JP2023131983A - ハイブリッド車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のクラッチを用いることなく変速を円滑に行うことができ、変速機の小型化を図ることができるとともに、変速機の製造コストを低減できるハイブリッド車両を提供すること。【解決手段】変速機3は、エンジン2の駆動力が伝達される入力軸41と、奇数段中間軸42と、偶数段中間軸43と、出力軸44と、奇数段モータジェネレータ23と、偶数段モータジェネレータ24と、奇数段中間軸42と出力軸44とを駆動力を伝達可能に接続する1速ギヤ対45および3速ギヤ対47と、偶数段中間軸43および出力軸44とを駆動力を伝達可能に接続する2速ギヤ対46および4速ギヤ対48と、入力軸41と奇数段中間軸42とを連結する奇数段位置と、入力軸41と偶数段中間軸43とを連結する偶数段位置とに切替えられる第1のドグクラッチ52とを備えている。【選択図】図2
Description
本発明は、ハイブリッド車両に関する。
従来から2つのクラッチを有するデュアルクラッチ式の変速機を備えたハイブリッド車両が知られている(特許文献1参照)。
このデュアルクラッチ式の変速機は、内燃機関と第1クラッチを介して接続された第1入力軸および内燃機関と第2クラッチを介して接続された第2入力軸を含む入力系と、駆動輪と駆動力を伝達可能に接続された出力系と、一部が第1入力軸と出力系との間に介在するとともに残りが第2入力軸と出力系との間に介在し、かつ互いに変速比が相違する複数のギヤ列とを備えている。
また、デュアルクラッチ式の変速機は、第1入力軸と駆動力を伝達可能に接続された第1モータジェネレータと、第2入力軸と駆動力を伝達可能に接続された第2モータジェネレータとを備えており、第1クラッチおよび第2クラッチのいずれか一方を係合状態に切替えて内燃機関で駆動輪を駆動するエンジン走行モードと、内燃機関を停止させ、第1モータジェネレータおよび第2モータジェネレータのうちのいずれか一方で駆動輪を駆動するモータ走行モードとを実行する。
しかしながら、従来のデュアルクラッチ式の変速機にあっては、第1クラッチおよび第2クラッチからなる2組のクラッチが必要となるため、変速機が大型化するとともに、変速機の製造コストが増加する。
本発明は、上記のような事情に着目してなされたものであり、複数のクラッチを用いることなく変速を円滑に行うことができ、変速機の小型化を図ることができるとともに、変速機の製造コストを低減できるハイブリッド車両を提供することを目的とするものである。
本発明は、内燃機関の駆動力を変速して駆動輪に伝達する変速機を有するハイブリッド車両であって、前記変速機は、前記内燃機関の駆動力が伝達される入力軸と、前記入力軸と同軸上に設けられ、前記入力軸と相対回転自在な第1の中間軸と、前記入力軸と同軸上で、かつ、前記第1の中間軸と前記入力軸の軸方向で対向して設けられ、前記入力軸と相対回転自在な第2の中間軸と、前記第1の中間軸および前記第2の中間軸と平行に設置され、前記駆動輪に駆動力を伝達する出力軸と、前記第1の中間軸と駆動力を伝達可能に接続された第1の回転電機と、前記第2の中間軸と駆動力を伝達可能に接続された第2の回転電機と、前記第1の中間軸と前記出力軸とを駆動力を伝達可能に接続し、変速比の異なる複数の変速段を構成する第1のギヤ対と、前記第2の中間軸と前記出力軸とを駆動力を伝達可能に接続し、前記第1のギヤ対の変速比と異なる変速比を有する複数の変速段を構成する第2のギヤ対と、中立位置と、前記入力軸と前記第1の中間軸と連結する第1の位置と、前記入力軸と前記第2の中間軸とを連結する第2の位置とに切替えられる第1の切替部材とを備えたことを特徴とする。
このように上記の本発明によれば、複数のクラッチを用いることなく変速を円滑に行うことができ、変速機の小型化を図ることができるとともに、変速機の製造コストを低減できる。
本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両は、内燃機関の駆動力を変速して駆動輪に伝達する変速機を有するハイブリッド車両であって、変速機は、内燃機関の駆動力が伝達される入力軸と、入力軸と同軸上に設けられ、入力軸と相対回転自在な第1の中間軸と、入力軸と同軸上で、かつ、第1の中間軸と入力軸の軸方向で対向して設けられ、入力軸と相対回転自在な第2の中間軸と、第1の中間軸および第2の中間軸と平行に設置され、駆動輪に駆動力を伝達する出力軸と、第1の中間軸と駆動力を伝達可能に接続された第1の回転電機と、第2の中間軸と駆動力を伝達可能に接続された第2の回転電機と、第1の中間軸と出力軸とを駆動力を伝達可能に接続し、変速比の異なる複数の変速段を構成する第1のギヤ対と、前記第2の中間軸と前記出力軸とを駆動力を伝達可能に接続し、前記第1のギヤ対の変速比と異なる変速比を有する複数の変速段を構成する第2のギヤ対と、中立位置と、入力軸と第1の中間軸と連結する第1の位置と、入力軸と前記第2の中間軸とを連結する第2の位置とに切替えられる第1の切替部材とを備えている。
これにより、本発明の一実施の形態に係るハイブリッド車両は、複数のクラッチを用いることなく変速を円滑に行うことができ、変速機の小型化を図ることができるとともに、変速機の製造コストを低減できる。
以下、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両について、図面を用いて説明する。図1から図4は、本発明の一実施例に係るハイブリッド車両を示す図である。
まず、構成を説明する。
図1に示すように、ハイブリッド車両1(以下、車両1という)は、内燃機関としてのエンジン2と、変速機3と、駆動輪4L、4R、車両1を総合的に制御するHCU(Hybrid Control Unit)10と、エンジン2を制御するECU(Engine Control Unit)11と、変速機3を制御するTCU(Transmission Control Unit)12と、BMS(Battery Management System)13、奇数段インバータ14と、偶数段インバータ15と、バッテリ16とを含んで構成される。
図1に示すように、ハイブリッド車両1(以下、車両1という)は、内燃機関としてのエンジン2と、変速機3と、駆動輪4L、4R、車両1を総合的に制御するHCU(Hybrid Control Unit)10と、エンジン2を制御するECU(Engine Control Unit)11と、変速機3を制御するTCU(Transmission Control Unit)12と、BMS(Battery Management System)13、奇数段インバータ14と、偶数段インバータ15と、バッテリ16とを含んで構成される。
エンジン2には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン2は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の4行程を行うように構成されている。
変速機3は、エンジン2から出力された駆動力(回転速度)を変速し、左右のドライブシャフト31L、31Rを介して左右の駆動輪4L、4Rに伝達することにより、駆動輪4L、4Rを駆動する。
変速機3は、変速機構21と、ディファレンシャル装置22と、奇数段モータジェネレータ23と、偶数段モータジェネレータ24と、アクチュエータ25とを備えている。
変速機3は、いわゆるAMT(Automated Manual Transmission)として構成されており、TCU12により制御されたアクチュエータ25により変速段の切替えが行われる。
ディファレンシャル装置22は、変速機構21によって出力された駆動力を、ドライブシャフト31L、31Rを介して駆動輪4L、4Rに伝達する。
図2に示すように、変速機構21は、入力軸41と、筒状の奇数段中間軸42と、筒状の偶数段中間軸43と、出力軸44とを備えている。入力軸41、奇数段中間軸42、偶数段中間軸43および出力軸44は、車両1の幅方向(以下、車幅方向という)に延びている。車両1の進行方向が前後方向であり、車幅方向は左右方向である。
本実施例の奇数段中間軸42は、第1の中間軸を構成し、偶数段中間軸43は、第2の中間軸を構成する。
入力軸41は、ダンパからなる継手33を介してエンジン2のクランク軸2Sに接続されており、入力軸41には継手33を介してエンジン2の駆動力(エンジントルク)が伝達される。継手33は、クランク軸2Sと入力軸41との間で駆動力を伝達可能なようにクランク軸2Sと入力軸41とを常時接続している。
継手33は、車両1の加速時にエンジン2のクランク軸2Sから入力軸41に伝達されるトルク変動や回転変動を吸収し、車両1の減速時に入力軸41からエンジン2に伝達されるトルク変動や回転変動を吸収する。
奇数段中間軸42は、入力軸41の外側に位置して入力軸41と同軸上に設けられており、入力軸41と相対回転自在となっている。つまり、筒状の奇数段中間軸42の内部に入力軸41が挿入配置されており、奇数段中間軸42は入力軸41に相対回転自在に支持されている。
偶数段中間軸43は、入力軸41の外側に位置して入力軸41と同軸上に設けられており、入力軸41と相対回転自在となっている。つまり、筒状の偶数段中間軸43の内部に入力軸41が挿入配置されており、偶数段中間軸43は入力軸41に相対回転自在に支持されている。
偶数段中間軸43は、奇数段中間軸42と入力軸41の軸方向で対向しており、奇数段中間軸42に対してエンジン2と反対側に設置されている。つまり、入力軸41の軸方の左側から、エンジン2、奇数段中間軸42、偶数段中間軸43の順に配置されている。
入力軸41と奇数段中間軸42および偶数段中間軸43とは、同軸上に平行に設置されており、入力軸41、奇数段中間軸42および偶数段中間軸43は、同一の回転中心軸を有する。
出力軸44は、奇数段中間軸42および偶数段中間軸43と平行に設置されており、奇数段中間軸42の左端部よりも左方に延び、偶数段中間軸43の右端部よりも右方に延びている。
奇数段中間軸42と出力軸44は、1速ギヤ対45と3速ギヤ対47によって駆動力を伝達可能に構成されている。すなわち、1速ギヤ対45と3速ギヤ対47は、奇数段中間軸42から出力軸44に駆動力を伝達し、かつ、出力軸44から奇数段中間軸42に駆動力を伝達するように、奇数段中間軸42と出力軸44を接続可能に構成されており、変速比の異なる奇数段の変速段を有する第1のギヤ対を構成している。
1速ギヤ対45は、奇数段中間軸42と一体回転自在に設けられた1速入力ギヤ45Aと3速入力ギヤ47Aとを有し、出力軸44と相対回転自在に設けられて1速入力ギヤ45Aと3速入力ギヤ47Aとにそれぞれ噛み合う1速出力ギヤ45Bと3速出力ギヤ47Bとを有する。
奇数段中間軸42には奇数段モータ従動ギヤ50Bが設けられている。奇数段モータ従動ギヤ50Bは、3速入力ギヤ47Aよりも大径に形成されており、3速入力ギヤ47Aは、1速入力ギヤ45Aよりも大径に形成されている。
奇数段モータジェネレータ23の出力軸23Aには奇数段モータ駆動ギヤ50Aが取付けられており、奇数段モータ駆動ギヤ50Aは、奇数段モータ従動ギヤ50Bに噛み合っている。
本実施例の奇数段モータ駆動ギヤ50Aおよび奇数段モータ従動ギヤ50Bは、第1の回転電機ギヤ対を構成する。奇数段モータ駆動ギヤ50Aは、第1の駆動ギヤを構成し、奇数段モータ従動ギヤ50Bは、第1の従動ギヤを構成する。
