JP6168956B2

JP6168956B2 - 動力伝達機構

Info

Publication number: JP6168956B2
Application number: JP2013205084A
Authority: JP
Inventors: 雷太中西
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP2015067227A

Description

本発明は、エンジンと変速機との間で動力を伝達する動力伝達機構に関する。

従来、車両の燃費を向上させるための制御として、フューエルカット制御が知られている。フューエルカット制御は、車両のコースト走行（惰性走行）時に、エンジンの回転数が所定回転数に低下するまで、エンジンへの燃料の供給を停止（フューエルカット）する制御である。

特開２０１１−４３１０９号公報

コースト走行時には、エンジンのフリクションやポンピングロスによる減速力が車両に作用する。この減速力が運転者の想定以上に大きいと、減速度を弱めるために、運転者がアクセルペダルを操作する。アクセルペダルが操作されると、エンジンへの燃料の供給が再開されるので、不必要な燃料の消費が発生する。とくに、中高車速でのコースト走行時は、エンジンの回転数が高いので、エンジンのフリクションやポンピングロスによる減速力が大きく、アクセルペダルが操作されやすい。また、減速中に発電機でエネルギ回生し、補機電力や走行アシストのためのモータ電力として消費して、燃費を向上する技術が用いられるが、減速度が大きいと（アクセルペダル操作されずとも）、エネルギ回生量を多く取れず、燃費を大きく向上することができない。

本発明の目的は、エンジンのフリクションやポンピングロスによる減速力を低減できる、動力伝達機構を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明の一の局面に係る動力伝達機構は、エンジンと変速機との間で動力を伝達する動力伝達機構であって、エンジン側のトルコン入力軸と変速機側のトルコン出力軸との間で動力を伝達するトルクコンバータと、第１要素、エンジンの出力軸およびトルコン入力軸が連結された第２要素ならびにトルコン出力軸が連結された第３要素を有する遊星歯車機構からなり、変速機側からの動力を減速してエンジンに伝達する逆方向減速機構と、第１要素にロータが連結されたモータジェネレータと、トルコン出力軸がエンジンの出力軸の回転方向に対応する正回転方向と逆方向に回転することを阻止する逆回転阻止手段とを含む。

この構成によれば、遊星歯車機構からなる逆方向減速機構が設けられている。遊星歯車機構の第１要素には、モータジェネレータのロータが連結され、第２要素には、エンジンの出力軸およびトルコン入力軸が連結され、第３要素には、トルコン出力軸が連結されている。そのため、モータジェネレータの回転数を変更することにより、エンジンの回転数を変更することができる。

これにより、車両のコースト走行時に、モータジェネレータの回転数を下げて、エンジンの回転数を変速機の入力軸の回転数よりも下げることができる。よって、エンジンのフリクションやポンピングロスを低減することができ、車両に生じる減速力を低減することができる。その結果、車両の減速度を弱めるための不必要なアクセル操作を抑制することができるので、フューエルカット制御による燃費向上の効果を増すことができる。

また、コースト走行中、モータジェネレータの回転数を下げて、エンジンの回転数をエンジンが自立復帰可能な最低の回転数（たとえば、３００ｒｐｍ）より低下させても、エンジンの再始動が必要なときには、モータジェネレータの回転数を上げることにより、エンジンの回転数をエンジンが自立復帰可能な回転数に上げることができる。そのため、コースト走行中、エンジンの回転をエンジンが自立復帰可能な最低の回転数よりも低くして、エンジンのフリクションやポンピングロスをさらに低減させ、フューエルカット制御による燃費向上の効果をより一層増すことができる。また、コースト走行中、エンジンの回転を停止させて、エンジンのフリクションやポンピングロスをなくすこともできる。

さらに、コースト走行中のエンジンの再始動の際に、モータジェネレータの回転数を上げて、エンジンの回転数をエンジンに大きな振動が発生する回転数域を越えるまで上げてから、エンジンをファイアリングさせることができる。これにより、エンジンが回転数に起因する大きな振動を生じることを抑制でき、乗り心地の向上を図ることができる。

また、トルコン出力軸がエンジンの出力軸の回転方向に対応する正回転方向と逆方向に回転することを阻止する逆回転阻止手段が設けられている。そのため、車両が停止している状態でのエンジンの始動時に、モータジェネレータの回転数を上げることにより、エンジンをクランキングさせることができる。

本発明の他の局面に係る動力伝達機構は、エンジンと変速機との間で動力を伝達する動力伝達機構であって、エンジン側のトルコン入力軸と変速機側のトルコン出力軸との間で動力を伝達するトルクコンバータと、第１要素、エンジンの出力軸およびトルコン入力軸が連結された第２要素ならびにトルコン出力軸が連結された第３要素を有する遊星歯車機構からなり、変速機側からの動力を減速してエンジンに伝達する逆方向減速機構と、第１要素にロータが連結されたモータジェネレータと、第１要素と第２要素との間に設けられ、第１要素から第２要素への一方向に動力を伝達するクラッチとを含む。

これにより、車両のコースト走行時に、モータジェネレータの回転数を下げて、エンジンの回転数を変速機の入力軸の回転数よりも下げることができる。よって、エンジンのフリクションやポンピングロスを低減することができ、車両に生じる減速力を低減することができる。その結果、車両の減速度を弱めるための不必要なアクセル操作を抑制し、回生エネルギ量を増大することができるので、フューエルカット時の燃費向上の効果を増すことができる。

