JP6194911B2

JP6194911B2 - ハイブリッド車両の潤滑構造

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Publication number: JP6194911B2
Application number: JP2015050649A
Authority: JP
Inventors: 明子西峯
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2017-09-13
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Description

この発明は、エンジンおよびモータが出力する動力を遊星歯車機構を介して駆動軸へ伝達するように構成されたハイブリッド車両の潤滑構造に関するものである。

特許文献１には、第１モータ、第２モータ、およびエンジンを駆動力源とするハイブリッド車両であって、第１モータおよびエンジンが出力する動力を駆動輪側へ伝達する遊星歯車装置と、その遊星歯車機構の１つの回転要素（具体的には、エンジンの出力軸が連結された回転要素）の回転を止めるブレーキ機構とを備えたハイブリッド車両の制御装置に関する発明が記載されている。この特許文献１に記載された発明は、上記のような遊星歯車機構の耐久性の低下を抑制することを目的としている。そのために、この特許文献１に記載された制御装置は、遊星歯車機構のピニオンギヤの回転数が高くなる状態では、そのピニオンギヤの回転数が高いほど、要求駆動トルクに対して第１モータで分担する駆動トルクを小さくするように構成されている。

国際公開第２０１３／０９４０４３号公報

上記の特許文献１には、制御対象とする車両の一例として、サンギヤに第１モータが連結され、リングギヤにギヤ列を介して第２モータおよび駆動軸が連結され、キャリアにブレーキ機構を介してエンジンが連結されたシングルピニオン形の遊星歯車機構を備えたパワートレインの構成が記載されている。このような構成では、ブレーキ機構によってエンジンおよびキャリアの回転を止めてロックした状態で、第１モータおよび第２モータの両方でトルクを出力することにより、高出力でかつ効率よく、車両をモータ走行させることができる。すなわち、特許文献１における［図３］の共線図において破線で示されているように、上記のような２つのモータによるモータ走行の際には、ブレーキ機構を係合させることにより、キャリアおよびエンジンの回転軸がロックされて回転数が０に固定される。その状態で通常のモータ走行の際に駆動される第２モータの回転方向と反対の回転方向に第１モータを駆動することにより、高出力のモータ走行を行うことができる。

上記のようにキャリアの回転をロックして２つのモータによるモータ走行を行う場合には、遊星歯車機構のピニオンギヤが高速で回転する。すなわち、特許文献１における［図３］に示されているように、第１モータが連結されたサンギヤと第２モータが連結されたリングギヤとが互いに逆方向に回転することから、それら第１モータおよび第２モータの回転数が高くなるほどピニオンギヤの回転数が高くなる。また、第１モータがトルクを出力することから、ピニオンギヤに掛かる負荷も増大する。したがって、ピニオンギヤは温度が上昇し、焼き付きや摩耗が発生し易い状態になる。そのような課題に対して、特許文献１に記載された制御装置では、上記のように、ピニオンギヤの回転数が高くなるほど第１モータの出力が制限され、ピニオンギヤの回転数の増大が抑制される。そのため、ピニオンギヤの回転数が過度に増大してしまうことを回避し、ピニオンギヤの焼き付きや摩耗による遊星歯車機構の耐久性の低下を抑制することができる、とされている。

上記のように第１モータの出力を制限してピニオンギヤの回転数の増大を抑制した状態であっても、ピニオンギヤに対しては潤滑および冷却のためにオイルを供給する必要がある。しかしながら、上記の特許文献１では、遊星歯車機構に供給されるオイルの供給量や供給状態などについて十分に考慮されていない。上記のようにブレーキ機構によってキャリアおよびエンジンの回転をロックした場合は、エンジンによって駆動されるオイルポンプが停止する。したがって、その場合の遊星歯車機構等へのオイルの供給は、一般には、ギヤによる掻き上げ潤滑に限られる。ギヤによる掻き揚げ潤滑では、上記のようなピニオンギヤの表面の潤滑や冷却を行うことはできるが、ピニオンギヤの内部やピニオンギヤを支持しているピニオン軸に対しては潤滑・冷却性能が十分ではない場合がある。

また、上記のような掻き上げ潤滑によって供給されるオイルは、油温や車速によってその供給量や供給状態が変化する。例えば、図９に示すように、低車速の場合は、オイルを掻き上げるギヤの回転数が低いことにより、中・高車速の場合と比較してオイルの供給量が減少する。また、油温が低くオイルの粘度が高い場合も、オイルの供給量が減少してしまう。さらに、油温が高くオイルの粘度が低い場合や、高車速でピニオンギヤの回転数が高い場合には、ピニオンギヤに供給されたオイルが遠心力によってピニオンギヤに付着せずに弾き飛ばされてしまい、結果的にピニオンギヤに対するオイルの供給量が減少してしまう。