奇数段モータジェネレータ23の駆動力は、奇数段モータ駆動ギヤ50Aから奇数段モータ従動ギヤ50Bを介して奇数段中間軸42に伝達される。入力軸41の軸方向で、奇数段モータジェネレータ23は、奇数段モータ駆動ギヤ50Aの左側に配置されている。つまり、入力軸41の軸方向の位置で、奇数段モータジェネレータ23は、1速入力ギヤ45Aあるいは3速入力ギヤ47Aと同じ位置に配置されている。
奇数段モータ駆動ギヤ50Aは、奇数段モータ従動ギヤ50Bよりも小径に形成されており、奇数段モータジェネレータ23から奇数段中間軸42に伝達される駆動力の回転速度は、奇数段モータ駆動ギヤ50Aおよび奇数段モータ従動ギヤ50Bによって減速される。
1速出力ギヤ45Bは、1速入力ギヤ45Aよりも大径に形成されており、3速出力ギヤ47Bは、3速入力ギヤ47Aよりも小径に形成されている。
偶数段中間軸43と出力軸44は、2速ギヤ対46と4速ギヤ対48によって駆動力を伝達可能に構成されている。すなわち、2速ギヤ対46と4速ギヤ対48は、偶数段中間軸43から出力軸44に駆動力を伝達し、かつ、出力軸44から偶数段中間軸43に駆動力を伝達するように、偶数段中間軸43と出力軸44を接続可能に構成されており、変速比の異なる偶数段の変速段を有する第2のギヤ対を構成している。
2速ギヤ対46は、偶数段中間軸43と一体回転自在に設けられた2速入力ギヤ46Aと4速入力ギヤ48Aとを有し、出力軸44と相対回転自在に設けられて、2速入力ギヤ46Aと4速入力ギヤ48Aとにそれぞれ噛み合う2速出力ギヤ46Bと4速出力ギヤ48Bとを有する。
偶数段中間軸43には偶数段モータ従動ギヤ51Bが設けられている。偶数段モータ従動ギヤ51Bは、4速入力ギヤ48Aよりも大径に形成されており、4速入力ギヤ48Aは、2速入力ギヤ46Aよりも大径に形成されている。
偶数段モータジェネレータ24の出力軸24Aには偶数段モータ駆動ギヤ51Aが取付けられており、偶数段モータ駆動ギヤ51Aは、偶数段モータ従動ギヤ51Bに噛み合っている。
入力軸41の軸方向で、偶数段モータジェネレータ24は、偶数段モータ駆動ギヤ51Aの右側に配置されている。つまり、入力軸41の軸方向の位置で、偶数段モータジェネレータ24は、4速入力ギヤ48Aあるいは2速入力ギヤ46Aと同じ位置に配置されている。
本実施例の偶数段モータ駆動ギヤ51Aおよび偶数段モータ従動ギヤ51Bは、第2の回転電機ギヤ対を構成する。偶数段モータ駆動ギヤ51Aは、第2の駆動ギヤを構成し、偶数段モータ従動ギヤ51Bは、第2の従動ギヤを構成する。
偶数段モータ駆動ギヤ51Aは、偶数段モータ従動ギヤ51Bよりも小径に形成されており、偶数段モータジェネレータ24から偶数段中間軸43に伝達される駆動力の回転速度は、偶数段モータ駆動ギヤ51Aおよび偶数段モータ従動ギヤ51Bによって減速される。
2速出力ギヤ46Bは、2速入力ギヤ46Aよりも大径に形成されており、4速出力ギヤ48Bは、4速入力ギヤ48Aよりも小径に形成されている。
入力ギヤの直径は、1速入力ギヤ45A、2速入力ギヤ46A、3速入力ギヤ47A、4速入力ギヤ48Aの順に大きく形成されており、出力ギヤの直径は、1速出力ギヤ45B、2速出力ギヤ46B、3速出力ギヤ47B、4速出力ギヤ48Bの順に小さく形成されている。
これにより、1速の変速比が最も大きく、1速、2速、3速および4速の順に変速比が小さくなる。本実施例の変速機3の変速段は、前進4速から構成されているが、変速段の総数は、4速段に限定されるものではない。
1速入力ギヤ45Aと3速入力ギヤ47Aは、第1の中間軸側ギヤを構成し、1速出力ギヤ45Bと3速出力ギヤ47Bは、第1の出力軸側ギヤを構成する。2速入力ギヤ46Aと4速入力ギヤ48Aは、第2の中間軸側ギヤを構成し、2速出力ギヤ46Bと4速出力ギヤ48Bは、第2の出力軸側ギヤを構成する。
入力軸41にはリング状の第1のドグクラッチ52が設けられている。第1のドグクラッチ52は、入力軸41の軸方向で奇数段中間軸42と偶数段中間軸43の間に設置されており、入力軸41の軸方向に移動自在で、かつ、入力軸41と一体回転自在となっている。
第1のドグクラッチ52は、左端部に設けられた複数のドグ歯52Aと、右端部に設けられた複数のドグ歯52Bとを有する。
奇数段中間軸42の右端部(第1のドグクラッチ52側となる端部)には複数のドグ歯42Aが形成されており、偶数段中間軸43の左端部(第1のドグクラッチ52側となる端部)には複数のドグ歯43Aが形成されている。
第1のドグクラッチ52は、アクチュエータ25によって入力軸41の軸方向に移動される。
アクチュエータ25によって第1のドグクラッチ52が中立位置から奇数段中間軸42側に移動され、ドグ歯52Aと奇数段中間軸42のドグ歯42Aとが噛み合う奇数段位置に切替えられると、入力軸41が第1のドグクラッチ52を介して奇数段中間軸42に連結される。
これにより、入力軸41と奇数段中間軸42が一体で回転し、エンジン2の駆動力が入力軸41から奇数段中間軸42に伝達される。本実施例の奇数段位置は、第1の位置である。
アクチュエータ25によって第1のドグクラッチ52が中立位置から偶数段中間軸43側に移動され、ドグ歯52Bと偶数段中間軸43のドグ歯43Aとが噛み合う偶数段位置に切替えられると、入力軸41が第1のドグクラッチ52を介して偶数段中間軸43に連結される。
これにより、入力軸41と偶数段中間軸43が一体で回転し、エンジン2の駆動力が入力軸41から偶数段中間軸43に伝達される。本実施例の偶数段位置は、第2の位置である。
第1のドグクラッチ52が奇数段中間軸42あるいは偶数段中間軸43に連結されていない中立位置にある場合には、入力軸41と奇数段中間軸42および偶数段中間軸43とは相対回転し、エンジン2の駆動力が奇数段中間軸42と偶数段中間軸43に伝達されない。
奇数段中間軸42の軸方向において第1のドグクラッチ52の最も近くに奇数段モータ従動ギヤ50Bが設置されており、奇数段モータ従動ギヤ50Bに対して第1のドグクラッチ52と反対側に1速入力ギヤ45Aと3速入力ギヤ47Aが設置されている。
本実施例の奇数段モータ従動ギヤ50B、1速入力ギヤ45Aおよび3速入力ギヤ47Aは、奇数段中間軸42の軸方向で第1のドグクラッチ52から離れるに従ってその径が順次小さくなるように設置されている。
偶数段中間軸43の軸方向において第1のドグクラッチ52の最も近くに偶数段モータ従動ギヤ51Bが設置されており、偶数段モータ従動ギヤ51Bに対して第1のドグクラッチ52と反対側に2速入力ギヤ46Aと4速入力ギヤ48Aが設置されている。
本実施例の偶数段モータ従動ギヤ51B、2速入力ギヤ46Aおよび4速入力ギヤ48Aは、偶数段中間軸43の軸方向で第1のドグクラッチ52から離れるに従ってその径が順次小さくなるように設置されている。
出力軸44にはそれぞれリング状の第2のドグクラッチ53と第3のドグクラッチ54が設けられている。
第2のドグクラッチ53は、出力軸44の軸方向で1速出力ギヤ45Bと3速出力ギヤ47Bの間に設置されており、出力軸44の軸方向に移動自在で、かつ、出力軸44と一体回転自在となっている。
第2のドグクラッチ53は、左端部に設けられた複数のドグ歯53Aと、右端部に設けられた複数のドグ歯53Bとを有する。
1速出力ギヤ45Bの右端部には複数のドグ歯45Gが形成されており、3速出力ギヤ47Bの左端部には複数のドグ歯47Gが形成されている。
第2のドグクラッチ53は、アクチュエータ25によって出力軸44の軸方向に移動される。
アクチュエータ25によって第2のドグクラッチ53が中立位置から1速出力ギヤ45B側に移動され、ドグ歯53Aと1速出力ギヤ45Bのドグ歯45Gが噛み合うと、1速出力ギヤ45Bが第2のドグクラッチ53を介して出力軸44に連結される。
これにより、1速出力ギヤ45Bが出力軸44と一体で回転し、奇数段中間軸42と出力軸44との間で1速ギヤ対45を介して駆動力が伝達可能となる。
アクチュエータ25によって第2のドグクラッチ53が中立位置から3速出力ギヤ47B側に移動され、ドグ歯53Bと3速出力ギヤ47Bのドグ歯47Gが噛み合うと、3速出力ギヤ47Bが第2のドグクラッチ53を介して出力軸44に連結される。
これにより、3速出力ギヤ47Bが出力軸44と一体で回転し、奇数段中間軸42と出力軸44との間で3速ギヤ対47を介して駆動力が伝達可能となる。
第3のドグクラッチ54は、出力軸44の軸方向で2速出力ギヤ46Bと4速出力ギヤ48Bの間に設置されており、出力軸44の軸方向に移動自在で、かつ、出力軸44と一体回転自在となっている。
第3のドグクラッチ54は、右端部に設けられた複数のドグ歯54Aと、左端部に設けられた複数のドグ歯54Bとを有する。
2速出力ギヤ46Bの左端部には複数のドグ歯46Gが形成されており、4速出力ギヤ48Bの右端部には複数のドグ歯48Gが形成されている。
第3のドグクラッチ54は、アクチュエータ25によって出力軸44の軸方向に移動される。
アクチュエータ25によって第3のドグクラッチ54が中立位置から2速出力ギヤ46B側に移動され、ドグ歯54Aと2速出力ギヤ46Bのドグ歯46Gが噛み合うと、2速出力ギヤ46Bが第3のドグクラッチ54を介して出力軸44に連結される。
これにより、2速出力ギヤ46Bが出力軸44と一体で回転し、偶数段中間軸43と出力軸44との間で2速ギヤ対46を介して駆動力が伝達可能となる。
アクチュエータ25によって第3のドグクラッチ54が中立位置から4速出力ギヤ48B側に移動され、ドグ歯54Bと4速出力ギヤ48Bのドグ歯48Gが噛み合うと、4速出力ギヤ48Bが第3のドグクラッチ54を介して出力軸44に連結される。
これにより、4速出力ギヤ48Bが出力軸44と一体で回転し、偶数段中間軸43と出力軸44との間で4速ギヤ対48を介して駆動力が伝達可能となる。
すなわち、本実施例の変速機3は、奇数段中間軸42と出力軸44との間では1速または3速を選択し、1速段または3速段が成立可能であり、偶数段中間軸43と出力軸44との間では2速または4速を選択し、2速段または4速段が成立可能である。
本実施例の変速機3において、変速段が1速段または3速段にある場合のエンジン2の駆動力の伝達経路は、エンジン2のクランク軸2Sから入力軸41、奇数段中間軸42、1速ギヤ対45または3速ギヤ対47を介して出力軸44に伝達される伝達経路となる。
変速段が2速段または4速段にある場合のエンジン2の駆動力の伝達経路は、エンジン2のクランク軸2Sから入力軸41、偶数段中間軸43、2速ギヤ対46または4速ギヤ対48を介して出力軸44に伝達される伝達経路となる。
変速段が1速段または3速段にある場合の奇数段モータジェネレータ23の駆動力の伝達経路は、奇数段モータジェネレータ23から奇数段モータ駆動ギヤ50A、奇数段モータ従動ギヤ50B、奇数段中間軸42、1速ギヤ対45または3速ギヤ対47を介して出力軸44に伝達される伝達経路となる。
変速段が2速段または4速段にある場合の偶数段モータジェネレータ24の駆動力の伝達経路は、偶数段モータジェネレータ24から偶数段モータ駆動ギヤ51A、偶数段モータ従動ギヤ51B、偶数段中間軸43、2速ギヤ対46または4速ギヤ対48を介して出力軸44に伝達される伝達経路となる。
本実施例の第1のドグクラッチ52は、第1の切替部材を構成し、第2のドグクラッチ53は、第2の切替部材を構成する。第3のドグクラッチ54は、第3の切替部材を構成する。
