JP2024034448A - Power transmission device of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トルクコンバータを備える車両の、動力伝達装置に関する。 The present invention relates to a power transmission device for a vehicle equipped with a torque converter.
例えば、動力源として電動機を備えるハイブリッド車や電気自動車において、発進時の駆動力不足を補うために電動機と駆動輪との間の動力伝達経路にトルク増幅機能を有するトルクコンバータが設けられたものがある。また、発進時以外の車速域ではロックアップクラッチが係合状態に制御されることで、トルクコンバータでの伝達効率の低下が抑制される。しかし、ロックアップクラッチがノーマリオープンタイプである場合には、ロックアップクラッチの係合状態を維持するためにロックアップクラッチの断接制御を行うアクチュエータに油圧を供給し続ける必要がある。そのため、アクチュエータに油圧を供給する油圧制御回路でエネルギーが消費され続ける。特許文献1に記載されたハイブリッド車では、ノーマリクローズタイプのロックアップクラッチとなっているため、ロックアップクラッチの係合状態を維持するためのエネルギーの消費を抑制することができる。
For example, in hybrid cars and electric cars that are equipped with an electric motor as a power source, a torque converter with a torque amplification function is installed in the power transmission path between the electric motor and the drive wheels to compensate for the lack of driving force when starting. be. Further, by controlling the lock-up clutch to be engaged in a vehicle speed range other than when the vehicle is started, a decrease in transmission efficiency in the torque converter is suppressed. However, when the lockup clutch is of a normally open type, it is necessary to continue supplying hydraulic pressure to an actuator that controls engagement and disconnection of the lockup clutch in order to maintain the engaged state of the lockup clutch. Therefore, energy continues to be consumed in the hydraulic control circuit that supplies hydraulic pressure to the actuator. Since the hybrid vehicle described in
しかし、特許文献1に記載されたハイブリッド車では、ノーマリクローズタイプのロックアップクラッチがトルクコンバータ内に設けられているために、複数の油路、油室が設けられるなどロックアップクラッチの構造が複雑になっている。
However, in the hybrid vehicle described in
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、簡易な構成を可能とし且つエネルギー消費を抑制できるロックアップクラッチを有する、車両の動力伝達装置を提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and its purpose is to provide a power transmission device for a vehicle that has a lock-up clutch that enables a simple configuration and suppresses energy consumption. There is a particular thing.
本発明の要旨とするところは、ケース内に設けられたポンプ翼車とタービン翼車との間で流体を介して動力を伝達するトルクコンバータを備えた車両の、動力伝達装置であって、前記ポンプ翼車と前記タービン翼車とを直結するロックアップクラッチは、前記ケース外に設けられ且つノーマリクローズタイプであることにある。 The gist of the present invention is to provide a power transmission device for a vehicle equipped with a torque converter that transmits power via fluid between a pump impeller and a turbine impeller provided in a case. A lock-up clutch that directly connects the pump wheel and the turbine wheel is provided outside the case and is of a normally closed type.
本発明の車両の動力伝達装置によれば、前記ポンプ翼車と前記タービン翼車とを直結するロックアップクラッチは、前記ケース外に設けられ且つノーマリクローズタイプである。トルクコンバータのケース外にロックアップクラッチが設けられることで、ロックアップクラッチを簡易な構成とすることが可能である。また、ロックアップクラッチがノーマリクローズタイプであることにより、トルクコンバータのカップリングレンジでの通常走行時において、制御信号を与えずともロックアップクラッチの係合状態が維持される。これにより、ロックアップクラッチの係合状態を維持するためのエネルギー消費を抑制することができる。 According to the vehicle power transmission device of the present invention, the lock-up clutch that directly connects the pump impeller and the turbine impeller is provided outside the case and is of a normally closed type. By providing the lockup clutch outside the case of the torque converter, the lockup clutch can have a simple configuration. Further, since the lock-up clutch is of a normally closed type, the engaged state of the lock-up clutch is maintained even without applying a control signal during normal driving in the coupling range of the torque converter. Thereby, energy consumption for maintaining the engaged state of the lock-up clutch can be suppressed.
