JP6512736B2 - ハイブリッドパワートレーン - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッドパワートレーンであって、該ハイブリッドパワートレーンが、一次原動機および二次原動機と、変速機とを備えており、一次原動機および二次原動機が、単独でまたは一緒に、被駆動車軸に設けられた少なくとも１つの駆動輪を駆動するようになっており、変速機が、無段調節可能なバリエータを有しているハイブリッドパワートレーンに関する。

独国特許出願公開第１０２６１９９０号明細書に基づき、無段式のバリエータと、少なくとも１つの一定の変速段と、バリエータを作動させるためのクラッチを備えた第１のパワートレーンと、少なくとも１つの一定の変速段を作動させるための第２のクラッチを備えた第２のパワートレーンとを有する変速機が公知である。国際公開第０１／１６５０６号に基づき、自動車変速機の変速を制御する方法が公知である。この公知の方法では、自動車変速機が、無段式の第１の変速機範囲と第２の多段変速機範囲とから形成されていて、自動変速機として形成されている。

独国特許出願公開第１０２６１９９０号明細書 国際公開第０１／１６５０６号

本発明の課題は、請求項１の上位概念部に記載のハイブリッドパワートレーンを改良して、特に快適で経済的な運転が可能となるようにすることである。

この課題を解決するために、本発明に係るハイブリッドパワートレーンでは、変速機が、無段調節可能なバリエータに対して付加的に、複数の固定のギヤ段を有している。

本発明に係るハイブリッドパワートレーンの好ましい態様では、一次原動機と無段調節可能なバリエータとの間に第１のクラッチが配置されている。

本発明に係るハイブリッドパワートレーンの好ましい態様では、一次原動機と、二次原動機を成す電気機械との間に第２のクラッチが配置されている。

本発明に係るハイブリッドパワートレーンの好ましい態様では、固定のギヤ段が、二次原動機を成す電気機械と、被駆動車軸との間に配置されている。

本発明に係るハイブリッドパワートレーンの好ましい態様では、固定のギヤ段に、ニュートラル位置を備えたシフト装置が対応配置されている。

本発明に係るハイブリッドパワートレーンの好ましい態様では、固定のギヤ段が、高速用のギヤ段および／または低速用のギヤ段を有している。

本発明に係るハイブリッドパワートレーンの好ましい態様では、固定のギヤ段が、後進用のギヤ段を有している。

本発明に係るハイブリッドパワートレーンの好ましい態様では、一次原動機と無段調節可能なバリエータの入力体とに第１の軸が対応配置されており、無段調節可能なバリエータの出力体に第２の軸が対応配置されている。

本発明に係るハイブリッドパワートレーンの好ましい態様では、二次原動機を成す電気機械に第３の軸が対応配置されている。

本発明に係るハイブリッドパワートレーンの好ましい態様では、一次原動機と二次原動機とが、前輪駆動式の自動車の前輪駆動装置を成している。

前述した課題は、一次原動機および二次原動機と、変速機とが設けられており、一次原動機および二次原動機が、単独でまたは一緒に、被駆動車軸に設けられた少なくとも１つの駆動輪を駆動することができ、変速機が、無段調節可能なバリエータを有しているハイブリッドパワートレーンにおいて、変速機が、無段調節可能なバリエータに対して付加的に、複数の固定のギヤ段を有していることによって解決されている。無段調節可能なバリエータは、固定のギヤ段に対して並列に接続されている。無段調節可能なバリエータと固定のギヤ段との並列接続体は、一次原動機と被駆動車軸との間に直列に接続されている。無段調節可能なバリエータは、円錐形ディスク式巻掛け変速機として形成することができ、ＣＶＴと呼ぶこともできる。ＣＶＴは無段変速機とも呼ばれる。文字ＣＶＴは、Continuously Variable Transmissionを表している。一次原動機は、好ましくは内燃機関である。二次原動機は、好ましくは、電気モータまたはジェネレータ（発電機）として働くことができる電気機械である。ハイブリッドパワートレーンは、ハイブリッド車両とも呼ばれる自動車内に配置されている。ハイブリッド車両では、内燃機関として形成された一次原動機が、エンジンとも呼ばれる。被駆動車軸は、有利には、差動装置とも呼ばれるディファレンシャルを備えている。

