JP2019127049A - Drive unit for automobile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用駆動装置に関し、動力源として内燃機関(エンジン)とモーター・ジェネレーター(以下、「M/G」という)を備えた、いわゆるハイブリッド自動車用駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a drive device for an automobile, and relates to a drive device for a so-called hybrid vehicle provided with an internal combustion engine (engine) and a motor generator (hereinafter referred to as "M / G") as power sources.
従来、この種の自動車用駆動装置としては、入力トルクを分割する遊星歯車と2つのM/Gを用いた例(たとえば、特許文献1)が知られている。 Conventionally, as this type of automobile drive device, an example using a planetary gear that divides input torque and two M / Gs (for example, Patent Document 1) is known.
上記従来の自動車用駆動装置にあっては、無段階の変速が可能な電気式CVT(E−CVT)として、構成が簡単で機械的な変速操作が不要という良さがある半面、変速比(入力軸の回転速度/出力軸の回転速度)が大きい場合のエンジン出力が大きい駆動が困難なため、高負荷時の駆動力確保に大容量のM/Gが必要であり、また逆に変速比が小さい高速走行において遊星歯車のサンギヤを逆回転させる必要があり、その場合に電気的な動力循環が生じて動力伝達効率が低くなるという問題がある。したがって、前者を満足させるために大容量のM/Gを設定すると後者がいっそう悪化するという関係にある。
そのため、低速走行での加速性能と高速走行における燃費の両立に課題がある。
In the above-described conventional drive system for an automobile, an electric CVT (E-CVT) capable of stepless shifting is simple in structure and mechanical shift operation is not required. Since it is difficult to drive with a large engine output when the shaft rotation speed / output shaft rotation speed is large), a large capacity M / G is required to secure driving force at high loads, and conversely the gear ratio is It is necessary to reversely rotate the sun gear of the planetary gear when traveling at a small high speed. In this case, there is a problem that electric power circulation occurs and power transmission efficiency is lowered. Therefore, if the large capacity M / G is set to satisfy the former, the latter is further deteriorated.
Therefore, there are problems in achieving both acceleration performance at low speed traveling and fuel consumption at high speed traveling.
解決しようとする問題点は、変速比が大きい場合の高負荷駆動が困難で、変速比が小さい場合の動力伝達効率が低くなるという点である。
本発明の目的は、大容量のM/Gを用いずに低速域での高負荷駆動を可能にし、一方、高速走行における動力伝達効率を高く維持することにある。
The problem to be solved is that high load driving is difficult when the gear ratio is large, and the power transmission efficiency when the gear ratio is small is low.
An object of the present invention is to enable high-load driving in a low speed region without using a large-capacity M / G, while maintaining high power transmission efficiency in high-speed traveling.
本発明の自動車用駆動装置は、エンジンと、該エンジンからの動力を受け入れ可能な入力軸と、出力軸と、第1モーター・ジェネレーターと、第2モーター・ジェネレーターと、入力軸と出力軸との間に設けられ、入力軸の回転速度を出力軸の回転速度へ変換する遊星歯車群と、を備え、遊星歯車群が少なくとも4個の回転メンバーを有し、各回転メンバーの回転速度を幾何学的に表す共通速度線図上に、各回転メンバーを表す速度軸を、遊星歯車群の歯数比に応じた間隔で一方の端から他方の端へ向かって横軸に沿って並べ、該一方の端から順番に第1メンバー、第2メンバー、第3メンバー、第4メンバーとしたとき、第1メンバーを第1モーター・ジェネレーターと連結するとともに前記入力軸と連結可能とし、第2メンバーを前記出力軸と連結し、第3メンバーを静止部に固定可能とするとともに入力軸と連結可能とし、第4メンバーを前記第2モーター・ジェネレーターに連結可能とするとともに静止部に固定可能とし、第1メンバーが、第1モーター・ジェネレーターと連結した第1駆動歯車と、前記入力軸と連結した第2駆動歯車の、2つからなることを特徴とする。 The automotive drive system of the present invention comprises an engine, an input shaft capable of receiving power from the engine, an output shaft, a first motor generator, a second motor generator, and an input shaft and an output shaft. And a planetary gear group for converting the rotational speed of the input shaft to the rotational speed of the output shaft, the planetary gear group having at least four rotating members, and the rotational speed of each rotating member is geometrically On the common speed diagram, the speed axes representing each rotary member are arranged along the horizontal axis from one end to the other at intervals according to the gear ratio of the planetary gear group, The first member is connected to the first motor generator and connectable to the input shaft, and the second member is the first member, the second member, the third member, and the fourth member in order from the end of the second member. Out Connected to the shaft, the third member can be fixed to the stationary part and the input shaft can be connected, and the fourth member can be connected to the second motor generator and fixed to the stationary part, the first member Is composed of a first drive gear connected to the first motor / generator and a second drive gear connected to the input shaft.
