JP5059173B2 - In-vehicle power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動源および駆動輪間の動力分割のための回転体であって且つ互いに連動して回転する複数の動力分割用回転体と、該動力分割用回転体に機械的に連結される変速装置とを備える車載動力伝達装置に関する。 The present invention is a rotating body for power split between a drive source and driving wheels, and a plurality of power split rotating bodies rotating in conjunction with each other, and mechanically connected to the power split rotating body. The present invention relates to an in-vehicle power transmission device including a transmission.
この種の車載動力伝達装置としては、例えば下記特許文献1に見られるように、一対の遊星歯車機構と無段変速装置を組み合わせたものも提案されている。詳しくは、この動力伝達装置は、一対の遊星歯車機構同士の機械的な連結態様を変更するための低速用クラッチと高速用クラッチとを備えている。これにより、低速時には、低速用クラッチを締結状態として且つ高速用クラッチを解除状態とすることで、動力循環を利用して入力軸を回転させた状態で出力軸の回転をゼロにできるいわゆるギアードニュートラル状態が実現可能とされている。また、無段変速装置の変速比を操作することで、ギアードニュートラル状態を挟んで、出力軸を正回転および逆回転の双方に回転させることができるとしている。
As this type of in-vehicle power transmission device, a combination of a pair of planetary gear mechanisms and a continuously variable transmission has been proposed, as can be seen, for example, in
ところで、車両の低速運転時には、例えば坂道発進等、大きなトルクが要求される。このため、低速運転時には、無段変速装置に加わるトルクも大きくなる傾向がある。このため、無段変速装置に要求される耐量は、大きくなりやすい。特に無段変速装置に加わるトルクは、無段変速装置の変速比を変化させる際に駆動源から駆動輪までのトータルの変速比が変化する量が大きいほど大きくなることが発明者らによって見出されている。このため、トータルの変速比を十分に確保することと無段変速装置の耐量の抑制とを両立させることは困難なものとなりやすい。 By the way, when the vehicle is driven at a low speed, a large torque is required, for example, starting on a slope. For this reason, during low speed operation, the torque applied to the continuously variable transmission tends to increase. For this reason, the withstand capacity required for the continuously variable transmission tends to increase. In particular, the inventors have found that the torque applied to the continuously variable transmission increases as the amount of change in the total transmission ratio from the drive source to the drive wheels increases when the transmission ratio of the continuously variable transmission is changed. Has been. For this reason, it is likely to be difficult to ensure both a sufficient total transmission ratio and to suppress the withstand capability of the continuously variable transmission.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、動力循環を生じるものにあって、変速装置に要求される耐量を好適に抑制することのできる車載動力伝達装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to generate a power circulation, and to provide an in-vehicle power transmission device that can suitably suppress the tolerance required for the transmission. It is to provide.
以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effect thereof will be described.
請求項1記載の発明は、駆動源および駆動輪間の動力分割のための回転体であって且つ互いに連動して回転する複数の動力分割用回転体と、該動力分割用回転体に機械的に連結される変速装置とを備える車載動力伝達装置において、前記動力分割用回転体は、前記駆動輪に機械的に連結される回転体と、該回転体以外の一対の回転体とを備え、前記駆動源の回転軸の回転速度に対する前記駆動輪の回転速度の比である変速比は、前記変速装置の変速比を変更することで変更可能であり、前記動力分割用回転体のうちの他の回転体を介して前記駆動輪に機械的に連結される回転体へと前記駆動源の動力を前記駆動輪に伝達可能な状態において前記駆動源から動力を出力することで前記一対の回転体の一方から他方に動力が流動する動力循環が生じて且つ、この際の前記駆動源の回転軸の回転速度に対する前記駆動輪の回転速度の比である変速比として利用する値を、ゼロを境とした正および負のいずれか1の領域内に制限したことを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there are provided a rotating body for power splitting between a drive source and driving wheels, and a plurality of power splitting rotating bodies that rotate in conjunction with each other, and the power splitting rotating body mechanically An in-vehicle power transmission device including a transmission connected to the power wheel, wherein the power split rotator includes a rotator mechanically coupled to the drive wheel, and a pair of rotators other than the rotator. The speed ratio, which is the ratio of the rotational speed of the drive wheel to the rotational speed of the rotational shaft of the drive source, can be changed by changing the speed ratio of the transmission. The pair of rotating bodies by outputting power from the driving source in a state in which the power of the driving source can be transmitted to the driving wheels to a rotating body that is mechanically coupled to the driving wheels via the rotating body. The power circulation that power flows from one to the other In this case, a value used as a gear ratio, which is a ratio of the rotational speed of the drive wheel to the rotational speed of the rotational shaft of the drive source at this time, falls within one of the positive and negative regions with zero as a boundary. It is limited.
上記動力循環によれば、駆動源の回転方向を固定しつつもギアードニュートラル状態の実現や駆動輪の反転(上記変速比のとり得る値を上記双方の領域とすること)が可能となる。しかし、本発明では、敢えて、上記変速比の利用する値を上記1の領域内に制限したために、双方の領域の値を利用することを前提としたものと比較して、上記変速比の可変量を低減することが可能となる。このため、変速装置に加わるトルクを低減することができ、ひいては変速装置に要求される耐量を低減することができる。
According to the power circulation, it is possible to realize a geared neutral state and to reverse the drive wheels (the values that the gear ratio can take are set to both the above regions) while fixing the rotation direction of the drive source. However, in the present invention, since the value to be used for the speed ratio is limited to the above-mentioned
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記動力分割用回転体のうちの他の回転体を介して前記駆動輪に機械的に連結される回転体へと前記駆動源の動力を前記駆動輪に伝達可能な状態において前記駆動源から動力を出力することで前記一対の回転体の一方から他方に動力が流動する動力循環が生じて且つ、この際の前記駆動源の回転軸の回転速度に対する前記駆動輪の回転速度の比である変速比が構造上とり得る値を、ゼロを境とした正および負のいずれか1の領域内に設定する設定手段を備えることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the driving source is connected to a rotating body that is mechanically connected to the driving wheel via another rotating body of the power split rotating body. When power is output from the drive source in a state where power can be transmitted to the drive wheels, power circulation occurs in which power flows from one of the pair of rotating bodies to the other, and the rotation of the drive source at this time A setting means is provided for setting a structurally possible value of a transmission gear ratio, which is a ratio of the rotational speed of the drive wheel to the rotational speed of the shaft, in a positive or negative region with zero as a boundary. And
上記発明では、変速比が構造上とり得る値を上記1の領域内に設定したために、上記1の領域内で上記変速比を操作するに際し、変速装置の構造上の変速可能範囲を十分に有効活用することができる。
In the above invention, since the value that the gear ratio can take in the structure is set in the above-mentioned
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記駆動源は、回転電機であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the drive source is a rotating electrical machine.
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明において、前記回転電機の回転方向を双方向とする双方向制御手段をさらに備えることを特徴とする。
The invention according to
上記発明では、双方向制御手段を備えるため、上記変速比のとり得る値が上記1の領域内とされるにもかかわらず、駆動輪の回転方向を反転させることができる。
In the above invention, since the bidirectional control means is provided, the rotation direction of the drive wheels can be reversed even though the value that the gear ratio can take is within the above-mentioned
請求項5記載の発明は、請求項2または3記載の発明において、前記駆動源および前記駆動輪の少なくとも一方と前記動力分割用回転体との間の機械的な連結態様を変更することで、前記変速比の符号を反転させる反転手段をさらに備えることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the invention according to
上記発明では、反転手段を備えることで、上記変速比のとり得る値が上記1の領域内とされるにもかかわらず、駆動輪の回転方向を反転させることができる。
In the above invention, by providing the reversing means, the rotation direction of the drive wheels can be reversed, although the value that can be taken by the speed ratio is within the above-mentioned
請求項6記載の発明は、請求項2〜5のいずれか1項に記載の発明において、前記設定手段は、前記いずれか1の領域における前記変速比の絶対値の最低値をゼロよりも大きく設定するものであることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the invention according to any one of
上記発明では、ギアードニュートラルを実現できない構造とすることで、駆動輪の所定の回転方向について構造上クリープ力が生じる設定とすることができる。このため、クリープ力による駆動輪の回転方向が経年変化等によって反転する事態を好適に回避することができる。また、従来のオートマティックトランスミッション車の車両になれたユーザにとって、特に親近感のある車両を実現することも可能となる。 In the said invention, it can be set as the structure which produces a creep force on the predetermined rotation direction of a driving wheel by setting it as the structure which cannot implement | achieve geared neutral. For this reason, the situation where the rotation direction of the drive wheel due to the creep force is reversed due to secular change or the like can be preferably avoided. In addition, it becomes possible to realize a vehicle that is particularly familiar to users who are familiar with conventional automatic transmission vehicles.
請求項7記載の発明は、請求項2〜6のいずれか1項に記載の発明において、前記変速装置は、プーリとベルトとを備えるベルト式の無段変速装置であり、前記設定手段は、経年変化によって、前記いずれか1の領域における前記変速比の絶対値の最小値とゼロとの間の距離が拡大するように前記変速装置を構成することを特徴とする。
The invention according to
上記発明では、経年変化によってクリープ現象が顕著となるように設定されるため、クリープ現象によって駆動輪が回転する際の回転方向が経年変化によって反転する事態を確実に回避することができる。 In the above invention, since the creep phenomenon is set to be remarkable due to secular change, it is possible to reliably avoid the situation where the rotation direction when the drive wheel rotates due to the creep phenomenon is reversed due to secular change.
請求項8記載の発明は、請求項2〜7のいずれか1項に記載の発明において、前記駆動源は、回転電機であり、前記動力分割用回転体のうちの1の回転体には、前記回転電機以外の駆動源としての内燃機関が機械的に連結され、前記内燃機関と前記1の回転体との間の動力の伝達および遮断を制御する動力伝達制御手段をさらに備えることを特徴とする。
The invention according to
上記発明では、動力伝達制御手段を備えることで、1の回転体の動力を用いて内燃機関を起動させることができる。 In the said invention, an internal combustion engine can be started using the motive power of one rotary body by providing a power transmission control means.
請求項9記載の発明は、請求項8記載の発明において、前記動力伝達制御手段は、前記1の回転体と前記内燃機関との動力の伝達を遮断するための電子制御式の遮断手段を備えることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect of the invention, the power transmission control means includes an electronically controlled shut-off means for shutting off power transmission between the first rotating body and the internal combustion engine. It is characterized by that.
上記発明では、遮断手段を備えることで、内燃機関を始動させる以前において1の回転体から内燃機関の回転軸へと動力が伝達されることを回避することができ、ひいては、内燃機関の始動処理以前に回転軸に回転力が付与されることに起因する無駄なエネルギ消費を回避することができる。 In the above invention, by providing the shut-off means, it is possible to avoid the transmission of power from one rotating body to the rotating shaft of the internal combustion engine before starting the internal combustion engine. It is possible to avoid wasteful energy consumption due to the rotational force being applied to the rotary shaft before.
