JP2019120352A

JP2019120352A - Power transmission device

Info

Publication number: JP2019120352A
Application number: JP2018001386A
Authority: JP
Inventors: 寛之柴田; Hiroyuki Shibata; 塩入　広行; Hiroyuki Shioiri; 広行塩入; 充朗富田; Mitsuo Tomita; 正太郎加藤; Seitaro Kato; 祐樹黒崎; Yuki KUROSAKI; 小川　裕之; Hiroyuki Ogawa; 裕之小川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2019-07-22

Abstract

To provide a power transmission device which can secure large driving force while inhibiting increase of a physical size.SOLUTION: A power transmission device includes an engine 10, a first MG 61, a second MG 62 and a planetary gear mechanism 40. A brake mechanism 50 is connected to a sun gear 41 of the planetary gear mechanism 40. The engine 10 and the first MG 61 are connected to a carrier 44 of the planetary gear mechanism 40. The second MG 62 and the output shaft 28 are connected to a ring gear 43 of the planetary gear mechanism 40.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、車両の動力伝達装置に関する。 The present invention relates to a power transmission system of a vehicle.

特許文献１には、第一モータ・ジェネレータの出力軸をロック機構によってロックするＭＧ１ロックが可能なハイブリッド車両のギヤトレーンが開示されている。 Patent Document 1 discloses a gear train of a hybrid vehicle capable of MG1 lock in which an output shaft of a first motor generator is locked by a lock mechanism.

特許第５９９１３３１号公報Patent No. 5991331 gazette

ここで、特許文献１で提案されたギヤトレーンでは、ＭＧ１ロック走行時に第一モータ・ジェネレータの回転が固定されるため、当該第一モータ・ジェネレータを駆動源として利用することができない。そのため、ＭＧ１ロック走行時の駆動力を担保しようとすると、エンジンまたは第二モータ・ジェネレータの駆動力を大きくする必要があり、ギヤトレーン全体の体格増加を招くおそれがあった。 Here, in the gear train proposed in Patent Document 1, the rotation of the first motor generator is fixed during the MG1 lock traveling, so that the first motor generator can not be used as a drive source. Therefore, in order to secure the driving force at the time of the MG1 lock traveling, it is necessary to increase the driving force of the engine or the second motor generator, which may lead to an increase in the overall size of the gear train.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、体格増加を抑制しつつ大きな駆動力を確保することができる動力伝達装置を提供することを目的とする。 This invention is made in view of the above, Comprising: It aims at providing the power transmission device which can ensure big driving force, suppressing increase in physique.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る動力伝達装置は、エンジンと、第一モータ・ジェネレータと、第二モータ・ジェネレータと、遊星歯車機構と、を備える動力伝達装置において、前記遊星歯車機構のサンギヤにブレーキ機構が接続され、前記遊星歯車機構のキャリアに前記エンジンおよび前記第一モータ・ジェネレータが接続され、前記遊星歯車機構のリングギヤに前記第二モータ・ジェネレータおよび出力軸が接続されていることを特徴とする。 MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the subject mentioned above and to achieve the objective, the power transmission device which concerns on this invention is a power transmission device provided with an engine, a 1st motor generator, a 2nd motor generator, and a planetary gear mechanism. A brake mechanism is connected to the sun gear of the planetary gear mechanism, the engine and the first motor generator are connected to a carrier of the planetary gear mechanism, and a second motor generator and an output to the ring gear of the planetary gear mechanism It is characterized in that the axis is connected.

これにより、動力伝達装置は、ブレーキ機構を係合することにより、エンジン、第一モータ・ジェネレータおよび第二モータ・ジェネレータの全てを駆動源として利用するＥＮＧ直結モードを選択することが可能となる。これにより、従来のＭＧ１ロック走行と比較して、大きな駆動力を確保することができる。 Thus, the power transmission apparatus can select the ENG direct connection mode in which all of the engine, the first motor generator, and the second motor generator are used as drive sources by engaging the brake mechanism. Thereby, a large driving force can be secured as compared with the conventional MG1 lock traveling.

