JP2021000864A - Driving device for automobile - Google Patents

Abstract

To reduce a transmission gear ratio at which a PHEV that is driven mainly by an MG is started by the MG and easily make the number of transmission stages proper.SOLUTION: A planetary gear group 18 that converts a rotation speed of an input shaft 10 to a rotation speed of an output shaft 12 has at least four rotating members. When speed-axes representing the rotating members are arranged at intervals corresponding to teeth-number ratios of planetary gears, along a lateral axis from one end toward the other end, on a common speed line graph. When the members of the planetary gear group are defined as a first member, second members, a third member and fourth members in this order from the one end, the first member 24 can be connected to the input shaft 10, the second members 28 and 34 are connected to the output shaft 12, the fourth members 22 and 32 can be fixed to a stationary part 16 and the third member 38 is connected to a motor generator 14.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、自動車用駆動装置に関し、動力源としてエンジンとモーター・ジェネレーター（以下、「ＭＧ」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 automobile, which includes an engine and a motor generator (hereinafter referred to as "MG") as a power source.

従来、この種の自動車用駆動装置としては、一般的な自動変速機（ＡＴ）とエンジンとの間にＭＧとクラッチを設けた例（たとえば、特許文献１）が知られている。 Conventionally, as an automobile drive device of this type, an example in which an MG and a clutch are provided between a general automatic transmission (AT) and an engine (for example, Patent Document 1) is known.

特許３８７０５０５号公報Japanese Patent No. 3870505

上記従来のハイブリッド車用の自動車用駆動装置にあっては、エンジン駆動用のＡＴからトルクコンバーターを取り除いて、代わりにＭＧとクラッチを設けている。しかし、ＥＶ（電気自動車）として走行する比率の高いプラグイン・ハイブリッド車（ＰＨＥＶ）に用いる場合、変速段数や変速比がそれにふさわしくない例が多い。すなわち、発進時の変速比がＭＧ駆動にあっては大きすぎる上に、変速段数が多すぎるという問題がある。 In the above-mentioned conventional automobile drive device for a hybrid vehicle, the torque converter is removed from the AT for driving the engine, and an MG and a clutch are provided instead. However, when used in a plug-in hybrid vehicle (PHEV) having a high ratio of traveling as an EV (electric vehicle), there are many cases where the number of gears and the gear ratio are not suitable for it. That is, there is a problem that the gear ratio at the time of starting is too large for MG drive and the number of gears is too large.

解決しようとする問題点は、主としてＭＧで駆動する場合、発進時の変速比が大きいことと変速段数が多いという点である。 The problems to be solved are that, when driven mainly by MG, the gear ratio at the time of starting is large and the number of gears is large.

本発明の目的は、主としてＭＧで駆動するＰＨＥＶに適した変速比や変速段数を得ることにあり、ＭＧで発進する変速比を小さくするとともに、変速段数を適正化することにある。 An object of the present invention is mainly to obtain a gear ratio and a number of gears suitable for a PHEV driven by an MG, and to reduce the gear ratio starting by the MG and to optimize the number of gears.

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、モーター・ジェネレーターと、静止部と、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て、該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、各遊星歯車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、遊星歯車群の前記各回転メンバーは、第１メンバーを入力軸と連結可能とし、第２メンバーを出力軸に連結し、第４メンバーを、静止部に固定可能とするとともに、第３メンバーをモーター・ジェネレーターと連結したことを特徴とする。 The automobile drive device of the present invention is provided between an engine, an input shaft capable of receiving power from the engine, an output shaft, a motor generator, a stationary portion, and an input shaft and an output shaft. It comprises a planetary gear group that converts the rotation speed of the input shaft into the rotation speed of the output shaft, and the planetary gear group has at least four rotation members, and the rotation speed of each rotation member is geometrically represented. On the common speed diagram, the speed axes representing each rotating member are arranged along the horizontal axis from one end to the other at intervals according to the tooth number ratio of each planetary gear, and from the one end. When the first member, the second member, the third member, and the fourth member are used in order, each of the rotating members of the planetary gear group enables the first member to be connected to the input shaft and the second member to the output shaft. The fourth member can be fixed to the stationary portion, and the third member is connected to the motor generator.

本発明の自動車用駆動装置は、ＰＨＥＶに適した変速比や変速段数を得ることができるので、必要以上に大きな摩擦要素を必要とせず、製造コストや重量の削減をはかるとともに、燃費の向上も期待できる。 Since the drive device for automobiles of the present invention can obtain a gear ratio and the number of gears suitable for PHEV, it does not require an unnecessarily large friction element, reduces manufacturing cost and weight, and improves fuel efficiency. You can expect it.

本発明の実施例１に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。It is a skeleton figure which showed the main part of the drive device for automobiles which concerns on Example 1 of this invention. 実施例１の作動表を表す図である。It is a figure which shows the operation table of Example 1. FIG. 実施例１の自動車用駆動装置における共通速度線図である。It is a common speed diagram in the drive device for an automobile of Example 1. FIG. 実施例２に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。It is a skeleton figure which showed the main part of the automobile drive device which concerns on Example 2. FIG. 実施例２の作動表を表す図である。It is a figure which shows the operation table of Example 2. 実施例２の自動車用駆動装置における共通速度線図である。It is a common speed diagram in the drive device for automobiles of Example 2. 実施例３に係る自動車用駆動装置の主要部を示したスケルトン図である。It is a skeleton diagram which showed the main part of the drive device for automobiles which concerns on Example 3. FIG. 実施例３の作動表を表す図である。It is a figure which shows the operation table of Example 3. 実施例３の自動車用駆動装置における共通速度線図である。It is a common speed diagram in the drive device for automobiles of Example 3.