請求項10記載の発明は、請求項9記載の発明において、前記動力伝達制御手段は、前記遮断手段とは別に、前記内燃機関側である出力側に対する前記1の回転体側である入力側の相対回転速度が負でないことを条件に動力を伝達させる一方向伝達機構を備えることを特徴とする。
Invention of
内燃機関の燃焼室における燃焼開始に伴ってトルクが生成されると、内燃機関の回転軸の回転速度が急上昇する。ここで、燃焼開始に伴うトルクの急上昇は非常に短い時間で発生するため、燃焼開始を検出して内燃機関と1の回転体との機械的な連結を解除する制御を行なうことは非常に困難であるか不可能である。そして、この回転変動が1の回転体に伝達される場合には、動力伝達装置にトルク脈動が生じるおそれがある。一方、上記一方向伝達機構によれば、内燃機関の回転軸の回転速度が上昇し一方向伝達機構の出力側の回転速度が入力側の回転速度を上回る際には、内燃機関の回転軸から1の回転体への動力の伝達が生じない。上記発明では、一方向伝達機構のこうした機能を利用することで、内燃機関の燃焼室における燃焼開始に伴ってトルク脈動が生成される際、このトルク脈動が1の回転体を介してドライバに体感されることを好適に回避することができる。
When torque is generated as combustion starts in the combustion chamber of the internal combustion engine, the rotational speed of the rotary shaft of the internal combustion engine increases rapidly. Here, since a sudden increase in torque accompanying the start of combustion occurs in a very short time, it is very difficult to perform control for detecting the start of combustion and releasing the mechanical connection between the internal combustion engine and one rotating body. Or impossible. And when this rotation fluctuation | variation is transmitted to the 1 rotary body, there exists a possibility that a torque pulsation may arise in a power transmission device. On the other hand, according to the one-way transmission mechanism, when the rotation speed of the rotation shaft of the internal combustion engine increases and the rotation speed on the output side of the one-way transmission mechanism exceeds the rotation speed on the input side, the rotation shaft of the internal combustion engine No power is transmitted to the rotating
請求項11記載の発明は、請求項8〜10のいずれか1項に記載の発明において、前記内燃機関と前記1の回転体との間の動力の伝達および遮断を制御する動力伝達制御手段である第1動力伝達制御手段に加えて、前記動力分割用回転体のうちの前記1の回転体以外の回転体と前記内燃機関との間の動力の伝達を制御する第2動力伝達制御手段を更に備えることを特徴とする。
Invention of
上記発明では、1の回転体が内燃機関を起動させる際に内燃機関と機械的に連結される起動用回転体となり、1の回転体以外の回転体が内燃機関の駆動力を伝達させる際に内燃機関と機械的に連結される伝達用回転体となる。このように、起動用回転体と伝達用回転体とを相違させることで、内燃機関の始動後、内燃機関を極力早期に効率のよい運転領域にて運転させることが可能となる。 In the above invention, when one rotating body is a starting rotating body mechanically connected to the internal combustion engine when starting the internal combustion engine, a rotating body other than the one rotating body transmits the driving force of the internal combustion engine. A transmission rotor is mechanically coupled to the internal combustion engine. Thus, by making the starting rotator different from the transmitting rotator, it is possible to operate the internal combustion engine in an efficient operating region as soon as possible after starting the internal combustion engine.
請求項12記載の発明は、請求項1〜11のいずれか1項に記載の発明において、前記動力分割用回転体は、遊星歯車機構を構成するサンギア、キャリアおよびリングギアであることを特徴とする。
The invention of
請求項13記載の発明は、請求項1〜12のいずれか1項に記載の発明において、前記動力分割用回転体は、前記一対の回転体としての第1の回転体および第2の回転体と、前記駆動輪に機械的に連結される第3の回転体とを備え、前記第1の回転体および前記第2の回転体が他の動力分割用回転体を介すことなく互いに連動して回転するための機械的な結合経路として、前記変速装置を備える経路を備え、前記駆動源は、前記変速装置を備える経路に機械的に連結されていることを特徴とする。
The invention of
上記発明では、変速装置を備える上記経路を介して一対の回転体の一方から出力された動力が他方へと流動する動力循環が生じる。 In the said invention, the power circulation from which the motive power output from one of a pair of rotary body flows to the other through the said path | route provided with a transmission device arises.
請求項14記載の発明は、請求項13記載の発明において、前記第1の回転体および前記第2の回転体に機械的に連結される前記駆動源は、回転電機であり、前記動力分割用回転体のうちの1の回転体に、前記回転電機とは別の駆動源としての内燃機関が機械的に連結され、前記第1の回転体、前記第2の回転体および前記第3の回転体が1の遊星歯車機構を構成し、前記第1の回転体および前記第2の回転体の双方に変速装置を機械的に連結した第1モードと、前記第2の回転体および前記第3の回転体の双方に変速装置を機械的に連結した第2モードとを切り替える切替機構をさらに備え、前記内燃機関から前記駆動輪までの変速比を従属変数とし前記変速装置の変速比を独立変数とする関数について、前記第1モードおよび前記第2モードのそれぞれにおける前記独立変数による前記関数の1階の微分値同士の符号が互いに逆となるように設定されていることを特徴とする。
Invention of
<第1の実施形態>
以下、本発明にかかる車載動力伝達装置の第1の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of an in-vehicle power transmission device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)に、本実施形態にかかるシステム構成図を示し、図1(b)に、このシステムにおける動力分割装置のスケルトン図を示す。 FIG. 1A shows a system configuration diagram according to this embodiment, and FIG. 1B shows a skeleton diagram of a power split device in this system.
図示されるモータジェネレータ10は、3相交流の電動機兼発電機である。このモータジェネレータ10は、内燃機関(エンジン12)とともに、車両走行用の動力発生装置としての機能を有する。一方、動力分割機構20は、これらモータジェネレータ10、エンジン12、および駆動輪14間の動力を分割する装置である。
The illustrated
動力分割機構20は、1の遊星歯車機構からなり、動力分割用回転体としてのサンギアS,キャリアC、およびリングギアRを備えている。そして、動力分割機構20のサンギアSには、無段変速装置(CVT22)を介して、モータジェネレータ10の回転軸10aが機械的に連結されている。また、サンギアSには、CVT22、クラッチC2、ギアG5を介してリングギアRが機械的に連結されている。このため、モータジェネレータ10も、クラッチC2およびギアG5を介してリングギアRに機械的に連結されている。すなわち、モータジェネレータ10とリングギアRとは、互いに連動して回転するための機械的な結合経路として、動力分割機構20を構成するほかの動力分割用回転体を備えない経路を有している。ちなみに、CVT22として、本実施形態では、機械式のものを想定している。詳しくは、金属ベルトやゴムベルトを用いたベルト式のものを想定している。また、ギアG5は、入力側と出力側との回転速度の比を固定された比率で変換する手段であって且つ入力側と出力側との回転速度の符号を反転させる手段(カウンタギア)である。さらに、クラッチC2は、入力側および出力側間の動力の伝達を遮断すべく油圧駆動される電子制御式の遮断手段である。なお、入力側、出力側は、それぞれエネルギの入力側とエネルギの出力側とを意味するが、この関係は、固定されたものではなく変化しうるものである。
The
動力分割機構20のリングギアRには、駆動輪14が機械的に連結されている。詳しくは、リングギアRには、ギアG5、G6およびディファレンシャルギア24を介して駆動輪14が機械的に連結されている。ここで、ギアG6は、入力側と出力側との回転速度の比を固定された比率で変換する手段であるが、入力側と出力側とで回転速度の符号を同一に保つ手段(正転ギア)である。
The
動力分割機構20のキャリアCには、ギアG2α、ギアG2β、クラッチC1およびCVT22を介してサンギアSが機械的に連結されている。ここで、ギアG2αおよびギアG2βは、入力側と出力側との回転速度の比を固定された比率で変換する手段であって且ついずれも入力側と出力側との回転速度の符号を反転させる手段(カウンタギア)である。また、クラッチC1は、入力側および出力側間の動力の伝達を遮断すべく油圧駆動される電子制御式の遮断手段である。なお、クラッチC1とクラッチC2とは、その入力側および出力側のいずれか一方が同一の1の回転軸に直結されている。
A sun gear S is mechanically coupled to the carrier C of the
上記キャリアCには、さらに、ワンウェイベアリング26およびクラッチC3を介してエンジン12のクランク軸(回転軸12a)が機械的に連結されている。ワンウェイベアリング26は、回転軸12a側(出力側)の回転速度に対するキャリアC側(入力側)の相対回転速度が負でないことを条件に動力を伝達させる一方向伝達機構である。換言すれば、出力側の回転速度の方が入力側の回転速度よりも大きくならない限り、入力側によって出力側がつれまわされるようにするものである。一方、クラッチC3は、入力側および出力側間の動力の伝達を遮断させるための電子制御式の遮断手段である。詳しくは、本実施形態では、ノーマリーオープン式のものを用いている。
Further, the crankshaft (
エンジン12の回転軸12aには、さらに、クラッチ28を介してサンギアSが機械的に連結可能とされている。ここで、クラッチ28は、入力側および出力側間の動力の伝達を遮断すべく油圧駆動される電子制御式の遮断手段である。このため、エンジン12は、クラッチ28、CVT22,クラッチC2およびギアG5を介してリングギアRに機械的に連結されている。
A sun gear S can be mechanically connected to the
なお、ギアG2α、G2β、G5,G6は、実際には、複数の歯車を備えて入力側と出力側との回転速度の比を固定された比率で変換する手段であってもよい。 Note that the gears G2α, G2β, G5, and G6 may actually be a means that includes a plurality of gears and converts the rotational speed ratio between the input side and the output side at a fixed ratio.
