[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP5051476B2 - 車両用駆動装置 - Google Patents

車両用駆動装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5051476B2
JP5051476B2 JP2009185834A JP2009185834A JP5051476B2 JP 5051476 B2 JP5051476 B2 JP 5051476B2 JP 2009185834 A JP2009185834 A JP 2009185834A JP 2009185834 A JP2009185834 A JP 2009185834A JP 5051476 B2 JP5051476 B2 JP 5051476B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotating
electrical machine
vehicle
drive
rotating electrical
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009185834A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2011037359A (ja
Inventor
昭彦 喜多
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin AW Co Ltd
Original Assignee
Aisin AW Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin AW Co Ltd filed Critical Aisin AW Co Ltd
Priority to JP2009185834A priority Critical patent/JP5051476B2/ja
Publication of JP2011037359A publication Critical patent/JP2011037359A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5051476B2 publication Critical patent/JP5051476B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H2200/00Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/0021Transmissions for multiple ratios specially adapted for electric vehicles
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)

Description

本発明は、第一駆動輪を第一駆動装置により駆動する車両に搭載され、前記第一駆動輪とは別の第二駆動輪を駆動する第二駆動装置としての車両用駆動装置に関する。
第一駆動輪を第一駆動装置により駆動する車両に搭載され、前記第一駆動輪とは別の第二駆動輪を駆動する第二駆動装置に関して、例えば下記の特許文献1には、以下のような装置が記載されている。すなわち、この装置は、前輪をエンジンにより駆動する車両における後輪を駆動するための第二駆動装置であり、駆動力源としての回転電機、減速機、クラッチ、及び出力用差動歯車装置を備えている。そして、回転電機の駆動軸は、減速機、クラッチ、及び出力用差動歯車装置を介して駆動輪に駆動連結されている。この装置は、減速機を備えることにより、回転電機の回転を減速すると共にトルクを増幅して駆動輪に伝達する構成となっており、これにより回転電機を小型化しつつ比較的大きいトルクを駆動輪に伝達可能としている。そして、クラッチは、低車速域のみで係合状態とされ、高車速域では解放状態とされることにより、減速機を介して駆動輪に駆動連結された回転電機が過回転することを防止することができる構成となっている。
特開2003−156079号公報
しかし、上記の特許文献1に記載の装置では、高車速域において前記クラッチが解放状態とされて回転電機と車輪とが分離されるため、そのままでは回生制動を行うことができない。また、この装置では、回生制動を行うために前記クラッチを係合状態としても、前記減速機によって車輪の回転が増速されて前記回転電機に伝達されるため、回転電機が過回転することになる。そのため、回生制動を行うことができるのが低車速域に限定されており、車両用駆動装置としての効率向上に限界があった。
そこで、回転電機の出力トルクを増幅して駆動輪に伝達可能であると共に、高車速域において回転電機の過回転を抑制しつつ回生制動を行うことができる車両用駆動装置の実現が望まれる。
第一駆動輪を第一駆動装置により駆動する車両に搭載され、前記第一駆動輪とは別の第二駆動輪を駆動する第二駆動装置としての本発明に係る車両用駆動装置の特徴構成は、回転電機と、当該回転電機のロータに駆動連結される入力部材と、前記第二駆動輪に駆動連結される出力部材と、回転速度の順に少なくとも第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素の3つの回転要素を有する差動歯車装置と、第一ワンウェイクラッチと、第二ワンウェイクラッチと、を備え、前記入力部材は、前記第一ワンウェイクラッチを介して前記第一回転要素に選択的に駆動連結されると共に、前記第二ワンウェイクラッチを介して前記第二回転要素に選択的に駆動連結され、前記出力部材は、前記差動歯車装置の前記第二回転要素又は他の回転要素であって回転速度の順で前記第一回転要素と前記第三回転要素との間に位置する中間回転要素に駆動連結され、前記第三回転要素は非回転部材に固定され、前記第一ワンウェイクラッチは、前記入力部材が前記第一回転要素に対して正方向に相対回転することを制限すると共に負方向に相対回転することを許容し、前記第二ワンウェイクラッチは、前記入力部材が前記第二回転要素に対して負方向に相対回転することを制限すると共に正方向に相対回転することを許容するように設けられている点にある。
なお、本願において「駆動連結」とは、2つの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、当該2つの回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いは当該2つの回転要素が一又は二以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む概念として用いている。このような伝動部材としては、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材が含まれ、例えば、軸、歯車機構、ベルト、チェーン等が含まれる。但し、差動歯車装置の各回転要素について「駆動連結」という場合には、当該差動歯車装置が備える複数の回転要素に関して互いに他の回転要素を介することなく駆動連結されている状態を指すものとする。また、本願において「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。本願において「回転速度の順」は、高速側から低速側に向かう順、又は低速側から高速側に向かう順のいずれかであり、各差動歯車機構の回転状態によりいずれともなり得るが、いずれの場合にも回転要素の順は変わらない。本願において、各部材の回転及びトルクの方向に関して「正方向」とは車両が前進している状態での当該部材の回転方向と同じ方向であり、「負方向」とはその逆方向である。
この特徴構成によれば、回転電機が正方向に回転しつつ正方向のトルクを出力することにより第一ワンウェイクラッチが係合して入力部材と第一回転要素とが駆動連結される。これにより、回転電機の正方向のトルクが正方向に回転する出力部材に伝達される前進駆動モードが実現される。この際、差動歯車装置の第三回転要素は非回転部材に固定され、出力部材は回転速度の順で第一回転要素と第三回転要素との間に位置する中間回転要素に駆動連結されているので、回転電機の回転が減速されて出力部材に伝達される。従って、回転電機の出力トルクを増幅して第二駆動輪に伝達することができ、第二駆動輪に伝達可能なトルクの大きさに対して回転電機を小型化することが可能となる。一方、回転電機が正方向に回転しつつ負方向のトルクを出力することにより第二ワンウェイクラッチが係合して入力部材と第二回転要素とが駆動連結される。これにより、回転電機の負方向のトルクが正方向に回転する出力部材に伝達される回生モードが実現される。この際、差動歯車装置の第三回転要素は非回転部材に固定され、回転電機が駆動連結される第二回転要素は回転速度の順で第一回転要素と第三回転要素との間に位置するので、回転電機の回転が前記前進駆動モードよりも小さい変速比で変速されて出力部材に伝達される。これにより、このような回生モードにおける回転電機の回転速度を、前記前進駆動モードにおける回転電機の回転速度よりも低く抑えることができる。従って、出力部材の回転速度が高くなる高車速域においても、回転電機の過回転を抑制しつつ回生制動を行うことが可能となる。
以上のとおり、この特徴構成によれば、前進駆動を行う際には回転電機の出力トルクを増幅して第二駆動輪に伝達できると共に、回生制動を行う際には回転電機の回転速度を低く抑えることができるので、第二駆動輪に伝達可能なトルクの大きさに対して回転電機を小型化しつつ回生制動を行うことが可能な車速域を広く確保することが可能となる。よって、車両用駆動装置としての効率を向上させることができる。
ここで、前記第三回転要素を非回転部材に対して選択的に固定又は分離する係合装置を更に備えると好適である。
ところで、差動歯車装置の第三回転要素が非回転部材に固定されたままでは、第一ワンウェイクラッチ及び第二ワンウェイクラッチの作用により出力部材及び第二駆動輪が負方向に回転することが規制され、車両が後進することができない。しかし、この構成によれば、差動歯車装置の第三回転要素を非回転部材から選択的に分離することができるので、出力部材及び第二駆動輪が負方向に回転することが許容され、車両を後進させることが可能となる。また、この車両用駆動装置によれば、差動歯車装置の第三回転要素が非回転部材に固定されたままでは車両が後進できないことを利用し、坂道発進時に車両が後退することを防止する、いわゆるヒルホールド機能を容易に実現することができる。
また、前記係合装置は、例えば、自動変速装置のパーキングロック機構に類似の機構やドグクラッチ等の噛み合い式係合装置であると更に好適である。このようにすれば、差動歯車装置の第三回転要素の固定状態を切り替えるための構成として噛み合い式係合装置の噛み合い状態を切り替える機構を備えるだけよく、車両の前進状態と後進状態とを切り替えるための機構を簡略化することができる。更に、この車両用駆動装置によれば、上記のとおり、2つのワンウェイクラッチの作用によって前記前進駆動モードと前記回生モードとの切り替えも回転電機の制御のみで行うことができるため、車両用駆動装置の全体として見ても、油圧クラッチ等の油圧式係合装置を用いる場合に必要となる油圧ポンプや油圧制御装置等が不要となり、或いは、電磁クラッチ等の電磁式係合装置を用いる場合に必要となる制御装置等が不要となる。従って、油圧ポンプ等を備えることによる駆動力損失を抑制し、軽量かつ安価な車両用駆動装置を実現することが容易となる。
また、前記車両が後進する際に、前記係合装置を解放状態として前記第三回転要素を非回転部材から分離する構成とすると好適である。
この構成によれば、2つのワンウェイクラッチの作用により出力部材及び第二駆動輪が負方向に回転することが規制される状態を解除し、車両を後進させることが可能となる。
また、前記回転電機は、所定の駆動上限回転速度以下でトルクを出力可能に構成され、前記車両は、前記回転電機の回転速度が前記駆動上限回転速度より大きくなる車速域では、前記第一駆動装置による前記第一駆動輪の駆動のみにより走行する構成とすると好適である。
この構成によれば、前記前進駆動モードを実行する際に回転電機の出力トルクを増幅して第二駆動輪に伝達することを可能としつつ回転電機の過回転を防止し、回転電機の回転速度が駆動上限回転速度より大きくなる車速域でも車両を走行させることができる。また、この車両用駆動装置によれば、前記回生モードにおける回転電機の回転速度を前記前進駆動モードよりも低く抑えることができるので、このような第一駆動装置による車両の走行中にも、回転電機の過回転を防止しつつ回生制動を行うことが可能である。
また、前記回転電機が正方向に回転しつつ正方向のトルクを出力することにより前記第一ワンウェイクラッチが係合して前記入力部材と前記第一回転要素とが駆動連結され、前記回転電機の正方向のトルクが正方向に回転する前記出力部材に伝達される前進駆動モードと、前記回転電機が正方向に回転しつつ負方向のトルクを出力することにより前記第二ワンウェイクラッチが係合して前記入力部材と前記第二回転要素とが駆動連結され、前記回転電機の負方向のトルクが正方向に回転する前記出力部材に伝達される回生モードと、を切り替え可能に備えると好適である。
この構成によれば、回転電機の出力トルクを増幅して第二駆動輪に伝達することができる前進駆動モードと、回転電機の回転速度を前進駆動モードよりも低く抑えることができる回生モードとを、回転電機の出力トルクの方向によって適宜切り替えることができる。従って、第二駆動輪に伝達可能なトルクの大きさに対して回転電機を小型化しつつ回生制動を行うことが可能な車速域を広く確保することが可能となる。よって、車両用駆動装置としての効率を向上させることができる。
また、前記第三回転要素を非回転部材から分離すると共に、前記回転電機が負方向に回転しつつ負方向のトルクを出力することにより前記第二ワンウェイクラッチが係合して前記入力部材と前記第二回転要素とが駆動連結され、前記回転電機の負方向のトルクが負方向に回転する前記出力部材に伝達される後進駆動モードを実行可能に備えると好適である。
