JP5004289B2 - ハイブリッド電気自動車の駆動装置 - Google Patents
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Description
このようなパラレル型ハイブリッド電気自動車として、エンジンと変速機とを機械的に断接するクラッチを設け、電動機の回転軸を介してクラッチの出力軸と変速機の入力軸とを連結したハイブリッド電気自動車が知られている。このハイブリッド電気自動車では、クラッチを接続してエンジンの駆動力を駆動輪に伝達しているときに電動機をモータ作動させることにより、エンジンの駆動力と電動機の駆動力とを共に駆動輪に伝達することが可能となる。また、クラッチを切断して電動機をモータ作動させることにより、電動機の駆動力のみを駆動輪に伝達することができる。
特許文献1のハイブリッド電気自動車では、エンジンのクランク軸と電動機のロータとが動力切り換えクラッチを介して連結されている。そして、電動機のロータは第1クラッチを介してデュアルクラッチ式変速機の第1入力軸に連結されると共に、第2クラッチを介してデュアルクラッチ式変速機の第2入力軸に連結されている。
一方、第2歯車機構を介し、エンジンの駆動力を駆動輪に伝達する場合には、駆動状態として第3状態が選択される。この第3状態では、第2クラッチが接続される一方、第1クラッチが切断され、第2変速段切換手段により第2歯車機構のいずれかの変速段が選択されている。この結果、エンジンの駆動力は、第2クラッチを介して第2入力軸に伝達され、更に第2歯車機構で選択されている変速段を介して出力軸に出力された後、駆動輪に伝達される。
また、上記ハイブリッド電気自動車の駆動装置において、上記ハイブリッド電気自動車が必要とする駆動力を求める制御装置を更に備え、上記制御装置は、上記第2状態において、上記ハイブリッド電気自動車が必要とする駆動力を上記エンジン及び上記電動機に割り振ると共に、それぞれに割り振った駆動力を、上記第1歯車機構で選択されている変速段のギヤ比に基づき、上記エンジン及び上記電動機がそれぞれ出力すべき駆動力に変換して、それぞれ変換した駆動力を発生するように、上記エンジン及び上記電動機を制御する(請求項2)。
また、上記ハイブリッド電気自動車の駆動装置において、上記ハイブリッド電気自動車が必要とする駆動力を求める制御装置を更に備え、上記制御装置は、上記第3状態にあるときに上記電動機の駆動力を上記駆動輪に伝達する場合には、上記ハイブリッド電気自動車が必要とする駆動力を上記エンジン及び上記電動機に割り振ると共に、上記エンジンに割り振った駆動力を、上記第2歯車機構で選択されている変速段のギヤ比に基づき、上記エンジンが出力すべき駆動力に変換し、上記電動機に割り振った駆動力を、上記第1歯車機構で選択されている変速段のギヤ比に基づき、上記電動機が出力すべき駆動力に変換して、それぞれ変換した駆動力を発生するように、上記エンジン及び上記電動機を制御する(請求項3)。
また、上記ハイブリッド電気自動車の駆動装置において、上記第1入力軸は、管状をなして上記第1クラッチの出力側に接続され、上記第2クラッチの出力側に接続された上記第2入力軸を内側にして上記第2入力軸と同心状に配置されていても良い(請求項4)。
また、駆動状態として第1状態を選択することにより、エンジンの駆動力を遮断して電動機の駆動力のみを駆動輪に伝達することが可能となるので、第1クラッチ及び第2クラッチのほかにエンジンの駆動力を遮断するためのクラッチを設ける必要がなくなる。
また、請求項4のハイブリッド電気自動車の駆動装置によれば、電動機の回転軸と機械的に結合された第1入力軸が第2入力軸と同心状に配置されているので、第2入力軸との干渉を考慮することなく第1入力軸と機械的に結合された回転軸を有した電動機を配設することが可能となる。この結果、第1入力軸と第2入力軸とをそれぞれ分離して配置した場合に比して、変速機をコンパクトに構成しつつ電動機を変速機に配設することが可能となる。
図1は、本発明の第1実施形態に係るハイブリッド電気自動車の駆動装置の概略構成図である。
