JP5953199B2 - Power transmission device for hybrid vehicles - Google Patents
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Description
本発明は、動力源として内燃機関及び電動発電機を有するハイブリッド車の動力伝達装置に関する。 The present invention relates to a power transmission device for a hybrid vehicle having an internal combustion engine and a motor generator as power sources.
現在、内燃機関と電動発電機(以下、「MG」と略称する。)とを動力源とするいわゆるハイブリッド車が様々開発され、開示されている。動力源として内燃機関とは別にMGを設けることのメリットのうち、MGの接続位置によって異なるメリットがある。MGを車輪側、つまり変速機の出力側に接続する配置では、変速機を介さない走行、MGによる発進、制動時のエネルギーをMGによって回収するなどがある。MGを内燃機関側、つまり変速機の入力側に接続する配置では、MGによる内燃機関の始動、内燃機関によるMGを用いた発電などがある。 Currently, various so-called hybrid vehicles using an internal combustion engine and a motor generator (hereinafter abbreviated as “MG”) as power sources have been developed and disclosed. Among the merits of providing an MG separately from the internal combustion engine as a power source, there are merits that differ depending on the connection position of the MG. In an arrangement in which the MG is connected to the wheel side, that is, the output side of the transmission, there is traveling without using the transmission, starting by the MG, and recovery of energy during braking by the MG. In an arrangement in which the MG is connected to the internal combustion engine side, that is, the input side of the transmission, there are a start of the internal combustion engine by the MG, a power generation using the MG by the internal combustion engine, and the like.
実際に、変速機の入力側と出力側とのそれぞれにMGを搭載する構成のハイブリッド車がある。しかし、2つのMGを搭載するのは重量、搭載スペース、コストなどが増加する。そこで、MGは1つで、変速機の入力側と出力側とに接続が切り替えられる構成のハイブリッド車が考案されている。例えば、特許文献1である。 Actually, there is a hybrid vehicle in which MG is mounted on each of the input side and output side of the transmission. However, mounting two MGs increases weight, mounting space, cost, and the like. Therefore, a hybrid vehicle has been devised in which there is one MG and the connection can be switched between the input side and the output side of the transmission. For example, it is patent document 1. FIG.
特許文献1に開示されているハイブリッド車は、変速段毎に対応する減速比の歯車の組み合わせを選択する変速機を用いており、変速段を切り替える変速時に発生する内燃機関の出力が遮断してしまうトルク遮断をMGでアシストして回避することができる。しかし、MGでアシストする際のギヤが固定されているため、高速走行に対応する高速変速段の変速時、MGの許容回転をオーバーしてしまい、アシストができない場合がある。そこで、アシストするためのギヤを高速変速段に対応できる構成とした場合は、今度は低速変速段の変速時にMGによるアシストのためのトルクが不足し、トルク遮断が発生してしまう。 The hybrid vehicle disclosed in Patent Document 1 uses a transmission that selects a combination of gears having a reduction ratio corresponding to each shift speed, and the output of the internal combustion engine generated at the time of shifting to switch the shift speed is cut off. Torque interruption can be avoided by assisting with MG. However, since the gear for assisting with MG is fixed, the allowable rotation of MG may be exceeded at the time of shifting at a high speed gear stage corresponding to high speed traveling, and assist may not be possible. Therefore, if the gear for assisting is configured to be compatible with the high speed gear, this time, the torque for assisting by the MG is insufficient at the time of shifting at the low speed and the torque is interrupted.
また、特許文献1に開示されているハイブリッド車では、高速域のMGによる走行時に、MGの過回転を防止するため、MGを入力軸(変速機の入力側)に接続する必要がある。そのために、特許文献1に開示されているハイブリッド車では、MGのみで走行する際、入力軸及び出力軸上の必要のないギヤも回転(連れ回り)し、いわゆる引きずり損失や撹拌損失が大きい。 Further, in the hybrid vehicle disclosed in Patent Document 1, it is necessary to connect the MG to the input shaft (the input side of the transmission) in order to prevent the MG from over-rotating when traveling by the MG in the high speed range. For this reason, in the hybrid vehicle disclosed in Patent Document 1, when traveling with only MG, unnecessary gears on the input shaft and the output shaft also rotate (follow-up), and so-called drag loss and stirring loss are large.
更に、特許文献1に開示されているハイブリッド車では、MGから差動機構までのギヤの噛合する回数が4回と多い。噛合回数が多いと、噛合損失の悪化、ギヤノイズや歯打ち音の悪化につながる。特に、内燃機関が停止した状態のMGのみで走行する場合、MGの駆動音は小さいため、内燃機関も駆動している場合と比べて、ギヤノイズや歯打ち音が内燃機関の駆動音にかき消されない。 Furthermore, in the hybrid vehicle disclosed in Patent Document 1, the number of times that the gear from the MG to the differential mechanism meshes is as many as four. When the number of meshing is large, the meshing loss is worsened, and the gear noise and the rattling noise are worsened. In particular, when the vehicle travels only with the MG with the internal combustion engine stopped, the drive noise of the MG is small, so gear noise and rattling noise are drowned out by the drive sound of the internal combustion engine compared to when the internal combustion engine is also driven. Absent.
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、変速時のトルク遮断にも対応が可能であり、電動発電機のみの走行時に効率良く走行が行え、静かなハイブリッド車の動力伝達装置を提供することを解決すべき課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can provide a quiet power transmission device for a hybrid vehicle that can cope with torque interruption at the time of gear shifting, can efficiently travel when only a motor generator is traveling. It is a problem to be solved.
