JP2009096400A - Power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は手動式変速機構または自動化した手動式変速機構を用いる動力伝達装置に関し、特に電動モータを動力源として併せ持つハイブリッド車の動力伝達装置に関する。 The present invention relates to a power transmission device using a manual transmission mechanism or an automated manual transmission mechanism, and more particularly to a power transmission device for a hybrid vehicle having an electric motor as a power source.
内燃機関は、ガソリンや軽油を燃やし、燃焼の圧力による往復運動をクランク機構で回転運動に変えて回転動力として出力軸から出力する。そして、内燃機関の回転動力を変速機(例えば手動式変速機構)において、車輪を回転させるための適正な回転動力に変換させた上で車輪に伝達する。内燃機関の出力軸と変速機の入力軸とは、回転数に差が生じるため、クラッチ(動力断続機構)として摩擦面同士を突き合わせる機構を採用し、その摩擦面を滑らせながら徐々に結合することで両者の回転数を一致させる。特に、車両を発進する際は、変速機の入力軸は回転していないため、その変速機の入力軸を回転させるためには、クラッチの結合を大きく滑らせる必要があるのでクラッチが回転動力を伝達する容量を大きくする必要がある。クラッチの容量は最大負荷となる車両の発進時の負荷で決定される。 The internal combustion engine burns gasoline and light oil, changes the reciprocating motion due to the combustion pressure into a rotational motion by the crank mechanism, and outputs it as rotational power from the output shaft. Then, the rotational power of the internal combustion engine is converted into appropriate rotational power for rotating the wheel in a transmission (for example, a manual transmission mechanism) and then transmitted to the wheel. Since the output shaft of the internal combustion engine and the input shaft of the transmission have a difference in the rotational speed, a mechanism that abuts the friction surfaces as a clutch (power intermittent mechanism) is adopted, and the friction surfaces are gradually coupled while sliding. By doing so, both rotation speeds are made to coincide. In particular, when starting the vehicle, since the input shaft of the transmission is not rotating, in order to rotate the input shaft of the transmission, it is necessary to slide the coupling of the clutch greatly, so that the clutch generates rotational power. It is necessary to increase the transmission capacity. The clutch capacity is determined by the load at the start of the vehicle, which is the maximum load.
ところで、近年、内燃機関に加え、電動モータ(回転電機)を動力源として併せ持つハイブリッド車が開発されている。ハイブリッド車は内燃機関と電動モータとを用い、それぞれが効率の良い運転領域を利用することにより燃費の向上を図ることが可能にある。しかし、電動モータを新たに組み合わせると、電動モータを追加する分全体として大型化し車両への搭載性が悪化し、かつ重量も増大するという問題がある。例えば、非特許文献1に示されるように、車両に搭載されている動力伝達装置は、内燃機関、クラッチ、モータ、変速機の順で配置されており、電動モータの分、明らかに全長が長くなっている(図2参照)。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、クラッチを小容量化して小型化することにより不要になった空間に電動モータを搭載でき、全体の大型化を抑制できる動力伝達装置を提供することを解決すべき課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a power transmission device in which an electric motor can be mounted in a space that has become unnecessary by reducing the size and size of a clutch, thereby suppressing the overall size of the motor. This is a problem to be solved.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、外周側に位置するステータおよび前記ステータの内周側に位置するリング状のロータをもつ回転電機と、
前記回転電機の前記ロータが接続される入力軸と、前記入力軸から伝達される回転動力を切替可能な複数の減速比にて変換して出力する出力軸とをもつ有段変速機構と、
内燃機関の出力軸と前記有段変速機構の入力軸との間の接続および切断を切り替え、前記ロータの内周側に配置される動力断続機構と、
前記回転電機、前記内燃機関および前記動力断続機構の制御を行う制御部と、を有することである。
In order to solve the above problems, the structural feature of the invention according to claim 1 is that a rotating electrical machine having a stator located on the outer peripheral side and a ring-shaped rotor located on the inner peripheral side of the stator,
A stepped transmission mechanism having an input shaft to which the rotor of the rotating electrical machine is connected and an output shaft that converts and outputs rotational power transmitted from the input shaft at a plurality of switchable reduction ratios;
A power intermittent mechanism that switches connection and disconnection between the output shaft of the internal combustion engine and the input shaft of the stepped transmission mechanism, and is disposed on the inner peripheral side of the rotor;
And a control unit that controls the rotating electrical machine, the internal combustion engine, and the power interrupting mechanism.
