JP6798972B2 - Vehicle with rotary electric machine - Google Patents

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Description

本発明は、回転電機を備えた車両に関する。 The present invention relates to a vehicle equipped with a rotary electric machine.

従来より、回転電機とギヤとを備え、振動を抑制するための防振手段の構成を簡略化するようにした車両が知られている（例えば特許文献１参照）。周知のように三相永久磁石同期モータでは、１回転あたりロータの極対数の６倍の振動数のトルク変動が生じる。この点に関し、特許文献１の車両では、回転電機のロータに連結されたギヤの歯数を、ロータの極対数に“６”を乗算した値に設定することで、回転電機で生じる振動の振動数とギヤで生じる振動の振動数とを一致させ、これにより単一の振動数に対応する防振手段のみで足りるように構成している。 Conventionally, there has been known a vehicle provided with a rotary electric machine and a gear so as to simplify the configuration of a vibration isolator for suppressing vibration (see, for example, Patent Document 1). As is well known, in a three-phase permanent magnet synchronous motor, torque fluctuations at a frequency six times the number of pole pairs of the rotor occur per rotation. In this regard, in the vehicle of Patent Document 1, the number of teeth of the gear connected to the rotor of the rotary electric machine is set to a value obtained by multiplying the number of pole pairs of the rotor by "6", so that the vibration of the vibration generated in the rotary electric machine is vibrated. The number and the frequency of vibration generated by the gear are matched, so that only the vibration isolating means corresponding to a single frequency is sufficient.

特許文献１：特開２０１７−０８５７９１号公報 Patent Document 1: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-085791

しかしながら、上記特許文献１記載の装置のように防振手段を設ける構成によっては、振動の大きさを効果的に低減することが難しい。 However, it is difficult to effectively reduce the magnitude of vibration depending on the configuration in which the vibration isolating means is provided as in the device described in Patent Document 1.

本発明の一態様である車両は、ロータと巻線を有するステータとを有する回転電機と、互いに噛合する第１ギヤと第２ギヤと、ロータと第１ギヤとの間に設けられ、ロータと第１ギヤとを結合または遮断するクラッチと、クラッチの作動を制御する制御部と、を備え、第１ギヤの歯数は、ロータの１回転あたりの回転電機のトルクリプルの所定次数の振動数と、第１ギヤの１回転あたりの第１ギヤと第２ギヤとの噛合トルクのトルク変動の所定次数の振動数とが一致するように設定され、制御部は、トルクリプルと噛合トルクとが相殺されるように、クラッチの作動を制御する。 A vehicle according to one aspect of the present invention is provided between a rotary electric machine having a rotor and a stator having windings, first gears and second gears that mesh with each other, and rotors and first gears. A clutch that engages or disengages the first gear and a control unit that controls the operation of the clutch are provided, and the number of teeth of the first gear is the frequency of a predetermined order of torque ripple of the rotary electric machine per rotation of the rotor. , The frequency of the predetermined order of the torque fluctuation of the meshing torque of the first gear and the second gear per rotation of the first gear is set to match, and the torque ripple and the meshing torque are canceled in the control unit. To control the operation of the clutch.

本発明によれば、回転電機のトルクリプルが第１、第２ギヤの噛合トルクによって相殺されるため、振動を効果的に抑制することができる。 According to the present invention, the torque ripple of the rotary electric machine is canceled by the meshing torque of the first and second gears, so that the vibration can be effectively suppressed.

本発明の実施形態に係る車両の概略構成を示すスケルトン図。The skeleton figure which shows the schematic structure of the vehicle which concerns on embodiment of this invention. 図１の走行用モータの構成を概略的に示す断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the traveling motor of FIG. トルクリプルと噛合トルクのトルク変動とが共振する場合の説明図。Explanatory drawing when torque ripple and torque fluctuation of meshing torque resonate. 図１のロータと第１ギヤの回転角度の基準位置について説明するための図。The figure for demonstrating the reference position of the rotation angle of the rotor and the 1st gear of FIG. 本発明の実施形態に係る振動抑制装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows the schematic structure of the vibration suppression apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図５のクラッチ制御部で実行される処理の一例を示すフローチャート。FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing executed by the clutch control unit of FIG. 図５の振動抑制装置の動作の一例を示すタイムチャート。The time chart which shows an example of the operation of the vibration suppression apparatus of FIG. 位相差の調整について説明するための図。The figure for demonstrating the adjustment of a phase difference. 位相差の許容範囲について説明するための図。The figure for demonstrating the allowable range of a phase difference. 図１の変形例を示す図。The figure which shows the modification of FIG. 図５の変形例を示す図。The figure which shows the modification of FIG. 図１０のクラッチ制御部で実行される処理の一例を示すフローチャート。FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing executed by the clutch control unit of FIG.

以下、図１〜図１１を参照して本発明の実施形態に係る回転電機を備えた車両について説明する。なお、以下では、回転電機を車両の走行駆動系に適用する例を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両１００の概略構成を示す図である。車両１００は電気自動車やハイブリッド車等であり、図１に示すように、回転電機の一例である走行用モータ１０と、変速機２０と、モータ１０と変速機２０との間でトルクを伝達または遮断するクラッチ機構３０とを有する。 Hereinafter, a vehicle equipped with a rotary electric machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11. In the following, an example of applying the rotary electric machine to the traveling drive system of the vehicle will be described. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle 100 according to an embodiment of the present invention. The vehicle 100 is an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like, and as shown in FIG. 1, torque is transmitted or torque is transmitted between the traveling motor 10, the transmission 20, and the motor 10 and the transmission 20, which are examples of rotary electric machines. It has a clutch mechanism 30 for disengaging.

モータ１０は例えば永久磁石同期モータとして構成される。図２は、この走行用モータ１０の構成を概略的に示す断面図である。モータ１０は、軸線ＣＬ１を中心に回転する略円筒形状のロータ１１と、ロータ１１の周面に対向してロータ１１と同心状に配置された略円筒形状のステータ１２とを有する。 The motor 10 is configured as, for example, a permanent magnet synchronous motor. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the traveling motor 10. The motor 10 has a substantially cylindrical rotor 11 that rotates about the axis CL1 and a substantially cylindrical stator 12 that faces the peripheral surface of the rotor 11 and is arranged concentrically with the rotor 11.

ロータ１１の内部には、軸線ＣＬ１を中心とした接線方向に沿って周方向等間隔に複数（図では４個）の永久磁石（以下、単に磁石と呼ぶ）１１ａが埋め込まれ、磁石１１ａの極対数は例えば“２”に設定される。磁石１１ａは、径方向に磁極（Ｎ極、Ｓ極）が向かい、かつ、周方向に隣り合う磁極が互いに異なるように配置される。ロータ１１の内周面には出力軸１３が嵌合（例えばスプライン結合）され、ロータ１１と出力軸１３とは一体に回転する。 A plurality of (4 in the figure) permanent magnets (hereinafter, simply referred to as magnets) 11a are embedded in the rotor 11 at equal intervals in the circumferential direction along the tangential direction centered on the axis CL1, and the poles of the magnets 11a are embedded. The logarithm is set to, for example, "2". The magnets 11a are arranged so that the magnetic poles (N pole, S pole) face each other in the radial direction and the magnetic poles adjacent to each other in the circumferential direction are different from each other. The output shaft 13 is fitted (for example, splined) to the inner peripheral surface of the rotor 11, and the rotor 11 and the output shaft 13 rotate integrally.

ステータ１２の内周面には、周方向等間隔に複数のスロット１２ａが形成される。各スロット１２ａには、巻線が巻回されてコイル１２ｂが配置される。スロット１２ａの数はコイル１２ｂの相数（例えばＵＶＷの３相）の倍数であり、例えば“２４”に設定される。ロータ１１の極対数、コイル１２ｂの相数およびスロット１２ａの数は他の数であってもよい。なお、モータ１０は、走行駆動トルクを出力する電動機としてだけでなく、車両１００の制動時に生じる回生エネルギを電気エネルギに変換する発電機として用いることもできる。 A plurality of slots 12a are formed on the inner peripheral surface of the stator 12 at equal intervals in the circumferential direction. A winding is wound around each slot 12a to arrange a coil 12b. The number of slots 12a is a multiple of the number of phases of the coil 12b (for example, three phases of UVW), and is set to, for example, "24". The number of pole pairs of the rotor 11, the number of phases of the coil 12b, and the number of slots 12a may be other numbers. The motor 10 can be used not only as an electric motor that outputs running drive torque, but also as a generator that converts regenerative energy generated during braking of the vehicle 100 into electric energy.

