JP5874335B2 - Drive device for hybrid vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、走行用動力源として内燃機関及び回転電機が搭載され、内燃機関は変速機構を介して駆動輪と動力伝達可能に接続され、回転電機はその変速機構を介さずに駆動輪と動力伝達可能に接続されたハイブリッド車両の駆動装置に関する。 In the present invention, an internal combustion engine and a rotating electrical machine are mounted as a driving power source, the internal combustion engine is connected to drive wheels via a transmission mechanism so as to be able to transmit power, and the rotating electrical machine is connected to the driving wheels and power without passing through the transmission mechanism. The present invention relates to a drive device for a hybrid vehicle connected so as to be able to transmit.
走行用動力源として内燃機関とモータ・ジェネレータとが搭載され、これらで駆動輪に動力を出力するプロペラ軸をそれぞれ駆動可能な車両、いわゆるハイブリッド車両が知られている。このようなハイブリッド車両において、内燃機関とプロペラ軸との間の動力伝達経路中に変速機が設けられ、モータ・ジェネレータはその変速機を介さずにプロペラ軸に動力を伝達可能に設けられた車両が知られている(特許文献1参照)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2が存在する。
There is known a vehicle in which an internal combustion engine and a motor / generator are mounted as driving power sources, and these can drive propeller shafts that output power to driving wheels, so-called hybrid vehicles. In such a hybrid vehicle, a transmission is provided in a power transmission path between the internal combustion engine and the propeller shaft, and the motor / generator is provided so as to transmit power to the propeller shaft without passing through the transmission. Is known (see Patent Document 1). In addition, there is
特許文献1の車両では、モータ・ジェネレータで車両を走行させる場合には変速機をニュートラル状態にして内燃機関をプロペラ軸から切り離している。そして、内燃機関の運転を再開すべき条件が成立した場合には車速に応じて変速機の変速ギア段を選択し、その選択した変速ギア段に切り替えた変速機を介して始動後の内燃機関とプロペラ軸とを接続している。特許文献1の車両では、内燃機関で車両を後進させる場合にもこの制御が実行されると思われる。一般的に車両を後進させる場合には車両を一旦停止させ、その後後進を開始するため、変速ギア段は一番低い段が選択される。この場合、内燃機関から駆動輪に伝達される駆動力が低下するおそれがある。
In the vehicle of
そこで、本発明は、内燃機関で車両を後進させる場合に駆動輪に伝達される駆動力の低下を抑制することが可能なハイブリッド車両の駆動装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a drive device for a hybrid vehicle that can suppress a decrease in drive force transmitted to drive wheels when the vehicle is driven backward by an internal combustion engine.
本発明の駆動装置は、内燃機関と、第1モータ・ジェネレータと、駆動輪に動力を伝達するための出力部と、相互に差動回転可能な第1回転要素、第2回転要素及び第3回転要素を有するとともに前記第1回転要素に前記内燃機関が、前記第2回転要素に前記第1モータ・ジェネレータが、前記第3回転要素に前記出力部がそれぞれ接続された差動機構を含む動力分割機構と、前記出力部に動力を出力できる第2モータ・ジェネレータと、を備え、前記第1モータ・ジェネレータの回転数を調整することにより前記第3回転要素の回転方向を変更可能なハイブリッド車両の駆動装置において、前記出力部は、前記駆動輪及び前記第2モータ・ジェネレータのそれぞれと動力伝達可能に接続された出力部材と、前記第3回転要素の回転を変速して前記出力部材に伝達する変速機構と、を備え、前記変速機構は、前記第3回転要素と前記出力部材との間の変速比を少なくとも所定の低速側変速比と前記低速側変速比より小さい高速側変速比とに切り替え可能で、かつ前記車両の後進時において、前記第3回転要素の回転数が同じときに前記高速側変速比の場合のほうが前記低速側変速比の場合よりも前記出力部材の回転数の絶対値が大きくなるように構成され、前記内燃機関の動力にて前記車両を後進させる場合に、前記高速側変速比で後進が開始されるように前記変速機構の変速比を前記高速側変速比に制御する制御手段をさらに備えている(請求項1)。
The drive device of the present invention includes an internal combustion engine, a first motor / generator, an output unit for transmitting power to drive wheels, a first rotation element, a second rotation element, and a third rotation that are differentially rotatable with respect to each other. Power including a differential mechanism having a rotating element, the internal combustion engine connected to the first rotating element, the first motor / generator connected to the second rotating element, and the output unit connected to the third rotating element. A hybrid vehicle comprising a split mechanism and a second motor / generator capable of outputting power to the output unit, wherein the rotational direction of the third rotating element can be changed by adjusting the rotational speed of the first motor / generator. In the driving apparatus, the output section shifts the rotation of the third rotating element and the output member connected to the driving wheel and the second motor / generator so as to be able to transmit power. A transmission mechanism that transmits to the output member, wherein the transmission mechanism has a transmission ratio between the third rotating element and the output member that is at least a predetermined low speed side transmission ratio and a high speed that is less than the low speed side transmission ratio. The output member can be switched to the side gear ratio , and the high speed side gear ratio is greater than the low speed side gear ratio when the third rotational element has the same rotational speed when the vehicle is moving backward. When the vehicle is driven backward by the power of the internal combustion engine, the speed ratio of the speed change mechanism is set so that the reverse speed is started at the high speed side speed ratio. Control means for controlling to the high speed side gear ratio is further provided (claim 1).