また請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、前記制御部は、前記動力断続機構を切断状態に切り替え前記内燃機関を停止し前記回転電機のみ駆動させ、前記回転電機の出力を前記有段変速機構に伝達し、前記出力軸の回転数が所定回転数以上でスタータによって前記内燃機関を駆動させ、前記動力断続機構を接続状態に切り替える発進モードをもつことである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the control unit switches the power interrupting mechanism to a disconnected state, stops the internal combustion engine, drives only the rotating electric machine, and operates the rotating electric machine. An output mode is transmitted to the stepped transmission mechanism, and the engine has a start mode in which the internal combustion engine is driven by a starter when the rotational speed of the output shaft is equal to or higher than a predetermined rotational speed, and the power interrupting mechanism is switched to a connected state.
また請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、前記制御部は、前記動力断続機構を切断状態に切り替え前記内燃機関を停止し前記回転電機のみ駆動させ、前記回転電機の出力を前記有段変速機構に伝達し、前記出力軸の回転数が所定回転数以上で前記回転電機の出力を増大して前記動力断続機構を接続状態に切り替え前記内燃機関を回転電機で始動する発進モードをもつことである。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the control unit switches the power interrupting mechanism to a disconnected state, stops the internal combustion engine, drives only the rotating electric machine, and controls the rotating electric machine. The output is transmitted to the stepped transmission mechanism, and when the rotational speed of the output shaft is equal to or higher than a predetermined rotational speed, the output of the rotating electrical machine is increased, the power interrupting mechanism is switched to the connected state, and the internal combustion engine is started by the rotating electrical machine. It has a start mode.
また請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項1〜3の何れか1項において、前記制御部は、前記有段変速機構の前記複数の減速比が切り替えられる際、前記動力断続機構を切断状態に切り替え、前記内燃機関の前記出力軸の回転数を前記有段変速機構の前記入力軸の回転数に一致させるように前記内燃機関の前記出力軸の回転数を制御する変速モードをもつことである。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the control unit is configured to switch the power on / off when the plurality of reduction gear ratios of the stepped transmission mechanism are switched. A shift mode for controlling the rotation speed of the output shaft of the internal combustion engine so that the rotation speed of the output shaft of the internal combustion engine matches the rotation speed of the input shaft of the stepped transmission mechanism. It is to have.
また請求項5に係る発明の構成上の特徴は、請求項4において、前記動力断続機構は、スプラインまたは噛合いクラッチであることである。
A structural feature of the invention according to
請求項1に係る発明においては、回転電機の内周側の空間に動力断続機構(クラッチ)を配置することで、全長が長くなるのを抑えることができるため、全体が大型化せず、搭載性も悪化せずにハイブリッド車の動力伝達装置を構成できる。動力断続機構は従来のものと比較して小型化が可能であり回転電機を搭載しても全体としての大きさの増加は最低限にすることができる。 In the invention according to claim 1, since the power interruption mechanism (clutch) is arranged in the space on the inner peripheral side of the rotating electrical machine, it is possible to prevent the entire length from being increased, so that the whole is not enlarged and mounted. The power transmission device of the hybrid vehicle can be configured without deteriorating the performance. The power interrupting mechanism can be reduced in size as compared with the conventional one, and the increase in the overall size can be minimized even if the rotating electric machine is mounted.
請求項2に係る発明においては、制御部が動力断続機構を切断状態で回転電機を駆動し、動力断続機構を接続状態にすることなく回転電機の出力で車両を発進させる発進モードをもつ。そのため、内燃機関と有段変速機構との間に位置する動力断続機構に内燃機関の回転動力による負荷が発進時にかからない。よって、動力断続機構は大きな負荷のかかる車両の発進時を考慮せずに決定できるので、従来より小容量のものが採用できることから小型化できる。有段変速機構の出力軸の回転数(車速に比例する)が所定回転数以上になった場合には内燃機関により運転される方が効率が高くなるのでスタータにより内燃機関を始動する。 In the invention according to claim 2, the control unit has a start mode in which the rotating electrical machine is driven with the power interrupting mechanism disconnected, and the vehicle is started with the output of the rotating electrical machine without connecting the power interrupting mechanism. Therefore, a load due to the rotational power of the internal combustion engine is not applied to the power interrupting mechanism located between the internal combustion engine and the stepped transmission mechanism when starting. Therefore, the power interrupting mechanism can be determined without considering the start time of a vehicle with a large load, so that it can be downsized because a smaller capacity can be adopted than before. When the rotational speed (proportional to the vehicle speed) of the output shaft of the stepped transmission mechanism is equal to or higher than a predetermined rotational speed, the internal combustion engine is started by the starter because it is more efficient to be operated by the internal combustion engine.
