JP5912050B2 - Hybrid vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、原動機として内燃機関エンジンと電動機とを備えたハイブリッド車両に関し、特に、2つの変速機構を交互に切り替えて変速制御を行うデュアルクラッチ式変速機を具備するものにおいて、エンジン始動トルクを低減させたエンジン始動方式を使用したハイブリッド車両に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hybrid vehicle including an internal combustion engine and an electric motor as a prime mover, and particularly to a vehicle including a dual clutch transmission that performs shift control by alternately switching two transmission mechanisms to reduce engine starting torque. The present invention relates to a hybrid vehicle using the engine starting method.
従来知られたエンジン始動方式は、内燃機関エンジンの回転軸に対して専用の伝達機構(ベルト機構)を介してスタータモータを連結する構成からなっている。スタータモータにパワー(高トルク)が要求され、コスト高及び相対的に大型化することを余儀なくされる。また、専用の伝達機構(ベルト機構)の配置スペースも要求される。 The conventionally known engine starting system has a configuration in which a starter motor is connected to a rotation shaft of an internal combustion engine through a dedicated transmission mechanism (belt mechanism). Power (high torque) is required for the starter motor, which necessitates high cost and relatively large size. Further, a space for arranging a dedicated transmission mechanism (belt mechanism) is also required.
一方、車両用の変速機には、近年、変速時における機械的動力の伝達の途切れをなくすために、奇数段の変速段で構成される第1の変速機構の入力軸(以下、第1入力軸という)と内燃機関の出力軸(以下、機関出力軸又はエンジン出力軸という)とを係合可能な第1のクラッチと、偶数段の変速段で構成される第2の変速機構の入力軸(以下、第2入力軸という)と機関出力軸とを係合可能な第2のクラッチとを備え、これら2つのクラッチを交互につなぎ替えることで変速を行う、いわゆるデュアルクラッチ式変速機が知られている。デュアルクラッチ式変速機は、例えば、奇数段から偶数段に変速する際には、奇数段で走行しているうちに偶数段のギア段のうち選択されたギア段をシンクロ機構を介して予め噛み合わせておき(これを「プレシフト」という)、走行ギア段を偶数段に変更するときに、奇数段に機械的動力を伝達する第1のクラッチを解放状態にすると共に、偶数段に機械的動力を伝達する第2のクラッチを係合状態にすることで、変速時における動力伝達の途切れを抑制している。 On the other hand, in recent years, in order to eliminate the interruption of transmission of mechanical power at the time of shifting, a transmission for a vehicle has recently been developed with an input shaft (hereinafter referred to as a first input) of a first shifting mechanism configured with an odd number of shifting stages. A first clutch that can engage an output shaft of the internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine output shaft or an engine output shaft) and an input shaft of a second speed change mechanism that is composed of an even number of shift stages. There is known a so-called dual clutch transmission that includes a second clutch (hereinafter referred to as a second input shaft) and a second clutch that can engage an engine output shaft, and performs shifting by alternately switching these two clutches. It has been. For example, when shifting from an odd speed to an even speed, the dual clutch transmission pre-engages a selected gear speed among the even speed gears via a synchro mechanism while traveling in an odd speed. In combination (this is called “pre-shift”), when the traveling gear stage is changed to an even stage, the first clutch that transmits the mechanical power to the odd stage is disengaged and the mechanical power to the even stage. By disengaging the second clutch that transmits the power, interruption of power transmission at the time of shifting is suppressed.
更に、上述のようになデュアルクラッチ式変速機において、一方の変速機構の入力軸に結合する電気モータを更に具えた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ける動力供給形態には、エンジン単独走行、モータ単独走行、エンジンとモータの組み合わせによるハイブリッド走行、の3形態がある。どの動力供給形態を採用すべきかは、車両の運転状態に応じて適切に制御されるようになっている。 Further, in the dual clutch transmission as described above, there is known a hybrid vehicle further including an electric motor coupled to an input shaft of one transmission mechanism. There are three forms of power supply in such a hybrid vehicle: engine traveling alone, motor traveling alone, and hybrid traveling using a combination of the engine and motor. Which power supply mode should be adopted is appropriately controlled according to the driving state of the vehicle.
ところで、モータ単独走行状態にあってはエンジンは停止されているため、車両走行中にモータ単独走行からエンジン走行に移行する場合には、エンジンを始動させる必要がある。そのために、車両走行に使用しているモータの回転を利用してエンジンの押し掛け始動(クランキング)を行い、エンジン始動した後に適切な変速段に設定してエンジン走行を行うようになっている。例えば、第1の変速機構の入力軸にモータが係合しているとすると、第1の変速機構の変速段(奇数変速段)を使用してモータ単独走行を行っているときにエンジン走行に移行するには、第1の変速機構の変速段(奇数変速段)の選択(変速出力軸への連結)を維持しつつ、第2の変速機構の変速段(偶数変速段)のうち適切な変速段を選択し且つ第2のクラッチを係合状態にして、モータの動力を該第2の変速機構の該選択された変速段及び第2のクラッチを介してエンジンの機関出力軸に伝達し、これによってエンジンを押し掛け始動(クランキング)するようにしている。この場合、押し掛け始動に使用する変速段としては、該変速段が機関出力軸に接続された場合の機関回転速度が、予め設定された必要回転速度(押し掛け始動に必要な回転速度)以上となり且つ最も低くなるように該変速段が選択されるようになっている。これにより、瞬時にエンジン始動可能な高いギア段(変速段)で押し掛けを行い、押し掛け時のモータのエネルギーロスを低減している。しかし、使用されるモータは大型の高トルクタイプのモータである。 By the way, since the engine is stopped in the motor independent traveling state, it is necessary to start the engine when shifting from motor independent traveling to engine traveling during vehicle traveling. For this purpose, the engine is pushed and started (cranking) using the rotation of the motor used for running the vehicle, and after the engine is started, the engine is run by setting an appropriate gear position. For example, if the motor is engaged with the input shaft of the first transmission mechanism, the engine travels when the motor is traveling independently using the gear position (odd gear position) of the first transmission mechanism. In order to shift, while maintaining selection of the shift stage (odd shift stage) of the first transmission mechanism (connection to the shift output shaft), an appropriate one of the shift stages (even shift stages) of the second transmission mechanism is selected. The gear stage is selected and the second clutch is engaged, and the power of the motor is transmitted to the engine output shaft of the engine via the selected gear stage and the second clutch of the second transmission mechanism. Thus, the engine is pushed and started (cranking). In this case, as the gear stage used for pushing start, the engine rotational speed when the gear stage is connected to the engine output shaft is equal to or higher than a preset required rotational speed (rotational speed necessary for pushing start) and The gear position is selected so as to be the lowest. As a result, pressing is performed at a high gear (speed) at which the engine can be instantly started, and the energy loss of the motor during pressing is reduced. However, the motor used is a large high torque type motor.
