JP2009137332A - Control device for vehicle transmission system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、差動機構の回転要素に連結された電動機の運転状態が制御されることにより、駆動源に連結された入力軸の回転速度と出力軸の回転速度との差動状態が制御される電気式差動部と、前記駆動源と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する変速部と、車両の進行方向を少なくとも前進あるいは後進のいずれかに設定可能なシフト操作装置とを、備えた車両用動力伝達装置に係り、特に、電気式差動部を構成する電動機の高回転化を防止する技術に関するものである。 The present invention controls the differential state between the rotational speed of the input shaft connected to the drive source and the rotational speed of the output shaft by controlling the operating state of the electric motor connected to the rotating element of the differential mechanism. An electric differential unit, a transmission unit constituting a part of a power transmission path between the drive source and the drive wheels, and a shift operation device capable of setting the traveling direction of the vehicle to at least either forward or reverse In particular, the present invention relates to a technique for preventing high rotation of an electric motor constituting an electric differential section.
差動機構の回転要素に連結された電動機の運転状態が制御されることにより、駆動源に連結された入力軸の回転速度と出力軸の回転速度との差動状態が制御される電気式差動部と、前記駆動源と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する変速部とを、備えたハイブリッド形式の車両用動力伝達装置が知られている。例えば、特許文献1の車両用駆動装置がその一例である。電気式差動部は、例えば遊星歯車装置と2つの電動機とで構成され、その2つの電動機の回転速度を制御することにより、電気式差動部の変速比を無段階的に変速することができる。
An electric difference in which the differential state between the rotational speed of the input shaft connected to the drive source and the rotational speed of the output shaft is controlled by controlling the operating state of the electric motor connected to the rotating element of the differential mechanism. 2. Description of the Related Art There is known a hybrid vehicle power transmission device that includes a moving part and a speed change part that constitutes a part of a power transmission path between the drive source and the drive wheels. For example, the vehicle drive apparatus of
ところで、上記特許文献1をはじめとするハイブリッド形式の車両用動力伝達装置において、例えばシフト操作装置のシフト位置が動力伝達遮断状態である「N」ポジションに位置された状態で勾配のある坂道を後退中、シフト位置が前進走行ポジションである「D」ポジションに切り換えられると、一時的に駆動輪が逆回転され、変速部を介して電気式差動部の出力軸にその回転が伝達される。そして、この状態で駆動源が暖機運転等のために回転させられていると、電気式差動部の差動作用によって電動機が高回転速度で回転させられる可能性があった。なお、この課題は未公知であったため、この課題に対する解決方法は何ら考案されていなかった。
By the way, in the hybrid vehicle power transmission device including the above-mentioned
上記課題を図12を用いてさらに詳細に説明する。図12は、前記電気式差動部の各回転要素の相対回転速度を示す共線図である。電気式差動部は、例えば遊星歯車装置から主に構成され、サンギヤSが第1の電動機M1に連結され、キャリヤCAが駆動源に連結され、リングギヤRが第2の電動機M2に連結される構造となっている。そして、シフト位置が「D」ポジションに位置された状態では、通常、実線に示すようにリングギヤRは正転方向(前進方向)に回転する。ところが、例えば坂道走行などにおいて、「N」ポジションで後退時に「D」ポジションに切り換えられると、一時的にリングギヤRが逆回転される。このとき、キャリヤCAが回転している、すなわち駆動源が回転した状態にあると、サンギヤSが破線に示すように高回転化させられ、更にサンギヤSに連結された第1の電動機M1も同様に高回転化させられてしまう。これにより、第1の電動機M1の耐久性に影響を与える可能性があった。 The above problem will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 12 is a collinear diagram showing the relative rotational speeds of the rotating elements of the electric differential section. The electric differential unit is mainly composed of, for example, a planetary gear device, and the sun gear S is connected to the first electric motor M1, the carrier CA is connected to the drive source, and the ring gear R is connected to the second electric motor M2. It has a structure. When the shift position is in the “D” position, the ring gear R normally rotates in the forward direction (forward direction) as shown by the solid line. However, for example, when traveling on a hill or the like, when the “N” position is switched to the “D” position when reversing, the ring gear R is temporarily reversely rotated. At this time, if the carrier CA is rotating, that is, if the drive source is rotating, the sun gear S is rotated at a high speed as indicated by the broken line, and the first motor M1 connected to the sun gear S is also the same. Will cause high rotation. Thereby, there was a possibility of affecting the durability of the first electric motor M1.
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、差動機構の回転要素に連結された電動機の運転状態が制御されることにより、駆動源に連結された入力軸の回転速度と出力軸の回転速度との差動状態が制御される電気式差動部と、前記駆動源と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する変速部とを、備えた車両用動力伝達装置において、電気式差動部の一部を構成する電動機の高回転化を防止して耐久性を向上させることができる車両用動力伝達装置の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and the object of the present invention is to be connected to a drive source by controlling the operating state of an electric motor connected to a rotating element of a differential mechanism. An electric differential unit that controls a differential state between the rotational speed of the input shaft and the rotational speed of the output shaft, and a transmission unit that forms part of a power transmission path between the drive source and the drive wheels, In the vehicle power transmission device, the control device for the vehicle power transmission device capable of preventing the high-speed rotation of the electric motor constituting a part of the electric differential portion and improving the durability can be provided. There is.
上記目的を達成するための、請求項1にかかる発明の要旨とするところは、(a)差動機構の回転要素に連結された電動機の運転状態が制御されることにより、駆動源に連結された入力軸の回転速度と出力軸の回転速度との差動状態が制御される電気式差動部と、前記駆動源と駆動輪との間の動力伝達経路の一部を構成する変速部と、車両の進行方向を少なくとも前進あるいは後進のいずれかに切換可能なシフト操作装置とを、備えた車両用動力伝達装置の制御装置において、(b)前記駆動輪の回転方向が前記シフト操作装置の指示する進行方向と異なるとき、前記電動機の回転速度が所定の回転速度範囲内に入るように前記駆動源の回転速度を制御する駆動源回転速度制御手段を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the gist of the invention according to
また、請求項2にかかる発明の要旨とするところは、請求項1の車両用動力伝達装置の制御装置において、前記駆動源の回転速度は、その駆動源に連結された駆動源制御用電動機によって制御されることを特徴とする。これより、駆動源の回転速度を、前記電動機の回転速度に基づいてフィードバック制御することもできる。
The gist of the invention according to
また、請求項3にかかる発明の要旨とするところは、請求項1または2の車両用動力伝達装置の制御装置において、前記駆動輪に設けられたホイルブレーキを作動させることにより、前記変速部の出力軸回転速度を所定の回転速度範囲内に制限するホイルブレーキ制御手段を備えることを特徴とする。
The gist of the invention according to
請求項1にかかる発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記駆動輪の回転方向が前記シフト操作装置の指示する進行方向と異なるとき、前記電動機の回転速度が所定の回転速度範囲内に入るように前記駆動源の回転速度を制御する駆動源回転速度制御手段を備えるため、前記差動機構の出力軸が逆回転されても駆動源の回転速度を制御することにより電動機の高回転化を抑制することができる。これにより、電動機の耐久性低下を抑制することができる。 According to the control device for a vehicle power transmission device of the first aspect of the present invention, when the rotational direction of the drive wheel is different from the traveling direction indicated by the shift operation device, the rotational speed of the motor is within a predetermined rotational speed range. Since drive source rotation speed control means for controlling the rotation speed of the drive source so as to enter is included, even if the output shaft of the differential mechanism is rotated in the reverse direction, the rotation speed of the drive source is controlled to control the high speed of the motor. Rotation can be suppressed. Thereby, the durability fall of an electric motor can be suppressed.
また、請求項2にかかる発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記駆動源の回転速度は、その駆動源に連結された駆動源制御用電動機によって制御されるため、駆動源の回転速度を高精度且つ迅速に制御することができる。 Further, according to the control device for a vehicle power transmission device of a second aspect of the invention, since the rotational speed of the drive source is controlled by a drive source control motor connected to the drive source, The rotational speed can be controlled with high accuracy and speed.
また、請求項3にかかる発明の車両用動力伝達装置の制御装置によれば、前記駆動輪に設けられたホイルブレーキを作動させることにより、前記変速部の出力軸回転速度を所定の回転速度範囲内に制限するホイルブレーキ制御手段を備えるため、ホイルブレーキを作動させることにより、変速部の出力軸回転速度が所定の回転速度範囲内に制限され、結果として、電気式差動部の出力軸の回転速度の絶対値が抑制される。これにより、電動機の高回転化を一層抑制することができる。 According to the control device for a vehicle power transmission device of a third aspect of the present invention, by operating a wheel brake provided on the drive wheel, the output shaft rotational speed of the transmission unit is set within a predetermined rotational speed range. Since the wheel brake control means is provided to limit the output shaft rotation speed, the output shaft rotation speed of the transmission unit is limited within a predetermined rotation speed range by operating the wheel brake. As a result, the output shaft of the electric differential unit The absolute value of the rotation speed is suppressed. Thereby, high rotation of an electric motor can be suppressed further.
