JP2023104864A - vehicle - Google Patents
vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023104864A JP2023104864A JP2022142818A JP2022142818A JP2023104864A JP 2023104864 A JP2023104864 A JP 2023104864A JP 2022142818 A JP2022142818 A JP 2022142818A JP 2022142818 A JP2022142818 A JP 2022142818A JP 2023104864 A JP2023104864 A JP 2023104864A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- output
- reaction
- internal combustion
- combustion engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 121
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 108
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 48
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 40
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 70
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 32
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 11
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 2
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009699 differential effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Landscapes
- Arrangement Of Transmissions (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
Description
この発明は、内燃機関から出力された動力を出力部材に伝達するための反力機構を備えた車両に関するものである。 The present invention relates to a vehicle provided with a reaction force mechanism for transmitting power output from an internal combustion engine to an output member.
特許文献1には、エンジンが連結された第1回転要素と、モータが連結された第2回転要素と、駆動輪が連結された第3回転要素とが差動作用をなすように構成された動力分割機構を備えたハイブリッド車両が記載されている。この動力分割機構は、エンジンから駆動トルクを出力するとともに、モータから反力トルクを出力することによって、エンジンから駆動輪にトルクを伝達するように構成されている。
In
なお、特許文献2には、トルクコンバータに連結されたフロントカバーと中間軸とが、エンジンの出力軸に連結され、その中間軸がクラッチ機構を介してトルクコンバータの出力軸に連結されるように構成された車両が記載されている。
Incidentally, in
特許文献1に記載された動力分割機構は、エンジンから出力されたトルクに対応した反力トルクをモータから出力することによって、動力分割機構のギヤ比に応じたトルクがエンジンから駆動輪に伝達される。言い換えると、エンジンから出力されたトルクに対応したトルクを動力分割機構から出力するための反力トルクをモータから出力できない場合には、不足した反力トルクに応じたトルクによってエンジンやモータの回転数が変化する。したがって、エンジンの出力トルクに応じたトルクを動力分割機構から出力するためには、そのエンジンの出力トルクに対応した反力トルクをモータから出力する必要があり、高出力のエンジンを採用する場合には、それに応じてモータが大型化する可能性がある。
In the power split device disclosed in
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、内燃機関から出力された動力を出力部材に伝達するための反力機構を小型化することができる車両を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above technical problems, and aims to provide a vehicle capable of miniaturizing a reaction force mechanism for transmitting power output from an internal combustion engine to an output member. It is intended.
上記の目的を達成するために、この発明は、内燃機関と、前記内燃機関と相対回転可能に設けられた出力部材と、前記内燃機関から動力を前記出力部材に伝達するための反力トルクを所定の回転部材に作用させる反力機構とを有し、前記反力機構から前記反力トルクを出力することによって前記内燃機関から出力した動力が前記出力部材に伝達される動力伝達経路を備えた車両において、前記動力伝達経路と並列に設けられ、かつ前記内燃機関と前記出力部材とを相対回転可能に連結するとともに前記内燃機関と前記出力部材との間でトルクを伝達するバイパス経路を備えていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above objects, the present invention provides an internal combustion engine, an output member provided to be rotatable relative to the internal combustion engine, and a reaction torque for transmitting power from the internal combustion engine to the output member. a reaction force mechanism that acts on a predetermined rotating member, and a power transmission path through which power output from the internal combustion engine is transmitted to the output member by outputting the reaction torque from the reaction force mechanism. A vehicle comprising a bypass path that is provided in parallel with the power transmission path, couples the internal combustion engine and the output member in a relatively rotatable manner, and transmits torque between the internal combustion engine and the output member. It is characterized by having
この発明では、前記バイパス経路は、前記内燃機関に連結された入力部と、前記入力部の動力によって流動する流体と、前記流体が流動することにより前記入力部からトルクが伝達される出力部とによって構成された流体クラッチを備えていてよい。 In this aspect of the invention, the bypass path includes an input section connected to the internal combustion engine, a fluid flowing by the power of the input section, and an output section to which torque is transmitted from the input section by the flow of the fluid. may comprise a fluid clutch constructed by
この発明では、前記出力部と前記出力部材との間に、前記出力部の回転数が前記出力部材の回転数よりも高回転数の場合に前記出力部と前記出力部材とを連結するワンウェイクラッチを備えていてよい。 In the present invention, a one-way clutch is provided between the output section and the output member and connects the output section and the output member when the rotational speed of the output section is higher than the rotational speed of the output member. may be provided.
この発明では、前記出力部と前記出力部材との間のトルクの伝達を選択的に遮断するクラッチ機構を備えていてよい。 The present invention may include a clutch mechanism that selectively interrupts transmission of torque between the output portion and the output member.
この発明では、前記動力伝達経路は、前記内燃機関から出力したトルクを前記出力部材に伝達する駆動機構を有し、前記クラッチ機構は、前記駆動機構と前記出力部材とのトルクの伝達を選択的に遮断するように構成されていてよい。 In this aspect of the invention, the power transmission path has a drive mechanism that transmits torque output from the internal combustion engine to the output member, and the clutch mechanism selectively transmits torque between the drive mechanism and the output member. may be configured to block the
この発明では、前記動力伝達経路は、前記内燃機関に連結された入力要素と、前記反力機構に連結された反力要素と、前記出力部材に連結された出力要素との少なくとも三つの回転要素を有し、前記三つの回転要素が差動作用するように連結された差動機構を備えていてよい。 In this invention, the power transmission path includes at least three rotating elements: an input element connected to the internal combustion engine, a reaction element connected to the reaction mechanism, and an output element connected to the output member. and a differential mechanism to which the three rotating elements are differentially connected.
この発明では、前記反力機構は、前記内燃機関から出力された動力を電力に変換する発電機を含み、前記動力伝達経路は、前記内燃機関の動力を前記発電機によって変換された発電電力が供給されて駆動することにより前記出力部材に駆動トルクを出力するモータを更に備えていてよい。 In this aspect of the invention, the reaction force mechanism includes a generator that converts power output from the internal combustion engine into electric power, and the power transmission path converts the power of the internal combustion engine into power generated by the generator. It may further include a motor that outputs drive torque to the output member by being supplied and driven.
また、この発明は、内燃機関と、前記内燃機関のトルクを出力部材に伝達するための反力トルクを発生させる反力機構と、前記内燃機関が連結された入力要素、前記反力機構が連結された反力要素、および前記出力部材が連結された出力要素を有する差動機構とを備えた車両であって、前記入力要素と前記反力要素との間に、前記入力要素と前記反力要素との差回転数を低減する流体クラッチを備えていることを特徴とする車両である。 Further, the present invention includes an internal combustion engine, a reaction mechanism for generating a reaction torque for transmitting the torque of the internal combustion engine to an output member, an input element connected to the internal combustion engine, and the reaction mechanism. and a differential mechanism having an output element to which the output member is coupled, wherein the input element and the reaction force are provided between the input element and the reaction element. The vehicle is characterized by having a fluid clutch that reduces differential speed with the element.
この発明では、前記流体クラッチは、前記反力要素に連結されたポンプインペラーと、前記入力要素に連結されたタービンランナーと、前記ポンプインペラーと前記タービンランナーとの回転速度比に応じて前記ポンプインペラーのトルクを増幅して前記タービンランナーから出力するトルクコンバータを更に備えていてよい。 In this invention, the fluid clutch includes a pump impeller connected to the reaction force element, a turbine runner connected to the input element, and the pump impeller according to a rotation speed ratio between the pump impeller and the turbine runner. may further include a torque converter that amplifies the torque of and outputs it from the turbine runner.
この発明では、前記流体クラッチは、前記反力要素に連結された駆動側部材と、前記入力要素に連結された従動側部材とを備え、前記反力要素と前記駆動側部材との間に、前記反力要素から前記駆動側部材に所定の方向のトルクのみを伝達するワンウェイクラッチを更に備えていてよい。 In this aspect of the invention, the fluid clutch includes a drive-side member connected to the reaction element and a driven-side member connected to the input element, and between the reaction element and the drive-side member, A one-way clutch may be further provided for transmitting only torque in a predetermined direction from the reaction element to the drive-side member.
この発明では、前記反力要素と前記流体クラッチとの間に、前記反力要素と前記流体クラッチとのトルクの伝達を選択的に遮断することができるクラッチ機構を更に備えていてよい。 In the present invention, a clutch mechanism capable of selectively interrupting transmission of torque between the reaction element and the fluid clutch may be further provided between the reaction element and the fluid clutch.
そして、この発明では、前記出力部材からトルクが伝達される駆動輪を更に備え、前記出力部材と前記駆動輪との間に、前記出力部材のトルクの向きを反転させて前記駆動輪に伝達する前後進切替機構を更に備えていてよい。 Further, in the present invention, a driving wheel to which torque is transmitted from the output member is further provided, and the direction of the torque of the output member is reversed and transmitted to the driving wheel between the output member and the driving wheel. A forward/reverse switching mechanism may be further provided.