請求項3に係る発明においては、制御部が動力断続機構を切断状態で回転電機を駆動し、動力断続機構を接続状態にすることなく回転電機の出力で車両を発進させる発進モードをもつ。そのため、内燃機関と有段変速機構との間に位置する動力断続機構に内燃機関の回転動力による負荷が発進時にかからない。よって、動力断続機構は大きな負荷のかかる車両の発進時を考慮せずに決定できるので、従来より小容量のものが採用できることから小型化できる。有段変速機構の出力軸の回転数が所定回転数以上になった場合には内燃機関により運転される方が効率が高くなるので内燃機関を始動する。内燃機関の始動は動力断続機構を接続状態にすることで行う。内燃機関の始動時に動力断続機構を介して有段変速機構の出力軸側から運動エネルギーが奪われるので、そのままでは内燃機関の始動時に有段変速機構の出力軸側の回転数に乱れが生じてショックが生じる虞があるので、内燃機関の始動に要するエネルギーを補充する目的で回転電機に供給する電力を増大させる。一般的に必要な部材であるスタータやオルタネータを小型化ないし省略可能になってコストを抑制できる。 In the invention which concerns on Claim 3, it has a start mode in which a control part drives a rotary electric machine in the state which cut | disconnected a power interruption mechanism, and starts a vehicle by the output of a rotary electric machine, without setting a power interruption mechanism. Therefore, a load due to the rotational power of the internal combustion engine is not applied to the power interrupting mechanism located between the internal combustion engine and the stepped transmission mechanism when starting. Therefore, the power interrupting mechanism can be determined without considering the start time of a vehicle with a large load, so that it can be downsized because a smaller capacity can be adopted than before. When the rotational speed of the output shaft of the stepped transmission mechanism exceeds a predetermined rotational speed, the internal combustion engine is started because the efficiency is higher when the engine is operated by the internal combustion engine. The internal combustion engine is started by connecting the power interrupting mechanism. When starting the internal combustion engine, kinetic energy is taken from the output shaft side of the stepped transmission mechanism through the power interrupting mechanism, so that the rotation speed on the output shaft side of the stepped transmission mechanism is disturbed when the internal combustion engine is started. Since there is a risk of shock, the electric power supplied to the rotating electrical machine is increased for the purpose of supplementing the energy required for starting the internal combustion engine. The starter and alternator, which are generally necessary members, can be reduced in size or omitted, thereby reducing the cost.
請求項4に係る発明においては、制御部が内燃機関の出力軸の回転数を制御してから有段変速機構の入力軸と接続させる変速モードをもつため、動力断続機構を摩擦面を滑らせる必要がない。つまり、変速モードが内燃機関の出力軸と有段変速機構の入力軸との回転数を一致させるため、摩擦を起こさせて回転数を一致させるための大きな摩擦面が必要なくなる。よって、変速段を切り替える際に動力断続機構は小型なもので良く、車両の発進の際も動力断続機構が小型なもので良いため、動力断続機構が確実に小型化でき、回転電機の内側に納めることができる。そして、内燃機関の出力軸と有段変速機構の入力軸の回転数を一致させてから動力断続機構を接続するため、いわゆる変速ショックが抑制される。 In the invention according to claim 4, since the control unit has a speed change mode for connecting the input shaft of the stepped speed change mechanism after controlling the rotation speed of the output shaft of the internal combustion engine, the power interrupting mechanism slides on the friction surface. There is no need. That is, since the speed change mode matches the rotation speeds of the output shaft of the internal combustion engine and the input shaft of the stepped transmission mechanism, a large friction surface for causing the friction to match the rotation speed is not necessary. Therefore, the power interrupting mechanism may be small when changing the gear position, and the power interrupting mechanism may be small when starting the vehicle. Can be paid. Since the power interrupt mechanism is connected after the output shaft of the internal combustion engine and the input shaft of the stepped transmission mechanism are matched, the so-called shift shock is suppressed.