図１に示すように、クラッチ機構３０は、例えば押圧式の一対の摩擦クラッチ（低速クラッチ３０Ａ、高速クラッチ３０Ｂ）を有する。低速クラッチ３０Ａは、クラッチディスク３１とクラッチプレート３２とを有し、高速クラッチ３０Ｂは、クラッチディスク３１とクラッチプレート３３とを有する。すなわち、各クラッチ３０Ａ，３０Ｂは、軸方向に移動可能な共通のクラッチディスク３１を有する。クラッチディスク３１の回転軸３１ａは、ピストン機構３４を介してモータ１０の出力軸１３に軸方向に移動可能に連結され、回転軸３１ａは出力軸１３と一体に回転する。 As shown in FIG. 1, the clutch mechanism 30 has, for example, a pair of pressing type friction clutches (low speed clutch 30A, high speed clutch 30B). The low speed clutch 30A has a clutch disc 31 and a clutch plate 32, and the high speed clutch 30B has a clutch disc 31 and a clutch plate 33. That is, each of the clutches 30A and 30B has a common clutch disc 31 that can move in the axial direction. The rotating shaft 31a of the clutch disk 31 is movably connected to the output shaft 13 of the motor 10 via the piston mechanism 34, and the rotating shaft 31a rotates integrally with the output shaft 13.

ピストン機構３４は、例えば回転軸３１ａに固定されたピストンを有する。ピストン機構３４への圧油の流れは、例えば電気信号により作動するコントロールバルブ（図５）により制御され、コントロールバルブの作動に応じてピストンが軸方向に移動し、これによりクラッチディスク３１を図１のＡ方向またはＢ方向に移動することができる。すなわち、クラッチディスク３１を、図１の中立位置からクラッチプレート３２に締結（係合）する低速位置に、またはクラッチプレート３３に締結（係合）する高速位置に移動することができる。 The piston mechanism 34 has, for example, a piston fixed to the rotating shaft 31a. The flow of pressure oil to the piston mechanism 34 is controlled by, for example, a control valve (FIG. 5) operated by an electric signal, and the piston moves in the axial direction in response to the operation of the control valve, whereby the clutch disc 31 is moved to FIG. Can move in the A direction or the B direction. That is, the clutch disc 31 can be moved from the neutral position in FIG. 1 to a low-speed position where it is engaged (engaged) with the clutch plate 32, or to a high-speed position where it is engaged (engaged) with the clutch plate 33.

クラッチディスク３１が低速位置にあるときは、低速クラッチ３０Ａがオン（締結）かつ高速クラッチ３０Ｂがオフ（解放）し、モータ１０のトルクが変速機２０の入力軸２１に伝達される。クラッチディスク３１が高速位置にあるときは、低速クラッチ３０Ａがオフ（解放）かつ高速クラッチ３０Ｂがオン（締結）し、モータ１０のトルクが変速機２０の入力軸２２に伝達される。クラッチディスク３１が中立位置にあるときは、低速クラッチ３０Ａと高速クラッチ３０Ｂがともにオフされ、モータ１０と変速機２０とが遮断される。なお、クラッチ機構３０は摩擦クラッチに限らず、例えばドグクラッチ等、他のクラッチとして構成してもよい。 When the clutch disc 31 is in the low speed position, the low speed clutch 30A is turned on (engaged) and the high speed clutch 30B is turned off (released), and the torque of the motor 10 is transmitted to the input shaft 21 of the transmission 20. When the clutch disc 31 is in the high speed position, the low speed clutch 30A is turned off (released) and the high speed clutch 30B is turned on (engaged), and the torque of the motor 10 is transmitted to the input shaft 22 of the transmission 20. When the clutch disc 31 is in the neutral position, both the low-speed clutch 30A and the high-speed clutch 30B are turned off, and the motor 10 and the transmission 20 are cut off. The clutch mechanism 30 is not limited to the friction clutch, and may be configured as another clutch such as a dog clutch.

変速機２０は、クラッチ機構３０のクラッチプレート３２に接続された入力軸２１と、クラッチプレート３３に接続された入力軸２２と、入力軸２１，２２と平行に配置された出力軸２３とを有する。入力軸２１，２２の外周面には、それぞれ第１ギヤ２４，２５が形成される。出力軸２３の外周面には、第１ギヤ２４，２５と噛合する第２ギヤ２６，２７がそれぞれ形成されるとともに、第３ギヤ２８が形成される。第３ギヤ２８には第４ギヤ２９が噛合される。第１ギヤ２４と第２ギヤ２６とは、それぞれ低速走行に適したギヤ比の歯数に設定され、第１ギヤ２５と第２ギヤ２７とは、それぞれ高速走行に適したギヤ比の歯数に設定される。例えば低速用第１ギヤ２４の歯数ＺＬは“１２”であり、高速用第１ギヤ２５の歯数ＺＨは“２４”である。 The transmission 20 has an input shaft 21 connected to the clutch plate 32 of the clutch mechanism 30, an input shaft 22 connected to the clutch plate 33, and an output shaft 23 arranged in parallel with the input shafts 21 and 22. .. First gears 24 and 25 are formed on the outer peripheral surfaces of the input shafts 21 and 22, respectively. The second gears 26 and 27 that mesh with the first gears 24 and 25 are formed on the outer peripheral surface of the output shaft 23, respectively, and the third gear 28 is formed. The fourth gear 29 is meshed with the third gear 28. The first gear 24 and the second gear 26 are each set to the number of teeth having a gear ratio suitable for low-speed running, and the first gear 25 and the second gear 27 are each set to the number of teeth having a gear ratio suitable for high-speed running. Is set to. For example, the number of teeth ZL of the first gear 24 for low speed is "12", and the number of teeth ZH of the first gear 25 for high speed is "24".

低速クラッチ３０Ａがオンすると、回転軸３１ａの回転が第１ギヤ２４、第２ギヤ２６を介して所定の変速比で変速されて、出力軸２３が低速高トルクで回転する。一方、高速クラッチ３０Ｂがオンすると、回転軸３１ａの回転が第１ギヤ２５、第２ギヤ２７を介して所定の変速比で変速されて、出力軸２３が高速低トルクで回転する。出力軸２３の回転は、第３ギヤ２８、第４ギヤ２９および差動機構４１を介して左右の駆動軸４０に伝達される。これにより、左右の駆動輪Ｗが駆動され、車両１００が走行する。 When the low-speed clutch 30A is turned on, the rotation of the rotating shaft 31a is changed at a predetermined gear ratio via the first gear 24 and the second gear 26, and the output shaft 23 rotates at a low speed and a high torque. On the other hand, when the high-speed clutch 30B is turned on, the rotation of the rotating shaft 31a is changed at a predetermined gear ratio via the first gear 25 and the second gear 27, and the output shaft 23 rotates at high speed and low torque. The rotation of the output shaft 23 is transmitted to the left and right drive shafts 40 via the third gear 28, the fourth gear 29, and the differential mechanism 41. As a result, the left and right drive wheels W are driven, and the vehicle 100 travels.

低速クラッチ３０Ａと高速クラッチ３０Ｂのいずれをオンするかは、実車速や要求駆動力等に応じてコントローラ（図５）が決定する。すなわち、車速が低く要求駆動力が大きいときは、低速クラッチ３０Ａがオンされ、車速が高く要求駆動力が小さいときは、高速クラッチ３０Ｂがオンされる。要求駆動力は、実車速とアクセル開度等により決定される。なお、運転者のシフト操作により走行開始が指令されるときは、低速クラッチ３０Ａがオンされる。 Whether to turn on the low-speed clutch 30A or the high-speed clutch 30B is determined by the controller (FIG. 5) according to the actual vehicle speed, the required driving force, and the like. That is, when the vehicle speed is low and the required driving force is large, the low speed clutch 30A is turned on, and when the vehicle speed is high and the required driving force is small, the high speed clutch 30B is turned on. The required driving force is determined by the actual vehicle speed, the accelerator opening, and the like. When the driver's shift operation commands the start of driving, the low-speed clutch 30A is turned on.

