でのEV走行が可能となる。
〔第15実施形態〕
次に、本発明の第15実施形態について説明する。図15は、本発明の第15実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−15を示す図である。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−15は、図13に示す第13実施形態のハイブリッド駆動装置1−13の構成において、第2モータMT2とリングギヤRGとの間に第3クラッチC3を設けたものであり、その他の構成は第13実施形態のハイブリッド駆動装置1−13と同じである。
したがって、本実施形態のハイブリッド駆動装置1−15の速度線図(図15(b)に示す速度線図)は、第13実施形態のハイブリッド駆動装置1−13の速度線図(図13(b)に示す速度線図)と比較して、第2モータMT2とリングギヤRGとの間に第3クラッチC3が加わっている点のみが異なっており、その他は共通である。
このハイブリッド駆動装置1−15では、第1クラッチC1及び第3クラッチC3と第1ブレーキB1の作動状態(係合・非係合状態)に応じて、図15(c)の係合表に示す各走行モードが成立する。以下、各走行モードについて説明する。
「EV(1モータ)走行モード」では、第1クラッチC1及び第3クラッチC3を解放すると共に第1ブレーキB1を係合した状態で、第1モータMT1を正転駆動する。これにより、第1モータMT1の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、第1モータMT1の駆動力のみで車両を前進走行させる。
「シリーズHEV走行モード」では、第1クラッチC1及び第3クラッチC3を解放すると共に第1ブレーキB1を係合した状態で、第1モータMT1を正転駆動する。これにより、第1モータMT1の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、第1モータMT1の駆動力のみで車両を前進走行させる。その一方で、第2モータMT2をジェネレータとして用いることで、エンジンENGの駆動力を第2モータMT2に伝達して該第2モータMT2で発電を行うことができる。
「ECVT走行モード」では、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1を解放しかつ第3クラッチC3を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、第1モータMT1及び第2モータMT2を走行用モータ又はジェネレータとして動作させる。
「パラレルHEVモード」では、第1クラッチC1及び第3クラッチC3を係合すると共にブレーキB1を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、第1モータMT1及び第2モータMT2を駆動する。
「RVS(後進)走行モード」では、第1クラッチC1及び第3クラッチC3を解放すると共に第1ブレーキB1を係合した状態で、第1モータMT1を逆転駆動させる。これにより、第1モータMT1の駆動力で車両を後進させる。
「走行中(エンジン)始動モード」では、車両の走行中(EV(1モータ)モードでの走行中)に、第2モータMT2の駆動力でエンジンENGを始動するものである。
「停止中(エンジン)始動モード」では、第1クラッチC1と第3クラッチC3と第1ブレーキB1を共に解放した状態で、第2モータMT2の駆動力でエンジンENGを始動するものである。
「停止中充電モード」では、第1クラッチC1と第3クラッチC3と第1ブレーキB1を共に解放した状態で、第2モータMT2をジェネレータとして用いることで、エンジンENGの駆動力を第2モータMT2に伝達して該モータMT2で発電を行う。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−15によれば、第2モータMT2を発電(蓄電器の充電)専用のモータとし、第1モータMT1を車両の走行(駆動)専用とする走行(いわゆるシリーズHEV走行)が可能となるので、ハイブリッド駆動装置の効率の更なる向上(車両の燃費の改善等)を図ることが可能となる。
〔第16実施形態〕
次に、本発明の第16実施形態について説明する。図16は、本発明の第16実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−16を示す図である。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−16は、図13に示す第13実施形態のハイブリッド駆動装置1−13の構成において、エンジンENGと第2モータMT2との間に第2クラッチC2を設けると共に、第2モータMT2とリングギヤRGとの間に第3クラッチC3を設けたものであり、その他の構成は、第13実施形態のハイブリッド駆動装置1−13と同じである。