請求項5に係る発明においては、内燃機関の出力軸と有段変速機構の出力軸との接続が動力断続機構で摩擦して接続する必要がないため、動力断続機構を高強度な伝達要素であるスプラインや噛合いクラッチとすることができる。これにより、動力断続機構は画期的に小型化でき、動力伝達装置全体の重量も軽減することが可能である。
In the invention according to
本発明の実施形態に係る動力伝達装置は、例えば自動車などに搭載される運転者の手動により変速操作可能な有段変速機構(MT)としてのマニュアルトランスミッションを組み込んだ動力伝達装置を一部改良することで実現することができる。そして、有段変速機構としては自動化した手動型有段変速機構(AMT)を採用することもできる。
(実施形態1)
本実施形態1の動力伝達装置10は、図1に示すように、内燃機関2と、有段変速機構3と、内燃機関2および有段変速機構3の間に配設される回転電機4と、動力断続機構5と、制御部(図示略)とを有する。
A power transmission apparatus according to an embodiment of the present invention partially improves a power transmission apparatus incorporating a manual transmission as a stepped transmission mechanism (MT) that can be manually operated by a driver, for example, mounted on an automobile or the like. Can be realized. An automated manual stepped transmission mechanism (AMT) may be employed as the stepped transmission mechanism.
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the power transmission device 10 according to the first embodiment includes an internal combustion engine 2, a stepped transmission mechanism 3, and a rotating electrical machine 4 disposed between the internal combustion engine 2 and the stepped transmission mechanism 3. And a
内燃機関2としてはガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が挙げられる。内燃機関は、図1において、後述する有段変速機構3の入力軸31側(上流側)に位置し、回転電機4の出力部421に出力軸21が連結される。内燃機関2は燃料供給装置、空気供給量を制御するスロットルなどをもち、それらは外部からの制御信号に基づき燃料や空気の供給量が制御される。内燃機関2は出力軸21の回転数を検知して回転数信号を出力する回転数センサー(図略)をもつ。
Examples of the internal combustion engine 2 include a gasoline engine and a diesel engine. In FIG. 1, the internal combustion engine is located on the
有段変速機構3は、入力軸31と出力軸(図示略)とを有し、入力軸31から入力される回転動力を切替可能な複数の減速比に変換して出力軸から出力することができる複数の変速段からなる歯車式の有段変速機構である。入力軸31は内燃機関2の出力軸21に結合される。変速機構3は、例えば、前進方向で5速あるいは6速の変速段と後進方向で1段の変速段とを有するものが挙げられる。有段変速機構3はセレクト操作とシフト操作との組み合わせにより変速段の選択を行う機構であり、それぞれセレクト操作とシフト操作とを行うアクチュエータ(図略)をもつ。アクチュエータは外部からの制御信号に基づき、それぞれの操作を行うことで変速段の選択を行う。本有段変速機構3の構成はいわゆるAMTの構成と類似する。有段変速機構3は入出力軸31および32の回転数を検知して回転数信号として出力する回転数センサー(図略)をもつ。
The stepped transmission mechanism 3 has an
入力軸31は内燃機関2の出力軸21に接続され、出力軸(図示略)には最終減速ギヤ(図示略)に噛合する出力ギヤ(図示略)が結合している。最終減速ギヤは差動機構(図示略)が結合されており、差動機構は車両の両駆動輪(図示略)が結合された左右の車軸(図示略)に連結されている。出力軸が回転すると、出力ギヤ、最終減速ギヤを経て、差動機構から両方の車軸を介して両駆動輪が回転し、車両が走行する。
The
回転電機4は、外周側に位置し回転しないステータ41と、ステータ41の内周側に位置し、回転するリング状のロータ42とを有する。ロータ42は、有段変速機構3の入力軸31の外周側に位置し入力軸31に回転自在に支承されており、その回転軸は内燃機関2の出力軸21および有段変速機構3の入力軸31と同軸である。そして、ロータ42は有段変速機構3の入力軸31に接続する出力部421を有する。なお、回転電機4は発電機および電動機として用いられ、回転電機制御装置(図示略)によって制御される。また、回転電機4は蓄電装置(図示略)を電力源とする。回転電機4によって発電された電力は蓄電装置に蓄電され、その制御は回転電機制御装置によって行われる。
The rotating electrical machine 4 includes a