制御装置40は、上記動力伝達装置を制御対象とする制御装置である。詳しくは、制御装置40は、クラッチC1,C2、C3やクラッチ28、CVT22を操作することで動力伝達態様を制御する処理や、エンジン12の制御量を制御する処理、さらには、電力変換回路42を操作することでモータジェネレータ10の制御量を制御する処理を行う。
The
特に、制御装置40は、クラッチC1が締結状態であって且つクラッチC2が解除状態であるモード1と、クラッチC1が解除状態であって且つクラッチC2が締結状態であるモード2とのいずれかの状態を実現する処理を行う。以下では、「モード1」に特有の処理を説明した後、「モード2」に特有の処理について説明し、次に「モード1からモード2への切替」処理について説明し、最後に「車両の後退処理」について説明する。
「モード1」
図2に、本実施形態にかかるモータジェネレータ10による車両の発進処理について説明する。ここで、図2(a)に、発進時における動力伝達経路を示し、図2(b)に、このときの動力分割機構20の共線図を、エンジン12の回転速度とともに示す。なお、図2(b)において、リングギアRの回転速度の負方向を前進と定義しているが、これは、ギアG5がカウンタギアであるためである。また、共線図において、矢印は、トルクの向きを示すものである。
In particular, the
"
FIG. 2 illustrates a vehicle start process performed by the
図示されるように、この場合には、上記クラッチC3を解除状態とし、エンジン12を停止状態とする。この場合、動力分割機構20が備える動力分割用回転体の回転速度は、モータジェネレータ10の回転速度と、CVT22の変速比とによって制御される。すなわち、共線図において、サンギアSの回転速度、キャリアCの回転速度、およびリングギアRの回転速度は、一直線上に並ぶ。このため、サンギアSの回転速度とキャリアCの回転速度とを定めることで、残りの回転体であるリングギアRの回転速度が一義的に定まることとなる。
As shown in the figure, in this case, the clutch C3 is released and the
ここで、本実施形態では、モード1において、図2(c)に示すように、動力分割機構20を構成するリングギアR以外の回転体であるサンギアSおよびキャリアCの動力(パワー)の符号が互いに相違し、サンギアSおよびキャリアC間で動力循環が生じる。すなわち、キャリアCから出力される動力がギアG2α,G2βおよびCVT22を備える経路を介してサンギアSに流動する。この動力循環が生じる場合、モータジェネレータ10を稼働した状態で、駆動輪14の回転速度を極低速にすることができ、この際、駆動輪14に付与されるトルクを高トルクとすることができる。このため、モータジェネレータ10を大型化することなく、モータジェネレータ10による発進に際して高トルクが生成可能となる。ちなみに、各動力分割用回転体の動力の符号は、当該動力分割用回転体が動力分割機構20の外部に対して仕事をする場合を正と定義する。また、駆動輪14に付与されるトルクが高トルクとなる定量的な説明については、本明細書最後部の<備考>における「モード1における高トルクの生成について」の欄を参照のこと。
Here, in the present embodiment, in
なお、動力循環が生じるモード1では、通常、駆動源(モータジェネレータ10)を稼動させた状態で駆動輪14の回転速度をゼロとするいわゆるギアードニュートラル状態を実現したり、駆動源の回転速度の符号を固定した状態で駆動輪14の回転速度を双方向としたりすることが可能となり、これが動力循環を生じさせるメリットの1つとなっている。ただし、本実施形態では、後述する理由により、動力循環を利用した駆動輪14の回転速度の符号を反転させる処理を行わない。
「モード2」
図3(a)に、モード2において、特にモータジェネレータ10のみによって車両を走行させるいわゆるEV走行時の動力伝達経路を示し、図3(b)に、その際の共線図を示す。なお、この際、クラッチC3は、解除状態とされている。
In
"
FIG. 3A shows a power transmission path at the time of so-called EV running in which the vehicle is driven by only the
図示されるように、この場合には、動力分割機構20を介すことなく、クラッチC2およびギアG6を介してモータジェネレータ10および駆動輪14間で動力が伝達される。これは、キャリアC、サンギアSおよびリングギアRのトルクが互いに比例関係にあることから(本明細書最後部の<備考>の式(c1),(c2)参照)、キャリアCにトルクが加わらない場合、サンギアSおよびリングギアRについてもトルクが加わらないためである。
As shown in the figure, in this case, power is transmitted between the
この状態では、モータジェネレータ10の動力がCVT22を介すことなくダイレクトに駆動輪14に伝達されるため、動力損失を低減することができる。
In this state, the power of the
図4(a)に、モード2におけるエンジン12の始動時の動力伝達経路を示し、図4(b)に、その際の共線図を示す。
FIG. 4A shows a power transmission path when the
図示されるように、クラッチC3が締結状態とされることで、動力分割機構20を介したトルクの伝達が可能となる。すなわち、ワンウェイベアリング26によって、エンジン12を起動するための起動用回転体(キャリアC)の回転エネルギが、エンジン12の回転軸12aに伝達される。図4(c)に、動力分割機構20の各回転体の動力等の符号を示す。図示されるように、この場合、サンギアSの動力の符号とリングギアRの動力の符号とが互いに相違し、サンギアSおよびリングギアR間で動力循環が生じる。すなわち、リングギアRから出力される動力がサンギアSに流入する。このため、モータジェネレータ10や駆動輪14の出力の絶対値がゼロではない場合であっても、キャリアCの回転速度をゼロや極低速とすることや、キャリアCの動力の絶対値を小さい値にすることができる。このため、エンジン12の回転軸12aが停止している際にクラッチC3を締結状態に切り替えたとしても、ワンウェイベアリング26の出力側に対する入力側の回転速度差を極めて小さくすることができる。このため、クラッチC3の締結状態への切替に起因して動力分割機構20に振動が生じる事態を好適に抑制することができる。
As shown in the drawing, when the clutch C3 is in the engaged state, torque can be transmitted via the
なお、クラッチC3を締結状態とするのは、エンジン12の回転速度がエンジン12を安定して稼動状態に保つための最小回転速度以下である場合とすることが望ましい。それ以外の場合には、回転中のエンジン12において燃焼制御を開始すればよい。
The clutch C3 is preferably engaged when the rotational speed of the
ちなみに、モータジェネレータ10や駆動輪14の出力の絶対値がゼロではないにもかかわらずキャリアCの回転速度をゼロとするためには、上記動力循環が生じることが条件となる。これは、リングギアRとサンギアSとの間のループ経路において動力循環状態が実現されないにもかかわらずキャリアCの回転速度がゼロとなるなら、エネルギ保存則の観点から、モータジェネレータ10や駆動輪14の動力は、動力分割機構20内において熱エネルギとして全て消費されなければならないこととなるためである。
Incidentally, in order to make the rotation speed of the carrier C zero even though the absolute values of the outputs of the
図5(a)に、モード2におけるエンジン12による車両走行時における動力伝達経路を示し、図5(b)に、その際の共線図を示す。
FIG. 5 (a) shows a power transmission path when the vehicle is driven by the
図示されるように、エンジン12の回転速度が上昇し、クラッチ28の入力側の回転速度が出力側の回転速度となるときに、クラッチ28を締結状態に切り替えることで、エンジン12の駆動力がクラッチ28の出力側に出力される。ただし、この場合、クラッチC3を解除状態とすることで、動力分割機構20を介すことなく、モータジェネレータ10およびエンジン12と駆動輪14との間で動力が伝達される。すなわち、エンジン12の動力は、その回転速度がCVT22によって変速された後、駆動輪14に伝達され、モータジェネレータ10の動力はCVT22を介すことなく駆動輪14に伝達される。
As shown in the figure, when the rotational speed of the
なお、エンジン12による走行時においては、モータジェネレータ10を、必ずしも電動機として機能させる必要はなく、例えば発電機として機能させてもよい。また、これに代えて、モータジェネレータ10の駆動を停止させることで、無負荷状態としてもよい。
「モード1からモード2への切替」
図6(a)に、エンジン12から駆動輪14までのトータルの変速比と、CVT22の変速比との関係を示し、図6(b)に、モータジェネレータ10から駆動輪14までのトータルの変速比と、CVT22の変速比との関係を示す。図示されるように、モード1において、CVT22の変速比を連続的に変化させていくことで、極低速から高速側へと変化させることができる。そして、所定の変速比となることで、モード2へと切り替える。これにより、エンジン12に関してはトータルの変速比の可変領域を拡大することができる。
When the
"Switching from
FIG. 6A shows the relationship between the total transmission ratio from the
すなわち、図6(a)に示すように、モード1においてCVT22の変速比を変化させることで、エンジン12から駆動輪14までのトータルの変速比を増加させることができる。そして、モード切替点Pにおいてモード2に切り替えるとともにCVT22の変速比の変化方向を逆方向に切り替える(折り返し処理)ことで、トータルの変速比を更に増加させることができる。
That is, as shown in FIG. 6A, the total gear ratio from the
この設定は、CVT22の変速比の変化に対するトータルの変速比の変化速度の符号を、モード1とモード2とで互いに逆とする設定によって実現されるものである。この条件は、CVT22の変速比を独立変数としトータルの変速比を従属変数とする関数のCVT22の変速比による微分値について、モード1およびモード2のそれぞれにおける値の符号が互いに逆となる条件である。これを実現する手段は、上記ギアG2α、G2β、G5である。詳しくは、これらのギア比の積の符号によって、折り返し処理が実現可能か否かが定まる。なお、折り返し処理が可能となる条件については、この明細書の最後部における<備考>の「折り返し処理について」の欄において導出してある。
This setting is realized by setting the sign of the change speed of the total gear ratio with respect to the change in the gear ratio of the
また、本実施形態では、モード切替を、モータジェネレータ10やエンジン12の回転速度を入力回転速度とし駆動輪14の回転速度を出力回転速度とするトータルの変速比が変化しない条件で行っている。この場合、クラッチC1によって連結される一対の回転体の回転速度と、クラッチC2によって連結される一対の回転体の回転速度とが互いに等しい条件で切替がなされることとなる。このため、クラッチC1,C2の双方を締結状態とする状態を経由してモード1およびモード2間の切替を行うことができることから、駆動輪14にトルクが伝達されない期間が生じるいわゆるトルク抜けを回避することができる。
In the present embodiment, the mode switching is performed under the condition that the total speed ratio in which the rotational speed of the
トルク抜けを回避することを可能とする手段は、先の図1に示したギアG2α,G2β、G5である。すなわち、動力分割機構20のサンギアS,キャリアCおよびリングギアRの回転速度は、全てが等しいか全てが相違する。ここで、本実施形態では、サンギアSおよびリングギアRの回転速度の符号が共線図上互いに逆となる設定のため、回転速度がゼロとなる場合以外には、サンギアS、キャリアCおよびリングギアRの回転速度は全て相違する。このため、CVT22のみでは、クラッチC1によって連結される一対の回転体の回転速度とクラッチC2によって連結される一対の回転体の回転速度とが互いに等しい状態を実現することはできない。このため、動力分割機構20のリングギアRおよびクラッチC2間のギアG5と動力分割機構20のキャリアCおよびクラッチC1間のギアG2α、G2βとの少なくとも一方が、キャリアCの回転速度とリングギアRの回転速度との差を補償する手段として必要である。ちなみに、トルク抜けを生じさせないためのギアG2α,G2β、G5とCVT22とのギア比の条件は、この明細書の最後部の備考欄における「トルク抜けの生じない切替条件」の欄において導出されている。
Means that make it possible to avoid torque loss are the gears G2α, G2β, and G5 shown in FIG. That is, the rotational speeds of the sun gear S, the carrier C, and the ring gear R of the
上記のように、本実施形態では、モード1とモード2との切替を行うことで、トータルの変速比の可変領域を拡大することができるため、CVT22を小型化することが可能となる。さらに、モード2においては、基本的に動力循環が生じないため、モード1のみとした場合と比較して、入力エネルギと出力エネルギとの比である動力伝達効率を高くすることもできる。図6(c)に、トータル変速比と伝達効率との関係を示す。図示されるように、モード1においては伝達効率が非常に低い領域が存在するものの、モード2においては伝達効率は十分に高いものとなっている。なお、図6(c)では、モード2への切替直前におけるモード1の伝達効率がモード2の伝達効率よりも高くなっているが、このことは、モード1のみとした場合にモード2に切り替える場合と比較して伝達効率を高くできることを意味しない。