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。 Hereinafter, an automobile drive device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

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１ａにダンパー１ｂおよびクラッチ３を介して連結可能な入力軸１０と、該入力軸１０と同軸心上に設けられた出力軸１２およびＭＧ１４を備えている。 FIG. 1 is a skeleton diagram of a main part of the automobile drive device according to the first embodiment of the present invention, and depicts the upper half of the input shaft 10 described later from the axis center. The automobile drive device of the first embodiment is connected to the engine 1 of the power source, and has an input shaft 10 that can be connected to the crankshaft 1a of the engine 1 via a damper 1b and a clutch 3 and is coaxial with the input shaft 10. It includes an output shaft 12 and MG 14 provided above the center.

出力軸１２と一体の出力歯車１２ａ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。 The output gear 12a integrated with the output shaft 12 drives the wheels of the automobile via a differential device (not shown) or the like.

入力軸１０と出力軸１２との間には、第１遊星歯車２０、第２遊星歯車３０の２つの遊星歯車からなる遊星歯車群１８が配置してある。第１遊星歯車２０と第２遊星歯車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、それぞれが同様の構成になっている。 A planetary gear group 18 composed of two planetary gears, a first planetary gear 20 and a second planetary gear 30, is arranged between the input shaft 10 and the output shaft 12. The first planetary gear 20 and the second planetary gear 30 are both generally called a single pinion type, and each has the same configuration.

すなわち、第１遊星歯車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、の３つの回転要素で構成され、第２遊星歯車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。 That is, the first planetary gear 20 is a first carrier 28 that rotatably supports a first sun gear 22, a first ring gear 24, and a plurality of first pinions 26 meshed with the first sun gear 22 and the first ring gear 24. The second planetary gear 30 is composed of three rotating elements, the second sun gear 32, the second ring gear 34, and a plurality of second pinions 36 meshed with the second sun gear 32 and the second ring gear 34. It is composed of three rotating elements, a second carrier 38 that is freely axially supported.

つぎに、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リングギヤ２４は本発明の第１メンバーを構成し、第２クラッチ４２を介して入力軸１０と連結可能であるとともに、第１ブレーキ４６によりケース（静止部）１６に固定可能である。第１キャリア２８と第２リングギヤ３４は連結して本発明の第２メンバーを構成し、出力軸１２と連結している。第２キャリア３８は本発明の第３メンバーを構成し、ＭＧ１４と連結するとともに入力軸１０と連結している。第１サンギヤ２２と第２サンギヤ３２は連結して本発明の第４メンバーを構成し、第２ブレーキ４８によりケース１６に固定可能である。 Next, the connection relationship between each of the above rotating elements and other rotating members will be described. The first ring gear 24 constitutes the first member of the present invention, can be connected to the input shaft 10 via the second clutch 42, and can be fixed to the case (rest portion) 16 by the first brake 46. The first carrier 28 and the second ring gear 34 are connected to form the second member of the present invention, and are connected to the output shaft 12. The second carrier 38 constitutes the third member of the present invention and is connected to the MG 14 and the input shaft 10. The first sun gear 22 and the second sun gear 32 are connected to form the fourth member of the present invention, and can be fixed to the case 16 by the second brake 48.

つぎに、図１に示した自動車用駆動装置の作用を、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駆動モードをそれぞれ割り当て、横方向には、変速段、速度線、変速比およびエンジン１、ＭＧ１４、クラッチ、ブレーキなどの締結要素を、それぞれの符号を上部に記して割り当ててある。また、図２中に記載している速度線は図３の共通速度線図における当該速度線の符号である。 Next, the operation of the automobile drive device 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 drive mode described below is assigned in the vertical direction, and the speed change stage, speed line, gear ratio and fastening elements such as engine 1, MG14, clutch, and brake are assigned in the horizontal direction. The code of is written at the top and assigned. The speed line shown in FIG. 2 is a code of the speed line in the common speed diagram of FIG.

また、表中の各締結要素の×印は締結を表しており、ＭＧにあっては発電を「Ｇ」、駆動を「Ｍ」と表している。「Ｍ／Ｇ」と書いてあるのは駆動する場合と制動する場合によって発電・駆動が変化するという意味である。 In addition, the x mark of each fastening element in the table indicates fastening, and in MG, power generation is represented by "G" and driving is represented by "M". The word "M / G" means that the power generation / driving changes depending on whether the vehicle is driven or braked.

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２０と第２遊星歯車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、後述のＥＶモードにあってはＭＧ１４の回転速度を１として描いている。 Here, the common speed diagram shown in FIG. 3 is well known, but an outline will be described. The common speed diagram shows the rotation speed of each rotating member when the rotation speed of the input shaft 10 is 1 in the vertical direction, and the number of teeth of the first planetary gear 20 and the second planetary gear 30 in the horizontal direction. Each rotating member is assigned and arranged at intervals according to the ratio (number of teeth of the sun gear / number of teeth of the ring gear) ρ, and the speed axis is drawn by a vertical line for each rotating member. In the EV mode described later, the rotation speed of the MG 14 is set to 1.

