JP3578212B2 - Drive - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンまたはモータ等の動力源を複数搭載したハイブリッド車両に適した駆動装置に関し、より詳しくは遊星歯車機構等の差動装置により無段変速動作を行わせることが可能な駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術と解決すべき課題】
この種の差動装置を用いた駆動装置としては、例えば遊星歯車機構を構成するサンギヤ、プラネットキャリア、リングギヤの3要素に、発電機、エンジン、駆動系のモータをそれぞれ連結した構成のハイブリッド車用駆動装置が知られている(特 2000-142146号公報参照)。この駆動装置によれば、歯車の差動機能を利用してエンジン出力の一部を発電機の駆動に配分し、その発生電力をモータに供給することで、無段変速および出力トルクの増減を行うことができる。
【0003】
しかしながら、このような従来の駆動装置では、機構上の制約から遊星歯車を通過する機械的エネルギを大きくしにくいため発電機およびモータをそれだけ大型のものにする必要がある。特に、差動装置を通過する動力に対して発電機およびモータを通過する動力の割合が低速側では1に近づいてそれ以上には大きくできないため、発進時の駆動力を十分に確保するためには発電機およびモータ側にエンジンと同程度の高出力のものが必要になり、それだけ駆動装置としての寸法や重量が大きくなり、効率も低いものとなる。
【0004】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたもので、3個以上の要素を有する2自由度の差動装置において、特定の要素にブレーキを設けて当該要素の回転を抑制可能とすることにより、停止状態から大きな駆動力が得られる駆動装置を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、共線図上に5個の入出力要素が配列される2自由度の差動装置を備え、前記5個の要素に、回転速度順に、モータ/ジェネレータ、入力、ブレーキ、出力、モータ/ジェネレータを割り当てた。
【0006】
第2の発明は、前記エンジンと入力要素との間にクラッチを設けた。
【0007】
第3の発明は、前記第1の発明のブレーキを、必要駆動力が大きいときに締結させるようにした。
【0008】
第4の発明は、前記第1の発明において、ブレーキ作動時に車速の上昇に合わせて、モータ/ジェネレータによる発生駆動力を低下させ、ブレーキオフの運転条件でブレーキでの伝達力がゼロ付近となるようにし、ブレーキオフ時の駆動力差が小さくするようにした。
【0009】
第5の発明は、前記第1の発明の差動装置を、遊星歯車機構により構成した。
【0010】
第6の発明は、前記第5の発明の遊星歯車機構を、シングルピニオン形式の第1遊星歯車列と、ダブルピニオン形式の第2遊星歯車列とを備え、それぞれのサンギヤ、キャリア、リングギヤのうちの何れか2つの要素を共有化して2自由度の差動装置を構成するものとした。
【0011】
【発明の効果】
第1の発明以下の各発明のように、4個以上の要素を有する2自由度の差動装置では、何れか2個の要素の速度を決定すれば他の要素の速度が決まる。このような差動装置において、駆動系統への出力を割り当てた要素以外の要素にブレーキを設けて当該要素を制動することにより、動力源と駆動系統との間に大きな減速比を設定することができ、これによりモータ/ジェネレータの容量を大きくすることなく発進性を向上させることができる。特に本発明では入出力間に位置する要素にブレーキを設けたことから、ブレーキ作動時に出力を逆転し、そのときのギヤ比率を低速ギヤとすることができるので車両後退時に大きな駆動力が得られる。このような2自由度の差動装置は、例えば第5または第6の発明として示したように遊星歯車機構により構成することができる。
【0012】
第2の発明によれば、クラッチによりエンジンを切り離した状態にできるので、エンジンをひきずらずにモータ/ジェネレータのみによる走行が可能になり、電動走行時の効率を向上できる。また、電動走行時にもブレーキを作動させることで大きな駆動力を発生できるが、同一のブレーキを作動させた状態で前進または後退を行うと、いずれか一方で入力の差動要素が逆回転をすることになる。このときにエンジンを切り離すことでエンジンの逆回転を防止することができる。
【0013】