As described above, in the present embodiment, by switching between
このように、本実施形態では、モード1を採用することで、伝達効率は低いものの、駆動輪14に付与するトルクを大きくすることができることから、モータジェネレータ10の小型化が可能となる。そして駆動輪14の回転速度が所定以上となる領域においてモード2に切り替えることで、伝達効率を向上させるとともに、トータル変速比の可変領域を拡大できるというメリットを有する。しかも、モード2に切り換えた場合、動力分割機構20は、駆動輪14へ駆動力を伝達させる上で必要がなくなるのであるが、利用されなくなったキャリアCを用いてエンジン12に初期回転を付与することが可能となる。このため、エンジン12の起動のための手段を、モード2において利用されない部材を流用して構成することができる。
「車両の後退処理」
図6(a)および図6(b)に示すように、本実施形態では、モード1において動力循環が生じるにもかかわらずトータル変速比の符号が反転しないような設定とする。
より詳しくは、ギアードニュートラル状態を実現することもできないように、トータル変速比の最低値をゼロよりも僅かに大きく(マージン量Δだけ大きく)設定する。これは、CVT22に要求される耐量を低減するための設定である。すなわち、車両に要求される最高速の変速比が定まっていることに鑑みれば、モード1の最高変速比(切替点Pにおける変速比)もおのずと制約を受け、これをむやみに低減することはできない。このため、モード1においてトータル変速比の符号を反転させ駆動輪14の反転までをも賄う場合には、モード1におけるトータル変速比の可変量が大きくなる。一方、トータル変速比の可変量が大きくなるほどCVT22に加わるトルクが大きくなることが発明者らによって見出されている。このため、トータル変速比の可変量を低減することで、CVT22の耐量を低減することができる。ちなみに、トータル変速比の可変量が大きくなるほどCVT22に加わるトルクが大きくなることの定量的な説明は、明細書最後部の備考における「トータル変速比の可変量とCVT耐量との関係について」に記載してある。
As described above, in the present embodiment, by adopting
"Reverse processing of vehicle"
As shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), in the present embodiment, the setting is made such that the sign of the total gear ratio is not reversed despite the occurrence of power circulation in
More specifically, the minimum value of the total gear ratio is set slightly larger than zero (by a margin amount Δ) so that the geared neutral state cannot be realized. This is a setting for reducing the tolerance required for the
図7に、本実施形態にかかる車両の後退処理を示す。図7(a)に示すように、車両の後退時においてもモード1が利用される。ただし、図7(b)に示すように、この場合、モータジェネレータ10の回転方向を車両の前進時とは逆とする。なお、本実施形態では、クラッチ28を備えるため、これを解除状態とすることで、エンジン12が連れまわされる事態を回避することができる。
FIG. 7 shows the reverse processing of the vehicle according to the present embodiment. As shown in FIG. 7A,
先の図6(a)および図6(b)に示したマージン量Δは、CVT22の経年変化にかかわらず、トータル変速比の符号が反転することがないように設定されたものである。このように、マージン量Δを設けることで、車両のブレーキを解除してモータジェネレータ10を起動することで、車両を前進させるクリープ力が生じる。そして経年変化によっては、このクリープ力が車両を後退させるものに反転することが無いようにすることができる。しかも、車両を前進させるクリープ力は、オートマティックトランスミッション(AT)を搭載した従来の車両におけるものと同様であるため、ATを搭載した車両になれたユーザにとっては特に親近感のある車両を実現しやすい。
The margin amount Δ shown in FIG. 6A and FIG. 6B is set so that the sign of the total gear ratio is not reversed regardless of the
次に、図8を用いて、CVT22の経年変化の影響について説明する。本実施形態では、図8(a)および図8(b)に示すように、CVT22の出力側(動力分割機構20のキャリアC側)のプーリ(セカンダリプーリ22b)に、その変位を規制するストッパを設けている。ちなみに、図8(a)および図8(b)は、ストッパを模式的に記載したものであり、実際には、トルクカム等を備えた周知の構成を採用する。
Next, the influence of aging of the
上記構成の場合、図8(c)および図8(d)に示すように、CVT22のベルト22cが磨耗してその幅が小さくなることで、ストッパを有する側におけるベルト22cの位置が回転中心側にずれることとなる。ただし、ベルト22cの長さ自体は変化しないため、ストッパを有しない側(CVT22の入力側のプーリ:プライマリプーリ22a)におけるベルト22cの位置は外周側にずれることとなる。このため、セカンダリプーリ22bの中心からベルト22cまでの距離Rsに対するプライマリプーリ22aの中心からベルト22cまでの距離Rpの比で定義される変速比(Rp/Rs)は、大きい側にずれることとなる。換言すれば、高速ギア側にずれることとなる。このため、先の図6に示したトータル変速比の最低値は、CVT22の経年変化によってより小さい値側にずれることとなる。こうした現象に鑑み、上記マージン量Δは、経年変化によってもトータル変速比の最低値がゼロを下回らないように設定される。
In the case of the above configuration, as shown in FIG. 8C and FIG. 8D, the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)モード1におけるトータル変速比が構造上とり得る値を、ゼロよりも大きい領域内とした。これにより、CVT22に要求される耐量を好適に低減することができる。
(1) The value that the total gear ratio in
(2)モータジェネレータ10の回転方向を双方向に制御可能とした。これにより、モード1において駆動輪14の回転方向を反転させることができる。
(2) The rotation direction of the
(3)トータル変速比の最低値をゼロよりも大きく設定した。これにより、構造上、車両の前進方向にクリープ現象が生じる設定とすることができる。 (3) The minimum value of the total gear ratio is set larger than zero. Thereby, it can be set as a structure where a creep phenomenon occurs in the forward direction of the vehicle structurally.
(4)動力分割機構20の起動用回転体(キャリアC)のトルクをエンジン12に付与することでエンジン12を始動させる場合、動力分割機構20の備える他の動力分割用回転体であるサンギアSおよびリングギアR間で動力循環が生じるようにした。これにより、エンジン12の起動用回転体(キャリアC)の回転速度をゼロや極低速とすることが容易となり、ひいては、エンジン12への初期回転の付与に際して動力分割機構20に振動が生じることを好適に抑制することができる。
(4) When the
(5)モード2において、動力分割用回転体のうちの起動用回転体(キャリアC)以外の回転体をCVT22によって機械的に連結した。これにより、CVT22の変速比を操作することで、動力分割用回転体の回転速度に関する共線図の傾きを制御することができるため、駆動輪14が様々な速度をとる場合であっても、変速比の操作によって起動用回転体(キャリアC)の回転速度を制御することができる。
(5) In
(6)モード2において、エンジン12の始動時を除きクラッチC3を解除状態とした。これにより、モータジェネレータ10やエンジン12と駆動輪14との動力の伝達を、動力分割機構20を介すことなく行なうことができる。
(6) In
(7)モード2において、CVT22を介在させることなくモータジェネレータ10を駆動輪14に直結した。これにより、モータジェネレータ10および駆動輪14間の動力伝達効率を高めることができる。
(7) In
(8)エンジン12とサンギアSとを機械的に連結し、エンジン12の始動後、エンジン12のトルクをサンギアS側(CVT22)に付与するようにした。このように、エンジン12の起動時に機械的に連結される起動用回転体と、エンジン12の駆動力を伝達させる際に機械的に連結される伝達用回転体とを相違させることで、エンジン12の始動後、エンジン12を極力早期に効率のよい運転領域にて運転させることが可能となる。
(8) The
(9)モード2において、エンジン12および駆動輪14間にCVT22を介在させた。これにより、モード2において、エンジン12の出力を駆動輪14に伝達させるに際し、エンジン12の回転速度をCVT22によって変速することができる。
(9) In
(10)エンジン12とサンギアSとの間に、クラッチ28を備えた。これにより、エンジン12の駆動力を伝達させることができ、また後退時においてエンジン12が連れまわされることを回避することもできる。
(10) A clutch 28 is provided between the
(11)モード1およびモード2の切替を行なった。これにより、モータジェネレータ10、エンジン12、および駆動輪14のそれぞれと動力分割用回転体との機械的な連結を、これらの駆動状態に応じてより適切なものとすることができる。
(11)
(12)第1モード、第2モードの双方で、共通のCVT22を利用可能とした。これにより、部品点数を低減することができる。
(12) The
(13)駆動源(エンジン12)から駆動輪14までのトータルの変速比を従属変数としCVT22の変速比を独立変数とする関数について、第1モードおよび第2モードのそれぞれにおける上記独立変数による上記関数の1階の微分値同士の符号が互いに逆となるように設定した。これにより、折り返し処理が可能となり、トータルの変速比の可変領域を拡大することができる。さらに、このように変速比を拡大することができることから、CVT22自体を小型化することも可能となる。
(13) With respect to a function in which the total transmission ratio from the drive source (engine 12) to the driving
(14)第1モードと第2モードとの間の切替に際し、キャリアCとリングギアRとの回転速度の差を補償する手段(ギアG2α、G2β、G5)を備えた。これにより、第1モードと第2モードとの切り替えに際し、トルクの伝達が中断される事態を好適に回避することができる。 (14) Means (gears G2α, G2β, G5) for compensating for the difference in rotational speed between the carrier C and the ring gear R when switching between the first mode and the second mode are provided. Thereby, when switching between the first mode and the second mode, a situation in which the transmission of torque is interrupted can be suitably avoided.
(15)エンジン12の起動用回転体(キャリアC)とエンジン12との間の動力の伝達を遮断するための電子制御式のクラッチC3を備えた。これにより、エンジン12を始動させる以前において起動用回転体(キャリアC)からエンジン12へと動力が伝達されることを回避することができ、ひいては、エンジン12の始動処理以前に回転軸12aに回転力が付与されることに起因する無駄なエネルギ消費を回避することができる。
(15) An electronically controlled clutch C3 for interrupting transmission of power between the
(16)出力側であるエンジン12側の回転速度に対する入力側である起動用回転体(キャリアC)側の相対的な回転速度が負でないことを条件に動力を伝達させるワンウェイベアリング26を備えた。これにより、エンジン12の燃焼室における燃焼開始に伴ってトルクが生成されることでエンジン12の回転軸12aの回転速度が急上昇する場合であっても、この際、起動用回転体へとエンジン12のトルクが伝達されない。これは、ワンウェイベアリング26の入力側の回転速度よりも出力側(エンジン12側)の回転速度の方が高くなることで、ワンウェイベアリング26の出力側から入力側への動力伝達ができない状態となるためである。そしてこれにより、起動用回転体を介してドライバにトルク脈動が体感されることを好適に回避することができる。
(16) A one-
(17)1つの回転軸にクラッチC1およびクラッチC2を直結させた。これにより、クラッチC1およびクラッチC2を近接配置することができ、ひいては動力伝達装置自体の小型化が容易となる。
<第2の実施形態>
以下、第2の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(17) The clutch C1 and the clutch C2 are directly connected to one rotating shaft. As a result, the clutch C1 and the clutch C2 can be disposed close to each other, and the power transmission device itself can be easily downsized.
