JP7424735B2 - Power transmission device for hybrid vehicles - Google Patents

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JP7424735B2 JP2020014392A JP2020014392A JP7424735B2 JP 7424735 B2 JP7424735 B2 JP 7424735B2 JP 2020014392 A JP2020014392 A JP 2020014392A JP 2020014392 A JP2020014392 A JP 2020014392A JP 7424735 B2 JP7424735 B2 JP 7424735B2
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Description

本発明は、走行駆動源としてエンジンとモータとを併有しているハイブリッド車の動力伝達装置に関するものである。 The present invention relates to a power transmission device for a hybrid vehicle that uses both an engine and a motor as a driving source.

走行駆動源としてエンジンとモータとを搭載したハイブリッド車は広く知られている。このハイブリッド車の動力伝達装置は、エンジン駆動車の動力伝達装置を基本にしており、エンジンの動力とモータの動力が無段変速機(CVT)に選択的に入力されるようになっている。 Hybrid vehicles equipped with an engine and a motor as driving sources are widely known. The power transmission device of this hybrid vehicle is based on the power transmission device of an engine-driven vehicle, and the power of the engine and the power of the motor are selectively input to a continuously variable transmission (CVT).

しかし、無段変速機はベルト式であって動力伝達損失が発生するため、モータの動力が無段変速機を経由してアウトプット軸に伝達される構成では、モータによる走行駆動効率(力行)および減速時の回生効率が無段変速機構の伝達損失の影響を受けて低下するという問題がある。 However, since the continuously variable transmission is a belt type and causes power transmission loss, in a configuration where the power of the motor is transmitted to the output shaft via the continuously variable transmission, the running drive efficiency (power running) by the motor Another problem is that the regeneration efficiency during deceleration decreases due to the influence of transmission loss of the continuously variable transmission mechanism.

この点について本願出願人は、特許文献1において、モータの動力が無段変速機を経由せずにアウトプット軸に伝達されるように、モータの動力をアウトプット軸に直接的に伝達するバイパス伝達手段を設けることを開示した。そして、この特許文献1では、バイパス伝達手段として、インプット軸にクラッチを介して平歯車を設け、このインプット軸側の平歯車を、アウトプット軸に設けた遊星歯車機構のキャリアに設けた平歯車に噛合させている。 Regarding this point, the applicant of the present invention has proposed in Patent Document 1 a bypass that directly transmits the power of the motor to the output shaft so that the power of the motor is transmitted to the output shaft without passing through the continuously variable transmission. It is disclosed that a means of communication is provided. In Patent Document 1, as a bypass transmission means, a spur gear is provided on the input shaft via a clutch, and the spur gear on the input shaft side is connected to the spur gear provided on the carrier of the planetary gear mechanism provided on the output shaft. It meshes with the

特開2018-172095号公報Unexamined Japanese Patent Publication No. 2018-172095

特許文献1の構成では、モータの動力はアウトプット軸にダイレクトに伝達されるため、モータ駆動時の駆動効率を向上できると共に、減速時の回生効率を向上できる利点がある。 In the configuration of Patent Document 1, since the power of the motor is directly transmitted to the output shaft, there is an advantage that the drive efficiency when driving the motor can be improved, and the regeneration efficiency during deceleration can be improved.

本願発明はこの特許文献1の思想を発展させたものであり、モータ走行時の制御性・走行安定性の向上や走行モードのバリエーション拡大などを実現しようとするものである。 The present invention is a development of the idea of Patent Document 1, and aims to improve the controllability and running stability during motor running and expand the variation of running modes.

本願発明は、
「動力源としてのエンジン及びモータと、無段変速機に動力伝達するインプット軸と、前記無段変速機から動力伝達されるアウトプット軸と、前記エンジンから前記インプット軸への動力伝達を継断する第1クラッチと、前記モータの動力を前記アウトプット軸に直接的に伝達するバイパス伝達手段とを有し、
前記バイパス伝達手段は、前記インプット軸と同心の主動サンギヤを有する主動遊星歯車機構と、前記アウトプット軸と同心の従動サンギヤを有する従動遊星歯車機構とを備えており、前記モータの動力は、前記主動遊星歯車機構の主動キャリアを介して従動遊星歯車機構の従動キャリアに伝達される」
という基本構成である。
The present invention is
"An engine and a motor as a power source, an input shaft that transmits power to a continuously variable transmission, an output shaft that transmits power from the continuously variable transmission, and a connection and disconnection of power transmission from the engine to the input shaft. and a bypass transmission means for directly transmitting the power of the motor to the output shaft ,
The bypass transmission means includes a driving planetary gear mechanism having a driving sun gear concentric with the input shaft, and a driven planetary gear mechanism having a driven sun gear concentric with the output shaft. It is transmitted to the driven carrier of the driven planetary gear mechanism via the driven carrier of the driven planetary gear mechanism.
This is the basic configuration.

本願発明において、第1クラッチは摩擦板方式やギヤ式のものを使用してもよいし、トルクコンバータをクラッチに兼用することも可能である。 In the present invention , the first clutch may be of the friction plate type or gear type, or the torque converter may also be used as the clutch.