したがって、本実施形態のハイブリッド駆動装置1−16の速度線図(図16(b)に示す速度線図)は、第13実施形態のハイブリッド駆動装置1−13の速度線図(図13(b)に示す速度線図)と比較して、エンジンENGと第2モータMT2との間に第2クラッチC2が加わっている点と、第2モータMT2とリングギヤRGとの間に第3クラッチC3が加わっている点のみが異なっており、その他は共通である。
このハイブリッド駆動装置1−16では、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3と第1ブレーキB1の作動状態(係合・非係合状態)に応じて、図16(c)の係合表に示す各走行モードが成立する。以下、各走行モードについて説明する。
「EV(1モータ)走行モード」では、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3を解放すると共に第1ブレーキB1を係合した状態で、第1モータMT1を正転駆動する。これにより、第1モータMT1の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、第1モータMT1の駆動力のみで車両を前進走行させる。
「EV(2モータ/L)走行モード」では、第2クラッチC2及び第3クラッチC3を解放すると共に第1クラッチC1及び第1ブレーキB1を係合した状態で、第1モータMT1及び第2モータMT2を正転駆動する。これにより、第1モータMT1及び第2モータMT2の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、第1モータMT1及び第2モータMT2の駆動力で車両を前進走行させる。
「EV(2モータ/H)走行モード」では、第2クラッチC2及び第1ブレーキB1を解放すると共に第1クラッチC1及び第3クラッチC3を係合した状態で、第1モータMT1及び第2モータMT2を正転駆動する。これにより、第1モータMT1及び第2モータMT2の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、第1モータMT1及び第2モータMT2の駆動力で車両を前進走行させる。
「シリーズHEV走行モード」では、第1クラッチC1及び第3クラッチC3を解放すると共に第2クラッチC2及び第1ブレーキB1を係合した状態で、第1モータMT1を正転駆動する。これにより、第1モータMT1の駆動力が遊星歯車機構PGを介して出力軸OS側に伝達され、第1モータMT1の駆動力のみで車両を前進走行させる。その一方で、第2モータMT2をジェネレータとして用いることで、エンジンENGの駆動力を第2モータMT2に伝達して該第2モータMT2で発電を行うことができる。
「ECVT走行モード」では、第1クラッチC1及び第1ブレーキB1を解放しかつ第2クラッチC2及び第3クラッチC3を係合した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、第1モータMT1及び第2モータMT2を走行用モータ又はジェネレータとして動作させる。
「パラレルHEV/Lモード」では、第1クラッチC1及び第2クラッチC2を係合すると共に第3クラッチC3及びブレーキB1を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、第1モータMT1及び第2モータMT2を駆動する。
「パラレルHEV/Hモード」では、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第3クラッチC3を係合すると共に第1ブレーキB1を解放した状態で、エンジンENGを駆動すると共に、第1モータMT1及び第2モータMT2を駆動する。
「RVS(後進)走行モード」では、第2クラッチC2、第3クラッチC3を解放すると共に第1クラッチC1、第1ブレーキB1を係合した状態で、第1モータMT1と第2モータMT2を逆転駆動させる。これにより、第1モータMT1と第2モータMT2の駆動力で車両を後進させる。
「走行中(エンジン)始動モード」では、車両の走行中(EV(1モータ)モードでの走行中)に、第2モータMT2の駆動力でエンジンENGを始動するものである。
「停止中(エンジン)始動モード」では、第1クラッチC1と第3クラッチC3と第1ブレーキB1を共に解放した状態で、第2モータMT2の駆動力でエンジンENGを始動するものである。
