JP3616053B2

JP3616053B2 - ハイブリッド車両用動力伝達装置

Info

Publication number: JP3616053B2
Application number: JP2001399673A
Authority: JP
Inventors: 征人藤岡; 一晃瀧澤; 豊石川; 達也福嶋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003200743A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとモータの２種類の駆動力源を備えたハイブリッド車両用動力伝達装置に関し、特にモータ単独走行モードからエンジンの駆動を伴う走行モードに移行する場合にエンジンを始動するエンジン始動手段を有するハイブリッド車両用動力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンとモータの２種類の駆動力源を備えたハイブリッド車両の中には、エンジンとモータとを選択的に駆動車輪側に接続してそれぞれの駆動出力を選択的に駆動車輪に伝達して走行するものがある。
【０００３】
例えば、特開昭６０−５５８０３号公報、特開２０００−２２４７１４号公報には、モータ単独走行モード（ＥＶ走行モード）中に走行モータまたは車軸の回転力を用いてエンジンを始動する技術が提案されている。これらのハイブリッド車両では、モータと車軸間のクラッチを接続させるとともに、モータ単独走行モードで走行中にモータとエンジン間のクラッチを接続させることによりエンジンを始動することができる。
【０００４】
図４は従来におけるハイブリッド車両用動力伝達装置の概略構成図である。前記ハイブリッド車両用動力伝達装置２０は、エンジン１とモータ２を備え、モータ単独走行モードを含む複数の走行モードでエンジン１およびモータ２の少なくとも一方から車両駆動用出力を出力可能とされている。前記エンジン１のクランクシャフト５の端部には、ダンパ付きフライホイール６を介してメインシャフト７が連結されている。前記メインシャフト７には、その同軸にモータ（ジェネレータ）２、駆動モード切り換え部１４，ドライブプーリ（ＤＲプーリ）９が配置され、メインシャフト７と並行に、ドリブンプーリ（ＤＮプーリ）１２およびトルク伝達容量が可変の発進クラッチ４が配置されている。前記ハイブリッド車両用動力伝達装置２０において、モータ単独走行モードではクラッチ３とクラッチ４を連結し、モータの動力を駆動輪に伝達し走行し、モータ単独走行モードからエンジン駆動を伴う走行モードに移行する場合には、エンジン１とモータ２間に配置されたクラッチ８を連結して、モータ２の駆動力をエンジン１に伝達することでエンジン１を始動するのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来においては、エンジン１のクランクシャフト５の端部に、ダンパ付きのフライホイール６、メインシャフト７、駆動モード切り換え部１４を介してモータ２に連結する構造であるため、エンジン始動時にはエンジン１のフリクションに加え、フライホイール６の慣性質量などの影響を受けてしまう。このため、運転者に違和感を与えることなく瞬時にエンジン１を始動するには、上述した影響により必要なトルクが増大するため、その分モータ２の出力を高める必要がある。
しかし、モータ２の出力を高めるとその分モータ２が大型化するため、重量も増大して搭載性が悪化するという問題がある。またモータ２が大型化すると、供給するバッテリの電圧上昇を引き起こし、コストアップにつながるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、モータを大型化することなくモータ単独走行モードからエンジン駆動を伴う走行モードに移行することができる車両用動力伝達装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載した発明は、エンジン（例えば、実施の形態におけるエンジン３１）とモータ（例えば、実施の形態におけるモータ３２）を備え少なくともモータのみの駆動力で走行するモータ単独走行モードで走行可能なハイブリッド車両に適用され、エンジンとモータとの間に介装されてエンジンとモータとを連結または分離するクラッチ（例えば、実施の形態におけるクラッチ３３）を備え、前記モータ単独走行モードにおいて前記クラッチによりエンジンとモータとを連結することで、前記モータの駆動力によりエンジンを始動可能なハイブリッド車両用動力伝達装置（例えば、実施の形態におけるハイブリッド車両用動力伝達装置３０）であって、前記モータのロータ（例えば、実施の形態におけるロータ３４）とともに回転可能なダンパ付きフライホイール（例えば、実施の形態におけるダンパ付きフライホイール３５）を前記クラッチと前記モータとの間に設け、前記ダンパ付きフライホイールのダンパは、前記モータのロータと前記フライホイールとの間に設けられていることを特徴とするハイブリッド車両用動力伝達装置である。