この発明によれば、反力機構から反力トルクを出力することによって、内燃機関から出力した動力を、内燃機関と相対回転する出力部材に伝達する動力伝達経路が設けられている。また、その内燃機関と出力部材とを相対回転可能に連結するとともに、内燃機関と出力部材との間でトルクを伝達するバイパス経路が、動力伝達経路と並列に設けられている。したがって、内燃機関を駆動した場合には、内燃機関から出力されるトルクの一部がバイパス経路を介して出力部材に伝達され、余剰のトルクが動力伝達経路を介して出力部材に伝達される。そのため、内燃機関から動力伝達経路に入力されるトルクに対応した反力トルクを反力機構から出力すればよく、反力機構を小型化することができる。 According to this invention, the power transmission path is provided for transmitting the power output from the internal combustion engine to the output member that rotates relative to the internal combustion engine by outputting the reaction torque from the reaction mechanism. In addition, a bypass path that couples the internal combustion engine and the output member in a relatively rotatable manner and transmits torque between the internal combustion engine and the output member is provided in parallel with the power transmission path. Therefore, when the internal combustion engine is driven, part of the torque output from the internal combustion engine is transmitted to the output member via the bypass path, and surplus torque is transmitted to the output member via the power transmission path. Therefore, the reaction torque corresponding to the torque input from the internal combustion engine to the power transmission path may be output from the reaction mechanism, and the size of the reaction mechanism can be reduced.
また、内燃機関に連結された入力要素と、反力機構に連結された反力要素との間に、入力要素と反力要素との差動回転を低減する流体クラッチを備えることにより、内燃機関のトルクを出力要素に伝達するための反力トルクの少なくとも一部を流体クラッチが受け持つことになり、その結果、反力機構を小型化することができる。 Further, by providing a fluid clutch between the input element connected to the internal combustion engine and the reaction force element connected to the reaction mechanism, the fluid clutch for reducing the differential rotation between the input element and the reaction force element, the internal combustion engine At least part of the reaction torque for transmitting the torque of to the output element is handled by the fluid clutch, and as a result, the reaction mechanism can be downsized.
この発明の実施形態における車両の一例を図1を参照して説明する。図1に示す車両Veは、エンジン1と、そのエンジン1の動力を電力に変換する発電機2と、発電機2によって発電された電力が供給されて駆動トルクを出力するモータ3とを備えた、いわゆるシリーズ方式のハイブリッド車両Veである。
An example of a vehicle according to an embodiment of the invention will be described with reference to FIG. A vehicle Ve shown in FIG. 1 includes an
エンジン1は、この発明の実施形態における「内燃機関」に相当するものであって、従来知られたガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどと同様に構成することができる。すなわち、供給される燃料と空気との混合気を燃焼することにより駆動トルクを出力し、また、その混合気の燃焼を停止することにより、フリクショントルクやポンピングロスなどに応じた制動トルクを出力することができるように構成されている。
The
そのエンジン1の出力軸4に、この発明の実施形態における「反力機構」に相当する発電機2が連結されている。この発電機2は、エンジン1の出力トルクによって連れ回されることにより、エンジン1の動力を電力に変換するように構成されている。言い換えると、発電機2が発電することによってエンジン1の出力軸4には、その回転数を低下させる方向の反力トルクが作用する。したがって、発電機2の発電電力を制御することによって、エンジン1の吹き上がりを抑制するなど、エンジン1の回転数を制御できるように構成されている。なお、エンジン1の出力軸4が、この発明の実施形態における「所定の回転部材」に相当する。
An
なお、この発電機2は、エンジン1の動力を電力に変換する機能を有していればよく、従来のハイブリッド車両と同様に、モータとしての機能と発電機としての機能とを備えたモータ・ジェネレータであってもよい。図1に示す例では、モータ・ジェネレータ(以下、第1モータと記す)2を発電機として設けている。すなわち、第1モータ(MG1)2から回生トルクを出力することによって、その回生トルクがエンジン1の出力トルクに対抗した反力トルクとして出力軸4に作用するように構成されている。また、第1モータ2をモータとして機能させることによって、第1モータ2から出力されたトルクによってエンジン1をクランキングするように構成されている。したがって、別途、スタータモータを設ける必要がなく、エンジン1や第1モータ2を含む駆動装置を小型化することができる。
It should be noted that the
上記の第1モータ2には、インバータ(INV)5を介して第2モータ3が電気的に接続されている。したがって、第1モータ2によって発電された電力は、インバータ(INV)5を介して第2モータ(MG2)3に供給される。なお、インバータ5には、蓄電装置(BATT)6が接続され、第1モータ2や第2モータ3によって発電された電力を蓄電装置6に充電し、または第1モータ2や第2モータ3に蓄電装置6から電力を供給することができるように構成されている。
A
第2モータ3は、この発明の実施形態における「モータ」に相当するものであり、従来のハイブリッド車両の駆動力源として設けられたモータと同様に構成することができる。すなわち、第2モータ3は、永久磁石式の同期モータや誘導モータなどの発電機能を有するモータ・ジェネレータによって構成することができる。そして、この第2モータ3の出力軸7に、駆動輪8が連結されている。なお、第2モータ3の出力軸7と駆動輪8との間に、図示しない変速機構やデファレンシャルギヤユニットなどを設けていてもよい。
The
図1に示すように構成された車両Veは、エンジン1を駆動し、エンジン1の出力トルクに対抗した反力トルクを第1モータ2から出力することによって、エンジン1の動力を電力に変換し、その電力を第2モータ3に供給することによって走行することができる。つまり、第2モータ3に供給される電力は、エンジン1の動力を用いたものであって、上記のように第1モータ2から反力トルクを出力することによってエンジン1の動力を駆動輪8に伝達する経路9が、この発明の実施形態における「動力伝達経路」に相当する。
A vehicle Ve configured as shown in FIG. 1 drives an
上記のように第1モータ2から反力トルクを出力することによってエンジン1の動力を電力に変換する。したがって、エンジン1の出力トルクが高トルクであって、そのトルクに対抗したトルクを第1モータ2から出力することができない場合には、第1モータ2で電力に変換される動力に相当するトルクを除いた余剰トルクによって、エンジン1や第1モータ2の回転数が増加する。つまり、エンジン1の出力トルクは、第1モータ2から出力可能な反力トルクの大きさに制限される。言い換えると、エンジン1から出力できる最大トルクに相当する反力トルクを第1モータ2から出力できるように構成する必要がある。第1モータ2から出力可能なトルクは、第1モータ2の外径などの大きさに応じたものとなるため、エンジン1から出力できる最大トルクに応じて第1モータ2が大型化する。
By outputting the reaction torque from the
そのため、図1に示す車両Veは、第1モータ2から反力トルクを出力することなく、エンジン1から駆動輪8に動力を伝達することができるバイパス経路10が、第1モータ2から反力トルクを出力することによってエンジン1の動力を駆動輪8に伝達する経路9と並列に設けられている。通常、エンジン1の回転数は、駆動輪8の回転数と異なる。そのため、図1に示すバイパス経路10は、エンジン1とバイパス経路10の出力側の連結部11とを相対回転可能に連結している。
