JP6658244B2 - Hybrid vehicle - Google Patents

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Description

本発明は、エンジン及びモータ・ジェネレータを走行用動力源として備えたハイブリッド車両に関する。   The present invention relates to a hybrid vehicle including an engine and a motor generator as power sources for traveling.

ハイブリッド車両として、エンジン軸が連結されたリングギア、油圧ポンプが連結されたサンギア、及び出力部に動力伝達可能なキャリアを有する遊星歯車機構と、出力部に動力伝達可能な油圧モータと、遊星歯車機構のキャリアから出力部を切り離す切離し機構と、油圧モータから出力部に至るギア比を切り替えるギア比切替機構とを備えたものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。   As a hybrid vehicle, a planetary gear mechanism having a ring gear connected to an engine shaft, a sun gear connected to a hydraulic pump, and a carrier capable of transmitting power to an output unit, a hydraulic motor capable of transmitting power to an output unit, and a planetary gear 2. Description of the Related Art There is known a mechanism including a separation mechanism for separating an output unit from a carrier of a mechanism and a gear ratio switching mechanism for switching a gear ratio from a hydraulic motor to an output unit (Patent Document 1). In addition, Patent Document 2 exists as a prior art document related to the present invention.

国際公開第２０１２／１３１２１８号International Publication No. 2012/131218 特開２０１１−３１７４１号公報JP 2011-31741 A

特許文献１のハイブリッド車両は、切離し機構とギア比切替機構とがそれぞれ別の軸に設けられている。そのため、各機構の駆動源となるアクチュエータを機構毎に設ける必要があるので、装置の大型化及びコストが増加する問題がある。   In the hybrid vehicle disclosed in Patent Literature 1, a disconnection mechanism and a gear ratio switching mechanism are provided on different shafts. Therefore, it is necessary to provide an actuator as a drive source of each mechanism for each mechanism, and thus there is a problem that the size of the apparatus and the cost increase.

そこで、本発明は、装置の大型化及びコストの増加を抑制できるハイブリッド車両を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a hybrid vehicle that can suppress an increase in the size and cost of the device.

本発明のハイブリッド車両は、エンジンと、第１モータ・ジェネレータと、第２モータ・ジェネレータと、出力部材と、互いに差動回転可能な３つの回転要素を有し、前記３つの回転要素のいずれか一つの回転要素に前記エンジンが、前記３つの回転要素の他のいずれか一つの回転要素に前記第１モータ・ジェネレータが、前記３つの回転要素の残りの一つに前記出力部材が、それぞれ連結された動力分割機構と、前記動力分割機構の前記３つの回転要素の回転軸線上に配置された第１軸と、駆動輪に動力を伝達するための第２軸と、前記第２モータ・ジェネレータが連結された第３軸と、前記出力部材と前記第２軸との動力伝達を許容する結合状態と、前記出力部材と前記第２軸との動力伝達を遮断する切離し状態とを切替可能な切離し機構と、前記第２軸と前記第３軸との間に配置された第１ギア対と、前記第２軸と前記第３軸との間に配置され、前記第１ギア対よりもギア比が小さい第２ギア対と、前記第１ギア対にて前記第２軸と前記第３軸との動力伝達を許容するローギア状態と、前記第２ギア対にて前記第２軸と前記第３軸との動力伝達を許容するハイギア状態とを選択的に切替可能なギア比切替機構と、前記切離し機構及び前記ギア比切替機構を駆動するために共用される駆動装置と、を備え、前記切離し機構及び前記ギア比切替機構は、前記第２軸上に配置されており、前記駆動装置は、単一のアクチュエータを含み、前記アクチュエータの運動を前記切離し機構及び前記ギア比切替機構に伝達することにより、前記切離し機構が前記切離し状態でかつ前記ギア比切替機構が前記ローギア状態であるＥＶローギアモードと、前記切離し機構が前記結合状態でかつ前記ギア比切替機構が前記ハイギア状態であるＨＶハイギアモードとの間で走行モードが切り替えられるように前記切離し機構及び前記ギア比切替機構を駆動することを特徴とするものである。   A hybrid vehicle according to the present invention includes an engine, a first motor generator, a second motor generator, an output member, and three rotating elements that can rotate differentially with each other. The engine is connected to one rotating element, the first motor generator is connected to any one of the three rotating elements, and the output member is connected to the remaining one of the three rotating elements. Power split mechanism, a first shaft arranged on a rotation axis of the three rotating elements of the power split mechanism, a second shaft for transmitting power to driving wheels, and a second motor generator Can be switched between a coupled third shaft, a coupled state allowing power transmission between the output member and the second shaft, and a disconnected state interrupting power transmission between the output member and the second shaft. Cutting machine A first gear pair disposed between the second shaft and the third shaft; and a first gear pair disposed between the second shaft and the third shaft, wherein the gear ratio is higher than that of the first gear pair. A small second gear pair, a low gear state in which the first gear pair allows power transmission between the second shaft and the third shaft, and a second gear pair and the third shaft in the second gear pair. A gear ratio switching mechanism capable of selectively switching between a high gear state permitting power transmission with the driving mechanism, and a drive device commonly used to drive the disconnection mechanism and the gear ratio switching mechanism. And the gear ratio switching mechanism is disposed on the second shaft, and the driving device includes a single actuator, and transmits the movement of the actuator to the separation mechanism and the gear ratio switching mechanism. The separation mechanism is in the separation state and the gear ratio The disconnecting mechanism so that a traveling mode is switched between an EV low gear mode in which a change mechanism is the low gear state and an HV high gear mode in which the disconnecting mechanism is in the coupled state and the gear ratio switching mechanism is the high gear state. And driving the gear ratio switching mechanism.