ここで、好適には、前記駆動源の回転速度は、前記駆動源制御用電動機によって、電動機の回転速度、車速等に基づいてフィードバック制御されるものである。このようにすれば、駆動源の回転速度を好適な回転速度に制御することができる。 Here, preferably, the rotational speed of the drive source is feedback-controlled by the drive source control motor based on the rotational speed of the motor, the vehicle speed, and the like. In this way, the rotational speed of the drive source can be controlled to a suitable rotational speed.
また、好適には、前記電気式差動部は、差動ギヤと2つの電動機で構成されて無段変速部として機能するものである。このようにすれば、2つの電動機の回転速度を制御することにより電気式差動部の変速比を無段階的に変化させることができ、前記変速部と組み合わせて幅広い変速比を無段階的に得ることができる。 Preferably, the electric differential section is constituted by a differential gear and two electric motors and functions as a continuously variable transmission section. In this way, the speed ratio of the electric differential unit can be changed steplessly by controlling the rotational speeds of the two electric motors, and a wide range of gear ratios can be steplessly combined with the speed change unit. Obtainable.
また、好適には、前記変速部は有段式の変速部であり、車両の状態に応じて自動変速されるものである。このようにすれば、車両の状態に応じて好適な変速段へ自動変速されると共に、例えば電気的な無段変速機として機能させられる電気式差動部と有段式自動変速機とで無段変速機が構成され、滑らかに駆動トルクを変化させることが可能となる。また、電気式差動部の変速比を一定となるように制御した状態においては電気式差動部と有段式自動変速機とで有段変速機と同等の状態が構成され、車両用駆動装置の総合変速が段階的に変化させられて速やかに駆動トルクを得ることもできる。 Preferably, the transmission unit is a stepped transmission unit and is automatically changed according to the state of the vehicle. In this way, automatic shifting to a suitable shift speed according to the state of the vehicle is achieved, and for example, there is no need for an electric differential section that functions as an electric continuously variable transmission and a stepped automatic transmission. A step transmission is configured, and the drive torque can be changed smoothly. Further, in a state where the gear ratio of the electric differential unit is controlled to be constant, the electric differential unit and the stepped automatic transmission constitute a state equivalent to the stepped transmission, and the vehicle drive It is also possible to obtain the drive torque quickly by changing the overall shift of the device in stages.
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明が適用されるハイブリッド車両の駆動装置の一部を構成する変速機構10を説明する骨子図である。図1において、変速機構10は車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース12(以下、ケース12という)内において共通の軸心上に配設された入力回転部材としての入力軸14と、この入力軸14に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパー(振動減衰装置)などを介して間接に連結された無段変速部としての差動部11と、その差動部11と駆動輪34(図7参照)との間の動力伝達経路で伝達部材(伝動軸)18を介して直列に連結されている動力伝達部としての自動変速部20と、この自動変速部20に連結されている出力回転部材としての出力軸22とを直列に備えている。この変速機構10は、例えば車両において縦置きされるFR(フロントエンジン・リヤドライブ)型車両に好適に用いられるものであり、入力軸14に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパーを介して直接的に連結された走行用の駆動力源として例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であるエンジン8と一対の駆動輪34との間に設けられて、エンジン8からの動力を動力伝達経路の一部を構成する差動歯車装置(終減速機)32(図7参照)および一対の車軸等を順次介して一対の駆動輪34へ伝達する。なお、本実施例のエンジン8が本発明の駆動源に対応しており、変速機構10が動力伝達装置に対応しており、差動部11が電気式差動部に対応しており、入力軸14が差動機構の入力軸に対応しており、伝達部材18が差動機構の出力軸に対応している。
FIG. 1 is a skeleton diagram illustrating a
このように、本実施例の変速機構10においてはエンジン8と差動部11とは直結されている。この直結にはトルクコンバータやフルードカップリング等の流体式伝動装置を介することなく連結されているということであり、例えば上記脈動吸収ダンパーなどを介する連結はこの直結に含まれる。なお、変速機構10はその軸心に対して対称的に構成されているため、図1の骨子図においてはその下側が省略されている。以下の各実施例についても同様である。
Thus, in the
差動部11は、第1電動機M1と、入力軸14に入力されたエンジン8の出力を機械的に分配する機械的機構であってエンジン8の出力を第1電動機M1および伝達部材18に分配する差動機構としての動力分配機構16と、伝達部材18と一体的に回転するように作動的に連結されている第2電動機M2とを備えている。さらに、差動部11の入力軸14と一体的に回転、すなわちエンジン8と一体的に回転するように作動的に第3電動機M3が連結されている。本実施例の第1電動機M1、第2電動機M2、および第3電動機M3は発電機能をも有する所謂モータジェネレータであるが、第1電動機M1は反力を発生させるためのジェネレータ(発電)機能を少なくとも備え、第2電動機M2は走行用の駆動力源として駆動力を出力するためのモータ(電動機)機能を少なくとも備える。
The
差動機構として機能する動力分配機構16は、例えば「0.418」程度の所定のギヤ比ρ1を有するシングルピニオン型の第1遊星歯車装置24(差動ギヤ)を主体として構成されている。この第1遊星歯車装置24は、第1サンギヤS1、第1遊星歯車P1、その第1遊星歯車P1を自転および公転可能に支持する第1キャリヤCA1、第1遊星歯車P1を介して第1サンギヤS1と噛み合う第1リングギヤR1を回転要素(要素)として備えている。第1サンギヤS1の歯数をZS1、第1リングギヤR1の歯数をZR1とすると、上記ギヤ比ρ1はZS1/ZR1である。
The
この動力分配機構16においては、第1キャリヤCA1は入力軸14すなわちエンジン8に連結され、第1サンギヤS1は第1電動機M1に連結され、第1リングギヤR1は伝達部材18に連結されている。このように構成された動力分配機構16は、第1遊星歯車装置24の3要素である第1サンギヤS1、第1キャリヤCA1、第1リングギヤR1がそれぞれ相互に相対回転可能とされて差動作用が作動可能なすなわち差動作用が働く差動状態とされることから、エンジン8の出力が第1電動機M1と伝達部材18とに分配されるとともに、分配されたエンジン8の出力の一部で第1電動機M1から発生させられた電気エネルギで蓄電されたり第2電動機M2が回転駆動されるので、差動部11(動力分配機構16)は電気的な差動装置として機能させられて例えば差動部11は所謂無段変速状態(電気的CVT状態)とされて、エンジン8の所定回転に拘わらず伝達部材18の回転が連続的に変化させられる。すなわち、差動部11はその変速比γ0(入力軸14の回転速度NIN/伝達部材18の回転速度N18)が最小値γ0min から最大値γ0max まで連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能する。このように、動力分配機構16(差動部11)に動力伝達可能に連結された第1電動機M1、第2電動機M2、およびエンジン8の運転状態が制御されることにより、入力軸14の回転速度と出力軸として機能する伝達部材18の回転速度の差動状態が制御される無段変速機構として作動させられる。なお、伝達部材18の回転速度N18は、回転方向をも検出可能なレゾルバ19によって検出される。
In the
変速部に対応する自動変速部20は、エンジン8から駆動輪34への動力伝達経路の一部を構成する有段式の自動変速機である。自動変速部20は、シングルピニオン型の第2遊星歯車装置26、シングルピニオン型の第3遊星歯車装置28、およびシングルピニオン型の第4遊星歯車装置30を備え、有段式の自動変速機として機能する遊星歯車式の多段変速機である。第2遊星歯車装置26は、第2サンギヤS2、第2遊星歯車P2、その第2遊星歯車P2を自転および公転可能に支持する第2キャリヤCA2、第2遊星歯車P2を介して第2サンギヤS2と噛み合う第2リングギヤR2を備えており、例えば「0.562」程度の所定のギヤ比ρ2を有している。第3遊星歯車装置28は、第3サンギヤS3、第3遊星歯車P3、その第3遊星歯車P3を自転および公転可能に支持する第3キャリヤCA3、第3遊星歯車P3を介して第3サンギヤS3と噛み合う第3リングギヤR3を備えており、例えば「0.425」程度の所定のギヤ比ρ3を有している。第4遊星歯車装置30は、第4サンギヤS4、第4遊星歯車P4、その第4遊星歯車P4を自転および公転可能に支持する第4キャリヤCA4、第4遊星歯車P4を介して第4サンギヤS4と噛み合う第4リングギヤR4を備えており、例えば「0.421」程度の所定のギヤ比ρ4を有している。第2サンギヤS2の歯数をZS2、第2リングギヤR2の歯数をZR2、第3サンギヤS3の歯数をZS3、第3リングギヤR3の歯数をZR3、第4サンギヤS4の歯数をZS4、第4リングギヤR4の歯数をZR4とすると、上記ギヤ比ρ2はZS2/ZR2、上記ギヤ比ρ3はZS3/ZR3、上記ギヤ比ρ4はZS4/ZR4である。
