JP4012816B2 - 内燃機関を有する動力伝達装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の出力軸およびモータ・ジェネレータの出力軸と、遊星歯車機構とが連結されている内燃機関を有する動力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の出力軸およびモータ・ジェネレータの出力軸と、遊星歯車機構とが連結されている内燃機関を有する動力伝達装置が知られており、その一例が、下記の特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されているパワートレーンは、エンジンおよびモータ・ジェネレータおよび遊星歯車機構を備えている。そして、エンジンのクランクシャフトには、チェーンおよび連結シャフトを経由して、遊星歯車機構のキャリヤが連結されている。また、モータ・ジェネレータの出力軸と、遊星歯車機構のサンギヤとが連結されている。
【０００３】
この特許文献１に記載されているパワートレーンにおいては、イグニッションスイッチが操作されると、モータ・ジェネレータが始動用モータとして駆動され、モータ・ジェネレータのトルクが遊星歯車機構を経由してエンジンに伝達されて、クランクシャフトのクランキングが開始される。その状態で、燃料噴射などのエンジン始動制御が実行されて、エンジンが始動させられる。一方、エンジンの作動中において、エンジンの動力を、連結シャフト、遊星歯車機構を経由してモータ・ジェネレータに伝達して、モータ・ジェネレータを回生制御して発電機として機能させれば、蓄電装置に充電することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１２５１６６号公報（特許請求の範囲、段落番号０００５ないし段落番号００２１、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両には、被駆動装置、例えば、エアコン用コンプレッサなどが搭載されており、この被駆動装置をもいずれかの動力装置により駆動する必要があるが、上記の特許文献１には、被駆動装置を駆動する回転装置に関する記述が無く、被駆動装置を駆動するためには、新たに回転装置を設けなければならず、部品点数が増加するという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記の事情を背景にしてなされたものであり、被駆動装置を駆動するための装置を新たに設けずに済む内燃機関を有する動力伝達装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、内燃機関の出力軸およびモータ・ジェネレータの出力軸と、遊星歯車機構とが連結されている内燃機関を有する動力伝達装置において、動力によって回転駆動される被駆動装置が設けられており、前記遊星歯車機構は、リングギヤおよびサンギヤならびにキャリヤの３つの回転要素を有しており、前記内燃機関の出力軸と前記リングギヤとが連結され、前記モータ・ジェネレータの出力軸と前記サンギヤとが連結され、前記被駆動装置と前記キャリヤとが連結されている、もしくは、前記内燃機関の出力軸と前記キャリヤとが連結され、前記モータ・ジェネレータの出力軸と前記サンギヤとが連結され、前記被駆動装置と前記リングギヤとが連結されているとともに、前記被駆動装置には、前記キャリヤもしくはリングギヤの回転方向を一方向に限定する逆転防止機構により構成された規制装置が含まれていて、前記モータ・ジェネレータの回転方向を制御することにより、前記モータ・ジェネレータの動力による前記内燃機関のクランキングと、前記モータ・ジェネレータの動力による前記被駆動装置の駆動とが選択的に実行可能であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１の発明によれば、内燃機関が停止している場合でも、モータ・ジェネレータの動力で被駆動装置が駆動される。また、内燃機関とモータ・ジェネレータと被駆動装置とが、別々の回転要素に連結されているため、モータ・ジェネレータで内燃機関を始動する場合に、駆動する必要がない被駆動装置を止めておけば、モータ・ジェネレータの動力の浪費が抑制される。また、内燃機関の動力でモータ・ジェネレータを駆動して発電する場合に、被駆動装置を止めておけば、内燃機関の動力の浪費が抑制される。また、キャリヤもしくはリングギヤの逆回転を防止するために、アクチュエータ、例えば、油圧式アクチュエータ、電気式アクチュエータ、空気式アクチュエータなどを用いずに済む。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明において、内燃機関としては、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジン、メタノールエンジン、水素エンジンなどを用いることができる。また、遊星歯車機構は、シングルピニオン式の遊星歯車機構、またはダブルピニオン式の遊星歯車機構のいずれでもよい。被駆動装置は、内燃機関またはモータ・ジェネレータの動力により回転駆動される回転装置である。被駆動装置としては、例えば、流体機械、具体的には、エアコン用コンプレッサ、油圧制御装置にオイルを供給するオイルポンプなどが挙げられる。さらにこの発明は、複数の駆動力源、具体的には、内燃機関および電動機を有する車両に用いることができる。さらにまた、この発明において、「回転要素の回転を規制する」には、回転要素の回転を防止する（停止させる）こと、回転要素の回転を抑制する（回転速度の上昇を抑制する）こと、回転要素の回転を許容する（回転速度の上昇を抑制しない）ことが含まれる。
【００１５】
【実施例１】
つぎに、この発明の実施例１を、図１に基づいて説明する。この発明の制御装置の対象例である車両Ｖｅのパワートレーンと、車両Ｖｅの制御系統とが示されている。図１に示すパワートレーンにおいては、車両Ｖｅの駆動力源としてのエンジン１のトルクが、クラッチ２、変速機３、デファレンシャル４を経由して車輪（前輪）５に伝達されるように構成されている。このエンジン１は、燃料噴射装置（図示せず）、クランクシャフト６などを有している。クランクシャフト６には、遊星歯車機構５０が連結されている。
【００１６】
遊星歯車機構５０はダブルピニオン式の遊星歯車機構であり、サンギヤ５１と、サンギヤ５１と同心状に配置されたリングギヤ５２と、サンギヤ５１に噛合するピニオンギヤ５３と、ピニオンギヤ５３およびリングギヤ５２に噛合するピニオンギヤ５４と、ピニオンギヤ５３，５４を自転かつ公転可能に保持するキャリヤ５５とを有している。このキャリヤ５５とクランクシャフト６とが一体回転するように連結されている。このリングギヤ５２とクランクシャフト６とが一体回転するように連結されている。また、サンギヤ５１には第１のモータ・ジェネレータ３４の出力軸５６が連結されている。
【００１７】
一方、キャリヤ５５には、サンギヤ５１を同心状にギヤ５７が形成されている。また、ギヤ５７に噛合するギヤ５８が設けられており、ギヤ５８には、エアコン用コンプレッサ５９およびオイルポンプ６０の回転軸が連結されている。エアコン用コンプレッサ５９およびオイルポンプ６０により、補機７３が構成されている。さらに、ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３が設けられている。ブレーキＢ１は、第１のモータ・ジェネレータ３４の出力軸５６およびサンギヤ５１の回転を規制する機能を有する。ブレーキＢ２は、ギヤ５７およびキャリヤ５５およびコンプレッサ５９およびオイルポンプ６０の回転を規制する機能を有する。
【００１８】
ブレーキＢ３は、リングギヤ５４およびクランクシャフト６の回転を規制する機能を有する。また、ブレーキＢ１に油圧を供給する油路６１が形成され、ブレーキＢ２に油圧を供給する油路６２が形成され、ブレーキＢ３に油圧を供給する油路６３が形成されている。
【００１９】
さらに、油路６１，６２，６３は蓄圧器６４に接続されており、蓄圧器６４とオイルポンプ６０とを接続する油路６５が形成されている。つまり、オイルポンプ６０から吐出されたオイルが、蓄圧器６４を経由して油路６１，６２，６３に供給される。なお、油路６３にはバルブ６６が設けられ、油路６２にはバルブ６７が設けられ、油路６１にはバルブ６８が設けられている。上記構成の油路６１，６２，６３，６５、蓄圧器６４、バルブ６６，６７，６８などにより、油圧制御装置６９が形成されている。
