JP2021081031A

JP2021081031A - 車両の動力伝達装置

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Publication number: JP2021081031A
Application number: JP2019210323A
Authority: JP
Inventors: 智哉尾梶; Tomoya Okaji
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2021-05-27
Also published as: CN112824703A

Abstract

【課題】動力伝達系の共振を防いで振動と騒音を低く抑え、各部品の耐久寿命の低下を防ぐことができる車両の動力伝達装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る車両の動力伝達装置１は、エンジン２から駆動輪２４への動力伝達経路を選択的に締結／切断することによって該動力伝達経路を切り替えるロークラッチ１２とハイクラッチ１７を備え、失火センサ２５と回転センサ２６と、失火センサ２５によって検出されるエンジン２の失火状態と回転センサ２６によって検出されるエンジン回転数から動力伝達系が共振域に入る可能性があるか否かを判定する共振判定部２８と、該共振判定部２８によって動力伝達系が共振域に入る可能性があると判定されると、ロークラッチ１２とハイクラッチ１７のうち、切断状態にあるロークラッチ１２またはハイクラッチ１７を係合状態（半クラッチ状態）とするＥＣＵ（制御手段）２７と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンから駆動輪への動力伝達経路に複数の摩擦係合手段を備える車両の動力伝達装置に関する。

エンジンを駆動源とする車両の動力伝達装置には、エンジンから駆動輪への動力伝達経路を選択的に締結／切断することによって該動力伝達経路を切り替えるための複数の摩擦係合手段が設けられている。ここで、摩擦係合手段としては、油圧で動作する摩擦クラッチが一般的に使用されている。

ところで、動力伝達装置における動力伝達軸や変速ギヤ、摩擦クラッチなどを含む動力伝達系が共振域に入ると、動力伝達系の振動と騒音が大きくなり、各部に過大な応力が発生して各種部品の耐久寿命を低下させる原因となる。

そこで、特許文献１には、エンジンの出力軸（クランク軸）に結合されたフライホイールを２部品で構成し、両部品をクラッチによって断接可能とした動力伝達装置が提案されている。この動力伝達装置によれば、動力伝達系で共振が発生した場合には、フライホイールの断接状態を切り替えて動力伝達系の固有振動数を共振域から外すことによって動力伝達系の共振を防ぐことができる。具体的には、フライホイールが接続状態にあるときにはこれを切断状態とし、切断状態にあるときには接続状態とすることが行われる。

特開２００７−３０９３７９号公報

しかしながら、特許文献１において提案された動力伝達装置においては、フライホイールを切断状態とした場合、エンジンから各部品に伝達されるトルク変動が大きくなり、各部品の耐久性が低下するという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、動力伝達系の共振を防いで振動と騒音を低く抑え、各部品の耐久寿命の低下を防ぐことができる車両の動力伝達装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る車両の動力伝達装置（１）は、エンジン（２）から駆動輪（２４）への動力伝達経路を選択的に締結／切断することによって該動力伝達経路を切り替える複数の摩擦係合手段（１２，１７）を備えるものであって、前記エンジン（２）の失火状態とエンジン回転数を検出する検出手段（２５，２６）と、該検出手段（２５，２６）によって検出される前記エンジン（２）の失火状態とエンジン回転数から動力伝達系が共振域に入る可能性があるか否かを判定する共振判定部（２８）と、該共振判定部（２８）によって動力伝達系が共振域に入る可能性があると判定されると、複数の前記摩擦係合手段（１２，１７）のうち、切断状態にある摩擦係合手段（１２または１７）の少なくとも１つを係合状態とする制御手段（２７）と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、エンジンの失火状態とエンジン回転数から動力伝達系が共振域に入る可能性があると判定されると、複数の摩擦係合手段のうち、切断状態にある摩擦係合手段の少なくとも１つを係合状態とすることによって動力伝達系の振動伝達比が変化して動力伝達系が共振域から外れるため、動力伝達系の振動と騒音が低く抑えられて各部品の耐久寿命の低下が防がれる。

