JP2002188716A - ハイブリッド車両用動力伝達装置 - Google Patents

ハイブリッド車両用動力伝達装置

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JP2002188716A
JP2002188716A JP2000391281A JP2000391281A JP2002188716A JP 2002188716 A JP2002188716 A JP 2002188716A JP 2000391281 A JP2000391281 A JP 2000391281A JP 2000391281 A JP2000391281 A JP 2000391281A JP 2002188716 A JP2002188716 A JP 2002188716A
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electric motor
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vehicle
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Hiroshi Toda
啓 戸田
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Aisin Seiki Co Ltd
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変速中の空走感をなくすとともに、変速直後
に異音や振動が可及的に感じられないようなハイブリッ
ド車両用動力伝達装置を提供すること 【解決手段】 内燃機関１と、変速機２と、変速アクチ
ュエータ２１と、内燃機関と変速機の間の動力を伝達・
遮断するクラッチ３と、クラッチアクチュエータ３１
と、クラッチ３と駆動輪６との間に配設され駆動輪６を
駆動可能な電動機４と、車両の運転状況に応じて変速ア
クチュエータ２１、クラッチアクチュエータ３１及び電
動機４を作動させる制御部５とを備え、制御部５が、車
両の運転状況が変速機２の変速段を切換える状況になっ
たことを検出すると、クラッチアクチュエータ３１にて
クラッチ３を断させるより前に電動機４を駆動させるハ
イブリッド車両用動力伝達装置１０。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動源として内燃
機関と電動機とを併用したハイブリッド車両の変速制御
装置に関するものであり、特にクラッチ装置を介して駆
動源から変速機へ動力伝達を行なう形式のハイブリッド
車両用動力伝達装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術として、特開平１１−１４１
６６５号公報に開示される技術がある。この公報には、
入力軸とエンジンのクランク軸との間がクラッチにより
連結・切り離し可能で、同期噛み合い式変速機構にて変
速した駆動力を出力軸から車輪に伝える自動車用変速機
において、クラッチを切った際に出力軸を駆動するモー
ターを備えた自動変速機が開示されている。この技術に
よると、クラッチを切った際にエンジンからの駆動力が
変速機に伝達されないため、エンジンの駆動力は車輪側
へ伝わらなくなるが、モーターが出力軸を駆動すること
で車輪側へ駆動トルクが伝達され、車両の加速度の落ち
込みが抑えられ、変速操作中の駆動力の中断をなくすこ
とができ、変速中の空走感がなくなって変速フィーリン
グが向上するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の技術では、クラッチが切られると共にモーターの
駆動トルクを目標のトルクに向けて急激に増大してモー
ターによる駆動トルクを車軸（車輪と連結する軸）に伝
達しているので、クラッチが切られた直後にはモーター
の駆動トルクは車軸には伝達されない。変速時であって
も車両は走行しているため、クラッチが切られた直後は
車輪の回転に伴って車軸が従動するとともに車軸の従動
に伴った回転がモーターに伝達される。これにより、モ
ーターと車軸の間のメカニカルなガタツキ（例えば、モ
ーターと車軸を連結するギア同士の噛み合い部分のガタ
ツキ等）の関係が変速前と逆方向になる。この状態から
モーターが駆動すると、その直前まで車輪に従動してい