上述のように、従来のスタータモータ方式では、スタータモータにパワー(高トルク)が要求され、コスト高及び相対的に大型化することを余儀なくされる。また、専用の伝達機構(ベルト機構)の配置スペースも要求される。それに対して、上述のハイブリッド車両においては、駆動走行用の電気モータを備えているので、これをスタータモータとして利用することができ、専用のスタータモータ及びその伝達機構(ベルト機構)を省略できる。しかし、特許文献1に示されるような従来技術においては、モータのトルクは考慮されておらず、大型のモータが用いられていた。また、従来のハイブリッド車両では、走行中のエンジン始動(押し掛け始動)と、車両停止時のエンジン始動を区別して始動制御されていなかった。
As described above, in the conventional starter motor system, power (high torque) is required for the starter motor, which necessitates high cost and relatively large size. Further, a space for arranging a dedicated transmission mechanism (belt mechanism) is also required. On the other hand, the above-described hybrid vehicle includes an electric motor for driving and traveling, and thus can be used as a starter motor, and a dedicated starter motor and its transmission mechanism (belt mechanism) can be omitted. However, in the prior art as disclosed in
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、車両停止時からのエンジン始動トルクを低減することにより、エンジン始動に使用する電動機の必要トルクを小さくし、使用電動機の小型化を図ることができるハイブリッド車両を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and by reducing the engine starting torque when the vehicle is stopped, the required torque of the electric motor used for starting the engine can be reduced, and the electric motor used can be reduced in size. It is intended to provide a hybrid vehicle that can be used.
本発明に係るハイブリッド車両は、内燃機関エンジンと、電動機と、エンジン出力軸及び前記電動機からの機械的動力を、該電動機と係合する第1入力軸で受け、複数のギア段のうちいずれか1つの選択されたギア段を介して該第1入力軸を駆動出力軸に係合させる第1変速機構と、前記エンジン出力軸からの機械的動力を第2入力軸で受け、複数のギア段のうちいずれか1つの選択されたギア段を介して該第2入力軸を前記駆動出力軸に係合させる第2変速機構と、前記第1変速機構に対応して設けられ、前記エンジン出力軸と前記第1入力軸とを係合させることが可能な第1クラッチと、前記第2変速機構に対応して設けられ、前記エンジン出力軸と前記第2入力軸とを係合させることが可能な第2クラッチとを備え、前記第2変速機構はリバース走行用のリバースギア段を含み、該リバースギア段は前記第1入力軸に結合され、リバース走行時には、前記リバースギア段を介して前記第1入力軸をリバース回転させ、前記第1変速機構において選択される所定のギア段を介して前記駆動出力軸にリバース回転を伝達するように構成されたハイブリット車両において、車両停止状態からのエンジン始動時に、前記第2変速機構においてリバースギア段を選択する一方で、前記第1変速機構において前記所定のギア段を非選択とすることでリバース走行を不可とし、かつ、前記第2クラッチを締結し、前記電動機を逆回転させることにより、前記リバースギア段を介して前記電動機の駆動力が前記エンジン出力軸に伝達されるようにする制御手段を備えたことを特徴とする。
A hybrid vehicle according to the present invention receives an internal combustion engine, an electric motor, an engine output shaft, and mechanical power from the electric motor by a first input shaft engaged with the electric motor, and any one of a plurality of gear stages. A first speed change mechanism for engaging the first input shaft with the drive output shaft via one selected gear stage; and mechanical power from the engine output shaft is received by the second input shaft; A second transmission mechanism that engages the second input shaft with the drive output shaft through one selected gear stage, and the engine output shaft that is provided corresponding to the first transmission mechanism. And a first clutch capable of engaging the first input shaft and the second transmission mechanism, the engine output shaft and the second input shaft can be engaged. A second clutch, and the second speed change mechanism A reverse gear stage for reverse running, the reverse gear stage being coupled to the first input shaft, and at the time of reverse running, the first input shaft is reversely rotated via the reverse gear stage, and the first transmission mechanism In the hybrid vehicle configured to transmit the reverse rotation to the drive output shaft through the predetermined gear stage selected in
上記構成からなる本発明によれば、ハイブリッド車両の電動機を利用してエンジンを始動する構成であるため、専用のスタータモータ及びその伝達機構(ベルト機構)を省略することができ、小型化を図ることができる。また、車両停止状態からエンジン始動するときに、リバースギア段を介して電動機の逆転駆動力がエンジン出力軸に正転伝達され、モータからエンジンへの減速が1より大きくなるため、始動に必要なモータトルクを小さくすることができ、電動機を小型化することができる。また、走行中のエンジン始動(押し掛け始動)とは区別して、車両停止時のエンジン始動制御をリバースギア段を介して行うので、効率的な制御を行うことができる。 According to the present invention configured as described above, since the engine is started using the electric motor of the hybrid vehicle, the dedicated starter motor and its transmission mechanism (belt mechanism) can be omitted, and the size can be reduced. be able to. Further, when the engine is started from the vehicle stop state, the reverse driving force of the electric motor is forwardly transmitted to the engine output shaft via the reverse gear stage, and the deceleration from the motor to the engine becomes larger than 1, which is necessary for starting. The motor torque can be reduced, and the electric motor can be reduced in size. In addition, the engine start control when the vehicle is stopped is performed via the reverse gear stage in distinction from the engine start (push start) during traveling, so that efficient control can be performed.
