JP3747438B2

JP3747438B2 - Torque transmission device

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Publication number: JP3747438B2
Application number: JP2002039829A
Authority: JP
Inventors: 勝清水
Original assignee: Exedy Corp
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2022-02-18
Also published as: JP2003220842A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの出力トルクを変速機に伝達するためのトルク伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の燃費向上を図る技術の１つとして、エンジンの出力トルクを変速機に伝達するためのトルク伝達系にモータジェネレータを配置して、走行時の運動エネルギを電気として取り出す回生を行ったり、バッテリに充電された電気をモータジェネレータの回転に変換して変速機に入力することで、エンジントルクをアシストする等の技術が提案されている。
【０００３】
このようなトルク伝達系の構成として、エンジンとトルクコンバータ等の流体式トルク伝達装置との間にモータジェネレータを配置したものがある。この流体式トルク伝達装置は、エンジンの出力トルクが入力されるインペラと、インペラに対向して配置され変速機にトルクを出力するタービンとを備えている。このトルク伝達系の構成では、制動回生時に、変速機側からのトルクが流体式トルク伝達装置を介してモータジェネレータに伝達されるため、流体式トルク伝達装置における制動分だけ、モータジェネレータにおけるエネルギの回生量が減少することになる。
【０００４】
これに対して、例えば、特開２０００−１７９６７７号公報に記載の技術や特開２０００−２８７３０３号公報に記載の技術のように、流体式トルク伝達装置がエンジンとモータジェネレータとの間に配置された構成を有するものがある。
【０００５】
このような構成においては、モータジェネレータが流体式トルク伝達装置よりも変速機側に配置されているため、制動回生時においても、変速機側からのトルクが直接モータジェネレータに伝達される。これにより、モータジェネレータでエネルギ回生がされ易くなる。すなわち、この構成におけるエネルギ回生量は、エンジンと流体式トルク伝達装置との間にモータジェネレータを配置した構成におけるエネルギ回生量よりも増加するようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のトルク伝達系の構成においても、変速機側からのトルクの一部は、変速機から流体式トルク伝達装置に伝達してしまうため、モータジェネレータによって回生されない。このため、さらに、エネルギ回生の効率を向上することが望ましい。
【０００７】
また、このトルク伝達系の構成では、モータジェネレータが流体式トルク伝達装置と変速機との間に配置されているため、エンジンと流体式トルク伝達装置との間にモータジェネレータを配置した構成よりも軸方向寸法が大きくなる傾向がある。このため、軸方向寸法の短縮化も必要である。
【０００８】
本発明の課題は、モータジェネレータが流体式トルク伝達装置よりも変速機側に配置されたトルク伝達系の構成において、エネルギ回生の効率を向上させることにある。また、他の課題は、トルク伝達系の軸方向寸法の短縮化を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のトルク伝達装置は、エンジンの出力トルクを変速機に伝達するためのトルク伝達装置であって、変速機にトルクを出力する伝達軸と、流体式トルク伝達装置と、伝達軸との間でトルクを授受可能なモータジェネレータとを備えている。流体式トルク伝達装置は、エンジンの出力トルクが入力されるインペラと、インペラに対向して配置され伝達軸にトルクを出力するタービンとを有している。モータジェネレータは、伝達軸に装着されたロータと、ロータに対向して配置されたステータとを有している。タービンは、伝達軸の反回転方向にのみ回転可能となるように、伝達軸に装着されている。
【００１０】
このトルク伝達装置では、流体式トルク伝達装置のタービンが伝達軸の反回転方向にのみ相対回転可能となるように伝達軸に装着されているため、流体式トルク伝達装置のタービンの回転数が変速機の伝達軸の回転数よりも相対的に大きい場合は、タービンと伝達軸とが一体となって回転し、タービンから伝達軸へトルクが伝達される。逆に、タービンの回転速度が伝達軸の回転速度よりも相対的に小さい場合は、タービンが伝達軸の回転方向と逆方向に相対回転し、伝達軸から流体式トルク伝達装置へトルクが伝達しないようになっている。これにより、流体式トルク伝達装置を経由してエンジン部分で吸収されるトルクによる制動を抑えて、モータジェネレータによるエネルギ回生の効率を向上させることができる。
【００１１】
請求項２に記載のトルク伝達装置は、請求項１において、タービンはワンウェイクラッチを介して伝達軸に装着されている。
【００１２】
請求項３に記載のトルク伝達装置は、請求項１又は２において、流体式トルク伝達装置は、インペラ及びタービンを介さずにエンジンの出力トルクを伝達軸に伝達するためのロックアップ装置をさらに備えている。
【００１３】
このトルク伝達装置は、ロックアップ装置を作動した際に、流体式トルク伝達装置を構成するフロントカバーと、ロックアップ装置を構成するダンパー機構と、モータジェネレータのロータとが伝達軸上に直列に並んだ構成となる。この構成においては、ロックアップ装置のダンパー機構の下流側に大きな慣性モーメントを有するロータがあるため、２つのフライホイールの間にダンパー機構を配置した振動系と類似の振動系を形成する。これにより、トルク伝達系の共振点が低回転数側にシフトして、エンジン回転数の変動の伝達軸への伝達を減衰させることができる。
【００１４】
請求項４に記載のトルク伝達装置は、請求項３において、ロックアップ装置は、インペラ及びタービンの作動油系統とは別の作動油系統から供給される油圧によって作動される別室式のクラッチ機構を備えたものである。
【００１５】
このトルク伝達装置では、別室式のクラッチ機構を備えているため、ロックアップ動作の応答性が向上している。ここで、別室式のクラッチ機構とは、インペラ及びタービンの作動油系統とは別の作動油系統の油圧によって操作され、インペラ及びタービン側の作動油がクラッチ機構の操作に影響されにくい構造を有するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態にかかるトルク伝達装置１の模式図を図１に示す。
【００１７】
［構成］
図１に示すトルク伝達装置１は、エンジン８の出力軸８１と、変速機９との間に配置されている。
【００１８】
エンジン８はガソリン等を燃焼させて動力を得るための内燃機関であり、このエンジン８のクランク軸（図示せず）から出力されるトルクがエンジン出力軸８１を介してエンジン８の側面に装着されたトルク伝達装置１に出力される。変速機９は、自動変速機又は無段変速機であり、トルク伝達装置１から出力されたトルクが入力される。
【００１９】
トルク伝達装置１は、エンジン８の出力軸８１からのトルクを伝達軸９１を介して変速機９へ伝達するための装置であり、流体式トルク伝達装置の一形態であるフルードカップリング１１と、伝達軸９１との間でトルクを授受可能なモータジェネレータ６１とを備えている。
【００２０】
フルードカップリング１１は、エンジン８の出力トルクが入力されるインペラ１２と、インペラ１２に対向して配置され伝達軸９１にトルクを出力するタービン１３と、ロックアップ装置１４とを備えている。
【００２１】
以下、図２を用いて、トルク伝達装置１の詳細について説明する。図２は、図１に示すトルク伝達装置１の模式図を具体化したトルク伝達装置１の縦断面概略図である。図２の左側には図示しないエンジン８が配置され、図２の右側には図示しない変速機９が配置されている。また、図２に示すＯ−Ｏは、フルードカップリング１１及びモータジェネレータ６１の回転軸である。