【００２０】
一方、前記クラッチ２としては、例えば、摩擦クラッチ、電磁クラッチを用いることができる。以下、クラッチ２として摩擦クラッチを用いる場合を例として説明する。このクラッチ２のトルク容量を制御する油圧式のアクチュエータ（図示せず）が設けられている。前記変速機３は、入力軸７および出力軸８を有しており、入力軸７と出力軸８とは相互に平行に、かつ、車両Ｖｅの幅方向（左右方向）に配置されている。入力軸７には、第１速用ドライブギヤ１０、第２速用ドライブギヤ１１、第３速用ドライブギヤ１２、第４速用ドライブギヤ１３、第５速用ドライブギヤ１４、後進用ドライブギヤ１５が設けられている。ここで、第１速用ドライブギヤ１０および第２速用ドライブギヤ１１および後進用ドライブギヤ１５と、入力軸７とは一体回転するように構成されている。これに対して、第３速用ドライブギヤ１２および第４速用ドライブギヤ１３および第５速用ドライブギヤ１４と、入力軸７とが相対回転可能となるように構成されている。
【００２１】
さらに、出力軸８には、第１速用ドリブンギヤ１６、第２速用ドリンギヤ１７、第３速用ドリブンギヤ１８、第４速用ドリブンギヤ１９、第５速用ドリブンギヤ２０、後進用ドリブンギヤ２１が設けられている。ここで、第４速用ドリブンギヤ１９および第５速用ドリブンギヤ２０と、出力軸８とは一体回転するように構成されている。これに対して、第１速用ドリブンギヤ１６および第２速用ドリブンギヤ１７および第３速用ドリブンギヤ１８および後進用ドリブンギヤ２１と、出力軸８とが相対回転可能となるように構成されている。
【００２２】
そして、第１速用ドライブギヤ１０と第１速用ドリブンギヤ１６とが噛合され、第２速用ドライブギヤ１１と第２速用ドリブンギヤ１７とが噛合され、第３速用ドライブギヤ１２と第３速用ドリブンギヤ１８とが噛合され、第４速用ドライブギヤ１３と第３速用ドリブンギヤ１９とが噛合され、第５速用ドライブギヤ１４と第５速用ドリブンギヤ２０とが噛合されている。さらに、中間ギヤ２２が設けられており、中間ギヤ２２と後進用ドライブギヤ１５とが噛合されている。
【００２３】
さらに、入力軸７と、第３速用ドライブギヤ１２または第４速用ドライブギヤ１３とを選択的に連結するシンクロナイザ機構２３が設けられている。さらに、入力軸７と、第５速用ドライブギヤ１４とを選択的に連結するシンクロナイザ機構２４が設けられている。さらに、出力軸８と、第１速用ドリブンギヤ１６または第２速用ドリブンギヤ１７または後進用ドリブンギヤ２１および中間ギヤ２２とを後進用とを選択的に連結するシンクロナイザ機構２５が設けられている。シンクロナイザ機構２５は、さらに、出力軸８と、第３速用ドリブンギヤ１８とを選択的に連結するシンクロナイザ機構６２が設けられている。なお、シンクロナイザ機構２３，２４，２５，６２を制御するアクチュエータ（図示せず）が設けられている。
【００２４】
一方、前記デファレンシャル４は、デフケース２７と、デフケース２７に対してピニオンシャフト２８を介して取り付けたピニオンギヤ２９と、ピニオンギヤ２９に噛合されたサイドギヤ３０とを有している。また、サイドギヤ３０と車輪５とがドライブシャフト３１により連結されている。また、デフケース２７にはリングギヤ３２が形成されている。さらに、前記出力軸８にはギヤ３３が形成されており、ギヤ３２とリングギヤ３３とが噛合されている。
【００２５】
さらに、第２のモータ・ジェネレータ３５が設けられており、第２のモータ・ジェネレータ３５の出力軸７０にはギヤ７１が形成されている。そして、ギヤ７１と第３速用ドリブンギヤ１８とが噛合されている。前記第１のモータ・ジェネレータ３４および第２のモータ・ジェネレータ３５は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。この実施例では、第１のモータ・ジェネレータ３４および第２のモータ・ジェネレータ３５として、３相交流型のモータ・ジェネレータを用いた場合について説明する。
【００２６】
第１のモータ・ジェネレータ３４および第２のモータ・ジェネレータ３５には、インバータ（図示せず）を介して蓄電装置（図示せず）が接続されている。蓄電装置しては、二次電池、具体的にはバッテリ、キャパシタを用いることができる。したがって、蓄電装置の電力を各モータ・ジェネレータに供給して、各モータ・ジェネレータを電動機として駆動させることができる。また、各モータ・ジェネレータを発電機として機能させ、発生した電力を蓄電装置に充電することもできる。
【００２７】
つぎに、車両Ｖｅの制御系統について説明する。車両Ｖｅの全体を制御する電子制御装置７２が設けられており、この電子制御装置７２は、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）および入出力インタフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。この電子制御装置７２には、イグニッションスイッチ、車両に対する加速要求（例えばアクセル開度）検知センサ、車両に対する制動要求検知センサ、シフトポジションセンサ、車速センサ、スロットル開度センサ、エンジン回転数センサ、変速機３の入力軸７の回転数センサ、車輪５の回転数センサ、エアコンスイッチ、蓄圧器６４の内圧を検知するセンサなど、各種のセンサおよびスイッチの信号が入力される。これに対して、電子制御装置７２からは、エンジン出力を制御する信号、油圧制御装置６９を制御する信号、クラッチ２のトルク容量を制御する信号、第１のモータ・ジェネレータ３４および第２のモータ・ジェネレータ３５を制御する信号、変速機３の変速比を制御する信号などが出力される。
【００２８】
例えば、電子制御装置７２に入力される信号、および電子制御装置７２に記憶されているデータに基づいて、エンジン１が運転されるとともに、クラッチ２が係合された場合は、エンジントルクがクラッチ２を経由して変速機３の入力軸７に伝達される。電子制御装置７２においては、シフトポジション、車速、加速要求などの信号に基づいて、変速機３の変速判断をおこない、その判断結果に基づいて、変速制御信号が出力される。図１に示す変速機３においては、前進ポジションが選択されている場合に、第１速ないし第５速を選択できる。このように、変速機３は、いわゆる有段式の変速機である。
【００２９】
前進ポジションが選択され、かつ、第１速を設定する場合は、シンクロナイザ機構２５が制御されて、第１速用ドリブンギヤ１６と出力軸８とが動力伝達可能に連結される。この第１速が設定された場合は、入力軸７のトルクが、第１速用ドライブギヤ１０および第１速用ドリブンギヤ１６を経由して、出力軸８に伝達される。また、前進ポジションが選択され、かつ、第２速を設定する場合は、シンクロナイザ機構２５が制御されて、第２速用ドリブンギヤ１７と出力軸８とが動力伝達可能に連結される。この第２速が設定された場合は、入力軸７のトルクが、第２速用ドライブギヤ１１および第２速用ドリブンギヤ１７を経由して、出力軸８に伝達される。
【００３０】
また、前進ポジションで第３速を設定する場合は、シンクロナイザ機構２３が制御されて、第３速用ドライブギヤ１２と入力軸７とが動力伝達可能に連結されるとともに、シンクロナイザ機構６２が制御されて、第３速用ドリブンギヤ１８と出力軸８とが動力伝達可能に連結される。この第３速が設定された場合は、入力軸７のトルクが、第３速用ドライブギヤ１２および第３速用ドリブンギヤ１８を経由して、出力軸８に伝達される。
【００３１】
また、前進ポジションで第４速を設定する場合は、シンクロナイザ機構２３が制御されて、第４速用ドライブギヤ１３と入力軸７とが動力伝達可能に連結される。この第４速が設定された場合は、入力軸７のトルクが、第４速用ドライブギヤ１３および第４速用ドリブンギヤ１９を経由して、出力軸８に伝達される。さらに、前進ポジションで第５速を設定する場合は、シンクロナイザ機構２４が制御されて、第５速用ドライブギヤ１４と入力軸７とが動力伝達可能に連結される。この第５速が設定された場合は、入力軸７のトルクが、第５速用ドライブギヤ１４および第５速用ドリブンギヤ２０を経由して、出力軸８に伝達される。
【００３２】