The
自動変速部20では、第2サンギヤS2と第3サンギヤS3とが一体的に連結されて第2クラッチC2を介して伝達部材18に選択的に連結されるとともに第1ブレーキB1を介してケース12に選択的に連結され、第2キャリヤCA2は第2ブレーキB2を介してケース12に選択的に連結され、第4リングギヤR4は第3ブレーキB3を介してケース12に選択的に連結され、第2リングギヤR2と第3キャリヤCA3と第4キャリヤCA4とが一体的に連結されて出力軸22に連結され、第3リングギヤR3と第4サンギヤS4とが一体的に連結されて第1クラッチC1を介して伝達部材18に選択的に連結されている。
In the
このように、自動変速部20内と差動部11(伝達部材18)とは自動変速部20の変速段を成立させるために用いられる第1クラッチC1または第2クラッチC2を介して選択的に連結されている。言い換えれば、第1クラッチC1および第2クラッチC2は、伝達部材18と自動変速部20との間の動力伝達経路すなわち差動部11(伝達部材18)から駆動輪34への動力伝達経路を、その動力伝達経路の動力伝達を可能とする動力伝達可能状態と、その動力伝達経路の動力伝達を遮断する動力伝達遮断状態とに選択的に切り換える係合装置として機能している。つまり、第1クラッチC1および第2クラッチC2の少なくとの一方が係合されることで上記動力伝達経路が動力伝達可能状態とされ、或いは第1クラッチC1および第2クラッチC2が解放されることで上記動力伝達経路が動力伝達遮断状態とされる。
In this way, the
また、この自動変速部20は、解放側係合装置の解放と係合側係合装置の係合とによりクラッチツウクラッチ変速が実行されて各ギヤ段(変速段)が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する変速比γ(=伝達部材18の回転速度N18/出力軸22の回転速度NOUT)が各ギヤ段毎に得られる。例えば、図2の係合作動表に示されるように、第1クラッチC1および第3ブレーキB3の係合により変速比γ1が最大値例えば「3.357」程度である第1速ギヤ段が成立させられ、第1クラッチC1および第2ブレーキB2の係合により変速比γ2が第1速ギヤ段よりも小さい値例えば「2.180」程度である第2速ギヤ段が成立させられ、第1クラッチC1および第1ブレーキB1の係合により変速比γ3が第2速ギヤ段よりも小さい値例えば「1.424」程度である第3速ギヤ段が成立させられ、第1クラッチC1および第2クラッチC2の係合により変速比γ4が第3速ギヤ段よりも小さい値例えば「1.000」程度である第4速ギヤ段が成立させられる。また、第2クラッチC2および第3ブレーキB3の係合により変速比γRが第1速ギヤ段と第2速ギヤ段との間の値例えば「3.209」程度である後進ギヤ段(後進変速段)が成立させられる。また、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2、および第3ブレーキB3の解放によりニュートラル「N」状態とされる。
Further, the
前記第1クラッチC1、第2クラッチC2、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2、および第3ブレーキB3(以下、特に区別しない場合はクラッチC、ブレーキBと表す)は、従来の車両用自動変速機においてよく用いられている係合要素としての油圧式摩擦係合装置であって、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた1本または2本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介挿されている両側の部材を選択的に連結するためのものである。 The first clutch C1, the second clutch C2, the first brake B1, the second brake B2, and the third brake B3 (hereinafter referred to as the clutch C and the brake B unless otherwise specified) are conventional automatic transmissions for vehicles. A hydraulic friction engagement device as an engagement element often used in a machine, and a wet multi-plate type in which a plurality of friction plates stacked on each other are pressed by a hydraulic actuator, or an outer peripheral surface of a rotating drum One end of one or two bands wound around is composed of a band brake or the like that is tightened by a hydraulic actuator, and is for selectively connecting the members on both sides of the band brake.
以上のように構成された変速機構10において、無段変速機として機能する差動部11と自動変速部20とで全体として無段変速機が構成される。また、差動部11の変速比を一定となるように制御することにより、差動部11と自動変速部20とで有段変速機と同等の状態を構成することが可能とされる。
In the
具体的には、差動部11が無段変速機として機能し、且つ差動部11に直列の自動変速部20が有段変速機として機能することにより、自動変速部20の少なくとも1つの変速段Mに対して自動変速部20に入力される回転速度(以下、自動変速部20の入力回転速度)すなわち伝達部材18の回転速度(以下、伝達部材回転速度N18)が無段的に変化させられてその変速段Mにおいて無段的な変速比幅が得られる。したがって、変速機構10の総合変速比γT(=入力軸14の回転速度NIN/出力軸22の回転速度NOUT)が無段階に得られ、変速機構10において無段変速機が構成される。この変速機構10の総合変速比γTは、差動部11の変速比γ0と自動変速部20の変速比γとに基づいて形成される変速機構10全体としてのトータル変速比γTである。なお、出力軸22の回転速度NOUTは、出力軸22の回転方向をも検出可能な回転速度センサ23によって検出される。
Specifically, the
例えば、図2の係合作動表に示される自動変速部20の第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段や後進ギヤ段の各ギヤ段に対し伝達部材回転速度N18が無段的に変化させられて各ギヤ段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各ギヤ段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって、変速機構10全体としてのトータル変速比γTが無段階に得られる。
For example, first gear or transmission member rotational speed N 18 is continuously variable varying for each gear of the fourth gear and the reverse gear position of the
また、差動部11の変速比が一定となるように制御され、且つクラッチCおよびブレーキBが選択的に係合作動させられて第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段のいずれか或いは後進ギヤ段(後進変速段)が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する変速機構10のトータル変速比γTが各ギヤ段毎に得られる。したがって、変速機構10において有段変速機と同等の状態が構成される。
Further, the gear ratio of the
例えば、差動部11の変速比γ0が「1」に固定されるように制御されると、図2の係合作動表に示されるように自動変速部20の第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段や後進ギヤ段の各ギヤ段に対応する変速機構10のトータル変速比γTが各ギヤ段毎に得られる。また、自動変速部20の第4速ギヤ段において差動部11の変速比γ0が「1」より小さい値例えば0.7程度に固定されるように制御されると、第4速ギヤ段よりも小さい値例えば「0.7」程度であるトータル変速比γTが得られる。
For example, when the gear ratio γ0 of the
図3は、差動部11と自動変速部20とから構成される変速機構10において、ギヤ段毎に連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図を示している。この図3の共線図は、各遊星歯車装置24、26、28、30のギヤ比ρの関係を示す横軸と、相対的回転速度を示す縦軸とから成る二次元座標であり、横線X1が回転速度零を示し、横線X2が回転速度「1.0」すなわち入力軸14に連結されたエンジン8の回転速度NEを示し、横線XGが伝達部材18の回転速度を示している。
FIG. 3 is a collinear diagram that can represent, on a straight line, the relative relationship between the rotational speeds of the rotating elements having different connection states for each gear stage in the
また、差動部11を構成する動力分配機構16の3つの要素に対応する3本の縦線Y1、Y2、Y3は、左側から順に第2回転要素(第2要素)RE2に対応する第1サンギヤS1、第1回転要素(第1要素)RE1に対応する第1キャリヤCA1、第3回転要素(第3要素)RE3に対応する第1リングギヤR1の相対回転速度を示すものであり、それらの間隔は第1遊星歯車装置24のギヤ比ρ1に応じて定められている。さらに、自動変速部20の5本の縦線Y4、Y5、Y6、Y7、Y8は、左から順に、第4回転要素(第4要素)RE4に対応し且つ相互に連結された第2サンギヤS2および第3サンギヤS3を、第5回転要素(第5要素)RE5に対応する第2キャリヤCA2を、第6回転要素(第6要素)RE6に対応する第4リングギヤR4を、第7回転要素(第7要素)RE7に対応し且つ相互に連結された第2リングギヤR2、第3キャリヤCA3、第4キャリヤCA4を、第8回転要素(第8要素)RE8に対応し且つ相互に連結された第3リングギヤR3、第4サンギヤS4をそれぞれ表し、それらの間隔は第2、第3、第4遊星歯車装置26、28、30のギヤ比ρ2、ρ3、ρ4に応じてそれぞれ定められている。共線図の縦軸間の関係においてサンギヤとキャリヤとの間が「1」に対応する間隔とされるとキャリヤとリングギヤとの間が遊星歯車装置のギヤ比ρに対応する間隔とされる。すなわち、差動部11では縦線Y1とY2との縦線間が「1」に対応する間隔に設定され、縦線Y2とY3との間隔はギヤ比ρ1に対応する間隔に設定される。また、自動変速部20では各第2、第3、第4遊星歯車装置26、28、30毎にそのサンギヤとキャリヤとの間が「1」に対応する間隔に設定され、キャリヤとリングギヤとの間がρに対応する間隔に設定される。