また、エンジン（２）とモータ（３）を駆動源とするハイブリッド車両に設けられる車両の動力伝達装置（１）であって、複数の前記摩擦係合手段（１２，１７）の全てが切断状態にあるときに前記共振判定部（２８）によって動力伝達系が共振域に入る可能性があると判定されると、前記制御手段（２７）は、摩擦部材の回転数差が最も小さい摩擦係合手段（１２または１７）を係合状態とするようにしてもよい。

上記構成によれば、ハイブリッド車両が全ての摩擦係合手段を切断した状態でモータのみを駆動源として走行している場合において、動力伝達系が共振域に入る可能性があると判定されると、摩擦部材の回転数差が最も小さい摩擦係合手段を係合状態とすることによって動力伝達系の振動伝達比が変化して動力伝達系への入力が低減されるため、動力伝達系の振動と騒音が低く抑えられて各部品の耐久寿命の低下が防がれる。この場合、摩擦部材の回転数差が最も小さい摩擦係合手段を係合状態とするため、摩擦部材同士のスリップによる摩耗が最小限に抑えられて当該摩擦係合手段の耐久寿命の低下が防がれる。

また、前記摩擦係合手段（１２，１７）は、油圧で動作する摩擦クラッチであって、前記制御手段（２７）は、切断状態にある摩擦クラッチ（１２，１７）の少なくとも１つに油圧を供給して該摩擦クラッチ（１２または１７）を係合状態とするようにしてもよい。

上記構成によれば、動力伝達系が共振域に入る可能性がある場合には、切断状態にある摩擦クラッチに油圧を供給して該摩擦クラッチを係合状態（半クラッチ状態）とすることによって動力伝達系の振動伝達比を変化させ、動力伝達系の共振を防いで振動と騒音を低く抑えることができる。

また、前記エンジン（２）の出力軸（２ａ）とこれに連なる動力伝達軸（６）とを、フリクション発生機構を有さないフライホイール（５）によって連結してもよい。

上記構成によれば、動力伝達系の振動伝達比を低減する手段として、フライホイールに設けられたフリクション発生機構によって発生するフリクションを利用しないため、常用域での過大なフリクションに伴う振動と騒音の増大を防ぐことができる。

本発明によれば、動力伝達系の共振を防いで振動と騒音を低く抑え、各部品の耐久寿命の低下を防ぐことができる。

本発明に係る車両の動力伝達装置の基本構成を示す模式図である。本発明に係る車両の動力伝達装置における制御手段による制御手順を示すフローチャートである。エンジン気筒数と失火モードおよび周波数変化との関係を示す図である。動力伝達系の振動伝達比とエンジン回転数（振動周波数）との関係を示す図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る車両の動力伝達装置の基本構成を示す模式図であり、図示の動力伝達装置１は、ハイブリッド車両（ＨＥＶ車両）に備えられるものであって、駆動源としてエンジン（ＥＮＧ）２とトラクションモータ（ＴＲＣ）３を備えるとともに、発電手段としてのジェネレータモータ（ＧＥＮ）４を備えている。

図示の動力伝達装置１は、エンジン２の出力軸（クランクシャフト）２ａにフライホイール５を介して連結された入力軸６と、該入力軸６に対してそれぞれ平行に配置された出力軸７とモータ軸８およびジェネレータ軸９を備えている。なお、本実施の形態においては、フライホイール５として、フリクション機構が設けられていないものが使用されている。

前記入力軸６には、２つの駆動ギヤ１０，１１が固定されるとともに、摩擦係合手段としてのロークラッチ１２が設けられており、一方の駆動ギヤ１０は、ジェネレータ軸９に固定された小径の従動ギヤ１３に噛合している。また、前記出力軸７には、大小異径の従動ギヤ１４とファイナル駆動ギヤ１５および従動ギヤ１６が固定されるとともに、摩擦係合手段としてのハイクラッチ１７が設けられている。なお、本実施の形態においては、ロークラッチ１２とハイクラッチ１７は、油圧で動作する多板摩擦クラッチで構成されている。