そして、本願発明は、上記基本構成において、
「前記主動遊星歯車機構の主動キャリアは中空状に形成されていて、その内部に、当該主動キャリアと前記インプット軸との動力伝達を継断する第2クラッチが配置されて、前記従動遊星歯車機構の従動キャリアも中空状に形成されていて、その内部に、当該従動キャリアと前記アウトプット軸との動力伝達を継断できる第3クラッチが配置されている
という構成になっている。
In the above basic configuration , the present invention has the following features:
" The main drive carrier of the main drive planetary gear mechanism is formed in a hollow shape, and a second clutch is disposed inside the drive carrier for connecting and disconnecting power transmission between the main drive carrier and the input shaft, and The driven carrier is also formed in a hollow shape, and a third clutch that can connect and disconnect power transmission between the driven carrier and the output shaft is disposed inside the driven carrier.
The structure is as follows.

本発明によれば、モータの動力をアウトプット軸にダイレクトに伝達できるため、モータの駆動効率及び回生効率を向上できる。 According to the present invention, since the power of the motor can be directly transmitted to the output shaft, the drive efficiency and regeneration efficiency of the motor can be improved.

さて、モータは効率の良い回転域を有しており、一般に、ある程度以下の低速回転域では安定した回転を維持し難いという性質がある。この点、本願発明では、モータの回転は主動遊星歯車機構によって減速された状態でアウトプット軸の従動遊星歯車機構に動力伝達できるため、モータを安定した回転域で回転させつつ、アウトプット軸を低速回転させることができる。 Now, motors have a rotation range in which they are efficient, but generally it is difficult to maintain stable rotation in a low speed rotation range below a certain level. In this regard, in the present invention, the rotation of the motor can be transmitted to the driven planetary gear mechanism of the output shaft while being decelerated by the driving planetary gear mechanism, so the output shaft can be rotated while the motor is rotating in a stable rotation range. Can be rotated at low speed.

従って、モータ駆動モードで自動車を発進させたり渋滞時などで低速走行させたりするにおいて、伝達効率と回生効率とを向上させつつ、必要なトルクを確保して安定した走行を実現できる。 Therefore, when starting a car in motor drive mode or driving at low speed in traffic jams, it is possible to improve transmission efficiency and regeneration efficiency, secure the necessary torque, and realize stable driving.

更に本願発明では、第1クラッチを切り替えてエンジン走行モードとモータ走行モードとに切り替えできるのみならず、第1~第3クラッチの継断を組み合わせることにより、モータ駆動モードにおいて、無段変速機を経由した変速とバイパス伝達手段を経由した変速とが組み合わされた回転数に変速したり、エンジン駆動モードにおいて、無段変速機を経由した変速とバイパス伝達手段を経由した変速とが組み合わされた回転数に変速したり、エンジンの動力を無段変速機に伝達しつつ、モータによってアウトプット軸の回転をアシストするといった多彩な走行モードを実現できる。 Furthermore, in the present invention , not only can the first clutch be switched to switch between the engine driving mode and the motor driving mode, but also the continuously variable transmission can be switched in the motor driving mode by combining the engagement and disconnection of the first to third clutches. The rotation speed is changed to a rotation speed that is a combination of the transmission via a continuously variable transmission and the transmission via a bypass transmission means, or the rotation speed is a combination of a continuously variable transmission and a bypass transmission in engine drive mode. It is possible to realize a variety of driving modes, such as multiple speed changes, transmitting engine power to a continuously variable transmission, and assisting the rotation of the output shaft with the motor.

従って、エンジン走行とモータ走行との特性を利用して、速度や負荷に応じたきめ細かな走行モードを実現できる。その結果、ハイブリッド車としての機能を向上できる。 Therefore, by utilizing the characteristics of engine running and motor running, it is possible to realize detailed running modes depending on speed and load. As a result, the functionality of the hybrid vehicle can be improved.

実施形態のニュートラル状態を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a neutral state of the embodiment. 実施形態のモータ走行モードを示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a motor running mode of the embodiment. 実施形態のエンジン走行モードを示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an engine running mode of the embodiment. エンジン走行をモータでアシストしているハイブリッド走行モードを示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a hybrid driving mode in which engine driving is assisted by a motor.

次に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.

(1).動力伝達装置の構造
動力伝達装置は、エンジン1の本体(シリンダブロック及びオイルパン)の後面に固定されたミッションケース2(図1参照)に格納されており、モータ(モータジェネレータ)3が、その回転軸をクランク軸4と並行にした姿勢でミッションケース2に併設されている。なお、図1ではミッションケース2とモータ3とが部分的に重なっているが、両者は紙面と直交した方向にずれている。敢えて述べるまでもないが、モータ3には、バッテリからインバータを介して給電される。
(1).Structure of the power transmission device The power transmission device is housed in a mission case 2 (see Figure 1) fixed to the rear of the main body of the engine 1 (cylinder block and oil pan). 3 is attached to the mission case 2 with its rotation axis parallel to the crankshaft 4. Note that although the mission case 2 and the motor 3 partially overlap in FIG. 1, they are offset in a direction perpendicular to the plane of the paper. Although it goes without saying, power is supplied to the motor 3 from the battery via the inverter.