共通速度線図の各速度軸上方に書いた記号は、第１メンバーをＭ１、第２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番号を、第１遊星歯車２０は１、第２遊星歯車３０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。 The symbols written above each speed axis in the common speed diagram are M1 for the first member, M2 for the second member, S for the sun gear, R for the ring gear, C for the carrier, and the number 1 after that. 2 represents the number of the planetary gear to which each belongs, the first planetary gear 20 is represented by 1, the second planetary gear 30 is represented by 2, and for example, S1, R1, and C1 are the first sun gear 22, the first ring gear 24, and the first ring gear 24, respectively. It is designed to represent one carrier 28.

共通速度線図は、各回転メンバーを表す速度軸（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で示した速度軸と、各速度線との交点の縦方向位置であり、これと入力軸１０またはＭＧ１４のいずれかの回転速度との比を変速比として、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 speed diagram, the vertical position of the intersection of the speed axis (vertical line) and the speed line (thick line) representing each rotating member represents the rotation speed of each rotating member. Therefore, the rotation speed of the output shaft 12 is the vertical position of the intersection of the speed shaft indicated by M2 and each speed line, and the ratio of this to the rotation speed of either the input shaft 10 or MG 14 is the gear ratio. It can be obtained by geometrically calculating from the common velocity diagram.

ここで、共通速度線図を描くのに用いた各遊星歯車の歯数比ρは、第１遊星歯車２０のρ１を０．５５、第２遊星歯車３０のρ２を０．４０とした場合であり、以下の変速比の計算もこれを基に説明する。 Here, the gear ratio ρ of each planetary gear used for drawing the common speed diagram is when ρ1 of the first planetary gear 20 is 0.55 and ρ2 of the second planetary gear 30 is 0.40. Yes, the following gear ratio calculation will also be explained based on this.

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。 Although not shown, the automobile drive device shown in FIG. 1 is provided with a battery, a hydraulic pump, various sensors, a controller, an inverter, a shift lever, an actuator, etc., as necessary, in order to operate the drive device. , 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 of the engine 1 is defined as "forward rotation", and the rotation opposite to the rotation is defined as "reverse rotation".

図１に示した自動車用駆動装置は、エンジン１を停止してＭＧ１４で駆動する「ＥＶモード」と、エンジン１を回転させて駆動する「ハイブリッドモード（ＨＶモード）」の、２種類の駆動がある。 The automobile drive device shown in FIG. 1 has two types of drive: an "EV mode" in which the engine 1 is stopped and driven by the MG 14, and a "hybrid mode (HV mode)" in which the engine 1 is rotated and driven. is there.

はじめに、ＭＧ１４のみを駆動または制動に用いるＥＶモードについて説明する。ＥＶモードには、Ｅ−１、Ｅ−２、Ｅ−３、Ｅ−Ｒの４つの変速段がある。 First, an EV mode in which only MG14 is used for driving or braking will be described. The EV mode has four gears, E-1, E-2, E-3, and ER.

Ｅ−１は、第１ブレーキ４６の締結により第１メンバーの第１リングギヤをケース１６に固定して出力軸１２を駆動する。図３の速度線ａで表すように、変速比は｛ρ２＋ρ１（１＋ρ２）｝／ρ１（１＋ρ２）であり、上記した歯数比では１．５１９である。 The E-1 drives the output shaft 12 by fixing the first ring gear of the first member to the case 16 by fastening the first brake 46. As shown by the speed line a in FIG. 3, the gear ratio is {ρ2 + ρ1 (1 + ρ2)} / ρ1 (1 + ρ2), and the above-mentioned tooth number ratio is 1.519.

Ｅ−２は、第１ブレーキ４６を開放して第２クラッチ４２を締結することで遊星歯車群１８を一体にして駆動する。図３の速度線はｂであり、変速比は１である。 The E-2 drives the planetary gear group 18 integrally by releasing the first brake 46 and engaging the second clutch 42. The speed line in FIG. 3 is b, and the gear ratio is 1.

Ｅ−３は、第２クラッチ４２を開放して第２ブレーキ４８を締結して、第４メンバーの第１サンギヤ２２と第２サンギヤ３２をケース１６に固定して駆動する。図３の速度線ｃで表すように、変速比は１／（１＋ρ２）であり上記した歯数比では０．７１４の増速である。 The E-3 drives by disengaging the second clutch 42 and engaging the second brake 48 to fix the first sun gear 22 and the second sun gear 32 of the fourth member to the case 16. As shown by the speed line c in FIG. 3, the gear ratio is 1 / (1 + ρ2), and the above-mentioned gear ratio is 0.714.

Ｅ−Ｒは、Ｅ−１と同じ連結関係でＭＧ１４を逆回転させて駆動する。したがって変速比は１．５１９であり、図３の速度線ｄで表すようになる。 The ER is driven by rotating the MG 14 in the reverse direction in the same connection relationship as the E-1. Therefore, the gear ratio is 1.519, which is represented by the speed line d in FIG.

以上は、ＭＧ１４で駆動する場合について説明したが、走行中にＭＧ１４に発電させて制動することも可能であり、ここで発電した電力はバッテリーに蓄えて次の加速時での駆動に使う、いわゆるエネルギー回生を行うことができる。 The case of driving with MG14 has been described above, but it is also possible to generate electricity in MG14 while driving and brake it, and the electric power generated here is stored in a battery and used for driving at the next acceleration, so-called Energy regeneration can be performed.