以上説明したように、第2のドグクラッチ53、第3のドグクラッチ54の切替状態や、奇数段モータジェネレータ23、偶数段モータジェネレータ24の駆動力を制御することで、各速ギヤ対(45、46、47、48)を利用して車両1を駆動することが可能である。なお、説明の便宜上、特段の説明が無い場合、変速段はエンジン2の駆動力を伝達する伝達経路の変速段を意味し、変速はエンジン2の駆動力を伝達する伝達経路の変更を意味する。
出力軸44の左端部にはファイナルドライブギヤ55が設けられている。ディファレンシャル装置22は、ファイナルドライブギヤ55に噛み合うファイナルドリブンギヤ22Aと、ファイナルドリブンギヤ22Aに取付けられた差動機構22Bとを有する。
差動機構22Bにはドライブシャフト31L、31Rが接続されている。ディファレンシャル装置22は、エンジン2の駆動力を差動機構22Bによってドライブシャフト31L、31Rに分配して駆動輪4L、4Rに伝達する。
HCU10、ECU11、TCU12およびBMS13は、それぞれCPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
これらのコンピュータユニットのROMには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをHCU10、ECU11、TCU12およびBMS13としてそれぞれ機能させるためのプログラムが格納されている。
すなわち、CPUがRAMを作業領域としてROMに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるHCU10、ECU11、TCU12およびBMS13としてそれぞれ機能する。
ECU11は、エンジン2の吸入空気量、燃料噴射量、噴射時期および点火時期等を制御することにより、HCU10からの指令に基づいたエンジントルクとなるようにエンジン2を制御する。
TCU12は、HCU10の指令に基づいてアクチュエータ25を制御し、第1のドグクラッチ52、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54を、中立位置と、奇数段の変速段が成立する変速位置と、偶数段の変速段が成立する変速位置とに移動させる。
BMS13は、バッテリ16の状態を監視し、バッテリ16の残容量(SOC:State Of Charge)などの情報をHCU10に送信する。
奇数段インバータ14と偶数段インバータ15は、HCU10の指令により、バッテリ16から供給された直流電力を三相の交流電力に変換し、HCU10からの指令に応じたモータトルクとなるように偶数段モータジェネレータ24と奇数段モータジェネレータ23に供給したり、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24によって生成された三相の交流電力を直流電力に変換してバッテリ16を充電する。
奇数段インバータ14と偶数段インバータ15は、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24の回転数(回転速度)の情報をHCU10に送信する。バッテリ16は、例えば、リチウムイオン電池などの二次電池によって構成されている。
奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24は、奇数段インバータ14と偶数段インバータ15を介してバッテリ16から供給される電力によって車両1の駆動力を発生する電動機としての機能と、ディファレンシャル装置22を介して駆動輪4L、4Rから入力される回転力(逆駆動力)によって回生発電を行う発電機としての機能とを有する。
本実施例の奇数段モータジェネレータ23は、第1の回転電機を構成し、偶数段モータジェネレータ24は、第2の回転電機を構成する。
図1に示すように、HCU10にはシフトポジションセンサ56、アクセル開度センサ57および車速センサ58が接続されている。シフトポジションセンサ56は、運転者によるシフトレバー59の操作により選択されたシフトポジションを検出する。
シフトポジションは、例えば、Pレンジ(駐車位置)、Nレンジ(ニュートラル位置)、Rレンジ(後進走行位置)、Dレンジ(前進走行位置)、Bレンジ(エンジンブレーキ発生位置)のいずれかが選択される。Bレンジは、Dレンジよりも大きいエンジンブレーキを発生させるシフトポジションである。
シフトポジションセンサ56は、運転者によって選択されたシフトポジションに応じた信号をHCU10に送信する。
アクセル開度センサ57は、運転者によって操作されるアクセルペダル60の開度(アクセル操作量)を検出し、アクセル開度に応じた信号をHCU10に送信する。車速センサ58は、車両1の速度(車速)を検出し、車速に応じた信号をHCU10に送信する。
HCU10は、シフトポジションセンサ56から送信されたシフトレバー59の位置、アクセル開度センサ57から送信されたアクセル開度および車速センサ58から送信された車速に基づいて運転者が要求する駆動力(ドライバ要求トルク)を算出し、EVモードの判定やHEVモードの判定を行い、車両1の走行モードをEVモードまたはHEVモードに切替える。
EVモードとは、エンジン2の駆動力を走行に用いないで奇数段モータジェネレータ23や偶数段モータジェネレータ24によって走行するモードである。HEVモードとは、エンジン2の駆動力を駆動輪(4L、4R)に伝達可能な状態でエンジン2が運転状態となっているモードである。
HCU10は、EVモードやHEVモードにおいてバッテリ16の残容量が所定の範囲内でドライバ要求トルクとなるように、ECU11、TCU12、奇数段インバータ14および偶数段インバータ15に指令を行う。
奇数段インバータ14および偶数段インバータ15は、HCU10の指令に基づいて奇数段モータジェネレータ23および偶数段モータジェネレータ24の駆動力(モータトルク)を制御し、ECU11は、HCU10の指令に基づいてエンジントルクを制御する。
TCU12は、HCU10の指令に基づいてアクチュエータ25を制御して第1のドグクラッチ52、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54の切替制御を行い、変速を実施する。
EVモードは、エンジン2を停止し、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24によりドライバ要求トルクを満たして車両1を走行させる走行モードである。
EVモードでは、エンジン2が運転されていないため、エンジン回転数がゼロに維持される。
HEVモードは、エンジン2を運転し、エンジントルクと奇数段モータジェネレータ23および偶数段モータジェネレータ24のモータトルクのうち少なくともエンジントルクによりドライバ要求トルクを満たして車両1を走行させる走行モードである。
HEVモードでは、エンジントルクのみを用いる走行、またはエンジントルクとモータトルクとの両方のトルクを用いる走行(いわゆるモータアシスト)が行われる。
HCU10は、奇数段および偶数段のいずれか一方から奇数段および偶数段のいずれか他方に変速を行う際に、シフトポジションセンサ56、アクセル開度センサ57および車速センサ58から送信される情報に基づいてECU11を制御することにより、エンジン2の駆動力を所定値まで減少させる。
HCU10は、ECU11を制御し、エンジン2の吸気量を調整するスロットルバルブを閉じることにより、エンジン2の駆動力を減少させる。
エンジン2の駆動力を所定値まで減少させる際に、HCU10は、奇数段インバータ14および偶数段インバータ15を制御することにより、エンジン2の駆動力を補うように現在の変速段が成立している1速ギヤ対45または3速ギヤ対47を有する奇数段中間軸42の奇数段モータジェネレータ23のモータトルク、または、現在の変速段が成立している2速ギヤ対46または4速ギヤ対48を有する偶数段中間軸43の偶数段モータジェネレータ24のモータトルクを増加させる。
次いで、HCU10は、ECU11および奇数段インバータ14および偶数段インバータ15を制御することにより、現在の変速段から次の変速段に移行される奇数段中間軸42の回転数と入力軸41の回転数、または偶数段中間軸43の回転数と入力軸41の回転数の同期制御を実施する。
具体的には、エンジン2の駆動力が所定値まで減少したら、HCU10は、TCU12を制御することにより、第1のドグクラッチ52を現在の変速段を成立している奇数段位置および偶数段位置のいずれか一方から中立位置に切替える。
次いで、HCU10は、ECU11、奇数段インバータ14および偶数段インバータ15を制御することにより、次の変速段に該当する奇数段中間軸42あるいは偶数段中間軸43の回転数と入力軸41の回転数との同期制御を実施する。
奇数段中間軸42の回転数と入力軸41の回転数、または偶数段中間軸43の回転数と入力軸41の回転数が同期したら、HCU10は、TCU12を制御することにより、第1のドグクラッチ52を中立位置から次の変速段を成立させる奇数段位置または偶数段位置に切替える。
HCU10は、奇数段から偶数段に変速を行う場合に、第1のドグクラッチ52が中立位置から偶数段位置に切替えられたら、ECU11および奇数段インバータ14および偶数段インバータ15を制御することにより、2速出力ギヤ46Bの回転数と出力軸44の回転数の同期制御、または4速出力ギヤ48Bの回転数と出力軸44の回転数の同期制御を実施し、回転数が同期したら、第3のドグクラッチ54によって2速出力ギヤ46Bまたは4速出力ギヤ48Bを出力軸44に連結する。
HCU10は、偶数段から奇数段に変速を行う場合に、第1のドグクラッチ52が中立位置から奇数段位置に切替えられたら、ECU11および奇数段インバータ14および偶数段インバータ15を制御することにより、1速出力ギヤ45Bの回転数と出力軸44の回転数の同期制御、または3速出力ギヤ47Bの回転数と出力軸44の回転数の同期制御を実施し、これらの回転数が同期したら、第2のドグクラッチ53によって1速出力ギヤ45Bまたは3速出力ギヤ47Bを出力軸44に連結する。
また、HCU10は、奇数段から偶数段に変速を行う場合に、第1のドグクラッチ52を中立位置に切替えるタイミングと同じタイミングで第3のドグクラッチ54を中立位置に切替え、偶数段から奇数段に変速を行う場合に、第1のドグクラッチ52を中立位置に切替えるタイミングと同じタイミングで第2のドグクラッチ53を中立位置に切替える。
本実施例のHCU10、ECU11、TCU12、奇数段インバータ14および偶数段インバータ15は、制御部30を構成する。
図3に示す走行モードに基づいて、EVモード時およびHEVモード時における第1のドグクラッチ52、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54の切替制御を説明する。
1)EVニュートラルモード
EVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがNレンジまたはPレンジにある場合のモードである。第1のドグクラッチ52、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54は、中立位置にある。
EVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがNレンジまたはPレンジにある場合のモードである。第1のドグクラッチ52、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54は、中立位置にある。
このため、エンジン2、奇数段モータジェネレータ23および偶数段モータジェネレータ24は、駆動輪4L、4Rから切り離されており、エンジン2、奇数段モータジェネレータ23および偶数段モータジェネレータ24から駆動輪4L、4Rにエンジントルクとモータトルクが伝達されない。
なお、EVニュートラルモードでは、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54を中立位置にしているが、奇数段モータジェネレータ23および偶数段モータジェネレータ24のモータトルクをゼロに制御すれば、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54は中立位置でなくてもよい。
2)EV1-EV2モード
EVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジまたはRレンジにある場合のモードである。
EVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジまたはRレンジにある場合のモードである。
第1のドグクラッチ52は中立位置、第2のドグクラッチ53は1速段を成立させる位置、第3のドグクラッチ54は2速段を成立させる位置に切替えられている。
EV1-EV2モードでは、車両1の前進走行時において、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクが奇数段中間軸42から1速ギヤ対45を介して出力軸44に伝達され、偶数段モータジェネレータ24のモータトルクが偶数段中間軸43から2速ギヤ対46を介して出力軸44に伝達され、モータジェネレータ23、24のモータトルクが駆動輪4L、4Rに伝達される。
一方、車両1の後進走行時においては、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24が前進走行時と逆方向に回転し、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24のモータトルクが前進走行時の駆動力伝達経路と同じ経路で駆動輪4L、4Rに伝達される。
車両1の減速時には、駆動輪4L、4Rの回転力がディファレンシャル装置22から出力軸44に伝達される。
出力軸44に伝達される回転力は、1速ギヤ対45から奇数段中間軸42を介して奇数段モータジェネレータ23に伝達されるとともに、2速ギヤ対46から偶数段中間軸43を介して偶数段モータジェネレータ24に伝達され、モータジェネレータ23、24の回生発電が行われる。
3)EV2モード
EVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
EVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
第1のドグクラッチ52および第2のドグクラッチ53は、中立位置、第3のドグクラッチ54は2速段を成立させる位置に切替えられている。
EV2モードでは、車両1の前進走行時において、偶数段モータジェネレータ24のモータトルクが偶数段中間軸43から2速ギヤ対46を介して出力軸44に伝達され、偶数段モータジェネレータ24のモータトルクが駆動輪4L、4Rに伝達される。
EV2モードは、EV1-EV2モードからEV2-EV3モードに移動する際に一時的に実施され、変速段を1速段から3速段に切替える間に偶数段モータジェネレータ24のモータトルクによって駆動輪4L、4Rを駆動する。
4)EV2-EV3モード
EVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
EVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
第1のドグクラッチ52は中立位置、第2のドグクラッチ53は3速段を成立させる位置、第3のドグクラッチ54は2速段を成立させる位置に切替えられている。
EV2-EV3モードでは、車両1の前進走行時において、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクが奇数段中間軸42から3速ギヤ対47を介して出力軸44に伝達され、偶数段モータジェネレータ24のモータトルクが偶数段中間軸43から2速ギヤ対46を介して出力軸44に伝達され、モータジェネレータ23、24のモータトルクが駆動輪4L、4Rに伝達される。
車両1の減速時には、駆動輪4L、4Rの回転力がディファレンシャル装置22から出力軸44に伝達される。
出力軸44に伝達される回転力は、3速ギヤ対47から奇数段中間軸42を介して奇数段モータジェネレータ23に伝達されるとともに、2速ギヤ対46から偶数段中間軸43を介して偶数段モータジェネレータ24に伝達され、モータジェネレータ23、24の回生発電が行われる。
EV2-EV3モードは、車両1の後進走行時に車速を上げる必要がないので、Rレンジでは実施されない。
5)EV3モード
EVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
EVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
第1のドグクラッチ52および第3のドグクラッチ54は、中立位置、第2のドグクラッチ53は3速段を成立させる位置に切替えられている。
EV3モードでは、車両1の前進走行時において、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクが3速ギヤ対47を介して出力軸44に伝達され、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクが駆動輪4L、4Rに伝達される。
EV3モードは、EV2-EV3モードからEV3-EV4モードに移動する際に一時的に実施され、変速段を2速段から4速段に切替える間に奇数段モータジェネレータ23のモータトルクによって駆動輪4L、4Rを駆動する。
6)EV3-EV4モード
EVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
EVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
第1のドグクラッチ52は中立位置、第2のドグクラッチ53は3速段を成立させる位置、第3のドグクラッチ54は4速段を成立させる位置に切替えられている。
EV3-EV4モードでは、車両1の前進走行時において、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクが奇数段中間軸42から3速ギヤ対47を介して出力軸44に伝達され、偶数段モータジェネレータ24のモータトルクが偶数段中間軸43から4速ギヤ対48を介して出力軸44に伝達され、モータジェネレータ23、24のモータトルクが駆動輪4L、4Rに伝達される。
車両1の減速時には、駆動輪4L、4Rの回転力がディファレンシャル装置22から出力軸44に伝達される。
出力軸44に伝達される回転力は、3速ギヤ対47から奇数段中間軸42を介して奇数段モータジェネレータ23に伝達されるとともに、4速ギヤ対48から偶数段中間軸43を介して偶数段モータジェネレータ24に伝達され、モータジェネレータ23、24の回生発電が行われる。
EV3-EV4モードは、車両1の後進走行時に車速を上げる必要がないので、Rレンジでは実施されない。
7)HEVニュートラルモード
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがNレンジまたはPレンジにある場合のモードである。
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがNレンジまたはPレンジにある場合のモードである。
第1のドグクラッチ52、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54は中立位置にある。
このため、エンジン2、奇数段モータジェネレータ23および偶数段モータジェネレータ24は、駆動輪4L、4Rから切り離されており、エンジン2、奇数段モータジェネレータ23および偶数段モータジェネレータ24から駆動輪4L、4Rにエンジントルクとモータトルクが伝達されない。
なお、HEVニュートラルモードでは、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54を中立位置にしているが、奇数段モータジェネレータ23および偶数段モータジェネレータ24のモータトルクをゼロに制御すれば、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54は中立位置でなくてもよい。
8)HEVニュートラル発電モード
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがNレンジまたはPレンジにあり、モータ発電をしている状態である。
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがNレンジまたはPレンジにあり、モータ発電をしている状態である。
第1のドグクラッチ52は偶数段位置、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54は中立位置にある。
HEVニュートラル発電モードでは、第1のドグクラッチ52によって入力軸41が偶数段中間軸43に連結されており、エンジントルクが入力軸41から偶数段中間軸43を介して偶数段モータジェネレータ24に伝達され、偶数段モータジェネレータ24の発電が行われる。
なお、HEVニュートラル発電モードでは、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54を中立位置にしているが、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクをゼロに制御すれば、第2のドグクラッチ53は中立位置でなくてもよい。
9)HEV1-EV1-EV2モード
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
第1のドグクラッチ52は奇数段位置、第2のドグクラッチ53は1速段を成立させる位置、第3のドグクラッチ54は2速段を成立させる位置に切替えられている。
HEV1-EV1-EV2モードでは、車両1の前進走行時において、入力軸41が奇数段中間軸42に連結される。
これにより、エンジントルクと奇数段モータジェネレータ23のモータトルクは、奇数段中間軸42から1速ギヤ対45を介して出力軸44に伝達され、偶数段モータジェネレータ24のモータトルクは、偶数段中間軸43から2速ギヤ対46を介して出力軸44に伝達される。
これにより、少なくともエンジン2と奇数段モータジェネレータ23によって駆動輪4L、4Rが駆動される。また、エンジン2のアシストを行う場合には、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24の両方を駆動する。