上記課題を解決するための請求項1に係る発明の構成上の特徴は、動力源として内燃機関及び電動発電機と、
前記電動発電機の出力軸と同期回転する少なくとも2つの電動発電機用ギヤをもつ電動発電機用軸と、
前記内燃機関の出力及び前記電動発電機の出力が入力される入力軸と、
前記入力軸に並列に配置される第1出力軸及び第2出力軸と、
を有し、
前記入力軸に、前記入力軸と同期回転する変速のための複数の入力軸変速ギヤと、前記入力軸に対して遊転する変速のための少なくとも2つの遊転入力軸変速ギヤと、前記入力軸と同期回転し前記遊転入力軸変速ギヤの何れか1つと同期回転可能に接続する第3接続手段と、が配置され、
前記第1出力軸に、前記第1出力軸と同期回転し駆動輪へと動力を伝達する最終ギヤに常時噛合する第1出力ギヤと、前記第1出力軸に対して遊転し前記複数の入力軸変速ギヤに各々常時噛合する変速のための複数の第1出力軸変速ギヤと、前記第1出力軸と同期回転し前記複数の第1出力軸変速ギヤの何れか1つと同期回転可能に接続する第1接続手段と、が配置され、
前記第2出力軸に、前記第2出力軸と同期回転し前記最終ギヤに常時噛合する第2出力ギヤと、前記第2出力軸に対して遊転し全ての前記電動発電機用ギヤと各々常時噛合し且つ前記遊転入力軸変速ギヤとも各々常時噛合する少なくとも2つの共用ギヤと、前記第2出力軸と同期回転し前記共用ギヤの何れか1つと同期回転可能に接続する第2接続手段と、が配置されることである。
The structural feature of the invention according to claim 1 for solving the above-described problems is that an internal combustion engine and a motor generator are used as a power source.
A motor generator shaft having at least two motor generator gears rotating synchronously with the output shaft of the motor generator;
An input shaft to which the output of the internal combustion engine and the output of the motor generator are input;
A first output shaft and a second output shaft arranged in parallel with the input shaft;
Have
A plurality of input shaft transmission gears for shifting that rotate synchronously with the input shaft; at least two idle input shaft transmission gears for shifting that rotate freely with respect to the input shaft; and the input A third connecting means that rotates synchronously with the shaft and is connected to any one of the idle input shaft transmission gears so as to be synchronously rotatable; and
A plurality of first output gears that rotate in synchronism with the first output shaft and that constantly mesh with a final gear that transmits power to drive wheels; A plurality of first output shaft transmission gears for shifting each of which is always meshed with the input shaft transmission gear, and synchronous rotation with the first output shaft, and synchronous rotation with any one of the plurality of first output shaft transmission gears A first connecting means for connecting, and
The second output shaft, the second output gear that rotates synchronously with the second output shaft and always meshes with the final gear, and the motor generator gears that rotate freely with respect to the second output shaft, respectively At least two common gears that are always meshed and always meshed with the idle input shaft transmission gear, and a second connection means that rotates synchronously with the second output shaft and is connected to any one of the shared gears so as to be capable of synchronous rotation. And are arranged.
また請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、前記電動発電機及び前記第2出力軸が、重力方向で前記入力軸及び前記第1出力軸より上方に位置することである。
Further, the structural feature of the invention according to
また請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項1又は2において、前記共用ギヤと常時噛合する前記遊転入力軸変速ギヤが、複数の変速段うち、最高段となる変速段以外に設けられることである。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the idle input shaft transmission gear that is always meshed with the shared gear is a gear other than the highest gear among a plurality of gears. Is to be provided.
また請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項1〜3の何れか1項において、前記共用ギヤと常時噛合する前記遊転入力軸変速ギヤが、複数の変速段うち、最低段及び最高段を除いた連続しない変速段に設けられることである。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the idle input shaft transmission gear that is always meshed with the shared gear is a lowest gear among a plurality of gear speeds. And it is provided in the non-continuous gear stage except the highest gear.
請求項1に係る発明は、入力軸が1つ、出力軸が2つ、そして、電動発電機用軸が1つの構成である。電動発電機用軸上に電動発電機の出力軸と同期回転する電動発電機用ギヤが少なくとも2つ配置され、電動発電機用ギヤと常時噛合する共用ギヤが第2出力軸上に配置されている。この常時噛合するギヤ対を異なるギヤ比とすることで、電動発電機の出力を少なくとも2つのギヤ比で減速することができる。2つのギヤ比を低速変速段用と高速変速段用とに設定することで、低高速段に関係なく変速時にアシストとして電動発電機を使用することができ、トルク遮断を回避することができる。 The invention according to claim 1 has one input shaft, two output shafts, and one motor generator shaft. At least two motor generator gears that rotate synchronously with the output shaft of the motor generator are disposed on the motor generator shaft, and a shared gear that always meshes with the motor generator gear is disposed on the second output shaft. Yes. By making these always meshing gear pairs have different gear ratios, the output of the motor generator can be reduced by at least two gear ratios. By setting the two gear ratios for the low speed stage and the high speed stage, the motor generator can be used as an assist during a shift regardless of the low and high speed stages, and torque interruption can be avoided.
また、請求項1に係る発明は、第2出力軸上の共用ギヤの何れかを第2出力軸と同期回転可能に第2接続手段で接続し、第1接続手段及び第3接続手段を何れのギヤとも接続しない状態(ニュートラル状態)とすることで、電動発電機の出力が第2出力軸上の第2出力ギアから最終ギヤに伝達できるため電動発電機のみで走行できる。その際、第1接続手段及び第3接続手段がニュートラル状態となり、入力軸と同期回転する入力軸変速ギヤ及び入力軸変速ギヤに常時噛合する第1出力軸変速ギヤが回転しないので、引きずり損失(撹拌損失)が抑制される。特に、第2接続手段が選択できるギヤ対を低速域と高速域とに対応させることで、高速域であっても引きずり損失を抑制することができる。 In the invention according to claim 1, any one of the shared gears on the second output shaft is connected to the second output shaft by the second connection means so as to be able to rotate synchronously, and any of the first connection means and the third connection means is connected. Since the output of the motor generator can be transmitted from the second output gear on the second output shaft to the final gear by setting it to a state where it is not connected to any of the gears (neutral state), it is possible to run only with the motor generator. At this time, the first connecting means and the third connecting means are in a neutral state, and the input shaft transmission gear that rotates synchronously with the input shaft and the first output shaft transmission gear that is always meshed with the input shaft transmission gear do not rotate. (Stirring loss) is suppressed. Particularly, by making the gear pair that can be selected by the second connection means correspond to the low speed range and the high speed range, drag loss can be suppressed even in the high speed range.