なお、以上の構成では、変速機２０の変速比を低速および高速の２段に切替え可能に構成したが、変速機２０の構成はこれに限らず、１段の減速機や３段以上に変速比を切替え可能な変速機として構成してもよい。また、変速機２０は平行軸のギヤ機構に限らず、プラネタリギヤ機構として構成してもよい。 In the above configuration, the gear ratio of the transmission 20 can be switched between two speeds of low speed and high speed, but the configuration of the transmission 20 is not limited to this, and the speed is changed to one speed reduction gear or three or more speeds. It may be configured as a transmission whose ratio can be switched. Further, the transmission 20 is not limited to the parallel shaft gear mechanism, and may be configured as a planetary gear mechanism.

このように構成された車両において、モータ１０から出力されるトルクには構造上トルクリプルが発生し、振動、騒音の要因となる。トルクリプルとは、ロータ１１の回転時に、磁石１１ａの磁束とステータ１２のコイル１２ｂの磁束との相互作用により磁束の粗密が生じることでトルクの脈動が発生する現象である。本実施形態のモータ１０の場合は、ロータ１１の１回転あたり、極対数“２”の６倍である１２回のトルクリプルが生じる。 In the vehicle configured in this way, torque ripple is structurally generated in the torque output from the motor 10, which causes vibration and noise. Torque ripple is a phenomenon in which torque pulsation is generated by the interaction between the magnetic flux of the magnet 11a and the magnetic flux of the coil 12b of the stator 12 when the rotor 11 is rotated, resulting in the density of the magnetic flux. In the case of the motor 10 of the present embodiment, 12 torque ripples, which is 6 times the number of pole pairs "2", are generated per rotation of the rotor 11.

一方、変速機２０の側では、第１ギヤ２４と第２ギヤ２６（または第１ギヤ２５と第２ギヤ２７）が噛合することで噛合トルクが発生する。噛合トルクには、第１ギヤ２４，２５の１回転あたり、第１ギヤ２４，２５の歯数ＺＬ，ＺＨに相当する回数のトルク変動が発生する。本実施形態では、低速用第１ギヤ２４の歯数ＺＬが“１２”であるため、低速走行時は１回転あたり１２回のトルク変動が生じる。また、高速用第１ギヤ２５の歯数ＺＨが２４であるため、高速走行時は１回転あたり２４回のトルク変動が生じる。なお、高速用第１ギヤ２５の歯数は、極対数“２”の１２倍である。 On the other hand, on the transmission side, meshing torque is generated by meshing the first gear 24 and the second gear 26 (or the first gear 25 and the second gear 27). The meshing torque fluctuates a number of times corresponding to the number of teeth ZL and ZH of the first gears 24 and 25 per rotation of the first gears 24 and 25. In the present embodiment, since the number of teeth ZL of the first gear 24 for low speed is "12", torque fluctuation occurs 12 times per rotation during low speed running. Further, since the number of teeth ZH of the first gear 25 for high speed is 24, torque fluctuation occurs 24 times per rotation during high-speed running. The number of teeth of the first gear 25 for high speed is 12 times the number of pole pairs "2".

このように本実施形態では、低速走行時は、ロータ１回転あたりのトルクリプルの発生回数（トルク変動の回数）と、噛合トルクのトルク変動の回数とが一致する。また、高速走行時は、ロータ１回転あたりの噛合トルクの変動の回数がトルクリプルの発生回数の２倍となる。このため、防振対策を施すべき振動数をモータ１０と第１ギヤ２４，２５とで統一して、車両１００の走行駆動系全体として防振対策の構成を簡易にすることができる。しかしながら、このように第１ギヤ２４，２５の歯数ＺＬ，ＺＨをトルクリプルの発生回数に応じて設定するだけは、以下のような問題がある。 As described above, in the present embodiment, the number of torque ripples generated per rotation of the rotor (the number of torque fluctuations) and the number of torque fluctuations of the meshing torque coincide with each other during low-speed running. Further, during high-speed running, the number of fluctuations in the meshing torque per rotation of the rotor is twice the number of times torque ripple occurs. Therefore, the frequency at which the vibration isolation measures should be taken can be unified between the motor 10 and the first gears 24 and 25, and the configuration of the vibration isolation measures can be simplified for the entire traveling drive system of the vehicle 100. However, only setting the number of teeth ZL and ZH of the first gears 24 and 25 according to the number of occurrences of torque ripple has the following problems.

図３は、モータ１０の出力軸１３または変速機２０の入力軸２１の回転角度［ｄｅｇ］に対するトルクリプルと噛合トルクのトルク変動（トルク［Ｎｍ］の変化）の一例を示す図である。図には、モータ１０のトルクリプル、第１ギヤ２４の噛合トルクのトルク変動、およびトルクリプルと噛合トルクのトルク変動との合成振動を示す。 FIG. 3 is a diagram showing an example of torque ripple (change in torque [Nm]) of torque ripple and meshing torque with respect to the rotation angle [deg] of the output shaft 13 of the motor 10 or the input shaft 21 of the transmission 20. The figure shows the torque ripple of the motor 10, the torque fluctuation of the meshing torque of the first gear 24, and the combined vibration of the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque.

図３は、ロータ１１（出力軸１３）の所定の基準位置からの回転角度（磁極位相）と第１ギヤ２４（入力軸２１）の所定の基準位置からの回転角度（噛合位相）との位相差θが０°のときの例である。位相差θとは、ロータ１１の基準位置に対する第１ギヤ２４の基準位置の角度をいう。 FIG. 3 shows the position of the rotation angle (magnetic pole phase) of the rotor 11 (output shaft 13) from a predetermined reference position and the rotation angle (meshing phase) of the first gear 24 (input shaft 21) from a predetermined reference position. This is an example when the phase difference θ is 0 °. The phase difference θ refers to the angle of the reference position of the first gear 24 with respect to the reference position of the rotor 11.

図４は、ロータ１１と第１ギヤ２４の回転角度の基準位置について説明するための図である。ロータ１１が基準位置にあるときは、軸線ＣＬ１から磁石１１ａの周方向中心を通って径方向に延在する直線（ロータ基準線ＣＬ１１）と、軸線ＣＬ１とステータ１２のコイル１２ｂの周方向中心とを通る直線（ステータ基準線ＣＬ１２）とが一致する。一例として、このとき、基準線ＣＬ１１とＣＬ１２とのなす角θ１は０°であり、ロータ１１の磁石１１ａの磁束（磁極）とステータ１２のコイル１２ｂの磁束との相互作用により磁束が密になり、トルクリプルのピーク（極大値）が生じる。 FIG. 4 is a diagram for explaining reference positions of rotation angles of the rotor 11 and the first gear 24. When the rotor 11 is in the reference position, a straight line extending in the radial direction from the axis CL1 through the circumferential center of the magnet 11a (rotor reference line CL11) and the circumferential center of the coil 12b of the axis CL1 and the stator 12 It coincides with the straight line (stator reference line CL12) passing through. As an example, at this time, the angle θ1 formed by the reference lines CL11 and CL12 is 0 °, and the magnetic flux becomes dense due to the interaction between the magnetic flux (magnetic pole) of the magnet 11a of the rotor 11 and the magnetic flux of the coil 12b of the stator 12. , A peak (maximum value) of torque ripple occurs.

また、第１ギヤ２４が基準位置にあるときは、第１ギヤ２４の回転中心（軸線ＣＬ２）から第１ギヤ２４が第２ギヤ２６に当接する第１ギヤ２４の歯面上の当接位置Ｐ１まで延在する直線（第１ギヤ基準線ＣＬ２１）と、軸線ＣＬ２と第２ギヤ２６の回転中心（軸線ＣＬ３）とを通る直線（第２ギヤ基準線ＣＬ２２）とが一致する。このとき、基準線ＣＬ２１とＣＬ２２とのなす角θ２は０°であり、第１ギヤ２４の歯面が第２ギヤ２６の歯面に当接（噛合）し、噛合トルクのピーク（極大値）が生じる。 When the first gear 24 is in the reference position, the contact position on the tooth surface of the first gear 24 where the first gear 24 abuts on the second gear 26 from the rotation center (axis CL2) of the first gear 24. The straight line extending to P1 (first gear reference line CL21) coincides with the straight line passing through the axis CL2 and the rotation center of the second gear 26 (axis CL3) (second gear reference line CL22). At this time, the angle θ2 formed by the reference lines CL21 and CL22 is 0 °, the tooth surface of the first gear 24 comes into contact with (meshing) the tooth surface of the second gear 26, and the peak of the meshing torque (maximum value). Occurs.