動力源の1つであるエンジン2の出力軸2aは、クラッチユニット4の入力側に連結されている。クラッチユニット4は第1クラッチ6及び第2クラッチ8からなり、クラッチユニット4の入力側が、第1クラッチ6及び第2クラッチ8の入力側として共用されている。第1クラッチ6の出力側には変速機10の第1入力軸12が連結され、第2クラッチ8の出力側には変速機10の第2入力軸14が連結されている。第1入力軸12は管状をなし、第2入力軸14が第1入力軸12に対して回転可能に嵌入されることにより、第2入力軸14を中心として第1入力軸12と第2入力軸14とが同心状に設けられる。第2入力軸14は第1入力軸12のクラッチユニット4とは逆側の端部から露出して、クラッチユニット4から離れる方向に延設されている。これら第1入力軸12及び第2入力軸14は、図示しない支持部材によりそれぞれ独立して回転可能に変速機10に支持されている。また、第1クラッチ6及び第2クラッチ8は、図示しないクラッチアクチュエータによってそれぞれの接続及び切断が独立して行われるようになっている。
第1歯車機構26において、第1速ドライブギヤ18aと第3速ドライブギヤ20aとの間には第1入力軸12と一体的に回転する第1同期装置46が配設され、第3速ドライブギヤ20aと第5速ドライブギヤ22aとの間には第1入力軸12と一体的に回転する第2同期装置48が配設されている。これら第1同期装置46及び第2同期装置48は、本発明の第1変速段切換手段に相当する。
一方、第1スリーブ50が第3速ドライブギヤ20a側に移動すると、第1スリーブ50が第3速ドライブギヤ20aに固定されている第3速クラッチギヤ54と係合することにより、第3速ドライブギヤ20aが第1入力軸12に連結されて第3速変速段が選択される。
第2歯車機構34では、第2速ドライブギヤ28aと第4速ドライブギヤ30aとの間に第2入力軸14と一体的に回転する第3同期装置60が配設され、第4速ドライブギヤ30aと第6速ドライブギヤ32aとの間に第2入力軸14と一体的に回転する第4同期装置62が配設されている。これら第3同期装置60及び第4同期装置62は、本発明の第2変速段切換手段に相当する。
一方、第3スリーブ64が第4速ドライブギヤ30a側に移動すると、第3スリーブ64が第4速ドライブギヤ30aに固定されている第4速クラッチギヤ68と係合することにより、第4速ドライブギヤ30aが第2入力軸14に連結されて第4速変速段が選択される。
このようにして第1乃至第4同期装置46,48,60,62に設けられた各スリーブが適宜移動することにより変速段の選択が行われるが、第1歯車機構26には第1クラッチ6を介してエンジン2の駆動力が伝達され、第2歯車機構34には第2クラッチ8を介してエンジン2の駆動力が伝達される。従って、例えば第1クラッチ6を接続状態とする一方で、第2クラッチ8を切断状態とすることにより、第1歯車機構26で選択されたいずれかの変速段を介して出力軸38にエンジン2からの駆動力を出力しながら、第2歯車機構34においていずれかの変速段を選択することが可能となる。
従って、変速段の切り換えを行う際には、第1歯車機構26及び第2歯車機構34のうち、その時点でエンジン2の駆動力が伝達されていない方の歯車機構において次に予測される変速段を予め選択しておき、変速段の切換要求があったときに第1クラッチ6及び第2クラッチ8のうちの接続状態にある方を切断しながら切断状態にある方を接続していくことにより、変速段の切り換えの際にも連続的に出力軸38から駆動力を出力することが可能となる。この結果、変速段切換時の運転フィーリングを向上させることができる。
図2中に太線A1で示すように、エンジン2が発生した駆動力は、接続状態にある第1クラッチ6を介して第1入力軸12に伝達され、電動機16が作動することによって発生した駆動力と共に、第1歯車機構26で選択されている第5変速段を介して出力軸38に出力された後、差動装置42を介して左右の駆動輪44に伝達される。
一方、第2クラッチ8を接続状態とする一方で第1クラッチ6を切断状態とし、第2歯車機構34でいずれかの変速段を選択した状態(第3状態)で、エンジン2の駆動力が第2歯車機構34を介して駆動輪44に伝達されている状態の例を図3に示す。図3の例では、第2クラッチ8が接続状態となる一方で第1クラッチ6が切断状態となっており、第2歯車機構34の第4スリーブ70が第6速ドライブギヤ32a側に移動して第6速ドライブギヤ32aに固定されている第6速クラッチギヤ72と係合することにより、第6速変速段が選択されている。