これに対して、後進ポジションが選択された場合は、シンクロナイザ機構２５が制御されて、中間ギヤ２２と後進用ドライブギヤ１５および後進用ドリブンギヤ２１とが噛合される。その結果、入力軸７のトルクは、後進用ドライブギヤ１５、中間ギヤ２２、後進用ドリブンギヤ２１を経由して出力軸８に伝達される。なお、前進ポジションが選択された場合と、後進ポジションが選択された場合とでは、出力軸８の回転方向が逆になる。
【００３３】
このようにして、エンジントルクが、入力軸７を経由して出力軸８に伝達されると、そのトルクは、デファレンシャル４およびドライブシャフト３１を経由して左右の車輪５に伝達される。また、車速、加速要求（アクセル開度）、制動要求、変速要求などに基づいて、ドライバーの要求トルクが判断され、その判断結果に基づいてエンジンで負担するべき要求トルクが判断される。また、エンジンで負担するべき要求トルクに加えて、第２のモータ・ジェネレータ３５で負担するべき要求トルクも判断される。
【００３４】
第２のモータ・ジェネレータ３５を電動機として駆動する場合は、第２のモータ・ジェネレータ３５に電力を供給する。第２のモータ・ジェネレータ３５を駆動する場合は、シンクロナイザ機構２３またはシンクロナイザ機構６２を制御して、第２のモータ・ジェネレータ３５と、入力軸７または出力軸８とを連結する。したがって、第２のモータ・ジェネレータ３５のトルクは、出力軸８およびデファレンシャル４を経由して車輪５に伝達される。
【００３５】
また、変速機５で変速を実行する場合は、クラッチ２のトルク容量が低下されるとともに、変速前の変速段を設定するシンクロナイザ機構、および変速後の変速段を設定するシンクロナイザ機構が動作して変速が完了され、ついで、クラッチ２のトルク容量が高められる。このように、変速機２で変速が実行され、かつ、クラッチ２のトルク容量が低下された場合は、エンジン１から車輪５に伝達されるトルクが低下する。そこで、第２のモータ・ジェネレータ３５から車輪５に伝達されるトルクを増加して、駆動力の低下を抑制する。したがって、変速機３が有段変速機でありながら、無段変速機を搭載した車両のような駆動力特性を得ることができる。
【００３６】
つぎに、エンジン１の制御、およびエンジン１に連結されている遊星歯車機構５０および第１のモータ・ジェネレータ３４の制御を、各モードに分けて説明する。
【００３７】
（モード１）
このモード１は、例えば、車両Ｖｅの発進時に選択される。まず、イグニッションスイッチがオンされると、蓄圧器６４に蓄圧されている油圧がブレーキＢ３に供給されて、ブレーキＢ３が係合される。これに対して、ブレーキＢ１，Ｂ２が解放される。さらに、第１のモータ・ジェネレータ３４が電動機として駆動される。つまり、図２の速度線図に示すように、エンジン１は停止しており、第１のモータ・ジェネレータ（ＭＧ）３４が逆回転される。
【００３８】
ここで、逆回転とは、将来、エンジン１が始動される場合の回転方向（正回転）とは逆向きに回転することを意味する。第１のモータ・ジェネレータ３４が駆動されると、リングギヤ５２が反力要素となり、サンギヤ５１のトルクがキャリヤ５５に伝達されて、補機７３が正方向に回転する。その結果、オイルポンプ６０が駆動されて、オイルポンプ６０から吐出されるオイルを、クラッチ２のアクチュエータに供給することが可能な状態となる。
【００３９】
一方、図１のパワートレーンにおいては、クラッチ２を解放し、かつ、第２のモータ・ジェネレータ３５を電動機として駆動させ、第２のモータ・ジェネレータ３５のトルクを車輪５に伝達して駆動力を発生させる走行、すなわち、電気自動車走行をおこなうことができる。この電気自動車走行を実行中において、エアコン用コンプレッサ５９を駆動させる要求があった場合、または、蓄圧器６４の内圧が所定値以下に低下した場合も、このモード１を選択することにより、第１のモータ・ジェネレータ３４のトルクにより、エアコン用コンプレッサ５９およびオイルポンプ６０を駆動することができる。
【００４０】
（モード２）
このモード２はエンジン１を始動させる要求があった場合に選択される。このモード２では、ブレーキＢ２が係合され、かつ、ブレーキＢ１，Ｂ３が解放される。そして、図３の速度線図に示すように、第１のモータ・ジェネレータ３４を電動機として駆動させ、正方向に回転させると、停止されているキャリヤ５５が反力要素となり、エンジン１の回転速度が上昇する。すなわち、エンジン１のクランキングがおこなわれる。なお、遊星歯車機構５０により、第１のモータ・ジェネレータ３４の回転速度に対してエンジン１の回転速度が減速されて、第１のモータ・ジェネレータ３４のトルクが増幅されるため、第１のモータ・ジェネレータ３４から小さなトルクを出力すれば、エンジン１をクランキングできる。
【００４１】
このようにして、エンジン１をクランキングするとともに、燃料噴射をおこなって燃料を燃焼させると、エンジン回転数が上昇する。そして、エンジン回転数が許容回転数（自律回転可能な回転数であり、例えば５００ｒｐｍ）を越えた場合は、エンジン１の始動が完了したものと判断し、第１のモータ・ジェネレータ３４の回転数の上昇を抑制する。第１のモータ・ジェネレータ３４の回転数の上昇を抑制する制御としては、第１のモータ・ジェネレータ３４を発電機として機能させて、発電制動をおこなう制御と、ブレーキＢ１の係合圧を高める制御とを選択できる。
【００４２】
なお、第１のモータ・ジェネレータ３４の回転速度が上昇すると、係合力が高まる遠心ブレーキ（図示せず）を設けておけば、前記のブレーキＢ１と同様の機能を得られる。また、この遠心ブレーキとブレーキＢ１とを共に用いてもよい。
【００４３】
（モード３）
このモード３は、エンジン１の動力で補機７３を駆動する場合に選択される。このモード３は、例えば、モード２についで実行される。つまり、第１のモータ・ジェネレータ３４の回転速度が低下した後、ブレーキＢ１が完全に係合される。このモード３においては、ブレーキＢ２，Ｂ３は解放されて、サンギヤ５１が反力要素となり、エンジントルクが補機７３に伝達される。このとき、図４の速度線図に示すように、補機７３は正方向に回転し、エンジン１の回転速度に対して、補機７３の回転速度が増速される。
【００４４】
（モード４）
上記モード３のように、エンジントルクにより補機７３が駆動され、かつ、第１のモータ・ジェネレータ３４が停止している場合において、更に、第１のモータ・ジェネレータ３４をも、エンジントルクにより駆動して発電する場合のモード４を、図５に基づいて説明する。このモード４においては、ブレーキＢ１が係合され、ブレーキＢ２，Ｂ３が解放されている状態から、更に、ブレーキＢ２，Ｂ３が解放されて、第１のモータ・ジェネレータ３４の回転速度が上昇する。
【００４５】
ところで、エンジントルクを車輪５に伝達して走行中に、エンジン１を停止し、かつ、第２のモータ・ジェネレータ３５のトルクで車両Ｖｅを走行させる電気自動車走行を実行する場合の制御を具体的に説明する。まず、クラッチ２を解放し、かつ、エンジン１における燃料供給を停止するとともに、ブレーキＢ３を係合させることにより、エンジン１のトルク変動による共振が発生しやすい共振領域を、可及的に速く通過させて、共振を抑制する。また、エンジン回転速度を迅速に低下させてエンジン１を停止することで、エンジン１のシリンダー内の低温の空気や残ガスが排気管へ放出されることを抑制できる。その結果、排気管に設けられている触媒が冷却されることを抑制できる。なお、油路６５にシャットバルブ（図示せず）を設け、このシャットバルブを閉じることにより、ブレーキ力を得てもよい。この場合、ブレーキＢ１，Ｂ２が係合され、ブレーキＢ３が解放される。
【００４６】
つぎに、図１のブレーキＢ２に代えて、キャリヤ５５、ギヤ５８、補機７３が逆回転することを防止する逆転防止機構７４を設けた場合の制御モード５，６を説明する。逆転防止機構７４としては、具体的にはワンウェイブレーキを用いることができる。このワンウェイブレーキは、外力、例えば、油圧、空気圧、電磁力などを付与することなく、キャリヤ５５、ギヤ５８、補機７３の回転方向を一方向に限定する機構である。
【００４７】
（モード５）