本発明に係る動力伝達装置によれば、体格増加を抑制しつつ大きな駆動力を確保することができる。 According to the power transmission device of the present invention, it is possible to secure a large driving force while suppressing an increase in physical size.

図１は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置が適用される車両の構成を示すスケルトン図である。FIG. 1 is a skeleton diagram showing a configuration of a vehicle to which a power transmission device according to an embodiment of the present invention is applied. 図２は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置において、ＥＶモードにおける動力伝達の様子を示す図である。FIG. 2 is a view showing a state of power transmission in the EV mode in the power transmission device according to the embodiment of the present invention. 図３は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置において、ＥＶモードにおける共線図である。FIG. 3 is a collinear diagram in the EV mode in the power transmission device according to the embodiment of the present invention. 図４は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置において、シリーズＨＶモードにおける動力伝達の様子を示す図である。FIG. 4 is a view showing a state of power transmission in the series HV mode in the power transmission device according to the embodiment of the present invention. 図５は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置において、シリーズＨＶモードにおける共線図である。FIG. 5 is a collinear diagram in the series HV mode in the power transmission device according to the embodiment of the present invention. 図６は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置において、ＥＮＧ直結モードにおける動力伝達の様子を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a state of power transmission in the ENG direct connection mode in the power transmission device according to the embodiment of the present invention. 図７は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置において、ＥＮＧ直結モードにおける共線図である。FIG. 7 is a collinear diagram in the ENG direct connection mode in the power transmission device according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施形態に係る動力伝達装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。 A power transmission device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by persons skilled in the art or those that are substantially the same.

本実施形態に係る動力伝達装置は、例えばハイブリッド（ＨＶ）車両や、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド（ＰＨＶ）車両等の車両に搭載される。動力伝達装置が搭載される車両１は、例えば図１に示すように、エンジン１０と、出力軸２０と、カウンタドリブンギヤ２１と、カウンタシャフト２２と、カウンタドライブギヤ２３と、ディファレンシャルギヤ２４と、デフリングギヤ２４ａと、リダクションギヤ２５と、回転軸（ＭＧ１軸）２６と、回転軸（ＭＧ２軸）２７と、ダンパ付きのフライホイール３０と、遊星歯車機構４０と、ブレーキ機構５０と、第一ＭＧ（第一モータ・ジェネレータ、ＭＧ１）６１と、第二ＭＧ（第二モータ・ジェネレータ、ＭＧ２）６２と、バッテリ６３と、を備えている。 The power transmission device according to the present embodiment is mounted on a vehicle such as a hybrid (HV) vehicle or a plug-in hybrid (PHV) vehicle that can be charged by an external power supply. For example, as shown in FIG. 1, the vehicle 1 on which the power transmission device is mounted includes an engine 10, an output shaft 20, a counter driven gear 21, a counter shaft 22, a counter drive gear 23, a differential gear 24, and a differential Ring gear 24a, reduction gear 25, rotary shaft (MG 1 shaft) 26, rotary shaft (MG 2 shaft) 27, flywheel 30 with damper, planetary gear mechanism 40, brake mechanism 50, first MG A first motor generator MG1) 61, a second MG (second motor generator MG2) 62, and a battery 63 are provided.

また、本実施形態に係る動力伝達装置は、同図におけるエンジン１０、遊星歯車機構４０、ブレーキ機構５０、第一ＭＧ６１、第二ＭＧ６２およびバッテリ６３を少なくとも含んで構成される。なお、同図では、車両１が備える構成の中で、本発明に関係するものだけを示しており、その他の構成は図示を省略している。 The power transmission apparatus according to the present embodiment is configured to include at least the engine 10, the planetary gear mechanism 40, the brake mechanism 50, the first MG 61, the second MG 62, and the battery 63 in FIG. Among the configurations of the vehicle 1 shown in the figure, only those related to the present invention are shown, and the other configurations are not shown.