【００２２】
（ａ）フルードカップリング
フルードカップリング１１は、主に、２種の羽根車であるインペラ１２及びタービン１３からなるトーラス２０を有するフルードカップリング本体と、ロックアップ装置１４とから構成されている。
【００２３】
フロントカバー１５は、円板状の部材であり、最も軸方向エンジン８側に配置されている。フロントカバー１５の内周部には、センターボス２２が溶接によって固定されている。センターボス２２は、軸方向に延びる円柱形状の部材であり、図示しないクランクシャフトの中心孔に挿入されている。センターボス２２は、軸方向変速機９側に外周側に延びるフランジ部２２ａを有している。フロントカバー１５の外周部のエンジン８側の面には、複数のボルト２３が固定されている。このボルト２３によって、例えば、図示しないフレキシブルプレートの外周部が固定されている。フロントカバー１５の外周部には、軸方向変速機９側に延びる外周筒状部１５ａが形成されている。この外周筒状部１５ａの内周面には、軸方向に延びる複数の歯１５ｂが円周方向に並んで形成されている。また、外周筒状部１５ａの軸方向変速機９側の先端には、インペラ１２のインペラーシェル１２ａの外周縁が溶接によって固定されている。この結果、フロントカバー１５と外周筒状部１５ａとインペラ１２とによって、内部に作動油が充填された流体作動室が形成されている。
【００２４】
インペラ１２は、エンジン８の出力軸８１に固定されたフロントカバー１５と一体になっている。そして、伝達軸９１に対して、軸受９２及びガイドリング９３を介して回転可能になっている。インペラ１２は、主に、フロントカバー１５に一体に固定された部材であり、インペラーシェル１２ａと、インペラーシェル１２ａの内側に固定された複数のインペラーブレード１２ｂと、インペラーシェル１２ａの内周部を支持するインペラーハブ１２ｃとから構成されている。
【００２５】
タービン１３は、インペラ１２に対向して配置されており、インペラ１２に入力されたトルクが作動油の流れによって伝達されて、伝達軸９１に出力するための部材である。タービン１３は、伝達軸９１の反回転方向にのみ相対回転可能となるように、ワンウェイクラッチ１６を介して、伝達軸９１に装着されている。すなわち、フルードカップリング１１のタービン１３の回転数が伝達軸９１の回転数よりも大きい場合は、タービン１３と伝達軸９１とが一体となって回転し、タービン１３から伝達軸９１へトルクが伝達する。逆に、タービン１３の回転数が伝達軸９１の回転数よりも小さい場合は、タービン１３が伝達軸９１の回転方向と反対方向に相対回転し、伝達軸９１からタービン１３へトルクが伝達しないようになっている。
【００２６】
タービン１３は、主に、タービンシェル１３ａと、タービンシェル１３ａのインペラ１２側の面に固定された複数のタービンブレード１３ｂと、タービンシェル１３ａを支持するためのタービンキャリア１３ｃとから構成されている。タービンシェル１３ａの内周部は、タービンキャリア１３ｃの外周部に複数のリベット２４によって固定されている。タービンキャリア１３ｃの内周部は、ワンウェイクラッチ１６を介して、変速機の伝達軸９１にスプライン係合している。タービンキャリア１３ｃのインペラ１２側の面とインペラーハブ１２ｃとの軸方向間には、第１スラストベアリング２８が配置されている。第１スラストベアリング２８には、半径方向に貫通する複数の溝が形成されている。また、タービンキャリア１３ｃのエンジン８側には、ロックアップ装置１４を構成する後述のドリブンプレート４０のタービン１３側の面に摺動可能なスラスト面が形成されている。
【００２７】
これにより、インペラ１２とタービン１３とによって、トーラス２０が形成されている。本実施形態において、トーラス２０は、扁平率が小さいものを使用している。具体的には、図３に示すように、トーラス２０の半径方向寸法Ｈと軸方向寸法Ｌとの比である扁平率Ｌ／Ｈが０．７以下のものを使用である。ここで、半径方向寸法Ｈとはインペラ１２の内側で最も半径方向内側の部分と半径方向外側の部分との間の距離をいい、軸方向寸法Ｌとはインペラ１２の内側で軸方向変速機９側の部分とタービン１３の内側で軸方向エンジン８側の部分との間の距離をいう。
【００２８】
次に、ロックアップ装置１４について説明する。ロックアップ装置１４は、運転の必要に応じてフロントカバー１５と伝達軸９１との間を機械的に連結するための装置である。ロックアップ装置１４は、作動油の油圧によって作動するクラッチ機構１７と、クラッチ機構１７とフロントカバー１５との連結時等の捩り振動を吸収するためのダンパー機構１８とを備えている。
【００２９】
クラッチ機構１７は、フロントカバー１５から直接タービン１３に対してトルクを伝達可能とするための機構である。クラッチ機構１７は、主に、フロントカバー１５の外周筒状部１５ａと、ダンパー機構１８を構成する一対の第１ドライブプレート３１と、クラッチプレート３２、３３、３４と、ピストン３５とから構成されている。クラッチプレート３２、３４は、外周縁に外周筒状部１５ａの歯１５ｂに係合する外周歯を有している。これにより、クラッチプレート３２、３４は、フロントカバー１５と一体回転するように、かつ、軸方向に相対移動可能になっている。
【００３０】
クラッチプレート３３は、クラッチプレート３２とクラッチプレート３４との軸方向間に配置されている。クラッチプレート３３の内周縁には複数の歯が形成されている。また、クラッチプレート３３の軸方向両面には摩擦フェーシングが貼られている。一対の第１ドライブプレート３１の外周部の軸方向間には、環状の第２ドライブプレート３７が挟まれるように配置されている。第２ドライブプレート３７は、複数の歯が円周方向に並んで形成されており、複数のリベット３９によって、一対の第１ドライブプレート３１に固定されている。この第１ドライブプレート３１の歯には、クラッチプレート３３の歯が係合している。これにより、クラッチプレート３３は、ドライブプレート３１、３７と一体回転するように、かつ、軸方向に相対移動するようになっている。外周筒状部１５ａの内周縁の軸方向変速機９側には、スナップリング３６が装着されている。スナップリング３６は、クラッチプレート３４等の軸方向変速機９側への移動を制限するための部材である。
【００３１】
ピストン３５は、環状の部材である。ピストン３５は、フロントカバー１５の軸方向変速機９側に近接して配置されている。ピストン３５の外周面は、フロントカバー１５の外周側に形成された内周面に当接して半径方向に支持され、軸方向及び回転方向には相対移動可能になっている。ピストン３５の外周面には、環状のシール部材が装着されている。このシール部材は、前記の内周面に当接し、その軸方向両側間の作動油の流れを遮断している。ピストン３５の内周面は、センターボス２２のフランジ部２２ａの外周面に当接して、軸方向に移動可能に支持されている。センターボス２２のフランジ部２２ａの外周面には、環状のシール部材が装着されている。このシール部材は、ピストン３５の内周面に当接し、その軸方向両側間の作動油の流れを遮断している。また、ピストン３５の外周側部分は、クラッチプレート３２に近接して配置されている。ピストン３５は、ピストン３５とフロントカバー１５との間に形成される油圧室２１（別室）内の油圧変化によって軸方向に移動する構成となっている。この油圧室２１は、センターボス２２とフロントカバー１１との軸方向間に形成された油路２２ｂを介して、伝達軸９１の軸中心を貫通する油孔９１ａに連通している。
【００３２】
以上の構成により、クラッチ機構１７を作動させるための作動油系統は、トーラス２０を作動するための作動油系統とは別の独立した油圧系統となっている。
【００３３】