本発明の自動車用駆動装置は、大容量のM/Gを用いずに低速域における加速性能を確保するとともに、高速域において高い動力伝達効率を得て、全体として燃費に優れた走行をすることができる。 The drive system for an automobile according to the present invention ensures acceleration performance in the low speed range without using a large capacity M / G, obtains high power transmission efficiency in the high speed range, and travels with excellent fuel efficiency as a whole. Can do.
以下、本発明の実施の形態に係る自動車用駆動装置を、実施例に基づき図とともに説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an automobile drive device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings based on examples.
図1は、本発明の実施例1に係る自動車用駆動装置における主要部のスケルトン図であり、後述する入力軸10の軸中心より上半分を描いている。
実施例1の自動車用駆動装置は、動力源のエンジン1と連結しており、エンジン1のクランク軸に連結した入力軸10と、該入力軸10と同軸心上の軸方向反対側に設けられた出力軸12を備えている。
出力軸12は、図示しない差動装置などを介して自動車の車輪を駆動する。
入力軸10と出力軸12との間には、第1遊星歯車組20、第2遊星歯車組30の2つの遊星歯車組からなる遊星歯車群14が配置してある。
第1遊星歯車組20と、第2遊星歯車組30は、いずれも一般的にシングルピニオン型と呼ばれるものであるが、両者はやや違った構成になっている。
FIG. 1 is a skeleton diagram of the main part of the automobile drive device according to the first embodiment of the present invention, in which the upper half of the shaft center of the
The automobile drive apparatus according to the first embodiment is connected to the
The
Between the
Both the first planetary gear set 20 and the second
すなわち、第1遊星歯車組20は、第1サンギヤ22と、第1リングギヤ24と、第1サンギヤ22および第1リングギヤ24に噛み合った複数の第1ピニオン26を回転自在に軸支する第1キャリア28と、第1ピニオン26と噛み合った第1駆動サンギヤ29の4つの回転要素で構成され、第2遊星歯車組30は、第2サンギヤ32と、第2リングギヤ34と、第2サンギヤ32および第2リングギヤ34に噛み合った複数の第2ピニオン36を回転自在に軸支する第2キャリア38と、の3つの回転要素で構成されている。
つまり、第1ピニオン26は、軸方向長さが第1サンギヤ22の約2倍になっており、第1サンギヤ22と第1駆動サンギヤ29の両者と噛み合っている。
In other words, the first
That is, the axial length of the
次に、上記各回転要素と他の回転メンバーとの連結関係を説明する。
第1サンギヤ22と第1駆動サンギヤ29は、本発明の第1回転メンバーを構成するとともに、第1駆動サンギヤ29は本発明の第1駆動歯車を構成して第1M/G60の回転子60aと連結し、第1サンギヤ22は本発明の第2駆動歯車を構成して第1クラッチ42を介して入力軸10と連結可能である。
なお、第1M/G60の固定子60bはケース(静止部)46に固定されている。
互いに連結した第1キャリア28と第2リングギヤ34は、本発明の第2回転メンバーを構成し、出力軸12と連結している。
Next, the connection relationship between each of the rotating elements and the other rotating members will be described.
The
The first M /
The
互いに連結した第1リングギヤ24と第2キャリア38は、本発明の第3回転メンバーを構成し、第1ブレーキ44によりケース46に固定可能である一方、第2クラッチ48を介して入力軸10と連結可能である。
第2サンギヤ32は、本発明の第4回転メンバーを構成し、第2M/G62の回転子62aと連結している。
The
The
また、第2M/G62の回転子62aは、スリーブ64を介して入力軸10と連結可能である。
すなわちスリーブ64は、回転方向は入力軸10と一体のハブ10aと一体であるが、軸方向は移動可能になっており、図示しないシフトフォークによって軸方向に移動する。
スリーブ64の内側に図示しないスプラインが形成されており、図1において中立位置にあるスリーブ64が、右側へ移動するとスプラインは回転子62aと一体のドッグ歯62cと係合する。
なお、第2M/G62の固定子62bはケース46に固定されている。
The rotor 62 a of the second M /
That is, the
A spline (not shown) is formed inside the
The
第1M/G60および第2M/G62は、モーターとしての駆動と、ジェネレーターとしての発電の、両方の機能を有する。また、第1M/G60および第2M/G62を停止させることで、これらと連結した回転メンバーをケース46に固定することもできる。
The first M /
次に、図1に示した自動車用駆動装置の作動を、図2に示した作動表と、図3に示した共通速度線図を参照しながら説明する。
図2の作動表において、縦方向にはこれから説明する各走行モードに沿った各駆動モードをそれぞれ割り当て、横方向には変速比と、クラッチ、ブレーキ、スリーブなどの締結要素と2個のM/Gをそれぞれ割り当ててある。
すなわち、第1クラッチ42を「C−1」、第2クラッチ48を「C−2」、第1ブレーキ44を「B−1」、スリーブ64を「S」、第1M/G60を「M/G1」、第2M/G62を「M/G2」としている。また、×印は締結または係合を表しており、(×)は締結していても当該モードでの駆動に関与していないことを表している。そして、M/Gにあっては発電を「G」、駆動を「D」、停止を「S」と表している。
Next, the operation of the automotive drive system shown in FIG. 1 will be described with reference to the operation table shown in FIG. 2 and the common speed diagram shown in FIG.