ここで、従動ギヤ１４は、モータ軸８に固定された小径の駆動ギヤ１８に噛合しており、ファイナル駆動ギヤ１５は、ディファレンシャル装置（差動装置）１９のケースに固定された大径のファイナル従動ギヤ（リングギヤ）２０に噛合している。また、従動ギヤ１６は、ロークラッチ１２に回転可能に設けられた駆動ギヤ２１に噛合している。さらに、ハイクラッチ１７に回転可能に設けられた駆動ギヤ２２は、入力軸６に固定された前記駆動ギヤ１１に噛合している。

ところで、前記ディファレンシャル装置１９からは左右の車軸２３が車幅方向（図１の左右方向）に沿って延びており、これらの車軸２３の外端部には、左右の駆動輪２４がそれぞれ取り付けられている。

ところで、本発明に係る動力伝達装置１には、エンジン２の失火状態を検出する失火センサ２５とエンジン回転数を検出する回転センサ２６が検出手段として設けられており、これらの失火センサ２５と回転センサ２６からの検出信号は、制御手段を構成するＥＣＵ（Electronic Control Unit）２７へと送信される。なお、ＥＣＵ２７には、失火センサ２５と回転センサ２６によって検出されるエンジン２の失火状態とエンジン回転数から動力伝達系が共振域に入る可能性があるか否かを判定する共振判定部２８が設けられており、後述のように、ＥＣＵ２７は、共振判定部２８によって動力伝達系が共振域に入る可能性があると判定されると、ロークラッチ１２とハイクラッチ１７のうち、切断状態にある一方（ロークラッチ１２またはハイクラッチ１７）を係合状態（半クラッチ状態）とする。具体的には、ロークラッチ１２が締結状態にあり、ハイクラッチ１７が切断状態にあるときには、切断状態にあるハイクラッチ１７を係合状態として該ハイクラッチ１７に所定のフリクションを発生させる。また、逆にハイラッチ１７が締結状態にあり、ロークラッチ１２が切断状態にあるときには、切断状態にあるロークラッチ１２を係合状態として該ロークラッチ１２に所定のフリクションを発生させる。

また、後述のように車両がトラクションモータ３のみを駆動源として走行しているためにロークラッチ１２とハイクラッチ１７が共に切断されている場合において、動力伝達系が共振域に入る可能性があると判断された場合には、ロークラッチ１２とハイクラッチ１７のうち、摩擦部材（クラッチプレートとディスクプレート）の回転差が小さい方を係合状態（半クラッチ状態）としてフリクションを発生させる。

次に、以上のように構成された動力伝達装置１の作用について説明する。

エンジン２が停止した状態で、トラクションモータ３に不図示のバッテリから電力が供給されて該トラクションモータ３が起動されると、モータ軸８が回転駆動され、このモータ軸８の回転は、駆動ギヤ１８と従動ギヤ１４を経て減速されて出力軸７へと伝達される。そして、出力軸７の回転は、ファイナル駆動ギヤ１５とファイナル従動ギヤ２０を経てディファレンシャル装置１９へと伝達される。すると、ディファレンシャル装置１９においては、当該ディファレンシャル装置１９に伝達される駆動力が配分されて左右の車軸２３へと伝達されるため、これらの車軸２３の各外端部に取り付けられた左右の駆動輪２４が回転駆動され、これによって車両がモータ走行する。なお、このとき、ハイクラッチ１７は切断状態にあり、出力軸７の回転は、入力軸６とジェネレータ軸９には伝達されない。

ここで、トラクションモータ３は正逆転が可能であるため、その回転方向に応じて車両を前進走行および後進走行させることができる。また、車両の減速時に左右の駆動輪２４から伝達される駆動力（回生駆動力）によってトラクションモータ３を駆動すれば、該トラクションモータ３が発電機（ジェネレータ）として機能して発電するため、この発電によって発生する電力によって不図示のバッテリを充電することができる。