ダンパー機構１８は、一対の第１ドライブプレート３１と、ドリブンプレート４０と、複数のトーションスプリング３８とから構成されている。第１ドライブプレート３１は環状の部材であり、外周部は互いに固定され、それより内周側の部分は軸方向に間隔をあけて配置されている。第１ドライブプレート３１の内周側部分には、軸方向に切り起こされたばね支持部３１ａが形成されている。第１ドライブプレート３１の軸方向間には、ドリブンプレート４０が配置されている。そして、ドリブンプレート４０の内周部には、ハブ部４０ａが形成されており、伝達軸９１にスプライン係合している。また、センターボス２２とハブ部４０ａとの軸方向間には、環状のスラストワッシャ２７が配置されている。ドリブンプレート４０の外周部において、ばね支持部３１ａに対応する部分には、窓孔４０ｂが形成されている。トーションスプリング３８は、窓孔４０ｂ内及びばね支持部３１ａ内に配置された部材であり、第１ドライブプレート３１からドリブンプレート４０を介して伝達軸９１にトルクを伝達すると共に捩り振動を吸収・減衰するための部材である。トーションスプリング３８は、円周方向に弧状又は直線状に延びるコイルスプリングからなる。トーションスプリング３８の円周方向両端は、窓孔４０ｂ及びばね支持部３１ａの円周方向両端に支持されている。また、トーションスプリング３８の軸方向両側は、ばね支持部３１ａによって支持されている。
【００３４】
ここで、フルードカップリング１１に供給される作動油は、図１に示すように、伝達軸９１の回転によって駆動されるオイルポンプ１９によって供給されるようになっている。このオイルポンプ１９は、モータジェネレータ６１のロータ６２と伝達軸９１との結合部付近に配置されている。
【００３５】
（ｂ）モータジェネレータ
モータジェネレータ６１は、伝達軸９１に装着されたロータ６２とロータ６２に対向して配置されたステータ６３とを備えている。ロータ６２は、永久磁石からなるロータマグネットを外周側に有している。ロータ６２の内周側には、軸方向に延びる筒状部６２ａが形成されている。筒状部６２ａは、伝達軸９１にスプライン係合しており、伝達軸９１と一体回転可能となっている。そして、トルク伝達装置１を覆うコンバータカバー３の変速機９側の面には、ロータ支持部４が設けられており、軸受９４を介して、筒状部６２ａの外周部を相対回転可能に支持している。ステータ６３は、トルク伝達装置１の最外周側に配置されたコイルが巻き付けられた部材であり、バッテリ（図示せず）に接続され、電気の授受を行っている。
【００３６】
［動作］
次に、トルク伝達装置１の動作について説明する。
【００３７】
図４は運転モードとトルク伝達装置１の各部等の状態を示す表であり、図５は図４のトルク伝達装置１の各部の状態を示したタイムチャートである。図４には、トルク伝達装置１の各部等として、エンジン８、モータジェネレータ６１、変速機９、ロックアップ装置１４、フルードカップリング１１（以下の説明では、インペラ１２、タービン１３及びワンウェイクラッチ１６を指す）及びエンジン８を始動するためのスタータ（図１には図示せず）が項目として列記されている。図５には、図４の項目に加えて、車両の速度、フットブレーキ及びアクセルが列記されている。以下、図４及び図５の番号に従って、トルク伝達装置１の動作を説明する。
【００３８】
（１）駐車（停車）時
駐車（停車）時においては、エンジン８はオフであり、変速機９のシフトポジションはパーキング（以下、Ｐとする）又はニュートラル（以下、Ｎとする）であり、スタータ、モータジェネレータ６１及びフルードカップリング１１はオフとなっている。
【００３９】
（２）初回始動
エンジン８の初回始動時は、スタータをオンにして、エンジン８を始動する。ここで、エンジン８は低速回転で作動する。尚、変速機９のシフトポジションは、Ｐ又はＮである（アイドリング状態）。
【００４０】
（３）暖機運転
エンジン８が始動されると、フルードカップリング１１は低トルク状態で作動し、暖機運転に移行する。このとき、バッテリが充電不足の場合には、モータジェネレータ６１を発電モード（以下、Ｇモードとする）にして、伝達軸９１に装着されたロータ６２のトルクをステータ６３との電磁作用により電気に変換してバッテリの充電を行う。逆に、バッテリの充電が十分な場合や暖機運転中に充電が完了した場合は、エンジン８を停止し、モータジェネレータ６１及びフルードカップリング１１をオフにする。
【００４１】
（４）発進への変速機シフト変更及び発進待機
次に、変速機９のシフトポジションをＰ又はＮの状態から前進（以下、Ｄとする）の状態に変更する（後進する場合はシフトポジションをＲにする）。このとき、モータジェネレータ６１を放電モード（以下、Ｍモードとする）にして、バッテリに充電した電気をロータ６２の回転に変換して伝達軸９１にトルクを入力する。これにより、通常、エンジンからのトルクにより発生させるクリープ状態（以下、エンジンクリープとする）をモータジェネレータ６１によって発生させる（以下、モータクリープとする）。これによって、例えば、ブレーキを踏み込んだ車両停止の場面からブレーキを解除すると、その瞬間から車両を駆動する加速度を生じさせることができ、制御された車両に生じやすい応答遅れによる不快感を与えることを回避できる。
【００４２】
（５）発進
次に、アクセルを踏み込んで発進する。このとき、エンジン８はオフの状態で発進する。つまり、車両は、モータジェネレータ６１のみにより駆動される。そして、アクセルの踏み込み量に応じて、モータジェネレータ６１から伝達軸９１に入力されるトルクが増大し、徐々に車両の速度が増加する。これにより、滑らかな発進が得られる。
【００４３】
（６）エンジン再始動
次に、回転数が例えば４００〜５００ｍｉｎ^-1になった時点で、ロックアップ装置１４を作動（以下、ロックアップオンとする）させて、エンジン８の出力軸８１と伝達軸９１とを直結して、エンジン８を再始動する。エンジン８が再始動したら、ロックアップ装置１４をロックアップオフにして、エンジン８の出力トルクがフルードカップリング１１を介して伝達軸９１に伝達されるようにする。これにより、車両は、エンジン８とモータジェネレータ６１とのトルクによって駆動されるようになる。尚、ロックアップ装置１４は、図２に示すように、タービン１３及びインペラ１２が作動する流体作動室とは別の油圧室２１を有する別室式のクラッチ機構１７を備えているため、上記のような一時的な動作においても、応答よくロックアップ動作を行うことができる。
【００４４】
（７）加速
エンジン８が再始動した後、上記のように、伝達軸９１に伝達されるトルクは、フルードカップリング１１を介して伝達されるエンジン８の出力トルクとモータジェネレータ６１の出力トルクの合計値となっている。そして、さらにアクセルを踏み込むことによって、エンジン８からのトルクが大きくなり、モータジェネレータ６１からの入力トルクが相対的に小さくなり、エンジン８での駆動に切り替わって行く。尚、バッテリの充電量が不足してきた場合には、適時モータジェネレータ６１をＧモードとしてバッテリへの充電を行う。
【００４５】
（８）低速走行
ある程度加速された後、車両は低速での走行を行う。このときも加速時と同様、モータジェネレータ６１をオフ又はＧモードにしている。
【００４６】
（９）変速
次に、変速機９のシフトポジションを適時変更しながら走行する。この際、モータジェネレータ６１を伝達軸９１の回転数の同期制御を行う。具体的には、変速機９のダウンシフト時において、モータジェネレータ６１をＭモードとし伝達軸９１の回転数を増加させて、エンジン８と伝達軸９１との回転数を同期させた後、シフトチェンジを行うものである。逆に、アップシフト時においては、モータジェネレータ６１をＧモードにして、伝達軸９１の回転数を下降させてエンジン８と伝達軸９１との回転数を同期させた後、シフトチェンジを行う。これにより、変速時のショックを少なくできる。
【００４７】
（１０）高速走行
次に、車速が上昇したら、ロックアップ装置１４をロックアップオンにして運転する。このとき、バッテリの充電が不足している場合は、モータジェネレータをＧモードとして、エンジン８からのトルクを回生してバッテリを充電する。
【００４８】
（１１）走行中の緩いアクセルオフ
走行中において、アクセルの踏み込みを緩めて少し速度を下降させる場合がある。この際には、ロックアップ装置１４をロックアップオフにし、同時に、モータジェネレータ６１はＧモードにして、伝達軸９１のトルクを回生する。すなわち、車両を緩やかに制動しながらエネルギ回生を行う。このとき、エンジン８の回転数の方が伝達軸９１の回転数よりも少し低下するため、フルードカップリング１１のタービン１３の回転数よりも伝達軸９１の回転数の方が高くなる。しかし、タービン１３は、ワンウェイクラッチ１６によって、伝達軸９１からタービン１３へトルクが伝達されることがなく、フルードカップリング１１での制動が生じない。これにより、モータジェネレータ６１によるエネルギ回生の効率が向上する。
【００４９】