ハイブリッドパワートレーンの好ましい態様は、一次原動機と無段調節可能なバリエータとの間に第１のクラッチが配置されていることを特徴としている。この第１のクラッチは、有利には、ツインクラッチの一方の部分クラッチである。第１のクラッチが接続されている場合には、無段調節可能なバリエータの入力体が一次原動機に駆動結合されている。第１のクラッチが切断されている場合には、一次原動機と無段調節可能なバリエータの入力体との間の駆動結合が遮断されている。

ハイブリッドパワートレーンの好ましい別の態様は、一次原動機と、二次原動機を成す電気機械との間に第２のクラッチが配置されていることを特徴としている。この第２のクラッチは、有利には、前述したツインクラッチのもう一方の部分クラッチである。第２のクラッチが接続されている場合には、二次原動機を成す電気機械が一次原動機に駆動結合されている。第２のクラッチが切断されている場合には、一次原動機と二次原動機との間の駆動結合が遮断されている。二次原動機には、有利には、正確に１つの電気機械しか含まれていない。

ハイブリッドパワートレーンの好ましい別の態様は、固定のギヤ段が、二次原動機を成す電気機械と、被駆動車軸との間に配置されていることを特徴としている。これによって、本発明に係るハイブリッドパワートレーンを備えた自動車の、特に有利には種々異なる運転モードが可能となる。これらの運転モードには、有利には、充電運転モード、補助運転モード、純粋に電気的な走行運転モードおよび／または通常の走行運転モードが含まれている。個々の運転モードについては、あとで説明する。

ハイブリッドパワートレーンの好ましい別の態様は、固定のギヤ段に、ニュートラル位置を備えたシフト装置が対応配置されていることを特徴としている。ニュートラル位置では、一次原動機および／または二次原動機との駆動結合が遮断されている。

ハイブリッドパワートレーンの好ましい別の態様は、固定のギヤ段が、高速用のギヤ段および／または低速用のギヤ段を有していることを特徴としている。固定のギヤ段は、不変のギヤ段とも呼ばれる。低速用のギヤ段によって、ハイブリッドパワートレーンを備えたハイブリッド車両を低い速度で走行させることが可能となる。高速用のギヤ段によって、ハイブリッド車両を高い速度で走行させることが可能となる。

ハイブリッドパワートレーンの好ましい別の態様は、固定のギヤ段が、後進用のギヤ段を有していることを特徴としている。これによって、ハイブリッドパワートレーンを備えたハイブリッド車両への後進走行段の実現が可能となる。

ハイブリッド車両の好ましい別の態様は、一次原動機と無段調節可能なバリエータの入力体とに第１の軸が対応配置されており、無段調節可能なバリエータの出力体に第２の軸が対応配置されていることを特徴としている。この第２の軸は、ハイブリッドパワートレーンの組み込まれた状態において、有利には車両ｚ方向で第１の軸よりも上方に配置されている。車両長手方向では、第２の軸は、有利には第１の軸に対してずらされて配置されている。

ハイブリッド車両の好ましい別の態様は、二次原動機を成す電気機械に第３の軸が対応配置されていることを特徴としている。この第３の軸は、車両ｚ方向において、有利には第１の軸および第２の軸よりも下方に配置されている。第３の軸は、有利には車両長手方向で第２の軸に対して全くずらされて配置されていないかまたはほんの僅かしかずらされて配置されていない。第４の軸および第５の軸は、有利には車両長手方向で第２の軸および第３の軸に対してずらされて配置されている。第６の軸は、有利には車両長手方向で第４の軸および第５の軸に対してずらされて配置されている。第６の軸は、有利には被駆動車軸に対応配置されている。第４の軸および第５の軸は、有利には固定のギヤ段に対応配置されている。第４の軸は、有利には後進用のギヤ段に対応配置されている。