つづいて、ＨＶモードについて説明する。ＨＶモードは、Ｈ−１、Ｈ−２、Ｈ−３の３つの変速段があり、基本的にエンジン１を動力源とする駆動である。なお、図２の作動表には記してないが、エンジン１にＭＧ１４が加勢することもできるし逆にＭＧ１４に発電させて走行することもできる。 Next, the HV mode will be described. The HV mode has three speed stages of H-1, H-2, and H-3, and is basically driven by the engine 1. Although not shown in the operation table of FIG. 2, the MG 14 can be energized by the engine 1, and conversely, the MG 14 can generate electricity to drive the engine 1.

はじめに、停車中のエンジン１の始動は、第１クラッチ３を締結することでＭＧ１４とエンジン１を直結して、ＭＧ１４がエンジン１を回転させて行う。また、エンジン１を始動した後に、同じ連結関係でエンジン１がＭＧ１４を駆動して発電させることができる。また、上記のＥ−１で走行中にエンジン１を始動する場合も、第１クラッチ３を締結することでエンジン１を回転させて行う。このとき、出力軸１２のトルクや速度が変化しないようにＭＧ１４のトルクを増したり、必要に応じて第１ブレーキ４６を滑らせたりするなどの制御を行う。 First, the engine 1 is started while the vehicle is stopped by directly connecting the MG 14 and the engine 1 by engaging the first clutch 3, and the MG 14 rotates the engine 1. Further, after the engine 1 is started, the engine 1 can drive the MG 14 to generate electricity in the same connection relationship. Further, when the engine 1 is started while traveling on the above-mentioned E-1, the engine 1 is rotated by engaging the first clutch 3. At this time, control is performed such as increasing the torque of the MG 14 so that the torque and speed of the output shaft 12 do not change, and sliding the first brake 46 as necessary.

Ｅ−１で走行中にエンジン１を始動した後はＨ−１に移行する。Ｈ−１は、第１クラッチ３と第２クラッチ４２を締結して駆動する。すなわち図３の速度線ａで変速比を含めてＥ−１と同じである。 After starting the engine 1 while traveling on E-1, the engine 1 shifts to H-1. The H-1 is driven by engaging the first clutch 3 and the second clutch 42. That is, the speed line a in FIG. 3 is the same as E-1 including the gear ratio.

つづいて、Ｈ−１からＨ−２へは、上記したＥ−１からＥ−２と同様に移行し、速度線はｂであり、変速比を含めてＥ−２と同じである。つづく、Ｈ−２からＨ−３への移行も、Ｅ−２からＥ−３と同様に移行し、速度線はｃであり、変速比を含めてＥ−２と同じである。 Subsequently, the transition from H-1 to H-2 is performed in the same manner as from E-1 to E-2 described above, the speed line is b, and the speed line is the same as that of E-2 including the gear ratio. Subsequently, the transition from H-2 to H-3 also shifts from E-2 to E-3 in the same manner as E-2, the speed line is c, and it is the same as E-2 including the gear ratio.

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、ＥＶモード、ＨＶモードともに一般的な前進４段以上のＡＴにくらべて発進用の変速段の変速比が小さく、ＭＧ１４での駆動にふさわしい値にできる。このため、特に発進時に締結する摩擦要素の容量を小さくできるので、製造コストや重量の削減をはかることができるとともに、巡航走行における遊転している摩擦要素の引きずり抵抗を減らす効果で、燃費の向上も期待できる。 The above is the operation of Example 1, but in Example 1, the following effects can be obtained. As described above, in both the EV mode and the HV mode, the gear ratio of the shift gear for starting is smaller than that of a general AT having four or more forward gears, and the value can be set to a value suitable for driving by MG14. For this reason, the capacity of the friction element to be fastened at the time of starting can be reduced, so that the manufacturing cost and weight can be reduced, and the drag resistance of the friction element that is idle during cruising can be reduced. Improvement can also be expected.

つぎに、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, the automobile drive device according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a skeleton diagram of a main part of the automobile drive device according to the second embodiment of the present invention. Here, the parts different from those of the first embodiment will be mainly described, and the parts substantially the same as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

実施例２における実施例１との違いは、本発明の第２メンバーを構成する第２キャリア３８とＭＧ１４を、第３クラッチ４４を介して入力軸１０と断続可能にしたことである。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 that the second carrier 38 and the MG 14 constituting the second member of the present invention can be intermittently connected to the input shaft 10 via the third clutch 44. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

つぎに、図４に示した実施例２の作用を、図５に示した作動表と、図６に示した共通速度線図を参照しながら説明する。これも基本的に実施例１と同じ部分の説明を省略し、異なる点のみ説明する。なお、各遊星歯車組の歯数比も実施例１と同じものとして説明する。また、図５の作動表における「Ｓ」は、ＭＧ１４を停止させてブレーキの役割を担うことを表しており、図５の作動表においてカッコでくくった×印は、締結していても動力伝達に関与しないことを表す。 Next, the operation of the second embodiment shown in FIG. 4 will be described with reference to the operation table shown in FIG. 5 and the common speed diagram shown in FIG. This is also basically the same as that of the first embodiment, but only the differences will be described. The tooth ratio of each planetary gear set will be described as being the same as in the first embodiment. Further, "S" in the operation table of FIG. 5 indicates that the MG 14 is stopped and plays the role of a brake, and the x mark in parentheses in the operation table of FIG. 5 indicates power transmission even if the MG 14 is fastened. Indicates that you are not involved in.

