车辆用驱动装置转让专利

申请号 : CN201280071407.2

文献号 : CN104204609B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 矶村治郎江渊弘章柴田宽之

申请人 : 丰田自动车株式会社

摘要 :

车辆用驱动装置(1-1)配备有旋转电机(3);分别与驱动轴(45)连接的第一轴(20)及第二轴(30);和差动机构(10),所述差动机构(10)具有连接到所述旋转电机上的旋转部件(14)、连接到所述第一轴上的旋转部件、和连接到所述第二轴上的旋转部件(13)。车辆用驱动装置具有规定模式,所述规定模式为,切断经由第二轴的动力传递,并且限制差动机构的差动,经由第一轴将旋转电机和驱动轴连接起来。第一轴及第二轴也可以是分别具有变速机构的部件。

权利要求 :

1.一种车辆用驱动装置,其特征在于,具有:旋转电机;

第一轴及第二轴,所述第一轴及第二轴分别与驱动轴连接;以及差动机构,所述差动机构具有与所述旋转电机连接的旋转部件、与所述第一轴连接的旋转部件、以及与所述第二轴连接的旋转部件,在所述第一轴及所述第二轴分别具有变速机构,所述车辆用驱动装置具有:

EV行驶模式,在所述EV行驶模式下,所述第一轴及所述第二轴分别形成变速级,经由所述第一轴及所述第二轴连接所述旋转电机和所述驱动轴,使所述差动机构产生力的平衡,从所述旋转电机向所述驱动轴传递转矩,规定模式,在所述规定模式下,切断经由所述第二轴的动力传递,并且,限制所述差动机构的差动,而经由所述第一轴将所述旋转电机与所述驱动轴连接起来。

2.如权利要求1所述的车辆用驱动装置,其特征在于,在所述第一轴的变速机构的变速比与所述第二轴的变速机构的变速比的比率为规定范围的值的情况下,采用所述规定模式。

3.如权利要求1所述的车辆用驱动装置,其特征在于,基于由所述第一轴的变速机构的变速比与所述第二轴的变速机构的变速比的比率所确定的传动效率,采用所述规定模式。

4.如权利要求1至3中任一项所述的车辆用驱动装置,其特征在于,在所述规定模式下,进行由所述旋转电机实施的再生。

5.如权利要求1所述的车辆用驱动装置,其特征在于,在车辆后退时,采用所述规定模式。

6.如权利要求5所述的车辆用驱动装置,其特征在于,还配备有与所述第一轴连接的发动机,

通过限制所述差动机构的差动,将从所述发动机经由所述第一轴传递给所述驱动轴的旋转的旋转方向切换成使所述车辆后退的旋转方向。

7.如权利要求1所述的车辆用驱动装置,其特征在于,还配备有经由离合器与所述第一轴及所述第二轴连接的发动机,在将所述离合器卡合而以所述发动机作为动力源来行驶的过程中,在将所述离合器释放而进行由所述旋转电机实施的再生时,采用所述规定模式。

说明书 :

车辆用驱动装置

技术领域

[0001] 本发明涉及车辆用驱动装置。

背景技术

[0002] 过去,配备有能够传递动力的多个轴的车辆是公知的。例如,在专利文献1中,公开了一种在第一中间轴的第一离合器不能卡合的情况下,从第二中间轴经由第一中间轴向输出轴输出发动机的转矩的混合动力车辆用动力传递系统的控制方法的技术。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1:日本特开2009-36354号公报

发明内容

[0006] 发明所要解决的课题
[0007] 这里,在配备有多个能够传递动力的轴的情况下,存在着发生传动效率的降低的情况。例如,存在着由于动力循环而产生传动效率的降低的担忧。希望能够抑制传动效率的降低。
[0008] 本发明的目的是提供一种能够抑制传动效率的降低的车辆用驱动装置。
[0009] 解决课题的手段
[0010] 本发明的车辆用驱动装置,其特征在于,配备有:旋转电机;第一轴及第二轴,所述第一轴及第二轴分别与驱动轴连接;以及差动机构,所述差动机构具有与所述旋转电机连接的旋转部件、与所述第一轴连接的旋转部件、以及与所述第二轴连接的旋转部件,所述车辆用驱动装置具有规定模式,在所述规定模式下,切断经由所述第二轴的动力传递,并且,限制所述差动机构的差动,而经由所述第一轴将所述旋转电机与所述驱动轴连接起来。
[0011] 优选地,在上述车辆用驱动装置中,在所述第一轴及所述第二轴分别具有变速机构,在所述第一轴的变速机构的变速比与所述第二轴的变速机构的变速比的比率为规定范围的值的情况下,采用所述规定模式。
[0012] 优选地,在上述车辆用驱动装置中,在所述第一轴及所述第二轴分别具有变速机构,基于由所述第一轴的变速机构的变速比与所述第二轴的变速机构的变速比的比率所确定的传动效率,采用所述规定模式。
[0013] 优选地,在上述车辆用驱动装置中,在所述规定模式下,进行由所述旋转电机实施的再生。
[0014] 优选地,在上述车辆用驱动装置中,在车辆后退时,采用所述规定模式。
[0015] 优选地,在所述车辆用驱动装置中,还配备有与所述第一轴连接的发动机,通过限制所述差动机构的差动,将从所述发动机经由所述第一轴传递给所述驱动轴的旋转的旋转方向切换成使所述车辆后退的旋转方向。
[0016] 优选地,在所述车辆用驱动装置中,还配备有经由离合器与所述第一轴及所述第二轴连接的发动机,在将所述离合器卡合而以所述发动机作为动力源来行驶的过程中,在将所述离合器释放而进行由所述旋转电机实施的再生时,采用所述规定模式。
[0017] 发明的效果
[0018] 根据本发明的车辆用驱动装置具有:旋转电机;第一轴及第二轴,所述第一轴及第二轴分别与驱动轴连接;以及差动机构,所述差动机构具有与旋转电机连接的旋转部件、与第一轴连接的旋转部件、以及与第二轴连接的旋转部件,所述车辆用驱动装置具有规定模式,在所述规定模式下,切断经由第二轴的动力传递,并且,限制差动机构的差动,而经由第一轴将旋转电机与驱动轴连接起来。根据与本发明相关的车辆用驱动装置,起到由规定模式抑制动力循环的发生、可以抑制传动效率降低的效果。

附图说明

[0019] 图1是根据实施方式的车辆的概略结构图。
[0020] 图2是表示配备有单一小齿轮式的行星齿轮机构的情况下的结构例的图。
[0021] 图3是表示配备有双小齿轮式的行星齿轮机构的情况下的结构例的图。
[0022] 图4是表示根据实施方式的车辆的骨架图。
[0023] 图5是旋转电机的转速为0时的差动机构的列线图(共线图?)。
[0024] 图6是变速比的比率γ比1+ρ大时的动力传递的说明图。
[0025] 图7是变速比的比率γ比1+ρ大时的列线图。
[0026] 图8是变速比的比率γ比1+ρ小时的动力传递的说明图。
[0027] 图9是变速比的比率γ比1+ρ小时的列线图。
[0028] 图10是表示变速比的比率γ与动力循环比例δ的关系的图。
[0029] 图11是降档待机状态的发动机行驶的说明图。
[0030] 图12是降档待机状态的发动机行驶的列线图。
[0031] 图13是再生时的动力循环的说明图。
[0032] 图14是再生时的列线图。
[0033] 图15是表示向第二变速部的空档状态的切换的图。
[0034] 图16是表示由旋转电机进行的转速控制的列线图。
[0035] 图17是由规定模式进行的再生的说明图。
[0036] 图18是规定模式的车辆的等价图。
[0037] 图19是与由规定模式进行的再生相关的列线图。
[0038] 图20是与EV倒车行驶相关的列线图。
[0039] 图21是从EV倒车行驶向发动机倒车行驶的转移步骤的说明图。
[0040] 图22是表示与从EV倒车行驶向发动机倒车行驶的转移相关的列线图。
[0041] 图23是发动机倒车行驶的说明图。
[0042] 图24是与发动机倒车行驶相关的列线图。
[0043] 图25是由规定模式进行的后退行驶的说明图。
[0044] 图26是与实施方式的第一变形例相关的车辆的骨架图。
[0045] 图27是旋转电机的转速为0时的差动机构的列线图。
[0046] 图28是变速比的比率γ比1大时的动力传递的说明图。
[0047] 图29是变速比的比率γ比1大时的列线图。
[0048] 图30是变速比的比率γ比1小时的动力传递的说明图。
[0049] 图31是变速比的比率γ比1小时的列线图。
[0050] 图32是表示变速比的比率γ与动力循环比例δ的关系的图。
[0051] 图33是与实施方式的第一变形例相关的车辆的规定模式的等价图。
[0052] 图34是与由第一变形例的规定模式进行的再生相关的列线图。
[0053] 图35是由第一变形例的规定模式进行的后退行驶的说明图。
[0054] 图36是与实施方式的第二变形例相关的车辆的概略结构图。
[0055] 图37是与第二变形例相关的车辆的骨架图。
[0056] 图38是与第二变形例相关的车辆的规定模式的等价图。
[0057] 图39是由第二变形例的规定模式进行的后退行驶的说明图。
[0058] 图40是表示车辆用驱动装置的传动比的一个例子的图。
[0059] 图41是表示车辆的总齿轮比的一个例子的图。
[0060] 图42是表示相对于变速比的比率γ的总传动效率η以及动力循环率δ的图。
[0061] 图43是表示与各个变速级的待机状态相关的动力循环率δ及总传动效率η的图。
[0062] 图44是表示与实施方式的第一变形例的车辆的各个变速级的待机状态相关的动力循环率δ及总传动效率η的一个例子的图。
[0063] 图45是表示与实施方式的第二变形例的车辆的各个变速级的待机状态相关的动力循环率δ及总传动效率η的一个例子的图。