走行時に可能となるエンジントルクを用いた奇数段モータジェネレータ23の発電を行う時には、エンジントルクを奇数段中間軸42から奇数段モータジェネレータ23に伝達する。また、走行時に可能となるエンジントルクを用いた偶数段モータジェネレータ24の発電を行う時には、エンジントルクを奇数段中間軸42から1速ギヤ対45を介して出力軸44に伝え、2速ギヤ対46、偶数段中間軸43を介して偶数段モータジェネレータ24に伝達する。
なお、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24の回生発電時には、出力軸44から1速ギヤ対45を介して奇数段中間軸42から奇数段モータジェネレータ23に伝達し、出力軸44から2速ギヤ対46、偶数段中間軸43を介して偶数段モータジェネレータ24に伝達する。
10)HEV2-EV1-EV2モード
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
第1のドグクラッチ52は偶数段位置、第2のドグクラッチ53は1速段を成立させる位置、第3のドグクラッチ54は2速段を成立させる位置に切替えられている。
HEV2-EV1-EV2モードでは、車両1の前進走行時において、入力軸41が偶数段中間軸43に連結される。
これにより、エンジントルクと偶数段モータジェネレータ24のモータトルクは、偶数段中間軸43から2速ギヤ対46を介して出力軸44に伝達され、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクは、奇数段中間軸42から1速ギヤ対45を介して出力軸44に伝達される。
これにより、少なくともエンジン2と偶数段モータジェネレータ24によって駆動輪4L、4Rが駆動される。また、エンジン2のアシストを行う場合には、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24の両方を駆動する。
走行時に可能となるエンジントルクを用いた偶数段モータジェネレータ24の発電では、エンジントルクを偶数段中間軸43から偶数段モータジェネレータ24に伝達する。また、走行時に可能となるエンジントルクを用いた奇数段モータジェネレータ23の発電を行う時には、エンジントルクを偶数段中間軸43から2速ギヤ対46を介して出力軸44に伝え、出力軸44から1速ギヤ対45、奇数段中間軸42を介して奇数段モータジェネレータ23に伝達する。
なお、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24の回生発電時は、HEV1-EV1-EV2モードの時と同様である。
11)HEV2-EV3-EV2モード
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
第1のドグクラッチ52は偶数段位置、第2のドグクラッチ53は3速段を成立させる位置、第3のドグクラッチ54は2速段を成立させる位置に切替えられている。
HEV2-EV3-EV2モードでは、車両1の前進走行時において、入力軸41が偶数段中間軸43に連結される。
これにより、エンジントルクと偶数段モータジェネレータ24のモータトルクは、偶数段中間軸43から2速ギヤ対46を介して出力軸44に伝達され、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクは、奇数段中間軸42から3速ギヤ対47を介して出力軸44に伝達される。
エンジン2のアシストを行う場合には、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24の両方を駆動する。
エンジントルクの一部を用いた発電は、偶数段モータジェネレータ24のみ、または、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24の両方によって行われる。
12)HEV3-EV3-EV2モード
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
第1のドグクラッチ52は奇数段位置、第2のドグクラッチ53は3速段を成立させる位置、第3のドグクラッチ54は2速段を成立させる位置に切替えられている。
HEV3-EV3-EV2モードでは、車両1の前進走行時において、入力軸41が奇数段中間軸42に連結される。
これにより、エンジントルクと奇数段モータジェネレータ23のモータトルクは、奇数段中間軸42から3速ギヤ対47を介して出力軸44に伝達され、偶数段モータジェネレータ24のモータトルクは、偶数段中間軸43から2速ギヤ対46を介して出力軸44に伝達される。
エンジン2のアシストを行う場合には、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24の両方を駆動する。
エンジントルクの一部を用いた発電は、奇数段モータジェネレータ23のみ、または、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24の両方によって行われる。
13)HEV3-EV3-EV4モード
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
第1のドグクラッチ52は奇数段位置、第2のドグクラッチ53は3速段を成立させる位置、第3のドグクラッチ54は4速段を成立させる位置に切替えられている。
HEV3-EV3-EV4モードでは、車両1の前進走行時において、入力軸41が奇数段中間軸42に連結される。
これにより、エンジントルクと奇数段モータジェネレータ23のモータトルクは、奇数段中間軸42から3速ギヤ対47を介して出力軸44に伝達され、偶数段モータジェネレータ24のモータトルクは、偶数段中間軸43から4速ギヤ対47を介して出力軸44に伝達される。
エンジン2のアシストを行う場合には、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24の両方を駆動する。
エンジントルクの一部を用いた発電は、奇数段モータジェネレータ23のみ、または、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24の両方によって行われる。
14)HEV4-EV3-EV4モード
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。
第1のドグクラッチ52は偶数段位置、第2のドグクラッチ53は3速段を成立させる位置、第3のドグクラッチ54は4速段を成立させる位置に切替えられている。
HEV4-EV3-EV4モードでは、車両1の前進走行時において、入力軸41が偶数段中間軸43に連結される。
これにより、エンジントルクと偶数段モータジェネレータ24のモータトルクは、偶数段中間軸43から4速ギヤ対47を介して出力軸44に伝達され、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクは、奇数段中間軸42から3速ギヤ対47を介して出力軸44に伝達される。
エンジン2のアシストを行う場合には、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24の両方を駆動する。
エンジントルクの一部を用いた発電は、偶数段モータジェネレータ24のみ、または、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24の両方によって行われる。
15)EV1シリーズモード
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジまたはRレンジにある場合のモードである。このモードは、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクが1速ギヤ対45を経由して出力軸44に伝えられることで、車両1が走行する。エンジントルクは偶数段中間軸43を介して偶数段モータジェネレータ24に伝達されて、偶数段モータジェネレータ24が発電をするモードである。
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジまたはRレンジにある場合のモードである。このモードは、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクが1速ギヤ対45を経由して出力軸44に伝えられることで、車両1が走行する。エンジントルクは偶数段中間軸43を介して偶数段モータジェネレータ24に伝達されて、偶数段モータジェネレータ24が発電をするモードである。
第1のドグクラッチ52は偶数段位置、第2のドグクラッチ53は1速段を成立させる位置、第3のドグクラッチ54は中立位置にある。
EV1シリーズモードでは、車両1の前進走行時において、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクが奇数段中間軸42から1速ギヤ対45を介して出力軸44に伝達される。
一方、車両1の後進走行時においては、奇数段モータジェネレータ23が前進走行時と逆方向に回転し、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクが1速ギヤ対45を経由して出力軸44に伝達される。
車両1の減速時には、駆動輪4L、4Rの回転力がディファレンシャル装置22から出力軸44、1速ギヤ対45および奇数段中間軸42を介して奇数段モータジェネレータ23に伝達され、奇数段モータジェネレータ23の回生発電が行われる。
偶数段モータジェネレータ24の発電時には、エンジントルクを入力軸41から偶数段中間軸43を介して偶数段モータジェネレータ24に伝達する。
EV1シリーズモードは、主にHEVモードにおけるDレンジ発進時や、HEVモードにおけるRレンジでの後進走行時に実施される。
また、EV1シリーズモードは、EVモードにおけるEV1-EV2モードからHEVモードにおけるHEV2-EV1-EV2モードに移行する際に、一時的に経由してエンジン2を始動するモードとしても実施される。
16)EV2シリーズモード
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。このモードは、偶数段モータジェネレータ24を用いて車両1が走行するモードであって、エンジントルクにて奇数段モータジェネレータ23が発電をするモードである。
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。このモードは、偶数段モータジェネレータ24を用いて車両1が走行するモードであって、エンジントルクにて奇数段モータジェネレータ23が発電をするモードである。
第1のドグクラッチ52は奇数段位置、第2のドグクラッチ53は中立位置、第3のドグクラッチ54は2速段を成立させる位置に切替えられている。
EV2シリーズモードでは、車両1の前進走行時において、偶数段モータジェネレータ24のモータトルクが偶数段中間軸43から2速ギヤ対46を介して出力軸44に伝達される。
車両1の減速時には、駆動輪4L、4Rの回転力がディファレンシャル装置22から出力軸44、2速ギヤ対46および偶数段中間軸43を介して偶数段モータジェネレータ24に伝達され、偶数段モータジェネレータ24の回生発電が行われる。