In the operation table of FIG. 2, each driving mode according to each traveling mode to be described is assigned to the vertical direction, and the gear ratio, the fastening elements such as the clutch, the brake, and the sleeve, and two M / G is assigned respectively.
That is, the
ここで図3に示す共通速度線図は周知であるが、概要を説明する。
共通速度線図は、縦方向が入力軸10の回転速度を1とした場合の、各回転メンバーの回転速度を表し、横方向は、第1遊星歯車組20と第2遊星歯車組30の、各歯数比(サンギヤの歯数/リングギヤの歯数)ρに応じた間隔に各回転メンバーをそれぞれ割り振って並べて、回転メンバーごとに縦線で速度軸を描いてある。なお、第1駆動サンギヤ29は第1サンギヤ22と同じ歯数としているので、歯数比も第1サンギヤと同じである。
Here, although the common velocity diagram shown in FIG. 3 is well known, the outline will be described.
In the common velocity diagram, the longitudinal direction represents the rotational speed of each rotating member when the rotational speed of the
共通速度線図の各速度軸上方に書いた記号は、第1回転メンバーをM1、第2回転メンバーをM2のように、そして、サンギヤはS、リングギヤはR、キャリアはCで、その後の数字1、2は、それぞれの属する遊星歯車の記号を、第1遊星歯車組20は1、第2遊星歯車組30の場合は2で表し、例えばS1、R1、C1は、それぞれ第1サンギヤ22、第1リングギヤ24、第1キャリア28を表すようになっている。
ここで、共通速度線図を描くのに用いた各遊星歯車組の歯数比ρは、第1遊星歯車組20をρ1、第2遊星歯車組30をρ2とした場合であり、以下、変速比の計算もそれを基に説明する。
なお、第1駆動サンギヤ29は第1サンギヤ22と同じ歯数であり、第1リングギヤ24に対する歯数比も同じであるので、速度軸を一緒にしている。
The symbols written above each speed axis in the common speed diagram are M1 for the first rotating member, M2 for the second rotating member, S for the sun gear, R for the ring gear, C for the carrier, and subsequent numbers. 1 and 2 represent the symbols of the planetary gears to which they belong, respectively. The first
Here, the gear ratio ρ of each planetary gear set used to draw the common speed diagram is a case where the first
The first
共通速度線図は、各回転メンバーを表す縦線と速度線(太線)との交点の縦方向位置が、それぞれの回転メンバーの回転速度を表す。
したがって、出力軸12の回転速度は、M2で示した縦線と、太線で「1st」などと添えて描いた速度線との交点の縦方向位置であり、これと入力軸10の回転速度1との比を速度比として、共通速度線図から幾何学的に計算して求めることができる。
In the common velocity diagram, the longitudinal position of the intersection of the vertical line representing each rotation member and the velocity line (thick line) represents the rotation velocity of each rotation member.
Therefore, the rotational speed of the
なお、図示は省略するが、図1に示した自動車用駆動装置は、これを作動させるため、必要に応じてバッテリー、油圧ポンプ、各種センサ、コントローラー、インバーター、シフトレバー、アクチュエーターなどを備えており、以下の作動はコントローラーの指示に基づいて行われる。
なお、以下の説明ではエンジン1の回転方向と同じ方向の回転を「正回転」、それと逆の回転を「逆回転」と定義して説明する。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, in order to operate this, the drive device for motor vehicles shown in FIG. 1 is equipped with a battery, a hydraulic pump, various sensors, a controller, an inverter, a shift lever, an actuator, etc. as needed. The following operations are performed based on the instructions of the controller.
In the following description, the rotation in the same direction as the rotation direction of the
図1に示した自動車用駆動装置は、第1M/G60およびこれと連結した第1駆動サンギヤ29と第2M/G62を除くと、ステップATとも称される周知の一般的な前進4段の自動変速機と基本的に同様の構成である。
そして、第1M/G60および第2M/G62を含めて、変速段を有する「ステップ駆動モード」、エンジン1を停止した「EVモード」、エンジン1と第1M/G60および第2M/G62による「ハイブリッドモード(HVモード)」の駆動がある。
The vehicle drive apparatus shown in FIG. 1 is a well-known general four-stage automatic motor, which is also referred to as a step AT, except for the first M /
Then, including the first M /
はじめにステップ駆動モードは、図2に示した作動表のように、各クラッチとブレーキの締結およびM/Gの作用により、図3の共通速度線図に示した速度線で表した各変速比を得る。
ここで、図3の速度線図上において、各回転メンバー間の横軸方向の間隔は、たとえば、ρ1を0.375、ρ2を0.600とした場合に、第1メンバーと第2メンバーの間を1としたとき、第2メンバーと第3メンバーとの間が0.375、第3メンバーと第4メンバーとの間が0.625である。
そして、上記のρ1、ρ2を元にして変速比を計算式とともに表すと、以下のようになる。
1速(1st):(1+ρ1)/ρ1=3.667
2速(2nd):{ρ1(1+ρ2)+ρ2}/ρ1(1+ρ2)=2.000
3速(3rd):1.400(後述のP−1bモード)
4速(4th):1
5速(5th):0.790(後述のP−2モード)
6速(6th):1/(1+ρ2)=0.625
後進(R) :−1/ρ2=−1.667
First, in the step drive mode, as shown in the operation table shown in FIG. 2, each gear ratio represented by the speed line shown in the common speed diagram of FIG. obtain.