別の観点に従うと、本発明に係るデュアルクラッチ式変速機は、第1クラッチを介してエンジン出力軸に結合される第1入力主軸と、前記第1入力主軸と同軸に設けられ、第2クラッチを介して前記エンジン出力軸に結合される第2入力主軸と、出力軸と、複数の変速ギア段のいずれかを介して前記第1入力主軸を駆動出力軸に選択的に結合する第1変速ギア機構と、前記第2入力主軸に平行な第1副軸及び第2副軸と、アイドル軸と、前記第2入力主軸の回転を前記アイドル軸を介して前記第1副軸に伝達する第1伝達ギア機構と、複数の変速ギア段のいずれかを介して前記第1副軸を前記駆動出力軸に選択的に結合する第2変速ギア機構と、前記第2入力主軸の回転を前記アイドル軸を介して前記第2副軸に伝達する第2伝達ギア機構と、前記第2副軸に平行な第3副軸と、前記第2副軸を前記第3副軸に選択的に結合するリバースギア段と、前記リバースギア段を前記第1入力主軸に結合する第3伝達ギア機構とを備えたデュアルクラッチ式変速機において、前記第1入力主軸の一端に電動機を結合し、車両停止状態からのエンジン始動時において、前記第2クラッチ及び前記リバースギア段を締結し、該電動機の逆回転により、逆転する前記第1入力主軸から前記リバースギア段を介して前記第2入力主軸を正転させ、前記エンジン出力軸に対してエンジン始動用の駆動力が与えられるようにしたことを特徴とする。この場合も、上述と同様の効果を奏する。
According to another aspect, the dual clutch transmission according to the present invention is provided with a first input main shaft coupled to the engine output shaft via the first clutch, the second input clutch and the first input main shaft, and the second clutch. A first shift that selectively couples the first input main shaft to the drive output shaft via one of a plurality of transmission gear stages, a second input main shaft coupled to the engine output shaft via A gear mechanism, a first counter shaft and a second counter shaft parallel to the second input main shaft, an idle shaft, and a first transmission for transmitting the rotation of the second input main shaft to the first sub shaft via the idle shaft. 1 transmission gear mechanism, a second transmission gear mechanism that selectively couples the first countershaft to the drive output shaft via any one of a plurality of transmission gear stages, and rotation of the second input main shaft to the idle A second transmission gear mechanism for transmitting to the second countershaft via a shaft; A third countershaft parallel to the second countershaft; a reverse gear stage that selectively couples the second countershaft to the third countershaft; and a first gear that couples the reverse gear stage to the first input main shaft. In a dual clutch transmission having three transmission gear mechanisms, an electric motor is coupled to one end of the first input main shaft, and the second clutch and the reverse gear stage are engaged when the engine is started from a vehicle stop state. The reverse rotation of the electric motor causes the second input main shaft to rotate forward via the reverse gear stage from the first input main shaft that reversely rotates, so that a driving force for starting the engine is applied to the engine output shaft. It is characterized by that. In this case, the same effect as described above can be obtained.
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して詳細に説明しよう。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明に係るハイブリッド車両に具備される制御装置(制御手段)は、例えば、車両全体を制御するために車両に搭載された電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)10により実現される。以下の実施形態では、電子制御ユニット10は、エンジンを制御するとともに、変速機やバッテリ、電動機(モータ)を制御するものとして説明する。
The control device (control means) included in the hybrid vehicle according to the present invention is realized by, for example, an electronic control unit (ECU) 10 mounted on the vehicle to control the entire vehicle. In the following embodiments, the
図1は、本発明の一実施形態におけるハイブリッド車両の概略的な接続構成図である。本実施形態のハイブリッド車両1は、内燃機関エンジン2と、モータ3と、モータ3を制御するためのモータ制御手段20と、バッテリ30と、変速機4と、ディファレンシャル機構5と、左右のドライブシャフト6R、6Lと、左右の駆動輪7R、7Lと、エアコン(A/C)用コンプレッサ8等を備える。エンジン2とモータジェネレータ(電動機)3の回転駆動力は、変速機4、ディファレンシャル機構5およびドライブシャフト6R、6Lを介して左右の駆動輪7R、7Lに伝達される。
FIG. 1 is a schematic connection configuration diagram of a hybrid vehicle in an embodiment of the present invention. The
また、この車両1は、エンジン2、モータ3、変速機4、ディファレンシャル機構5、モータ制御手段20およびバッテリ30等をそれぞれ制御するための電子制御ユニット(ECU)10を備える。電子制御ユニット10は、1つのユニットとして構成されるだけでなく、例えば、エンジン2を制御するためのエンジンECU、モータジェネレータ3やモータ制御手段20を制御するためのモータジェネレータECU、バッテリ30を制御するためのバッテリECU、変速機4を制御するためのATECUなど複数のECUから構成されてもよい。
The
電子制御ユニット10は、本発明に関連する制御として、「車両停止時からのエンジン始動制御」を行い、また、その各種の運転条件に応じて、モータ3のみを動力源とするモータ単独走行(EV走行)をするように制御したり、エンジン2のみを動力源とするエンジン単独走行をするように制御したり、エンジン2とモータ3の両方を動力源として併用する協働走行をするように制御するなど、種々の制御を行うことができる。また、電子制御ユニット10は、アクセルペダル開度検出器40で検出されるアクセルペダル開度及びその他の公知の各種の運転パラメータに従って変速制御を行い、また、その他の各種の運転に必要な制御を行う。
As a control related to the present invention, the