本発明の駆動装置によれば、車両を内燃機関で後進させる場合には変速機構の変速比を高速側変速比に切り替えるので、出力部材の回転数を第3回転要素の回転数よりも大きくできる。そのため、車両の後進時に内燃機関から駆動輪に伝達される駆動力が低下することを抑制できる。従って、車両の後進走行の性能を向上させることができる。 According to the drive device of the present invention, when the vehicle is driven backward by the internal combustion engine, the speed ratio of the speed change mechanism is switched to the high speed side speed ratio, so that the rotation speed of the output member can be made larger than the rotation speed of the third rotation element. . Therefore, it is possible to suppress a decrease in the driving force transmitted from the internal combustion engine to the driving wheels when the vehicle is moving backward. Therefore, the reverse running performance of the vehicle can be improved.
本発明の駆動装置の一形態において、前記車両には、運転者が後進走行レンジを含む複数のレンジに切り替え操作可能な操作手段が設けられ、前記制御手段は、前記車両の停止時に前記車両を前記第2モータ・ジェネレータの動力で走行させることが不可能と判定し、かつ前記操作手段が前記後進走行レンジに切り替えられた場合に、前記高速側変速比で後進が開始されるように前記変速機構の変速比を前記高速側変速比に制御してもよい(請求項2)。この形態では、車両を内燃機関で後進走行させる場合に変速機構の変速比を速やかに高速側変速比に切り替えることができる。また、内燃機関を始動する時期が変速機構の変速比を切り替えた後に設定されている場合には、このように変速比が速やかに切り替わることにより内燃機関を速やかに始動することができる。そのため、内燃機関の始動の応答性を向上させることができる。
In one form of the drive device of the present invention, the vehicle is provided with operation means that allows the driver to switch to a plurality of ranges including a reverse travel range, and the control means controls the vehicle when the vehicle is stopped. When it is determined that it is impossible to travel with the power of the second motor / generator and the operating means is switched to the reverse travel range, the shift is performed so that the reverse travel is started at the high speed side gear ratio. The speed ratio of the mechanism may be controlled to the high speed side speed ratio (Claim 2). In this embodiment, when the vehicle is driven backward by the internal combustion engine, the speed ratio of the speed change mechanism can be quickly switched to the high speed side speed ratio. Further, when the timing for starting the internal combustion engine is set after switching the transmission gear ratio of the transmission mechanism, the internal combustion engine can be started quickly by switching the transmission gear ratio quickly in this way. Therefore, the response of starting the internal combustion engine can be improved.
本発明の駆動装置の一形態において、前記変速機構は、前記第3回転要素と前記出力部材との間の動力伝達を遮断するニュートラル状態に切り替え可能に構成され、前記制御手段は、前記車両を前記第2モータ・ジェネレータの動力で走行させる場合に前記変速機構を前記ニュートラル状態に切り替えてもよい(請求項3)。変速機構をニュートラル状態に切り替えることにより、第2モータ・ジェネレータが内燃機関、第1モータ・ジェネレータ及び動力分割機構と切り離される。そのため、第2モータ・ジェネレータの動力が無駄に消費されることを抑制できる。従って、車両を第2モータ・ジェネレータの動力で走行させる場合に第2モータ・ジェネレータで消費される電力を低減できる。 In one form of the drive device of the present invention, the speed change mechanism is configured to be switchable to a neutral state in which power transmission between the third rotating element and the output member is interrupted, and the control means controls the vehicle. When the vehicle is driven by the power of the second motor / generator, the speed change mechanism may be switched to the neutral state. By switching the transmission mechanism to the neutral state, the second motor / generator is disconnected from the internal combustion engine, the first motor / generator, and the power split mechanism. For this reason, it is possible to prevent the power of the second motor / generator from being wasted. Therefore, when the vehicle is driven by the power of the second motor / generator, the electric power consumed by the second motor / generator can be reduced.
本発明の駆動装置の一形態において、前記変速機構は、相互に差動回転可能なサンギア、リングギア及びキャリアを有するとともに前記キャリアに前記第3回転要素の回転が伝達され、かつ前記リングギアが前記出力部材と一体回転するように連結されたシングルピニオン型の遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構の状態を、前記サンギアが前記キャリアと一体回転する前記低速側変速比に対応する低速状態、前記サンギアが回転不能にロックされる前記高速側変速比に対応する高速状態、及び前記サンギアが空転するニュートラル状態に切り替え可能な状態切替手段と、を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の動力にて前記車両を後進させる場合に前記遊星歯車機構の状態が前記高速状態で後進が開始されるように前記状態切替手段を制御してもよい(請求項4)。この形態では、サンギアをロックすることによりリングギアの回転数がキャリアの回転数よりも大きくなる。そのため、出力部材の回転数を第3回転要素の回転数よりも大きくできる。
In one form of the driving device of the present invention, the speed change mechanism includes a sun gear, a ring gear, and a carrier that are differentially rotatable with each other, and the rotation of the third rotating element is transmitted to the carrier, and the ring gear is A single-pinion type planetary gear mechanism coupled to rotate integrally with the output member; and a state of the planetary gear mechanism in a low-speed state corresponding to the low- speed side gear ratio in which the sun gear rotates integrally with the carrier; And a state switching means switchable to a high speed state corresponding to the high speed side gear ratio at which the sun gear is non-rotatably locked and a neutral state in which the sun gear is idling, and the control means is used to power the internal combustion engine. controlling said state switching device such that the reverse state is the high-speed state of the planetary gear mechanism is started in the case where the backward of the vehicle Te Which may be (claim 4). In this embodiment, the rotation speed of the ring gear becomes larger than the rotation speed of the carrier by locking the sun gear. Therefore, the rotation speed of the output member can be made larger than the rotation speed of the third rotation element.
