JP7194289B2 - Power train - Google Patents
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Description
本発明は、車両用のパワートレインに関する。 The present invention relates to powertrains for vehicles.
特許文献1には、エンジン、2つのモータ、2つの遊星歯車組、および4つの摩擦締結要素を有し、エンジンのみで走行する際に4速段、モータのみで走行する際に2速段を達成可能なパワートレインが開示されている。
しかしながら、上記従来のパワートレインにあっては、構成要素が多く、車両の搭載性に問題があった。
本発明の目的は、構成要素を簡素化しつつ車両への搭載性を改善可能なパワートレインを提供することにある。However, the above-described conventional powertrain has a large number of constituent elements, and has a problem in terms of mountability on the vehicle.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a powertrain capable of improving mountability on a vehicle while simplifying components.
本発明のパワートレインは、エンジンおよびモータを走行用の動力源とするハイブリッド車両に搭載されるパワートレインであって、遊星歯車組および締結要素を備える。前記遊星歯車組は、前記モータと接続された第1サンギヤと、前記第1サンギヤと噛み合う第1ピニオンと、前記第1ピニオンと噛み合うリングギヤと、前記第1サンギヤと同軸上に配置された第2サンギヤと、前記第2サンギヤおよび前記第1ピニオンの両方と噛み合う第2ピニオンと、出力要素と接続され、前記第1ピニオンおよび前記第2ピニオンを回転可能に軸支するキャリアと、を有する。前記締結要素は、前記エンジンと前記第1サンギヤとを選択的に断接可能な第1クラッチと、前記エンジンと前記リングギヤとを選択的に断接可能な第2クラッチと、前記第2サンギヤとケースとを選択的に固定可能な第1ブレーキと、前記リングギヤと前記ケースとを選択的に固定可能な第2ブレーキと、のみを有する。 A powertrain of the present invention is mounted on a hybrid vehicle that uses an engine and a motor as power sources for running, and includes a planetary gear set and an engaging element. The planetary gear set includes a first sun gear connected to the motor, a first pinion meshing with the first sun gear, a ring gear meshing with the first pinion, and a second sun gear coaxially arranged with the first sun gear. A sun gear, a second pinion meshing with both the second sun gear and the first pinion, and a carrier connected to the output element and rotatably supporting the first pinion and the second pinion. The engagement elements include a first clutch capable of selectively connecting and disconnecting the engine and the first sun gear, a second clutch capable of selectively connecting and disconnecting the engine and the ring gear, and the second sun gear. It has only a first brake capable of selectively fixing the case and a second brake capable of selectively fixing the ring gear and the case.
よって、本発明にあっては、構成要素を簡素化しつつ車両への搭載性を改善できる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to improve mountability on a vehicle while simplifying the components.
〔第1実施例〕
図1は、第1実施例のパワートレイン1をハイブリッド車両に搭載した場合の構成を表すスケルトン図である。
パワートレイン1は、エンジン2およびモータジェネレータ(モータ)3を走行用の動力源とするハイブリッド車両に搭載されている。パワートレイン1は、エンジン2およびモータジェネレータ3に加えて、変速機ユニット4を備える。変速機ユニット4は、第1インプットシャフトIN1および第2インプットシャフトIN2を入力とし、出力ギヤ(出力要素)OUTから駆動力を出力する。第1インプットシャフトIN1は、エンジン2のクランクシャフトと接続する。第2インプットシャフトIN2は、第1インプットシャフトIN1と同軸上に配置され、モータジェネレータ3の出力軸と接続する。出力ギヤOUTからの駆動力は、アイドラシャフト(平行軸)5およびデファレンシャル6を介してドライブシャフト7へ伝達され、駆動輪8の回転駆動に供される。[First embodiment]
FIG. 1 is a skeleton diagram showing the configuration when the
A
変速機ユニット4は、遊星歯車組を構成する第1サンギヤS1、第1ピニオンP1、リングギヤR、第2サンギヤS2、第2ピニオンP2およびキャリアPCと、4つの締結要素としての第1クラッチC1、第2クラッチC2、第1ブレーキB1および第2ブレーキB2と、を備える。
第1サンギヤS1は、第2インプットシャフトIN2と接続する。第1ピニオンP1は、第1サンギヤS1およびリングギヤRの両方と噛み合う。第2サンギヤS2は、第1サンギヤS1と同軸上に配置されている。第2ピニオンP2は、第2サンギヤS2および第1ピニオンP1の両方と噛み合う。キャリアPCは、出力ギヤOUTと接続され、第1ピニオンP1および第2ピニオンP2を回転可能に軸支する。The
The first sun gear S1 connects with the second input shaft IN2. The first pinion P1 meshes with both the first sun gear S1 and the ring gear R. The second sun gear S2 is arranged coaxially with the first sun gear S1. The second pinion P2 meshes with both the second sun gear S2 and the first pinion P1. The carrier PC is connected to the output gear OUT and rotatably supports the first pinion P1 and the second pinion P2.