「停止中充電モード」では、第1クラッチC1と第3クラッチC3と第1ブレーキB1を共に解放した状態で、第2モータMT2をジェネレータとして用いることで、エンジンENGの駆動力を第2モータMT2に伝達して該第2モータMT2で発電を行う。
本実施形態のハイブリッド駆動装置1−16によれば、第13実施形態と同様に、第2モータMT2を設けたことで、エンジンENGと第1モータMT1の駆動力を用いた車両の走行モード(ECVTモード、パラレルHEVモード)において、第2モータMT2によってエンジンENGのトルクを任意に設定できるようになる。したがって、エンジンENGの効率がより高い運転点で車両を走行させることが可能となる。
また、第14実施形態と同様に、第1モータMT1と第2モータMT2の二つのモータを使用してモータの駆動力のみによる車両の走行(いわゆるEV走行)が可能となるので、より高い駆動力でのEV走行が可能となる。
また、第15実施形態と同様に、第2モータMT2を発電(蓄電器の充電)専用のモータとし、第1モータMT1を車両の走行(駆動)専用とする走行(いわゆるシリーズHEV走行)が可能となるので、ハイブリッド駆動装置の効率の更なる向上(車両の燃費の改善等)を図ることが可能となる。
さらに、第1モータMT1と第2モータMT2の二つの動力源を使用したEV走行モードと第1モータMT1と第2モータMT2とエンジンENGとの三つの動力源を使用したパラレルHEV走行モードにおいて、変速機構TM2による回転数の変速(変速段の切り換え)が可能となるので、エンジンENG及びモータMT1,MT2のより効率の良い(燃費性能の高い)状態、より高い駆動力、より高い速度で車両の走行が可能となる。また、簡単な構成で変速段の多段化を図ることができる。
〔第17実施形態〕
次に、本発明の第17実施形態について説明する。図17は、本発明の第17実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−17の構成を示すスケルトン図である。
図1に示す第1実施形態のハイブリッド駆動装置1では、遊星歯車機構PGのサンギヤ(第1回転要素)SGがモータ(第1モータ)MT1の回転軸11に接続され、リングギヤ(第3回転要素)RGがエンジンENGの回転軸21に接続されていたのに対して、本実施形態のハイブリッド駆動装置1−17では、遊星歯車機構PGのサンギヤ(第1回転要素)SGがエンジンENGの回転軸21に接続され、リングギヤ(第3回転要素)RGがモータ(第1モータ)MT1の回転軸11に接続されている。その他の構成は、第1実施形態のハイブリッド駆動装置1と同じである。
〔第18実施形態〕
次に、本発明の第18実施形態について説明する。図18は、本発明の第18実施形態にかかるハイブリッド駆動装置1−18の構成を示すスケルトン図である。
図1に示す第1実施形態のハイブリッド駆動装置1では、遊星歯車機構PGのサンギヤ(第1回転要素)SGがモータ(第1モータ)MT1の回転軸11に接続され、リングギヤ(第3回転要素)RGがエンジンENGの回転軸21に接続されていたのに対して、本実施形態のハイブリッド駆動装置1−18では、遊星歯車機構PGのサンギヤ(第1回転要素)SGがエンジンENGの回転軸21に接続され、リングギヤ(第3回転要素)RGがモータ(第1モータ)MT1の回転軸11に接続されている。また、第1実施形態のハイブリッド駆動装置1では、第1クラッチC1が遊星歯車機構PGのサンギヤSGとリングギヤRGとの間に設けられていたのに対して、本実施形態のハイブリッド駆動装置1−18では、第1クラッチC1が遊星歯車機構PGのリングギヤRGとキャリアCRとの間に設けられている。その他の構成は、第1実施形態のハイブリッド駆動装置1と同じである。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
例えば、本発明のハイブリッド駆動装置が備える遊星歯車機構では、第1クラッチ(第1連結機構)は、遊星歯車機構の三要素のうちのいずれか二つを連結するものであればよい。したがって、上記実施形態に示す以外にも、サンギヤSGとキャリアCRを連結するものであってもよい。
また、遊星歯車機構の三要素に接続される対象(エンジンENG、第1モータMT1、出力軸OS)は、上記以外の組み合せであってもよい。また、本発明のハイブリッド駆動装置が備える遊星歯車機構は、上記実施形態に示すシングルピニオン型の遊星歯車機構には限らず、ダブルピニオン型の遊星歯車機構であってもよい。この場合、各要素の速度線図上の並び方が変わるものの、本発明の作用効果を奏することができる。
1〜1−18 ハイブリッド駆動装置
11 (モータの)回転軸(出力軸)
21 (エンジンの)回転軸(出力軸)
