JP2009143356A - 車両用駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】デュアルクラッチ式変速機を備えた車両において、駆動輪を駆動するトルクの変化を抑制しつつ、内燃機関に生じた振動が変速機構に伝達されることを抑制可能な車両用駆動装置の制御技術を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両1用の駆動装置10は、機関出力軸8と第1変速機構30の第1入力軸27とを係合可能な第1クラッチ21と、機関出力軸8と第2変速機構40の第2入力軸28とを係合可能な第2クラッチ22とを備えている。駆動装置10の制御手段としてのECU100は、機関出力軸8の回転速度である機関回転速度が、内燃機関5の固有振動に対応して予め設定された振動発生速度域内である場合には、第1及び第2クラッチ21,22を解放状態にして、原動機としてモータ50を選択使用するモータ走行を行わせる。
【選択図】図1
【解決手段】ハイブリッド車両1用の駆動装置10は、機関出力軸8と第1変速機構30の第1入力軸27とを係合可能な第1クラッチ21と、機関出力軸8と第2変速機構40の第2入力軸28とを係合可能な第2クラッチ22とを備えている。駆動装置10の制御手段としてのECU100は、機関出力軸8の回転速度である機関回転速度が、内燃機関5の固有振動に対応して予め設定された振動発生速度域内である場合には、第1及び第2クラッチ21,22を解放状態にして、原動機としてモータ50を選択使用するモータ走行を行わせる。
【選択図】図1
Description
本発明は、原動機として内燃機関とモータとを備えた車両に用いられ、内燃機関の機関出力軸及びモータのロータから出力される機械的動力を、変速機構により変速して駆動輪に伝達可能な車両用駆動装置に関する。
車両用変速機においては、近年、変速時における機械的動力の伝達の途切れをなくすために、第1群の変速段で構成される第1変速機構と、第1群以外の変速段である第2群の変速段で構成される第2変速機構との2つの変速機構を備え、さらに、第1変速機構の入力軸(以下、第1入力軸と記す)と、内燃機関の出力軸(以下、機関出力軸と記す)とを係合可能な第1クラッチと、第2変速機構の入力軸(以下、第2入力軸と記す)と機関出力軸とを係合可能な第2クラッチとを備え、これら2つのクラッチを交互につなぎ替えることで変速を行う、いわゆるデュアルクラッチ式変速機を用いたものが知られている。
下記の特許文献1には、原動機として内燃機関(エンジン)とモータジェネレータ(以下、単に「モータ」と記す)とを備えた車両(以下、ハイブリッド車両と記す)に用いられ、デュアルクラッチ式変速機を備えており、当該変速機の第1入力軸及び第2入力軸のうち少なくとも一方に、モータ(モータのロータ)が結合された動力伝達装置が提案されている。
また、下記の特許文献2には、原動機(駆動源)からの機械的動力を複数の車輪に伝達する駆動力伝達機構において、車両の運転状態が、駆動力伝達機構に異常振動が発生する領域(異常振動発生領域)にあると判定された場合には、各車輪への駆動力配分を変更する制御技術が開示されている。特許文献2に記載の制御技術において、車両の運転状態には、駆動源である内燃機関(エンジン)のノッキングにより生じるトルク変動が含まれており、ノッキングセンサの検出結果を、異常振動判定領域であるか否かの判定に用いている。
ところで、内燃機関は、その運転状態に応じて共振等の異常振動が発生することがある。内燃機関は、通常、変速機等を含む駆動装置と結合されて車両に搭載されているため、内燃機関に生じた振動は、変速機等を介して車体に伝達されて、運転者や乗員に不快感を与えてしまうという問題がある。
特に、原動機として内燃機関を備えており、且つ変速機構としてデュアルクラッチ式変速機を備えた車両においては、内燃機関が作動して機関出力軸から機械的動力を出力しているとき、通常、2つのクラッチのうち一方が係合状態となっている。このため、内燃機関に異常振動が生じると、その振動が機関出力軸から、一方のクラッチを介して変速機構に伝達されて、変速機構を含む駆動装置全体を振動させてしまうという問題が生じる。単に2つのクラッチを解放状態にするだけでは、内燃機関からの機械的動力が、車両の駆動輪に伝達されなくなり、駆動輪を駆動する駆動トルクが急激に変化してしまう。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、デュアルクラッチ式変速機を備えた車両において、駆動輪を駆動するトルクの変化を抑制しつつ、内燃機関に生じた振動が変速機構に伝達されることを抑制可能な車両用駆動装置の制御技術を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る車両用駆動装置は、原動機として内燃機関とモータとを備えた車両に用いられ、内燃機関の機関出力軸及びモータのロータから出力される機械的動力を、変速機構により変速して駆動輪に伝達可能な車両用駆動装置であって、機関出力軸からの機械的動力を第1入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第1変速機構と、機関出力軸及びロータからの機械的動力を、当該ロータと係合する第2入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第2変速機構と、機関出力軸と第1入力軸とを係合可能な第1クラッチと、機関出力軸と第2入力軸とを係合可能な第2クラッチと、第1クラッチ及び第2クラッチの係合/解放状態と、モータの力行を制御可能な制御手段と、を備え、制御手段は、機関回転速度が、内燃機関の固有振動に対応して予め設定された振動発生速度域内である場合には、第1及び第2クラッチを解放状態にして、原動機としてモータのみを選択使用するモータ走行を行うことを特徴とする。
本発明に係る車両用駆動装置において、制御手段は、機関回転速度が、振動発生速度域に対応して予め設定された回転速度に達したときに、モータの力行を開始し、モータの力行を開始した直後に、第1及び第2クラッチを解放状態にするものとすることができる。
また、本発明に係る車両用駆動装置は、原動機として内燃機関とモータとを備え、内燃機関の機関出力軸及びモータのロータから出力される機械的動力を、変速機構により変速して駆動輪に伝達可能な車両用駆動装置であって、機関出力軸からの機械的動力を第1入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第1変速機構と、機関出力軸及びロータからの機械的動力を、当該ロータと係合する第2入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第2変速機構と、機関出力軸と第1入力軸とを係合可能な第1クラッチと、機関出力軸と第2入力軸とを係合可能な第2クラッチと、第1クラッチ及び第2クラッチの係合/解放状態と、モータの力行とを制御可能な制御手段と、を備え、制御手段は、内燃機関に固有振動が生じているか否かを判定する固有振動判定手段を含み、固有振動が生じていると判定された場合には、第1及び第2クラッチを解放状態にして、原動機としてモータのみを選択使用するモータ走行を行うものとすることができる。
本発明に係る車両用駆動装置において、固有振動判定手段は、内燃機関の振動を検出する振動検出手段を含み、検出された内燃機関の振動のレベルが、予め設定された判定値を超えた場合に、内燃機関に固有振動が生じていると判定するものとすることができる。
本発明によれば、駆動輪を駆動する合計の駆動トルクが変動することを抑制しつつ、内燃機関に生じた固有振動等の異常な振動が機関出力軸から第1クラッチ又は第2クラッチを介して第1及び第2変速機構に伝達されることを抑制して、第1及び第2変速機構を含む駆動装置の振動を抑制することができる。
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
まず、本実施例に係るハイブリッド車両及び車両用駆動装置の構成について、図1〜図3を用いて説明する。図1は、ハイブリッド車両及び駆動装置の概略構成を示す模式図である。図2は、駆動装置に設けられたデュアルクラッチ機構の構造を示す模式図である。図3は、変形例のデュアルクラッチ機構の構造を示す模式図である。