図2は、第1実施例の遊星歯車組のサンギヤ、ピニオンおよびリングギヤの噛み合い関係を表す概略図である。
第1ピニオンP1は、軸方向に延在することで第1サンギヤS1および第2ピニオンP2の両方と径方向から見て重なるように形成されたロングピニオンである。第1ピニオンP1は、第2ピニオンP2と常時噛み合い、第2サンギヤS2とは噛み合わない。よって、変速機ユニット4は、第1サンギヤS1とリングギヤRとの間では、シングルピニオン型遊星歯車として機能し、第2サンギヤS2とリングギヤRとの間では、ダブルピニオン型遊星歯車として機能する。
第1クラッチC1は、第1インプットシャフトIN1と第1サンギヤS1とを選択的に断接可能である。第2クラッチC2は、第1インプットシャフトIN1とリングギヤRとを選択的に断接可能である。第1ブレーキB1は、第2サンギヤS2と変速機ユニット4のケース9とを選択的に固定可能である。第2ブレーキB2は、リングギヤRとケース9とを選択的に固定可能である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the meshing relationship of the sun gear, pinion and ring gear of the planetary gear set of the first embodiment.
The first pinion P1 is a long pinion formed so as to overlap both the first sun gear S1 and the second pinion P2 when viewed in the radial direction by extending in the axial direction. The first pinion P1 is always meshed with the second pinion P2 and is not meshed with the second sun gear S2. Therefore, the
The first clutch C1 can selectively connect and disconnect the first input shaft IN1 and the first sun gear S1. The second clutch C2 can selectively connect and disconnect the first input shaft IN1 and the ring gear R. The first brake B<b>1 can selectively fix the second sun gear S<b>2 and the
図3は第1実施例の変速機ユニット4の締結表であり、図4は第1実施例の変速機ユニット4の共線図である。共線図とは、横軸の各回転要素をギヤ比に応じた軸間距離で配置し、縦軸に各回転要素の回転速度を表記した図である。共線図では、ギヤの噛み合いによる各回転要素の関係は、各回転要素を直線で結んだ剛体レバーで表記される。変速機ユニット4の変速は、剛体レバーの回動により表現される。
第1実施例のパワートレイン1は、走行モードとして、EVモードおよびICEモードを有する。EVモードは、モータジェネレータ3の駆動力のみで走行する走行モードである。ICEモードは、エンジン2(またはエンジン2とモータジェネレータ3)の駆動力で走行する走行モードである。EVモードは、第2ブレーキB2の締結によりEV1速(ギヤ比2.97)を達成し、第1ブレーキB1の締結によりEV2速(ギヤ比1.63)を達成する。
ICEモードは、第1クラッチC1と第2ブレーキB2の締結によりICE1速(ギヤ比2.97)を達成し、第1クラッチC1と第1ブレーキB1の締結によりICE2速(ギヤ比1.63)を達成し、第1クラッチC1と第2クラッチC2の締結によりICE3速(ギヤ比1.00)を達成し、第2クラッチC2と第1ブレーキB1の締結によりICE4速(ギヤ比0.68)を達成する。
以上のように、第1実施例のパワートレイン1では、構成要素を簡素化しつつ車両への搭載性を向上できる。また、EVで2速、エンジン走行で4速を達成できる。FIG. 3 is an engagement table of the
The
In the ICE mode, ICE 1st speed (gear ratio: 2.97) is achieved by engaging the first clutch C1 and the second brake B2, and ICE 2nd speed (gear ratio: 1.63) is achieved by engaging the first clutch C1 and the first brake B1. , ICE 3rd speed (gear ratio 1.00) is achieved by engaging the first clutch C1 and the second clutch C2, and ICE 4th speed (gear ratio 0.68) is achieved by engaging the second clutch C2 and the first brake B1. to achieve
As described above, in the