また、コースト走行中、モータジェネレータの回転数を下げて、エンジンの回転数をエンジンが自立復帰可能な最低の回転数（たとえば、３００ｒｐｍ）より低下させても、エンジンの再始動が必要なときには、モータジェネレータの回転数を上げることにより、エンジンの回転数をエンジンが自立復帰可能な回転数に上げることができる。そのため、コースト走行中、エンジンの回転数をエンジンが自立復帰可能な最低の回転数よりも低くして、エンジンのフリクションやポンピングロスをさらに低減させ、フューエルカット制御による燃費向上の効果をより一層増すことができる。また、コースト走行中、エンジンの回転を停止させて、エンジンのフリクションやポンピングロスをなくすこともできる。

また、第１要素と第２要素との間に、第１要素から第２要素への一方向に動力を伝達するクラッチが設けられている。そのため、車両が停止している状態でのエンジンの始動時に、モータジェネレータの動力を第１要素から第２要素に伝達することができ、その動力によりエンジンをクランキングさせることができる。

遊星歯車機構およびモータジェネレータは、トルクコンバータに対してエンジン側または変速機側に配置されていてもよい。

この場合、トルクコンバータの回転径方向において、動力伝達機構を小型化することができる。

遊星歯車機構およびモータジェネレータは、トルクコンバータの外周部に配置されていてもよい。

この場合、エンジンの出力軸に平行な方向において、動力伝達機構を小型化することができる。

本発明によれば、車両のコースト走行時に、モータジェネレータの回転数を下げて、エンジンの回転数を変速機の入力軸の回転数よりも下げることができる。よって、エンジンのフリクションやポンピングロスを低減することができ、車両に生じる減速力を低減することができる。その結果、車両の減速度を弱めるための不必要なアクセル操作を抑制することができるので、フューエルカット制御による燃費向上の効果を増すことができる。

また、コースト走行中のエンジンの再始動の際に、モータジェネレータの回転数を上げて、エンジンの回転数をエンジンに大きな振動が発生する回転数域を越えるまで上げてから、エンジンをファイアリングさせることができる。これにより、エンジンが回転数に起因する大きな振動を生じることを抑制でき、乗り心地の向上を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る動力伝達機構が組み込まれた車両の駆動系統の構成を概念的に示す図である。図１に示されるエンジンの始動時における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。図１に示されるエンジンの始動時における逆方向減速機構のサンギヤ、キャリアおよびリングギヤの回転数の関係を示す共線図である。図１に示される機械式オイルポンプの発生油圧の立ち上げおよび車両の走行開始時における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。図１に示される機械式オイルポンプの発生油圧の立ち上げおよび車両の走行開始時における逆方向減速機構のサンギヤ、キャリアおよびリングギヤの回転数の関係を示す共線図である。図１に示される車両の加速時における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。図１に示される車両のコースト走行中における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。図１に示される車両のコースト走行中における逆方向減速機構のサンギヤ、キャリアおよびリングギヤの回転数の関係を示す共線図である。図１に示される車両のコースト走行中にエンジン２が再始動されるときの逆方向減速機構のサンギヤ、キャリアおよびリングギヤの回転数の関係を示す共線図である。図１に示される構成の第１変形例について説明するための図である。図１に示される構成の第２変形例について説明するための図である。図１に示される構成の第３変形例について説明するための図である。図１に示される構成の第４変形例について説明するための図である。本発明の第２実施形態に係る動力伝達機構が組み込まれた車両の駆動系統の構成を概念的に示す図である。図１４に示されるエンジンの始動時における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。図１４に示されるエンジンの始動時における逆方向減速機構のサンギヤ、キャリアおよびリングギヤの回転数の関係を示す共線図である。図１４に示される機械式オイルポンプの発生油圧の立ち上げおよび車両１の走行開始時における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。図１４に示される車両の加速時における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。図１４に示される車両１のコースト走行中における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。図１４に示される構成の第１変形例について説明するための図である。図１４に示される構成の第２変形例について説明するための図である。図１４に示される構成の第３変形例について説明するための図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る動力伝達機構が組み込まれた車両１の駆動系統の構成を概念的に示す図である。

車両１は、エンジン（Ｅ／Ｇ）２を動力源とする自動車である。車両１は、変速機３を備えている。

変速機３は、たとえば、Ｖベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously
Variable Transmission）の構成を有し、プライマリプーリ４、セカンダリプーリ５およびプライマリプーリ４とセカンダリプーリ５とに巻き掛けられたＶベルト６を備えている。プライマリプーリ４を支持する入力軸７には、エンジン２からの動力が入力される。セカンダリプーリ５を支持する出力軸８には、ファイナルギヤ９が取り付けられている。ファイナルギヤ９は、ディファレンシャルギヤ１０と噛合している。

