JP5862797B2 - Vehicle transmission and control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両用変速機及び制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle transmission and a control device.
車両に搭載される車両用変速機及び制御装置として、例えば、特許文献1には、車両の走行中、第1クラッチ軸又は第2クラッチ軸のいずれかを介してエンジンの回転を変速ギヤに伝達する車両用動力伝達システムが開示されている。この車両用動力伝達システムは、走行に用いている変速ギヤの入力回転数と、走行用以外の変速ギヤ入力回転数との差の回転数を利用してモータジェネレータを駆動し発電させる。この車両用動力伝達システムは、例えば、遊星歯車と結合ギヤを用いて、走行に用いている変速ギヤの入力回転数と、走行用以外の変速ギヤ入力回転数との差を取り出し、固定子を固定したモータジェネレータに接続する。
As a vehicle transmission and control device mounted on a vehicle, for example,
ところで、上述のような特許文献1に記載の車両用動力伝達システムは、例えば、燃費性能の向上の点で、更なる改善の余地がある。
By the way, the vehicle power transmission system described in
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、燃費性能を向上させることができる車両用変速機及び制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a vehicle transmission and a control device that can improve fuel efficiency.
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用変速機は、車両を走行させる回転動力を発生させる機関と第1変速段群の第1入力軸との間の動力伝達を断接可能である第1係合装置と、前記機関と第2変速段群の第2入力軸との間の動力伝達を断接可能である第2係合装置とを有する変速機構と、回転機の回転軸と前記第1入力軸と前記第2入力軸とを差動回転可能に接続する差動機構と、前記第1係合装置、前記第2係合装置、及び、前記回転機を制御し、前記機関からの回転動力を前記第1変速段群、又は、前記第2変速段群のいずれか1つの変速段によって変速して出力軸から出力可能である有段変速状態と、前記機関からの回転動力を前記第1変速段群、及び、前記第2変速段群を構成する各変速段の変速比の間の変速比で変速して前記出力軸から出力可能であると共に当該変速比を無段階に変更可能である無段変速状態とに切り替え可能である制御装置とを備え、前記制御装置は、前記有段変速状態と前記無段変速状態とのうち効率が相対的に高い方の状態となるように制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a vehicle transmission according to the present invention can connect and disconnect power transmission between an engine that generates rotational power for running a vehicle and a first input shaft of a first gear group. A transmission mechanism having a first engagement device, a second engagement device capable of connecting / disconnecting power transmission between the engine and the second input shaft of the second gear group, and a rotating shaft of the rotating machine A differential mechanism for connecting the first input shaft and the second input shaft so as to be differentially rotatable, the first engagement device, the second engagement device, and the rotating machine, A stepped shift state in which the rotational power from the engine can be shifted and output from the output shaft by either one of the first shift stage group or the second shift stage group, and the rotation from the engine The power is changed at a gear ratio between the gear ratios of the respective gear stages constituting the first gear group and the second gear group. A control device capable of outputting from the output shaft and capable of switching to a continuously variable transmission state in which the gear ratio can be changed steplessly, and the control device includes the stepped transmission state and the continuously variable transmission state. Control is performed so as to achieve a state in which the efficiency is relatively higher in the shift state.
また、上記車両用変速機では、前記制御装置は、前記有段変速状態である場合であって現在の変速段での効率が当該現在の変速段と次の変速段との間の変速比での効率より高い場合には当該現在の変速段を維持し、前記有段変速状態である場合であって現在の変速段と次の変速段との間の変速比での効率が当該現在の変速段での効率より高い場合には前記無段変速状態となるように制御し、前記無段変速状態である場合であって当該無段変速状態での効率が次の変速段での効率より高い場合には前記無段変速状態を維持し、前記無段変速状態である場合であって次の変速段での効率が当該無段変速状態での効率より高い場合には当該次の変速段となるように制御するものとすることができる。 Further, in the above vehicle transmission, the control device is in the stepped gear shift state, and the efficiency at the current gear shift is a gear ratio between the current gear shift and the next gear shift. If the efficiency is higher than the current speed, the current shift speed is maintained, and the stepped gear shift state is maintained, and the efficiency at the speed ratio between the current shift speed and the next shift speed is the current shift speed. If it is higher than the efficiency at the stage, control is performed so that the continuously variable transmission state is achieved, and the efficiency at the continuously variable transmission state is higher than the efficiency at the next gear stage. In the case where the continuously variable transmission state is maintained, and in the case of the continuously variable transmission state where the efficiency in the next gear stage is higher than the efficiency in the continuously variable transmission state, It can control to become.
また、上記車両用変速機では、前記有段変速状態は、前記機関からの回転動力を前記第1入力軸、又は、前記第2入力軸のいずれか一方を介して変速する状態であり、前記無段変速状態は、前記機関からの回転動力を前記第1入力軸、前記第2入力軸、及び、前記差動機構を介して変速する状態であり、前記制御装置は、前記回転機を制御し前記差動機構の差動回転を調節することで前記無段変速状態を実現するものとすることができる。 In the vehicle transmission, the stepped speed change state is a state in which the rotational power from the engine is changed via either the first input shaft or the second input shaft. The continuously variable transmission state is a state in which the rotational power from the engine is shifted through the first input shaft, the second input shaft, and the differential mechanism, and the control device controls the rotating machine. The continuously variable transmission state can be realized by adjusting the differential rotation of the differential mechanism.
また、上記車両用変速機では、前記制御装置は、前記第1係合装置を係合状態、前記第2係合装置を解放状態とし、前記機関からの回転動力を前記第1変速段群のいずれか1つの変速段によって変速する前記有段変速状態から前記無段変速状態に移行する場合に、前記回転機を制御して前記第2入力軸の回転速度を前記出力軸の回転速度に応じた回転速度に同期させた後、前記機関から前記差動機構を介した回転動力を前記第2変速段群のいずれか1つの変速段によって変速する状態とした上で前記回転機を制御して変速比を変更し、前記無段変速状態から、前記機関からの回転動力を前記第2変速段群のいずれか1つの変速段によって変速する前記有段変速状態に移行する場合に、前記第2係合装置を係合状態、前記第1係合装置を解放状態とし、前記回転機の制御を終了するものとすることができる。 In the vehicle transmission, the control device sets the first engagement device to an engaged state and the second engagement device to a released state, and transmits rotational power from the engine to the first gear group. When shifting from the stepped shift state in which the gear is shifted by any one shift step to the continuously variable shift state, the rotational speed of the second input shaft is controlled according to the rotational speed of the output shaft by controlling the rotating machine. After synchronizing with the rotation speed, the rotational power from the engine through the differential mechanism is changed to a state in which one of the second gear stages is changed to control the rotating machine. When changing the gear ratio and shifting from the continuously variable transmission state to the stepped transmission state in which the rotational power from the engine is shifted by any one of the second speed group, the second Engagement device engaged, said first engagement device released It can be assumed that a, and terminates the control of the rotating machine.
また、上記車両用変速機では、前記制御装置は、前記無段変速状態である場合に前記回転機による発電量を制御することで変速比を変更するものとすることができる。 In the vehicle transmission, the control device may change the gear ratio by controlling the amount of power generated by the rotating machine when the continuously variable transmission state is set.
また、上記車両用変速機では、前記制御装置は、前記無段変速状態である場合に、前記回転機の発電量を見込んで、前記機関の動作点が当該機関の最適燃費線上に位置するように当該機関の出力を制御可能であり、前記有段変速状態と、前記無段変速状態であって前記回転機の発電量を見込んだ動作点での状態とのうち効率が相対的に高い方の状態となるように制御するものとすることができる。 In the vehicle transmission, the control device expects the power generation amount of the rotating machine so that the operating point of the engine is positioned on the optimum fuel consumption line of the engine in the continuously variable transmission state. The engine can control the output of the engine, and the stepped speed change state and the state of the stepless speed change state and the state at the operating point where the power generation amount of the rotating machine is expected are relatively high. It can control to be in the state of.
また、上記車両用変速機では、前記回転機によって発電された電力を蓄電可能である蓄電装置を備え、前記制御装置は、前記蓄電装置の蓄電量に基づいて前記有段変速状態と前記無段変速状態とを切り替えて、前記無段変速状態である場合に、前記蓄電装置の蓄電量を見込んで前記機関の動作点が当該機関の最適燃費線上に位置するように当該機関の出力を制御可能であるものとすることができる。 Further, the vehicle transmission includes a power storage device capable of storing the electric power generated by the rotating machine, and the control device is configured to change the stepped speed change state and the continuously variable speed based on a power storage amount of the power storage device. The engine output can be controlled so that the operating point of the engine is positioned on the optimal fuel consumption line of the engine in anticipation of the amount of power stored in the power storage device in the continuously variable transmission state by switching to a shift state It can be assumed that
また、上記車両用変速機では、前記差動機構は、前記車両の走行中に当該車両で消費される電力量と、前記無段変速状態で前記回転機が発電する発電量とに基づいてギヤ比が設定されるものとすることができる。 Further, in the vehicle transmission, the differential mechanism is a gear based on the amount of power consumed by the vehicle while the vehicle is traveling and the amount of power generated by the rotating machine in the continuously variable transmission state. A ratio can be set.
また、上記車両用変速機では、前記回転機の前記回転軸に接続される慣性質量体を備えるものとすることができる。 The vehicle transmission may include an inertia mass body connected to the rotation shaft of the rotating machine.
上記目的を達成するために、本発明に係る制御装置は、車両を走行させる回転動力を発生させる機関と第1変速段群の第1入力軸との間の動力伝達を断接可能である第1係合装置、及び、前記機関と第2変速段群の第2入力軸との間の動力伝達を断接可能である第2係合装置を有する変速機構と、回転機の回転軸と前記第1入力軸と前記第2入力軸とを差動回転可能に接続する差動機構とを備える車両用変速機の制御装置であって、前記第1係合装置、前記第2係合装置、及び、前記回転機を制御し、前記機関からの回転動力を前記第1変速段群、又は、前記第2変速段群のいずれか1つの変速段によって変速して出力軸から出力可能である有段変速状態と、前記機関からの回転動力を前記第1変速段群、及び、前記第2変速段群を構成する各変速段の変速比の間の変速比で変速して前記出力軸から出力可能であると共に当該変速比を無段階に変更可能である無段変速状態とに切り替え可能であり、前記有段変速状態と前記無段変速状態とのうち効率が相対的に高い方の状態となるように制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a control device according to the present invention is capable of connecting / disconnecting power transmission between an engine that generates rotational power for running a vehicle and a first input shaft of a first gear group. A first engagement device, a transmission mechanism having a second engagement device capable of connecting / disconnecting power transmission between the engine and the second input shaft of the second gear group, a rotating shaft of the rotating machine, A control device for a vehicle transmission comprising a differential mechanism that connects a first input shaft and the second input shaft so as to be differentially rotatable, wherein the first engagement device, the second engagement device, In addition, the rotary machine is controlled, and the rotational power from the engine can be output from the output shaft after being shifted by one of the first gear stage group or the second gear stage group. The first shift stage group and the second shift stage group are configured with the stage shift state and the rotational power from the engine. It is possible to switch to a continuously variable transmission state in which a gear can be output at the transmission ratio between the transmission gear ratios and output from the output shaft and the transmission gear ratio can be changed steplessly. And the continuously variable transmission state are controlled so as to be in a state of relatively higher efficiency.
本発明に係る車両用変速機及び制御装置は、燃費性能を向上させることができる、という効果を奏する。 The vehicle transmission and the control device according to the present invention have an effect that fuel efficiency can be improved.
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.
[実施形態1]
図1は、実施形態1に係る変速機を搭載した車両の概略構成図である。図2は、実施形態1に係る変速機における動力の伝達経路について説明する模式図である。図3、図4は、実施形態1に係る変速機の動作の一例を表す共線図である。図5は、実施形態1に係る変速機が適用されるパワートレーンの機関の動作特性の一例を示す線図である。図6は、実施形態1に係る変速機の変速段効率マップの一例を示す線図である。図7は、実施形態1に係る変速機の差動機構効率マップの一例を示す線図である。図8は、実施形態1に係る変速機における制御の一例を示すフローチャートである。[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle equipped with a transmission according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a power transmission path in the transmission according to the first embodiment. 3 and 4 are collinear diagrams showing an example of the operation of the transmission according to the first embodiment. FIG. 5 is a diagram showing an example of operating characteristics of a power train engine to which the transmission according to the first embodiment is applied. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a shift speed efficiency map of the transmission according to the first embodiment. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a differential mechanism efficiency map of the transmission according to the first embodiment. FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of control in the transmission according to the first embodiment.
なお、以下の説明では、特に断りのない限り、回転軸線に沿った方向をそれぞれ軸方向といい、回転軸線に直交する方向、すなわち、軸方向に直交する方向をそれぞれ径方向といい、回転軸線周りの方向をそれぞれ周方向という。また、径方向において回転軸線側を径方向内側といい、反対側を径方向外側という。 In the following description, unless otherwise specified, the direction along the rotation axis is referred to as the axial direction, the direction orthogonal to the rotation axis, that is, the direction orthogonal to the axial direction is referred to as the radial direction, and the rotation axis. Each of the surrounding directions is called a circumferential direction. In addition, the rotational axis side in the radial direction is referred to as the radial inner side, and the opposite side is referred to as the radial outer side.