動力断続機構5は、内燃機関の出力軸21と有段変速機構3の入力軸31(回転電機4の出力部421)との間に位置し、内燃機関2の出力軸21と有段変速機構3の入力軸31との間の接続および切断を切り替える機構である。動力断続機構5は、回転電機4のロータ42の内周側に配置され、ロータ42が形成する空間内に収まっており、ロータ42の回転軸の軸方向にははみ出ていない。出力軸21側に結合された一方の結合部材と入力軸31側に結合された結合部材とを結合、離間させることで両者の間での回転動力の断続を行う。一方側の結合部材が軸方向に摺動可能に結合されており、この結合部材を軸方向に移動することで他方の結合部材との断続を行う。結合部材の移動は図示しないアクチュエータにより行う。アクチュエータの動作は外部からの制御信号により制御される。接続状態は内燃機関2の出力が有段変速機構3に伝達され、切断状態は内燃機関2の出力が有段変速機構3に伝達されないあるいは回転電機4の出力のみが有段変速機構3に伝達される。そして、動力断続機構5はスプラインや噛合いクラッチ(例えば、ドッグクラッチ)を用いることができ、動力断続機構5自体が画期的に小型化でき、動力伝達装置10全体の重量が軽減する。
The
制御部は、内燃機関2の始動と停止の制御、回転電機4の駆動と回生の制御、動力断続機構の断続の制御を行う。制御部は、車両に通常搭載されるECUや新たに設けられるECUなどに、以下に示す制御を行うロジックを追加することで実現できる。制御部は内燃機関2、有段変速機構3からそれぞれ出力される回転数信号と本装置が搭載された車両の速度を示す車速信号と車両を操作するアクセルやブレーキの操作量を示す操作信号とが入力され、内燃機関2、有段変速機構3および動力断続機構5に制御信号を出力する装置である。
The control unit controls the start and stop of the internal combustion engine 2, controls the driving and regeneration of the rotating electrical machine 4, and controls the power interrupt mechanism. A control part is realizable by adding the logic which performs the control shown below to ECU etc. normally mounted in vehicles, ECU provided newly, etc. The control unit outputs a rotational speed signal output from the internal combustion engine 2 and the stepped transmission mechanism 3, a vehicle speed signal indicating the speed of the vehicle on which the present apparatus is mounted, and an operation signal indicating the operation amount of an accelerator or a brake for operating the vehicle, Is input, and a control signal is output to the internal combustion engine 2, the stepped transmission mechanism 3, and the power interrupt
次に、本動力伝達装置10の動作について説明する。
(1)停車
車速信号により車両が停止していると判断されるときであって、アクセルなどの操作が行われていない場合には内燃機関2を停止状態に保つ。但し、蓄電装置が蓄電する電力量が所定量以下である場合には有段変速機構2をニュートラル状態に、動力断続機構5を接続状態に切り替える。この切替により内燃機関2の出力軸21は回転電機4のロータ42の出力部421に回転動力を伝達する。有段変速機構3はニュートラル状態なので、入力軸31から入力された回転動力は出力軸には伝達されない。内燃機関2の回転数を制御して蓄電装置に所定量以上の電力が蓄えられるまで内燃機関2の運転を継続する。内燃機関2が停止されていた場合には、この状態で回転電機4を回転させて内燃機関2を始動する。
(2)発進
アクセルなどの操作から操作者が車両を発進させようとしていることが検知された場合には制御部の発進モードによって以下の制御を行う。
Next, the operation of the power transmission device 10 will be described.
(1) Stop When the vehicle is determined to be stopped by the vehicle speed signal and the operation of the accelerator or the like is not performed, the internal combustion engine 2 is kept stopped. However, when the amount of power stored in the power storage device is equal to or less than a predetermined amount, the stepped transmission mechanism 2 is switched to the neutral state and the
(2) Start When it is detected from the operation of the accelerator or the like that the operator is about to start the vehicle, the following control is performed according to the start mode of the control unit.