Therefore, the vehicle Ve shown in FIG. It is provided in parallel with a
図1に示すバイパス経路10は、エンジン1に連結されたポンプインペラー12と、ポンプインペラー12に対向して配置されたタービンランナー13と、それらポンプインペラー12およびタービンランナー13を収容する図示しないハウジングの内部に供給され、ポンプインペラー12が回転することによって流動して、タービンランナー13にトルクを伝達する流体とによって構成された流体クラッチ14を備えている。そして、タービンランナー13が第2モータ3の出力軸7に連結されている。なお、ポンプインペラー12が、この発明の実施形態における「入力部」に相当し、タービンランナー13が、この発明の実施形態における「出力部」に相当し、第2モータ3の出力軸7が、この発明の実施形態における「出力部材」に相当する。
A
上記のバイパス経路10は、エンジン1の回転数と連結部11である第2モータ3の出力軸7の回転数との比である回転速度比に応じたトルクが伝達される。したがって、エンジン1を駆動した場合には、エンジン1から出力されるトルクのうち、エンジン1と第2モータ3の出力軸7との回転速度比に応じたトルクがバイパス経路10を介して駆動輪8に伝達され、余剰のトルクとエンジン回転数とに応じた動力を第1モータ2によって電力に変換する。つまり、エンジン1から出力された動力の一部が第1モータ2によって電力に変換され、その発電電力によって第2モータ3が駆動して駆動輪8に動力が伝達され、余剰の動力は、バイパス経路10を介してエンジン1から駆動輪8に伝達される。言い換えると、流体クラッチ14が、第1モータ2から反力トルクを出力することによってエンジン1の動力を駆動輪8に伝達する経路9と、バイパス経路10とにトルクを分割する分割率を定める機構として機能する。そのため、エンジン1から出力された動力の全てを第1モータ2によって電力に変換する必要がなく、エンジン1から出力されたトルクの一部に相当する反力トルクを第1モータ2から出力すればよい。その結果、第1モータ2を小型化することができる。
Through the
この発明の実施形態における車両の他の例を図2に模式的に示してある。なお、図1と同様の構成については同一の符号を付してある。図2に示す車両Veは、エンジン1から出力した動力の一部を駆動輪8に機械的に伝達するとともに、他の一部を第1モータ2によって電力に変換し、その発電電力が第2モータ3に供給されて駆動トルクを駆動輪8に伝達するように構成された、いわゆるシリーズパラレル方式のハイブリッド車両である。
Another example of a vehicle according to an embodiment of the invention is schematically shown in FIG. In addition, the same code|symbol is attached|subjected about the structure similar to FIG. Vehicle Ve shown in FIG. 2 mechanically transmits part of the power output from
図2に示す例では、エンジン1から出力された動力を第1モータ2と駆動輪8とに分割する動力分割機構15を備えている。この動力分割機構15は、この発明の実施形態における「差動機構」に相当するものであって、入力要素、反力要素、および出力要素の少なくとも三つの回転要素が差動回転するように構成されている。その入力要素にエンジン1が連結され、反力要素に第1モータ2が連結され、出力要素に駆動輪8が連結されている。したがって、エンジン1から動力分割機構15に入力されるトルクが、第1モータ2が連結された回転要素に作用し、その第1モータ2が連結された回転要素に作用するトルクに対抗した反力トルクを第1モータ2から出力することによって、動力分割機構15に入力されるトルクと動力分割機構15のギヤ比とに応じたトルクが駆動輪8に伝達される。
The example shown in FIG. 2 includes a
また、第1モータ2から出力した反力トルクに応じて第1モータ2が発電機として機能する場合に、その発電電力が第2モータ3に供給され、第2モータ3から駆動トルクを出力する。すなわち、第1モータ2から反力トルクを出力することによって、エンジン1から出力された動力が動力分割機構15を介して駆動輪8に伝達され、また発電電力として第2モータ3を介して駆動輪8に伝達される。このように第1モータ2から反力トルクを出力することによってエンジン1の動力を駆動輪8に伝達する経路9が、この発明の実施形態における「動力伝達経路」に相当する。なお、第2モータ3は、動力分割機構15を介してトルクが伝達される駆動輪8とは異なる他の駆動輪に連結されていてもよい。
Further, when the
上記のように動力分割機構15を介して第1モータ2が連結された回転要素に作用するトルクに対抗した反力トルクを第1モータ2から出力することによって、エンジン1の出力トルクに応じたトルクが動力分割機構15から出力される。したがって、エンジン1の出力トルクが高トルクであって、そのエンジン1の出力トルクに応じたトルクを動力分割機構15から出力するための反力トルクを第1モータ2から出力することができない場合には、第1モータ2から出力された反力トルクに応じたトルクを除いた余剰のトルクによってエンジン1や第1モータ2の回転数が変動する。つまり、エンジン1の出力トルクは、第1モータ2から出力可能な反力トルクの大きさに制限される。言い換えると、エンジン1から出力できる最大トルクに相当する反力トルクを第1モータ2から出力できるように構成する必要があり、第1モータ2が大型化する。
By outputting from the
そのため、図1に示す例と同様に、第1モータ2から反力トルクを出力することなく、エンジン1から駆動輪8に動力を伝達することができるバイパス経路10が、第1モータ2から反力トルクを出力することによってエンジン1の動力を駆動輪8に伝達する経路9と並列に設けられている。すなわち、エンジン1に連結されたポンプインペラー12と、ポンプインペラー12に対向して配置されたタービンランナー13と、それらポンプインペラー12およびタービンランナー13を収容する図示しないハウジングの内部に供給され、ポンプインペラー12が回転することによって流動して、タービンランナー13にトルクを伝達する流体とによって構成された流体クラッチ14を備えている。そして、タービンランナー13が動力分割機構15の出力軸16に連結されている。この出力軸16が、この発明の実施形態における「出力部材」に相当する。
Therefore, as in the example shown in FIG. It is provided in parallel with a
上記のバイパス経路10は、エンジン1の回転数と連結部11である動力分割機構15の出力軸16の回転数との比である回転速度比に応じたトルクが伝達される。したがって、エンジン1を駆動した場合には、エンジン1から出力されるトルクのうち、エンジン1と動力分割機構15の出力軸16との回転速度比に応じたトルクがバイパス経路10を介して駆動輪8に伝達され、余剰のトルクが動力分割機構15に入力される。つまり、エンジン1から出力された動力の一部が動力分割機構15を介して駆動輪8に伝達され、余剰の動力は、バイパス経路10を介してエンジン1から駆動輪8に伝達される。言い換えると、流体クラッチ14が、第1モータ2から反力トルクを出力することによってエンジン1の動力を駆動輪8に伝達する経路9と、バイパス経路10とにトルクを分割する分割率を定める機構として機能する。そのため、エンジン1から出力された全てのトルクに対抗した反力トルクを第1モータ2から出力する必要がなく、エンジン1から出力されたトルクの一部に相当する反力トルクを第1モータ2から出力すればよい。その結果、第1モータ2を小型化することができる。
Through the
図3は、シリーズパラレル方式のハイブリッド車両の具体例を示す図である。なお、図2に示す構成と同様の構成については、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。図3に示すエンジン1の出力軸4には、環状に形成されたドライブプレート17が連結され、ドライブプレート17の側面のうちのエンジン1に対向した側面とは反対側の側面に、環状に形成されたフライホイール18が連結されている。また、その側面には、更にバネダンパ19が連結されている。
FIG. 3 is a diagram showing a specific example of a series-parallel hybrid vehicle. In addition, the same reference numerals are given to the same configurations as those shown in FIG. 2, and the description thereof will be omitted. An
このバネダンパ19は、エンジントルクの振動を減衰して伝達するものであって、従来のバネダンパと同様に構成することができる。すなわち、ドライブプレート17とフライホイール18との間に挟まれて設けられた環状の駆動側プレート20と、駆動側プレート20と相対回転可能に設けられた従動側プレート21と、駆動側プレート20と従動側プレート21とが相対回転した場合にそれらの円周方向に圧縮されるように設けられた弾性部材22とによってバネダンパ19が構成されている。
The
図3に示す例では、円筒部23と、円筒部23の一方側(エンジン1とは反対側)の端部に一体化された環状の壁部24と、壁部24の中央部分からエンジン1側に延出した保持軸部25とによって構成されたハウジング26が設けられている。そのハウジング26の内側、すなわち、円筒部23の内側にバネダンパ19と流体クラッチ14とが収容されている。なお、円筒部23の開口端は、図示しないエンジンブロックに当接して連結されている。