また、第1実施例のパワートレイン1は、最小限の構成変更でもって、モータを走行用の動力源とする電気自動車のパワートレインとしても使用可能である。図5は、第1実施例のパワートレイン1を電気自動車に搭載した場合の構成を表すスケルトン図である。パワートレイン1は、図1に示した構成に対し、第1クラッチC1および第2クラッチC2を廃止した点、およびモータジェネレータ3を中空モータ化し、第2インプットシャフトIN2をドライブシャフト7と同軸上に配置した点で相違する。パワートレイン1は、第2ブレーキB2の締結によりEV1速(ギヤ比2.97)を達成し、第1ブレーキB1の締結によりEV2速(ギヤ比1.63)を達成する。なお、変速機ユニット4の共線図は、図4に示したICE1速、ICE2速と同じである。
Further, the
一般的に、電気自動車のパワートレイン(特に変速機)とハイブリッド車両のパワートレインは、互いに構造が異なるため、それぞれ専用の製造設備が必要である。一方、電気自動車およびハイブリッド車両は未だ普及率が低いため、パワートレインの製造設備をそれぞれ別々にした場合、コスト面で不利である。これに対し、第1実施例のパワートレイン1は、2つのクラッチ(第1クラッチC1および第2クラッチC2)の追加または廃止という最小限の構成変更でもって、ハイブリッド車両のパワートレインまたは電気自動車のパワートレインとして使用できる。つまり、第1実施例のパワートレイン1を採用することにより、電気自動車用のパワートレインとハイブリッド車両用のパワートレインとでほとんどの部品を共用化できるため、同一の製造設備で製造可能である。この結果、スケールメリットによるコストダウンを図れる。
第1実施例のパワートレイン1では、モータジェネレータ3を中空モータとし、ドライブシャフト7と同軸上に配置したことにより、異軸とした場合と比べて径方向の寸法を小さくでき、車両搭載性を向上できる。また、その分だけモータジェネレータ3の外形サイズを大きくできるため、出力アップを図れる。In general, electric vehicle powertrains (especially transmissions) and hybrid vehicle powertrains have different structures, and therefore require dedicated manufacturing facilities for each. On the other hand, electric vehicles and hybrid vehicles are still not widely used, so separate production facilities for powertrains are disadvantageous in terms of cost. On the other hand, the
In the
第1実施例にあっては、以下の効果を奏する。
(1)エンジン2およびモータジェネレータ3を走行用の動力源とするハイブリッド車両に搭載されるパワートレイン1であって、遊星歯車組および締結要素を備え、遊星歯車組は、モータジェネレータ3と接続された第1サンギヤS1と、第1サンギヤS1と噛み合う第1ピニオンP1と、第1ピニオンP1と噛み合うリングギヤRと、第1サンギヤS1と同軸上に配置された第2サンギヤS2と、第2サンギヤS2および第1ピニオンP1の両方と噛み合う第2ピニオンP2と、出力ギヤOUTと接続され、第1ピニオンP1および第2ピニオンP2を回転可能に軸支するキャリアPCと、を有し、締結要素は、エンジン2と第1サンギヤS1とを選択的に断接可能な第1クラッチC1と、エンジン2とリングギヤRとを選択的に断接可能な第2クラッチC2と、第2サンギヤS2とケース9とを選択的に固定可能な第1ブレーキB1と、リングギヤRとケース9とを選択的に固定可能な第2ブレーキB2と、を有する。
よって、変速段の多段化を達成しつつ、構成要素を簡素化することで車両への搭載性を向上できる。また、EV走行で2速、エンジン走行で4速を達成できる。さらに、第1クラッチC1および第2クラッチC2を廃止するだけで電気自動車のパワートレインとして使用できるため、スケールメリットによるコストダウンを図れる。The first embodiment has the following effects.
(1) A
Therefore, it is possible to improve the mountability on the vehicle by simplifying the components while achieving multi-speed gears. In addition, 2nd speed can be achieved in EV running, and 4th speed can be achieved in engine running. Furthermore, since it can be used as a power train of an electric vehicle simply by eliminating the first clutch C1 and the second clutch C2, it is possible to reduce costs by economies of scale.