動力断続機構5を切断状態とする信号を出力する。そして、有段変速機構3の変速段をファースト(変速段のうちの一番減速比の大きい変速段)とする信号を出力する。そして、回転電機4を駆動する信号を回転電機制御装置に出力する。回転電機4からの回転動力は出力部421から有段変速機構3の入力軸31に伝達され、有段変速機構3でファーストの減速比に変換されて出力軸から出力ギヤを介して最終減速ギヤに伝達される。そして、車両は回転電機4からの出力のみによって発進する。なお、通常のMTあるいはAMTのクラッチ操作のうちのいわゆる半クラッチの操作が不要になる。
(3)内燃機関の始動
内燃機関2が停止している場合に、車速信号により車両の速度が所定速度以上になったことを検知した後は、制御部は内燃機関2の始動を発進モードによって以下のように行う。まず、スタータによって内燃機関2を始動する。そして、有段変速機構3の出力軸の回転数信号から現在の変速段における入力軸31の回転数を算出する。そして、内燃機関2の出力軸21の回転数が有段変速機構3の入力軸31の回転数と一致するように、内燃機関2の出力軸21の回転数を制御する信号を出力する。回転数が一致した後、動力断続機構5を接続状態にする信号を出力する。こうして、内燃機関2の出力軸21と有段変速機構3の入力軸31とが動力断続機構5によって連結され、車両は内燃機関2の出力で走行する。内燃機関2が駆動している状態において、回転電機4を停止あるいは回転電機4への電力供給を停止せず、回転電機4も駆動して車両の走行を補助することが可能である。
(4)有段変速機構の変速段の切替
制御部は、有段変速機構3の変速段の切り替えを変速モードによって以下のように行う。
(a)回転電機のみで走行中における切替
車速によっては(所定車速以下)、内燃機関2を始動せず回転電機のみの走行中に有段変速機構3の変速段を切り替える場合もある。動力断続機構5は切断状態とする。有段変速機構3の変速段をニュートラル(どの変速段も選択されていない状態)とする信号を出力する。次の変速段を取得し、その変速段から入力軸31の回転数を算出し、回転電機4の出力を制御する。入力軸31の回転数が制御されたところで、有段変速機構3の変速を実行する。
(b)通常状態(内燃機関2も運転状態)での切替
車速が所定速度以上の場合には、有段変速機構3の現変速段から切断するときには、動力断続機構5を切断状態にする。有段変速機構3の変速段の切替時には内燃機関2の出力軸21の回転数を有段変速機構3の出力軸と選択する変速段とから算出される適正な回転数になるように制御した後に次の変速段を選択する。そして、有段変速機構3の入力軸31の回転数と、内燃機関2の出力軸21の回転数とが一致するように内燃機関2の出力軸21の回転数を制御し、回転数が一致してから動力断続機構5を接続状態する。
(5)回生時
ブレーキの操作やアクセルを戻すなどの操作から車速を低下させることが検知された場合には動力断続機構5を切断状態に切り替えて回転電機4のロータ42を回転させることで発電を行う。動力断続機構5を切断状態することで、内燃機関2によるエンジンブレーキを排除し、回転電機4の発電(回生)効率を増大させることができる。
(実施形態1の作用効果)
本実施形態の動力伝達装置10によれば、回転電機4の内側に動力断続機構5を配置することで、全長が長くなるのを抑えることができるため、全体が大型化せず、搭載性も悪化せずにハイブリッド車の動力伝達装置を構成できる。
A signal for turning off the power interrupt
(3) Starting of the internal combustion engine When the internal combustion engine 2 is stopped, after detecting that the speed of the vehicle has exceeded the predetermined speed by the vehicle speed signal, the control unit starts the internal combustion engine 2 in the start mode. Perform as follows. First, the internal combustion engine 2 is started by the starter. Then, the rotational speed of the
(4) Shifting of the gear stage of the stepped transmission mechanism The control unit performs switching of the gear stage of the stepped transmission mechanism 3 according to the shift mode as follows.