Here, on the velocity diagram of FIG. 3, the distance between the respective rotating members in the horizontal axis direction is, for example, when ρ1 is 0.375 and ρ2 is 0.600, the distance between the first member and the second member is When an interval is 1, it is 0.375 between the second member and the third member, and 0.625 between the third member and the fourth member.
Then, when the transmission ratio is expressed together with the calculation formula based on the above ρ1 and ρ2, it is as follows.
1st speed (1st): (1 + 11) /ρ1=3.667
2nd gear (2nd): {ρ1 (1 + ρ2) + ρ2} / ρ1 (1 + ρ2) = 2.000
Third gear (3rd): 1.400 (P-1b mode described later)
4th speed (4th): 1
5th gear (5th): 0.790 (P-2 mode described later)
6th gear (6th): 1 / (1 + ρ2) = 0.625
Reverse (R): −1 /
これらの変速比は、第1クラッチ42、第2クラッチ48、スリーブ64のいずれかを締結または係合して、エンジン1から駆動する場合の値である。
そして、3速と5速は、後述するHVモードにおける駆動であり、変速比は任意に設定できるが、1速から6速までの6段とした場合に好適な変速比として、図3に速度線を描いてある。
また、1速や4速は、第1M/G60と第2M/G62が駆動や発電をしないように書いてあるが、1速や4速に限らずこれらの駆動をしながら発電してバッテリーを充電することや、バッテリーから電力を供給してエンジン1の駆動に加勢することも可能である。
なお、作動表には2速と5速で第1M/G60が発電するようになっているが、これは第2M/G62の停止を維持するための電力を発電することを意味している。
These gear ratios are values when driving from the
The third speed and the fifth speed are driving in the HV mode, which will be described later, and the speed ratio can be arbitrarily set. However, the speed ratio shown in FIG. I have drawn a line.
In addition, although 1st and 4th gear are written so that 1st M /
Although the first M /
つづいて、第1クラッチ42、第2クラッチ48を解放して、エンジン1の動力によらず第1M/G60および第2M/G62を動力源とするEVモードの駆動について説明する。
はじめにE−1は、第1ブレーキ44を締結して第1M/G60が駆動するモードであり、その変速比(第1M/G60の回転速度)/(出力軸12の回転速度)は上記の1速と同じである。このE−1において第2M/G62に逆回転した駆動をさせることも可能であり、その場合の変速比(第2M/G62の回転速度)/(出力軸12の回転速度)は上記の後進と同じである。したがってE−1は、第1M/G60および第2M/G62の一方または両方での駆動ができる。
Subsequently, the drive in the EV mode will be described in which the first clutch 42 and the second clutch 48 are released and the first M /
At first, E-1 is a mode in which the
つぎに、E−2aは、第1M/G60を停止させて第1駆動サンギヤ29を固定して、第2M/G62が駆動するモードであり、その変速比は1+ρ1+ρ1/ρ2となって、上記した歯数比では2.000である。このE−2aは、第1クラッチ42を締結しておけば、第1M/G60によるエンジン1の始動と、つづいてP−1aまたはP−1bに移行することが容易かつスムーズであり、一般的な発進に適している。
Next, E-2a is a mode in which the first M /
また、E−2bは、逆に第2M/G62を停止させて第2サンギヤ32を固定して、第1M/G60が駆動するモードであり、その変速比は上記の2速と同じである。このE−1bは、スリーブ64を係合させておけば、第1M/G60を逆回転で駆動することで、E−2aでの説明と同様に後進の発進に適している。
Further, E-2b is a mode in which the second M /
つぎにE−3は、第1M/G60および第2M/G62の両者が駆動するモードであり、出力軸12の回転速度にかかわらず第1M/G60および第2M/G62の回転速度を自由に制御することができる。したがって特定の変速比はなく、たとえば第1M/G60および第2M/G62を同じ回転速度にした駆動も可能である。
Next, E-3 is a mode in which both the first M /
つぎに、エンジン1を動力源としたE−CVTとしての、HVモードの駆動を説明する。HVモードは一般にパラレル型と呼ばれる周知の駆動であり、P−1a、P−1b、P−2の3種類の駆動が可能である。
はじめにP−1aとP−1bは、第1クラッチ42を締結した駆動であり、エンジン1の動力の一部で第1M/G60と第2M/G62の一方を駆動して発電させて、その電力を他方に供給して駆動する。したがって、出力軸12は、エンジン1の動力のうち一方の発電に供しない部分のトルクと他方のトルクで駆動される。
Next, driving in the HV mode as E-CVT using the
First, P-1a and P-1b are driving in which the first clutch 42 is engaged, and one of the first M /
すなわち、出力軸12の回転速度が0(ゼロ)またはごく低速の場合は、エンジン1が第1サンギヤ22を駆動すると、第2M/G62が逆回転して発電し、その電力は第1M/G60に供給されて第1駆動サンギヤ29を駆動するP−1aである。
そして、出力軸12の回転速度が上昇して第2M/G62が正回転するようになると、エンジン1が第1サンギヤ22を駆動するトルクの一部で第1駆動サンギヤ29を介して第1M/G60に発電させて、その電力は第2M/G62に供給されて第2サンギヤ32を駆動するP−1bになる。