この構成によれば、差動歯車装置の第三回転要素を非回転部材から分離して車両を後進させることを可能とするだけでなく、回転電機の負方向の回転及びトルクを出力部材及び第二駆動輪に伝達して車両を駆動させることができる。従って、第一駆動装置を用いることなく車両を後進させ、或いは第一駆動装置と協働して車両を後進させることが可能となる。
また、前記差動歯車装置は、前記第一回転要素、前記第二回転要素、及び前記第三回転要素に加えてもう一つの他の回転要素を有し、当該他の回転要素が前記出力部材に駆動連結される前記中間回転要素とされ、当該中間回転要素は、回転速度の順で前記第二回転要素と前記第三回転要素との間に位置する構成とすると好適である。
この構成によれば、差動歯車装置が少なくとも4つの回転要素を有する場合において、回生モードで入力部材が駆動連結される第二回転要素とは異なる他の回転要素としての中間回転要素に出力部材が駆動連結されることになるので、回転電機から出力部材までの間の変速比の設定自由度を高めることができる。その上で、この構成によれば、出力部材が駆動連結される中間回転要素が、回転速度の順で第二回転要素と第三回転要素との間に位置することになる。これにより、前記回生モードにおいて回転電機の回転が前記前進駆動モードよりも小さい変速比で減速されて出力部材に伝達される構成とすることができる。従って、前記回生モードにおいても、出力部材の回転を増速させて回転電機に伝達することができ、回転電機による回生効率を高めることが可能となる。
第一駆動輪を第一駆動装置により駆動する車両に搭載され、前記第一駆動輪とは別の第二駆動輪を駆動する第二駆動装置としての本発明に係る車両用駆動装置のもう一つの特徴構成は、回転電機と、当該回転電機のロータに駆動連結される入力部材と、前記第二駆動輪に駆動連結される出力部材と、回転速度の順に少なくとも第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素の3つの回転要素を有する差動歯車装置と、第一ワンウェイクラッチと、第二ワンウェイクラッチと、を備え、前記入力部材は、前記第一ワンウェイクラッチを介して前記第一回転要素に選択的に駆動連結されると共に、前記第二ワンウェイクラッチを介して前記第二回転要素に選択的に駆動連結され、前記第三回転要素は非回転部材に固定され、前記回転電機が正方向に回転しつつ正方向のトルクを出力することにより前記第一ワンウェイクラッチが係合して前記入力部材と前記第一回転要素とが駆動連結され、前記回転電機の正方向のトルクが正方向に回転する前記出力部材に伝達されると共に前記回転電機の回転が減速されて前記出力部材に伝達される前進駆動モードと、前記回転電機が正方向に回転しつつ負方向のトルクを出力することにより前記第二ワンウェイクラッチが係合して前記入力部材と前記第二回転要素とが駆動連結され、前記入力部材の負方向のトルクが正方向に回転する前記出力部材に伝達されると共に前記回転電機の回転が前記前進駆動モードよりも小さい変速比で変速され又は同速のまま前記出力部材に伝達される回生モードと、を切り替え可能に備える点にある。
本願において「変速比」とは、一の部材から他の部材に伝達される回転が減速される比率であり、変速比の値が大きくなるに従って一の部材の回転が大きく減速されて他の部材へ伝達される。なお、変速比が1の場合には一の部材の回転は同速のまま他の部材に伝達され、変速比が1より小さければ、変速比の値が小さくなるに従って一の部材の回転は大きく増速されて他の部材へ伝達される。従って、この特徴構成における「回転電機の回転が前記前進駆動モードよりも小さい変速比で変速され」る構成には、前進駆動モードよりも小さい変速比で減速される構成の他、増速される構成も含まれる。
この特徴構成によれば、前進駆動モードにより回転電機の正方向の出力トルクを増幅して第二駆動輪に伝達することができる。従って、第二駆動輪に伝達可能なトルクの大きさに対して回転電機を小型化することが可能となる。また、この特徴構成によれば、回生モードにより回転電機の回転を前進駆動モードよりも小さい変速比で変速(減速又は増速)し又は同速のまま出力部材に伝達することができる。従って、このような回生モードにおける回転電機の回転速度を、前記前進駆動モードにおける回転電機の回転速度よりも低く抑えることができ、出力部材の回転速度が高くなる高車速域においても、回転電機の過回転を抑制しつつ回生制動を行うことが可能となる。よって、この特徴構成によれば、前進駆動を行う際には回転電機の出力トルクを増幅して第二駆動輪に伝達できると共に、回生制動を行う際には回転電機の回転速度を低く抑えることができるので、第二駆動輪に伝達可能なトルクの大きさに対して回転電機を小型化しつつ回生制動を行うことが可能な車速域を広く確保することが可能となる。従って、車両用駆動装置としての効率を向上させることができる。
ここで、前記第三回転要素を非回転部材に対して選択的に固定又は分離する係合装置を更に備え、前記車両が後進する際に、前記係合装置を解放状態として前記第三回転要素を非回転部材から分離する構成とすると好適である。
この構成によれば、係合装置を解放状態とすることにより差動歯車装置の第三回転要素を非回転部材から分離し、2つのワンウェイクラッチの作用により出力部材及び第二駆動輪が負方向に回転することが規制される状態を解除することができる。これにより、出力部材及び第二駆動輪が負方向に回転することが許容される状態とし、車両を適切に後進させることが可能となる。また、この車両用駆動装置によれば、差動歯車装置の第三回転要素が非回転部材に固定されたままでは車両が後進できないことを利用し、坂道発進時に車両が後退することを防止する、いわゆるヒルホールド機能を容易に実現することができる。
また、前記係合装置を解放状態として前記第三回転要素を非回転部材から分離すると共に、前記回転電機が負方向に回転しつつ負方向のトルクを出力することにより前記第二ワンウェイクラッチが係合して前記入力部材と前記第二回転要素とが駆動連結され、前記回転電機の負方向のトルクが負方向に回転する前記出力部材に伝達される後進駆動モードを更に切り替え可能に備えると好適である。
この構成によれば、差動歯車装置の第三回転要素を非回転部材から分離して車両を後進させることを可能とするだけでなく、回転電機の負方向の回転及びトルクを出力部材及び第二駆動輪に伝達して車両を駆動させることができる。従って、第一駆動装置を用いることなく車両を後進させ、或いは第一駆動装置と協働して車両を後進させることが可能となる。
また、前記回転電機は、所定の駆動上限回転速度以下でトルクを出力可能に構成され、前記車両は、前記回転電機の回転速度が前記駆動上限回転速度より大きくなる車速域では、前記第一駆動装置による前記第一駆動輪の駆動のみにより走行する構成とすると好適である。
この構成によれば、前進駆動モードを実行する際に回転電機の出力トルクを増幅して第二駆動輪に伝達することを可能としつつ回転電機の過回転を防止し、回転電機の回転速度が駆動上限回転速度より大きくなる車速域でも車両を走行させることができる。また、この車両用駆動装置によれば、回生モードにおける回転電機の回転速度を前進駆動モードよりも低く抑えることができるので、このような第一駆動装置による車両の走行中にも、回転電機の過回転を防止しつつ回生制動を行うことが可能である。
本発明の第一の実施形態に係る車両用駆動装置の構成を示すスケルトン図である。 第一の実施形態に係る車両に搭載される駆動装置の概略構成を示す模式図である。 第一の実施形態に係る車両用駆動装置の制御システムの構成を示すブロック図である。 第一の実施形態に係る車両用駆動装置の各部の各モードでの状態を表す動作表である。 第一の実施形態に係る車両用駆動装置が備える差動歯車装置の速度線図である。 第一の実施形態に係る車両用駆動装置が備える差動歯車装置の速度線図である。 第一の実施形態に係る前進駆動モードと回生モードの実行可能領域を示す図である。 本発明の第二の実施形態に係る車両用駆動装置の構成を示すスケルトン図である。 第二の実施形態に係る車両用駆動装置の各部の各モードでの状態を表す動作表である。 第二の実施形態に係る車両用駆動装置が備える差動歯車装置の速度線図である。 第二の実施形態に係る車両用駆動装置が備える差動歯車装置の速度線図である。 本発明のその他の実施形態に係る車両に搭載される駆動装置の概略構成を示す模式図である。
1.第一の実施形態
まず、本発明の第一の実施形態について図面に基づいて説明する。本発明に係る車両用駆動装置1は、第一駆動輪W1を第一駆動装置2により駆動する車両3に搭載され、第一駆動輪W1とは別の第二駆動輪W2を駆動する第二駆動装置として機能する。本実施形態では、図2に示すように、車両用駆動装置1は、エンジン21を駆動力源として備える第一駆動装置2により第一駆動輪W1としての左右前輪を駆動する車両3に2個搭載され、第二駆動輪W2としての右後輪と左後輪とをそれぞれ駆動するように設けられている。
より詳しくは、車両3の第一駆動装置2は、駆動力源としてのエンジン21と、エンジン21の回転及びトルクを第一駆動輪W1としての左右前輪に伝達するトランスアクスルユニット22とを備えている。ここで、エンジン21は、燃料の燃焼により駆動される内燃機関であり、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が用いられる。トランスアクスルユニット22は、エンジン21の出力回転を様々な変速比で変速する有段又は無段の変速装置や、当該変速装置の出力回転及び出力トルクを左右の前輪に分配する出力用差動歯車装置を備えている。更に、この車両3には、第二駆動装置として、右第二駆動輪W2Rとしての右後輪を駆動する右側駆動装置1Rと、左第二駆動輪W2Lとしての左後輪を駆動する左側駆動装置1Lと、の2個の車両用駆動装置1が搭載されている。図1は、本実施形態に係る車両用駆動装置1の構成を示すスケルトン図であるが、この図では出力部材Oの軸に対称な下半分の構成を省略して示している。以下、この車両用駆動装置1の各部の構成について詳細に説明する。なお、右側駆動装置1Rと左側駆動装置1Lとは、各部の構成が車両3の幅方向中心に対して鏡対称となることを除いて全く同一であるので、以下では、特に区別する必要がない限り、単に車両用駆動装置1として説明する。
1−1.車両用駆動装置の機械的構成
まず、車両用駆動装置1の各部の機械的構成について説明する。図1に示すように、この車両用駆動装置1は、回転電機MGと、当該回転電機MGのロータRoに駆動連結される入力部材Iと、第二駆動輪W2に駆動連結される出力部材Oと、差動歯車装置DGと、第一ワンウェイクラッチF1と、第二ワンウェイクラッチF2と、ブレーキ装置Bと、を備えている。これらの車両用駆動装置1の各構成は、車両3に固定される非回転部材としてのケースCS内に収納されている。なお、本実施形態では、入力部材IはロータRoと一体回転するように駆動連結されており、出力部材Oは第二駆動輪W2と一体回転するように駆動連結されている。
回転電機MGは、ケースCSに固定されたステータStと、このステータStの径方向内側に回転可能に支持されたロータRoと、を有している。回転電機MGのロータRoは、入力部材Iと一体回転するように駆動連結されている。図示は省略するが、入力部材Iは、軸受を介してケースCSに回転可能に支持されており、ロータRoをケースCSに対して回転可能に支持する支持部材として構成されている。入力部材Iは、第一ワンウェイクラッチF1を介して差動歯車装置DGの第一サンギヤS1に選択的に駆動連結されると共に、第二ワンウェイクラッチF2を介して差動歯車装置DGの第二サンギヤS2に選択的に駆動連結される。ここでは、第一ワンウェイクラッチF1と第二ワンウェイクラッチF2とは軸方向に隣接するように並列配置されており、入力部材Iは、径方向内側端部近傍において第一ワンウェイクラッチF1及び第二ワンウェイクラッチF2のそれぞれの外輪に一体回転するように駆動連結されている。
本実施形態においては、差動歯車装置DGは4つの回転要素を備えている。ここでは、差動歯車装置DGは、2組のシングルピニオン型の遊星歯車機構がキャリヤCAとリングギヤRIとを共用して構成されている。具体的には、この差動歯車装置DGは、第一サンギヤS1及び第二サンギヤS2の2つのサンギヤと、リングギヤRIと、第一サンギヤS1に噛み合う第一ピニオンギヤP1と、第二サンギヤS2及びリングギヤRIの双方に噛み合う第二ピニオンギヤP2と、第一ピニオンギヤP1及び第二ピニオンギヤP2を共通に支持するキャリヤCAとを備えている。ここで、遊星歯車機構を構成するサンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比を当該遊星歯車機構の歯数比(=〔サンギヤの歯数〕/〔リングギヤの歯数〕)とする。この場合、図5にも示すように、第一サンギヤS1、キャリヤCA、及びリングギヤRIにより構成される第一の遊星歯車機構の歯数比λ1は、第二サンギヤS2、キャリヤCA、及びリングギヤRIにより構成される第二の遊星歯車機構の歯数比λ2に比べて小さく設定されている。従って、差動歯車装置DGの4つの回転要素の回転速度の順は、第一サンギヤS1、第二サンギヤS2、キャリヤCA、リングギヤRIの順となっている。
この差動歯車装置DGの各回転要素の具体的連結関係は、以下のようになっている。すなわち、第一サンギヤS1は、第一ワンウェイクラッチF1を介して入力部材Iに選択的に駆動連結される。第二サンギヤS2は、第二ワンウェイクラッチF2を介して入力部材Iに選択的に駆動連結される。キャリヤCAは、出力部材Oと一体回転するように駆動連結されている。リングギヤRIは、ブレーキ装置Bを介してケースCSに選択的に固定される。従って、本実施形態では、第一サンギヤS1が本発明における第一回転要素E1に相当し、第二サンギヤS2が本発明における第二回転要素E2に相当し、リングギヤRIが本発明における第三回転要素E3に相当する。また、回転速度の順で第一サンギヤS1(第一回転要素E1)とリングギヤRI(第三回転要素E3)との間に位置し、出力部材Oに駆動連結されているキャリヤCAが本発明における中間回転要素EMに相当する。したがって、本実施形態では、中間回転要素EMは第二回転要素E2とは異なる他の回転要素で構成され、回転速度の順で第二サンギヤS2(第二回転要素E2)とリングギヤRI(第三回転要素E3)との間に位置するようにされている。