また、ロークラッチ１２を締結し且つハイクラッチ１７を切断した状態でエンジン２を駆動すれば、該エンジン２の出力軸（クランクシャフト）２ａの回転がフライホイール５を経て入力軸６へと伝達され、この入力軸６の回転は、ロークラッチ１２の駆動ギヤ２１と従動ギヤ１６を経て出力軸７へと伝達される。そして、この出力軸７の回転は、ファイナル駆動ギヤ１５とファイナル従動ギヤ２０を経てディファレンシャル装置１９へと伝達され、ディファレンシャル装置１９においては、当該ディファレンシャル装置１９に伝達される駆動力が配分されて左右の車軸２３へと伝達されるため、これらの車軸２３の各外端部に取り付けられた左右の駆動輪２４が回転駆動され、これによって車両がローモードでエンジン走行する。また、入力軸６の回転は、駆動ギヤ１０と従動ギヤ１３を経て増速されてジェネレータ軸９へと伝達されるため、ジェネレータモータ４が駆動され、該ジェネレータモータ４によって発電された電力は、不図示のバッテリに供給されて該バッテリの充電に供される。

他方、ロークラッチ１２を切断し且つハイクラッチ１７を締結した状態でエンジン２を駆動すれば、該エンジン２の出力軸（クランクシャフト）２ａの回転がフライホイール５を経て入力軸６へと伝達され、この入力軸６の回転は、駆動ギヤ１１とハイクラッチ１７の従動ギヤ２２を経て出力軸７へと伝達される。そして、この出力軸７の回転は、ファイナル駆動ギヤ１５とファイナル従動ギヤ２０を経てディファレンシャル装置１９へと伝達され、ディファレンシャル装置１９においては、当該ディファレンシャル装置１９に伝達される駆動力が配分されて左右の車軸２３へと伝達されるため、これらの車軸２３の各外端部に取り付けられた左右の駆動輪２４が回転駆動され、これによって車両がハイモードでエンジン走行する。また、このときも入力軸６の回転は、駆動ギヤ１０と従動ギヤ１３を経て増速されてジェネレータ軸９へと伝達されるため、ジェネレータモータ４が駆動され、該ジェネレータモータ４によって発電された電力は、不図示のバッテリに供給されて該バッテリの充電に供される。

なお、ローモードとハイモードの何れのエンジン走行においても、トラクションモータ３を空転させることによってエンジン２の駆動力だけで車両を前進走行させることができるが、車両の前進走行時にエンジン２の駆動力によってトラクションモータ３の駆動力をアシストすることもできる。また、停止中のエンジン２をジェネレータモータ４によって始動させることもできる。

ところで、以上のように構成された動力伝達装置１の動力伝達系の固有振動数のエンジンの駆動力変動が入ると、該動力伝達系の振動と騒音が大きくなって各部品の耐久寿命が低下する可能性があることは前述の通りである。

そこで、本実施の形態においては、エンジン２を駆動源として走行（エンジン走行）している場合において、エンジン２の失火状態とエンジン回転数を失火センサ２５と回転センサ２６によってそれぞれ検出し、検出されたエンジン２の失火状態とエンジン回転数から動力伝達系が共振域に入る可能性があるか否かを共振判定部２８によって判定し、この判定の結果、動力伝達系が共振域に入る可能性があると判定された場合には、ＥＣＵ２７は、ロークラッチ１２とハイクラッチ１７のうちの切断状態にある一方を係合状態（半クラッチ状態）とするようにしている。

また、ロークラッチ１２とハイクラッチ１７を共に切断状態とし、トラクションモータ３のみを駆動源として走行（モータ走行）している場合において、共振判定部２８によって動力伝達系が共振域に入る可能性があるものと判定されると、ロークラッチ１２とハイクラッチ１７のうちの摩擦部材の回転数差が小さい方を係合状態（半クラッチ状態）とするようにしている。

以下に詳細を図２〜図４に基づいて具体的に説明する。

図２はＥＣＵによる制御手順を示すフローチャート、図３はエンジン気筒数と失火モードおよび周波数変化との関係を示す図、図４は動力伝達系の振動伝達比とエンジン回転数（振動周波数）との関係を示す図である。

