(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
〔実施例1〕
図1は実施例1のパワートレーンを表す概略システム図である。内燃機関であるエンジン1のエンジン出力軸10には、フライホイール2と、トルクコンバータ3とが接続されている。トルクコンバータ3は、エンジン出力軸10と一体に回転するポンプインペラ3aと、ポンプインペラ3aと対向配置されたタービンランナ3bと、ポンプインペラ3aとタービンランナ3bとを一体に連結するロックアップクラッチ3cと、を有する。ポンプインペラ3aには、第1駆動経路ギヤ41が接続されている。タービンランナ3bにはトルクコンバータ出力軸11が接続されている。トルクコンバータ出力軸11には、前後進切換機構4が接続されている。前後進切換機構4は、遊星歯車組の回転要素間を接続して一体回転させる前進クラッチ4aと、ピニオンキャリヤをハウジングに固定しトルクコンバータ出力軸11から入力された回転を逆回転にして出力する後退ブレーキ4bとを有する。前後進切換機構4には変速機入力軸12が接続されている。変速機入力軸12には、ワンウェイクラッチOWCを介して第2駆動経路ギヤ51が接続されている。ワンウェイクラッチOWCは、変速機入力軸12の回転数が第2駆動経路ギヤ51の回転数よりも高いときは、変速機入力軸12から第2駆動経路ギヤ51にトルクを伝達し、第2駆動経路ギヤ51の回転数が変速機入力軸12の回転数よりも高いときは、空転する。
【0010】
変速機入力軸12には、ベルト式無段変速機5が接続されている。ベルト式無段変速機5は、プライマリプーリ5aと、セカンダリプーリ5bと、両プーリに架け渡されたベルト5cとを有する。ベルト式無段変速機5は、プライマリプーリ5aとセカンダリプーリ5bの溝幅を制御し、ベルト巻付き径を制御して変速比を制御する。セカンダリプーリ5bには、変速機出力軸13が接続されている。変速機出力軸13には、アイドラ軸14を含む減速機構6を介してディファレンシャルギヤ7が接続され、ディファレンシャルギヤ7からドライブシャフト15を介して図外の駆動輪を駆動する。
【0011】
パワートレーンは、オイルポンプ20と、モータジェネレータ30と、を有する。モータジェネレータ30はインバータ31を有し、モータ駆動軸32にトルクを出力する駆動状態と、モータ駆動軸32からのトルクに基づいて発電する発電状態とを達成する。オイルポンプ20には、第1ポンプ軸21と、第2ポンプ軸22とを有し、両ポンプ軸21,22は一体に回転する。第1ポンプ軸21は、第1クラッチCL1を介して第1ポンプ駆動軸23が接続されている。第1クラッチCL1は、オイルポンプ20のポンプ吐出圧に基づいて締結制御される。第1ポンプ駆動軸23には第1ポンプ側ギヤ43が設けられている。第1ポンプ側ギヤ43と第1駆動経路ギヤ41とは、駆動ベルト42を介して接続されている。よって、エンジン1が回転すると、ポンプインペラ3a及び第1駆動経路ギヤ41が回転し、駆動ベルト42を介して第1ポンプ側ギヤ43を駆動する。第1クラッチCL1が締結しているときは、第1ポンプ側ギヤ43から第1クラッチCL1を介して第1ポンプ軸21が駆動され、オイルポンプ20からポンプ吐出圧を出力する。本実施例では、この駆動経路を第1駆動経路という。
【0012】
第2ポンプ軸22は、第2ポンプ側ギヤ55を有する。モータジェネレータ30は、モータ駆動軸32を有する。モータ駆動軸32は、第1モータギヤ53と第2モータギヤ54とを有する。第2駆動経路ギヤ51と第1モータギヤ53とは、駆動ベルト52を介して接続されている。第2モータギヤ54と第2ポンプ側ギヤ55とは駆動ベルト56を介して接続されている。よって、変速機入力軸12が回転すると、ワンウェイクラッチOWCが締結し、第2駆動経路ギヤ51が回転し、駆動ベルト52を介して第1モータギヤ53を駆動する。これによりモータ駆動軸32が回転し、第2モータギヤ54が回転し、駆動ベルト56を介して第2ポンプ側ギヤ55が回転することで第2ポンプ軸22が駆動され、オイルポンプ20からポンプ吐出圧を出力する。本実施例では、この駆動経路を第2駆動経路と言う。