本発明の駆動装置の一形態において、前記変速機構は、相互に差動回転可能なサンギア、リングギア及びキャリアを有するとともに前記リングギアに前記第3回転要素の回転が伝達され、かつ前記キャリアが前記出力部材と一体回転するように連結されたダブルピニオン型の遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構の状態を、前記サンギアが前記キャリアと一体回転する前記低速側変速比に対応する低速状態、前記サンギアが回転不能にロックされる前記高速側変速比に対応する高速状態、及び前記サンギアが空転するニュートラル状態に切り替え可能な状態切替手段と、を備え、前記制御手段は、前記内燃機関の動力にて前記車両を後進させる場合に前記遊星歯車機構の状態が前記高速状態で後進が開始されるように前記状態切替手段を制御してもよい(請求項5)。この形態では、サンギアをロックすることによりキャリアの回転数がリングギアの回転数よりも大きくなる。そのため、出力部材の回転数を第3回転要素の回転数よりも大きくできる。 In one form of the drive device of the present invention, the speed change mechanism includes a sun gear, a ring gear, and a carrier that are differentially rotatable with respect to each other, the rotation of the third rotating element is transmitted to the ring gear, and the carrier A planetary gear mechanism of a double pinion type coupled so as to rotate integrally with the output member; and a state of the planetary gear mechanism, a low speed state corresponding to the low speed side gear ratio at which the sun gear rotates integrally with the carrier, And a state switching means switchable to a high speed state corresponding to the high speed side gear ratio at which the sun gear is non-rotatably locked and a neutral state in which the sun gear is idling, and the control means is used to power the internal combustion engine. state of the planetary gear mechanism in the case where the backward of the vehicle controls the state switching means as the reverse is initiated by the high speed state Te Which may (claim 5). In this embodiment, the rotation speed of the carrier becomes larger than the rotation speed of the ring gear by locking the sun gear. Therefore, the rotation speed of the output member can be made larger than the rotation speed of the third rotation element.
以上に説明したように、本発明の駆動装置によれば、車両を内燃機関で後進させる場合には変速機構の変速比を高速側変速比に切り替えるので、車両の後進時に内燃機関から駆動輪に伝達される駆動力が低下することを抑制できる。そのため、車両の後進走行の性能を向上させることができる。 As described above, according to the drive device of the present invention, when the vehicle is driven backward by the internal combustion engine, the transmission gear ratio of the transmission mechanism is switched to the high speed side transmission gear ratio. It can suppress that the transmitted driving force falls. Therefore, it is possible to improve the reverse running performance of the vehicle.
(第1の形態)
図1は、本発明の第1の形態に係る駆動装置が搭載された車両のスケルトン図を示している。この車両1はいわゆるハイブリッド車両として構成されている。駆動装置10Aは、内燃機関(以下、エンジンと称することがある。)11と、第1モータ・ジェネレータ(以下、第1MGと略称することがある。)12と、第2モータ・ジェネレータ(以下、第2MGと略称することがある。)13とを備えている。エンジン11は、ハイブリッド車両に搭載される周知のものであるため、詳細な説明を省略する。第1MG12及び第2MG13は、電動機及び発電機として機能する周知のものである。第1MG12は、ロータ軸12aと一体回転するロータ12bと、ロータ12bの外周に同軸に配置されてケース2に固定されたステータ12cとを備えている。第2MG13も同様に、ロータ軸13aと一体回転するロータ13bと、ロータ13bの外周に同軸に配置されてケース2に固定されたステータ13cとを備えている。第1MG12及び第2MG13は、共通のバッテリ14と電気的に接続されている。
(First form)
FIG. 1 shows a skeleton diagram of a vehicle equipped with a drive device according to a first embodiment of the present invention. The