したがって、図３に示す例では、θ１とθ２との差である位相差θが０°であり、トルクリプルのトルク変動の位相と噛合トルクのトルク変動の位相とが一致（共振）し、合成振動の大きさが増大している。この場合の振動を、例えば防振部材により抑えようとすると高価な防振部材が必要となり、コストの上昇を招く。また、防振部材の厚みが増して、レイアウト上の制約が大きくなるおそれがある。そこで、本実施形態では、安価な構成で合成振動を効果的に抑えるようにするため、以下のように振動抑制装置を構成する。 Therefore, in the example shown in FIG. 3, the phase difference θ, which is the difference between θ1 and θ2, is 0 °, and the phase of the torque fluctuation of the torque ripple and the phase of the torque fluctuation of the meshing torque match (resonate), and the combined vibration The size of is increasing. If the vibration in this case is suppressed by, for example, a vibration isolator, an expensive vibration isolator is required, which causes an increase in cost. In addition, the thickness of the anti-vibration member may increase, which may increase layout restrictions. Therefore, in the present embodiment, the vibration suppression device is configured as follows in order to effectively suppress the synthetic vibration with an inexpensive configuration.

図５は、本発明の実施形態に係る振動抑制装置２００の概略構成を示すブロック図である。図５に示すように、振動抑制装置２００は、ロータ回転センサ５１と、ギヤ回転センサ５２，５３と、コントローラ６０と、コントロールバルブ３０ａとを備える。なお、以下では、モータ１０のトルクリプルと低速用第１ギヤ２４の噛合トルクのトルク変動との関係に着目して、振動を低減する例を特に説明する。 FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the vibration suppression device 200 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the vibration suppression device 200 includes a rotor rotation sensor 51, gear rotation sensors 52 and 53, a controller 60, and a control valve 30a. In the following, an example of reducing vibration will be particularly described by focusing on the relationship between the torque ripple of the motor 10 and the torque fluctuation of the meshing torque of the first gear 24 for low speed.

ロータ回転センサ５１は、例えば、出力軸１３の角度を検出するレゾルバにより構成される。より具体的には、図１に示すように、ロータ回転センサ５１は、ロータ１１の出力軸１３の周囲に配置され、ロータ１１の所定の基準位置からの回転角度（磁極位相）を検出する。 The rotor rotation sensor 51 is composed of, for example, a resolver that detects the angle of the output shaft 13. More specifically, as shown in FIG. 1, the rotor rotation sensor 51 is arranged around the output shaft 13 of the rotor 11 and detects the rotation angle (magnetic pole phase) of the rotor 11 from a predetermined reference position.

ギヤ回転センサ５２，５３は、例えば、変速機２０の入力軸２１，２２の角度をそれぞれ検出する光学式や磁気式の回転センサにより構成される。より具体的には、図１に示すように、ギヤ回転センサ５２，５３は、入力軸２１，２２の周囲にそれぞれ配置され、第１ギヤ２４，２５の所定の基準位置からの回転角度（噛合位相）をそれぞれ検出する。 The gear rotation sensors 52 and 53 are composed of, for example, optical or magnetic rotation sensors that detect the angles of the input shafts 21 and 22 of the transmission 20, respectively. More specifically, as shown in FIG. 1, the gear rotation sensors 52 and 53 are arranged around the input shafts 21 and 22, respectively, and the rotation angles (meshing) of the first gears 24 and 25 from predetermined reference positions. Phase) is detected respectively.

ロータ回転センサ５１とギヤ回転センサ５２，５３とからの信号は、コントローラ６０に入力される。コントローラ６０には、ロータ回転センサ５１とギヤ回転センサ５２，５３とからの信号以外に、車両１００に搭載される車速センサ等の各種センサからの出力が入力される。 The signals from the rotor rotation sensor 51 and the gear rotation sensors 52 and 53 are input to the controller 60. In addition to the signals from the rotor rotation sensor 51 and the gear rotation sensors 52 and 53, outputs from various sensors such as the vehicle speed sensor mounted on the vehicle 100 are input to the controller 60.

コントローラ６０は、車両１００に搭載される電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。コントローラ６０は、走行用モータ１０や変速機２０を含む車両１００を全体的に制御する統合ＥＣＵとして構成される。なお、モータ制御用ＥＣＵ、変速機制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることもできる。図５に示すように、コントローラ６０は、ＣＰＵ等の演算部６１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部６２と、図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。 The controller 60 is composed of an electronic control unit (ECU) mounted on the vehicle 100. The controller 60 is configured as an integrated ECU that controls the vehicle 100 as a whole, including the traveling motor 10 and the transmission 20. It should be noted that a plurality of ECUs having different functions, such as a motor control ECU and a transmission control ECU, can be separately provided. As shown in FIG. 5, the controller 60 includes a computer having a calculation unit 61 such as a CPU, a storage unit 62 such as a ROM, RAM, and a hard disk, and other peripheral circuits (not shown).

演算部６１は、機能的構成として、インギヤ指令部６１１と、クラッチ制御部６１２とを有する。インギヤ指令部６１１は、クラッチ機構３０の低速位置へのインギヤ、すなわち低速クラッチ３０Ａのオンを指令する。本実施形態では、ロータ１１の１回転当たりのトルクリプルの発生回数（１２回）に、低速第１ギヤの歯数ＺＬを一致させている。このため、低速クラッチ３０Ａがオンすると、ロータ１回転あたりのトルクリプルの発生回数（トルク変動の回数）と、噛合トルクの変動の回数とが一致する。なお、インギヤ指令部６１１は、高速クラッチ３０Ｂのオンも指令する。 The calculation unit 61 has an in-gear command unit 611 and a clutch control unit 612 as functional configurations. The in-gear command unit 611 commands the in-gear of the clutch mechanism 30 to the low-speed position, that is, the low-speed clutch 30A to be turned on. In the present embodiment, the number of teeth ZL of the low-speed first gear is matched with the number of occurrences of torque ripple per rotation (12 times) of the rotor 11. Therefore, when the low-speed clutch 30A is turned on, the number of torque ripples generated per rotation of the rotor (the number of torque fluctuations) and the number of times the meshing torque fluctuates match. The in-gear command unit 611 also commands the high-speed clutch 30B to be turned on.

クラッチ制御部６１２は、インギヤ指令部６１１のインギヤ指令に応じてコントロールバルブ３０ａを制御し、クラッチ機構３０の作動を制御する。特に、インギヤ指令部６１１により低速クラッチ３０Ａのオンが指令されると、クラッチ制御部６１２は、磁極位相と噛合位相との位相差θが所定値θＡとなるようにクラッチ機構３０の作動を制御する。本実施形態では、上述したように、磁極位相と噛合位相との位相差θが０°のとき、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動とが共振するように出力軸１３と入力軸２１との基準位置が設定される。このため、所定値θＡは、次式(I)を満たすように設定される。
θＡ＝（２ｎ＋１）×１８０°／ＺＬ ・・・(I)
但し、ｎは整数。 The clutch control unit 612 controls the control valve 30a in response to the in-gear command of the in-gear command unit 611, and controls the operation of the clutch mechanism 30. In particular, when the in-gear command unit 611 commands the low-speed clutch 30A to be turned on, the clutch control unit 612 controls the operation of the clutch mechanism 30 so that the phase difference θ between the magnetic pole phase and the meshing phase becomes a predetermined value θA. .. In the present embodiment, as described above, when the phase difference θ between the magnetic pole phase and the meshing phase is 0 °, the reference position between the output shaft 13 and the input shaft 21 so that the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque resonate. Is set. Therefore, the predetermined value θA is set so as to satisfy the following equation (I).
θA = (2n + 1) × 180 ° / ZL ・ ・ ・ (I)
However, n is an integer.

例えば上式(I)でｎ＝０のとき、所定値θＡは１５°（＝１８０°／ＺＬ）となる。このとき、図３のトルクリプルの波形と噛合トルクのトルク変動の波形とが互いに半位相ずれる、すなわち互いに逆位相となるので、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動とを相殺することができる。 For example, when n = 0 in the above equation (I), the predetermined value θA is 15 ° (= 180 ° / ZL). At this time, since the waveform of the torque ripple and the waveform of the torque fluctuation of the meshing torque in FIG. 3 are half-phased with each other, that is, they are in opposite phases to each other, the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque can be offset.

図６は、予め記憶部６２に格納されたプログラムに従ってクラッチ制御部６１２によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えばエンジンキースイッチのオンにより開始され、所定の周期で繰り返し実行される。 FIG. 6 is a flowchart showing an example of processing executed by the clutch control unit 612 according to a program stored in the storage unit 62 in advance. The process shown in this flowchart is started, for example, by turning on the engine key switch, and is repeatedly executed at a predetermined cycle.