エンジン2は、燃料を空気と混合して燃焼することにより車両1を走行させるための駆動力を発生する内燃機関エンジンである。モータ3は、第一義的には、エンジン始動用のスタータモータとして機能する。本発明においては、後述するように、車両停止時からのエンジン始動時において、モータ3を逆転させ、リバース段を介してエンジン出力軸に駆動力を与えるように構成することにより、エンジン始動トルクを低減させ、これにより、エンジン始動に使用する電動機の必要トルクを小さくしているので、該モータ3として、小型化された電動機を用いることができる。
The
また、ハイブリッド車両において通常知られているように、エンジン2とモータ3との協働走行や、モータ3のみのEV走行の際には、バッテリ30の電気エネルギーを利用して車両1を走行させるための駆動力を発生するモータとして該モータ3を機能させこともできる。また、車両1の減速時にはモータ3の回生により電力を発電する発電機としても機能する。このモータ3の回生時には、バッテリ30は、モータ3により発電された電力(回生エネルギー)により充電される。
Further, as is generally known in a hybrid vehicle, the
なお、本実施形態では、エンジン2、モータ3等は公知の構成を備えていればよく、本発明の特徴部分ではないため、それらの詳細な説明を省略するものとする。
In the present embodiment, the
次に、本実施形態の変速機4の構成を説明する。図2は、図1に示す変速機4のスケルトン図である。図3は、図2に示す変速機4の各シャフトの係合関係を示す概念図である。図2に示す変速機4は、前進7速、後進1速の平行軸式トランスミッションであり、乾式のツインクラッチ式変速機(DCT:デュアルクラッチトランスミッション)である。
Next, the configuration of the
変速機4には、エンジン2の機関出力軸をなすクランクシャフト(図示せず)およびモータ3に接続される内側メインシャフトIMS(第1入力軸:第1入力主軸)と、この内側メインシャフトIMSの外筒をなす外側メインシャフトOMS(第2入力軸:第2入力主軸)と、内側メインシャフトIMSにそれぞれ平行なセカンダリシャフトSS(第2入力軸:第1副軸)、アイドルシャフトIDS(アイドル軸)、リバースシャフトRVS(第2入力軸:第2副軸)と、これらのシャフトに平行なカウンタシャフトCS(駆動出力軸)とが設けられる。
The
これらのシャフトのうち、外側メインシャフトOMS(第2入力軸:第2入力主軸)がアイドルシャフトIDSを介してリバースシャフトRVS(第2入力軸:第2副軸)およびセカンダリシャフトSSに常時係合し、カウンタシャフトCS(駆動出力軸)がさらに図2では図示しないディファレンシャル機構5に常時係合するように配置される。 Out of these shafts, the outer main shaft OMS (second input shaft: second input main shaft) is always engaged with the reverse shaft RVS (second input shaft: second sub shaft) and the secondary shaft SS via the idle shaft IDS. The counter shaft CS (drive output shaft) is further arranged so as to always engage with a differential mechanism 5 (not shown in FIG. 2).
また、変速機4は、奇数段用の第1クラッチC1と、偶数段用の第2クラッチC2とを備える。第1および第2クラッチC1、C2は乾式のクラッチである。第1クラッチC1は内側メインシャフトIMS(第1入力軸:第1入力主軸)に結合される。第2クラッチC2は、外側メインシャフトOMS(第2入力軸の一部:第2入力主軸)に結合され、外側メインシャフトOMS上に固定されたギア48からアイドルシャフトIDSを介してリバースシャフトRVS(第2入力軸の一部:第2副軸)およびセカンダリシャフトSS(第2入力軸の一部:第1副軸)に連結される。外側メインシャフトOMSのギア48、アイドルシャフトIDSのギア、セカンダリシャフトSS(第2入力軸の一部:第1副軸)のギア49が第1伝達ギア機構に相当し、外側メインシャフトOMSのギア48、アイドルシャフトIDSのギア、リバースシャフトRVS(第2入力軸の一部:第2副軸)のギア50が第2伝達ギア機構に相当する。
Further, the
内側メインシャフトIMS(第1入力軸:第1入力主軸)のモータ3寄りの所定箇所にはプラネタリギア機構70のサンギア71が固定配置される。また、内側メインシャフトIMS(第1入力軸:第1入力主軸)の外周には、図2において左側から順に、1速駆動ギアとなるプラネタリギア機構70のキャリヤ73と、3速駆動ギア43と、7速駆動ギア47と、5速駆動ギア45が配置される(第1変速ギア機構)。3速駆動ギア43、7速駆動ギア47、5速駆動ギア45はそれぞれ内側メインシャフトIMSに対して相対的に回転可能であり、ギア43はプラネタリギア機構70のキャリヤ73に連結している。また、プラネタリギア機構70のリングギア75は、1速シンクロメッシュ機構41に結合している。
A
更に、内側メインシャフトIMS上には、3速駆動ギア43と7速駆動ギア47との間に3−7速シンクロメッシュ機構81が軸方向にスライド可能に設けられ、かつ、5速駆動ギア45に対応して5速シンクロメッシュ機構82が軸方向にスライド可能に設けられる。所望のギア段に対応するシンクロメッシュ機構をスライドさせて該ギア段のシンクロを入れることにより、該ギア段が内側メインシャフトIMS(第1入力軸)に連結される。メインシャフトIMS(第1入力軸)に関連して設けられたこれらのギア及びシンクロメッシュ機構によって、奇数段の変速段を実現するための第1変速機構が構成される。第1変速機構の各駆動ギアは、カウンタシャフトCS上に設けられた対応する従動ギアに噛み合い、カウンタシャフトCSを回転駆動する。
Further, on the inner main shaft IMS, a 3-7
セカンダリシャフトSS(第2入力軸の一部:第1副軸)の外周には、図2において左側から順に、2速駆動ギア42、6速駆動ギア46と、4速駆動ギア44とが相対的に回転可能に配置される(第2変速ギア機構)。更に、セカンダリシャフトSS上には、2速駆動ギア42と6速駆動ギア46との間に2−6速シンクロメッシュ機構83が軸方向にスライド可能に設けられ、かつ、4速駆動ギア44に対応して4速シンクロメッシュ機構(セレクタ機構)84が軸方向にスライド可能に設けられる。この場合も、所望のギア段に対応するシンクロメッシュ機構をスライドさせて該ギア段のシンクロを入れることにより、該ギア段がセカンダリシャフトSSに連結される。セカンダリシャフトSSに関連して設けられたこれらのギア及びシンクロメッシュ機構によって、偶数段の変速段を実現するための第2変速機構が構成される。第2変速機構の各駆動ギアも、カウンタシャフトCS上に設けられた対応する従動ギアに噛み合い、カウンタシャフトCSを回転駆動する。なお、セカンダリシャフトSSに固定されたギア49はアイドルシャフトIDSに結合しており、該アイドルシャフトIDSから外側メインシャフトOMSを介して第2クラッチC2に結合される。
On the outer periphery of the secondary shaft SS (a part of the second input shaft: the first auxiliary shaft), the second
なお、第1変速機構において、任意の或る変速段を選択するとは、当該変速段に対応するギアのシンクロが入れられて該ギアが内側メインシャフトIMS(第1入力軸)に連結されることを意味する。また、この第1変速ギア機構において、エンジン走行用の変速段(又は駆動ギア段)を実現するとは、該変速段(又は駆動ギア段)を上記のように選択した(シンクロを入れた)上で、対応する第1クラッチC1を係合させて内側メインシャフトIMS(第1入力軸)をエンジン出力軸に連結することを意味する。 In the first speed change mechanism, selecting an arbitrary gear position means that the gear corresponding to the gear position is synchronized and the gear is connected to the inner main shaft IMS (first input shaft). Means. In addition, in the first transmission gear mechanism, to realize a shift stage (or drive gear stage) for engine running, the shift stage (or drive gear stage) is selected (with synchronization) as described above. This means that the corresponding first clutch C1 is engaged and the inner main shaft IMS (first input shaft) is connected to the engine output shaft.