In the example shown in FIG. 3, a
上記の保持軸部25には、動力分割機構15の入力軸27が挿入されていて、その一方の端部に、従動側プレート21がスプライン係合している。また、入力軸27の他端部は、壁部24を挟んでエンジン1とは反対側まで延出していて、壁部24から延出した部分に動力分割機構15が連結されている。
An
図3に示す例では、一方の端部が壁部24に当接した円筒部28と、その円筒部28の内部を軸線方向で区画する環状の壁部29とによって構成されたケース30が設けられている。その円筒部28のうちの壁部29よりもエンジン1側の空間に動力分割機構15が収容されている。
In the example shown in FIG. 3, a
図3に示す動力分割機構15は、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、動力分割機構15は、サンギヤ31と、サンギヤ31に対して同心円上に配置された、内歯歯車であるリングギヤ32と、これらサンギヤ31とリングギヤ32との間に配置されてサンギヤ31とリングギヤ32とに噛み合っているピニオンギヤ33と、ピニオンギヤ33を自転および公転可能に保持するキャリヤ34とを有し、サンギヤ31、リングギヤ32、およびキャリヤ34の三つの回転要素によって差動作用を行うように構成されている。なお、キャリヤ34が、この発明の実施形態における「入力要素」に相当し、サンギヤ31が、この発明の実施形態における「出力要素」や「所定の回転部材」に相当し、リングギヤ32が、この発明の実施形態における「出力要素」に相当し、動力分割機構15が、この発明の実施形態における「差動機構」や「駆動機構」に相当する。
The power split
そして、入力軸27やバネダンパ19を介してキャリヤ34にエンジン1が連結され、サンギヤ31に第1モータ2が連結されている。具体的には、ケース30には、ケース30の円筒部28の端部に開口端が当接した有底円筒状のリヤカバー35が連結されていて、ケース30の円筒部28と壁部29とリヤカバー35とに囲われた空間に、第1モータ2が収容されている。そして、第1モータ2の出力軸36が、壁部29の中空部を貫通し、その先端にサンギヤ31が連結されている。なお、リングギヤ32には、円筒軸37が連結され、その円筒軸37が、後述するプレート38に連結されている。
The
ドライブプレート17の外周には、エンジン1とは反対側に延出した円筒部39が連結されている。その円筒部39に流体クラッチ14を構成するポンプインペラー12が一体化されている。このポンプインペラー12には、環状に形成されたプレート40が連結され、そのプレート40の中央部分に円筒軸41が連結されている。その円筒軸41の先端が、ハウジング26における壁部24と保持軸部25との間に挿入され、軸受42によって回転自在に保持されている。また、保持軸部25との間から外部に流体が漏洩することを抑制するためのシール部材43が設けられている。
A
図3に示す流体クラッチ14は、従来のトルクコンバータと同様に構成されていて、ポンプインペラー12のトルクを増幅してタービンランナー13に伝達できるように構成されている。したがって、ポンプインペラー12に対峙してタービンランナー13が配置されるとともに、ポンプインペラー12とタービンランナー13との間にステータ44が設けられている。なお、ステータ44は、保持軸部25にワンウェイクラッチ45を介して連結されている。
The fluid clutch 14 shown in FIG. 3 is configured in the same manner as a conventional torque converter, and is configured to amplify the torque of the
タービンランナー13には、環状の連結プレート46が連結され、その連結プレート46には、ワンウェイクラッチ47を介して円筒軸48が連結されている。具体的には、円筒軸48の回転数が連結プレート46の回転数よりも高回転数の場合に、連結プレート46と円筒軸48とのトルクの伝達を遮断し、連結プレート46の回転数が円筒軸48の回転数以上の場合に、連結プレート46と円筒軸48とがトルクを伝達するようにワンウェイクラッチ47が設けられている。なお、このワンウェイクラッチ47が、この発明の実施形態における「ワンウェイクラッチ」に相当する。
An annular connecting
その円筒軸48に他の円筒軸49が挿入されていて、円筒軸48と円筒軸49とがスプライン係合している。なお、円筒軸49と保持軸部25との間から流体クラッチ14の流体が漏洩することを抑制するために、円筒軸49と保持軸部25との間にシール部材50が設けられている。また、円筒軸49には、入力軸27が挿入されていて、円筒軸49と入力軸27との間に軸受51が設けられ、円筒軸49と入力軸27とが相対回転できるように構成されている。そして、その円筒軸49の先端に、上記プレート38が一体化されている。
Another
上述した動力分割機構15の外周側を囲うように、この発明の実施形態における「出力部材」に相当する円筒軸52が設けられ、その円筒軸52とプレート38とが、クラッチ機構53を介して選択的に連結できるように構成されている。このクラッチ機構53は、プレート38と壁部24との間に設けられたアクチュエータ54によって、円筒軸52とプレート38とを連結した係合状態と、円筒軸52とプレート38とのトルクの伝達を遮断した解放状態とを切り替えられるように構成されている。クラッチ機構53は、摩擦式のクラッチ機構や噛み合い式のクラッチ機構によって構成されている。そして、円筒軸52の外周面に形成された出力ギヤ55を介して、図示しない駆動輪にトルクが伝達されるように構成されている。
A
なお、図3には、第1モータ2が反力トルクを出力することによって動力が伝達される経路9を実線で示し、第1モータ2が反力トルクを出力することなく動力が伝達されるバイパス経路10を破線で示してある。
In FIG. 3, a
エンジン1からプレート38にトルクを伝達する部材の運転状態を、図4に示す共線図を参照して説明する。共線図は、動力分割機構15における各回転要素を示す直線をギヤ比の間隔を空けて互いに平行に引き、これらの直線に直交する基線からの距離をそれぞれの回転要素の回転数として示す図である。
The operating state of the members that transmit torque from the
図4に示すようにエンジン1の出力トルク(以下、エンジントルクと記す)Teは、キャリヤ34とポンプインペラー12とに分割して伝達される。なお、図4には、キャリヤ34に伝達されるトルク(以下、第1入力トルクと記す)をTin1と記し、ポンプインペラー12に伝達されるトルク(以下、第2入力トルクと記す)をTin2と記してある。
As shown in FIG. 4, the output torque Te of the engine 1 (hereinafter referred to as engine torque) Te is divided and transmitted to the
第1入力トルクTin1と動力分割機構15のギヤ比とに基づいて、第1モータ2のトルクTgが制御される。ここで、図4に示す「ρ」は、動力分割機構15のギヤ比(リングギヤ32の歯数とサンギヤ31の歯数との比率)である。すなわち、第1モータ2のトルクTgは、(ρ/(1+ρ))・Tin1となる。なお、エンジン1の回転数が目標回転数よりも低回転数である場合には、上記の第1入力トルクTin1に基づくトルクからエンジン1の回転数を増加させるためのトルクを減算したトルクに第1モータ2のトルクTgが制御され、エンジン1の回転数が目標回転数よりも高回転数である場合には、上記の第1入力トルクTin1に基づくトルクに、エンジン1の回転数を低下させるためのトルクを加算したトルクに第1モータ2のトルクTgが制御される。
Torque Tg of the
上記のように第1モータ2のトルクを制御することにより、第1入力トルクTin1と動力分割機構15のギヤ比とに基づいたトルクが、リングギヤ32に伝達される。具体的には、リングギヤ32に伝達されるトルクTrは、(1/(1+ρ))・Tin1となる。
By controlling the torque of the
図4に示す例では、キャリヤ34よりもサンギヤ31の回転数が高回転数となるように制御されている。言い換えると、キャリヤ34よりもリングギヤ32の回転数が低回転数であって、サンギヤ31、キャリヤ34、およびリングギヤ32が差動回転している。
In the example shown in FIG. 4, the rotation speed of the
そのため、キャリヤ34と一体に回転するポンプインペラー12と、リングギヤ32と一体に回転するタービンランナー13とが相対回転し、その回転速度比γに応じたトルクTin2・γが、プレート38に伝達される。なお、第1モータ2によって発電された電力が、図4に図示しない第2モータ3に供給され、その第2モータ3の出力トルクTmが、リングギヤ32と図示しない駆動輪との間で加えられる。
Therefore, the
上述したように動力分割機構15を介したトルクの伝達経路9に並列的に、第1モータ2から反力トルクを出力することなくトルクを伝達するバイパス経路10を設けることによって、エンジン1の出力トルクの全てが動力分割機構15に入力されることを抑制でき、その結果、動力分割機構15に入力されたトルクを動力分割機構15から出力するための第1モータ2の反力トルクを小さくすることができる。したがって、第1モータ2を小型化することができる。
As described above, by providing the
また、バイパス経路10に流体クラッチ14を設けることによって、エンジン1とプレート38とが相対回転することを許容することができる。したがって、バイパス経路10を介して伝達されるトルクが、動力分割機構15を介してプレート38に伝達されるトルクを低減するように作用することを抑制できる。また、動力伝達経路9とバイパス経路10とを設けているため、流体クラッチ14が伝達するべきトルクは比較的小さくてよく、そのため、バネダンパ19が設けられる空間に流体クラッチ14を設けることができ、流体クラッチ14を設けることによる駆動装置の大型化を抑制できる。