【０００８】
上記のように構成すると、モータ単独走行モードにおいて前記フライホイールは前記モータのロータと一体的に回転する。このため、前記クラッチを接続してモータ単独走行モードからエンジンの駆動を伴う走行モードに移行する場合に必要とされるトルクから、フライホイールのイナーシャ（慣性）によるトルクを低減することができる。加えて、前記フライホイールにダンパが設けられているため、上述した走行モード移行の際にエンジンのフリクションを吸収することができ、前記必要とされるトルクからフリクションによるトルクを低減することができる。よって、モータに必要なトルクを大幅に低減することができるため、モータを小型化でき、搭載性を高めるとともにコストの低減を図ることができる。また、上述したように、走行モード移行時に衝撃を低減できるため運転者に違和感を与えることがなく、快適性を高めることができる。
【０００９】
また、請求項２に記載した発明は、前記ダンパ付きフライホイールは、エンジン側フライホイール（例えば、実施の形態におけるエンジン側フライホイール３６）とモータ側フライホイール（例えば、実施の形態におけるモータ側フライホイール３７）とを備え、これらの間に介装された圧縮バネ（例えば、実施の形態における圧縮バネ３８）と減衰機構（例えば、実施の形態における減衰機構３９）により両者が一体的に連結されていることを特徴とするハイブリッド車両用動力伝達装置である。
【００１０】
上記のように構成すると、前記ダンパ付きフライホイールの共振周波数を低く設定することができる。この共振周波数の値をエンジンの実用使用領域以下の周波数になるように調整することで、トルク変動に対する衝撃吸収性能を大幅に高めることができる。この調整は、前記圧縮バネのバネ定数（ｋ）や減衰機構の減衰定数（ｃ）、エンジン側およびモータ側フライホイールの慣性モーメント（Ｊ１，Ｊ２）の値を選択することにより行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるハイブリッド車両用動力伝達装置３０（以下単に、動力伝達装置３０という）を図面と共に説明する。
図１は本発明の実施の形態における動力伝達装置３０を示す図である。前記動力伝達装置３０は、駆動力源としてのエンジン３１とモータ（ジェネレータ）３２を備えている。
【００１２】
前記エンジン３１とモータ３２の間には、両者を連結または分離するためのエンジン分離クラッチ３３が介装されている。前記クラッチ３３はエンジン３１のクランクシャフト４０に接続され、伝達容量可変型のものである。前記クラッチ３３を接続または分離することにより、前記エンジン３１とモータ３２の間で駆動力が伝達または遮断される。
そして、前記クラッチ３３とモータ３２との間には、ダンパ付きフライホイール３５が設けられている。前記フライホイール３５は、詳細を後述するトランスミッション４１のメインシャフト４２に連結され、前記モータ３２のロータ３４とともに回転可能とされている。
【００１３】
図２は図１のフライホイール３５のスケルトンを示す概略断面図である。同図に示したように、前記フライホイール３５は、エンジン側フライホイール３６とモータ側フライホイール３７とを備え、これらの間に介装された圧縮バネ３８と減衰機構３９により両者が一体的に連結されているものである。このようにしたため、前記ダンパ付きフライホイール３５の共振周波数を低く設定することができる。この共振周波数の値をエンジン３１の実用使用領域以下の周波数になるように調整することで、トルク変動に対する衝撃吸収性能を大幅に高めることができる。この調整は、前記圧縮バネ３８のバネ定数（ｋ）や減衰機構３９の減衰定数（ｃ）、エンジン側およびモータ側フライホイール３６，３７の慣性モーメント（Ｊ１，Ｊ２）の値を選択することにより行うことができる。
【００１４】
本実施の形態においては、トランスミッション４１は無段変速機（ＣＶＴ）４１とされ、このメインシャフト４２の同軸にドライブプーリ（ＤＲプーリ）４３が接続され、このドライブプーリ４３はベルト４４を介してドリブンプーリ（ＤＮプーリ）４５に接続されている。前記ドリブンプーリ４５の軸心にはドリブンシャフト４６が接続されている。
【００１５】