同様に、第2変速機構において、任意の或る変速段を選択するとは、当該変速段に対応するギアのシンクロが入れられて該ギアがセカンダリシャフトSS(第2入力軸の一部:第1副軸)に連結されることを意味する。また、この第2変速ギア機構において、エンジン走行用の変速段(又は駆動ギア段)を実現するとは、該変速段(又は駆動ギア段)を上記のように選択した(シンクロを入れた)上で、対応する第2クラッチC2を係合させてセカンダリシャフトSS(第2入力軸)をエンジン出力軸に連結することを意味する。 Similarly, in the second speed change mechanism, when an arbitrary certain speed is selected, the gear corresponding to the speed is synchronized and the gear is connected to the secondary shaft SS (part of the second input shaft: first It means that it is connected to the secondary shaft. In addition, in this second transmission gear mechanism, to realize a shift stage (or drive gear stage) for engine travel, the shift stage (or drive gear stage) is selected (with synchronization) as described above. This means that the corresponding second clutch C2 is engaged and the secondary shaft SS (second input shaft) is connected to the engine output shaft.
リバースシャフトRVS(第2入力軸の一部:第2副軸)には、アイドルシャフトIDSに係合するギア50が固定されている。更に、リバースシャフトRVS(第2入力軸の一部:第2副軸)の外周には、該リバースシャフトRVS(第2入力軸の一部:第2副軸)を内側メインシャフトIMS(第1入力軸:第1入力主軸)に選択的に結合するためのリバースギア段が設けられている。このリバースギア段は、該リバースシャフトRVSに相対的に回転可能に同軸的に設けられたリバース駆動ギア46と、該リバース駆動ギア46を該リバースシャフトRVSに選択的に結合するためのリバースシンクロメッシュ機構85と、リバース駆動ギア46に噛み合うように内側メインシャフトIMS上に固定さたれギア56とで構成される。リバースシンクロメッシュ機構85はリバースシャフトRVSの軸方向にスライド可能であり、前進走行時にはOFF(リバースシャフトRVSをリバース駆動ギア46に係合しない)であり、後進走行時にONとされて図で右方向にスライドし、リバースシャフトRVSをリバース駆動ギア46に係合する。また、後進走行する場合は、第2クラッチC2を係合することにより、第2クラッチC2の回転が外側メインシャフトOMS及びアイドルシャフトIDSを介してリバースシャフトRVSに伝達され、リバース駆動ギア46が回転される。リバース駆動ギア46が回転するとき内側メインシャフトIMSは前進時とは逆方向に回転する。また、リバース走行する場合は、1速シンクロメッシュ機構41がリングギア75をロックするように選択され、内側メインシャフトIMSの逆方向の回転はプラネタリギア機構70のキャリヤ73からそれに連結したギア43を介してカウンタシャフトCSに伝達される。つまり、リバース走行する場合は、第2変速ギア機構においてリバース駆動ギア46(リバースギア段)を選択するのみならず、第1変速ギア機構において1速ギア段(所定のギア段)を選択する。
A
カウンタシャフトCS上には、図2において左側から順に、2−3速従動ギア51と、6−7速従動ギア52と、4−5速従動ギア53と、パーキング用ギア54と、ファイナル駆動ギア55とが固定的に配置される。ファイナル駆動ギア55は、ディファレンシャル機構5のディファレンシャルリングギア(図示せず)と噛み合うようになっており、これにより、カウンタシャフトCSの出力軸の回転がディファレンシャル機構5の入力軸(つまり車両推進軸)に伝達される。
On the countershaft CS, in order from the left side in FIG. 2, the 2-3 speed driven
2−6速シンクロメッシュ機構83のシンクロスリーブを左方向にスライドすると、2速駆動ギア42がセカンダリシャフトSSに結合され、右方向にスライドすると、6速駆動ギア46がセカンダリシャフトSSに結合される。また、4速シンクロメッシュ機構84のシンクロスリーブを右方向にスライドすると、4速駆動ギア44がセカンダリシャフトSSに結合される。このように偶数の駆動ギア段を選択した状態で、第2クラッチC2を係合することにより、変速機4は偶数の変速段(2速、4速、又は6速)に設定される。
When the synchromesh sleeve of the 2-6
3−7速シンクロメッシュ機構81のシンクロスリーブを左方向にスライドすると、3速駆動ギア43が内側メインシャフトIMSに結合されて3速の変速段が選択され、右方向にスライドすると、7速駆動ギア47が内側メインシャフトIMSに結合されて7速の変速段が選択される。また、5速シンクロメッシュ機構82のシンクロスリーブを右方向にスライドすると、5速駆動ギア45が内側メインシャフトIMSに結合されて5速の変速段が選択される。1速シンクロメッシュ機構41のシンクロスリーブを左方向にスライドすると、プラネタリギア機構70のリングギア75をロックするように選択され、プラネタリギア機構70のキャリア73の回転がこれに連結したギア43を介してカウンタシャフトCSに伝達され、1速の変速段が選択されることになる。このように奇数の駆動ギア段を選択した状態で、第1クラッチC1を係合することにより、変速機4は奇数の変速段(1速、3速、5速、又は7速)に設定される。
When the synchromesh sleeve of the 3-7
車両停止(アイドルストップ)状態からエンジンを始動する場合は、シンクロメッシュ機構85のシンクロを入れてリバースシャフトRVSをリバースギア取り付けシャフトRVASに結合し(第2変速機構においてリバースギア段を選択する)、その一方で、1速シンクロメッシュ機構41のシンクロスリーブはオフのままとし、第1変速機構において所定のギア段(1速ギア段)を非選択とすることでリバース走行を不可とする。かつ、第2クラッチC2を締結し、モータ3(電動機)を逆回転させる。これにより、モータ3の逆回転が、内側メインシャフトIMS、ギア56、リバースギア段(ギア46、シンクロメッシュ機構85)、リバースシャフトRVS、アイドルシャフトIDSを介して外側メインシャフトOMS(第2入力軸の一部:第2入力主軸)に正回転として伝達され、更に、第2クラッチC2を介してエンジン出力軸に伝達される。
When starting the engine from the vehicle stop (idle stop) state, the