クランク軸4にはスタータ用ギヤを有する回転ダンパ5が固定されており、回転ダンパ5にエンジン出力中継軸6が固定されている。ミッションケース2には、エンジン出力中継軸6と同心のインプット軸7が回転自在に保持されている。インプット軸7には、主動遊星歯車機構8とその下流側に位置した第1平ギヤ9とが設けられている。第1平ギヤ9は、無段変速機(CVT)10のプライマリ軸(入力軸)11に固定された第2平ギヤ12に噛合している。第1平ギヤ9と第2平ギヤ12とは同じ歯数になっているが、歯数を異ならせてもよい。 A rotary damper 5 having a starter gear is fixed to the crankshaft 4, and an engine output relay shaft 6 is fixed to the rotary damper 5. The transmission case 2 rotatably holds an input shaft 7 that is concentric with the engine output relay shaft 6. The input shaft 7 is provided with a main drive planetary gear mechanism 8 and a first spur gear 9 located downstream thereof. The first spur gear 9 meshes with a second spur gear 12 fixed to a primary shaft (input shaft) 11 of a continuously variable transmission (CVT) 10. Although the first spur gear 9 and the second spur gear 12 have the same number of teeth, they may have different numbers of teeth.

無段変速機10は、プライマリ軸11と平行なセカンダリ軸(出力軸)13を有しており、プライマリ軸11に設けた主動可変プーリ14とセカンダリ軸13に設けた従動可変プーリ15とに、断面台形のベルト16が巻き掛けられている。 The continuously variable transmission 10 has a secondary shaft (output shaft) 13 that is parallel to the primary shaft 11, and a main variable pulley 14 provided on the primary shaft 11 and a variable driven pulley 15 provided on the secondary shaft 13. A belt 16 having a trapezoidal cross section is wound around it.

ミッションケース2には、セカンダリ軸13と同心のアウトプット軸18が回転自在に保持されており、セカンダリ軸13とアウトプット軸18とに跨がった状態で従動遊星歯車機構19が配置されている。更に、ミッションケース2には、アウトプット軸18と平行なデフ軸20が回転自在に配置されており、アウトプット軸18の回転は、第3平ギヤ21と第4平ギヤ22とを介してデフ軸20に動力伝達される。第3平ギヤ21は第4平ギヤ22よりも遥かに小径であり、アウトプット軸18の回転はデフ軸20に減速して伝達される。 An output shaft 18 concentric with the secondary shaft 13 is rotatably held in the mission case 2, and a driven planetary gear mechanism 19 is disposed astride the secondary shaft 13 and the output shaft 18. There is. Furthermore, a differential shaft 20 parallel to the output shaft 18 is rotatably arranged in the mission case 2, and the rotation of the output shaft 18 is controlled via a third spur gear 21 and a fourth spur gear 22. Power is transmitted to the differential shaft 20. The third spur gear 21 has a much smaller diameter than the fourth spur gear 22, and the rotation of the output shaft 18 is transmitted to the differential shaft 20 at a reduced speed.

デフ軸20には、デファレンシャルギヤ23を介してアクスルシャフト24が接続されている。実施形態の自動車は前輪駆動方式であるが、後輪駆動方式の場合は、アウトプット軸18から傘歯車機構を介してドライブシャフトに動力伝達されて、ドライブシャフトから傘歯車機構を介してデフ軸に動力伝達される。 An axle shaft 24 is connected to the differential shaft 20 via a differential gear 23. The automobile of the embodiment is a front wheel drive system, but in the case of a rear wheel drive system, power is transmitted from the output shaft 18 to the drive shaft via a bevel gear mechanism, and from the drive shaft to the differential shaft via the bevel gear mechanism. Power is transmitted to.

エンジン出力中継軸6とアウトプット軸18との動力伝達は、第1クラッチ25を介して行われる。第1クラッチ25は摩擦板方式であり、エンジン出力中継軸6にスプライン嵌合した可動クラッチ体25aと、アウトプット軸18に固定された固定クラッチ体25bとで構成されており、可動クラッチ体25aが図示しないシフターによってスライドすることにより、エンジン出力中継軸6からアウトプット軸18への動力伝達が継断される。 Power transmission between the engine output relay shaft 6 and the output shaft 18 is performed via the first clutch 25. The first clutch 25 is of a friction plate type, and is composed of a movable clutch body 25a spline-fitted to the engine output relay shaft 6, and a fixed clutch body 25b fixed to the output shaft 18. is slid by a shifter (not shown), thereby connecting and disconnecting power transmission from the engine output relay shaft 6 to the output shaft 18.

また、第1クラッチ25は単板式又は多板式の摩擦板方式であり、滑りを利用してエンジン出力中継軸6とアウトプット軸18との回転比率を調節できる。従って、第1クラッチをトルクコバータに兼用できる。トルクコバータを第1クラッチに兼用することも可能である。 Further, the first clutch 25 is of a single-plate or multi-plate friction plate type, and can adjust the rotation ratio between the engine output relay shaft 6 and the output shaft 18 by utilizing slippage. Therefore, the first clutch can also be used as a torque converter. It is also possible to use the torque converter as the first clutch.