このモード５は、第１のモータ・ジェネレータ３４でエンジン１をクランキングさせ、その後、第１のモータ・ジェネレータ３４の動力で補機７３を駆動するモードであり、モード５を、図６の速度線図により説明する。まず、モード１と同様にして、ブレーキＢ３を係合させ、かつ、ブレーキＢ１を解放させて、第１のモータ・ジェネレータ３４のトルクにより、補機７３を正方向に回転させた後、ブレーキＢ３を解放させ、第１のモータ・ジェネレータ３４を正方向に回転させる。すると、補機７３は逆方向には回転しないため、モード２と同様にして、第１のモータ・ジェネレータ３４のトルクにより、エンジン１がクランキングされる。ついで、燃料噴射および燃料の燃焼により、エンジン１が始動する。
【００４８】
（モード６）
このモード６は、第１のモータ・ジェネレータ３４でエンジン１をクランキングさせた後、第１のモータ・ジェネレータ３４の動力で補機７３を駆動するモードである。このモード６を図７の速度線図に基づいて説明する。上記のモード５についで、エンジン回転速度を所定値に維持したまま、第１のモータ・ジェネレータ３４の回転速度を低下させると、補機７３が正方向に回転する。
【００４９】
【実施例２】
この発明の実施例２を、図８に基づいて説明する。この実施例２において、実施例１と同じ構成については、実施例１と同じ符号を付して、その説明を省略する。この実施例２ではクランクシャフト６に連結された遊星歯車機構８０が、シングルピニオン式の遊星歯車機構で構成されている。すなわち、遊星歯車機構８０は、第１のモータ・ジェネレータ３４の出力軸５６と一体回転するサンギヤ５１と、サンギヤ５１と同心状に配置されたリングギヤ８１と、サンギヤ５１およびリングギヤ８１に噛合するピニオンギヤ８２を保持するキャリヤ８３とを有する。このキャリヤ８３がクランクシャフト６と一体回転するように構成されている。さらに、リングギヤ８１と一体回転するギヤ８４が設けられており、ギヤ８４とギヤ５８とが噛合されている。
【００５０】
さらにまた、ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３が設けられている。ブレーキＢ１は、第１のモータ・ジェネレータ３４およびサンギヤ５１の回転を規制する機能を有する。ブレーキＢ２は、リングギヤ８１およびギヤ８４および補機７３の回転を規制する機能を有する。ブレーキＢ３は、キャリヤ８３およびクランクシャフト６の回転を規制する機能を有する。
【００５１】
この実施例２においても、実施例１で説明したモード１ないしモード４を選択可能である。すなわち、実施例２の各モードにおいても、エンジン１および第１のモータ・ジェネレータ３４の運転・停止を、実施例１の各モードと同様に制御し、ブレーキＢ１ないしブレーキＢ３の係合・解放を制御することにより、エンジン１および第１のモータ・ジェネレータ３４および補機７３の回転速度および回転方向を、図２ないし図５の速度線図と同様に制御することができる。また、図８において、ブレーキＢ２に代えて、ギヤ５８，８４および補機７３が逆回転することを防止する逆転防止機構７４を設けることもできる。この場合は、前述したモード５またはモード６を選択して、エンジン１および第１のモータ・ジェネレータ３４および補機７３の回転速度および回転方向を、図６および図７の速度線図と同様に制御することができる。
【００５２】
上記の実施例１および実施例２によれば、モータ・ジェネレータ３４の動力により、エンジン１をクランキングさせることができるとともに、エンジン１が停止している場合は、第１のモータ・ジェネレータ３４の動力で補機７３を駆動することができる。また、エンジン１と第１のモータ・ジェネレータ３４と補機７３とが、遊星歯車機構５０の別々の回転要素に連結されている。このため、第１のモータ・ジェネレータ３４でエンジン１をクランキングする場合に、補機７３を止めておけば、第１のモータ・ジェネレータ３４の動力の浪費を抑制できる。また、エンジン１の動力で第１のモータ・ジェネレータ３４を駆動して発電する場合に、補機７３を止めておけば、エンジン１の動力の浪費を抑制できる。
【００５３】
また、エンジン１または第１のモータ・ジェネレータ３４の動力によりオイルポンプ６０が駆動され、そのオイルポンプ６０から吐出されたオイルがブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３に供給される構成であるため、エンジン１または第１のモータ・ジェネレータ３４以外の動力により駆動されるオイルポンプを設けずに済む。さらに、キャリヤ５５またはリングギヤ８１の逆回転を防止するために、逆転防止機構７４を用いた場合は、アクチュエータ、例えば、油圧式アクチュエータ、電気式アクチュエータ、空気式アクチュエータなどを用いることなく、キャリヤ５５またはリングギヤ８１の逆回転を防止できるため、構造の簡素化を図ることができる。
【００５４】
ここで、実施例１および実施例２の構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、エンジン１がこの発明の内燃機関に相当し、第１のモータ・ジェネレータ３４が、この発明のモータ・ジェネレータに相当し、補機７３、コンプレッサ５９、オイルポンプ６０が、この発明の被駆動装置に相当し、クランクシャフト６が、この発明の内燃機関の出力軸に相当し、出力軸５６が、この発明のモータ・ジェネレータの出力軸に相当し、オイルポンプ６０および逆転防止機構７４が、この発明の規制装置に相当する。また、“キャリヤ５５およびリングギヤ８１の回転方向を、正方向に限定する。”が、この発明の“キャリヤもしくはリングギヤの回転方向を一方向に限定する。”に相当する。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１または２の発明によれば、内燃機関が停止している場合でも、モータ・ジェネレータの動力で被駆動装置を駆動できる。また、内燃機関とモータ・ジェネレータと発電機とが、別々の回転要素に連結されているため、モータ・ジェネレータで内燃機関を始動する場合に、被駆動装置を止めておけば、モータ・ジェネレータの動力の浪費を抑制できる。また、内燃機関の動力でモータ・ジェネレータを駆動して発電する場合に、被駆動装置を止めておけば、内燃機関の動力の浪費を抑制できる。また、キャリヤもしくはリングギヤの逆回転を防止するために、アクチュエータ、例えば、油圧式アクチュエータ、電気式アクチュエータ、空気式アクチュエータなどを用いずに済むため、構造の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の対象となる車両のパワートレーンおよび制御系統の実施例１を示す概念図である。
【図２】 この発明の対象となる車両における、エンジン回転速度と、モータ・ジェネレータの回転速度と、補機の回転速度との関係を示す速度線図である。
【図３】 この発明の対象となる車両における、エンジン回転速度と、モータ・ジェネレータの回転速度と、補機の回転速度との関係を示す速度線図である。
【図４】 この発明の対象となる車両における、エンジン回転速度と、モータ・ジェネレータの回転速度と、補機の回転速度との関係を示す速度線図である。
【図５】 この発明の対象となる車両における、エンジン回転速度と、モータ・ジェネレータの回転速度と、補機の回転速度との関係を示す速度線図である。
【図６】 この発明の対象となる車両における、エンジン回転速度と、モータ・ジェネレータの回転速度と、補機の回転速度との関係を示す速度線図である。
【図７】 この発明の対象となる車両における、エンジン回転速度と、モータ・ジェネレータの回転速度と、補機の回転速度との関係を示す速度線図である。
【図８】 この発明の対象となる車両のパワートレーンおよび制御系統の実施例２を示す概念図である。
【符号の説明】
１…エンジン、 ６…クランクシャフト、 ３４…第１のモータ・ジェネレータ、 ５０，８０…遊星歯車機構、 ５１…サンギヤ、 ５２，８１…リングギヤ、 ５５，８３…キャリヤ、 ５６…出力軸、 ５９…コンプレッサ、 ６０…オイルポンプ、 ７３…補機、 ７４…逆転防止機構。
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の出力軸およびモータ・ジェネレータの出力軸と、遊星歯車機構とが連結されている内燃機関を有する動力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の出力軸およびモータ・ジェネレータの出力軸と、遊星歯車機構とが連結されている内燃機関を有する動力伝達装置が知られており、その一例が、下記の特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されているパワートレーンは、エンジンおよびモータ・ジェネレータおよび遊星歯車機構を備えている。そして、エンジンのクランクシャフトには、チェーンおよび連結シャフトを経由して、遊星歯車機構のキャリヤが連結されている。また、モータ・ジェネレータの出力軸と、遊星歯車機構のサンギヤとが連結されている。