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that in the following examples, the figures are simplified or modified as appropriate, and the dimensional ratios, shapes, etc. of each part are not necessarily drawn accurately.
図1は、実施例に係る車両10の動力伝達装置50を説明する図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a power transmission device 50 of a vehicle 10 according to an embodiment.
車両10は、動力源として機能する、エンジン12、第1電動機MG1、及び第2電動機MG2を備えたハイブリッド車である。車両10は、エンジン12と不図示の駆動輪との間の動力伝達経路PTにおいて、エンジン12側から順に、エンジン連結軸20、動力分割機構14、及び駆動出力軸26が連結されている。また、第2電動機MG2は、TC入力軸22、トルクコンバータ16、TC出力軸24、及び減速装置18を介して、駆動出力軸26に連結されている。
Vehicle 10 is a hybrid vehicle that includes an
エンジン12は、周知の内燃機関である。第1電動機MG1及び第2電動機MG2は、例えば電動機機能及び発電機機能を有する回転電気機械であって、所謂モータジェネレータである。なお、第1電動機MG1及び第2電動機MG2は、電動機機能を有していれば、発電機機能を有さない回転電気機械であっても良い。
動力分割機構14は、例えばシングルピニオン型の遊星歯車装置を含む。遊星歯車装置のサンギヤS0は第1電動機MG1に連結され、キャリアCA0はエンジン連結軸20を介してエンジン12に連結され、リングギヤR0は駆動出力軸26に連結されている。第1電動機MG1の内周側において、第1電動機MG1のロータシャフトであるMG1ロータ軸40は、円筒状の軸であって、MG1ロータ軸40の内周側の中空部にはエンジン連結軸20が挿通させられている。MG1ロータ軸40とエンジン連結軸20との間には、軸受B1,B2が配設されている。MG1ロータ軸40及びエンジン連結軸20は、それぞれ軸線CLを中心に回転可能とされ且つ互いに相対回転可能とされている。軸線CL方向において、第1電動機MG1は、エンジン12と動力分割機構14との間に配置されている。動力分割機構14は、エンジン12から出力される動力を第1電動機MG1及び駆動出力軸26に機械的に分割する、周知の動力分割機構である。第2電動機MG2は、TC入力軸22に動力伝達可能に連結されている。本実施例では、TC入力軸22の一部が第2電動機MG2のロータシャフトであるMG2ロータ軸42となっている。
The
トルクコンバータ16は、流体を使って動力を伝える流体式伝動装置である。トルクコンバータ16は、TC入力軸22から伝達された動力を流体であるオイルOILを介してTC出力軸24に伝達する。動力伝達装置50は、TC入力軸22とTC出力軸24との間で動力を伝達する装置でもある。なお、オイルOILは、本発明における「流体」に相当する。
The torque converter 16 is a fluid transmission device that transmits power using fluid. The torque converter 16 transmits the power transmitted from the
トルクコンバータ16は、例えば相互に溶接されたフロントカバー及びリヤカバーで構成されたケース16cを備える。ケース16cは、ドーナツ状であって、その内部はオイルOILで満たされている。トルクコンバータ16は、ケース16c内において、フロントカバーに連結されたポンプ翼車16pと、ポンプ翼車16pと軸線CL方向で対向して配置されているタービン翼車16tと、ポンプ翼車16pとタービン翼車16tとの間に配置されたステータ翼車16sと、を備える。トルクコンバータ16は、ケース16c内に設けられたポンプ翼車16pとタービン翼車16tとの間でオイルOILを介して動力を伝達する。
The torque converter 16 includes a case 16c made up of, for example, a front cover and a rear cover that are welded together. The case 16c has a donut shape, and the inside thereof is filled with oil. The torque converter 16 includes, in the case 16c, a pump impeller 16p connected to a front cover, a turbine impeller 16t disposed opposite to the pump impeller 16p in the axis CL direction, and a pump impeller 16p and a turbine. and a
ポンプ翼車16pには、フロントカバー及びTC入力軸22を介して第2電動機MG2の出力トルクが入力される。トルクコンバータ16の出力トルクは、タービン翼車16tを経てTC出力軸24に出力される。ステータ翼車16sは、トルク増幅させるためにオイルOILの流れを制御する羽根車である。一方向クラッチOWCは、ステータ翼車16sと非回転部材であるハウジング30に連結された固定軸44との間に設けられ、ステータ翼車16sの正回転方向への回転を阻止し且つ正回転方向とは反対方向の逆回転方向の回転を許容する。正回転方向とは、例えば車両10が前進走行する場合のトルクコンバータ16の回転方向である。