エンジン１０は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸２０の回転運動に変換して出力する。出力軸２０は、遊星歯車機構４０のキャリア４４と接続されており、その回転運動を遊星歯車機構４０に伝達する。 The engine 10 converts the combustion energy of the fuel into rotational motion of the output shaft 20 and outputs it. The output shaft 20 is connected to the carrier 44 of the planetary gear mechanism 40 and transmits its rotational motion to the planetary gear mechanism 40.

遊星歯車機構４０は、エンジン１０の動力を第一ＭＧ６１側と出力（Ｏｕｔ）側とに分配する動力分配機構として機能する。本実施形態における遊星歯車機構４０はシングルピニオン式であり、サンギヤ４１と、ピニオンギヤ４２と、リングギヤ４３と、キャリア４４と、を備えている。 The planetary gear mechanism 40 functions as a power distribution mechanism that distributes the power of the engine 10 to the first MG 61 side and the output (Out) side. The planetary gear mechanism 40 in the present embodiment is a single pinion type, and includes a sun gear 41, a pinion gear 42, a ring gear 43, and a carrier 44.

サンギヤ４１は、ブレーキ機構５０と接続されている。ピニオンギヤ４２は、キャリア４４によって回転自在に支持され、サンギヤ４１およびリングギヤ４３とそれぞれ噛み合っている。また、ピニオンギヤ４２は、出力軸２０とともに出力軸２０の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつ当該ピニオンギヤ４２の中心軸線周りに回転（自転）可能に構成されている。 The sun gear 41 is connected to the brake mechanism 50. The pinion gear 42 is rotatably supported by the carrier 44 and meshes with the sun gear 41 and the ring gear 43, respectively. The pinion gear 42 is rotatable (revolvable) around the central axis of the output shaft 20 together with the output shaft 20 and rotatable (rotational) around the central axis of the pinion gear 42.

リングギヤ４３は、第二ＭＧ６２および出力軸２８と接続されている。リングギヤ４３は、具体的には、カウンタドリブンギヤ２１と接続されている。キャリア４４は、エンジン１０と接続され、また、回転軸２６を介して第一ＭＧ６１と接続されている。この回転軸２６は、第一ＭＧ６１のロータ（符号省略）と連結されている。 Ring gear 43 is connected to second MG 62 and output shaft 28. The ring gear 43 is specifically connected to the counter driven gear 21. The carrier 44 is connected to the engine 10 and to the first MG 61 via the rotation shaft 26. The rotary shaft 26 is connected to a rotor (reference numeral omitted) of the first MG 61.

カウンタドリブンギヤ２１は、カウンタシャフト２２を介して、カウンタドライブギヤ２３と接続されている。また、カウンタドライブギヤ２３は、ディファレンシャルギヤ２４のデフリングギヤ２４ａと噛み合っている。そして、ディファレンシャルギヤ２４は、出力軸２８を介して駆動輪２９と接続されている。 The counter driven gear 21 is connected to the counter drive gear 23 via the counter shaft 22. Further, the counter drive gear 23 meshes with the differential ring gear 24 a of the differential gear 24. The differential gear 24 is connected to the drive wheel 29 via an output shaft 28.

また、カウンタドリブンギヤ２１は、リダクションギヤ２５と噛み合っている。リダクションギヤ２５は、第二ＭＧ６２の回転軸２７と接続されている。この回転軸２７は、第二ＭＧ６２のロータ（符号省略）と連結されており、第二ＭＧ６２のロータと一体回転する。 Further, the counter driven gear 21 meshes with the reduction gear 25. The reduction gear 25 is connected to the rotation shaft 27 of the second MG 62. The rotary shaft 27 is connected to a rotor (not shown) of the second MG 62, and integrally rotates with the rotor of the second MG 62.