ハイブリッド車両1は、駆動輪88を回転駆動するための原動機として、内燃機関5とモータジェネレータ50(以下、単に「モータ」と記す)とを備えている。モータ50は、内燃機関5からの機械的動力を変速して車両推進軸66に伝達する駆動装置10に含まれている。内燃機関5は、モータ50を備えた駆動装置10と共に結合されて、ハイブリッド車両1に搭載される。ハイブリッド車両1には、内燃機関5及び駆動装置10を制御する制御手段として、ハイブリッド車両用電子制御装置100(以下、ECUと記す)が設けられている。
内燃機関5は、ピストン往復動機関、いわゆるレシプロエンジンであり、機関出力軸8(クランク軸)には、コネクティングロッドを介してピストン6が接続されている。内燃機関5は、機関出力軸8が回転すると、図示しない気筒内をピストン6が往復し、作動流体の吸気、圧縮、膨張、及び排気が行われる、いわゆる4ストロークエンジンである。
内燃機関5は、図示しない燃料噴射装置、点火装置、及びスロットル弁装置を備えている。これら装置は、ECU100により制御される。内燃機関5が発生した機械的動力は、出力軸(クランク軸)8から出力される。内燃機関5の出力軸8(以下、機関出力軸と記す)には、後述する駆動装置10のデュアルクラッチ機構20の入力側、例えば、クラッチハウジング14a(図2参照)が結合される。ECU100は、内燃機関5の機関出力軸8から出力する機械的動力を調整することが可能となっている。内燃機関5には、機関出力軸8の回転角位置(以下、クランク角と記す)を検出する図示しないクランク角センサが設けられており、クランク角に係る信号をECU100に送出している。
また、ハイブリッド車両1には、原動機としての内燃機関5及びモータ50からの機械的動力を駆動輪88に伝達する動力伝達装置として、機関出力軸8及びモータ50からの機械的動力を変速しトルクを変化させて、駆動軸80に向けて出力可能な駆動装置10が設けられている。
駆動装置10は、第1クラッチ21及び第2クラッチ22のいずれかを用いて内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力を後述する変速機構に伝達するデュアルクラッチ機構20と、内燃機関5から第1クラッチ21を介して伝達される機械的動力を、第1入力軸27で受けて、第1群の変速段のうちいずれか1つにより変速して、第1出力軸37から車両推進軸66に伝達可能な第1変速機構30と、内燃機関5から第2クラッチ22を介して伝達される機械的動力を、第2入力軸28で受けて、第2群の変速段のうちいずれか1つにより変速して、第2出力軸48から車両推進軸66に伝達可能な第2変速機構40と、車両推進軸66に伝達された機械的動力を、減速すると共に駆動輪88に係合する左右の駆動軸80に分配する終減速装置70とを有している。
第1変速機構30及び第2変速機構40は、前進に第1速ギヤ段31から第6速ギヤ段46までの6つの変速段を有しており、後進に1つの変速段、後進ギヤ段39を有している。前進の変速段である第1速〜第6速ギヤ段31〜46の減速比は、第1速ギヤ段31、第2速ギヤ段42、第3速ギヤ段33、第4速ギヤ段44、第5速ギヤ段35、第6速ギヤ段46の順に小さくなるよう設定されている。
第1変速機構30は、複数の歯車対を備えた平行軸歯車装置として構成されており、第1群の変速段は、奇数段すなわち第1速ギヤ段31と、第3速ギヤ段33と、第5速ギヤ段35と、後進ギヤ段39により構成されている。第1変速機構30の前進の変速段31,33,35のうち、第5速ギヤ段35が最も高速側の変速段となっている。
第1速ギヤ段31は、歯車対で構成されており、第1入力軸27に結合されている固定歯車である第1速メインギヤ31aと、第1出力軸37を中心に回転可能に設けられ、第1速メインギヤ31aと噛み合うルーズ歯車である第1速カウンタギヤ31cとを有している。第1変速機構30には、第1速ギヤ段31に対応して、第1速カウンタギヤ31cと第1出力軸37とを係合させることが可能な第1速カップリング機構31eが設けられている。
ECU100が第1速ギヤ段31を選択する、即ち第1速カップリング機構31eを係合状態にして、第1速カウンタギヤ31cと第1出力軸37を係合させることで、第1入力軸27からの機械的動力は、第1速メインギヤ31a及び第1速カウンタギヤ31cを介して第1出力軸37に伝達される。これにより、第1変速機構30は、第1入力軸27から受けた機械的動力を、第1速ギヤ段31により変速し、トルクを変化させて第1出力軸37に伝達することが可能となっている。
第3速ギヤ段33は、歯車対で構成されており、第1入力軸27に結合されている固定歯車である第3速メインギヤ33aと、第1出力軸37を中心に回転可能に設けられ、第3速メインギヤ33aと噛み合うルーズ歯車である第3速カウンタギヤ33cとを有している。第1変速機構30には、第3速ギヤ段33に対応して、第3速カウンタギヤ33cと第1出力軸37とを係合させることが可能な第3速カップリング機構33eが設けられている。
ECU100が第3速ギヤ段33を選択する、即ち第3速カップリング機構33eを係合状態にして、第3速カウンタギヤ33cと第1出力軸37を係合させることで、第1変速機構30は、第1入力軸27から受けた機械的動力を、第3速ギヤ段33により変速し、トルクを変化させて第1出力軸37に伝達することが可能となっている。
また、第5速ギヤ段35は、歯車対で構成されており、第1入力軸27に結合されている固定歯車である第5速メインギヤ35aと、第1出力軸37を中心に回転可能に設けられ、第5速メインギヤ35aと噛み合うルーズ歯車である第5速カウンタギヤ35cとを有している。第1変速機構30には、第5速ギヤ段35に対応して、第5速カウンタギヤ35cと第1出力軸37とを係合させることが可能な第5速カップリング機構35eが設けられている。
ECU100が第5速ギヤ段35を選択する、即ち第5速カップリング機構35eを係合状態にして、第5速カウンタギヤ35cと第1出力軸37とを係合させることで、第1変速機構30は、第1入力軸27から受けた機械的動力を、第5速ギヤ段35により変速し、トルクを変化させて、第1出力軸37に伝達することが可能となっている。
また、後進ギヤ段39は、第1入力軸27に結合されている固定歯車である後進メインギヤ39aと、後進メインギヤ39aと噛み合う後進中間ギヤ39bと、後進中間ギヤ39bと噛み合い、第1出力軸37を中心に回転可能に設けられたルーズ歯車である後進カウンタギヤ39cとを有している。第1変速機構30には、後進ギヤ段39に対応して、後進カウンタギヤ39cと第1出力軸37とを係合させることが可能な後進カップリング機構39eが設けられている。
ECU100が後進ギヤ段39を選択する、即ち後進カップリング機構39eを係合状態にして、後進カウンタギヤ39cと第1出力軸37とを係合させることで、第1変速機構30は、第1入力軸27から受けた機械的動力を、後進ギヤ段39により、回転方向を逆方向に変えると共に変速し、トルクを変化させて第1出力軸37に伝達することが可能となっている。
第1変速機構30の第1出力軸37には、第1駆動ギヤ37cが結合されており、当該第1駆動ギヤ37cは、動力統合ギヤ58と噛み合っている。動力統合ギヤ58には、車両推進軸66が結合されている。車両推進軸66は、後述する終減速装置70を介して、駆動輪88が結合された駆動軸80と係合している。つまり、第1変速機構30の第1出力軸37と、駆動軸80及び駆動輪88は係合している。
以上のように、第1変速機構30における各カップリング機構31e,33e,35e,39eの係合状態と解放状態(非係合状態)との切替えは、図示しないアクチュエータを介してECU100により制御される。ECU100は、第1変速機構30の変速段31,33,35,39のうちいずれか1つの変速段を選択する場合、選択する変速段に対応するカップリング機構を係合状態にすると共に、第1変速機構30において選択していない変速段に対応するカップリング機構を解放状態にする。これにより、第1変速機構30は、第1入力軸27で受けた機械的動力を、選択された変速段で変速して、第1出力軸37に伝達し、駆動軸80に向けて出力することが可能となっている。
また、ECU100が、第1変速機構30の変速段31,33,35,39をいずれも選択しない場合、第1変速機構30のカップリング機構31e,33e,35e,39eを全て解放状態にする。これにより、第1変速機構30は、第1入力軸27と第1出力軸37との間における機械的動力の伝達を遮断することが可能となっている。
一方、第2変速機構40は、第1変速機構30と同様に、複数の歯車対を備えた平行軸歯車装置として構成されており、第2群の変速段は、偶数段、すなわち第2速ギヤ段42と、第4速ギヤ段44と、第6速ギヤ段46から構成されている。第2変速機構40の入力軸28(以下、第2入力軸と記す)には、後述するモータ50のロータ52が結合されている。