このように、上記の特許文献１に記載されたハイブリッド車両のようにキャリアの回転をロックした状態で動力伝達する遊星歯車機構を用いる場合には、遊星歯車機構のピニオンギヤに対して、その潤滑および冷却のためのオイルを適切に供給するためには、未だ改良の余地があった。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、駆動力源の出力トルクを駆動軸側へ伝達する歯車伝動機構に対して潤滑および冷却のためのオイルを適切に供給することができるハイブリッド車両の潤滑構造を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンならびに第１モータおよび第２モータを駆動力源とするハイブリッド車両であって、サンギヤに前記第１モータが連結され、リングギヤに出力軸が連結され、キャリアに前記エンジンが連結された遊星歯車機構と、選択的に前記キャリアの回転を止めて固定するブレーキ機構と、前記ブレーキ機構により前記キャリアの回転が止められた状態においても所定の動力により駆動されて油圧を発生するオイルポンプと、前記オイルポンプを油圧源にして前記遊星歯車機構へオイルを供給するオイル供給機構とを備えたハイブリッド車両の潤滑構造において、前記オイル供給機構は、前記オイルポンプで前記油圧を発生させることにより、前記遊星歯車機構のピニオンギヤの軸心部分へ、前記オイルを圧送するように構成され、前記オイルポンプは、第３モータにより駆動されて油圧を発生する電動オイルポンプによって構成され、前記駆動力源および前記第３モータの回転状態をそれぞれ制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記オイルの油温を判定し、前記油温が所定温度よりも低い場合に、前記第１モータおよび前記第２モータの少なくともいずれかの駆動を禁止するように構成されていることを特徴とするものである。

また、この発明は、前記コントローラを、前記駆動力源の駆動状態を判定し、前記第１モータおよび前記第２モータの両方がトルクを出力する場合に、前記電動オイルポンプが油圧を発生するよう前記第３モータを制御するように構成することもできる。

また、この発明は、所定のギヤが回転する際に掻き上げるオイルを前記遊星歯車機構へ供給する掻き上げ潤滑機構を備え、前記コントローラを、車速を判定し、前記車速が、前記掻き上げ潤滑機構により所定のオイル供給量を得ることが可能な車速範囲として定めた所定車速範囲外の場合に、前記電動オイルポンプが油圧を発生するよう前記第３モータを制御するように構成することもできる。

この発明によれば、遊星歯車機構がブレーキ機構によってキャリアの回転をロックした状態で動力伝達する場合に、キャリアに支持されているピニオンギヤの軸心部分へ、オイルポンプを油圧源とするオイル供給機構によってオイルを圧送して供給することができる。したがって、キャリアの回転がロックされてピニオンギヤの回転数が高くなり、また、ピニオンギヤに掛かる負荷が大きくなってピニオンギヤの温度が高くなる場合に、圧送されたオイルにより、ピニオンギヤの軸心部分を効果的に潤滑および冷却することができる。そのため、ピニオンギヤの摩耗を抑制し、また、ピニオンギヤとピニオンギヤの回転軸との間の焼き付きを防止して、遊星歯車機構の耐久性を向上させることができる。
そして、この発明によれば、ピニオンギヤに供給されるオイルの油温が所定温度よりも低い場合には、第１モータおよび第２モータの少なくともいずれかの駆動が禁止される。すなわち、第１モータおよび第２モータの両方を同時に駆動することが禁止される。油温が低い場合はオイルの粘度が高くなることから、オイルポンプの吐出能力が低下するが、そのような場合に、第１モータおよび第２モータの両方が同時に駆動されることがない。そのため、オイルポンプの吐出能力が低下する状態であるにもかかわらず第１モータおよび第２モータの両方が駆動され、ピニオンギヤに大きな負荷が掛かってしまうような事態を回避することができる。

また、この発明によれば、第１モータおよび第２モータの２つのモータが同時に出力する場合に、電動オイルポンプを駆動し、その電動オイルポンプが発生する油圧によってオイルをピニオンギヤへ圧送することができる。そのため、第１モータおよび第２モータの両方がトルクを出力し、遊星歯車機構に掛かる負荷が大きくなる場合であっても、圧送されるオイルによってピニオンギヤを適切に潤滑および冷却することができる。

また、この発明によれば、車速が所定車速範囲外の場合、すなわち、車両が所定車速範囲以下の低速で走行する場合もしくは所定車速範囲以上の高速で走行する場合に、電動オイルポンプを駆動し、その電動オイルポンプが発生する油圧によってオイルをピニオンギヤへ圧送することができる。そのため、車速が低く掻き上げ潤滑機構によるオイル供給量が少ない場合であっても、あるいは、車速が高くピニオンギヤに供給されたオイルが弾き飛ばされ易い場合であっても、圧送されるオイルによってピニオンギヤを適切に潤滑および冷却することができる。

この発明の潤滑構造を適用することのできるハイブリッド車両、および、この発明の潤滑構造におけるオイル供給機構の一例を示す図である。図１に示すオイル供給機構の詳細な構成を説明するための断面図である。図２に示すオイル供給機構の構成の一部を拡大して示す断面図である。この発明の潤滑構造を作動させる制御の一例を説明するためのフローチャートである。この発明の潤滑構造を作動させる制御の他の例を説明するためのフローチャートである。この発明の潤滑構造を作動させる制御の他の例を説明するためのフローチャートである。この発明の潤滑構造におけるオイル供給機構の他の例を示す図である。この発明の潤滑構造におけるオイル供給機構の他の例を示す図である。一般的な掻き上げ潤滑機構によるオイルの掻き上げ量と車速との関係を説明するための図である。