前記ドライブプーリ４３と前記モータ３２との間には、前後進切り換え機構５５が介装されている。この前後進切り換え機構５５は、遊星歯車機構と、前進クラッチ５４と、後退ブレーキ５６とを備えている。遊星歯車機構は、メインシャフト４２に設けられたサンギア５８と、キャリア５７に回転自在に支持されサンギア５８と噛み合うプラネタリギア５９と、このプラネタリギア５９の外側に配置され、該プラネタリギア５９と噛み合うリングギア６０とを備えている。サンギア５８はメインシャフト４２に、キャリア５７はドライブプーリ４３に直結され、前記リングギア６０は後退ブレーキ５６により固定部となるケーシング（図示せず）と断続動作可能とされている。前進クラッチ５４はサンギア５８とキャリア５７とを直結するように構成されている。前進クラッチ５４は、メインシャフト４２とキャリア５７の間に介装されて両者を断続するもので、後退ブレーキ５６は固定部となるケーシング（図示せず）と断続するもので、前進クラッチ５４または後退ブレーキ５６を接続または遮断することで、エンジン３１またはモータ３２の回転力を同方向または逆方向にしてドライブプーリ４３に伝達する。
【００１６】
前記ドリブンシャフト４６には出力ギア４７が設けられるとともに、両者の間に発進クラッチ５０が介装され、該発進クラッチ５０を接続または遮断することで、前記ドリブンシャフト４６に伝達された駆動力を出力ギア４７に伝達または遮断するのである。また、セカンダリシャフト４８が前記ドリブンシャフト４６と並設され、このセカンダリシャフト５１に設けられたギア４８が前記出力ギア４７と噛み合うようにされている。また、セカンダリシャフト５１にはギア４９が設けられるとともに、車輪５３に接続されたデファレンシャルギア５２が接続されている。これにより前記出力ギア４７に伝達された駆動力が、ギア４９、デファレンシャルギア５２を介して車輪５３に伝達される。
【００１７】
前記動力伝達装置３０が適用される車両は、複数の走行モードを備えている。これらの走行モードには、「ＥＶ発進モード」、「ＥＶクルーズモード」、「ＭＯＴアシストモード」、「ＥＮＧ走行モード」、「ＥＮＧリバースモード」、「ＥＶリバースモード」、「停車時発電モード」がある。
【００１８】
「ＥＶ発進モード」はエンジン３１の燃焼効率の悪い比較的低加速度域での発進時に選択され、エンジン３１が駆動せずモータ３２の駆動力のみで車両を走行駆動する走行モードである。「ＥＶクルーズモード」はエンジン３１の燃焼効率の悪い比較的低車速域でのクルーズ時に選択され、エンジン３１が駆動せず車両がモータ３２の駆動力で走行する走行モードである。「ＭＯＴアシストモード」は前記低車速域からエンジン３１の燃焼効率の良い高車速域への加速時に選択され、エンジン３１の駆動力をモータ３２の駆動力により補助する走行モードである。「ＥＮＧ走行モード」は上述した高車速域での走行時に選択され、モータ３２が駆動せずエンジン３１の駆動力のみで車両を走行駆動する走行モードである。「ＥＮＧリバースモード」は上述した高車速域での走行時に選択され、エンジン３１の駆動力で車両を後退させる走行モードである。「ＥＶリバースモード」は上述した低加速度域での走行時に選択され、モータ３２の駆動力で車両を後退させる走行モードである。「停車時発電モード」は停車時に選択され、エンジン３１の駆動力でモータ３２をジェネレータとして駆動して発電させる走行モードである。
各走行モードへの移行は、以下に示すように結合要素（エンジン分離クラッチ）の切り換えを行うことにより行われる。なお、これらの結合要素の切り換えは、図示しない制御装置（ＥＣＵ）により行われる。
【００１９】
図３は図１のハイブリッド車両の走行モードと結合要素との関係を示す状態説明図である。同図において、「○」は結合（連結）状態、「×」は非結合（分離）状態を示す。「ＥＶ発進モード」においては、エンジン分離クラッチ３３及び後退ブレーキ５６を分離させ、発進クラッチ５０及び前進クラッチ５４を連結する。これにより、モータ３２の駆動力のみが車輪５３に伝達される。「ＥＶクルーズモード」においても同様である。このように、エンジン３１の燃焼効率の悪い低車速域ではエンジン３１を駆動しないため、燃費を向上することができる。
【００２０】
「ＭＯＴアシストモード」においては、後退ブレーキ５６のみを分離して、エンジン分離クラッチ３３、発進クラッチ５０、前進クラッチ５４を連結する。「ＥＮＧ走行モード」においても、「ＭＯＴアシストモード」と同様である。
前記「ＥＶ発進モード」や「ＥＶクルーズモード」から「ＭＯＴアシスト」や「ＥＮＧ走行モード」に移行する場合には、前記エンジン分離クラッチ３３の伝達容量を図示しない油圧制御部により制御してエンジン分離クラッチ３３を結合しエンジン３１の始動を行う。
【００２１】
このとき、運転者に違和感を与えないため、エンジン３１を素早く始動させるとともに車体にかかる衝撃をできるだけ抑えることが望まれる。そのため、モータ３２にはモータ単独走行に必要なエネルギーに加え、エンジン３１始動用のエネルギーが必要になる。エンジン３１の始動トルクにはエンジン３１のフリクションおよび慣性質量が関係しているが、上述したように、モータ単独走行モードにおいて前記フライホイール３５は前記モータ３２のロータ３４と一体的に回転している。このため、モータ単独走行モードからエンジンの駆動を伴う走行モードに移行する場合に必要とされるトルクから、前記フライホイール３５のイナーシャによるトルクを低減することができる。