本実施形態の車両用変速機としての変速機1は、図1に示すように、車両2に搭載されるパワートレーン3に適用される。変速機1は、典型的には、DCT(Dual Clutch Transmission)形式の変速機構10の入力2軸(第1入力軸13、第2入力軸14)に差動機構20を介して回転機30を連結し、両軸の差回転を回転機30で制御する。変速機1は、例えば、両軸を通過する動力の比率を制御することにより無段変速を可能とする。変速機1は、有段変速機として両軸に配された変速段をそれぞれ用いる状態と、無段変速機として回転機30によって差動機構20の差動回転を制御することで、例えば、現変速段と次変速段の中間段に相当する変速比を実現する状態とを切り替え可能である。これにより、変速機1は、DCTにおいてCVT(Continuously Variable Transmission)のような最適燃費線に近い走行を可能とし燃費性能の向上を図ることができる。そして、変速機1は、上記両状態での効率を比較し、より高効率となるように制御することで、燃費性能を向上させる。
A
変速機1が適用される車両2のパワートレーン3は、車両2を走行させる回転動力を発生させる機関4、当該機関4が発生させた回転動力を機関4から駆動輪6に伝達可能である動力伝達装置(トランスミッション)5等を含んで構成される。機関4は、典型的には、燃焼室で燃料を燃焼させることにより燃料のエネルギを機械的仕事に変換して動力として出力するエンジン(内燃機関)等の熱機関である。動力伝達装置5は、ダンパ7、変速機1、デファレンシャルギヤ8等を含んで構成される。動力伝達装置5は、機関4が発生させた動力がダンパ7に伝達され、当該ダンパ7に伝達された回転動力を変速機1に伝達する。動力伝達装置5は、例えば、機関4からの回転動力を変速機1によって変速して車両2の駆動輪6に伝達可能である。これら機関4、変速機1等は、ECU50によって制御される。したがって、車両2は、機関4の機関出力軸(クランクシャフト)4aが回転駆動すると、その動力がダンパ7等を介して変速機1に入力されて変速され、デファレンシャルギヤ8等を介して各駆動輪6に伝達される。これにより、車両2は、各駆動輪6が回転することで前進または後退することができる。
The power train 3 of the
そして、本実施形態の変速機1は、機関4から駆動輪6への動力の伝達経路に設けられ、機関4から駆動輪6に伝達される回転動力を変速して出力可能である。変速機1に伝達された動力は、この変速機1にて所定の変速比(=入力回転数/出力回転数)で変速されて各駆動輪6に伝達される。変速機1は、デュアルクラッチ式の変速機構10と、差動機構20と、回転機30と、蓄電装置40と、制御装置としてのECU50とを備える。
The
変速機構10は、第1変速段群11、第2変速段群12、第1入力軸13、第2入力軸14、出力軸15、第1係合装置C1、第2係合装置C2等を有する。変速機構10は、機関4からダンパ7等を介して第1入力軸13、あるいは、第2入力軸14に入力された回転動力を、第1変速段群11、又は、第2変速段群12のいずれか1つの変速段によって変速して出力軸15から駆動輪6側に出力可能である。
The
第1変速段群11は、それぞれに所定の変速比が割り当てられた複数の変速段(ギヤ段)からなり、ここでは、奇数段として、前進用の第1速変速段61、第3速変速段63によって構成される。つまり、第1変速段群11は、奇数段変速部(第1変速部)10Aを構成する。奇数段変速部10Aは、第1変速段群11に加えて、さらに、後進用のリバース段65、切替部66、67等を含んで構成される。第2変速段群12は、それぞれに所定の変速比が割り当てられた複数の変速段(ギヤ段)からなり、ここでは、偶数段として、前進用の第2速変速段62、第4速変速段64によって構成される。第2変速段群12は、偶数段変速部(第2変速部)10Bを構成する。偶数段変速部10Bは、第2変速段群12に加えて、さらに、切替部68等を含んで構成される。第1変速段群11、及び、第2変速段群12の各変速段は、変速比が大きい方から順に第1速変速段61、第2速変速段62、第3速変速段63、第4速変速段64となっている。
The first
第1入力軸13は、第1変速段群11の入力軸を構成し、変速機1において機関4側からの回転動力が入力される入力回転部材である。第2入力軸14は、第2変速段群12の入力軸を構成し、変速機1において機関4側からの回転動力が入力される入力回転部材である。第1入力軸13は、円柱状に形成される。第2入力軸14は、円筒状に形成され、内周側に第1入力軸13が挿入される。第1入力軸13、第2入力軸14は、ケース等に対して軸受けを介して回転可能に支持される。第1入力軸13、第2入力軸14は、機関4からの動力が伝達されて回転軸線X1を回転中心として回転可能に支持される。上記回転軸線X1は、機関4の機関出力軸4aの回転中心と一致している。つまり、機関出力軸4a、第1入力軸13、及び、第2入力軸14は、回転軸線X1に対して同軸上に配置される。
The
そして、第1入力軸13は、機関4側の端部に第1係合装置C1が設けられる。第1入力軸13は、機関4とは反対側の端部、すなわち、第1係合装置C1とは反対側の端部が第2入力軸14から露出するようにして突出している。第1入力軸13は、機関4側から順に、第1係合装置C1、差動機構20、ドライブギヤ61a、切替部66、ドライブギヤ63a、切替部67、ドライブギヤ65aが配置される。第1入力軸13は、第2入力軸14から露出した部分に差動機構20、ドライブギヤ61a、切替部66、ドライブギヤ63a、切替部67、ドライブギヤ65aが設けられる。第2入力軸14は、機関4側の端部に第2係合装置C2が設けられる。第2入力軸14は、機関4とは反対側の端部、すなわち、第2係合装置C2とは反対側の端部が伝達部70を介して差動機構20に接続される。第2入力軸14は、機関4側から順に、第2係合装置C2、ドライブギヤ64a、ドライブギヤ62a、ギヤ71が配置される。
The
出力軸15は、変速機1において駆動輪6側へ回転動力を出力する出力回転部材である。出力軸15は、ケース等に対して軸受けを介して回転可能に支持される。出力軸15は、機関4からの動力が伝達されて回転軸線X1と平行な回転軸線X2を回転中心として回転可能に支持される。出力軸15は、奇数段変速部10Aと偶数段変速部10Bとの共通の出力部材として機能する。出力軸15は、ドライブギヤ16、ドリブンギヤ17、デファレンシャルギヤ8等を介して駆動輪6に動力伝達可能に接続される。出力軸15は、機関4側の端部にドライブギヤ16が一体回転可能に結合され、他端にドリブンギヤ65bが一体回転可能に結合される。出力軸15は、機関4側から順に、ドライブギヤ16、ドリブンギヤ64b、切替部68、ドリブンギヤ62b、ドリブンギヤ61b、ドリブンギヤ63b、ドリブンギヤ65bが配置される。
The
上記第1変速段群11の各変速段は、それぞれ、ドライブギヤ61a、63aがブッシュ等を介して第1入力軸13に相対回転可能に支持され、ドリブンギヤ61b、63bが出力軸15に一体回転可能に結合される。ドライブギヤ61aとドリブンギヤ61bとは、互いに噛み合う第1速変速段61のギヤ対である。ドライブギヤ63aとドリブンギヤ63bとは、互いに噛み合う第3速変速段63のギヤ対である。また、リバース段65は、ドライブギヤ65aがブッシュ等を介して第1入力軸13に相対回転可能に支持され、ドリブンギヤ65bが出力軸15に一体回転可能に結合される。ドライブギヤ65aとドリブンギヤ65bとは、互いに噛み合うリバース段65のギヤ対である。第2変速段群12の各変速段は、それぞれ、ドライブギヤ62a、64aが第2入力軸14に一体回転可能に結合され、ドリブンギヤ62b、64bがブッシュ等を介して出力軸15に相対回転可能に支持される。ドライブギヤ62aとドリブンギヤ62bとは、互いに噛み合う第2速変速段62のギヤ対である。ドライブギヤ64aとドリブンギヤ64bとは、互いに噛み合う第4速変速段64のギヤ対である。ここでは、この変速機構10は、回転軸線X1に対して同軸上に配置される差動機構20を基準として、機関4側に偶数段変速部10Bが配置され、反対側に奇数段変速部10Aが配置される。
In each gear stage of the
奇数段変速部10A、偶数段変速部10Bを構成する切替部66、67、68は、それぞれ同期噛合機構等を含んで構成され、第1速変速段61、第2速変速段62、第3速変速段63、第4速変速段64、リバース段65の係合/解放状態を切り替えるものである。切替部66は、ドライブギヤ61aとドライブギヤ63aのうちのいずれか1つを第1入力軸13に選択的に結合する。切替部66は、アクチュエータによりスリーブ等の係合部材が軸方向に沿ってドライブギヤ61a側の位置とドライブギヤ63a側の位置とに移動可能である。切替部66は、係合部材がドライブギヤ61a側に位置すると、ドライブギヤ61aが第1入力軸13に結合され、ドライブギヤ63aと第1入力軸13との結合が解除され、ドライブギヤ63aが空転状態となる。これにより、奇数段変速部10Aは、機関4から第1入力軸13に伝達された回転動力を、第1速変速段61を介して変速して出力軸15に伝達可能な状態となる。同様に、切替部66は、係合部材がドライブギヤ63a側に位置すると、ドライブギヤ63aが第1入力軸13に結合され、ドライブギヤ61aと第1入力軸13との結合が解除され、ドライブギヤ61aが空転状態となる。切替部67は、係合部材がドライブギヤ65a側に位置すると、ドライブギヤ65aが第1入力軸13に結合される。奇数段変速部10Aは、切替部66、切替部67の係合部材が共に中立位置に位置すると、ドライブギヤ61a、63a、65aのすべてと第1入力軸13との結合が解除され、ドライブギヤ61a、63a、65aがすべて空転状態となる。これにより、奇数段変速部10Aは、第1入力軸13と出力軸15との動力の伝達を遮断することができる。切替部68は、ドリブンギヤ62bとドリブンギヤ64bのうちのいずれか1つを出力軸15に選択的に結合する。切替部68は、係合部材がドリブンギヤ62b側に位置すると、ドリブンギヤ62bが出力軸15に結合されると共に、ドリブンギヤ64bと出力軸15との結合が解除され、ドリブンギヤ64bが空転状態となる。これにより、偶数段変速部10Bは、機関4から第2入力軸14に伝達された回転動力を、第2速変速段62を介して変速して出力軸15に伝達可能な状態となる。同様に、切替部68は、係合部材がドリブンギヤ64b側に位置すると、ドリブンギヤ64bが出力軸15に結合されると共に、ドリブンギヤ62bと出力軸15との結合が解除され、ドリブンギヤ62bが空転状態となる。偶数段変速部10Bは、切替部68の係合部材が中立位置に位置すると、ドリブンギヤ62b、64bのすべてと出力軸15との結合が解除され、ドリブンギヤ62b、64bがすべて空転状態となる。これにより、偶数段変速部10Bは、第2入力軸14と出力軸15との動力の伝達を遮断することができる。
The switching
第1係合装置C1は、機関4と第1変速段群11の第1入力軸13との間に設けられ、機関4と第1入力軸13との間の動力伝達を断接可能である。第1係合装置C1は、機関4と第1入力軸13とを動力伝達可能に係合した係合状態と当該係合を解除し動力伝達を遮断した解放状態とに切り替え可能である。第2係合装置C2は、機関4と第2変速段群12の第2入力軸14との間に設けられ、機関4と第2入力軸14との間の動力伝達を断接可能である。第2係合装置C2は、機関4と第2入力軸14とを動力伝達可能に係合した係合状態と当該係合を解除し動力伝達を遮断した解放状態とに切り替え可能である。第1係合装置C1、第2係合装置C2は、例えば、自動式のクラッチ装置を用いることができるが、これに限らず、例えば、ドグクラッチ形式の係合装置等を用いてもよい。ここでは、第1係合装置C1は、ダンパ7等を介して機関出力軸4aに連結された機関側係合部材Caと、第1入力軸13に連結された変速機側係合部材C1bとを含んで構成される。第2係合装置C2は、第1係合装置C1と兼用される機関側係合部材Caと、第2入力軸14に連結された変速機側係合部材C2bとを含んで構成される。第1係合装置C1、第2係合装置C2は、油圧等により作動するアクチュエータによって、係合状態あるいは解放状態に切り替え可能である。第1係合装置C1、第2係合装置C2は、供給される油圧に応じて、完全係合状態、半係合状態あるいは解放状態に制御可能である。
The first engagement device C1 is provided between the engine 4 and the
差動機構20は、回転機30の回転軸31と第1入力軸13と第2入力軸14とを差動回転可能に接続するものである。本実施形態の差動機構20は、いわゆるデファレンシャルギヤにより構成されるものとして説明するがこれに限らない。差動機構20は、相互に差動回転可能な各回転要素の回転中心が回転軸線X1と同軸で配置される。各回転要素は、動力が伝達されて回転軸線X1を回転中心として回転可能である。ここでは、差動機構20は、相互に差動回転可能な複数の回転要素として、第1サンギヤ20S1、第2サンギヤ20S2、キャリヤ20Cを含んで構成される。第1サンギヤ20S1、及び、第2サンギヤ20S2は、外歯歯車である。キャリヤ20Cは、第1サンギヤ20S1、及び、第2サンギヤ20S2の両方に噛合する複数のピニオンギヤ20Pを自転可能かつ公転可能に保持する。
The
本実施形態の差動機構20は、第1サンギヤ20S1が第1入力軸13と接続される要素、第2サンギヤ20S2が第2入力軸14と接続される要素、キャリヤ20Cが回転軸31と接続される要素となっている。第1サンギヤ20S1は、円盤状に形成され、第1入力軸13に一体回転可能に結合される。第2サンギヤ20S2は、円環状に形成され、伝達部70を介して第2入力軸14が接続される。伝達部70は、ギヤ71、ギヤ72、チェーン伝達機構73、伝達軸74等を含んで構成される。ギヤ71は、第2入力軸14の第2係合装置C2側の端部とは反対側の端部に一体回転可能に結合される。ギヤ72は、ギヤ71と噛み合う。チェーン伝達機構73は、ギヤ72と伝達軸74との間でチェーン等を介して相互に動力伝達を行う。伝達軸74は、第2サンギヤ20S2に一体回転可能に結合される。これにより、伝達部70は、第2入力軸14と第2サンギヤ20S2との間で相互に動力伝達を行うことができる。このとき、伝達部70は、第2入力軸14と第2サンギヤ20S2とにおいて、回転軸線X1周りに対する回転方向を逆転して動力を伝達する。キャリヤ20Cは、円環板状に形成され、ピニオン軸に外歯歯車であるピニオンギヤ20Pを自転可能かつ公転可能に支持する。キャリヤ20Cは、ギヤ32、ギヤ33等を介して回転機30の回転軸31が接続される。ギヤ32は、当該キャリヤ20Cに一体回転可能に結合される。ギヤ33は、回転軸31に一体回転可能に結合され当該ギヤ32と噛み合う。
In the
回転機30は、モータ(電動機)としての機能と、発電機としての機能とを備えた回転電機である。回転機30は、インバータなどを介してバッテリ等の蓄電装置40から供給された電力を機械的動力に変換する力行機能と、入力された機械的動力を電力に変換しインバータなどを介して蓄電装置40に充電する回生機能とを兼ね備える。回転機30によって発電された電力は、蓄電装置40に蓄電可能である。回転機30としては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。蓄電装置40は、回転機30によって発電された電力を蓄電可能である。回転機30は、力行時には電力を消費してトルクを出力し、出力トルクによって回転軸31を回転駆動することができる。また、回転機30は、回生時には回転軸31に伝達されるトルクによって回転駆動されて発電を行い、発電負荷に応じた負荷トルク(反力トルク)を回転軸31に作用させることができる。
The rotating
ECU50は、車両2の各部の駆動を制御するものであり、CPU、ROM、RAM及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。ECU50は、例えば、種々のセンサ、検出器類が電気的に接続され、検出結果に対応した電気信号が入力される。また、ECU50は、機関4、変速機1の第1係合装置C1、第2係合装置C2、切替部66、67、68等を作動させるアクチュエータ、回転機30、蓄電装置40などの車両2の各部に電気的に接続される。ECU50は、各種センサ、検出器類等から入力された各種入力信号や各種マップに基づいて、格納されている制御プログラムを実行することにより、車両2の各部に駆動信号を出力しこれらの駆動を制御する。
The
本実施形態の変速機1は、種々のセンサ、検出器類として、例えば、変速機1が搭載される車両2の状態を検出する車両状態検出装置51を備える。車両状態検出装置51は、例えば、車速センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、機関回転数センサ、第1入力軸回転数センサ、第2入力軸回転数センサ、出力軸回転数センサ、回転軸回転数センサ、充電状態検出器等のうちの少なくとも1つを含んでいてもよいが、これだけに限られない。車速センサは、車両2の車速を検出する。アクセル開度センサは、運転者による車両2のアクセルペダルの操作量(アクセル操作量、加速要求操作量)に相当するアクセル開度を検出する。スロットル開度センサは、車両2のスロットル開度を検出する。機関回転数センサは、機関4の機関出力軸4aの回転数である機関回転数(以下、「エンジン回転数」という場合がある。)を検出する。第1入力軸回転数センサは、変速機1の第1入力軸13の回転数(以下、「第1入力軸回転数」という場合がある。)を検出する。第2入力軸回転数センサは、変速機1の第2入力軸14の回転数(以下、「第2入力軸回転数」という場合がある。)を検出する。出力軸回転数センサは、変速機1の出力軸15の回転数(以下、「出力軸回転数」という場合がある。)を検出する。回転軸回転数センサは、回転機30の回転軸31の回転数(以下、「回転機回転数」という場合がある。)を検出する。充電状態検出器は、蓄電装置40の蓄電量(充電量)等に応じた蓄電状態SOC(State of Charge)を検出する。蓄電状態SOCは、大きくなるほど蓄電装置40の蓄電量が多いことを意味する。
The