はじめにＥＶモードであるが、基本的に実施例１と同様である。ただ、第３クラッチ４４が追加された構成であるため、Ｅ−２で第３クラッチ４４を締結する点が異なっている。また、Ｅ−２以外の変速段においても第３クラッチ４４を締結したままとして、つづくＨＶモードへの移行に備えておく。 First, the EV mode is basically the same as in the first embodiment. However, since the configuration is such that the third clutch 44 is added, the difference is that the third clutch 44 is engaged with E-2. Further, even in the shift stages other than E-2, the third clutch 44 is kept engaged to prepare for the subsequent transition to the HV mode.

つぎにＨＶモードは、実施例１と大きく異なる。すなわち、実施例１におけるＨ−１をＨ−Ｐとして、その他にＨ−１、Ｈ−２、Ｈ−３、Ｈ−４を設けている。Ｈ−Ｐは、実施例１で説明したＥ−１からの移行という点では変わらないが、大きな加速力を要する場合に用いるようにしている。なお、Ｈ−Ｐは、これから説明するＨ−１よりも変速比の値は小さいが、入力トルクがエンジン１とＭＧ１４を合わせたものであり、ＭＧ１４の容量にもよるが、結果として発進時の出力軸１２の最大トルクは後述のＨ−１よりはるかに大きい。 Next, the HV mode is significantly different from that of the first embodiment. That is, H-1 in Example 1 is designated as HP, and H-1, H-2, H-3, and H-4 are also provided. HP is the same in terms of the transition from E-1 described in Example 1, but is used when a large acceleration force is required. The HP has a smaller gear ratio value than the H-1 described below, but the input torque is a combination of the engine 1 and the MG14, and although it depends on the capacity of the MG14, as a result, when starting. The maximum torque of the output shaft 12 is much larger than that of H-1 described later.

実施例２におけるＨ−１は、第１クラッチ３と第２クラッチ４２とを締結して駆動する。Ｈ−１では、車両が停止中または車速が低い場合はＭＧ１４が逆回転しながら発電し、その反力トルクで出力軸１２を駆動する。そして徐々に車速が上昇してＭＧ１４が停止した状態が図３の速度線ｅで表したもので、変速比は１＋ρ１＋ρ２／ρ１であり、上記した歯数比では２．９２５である。Ｈ−１においてＭＧ１４が加勢する場合はＭＧ１４を少し正回転させ、逆に発電させる場合は少し逆回転させて行う。その場合、変速比が上記から若干変化するが、トルク比（出力軸１２のトルク／入力軸１０のトルク）は上記した変速比と変わらない。 The H-1 in the second embodiment is driven by engaging the first clutch 3 and the second clutch 42. In the H-1, when the vehicle is stopped or the vehicle speed is low, the MG 14 generates electricity while rotating in the reverse direction, and the reaction torque thereof drives the output shaft 12. The state in which the vehicle speed gradually increases and the MG 14 is stopped is represented by the speed line e in FIG. 3, the gear ratio is 1 + ρ1 + ρ2 / ρ1, and the above-mentioned tooth ratio is 2.925. When the MG 14 is energized in H-1, the MG 14 is rotated slightly in the forward direction, and when the power is generated, the MG 14 is rotated in the reverse direction. In that case, the gear ratio changes slightly from the above, but the torque ratio (torque of the output shaft 12 / torque of the input shaft 10) is the same as the gear ratio described above.

つづいてＨ−１からＨ−２への切替えは、上記したＨ−１におけるＭＧ１４の加勢と同様にしてＭＧ１４にトルクを出させ、その回転速度を上昇させて、図３の速度線ｆのように第１サンギヤ２２および第２サンギヤ３２の回転速度が０（ゼロ）になった状態で、第２ブレーキ４８により第１サンギヤ２２および第２サンギヤ３２をケース１６に固定する。Ｈ−２の変速比は１＋ρ２であり、上記した歯数比では１．５５０である。このＨ−２においてもＭＧ１４が加勢して駆動することができる。 Subsequently, switching from H-1 to H-2 causes the MG 14 to generate torque in the same manner as the above-mentioned boosting of the MG 14 in the H-1, and increases the rotation speed, as shown by the speed line f in FIG. In a state where the rotation speeds of the first sun gear 22 and the second sun gear 32 become 0 (zero), the first sun gear 22 and the second sun gear 32 are fixed to the case 16 by the second brake 48. The gear ratio of H-2 is 1 + ρ2, and the gear ratio described above is 1.550. Also in this H-2, the MG 14 can be assisted and driven.

つづいてＨ−２からＨ−３への変速は、ＭＧ１４にトルクを出させた上で第２ブレーキ４８を開放して、上記したＨ−１からＨ−２への変速と同様にＭＧ１４の回転速度をさらに上昇させて、図３の速度線ｂのように遊星歯車群１８が一体になった状態で第１クラッチ３と第２クラッチ４２に加えて第３クラッチ４４も締結する。Ｈ−３の変速比は実施例１におけるＨ−２と同じ１である。以上のＨ−１からＨ−３までの切替えは、ＭＧ１４の助力でスムーズに行うことができる上、摩擦要素を滑らせる必要がほとんどない。 Subsequently, in the shift from H-2 to H-3, the MG 14 is made to generate torque, the second brake 48 is released, and the rotation of the MG 14 is the same as the shift from H-1 to H-2 described above. Further increasing the speed, the third clutch 44 is engaged in addition to the first clutch 3 and the second clutch 42 in a state where the planetary gear group 18 is integrated as shown in the speed line b in FIG. The gear ratio of H-3 is 1, which is the same as that of H-2 in Example 1. The above switching from H-1 to H-3 can be smoothly performed with the help of MG14, and there is almost no need to slide the friction element.