【０００３】
この特許文献１に記載されているパワートレーンにおいては、イグニッションスイッチが操作されると、モータ・ジェネレータが始動用モータとして駆動され、モータ・ジェネレータのトルクが遊星歯車機構を経由してエンジンに伝達されて、クランクシャフトのクランキングが開始される。その状態で、燃料噴射などのエンジン始動制御が実行されて、エンジンが始動させられる。一方、エンジンの作動中において、エンジンの動力を、連結シャフト、遊星歯車機構を経由してモータ・ジェネレータに伝達して、モータ・ジェネレータを回生制御して発電機として機能させれば、蓄電装置に充電することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１２５１６６号公報（特許請求の範囲、段落番号０００５ないし段落番号００２１、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両には、被駆動装置、例えば、エアコン用コンプレッサなどが搭載されており、この被駆動装置をもいずれかの動力装置により駆動する必要があるが、上記の特許文献１には、被駆動装置を駆動する回転装置に関する記述が無く、被駆動装置を駆動するためには、新たに回転装置を設けなければならず、部品点数が増加するという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記の事情を背景にしてなされたものであり、被駆動装置を駆動するための装置を新たに設けずに済む内燃機関を有する動力伝達装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、内燃機関の出力軸およびモータ・ジェネレータの出力軸と、遊星歯車機構とが連結されている内燃機関を有する動力伝達装置において、動力によって回転駆動される被駆動装置が設けられており、前記遊星歯車機構は、リングギヤおよびサンギヤならびにキャリヤの３つの回転要素を有しており、前記内燃機関の出力軸と前記リングギヤとが連結され、前記モータ・ジェネレータの出力軸と前記サンギヤとが連結され、前記被駆動装置と前記キャリヤとが連結されている、もしくは、前記内燃機関の出力軸と前記キャリヤとが連結され、前記モータ・ジェネレータの出力軸と前記サンギヤとが連結され、前記被駆動装置と前記リングギヤとが連結されているとともに、前記被駆動装置には、前記キャリヤもしくはリングギヤの回転方向を一方向に限定する逆転防止機構により構成された規制装置が含まれていて、前記モータ・ジェネレータの回転方向を制御することにより、前記モータ・ジェネレータの動力による前記内燃機関のクランキングと、前記モータ・ジェネレータの動力による前記被駆動装置の駆動とが選択的に実行可能であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１の発明によれば、内燃機関が停止している場合でも、モータ・ジェネレータの動力で被駆動装置が駆動される。また、内燃機関とモータ・ジェネレータと被駆動装置とが、別々の回転要素に連結されているため、モータ・ジェネレータで内燃機関を始動する場合に、駆動する必要がない被駆動装置を止めておけば、モータ・ジェネレータの動力の浪費が抑制される。また、内燃機関の動力でモータ・ジェネレータを駆動して発電する場合に、被駆動装置を止めておけば、内燃機関の動力の浪費が抑制される。また、キャリヤもしくはリングギヤの逆回転を防止するために、アクチュエータ、例えば、油圧式アクチュエータ、電気式アクチュエータ、空気式アクチュエータなどを用いずに済む。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明において、内燃機関としては、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジン、メタノールエンジン、水素エンジンなどを用いることができる。また、遊星歯車機構は、シングルピニオン式の遊星歯車機構、またはダブルピニオン式の遊星歯車機構のいずれでもよい。被駆動装置は、内燃機関またはモータ・ジェネレータの動力により回転駆動される回転装置である。被駆動装置としては、例えば、流体機械、具体的には、エアコン用コンプレッサ、油圧制御装置にオイルを供給するオイルポンプなどが挙げられる。さらにこの発明は、複数の駆動力源、具体的には、内燃機関および電動機を有する車両に用いることができる。さらにまた、この発明において、「回転要素の回転を規制する」には、回転要素の回転を防止する（停止させる）こと、回転要素の回転を抑制する（回転速度の上昇を抑制する）こと、回転要素の回転を許容する（回転速度の上昇を抑制しない）ことが含まれる。
【００１５】
【実施例１】
つぎに、この発明の実施例１を、図１に基づいて説明する。この発明の制御装置の対象例である車両Ｖｅのパワートレーンと、車両Ｖｅの制御系統とが示されている。図１に示すパワートレーンにおいては、車両Ｖｅの駆動力源としてのエンジン１のトルクが、クラッチ２、変速機３、デファレンシャル４を経由して車輪（前輪）５に伝達されるように構成されている。このエンジン１は、燃料噴射装置（図示せず）、クランクシャフト６などを有している。クランクシャフト６には、遊星歯車機構５０が連結されている。
【００１６】
遊星歯車機構５０はダブルピニオン式の遊星歯車機構であり、サンギヤ５１と、サンギヤ５１と同心状に配置されたリングギヤ５２と、サンギヤ５１に噛合するピニオンギヤ５３と、ピニオンギヤ５３およびリングギヤ５２に噛合するピニオンギヤ５４と、ピニオンギヤ５３，５４を自転かつ公転可能に保持するキャリヤ５５とを有している。このキャリヤ５５とクランクシャフト６とが一体回転するように連結されている。このリングギヤ５２とクランクシャフト６とが一体回転するように連結されている。また、サンギヤ５１には第１のモータ・ジェネレータ３４の出力軸５６が連結されている。
【００１７】
一方、キャリヤ５５には、サンギヤ５１を同心状にギヤ５７が形成されている。また、ギヤ５７に噛合するギヤ５８が設けられており、ギヤ５８には、エアコン用コンプレッサ５９およびオイルポンプ６０の回転軸が連結されている。エアコン用コンプレッサ５９およびオイルポンプ６０により、補機７３が構成されている。さらに、ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３が設けられている。ブレーキＢ１は、第１のモータ・ジェネレータ３４の出力軸５６およびサンギヤ５１の回転を規制する機能を有する。ブレーキＢ２は、ギヤ５７およびキャリヤ５５およびコンプレッサ５９およびオイルポンプ６０の回転を規制する機能を有する。
【００１８】
ブレーキＢ３は、リングギヤ５４およびクランクシャフト６の回転を規制する機能を有する。また、ブレーキＢ１に油圧を供給する油路６１が形成され、ブレーキＢ２に油圧を供給する油路６２が形成され、ブレーキＢ３に油圧を供給する油路６３が形成されている。
【００１９】
さらに、油路６１，６２，６３は蓄圧器６４に接続されており、蓄圧器６４とオイルポンプ６０とを接続する油路６５が形成されている。つまり、オイルポンプ６０から吐出されたオイルが、蓄圧器６４を経由して油路６１，６２，６３に供給される。なお、油路６３にはバルブ６６が設けられ、油路６２にはバルブ６７が設けられ、油路６１にはバルブ６８が設けられている。上記構成の油路６１，６２，６３，６５、蓄圧器６４、バルブ６６，６７，６８などにより、油圧制御装置６９が形成されている。
【００２０】