まず、ステップＳ１で、インギヤ指令部６１１によって低速クラッチ３０Ａのインギヤ指令が出力されたか否かを判定する。ステップＳ１は肯定されるまで繰り返される。ステップＳ１で肯定されるとステップＳ２に進み、コントロールバルブ３０ａに制御信号を出力し、クラッチディスク３１を図１のＡ方向に移動させて低速クラッチ３０Ａをオンする。次いで、ステップＳ３でロータ回転センサ５１とギヤ回転センサ５２とからの信号に基づいて、ロータ１１の磁極位相と第１ギヤ２４の噛合位相との位相差θを検出する。 First, in step S1, it is determined whether or not the in-gear command of the low-speed clutch 30A is output by the in-gear command unit 611. Step S1 is repeated until affirmed. If affirmed in step S1, the process proceeds to step S2, a control signal is output to the control valve 30a, the clutch disc 31 is moved in the direction A in FIG. 1, and the low-speed clutch 30A is turned on. Next, in step S3, the phase difference θ between the magnetic pole phase of the rotor 11 and the meshing phase of the first gear 24 is detected based on the signals from the rotor rotation sensor 51 and the gear rotation sensor 52.

次いで、ステップＳ４で、磁極位相と噛合位相とが逆位相であるか否か、すなわち、ロータ１１の磁極位相と第１ギヤ２４の噛合位相との位相差θが上式(I)を満たすか否かを判定する。ステップＳ４で肯定される場合は処理を終了し、否定されるとステップＳ５に進む。 Next, in step S4, whether or not the magnetic pole phase and the meshing phase are opposite phases, that is, whether the phase difference θ between the magnetic pole phase of the rotor 11 and the meshing phase of the first gear 24 satisfies the above equation (I). Judge whether or not. If it is affirmed in step S4, the process ends, and if it is denied, the process proceeds to step S5.

ステップ５では、クラッチディスク３１がクラッチプレート３２に対し滑りながら相対回転するようにコントロールバルブ３０ａに制御信号を出力し、クラッチプレート３２に対するクラッチディスク３１の押圧力を弱める。すなわち、低速クラッチ３０Ａを滑らせ、磁極位相と噛合位相との位相差θを調整する。なお、この場合の滑り量は、押圧力を弱める程度（油圧）や押圧力を弱める時間を制御することで調整できる。ステップＳ５で位相差調整を行った後は、ステップＳ２に戻り、磁極位相と噛合位相とが逆位相となるまで、同様の処理を繰り返す。 In step 5, a control signal is output to the control valve 30a so that the clutch disc 31 rotates relative to the clutch plate 32 while sliding, and the pressing force of the clutch disc 31 against the clutch plate 32 is weakened. That is, the low-speed clutch 30A is slid to adjust the phase difference θ between the magnetic pole phase and the meshing phase. The amount of slippage in this case can be adjusted by controlling the degree of weakening the pressing force (flood control) and the time for weakening the pressing force. After adjusting the phase difference in step S5, the process returns to step S2, and the same process is repeated until the magnetic pole phase and the meshing phase become opposite phases.

ステップＳ５の位相差調整では、ロータ回転センサ５１とギヤ回転センサ５２とからの信号に基づいて、位相差θが目標位相差である所定値θＡとなるようにクラッチディスク３１の滑り量を調整してもよい。すなわち、フィードバック制御により低速クラッチ３０Ａの作動を制御してもよい。 In the phase difference adjustment in step S5, the slip amount of the clutch disc 31 is adjusted based on the signals from the rotor rotation sensor 51 and the gear rotation sensor 52 so that the phase difference θ becomes a predetermined value θA which is the target phase difference. You may. That is, the operation of the low-speed clutch 30A may be controlled by feedback control.

本実施形態の動作をより具体的に説明する。図７は、振動抑制装置２００の動作の一例を示すタイムチャートである。図７に示すように、時点ｔ１で、運転者が走行開始のためのシフト操作を行うと、インギヤ指令が入力（オン）され、低速クラッチ３０Ａがオンされる（ステップＳ１，Ｓ２）。時点ｔ２で、磁極位相と噛合位相とが逆位相でない（例えば位相差０°）と判定されると、低速クラッチ３０Ａが所定時間だけ滑らされる。これにより磁極位相と噛合位相との位相差θが変化する。その後、時点ｔ３で、再びクラッチ３０Ａがオンされる（ステップＳ５，Ｓ２）。 The operation of this embodiment will be described more specifically. FIG. 7 is a time chart showing an example of the operation of the vibration suppression device 200. As shown in FIG. 7, when the driver performs a shift operation for starting driving at the time point t1, an in-gear command is input (on) and the low-speed clutch 30A is turned on (steps S1 and S2). When it is determined at the time point t2 that the magnetic pole phase and the meshing phase are not opposite phases (for example, the phase difference is 0 °), the low speed clutch 30A is slid for a predetermined time. As a result, the phase difference θ between the magnetic pole phase and the meshing phase changes. Then, at the time point t3, the clutch 30A is turned on again (steps S5 and S2).

時点ｔ４で、磁極位相と噛合位相とが逆位相（例えば位相差１５°）と判定されると、低速クラッチ３０Ａのオン状態が維持される。これにより図８Ａに示すように、トルクリプルのトルク変動が噛合トルクのトルク変動により相殺され、走行駆動系全体の合成振動が低減される。なお、図８Ａではトルクリプルと噛合トルクのトルク変動とを同じトルク振幅として例示したが、これらのトルク振幅が一致している必要はない。トルクリプルおよび噛合トルクのトルク変動のいずれか一方の振幅がいずれか他方の振幅よりも大きいとき、合成振動の振幅は０にはならない。但し、この場合も、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動とは相殺されるため、走行駆動系全体の振動を低減できる。 When the magnetic pole phase and the meshing phase are determined to be opposite phases (for example, a phase difference of 15 °) at the time point t4, the on state of the low speed clutch 30A is maintained. As a result, as shown in FIG. 8A, the torque fluctuation of the torque ripple is canceled by the torque fluctuation of the meshing torque, and the combined vibration of the entire traveling drive system is reduced. In FIG. 8A, the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque are illustrated as the same torque amplitude, but these torque amplitudes do not have to be the same. When the amplitude of either the torque ripple or the torque fluctuation of the meshing torque is larger than the amplitude of the other, the amplitude of the combined vibration does not become zero. However, also in this case, since the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque are canceled out, the vibration of the entire traveling drive system can be reduced.

以上では、ロータ１１の磁極位相と第１ギヤ２４の噛合位相との位相差θが所定値θＡとなるように位相調整を行ったが（ステップＳ４，Ｓ５）、これに代えて、位相差θが所定値θＡに対し所定範囲θＢ内となるように、磁極位相と噛合位相との位相差θの調整を行ってもよい。所定範囲θＢは、予め試験等を行って、磁極位相と噛合位相との位相差θを変えたときのトルクリプルと噛合トルクのトルク変動との合成振動を測定し、測定結果に基づいて、合成振動のトルク振幅ＴＡが許容値となるような値（例えば±５°）に決定される。この許容範囲を工場出荷値として記憶部６２に格納し、ステップＳ４で逆位相か否かを判定することに代えて、位相差θが所定範囲θＢ内か否かを判定すればよい。 In the above, the phase difference θ between the magnetic pole phase of the rotor 11 and the meshing phase of the first gear 24 is adjusted to a predetermined value θA (steps S4 and S5), but instead of this, the phase difference θ The phase difference θ between the magnetic pole phase and the meshing phase may be adjusted so that is within the predetermined range θB with respect to the predetermined value θA. In the predetermined range θB, a test or the like is performed in advance to measure the combined vibration of the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque when the phase difference θ between the magnetic pole phase and the meshing phase is changed, and the combined vibration is based on the measurement result. The torque amplitude TA is determined to be a permissible value (for example, ± 5 °). This permissible range may be stored in the storage unit 62 as a factory default value, and instead of determining whether or not the phase is opposite in step S4, it may be determined whether or not the phase difference θ is within the predetermined range θB.

図８Ｂは、この場合の振動波形の一例である。図８Ｂより明らかなように、この場合も、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動とが相殺され、走行駆動系全体の振動を低減できる。 FIG. 8B is an example of the vibration waveform in this case. As is clear from FIG. 8B, in this case as well, the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque are canceled out, and the vibration of the entire traveling drive system can be reduced.