奇数段モータジェネレータ23の発電時には、エンジントルクを入力軸41から奇数段中間軸42を介して奇数段モータジェネレータ23に伝達する。
また、EV2シリーズモードは、EVモードにおけるEV1-EV2モードからHEVモードにおけるHEV1-EV1-EV2モードまたはHEVモードにおけるHEV3-EV3-EV2モードに移行する際に、一時的に経由してエンジン2を始動するモードとしても実施される。
17)EV3シリーズモード
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。このモードは、奇数段モータジェネレータ23を用いて車両1が走行するモードであって、エンジントルクにて偶数段モータジェネレータ24が発電をするモードである。
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。このモードは、奇数段モータジェネレータ23を用いて車両1が走行するモードであって、エンジントルクにて偶数段モータジェネレータ24が発電をするモードである。
第1のドグクラッチ52は偶数段位置、第2のドグクラッチ53は3速段を成立させる位置、第3のドグクラッチ54は中立位置にある。
EV3シリーズモードでは、車両1の前進走行時において、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクが奇数段中間軸42から3速ギヤ対47を介して出力軸44に伝達される。
車両1の減速時には、駆動輪4L、4Rの回転力がディファレンシャル装置22から出力軸44、3速ギヤ対47および奇数段中間軸42を介して奇数段モータジェネレータ23に伝達され、奇数段モータジェネレータ23の回生発電が行われる。
偶数段モータジェネレータ24の発電時には、エンジントルクを入力軸41から偶数段中間軸43を介して偶数段モータジェネレータ24に伝達する。
また、EV3シリーズモードは、EVモードにおけるEV2-EV3モードからHEVモードにおけるHEV2-EV3-EV2モードまたはHEVモードにおけるHEV4-EV3-EV4モードに移行する際に、一時的に経由してエンジン2を始動するモードとしても実施される。
18)EV4シリーズモード
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。このモードは、偶数段モータジェネレータ24を用いて車両1が走行するモードであって、エンジントルクにて奇数段モータジェネレータ23が発電をするモードである。
HEVモードであり、シフトレバー59のシフトポジションがDレンジにある場合のモードである。このモードは、偶数段モータジェネレータ24を用いて車両1が走行するモードであって、エンジントルクにて奇数段モータジェネレータ23が発電をするモードである。
第1のドグクラッチ52は奇数段位置、第2のドグクラッチ53は中立位置、第3のドグクラッチ54は4速段を成立させる位置に切替えられている。
EV4シリーズモードでは、車両1の前進走行時において、偶数段モータジェネレータ24のモータトルクが偶数段中間軸43から4速ギヤ対48を介して出力軸44に伝達される。
車両1の減速時には、駆動輪4L、4Rの回転力がディファレンシャル装置22から出力軸44、4速ギヤ対48および偶数段中間軸43を介して偶数段モータジェネレータ24に伝達され、偶数段モータジェネレータ24の回生発電が行われる。
奇数段モータジェネレータ23の発電時には、エンジントルクを入力軸41から奇数段中間軸42を介して奇数段モータジェネレータ23に伝達する。
EV4シリーズモードは、EVモードにおけるEV3-EV4モードからHEVモードにおけるHEV3-EV3-EV4モードに移行する際に、一時的に経由してエンジン2を始動するモードとしても実施される。
以上のように構成されたエンジン2と変速機3の制御部30が実行する変速制御を図4のタイミングチャートに基づいて説明する。
図4のタイミングチャートは、HEVモード時において1速段から2速段に変速される際の変速制御のタイミングチャートである。
図4のタイミングチャートは、HEVモード時において1速段から2速段に変速される際の変速制御のタイミングチャートである。
図4のタイミングチャートにおいて、上から順番に、回転数(エンジン2、奇数段モータジェネレータ23(MG1で示す)および偶数段モータジェネレータ24(MG2で示す)の回転数(回転速度))、車速、トルク(ドライバ要求トルク、エンジントルク、モータトルク)、第1のドグクラッチ52の切替位置、第2のドグクラッチ53の切替位置、第3のドグクラッチ54の切替位置を表しており、横軸は、時間の経過を表している。なお、回転数に関しては、変化の状態を示すものであって、それぞれ具体的な値を示すものではない。
図4のタイミングチャートにおいて、車速およびドライバ要求トルクは、実線で示し、エンジン回転数とエンジントルクは破線で示している。また、図4のタイミングチャートにおいて、奇数段モータジェネレータ23の回転数とモータトルクは、一点鎖線で示し、偶数段モータジェネレータ24の回転数とモータトルクは、二点鎖線で示している。
時刻t0において、車両1は、HEVモードにて1速で低速走行している。このとき、第1のドグクラッチ52は奇数段位置、第2のドグクラッチ53は、1速段を成立させる位置、第3のドグクラッチ54は、2速段を成立させる位置に切替えられており、走行モードは、HEV1-EV1-EV2モードである。
このとき、エンジン2の駆動力は、奇数段中間軸42から1速ギヤ対45を経由して駆動輪4L、4Rに伝達される。また、奇数段モータジェネレータ23の駆動力が1速ギヤ対45を経由して駆動輪4L、4Rに伝達可能とされ、偶数段モータジェネレータ24の駆動力が2速ギヤ対46を経由して駆動輪4L、4Rに伝達可能とされている。
時刻t1で運転者がアクセルペダル60を踏み込むと、エンジン2の駆動力が大きくなってエンジン2の回転速度と車速が上昇する。つまり、車両1が加速する。車両1が加速された後に時刻t2で変速が開始される。つまり、HCU10は、ECU11に指令を行い、HEV2-EV1-EV2モードへの移行を開始する。
ECU11は、時刻t2においてHCU10からの指令に基づいてエンジン2のトルクを制御して、エンジントルクがゼロに近づくように低下させる。
HCU10は、エンジン2のトルク低下を開始するのと同時に、奇数段インバータ14に指令を行い、奇数段インバータ14によって奇数段モータジェネレータ23のモータトルクを増加させ、エンジントルクの低下を補う。つまり、エンジントルクの低下分だけモータトルクを増加させる。
エンジントルクがゼロになったら(時刻t3)、HCU10は、TCU12に指令を行い、第1のドグクラッチ52を奇数段位置から中立位置に切替える。また、HCU10は、TCU12に指令を行い、同時に、第3のドグクラッチ54を2速段が成立した位置から中立位置に切替える。
第1のドグクラッチ52を奇数段位置から中立位置に切替える際に、エンジントルクがゼロであるため、第1のドグクラッチ52を奇数段位置から中立位置に円滑に切替えることができる。
同様に、第3のドグクラッチ54を2速段が成立した位置から中立位置に切替える際に、偶数段モータジェネレータ24の出力軸44に作用する駆動力をゼロとするため、第3のドグクラッチ54を2速段が成立した位置から中立位置に円滑に切替えることができる。
なお、エンジン2の駆動力の所定値は、ゼロである。なお、この所定値はゼロに限定されるものではなく、ゼロの近似値であってもよい。
第3のドグクラッチ54が中立位置に切替えられた後、HCU10は、偶数段インバータ15に指令を行い、入力軸41の回転数(回転速度)と偶数段中間軸43の回転数(回転速度)が一致(同期)するように偶数段インバータ15のモータトルクを制御する。
この時、入力軸41の回転数はエンジントルクによって制御され、偶数段中間軸43の回転数は偶数段モータジェネレータ24のモータトルクによって制御される。
ここで、モータジェネレータのトルク応答性は、エンジン2のトルク応答性よりも高いので、偶数段モータジェネレータ24のモータトルクを制御し、偶数段モータジェネレータ24の回転数をエンジン2の回転数、すなわち、入力軸41の回転数に近づけることにより、入力軸41の回転数と偶数段中間軸43の回転数を同期させる制御を実施する。
具体的には、2速のギヤ比で回転していた偶数段中間軸43を偶数段モータジェネレータ24にて回転駆動して、偶数段中間軸43の回転速度を上昇させる。
これにより、入力軸41の回転数と偶数段中間軸43の回転数を短時間で同期させることができる。
入力軸41は、エンジン2のクランク軸2Sと同軸に配置されて接続されており、入力軸41の回転数は、エンジン2の回転数と同一である。HCU10は、エンジン2のクランク軸2Sの回転数を検出するクランク角センサ61(図1参照)からの検出情報に基づいてエンジン2の回転数を検出する。
また、偶数段中間軸43の回転数は、偶数段モータジェネレータ24の回転数から算出できる。具体的には、偶数段モータジェネレータ24の駆動力は、偶数段モータ駆動ギヤ51Aおよび偶数段モータ従動ギヤ51Bによって減速されて偶数段中間軸43に伝達される。
これにより、偶数段中間軸43の回転数は、偶数段モータジェネレータ24の回転数と偶数段モータ駆動ギヤ51Aおよび偶数段モータ従動ギヤ51Bの減速比(ギヤ比)によって算出できる。
これと同様に奇数段中間軸42の回転数も奇数段モータジェネレータ23の回転数と奇数段モータ駆動ギヤ50Aおよび奇数段モータ従動ギヤ50Bの減速比によって算出できる。
入力軸41の回転数と偶数段中間軸43の回転数が同期したら(時刻t4)、HCU10は、TCU12に指令を行い、第1のドグクラッチ52を中立位置から偶数段位置に切替える。
次いで、第3のドグクラッチ54のドグ歯54Aを2速出力ギヤ46Bのドグ歯46Gに噛み合わせるために、HCU10は、出力軸44の回転数に2速出力ギヤ46Bの回転数が同期するように偶数段インバータ15に指令を行い、エンジン2よりもトルク応答性が高い偶数段モータジェネレータ24のモータトルクを制御する。
具体的には、入力軸41の回転数と同期して一体回転することになった偶数段中間軸43の回転数を偶数段モータジェネレータ24にて低下させて、偶数段中間軸43を出力軸44と同期させる。
ここで、出力軸44の回転数は、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクによって制御されている。そして、2速出力ギヤ46Bの回転数は、エンジントルクおよび偶数段モータジェネレータ24のモータトルクによって制御される。
時刻t2から、奇数段モータジェネレータ23の駆動力は、奇数段中間軸42から1速ギヤ対45を介して出力軸44に伝達されており、車両1の加速は途切れることなく継続されている。
なお、この状態では、出力軸44の回転数、1速ギヤ対45の回転数および3速ギヤ対47の回転数は、奇数段モータジェネレータ23の回転数、奇数段モータ駆動ギヤ50Aおよび奇数段モータ従動ギヤ50Bの減速比、1速ギヤ対45および3速ギヤ対47の変速比(ギヤ比)から算出できる。
また、偶数段モータジェネレータ24の駆動力は、偶数段中間軸43から2速ギヤ対46または4速ギヤ対48に伝達される。
これにより、2速出力ギヤ46Bの回転数と4速出力ギヤ48Bの回転数は、偶数段モータジェネレータ24の回転数、偶数段モータ駆動ギヤ51Aおよび偶数段モータ従動ギヤ51Bの減速比、2速ギヤ対46および4速ギヤ対48の変速比(ギヤ比)から算出できる。