本発明のハイブリッド車両によれば、切離し機構とギア比切替機構とが同軸上に配置されていて、駆動装置に含まれる単一のアクチュエータの運動が切離し機構及びギア比切替機構に伝達されることによってこれらが駆動される。そのため、機構毎にアクチュエータを設ける必要がないので、装置の大型化及びコストの増加を抑制できる。また、ＥＶローギアモードの実施により第２モータ・ジェネレータを走行用駆動源としたＥＶ走行をローギア状態で行うことができるのでＥＶ走行時の駆動力を高めることができる。   According to the hybrid vehicle of the present invention, the separation mechanism and the gear ratio switching mechanism are coaxially arranged, and the movement of a single actuator included in the drive device is transmitted to the separation mechanism and the gear ratio switching mechanism. These are driven by. Therefore, since it is not necessary to provide an actuator for each mechanism, it is possible to suppress an increase in the size and cost of the apparatus. In addition, by executing the EV low gear mode, the EV traveling using the second motor / generator as the driving source for traveling can be performed in the low gear state, so that the driving force during the EV traveling can be increased.

本発明の第１の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を模式的に示した図。FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a hybrid vehicle according to a first embodiment of the present invention. 図１のハイブリッド車両のＥＶローギアモードの状態を示した図。FIG. 2 is a diagram showing a state of an EV low gear mode of the hybrid vehicle of FIG. 1. 図１のハイブリッド車両のＨＶハイギアモードの状態を示した図。FIG. 2 is a diagram showing a state of the hybrid vehicle of FIG. 1 in an HV high gear mode. 制御ルーチンの一例を示したフローチャート。9 is a flowchart illustrating an example of a control routine. 本発明の第２の形態に係るハイブリッド車両の全体構成を模式的に示した図。FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an overall configuration of a hybrid vehicle according to a second embodiment of the present invention. 図５のハイブリッド車両のＥＶローギアモードの状態を示した図。FIG. 6 is a diagram showing a state of the hybrid vehicle of FIG. 5 in an EV low gear mode. 図５のハイブリッド車両のＨＶローギアモードの状態を示した図。FIG. 6 is a diagram showing a state of the hybrid vehicle of FIG. 5 in an HV low gear mode. 図５のハイブリッド車両のＨＶハイギアモードの状態を示した図。FIG. 6 is a diagram showing a state of the hybrid vehicle of FIG. 5 in an HV high gear mode.

（第１の形態）
図１に示すように、車両１Ａは、エンジン２と、２つのモータ・ジェネレータ３、４とを備えたハイブリッド車両として構成されている。エンジン２及び第１モータ・ジェネレータ３は遊星歯車機構として構成された動力分割機構５に連結されている。エンジン２の動力は動力分割機構５によって分割され、分割された動力の一方が第１モータ・ジェネレータ３による発電に利用され、残りの動力は動力分割機構５から出力される。第１モータ・ジェネレータ３は発電機として機能することが多いが、エンジン２を始動する際のモータリング（クランキング）等に利用される。動力分割機構５と駆動輪７との間の動力伝達経路には第２モータ・ジェネレータ４が設けられている。第２モータ・ジェネレータ４は、エンジン２だけでは不足する動力の補助、電気自動車（ＥＶ）走行の実施、及び車両減速時に発電する回生制御の実施等に利用される。 (First form)
As shown in FIG. 1, the vehicle 1A is configured as a hybrid vehicle including an engine 2 and two motor generators 3, 4. The engine 2 and the first motor / generator 3 are connected to a power split mechanism 5 configured as a planetary gear mechanism. The power of the engine 2 is split by the power split device 5, one of the split power is used for power generation by the first motor generator 3, and the remaining power is output from the power split device 5. The first motor / generator 3 often functions as a generator, but is used for motoring (cranking) when the engine 2 is started. A second motor / generator 4 is provided in a power transmission path between the power split mechanism 5 and the drive wheels 7. The second motor-generator 4 is used for assisting power that is insufficient with the engine 2 alone, for running an electric vehicle (EV), for performing regeneration control for generating power when the vehicle is decelerated, and the like.

エンジン２は複数の例えば４つの気筒を備えた火花点火型の内燃機関として構成されている。各モータ・ジェネレータ３、４は三相交流型のモータ・ジェネレータとして構成されており、第１モータ・ジェネレータ３には第１インバータ１１が、第２モータ・ジェネレータ４には第２インバータ１２がそれぞれ電気的に接続されている。各インバータ１１、１２はメインバッテリ１３に対して電気的に接続されている。   The engine 2 is configured as a spark ignition type internal combustion engine having a plurality of, for example, four cylinders. Each of the motor generators 3 and 4 is configured as a three-phase AC type motor generator. The first motor generator 3 has a first inverter 11 and the second motor generator 4 has a second inverter 12. It is electrically connected. Each of the inverters 11 and 12 is electrically connected to a main battery 13.

動力分割機構５はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。動力分割機構５は、外歯歯車のサンギアＳ１と、サンギアＳ１と同軸に配置された内歯歯車のリングギアＲ１と、これらのギアＳ１、Ｒ１に噛み合うピニオンＰ１を自転及び公転可能に保持するプラネットキャリアＣ１とを有している。サンギアＳ１、リングギアＲ１及びプラネットキャリアＣ１は互いに差動回転可能である。本形態では、動力分割機構５のプラネットキャリアＣ１に出力軸２ａを介してエンジン２が連結され、サンギアＳ１に第１モータ・ジェネレータ３が連結され、リングギアＲ１に出力部材である出力ギア１５が連結される。動力分割機構５の各回転要素の回転軸線Ａｘ１上にはエンジン２の出力軸２ａとプラネットキャリアＣ１の回転軸１４とが配置される。出力軸２ａ及び回転軸１４は本発明に係る第１軸に相当する。   The power split mechanism 5 is configured as a single pinion type planetary gear mechanism. The power split mechanism 5 is a planet that holds a sun gear S1 of an external gear, a ring gear R1 of an internal gear arranged coaxially with the sun gear S1, and a pinion P1 meshing with these gears S1, R1 so as to be able to rotate and revolve. And a carrier C1. The sun gear S1, the ring gear R1, and the planet carrier C1 can be rotated differentially with each other. In this embodiment, the engine 2 is connected to the planet carrier C1 of the power split mechanism 5 via the output shaft 2a, the first motor / generator 3 is connected to the sun gear S1, and the output gear 15 as an output member is connected to the ring gear R1. Be linked. The output shaft 2a of the engine 2 and the rotation shaft 14 of the planet carrier C1 are arranged on the rotation axis Ax1 of each rotation element of the power split device 5. The output shaft 2a and the rotating shaft 14 correspond to a first shaft according to the present invention.