第3の発明によれば、低車速で大きな駆動力が必要なときに、低速固定ギヤ比で、エンジン、2個のモータ/ジェネレータの少なくとも1つのトルクで駆動力を発生できるので、大きな駆動力が得られる。
【0014】
第4の発明によれば、ブレーキオフ時に駆動力の変化が少なく、滑らかな駆動力特性が得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に本発明を前輪駆動車用の動力伝達装置(トランスアクスル)に適用した実施形態につき図面に基づいて説明する。図1と図2はそれぞれ異なる構成例について概略構成と共線図とを組み合わせて表している。
【0016】
図1は5要素の差動装置の基本的作動を説明するための参考例であり、図2は本発明の実施形態である。それぞれ共通する部材には同一の符号を付して示してある
各図においてHmはモータハウジング、Ctは変速機ケーシング、Hcはクラッチハウジング、Haはアクスルハウジングである。クラッチハウジングHcにはエンジン出力軸Jeと変速機入力軸Jr1とを接続または切り離すクラッチCLが設けられている。変速機の構成はシングルピニオンの遊星歯車列P1とダブルピニオンの遊星歯車列P2とを、互いのリングギヤRとキャリアCとを共有する態様で連結してケーシングCtに収装してある。前記クラッチCLが連結される入力軸Jr1は前記P1のリングギヤ軸である。図1では、前記入力軸Jr1には、エンジンの逆回転を防止するための一方向クラッチCLoが設けられている。なお、遊星歯車列の構成要素を示す符号において、添数字の1は第1遊星歯車列P1のものを、2は第2遊星歯車列P2のものを示している。また、ダブルピニオン形式の遊星歯車列については便宜上2つのピニオン軸を通る断面で展開した図で構造を表してある(以下の各構成図につき同様)。
【0017】
モータハウジングHmには、内側ロータRmiと環状の外側ロータRmoとが同軸的に支持されており、これらにより2個のモータ/ジェネレータMGi、MGoとして機能する小型の電気機械が構成されている。前記内外ロータRmiとRmoとの間には環状のコイルCmが設けられており、このコイルCmにより各ロータRmi,Rmoを個々に発電機またはモータとして作動させることができる。内側ロータ軸Jmiは、中空の外側ロータ軸Jmoを貫通してP1のサンギヤS1に連結し、外側ロータ軸JmoはP2のサンギヤS2に連結している。図1中のSsi,Ssoはそれぞれ内側ロータ軸Jmi,外側ロータ軸Jmoの回転速度を計測するための回転センサである。なお、モータ/ジェネレータの構成要素を示す符号において、添字のiは第1のモータ/ジェネレータMGiのものを、oは第2のモータ/ジェネレータMGoのものをそれぞれ示している。
【0018】
アクスルハウジングHaは、前記変速機ケーシングCtの側面に設けられており、その内部には前記遊星歯車機構と並列に減速機構FinおよびドライブアクスルDrvが支持されている。前記終減速装置Finに対しては、図1では減速機Rgを介してキャリアCの回転が伝達される。すなわちこの場合キャリア軸Jcが駆動系統である終減速装置Finと接続する出力軸となっている。これに対して、図2では、第2遊星歯車列P2のリングギヤR2を出力に割り当て、その回転軸Jr2から減速機Rgへと駆動力を取り出すようにしている。
【0019】
図1において、P1のサンギヤS1にはP2と共通の内側ピニオンpiがかみ合い、この内側ピニオンpiとかみ合うP2の外側ピニオンpoには、P1のリングギヤRと同軸的に支持されたリングギヤR3がかみ合わされると共に、このリングギヤR3の回転を制動するブレーキBがケーシングCtに設けられている。これに対して、図2に示した本発明の実施形態では、第1遊星歯車列P1と第2遊星歯車列P2とで共通化したキャリアCをブレーキBで制動するようにした点が図1のものと異なる
【0020】
前記図1の構成において、ブレーキBによりリングギヤR3を制動することにより、図1中の共線図および図3,4に示されるように、大きな減速比を設定することができるので、停止状態からの駆動力および発進性能を改善することができる。共線図上の符号EVはモータ/ジェネレータのみによる走行時の特性、STARTはブレーキBを作動させた発進時の特性、MAXは最高車速時の特性、REVは後退時の特性をそれぞれ表している。また、符号Outは駆動系統への出力、Inはエンジンからの入力を表している。一方、図2に示した実施形態の構成においては、図1の共線図との比較からもわかるように、ブレーキBを作動させたときに出力軸回転を逆転させることができ、そのとき大きな減速 比を得て大きな駆動力を発揮させることが可能になる