この発明を、図を参照して具体的に説明する。先ず、図１に、この発明で制御対象とすることのできるハイブリッド車両の一例を示してある。図１に示す車両Ｖｅは、エンジン（ＥＮＧ）１、ならびに、第１モータ（ＭＧ１）２および第２モータ（ＭＧ２）３を駆動力源とするハイブリッド車両である。車両Ｖｅは、エンジン１が出力する動力を、動力分割装置４によって第１モータ２側と駆動軸５側とに分割して伝達するように構成されている。また、第１モータ２で発生した電力を第２モータ３に供給し、その第２モータ３が出力する動力を駆動軸５に付加することができるように構成されている。

第１モータ２および第２モータ３は、いずれも、発電機能のあるモータ（いわゆる、モータ・ジェネレータ）であり、例えば永久磁石式の同期電動機などによって構成されている。そして、第１モータ２および第２モータ３は、いずれも、インバータ（図示せず）を介してバッテリ（図示せず）に接続されており、回転数やトルク、あるいはモータとしての機能および発電機としての機能の切り替えなどが電気的に制御されるように構成されている。

動力分割装置４は、サンギヤ６、リングギヤ７、およびキャリア８を有する遊星歯車機構ＰＧによって構成されている。図１に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構ＰＧが用いられている。

遊星歯車機構ＰＧは、エンジン１の出力軸１ａと同一の回転軸線上に配置されている。そして、遊星歯車機構ＰＧのサンギヤ６に第１モータ２が連結されている。なお、第１モータ２は、遊星歯車機構ＰＧに隣接してエンジン１とは反対側に配置されていて、その第１モータ２のロータ２ａに一体となって回転するロータ軸２ｂがサンギヤ６に連結されている。そのサンギヤ６に対して同心円上に、内歯歯車のリングギヤ７が配置されている。これらサンギヤ６とリングギヤ７とに噛み合っているピニオンギヤ９がキャリア８によって自転および公転できるように保持されている。そして、キャリア８には、この動力分割装置４の入力軸４ａが連結されていて、その入力軸４ａに、ワンウェイクラッチ１０を介して、エンジン１の出力軸１ａが連結されている。

ワンウェイクラッチ１０は、エンジン１の回転方向と逆方向のトルクが作用した場合に、回転部材が固定部材と係合するクラッチ機構であって、固定部材は、回転不可能なようにハウジングなどに固定されている。回転部材は、出力軸１ａおよびキャリア８に連結されている。したがって、ワンウェイクラッチ１０は、出力軸１ａもしくはキャリア８に、エンジン１の回転方向と逆方向のトルクが作用した場合に係合してその回転を止めるように構成されている。このようなワンウェイクラッチ１０を使用することにより、トルクの作用方向に応じて出力軸１ａおよびキャリア８の回転を止めることができる。後述するように、このワンウェイクラッチ１０は、第１モータ２および第２モータ３の両方の出力トルクによって車両ＶｅをＥＶ走行させる場合に、エンジン１の出力軸１ａの回転を止めるブレーキ機構として機能するものである。したがって、このワンウェイクラッチ１０に替えて、例えば、係合状態を制御することにより出力軸１ａの回転を選択的に止めるように構成した摩擦ブレーキ等を用いることもできる。

遊星歯車機構ＰＧのリングギヤ７の外周部分に、外歯歯車のドライブギヤ１１が一体に形成されている。また、遊星歯車機構ＰＧや第１モータ２などの回転軸線と平行に、カウンタシャフト１２が配置されている。このカウンタシャフト１２の一方（図１での右側）の端部に、上記のドライブギヤ１１と噛み合うカウンタドリブンギヤ１３が一体となって回転するように取り付けられている。カウンタシャフト１２の他方（図１での左側）の端部には、終減速機であるデファレンシャルギヤ１４のリングギヤ１５と噛み合うカウンタドライブギヤ１６が、カウンタシャフト１２に一体となって回転するように取り付けられている。したがって、遊星歯車機構ＰＧのリングギヤ７が、上記のドライブギヤ１１、カウンタシャフト１２、カウンタドリブンギヤ１３、およびカウンタドライブギヤ１６からなるギヤ列、ならびに、デファレンシャルギヤ１４を介して、駆動軸５に連結されている。

上記の遊星歯車機構ＰＧから駆動軸５に伝達されるトルクに、第２モータ３が出力するトルクを付加できるように構成されている。すなわち、第２モータ３のロータ３ａに一体となって回転するロータ軸３ｂが、上記のカウンタシャフト１２と平行に配置され、そのロータ軸３ｂに連結されたリダクションギヤ１７が、上記のカウンタドリブンギヤ１３に噛み合っている。したがって、遊星歯車機構ＰＧのリングギヤ７には、上記のようなギヤ列あるいはリダクションギヤ１７を介して、駆動軸５および第２モータ３が連結されている。

上記のように、この車両Ｖｅは、エンジン１の出力軸１ａおよび第１モータ２のロータ軸２ｂが遊星歯車機構ＰＧを介して駆動軸５側のギヤ列およびデファレンシャルギヤ１４に連結されている。すなわち、エンジン１および第１モータ２の出力トルクが、遊星歯車機構ＰＧによって構成された動力分割装置４を介して、駆動軸５側へ伝達されるように構成されている。