リバースギア段のギア比が大きいので、エンジン始動トルクを低減することができる。従って、エンジン始動に使用する電動機の必要トルクを小さくすることができ、モータ3は小型化ものを使用することができる。たとえば、リバースギア段のギア比は1より低いギア比である。また、たとえば、リバースギア段のギア比は発進側のいずれのギア比よりも高いか若しくは同等であってもよい。
Since the reverse gear stage has a large gear ratio, the engine starting torque can be reduced. Therefore, the required torque of the electric motor used for starting the engine can be reduced, and the
セカンダリシャフトSS(第2入力軸の一部:第1副軸)の一端がエアコン用コンプレッサ8の駆動入力軸8aにチェーンを介して連結されており、走行時においてセカンダリシャフトSSに生じる回転運動に応じてエアコン用コンプレッサ8が駆動される。このように、第2変速機構(第2変速ギア機構)内にエアコン用コンプレッサ8が結合されるので、変速制御のために既存する第1及び第2変速機構を利用して該コンプレッサ8に対するモータ8の駆動力の伝達を制御することができることとなり、専用のクラッチ機構が不要となる。また、セカンダリシャフトSS(第2入力軸)の側にエアコン用コンプレッサ8を配置できることで、配置の自由度が広がり、対応可能な車種を拡張することができる。
One end of the secondary shaft SS (a part of the second input shaft: the first auxiliary shaft) is connected to the
リバース段を含む偶数段でのエンジン走行時は、第2クラッチC2の締結によりセカンダリシャフトSS(第2入力軸:第1副軸)にエンジン駆動力が伝達されるので、これに応じてエアコン用コンプレッサ8が正転駆動される。
When the engine is running at even speeds including the reverse speed, the engine driving force is transmitted to the secondary shaft SS (second input shaft: first countershaft) by engaging the second clutch C2, and accordingly, for the air conditioner The
奇数段でのエンジン走行又はモータ走行時(つまり、内側メインシャフトIMS=第1入力軸がカウンタシャフトCS=駆動出力軸に結合されるとき)は、第2クラッチC2は不締結であるが、偶数段用の第2変速機構(第2変速ギア機構)の任意のギア段のシンクロメッシュ機構を選択すること(プレシフト制御)により、カウンタシャフトCS(駆動出力軸)の回転をセカンダリシャフトSS(第2入力軸:第1副軸)に伝達し、エアコン用コンプレッサ8を正転駆動することができる。この場合、第2変速機構(第2変速ギア機構)で任意のギア段を選択してプレシフト制御することにより、カウンタシャフトCS(駆動出力軸)の回転数を変化してエアコン用コンプレッサ8を駆動することができるので、適切なプレシフト制御により効率的なエアコン運転を行うことができる。
During engine running or motor running in odd stages (that is, when the inner main shaft IMS = the first input shaft is coupled to the counter shaft CS = drive output shaft), the second clutch C2 is not engaged, but even By selecting a synchromesh mechanism of an arbitrary gear stage of the second transmission mechanism (second transmission gear mechanism) for the stage (pre-shift control), the rotation of the counter shaft CS (drive output shaft) is controlled by the secondary shaft SS (second output). (Input shaft: first auxiliary shaft), and the
上記のように奇数段でエンジン走行又はモータ走行する時に、第2変速機構(第2変速ギア機構)のプレシフト制御により駆動力をエアコン用コンプレッサ8に伝達する場合、一例として、第2変速機構(第2変速ギア機構)のプレシフト制御のために選択するギア段(偶数段)は、現在の走行ギア段(奇数段)よりも高速側のギア段とするとよい。これにより、効率的なエアコン運転を行うことができる。その場合、該プレシフト制御により選択されるギア段(偶数段)は、現在の走行ギア段(奇数段)よりも2段以上高速側のギア段とするとよい。これにより、更に効率的なエアコン運転を行うことができる。例えば、1速走行中に、6速のプレシフトを行うとよい。
As described above, when the driving force is transmitted to the
なお、エンジンのアイドリング時は、変速ギア段を選択することなくクラッチC2を締結することにより、上述と同様にセカンダリシャフトSSを回転させてエアコン用コンプレッサ8を駆動することができる。
When the engine is idling, the
エンジンのアイドルストップ時は、シンクロメッシュ機構85のシンクロを入れてリバースシャフトRVSをリバースギア取り付けシャフトRVASに結合し(第2変速機構においてリバースギア段を選択する)、その一方で、1速シンクロメッシュ機構41のシンクロスリーブはオフのままとし、第1変速機構において所定のギア段(1速ギア段)を非選択とすることでリバース走行を不可とする。かつ、両クラッチC1、C2を不締結とし、モータ3(電動機)を逆回転させる。これにより、モータ3の逆回転が、内側メインシャフトIMS、ギア56、リバースギア段(ギア46、シンクロメッシュ機構85)、リバースシャフトRVS、アイドルシャフトIDSを介してセカンダリシャフトSSに正回転として伝達されることができ、これに応じてエアコン用コンプレッサ8が駆動される。
When the engine is idling, the
上述した変速機4で実現すべき変速段の決定及び該変速段を実現するための制御(第1変速機構及び第2変速機構における変速段の選択すなわちシンクロの切り替え制御と、第1クラッチ及び第2クラッチの締結及び不締結の制御等)は、運転者の指示及び運転状況等に従って、電子制御ユニット10によって実行される。
Determination of the shift speed to be realized by the