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）車両１００は、ロータ１１と巻線を有するステータ１２とを有する走行用モータ１０と、互いに噛合する第１ギヤ２４と第２ギヤ２６と、ロータ１１と第１ギヤ２４との間に設けられ、ロータ１１と第１ギヤ２４とを結合または遮断する低速クラッチ３０Ａと、低速クラッチ３０Ａの作動を制御するクラッチ制御部６１２とを備える（図１、図５）。第１ギヤ２４の歯数ＺＬは、ロータ１１の１回転あたりのモータ１０のトルクリプルの所定次数（例えば１次）の振動数と、第１ギヤ２４の１回転あたりの第１ギヤ２４と第２ギヤ２６との噛合トルクのトルク変動の所定次数（例えば１次）の振動数とが一致するように設定される。クラッチ制御部６１２は、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動とが相殺されるように、低速クラッチ３０Ａの作動を制御する（図６）。 According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The vehicle 100 is located between a traveling motor 10 having a rotor 11 and a stator 12 having windings, first gears 24 and second gears 26 that mesh with each other, and rotors 11 and first gears 24. It is provided with a low-speed clutch 30A that engages or disconnects the rotor 11 and the first gear 24, and a clutch control unit 612 that controls the operation of the low-speed clutch 30A (FIGS. 1 and 5). The number of teeth ZL of the first gear 24 is the frequency of a predetermined order (for example, primary) of torque ripple of the motor 10 per rotation of the rotor 11, and the first gear 24 and the second gear 24 per rotation of the first gear 24. It is set so as to match the frequency of a predetermined order (for example, primary) of the torque fluctuation of the meshing torque with the gear 26. The clutch control unit 612 controls the operation of the low-speed clutch 30A so that the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque cancel each other out (FIG. 6).

すなわち、本実施形態では、モータ１０のトルクリプルの振動数は、１回転あたり、極対数“２”の６倍である１２回であり、第１ギヤ２４の歯数ＺＬは“１２”に設定される。このため、防振対策を施すべき振動数をモータ１０と第１ギヤとで統一して、車両１００の走行駆動系全体として防振対策の構成を簡易にすることができる。また、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動とが相殺されるように低速クラッチ３０Ａの作動を制御するため、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動との合成振動（トルク振幅）を抑制することができ、走行駆動系全体の振動を効果的に低減できる。 That is, in the present embodiment, the frequency of the torque ripple of the motor 10 is 12 times, which is 6 times the number of pole pairs "2", and the number of teeth ZL of the first gear 24 is set to "12". Tooth. Therefore, the frequency at which the vibration isolation measures should be taken can be unified for the motor 10 and the first gear, and the configuration of the vibration isolation measures can be simplified for the entire traveling drive system of the vehicle 100. Further, since the operation of the low-speed clutch 30A is controlled so that the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque cancel each other out, the combined vibration (torque amplitude) of the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque can be suppressed, and the traveling drive can be suppressed. The vibration of the entire system can be effectively reduced.

（２）車両１００は、ロータ１１の磁極位相を検出するロータ回転センサ５１と、第１ギヤ２４の噛合位相を検出するギヤ回転センサ５２とをさらに備える（図５）。クラッチ制御部６１２は、ロータ回転センサ５１によって検出されたロータ１１の噛合位相と、ギヤ回転センサ５２によって検出された第１ギヤ２４の噛合位相とに基づいて、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動とが相殺されるように、低速クラッチ３０Ａの作動を制御する（図６）。このように回転センサ５１，５２によって磁極位相と噛合位相とを検出することで、実際にトルクリプルや噛合トルクのトルク変動が生じる前に、低速クラッチ３０Ａの締結直後の磁極位相と噛合位相との位相差θが適切か否かを判定することができる。このため、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動との共振を早期に防止することができる。 (2) The vehicle 100 further includes a rotor rotation sensor 51 that detects the magnetic pole phase of the rotor 11 and a gear rotation sensor 52 that detects the meshing phase of the first gear 24 (FIG. 5). The clutch control unit 612 determines the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque based on the meshing phase of the rotor 11 detected by the rotor rotation sensor 51 and the meshing phase of the first gear 24 detected by the gear rotation sensor 52. The operation of the low speed clutch 30A is controlled so as to be offset (FIG. 6). By detecting the magnetic pole phase and the meshing phase with the rotation sensors 51 and 52 in this way, the position of the magnetic pole phase and the meshing phase immediately after the low-speed clutch 30A is engaged before the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque actually occur. It can be determined whether or not the phase difference θ is appropriate. Therefore, it is possible to prevent the resonance between the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque at an early stage.

（３）クラッチ制御部６１２は、ロータ回転センサ５１によって検出されたロータ１１の磁極位相と、ギヤ回転センサ５２によって検出された第１ギヤ２４の噛合位相との位相差θに基づいて、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動とが相殺されるように、低速クラッチ３０Ａの作動を制御する（図６）。より具体的には、位相差θが上式(I)の所定値θＡとなるように低速クラッチ３０Ａの作動を制御する。これにより磁極位相と噛合位相との位相差θを所定値θＡに調整することができ、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動との合成振動を確実に抑制することができる。また、所定値θＡに対し所定範囲θＢ内となるように位相差θを調整する場合には、低速クラッチ３０Ａのオンを繰り返す回数が減り、早期に振動低減状態を達成できる。 (3) The clutch control unit 612 sets the torque ripple based on the phase difference θ between the magnetic pole phase of the rotor 11 detected by the rotor rotation sensor 51 and the meshing phase of the first gear 24 detected by the gear rotation sensor 52. The operation of the low-speed clutch 30A is controlled so as to cancel the torque fluctuation of the meshing torque (FIG. 6). More specifically, the operation of the low-speed clutch 30A is controlled so that the phase difference θ becomes the predetermined value θA of the above equation (I). As a result, the phase difference θ between the magnetic pole phase and the meshing phase can be adjusted to a predetermined value θA, and the combined vibration of the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque can be reliably suppressed. Further, when the phase difference θ is adjusted so as to be within the predetermined range θB with respect to the predetermined value θA, the number of times the low-speed clutch 30A is repeatedly turned on is reduced, and the vibration reduction state can be achieved at an early stage.

上記実施形態では、回転センサ５１，５２を用いて走行用モータ１０の磁極位相と第１ギヤ２４の噛合位相とを検出し、磁極位相と噛合位相とに基づいて、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動とを相殺するようにしたが、回転センサを用いずに両トルク変動を相殺するように構成することもできる。例えば回転センサに代えて振動センサを用い、振動が抑制されるように低速クラッチ３０Ａの作動を制御することもできる。以下、この点について説明する。 In the above embodiment, the rotation sensors 51 and 52 are used to detect the magnetic pole phase of the traveling motor 10 and the meshing phase of the first gear 24, and the torque ripple and the meshing torque fluctuate based on the magnetic pole phase and the meshing phase. However, it is also possible to cancel both torque fluctuations without using a rotation sensor. For example, a vibration sensor can be used instead of the rotation sensor to control the operation of the low-speed clutch 30A so that the vibration is suppressed. This point will be described below.

図９、図１０は、それぞれ図１、図５の変形例を示す図である。図１０に示すように、振動抑制装置２０１は、振動センサ５５と、コントローラ６０と、コントロールバルブ３０ａとを備える。すなわち、振動抑制装置２０１は、上述した振動抑制装置２００と異なり、回転センサ５１，５２に代えて振動センサ５５を有する。 9 and 10 are diagrams showing modified examples of FIGS. 1 and 5, respectively. As shown in FIG. 10, the vibration suppression device 201 includes a vibration sensor 55, a controller 60, and a control valve 30a. That is, unlike the vibration suppression device 200 described above, the vibration suppression device 201 has a vibration sensor 55 instead of the rotation sensors 51 and 52.

振動センサ５５は、例えば、出力軸１３の振動を検出するＧセンサにより構成される。より具体的には、図９に示すように、振動センサ５５は、出力軸１３に配置され、出力軸１３の振動の大きさを検出する。振動センサ５５からの信号は、コントローラ６０に入力される。 The vibration sensor 55 is composed of, for example, a G sensor that detects the vibration of the output shaft 13. More specifically, as shown in FIG. 9, the vibration sensor 55 is arranged on the output shaft 13 and detects the magnitude of vibration of the output shaft 13. The signal from the vibration sensor 55 is input to the controller 60.