また、請求項1に係る発明は、電動発電機のみで走行する際、電動発電機の出力は電動発電機用ギヤから共用ギヤ、第2出力軸の第2出力ギヤから最終ギヤへと伝達され、噛合回数が2回である。 In the invention according to claim 1, when the vehicle is driven only by the motor generator, the output of the motor generator is transmitted from the motor generator gear to the common gear and from the second output gear of the second output shaft to the final gear. , The number of meshing is two times.
よって、請求項1に係る発明は、変速時のトルク遮断にも対応が可能であり、電動発電機のみの走行時に効率良く走行が行え、静かなハイブリッド車の動力伝達装置である。 Therefore, the invention according to claim 1 is a quiet hybrid vehicle power transmission device that can cope with torque interruption at the time of gear shifting, can efficiently travel only when the motor generator travels.
請求項2に係る発明は、電動発電機のみで走行する際、電動発電機の走行に必要のないギヤが配置されている入力軸及び第1出力軸が、電動発電機の走行に必要なギヤが配置されている電動発電機用軸及び第2出力軸よりも重力方向で低い。これらギヤが配置されているハウジング内には潤滑油が貯油されており、重力方向下方のギヤは潤滑油を撹拌するため、走行に必要のないギヤは回転しないのが望ましい。よって、請求項2に係る発明によれば、電動発電機のみの走行時には、撹拌損失を抑制することができる。
According to the second aspect of the present invention, when traveling with only the motor generator, the input shaft and the first output shaft on which gears that are not necessary for the motor generator are disposed are gears necessary for the motor generator to travel. Is lower in the direction of gravity than the motor generator shaft and the second output shaft. Lubricating oil is stored in the housing in which these gears are arranged, and the gear below the gravitational direction stirs the lubricating oil, so it is desirable that gears that are not necessary for running do not rotate. Therefore, according to the invention which concerns on
請求項3に係る発明は、共用ギヤと常時噛合する遊転入力軸変速ギヤとのギヤ対に対応する変速段は、最高段となる変速段以外に設けられる。共用ギヤは、内燃機関及び電動発電機のどちらの動力によっても回転する。そのため、内燃機関での駆動では、いわゆる燃費ギヤと言われる最高段となる変速段を共用ギヤに対応させると、電動発電機の出力軸が回転することになる。電動発電機は通常、高速の変速段よりも低速の変速段での走行に対して燃費がよいためである。 In the invention according to claim 3, the gear stage corresponding to the gear pair of the idle input shaft transmission gear that is always meshed with the shared gear is provided in addition to the highest gear stage. The shared gear is rotated by the power of both the internal combustion engine and the motor generator. For this reason, in driving with an internal combustion engine, the output shaft of the motor generator rotates when the highest gear, which is referred to as a so-called fuel efficiency gear, is associated with the shared gear. This is because the motor generator usually has better fuel efficiency for traveling at a lower speed than at a higher speed.
請求項4に係る発明は、共用ギヤと常時噛合する遊転入力軸変速ギヤとのギヤ対に対応する変速段は、最低段及び最高段を除いた連続しない変速段に設けられる。変速段が連続すると連続している変速段の変速切り替え時に、電動発電機の出力も切り替えることとなり、変速時のトルク遮断のアシストができない。そして、最低段及び最高段以外を対応させることで、最低速の変速段から最高速の変速段までの全ての変速時に電動発電機の出力を対応させることができる。よって、共用ギヤが対応する変速段を最低段及び最高段を除いた連続しない変速段に設けられることで、より確実に全変速段の変速時に電動発電機によってトルク遮断のアシストが可能になる。 According to a fourth aspect of the present invention, the gear positions corresponding to the gear pair of the idle input shaft transmission gear that is always meshed with the shared gear are provided at non-continuous gear speeds excluding the lowest gear and the highest gear. If the shift speeds are continuous, the output of the motor generator is also switched at the time of the shift change of the continuous shift speeds, and the torque interruption assist at the time of the shift cannot be performed. And by making it correspond to other than the lowest gear and the highest gear, it is possible to make the output of the motor generator correspond to all shifts from the lowest gear to the highest gear. Therefore, by providing the shift speeds corresponding to the shared gear in the non-continuous shift speeds excluding the lowest speed and the highest speed, it is possible to assist the torque interruption by the motor generator at the time of shifting at all speeds more reliably.
本発明の代表的な実施形態を図1及び図2を参照して説明する。本実施形態に係るハイブリッド車の動力伝達装置(以下、「動力伝達装置」と称する。)は、車両に搭載される。 A representative embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. A hybrid vehicle power transmission device (hereinafter referred to as a “power transmission device”) according to the present embodiment is mounted on a vehicle.