た車軸にはモーターによって再び駆動トルクが伝達され
ることになるので、モーターから車軸へのメカニカルな
ガタツキが一気に詰まってからモーターの駆動トルクが
車軸に伝達されることになる。このようにメカニカルな
ガタツキが詰ることで異音や振動が発生するとともに、
車両には急激な加速感が感じられるため好ましくない、
という問題がある。
【０００４】そこで本発明は、上記問題点を解決すべ
く、変速中の空走感をなくすとともに、変速直後に異音
や振動が可及的に感じられないようなハイブリッド車両
用動力伝達装置を提供することを技術的課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、内燃機関と、変速機と、変速機の
変速段を切換える変速アクチュエータと、内燃機関と変
速機との間に配設され内燃機関と変速機の間の動力を伝
達・遮断するクラッチと、クラッチの断接を行なうクラ
ッチアクチュエータと、クラッチと車両の駆動輪との間
に配設され駆動輪を駆動可能な電動機と、車両の運転状
況に応じて変速アクチュエータ、クラッチアクチュエー
タ及び電動機を作動させる制御部とを備えるハイブリッ
ド車両用動力伝達装置であって、制御部は、車両の運転
状況が変速機の変速段を切換える状況になったことを検
出すると、クラッチアクチュエータにてクラッチを断さ
せるより前に電動機を駆動させることを特徴とする、ハ
イブリッド車両用動力伝達装置とした。
【０００６】請求項１によると、変速機の変速段を切換
える際には、制御部はクラッチを断する前に電動機を駆
動するので、内燃機関の駆動トルクが駆動輪に伝達され
ている状態の下で電動機の駆動トルクが駆動輪に伝達さ
れる。そのため、クラッチが断されて内燃機関の駆動ト
ルクが駆動軸に伝達されなくなっても電動機の駆動トル
クが駆動輪に伝達されているので、駆動輪が完全な従動
状態（駆動輪に全く駆動力が伝達されていない状態）に
なることはない。したがって、電動機と駆動輪の間のメ
カニカルなガタツキが変速前の状態と逆方向にはならな
いので変速段の切換えの際に電動機と駆動輪の間のメカ
ニカルなガタツキによる異音や振動が発生することがな
い。また、変速中における車両の加速度の落ち込みも抑
えられるので、変速中の空走感がなくなって変速フィー
リングが向上する。
【０００７】具体的には、請求項２に示すように、制御
部が、車両の運転状況が変速機の変速段を切換える状況
になったことを検出してからクラッチアクチュエータが
クラッチの断動作を開始するまでの電動機の駆動トルク
に対して、クラッチが断動作を完了した後の電動機の駆
動トルクが大きくなるように電動機の駆動を制御する
と、内燃機関の駆動トルクが駆動輪に完全に伝達されな
い状態になる前では、電動機と駆動輪の間のメカニカル
なガタツキが発生しない程度の駆動トルクとなるように
電動機を駆動して車両の急激な加速を抑え、内燃機関の
駆動トルクが駆動輪に完全に伝達されない状態になって
からは車両の空走感を抑えるのに十分な駆動トルクとな
るように電動機を駆動することができる。
【０００８】更に具体的には、請求項３に示すように、
制御部が、内燃機関の駆動トルク、クラッチが前記変速
機へ伝達可能な伝達トルク及び変速機の変速段の少なく
とも１つに基づいて電動機の駆動トルクの大きさを制御
すると、電動機により適切な駆動トルクにて駆動輪を駆
動させることが可能になり、好適である。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１はハイブリッド車両用動力伝
達装置１０を含むシステム全体を示す。このシステム
は、スロットルバルブ（図示せず）の開度を調整可能な
電子スロットルアクチュエータ１１を備える内燃機関１
と、４つの変速段に切換え可能な歯車式有段変速機であ
る変速機２と、変速機２と内燃機関１との間に配装さ
れ、内燃機関１から変速機２の入力部への動力の伝達・
遮断を切換えるクラッチ３と、変速機２、差動装置７、
車軸８を介してクラッチ３の出力側と車両の駆動輪６と
の間の動力伝達経路中にクラッチ３と同軸に接続され、
通電により駆動輪６を駆動可能な電動機４と、変速機２
の変速操作を行なう変速アクチュエータ２１と、クラッ
チ３の断接操作を行なうクラッチアクチュエータ３１
と、各種信号に基づいて電子スロットルアクチュエータ
１１、変速アクチュエータ２１及びクラッチアクチュエ