ECU50は、例えば、アクセル開度、車速等に基づいて機関4のスロットル装置を制御し、吸気通路のスロットル開度を調節し、吸入空気量を調節して、その変化に対応して燃料噴射量を制御し、燃焼室に充填される混合気の量を調節して機関4の出力を制御する。また、ECU50は、例えば、アクセル開度、車速等に基づいて油圧制御装置等のアクチュエータを制御し、変速機1の変速段(変速比)等を制御する。
The
そして、本実施形態のECU50は、第1係合装置C1、第2係合装置C2、及び、回転機30を制御し、変速機1の状態を、有段変速状態と、無段変速状態とに切り替え可能である。ECU50は、第1係合装置C1、第2係合装置C2、及び、回転機30を制御することで、変速機1における動力の伝達経路として異なる複数の経路(ここでは4つの経路)を形成し、これらを使い分けることで、有段変速状態と、無段変速状態とを実現する。
And ECU50 of this embodiment controls the 1st engagement apparatus C1, the 2nd engagement apparatus C2, and the
ここで、変速機1の有段変速状態とは、機関4からの回転動力を第1変速段群11、又は、第2変速段群12のいずれか1つの変速段によって変速して出力軸15から出力可能である状態である。つまり、変速機1の有段変速状態は、機関4からの回転動力を第1入力軸13、又は、第2入力軸14のいずれか一方を介して変速する状態である。
Here, the stepped shift state of the
さらに言えば、変速機1の有段変速状態は、図2に示すように、機関4からの動力を、以下で説明する第1経路R1、又は、第2経路R2を介して、駆動輪6側に伝達する状態である。上記第1経路R1は、第1係合装置C1を係合状態、第2係合装置C2を解放状態、切替部67、68を中立位置とし、切替部66により第1速変速段61、第3速変速段63のいずれか1つを締結状態(動力を伝達する状態)とした場合に形成される動力の伝達経路である。つまり、第1経路R1は、機関4から第1係合装置C1、第1入力軸13、第1変速段群11(第1速変速段61、第3速変速段63)のいずれか1つの変速段、出力軸15を順に介して駆動輪6側に動力を伝達する経路である。上記第2経路R2は、第1係合装置C1を解放状態、第2係合装置C2を係合状態、切替部66、67を中立位置とし、切替部68により第2速変速段62、第4速変速段64のいずれか1つを締結状態(動力を伝達する状態)とし場合に形成される動力の伝達経路である。つまり、第2経路R2は、機関4から第2係合装置C2、第2入力軸14、第2変速段群12(第2速変速段62、第4速変速段64)のいずれか1つの変速段、出力軸15を順に介して駆動輪6側に動力を伝達する経路である。
Furthermore, as shown in FIG. 2, the stepped speed state of the
ECU50は、変速機1の有段変速状態では、例えば、アクセル開度センサが検出するアクセル開度(あるいはスロットル開度センサが検出するスロットル開度)、車速センサが検出した車速等に基づいて、目標出力を算出し、その目標出力を最小の燃費で達成する目標制御量、例えば、目標エンジントルク及び目標エンジン回転数を算出する。そして、ECU50は、機関4の燃料噴射弁の燃料噴射タイミングや点火プラグの点火時期、スロットル装置のスロットル開度などを制御して機関4から取り出される出力を制御し、機関4のエンジントルクが目標エンジントルクとなり、エンジン回転数が目標のエンジン回転数となるように機関4の出力を制御する。また、ECU50は、変速機1の有段変速状態では、例えば、アクセル開度センサが検出するアクセル開度、車速センサが検出した車速等に基づいて、変速機1の各部を制御し変速段を制御するようにしてもよい。この場合、ECU50は、例えば、アクセル開度と車速とに応じて複数の変速線等が規定された変速マップ等に基づいて、変速機1の変速制御を実行する。
In the stepped shift state of the
図1に戻って、一方、変速機1の無段変速状態とは、機関4からの回転動力を第1変速段群11、及び、第2変速段群12を構成する各変速段の変速比の間の変速比で変速して出力軸15から出力可能であると共に当該変速比を無段階に変更可能である状態である。すなわち、変速機1は、無段変速状態では、少なくても第1変速段群11、第2変速段群12の各段の中間段に相当する変速比を実現可能である。ここでは、変速機1の無段変速状態は、機関4からの回転動力を第1入力軸13、第2入力軸14、及び、差動機構20を介して変速する状態であり、ECU50は、回転機30を回転制御し差動機構20の差動回転を調節することで変速機1の無段変速状態を実現する。
Returning to FIG. 1, on the other hand, the continuously variable transmission state of the
さらに言えば、変速機1の無段変速状態は、図2に示すように、機関4からの動力を、以下で説明する第3経路R3、又は、第4経路R4を介して、駆動輪6側に伝達する状態である。上記第3経路R3は、第1係合装置C1を係合状態、第2係合装置C2を解放状態、切替部66、67を中立位置とし、切替部68により第2速変速段62、第4速変速段64のいずれか1つを締結状態(動力を伝達する状態)とし場合に形成される動力の伝達経路である。つまり、第3経路R3は、機関4から第1係合装置C1、第1入力軸13、差動機構20、伝達部70、第2入力軸14、第2変速段群12(第2速変速段62、第4速変速段64)のいずれか1つの変速段、出力軸15を順に介して駆動輪6側に動力を伝達する経路である。上記第4経路R4は、第1係合装置C1を解放状態、第2係合装置C2を係合状態、切替部67、68を中立位置とし、切替部66により第1速変速段61、第3速変速段63のいずれか1つを締結状態(動力を伝達する状態)とした場合に形成される動力の伝達経路である。つまり、第4経路R4は、機関4から第2係合装置C2、第2入力軸14、伝達部70、差動機構20、第1入力軸13、第1変速段群11(第1速変速段61、第3速変速段63)のいずれか1つの変速段、出力軸15を順に介して駆動輪6側に動力を伝達する経路である。そして、ECU50は、変速機1が機関4からの動力を第3経路R3、又は、第4経路R4を介して駆動輪6側に伝達する状態で、回転機30を回転制御し差動機構20の差動回転を調節することで変速機1の変速比を無段階に変更することができる。典型的には、ECU50は、変速機1が無段変速状態である場合に回転機30による発電量を制御することで、無段変速状態における変速比を変更する。なお、この変速機1の無段変速状態における変速比の変更については、後述の図3、図4等で具体例を挙げて詳細に説明する。
Furthermore, as shown in FIG. 2, the continuously variable transmission state of the
ECU50は、変速機1が無段変速状態である場合には、機関4を最適燃費線上で運転させることができ、これにより、燃費性能の向上を図ることができる。最適燃費線は、機関4を最適な燃費で(効率良く)運転できる機関4の動作点の集合である。ここで、機関4の動作点は、機関4が出力する機関トルク(以下、「エンジントルク」という場合がある。)と機関回転数(以下、「エンジン回転数」という場合がある。)とに応じて定まる。最適燃費線は、最も燃費良く、すなわち、最も機関効率(エンジン効率)良く機関4を運転できるエンジントルクとエンジン回転数との関係を表すものである。ここで燃費とは、単位仕事量あたりの燃料消費量をいい、車両2が単位距離を走行するために必要な燃料量、あるいは、車両2が単位燃料量で走行できる距離に相当するものである。つまり、最適燃費線は、機関4を搭載した車両2が単位燃料量で走行できる距離を優先して機関4を運転できるエンジン回転数とエンジントルクとに基づいて設定され、機関4の出力特性に応じて予め定まるものである。ECU50は、変速機1が無段変速状態である場合には、機関4の動作点が当該機関4の最適燃費線上に位置するように当該機関4の出力を制御する。
When the
ECU50は、変速機1の無段変速状態では、例えば、アクセル開度センサが検出するアクセル開度(あるいはスロットル開度センサが検出するスロットル開度)、車速センサが検出した車速等に基づいて算出される目標出力と燃費最適線とから目標エンジン回転数及び目標エンジントルクを算出する制御を基本とする。ECU50は、例えば、目標出力に対応する等出力線と燃費最適線との交点(動作点)を求め、これに応じて目標エンジン回転数及び目標エンジントルクを算出する。そして、ECU50は、機関4のエンジントルクが目標エンジントルクとなり、エンジン回転数が目標のエンジン回転数となるように、機関4の出力を制御すると共に、出力軸15の回転数(言い換えれば車速)に応じて変速機1の各部(ここでは回転機30の発電量)を制御して変速比を制御する。
In the continuously variable transmission state of the
本実施形態のECU50は、例えば、以下で説明するようにして変速機1の有段変速状態と無段変速状態との切り替えを行うことができる。
For example, the
ECU50は、例えば、第1係合装置C1を係合状態、第2係合装置C2を解放状態とし、機関4からの回転動力を第1変速段群11のいずれか1つの変速段によって変速する有段変速状態、すなわち、上記第1経路R1(図2参照)によって動力を伝達している状態から無段変速状態に移行する場合には、下記のように制御する。
For example, the
この場合、ECU50は、まず、回転機30を制御して第2入力軸14の回転数(第2入力軸回転速度)を現時点での出力軸15の回転数(出力軸回転速度)に応じた回転数に同期させる。ここでは、ECU50は、第2入力軸14の第2速変速段62のドリブンギヤ62b、あるいは、第4速変速段64のドリブンギヤ64bの回転数と、出力軸15の回転数とが同期し、両者がほぼ同等になるように回転機30の回転軸31の回転数を制御する。そして、ECU50は、回転数を同期させた後、機関4から差動機構20を介した回転動力を第2変速段群12のいずれか1つの変速段によって変速する状態とする。この場合、ECU50は、第1係合装置C1を係合状態、第2係合装置C2を解放状態のままで維持した上で、切替部68により第2速変速段62、第4速変速段64のいずれか1つ(上記の同期制御で回転を同期させた方の変速段)を締結状態とし、切替部66を中立位置とする。つまり、ECU50は、変速機1を上記第3経路R3(図2参照)によって動力を伝達する状態とする。そして、ECU50は、その上で回転機30を制御して変速比を変更することで、無段変速状態を実現する。また、ECU50は、上記のような無段変速状態から、機関4からの回転動力を第2変速段群12のいずれか1つの変速段によって変速する有段変速状態に移行する場合に、第2係合装置C2を係合状態、第1係合装置C1を解放状態とし、変速機1を上記第2経路R2(図2参照)によって動力を伝達する状態として、回転機30の制御を終了する。
In this case, the
また、ECU50は、例えば、第1係合装置C1を解放状態、第2係合装置C2を係合状態とし、機関4からの回転動力を第2変速段群12のいずれか1つの変速段によって変速する有段変速状態、すなわち、上記第2経路R2(図2参照)によって動力を伝達している状態から無段変速状態に移行する場合に、下記のように制御する。
Further, for example, the
この場合、ECU50は、まず、回転機30を制御して第1入力軸13の回転数(第1入力軸回転速度)を現時点での出力軸15の回転数(出力軸回転速度)に応じた回転数に同期させる。ここで、ECU50は、第1入力軸13の回転数と、出力軸15の回転数に応じた第1速変速段61のドライブギヤ61a、あるいは、第3速変速段63のドライブギヤ63aの回転数とが同期し、両者がほぼ同等になるように回転機30の回転軸31の回転数を制御する。そして、ECU50は、回転数を同期させた後、機関4から差動機構20を介した回転動力を第1変速段群11のいずれか1つの変速段によって変速する状態とする。この場合、ECU50は、第1係合装置C1を解放状態、第2係合装置C2を係合状態のままで維持した上で、切替部66により第1速変速段61、第3速変速段63のいずれか1つ(上記の同期制御で回転を同期させた方の変速段)を締結状態とし、切替部68を中立位置とする。つまり、ECU50は、変速機1を上記第4経路(図2参照)によって動力を伝達する状態とする。そして、ECU50は、その上で回転機30を制御して変速比を変更することで、無段変速状態を実現する。また、ECU50は、上記のような無段変速状態から、機関4からの回転動力を第1変速段群11のいずれか1つの変速段によって変速する有段変速状態に移行する場合に、第1係合装置C1を係合状態、第2係合装置C2を解放状態とし、変速機1を上記第1経路R1(図2参照)によって動力を伝達する状態として、回転機30の制御を終了する。
In this case, the
ここで、図3、図4を参照して、上記で説明した変速機1の有段変速状態から無段変速状態への切り替えと、当該無段変速状態における変速比の変更について具体例を挙げて説明する。図3、図4は、差動機構20の各回転要素の回転速度の相対関係を直線で表した共線図の一例である。図3、図4は、縦軸を第1サンギヤ20S1、キャリヤ20C及び第2サンギヤ20S2のそれぞれの回転数を表すS1軸、C軸、S2軸とし、横軸に沿った互いの間隔が第1サンギヤ20S1と第2サンギヤ20S2との歯数比に応じた間隔となるように各回転要素をそれぞれ配置した速度線図である。差動機構20の第1サンギヤ20S1、キャリヤ20C及び第2サンギヤ20S2は、図3、図4等に示す共線図に基づいた回転速度(回転数に相当)で作動する。ここでは、第1サンギヤ20S1の回転数は、第1入力軸13の回転数に相当する。また、図3では、第2サンギヤ20S2の右側に出力軸15の回転数も図示している。この図3に示すギヤ比ρは、差動機構20のギヤ比である。すなわち、第1サンギヤ20S1とキャリヤ20Cとの間隔を「1」とするとキャリヤ20Cと第2サンギヤ20S2との間隔は、ギヤ比ρに対応する。ギヤ比ρは、第1サンギヤ20S1の歯数を「Zs1」、第2サンギヤ20S2の歯数を「Zs2」とした場合、「ρ=Zs1/Zs2」で表すことができる。ここでは、回転機30を用いて第1速変速段61から無段変速状態における中間段を経て第2速変速段62へ遷移する場合についての一例を説明する。以下では、説明を分かりやすくするために、仮にギヤ比ρ=1、第1速変速段61のギヤ比(変速比)G1=4、第2速変速段62のギヤ比(変速比)G2=2、エンジン回転数Ne=1000rpm、伝達部70にて回転方向が変わるだけで回転数は変化しない場合を説明する。
Here, referring to FIG. 3 and FIG. 4, specific examples will be given regarding the switching of the
変速機1が有段変速状態であり、第1速変速段61が選択されている場合、機関4からの動力は、第1係合装置C1、第1入力軸13、第1速変速段61を介して出力軸15に伝達される。このとき、第1入力軸13及び第1サンギヤ20S1の回転数Nin1(S1)は、エンジン回転数Neと同じ回転数であり、Nin1(s1)=1000rpmである。出力軸15の回転数Noutは、Nout=1000/4=250rpmとなる。一方、このとき、図3中に実線L1で示すように、第2サンギヤ20S2の回転数Ns2は、Nin2=1000rpmとなる。そして、空転状態の第2速変速段62のドリブンギヤ62bの回転数(以下、「アイドラ回転数」という場合がある。)N2iは、N2i=1000/2=500rpmとなる。
When the
ECU50は、このような有段変速状態から無段変速状態に遷移させる場合、上記で説明したように、回転機30の回転制御を行い、ドリブンギヤ62bの回転数N2iと出力軸15の回転数Noutとが同期し、両者がほぼ同等になるように制御する。すなわち、ECU50は、図3中に点線L2で示すように、回転機30の回転制御を行って、キャリヤ20Cの回転数Ncを250rpmとすることで、第2サンギヤ20S2の回転数Ns2の回転数を500rpmとする。これにより、ECU50は、ドリブンギヤ62bの回転数N2iを250rpmまで低下させて、出力軸15の回転数Noutと同期させる。ECU50は、この状態で第1係合装置C1を係合状態、第2係合装置C2を解放状態のままで維持した上で、切替部68により第2速変速段62を締結状態とし、切替部66を中立位置として、無段変速状態に移行する。
When the
ECU50は、無段変速状態で変速比を変更する場合には、回転機30の発電量を調節し、発電負荷に応じて回転軸31に作用する負荷トルクを調節することで、反力でキャリヤ20Cの回転数Ncを調節する。これにより、ECU50は、第2サンギヤ20S2の回転数Ns2を調節し、出力軸15の回転数Noutを調節することで、変速機1における変速比を無段階に変更することができる。この場合、例えば、第2サンギヤ20S2の回転数Ns2の上昇に伴って車速も上昇する。この無段変速状態での回転機30の発電量は、同期制御前のキャリヤ20Cの回転数Ncと同期制御後のキャリヤ20Cの回転数Ncとの差回転数ΔNcにキャリヤ20Cのトルクを乗算した値に応じた発電量となる。
When changing the gear ratio in the continuously variable transmission state, the
そして、ECU50は、回転機30の発電量を増加し、キャリヤ20Cの回転数Ncを0まで低下させると有段変速状態で第2速変速段62が選択されている場合と同等の変速状態となる。ECU50は、この状態で第2係合装置C2を係合状態、第1係合装置C1を解放状態に切り替えることで、当該変速機1を実際に有段変速状態で第2速変速段62が選択されている定常状態とする。これに伴って、回転軸31に伝達されるトルクが低下するので、ECU50は、回転機30での発電を終了させ、第2速変速段62への遷移を完了する。図4は、第1速変速段(1st)61から同期状態、無段変速状態(CVT)を経て第2速変速段(2nd)62状態へ遷移する場合の差動機構20の動作の変遷の一例を模式的に表したものである。