That is, when the rotation speed of the
Then, when the rotational speed of the
P−1bは、ステップ駆動モードの2速から6速および6速を超える範囲を無段階の変速比で駆動可能であり、上記した3速の変速比1.400において、エンジン1のフルパワーでの駆動のために、第1M/G60と第2M/G62は、エンジンの1のパワーの約30%程度の容量があればよい。
なお、P−1aからP−1bに切り替わるのは、第2M/G62の回転速度が0のときであり、前述のステップ駆動モードにおける2速である。
P-1b is capable of driving in the step drive mode from the second speed to the sixth speed and beyond the sixth speed with a stepless transmission ratio, and at the above-described three-speed transmission ratio 1.400, the full power of the
Note that the switch from P-1a to P-1b is when the rotation speed of the second M /
つぎにP−2は、第2クラッチ48を締結した駆動であり、エンジン1の動力の一部で第2M/G62が発電して、その電力を第1M/G60に供給して駆動する。したがって、出力軸12は、エンジン1の動力のうちの第2M/G62の駆動に供しない部分のトルクと第1M/G60のトルクで駆動される。
P−2は、ステップ駆動モードの3速から6速の範囲を無段階に駆動可能であるが、上記した5速の変速比0.790はP−2にて駆動する。この場合に必要な第1M/G60と第2M/G62の容量は、P−1の説明で示した容量で十分である。
なお、P−1bからP−2への切替えは、第1クラッチ42と第2クラッチ48をつなぎ替えるが、一時的に両者が締結状態になった場合はステップ駆動モードの4速を経た切替えになる。
Next, P-2 is a drive in which the second clutch 48 is engaged, and the second M /
P-2 can be driven steplessly in the range from the 3rd speed to the 6th speed in the step drive mode, but the 5th speed gear ratio of 0.790 is driven at P-2. The capacity of the first M /
In addition, switching from P-1b to P-2 switches the first clutch 42 and the second clutch 48, but when both are temporarily engaged, switching to the step drive mode through the fourth speed is performed. Become.
HVモードは、エンジン1の動力の一部で第1M/G60と第2M/G62の一方に発電させて、その電力を他方に供給して駆動するという点では全て同様であり、P−1bとP−2は、それぞれ変速比の領域がオーバーラップしているので、動力伝達効率と駆動モード切替えの制御性を勘案して、最適な駆動モードを選択して駆動する。
The HV mode is all the same in that one of the first M /
以上は、動力源のエンジン1、第1M/G60、第2M/G62から出力軸12を駆動する場合の説明であるが、逆に出力軸12側からこれら動力源を駆動させることもできる。したがって、自動車の制動時に第1M/G60、第2M/G62に発電させてバッテリーに充電すると、いわゆるエネルギー回生になる。
The above description is for the case of driving the
上記は、各駆動モードの説明であるが、具体的な走行においては以下のように制御する。
まず、エンジン1の始動は、第1クラッチ42を締結して第1M/G60を正回転させると、第1サンギヤ22を介してエンジン1が回転させられ、始動することができる。また、後進する場合はスリーブ64を係合して第2M/G62で始動することもできる。
むろん、前進走行中に停止しているエンジン1を再始動する場合は、第1クラッチ42または第2クラッチ48を締結して、出力軸12側からエンジン1を駆動して始動することも可能である。
Although the above is description of each drive mode, it controls as follows in concrete driving | running | working.
First, when the first clutch 42 is engaged to cause the first M /
Of course, when restarting the
つぎに、自動車の停止状態からの発進は、上記したEVモードのE−2aでスタートする。急発進の場合は第1ブレーキ44を締結してE−1で発進し、エンジン1を始動する場合は第1ブレーキ44を解放してE−2aに移行して、E−2aにて説明したように始動からP−1aまたはP−1bへ切り替えることができる。
エンジン1を始動した後は、走行条件に応じて上記した各駆動モードを適宜切り替えて走行する。
特に、低速域でエンジン1のフルパワーで駆動する場合は、上記したステップ駆動モードで駆動することができる。
Next, the start from the stop state of the car starts at E-2a in the above-mentioned EV mode. In the case of a sudden start, the
After the
In particular, when driving with the full power of the
以上が実施例1の作用であるが、実施例1では以下のような効果を得ることができる。
上記したように、エンジン1で駆動するステップ駆動モードにおける1速から6速は、一般的な自動変速機と同様の機能を有しており、前述したように前進4段の自動変速機と同じ歯車列で実質6段の好適な変速比を得ることができる。しかも第2M/G62を用いて第2サンギヤ32を固定するようにしたので、前進4段の自動変速機よりもブレーキの数が少ないというメリットもある。
そして、発進から6速まで実質的にE−CVTとして作用するので、ステップ駆動モードも含めてシームレスな切替えができて、いわゆる変速ショックの心配がなく、モード切替えの制御が容易である。
The above is the operation of the first embodiment. In the first embodiment, the following effects can be obtained.