第2速ギヤ段42は、歯車対で構成されており、第2入力軸28に結合されている固定歯車である第2速メインギヤ42aと、第2出力軸48を中心に回転可能に設けられ、第2速メインギヤ42aと噛み合うルーズ歯車である第2速カウンタギヤ42cとを有している。第2変速機構40には、第2速ギヤ段42に対応して、第2速カウンタギヤ42cと第2出力軸48とを係合させることが可能な第2速カップリング機構42eが設けられている。
ECU100が第2速ギヤ段42を選択する、即ち第2速カップリング機構42eを係合状態にして、第2速カウンタギヤ42cと第2出力軸48とを係合させることで、第2入力軸28からの機械的動力は、第2速メインギヤ42a及び第2速カウンタギヤ42cを介して第2出力軸48に伝達される。これにより、第2変速機構40は、第2入力軸28から受けた機械的動力を、第2速ギヤ段42により変速し、トルクを変化させて、第2出力軸48に伝達させることが可能となっている。
第4速ギヤ段44は、歯車対で構成されており、第2入力軸28に結合されている固定歯車である第4速メインギヤ44aと、第2出力軸48を中心に回転可能に設けられ、第4速メインギヤ44aと噛み合うルーズ歯車である第4速カウンタギヤ44cとを有している。第2変速機構40には、第4速ギヤ段44に対応して、第4速カウンタギヤ44cと第2出力軸48とを係合させることが可能な第4速カップリング機構44eが設けられている。
ECU100が第4速ギヤ段44を選択する、即ち第4速カップリング機構44eを係合状態にして、第4速カウンタギヤ44cと第2出力軸48とを係合させることで、第2変速機構40は、第2入力軸28から受けた機械的動力を、第4速ギヤ段44により変速し、トルクを変化させて、第2出力軸48に伝達することが可能となっている。
第6速ギヤ段46は、歯車対で構成されており、第2入力軸28に結合されている固定歯車である第6速メインギヤ46aと、第2出力軸48を中心に回転可能に設けられ、第6速メインギヤ46aと噛み合うルーズ歯車である第6速カウンタギヤ46cとを有している。第2変速機構40には、第6速ギヤ段46に対応して、第6速カウンタギヤ46cと第2出力軸48とを係合可能な第6速カップリング機構46eが設けられている。
ECU100が第6速ギヤ段46を選択する、即ち第6速カップリング機構46eを係合状態にして、第6速カウンタギヤ46cと第2出力軸48とを係合させることで、第2変速機構40は、第2入力軸28から受けた機械的動力を、第6速ギヤ段46により変速し、トルクを変化させて、第2出力軸48に伝達することが可能となっている。
第2変速機構40の第2出力軸48には、第2駆動ギヤ48cが結合されており、当該第2駆動ギヤ48cは、動力統合ギヤ58と噛み合っている。動力統合ギヤ58には、車両推進軸66が結合されており、車両推進軸66は、後述する終減速装置70を介して、駆動輪88に結合された駆動軸80と係合している。つまり、第2変速機構40の第2出力軸48と、駆動軸80及び駆動輪88は係合している。
以上のように、第2変速機構40における各カップリング機構42e,44e,46eの係合状態と解放状態(非係合状態)との切替えは、図示しないアクチュエータを介してECU100により制御される。ECU100は、第2変速機構40の変速段42,44,46のうちいずれか1つの変速段を選択する場合、選択する変速段に対応するカップリング機構を係合状態にすると共に、第2変速機構40において選択しない変速段に対応するカップリング機構を解放状態にする。これにより、第2変速機構40は、第2入力軸28で受けた機械的動力を、選択された変速段で変速して、第2出力軸48に伝達し駆動軸80に向けて出力することが可能となっている。
また、ECU100が、第2変速機構40の変速段42,44,46をいずれも選択しない場合には、第2変速機構40のカップリング機構42e,44e,46eを全て解放状態にする。これにより、第2変速機構40は、第2入力軸28と第2出力軸48との間における機械的動力の伝達を遮断することが可能となっている。
また、ハイブリッド車両1の駆動装置10には、内燃機関5が機関出力軸8から出力する機械的動力を、第1変速機構30及び第2変速機構40のうちいずれか一方に伝達させる動力伝達装置として、デュアルクラッチ機構20が設けられている。デュアルクラッチ機構20は、機関出力軸8と第1変速機構30の第1入力軸27とを係合させることが可能な摩擦クラッチ装置である第1クラッチ21と、機関出力軸8と第2変速機構40の第2入力軸28とを係合させることが可能な摩擦クラッチ装置である第2クラッチ22とを有している。なお、第1クラッチ21及び第2クラッチ22には、湿式多板クラッチや、乾式単板クラッチを用いることができる。
第1クラッチ21は、円板状の摩擦板を有し、摩擦板の摩擦力により機械的動力を伝達する摩擦式ディスククラッチ等で構成されている。第1クラッチ21は、内燃機関5の機関出力軸8と第1変速機構30の第1入力軸27とを係合させることが可能に構成されている。第1クラッチ21が係合状態となることで、機関出力軸8と第1入力軸27が係合して一体に回転することが可能となる。
第2クラッチ22は、第1クラッチ21と同様に、摩擦式ディスククラッチ等で構成されており、内燃機関5の機関出力軸8と第2変速機構40の第2入力軸28とを係合させることが可能に構成されている。第2クラッチ22を係合状態にすることで、機関出力軸8と第2入力軸28が係合して一体に回転することが可能となる。
第1クラッチ21及び第2クラッチ22の係合状態と解放状態(非係合状態)との切替えは、図示しないアクチュエータを介してECU100により制御される。ECU100は、デュアルクラッチ機構20において、第1クラッチ21又は第2クラッチ22のうちいずれか一方を係合状態にして、他方を解放状態にすることで、内燃機関5からの機械的動力を、第1変速機構30及び第2変速機構40のうちいずれか一方に伝達させることが可能となっている。
ここで、第1クラッチ21及び第2クラッチ22から構成されるデュアルクラッチ機構20の詳細な構造の一例について図2を用いて説明する。図2に示すように、デュアルクラッチ機構20において、機関出力軸8には、デュアルクラッチ機構20のクラッチハウジング14aが結合されている。すなわち、クラッチハウジング14aは、機関出力軸8と一体に回転する。クラッチハウジング14aは、後述する摩擦板27a,28aを収容可能に構成されている。
これに対して、第1変速機構30の第1入力軸27と、第2変速機構40の第2入力軸28は、同軸に配置されており、2重軸構造となっている。具体的には、第1入力軸27は、中空シャフトとして構成されており、第1入力軸27内には、第2入力軸28が延びている。内側の軸である第2入力軸28は、外側の軸である第1入力軸27に比べて軸方向に長く構成されている。機関出力軸8側から駆動輪88側に向かうに従って、まず、第1変速機構30の各変速段のメインギヤ31a,33a,35a,39aが配設されており、次に、第2変速機構40の各変速段のメインギヤ42a,44a,46aが配設されている。
第1入力軸27の端には、円板状の摩擦板27aが結合されており、一方、第2入力軸28の端にも、同様に摩擦板28aが結合されている。これら摩擦板27a,28aは、上述のクラッチハウジング14a内に収容されている。第1クラッチ21は、摩擦板27aと対向して設けられた摩擦相手板(図示せず)と、摩擦相手板を駆動するアクチュエータ(図示せず)とを有している。摩擦相手板が摩擦板27aをクラッチハウジング14aに押し付けることで、第1クラッチ21は、機関出力軸8と、第1変速機構30の第1入力軸27とを係合することが可能となっている。
これと同様に、第2クラッチ22は、摩擦板28aに対向して設けられた摩擦相手板(図示せず)が、摩擦板28aをクラッチハウジング14aに押し付けることで、機関出力軸8と、第2変速機構40の第2入力軸28とを係合することが可能となっている。デュアルクラッチ機構20における、第1及び第2クラッチ21,22にそれぞれ対応して設けられた摩擦相手板の駆動は、ECU100により制御されることとなる。