【0021】
ここで共線図について説明すると、共線図とは、横軸上に歯数を配分し、歯数比で配分された点上にて縦軸方向に各要素の回転速度を表したものであり、各要素の回転速度は常に歯数比に比例した直線関係で表される。のように、第1遊星歯車列P1のリングギヤとキャリアとを、第2遊星歯車列P2のリングギヤとキャリアに共通化する態様で2組の遊星歯車列を組み合わせると、入出力側に連結可能な要素として第1遊星歯車列P1のサンギヤS1、第2遊星歯車列P2のサンギヤS2、各遊星歯車列で共通化したキャリアC、リングギヤRの4要素(リングギヤR3を加えれば5要素)となる。このような複合遊星歯車機構はいわゆるラヴィニョウ式遊星歯車装置(Ravigneawx planetary gear set)の一形式として知られている。この複合遊星歯車機構は2自由度であり、すなわち何れか2つの要素の回転速度を決めると他の要素の回転速度が決まる。
【0022】
いまリングギヤR3以外の4要素の何れか2要素にエンジンからの入力と駆動系統への出力とを割り当て、残りの2要素のそれぞれにモータ/ジェネレータを連結すると、入力と出力との間にある速度比を与える2つのモータ/ジェネレータの速度の組み合わせは幅広く存在する。したがって、その組み合わせのなかからモータ/ジェネレータ側に負担させるエネルギができるだけ小さくなるような組み合わせを選択することが可能となる。特に本実施形態では、共線図の内側の2要素にエンジンからの入力Inと駆動系統への出力Outとを割り当て、これらを挟む外側の2要素のそれぞれにモータ/ジェネレータMGo,MGiを連結したので、エンジン出力に対してモータ/ジェネレータ側が負担するトルクをより小さくすることができ、換言すればモータ/ジェネレータを通過するエネルギをより小さくできるので、駆動装置としての伝達効率を効果的に向上させることができる。
【0023】
一方、図1の5番目の要素であるリングギヤR3をブレーキBにより制動した状態では、共線図のSTARTの特性線に見られるように3つの駆動源の回転をそれぞれ個別の減速比で減速した回転を駆動系統に連結するキャリアCへ伝える減速機として機能するため、比較的小出力の動力源にて良好な発進性能を確保することが可能となる。
【0024】
より詳しくは、前進時については、リングギヤR3を制動したブレーキオン状態では、第2のモータ/ジェネレータMGoを正回転側へ、エンジン(入力In)を正回転側へ、第1のモータ/ジェネレータMGiを逆回転側へトルクを発生させると、出力部Outに正方向のトルクを発生する。このときのトルクは、2個のモータ/ジェネレータMGi,MGoと入力Inから、それぞれ個別の比率で増幅したトルクを出力Outへ伝えられるのであり、これにより大きな駆動力が得られる。
【0025】
なお、ブレーキオンで出力回転を上げようとすると、2個のモータ/ジェネレータMGi,MGoとエンジンが高回転となり、それぞれの回転限界から出力Outの回転を十分に上げることができない。そこで、この場合はリングギヤR3が回転可能なようにブレーキオフ状態とし、第1のモータ/ジェネレータMGiの回転を逆転から停止、正転へと変化させることで入力In側の回転を上げることなく出力回転を上昇させることができる。
【0026】
発生可能な最大駆動力は、ブレーキオンのほうがオフ時よりも大きいが、ブレーキオフに移るときの駆動力変化を小さくするように、モータ/ジェネレータの出力トルクを制御することで滑らかな駆動力特性にすることができる。
【0027】
なお、ブレーキオンでは何れか1つの駆動源にトルクを発生させれば出力Outへトルクを伝えることが可能であり、両方のモータ/ジェネレータをから回し状態とすることもできる。
【0028】
ブレーキオフでは、一方のモータ/ジェネレータで発電し、その電力で他方のモータ/ジェネレータを駆動する。このとき2個のモータ/ジェネレータの回転数とトルクを制御することにより電力の収支が釣り合った状態のまま任意の変速比(入力Inの回転数と出力Outの回転数の比)を得ることができる(共線図のMAX等参照)。また、駆動側の出力を大きくすることで、エンジンパワー以上の出力を出すことも可能である。
【0029】