In addition, three vertical lines Y1, Y2, and Y3 corresponding to the three elements of the
上記図3の共線図を用いて表現すれば、本実施例の変速機構10は、動力分配機構16(差動部11)において、第1遊星歯車装置24の第1回転要素RE1(第1キャリヤCA1)が入力軸14すなわちエンジン8および第3電動機M3に連結され、第2回転要素RE2が第1電動機M1に連結され、第3回転要素(第1リングギヤR1)RE3が伝達部材18および第2電動機M2に連結されて、入力軸14の回転を伝達部材18を介して自動変速部20へ伝達する(入力させる)ように構成されている。このとき、Y2とX2の交点を通る斜めの直線L0により第1サンギヤS1の回転速度と第1リングギヤR1の回転速度との関係が示される。
If expressed using the collinear diagram of FIG. 3 described above, the
例えば、差動部11においては、第1回転要素RE1乃至第3回転要素RE3が相互に相対回転可能とされる差動状態とされており、直線L0と縦線Y3との交点で示される第1リングギヤR1の回転速度が車速Vに拘束されて略一定である場合には、エンジン回転速度NEを制御することによって直線L0と縦線Y2との交点で示される第1キャリヤCA1の回転速度が上昇或いは下降させられると、直線L0と縦線Y1との交点で示される第1サンギヤS1の回転速度すなわち第1電動機M1の回転速度が上昇或いは下降させられる。
For example, in the
また、差動部11の変速比γ0が「1」に固定されるように第1電動機M1の回転速度を制御することによって第1サンギヤS1の回転がエンジン回転速度NEと同じ回転とされると、直線L0は横線X2と一致させられ、エンジン回転速度NEと同じ回転で第1リングギヤR1の回転速度すなわち伝達部材18が回転させられる。或いは、差動部11の変速比γ0が「1」より小さい値例えば0.7程度に固定されるように第1電動機M1の回転速度を制御することによって第1サンギヤS1の回転が零とされると、エンジン回転速度NEよりも増速された回転で伝達部材回転速度N18が回転させられる。
Further, when the rotation speed of the first electric motor M1 is controlled so that the speed ratio γ0 of the
また、自動変速部20において第4回転要素RE4は第2クラッチC2を介して伝達部材18に選択的に連結されるとともに第1ブレーキB1を介してケース12に選択的に連結され、第5回転要素RE5は第2ブレーキB2を介してケース12に選択的に連結され、第6回転要素RE6は第3ブレーキB3を介してケース12に選択的に連結され、第7回転要素RE7は出力軸22に連結され、第8回転要素RE8は第1クラッチC1を介して伝達部材18に選択的に連結されている。
Further, in the
自動変速部20では、差動部11において出力回転部材である伝達部材18(第3回転要素RE3)の回転が第1クラッチC1が係合されることで第8回転要素RE8に入力されると、図3に示すように、第1クラッチC1と第3ブレーキB3とが係合させられることにより、第8回転要素RE8の回転速度を示す縦線Y8と横線XGとの交点と第6回転要素RE6の回転速度を示す縦線Y6と横線X1との交点とを通る斜めの直線L1と、出力軸22と連結された第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7との交点で第1速(1st)の出力軸22の回転速度が示される。同様に、第1クラッチC1と第2ブレーキB2とが係合させられることにより決まる斜めの直線L2と出力軸22と連結された第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7との交点で第2速(2nd)の出力軸22の回転速度が示され、第1クラッチC1と第1ブレーキB1とが係合させられることにより決まる斜めの直線L3と出力軸22と連結された第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7との交点で第3速(3rd)の出力軸22の回転速度が示され、第1クラッチC1と第2クラッチC2とが係合させられることにより決まる水平な直線L4と出力軸22と連結された第7回転要素RE7の回転速度を示す縦線Y7との交点で第4速(4th)の出力軸22の回転速度が示される。
In the
図4は、本実施例の変速機構10を制御するための電子制御装置80に入力される信号及びその電子制御装置80から出力される信号を例示している。この電子制御装置80は、CPU、ROM、RAM、及び入出力インターフェースなどから成る所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、RAMの一時記憶機能を利用しつつROMに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことによりエンジン8、第1、第2電動機M1、M2に関するハイブリッド駆動制御、自動変速部20の変速制御等の駆動制御を実行するものである。
FIG. 4 illustrates a signal input to the
電子制御装置80には、図4に示すような各センサやスイッチなどから、エンジン水温TEMPWを表す信号、シフトレバー52(図6参照)のシフトポジションSPや「M」ポジションにおける操作回数等を表す信号、エンジン8の回転速度であるエンジン回転速度NEを表す信号、ギヤ比列設定値を表す信号、Mモード(手動変速走行モード)を指令する信号、エアコンの作動を表す信号、出力軸22の回転速度(以下、出力軸回転速度)NOUTに対応する車速Vを表す信号、自動変速部20の作動油温TOILを表す信号、サイドブレーキ操作を表す信号、フットブレーキ操作を表す信号、触媒温度を表す信号、運転者の出力要求量に対応するアクセルペダルの操作量であるアクセル開度Accを表す信号、カム角を表す信号、スノーモード設定を表す信号、車両の前後加速度Gを表す信号、オートクルーズ走行を表す信号、車両の重量(車重)を表す信号、各車輪の車輪速を表す信号、第1電動機M1の回転速度NM1(以下、第1電動機回転速度NM1という)を表す信号、第2電動機M2の回転速度NM2(以下、第2電動機回転速度NM2という)を表す信号、蓄電装置56(図7参照)の充電容量(充電状態)SOCを表す信号などが、それぞれ供給される。
The
また、上記電子制御装置80からは、エンジン出力を制御するエンジン出力制御装置58(図7参照)への制御信号例えばエンジン8の吸気管60に備えられた電子スロットル弁62のスロットル弁開度θTHを操作するスロットルアクチュエータ64への駆動信号や燃料噴射装置66による吸気管60或いはエンジン8の筒内への燃料供給量を制御する燃料供給量信号や点火装置68によるエンジン8の点火時期を指令する点火信号、過給圧を調整するための過給圧調整信号、電動エアコンを作動させるための電動エアコン駆動信号、電動機M1、M2、およびM3の作動を指令する指令信号、シフトインジケータを作動させるためのシフトポジション(操作位置)表示信号、ギヤ比を表示させるためのギヤ比表示信号、スノーモードであることを表示させるためのスノーモード表示信号、制動時の車輪のスリップを防止するABSアクチュエータを作動させるためのABS作動信号、Mモードが選択されていることを表示させるMモード表示信号、差動部11や自動変速部20の油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御回路70(図5、図7参照)に含まれる電磁弁(リニアソレノイドバルブ)を作動させるバルブ指令信号、この油圧制御回路70に設けられたレギュレータバルブ(調圧弁)によりライン油圧PLを調圧するための信号、そのライン油圧PLが調圧されるための元圧の油圧源である電動油圧ポンプを作動させるための駆動指令信号、電動ヒータを駆動するための信号、クルーズコントロール制御用コンピュータへの信号等が、それぞれ出力される。
Further, a control signal from the
図5は、油圧制御回路70のうちクラッチC1、C2、およびブレーキB1〜B3の各油圧アクチュエータ(油圧シリンダ)AC1、AC2、AB1、AB2、AB3の作動を制御するリニアソレノイドバルブSL1〜SL5に関する回路図である。
FIG. 5 is a circuit relating to linear solenoid valves SL1 to SL5 for controlling the operation of the hydraulic actuators (hydraulic cylinders) AC1, AC2, AB1, AB2, and AB3 of the clutches C1 and C2 and the brakes B1 to B3 in the
図5において、各油圧アクチュエータAC1、AC2、AB1、AB2、AB3には、ライン油圧PLがそれぞれリニアソレノイドバルブSL1〜SL5により電子制御装置80からの指令信号に応じた係合圧PC1、PC2、PB1、PB2、PB3に調圧されてそれぞれ直接的に供給されるようになっている。このライン油圧PLは、図示しない電動オイルポンプやエンジン8により回転駆動される機械式オイルポンプから発生する油圧を元圧として例えばリリーフ型調圧弁(レギュレータバルブ)によって、アクセル開度或いはスロットル開度で表されるエンジン負荷等に応じた値に調圧されるようになっている。
In FIG. 5, each hydraulic actuator AC1, AC2, AB1, AB2, AB3 has an engagement pressure PC1, PC2, PB1 corresponding to a command signal from the
リニアソレノイドバルブSL1〜SL5は、基本的には何れも同じ構成で、電子制御装置80により独立に励磁、非励磁され、各油圧アクチュエータAC1、AC2、AB1、AB2、AB3の油圧が独立に調圧制御されてクラッチC1〜C4、ブレーキB1、B2の係合圧PC1、PC2、PB1、PB2、PB3が制御される。そして、自動変速部20は、例えば図2の係合作動表に示すように予め定められた係合装置が係合されることによって各変速段が成立させられる。また、自動変速部20の変速制御においては、例えば変速に関与するクラッチCやブレーキBの解放と係合とが同時に制御される所謂クラッチツウクラッチ変速が実行される。
The linear solenoid valves SL1 to SL5 are basically the same in configuration and are excited and de-energized independently by the
図6は複数種類のシフトポジションSPを人為的操作に切り換える切換装置としてのシフト操作装置50の一例を示す図である。このシフト操作装置50は、例えば運転席の横に配設され、複数種類のシフトポジションSPを選択するために操作されるシフトレバー52を備えている。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a