つづいてＨ−３からＨ−４への変速は、第２クラッチ４２を開放して第２ブレーキ４８を締結すると図３の速度線ｃで示したＨ−４に切り替わる。Ｈ−４は変速比も含めて実施例１におけるＨ−３と同じである。このＨ−３からＨ−４への変速は一般的なＡＴと同様に第２クラッチ４２と第２ブレーキ４８の掛け替えによる変速であり、ＭＧ１４の助力はない。 Subsequently, when the second clutch 42 is released and the second brake 48 is engaged, the shift from H-3 to H-4 is switched to H-4 shown by the speed line c in FIG. The H-4 is the same as the H-3 in the first embodiment including the gear ratio. This shift from H-3 to H-4 is a shift by switching between the second clutch 42 and the second brake 48, as in the case of a general AT, and the MG 14 does not assist.

以上が実施例２の作用であるが、実施例１で説明したのと同様の効果の他に、以下のメリットがある。すなわち、エンジン１の駆動にふさわしい変速比の、Ｈ−１、Ｈ−２があるので、ＨＶモードの走行における加速感や燃費が向上する。 The above is the operation of Example 2, but in addition to the same effects as described in Example 1, there are the following merits. That is, since there are H-1 and H-2 having gear ratios suitable for driving the engine 1, the feeling of acceleration and fuel efficiency in driving in the HV mode are improved.

また、第３メンバーと連結したＭＧ１４を入力軸１０と切り離すことができるため、Ｈ−１における低速時にＭＧ１４に発電させて得られる反力トルクで出力軸１２を駆動するので、車速０からあたかもＥＶ（電気自動車）のようにスムーズな加速をすることや、微速走行を行うことができる上に、第２クラッチ４２などの摩擦要素を滑らせる必要がないので、摩耗や発熱の問題がきわめて少ない。 Further, since the MG 14 connected to the third member can be separated from the input shaft 10, the output shaft 12 is driven by the reaction force torque obtained by generating electricity in the MG 14 at a low speed in H-1, so that it is as if EV from a vehicle speed of 0. Unlike (electric vehicles), it can accelerate smoothly, run at very low speeds, and does not need to slide friction elements such as the second clutch 42, so there are very few problems of wear and heat generation.

さらに、上記したようにＨ−１乃至Ｈ−３の切替えにおいて、ＭＧ１４のトルクによる作用であたかもＣＶＴ（無段変速機）の変速のようなスムーズな移行ができるのと、関係する摩擦要素を滑らせる必要がない。上記はＨ−１からＨ−２のようなアップシフトの場合で説明したが、逆にたとえばＨ３から急加速のためにダウンシフトする場合も、第３クラッチ４４を開放したらＭＧ１４の回転速度を制御するだけでＨ−２またはＨ−１へ素早く移行することができる。 Further, as described above, in the switching between H-1 and H-3, the action of the torque of MG14 enables a smooth transition like a CVT (continuously variable transmission) shift, and the friction elements related to the shift are slid. There is no need to let it. The above has been described in the case of upshifting from H-1 to H-2, but conversely, even in the case of downshifting from H3 due to sudden acceleration, the rotation speed of MG14 is controlled when the third clutch 44 is released. You can quickly transition to H-2 or H-1 just by doing so.

つぎに、本発明の実施例３の自動車用駆動装置につき説明する。図７は、本発明の実施例３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２と異なる部分を中心に説明し、実施例２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, the automobile drive device according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a skeleton diagram of a main part of the automobile drive device according to the third embodiment of the present invention. Here, the parts different from those of the second embodiment will be mainly described, and the parts substantially the same as those of the second embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

実施例３における実施例２との第１の違いは、第１遊星歯車２０と第２遊星歯車３０の回転要素と各回転メンバーの連結関係が異なることである。すなわち、第１サンギヤ２２が本発明の第１メンバーを構成し、第２クラッチ４２を介して入力軸１０と連結可能である。第１キャリア２８と第２リングギヤ３４が連結して本発明の第２メンバーを構成し、出力軸１２と連結している。第1リングギヤ２４と第２キャリア３８が連結して本発明の第３メンバーを構成し、ＭＧ１４と連結するとともに第３クラッチ４４を介して入力軸１０と連結可能である。第２サンギヤ３２が本発明の第４メンバーを構成し、第２ブレーキ４８によりケース１６固定可能である。 The first difference from the second embodiment in the third embodiment is that the connection relationship between the rotating elements of the first planetary gear 20 and the second planetary gear 30 and each rotating member is different. That is, the first sun gear 22 constitutes the first member of the present invention and can be connected to the input shaft 10 via the second clutch 42. The first carrier 28 and the second ring gear 34 are connected to form the second member of the present invention, and are connected to the output shaft 12. The first ring gear 24 and the second carrier 38 are connected to form a third member of the present invention, and can be connected to the MG 14 and to the input shaft 10 via the third clutch 44. The second sun gear 32 constitutes the fourth member of the present invention, and the case 16 can be fixed by the second brake 48.