第一ＭＧ６１は、図示しないインバータを介して、バッテリ６３と接続されている。第一ＭＧ６１の出力トルクは、キャリア４４、ピニオンギヤ４２およびリングギヤ４３を介してカウンタドリブンギヤ２１へと伝達される。第二ＭＧ６２は、図示しないインバータを介して、バッテリ６３と接続されている。第二ＭＧ６２の出力トルクは、リダクションギヤ２５からカウンタドリブンギヤ２１へと伝達される。 The first MG 61 is connected to the battery 63 via an inverter (not shown). The output torque of the first MG 61 is transmitted to the counter driven gear 21 via the carrier 44, the pinion gear 42 and the ring gear 43. The second MG 62 is connected to the battery 63 via an inverter (not shown). The output torque of the second MG 62 is transmitted from the reduction gear 25 to the counter driven gear 21.

ブレーキ機構５０は、具体的にはセレクタブルワンウェイクラッチ（ＳＯＷＣ）であり、遊星歯車機構４０のサンギヤ４１に接続されている。ブレーキ機構５０としてＳＯＷＣを用いることにより、後記するＥＮＧ直結モードにおいて、ＥＮＧ軸（出力軸２０）直結による動力損失を最小化することができる。 Specifically, the brake mechanism 50 is a selectable one-way clutch (SOWC), and is connected to the sun gear 41 of the planetary gear mechanism 40. By using the SOWC as the brake mechanism 50, it is possible to minimize power loss due to direct connection of the ENG shaft (output shaft 20) in the ENG direct connection mode described later.

本実施形態に係る動力伝達装置では、以下の表１に示すように、（１）ＥＶモードと、（２）シリーズＨＶモードと、（３）ＥＮＧ直結モード（パラレルＨＶモード）の３つの走行モードを選択的に切り替えることができる。 In the power transmission apparatus according to this embodiment, as shown in Table 1 below, there are three traveling modes: (1) EV mode, (2) series HV mode, and (3) ENG direct connection mode (parallel HV mode) Can be switched selectively.

以下、各走行モードについて、図２〜図７を参照しながら説明する。 Each travel mode will be described below with reference to FIGS.

（１）ＥＶモード
ＥＶモードは、図２および図３に示すように、エンジン１０を使用せず、第二ＭＧ６２を駆動源として走行するモードである。ＥＶモードでは、図２に示すように、バッテリ６３からの電力が第二ＭＧ６２へと供給されることにより、第二ＭＧ６２が駆動する。そして、第二ＭＧ６２の出力トルクが、回転軸（ＭＧ２軸）２７、リダクションギヤ２５、カウンタドリブンギヤ２１、カウンタシャフト２２、カウンタドライブギヤ２３、デフリングギヤ２４ａ、ディファレンシャルギヤ２４および出力軸２８を介して駆動輪２９へと伝達される。なお、ＥＶモードでは、表１に示すように、ブレーキ機構５０であるＳＯＷＣはＯＦＦ（開放状態）である。 (1) EV Mode The EV mode is a mode in which the vehicle travels with the second MG 62 as a drive source without using the engine 10 as shown in FIGS. 2 and 3. In the EV mode, as shown in FIG. 2, the second MG 62 is driven by the power from the battery 63 being supplied to the second MG 62. The output torque of the second MG 62 is driven through the rotary shaft (MG 2 shaft) 27, the reduction gear 25, the counter driven gear 21, the counter shaft 22, the counter drive gear 23, the differential ring gear 24a, the differential gear 24 and the output shaft 28. It is transmitted to the wheel 29. In the EV mode, as shown in Table 1, the SOWC which is the brake mechanism 50 is OFF (opened state).

ここで、特許文献１で提案された技術では、ＥＶ走行時に第一ＭＧの引き摺り（連れ回り）が発生し、電費が悪化するという問題があった。一方、本実施形態に係る動力伝達装置のＥＶモードでは、図３に示すように、第一ＭＧの引き摺りは発生しないため、電費が向上する。 Here, in the technology proposed in Patent Document 1, there is a problem that the drag of the first MG (corotation) occurs during the EV traveling, and the electricity cost is deteriorated. On the other hand, in the EV mode of the power transmission device according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, the drag of the first MG does not occur, so the electricity cost is improved.