主動遊星歯車機構8は、アウトプット軸18に相対回転自在に保持された筒体26に設けた主動サンギヤ27と、主動サンギヤ27と主動内歯ギヤ(リングギヤ)28とに噛合した複数個(4個又は3個)の主動遊星ギヤ29と、主動遊星ギヤ29の群が回転自在に保持された主動キャリア30とを有しており、主動キャリア30は、アウトプット軸18に相対回転自在に保持されている。主動内歯ギヤ28はミッションケース2に固定されている。主動遊星ギヤ29は、主動キャリア30に突設した支軸29aに設けられている。 The main drive planetary gear mechanism 8 includes a main drive sun gear 27 provided on a cylindrical body 26 relatively rotatably held on the output shaft 18, and a plurality of drive sun gears (4 gears) meshed with the drive sun gear 27 and a drive internal gear (ring gear) 28. It has a main drive carrier 30 in which a group of main drive planet gears 29 is rotatably held, and the main drive carrier 30 is held in a relatively rotatable manner to the output shaft 18. has been done. The driving internal gear 28 is fixed to the transmission case 2. The main drive planetary gear 29 is provided on a support shaft 29a that projects from the main drive carrier 30.

主動キャリア30はインナーリング36を備えた中空構造になっており、外周部に第5平ギヤ31を設けている。第5平ギヤ31は、従動遊星歯車機構19の従動キャリア32に設けた第6平ギヤ33と噛合している。また、従動遊星歯車機構19を構成する筒体26に第7平ギヤ26aを設け、モータ3に設けた第8平ギヤ3aを第7平ギヤ26aに噛合させている。従って、モータ3の動力は主動遊星歯車機構8のサンギヤ27に伝達される。 The driving carrier 30 has a hollow structure with an inner ring 36 , and a fifth spur gear 31 is provided on the outer periphery. The fifth spur gear 31 meshes with a sixth spur gear 33 provided on the driven carrier 32 of the driven planetary gear mechanism 19 . Further, a seventh spur gear 26a is provided on the cylinder 26 constituting the driven planetary gear mechanism 19, and an eighth spur gear 3a provided on the motor 3 is meshed with the seventh spur gear 26a. Therefore, the power of the motor 3 is transmitted to the sun gear 27 of the main drive planetary gear mechanism 8.

主動遊星歯車機構8における主動キャリア30の回転は、その内部に配置された第2クラッチ35を介してインプット軸7に動力伝達し得る。第2クラッチ35は、アウトプット軸18にスプライン嵌合にてスライド自在に装着された第2可動クラッチ体35aと、主動キャリア30のインナーリング36に設けた主動固定クラッチ体35bとで構成されている。第2クラッチ35は、噛み合い式でもよいし摩擦板方式でもよい。 The rotation of the main drive carrier 30 in the main drive planetary gear mechanism 8 can be transmitted to the input shaft 7 via the second clutch 35 disposed therein . The second clutch 35 is composed of a second movable clutch body 35 a slidably attached to the output shaft 18 by spline fitting, and a movable fixed clutch body 35 b provided on the inner ring 36 of the motive carrier 30 . There is. The second clutch 35 may be of a mesh type or a friction plate type.

第2可動クラッチ体35aは、主動キャリア30の外周部に露出させた環状シフターによってスライド操作される。 The second movable clutch body 35a is slid by an annular shifter exposed on the outer periphery of the main drive carrier 30 .

従動遊星歯車機構19中空状の従動キャリア32を有しており、従動キャリア32の一端部には筒体32aを設けて、この筒体32aに第6平ギヤ33を設けている。第6平ギヤ33は第5平ギヤ31と噛合しているが、第6平ギヤ33は第5平ギヤ31の数分の1の外径になっている。従って、主動キャリア30の回転は、数倍に増速されて従動キャリア32に伝達される。 The driven planetary gear mechanism 19 also has a hollow driven carrier 32, and one end of the driven carrier 32 is provided with a cylindrical body 32a, and a sixth spur gear 33 is provided on this cylindrical body 32a. The sixth spur gear 33 meshes with the fifth spur gear 31, but the sixth spur gear 33 has an outer diameter that is a fraction of that of the fifth spur gear 31. Therefore, the rotation of the driving carrier 30 is increased several times in speed and is transmitted to the driven carrier 32.

セカンダリ軸13のうち従動遊星歯車機構19で囲われた部分に従動サンギヤ37が固定されており、従動サンギヤ37に複数個(3個又は4個)の従動遊星ギヤ38が噛合している。各従動遊星ギヤ38は、従動キャリア32のうち従動可変プーリ15に向いた側板37の内面に内向き突設した支軸38aに回転自在に設けている。そして、各従動遊星ギヤ38は従動内歯ギヤ39に噛合している。従動内歯ギヤ39は、従動キャリア32の内周面に相対回転可能に保持されている。従って、従動内歯ギヤ39は従動キャリア32の内部に配置されている。 A driven sun gear 37 is fixed to a portion of the secondary shaft 13 surrounded by the driven planetary gear mechanism 19, and a plurality of (three or four) driven planetary gears 38 mesh with the driven sun gear 37. Each driven planetary gear 38 is rotatably provided on a support shaft 38a that projects inward from the inner surface of a side plate 37 of the driven carrier 32 facing the driven variable pulley 15. Each driven planetary gear 38 meshes with a driven internal gear 39. The driven internal gear 39 is held on the inner peripheral surface of the driven carrier 32 so as to be relatively rotatable. Therefore, the driven internal gear 39 is arranged inside the driven carrier 32.