なお、上述のデュアルクラッチ機構20の詳細な構造において、第1変速機構30の第1入力軸27と第2変速機構40の第2入力軸28は同軸に配置されるものとしたが、デュアルクラッチ機構20の詳細な構造は、これに限定されるものではない。例えば、図3に示すように、第1入力軸27と第2入力軸28は、所定の間隔を空けて平行に延びるよう配置されるものとしても良い。この変形例のデュアルクラッチ機構20においては、機関出力軸8の端に、駆動ギヤ14cが結合されている。駆動ギヤ14cには、第1ギヤ16と、第2ギヤ18が噛み合っており、第1ギヤ16は、第1クラッチ21に結合されており、第2ギヤ18は、第2クラッチ22に結合されている。第1クラッチ21は、第1変速機構30の第1入力軸27と、機関出力軸8に係合する第1ギヤ16とを係合可能に構成されている。一方、第2クラッチ22は、第2変速機構40の第2入力軸28と、機関出力軸8に係合する第2ギヤ18とを係合可能に構成されている。
第1及び第2クラッチ21,22は、それぞれ摩擦式クラッチ等の任意のクラッチ機構で構成することができる。第1クラッチ21及び第2クラッチ22において交互に係合状態と解放状態を切替ることで、機関出力軸8から出力される内燃機関5の機械的動力は、駆動ギヤ14cから、第1変速機構30の第1入力軸27、又は第2変速機構40の第2入力軸28のいずれかに伝達されることとなる。第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放状態は、ECU100により制御される。
また、ハイブリッド車両1の駆動装置10には、原動機としてモータ50が設けられている。モータ50は、供給された電力を機械的動力に変換して出力する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換して回収する発電機としての機能とを兼ね備えた回転電機、いわゆるモータジェネレータである。モータ50は、永久磁石式交流同期電動機で構成されており、後述するインバータ110から三相の交流電力の供給を受けて回転磁界を形成するステータ54と、回転磁界に引き付けられて回転する回転子であるロータ52とを有している。モータ50には、ロータ52の回転角位置を検出するレゾルバ(図示せず)が設けられており、ロータ52の回転角位置に係る信号をECU100に送出している。
モータ50のロータ52は、第2変速機構40の第2入力軸28に結合されており、モータ50がロータ52から出力する機械的動力(トルク)は、第2変速機構40の第2入力軸28に伝達される。つまり、モータ50のロータ52と第2変速機構40の第2入力軸28は係合している。また、モータ50は、駆動輪88から第2出力軸48を介してロータ52に伝達された機械的動力(トルク)を交流電力に変換して二次電池120に回収することも可能となっている。
なお、第2入力軸28とロータ52との間には、ロータ52の回転速度を減速して第2入力軸28に伝達する減速機構や、ロータ52の回転速度を変速して第2入力軸28に伝達する変速機構を設けるものとしても良い。
なお、以下の説明において、モータ50を電動機として機能させて、モータ50がロータ52から機械的動力を出力することを「力行」と記す。これに対して、モータ50を発電機として機能させて、駆動輪88からモータ50のロータ52に伝達された機械的動力を電力に変換して回収すると共に、このときロータ52に生じる回転抵抗により、ロータ52及びこれに係合する部材(例えば、駆動輪88)の回転を制動することを「回生制動」と記す。加えて、モータ50に回生制動を行わせることにより、モータ50のロータ52に係合する駆動軸80及び駆動輪88に作用するトルクを「回生制動トルク」と記す。モータ50による力行と回生制動、すなわちモータ50の電動機/発電機としての機能の切替えと、駆動輪88に作用する回生制動トルクは、ECU100により制御される。
また、ハイブリッド車両1には、モータ50に交流電力を供給する電力供給装置として、インバータ110が設けられている。インバータ110は、二次電池120から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ50に供給することが可能に構成されている。また、インバータ110は、モータ50からの交流電力を直流電力に変換して二次電池120に回収することも可能に構成されている。このようなインバータ110からモータ50への電力供給、及びモータ50からの電力回収は、ECU100により制御される。
また、ハイブリッド車両1の駆動装置10には、原動機から車両推進軸66に伝達された機械的動力を、減速すると共に、駆動輪88に係合する左右の駆動軸80に分配する終減速装置70が設けられている。終減速装置70は、車両推進軸66に結合された駆動ピニオン68と、駆動ピニオン68とリングギヤ72が直交して噛み合う差動機構74とを有している。終減速装置70は、原動機すなわち内燃機関5及びモータ50のうち少なくとも一方から車両推進軸66に伝達された機械的動力を、駆動ピニオン68及びリングギヤ72により減速し、差動機構74により左右の駆動軸80に分配して、駆動軸80に結合されている駆動輪88を回転駆動することが可能となっている。
また、ハイブリッド車両1には、内燃機関5及びモータ50と、第1及び第2変速機構30,40における変速動作と、第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放状態とを協調して制御する制御手段として、ECU100が設けられている。ECU100は、機関出力軸8の回転角位置(以下、クランク角と記す)に係る信号と、二次電池120の蓄電状態(SOC)に係る信号と、モータ50のロータ52の回転角位置に係る信号等を検出している。また、ECU100は、第1変速機構30及び第2変速機構40において選択されている変速段、すなわちカップリング機構31e〜46eの係合/解放状態と、第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放状態とを検出している。また、ECU100は、運転者により操作される、アクセルペダル(図示せず)の操作量に係る信号と、ブレーキペダル(図示せず)の操作量に係る信号とを検出している。
これら信号に基づいて、ECU100は、各種制御変数を算出している。制御変数には、内燃機関5の機関出力軸8の回転速度(以下、機関回転速度と記す)と、内燃機関5が機関出力軸8から出力するトルク(以下、機関負荷と記す)と、モータ50のロータ52の回転速度(以下、モータ回転速度と記す)と、モータ50がロータ52から出力するトルク(以下、モータ出力トルクと記す)と、第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放状態と、第1及び第2変速機構30,40において現在選択されている変速段と、ハイブリッド車両1の走行速度(以下、車速と記す)と、二次電池120の蓄電状態等が含まれている。
これら制御変数に基づいて、ECU100は、内燃機関5及びモータ50の運転状態を把握している。ECU100は、第1及び第2変速機構30,40における変速動作、すなわち各カップリング機構31e〜46eの係合/解放状態と、第1クラッチ21及び第2クラッチ22の係合/解放状態と、モータ50の力行及び回生制動とを制御することが可能となっている。また、ECU100は、モータ50のモータ回転速度と、モータ出力トルク及び回生制動トルクとを、内燃機関5の機関負荷及び機関回転速度とを制御することが可能となっている。
以上のように構成された車両用駆動装置10において、ECU100が第1変速機構30の第1群の変速段31,33,35,39のうちいずれか1つの変速段を選択し、対応するカップリング機構を係合状態にして、さらに第1クラッチ21を係合状態にすると共に第2クラッチ22を解放状態にすることで、機関出力軸8は、第1入力軸27、第1出力軸37、動力統合ギヤ58、車両推進軸66、終減速装置70を介して駆動軸80と係合する。これにより、第1変速機構30は、内燃機関5の機関出力軸8から出力された機械的動力を、第1入力軸27で受けて、変速段(奇数段)31,33,35、及び後進ギヤ段39のうち選択した変速段により変速し、トルクを変化させて、駆動輪88に係合する駆動軸80に向けて出力することが可能となっている。
この場合、駆動輪88の回転は、動力統合ギヤ58を介して第2変速機構40の第2出力軸48に伝達される。ECU100が第2変速機構40の第2群の変速段42,44,46のうちいずれか1つの変速段を選択して、対応するカップリング機構を係合状態にしているとき、動力統合ギヤ58から第2出力軸48に伝達された機械的動力は、第2変速機構40の変速段(偶数段)42,44,46のうち選択されている変速段により変速され、第2入力軸28に伝達されて、モータ50のロータ52を回転させる。なお、ECU100が第2変速機構40の変速段42,44,46をいずれも選択しないとき、すなわち第2変速機構40のカップリング機構42e,44e,46eを全て解放状態にしているときには、第2出力軸48と第2入力軸28との間で動力伝達が遮断されて、駆動輪88の回転は、第2入力軸28に伝達されることはない。