ＥＣＵ２７による制御が開始されると（図２のステップＳ１）、エンジン２の失火状態とエンジン回転数が図１に示す失火センサ２５と回転センサ２６によってそれぞれ検出され（ステップＳ２）、その検出信号は、図１に示すＥＣＵ２７の共振判定部２８へと送信される。すると、ＥＣＵ２７は、エンジン２の失火を検知したか否かを判定し（ステップＳ３）、エンジン２の失火を検出した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、共振判定部２８によって動力伝達系が共振域に入った可能性があるか否かが判定される（ステップＳ４）。なお、エンジン２の失火が検出されない場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、ステップＳ２，Ｓ３の処理が繰り返される。また、動力伝達系が共振域に入る可能性がないと判断された場合（ステップＳ４：ＮＯ）には、処理は終了する（ステップＳ８）。

共振判定部２８は、エンジン２の失火状態とエンジン回転数に基づいて動力伝達系が共振域に入る可能性があるか否かを判定するが、以下、これについて具体的に説明する。

すなわち、図３にエンジン気筒数と失火モードおよび周波数変化との関係を示すが、エンジン２の気筒数が３（３気筒エンジン）である場合であって、３気筒のうちの１つまたは２つが連続して失火する場合には、動力伝達系の共振周波数は、失火が発生しない場合の共振周波数の１／３と小さくなる。

また、エンジン２の気筒数が４（４気筒エンジン）である場合であって、４気筒のうちの１つまたは２つが連続して失火する場合には、動力伝達系の共振周波数は、失火が発生しない場合の共振周波数の１／４と小さくなり、不連続に２つが失火する場合には、動力伝達系の共振周波数は、失火が発生しない場合の共振周波数の１／２となる。

さらに、エンジン２の気筒数が６（６気筒エンジン）である場合には、６気筒のうちの１つまたは２つが連続して失火する場合には、動力伝達系の共振周波数は、失火が発生しない場合の共振周波数の１／６と小さくなり、不連続に２つが失火する場合には、動力伝達系の共振周波数は、失火が発生しない場合の共振周波数の１／２となる。

何れにしても、エンジン２の気筒数と失火モード（連続か不連続（対向））によって動力伝達系が共振域に入る可能性がある振動周波数は、図３に示す通りとなるため、エンジン２の失火時に動力伝達系が共振域に入る可能性があるエンジン回転数を予め知ることができる。

ところで、動力伝達系が共振域に入る可能性があると判定されると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ロークラッチ１２とハイクラッチ１７の何れか一方が締結状態にあるか否かが判定される（ステップＳ５）。ここで、車両がエンジン２を駆動源として走行（エンジン走行）している場合には、前述のようにロークラッチ１２またはハイクラッチ１７の何れか一方が締結状態にある（ステップＳ５：ＹＥＳ）ため、切断状態にあるロークラッチ１２またはハイクラッチ１７に油圧を供給してこれを係合状態（半クラッチ状態）としてフリクションを発生させる（ステップＳ６）。

すなわち、例えばロークラッチ１２が締結状態にある場合には、切断状態にあるハイクラッチ１７に油圧が供給されて該ハイクラッチ１７が係合状態（半クラッチ状態）され、当該ハイクラッチ１７に所定のフリクションを発生させる。また、逆にハイクラッチ１７が締結状態にある場合には、切断状態にあるロークラッチ１２に油圧が供給されて該ロークラッチ１２が係合状態（半クラッチ状態）され、当該ロークラッチ１２に所定のフリクションを発生させる。

上述のように動力伝達系が共振域に入る可能性があると判定されると、切断状態にあるロークラッチ１２またはハイクラッチ１７に油圧を供給してこれを係合状態（半クラッチ状態）として所定のフリクションを発生させれば、動力伝達系の振動伝達比が変化して動力伝達系への入力が低減されるため、動力伝達系の振動と騒音が低く抑えられて各部品の耐久寿命の低下が防がれる。

他方、車両がトラクションモータ３のみを駆動源として走行（モータ走行）しているために前述のようにロークラッチ１２とハイクラッチ１７が共に切断状態にあるとき（ステップＳ５：ＮＯ）には、摩擦部材（クラッチプレートとディスクプレート）の差回転が小さい方のクラッチ（ロークラッチ１２またはハイクラッチ１７）に油圧を供給してこれを係合状態（半クラッチ状態）として所定のフリクションを発生させる（ステップＳ７）。したがって、この場合もロークラッチ１２またはハイクラッチ１７に発生するフリクションのために動力伝達系の振動伝達比が変化して動力伝達系への入力が低減されるため、動力伝達系の振動と騒音が低く抑えられて各部品の耐久寿命の低下が防がれる。この場合、摩擦部材の回転数差が最も小さいクラッチ（ロークラッチ１２またはハイクラッチ１７）を係合状態(半クラッチ状態）とするため、摩擦部材同士のスリップによる摩耗が最小限に抑えられて当該クラッチ（ロークラッチ１２またはハイクラッチ１７）の耐久寿命の低下が防がれる。