出力軸44の回転数と2速出力ギヤ46Bの回転数が一致したら(時刻t5)、HCU10は、第3のドグクラッチ54を2速出力ギヤ46B側に切替え、2速出力ギヤ46Bを出力軸44に連結する。
これにより、エンジン2の駆動力と偶数段モータジェネレータ24の駆動力を出力軸44に作用させることが可能となる。つまり、エンジン2の駆動力伝達経路で考えた場合、変速機3の状態は、1速段から2速段への変速が完了した状態となる。
つまり、時刻t5では、奇数段モータジェネレータ23は、ギヤ比の大きい1速ギヤ対45によって奇数段中間軸42から出力軸44に駆動力を伝達しているで、奇数段モータジェネレータ23の回転数が偶数段モータジェネレータ24の回転数よりも大きな値となる。そして、出力軸44の回転数と2速出力ギヤ46Bの回転数は一致した状態となる。
エンジン2の駆動力伝達経路に関し、1速段から2速段への変速が完了すると、第1のドグクラッチ52が偶数段位置、第2のドグクラッチ53が1速段を成立させる位置、第3のドグクラッチ54が2速段を成立させる位置に切替えられているので、エンジン2の駆動力は、偶数段中間軸43から2速ギヤ対46を経由して駆動輪4L、4Rに伝達される。
また、1速段から2速段への変速が完了したら(時刻t5)、HCU10は、ECU11に指令を行いHEV2-EV1-EV2モードの制御を開始し、ECU11はエンジンの駆動力を上昇制御する。さらに、HCU10は、奇数段インバータ14と偶数段インバータ15に指令を行い、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24のモータトルクを減少させる。これにより、HEV2-EV1-EV2モードへの移行が完了する。
ここで、1速ギヤ対45は3速ギヤ対47よりも変速比が大きい。このため、1速段から2速段への変速の完了後に第2のドグクラッチ53によって1速出力ギヤ45Bを出力軸44に連結した状態を維持すると、奇数段モータジェネレータ23によるモータアシスト時に、1速ギヤ対45を経由してモータトルクを駆動輪4L、4Rに伝達したときの奇数段モータジェネレータ23や奇数段中間軸42の回転数が3速ギヤ対47を経由したときの回転数よりも高くなる。
このため、モータアシスト時に1速ギヤ対45を経由したときの奇数段モータジェネレータ23の損失が3速ギヤ対47を経由したときの奇数段モータジェネレータ23の損失よりも大きくなる。
このため、HCU10は、奇数段モータジェネレータ23の損失を低減するための処理を実施する。
具体的には、時刻t5から車両1がさらに加速され奇数段中間軸42等の回転数が上昇し、所定の回転数(閾値)に達すると(時刻t6)、HCU10は、HEV2-EV3-EV2モードへの移行を開始し、TCU12を制御することにより、第2のドグクラッチ53を1速側から中立位置に切替える。
図4に示す例では、時刻t6となる以前(閾値に達する以前)に奇数段モータジェネレータ23のモータトルクは減少させられているので、容易に第2のドグクラッチ53を1速側から中立位置に切替えることができる。なお、時刻t6において奇数段モータジェネレータ23がモータアシストまたは発電のためのトルクを発生させている場合には、HCU10は、奇数段インバータ14に指令を行い、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクを減少させる。
次いで、第2のドグクラッチ53のドグ歯53Bを3速出力ギヤ47Bのドグ歯47Gに噛み合わせるために、HCU10は、出力軸44の回転数に3速出力ギヤ47Bの回転数が一致するように奇数段モータジェネレータ23に指令を行い、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクを制御する。具体的には、1速ギヤ対45を介して高速回転している奇数段中間軸42の回転速度を奇数段モータジェネレータ23にて低下させて、3速出力ギヤ47Bの回転数を出力軸44と同期させる。
出力軸44の回転数と3速出力ギヤ47Bの回転数が一致すると(時刻t7)、HCU10は、第2のドグクラッチ53を3速出力ギヤ47B側に切替え、3速出力ギヤ47Bを出力軸44に連結する。
時刻t6~時刻t7の間は、奇数段中間軸42を介する駆動力伝達はできないが、このとき、第1のドグクラッチ52が偶数段位置、第3のドグクラッチ54が2速段を成立させる位置に切替えられているので、エンジン2の駆動力は偶数段中間軸43から2速ギヤ対46を経由して駆動輪4L、4Rに伝達され、車両1は加速を継続することができる。
つまり、エンジン2から駆動輪4L、4Rにエンジントルクが伝達される駆動力伝達経路は、2速段に維持される。
このようにしてHEV1-EV1-EV2モードからHEV2-EV3-EV2モードへの移行が完了される。
HEV2-EV3-EV2モードからHEV3-EV3-EV2モードへの移行や、HEV3-EV3-EV2モードからHEV3-EV3-EV4モードへの移行、すなわち、2速から3速への移行、および、HEV3-EV3-EV4モードからHEV4-EV3-EV4モードへの移行、すなわち、3速段から4速段への移行も同様の変速制御を実施するので、説明は省略する。
以上、本実施例の車両1の変速機3は、エンジン2の駆動力が伝達される入力軸41と、入力軸41と同軸上に設けられ、入力軸41と相対回転自在な奇数段中間軸42と、入力軸41と同軸上で、かつ、奇数段中間軸42と入力軸の軸方向で対向して設けられ、入力軸41と相対回転自在な偶数段中間軸43と、奇数段中間軸42および偶数段中間軸43と平行に設置され、駆動輪4L、4Rに駆動力を伝達する出力軸44とを備えている。
また、変速機3は、奇数段中間軸42と駆動力を伝達可能に接続された奇数段モータジェネレータ23と、偶数段中間軸43と駆動力を伝達可能に接続された偶数段モータジェネレータ24とを備えている。
また、変速機3は、奇数段中間軸42と出力軸44とを駆動力を伝達可能に接続し、変速比の異なる1速ギヤ対45および3速ギヤ対47と、偶数段中間軸43と出力軸44とを駆動力を伝達可能に接続し、変速比の異なる2速ギヤ対46および4速ギヤ対48とを備えている。
これに加えて、中立位置と、入力軸41と奇数段中間軸42とを連結する奇数段位置と、入力軸41と偶数段中間軸43とを連結する偶数段位置とに切替えられる第1のドグクラッチ52を備えている。
これにより、デュアルクラッチ式のように複数のクラッチを用いることなく、変速を円滑に行うことができ、変速機3の小型化を図ることができるとともに、変速機3の製造コストを低減できる。
また、奇数段から偶数段に変速するときに、奇数段モータジェネレータ23のモータトルクでエンジントルクを補い、偶数段から奇数段に変速するときに、偶数段モータジェネレータ24のモータトルクでエンジントルクを補うので、変速時にトルク抜けが発生することを防止でき、車両1の加速性能の低下が生じることや、車両1の加速時に運転者に違和感を与えることを防止できる。
また、奇数段から偶数段に変速する際に偶数段モータジェネレータ24で入力軸41と偶数段中間軸43の同期制御を行い、偶数段から奇数段に変速する際に奇数段モータジェネレータ23で入力軸41と奇数段中間軸42の同期制御を行うことにより、シンクロ機構等の構成の複雑な同期装置を用いることを不要にでき、変速機3の簡素化と低コスト化を図ることができる。
また、変速時にエンジントルクを減少させるようにすれば、変速中にエンジン2の回転変動による外乱が小さくでき、エンジン2よりもトルク応答性が高い奇数段モータジェネレータ23および偶数段モータジェネレータ24によって、入力軸41と奇数段中間軸42の同期をより短時間で実現できるとともに、入力軸41と偶数段中間軸43の同期をより短時間で実現できる。
また、本実施例の1速ギヤ対45および3速ギヤ対47は、奇数段中間軸42と一体回転自在に設けられた1速入力ギヤ45Aおよび3速入力ギヤ47Aと、出力軸44と相対回転自在に設けられ、1速入力ギヤ45Aおよび3速入力ギヤ47Aに噛み合う1速出力ギヤ45Bおよび3速出力ギヤ47Bとを有する。
また、本実施例の2速ギヤ対46および4速ギヤ対48は、偶数段中間軸43と一体回転自在に設けられた2速入力ギヤ46Aおよび4速入力ギヤ48Aと、出力軸44と相対回転自在に設けられ、2速入力ギヤ46Aおよび4速入力ギヤ48Aにそれぞれ噛み合う2速出力ギヤ46Bおよび4速出力ギヤ48Bとを有する。
また、本実施例の変速機3は、1速出力ギヤ45Bまたは3速出力ギヤ47Bを出力軸44に連結して出力軸44と一体回転することにより、1速段または3速段を成立させる第2のドグクラッチ53を有する。
これに加えて、本実施例の変速機3は、2速出力ギヤ46Bまたは4速出力ギヤ48Bを出力軸44に連結して出力軸44と一体回転することにより、2速段または4速段を成立させる第3のドグクラッチ54を有する。
これにより、第1のドグクラッチ52が奇数段位置または偶数段位置に切替えられた後に、第2のドグクラッチ53または第3のドグクラッチ54により1速出力ギヤ45Bから4速出力ギヤ48Bのいずれか1つを出力軸44に連結すれば、簡素な構成によって変速段を多段化して円滑な変速を実施できる。この結果、車両1のドライバビリティが悪化することを防止し、車両1の加速を損なうことなく変速を実行できる。
また、本実施例の変速機3によれば、奇数段中間軸42の軸方向において第1のドグクラッチ52の最も近くに奇数段モータ従動ギヤ50Bが設置され、かつ、奇数段モータ従動ギヤ50Bに対して第1のドグクラッチ52と反対側に1速入力ギヤ45Aと3速入力ギヤ47Aが設置されている。
また、偶数段中間軸43の軸方向において第1のドグクラッチ52の最も近くに偶数段モータ従動ギヤ51Bが設置され、かつ、偶数段モータ従動ギヤ51Bに対して第1のドグクラッチ52と反対側に2速入力ギヤ46Aと4速入力ギヤ48Aが設置されている。
奇数段モータ従動ギヤ50B、1速入力ギヤ45Aおよび3速入力ギヤ47Aは、奇数段中間軸42の軸方向で第1のドグクラッチ52から離れるに従って奇数段モータ従動ギヤ50B、3速入力ギヤ47Aおよび1速入力ギヤ45Aの順に径が小さくなるように設置されている。
偶数段モータ従動ギヤ51B、2速入力ギヤ46Aおよび4速入力ギヤ48Aは、偶数段中間軸43の軸方向で第1のドグクラッチ52から離れるに従って偶数段モータ従動ギヤ51B、4速入力ギヤ48Aおよび2速入力ギヤ46Aの順に径が小さくなるように設置されている。
これにより、奇数段モータジェネレータ23の位置を奇数段中間軸42の軸方向の位置で1速入力ギヤ45Aと3速入力ギヤ47Aの位置と重なるように設置した場合に、奇数段モータジェネレータ23を奇数段中間軸42に近づけて設置できる。
これに加えて、偶数段モータジェネレータ24の位置を偶数段中間軸43の軸方向の位置で2速入力ギヤ46Aと4速入力ギヤ48Aの位置と重なるように設置した場合に、偶数段モータジェネレータ24を偶数段中間軸43に近づけて設置できる。この結果、変速機3の小型化を図ることができる。
また、本実施例の変速機3によれば、奇数段中間軸42と出力軸44に設けられたギヤ対を変速比の異なる奇数段からなる1速ギヤ対45と3速ギヤ対47から構成し、偶数段中間軸43と出力軸44に設けられたギヤ対を変速比の異なる偶数段からなる2速ギヤ対46と4速ギヤ対48から構成した。