(実施形態1)
本実施形態1の動力伝達装置は、図1に示されるように、内燃機関11と、MG(電動発電機)2と、MG用軸(電動発電機用軸)22と、入力軸3と、第1出力軸4と、第2出力軸5と、制御手段6とを有する。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the power transmission device according to the first embodiment includes an
内燃機関11及びMG2は異なる動力源として、以下に説明するように配置されている。
The
内燃機関11は、その出力軸111がクラッチ12によって入力軸3と断続可能に配置されている。
The
MG2は、駆動・発電手段61を介してバッテリー62と接続している。駆動・発電手段61は後述する制御手段6によって制御されてMG2を停止、駆動用、発電用に切り替える。駆動の場合、MG2は駆動・発電手段61を介してバッテリ−62から駆動のための電力が供給され、発電の場合、MG2によって発電された電力を駆動・発電手段61を介してバッテリ−62に充電する。MG2は、駆動した出力を出力軸21に出力し、出力軸21から発電のための動力が入力される。出力軸21はMG用軸(電動発電機用軸)22と同期回転可能に結合している。MG用軸22には、MG用軸22と同期回転する2つのMG用ギヤ(電動発電機用ギヤ)221、222が配置されている。なお、MG用軸22と出力軸21とは同期回転可能に結合しているため、出力軸21を延長して出力軸21上にMG用ギヤ221、222を配置し、出力軸21とMG用ギヤ221、222とが同期回転する構成でもよい。
The
入力軸3は、一端がクラッチ12に接続し、クラッチ12が接続状態で内燃機関11の出力軸111と同期回転し、クラッチ12が切断状態で出力軸111と相対回転する。入力軸3には、入力軸変速ギヤ31〜33と遊転入力軸変速ギヤ34、35と第3接続手段とが配置されている。入力軸変速ギヤ31〜33は、入力軸3と同期回転するように入力軸3に一体結合している。遊転入力軸変速ギヤ34、35は、ベアリング(図示略)を介して入力軸3の外周を相対回転可能に配置されている。以下、軸と相対回転可能あるいは軸に対して遊転する部材は、軸との間にベアリングが配置されているとする。第3接続手段は、図2に示すように第3スリーブ36とアクチュエータ13とを有する。第3スリーブ36は、入力軸3と同期回転し、アクチュエータ13によって入力軸3の軸方向に摺動可能である。図1に戻って、第3スリーブ36は軸方向において、遊転入力軸変速ギヤ34、35の間に位置している。遊転入力軸変速ギヤ34、35は、第3スリーブ36とそれぞれ接続すると、それぞれ入力軸3と同期回転できる。そして、第3スリーブ36がどちらかのギヤと接続する接続状態と、どちらのギヤとも接続しないニュートラル状態とを有する。なお、第3スリーブ36と遊転入力軸変速ギヤ34、35との間には同期手段361、362が配置されている。入力軸3(第3スリーブ36)と遊転入力軸変速ギヤ34、35とが接続するには相対回転している互いの回転が同期する必要がある。同期手段361、362によって回転が同期してから、第3スリーブ36と遊転入力軸変速ギヤ34、35とが接続する。
One end of the input shaft 3 is connected to the clutch 12, and rotates synchronously with the
第1出力軸4には、第1出力ギヤ44と第1出力軸変速ギヤ41〜43と、第1接続手段とが配置されている。第1出力ギヤ44は、第1出力軸4と同期回転し、駆動輪(図示略)へと動力を伝達する最終ギヤ71と常時噛合する。第1出力軸変速ギヤ41〜43は、第1出力軸4と相対回転可能に第1出力軸4に配置されており、入力軸3の対応する入力軸変速ギヤ31〜33の何れかとそれぞれ常時噛合する。常時噛合する1つのギヤ対が1つの変速段に対応する。本実施形態1の動力伝達装置では、第1出力軸変速ギヤ41と入力軸変速ギヤ31とで第1速の変速段、第1出力軸変速ギヤ42と入力軸変速ギヤ32とで第5速の変速段、第1出力軸変速ギヤ43と入力軸変速ギヤ33とで第3速の変速段、となる。第1接続手段は、図2に示すように2つの第1スリーブ45、46と2つのアクチュエータ14、15とを有する。1つの第1スリーブに1つのアクチュエータが対応する。第1スリーブ45、46は、第1出力軸4と同期回転し、アクチュエータ14、15によって第1出力軸4の軸方向に摺動可能である。図1に戻って、2つの第1スリーブのうち第1スリーブ45は、第1出力軸変速ギヤ41と接続可能であり、第1出力軸変速ギヤ41の軸方向の一方に位置する。第1出力軸変速ギヤ41は第1スリーブ45と接続すると第1出力軸4と同期回転できる。もう1つの第1スリーブ46は、軸方向において、第1出力軸変速ギヤ42、43の間に位置している。接続するスリーブとギヤとの間には、相対回転するスリーブとギヤとの回転を同期させる同期手段451、461、462が配置されている。第1出力軸変速ギヤ42、43は第1スリーブ46と接続すると第1出力軸4と同期回転できる。そして、第1スリーブ45、46は、対応するギヤと接続する接続状態と、対応する何れのギヤとも接続しないニュートラル状態とを有する。なお、2つの第1スリーブ45、46は、2つが同時に接続状態になることはない。
The first output shaft 4 is provided with a first output gear 44, first output shaft transmission gears 41 to 43, and first connection means. The first output gear 44 rotates in synchronization with the first output shaft 4 and always meshes with a
更に、第1出力軸4には、後進段ギヤ47と後進段接続手段とパーキングロック用ギヤ49とが配置されている。後進段ギヤ47は、第1出力軸4と相対回転可能に第1出力軸4に配置されている。後進段接続手段は、図2に示すように後進段スリーブ48とアクチュエータ16とを有する。後進段スリーブ48は、第1出力軸4と同期回転し、アクチュエータ16によって第1出力軸4の軸方向に摺動可能である。図1に戻って、本実施形態1の動力伝達装置を搭載する車両が後進する際は、後進段スリーブ48が軸方向に摺動し、後進段ギヤ47と同期回転可能に接続する。後進段スリーブ48と後進段ギヤ47との間には、2つの回転を同期する同期手段481が配置されている。なお、後進段が選択される際の車両はほぼ停止していることがほとんどであるため、後進段スリーブ48と後進段ギヤ47とは相対回転しておらず互いにほぼ回転していないことが多いことが想定されるため、小さいサイズの同期手段481を配置するか、同期手段481自体を配置しない構成でもよい。
Further, a reverse gear 47, a reverse gear connecting means, and a
パーキングロック用ギヤ49は、第1出力軸4と同期回転する。パーキングロック用ギヤ49は、回転できないように固定されることで、車両を停止するために用いられる。パーキングロック用ギヤ49が回転できないように固定する方法としては、例えば、パーキングロック用ギヤ49の歯(図示略)と歯(図示略)との間に固定用の部材(図示略)を嵌合させるなど、公知技術を採用することができる。
The