ブレーキ装置Bは、差動歯車装置DGのリングギヤRIを非回転部材としてのケースCSに選択的に固定又は分離する装置である。すなわち、このブレーキ装置Bが係合状態ではリングギヤRIはケースCSに固定され、解放状態ではリングギヤRIはケースCSから分離される。このブレーキ装置Bが本発明における係合装置に相当する。本実施形態では、このブレーキ装置Bとして噛み合い式係合装置を用いる。ここで、噛み合い式係合装置とは、ケースCS側の噛合部とリングギヤRI側の噛合部とが噛み合うことによりリングギヤRIをケースCSに固定する装置であり、係合状態を維持するために油圧や電磁力等の係合力を別途に必要としない装置である。このような噛み合い式係合装置としては、例えば、自動変速装置のパーキングロック機構に類似の機構やドグクラッチ等が好適に用いられる。後述するように、ブレーキ装置Bは、車両3が前進する際に係合状態とされ、後進する際に解放状態とされるため、係合状態の切り替えは基本的に車速がゼロとなる車両3の前進/後進の切り替え時のみとなり、車両3の走行中に係合状態を切り替える必要がない。そのため、ブレーキ装置Bとして噛み合い式係合装置を用いても特段の不都合はない。
第一ワンウェイクラッチF1は、入力部材Iが第一サンギヤS1に対して正方向に相対回転することを制限すると共に負方向に相対回転することを許容するように、入力部材Iと第一サンギヤS1との間に設けられている。第二ワンウェイクラッチF2は、入力部材Iが第二サンギヤS2に対して負方向に相対回転することを制限すると共に正方向に相対回転することを許容するように、入力部材Iと第二サンギヤS2との間に設けられている。これにより、図5に実線矢印で示すように、回転電機MGが正方向(前進方向)に回転しつつ正方向のトルクTMを出力した場合には、入力部材Iが第一サンギヤS1に対して正方向に相対回転しようとして第一ワンウェイクラッチF1が係合状態となり、回転電機MG及び入力部材Iは第一サンギヤS1と一体回転するように駆動連結される。このとき、回転電機MG及び入力部材Iの回転速度は第二サンギヤS2の回転速度よりも高くなる(正側となる)ため、第二ワンウェイクラッチF2は解放状態となる。一方、図5に破線矢印で示すように、回転電機MGが正方向に回転しつつ負方向(後進方向)のトルクTMを出力した場合には、入力部材Iが第二サンギヤS2に対して負方向に相対回転しようとして第二ワンウェイクラッチF2が係合状態となり、回転電機MG及び入力部材Iは第二サンギヤS2と一体回転するように駆動連結される。このとき、回転電機MG及び入力部材Iの回転速度は第一サンギヤS1の回転速度よりも低くなる(負側となる)ため、第一ワンウェイクラッチF1は解放状態となる。これらのワンウェイクラッチとしては、例えば、ローラ型やスプラグ型等の公知の各種形式のものを用いることができる。
後で詳しく説明するように、車両3の前進時にはブレーキ装置Bが係合状態とされる。この状態で回転電機MGが正方向のトルクを出力すると、第一ワンウェイクラッチF1が係合状態となって回転電機MGの正方向のトルクが出力部材Oに伝達され、第二駆動輪W2が正方向(前進方向)に駆動される前進駆動モードとなる。また、この状態から回転電機MGが負方向のトルクを出力すると、第二ワンウェイクラッチF2が係合状態となって回転電機MGの負方向のトルクが出力部材Oを介して第二駆動輪W2に伝達される回生モードとなる。従って、この車両用駆動装置1によれば、出力部材Oが正方向に回転している状態、すなわち車両3の前進状態において、回転電機MGのトルクの方向を切り替えるだけで前進駆動モードと回生モードとを切り替えることができる。なお、本実施形態では、第一駆動装置2により車両3が前進駆動される状態で、回転電機MGがトルクを出力しなければ従動前進モードとなる。
以上のような車両用駆動装置1の構成によれば、前進駆動モードにおいて回転電機MGから第二駆動輪W2までの駆動力の伝達を行うためのギヤの噛み合い箇所は、第一サンギヤS1と第一ピニオンギヤP1との間及び第二ピニオンギヤP2とリングギヤRIとの間の2箇所である。また、回生モードにおいて回転電機MGから第二駆動輪W2までの駆動力の伝達を行うためのギヤの噛み合い箇所は、第二サンギヤS2と第二ピニオンギヤP2との間及び第二ピニオンギヤP2とリングギヤRIとの間の2箇所である。従って、本実施形態に係る車両用駆動装置1では、前進駆動モード及び回生モードのいずれにおいても回転電機MGから第二駆動輪W2までのギヤの噛み合い箇所が2箇所に抑えられており、ギヤの噛み合い箇所における駆動力損失を比較的少なく抑えることができる。
ところで、上記のような第一ワンウェイクラッチF1及び第二ワンウェイクラッチF2の構成では、入力部材Iは、第一サンギヤS1よりも正側であって第二サンギヤS2よりも負側の回転速度となることはできない。そのため、ブレーキ装置Bが係合状態とされたままでは、入力部材Iは負方向に回転することができず、出力部材O及び第二駆動輪W2も負方向に回転することが規制され、車両3が後進することができない。これを利用すれば、坂道発進等を行う際に車両3が後退することを防止する、いわゆるヒルホールド機能を、回転電機MGの出力を用いることなく容易に実現することができる。一方、車両3が後進する際には、ブレーキ装置Bを解放状態として差動歯車装置DGのリングギヤRIをケースCSから分離する。これにより、出力部材O及び第二駆動輪W2が負方向に回転することが許容され、車両3を後進させることが可能となる。このとき、回転電機MGに負方向のトルクを出力させれば後進駆動モードとなり、第一駆動装置2により車両3が後進駆動される状態で、回転電機MGがトルクを出力しなければ従動後進モードとなる。
1−2.車両用駆動装置の制御システムの構成
次に、車両用駆動装置1の制御システムの構成について説明する。この制御システムは、右側駆動装置1R及び左側駆動装置1Lの双方を統合制御するように構成されている。そのため、図3に示すように、この制御システムは、右側駆動装置1Rが備える右側回転電機MGR及び左側駆動装置1Lが備える左側回転電機MGLの双方を制御すると共に、右側駆動装置1Rが備える右側ブレーキ装置BR及び左側駆動装置1Lが備える左側ブレーキ装置BLの双方を制御するように構成されている。ここでは、制御システムは、車両用駆動装置1を制御するための主制御ユニット31を備えている。主制御ユニット31は、第一駆動装置制御ユニット32、右側回転電機制御ユニット33、左側回転電機制御ユニット34、及びブレーキ制御ユニット35との間で、相互に情報伝達が可能な状態で接続されている。
第一駆動装置制御ユニット32は、第一駆動装置2を制御するユニットであり、第一駆動装置2が備えるエンジン21及びトランスアクスルユニット22の制御を行う。具体的には、第一駆動装置制御ユニット32は、エンジン21が所望の回転速度やトルクを出力するように制御し、或いはトランスアクスルユニット22に備えられる変速装置の変速比を適切に切り替える制御等を行う。右側回転電機制御ユニット33は、右側用インバータ36を制御することにより、右側回転電機MGRが所望の回転速度やトルクを出力するように制御する。左側回転電機制御ユニット34は、左側用インバータ37を制御することにより、左側回転電機MGLが所望の回転速度やトルクを出力するように制御する。ブレーキ制御ユニット35は、右側駆動装置1Rが備える右側ブレーキ装置BR及び左側駆動装置1Lが備える左側ブレーキ装置BLの係合状態を切り替えるための切替機構を備えており、主制御ユニット31からの制御指令に基づいて右側ブレーキ装置BR及び左側ブレーキ装置BLの係合又は解放を制御する。
右側回転電機MGRは右側用インバータ36を介して、左側回転電機MGLは左側用インバータ37を介して、それぞれバッテリ38に電気的に接続されている。そして、右側回転電機MGR及び左側回転電機MGLは、それぞれ電力の供給を受けて動力を発生するモータ(電動機)としての機能と、動力の供給を受けて電力を発生するジェネレータ(発電機)としての機能とを果すことが可能とされている。後述するように、右側回転電機MGR及び左側回転電機MGLは、それぞれ回転方向とトルクの向きとの関係に応じてモータ又はジェネレータとして機能する。そして、右側回転電機MGR及び左側回転電機MGLは、ジェネレータとして機能する場合には、発電した電力をバッテリ38に供給して充電する。また、右側回転電機MGR及び左側回転電機MGLは、モータとして機能する場合には、バッテリ38に充電された電力の供給を受けて力行する。そして、右側回転電機MGRの動作制御は、主制御ユニット31からの制御指令に従って右側回転電機制御ユニット33及び右側用インバータ36を介して行われ、左側回転電機MGLの動作制御は、主制御ユニット31からの制御指令に従って左側回転電機制御ユニット34及び左側用インバータ37を介して行われる。なお、バッテリ38は、蓄電装置の一例であり、キャパシタなどの他の蓄電装置を用い、或いは複数種類の蓄電装置を組み合わせて利用することも可能である。
ところで、一般的に、回転電機MGは、回転速度が高くなるに従ってコイルに発生する誘起電圧が高くなる。そして、この誘起電圧が高くなると、電源電圧だけではコイルに必要な電圧を流すことができなくなり、回転電機MGを適切に制御することができなくなる。そこで、回転電機MGの界磁磁束を弱める弱め界磁制御を行い、或いは電源電圧を昇圧する昇圧装置を設けることも可能であるが、いずれにしても回転電機MGはある一定の回転速度以上ではトルクを出力することができない。そこで、本実施形態でも、主制御ユニット31は、回転電機MG(右側回転電機MGR及び左側回転電機MGL)が所定の駆動上限回転速度以下でトルクを出力し、当該駆動上限回転速度より大きい速度域では回転電機MGがトルクを出力しないように制御する。具体的には、主制御ユニット31は、駆動上限回転速度以下の回転速度域では回転電機MGに所望のトルクを出力させるように制御し、駆動上限回転速度より高い回転速度域では回転電機MGのロータRoを空転させるように制御する。言い換えれば、回転電機MGは、所定の駆動上限回転速度以下でトルクを出力可能であって、駆動上限回転速度より高い回転速度ではトルクを出力しないように構成されている。これにより、回転電機MGの過回転が抑制される。
また、主制御ユニット31は、車両用駆動装置1が搭載される車両3の各部の情報を取得するために、車両3の各部に設けられたセンサ等からの情報を取得可能に構成されている。図示の例では、主制御ユニット31は、右側回転電機回転センサSe1、左側回転電機回転センサSe2、車速センサSe3、バッテリ状態検出センサSe4、アクセル操作検出センサSe5、ブレーキ操作検出センサSe6、及びシフト位置検出センサSe7からの情報を取得可能に構成されている。右側回転電機回転センサSe1及び左側回転電機回転センサSe2は、それぞれ右側回転電機MGR及び左側回転電機MGLの回転速度を検出するセンサである。車速センサSe3は、第一駆動輪W1等の車輪や当該車輪と比例する速度で回転する部材の回転速度を検出することにより車速を検出するセンサである。バッテリ状態検出センサSe4は、バッテリ38の充電量等の状態を検出するためのセンサであり、例えば電圧センサや電流センサ等により構成される。アクセル操作検出センサSe5は、アクセルペダル46の操作量を検出するためのセンサである。ブレーキ操作検出センサSe6は、図示しないホイールブレーキに連動するブレーキペダル47の操作量を検出するためのセンサである。シフト位置検出センサSe7は、車両3のシフトレバー48の選択位置を検出するためのセンサである。
主制御ユニット31は、各センサSe1〜Se7で取得される情報を用いて適切な動作モードの選択を行う。そして、主制御ユニット31は、右側回転電機制御ユニット33及び左側回転電機制御ユニット34を介して右側回転電機MGR及び左側回転電機MGLの駆動状態を制御し、或いはブレーキ制御ユニット35を介して右側ブレーキ装置BR及び左側ブレーキ装置BLの係合状態を制御することにより、選択された動作モードで動作するように右側駆動装置1R及び左側駆動装置1Lを制御する。また、主制御ユニット31は、第一駆動装置制御ユニット32を介して第一駆動装置2の動作状態と右側駆動装置1R及び左側駆動装置1Lの動作状態とを協調制御することにより、選択された動作モードに応じて適切な走行が行われるように車両3の走行状態を制御する。
本実施形態では、主制御ユニット31は、車両用駆動装置1に関する各種制御を実行するための機能部として、バッテリ状態検出部41、モード選択部42、動作制御部43を備えている。主制御ユニット31が備えるこれらの各機能部は、MPU(Micro Processing Unit)等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウエア又はソフトウエア(プログラム)或いはその両方により構成されている。また、主制御ユニット31は、記憶部44を備えており、この記憶部44内には、車両の各部の状態に応じて動作モードを決定するために用いられる制御マップ45が格納されている。
バッテリ状態検出部41は、バッテリ状態検出センサSe4から出力される電圧値や電流値等の情報に基づいて、バッテリ38の充電量等のバッテリ状態を推定して検出する。ここで、バッテリ充電量は、一般にSOC(state of charge:充電状態)と呼ばれるものであり、例えば、バッテリ38の充電容量に対する充電残量の比率として求められる。
モード選択部42は、車両の各部の状態に応じて制御マップ45に従い適切な動作モードを選択する。本実施形態においては、モード選択部42は、要求駆動力、車速、回転電機MG(右側回転電機MGR及び左側回転電機MGL)の回転速度、バッテリ充電状態、シフトレバー48の選択位置等の車両3の走行条件に応じて、後述する5つの動作モードの中から適切な動作モードを選択する。各動作モードの内容については、後で詳細に説明する。ここで、要求駆動力は、運転者が車両3に対して要求する駆動力(トルク)を表す値であり、アクセル操作検出センサSe5及びブレーキ操作検出センサSe6からの出力に基づいて、モード選択部42が演算して取得する。車速は、車速センサSe3により検出する。なお、モード選択の際に参照される走行条件としては、上記の他にも、回転電機MGの温度、油温、冷却水温度等の各種条件を用いても好適である。