<Second Embodiment>
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図9に、本実施形態にかかるCVT22の設定を示す。
FIG. 9 shows the setting of the
図9(a)および図9(b)に示されるように、本実施形態では、プライマリプーリ22a側にストッパを備えることで、経年変化によってCVT22の変速比が低速ギア側にずれるように設定した。この場合、図9(c)に示されるように、トータル変速比の最低値は、CVT22の経年変化によって高速側にずれる。このため、本実施形態では、製品出荷時においては、トータル変速比の最低値をゼロに設定しておいたとしても、経年変化によって車両を後退させる意図しないクリープ現象が生じるような事態は生じないと考えられる。もっとも、製品出荷時においても最低値をゼロより僅かに大きく設定しておいてもよい。
As shown in FIGS. 9A and 9B, in the present embodiment, the stopper is provided on the
以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態に準じた効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。 According to this embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects according to the first embodiment.
(18)CVT22の経年変化によって、トータル変速比の最小値が大きくなるようにCVT22のストッパを備える軸側を選択した。これにより、経年変化によってクリープ時に駆動輪14が反転する事態を確実に回避することができる。
<第3の実施形態>
以下、第3の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(18) The shaft side provided with the stopper of the
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図10(a)に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図10(a)において、先の図1(a)に示した部材と対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 10A shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 10A, members corresponding to those shown in FIG. 1A are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態では、サンギアSとCVT22との間にクラッチC4を設けて且つ、サンギアSと車体との間にクラッチC5を設けた。ここで、クラッチC4,C5は、入力側および出力側間の動力の伝達を遮断すべく油圧駆動される電子制御式の遮断手段である。これにより、クラッチC4を解除状態として且つクラッチC5を締結状態とすることで、モータジェネレータ10に機械的に連結される一対の回転体(サンギアSおよびキャリアC)の一方(ここではサンギアS)を固定することができる。これにより、図10(b)に示すように、共線図上において、駆動輪14に機械的に連結される回転体(リングギアR)と上記一対の回転体(サンギアSおよびキャリアC)とのそれぞれの回転速度を結ぶ直線の傾きの符号を反転させることができ、ひいては車両を後退させることができる。
As illustrated, in the present embodiment, the clutch C4 is provided between the sun gear S and the
以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)、(3)〜(17)の各効果に準じた効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。 According to the present embodiment described above, in addition to the effects according to the effects (1) and (3) to (17) of the first embodiment, the following effects can be further obtained. Become.
(19)動力分割用回転体の機械的な連結態様を変更することで、トータル変速比の符号を反転させた。これにより、駆動輪14の回転方向を反転させることができる。
<第4の実施形態>
以下、第4の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(19) The sign of the total gear ratio was reversed by changing the mechanical connection mode of the power split rotor. Thereby, the rotation direction of the
<Fourth Embodiment>
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図11(a)に、本実施形態にかかるシステム構成を示す。なお、図11(a)において、先の図1(a)に示した部材と対応する部材については、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 11A shows a system configuration according to the present embodiment. In FIG. 11A, members corresponding to those shown in FIG. 1A are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態では、車載空調装置のコンプレッサ50を、動力分割機構20のサンギアSに機械的に連結した。そして、車両の停止時においてもコンプレッサ50の駆動を可能とすべく、図11(b)に示すように、トータル変速比の最低値が負となるようにする。これにより、経年変化にかかわらず、ギアードニュートラル状態を確実に実現することができる。このため、駆動輪14を停止させた状態で、モータジェネレータ10の動力をサンギアSを介してコンプレッサ50に伝達することができる。
As illustrated, in the present embodiment, the
以上説明した本実施形態によれば、先の第1の実施形態の上記(1)、(2)、(4)〜(17)の各効果に準じた効果に加えて、さらに以下の効果が得られるようになる。 According to this embodiment described above, in addition to the effects according to the effects (1), (2), (4) to (17) of the first embodiment, the following effects are further obtained. It will be obtained.
(20)トータル変速比の最低値が負となるようにした。これにより、ギアードニュートラル状態を確実に実現することができ、ひいては駆動輪14を停止しつつ動力分割用回転体を動力源としてコンプレッサ50を駆動することができる。
(20) The minimum value of the total gear ratio is made negative. As a result, the geared neutral state can be reliably realized, and the
(21)コンプレッサ50とモータジェネレータ10との間にCVT22を介在させた。これにより、CVT22によってコンプレッサ50の可変容量制御を行うことができる。
<第5の実施形態>
以下、第5の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
(21) The
<Fifth Embodiment>
Hereinafter, a fifth embodiment will be described with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment.
図12に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図12において、先の図1に示した部材と対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 12 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 12, the same reference numerals are assigned for convenience to those corresponding to the members shown in FIG.
図示されるように、本実施形態にかかる動力分割機構20は、第1遊星歯車機構20aおよび第2遊星歯車機構20bを備えて構成されている。ここで、第1遊星歯車機構20aのリングギアRと第2遊星歯車機構20bのキャリアCとは、機械的に連結されており、また、第1遊星歯車機構20aのサンギアSと第2遊星歯車機構20bのサンギアSとは、機械的に連結されている。そして、第2遊星歯車機構20bのリングギアRには、モータジェネレータ10の回転軸10aが機械的に連結されている。また、第1遊星歯車機構20aのリングギアRおよび第2遊星歯車機構20bのキャリアCには、ギアG6およびディファレンシャルギア24を介して駆動輪14が機械的に連結されている。
As shown in the figure, the
また、第1遊星歯車機構20aのキャリアCは、ワンウェイベアリング26およびクラッチC3を介してエンジン12のクランク軸(回転軸12a)に機械的に連結可能とされている。第1遊星歯車機構20aのサンギアSおよび第2遊星歯車機構20bのサンギアSとエンジン12の回転軸12aとの間には、クラッチ28が設けられている。第1遊星歯車機構20aのサンギアSおよび第2遊星歯車機構20bのサンギアSは、CVT22、クラッチC1およびギアG3を介して、モータジェネレータ10の回転軸10aに機械的に連結されている。ここで、ギアG3は、入力側と出力側との回転速度の比を固定された比率で変換する手段であって且つ、入力側と出力側との回転速度の符号を反転させる手段(カウンタギア)である。
Further, the carrier C of the first
また、第1遊星歯車機構20aのサンギアSおよび第2遊星歯車機構20bのサンギアSは、CVT22、クラッチC2およびギアG4を介して、第1遊星歯車機構20aのリングギアRおよび第2遊星歯車機構20bのキャリアCに機械的に連結されている。
The sun gear S of the first
こうした構成によっても、クラッチC1を締結状態として且つクラッチC2を解除状態とするモード1において、動力循環を生じさせることができる。すなわち、この場合、第2遊星歯車機構20bのサンギアSから出力される動力がCVT22、クラッチC1およびギアG3を介して第2遊星歯車機構20bのリングギアRに入力される。このため、第2遊星歯車機構20bのキャリアCの極低速回転時(駆動輪14の極低速回転時)において、駆動輪14に高トルクを付与することができる。ただし、本実施形態でも動力循環を、モータジェネレータ10の回転方向を反転させることなく駆動輪14の回転速度の符号を反転させるためには利用せず、トータル変速比の下限値がゼロよりも僅かに大きい設定とする。これにより、上記第1の実施形態と同様、CVT22の耐量を低減することなどができる。
<第6の実施形態>
以下、第6の実施形態について、先の第1の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
Even with such a configuration, power circulation can be generated in
<Sixth Embodiment>
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
図13に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図13において、先の図1に示した部材と対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 13 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 13, the same reference numerals are given for the sake of convenience for those corresponding to the members shown in FIG. 1.
図示されるように、本実施形態では、動力分割用回転体として、第1遊星歯車機構20aのサンギアS,キャリアCおよびリングギアR、ならびに第2遊星歯車機構20bのサンギアS,キャリアCおよびリングギアRの6つの回転体を備え、これらにより動力分割を行なう。
As illustrated, in the present embodiment, the sun gear S, the carrier C and the ring gear R of the first
上記モータジェネレータ10は、第1遊星歯車機構20aのサンギアSに機械的に連結されるとともに、ギアG3を介して第2遊星歯車機構20bのキャリアCに機械的に連結され、またCVT22を介して第2遊星歯車機構20bのサンギアSに機械的に連結されている。ここで、ギアG3は、入力側と出力側との回転速度の比を固定された比率で変換する手段であるが、入力側と出力側とで回転速度の符号を同一に保つ手段(正転ギア)である。
The
一方、駆動輪14は、ディファレンシャルギア24およびギアG7を介して第1遊星歯車機構20aのリングギアRに機械的に連結されている。ここで、ギアG7は、入力側と出力側との回転速度の比を固定された比率で変換する手段であって且つ、入力側と出力側との回転速度の符号を反転させる手段(カウンタギア)である。
On the other hand, the
また、第1遊星歯車機構20aのキャリアCと第2遊星歯車機構20bのリングギアRとは、ギアG5およびクラッチC1を介して機械的に連結されている。また、第1遊星歯車機構20aのキャリアCと第2遊星歯車機構20bのサンギアSとは、クラッチC2およびギアG4を介して機械的に連結されている。ここで、ギアG4,G5は、いずれも入力側と出力側との回転速度の比を固定された比率で変換する手段であって且つ、入力側と出力側との回転速度の符号を反転させる手段(カウンタギア)である。
Further, the carrier C of the first
さらに、上記第2遊星歯車機構20bのリングギアRには、ワンウェイベアリング26およびクラッチC3を介してエンジン12の回転軸12aが機械的に連結されている。また、エンジン12の回転軸12aは、クラッチ28を介して第2遊星歯車機構20bのキャリアCに機械的に連結されている。
Further, the
こうした構成によっても、クラッチC1を締結状態として且つクラッチC2を解除状態とするモード1において、動力循環を生じさせることができる。すなわち、この場合、第1遊星歯車機構20aのキャリアCから出力される動力が、クラッチC1、第2遊星歯車機構20bのリングギアR、第2遊星歯車機構20bのサンギアS、CVT22を介して第1遊星歯車機構20aのサンギアSに入力される。このため、第1遊星歯車機構20aのキャリアCの極低速回転時(駆動輪14の極低速回転時)において、駆動輪14に高トルクを付与することができる。ただし、本実施形態でも動力循環を、モータジェネレータ10の回転方向を反転させることなく駆動輪14の回転速度の符号を反転させるためには利用せず、モード1においてモータジェネレータ10を反転させることで駆動輪14を反転させる。そして、トータル変速比の下限値がゼロよりも僅かに大きい設定とする。これにより、上記第1の実施形態と同様、CVT22の耐量を低減することなどができる。
<第7の実施形態>
以下、第7の実施形態について、先の第6の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
Even with such a configuration, power circulation can be generated in
<Seventh Embodiment>
Hereinafter, the seventh embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the sixth embodiment.