The output torque of the second electric motor MG2 is input to the pump impeller 16p via the front cover and the
減速装置18は、例えばシングルピニオン型の遊星歯車装置で構成され、その遊星歯車装置におけるサンギヤS1、キャリアCA1、及びリングギヤR1がそれぞれTC出力軸24、駆動出力軸26、及びハウジング30に連結されている。
The speed reduction device 18 is composed of, for example, a single pinion type planetary gear device, and a sun gear S1, a carrier CA1, and a ring gear R1 in the planetary gear device are connected to a
TC入力軸22、TC出力軸24、及び駆動出力軸26は、例えばスプライン嵌合で相対回転不能に連結された複数の部材でそれぞれ構成されたものであっても良い。
The
ロックアップクラッチLUは、ポンプ翼車16pとタービン翼車16tとを直結する係合装置である。ロックアップクラッチLUは、ケース16c外に設けられ、例えば乾式の係合装置である。ロックアップクラッチLUは、ノーマリクローズタイプの係合装置である。ノーマリクローズタイプとは、制御信号を与えていないノーマルな状態、すなわち通常時において、ロックアップクラッチLUを係合状態(=接続状態)とすることが可能な機構をいう。ノーマリオープンタイプとは、制御信号を与えていないノーマルな状態、すなわち通常時において、ロックアップクラッチLUが解放状態(=切断状態)となる機構をいう。 The lock-up clutch LU is an engagement device that directly connects the pump wheel 16p and the turbine wheel 16t. The lock-up clutch LU is provided outside the case 16c, and is, for example, a dry engagement device. The lock-up clutch LU is a normally closed type engagement device. The normally closed type refers to a mechanism that can bring the lock-up clutch LU into an engaged state (=connected state) in a normal state where no control signal is applied, that is, in normal times. The normally open type refers to a mechanism in which the lock-up clutch LU is in a released state (=disconnected state) in a normal state where no control signal is applied, that is, in normal times.
ロックアップクラッチLUは、例えば乾式の摩擦係合装置や噛合クラッチ(=ドッグクラッチ)である。例えば、ロックアップクラッチLUが摩擦係合装置である場合とは、手動変速機が搭載された車両におけるエンジンのフライホイールにバネでクラッチディスクを押し付けて動力を伝達する機械式クラッチと同様の構成である。このような構成の場合、通常時はバネで係合状態とされるとともに、例えばケーブルやリンク機構でレリーズフォークが動かされることにより解放状態とされる。例えば、ロックアップクラッチLUが噛合クラッチである場合とは、バネ等で係合状態となるように付勢されたスリーブと、そのスリーブと相対回転不能に連結可能な噛合歯と、を備える周知の噛合クラッチと同様の構成である。このような構成の場合、通常時はバネ等でスリーブが噛合歯に連結されて係合状態とされるとともに、例えばシフトフォーク機構によりスリーブと噛合歯との連結が解除されて解放状態とされる。ロックアップクラッチLUは、ノーマリクローズタイプであるため、ロックアップクラッチLUの係合状態を維持するために、例えばアクチュエータに油圧を供給し続けるようなエネルギー消費を抑制することができる。本実施例の場合、ロックアップクラッチLUの係合状態を維持するためのエネルギー消費が抑制される。 