(2)モータジェネレータ3を走行用の動力源とする電気自動車に搭載されるパワートレイン1であって、遊星歯車組および締結要素を備え、遊星歯車組は、モータジェネレータ3と接続された第1サンギヤS1と、第1サンギヤS1と噛み合う第1ピニオンP1と、第1ピニオンP1と噛み合うリングギヤRと、第1サンギヤS1と同軸上に配置された第2サンギヤS2と、第2サンギヤS2および第1ピニオンP1の両方と噛み合う第2ピニオンP2と、アイドラシャフト5を介してデファレンシャルケースと接続され、第1ピニオンP1および第2ピニオンP2を回転可能に軸支するキャリアPCと、を有し、締結要素は、第2サンギヤS2とケース9とを選択的に固定可能な第1ブレーキB1と、リングギヤRとケース9とを選択的に固定可能な第2ブレーキB2と、を有する。
よって、構成要素を簡素化しつつ車両への搭載性を向上できる。また、EV走行で2速を達成できる。さらに、2つのクラッチを追加するだけでハイブリッド車両のパワートレインとして使用できるため、スケールメリットによるコストダウンを図れる。(2) A
Therefore, it is possible to improve the mountability on the vehicle while simplifying the components. In addition, 2nd speed can be achieved in EV driving. Furthermore, since it can be used as a hybrid vehicle powertrain by simply adding two clutches, it is possible to reduce costs through economies of scale.
〔第2実施例〕
第2実施例の基本的な構成は第1実施例と同じであるため、第1実施例と相違する部分のみ説明する。
図6は、第2実施例のパワートレイン1Aを電気自動車に搭載した場合の構成を表すスケルトン図である。なお、第2実施例のパワートレイン1Aをハイブリッド車両に適用した場合の構成は図1と同じであるため、図示および説明は省略する。
第2実施例のパワートレイン1Aは、図5に示した構成に対し、遊星歯車減速機10を介して第1サンギヤS1をモータジェネレータ3と接続した点、アイドラシャフト5を廃止し、キャリアPCをデファレンシャル6(のケース)に固定した点で相違する。遊星歯車減速機10は、サンギヤS0がモータジェネレータ3の出力軸と接続され、リングギヤR0がケース9と固定され、ピニオンP0が第2インプットシャフトIN2と接続されている。第2実施例のパワートレイン1Aは、アイドラシャフト5の廃止により、第1実施例のパワートレイン1に比べて、径方向の寸法をより小さくできる。[Second embodiment]
Since the basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, only the parts that differ from the first embodiment will be described.
FIG. 6 is a skeleton diagram showing the configuration when the powertrain 1A of the second embodiment is mounted on an electric vehicle. It should be noted that the configuration when the powertrain 1A of the second embodiment is applied to a hybrid vehicle is the same as that shown in FIG. 1, so illustration and description will be omitted.
The powertrain 1A of the second embodiment differs from the configuration shown in FIG. The difference is that it is fixed to (the case of) the
第2実施例にあっては、以下の効果を奏する。
(3)モータジェネレータ3を走行用の動力源とする電気自動車に搭載されるパワートレイン1Aであって、遊星歯車組および締結要素を備え、遊星歯車組は、モータジェネレータ3と遊星歯車減速機10を介して接続された第1サンギヤS1と、第1サンギヤS1と噛み合う第1ピニオンP1と、第1ピニオンP1と噛み合うリングギヤRと、第1サンギヤS1と同軸上に配置された第2サンギヤS2と、第2サンギヤS2および第1ピニオンP1の両方と噛み合う第2ピニオンP2と、デファレンシャル6に固定され、第1ピニオンP1および第2ピニオンP2を回転可能に軸支するキャリアPCと、を有し、締結要素は、第2サンギヤS2とケース9とを選択的に固定可能な第1ブレーキB1と、リングギヤRとケース9とを選択的に固定可能な第2ブレーキB2と、を有する。
よって、構成要素を簡素化しつつ車両への搭載性を向上できる。また、EV走行で2速を達成できる。さらに、2つのクラッチを追加するだけでハイブリッド車両のパワートレインとして使用できるため、スケールメリットによるコストダウンを図れる。加えて、遊星歯車減速機10の採用により、第1実施例のパワートレイン1と比べて径方向の寸法をより小さくできる。The second embodiment has the following effects.
(3) A powertrain 1A mounted on an electric vehicle that uses a
Therefore, it is possible to improve the mountability on the vehicle while simplifying the components. In addition, 2nd speed can be achieved in EV driving. Furthermore, since it can be used as a hybrid vehicle powertrain by simply adding two clutches, it is possible to reduce costs through economies of scale. In addition, the adoption of the planetary
以上、本発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は実施例に示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
クラッチおよびブレーキは、ドグクラッチでもよいし、単板クラッチまたは多板クラッチ等の摩擦クラッチでもよい。Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above, the specific configuration of the present invention is not limited to the configurations shown in the examples, and can be implemented without departing from the gist of the invention. Even if there is a design change, etc., it is included in the present invention.
The clutches and brakes may be dog clutches or friction clutches such as single-plate clutches or multi-plate clutches.