図14に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。なお、図14において、先の図13に示した部材と対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。 FIG. 14 shows a system configuration diagram according to the present embodiment. In FIG. 14, components corresponding to those shown in FIG. 13 are given the same reference numerals for convenience.
図示されるように、本実施形態では、ディファレンシャルギア24およびギアG7間に、クラッチC4を設けるとともに、これらに並列に、ギアG8およびクラッチC5を接続する。ここで、ギアG8は、入力側と出力側との回転速度の比を固定された比率で変換する手段であるが、入力側と出力側とで回転速度の符号を同一に保つ手段(正転ギア)である。また、クラッチC4,C5は、入力側および出力側間の動力の伝達を遮断するための電子制御式の遮断手段である。
As illustrated, in the present embodiment, a clutch C4 is provided between the
こうした構成によれば、モータジェネレータ10の回転方向を固定しつつも、クラッチC4を締結状態として且つクラッチC5を解除状態とする場合とクラッチC4を解除状態として且つクラッチC5を締結状態とする場合とで、駆動輪14の回転方向を反転させることができる。
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
「双方向制御手段について」
双方向制御手段としては、モード1において行うものに限らず、例えばモード2において行うものであってもよい。
「反転手段について」
反転手段としては、上記各実施形態において例示したものに限らない。例えば、共線図において、モータジェネレータ10に機械的に連結される一対の回転体の回転速度と駆動輪14に機械的に連結される回転体の回転速度とが1直線上に並ぶものにおいて、上記直線の傾きを変更するよう一対の回転体間に介在する変速比固定の変速手段のギア比を変更するものであってもよい。図15(a)に、上記第1の実施形態においてこうした手法を採用した例を示す。すなわち、クラッチC1等に並列に、クラッチC4およびギアG7を接続し、このギアG7を、モータジェネレータ10側の回転速度よりもキャリアC側の回転速度が大きくなる設定とする(特に、ギアG2βも同様のギアの場合、これよりも上記大きくなる度合いを大きくする)。これにより、クラッチC1,C2を解除状態として且つクラッチC4を締結状態とすることで、図15(b)に示す動力伝達経路が形成され、図15(c)に示すように、モータジェネレータ10を反転させることなく後退処理を行うことができる。
According to such a configuration, while the rotation direction of the
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.
"Bidirectional control means"
The bidirectional control means is not limited to that performed in
"About reversing means"
The inversion means is not limited to those exemplified in the above embodiments. For example, in the nomograph, the rotational speed of a pair of rotating bodies mechanically connected to the
また例えば、クラッチC1,C2を解除状態とした場合にモータジェネレータ10と駆動輪14とを直結する経路を構成し、この経路に、回転速度を反転させる変速比固定の変速手段を備えるものであってもよい。図16(a)に、上記第1の実施形態においてこうした手法を採用した例を示す。すなわち、クラッチC2に並列に、ギアG7とクラッチC4を接続して且つ、ギアG7を入力側と出力側との回転速度の比を固定された比率で変換する手段であって且つ、回転速度の符号を反転させる手段とする。これにより、クラッチC1,C2を解除状態として且つクラッチC4を締結状態とすることで、図16(b)に示す動力伝達経路が形成され、図16(c)に示すように、モータジェネレータ10を反転させることなく後退処理を行うことができる。なお、この構成の場合、クラッチ28を締結状態とすることでエンジン12によって後退処理を行うことも可能である。
Further, for example, when the clutches C1 and C2 are in the released state, a path that directly connects the
また例えば、共線図上において3つの回転体の回転速度が直線上に並ぶものであって且つ駆動輪に機械的に連結される回転体の回転速度の符号とそれ以外の少なくとも1つの回転体の回転速度の符号とが相違する構成において、3つの回転体の回転速度が等しくなるようにこれら回転体に対する機械的な連結態様を変更するものであってもよい。図17(a)に、上記第1の実施形態においてこうした手法を採用した例を示す。具体的には、リングギアRとサンギアSとの締結および解除を行うクラッチC4を設けた。これにより、クラッチC1,C2を解除状態として且つクラッチC4を締結状態とすることで、図17(b)に示す動力伝達経路が形成され、図17(c)に示すように、モータジェネレータ10を反転させることなく後退処理を行うことができる。なお、この構成の場合、クラッチ28を締結状態とすることでエンジン12によって後退処理を行うことも可能である。
Further, for example, in the nomograph, the rotational speeds of the three rotators are arranged in a straight line, and the sign of the rotational speed of the rotator mechanically connected to the drive wheels and at least one other rotator In a configuration in which the signs of the rotational speeds of the three rotating bodies are different from each other, the mechanical connection mode of these rotating bodies may be changed so that the rotational speeds of the three rotating bodies are equal. FIG. 17A shows an example in which such a method is adopted in the first embodiment. Specifically, a clutch C4 for engaging and releasing the ring gear R and the sun gear S is provided. As a result, the clutches C1 and C2 are released and the clutch C4 is engaged, whereby a power transmission path shown in FIG. 17B is formed. As shown in FIG. The reverse process can be performed without inversion. In the case of this configuration, the reverse process can be performed by the
なお、この手法は、サンギアSおよびリングギアR間にクラッチを設けることで実現されるのみならず、図18(a)に示すように、キャリアCおよびサンギアS間にクラッチC4を設けたり、図18(c)に示すように、キャリアCおよびリングギアR間にクラッチC4を設けたりしても実現することができる。 This technique is not only realized by providing a clutch between the sun gear S and the ring gear R, but also provided with a clutch C4 between the carrier C and the sun gear S, as shown in FIG. As shown in FIG. 18 (c), this can also be realized by providing a clutch C4 between the carrier C and the ring gear R.
さらに、例えば、上記第3の実施形態において、上記第7の実施形態における反転手段を用いてもよい。
「トータル変速比の可変範囲の設定について」
トータル変速比の最低値が正となる設定としては、従来のAT車程度のクリープ力を生成するものに限らない。例えばギア比の設定によっては最低値をゼロに設定することが物理的に不可能な場合がある。この場合、最低値が正となるように設定するなら、クリープ力が駆動輪14を反転させるものとなることを回避することができる。
Furthermore, for example, in the third embodiment, the inverting means in the seventh embodiment may be used.
“Setting the variable range of the total gear ratio”
The setting that the minimum value of the total gear ratio is positive is not limited to the one that generates a creep force comparable to that of a conventional AT vehicle. For example, depending on the setting of the gear ratio, it may be physically impossible to set the minimum value to zero. In this case, if the minimum value is set to be positive, it can be avoided that the creep force reverses the
トータル変速比の最低値が負となる設定としては、動力分割用回転体の回転力を補機の駆動源とする場合に限らない。こうした用途がない場合であっても、例えば、トータル変速比の最低値が負となるようにするなら、ギアードニュートラル状態を確実に実現することができるため、制御によってクリープが生じない車両を意図的に設計する場合等には、上記設定は有効である。また、ギアードニュートラル状態の実現が必須でない車両であっても、トータル変速比がゼロ以上である領域のみを利用するなら、トータル変速比が負となる領域を低減することができるため、CVT22の耐量を低減することができる等のメリットが生じる。 The setting in which the minimum value of the total gear ratio is negative is not limited to the case where the rotational force of the power split rotator is used as a drive source for the auxiliary machine. Even if there is no such application, for example, if the minimum value of the total gear ratio is set to be negative, the geared neutral state can be reliably realized. For example, the above setting is effective. Even if the vehicle is not indispensable to realize the geared neutral state, if only the region where the total gear ratio is zero or more is used, the region where the total gear ratio is negative can be reduced. The merit that it can reduce is produced.