具体实施方式

[0064] 下面,参照附图对于根据本发明的实施方式的车辆用驱动装置详细地进行说明。另外,本发明并不被该实施方式所限定。另外,在下述实施方式中的结构部件中,包含本领域人员能够易于想到的或者实质上相同的结构部件。
[0065] [实施方式]
[0066] 参照图1至图32,对于实施方式进行说明。本实施方式,涉及车辆用驱动装置。图1是与本发明的实施方式相关的车辆100的概略结构图,图2是表示配备有单一小齿轮式的行星齿轮机构的情况下的结构例的图,图3是表示配备有双小齿轮式的行星齿轮机构的情况下的结构例的图,图4是与本实施方式相关的车辆100的骨架图。
[0067] 如图1所示,车辆100包括发动机1、离合器2、旋转电机3、差动机构10、第一变速部20、第二变速部30、驱动轴45及驱动轮46。另外,根据本实施方式的车辆用驱动装置1-1包括旋转电机3、第一变速部20、第二变速部30及差动机构10。另外,车辆用驱动装置1-1也可以还包括发动机1或后面描述的ECU50。
[0068] 作为与旋转电机3、第一变速部20的输入轴6、第二变速器30的输入轴17和差动机构10的连接结构,例如,可以采用利用图2所示的单一小齿轮式的行星齿轮结构的连接结构、或者利用图3所示的双小齿轮式的行星齿轮机构的连接结构。根据本实施方式的车辆用驱动装置1-1的差动机构10,如图4所示,为单一小齿轮式的行星齿轮机构。
[0069] 发动机1将燃料的燃烧能量转换成旋转轴1a的旋转运动并输出。另外,作为车辆100的发动机,也可以代替发动机1而搭载其它的公知的发动机。发动机1的旋转轴1a经由离合器2与旋转轴4连接。旋转轴4与发动机1的旋转轴1a同轴,并且配置在旋转轴1a的延长线上。
[0070] 离合器2是自动式的离合器装置。离合器2具有连接到旋转轴1a上的输入侧卡合构件和连接到旋转轴4上的输出侧卡合构件。离合器2借助利用油压等动作的促动器,进行卡合或者释放。离合器2可以根据供应的油压,控制成完全卡合状态、半卡合状态或者释放状态。
[0071] 旋转电机3与旋转轴4同轴,并且配置在旋转轴4的径向方向外侧。旋转电机3的旋转轴3a相对于旋转轴4可相对旋转地被支承。在旋转轴4上设置有主动齿轮5。主动齿轮5配置在旋转轴4的与发动机1侧相反的一侧的端部处。主动齿轮5与从动齿轮7啮合。从动齿轮7设置在第一变速部20的输入轴6上。
[0072] 在输入轴6上,从发动机1侧起依次配置有从动齿轮7、主动齿轮21、套筒27、主动齿轮22、23、套筒28、主动齿轮24、25、套筒29、主动齿轮26a。
[0073] 差动机构10具有太阳齿轮11、小齿轮12、环形齿轮13以及行星齿轮架14。环形齿轮13与太阳齿轮11同轴,并且配置在太阳齿轮11的径向方向外侧。小齿轮12配置在太阳齿轮
11与环形齿轮13之间,分别与太阳齿轮11及环形齿轮13啮合。小齿轮12由行星齿轮架14可自由旋转地支承。
[0074] 太阳齿轮11是与旋转电机3的旋转轴3a连接的旋转部件,与旋转轴3成一体地旋转。旋转电机3具有作为马达(电动机)的功能和作为发电机的功能。旋转电机3经由逆变器与蓄电池连接。旋转电机3可以将从蓄电池供应的电力转换成机械的动力并输出,并且,可以由被输入的动力来驱动,将机械的动力转换成电力。由旋转电机3发出的电力可以在蓄电池中蓄电。作为旋转电机3,例如,可以采用交流同步型的电动发电机。
[0075] 旋转电机3在动力运行时消耗电力并输出转矩,可以利用输出转矩旋转驱动太阳齿轮11。另外,旋转电机3可以在再生时由经由太阳齿轮11传递的转矩旋转驱动而进行发电,使对应于发电负荷的负荷转矩作用于太阳齿轮11。
[0076] 行星齿轮架14与旋转轴4连接,与旋转轴4成一体地旋转。行星齿轮架14是经由旋转轴4及主动齿轮5与第一变速部20连接的旋转部件。小齿轮12能够与行星齿轮架14一起围绕旋转轴4的旋转中心轴线旋转(公转),并且,由行星齿轮架14支承,能够围绕小齿轮12的中心轴线旋转(自转)。主动齿轮16经由圆筒构件15与环形齿轮13连接。圆筒构件15是比环形齿轮13直径小的圆筒形状的构件。圆筒构件15相对于环形齿轮13连接到与轴向方向的发动机侧相反的一侧。主动齿轮16配置在圆筒构件15的外周面。主动齿轮16与从动齿轮18啮合。
[0077] 从动齿轮18设置于第二变速部30的输入轴17。即,环形齿轮13是经由主动齿轮16与第二变速部30连接的旋转部件。第一变速部20的输入轴6、第二变速部30的输入轴17和输出轴19相互平行地配置。主动齿轮5与从动齿轮7的齿轮比,与主动齿轮16与从动齿轮18的齿轮比相等。
[0078] 锁定机构40具有限制差动机构10的太阳齿轮11与行星齿轮架14的相对旋转的功能。根据本实施方式的锁定机构40是啮合式的爪形离合器。锁定机构40具有套筒41、与旋转轴4连接的爪形齿42、和与旋转电机3的旋转轴3a连接的爪形齿43。爪形齿42和爪形齿43在轴向方向上邻接地配置。套筒41配置在爪形齿42、43的径向方向外侧,能够在轴向方向上移动。套筒41具有与爪形齿42、43啮合的内齿。锁定机构40通过利用未示出的促动器驱动套筒41在轴向方向上移动,切换到卡合状态和释放状态。
[0079] 卡合状态的锁定机构40,其套筒41分别与爪形齿42、43啮合,限制爪形齿42、43的相对旋转。即,卡合状态的锁定机构40限制太阳齿轮11与行星齿轮架14的相对旋转,将差动机构10不能差动地锁定。与此相对,释放状态的锁定机构40,其套筒41与爪形齿42、43中的一个啮合,与另外一个的啮合被解除。从而,释放状态的锁定机构40允许太阳齿轮11与行星齿轮架14的相对旋转,允许差动机构10的差动。另外,被锁定机构40卡合的旋转部件的组合并不限于太阳齿轮11和行星齿轮架14。锁定机构40只要以限制差动机构10的太阳齿轮11、环形齿轮13、行星齿轮架14的差动的方式连接任意两个以上的旋转部件即可。
[0080] 第一变速部20包括:输入轴6;各个变速级的主动齿轮21、22、23、24、25;后退用的主动齿轮26a;空转齿轮26b;套筒27、28、29;从动齿轮51、52、53、54、55、56;和输出轴19。第一变速部20的变速机构包括:主动齿轮21、22、23、24、25;后退用的主动齿轮26a;空转齿轮26b;套筒27、28、29;和从动齿轮51、52、53、54、55、56。
[0081] 主动齿轮21、22、23、24、25、26a分别相对于输入轴6被可相对旋转地支承。从动齿轮51、52、53、54、55、56分别与输出轴19连接,与输出轴19成一体地旋转。
[0082] 主动齿轮21和从动齿轮51是相互啮合的第一变速级的齿轮对,主动齿轮22和从动齿轮52是相互啮合的第二变速级的齿轮对,主动齿轮23和从动齿轮53是相互啮合的第三变速级的齿轮对,主动齿轮24和从动齿轮54是相互啮合的第四变速级的齿轮对,主动齿轮25和从动齿轮55是相互啮合的第五变速级的齿轮对。后退用的主动齿轮26a经由空转齿轮26b与从动齿轮56连接。
[0083] 第一变速部20通过利用促动器驱动套筒27、28、29在轴向方向上移动,可以将主动齿轮21、22、23、24、25中的任一个与输入轴6连接。借此,可以经由从第一变速级到第五变速级的任一个齿轮对将输入轴6和输出轴19连接起来,以该齿轮对的变速比传递旋转。另外,第一变速部20可以代替从第一速到第五速的变速级,而经由后退用的齿轮组26a、26b、56将输入轴6和输出轴19连接起来,使输出轴19向后退时的旋转方向旋转。另外,第一变速部20通过使套筒27、28、29在轴向方向上移动,可以将全部的主动齿轮21、22、23、24、25、26a释放而变成空档状态。空档状态的第一变速部20将输入轴6与输出轴19的动力传递切断。
[0084] 第二变速部30包括:输入轴17;各个变速级的主动齿轮31、32、33、34;套筒35、36;从动齿轮51、52、53、54;和输出轴19。第二变速部30的变速机构包括:主动齿轮31、32、33、
34;套筒35、36;和从动齿轮51、52、53、54。