一方、ECU100が、第2変速機構40の第2群の変速段42,44,46のうちいずれか1つの変速段を選択して、対応するカップリング機構42e,44e,46eを係合状態にして、さらに第2クラッチ22を係合状態にすると共に第1クラッチ21を解放状態にすることで、機関出力軸8は、第2入力軸28、第2出力軸48、動力統合ギヤ58、車両推進軸66、終減速装置70を介して駆動軸80と係合する。これにより、第2変速機構40は、内燃機関5の機関出力軸8及びモータ50のロータ52から出力された機械的動力を、第2入力軸28で受けて、各変速段(偶数段)42,44,46のうち選択した変速段により変速し、トルクを変化させて、駆動輪88に係合する駆動軸80に向けて出力することが可能となっている。
この場合、駆動輪88の回転は、動力統合ギヤ58を介して第1変速機構30の第1出力軸37に伝達される。ECU100が第1変速機構30の第1群の変速段31,33,35,39のうちいずれか1つの変速段を選択し、対応するカップリング機構31e,33e,35e,39eを係合状態にしているとき、動力統合ギヤ58から第1出力軸37に伝達された機械的動力は、第1変速機構30の変速段(奇数段)31,33,35及び後進ギヤ段39のうち選択された変速段により変速され、第1入力軸27に伝達されて、当該第1入力軸27を回転させる。なお、ECU100が第1変速機構30の変速段31,33,35,39をいずれも選択しないとき、すなわち第1変速機構30のカップリング機構31e,33e,35e,39eを全て解放状態にしているときには、第1出力軸37と第1入力軸27との間で動力伝達が遮断されて、駆動輪88の回転は、第1入力軸27に伝達されることはない。
以上のように構成されたハイブリッド車両1は、第1クラッチ21及び第2クラッチ22を交互につなぎ替えることで、変速時において、機関出力軸8と駆動輪88との間における動力伝達の途切れを抑制することが可能となっており、以下に詳細を説明する。
まず、ECU100が第1及び第2変速機構30,40の変速段31〜46のうちいずれか1つの変速段を選択する。例えば、選択した変速段が第1変速機構30の変速段31,33,35,39のうち第1速ギヤ段31である場合、ECU100は、第1速ギヤ段31に対応する第1速カップリング機構31eを係合状態にすると共に、その他のカップリング機構33e,35e,39eを解放状態にする。そして、ECU100は、第1クラッチ21を係合状態にすると共に第2クラッチ22を解放状態にする。これにより、駆動装置10は、内燃機関5からの機械的動力を、第1入力軸27で受け、第1群(奇数段)の変速段31,33,35のうち選択した変速段である第1速ギヤ段31により変速し、第1出力軸37から駆動軸80に伝達して、駆動輪88を回転駆動することができる。
このとき、ECU100は、第2変速機構40の変速段42,44,46のうち、第1変速機構30において選択している変速段である第1速ギヤ段31より、一段高速(ハイギヤ)側の変速段である第2速ギヤ段42を選択し、対応する第2速カップリング機構42eを係合状態にすることで、第2変速機構40の第2入力軸28を空転させる。このようにして、第1速ギヤ段31から第2速ギヤ段42への変速動作、すなわち第1クラッチ21及び第2クラッチ22の係合/解放動作に備えている。
そして、第1変速機構30の第1速ギヤ段31から、第2変速機構40の第2速ギヤ段42への変速(アップシフト)を行う場合、ECU100が、第1クラッチ21を解放状態にしながら第2クラッチ22を係合状態にすることで、駆動装置10は、第1クラッチ21と第2クラッチ22とを掴み替える動作、いわゆる「クラッチ・トゥ・クラッチ」を行う。この動作により、駆動装置10は、機関出力軸8からの動力伝達経路を、徐々に第1変速機構30の第1入力軸27から第2変速機構40の第2入力軸28に移していき、第2速ギヤ段42への変速が完了することとなる。
このようにして、駆動装置10は、第1変速機構30の変速段、すなわち奇数段である第1速ギヤ段31から、第2変速機構40の変速段、すなわち偶数段である第2速ギヤ段42への変速時において、機関出力軸8から駆動軸80への動力伝達に途切れを生じさせることなく変速することができる。
また、ハイブリッド車両1は、原動機として内燃機関5とモータ50とを併用又は選択使用することで、様々な車両走行(走行モード)を実現することができる。例えば、原動機として内燃機関5のみを選択使用する「エンジン走行」、原動機として内燃機関5及びモータ50を併用する「ハイブリッド走行」、原動機としてモータ50のみを選択使用する「モータ走行」等がある。
これら車両走行は、運転者が要求する車両駆動力や、モータ50に供給する電力を貯蔵する二次電池120の蓄電状態に応じて、ECU100により、逐次、自動的に切替えられる。以下に、各走行モードにおけるECU100の制御と、内燃機関5、第1クラッチ21及び第2クラッチ22、第1変速機構30及び第2変速機構40、及びモータ50の動作を併せて説明する。
ECU100が、第1クラッチ21を係合状態にすると共に第2クラッチ22を解放状態にすることで、駆動装置10は、内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力を、第1入力軸27で受け、第1変速機構30の変速段31,33,35,39のいずれか1つにより変速し、第1出力軸37から動力統合ギヤ58を介して駆動軸80に伝達し、駆動輪88を回転駆動することができる。このようにして、ハイブリッド車両1は、第1クラッチ21を係合状態にしている場合に、原動機として内燃機関5のみを選択使用する「エンジン走行」を実現することができる。
この場合、駆動輪88及び駆動軸80には、動力統合ギヤ58を介して第2出力軸48が係合しているため、第2変速機構40のカップリング機構42e,44e,46eのいずれか1つが係合状態にある場合、第2入力軸28は、駆動輪88の回転速度すなわちハイブリッド車両1の車速に比例する回転速度で回転することとなる。
このとき、ECU100がモータ50を力行させて、ロータ52から第2入力軸28に出力トルクを伝達することで、駆動装置10は、内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力と、モータ50のロータ52からの機械的動力とを、それぞれ第1変速機構30、第2変速機構40で変速し、動力統合ギヤ58で統合して駆動軸80に伝達することができる。このようにして、ハイブリッド車両1は、第1クラッチ21を係合状態にしている場合に、原動機として内燃機関5とモータ50とを併用する「ハイブリッド走行」を実現することができる。
一方、ECU100が第1クラッチ21を解放状態にすると共に第2クラッチ22を係合状態にすることで、駆動装置10は、内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力を、第2入力軸28で受け、第2変速機構40の変速段42,44,46のいずれか1つにより変速し、第2出力軸48から動力統合ギヤ58を介して駆動軸80に伝達し、駆動輪88を回転駆動することができる。このようにして、ハイブリッド車両1は、第2クラッチ22を係合状態にしている場合に、原動機として内燃機関5のみを選択使用する「エンジン走行」を実現することができる。
この場合、駆動輪88及び駆動軸80には、動力統合ギヤ58を介して第1出力軸37が係合しているため、第1変速機構30のカップリング機構31e,33e,35e,39eのいずれか1つが係合状態にある場合、第1入力軸27は、ハイブリッド車両1の車速に比例する回転速度で回転することとなる。
このとき、ECU100がモータ50を力行させて、ロータ52から第2入力軸28に出力トルクを伝達することで、駆動装置10は、モータ50のロータ52からの機械的動力と内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力とを、第2入力軸28で統合し、第2変速機構40により変速して、動力統合ギヤ58を介して駆動軸80に伝達することができる。このようにして、ハイブリッド車両1は、第2クラッチ22を係合状態にしている場合に、原動機として内燃機関5とモータ50とを併用する「ハイブリッド走行」を実現することができる。