Then, the
なお、ECU50は、典型的には、アップシフトの場合には上記のように制御し、ダウンシフトの場合には基本的には一般的な有段変速機と同様に種々の手法を用いて有段変速状態でダウンシフトすればよい。
Note that the
そして、本実施形態のECU50は、有段変速状態と無段変速状態とのうち効率が相対的に高い方の状態となるように変速機1を制御する。つまり、ECU50は、有段変速状態での効率と、無段変速状態における効率とを比較し、比較結果に基づいて、より効率が高い方の状態となるように変速機1を制御する。なお、ここでの効率とは、典型的には、パワートレーン3におけるトータルの効率であり、少なくても機関4の機関効率(エンジン効率)、変速機1(変速機構10)における動力の伝達効率等を含むものである。
And ECU50 of this embodiment controls the
具体的には、ECU50は、変速機1が有段変速状態である場合であって現在の変速段での効率が当該現在の変速段と次の変速段との間の変速比での効率より高い場合には当該現在の変速段を維持する。一方、ECU50は、変速機1が有段変速状態である場合であって現在の変速段と次の変速段との間の変速比での効率が当該現在の変速段での効率より高い場合には無段変速状態となるように制御する。また、ECU50は、変速機1が無段変速状態である場合であって当該無段変速状態での効率が次の変速段での効率より高い場合には無段変速状態を維持する。一方、ECU50は、変速機1が無段変速状態である場合であって次の変速段での効率が当該無段変速状態での効率より高い場合には当該次の変速段となるように制御する。
Specifically, the
次に、図5、図6、図7を参照して有段変速状態での効率と無段変速状態での効率との比較について説明する。 Next, a comparison between the efficiency in the stepped speed change state and the efficiency in the stepless speed change state will be described with reference to FIGS. 5, 6, and 7.
図5は、パワートレーン3の機関4の動作特性の一例を示す線図であり、横軸をエンジン回転数とし、縦軸をエンジントルクとしている。図5中、実線L21は、上述の最適燃費線を表している。また、実線L22〜L30は、等燃費効率線(例えば、等燃料消費率曲線)を表している。等燃費効率線L22〜L30は、それぞれ機関4の燃費効率(例えば、燃料消費率)が同等となる当該機関4の動作点の集合である。等燃費効率線L22〜L30は、等燃費効率線L22で囲われた領域が燃費効率の最も高い領域であり、ここでは、5%ごとに燃費効率が設定されている。点線L31〜L34は、等出力(パワー)線を表している。等出力線L31〜L34は、機関4の出力が等しくなる当該機関4の動作点の集合である。また、図5中、点線L35は、変速機1において有段変速状態だけで変速を行った場合の機関4の動作点の遷移の一例を表している。なお、等燃費効率線L22〜L30、等出力線L31〜L34は、一例で図示しているものであり、さらに複数の等燃費効率線、等出力線を含んでいてもよいし、下記の制御において各等燃費効率線間、各等出力線間を適宜補間するようにしてもよい。
FIG. 5 is a diagram showing an example of operating characteristics of the engine 4 of the power train 3, where the horizontal axis is the engine speed and the vertical axis is the engine torque. In FIG. 5, the solid line L21 represents the above-mentioned optimum fuel consumption line. In addition, solid lines L22 to L30 represent equal fuel consumption efficiency lines (for example, equal fuel consumption rate curves). The equal fuel efficiency lines L22 to L30 are a set of operating points of the engine 4 at which the fuel efficiency (for example, fuel consumption rate) of the engine 4 is equal. In the equal fuel efficiency lines L22 to L30, a region surrounded by the equal fuel efficiency line L22 is a region having the highest fuel efficiency. Here, the fuel efficiency is set every 5%. Dotted lines L31 to L34 represent equal output (power) lines. The equal output lines L31 to L34 are a set of operating points of the engine 4 at which the outputs of the engine 4 are equal. In FIG. 5, a dotted line L35 represents an example of the transition of the operating point of the engine 4 when the
以下では、車両2が発進し、有段変速状態の第1速変速段(1st)61が選択されている状態で加速走行している場合を一例に挙げて説明する。
Below, the case where the
この場合、ECU50は、現在の変速段である第1速変速段61での効率として、第2速変速段(2nd)62になる前の点線L35上の動作点Aにおける効率を算出する。ECU50は、例えば、機関回転数センサ、スロットル開度センサ等の検出結果に基づいて、種々の公知の手法で現在のエンジン回転数、エンジントルクを検出し、当該現在のエンジン回転数、エンジントルクに基づいて、動作点Aを特定することができる。そして、ECU50は、現在の変速段と次の変速段との間の変速比での効率、すなわち、無電変速状態での効率として、動作点Aを通る等出力線(等出力線L33と等出力線L34との間の等出力線、あるいは、その補間値)と最適燃費線L21との交点である動作点B(エンジン回転数、エンジントルク)を特定し、当該動作点Bにおける効率を算出する。つまり、ECU50は、最適燃費線L21上で動作点Aと等出力となる動作点Bにおける効率を算出する。
In this case, the
ここでは、機関4の機関効率、変速機1における動力の伝達効率以外の効率は、動作点Aと動作点Bとでほぼ同等と見ることができる。よって、ECU50は、機関4の機関効率と変速機1の伝達効率とに基づいて、動作点Aの効率ηaと動作点Bの効率ηbとを比較する。上記有段変速状態の変速機1の伝達効率は、変速段効率に基づいて算出することができる。当該変速段効率は、第1変速段群11、第2変速段群12の各変速段における動力の伝達効率である。一方、無段変速状態の変速機1の伝達効率は、上記変速段効率に加えて、さらに、差動機構効率に基づいて算出することができる。当該差動機構効率は、差動機構20における動力の伝達効率である。これらを踏まえて、ECU50は、例えば、下記の数式(1)、(2)を用いて、有段変速状態における動作点Aの効率ηa、及び、無段変速状態における動作点Bの効率ηbを算出することができる。
ηa= 機関効率 × 変速段効率 ・・・ (1)
ηb= 機関効率 × 変速段効率 × 差動機構効率 ・・・(2)
Here, the efficiency other than the engine efficiency of the engine 4 and the power transmission efficiency in the
ηa = engine efficiency × gear stage efficiency (1)
ηb = engine efficiency × gear stage efficiency × differential mechanism efficiency (2)
ECU50は、例えば、図5に示したような動作特性マップ(あるいはこれに相当する数式モデル)に基づいて、動作点A、動作点Bからそれぞれにおける機関4の機関効率を算出すればよい。動作特性マップは、予め実車評価等に応じて作成し記憶部に記憶しておく。図5の例では、動作点Aは、等燃費効率線L29と等燃費効率線L30との間に位置している。したがって、例えば、機関4の最高効率(等燃費効率線L22で囲われた領域)を100%とすると、当該動作点Aでの機関4の機関効率は60%程度となる。一方、動作点Bは、等燃費効率線L24と等燃費効率線L25との間に位置している。したがって、当該動作点Bでの機関4の機関効率は、80%程度となる。ECU50は、上記のようにして有段変速状態における動作点Aの機関効率、及び、無段変速状態における動作点Bの機関効率を算出する。
For example, the
また、ECU50は、例えば、図6に示したような変速段効率マップ(あるいはこれに相当する数式モデル)に基づいて、動作点Aでの変速段効率、動作点Bでの変速段効率を算出すればよい。図6に例示する変速段効率マップは、横軸がエンジン回転数、縦軸が各変速段への入力軸トルクを示す。ここでは、入力軸トルクは、変速機1が第1経路R1(図2参照)、又は、第4経路R4(図2参照)で動力を伝達している場合には、第1入力軸13に入力されるトルクに相当する。また、入力軸トルクは、変速機1が第2経路R2(図2参照)、又は、第3経路R3(図2参照)で動力を伝達している場合には、第2入力軸14に入力されるトルクに相当する。この変速段効率マップは、エンジン回転数と、入力軸トルクと、変速段効率との関係を記述したものである。変速段効率マップは、各エンジン回転数において入力軸トルクと変速段効率との関係が実車評価等を踏まえて予め設定された上で、ECU50の記憶部に3次元マップとして予め格納されている。この変速段効率マップでは、変速段効率は、エンジン回転数が高くなるにしたがって相対的に低くなり、入力軸トルクが大きくなるにしたがって相対的に高くなる。そして、ECU50は、動作点A、動作点Bのエンジン回転数、エンジントルクや車両状態検出装置51による種々の検出結果等に基づいて動作点A、動作点Bにおける入力軸トルクを算出する。そして、ECU50は、上記変速段効率マップに基づいて、動作点A、動作点Bのエンジン回転数、入力軸トルクからそれぞれにおける変速段効率を算出する。なお、図6の変速段効率マップは、あくまでも一例であり、これに限られない。
Further, the
さらに、ECU50は、例えば、図7に示したような差動機構効率マップ(あるいはこれに相当する数式モデル)に基づいて、無段変速状態である動作点Bでの差動機構効率を算出すればよい。図7に例示する差動機構効率マップは、横軸が差動機構20の速度比、縦軸が差動機構20への入力軸トルクを示す。ここでは、入力軸トルクは、変速機1が第3経路R3(図2参照)で動力を伝達している場合には、第1入力軸13に入力されるトルクに相当する。また、入力軸トルクは、変速機1が第4経路R4(図2参照)で動力を伝達している場合には、第2入力軸14に入力されるトルクに相当する。また、速度比は、変速機1が第3経路R3(図2参照)で動力を伝達している場合には、[第2入力軸14の回転数/第1入力軸13の回転数]に相当する。速度比は、変速機1が第4経路R4(図2参照)で動力を伝達している場合には、[第1入力軸13の回転数/第2入力軸14の回転数]に相当する。またここでは、差動機構効率は、回転機30に作用する電力損失分も含むものとする。差動機構効率マップは、速度比と、入力軸トルクと、差動機構効率との関係を記述したものである。差動機構効率マップは、各速度比において入力軸トルクと差動機構効率との関係が実車評価等を踏まえて予め設定された上で、ECU50の記憶部に3次元マップとして予め格納されている。この差動機構効率マップでは、差動機構効率は、速度比が小さくなるにしたがって相対的に高くなり、入力軸トルクが大きくなるにしたがって相対的に高くなる。そして、ECU50は、動作点Bのエンジン回転数、エンジントルクや第1入力軸回転数、第2入力軸回転数等の車両状態検出装置51による種々の検出結果等に基づいて、動作点Bにおける入力軸トルク、速度比を算出する。そして、ECU50は、上記差動機構効率マップに基づいて、動作点Bの速度比、入力軸トルクから動作点Bにおける差動機構効率を算出する。。なお、図7の差動機構効率マップは、あくまでも一例であり、これに限られない。
Furthermore, the
ECU50は、上記のようにして算出した機関効率と変速段効率と差動機構効率とに基づいて、数式(1)、(2)等を用いて、有段変速状態における動作点Aの効率ηaと、無段変速状態における動作点Bの効率ηbとを算出する。図5の例では、例えば、動作点Aでの変速段効率、及び、動作点Bでの変速段効率が96%、動作点Bでの差動機構効率が90%であったものと仮定すると、動作点Aでの機関効率が60%程度、当該動作点Bでの機関効率が80%程度であることから、ECU50は、下記の数式(3)、(4)のようにして効率ηaと効率ηbを算出することができる。
ηa=0.80×0.96=0.58 → 58% ・・・ (3)
ηb=0.80×0.96×0.90=0.69 → 69% ・・・(4)
The
ηa = 0.80 × 0.96 = 0.58 → 58% (3)
ηb = 0.80 × 0.96 × 0.90 = 0.69 → 69% (4)
したがってこの場合、ECU50は、無段変速状態における動作点Bの効率ηbが有段変速状態における動作点Aの効率ηaより高いことから、無段変速状態となるように当該変速機1を制御する。なお、ECU50は、無段変速状態で走行している場合には上記と逆の要領で比較判定を行い、無段変速状態と有段変速状態との切り替えを行うようにすればよい。
Therefore, in this case, the
次に、図8のフローチャートを参照してECU50による制御の一例を説明する。以下では、第n変速段による有段変速状態から無段変速状態を介して第n+1変速段による有段変速状態への遷移の際の制御の一例を説明する。なお、これらの制御ルーチンは、数msないし数十ms毎の制御周期で繰り返し実行される(以下、同様である。)。
Next, an example of control by the
まず、ECU50は、車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、車両2の走行状態を把握する(ステップST1)。ECU50は、例えば、車両状態検出装置51によって、エンジン回転数、スロットル開度等の機関4に関する情報、現在の変速段(ここでは、第n変速段)、各部回転数、変速マップ等の変速機1に関する情報等を把握し、上記データに基づく各種マップ(例えば、図5、図6、図7等で示したマップ)の読み込み等を行う。
First, the
次に、ECU50は、回転機30の回転数の制御を行い、第n+1変速段の入力軸(第1入力軸13又は第2入力軸14)の回転数を出力軸15の回転数に応じた回転数に同期させる同期制御を行う(ステップST2)。ECU50は、第n+1変速段が奇数段の場合には、第1入力軸13の回転数と、出力軸15の回転数に応じた第1速変速段61のドライブギヤ61a、あるいは、第3速変速段63のドライブギヤ63aの回転数とが同期するように回転機30の回転数を制御する。ECU50は、第n+1変速段が偶数段の場合には、第2入力軸14の第2速変速段62のドリブンギヤ62b、あるいは、第4速変速段64のドリブンギヤ64bの回転数と出力軸15の回転数とが同期するように回転機30の回転数を制御する。
Next, the
次に、ECU50は、同期制御によって第n+1変速段の入力軸の回転数が出力軸15の回転数に応じた回転数に同期したか否かを判定する(ステップST3)。ECU50は、例えば、現時点での車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、下記の数式(5)が成立するか否かを判定することで、同期したか否かを判定する。数式(5)において、「Nm」は、回転機回転数、「Gn」は第n変速段のギヤ比(変速比)、「Gn1」は第n+1変速段のギヤ比(変速比)、「Ne」はエンジン回転数、「Gmg」はキャリヤ20Cと回転軸31と間のギヤ32、ギヤ33のギヤ比(変速比)である。なお、ステップST3における同期したか否かの判定は、上記だけに限らない。
Nm=Gmg・Ne・(1−(1+Gn1/Gn)/2) ・・・ (5)
Next, the
Nm = Gmg · Ne (1− (1 + Gn1 / Gn) / 2) (5)
ECU50は、ステップST3にて同期制御によって第n+1変速段の入力軸の回転数が出力軸15の回転数に応じた回転数に同期していないと判定した場合(ステップST3:No)、すなわち、数式(5)が成立していないと判定した場合、処理をステップST2に移行させ、以降の処理を繰り返し実行する。
The
ECU50は、ステップST3にて同期制御によって第n+1変速段の入力軸の回転数が出力軸15の回転数に応じた回転数に同期したと判定した場合(ステップST3:Yes)、すなわち、数式(5)が成立したと判定した場合、下記の処理を行う。すなわち、ECU50は、第n+1変速段の入力軸の回転数の同期、言い換えれば、第n+1変速段の同期を完了し、第n+1変速段を締結状態とする(ステップST4)。このときは、変速機1は、第n変速段もまだ締結状態で維持され、実質的には第n変速段での変速が継続されている状態である。