The lock-up clutch LU is, for example, a dry friction engagement device or a dog clutch (=dog clutch). For example, when the lock-up clutch LU is a friction engagement device, it has a configuration similar to that of a mechanical clutch that transmits power by pressing the clutch disk with a spring against the flywheel of the engine in a vehicle equipped with a manual transmission. be. In the case of such a configuration, the engagement state is normally set by a spring, and the release fork is set to a released state by moving the release fork using, for example, a cable or a link mechanism. For example, when the lock-up clutch LU is a dog clutch, the lock-up clutch LU is a well-known dog clutch that includes a sleeve that is biased to be in an engaged state by a spring or the like, and a dog tooth that can be connected to the sleeve in a non-rotatable manner. It has the same structure as a dog clutch. In the case of such a configuration, normally the sleeve is connected to the meshing teeth by a spring or the like to be in the engaged state, and the connection between the sleeve and the meshing teeth is released by, for example, a shift fork mechanism to be in the released state. . Since the lock-up clutch LU is of a normally closed type, it is possible to suppress energy consumption, such as continuing to supply hydraulic pressure to an actuator, in order to maintain the engaged state of the lock-up clutch LU. In the case of this embodiment, energy consumption for maintaining the engaged state of the lock-up clutch LU is suppressed.
トルクコンバータ16の内周側において、固定軸44、TC出力軸24、及び駆動出力軸26は、それぞれ円筒状の軸である。固定軸44の内周側の中空部にはTC出力軸24が挿通させられ、TC出力軸24の内周側の中空部には駆動出力軸26が挿通させられている。固定軸44とTC出力軸24との間には、軸受B7,B8が配設されている。TC出力軸24と駆動出力軸26との間には、軸受B9,B10,B11が配設されている。固定軸44、TC出力軸24、及び駆動出力軸26は、それぞれ軸線CLを中心に配設され、互いに相対回転可能とされている。TC出力軸24及び駆動出力軸26は、それぞれ軸線CLを中心に回転可能とされている。
On the inner peripheral side of the torque converter 16, the fixed
第2電動機MG2の内周側において、MG2ロータ軸42、TC出力軸24、及び駆動出力軸26は、それぞれ円筒状の軸である。MG2ロータ軸42の内周側の中空部にはTC出力軸24が挿通させられ、TC出力軸24の内周側の中空部には駆動出力軸26が挿通させられている。MG2ロータ軸42とTC出力軸24との間には、軸受B3,B4が配設されている。TC出力軸24と駆動出力軸26との間には、軸受B5,B6が配設されている。MG2ロータ軸42、TC出力軸24、及び駆動出力軸26は、それぞれ軸線CLを中心に回転可能とされ且つ互いに相対回転可能とされている。軸線CL方向において、第2電動機MG2は、ロックアップクラッチLUとトルクコンバータ16との間に配置されている。すなわち、軸線CL方向において、ロックアップクラッチLUの位置は、第2電動機MG2から見てトルクコンバータ16とは反対側である。
On the inner peripheral side of the second electric motor MG2, the
MG2ロータ軸42の内周部とTC出力軸24の外周部との隙間やTC出力軸24の内周部と駆動出力軸26の外周部との隙間には、例えば不図示のOリングがそれぞれ配設されている。駆動出力軸26の中空部の開口部には不図示の蓋が被せられている。これらにより、トルクコンバータ16は、油密とされている。
For example, an O-ring (not shown) is provided in the gap between the inner circumference of the
図2は、ロックアップクラッチLUが解放状態である場合における、正回転方向でのトルクコンバータ16の性能曲線の例である。 FIG. 2 is an example of a performance curve of the torque converter 16 in the forward rotation direction when the lock-up clutch LU is in the released state.