さらに、車両Ｖｅには、遊星歯車機構ＰＧの潤滑および冷却のために、オイルポンプ１８が設けられている。オイルポンプ１８（以下、ＭＯＰ１８）は、オイル供給用および油圧制御用のポンプとして、従来、車両のエンジンや変速機に用いられている一般的な構成の機械式オイルポンプである。このＭＯＰ１８は、エンジン１が出力するトルクによって駆動されて油圧を発生するように構成されている。具体的には、ＭＯＰ１８のロータ（図示せず）がエンジン１の出力軸１ａと共に回転するように構成されている。したがって、エンジン１が燃焼運転されて出力軸１ａからトルクを出力する際には、ＭＯＰ１８も駆動されて油圧を発生する。

ＭＯＰ１８が油圧を発生することによってＭＯＰ１８から吐出されるオイルが、油路１９を介して、遊星歯車機構ＰＧに供給されるように構成されている。また、遊星歯車機構ＰＧには、デファレンシャルギヤ１４のリングギヤ１５による掻き上げ潤滑機構２０によっても、オイルが供給されるように構成されている。

掻き上げ潤滑機構２０は、歯車を用いる部分の潤滑機構として、従来、車両に一般的に用いられている構成である。例えば、この掻き上げ潤滑機構２０は、リングギヤ１５の歯先部分がオイルパン（図示せず）等のオイルの中に浸漬するように設けられている。そして、リングギヤ１５が駆動軸５側から伝達されるトルクによって回転する際にオイルパンから掻き上げたオイルを遊星歯車機構ＰＧに供給するように構成されている。したがって、エンジン１の出力軸１ａの回転が停止している場合であっても、車両Ｖｅが走行していて駆動軸５が回転している状態では、遊星歯車機構ＰＧに対してオイルを供給することができる。

ＭＯＰ１８は、エンジン１の出力軸１ａの回転が停止している場合には油圧を発生することができない。車両Ｖｅが走行中であれば、掻き上げ潤滑機構２０によって遊星歯車機構ＰＧにオイルを供給することができる。しかしながら、掻き上げ潤滑機構２０は、リングギヤ１５によって一旦上方へ掻き上げたオイルを、重力の作用によって遊星歯車機構ＰＧに供給する構成であるため、油圧を用いてオイルを圧送する強制潤滑方式の潤滑機構と比較して潤滑および冷却性能が低い。また、前述したように、掻き上げ潤滑機構２０は、油温や車速によってその潤滑・冷却性能が変化する。

そこで、この車両Ｖｅには、エンジン１が停止している場合や、掻き上げ潤滑機構２０の潤滑・冷却性能が不足する場合であっても、遊星歯車機構ＰＧへのオイルの供給を維持し、遊星歯車機構ＰＧを適切に潤滑および冷却するために、オイルポンプ２１、および、オイルポンプ２１を油圧源として、遊星歯車機構ＰＧにオイルを圧送して供給するオイル供給機構２２が設けられている。

この図１に示す例では、オイルポンプ２１（以下、ＥＯＰ２１）は、電気モータが出力するトルクによって駆動されて油圧を発生する電動オイルポンプによって構成されている。したがって、このＥＯＰ２１には、ＥＯＰ２１を駆動するためのポンプ用モータ２３が備えられている。ポンプ用モータ２３は、エンジン１ならびに第１モータ２や第２モータ３などの車両Ｖｅの駆動力源とは別の第３の電気モータであって、この図１に示す例ではＥＯＰ２１専用に設けられている。

ＥＯＰ２１が油圧を発生することによってＥＯＰ２１から吐出されるオイルが、オイル供給機構２２を介して、遊星歯車機構ＰＧに供給されるように構成されている。具体的には、遊星歯車機構ＰＧのピニオンギヤ９の軸心部分に、オイルが圧送されて供給されるように構成されている。

オイル供給機構２２のより具体的な構成を図２，図３に示してある。これら図２，図３に示す例では、オイル供給機構２２は、供給管２４の中空部に形成された油路２４ａ、入力軸４ａの内部に形成された油路４ｂ，４ｃ、キャリア８の内部に形成された油路８ａ、および、ピニオン軸９ａの内部に形成された油路９ｂ，９ｃ，９ｄによって構成されている。

第１モータ２のロータ軸２ａは、軸心部分が刳り抜かれた中空軸として形成されている。供給管２４は、例えば金属製の管状の部材であり、上記のようにロータ軸２ａに形成された中空部分に配置されている。供給管２４の一方（図２の左側）の端部には、ＥＯＰ２１の吐出口２１ａが連通されている。供給管２４の他方（図２の右側）の端部は、入力軸４ａの一方（図２の左側）の端部に接続されている。これら供給管２４と入力軸４ａとは、供給管２４に対して入力軸４ａが相対回転可能なように、また、供給管２４の油路２４ａと入力軸４ａの油路４ｂとの間でオイルが油圧を維持して流動可能なように嵌合されている。

入力軸４ａの油路４ｂは、入力軸４ａの径方向に油路４ｂから入力軸４ａの外表面まで貫通するように形成された油路４ｃを介して、キャリア８の内部で径方向に延びるように形成された油路８ａに連通されている。油路４ｂと油路４ｃとは、入力軸４ａの内部で一体に形成されている。油路４ｃと油路８ａとの間は、オイルが油圧を維持して流動可能なように接続されている。