実施例３における実施例２との第２の違いは、第４メンバーの第２サンギヤ３２を入力軸１０と連結可能にしたことである。すなわち、入力軸１０にはスリーブ４８が回転方向は入力軸１０と一体ながら軸方向の移動が可能に設けてあり、これを図中左側へ移動することで第２サンギヤ３２に形成したドッグ歯３２ａと噛み合うことで、第２サンギヤ３２と入力軸１０が連結する。その他は実施例２と基本的に同様である。 The second difference between the third embodiment and the second embodiment is that the second sun gear 32 of the fourth member can be connected to the input shaft 10. That is, the input shaft 10 is provided with a sleeve 48 that can be moved in the axial direction while being integrated with the input shaft 10 in the rotation direction, and by moving this to the left side in the drawing, the dog teeth 32a formed on the second sun gear 32 The second sun gear 32 and the input shaft 10 are connected by engaging with the second sun gear 32. Others are basically the same as in Example 2.

つぎに、図７に示した実施例３の作用を、図８に示した作動表と、図９に示した共通速度線図を参照しながら説明する。これも基本的に実施例２と同じ部分の説明を省略し、異なる点のみ説明する。なお、各遊星歯車組の歯数比は、第１遊星歯車２０のρ１を０．５５、第２遊星歯車３０のρ２を０．４４とした場合について例示する。 Next, the operation of Example 3 shown in FIG. 7 will be described with reference to the operation table shown in FIG. 8 and the common speed diagram shown in FIG. This is also basically the same as in the second embodiment, but only the differences will be described. The number of teeth ratio of each planetary gear set is illustrated in the case where ρ1 of the first planetary gear 20 is 0.55 and ρ2 of the second planetary gear 30 is 0.44.

はじめに、ＥＶモードは実施例２と同様であるが、Ｅ−２の変速比は１／（１＋ρ２）であり、上記した歯数比では０．６９４である。 First, the EV mode is the same as in the second embodiment, but the gear ratio of E-2 is 1 / (1 + ρ2), and the gear ratio described above is 0.694.

つづいて、ＨＶモードには後進のＨ−Ｒがあり、上記したスリーブ４８により第２サンギヤ３２と入力軸１０とを連結して第１クラッチ３を締結することで駆動する。その作用は実施例２で説明したＨ−１と同様にＭＧ１４が発電することで発進して、ＭＧ１４が停止することで図６の速度線ｇで表すようなＨ−Ｒになる。Ｈ−Ｒの変速比は−１／ρ２であり、上記した歯数比では−２．２７３である。 Subsequently, the HV mode has a reverse HR, which is driven by connecting the second sun gear 32 and the input shaft 10 with the sleeve 48 described above and engaging the first clutch 3. Similar to H-1 described in Example 2, the action starts when the MG 14 generates electricity, and when the MG 14 stops, it becomes an HR as represented by the speed line g in FIG. The gear ratio of HR is -1 / ρ2, and the above-mentioned gear ratio is -2.273.

ＨＶモードの他の変速段の作用は基本的に実施例２と同様であるので説明を省略するが、各変速比の計算式と上記した歯数比における変速比は以下のようになる。
Ｈ−Ｐ：１＋ρ１ １．５５０
Ｈ−１：（１＋ρ１）／ρ１ ２．８１８
Ｈ−２：｛ρ２＋ρ１（１＋ρ２）｝／ρ１（１＋ρ２） １．５５６
Ｈ−４：１／（１＋ρ２） ０．６９４ Since the operations of the other gear ratios in the HV mode are basically the same as those in the second embodiment, the description thereof will be omitted, but the calculation formulas for each gear ratio and the gear ratios in the above-mentioned gear ratio are as follows.
HP: 1 + ρ1 1.550
H-1: (1 + ρ1) / ρ1 2.818
H-2: {ρ2 + ρ1 (1 + ρ2)} / ρ1 (1 + ρ2) 1.556
H-4: 1 / (1 + ρ2) 0.694

以上が実施例３の作用であるが、実施例２で説明したのと同様の効果の他に、ＨＶモードの後進が可能であるので、バッテリーの残存電力が少ないときでも後進走行ができるメリットがある。 The above is the operation of the third embodiment. In addition to the same effect as described in the second embodiment, since the HV mode can be moved backward, there is an advantage that the vehicle can run backward even when the remaining power of the battery is low. is there.

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、ＭＧ１４で発進するＥＶモードのＥ−１とＨＶモードのＨ−Ｐ（実施例１にあってはＨ−１）の変速比を、ＭＧ１４での駆動にふさわしい値にするとともに、エンジン１で駆動する実施例２、実施例３の他の変速段はエンジン１の駆動にふさわしい値にすることができる。 As described above, in the drive device for an automobile of the present invention, the gear ratio of the EV mode E-1 and the HV mode HP (H-1 in the first embodiment) started by the MG14. Can be set to a value suitable for driving by the MG 14, and the other gears of the second and third embodiments driven by the engine 1 can be set to a value suitable for driving the engine 1.