Also, by providing the fluid clutch 14 in the
さらに、高車速時などプレート38の回転数がエンジン1の回転数よりも高回転数である場合、すなわち、タービンランナー13の回転数がポンプインペラー12の回転数よりも高回転数となる場合には、流体クラッチ14内で循環流速が発生し流体損失が増加する。そのため、図3に示すようにワンウェイクラッチ47を介してタービンランナー13とプレート38とを連結することによって、プレート38がタービンランナー13よりも高回転数で回転する場合には、プレート38とタービンランナー13とのトルクの伝達が遮断され、その結果、タービンランナー13は、ポンプインペラー12と同一の回転数で空転することができる。そのため、流体クラッチ14内で循環流速が発生することを抑制でき、流体損失を低減することができる。また、そのようなプレート38とタービンランナー13との間で伝達されるトルクを遮断するための制御を要しないため、プレート38とタービンランナー13とのトルクの伝達が適切なタイミングで遮断され、車両Veの挙動の変化が生じることを抑制できる。
Furthermore, when the rotation speed of the
またさらに、車両Veが後進走行する場合には、ワンウェイクラッチ47が係合してプレート38からタービンランナー13にトルクが伝達される。それに対して、ポンプインペラー12の回転方向は、後進走行時のタービンランナー13の回転方向とは反対方向となる。そのため、ポンプインペラー12が後進走行時の駆動力の抵抗力となるため、後進走行時の駆動力が低下する。そのため、図3に示すようにクラッチ機構53を設け、後進走行時にそのクラッチ機構53を解放することにより、ポンプインペラー12の抵抗力がタービンランナー13を介して駆動輪8に作用することを抑制でき、後進走行時の駆動力の低下を抑制できる。
Furthermore, when the vehicle Ve travels backward, the one-way clutch 47 is engaged and torque is transmitted from the
また、エンジン1を停止し、かつ第2モータ3の動力のみで走行するEV走行時にも、ポンプインペラー12が停止し、タービンランナー13が回転すると、その差回転により流体クラッチ14内に循環流速が発生し流体損失が増加する。その結果、EV走行時の駆動力が低下する可能性がある。そのため、上記と同様にクラッチ機構53を設け、EV走行時にそのクラッチ機構53を解放することにより、円筒軸52とタービンランナー13とのトルクの伝達を遮断することができ、流体クラッチ14内に循環流速が発生すること、すなわち、EV走行時の駆動力が低下することを抑制できる。なお、クラッチ機構53を解放した場合には、動力分割機構15を連れ回すことによる動力損失を低下することもできる。
Also, when the
図5には、シリーズパラレル方式のハイブリッド車両の他の具体例を示してある。なお、図3に示す構成と同様の構成については、同一の参照符号を付して、その説明を省略する。図5に示す車両は、動力分割機構15におけるリングギヤ32が円筒軸52に連結され、プレート38がクラッチ機構53を介して円筒軸52に連結されている。また、このクラッチ機構53は、プレート38の回転数が円筒軸52の回転数よりも高回転数の場合にトルクを伝達する係合状態と、プレート38と円筒軸52との間のトルクの伝達を遮断する解放状態とを切り替えることができるように構成されている。そのため、クラッチ機構53を係合することによって、タービンランナー13がポンプインペラー12よりも高回転数で回転することを抑制できるため、図5に示す例では、ワンウェイクラッチ47を設けていない。このように構成した場合であっても、図3に示す構成と同様の効果を奏することができる。
FIG. 5 shows another specific example of a series-parallel hybrid vehicle. In addition, the same reference numerals are given to the same configurations as those shown in FIG. 3, and the description thereof will be omitted. In the vehicle shown in FIG. 5 , the
なお、上述したワンウェイクラッチ47やクラッチ機構53は、シリーズパラレル方式のハイブリッド車両に限らず、図1に示すシリーズ方式のハイブリッド車両に設けてもよい。具体的には、タービンランナー13と連結部11との間にワンウェイクラッチ47や、クラッチ機構53を設けてもよい。そのように構成した場合にも、図3と同様の効果を奏することができる。また、バイパス経路10は、エンジン1と出力部材とを相対回転可能に連結しつつ、トルクを伝達することができればよく、その機能を達成するための部材として流体クラッチに代えて、摩擦クラッチなどの他の部材であってもよい。あるいは、エンジン1に連結された入力部と、出力部材に連結された出力部とを備え、その入力部と出力部との回転数比を連続的に変更することができる無段式の変速機構などであってもよい。
The one-way clutch 47 and the
この発明の実施形態における車両は、エンジン1のトルクを出力部材に伝達するための反力機構を複数設けていてもよい。図6は、その車両Veの一例を説明するためのスケルトン図である。
The vehicle according to the embodiment of the invention may be provided with a plurality of reaction mechanisms for transmitting the torque of the
図6に示す車両Veは、エンジン1の出力軸4が、車両Veの前後方向に向いて配置されていて、エンジン1の出力軸4の回転中心軸線方向に並んで、バネダンパ19、流体クラッチ14、第1モータ2、動力分割機構15、第2モータ3、および減速機構56が配置されている。
A vehicle Ve shown in FIG. 6 has an
上記の各構成要素は、ハウジング26、ケース30、およびリヤカバー35に収容されている。具体的には、バネダンパ19、流体クラッチ14、第1モータ2、および動力分割機構15が、ハウジング26に収容され、第2モータ3が、ケース30に収容され、減速機構56がリヤカバー35に収容されている。
Each component described above is housed in
ハウジング26は、円筒部23、その先端に形成された環状の壁部24、円筒部23の軸線方向における中央部分に形成された環状の隔壁部57、壁部24の背面(図6における左側の面)に一体化された小径円筒部58、および小径円筒部58の先端に形成された環状の壁部59によって構成されている。
The
隔壁部57の内周側には、支持部材60が一体化されている。この支持部材60は、円筒部61と、その円筒部61の端部に形成されたフランジ部62とによって構成されている。円筒部61の外径は、隔壁部57の内径よりも小さく形成されていて、隔壁部57の内周面と所定の隙間を空けて、隔壁部57を貫通している。その隔壁部57から第1モータ2側に突出した部分にフランジ部62が形成されていて、フランジ部62の側面が隔壁部57の側面に溶接などにより一体化されている。
A
そして、バネダンパ19と流体クラッチ14とが隔壁部57よりもエンジン1側の空間に収容され、第1モータ2が隔壁部57と壁部24との間の空間に収容され、動力分割機構15が壁部24,59間の空間に収容されている。
The
ケース30は、一方の端部が壁部24に連結された円筒部61と、他方の端部に形成された環状の壁部63とによって構成されている。すなわち、円筒部61の内径は、小径円筒部58の外径よりも大きく形成されていて、円筒部61の内側に小径円筒部58が挿入されている。そして、壁部59と壁部63との間に第2モータ3が収容されている。
The
リヤカバー35は、ケース30と同様の形状に形成されている。すなわち、一方の端部が壁部63に連結された円筒部64と、他方の端部に形成された環状の壁部65とによって構成されている。そして、壁部63と壁部65との間に減速機構56が収容されている。
Rear cover 35 is formed in the same shape as
バネダンパ19は、環状の駆動側プレート20と、駆動側プレート20と相対回転可能に配置された環状の従動側プレート21と、それらのプレート20,21が相対回転した場合にそれらの円周方向に圧縮される弾性部材22とによって構成されている。
The
その駆動側プレート20は、エンジン1とトルク伝達可能に連結されている。具体的には、外周側の側面に円筒部39が一体化された環状のドライブプレート17が、エンジン1の出力軸4に連結され、その円筒部39の内面に駆動側プレート20が連結されている。
The driving
従動側プレート21の内周面には、円周方向に沿ってスリット66が形成されていて、そのスリット66に環状に形成された入力プレート67の外周部分が挿入されている。この従動側プレート21と入力プレート67との間で伝達するトルクを予め定められたトルク以下に制限するように構成されている。具体的には、スリット66の内面に摩擦材を設け、その摩擦材と入力プレート67との摩擦力に応じたトルクが制限トルクとなるように構成されている。すなわち、従動側プレート21と入力プレート67とによってトルクリミッタ68を構成している。
A
流体クラッチ14は、動力分割機構15におけるキャリヤ34とサンギヤ31との差回転数を低下させるように構成されている。具体的には、上記円筒部39の開口端を閉じるようにタービンハウジング69が設けられ、そのタービンハウジング69と一体にタービンランナー13が設けられている。なお、タービンハウジング69の内周部には、隔壁部57と円筒部61との間に挿入される円筒軸70が形成され、その円筒軸70の外周面と隔壁部57の内周面との間にシール部材71が設けられ、円筒軸70の内周面と円筒部61の外周面との間にブッシュ72が設けられている。すなわち、ドライブプレート17、円筒部39、およびタービンハウジング69に囲われた空間に流体クラッチ14と、トルクリミッタ68とが収容されている。その空間には、流体クラッチ14を作動させることや、トルクリミッタ68の摩擦面に介在させるためのオイル(作動油)が供給されている。