【0013】
(駆動経路について)
ここで、第1駆動経路と第2駆動経路の関係について説明する。エンジン回転数をNe、オイルポンプ回転数をNop、変速機入力軸12の回転数をNpri、第1駆動経路の減速比をG1、第2駆動経路の減速比をG2とする。実施例1のパワートレーンでは、G1>G2とされている。すなわち、第1の駆動経路のギヤ比のほうが、第2駆動経路のギヤ比よりも増速側とされている。
【0014】
第1駆動経路でオイルポンプ20を駆動するときは、G1=Nop/Neから、Nop=G1×Neとなる。このとき、第2駆動経路ギヤ51の回転数Ng2は、G2=Nop/Ng2からNg2=(G1×Ne)/G2となる。ここで、G1/G2>1であるため、Ng2>Neとなる。よって、ロックアップクラッチ3cが締結し、かつ、前進クラッチ4aが締結しているときは、エンジン回転数Neと変速機入力軸回転数Npriが同じ回転数となる。このとき、Ng2>Ne=Npriであり、ワンウェイクラッチOWCが空転する。また、車両停止状態のように、ロックアップクラッチ3cが解放し、変速機入力軸回転数Npriが0の場合であっても、ワンウェイクラッチOWCが空転する。よって、第1駆動経路によりオイルポンプ20を駆動しているときは、ワンウェイクラッチOWCの空転により第2駆動経路に影響を与えることはない。
【0015】
次に、第2駆動経路でオイルポンプ20を駆動するときは、G2=Nop/Npriから、Nop=G2×Npriとなる。このとき、第1駆動経路ギヤ41の回転数をNg1とすると、G1=Nop/Ng1から、Ng1=(G2×Npri)/G1となる。ここで、G2/G1<1であるため、Ng1<Npriの関係となる。Ng1はエンジン回転数Neと同じ回転数であり、コースト走行を除く走行中であって、ロックアップクラッチ3cが締結し、かつ、前進クラッチ4aが締結しているときは、Ne=Npriであるため、Ng1(=Ne)<Npriの関係を得られない。
【0016】
そこで、第2駆動経路でオイルポンプ20を駆動するときは、第1クラッチCL1を解放する。言い換えると、第1クラッチCL1を解放したときは、ワンウェイクラッチOWCの締結により変速機入力軸12から第2駆動経路ギヤ51が回転駆動され、オイルポンプ20を駆動する。このとき、第1駆動経路でオイルポンプ20を駆動する場合に比べて低回転で駆動することができる。
【0017】
(モータジェネレータについて)
モータジェネレータ30は、第1ポンプ軸21及び第2ポンプ軸22との間でトルクを授受可能に接続されている。モータ駆動軸32とオイルポンプ20の第2ポンプ軸22とは、常時接続されているため、第1駆動経路又は第2駆動経路からオイルポンプ20が駆動されているときは、モータ駆動軸32も回転する。このとき、モータジェネレータ30からトルクを出力すると、第1ポンプ軸21及び第2ポンプ軸22にトルクを付与することができ、モータジェネレータ30で発電すると、第1駆動経路もしくは第2駆動経路から入力されたトルクをモータジェネレータ30で吸収する。
【0018】
(オイルポンプ駆動機能)
モータジェネレータ30でオイルポンプ20を駆動することで、第1駆動経路で駆動する場合よりも低く、第2駆動経路で駆動する場合よりは高い最適な回転数に制御したい場合がある。このとき、第2駆動経路にワンウェイクラッチOWCを備えたことで、エンジン1によりオイルポンプ20を駆動する第1駆動経路を使用するよりも低回転で燃費性能を確保し、かつ、変速機入力軸12によりオイルポンプ20を駆動する第2駆動経路を使用するよりも高回転で適切なオイルポンプ20の吐出圧を得ることができる。
【0019】
(トルクアシスト機能)