従動内歯ギヤ39からアウトプット軸18への動力伝達は、従動キャリア32の内部に配置された第3クラッチ40によって継断される。第3クラッチ40は噛み合い式又は摩擦式であり、アウトプット軸18にスプライン嵌合によってスライド自在に装着された第3可動クラッチ体40aと、従動内歯ギヤ39を有する筒体39aに設けた第3固定クラッチ体40bとで構成されている。第3可動クラッチ体40aは、従動キャリア32の外側に露出させたシフターによってスライド操作される。 Power transmission from the driven internal gear 39 to the output shaft 18 is connected/disconnected by a third clutch 40 disposed inside the driven carrier 32 . The third clutch 40 is a mesh type or a friction type, and includes a third movable clutch body 40a slidably attached to the output shaft 18 by spline fitting, and a third movable clutch body 40a provided in a cylindrical body 39a having a driven internal gear 39. 3 fixed clutch body 40b. The third movable clutch body 40a is slid by a shifter exposed outside the driven carrier 32.

更に、動力伝達装置は、従動キャリア32の回転を停止させるブレーキ41を備えている。ブレーキ41は噛み合い式でもよいし、摩擦式でもよい。 Further, the power transmission device includes a brake 41 that stops rotation of the driven carrier 32. The brake 41 may be a mesh type or a friction type.

(2).作用の説明
次に、動力伝達装置の作用を説明する。以下では、各クラッチ25,35,40については動力が伝達される係合状態をON、動力伝達が遮断される係合解除状態をOFFとして、ブレーキ41については、従動キャリア32を回転不能にロックした状態をON、従動キャリア32が回転自在に保持された状態をOFFとしている。
(2).Description of operation Next, the operation of the power transmission device will be explained. In the following, for each clutch 25, 35, 40, the engaged state in which power is transmitted is assumed to be ON, the disengaged state in which power transmission is interrupted is assumed to be OFF, and for the brake 41, the driven carrier 32 is locked in a non-rotatable manner. The state in which this is done is considered to be ON, and the state in which the driven carrier 32 is rotatably held is considered to be OFF.

図1はニュートラル状態を示しており、各クラッチ25,35,40は係合解除されたOFF状態になっており、ブレーキ41もOFFになっている(ニュートラル状態では、ブレーキ41をONにして従動キャリア32の回転を停止させておいてもよい。)。 FIG. 1 shows a neutral state, in which the clutches 25, 35, and 40 are disengaged and OFF, and the brake 41 is also OFF (in the neutral state, the brake 41 is ON and the driven (The rotation of the carrier 32 may be stopped.)

図2ではモータダイレクト走行モードを示しており、このモードでは、第1クラッチ25及び第2クラッチ35はOFFで、第3クラッチ40はONになっている。また、ブレーキ41はOFFになっている。 FIG. 2 shows a motor direct driving mode, and in this mode, the first clutch 25 and the second clutch 35 are OFF, and the third clutch 40 is ON. Further, the brake 41 is turned off.

このモードでは、インプット軸7に対するエンジン1の動力伝達は遮断されて、モータ3の動力が、主動サンギヤ27、主動遊星ギヤ29、主動キャリア30、従動キャリア32、従動遊星ギヤ38、従動内歯ギヤ39、第3クラッチ40、アウトプット軸18の順に伝達される。この場合、従動遊星ギヤ38は従動サンギヤ37に噛合しているが、従動キャリア32はセカンダリ軸13に対して空回り状態になっているため、従動遊星ギヤ38は公転しつつ従動サンギヤ37に対して相対的に回転しており、その結果、従動サンギヤ37には回転力は作用しない。従って、モータ3の回転がセカンダリ軸13に逆流することはない。 In this mode, the power transmission of the engine 1 to the input shaft 7 is cut off, and the power of the motor 3 is transmitted to the main drive sun gear 27, the main drive planet gear 29, the main drive carrier 30, the driven carrier 32, the driven planet gear 38, and the driven internal gear. 39, third clutch 40, and output shaft 18 in this order. In this case, the driven planet gear 38 is meshed with the driven sun gear 37, but since the driven carrier 32 is in a idle state with respect to the secondary shaft 13, the driven planet gear 38 is rotated with respect to the driven sun gear 37. As a result, no rotational force acts on the driven sun gear 37. Therefore, the rotation of the motor 3 will not flow back to the secondary shaft 13.

そして、従動内歯ギヤ39が第3クラッチ40を介してアウトプット軸18と一体化しているため、従動キャリア32とアウトプット軸18とは相対的に回転せずに、結果として、アウトプット軸18は従動キャリア32と同じ回転数で回転する。 Since the driven internal gear 39 is integrated with the output shaft 18 via the third clutch 40, the driven carrier 32 and the output shaft 18 do not rotate relative to each other, and as a result, the output shaft 18 rotates at the same rotation speed as the driven carrier 32.

アウトプット軸18の回転数の制御はモータ3の回転数の制御によって行われるが、モータ3の動力は無段変速機10を経由することなくアウトプット軸18にダイレクトに伝わるため、動力損失を無くして燃費及び回生効率の向上に貢献できる。 The rotation speed of the output shaft 18 is controlled by controlling the rotation speed of the motor 3. However, since the power of the motor 3 is directly transmitted to the output shaft 18 without passing through the continuously variable transmission 10, power loss is reduced. Without this, it can contribute to improving fuel efficiency and regeneration efficiency.