また、変速機３は、前後進切換機構１７を備えている。前後進切換機構１７は、遊星歯車機構４１、逆転クラッチ４２および前進ブレーキ４３を含む。

遊星歯車機構４１は、サンギヤ４４、プラネタリギヤ４５、キャリア４６およびリングギヤ４７を備えている。サンギヤ４４は、Ｔ／Ｍ入力軸４０に保持されている。サンギヤ４４の外周面には、ギヤ歯が形成されている。プラネタリギヤ４５は、たとえば、複数設けられ、サンギヤ４４の周囲に等角度間隔で配置されている。各プラネタリギヤ４５の外周面には、ギヤ歯が形成されており、各プラネタリギヤ４５は、サンギヤ４４と噛合している。キャリア４６は、各プラネタリギヤ４５を回転可能に一括して保持している。リングギヤ４７は、円環状をなし、入力軸７に保持されている。リングギヤ４７の内周面には、ギヤ歯が形成されており、リングギヤ４７は、各プラネタリギヤ４５と噛合している。

逆転クラッチ４２は、Ｔ／Ｍ入力軸４０とキャリア４６との間に介装されている。逆転クラッチ４２が締結されると、Ｔ／Ｍ入力軸４０とキャリア４６とが連結されて、それらが一体的に回転可能になる。逆転クラッチ４２が切断されると、Ｔ／Ｍ入力軸４０とキャリア４６とが分離されて、それらが個別に回転可能になる。

前進ブレーキ４３は、作動状態（オン）でキャリア４６の回転を停止させ、非作動状態でキャリア４６の回転を許容するブレーキ機構である。

逆転クラッチ４２が切断され、前進ブレーキ４３が作動している状態において、Ｔ／Ｍ入力軸４０に動力が伝達されると、サンギヤ４４がＴ／Ｍ入力軸４０とともに回転する。そして、サンギヤ４４の回転がプラネタリギヤ４５を介してリングギヤ４７に伝達され、リングギヤ４７がサンギヤ４４と逆方向に減速回転する。このとき、リングギヤ４７の回転は、プライマリプーリ４、Ｖベルト６、セカンダリプーリ５、出力軸８、ファイナルギヤ９およびディファレンシャルギヤ１０を介して、ディファレンシャルギヤ１０から左右に延びるドライブシャフト１１Ｌ，１１Ｒに伝達される。これにより、ドライブシャフト１１Ｌ，１１Ｒが回転し、ドライブシャフト１１Ｌ，１１Ｒとともに、それぞれ駆動輪１２Ｌ，１２Ｒが車両１の前進方向に回転する。

逆転クラッチ４２が継合され、前進ブレーキ４３が作動していない状態において、Ｔ／Ｍ入力軸４０に動力が伝達されると、サンギヤ４４およびプラネタリギヤ４５がＴ／Ｍ入力軸４０とともに回転する。プラネタリギヤ４５の回転がリングギヤ４７に伝達され、リングギヤ４７がサンギヤ４４と同方向に回転する。このとき、リングギヤ４７の回転は、プライマリプーリ４、Ｖベルト６、セカンダリプーリ５、出力軸８、ファイナルギヤ９およびディファレンシャルギヤ１０を介して、ディファレンシャルギヤ１０から左右に延びるドライブシャフト１１Ｌ，１１Ｒに伝達される。これにより、ドライブシャフト１１Ｌ，１１Ｒが回転し、ドライブシャフト１１Ｌ，１１Ｒとともに、それぞれ駆動輪１２Ｌ，１２Ｒが車両１の後進方向に回転する。

エンジン２の出力軸（以下、「Ｅ／Ｇ出力軸」という。）１３と変速機３の入力軸７との間には、トルクコンバータ１４、逆方向減速機構１５、ワンウェイクラッチ１６および前後進切換機構１７が介装されている。

トルクコンバータ１４は、トルコン入力軸２１、トルコン出力軸２２、ポンプインペラ２３、タービンランナ２４およびロックアップクラッチ２５を備えている。トルコン入力軸２１およびトルコン出力軸２２は、Ｅ／Ｇ出力軸１３と同一の回転軸線を中心に回転可能に設けられている。トルコン入力軸２１には、Ｅ／Ｇ出力軸１３が連結されている。トルコン出力軸２２には、Ｔ／Ｍ入力軸４０が連結されている。ポンプインペラ２３は、トルコン入力軸２１と一体回転可能に設けられている。タービンランナ２４は、トルコン出力軸２２と一体回転可能に設けられている。ロックアップクラッチ２５が継合されると、ポンプインペラ２３とタービンランナ２４とが直結され、その継合が解除されると、ポンプインペラ２３とタービンランナ２４とが分離される。

ロックアップクラッチ２５が切断された状態において、Ｅ／Ｇ出力軸１３からトルコン入力軸２１に動力が入力されると、トルコン入力軸２１およびポンプインペラ２３が回転する。ポンプインペラ２３が回転すると、ポンプインペラ２３からタービンランナ２４に向かうオイルの流れが生じる。このオイルの流れがタービンランナ２４で受けられて、タービンランナ２４が回転する。そして、タービンランナ２４の回転による動力がトルコン出力軸２２から出力される。

ロックアップクラッチ２５が継合された状態において、Ｅ／Ｇ出力軸１３からトルコン入力軸２１に動力が入力されると、トルコン入力軸２１、ポンプインペラ２３およびタービンランナ２４が一体となって回転する。そして、タービンランナ２４の回転による動力がトルコン出力軸２２から出力される。