また、ハイブリッド車両1にモータ走行を行わせる場合、上述のエンジン走行及びハイブリッド走行の制御とは異なり、ECU100は、第1クラッチ21及び第2クラッチ22をいずれも解放状態に制御すると共に、モータ50を力行させる。ECU100は、第2変速機構40の変速段42,44,46のうち、いずれか1つの変速段を選択し、対応するカップリング機構を係合状態にする。駆動装置10は、モータ50のロータ52からの機械的動力を、第2入力軸28で受け、第2変速機構40の変速段42,44,46のうち選択した変速段で変速して、動力統合ギヤ58から駆動軸80に伝達する。
以上のように構成されたハイブリッド車両1において、エンジン走行やハイブリッド走行など原動機としての内燃機関5を用いた走行を行っている場合、すなわち内燃機関の作動中においては、その運転状態に応じて内燃機関5に異常な振動が生じることがあり、図4を用いて説明する。図4は、内燃機関の機関回転速度と固有振動周波数との関係を説明する図である。
内燃機関5は、上述のようにピストン往復動機関であり、気筒内においては機関回転速度に応じた所定の時間間隔で爆発燃焼が行われる。このため、内燃機関5には、機関回転速度に比例した周波数で、爆発燃焼に起因する励振力が生じる。例えば、内燃機関5が直列6気筒型の4ストロークエンジンであり、機関回転速度が600[rpm]で運転されている場合、1秒あたり30回の爆発燃焼が行われるため、内燃機関5には、機関回転速度に比例して30Hzの周波数の励振力が生じる。
このように内燃機関5に生じた励振力の周波数が、内燃機関5に固有の振動周波数である固有振動周波数となった場合、すなわち、機関回転速度がある特定の回転速度となったときに、内燃機関5に生じた励振力が増幅されて、内燃機関5に共振現象が生じることがある。内燃機関5の固有振動周波数は、その設計仕様から予め知ることができる。
このように、内燃機関5においては、図4に示すように、機関回転速度が特定の回転速度領域内にあるとき、内燃機関5に生じた励振力が、共振現象等により所定の振動レベル以上に増幅されて、固有振動等の異常な振動が生じることがある。このような異常振動が生じる機関回転速度の領域を、「振動発生速度域」と規定する。振動発生速度域は、内燃機関5に固有振動が生じる機関回転速度を含んでいる。本実施例において、振動発生速度域は、内燃機関5の設計仕様に応じて複数設定されている。
ハイブリッド車両1が原動機として内燃機関5を用いた走行、すなわち原動機として内燃機関5のみを選択使用するエンジン走行や、原動機として内燃機関5とモータ50とを併用するハイブリッド走行を行っている場合、機関回転速度が振動発生速度域内にあると、内燃機関5に異常な振動が生じ、その振動が機関出力軸8と係合状態にある第1クラッチ21又は第2クラッチ22を介して第1及び第2変速機構30,40に伝達されて、さらに、第1及び第2変速機構30,40を含む駆動装置10から車体に伝達されて、ハイブリッド車両1の運転者や乗員に不快感を与えてしまう虞がある。
そこで、本実施例に係る車両用駆動装置10において、制御手段としてのECU100は、原動機として内燃機関5を用いた走行(エンジン走行/ハイブリッド走行)を行っているとき、機関回転速度が、内燃機関5の固有振動に対応して予め設定された振動発生速度域内である場合には、第1及び第2クラッチ21,22を解放状態にして、原動機としてモータ50のみを選択使用するモータ走行を行うことを特徴としており、以下に、機関回転速度が振動発生速度域に達する際にECUが実行するクラッチの係合/解放動作に係る制御処理(以下、振動発生速度域クラッチ制御と記す)について、図1、及び図5〜図8を用いて説明する。
図5は、ECUが実行する振動発生速度域クラッチ制御を示すブローチャートである。図6は、ECUが実行するモータの出力決定制御を示すフローチャートである。図7は、ECUが実行するクラッチ係合/解放制御を示すフローチャートである。図8は、機関回転速度が振動発生速度域に達する際の駆動装置及び内燃機関の動作を説明するタイミングチャートである。
以下に、一例として、原動機として内燃機関5のみを選択使用し、機関出力軸8からの機械的動力を第1速ギヤ段31により変速して駆動輪88に伝達させて、ハイブリッド車両1を加速させているときに、機関回転速度が振動発生速度域に達する場合について説明する。
図8に時点T0で示すように、駆動装置10においては、第1変速機構30において第1速ギヤ段31が選択されると共に、第1クラッチ21が係合状態に、且つ第2クラッチ22が解放状態に制御されている。内燃機関5はトルクを発生しており、機関出力軸8から出力される機械的動力は、第1クラッチ21を介して第1入力軸27に伝達され、第1速ギヤ段31により変速されて、動力統合ギヤ58から駆動軸80及び駆動輪88に伝達されている。このようにして、ハイブリッド車両1は、原動機として内燃機関5を選択使用するエンジン走行を行って加速している。
なお、このとき、モータ50は力行しておらず、ロータ52を空転させている。また、第2変速機構40の変速段42,44,46は、エンジン走行による次の変速に備えて、予め第2速ギヤ段42を選択しておくものとしても良いし、原動機としてモータ50のみを選択使用するモータ走行に備えて、変速段42,44,46をいずれも選択しない状態にするものとしても良い。
このとき、図5に示すように、ステップS100において、ECU100は、各種制御変数を取得する。各種制御変数には、内燃機関5の機関負荷及び機関回転速度、モータ50のモータ出力トルク及びモータ回転速度、第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放状態、第1及び第2変速機構30,40において選択されている変速段などが含まれている。
そして、ステップS102において、ECU100は、ハイブリッド車両1が原動機として内燃機関5を用いた走行、すなわちエンジン走行又はハイブリッド走行を行っている最中か否かを判定する。すなわち、内燃機関5が作動中であり、駆動装置10が、機関出力軸8から出力する機械的動力を、第1クラッチ21又は第2クラッチ22を介して第1入力軸27又は第2入力軸28で受けているか否かを判定している。
なお、原動機として内燃機関5を用いた走行を行っているか否かの判定は、例えば、内燃機関5が機関出力軸から出力する機関出力トルク(機関負荷)と、第1クラッチ21及び第2クラッチ22の係合/解放状態から判定することができる。機関出力トルクが正の値であり、且つ第1クラッチ21又は第2クラッチ22が係合状態にある場合には、ハイブリッド車両1は、原動機として内燃機関5を用いた走行を行っているものと判断することができる。
原動機として内燃機関5を用いた走行を行っていない、すなわち原動機としてモータ50のみを選択使用する走行を行っている(No)と判定された場合、再びステップS100に戻り、ECU100は、各種制御変数を取得する。
一方、図8に時点T0〜T1aに示すように、原動機として内燃機関5を用いた走行中である(Yes)と判定された場合、すなわちエンジン走行中又はハイブリッド走行中であると判定された場合、ステップS104において、ECU100は、その時点における機関回転速度を制御変数として取得する。
そして、ステップS106において、機関回転速度が、予め設定された振動発生速度域の近傍の回転速度(以下、判定回転速度と記し、図に符号Ncで示す)に達したか否かを判定する。判定回転速度は、このまま加速(又は減速)を継続すると、機関回転速度が振動発生速度域内に入るような回転速度に設定されており、振動発生速度域に対して低速側と高速側の両方に設定することができる。振動発生速度域及び判定回転速度は、予め適合実験等により求められており、制御定数としてECU100のROM(図示せず)に記憶されている。図8に時点T0で示すように、機関回転速度が判定回転速度Ncに達しない(No)と判定された場合、再び、ステップS100に戻る。
一方、図8に時点T1aで示すように、機関回転速度が判定回転速度Ncに達した(Yes)と判定された場合、ECU100は、ステップS110において、モータ50がロータ52から出力する機械的動力を決定する制御処理(以下、モータ出力決定制御と記す)を実行する。
モータ出力決定制御ルーチンは、図6に示すように、まず、ステップS112において、ECU100が、現在の機関回転速度と機関負荷を取得する。
そして、ステップS114において、ECU100は、モータ50のロータ52が入力軸に係合する第2変速機構40において選択する変速段を決定する。すなわち、モータ50がロータ52から出力する機械的動力を、変速段42,44,46のうち、どの減速比で変速して、トルク及び回転速度を変化させるかを決定する。