ピニオン軸９ａには、軸心部分を刳り抜いた油路９ｂ、および、ピニオン軸９ａの径方向に油路９ｂからピニオン軸９ａの外表面まで貫通する油路９ｃが形成されている。油路９ｂと油路９ｃとは、ピニオン軸９ａの内部で一体に形成されている。また、油路９ｂの途中には、油路９ｃと同様に、ピニオン軸９ａの径方向に油路９ｂからピニオン軸９ａの外表面まで貫通する油路９ｄが形成されている。この油路９ｄの開口部は、ピニオン軸９ａにはめ込まれるピニオンギヤ９の軸穴の内径面に対向する位置に形成されている。

そして、上記のようにキャリア８に形成された油路８ａと、ピニオン軸９ａに形成された油路９ｃとが、オイルが油圧を維持して流動可能なように接続されている。したがって、このオイル供給機構２２は、ＥＯＰ２１から所定の油圧で吐出されたオイルを、ピニオンギヤ９の軸心部分、すなわち、ピニオン軸９ａおよびピニオンギヤ９の軸穴の内径部に、上記の各油路を経由させ、圧送して供給するように構成されている。

車両Ｖｅには、車両Ｖｅの車速を検出する車速センサ２５が設けられている。この車速センサ２５によって検出した車速を基に、前述した掻き上げ潤滑機構２０や、後述する駆動軸駆動の機械式オイルポンプ２９を用いたオイル供給機構によって遊星歯車機構ＰＧへ供給されるオイルの供給量を推定することができる。

また、上記のＭＯＰ１８およびＥＯＰ２１によって各オイル供給部へ供給するオイルの温度を検出するための油温センサ２６が設けられている。この油温センサ２６は、例えば、オイルパン（図示せず）等に貯留されているオイルの温度を検出するように構成されている。この油温センサ２６によって検出した油温を基に、オイルの粘度あるいは流動性を推定することができる。

また、第１モータ２および第２モータ３の回転数をそれぞれ検出する回転数センサ２７が設けられている。この回転数センサ２７によって検出した第１モータ２および第２モータ３の回転数、ならびに、それら第１モータ２および第２モータ３にそれぞれ供給される電流値等を基に、第１モータ２および第２モータ３の出力トルクをそれぞれ求めることができる。

そして、上記のようなエンジン１の運転制御、第１モータ２および第２モータ３の回転制御、ならびに、ポンプ用モータ２３の回転制御などを実行するためのコントローラ２８（以下、ＥＣＵ２８）が設けられている。ＥＣＵ２８は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成されている。このＥＵＣ２８には、例えば、上記の車速センサ２５、油温センサ２６、および回転数センサ２７などの検出データが入力されるように構成されている。そして、それら入力されたデータおよび予め記憶させられているデータ等を使用して演算を行い、その演算結果を基に制御指令信号を出力するように構成されている。

上記のように構成された車両Ｖｅは、駆動力源としてのエンジン１ならびに第１モータ２および第２モータ３を有効に利用して、エネルギ効率あるいは燃費が良好になるように制御される。具体的には、少なくともエンジン１の出力によって車両Ｖｅを走行させる「ＨＶモード」と、エンジン１の運転を停止して第１モータ２および第２モータ３の少なくともいずれかのモータ・ジェネレータの出力によって車両Ｖｅを走行させる「ＥＶモード」とが、車両Ｖｅの走行状態に応じて適宜に選択される。

上記の各走行モードのうち、特に「ＥＶモード」は、第２モータ３の出力によって車両Ｖｅを走行させる「第１ＥＶモード」と、第１モータ２および第２モータ３の両方のモータ・ジェネレータの出力により、高出力で車両Ｖｅを走行させる「第２ＥＶモード」とに区分される。これら「第１ＥＶモード」と「第２ＥＶモード」とが、車両Ｖｅの走行状態に応じて適宜に選択される。

「第１ＥＶモード」では、第２モータ３がモータとして正方向（エンジン１の出力軸１ａの回転方向）に回転してトルクを出力するように制御される。そして、その第２モータ３の出力トルクによって発生させた駆動力で車両Ｖｅが走行させられる。

「第２ＥＶモード」では、第１モータ２および第２モータ３の両方の出力によって車両Ｖｅが走行させられる。この「第２ＥＶモード」では、第１モータ２がモータとして負方向（エンジン１の出力軸１ａの回転方向と逆方向）に回転してトルクを出力するように制御される。また、第２モータ３がモータとして正方向に回転してトルクを出力するように制御される。そして、それら第１モータ２の出力トルクおよび第２モータ３の出力トルクによって発生させた駆動力で車両Ｖｅが走行させられる。この場合、エンジン１の出力軸１ａには負方向のトルクが作用するため、ワンウェイクラッチ１０が係合する。したがって、エンジン１の出力軸１ａおよび動力分割装置４の遊星歯車機構におけるキャリア８の回転が止められて固定された状態で、第１モータ２および第２モータ３の両方の出力トルクによって、効率良く車両Ｖｅを走行させることができる。

上記のように、この車両Ｖｅでは、「ＨＶモード」および「ＥＶモード」を走行状態や要求駆動力などに応じて適宜切り替えられる。前述したように、「ＥＶモード」では、エンジン１の運転が停止させられるため、ＭＯＰ１８で油圧を発生することができなくなる。「ＥＶモード」のうち、「第１ＥＶモード」が設定された場合は、特に、第２モータ３の潤滑および冷却のためにオイルが必要になる。また、「第２ＥＶモード」が設定された場合には、第１モータ２および第２モータ３の冷却に加えて、特に、遊星歯車機構ＰＧのピニオンギヤ９およびそのピニオンギヤ９を支持しているピニオン軸９ａの潤滑および冷却のためにオイルが必要になる。この場合は、前述したように、ワンウェイクラッチ１０が係合して出力軸１ａおよびキャリア８の回転が止められた状態で、第１モータ２と第２モータ３とが、それぞれ逆方向に回転させられる。すなわち、遊星歯車機構ＰＧにおいては、キャリア８の回転が止められた状態で、サンギヤ６とリングギヤ７とがそれぞれ逆方向に回転する。そのため、キャリア８に支持されているピニオンギヤ９は、サンギヤ６の回りの公転が止められた状態で自転する。この場合の自転の回転数はサンギヤ６とリングギヤ７と差回転数によって決まるが、サンギヤ６とリングギヤ７とが互いに逆方向に回転していることから、ピニオンギヤ９は高速で自転することになる。したがって、特に、「第２ＥＶモード」が設定された場合には、上記のように高速で回転するピニオンギヤ９およびピニオン軸９ａの焼き付きを防止するために、遊星歯車機構ＰＧの軸心部分に対して十分な量のオイルを供給する必要がある。

なお、車両Ｖｅが、外部の電源から供給される電力によって走行用のバッテリを充電することができ、比較的容量の大きいバッテリが搭載されているＰＨＶ（Plug in Hybrid
Vehicle）であった場合は、通常のＨＶ（Hybrid Vehicle）と比較して、上記のような「ＥＶモード」の頻度が高くなる。そのようなＰＨＶの場合は、「第１ＥＶモード」が設定された場合であっても、その「第１ＥＶモード」での連続運転時間が長くなり、「第２ＥＶモード」が設定された場合のようにＥＯＰ２１による遊星歯車機構の潤滑および冷却が必要になることがある。

したがって、この車両Ｖｅでは、「ＥＶモード」が設定された場合や、エンジン１が停止している場合に、ＥＯＰ２１が駆動される。すなわち、ポンプ用モータ２３を制御して、ＥＯＰ２１で油圧を発生させ、遊星歯車機構ＰＧに対してオイルを供給するように構成されている。

前述したように、車両Ｖｅは、特に、第１モータ２および第２モータ３の両方の出力トルクによってＥＶ走行する場合に、遊星歯車機構ＰＧのピニオンギヤ９が高速で回転する状態になる。その場合に遊星歯車機構ＰＧに供給されるオイルが不足すると、ピニオンギヤ９で焼き付きが発生してしまうおそれがある。そこで、この車両Ｖｅの潤滑構造におけるコントローラ２８は、上記のような焼き付きを防止するために、以下の例に示す制御を実行するように構成されている。

図４のフローチャートは、第１モータ２および第２モータ３の両方が駆動される場合に、ＥＯＰ２１を作動させて油圧を発生させる制御例を示している。この図４のフローチャートで示す制御は、例えば、エンジン１の運転が停止した場合や、車両の要求駆動力に応じて「ＥＶモード」が設定された場合に、ＥＯＰ２１に対して作動要求があることによって実行される。したがって、未だ、ＥＯＰ２１に対する作動要求がない場合は、このステップＳ１で否定的に判断され、以降の制御を実行することなく、このルーチンを終了する。

これに対して、ＥＯＰ２１に対する作動要求があったことにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、第１モータ２および第２モータ３の両方の出力による両駆動中であるか否かが判断される。すなわち、「ＥＶモード」において第１モータ２がトルクを出力しているか否かが判断される。

第１モータ２がトルクを出力していることにより、このステップＳ２で肯定的に判断された場合は、ステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、ＥＯＰ２１の作動が開始される。すなわち、ポンプ用モータ２３を制御して、ＥＯＰ２１が駆動される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

一方、未だ、第１モータ２がトルクを出力していないことにより、ステップＳ２で否定的に判断された場合には、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４では、ＥＯＰ２１の作動が停止される。既にＥＯＰ２１が作動停止している場合は、その作動停止状態が維持される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

このように、図４のフローチャートで示す制御では、第１モータ２および第２モータ３が同時に出力する場合に、ＥＯＰ２１を駆動し、そのＥＯＰ２１が発生する油圧によってオイルをピニオンギヤ９へ圧送することができる。そのため、第１モータ２および第２モータ３の両方がトルクを出力し、ピニオンギヤ９に掛かる負荷が大きくなる場合であっても、圧送されるオイルによってピニオンギヤ９を適切に潤滑および冷却することができる。

