JP7300936B2

JP7300936B2 - 動力伝達装置

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Publication number: JP7300936B2
Application number: JP2019159590A
Authority: JP
Inventors: 斉士桂; 太一北村; 賢司北田
Original assignee: Exedy Corp
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2023-06-30
Anticipated expiration: 2039-09-02
Also published as: JP2021037815A

Description

本発明は、動力伝達装置に関する。

特許文献１には、同軸上に配置された回転電機、入力クラッチ、トルクコンバータおよび変速機構を備える車両用駆動装置が開示されている。この車両用駆動装置は、トルクコンバータのポンプインペラおよび回転電機のロータと一体回転する部材により駆動されるオイルポンプをさらに備えている。

特開２０１２－１００４５４号公報

前記車両用駆動装置では、入力クラッチの係合状態において、内燃機関がトルクコンバータのポンプインペラと一体回転するように駆動連結されているので、オイルポンプの吐出量および吐出圧は、エンジンの運転状態に依存する。このため、前記車両用駆動装置では、エンジンの運転状態によって、オイルポンプにより必要以上の流量または圧力でオイルが車両用駆動装置の各部に供給されてしまい、車両の動力損失が増大する場合がある。

本発明は、車両に搭載した場合に動力損失を低減可能な動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、以下のように構成する。すなわち、本発明の１つの態様によれば、内燃機関を始動可能であると共に、前記内燃機関と変速機の間の動力伝達経路に配置された発進デバイスに変速機を介してオイルを供給するオイルポンプを駆動可能な第１モータを備え、前記第１モータを正方向に回転させることで前記内燃機関を始動させ、前記第１モータを逆方向に回転させることで前記オイルポンプを駆動させる、動力伝達装置を提供する。

前記態様の動力伝達装置によれば、オイルポンプが電動化されて第１モータにより駆動されるので、オイルポンプが内燃機関の運転状態による影響を受けることがない。このため、例えば、必要最小限の吐出圧あるいは吐出量になるようにオイルポンプを制御することができるので、車両に搭載した場合に動力損失を低減可能な動力伝達装置を提供できる。

また、第１モータを正回転させることで内燃機関が始動し、第１モータを逆回転させることでオイルポンプが駆動するように構成されている。このような構成により、オイルポンプを電動化する際に、専用のモータあるいは専用の駆動回路を設ける必要がないので、省スペース化、軽量化および部品点数の低減により製造コストを低減できる。

本発明の一実施形態の動力伝達装置の概略図。図１の動力伝達装置の第１の変形例。図１の動力伝達装置の第２の変形例。変速機の各ギヤ段における駆動力と車速との関係を示すグラフ。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。

本発明の一実施形態の動力伝達装置１０は、図１に示すように、第１モータ１１を備えている。この動力伝達装置１０は、例えば、ＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）に適用できる。

第１モータ１１は、例えば、鉄心にコイルを巻回した固定子と、鉄心と永久磁石とを組み合わせた回転子とで構成され、内燃機関１を始動可能であると共に、内燃機関１と変速機２との間に配置されたトルクコンバータ、フルカン継手、湿式クラッチ等の発進デバイス３に変速機２を介してオイルを供給するオイルポンプ４を駆動可能に構成されている。第１モータ１１は、一例として、内燃機関１と変速機２との間に配置されている。

なお、内燃機関１、変速機２の入力軸および発進デバイス３は、回転軸２０に対して同軸に配置されている。また、内燃機関１と発進デバイス３の出力側部材との間には、クラッチ要素５が配置されている。

また、動力伝達装置１０は、第１モータ１１の動力を伝達する経路を切り替える切替装置１５をさらに備えている。動力伝達装置１０は、第１モータ１１の動力を伝達する経路として、第１モータ１１の動力を内燃機関１に伝達する第１経路１３と、第１モータ１１の動力をオイルポンプ４に伝達する第２経路１４とを有している。第２経路１４は、第１経路１３とは独立して設けられている。

切替装置１５は、一例として、第１の一方向クラッチ１６と、第２の一方向クラッチ１７とで構成されている。第１の一方向クラッチ１６および第２の一方向クラッチ１７の各々は、回転方向に対する係合／空転（すなわち、係合解除）の関係が反対になるように構成されている。この切替装置１５は、第１モータ１１に接続されており、第１モータ１１の回転方向に応じて、経路を切り替える。例えば、第１モータ１１を正方向（例えば、内燃機関１から変速機２に向かう方向に沿って見た場合の時計回り）に回転させると、第１の一方向クラッチ１６のみが係合すると共に第２の一方向クラッチ１７が空転して、経路を第１経路１３に切り替える。また、第１モータ１１を逆方向（例えば、内燃機関１から変速機２に向かう方向に沿って見た場合の反時計回り）に回転させると、第２の一方向クラッチ１７のみが係合すると共に第１の一方向クラッチ１６が空転して、経路を第２経路１４に切り替える。