駆動装置10Aは、動力分割機構15と、車両1の駆動輪3に動力を出力するための出力部16とを備えている。動力分割機構15は、エンジン11から出力された動力を第1MG12と出力部16とに分割できるように構成されている。動力分割機構15は、差動機構としての第1遊星歯車機構17を備えている。第1遊星歯車機構17は、シングルピニオン型の遊星歯車機構であり、外歯歯車であるサンギアS1と、そのサンギアS1に対して同軸的に配置された内歯歯車としてのリングギアR1と、これらのギアS1、R1に噛み合うピニオンギアP1を自転可能かつサンギアS1の周囲を公転可能に保持するキャリアC1とを備えている。この図に示すようにサンギアS1は、第1MG12のロータ軸12aと連結されている。キャリアC1は、エンジン11の出力軸11aと連結されている。リングギアR1は、中間部材18を介して出力部16と接続されている。そのため、キャリアC1が本発明の第1回転要素に対応し、サンギアS1が本発明の第2回転要素に対応し、リングギアR1が本発明の第3回転要素に対応する。
The drive device 10 </ b> A includes a
出力部16は、動力分割機構15と接続された変速機構19と、出力部材としての出力軸20と、出力軸20に一体回転するように固定された出力ギア21とを備えている。出力ギア21は、デファレンシャル機構22のケースに設けられたリングギア22aと噛み合っている。デファレンシャル機構22は、伝達された動力を左右の駆動輪3に分配する周知のものである。
The
変速機構19は、シングルピニオン型の第2遊星歯車機構23と、状態切替手段としてのクラッチ機構24とを備えている。第2遊星歯車機構23は、外歯歯車であるサンギアS2と、そのサンギアS2に対して同軸的に配置された内歯歯車としてのリングギアR2と、これらのギアS2、R2に噛み合うピニオンギアP2を自転可能かつサンギアS2の周囲を公転可能に保持するキャリアC2とを備えている。この図に示すようにキャリアC2は、中間部材18を介して第1遊星歯車機構17のリングギアR1と一体回転するように連結されている。そのため、動力分割機構15から出力された動力は、キャリアC2に伝達される。
The
第2遊星歯車機構23のサンギアS2及びキャリアC2は、クラッチ機構24と接続されている。クラッチ機構24は、第1係合部材25、第2係合部材26、及び第3係合部材27を備えている。第1係合部材25は、サンギアS2と一体回転するように連結されている。第2係合部材26は、キャリアC2と一体回転するように連結されている。第3係合部材27は、ケース2に回転不能に固定されている。各係合部材25〜27は外径が同じになるように形成されている。また、各係合部材25〜27の外周面にはこの図の左右方向に延びるスプラインがそれぞれ形成されている。そして、第1係合部材25の外周面には、スリーブ28がスプライン係合されている。スリーブ28は、図1に示すように第1係合部材25のみと係合するニュートラル位置、図2に示すように第1係合部材25及び第2係合部材26のそれぞれと係合する低速位置、及び図3に示すように第1係合部材25及び第3係合部材27のそれぞれと係合する高速位置に移動可能に設けられている。このようにクラッチ機構24はドグクラッチとして構成されている。クラッチ機構24には、スリーブ28を低速位置、高速位置及びニュートラル位置に切り替えるためのアクチュエータ29が設けられている。
The sun gear S <b> 2 and the carrier C <b> 2 of the second
サンギアS2とキャリアC2との間には、ワンウェイクラッチ30が介在している。このワンウェイクラッチ30は、動力分割機構15から第2遊星歯車機構23に入力される回転数が第2遊星歯車機構23から出力される回転数よりも大きくなることを防止するために設けられている。ワンウェイクラッチ30は、サンギアS2とキャリアC2との間の回転数差が所定の上限値以上になるとサンギアS2とキャリアC2とが一体回転するように構成されている。これによりピニオンギアP2の回転数が所定の上限回転数以上になることが防止される。
A one-way clutch 30 is interposed between the sun gear S2 and the carrier C2. The one-way clutch 30 is provided to prevent the rotational speed input from the
リングギアR2の外周面には外歯が形成されている、第2MG13のロータ軸13aには、ドライブギア31が一体回転するように設けられている。ドライブギア31は、リングギアR2の外周面の歯と噛み合っている。そのため、第2MG13でリングギアR2及び出力軸20を回転駆動できる。
An outer tooth is formed on the outer peripheral surface of the ring gear R2, and the
図4及び図5は駆動装置10Aの共線図を示している。図4はエンジン11で車両1を前進させているときの共線図を示している。図5はエンジン11で車両1を後進させているときの共線図を示している。なお、これらの図において「ENG」はエンジン11を、「MG1」は第1MG12を、「MG2」は第2MG13を、「OUT」は出力軸20をそれぞれ示している。また、「S1」、「C1」、「R1」は、それぞれ第1遊星歯車機構17のサンギアS1、キャリアC1、リングギアR1を示している。そして、「S2」、「C2」、「R2」は、それぞれ第2遊星歯車機構23のサンギアS2、キャリアC2、リングギアR2を示している。これらの図ではスリーブ28が低速位置にあるときの第2遊星歯車機構23の各回転要素の関係を破線で示した。一方、スリーブ28が高速位置にあるときの第2遊星歯車機構23の各回転要素の関係は実線で示した。
4 and 5 show collinear diagrams of the driving
これらの図に示したようにエンジン11の回転数は、第2遊星歯車機構23のキャリアC2に伝達される。そのため、実線SL1、SL2で示したようにスリーブ28を高速位置に移動させてサンギアS2を回転不能にロックすることで、リングギアR2の回転数をキャリアC2の回転数より大きくできる。一方、破線BL1、BL2で示したようにスリーブ28を低速位置に移動させてサンギアS2をキャリアC2と連結した場合には、サンギアS2、キャリアC2、及びリングギアR2が一体回転する。そのため、リングギアR2の回転数はキャリアC2の回転数と同じになる。なお、スリーブ28をニュートラル位置に切り替えた場合にはサンギアS2が空転する。そのため、キャリアC2とリングギアR2との間の動力伝達が遮断される。従って、スリーブ28が低速位置にある場合が本発明の低速状態に対応し、スリーブ28が高速位置にある場合が本発明の高速状態に対応する。そして、スリーブ28がニュートラル位置にある場合が本発明のニュートラル状態に対応する。また、これらの図に示したようにスリーブ28を高速位置にした場合のリングギアR1と出力軸20との間の変速比は、スリーブ28を低速位置にした場合の変速比より小さい。そのため、スリーブ28を高速位置にしたときの変速機構19の変速比が本発明の高速側変速比に対応し、スリーブ28を低速位置にしたときの変速機構19の変速比が本発明の低速側変速比に対応する。