車両走行中に第1駆動経路又は第2駆動経路からオイルポンプ20を駆動しているときであって、バッテリの蓄電量が十分に確保されているとき、もしくは、加速要求等に伴ってエンジントルクを極力駆動輪に伝達したい場合には、モータジェネレータ30からトルクを出力する。これにより、オイルポンプ20をモータジェネレータ30のトルクで回転することができ、エンジン側からオイルポンプ20側に伝達されるトルクを減少できる。尚、第1駆動経路によりオイルポンプ20を駆動しているときは、モータジェネレータ30から出力されたトルクを、変速機入力軸12に伝達することができ、オイルポンプ20の駆動に加えて、駆動輪へのトルクをアシストできる。
【0020】
(オルタネータ機能)
車両走行中に第1駆動経路又は第2駆動経路からオイルポンプ20を駆動しているときは、第1ポンプ軸21もしくは第2ポンプ軸22がモータ駆動軸32と接続されているため、モータジェネレータ30で発電することができる。同様に、車両停車中には、第1駆動経路からエンジン1によってモータジェネレータ30で発電することができる。よって、オルタネータを別途搭載する必要が無く、パワートレーンの構成をコンパクト化できる。
【0021】
(スタータ機能)
車両停止状態で、かつ、エンジン停止時において、エンジン始動が要求されたときは、モータジェネレータ30によりオイルポンプ20を駆動し、ポンプ吐出圧により第1クラッチCL1を締結し、第1駆動経路を介してエンジン1をクランキングする。これにより、エンジン始動を行うことができ、スタータモータ等を別途搭載する必要が無く、パワートレーンの構成をコンパクト化できる。尚、第一駆動経路のギヤ比G1は増速側に設定されているため、モータジェネレータ30からエンジン1を見ると、減速側となる。よって、大きな減速比を得られるため、モータジェネレータ30の大型化を回避できる。
【0022】
(駆動経路の切り替えについて)
次に、第1駆動経路と第2駆動経路の切り替えについて説明する。
図2は第1駆動経路から第2駆動経路に切り換えるときの遷移制御を表すタイムチャート、
図3は第2駆動経路から第1駆動経路に切り換えるときの遷移制御を表すタイムチャートである。ここで、遷移制御とは、駆動経路を切り換える際に、第1クラッチCL1もしくはワンウェイクラッチOWCに生じている相対回転数をモータジェネレータ30のトルクによって徐々に低下させる制御である。タイムチャートに示すように、同じ走行状態であっても、オイルポンプ20の回転数Nopは、第1駆動経路を選択する場合は高回転となり、第2駆動経路を選択する場合は低回転となる。ここで、例えば変速比が安定しており、油の消費量が少ない場合には、燃費向上の観点から第2駆動経路を選択することが望ましい。一方、発進時のように大きなトルクが作用する場面で、かつ、さほどエンジン回転数Neも上昇していない場合には、油の消費量が多いため、吐出圧及び吐出量を確保する観点から第1駆動経路を選択することが望ましい。これら観点等に基づいて、適宜駆動経路が選択される。
【0023】
まず、第1駆動経路から第2駆動経路に切り換える場合について説明する。尚、ロックアップクラッチ3c及び前進クラッチ4aは締結し、エンジン回転数Neと変速機入力軸回転数Npriは同じ回転数である。
図2に示すように、車両が走行中であり、第1駆動経路を介してオイルポンプ20を駆動しているため、オイルポンプ回転数Nopは、変速機入力軸回転数Npriに対しギヤ比G1で増速されている。また、モータジェネレータ30は、第1ポンプ軸21と一体に回転する第2ポンプ軸22から第2ポンプ側ギヤ55→駆動ベルト56→第2モータギヤ54を介して駆動されることでオルタネータとして機能しており、大きく増速されている。ここで、第1駆動経路のギヤ比G1で換算した第1オイルポンプ回転数Nop1(=Npri×G1)で表す。また、第2駆動経路のギヤ比G2で換算した第2オイルポンプ回転数Nop2(=Npri×G2)で表す。このとき、第1クラッチCL1は締結(
図2中ではONと記載する。)し、ワンウェイクラッチOWCは空転(
図2中ではOFFと記載する。)している。
【0024】
時刻t1において、第1駆動経路から第2駆動経路への切換要求が出されると、第1クラッチCL1が解放(