さらに、ブレーキオフでは、第1または第2のモータ/ジェネレータの回転がゼロとなる変速比が2点あり、この2点では電気的に動力を伝達することなく運転できる。また、この2点間の変速比では、変速機として伝達する動力に対して、機械的な伝達よりも効率が低い電気的に伝達する動力の割合を小さくできるので、伝達効率を向上させることができる。このほかに、2個のモータ/ジェネレータMGi,MGoを駆動に用いて出力を出すことも可能であり、電動走行ができる。このとき、入力クラッチCLの締結を解除することで、エンジンを引きずることなく低フリクションで運転することができる。
【0030】
後退時については、ブレーキオンでは、第2のモータ/ジェネレータMGoを逆回転側へ、第1のモータ/ジェネレータMGiを正回転側へトルクを発生させることで出力Outに逆転方向にトルクを発生させることができる。これにより出力を逆転させると、エンジン回転も逆転方向となるので、このときクラッチオフとする。なお、このような使い方をするときには逆転防止のための一方向クラッチCLoは設けない。
【0031】
ブレーキ、クラッチともにオフの状態で、両方のモータ/ジェネレータMGi,MGoを逆回転方向に駆動することで電動走行ができる。クラッチオンでブレーキオフの状態では、第1のモータ/ジェネレータMGiを逆回転方向へ駆動し、第2のモータ/ジェネレータMGoで発電することで、電力の収支が釣り合った状態で運転することができる。
【0032】
は前記構成をハイブリッド自動車に適用した場合の各種状態での最大駆動力を、図は電力収支が釣り合った状態での伝達動力に対するモータ/ジェネレータ通過動力の比(出力分担比率)を表している。図において、a1とa2は、それぞれブレーキBの不使用時にバッテリ電力を使用した場合と使用しなかった場合の最大駆動力特性である。これに対して、b1とb2はブレーキBを使用した時のバッテリ電力を使用した場合と使用しなかった場合の最大駆動力特性である。図示したようにブレーキ使用により発進を含む低速域にて大きな駆動力が得られる。なおcはモータ/ジェネレータの動力のみを使用する電動走行時の最大駆動力特性、dは駆動力が滑らかに変化するように制御した場合の駆動力特性をそれぞれ示している。
【0033】
一方、図2中の「特性(1)」「特性(2)」はそれぞれ車両の最終減速段の設定が互いに異なるのみであり、何れも大部分の車速域でモータ/ジェネレータの出力分担率を30%以下の状態で運転することができる。これらの図からわかるように、前記差動装置を適用した場合、より低出力のモータ/ジェネレータを適用できると共に伝達効率を向上させることができる。なお図中の「SHV」はシリーズハイブリッド車両であり、エンジン出力の全部が発電機の駆動に用いられるため出力分担率は常に1になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に関連する参考例の概略構成図。
【図2】本発明の一実施形態の概略構成図。
【図3】前記参考例による各種状態での最大駆動力特性を示す特性線図。
【図4】前記参考例によるエンジン出力に対する電気機械系の出力分担特性を車速との関係で表した特性線図。
【符号の説明】
P1 第1遊星歯車列
P2 第2遊星歯車列
S,S1,S2 サンギヤ
R,R1,R2 リングギヤ
C,C1,C2 キャリア(プラネットキャリア)
p,pi,po ピニオン
CL クラッチ
B,B1,B2 ブレーキ
CLo 一方向クラッチ
Fw フライホイール
MGo 第1(外側)モータジェネレータ
MGi 第2(内側)モータジェネレータ
Cm,Cmi,Cmo コイル
Hc クラッチハウジング
Hm モータハウジング
Ct 変速機ケーシング
Ha アクスルハウジング
Ssi,Sso 回転センサ
Rg 減速機
Fin 終減速装置
Drv ドライブアクスル
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a drive device suitable for a hybrid vehicle equipped with a plurality of power sources such as an engine or a motor, and more particularly to a drive device capable of performing a continuously variable transmission operation by a differential device such as a planetary gear mechanism. .