ータ３１の作動を自動制御するとともに電動機４への通
電を制御する制御部５とを備える。
【００１０】電動機４は、電流の供給によって駆動輪に
駆動トルクを与える電動機として作用するだけでなく、
逆に駆動輪側から駆動されることによって発電機として
電力の回生を行なうものである。電動機４の駆動や回生
は、インバータ回路１２を介して制御部５によって制御
される。
【００１１】更に図１に示すシステムは、内燃機関１お
よび変速機２の入力側の回転数を検出する回転数センサ
２２、２３、車速センサ（図示されない）、運転者によ
る加減速意志を検出するためのアクセル開度センサ５４
及びブレーキセンサ５５を備えており、制御部５にはこ
れらのセンサの出力信号に加えてクラッチ３の伝達トル
ク、変速機２が達成している変速段、バッテリ９の充電
状況が入力されて、内燃機関１、クラッチ３、変速機２
及び電動機４を最適の状態に制御するように演算し、電
子スロットルアクチュエータ１１を制御するスロットル
制御部５１、変速アクチュエータ２１およびクラッチア
クチュエータ３１を制御する駆動制御部５２、インバー
タ回路１２を介して電動機４の駆動及び回生を制御する
モータ制御部５３をそれぞれ内蔵している。
【００１２】図２は図１の変速機２に係る部分詳細図で
あり、変速機２が１速を達成しているときを示してい
る。１２は内燃機関１のクランクシャフトであり、フラ
イホイール１３が固定されている。フライホイール１３
にはクラッチ３が取り付けられてクラッチアクチュエー
タ３１によって断接及び半クラッチの制御が可能になっ
ている。２４は変速機２の入力軸（クラッチ３の出力
軸）であり、２速用駆動ギヤ２５、後退用駆動ギヤ２６
及び４速用駆動ギヤ２７が一体で入力軸２４に嵌挿され
ている。４速用駆動ギヤ２７の内燃機関１と反対側に
は、４速用駆動ギヤ２７と入力軸２４とを係止可能にす
る同期装置Ｓ１が設けられている。更に内燃機関１の反
対側には入力軸２４と同軸で１速及び第３速用駆動側ギ
ヤ２９が固定された電動機４が前記入力軸２４と相対回
転可能に配設されていて、前記同期装置Ｓ１の作動によ
り電動機４と入力軸２４とが係止可能になっている。
【００１３】差動装置７の両側には車軸８が取り付けら
れ、この差動装置７及び車軸８が変速機２の出力部に相
当する。入力軸２４と出力部と平行に第３の軸３４が設
けられ、第３の軸３４の一端には差動装置７のギヤ３８
と噛み合う出力駆動用ギヤ３３が設けられており、出力
駆動用駆動ギヤ３３の側から順に２速用被動側ギヤ３
５、４速用被動側ギヤ３６、１速及び３速用被動側ギヤ
３７が回転自在に嵌挿されている。更に第３の軸３４
は、両被動側ギヤ３５と３６の間に両ギヤ３５、３６の
それぞれと係止可能な同期装置Ｓ３を備えており、又１
速及び３速用被動側ギヤ３７の内燃機関１と反対側で被
動側ギヤ３７と係止可能な同期装置Ｓ２を備えている。
【００１４】１速及び３速用被動側ギヤ３７と４速用被
動側ギヤ３６とはワンウエイクラッチ３９を介して係合
可能であり車両の前進方向に被駆動ギヤ３７が駆動され
た時、被駆動ギヤ３６を駆動可能になっている。
【００１５】又、入力軸２４と平行な第４の軸４０が設
けられ後退用のスライドギヤ４１が設けられている。ス
ライドギヤ４１は変速アクチュエータ２１によって車両
が後退状態では、同期装置Ｓ３の選択用スライド部材４
２に固設された被動ギヤ４３と噛み合っている後退用駆
動ギヤ２６と係止可能である。
【００１６】このような構成の変速機２が変速を実施す
る場合について、図３のフローチャートを用いて説明す
る。先ずステップ１０１で各センサの検出値を読み込
み、ステップ１０２に進んでステップ１０１の検出値か
ら変速要求が有るか否かを判断する。ステップ１０２に
おける変速要求とは、車速とアクセル開度に基づく変速
マップに従って要求される変速、或いは運転者が図示し
ないシフトレバーを操作したことによって要求される変
速のことを意味する。変速要求がある場合、即ち車両の
運転状況が変速機の変速段を切換える状況になったこと
を検出した場合には、ステップ１０３にて変速指令を出
力し、次にステップ１０４にて第１の通電パターンに従
って電動機４への通電を開始する。第１の通電パターン
は電動機４に通電される電流を一定の増加率で増大させ
る通電パターンであり、時間の経過に従って通電電流が
大きくなる、つまり時間の経過に伴って電動機４の駆動