（１２）走行中の急なアクセルオフ
走行中において、さらに車両を減速させるためにアクセルを全閉して、エンジン８の燃料供給を止める場合（以下、燃料カットとする。）がある。この際には、ロックアップ装置１４をロックアップオンにして、エンジン８の出力軸８１と伝達軸９１とを直結する。このとき、モータジェネレータ６１はＧモードのままにして、モータジェネレータ６１による回生制動を行うとともに、エンジンブレーキによる制動を行う。尚、ロックアップ装置１４はロックアップオンとしているので、再加速時のエンジン８の再始動が容易な状態となっている。
【００５０】
（１３）ブレーキング
フットブレーキを踏み込んでブレーキングすると、エンジンブレーキ、モータジェネレータ６１による回生制動及びフットブレーキによる制動がかかり、車両は急激に減速される。
【００５１】
（１４）車両停止
車両を停止する場合、フットブレーキによりブレーキングして、車両を停止させた後、シフトポジションをＮ又はＰにする。そして、エンジン８、フルードカップリング１１、ロックアップ装置１４及びモータジェネレータ６１がオフになる。
【００５２】
［特徴］
本実施形態のトルク伝達装置の特徴について説明する。
【００５３】
（１）回生効率の向上
上記に説明したように、本実施形態のトルク伝達装置１では、アクセルオフやブレーキング等による制動時に、モータジェネレータ６１によるエネルギ回生が行われる。
【００５４】
ところで、本実施形態のトルク伝達装置１においては、フルードカップリング１１のタービン１３が伝達軸９１の反回転方向にのみ相対回転可能となるように伝達軸９１に装着されているため、タービン１３の回転速度が伝達軸９１の回転速度よりも大きい場合は、タービン１３と伝達軸９１とが一体となって回転し、タービン１３から伝達軸９１へトルクが伝達する。逆に、タービン１３の回転速度が伝達軸９１の回転速度よりも小さい場合は、タービン１３が伝達軸９１の回転方向と反対方向に相対回転し、タービン１３と伝達軸９１との間でトルクが伝達しないようになっている。これにより、フルードカップリング１１を介してエンジン８を回転させる抵抗トルクによる制動を抑えて、モータジェネレータ６１によるエネルギ回生の効率を向上させることができる。特に、走行中の緩いアクセルオフ時のように、エンジン８からのトルク伝達がフルードカップリング１１を介して行われている場合に有効である。また、フルードカップリング１１内の作動油の発熱を抑えることもできる。
【００５５】
（２）軸方向寸法の短縮化・低コスト化
本実施形態のトルク伝達装置１では、モータジェネレータ６１が流体式トルク伝達装置よりも変速機９側に配置されたトルク伝達系において、流体式トルク伝達装置としてフルードカップリング１１を採用しているので、軸方向寸法の短縮化が可能である。また、フルードカップリング１１は構造が簡単なため、低コスト化を図ることができる。
【００５６】
（３）エンジン回転数の変動の伝達の減衰効果
本実施形態のトルク伝達装置１は、ロックアップ時において、エンジン８から変速機９に向かって順に、フルードカップリング１１のフロントカバー１５及びインペラシェルからなるシェルと、ロックアップ装置１４を構成するダンパー機構１８と、モータジェネレータ６１のロータ６２とが伝達軸９１上に直列に並んだ構成となる。このとき、ダンパー機構１８の下流側に大きな慣性モーメントを有するロータ６２があるため、図６に示すように、いわゆる２つのフライホイールの間にダンパー機構が配置された振動系と類似の振動系が構成される。これにより、図７に示すように、トルク伝達装置１を含む系の捩り振動の共振点は、従来のモータジェネレータがない場合の共振点Ａから、低回転数側の共振点Ｂにシフトするため、エンジン８回転数の変動の伝達を減衰させることができる。
【００５７】
（４）発進時にモータジェネレータのみで駆動することによるフィーリング向上
本実施形態のトルク伝達装置１は、発進時にモータジェネレータ６１のトルクのみで車両を駆動することができるため、ドライバーの発進の意志に対して応答遅れのない快適な発進フィーリングの確保に寄与できる。また、モータクリープ時を含むモータジェネレータのみによる走行時において、アクセルをオフにしたとき、伝達軸９１のトルクがワンウェイクラッチ１６によって、フルードカップリング１１に伝達されず、大部分の運動エネルギがモータジェネレータによる回生に向けられるため、燃料の消費量を節約することができる。
【００５８】
（５）変速ショックの低減
本実施形態のトルク伝達装置１は、変速機９のダウンシフト時において、モータジェネレータ６１をＭモードにして、伝達軸９１の回転数を上昇させてエンジン８と伝達軸９１との回転数を同期させた後、シフト変更を行うようにしている。逆に、アップシフト時においては、モータジェネレータ６１をＧモードにして、伝達軸９１の回転数を下降させてエンジン８と伝達軸９１との回転数を同期させた後、シフトチェンジを行う。これにより、変速ショックを少なくできる。
【００５９】
（６）ロックアップ操作の応答性向上
本実施形態のトルク伝達装置１では、インペラ１２及びタービン１３の作動油系統とは別の作動油系統の油圧によって操作可能な油圧室２１（別室）を有するクラッチ機構１７を備えているため、インペラ１２及びタービン１３側の作動油の流れの影響を受けにくくなり、ロックアップ操作の応答性が向上する。また、油圧室２１は、油圧の伝達を向上させるために、フロントカバー１１とピストン３５との軸方向間寸法を小さくなっており、トルク伝達装置１全体の軸方向寸法を小さくする効果も有している。
【００６０】
【発明の効果】
本発明にかかるトルク伝達装置では、モータジェネレータが流体式トルク伝達装置よりも変速機側に配置された構成において、流体式トルク伝達装置のタービンと変速機の伝達軸との連結をワンウェイクラッチを介して行うことで制動時のエネルギ回生の効率を向上させることができる。また、流体式トルク伝達装置としてフルードカップリングを採用することによって軸方向寸法の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるトルク伝達装置の模式図。
【図２】トルク伝達装置の縦断面概略図。
【図３】フルードカップリングのインペラ及びタービンを示す部分断面図。
【図４】運転モードとトルク伝達装置の各部の状態を示す表。
【図５】図４のトルク伝達装置の各部の状態を示したタイムチャート。
【図６】ロックアップ時のトルク伝達系の振動系を示す模式図。
【図７】ロックアップ時のエンジンの回転速度の変動の伝達を減衰させる効果を説明する図。
【符号の説明】
１トルク伝達装置
８エンジン
９変速機
１１フルードカップリング（流体式トルク伝達装置）
１２インペラ
１３タービン
１４ロックアップ装置
１６ワンウェイクラッチ
１７クラッチ機構
６１モータジェネレータ
６２ロータ
６３ステータ
９１伝達軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a torque transmission device for transmitting output torque of an engine to a transmission.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as one of the technologies for improving the fuel efficiency of automobiles, a motor generator is arranged in a torque transmission system for transmitting engine output torque to a transmission, and regeneration such as taking out kinetic energy during running is performed. Techniques have been proposed for assisting engine torque by converting electricity charged in a battery into rotation of a motor generator and inputting it into a transmission.