The
次に、ECU50は、この状態で、ステップST1と同様に、再度、車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、車両2の走行状態を把握する(ステップST5)。
Next, in this state, the
次に、ECU50は、現状の変速段、すなわち、第n変速段での効率ηnを算出する(ステップST6)。ECU50は、例えば、ステップST5での車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、上述の有段変速状態における動作点Aの効率ηaの計算と同様の要領で第n変速段での効率ηnを算出する。
Next, the
次に、ECU50は、等出力線での最適燃費線利用時の効率、すなわち、無段変速状態を用いて、最適燃費線上で現在の出力と等出力となるように制御した場合の効率ηncvtを算出する(ステップST7)。ECU50は、例えば、ステップST5での車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、上述の無段変速状態における動作点Bの効率ηbの計算と同様の要領で、第n変速段と第n+1変速段との間の無段変速状態での効率ηncvtを算出する。
Next, the
次に、ECU50は、ステップST6で算出した第n変速段での効率ηnと、ステップST7で算出した無段変速状態での効率ηncvtとを比較し、効率ηncvtが効率ηnより高いか否かを判定する(ステップST8)。
Next, the
ECU50は、ステップST8にて効率ηncvtが効率ηn以下であると判定した場合(ステップST8:No)、処理をステップST5に移行させ、以降の処理を繰り返し実行する。
If it is determined in step ST8 that the efficiency ηncvt is equal to or less than the efficiency ηn (step ST8: No), the
ECU50は、ステップST8にて効率ηncvtが効率ηnより高いと判定した場合(ステップST8:Yes)、この状態で、ステップST1と同様に、再度、車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、車両2の走行状態を把握する(ステップST9)。
If the
次に、ECU50は、ステップST9での車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、現時点で差動機構20を利用していないか否か、すなわち、無段変速状態にて状況に応じて変速比を変更している状態か否かを判定する(ステップST10)。
Next, the
ECU50は、ステップST10にて差動機構20を利用していない、すなわち、無段変速状態ではないと判定した場合(ステップST10:Yes)、第n変速段の切り離し判断をし、第n変速段を解放状態にして切り離す。そして、ECU50は、ステップST9での車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、現時点の出力と等出力での最適燃費線上の目標エンジン回転数Nei及び目標エンジントルクTeiを算出する(ステップST11)。
If the
次に、ECU50は、回転機30の回転数の制御を行い、回転機30での発電量を制御し、無段変速状態での変速比制御を行うと共に、機関4の出力制御を行うことで、実際のエンジン回転数Ne、エンジントルクTeを、ステップST11で算出した目標エンジン回転数Nei及び目標エンジントルクTeiに収束させる(ステップST12)。
Next, the
次に、ECU50は、エンジン回転数Neが目標エンジン回転数Neiに収束したか否かを判定する(ステップST13)。ECU50は、例えば、目標エンジン回転数Neiと、現時点で車両状態検出装置51が検出するエンジン回転数Neとの差分の絶対値が予め設定される許容収束誤差γより小さいか否かを判定することで、エンジン回転数Neが目標エンジン回転数Neiに収束したか否かを判定する。ここで、許容収束誤差γは、許容される収束誤差であり、予め適宜に設定されればよい。
Next, the
ECU50は、ステップST13にてエンジン回転数Neが目標エンジン回転数Neiに収束していない、すなわち、目標エンジン回転数Neiとエンジン回転数Neとの差分の絶対値が許容収束誤差γ以上であると判定した場合(ステップST13:No)、処理をステップST12に移行させ、以降の処理を繰り返し実行する。
In step ST13, the
ECU50は、ステップST13にてエンジン回転数Neが目標エンジン回転数Neiに収束した、すなわち、目標エンジン回転数Neiとエンジン回転数Neとの差分の絶対値が許容収束誤差γより小さいと判定した場合(ステップST13:Yes)、この状態で、ステップST1と同様に、再度、車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、車両2の走行状態を把握する(ステップST14)。
The
次に、ECU50は、現在の状態での効率ηncvt、すなわち、第n+1変速段を利用して最適燃費線上で機関4を運転させる無段変速状態での効率ηncvtを算出する(ステップST15)。ECU50は、例えば、ステップST14での車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、上述の無段変速状態における動作点Bの効率ηbの計算と同様の要領で、現在の無段変速状態での効率ηncvtを算出する。
Next, the
次に、ECU50は、ステップST14での車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、第n+1変速段による有段変速状態での走行が可能であるか否か、すなわち、第n+1変速段による有段変速状態に移行可能であるか否を判定する(ステップST16)。
Next, the
ECU50は、ステップST16にて第n+1変速段による有段変速状態での走行が可能である、すなわち、第n+1変速段による有段変速状態に移行可能であると判定した場合(ステップST16:Yes)、第n+1変速段での効率ηn1を算出する(ステップST17)。ECU50は、例えば、ステップST14での車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、上述の有段変速状態における動作点Aの効率ηaの計算と同様の要領で第n+1変速段での効率ηn1を算出する。
When
次に、ECU50は、ステップST15で算出した現在の無段変速状態での効率ηncvtと、ステップST17で算出した第n+1変速段での効率ηn1とを比較し、効率ηn1が効率ηncvtより高いか否かを判定する(ステップST18)。
Next, the
次に、ECU50は、ステップST18にて効率ηn1が効率ηncvtより高いと判定した場合(ステップST18:Yes)、下記の処理を行う。すなわち、ECU50は、第1係合装置C1と第2係合装置C2との係合/解放状態を入れ替えて、第n+1変速段による有段変速状態への遷移を完了し、第n+1変速段による走行へ移行して(ステップST19)、今回の制御周期を終了し、次回の制御周期に移行する。
Next, when
ECU50は、ステップST10にて差動機構20を利用している、すなわち、無段変速状態であると判定した場合(ステップST10:No)、ステップST9での車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、最適燃費線上の目標エンジン回転数Nei及び目標エンジントルクTeiを算出し(ステップST20)、処理をステップST12に移行させ、以降の処理を繰り返し実行する。
When it is determined that the
ECU50は、ステップST16にて第n+1変速段による有段変速状態での走行が可能でない、すなわち、第n+1変速段による有段変速状態に移行可能でないと判定した場合(ステップST16:No)、ステップST18にて効率ηn1が効率ηncvt以下であると判定した場合(ステップST18:No)、処理をステップST9に移行させ、以降の処理を繰り返し実行する。
If the
上記のように構成される変速機1、ECU50は、DCT形式の変速機構10の第1入力軸13、第2入力軸14に差動機構20を介して回転機30を接続し、第1係合装置C1、第2係合装置C2を制御すると共に両軸の差回転を回転機30で制御する。これにより、変速機1、ECU50は、当該変速機1の状態を、デュアルクラッチ式の有段変速状態と、無段変速状態とに切り替えることができる。この結果、変速機1、ECU50は、DCTにおいてCVTのような最適燃費線に近い走行を実現することができるので、燃費性能の向上を図ることができる。
The
さらに、本実施形態の変速機1、ECU50は、有段変速状態での効率と無段変速状態での効率とを比較し、効率が相対的に高い方の状態となるように制御することから、燃費性能の向上効果をさらに高めることができる。すなわち、変速機1、ECU50は、デュアルクラッチ式の有段変速状態で走行することによる燃費性能の向上効果と、無段変速状態で機関4を最適燃費線上で運転させることによる燃費性能の向上効果とを比較し、より好適に燃費性能の向上効果を得ることができるように、デュアルクラッチ式の有段変速状態と無段変速状態とを使い分けることができる。この結果、変速機1、ECU50は、さらに燃費性能を向上させることができる。
Furthermore, the
以上で説明した実施形態に係る変速機1によれば、変速機構10と、差動機構20と、ECU50とを備える。変速機構10は、車両2を走行させる回転動力を発生させる機関4と第1変速段群11の第1入力軸13との間の動力伝達を断接可能である第1係合装置C1と、機関4と第2変速段群12の第2入力軸14との間の動力伝達を断接可能である第2係合装置C2とを有する。差動機構20は、回転機30の回転軸31と第1入力軸13と第2入力軸14とを差動回転可能に接続する。ECU50は、第1係合装置C1、第2係合装置C2、及び、回転機30を制御し、有段変速状態と無段変速状態とに切り替え可能である。有段変速状態は、機関4からの回転動力を第1変速段群11、又は、第2変速段群12のいずれか1つの変速段によって変速して出力軸15から出力可能な状態である。無段変速状態は、機関4からの回転動力を第1変速段群11、及び、第2変速段群12を構成する各変速段の変速比の間の変速比で変速して出力軸15から出力可能であると共に当該変速比を無段階に変更可能な状態である。そして、ECU50は、有段変速状態と無段変速状態とのうち効率が相対的に高い方の状態となるように制御する。したがって、変速機1、ECU50は、デュアルクラッチ式の有段変速状態と無段変速状態とを適切に使い分けることができるので、燃費性能を向上させることができる。
The
[実施形態2]
図9は、実施形態2に係る変速機が適用されるパワートレーンの機関の動作特性の一例を示す線図である。図10は、実施形態2に係る変速機の動作の一例を表す共線図である。図11は、実施形態2に係る変速機における制御の一例を示すフローチャートである。実施形態2に係る車両用変速機、制御装置は、回転機の発電量を見込んで制御を行う点で実施形態1とは異なる。その他、上述した実施形態と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略する(以下で説明する実施形態でも同様である。)。また、実施形態2に係る車両用変速機、制御装置の各構成については、適宜、図1等を参照する。[Embodiment 2]
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of operating characteristics of a power train engine to which the transmission according to the second embodiment is applied. FIG. 10 is an alignment chart illustrating an example of the operation of the transmission according to the second embodiment. FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of control in the transmission according to the second embodiment. The vehicle transmission and the control device according to the second embodiment are different from the first embodiment in that control is performed in anticipation of the power generation amount of the rotating machine. In addition, about the structure, an effect | action, and effect which are common in embodiment mentioned above, the overlapping description is abbreviate | omitted as much as possible (it is the same also in embodiment described below). Moreover, FIG. 1 etc. are referred suitably for each structure of the transmission for vehicles which concerns on
本実施形態に係る車両用変速機としての変速機201(図1参照)は、制御装置としてのECU50が回転機30の発電量を見込んで制御を行う。
A transmission 201 (see FIG. 1) as a vehicle transmission according to the present embodiment is controlled by an
具体的には、ECU50は、上述したように、変速機201が無段変速状態である場合に回転機30による発電量を制御することで変速比を変更する。そして、本実施形態のECU50は、上記のように、変速機201が無段変速状態である場合に、回転機30の発電量を見込んで、機関4の動作点が当該機関4の最適燃費線上に位置するように当該機関4の出力を制御する。これにより、変速機201、ECU50は、例えば、車両2において運転者が要求する加速性能に見合った適切な加速性能を実現し、より好適な動力性能の確保を図っている。
Specifically, as described above, the
つまり、この変速機201が適用されているパワートレーン3において、当該変速機201が無段変速状態である場合には、機関4の出力エネルギは、車両2を走行させるエネルギ、及び、回転機30での発電エネルギとして消費される。これに対して、本実施形態のECU50は、変速機201の無段変速状態において、回転機30が吸収する分に見合った動力を機関4が余分に出力するように当該機関4を制御する。ECU50は、典型的には、駆動用出力に加え、回転機30にて吸収される分の出力(以下、「回転機吸収出力」という場合がある。)Wmg=αを加えた機関4の出力制御を行う。
That is, in the power train 3 to which the transmission 201 is applied, when the transmission 201 is in a continuously variable transmission state, the output energy of the engine 4 is the energy for driving the
ECU50は、例えば、以下に例示するように、回転機吸収出力Wmg=αを算出すればよいがこれに限らない。ここでは、例えば、車両2が図9の動作点Aで走行している状態から動作性能同等の動作点Cに移行するときを例に挙げて説明する。なお、図9の動作点Bは、上述と同様に、最適燃費線L21上で動作点Aと等出力となる動作点である。動作点Cは、上述したように変速機201が無段変速状態である場合に、回転機30の発電量を見込んで、機関4の動作点が当該機関4の最適燃費線L21上に位置するように当該機関4の出力を制御する際の動作点である。つまり、動作点Cは、変速機201の無段変速状態において、回転機30が吸収する分を見込んだ動作点である。
The
ここで、動作点Aのエンジントルクを「Tea」、エンジン回転数を「Nea」、動作点Bエンジントルクを「Teb」、エンジン回転数を「Neb」、動作点Cのエンジントルクを「Tec」、エンジン回転数を「Nec」と仮定して説明する。この場合、各動作点A、Bにおける機関出力Wa、Wbは、下記の数式(6)、(7)、(8)のような関係となる。
Wa= Tea・Nea ・・・ (6)
Wb= Teb・Neb ・・・ (7)
Wa= Wb ・・・ (8)
Here, the engine torque at the operating point A is “Tea”, the engine speed is “Nea”, the operating point B engine torque is “Teb”, the engine speed is “Neb”, and the engine torque at the operating point C is “Tec”. The description will be made assuming that the engine speed is “Nec”. In this case, the engine outputs Wa and Wb at the operating points A and B have a relationship as shown in the following mathematical formulas (6), (7), and (8).