また、上記第4の実施形態において、トータル変速比の最低値をゼロとしてもよい。この場合であっても、上記第1の実施形態において例示したように、CVT22のセカンダリプーリ22b側にストッパを設けるなら、経年変化によってトータル変速比の最低値が小さくなる側にずれるため、ギアードニュートラル状態を確実に実現することができる。
「補機に機械的に連結される動力分割用回転体について」
例えば、図11に示した構成に代えて、図19に示した構成を採用してもよい。ここでは、モータジェネレータ10とCVT22との間にコンプレッサ50を機械的に連結する例を示した。この構成は、モータジェネレータ10からコンプレッサ50への動力伝達効率を向上させるうえで優れている。すなわち、CVT22を介して動力伝達を行う場合、その効率が低下しやすい。このため、図19に例示するように、CVT22を介在させないようにすることで、伝達効率を向上させることができる。
「動力分割用回転体の回転力を駆動源とする補機について」
この種の補機としては、車載空調装置のコンプレッサに限らない。例えば駆動輪14等に制動力を付与するための油圧を生成するブレーキポンプや、エンジン12の冷却水用のウォータポンプ、冷却ファン等であってもよい。
「第1動力伝達制御手段について」
エンジン12を起動すべくエンジン12と動力分割機構20の起動用回転体との間のトルクの伝達および遮断を行う動力伝達制御手段としては、クラッチC3およびワンウェイベアリング26を備えて構成されるものに限らない。例えば、クラッチC3のみを備えるものであってもよい。この場合、例えばエンジン12の回転軸12aに初期回転を付与した後、エンジン12の燃焼開始に先立ちクラッチC3を遮断するなら、エンジン12における燃焼開始時に急増するトルクが動力分割機構20に伝達されることを好適に回避することができる。また例えばワンウェイベアリング26のみを備えるものであってもよい。
In the fourth embodiment, the minimum value of the total gear ratio may be zero. Even in this case, as illustrated in the first embodiment, if a stopper is provided on the
"About the power split rotor that is mechanically connected to the auxiliary machine"
For example, instead of the configuration shown in FIG. 11, the configuration shown in FIG. 19 may be adopted. Here, an example in which the
“Auxiliary machines that use the rotational force of the power split rotor as a drive source”
This kind of auxiliary machine is not limited to the compressor of the in-vehicle air conditioner. For example, a brake pump that generates hydraulic pressure for applying a braking force to the
"First power transmission control means"
The power transmission control means for transmitting and interrupting torque between the
また、ワンウェイベアリング26の入力側にクラッチC3を設けてもよい。
A clutch C3 may be provided on the input side of the one-
さらに、エンジン12の回転軸12a側(出力側)に対する動力分割機構20の起動用回転体側(入力側)の相対回転速度が負でないことを条件に動力を伝達させる一方向伝達機構としては、ワンウェイベアリング26に限らず、ワンウェイクラッチであってもよい。また、入力側によって出力側が滑ることなくつれまわされるものに限らず、滑りつつも動力が付与されるものであってもよい。
Furthermore, as a one-way transmission mechanism for transmitting power on condition that the relative rotational speed of the starting rotary body (input side) of the
エンジン12を始動するために動力分割機構20からエンジン12の回転軸12aへと動力を伝達する経路の動力伝達を遮断する遮断手段としては、ノーマリーオープン式のクラッチC3に限らない。例えばノーマリークローズ式のクラッチであってもよい。
「第2動力伝達制御手段について」
エンジン12のトルクを駆動輪14に付与すべく動力分割機構20の伝達用回転体とエンジン12との間の動力の伝達を制御する第2動力伝達制御手段としては、クラッチ28に限らない。例えばワンウェイクラッチやワンウェイベアリング等の一方向伝達機構であってもよい。図20(a)に、上記第1の実施形態においてワンウェイベアリング29を追加した例を示し、図20(b)に、上記第1の実施形態においてクラッチ28をワンウェイベアリング29に変更した例を示す。なお、図20(b)に示した例では、後退処理時においてエンジン12が逆回転方向に連れまわされるため、逆回転時であっても潤滑用オイルを潤滑可能な構成とすることが望ましい。さらに、エンジン12の負荷を低減すべく、吸気バルブや排気バルブを電磁駆動バルブとして且つ、後退処理時においてこれら双方を開弁状態に固定してもよい。
「動力分割機構について」
動力分割機構としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、先の図1や、図12、図13に例示した構成において、サンギアS、キャリアCおよびリングギアRを入れ替えてもよい。この場合であっても、遊星歯車機構とモータジェネレータ10、エンジン12、駆動輪14との間に介在するギアの設定によって、上記各実施形態と同様の効果を奏することが可能となる。
「動力分割用回転体について」
上記実施形態では、動力分割用回転体を構成する遊星歯車機構として、サンギアSとリングギアRの回転速度の符号が互いに相違する場合にキャリアCの回転速度がゼロとなりうるものを採用したが、これに限らない。例えば、サンギアSとリングギアRとの回転速度の符号が同一である場合にキャリアCの回転速度がゼロとなり得るものを用いてもよい。この遊星歯車機構は、いわゆるダブルピニオンを有する遊星歯車機構(例えば特開2001−108073号公報参照)によって実現できる。
The shut-off means for shutting off the power transmission on the path for transmitting power from the
"Second power transmission control means"
The second power transmission control means for controlling the power transmission between the transmission rotating body of the
"Power split mechanism"
The power split mechanism is not limited to those exemplified in the above embodiments. For example, the sun gear S, the carrier C, and the ring gear R may be interchanged in the configurations illustrated in FIG. 1, FIG. 12, and FIG. Even in this case, the same effects as those of the above embodiments can be obtained by setting the gears interposed between the planetary gear mechanism and the
"Power split rotor"
In the above embodiment, the planetary gear mechanism that constitutes the power split rotator employs a mechanism in which the rotation speed of the carrier C can be zero when the signs of the rotation speeds of the sun gear S and the ring gear R are different from each other. Not limited to this. For example, when the signs of the rotational speeds of the sun gear S and the ring gear R are the same, those that can cause the rotational speed of the carrier C to be zero may be used. This planetary gear mechanism can be realized by a planetary gear mechanism having a so-called double pinion (see, for example, JP-A-2001-108073).
また、遊星歯車機構を構成するものにも限らず、例えばデフギアを構成するものであってもよい。
「変速装置の種類について」
機械式の無段変速装置としては、ベルト式のものに限らず、例えばトラクションドライブ式のものであってもよい。また、機械式のものに限らず、油圧式のものであってもよい。更に、無段変速装置にも限らず、有段変速装置であってもよい。
「その他」
・モード1とモード2との間の切り替えに際し、トルク抜けが生じる設定であっても上記第1の実施形態の(1)等の効果を得ることはできる。この場合、クラッチC1,C2のうち解除状態から締結状態へと切り替える側において、締結力を漸増させることで半クラッチを利用すればよい。もっとも、フェールセーフ処理時等、モード切替に伴うショック等よりも迅速なモード切替の優先度の方が高い状況下にあっては、モード1とモード2とでトータル変速比が相違するCVT30の変速比において、上記締結力の漸増処理を行うことなく強制的にモード切替を行なってもよい。
Moreover, it is not restricted to what constitutes a planetary gear mechanism, for example, it may constitute a differential gear.
“Types of transmissions”
The mechanical continuously variable transmission is not limited to a belt type, and may be, for example, a traction drive type. Moreover, not only a mechanical type but a hydraulic type may be used. Furthermore, it is not limited to a continuously variable transmission, but may be a stepped transmission.
"Other"
The effect of (1) and the like of the first embodiment can be obtained even when the torque loss occurs when switching between
・必ずしもモード2を備えなくてもよい。
-
・車両としては、動力発生装置としてモータジェネレータ10およびエンジン12を備えるハイブリッド車に限らない。例えば、モータジェネレータ10のみを備える電気自動車等であってもよい。また、車両走行用の回転電機を複数備える車両であってもよい。この場合、一部の回転電機については、発電機としてのみ使用されるものであってもよい。この場合、発電機によって発電された電力は、動力発生装置としての電動機に利用される。
The vehicle is not limited to a hybrid vehicle including the
・回転電機としては、3相の交流回転電機に限らず、例えばブラシ付DCモータや誘導モータ等であってもよい。
<備考>
上記第1の実施形態に記載の構成について、様々な関係を導出する場合、図21に示す一般的な構成において導出すれば足りる。ここで、ギアG1は、CVT22に対応している。ちなみに、図21に示す構成と第1の実施形態に示す構成との相違は、第1の実施形態にはギアG4が無く、ギアG2a、G2bを有する点である。図の構成は、第1の実施形態の構成を一般化したものであるにもかかわらず、ギアG2a,G2bをギアG2にまとめることとしたのは、クラッチC1およびキャリアC間に介在するギアをギアG2として一般化することができるためである。すなわち、この図の構成から第1の構成にいたるには、第1の実施形態のギアG2a,G2bのトータルのギア比を図21の構成のギアG2のギア比r2として且つ、ギアG4のギア比r4を「1」とすればよい。なお、ギア比ri(i=1〜6)は、図中、aの回転速度に対するbの回転速度の比である。
The rotating electric machine is not limited to a three-phase AC rotating electric machine, and may be, for example, a brushed DC motor or an induction motor.
<Remarks>
In the case of deriving various relationships with respect to the configuration described in the first embodiment, it is sufficient to derive in the general configuration shown in FIG. Here, the gear G1 corresponds to the
ここで、動力分割機構20のリングギアRの歯数Zrに対するサンギアSの歯数Zsの比Zs/Zrを比ρとし、リングギアR、サンギアSおよびキャリアCのトルクをそれぞれトルクTr,Ts、Tcとして且つこれらの回転速度を回転速度wR,wS,wCとすると、以下の式が成立する。
Here, the ratio Zs / Zr of the number of teeth Zs of the sun gear S to the number of teeth Zr of the ring gear R of the
Tr=−Tc/(1+ρ) …(c1)
Ts=−ρTc/(1+ρ) …(c2)
ρwS−(1+ρ)wC+wR=0 …(c3)
「モード1における高トルクの生成について」
モータジェネレータ10を駆動源とする場合、図中、IN2が供給動力となる。今、モータジェネレータ10のトルクをトルクTmとし、先の図2(c)に示した関係からエネルギ保存則を立てると、以下の式が成立する(ただし、ギアG2の質量を無視する理想化を行っている)。
Tr = −Tc / (1 + ρ) (c1)
Ts = −ρTc / (1 + ρ) (c2)
ρwS− (1 + ρ) wC + wR = 0 (c3)
“Generation of high torque in
When the
wC(Tm+r1Tc)=−wSTs …(c4)
上記の式(c1)および式(c2)を用いて上記式(c4)からトルクTs,Tcを消去することで、下記の式(c5)を得る。
wC (Tm + r1Tc) = − wSTs (c4)
The following equation (c5) is obtained by eliminating the torques Ts and Tc from the equation (c4) using the equations (c1) and (c2).
Tr=1/{r2(1+ρ)−ρ(wS/wC)} …(c5)
上記の式(c5)によれば、比「wS/wC」を「r2(1+ρ)/ρ」に近似させることで、リングギアRのトルクTrは、非常に大きなものとなり得ることがわかる。換言すれば、駆動輪14に伝達されるトルクが非常に大きなものとなり得ることがわかる。
Tr = 1 / {r2 (1 + ρ) −ρ (wS / wC)} (c5)
According to the above equation (c5), it is understood that the torque Tr of the ring gear R can be very large by approximating the ratio “wS / wC” to “r2 (1 + ρ) / ρ”. In other words, it can be seen that the torque transmitted to the
「モード1のトータルの変速比について」
1.駆動源がエンジンの場合
モード1においては、サンギアSの回転速度wSと、キャリアCの回転速度wCとの間には、以下の式(c6)にて表現される関係がある。
“Total transmission ratio in
1. When the drive source is an engine In
wC=r1・r2・wS …(c6)
一方、ギアG6の出力側の回転速度wG6bは、以下の式(c7)にて表現できる。
wC = r1, r2, wS (c6)
On the other hand, the rotational speed wG6b on the output side of the gear G6 can be expressed by the following equation (c7).
wG6b=r6・r5・wR …(c7)
上記の式(c6)、(c7)を上記の式(c3)に代入することで以下の式(c8)を得る。
wG6b = r6 · r5 · wR (c7)
By substituting the above formulas (c6) and (c7) into the above formula (c3), the following formula (c8) is obtained.
wG6b=r6・r5・{r1・r2・(1+ρ)−ρ}wS …(c8)
したがって、トータルの変速比は、以下の式(c9)となる。
wG6b = r6 · r5 · {r1 · r2 · (1 + ρ) −ρ} wS (c8)
Therefore, the total gear ratio is expressed by the following equation (c9).