（２）シリーズＨＶモード
シリーズＨＶモードでは、図４および図５に示すように、エンジン１０を第一ＭＧ６１の発電に使用し、第二ＭＧ６２を駆動源として走行するモードである。シリーズＨＶモードでは、図４に示すように、第一ＭＧ６１によって発電された電力が、図示しないインバータを介して第二ＭＧ６２へと供給されることにより、第二ＭＧ６２が駆動する。そして、第二ＭＧ６２の出力トルクが、回転軸（ＭＧ２軸）２７、リダクションギヤ２５、カウンタドリブンギヤ２１、カウンタシャフト２２、カウンタドライブギヤ２３、デフリングギヤ２４ａ、ディファレンシャルギヤ２４および出力軸２８を介して駆動輪２９へと伝達される。なお、シリーズＨＶモードでは、表１に示すように、ブレーキ機構５０であるＳＯＷＣはＯＦＦ（開放状態）である。 (2) Series HV Mode In the series HV mode, as shown in FIGS. 4 and 5, the engine 10 is used for power generation of the first MG 61, and travel is performed using the second MG 62 as a drive source. In the series HV mode, as shown in FIG. 4, the power generated by the first MG 61 is supplied to the second MG 62 via an inverter (not shown) to drive the second MG 62. The output torque of the second MG 62 is driven through the rotary shaft (MG 2 shaft) 27, the reduction gear 25, the counter driven gear 21, the counter shaft 22, the counter drive gear 23, the differential ring gear 24a, the differential gear 24 and the output shaft 28. It is transmitted to the wheel 29. In the series HV mode, as shown in Table 1, the SOWC which is the brake mechanism 50 is OFF (opened state).

（３）ＥＮＧ直結モード（パラレルＨＶモード）
ＥＮＧ直結モードは、図６および図７に示すように、エンジン１０、第一ＭＧ６１および第二ＭＧ６２を全て駆動源として走行するモードである。ＥＮＧ直結モードでは、図６に示すように、エンジン１０の出力トルクが、出力軸２０、キャリア４４、ピニオンギヤ４２、リングギヤ４３、カウンタドリブンギヤ２１、カウンタシャフト２２、カウンタドライブギヤ２３、デフリングギヤ２４ａ、ディファレンシャルギヤ２４および出力軸２８を介して駆動輪２９へと伝達される。 (3) ENG direct connection mode (parallel HV mode)
The ENG direct connection mode is a mode in which the engine 10, the first MG 61, and the second MG 62 are all driven as drive sources, as shown in FIGS. In the ENG direct connection mode, as shown in FIG. 6, the output torque of the engine 10 includes the output shaft 20, carrier 44, pinion gear 42, ring gear 43, counter driven gear 21, counter shaft 22, counter drive gear 23, differential ring gear 24a, differential It is transmitted to the drive wheel 29 via the gear 24 and the output shaft 28.

また、ＥＮＧ直結モードでは、バッテリ６３からの電力が第一ＭＧ６１および第二ＭＧ６２へと供給されることにより、第一ＭＧ６１および第二ＭＧ６２が駆動する。そして、第一ＭＧ６１の出力トルクが、キャリア４４へと伝達されるとともに、第二ＭＧ６２の出力トルクが、カウンタドリブンギヤ２１へと伝達される。これにより、第一ＭＧ６１および第二ＭＧ６２の出力トルクがエンジン１０の出力トルクと合成される。なお、ＥＮＧ直結モードでは、表１に示すように、ブレーキ機構５０であるＳＯＷＣはＯＮ（係合状態）であり、サンギヤ４１がロックされている。 In the ENG direct connection mode, the power from the battery 63 is supplied to the first MG 61 and the second MG 62, whereby the first MG 61 and the second MG 62 are driven. Then, the output torque of the first MG 61 is transmitted to the carrier 44, and the output torque of the second MG 62 is transmitted to the counter driven gear 21. As a result, the output torques of the first MG 61 and the second MG 62 are combined with the output torque of the engine 10. In the ENG direct connection mode, as shown in Table 1, the SOWC which is the brake mechanism 50 is ON (engaged state), and the sun gear 41 is locked.