そのシフトレバー52は、変速機構10内つまり自動変速部20内の動力伝達経路が遮断されたニュートラル状態すなわち中立状態とし且つ自動変速部20の出力軸22をロックするための駐車ポジション「P(パーキング)」、後進走行のための後進走行ポジション「R(リバース)」、変速機構10内の動力伝達経路が遮断された中立状態とするための中立ポジション「N(ニュートラル)」、自動変速モードを成立させて差動部11の無段的な変速比幅と自動変速部20の第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段の範囲で自動変速制御される各ギヤ段とで得られる変速機構10の変速可能なトータル変速比γTの変化範囲内で自動変速制御を実行させる前進自動変速走行ポジション「D(ドライブ)」、または手動変速走行モード(手動モード)を成立させて自動変速部20における高速側の変速段を制限する所謂変速レンジを設定するための前進手動変速走行ポジション「M(マニュアル)」へ手動操作されるように設けられている。すなわち、シフト操作装置50は、車両の進行方向を少なくとも前進あるいは後進のいずれか一方に切換可能な切換装置として機能する。
The
上記シフトレバー52の各シフトポジションSPへの手動操作に連動して図2の係合作動表に示す後進ギヤ段「R」、ニュートラル「N」、前進ギヤ段「D」における各変速段等が成立するように、例えば油圧制御回路70が電気的に切り換えられる。
Each shift stage in the reverse gear stage “R”, neutral “N”, forward gear stage “D” shown in the engagement operation table of FIG. For example, the
上記「P」乃至「M」ポジションに示す各シフトポジションSPにおいて、「P」ポジションおよび「N」ポジションは、車両を走行させないときに選択される非走行ポジションであって、例えば図2の係合作動表に示されるように第1クラッチC1および第2クラッチC2のいずれもが解放されるような自動変速部20内の動力伝達経路が遮断された車両を駆動不能とする第1クラッチC1および第2クラッチC2による動力伝達経路の動力伝達遮断状態へ切換えを選択するための非駆動ポジションである。また、「R」ポジション、「D」ポジションおよび「M」ポジションは、車両を走行させるときに選択される走行ポジションであって、例えば図2の係合作動表に示されるように第1クラッチC1および第2クラッチC2の少なくとも一方が係合されるような自動変速部20内の動力伝達経路が連結された車両を駆動可能とする第1クラッチC1および/または第2クラッチC2による動力伝達経路の動力伝達可能状態への切換えを選択するための駆動ポジションでもある。
In each of the shift positions SP shown in the “P” to “M” positions, the “P” position and the “N” position are non-travel positions selected when the vehicle is not traveled. As shown in the operation table, the first clutch C1 and the first clutch C1 and the first clutch C1 are configured so that the vehicle in which the power transmission path in the
具体的には、シフトレバー52が「P」ポジション或いは「N」ポジションから「R」ポジションへ手動操作されることで、第2クラッチC2が係合されて自動変速部20内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態から動力伝達可能状態とされ、シフトレバー52が「N」ポジションから「D」ポジションへ手動操作されることで、少なくとも第1クラッチC1が係合されて自動変速部20内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態から動力伝達可能状態とされる。また、シフトレバー52が「R」ポジションから「P」ポジション或いは「N」ポジションへ手動操作されることで、第2クラッチC2が解放されて自動変速部20内の動力伝達経路が動力伝達可能状態から動力伝達遮断状態とされ、シフトレバー52が「D」ポジションから「N」ポジションへ手動操作されることで、第1クラッチC1および第2クラッチC2が解放されて自動変速部20内の動力伝達経路が動力伝達可能状態から動力伝達遮断状態とされる。
Specifically, when the
図7は、電子制御装置80による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図7において、有段変速制御手段82は、図8に示すような車速Vと自動変速部20の出力トルクTOUTとを変数として予め記憶されたアップシフト線(実線)およびダウンシフト線(一点鎖線)を有する関係(変速線図、変速マップ)から実際の車速Vおよび自動変速部20の要求出力トルクTOUTで示される車両状態に基づいて、自動変速部20の変速を実行すべきか否かを判断しすなわち自動変速部20の変速すべき変速段を判断し、その判断した変速段が得られるように自動変速部20の自動変速制御を実行する。
FIG. 7 is a functional block diagram for explaining the main part of the control function by the
このとき、有段変速制御手段82は、例えば図2に示す係合表に従って変速段が達成されるように、自動変速部20の変速に関与する油圧式摩擦係合装置を係合および/または解放させる指令(変速出力指令、油圧指令)を、すなわち自動変速部20の変速に関与する解放側係合装置を解放すると共に係合側係合装置を係合することによりクラッチツウクラッチ変速を実行させる指令を油圧制御回路70へ出力する。油圧制御回路70は、その指令に従って、例えば解放側係合装置を解放すると共に係合側係合装置を係合して自動変速部20の変速が実行されるように、油圧制御回路70内のリニアソレノイドバルブSLを作動させてその変速に関与する油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを作動させる。
At this time, the stepped shift control means 82 engages and / or engages the hydraulic friction engagement device involved in the shift of the
ハイブリッド制御手段84は、エンジン8を効率のよい作動域で作動させる一方で、エンジン8と第2電動機M2との駆動力の配分や第1電動機M1の発電による反力を最適になるように変化させて差動部11の電気的な無段変速機としての変速比γ0を制御する。例えば、そのときの走行車速Vにおいて、運転者の出力要求量としてのアクセル開度Accや車速Vから車両の目標(要求)出力を算出し、その車両の目標出力と充電要求値から必要なトータル目標出力を算出し、そのトータル目標出力が得られるように伝達損失、補機負荷、第2電動機M2のアシストトルク等を考慮して目標エンジン出力を算出し、その目標エンジン出力が得られるエンジン回転速度NEとエンジントルクTEとなるようにエンジン8を制御するとともに第1電動機M1の発電量を制御する。
The hybrid control means 84 operates the
例えば、ハイブリッド制御手段84は、その制御を動力性能や燃費向上などのために自動変速部20の変速段を考慮して実行する。このようなハイブリッド制御では、エンジン8を効率のよい作動域で作動させるために定まるエンジン回転速度NEと車速Vおよび自動変速部20の変速段で定まる伝達部材18の回転速度とを整合させるために、差動部11が電気的な無段変速機として機能させられる。すなわち、ハイブリッド制御手段84は、エンジン回転速度NEとエンジン8の出力トルク(エンジントルク)TEとで構成される二次元座標内において無段変速走行の時に運転性と燃費性とを両立するように予め実験的に求められて記憶された図9の破線に示すようなエンジン8の最適燃費率曲線(燃費マップ、関係)に沿ってエンジン8が作動させられるように、例えば目標出力(トータル目標出力、要求駆動力)を充足するために必要なエンジン出力を発生するためのエンジントルクTEとエンジン回転速度NEとなるように、変速機構10のトータル変速比γTの目標値を定め、その目標値が得られるように自動変速部20の変速段を考慮して差動部11の変速比γ0を制御し、トータル変速比γTをその変速可能な変化範囲内で制御する。
For example, the hybrid control means 84 executes the control in consideration of the gear position of the
このとき、ハイブリッド制御手段84は、第1電動機M1により発電された電気エネルギをインバータ54を通して蓄電装置56や第2電動機M2へ供給するので、エンジン8の動力の主要部は機械的に伝達部材18へ伝達されるが、エンジン8の動力の一部は第1電動機M1の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ54を通してその電気エネルギが第2電動機M2へ供給され、その第2電動機M2が駆動されて第2電動機M2から伝達部材18へ伝達される。この電気エネルギの発生から第2電動機M2で消費されるまでに関連する機器により、エンジン8の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。
At this time, the hybrid control means 84 supplies the electric energy generated by the first electric motor M1 to the
また、ハイブリッド制御手段84は、車両の停止中又は走行中に拘わらず、差動部11の電気的CVT機能によって第1電動機回転速度NM1および/または第2電動機回転速度NM2を制御してエンジン回転速度NEを略一定に維持したり任意の回転速度に回転制御させられる。言い換えれば、ハイブリッド制御手段84は、エンジン回転速度NEを略一定に維持したり任意の回転速度に制御しつつ第1電動機回転速度NM1および/または第2電動機回転速度NM2を任意の回転速度に回転制御することができる。
Further, the hybrid control means 84 controls the first motor rotation speed N M1 and / or the second motor rotation speed N M2 by the electric CVT function of the
例えば、図3の共線図からもわかるようにハイブリッド制御手段84は車両走行中にエンジン回転速度NEを引き上げる場合には、車速V(駆動輪34)に拘束される第2電動機回転速度NM2を略一定に維持しつつ第1電動機回転速度NM1の引き上げを実行する。また、ハイブリッド制御手段84は自動変速部20の変速中にエンジン回転速度NEを略一定に維持する場合には、エンジン回転速度NEを略一定に維持しつつ自動変速部20の変速に伴う第2電動機回転速度NM2の変化とは反対方向に第1電動機回転速度NM1を変化させる。