[0003]
As a configuration of such a torque transmission system, there is one in which a motor generator is disposed between an engine and a fluid torque transmission device such as a torque converter. This fluid torque transmission device includes an impeller to which engine output torque is input, and a turbine that is disposed to face the impeller and outputs torque to the transmission. In this torque transmission system configuration, during braking regeneration, torque from the transmission side is transmitted to the motor generator via the fluid torque transmission device. Therefore, the amount of energy in the motor generator is increased by the amount of braking in the fluid torque transmission device. The amount of regeneration will decrease.
[0004]
On the other hand, a fluid torque transmission device is disposed between the engine and the motor generator as in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-179677 and the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-287303, for example. Some have a different configuration.
[0005]
In such a configuration, since the motor generator is arranged on the transmission side with respect to the fluid type torque transmission device, the torque from the transmission side is directly transmitted to the motor generator even during braking regeneration. Thereby, energy regeneration is easily performed by the motor generator. In other words, the amount of energy regeneration in this configuration is greater than the amount of energy regeneration in the configuration in which the motor generator is disposed between the engine and the fluid torque transmission device.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, even in the configuration of the torque transmission system described above, a part of the torque from the transmission side is transmitted from the transmission to the fluid torque transmission device, and thus is not regenerated by the motor generator. For this reason, it is desirable to further improve the efficiency of energy regeneration.
[0007]
In this torque transmission system configuration, the motor generator is disposed between the fluid torque transmission device and the transmission, so that the motor generator is disposed between the engine and the fluid torque transmission device. Axial dimensions tend to be large. For this reason, it is also necessary to shorten the axial dimension.
[0008]
An object of the present invention is to improve the efficiency of energy regeneration in a configuration of a torque transmission system in which a motor generator is disposed on the transmission side of a fluid type torque transmission device. Another problem is to reduce the axial dimension of the torque transmission system.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A torque transmission device according to claim 1 is a torque transmission device for transmitting output torque of an engine to a transmission, wherein the transmission shaft outputs torque to the transmission, a fluid torque transmission device, and a transmission shaft. And a motor generator capable of transmitting and receiving torque to and from the motor. The hydrodynamic torque transmission device includes an impeller to which engine output torque is input, and a turbine that is disposed to face the impeller and outputs torque to a transmission shaft. The motor generator has a rotor mounted on the transmission shaft and a stator disposed to face the rotor. The turbine is attached to the transmission shaft so as to be rotatable only in the counter-rotating direction of the transmission shaft.
[0010]
In this torque transmission device, since the turbine of the fluid torque transmission device is mounted on the transmission shaft so as to be relatively rotatable only in the counter-rotating direction of the transmission shaft, the rotational speed of the turbine of the fluid torque transmission device is changed. When the rotational speed of the transmission shaft of the machine is relatively larger than the rotational speed, the turbine and the transmission shaft rotate together, and torque is transmitted from the turbine to the transmission shaft. Conversely, when the rotational speed of the turbine is relatively smaller than the rotational speed of the transmission shaft, the turbine rotates relative to the direction opposite to the rotational direction of the transmission shaft, and torque is not transmitted from the transmission shaft to the hydrodynamic torque transmission device. It is like that. As a result, braking by torque absorbed by the engine portion via the fluid torque transmission device can be suppressed, and the efficiency of energy regeneration by the motor generator can be improved.
[0011]
The torque transmission device according to a second aspect is the torque transmission device according to the first aspect, wherein the turbine is mounted on the transmission shaft via a one-way clutch.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, the torque transmission device according to the first or second aspect further includes a lockup device for transmitting the output torque of the engine to the transmission shaft without passing through the impeller and the turbine. ing.
[0013]
In this torque transmission device, when the lockup device is operated, the front cover constituting the fluid torque transmission device, the damper mechanism constituting the lockup device, and the rotor of the motor generator are arranged in series on the transmission shaft. It becomes the composition. In this configuration, since there is a rotor having a large moment of inertia on the downstream side of the damper mechanism of the lockup device, a vibration system similar to the vibration system in which the damper mechanism is disposed is formed between the two flywheels. As a result, the resonance point of the torque transmission system is shifted to the low rotational speed side, and the transmission of the fluctuation of the engine rotational speed to the transmission shaft can be attenuated.
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the torque transmission device according to the third aspect, wherein the lockup device includes a separate chamber type clutch mechanism that is operated by hydraulic pressure supplied from a hydraulic fluid system different from the hydraulic fluid system of the impeller and the turbine. It is provided.
[0015]
Since this torque transmission device includes a separate chamber type clutch mechanism, the responsiveness of the lock-up operation is improved. Here, the separate-chamber type clutch mechanism is operated by the hydraulic pressure of a hydraulic oil system different from the impeller and turbine hydraulic oil system, and has a structure in which the impeller and turbine side hydraulic oil is not easily affected by the operation of the clutch mechanism. Is.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The schematic diagram of the torque transmission device 1 concerning one Embodiment of this invention is shown in FIG.
[0017]
[Constitution]
The torque transmission device 1 shown in FIG. 1 is disposed between the output shaft 81 of the engine 8 and the transmission 9.
[0018]
The engine 8 is an internal combustion engine for burning gasoline or the like to obtain power, and torque output from a crankshaft (not shown) of the engine 8 is attached to the side surface of the engine 8 via an engine output shaft 81. Output to the torque transmission device 1. The transmission 9 is an automatic transmission or a continuously variable transmission, and receives the torque output from the torque transmission device 1.
[0019]
The torque transmission device 1 is a device for transmitting torque from the output shaft 81 of the engine 8 to the transmission 9 via the transmission shaft 91, and a fluid coupling 11 that is one form of a fluid torque transmission device, A motor generator 61 capable of transmitting and receiving torque to and from the transmission shaft 91 is provided.
[0020]
The fluid coupling 11 includes an impeller 12 to which the output torque of the engine 8 is input, a turbine 13 that is disposed opposite to the impeller 12 and outputs torque to the transmission shaft 91, and a lockup device 14.
[0021]
Hereinafter, the details of the torque transmission device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of the torque transmission device 1 that embodies the schematic diagram of the torque transmission device 1 shown in FIG. 1. An engine 8 (not shown) is arranged on the left side of FIG. 2, and a transmission 9 (not shown) is arranged on the right side of FIG. Further, OO shown in FIG. 2 is a rotating shaft of the fluid coupling 11 and the motor generator 61.
[0022]
(A) Fluid coupling
The fluid coupling 11 mainly includes a fluid coupling body having a torus 20 including an impeller 12 and a turbine 13 which are two types of impellers, and a lockup device 14.
[0023]
The front cover 15 is a disk-shaped member and is disposed closest to the axial engine 8 side. A center boss 22 is fixed to the inner peripheral portion of the front cover 15 by welding. The center boss 22 is a cylindrical member extending in the axial direction, and is inserted into a center hole of a crankshaft (not shown). The center boss 22 has a flange portion 22a extending on the outer peripheral side on the axial transmission 9 side. A plurality of bolts 23 are fixed to the surface of the outer peripheral portion of the front cover 15 on the engine 8 side. For example, the outer periphery of a flexible plate (not shown) is fixed by the bolt 23. An outer peripheral cylindrical portion 15 a extending toward the axial transmission 9 is formed on the outer peripheral portion of the front cover 15. A plurality of teeth 15b extending in the axial direction are formed side by side in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion 15a. Further, the outer peripheral edge of the impeller shell 12a of the impeller 12 is fixed to the tip of the outer cylindrical portion 15a on the axial transmission 9 side by welding. As a result, the front cover 15, the outer peripheral cylindrical portion 15a, and the impeller 12 form a fluid working chamber filled with working oil.