As shown in these drawings, the rotational speed of the
クラッチ機構24の動作は、制御装置40にて制御される。制御装置40は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なRAM、ROM等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成され、車両1の状態等に応じて駆動装置10Aの動作を制御する。制御装置40には、車両1の状態を検出するための種々のセンサが接続されている。例えば、バッテリ14の残量に対応した信号を出力するSOCセンサ41及びアクセルの開度に対応した信号を出力するアクセル開度センサ42等が接続されている。この他にも制御装置40には種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。車両1には、運転者が操作する操作手段としてのシフトレバー4が設けられている。シフトレバー4は、車両1を前進させるための前進走行レンジ、車両1を後進させるための後進走行レンジ、及びニュートラルレンジを含む複数のレンジに切り替え可能な周知のものである。制御装置40には、このシフトレバー4も接続されている。
The operation of the
図6は、制御装置40がクラッチ機構24を制御するために実行する発進時変速制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは車両1の停止時に所定の周期で繰り返し実行される。この制御ルーチンを実行することにより制御装置40が本発明の制御手段として機能する。
FIG. 6 shows a start shift control routine executed by the
この制御ルーチンにおいて制御装置40は、まずステップS11で車両1の状態を取得する。車両1の状態としては、例えばバッテリ14の残量及びアクセル開度等が取得される。次のステップS12において制御装置40は、車両1を第2MG13の動力のみで走行させるEV走行が可能か否か判定する。EV走行が可能か否かは、例えばバッテリ14の残量やエンジン11を間欠運転可能か否かに基づいて判定される。バッテリ14の残量が予め設定した所定の判定残量以下、又はエンジン11の間欠運転が不可能な場合にEV走行が不可能と判定される。
In this control routine, the
EV走行が可能と判定された場合にはステップS13に進み、制御装置40はアクチュエータ29を制御してスリーブ28をニュートラル位置に切り替える。これにより第2遊星歯車機構23のキャリアC2とリングギアR2との間の動力伝達が遮断されるので、エンジン11と駆動輪3との間の動力伝達が遮断される。次のステップS14において制御装置40は、車両1に要求されている要求駆動力が予め設定した所定の判定駆動力未満か否か判定する。要求駆動力は、例えばアクセル開度等に基づいて算出すればよい。判定駆動力は、車両1を走行させるためにエンジン11の動力が必要か否か判定する基準として設定された値である。この処理の実行時はスリーブ28がニュートラル位置にあるため、エンジン11を始動する前にスリーブ28を低速位置又は高速位置に動かす必要がある。そこで、判定駆動力には、EV走行が可能な上限の駆動力よりも小さい値が設定される。要求駆動力が判定駆動力未満と判定した場合には、今回の制御ルーチンを終了する。
If it is determined that EV traveling is possible, the process proceeds to step S13, and the
一方、要求駆動力が判定駆動力以上と判定した場合又はステップS12でEV走行が不可能と判定した場合にはステップS15に進み、制御装置40はシフトレバー4が操作されたか否か判定する。シフトレバー4が操作されていないと判定した場合には、今回の制御ルーチンを終了する。一方、シフトレバー4が操作されたと判定した場合にはステップS16に進み、制御装置40はシフトレバー4が操作されたレンジが前進走行レンジか否か判定する。なお、シフトレバー4を動かすことが可能な複数のレンジのうちに車両1を前進させるためのレンジが複数ある場合にはそれら全てが前進走行レンジに含まれる。
On the other hand, if it is determined that the required driving force is greater than or equal to the determination driving force, or if it is determined in step S12 that EV traveling is not possible, the process proceeds to step S15, and the
シフトレバー4が操作されたレンジが前進走行レンジと判定した場合にはステップS17に進み、制御装置40はスリーブ28の高速位置への切り替えが不要か否か判定する。上述したようにスリーブ28を高速位置に切り替えた場合には出力軸20の回転数を大きくできる。そこで、例えば発進時のアクセル開度が大きく車両1に要求されている駆動力が大きい場合に高速位置への切り替えが必要と判定される。スリーブ28の高速位置への切り替えが不要と判定した場合にはステップS18に進み、制御装置40はアクチュエータ29を制御してスリーブ28を低速位置に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
When it is determined that the range in which the
一方、シフトレバー4が操作されたレンジが前進走行レンジではないと判定した場合にはステップS19に進み、制御装置40はシフトレバー4が操作されたレンジが後進走行レンジか否か判定する。シフトレバー4が操作されたレンジが後進走行レンジではないと判定した場合には、今回の制御ルーチンを終了する。一方、シフトレバー4が操作されたレンジが後進走行レンジと判定した場合又はステップS17でスリーブ28の高速位置への切り替えが必要と判定した場合にはステップS20に進み、制御装置40はアクチュエータ29を制御してスリーブ28を高速位置に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
On the other hand, if it is determined that the range in which the