For example, as can be seen from the alignment chart of FIG. 3, when the hybrid control means 84 increases the engine speed NE while the vehicle is running, the second motor speed N M2 restrained by the vehicle speed V (drive wheel 34). The first motor rotation speed NM1 is increased while maintaining the pressure approximately constant. When the engine speed NE is maintained substantially constant during the shift of the
また、ハイブリッド制御手段84は、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータ64により電子スロットル弁62を開閉制御させる他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置66による燃料噴射量や噴射時期を制御させ、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置68による点火時期を制御させる指令を単独で或いは組み合わせてエンジン出力制御装置58に出力して、必要なエンジン出力を発生するようにエンジン8の出力制御を実行するエンジン出力制御手段を機能的に備えている。
Further, the hybrid control means 84 controls the opening and closing of the
例えば、ハイブリッド制御手段84は、基本的には図示しない予め記憶された関係からアクセル開度Accに基づいてスロットルアクチュエータ64を駆動し、アクセル開度Accが増加するほどスロットル弁開度θTHを増加させるようにスロットル制御を実行する。また、このエンジン出力制御装置58は、ハイブリッド制御手段84による指令に従って、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータ64により電子スロットル弁62を開閉制御する他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置66による燃料噴射を制御し、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置68による点火時期を制御するなどしてエンジントルク制御を実行する。
For example, the
また、ハイブリッド制御手段84は、エンジン8の停止又はアイドル状態に拘わらず、差動部11の電気的CVT機能(差動作用)によってモータ走行させることができる。例えば、ハイブリッド制御手段84は、一般的にエンジン効率が高トルク域に比較して悪いとされる比較的低出力トルクTOUT域すなわち低エンジントルクTE域、或いは車速Vの比較的低車速域すなわち低負荷域において、モータ走行を実行する。また、ハイブリッド制御手段84は、このモータ走行時には、停止しているエンジン8の引き摺りを抑制して燃費を向上させるために、第1電動機回転速度NM1を負の回転速度で制御して例えば第1電動機M1を無負荷状態とすることにより空転させて、差動部11の電気的CVT機能(差動作用)により必要に応じてエンジン回転速度NEを零乃至略零に維持する。
Further, the hybrid control means 84 can drive the motor by the electric CVT function (differential action) of the
また、ハイブリッド制御手段84は、エンジン走行領域であっても、上述した電気パスによる第1電動機M1からの電気エネルギおよび/または蓄電装置56からの電気エネルギを第2電動機M2へ供給し、その第2電動機M2を駆動して駆動輪34にトルクを付与することにより、エンジン8の動力を補助するための所謂トルクアシストが可能である。
Further, even in the engine traveling region, the hybrid control means 84 supplies the second motor M2 with the electric energy from the first electric motor M1 and / or the electric energy from the
また、ハイブリッド制御手段84は、第1電動機M1を無負荷状態として自由回転すなわち空転させることにより、差動部11がトルクの伝達を不能な状態すなわち差動部11内の動力伝達経路が遮断された状態と同等の状態であって、且つ差動部11からの出力が発生されない状態とすることが可能である。すなわち、ハイブリッド制御手段84は、第1電動機M1を無負荷状態とすることにより差動部11をその動力伝達経路が電気的に遮断される中立状態(ニュートラル状態)とすることが可能である。
Further, the hybrid control means 84 makes the first electric motor M1 in a no-load state and freely rotates, that is, idles, so that the
また、ハイブリッド制御手段84は、アクセルオフの惰性走行時(コースト走行時)やフットブレーキによる制動時などには、燃費を向上させるために車両の運動エネルギすなわち駆動輪34からエンジン8側へ伝達される逆駆動力により第2電動機M2を回転駆動させて発電機として作動させ、その電気エネルギすなわち第2電動機発電電流をインバータ54を介して蓄電装置56へ充電する回生制御手段としての機能を有する。この回生制御は、蓄電装置56の充電容量SOCやブレーキペダル操作量に応じた制動力を得るための油圧ブレーキによる制動力の制動力配分等に基づいて決定された回生量となるように制御される。
Further, the hybrid control means 84 is transmitted from the kinetic energy of the vehicle, that is, from the
ところで、例えばシフト操作装置50のシフト位置が動力伝達遮断状態である「N」ポジションで勾配のある坂道を後退中、シフト位置が前進走行ポジションである「D」ポジションに切り換えられると、一時的に駆動輪34の逆回転が自動変速部20を介して伝達部材18および差動部11の第1リングギヤR1に伝達される。このとき、エンジン8が例えば暖機運転または第1電動機M1による発電などによって駆動されていると、第1リングギヤR1の逆回転方向の回転速度および第1キャリヤCA1の回転速度(=エンジン回転速度NE)に基づいて、差動部11の差動作用により第1サンギヤS1の回転速度が高回転化されることとなる。これにより、その第1サンギヤS1に連結されている第1電動機M1も同様に高回転化されて第1電動機M1の耐久性が低下させられる可能性があった。そこで、駆動源回転速度制御手段90は、第1サンギヤS1および第1電動機M1の高回転化を抑制し、第1電動機M1の耐久性低下を抑制する。以下、上記第1電動機M1の高回転化を抑制する制御について説明する。なお、第1電動機M1が本発明の電動機に対応している。
By the way, for example, when the shift position of the
図7に戻り、シフトポジション判定手段94は、シフトレバー52のシフトポジションSPを表す信号に基づいて現在のシフトレバー52の位置を判断し、そのシフトレバー52の位置が「D」ポジションや「R」ポジションのような走行ポジションすなわち駆動ポジションであるか否かを判定する。
Returning to FIG. 7, the shift position determination means 94 determines the current position of the
逆回転判定手段96は、前記シフトポジション判定手段94により現在のシフトレバー52の位置が走行ポジションであると判定されたときには、駆動輪34の回転方向がシフト操作装置50の指示する回転方向とは異なっているか否かを判定する。例えば、逆回転判定手段96は、前記シフトポジション判定手段94により「D」ポジションであると判定されているときには、出力軸回転速度NOUTすなわち駆動輪34の回転速度が「D」ポジションの回転とは逆回転であるか否かすなわち負回転速度であるか否かを判定する。また、例えば、逆回転判定手段96は、前記シフトポジション判定手段94により「R」ポジションと判定されているときには、出力軸回転速度NOUT(=駆動輪34の回転速度)が「R」ポジションの回転とは逆回転であるか否かすなわち正回転速度であるか否かを判定する。なお、出力軸回転速度NOUTの回転方向は、回転方向をも検出可能な回転速度センサ23によって検出される。
When the shift
駆動源回転速度制御手段90は、前記逆回転判定手段96により駆動輪34の回転方向がシフト操作装置50が指示する進行方向と異なると判定されたとき、第1電動機M1の回転速度が所定の回転速度範囲内に入るように、エンジン8の回転速度を制御する。ここで、駆動源回転速度制御手段90は、エンジン回転速度NEをエンジン8に連結された第3電動機M3によって制御する。なお、本実施例の第3電動機M3が、本発明の駆動源制御用電動機に対応している。
When the reverse
図10の共線図を用いて、駆動源回転速度制御手段90の第3電動機M3によるエンジン回転速度制御について説明する。破線が第3電動機M3によるエンジン8の回転速度制御を実施しないときの差動部11の回転状態を示している。第1リングギヤR1(伝達部材18)が逆回転されることで、第1サンギヤS1および第1電動機M1が高回転化された状態となる。次いで、一点鎖線が本発明の要部である駆動源回転速度制御手段90を実行したときの回転状態を示している。駆動源回転速度制御手段90は、第3電動機M3によってエンジン回転速度NEすなわち第1キャリヤCA1の回転速度を引き下げることで、第1サンギヤS1すなわち第1電動機M1の回転速度NM1が所定の回転速度範囲内(例えば9000rpm以下)に入るように制御する。このとき、エンジン回転速度NEは、第1電動機M1の回転速度NM1、車速V、或いは出力軸回転速度NOUTに基づいて、第1電動機M1の回転速度が所定の回転速度範囲内に入るようにフィードバック制御される。
The engine rotation speed control by the third electric motor M3 of the drive source rotation speed control means 90 will be described using the alignment chart of FIG. A broken line indicates the rotation state of the