ここで、特許文献１で提案された技術では、ＭＧ１ロック走行時（ＨＶ走行時）に第一ＭＧの回転が固定されるため、当該第一ＭＧを駆動源として利用できないという問題があった。一方、本実施形態に係る動力伝達装置のＥＮＧ直結モードでは、図７に示すように、エンジン１０、第一ＭＧ６１および第二ＭＧ６２の全てを駆動源として利用できるため、従来のようにエンジンおよび第二ＭＧのみを駆動源として利用する場合よりも駆動力が向上する。従って、エンジン１０または第二ＭＧ６２の駆動力を大きくする必要もなく、体格増加が抑制される。 Here, in the technique proposed in Patent Document 1, there is a problem that the rotation of the first MG is fixed during the MG1 lock traveling (the HV traveling), so that the first MG can not be used as a drive source. On the other hand, in the ENG direct connection mode of the power transmission device according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, all of the engine 10, the first MG 61 and the second MG 62 can be used as a drive source. The driving force is improved as compared with the case where only 2 MG is used as a driving source. Therefore, it is not necessary to increase the driving force of the engine 10 or the second MG 62, and the increase in physique is suppressed.

以上のような構成を備える動力伝達装置によれば、ブレーキ機構５０を係合することにより、エンジン１０、第一ＭＧ６１および第二ＭＧ６２の全てを駆動源として利用するＥＮＧ直結モードを選択することが可能となる。これにより、従来のＭＧ１ロック走行と比較して、大きな駆動力を確保することができる。従って、体格増加を抑制しつつ大きな駆動力を確保することができる。 According to the power transmission device having the above configuration, by engaging the brake mechanism 50, it is possible to select the ENG direct connection mode in which all of the engine 10, the first MG 61 and the second MG 62 are used as a drive source. It becomes possible. Thereby, a large driving force can be secured as compared with the conventional MG1 lock traveling. Therefore, a large driving force can be secured while suppressing an increase in the physique.

以上、本発明に係る動力伝達装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。 As mentioned above, although the power transmission device according to the present invention has been specifically described by the embodiments for carrying out the invention, the gist of the present invention is not limited to these descriptions, and based on the description of the claims. Must be interpreted broadly. Further, it is needless to say that various changes, modifications and the like based on these descriptions are included in the spirit of the present invention.

１車両
１０エンジン
２０出力軸
２１カウンタドリブンギヤ
２２カウンタシャフト
２３カウンタドライブギヤ
２４ディファレンシャルギヤ
２４ａデフリングギヤ
２５リダクションギヤ
２６，２７回転軸
２８出力軸
２９駆動輪
３０フライホイール
４０遊星歯車機構
４１サンギヤ
４２ピニオンギヤ
４３リングギヤ
４４キャリア
５０ブレーキ機構
６１第一ＭＧ
６２第二ＭＧ
６３バッテリ 1 vehicle 10 engine 20 output shaft 21 counter driven gear 22 counter shaft 23 counter drive gear 24 differential gear 24a differential gear 25 reduction gear 26, 27 rotating shaft 28 output shaft 29 driving wheel 30 flywheel 40 planetary gear mechanism 41 sun gear 42 pinion gear 43 ring gear 44 Carrier 50 Brake Mechanism 61 First MG
62 second MG
63 battery

Claims

In a power transmission system comprising an engine, a first motor generator, a second motor generator, and a planetary gear mechanism,
A braking mechanism is connected to the sun gear of the planetary gear mechanism;
The engine and the first motor generator are connected to a carrier of the planetary gear mechanism,
A power transmission device characterized in that the second motor generator and an output shaft are connected to a ring gear of the planetary gear mechanism.