図１０のクラッチ制御部６１２は、出力軸１３の振動の大きさに基づいて、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動との合成振動が抑制されるようにクラッチ機構３０の作動を制御する。図１１は、図１０のクラッチ制御部６１２によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。なお、図６と同一の箇所には同一の符号を付し、以下、図６との相違点を主に説明する。 The clutch control unit 612 of FIG. 10 controls the operation of the clutch mechanism 30 based on the magnitude of the vibration of the output shaft 13 so as to suppress the combined vibration of the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque. FIG. 11 is a flowchart showing an example of processing executed by the clutch control unit 612 of FIG. The same parts as those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and the differences from FIG. 6 will be mainly described below.

図１１に示すように、ステップＳ２で低速クラッチ３０Ａをオンした後、ステップＳ１１に進み、振動センサ５５からの信号に基づいて、出力軸１３の振動の大きさ（トルク振幅）を検出する。次いで、ステップＳ１２で、出力軸１３の振動のトルク振幅が予め定めた振動許容範囲内であるか否かを判定する。ステップＳ１２で肯定される場合は処理を終了し、否定されるとステップＳ５に進む。以降、出力軸１３の振動のトルク振幅が許容範囲内となるまで、同様の処理を繰り返す。なお、振動許容範囲とは、合成振動の許容値であり、防振材の性能や装置の耐久性等を考慮して決定される。 As shown in FIG. 11, after turning on the low-speed clutch 30A in step S2, the process proceeds to step S11, and the magnitude (torque amplitude) of the vibration of the output shaft 13 is detected based on the signal from the vibration sensor 55. Next, in step S12, it is determined whether or not the torque amplitude of the vibration of the output shaft 13 is within the predetermined vibration allowable range. If affirmed in step S12, the process ends, and if denied, the process proceeds to step S5. After that, the same process is repeated until the torque amplitude of the vibration of the output shaft 13 is within the allowable range. The vibration permissible range is a permissible value of synthetic vibration, and is determined in consideration of the performance of the vibration isolator, the durability of the device, and the like.

以上の変形例では、車両１００が回転センサ５１，５２に代えて、ロータ１１と第１ギヤ２４との間の出力軸１３の振動の大きさを検出する振動センサ５５を備え、クラッチ制御部６１２は、振動センサ５５によって検出された出力軸１３の振動の大きさに基づいて、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動とが相殺されるように、低速クラッチ３０Ａの作動を制御する。このように、実際に検出された振動の大きさ（トルク振幅）に基づいて低速クラッチ３０Ａの作動を制御することで、合成振動を確実に抑制することができる。 In the above modification, the vehicle 100 is provided with a vibration sensor 55 for detecting the magnitude of vibration of the output shaft 13 between the rotor 11 and the first gear 24 instead of the rotation sensors 51 and 52, and the clutch control unit 612. Controls the operation of the low-speed clutch 30A based on the magnitude of the vibration of the output shaft 13 detected by the vibration sensor 55 so that the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque cancel each other out. In this way, by controlling the operation of the low-speed clutch 30A based on the magnitude (torque amplitude) of the vibration actually detected, the combined vibration can be reliably suppressed.

なお、上記実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、回転センサ５１，５２（５３）および振動センサ５５のいずれかを用いてトルクリプルと噛合トルクのトルク変動とを相殺するようにしたが、回転センサ５１，５２と振動センサ５５とを両方用いてこれを行うようにしてもよい。この場合は、回転センサ５１，５２および振動センサ５５の検出値に基づいて、出力軸１３の振動の大きさ（トルク振幅）が許容範囲内となるときの位相差θを記憶部６２に格納し、次回以降に低速クラッチ３０Ａを締結するときの位相差θの目標値とすればよい。実際に振動が抑制された位相差θを次回以降の目標値とすることで、確実に振動を抑制できるとともに、より迅速に低速クラッチ３０Ａを締結することができる。 The above embodiment can be transformed into various forms. Hereinafter, a modified example will be described. In the above embodiment, either the rotation sensor 51, 52 (53) or the vibration sensor 55 is used to cancel the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque, but the rotation sensor 51, 52 and the vibration sensor 55 are used. You may try to do this with both. In this case, the phase difference θ when the magnitude of vibration (torque amplitude) of the output shaft 13 is within the permissible range is stored in the storage unit 62 based on the detected values of the rotation sensors 51 and 52 and the vibration sensor 55. , The target value of the phase difference θ when engaging the low-speed clutch 30A from the next time onward may be set. By setting the phase difference θ in which the vibration is actually suppressed as the target value from the next time onward, the vibration can be reliably suppressed and the low-speed clutch 30A can be engaged more quickly.

上記実施形態では、走行用モータ１０の駆動力を駆動輪Ｗに伝達するように低速用第１ギヤ２４、低速用第２ギヤ２６を用いたが、第１ギヤ、第２ギヤの構成は上述したものに限らない。例えば、第１ギヤ、第２ギヤをプラネタリギヤ機構のサンギヤ、ピニオンギヤとして構成してもよい。ウォームギヤを用いることもできる。 In the above embodiment, the low speed first gear 24 and the low speed second gear 26 are used so as to transmit the driving force of the traveling motor 10 to the drive wheels W, but the configuration of the first gear and the second gear is described above. It is not limited to what you have done. For example, the first gear and the second gear may be configured as sun gears and pinion gears of a planetary gear mechanism. A worm gear can also be used.

上記実施形態では、ロータ１１と第１ギヤ２４との間に摩擦式の低速クラッチ３０Ａを設けたが、ロータと第１ギヤとを結合または遮断するのであれば、クラッチの構成はいかなるものでもよい。上記実施形態では、コントローラ６０（クラッチ制御部６１２）からの指令により低速クラッチ３０Ａを滑らせて位相差θを調整するようしたが、トルクリプルと噛合トルクのトルク変動とが相殺されるように、クラッチの作動を制御するのであれば、制御部の構成はいかなるものでもよい。 In the above embodiment, the friction type low speed clutch 30A is provided between the rotor 11 and the first gear 24, but any clutch configuration may be used as long as the rotor and the first gear are coupled or disconnected. .. In the above embodiment, the low-speed clutch 30A is slid to adjust the phase difference θ by a command from the controller 60 (clutch control unit 612), but the clutch is so as to cancel the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque. Any configuration of the control unit may be used as long as it controls the operation of the control unit.

上記実施形態では、レゾルバなどのロータ回転センサ５１によりロータ１１の磁極位相を検出するようにしたが、ロータ回転センサの構成これに限らない。上記実施形態では、光学式や磁気式のギヤ回転センサ５２により第１ギヤ２４の噛合位相を検出するようにしたが、ギヤ回転センサの構成はこれに限らない。上記実施形態では、Ｇセンサなどの振動センサ５５により出力軸１３の振動の大きさを検出するようにしたが、ロータと第１ギヤとの間の出力軸の振動の大きさを検出する振動センサの構成は上述したものに限らない。振動センサの配置についても、合成振動の大きさを検出できれば、いかなる配置であってもよい。振動センサを複数設けてもよい。 In the above embodiment, the magnetic pole phase of the rotor 11 is detected by a rotor rotation sensor 51 such as a resolver, but the configuration of the rotor rotation sensor is not limited to this. In the above embodiment, the meshing phase of the first gear 24 is detected by the optical or magnetic gear rotation sensor 52, but the configuration of the gear rotation sensor is not limited to this. In the above embodiment, the magnitude of vibration of the output shaft 13 is detected by a vibration sensor 55 such as a G sensor, but a vibration sensor that detects the magnitude of vibration of the output shaft between the rotor and the first gear. The configuration of is not limited to that described above. The arrangement of the vibration sensors may be any arrangement as long as the magnitude of the combined vibration can be detected. A plurality of vibration sensors may be provided.

上記実施形態は、回転電機のトルクリプルが、１回転あたり、回転電機の極対数の６倍に相当する回数発生するものとして説明したが、これに限らない。すなわち、回転電機の１回転あたり所定回数発生するトルクリプルであれば、その回数に合わせた歯数のギヤの噛合トルクによって相殺することができる。 In the above embodiment, the torque ripple of the rotary electric machine is described as being generated a number of times corresponding to 6 times the number of pole pairs of the rotary electric machine per rotation, but the present invention is not limited to this. That is, if the torque ripple is generated a predetermined number of times per rotation of the rotary electric machine, it can be offset by the meshing torque of the gears having the number of teeth corresponding to the number of times.