本実施形態において、エンジン2の駆動力を駆動輪44に伝達しつつ、必要に応じて電動機16の駆動力を駆動輪に伝達するような場合については以上の通りであるが、エンジン2の駆動力を駆動輪44に伝達せず、電動機16の駆動力のみを駆動輪44に伝達するようにすることも可能である。
図4に示すように、エンジン2の出力軸2aの端部には、エンジン2の駆動力を第1クラッチ106側及び第2クラッチ108側にそれぞれ伝達するためのエンジン出力ギヤ74が、出力軸2aと共に回転するように取り付けられている。このエンジン出力ギヤ74は、第1クラッチ106の入力側に結合された第1クラッチ入力軸76と共に回転する第1入力ギヤ78と噛み合うと共に、第2クラッチ108の入力側に結合された第2クラッチ入力軸80と共に回転する第2入力ギヤ82と噛み合っている。
図4に示すように第1入力軸112には、第1クラッチ106に遠い側から第1速ドライブギヤ118a、第3速ドライブギヤ120a、及び第5速ドライブギヤ122aが第1入力軸112に対して相対回転可能に配設されている。また、変速機110のケーシングに回転可能に支持されて第1入力軸112及び第2入力軸114と平行に配設されたカウンタ軸124には、第1速ドライブギヤ118aと常時噛み合う第1速ドリブンギヤ118b、第3速ドライブギヤ120aと常時噛み合う第3速ドリブンギヤ120b、及び第5速ドライブギヤ122aと常時噛み合う第5速ドリブンギヤ122bが固定されている。そして、これら3対のドライブギヤ118a,120a,122aとドリブンギヤ118b,120b,122bとにより第1歯車機構126が構成される。
なお、前述した第1実施形態の変速機10と同様に、変速機110にはハイブリッド電気自動車を後退させるためのリバースギヤ機構も設けられているが、ここでは簡略化のためリバースギヤ機構についての図示及び説明を省略する。
また、第2同期装置148は第1入力軸112の軸線方向に摺動可能な第2スリーブ156を有している。この第2スリーブ156が第5速ドライブギヤ122a側に移動し、第5速ドライブギヤ122aに固定されている第5速クラッチギヤ158と係合することにより、第5速ドライブギヤ122aが第1入力軸112に連結されて第5速変速段が選択される。
また、第4同期装置162は第2入力軸114の軸線方向に摺動可能な第4スリーブ170を有しており、この第4スリーブ170が第6速ドライブギヤ132a側に移動し、第6速ドライブギヤ132aに固定されている第6速クラッチギヤ172と係合することにより、第6速ドライブギヤ132aが第2入力軸114に連結されて第6速変速段が選択される。
従って、変速段の切り換えを行う際には、第1歯車機構126及び第2歯車機構134のうち、その時点でエンジン2の駆動力が伝達されていない方の歯車機構において次に予測される変速段を予め選択しておき、変速段の切換要求があったときに第1クラッチ106及び第2クラッチ108のうちの接続状態にある方を切断しながら切断状態にある方を接続していくことにより、変速段の切り換えの際にも連続的にカウンタ軸124から駆動力を出力することが可能となる。この結果、前述した第1実施形態と同様に、変速段切換時の運転フィーリングを向上させることができる。
一方、第2クラッチ108を接続状態とする一方で第1クラッチ106を切断状態とすると共に、第2歯車機構134でいずれかの変速段を選択した状態(第3状態)で、エンジン2の駆動力が第2歯車機構134を介して駆動輪44に伝達されている状態の例を図6に示す。図6の例では、第2クラッチ108が接続状態となる一方で第1クラッチ106が切断状態となっており、第2歯車機構134の第4スリーブ170が第6速ドライブギヤ132a側に移動して第6速ドライブギヤ132aに固定されている第6速クラッチギヤ172と係合することにより、第6速変速段が選択されている。
本実施形態において、エンジン2の駆動力を駆動輪44に伝達しつつ、必要に応じて電動機16の駆動力を駆動輪に伝達するような場合については以上の通りであるが、エンジン2の駆動力を駆動輪44に伝達せず、電動機16の駆動力のみを駆動輪44に伝達するようにすることも、前述の第1実施形態と同様に可能である。
例えば、上記第1及び第2実施形態において、変速機10,110は前進6段の変速機であったが、変速段の数はこれに限られるものではなく、必要に応じて変更することが可能である。
6,106 第1クラッチ