ホイルブレーキ制御手段92は、駆動輪34に設けられているホイルブレーキ72を作動させることにより、自動変速部20の出力軸回転速度NOUTを所定の回転速度範囲内(例えば零乃至略零回転)に制限する。例えば、車両後退時において自動変速部20の出力軸回転速度NOUTが高いと、シフト操作装置50による「D」ポジション切換時の第1リングギヤR1の負回転速度が高くなり、第1サンギヤS1すなわち第1電動機M1の回転速度NM1が高くなる。そこで、ホイルブレーキ制御手段92は、前記駆動源回転速度制御手段90の制御作動と略同時にホイルブレーキ72を作動させて自動変速部20の出力軸回転速度NOUTおよび第1リングギヤR1の負回転速度を低下させる。結果として、第1サンギヤS1すなわち第1電動機M1の高回転化が一層抑制されることとなる。また、ホイルブレーキ72は車両のずり下がり防止としても機能する。なお、ホイルブレーキ制御手段92は、常時駆動源回転速度制御手段90と同時に作動するものであってもよく、出力軸回転速度NOUTすなわち車速Vの大きさが所定値を越えるときのみ作動するものであってもよい。
The wheel
図11は、電子制御装置80の制御作動の要部すなわち駆動輪34の回転方向がシフト操作装置50の指示する進行方向と異なるとき、第1電動機M1の高回転を防止する為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数msec乃至数十msec程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行されるものである。
FIG. 11 shows a control operation for preventing high rotation of the first electric motor M1 when the main part of the control operation of the
先ず、シフトポジション判定手段94に対応するステップSA1(以下、ステップを省略する)において、シフトレバー52のシフトポジションSPを表す信号に基づいて現在のシフトレバー52の位置が判断され、そのシフトレバー52の位置が「D」ポジションや「R」ポジションのような走行ポジションすなわち駆動ポジションであるか否かが判定される。SA1が否定される場合は、SA6において例えば非駆動ポジションである「N]ポジション時の制御など他の制御が実施され、本ルーチンが終了させられる。
First, in step SA1 (hereinafter, step is omitted) corresponding to the shift position determination means 94, the current position of the
SA1の判定が肯定される場合、逆回転判定手段96に対応するSA2において、駆動輪34の回転方向が現在の走行ポジションでの回転方向とは異なっているか否かが判定される。例えば、現在の走行ポジションが「D」ポジションであるときには、出力軸回転速度NOUTの回転方向(=駆動輪34の回転方向)が「D」ポジションの回転とは逆回転であるか否かすなわち負回転速度であるか否かが判定される。また、現在の走行ポジションが「R」ポジションであるときには、出力軸回転速度NOUTの回転方向が「R」ポジションの回転方向とは逆回転であるか否かすなわち正回転速度であるか否かが判定される。
If the determination at SA1 is affirmative, at SA2 corresponding to the reverse rotation determination means 96, it is determined whether or not the rotation direction of the
SA2が否定される場合には、有段変速制御手段82およびハイブリッド制御手段84に対応するSA5において、現在の走行ポジションにおける通常の車両走行が実施される。特に、「D」ポジションにおいては、図8に示すような変速マップに従って自動変速部20の通常の自動変速制御が実施され、変速機構10全体で無段変速を達成するようにその自動変速部20の変速段を考慮して差動部11の変速比γ0が制御される。
When SA2 is negative, normal vehicle travel at the current travel position is performed at SA5 corresponding to the stepped shift control means 82 and the hybrid control means 84. In particular, in the “D” position, normal automatic transmission control of the
SA2が肯定される場合は、駆動源回転速度制御手段90に対応するSA3において、エンジン回転速度NEが第3電動機M3によって好適に制御される。例えば、第1サンギヤS1の回転速度すなわち第1電動機M1の回転速度NM1が例えば9000rpmを越えないように、第1電動機M1の回転速度NM1、車速V、もしくは出力軸回転速度NOUTに基づいて、エンジン回転速度NEが第3電動機M3によってフィードバック制御される。なお、車速Vすなわち出力軸回転速度NOUTや自動変速部20の変速比が大きくなる程、エンジン回転速度NEの減速量を大きくする必要がある。また、エンジン回転速度NEの下限値は、零回転とする。
When SA2 is positive, the engine speed NE is suitably controlled by the third electric motor M3 in SA3 corresponding to the drive source rotation speed control means 90. For example, based on the rotation speed N M1 of the first electric motor M1 , the vehicle speed V, or the output shaft rotation speed N OUT so that the rotation speed of the first sun gear S1, that is, the rotation speed N M1 of the first electric motor M1 does not exceed, for example, 9000 rpm. Thus, the engine speed NE is feedback-controlled by the third electric motor M3. It should be noted that as the vehicle speed V, that is, the output shaft rotation speed N OUT and the gear ratio of the
次いで、ホイルブレーキ制御手段92に対応するSA4において、前記SA3の実施と略同時に、車両のホイルブレーキ72を作動させることで自動変速部20の出力軸22の回転速度を所定の回転速度範囲内に制限させる。なお、所定の回転速度は、車両の後退を防止するため、比較的零に近い回転速度に設定されるのが好ましい。
Next, in SA4 corresponding to the wheel brake control means 92, the rotational speed of the
上述のように、本実施例によれば、駆動輪34の回転方向がシフト操作装置52の指示する進行方向と異なるとき、第1電動機M1の回転速度が所定の回転速度範囲内に入るようにエンジン8の回転速度NEを制御する駆動源回転速度制御手段90を備えるため、差動部11の出力軸(伝達部材18)が逆回転されてもエンジン8の回転速度NEを制御することにより第1電動機M1の高回転化を抑制することができる。これにより、第1電動機M1の耐久性低下を抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, when the rotation direction of the
また、本実施例によれば、エンジン8の回転速度NEは、そのエンジン8に連結された第3電動機M3によって制御されるため、エンジン8の回転速度NEを高精度且つ迅速に制御することができる。また、第3電動機M3によって、第1電動機M1の回転速度NM1、車速V、もしくは出力軸回転速度NOUTに基づいてフィードバック制御させることもできる。
Further, according to this embodiment, since the rotational speed NE of the
また、本実施例によれば、駆動輪34に設けられたホイルブレーキ72を作動させることにより、自動変速部20の出力軸回転速度NOUTを所定の回転速度範囲以内に制限するホイルブレーキ制御手段92を備えるため、ホイルブレーキ72を作動させることにより、自動変速部20の出力軸回転速度NOUTが所定の回転速度範囲内に制限され、結果として、差動部11の出力軸(伝達部材18)の回転速度の絶対値が抑制される。これにより、第1電動機M1の高回転化を一層抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, the wheel brake control means for limiting the output shaft rotational speed N OUT of the
また、本実施例によれば、エンジン8の回転速度NEは、第3電動機M3によって、第1電動機M1の回転速度NM1、車速V、出力軸回転速度NOUT等に基づいてフィードバック制御されるため、エンジン8の回転速度NEを好適な回転速度に制御することができる。
Further, according to this embodiment, the rotational speed NE of the
また、本実施例によれば、差動部11は、差動ギヤである第1遊星歯車装置24と第1および第2電動機M1、M2とで構成されて無段変速部として機能するため、第1および第2電動機M1、M2の回転速度を制御することにより差動部11の変速比を無段階的に変化させることができ、自動変速部20と組み合わせて幅広い変速比を無段階的に得ることができる。
In addition, according to the present embodiment, the
また、本実施例によれば、自動変速部20は有段式の変速部であり、車両の状態に応じて自動変速されるため、車両の状態に応じて好適な変速段へ自動変速されると共に、例えば電気的な無段変速機として機能させられる差動部11と自動変速部20とで無段変速機が構成され、滑らかに駆動トルクを変化させることが可能できる。また、差動部11の変速比を一定となるように制御した状態においては差動部11と自動変速部20とで有段変速機と同等の状態が構成され、変速機構10の総合変速が段階的に変化させられて速やかに駆動トルクを得ることもできる。
In addition, according to the present embodiment, the
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, this invention is applied also in another aspect.
例えば、前述の実施例では、第1電動機M1の所定の回転速度範囲が9000rpmに設定されているが、これは一例であって電動機の性能に基づいて好適な値に設定されるものである。 For example, in the above-described embodiment, the predetermined rotation speed range of the first electric motor M1 is set to 9000 rpm, but this is an example and is set to a suitable value based on the performance of the electric motor.