以上に説明したように第1の形態に係る駆動装置10Aでは、車両1をエンジン11で後進走行させる場合にはスリーブ28を高速位置に切り替える。そのため、車両1の後進時にエンジン11から駆動輪3に伝達される駆動力が低下することを抑制できる。従って、車両1の後進走行の性能を向上させることができる。
As described above, in the
本発明では、EV走行が不可能と判定された場合にはシフトレバー4が操作された直後にスリーブ28を低速位置又は高速位置に切り替える。エンジン11を始動する時期がクラッチ機構24の状態を切り替えた後に設定されている場合には、このようなタイミングでスリーブ28の位置を切り替えることによりエンジン11を速やかに始動することができる。そのため、エンジン11の始動の応答性を向上させることができる。一方、EV走行が可能と判定された場合にはスリーブ28をニュートラル位置に切り替えてエンジン11及び第1MG12を駆動輪3から切り離す。これにより第2MG13の動力が無駄に消費されることを抑制できるので、第2MG13で消費される電力を低減できる。そのため、エネルギ効率を向上させることができる。
In the present invention, when it is determined that EV traveling is impossible, the
(第2の形態)
次に図7〜図11を参照して本発明の第2の形態に係る駆動装置10Bについて説明する。なお、この形態において第1の形態と共通する部分については同一の符号を付して説明を省略する。この形態では、第2遊星歯車機構23がダブルピニオン型の遊星歯車機構である。そのため、キャリアC2は、サンギアS2とリングギアS2との間にサンギアS2と噛み合うピニオンギアP21及びリングギアR2と噛み合うピニオンギアP22を相互に噛み合わせた状態で各ピニオンギアP21、P22を自転かつ公転自在に支持している。
(Second form)
Next, a
この形態においてもエンジン11が第1遊星歯車機構17のキャリアC1と連結され、第1MG12が第1遊星歯車機構17のサンギアS1と連結されている。一方、この形態では、図7に示すように第1遊星歯車機構17のリングギアR1が第2遊星歯車機構23のリングギアR2と一体回転するように連結されている。また、第2遊星歯車機構23のキャリアC2が出力軸20と一体回転するように連結されている。
Also in this embodiment, the
クラッチ機構24は、第1の形態と同様に第2遊星歯車機構23のサンギアS2の接続先を切り替える。ただし、この形態ではクラッチ機構24の第2係合部材26が出力軸20に一体回転するように固定されている。この形態においてもスリーブ28は、図7に示すように第1係合部材25のみと係合するニュートラル位置、図8に示すように第1係合部材25及び第2係合部材26のそれぞれと係合する低速位置、及び図9に示すように第1係合部材25及び第3係合部材27のそれぞれと係合する高速位置に移動可能に設けられている。ワンウェイクラッチ30はサンギアS2と出力軸20との間に介在している。この形態においてもワンウェイクラッチ30は第1の形態と同様に機能する。
The
この形態では、第2MG13が第2変速機構50を介して出力軸19に動力を出力可能に設けられている。また、第1MG12にはロータ軸12aの回転位置に対応した信号を出力する第1位置センサ51が設けられている。第1MG13にも同様にロータ軸13aの回転位置に対応した信号を出力する第2位置センサ52が設けられている。第1位置センサ51及び第2位置センサ52は、制御装置40に接続されている。
In this embodiment, the
図10及び図11は駆動装置10Bの共線図を示している。図10はエンジン11で車両1を前進させているときの共線図を示し、図11はエンジン11で車両1を後進させているときの共線図を示している。なお、これらの図において図4又は図5と共通の部分については同一の符号を付した。これらの図に示すようにこの形態では、第1の形態に対して第2遊星歯車機構23のキャリアC2とリングギアR2が入れ替わっている。それ以外は、第1の形態と同じである。これらの図においてスリーブ28が低速位置にあるときの第2遊星歯車機構23の各回転要素の関係は破線で示し、スリーブ28が高速位置にあるときの第2遊星歯車機構23の各回転要素の関係は実線で示した。
10 and 11 show collinear diagrams of the
この形態では実線SL3、SL4で示したようにスリーブ28を高速位置に動かすことにより、キャリアC2の回転数をリングギアR2の回転数より大きくできる。そのため、出力軸20の回転数をキャリアC2の回転数より大きくできる。一方、破線BL3、BL4で示したようにスリーブ28を低速位置に動かした場合にはサンギアS2、キャリアC2、及びリングギアR2が一体回転するため、リングギアR2の回転数とキャリアC2の回転数とが同じになる。
In this embodiment, as shown by solid lines SL3 and SL4, the rotational speed of the carrier C2 can be made larger than the rotational speed of the ring gear R2 by moving the
この形態においても制御装置40は、図6に示した発進時変速制御ルーチンを実行してクラッチ機構24の動作を制御する。
Also in this embodiment, the
第2の形態に係る駆動装置10Bによれば、第1の形態と同様に図6の制御ルーチンを実行するので、エンジン11で車両1を後進走行させる場合にスリーブ28が高速位置に切り替えられる。これにより車両1の後進時にエンジン11から駆動輪3に伝達される駆動力が低下することを抑制できるので、車両1の後進走行の性能を向上させることができる。また、第1の形態と同様の理由により、エンジン11の始動の応答性を向上させることができる。さらに第2MG13の動力が無駄に消費されることを抑制できるので、第2MG13で消費される電力を低減できる。
According to the
(第3の形態)
図12を参照して本発明の第3の形態に係る駆動装置10Cについて説明する。なお、この形態において第1の形態と共通する部分については同一の符号を付して説明を省略する。この形態では、変速機構19として変速機60が設けられる点が上述した形態と異なる。変速機60としては、例えば互いに変速比の大きさが異なる複数の変速ギア対を備え、それら複数の変速ギア対のうちのいずれか1つの変速ギア対による回転伝達を選択的に成立させることにより入力軸と出力軸との間の変速比を変更する周知の多段式の自動変速機が設けられる。周知のようにこのような多段式の変速機では、入力軸と出力軸との間の回転伝達を遮断するニュートラル状態に切り替えることができる。また、このような多段式の変速機では、1速の場合には変速比が最も大きい変速ギア対が選択され、2速の場合には変速比が1速の次に大きい変速ギア対が選択される。そして、最高変速段の場合には変速比が最も小さい変速ギア対が選択される。