Fluid clutch 14 is configured to reduce the differential rotation speed between
タービンランナー13に対向してポンプインペラー12が配置され、ポンプインペラー12からタービンランナー13に向かう作動油の流動方向を調整するステータ44が、ポンプインペラー12とタービンランナー13との間に配置されている。すなわち、流体クラッチ14は、トルクコンバータとして機能するように構成されている。上記のタービンランナー13が、この発明の実施形態における「従動側部材」に相当し、ポンプインペラー12が、この発明の実施形態における「駆動側部材」に相当する。なお、ステータ44は、円筒部61にワンウェイクラッチ73を介して連結されている。
A
第1モータ2の出力軸36は、円筒状に形成されていて、その一方側は、壁部24を貫通して動力分割機構15側まで延出するとともに、他方側は、隔壁部57を貫通して流体クラッチ14の内側まで延出している。そして、一方側の端部がサンギヤ31に連結され、他方側の端部がポンプインペラー12との間でトルク伝達可能に連結されている。具体的には、出力軸36の他方側の端部には、環状の伝達プレート74が連結され、ポンプインペラー12にも、同様に環状の連結プレート75が連結され、伝達プレート74と連結プレート75との間にワンウェイクラッチ76が設けられている。
The
このワンウェイクラッチ76は、伝達プレート74(すなわち、サンギヤ31)の回転数が、連結プレート75(すなわち、ポンプインペラー12)の回転数未満では、伝達プレート74と連結プレート75とのトルクの伝達を遮断するように構成されている。なお、出力軸36の内側には、入力プレート67に一体化された入力軸27が挿入されていて、その入力軸27の先端にキャリヤ34が連結されている。
The one-way clutch 76 cuts off torque transmission between the transmission plate 74 (ie, the sun gear 31) and the connection plate 75 (ie, the pump impeller 12) when the rotation speed of the transmission plate 74 (ie, the sun gear 31) is less than the rotation speed of the connection plate 75 (ie, the pump impeller 12). is configured to An
動力分割機構15は、図3に示す例と同様に構成されていて、そのリングギヤ32には、出力軸77が連結されている。この出力軸77は、リヤカバー35の壁部65を貫通して延出している。
The
第2モータ3には、円筒状の出力軸78が連結されている。この出力軸78は、ケース30の壁部63を貫通してリヤカバー35の内側まで延出していて、その先端に減速機構56が連結されている。
A
減速機構56は、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。具体的には、出力軸78に連結されたサンギヤ79と、サンギヤ79と同心円上に配置されるとともにケース30の壁部63に固定されたリングギヤ80と、サンギヤ79およびリングギヤ80に噛み合うピニオンギヤ81と、ピニオンギヤ81を自転および公転可能に保持するキャリヤ82とによって構成され、そのキャリヤ82が出力軸77に連結されている。
The
上述したように構成された車両Veは、図6における矢印Aで示すようにエンジン1からトルクリミッタ68を介してキャリヤ34にトルクが伝達される。そのキャリヤ34に伝達されたトルクは、動力分割機構15のギヤ比(リングギヤ32の歯数とサンギヤ31の歯数との比率)に応じてサンギヤ31とリングギヤ32とに分割される。そのようにサンギヤ31に作用したトルクの一部は、図6における矢印Bで示すように、第1モータ2に作用し、残りのトルクは、図6における矢印Cで示すようにポンプインペラー12に作用する。そして、ポンプインペラー12に作用するトルクは、図6に矢印Dで示すように流体クラッチ14のトルク比に応じて増幅されて、エンジントルクに加算され、キャリヤ34に入力される。
In the vehicle Ve constructed as described above, torque is transmitted from the
図7には、エンジン回転数よりも第1モータ2の回転数が高回転数の時における動力分割機構15の動作状態を説明するための共線図を示してあり、各回転要素に作用するトルクの向きを矢印で示してある。図7に示すようにキャリヤ34には、エンジントルクTeがキャリヤ34の回転数を増加させる方向に作用している。
FIG. 7 shows a collinear diagram for explaining the operating state of the
一方、動力分割機構15を介してエンジン1からサンギヤ31に伝達されるトルクは、サンギヤ31の回転数を増加させるように作用する。加えて、エンジン回転数よりも第1モータ2の回転数が高回転数である。すなわち、タービンランナー13の回転数よりもポンプインペラー12の回転数が高回転数である。そのため、ワンウェイクラッチ76が係合することによってサンギヤ31からポンプインペラー12にトルクが伝達され、流体クラッチ14がトルクコンバータとして機能する。言い換えると、ポンプインペラー12に伝達するトルクに対抗した反力トルクがサンギヤ31に作用する。すなわち、サンギヤ31の回転数を低下させる反力トルクTpが作用する。つまり、流体クラッチ14が反力機構として機能する。
On the other hand, the torque transmitted from
また、ポンプインペラー12に伝達されたトルクと、流体クラッチ14のトルク比とに応じた大きさのトルク(タービントルク)Ttが、エンジントルクTeと同様にキャリヤ34に作用する。
A torque (turbine torque) Tt having a magnitude corresponding to the torque transmitted to the
さらに、第1モータ2から反力トルクTgを出力することによって、その大きさに応じてトルクがサンギヤ31から第1モータ2に作用する。言い換えると、動力分割機構15を介してサンギヤ31に伝達されたトルクと、第1モータ2から出力された反力トルクTgとの差分のトルクが、ポンプインペラー12に作用する。図7におけるTloは、走行抵抗に応じたトルクである。なお、エンジン1を駆動した状態で、車両Veが後進走行した場合にも、上記と同様に各回転要素にトルクが作用する。
Furthermore, by outputting the reaction torque Tg from the
図8には、エンジン回転数よりも第1モータ2の回転数が低回転数の時における動力分割機構15の動作状態を説明するための共線図を示してあり、各回転要素に作用するトルクの向きを矢印で示してある。図8に示すようにキャリヤ34には、エンジントルクTeがキャリヤ34の回転数を増加させる方向に作用している。一方、第1モータ2の回転数を低回転数に維持しているため、ワンウェイクラッチ76が遮断され、サンギヤ31からポンプインペラー12にトルクが伝達されない。したがって、ポンプインペラー12は、タービンランナー13の回転につられてほぼ一体に回転し、トルクの増幅やサンギヤ31への反力トルクの負荷などが発生しない。すなわち、流体クラッチ14が設けられていない状態と同様の駆動状態となる。
FIG. 8 shows a collinear diagram for explaining the operating state of the
ここで、第1モータ2から反力トルクを出力することなく、エンジン1からトルクを出力した場合における、各部材のトルクが釣り合った状態、すなわち回転数の変動がない状態(ストール状態)でのトルクの関係について説明する。以下の説明では、動力分割機構15のギヤ比(リングギヤ32の歯数とサンギヤ31の歯数との比率)をρと示し、流体クラッチ14のトルク比(ポンプインペラー12のトルクに対するタービンランナー13のトルク)をtと示し、エンジントルクのうちタービンランナー13に作用するトルクの割合をαで示す。なお、便宜上、エンジントルクを「1」として示す。
Here, when the torque is output from the
上述したようにストール状態のため、エンジントルクが動力分割機構15およびポンプインペラー12を介してタービンランナー13に作用するトルクと、エンジントルクが直接タービンランナー13に作用するトルクとが式(1)に示すように釣り合う。
(1-α)×(ρ/(1+ρ))×t=-α …(1)
As described above, due to the stalled state, the torque that the engine torque acts on the
(1-α)×(ρ/(1+ρ))×t=-α (1)
式(1)を「α」について計算すると、式(2)が得られる。
α=ー(ρ×t)/(1+ρーρ×t) …(2)
Calculating equation (1) for “α” yields equation (2).
α = - (ρ x t) / (1 + ρ - ρ x t) (2)
また、式(1)を「1-α」について計算すると、式(3)が得られる。
1-α=(1+ρ)/(1+ρーρ×t) …(3)
Further, when the equation (1) is calculated with respect to "1-α", the equation (3) is obtained.