Wa = Tea · Nea (6)
Wb = Teb · Neb (7)
Wa = Wb (8)
ECU50は、車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、現在の動作点Aのエンジン回転数Neaを検出することができると共に、機関性能マップ等に基づいて現在の動作点AのエンジントルクTeaを算出することができる。これにより、ECU50は、上記の数式(6)を用いて、エンジン回転数NeaとエンジントルクTeaとに基づいて動作点Aにおける機関出力Waを算出することができる。
The
そして、ECU50は、算出された機関出力Waの等出力線(等出力線L33と等出力線LL34との間の等出力線)と最適燃費線L21との交点から、動作点Bのエンジン回転数Neb、エンジントルクTebを算出する。また、ECU50は、車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、車両2の車速を検出し、当該車速から出力軸15の回転数を算出することもでき、これに基づいて、動作点Bでの第2サンギヤ20S2の回転数Ns2も算出することができる。
Then, the
上記のような動作点Bでの差動機構20の差動回転の状態は、例えば、図10に示すような状態となる。この場合、キャリヤ20Cに接続されて回転機30が吸収する回転機吸収出力Wmgは、Wmg=(1+1/ρ)・Teb・Ncとなる。ここで、Ncはキャリヤ20Cの回転数であり、例えば、車両状態検出装置51の回転軸回転数センサによって検出される回転機回転数Nmと、キャリヤ20Cと回転軸31と間のギヤ32、ギヤ33のギヤ比Gmgとに基づいて算出できる。したがって、ECU50は、最適燃費線L21上で動作点Aと同等の動作性能(出力)を得るためには、動作点Bでの機関出力に、さらに、この回転機吸収出力Wmg分を加えた動作点Cとなるように機関4の出力制御を行えばよい。つまり、このときの機関出力Weは、下記の数式(9)で表すことができる。
We=Wa+Wmg=Teb・(Neb+(1+1/ρ)・Nc) ・・・ (9)
The differential rotation state of the
We = Wa + Wmg = Teb · (Neb + (1 + 1 / ρ) · Nc) (9)
ECU50は、このように算出された機関出力Weの等出力線と最適燃費線L21との交点から動作点Cを特定し、当該動作点Cのエンジン回転数Nec、エンジントルクTecを算出する。そして、ECU50は、回転機30の回転数の制御を行い、回転機30での発電量を制御し、無段変速状態での変速比制御を行うと共に、機関4の出力制御を行うことで、実際のエンジン回転数Ne、エンジントルクTeを、目標エンジン回転数Nec及び目標エンジントルクTecに収束させる。
The
そしてこの場合、ECU50は、有段変速状態での効率と、無段変速状態であって上記のようにして回転機30の発電量を見込んだ動作点での効率とを比較し、効率が相対的に高い方の状態となるように制御する。
In this case, the
次に、図11のフローチャートを参照してECU50による制御の一例を説明する。なお、ここでも、図8と重複する説明はできる限り省略する。
Next, an example of control by the
ECU50は、ステップST6の処理の後、「等出力線+発電分」での最適燃費線利用時の効率、すなわち、無段変速状態を用いて、最適燃費線上で現在の出力にさらに回転機30での発電量分を見込んだ出力となるように制御した場合の効率ηncvtを算出する(ステップST207)。この場合、ECU50は、例えば、上述したように、回転機吸収出力Wmgを算出し、現在の出力に対して当該回転機吸収出力Wmgを見込んだ動作点での無段変速状態の効率ηncvtを算出する。
After the process of step ST6, the
そして、ECU50は、ステップST11の処理では、現在の出力に対して当該回転機吸収出力Wmgを見込んだ出力での最適燃費線上の目標エンジン回転数Nei及び目標エンジントルクTeiを算出する(ステップST11)。
Then, in the process of step ST11, the
そして、ECU50は、回転機30の回転数の制御を行い、回転機30での発電量を制御し、無段変速状態での変速比制御を行うと共に、機関4の出力制御を行う。これにより、ECU50は、実際のエンジン回転数Ne、エンジントルクTeを、ステップST11で算出した回転機吸収出力Wmgを見込んだ目標エンジン回転数Nei及び目標エンジントルクTeiに収束させる(ステップST212)。つまり、ECU50は、回転機吸収出力Wmg分の出力を増加させるように機関4の出力制御を行って、次のステップST13の処理に移行する。
The
上記のように構成される変速機201、ECU50は、無段変速状態である場合に、回転機30の発電量を見込んで、機関4の動作点が当該機関4の最適燃費線上に位置するように当該機関4の出力を制御する。この結果、変速機201、ECU50は、車両2において運転者が要求する加速性能に見合った適切な加速性能を実現することができ、より好適な動力性能の確保することができる。そして、本実施形態の変速機201、ECU50は、有段変速状態での効率と、無段変速状態であって上記のようにして回転機30の発電量を見込んだ動作点での効率とを比較し、効率が相対的に高い方の状態となるように制御することから、燃費性能の向上効果をさらに高めることができる。つまり、変速機201、ECU50は、燃費性能の向上と好適な動力性能の確保とを両立することができる。
When the transmission 201 and the
以上で説明した実施形態に係る変速機201、ECU50は、デュアルクラッチ式の有段変速状態と無段変速状態とを適切に使い分けることができるので、燃費性能を向上させることができる。
Since the transmission 201 and the
さらに、以上で説明した実施形態に係る変速機201によれば、ECU50は、無段変速状態である場合に、回転機30の発電量を見込んで、機関4の動作点が当該機関4の最適燃費線上に位置するように当該機関4の出力を制御する。そして、ECU50は、有段変速状態と、無段変速状態であって回転機30の発電量を見込んだ動作点での状態とのうち効率が相対的に高い方の状態となるように制御する。したがって、変速機201、ECU50は、燃費性能の向上と好適な動力性能の確保とを両立することができる。
Furthermore, according to the transmission 201 according to the embodiment described above, the
[実施形態3]
図12は、実施形態3に係る変速機の発電量相当分出力マップの一例を示す線図である。実施形態2に係る車両用変速機、制御装置は、蓄電装置の蓄電量を見込んで制御を行う点で実施形態1、2とは異なる。なお、実施形態3に係る車両用変速機、制御装置の各構成については、適宜、図1等を参照する。[Embodiment 3]
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an output map corresponding to the power generation amount of the transmission according to the third embodiment. The vehicle transmission and the control device according to the second embodiment are different from the first and second embodiments in that control is performed in anticipation of the amount of power stored in the power storage device. In addition, FIG. 1 etc. are referred suitably for each structure of the transmission for vehicles which concerns on Embodiment 3, and a control apparatus.