(Third form)
A driving apparatus 10C according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, in this form, the same code | symbol is attached | subjected about the part which is common in a 1st form, and description is abbreviate | omitted. This embodiment differs from the above-described embodiment in that a
この図に示すように変速機60は入力軸61及び出力軸62を備えている。入力軸61には第1ギア63が一体回転するように設けられている。第1ギア63は、中間部材18を介して第1遊星歯車機構17のリングギアR1と一体回転するように連結されている。変速機60の出力軸62は、出力軸20と一体回転するように連結されている。出力軸62には、第2ギア64が一体回転するように設けられている。そして、第2ギア64にはドライブギア31が噛み合っている。
As shown in this figure, the
変速機60の動作は、制御装置40にて制御される。制御装置40は、車両1の走行状態、例えば車速及びアクセル開度等に基づいて変速機60の変速比を変更する。図13は、この形態において制御装置40が実行する発進時変速制御ルーチンを示している。なお、この制御ルーチンにおいて図6の制御ルーチンと同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。図6の制御ルーチンと比較してこの形態の制御ルーチンではステップS13、S17、S18、S20の代わりにステップS31、S32、S33、S34がそれぞれ設けられている点が異なる。
The operation of the
この制御ルーチンでは、ステップS12まで図6の制御ルーチンと同様に処理を進める。ステップS12でEV走行が可能と判定した場合にはステップS31に進み、制御装置40は変速機60をニュートラル状態に切り替える。その後、ステップS14に進む。以降は図6の制御ルーチンと同様に処理を進める。
In this control routine, the process proceeds to step S12 as in the control routine of FIG. When it determines with EV driving | running | working being possible at step S12, it progresses to step S31 and the
ステップS12でEV走行が不可能と判定した場合にはステップS15に進み、ステップS16まで図6の制御ルーチンと同様に処理を進める。ステップS16でシフトレバー4が操作されたレンジが前進走行レンジと判定した場合にはステップS32に進み、制御装置40は変速機60の変速段を2速以上の変速段に切り替える必要があるか否か判定する。この処理では、上述したステップS17と同様に例えば発進時のアクセル開度が大きく車両1に要求されている駆動力が大きい場合に2速以上の変速段への切り替えが必要と判定すればよい。2速以上の変速段への切り替えが不要と判定した場合にはステップS33に進み、制御装置40は変速機60の変速段を1速に切り替える。その後、今回の制御ルーチンを終了する。そのため、1速の変速比が本発明の低速側変速比に相当する。
If it is determined in step S12 that EV travel is impossible, the process proceeds to step S15, and the process proceeds to step S16 in the same manner as the control routine of FIG. If it is determined in step S16 that the range in which the
一方、変速機60の変速段を2速以上の変速段に切り替える必要があると判定した場合又はステップS16が否定判定され、かつステップS19が肯定判定された場合にはステップS34に進み、制御装置40は変速機60の変速段を2速以上の変速段に切り替える。なお、切り替えるべき変速段は例えば発進時のアクセル開度に応じて設定すればよい。例えば発進時のアクセル開度が大きいほど変速比の小さい変速段を設定すればよい。その後、今回の制御ルーチンを終了する。そのため、2速以上の変速段の変速比が本発明の高速側変速比に相当する。
On the other hand, if it is determined that it is necessary to switch the gear position of the
第3の形態に係る駆動装置10Cでは、エンジン11で車両1を後進走行させる場合には変速機60の変速段を2速以上の変速段に切り替える。そのため、上述した第1の形態及び第2の形態と同様に車両1の後進時にエンジン11から駆動輪3に伝達される駆動力が低下することを抑制できる。従って、車両1の後進走行の性能を向上させることができる。また、この形態においてもエンジン11の始動の応答性を向上させることができる。さらに第2MG13の動力が無駄に消費されることを抑制できるので、第2MG13で消費される電力を低減できる。
In the driving device 10 </ b> C according to the third embodiment, when the
なお、この第3の形態の変速機60は多段式の自動変速機に限定されない。例えば、変速機60として周知のベルト式やトロイダル式の無段変速機を設けてもよい。この他、入力軸61と出力軸62との間の変速比を変更可能な種々の変速機を設けてよい。
The
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、第1の形態及び第2の形態において設けたワンウェイクラッチはなくてもよい。 This invention is not limited to each form mentioned above, It can implement with a various form. For example, the one-way clutch provided in the first form and the second form may not be provided.