(トータル変速比)=r6・r5・{r1・r2・(1+ρ)−ρ} …(c9)
2.駆動源がモータジェネレータ10の場合
この場合、入力軸がギアG1の出力側となるため、上記の式(c8)の右辺のwSをギア比r1で除算したものを用いることで、以下の式が導出できる。
(Total transmission ratio) = r6 · r5 · {r1 · r2 · (1 + ρ) −ρ} (c9)
2. When the drive source is the
(トータル変速比)=r6・r5・{r2・(1+ρ)−ρ/r1} …(c10)
「モード2のトータル変速比について」
モード2においては、駆動源がエンジンの場合、ギアG1,G4,G6の経路を考えることで、トータル変速比は、以下の式(c11)となる。
(Total transmission ratio) = r6 · r5 · {r2 · (1 + ρ) −ρ / r1} (c10)
“Total transmission ratio in
In
(トータルの変速比)=r1・r4・r6 …(c11)
「トルク抜けの生じない切替条件」
ギアG1の回転速度wG1bが、ギアG2の回転速度wG2aとギアG4の回転速度wG4aとの双方と一致することが条件となる。これは、以下の式にて表現することができる。
(Total transmission ratio) = r1, r4, r6 (c11)
"Switching conditions that do not cause torque loss"
The condition is that the rotational speed wG1b of the gear G1 matches both the rotational speed wG2a of the gear G2 and the rotational speed wG4a of the gear G4. This can be expressed by the following equation.
wC/r2=wS・r1=wR・r5/r4 …(c12)
上記の式(c12)において、例えばサンギアSおよびリングギアRの回転速度wS,wRをキャリアCの回転速度wCで表現して且つ、上記の式(c3)に代入することで以下の式(c13)を得る。
wC / r2 = wS · r1 = wR · r5 / r4 (c12)
In the above formula (c12), for example, the rotational speeds wS and wR of the sun gear S and the ring gear R are expressed by the rotational speed wC of the carrier C and substituted into the above formula (c3) to obtain the following formula (c13 )
r1=ρr5/{r2r5(1+ρ)−r4} …(c13)
すなわち、CVT22(ギアG1)のギア比r1が上記の式(c13)の右辺の値をとりうる設定とすれば、上記(c13)の条件成立時においてトルク抜けを回避した切替を行うことができる。
r1 = ρr5 / {r2r5 (1 + ρ) −r4} (c13)
That is, if the gear ratio r1 of the CVT 22 (gear G1) is set to take the value on the right side of the above equation (c13), it is possible to perform switching while avoiding torque loss when the condition (c13) is satisfied. .
「折り返し処理について」
これは、トータルの変速比を従属変数としギア比r1を独立変数とする関数をギア比r1によって微分した値についてのモード1とモード2との積が負であることを条件とすればよい。
"Wrapping process"
This may be performed under the condition that the product of
上記の式(c9)および式(c11)を用いる場合には、これは以下の式(c14)に示す条件となる。 When the above formulas (c9) and (c11) are used, this is the condition shown in the following formula (c14).
{r6・r5・r2・(1+ρ)}・{r4・r6}<0
すなわち、r5・r4・r2<0 …(c14)
ちなみに、上記第1の実施形態では、ギアG5やギアG2a、G2bをカウンタギアとしたため、ギア比r2>0、ギア比r5<0であり、またギアG4を除いたため、ギア比r4=1であり、この条件を満たす。
{R6 · r5 · r2 · (1 + ρ)} · {r4 · r6} <0
That is, r5 · r4 · r2 <0 (c14)
Incidentally, in the first embodiment, since the gear G5 and the gears G2a and G2b are counter gears, the gear ratio r2> 0, the gear ratio r5 <0, and since the gear G4 is excluded, the gear ratio r4 = 1. Yes, this condition is met.
「トータル変速比の可変量とCVT耐量との関係について」
この考察は、ギアードニュートラルを実現可能とし、ギアードニュートラルが実現される場合にCVT22に加わるトルクを算出することが簡易な手法である。なぜなら、駆動源の出力が一定であるとすると、エネルギ保存則の関係から駆動輪14に加わるトルクが最大となるのは、ギアードニュートラル状態となるときであると考えられるため、CVT22に加わるトルクが最大となるのもギアードニュートラル状態であると考えられるためである。
“Relationship between total gear ratio variable and CVT tolerance”
This consideration makes it possible to realize geared neutral and to calculate the torque applied to the
この場合、駆動輪14のトルクTOUTを用いると、ギアG1の入力側および出力側のトルクT(G1a)、T(G1b)は、それぞれ以下のようになる。
In this case, when the torque TOUT of the
T(G1a)=Ts=ρTr=ρr5r6TOUT …(c15)
T(G1b)=T(G1a)/r1=ρr5r6TOUT/r1 …(c16)
ここで、上記の式(c10)からわかるように、トータル変速比の可変量は、「ρr5r6」に比例する。一方、上記トルクT(G1a)、T(G1b)も「ρr5r6」に比例する。このため、トータル変速比の可変量を大きくするほどCVT22に加わるトルクが大きくなる。
T (G1a) = Ts = ρTr = ρr5r6TOUT (c15)
T (G1b) = T (G1a) / r1 = ρr5r6TOUT / r1 (c16)
Here, as can be seen from the above equation (c10), the variable amount of the total gear ratio is proportional to “ρr5r6”. On the other hand, the torques T (G1a) and T (G1b) are also proportional to “ρr5r6”. For this reason, the torque applied to the
なお、このようにトルク等の式を導出してトータル変速比の可変量とCVTの耐量との関係を論ずる手法は、先の第7の実施形態にかかる構成等においても、同様に適用できる。 It should be noted that the technique for deriving an equation such as torque and discussing the relationship between the variable amount of the total gear ratio and the CVT tolerance is also applicable to the configuration and the like according to the previous seventh embodiment.
20…動力分割機構、S…サンギア(動力分割用回転体の一実施形態)、C…キャリア(動力分割用回転体の一実施形態)、R…リングギア(動力分割用回転体の一実施形態)、C3…クラッチ(遮断手段の一実施形態)、26…ワンウェイベアリング(一方向伝達機構の一実施形態)、28…クラッチ(第2動力伝達制御手段の一実施形態)。
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記動力分割用回転体は、前記駆動輪に機械的に連結される回転体と、該回転体以外の一対の回転体とを備え、
前記駆動源の回転軸の回転速度に対する前記駆動輪の回転速度の比である変速比は、前記変速装置の変速比を変更することで変更可能であり、
前記動力分割用回転体のうちの他の回転体を介して前記駆動輪に機械的に連結される回転体へと前記駆動源の動力を前記駆動輪に伝達可能な状態において前記駆動源から動力を出力することで前記一対の回転体の一方から他方に動力が流動する動力循環が生じて且つ、この際の前記駆動源の回転軸の回転速度に対する前記駆動輪の回転速度の比である変速比として利用する値を、ゼロを境とした正および負のいずれか1の領域内に制限したことを特徴とする車載動力伝達装置。 A rotating body for power split between a drive source and a drive wheel, and a plurality of power split rotating bodies rotating in conjunction with each other, and a transmission mechanically connected to the power split rotating body In-vehicle power transmission device with
The power split rotator comprises a rotator mechanically coupled to the drive wheel, and a pair of rotators other than the rotator.
The speed ratio, which is the ratio of the rotational speed of the drive wheel to the rotational speed of the rotational shaft of the drive source, can be changed by changing the speed ratio of the transmission.
Power from the drive source is transmitted from the drive source in a state in which the power of the drive source can be transmitted to the drive wheel to a rotary body mechanically coupled to the drive wheel via another rotary body of the power splitting rotary body. Is output, and power circulation occurs in which power flows from one of the pair of rotating bodies to the other, and the speed change is the ratio of the rotational speed of the drive wheel to the rotational speed of the rotational shaft of the drive source at this time. A vehicle-mounted power transmission device characterized in that a value used as a ratio is limited to one of positive and negative regions with zero as a boundary.
前記設定手段は、経年変化によって、前記いずれか1の領域における前記変速比の絶対値の最小値とゼロとの間の距離が拡大するように前記変速装置を構成することを特徴とする請求項2〜6のいずれか1項に記載の車載動力伝達装置。 The transmission is a belt-type continuously variable transmission including a pulley and a belt,
The said setting means comprises the said transmission so that the distance between the minimum value of the absolute value of the said gear ratio in any one of the said area | regions, and zero may expand according to a secular change. The vehicle-mounted power transmission device according to any one of 2 to 6.
前記動力分割用回転体のうちの1の回転体には、前記回転電機以外の駆動源としての内燃機関が機械的に連結され、
前記内燃機関と前記1の回転体との間の動力の伝達および遮断を制御する動力伝達制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項2〜7のいずれか1項に記載の車載動力伝達装置。 The drive source is a rotating electrical machine,
An internal combustion engine as a drive source other than the rotating electrical machine is mechanically coupled to one of the power split rotators.
The in-vehicle power transmission device according to any one of claims 2 to 7 , further comprising power transmission control means for controlling transmission and interruption of power between the internal combustion engine and the first rotating body. .
前記動力分割用回転体のうちの前記1の回転体以外の回転体と前記内燃機関との間の動力の伝達を制御する第2動力伝達制御手段を更に備えることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の車載動力伝達装置。 In addition to the first power transmission control means that is a power transmission control means for controlling transmission and interruption of power between the internal combustion engine and the first rotating body,
Claim 8, characterized by further comprising a second power transmission control means for controlling the transmission of power between the rotating body and the internal combustion engine other than the rotary body of said one of said power split rotary member The vehicle-mounted power transmission device according to any one of 10 .
前記第1の回転体および前記第2の回転体が他の動力分割用回転体を介すことなく互いに連動して回転するための機械的な結合経路として、前記変速装置を備える経路を備え、
前記駆動源は、前記変速装置を備える経路に機械的に連結されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の車載動力伝達装置。 The power split rotator includes a first rotator and a second rotator as the pair of rotators, and a third rotator mechanically coupled to the drive wheels,
A path comprising the transmission as a mechanical coupling path for the first rotating body and the second rotating body to rotate in conjunction with each other without passing through another power splitting rotating body;
The driving source, vehicle power transmission device according to any one of claims 1 to 1 2, characterized in that it is mechanically coupled to the path comprising the transmission.
前記動力分割用回転体のうちの1の回転体に、前記回転電機とは別の駆動源としての内燃機関が機械的に連結され、
前記第1の回転体、前記第2の回転体および前記第3の回転体が1の遊星歯車機構を構成し、
前記第1の回転体および前記第2の回転体の双方に変速装置を機械的に連結した第1モードと、前記第2の回転体および前記第3の回転体の双方に変速装置を機械的に連結した第2モードとを切り替える切替機構をさらに備え、
前記内燃機関から前記駆動輪までの変速比を従属変数とし前記変速装置の変速比を独立変数とする関数について、前記第1モードおよび前記第2モードのそれぞれにおける前記独立変数による前記関数の1階の微分値同士の符号が互いに逆となるように設定されていることを特徴とする請求項13記載の車載動力伝達装置。 The drive source mechanically coupled to the first rotating body and the second rotating body is a rotating electrical machine;
An internal combustion engine as a drive source different from the rotating electrical machine is mechanically coupled to one of the power split rotors,
The first rotating body, the second rotating body, and the third rotating body constitute one planetary gear mechanism,
A first mode in which a transmission is mechanically connected to both the first rotating body and the second rotating body, and a transmission is mechanically connected to both the second rotating body and the third rotating body. A switching mechanism for switching between the second mode connected to
A function having a gear ratio from the internal combustion engine to the drive wheel as a dependent variable and an independent variable as the gear ratio of the transmission is a first order of the function by the independent variable in each of the first mode and the second mode. vehicle power transmission device according to claim 1 3, wherein the sign of the differential value each other are set to be opposite to each other.
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