出力ギア１５の動力は出力ドリブンギア１６を介してドライブ軸１７に伝達される。ドライブ軸１７は駆動輪７に動力を伝達するための第２軸である。出力ドリブンギア１６は出力ギア１５に噛み合うとともにドライブ軸１７の外周に回転軸線Ａｘ２を中心に相対回転自在に設けられている。ドライブ軸１７は回転軸線Ａｘ１と平行に延びる回転軸線Ａｘ２上に配置されていて不図示の軸受にて回転自在に設けられている。また、第２モータ・ジェネレータ４の動力は第３軸であるモータドライブ軸１８を介してドライブ軸１７に伝達される。モータドライブ軸１８は第２モータ・ジェネレータ４に連結され、かつ各回転軸線Ａｘ１、Ａｘ２と平行に延びる回転軸線Ａｘ３上に配置されていて不図示の軸受にて回転自在に設けられている。   The power of the output gear 15 is transmitted to the drive shaft 17 via the output driven gear 16. The drive shaft 17 is a second shaft for transmitting power to the drive wheels 7. The output driven gear 16 meshes with the output gear 15 and is provided on the outer periphery of the drive shaft 17 so as to be relatively rotatable about the rotation axis Ax2. The drive shaft 17 is disposed on a rotation axis Ax2 extending in parallel with the rotation axis Ax1, and is rotatably provided by a bearing (not shown). Further, the power of the second motor / generator 4 is transmitted to the drive shaft 17 via the motor drive shaft 18 which is the third shaft. The motor drive shaft 18 is connected to the second motor / generator 4 and is disposed on a rotation axis Ax3 extending in parallel with each of the rotation axes Ax1 and Ax2, and is rotatably provided by a bearing (not shown).

車両１Ａには、出力ギア１５とドライブ軸１７との動力伝達を断続するための切離し機構２０が設けられている。切離し機構２０は出力ドリブンギア１６とドライブ軸１７との間の動力伝達を断続する第１噛み合いクラッチ２２とを有している。第１噛み合いクラッチ２２は、ドライブ軸１７と一体回転可能に結合された第１ハブ２４と、出力ドリブンギア１６と一体回転可能に結合された第２ハブ２５と、回転軸線Ａｘ２方向に移動可能な状態で各ハブ２４、２５の外周に設けられたスリーブ２６とを含んでいる。スリーブ２６は、第１ハブ２４と噛み合い、かつ第２ハブ２５とは噛み合わない第１位置（図２の位置）と第１ハブ２４及び第２ハブ２５の両者と噛み合う第２位置（図３の位置）との間で移動可能である。第１噛み合いクラッチ２２のスリーブ２６を駆動する駆動装置４５については後述する。   The vehicle 1 </ b> A is provided with a disconnection mechanism 20 for interrupting power transmission between the output gear 15 and the drive shaft 17. The disengagement mechanism 20 has a first meshing clutch 22 for intermittently transmitting power between the output driven gear 16 and the drive shaft 17. The first dog clutch 22 is capable of rotating integrally with the drive shaft 17, a second hub 25 which is integrally rotatable with the output driven gear 16, and is movable in the direction of the rotation axis Ax2. And a sleeve 26 provided on the outer periphery of each hub 24, 25 in the state. The sleeve 26 meshes with the first hub 24 but does not mesh with the second hub 25 (the position shown in FIG. 2), and the second position meshes with both the first hub 24 and the second hub 25 (see FIG. 3). Position). The driving device 45 for driving the sleeve 26 of the first dog clutch 22 will be described later.

また、車両１Ａには、ドライブ軸１７とモータドライブ軸１８との間に配置された第１ギア対Ｇ１及び第２ギア対Ｇ２が設けられている。第１ギア対Ｇ１はモータドライブ軸１８に結合されたロードライブギア３１とロードライブギア３１に噛み合うとともにドライブ軸１７の外周に回転軸線Ａｘ２を中心に相対回転自在に設けられたロードリブンギア３２とを含む。第２ギア対Ｇ２はモータドライブ軸１８に結合されたハイドライブギア３３とハイドライブギア３３に噛み合うとともにドライブ軸１７の外周に回転軸線Ａｘ２を中心に相対回転自在に設けられたハイドリブンギア３４とを含む。ロードライブギア３１はハイドライブギア３３よりも歯数が少なく、かつロードリブンギア３２はハイドリブンギア３４よりも歯数が多いから、第２ギア対Ｇ２は第１ギア対Ｇ１よりもギア比が小さい。   Further, the vehicle 1A is provided with a first gear pair G1 and a second gear pair G2 disposed between the drive shaft 17 and the motor drive shaft 18. The first gear pair G1 includes a low drive gear 31 coupled to the motor drive shaft 18 and a load driven gear 32 meshed with the low drive gear 31 and provided on the outer periphery of the drive shaft 17 so as to be relatively rotatable about a rotation axis Ax2. including. The second gear pair G2 includes a high drive gear 33 coupled to the motor drive shaft 18 and a driven gear 34 meshed with the high drive gear 33 and provided on the outer periphery of the drive shaft 17 so as to be relatively rotatable around a rotation axis Ax2. including. Since the low drive gear 31 has a smaller number of teeth than the high drive gear 33 and the load driven gear 32 has a larger number of teeth than the high driven gear 34, the gear ratio of the second gear pair G2 is greater than that of the first gear pair G1. small.