また、前述の実施例では、ホイルブレーキ制御手段92によってホイルブレーキ72を作動させて自動変速部20の出力軸22の回転を制限しているが、ホイルブレーキ制御手段92は必ずしも常に作動させる必要はなく、例えば出力軸回転速度NOUTが所定範囲を超える場合のみ作動させるなどの判定条件を追加しても構わない。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例では、第2電動機M2は、伝達部材18に直接連結されているが、第2電動機M2の連結位置はそれに限定されず、差動部11から駆動輪34の間の動力伝達経路に直接的或いは変速機等を介して間接的に連結されていてもよい。
In the above-described embodiment, the second electric motor M2 is directly connected to the
また、前述の実施例では、差動部11はそのギヤ比γ0が最小値γ0minから最大値γ0maxまで連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能するものであったが、たとえば差動部11の変速比γ0を連続的ではなく差動作用を利用して敢えて段階的に変化させるものであっても本発明は適用することができる。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例において、差動部11は、動力分配機構16に設けられて差動作用を制限することにより少なくとも前進2段の有段変速機としても作動させられる差動制限装置を備えたものであってもよい。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例の動力分配機構16では、第1キャリヤCA1がエンジン8に連結され、第1サンギヤS1が第1電動機M1に連結され、第1リングギヤR1が伝達部材18に連結されていたが、それらの連結関係は、必ずしもそれに限定されるものではなく、エンジン8、第1電動機M1、伝達部材18は、第1遊星歯車装置24の3要素CA1、S1、R1のうちのいずれと連結されていても差し支えない。
In the
また、前述の実施例では、エンジン8は入力軸14と直結されていたが、たとえばギヤ、ベルト等を介して作動的に連結されておればよく、共通の軸心上に配置される必要もない。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例では、第1電動機M1および第2電動機M2は、入力軸14に同心に配置されて第1電動機M1は第1サンギヤS1に連結され第2電動機M2は伝達部材18に連結されていたが、必ずしもそのように配置される必要はなく、たとえばギヤ、ベルト、減速機等を介して作動的に第1電動機M1は第1サンギヤS1に連結され、第2電動機M2は伝達部材18に連結されていてもよい。
In the above-described embodiment, the first motor M1 and the second motor M2 are arranged concentrically with the
また、前述の実施例では、第1クラッチC1や第2クラッチC2などの油圧式摩擦係合装置は、パウダー(磁紛)クラッチ、電磁クラッチ、噛合型のドグクラッチなどの磁紛式、電磁式、機械式係合装置から構成されていてもよい。たとえば電磁クラッチであるような場合には、油圧制御回路70は油路を切り換える弁装置ではなく電磁クラッチへの電気的な指令信号回路を切り換えるスイッチング装置や電磁切換装置等により構成される。
In the above-described embodiment, the hydraulic friction engagement device such as the first clutch C1 and the second clutch C2 is a magnetic type such as a powder (magnetic powder) clutch, an electromagnetic clutch, an engagement type dog clutch, an electromagnetic type, You may be comprised from the mechanical engagement apparatus. For example, in the case of an electromagnetic clutch, the
また、前述の実施例では、自動変速部20は伝達部材18を介して差動部11と直列に連結されていたが、入力軸14と平行にカウンタ軸が設けられてそのカウンタ軸上に同心に自動変速部20が配列されていてもよい。この場合には、差動部11と自動変速部20とは、たとえば伝達部材18としてカウンタギヤ対、スプロケットおよびチェーンで構成される1組の伝達部材などを介して動力伝達可能に連結される。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例の差動機構としての動力分配機構16は、たとえばエンジンによって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車が第1電動機M1および伝達部材18(第2電動機M2)に作動的に連結された差動歯車装置であってもよい。
Further, the
また、前述の実施例の動力分配機構16は、1組の遊星歯車装置から構成されていたが2以上の遊星歯車装置から構成されて、非差動状態(定変速状態)では3段以上の変速機として機能するものであってもよい。また、その遊星歯車装置はシングルピニオン型に限られたものではなくダブルピニオン型の遊星歯車装置であってもよい。また、このような2以上の遊星歯車装置から構成された場合においても、これらの遊星歯車装置の各回転要素にエンジン8、第1および第2電動機M1、M2、伝達部材18が動力伝達可能に連結され、さらに遊星歯車装置の各回転要素に接続されたクラッチCおよびブレーキBの制御により有段変速と無段変速とが切り換えられるような構成であっても構わない。
Further, the
また、前述の実施例ではエンジン8と差動部11とが直接連結されているが、必ずしも直接連結される必要はなく、エンジン8と差動部11との間にクラッチを介して連結されていてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例では、差動部11と自動変速部20とが直列接続されたような構成となっているが、特にこのような構成に限定されず、変速機構10全体として電気式差動を行う機能と、変速機構10全体として電気式差動による変速とは異なる原理で変速を行う機能と、を備えた構成であれば本発明は適用可能であり、機械的に独立している必要はない。また、これらの配設位置や配設順序も特に限定されず、自由に配設することができる。また、変速機構において、電気式差動を行う機能と変速を行う機能とを有するものであれば、その構成が一部重複する、或いは全てが共通するものであっても、本発明を適用することができる。
In the above-described embodiment, the
また、前述の実施例のシフト操作装置50は、複数種類のシフトポジションSPを選択するために操作されるシフトレバー52を備えていたが、そのシフトレバー52に替えて、たとえば押しボタン式のスイッチやスライド式スイッチ等の複数種類のシフトポジションSPを選択可能なスイッチ、或いは手動操作に因らず運転者の音声に反応して複数種類のシフトポジションSPを切り換えられる装置や足の操作により複数種類のシフトポジションSPが切り換えられる装置等であってもよい。また、シフトレバー52が「M」ポジションに操作されることにより、変速レンジが設定されるものであったが、ギヤ段が設定されることすなわち各変速レンジの最高速ギヤ段がギヤ段として設定されてもよい。このばあい、自動変速部20ではギヤ段が切り換えられて変速が実行される。たとえば、シフトレバー52が「M」ポジションにおけるアップシフト位置「+」またはダウンシフト位置「−」へ手動操作されると、自動変速部20では第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段のいずれかがシフトレバー52の操作に応じて設定される。
The
また、前述の実施例では、自動変速部20は4段の変速を可能とする有段変速機が適用されているが、自動変速部20の変速段は4段に限定されず例えば5段変速など自由に変更することができる。また、自動変速部20の連結関係は、特に本実施例に限定されるものではなく、自由に変更することができる。
In the above-described embodiment, the
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。 The above description is only an embodiment, and the present invention can be implemented in variously modified and improved forms based on the knowledge of those skilled in the art.
8:エンジン(駆動源) 10:変速機構(動力伝達装置) 11:差動部(電気式差動部) 14:入力軸(差動機構の入力軸) 16:動力分配機構(差動機構) 18:伝達部材(差動機構の出力軸) 20:自動変速部(変速部) 22:出力軸(変速部の出力軸) 24:第1遊星歯車装置(差動ギヤ) 34:駆動輪 50:シフト操作装置 72:ホイルブレーキ 90:駆動源回転速度制御手段 92:ホイルブレーキ制御手段 M1:第1電動機(電動機) M3:第3電動機(駆動源制御用電動機) 8: Engine (drive source) 10: Transmission mechanism (power transmission device) 11: Differential section (electrical differential section) 14: Input shaft (input shaft of differential mechanism) 16: Power distribution mechanism (differential mechanism) 18: Transmission member (output shaft of differential mechanism) 20: Automatic transmission unit (transmission unit) 22: Output shaft (output shaft of transmission unit) 24: First planetary gear device (differential gear) 34: Drive wheel 50: Shift operation device 72: Wheel brake 90: Drive source rotational speed control means 92: Wheel brake control means M1: First motor (motor) M3: Third motor (drive source control motor)
Claims (3)
前記駆動輪の回転方向が前記シフト操作装置の指示する進行方向と異なるとき、前記電動機の回転速度が所定の回転速度範囲内に入るように前記駆動源の回転速度を制御する駆動源回転速度制御手段を備えることを特徴とする車両用動力伝達装置の制御装置。 An electric difference in which the differential state between the rotational speed of the input shaft connected to the drive source and the rotational speed of the output shaft is controlled by controlling the operating state of the electric motor connected to the rotating element of the differential mechanism. A moving part, a transmission part forming part of a power transmission path between the drive source and the drive wheel, and a shift operation device capable of switching the traveling direction of the vehicle to at least forward or reverse. A control device for a vehicle power transmission device,
Drive source rotation speed control for controlling the rotation speed of the drive source so that the rotation speed of the electric motor falls within a predetermined rotation speed range when the rotation direction of the drive wheel is different from the traveling direction indicated by the shift operation device. A control device for a vehicle power transmission device, comprising: means.
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