Claims (3)
遊星歯車組および締結要素を備え、
前記遊星歯車組は、
前記モータと接続された第1サンギヤと、
前記第1サンギヤと噛み合う第1ピニオンと、
前記第1ピニオンと噛み合うリングギヤと、
前記第1サンギヤと同軸上に配置された第2サンギヤと、
前記第2サンギヤおよび前記第1ピニオンの両方と噛み合う第2ピニオンと、
出力要素と接続され、前記第1ピニオンおよび前記第2ピニオンを回転可能に軸支するキャリアと、
を有し、
前記締結要素は、
前記エンジンと前記第1サンギヤとを選択的に断接可能な第1クラッチと、
前記エンジンと前記リングギヤとを選択的に断接可能な第2クラッチと、
前記第2サンギヤとケースとを選択的に固定可能な第1ブレーキと、
前記リングギヤと前記ケースとを選択的に固定可能な第2ブレーキと、
のみを有する、パワートレイン。 A powertrain mounted on a hybrid vehicle using an engine and a motor as power sources for running,
Equipped with a planetary gear set and a fastening element,
The planetary gear set is
a first sun gear connected to the motor;
a first pinion meshing with the first sun gear;
a ring gear meshing with the first pinion;
a second sun gear arranged coaxially with the first sun gear;
a second pinion meshing with both the second sun gear and the first pinion;
a carrier connected to the output element and rotatably supporting the first pinion and the second pinion;
has
The fastening element is
a first clutch capable of selectively connecting and disconnecting the engine and the first sun gear;
a second clutch capable of selectively connecting and disconnecting the engine and the ring gear;
a first brake capable of selectively fixing the second sun gear and the case;
a second brake capable of selectively fixing the ring gear and the case;
powertrain with only
遊星歯車組および締結要素を備え、
前記遊星歯車組は、
前記モータと接続された第1サンギヤと、
前記第1サンギヤと噛み合う第1ピニオンと、
前記第1ピニオンと噛み合うリングギヤと、
前記第1サンギヤと同軸上に配置された第2サンギヤと、
前記第2サンギヤおよび前記第1ピニオンの両方と噛み合う第2ピニオンと、
平行軸を介してデファレンシャルと接続され、前記第1ピニオンおよび前記第2ピニオンを回転可能に軸支するキャリアと、
を有し、
前記締結要素は、
前記第2サンギヤとケースとを選択的に固定可能な第1ブレーキと、
前記リングギヤと前記ケースとを選択的に固定可能な第2ブレーキと、
のみを有する、パワートレイン。 A powertrain mounted on an electric vehicle using only a motor as a power source for running,
Equipped with a planetary gear set and a fastening element,
The planetary gear set is
a first sun gear connected to the motor;
a first pinion meshing with the first sun gear;
a ring gear meshing with the first pinion;
a second sun gear arranged coaxially with the first sun gear;
a second pinion meshing with both the second sun gear and the first pinion;
a carrier connected to the differential via a parallel shaft and rotatably supporting the first pinion and the second pinion;
has
The fastening element is
a first brake capable of selectively fixing the second sun gear and the case;
a second brake capable of selectively fixing the ring gear and the case;
powertrain with only
遊星歯車組および締結要素を備え、
前記遊星歯車組は、
前記モータと遊星歯車減速機を介して接続された第1サンギヤと、
前記第1サンギヤと噛み合う第1ピニオンと、
前記第1ピニオンと噛み合うリングギヤと、
前記第1サンギヤと同軸上に配置された第2サンギヤと、
前記第2サンギヤおよび前記第1ピニオンの両方と噛み合う第2ピニオンと、
デファレンシャルに固定され、前記第1ピニオンおよび前記第2ピニオンを回転可能に軸支するキャリアと、
を有し、
前記締結要素は、
前記第2サンギヤとケースとを選択的に固定可能な第1ブレーキと、
前記リングギヤと前記ケースとを選択的に固定可能な第2ブレーキと、
のみを有する、パワートレイン。 A powertrain mounted on an electric vehicle using only a motor as a power source for running,
Equipped with a planetary gear set and a fastening element,
The planetary gear set is
a first sun gear connected to the motor via a planetary gear reducer;
a first pinion meshing with the first sun gear;
a ring gear meshing with the first pinion;
a second sun gear arranged coaxially with the first sun gear;
a second pinion meshing with both the second sun gear and the first pinion;
a carrier fixed to the differential and rotatably supporting the first pinion and the second pinion;
has
The fastening element is
a first brake capable of selectively fixing the second sun gear and the case;
a second brake capable of selectively fixing the ring gear and the case;
powertrain with only
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