本実施形態に係る車両用変速機としての変速機301(図1参照)は、制御装置としてのECU50が蓄電装置40の蓄電量を見込んで制御を行う。ECU50は、車両状態検出装置51による検出結果に基づいて、蓄電装置40の蓄電状態SOCを把握し、蓄電装置40の蓄電エネルギが所定の量より少ない場合、無段変速状態において、機関出力を必要な蓄電量分、言い換えれば、必要な発電量分増加させるように制御する。
A transmission 301 (see FIG. 1) as a vehicle transmission according to the present embodiment is controlled by an
具体的には、本実施形態のECU50は、蓄電装置40の蓄電量に応じた蓄電状態SOCに基づいて有段変速状態と無段変速状態とを切り替える。ECU50は、蓄電状態SOCが予め設定される第1所定値より小さい場合には、変速機301を無段変速状態とし、回転機30が発電した電力を蓄電装置40に蓄電する。ここで、上記第1所定値は、蓄電装置40が過放電の状態にならないように予め設定される値である。これにより、変速機301、ECU50は、蓄電装置40の過放電を抑制することができる。そして、ECU50は、変速機301が無段変速状態である場合に、蓄電装置40の蓄電量を見込んで、機関4の動作点が当該機関4の最適燃費線上に位置するように当該機関4の出力を制御する。すなわち、ECU50は、必要な蓄電量、言い換えれば、必要な発電量を見込んで、機関4の動作点が当該機関4の最適燃費線上に位置するように当該機関4の出力を制御する。
Specifically, the
つまり、ECU50は、蓄電状態SOCが予め設定される所定値より小さい場合には、例えば、効率の比較結果等にかかわらず変速機301を無段変速状態とし、当該変速機301の無段変速状態において、適切な蓄電量に対する不足分の蓄電量に応じて、回転機30が発電する分に見合った動力を機関4が余分に出力するように当該機関4を制御する。ECU50は、典型的には、駆動用出力に加え、蓄電量の不足分に応じて回転機30が発電する際に回転機30にて吸収される分の出力、すなわち、回転機吸収出力Wmg=βを加えた機関4の出力制御を行う。
That is, when the storage state SOC is smaller than a predetermined value set in advance, the
ここでは、ECU50は、例えば、上述の図9と同様に、車両2が図9の動作点Aで走行している状態から、動作点を、蓄電量不足を見込んだ発電量相当分の回転機吸収出力Wmg=βに応じた動作点Cに移行させる。この場合、ECU50は、例えば、図12に示すような発電量相当分出力マップに基づいて回転機吸収出力Wmg=βを算出すればよい。図12に例示する発電量相当分出力マップは、横軸が蓄電状態SOC、縦軸が蓄電量不足を見込んだ発電量相当分の回転機吸収出力Wmg=βを示す。発電量相当分出力マップは、蓄電状態SOCと、機関出力と、回転機吸収出力Wmg=βとの関係を記述したものである。発電量相当分出力マップは、各蓄電状態SOCにおいて機関出力と回転機吸収出力Wmg=βとの関係が実車評価等を踏まえて予め設定された上で、ECU50の記憶部に3次元マップとして予め格納されている。この発電量相当分出力マップでは、回転機吸収出力Wmg=βは、蓄電状態SOCが小さくなるにしたがって相対的に大きくなり、機関出力が小さくなるにしたがって相対的に大きくなる。ECU50は、車両状態検出装置51による種々の検出結果等に基づいて、蓄電状態SOCや現在の機関出力を算出する。そして、ECU50は、上記発電量相当分出力マップに基づいて、蓄電状態SOC、現在の機関出力から回転機吸収出力Wmg=βを算出する。
Here, the
そして、ECU50は、蓄電量不足を見込んだ発電量相当分の回転機吸収出力Wmg=βを見込んだ動作点Cを特定する。また、ECU50は、回転機吸収出力Wmg=βに加えて、さらに、上述した動力性能確保分の回転機吸収出力Wmg=αを見込んだ動作点Cを特定するようにしてもよい。動作点Cの特定、言い換えれば、動作点Cの目標エンジン回転数、目標エンジントルクの算出は、上述の実施形態と同様の手法で行えばよい。そして、ECU50は、回転機30の回転数の制御を行い、回転機30での発電量を制御し、無段変速状態での変速比制御を行うと共に、機関4の出力制御を行うことで、実際のエンジン回転数、エンジントルクを、動作点Cに応じた目標エンジン回転数及び目標エンジントルクに収束させる。
Then, the
上記のように構成される変速機301、ECU50は、蓄電装置40の蓄電量に基づいて有段変速状態と無段変速状態とを切り替える。この結果、変速機301、ECU50は、蓄電装置40の蓄電量が相対的に少なくなった場合には、変速機301を無段変速状態とし、回転機30が発電した電力を蓄電装置40に蓄電することができる。そして、変速機301、ECU50は、無段変速状態である場合に、蓄電装置40の蓄電量を見込んで機関4の出力を制御することで、蓄電装置40の蓄電量の不足分に応じて回転機30が発電する際に回転機30にて吸収される分の出力を含めて、最適燃費線上で機関4を運転させることができる。したがって、変速機301、ECU50は、燃費性能や好適な動力性能を維持した上で、当該変速機301の回転機30を用いて蓄電装置40の蓄電状態を適切な状態に維持することができる。
The transmission 301 and the
なお、以上の説明では、ECU50は、蓄電状態SOCが予め設定される第1所定値より小さい場合には、変速機301を無段変速状態とするものとして説明したが、蓄電状態SOCが予め設定される第2の所定値より大きい場合には、効率の比較結果等にかかわらず、変速機301を有段変速状態とするようにしてもよい。ここで、上記第2の所定値は、蓄電装置40が過充電の状態にならないように予め設定される値である。これにより、変速機301、ECU50は、蓄電装置40が過充電を抑制することができると共に、回転機30が無駄に発電することを抑制することができるので、さらなる燃費性能の向上を図ることができる。
In the above description, the
以上で説明した実施形態に係る変速機301、ECU50は、デュアルクラッチ式の有段変速状態と無段変速状態とを適切に使い分けることができるので、燃費性能を向上させることができる。
Since the transmission 301 and the
さらに、以上で説明した実施形態に係る変速機301によれば、回転機30によって発電された電力を蓄電可能である蓄電装置40を備え、ECU50は、蓄電装置40の蓄電量に基づいて有段変速状態と前記無段変速状態とを切り替える。そして、ECU50は、無段変速状態である場合に、蓄電装置40の蓄電量を見込んで機関4の動作点が当該機関の最適燃費線上に位置するように当該機関4の出力を制御する。したがって、変速機301、ECU50は、当該変速機301の回転機30を用いて蓄電装置40の蓄電状態を適切な状態に維持することができる。さらに言えば、変速機301、ECU50は、例えば、DCTの2つの入力軸(第1入力軸13、第2入力軸14)を通過する動力の比を、車両状況により適宜制御し、機関4の最適燃費領域を利用すると共に、補機等の状態(例SOC)を最適化し、最良の走行を実現することができる。
Furthermore, the transmission 301 according to the embodiment described above includes the
なお、この変速機301は、車両2の停車時に回転機30によって発電した電力を蓄電装置40に蓄電するようにすることもできる。この場合、ECU50は、例えば、変速機301を無段変速状態とした上で車両2の制動装置を制動状態に制御し第1サンギヤ20S1又は第2サンギヤ20S2を固定することで、キャリヤ20Cを回転させて回転機30にて発電するようにしてもよい。
The transmission 301 can also store the power generated by the rotating
[実施形態4]
図13は、実施形態4に係る変速機を搭載した車両の概略構成図である。図14、図15、図16は、実施形態4に係る変速機の動作の一例を表す共線図である。実施形態4に係る車両用変速機、制御装置は、回転機が発電する発電量等に基づいて差動機構のギヤ比を設定する点で実施形態1、2、3とは異なる。[Embodiment 4]
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a vehicle equipped with a transmission according to the fourth embodiment. FIGS. 14, 15 and 16 are collinear diagrams showing an example of the operation of the transmission according to the fourth embodiment. The vehicle transmission and the control device according to the fourth embodiment are different from the first, second, and third embodiments in that the gear ratio of the differential mechanism is set based on the amount of power generated by the rotating machine.
本実施形態に係る車両用変速機としての変速機401は、差動機構420のギヤ比が回転機30の発電量等に応じて設定される。ここで、本実施形態の変速機401は、差動機構420、及び、伝達部470の構成が上述の差動機構20(図1参照)、伝達部が70(図1参照)と異なる形式となっている。
In the
本実施形態の差動機構420は、回転機30の回転軸31と第1入力軸13と第2入力軸14とを差動回転可能に接続するものである。差動機構420は、いわゆるシングルピニオン式の遊星歯車機構により構成されるものとして説明するが、例えば、ダブルピニオン式の遊星歯車機構により構成されてもよい。差動機構420は、相互に差動回転可能な各回転要素の回転中心が回転軸線X1と同軸で配置される。各回転要素は、動力が伝達されて回転軸線X1を回転中心として回転可能である。ここでは、差動機構420は、相互に差動回転可能な複数の回転要素として、サンギヤ420S、リングギヤ420R、キャリヤ420Cを含んで構成される。ここでは、サンギヤ420Sは、上述の第1サンギヤ20S1(図1参照)に相当し、リングギヤ420Rは、上述の第2サンギヤ20S2(図1参照)に相当し、キャリヤ420Cは、上述のキャリヤ20C(図1参照)に相当する。サンギヤ420Sは、外歯歯車である。リングギヤ420Rは、サンギヤ420Sと同軸上に配置された内歯歯車である。キャリヤ420Cは、サンギヤ420S、又は、リングギヤ420R、ここでは両方に噛合する複数のピニオンギヤ420Pを自転可能かつ公転可能に保持する。
The
本実施形態の差動機構420は、サンギヤ420Sが第1入力軸13と接続される要素、リングギヤ420Rが第2入力軸14と接続される要素、キャリヤ420Cが回転機30の回転軸31と接続される要素となっている。サンギヤ420Sは、円盤状に形成され、第1入力軸13に一体回転可能に結合される。リングギヤ420Rは、円環状に形成され、伝達部470を介して第2入力軸14が接続される。本実施形態の伝達部470は、ギヤ471、472、473、474等を含んで構成される。ギヤ471は、第2入力軸14の第2係合装置C2側の端部とは反対側の端部に一体回転可能に結合される。ギヤ472は、ギヤ471と噛み合う。ギヤ473は、ギヤ472と噛み合う。ギヤ474は、ギヤ473と噛み合うと共に、リングギヤ420Rに一体回転可能に結合される。これにより、伝達部470は、第2入力軸14とリングギヤ420Rとの間で相互に動力伝達を行うことができる。このとき、伝達部470は、第2入力軸14とリングギヤ420Rとにおいて、回転軸線X1周りに対する回転方向を逆転して動力を伝達する。キャリヤ420Cは、円環板状に形成され、ピニオン軸に外歯歯車であるピニオンギヤ420Pを自転可能かつ公転可能に支持する。キャリヤ420Cは、ギヤ32、ギヤ33等を介して回転機30の回転軸31が接続される。ギヤ32は、当該キャリヤ420Cに一体回転可能に結合される。ギヤ33は、回転軸31に一体回転可能に結合され当該ギヤ32と噛み合う。
In the
なお、以下では、差動機構420が遊星歯車機構により構成される場合のギヤ比ρの設定について説明するが、実施形態1等のように差動機構20(図1参照)がデファレンシャルギヤにより構成される場合のギヤ比ρの設定についてもほぼ同様である。
In the following, the setting of the gear ratio ρ when the
本実施形態の差動機構420は、車両2の走行中に当該車両2で消費される電力量と、無段変速状態で回転機30が発電する発電量とに基づいてギヤ比ρが設定される。
In the
ここで、上述したように、この無段変速状態での回転機30の発電量は、同期制御前のキャリヤ420Cの回転数Ncと同期制御後のキャリヤ420Cの回転数Ncとの差回転数ΔNcにキャリヤ20Cのトルクを乗算した値に応じた発電量となる。この無段変速状態での回転機30の発電量は、差動機構420のギヤ比ρの設定の仕方次第で大きく変動する。
Here, as described above, the power generation amount of the rotating
本実施形態の変速機401は、例えば、車両2で想定される一般的な走行(例えば、いわゆるモード燃費を測定する際のモード走行)等における実車評価を通じて、車両2の走行中に当該車両2の補機等の駆動により消費される電力量と、無段変速状態で回転機30が発電する発電量とがほぼ同等になるように、差動機構420のギヤ比ρを設定する。例えば、差動機構420のギヤ比ρは、車両2で想定される一般的な走行において、上記差回転数ΔNcとキャリヤ20Cのトルク(負荷)との積の合計値に応じた発電量と、車両2が走行するために必要な電力量とがほぼ同等になるように設定される。これにより、変速機401は、例えば、回転機30が発電する発電量が多すぎて無駄になることなどを抑制することができ、無段変速状態における回転機30による発電量を最適化することができる。
The
以下では、図14、図15、図16を参照して差動機構420のギヤ比ρの設定について例を挙げて説明するが、これはあくまでも一例であり、これに限らない。図14、図15、図16は、差動機構420の各回転要素の回転速度の相対関係を直線で表した共線図の一例である。図14、図15、図16は、縦軸をサンギヤ420S、キャリヤ420C及びリングギヤ420Rのそれぞれの回転数を表すS軸、C軸、R軸とし、横軸に沿った互いの間隔がサンギヤ420Sとリングギヤ420Rとの歯数比に応じた間隔となるように各回転要素をそれぞれ配置した速度線図である。差動機構420のサンギヤ420S、キャリヤ420C及びリングギヤ420Rは、図14、図15、図16等に示す共線図に基づいた回転速度(回転数に相当)で作動する。ここでは、サンギヤ420Sの回転数は、第1入力軸13の回転数に相当する。また、図14では、リングギヤ420Rの右側に第2入力軸14、出力軸15の回転数も図示している。この図14、図15、図16に示すギヤ比ρは、差動機構420のギヤ比である。すなわち、サンギヤ420Sとキャリヤ420Cとの間隔を「1」とするとキャリヤ420Cとリングギヤ420Rとの間隔は、ギヤ比ρに対応する。ギヤ比ρは、サンギヤ420Sの歯数を「Zs」、リングギヤ420Rの歯数を「Zr」とした場合、「ρ=Zs/Zr」で表すことができる。ここでは、回転機30を用いて第1速変速段61から無段変速状態における中間段を経て第2速変速段62へ遷移する場合についての一例を説明する。
Hereinafter, the setting of the gear ratio ρ of the
まず、回転機30が停止している状態から説明する。ここでは、「Gi」を伝達部470のギヤ比であるアイドラギヤ比、「Gp」を(1+ρ)/ρとした場合、空転状態の第2速変速段62のドリブンギヤ62bの回転数を、出力軸15相当の回転数に換算した回転数(2ndアイドラ回転数)N2iは、[N2i=Ne/(Gp・Gi・G2)]となる。有段変速状態で第1速変速段61が選択されている場合の出力軸15の回転数N1は、[N1=Ne/G1]となる。出力軸15上で[N1=N2i]となるように回転機30を制御することが、上記で説明した同期制御の条件である。したがって、ECU50は、同期制御では、下記の数式(10)を満たすようにリングギヤ420Rの回転数Nrを調節する必要がある。またこの場合のキャリヤ420Cの回転数Ncは、下記の数式(11)となる。
Nr=(Ne/Gp)×(1/G1)/(1/(Gp・Gi・G2))
=Ne・Gi・G2/G1 ・・・ (10)
Nc=Ne・(1−(1+Gi・G2/G1)×(1/(1+ρ)) ・・・ (11)
First, the state where the rotating
Nr = (Ne / Gp) × (1 / G1) / (1 / (Gp · Gi · G2))
= Ne · Gi · G2 / G1 (10)
Nc = Ne · (1− (1 + Gi · G2 / G1) × (1 / (1 + ρ)) (11)
ECU50は、この状態から回転機30で反力を作用させて次の変速段(第2速変速段62)まで状態を移行させる。上記のように同期させた後、第1係合装置C1、第2係合装置C2の状態を維持したまま、すなわち、入力軸を変えずに、第1速変速段61を解放状態、第2速変速段62を締結状態とした場合、差動機構420の差動状態は、図15で示すような状態となる。図15中、「Fc」はキャリヤ420Cのトルク、「Nc」はキャリヤ420Cの回転数、「Fs」はサンギヤ420Sのトルク、「Ns」はサンギヤ420Sの回転数、「Fr」はリングギヤ420Rのトルク、「Nr」はリングギヤ420Rの回転数である。この場合、下記の数式(12)で示す力の釣り合い式、及び、下記の数式(13)で示すトルクの釣り合い式が成り立つ。
Fc=Fs+Fr ・・・ (12)
Fc・ρ−Fs・(1+ρ)=0 ・・・ (13)
From this state, the
Fc = Fs + Fr (12)
Fc · ρ−Fs · (1 + ρ) = 0 (13)
そして、回転機30のキャリヤ軸上でのトルクを「Tmg」とすると、無段変速状態での回転機30での発電量相当値Wmは、[Wm=Tmg×Nc]となる。ここでは、この発電量相当値Wを車両2において想定される最も利用頻度の高い基本の走行モードでの電力収支に適合するようにする。具体的には、伝達部470のアイドラギヤ比Gi、差動機構420のギヤ比ρ(サンギヤ420Sの歯数Zs、リングギヤ420Rの歯数Zr)を調節することで調整する。ここでは、例えば、車両2の基本の走行モードの走行状態における電力消費量を「Wo」とすると、下記の数式(14)が成り立つように、差動機構420のギヤ比ρを調節する。なお、数式(14)において、「ηg」は回転機30の発電効率である。
Wo=∫(Nc・Tmg/ηg)・dt ・・・ (14)
When the torque on the carrier shaft of the rotating
Wo = ∫ (Nc · Tmg / ηg) · dt (14)
なお、図16は、上記のような変速機401において、機関4の機関出力を増加し車両2を加速させる際の差動機構420の差動状態の一例を表している。
FIG. 16 shows an example of the differential state of the
以上で説明した実施形態に係る変速機401、ECU50は、デュアルクラッチ式の有段変速状態と無段変速状態とを適切に使い分けることができるので、燃費性能を向上させることができる。
Since the
さらに、以上で説明した実施形態に係る変速機401によれば、差動機構420は、車両2の走行中に当該車両2で消費される電力量と、無段変速状態で回転機30が発電する発電量とに基づいてギヤ比が設定される。したがって、変速機401、ECU50は、例えば、車両2の走行中に当該車両2で消費される電力量に対して、無段変速状態で回転機30が発電する発電量を適切な量に調節することができる。よって、変速機401は、回転機30が発電する発電量が多すぎて無駄になることなどを抑制することができ、無段変速状態における回転機30による発電量を最適化することができる。
Furthermore, according to the
[実施形態5]
図17は、実施形態5に係る変速機を搭載した車両の概略構成図である。実施形態5に係る車両用変速機は、慣性質量体を備える点で実施形態1、2、3、4とは異なる。[Embodiment 5]
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a vehicle equipped with a transmission according to the fifth embodiment. The vehicle transmission according to the fifth embodiment is different from the first, second, third, and fourth embodiments in that it includes an inertial mass body.