[0024]
The impeller 12 is integrated with a front cover 15 fixed to the output shaft 81 of the engine 8. The transmission shaft 91 is rotatable via a bearing 92 and a guide ring 93. The impeller 12 is mainly a member fixed integrally to the front cover 15, and supports the impeller shell 12a, a plurality of impeller blades 12b fixed to the inside of the impeller shell 12a, and the inner peripheral portion of the impeller shell 12a. The impeller hub 12c.
[0025]
The turbine 13 is disposed to face the impeller 12, and is a member for transmitting torque input to the impeller 12 by the flow of hydraulic oil and outputting it to the transmission shaft 91. The turbine 13 is attached to the transmission shaft 91 via the one-way clutch 16 so as to be relatively rotatable only in the counter-rotating direction of the transmission shaft 91. That is, when the rotational speed of the turbine 13 of the fluid coupling 11 is larger than the rotational speed of the transmission shaft 91, the turbine 13 and the transmission shaft 91 rotate together, and torque is transmitted from the turbine 13 to the transmission shaft 91. To do. Conversely, when the rotational speed of the turbine 13 is smaller than the rotational speed of the transmission shaft 91, the turbine 13 rotates relative to the direction opposite to the rotational direction of the transmission shaft 91 so that torque is not transmitted from the transmission shaft 91 to the turbine 13. It has become.
[0026]
The turbine 13 mainly includes a turbine shell 13a, a plurality of turbine blades 13b fixed to the impeller 12 side surface of the turbine shell 13a, and a turbine carrier 13c for supporting the turbine shell 13a. The inner peripheral portion of the turbine shell 13a is fixed to the outer peripheral portion of the turbine carrier 13c by a plurality of rivets 24. The inner peripheral portion of the turbine carrier 13 c is spline-engaged with the transmission shaft 91 of the transmission via the one-way clutch 16. A first thrust bearing 28 is disposed between the impeller 12 side surface of the turbine carrier 13c and the impeller hub 12c in the axial direction. In the first thrust bearing 28, a plurality of grooves penetrating in the radial direction are formed. Further, on the engine 8 side of the turbine carrier 13c, there is a thrust surface slidable on a surface on the turbine 13 side of a driven plate 40, which will be described later, constituting the lockup device 14. Formation Has been.
[0027]
Thereby, the torus 20 is formed by the impeller 12 and the turbine 13. In the present embodiment, the torus 20 has a small flatness. Specifically, as shown in FIG. 3, the torus 20 has a flatness ratio L / H, which is a ratio of the radial dimension H to the axial dimension L, of 0.7 or less. Here, the radial dimension H refers to the distance between the innermost radial part and the radially outer part inside the impeller 12, and the axial dimension L refers to the axial transmission 9 inside the impeller 12. This is the distance between the side portion and the portion on the axial engine 8 side inside the turbine 13.
[0028]
Next, the lockup device 14 will be described. The lock-up device 14 is a device for mechanically connecting the front cover 15 and the transmission shaft 91 as required for operation. The lockup device 14 includes a clutch mechanism 17 that is operated by hydraulic pressure of hydraulic oil, and a damper mechanism 18 that absorbs torsional vibrations when the clutch mechanism 17 and the front cover 15 are coupled.
[0029]
The clutch mechanism 17 is a mechanism for enabling torque to be transmitted directly from the front cover 15 to the turbine 13. The clutch mechanism 17 mainly includes an outer peripheral cylindrical portion 15 a of the front cover 15, a pair of first drive plates 31 constituting the damper mechanism 18, clutch plates 32, 33, 34, and a piston 35. Yes. The clutch plates 32 and 34 have outer peripheral teeth that engage with the teeth 15b of the outer cylindrical portion 15a on the outer peripheral edge. As a result, the clutch plates 32 and 34 can rotate relative to the front cover 15 and move relative to each other in the axial direction.
[0030]
The clutch plate 33 is disposed between the clutch plate 32 and the clutch plate 34 in the axial direction. A plurality of teeth are formed on the inner peripheral edge of the clutch plate 33. Further, friction facings are affixed to both axial surfaces of the clutch plate 33. An annular second drive plate 37 is sandwiched between the axial directions of the outer peripheral portions of the pair of first drive plates 31. The second drive plate 37 has a plurality of teeth arranged in the circumferential direction, and is fixed to the pair of first drive plates 31 by a plurality of rivets 39. The teeth of the clutch plate 33 are engaged with the teeth of the first drive plate 31. As a result, the clutch plate 33 rotates integrally with the drive plates 31 and 37 and relatively moves in the axial direction. A snap ring 36 is attached to the axial transmission 9 side of the inner peripheral edge of the outer cylindrical portion 15a. The snap ring 36 is a member for limiting the movement of the clutch plate 34 and the like toward the axial transmission 9 side.
[0031]
The piston 35 is an annular member. The piston 35 is disposed close to the axial transmission 9 side of the front cover 15. The outer peripheral surface of the piston 35 abuts on the inner peripheral surface formed on the outer peripheral side of the front cover 15 and is supported in the radial direction, and is relatively movable in the axial direction and the rotational direction. An annular seal member is attached to the outer peripheral surface of the piston 35. This seal member is in contact with the inner peripheral surface and blocks the flow of hydraulic oil between both axial sides thereof. The inner peripheral surface of the piston 35 abuts on the outer peripheral surface of the flange portion 22a of the center boss 22 and is supported so as to be movable in the axial direction. An annular seal member is attached to the outer peripheral surface of the flange portion 22 a of the center boss 22. This seal member is in contact with the inner peripheral surface of the piston 35 and blocks the flow of hydraulic oil between both axial sides thereof. Further, the outer peripheral side portion of the piston 35 is disposed close to the clutch plate 32. The piston 35 is configured to move in the axial direction due to a change in hydraulic pressure in a hydraulic chamber 21 (separate chamber) formed between the piston 35 and the front cover 15. The hydraulic chamber 21 communicates with an oil hole 91 a penetrating the shaft center of the transmission shaft 91 through an oil passage 22 b formed between the center boss 22 and the front cover 11 in the axial direction.
[0032]
With the above configuration, the hydraulic oil system for operating the clutch mechanism 17 is an independent hydraulic system different from the hydraulic oil system for operating the torus 20.
[0033]
The damper mechanism 18 includes a pair of first drive plates 31, a driven plate 40, and a plurality of torsion springs 38. The first drive plate 31 is an annular member, the outer peripheral portions are fixed to each other, and the inner peripheral side portions thereof are arranged at intervals in the axial direction. A spring support portion 31 a cut and raised in the axial direction is formed on the inner peripheral side portion of the first drive plate 31. A driven plate 40 is disposed between the axial directions of the first drive plate 31. A hub portion 40 a is formed on the inner peripheral portion of the driven plate 40 and is spline-engaged with the transmission shaft 91. An annular thrust washer 27 is disposed between the center boss 22 and the hub portion 40a in the axial direction. In the outer peripheral portion of the driven plate 40, a window hole 40b is formed in a portion corresponding to the spring support portion 31a. The torsion spring 38 is a member disposed in the window hole 40b and in the spring support portion 31a. The torsion spring 38 transmits torque from the first drive plate 31 to the transmission shaft 91 via the driven plate 40 and absorbs and attenuates torsional vibration. It is a member for doing. The torsion spring 38 is formed of a coil spring that extends in an arc shape or a linear shape in the circumferential direction. Both ends of the torsion spring 38 in the circumferential direction are supported by both ends of the window hole 40b and the spring support portion 31a in the circumferential direction. Further, both axial sides of the torsion spring 38 are supported by spring support portions 31a.