動作制御部43は、モード選択部42により選択された動作モードに応じて、右側回転電機MGR及び左側回転電機MGLの駆動状態を制御し、或いは右側ブレーキ装置BR及び左側ブレーキ装置BLの係合状態を制御する。ここでは、右側回転電機MGR及び左側回転電機MGLの駆動状態として、各回転電機MGR、MGLの回転速度及びトルクが制御される。これにより、右側駆動装置1R及び左側駆動装置1Lが、選択された動作モードで適切に動作するように制御する。
1−3.車両用駆動装置の動作モード
次に、本実施形態に係る車両用駆動装置1により実現可能な動作モードについて説明する。図4は、各モードでの各係合要素F1、F2、Bの係合状態、及び回転電機MGの動作状態としてのトルクTM及び回転速度RMの向きを示す動作表である。図4において、「○」は各係合要素が係合状態にあることを示し、「×」は各係合要素が解放(係合解除)状態にあることを示し、「△」は各係合要素が係合状態及び解放状態のいずれでも良い状態にあることを示している。また、図4において、「+」は回転電機MGのトルクTM又は回転速度RMが正方向であることを示し、「−」は回転電機MGのトルクTM又は回転速度RMが負方向であることを示し、「無印」は回転電機MGのトルクTM又は回転速度RMの方向がいずれでも良い状態にあることを示している。図4に示すように、本実施形態では、車両用駆動装置1は、「前進駆動」、「従動前進」、「回生」、「後進駆動」、及び「従動後進」の5つのモードを切り替え可能に備えている。
図5及び図6は、車両用駆動装置1が備える差動歯車装置DGの速度線図を示しており、図5は前進駆動モード、従動前進モード、及び回生モードでの速度線図、図6は後進駆動モード及び従動後進モードでの速度線図をそれぞれ示している。これらの速度線図において、縦軸は、各回転要素の回転速度に対応している。すなわち、縦軸に対応して記載している「0」は回転速度がゼロであることを示しており、上側が正、下側が負である。そして、並列配置された複数本の縦線のそれぞれが、差動歯車装置DGの各回転要素、すなわち、第一サンギヤS1、第二サンギヤS2、キャリヤCA、及びリングギヤRIに対応している。また、各回転要素に対応する縦線の間隔は、差動歯車装置DGを構成する第一の遊星歯車機構の歯数比λ1及び第二の遊星歯車機構の歯数比λ2に対応している。図5の下部にはこれらの歯数比λ1、λ2を示している。ここで、各遊星歯車機構の歯数比は、当該遊星歯車機構を構成するサンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比(=〔サンギヤの歯数〕/〔リングギヤの歯数〕)である。なお、これらの歯数比λ1、λ2は、回転電機MGや車両3等の特性に応じて適宜設定される。
図5において、直線L1は前進駆動モード、回生モード、及び従動前進モードでの差動歯車装置DGの動作状態を示している。また、図6において、実線の直線L2は後進駆動モードでの差動歯車装置DGの動作状態を示し、破線の直線L3は従動後進モードでの差動歯車装置DGの動作状態を示している。これらの速度線図上において、「○」は回転電機MGの回転速度(MG回転速度RM)、「☆」は出力部材Oの回転速度、「×」はブレーキ装置BによりリングギヤRIがケースCSに固定された状態をそれぞれ示している。また、これらの速度線図における各回転要素の回転速度を示す点に隣接配置された矢印は、各動作モードでの走行時に各回転要素に作用するトルクの向きを示しており、上向き矢印が正方向のトルクを表し、下向き矢印が負方向のトルクを表している。そして、「TM」が付された矢印は回転電機MGから第一サンギヤS1又は第二サンギヤS2に伝達されるMGトルクTM、「TO」が付された矢印は出力部材OからキャリヤCAに伝達される走行トルクTOを示している。なお、図5においては、前進駆動モードと回生モードとを区別するため、回生モードでのMG回転速度RM、MGトルクTM、及び走行トルクTOを破線の「○」又は矢印で示している。また、図6においては、後進駆動モードと従動後進モードを区別するため、従動後進モードでの走行トルクTOを破線の矢印で示している。
ここで、前進駆動モード及び回生モードは、いずれも車両3が前進している状態で選択されるモードであるが、前進駆動モードでは回転電機MGが正方向のMGトルクTMを出力して正方向に回転する出力部材Oに伝達するのに対して、回生モードでは回転電機MGが負方向のMGトルクTMを出力して正方向に回転する出力部材Oに伝達する。従動前進モードも同じく車両3が前進している状態で選択されるモードであるが、回転電機MGが基本的にトルクを出力せず(MGトルクTM=0)、第一駆動装置2によって第一駆動輪W1が前進駆動される。後進駆動モード及び従動後進モードは、いずれも車両3が後進している状態で選択されるモードであるが、後進駆動モードでは回転電機MGが負方向のMGトルクTMを出力して負方向に回転する出力部材Oに伝達するのに対して、従動後進モードでは回転電機MGは基本的にトルクを出力せず(MGトルクTM=0)、第一駆動装置2によって第一駆動輪W1が後進駆動される。これらの各動作モードは、主制御ユニット31のモード選択部42により選択され、選択されたモードへの切り替えは、主制御ユニット31の動作制御部43からの制御指令に基づいて回転電機MGの動作状態(MGトルクTM及びMG回転速度RM)が制御され、或いはブレーキ装置Bの係合状態が制御されることにより行われる。なお、この際、主制御ユニット31は、第一駆動装置制御ユニット32と連携して、第一駆動装置2と車両用駆動装置1との協調制御を行う。以下、各動作モードでの車両用駆動装置1の動作状態について詳細に説明する。なお本実施形態では、上記のとおり、入力部材Iは回転電機MGのロータRoと一体回転するため、入力部材Iの回転速度はMG回転速度RMと一致する。そこで、以下では入力部材I及び回転電機MGの回転速度を、単に「MG回転速度RM」として説明する。
1−4.前進駆動モード
前進駆動モードは、回転電機MGが正方向に回転(MG回転速度RM>0)しつつ正方向のトルクを出力(MGトルクTM>0)することにより第一ワンウェイクラッチF1が係合して入力部材Iと第一サンギヤS1とが駆動連結され、回転電機MGの正方向のトルクが正方向に回転する出力部材Oに伝達されるモードである。この前進駆動モードでは、回転電機MGの回転は減速されて出力部材Oに伝達され、その際の変速比は、後述する回生モードよりも大きく設定されている。よって、この前進駆動モードでは、回転電機MGはモータとして機能し、差動歯車装置DGは回転電機MGの出力トルク(MGトルクTM)を出力部材Oに伝達すると共に回転電機MGの回転速度(MG回転速度RM)を減速して出力部材Oに伝達するための減速装置として機能する。
図4及び図5に示すように、前進駆動モードでは、ブレーキ装置Bは係合状態とされ、MG回転速度RMは正(RM>0)、MGトルクTMは正(TM>0)とされる。MGトルクTMが正となることにより、MG回転速度RMは上昇し、第一サンギヤS1の回転速度と一致してからも更に正方向に上昇しようとする。これにより、入力部材Iが第一サンギヤS1に対して正方向に相対回転しようとし、第一ワンウェイクラッチF1が係合状態となる。図5には、この前進駆動モードでのMG回転速度RMを「RMA」として示している。このとき、第二サンギヤS2の回転速度はMG回転速度RM(RMA)よりも低い(負側にある)。すなわち、入力部材Iは第二サンギヤS2に対して正方向に相対回転する状態となっており、第二ワンウェイクラッチF2は解放状態となる。従って、前進駆動モードでは、回転電機MG及び入力部材Iは、第一ワンウェイクラッチF1を介して第一サンギヤS1と一体回転するように駆動連結された状態となる。
上記のとおり、差動歯車装置DGの4つの回転要素の回転速度の順は、第一サンギヤS1、第二サンギヤS2、キャリヤCA、リングギヤRIの順となっている。そして、この前進駆動モードでは、第一サンギヤS1に回転電機MG及び入力部材Iが駆動連結され、キャリヤCAに出力部材Oが駆動連結され、リングギヤRIがブレーキ装置BによりケースCSに固定される。従って、回転電機MGの回転速度RM(RMA)が差動歯車装置DGにより減速されると共にトルクTAが増幅されて出力部材Oに伝達される。具体的には、前進駆動モードでは、MG回転速度RMは、λ1/(1+λ1)倍に減速されて出力部材Oに伝達される。従って、MGトルクTMは、(1+λ1)/λ1倍に増幅されて出力部材Oに伝達される。この前進駆動モードでの回転電機MGから出力部材Oまでの変速比は(1+λ1)/λ1である。なお、「λ1」は、第一サンギヤS1、キャリヤCA、及びリングギヤRIにより構成される第一の遊星歯車機構の歯数比λ1である。
以上に説明したように、前進駆動モードでは、MG回転速度RM(RMA)を減速することによりMGトルクTMを増幅して出力部材O及び第二駆動輪W2に伝達することができる。従って、この前進駆動モードでは、回転電機MGの出力トルクを増幅して第二駆動輪W2に伝達することができ、第二駆動輪W2に伝達可能なトルクの大きさに対して回転電機MGを小型化することが可能となる。
ところで、この前進駆動モードでは、MG回転速度RM(RMA)は減速して出力部材Oに伝達されるので、出力部材O及び第二駆動輪W2の回転速度に対してMG回転速度RM(RMA)は相対的に高くなる。また上記のとおり、回転電機MGは、所定の駆動上限回転速度以下でトルクを出力可能に構成されており、駆動上限回転速度より高い回転速度ではトルクを出力しない。そのため、車両用駆動装置1が前進駆動モードを実行できる車速域は、比較的低車速側に限定されている。すなわち、図7に示すように、この車両用駆動装置1は、第一駆動上限車速VL1以下の車速域では前進駆動モードを実行して回転電機MGにより第二駆動輪W2を駆動可能であるが、第一駆動上限車速VL1より高い車速域では回転電機MGにより第二駆動輪W2を駆動することができない構成となっている。ここで、第一駆動上限車速VL1は、MG回転速度RMが第一ワンウェイクラッチF1を介して出力部材Oに伝達される前進駆動モードにおいて、MG回転速度RMが駆動上限回転速度となる車速である。従って、本実施形態に係る車両3は、第一駆動上限車速VL1より高い車速域では、第一駆動装置2による第一駆動輪W1の駆動のみにより走行する。このとき、車両用駆動装置1は、後述する従動前進モードで動作するように制御される。これにより、回転電機MGの過回転を防止しつつ、回転電機MGの回転速度が駆動上限回転速度より大きくなる車速域でも車両3を走行させることが可能となっている。また、前進駆動モードによる車両3の駆動状態から車両3が減速や制動を行う際には、車両用駆動装置1は、後述する回生モードで動作するように制御される。
一方、第一駆動上限車速VL1以下の車速域では、車両用駆動装置1を前進駆動モードで駆動することにより、車両3は、第一駆動装置2による第一駆動輪W1の駆動と車両用駆動装置1による第二駆動輪W2の駆動との双方により走行することができる。従って、前進駆動モードは、車速がゼロ以上第一駆動上限車速VL1以下の間で使用される。この車両用駆動装置1は、このように前進駆動モードで動作する車速域を限定することにより、上記のように比較的大きい変速比で回転電機MGの回転を変速(減速)して出力部材Oに伝達する構成とし、回転電機MGの小型化と第二駆動輪W2へ伝達する駆動力の確保とを両立している。なお、このような第一駆動上限車速VL1以下の車速域では、状況に応じて、車両用駆動装置1のみにより車両3を走行させ、或いは第一駆動装置2のみにより車両3を走行させることも可能である。
1−5.従動前進モード
従動前進モードは、第一駆動装置2により第一駆動輪W1を前進方向へ駆動している状態で、車両用駆動装置1において回転電機MGのロータRoを空転させるように制御することにより出力部材Oを空転させ、車両3を第一駆動装置2の駆動力のみにより走行させるモードである。上記のとおり、この従動前進モードは、第一駆動上限車速VL1より高い車速域で実行される。図4に示すように、従動前進モードでは、ブレーキ装置Bは係合状態とされ、MG回転速度RMは正(RM>0)とされる。これにより、従動前進モードでは、車両用駆動装置1の速度線図は図5と同様になる。但し、この従動前進モードでは、回転電機MGは、MG回転速度RMが第一サンギヤS1の回転速度と第二サンギヤS2の回転速度との間の回転速度範囲内となると共に、出力部材Oに伝達されるMGトルクTMが略ゼロ(TM≒0)となるように制御される。この従動前進モードでは、図4に示すように、第一ワンウェイクラッチF1及び第二ワンウェイクラッチF2は、係合状態及び解放状態のいずれでも良い。例えば、MG回転速度RMが前記回転速度範囲の下限である第二サンギヤS2の回転速度と一致し、第二ワンウェイクラッチF2が係合した状態で第二サンギヤS2の回転に従動してロータRoが回転するとともに、ロータRoから第二サンギヤS2へのトルクの伝達が略ゼロとなるように、回転電機MGを制御すると好適である。
1−6.回生モード
回生モードは、回転電機MGが正方向に回転(MG回転速度RM>0)しつつ負方向のトルクを出力(MGトルクTM<0)することにより第二ワンウェイクラッチF2が係合して入力部材Iと第二サンギヤS2とが駆動連結され、回転電機MGの負方向のトルクが正方向に回転する出力部材Oに伝達されるモードである。本実施形態では、この回生モードでも、回転電機MGの回転は減速されて出力部材Oに伝達される構成となっている。よって、この回生モードでは、回転電機MGはジェネレータとして機能し、差動歯車装置DGは回転電機MGの出力トルク(MGトルクTM)を出力部材Oに伝達すると共に回転電機MGの回転速度(MG回転速度RM)を減速して出力部材Oに伝達するための減速装置として機能する。但し、この回生モードでは、回転電機MGの回転が出力部材Oに伝達されるまでの変速比は、前進駆動モードにおける変速比よりも小さく設定されている。
図4及び図5に示すように、回生モードでは、ブレーキ装置Bは係合状態とされ、MG回転速度RMは正(RM>0)、MGトルクTMは負(TM<0)とされる。MGトルクTMが負となることにより、MG回転速度RMは下降し、第二サンギヤS2の回転速度と一致してからも更に負方向に下降しようとする。これにより、入力部材Iが第二サンギヤS2に対して負方向に相対回転しようとし、第二ワンウェイクラッチF2が係合状態となる。図5には、この回生モードでのMG回転速度RMを「RMB」として示している。このとき、第一サンギヤS1の回転速度はMG回転速度RM(RMB)よりも高い(正側にある)。すなわち、入力部材Iは第一サンギヤS1に対して負方向に相対回転する状態となっており、第一ワンウェイクラッチF1は解放状態となる。従って、回生モードでは、図5に破線「○」で示すように、回転電機MG及び入力部材Iは、第二ワンウェイクラッチF2を介して第二サンギヤS2と一体回転するように駆動連結された状態となる。