TC入力軸22の回転速度であるTC入力軸回転速度Nin[rpm]に対するTC出力軸24の回転速度であるTC出力軸回転速度Nout[rpm]の比を、回転速度比α(=Nout/Nin)ということとする。回転速度比αは、ポンプ翼車16pの回転速度であるポンプ回転速度Np[rpm]に対するタービン翼車16tの回転速度であるタービン回転速度Nt[rpm]の比(=Nt/Np)でもある。TC入力軸22のトルクに対するTC出力軸24のトルクの比を、トルク比β(=TC出力軸24のトルク/TC入力軸22のトルク)ということとする。トルク比βは、トルクコンバータ16のトルク増幅機能を表している。
The ratio of the TC input shaft rotation speed Nin [rpm], which is the rotation speed of the
図2に示すように、トルク比βは、回転速度比αが零値近傍の時(TC入力軸22が回転し始める時)が最も大きく、タービン回転速度Ntが高まっていきポンプ回転速度Npに近づくほど、トルク比βは低下する。一般的に、回転速度比αが0.8~0.9以上になってポンプ回転速度Npとタービン回転速度Ntとが等しくなってくると、回転阻止状態のステータ翼車16sが却ってオイルOILの流れを妨げるようになる。しかし、ポンプ回転速度Npとタービン回転速度Ntとが等しくなってくると、回転阻止状態とされていたステータ翼車16sも空転を開始し、トルク比βが略「1」となる。これ以降は、トルクが増幅されない。このトルクが増幅されない回転速度比αの範囲がカップリングレンジである。一方、トルクが増幅される回転速度比αの範囲がコンバータレンジである。
As shown in FIG. 2, the torque ratio β is highest when the rotation speed ratio α is near zero value (when the
コンバータレンジでの走行時(特に前進走行開始時)では、トルク比βが高いことが要求される。一方、カップリングレンジでの通常走行時では、トルク比βが高いことは要求されない。コンバータレンジでの走行時は主として走行開始時の走行状態であり、カップリングレンジでの通常走行時はそれ以外の走行状態である。そのため、一般的にコンバータレンジでの走行時に比較して、カップリングレンジでの通常走行時の方が走行状態としての頻度乃至期間が長い。 When running in the converter range (especially when starting forward running), a high torque ratio β is required. On the other hand, during normal driving in the coupling range, a high torque ratio β is not required. When the vehicle is running in the converter range, it is mainly in the running state at the start of running, and when it is running normally in the coupling range, it is in other running states. Therefore, in general, the frequency and duration of the driving state are longer during normal driving in the coupling range than when driving in the converter range.
カップリングレンジにおいてステータ翼車16sが空転状態となることで、カップリングレンジでの通常走行時におけるトルクコンバータ16の伝達効率ρの低下が抑制されるが、トルクが100[%]伝達されるわけではない。ロックアップクラッチLUが係合状態とされることで、TC入力軸22とTC出力軸24とが直結された状態となって、TC入力軸22の回転がそのままTC出力軸24に伝達される。
By idling the
本実施例の動力伝達装置50によれば、ポンプ翼車16pとタービン翼車16tとを直結するロックアップクラッチLUは、ケース16c外に設けられ且つノーマリクローズタイプである。トルクコンバータ16のケース16c外にロックアップクラッチLUが設けられることで、ロックアップクラッチLUを簡易な構成とすることが可能である。また、ロックアップクラッチLUがノーマリクローズタイプであることにより、トルクコンバータ16のカップリングレンジでの通常走行時において、制御信号を与えずともロックアップクラッチLUの係合状態が維持される。これにより、ロックアップクラッチLUの係合状態を維持するために、アクチュエータに油圧を供給し続けるというようなエネルギー消費を抑制することができる。 According to the power transmission device 50 of this embodiment, the lock-up clutch LU that directly connects the pump impeller 16p and the turbine impeller 16t is provided outside the case 16c and is of a normally closed type. By providing the lockup clutch LU outside the case 16c of the torque converter 16, the lockup clutch LU can have a simple configuration. Furthermore, since the lock-up clutch LU is of the normally closed type, the engaged state of the lock-up clutch LU is maintained even without applying a control signal during normal driving in the coupling range of the torque converter 16. Thereby, it is possible to suppress energy consumption such as continuing to supply hydraulic pressure to the actuator in order to maintain the engaged state of the lock-up clutch LU.