[0034]
Here, the hydraulic oil supplied to the fluid coupling 11 is supplied by an oil pump 19 driven by the rotation of the transmission shaft 91 as shown in FIG. The oil pump 19 is disposed in the vicinity of the coupling portion between the rotor 62 of the motor generator 61 and the transmission shaft 91.
[0035]
(B) Motor generator
The motor generator 61 includes a rotor 62 attached to the transmission shaft 91 and a stator 63 disposed to face the rotor 62. The rotor 62 has a rotor magnet made of a permanent magnet on the outer peripheral side. A cylindrical portion 62 a extending in the axial direction is formed on the inner peripheral side of the rotor 62. The cylindrical portion 62 a is spline-engaged with the transmission shaft 91 and can rotate integrally with the transmission shaft 91. And the rotor support part 4 is provided in the surface at the side of the transmission 9 of the converter cover 3 which covers the torque transmission apparatus 1, and supports the outer peripheral part of the cylindrical part 62a via the bearing 94 so that relative rotation is possible. is doing. The stator 63 is a member around which a coil disposed on the outermost peripheral side of the torque transmission device 1 is wound, and is connected to a battery (not shown) to transmit and receive electricity.
[0036]
[Operation]
Next, the operation of the torque transmission device 1 will be described.
[0037]
FIG. 4 is a table showing the operation mode and the state of each part of the torque transmission device 1, and FIG. 5 is a time chart showing the state of each part of the torque transmission device 1 of FIG. In FIG. 4, an engine 8, a motor generator 61, a transmission 9, a lockup device 14, a fluid coupling 11 (in the following description, an impeller 12, a turbine 13, and a one-way clutch 16 are shown as components of the torque transmission device 1. And a starter (not shown in FIG. 1) for starting the engine 8 is listed as an item. FIG. 5 lists the vehicle speed, foot brake, and accelerator in addition to the items in FIG. Hereinafter, the operation of the torque transmission device 1 will be described according to the numbers in FIGS. 4 and 5.
[0038]
(1) When parking (stop)
When the vehicle is parked (stopped), the engine 8 is off, and the shift position of the transmission 9 is parked (hereinafter referred to as P) or neutral (hereinafter referred to as N), and the starter, motor generator 61 and fluid cup Ring 11 is off.
[0039]
(2) First start
When the engine 8 is started for the first time, the starter is turned on and the engine 8 is started. Here, the engine 8 operates at a low speed. The shift position of the transmission 9 is P or N (idling state).
[0040]
(3) Warm-up operation
When the engine 8 is started, the fluid coupling 11 operates in a low torque state and shifts to a warm-up operation. At this time, if the battery is insufficiently charged, the motor generator 61 is set in a power generation mode (hereinafter referred to as G mode), and the torque of the rotor 62 mounted on the transmission shaft 91 is electrically converted by the electromagnetic action with the stator 63. Convert to charge the battery. Conversely, when the battery is sufficiently charged or when charging is completed during the warm-up operation, the engine 8 is stopped and the motor generator 61 and the fluid coupling 11 are turned off.
[0041]
(4) Transmission shift change to start and start standby
Next, the shift position of the transmission 9 is changed from the P or N state to the forward (hereinafter referred to as D) state (the shift position is set to R when moving backward). At this time, the motor generator 61 is set in a discharge mode (hereinafter referred to as M mode), and electricity charged in the battery is converted into rotation of the rotor 62 and torque is input to the transmission shaft 91. Thereby, a creep state (hereinafter referred to as engine creep) that is normally generated by torque from the engine is generated by the motor generator 61 (hereinafter referred to as motor creep). As a result, for example, when the brake is released from the scene of the vehicle stopping when the brake is depressed, the acceleration that drives the vehicle can be generated from that moment, and the discomfort due to the response delay that is likely to occur in the controlled vehicle is given. Can be avoided.
[0042]
(5) Start
Next, depress the accelerator and start. At this time, the engine 8 starts off. That is, the vehicle is driven only by the motor generator 61. Then, the torque input from motor generator 61 to transmission shaft 91 increases in accordance with the amount of accelerator depression, and the vehicle speed gradually increases. Thereby, a smooth start is obtained.
[0043]
(6) Engine restart
Next, the rotational speed is 400 to 500 min, for example. ^-1 At this point, the lockup device 14 is operated (hereinafter referred to as lockup on), the output shaft 81 of the engine 8 and the transmission shaft 91 are directly connected, and the engine 8 is restarted. When the engine 8 is restarted, the lockup device 14 is turned off so that the output torque of the engine 8 is transmitted to the transmission shaft 91 via the fluid coupling 11. As a result, the vehicle is driven by the torque between the engine 8 and the motor generator 61. As shown in FIG. 2, the lock-up device 14 includes a separate chamber type clutch mechanism 17 having a hydraulic chamber 21 different from the fluid working chamber in which the turbine 13 and the impeller 12 are operated. Even in a temporary operation, the lockup operation can be performed with good response.
[0044]
(7) Acceleration
After the engine 8 is restarted, the torque transmitted to the transmission shaft 91 is the sum of the output torque of the engine 8 transmitted through the fluid coupling 11 and the output torque of the motor generator 61 as described above. ing. Further, when the accelerator is further depressed, the torque from the engine 8 is increased, the input torque from the motor generator 61 is relatively decreased, and the driving is switched to the engine 8. When the amount of charge of the battery has become insufficient, the motor generator 61 is timely set to the G mode to charge the battery.
[0045]
(8) Low speed running
After being accelerated to some extent, the vehicle runs at a low speed. At this time, similarly to the acceleration, the motor generator 61 is turned off or in the G mode.
[0046]
(9) Speed change
Next, the vehicle travels while changing the shift position of the transmission 9 in a timely manner. At this time, the motor generator 61 performs synchronous control of the rotational speed of the transmission shaft 91. Specifically, when the transmission 9 is downshifted, the motor generator 61 is set to the M mode to increase the rotational speed of the transmission shaft 91 and synchronize the rotational speed of the engine 8 and the transmission shaft 91, and then the shift change. Is to do. On the contrary, at the time of upshift, the motor generator 61 is set to the G mode, the rotation speed of the transmission shaft 91 is lowered to synchronize the rotation speed of the engine 8 and the transmission shaft 91, and then a shift change is performed. Thereby, the shock at the time of shifting can be reduced.
[0047]
(10) High speed running
Next, when the vehicle speed increases, the lockup device 14 is operated with the lockup turned on. At this time, if the battery is insufficiently charged, the motor generator is set to the G mode and the torque from the engine 8 is regenerated to charge the battery.
[0048]
(11) Loose accelerator off while driving
During traveling, the accelerator may be released slowly and the speed may be slightly reduced. At this time, the lockup device 14 is turned off, and at the same time, the motor generator 61 is set in the G mode to regenerate the torque of the transmission shaft 91. That is, energy regeneration is performed while gently braking the vehicle. At this time, since the rotational speed of the engine 8 is slightly lower than the rotational speed of the transmission shaft 91, the rotational speed of the transmission shaft 91 is higher than the rotational speed of the turbine 13 of the fluid coupling 11. However, in the turbine 13, torque is not transmitted from the transmission shaft 91 to the turbine 13 by the one-way clutch 16, and braking by the fluid coupling 11 does not occur. Thereby, the efficiency of energy regeneration by the motor generator 61 is improved.