逆方向減速機構１５は、エンジン２とトルクコンバータ１４との間に配置されている。逆方向減速機構１５は、シングルピニオン式遊星歯車機構からなり、サンギヤ３１、プラネタリギヤ３２、キャリア３３およびリングギヤ３４を備えている。サンギヤ３１は、トルコン出力軸２２に保持されて、トルコン出力軸２２と一体回転可能に設けられている。サンギヤ３１の外周面には、ギヤ歯が形成されている。プラネタリギヤ３２は、たとえば、複数個設けられ、サンギヤ３１の周囲に等角度間隔で配置されている。各プラネタリギヤ３２の外周面には、ギヤ歯が形成されている。各プラネタリギヤ３２は、サンギヤ３１と噛合している。キャリア３３は、トルコン入力軸２１に保持されて、Ｅ／Ｇ出力軸１３、トルコン入力軸２１およびポンプインペラ２３と一体回転可能に設けられている。キャリア３３は、各プラネタリギヤ３２を回転可能に一括して保持している。リングギヤ３４は、円環状をなし、回転不能に設けられている。リングギヤ３４の内周面には、ギヤ歯が形成されており、各プラネタリギヤ３２と噛合している。

ワンウェイクラッチ１６は、トルコン出力軸２２と車両１に固定的に配置された部材との間に介装されている。ワンウェイクラッチ１６には、トルコン出力軸２２がＥ／Ｇ出力軸１３と同一方向の回転を許容し、その逆方向の回転を阻止する。

また、車両１には、モータジェネレータ５１が備えられている。モータジェネレータ５１は、モータおよび発電機の両方の機能を有している。モータジェネレータ５１のロータ（以下、「Ｍ／Ｇロータ」という。）５２は、逆方向減速機構１５のリングギヤ３４と一体回転可能に設けられている。モータジェネレータ５１から出力される電力は、バッテリ（図示せず）に蓄えられて、補機類の駆動に使用される。

さらに、車両１には、機械式オイルポンプ６１が備えられている。機械式オイルポンプ６１は、ポンプ入力軸６２がトルクコンバータ１４のポンプインペラ２３と一体回転可能に設けられている。これにより、ポンプインペラ２３が回転すると、機械式オイルポンプ６１のポンプ入力軸６２が回転し（機械式オイルポンプ６１が作動し）、機械式オイルポンプ６１からオイルが送り出される。機械式オイルポンプ６１から送り出されるオイルは、変速機３などに供給される。

また、車両１には、電動式オイルポンプ６３が備えられている。電動式オイルポンプ６３は、モータによって駆動されるオイルポンプであり、機械式オイルポンプ６１で十分な油圧を発生できない状況で作動し、オイルを変速機３などに供給する。

図２は、エンジン２の始動時における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。図３は、エンジン２の始動時における逆方向減速機構１５のサンギヤ３１、キャリア３３およびリングギヤ３４の回転数の関係を示す共線図である。

エンジン２の始動の際には、トルクコンバータ１４のロックアップクラッチ２５および前後進切換機構１７の逆転クラッチ４２が切断される。また、前後進切換機構１７の前進ブレーキ４３が非作動状態にされる。

この状態で、モータジェネレータ５１が制御されて、モータジェネレータ５１がモータとして動作する。Ｍ／Ｇロータ５２が回転すると、逆方向減速機構１５のリングギヤ３４が回転する。リングギヤ３４の回転は、プラネタリギヤ３２に伝達され、プラネタリギヤ３２からサンギヤ３１にリングギヤ３４と逆方向の回転力として伝達される。このとき、ワンウェイクラッチ１６の機能により、サンギヤ３１（トルコン出力軸２２）の回転が阻止される。そのため、リングギヤ３４からプラネタリギヤ３２に伝達される動力により、キャリア３３がリングギヤ３４と同方向に回転し、Ｅ／Ｇ出力軸１３がキャリア３３と一体的に回転する。このように、モータジェネレータ５１の動力は、逆方向減速機構１５により減速され、Ｅ／Ｇ出力軸１３に伝達される。その結果、エンジン２がクランキングされ、点火プラグのスパークにより、エンジン２が始動する。

図４は、機械式オイルポンプ６１の発生油圧の立ち上げおよび車両１の走行開始時における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。図５は、機械式オイルポンプ６１の発生油圧の立ち上げおよび車両１の走行開始時における逆方向減速機構１５のサンギヤ３１、キャリア３３およびリングギヤ３４の回転数の関係を示す共線図である。

エンジン２が始動すると、前後進切換機構１７の前進ブレーキ４３が作動状態にされる。Ｍ／Ｇロータ５２は、Ｅ／Ｇ出力軸１３と同じ回転数で回転する。

エンジン２の動力がＥ／Ｇ出力軸１３からトルコン入力軸２１に入力され、トルコン入力軸２１、キャリア３３およびポンプインペラ２３が一体的に回転する。トルクコンバータ１４のロックアップクラッチ２５が切断されているので、ポンプインペラ２３が回転すると、ポンプインペラ２３からタービンランナ２４に向かうオイルの流れが生じる。このオイルの流れがタービンランナ２４で受けられて、タービンランナ２４が回転する。そして、タービンランナ２４の回転による動力がトルコン出力軸２２から出力される。

また、ポンプインペラ２３の回転に伴って、機械式オイルポンプ６１のポンプ入力軸６２が回転し、機械式オイルポンプ６１の発生油圧が上昇する。機械式オイルポンプ６１から十分な油圧が発生するまでの間は、電動式オイルポンプ６３が駆動されて、電動式オイルポンプ６３により変速機３にオイルが供給される。