As described above, the first to sixth speeds in the step drive mode driven by the
And since it acts as E-CVT substantially from the start to the sixth speed, it is possible to perform seamless switching including the step drive mode, and there is no worry of so-called shift shock, and mode switching control is easy.
また、第1M/G60、第2M/G62の容量(出力)がエンジン1の最大出力の30%程度であっても、ステップ駆動モードの各変速段においてエンジン1のフルパワーで自動車を駆動することができる。つまり、大容量のM/Gを用いることなく1速、2速、3速という大変速比領域における高負荷運転が可能である。
また、特に1速、2速にあってはエンジン1の動力に加えて、バッテリーの電力を使って第1M/G60の加勢で加速や登坂ができる。
In addition, even if the capacity (output) of the first M /
Particularly in the first and second gears, in addition to the power of the
したがって、全体的な燃費を優先して第1M/G60、第2M/G62の容量を設定したうえで、低負荷や中負荷の場合はEVモードやHVモードでE−CVTとして駆動し、加速力を要する場合はステップ駆動モードの1速や2速、3速などを使った強力な駆動を行うことができる。
Therefore, the first M /
また、第2サンギヤ32を停止させた6速の変速比は従来例に較べて十分小さい値であり、従来例で電気的な動力循環が生じる変速比域であってもこれを回避した走行が可能であり、特に高速巡航における燃費向上に貢献する。
さらに、EVモードのE−3においては第1M/G60と第2M/G62の両者で駆動できるので、プラグインハイブリッド車に適用した場合に、上記した程度の第1M/G60、第2M/G62の容量であってもEVモードで高速走行が可能である。
Further, the transmission gear ratio of the sixth speed at which the
Further, since the EV mode E-3 can be driven by both the first M /
なお、図1に示した構成は、入力軸10と出力軸12が同じ軸中心で、軸方向に互いに逆向きであるので、車両前部にエンジン1を配置して後輪を駆動するFR車や、エンジン1を車両後部に配置したミッドシップ車などに適している。
In the configuration shown in FIG. 1, since the
次に、本発明の実施例2の自動車用駆動装置につき説明する。
図4は、本発明の実施例2に係る自動車用駆動装置における主要部のスケルトン図である。
ここでは、実施例1と異なる部分を中心に説明し、実施例1と実質的に同じ部分については、同じ符号を付しそれらの説明を省略する。
Next, an automotive drive system according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a skeleton diagram of the main part of the automotive drive system according to the second embodiment of the present invention.
Here, parts different from the first embodiment will be mainly described, and substantially the same parts as the first embodiment will be assigned the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.
実施例2における実施例1との違いは、第1遊星歯車20の構成である。
すなわち、第1ピニオン26は、第1サンギヤ22と噛み合う第1歯車26aと、第1駆動サンギヤ29と噛み合う第2歯車26bとを有しており、第1歯車26aは第2歯車26bよりも多い歯数にしてあり、必然的に第1サンギヤ22の歯数は第1駆動サンギヤ29よりも少なくなっている。
具体的には、第1リングギヤ24に対して第1サンギヤ22の歯数比ρ1aを0.270として、一方、第1駆動サンギヤ29は、第1ピニオン26の第1歯車26aと第2歯車26bの歯数比も考慮して第1リングギヤ24に対して歯数比ρ1bを0.400としてある。
その他の構成は実施例1と同様であるので説明を省略する。
The difference from the first embodiment in the second embodiment is the configuration of the first
That is, the
Specifically, the gear ratio ρ1a of the
The other configuration is the same as that of the first embodiment, so the description will be omitted.
つぎに、図5に示した共通速度線図を参考にしながら、実施例2の作用を説明する。ここでも実施例1と同様の部分は説明を省略する。
共通速度線図で見るように、第1メンバー(M1)がS1とS1bの2本の速度軸を有しており、S1は第1サンギヤ22を、S1bは第1駆動サンギヤ29をそれぞれ表しているが、いずれも第1メンバーが分岐したものである。
Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to the common velocity diagram shown in FIG. Here too, the same parts as in the first embodiment will not be described.