一方、前記クラッチ２としては、例えば、摩擦クラッチ、電磁クラッチを用いることができる。以下、クラッチ２として摩擦クラッチを用いる場合を例として説明する。このクラッチ２のトルク容量を制御する油圧式のアクチュエータ（図示せず）が設けられている。前記変速機３は、入力軸７および出力軸８を有しており、入力軸７と出力軸８とは相互に平行に、かつ、車両Ｖｅの幅方向（左右方向）に配置されている。入力軸７には、第１速用ドライブギヤ１０、第２速用ドライブギヤ１１、第３速用ドライブギヤ１２、第４速用ドライブギヤ１３、第５速用ドライブギヤ１４、後進用ドライブギヤ１５が設けられている。ここで、第１速用ドライブギヤ１０および第２速用ドライブギヤ１１および後進用ドライブギヤ１５と、入力軸７とは一体回転するように構成されている。これに対して、第３速用ドライブギヤ１２および第４速用ドライブギヤ１３および第５速用ドライブギヤ１４と、入力軸７とが相対回転可能となるように構成されている。
【００２１】
さらに、出力軸８には、第１速用ドリブンギヤ１６、第２速用ドリンギヤ１７、第３速用ドリブンギヤ１８、第４速用ドリブンギヤ１９、第５速用ドリブンギヤ２０、後進用ドリブンギヤ２１が設けられている。ここで、第４速用ドリブンギヤ１９および第５速用ドリブンギヤ２０と、出力軸８とは一体回転するように構成されている。これに対して、第１速用ドリブンギヤ１６および第２速用ドリブンギヤ１７および第３速用ドリブンギヤ１８および後進用ドリブンギヤ２１と、出力軸８とが相対回転可能となるように構成されている。
【００２２】
そして、第１速用ドライブギヤ１０と第１速用ドリブンギヤ１６とが噛合され、第２速用ドライブギヤ１１と第２速用ドリブンギヤ１７とが噛合され、第３速用ドライブギヤ１２と第３速用ドリブンギヤ１８とが噛合され、第４速用ドライブギヤ１３と第３速用ドリブンギヤ１９とが噛合され、第５速用ドライブギヤ１４と第５速用ドリブンギヤ２０とが噛合されている。さらに、中間ギヤ２２が設けられており、中間ギヤ２２と後進用ドライブギヤ１５とが噛合されている。
【００２３】
さらに、入力軸７と、第３速用ドライブギヤ１２または第４速用ドライブギヤ１３とを選択的に連結するシンクロナイザ機構２３が設けられている。さらに、入力軸７と、第５速用ドライブギヤ１４とを選択的に連結するシンクロナイザ機構２４が設けられている。さらに、出力軸８と、第１速用ドリブンギヤ１６または第２速用ドリブンギヤ１７または後進用ドリブンギヤ２１および中間ギヤ２２とを後進用とを選択的に連結するシンクロナイザ機構２５が設けられている。シンクロナイザ機構２５は、さらに、出力軸８と、第３速用ドリブンギヤ１８とを選択的に連結するシンクロナイザ機構６２が設けられている。なお、シンクロナイザ機構２３，２４，２５，６２を制御するアクチュエータ（図示せず）が設けられている。
【００２４】
一方、前記デファレンシャル４は、デフケース２７と、デフケース２７に対してピニオンシャフト２８を介して取り付けたピニオンギヤ２９と、ピニオンギヤ２９に噛合されたサイドギヤ３０とを有している。また、サイドギヤ３０と車輪５とがドライブシャフト３１により連結されている。また、デフケース２７にはリングギヤ３２が形成されている。さらに、前記出力軸８にはギヤ３３が形成されており、ギヤ３２とリングギヤ３３とが噛合されている。
【００２５】
さらに、第２のモータ・ジェネレータ３５が設けられており、第２のモータ・ジェネレータ３５の出力軸７０にはギヤ７１が形成されている。そして、ギヤ７１と第３速用ドリブンギヤ１８とが噛合されている。前記第１のモータ・ジェネレータ３４および第２のモータ・ジェネレータ３５は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備している。この実施例では、第１のモータ・ジェネレータ３４および第２のモータ・ジェネレータ３５として、３相交流型のモータ・ジェネレータを用いた場合について説明する。
【００２６】
第１のモータ・ジェネレータ３４および第２のモータ・ジェネレータ３５には、インバータ（図示せず）を介して蓄電装置（図示せず）が接続されている。蓄電装置しては、二次電池、具体的にはバッテリ、キャパシタを用いることができる。したがって、蓄電装置の電力を各モータ・ジェネレータに供給して、各モータ・ジェネレータを電動機として駆動させることができる。また、各モータ・ジェネレータを発電機として機能させ、発生した電力を蓄電装置に充電することもできる。
【００２７】
つぎに、車両Ｖｅの制御系統について説明する。車両Ｖｅの全体を制御する電子制御装置７２が設けられており、この電子制御装置７２は、演算処理装置（ＣＰＵまたはＭＰＵ）および記憶装置（ＲＡＭおよびＲＯＭ）および入出力インタフェースを主体とするマイクロコンピュータにより構成されている。この電子制御装置７２には、イグニッションスイッチ、車両に対する加速要求（例えばアクセル開度）検知センサ、車両に対する制動要求検知センサ、シフトポジションセンサ、車速センサ、スロットル開度センサ、エンジン回転数センサ、変速機３の入力軸７の回転数センサ、車輪５の回転数センサ、エアコンスイッチ、蓄圧器６４の内圧を検知するセンサなど、各種のセンサおよびスイッチの信号が入力される。これに対して、電子制御装置７２からは、エンジン出力を制御する信号、油圧制御装置６９を制御する信号、クラッチ２のトルク容量を制御する信号、第１のモータ・ジェネレータ３４および第２のモータ・ジェネレータ３５を制御する信号、変速機３の変速比を制御する信号などが出力される。
【００２８】
例えば、電子制御装置７２に入力される信号、および電子制御装置７２に記憶されているデータに基づいて、エンジン１が運転されるとともに、クラッチ２が係合された場合は、エンジントルクがクラッチ２を経由して変速機３の入力軸７に伝達される。電子制御装置７２においては、シフトポジション、車速、加速要求などの信号に基づいて、変速機３の変速判断をおこない、その判断結果に基づいて、変速制御信号が出力される。図１に示す変速機３においては、前進ポジションが選択されている場合に、第１速ないし第５速を選択できる。このように、変速機３は、いわゆる有段式の変速機である。
【００２９】
前進ポジションが選択され、かつ、第１速を設定する場合は、シンクロナイザ機構２５が制御されて、第１速用ドリブンギヤ１６と出力軸８とが動力伝達可能に連結される。この第１速が設定された場合は、入力軸７のトルクが、第１速用ドライブギヤ１０および第１速用ドリブンギヤ１６を経由して、出力軸８に伝達される。また、前進ポジションが選択され、かつ、第２速を設定する場合は、シンクロナイザ機構２５が制御されて、第２速用ドリブンギヤ１７と出力軸８とが動力伝達可能に連結される。この第２速が設定された場合は、入力軸７のトルクが、第２速用ドライブギヤ１１および第２速用ドリブンギヤ１７を経由して、出力軸８に伝達される。
【００３０】
また、前進ポジションで第３速を設定する場合は、シンクロナイザ機構２３が制御されて、第３速用ドライブギヤ１２と入力軸７とが動力伝達可能に連結されるとともに、シンクロナイザ機構６２が制御されて、第３速用ドリブンギヤ１８と出力軸８とが動力伝達可能に連結される。この第３速が設定された場合は、入力軸７のトルクが、第３速用ドライブギヤ１２および第３速用ドリブンギヤ１８を経由して、出力軸８に伝達される。
【００３１】
また、前進ポジションで第４速を設定する場合は、シンクロナイザ機構２３が制御されて、第４速用ドライブギヤ１３と入力軸７とが動力伝達可能に連結される。この第４速が設定された場合は、入力軸７のトルクが、第４速用ドライブギヤ１３および第４速用ドリブンギヤ１９を経由して、出力軸８に伝達される。さらに、前進ポジションで第５速を設定する場合は、シンクロナイザ機構２４が制御されて、第５速用ドライブギヤ１４と入力軸７とが動力伝達可能に連結される。この第５速が設定された場合は、入力軸７のトルクが、第５速用ドライブギヤ１４および第５速用ドリブンギヤ２０を経由して、出力軸８に伝達される。
【００３２】
これに対して、後進ポジションが選択された場合は、シンクロナイザ機構２５が制御されて、中間ギヤ２２と後進用ドライブギヤ１５および後進用ドリブンギヤ２１とが噛合される。その結果、入力軸７のトルクは、後進用ドライブギヤ１５、中間ギヤ２２、後進用ドリブンギヤ２１を経由して出力軸８に伝達される。なお、前進ポジションが選択された場合と、後進ポジションが選択された場合とでは、出力軸８の回転方向が逆になる。
【００３３】
このようにして、エンジントルクが、入力軸７を経由して出力軸８に伝達されると、そのトルクは、デファレンシャル４およびドライブシャフト３１を経由して左右の車輪５に伝達される。また、車速、加速要求（アクセル開度）、制動要求、変速要求などに基づいて、ドライバーの要求トルクが判断され、その判断結果に基づいてエンジンで負担するべき要求トルクが判断される。また、エンジンで負担するべき要求トルクに加えて、第２のモータ・ジェネレータ３５で負担するべき要求トルクも判断される。