[0002]
[Conventional technology and problems to be solved]
As a drive device using this type of differential device, for example, a hybrid vehicle having a configuration in which a generator, an engine, and a drive system motor are respectively connected to three elements of a sun gear, a planet carrier, and a ring gear constituting a planetary gear mechanism. drive device is known (see Japanese Patent Laid-open 2 000-142146). According to this drive device, a part of the engine output is distributed to the drive of the generator using the differential function of the gears, and the generated power is supplied to the motor, so that the continuously variable transmission and the increase and decrease of the output torque can be performed. It can be carried out.
[0003]
However, in such a conventional drive device, it is difficult to increase mechanical energy passing through the planetary gears due to mechanical restrictions, so that the generator and the motor need to be large. In particular, since the ratio of the power passing through the generator and the motor to the power passing through the differential gear approaches 1 on the low speed side and cannot be increased any more, it is necessary to ensure sufficient driving force at the time of starting. Requires a generator and a motor having a power as high as that of an engine on the side of the engine, which increases the size and weight of the drive device and lowers the efficiency.
[0004]
The present invention has been made in view of such a conventional problem. In a two-degree-of-freedom differential having three or more elements, a specific element can be provided with a brake to suppress the rotation of the element. Accordingly, it is possible to provide a driving device capable of obtaining a large driving force from the stopped state.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A first invention includes a two-degree-of-freedom differential device in which five input / output elements are arranged on a collinear chart, and the five elements are provided with a motor / generator, an input, a brake, Output, motor / generator assigned.
[0006]
In a second aspect, a clutch is provided between the engine and the input element.
[0007]
In a third aspect, the brake according to the first aspect is engaged when the required driving force is large.
[0008]
In a fourth aspect based on the first aspect, the driving force generated by the motor / generator is reduced in accordance with an increase in vehicle speed during the operation of the brake, and the transmission force at the brake becomes near zero under the brake-off operating condition. As a result, the driving force difference when the brake is off is reduced.
[0009]
In a fifth aspect, the differential device according to the first aspect is constituted by a planetary gear mechanism.
[0010]
According to a sixth aspect, the planetary gear mechanism of the fifth aspect includes a first planetary gear train of a single pinion type and a second planetary gear train of a double pinion type, and each of a sun gear, a carrier, and a ring gear. Any two elements are shared to form a two-degree-of-freedom differential device.
[0011]
【The invention's effect】
First invention In a two-degree-of-freedom differential device having four or more elements as in each of the following inventions, the speed of any two elements is determined by the speed of any two elements. In such a differential device, it is possible to set a large reduction ratio between the power source and the drive system by providing a brake on an element other than the element to which the output to the drive system is allocated and braking the element. As a result, the startability can be improved without increasing the capacity of the motor / generator. In particular, in the present invention, since the brake is provided in the element located between the input and output, the output is reversed when the brake is actuated, and the gear ratio at that time can be set to a low speed gear, so that a large driving force can be obtained when the vehicle retreats. . Such a two-degree-of-freedom differential can be constituted by, for example, a planetary gear mechanism as described in the fifth or sixth aspect.
[0012]
According to the second aspect , since the engine can be disconnected by the clutch, the vehicle can be driven only by the motor / generator without dragging the engine, and the efficiency of the electric traveling can be improved. Also, a large driving force can be generated by operating the brakes during electric running, but if the forward or backward movement is performed with the same brake operated, the input differential element will rotate in the reverse direction on either one Will be. At this time, by separating the engine, reverse rotation of the engine can be prevented.
[0013]
According to the third aspect , when a large driving force is required at a low vehicle speed, the driving force can be generated by the torque of at least one of the engine and the two motors / generators at a fixed low gear ratio, so that a large driving force is obtained. Is obtained.
[0014]
According to the fourth aspect , a change in the driving force when the brake is off is small, and a smooth driving force characteristic can be obtained.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment in which the present invention is applied to a power transmission device (transaxle) for a front wheel drive vehicle will be described with reference to the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 show schematic diagrams and collinear charts of different configuration examples .
[0016]
FIG. 1 is a reference example for explaining the basic operation of a five-element differential device, and FIG. 2 is an embodiment of the present invention. Common members are denoted by the same reference numerals .