ハイブリッド車両の好ましい別の態様は、一次原動機と二次原動機とが、前輪駆動式の自動車の前輪駆動装置を成していることを特徴としている。

本発明は、さらに、前述したハイブリッドパワートレーンを備えた自動車に関する。ハイブリッドパワートレーンを備えた自動車は、フルハイブリッドとして形成されている。被駆動車軸は、自動車の前車軸またはフロントアクスルである。ハイブリッド車両の原動機、すなわち、一次原動機と二次原動機とは、前輪駆動装置として形成されている。したがって、ハイブリッドパワートレーンを備えたハイブリッド車両は、ＦＦハイブリッド車両とも呼ばれる。

また、本発明は、場合により、前述したハイブリッドパワートレーンを運転する方法にも関する。本発明に係るハイブリッドパワートレーンによって、特に有利には、あとで説明する前述した種々の運転モードを実現することができる。

本発明の更なる利点、特徴および詳細は、図面に関連して種々異なる実施の形態を詳しく記載した以下の説明から明らかである。

本発明に係るハイブリッドパワートレーンを簡単に示す図である。 本発明に係るハイブリッドパワートレーンの実施の形態の縦断面図である。 図２に示したハイブリッドパワートレーンの簡単な平面図である。

以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。

図１〜図３には、本発明に係るハイブリッドパワートレーンが、それぞれ異なる実施の形態および図面で示してある。ハイブリッドパワートレーンは、一次原動機１として、エンジンまたは燃焼器とも呼ばれる内燃機関を有している。一次原動機１には、ねじり振動を減衰するために、ねじり振動減衰装置２が後置されている。一次原動機１はオイルポンプ３に機械的に連結されている。このオイルポンプ３を介して、一次原動機１に潤滑媒体、特にオイルが供給される。

一次原動機１には、変速機５が後置されている。この変速機５は、無段調節可能なバリエータ１０を有している。この無段調節可能なバリエータ１０は、入力側のディスクセット１１と出力側のディスクセット１２とを備えた円錐形ディスク式巻掛け変速機として形成されている。両ディスクセット１１，１２は巻掛け手段１４、たとえばチェーンによって機械的に連結されている。

変速機５は、一次原動機１と被駆動車軸２０との間に介在されている。この被駆動車軸２０は、前輪駆動式のもしくはフロントドライブ式のハイブリッド車両の前車軸またはフロントアクスルである。被駆動車軸２０の端部には、ハイブリッド車両の２つの駆動輪２１，２２が図示してある。両駆動輪２１，２２は、ハイブリッド車両の２つの前輪である。さらに、被駆動車軸２０には、差動装置とも呼ばれるディファレンシャル２５が対応配置されている。

ねじり振動減衰装置２およびオイルポンプ３を備えた一次原動機１と、変速機５との間には、ツインクラッチとして形成されたクラッチ装置３０が設けられている。このクラッチ装置３０は、ツインクラッチの第１の部分クラッチとも呼ぶことができる第１のクラッチ３１を有している。

この第１のクラッチ３１は、一次原動機１と無段調節可能なバリエータ１０との間に介在されている。第１のクラッチ３１が閉鎖、つまり、接続されている場合には、無段調節可能なバリエータ１０の入力側のディスクセット１１が一次原動機１に駆動結合されている。第１のクラッチ３１が開放、つまり、切断されている場合には、一次原動機１と無段調節可能なバリエータ１０の入力側のディスクセット１１との間の駆動結合が遮断されている。

さらに、ツインクラッチとして形成されたクラッチ装置３０は、第２の部分クラッチとも呼ばれる第２のクラッチ３２を有している。この第２のクラッチ３２は、ねじり振動減衰装置２およびオイルポンプ３を備えた一次原動機１と、ハイブリッドパワートレーンの二次原動機３６を成す電気機械３５との間に介在されている。

第２のクラッチ３２が接続されている場合には、一次原動機１が、ハイブリッドパワートレーンの二次原動機３６を成す電気機械３５に駆動結合されている。第２のクラッチ３２が切断されている場合には、一次原動機１と二次原動機３６との間の駆動結合が遮断されている。

変速機５内では、無段調節可能なバリエータ１０に対して並列に多段変速機４０が接続されている。この多段変速機４０は、１つのニュートラル位置Ｎと、２つの固定のギヤ段４１，４２とを有している、一方の固定のギヤ段４１は、低速用のギヤ段とも呼ばれ、低い走行速度を実現するために用いられる。さらに、固定のギヤ段４１は、後進走行段を実現するために用いられる。もう一方の固定のギヤ段４２は、高速用のギヤ段とも呼ばれ、高い走行速度を実現するために用いられる。