なお、動力伝達装置１０では、第１モータ１１の回転軸と、オイルポンプ４の回転軸と、２つの一方向クラッチ１６、１７の回転軸とが、全て同軸上に配置されている。

第１経路１３は、第１モータ１１から切替装置１５を介して発進デバイス３まで延びる経路１３１と、発進デバイス３から内燃機関１まで延びる経路１３２とで構成されている。第１モータ１１から発進デバイス３まで延びる経路１３１は、例えば、チェーンおよびスプロケット、ベルトおよびプーリー、ギヤ対、あるいは、トラクションドライブ等の動力伝達媒体６により構成されている。

第２経路１４は、例えば、切替装置１５により構成されている。すなわち、第１モータ１１とオイルポンプ４とは、切替装置１５に対して直動可能に接続されている。なお、第２経路１４は、経路１３１と同様に、チェーンおよびスプロケット、ベルトおよびプーリー、ギヤ、あるいは、トラクションドライブ等の動力伝達媒体により構成することもできる。

第２モータ１２は、例えば、回転界磁形式の同期モータあるいは可変特性モータ（例えば、特開２０１７－１３６９０２号公報に開示されている可変特性モータ）で構成され、発電機能を有している。この第２モータ１２は、発進デバイス３の回転軸２０に対する径方向の外側に配置され、発進デバイス３の入力側部材に直接接続されている。

なお、動力伝達装置１０は、第１モータ１１および第２モータ１２等を制御する制御装置１００をさらに備えている。例えば、第１経路１３および第２経路１４の切り替えは、制御装置１００が第１モータ１１の回転方向を制御することで実行される。

このように、動力伝達装置１０によれば、オイルポンプ４が電動化されて第１モータ１１により駆動されるので、オイルポンプ４が内燃機関１の運転状態による影響を受けることがない。このため、例えば、必要最小限の吐出圧あるいは吐出量になるようにオイルポンプ４を制御することができるので、車両に搭載した場合に動力損失を低減可能な動力伝達装置１０を提供できる。

また、第１モータ１１を正回転させることで内燃機関１が始動し、第１モータ１１を逆回転させることでオイルポンプ４が駆動するように構成されている。このような構成により、オイルポンプ４を電動化する際に、専用のモータあるいは専用の駆動回路を設ける必要がないので、省スペース化、軽量化および部品点数の低減により動力伝達装置１０の製造コストを低減できる。

また、発進デバイス３の入力側部材に直接接続され、発電機能を有する第２モータ１２をさらに備えている。このような構成により、例えば、発電用のジェネレータと内燃機関とがベルトを介して接続されている従来の動力伝達装置と比較して、ベルトを用いることによる動力損失をなくすことできる。また、第１モータ１１および第２モータ１２の両方を使って内燃機関１を始動することで、第１モータ１１単独での始動と比較して、内燃機関１の始動にかかる時間を短縮することができる。その結果、運転性を損なうことなく内燃機関１の燃焼停止時間を増加させて、車両の燃料消費量を削減することができる。

また、第１モータ１１の動力を伝達する経路として、第１モータ１１の動力を内燃機関１に伝達する第１経路１３と、第１経路１３とは独立して設けられ第１モータ１１の動力をオイルポンプ４に伝達する第２経路１４とを有する。また、第１経路１３および第２経路１４を切り替える切替装置１５をさらに備える。このような構成により、車両に搭載した場合に動力損失を低減可能な動力伝達装置１０を容易に提供できる。

また、切替装置１５が、回転方向に対する係合／空転（すなわち、係合解除）の関係が反対となっている第１の一方向クラッチ１６および第２の一方向クラッチ１７で構成されている。このような構成により、切替装置１５をアクティブに制御する必要がないので、車両に搭載した場合に動力損失を低減可能な動力伝達装置１０をより容易に提供できる。

なお、第１モータ１１は、内燃機関１と変速機２との間に配置される場合に限らない。例えば、図２に示すように、第１モータ１１と変速機２との間に内燃機関１が配置されるように、第１モータ１１を配置することもできる。この場合、第１経路１３は、例えば、第１モータ１１から切替装置１５を介して内燃機関１に直接接続されている。