As seen in the common velocity diagram, the first member (M1) has two velocity axes S1 and S1b, S1 representing the
はじめに、ステップ駆動モードの変速について説明する。
実施例2は、共通速度線図に見るように、ステップ駆動モードで前進8段の変速比を有している。以下、1速から8速と後進の変速比について説明する。
すなわち、1速(1st)は、実施例1と同様の計算式(1+ρ1a)/ρ1aであり、上記の歯数比では4.704である。
2速(2nd)は、HVモードのP−1aにおける変速であり、変速比は任意に設定できるが、つづく3速の変速比との関係を考慮して3.310とした。
3速(3rd)は、実施例1における2速と同様の計算式{ρ1a(1+ρ2)+ρ2}/ρ1a(1+ρ2)であり、上記の歯数比では2.389である。
4速(4th)と5速(5th)は、HVモードのP−1bにおける変速であり、変速比は任意に設定できるが、つづく6速の変速比との関係を考慮して、4速は1.730に、5速は1.300とした。
なお、5速をエンジン1によるフルパワーで駆動する際に、第1M/G60、第2M/G62の容量は、それぞれエンジン1の最大出力の46%程度あればよい。
6速(6th)は変速比1の直結である。
7速(7th)は、HVモードのP−2における変速であり、変速比は任意に設定できるが、つづく8速の変速比との関係を考慮して0.790とした。
8速(8th)は、実施例1の6速と同様の1/(1+ρ2)であり、上記した歯数比では0.625である。
また、後進(R)は、実施例1と同様の−1/ρ2であり、上記した歯数比では−1.667である。
First, the shift in the step drive mode will be described.
As shown in the common speed diagram, the second embodiment has a forward gear ratio of 8 steps in the step drive mode. Hereinafter, the gear ratios of first to eighth gears and reverse gear will be described.
That is, the first speed (1st) is the same calculation formula (1 + ρ1a) / ρ1a as in the first embodiment, and is 4.704 in the above-mentioned tooth number ratio.
The second speed (2nd) is a shift in P-1a in the HV mode, and the speed ratio can be arbitrarily set, but is set to 3.310 in consideration of the relationship with the subsequent third speed ratio.
The third speed (3rd) is the same calculation formula {ρ1a (1 + ρ2) + ρ2} / ρ1a (1 + ρ2) as the second speed in the first embodiment, and is 2.389 in the above-mentioned tooth number ratio.
The fourth gear (4th) and the fifth gear (5th) are gear shifts at P-1b in the HV mode, and although the gear ratio can be set arbitrarily, considering the relationship with the gear ratio of the sixth gear, the fourth gear is At 1.730, the fifth gear was at 1.300.
When the fifth speed is driven by the
The sixth gear (6th) is a direct connection with a gear ratio of 1.
The seventh speed (7th) is a shift in P-2 in the HV mode, and the speed ratio can be arbitrarily set, but is set to 0.790 in consideration of the relationship with the subsequent eighth speed ratio.
The eighth speed (8th) is 1 / (1 + ρ2), which is the same as the sixth speed of Example 1, and is 0.625 in the above-described gear ratio.
Moreover, reverse (R) is -1 / (rho) 2 similar to Example 1, and it is -1.667 in above-mentioned gear ratio.
なお、詳細の説明は省略するが、第1駆動サンギヤ29の歯数比が第1サンギヤ22のそれよりも大きいので、第1サンギヤ22の回転速度と第1駆動サンギヤ29の回転速度は異なる。いずれの変速比においても第1M/G60の回転速度は第1サンギヤ22よりも絶対値がやや低い値になる。
そして、P−1bは、ステップ駆動モードの3速から8速および8速を超える範囲を無段階の変速比で駆動可能であり、P−2は同様に5速から8速の範囲で無段階の変速比にて駆動できる。
Although the detailed description is omitted, since the gear ratio of the first
P-1b can be driven at a stepless speed ratio in the step drive mode from the 3rd speed to the 8th speed and beyond the 8th speed, and the P-2 is also a stepless speed range from the 5th speed to the 8th speed. It can be driven at a gear ratio of
つぎにEVモードは、E−1は第1M/G60からの駆動の変速比は(1+ρ1b)/ρ1bであり、上記の歯数比では3.500である。また、第2M/Gからの駆動は後進と同じ変速比である。
また、E−2aは、実施例1と同様にエンジン1を停止して、第1クラッチ42を締結した状態で駆動するのが好ましいので、第1M/G60、第2M/Gとも正回転させながら駆動する。
E−2bは、実施例1と同様に第2M/G62を停止して、第1M/G60で駆動する。
Next, in the EV mode, E-1 has a gear ratio of driving from the first M /
Further, it is preferable to drive the E-2a in a state in which the
E-2b stops 2nd M / G62 similarly to Example 1, and drives by 1st M / G60.
実施例2は、実施例1で説明した効果に加えて、以下のメリットがある。
すなわち実施例1とほぼ同様の構成でありながら、前進8段のステップ駆動が可能であり、より加速性能や燃費を高める効果がある。
また、第1駆動サンギヤ29の歯数比を第1サンギヤ22のそれよりも大きくしたため、第1M/G60の回転速度を高くなりすぎないようにすることができる。
The second embodiment has the following merits in addition to the effects described in the first embodiment.
That is, although the configuration is substantially the same as that of the first embodiment, eight forward drive steps can be performed, and the acceleration performance and the fuel consumption can be further enhanced.