本実施例の動力伝達装置50によれば、(a)ロックアップクラッチLUとトルクコンバータ16との間には動力源として機能する電動機(具体的には、第2電動機MG2)が配置され、(b)ロックアップクラッチLUは乾式の係合装置である。トルクコンバータ16のケース16c外であれば、ロックアップクラッチLUは乾式のノーマリクローズタイプとしやすい。また、乾式のロックアップクラッチLUの位置が第2電動機MG2から見てトルクコンバータ16とは反対側であるため、ロックアップクラッチLUがトルクコンバータ16を作動させるオイルOILを被ることが抑制される。これにより、ロックアップクラッチLUの性能が維持されやすい。 According to the power transmission device 50 of the present embodiment, (a) an electric motor (specifically, the second electric motor MG2) functioning as a power source is disposed between the lock-up clutch LU and the torque converter 16; b) The lock-up clutch LU is a dry engagement device. If it is outside the case 16c of the torque converter 16, the lock-up clutch LU can easily be a dry normally closed type. Furthermore, since the dry lock-up clutch LU is located on the opposite side of the torque converter 16 when viewed from the second electric motor MG2, the lock-up clutch LU is prevented from being covered with the oil OIL that operates the torque converter 16. Thereby, the performance of the lock-up clutch LU is easily maintained.
なお、上述したのは本発明の実施例であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。 The above-mentioned embodiments are examples of the present invention, and the present invention can be implemented with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit thereof.
前述の実施例では、ロックアップクラッチLUは乾式の係合装置であったが、本発明は、これに限らず湿式の係合装置であっても良い。ロックアップクラッチLUがケース16c外に設けられることで、ケース16c内に設けられる場合に比較して、設計の自由度が向上するため湿式であってもロックアップクラッチLUを簡易な構成とすることが可能である。 In the above-described embodiment, the lock-up clutch LU is a dry type engagement device, but the present invention is not limited thereto, and may be a wet type engagement device. By providing the lock-up clutch LU outside the case 16c, the degree of freedom in design is improved compared to when the lock-up clutch LU is provided inside the case 16c, so that the lock-up clutch LU has a simple configuration even if it is a wet type. is possible.
前述の実施例では、車両10は、動力伝達経路PTに動力分割機構14及び駆動出力軸26が設けられ、第2電動機MG2がトルクコンバータ16を介して駆動出力軸26に連結された態様であったが、本発明はこれに限らない。例えば、本発明が適用される車両は、動力源としてエンジン及び1つの電動機を有し且つそれらエンジンと電動機との間の動力伝達を断接する係合装置を備え、電動機と駆動輪との間の動力の伝達経路にトルクコンバータが設けられた態様であっても良いし、或いは、動力源としてエンジンを有さず電動機のみを有する電気自動車であっても良い。
In the above embodiment, the vehicle 10 is configured such that the power transmission path PT is provided with the
10:車両、16:トルクコンバータ、16c:ケース、16p:ポンプ翼車、16t:タービン翼車、LU:ロックアップクラッチ、OIL:オイル(流体) 10: Vehicle, 16: Torque converter, 16c: Case, 16p: Pump wheel, 16t: Turbine wheel, LU: Lock-up clutch, OIL: Oil (fluid)
Claims (1)
前記ポンプ翼車と前記タービン翼車とを直結するロックアップクラッチは、前記ケース外に設けられ且つノーマリクローズタイプである
ことを特徴とする車両の動力伝達装置。 A power transmission device for a vehicle equipped with a torque converter that transmits power via fluid between a pump impeller and a turbine impeller provided in a case,
A power transmission device for a vehicle, wherein a lock-up clutch that directly connects the pump wheel and the turbine wheel is provided outside the case and is of a normally closed type.
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