また、モータ3の回転数と主動キャリア32との回転数の比率は、主動遊星ギヤ29の歯数と主動内歯ギヤ28の歯数との比で決まる一方、主動キャリア30と従動キャリア32との回転数の比率は、第5平ギヤ31の歯数と第6平ギヤ33の歯数との比によって決まるため、これらの歯数を適宜設定することにより、モータ3を効率良く回転させつつ、アウトプット軸18に適度のトルクを伝達することができる。 Further, the ratio of the rotation speed of the motor 3 to the rotation speed of the main drive carrier 32 is determined by the ratio of the number of teeth of the main drive planetary gear 29 and the number of teeth of the main drive internal gear 28, while the ratio of the number of rotations of the main drive carrier 30 and the driven carrier 32 The ratio of the rotational speed of is determined by the ratio of the number of teeth of the fifth spur gear 31 and the number of teeth of the sixth spur gear 33, so by setting these numbers of teeth appropriately, the motor 3 can be rotated efficiently. , an appropriate torque can be transmitted to the output shaft 18.

図3は、無段変速機10を使用したエンジン走行モードを示している。このモードでは、第1クラッチ25と第3クラッチ40はONで、第2クラッチ35はOFFになっている。モータ3は駆動されていないので、ブレーキ41はON(ロック状態)になっている。従って、遊星歯車機構8,19のキャリア32,30は回転しない。 FIG. 3 shows an engine running mode using the continuously variable transmission 10. In this mode, the first clutch 25 and the third clutch 40 are ON, and the second clutch 35 is OFF. Since the motor 3 is not driven, the brake 41 is ON (locked). Therefore, the carriers 32, 30 of the planetary gear mechanisms 8, 19 do not rotate.

このモードでは、エンジン1の動力は、第1クラッチ25、インプット軸7、プライマリ軸11、無段変速機10、セカンダリ軸13、従動サンギヤ37、従動遊星ギヤ38、第3クラッチ40、アウトプット軸18という順で動力伝達される。従動キャリア32は回転しないので、セカンダリ軸13の回転は、従動遊星ギヤ38の歯数と従動内歯ギヤ39の歯数との比率に応じて減速されてアウトプット軸18に伝達される。 In this mode, the power of the engine 1 is transmitted through the first clutch 25, input shaft 7, primary shaft 11, continuously variable transmission 10, secondary shaft 13, driven sun gear 37, driven planetary gear 38, third clutch 40, and output shaft. Power is transmitted in the order of 18. Since the driven carrier 32 does not rotate, the rotation of the secondary shaft 13 is transmitted to the output shaft 18 at a reduced speed according to the ratio of the number of teeth of the driven planetary gear 38 and the number of teeth of the driven internal gear 39.

自動車がエンジン走行モードで発進する場合、発進時にエンジン1に大きな負荷が掛かるが、この場合は、エンジン1の回転数(トルク)をある程度に維持しつつ、第1クラッチ25を滑らせることにより、インプット軸7の回転数を徐々に上昇させていったらよい。トルクコンバータを備えている場合は、このような制御は不要である。なお、トルクコンバータを備えている場合でも、第1クラッチ25を設けるのが好ましい。 When a car starts in engine running mode, a large load is applied to the engine 1 at the time of starting, but in this case, by keeping the rotation speed (torque) of the engine 1 at a certain level and letting the first clutch 25 slip, The rotation speed of the input shaft 7 may be gradually increased. If a torque converter is provided, such control is not necessary. Note that even when a torque converter is provided, it is preferable to provide the first clutch 25.

図4では、エンジン1の駆動力をモータ3の回転によってアシストするハイブリッド走行モードを示している。このモードでは、第1~第3の各クラッチ25,35,40はONで、ブレーキ41はOFFになっている。 FIG. 4 shows a hybrid driving mode in which the driving force of the engine 1 is assisted by the rotation of the motor 3. In this mode, the first to third clutches 25, 35, and 40 are ON, and the brake 41 is OFF.

このモードでは、エンジン1の動力は無段変速機10を経由してアウトプット軸18に伝達されるが、主動遊星歯車機構8を介して従動遊星歯車機構19の従動キャリア32にも動力が伝達されるため、エンジン走行モードに比べて、従動キャリア32の回転の分だけアウトプット軸18の回転数(或いはトルク)が増大する。従って、加速時や坂道発進などで有益である。 In this mode, the power of the engine 1 is transmitted to the output shaft 18 via the continuously variable transmission 10, but the power is also transmitted to the driven carrier 32 of the driven planetary gear mechanism 19 via the main drive planetary gear mechanism 8. Therefore, compared to the engine running mode, the rotation speed (or torque) of the output shaft 18 increases by the rotation of the driven carrier 32. Therefore, it is useful when accelerating or starting on a slope.