【００２２】
加えて、前記フライホイール３５は、前記圧縮バネ３８と減衰機構３９によりダンパ機能を備えているため、走行モード移行の際にエンジン３１のフリクションを吸収することができ、前記必要とされるトルクからフリクションによるトルクを低減することができる。よって、モータ３２に必要なトルクを大幅に低減することができるため、モータ３２を小型化でき、搭載性を高めるとともにコストの低減を図ることができる。また、走行モード移行時に衝撃を低減できるため運転者に違和感を与えることがなく、快適性を高めることができる。
【００２３】
「ＥＮＧリバースモード」においては、前進クラッチ５４のみを分離して、エンジン分離クラッチ３３、発進クラッチ５０、後退ブレーキ５６を連結する。これにより、エンジン３１の駆動力を逆転させて車輪５３に伝達することで、車両が後退する。このときモータ３２は停止またはジェネレータ３２として機能させる。
「ＥＶリバースモード」においては、「ＥＮＧリバースモード」からさらにエンジン分離クラッチ３３を分離させて、エンジン３１の駆動力が車輪５３に伝わらないようにしている。
「停車時発電モード」においては、エンジン分離クラッチ３１のみを連結して、発進クラッチ５０、後退ブレーキ５６、前進クラッチ５４を分離する。これにより車輪５３には駆動力が伝達されないため停車し、エンジン３１の駆動力でモータ３２をジェネレータ３２として発電させるのである。したがって、停車時にモータ３２を駆動するのに十分な電力を蓄えることができるため、上述した低車速域での「ＥＶ発進モード」や「ＥＶクルーズモード」にスムーズに移行することができる。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態における車両用動力伝達装置２０は、モータ３２を大型化することなくモータ単独走行モードからエンジン駆動を伴う走行モードに移行することができる。
以上の実施の形態においては、変速機として無段変速機（ＣＶＴ）を用いた場合について説明したが、これに限らず、有段変速機を用いてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載した発明によれば、モータ単独走行モードからエンジンの駆動を伴う走行モードに移行する場合に必要とされるトルクから、フライホイールのイナーシャ（慣性）によるトルクおよびフリクションによるトルクを低減することができる。よって、モータに必要なトルクを大幅に低減することができるため、モータを小型化でき、搭載性を高めるとともにコストの低減を図ることができる。また、走行モード移行時の衝撃を低減できるため運転者に違和感を与えることがなく、快適性を高めることができる。
【００２６】
また、請求項２に記載した発明によれば、前記ダンパ付きフライホイールの共振周波数を低く設定することができるため、この共振周波数の値をエンジンの実用使用領域以下の周波数になるように調整することで、トルク変動に対する衝撃吸収性能を大幅に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態におけるハイブリッド車両用動力伝達装置を示す概略構成図である。
【図２】図１のフライホイールを示す概略断面図である。
【図３】図１のハイブリッド車両の走行モードと結合要素との関係を示す状態説明図である。
【図４】従来におけるハイブリッド車両用動力伝達装置の概略説明図である。
【符号の説明】
３０ハイブリッド車両用動力伝達装置
３１エンジン
３２モータ
３３クラッチ
３４ロータ
３５ダンパ付きフライホイール
３６エンジン側フライホイール
３７モータ側フライホイール
３８圧縮バネ
３９減衰機構

Claims

エンジンとモータを備え少なくともモータのみの駆動力で走行するモータ単独走行モードで走行可能なハイブリッド車両に適用され、エンジンとモータとの間に介装されてエンジンとモータとを連結または分離するクラッチを備え、前記モータ単独走行モードにおいて前記クラッチによりエンジンとモータとを連結することで、前記モータの駆動力によりエンジンを始動可能なハイブリッド車両用動力伝達装置であって、
前記モータのロータとともに回転可能なダンパ付きフライホイールを前記クラッチと前記モータとの間に設け、前記ダンパ付きフライホイールのダンパは、前記モータのロータと前記フライホイールとの間に設けられていることを特徴とするハイブリッド車両用動力伝達装置。
前記ダンパ付きフライホイールは、エンジン側フライホイールとモータ側フライホイールとを備え、これらの間に介装された圧縮バネと減衰機構により両者が一体的に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両用動力伝達装置。