さらに、車両１Ａには、第１ギア対Ｇ１にてドライブ軸１７とモータドライブ軸１８との動力伝達を許容するローギア状態と、第２ギア対Ｇ２にてドライブ軸１７とモータドライブ軸１８との動力伝達を許容するハイギア状態とを選択的に切替可能なギア比切替機構３５が設けられている。ギア比切替機構３５はロードリブンギア３２とドライブ軸１７との動力伝達を断続し、かつハイドリブンギア３４とドライブ軸１７との動力伝達を断続するための第２噛み合いクラッチ３６を有している。第２噛み合いクラッチ３６はロードリブンギア３２と一体回転可能に結合されたロー側ハブ３７と、ハイドリブンギア３４と一体回転可能に結合されたハイ側ハブ３８と、ロー側ハブ３７とハイ側ハブ３８との間に配置され、ドライブ軸１７と一体回転可能に結合された中間ハブ３９と、回転軸線Ａｘ２方向に移動可能な状態で各ハブ３７、３８、３９の外周に設けられたスリーブ４０とを含んでいる。スリーブ４０はロー側ハブ３７と中間ハブ３９と噛み合う第１位置（図２の位置）と、ハイ側ハブ３８と中間ハブ３９と噛み合う第２位置（図３の位置）との間で移動可能である。   Further, the vehicle 1A has a low gear state in which the power transmission between the drive shaft 17 and the motor drive shaft 18 is permitted by the first gear pair G1, and the drive shaft 17 and the motor drive shaft 18 by the second gear pair G2. A gear ratio switching mechanism 35 capable of selectively switching between a high gear state allowing power transmission is provided. The gear ratio switching mechanism 35 has a second meshing clutch 36 for interrupting power transmission between the load driven gear 32 and the drive shaft 17 and interrupting power transmission between the driven gear 34 and the drive shaft 17. . The second meshing clutch 36 includes a low-side hub 37 rotatably coupled to the load driven gear 32, a high-side hub 38 rotatably coupled to the high-driven gear 34, a low-side hub 37, and a high-side hub. 38, and an intermediate hub 39 integrally rotatably coupled to the drive shaft 17, and a sleeve 40 provided on the outer periphery of each of the hubs 37, 38, 39 so as to be movable in the direction of the rotation axis Ax2. Contains. The sleeve 40 is movable between a first position (position shown in FIG. 2) in which the low side hub 37 and the intermediate hub 39 are engaged, and a second position (position shown in FIG. 3) in which the high side hub 38 and the intermediate hub 39 are engaged. is there.

切離し機構２０とギア比切替機構３５とはドライブ軸１７上に配置されており、これらの機構２０、３５に含まれる第１噛み合いクラッチ２２及び第２噛み合いクラッチ３６は共通の駆動装置４５にて駆動される。駆動装置４５は不図示の油圧源から供給される油圧にて動作するアクチュエータ４６と、アクチュエータ４６の動作に連動するコントロールロッド４７と、コントロールロッド４７に結合され第１噛み合いクラッチ２２のスリーブ２６の外周に回転可能に嵌り合う第１シフトフォーク４８と、コントロールロッド４７に結合され第２噛み合いクラッチ３６のスリーブ４０の外周に回転可能に嵌り合う第２シフトフォーク４９とを備えている。各シフトフォーク４８、４９の間隔が変わらないので、駆動装置４５のアクチュエータ４６の動作が各シフトフォーク４８、４９を介して各スリーブ２６、４０に伝達されることによって、各スリーブ２６、４０は第１位置（図２の位置）と第２位置（図３の位置）との間で一緒に駆動される。   The disconnecting mechanism 20 and the gear ratio switching mechanism 35 are disposed on the drive shaft 17, and the first meshing clutch 22 and the second meshing clutch 36 included in these mechanisms 20 and 35 are driven by a common driving device 45. Is done. The driving device 45 includes an actuator 46 operated by hydraulic pressure supplied from a hydraulic source (not shown), a control rod 47 interlocked with the operation of the actuator 46, and an outer periphery of the sleeve 26 of the first dog clutch 22 coupled to the control rod 47. And a second shift fork 49 rotatably fitted to the control rod 47 and rotatably fitted to the outer periphery of the sleeve 40 of the second meshing clutch 36. Since the distance between the shift forks 48 and 49 does not change, the operation of the actuator 46 of the driving device 45 is transmitted to the sleeves 26 and 40 via the shift forks 48 and 49, so that the sleeves 26 and 40 They are driven together between a first position (the position in FIG. 2) and a second position (the position in FIG. 3).

図２に示すように、各スリーブ２６、４０が第１位置の場合、切離し機構２０が切離し状態となって出力ギア１５とドライブ軸１７との動力伝達が遮断され、かつギア比切替機構３５がローギア状態となる。この場合、車両１Ａの走行モードはＥＶローギアモードとなり、破線で示すようにエンジン２の動力が走行に関与せずに第２モータ・ジェネレータ４が駆動源となる。第２モータ・ジェネレータ４の動力は、太線で示す経路に従ってドライブ軸１７、ドライブギア４１及びディファレンシャル機構４２を経て駆動輪７に伝達される。一方、図３に示すように、各スリーブ２６、４０が第２位置の場合、切離し機構２０が結合状態となって出力ギア１５とドライブ軸１７との動力伝達が許容され、かつギア比切替機構３５がハイギア状態となる。この場合、車両１Ａの走行モードはＨＶハイギアモードとなり、エンジン２及び第２モータ・ジェネレータ４が駆動源となる。エンジン２及び第２モータ・ジェネレータ４の各動力は、太線で示す経路に従ってドライブ軸１７、ドライブギア４１及びディファレンシャル機構４２を経て駆動輪７に伝達される。   As shown in FIG. 2, when each of the sleeves 26 and 40 is in the first position, the disconnecting mechanism 20 is in a disconnected state, the power transmission between the output gear 15 and the drive shaft 17 is cut off, and the gear ratio switching mechanism 35 is It becomes low gear state. In this case, the traveling mode of the vehicle 1A is the EV low gear mode, and the second motor / generator 4 is the driving source without the power of the engine 2 involved in traveling as shown by the broken line. The power of the second motor / generator 4 is transmitted to the drive wheels 7 via the drive shaft 17, the drive gear 41, and the differential mechanism 42 according to the path shown by the thick line. On the other hand, as shown in FIG. 3, when each of the sleeves 26 and 40 is in the second position, the disconnecting mechanism 20 is in the coupled state, the power transmission between the output gear 15 and the drive shaft 17 is allowed, and the gear ratio switching mechanism is used. 35 is in a high gear state. In this case, the traveling mode of the vehicle 1A is the HV high gear mode, and the engine 2 and the second motor / generator 4 are the driving sources. Each power of the engine 2 and the second motor / generator 4 is transmitted to the drive wheels 7 via the drive shaft 17, the drive gear 41, and the differential mechanism 42 according to a path shown by a thick line.