図示していないが、本実施形態では、モータ3の回転を両遊星歯車機構8,19から無段変速機10と従動遊星歯車機構19との両方に分岐して伝達するモータ走行スプリットモードも実行できる。このモードでは、第1クラッチ25はOFF、第2クラッチ35及び第3クラッチ40はONで、ブレーキ41はOFFになっている。 Although not shown, this embodiment also executes a motor running split mode in which the rotation of the motor 3 is branched and transmitted from both planetary gear mechanisms 8 and 19 to both the continuously variable transmission 10 and the driven planetary gear mechanism 19. can. In this mode, the first clutch 25 is OFF, the second clutch 35 and the third clutch 40 are ON, and the brake 41 is OFF.

このモードでは、モータ3の動力の一部は、第2クラッチ35、インプット軸7、プライマリ軸11、無段変速機10、セカンダリ軸13、従動サンギヤ37、従動遊星ギヤ38、従動内歯ギヤ39、第3クラッチ40、アウトプット軸18の順で伝達される。 In this mode, part of the power of the motor 3 is transmitted to the second clutch 35, the input shaft 7, the primary shaft 11, the continuously variable transmission 10, the secondary shaft 13, the driven sun gear 37, the driven planetary gear 38, and the driven internal gear 39. , third clutch 40, and output shaft 18 in this order.

また、モータ3の動力の他の一部は、モータダイレクト走行モードと同様に、主動サンギヤ27、主動遊星ギヤ29、主動キャリア32、従動キャリア32、従動遊星ギヤ38、従動内歯ギヤ39、第3クラッチ40を介してアウトプット軸18に伝達される。 Further, the other part of the power of the motor 3 is transmitted to the main drive sun gear 27, the main drive planet gear 29, the main drive carrier 32, the driven carrier 32, the driven planet gear 38, the driven internal gear 39, the 3 clutch 40 to the output shaft 18.

このモータ走行スプリットモードでは、セカンダリ軸13及び従動サンギヤ37が回転するため、従動サンギヤ37の歯数と従動内歯ギヤ39との歯数との比率に基づいてアウトプット軸18の回転数(従動内歯ギヤ39の回転数)が決まる。 In this motor running split mode, the secondary shaft 13 and the driven sun gear 37 rotate, so the rotational speed of the output shaft 18 (driven The rotation speed of the internal gear 39 is determined.

そして、このモータ走行スプリットモードでは、インプット軸7の回転数とセカンダリ軸13の回転数との比率を無段変速機10によって変更できるため、モータ3による回転制御と無段変速機10による回転制御との組み合わせによって、モータ3の出力を必要最小限度に保持しつつ、走行速度や負荷に応じたきめ細かい回転制御を実現できる。従って、モータ3を効率よく使用できる。 In this motor drive split mode, the ratio between the rotation speed of the input shaft 7 and the rotation speed of the secondary shaft 13 can be changed by the continuously variable transmission 10, so that the rotation control by the motor 3 and the rotation control by the continuously variable transmission 10 are performed. In combination with this, it is possible to maintain the output of the motor 3 at the minimum necessary level while achieving fine rotation control according to the traveling speed and load. Therefore, the motor 3 can be used efficiently.

更に、本実施形態では、エンジン1の動力を無段変速機10と従動遊星歯車機構19とに分岐して伝達するエンジン走行スプリットモードも実行できる。このモードでは、第1クラッチ25及び第2クラッチ35はONで第3クラッチ40はOFF、ブレーキ41はOFFになっている。 Furthermore, in this embodiment, an engine running split mode in which the power of the engine 1 is divided and transmitted to the continuously variable transmission 10 and the driven planetary gear mechanism 19 can also be executed. In this mode, the first clutch 25 and the second clutch 35 are ON, the third clutch 40 is OFF, and the brake 41 is OFF.

エンジンの動力の一部は無段変速機10を経由して従動サンギヤ37、従動遊星ギヤ38、従動内歯ギヤ39に伝達され、エンジンの動力の他の一部は、主動サンギヤ27、主動キャリア32、従動キャリア32、従動遊星ギヤ38、従動内歯ギヤ39の順で動力伝達される。そして、モータ走行スプリットモードの場合と同様に、従動サンギヤ37の歯数と従動内歯ギヤの歯数との比率に基づいてアウトプット軸18の回転数(従動内歯ギヤ39の回転数)が決まる。 Part of the engine power is transmitted to the driven sun gear 37, driven planetary gear 38, and driven internal gear 39 via the continuously variable transmission 10, and the other part of the engine power is transmitted to the driven sun gear 27, the driven carrier 32, the driven carrier 32, the driven planetary gear 38, and the driven internal gear 39 in this order. Then, as in the case of the motor running split mode, the number of rotations of the output shaft 18 (the number of rotations of the driven internal gear 39) is determined based on the ratio of the number of teeth of the driven sun gear 37 and the number of teeth of the driven internal gear. It is decided.

従って、例えば走行負荷が低い状態でこのモードを実行することにより、無段変速機10による動力損失を抑制して燃費を改善できる。なお、エンジン走行スプリットモードでは主動キャリア30と主動遊星ギヤ29は回転しているが、主動遊星ギヤ29は、主動サンギヤ27に対して空回り状態で公転するため、エンジン1の動力がモータ3に伝わることはない。 Therefore, by executing this mode, for example, when the running load is low, power loss caused by the continuously variable transmission 10 can be suppressed and fuel efficiency can be improved. Note that in the engine running split mode, the main drive carrier 30 and the main drive planet gear 29 are rotating, but the main drive planet gear 29 revolves around the main drive sun gear 27 in an idle state, so the power of the engine 1 is transmitted to the motor 3. Never.