上記のとおり、差動歯車装置DGの4つの回転要素の回転速度の順は、第一サンギヤS1、第二サンギヤS2、キャリヤCA、リングギヤRIの順となっている。そして、この回生モードでは、第二サンギヤS2に回転電機MG及び入力部材Iが駆動連結され、キャリヤCAに出力部材Oが駆動連結され、リングギヤRIがブレーキ装置BによりケースCSに固定される。従って、差動歯車装置DGにより、回転電機MGの回転速度RM(RMB)が減速されて出力部材Oに伝達され、出力部材Oの回転速度が増速されて回転電機MGに伝達される。よって、回転電機MGのトルクTAが増幅されて出力部材Oに伝達され、出力部材Oに作用する走行トルクTOが減衰されて回転電機MGに伝達される。具体的には、回生モードでは、MG回転速度RMは、λ2/(1+λ2)倍に減速されて出力部材Oに伝達され、出力部材Oの回転速度は、(1+λ2)/λ2倍に増速されて回転電機MGに伝達される。従って、MGトルクTMは、(1+λ2)/λ2倍に増幅されて出力部材Oに伝達され、走行トルクTOは、λ2/(1+λ2)倍に減衰されて回転電機MGに伝達される。この回生モードでの回転電機MGから出力部材Oまでの変速比は(1+λ2)/λ2である。なお、「λ2」は、第二サンギヤS2、キャリヤCA、及びリングギヤRIにより構成される第二の遊星歯車機構の歯数比λ2であり、第一の遊星歯車機構の歯数比λ1よりも大きく設定されている。
以上に説明したように、回生モードでは、MG回転速度RM(RMB)が前進駆動モードよりも小さい変速比で変速されて出力部材O及び第二駆動輪W2に伝達される。従って、この回生モードでは、回転電機MGの回転速度RM(RMB)を、前進駆動モードにおける回転電機MGの回転速度RM(RMA)よりも低く抑えることができる。これにより、出力部材Oの回転速度が高くなる高車速域においても、回転電機MGの過回転を抑制しつつ回生制動を行うことが可能となる。
すなわち、この回生モードでは、MG回転速度RM(RMB)は前進駆動モードよりも小さい変速比で変速されて出力部材O及び第二駆動輪W2に伝達されるので、車両用駆動装置1が回生モードを実行できる車速域は、上述した前進駆動モードよりも高い車速域まで広がっている。すなわち、図7に示すように、この車両用駆動装置1は、前進駆動モードの上限となる第一駆動上限車速VL1よりも高い第二駆動上限車速VL2を境界として、当該第二駆動上限車速VL2以下の車速域で回生モードを実行し、回転電機MGにより負方向のトルクTMを出力して回生制動を行うことが可能な構成となっている。すなわち、この回生モードは、車速がゼロ以上第二駆動上限車速VL2以下の間で使用される。ここで、第二駆動上限車速VL2は、MG回転速度RMが第二ワンウェイクラッチF2を介して出力部材Oに伝達される回生モードにおいて、MG回転速度RMが駆動上限回転速度となる車速である。上記のとおり、回転電機MGから出力部材Oまでの変速比は、第二ワンウェイクラッチF2を介して伝達する回生モードの方が、第一ワンウェイクラッチF1を介して伝達する前進駆動モードよりも小さく設定されている。これにより、回生モードの上限となる第二駆動上限車速VL2が、前進駆動モードの上限となる第一駆動上限車速VL1よりも高い速度とされている。従って、前進駆動モードよりも広い車速域で回生モードを実行可能となり、特に高車速域において回転電機MGの過回転を抑制しつつ回生モードを実行することが可能となる。
なお、第二駆動上限車速VL2より高い車速域では回生モードも実行できない構成となっている。従って、本実施形態に係る車両3は、第二駆動上限車速VL2より高い車速域では、車両用駆動装置1による回生制動を行わず、第一駆動装置2のエンジンブレーキや通常のホイールブレーキによる制動を行う。このとき、車両用駆動装置1は、上述した従動前進モードで動作するように制御される。なお、回生モードから再度車両3が加速を行う際には、そのときの車速に応じて車両用駆動装置1は前進駆動モード又は従動前進モードとなるように制御される。
図4及び図5に示すように、前進駆動モードから回生モードへの切り替えは、ブレーキ装置Bを係合状態としたまま、MGトルクTMの方向を正方向から負方向に反転させることにより行うことができる。すなわち、前進駆動モードで走行中に、MGトルクTMの方向を反転させると、図5に示すように、差動歯車装置DGの各回転要素の回転速度はほぼ一定のまま、MG回転速度RMが第一サンギヤS1と同じ回転速度RMAから下降して第二サンギヤS2と同じ回転速度RMBとなる。これにより、第一ワンウェイクラッチF1の係合が解除されて第二ワンウェイクラッチF2が係合状態となり、回転電機MGのロータRoが第二サンギヤS2と一体回転するように駆動連結される。同様に、従動前進モードから回生モードへの切り替えは、ブレーキ装置Bを係合状態としたまま、MGトルクTMが略ゼロの状態から負方向のトルクを出力する状態に変化させることにより行うことができる。一方、回生モードから前進駆動モードへの切り替えは、ブレーキ装置Bを係合状態としたまま、MGトルクTMの方向を負方向から正方向に反転させることにより行うことができる。また、回生モードから従動前進モードへの切り替えは、ブレーキ装置Bを係合状態としたまま、回転電機MGが負方向のトルクを出力する状態からMGトルクTMが略ゼロの状態に変化させることにより行うことができる。従って、この車両用駆動装置1によれば、ブレーキ装置Bを係合状態としたまま、回転電機MGが出力するMGトルクTMを制御するだけで、前進駆動モード、従動前進モード、回生モードの切り替えを自在に行うことができる。また、この際には、回転電機MGのトルクの変化以外には、第一ワンウェイクラッチF1又は第二ワンウェイクラッチF2の係合又は解放が行われるだけであるので、摩擦係合式のクラッチやブレーキ等を用いて差回転を吸収しつつモード切り替えを行う構成に比べて、モード切り替えに際して出力部材O及び第二駆動輪W2に伝達されるショックを低減することが可能となっている。
また、本実施形態では、上記のような走行中のモード切替に際して、第一ワンウェイクラッチF1又は第二ワンウェイクラッチF2が係合する瞬間に、MGトルクTMを小さくする制御、及び第一ワンウェイクラッチF1又は第二ワンウェイクラッチF2を介して係合される回転要素とMG回転速度RMとの差を小さくする制御の一方又は双方を行う。これにより、モード切り替えに際して出力部材O及び第二駆動輪W2に伝達されるショックを更に低減することができる。
以上のとおり、この車両用駆動装置1によれば、前進駆動モードを実行する際にはMGトルクTMを増幅して第二駆動輪W2に伝達できると共に、回生モードによる回生制動を行う際にはMG回転速度RMを低く抑えることができる。従って、第二駆動輪W2に伝達可能なトルクの大きさに対して回転電機MGを小型化しつつ回生制動を行うことが可能な車速域を広く確保することが可能となる。よって、車両用駆動装置1としての効率を向上させることができる。
1−7.後進駆動モード
後進駆動モードは、ブレーキ装置Bを解放状態としてリングギヤRIをケースCSから分離すると共に、回転電機MGが負方向に回転(MG回転速度RM<0)しつつ負方向のトルクを出力(MGトルクTM<0)することにより第二ワンウェイクラッチF2が係合して入力部材Iと第二サンギヤS2とが駆動連結され、回転電機MGの負方向のトルクが負方向に回転する出力部材Oに伝達されるモードである。この後進駆動モードでは、回転電機MGはモータとして機能する。この際、差動歯車装置DGは4つの回転要素が一体的に同速で回転する状態となり、回転電機MGの回転は同速のまま出力部材Oに伝達される。
図4及び図6に示すように、後進駆動モードでは、ブレーキ装置Bは解放状態とされ、MG回転速度RMは負(RM<0)、MGトルクTMは負(TM<0)とされる。MGトルクTMが負となることにより、MG回転速度RMは下降し、入力部材Iが第二サンギヤS2に対して負方向に相対回転しようとするので、第二ワンウェイクラッチF2が係合状態となる。このとき、出力部材Oには正方向の走行トルクTOが作用する。従って、MGトルクTM及び走行トルクTOの反力として負方向のトルクが第一サンギヤS1に作用し、第一サンギヤS1の回転速度は下降しようとする。これにより、入力部材Iが第一サンギヤS1に対して正方向に相対回転しようとし、第一ワンウェイクラッチF1が係合状態となる。以上により、後進駆動モードでは、第一ワンウェイクラッチF1及び第二ワンウェイクラッチF2の双方が係合状態となり、入力部材Iは第一サンギヤS1及び第二サンギヤS2の双方と一体回転するように駆動連結された状態となる。よって、差動歯車装置DGは全体が入力部材Iと同速で一体的に回転する状態となる。図6には、この後進駆動モードでのMG回転速度RMを「RMC」として示している。
上記のとおり、第一ワンウェイクラッチF1及び第二ワンウェイクラッチF2の作用により、入力部材Iは、第一サンギヤS1よりも正側であって第二サンギヤS2よりも負側の回転速度となることはできない。そのため、ブレーキ装置Bが係合状態とされたままでは、入力部材Iは負方向に回転することができず、出力部材O及び第二駆動輪W2も負方向に回転することが規制され、車両3が後進することができない。しかし、この後進駆動モードでは、ブレーキ装置Bを解放状態として差動歯車装置DGのリングギヤRIをケースCSから分離する。これにより、出力部材O及び第二駆動輪W2が負方向に回転することが許容され、車両3を後進させることが可能となる。更に、後進駆動モードでは、回転電機MGに負方向のMGトルクTMを出力させることにより、MGトルクTM及びMG回転速度RMを出力部材O及び第二駆動輪W2に伝達して車両用駆動装置1により車両3を駆動することができる。従って、第一駆動装置2を用いることなく車両3を後進させ、或いは第一駆動装置2と協働して車両3を後進させることができる。なお、本実施形態に係る車両3は、後述する従動後進モードによる後進も可能に構成されている。
1−8.従動後進モード
従動後進モードは、車両用駆動装置1においてブレーキ装置Bを解放状態としてリングギヤRIをケースCSから分離することにより車両3が後進することを許容する状態とすると共に、第一駆動装置2により第一駆動輪W1を後進方向へ駆動し、車両3を第一駆動装置2の駆動力のみにより走行させるモードである。図4に示すように、従動後進モードでは、ブレーキ装置Bは係合状態とされるが、第一ワンウェイクラッチF1及び第二ワンウェイクラッチF2は、係合状態及び解放状態のいずれでも良い。図6に破線の直線L3として示す差動歯車装置DGの速度線図は、この従動後進モードでの差動歯車装置DGの状態の一例を示している。この図に示すように、従動後進モードでは、出力部材Oが駆動連結されるキャリヤCAの回転速度が車速に応じて定まるが、他の回転要素の回転速度については、第一サンギヤS1の回転速度が第二サンギヤS2の回転速度よりも高い(正側にある)範囲内で任意の状態を取り得る。但し、この従動後進モードでは、回転電機MGによる電力消費を抑制するために、回転電機MGは、MG回転速度RMが略ゼロ(RM≒0)となると共に、MGトルクTMが略ゼロ(TM≒0)となるように制御されると好適である。この場合、入力部材Iの回転速度もゼロとなるため、第一ワンウェイクラッチF1及び第二ワンウェイクラッチF2の双方が係合状態とならないように、第一サンギヤS1の回転速度はゼロ以上、第二サンギヤS2の回転速度はゼロ以下となる。
以上のとおり、本実施形態に係る車両用駆動装置1では、車両3が後進する際に選択される後進駆動モード及び従動後進モードのいずれについても、ブレーキ装置Bを解放状態としてリングギヤRIをケースCSから分離する構成となっている。そして、これら後進駆動モードと従動後進モードとの切り替えは、回転電機MGの動作状態(ここではMG回転速度RM及びMGトルクTM)を変化させるのみで行うことができる。また上記のとおり、車両3が前進する際に選択される前進駆動モードと従動前進モードと回生モードとの間の切り替えは、2つのワンウェイクラッチF1、F2の作用によって回転電機MGの動作状態(ここではMGトルクTM)を変化させるのみで行うことができる。更に、車両3が前進する際のモードと車両3が後進する際のモードとの切り替えは、ブレーキ装置Bの係合状態を切り替えると共に、必要に応じて回転電機MGの動作状態(ここではMGトルクTM)を変化させるのみで行うことができる。本実施形態では、ブレーキ装置Bに噛み合い式係合装置を用いているため、前進と後進の切り替えもブレーキ装置Bの係合状態を切り替える機械的な機構を動作させるだけで行うことができる。従って、この車両用駆動装置1は、油圧クラッチ等の油圧式係合装置や電磁クラッチ等の電磁式係合装置を全く用いることなくモード切替を行うことが可能に構成されている。そのため、油圧クラッチ等の油圧式係合装置を用いる場合に必要となる油圧ポンプや油圧制御装置等が不要となり、或いは、電磁クラッチ等の電磁式係合装置を用いる場合に必要となる制御装置等が不要となる。よって、油圧ポンプ等を備えることによる駆動力損失を抑制し、軽量かつ安価な車両用駆動装置1を実現することが容易な構成となっている。
2.第二の実施形態
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図8は、本実施形態に係る車両用駆動装置1の構成を示すスケルトン図であるが、第一出力部材O1及び第二出力部材O2のそれぞれの軸に対称な下半分の構成を省略して示している。この車両用駆動装置1は、差動歯車装置DGが3つの回転要素を備える構成となっている点、及び差動歯車装置DGの出力回転が伝達される第一出力部材O1がカウンタ減速機構CGを介して第二出力部材O2に伝達される構成となっている点で、上記第一の実施形態と相違している。また、この車両用駆動装置1は、差動歯車装置DGが3つしか回転要素を備えていないことに起因して、第二出力部材O2が駆動連結される中間回転要素EMが第二回転要素EMと共通とされている点でも、上記第一の実施形態と相違している。以下では、本実施形態に係る車両用駆動装置1について、上記第一の実施形態との相違点を中心として説明することとし、特に説明しない点については、上記第一の実施形態と同様とする。なお、本実施形態に係る車両3の構成及び車両用駆動装置1の制御システムの構成は、上記第一の実施形態に係る構成と同様とし、本実施形態の説明においても図2及び図3を適宜参照する。