図１に示すように、ＥＶローギアモードとＨＶハイギアモードとの間の走行モードの切り替えは、コンピュータとして構成された電子制御装置（ＥＣＵ）５０にて実施される。ＥＣＵ５０には切替制御に必要な各種の情報Ｉｍが入力される。それらの情報Ｉｍとして、例えば、メインバッテリ１３の残存容量、車両１の車速、アクセル開度等であり、これらの情報Ｉｍは不図示の各種センサの出力信号としてＥＣＵ５０に入力される。ＥＣＵ５０は、これらの情報Ｉｍに基づいて車両１Ａの運転者が要求する要求パワーを計算し、その要求パワーに対するシステム効率が最適となるように走行モードを切り替える。具体的には、ＥＣＵ５０は図４の制御ルーチンを実施することにより走行モードの切り替えを実現する。   As shown in FIG. 1, switching of the traveling mode between the EV low gear mode and the HV high gear mode is performed by an electronic control unit (ECU) 50 configured as a computer. Various information Im required for the switching control is input to the ECU 50. The information Im includes, for example, the remaining capacity of the main battery 13, the vehicle speed of the vehicle 1, the accelerator opening, and the like. These information Im is input to the ECU 50 as output signals of various sensors (not shown). The ECU 50 calculates the required power required by the driver of the vehicle 1A based on the information Im, and switches the traveling mode so that the system efficiency for the required power is optimized. Specifically, the ECU 50 implements the switching of the traveling mode by executing the control routine of FIG.

図４の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ５０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ１において、ＥＣＵ５０はメインバッテリ１３の残存容量ＳＯＣが所定値を超えているか否かを判定する。残存容量ＳＯＣが所定値を超えている場合はステップＳ２に進み、そうでない場合はステップＳ４に進んで走行モードをＨＶハイギアモードに切り替える。ステップＳ２において、ＥＣＵ５０は車両１Ａの車速及びアクセル開度に基づいて計算した要求パワーＰｄｅｍが所定値未満か否かを判定する。要求パワーＰｄｅｍが所定値未満の場合はステップＳ３に進んで、走行モードをＥＶローギアモードに切り替える。一方、要求パワーＰｄｅｍが所定値以上の場合はステップＳ４に進んで走行モードをＨＶハイギアモードに切り替える。このように、ＥＣＵ５０が車両１Ａに対する要求パワーとメインバッテリ１３の残存容量とに基づいて走行モードが切り替えられるので車両１Ａの効率的な走行が可能となる。   The program of the control routine of FIG. 4 is stored in the ECU 50, is read out at an appropriate time, and is repeatedly executed at predetermined intervals. In step S1, the ECU 50 determines whether or not the state of charge SOC of the main battery 13 exceeds a predetermined value. If the state of charge SOC exceeds the predetermined value, the process proceeds to step S2, and if not, the process proceeds to step S4 to switch the traveling mode to the HV high gear mode. In step S2, the ECU 50 determines whether the required power Pdem calculated based on the vehicle speed and the accelerator opening of the vehicle 1A is less than a predetermined value. If the required power Pdem is less than the predetermined value, the process proceeds to step S3, and the driving mode is switched to the EV low gear mode. On the other hand, when the required power Pdem is equal to or more than the predetermined value, the process proceeds to step S4, and the driving mode is switched to the HV high gear mode. As described above, the traveling mode is switched by the ECU 50 based on the required power for the vehicle 1A and the remaining capacity of the main battery 13, so that the vehicle 1A can travel efficiently.

第１の形態によれば、切離し機構２０とギア比切替機構３５とがドライブ軸１７上に配置されていて、駆動装置４５に含まれる単一のアクチュエータ４６の運動が切離し機構２０及びギア比切替機構３５に伝達されることによってこれらが駆動される。そのため、機構毎にアクチュエータを設ける必要がないので、装置の大型化及びコストの増加を抑制できる。また、ＥＶローギアモードの実施により第２モータ・ジェネレータ４を走行用駆動源としたＥＶ走行をローギア状態で行うことができるのでＥＶ走行時の駆動力を高めることができる。   According to the first embodiment, the separation mechanism 20 and the gear ratio switching mechanism 35 are disposed on the drive shaft 17, and the movement of the single actuator 46 included in the driving device 45 is controlled by the separation mechanism 20 and the gear ratio switching mechanism. These are driven by being transmitted to the mechanism 35. Therefore, since it is not necessary to provide an actuator for each mechanism, it is possible to suppress an increase in the size and cost of the apparatus. In addition, by performing the EV low gear mode, the EV traveling using the second motor / generator 4 as a traveling drive source can be performed in the low gear state, so that the driving force during the EV traveling can be increased.