(A) Switching during traveling with only the rotating electrical machine Depending on the vehicle speed (below a predetermined vehicle speed), the gear position of the stepped transmission mechanism 3 may be switched while traveling only with the rotating electrical machine without starting the internal combustion engine 2. The power interrupt
(B) Switching in a normal state (the internal combustion engine 2 is also in an operating state) When the vehicle speed is equal to or higher than a predetermined speed, the
(5) During regeneration When it is detected that the vehicle speed is reduced from an operation such as operating the brake or returning the accelerator, the
(Effect of Embodiment 1)
According to the power transmission device 10 of the present embodiment, since the
そして、制御部が発進モードにより動力断続機構5を切断状態で回転電機4を駆動し、回転電機4の出力で車両を発進させるため、内燃機関2と有段変速機構3との間に位置する動力断続機構5に内燃機関2の回転動力による負荷がからない。よって、動力断続機構5は大きな負荷のかかる車両の発進時を考慮しない大きさでよくなるので、従来より小型のものを使用することができる。
The controller is positioned between the internal combustion engine 2 and the stepped transmission mechanism 3 in order to drive the rotating electrical machine 4 with the
また、有段変速機構3の変速段を切り替える際、制御部により、内燃機関2の出力軸21の回転数を制御してから出力軸21を有段変速機構3の入力軸31と接続させるため、動力断続機構5の摩擦面を滑らせて回転数を合わせる必要がない。つまり、回転数を一致させるために摩擦を起こさせるための大きな摩擦面が必要なくなるため、動力断続機構5が小型化できる。よって、車両の発進の際だけでなく変速段を切り替える際も動力断続機構5が小型なもので良い。動力断続機構5が確実に小型化できれば、回転電機4の内側に納めることができる。その上、内燃機関2の出力軸21と有段変速機構3の入力軸31の回転数を一致させてから、動力断続機構5を接続するため、いわゆる変速ショックが抑制される。よって、車両に乗車している人間の快適性が向上できる。
(実施形態2)
本発明の実施形態2について具体的に説明する。本実施形態2は実施形態1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、異なる部分を中心に説明する。
Further, when switching the gear position of the stepped transmission mechanism 3, the control unit controls the rotational speed of the
(Embodiment 2)
Embodiment 2 of the present invention will be specifically described. The second embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. The following description will focus on the different parts.
本実施形態2の動力伝達装置11は、スタータやオルタネータなどを使用しないで制御部の発進モードにより、内燃機関2を始動する。内燃機関2の始動を回転電機4で行う。この場合、動力断続機構としては、摩擦力で動力を伝達する形式の動力断続機構6を用いる。
(内燃機関の始動)
内燃機関2が停止している場合に、車速信号により車両の速度が所定速度以上になったことを検知すると、回転電機4の出力を増大する制御信号を出力する。そして、動力断続機構6を接続状態にする信号を出力する。動力断続機構6の接続状態により内燃機関2の出力軸21が有段変速機構3の入力軸31と連結されると、内燃機関2が始動する。有段変速機構3の出力軸側のエネルギーは内燃機関2の始動により一時低下するが、その間、回転電機4の出力を増大させることで補償され、操作者や同乗者に検知されなくなる。 内燃機関2の始動が確認された後、回転電機4への電力供給を停止し、内燃機関2のみで走行する。なお、内燃機関2が駆動している状態でも、車速によっては回転電機4への電力供給を停止せず、回転電機4も駆動して車両の走行を補助することも可能である。
(実施形態2の作用効果)
スタータ等を用いず回転電機4で内燃機関2を始動するにあたり、動力断続機構6は摩擦式の動力断続機構を用いるが、内燃機関2を始動するための動力は停止状態の車両を内燃機関2によって始動する動力ほどの容量を必要ない。そのため、動力断続機構6を接続状態にするための円板状の摩擦部材は小型なもので良い。よって、動力断続機構6は回転電機4の内側に収まる大きさとすることができ、全長が長くなったり全体が大型化することはない。
The power transmission device 11 according to the second embodiment starts the internal combustion engine 2 in the start mode of the control unit without using a starter or an alternator. The internal combustion engine 2 is started by the rotating electrical machine 4. In this case, as the power interrupting mechanism, a power interrupting mechanism 6 of a type that transmits power by a frictional force is used.
(Start of internal combustion engine)
When the internal combustion engine 2 is stopped, if it is detected by the vehicle speed signal that the speed of the vehicle has exceeded a predetermined speed, a control signal for increasing the output of the rotating electrical machine 4 is output. And the signal which makes the power intermittence mechanism 6 a connection state is output. When the
(Effect of Embodiment 2)
When starting the internal combustion engine 2 with the rotating electrical machine 4 without using a starter or the like, the power interrupting mechanism 6 uses a frictional power interrupting mechanism. However, the power for starting the internal combustion engine 2 is used to drive the vehicle in the stopped state to the internal combustion engine 2. Does not require as much power as starting power. Therefore, the disk-shaped friction member for bringing the power interrupting mechanism 6 into the connected state may be small. Therefore, the power interrupting mechanism 6 can be sized to fit inside the rotating electrical machine 4, and the entire length does not become longer or the entire size does not increase.