すなわち、第１モータ１１は、内燃機関１を始動可能であると共に、オイルポンプ４を駆動可能な任意の位置に配置することができる。

第２モータ１２は、発進デバイス３の入力側部材に直接接続されている場合に限らない。例えば、図３に示すように、内燃機関１と動力伝達媒体６を介して接続可能な位置に第２モータ１２を配置することもできる。

切替装置１５は、第１の一方向クラッチ１６と第２の一方向クラッチ１７とで構成されている場合に限らず、例えば、電磁クラッチで構成することもできる。

表１に、動力伝達装置１０を備えたＨＥＶの動作モードと、動力伝達装置１０の動作状態との関係の一例を示す。各動作モード中、「内燃機関」の「回転」は、内燃機関１が回転しているか否か（停止または回転）を示し、「燃焼」は、内燃機関１が燃焼しているか否か（止または燃焼）を示している。「発進デバイス」は、発進デバイス３のクラッチ要素５が接続されているか否か（断または接）を示している。「第１モータ」および「第２モータ」は、各モータ１１、１２の駆動状態を示している。「第１モータ」の「力行」は、第１モータ１１の動力が第１経路１３を介して内燃機関１に伝達されている状態を示し、「停止またはポンプ駆動」は、第１モータ１１が停止しているか、あるいは、第１モータの動力が第２経路１４を介してオイルポンプ４に伝達されている状態を示している。「第２モータ」の「力行」は、第２モータ１２の動力が発進デバイス３の入力側部材に伝達されている状態を示し、「空転」は、第２モータ１２は回転しているが、発進デバイス３の入力側部材に対して駆動および回生のいずれも行っていない状態を示し、「回生」は、第２モータ１２を介してエネルギー回生が行われている状態を示し、「停止」は、第２モータ１２の駆動が停止している状態を示す。

一例として、表１に示す動作モードのうち、「Load point shift」について図４を用いて説明する。図４に、一例として、ＨＥＶの変速機ギヤの選択段が「４速」である場合の内燃機関１の燃焼効率が高くなる高効率領域３０を示す。高効率領域３０における車速の下限値をＶ１とし、上限値をＶ２とする。また、高効率領域３０における内燃機関１の駆動力の下限値をＦ１とし、上限値をＦ２とする。

「Load point shift」モードは、例えば、ＨＥＶの車速ＶがＶ１とＶ２の間にあるが、この車速Ｖに対して必要な駆動力ＦがＦ１よりも小さい場合、内燃機関１を高効率領域３０内で運転し、車両を駆動させつつ、余剰分の駆動力でエネルギー回生を行う動作モードである。例えば、図４に示すように、車速Ｖにおいて、車両として必要な駆動力がＦａであり、同じ車速Ｖにおける内燃機関１の高効率領域３０範囲内の駆動力をＦｃとした場合、内燃機関１では駆動力Ｆｃを発生させつつ、ＦｃからＦａを引いた駆動力Ｆｂ分を第２モータ１２でエネルギー回生し、残る駆動力Ｆａを使って車両を駆動する。

なお、前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本発明は、例えば、ＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）に適用できる。

１内燃機関
２変速機
３発進デバイス
４オイルポンプ
５クラッチ要素
６動力伝達媒体
１０動力伝達装置
１１第１モータ
１２第２モータ
１３第１経路
１３１、１３２経路
１４第２経路
１５切替装置
１６、１７一方向クラッチ
２０回転軸
３０高効率領域
１００制御装置

Claims

内燃機関を始動可能であると共に、前記内燃機関と変速機との間に配置された発進デバイスに前記変速機を介してオイルを供給するオイルポンプを駆動可能な第１モータを備え、
前記第１モータを正方向に回転させることで前記内燃機関を始動させ、前記第１モータを逆方向に回転させることで前記オイルポンプを駆動させる、動力伝達装置。
前記発進デバイスの入力側部材に直接接続され、発電機能を有する第２モータをさらに備える、請求項１の動力伝達装置。
前記第１モータの動力を伝達する経路として、前記第１モータの動力を前記内燃機関に伝達する第１経路と、前記第１経路とは独立して設けられ、前記第１モータの動力を前記オイルポンプに伝達する第２経路とを有し、
前記第１経路および前記第２経路を切り替える切替装置をさらに備える、請求項１または２の動力伝達装置。
前記切替装置が、第１の一方向クラッチおよび第２の一方向クラッチで構成され、
前記第１モータを前記正方向に回転させることで前記第１の一方向クラッチが係合すると共に前記第２の一方向クラッチが空転して、前記経路が前記第１経路に切り替えられ、
前記第１モータを前記逆方向に回転させることで第２の一方向クラッチが係合すると共に前記第１の一方向クラッチが空転して前記経路が前記第２経路に切り替えられる、請求項３の動力伝達装置。