[0085] 主动齿轮31、32、33、34相对于输入轴17分别能够相对旋转地被支承。第二变速部30具有与从第一变速部20的第一速到第四速的变速级同等的变速级。如图4所示,输出轴19和输入轴6的中心轴线之间的距离L1与输出轴19和输入轴17的中心轴线之间的距离L2相等。
[0086] 主动齿轮31和从动齿轮51是相互啮合的第一变速级的齿轮对。主动齿轮32和从动齿轮52是相互啮合的第二变速级的齿轮对。主动齿轮33和从动齿轮53是相互啮合的第三变速级的齿轮对。主动齿轮34和从动齿轮54是相互啮合的第四变速级的齿轮对。
[0087] 第二变速部30,通过利用促动器驱动套筒35、36在轴向方向上移动,可以将主动齿轮31、32、33、34中的任一个与输入轴17连接起来。借此,可以经由从第一变速级到第四变速级的任一个齿轮对将输入轴17和输出轴19连接起来,以该齿轮对的变速比传递旋转。另外,第二变速部30,通过使套筒35、36在轴向方向上移动,可以将全部的主动齿轮31、32、33、34释放而形成空档状态。空档状态的第二变速部30切断输入轴17与输出轴19的动力的传递。
[0088] 第一变速部20及第二变速部30经由共同的输出轴19,分别与车辆100的驱动轴45连接。具体地说,输出轴19的与发动机1侧相反的一侧的端部,经由差速装置44与左右驱动轴45连接。驱动轮46连接于驱动轴45。
[0089] 在本实施方式中,第一变速部20具有作为主变速器的功能,第二变速部30具有作为副变速器的功能。第一变速部20是MMT(多模式手动变速器),变速级的切换及离合器2的卡合/释放被自动控制。第一变速部20的目标变速级,例如,基于使用者进行的换档操作来决定,或者可以基于行驶状态被自动地决定。第二变速部30,例如,在发动机行驶时,当在第一变速部20中进行变速级的切换时,代替第一变速部20来传递动力。第二变速部30,其变速级的切换及离合器2的卡合/释放被自动地控制。在下面的说明中,第一变速部20的变速档称作主变速档,将第二变速部30的变速档称作副变速档。
[0090] 在车辆100上搭载有ECU50。ECU50是具有计算机的电子控制装置。ECU50具有作为控制车辆100的各部分的控制装置的功能。ECU50与发动机1、离合器2、旋转电机3、锁定机构40、第一变速部20及第二变速部30电连接,可以控制发动机1、离合器2、旋转电机3、锁定机构40、第一变速部20及第二变速部30。
[0091] 根据本实施方式的车辆100中,可以实施发动机行驶及EV行驶。发动机行驶,是离合器2卡合、将发动机1作为动力源使车辆100行驶的行驶模式。在发动机行驶中,可以经由第一变速部20或者第二变速部30中的任一个将发动机转矩传递给驱动轴45,使车辆100行驶。
[0092] EV行驶是将旋转电机3作为动力源使车辆100行驶的行驶模式。在EV行驶中,可以将离合器2释放,将发动机1停止而使车辆100行驶。在EV行驶中,可以使旋转电机3动力运行并输出转矩,对驱动轮46进行旋转驱动而使车辆100行驶,以及进行旋转电机3被从驱动轮46传递的转矩旋转驱动而进行发电的再生。在EV行驶时,第一变速部20及第二变速部30分别形成变速级,可以使差动机构10产生力的平衡,从旋转电机3向驱动轴45传递转矩。
[0093] ECU50可以基于要求驱动力或车速、蓄电池的充电状态等适当地切换发动机行驶和EV行驶。另外,也可以基于使用者的要求进行发动机行驶和EV行驶的切换。另外,ECU50可以在车辆100减速时进行由旋转电机实现的再生。例如,可以在制动器踏板被踩下的情况下进行再生,产生再生制动力。
[0094] 另外,ECU50可以实施第一变速部20及第二变速部30的变速控制。ECU50,当检测出目标变速级时,根据目标变速级适当地移动套筒27、28、29,从主动齿轮21、22、23、24、25、26a之中将对应于目标变速级的齿轮和输入轴6连接起来。这时,ECU50,在将第一变速部20的变速级从现在的变速级切换成目标变速级的期间,经由第二变速部30的副变速级将发动机转矩或电动机转矩传递给驱动轮46。另外,目标变速级可以是基于使用者的换档操作的目标变速级,也可以基于行驶状态自动地选择的目标变速级。
[0095] ECU50,例如,在第一变速部20中从第一变速级升档到第二变速级时,预先在第二变速部30中形成第一速变速级。借此,在切换第一变速部20的变速级的期间,可以经由第二变速部30将转矩传递给驱动轮46。另外,ECU50,例如,在将第一变速部20从第五变速级降档到第四变速级时,预先在第二变速部30中形成第四变速级。借此,在使第一变速部20降档的期间,可以经由第二变速部30将转矩传递给驱动轮46。这样,根据本实施方式的车辆用驱动装置1-1,变速时的转矩的遗失受到抑制,驾驶性能提高。
[0096] 进而,ECU50可以利用旋转电机3抑制变速时的变速振动。例如,在变速时借助旋转电机3的转速控制,通过调节第一变速部20的输入轴6的转速或第二变速部30的输入轴17的转速,能够抑制变速振动。
[0097] 这里,如根据本实施方式的车辆100那样,旋转电机3、第一变速部20、第二变速部30被连接到差动机构10的各个旋转部件上,并且,第一变速部20及第二变速部30被分别与驱动轴45连接的情况下,如下面将要说明的那样,存在着在行驶中产生动力循环,传动效率降低。
[0098] 图5是旋转电机3的转速为0时的差动机构10的列线图。在图5中,S轴表示太阳齿轮11及旋转电机3的转速,C轴表示行星齿轮架14的转速,R轴表示环形齿轮13的转速。差动机构10的齿轮比(太阳齿轮11的齿数/环形齿轮13的齿数)ρ例如可以为0.3。
[0099] 在以某个车速行驶时的输出轴19的转速为NE,第一变速部20的变速比为G1,第二变速部30的变速比为G2时,第一变速部20的输入轴6的转速NA通过下述公式(1)算出,第二变速部30的输入轴17的转速NB由下述公式(2)算出。
[0100] NA=G1×NE···(1)
[0101] NB=G2×NE···(2)
[0102] 在旋转电机3的转速变成0时,下述公式(3)成立。
[0103] NB=NA×(1+ρ)···(3)
[0104] 当第二变速部30的变速比G2与第一变速部20的变速比G1的比率(G2/G1)为γ时,从上述公式(1)、公式(2)及公式(3)推导出下述公式(4)。
[0105] γ=G2/G1=1+ρ···(4)
[0106] 在第一变速部20及第二变速部30分别形成变速级的情况下,通过使变速比的比率γ相对于1+ρ而言或大或小,旋转电机3与驱动轮46之间的动力的方向不同。图6是变速比的比率γ比1+ρ大时的动力传递的说明图,图7是变速比的比率γ比1+ρ大时的列线图,图8是变速比的比率γ比1+ρ小时的动力传递的说明图,图9是变速比的比率γ比1+ρ小时的列线图。在图6及图8中,分别表示EV行驶时的车辆100的状态。在EV行驶时,离合器2被释放,发动机1和旋转电机3及各个变速部20、30的动力的传递被切断。
[0107] (γ>1+ρ的情况)
[0108] 如图6所示,在变速比的比率γ比1+ρ大的情况下,旋转电机3的转矩(电动机转矩)经由第二变速部30及驱动轴45传递给驱动轮46。电动机转矩的一部分从输出轴19经由第一变速部20传递给行星齿轮架14,产生动力循环。
[0109] 这里,当输入轴6的转矩的大小为TA,输入轴17的转矩的大小为TB,经由第一变速部20的变速级输出到输出轴19的转矩(图28的C部的转矩)的大小为TC,经由第二变速部30的变速级输出到输出轴19的转矩(图28的D部的转矩)的大小为TD,旋转电机3的电动机转矩的大小为TMG时,下述公式(5)、(6)、(7)、(8)的关系成立。
[0110] TA=TMG×(1+ρ)/ρ···(5)
[0111] TB=TMG×1/ρ···(6)
[0112] TC=TA×G1···(7)
[0113] TD=TB×G2···(8)
[0114] 传递给驱动轮46的转矩TO,利用下述公式(9)算出。当将公式(5)至公式(8)代入公式(9)时,获得下述公式(10)。公式(10)表示从旋转电机3到驱动轮46的齿轮比为1/ρ×G2-(1+ρ)/ρ×G1。
[0115] TO=TD-TC···(9)
[0116] TO={1/ρ×G2-(1+ρ)/ρ×G1}×TMG···(10)
[0117] 这里,当定义为动力循环比例δ=TC/TD时,从上述公式(5)至公式(8)导出下述公式(11)。
[0118] δ=(1+ρ)/γ···(11)
[0119] (γ<1+ρ时的情况)
[0120] 在变速比的比率γ比1+ρ小的情况下,如图8所示,经由第一变速部20从驱动轴45向驱动轮46传递电动机转矩。电动机转矩的一部分经由第二变速部30传递给环形齿轮13,产生动力循环。传递给驱动轮46的转矩TO由下述公式(12)算出。
[0121] TO=TC-TD
[0122] ={(1+ρ)/ρ×G1-1/ρ×G2}×TMG···(12)
[0123] 另外,动力循环比例δ由下述公式(13)算出。
[0124] δ=TD/TC=γ/(1+ρ)···(13)
[0125] 由上述公式(11)及公式(13)获得表示变速比的比率γ与动力循环比例δ的关系的图10。在图10中,横轴表示变速比的比率γ,纵轴表示动力循环比率δ。动力循环率变成100%是在动力循环比例δ为1时。由公式(11)及公式(13)可知,这是变速比的比率γ=1+ρ时。这时的列线图,如图5所示,变成不向驱动轮46传递动力的状态。另外,到此为止,关于动力循环,对于从旋转电机3向驱动轮46的动力的流动(EV动力运行时)进行了说明,但是,在再生时,动力的流动方向相反。但是,变速比的比率γ与动力循环比例δ的关系在EV时和再生时是不变的。
[0126] 如图10所示,动力循环比例δ在变速比的比率γ为1+ρ时变得最大,随着变速比的比率γ从1+ρ偏离而变小。由于当动力循环比例δ高时传动效率变差,所以,优选地,在EV动力运行时或再生时,尽可能地选择动力循环比例δ变小的变速比的比率γ。
[0127] 在EV行驶的情况下,如果采用以动力循环比例δ变小的主变速级和副变速级的组合行驶,则在从动力运行向再生转移时,可以保持不进行变速的小的动力循环比例δ。例如,在EV动力运行时,如果进行使第一变速部20的变速级为第五变速级,第二变速部30的变速级为第二变速级这样的组合,则可以谋求发电机起动时的驾驶性能的提高。另外,比较的变速比的比率γ大,动力循环比例δ低。因此,动力运行时和再生时传动效率的降低都不太会成为问题。
[0128] 另一方面,在从发动机行驶起的再生中,会发生不得不通过动力循环比例δ变大的主变速级和副变速级的组合进行再生的情况。图11是降档待机状态的发动机行驶的说明图,图12是降档待机状态的发动机行驶的列线图,图13是再生时的动力循环的说明图,图14是再生时的列线图。
[0129] 如图11所示,在发动机行驶时,离合器2形成卡合状态,车辆100以发动机1作为动力源行驶。在发动机行驶时,第一变速部20根据接着是升档还是降档来决定第二变速部30的变速级。当预测为第一变速部20的升档时,第二变速部30的变速级形成将第一变速部20的变速前的变速级与目标变速级联系起来的变速级,这里,形成与第一变速部20的变速前相同的变速级。例如,在将第一变速部20作为第二变速级的行驶中,当预测为升档时,第二变速部30形成第二变速级并待机。
[0130] 另一方面,当预测为第一变速部20的降档时,第二变速部30的变速级形成将第一变速部20的变速前的变速级和目标变速级联系起来的变速级,这里,形成比第一变速部20的变速前的变速级低一档的低速侧的变速级。借此,在降档待机状态下,如图11所示,第一变速部20的变速级与第二变速部30的变速级相比相对地变成高速侧的变速级。例如,在将第一变速部20作为第二变速级的行驶中,当预测为降档时,第二变速部30形成第一变速级并待机。这样,变速比的比率γ是根据行驶状况而变化的,在其待机状态下使用者踩下制动踏板的情况下,有必要以那时的变速比的比率γ进行再生。当作出通过动力循环比例δ大的主变速级和副变速级的组合在变速待机中再生的判断,原样地转移到再生时,损失会变大。
[0131] 根据本实施方式的车辆用驱动装置1-1具有规定的模式,所述规定模式为,切断经由第二轴的动力传递,并且限制差动机构10的差动,经由第一轴将旋转电机3和驱动轴45连接起来。在本实施方式的规定模式中,例如,第一变速部20对应于第一轴,第二变速部30对应于第二轴。另外,也可以使第一变速部20的输入轴6或者第二变速部30的输入轴17对应于第一轴或第二轴。
[0132] 在本实施方式中,第一轴及第二轴分别是变速部,但是,并不局限于此。只要第一轴及第二轴分别是能够传递动力的轴,并且是将差动机构10的旋转部件和车辆100的驱动轴45连接起来的部件即可。第二轴配备有能够切断动力传递的切断接通机构,在规定模式,经由第二轴切断动力传递。本实施方式的切断接通机构包括第二变速部30的套筒35、36及主动齿轮31、32、33、34。
[0133] 参照图15至图19,对于由根据本实施方式的规定模式进行的行驶进行说明。图15是表示向第二变速部30的空档状态的切换的图,图16是表示由旋转电机3进行的转速控制的列线图,图17是由规定模式进行的再生的说明图,图18是规定模式的车辆100的等价图,图19是与规定模式进行的再生相关的列线图。
[0134] 当ECU50在降档待机状态作出再生的判断时,如图15所示,将第二变速部30切断(OFF),变成空档状态。借此,经由第二变速部30的动力传递被切断。
[0135] 另外,ECU50,如图16中用箭头Y1所示,通过旋转电机3的转速控制,使第二变速部30的输入轴17的转速NB与第一变速部20的输入轴6的转速NA同步。当输入轴6的转速NA和输入轴17的转速NB同步时,ECU50使锁定机构40形成卡合状态,限制差动机构10的差动。借此,太阳齿轮11和行星齿轮架14被连接起来,在差动机构10中,太阳齿轮11、行星齿轮架14和环形齿轮13成一体地旋转。ECU50,当将差动机构10锁定时,如图17所示,将离合器2释放,实施由旋转电机3进行的再生。在再生中,可以将发动机1停止。
[0136] 通过差动机构10的差动被锁定,车辆100的驱动系统,变成和图18所示的相同。即,变成旋转电机3、第一变速部20的输入轴6和第二变速部30的输入轴17被相互连接起来的状态。在差动机构10的差动被锁定的状态,如果将第一变速部20或者第二变速部30中的任一个形成空档状态,经由另外一个变速部将旋转电机3和驱动轴45连接起来,则可以不发生动力循环地传递动力。在本实施方式中,第二变速部30形成空档状态。由于第二变速部30处于空档状态,所以,不发生动力循环,以高的传动效率从驱动轮46经由第一变速部20向旋转电机3传递动力。在再生时,如图19所示,从驱动轮46向行星齿轮架14传递的转矩、和通过再生使旋转电机3产生的转矩平衡。
[0137] 另外,规定模式也可以为,代替将第二变速部30形成空档状态,而将第一变速部20形成空档状态,经由第二变速部30将旋转电机3和驱动轴45连接起来。即,也可以将第二变速部30作为第一轴,将第一变速部20作为第二轴。
[0138] 另外,对于从图11所示的发动机行驶状态到图17所示的由规定模式进行的再生的状态的变形,需要一定的时间。因此,优选地,在直到转移到规定模式为止的期间,以与机械式制动器协调、不给使用者以不适感的方式进行控制。例如,在作出制动踏板被踩下而进行再生的判断的情况下,在直到转移到规定模式为止的期间,在利用机械式制动器产生要求制动力、转移到规定模式之后,可以借助由机械式制动器产生的制动力和由再生产生的制动力,产生要求制动力。转移到规定模式之后的制动力,也可以全部通过再生来产生。
[0139] 另外,本实施方式的车辆用驱动装置1-1,可以抑制从EV倒车行驶向发动机倒车行驶的转移时的迟疑或者转矩遗失。在根据本实施方式的车辆100中,在没有锁定机构40的情况下,在从EV倒车行驶向发动机倒车行驶转移时,下面的动作是必要的。
[0140] 图20是与EV倒车行驶相关的列线图,图21是从EV倒车行驶向发动机倒车行驶的转移步骤的说明图,图22是表示与从EV倒车行驶向发动机倒车行驶的转移相关的列线图。图23是发动机倒车行驶的说明图,图24是与发动机倒车行驶效相关的列线图。
[0141] EV倒车行驶是将旋转电机3作为动力源使车辆100后退的行驶模式。在EV倒车行驶中,例如,可以通过使旋转电机3的旋转方向及转矩为与前进EV行驶时相反的方向,使车辆100后退。如图20所示,通过以正转矩使旋转电机3动力行驶,使之正旋转,可以使输入轴6及输入轴17负旋转。例如,第一变速部20的变速级和第二变速部30的变速级的组合,可以为5速变速级和2速变速级。
[0142] 发动机倒车行驶是以发动机1作为动力源使车辆100后退的行驶模式。在发动机倒车行驶中,有必要将第一变速部20的变速级变成后退用的变速级。因此,ECU50使电动机转矩为0,如图21所示,使第一变速部20为空档状态。其次,ECU50,如图22中用箭头Y2所示,使第一变速部20的输入轴6的转速NA变化成与后退用的变速级同步的转速NA*。该转速的调节由旋转电机3进行。当完成转速的调节时,ECU50将第一变速部20的变速级切换到后退用的变速级。
[0143] 其次,ECU50利用起动器起动发动机1,将离合器2卡合。借此,实现图23所示的发动机倒车行驶。这样,为了从EV倒车行驶向发动机倒车行驶转移,第一变速部20的变速或转速的调节成为必要的,另外,由于产生电动机转矩变成0的期间,所以,存在着迟疑感或由于转矩遗失造成的驾驶性能的降低的担忧。
[0144] 作为抑制迟疑感或转矩遗失的方法,也可以考虑在EV倒车行驶中使用后退用的变速级。但是,在这种情况下,不仅是第一变速部20,而且在第二变速部30中也有必要配置后退用的齿轮。这是因为,除非将第一变速部20及第二变速部30两者作为倒档齿轮,否则差动机构10的力的平衡不能成立,不能传递电动机转矩。当设置两组后退用的齿轮时,会导致成本增加。
[0145] 与此相对,根据本实施方式的车辆用驱动装置1-1,在车辆100的后退时形成规定模式,在规定模式使车辆100后退。图25是由规定模式进行的后退行驶的说明图。如图25所示,在后退行驶时,差动机构10被锁定机构40锁定,并且,第一变速部20变成后退用的变速级,第二变速部30形成空档状态。借此,在EV倒车行驶中,将离合器2释放,可以将旋转电机3作为动力源使车辆100后退。在发动机倒车行驶中,可以将离合器2卡合,将发动机1作为动力源使车辆100后退。即,可以使变速级的切换或转速控制变成不必要的,在EV倒车行驶和发动机倒车行驶中相互转移。
[0146] 例如,在从EV倒车行驶向发动机倒车行驶转移的情况下,利用起动器将发动机1起动,在起动之后,通过将离合器2卡合,由此,可以顺滑地向发动机倒车行驶转移。另外,由于在后退时,第二变速部30形成空档状态,所以,没有必要在第二变速部30设置后退用的变速级。由于在第一变速部20上设置一组后退用的变速级就可以了,所以,可以降低成本。另外,由于不产生动力循环,所以,传动效率的降低受到抑制。
[0147] 另外,在本实施方式中,作为差动机构10使用行星齿轮机构,但是,并不局限于此,也可以采用其它公知的差动机构。另外,作为变速部20、30,也可以采用其它公知的变速机构。另外,也可以在本实施方式中公开的以外的场合下实施规定模式。
[0148] 另外,旋转电机3、第一变速部20及第二变速部30和差动机构10的连接方式并不局限于所列举的方式。例如,是否将旋转电机3、第一变速部20及第二变速部30中的任一个相对于太阳齿轮11、行星齿轮架14及环形齿轮13连接的对应关系,可以适当地确定。
[0149] [实施方式的第一个变形例]
[0150] 下面,对于实施方式的第一个变形例进行说明。图26是根据第一个变形例的车辆100的骨架图。在根据本实施方式的车辆用驱动装置1-2中,与上述实施方式的车辆用驱动装置1-1的不同点在于配备有双小齿轮式的差动机构60。在根据本变形例的车辆用驱动装置1-2中,可以不要后退用的变速级。
[0151] 差动机构60与第一变速部70的输入轴6同轴地配置。在输入轴6上,从发动机1侧起依次配置有差动机构60、锁定机构40、从动齿轮7、主动齿轮71、套筒76、主动齿轮72、73、套筒77、主动齿轮74、75、套筒78。
[0152] 差动机构60具有:太阳齿轮61、第一小齿轮62a、第二小齿轮62b、环形齿轮63以及行星齿轮架64。环形齿轮63与太阳齿轮61同轴,并且配置在太阳齿轮61的径向方向外侧。第一小齿轮62a及第二小齿轮62b配置在太阳齿轮61与环形齿轮63之间。第一小齿轮62a分别与太阳齿轮61及第二小齿轮62b啮合。第二小齿轮62b分别与第一小齿轮62a及环形齿轮63啮合,第一小齿轮62a及第二小齿轮62b被行星齿轮架64可自由旋转地支承。
[0153] 太阳齿轮61与输入轴6同轴地相对于输入轴6可相对自由旋转地被支承。在太阳齿轮61的旋转轴上,设置有主动齿轮16。主动齿轮16与配置在第二变速部80的输入轴17上的从动齿轮18啮合。主动齿轮16与从动齿轮18的齿轮比为1。从而,输入轴17以与太阳齿轮61相同的旋转速度在与太阳齿轮61的旋转方向相反的方向上旋转。
[0154] 行星齿轮架64与输入轴6连接,与输入轴6成一体地旋转。从而,第一小齿轮62a能够与行星齿轮架64一起围绕输入轴6的中心轴线旋转(公转),并且由行星齿轮架64支承,能够围绕第一小齿轮62a的中心轴线旋转(自转)。另外,第二小齿轮62b能够与行星齿轮架64一起围绕输入轴6的中心轴线旋转(公转),并且由行星齿轮架64支承,能够围绕第二小齿轮62b的中心轴线旋转(自转)。
[0155] 在环形齿轮63的外周面设置有输入齿轮65。输入齿轮65与设置在旋转电机3的旋转轴3a上的输出齿轮3b啮合。旋转电机3在动力运行时消耗电力并输出转矩,可以利用输出转矩旋转驱动输入齿轮65。另外,旋转电机3,在再生时,可以由从输入齿轮65传递给输出齿轮3b的转矩旋转驱动,进行发电,使对应于发电负荷的负荷转矩作用到输入齿轮65上。
[0156] 锁定机构40具有限制差动机构60的太阳齿轮61与行星齿轮架64的相对旋转的功能。锁定机构40,例如,是和上述实施方式的锁定机构40同样的啮合式的爪形离合器。锁定机构40具有套筒41、连接到输入轴6上的爪形齿42、和连接到太阳齿轮61上的爪形齿43。锁定机构40通过利用图中未示出的促动器驱动套筒41在轴向方向上移动,切换成卡合状态和释放状态。
[0157] 卡合状态的锁定机构40限制太阳齿轮61与行星齿轮架64的相对旋转,不能差动地锁定差动机构60。与此相对,释放状态的锁定机构40允许太阳齿轮61与行星齿轮架64的相对旋转,允许差动机构60的差动。另外,被锁定机构40卡合的旋转部件的组合并不局限于太阳齿轮61和行星齿轮架64。锁定机构40只要是以限制差动机构60的太阳齿轮61、环形齿轮63、行星齿轮架64的差动的方式将任意两个以上的旋转部件卡合的机构即可。
[0158] 第一变速部70代替上述实施方式的第一变速部20的主动齿轮21、22、23、24、25,具有各速的主动齿轮71、72、73、74、75。另外,代替上述实施方式的第一变速部20的套筒27、28、29,具有套筒76、77、78。另外,与上述实施方式的第一变速部20不同,第一变速部70不配备后退用的变速级。
[0159] 第一变速部70,通过利用促动器驱动套筒76、77、78在轴向方向上移动,可以将主动齿轮71、72、73、74、75中的任一个与输入轴6连接起来。借此,可以经由从第一速到第五速中的任一个齿轮对,将输入轴6和输出轴19连接起来,以该齿轮对的变速比传递旋转。另外,第一变速部70通过使套筒76、77、78在轴向方向上移动,可以将全部主动齿轮71、72、73、74、75释放,变成空档状态。空档状态的第一变速部70切断输入轴6与输出轴19的动力传递。
[0160] 第二变速部80包括:各速的主动齿轮81、82、83、84;套筒85、86;各速的从动齿轮51、52、53、54。主动齿轮81、82、83、84分别相对于输入轴17可相对自由旋转地被支承。第二变速部80是中间级的变速部,能够以相对于第一变速部70的各速的变速比的中间的变速比传递旋转。输出轴19与输入轴17的中心轴线间的距离L2,比输出轴19与输入轴6的中心轴线间的距离L1大。在第一变速比70和第二变速部80中,从动齿轮51、52、53、54被通用化,对应于相同的从动齿轮51、52、53、54的第二变速部80的变速级的齿轮比,比第一变速部70的变速级的齿轮比小。
[0161] 主动齿轮81和从动齿轮51是相互啮合的第1.5速变速级的齿轮对,实现第一变速部70的第一速与第二速之间的变速比,例如,实现第一速和第二速的中间的变速比。主动齿轮82和从动齿轮52是相互啮合的第2.5速变速级的齿轮对,实现第一变速部70的第二速与第三速之间的变速比,例如,实现第二速和第三速的中间的变速比。主动齿轮83和从动齿轮53是相互啮合的第3.5速变速级的齿轮对,实现第一变速部70的第三速与第四速之间的变速比,例如,实现第三速与第四速的中间的变速比。主动齿轮84和从动齿轮54是相互啮合的第4.5速变速级的齿轮对,实现第一变速部70的第四速与第五速之间的变速比,例如,实现第四速与第五速的中间的变速比。
[0162] 第二变速部80通过利用促动器驱动套筒85、86在轴向方向上移动,可以将主动齿轮81、82、83、84中的任一个与输入轴17连接起来。借此,可以经由从第1.5速到第4.5速中任一个齿轮对将输入轴17与输出轴19连接起来,以该齿轮对的变速比传递旋转。另外,第二变速部80通过使套筒85、86在轴向方向上移动,可以将全部主动齿轮81、82、83、84释放,变成空档状态。空档状态的第二变速部80切断输入轴17与输出轴19的动力的传递。
[0163] 第一变速部70及第二变速部80经由共同的输出轴19,与车辆100的驱动轴45连接。在本变形例中,第一变速部70具有作为主变速器的功能,第二变速部80具有作为副变速器的功能。第一变速部70及第二变速部80的变速级的切换及离合器2的卡合/释放被自动控制。根据本变形例的第二变速部80,除了具有上述实施方式的第二变速部30的功能之外,还具有后退时将发动机转矩传递给驱动轮46的功能。
[0164] ECU50,在将第一变速部70变速时,使第二变速部80的变速级形成第一变速部70的变速前的变速级与目标变速级的中间的变速级。例如,当在第一变速部70中从第一变速级向第二变速级升档时,预先在第二变速部80中形成第1.5速的变速级。从而,在切换第一变速部70的变速级的期间,可以经由第二变速部80将转矩传递给驱动轮46。另外,例如,ECU50,在将第一变速部70从第五变速级向第四变速级降档时,预先在第二变速部80形成有第4.5速的变速级。从而,在使第一变速部70降档的期间,可以经由第二变速部80将转矩传递给驱动轮46。
[0165] 另外,第二变速部80的变速比,被形成为第一变速部70的变速前的变速部与变速后的变速比的中间的变速比。从而,变速时的转矩的变动或旋转变动受到抑制。进而,ECU50可以利用旋转电机3抑制变速时的变速振动。例如,通过在变速时借助旋转电机3的转速控制调节第一变速部70的输入轴6的转速或第二变速部80的输入轴17的转速,能够抑制变速振动。
[0166] 这里,对于在根据本变形例的车辆用驱动装置1-2中发生的动力循环及传动效率进行说明。图27是旋转电机3的转速为0时的差动机构60的列线图。在图27中,最左侧的纵轴表示第二变速部80的输入轴17的转速,S轴表示太阳齿轮61的转速,R轴表示环形齿轮63的转速,C轴表示行星齿轮架64的转速。差动机构60的齿轮比(太阳齿轮61的齿数/环形齿轮63的齿数)ρ例如为0.5。
[0167] 在旋转电机3的转速变成0时,环形齿轮63的转速变成0。这时的输入轴6的转速NA和输入轴17的转速NB的关系变成下述公式(14)。
[0168] NA=NB···(14)
[0169] 当使变速比的比率G2/G1为γ时,由上述公式(1)、公式(2)、公式(14),导出下述公式(15)。即,在变速比的比率=1时,旋转电机3的转速变成0。
[0170] γ=1···(15)
[0171] 在变速比的比率γ比1大的情况下,和在γ比1小的情况下,从旋转电机3到驱动轮46的动力的传递路径、即转矩的传递方向不同。图28是变速比的比率γ比1大时的动力传递的说明图,图29是变速比的比率γ比1大时的列线图,图30是变速比的比率γ比1小时的动力传递的说明图,图31是变速比的比率γ比1小时的列线图。
[0172] (变速比的比率γ>1的情况)
[0173] 如图28所示,在变速比的比率γ比1大时,旋转电机3的转矩(电动机转矩)经由第二变速部80从驱动轴45向驱动轮46传递。电动机转矩的一部分经由第一变速部70被传递给行星齿轮架64,产生动力循环。这里,输入轴6的转矩的大小TA变成下述公式(16),输入轴17的转矩的大小TB变成下述公式(17)。
[0174] TA=TMG×(1-ρ)···(16)
[0175] TB=TMG×ρ···(17)
[0176] 传递给驱动轮46的转矩TO由下述公式(18)算出。当将上述公式(7)、公式(8)、公式(16)、公式(17)代入公式(18),将1/2代入ρ时,得到下述公式(19)。
[0177] TO=TD-TC···(18)
[0178] TO=(G2-G1)×1/2×TMG···(19)
[0179] 当定义为动力循环比例δ=TC/TD时,由上述公式(7)、公式(8)、公式(16)、公式(17)导出下述公式(20)。
[0180] δ=1/γ···(20)
[0181] (变速比的比率γ<1的情况)
[0182] 如图30所示,在变速比的比率γ比1小时,旋转电机3的转矩经由第一变速部70被从驱动轴45向驱动轮46传递。电动机转矩的一部分经由第二变速部80被传递给太阳齿轮61,产生动力循环。传递给驱动轮46的转矩TO由下述公式(21)算出。
[0183] TO=TC-TD=(G1-G2)×1/2×TMG···(21)
[0184] 另外,动力循环比例δ由下述公式(22)算出。
[0185] δ=TD/TC=γ···(22)
[0186] 由上述公式(20)及公式(22)获得表示变速比的比率γ与动力循环比例δ的关系的图32。动力循环率变成100%是在动力循环比例δ为1时。根据公式(20)及公式(22),这是变速比的比率γ=1时。这时的列线图变成图27所示的列线图,变成动力不传递给驱动轮46的状态。另外,到此为止,关于动力循环,对于从旋转电机3向驱动轮46的动力的流动(EV动力行驶时)进行了说明,但是,在再生时,动力的流动方向变成相反的方向。但是,变速比的比率γ与动力循环比例δ的关系,在EV动力行驶时和再生时是不变的。如图32所示,动力循环比例δ在变速比的比率γ为1时变得最大,随着变速比的比率γ偏离1而变小。
[0187] 根据本变形例的车辆用驱动装置1-2,和上述实施方式的车辆用驱动装置1-1同样,具有规定模式。车辆用驱动装置1-2,在规定模式下,使第二变速部80形成空档状态,并且利用锁定机构40限制差动机构60的差动,经由第一变速部70将旋转电机3与驱动轴45连接起来。图33是根据第一变形例的车辆100的规定模式的等价图,图34是关于由第一变形例的规定模式进行的再生的列线图。
[0188] 在发动机行驶时开始再生的情况下,作为一个例子,在从降档待机状态开始再生的情况下,ECU50使第二变速部80形成空档状态,通过旋转电机3的转速控制,使太阳齿轮61的转速为与行星齿轮架64的转速相同的转速。从而,如图34所示,第二变速部80的输入轴17的转速NB成为与第一变速部70的输入轴6的转速NA的大小相同、并且与输入轴6的转速NA符号相反的转速。车辆用驱动装置1-2,当太阳齿轮61的转速与太阳齿轮64的转速同步时,利用锁定机构40将太阳齿轮61与行星齿轮架64连接起来。
[0189] 通过差动机构60的差动被锁定,车辆100的驱动系统变成与图33所示的驱动系统同等。即,变成旋转电机3、第一变速部70的输入轴6被直接连接,并且第二变速部80的输入轴17经由反转齿轮(Rev)与输入轴6连接起来的状态。从而,输入轴6和输入轴17相互在相反方向上旋转。在差动机构60的差动被锁定的状态,如果使第一变速部70或者第二变速部80中的任一个形成空档状态,经由另外一个变速部将旋转电机3和驱动轴45连接起来,则可以不发生动力循环地传递动力。在本变形例中,在再生时,第二变速部80形成空档状态,旋转电机3和驱动轴45经由第一变速部70被连接起来。由于第二变速部80处于空档状态,所以,不发生动力循环,以高的传动效率从驱动轮46经由第一变速部70向旋转电机3传递动力。
[0190] 车辆用驱动装置1-2,在车辆100后退时,利用锁定机构40将差动机构60的差动锁定,使第一变速部70形成空档状态,在第二变速部80卡合适当的变速级。图35是由第一变形例的规定模式进行的后退行驶的说明图。如图33所示,在根据本变形例的车辆用驱动装置1-2的规定模式中,与发动机1或旋转电机3与第二变速部80的输入轴17经由反转齿轮被连接起来的情况等价。即,通过限制差动机构60的差动,从发动机1经由第二变速部80向驱动轴45传递的旋转的旋转方向,被切换成使车辆100后退的旋转方向。换句话说,在差动机构
60的差动被限制时,从发动机1经由第二变速部80向驱动轴45传递的旋转的旋转方向是使车辆100后退的旋转方向。从而,在后退时,如果经由第二变速部80将发动机转矩或电动机转矩传递给驱动轴45,则不需要后退用的变速级。
[0191] 即,在后退时的规定模式中,第一变速部70对应于第二轴,第二变速部80对应于第一轴。这样,在规定模式中,能够恰当地变更将第一变速部70和第二变速部80中的哪一个作为第一轴。
[0192] [实施方式的第二个变形例]
[0193] 下面,对于实施方式的第二个变形例进行说明。根据上述实施方式及第一个变形例的车辆100,作为变速部配备有MMT,但是,变速部的结构并不局限于此。根据本变形例的车辆200,配备有DCT(Dual Clutch Transmission:双作用离合器变速器)作为变速部。图36是根据第二个变形例的车辆200的概略结构图,图37是根据第二个变形例的车辆200的骨架图。
[0194] 如图36所示,DCT包括第一变速部110\第二变速部120\第一离合器101及第二离合器102。另外,根据第二个变形例的车辆用驱动装置1-3包括旋转电机3、第一变速部110、第二变速部120。另外,车辆用驱动装置1-3还包括第一离合器101及第二离合器102、ECU150。
[0195] 第一离合器101是切断及接通旋转轴4和第一变速部110的输入轴6的离合器装置。第一变速部110是形成奇数级的变速级的变速部。第二离合器102是切断及接通旋转轴4和第二变速部120的输入轴17的离合器装置。第二变速部120是形成偶数级的变速级的变速部。旋转电机3、第一变速部110的输入轴6、和第二变速部120的输入轴17经由差动机构60被相互连接起来。另外,第一变速部110和第二变速部120经由共同的输出轴19与驱动轴45连接。
[0196] 如图37所示,差动机构60可以为与上述第一个变形例的差动机构60同样的双小齿轮式的行星齿轮机构。另外,锁定机构40可以与上述第一个变形例的锁定机构40同样为能够将太阳齿轮61与行星齿轮架64连接起来的机构。
[0197] 在旋转轴4上,设置有主动齿轮5、8。主动齿轮5经由第一离合器101与第一变速部110的输入轴6连接。具体地说,第一离合器101具有套筒101a、从动齿轮101b及固定卡合部件101c。固定卡合部件101c与输入轴6连接,是与输入轴6成一体地旋转的卡合部件。从动齿轮101b与输入轴6同轴地配置,相对于输入轴6可相对旋转地被支承。从动齿轮101b与主动齿轮5啮合。套筒101a通过被促动器驱动而在轴向方向上移动,将固定卡合部件101c和从动齿轮101b的卡合部件卡合或者释放。
[0198] 在固定卡合部件101c和从动齿轮101b被卡合的情况下,从动齿轮101b和输入轴6被连接起来,从动齿轮101b和输入轴6成一体地旋转。从而,在这种情况下,在旋转轴4与输入轴6之间传递动力。
[0199] 第一变速部110包含输入轴6、主动齿轮111、112、113、套筒114、115、从动齿轮51、53、55及输出轴19。主动齿轮111、112、113分别相对于输入轴6可相对旋转地被支承。从动齿轮51、53、55分别与输出轴19连接,与输出轴19成一体地旋转。
[0200] 主动齿轮111和从动齿轮51是相互啮合的第一变速级的齿轮对,主动齿轮112和从动齿轮53是相互啮合的第三变速级的齿轮对,主动齿轮113和从动齿轮55是相互啮合的第五变速级的齿轮对。
[0201] 第一变速部110通过利用促动器驱动套筒114、115在轴向方向上移动,可以将主动齿轮111、112、113中的任一个与输入轴6连接起来。借此,经由作为奇数级的第一变速级、第三变速级、第五变速级中的可以任一个齿轮对,将输入轴6和输出轴19连接起来,以该齿轮对的变速比传递旋转。另外,第一变速部110可以将全部的主动齿轮111、112、113释放而变成空档状态。
[0202] 旋转轴4的主动齿轮8经由第二离合器102与第二变速部120的输入轴17连接起来。具体地说,第二离合器102具有套筒102a、从动齿轮102b及固定卡合部件102c。固定卡合部件102c与输入轴17连接,是与输入轴17成一体地旋转的卡合部件。从动齿轮102b与输入轴
17同轴地配置,相对于输入轴17可相对旋转地被支承。从动齿轮102b与主动齿轮8啮合。套筒102a通过被促动器驱动在轴向方向上移动,将固定卡合部件102c与从动齿轮102b的卡合部件卡合或者释放。
[0203] 在固定卡合部件102c与从动齿轮102b被卡合的情况下,从动齿轮102b与输入轴17被连接起来,从动齿轮102b与输入轴17成一体地旋转。从而,在这种情况下,在旋转轴4与输入轴17之间传递动力。
[0204] 第二变速部120包括输入轴17、主动齿轮121、122、套筒123、从动齿轮52、54及输出轴19。主动齿轮121、122分别相对于输入轴17可相对旋转地被支承。从动齿轮52、54分别与输出轴19连接,与输出轴19成一体地旋转。
[0205] 主动齿轮121与从动齿轮52是相互啮合的第二变速级的齿轮对,主动齿轮122与从动齿轮54是相互啮合的第四变速级的齿轮对。
[0206] 第二变速部120通过利用促动器驱动套筒123在轴向方向上移动,可以将主动齿轮121、122中的任一个与输入轴17连接起来。从而,可以经由作为偶数级的第二变速级或者第四变速级的任一个的齿轮对将输入轴17与输出轴19连接起来,以该齿轮对的变速比传递旋转。另外,第二变速部120可以将全部主动齿轮121、122释放而形成空档状态。
[0207] 这样,由于奇数级配置在第一变速部110,偶数级配置在第二变速部120,所以,通过将传递动力的变速部从第一变速部110向第二变速部120、或者从第二变速部120向第一变速部110切换,可以进行升档或降档。因而,变速的响应性提高,并且,变速时的驱动力的遗失受到抑制,驾驶性能提高。
[0208] ECU150,当在发动机行驶时等预测为升档或降档时,可以预先形成变速后的目标变速级并待机。例如,ECU150当在以第一变速级行驶的过程中预测为升档时,可以在第二变速部120形成第二变速级,将第二离合器102释放并待机。在实施升档时,通过将第二离合器102卡合,将第一离合器101释放,可以迅速地升档。在降档时也一样,可以在现在不传递动力的变速部,形成变速后的目标变速级并待机。
[0209] 根据本变形例的车辆用驱动装置1-3,与上述实施方式的车辆用驱动装置1-1及第一变形例的车辆用驱动装置1-2同样,具有规定模式。图38是根据第二个变形例的车辆200的规定模式的等价图。在发动机行驶中开始再生的情况下,例如,在从降档待机状态开始再生的情况下,ECU150通过旋转电机3的转速控制,使太阳齿轮61的转速为与行星齿轮架
64的转速相同的转速。ECU150当太阳齿轮61的转速与行星齿轮架64的转速同步时,利用锁定机构40将太阳齿轮61与行星齿轮架64连接起来。
[0210] 通过差动机构60的差动被锁定,车辆200的驱动系统变成与图38所示的系统同等。即,变成旋转电机3与第一变速部110的输入轴6被直接连接起来、并且第二变速部120的输入轴17经由反转齿轮相对于输入轴6连接起来的状态,在与输入轴6的旋转方向相反的方向上旋转。在差动机构60的差动被锁定的状态,如果使第一变速部110或者第二变速部120中的任一个形成空档状态,则经由另外一个变速部将旋转电机3和驱动轴45连接起来,则可以不发生动力循环地传递动力。
[0211] 当在奇数级进行再生的情况下,例如,将第二离合器102释放,使第二变速部120形成空档状态,在这种情况下,第二变速部120对应于第二轴。另一方面,当在偶数级进行再生的情况下,例如,将第一离合器101释放,使第一变速部110形成空档状态。在这种情况下,第一变速部110对应于第二轴。
[0212] 图39是利用第二个变形例的规定模式进行的后退行驶的说明图。ECU150在使车辆200后退的情况下,将第一离合器101释放,将第二离合器102卡合,并且使第二变速部120形成空档状态,经由第一变速部110向驱动轴45传递动力。从而,可以不需要变速部110、120的变速级的切换或离合器101、102的卡合/释放的切换等,而从EV倒车行驶向发动机倒车行驶、或者从发动机倒车行驶向EV倒车行驶转移。因而,切换EV倒车行驶和发动机倒车行驶时的驱动力的遗失或迟疑感的发生受到抑制。
[0213] [实施方式的第三个变形例]
[0214] 下面,对于实施方式的第三个变形例进行说明。在上述实施方式及各个变形例中,在从发动机行驶向再生转移的情况下,在规定模式实施再生,但是,即使在从发动机行驶向再生转移的情况下,也可以根据预测的传动效率等的状况,不实施规定模式。这里,以搭载上述实施方式的车辆用驱动装置1-1的车辆100作为例子,对于是否实施由规定模式进行再生的判定进行说明。
[0215] 图40是表示车辆用驱动装置1-1的齿轮比的一个例子的图,图41是表示车辆100的总齿轮比的一个例子的图,图42是表示相对于变速比的比率γ的总传动效率η(%)以及动力循环率δ(%)的图,图43是表示与各个变速级的待机状态相关的动力循环率δ及总传动效率η的图。
[0216] 如图40所示,在第一变速部20及第二变速部30的各个变速级的齿轮比及主传动比被确定的情况下,总齿轮比(各个变速级的齿轮比×主传动比)变成如图41所示的那样。另外,变速比的比率γ和总传动效率η及动力循环率δ的关系,变成如图42所示的那样。图42的横轴表示变速比的比率γ,纵轴表示动力循环率δ(%)及总传动效率η(%)。这里,总传动效率η是在规定模式的旋转电机3和驱动轮46之间的传动效率。总传动效率η以第一变速部20及第二变速部30的齿轮传动效率分别为98%的情况作为前提。另外,在本变形例中,使差动机构10的齿轮比ρ为0.3。如可以从图42中看出的那样,随着变速比的比率γ接近于(ρ+1)=1.3,总传动效率η急剧降低。
[0217] 在图43中,表示对于第一变速部20的变速前的变速级(当前级)预测为升档或者降档的情况下选择的第二变速部30的变速级(中间级)。另外,分别表示在当前级和中间级的组合中的变速比的比率γ、动力循环率δ、总传动效率η。
[0218] 例如,当前级是第二变速级(第二),接着,在预测为发生降档的情况下,作为中间级选择第一变速级(第一)。在该当前级和中间级的组合中,计算为在不变成规定模式而以原来的变速级实施由旋转电机3进行再生或动力运行的情况下的变速比的比率γ=1.84,动力循环率δ=70.6%,总传动效率η=88.4%。对于其它的待机状态,同样地,也可以算出变速比的比率γ、动力循环率δ以及总传动效率η。另外,在总传动效率η显示出负的值的当前级与中间级的组合中,意味着在旋转电机3和驱动轮46之间动力不能传递。
[0219] 基于这样计算的动力循环率δ或总传动效率η,可以决定是否实施向规定模式的变形。例如,由于在总传动效率η成为负值的当前级和中间级的组合的待机状态,不能原封不动地进行再生,所以,实施由规定模式进行的再生成为必要的。另外,在变速比的比率γ和动力循环率δ或总传动效率η中,存在规定的对应关系,动力循环率δ或总传动效率η由变速比的比率γ决定。因此,例如,也可以在变速比的比率γ在规定范围的值的情况下,形成规定模式,或者,也可以基于总传动效率η等的传动效率,形成规定模式。
[0220] 另外,也可以基于向规定模式的变形所需要的时间,换句话说,基于向规定模式的转移所需要的时间,决定是否实施向规定模式的变形。例如,在预测升档的情况下,如图43所示,使当前级和中间级为相同的变速级。从而,在短时间内完成从升档待机状态向规定模式的变形。
[0221] 具体地说,在发动机行驶的升档待机状态,第一变速部20的输入轴6的转速NA和第二变速部30的输入轴17的转速NB变成相同的转速。因此,与在从降档待机状态向规定模式的转移中需要下面的(i)至(iii)的三个步骤相对,从升档待机状态起,只用步骤(iii)就可以向规定模式转移。
[0222] (i)使第二变速部30形成空档状态。
[0223] (ii)通过旋转电机3的转速控制,使第二变速部30的输入轴17的转速NB和第一变速部3的输入轴6的转速NA相同。
[0224] (iii)利用锁定机构40将差动机构10的差动锁定。
[0225] 从而,优选地,在车辆用驱动装置1-1的升档待机状态,积极地实施由规定模式进行的再生。另外,在车辆用驱动装置1-1的升档待机状态时,也可以在将差动机构10的差动锁定了的状态下待机。由于再生是突然发生的,所以,如果预先将差动机构10的差动锁定并待机,能够100%得到再生。另外,在锁定差动机构10的差动并待机时,在完成实施变速的判定的情况下,解除差动机构10的差动锁定,进行变速即可。
[0226] 另外,在车辆用驱动装置1-1的降档待机状态,可以基于总传动效率η判定是否实施由规定模式进行的再生。由于在由规定模式进行的再生中不产生动力循环,所以,旋转电机3和驱动轮46之间的损失只是第一变速部20的损失。从而,在本变形例的情况下,总传动效率η变成98%。从而,在向规定模式转移了后,与不向规定模式转移而进行再生的情况相比,可以提高再生时的传动效率。另一方面,向规定模式转移需要时间,存在着在实施上述步骤(i)至(iii)的期间内,不能进行再生的不足之处。
[0227] 因此,也可以在转移到规定模式之后进行再生的情况和不转移到规定模式而进行再生的情况下分别预测油耗性能,实施预测为高油耗性能的再生方法。用于判定的参数,例如,可以列举出预测的再生量、蓄电池的充电状态、要求制动力、前方的车辆及障碍物、前方的交通状况、到达目的地的行驶路线、其它的车辆100的周边环境等。
[0228] 图44是与表示根据上述第一个变形例的车辆100的各个变速级的待机状态有关的动力循环率δ及总传动效率η的一个例子的图示在根据上述第一个变形例的车辆100中,也可以基于动力循环比例δ、总传动效率η决定是否进行向规定模式的变更。
[0229] 图45是表示关于上述第二个变形例的车辆200的各个变速级的待机状态的动力循环率δ及总传动效率η的一个例子的图。在根据上述第二个变形例的车辆200中,也可以基于动力循环比例δ及总传动效率η决定是否进行向规定模式的变更。
[0230] 上述实施方式及各个变形例中公开的内容可以适当地组合实施。
[0231] 附图标记说明
[0232] 1-1,1-2,1-3  车辆用驱动装置
[0233] 1   发动机
[0234] 3     旋转电机
[0235] 6     输入轴
[0236] 10、60  差动机构
[0237] 11    太阳齿轮
[0238] 12    小齿轮
[0239] 13    环形齿轮
[0240] 14    行星齿轮架
[0241] 17    输入轴
[0242] 19    输出轴
[0243] 20、70、110   第一变速部
[0244] 30、80、120  第二变速部
[0245] 40    锁定机构
[0246] 45    驱动轴
[0247] 46    驱动轮
[0248] 50    ECU
[0249] 100   车辆
[0250] γ   变速比的比率
[0251] δ     动力循环比例
[0252] η     总传动效率