1 車両
3 駆動輪
4 シフトレバー(操作手段)
10A、10B、10C 駆動装置
11 内燃機関
12 第1モータ・ジェネレータ
13 第2モータ・ジェネレータ
15 動力分割機構
16 出力部
17 第1遊星歯車機構(差動機構)
20 出力軸(出力部材)
23 第2遊星歯車機構
24 クラッチ機構(状態切替手段)
40 制御装置(制御手段)
S1 サンギア(第2回転要素)
R1 リングギア(第3回転要素)
C1 キャリア(第1回転要素)
S2 サンギア
R2 リングギア
C2 キャリア
1
10A, 10B,
20 Output shaft (output member)
23 Second
40 Control device (control means)
S1 Sun gear (second rotating element)
R1 ring gear (third rotating element)
C1 carrier (first rotating element)
S2 Sun Gear R2 Ring Gear C2 Carrier
Claims (5)
前記第1モータ・ジェネレータの回転数を調整することにより前記第3回転要素の回転方向を変更可能なハイブリッド車両の駆動装置において、
前記出力部は、前記駆動輪及び前記第2モータ・ジェネレータのそれぞれと動力伝達可能に接続された出力部材と、前記第3回転要素の回転を変速して前記出力部材に伝達する変速機構と、を備え、
前記変速機構は、前記第3回転要素と前記出力部材との間の変速比を少なくとも所定の低速側変速比と前記低速側変速比より小さい高速側変速比とに切り替え可能で、かつ前記車両の後進時において、前記第3回転要素の回転数が同じときに前記高速側変速比の場合のほうが前記低速側変速比の場合よりも前記出力部材の回転数の絶対値が大きくなるように構成され、
前記内燃機関の動力にて前記車両を後進させる場合に、前記高速側変速比で後進が開始されるように前記変速機構の変速比を前記高速側変速比に制御する制御手段をさらに備えている駆動装置。 The engine includes an internal combustion engine, a first motor / generator, an output unit for transmitting power to the drive wheels, a first rotating element, a second rotating element, and a third rotating element that are differentially rotatable with respect to each other. A power split mechanism including a differential mechanism in which the internal combustion engine is connected to one rotation element, the first motor / generator is connected to the second rotation element, and the output section is connected to the third rotation element; and the output section A second motor / generator capable of outputting power to
In the hybrid vehicle drive device capable of changing the rotation direction of the third rotation element by adjusting the rotation speed of the first motor / generator,
The output unit includes an output member connected to each of the drive wheels and the second motor / generator so as to be able to transmit power, a speed change mechanism that shifts the rotation of the third rotating element and transmits the speed to the output member, With
The speed change mechanism can switch a speed change ratio between the third rotating element and the output member between at least a predetermined low speed side speed change ratio and a high speed side speed change ratio smaller than the low speed side speed change ratio , and the vehicle At the time of reverse travel, the absolute value of the rotational speed of the output member is greater in the case of the high speed side gear ratio than in the case of the low speed side gear ratio when the rotational speed of the third rotating element is the same. ,
Control means for controlling the speed ratio of the speed change mechanism to the high speed side gear ratio so that the reverse speed is started at the high speed side speed ratio when the vehicle is driven backward by the power of the internal combustion engine. Drive device.
前記制御手段は、前記車両の停止時に前記車両を前記第2モータ・ジェネレータの動力で走行させることが不可能と判定し、かつ前記操作手段が前記後進走行レンジに切り替えられた場合に、前記高速側変速比で後進が開始されるように前記変速機構の変速比を前記高速側変速比に制御する請求項1に記載の駆動装置。 The vehicle is provided with operation means that allows the driver to switch to a plurality of ranges including a reverse travel range,
Wherein when the vehicle when it stops the vehicle determines it impossible to travel by the power of the second motor-generator, and that the operating means is switched to said reverse drive range, the high-speed The drive device according to claim 1, wherein the speed ratio of the speed change mechanism is controlled to the high speed side speed ratio so that reverse movement is started at the side speed ratio.
前記制御手段は、前記車両を前記第2モータ・ジェネレータの動力で走行させる場合に前記変速機構を前記ニュートラル状態に切り替える請求項1又は2に記載の駆動装置。 The speed change mechanism is configured to be switchable to a neutral state in which power transmission between the third rotating element and the output member is interrupted.
The drive unit according to claim 1, wherein the control unit switches the transmission mechanism to the neutral state when the vehicle is driven by the power of the second motor / generator.
前記制御手段は、前記内燃機関の動力にて前記車両を後進させる場合に前記遊星歯車機構の状態が前記高速状態で後進が開始されるように前記状態切替手段を制御する請求項1又は2に記載の駆動装置。 The speed change mechanism includes a sun gear, a ring gear, and a carrier that are differentially rotatable with each other, and the rotation of the third rotating element is transmitted to the carrier, and the ring gear is connected to rotate integrally with the output member. The single-pinion type planetary gear mechanism, the state of the planetary gear mechanism, the low-speed state corresponding to the low- speed side gear ratio at which the sun gear rotates integrally with the carrier, and the high-speed at which the sun gear is locked so as not to rotate. A state switching means capable of switching to a high speed state corresponding to a side gear ratio , and a neutral state in which the sun gear idles,
3. The control unit according to claim 1, wherein the control unit controls the state switching unit so that when the vehicle is driven backward by the power of the internal combustion engine, the planetary gear mechanism is started to move backward in the high speed state. 4. The drive device described.
前記制御手段は、前記内燃機関の動力にて前記車両を後進させる場合に前記遊星歯車機構の状態が前記高速状態で後進が開始されるように前記状態切替手段を制御する請求項1又は2に記載の駆動装置。 The speed change mechanism includes a sun gear, a ring gear, and a carrier that can rotate differentially with each other, and the rotation of the third rotating element is transmitted to the ring gear, and the carrier is connected to rotate integrally with the output member. A double pinion type planetary gear mechanism, a state of the planetary gear mechanism, a low speed state corresponding to the low speed side gear ratio in which the sun gear rotates integrally with the carrier, and the high speed at which the sun gear is locked so as not to rotate. A state switching means capable of switching to a high speed state corresponding to a side gear ratio , and a neutral state in which the sun gear idles,
3. The control unit according to claim 1, wherein the control unit controls the state switching unit so that when the vehicle is driven backward by the power of the internal combustion engine, the planetary gear mechanism is started to move backward in the high speed state. 4. The drive device described.
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