2−1.車両用駆動装置の機械的構成
まず、本実施形態に係る車両用駆動装置1の機械的構成について説明する。図8に示すように、本実施形態においては、差動歯車装置DGは3つの回転要素を備えている。ここでは、差動歯車装置DGは、1組のシングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。具体的には、この差動歯車装置DGは、サンギヤSと、リングギヤRIと、サンギヤS及びリングギヤRIの双方に噛み合うピニオンギヤPと、当該ピニオンギヤPを支持するキャリヤCAとを備えている。この差動歯車装置DGの3つの回転要素の回転速度の順は、サンギヤS、キャリヤCA、リングギヤRIの順となっている。そして、サンギヤSは、第一ワンウェイクラッチF1を介して入力部材Iに選択的に駆動連結される。キャリヤCAは、第二ワンウェイクラッチF2を介して入力部材Iに選択的に駆動連結される。また、キャリヤCAには、第一出力部材O1が一体回転するように駆動連結されている。この第一出力部材O1には、カウンタ減速機構CGを介して第二出力部材O2が駆動連結される。よって、キャリヤCAは、第一出力部材O1に駆動連結されると共にカウンタ減速機構CGを介して第二出力部材O2に駆動連結される。リングギヤRIは、ブレーキ装置Bを介してケースCSに選択的に固定される。従って、本実施形態では、サンギヤSが本発明における第一回転要素E1に相当し、キャリヤCAが本発明における第二回転要素E2及び中間回転要素EMに相当し、リングギヤRIが本発明における第三回転要素E3に相当する。すなわち、本実施形態では、中間回転要素EMは第二回転要素E2と同じ回転要素で構成されている。そして、回転電機MGのロータRoに駆動連結される入力部材Iは、第一ワンウェイクラッチF1を介して差動歯車装置DGのサンギヤSに選択的に駆動連結されると共に、第二ワンウェイクラッチF2を介して差動歯車装置DGのキャリヤCAに選択的に駆動連結される。
第一ワンウェイクラッチF1は、入力部材IがサンギヤSに対して正方向に相対回転することを制限すると共に負方向に相対回転することを許容するように、入力部材IとサンギヤSとの間に設けられている。第二ワンウェイクラッチF2は、入力部材IがキャリヤCAに対して負方向に相対回転することを制限すると共に正方向に相対回転することを許容するように、入力部材IとキャリヤCAとの間に設けられている。これにより、図10に実線矢印で示すように、回転電機MGが正方向(前進方向)に回転しつつ正方向のトルクTMを出力した場合には、入力部材IがサンギヤSに対して正方向に相対回転しようとして第一ワンウェイクラッチF1が係合状態となり、回転電機MG及び入力部材IはサンギヤSと一体回転するように駆動連結される。このとき、回転電機MG及び入力部材Iの回転速度はキャリヤCAの回転速度よりも高くなる(正側となる)ため、第二ワンウェイクラッチF2は解放状態となる。一方、図10に破線矢印で示すように、回転電機MGが正方向に回転しつつ負方向(後進方向)のトルクTMを出力した場合には、入力部材IがキャリヤCAに対して負方向に相対回転しようとして第二ワンウェイクラッチF2が係合状態となり、回転電機MG及び入力部材IはキャリヤCAと一体回転するように駆動連結される。このとき、回転電機MG及び入力部材Iの回転速度はサンギヤSの回転速度よりも低くなる(負側となる)ため、第一ワンウェイクラッチF1は解放状態となる。これらのワンウェイクラッチとしては、例えば、ローラ型やスプラグ型等の公知の各種形式のものを用いることができる。
また、本実施形態では、キャリヤCAと一体回転する第一出力部材O1が、カウンタ減速機構CGを介して第二出力部材O2及び第二駆動輪W2に駆動連結されている。ここで、カウンタ減速機構CGは、第一出力部材O1と一体回転するように駆動連結された第一ギヤG1と、第二出力部材O2と一体回転するように駆動連結された第二ギヤG2とを備えている。そして、第一ギヤG1は、第二ギヤG2よりも小径で歯数も少ない設定とされている。これにより、カウンタ減速機構CGは、キャリヤCA及び第一出力部材O1の回転を減速して第二出力部材O2に伝達する。本実施形態では、第二出力部材O2が第二駆動輪W2と一体回転するように駆動連結されている。従って、本実施形態における第二出力部材O2及び第一出力部材O1の双方が本発明における出力部材Oに相当する。
このような本実施形態に係る車両用駆動装置1の構成によれば、第二駆動輪W2の回転軸と同軸となる第二出力部材O2に対して径方向に偏心して第一出力部材O1が平行に配置されることになる。これにより、回転電機MG及び差動歯車装置DGも、第二駆動輪W2の回転軸に対して偏心した位置に配置される。このような配置構成は、実際の車両3において第二駆動輪W2に近接する位置に車両用駆動装置1を搭載する際に、第二駆動輪W2を支持するサスペンションアームやナックル等の部材を避けて車両用駆動装置1を配置することが容易となる利点がある。なお、カウンタ減速機構CGを備えない構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、第一出力部材O1が出力部材Oとして第二駆動輪W2と一体回転するように駆動連結された構成とすることができる。
ところで、上記のような第一ワンウェイクラッチF1及び第二ワンウェイクラッチF2の構成では、入力部材Iは、サンギヤSよりも正側であってキャリヤCAよりも負側の回転速度となることはできない。そのため、本実施形態の構成においても、ブレーキ装置Bが係合状態とされたままでは、入力部材Iは負方向に回転することができず、第二出力部材O2及び第二駆動輪W2も負方向に回転することが規制され、車両3が後進することができない。これを利用すれば、坂道発進等を行う際に車両3が後退することを防止する、いわゆるヒルホールド機能を、回転電機MGの出力を用いることなく容易に実現することができる。一方、車両3が後進する際には、ブレーキ装置Bを解放状態として差動歯車装置DGのリングギヤRIをケースCSから分離する。この点は、上記第一の実施形態と同様である。
2−2.車両用駆動装置の動作モード
次に、本実施形態に係る車両用駆動装置1により実現可能な動作モードについて説明する。図9は、本実施形態に係る車両用駆動装置1の各モードでの各係合要素F1、F2、Bの係合状態、及び回転電機MGの動作状態としてのトルクTM及び回転速度RMの向きを示す動作表である。図9の記述方法は図4と同様である。図10及び図11は、車両用駆動装置1が備える差動歯車装置DGの速度線図を示しており、図10は前進駆動モード、従動前進モード、及び回生モードでの速度線図、図11は後進駆動モード及び従動後進モードでの速度線図をそれぞれ示している。これらの速度線図の記述方法は図5及び図6と同様である。本実施形態に係る車両用駆動装置1も、上記第一の実施形態と同様に、「前進駆動」、「従動前進」、「回生」、「後進駆動」、及び「従動後進」の5つのモードを切り替え可能に備えている。以下、各動作モードでの車両用駆動装置1の動作状態について詳細に説明する。
2−3.前進駆動モード
前進駆動モードは、回転電機MGが正方向に回転(MG回転速度RM>0)しつつ正方向のトルクを出力(MGトルクTM>0)することにより第一ワンウェイクラッチF1が係合して入力部材IとサンギヤSとが駆動連結され、回転電機MGの正方向のトルクが正方向に回転する第一出力部材O1及び第二出力部材O2に伝達されるモードである。この前進駆動モードでは、回転電機MGの回転は差動歯車装置DGにより減速されて第一出力部材O1に伝達され、その際の変速比は、後述する回生モードの変速比(=1)よりも大きく設定されている。また、本実施形態では、第一出力部材O1に伝達された回転電機MGの回転は、カウンタ減速機構CGにより更に減速されて第二出力部材O2に伝達される。なお、本願において正方向とは、車両3が前進している状態での各部材の回転方向であるので、互いに反対方向に回転する第一出力部材O1と第二出力部材O2とは、それぞれの正方向も回転方向としては互いに反対となる。
図9及び図10に示すように、前進駆動モードでは、ブレーキ装置Bは係合状態とされ、MG回転速度RMは正(RM>0)、MGトルクTMは正(TM>0)とされる。MGトルクTMが正となることにより、MG回転速度RMは上昇し、サンギヤSの回転速度と一致してからも更に正方向に上昇しようとする。これにより、入力部材IがサンギヤSに対して正方向に相対回転しようとし、第一ワンウェイクラッチF1が係合状態となる。図10には、この前進駆動モードでのMG回転速度RMを「RMA」として示している。このとき、キャリヤCAの回転速度はMG回転速度RM(RMA)よりも低い(負側にある)。すなわち、入力部材IはキャリヤCAに対して正方向に相対回転する状態となっており、第二ワンウェイクラッチF2は解放状態となる。従って、前進駆動モードでは、回転電機MG及び入力部材Iは、第一ワンウェイクラッチF1を介してサンギヤSと一体回転するように駆動連結された状態となる。
上記のとおり、差動歯車装置DGの3つの回転要素の回転速度の順は、サンギヤS、キャリヤCA、リングギヤRIの順となっている。そして、この前進駆動モードでは、サンギヤSに回転電機MG及び入力部材Iが駆動連結され、キャリヤCAに第一出力部材O1が駆動連結され、リングギヤRIがブレーキ装置BによりケースCSに固定される。従って、回転電機MGの回転速度RM(RMA)が差動歯車装置DGにより減速されると共にトルクTAが増幅されて第一出力部材O1に伝達される。そして、第一出力部材O1の回転及びトルクは、カウンタ減速機構CGにより更に減速及び増幅されて第二出力部材O2に伝達される。このように、前進駆動モードでは、回転電機MGの出力トルクを増幅して第二駆動輪W2に伝達することができ、第二駆動輪W2に伝達可能なトルクの大きさに対して回転電機MGを小型化することが可能となる。
本実施形態においても、上記第一の実施形態に係る図7に示すように、車両用駆動装置1が前進駆動モードを実行できる車速域は、MG回転速度RMが所定の駆動上限回転速度以下となる比較的低車速側の所定の車速域に限定されている。そして、この車速域より高い車速域では、車両用駆動装置1は従動前進モードで動作するように制御される。また、前進駆動モードによる車両3の駆動状態から車両3が減速や制動を行う際には、車両用駆動装置1は回生モードで動作するように制御される。この車両用駆動装置1は、このように前進駆動モードで動作する車速域を限定することにより、上記のように比較的大きい変速比で回転電機MGの回転を変速(減速)して第二出力部材O2に伝達する構成とし、回転電機MGの小型化と第二駆動輪W2へ伝達する駆動力の確保とを両立している。
2−4.従動前進モード
従動前進モードは、第一駆動装置2により第一駆動輪W1を前進方向へ駆動している状態で、車両用駆動装置1において回転電機MGのロータRoを空転させるように制御することにより第一出力部材O1及び第二出力部材O2を空転させ、車両3を第一駆動装置2の駆動力のみにより走行させるモードである。この従動前進モードは、前進駆動モードを実行可能な上限の車速より高い車速域で実行される。図9に示すように、従動前進モードでは、ブレーキ装置Bは係合状態とされ、MG回転速度RMは正(RM>0)とされる。これにより、従動前進モードでは、車両用駆動装置1の速度線図は図10と同様になる。但し、この従動前進モードでは、回転電機MGは、MG回転速度RMがサンギヤSの回転速度とキャリヤCAの回転速度との間の回転速度範囲内となると共に、第一出力部材O1及び第二出力部材O2に伝達されるMGトルクTMが略ゼロ(TM≒0)となるように制御される。この従動前進モードでは、図9に示すように、第一ワンウェイクラッチF1及び第二ワンウェイクラッチF2は、係合状態及び解放状態のいずれでも良い。例えば、MG回転速度RMが前記回転速度範囲の下限であるキャリヤCAの回転速度と一致し、第二ワンウェイクラッチF2が係合した状態でキャリヤCAの回転に従動してロータRoが回転するとともに、ロータRoからキャリヤCAへのトルクの伝達が略ゼロとなるように、回転電機MGを制御すると好適である。
2−5.回生モード
回生モードは、回転電機MGが正方向に回転(MG回転速度RM>0)しつつ負方向のトルクを出力(MGトルクTM<0)することにより第二ワンウェイクラッチF2が係合して入力部材IとキャリヤCAとが駆動連結され、回転電機MGの負方向のトルクが正方向に回転する第一出力部材O1及び第二出力部材O2に伝達されるモードである。本実施形態では、この回生モードでは、回転電機MGの回転は差動歯車装置DGにより減速されず、同速(変速比=1)のまま第一出力部材O1に伝達される。但し、第一出力部材O1に伝達された回転電機MGの回転は、カウンタ減速機構CGにより減速されて第二出力部材O2に伝達される。
図9及び図10に示すように、回生モードでは、ブレーキ装置Bは係合状態とされ、MG回転速度RMは正(RM>0)、MGトルクTMは負(TM<0)とされる。MGトルクTMが負となることにより、MG回転速度RMは下降し、キャリヤCAの回転速度と一致してからも更に負方向に下降しようとする。これにより、入力部材IがキャリヤCAに対して負方向に相対回転しようとし、第二ワンウェイクラッチF2が係合状態となる。図10には、この回生モードでのMG回転速度RMを「RMB」として示している。このとき、サンギヤSの回転速度はMG回転速度RM(RMB)よりも高い(正側にある)。すなわち、入力部材IはサンギヤSに対して負方向に相対回転する状態となっており、第一ワンウェイクラッチF1は解放状態となる。従って、回生モードでは、図10に破線「○」で示すように、回転電機MG及び入力部材Iは、第二ワンウェイクラッチF2を介してキャリヤCAと一体回転するように駆動連結された状態となる。