固定のギヤ段４１，４２は不変のギヤ段とも呼ばれる。なぜならば、無段調節可能なバリエータ１０と異なり、ギヤ段４１，４２の変速比を調整することが不可能であるからである。ギヤ段４１，４２は、多段変速機４０とも呼ばれる部分変速機を成している。多段変速機４０は、二次原動機３６を成す電気機械３５に直列に接続されている。二次原動機３６と多段変速機４０とから成る直列接続体は、無段調節可能なバリエータ１０に対して並列に接続されている。

固定の両ギヤ段４１，４２の間の調節のためには、多段変速機４０にシフト装置４５が対応配置されている。このシフト装置４５によって、多段変速機４０を、図１および図３に示したニュートラル位置Ｎから左方にまたは右方に調節することができる。これによって、固定のギヤ段４１または固定のギヤ段４２を介した駆動結合が簡単に可能となる。これによって、低速側または高速側への不変のまたは固定の変速を行うことができる。

図２および図３に認められるように、ハイブリッドパワートレーンの図示の実施の形態は、６つの軸５１〜５６を有している。第１の軸５１は、一次原動機１と無段調節可能なバリエータ１０の入力側のディスクセット１１とに対応配置、つまり、割り当てられて配置されている。第２の軸５２は、無段調節可能なバリエータ１０の出力側のディスクセット１２に対応配置されている。第３の軸５３は、多段変速機４０の入力軸に対応配置されている。第４の軸５４は、多段変速機４０における後進走行段を実現するための逆転段に対応配置されている。第５の軸５５は、多段変速機４０の出力軸に対応配置されている。第６の軸５６は、被駆動車軸２０に合致している。

図３に認められるように、６つの軸５１〜５６は互いに平行に配置されている。図２において、６つの軸５１〜５６がハイブリッド車両の前部またはフロントエリアにどのように配置されているのかが認められる。第１の軸５１は、図２の左外側に配置されている。第６の軸５６は、図２の右外側に配置されている。

第２の軸５２と第３の軸５３とは、第１の軸５１の右側に配置されている。第２の軸５２は、第３の軸５３よりも上方に配置されている。鉛直な方向では、第１の軸５１が、第２の軸５２と第３の軸５３との間に配置されている。

水平な方向では、第２の軸５２と第３の軸５３とが、第１の軸５１と、第４の軸５４ならびに第５の軸５５との間に配置されている。この第５の軸５５は、鉛直な方向でほぼ第４の軸５４の上方に配置されている。

図３では、二次原動機３６を成す電気機械３５が、第３の軸５３に関して左側に配置されている。好ましい別の実施の形態では、二次原動機３６を成す電気機械３５が、図３と異なり、第３の軸５３に関して右側に配置されてもよい。

無段調節可能なバリエータ１０と電気機械３５との間での出力分割もしくは出力分岐によって、比較的小さなＣＶＴで比較的大きな出力を提供することができる。電気機械３５のサイズもしくは出力の変更によって、ハイブリッドパワートレーンのトルク範囲を簡単に変えることができる。

図２に示した６つの軸５１〜５６の空間的な配置形態によって、図１および図３に示したハイブリッドパワートレーンのために、特にコンパクトな変速機５を簡単に形成することができる。この変速機５は、特に有利には構成スペースをほとんど必要としない。それにもかかわらず、変速機５によって、図示のハイブリッドパワートレーンにおいて、以下の表に記載した全ての運転モードを実現することができる。

表中、Modeは、「モード」を表している。Conditionは、「条件」を表している。Clutch 1およびClutch 2は、それぞれ「クラッチ１」および「クラッチ２」を表している。クラッチ１は、第１のクラッチ３１に対応している。クラッチ２は、第２のクラッチ３２に対応している。

Gear Actuatorは、「シフト装置４５」を表している。Motor/Generatorは、二次原動機３６を成す、モータまたはジェネレータとして運転することができる「電気機械３５」を表している。