第2出力軸5には、第2出力ギヤ51と共用ギヤ52、53と第2接続手段とが配置されている。第2出力ギヤ51は、第2出力軸5と同期回転し、駆動輪(図示略)へと動力を伝達する最終ギヤ71と常時噛合する。共用ギヤ52、53は、第2出力軸5と相対回転可能に配置され、MG用軸22の対応するMG用ギヤ221、222とそれぞれ常時噛合し且つ入力軸3の対応する遊転入力軸変速ギヤ34、35とそれぞれ常時噛合する。常時噛合する1つの共用ギヤと1つの遊転入力軸変速ギヤとが1つのギヤ対となり、1つの変速段に対応する。本実施形態1の動力伝達装置では、共用ギヤ52と遊転入力軸変速ギヤ34とで第2速の変速段、共用ギヤ53と遊転入力軸変速ギヤ35とで第4速の変速段となる。第2接続手段は、図2に示すように第2スリーブ54とアクチュエータ17とを有する。第2スリーブ54は、第2出力軸5と同期回転し、アクチュエータ17によって第2出力軸5の軸方向に摺動可能である。図1に戻って、第2スリーブ54は、軸方向において、共用ギヤ52、53の間に位置している。第2スリーブ54と共用ギヤ52,53との間には、相対回転する第2スリーブ54と共用ギヤ52(53)との回転を同期させる同期手段541(542)が配置されている。共用ギヤ52、53は第2スリーブ54と接続すると第2出力軸5と同期回転できる。そして、第2スリーブ54は、共用ギヤ52、53のどちらかと接続する接続状態と、どちらとも接続しないニュートラル状態とを有する。
The
共用ギヤ52、53は、それぞれ入力軸3上の遊転入力軸変速ギヤ34、35と常時噛合し、更に、MG用軸22上のMG用ギヤ221、223とも常時噛合している。2つの共用ギヤのうち第2速の変速段に対応する共用ギヤ52はMG用ギヤ221、第4速の変速段に対応する共用ギヤ53はMG用ギヤ222、にそれぞれ常時噛合する。本実施形態1の動力伝達装置では、共用ギヤとMG用ギヤとのギヤ対が2つある。MG2の出力を2つの異なる減速比の何れかを経由させて駆動輪へと伝達することができる。よって、共用ギヤ52、53は、内燃機関11の出力を減速するギヤ対の一方と、MG2の出力を減速するギヤ対の一方となっている共用されるギヤである。ここでは、第2速に対応する共用ギヤ52とMG用ギヤ221とによるギヤ対の減速比が、第4速に対応する共用ギヤ53とMG用ギヤ222とによるギヤ対の減速比より大きく、MG用ギヤ221がMG2の出力に対するLoギヤとなり、MG用ギヤ222がMG2の出力に対するHiギヤとなる。
The common gears 52 and 53 are always meshed with the idle input shaft transmission gears 34 and 35 on the input shaft 3, respectively, and are also always meshed with the MG gears 221 and 223 on the
そして、本実施形態1の動力伝達装置では、2つの出力軸、第1出力軸4と第2出力軸5とを有する構成であり、駆動輪へと動力を伝達する最終ギヤ71に常時噛合する、それぞれの出力軸と同期回転するギヤが配置されている。つまり、最終ギヤ71は、第1出力軸4上の第1出力ギヤ44及び第2出力軸5上の第2出力ギヤ51と常時噛合しているため、どちらかの出力軸に動力が伝達されれば、駆動輪へと動力が伝達される。
And in the power transmission device of this Embodiment 1, it is the structure which has two output shafts, the 1st output shaft 4 and the
更に、本実施形態1の動力伝達装置では、第1出力軸4上の後進段用ギヤ47が共用ギヤの1つ、共用ギヤ52と常時噛合している。共用ギヤ52は、更に、後進段用ギヤ47のアイドラギヤとしても利用される構成である。
Furthermore, in the power transmission device of the first embodiment, the reverse gear 47 on the first output shaft 4 is always meshed with one of the common gears, the
次に、制御手段6は、内燃機関11及び駆動・発電手段61、クラッチ12、全スリーブ(後進段スリーブ48を含む)の接続及び切断を制御する。よって、説明中に「駆動、停止、接続、及び切断」と表現されている場合は、制御手段6によって制御されているとする。
Next, the control means 6 controls connection and disconnection of the
本実施形態1の動力伝達装置は、MG2を入力軸3側と第2出力軸5側とに接続切り替えできる。入力軸3側は、内燃機関11の動力が変速されず入力される位置で、第2出力軸5側は、内燃機関11の動力が変速されて出力される位置である。
The power transmission device according to the first embodiment can switch the connection of the
(a)MG2を入力軸3側に接続
MG2を入力軸3側に接続するには、第2スリーブ54をニュートラル状態、第3スリーブ36を接続状態にする。MG2が動力を出力する場合、出力軸21が回転し同期回転するMG用軸22が回転する。そして、2つのMG用ギヤ221、222が回転し、これらにそれぞれ常時噛合している共用ギヤ52、53の2つのギヤが回転する。次に、2つの共用ギヤ52、53にそれぞれ常時噛合している遊転入力軸変速ギヤ34、35が回転する。第3スリーブ36は、接続しているどちからの遊転入力軸変速ギヤ34、35と同期回転して、入力軸3が回転する。
(A) Connecting MG2 to the input shaft 3 side In order to connect MG2 to the input shaft 3 side, the
(b)MG2を第2出力軸5側に接続
MG2を第2出力軸5側に接続するには、第2スリーブ54を接続状態にする。MG2が動力を出力する場合、出力軸21が回転し同期回転するMG用軸22が回転する。そして、2つのMG用ギヤ221、222が回転し、これらにそれぞれ常時噛合している共用ギヤ52、53の2つのギヤが回転する。第2スリーブ54は、接続しているどちらかの共用ギヤ52、53と同期回転して、第2出力軸5が回転する。第2出力軸5には、最終ギヤ7に常時噛合している第2出力ギヤ51が同期回転可能に配置されているので、結果、MG2の出力は入力軸3を介さずに最終ギヤ7へと伝達される。
(B) Connecting MG2 to the
(c)内燃機関11とMG2とで走行
車両が内燃機関11のみで走行している際、上記(a)状態にすることで、内燃機関11の出力をMG2でアシストすることができる。MG2で内燃機関11の出力をアシストする際、第1速〜第3速の間はMG2の出力をLoギヤ(MG用ギヤ221)、第4速と第5速の間はMG2の出力をHiギヤ(MG用ギヤ222)で減速するのが適しているようにLoギヤ及びHiギヤそれぞれのギヤ対のギヤ比が設定されているとする。
(C) Traveling with the
(d)変速時のMG2アシスト
上記(c)の状態で変速段を変更する変速時、第2スリーブ54を接続状態を維持することで、クラッチ12の切断によって内燃機関11の出力が遮断(トルク遮断)されても、MG2の出力が最終ギヤ71へと伝達されるので、トルク遮断を抑制するあるいはトルク遮断を回避することができる。MG2の出力の切り替え、つまりLoギヤとHiギヤの切り替えは、第3速で走行中に行う。
(D) MG2 assist at the time of shifting When the gear position is changed in the state of (c) above, by maintaining the connected state of the
(e)MG2走行
また、車両がMG2の出力のみで走行することもできる。上記(b)の状態でクラッチ12を切断状態とすればMG2の出力のみでの走行になる。また、上記(a)の状態で、第1スリーブ45、46を何れかの第1出力軸変速ギヤ41〜43と接続状態とすることで、第1速、第3速、又は第5速での減速比でMG2走行ができる。この時、第2スリーブ54はニュートラル状態にする。また、第2速又は第4速の場合は、第1スリーブ45、46をニュートラル状態、第2スリーブ54を接続状態にする。