図8に時点T1aで示すように、機関出力軸8からの機械的動力を、第1速ギヤ段31により変速して駆動輪88に向けて伝達させていた場合、第2変速機構40において、第1速ギヤ段31に減速比が近い第2速ギヤ段42を選択する。
そして、ステップS116において、ECU100は、内燃機関5の機関出力軸8から出力される機械的動力が、駆動装置10に伝達されなくなっても、その分、モータ50がロータ52から出力する機械的動力が補うことで、車速に変動を生じさせることなくハイブリッド車両1を走行させるように、モータ出力トルクを決定する。
モータ回転速度は、ステップS114で決定された第2変速機構40において選択される変速段と、車速すなわち駆動輪88及び駆動軸80の回転速度により必然的に決まり、モータ出力トルクは、モータ回転速度と、内燃機関5が機関出力軸8から出力していた機械的動力に基づいて決定することができる。
そして、時点T1aにおいて、ECU100は、決定されたモータ回転速度及びモータ出力トルクに基づいてモータ50の力行を開始する、すなわち、モータ出力トルクの増大を開始する(S118)。そして、モータ出力決定制御ルーチンから、図5に示す振動発生速度域クラッチ制御ルーチンに戻る。
ステップS120において、ECU100は、モータ50がロータ52から出力する機械的動力が、(ステップS116で決定された)所望のモータ出力トルクに達したか否かを判定する。すなわち、第1及び第2クラッチ21,22を双方共に解放状態にして、機関出力軸8と、第1入力軸27又は第2入力軸28との間における機械的動力の伝達を遮断しても、駆動軸80及び駆動輪88を駆動する駆動トルクが急激に減少することがないか否かを判定する。
モータ50からの機械的動力が、ステップS116で決定されたモータ出力トルクに達した(Yes)と判定された場合、ステップS130において、ECU100は、第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放動作に係る制御処理(以下、クラッチ係合/解放制御と記す)を実行する。
図7に示すように、クラッチ係合/解放制御ルーチンのステップS132において、ECU100は、第1クラッチ21及び第2クラッチ22を双方共に解放状態にする。すなわち、図8に時点T0〜T1cで示すように、駆動装置10において、機関出力軸8からの機械的動力を、第1クラッチ21を介して第1入力軸27に伝達させていた場合には、時点T1cにおいて、第1クラッチ21を係合状態から解放状態に制御する。
なお、機関出力軸8からの機械的動力を、第2クラッチ22を介して第2入力軸28に伝達させていた場合には、当該第2クラッチ22を係合状態から解放状態に制御する。このようにして、内燃機関5の機関出力軸8と、駆動装置10の第1入力軸27及び第2入力軸28との間における動力伝達を遮断する。
このようにして、モータ50の力行を行うと共に第1及び第2クラッチ21,22を解放状態にすることで、ハイブリッド車両1は、原動機としてモータ50のみを選択使用するモータ走行を行うことになる。第1及び第2クラッチ21,22を解放状態にすることで、内燃機関5に生じた固有振動等の異常な振動が、機関出力軸8から第1クラッチ21又は第2クラッチ22を介して、駆動装置10の第1入力軸27又は第2入力軸28に伝達されることを抑制することができる。
なお、第1及び第2クラッチ21,22を解放状態にすることで、駆動装置10は、内燃機関5からの機械的動力を、第1及び第2変速機構30,40により変速して、駆動輪88に伝達することができなくなるが、その分の機械的動力を、モータ50に発生させ、駆動輪88に伝達させているので、駆動輪88を駆動する合計の駆動トルクが変動してしまうことを抑制することができる。
このように第1及び第2クラッチ21,22を双方共に解放状態にした後、時点T1c〜後述する時点T2aにおいて、ECU100は、内燃機関5の機関負荷が略ゼロの状態、すなわち機関出力軸8を空転させた状態で、機関回転速度をそのまま上昇させる、いわゆる内燃機関5の空ぶかし(いわゆるレーシング)を行う。このときの機関回転速度の上昇を図に二点鎖線で示す。
これにより、図8に時点T1c〜時点T2aで示すように、第1クラッチ21及び第2クラッチ22が解放状態のまま、機関回転速度が振動発生速度域(図8にハッチングで示す)を通り過ぎる。このとき、ステップS134において、ECU100は、所定の時間間隔で機関回転速度を制御変数として取得している。
そして、ステップS136において、ECU100は、機関回転速度が、振動発生速度域外にあるか否かを判定する。すなわち、機関回転速度が振動発生速度域を通り過ぎたか否かを判定している。図8に示す時点T2a直前のように、機関回転速度が振動発生速度域内である(No)と判定された場合、第1及び第2クラッチ21,22を解放状態にしたまま、内燃機関5の空ぶかしを継続して機関回転速度を上昇させる。
一方、図8に時点T2aで示すように、機関回転速度が、振動発生速度域外である(Yes)と判定された場合、ステップS138において、ECU100は、機関回転速度が、振動発生速度域を通り過ぎたものと判断して、係合状態から一時的に解放状態にしていた第1クラッチ21又は第2クラッチ22を、再び係合状態にする。これにより、内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力が、再び駆動装置10に伝達されて、駆動輪88の駆動に供される。
その直後すなわち所定時間経過後、ステップS140において、すなわち第1クラッチ21又は第2クラッチ22を係合状態にした時点T2aから所定時間経過後の時点T2cにおいて、図6に示すステップS118において開始したモータ50の力行、すなわちモータ出力トルクの増大を終了する。この時点T2c以降において、ハイブリッド車両1は、原動機として内燃機関5のみを選択使用するエンジン走行を行って加速する。
以上に説明したように本実施例に係る車両用駆動装置10は、機関出力軸8からの機械的動力を第1入力軸27で受け、複数の変速段31,33,35,39のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪88に向けて伝達可能な第1変速機構30と、機関出力軸8及びロータ52からの機械的動力を、当該ロータ52と係合する第2入力軸28で受け、複数の変速段42,44,46のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪88に向けて伝達可能な第2変速機構40と、機関出力軸8と第1入力軸27とを係合可能な第1クラッチ21と、機関出力軸8と第2入力軸28とを係合可能な第2クラッチ22と、第1クラッチ21及び第2クラッチ22の係合/解放状態と、モータ50の力行を制御可能な制御手段としてのECU100とを備えている。
ECU100は、機関回転速度が、内燃機関5の固有振動に対応して予め設定された振動発生速度域内である場合には、第1及び第2クラッチ21,22を解放状態にして、原動機としてモータ50を選択使用するモータ走行を行わせるものとしたので、駆動輪88を駆動する合計の駆動トルクが変動することを抑制しつつ、内燃機関5に生じた振動が機関出力軸8から第1クラッチ21又は第2クラッチ22を介して第1及び第2変速機構30,40に伝達されることを抑制して、第1及び第2変速機構30,40を含む駆動装置10の振動を抑制することができる。
また、ECU100は、機関回転速度が振動発生速度域に対応して予め設定された回転速度に達したときに、モータ50の力行を開始し、モータ50の力行を開始した直後に、第1及び第2クラッチ21,22を解放状態にするものとしたので、駆動輪88を駆動する合計の駆動トルクが変動することを抑制しつつ、第1及び第2クラッチ21,22を解放状態にする際に、駆動装置10から駆動輪88への動力伝達に途切れが生じてしまうことを抑制することができる。
なお、本実施例において、ハイブリッド車両1が、原動機として内燃機関5のみを選択使用するエンジン走行中において、第1及び第2クラッチ21,22を解放状態して、内燃機関5に生じた固有振動等の異常な振動が、第1及び第2変速機構30,40に伝達されることを抑制するものとしたが、本発明に係る制御手法が適用される車両走行状態は、上述のエンジン走行中に限定されるものではない。原動機として内燃機関5を用いた車両走行中であれば、本発明に係る制御手法を適用することができ、例えば、原動機として内燃機関5とモータ50とを併用するハイブリッド走行中にも適用することができる。