Further, since the gear ratio of the first
以上、説明したように本発明の自動車用駆動装置にあっては、高速域における燃費と低速域における加速性能の両立が可能という特徴を有している。
なお、各実施例にあっては、上記のステップ駆動モードにおいて、前進6段または8段の変速比を有する変速機のように説明したが、この変速段数はパラレルモードの変速比領域を応用して任意に設定することが可能である。
また、上記の構成は、図1に示した歯車列以外に、一般的な自動変速機に用いられる他の歯車列であっても、少なくとも4つの回転メンバーを供えていれば、同様に成立させることができる。
As described above, the automobile drive device of the present invention has a feature that it is possible to achieve both fuel efficiency in the high speed range and acceleration performance in the low speed range.
In each embodiment, in the above-mentioned step drive mode, the transmission has been described as having a forward gear ratio of 6 or 8 gear ratios, but this number of gear ratios applies to the gear ratio region in parallel mode. Can be set arbitrarily.
Further, the above configuration is similarly established as long as at least four rotating members are provided even if other gear trains used in a general automatic transmission other than the gear train shown in FIG. 1 are provided. be able to.
本発明の自動車用駆動装置は、当業者の一般的な知識に基づいて、第1クラッチ42と第2クラッチ48を乾式クラッチにすることや、第1ブレーキ44に円錐摩擦を用いた形式を採用するなどの工夫と合わせた態様で実施することができる。
The drive system for an automobile according to the present invention adopts a type in which the first clutch 42 and the second clutch 48 are dry clutches, and the
本発明の自動車用駆動装置は、特に走行コストを重視し、環境負荷の低減を要求される乗用車や商用車などに適用することができるが、それらに限らず内燃機関およびモーター・ジェネレーターを利用したさまざまな車両に適用することができる。 The driving apparatus for an automobile according to the present invention can be applied to a passenger car, a commercial vehicle, etc. which are required to reduce the environmental load, in particular, with emphasis on traveling costs, but the invention is not limited thereto and utilizes an internal combustion engine and a motor generator. It can be applied to various vehicles.
1 エンジン
10 入力軸
12 出力軸
14 遊星歯車群
20 第1遊星歯車組
30 第2遊星歯車組
42 第1クラッチ
44 第1ブレーキ
46 ケース(静止部)
48 第2クラッチ
50 第2ブレーキ
60 第1モーター・ジェネレーター
62 第2モーター・ジェネレーター
64 スリーブ
DESCRIPTION OF
48 Second clutch 50
Claims (3)
該エンジンからの動力を受け入れ可能な入力軸と、
出力軸と、
第1モーター・ジェネレーターと、
第2モーター・ジェネレーターと、
前記入力軸と前記出力軸との間に設けられ、前記入力軸の回転速度を前記出力軸の回転速度へ変換する遊星歯車群と、を備え、
前記遊星歯車群が少なくとも4個の回転メンバーを有し、前記各回転メンバーの回転速度を幾何学的に表す共通速度線図上に、前記各回転メンバーを表す速度軸を、前記遊星歯車群の歯数比に応じた間隔で一方の端から他方の端へ向かって横軸に沿って並べ、該一方の端から順番に第1メンバー、第2メンバー、第3メンバー、第4メンバーとしたとき、
前記第1メンバーを前記第1モーター・ジェネレーターと連結するとともに前記入力軸と連結可能とし、
前記第2メンバーを前記出力軸と連結し、
前記第3メンバーを静止部に固定可能とするとともに前記入力軸と連結可能とし、
前記第4メンバーを前記第2モーター・ジェネレーターに連結可能とするとともに前記静止部に固定可能とし、
前記第1メンバーが、前記第1モーター・ジェネレーターと連結した第1駆動歯車と、前記入力軸と連結した第2駆動歯車の、2つからなることを特徴とする自動車用駆動装置。 With the engine,
An input shaft capable of receiving power from the engine;
An output shaft;
With the first motor generator,
With a second motor generator,
A planetary gear group provided between the input shaft and the output shaft and converting the rotational speed of the input shaft into the rotational speed of the output shaft;
The planetary gear group has at least four rotating members, and a velocity axis representing each of the rotating members is represented on a common velocity diagram geometrically representing the rotational velocity of each of the rotating members. When arranged along the horizontal axis from one end to the other at intervals according to the gear ratio, and from the one end to the first member, the second member, the third member, the fourth member ,
Coupling the first member to the first motor generator and to the input shaft;
Coupling the second member to the output shaft;
The third member can be fixed to a stationary portion and can be connected to the input shaft,
The fourth member can be connected to the second motor / generator and fixed to the stationary part,
A driving device for an automobile, wherein the first member comprises two, a first drive gear connected to the first motor generator and a second drive gear connected to the input shaft.
The first pinion includes a first gear that meshes with the first sun gear and a second gear that meshes with the first drive sun gear, and the number of teeth of the first drive sun gear is greater than the number of teeth of the first sun gear. An automotive drive system according to claim 2, characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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