上記実施形態では、ロータ１１の１回転あたりの走行用モータ１０のトルクリプルの１次の振動数である１２回と、低速用第１ギヤ２４の１回転あたりの低速用第１ギヤ２４と低速用第２ギヤ２６との噛合トルクのトルク変動の１次の振動数とが一致するように、低速用第１ギヤ２４の歯数を設定したが、振動低減効果を有する次数はこれに限らない。すなわち、ロータの１回転あたりの回転電機のトルクリプルの所定次数の振動数と、第１ギヤの１回転あたりの第１ギヤと第２ギヤとの噛合トルクのトルク変動の所定次数の振動数とが一致するように、第１ギヤの歯数を設定するのであれば、噛合トルクのトルク変動によってトルクリプルを相殺することが可能である。 In the above embodiment, 12 times, which is the primary frequency of the torque ripple of the traveling motor 10 per rotation of the rotor 11, and the low speed first gear 24 and the low speed first gear 24 per rotation of the low speed first gear 24. The number of teeth of the first gear 24 for low speed is set so as to match the primary frequency of the torque fluctuation of the meshing torque with the second gear 26, but the order having the vibration reducing effect is not limited to this. That is, the frequency of the predetermined order of the torque ripple of the rotating electric machine per rotation of the rotor and the frequency of the predetermined order of the torque fluctuation of the meshing torque between the first gear and the second gear per rotation of the first gear are If the number of teeth of the first gear is set so as to match, it is possible to cancel the torque ripple by the torque fluctuation of the meshing torque.

なお、上記実施形態では、モータ１０のトルクリプルと低速用第１ギヤ２４の噛合トルクのトルク変動との関係に着目して、振動を低減する例を説明したが、モータ１０のトルクリプルと高速用第１ギヤ２５の噛合トルクのトルク変動との関係に着目した場合にも、同様に振動を低減することができる。すなわち、高速用第１ギヤ２５の歯数は、ロータ１１の１回転あたりの走行用モータ１０のトルクリプルの２次の振動数である“２４”に設定されるため、振動を低減することが可能である。 In the above embodiment, an example of reducing vibration has been described by focusing on the relationship between the torque ripple of the motor 10 and the torque fluctuation of the meshing torque of the low-speed first gear 24. However, the torque ripple of the motor 10 and the high-speed first gear 24 have been described. When paying attention to the relationship between the meshing torque of the 1 gear 25 and the torque fluctuation, the vibration can be similarly reduced. That is, since the number of teeth of the high-speed first gear 25 is set to "24", which is the secondary frequency of the torque ripple of the traveling motor 10 per rotation of the rotor 11, vibration can be reduced. Is.

以上では、永久磁石同期モータとして構成される走行用モータ１０で走行する車両１００を例にして説明したが、ロータと巻線を有するステータとを有するのであれば、永久磁石を有しない誘導モータやリラクタンスモータ、発電機など、他の回転電機を有する他の車両にも同様に適用することができる。すなわち、ロータの回転時にロータの磁束とステータの磁束との相互作用によって磁束の粗密が生じることでトルクリプルが生じる回転電機を備えた車両であれば、同様に適用することができる。 In the above, the vehicle 100 traveling by the traveling motor 10 configured as the permanent magnet synchronous motor has been described as an example, but if the vehicle has a rotor and a stator having windings, an induction motor having no permanent magnet or It can be similarly applied to other vehicles having other rotating electric machines such as reluctance motors and generators. That is, the same can be applied to a vehicle equipped with a rotating electric machine in which torque ripple occurs due to the interaction between the magnetic flux of the rotor and the magnetic flux of the stator when the rotor rotates.

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。 The above description is merely an example, and the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications as long as the features of the present invention are not impaired. It is also possible to arbitrarily combine one or a plurality of the above-described embodiments and the modified examples, and it is also possible to combine the modified examples.

１０ 走行用モータ、１１ ロータ、１２ ステータ、２４ 第１ギヤ、２６ 第２ギヤ、３０Ａ 低速クラッチ、５１ ロータ回転センサ、５２ ギヤ回転センサ、５５ 振動センサ、１００ 車両、２００，２０１ 振動抑制装置、６１２ クラッチ制御部 10 Traveling motor, 11 rotor, 12 stator, 24 1st gear, 26 2nd gear, 30A low speed clutch, 51 rotor rotation sensor, 52 gear rotation sensor, 55 vibration sensor, 100 vehicles, 200, 201 vibration suppression device, 612 Clutch control unit

Claims (6)

ロータと巻線を有するステータとを有する回転電機と、
互いに噛合する第１ギヤと第２ギヤと、
前記ロータと前記第１ギヤとの間に設けられ、前記ロータと前記第１ギヤとを結合または遮断するクラッチと、
前記クラッチの作動を制御する制御部と、を備え、
前記第１ギヤの歯数は、前記ロータの１回転あたりの前記回転電機のトルクリプルの所定次数の振動数と、前記第１ギヤの１回転あたりの前記第１ギヤと前記第２ギヤとの噛合トルクのトルク変動の所定次数の振動数とが一致するように設定され、
前記制御部は、前記トルクリプルと前記噛合トルクのトルク変動とが相殺されるように、前記クラッチの作動を制御することを特徴とする車両。 A rotary electric machine having a rotor and a stator having windings,
The first gear and the second gear that mesh with each other,
A clutch provided between the rotor and the first gear to engage or disengage the rotor and the first gear.
A control unit that controls the operation of the clutch is provided.
The number of teeth of the first gear is the frequency of a predetermined order of torque ripple of the rotary electric machine per rotation of the rotor and the meshing of the first gear and the second gear per rotation of the first gear. It is set to match the frequency of the predetermined order of torque fluctuation of torque,
The vehicle is characterized in that the control unit controls the operation of the clutch so that the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque cancel each other out. 請求項１に記載の車両において、
前記ロータの磁極位相を検出するロータ回転センサと、
前記第１ギヤの噛合位相を検出するギヤ回転センサと、をさらに備え、
前記制御部は、前記ロータ回転センサによって検出された前記ロータの磁極位相と、前記ギヤ回転センサによって検出された前記第１ギヤの噛合位相とに基づいて、前記トルクリプルと前記噛合トルクのトルク変動とが相殺されるように、前記クラッチの作動を制御することを特徴とする車両。 In the vehicle according to claim 1,
A rotor rotation sensor that detects the magnetic pole phase of the rotor and
A gear rotation sensor for detecting the meshing phase of the first gear is further provided.
The control unit determines the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque based on the magnetic pole phase of the rotor detected by the rotor rotation sensor and the meshing phase of the first gear detected by the gear rotation sensor. A vehicle characterized in that the operation of the clutch is controlled so as to cancel each other out. 請求項２に記載の車両において、
前記制御部は、前記ロータ回転センサによって検出された前記ロータの磁極位相と、前記ギヤ回転センサによって検出された前記第１ギヤの噛合位相との位相差に基づいて、前記トルクリプルと前記噛合トルクのトルク変動とが相殺されるように、前記クラッチの作動を制御することを特徴とする車両。 In the vehicle according to claim 2.
The control unit determines the torque ripple and the meshing torque based on the phase difference between the magnetic pole phase of the rotor detected by the rotor rotation sensor and the meshing phase of the first gear detected by the gear rotation sensor. A vehicle characterized in that the operation of the clutch is controlled so as to offset the torque fluctuation. 請求項１に記載の車両において、
前記ロータと前記第１ギヤとの間の出力軸の振動の大きさを検出する振動センサをさらに備え、
前記制御部は、前記振動センサによって検出された前記出力軸の振動の大きさに基づいて、前記トルクリプルと前記噛合トルクのトルク変動とが相殺されるように、前記クラッチの作動を制御することを特徴とする車両。 In the vehicle according to claim 1,
A vibration sensor for detecting the magnitude of vibration of the output shaft between the rotor and the first gear is further provided.
The control unit controls the operation of the clutch based on the magnitude of vibration of the output shaft detected by the vibration sensor so that the torque ripple and the torque fluctuation of the meshing torque cancel each other out. Characterized vehicle. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両において、
前記回転電機は３相であることを特徴とする車両。 In the vehicle according to any one of claims 1 to 4.
The rotary electric machine is a vehicle characterized by having three phases. 請求項５に記載の車両において、
前記第１ギヤの歯数は、前記回転電機の極対数の６倍に設定されることを特徴とする車両。 In the vehicle according to claim 5.
A vehicle characterized in that the number of teeth of the first gear is set to 6 times the number of pole pairs of the rotary electric machine.
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