8.108 第2クラッチ
10,110 変速機
12,112 第1入力軸
14,114 第2入力軸
16 電動機
26,126 第1歯車機構
34,134 第2歯車機構
38 出力軸
44 駆動輪
46,146 第1同期装置(第1変速段切換手段)
48,148 第2同期装置(第1変速段切換手段)
60,160 第3同期装置(第2変速段切換手段)
62,162 第4同期装置(第2変速段切換手段)
124 カウンタ軸(出力軸)
Claims (4)
- 変速機を介し、エンジンの駆動力及び電動機の駆動力を車両の駆動輪に伝達可能なハイブリッド電気自動車の駆動装置において、
上記変速機は、
第1クラッチを介して上記エンジンからの駆動力が伝達され、上記電動機の回転軸となる第1入力軸と、
第2クラッチを介して上記エンジンからの駆動力が伝達される第2入力軸と、
上記駆動輪に伝達される駆動力を出力する出力軸と、
上記第1入力軸と上記出力軸との間に設けられて複数の変速段を構成する第1歯車機構と、
上記第2入力軸と上記出力軸との間に設けられて複数の変速段を構成する第2歯車機構と、
上記第1歯車機構のいずれかの変速段を選択可能な第1変速段切換手段と、
上記第2歯車機構のいずれかの変速段を選択可能な第2変速段切換手段とを備え、
上記電動機は、上記第1入力軸を回転軸として上記第1クラッチと上記第1歯車機構との間に配設された単一の電動機であって、
上記変速機は、
上記第1クラッチ及び第2クラッチを共に切断すると共に、上記第1変速段切換手段により上記第1歯車機構のいずれかの変速段を選択した第1状態と、
上記第1クラッチを接続する一方、上記第2クラッチを切断し、上記第1変速段切換手段により上記第1歯車機構のいずれかの変速段を選択することにより、上記第1歯車機構を介し、上記エンジンの駆動力を上記駆動輪に伝達する第2状態と、
上記第2クラッチを接続する一方、上記第1クラッチを切断し、上記第2変速段切換手段により上記第2歯車機構のいずれかの変速段を選択することにより、上記第2歯車機構を介し、上記エンジンの駆動力を上記駆動輪に伝達する第3状態とのいずれかを駆動状態として少なくとも選択可能であって、
上記第3状態にあるときに上記電動機の駆動力を上記駆動輪に伝達する場合には、上記第1変速段切換手段により上記第1歯車機構のいずれかの変速段を選択するように構成されたことを特徴とするハイブリッド電気自動車の駆動装置。 - 上記ハイブリッド電気自動車が必要とする駆動力を求める制御装置を更に備え、
上記制御装置は、
上記第2状態において、上記ハイブリッド電気自動車が必要とする駆動力を上記エンジン及び上記電動機に割り振ると共に、それぞれに割り振った駆動力を、上記第1歯車機構で選択されている変速段のギヤ比に基づき、上記エンジン及び上記電動機がそれぞれ出力すべき駆動力に変換して、それぞれ変換した駆動力を発生するように、上記エンジン及び上記電動機を制御することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド電気自動車の駆動装置。 - 上記ハイブリッド電気自動車が必要とする駆動力を求める制御装置を更に備え、
上記制御装置は、
上記第3状態にあるときに上記電動機の駆動力を上記駆動輪に伝達する場合には、上記ハイブリッド電気自動車が必要とする駆動力を上記エンジン及び上記電動機に割り振ると共に、上記エンジンに割り振った駆動力を、上記第2歯車機構で選択されている変速段のギヤ比に基づき、上記エンジンが出力すべき駆動力に変換し、上記電動機に割り振った駆動力を、上記第1歯車機構で選択されている変速段のギヤ比に基づき、上記電動機が出力すべき駆動力に変換して、それぞれ変換した駆動力を発生するように、上記エンジン及び上記電動機を制御することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド電気自動車の駆動装置。 - 上記第1入力軸は、管状をなして上記第1クラッチの出力側に接続され、上記第2クラッチの出力側に接続された上記第2入力軸を内側にして上記第2入力軸と同心状に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド電気自動車の駆動装置。
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