そして、スタータやオルタネータを用いず回転電機4で内燃機関2を始動するため、スタータ等を小型化ないし省略することができ、コストを抑制できる。
(その他の実施形態)
有段変速機構3としてAMTではなくて、アクチュエータを有さない通常のMTを採用することができる。その場合には、変速段を切り替える際に、変速段の切替が行われること、並びに、次に選択される変速段がどれであるかの双方について検知されることが望ましい。変速の進行および次の変速段の情報により変速操作を円滑に進行させることができる。
And since the internal combustion engine 2 is started with the rotary electric machine 4 without using a starter or an alternator, the starter or the like can be downsized or omitted, and the cost can be suppressed.
(Other embodiments)
As the stepped transmission mechanism 3, not an AMT but a normal MT having no actuator can be employed. In that case, it is desirable to detect both the fact that the gear stage is switched and the next gear stage to be selected when switching the gear stage. The shift operation can be smoothly advanced based on the information on the progress of the shift and the next shift stage.
変速が行われることは、現変速段は切断される前に検知されることが望ましい。また、次の変速段は結合(変速)が完了する前に検知することが望ましい。変速の進行、並びに、変速段の選択を行うシフトレバーから検知することができる。 It is desirable that the shift is detected before the current shift stage is disconnected. Further, it is desirable to detect the next shift stage before the coupling (shift) is completed. It can be detected from a shift lever that selects the progress of the shift and the shift speed.
例えば、運転者がシフトレバーに接触した、シフトレバーを操作しようとして力を入れた、あるいはシフトレバーがゲートの現変速段の位置から移動したことを検知することで変速段の切り替えが行われようとしていることが検知できる。シフトレバーに接触したことを検知する手段としては、シフトレバーの先端部分に手が触れたことを感知する接触感知センサーや熱感知センサー等が考えられる。シフトレバーに力が加わったことを検知する手段としては、棒状部分における歪発生を検知する等の方法が考えられる。そして、ゲートの現変速段の位置から移動したことを検知する手段としては、ゲート途中にシフトレバーの棒状部分が通過したことを検知するセンサーを用いることが考えられる。 For example, the shift stage may be switched by detecting that the driver has touched the shift lever, applied force to operate the shift lever, or moved the shift lever from the current shift position of the gate. Can be detected. As means for detecting contact with the shift lever, a contact detection sensor, a heat detection sensor, or the like that detects that the hand touches the tip of the shift lever can be considered. As a means for detecting that a force has been applied to the shift lever, a method such as detecting the occurrence of distortion in the rod-like portion is conceivable. As a means for detecting that the gate has moved from the current gear position, it is conceivable to use a sensor for detecting that the rod-shaped portion of the shift lever has passed in the middle of the gate.
そして、次の変速段の取得検知は、シフトレバーがゲートのニュートラル位置から次の変速段に入れられてその変速段のゲートを通過したことを検知することで取得することができる。 The acquisition of the next shift stage can be acquired by detecting that the shift lever has entered the next shift stage from the neutral position of the gate and has passed through the gate of that shift stage.
10,11:動力伝達装置、
2:内燃機関、21:出力軸、
3:有段変速機構、31:入力軸、
4:回転電機、41:ステータ、42:ロータ、421:出力部
5,6:動力断続機構。
10, 11: power transmission device,
2: internal combustion engine, 21: output shaft,
3: Stepped transmission mechanism, 31: Input shaft,
4: rotating electrical machine, 41: stator, 42: rotor, 421:
Claims (5)
前記回転電機の前記ロータが接続される入力軸と、前記入力軸から伝達される回転動力を切替可能な複数の減速比にて変換して出力する出力軸とをもつ有段変速機構と、
内燃機関の出力軸と前記有段変速機構の入力軸との間の接続および切断を切り替え、前記ロータの内周側に配置される動力断続機構と、
前記回転電機、前記内燃機関および前記動力断続機構の制御を行う制御部と、を有することを特徴とする動力伝達装置。 A rotating electrical machine having a stator positioned on the outer peripheral side and a ring-shaped rotor positioned on the inner peripheral side of the stator;
A stepped transmission mechanism having an input shaft to which the rotor of the rotating electrical machine is connected and an output shaft that converts and outputs rotational power transmitted from the input shaft at a plurality of switchable reduction ratios;
A power intermittent mechanism that switches connection and disconnection between the output shaft of the internal combustion engine and the input shaft of the stepped transmission mechanism, and is disposed on the inner peripheral side of the rotor;
And a control unit that controls the rotating electrical machine, the internal combustion engine, and the power interrupting mechanism.
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