以上説明したように、本実施形態では、モータ3によってアウトプット軸18を直接的に駆動できるため、モータ3の動力損失抑制と回生効率向上とを実現できるが、クラッチ25,35,40とブレーキ41との組み合わせにより、多彩な走行モードを実現してエンジン及びモータ3を効率良く使用できる。これにより、走行安定性を確保しつつ燃費を改善できる。 As explained above, in this embodiment, since the output shaft 18 can be directly driven by the motor 3, it is possible to suppress power loss of the motor 3 and improve regeneration efficiency, but the clutches 25, 35, 40 and the brake 41, various driving modes can be realized and the engine and motor 3 can be used efficiently. This makes it possible to improve fuel efficiency while ensuring running stability.

本願発明は、他にも様々に具体化できる。例えば、モータの回転を主動サンギヤに伝達する経路にクラッチを設けることも可能である。エンジン走行モードでエンジンの回転が主動サンギヤ27に伝達される場合は、モータの回路をOFFにしてモータを空回りさせたら良く、エンジン走行モードでの減速時等にモータに回生させる場合は、モータの回路を閉じて発電機として機能させたらよい。 The present invention can be embodied in various other ways. For example, it is also possible to provide a clutch in the path that transmits the rotation of the motor to the active sun gear. When the engine rotation is transmitted to the main drive sun gear 27 in the engine running mode, it is best to turn off the motor circuit and let the motor run idly.If you want the motor to regenerate during deceleration in the engine running mode, the motor All you have to do is close the circuit and make it function as a generator.

本願発明は、ハイブリッド車の動力伝達装置に具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can be embodied in a power transmission device for a hybrid vehicle. Therefore, it can be used industrially.

1 エンジン
2 ミッションケース
3 モータ
4 クランク軸
6 エンジン出力中継軸
7 インプット軸
8 主動遊星歯車機構
10 無段変速機
11 プライマリ軸
13 セカンダリ軸
18 アウトプット軸
19 従動遊星歯車機構
20 デフ軸(デファレンシャル軸)
25 第1クラッチ
27 主動サンギヤ
28 主動内歯ギヤ
29 主動遊星ギヤ
30 主動キャリア
32 従動キャリア
35 第2クラッチ
37 従動サンギヤ
38 従動遊星ギヤ
39 従動内歯ギヤ
40 第3クラッチ
41 ブレーキ(ロッククラッチ)
1 Engine 2 Mission case 3 Motor 4 Crankshaft 6 Engine output relay shaft 7 Input shaft 8 Main driven planetary gear mechanism 10 Continuously variable transmission 11 Primary shaft 13 Secondary shaft 18 Output shaft 19 Driven planetary gear mechanism 20 Differential shaft (differential shaft)
25 First clutch 27 Driven sun gear 28 Driven internal gear 29 Driven planetary gear 30 Driven carrier 32 Driven carrier 35 Second clutch 37 Driven sun gear 38 Driven planetary gear 39 Driven internal gear 40 Third clutch 41 Brake (lock clutch)

Claims (1)

動力源としてのエンジン及びモータと、無段変速機に動力伝達するインプット軸と、前記無段変速機から動力伝達されるアウトプット軸と、前記エンジンから前記インプット軸への動力伝達を継断する第1クラッチと、前記モータの動力を前記アウトプット軸に直接的に伝達するバイパス伝達手段とを有し
前記バイパス伝達手段は、前記インプット軸と同心の主動サンギヤを有する主動遊星歯車機構と、前記アウトプット軸と同心の従動サンギヤを有する従動遊星歯車機構とを備えており、前記モータの動力は、前記主動遊星歯車機構の主動キャリアを介して従動遊星歯車機構の従動キャリアに伝達されるハイブリッド車用動力伝達装置であって、
前記主動遊星歯車機構の主動キャリアは中空状に形成されていて、その内部に、当該主動キャリアと前記インプット軸との動力伝達を継断する第2クラッチが配置されて、前記従動遊星歯車機構の従動キャリアも中空状に形成されていて、その内部に、当該従動キャリアと前記アウトプット軸との動力伝達を継断できる第3クラッチが配置されている
ハイブリッド車用動力伝達装置。
An engine and a motor as a power source, an input shaft that transmits power to a continuously variable transmission, an output shaft that transmits power from the continuously variable transmission, and a connection/disconnection of power transmission from the engine to the input shaft. comprising a first clutch and a bypass transmission means for directly transmitting the power of the motor to the output shaft,
The bypass transmission means includes a driving planetary gear mechanism having a driving sun gear concentric with the input shaft, and a driven planetary gear mechanism having a driven sun gear concentric with the output shaft. A power transmission device for a hybrid vehicle in which power is transmitted to a driven carrier of a driven planetary gear mechanism via a driving carrier of a driven planetary gear mechanism,
The main drive carrier of the main drive planetary gear mechanism is formed in a hollow shape, and a second clutch is disposed therein to connect and disconnect power transmission between the main drive carrier and the input shaft. The driven carrier is also formed in a hollow shape, and a third clutch that can connect and disconnect power transmission between the driven carrier and the output shaft is disposed inside the driven carrier.
Power transmission device for hybrid vehicles.
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