【００３４】
第２のモータ・ジェネレータ３５を電動機として駆動する場合は、第２のモータ・ジェネレータ３５に電力を供給する。第２のモータ・ジェネレータ３５を駆動する場合は、シンクロナイザ機構２３またはシンクロナイザ機構６２を制御して、第２のモータ・ジェネレータ３５と、入力軸７または出力軸８とを連結する。したがって、第２のモータ・ジェネレータ３５のトルクは、出力軸８およびデファレンシャル４を経由して車輪５に伝達される。
【００３５】
また、変速機５で変速を実行する場合は、クラッチ２のトルク容量が低下されるとともに、変速前の変速段を設定するシンクロナイザ機構、および変速後の変速段を設定するシンクロナイザ機構が動作して変速が完了され、ついで、クラッチ２のトルク容量が高められる。このように、変速機２で変速が実行され、かつ、クラッチ２のトルク容量が低下された場合は、エンジン１から車輪５に伝達されるトルクが低下する。そこで、第２のモータ・ジェネレータ３５から車輪５に伝達されるトルクを増加して、駆動力の低下を抑制する。したがって、変速機３が有段変速機でありながら、無段変速機を搭載した車両のような駆動力特性を得ることができる。
【００３６】
つぎに、エンジン１の制御、およびエンジン１に連結されている遊星歯車機構５０および第１のモータ・ジェネレータ３４の制御を、各モードに分けて説明する。
【００３７】
（モード１）
このモード１は、例えば、車両Ｖｅの発進時に選択される。まず、イグニッションスイッチがオンされると、蓄圧器６４に蓄圧されている油圧がブレーキＢ３に供給されて、ブレーキＢ３が係合される。これに対して、ブレーキＢ１，Ｂ２が解放される。さらに、第１のモータ・ジェネレータ３４が電動機として駆動される。つまり、図２の速度線図に示すように、エンジン１は停止しており、第１のモータ・ジェネレータ（ＭＧ）３４が逆回転される。
【００３８】
ここで、逆回転とは、将来、エンジン１が始動される場合の回転方向（正回転）とは逆向きに回転することを意味する。第１のモータ・ジェネレータ３４が駆動されると、リングギヤ５２が反力要素となり、サンギヤ５１のトルクがキャリヤ５５に伝達されて、補機７３が正方向に回転する。その結果、オイルポンプ６０が駆動されて、オイルポンプ６０から吐出されるオイルを、クラッチ２のアクチュエータに供給することが可能な状態となる。
【００３９】
一方、図１のパワートレーンにおいては、クラッチ２を解放し、かつ、第２のモータ・ジェネレータ３５を電動機として駆動させ、第２のモータ・ジェネレータ３５のトルクを車輪５に伝達して駆動力を発生させる走行、すなわち、電気自動車走行をおこなうことができる。この電気自動車走行を実行中において、エアコン用コンプレッサ５９を駆動させる要求があった場合、または、蓄圧器６４の内圧が所定値以下に低下した場合も、このモード１を選択することにより、第１のモータ・ジェネレータ３４のトルクにより、エアコン用コンプレッサ５９およびオイルポンプ６０を駆動することができる。
【００４０】
（モード２）
このモード２はエンジン１を始動させる要求があった場合に選択される。このモード２では、ブレーキＢ２が係合され、かつ、ブレーキＢ１，Ｂ３が解放される。そして、図３の速度線図に示すように、第１のモータ・ジェネレータ３４を電動機として駆動させ、正方向に回転させると、停止されているキャリヤ５５が反力要素となり、エンジン１の回転速度が上昇する。すなわち、エンジン１のクランキングがおこなわれる。なお、遊星歯車機構５０により、第１のモータ・ジェネレータ３４の回転速度に対してエンジン１の回転速度が減速されて、第１のモータ・ジェネレータ３４のトルクが増幅されるため、第１のモータ・ジェネレータ３４から小さなトルクを出力すれば、エンジン１をクランキングできる。
【００４１】
このようにして、エンジン１をクランキングするとともに、燃料噴射をおこなって燃料を燃焼させると、エンジン回転数が上昇する。そして、エンジン回転数が許容回転数（自律回転可能な回転数であり、例えば５００ｒｐｍ）を越えた場合は、エンジン１の始動が完了したものと判断し、第１のモータ・ジェネレータ３４の回転数の上昇を抑制する。第１のモータ・ジェネレータ３４の回転数の上昇を抑制する制御としては、第１のモータ・ジェネレータ３４を発電機として機能させて、発電制動をおこなう制御と、ブレーキＢ１の係合圧を高める制御とを選択できる。
【００４２】
なお、第１のモータ・ジェネレータ３４の回転速度が上昇すると、係合力が高まる遠心ブレーキ（図示せず）を設けておけば、前記のブレーキＢ１と同様の機能を得られる。また、この遠心ブレーキとブレーキＢ１とを共に用いてもよい。
【００４３】
（モード３）
このモード３は、エンジン１の動力で補機７３を駆動する場合に選択される。このモード３は、例えば、モード２についで実行される。つまり、第１のモータ・ジェネレータ３４の回転速度が低下した後、ブレーキＢ１が完全に係合される。このモード３においては、ブレーキＢ２，Ｂ３は解放されて、サンギヤ５１が反力要素となり、エンジントルクが補機７３に伝達される。このとき、図４の速度線図に示すように、補機７３は正方向に回転し、エンジン１の回転速度に対して、補機７３の回転速度が増速される。
【００４４】
（モード４）
上記モード３のように、エンジントルクにより補機７３が駆動され、かつ、第１のモータ・ジェネレータ３４が停止している場合において、更に、第１のモータ・ジェネレータ３４をも、エンジントルクにより駆動して発電する場合のモード４を、図５に基づいて説明する。このモード４においては、ブレーキＢ１が係合され、ブレーキＢ２，Ｂ３が解放されている状態から、更に、ブレーキＢ２，Ｂ３が解放されて、第１のモータ・ジェネレータ３４の回転速度が上昇する。
【００４５】
ところで、エンジントルクを車輪５に伝達して走行中に、エンジン１を停止し、かつ、第２のモータ・ジェネレータ３５のトルクで車両Ｖｅを走行させる電気自動車走行を実行する場合の制御を具体的に説明する。まず、クラッチ２を解放し、かつ、エンジン１における燃料供給を停止するとともに、ブレーキＢ３を係合させることにより、エンジン１のトルク変動による共振が発生しやすい共振領域を、可及的に速く通過させて、共振を抑制する。また、エンジン回転速度を迅速に低下させてエンジン１を停止することで、エンジン１のシリンダー内の低温の空気や残ガスが排気管へ放出されることを抑制できる。その結果、排気管に設けられている触媒が冷却されることを抑制できる。なお、油路６５にシャットバルブ（図示せず）を設け、このシャットバルブを閉じることにより、ブレーキ力を得てもよい。この場合、ブレーキＢ１，Ｂ２が係合され、ブレーキＢ３が解放される。
【００４６】
つぎに、図１のブレーキＢ２に代えて、キャリヤ５５、ギヤ５８、補機７３が逆回転することを防止する逆転防止機構７４を設けた場合の制御モード５，６を説明する。逆転防止機構７４としては、具体的にはワンウェイブレーキを用いることができる。このワンウェイブレーキは、外力、例えば、油圧、空気圧、電磁力などを付与することなく、キャリヤ５５、ギヤ５８、補機７３の回転方向を一方向に限定する機構である。
【００４７】
（モード５）
このモード５は、第１のモータ・ジェネレータ３４でエンジン１をクランキングさせ、その後、第１のモータ・ジェネレータ３４の動力で補機７３を駆動するモードであり、モード５を、図６の速度線図により説明する。まず、モード１と同様にして、ブレーキＢ３を係合させ、かつ、ブレーキＢ１を解放させて、第１のモータ・ジェネレータ３４のトルクにより、補機７３を正方向に回転させた後、ブレーキＢ３を解放させ、第１のモータ・ジェネレータ３４を正方向に回転させる。すると、補機７３は逆方向には回転しないため、モード２と同様にして、第１のモータ・ジェネレータ３４のトルクにより、エンジン１がクランキングされる。ついで、燃料噴射および燃料の燃焼により、エンジン１が始動する。
【００４８】
（モード６）
このモード６は、第１のモータ・ジェネレータ３４でエンジン１をクランキングさせた後、第１のモータ・ジェネレータ３４の動力で補機７３を駆動するモードである。このモード６を図７の速度線図に基づいて説明する。上記のモード５についで、エンジン回転速度を所定値に維持したまま、第１のモータ・ジェネレータ３４の回転速度を低下させると、補機７３が正方向に回転する。