トルクが大きくなるような通電パターンである。ステッ
プ１０５に進んで第１の閉パターンでスロットルバルブ
が閉じるように電子スロットルアクチュエータ１１の作
動を開始する。第１の閉パターンは一定の閉じ率でスロ
ットルバルブの開度を閉じていくパターンであり、時間
の経過に伴ってスロットル開度が小さくなる。ステップ
１０５のスロットルバルブの閉じ作動はステップ１０６
にて内燃機関の駆動トルクＴｅが所定トルクＴｅ１より
小さくなると判断されるまで行なわれる。駆動トルクＴ
ｅが所定トルクＴｅ１より小さくなると、ステップ１０
７にてクラッチ３を断させるべくクラッチアクチュエー
タ３１が作動する。つまり、クラッチ３の断制御が開始
する。そしてステップ１０８に進んで第２の閉パターン
でスロットルバルブが閉じるように電子スロットルアク
チュエータ１１の作動を開始する。第２の閉パターンも
一定の閉じ率でスロットルバルブの開度を閉じていくパ
ターンであるが、ステップ１０５で説明した第１の閉パ
ターンにおける一定の閉じ率よりも大きな閉じ率でスロ
ットルバルブの開度を閉じて行くパターンであり、第１
の閉パターンよりも急勾配でスロットルバルブが閉じ
る。これは、クラッチ３が係合から解放に向かう際に内
燃機関の空吹きが発生するのを抑えるためのステップで
ある。クラッチアクチュエータ３１の作動によりクラッ
チ３が徐々に断へと移行し、クラッチ３の伝達トルクＴ
ｃが所定トルクＴｃ１より小さくなったことをステップ
１０９にて判断されると、ステップ１１０にて第２の通
電パターンに従って電動機４への通電を開始する。第２
の通電パターンは電動機４に一定の電流を通電させる通
電パターンであるとともに、第１の通電パターンにおけ
る駆動トルクより大きな駆動トルクを生じさせるのに十
分な電流が通電される通電パターンである。そしてステ
ップ１１１にて変速アクチュエータ２１の作動を開始し
て変速段の切換えが行なわれる。具体的には、例えば１
速から２速への変速ではスリーブＳ１とスリーブＳ２と
を軸方向に移動させることである。ステップ１１２にて
現状の変速段が目標の変速段に切換えられたと判断され
ると、ステップ１１３に進んでクラッチアクチュエータ
３１を作動させてクラッチ３の係合を開始する。そして
ステップ１１４にて第３の通電パターンに従って電動機
４を通電する。第３の通電パターンは電動機４に通電さ
れる電流を一定の減少率で減少させる通電パターンであ
り、時間の経過に従って通電電流が小さくなる、つまり
時間の経過に伴って電動機４の駆動トルクが小さくなる
ような通電パターンである。これは、ステップ１１５で
内燃機関のクランク軸の回転数Ｎｅと変速機の入力軸の
回転数Ｎｉとが等しくなるまで、つまりクラッチ３が完
全に係合するまで行なわれ、ステップ１１５でクラッチ
３が完全に係合したと判断されると、本制御を終了す
る。
【００１７】尚、ステップ１０４における第１の通電パ
ターンでの電流の増加率、ステップ１１０における第２
の通電パターンでの一定の電流及びステップ１１４にお
ける第３の通電パターンでの電流の減少率は、内燃機関
１の駆動トルクＴｅ、クラッチ３が変速機２へ伝達可能
な伝達トルクＴｃ、更には切換えられるべき変速機２の
変速段等に基づいて制御部５内のマップに沿って設定さ
れる。これにより、車両の状態に応じ、電動機４が適切
な駆動トルクにて駆動輪６を駆動させることが可能にな
り、好適である。
【００１８】上述したように、変速制御の開始から終了
において、変速指令が出力されてからクラッチ３が断し
始めるまでの間に第１の通電パターンに従って電動機４
を駆動させることで、内燃機関の駆動トルクが駆動輪に
伝達されている状態の下で電動機４の駆動トルクが駆動
輪に伝達される。そのため、クラッチ３が完全に断され
て内燃機関の駆動トルクが駆動軸６に全く伝達されなく
なっても、第１の通電パターンに従って電動機４の駆動
トルクが駆動輪６に伝達されているので、駆動輪６が完
全な従動状態（駆動輪に全く駆動力が伝達されていない
状態）になることはない。したがって、電動機４と駆動
輪６の間での変速機２、差動装置７、車軸８との連結に
よるメカニカルなガタツキが変速前の状態と逆方向には
ならず、変速制御の際に電動機４と駆動輪６の間のメカ
ニカルなガタツキによる異音や振動が発生することがな
い。また、第２の通電パターンに従う電動機４の駆動に