本実施形態に係る車両用変速機としての変速機501は、図1で説明した構成を基本とし、さらに慣性質量体としての回転体580を備える。
A
回転体580は、回転機30の回転軸31に接続されるものである。回転体580は、例えば、円盤状に形成されるフライホイールであり、慣性モーメントを発生させるための慣性質量部材として作用する。ここでは、回転体580は、回転軸31に一体回転可能に結合されているが、ギヤ等を介在して回転軸31に接続するようにしてもよい。本実施形態の変速機501は、キャリヤ20Cの反力の変化分において、相対的に周期の長い大きな変動に対しては回転機30の回転制御で対応する一方、相対的に周期の短い瞬間的な変動に対しては回転体580にてエネルギを吸収/放出することで、当該回転体580の慣性により過渡的な入力変化に対応することができる。
The
エンジントルクTe、エンジントルクTeの変化量ΔTe、回転体580の慣性質量Iw、回転体580の慣性回転角速度ω、回転機30による吸収トルクTm、吸収トルクTmの変化量ΔTmを用いて変速機501の動作を説明する。
例えば、回転体580を備えていない変速機(例えば、変速機1)は、「Te+ΔTe」のように変化した場合、回転機30の回転制御により「Tm+ΔTm」となるように対応することとなる。この場合、例えば、ΔTm=(1+1/ρ)・ΔTeとなる。
For example, a transmission (for example, transmission 1) that does not include the
一方、本実施形態の変速機501は、回転体580を備えていることから、ΔTm=(1+1/ρ)・ΔTe−Iw(dω/dt)となり、上記の場合と比較して、吸収トルクTmの変化量ΔTmが相対的に小さくて済む。これにより、変速機501は、回転機30の負荷を相対的に小さくすることができ、例えば、回転機30の体格を相対的に小さくし、変速機501を小型化することができる。また、変速機501は、回転機30による吸収トルクTmの変化が相対的に少なくなり過敏に変化しないので、例えば、回転機30における発電量の推定精度を向上することができ、蓄電状態SOCの演算の精度も向上することができる。この結果、変速機501は、ひいては蓄電装置40の容量を低減し小型化を図ることもできる。また、エンジントルクTeの変動に対して、当該変動分のエネルギを回転機30の回転制御によって電気エネルギに変換して貯蔵する場合の変換効率と比較して、当該変動分のエネルギを回転体580の機械的エネルギに変換して貯蔵する場合の変換効率の方が相対的に高いことから、変速機501は、その分、更なる燃費性能の向上を図ることができる。
On the other hand, since the
以上で説明した実施形態に係る変速機501、ECU50は、デュアルクラッチ式の有段変速状態と無段変速状態とを適切に使い分けることができるので、燃費性能を向上させることができる。
Since the
さらに、以上で説明した実施形態に係る変速機501によれば、回転機30の回転軸31に接続される回転体580を備える。したがって、変速機501、ECU50は、回転機30の小型化を図ることができると共にさらなる燃費性能の向上を図ることができる。
Furthermore, the
なお、上述した本発明の実施形態に係る車両用変速機及び制御装置は、上述した実施形態に限定されず、請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。本実施形態に係る車両用変速機及び制御装置は、以上で説明した各実施形態の構成要素を適宜組み合わせることで構成してもよい。 The vehicle transmission and the control device according to the above-described embodiment of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope described in the claims. The vehicle transmission and the control device according to the present embodiment may be configured by appropriately combining the components of the respective embodiments described above.
以上の説明では、差動機構20は、第1サンギヤ20S1が第1入力軸13と接続される要素、第2サンギヤ20S2が第2入力軸14と接続される要素、キャリヤ20Cが回転機30の回転軸31と接続される要素となっているものとして説明したが、各回転要素と第1入力軸13、第2入力軸14、回転軸31の組み合わせは、この組み合わせに限られない。差動機構420についても同様である。
In the above description, the
以上で説明した車両は、走行用動力源として、機関に加えてさらに、発電可能な電動機としてのモータジェネレータなどを備えたいわゆる「ハイブリッド車両」であってもよい。 The vehicle described above may be a so-called “hybrid vehicle” provided with a motor generator as an electric motor capable of generating electricity in addition to the engine as a driving power source.
以上の説明では、車両用変速機の制御装置は、ECU50によって兼用されるものとして説明したがこれに限らない。例えば、制御装置は、ECU50とは別個に構成され、相互に検出信号や駆動信号、制御指令等の情報の授受を行う構成であってもよい。
In the above description, the control device for the vehicle transmission has been described as being shared by the
以上の説明では、奇数段変速部10Aは、第1係合装置C1等によって構成され、偶数段変速部10Bは、第2係合装置C2等によって構成されるものとして説明したがこれに限らない。例えば、第1変速段群11の各段と第2変速段群12の各段とを入れ替えて、奇数段変速部10Aを第2係合装置C2等によって構成し、偶数段変速部10Bを第1係合装置C1等によって構成してもよい。つまり、第1変速段群11、第1入力軸13、第1係合装置C1と第2変速段群12、第2入力軸14、第2係合装置C2とは、「第1」と「第2」との関係が入れ替わってもよい。
In the above description, the odd-numbered
1、201、301、401、501 変速機(車両用変速機)
2 車両
3 パワートレーン
4 機関
5 動力伝達装置
6 駆動輪
7 ダンパ
8 デファレンシャルギヤ
10 変速機構
10A 奇数段変速部
10B 偶数段変速部
11 第1変速段群
12 第2変速段群
13 第1入力軸
14 第2入力軸
15 出力軸
20、420 差動機構
30 回転機
31 回転軸
40 蓄電装置
50 ECU(制御装置)
51 車両状態検出装置
70、470 伝達部
580 回転体(慣性質量体)
C1 第1係合装置
C2 第2係合装置
R1 第1経路
R2 第2経路
R3 第3経路
R4 第4経路1, 201, 301, 401, 501 Transmission (vehicle transmission)
2 Vehicle 3 Powertrain 4
51 Vehicle
C1 first engaging device C2 second engaging device R1 first route R2 second route R3 third route R4 fourth route
Claims (10)
回転機の回転軸と前記第1入力軸と前記第2入力軸とを差動回転可能に接続する差動機構と、
前記第1係合装置、前記第2係合装置、及び、前記回転機を制御し、前記機関からの回転動力を前記第1変速段群、又は、前記第2変速段群のいずれか1つの変速段によって変速して出力軸から出力可能である有段変速状態と、前記機関からの回転動力を前記第1変速段群、及び、前記第2変速段群を構成する各変速段の変速比の間の変速比で変速して前記出力軸から出力可能であると共に当該変速比を無段階に変更可能である無段変速状態とに切り替え可能である制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記有段変速状態と前記無段変速状態とのうち効率が相対的に高い方の状態となるように制御することを特徴とする、
車両用変速機。A first engagement device capable of connecting / disconnecting power transmission between an engine that generates rotational power for driving the vehicle and a first input shaft of the first shift stage group; and the engine and the second shift stage group. A transmission mechanism having a second engagement device capable of connecting and disconnecting power transmission between the two input shafts;
A differential mechanism that connects a rotating shaft of the rotating machine, the first input shaft, and the second input shaft so as to be differentially rotatable;
The first engagement device, the second engagement device, and the rotating machine are controlled, and rotational power from the engine is transmitted to any one of the first gear group or the second gear group. A stepped shift state in which the speed is changed by the shift stage and can be output from the output shaft; A control device capable of shifting to a continuously variable transmission state in which the gear ratio can be changed and output from the output shaft and the gear ratio can be changed continuously.
The control device performs control so as to be in a state in which the efficiency is relatively higher between the stepped transmission state and the continuously variable transmission state,
Vehicle transmission.
前記有段変速状態である場合であって現在の変速段と次の変速段との間の変速比での効率が当該現在の変速段での効率より高い場合には前記無段変速状態となるように制御し、
前記無段変速状態である場合であって当該無段変速状態での効率が次の変速段での効率より高い場合には前記無段変速状態を維持し、
前記無段変速状態である場合であって次の変速段での効率が当該無段変速状態での効率より高い場合には当該次の変速段となるように制御する、
請求項1に記載の車両用変速機。The control device is in the stepped gear shift state, and when the efficiency at the current gear is higher than the efficiency at the gear ratio between the current gear and the next gear, the control device Maintain the gear position,
When the gear is in the stepped shift state and the efficiency at the gear ratio between the current shift step and the next shift step is higher than the efficiency in the current shift step, the continuously variable shift state is entered. To control and
In the case of the continuously variable transmission state, when the efficiency in the continuously variable transmission state is higher than the efficiency in the next gear stage, the continuously variable transmission state is maintained,
When the stepless speed change state and the efficiency at the next speed step is higher than the efficiency at the stepless speed change state, control is performed so as to be the next speed step.
The vehicle transmission according to claim 1.
前記無段変速状態は、前記機関からの回転動力を前記第1入力軸、前記第2入力軸、及び、前記差動機構を介して変速する状態であり、
前記制御装置は、前記回転機を制御し前記差動機構の差動回転を調節することで前記無段変速状態を実現する、
請求項1又は請求項2に記載の車両用変速機。The stepped speed change state is a state in which the rotational power from the engine is changed via either the first input shaft or the second input shaft.
The continuously variable transmission state is a state in which the rotational power from the engine is shifted via the first input shaft, the second input shaft, and the differential mechanism,
The control device realizes the continuously variable transmission state by controlling the rotating machine and adjusting the differential rotation of the differential mechanism.
The vehicle transmission according to claim 1 or 2.
前記無段変速状態から、前記機関からの回転動力を前記第2変速段群のいずれか1つの変速段によって変速する前記有段変速状態に移行する場合に、前記第2係合装置を係合状態、前記第1係合装置を解放状態とし、前記回転機の制御を終了する、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の車両用変速機。The control device places the first engagement device in the engaged state and the second engagement device in the released state, and changes the rotational power from the engine by any one of the first gear positions. When shifting from the stepped speed change state to the stepless speed change state, after controlling the rotating machine and synchronizing the rotational speed of the second input shaft to the rotational speed according to the rotational speed of the output shaft, The rotational power from the engine through the differential mechanism is changed to a state where the rotational power is changed by any one of the second speed group, and the speed ratio is changed by controlling the rotating machine,
The second engagement device is engaged when the stepless speed change state shifts to the stepped speed change state where the rotational power from the engine is changed by any one of the second speed stage group. A state, the first engagement device is released, and the control of the rotating machine is terminated.
The vehicle transmission according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の車両用変速機。The control device changes the gear ratio by controlling the amount of power generated by the rotating machine when in the continuously variable transmission state.
The vehicle transmission according to any one of claims 1 to 4.
前記有段変速状態と、前記無段変速状態であって前記回転機の発電量を見込んだ動作点での状態とのうち効率が相対的に高い方の状態となるように制御する、
請求項5に記載の車両用変速機。The control device can control the output of the engine so that the operating point of the engine is positioned on the optimum fuel consumption line of the engine in anticipation of the power generation amount of the rotating machine in the continuously variable transmission state. Yes,
Control is performed so that the efficiency is relatively higher between the stepped speed change state and the stepless speed change state and the state at the operating point where the power generation amount of the rotating machine is expected.
The vehicle transmission according to claim 5.
前記制御装置は、前記蓄電装置の蓄電量に基づいて前記有段変速状態と前記無段変速状態とを切り替えて、前記無段変速状態である場合に、前記蓄電装置の蓄電量を見込んで前記機関の動作点が当該機関の最適燃費線上に位置するように当該機関の出力を制御可能である、
請求項5又は請求項6に記載の車両用変速機。A power storage device capable of storing the electric power generated by the rotating machine;
The control device switches between the stepped transmission state and the continuously variable transmission state based on a storage amount of the power storage device, and in the case of the continuously variable transmission state, the control device estimates the storage amount of the storage device. The output of the engine can be controlled so that the operating point of the engine is located on the optimum fuel consumption line of the engine.
The vehicle transmission according to claim 5 or 6.
請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載の車両用変速機。The differential mechanism has a gear ratio set based on the amount of power consumed by the vehicle while the vehicle is traveling and the amount of power generated by the rotating machine in the continuously variable transmission state.
The vehicle transmission according to any one of claims 5 to 7.
請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の車両用変速機。An inertial mass connected to the rotating shaft of the rotating machine,
The vehicle transmission according to any one of claims 1 to 8.
前記第1係合装置、前記第2係合装置、及び、前記回転機を制御し、前記機関からの回転動力を前記第1変速段群、又は、前記第2変速段群のいずれか1つの変速段によって変速して出力軸から出力可能である有段変速状態と、前記機関からの回転動力を前記第1変速段群、及び、前記第2変速段群を構成する各変速段の変速比の間の変速比で変速して前記出力軸から出力可能であると共に当該変速比を無段階に変更可能である無段変速状態とに切り替え可能であり、
前記有段変速状態と前記無段変速状態とのうち効率が相対的に高い方の状態となるように制御することを特徴とする、
制御装置。A first engagement device capable of connecting / disconnecting power transmission between an engine that generates rotational power for driving the vehicle and a first input shaft of the first gear group; and the engine and the second gear group A transmission mechanism having a second engagement device capable of connecting / disconnecting power transmission to / from the second input shaft, and a rotary shaft of the rotating machine, the first input shaft, and the second input shaft can be differentially rotated. A control device for a vehicle transmission comprising a differential mechanism connected to
The first engagement device, the second engagement device, and the rotating machine are controlled, and rotational power from the engine is transmitted to any one of the first gear group or the second gear group. A stepped shift state in which the speed is changed by the shift stage and can be output from the output shaft; And can be switched to a continuously variable transmission state in which the gear ratio can be changed steplessly and can be output from the output shaft.
Control is performed so that the efficiency is relatively higher between the stepped speed change state and the continuously variable speed change state,
Control device.
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