（第２の形態）
次に、図５〜図８を参照しながら、本発明の第２の形態を説明する。以下、第１の形態と共通する構成には同一の参照符号を図面に付して説明を省略する。車両１Ｂの動力分割機構６１はピニオンＰ２を含むシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されていて、互いに差動回転する３つの回転要素として、サンギアＳ２、リングギアＲ２及びプラネットキャリアＣ２を有している。第２の形態では、動力分割機構６１のリングギアＲ２に出力軸２ａを介してエンジン２が連結され、サンギアＳ２に第１モータ・ジェネレータ３が連結され、プラネットキャリアＣ２に出力部材である出力ギア１５が連結される。動力分割機構６１の各回転要素の回転軸線Ａｘ１上にはエンジン２の出力軸２ａとリングギアＲ２の回転軸６２とが配置される。出力軸２ａ及び回転軸６２は本発明に係る第１軸に相当する。 (Second form)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Hereinafter, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description is omitted. The power split mechanism 61 of the vehicle 1B is configured as a single pinion type planetary gear mechanism including a pinion P2, and has a sun gear S2, a ring gear R2, and a planet carrier C2 as three rotating elements that rotate differentially with each other. I have. In the second embodiment, the engine 2 is connected to the ring gear R2 of the power split device 61 via the output shaft 2a, the first motor / generator 3 is connected to the sun gear S2, and the output gear as an output member is connected to the planet carrier C2. 15 are connected. The output shaft 2a of the engine 2 and the rotation shaft 62 of the ring gear R2 are arranged on the rotation axis Ax1 of each rotation element of the power split mechanism 61. The output shaft 2a and the rotating shaft 62 correspond to a first shaft according to the present invention.

出力ギア１５の動力は駆動輪７に動力を伝達するための第２軸であるドライブ軸６３に伝達される。ドライブ軸６３は回転軸線Ａｘ１と平行に延びる回転軸線Ａｘ２上に配置されていて不図示の軸受にて回転自在に設けられている。また、第２モータ・ジェネレータ４の動力はモータドライブ軸１８を介してドライブ軸６３に伝達される。ドライブ軸６３とモータドライブ軸１８との間には第１の形態と同様に、第１ギア対Ｇａと、第１ギア対Ｇａよりもギア比が小さい第２ギア対Ｇｂとが設けられている。第１ギア対Ｇａは、ロードライブギア３１と、ロードライブギア３１に噛み合うとともにドライブ軸６３の外周に回転軸線Ａｘ２を中心に相対回転自在に設けられたロードリブンギア６４とを含む。第２ギア対Ｇｂは、ハイドライブギア３３と、ハイドライブギア３３に噛み合うとともに出力ドリブンギア１６の外周に回転軸線Ａｘ２を中心に相対回転自在に設けられたハイドリブンギア６５とを含む。   The power of the output gear 15 is transmitted to a drive shaft 63 that is a second shaft for transmitting power to the drive wheels 7. The drive shaft 63 is disposed on a rotation axis Ax2 extending parallel to the rotation axis Ax1, and is rotatably provided by a bearing (not shown). The power of the second motor / generator 4 is transmitted to the drive shaft 63 via the motor drive shaft 18. Similarly to the first embodiment, a first gear pair Ga and a second gear pair Gb having a smaller gear ratio than the first gear pair Ga are provided between the drive shaft 63 and the motor drive shaft 18. . The first gear pair Ga includes a low drive gear 31 and a load driven gear 64 that meshes with the low drive gear 31 and is provided on the outer periphery of the drive shaft 63 so as to be relatively rotatable around a rotation axis Ax2. The second gear pair Gb includes a high drive gear 33 and a high driven gear 65 that meshes with the high drive gear 33 and that is provided on the outer periphery of the output driven gear 16 so as to be relatively rotatable around a rotation axis Ax2.

車両１Ｂには、本発明に係る切離し機構及びギア比切替機構としてそれぞれ機能する走行モード切替機構６７がドライブ軸６３上に設けられている。すなわち、走行モード切替機構６７は、出力ギア１５とドライブ軸６３との動力伝達を断続するとともに、第１ギア対Ｇａにてドライブ軸６３とモータドライブ軸１８との動力伝達を許容するローギア状態と、第２ギア対Ｇｂにてドライブ軸６３とモータドライブ軸１８との動力伝達を許容するハイギア状態とを選択的に切替可能である。   The vehicle 1B is provided on the drive shaft 63 with a traveling mode switching mechanism 67 that functions as a disconnecting mechanism and a gear ratio switching mechanism according to the present invention. That is, the traveling mode switching mechanism 67 intermits the power transmission between the output gear 15 and the drive shaft 63, and sets the first gear pair Ga to a low gear state in which the power transmission between the drive shaft 63 and the motor drive shaft 18 is allowed. The second gear pair Gb can selectively switch between a high gear state in which power transmission between the drive shaft 63 and the motor drive shaft 18 is permitted.

このような機能を実現するため、走行モード切替機構６７は走行モードを切り替えるための噛み合いクラッチ７０が設けられている。噛み合いクラッチ７０は、ドライブ軸６３と一体回転可能に結合された第１ハブ７１と、出力ドリブンギア１６と一体回転可能に結合された第２ハブ７２と、ロードリブンギア６４と一体回転可能に結合されたロー側ハブ７３と、ハイドリブンギア６５と一体回転可能に結合されたハイ側ハブ７４と、回転軸線Ａｘ２方向に移動可能な状態で各ハブ７１〜７４の外周に設けられたスリーブ７５とを含んでいる。スリーブ７５は、ロー側ハブ７３及び第１ハブ７１と噛み合い、かつ第２ハブ７２及びハイ側ハブ７４と噛み合わない第１位置（図６の位置）と、ロー側ハブ７３、第１ハブ７１及び第２ハブ７２と噛み合い、かつハイ側ハブ７４と噛み合わない第２位置（図７の位置）と、ロー側ハブ７３と噛み合わずに第１ハブ７１、第２ハブ７２及びハイ側ハブ７４と噛み合う（図８の位置）との３位置間で移動可能である。   In order to realize such a function, the traveling mode switching mechanism 67 is provided with a dog clutch 70 for switching the traveling mode. The dog clutch 70 is connected to the drive shaft 63 so as to be integrally rotatable, a first hub 71 is connected to the output driven gear 16 so as to be integrally rotatable, and is connected to the load driven gear 64 so as to be integrally rotatable. A low-side hub 73, a high-side hub 74 integrally rotatably coupled to the high driven gear 65, and a sleeve 75 provided on the outer periphery of each of the hubs 71 to 74 so as to be movable in the direction of the rotation axis Ax2. Contains. The sleeve 75 engages with the low-side hub 73 and the first hub 71 but does not engage with the second hub 72 and the high-side hub 74 (the position in FIG. 6), and the low-side hub 73, the first hub 71, A second position (the position in FIG. 7) that meshes with the second hub 72 but does not mesh with the high-side hub 74, and meshes with the first hub 71, the second hub 72, and the high-side hub 74 without meshing with the low-side hub 73. (Position in FIG. 8).