B1 ブレーキ(第1締結機構)
B2 ブレーキ(第2締結機構)
C1 第1クラッチ(第1連結機構)
C2 第2クラッチ(第2連結機構)
C3 第3クラッチ(第3連結機構)
C4 第4クラッチ(第4連結機構)
G1 第1歯車列
G2 第2歯車列
PG 遊星歯車機構
SG サンギヤ(第1回転要素)
CR キャリア(第2回転要素)
RG リングギヤ(第3回転要素)
OS 出力軸
ENG エンジン(内燃機関)
MT1 第1モータ(第1回転電機)
MT2 第2モータ(第2回転電機)
OWC1,OWC2 ワンウェイクラッチ(一方向クラッチ)
TM1,TM2 変速機構

Claims (10)

  1. 駆動源としての内燃機関と回転電機の少なくともいずれかの動力を出力軸に伝達する動力伝達経路を有する車両用のハイブリッド駆動装置であって、
    前記動力伝達経路は、
    前記回転電機が接続された第1回転要素と、
    前記出力軸が接続された第2回転要素と、
    前記内燃機関が接続された第3回転要素と、を有する遊星歯車機構を含み、
    前記遊星歯車機構は、速度線図上での互いの回転数が前記第1回転要素、前記第2回転要素、前記第3回転要素の順に同一直線上に並び、
    前記第1回転要素と前記第2回転要素と前記第3回転要素のうちいずれか二つの回転要素を連結可能な第1連結機構を備える
    ことを特徴とするハイブリッド駆動装置。
  2. 前記第3回転要素には、その締結により当該第3回転要素の回転を停止状態に維持する第1締結機構が接続される
    ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド駆動装置。
  3. 前記第1連結機構が連結する二つの回転要素は、前記第1回転要素と前記第3回転要素である
    ことを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド駆動装置。
  4. 前記第1連結機構が連結する二つの回転要素は、前記第2回転要素と前記第3回転要素である
    ことを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド駆動装置。
  5. 前記第1回転要素には、その締結により前記第1回転要素の回転を停止状態に維持する第2締結機構が接続される
    ことを特徴とする請求項3又は4に記載のハイブリッド駆動装置。
  6. 前記第3回転要素と前記内燃機関との間には、前記第3回転要素と前記内燃機関との連結/非連結を切り換えることが可能な第2連結機構が設けられている
    ことを特徴とする請求項3又は5に記載のハイブリッド駆動装置。
  7. 前記第3回転要素と前記内燃機関との間の動力伝達経路には、
    前記第3回転要素と前記内燃機関との間で一方の回転数を変速して他方に伝達する変速機構を備える
    ことを特徴とする請求項3,5,6のいずれか1項に記載のハイブリッド駆動装置。
  8. 前記第3回転要素には、その締結により当該第3回転要素の回転を停止状態に維持する第1締結機構が接続され、
    前記第3回転要素には、
    前記第1締結機構に加えて、前記第1回転要素の一方向の回転のみを許容する一方向クラッチが接続される
    ことを特徴とする請求項3乃至7のいずれか1項に記載のハイブリッド駆動装置。
  9. 前記回転電機は、第1回転電機であり、
    前記第3回転要素には、前記内燃機関に加えて前記第1回転電機とは異なる第2回転電機が接続される
    ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のハイブリッド駆動装置。
  10. 前記回転電機は、第1回転電機であり、
    前記第3回転要素には、前記内燃機関に加えて前記第1回転電機とは異なる第2回転電機が接続され、
    前記内燃機関と前記第3回転要素とは、前記第2連結機構に加えて第3連結機構によって接続され、
    前記内燃機関、前記第2連結機構、前記第2回転電機、前記第3連結機構、前記第3回転要素の順に直列に接続される
    ことを特徴とする請求項3に記載のハイブリッド駆動装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111619376A (zh) * 2020-05-18 2020-09-04 库卡机器人(广东)有限公司 柔性机构及充电装置
CN112360935A (zh) * 2020-12-29 2021-02-12 李解 用于电动车辆的传动系统

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