これにより、奇数段から偶数段に変速を行う場合には、エンジントルクをゼロまで減少させ、減少したエンジントルクを補うように奇数段モータジェネレータ23のモータトルクを増加させ、奇数段から偶数段に移行される偶数段中間軸43の回転数と入力軸41の回転数を同期させ、偶数段中間軸43の回転数と入力軸41の回転数の同期後に第1のドグクラッチ52を偶数段位置に切替える制御を実施する。
一方、偶数段から奇数段に変速を行う場合には、エンジントルクをゼロまで減少させ、減少したエンジントルクを補うように偶数段モータジェネレータ24のモータトルクを増加させ、偶数段から奇数段に移行される奇数段中間軸42の回転数と入力軸41の回転数を同期させ、奇数段中間軸42の回転数と入力軸41の回転数の同期後に第1のドグクラッチ52を奇数段位置に切替える制御を実施することが可能となる。
このため、奇数段および偶数段のいずれか一方から他方に円滑に変速を行うことができ、車両1のドライバビリティが悪化することを抑制できる。
また、本実施例の変速機3は、切替部材を第1のドグクラッチ52、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54から構成しているので、シンクロ機構のような構成の複雑な同期装置を全て不要にして、シンクロ機構よりも簡素な構成の第1のドグクラッチ52、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54によって変速を行うことができる。このため、変速機3をより効果的に簡素化できるとともに、変速機3の製造コストをより効果的に低減できる。
また、第1のドグクラッチ52は、例えば、入力軸41の回転数と奇数段中間軸42の回転数が同期したときに入力軸41の回転数と奇数段中間軸42とを素早く、かつ円滑に連結できる。
これに加えて、第1のドグクラッチ52、第2のドグクラッチ53および第3のドグクラッチ54は、簡素な構成を有するので、耐久性を向上でき、長期間にわたって使用できる。
また、本実施例の車両1は、エンジン2と入力軸41を常時接続し、エンジントルクを入力軸41に伝達するダンパからなる継手33を有する。
本実施例の変速機3は、変速時において、奇数段モータジェネレータ23と偶数段モータジェネレータ24を用いて入力軸41の回転数と奇数段中間軸42の回転数を同期させるとともに、入力軸41の回転数と偶数段中間軸43の回転数を同期させることにより、第1のドグクラッチ52によって奇数段中間軸42や偶数段中間軸43を入力軸41に連結できるので、エンジン2と入力軸41を断接するクラッチ装置を不要にできる。
このため、クラッチ装置に代えて、小型、かつ安価なダンパからなる継手33を用いることができ、結果的に変速機3の小型化と低コスト化を図ることができる。
なお、継手33として、ダンパに代えてエンジン2と入力軸41を断接するクラッチ装置を設けてもよい。
ここで、クラッチ装置によってエンジン2と入力軸41を断接するとは、エンジン2から入力軸41にエンジントルクを伝達するときにクラッチ装置がエンジン2のクランク軸2Sと入力軸41とを機械的に接続し、エンジン2から入力軸41にエンジントルクを伝達しないときに、クラッチ装置がエンジン2のクランク軸2Sと入力軸41とを機械的に遮断することをいう。
このようにすれば、変速時にクラッチ装置を切断してエンジン2から入力軸41に伝達されるエンジントルクを遮断することにより、奇数段モータジェネレータ23や偶数段モータジェネレータ24を用いて、入力軸41の回転数と奇数段中間軸42の回転数を短時間で同期させることができるとともに、入力軸41の回転数と偶数段中間軸43の回転数を短時間で同期させることができる。このため、変速時間を短縮できる。
また、本実施例の変速機3は、奇数段中間軸42と出力軸44が1速ギヤ対45と3速ギヤ対47によって接続されており、偶数段中間軸43と出力軸44が2速ギヤ対46と4速ギヤ対48によって接続されているが、これに限定されるものではない。
例えば、奇数段中間軸(第1の中間軸)42と出力軸44が変速比の異なる1速ギヤ対45と2速ギヤ対46によって接続され、偶数段中間軸(第2の中間軸)43と出力軸44が、1速ギヤ対45と2速ギヤ対46と変速比の異なる3速ギヤ対47と4速ギヤ対48によって接続されてもよい。
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
1...ハイブリッド車両、2...エンジン(内燃機関)、3...変速機、23...奇数段モータジェネレータ(第1の回転電機)、24...偶数段モータジェネレータ(第2の回転電機)、33...継手(ダンパ、クラッチ装置)、41...入力軸、42...奇数段中間軸(第1の中間軸)、43...偶数段中間軸(第2の中間軸)、44...出力軸、45...1速ギヤ対(第1のギヤ対)、45A...1速入力ギヤ(第1の中間軸側ギヤ)、45B...1速出力ギヤ(第1の出力軸側ギヤ)、46...2速ギヤ対(第2のギヤ対)、46A...2速入力ギヤ(第2の中間軸側ギヤ)、46B...2速出力ギヤ(第2の出力軸側ギヤ)、47...3速ギヤ対(第1のギヤ対)、47A...3速入力ギヤ(第1の中間軸側ギヤ)、47B...3速出力ギヤ(第1の出力軸側ギヤ)、48...4速ギヤ対(第2のギヤ対)、48A...4速入力ギヤ(第2の中間軸側ギヤ)、48B...4速出力ギヤ(第2の出力軸側ギヤ)、50A...奇数段モータ駆動ギヤ(第1の回転電機ギヤ対、第1の駆動ギヤ)、50B...奇数段モータ従動ギヤ(第1の回転電機ギヤ対、第1の従動ギヤ)、51A...偶数段モータ駆動ギヤ(第2の回転電機ギヤ対、第2の駆動ギヤ)、51B...偶数段モータ従動ギヤ(第2の回転電機ギヤ対、第2の従動ギヤ)、52...第1のドグクラッチ(第1の切替部材)、53...第2のドグクラッチ(第2の切替部材)、54...第3のドグクラッチ(第3の切替部材)
Claims (7)
- 内燃機関の駆動力を変速して駆動輪に伝達する変速機を有するハイブリッド車両であって、
前記変速機は、
前記内燃機関の駆動力が伝達される入力軸と、
前記入力軸と同軸上に設けられ、前記入力軸と相対回転自在な第1の中間軸と、
前記入力軸と同軸上で、かつ、前記第1の中間軸と前記入力軸の軸方向で対向して設けられ、前記入力軸と相対回転自在な第2の中間軸と、
前記第1の中間軸および前記第2の中間軸と平行に設置され、前記駆動輪に駆動力を伝達する出力軸と、
前記第1の中間軸と駆動力を伝達可能に接続された第1の回転電機と、
前記第2の中間軸と駆動力を伝達可能に接続された第2の回転電機と、
前記第1の中間軸と前記出力軸とを駆動力を伝達可能に接続し、変速比の異なる複数の変速段を構成する第1のギヤ対と、
前記第2の中間軸と前記出力軸とを駆動力を伝達可能に接続し、前記第1のギヤ対の変速比と異なる変速比を有する複数の変速段を構成する第2のギヤ対と、
中立位置と、前記入力軸と前記第1の中間軸と連結する第1の位置と、前記入力軸と前記第2の中間軸とを連結する第2の位置とに切替えられる第1の切替部材とを備えたことを特徴とするハイブリッド車両。 - 前記第1のギヤ対は、前記第1の中間軸と一体回転自在に設けられた複数の第1の中間軸側ギヤと、前記出力軸と相対回転自在に設けられ、前記複数の第1の中間軸側ギヤにそれぞれ噛み合う複数の第1の出力軸側ギヤとを有し、
前記第2のギヤ対は、前記第2の中間軸と一体回転自在に設けられた複数の第2の中間軸側ギヤと、前記出力軸と相対回転自在に設けられ、前記複数の第2の中間軸側ギヤにそれぞれ噛み合う複数の第2の出力軸側ギヤとを有し、
前記変速機は、
前記複数の第1の出力軸側ギヤのいずれか1つを前記出力軸に連結して前記出力軸と一体回転させることにより、前記第1のギヤ対に応じた変速段を成立させる第2の切替部材と、
前記複数の第2の出力軸側ギヤのいずれか1つを前記出力軸に連結して前記出力軸と一体回転させることにより、前記第2のギヤ対に応じた変速段を成立させる第3の切替部材とを有することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両。 - 前記第1の切替部材は、前記入力軸の軸方向で前記第1の中間軸と前記第2の中間軸の間に設置されており、
前記変速機は、
前記第1の回転電機と前記第1の中間軸とを駆動力を伝達可能に接続する第1の回転電機ギヤ対と、前記第2の回転電機と前記第2の中間軸とを駆動力を伝達可能に接続する第2の回転電機ギヤ対とを有し、
前記第1の回転電機ギヤ対は、前記第1の回転電機に取付けられた第1の駆動ギヤと、前記第1の中間軸と一体回転自在に設けられ、前記第1の駆動ギヤに噛み合う第1の従動ギヤとを有し、
前記第2の回転電機ギヤ対は、前記第2の回転電機に取付けられた第2の駆動ギヤと、前記第2の中間軸と一体回転自在に設けられ、前記第2の駆動ギヤに噛み合う第2の従動ギヤとを有し、
前記第1の中間軸の軸方向において前記第1の切替部材の最も近くに前記第1の従動ギヤが設置され、かつ、前記第1の従動ギヤに対して前記第1の切替部材と反対側に前記第1の中間軸側ギヤが設置されており、
前記第2の中間軸の軸方向において前記第1の切替部材の最も近くに前記第2の従動ギヤが設置され、かつ、前記第2の従動ギヤに対して前記第1の切替部材と反対側に前記第2の中間軸側ギヤが設置されており、
前記第1の中間軸側ギヤと前記第1の従動ギヤは、前記第1の中間軸の軸方向で前記第1の切替部材から離れるに従ってその径が順次小さくなるように設置されており、
前記第2の中間軸側ギヤと前記第2の従動ギヤは、前記第2の中間軸の軸方向で前記第1の切替部材から離れるに従ってその径が順次小さくなるように設置されていることを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車両。 - 前記第1の切替部材、前記第2の切替部材および前記第3の切替部材がドグクラッチから構成されていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のハイブリッド車両。
- 前記第1のギヤ対は、変速比の異なる複数の奇数段の変速段を構成し、前記第2のギヤ対は、変速比の異なる複数の偶数段の変速段を構成していることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のハイブリッド車両。
- 前記内燃機関と前記入力軸とを常時接続し、前記内燃機関の駆動力を前記入力軸に伝達するダンパを有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のハイブリッド車両。
- 前記内燃機関と前記入力軸を断接するクラッチ装置を有することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のハイブリッド車両。
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- 2023-02-28 EP EP23158970.6A patent/EP4242032A1/en active Pending
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EP4242032A1 (en) | 2023-09-13 |
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