(E) MG2 traveling Further, the vehicle can travel only with the output of MG2. If the clutch 12 is disengaged in the state of (b) above, the vehicle will run with only the output of MG2. Further, in the state (a), the
(f)MG2で内燃機関11を始動
その他に、内燃機関11が停止しているときに、上記(a)の状態でクラッチ12を接続状態とすると、内燃機関11をMG2によって始動することができる。スターターを削減できる。
(F) Starting
(g)MG2を用いた発電
上記(a)の状態で、MG2を発電機として使用する。MG2の出力軸21が内燃機関11の出力によって回転し、発電できる。または、上記(c)の状態の際、MG2を発電機として使用する。車両の走行中に走行のための動力でMG2の出力軸21を回転させるか、制動時に駆動輪からの動力で出力軸21が回転することで発電する。
(G) Power generation using MG2 In the state (a) above, MG2 is used as a generator. The
(効果)
本実施形態1の動力伝達装置は、MG2を入力軸3側と第2出力軸5側とに接続切り替えを行うことができる。そのため、入力された動力を減速して出力する、いわゆる変速機の入力側につなぐ効果と、出力側につなぐ効果とを有する。
(effect)
The power transmission device according to the first embodiment can switch the connection of the
そして、MG2の出力を2つのギヤ比で変減速することができるため、2つのギヤ比を低速変速段と高速変速段とにそれぞれ対応するギヤ比に設定することで、変速段に関係なく、全ての変速段の変速時に、MG2をアシストとして使用することができ、トルク遮断を回避することができる。 And since the output of MG2 can be changed and decelerated by the two gear ratios, by setting the two gear ratios to the gear ratios corresponding to the low speed gear stage and the high speed gear stage, regardless of the gear stage, MG2 can be used as an assist at the time of shifting at all gears, and torque interruption can be avoided.
また、上記(b)の状態で、MG2のみで走行する際、MG用軸22上のMG用ギヤ221、222、第2出力軸5上の共用ギヤ52、53と第2出力ギヤ51と第2スリーブ54と、入力軸3上の遊転入力軸変速ギヤ34、35、第1出力軸4上の第1出力ギヤ44、後進段ギヤ47、後進段スリーブ48、パーキングロック用ギヤ49と、が回転する。一方、入力軸3、入力軸3上の入力軸変速ギヤ31〜33、第3スリーブ36、第1出力軸4、及び第1出力軸4上の第1出力軸変速ギヤ41〜43が回転しない。よって、MG2を出力側に接続してMG2だけで走行する際、回転しないギヤ等が特許文献1と比べると多くある。走行している際、変速や走行に直接関係のないギヤ等があまり多く回転するのは引きずり損失を上げてしまう原因となるので、少しでも回転しない構成が好ましい。本実施形態1の動力伝達装置において、入力軸3及び第1出力軸4を、MG用軸22及び第2出力軸4よりも重力方向で下方に配置することで、ギヤの回転のためにハウジング内に貯留されている潤滑油の掻き上げによる撹拌損失を抑えれるので、より引きずり損失を抑制できる。
In the state of (b), when traveling with
そして、MG2のみで走行する際に、内燃機関11が停止していると、車両の搭乗者には、ギヤノイズや歯打ち音などが内燃機関11が駆動している場合に比べて耳につくことがある。そのため、噛合回数が多いと、より異音が発生しやすいため、噛合回数が少ない方が好ましい。また、噛合回数が多いと、噛合損失が悪化し、伝達効率などに影響を与えることも考えられる。しかし、本実施形態1の動力伝達装置では、上記(b)の状態で、MG2のみで走行する際、MG2の出力が最終ギヤ71伝達されるまでの間に、噛合回数が2回となる。MG用ギヤと共用ギヤ、第1出力軸と最終ギヤ71、の2回である。
If the
本実施形態1の動力伝達装置は、上記したように、MG2を入力軸3(入力側)と第2出力軸5(出力側)とに接続切り替え可能で、低高速段に関係なくトルク遮断に対応可能な高機能であり、MG2のみの走行時に潤滑油の掻き上げによる撹拌損失が抑制され、噛合回数の減少による噛合損失の抑制されるなど高効率な走行が行え、静かでありながらギヤを共用するなどして重量増加やスペース増加が抑制された搭載性に優れたハイブリッド車の動力伝達装置である。
As described above, the power transmission device according to the first embodiment can switch the connection of the
その他に、本実施形態1の動力伝達装置では、共用ギヤ52、53と常時噛合する遊転入力軸変速ギヤ31、35とのギヤ対に対応する変速段が、最高速の変速段ではない第2速と第4速である。第2速又は第4速に変えて最高変速段の第5速を対応させた場合、高速域での燃費のいい内燃機関11走行中であっても、MG2が一緒に回転し、燃費が悪くなることが想定される。また、MG2の出力を第2速のギヤ比でLoギヤ、第5速のギヤ比でHiギヤで変速した場合、第3速あるいは第4速の内燃機関11の走行のアシストができなかったり、第3速から第4速の変速時のトルク遮断のアシストに対応できないかもしれない。第4速のギヤ比でLoギヤ、第5速のギヤ比でHiギヤで変速する構成であっても、Loギヤでは第1速での走行時のアシスト、第1速から第2速あるいは第2速から第3速の変速時のトルク遮断のアシストにも対応できないかもしれない。よって、全変速段のうち最高速の変速段は避けた方が、全変速段の走行及び変速時にMG2をアシスト利用することができる。その上、2つの変速段は連続した変速段とならないのが望ましい。LoギヤとHiギヤとに対応するギヤが連続した変速段に設定した場合、変速時にMG2の出力もLoギヤとHiギヤとのどちらかに切り替えることとなり、変速時のトルク遮断のアシストができない。本実施形態1の動力伝達装置では、第2速と第4速と連続していない。
In addition, in the power transmission device according to the first embodiment, the gear stage corresponding to the gear pair with the idle input shaft transmission gears 31 and 35 that is always meshed with the
(実施形態2)
本実施形態2の動力伝達装置は、基本的な構成は実施形態1の動力伝達装置と同じ構成及び作用効果を有する。以下では、異なる構成を中心に説明していく。
(Embodiment 2)
The basic configuration of the power transmission device according to the second embodiment is the same as that of the power transmission device according to the first embodiment. Below, it demonstrates focusing on a different structure.