1-α=(1+ρ)/(1+ρ-ρ×t) …(3)
動力分割機構15が設定し得るギヤ比および流体クラッチ14のトルク比を上式(3)に代入することによって、左辺(1-α)が「1」よりも大きくなる。すなわち、キャリヤ34には、エンジントルクよりも大きなトルクが入力される。
By substituting the gear ratio that can be set by the
また、流体クラッチ14を設けていない場合における動力分割機構15に作用させるべき反力トルク(すなわち、第1モータ2のトルク)は、キャリヤ34に入力されるトルク(すなわちエンジントルク)に比例するため、上記のようにキャリヤ34に入力されるトルクが増加することによって、反力トルクを大きくする必要がある。しかしながら、上式(1)、(2)、(3)に示すように第1モータ2から反力トルクを出力しない場合であっても、流体クラッチ14によって反力を受け持つことができる。すなわち、要求される反力トルクの一部を、第1モータ2で受け持ち、残りの反力トルクを流体クラッチ14で受け持つことができる。言い換えると、第1モータ2から出力する反力トルクは適宜設定することができる。したがって、上述したように流体クラッチ14によってキャリヤ34とサンギヤ31とを連結することにより、第1モータ2によって出力するべきトルクを低減することができ、第1モータ2を小型化することができる。
In addition, since the reaction torque (that is, the torque of the first motor 2) to be applied to the
また、リングギヤ32に作用するトルクは、第1モータ2から出力する反力トルクが大きいほど小さくなるが、第1モータ2によって発電された電力を第2モータ3に通電して動力を出力することにより、流体クラッチ14を設けていない場合と比較して、出力軸77に伝達されるトルクを大きくすることができる。
The torque acting on the
さらに、動力分割機構15を介してサンギヤ31に伝達されるトルク、言い換えると、流体クラッチ14に入力されるトルクは、動力分割機構15のギヤ比に応じて定まり、そのギヤ比は、「1」よりも小さい。すなわち、エンジン1に直接流体クラッチ14を連結する場合よりも、流体クラッチ14に入力されるトルクを小さくすることができ、流体クラッチ14を小型化することができる。
Furthermore, the torque transmitted to the
またさらに、流体クラッチ14とともにトルクリミッタ68を、ドライブプレート17、円筒部39、およびタービンハウジング69に囲われた空間に収容することにより、過大なトルクが入力されてトルクリミッタ68がスリップした場合であっても、その摩耗を抑制することができ、トルクリミッタを小型化することができる。さらに、トルクリミッタ68の係合面、すなわち、従動側プレート21と入力プレート67との接触面に作動油が介在することによって、その接触面での摩擦係数の変動を抑制できる。言い換えると、トルクリミッタ68における制限トルクの大きさがバラつくことを抑制できる。
Furthermore, by housing the
上述したように流体クラッチ14を設けることによってエンジントルクに対して第1モータ2の反力トルクを小さくすることができる。言い換えると、エンジン1の出力トルクを増加させて駆動力を向上させることができる。一方、図7に示すようにエンジン1を駆動したまま後進走行すると、エンジントルクに対する反力トルクを流体クラッチ14が発生させることになり、そのような場合には、反力トルクの大きさに応じたトルクがリングギヤ32に車両Veを前進させる方向に作用する。したがって、後進走行するために第2モータ3からトルクを出力した場合に、リングギヤ32に伝達されたトルクが、第2モータ3のトルクを減じるように作用して、後進走行時における駆動力が低下する可能性がある。
By providing the fluid clutch 14 as described above, the reaction torque of the
そのため、図9に示す車両Veは、図6に示す構成に加えて、後進走行時に流体クラッチ14を切り離す切り離しクラッチ83を備えている。具体的には、第1モータ2の出力軸36と伝達プレート74との間のトルクの伝達を選択的に遮断するように、切り離しクラッチ83が設けられている。また、上記の切り離しクラッチ83を構成するリターンスプリングや油圧アクチュエータなどを収容するために、隔壁部57から流体クラッチ14側に突出した収容部材84が設けられ、その収容部材84に支持部材60が連結され、収容部材84および支持部材60と円筒軸70との間にシール部材71およびブッシュ72が設けられている。なお、他の構成の機能は、図6に示す例と同様であるため、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
Therefore, the vehicle Ve shown in FIG. 9 includes, in addition to the configuration shown in FIG. 6, a
図10には、後進走行時に切り離しクラッチ83を解放した状態での動力分割機構15の動作状態を説明するための共線図を示してあり、各回転要素に作用するトルクの向きを矢印で示してある。図10に示すようにエンジン1は、自立回転可能な回転数以上となるように所定のトルクTeを出力している。一方、切り離しクラッチ83を解放していることにより、ポンプインペラー12を回転させるトルクが伝達されないため、ポンプインペラー12はタービンランナー13に連れ回されて、タービンランナー13と同一回転数で回転する。また、ここでは、第1モータ2から反力トルクを出力していない。
FIG. 10 is a nomographic diagram for explaining the operating state of the
したがって、サンギヤ31には、第1モータ2および流体クラッチ14による反力トルクが作用しないため、車両Veを前進させる方向のトルクがリングギヤ32に伝達されない。すなわち、第2モータ3からトルクを出力して後進走行している場合に、その後進走行するためのトルクに対抗したトルクが出力軸77に作用することを抑制でき、後進走行時における駆動力の低下を抑制できる。
Therefore, since the reaction torque from the
上述した車両Veは、エンジン1から駆動輪に伝達されるトルクを遮断することにより、後進走行時における駆動力の低下を抑制するように構成されている。一方、エンジントルクを反転させて駆動輪に伝達することにより、後進走行時における駆動力を向上させることができる。したがって、この発明の実施形態における車両は、動力分割機構15の出力側にトルクを選択的に反転することができる前後進切替機構を備えていてもよい。
The vehicle Ve described above is configured so as to suppress a decrease in driving force during reverse travel by interrupting the torque transmitted from the
図11には、その構成の一例を説明するためのスケルトン図を示してある。なお、図11に示す例は、動力分割機構15の出力側の構成が図6に示す例と異なっているのみであるため、図6に示す例と同様の構成については同一の符号を付して、その説明を省略する。
FIG. 11 shows a skeleton diagram for explaining an example of the configuration. The example shown in FIG. 11 differs from the example shown in FIG. 6 only in the configuration of the output side of the
図11に示す例では、動力分割機構15におけるリングギヤ32と出力軸77とを選択的に係合するフォワードクラッチ85が設けられている。このフォワードクラッチ85は、従来の摩擦式のクラッチや噛み合い式のクラッチによって構成することができる。このフォワードクラッチ85の係合状態と解放状態とを切り替えるアクチュエータ86が設けられている。このアクチュエータ86は、油圧や電磁力を制御することによりフォワードクラッチ85の係合状態と解放状態とを切り替えるように構成されている。
In the example shown in FIG. 11, a forward clutch 85 that selectively engages the
また、リングギヤ32には、ワンウェイクラッチ87を介して第2モータ3の出力軸78が連結されている。具体的には、ワンウェイクラッチ87は、リングギヤ32の回転数が出力軸78の回転数以上の場合に、リングギヤ32と出力軸78とが連結され、リングギヤ32の回転数が出力軸78の回転数よりも低回転数の場合に解放されるように構成されている。
An
さらに、図11に示す減速機構56は、入力トルクを選択的に反転させて出力する前後進切替機構としての機能を備えている。具体的には、前進走行時に入力トルクを増幅して出力する前進減速機構88と、後進走行時に入力トルクを増幅するとともに、トルクの向きを反転させて出力する後進減速機構89とを備えている。
Further, the
前進減速機構88は、図6に示す減速機構56と同様に構成されている。すなわち、第2モータ3の出力軸78が連結されたサンギヤ79と、出力軸77に連結されたキャリヤ82と、リングギヤ80とによって構成されたシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。一方、リングギヤ80は、そのリングギヤ80を固定し、または解放(自由回転可能)するように構成されたフォワードブレーキ90に連結されている。
The forward
後進減速機構89は、第2モータ3の出力軸78に連結されたサンギヤ91と、出力軸77に連結されたリングギヤ92と、キャリヤ93とによって構成されたシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。キャリヤ93は、そのキャリヤ93を固定し、または解放するように構成されたリバースブレーキ94に連結されている。
The reverse
上記のフォワードブレーキ90およびリバースブレーキ94は、摩擦式のブレーキであってもよく、噛み合い式のブレーキであってもよい。また、フォワードブレーキ90およびリバースブレーキ94の係合状態と解放状態とを切り替えるためのアクチュエータ95がリヤカバー35に取り付けられていて、このアクチュエータ95は、油圧式のアクチュエータであってもよく、電磁式のアクチュエータであってもよい。なお、図11に示す例では、キャリヤにパーキングギヤ96が形成されている。
The
図12には、減速機構56を構成する各回転要素の動作状態を説明するための共線図を示してある。なお、前進走行時における動作状態を実線で示し、後進走行時における動作状態を破線で示してある。
FIG. 12 shows a nomographic chart for explaining the operating state of each rotating element that constitutes the
前進走行時には、フォワードクラッチ85およびフォワードブレーキ90を係合する。その場合、キャリヤ82の回転数はリングギヤ32の回転数と同一であり、サンギヤ79の回転数は前進減速機構88のギヤ比に応じてキャリヤ82の回転数よりも高回転数になる。したがって、ワンウェイクラッチ87は解放状態となる。そのため、動力分割機構15から出力されたトルクは、直接、出力軸77に伝達され、第2モータ3からトルクを出力することにより、そのトルクが増幅されて出力軸77に加算される。
When traveling forward, the
一方、後進走行時には、フォワードクラッチ85を解放する。また、流体クラッチ14のトルク比が大きいほど、動力分割機構15におけるリングギヤ32に伝達されるトルクが大きくなる。したがって、流体クラッチ14によってトルクを増幅して動力分割機構15からトルクを出力する場合には、動力分割機構15におけるリングギヤ32の回転数が低回転数となる。それとは反対に、後進走行時には、リバースブレーキ94が係合されることにより、後進減速機構89のギヤ比に応じてサンギヤ91の回転数が高回転数となる。その結果、ワンウェイクラッチ87が係合されて、動力分割機構15におけるリングギヤ32のトルクは、第2モータ3の出力軸78の部分で、第2モータ3の出力トルクに加算される。そして、そのトルクが後進減速機構89によって増幅されて出力される。
On the other hand, the
上述したように動力分割機構15の出力側に、動力分割機構15を介してエンジン1から伝達されたトルクを反転させて出力させる機構を設けることによって、流体クラッチ14を用いて増幅されたトルクを後進走行の駆動トルクとして使用することができ、後進走行時における駆動力を向上させることができる。
As described above, the output side of the
1 エンジン
2,3 モータ
4,7,16,36,77,78 出力軸
8 駆動輪
9 動力伝達経路
10 バイパス経路
12 ポンプインペラー
13 タービンランナー
14 流体クラッチ
15 動力分割機構
19 バネダンパ
31,79,91 サンギヤ
32,80,92 リングギヤ
33,81 ピニオンギヤ
34,82,93 キャリヤ
44 ステータ
45,47,73,76,87 ワンウェイクラッチ
53 クラッチ機構
55 出力ギヤ
56 減速機構
67 入力プレート
68 トルクリミッタ
74 伝達プレート
83 切り離しクラッチ
85 フォワードクラッチ
88 前進減速機構
89 後進減速機構
90 フォワードブレーキ
94 リバースブレーキ
96 パーキングギヤ
Ve 車両
1
Claims (12)
前記動力伝達経路と並列に設けられ、かつ前記内燃機関と前記出力部材とを相対回転可能に連結するとともに前記内燃機関と前記出力部材との間でトルクを伝達するバイパス経路を備えている
ことを特徴とする車両。 An internal combustion engine, an output member rotatable relative to the internal combustion engine, and a reaction mechanism for applying reaction torque to a predetermined rotating member for transmitting power from the internal combustion engine to the output member. and a vehicle including a power transmission path through which power output from the internal combustion engine is transmitted to the output member by outputting the reaction torque from the reaction mechanism,
A bypass path is provided in parallel with the power transmission path, connects the internal combustion engine and the output member so as to be relatively rotatable, and transmits torque between the internal combustion engine and the output member. Characteristic vehicle.