前後進切換機構１７の逆転クラッチ４２が切断され、前進ブレーキ４３が作動しているので、トルコン出力軸２２と一体に回転するＴ／Ｍ入力軸４０の動力は、遊星歯車機構４１のサンギヤ４４を介してプラネタリギヤ４５に伝達され、プラネタリギヤ４５を回転させる。そして、プラネタリギヤ４５の回転がリングギヤ４７に伝達され、リングギヤ４７が回転することにより、トルコン出力軸２２の動力が入力軸７に伝達される。このとき、キャリア４６が固定されているので、Ｔ／Ｍ入力軸４０の動力は、減速されて、入力軸７に伝達される。

車両１のサービスブレーキが解除されると、入力軸７に伝達される動力は、プライマリプーリ４、Ｖベルト６、セカンダリプーリ５、出力軸８、ファイナルギヤ９およびディファレンシャルギヤ１０を介して、ドライブシャフト１１Ｌ，１１Ｒに伝達され、駆動輪１２Ｌ，１２Ｒを車両１の前進方向に回転させる。これにより、車両１が発進する。このとき、トルクコンバータ１４のトルク増幅効果により、キャリア３３に対してサンギヤ３１（トルコン出力軸２２）の回転数が低くなる関係が保たれた状態で、車両１がトルコン領域で走行する。

図６は、車両１の加速時における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。

車両１の発進後、所定車速に達すると、トルクコンバータ１４のロックアップクラッチ２５が継合される。ロックアップクラッチ２５が継合されると、Ｅ／Ｇ出力軸１３からトルコン入力軸２１に入力される動力により、ポンプインペラ２３およびタービンランナ２４が一体となって回転する。これにより、トルコン入力軸２１に入力される動力は、速度変化なく、トルコン出力軸２２に伝達される。トルコン出力軸２２から駆動輪１２Ｌ，１２Ｒへの動力の伝達経路は、前述のとおりであるから、その説明を省略する。

このとき、Ｍ／Ｇロータ５２は、Ｅ／Ｇ出力軸１３と同じ回転数で回転する。モータジェネレータ５１が制御されて、モータジェネレータ５１がモータとして動作する場合、モータジェネレータ５１の動力は、逆方向減速機構１５を介して、ポンプインペラ２３に伝達され、トルコン出力軸２２の回転をアシストする。その結果、車両１の加速がアシストされるので、ドライバビリティが向上する。一方、モータジェネレータ５１が発電機として動作する場合、タービンランナ２４から逆方向減速機構１５を介してＭ／Ｇロータ５２に伝達される動力がモータジェネレータ５１より電力に回生される。これにより、車両１の燃費が向上する。

また、機械式オイルポンプ６１のポンプ入力軸６２が回転し、機械式オイルポンプ６１から油圧が発生する。

図７は、車両１のコースト走行中における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。図８は、車両１のコースト走行中における逆方向減速機構１５のサンギヤ３１、キャリア３３およびリングギヤ３４の回転数の関係を示す共線図である。

車両１の走行中に、運転者によるアクセルペダルの踏み込みがなくなると、車両１がコースト走行状態となる。なお、コースト走行状態は、一般には、アクセルペダルおよびブレーキペダルが踏み込まれていない惰性走行状態をいうが、本実施形態では、アクセルペダルが踏み込まれず、ブレーキペダルが踏み込まれている減速状態においても同じ制御が実施可能である。

コースト走行中は、トルクコンバータ１４のロックアップクラッチ２５および前後進切換機構１７の逆転クラッチ４２が切断され、前後進切換機構１７の前進ブレーキ４３が作動状態にされる。また、フューエルカット制御により、エンジン２に対する燃料の供給が停止される。

駆動輪１２Ｌ，１２Ｒからの動力は、それぞれドライブシャフト１１Ｌ，１１Ｒを介して、ディファレンシャルギヤ１０に伝達され、ディファレンシャルギヤ１０からファイナルギヤ９を介して、変速機３の出力軸８に伝達される。出力軸８に伝達された動力は、セカンダリプーリ５、Ｖベルト６およびプライマリプーリ４を介して、入力軸７に伝達される。このとき、出力軸８から入力軸７に伝達される動力は、所定の変速比で変速される。

前後進切換機構１７の逆転クラッチ４２が切断され、前進ブレーキ４３が作動しているので、入力軸７に伝達される動力は、遊星歯車機構４１のプラネタリギヤ４５を介してサンギヤ４４に伝達され、サンギヤ４４およびトルコン出力軸２２を回転させる。このとき、キャリア４６が固定されているので、入力軸７の動力は、増速および反転されて、Ｔ／Ｍ入力軸４０を介してトルコン出力軸２２に伝達される。