図５のフローチャートは、ＥＯＰ２１を作動して油圧を発生させる他の制御例を示している。この図５のフローチャートで示す制御は、車両Ｖｅが、第１モータ２および第２モータ３の両方の出力による両駆動で走行している場合に実行される。先ず、車速が所定車速Ｖ_１よりも低いか否かが判断される（ステップＳ１１）。所定車速Ｖ_１は、前述の図９に示すように、掻き上げ潤滑機構２０によるオイルの供給量が不足する車速の低速側の閾値として予め設定されている。

車速が所定車速Ｖ_１よりも低いことにより、このステップＳ１１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、ＥＯＰ２１の作動が開始される。すなわち、ポンプ用モータ２３を制御して、ＥＯＰ２１が駆動される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

一方、車速が所定車速Ｖ_１以上であることにより、ステップＳ１１で否定的に判断された場合には、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１３では、車速が所定車速Ｖ_２よりも高いか否かが判断される。所定車速Ｖ_２は、前述の図９に示すように、掻き上げ潤滑機構２０によるオイルの供給量が不足する車速の高速側の閾値として予め設定されている。

車速が所定車速Ｖ_２よりも高いことにより、このステップＳ１３で肯定的に判断された場合は、前述のステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、ＥＯＰ２１の作動が開始される。すなわち、ポンプ用モータ２３を制御して、ＥＯＰ２１が駆動される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

車速が所定車速Ｖ_２以下であることにより、ステップＳ１３で否定的に判断された場合には、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４では、ＥＯＰ２１の作動が停止される。既にＥＯＰ２１が作動停止している場合は、その作動停止状態が維持される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

このように、図５のフローチャートで示す制御では、車速が、所定車速Ｖ_１未満、または、所定車速Ｖ_２よりも高い所定車速範囲外の場合に、ＥＯＰ２１を駆動し、そのＥＯＰ２１が発生する油圧によってオイルをピニオンギヤ９へ圧送することができる。そのため、車速が低く掻き上げ潤滑機構２０によるオイル供給量が少ない場合、あるいは、車速が高くピニオンギヤ９に供給されたオイルが弾き飛ばされ易い場合であっても、圧送されるオイルによってピニオンギヤ９を適切に潤滑および冷却することができる。また、車速が上記のような所定車速範囲内であり、掻き上げ潤滑機構２０によるオイル供給量でピニオンギヤ９の潤滑および冷却を賄える場合には、ＥＯＰ２１を停止させて、ＥＯＰ２１を駆動するための消費電力を削減することができる。

図６のフローチャートに示す他の制御例は、油温が低い場合に「第２ＥＶモード」でのモータ走行を禁止するようにした例である。この図６のフローチャートで示す制御は、常時検出されるオイルの油温に基づいて実行される。先ず、油温が所定温度Ｔよりも低いか否かが判断される（ステップＳ２１）。所定温度Ｔは、オイルの粘度が高くなり、ＥＯＰ２１による潤滑・冷却性能が許容できない程度に低下する油温の閾値として予め設定されている。

したがって、油温が所定温度Ｔよりも低いことにより、このステップＳ２１で肯定的に判断された場合は、ステップＳ２２へ進み、第１モータ２および第２モータ３の両方の出力トルクによる車両Ｖｅのモータ走行（両駆動）が禁止される。その場合、第２モータの出力トルクによるモータ走行（単駆動）は許容される。このステップＳ２２で両駆動が禁止されると、その後、このルーチンを一旦終了する。

一方、油温が所定温度Ｔ以上であることにより、ステップＳ２１で否定的に判断された場合には、ステップＳ２３へ進み、「第２ＥＶモード」での第１モータ２および第２モータ３の両方の出力トルクによる車両Ｖｅのモータ走行（両駆動）が実施可能な状態にされる。すなわち、両駆動の禁止が解除される。このステップＳ２３で両駆動の禁止が解除されると、その後、このルーチンを一旦終了する。

このように、図６のフローチャートで示す制御では、ピニオンギヤ９に供給されるオイルの油温が所定温度Ｔよりも低い場合には、第１モータおよび第２モータの両方の出力トルクによる両駆動が禁止される。油温が低い場合はオイルの粘度が高くなることから、ＥＯＰ２１の吐出能力が低下するが、そのような場合に、上記のような両駆動が行われることがない。そのため、ＥＯＰ２１の吐出能力が低下する状態であるにもかかわらず両駆動が行われ、ピニオンギヤ９に大きな負荷が掛かってしまうような事態を回避することができる。

なお、上述した図５および図６のフローチャートで示す制御は、それぞれ単独で実行することができるが、他の制御と組み合わせて実行することもできる。例えば、上述した図４のフローチャートで示す制御と図５のフローチャートで示す制御とを組み合わせて実行することもできる。また、上述した図４のフローチャートで示す制御と図６のフローチャートで示す制御とを組み合わせて実行することもできる。あるいは、上述した図４のフローチャートで示す制御と、図５および図６のフローチャートで示す制御とを組み合わせて実行することもできる。

また、前述の図１では、オイル供給機構２２の油圧源として、電動オイルポンプであるＥＯＰ２１が設けられた例を示している。オイル供給機構２２の油圧源としては、以下の図７や図８に示すようなオイルポンプを用いることもできる。