【００４９】
【実施例２】
この発明の実施例２を、図８に基づいて説明する。この実施例２において、実施例１と同じ構成については、実施例１と同じ符号を付して、その説明を省略する。この実施例２ではクランクシャフト６に連結された遊星歯車機構８０が、シングルピニオン式の遊星歯車機構で構成されている。すなわち、遊星歯車機構８０は、第１のモータ・ジェネレータ３４の出力軸５６と一体回転するサンギヤ５１と、サンギヤ５１と同心状に配置されたリングギヤ８１と、サンギヤ５１およびリングギヤ８１に噛合するピニオンギヤ８２を保持するキャリヤ８３とを有する。このキャリヤ８３がクランクシャフト６と一体回転するように構成されている。さらに、リングギヤ８１と一体回転するギヤ８４が設けられており、ギヤ８４とギヤ５８とが噛合されている。
【００５０】
さらにまた、ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３が設けられている。ブレーキＢ１は、第１のモータ・ジェネレータ３４およびサンギヤ５１の回転を規制する機能を有する。ブレーキＢ２は、リングギヤ８１およびギヤ８４および補機７３の回転を規制する機能を有する。ブレーキＢ３は、キャリヤ８３およびクランクシャフト６の回転を規制する機能を有する。
【００５１】
この実施例２においても、実施例１で説明したモード１ないしモード４を選択可能である。すなわち、実施例２の各モードにおいても、エンジン１および第１のモータ・ジェネレータ３４の運転・停止を、実施例１の各モードと同様に制御し、ブレーキＢ１ないしブレーキＢ３の係合・解放を制御することにより、エンジン１および第１のモータ・ジェネレータ３４および補機７３の回転速度および回転方向を、図２ないし図５の速度線図と同様に制御することができる。また、図８において、ブレーキＢ２に代えて、ギヤ５８，８４および補機７３が逆回転することを防止する逆転防止機構７４を設けることもできる。この場合は、前述したモード５またはモード６を選択して、エンジン１および第１のモータ・ジェネレータ３４および補機７３の回転速度および回転方向を、図６および図７の速度線図と同様に制御することができる。
【００５２】
上記の実施例１および実施例２によれば、モータ・ジェネレータ３４の動力により、エンジン１をクランキングさせることができるとともに、エンジン１が停止している場合は、第１のモータ・ジェネレータ３４の動力で補機７３を駆動することができる。また、エンジン１と第１のモータ・ジェネレータ３４と補機７３とが、遊星歯車機構５０の別々の回転要素に連結されている。このため、第１のモータ・ジェネレータ３４でエンジン１をクランキングする場合に、補機７３を止めておけば、第１のモータ・ジェネレータ３４の動力の浪費を抑制できる。また、エンジン１の動力で第１のモータ・ジェネレータ３４を駆動して発電する場合に、補機７３を止めておけば、エンジン１の動力の浪費を抑制できる。
【００５３】
また、エンジン１または第１のモータ・ジェネレータ３４の動力によりオイルポンプ６０が駆動され、そのオイルポンプ６０から吐出されたオイルがブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３に供給される構成であるため、エンジン１または第１のモータ・ジェネレータ３４以外の動力により駆動されるオイルポンプを設けずに済む。さらに、キャリヤ５５またはリングギヤ８１の逆回転を防止するために、逆転防止機構７４を用いた場合は、アクチュエータ、例えば、油圧式アクチュエータ、電気式アクチュエータ、空気式アクチュエータなどを用いることなく、キャリヤ５５またはリングギヤ８１の逆回転を防止できるため、構造の簡素化を図ることができる。
【００５４】
ここで、実施例１および実施例２の構成と、この発明の構成との対応関係を説明すれば、エンジン１がこの発明の内燃機関に相当し、第１のモータ・ジェネレータ３４が、この発明のモータ・ジェネレータに相当し、補機７３、コンプレッサ５９、オイルポンプ６０が、この発明の被駆動装置に相当し、クランクシャフト６が、この発明の内燃機関の出力軸に相当し、出力軸５６が、この発明のモータ・ジェネレータの出力軸に相当し、オイルポンプ６０および逆転防止機構７４が、この発明の規制装置に相当する。また、“キャリヤ５５およびリングギヤ８１の回転方向を、正方向に限定する。”が、この発明の“キャリヤもしくはリングギヤの回転方向を一方向に限定する。”に相当する。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１または２の発明によれば、内燃機関が停止している場合でも、モータ・ジェネレータの動力で被駆動装置を駆動できる。また、内燃機関とモータ・ジェネレータと発電機とが、別々の回転要素に連結されているため、モータ・ジェネレータで内燃機関を始動する場合に、被駆動装置を止めておけば、モータ・ジェネレータの動力の浪費を抑制できる。また、内燃機関の動力でモータ・ジェネレータを駆動して発電する場合に、被駆動装置を止めておけば、内燃機関の動力の浪費を抑制できる。また、キャリヤもしくはリングギヤの逆回転を防止するために、アクチュエータ、例えば、油圧式アクチュエータ、電気式アクチュエータ、空気式アクチュエータなどを用いずに済むため、構造の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の対象となる車両のパワートレーンおよび制御系統の実施例１を示す概念図である。
【図２】 この発明の対象となる車両における、エンジン回転速度と、モータ・ジェネレータの回転速度と、補機の回転速度との関係を示す速度線図である。
【図３】 この発明の対象となる車両における、エンジン回転速度と、モータ・ジェネレータの回転速度と、補機の回転速度との関係を示す速度線図である。
【図４】 この発明の対象となる車両における、エンジン回転速度と、モータ・ジェネレータの回転速度と、補機の回転速度との関係を示す速度線図である。
【図５】 この発明の対象となる車両における、エンジン回転速度と、モータ・ジェネレータの回転速度と、補機の回転速度との関係を示す速度線図である。
【図６】 この発明の対象となる車両における、エンジン回転速度と、モータ・ジェネレータの回転速度と、補機の回転速度との関係を示す速度線図である。
【図７】 この発明の対象となる車両における、エンジン回転速度と、モータ・ジェネレータの回転速度と、補機の回転速度との関係を示す速度線図である。
【図８】 この発明の対象となる車両のパワートレーンおよび制御系統の実施例２を示す概念図である。
【符号の説明】
１…エンジン、 ６…クランクシャフト、 ３４…第１のモータ・ジェネレータ、 ５０，８０…遊星歯車機構、 ５１…サンギヤ、 ５２，８１…リングギヤ、 ５５，８３…キャリヤ、 ５６…出力軸、 ５９…コンプレッサ、 ６０…オイルポンプ、 ７３…補機、 ７４…逆転防止機構。
Claims (1)
- 内燃機関の出力軸およびモータ・ジェネレータの出力軸と、遊星歯車機構とが連結されている内燃機関を有する動力伝達装置において、
動力によって回転駆動される被駆動装置が設けられており、前記遊星歯車機構は、リングギヤおよびサンギヤならびにキャリヤの３つの回転要素を有しており、前記内燃機関の出力軸と前記リングギヤとが連結され、前記モータ・ジェネレータの出力軸と前記サンギヤとが連結され、前記被駆動装置と前記キャリヤとが連結されている、もしくは、前記内燃機関の出力軸と前記キャリヤとが連結され、前記モータ・ジェネレータの出力軸と前記サンギヤとが連結され、前記被駆動装置と前記リングギヤとが連結されているとともに、
前記被駆動装置には、前記キャリヤもしくはリングギヤの回転方向を一方向に限定する逆転防止機構により構成された規制装置が含まれていて、
前記モータ・ジェネレータの回転方向を制御することにより、前記モータ・ジェネレータの動力による前記内燃機関のクランキングと、前記モータ・ジェネレータの動力による前記被駆動装置の駆動とが選択的に実行可能であることを特徴とする内燃機関を有する動力伝達装置。
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