このとき、トルクコンバータ１４のロックアップクラッチ２５が切断されているので、トルコン出力軸２２の回転は、トルコン入力軸２１に直接には伝達されない。

トルコン出力軸２２と一体的に、逆方向減速機構１５のサンギヤ３１が回転する。Ｍ／Ｇロータ５２がＥ／Ｇ出力軸１３と同じ回転数で同方向に回転しているときには、逆方向減速機構１５のリングギヤ３４がサンギヤ３１と同じ回転数で同方向に回転する。モータジェネレータ５１を発電機として動作させ、Ｍ／Ｇロータ５２の回転数を低下させるように制御すると、Ｍ／Ｇロータ５２と一体的に回転するリングギヤ３４の回転数が低下するので、Ｅ／Ｇ出力軸１３の回転数が低下する。一方、モータジェネレータ５１を制御して、Ｍ／Ｇロータ５２の回転数を上昇させると、Ｅ／Ｇ出力軸１３の回転数が上がる。すなわち、モータジェネレータ５１の制御により、Ｍ／Ｇロータ５２の回転数を変更することにより、Ｅ／Ｇ出力軸１３（エンジン２）の回転数を変更することができる。

車両１のコースト走行中、モータジェネレータ５１を回生制御し、Ｍ／Ｇロータ５２の回転数を下げることにより、Ｅ／Ｇ出力軸１３の回転数をＴ／Ｍ入力軸４０の回転数よりも大きく下げることができる。よって、車両１のコースト走行時に、エンジン２のフリクションやポンピングロスを低減することができ、車両１に生じる減速力を低減することができる。その結果、車両１の減速度を弱めるための不必要なアクセル操作を抑制することができるので、フューエルカット制御による燃費向上の効果を増すことができる。

また、機械式オイルポンプ６１の発生油圧が必要な油圧より低いときには、その不足分が電動式オイルポンプ６３から供給される。

図９は、車両１のコースト走行中にエンジン２が再始動されるときの逆方向減速機構１５のサンギヤ３１、キャリア３３およびリングギヤ３４の回転数の関係を示す共線図である。

車両１のコースト走行中に、運転者によってアクセル操作がなされると、エンジン２が再始動される。このとき、エンジン２への燃料の供給が再開される前に、モータジェネレータ５１がモータとして制御されて、Ｍ／Ｇロータ５２の回転数が上げられる。Ｍ／Ｇロータ５２の回転数の上昇に伴って、サンギヤ３１およびＥ／Ｇ出力軸１３の回転数が上昇する。

そして、Ｅ／Ｇ出力軸１３の回転数が回転数に起因する大きな振動がエンジン２に発生する回転数域（たとえば、〜５００ｒｐｍ）を越えた後、エンジン２の点火プラグがスパークされることにより、エンジン２が再始動（ファイアリング）する。その後、エンジン２の回転数がトルコン出力軸２２の回転数付近まで上昇すると、トルクコンバータ１４のロックアップクラッチ２５が継合される。ロックアップクラッチ２５が継合されると、Ｅ／Ｇ出力軸１３からトルコン入力軸２１に入力される動力により、ポンプインペラ２３およびタービンランナ２４が一体となって回転する。これにより、トルコン入力軸２１に入力される動力は、速度変化なく、トルコン出力軸２２に伝達される。

車両１のコースト走行中、Ｍ／Ｇロータ５２（モータジェネレータ５１）の回転数が下げられて、Ｅ／Ｇ出力軸１３の回転数がエンジンの自立復帰可能な最低の回転数（たとえば、３００ｒｐｍ）より低下しても、エンジン２の再始動が必要なときには、Ｍ／Ｇロータ５２の回転数を上げることにより、Ｅ／Ｇ出力軸１３の回転数を自立復帰可能な回転数に上げることができる。そのため、コースト走行中、Ｅ／Ｇ出力軸１３の回転数を自立復帰可能な最低の回転数よりも低くして、エンジン２のフリクションやポンピングロスをさらに低減させ、フューエルカット制御による燃費向上の効果をより一層増すことができる。また、コースト走行中に、エンジン２の回転を停止させることも可能であり、これにより、エンジン２のフリクションやポンピングロスをなくすこともできる。

さらに、コースト走行中のエンジン２の再始動の際に、Ｍ／Ｇロータ５２の回転数を上げて、Ｅ／Ｇ出力軸１３の回転数をエンジン２に大きな振動が発生する回転数域を越えるまで上げてから、エンジン２をファイアリングさせることができる。これにより、エンジン２が回転数に起因する大きな振動を生じることを抑制でき、車両１の乗り心地の向上を図ることができる。

なお、ワンウェイクラッチ１６は、必須の部材ではない。車両１の停止状態におけるエンジン２の始動の際に、サンギヤ３１（トルコン出力軸２２）がＥ／Ｇ出力軸１３の回転方向と逆方向に回転することを阻止できれば、ワンウェイクラッチ１６が省略されてもよい。たとえば、車両１の停止状態におけるエンジン２の始動の際に、前後進切換機構１７の逆転クラッチ４２を継合させ、前進ブレーキ４３を作動状態にすることにより、サンギヤ３１（トルコン出力軸２２）の回転を阻止することができる。この場合、逆転クラッチ４２および前進ブレーキ４３が本発明の逆回転阻止手段に相当し、ワンウェイクラッチ１６を省略することができる。ワンウェイクラッチ１６を省略することにより、トルコン出力軸２２の回転時のワンウェイクラッチ１６による引き摺り損失をなくすことができる。