ところで、ロークラッチ１２またはハイクラッチ１７に油圧を供給してこれを係合状態（半クラッチ状態）とする方法としては、油圧制御をリニアソレノイド弁で行う場合には一定の油圧（Ｏｎ油圧）を供給し（クラッチＯｎ制御）、油圧制御をシフトソレノイド弁で行う場合にはＯｎ／Ｏｆｆのデューティ比を変化させる制御を行う（クラッチＯｎ／Ｏｆｆ制御）。

ところで、車両が非常用域で走行している場合（失火等のエンジンが正常運転状態で無い場合）には、エンジンの駆動力変動が伝達系の共振域に入る（共振周波数に一致する）ために、フライホイールにフリクション機構を設けない場合には、図４に破線Ａにて示すように振幅伝達比が急激に高くなってピーク値を示すが、従来のようにフライホイールにフリクション発生機構を設けた場合には、図４に破線Ｂにて示すように動力伝達系の共振による振動伝達比のピーク値を下げることができる反面、常用域においてフリクション発生機構によって発生するフリクションが大きくなるために振動と騒音が大きくなるという問題がある。

これに対して、本発明によれば、図４に実線Ｃにて示すように、非常用域での共振による振動伝達比のピーク値を低く抑えることができるとともに、常用域において適度なフリクションを発生させることによって振動と騒音を低く抑えることができる。

なお、以上は動力伝達系にロークラッチとハイクラッチの２つのクラッチを備える車両の動力伝達装置に対して本発明を適用した形態について説明したが、本発明は、摩擦係合手段として３つ以上のクラッチを備える車両の動力伝達装置に対しても同様に適用可能である。

また、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が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で種々の変形が可能であることは勿論である。

１動力伝達装置
２エンジン
２ａエンジンの出力軸
３トラクションモータ
５フライホイール
６入力軸（動力伝達軸）
１２ロークラッチ（摩擦係合手段）
１７ハイクラッチ（摩擦係合手段）
２４駆動輪
２５失火センサ
２６回転センサ
２７ＥＣＵ（制御手段）
２８共振判定部

Claims

エンジンから駆動輪への動力伝達経路を選択的に締結／切断することによって該動力伝達経路を切り替える複数の摩擦係合手段を備える車両の動力伝達装置であって、
前記エンジンの失火状態とエンジン回転数を検出する検出手段と、
該検出手段によって検出される前記エンジンの失火状態とエンジン回転数から動力伝達系が共振域に入る可能性があるか否かを判定する共振判定部と、
該共振判定部によって動力伝達系が共振域に入る可能性があると判定されると、複数の前記摩擦係合手段のうち、切断状態にある摩擦係合手段の少なくとも１つを係合状態とする制御手段と、
を有することを特徴とする車両の動力伝達装置。
エンジンとモータを駆動源とするハイブリッド車両に設けられる車両の動力伝達装置であって、複数の前記摩擦係合手段の全てが切断状態にあるときに前記共振判定部によって動力伝達系が共振域に入る可能性があると判定されると、前記制御手段は、摩擦部材の回転数差が最も小さい摩擦係合手段を係合状態とすることを特徴とする請求項１に記載の車両の動力伝達装置。
前記摩擦係合手段は、油圧で動作する摩擦クラッチであって、前記制御手段は、切断状態にある摩擦クラッチの少なくとも１つに油圧を供給して該摩擦クラッチを係合状態とすることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の動力伝達装置。
前記エンジンの出力軸とこれに連なる動力伝達軸とを、フリクション発生機構を有さないフライホイールによって連結したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の車両の動力伝達装置。