モードNormalは、ハイブリッド車両が一次原動機１によってのみ駆動される「通常運転」に対応している。文字EVは、ハイブリッド車両の「純粋に電気的な走行運転」を表している。

Assistは、モータとして働く電気機械３５が、一次原動機１のエンジンを「補助」することを意味している。Chargeは、ハイブリッド車両の電気的なエネルギ蓄え装置が、二次原動機３６の、ジェネレータとして働く電気機械３５を介して「充電」されるかまたは「蓄電」されることを意味している。

Launchは、ハイブリッド車両の「始動」を意味している。Lowは、「低速」を意味している。Midは、「中間」、すなわち、用語Speedと組み合わせて「中速」を意味している。Fixed Gearは、「固定のまたは不変のギヤ段」を意味している。Reverseは、「後進走行段」を意味している。Idleは、「アイドリング回転」を意味している。Closeは、「接続」を意味しており、Openは、「切断」を意味している。

１ 一次原動機
２ ねじり振動減衰装置
３ オイルポンプ
５ 変速機
１０ 無段調節可能なバリエータ
１１ 入力側のディスクセット
１２ 出力側のディスクセット
１４ 巻掛け手段
２０ 被駆動車軸
２１ 駆動輪
２２ 駆動輪
２５ ディファレンシャル
３０ クラッチ装置
３１ 第１のクラッチ
３２ 第２のクラッチ
３５ 電気機械
３６ 二次原動機
４０ 多段変速機
４１ 固定のギヤ段
４２ 固定のギヤ段
Ｎ ニュートラル位置
４５ シフト装置
５１ 第１の軸
５２ 第２の軸
５３ 第３の軸
５４ 第４の軸
５５ 第５の軸
５６ 第６の軸

Claims (8)

1. ハイブリッドパワートレーンであって、該ハイブリッドパワートレーンが、一次原動機（１）および二次原動機（３６）と、変速機（５）とを備えており、一次原動機（１）および二次原動機（３６）が、変速機（５）を介して、単独でまたは一緒に、被駆動車軸（２０）に設けられた少なくとも１つの駆動輪（２１，２２）を駆動するようになっており、変速機（５）が、無段調節可能なバリエータ（１０）を有しているハイブリッドパワートレーンにおいて、
   変速機（５）が、無段調節可能なバリエータ（１０）に対して付加的に、複数の固定のギヤ段（４１，４２）を有しており、
   一次原動機（１）と無段調節可能なバリエータ（１０）の入力体（１１）とに第１の軸（５１）が対応配置されており、無段調節可能なバリエータ（１０）の出力体（１２）に第２の軸（５２）が対応配置されており、二次原動機（３６）を成す電気機械（３５）に第３の軸（５３）が対応配置されており、第３の軸（５３）は、車両ｚ方向において、第１の軸（５１）および第２の軸（５２）よりも下方に配置されていることを特徴とする、ハイブリッドパワートレーン。
2. 一次原動機（１）と無段調節可能なバリエータ（１０）との間に第１のクラッチ（３１）が配置されている、請求項１記載のハイブリッドパワートレーン。
3. 一次原動機（１）と、二次原動機（３６）を成す電気機械（３５）との間に第２のクラッチ（３２）が配置されている、請求項２記載のハイブリッドパワートレーン。
4. 固定のギヤ段（４１，４２）が、二次原動機（３６）を成す電気機械（３５）と、被駆動車軸（２０）との間に配置されている、請求項３記載のハイブリッドパワートレーン。
5. 固定のギヤ段（４１，４２）に、ニュートラル位置（Ｎ）を備えたシフト装置（４５）が対応配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のハイブリッドパワートレーン。
6. 固定のギヤ段が、高速用のギヤ段（４２）および／または低速用のギヤ段（４１）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のハイブリッドパワートレーン。
7. 固定のギヤ段（４１，４２）が、後進用のギヤ段を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のハイブリッドパワートレーン。
8. 一次原動機（１）と二次原動機（３６）とが、前輪駆動式の自動車の前輪駆動装置を成している、請求項１から７までのいずれか１項記載のハイブリッドパワートレーン。

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