また、機械式オイルポンプ６１のポンプ入力軸６２がトルクコンバータ１４のポンプインペラ２３と一体回転可能に設けられた構成を取り上げた。しかしながら、図１０に示されるように、機械式オイルポンプ６１のポンプ入力軸６２は、ワンウェイクラッチ７１を介してポンプインペラ２３に連結されるとともに、ワンウェイクラッチ７２を介してトルコン出力軸２２に連結されてもよい。ワンウェイクラッチ７１は、ポンプインペラ２３からポンプ入力軸６２への動力の伝達を許容し、ポンプ入力軸６２からポンプインペラ２３への動力の伝達を阻止する。また、ワンウェイクラッチ７２は、トルコン出力軸２２からポンプ入力軸６２への動力の伝達を許容し、ポンプ入力軸６２からトルコン出力軸２２への動力の伝達を阻止する。

この構成を採用することにより、車両１のコースト走行時に、トルコン出力軸２２からポンプ入力軸６２に動力を伝達することができ、機械式オイルポンプ６１を作動させて、機械式オイルポンプ６１から油圧を発生させることができる。よって、電動式オイルポンプ６３を省略することができる。その結果、動力伝達機構の構成を簡素化することができ、動力伝達機構のコストを低減させることができる。

逆方向減速機構１５は、エンジン２とトルクコンバータ１４との間に配置されているとしたが、たとえば、エンジン２とトルクコンバータ１４との間に余裕がない場合には、図１１に示されるように、トルクコンバータ１４に対してエンジン２と反対側に配置されていてもよい。

また、逆方向減速機構１５は、図１２に示されるように、トルクコンバータ１４の外周部に配置することもできる。すなわち、図１２に示される構成では、サンギヤ３１は、トルクコンバータ１４のタービンランナ２４の外周を取り囲む環状をなし、タービンランナ２４と一体回転可能に設けられている。プラネタリギヤ３２は、サンギヤ３１の周囲に配置されている。リングギヤ３４は、プラネタリギヤ３２の外周を取り囲む環状をなしている。リングギヤ３４の外周面に、ギヤ歯が形成されており、このギヤ歯に、Ｍ／Ｇロータ５２と一体回転可能に設けられたＭ／Ｇギヤ５３が噛合している。

図１２に示される構成では、Ｅ／Ｇ出力軸１３と平行な方向において、動力伝達機構を小型化することができる。また、モータジェネレータ５１として、小型かつ高回転タイプのものを採用することができる。

また、図１に示される構成では、逆方向減速機構１５のサンギヤ３１にトルコン出力軸２２が連結され、キャリア３３にＥ／Ｇ出力軸１３およびトルコン入力軸２１が連結され、リングギヤ３４にＭ／Ｇロータ５２が連結されている。これに代えて、図１３に示されるように、サンギヤ３１にトルコン出力軸２２が連結され、キャリア３３にＭ／Ｇロータ５２が連結され、リングギヤ３４にＥ／Ｇ出力軸１３およびトルコン入力軸２１が連結された構成が採用されてもよい。

図１４は、本発明の第２実施形態に係る動力伝達機構が組み込まれた車両１の駆動系統の構成を概念的に示す図である。図１４以降の各図において、図１に示される各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。また、図１４に示される構成について、図１に示される構成との相違点のみを説明する。

図１４に示される構成では、図１に示される構成に対して、ワンウェイクラッチ１６および電動式オイルポンプ６３が省略されている。また、機械式オイルポンプ６１のポンプ入力軸６２がトルコン出力軸２２と一体回転可能に設けられている。そして、逆方向減速機構１５のキャリア３３とリングギヤ３４との間に、ワンウェイクラッチ８１が介裝されている。ワンウェイクラッチ８１は、リングギヤ３４からキャリア３３への動力の伝達を許容し、その逆方向、つまりキャリア３３からリングギヤ３４への動力の伝達を阻止する。

図１５は、図１４に示されるエンジン２の始動時における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。図１６は、そのエンジン２の始動時における逆方向減速機構１５のサンギヤ３１、キャリア３３およびリングギヤ３４の回転数の関係を示す共線図である。

この状態で、モータジェネレータ５１が制御されて、モータジェネレータ５１がモータとして動作する。Ｍ／Ｇロータ５２が回転すると、逆方向減速機構１５のリングギヤ３４が回転する。リングギヤ３４の回転は、ワンウェイクラッチ８１を介して、キャリア３３に伝達される。これにより、キャリア３３がリングギヤ３４と同方向に回転し、Ｅ／Ｇ出力軸１３がキャリア３３と一体的に回転する。その結果、エンジン２がクランキングされ、点火プラグのスパークにより、エンジン２が始動する。

また、リングギヤ３４およびキャリア３３が同方向に同じ回転数で回転するので、サンギヤ３１がリングギヤ３４およびキャリア３３と同方向に同じ回転数で回転する。そして、トルコン出力軸２２がサンギヤ３１と一体的に回転するので、機械式オイルポンプ６１のポンプ入力軸６２が回転し、機械式オイルポンプ６１の発生油圧が上昇し、機械式オイルポンプ６１により変速機３にオイルが供給される。

図１７は、図１４に示される機械式オイルポンプ６１の発生油圧の立ち上げおよび車両１の走行開始時における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。

また、トルコン出力軸２２の回転に伴って、機械式オイルポンプ６１のポンプ入力軸６２の回転数が上昇し、機械式オイルポンプ６１の発生油圧が上昇する。

なお、ワンウェイクラッチ８１が設けられているので、トルクコンバータ１４によるトルク増幅時に、モータジェネレータ５１がモータとして制御され、モータジェネレータ５１の動力がキャリア３３に伝達されることにより、キャリア３３の回転がアシストされてもよい。