なお、エアコン用コンプレッサ8の接続箇所は、セカンダリシャフトSSに限らず、第1及び第2変速機構内の回転軸又は回転要素のどの箇所でもよい。また、エアコン用コンプレッサ8の駆動入力軸8aを第2変速機構内の任意の回転軸又は回転要素に接続するに際して、エアコン用コンプレッサ8の駆動入力軸8aを該回転軸又は回転要素に直結する構成に限らず、ベルトあるいはチェーン等の適宜の伝達機構を介在させて動力伝達するようにしてよい。なお、エアコン用コンプレッサ8として正転及び逆転の双方向駆動が可能なものを使用することもできる。そのような正転及び逆転の双方向駆動が可能なエアコン用コンプレッサ8を使用すれば、エンジン又はモータに応じた駆動力がエアコン用コンプレッサ8の駆動入力軸8aの正転駆動として伝達される位置に限らず、逆転駆動として伝達される位置にもエアコン用コンプレッサ8を取り付けることができるので、エアコン用コンプレッサ8を取り付け位置の自由度が増し、限られたエンジンルームの空間内に効率的にエアコン用コンプレッサ8を納めることができる。
The connection location of the
次に、電子制御ユニット10によって実行される車両停止(アイドルストップ)状態からのエンジン始動制御例について図4を参照して説明する。図4は、エンジン始動時前後における、運転者によるブレーキペダル及びアクセルペダルの操作状態例、変速機4における各シャフトの回転数の状態例及びクラッチ作動状態例及びギア選択状態例を示すタイミングチャートである。図4において、点線で示すSS(A/C)は、セカンダリシャフトSS(エアコン駆動入力軸)の回転数を示す。実線で示すENGはエンジン回転数を示す。一点鎖線で示すMTGは内側メインシャフトIMS(モータ軸)の回転数を示す。C1及びC2は、第1クラッチC1及び第2クラッチC2の締結(ON)又は不締結(OFF)の状態を示す。S1は、1速シンクロメッシュ機構(1速選択機構)41の選択(ON)又は非選択(OFF)の状態を示す。SRは、リバースギア段(ギア46、シンクロメッシュ機構85)の選択(ON)又は非選択(OFF)の状態を示す。S2は、2−6速シンクロメッシュ機構(2−6速選択機構)83の2速選択(ON)又は非選択(OFF)の状態を示す。
Next, an example of engine start control from a vehicle stop (idle stop) state executed by the
図4において、時点t0以前の部分がアイドルストップ状態の一例を示している。アイドルストップ状態においては、ブレーキペダルはON(踏まれている)及びアクセルペダルはOFF(踏まれていない)である。前述のとおり、アイドルストップ状態においては、リバースギア段を選択するが(SRのON)、1速選択S1はOFFとし、モータ3を逆回転させることにより、SSで示すセカンダリシャフトSS(エアコン駆動入力軸)の回転数が所要の回転数とされ、エアコン装置8が駆動される。
In FIG. 4, the portion before time t0 shows an example of the idle stop state. In the idle stop state, the brake pedal is ON (depressed) and the accelerator pedal is OFF (not depressed). As described above, in the idle stop state, the reverse gear stage is selected (SR is turned on), the first speed selection S1 is turned off, and the
次に、時点t0で、ブレーキペダルがOFFとされたことを検出したならば、エンジン始動の準備として、モータ3の逆回転を停止し、MTGを0とする。これに伴い、SS(A/C)も0となる。そして、第2クラッチC2の係合を開始する。リバースギア段の選択(SRのON)は持続する。
Next, if it is detected that the brake pedal is turned off at time t0, the reverse rotation of the
時点t1でエンジン始動指示が与えられると、一定時間の間(時点t2まで)、モータ3を逆回転させ、かつ、第2クラッチC2を完全にONとする。リバースギア段の選択(SRのON)は持続する。これにより、モータ3の逆回転が、内側メインシャフトIMS、ギア56、リバースギア段(ギア46、シンクロメッシュ機構85)、リバースシャフトRVS、アイドルシャフトIDSを介して外側メインシャフトOMSに正回転として伝達され、更に、第2クラッチC2を介してエンジン出力軸に伝達される。従って、ENGで示すようにエンジン回転数が上昇する。このt1−t2でエンジンが点火し、始動モータ回転が不要となる。この状態を「モータリング完了」ということにする。「モータリング完了」とは、始動モータ回転が不要となったが、まだ、安定してエンジン始動が完了した状態には至っていない。
When an engine start instruction is given at time t1, the
時点t2で「モータリング完了」すると、次のt2−t3の間で、モータ3の逆回転のトルク抜き(回転数0にする)を行い、かつ、第2クラッチC2を不締結(OFF)、リバースギア段を不選択(SRのOFF)、1速選択S1をON、に移行させる。
When "motoring is completed" at time t2, during the next t2-t3, the torque of the reverse rotation of the
時点t3以降に、エンジン回転数が安定し、エンジン始動が完了する。このようにエンジン始動が完了すると走行要求(指示)に応じた制御に移る。図4では、時点t3以降で前進要求に応じた前進走行を開始する制御を行う例を示している。この場合、第1クラッチC1の締結を開始する。すなわち、半クラッチからアクセルペダルの踏み込み量に応じて徐々にエンジン回転数ENGを上げていき、前進走行が開始される。 After time t3, the engine speed is stabilized and the engine start is completed. When the engine start is completed in this way, the control shifts to a travel request (instruction). FIG. 4 shows an example in which control for starting forward traveling in response to the forward request is performed after time t3. In this case, the engagement of the first clutch C1 is started. That is, the engine speed ENG is gradually increased from the half clutch according to the depression amount of the accelerator pedal, and the forward traveling is started.