図2中のOFF)され、モータジェネレータ30による遷移制御が開始される。これにより、モータジェネレータ30による発電トルクを制御し、オイルポンプ回転数Nopの変化速度が所定速度以下となるように制御する。よって、オイルポンプ回転数Nopは徐々に低下し始める。
【0025】
時刻t2において、オイルポンプ回転数Nopが第2オイルポンプ回転数Nop2に近づくと、ワンウェイクラッチOWCが締結し、第2駆動経路に切り換わる。このとき、モータジェネレータ30によってオイルポンプ回転数Nopの変化速度が抑制された状態でワンウェイクラッチOWCが締結するため、締結時の異音やショックを回避できる。第2駆動経路に切り換わると、遷移制御を終了する。それ以後は、第2駆動経路によりモータジェネレータ30も駆動され、オルタネータとして機能する。
【0026】
次に、第2駆動経路から第1駆動経路に切り換える場合について説明する。
図3に示すように、車両が走行中であり、第2駆動経路を介してオイルポンプ20を駆動しているため、オイルポンプ回転数Nopは、変速機入力軸回転数Npriに対しギヤ比G2で減速されている。また、モータジェネレータ30は、変速機入力軸12のトルクがワンウェイクラッチOWCを介して第2駆動経路ギヤ51→駆動ベルト52→第1モータギヤ53を駆動し、モータ駆動軸32が駆動されることでオルタネータとして機能しており、増速されている。よって、オイルポンプ回転数Nopは、第2オイルポンプ回転数Nop2と一致している。
【0027】
時刻t3において、第2駆動経路から第1駆動経路への切換要求が出されると、モータジェネレータ30による遷移制御が開始される。これにより、モータジェネレータ30は発電状態から駆動状態に切り替えられ、モータ駆動軸32からトルクを出力し、オイルポンプ回転数Nopの変化速度が所定速度以下となるように制御する。これにより、第2モータギヤ54が回転し、駆動ベルト56を介して第2ポンプ側ギヤ55が回転して第2ポンプ軸22を駆動する。よって、オイルポンプ回転数Nopは所定変化速度以下で上昇を開始する。このとき、第2駆動経路の回転数も上昇するため、ワンウェイクラッチOWCはOFFとなる。
【0028】
時刻t4において、オイルポンプ回転数Nopが第1オイルポンプ回転数Nop1に到達すると、第1ポンプ駆動軸23の回転数と同期するため、第1クラッチCL1を締結(ON)し、第1駆動経路に切り換わる。尚、第1クラッチCL1が同期した状態で締結するため、締結時の異音やショックを回避できる。第1駆動経路に切り換わると、遷移制御を終了する。それ以後は、第1駆動経路によりモータジェネレータ30も駆動され、オルタネータとして機能する。
【0029】
以上説明したように、実施例1にあっては下記に列挙する作用効果が得られる。
(1)エンジン1(動力源)と接続されたポンプインペラ3a(第1軸)と、ポンプインペラ3aと接続された変速機入力軸12(第1軸)とベルト式無段変速機5(変速機)を介して接続された変速機出力軸13(第2軸)と、オイルポンプ20と、ポンプインペラ3aとオイルポンプ20とをギヤ比G1(第1のギヤ比)で連結する第1駆動経路(第1の駆動経路)と、変速機入力軸12とオイルポンプ20とをG1と異なるG2(第2のギヤ比)で連結する第2駆動経路(第2の駆動経路)と、第1駆動経路を断接可能な第1クラッチCL1(第1のクラッチ)と、第2駆動経路を断接可能なワンウェイクラッチOWC(第2のクラッチ)と、を備えた。
よって、異なるギヤ比を有する第1駆動経路と第2駆動経路を有するため、ベルト式無段変速機5の変速比によらず、走行状態に応じたオイルポンプ20の駆動を達成できる。
【0030】
(2)G1はG2よりも増速側であり、第2駆動経路は、ワンウェイクラッチOWCである。
よって、第1駆動経路でオイルポンプ20を駆動するときは、自動的にワンウェイクラッチOWCが解放し、第1クラッチCL1を解放すれば、自動的にワンウェイクラッチOWCが締結して第2駆動経路を確保できるため、複数のクラッチの締結・解放制御を行う必要が無く、2つの駆動経路を切り換える際の制御構成を簡略化できる。
【0031】
(3)第2駆動経路との間でトルクを授受可能なモータジェネレータ30(モータ)を有する。