上記のとおり、差動歯車装置DGのキャリヤCAは、第一出力部材O1と一体回転するように駆動連結されている。すなわち、この回生モードでは、キャリヤCAに、回転電機MG、入力部材I、及び第一出力部材O1が一体回転するように駆動連結されることになる。従って、MG回転速度RMは差動歯車装置DGにより減速されず、同速のまま第一出力部材O1に伝達され、カウンタ減速機構CGにより減速されて第二出力部材O2に伝達される。一方、第二出力部材O2の回転速度はカウンタ減速機構CGに増速されて第一出力部材O1及び入力部材Iを介して回転電機MGに伝達される。よって、回転電機MGのトルクTAがカウンタ減速機構CGのみにより増幅されて第二出力部材O2に伝達され、第二出力部材O2に作用する走行トルクTOがカウンタ減速機構CGのみにより減衰されて回転電機MGに伝達される。このように、回生モードでは、差動歯車装置DGが減速を行わず、カウンタ減速機構CGのみが減速をおこなうため、回転電機MGの回転が第二出力部材O2に伝達されるまでの変速比は、前進駆動モードよりも小さく設定されている。従って、この回生モードでは、回転電機MGの回転速度RM(RMB)を、前進駆動モードにおける回転電機MGの回転速度RM(RMA)よりも低く抑えることができる。
これにより、本実施形態においても、上記第一の実施形態に係る図7に示すように、車両用駆動装置1が回生モードを実行できる車速域は、上述した前進駆動モードよりも高い車速域まで広がっている。従って、前進駆動モードよりも広い車速域で回生モードを実行可能となり、特に、第二出力部材O2の回転速度が高くなる高車速域においても、回転電機MGの過回転を抑制しつつ回生モードを実行することが可能となる。
図9及び図10に示すように、前進駆動モードから回生モードへの切り替えは、ブレーキ装置Bを係合状態としたまま、MGトルクTMの方向を正方向から負方向に反転させることにより行うことができる。すなわち、前進駆動モードで走行中に、MGトルクTMの方向を反転させると、図10に示すように、差動歯車装置DGの各回転要素の回転速度は一定のまま、MG回転速度RMがサンギヤSと同じ回転速度RMAから下降してキャリヤCAと同じ回転速度RMBとなる。これにより、第一ワンウェイクラッチF1の係合が解除されて第二ワンウェイクラッチF2が係合状態となり、回転電機MGのロータRoがキャリヤCAと一体回転するように駆動連結される。同様に、従動前進モードから回生モードへの切り替えは、ブレーキ装置Bを係合状態としたまま、MGトルクTMが略ゼロの状態から負方向のトルクを出力する状態に変化させることにより行うことができる。一方、回生モードから前進駆動モードへの切り替えは、ブレーキ装置Bを係合状態としたまま、MGトルクTMの方向を負方向から正方向に反転させることにより行うことができる。また、回生モードから従動前進モードへの切り替えは、ブレーキ装置Bを係合状態としたまま、回転電機MGが負方向のトルクを出力する状態からMGトルクTMが略ゼロの状態に変化させることにより行うことができる。従って、この車両用駆動装置1によれば、ブレーキ装置Bを係合状態としたまま、回転電機MGが出力するMGトルクTMを制御するだけで、前進駆動モード、従動前進モード、回生モードの切り替えを自在に行うことができる。本実施形態においても、このような走行中のモード切替に際して、第一ワンウェイクラッチF1又は第二ワンウェイクラッチF2が係合する瞬間に、MGトルクTMを小さくする制御、及び第一ワンウェイクラッチF1又は第二ワンウェイクラッチF2を介して係合される回転要素とMG回転速度RMとの差を小さくする制御の一方又は双方を行うと好適である。
2−6.後進駆動モード
後進駆動モードは、ブレーキ装置Bを解放状態としてリングギヤRIをケースCSから分離すると共に、回転電機MGが負方向に回転(MG回転速度RM<0)しつつ負方向のトルクを出力(MGトルクTM<0)することにより第二ワンウェイクラッチF2が係合して入力部材IとキャリヤCAとが駆動連結され、回転電機MGの負方向のトルクが負方向に回転する第一出力部材O1及び第二出力部材O2に伝達されるモードである。本実施形態では、後進駆動モードにおいて、差動歯車装置DGの全ての回転要素が一体回転する状態とはならず、差動歯車装置DGのキャリヤCAに入力部材I及び第一出力部材O1の双方が一体回転するように駆動連結され、差動歯車装置DGの他の回転要素は自由に回転可能な状態となる点で、上記第一の実施形態とは相違している。
図9及び図11に示すように、後進駆動モードでは、ブレーキ装置Bは解放状態とされ、MG回転速度RMは負(RM<0)、MGトルクTMは負(TM<0)とされる。MGトルクTMが負となることにより、MG回転速度RMは下降し、入力部材IがキャリヤCAに対して負方向に相対回転しようとするので、第二ワンウェイクラッチF2が係合状態となる。これにより、入力部材IとキャリヤCAと第一出力部材O1とが一体回転するように駆動連結される。図11には、この後進駆動モードでのMG回転速度RMを「RMC」として示している。そして、第一ワンウェイクラッチF1が係合状態とならない範囲、すなわちサンギヤSの回転速度がMG回転速度RM(RMC)の回転速度よりも高い(正側にある)範囲内で、差動歯車装置DGのサンギヤS及びリングギヤRIは、いずれも自由に回転可能な状態となる。このとき、図9に示すように、後進駆動モードでは、第一ワンウェイクラッチF1は係合状態及び解放状態のいずれでも良い。すなわち、本実施形態における後進駆動モードでは、差動歯車装置DGのサンギヤS及びリングギヤRIは実質的に機能しない状態となる。
上記のとおり、第一ワンウェイクラッチF1及び第二ワンウェイクラッチF2の作用により、入力部材Iは、サンギヤSよりも正側であってキャリヤCAよりも負側の回転速度となることはできない。そのため、ブレーキ装置Bが係合状態とされたままでは、入力部材Iは負方向に回転することができず、第二駆動輪W2も負方向に回転することが規制され、車両3が後進することができない。しかし、この後進駆動モードでは、ブレーキ装置Bを解放状態として差動歯車装置DGのリングギヤRIをケースCSから分離する。これにより、第二駆動輪W2が負方向に回転することが許容され、車両3を後進させることが可能となる。更に、後進駆動モードでは、回転電機MGに負方向のMGトルクTMを出力させることにより、MGトルクTM及びMG回転速度RMを、第一出力部材O1及びカウンタ減速機構CGを介して第二出力部材O2及び第二駆動輪W2に伝達し、車両用駆動装置1により車両3を駆動することができる。
2−7.従動後進モード
従動後進モードは、車両用駆動装置1においてブレーキ装置Bを解放状態としてリングギヤRIをケースCSから分離することにより車両3が後進することを許容する状態とすると共に、第一駆動装置2により第一駆動輪W1を後進方向へ駆動し、車両3を第一駆動装置2の駆動力のみにより走行させるモードである。図9に示すように、従動後進モードでは、ブレーキ装置Bは係合状態とされるが、第一ワンウェイクラッチF1及び第二ワンウェイクラッチF2は、係合状態及び解放状態のいずれでも良い。図11に破線の直線L3として示す差動歯車装置DGの速度線図は、この従動後進モードでの差動歯車装置DGの状態の一例を示している。この図に示すように、従動後進モードでは、カウンタ減速機構CG及び第一出力部材O1を介して第二出力部材O2に駆動連結されるキャリヤCAの回転速度が車速に応じて定まるが、他の回転要素の回転速度については、サンギヤSの回転速度がキャリヤCAの回転速度よりも高い(正側にある)範囲内で任意の状態を取り得る。但し、この従動後進モードでは、回転電機MGによる電力消費を抑制するために、回転電機MGは、MG回転速度RMが略ゼロ(RM≒0)となると共に、MGトルクTMが略ゼロ(TM≒0)となるように制御されると好適である。この場合、入力部材Iの回転速度もゼロとなるため、第一ワンウェイクラッチF1及び第二ワンウェイクラッチF2の双方が係合状態とならないように、サンギヤSの回転速度はゼロ以上、キャリヤCAの回転速度はゼロ以下となる。
3.その他の実施形態
(1)上記第一の実施形態では、回生モードにおいて回転電機MGの回転が減速されて出力部材Oに伝達される構成を例として説明した。また、上記第二の実施形態では、回生モードにおいて回転電機MGの回転が同速のまま第一出力部材O1(出力部材O)に伝達される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、回転電機MGの回転が出力部材Oに伝達されるまでの変速比に関して、回生モードでの変速比が前進駆動モードでの変速比よりも小さく設定されていれば、本発明の目的を達成することが可能である。従って、例えば、回生モードにおいて回転電機MGの回転が増速されて出力部材Oに伝達される構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。このような構成は、例えば、差動歯車装置DGが、上記第一の実施形態と同様に、第一ワンウェイクラッチF1を介して入力部材Iに選択的に駆動連結される第一回転要素E1、第二ワンウェイクラッチF2を介して入力部材Iに選択的に駆動連結される第二回転要素E2、非回転部材に固定される第三回転要素E3、及び出力部材Oに駆動連結される中間回転要素EMの4つの回転要素を有する場合において、回転速度の順が、第一回転要素E1、中間回転要素EM、第二回転要素E2、第三回転要素E3の順となるように構成とすることにより実現可能である。
(2)上記第一の実施形態では、差動歯車装置DGが4つの回転要素を有すると共に出力部材Oに駆動連結される中間回転要素EMが第二回転要素E2とは別の回転要素により構成されている場合において、中間回転要素EMが、回転速度の順で第二回転要素E2と第三回転要素E3との間に位置する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。よって、差動歯車装置DGが4つの回転要素を有する場合において、中間回転要素EMが、回転速度の順で第一回転要素E1と第二回転要素E2との間に位置する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この構成によれば、回生モードにおいて回転電機MGの回転が増速されて中間回転要素EMに伝達される構成とすることができる。また、差動歯車装置DGが5つ以上の回転要素を有する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
(3)上記の各実施形態では、図2に示すように、左右2個の第二駆動輪W2をそれぞれ駆動する2個の車両用駆動装置1が車両3に搭載される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。従って、例えば図12に示すように、左右2個の第二駆動輪W2を1個の車両用駆動装置1により駆動する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、車両用駆動装置1は、出力用差動歯車装置11及び駆動軸12を介して2個の第二駆動輪W2と駆動連結される。そして、車両用駆動装置1の回転電機MGのトルクは、出力用差動歯車装置11によって左右2個の第二駆動輪W2に分配され、駆動軸12を介して各第二駆動輪W2に伝達される。また、以上の実施形態では、いずれも第二駆動輪W2が車両3の後輪である場合を例として説明したが、第二駆動輪W2を車両3の前輪とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、第一駆動装置2により駆動される第一駆動輪W1は車両3の後輪となる。
(4)上記の各実施形態では、第一駆動装置2が、駆動力源としてのエンジン21とトランスアクスルユニット22とを備える構成である場合を例として説明した。しかし、第一駆動装置2の構成はこれに限定されるものではない。従って、例えば、第一駆動装置2が、駆動力源としてエンジン及び回転電機の2つを備えるハイブリッド駆動装置として構成されていることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合におけるハイブリッド駆動方式は、パラレル方式、シリーズ方式、シリーズ・パラレル方式、遊星歯車機構を用いたスプリット方式等、各種方式を用いることができる。また、第一駆動装置2が、駆動力源として回転電機を備える電動駆動装置として構成されていることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
(5)上記の各実施形態では、車両用駆動装置1が、第三回転要素E3としてのリングギヤRIを非回転部材としてのケースCSに対して選択的に固定又は分離する係合装置としてのブレーキ装置Bを備え、車両3が後進する際に、ブレーキ装置Bを解放状態としてリングギヤRIをケースCSから分離する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、車両用駆動装置1が第三回転要素E3を非回転部材から選択的に分離する係合装置を備えない構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、車両用駆動装置1の出力部材Oが負方向(後進方向)に回転することは規制される。そこで、車両3の後進時に第二駆動輪W2を後進方向に回転可能とするために、例えば、出力部材Oから第二駆動輪W2までの間の駆動伝達系等にクラッチ等の係合装置を設け、車両3が後進する際に当該係合装置を解放状態とする構成とすると好適である。この場合における係合装置も、上記の実施形態と同様に、噛み合い式係合装置とすると好適である。
(6)上記の各実施形態では、車両用駆動装置1が、前進駆動モード、従動前進モード、回生モード、後進駆動モード、及び従動後進モードの5つのモードを切り替え可能に備える場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、車両用駆動装置1が、これらの中の一部のモードのみを切り替え可能に備える構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。例えば、車両用駆動装置1が、前進駆動モード及び回生モードの2つのモードのみを切り替え可能に備える構成、前進駆動モード、回生モード、及び後進駆動モードの3つのモードを切り替え可能に備える構成、前進駆動モード、従動前進モード、回生モード、及び従動後進モードの4つのモードを切り替え可能に備える構成等としても好適である。