図１８は、図１４に示される車両１の加速時における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。

車両１の発進後、トルクコンバータ１４のロックアップクラッチ２５が継合される。ロックアップクラッチ２５が継合されると、Ｅ／Ｇ出力軸１３からトルコン入力軸２１に入力される動力により、ポンプインペラ２３およびタービンランナ２４が一体となって回転する。これにより、トルコン入力軸２１に入力される動力は、速度変化なく、トルコン出力軸２２に伝達される。トルコン出力軸２２から駆動輪１２Ｌ，１２Ｒへの動力の伝達経路は、前述のとおりであるから、その説明を省略する。

図１９は、図１４に示される車両１のコースト走行中における動力の伝達の様子を図解的に示す図である。

なお、図２０に示されるように、機械式オイルポンプ６１のポンプ入力軸６２は、ワンウェイクラッチ７１を介してポンプインペラ２３に連結されるとともに、ワンウェイクラッチ７２を介してトルコン出力軸２２に連結されてもよい。ワンウェイクラッチ７１は、ポンプインペラ２３からポンプ入力軸６２への動力の伝達を許容し、ポンプ入力軸６２からポンプインペラ２３への動力の伝達を阻止する。また、ワンウェイクラッチ７２は、トルコン出力軸２２からポンプ入力軸６２への動力の伝達を許容し、ポンプ入力軸６２からトルコン出力軸２２への動力の伝達を阻止する。

逆方向減速機構１５は、エンジン２とトルクコンバータ１４との間に配置されているとしたが、たとえば、エンジン２とトルクコンバータ１４との間に余裕がない場合には、図２１に示されるように、トルクコンバータ１４に対してエンジン２と反対側に配置されていてもよい。

また、逆方向減速機構１５は、図２２に示されるように、トルクコンバータ１４の外周部に配置することもできる。すなわち、図２２に示される構成では、サンギヤ３１は、トルクコンバータ１４のタービンランナ２４の外周を取り囲む環状をなし、タービンランナ２４と一体回転可能に設けられている。プラネタリギヤ３２は、サンギヤ３１の周囲に配置されている。リングギヤ３４は、プラネタリギヤ３２の外周を取り囲む環状をなしている。リングギヤ３４の外周面に、ギヤ歯が形成されており、このギヤ歯に、Ｍ／Ｇロータ５２と一体回転可能に設けられたＭ／Ｇギヤ５３が噛合している。

図２２に示される構成では、Ｅ／Ｇ出力軸１３と平行な方向において、動力伝達機構を小型化することができる。また、モータジェネレータ５１として、小型かつ高回転タイプのものを採用することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、Ｖベルト式の無段変速機の構成を有する変速機３を例示したが、変速機３は、Ｖベルト式以外の型式の無段変速機の構成を有していてもよいし、無段変速機に限らず、有段変速機の構成を有していてもよい。また、自動変速機に限らず、手動変速機の構成を有していてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

２エンジン
３変速機
１３Ｅ／Ｇ出力軸（エンジンの出力軸）
１４トルクコンバータ
１５逆方向減速機構
１６ワンウェイクラッチ（逆回転阻止手段）
２１トルコン入力軸
２２トルコン出力軸
３１サンギヤ
３２プラネタリギヤ
３３キャリア
３４リングギヤ
５２Ｍ／Ｇロータ（ロータ）
８１ワンウェイクラッチ（クラッチ）

Claims

エンジンと変速機との間で動力を伝達する動力伝達機構であって、
前記エンジン側のトルコン入力軸と前記変速機側のトルコン出力軸との間で動力を伝達するトルクコンバータと、
第１要素、前記エンジンの出力軸および前記トルコン入力軸が連結された第２要素ならびに前記トルコン出力軸が連結された第３要素を有する遊星歯車機構からなり、前記変速機側からの動力を減速して前記エンジンに伝達する逆方向減速機構と、
前記第１要素にロータが連結されたモータジェネレータと、
前記トルコン出力軸が前記エンジンの前記出力軸の回転方向に対応する正回転方向と逆方向に回転することを阻止する逆回転阻止手段とを含む、動力伝達機構。
エンジンと変速機との間で動力を伝達する動力伝達機構であって、
前記エンジン側のトルコン入力軸と前記変速機側のトルコン出力軸との間で動力を伝達するトルクコンバータと、
第１要素、前記エンジンの出力軸および前記トルコン入力軸が連結された第２要素ならびに前記トルコン出力軸が連結された第３要素を有する遊星歯車機構からなり、前記変速機側からの動力を減速して前記エンジンに伝達する逆方向減速機構と、
前記第１要素にロータが連結されたモータジェネレータと、
前記第１要素と前記第２要素との間に設けられ、前記第１要素から前記第２要素への一方向に動力を伝達するクラッチとを含む、動力伝達機構。
前記遊星歯車機構および前記モータジェネレータは、前記トルクコンバータに対して前記エンジン側または前記変速機側に配置されている、請求項１または２に記載の動力伝達機構。
前記遊星歯車機構および前記モータジェネレータは、前記トルクコンバータの外周部に配置されている、請求項１または２に記載の動力伝達機構。