よって、オイルポンプ20をモータジェネレータ30で駆動することが可能となり、エンジン1の作動状態に関わらずオイルポンプ吐出圧を制御できる。
【0032】
(4)第1駆動経路と第2駆動経路との間で駆動経路を切り換えるときは、モータジェネレータ30によりオイルポンプ20の回転数変化速度を抑制する。
よって、駆動経路を切り換える際、第1クラッチCL1やワンウェイクラッチOWCの締結時における異音やショックを抑制できる。
【0033】
(5)第1クラッチCL1は、オイルポンプ20の吐出圧により締結又は解放する油圧クラッチであり、オイルポンプ20が停止しているときは、モータジェネレータ30によりオイルポンプ20を駆動して第1クラッチCL1を制御する。
よって、エンジントルクによってオイルポンプ20を駆動できない状態であっても、モータジェネレータ30によってオイルポンプ20を作動させることができ、第1クラッチCL1の締結・解放状態を自由に制御できる。
【0034】
(6)動力源は内燃機関であるエンジン1であり、エンジン1が停止しているときは、モータジェネレータ30のトルクでエンジン1を始動する。
よって、スタータモータを別途設ける必要が無く、パワートレーンの構成を簡略化してコストダウンを図ることができる。
【0035】
〔実施例2〕
次に、実施例2について説明する。基本的な構成は実施例1と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。
図4は実施例2のパワートレーンを表す概略システム図である。実施例1ではモータ駆動軸32と第2駆動経路ギヤ51との間を駆動ベルト52で接続した例を示した。これに対し、実施例2では、第1モータギヤ53を第2ポンプ軸22に設け、第2ポンプ軸22と第2駆動経路ギヤ51との間を駆動ベルト52で接続した点が異なる。尚、第2モータギヤ54と第2ポンプ側ギヤ55とは駆動ベルト56を介して接続されているため、モータジェネレータ30と第2駆動経路との間でトルクの授受が可能な点は実施例1と同じである。よって、実施例1と同様の作用効果を奏する。
【0036】
〔実施例3〕
次に、実施例3について説明する。基本的な構成は実施例1と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。
図5は実施例3のパワートレーンを表す概略システム図である。実施例1では、ポンプインペラ3aと第1ポンプ軸21との間に、油圧により断接可能な第1クラッチCL1を備えた。これに対し、実施例3では、第1クラッチCL1に代えてワンウェイクラッチOWCを設け、第1ポンプ駆動軸23を廃止して、第1ポンプ軸21に第1ポンプ側ギヤ43を設けた点が異なる。また、実施例1では、変速機入力軸12と第2駆動経路ギヤ51との間にワンウェイクラッチOWCを設けた。これに対し、実施例3では、ワンウェイクラッチOWCに代えて油圧により断接可能な第2クラッチCL2を備えた点が異なる。実施例3では、変速機入力軸12の端部に第2クラッチCL2を設け、第2クラッチCL2に第2駆動経路用シャフト12aを接続し、第2駆動経路用シャフト12aに第2駆動経路ギヤ51を有する。これにより、オイルポンプ20からの吐出圧が得られていないエンジン停止状態からエンジン始動を行ったとしても、オイルポンプ20をエンジン1で駆動することができる。
【0037】
(他の実施例)
以上、実施例に基づいて説明したが、上記実施例に限らず、他の構成を備えた自動変速機に本発明を適用してもよい。例えば実施例では、内燃機関であるエンジンを動力源として備えた例を示したが、エンジンとモータジェネレータを備えた動力源としてもよい。また、実施例ではベルト式無段変速機5を備えた例を示したが、他の変速機を備えていてもよく、自動変速機に限らず手動変速機でもよい。また、実施例では、第1クラッチCL1や第2クラッチCL2を摩擦クラッチとしたが、ドグクラッチを設けてもよい。また、実施例では、一方にワンウェイクラッチOWCを設けた例を示したが、両方に摩擦クラッチやドグクラッチを備えてもよい。