駆動装置７８は不図示の油圧源から供給される油圧にて動作するアクチュエータ７９と、アクチュエータ７９の動作に連動するコントロールロッド８０と、コントロールロッド８０に結合され噛み合いクラッチ７０のスリーブ７５の外周に回転可能に嵌り合うシフトフォーク８１とを備えている。アクチュエータ７９は上述した３位置に動作でき、その動作がシフトフォーク８１を介してスリーブ７５に伝達されることによってスリーブ７５は上述した３位置に駆動される。   The driving device 78 rotates on the outer periphery of a sleeve 75 of the meshing clutch 70 which is connected to the control rod 80 and an actuator 79 which operates by hydraulic pressure supplied from a hydraulic source (not shown). And a shift fork 81 that fits as possible. The actuator 79 can move to the above-described three positions, and the operation is transmitted to the sleeve 75 via the shift fork 81, whereby the sleeve 75 is driven to the above-described three positions.

図６に示すように、スリーブ７５が第１位置の場合、出力ギア１５とドライブ軸６３との動力伝達が遮断され、かつローギア状態となる。この場合、車両１Ｂの走行モードはＥＶローギアモードとなり、破線で示すようにエンジン２の動力が走行に関与せずに第２モータ・ジェネレータ４が駆動源となる。第２モータ・ジェネレータ４の動力は、太線で示す経路に従ってドライブ軸６３、ドライブギア４１及びディファレンシャル機構４２を経て駆動輪７に伝達される。   As shown in FIG. 6, when the sleeve 75 is at the first position, the power transmission between the output gear 15 and the drive shaft 63 is cut off, and the gear is in a low gear state. In this case, the traveling mode of the vehicle 1B is the EV low gear mode, and the power of the engine 2 is not involved in traveling as shown by a broken line, and the second motor / generator 4 is the driving source. The power of the second motor / generator 4 is transmitted to the drive wheels 7 via the drive shaft 63, the drive gear 41, and the differential mechanism 42 according to the path shown by the thick line.

また、図７に示すように、スリーブ７５が第２位置の場合、出力ギア１５とドライブ軸６３との動力伝達が許容され、かつローギア状態となる。この場合、車両１Ｂの走行モードはＨＶローギアモードとなり、エンジン２及び第２モータ・ジェネレータ４の各動力は、太線で示す経路に従ってドライブ軸６３、ドライブギア４１及びディファレンシャル機構４２を経て駆動輪７に伝達される。   In addition, as shown in FIG. 7, when the sleeve 75 is at the second position, power transmission between the output gear 15 and the drive shaft 63 is allowed, and the gear is in a low gear state. In this case, the running mode of the vehicle 1B is the HV low gear mode, and the motive power of the engine 2 and the second motor / generator 4 is applied to the drive wheels 7 via the drive shaft 63, the drive gear 41, and the differential mechanism 42 according to the path shown by the thick line. Is transmitted.

さらに、図８に示すように、スリーブ７５が第３位置の場合、出力ギア１５とドライブ軸６３との動力伝達が許容され、かつハイギア状態となる。この場合、車両１Ｂの走行モードはＨＶハイギアモードとなり、エンジン２及び第２モータ・ジェネレータ４の各動力は、太線で示す経路に従ってドライブ軸６３、ドライブギア４１及びディファレンシャル機構４２を経て駆動輪７に伝達される。   Further, as shown in FIG. 8, when the sleeve 75 is at the third position, power transmission between the output gear 15 and the drive shaft 63 is allowed, and the gear is in a high gear state. In this case, the running mode of the vehicle 1B is the HV high gear mode, and the motive power of the engine 2 and the second motor / generator 4 is applied to the drive wheels 7 via the drive shaft 63, the drive gear 41, and the differential mechanism 42 according to the path shown by the thick line. Is transmitted.

これらの走行モードの切り替えは第１の形態と同様にＥＣＵ５０にて実施される。なお、ＥＣＵ５０によるＨＶローギアモードとＨＶハイギアモードとの間の走行モードの切替は、図４のステップＳ４の処理において、車両１ＢのＳＯＣや要求パワーＰｄｅｍを考慮して設定された所定の切替条件の成否に基づいて実施される。   The switching of these traveling modes is performed by the ECU 50 as in the first embodiment. The switching of the traveling mode between the HV low gear mode and the HV high gear mode by the ECU 50 is performed in accordance with a predetermined switching condition set in consideration of the SOC of the vehicle 1B and the required power Pdem in the process of step S4 in FIG. Implemented based on success or failure.