(7)上記の各実施形態では、ブレーキ装置Bが噛み合い式係合装置を用いて構成される場合を例として説明した。しかし、発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、ブレーキ装置Bを他の機構により構成することも可能である。例えば、油圧クラッチ等の油圧式係合装置や、電磁クラッチ等の電磁式係合装置を用いてブレーキ装置Bを構成することも、本発明の好適な実施形態の一つである。
(8)上記の各実施形態において説明した差動歯車装置DGの構成は単なる例示であり、上記以外の構成によっても本発明の構成を実現することが可能な全ての構成が、本発明の範囲に含まれる。
本発明は、第一駆動輪を第一駆動装置により駆動する車両に搭載され、前記第一駆動輪とは別の第二駆動輪を駆動する第二駆動装置としての車両用駆動装置に好適に利用可能である。
1:車両用駆動装置(第二駆動装置)
2:第一駆動装置
3:車両
W1:第一駆動輪
W2:第二駆動輪
MG:回転電機
RO:ロータ
I:入力部材
O:出力部材
DG:差動歯車装置
E1:第一回転要素
E2:第二回転要素
E3:第三回転要素
EM:中間回転要素
F1:第一ワンウェイクラッチ
F2:第二ワンウェイクラッチ
CS:ケース(非回転部材)
B:ブレーキ装置(係合装置)

Claims (11)

  1. 第一駆動輪を第一駆動装置により駆動する車両に搭載され、前記第一駆動輪とは別の第二駆動輪を駆動する第二駆動装置としての車両用駆動装置であって、
    回転電機と、当該回転電機のロータに駆動連結される入力部材と、前記第二駆動輪に駆動連結される出力部材と、回転速度の順に少なくとも第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素の3つの回転要素を有する差動歯車装置と、第一ワンウェイクラッチと、第二ワンウェイクラッチと、を備え、
    前記入力部材は、前記第一ワンウェイクラッチを介して前記第一回転要素に選択的に駆動連結されると共に、前記第二ワンウェイクラッチを介して前記第二回転要素に選択的に駆動連結され、
    前記出力部材は、前記差動歯車装置の前記第二回転要素又は他の回転要素であって、回転速度の順で前記第一回転要素と前記第三回転要素との間に位置する中間回転要素に駆動連結され、
    前記第三回転要素は非回転部材に固定され、
    前記第一ワンウェイクラッチは、前記入力部材が前記第一回転要素に対して正方向に相対回転することを制限すると共に負方向に相対回転することを許容し、前記第二ワンウェイクラッチは、前記入力部材が前記第二回転要素に対して負方向に相対回転することを制限すると共に正方向に相対回転することを許容するように設けられている車両用駆動装置。
  2. 前記第三回転要素を非回転部材に対して選択的に固定又は分離する係合装置を更に備える請求項1に記載の車両用駆動装置。
  3. 前記車両が後進する際に、前記係合装置を解放状態として前記第三回転要素を非回転部材から分離する請求項2に記載の車両用駆動装置。
  4. 前記回転電機は、所定の駆動上限回転速度以下でトルクを出力可能に構成され、
    前記車両は、前記回転電機の回転速度が前記駆動上限回転速度より大きくなる車速域では、前記第一駆動装置による前記第一駆動輪の駆動のみにより走行する請求項1から3のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
  5. 前記回転電機が正方向に回転しつつ正方向のトルクを出力することにより前記第一ワンウェイクラッチが係合して前記入力部材と前記第一回転要素とが駆動連結され、前記回転電機の正方向のトルクが正方向に回転する前記出力部材に伝達される前進駆動モードと、
    前記回転電機が正方向に回転しつつ負方向のトルクを出力することにより前記第二ワンウェイクラッチが係合して前記入力部材と前記第二回転要素とが駆動連結され、前記回転電機の負方向のトルクが正方向に回転する前記出力部材に伝達される回生モードと、を切り替え可能に備える請求項1から4のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
  6. 前記第三回転要素を非回転部材から分離すると共に、前記回転電機が負方向に回転しつつ負方向のトルクを出力することにより前記第二ワンウェイクラッチが係合して前記入力部材と前記第二回転要素とが駆動連結され、前記回転電機の負方向のトルクが負方向に回転する前記出力部材に伝達される後進駆動モードを実行可能に備える請求項1から5のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
  7. 前記差動歯車装置は、前記第一回転要素、前記第二回転要素、及び前記第三回転要素に加えてもう一つの他の回転要素を有し、当該他の回転要素が前記出力部材に駆動連結される前記中間回転要素とされ、当該中間回転要素は、回転速度の順で前記第二回転要素と前記第三回転要素との間に位置する請求項1から6のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
  8. 第一駆動輪を第一駆動装置により駆動する車両に搭載され、前記第一駆動輪とは別の第二駆動輪を駆動する第二駆動装置としての車両用駆動装置であって、
    回転電機と、当該回転電機のロータに駆動連結される入力部材と、前記第二駆動輪に駆動連結される出力部材と、回転速度の順に少なくとも第一回転要素、第二回転要素、及び第三回転要素の3つの回転要素を有する差動歯車装置と、第一ワンウェイクラッチと、第二ワンウェイクラッチと、を備え、
    前記入力部材は、前記第一ワンウェイクラッチを介して前記第一回転要素に選択的に駆動連結されると共に、前記第二ワンウェイクラッチを介して前記第二回転要素に選択的に駆動連結され、前記第三回転要素は非回転部材に固定され、
    前記回転電機が正方向に回転しつつ正方向のトルクを出力することにより前記第一ワンウェイクラッチが係合して前記入力部材と前記第一回転要素とが駆動連結され、前記回転電機の正方向のトルクが正方向に回転する前記出力部材に伝達されると共に前記回転電機の回転が減速されて前記出力部材に伝達される前進駆動モードと、
    前記回転電機が正方向に回転しつつ負方向のトルクを出力することにより前記第二ワンウェイクラッチが係合して前記入力部材と前記第二回転要素とが駆動連結され、前記入力部材の負方向のトルクが正方向に回転する前記出力部材に伝達されると共に前記回転電機の回転が前記前進駆動モードよりも小さい変速比で変速され又は同速のまま前記出力部材に伝達される回生モードと、を切り替え可能に備える車両用駆動装置。
  9. 前記第三回転要素を非回転部材に対して選択的に固定又は分離する係合装置を更に備え、
    前記車両が後進する際に、前記係合装置を解放状態として前記第三回転要素を非回転部材から分離する請求項8に記載の車両用駆動装置。
  10. 前記係合装置を解放状態として前記第三回転要素を非回転部材から分離すると共に、前記回転電機が負方向に回転しつつ負方向のトルクを出力することにより前記第二ワンウェイクラッチが係合して前記入力部材と前記第二回転要素とが駆動連結され、前記回転電機の負方向のトルクが負方向に回転する前記出力部材に伝達される後進駆動モードを更に切り替え可能に備える請求項9に記載の車両用駆動装置。
  11. 前記回転電機は、所定の駆動上限回転速度以下でトルクを出力可能に構成され、
    前記車両は、前記回転電機の回転速度が前記駆動上限回転速度より大きくなる車速域では、前記第一駆動装置による前記第一駆動輪の駆動のみにより走行する請求項8から10のいずれか一項に記載の車両用駆動装置。
JP2009185834A 2009-08-10 2009-08-10 車両用駆動装置 Expired - Fee Related JP5051476B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009185834A JP5051476B2 (ja) 2009-08-10 2009-08-10 車両用駆動装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009185834A JP5051476B2 (ja) 2009-08-10 2009-08-10 車両用駆動装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011037359A JP2011037359A (ja) 2011-02-24
JP5051476B2 true JP5051476B2 (ja) 2012-10-17

Family

ID=43765615

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009185834A Expired - Fee Related JP5051476B2 (ja) 2009-08-10 2009-08-10 車両用駆動装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5051476B2 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5622050B2 (ja) * 2011-04-18 2014-11-12 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 車両用駆動装置
JP6028507B2 (ja) * 2011-10-28 2016-11-16 日本精工株式会社 電気自動車用駆動装置
JP5823276B2 (ja) * 2011-12-08 2015-11-25 ヤンマー株式会社 作業機
JP5799873B2 (ja) * 2012-03-29 2015-10-28 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
JP5836181B2 (ja) * 2012-03-30 2015-12-24 本田技研工業株式会社 車両用駆動装置及び車両用駆動装置の制御方法
FR2998528B1 (fr) * 2012-11-26 2015-02-06 Renault Sa Systeme et procede de commande d'un vehicule automobile a machines electriques arrieres independantes
JP6242863B2 (ja) * 2013-04-02 2017-12-06 パナソニック株式会社 エンジン駆動車両に用いられる電動駆動装置
KR101778427B1 (ko) * 2016-01-25 2017-09-26 최형진 자동차용 동력전달장치
JP7157416B2 (ja) * 2018-07-26 2022-10-20 株式会社Subaru 車両
CN112092612B (zh) * 2020-09-18 2021-12-07 中国第一汽车股份有限公司 一种四驱纯电动汽车动力系统
CN118722201A (zh) * 2023-03-30 2024-10-01 加特可株式会社 驱动装置及车辆

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011037359A (ja) 2011-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5051476B2 (ja) 車両用駆動装置
JP4257800B1 (ja) ハイブリッド駆動装置
JP5120650B2 (ja) ハイブリッド駆動装置
JP4278110B2 (ja) ハイブリッド駆動装置
US9975545B2 (en) Hybrid vehicle
US10315507B2 (en) Hybrid vehicle
JP2010076680A (ja) ハイブリッド駆動装置
US20180022203A1 (en) Hybrid vehicle
JP5884897B2 (ja) ハイブリッド車両の駆動制御装置
JP2010076679A (ja) ハイブリッド駆動装置
WO2013145100A1 (ja) ハイブリッド車両の駆動制御装置
JP4993200B2 (ja) ハイブリッド駆動装置
US10392021B2 (en) Control device in hybrid vehicle
JP4906665B2 (ja) ハイブリッド駆動装置
JP2010125900A (ja) ハイブリッド駆動装置
JP2008256075A (ja) 動力伝達装置
JP2006283917A (ja) ハイブリッド駆動装置
JP5077709B2 (ja) 車両用駆動装置
JP2010234830A (ja) ハイブリッド駆動装置
JP5190701B2 (ja) ハイブリッド駆動装置
JP2007314033A (ja) ハイブリッド駆動装置
JP2014184817A (ja) ハイブリッド車両の減速制御装置
JP7371573B2 (ja) 車両用駆動装置
CN110329240B (zh) 车辆的控制装置
EP4223603A1 (en) Drive device for vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110516

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120628

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120711

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5051476

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150803

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees