CN106337887B - 离合器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离合器系统，该离合器系统在将可选择的单向离合器从锁定模式切换为自由模式时实施提早模式切换控制，在所述提早模式切换控制中，在使选择板进入从固定板突出的爪部件靠接非形成部的待机状态的同时，使负转矩沿负旋转方向作用在旋转板上，并且通过控制所述负转矩来使处于所述待机状态的所述选择板旋转直至释放位置。

Description

离合器系统

技术领域

本发明涉及一种包括能够选择性地发挥单向离合器的功能的可选择的单向离合器的离合器系统。

背景技术

作为可选择的单向离合器，已知这样一种可选择的单向离合器，其中在同一轴线上设置有可突出地设置了爪部件的固定板、形成有用于分别与爪部件接合的凹部的旋转板和设置在所述两个板之间的选择板(专利文献1和2)。在这种离合器中，爪部件的状态通过切换选择板的旋转位置而在可突出状态与限制突出状态之间转变，并由此可以选择：固定板与旋转板之间的转矩传递仅在预定的一个旋转方向时被允许的锁定模式；或各板之间的转矩传递在两个旋转方向时均被切断的自由模式。

引用清单

专利文献

专利文献#1：JP2008-14333A。

专利文献#2：JP2002-514292A。

发明内容

技术问题

在可选择的单向离合器的模式从锁定模式切换为自由模式的情况下，选择板的操作条件根据作用在旋转板上的转矩的状态而改变。亦即，在模式在正转矩正沿爪部件与凹部之间的接合增强的正旋转方向作用在旋转板上的状态下从锁定模式切换为自由模式的情况下，有必要使选择板利用能够强制释放爪部件与凹部之间的接合的转矩旋转。由此，驱动选择板的旋转的负荷大，并且一些部件由于接合的强制释放而容易磨损。

存在如下用于将可选择的单向离合器的模式从锁定模式切换为自由模式的方法。使负转矩沿爪部件与凹部之间的接合减弱的负旋转方向作用在旋转板上以使旋转板沿负旋转方向旋转，并且在判定为在旋转板的负旋转方向上的旋转速度已达到预定阈值之后，使选择板旋转，并由此使模式从锁定模式切换为自由模式。在此方法中，由于确认了旋转板正沿负旋转方向旋转的超速状态，所以可以利用减少的负荷可靠地驱动选择板的旋转。然而，在此方法中，因为旋转板在用于使负转矩作用在旋转板上并判定旋转速度已达到阈值的过程之后被旋转地驱动，所以由于该过程所消耗的时间，要耗费长时间来完成从锁定模式向自由模式的切换。

基于上述问题，本发明旨在提供一种能够缩短完成从锁定模式向自由模式的切换所需的时间的离合器系统。

问题的解决方案

作为本发明的一方面的离合器系统是这样一种离合器系统，该离合器系统包括：固定成限制旋转的固定板；旋转板，其中形成有至少一个凹部，所述至少一个凹部中的每个凹部都在所述旋转板的与所述固定板对向的表面处开口；至少一个爪部件，所述至少一个爪部件中的每个爪部件都以可从所述固定板朝所述旋转板突出的方式设置在所述固定板上，并且在从所述固定板突出的情况下仅在所述旋转板正沿预定旋转方向旋转时与形成在所述旋转板中的所述凹部接合；选择板，所述选择板配置在所述固定板与所述旋转板之间，并具有至少一个通孔，所述至少一个通孔中的每个通孔都形成为供所述爪部件通过，所述选择板能够在允许所述爪部件通过穿过所述通孔而从所述固定板突出的锁定位置与通过与未形成通孔的非形成部接触来将所述爪部件限制成不从所述固定板突出的释放位置之间相对于所述固定板旋转；驱动装置，所述驱动装置相对地驱动所述选择板；和计算机，所述计算机通过执行计算机程序而用作控制装置，所述控制装置配置成通过操作所述驱动装置来使所述选择板从所述锁定位置旋转到所述释放位置以使得操作模式在所述选择板处于所述锁定位置的锁定模式与所述选择板处于所述释放位置的自由模式之间切换，并且还配置成控制作用在所述旋转板上的转矩，其中所述控制装置还配置成在将所述操作模式从所述锁定模式切换为所述自由模式的情况下实施提早模式切换控制，在所述提早模式切换控制中，在使所述选择板进入从所述固定板突出的爪部件靠接所述非形成部的待机状态的同时，所述控制装置使负转矩沿与所述预定旋转方向相反的负旋转方向作用在所述旋转板上，并且所述控制装置控制该负转矩以使处于所述待机状态的所述选择板旋转直至所述释放位置。

根据该离合器系统，在将操作模式从锁定模式切换为自由模式的情况下，实施提早模式切换控制。因此，可以迅速将模式从锁定模式切换为自由模式。在提早模式切换控制中，在使选择板进入爪部件靠接选择板的非形成部的待机状态的同时，使负转矩作用在旋转板上，并且通过控制该负转矩，使处于等待状态的选择板旋转直至释放位置。因此，与选择板在旋转板沿负旋转方向旋转的超速状态被确认之后被旋转地驱动的情况相比，由于省略了确认超速状态的过程，所以可以实现向自由模式的迅速切换。

作为本发明的离合器系统的一个实施方式，所述驱动装置可包括：偏压装置，所述偏压装置产生沿朝向所述释放位置的方向偏压所述选择板的转矩；和致动器，所述致动器产生用于抵抗由所述偏压装置产生的转矩使所述选择板朝所述锁定位置旋转的驱动力，并且所述控制装置可配置成在实施所述提早模式切换控制时通过降低所述致动器的驱动力来使所述选择板旋转以使得所述选择板进入所述待机状态。根据本实施方式，仅通过适当设定由偏压装置产生的转矩并降低致动器的驱动力，可以使选择板进入等待状态。相应地，由于不必精细地控制致动器的驱动力，所以控制可以是简单的。降低致动器的驱动力包含将驱动力一直降为零。

对本发明的离合器系统应用的对象没有特别的限制。本发明的离合器系统可应用于各种类型的执行转矩传递的机械装置。例如，作为本发明的离合器系统的一个实施方式，所述离合器系统可应用于混合动力车辆，所述混合动力车辆包括：发动机；电动发电机；输出部，所述输出部向驱动轮输出转矩；和差动机构，所述差动机构设有能够彼此差动地旋转的至少三个旋转元件，并且所述至少三个旋转元件中的三个旋转元件分别与所述发动机、所述电动发电机和所述输出部连接，其中所述固定板可固定在所述混合动力车辆的预定固定元件上，所述旋转板可设置在所述差动机构上以便接收由于所述发动机的发动机转矩而产生的反作用转矩，并且所述控制装置可配置成通过操作所述电动发电机来控制作用在所述旋转板上的转矩。根据本实施方式，可以通过切换离合器系统的操作模式来切换混合动力车辆的行驶模式。

在所述离合器系统应用于混合动力车辆的上述实施方式中，所述控制装置可配置成能够实施通常模式切换控制，在所述通常模式切换控制中，所述控制装置通过使负转矩沿所述负旋转方向作用在所述旋转板上来使所述旋转板沿所述负旋转方向旋转，并且在所述旋转板关于所述负旋转方向的转速达到预定基准之后，所述控制装置通过操作所述驱动装置来使所述选择板从所述锁定位置旋转到所述释放位置，并且所述控制装置还可配置成在将所述操作模式从所述锁定模式切换为所述自由模式的情况下选择性地实施所述提早模式切换控制或所述通常模式切换控制。这种情况下，当切换混合动力车辆的行驶模式时，例如，在有必要迅速将操作模式切换为自由模式的情况下选择提早模式切换控制。否则，可以选择通常模式切换控制。因此，可以针对混合动力车辆的行驶状态和发动机的运转状态适当地选择要实施的模式切换控制。具体地，可以通过以下实施方式来从模式切换控制中选择要实施的控制。

所述控制装置可配置成在所述发动机在切换为所述自由模式之后的目标发动机转速大于当前发动机转速的情况下实施所述提早模式切换控制，并在所述目标发动机转速小于当前发动机转速的情况下实施所述通常模式切换控制。在提早模式切换控制的情况下，存在这样的特征，即切换为自由模式之后的发动机转速等于切换之前不久的发动机转速或从该发动机转速上升。另一方面，在通常模式切换控制的情况下，由于从锁定模式向自由模式的切换在使旋转板沿负旋转方向旋转之后完成，所以存在这样的特征，即切换为自由模式之后的发动机转速低于切换之前不久的发动机转速。相应地，在切换之后的目标发动机转速小于当前发动机转速的情况下，始终不会实施具有发动机转速在切换之后上升的特征的通常模式切换控制。因此，可以防止发动机转速不必要地上升。相应地，可以防止驾驶者由于发动机转速的不必要的上升而具有违和感。

此外，所述控制装置可配置成在所述锁定模式下响应于保护所述驱动装置或所述电动发电机的必要性而设定部件保护请求，并在所述部件保护请求已被设定的情况下实施所述提早模式切换控制，而在部件保护请求未被设定的情况下实施所述通常模式切换控制。在响应于保护驱动装置或电动发电机的必要性而设定了部件保护请求的情况下，操作模式应当迅速从锁定模式切换为自由模式以便保护驱动装置或电动发电机。在本实施方式中，在部件保护请求已被设定的情况下，实施提早模式切换控制，而在部件保护请求未被设定的情况下，实施通常模式切换控制。由此，可以响应于部件保护请求而实现迅速的切换。

此外，所述控制装置可配置成在所述锁定模式下响应于所述驱动装置或所述电动发电机的异常的发生而设定异常判定请求，并在所述异常判定请求已被设定的情况下实施所述提早模式切换控制，而在所述异常判定请求未被设定的情况下实施所述通常模式切换控制。在驱动装置或电动发电机中发生异常的情况下，与部件保护请求一样，锁定模式应当迅速切换为自由模式。在本实施方式中，在异常判定请求已被设定的情况下，实施提早模式切换控制，而在异常判定请求未被设定的情况下，实施通常模式切换控制。相应地，可以响应于异常判定请求而实现迅速的切换。

对设置在混合动力车辆上的差动机构的结构没有特别的限制，只要差动机构具有分别与发动机、电动发电机和输出部连接的多个旋转元件即可。例如，所述差动机构可具有四个旋转元件作为所述至少三个旋转元件，其中所述电动发电机可与所述四个旋转元件中的第一旋转元件连接，所述旋转板可与所述四个旋转元件中的第二旋转元件连接，所述发动机可与所述四个旋转元件中的第三旋转元件连接，且所述输出部可与所述四个旋转元件中的第四旋转元件连接，其中所述差动机构可构造成使得，当所述四个旋转元件配置在速度线图上时，所述第一旋转元件、所述第二旋转元件、所述第三旋转元件和所述第四旋转元件依次排列。

此外，所述差动机构可具有三个旋转元件作为所述至少三个旋转元件，其中所述电动发电机和所述旋转板可与所述三个旋转元件中的第一旋转元件连接，所述发动机可与所述三个旋转元件中的第二旋转元件连接，并且所述输出部可与所述三个旋转元件中的第三旋转元件连接，其中所述差动机构可构造成使得，当所述三个旋转元件配置在速度线图上时，所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件依次排列。

在上述两个实施方式中，与发动机连接的旋转元件和与旋转板连接的旋转元件在速度线图上彼此相邻。相应地，在发动机输出发动机转矩且处在锁定模式下的情况下，旋转板接受由于发动机转矩而产生的反作用转矩。与输出部连接的旋转元件和与发动机连接的旋转元件在速度线图上在与旋转板连接的旋转元件的相反侧彼此相邻。因此，通过将离合器系统操作至锁定模式以抑制旋转板沿预定方向旋转，输出部对发动机转速的变速比进入固定状态。

如上所述，根据本发明的离合器系统，在离合器系统从锁定模式切换为自由模式的情况下，实施提早模式切换控制。因此，可以迅速从锁定模式切换为自由模式。

附图说明

图1是示意性地示出了安装有根据本发明的第一实施例的离合器系统的混合动力车辆的构型的图。

图2是示出了图1的可选择的单向离合器的图。

图3是示意性地示出了可选择的单向离合器的结构元件的图。

图4是示出了固定板的一部分的图。

图5是在锁定模式时沿图2的线V-V截取的截面图。

图6是在自由模式时沿图2的线V-V截取的截面图。

图7是根据第一实施例的动力分割机构的速度线图。

图8是示出了通常模式切换控制的例程的一个示例的流程图。

图9是示出了通常模式切换控制的实施时的各参数的时间变化的一个示例的时间图。

图10是示出了可选择的单向离合器在通常模式切换控制实施时的状态的变化的说明图。

图11是示出了提早模式切换控制的例程的一个示例的流程图。

图12是示出了提早模式切换控制的实施时的各参数的时间变化的一个示例的时间图。

图13是示出了可选择的单向离合器在提早模式切换控制实施时的状态的变化的说明图。

图14是示出了当前动作点与在从锁定模式切换为自由模式之后应当变成目标的动作点之间的关系的图。

图15是示出了用于设定立即释放请求的控制例程的一个示例的流程图。

图16是示出了用于判定是实施通常模式切换控制还是提早模式切换控制的控制例程的一个示例的流程图。

图17是示意性地示出了应用根据第二实施例的离合器系统的混合动力车辆的构型的图。

图18是根据第二实施例的动力分割机构的速度线图。

具体实施方式

1.第一实施例

如图1所示，车辆1A被构造为搭载了根据本发明的第一实施例的离合器系统的混合动力车辆。车辆1A包括：作为发动机的火花点火式内燃发动机(ENG)2；作为差动机构的动力分割机构5；以及两个电动发电机7和8。动力分割机构5、各电动发电机7和8以及各种用于动力传递的元件收纳在外壳10中。

动力分割机构5由互相组合的两个单小齿轮型行星齿轮机构3和4构成。第一行星齿轮机构3的太阳齿轮S1和第二行星齿轮机构4的太阳齿轮S2连接成彼此一体地旋转，且第一行星齿轮机构3的行星架C1和第二行星齿轮机构4的齿圈R2连接成彼此一体地旋转。由此，在动力分割机构5中，形成了四个旋转元件，这四个旋转元件彼此差动地旋转。内燃发动机2的曲轴2a与行星架C1连接。第一电动发电机7与太阳齿轮S2连接，而第二电动发电机8与齿圈R1连接。包括用于向驱动轮Dw输出转矩的未示出的齿轮系等的输出部(OUT)11与齿圈R1连接。

在第一实施例中，由太阳齿轮S2(太阳齿轮S1)、行星架C2、行星架C1(齿圈R2)和齿圈R1构成的四个旋转元件对应于本发明的四个旋转元件。太阳齿轮S2(太阳齿轮S1)对应于本发明的第一旋转元件，行星架C2对应于本发明的第二旋转元件。行星架C1(齿圈R2)对应于本发明的第三旋转元件。而且，齿圈R1对应于本发明的第四旋转元件。如在图7的速度线图中明显示出的，当这四个旋转元件配置在速度线图上时，它们按如下次序排列：作为第一旋转元件的太阳齿轮S1(太阳齿轮S2)；作为第二旋转元件的行星架C2；作为第三旋转元件的行星架C1(齿圈R2)；和作为第四旋转元件的齿圈R1。

如图1所示，在车辆1A中，可选择的单向离合器(下文称为离合器)12被设置为离合器系统的构成要素。离合器12用作介设在动力分割机构5的行星架C2与外壳10之间的制动器。如图2所示，离合器12构造成在锁定模式与自由模式之间选择其操作模式。在锁定模式下，以下两种状态可彼此切换：一种状态，即在行星架C2的旋转方向是作为预定的一种旋转方向的正旋转方向Ra的情况下，允许从行星架C2到外壳10的转矩传递且行星架C2被固定；和另一种状态，即在行星架C2的旋转方向是与正旋转方向Ra相反的负旋转方向Rb的情况下，所述转矩传递被切断且行星架C2被释放。在自由模式下，从行星架C2到外壳10的转矩传递被切断且行星架C2被释放的状态得以维持，而不论行星架C2的旋转方向是正旋转方向Ra还是负旋转方向Rb。

如图2和3所示，离合器12包括：固定板20，旋转板21，和选择板22。固定板20关于作为固定在外壳10上的固定元件的固定轴15围绕轴线Ax不可旋转地设置。旋转板21设置在行星架C2上，使得旋转板21能够与行星架C2一体地围绕轴线Ax旋转。选择板22配置在固定板20与旋转板21之间并以可围绕轴线Ax旋转的方式设置。

如图2、4和5所示，在固定板20中，各自都在固定板20的与旋转板21对向的表面处开口的多个保持室25形成为排列在周向上。对各保持室25逐一设置了与旋转板21接合的爪部件26。各爪部件26以该爪部件26的基端部26a能够围绕沿固定板20的径向延伸的轴线Ax1旋转这样的方式经由主轴P安装在固定板20上，且各爪部件26由弹簧27沿朝向旋转板21的突出方向偏压。由此，各爪部件26能够转入两种操作状态中的任一种：由于爪部件26回到固定板20侧而收纳在保持室25中而限制爪部件26突出的第一状态；和爪部件26从固定板20朝旋转板21突出的第二状态。亦即，各爪部件26以该爪部件26能够突出这样的方式设置在固定板20上。

如图2和5所示，在旋转板21上，在旋转板21的与固定板20对向的表面处开口的多个凹部30形成为排列在周向上。每个凹部30都具有壁部30a，在突出的爪部件26与凹部30接合时爪部件26的前端26b靠接于该壁部。尽管未示出，但凹部30的数量多于爪部件26的数量，并且各凹部30的相位和各爪部件26彼此不同(参照图5)。相应地，突出的多个爪部件26的一部分与多个凹部30的一部分接合。

在选择板22中，多个通孔31分别以与爪部件26相同的相位形成。多个通孔31排列在周向上，且多个通孔31中的每个通孔都能供突出的爪部件26的一部分通过。可以在图5所示的锁定位置与图6所示的释放位置之间切换选择板22的旋转位置。在锁定位置，爪部件26可被允许从选择板22的通孔31通过并与旋转板21的凹部30接合。在释放位置，爪部件26的前端26b靠接选择板22的未形成通孔31的非形成部22a，且由此限制爪部件26突出。由此，在离合器12中，选择性地实现了上述锁定模式和释放模式。

如图2所示，选择板22设置有沿径向延伸的作动臂29。作动臂29由驱动装置40驱动且由此选择板22的旋转位置被切换。驱动装置40包括：致动器41，该致动器41产生用于使选择板22朝锁定位置旋转的驱动力；和传递机构42，该传递机构42将致动器41的动作传递到选择板22的作动臂29。致动器41包括：固定在外壳10上的主体43；和驱动杆44，该驱动杆44能够相对于主体43进退并且还与作动臂29连杆结合。传递机构42固定在外壳10上，并且包括：引导致动器41的驱动杆44的引导部件45；固定在驱动杆44上的弹簧片46；和以压缩状态安装在引导部件45与弹簧片46之间的回位弹簧47。

图2中的实线所示的状态是这样的状态：通过使驱动装置40的致动器41工作以使得驱动杆44在抵抗回位弹簧47的弹力的同时从主体43突出，选择板22的旋转位置已切换为锁定位置。处于此状态的离合器12进入上述锁定模式。另一方面，在驱动装置40的致动器41从图2中的实线所示的状态切换为非工作状态的情况下，驱动杆44由于回位弹簧47的弹力而返回主体43侧且由此作动臂29移动到双点划线所示的位置。由此，选择板22的旋转位置切换为释放位置。由此，离合器12进入释放模式。

在图5所示的锁定模式的情况下，在旋转板21的旋转方向为正旋转方向Ra时，爪部件26的前端26b靠接凹部30的壁部30a。相应地，爪部件26与旋转板21的凹部30接合，使得固定板20和旋转板21彼此连接。由此，允许各板之间的转矩传递并且行星架C2被固定于外壳10。另一方面，在旋转板21的旋转方向为负旋转方向Rb时，由于爪部件26沿负旋转方向Rb倾斜，所以即使爪部件26到达旋转板21的凹部30，爪部件26也仅朝固定板20返回。因此，爪部件26不与凹部30接合。相应地，在离合器12处于锁定模式的情况下，在旋转板21的旋转方向为负旋转方向Rb时，从旋转板21到固定板20的转矩传递被切断，且旋转板21被释放。

另一方面，在图6所示的释放模式的情况下，各爪部件26的突出受选择板22限制且由此爪部件26被保持在爪部件26收纳在固定板20侧的状态下。由此，各爪部件26不会到达凹部30。相应地，不论旋转板21的旋转方向是正旋转方向Ra还是负旋转方向Rb，从选择板21到固定板20的转矩传递都被切断，且旋转板21被释放。图6所示的自由模式由上述回位弹簧47的弹力保持。

车辆1A通过在锁定模式与自由模式之间切换离合器12的操作模式而在固定变速模式与无级变速模式之间切换驱动模式。在固定变速模式时，离合器被控制成处于锁定模式，且此外第一电动发电机7被控制成处于关闭状态，在该关闭状态，第一电动发电机7被控制成既不用作电动机又不用作发电机并且能够空转。另一方面，在无级变速模式时，离合器12被控制成处于自由模式，并且第一电动发电机7的电机转矩和电机转速被控制成使得内燃发动机2在高效率的动作点运转。

如图7中的实线所示，在离合器12处于锁定模式的情况下，承受由内燃发动机2引起的反作用转矩的旋转板21被阻止沿正旋转方向Ra旋转。因此，只要从内燃发动机2输出正向发动机转矩，在转矩沿正旋转方向Ra作用在旋转板21上的状态下，旋转板21的转速就为零。因此，如图7明显示出的，输出部11对内燃发动机2的发动机转速的变速比唯一地由动力分割机构5的传动比决定。由此，该传动比进入固定状态。另一方面，如图7中的虚线所示，在离合器12处于自由模式的情况下，由于针对正旋转方向Ra和负旋转方向Rb两者释放了旋转板21，所以可以通过控制第一电动发电机7的电机转矩和电机转速连续地改变输出部11对发动机转速的变速比。

如图1所示，电子控制单元(ECU)50控制离合器12并由此切换车辆1A的驱动模式。该ECU被构造为用于控制车辆1A的各部分的计算机，并用作本发明的控制装置。用于车辆1A的控制的来自各种传感器的输出信号输入到ECU 50。例如，来自曲柄角传感器51、车速传感器52、加速器开度传感器53等的输出信号输入到ECU 50。曲柄角传感器51输出与内燃发动机2的曲柄角相对应的信号。车速传感器52输出与车辆1A的车速相对应的信号。加速器开度传感器53输出与未示出的加速器踏板的踏压量相对应的信号。

ECU 50参照来自车速传感器52和加速器开度传感器53的输出信号来计算车辆1A当前要求功率，并在将驱动模式切换为适合当前要求功率的驱动模式的同时控制车辆1A。例如，在内燃发动机2的热效率恶化的低速区域中，ECU 50停止内燃发动机2的运转并且将驱动模式切换为第一电动机7和第二电动发电机8被用作驱动源的电动车辆模式。此外，例如，ECU 50例如在热效率在仅发动机功率用于要求功率时下降的情况下将驱动模式切换为内燃发动机2和第二电动发电机8被用作驱动源的混合动力模式。

在混合动力模式时应当选择固定变速模式还是无级变速模式根据各种条件来预先确定：车辆1A的行驶状态；内燃发动机2的运转状态；第一电动发电机7的温度；未示出的电池的蓄电率；等等。例如，与在固定变速模式继续的情况相比，在固定变速模式正在实施时满足预定条件的情况下，例如，在驱动模式切换为无级变速模式时希望车辆1A的更好系统效率的情况下，ECU 50设定切换请求并且将离合器12从自由模式切换为锁定模式。由此，车辆1A的驱动模式从固定变速模式切换为无级变速模式。

本实施例具有在离合器12从锁定模式切换为自由模式时实施的模式切换控制的特征。ECU 50根据状况来管理是实施通常模式切换控制还是实施提早模式切换控制。

(通常模式切换控制)

首先，将参照图8至10说明通常模式切换控制。如图8和9所示，在ECU 50在固定变速模式正在实施时确定应当将驱动模式切换为无级变速模式的情况下，ECU 50在步骤S1设定用于将离合器12从锁定模式切换为自由模式的切换请求。通过设定该切换请求，车辆1A的控制模式如图9所示从固定变速模式C1转入过渡模式C2。在此步骤中，如图10中的S1-S2所示，离合器12处于这样的状态，即旋转板21被阻止沿正旋转方向Ra旋转且爪部件26与凹部30之间的接合得以维持。

在下一个步骤S2，ECU 50解除已在固定变速模式实施过程中被控制为处于关闭状态的第一电动发电机7的关闭状态。亦即，使第一电动发电机7用作电动机或发电机。ECU 50如图9中的箭头a所示增加第一电动发电机7在负旋转方向Rb上的电机转矩。由此，离合器12进入负转矩沿负旋转方向Rb作用在离合器12的旋转板21上的状态。基于当前发动机转矩推定值的最小值来计算电机转矩的初始值Mti。随后，ECU 50如图9中的箭头b所示使电机转矩从初始值Mti以缓慢的增加率逐渐增加。在增加在负旋转方向上的电机转矩的同时，ECU 50继续监视旋转板21(行星架C2)的转速。电机转矩在负旋转方向Rb上继续增加，且由此旋转板21开始沿负旋转方向Rb旋转。亦即，如图10中的S3所示，离合器12进入旋转板21沿负旋转方向Rb旋转的超速状态。

在步骤S3，为了确认超速状态，ECU 50判定旋转板21在负旋转方向Rb上的旋转速度是否满足预定基准，例如，超过阈值的旋转速度是否至少持续判定时间。当判定为旋转板在负旋转方向Rb上的旋转速度已满足基准时，如图9中的箭头c所示，ECU 50停止增加第一电动发电机的电机转矩并降低该电机转矩。

在步骤S4，ECU 50降低驱动装置40的致动器41的驱动电流。在本实施例中，对驱动装置40实行用于切断致动器41的驱动电流的操作。由此，由于回位弹簧47的弹力，选择板22旋转到释放位置。亦即，如图9中的箭头d所示，致动器41的行程从与选择板22的锁定位置相对应的最大值Sa回到与选择板22的释放位置相对应的零。

在步骤S5，ECU 50通过参照未示出的行程传感器的信号来确认致动器41的行程是否已回零，以确认离合器12从锁定模式到自由模式的切换的完成。如图10中的S4-S5所示，离合器12的旋转板21变成能够沿正旋转方向Ra和负旋转方向Rb两者旋转。通过上述步骤S1至S5的处理施通常模式切换控制。此外，在确认切换完成之后，ECU 50如图9中的箭头e所示使车辆1A的控制模式从过渡模式C2转入无级变速模式C3。

(提早模式切换控制)

接下来，将参照图11至13说明提早模式切换控制。如图11和12所示，在ECU 50在固定变速模式正在实施时确定应当将驱动模式切换为无级变速模式的情况下，ECU 50在步骤SA设定用于将离合器12从锁定模式切换为自由模式的切换请求。在此步骤中，如图13中的SA所示，离合器12处于这样的状态，即旋转板21被阻止沿正旋转方向Ra旋转且爪部件26与凹部30之间的接合得以维持。

在下一步骤SB，ECU 50解除第一电动发电机7的关闭状态，并使第一电动发电机7用作电动机或发电机。ECU 50如图12中的箭头a所示使第一电动发电机7在负旋转方向Rb上的电机转矩增加直至达到初始值Mti。由此，离合器12进入负转矩沿负旋转方向Rb作用在离合器12的旋转板21上的状态。在电机转矩的这种增加的同时，ECU 50降低驱动装置40的致动器41的驱动电流。在本实施例中，对驱动装置40实行用于切断致动器41的驱动电流的操作。

由此，如图13中的SB所示，在负转矩Tn正作用在旋转板21上的状态下，选择板22通过回位弹簧47的弹力而沿朝向释放位置的方向旋转。选择板22进入从固定板20突出的爪部件26靠接选择板22的非形成部22a的待机状态。弹簧47的弹力不会如此之大以致于爪部件26与凹部30之间的接合被强制释放，即使电机转矩增加直至达到初始值Mti。因此，等待状态被维持到用于利用回位弹簧47的弹力使选择板22旋转的力超过作用在爪部件26与凹部30之间的摩擦力为止。亦即，如图12中的箭头c所示，致动器41的行程被维持在最大值Sa与零之间的待机值Sb。

在电机转矩已增加直至初始值Mti之后，在维持选择板22处于待机状态的同时，ECU 50控制第一电动发电机7以使电机转矩以缓和的增加率逐渐增加。由此，作用在选择板22上的负转矩Tn(参照图13)被控制以降低作用在爪部件26与凹部30之间的摩擦力。当电机转矩已增加至用于使选择板22旋转的力超过所述摩擦力这样的程度时，如图12中的箭头d所示，已处于待机状态的选择板22旋转直至释放位置。由此，致动器41的行程从与选择板22的待机状态相对应的待机值Sb回到与选择板22的释放位置相对应的零。

在图11的步骤SC，ECU 50通过参照未示出的行程传感器的信号来确认致动器41的行程回零，且由此ECU 50确认将离合器12从锁定模式切换为自由模式的完成。如图13中的SC所示，离合器12的旋转板21变成能够沿正旋转方向Ra和负旋转方向Rb两者旋转。然后，在确认切换完成之后，ECU 50如图12中的箭头e所示使车辆1A的控制模式从过渡模式转入无级变速模式。

通过上述步骤SA至SC的处理实施提早模式切换控制。在提早模式切换控制中，不必确认旋转板21沿负旋转方向Rb旋转的超速状态，而这在通常模式切换控制中是必要的。相应地，在提早模式切换控制中，如图9和12中明显地示出的，与通常模式切换控制相比，可以使从锁定模式到完成向自由模式的切换的时间缩短一确认超速状态所需的时间。由此可以缩短车辆1A的过渡模式C2的时间。因此，可以迅速从固定变速模式C1切换为无级变速模式C3。

如参照图7的速度线图可理解的，在提早模式切换控制中，第一电动发电机7的电机转矩沿负旋转方向Rb增加，并且在第一电动发电机7的电机转矩平衡作用在第一电动发电机7上的发动机转矩之前不久，亦即，在旋转板21开始沿负旋转方向Rb旋转之前不久，完成使离合器12从锁定模式向自由模式的切换。因此，切换为自由模式之后的发动机转速等于切换之前的发动机转速或从该发动机转速上升。另一方面，在通常模式切换控制中，在第一电动发电机7的电机转矩沿负旋转方向Rb增加且旋转板21沿负旋转方向Rb旋转之后完成使离合器12从锁定模式向自由模式的切换。因此，如图7中的点划线所示，切换为自由模式之后的发动机转速低于切换之前不久的发动机转速。

这样，在从锁定模式切换为自由模式时改变的发动机转速状态下通常模式切换控制与提早模式切换控制之间存在差异。因此，ECU 50根据切换为自由模式之后的目标发动机转速、切换为自由模式的提早完成的必要性和其它事项来实施通常模式切换控制或提早模式切换控制。下面将参照图14至16说明用于使ECU 50确定实施任一种模式切换控制的处理的一个示例。

如图14所示，当车辆1A正在锁定模式下运转时，离合器12从锁定模式切换为自由模式。如上所述，基于要求功率等来计算内燃发动机2的动作点。在于切换为自由模式之后控制动作点以便从当前动作点变更至作为下一动作点的动作点B或动作点C的情况下，动作点B处的目标发动机转速Neb大于当前动作点A处的发动机转速Nea且动作点C处的目标发动机转速Nec小于当前动作点A处的发动机转速Nea。如上所述，当离合器12从锁定模式切换为自由模式之后，在切换之后的发动机控制中，实施通常模式切换控制的情况低于实施提早模式切换控制的情况。相应地，本实施例的ECU 50在切换为自由模式之后的目标发动机转速大于当前发动机转速Nea的情况下实施提早模式切换控制，而在切换为自由模式之后的目标发动机转速小于当前发动机转速Nea的情况下实施通常模式切换控制。由此，在目标发动机转速低于当前发动机转速的情况下始终不会实施通常模式切换控制。因此，可以防止发动机转速不必要地上升。相应地，可以防止驾驶者由于发动机转速的不必要的上升而具有违和感。

此外，ECU 50响应于保护驱动装置40或第一电动发电机7的必要性而设定部件保护请求。在例如致动器41已由于长时间的作动而过热的情况下设定用于驱动装置40的部件保护请求。在例如在锁定模式下被控制为处于关闭状态的第一电动发电机7已由于空转时的摩擦而发热的情况下设定用于第一电动发电机7的部件保护请求。可基于致动器41和第一电动发电机7的温度或基于锁定模式的实施持续时间来设定这样的部件保护请求。

在设定了这样的用于保护驱动装置40或第一电动发电机7的部件保护请求的情况下，离合器12应当立即从锁定模式切换为自由模式。因此，ECU 50在已设定了部件保护请求的情况下实施提早模式切换控制，而在未设定部件保护请求的情况下实施通常模式切换控制。由此，可以响应于部件保护请求而实现迅速的切换。

此外，ECU 50具有在锁定模式期间检查驱动装置40和第一电动发电机7的异常的检查装置，并响应于异常的发生而设定异常判定请求。由于检查装置以常规方式检查异常，所以将省略其说明。在驱动装置40或第一电动发电机7发生特定异常的情况下，与部件保护请求一样，离合器12应当立即从锁定模式切换为自由模式。相应地，在已设定了异常判定请求的情况下，ECU 50实施提早模式切换控制，而在未设定异常判定请求的情况下，ECU 50实施通常模式切换控制。由此，可以响应于异常判定请求而实现迅速的切换。

为了以此方式实施提早模式切换控制或通常模式切换控制，ECU 50例如实施图15和16中的每个控制例程。用于图15和16所示的各控制的各程序被存储在ECU 50中，并适时读取以按预定间隔重复执行。

如图15所示，ECU 50执行步骤S101至S103以判定是否应当实施提早模式切换控制。具体地，在步骤S101，ECU 50判定切换之后的目标发动机转速Netag是否大于当前发动机转速Ne。在判定为目标发动机转速Netag大于当前发动机转速Ne的情况下，ECU 50转入步骤S105，否则，ECU 50转入步骤S102。在步骤S102，ECU 50判定上述部件保护请求是否已被设定。在判定为部件保护请求已被设定的情况下，ECU 50转入步骤S105，否则，ECU 50转入步骤S103。在步骤S103，ECU 50判定上述异常判定请求是否已被设定。在判定为异常判定请求已被设定的情况下，ECU 50转入步骤S105，否则，ECU 50转入步骤S104。

在本实施例中，当在任意步骤S101至S103获得肯定的判定时，ECU50判定为存在实施提早模式切换控制的必要性。因此，在步骤S105，ECU50将管理是否存在与该必要性相对应的立即释放请求的立即释放请求标记Fg设定为ON(Fg＝ON)。另一方面，当在所有步骤S101至S103均获得否定的判定时，没有实施提早模式切换控制的必要。相应地，ECU 50在步骤S104清除立即释放请求标记Fg(FG＝OFF)。

如图16所示，在步骤S201，ECU 50判定离合器12是否正处于锁定模式。当处于锁定模式时，ECU 50转入步骤S202，而当未处于锁定模式时，ECU 50跳过后面的处理并结束本轮的控制例程。

在步骤S202，ECU 50判定是否存在将离合器12的操作模式从锁定模式切换为自由模式的切换请求。在判定为是的情况下，ECU 50转入步骤S203，否则，ECU 50跳过后面的处理并结束本轮的控制例程。

在步骤S203，ECU 50判定立即释放请求标记Fg的状态是否为清除状态，亦即，Fg＝OFF是否成立。在立即释放请求标记Fg为清除状态的情况下，ECU 50转入步骤S204，否则，亦即，在立即释放请求标记Fg被设定为ON的情况下，ECU 50转入步骤S206。

在步骤S204，ECU 50判定操作模式切换之后的目标发动机转速Netag是否小于当前发动机转速Ne。在判定为目标发动机转速大于当前发动机转速Netag的情况下，ECU 50转入步骤S205，否则，ECU 50转入步骤S206。

在步骤S205，ECU 50按照上述处理程序来实施通常模式切换控制。在步骤S206，ECU 50按照上述处理程序来实施提早模式切换控制。

根据图15和16所示的控制例程，可以根据切换为自由模式之后的目标发动机转速、提早完成切换为自由模式的必要性和其它事项来确定是实施通常模式切换控制还是实施提早模式切换控制。本发明的离合器系统由离合器12和ECU 50的组合构成。

(第二实施例)

接下来，将参照图17和18说明本发明的第二实施例。图17示出应用了第二实施例的离合器系统的车辆1B的概要。车辆1B与第一实施例的车辆1A的不同之处在于动力分割机构60的结构、从动力分割机构60到驱动轮Dw的结构和离合器12的安装位置。由于车辆1B的其它结构与车辆1A相同，所以图17中与车辆1A共有的结构分别被分配与车辆1A共有的附图标记，并且将省略对它们的说明。

动力分割机构60被构造为单小齿轮型行星齿轮机构。动力分割机构60具有：作为外齿轮的太阳齿轮S；作为内齿轮的齿圈R；以及可自转和公转地保持小齿轮P的行星架C，小齿轮P与齿轮S和R啮合。太阳齿轮S、齿圈R和行星架C用作能够彼此差动地旋转的三个旋转元件。第一电动发电机7和后述离合器12的旋转板21与太阳齿轮S连接。内燃发动机2与行星架C连接。包括用于向驱动轮Dw输出转矩的未示出的齿轮系等的输出部61与齿圈R1连接。在第二实施例中，太阳齿轮S对应于本发明的第一旋转元件，行星架C对应于本发明的第二旋转元件，且齿圈R对应于本发明的第三旋转元件。如在图18中的速度线图明显地示出的，当这三个旋转元件配置在速度线图上时，它们按此次序排列：作为第一旋转元件的太阳齿轮S；作为第二旋转元件的行星架C；和作为第三旋转元件的齿圈R。

在第二实施例中，设置在车辆1B上的离合器12用作介设在太阳齿轮S与外壳10之间的制动器，且离合器12的旋转板21设置于太阳齿轮S。与第一实施例一样，离合器12构造成在锁定模式与自由模式之间选择其操作模式。在锁定模式下，状态在以下两种状态之间切换：在太阳齿轮S的旋转方向为正旋转方向Ra的情况下允许从太阳齿轮S到外壳10的转矩传递且太阳齿轮S被固定的状态；和在旋转方向为与方向Ra相反的负旋转方向Rb的情况下从太阳齿轮S到外壳10的转矩传递被切断且太阳齿轮S被释放的状态。在自由模式下，从太阳齿轮S到外壳10的转矩传递被切断且太阳齿轮S被释放的状态得以维持，而不论太阳齿轮S的旋转方向是正旋转方向Ra还是负旋转方向Rb。

车辆1B通过在锁定模式与自由模式之间切换离合器12的操作模式而在电机锁定模式与电机自由模式之间切换其驱动模式。与第一实施例一样，驱动模式的切换由ECU 50实施。在电机锁定模式下，离合器12被控制为处于锁定模式下，且此外第一电动发电机7被控制为停止用作电动机或发电机并处于第一电动发电机7能够空转的关闭状态下。由此，在可以避免第一电动发电机7的过热等的同时，可以避免使系统效率恶化的动力循环。另一方面，在电机自由模式下，离合器12被控制为处于自由模式下，且此外第一电动发电机7的电机转矩和电机转速被控制成使得内燃发动机2在高效率的动作点运转。

如图18中的实线所示，在离合器12处于锁定模式的情况下，承受由于内燃发动机2而引起的反作用转矩的旋转板12被阻止沿正旋转方向Ra旋转。因此，只要从内燃发动机2输出正向发动机转矩，在使转矩沿正旋转方向R作用在旋转板21上的状态下旋转板21的转速为零。因此，输出部61的变速比唯一地由动力分割机构60的传动比决定。由此，该传动比转入固定状态。另一方面，如图18中的虚线所示，在离合器12处于自由模式的情况下，由于针对正旋转方向Ra和负旋转方向Rb两者旋转板21被释放，所以可以通过控制第一电动发电机7的电机转矩和电机转速连续地改变输出部61对发动机转速的变速比。

如参照图18可以理解的，同样，在第二实施例中，与第一实施例一样，在提早模式切换控制的情况下，存在切换为自由模式之后的发动机转速等于切换之前不久的发动机转速或从该发动机转速上升的特征。在通常模式切换控制的情况下，由于从锁定模式向自由模式的切换在使旋转板21开始沿负旋转方向Rb旋转之后完成，所以存在这样的特征，即切换为自由模式之后的发动机转速低于切换之前不久的发动机转速。此外，同样，在第二实施例中，关于驱动装置40和第一电动发电机7的部件保护请求和异常判定请求，存在与第一实施例中相同的情况。相应地，同样，在第二实施例中，当离合器12在电机锁定模式期间从锁定模式切换为自由模式以便将驱动模式切换为电机自由模式时，与第一实施例一样，ECU50根据状况来实施通常模式切换控制或提早模式切换控制。ECU 50如何判定应当执行哪一种模式切换控制的具体方式与第一实施例中的方式相似。亦即，第二实施例中应当由ECU50实施的控制例程可与在第一实施例中使用的图15和16所示的控制例程相同。

根据第二实施例，与第一实施例一样，可以根据切换为自由模式之后的目标发动机转速、提早完成切换为自由模式的必要性和其它事项来确定是实施通常模式切换控制还是实施提早模式切换控制。

本发明不限于上述各实施例，并且可在本发明的主题内以各种实施方式来实施。在上述实施例中，作为本发明的一方面的离合器系统应用于混合动力车辆。然而，对该离合器系统应用的对象没有特别的限制。不论实施方式是否针对于车辆，都可在该实施方式中实施本发明。例如，该离合器系统可应用于执行转矩传递的装置，例如自动变速器。

在上述离合器系统中，由驱动装置的致动器产生的驱动力使选择板朝锁定位置旋转，且回位弹簧沿朝向释放位置的方向偏压选择板。即使致动器的驱动力的方向与回位弹簧偏压选择板的方向之间的对应关系被设定为与上述实施例的对应关系相反，也可以实施本发明。亦即，本发明的离合器系统可以在这样的实施方式中实施，即由驱动装置的致动器产生的驱动力使选择板朝释放位置旋转，且回位弹簧沿朝向锁定位置的方向偏压选择板。这种情况下，在实施提早模式切换控制时，分别在使选择板进入待机状态时以及在选择板从待机状态移动到释放位置时有必要适当控制致动器的驱动力。

附图标记说明

1A和1B 车辆

2 内燃发动机

5 动力分割机构(差动机构)

7 第一电动发电机(电动发电机)

11,61 输出部

12 离合器

15 固定轴(固定元件)

20 固定板

21 旋转板

22 选择板

22a 非形成部

26 爪部件

30 凹部

31 通孔

40 驱动装置

41 致动器

47 回位弹簧(偏压装置)

50 ECU(控制装置)

DW 驱动轮

Claims (9)

1.一种离合器系统，包括：

固定板，所述固定板被固定成限制旋转；

旋转板，所述旋转板中形成有至少一个凹部，所述至少一个凹部中的每个凹部在所述旋转板的与所述固定板对向的表面处开口；

至少一个爪部件，所述至少一个爪部件中的每个爪部件以能从所述固定板朝所述旋转板突出的方式设置于所述固定板，并且在从所述固定板突出的情况下仅当所述旋转板正沿预定旋转方向旋转时与形成在所述旋转板中的所述凹部接合；

选择板，所述选择板配置在所述固定板与所述旋转板之间，并具有至少一个通孔，所述至少一个通孔中的每个通孔形成为供所述爪部件通过，所述选择板能够在锁定位置与释放位置之间相对于所述固定板旋转，在所述锁定位置所述爪部件通过从所述通孔穿过而被允许从所述固定板突出，在所述释放位置所述爪部件通过与未形成有通孔的非形成部接触而被限制成不从所述固定板突出；

驱动装置，所述驱动装置驱动所述选择板旋转；和

计算机，所述计算机通过执行计算机程序而用作控制装置，所述控制装置配置成通过操作所述驱动装置而使所述选择板从所述锁定位置旋转到所述释放位置，以使得操作模式在所述选择板处于所述锁定位置的锁定模式与所述选择板处于所述释放位置的自由模式之间切换，并且所述控制装置还配置成控制作用在所述旋转板上的转矩，其中

所述控制装置进一步配置成在将所述操作模式从所述锁定模式切换为所述自由模式的情况下实施提早模式切换控制，在所述提早模式切换控制中，在使所述选择板进入从所述固定板突出的爪部件靠接所述非形成部的待机状态的同时，所述控制装置使负转矩沿与所述预定旋转方向相反的负旋转方向作用在所述旋转板上，并且所述控制装置控制该负转矩以使处于所述待机状态的所述选择板旋转直至所述释放位置。

2.根据权利要求1所述的离合器系统，其中

所述驱动装置包括：偏压装置，所述偏压装置产生沿朝向所述释放位置的方向偏压所述选择板的转矩；和致动器，所述致动器产生用于抵抗由所述偏压装置产生的转矩使所述选择板朝所述锁定位置旋转的驱动力，并且

所述控制装置配置成，在实施所述提早模式切换控制时，通过降低所述致动器的驱动力来使所述选择板旋转以使得所述选择板进入所述待机状态。

3.根据权利要求1所述的离合器系统，所述离合器系统应用于混合动力车辆，所述混合动力车辆包括：发动机；电动发电机；输出部，所述输出部向驱动轮输出转矩；和差动机构，所述差动机构具有能够彼此差动地旋转的至少三个旋转元件，所述至少三个旋转元件中的三个旋转元件分别与所述发动机、所述电动发电机和所述输出部连接，其中

所述固定板被固定于所述混合动力车辆的预定固定元件，

所述旋转板设置于所述差动机构以便承受由所述发动机的发动机转矩所引起的反作用转矩，并且

所述控制装置配置成通过操作所述电动发电机来控制作用在所述旋转板上的转矩。

4.根据权利要求3所述的离合器系统，其中，

所述控制装置配置成能够实施通常模式切换控制，在所述通常模式切换控制中，所述控制装置通过使负转矩沿所述负旋转方向作用在所述旋转板上来使所述旋转板沿所述负旋转方向旋转，并且在所述旋转板关于所述负旋转方向的转速达到预定基准之后，所述控制装置通过操作所述驱动装置来使所述选择板从所述锁定位置旋转到所述释放位置，并且

所述控制装置还配置成在将所述操作模式从所述锁定模式切换为所述自由模式的情况下选择性地实施所述提早模式切换控制或所述通常模式切换控制。

5.根据权利要求4所述的离合器系统，其中

所述控制装置配置成在所述发动机的在切换为所述自由模式之后的目标发动机转速大于当前发动机转速的情况下实施所述提早模式切换控制，并在所述目标发动机转速小于当前发动机转速的情况下实施所述通常模式切换控制。

6.根据权利要求4所述的离合器系统，其中

所述控制装置配置成在所述锁定模式下响应于保护所述驱动装置或所述电动发电机的必要性而设定部件保护请求，并在所述部件保护请求已被设定的情况下实施所述提早模式切换控制，而在所述部件保护请求未被设定的情况下实施所述通常模式切换控制。

7.根据权利要求4所述的离合器系统，其中

所述控制装置配置成在所述锁定模式下响应于所述驱动装置或所述电动发电机的异常的发生而设定异常判定请求，并在所述异常判定请求已被设定的情况下实施所述提早模式切换控制，而在所述异常判定请求未被设定的情况下实施所述通常模式切换控制。

8.根据权利要求3所述的离合器系统，其中

所述差动机构具有四个旋转元件作为所述至少三个旋转元件，其中

所述电动发电机与所述四个旋转元件中的第一旋转元件连接，所述旋转板与所述四个旋转元件中的第二旋转元件连接，所述发动机与所述四个旋转元件中的第三旋转元件连接，且所述输出部与所述四个旋转元件中的第四旋转元件连接，其中

所述差动机构构造成使得当所述四个旋转元件配置在速度线图上时，所述第一旋转元件、所述第二旋转元件、所述第三旋转元件和所述第四旋转元件依次排列。

9.根据权利要求3所述的离合器系统，其中

所述差动机构具有三个旋转元件作为所述至少三个旋转元件，其中

所述电动发电机和所述旋转板与所述三个旋转元件中的第一旋转元件连接，所述发动机与所述三个旋转元件中的第二旋转元件连接，并且所述输出部与所述三个旋转元件中的第三旋转元件连接，其中

所述差动机构构造成使得当所述三个旋转元件配置在速度线图上时，所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件依次排列。