また、実施例２、実施例３のＨＶモードにおいて、ＭＧ１４で発電しながらの発進や微速走行をスムーズに行うことができるとともに、締結要素の摩耗や発熱を防ぐことができる上に、ＨＶモードの変速段の切替えにおいてＭＧ１４を活用してＣＶＴのように切り替えられるメリットを有している。 Further, in the HV modes of Examples 2 and 3, the MG 14 can smoothly start and run at a very low speed while generating electricity, and can prevent wear and heat generation of the fastening element, and also can be used in the HV mode. It has the merit of being able to switch like a CVT by utilizing MG14 when switching gears.

また、詳細の説明は省略するが、例示した各実施例以外の遊星歯車列、たとえば一般的にラヴィニヨ式と称される歯車列に適用することも可能であるし、上述の遊星歯車群１８に遊星歯車を追加することや、遊星歯車群１８の上流（エンジン１側）または下流（出力軸１２側）に別の遊星歯車を追加して、特にＨＶモードの多段化をはかることが可能である。また、第２クラッチ４２、第３クラッチ４４、第１ブレーキ４６、第２ブレーキ４８の一部を円錐摩擦クラッチに置換することも可能である。 Further, although detailed description is omitted, it can be applied to planetary gear trains other than the illustrated examples, for example, a gear train generally called a Lavinyo type, and the above-mentioned planetary gear group 18 can be applied. It is possible to add planetary gears or add another planetary gear upstream (engine 1 side) or downstream (output shaft 12 side) of the planetary gear group 18 to achieve multi-stage HV mode in particular. .. It is also possible to replace a part of the second clutch 42, the third clutch 44, the first brake 46, and the second brake 48 with a conical friction clutch.

本発明の自動車用駆動装置は、走行コストや環境負荷の低減を要求される乗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 automobile drive device of the present invention can be applied to passenger cars and the like that are required to reduce running costs and environmental loads, but is not limited to these, and can be applied to various vehicles using an internal combustion engine and a motor generator. Can be done.

１ エンジン
１０ 入力軸
１２ 出力軸
１４ モーター・ジェネレーター（ＭＧ）
１８ 遊星歯車群
２０ 第１遊星歯車
３０ 第２遊星歯車
４０ 第１クラッチ
４２ 第２クラッチ
４４ 第３クラッチ
４６ 第１ブレーキ
４８ 第２ブレーキ
５０ スリーブ
1 Engine 10 Input shaft 12 Output shaft 14 Motor generator (MG)
18 Planetary gear group 20 1st planetary gear 30 2nd planetary gear 40 1st clutch 42 2nd clutch 44 3rd clutch 46 1st brake 48 2nd brake 50 sleeve

Claims (5)

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、
モーター・ジェネレーターと、
静止部と、
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て、該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、前記各遊星歯車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、
前記遊星歯車群の前記各回転メンバーは、前記第１メンバーを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に連結し、前記第４メンバーを、前記静止部に固定可能とするとともに、前記第３メンバーを前記モーター・ジェネレーターと連結したことを特徴とする自動車用駆動装置。 With the engine
An input shaft that can accept power from the engine,
Output axis and
With a motor generator
Rest part and
A planetary gear group provided between the input shaft and the output shaft and converting the rotation speed of the input shaft into the rotation speed of the output shaft is provided.
The planetary gears have at least four rotating members, and on a common speed diagram that geometrically represents the rotational speed of each rotating member, a speed axis representing each rotating member is set on each of the planetary gears. Arranged along the horizontal axis from one end to the other at intervals according to the gear ratio of the first member, the second member, the third member, and the fourth member in order from the one end. When
Each of the rotating members of the planetary gear group enables the first member to be connected to the input shaft, the second member to be connected to the output shaft, and the fourth member to be fixed to the stationary portion. At the same time, an automobile drive device characterized in that the third member is connected to the motor generator. 前記第１メンバーを前記静止部に固定可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用駆動装置。 The automobile drive device according to claim 1, wherein the first member can be fixed to the stationary portion. 前記第３メンバーを前記入力軸と連結可能にしたことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の自動車用駆動装置。 The automobile drive device according to claim 1 or 2, wherein the third member can be connected to the input shaft. 前記遊星歯車群が、第１サンギヤと第１リングギヤと該第１サンギヤおよび第１リングギヤと噛み合った複数の第１ピニオンを回転自在に支持する第１キャリアからなる第１遊星歯車と、第２サンギヤと第２リングギヤと該第２サンギヤおよび第２リングギヤと噛み合った複数の第２ピニオンを回転自在に支持する第２キャリアからなる第２遊星歯車からなり、前記第１リングギヤが前記第１メンバーを、前記第１キャリアと前記第２リングギヤが連結して前記第２メンバーを、前記第２キャリアが前記第３メンバーを、前記第１サンギヤと前記第２サンギヤが連結して前記第４メンバーを、それぞれ構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動車用駆動装置。 A first planetary gear and a second sun gear in which the planetary gear group is composed of a first carrier that rotatably supports a first sun gear, a first ring gear, and a plurality of first pinions meshed with the first sun gear and the first ring gear. The first ring gear comprises a second planetary gear composed of a second ring gear and a second carrier that rotatably supports a plurality of second pinions meshed with the second sun gear and the second ring gear, and the first ring gear holds the first member. The first carrier and the second ring gear are connected to form the second member, the second carrier is connected to the third member, and the first sun gear and the second sun gear are connected to form the fourth member. The drive device for an automobile according to any one of claims 1 to 3, wherein the drive device is configured. 前記第４メンバーを前記入力軸と連結可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用駆動装置。
The automobile drive device according to claim 1, wherein the fourth member can be connected to the input shaft.

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