第２の形態によれば、第１の形態と同様に装置の大型化及びコストの増加を抑制できるとともに、ＥＶローギアモードの実施により第２モータ・ジェネレータ４を走行用駆動源としたＥＶ走行をローギア状態で行うことができるのでＥＶ走行時の駆動力を高めることができる。特に、切離し機構とギア比切替機構とが一体化された走行モード切替機構６７を有するので、第１の形態と比べて大型化を更に抑制できる。また、車両１Ｂは、ローギア状態とハイギア状態との間でハイブリッドモードを実施できるので、第１の形態より更に効率的な走行が可能である。   According to the second embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to suppress an increase in the size and cost of the device, and to execute the EV traveling using the second motor / generator 4 as a traveling drive source by executing the EV low gear mode. Since the driving can be performed in the low gear state, the driving force during EV running can be increased. Particularly, since the driving mode switching mechanism 67 in which the separation mechanism and the gear ratio switching mechanism are integrated, the size can be further suppressed as compared with the first embodiment. Further, since the vehicle 1B can execute the hybrid mode between the low gear state and the high gear state, the vehicle 1B can travel more efficiently than in the first embodiment.

本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。上記各形態の駆動装置に設けられたアクチュエータは油圧式であるが、例えば電磁式のアクチュエータを用いる形態で本発明を実施してもよい。   The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various embodiments within the scope of the present invention. Although the actuator provided in each of the above-described embodiments is of a hydraulic type, the present invention may be implemented in a form using, for example, an electromagnetic actuator.

１Ａ、１Ｂ 車両
２ エンジン
２ａ 出力軸（第１軸）
３ 第１モータ・ジェネレータ
４ 第２モータ・ジェネレータ
５、６１ 動力分割機構
１５ 出力ギア（出力部材）
１４ 回転軸（第１軸）
１７、６３ ドライブ軸（第２軸）
１８ モータドライブ軸（第３軸）
２０ 切離し機構
３５ ギア比切替機構
４５、７８ 駆動装置
４６、７９ アクチュエータ
Ｇ１、Ｇａ 第１ギア対
Ｇ２、Ｇｂ 第２ギア対 1A, 1B Vehicle 2 Engine 2a Output shaft (first shaft)
3 First motor generator 4 Second motor generator 5, 61 Power split device 15 Output gear (output member)
14 Rotary axis (first axis)
17, 63 Drive axis (second axis)
18 Motor drive axis (3rd axis)
20 Separation mechanism 35 Gear ratio switching mechanism 45, 78 Driving device 46, 79 Actuator G1, Ga First gear pair G2, Gb Second gear pair

Claims (1)

エンジンと、
第１モータ・ジェネレータと、
第２モータ・ジェネレータと、
出力部材と、
互いに差動回転可能な３つの回転要素を有し、前記３つの回転要素のいずれか一つの回転要素に前記エンジンが、前記３つの回転要素の他のいずれか一つの回転要素に前記第１モータ・ジェネレータが、前記３つの回転要素の残りの一つに前記出力部材が、それぞれ連結された動力分割機構と、
前記動力分割機構の前記３つの回転要素の回転軸線上に配置された第１軸と、
駆動輪に動力を伝達するための第２軸と、
前記第２モータ・ジェネレータが連結された第３軸と、
前記出力部材と前記第２軸との動力伝達を許容する結合状態と、前記出力部材と前記第２軸との動力伝達を遮断する切離し状態とを切替可能な切離し機構と、
前記第２軸と前記第３軸との間に配置された第１ギア対と、
前記第２軸と前記第３軸との間に配置され、前記第１ギア対よりもギア比が小さい第２ギア対と、
前記第１ギア対にて前記第２軸と前記第３軸との動力伝達を許容するローギア状態と、前記第２ギア対にて前記第２軸と前記第３軸との動力伝達を許容するハイギア状態とを選択的に切替可能なギア比切替機構と、
前記切離し機構及び前記ギア比切替機構を駆動するために共用される駆動装置と、
を備え、
前記切離し機構及び前記ギア比切替機構は、前記第２軸上に配置されており、
前記駆動装置は、単一のアクチュエータを含み、前記アクチュエータの運動を前記切離し機構及び前記ギア比切替機構に伝達することにより、前記切離し機構が前記切離し状態でかつ前記ギア比切替機構が前記ローギア状態であるＥＶローギアモードと、前記切離し機構が前記結合状態でかつ前記ギア比切替機構が前記ハイギア状態であるＨＶハイギアモードとの間で走行モードが切り替えられるように前記切離し機構及び前記ギア比切替機構を駆動する、
ことを特徴とするハイブリッド車両。 Engine and
A first motor generator;
A second motor generator;
An output member,
The engine includes three rotating elements that can rotate differentially with respect to each other, wherein the engine is mounted on any one of the three rotating elements, and the first motor is mounted on any one of the three rotating elements. A power split mechanism in which the generator is connected with the output member to the remaining one of the three rotating elements, respectively;
A first shaft disposed on a rotation axis of the three rotating elements of the power split device;
A second shaft for transmitting power to the driving wheels;
A third shaft to which the second motor / generator is connected;
A disconnection mechanism that can switch between a coupled state that allows power transmission between the output member and the second shaft, and a disconnected state that blocks power transmission between the output member and the second shaft;
A first gear pair disposed between the second shaft and the third shaft;
A second gear pair disposed between the second shaft and the third shaft and having a smaller gear ratio than the first gear pair;
A low gear state in which power transmission between the second shaft and the third shaft is allowed by the first gear pair, and a power transmission between the second shaft and the third shaft in the second gear pair. A gear ratio switching mechanism that can selectively switch between a high gear state and
A driving device shared to drive the separation mechanism and the gear ratio switching mechanism,
With
The separation mechanism and the gear ratio switching mechanism are arranged on the second shaft,
The driving device includes a single actuator, and by transmitting the movement of the actuator to the separation mechanism and the gear ratio switching mechanism, the separation mechanism is in the separation state and the gear ratio switching mechanism is in the low gear state. And the gear ratio switching mechanism so that the running mode can be switched between an EV low gear mode, which is an HV high gear mode in which the disconnection mechanism is in the coupled state, and the gear ratio switching mechanism is in the high gear state. Driving the
A hybrid vehicle, characterized in that:
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