前記バイパス経路は、前記内燃機関に連結された入力部と、前記入力部の動力によって流動する流体と、前記流体が流動することにより前記入力部からトルクが伝達される出力部とによって構成された流体クラッチを備えている
ことを特徴とする車両。 A vehicle according to claim 1,
The bypass path is configured by an input section connected to the internal combustion engine, a fluid flowing by the power of the input section, and an output section to which torque is transmitted from the input section by the flow of the fluid. A vehicle characterized by having a fluid clutch.
前記出力部と前記出力部材との間に、前記出力部の回転数が前記出力部材の回転数よりも高回転数の場合に前記出力部と前記出力部材とを連結するワンウェイクラッチを備えている
ことを特徴とする車両。 A vehicle according to claim 2,
A one-way clutch is provided between the output section and the output member and connects the output section and the output member when the rotation speed of the output section is higher than the rotation speed of the output member. A vehicle characterized by:
前記出力部と前記出力部材との間のトルクの伝達を選択的に遮断するクラッチ機構を備えている
ことを特徴とする車両。 A vehicle according to claim 2,
A vehicle comprising a clutch mechanism for selectively interrupting transmission of torque between the output portion and the output member.
前記動力伝達経路は、前記内燃機関から出力したトルクを前記出力部材に伝達する駆動機構を有し、
前記クラッチ機構は、前記駆動機構と前記出力部材とのトルクの伝達を選択的に遮断するように構成されている
ことを特徴とする車両。 A vehicle according to claim 4,
The power transmission path has a drive mechanism that transmits torque output from the internal combustion engine to the output member,
A vehicle, wherein the clutch mechanism is configured to selectively interrupt transmission of torque between the drive mechanism and the output member.
前記動力伝達経路は、前記内燃機関に連結された入力要素と、前記反力機構に連結された反力要素と、前記出力部材に連結された出力要素との少なくとも三つの回転要素を有し、前記三つの回転要素が差動作用するように連結された差動機構を備えている
ことを特徴とする車両。 A vehicle according to any one of claims 1 to 5,
The power transmission path has at least three rotating elements: an input element connected to the internal combustion engine, a reaction element connected to the reaction mechanism, and an output element connected to the output member; A vehicle comprising a differential mechanism in which the three rotating elements are connected so as to act differentially.
前記反力機構は、前記内燃機関から出力された動力を電力に変換する発電機を含み、
前記動力伝達経路は、前記内燃機関の動力を前記発電機によって変換された発電電力が供給されて駆動することにより前記出力部材に駆動トルクを出力するモータを更に備えている
ことを特徴とする車両。 A vehicle according to any one of claims 1 to 5,
The reaction force mechanism includes a generator that converts power output from the internal combustion engine into electric power,
The vehicle, wherein the power transmission path further includes a motor that is supplied with power generated by converting the power of the internal combustion engine by the generator to drive the motor, thereby outputting drive torque to the output member. .
前記入力要素と前記反力要素との間に、前記入力要素と前記反力要素との差回転数を低減する流体クラッチを備えている
ことを特徴とする車両。 an internal combustion engine, a reaction mechanism for generating a reaction torque for transmitting the torque of the internal combustion engine to an output member, an input element connected to the internal combustion engine, a reaction element connected to the reaction mechanism, and a differential mechanism having an output element to which the output member is coupled,
A vehicle comprising a fluid clutch arranged between the input element and the reaction element for reducing a differential rotation speed between the input element and the reaction element.
前記流体クラッチは、前記反力要素に連結されたポンプインペラーと、前記入力要素に連結されたタービンランナーと、前記ポンプインペラーと前記タービンランナーとの回転速度比に応じて前記ポンプインペラーのトルクを増幅して前記タービンランナーから出力するトルクコンバータを更に備えている
ことを特徴とする車両。 A vehicle according to claim 8,
The fluid clutch amplifies the torque of the pump impeller according to the rotational speed ratio between the pump impeller connected to the reaction force element, the turbine runner connected to the input element, and the pump impeller and the turbine runner. and a torque converter that outputs from the turbine runner.
前記流体クラッチは、前記反力要素に連結された駆動側部材と、前記入力要素に連結された従動側部材とを備え、
前記反力要素と前記駆動側部材との間に、前記反力要素から前記駆動側部材に所定の方向のトルクのみを伝達するワンウェイクラッチを更に備えている
ことを特徴とする車両。 A vehicle according to claim 8,
The fluid clutch includes a drive-side member connected to the reaction element and a driven-side member connected to the input element,
A vehicle according to claim 1, further comprising a one-way clutch between said reaction element and said drive-side member for transmitting only torque in a predetermined direction from said reaction element to said drive-side member.
前記反力要素と前記流体クラッチとの間に、前記反力要素と前記流体クラッチとのトルクの伝達を選択的に遮断することができるクラッチ機構を更に備えている
ことを特徴とする車両。 A vehicle according to claim 8,
The vehicle further comprises a clutch mechanism between the reaction element and the fluid clutch, the clutch mechanism being capable of selectively interrupting transmission of torque between the reaction element and the fluid clutch.
前記出力部材からトルクが伝達される駆動輪を更に備え、
前記出力部材と前記駆動輪との間に、前記出力部材のトルクの向きを反転させて前記駆動輪に伝達する前後進切替機構を更に備えている
ことを特徴とする車両。 A vehicle according to claim 8,
further comprising a driving wheel to which torque is transmitted from the output member;
The vehicle further comprises a forward/reverse switching mechanism between the output member and the drive wheels for reversing the direction of the torque of the output member and transmitting the torque to the drive wheels.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022005788 | 2022-01-18 | ||
JP2022005788 | 2022-01-18 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023104864A true JP2023104864A (en) | 2023-07-28 |
Family
ID=87379130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022142818A Pending JP2023104864A (en) | 2022-01-18 | 2022-09-08 | vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023104864A (en) |
-
2022
- 2022-09-08 JP JP2022142818A patent/JP2023104864A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6306057B1 (en) | Hybrid drive system | |
US7255186B2 (en) | Hybrid drive system and vehicle equipped therewith | |
JP5252122B1 (en) | Hybrid vehicle drive device | |
JP4852474B2 (en) | Power equipment | |
JP5842998B2 (en) | Vehicle transmission | |
JP2015054684A (en) | Power transmission device for hybrid vehicle | |
US20220379712A1 (en) | Compact p2 hybrid architecture | |
US20210024053A1 (en) | Drive apparatus of hybrid vehicle | |
JP3586225B2 (en) | Power transmission unit | |
JP5477471B2 (en) | Vehicle drive device | |
US11919401B2 (en) | Compact P2 hybrid architecture | |
US20180126838A1 (en) | Drive device for vehicle | |
CN109693531B (en) | Multi-mode hybrid powertrain system | |
KR101513409B1 (en) | Hybrid Transmission with Fixed Shift Gears | |
JP2023104864A (en) | vehicle | |
JP2021024496A (en) | Drive unit and power transmission device | |
JP5533410B2 (en) | Vehicle drive device | |
US11285798B2 (en) | Drive system | |
CN111251871B (en) | Hybrid power driving system and vehicle | |
US20240198782A1 (en) | Vehicle | |
JP2024034448A (en) | Power transmission device of vehicle | |
JP2023037621A (en) | Selectable torque path torque converter architecture | |
JP2018052168A (en) | Hybrid vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240724 |