図７に示すオイル供給機構２２は、前述の図１に示す構成におけるＥＯＰ２１に替えて、オイルポンプ２９が設けられている。このオイルポンプ２９（以下、ＭＯＰ２９）は、前述のＭＯＰ１８と同様に、従来、一般的な構成の機械式オイルポンプである。そして、このＭＯＰ２９は、駆動軸５側から伝達されるトルクによって駆動されて油圧を発生するように構成されている。具体的には、ＭＯＰ２９のロータ（図示せず）が駆動軸５と共に回転するように構成されている。したがって、エンジン１の出力軸１ａの回転が停止している場合であっても、車両Ｖｅが走行していて駆動軸５が回転している状態では、このＭＯＰ２９が駆動される。したがって、このＭＯＰ２９によって油圧を発生して、遊星歯車機構ＰＧに対してオイルを供給することができる。

このようなＭＯＰ２９を用いることにより、車速が高くなるにつれてピニオンギヤ９に対するオイルの供給量が増大するので、例えば前述の図９に示した車速Ｖ_２を上回る高車速時であっても、ピニオンギヤ９に対する潤滑および冷却性能を確保することができる。

図８に示すオイル供給機構２２は、前述の図１に示す構成におけるＥＯＰ２１に替えて、オイルポンプ３０が設けられている。このオイルポンプ３０（以下、ＭＯＰ３０）は、前述のＭＯＰ１８やＭＯＰ２９と同様に、従来、一般的な構成の機械式オイルポンプである。そして、このＭＯＰ３０は、第１モータ２から伝達されるトルクによって駆動されて油圧を発生するように構成されている。具体的には、ＭＯＰ３０のロータ（図示せず）が第１モータ２のロータ軸２ｂと共に回転するように構成されている。したがって、エンジン１の出力軸１ａの回転が停止している場合であっても、第１モータ２が回転している状態では、このＭＯＰ３０が駆動される。したがって、このＭＯＰ３０によって油圧を発生して、遊星歯車機構ＰＧに対してオイルを供給することができる。

このようなＭＯＰ３０を用いることにより、第１モータ２の回転数に応じたオイルの吐出量を得ることができる。そのため、第１モータ２がトルクを出力する両駆動でのモータ走行時であっても、ピニオンギヤ９に対する潤滑および冷却性能を確保することができる。

１…エンジン（駆動力源；ＥＮＧ）、２…第１モータ（駆動力源；ＭＧ１）、３…第２モータ（駆動力源；ＭＧ２）、４…動力分割装置、４ａ…入力軸、４ｂ，４ｃ…油路、５…駆動軸、６…サンギヤ、７…リングギヤ、８…キャリア、８ａ…油路、９…ピニオンギヤ、９ａ…ピニオン軸、９ｂ，９ｃ，９ｄ…油路、１０…ワンウェイクラッチ（ブレーキ機構）、１４…デファレンシャルギヤ、１５…リングギヤ、１８，２９，３０…オイルポンプ（ＭＯＰ）、２０…掻き上げ潤滑機構、２１…オイルポンプ（電動オイルポンプ；ＥＯＰ）、２２…オイル供給機構、２３…ポンプ用モータ（第３モータ）、２４…供給管、２４ａ…油路、２５…車速センサ、２６…油温センサ、２７…回転数センサ、２８…コントローラ（ＥＣＵ）、ＰＧ…遊星歯車機構、Ｖｅ…車両。

Claims

エンジンならびに第１モータおよび第２モータを駆動力源とするハイブリッド車両であって、サンギヤに前記第１モータが連結され、リングギヤに出力軸が連結され、キャリアに前記エンジンが連結された遊星歯車機構と、選択的に前記キャリアの回転を止めて固定するブレーキ機構と、前記ブレーキ機構により前記キャリアの回転が止められた状態においても所定の動力により駆動されて油圧を発生するオイルポンプと、前記オイルポンプを油圧源にして前記遊星歯車機構へオイルを供給するオイル供給機構とを備えたハイブリッド車両の潤滑構造において、
前記オイル供給機構は、前記オイルポンプで前記油圧を発生させることにより、前記遊星歯車機構のピニオンギヤの軸心部分へ、前記オイルを圧送するように構成され、
前記オイルポンプは、第３モータにより駆動されて油圧を発生する電動オイルポンプによって構成され、
前記駆動力源および前記第３モータの回転状態をそれぞれ制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記オイルの油温を判定し、
前記油温が所定温度よりも低い場合に、前記第１モータおよび前記第２モータの少なくともいずれかの駆動を禁止するように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド車両の潤滑構造。
請求項１に記載のハイブリッド車両の潤滑構造において、
前記コントローラは、
前記駆動力源の駆動状態を判定し、
前記第１モータおよび前記第２モータの両方がトルクを出力する場合に、前記電動オイルポンプが油圧を発生するよう前記第３モータを制御するように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド車両の潤滑構造。
請求項２に記載のハイブリッド車両の潤滑構造において、
所定のギヤが回転する際に掻き上げるオイルを前記遊星歯車機構へ供給する掻き上げ潤滑機構を備え、
前記コントローラは、
車速を判定し、
前記車速が、前記掻き上げ潤滑機構により所定のオイル供給量を得ることが可能な車速範囲として定めた所定車速範囲外の場合に、前記電動オイルポンプが油圧を発生するよう前記第３モータを制御するように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド車両の潤滑構造。