なお、エンジン始動完了前に、前進要求があったならば、モータ3を正回転させ、モータ走行で前進走行開始させるとよい。これにより、前進要求に即応し、運転性能を向上させる。その後、エンジン始動が完了したら、エンジンとモータの併用又はエンジン走行に移行すればよい。
If there is a forward request before the engine start is completed, the
また、エンジン始動後の走行要求が後進要求である場合は、第2クラッチC2を締結し、リバースギア段(ギア46、シンクロメッシュ機構85)を選択する。この場合も、エンジン始動完了前に、更新要求があったならば、モータ3を逆回転させ、モータ走行で後進走行開始させるとよい。これにより、後進要求に即応し、運転性能を向上させる。
When the travel request after starting the engine is a reverse request, the second clutch C2 is engaged and the reverse gear (
また、エンジン始動完了後、走行要求がない場合又はバッテリ充電状態が低い場合は、第1クラッチC1を締結することにより内側メインシャフトIMS(モータ軸)を正回転させ、モータ3を回生運転として、バッテリ30を充電するのがよい。
In addition, after the engine start is completed, when there is no travel request or when the battery charge state is low, the inner main shaft IMS (motor shaft) is rotated forward by fastening the first clutch C1, and the
1 車両
2 エンジン
3 モータ
4 変速機
5 ディファレンシャル機構
8 エアコン装置
10 電子制御ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (12)
電動機と、
エンジン出力軸及び前記電動機からの機械的動力を、該電動機と係合する第1入力軸で受け、複数のギア段のうちいずれか1つの選択されたギア段を介して該第1入力軸を駆動出力軸に係合させる第1変速機構と、
前記エンジン出力軸からの機械的動力を第2入力軸で受け、複数のギア段のうちいずれか1つの選択されたギア段を介して該第2入力軸を前記駆動出力軸に係合させる第2変速機構と、
前記第1変速機構に対応して設けられ、前記エンジン出力軸と前記第1入力軸とを係合させることが可能な第1クラッチと、
前記第2変速機構に対応して設けられ、前記エンジン出力軸と前記第2入力軸とを係合させることが可能な第2クラッチと
を備え、前記第2変速機構はリバース走行用のリバースギア段を含み、該リバースギア段は前記第1入力軸に結合され、リバース走行時には、前記リバースギア段を介して前記第1入力軸をリバース回転させ、前記第1変速機構において選択される所定のギア段を介して前記駆動出力軸にリバース回転を伝達するように構成されたハイブリット車両において、
車両停止状態からのエンジン始動時に、前記第2変速機構においてリバースギア段を選択する一方で、前記第1変速機構において前記所定のギア段を非選択とすることでリバース走行を不可とし、かつ、前記第2クラッチを締結し、前記電動機を逆回転させることにより、前記リバースギア段を介して前記電動機の駆動力が前記エンジン出力軸に伝達されるようにする制御手段を
備えたことを特徴とするハイブリット車両。 An internal combustion engine;
An electric motor,
Mechanical power from the engine output shaft and the electric motor is received by a first input shaft engaged with the electric motor, and the first input shaft is received through a selected gear stage of a plurality of gear stages. A first transmission mechanism engaged with the drive output shaft;
A mechanical power from the engine output shaft is received by the second input shaft, and the second input shaft is engaged with the drive output shaft through a selected gear stage of a plurality of gear stages. A two speed change mechanism;
A first clutch provided corresponding to the first speed change mechanism and capable of engaging the engine output shaft and the first input shaft;
A second clutch provided corresponding to the second speed change mechanism and capable of engaging the engine output shaft and the second input shaft, wherein the second speed change mechanism is a reverse gear for reverse travel. The reverse gear stage is coupled to the first input shaft, and at the time of reverse traveling, the first input shaft is reversely rotated via the reverse gear stage, and is selected by the first transmission mechanism. In a hybrid vehicle configured to transmit reverse rotation to the drive output shaft via a gear stage,
When the engine is started from a vehicle stopped state , the reverse gear stage is selected in the second transmission mechanism, while reverse driving is disabled by deselecting the predetermined gear stage in the first transmission mechanism, and Control means for transmitting the driving force of the electric motor to the engine output shaft via the reverse gear stage by engaging the second clutch and rotating the electric motor in the reverse direction. A hybrid vehicle.
前記第1入力主軸と同軸に設けられ、第2クラッチを介して前記エンジン出力軸に結合される第2入力主軸と、
駆動出力軸と、
複数の変速ギア段のいずれかを介して前記第1入力主軸を前記駆動出力軸に選択的に結合する第1変速ギア機構と、
前記第2入力主軸に平行な第1副軸及び第2副軸と、
アイドル軸と、
前記第2入力主軸の回転を前記アイドル軸を介して前記第1副軸に伝達する第1伝達ギア機構と、
複数の変速ギア段のいずれかを介して前記第1副軸を前記駆動出力軸に選択的に結合する第2変速ギア機構と、
前記第2入力主軸の回転を前記アイドル軸を介して前記第2副軸に伝達する第2伝達ギア機構と、
前記第2副軸を前記前記第1入力主軸に選択的に結合するリバースギア段と
を備えたデュアルクラッチ式変速機において、
前記第1入力主軸の一端に電動機を結合し、
車両停止状態からのエンジン始動時において、前記第2クラッチ及び前記リバースギア段を締結し、該電動機の逆回転により、逆転する前記第1入力主軸から前記リバースギア段を介して前記第2入力主軸を正転させ、前記エンジン出力軸に対してエンジン始動用の駆動力が与えられるようにしたことを特徴とするデュアルクラッチ式変速機。 A first input main shaft coupled to the engine output shaft via a first clutch;
A second input main shaft provided coaxially with the first input main shaft and coupled to the engine output shaft via a second clutch;
A drive output shaft;
A first transmission gear mechanism that selectively couples the first input main shaft to the drive output shaft via any one of a plurality of transmission gear stages;
A first sub-axis and a second sub-axis parallel to the second input main axis;
The idle axis,
A first transmission gear mechanism for transmitting the rotation of the second input main shaft to the first countershaft via the idle shaft;
A second transmission gear mechanism that selectively couples the first countershaft to the drive output shaft via any of a plurality of transmission gear stages;
A second transmission gear mechanism for transmitting the rotation of the second input main shaft to the second countershaft via the idle shaft;
A dual clutch transmission including a reverse gear stage that selectively couples the second countershaft to the first input main shaft;
An electric motor is coupled to one end of the first input main shaft;
When the engine is started from a vehicle stop state , the second clutch and the reverse gear are engaged, and the second input main shaft is rotated through the reverse gear from the first input main shaft that is reversely rotated by reverse rotation of the electric motor. The dual-clutch transmission is characterized in that the engine is driven forward and a driving force for starting the engine is applied to the engine output shaft.
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