本実施形態2の動力伝達装置は、図3に示すように、実施形態1の動力伝達装置よりも変速のためのギヤが1つ追加されている。第1出力軸4に配置されていた後進段ギヤ47の位置に第5速の第1出力軸変速ギヤ42を配置し、後進段ギヤ81を入力軸3上に移動する。入力軸3上に移動した後進段ギヤ81は、入力軸3と同期回転する。追加された第6速のための第1出力軸変速ギヤ82は、第1速の第1出力軸変速ギヤ41と第3速の第1出力軸変速ギヤ43との間に配置する。後進段ギヤ47の位置に第5速の第1出力軸変速ギヤ42を配置することで、入力軸3上の第2速と第4速に対応する遊転入力軸変速ギヤ34、35は軸方向で入れ替える。入力軸3上の2つのギヤの入れ替えにともない、第2出力軸5上の2つの共用ギヤ52、53も軸方向で入れ替え、MG軸22上のMG用ギヤ221、222も軸方向で入れ替える。入力軸3上の遊転入力軸変速ギヤ34、35を入れ替えるのは、第5速に対応する第1出力軸変速ギヤ42と入力軸3上の遊転入力軸変速ギヤ35とを常時噛合するために、第1出力軸変速ギヤ42とで第5速の変速比となるように遊転入力軸変速ギヤ35を対応させるためである。なお、後進段ギヤ47のあった位置にパーキングロック用ギヤ49を移動させ、パーキングロック用ギヤ49の位置に第5速の第1出力軸変速ギヤ42を配置することで、入力軸3、第2出力軸5及びMG軸22上のそれぞれのギヤを入れ替えない配置も考えられる。
As shown in FIG. 3, the power transmission device according to the second embodiment has one additional gear for shifting than the power transmission device according to the first embodiment. The fifth speed first output
変速段を1つ追加する構成によって、入力軸3上の第4速のための遊転入力軸変速ギヤ35は、第2出力軸5側の共用ギヤ53とで第4速の減速比のギヤ対となり、第1出力軸4側の第1出力軸変速ギヤ42とで第5速の減速比のギヤ対となる。
Due to the configuration in which one gear stage is added, the idle input
そして、入力軸3上の後進段ギヤ81は、アイドラギヤ73と常時噛合する。アイドラギヤ73は、追加されたアイドラ軸74と同期回転し、第1出力軸4上の第1スリーブ83と選択的に噛合する。第1スリーブ83は、実施形態1の動力伝達装置における第1スリーブ45と同じ位置で、第1出力軸4と同期回転し、アクチュエータによって軸方向に摺動する。第1スリーブ83は、軸方向で一方に摺動して第1速のための第1出力軸変速ギヤ41と接続する。更に、第1スリーブ83は、外周にスプライン歯831が形成されており、軸方向で他方に摺動して後進段のためのアイドラギヤ73と噛合する。よって、変速段のうち第1速又は後進段を選択する場合は、第1スリーブ83をニュートラル状態から軸方向に摺動して、どちらかに接続する。
The
本実施形態2の動力伝達装置によれば、後進段のためのギヤを第1入力軸3に配置することで、第1出力軸4上に変速段のためのギヤを追加し、変速段が1つ増加できる。追加する変速段のために、入力軸3の遊転入力軸変速ギヤの一方を変速段のギヤ対として共用することで、軸方向の延長が抑制されている。また、後進段ギヤ81については、アイドラギヤ73及びアイドラ軸74は径方向の延長となり、軸方向への延長はない。ただし、後進段を選択するための第1スリーブ83が軸方向で摺動する距離分、延長を要する可能性はあるが、第1スリーブ83が実施形態1の動力伝達装置でも用いられていた第1スリーブ45に対応しており、スリーブを新たに追加する構成に比べて軸方向への延長が抑制される。
According to the power transmission device of the second embodiment, the gear for the reverse gear is arranged on the first input shaft 3, so that the gear for the gear shift is added on the first output shaft 4. Can be increased by one. For the added gear, one of the idle input shaft transmission gears of the input shaft 3 is shared as a gear pair of the gears, so that axial extension is suppressed. As for the
(変形形態1)
本変形形態1の動力伝達装置は、基本的な構成は実施形態1の動力伝達装置と同じであり、同じ構成及び作用効果を有する。本変形形態1の動力伝達装置は、実施形態1の動力伝達装置の第1出力軸4に、第1出力軸4と相対回転可能なギヤが追加され、入力軸3に、第1出力軸4上に追加したギヤに常時噛合する、入力軸3と同期回転するギヤを追加されたものである。第1出力軸4上には、第1出力軸4と同期回転できるように接続するための第1スリーブも追加が必要であれば追加する。本変形形態1の動力伝達装置は、変速段を追加するために、対応する軸を軸方向に延長して、変速段を増やす(多段化の)ことができる。
(Modification 1)
The basic configuration of the power transmission device according to the first modification is the same as that of the power transmission device according to the first embodiment, and has the same configuration and operational effects. In the power transmission device according to the first modification, a gear that can rotate relative to the first output shaft 4 is added to the first output shaft 4 of the power transmission device according to the first embodiment, and the first output shaft 4 is connected to the input shaft 3. A gear that always meshes with the gear added above and that rotates synchronously with the input shaft 3 is added. A first sleeve for connecting the first output shaft 4 so as to be able to rotate synchronously with the first output shaft 4 is also added if necessary. In the power transmission device according to the first modification, in order to add a gear stage, the corresponding shaft can be extended in the axial direction to increase the gear stage (multi-stage).