[0049]
(12) Sudden accelerator off while driving
During traveling, the accelerator may be fully closed to further decelerate the vehicle to stop the fuel supply of the engine 8 (hereinafter referred to as fuel cut). At this time, the lockup device 14 is turned on and the output shaft 81 of the engine 8 and the transmission shaft 91 are directly connected. At this time, the motor generator 61 remains in the G mode and performs regenerative braking by the motor generator 61 and braking by engine brake. Since the lockup device 14 is locked up, the engine 8 can be easily restarted at the time of reacceleration.
[0050]
(13) Braking
When braking is performed by depressing the foot brake, engine braking, regenerative braking by the motor generator 61 and braking by the foot brake are applied, and the vehicle is decelerated rapidly.
[0051]
(14) Vehicle stop
When the vehicle is to be stopped, the shift position is set to N or P after braking by the foot brake and stopping the vehicle. Then, the engine 8, the fluid coupling 11, the lockup device 14, and the motor generator 61 are turned off.
[0052]
[Characteristic]
The characteristics of the torque transmission device of this embodiment will be described.
[0053]
(1) Improvement of regeneration efficiency
As described above, in the torque transmission device 1 of the present embodiment, energy regeneration is performed by the motor generator 61 during braking by accelerator-off, braking, or the like.
[0054]
By the way, in the torque transmission device 1 of the present embodiment, the turbine 13 of the fluid coupling 11 is mounted on the transmission shaft 91 so as to be relatively rotatable only in the counter-rotating direction of the transmission shaft 91. When the rotational speed is higher than the rotational speed of the transmission shaft 91, the turbine 13 and the transmission shaft 91 rotate together, and torque is transmitted from the turbine 13 to the transmission shaft 91. Conversely, when the rotational speed of the turbine 13 is smaller than the rotational speed of the transmission shaft 91, the turbine 13 rotates relative to the direction opposite to the rotational direction of the transmission shaft 91, and torque is generated between the turbine 13 and the transmission shaft 91. Do not communicate. As a result, braking due to the resistance torque that rotates the engine 8 via the fluid coupling 11 can be suppressed, and the efficiency of energy regeneration by the motor generator 61 can be improved. This is particularly effective when torque transmission from the engine 8 is performed via the fluid coupling 11 such as when the accelerator is off slowly during traveling. Further, the heat generation of the hydraulic oil in the fluid coupling 11 can be suppressed.
[0055]
(2) Reduction of axial dimensions and cost reduction
In the torque transmission device 1 according to the present embodiment, the fluid coupling 11 is employed as the fluid torque transmission device in the torque transmission system in which the motor generator 61 is disposed closer to the transmission 9 than the fluid torque transmission device. The axial dimension can be shortened. Moreover, since the fluid coupling 11 has a simple structure, the cost can be reduced.
[0056]
(3) Damping effect of transmission of fluctuations in engine speed
The torque transmission device 1 according to the present embodiment includes a front cover 15 of the fluid coupling 11 and a shell made of an impeller shell and a damper that constitutes the lockup device 14 in order from the engine 8 toward the transmission 9 at the time of lockup. The mechanism 18 and the rotor 62 of the motor generator 61 are arranged in series on the transmission shaft 91. At this time, since there is a rotor 62 having a large moment of inertia on the downstream side of the damper mechanism 18, as shown in FIG. Composed. Accordingly, as shown in FIG. 7, the resonance point of the torsional vibration of the system including the torque transmission device 1 is shifted from the resonance point A when there is no conventional motor generator to the resonance point B on the low rotational speed side. The transmission of fluctuations in the engine 8 speed can be attenuated.
[0057]
(4) Improved feeling by driving with motor generator only when starting
Since the torque transmission device 1 according to the present embodiment can drive the vehicle only with the torque of the motor generator 61 at the time of starting, it can contribute to ensuring a comfortable starting feeling without delay in response to the driver's intention to start. . Further, when the accelerator is turned off during traveling by only the motor generator including the time of motor creep, the torque of the transmission shaft 91 is not transmitted to the fluid coupling 11 by the one-way clutch 16, and most of the kinetic energy is transferred to the motor generator. Because it is directed to regeneration by the fuel consumption of fuel can be saved.
[0058]
(5) Reduction of shift shock
In the torque transmission device 1 of the present embodiment, when the transmission 9 is downshifted, the motor generator 61 is set to the M mode to increase the rotation speed of the transmission shaft 91 and synchronize the rotation speed of the engine 8 and the transmission shaft 91. After that, the shift is changed. On the contrary, at the time of upshift, the motor generator 61 is set to the G mode, the rotation speed of the transmission shaft 91 is lowered to synchronize the rotation speed of the engine 8 and the transmission shaft 91, and then a shift change is performed. Thereby, the shift shock can be reduced.
[0059]
(6) Improved responsiveness of lock-up operation
The torque transmission device 1 according to the present embodiment includes the clutch mechanism 17 having the hydraulic chamber 21 (separate chamber) that can be operated by the hydraulic pressure of the hydraulic oil system different from the hydraulic oil system of the impeller 12 and the turbine 13. This makes it less susceptible to the flow of hydraulic oil on the 12 and turbine 13 sides and improves the responsiveness of the lockup operation. Further, the hydraulic chamber 21 has a reduced axial dimension between the front cover 11 and the piston 35 in order to improve the transmission of hydraulic pressure, and has the effect of reducing the overall axial dimension of the torque transmitting device 1. ing.
[0060]
【The invention's effect】
In the torque transmission device according to the present invention, in the configuration in which the motor generator is disposed on the transmission side of the fluid torque transmission device, the turbine of the fluid torque transmission device and the transmission shaft of the transmission are connected via a one-way clutch. This can improve the efficiency of energy regeneration during braking. Further, the axial dimension can be shortened by employing a fluid coupling as the fluid torque transmission device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a torque transmission device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic vertical sectional view of a torque transmission device.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing an impeller and a turbine of a fluid coupling.
FIG. 4 is a table showing an operation mode and a state of each part of the torque transmission device.
5 is a time chart showing the state of each part of the torque transmission device of FIG. 4;
FIG. 6 is a schematic diagram showing a vibration system of a torque transmission system at the time of lockup.
FIG. 7 is a diagram for explaining the effect of attenuating transmission of fluctuations in engine rotation speed during lockup.
[Explanation of symbols]
1 Torque transmission device
8 engine
9 Transmission
11 Fluid coupling (fluid torque transmission device)
12 impeller
13 Turbine
14 Lock-up device
16 One-way clutch
17 Clutch mechanism
61 Motor generator
62 Rotor
63 Stator
91 Transmission shaft

Claims

A torque transmission device for transmitting engine output torque to a transmission,
A transmission shaft for outputting torque to the transmission;
A hydrodynamic torque transmission device having an impeller to which an output torque of the engine is input, and a turbine arranged to face the impeller and outputting torque to the transmission shaft;
A rotor mounted on the transmission shaft and a stator arranged opposite to the rotor, and a motor generator capable of transmitting and receiving torque to and from the transmission shaft;
The turbine is attached to the transmission shaft so as to be rotatable relative to the transmission shaft only in the counter-rotating direction.
Torque transmission device.

The torque transmission device according to claim 1, wherein the turbine is attached to the transmission shaft via a one-way clutch.

The torque transmission according to claim 1 or 2, wherein the hydrodynamic torque transmission device further includes a lockup device for transmitting the output torque of the engine to the transmission shaft without passing through the impeller and the turbine. apparatus.

4. The torque according to claim 3, wherein the lockup device includes a separate chamber type clutch mechanism that is operated by a hydraulic pressure supplied from a hydraulic oil system different from the hydraulic oil system of the impeller and the turbine. 5. Transmission device .