In each figure , Hm is a motor housing, Ct is a transmission casing, Hc is a clutch housing, and Ha is an axle housing. The clutch housing Hc is provided with a clutch CL for connecting or disconnecting the engine output shaft Je and the transmission input shaft Jr1. In the transmission, a single pinion planetary gear train P1 and a double pinion planetary gear train P2 are connected to each other in such a manner that they share a ring gear R and a carrier C, and are housed in a casing Ct. The input shaft Jr1 to which the clutch CL is connected is the P1 ring gear shaft. In FIG. 1, the input shaft Jr1 is provided with a one-way clutch CLo for preventing reverse rotation of the engine. In addition, in the code | symbol which shows the component of a planetary gear train, the subscript 1 shows the thing of the 1st planetary gear train P1, and 2 shows the thing of the 2nd planetary gear train P2. Further, the structure of the double pinion type planetary gear train is shown in a diagram developed in a cross section passing through two pinion shafts for convenience (the same applies to the following configuration diagrams).
[0017]
In the motor housing Hm, an inner rotor Rmi and an annular outer rotor Rmo are coaxially supported, and a small electric machine functioning as two motor / generators MGi and MGo is constituted by these. An annular coil Cm is provided between the inner and outer rotors Rmi and Rmo, and each of the rotors Rmi and Rmo can be individually operated as a generator or a motor by the coil Cm. The inner rotor shaft Jmi penetrates the hollow outer rotor shaft Jmo and is connected to the sun gear S1 of P1, and the outer rotor shaft Jmo is connected to the sun gear S2 of P2. Ssi and Sso in FIG. 1 are rotation sensors for measuring the rotation speed of the inner rotor shaft Jmi and the outer rotor shaft Jmo, respectively. In the reference numerals indicating the components of the motor / generator, the suffix i indicates that of the first motor / generator MGi, and o indicates that of the second motor / generator MGo.
[0018]
The axle housing Ha is provided on a side surface of the transmission casing Ct, and inside the gear housing Ha, a reduction mechanism Fin and a drive axle Drv are supported in parallel with the planetary gear mechanism. In FIG. 1, the rotation of the carrier C is transmitted to the final reduction gear Fin via a reduction gear Rg. That is, in this case, the carrier shaft Jc is an output shaft connected to the final reduction gear Fin that is a drive system. On the other hand, in FIG. 2, the ring gear R2 of the second planetary gear train P2 is assigned to the output, and the driving force is extracted from the rotation shaft Jr2 to the reduction gear Rg.
[0019]
In FIG. 1, an inner pinion pi common to P2 meshes with a sun gear S1 of P1, and a ring gear R3 coaxially supported with a ring gear R of P1 meshes with an outer pinion po of P2 meshing with the inner pinion pi. In addition, a brake B for braking the rotation of the ring gear R3 is provided on the casing Ct. On the other hand, in the embodiment of the present invention shown in FIG. 2, the carrier C shared by the first planetary gear train P1 and the second planetary gear train P2 is braked by the brake B. Different from the ones .
[0020]
In the configuration of FIG. 1, by braking the ring gear R3 by the brake B, a large reduction ratio can be set as shown in the alignment chart of FIG . 1 and FIGS. The driving force and starting performance of the vehicle can be improved. The reference symbol EV on the alignment chart indicates the characteristic at the time of traveling only by the motor / generator, START indicates the characteristic at the time of starting with the brake B applied, MAX indicates the characteristic at the maximum vehicle speed, and REV indicates the characteristic at the time of reverse. . The symbol Out indicates an output to the drive system, and In indicates an input from the engine. On the other hand, in the configuration of the embodiment shown in FIG. 2, the rotation of the output shaft can be reversed when the brake B is actuated, as can be seen from the comparison with the alignment chart of FIG. A large driving force can be exhibited by obtaining a reduction ratio .
[0021]
Here, the alignment chart will be described. The alignment chart is a graph in which the number of teeth is distributed on the horizontal axis, and the rotation speed of each element is expressed in the vertical axis on the points distributed by the tooth number ratio. The rotation speed of each element is always represented by a linear relationship proportional to the gear ratio. As shown in the figure , when two sets of planetary gear trains are combined in such a manner that the ring gear and carrier of the first planetary gear train P1 are shared with the ring gear and carrier of the second planetary gear train P2, they can be connected to the input / output side. The essential elements are the sun gear S1 of the first planetary gear train P1, the sun gear S2 of the second planetary gear train P2, the carrier C shared by each planetary gear train, and four elements (five elements if the ring gear R3 is added). . Such a compound planetary gear mechanism is known as a type of a so-called Ravigneawx planetary gear set. This composite planetary gear mechanism has two degrees of freedom, that is, when the rotational speed of any two elements is determined, the rotational speed of the other elements is determined.