(その他の実施形態)
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、MG用ギヤは2つで、MG2の出力をLoとHiとに切り替えることで、全変速段の走行及び変速時のトルクアシストに対応させているが、MG2の出力を3段階以上に切り替える構成でもよい。その場合は、変速段は全5速よりも多く、例えば8速や9速以上が望ましい。
(Other embodiments)
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, there are two MG gears. By switching the output of MG2 between Lo and Hi, it corresponds to running at all shift stages and torque assist during shifting, but switching the output of MG2 to three or more stages It may be configured. In that case, the number of shift stages is more than the fifth speed, for example, the eighth speed or the ninth speed is desirable.
11:内燃機関、12:クラッチ、13〜17:アクチュエータ、
2:MG(電動発電機)、21:出力軸、22:MG用軸(電動発電機用軸)、
221:MG用ギヤ(電動発電機用ギヤ)、222:MG用ギヤ(電動発電機用ギヤ)、
3:入力軸、31〜33:入力軸変速ギヤ、 34:遊転入力軸変速ギヤ、
35:遊転入力軸変速ギヤ、36:第3スリーブ(第3接続手段)、
4:第1出力軸、41〜43:第1出力軸変速ギヤ、 44:第1出力ギヤ、
45,46:第1スリーブ(第1接続手段)、47:後進段ギヤ、
48:後進段スリーブ、49:パーキングロック用ギヤ、
5:第2出力軸、51:第2出力ギヤ、52:共用ギヤ、53:共用ギヤ、
54:第2スリーブ(第2接続手段)、
6:制御手段、61:駆動・発電手段、62:バッテリー、
71:最終ギヤ、72:第1出力軸変速ギヤ、73:アイドラギヤ、74:アイドラ軸、
81:後進段ギヤ、82:第1出力軸変速ギヤ、83:第1スリーブ。
11: Internal combustion engine, 12: Clutch, 13-17: Actuator,
2: MG (motor generator), 21: output shaft, 22: MG shaft (motor generator shaft),
221: MG gear (motor generator gear), 222: MG gear (motor generator gear),
3: input shaft, 31-33: input shaft transmission gear, 34: idle input shaft transmission gear,
35: idle input shaft transmission gear, 36: third sleeve (third connecting means),
4: first output shaft, 41-43: first output shaft transmission gear, 44: first output gear,
45, 46: first sleeve (first connecting means), 47: reverse gear,
48: Reverse gear sleeve, 49: Parking lock gear,
5: second output shaft, 51: second output gear, 52: shared gear, 53: shared gear,
54: Second sleeve (second connecting means),
6: control means, 61: drive / power generation means, 62: battery,
71: final gear, 72: first output shaft transmission gear, 73: idler gear, 74: idler shaft,
81: reverse gear, 82: first output shaft transmission gear, 83: first sleeve.
Claims (4)
前記電動発電機の出力軸と同期回転する少なくとも2つの電動発電機用ギヤをもつ電動発電機用軸と、
前記内燃機関の出力及び前記電動発電機の出力が入力される入力軸と、
前記入力軸に並列に配置される第1出力軸及び第2出力軸と、
を有し、
前記入力軸に、前記入力軸と同期回転する変速のための複数の入力軸変速ギヤと、前記入力軸に対して遊転する変速のための少なくとも2つの遊転入力軸変速ギヤと、前記入力軸と同期回転し前記遊転入力軸変速ギヤの何れか1つと同期回転可能に接続する第3接続手段と、が配置され、
前記第1出力軸に、前記第1出力軸と同期回転し駆動輪へと動力を伝達する最終ギヤに常時噛合する第1出力ギヤと、前記第1出力軸に対して遊転し前記複数の入力軸変速ギヤに各々常時噛合する変速のための複数の第1出力軸変速ギヤと、前記第1出力軸と同期回転し前記複数の第1出力軸変速ギヤの何れか1つと同期回転可能に接続する第1接続手段と、が配置され、
前記第2出力軸に、前記第2出力軸と同期回転し前記最終ギヤに常時噛合する第2出力ギヤと、前記第2出力軸に対して遊転し全ての前記電動発電機用ギヤと各々常時噛合し且つ前記遊転入力軸変速ギヤとも各々常時噛合する少なくとも2つの共用ギヤと、前記第2出力軸と同期回転し前記共用ギヤの何れか1つと同期回転可能に接続する第2接続手段と、が配置されることを特徴とするハイブリッド車の動力伝達装置。 An internal combustion engine and a motor generator as a power source;
A motor generator shaft having at least two motor generator gears rotating synchronously with the output shaft of the motor generator;
An input shaft to which the output of the internal combustion engine and the output of the motor generator are input;
A first output shaft and a second output shaft arranged in parallel with the input shaft;
Have
A plurality of input shaft transmission gears for shifting that rotate synchronously with the input shaft; at least two idle input shaft transmission gears for shifting that rotate freely with respect to the input shaft; and the input A third connecting means that rotates synchronously with the shaft and is connected to any one of the idle input shaft transmission gears so as to be synchronously rotatable; and
A plurality of first output gears that rotate in synchronism with the first output shaft and that constantly mesh with a final gear that transmits power to drive wheels; A plurality of first output shaft transmission gears for shifting each of which is always meshed with the input shaft transmission gear, and synchronous rotation with the first output shaft, and synchronous rotation with any one of the plurality of first output shaft transmission gears A first connecting means for connecting, and
The second output shaft, the second output gear that rotates synchronously with the second output shaft and always meshes with the final gear, and the motor generator gears that rotate freely with respect to the second output shaft, respectively At least two common gears that are always meshed and always meshed with the idle input shaft transmission gear, and a second connection means that rotates synchronously with the second output shaft and is connected to any one of the shared gears so as to be capable of synchronous rotation. And a hybrid vehicle power transmission device.
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