より変速中における車両の加速度の落ち込みも抑えられ
るので、変速中の空走感がなくなって変速フィーリング
が向上する。
【００１９】以上、本発明について実施の形態を用いて
説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるも
のではなく、例えば変速機の構成が異なったり、電動機
の配置が異なる場合であっても、本発明の主旨に沿った
形態であればどのような構成であってもよい。
【００２０】
【発明の効果】本発明によると、変速機の変速段を切換
える際には、制御部はクラッチを断する前に電動機を駆
動するので、内燃機関の駆動トルクが駆動輪に伝達され
ている状態の下で電動機の駆動トルクが駆動輪に伝達さ
れる。そのため、クラッチが断されて内燃機関の駆動ト
ルクが駆動軸に伝達されなくなっても電動機の駆動トル
クが駆動輪に伝達されているので、駆動輪が完全な従動
状態（駆動輪に全く駆動力が伝達されていない状態）に
なることはない。したがって、電動機と駆動輪の間のメ
カニカルなガタツキが変速前の状態と逆方向にはならな
いので変速段の切換えの際に電動機と駆動輪の間のメカ
ニカルなガタツキによる異音や振動が発生することがな
い。また、変速中における車両の加速度の落ち込みも抑
えられるので、変速中の空走感がなくなって変速フィー
リングが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるハイブリッド車両
用動力伝達装置を含むシステム図である。
【図２】図１の歯車式有段変速機が１速を達成している
ときの図である。
【図３】本実施の形態のハイブリッド車両用動力伝達装
置の変速制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１・・・内燃機関 ２・・・変速機 ３・・・クラッチ ４・・・電動機 ５・・・制御部 １０・・・ハイブリッド車両用動力伝達装置 ２１・・・変速アクチュエータ ３１・・・クラッチアクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６０Ｌ 11/14 Ｆ１６Ｈ 59:56 // Ｆ１６Ｈ 59:56 59:70 59:70 Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｅ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関と、 変速機と、 該変速機の変速段を切換える変速アクチュエータと、 前記内燃機関と前記変速機との間に配設され前記内燃機
    関と前記変速機の間の動力を伝達・遮断するクラッチ
    と、 該クラッチの断接を行なうクラッチアクチュエータと、 前記クラッチと車両の駆動輪との間に配設され前記駆動
    輪を駆動可能な電動機と、 車両の運転状況に応じて前記変速アクチュエータ、前記
    クラッチアクチュエータ及び前記電動機を作動させる制
    御部と、 を備えるハイブリッド車両用動力伝達装置であって、 前記制御部は、車両の運転状況が前記変速機の変速段を
    切換える状況になったことを検出すると、前記クラッチ
    アクチュエータにて前記クラッチを断させるより前に前
    記電動機を駆動させることを特徴とする、ハイブリッド
    車両用動力伝達装置。
  2. 【請求項２】 前記制御部は、車両の運転状況が前記変
    速機の変速段を切換える状況になったことを検出してか
    ら前記クラッチアクチュエータが前記クラッチの断動作
    を開始するまでの前記電動機の駆動トルクに対して、前
    記クラッチが断動作を完了した後の前記電動機の駆動ト
    ルクが大きくなるように前記電動機の駆動を制御するこ
    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。
  3. 【請求項３】 前記制御部は、前記内燃機関の駆動トル
    ク、前記クラッチが前記変速機へ伝達可能な伝達トルク
    及び前記変速機の変速段の少なくとも１つに基づいて前
    記電動機の駆動トルクの大きさを制御することを特徴と
    する、請求項１或いは請求項２に記載のハイブリッド車
    両用動力伝達装置。
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