[0022]
Now, assigning the input from the engine and the output to the drive system to any two of the four elements other than the ring gear R3, and connecting the motor / generator to each of the remaining two elements, the speed between the input and the output There are a wide variety of two motor / generator speed combinations that provide a ratio. Therefore, it is possible to select a combination that minimizes the energy borne by the motor / generator from the combinations. In particular, in the present embodiment, the input In from the engine and the output Out to the drive system are assigned to the two elements inside the alignment chart, and the motor / generators MGo and MGi are connected to the two outside elements sandwiching these, respectively. Therefore, the torque borne by the motor / generator with respect to the engine output can be made smaller, in other words, the energy passing through the motor / generator can be made smaller, so that the transmission efficiency as a drive device is effectively improved. be able to.
[0023]
On the other hand, in a state where the ring gear R3, which is the fifth element in FIG. 1 , is braked by the brake B, the rotations of the three drive sources are reduced at respective individual reduction ratios as seen in the START characteristic line of the alignment chart. Since it functions as a speed reducer that transmits the rotation to the carrier C connected to the drive system, it is possible to secure a good starting performance with a power source having a relatively small output.
[0024]
More specifically, when the vehicle is moving forward, in the brake-on state in which the ring gear R3 is braked, the second motor / generator MGo is moved forward, the engine (input In) is moved forward, and the first motor / generator MGi is moved forward. When a torque is generated to the reverse rotation side, a torque in the forward direction is generated at the output portion Out. The torque at this time is transmitted from the two motors / generators MGi and MGo and the input In to the output Out, with the torque amplified at an individual ratio, whereby a large driving force is obtained.
[0025]
If it is attempted to increase the output rotation with the brake on, the two motor / generators MGi, MGo and the engine become high in rotation, and the rotation of the output Out cannot be sufficiently increased from the respective rotation limits. Therefore, in this case, the brake is turned off so that the ring gear R3 can rotate, and the rotation of the first motor / generator MGi is changed from reverse rotation to stop and forward rotation, so that the output without increasing the rotation on the input In side. The rotation can be raised.
[0026]
The maximum drive power that can be generated is greater when the brake is on than when it is off, but the output torque of the motor / generator is controlled so as to reduce the change in drive power when the brake is off, resulting in a smooth drive force characteristic. Can be
[0027]
Note that when the brake is turned on, it is possible to transmit the torque to the output Out by generating torque in any one of the driving sources, and both motors / generators can be turned from the outside.
[0028]
When the brake is off, power is generated by one motor / generator, and the other motor / generator is driven by the electric power. At this time, by controlling the rotation speed and the torque of the two motors / generators, it is possible to obtain an arbitrary speed ratio (ratio between the rotation speed of the input In and the rotation speed of the output Out) while the power balance is balanced. Yes (see MAX in collinear chart). Also, by increasing the output on the driving side, it is possible to output an output higher than the engine power.
[0029]
Further, when the brake is off, there are two speed ratios at which the rotation of the first or second motor / generator becomes zero, and the two points can be operated without electrically transmitting power. In addition, in the transmission ratio between the two points, the ratio of the power transmitted electrically, which is lower in efficiency than the mechanical transmission, to the power transmitted as the transmission can be reduced, so that the transmission efficiency can be improved. it can. In addition, it is also possible to output using two motor / generators MGi and MGo for driving, and electric running is possible. At this time, by releasing the engagement of the input clutch CL, it is possible to operate with low friction without dragging the engine.
[0030]
In reverse, when the brake is on, torque is generated in the output Out in the reverse direction by generating torque in the second motor / generator MGo to the reverse rotation side and generating torque in the first motor / generator MGi to the normal rotation side. be able to. Thus, when the output is reversed, the engine rotation is also in the reverse direction. At this time, the clutch is turned off. In this case, the one-way clutch CLo for preventing reverse rotation is not provided.
[0031]
By driving both motors / generators MGi and MGo in the reverse rotation direction with both the brake and the clutch off, electric traveling can be performed. In the state where the clutch is on and the brake is off, the first motor / generator MGi is driven in the reverse rotation direction and the second motor / generator MGo generates power, so that the operation can be performed with the power balance being balanced. .
[0032]
FIG. 3 shows the maximum driving force in various states when the above configuration is applied to a hybrid vehicle, and FIG. 4 shows the ratio (output sharing ratio) of the power passing through the motor / generator to the transmission power in a state where the power balance is balanced. ing. In FIG. 3 , a1 and a2 are the maximum driving force characteristics when battery power is used and when brake B is not used when brake B is not used. On the other hand, b1 and b2 are the maximum driving force characteristics when the battery power is used when the brake B is used and when it is not used. As shown in the figure, a large driving force can be obtained in a low speed region including starting by using the brake. Note that c indicates the maximum driving force characteristic during electric traveling using only the power of the motor / generator, and d indicates the driving force characteristic when the driving force is controlled to change smoothly.
[0033]
On the other hand, “ Characteristic (1)” and “ Characteristic (2)” in FIG. 2 are different from each other only in the setting of the final deceleration stage of the vehicle. It can be operated in a state of 30% or less. As can be seen from these figures, when the differential device is applied, a lower output motor / generator can be applied and the transmission efficiency can be improved. Note that “SHV” in FIG. 2 is a series hybrid vehicle, and the output sharing ratio is always 1 because all of the engine output is used for driving the generator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a reference example related to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing maximum driving force characteristics in various states according to the reference example.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an output sharing characteristic of an electromechanical system with respect to an engine output according to the reference example in relation to a vehicle speed.
[Explanation of symbols]
P1 First planetary gear train P2 Second planetary gear train S, S1, S2 Sun gear R, R1, R2 Ring gear C, C1, C2 Carrier (planet carrier)
p, pi, po Pinion CL Clutch B, B1, B2 Brake CLo One-way clutch Fw Flywheel MGo First (outer) motor generator MGi Second (inner) motor generator Cm, Cmi, Cmo Coil Hc Clutch housing Hm Motor housing Ct Transmission casing Ha Axle housing Ssi, Sso Rotation sensor Rg Reduction gear Fin Final reduction gear Drv Drive axle

Claims (6)

共線図上に5個の入出力要素が配列される2自由度の差動装置を備え、
前記5個の要素に、回転速度順に、モータ/ジェネレータ、入力、ブレーキ、出力、モータ/ジェネレータを割り当てたこと
を特徴とする駆動装置。
A two-degree-of-freedom differential device in which five input / output elements are arranged on the alignment chart,
A drive device, wherein a motor / generator, an input, a brake, an output, and a motor / generator are assigned to the five elements in order of rotation speed.
前記エンジンと入力要素との間にクラッチを設けた請求項1に記載の駆動装置。The drive device according to claim 1, wherein a clutch is provided between the engine and the input element. 前記ブレーキは、必要駆動力が大きいときに締結させるようにした請求項1に記載の駆動装置。The drive device according to claim 1, wherein the brake is applied when a required drive force is large. 前記ブレーキ作動時に車速の上昇に合わせて、モータ/ジェネレータによる発生駆動力を低下させ、ブレーキオフの運転条件でブレーキでの伝達力がゼロ付近となるようにし、ブレーキオフ時の駆動力差が小さくするようにした請求項1に記載の駆動装置。The driving force generated by the motor / generator is reduced in accordance with the increase of the vehicle speed during the operation of the brake, so that the transmission force at the brake becomes nearly zero under the driving condition of the brake off, and the driving force difference at the time of the brake off is small. The drive device according to claim 1, wherein the drive is performed. 前記差動装置は、遊星歯車機構により構成されている請求項1に記載の駆動装置。The drive device according to claim 1, wherein the differential device is configured by a planetary gear mechanism. 前記遊星歯車機構は、シングルピニオン形式の第1遊星歯車列と、ダブルピニオン形式の第2遊星歯車列とを備え、それぞれのサンギヤ、キャリア、リングギヤのうちの何れか2つの要素を共有化して2自由度の差動装置を構成する請求項5に記載の駆動装置。The planetary gear mechanism includes a first planetary gear train of a single pinion type and a second planetary gear train of a double pinion type, and shares any two elements of the respective sun gear, carrier, and ring gear to achieve 2 The driving device according to claim 5, which constitutes a differential device having a degree of freedom.
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