この場合、第1及び第2クラッチ21,22を解放状態にしているときには、内燃機関5からの機械的動力が、駆動装置10に伝達されない分だけ、モータ出力トルクを増大させることで、駆動輪88を駆動する合計の駆動トルクが変動することを抑制しつつ、内燃機関5に生じた振動が機関出力軸8から第1クラッチ21又は第2クラッチ22を介して第1及び第2変速機構30,40に伝達されることを抑制することができる。
本実施例に係る車両用駆動装置の制御について、図9〜図11を用いて説明する。図9は、ハイブリッド車両及び駆動装置の概略構成を示す模式図である。図10は、ECUが実行する固有振動判定時クラッチ制御を示すフローチャートである。図11は、ECUが実行するクラッチ係合/解放制御を示すフローチャートである。本実施例に係る車両用駆動装置において、制御手段としてのECUは、内燃機関に固有振動が生じているか否かを判定する機能(固有振動判定手段)を有し、固有振動が生じていると判定された場合には、第1及び第2クラッチを解放状態にして、原動機としてモータのみを選択使用するモータ走行を行う点で、実施例1と異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例1と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図9に示すように、内燃機関5には、その振動を検出する振動検出センサ7が設けられている。振動検出センサ7は、圧電素子等を用いた加速度センサで構成することができる。振動検出センサ7には、内燃機関5の気筒内に生じるノッキング(異常燃焼)を検出する、いわゆるノックセンサを用いることができる。振動検出センサ7は、検出した内燃機関5の振動に係る信号を、ECU100Bに送出している。
ECU100Bは、振動検出センサ7からの内燃機関5の振動に係る信号を検出している。ECU100Bは、検出された振動に係る信号に基づいて、内燃機関5に生じている振動レベルや振動周波数を推定することが可能となっている。これら振動レベルや振動周波数に基づいて、ECU100Bは、内燃機関5に固有振動が生じているか否かを判定する機能(固有振動判定手段)を有している。
ハイブリッド車両1に原動機として内燃機関5を用いた走行、すなわちエンジン走行又はハイブリッド走行を行わせているときに、ECU100Bは、以下に説明する固有振動判定時クラッチ制御を、所定時間経過ごとに繰り返し実行する。
図10に示すように、まず、ステップS200において、ECU100は、各種制御変数を取得する。各種制御変数には、内燃機関5の機関負荷及び機関回転速度、モータ50のモータ出力トルク及びモータ回転速度、第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放状態、第1及び第2変速機構30,40において選択されている変速段などが含まれている。
そして、ステップS202において、ECU100Bは、ハイブリッド車両1が原動機として内燃機関5を用いた走行、すなわちエンジン走行又はハイブリッド走行を行っている最中か否かを判定する。すなわち、内燃機関5が作動中であり、駆動装置10が機関出力軸8から出力する機械的動力を、第1クラッチ21又は第2クラッチ22を介して第1入力軸27又は第2入力軸28で受けているか否かを判定している。
原動機として内燃機関5を用いた走行を行っていない、すなわち原動機としてモータ50のみを選択使用する走行を行っている(No)と判定された場合、再びステップS200に戻る。
一方、原動機として内燃機関5を用いた走行中である(Yes)と判定された場合、すなわちエンジン走行中又はハイブリッド走行中であると判定された場合、ステップS204において、ECU100Bは、その時点における内燃機関5の振動レベルを制御変数として取得する。
そして、ステップS206において、検出された振動レベルが、予め設定された判定値を超えたか否かを判定する。この判定値は、固有振動が生じて内燃機関5が大きく振動するような値に設定されている。この判定値は、予め適合実験等により求められており、制御定数としてECU100BのROM(図示せず)に記憶されている。検出された振動レベルが判定値以下である(No)と判定された場合、再び、ステップS200に戻る。
一方、検出された振動レベルが判定値を超える(Yes)と判定された場合、ECU100Bは、ステップS210において、モータ50がロータ52から出力する機械的動力を決定する制御処理(モータ出力決定制御)を実行する。ステップS210におけるモータ出力決定制御は、上述の図6にステップS112〜S118で示す制御処理と同一のものを実行する。
ステップS220において、ECU100Bは、モータ50がロータ52から出力する機械的動力が、所望のモータ出力トルクに達したか否かを判定する。すなわち、第1及び第2クラッチ21,22を双方共に解放状態にして、機関出力軸8と第1入力軸27又は第2入力軸28との間における機械的動力の伝達を遮断しても、駆動軸80及び駆動輪88を駆動する駆動トルクが急激に減少することがないか否かを判定する。
モータ出力トルクが、所望の値に達した(Yes)と判定された場合、ステップS230において、ECU100Bは、第1及び第2クラッチ21,22の係合/解放動作に係る制御処理(クラッチ係合/解放制御)を実行する。
図11に示すように、クラッチ係合/解放制御ルーチンのステップS232において、ECU100Bは、第1クラッチ21及び第2クラッチ22を双方共に解放状態にする。これにより、内燃機関5に生じた固有振動等の異常な振動が、機関出力軸8から第1クラッチ21又は第2クラッチ22を介して、駆動装置10の第1入力軸27又は第2入力軸28に伝達されることを抑制することができる。その後、ステップS234において、再び、ECU100Bは、その時の振動レベルを制御変数として取得する。
そして、ステップS236において、ECU100Bは、振動検出センサ7により検出された振動レベルが、所定値以下であるか否かを判定する。この所定値は、ステップS206における判定値と同一の値や、より低い値に設定することができる。振動レベルが所定値を超えると判定された場合、ステップS232に戻り、第1及び第2クラッチ21,22の解放状態を継続する。
一方、振動レベルが所定値以下である(Yes)と判定された場合、内燃機関5に固有振動等の異常な振動が生じないものと判断して、ステップS238において、ECU100Bは、解放状態にしていた第1クラッチ21又は第2クラッチ22を、再び係合状態にする。これにより、内燃機関5の機関出力軸8からの機械的動力が、再び駆動装置10に伝達されて、駆動輪88の駆動に供される。
その直後すなわち所定時間経過後、ステップS240において、モータ50の力行、すなわちモータ出力トルクの増大を終了する。ハイブリッド車両1は、原動機として内燃機関5のみを選択使用するエンジン走行を再開する。
以上に説明したように本実施例において、制御手段としてのECU100Bは、内燃機関に固有振動が生じているか否かを判定する固有振動判定手段を含み、固有振動が生じていると判定された場合には、第1及び第2クラッチ21,22を解放状態にして、原動機としてモータのみを選択使用するモータ走行を行うものとしたので、駆動輪88を駆動する合計の駆動トルクが変動することを抑制しつつ、内燃機関5に生じた振動が機関出力軸8から第1クラッチ21又は第2クラッチ22を介して第1及び第2変速機構30,40に伝達されることを抑制して、第1及び第2変速機構30,40を含む駆動装置10の振動を抑制することができる。
なお、上述の各実施例において、原動機として設けられたモータ50は、供給された電力を機械的動力に変換して出力する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えたモータジェネレータであるものとしたが、本発明に係るモータは、これに限定されるものではない。原動機としてのモータは、ロータから変速機構の入力軸に機械的動力を出力できれば良く、例えば、供給電力を機械的動力に変換して出力する機能のみを有する電動機で構成するものとしても良い。
また、上述の各実施例において、第1変速機構30は、第1入力軸27で受けた機械的動力を、第1出力軸37から駆動輪88と係合する動力統合ギヤ58に伝達し、第2変速機構40は、第2入力軸28で受けた機械的動力を、第2出力軸48から動力統合ギヤ58に伝達するものとしたが、第1変速機構30及び第2変速機構40の態様は、これに限定されるものではない。第1変速機構30及び第2変速機構40は、それぞれ入力軸27,28で受けた機械的動力を、駆動輪88に向けて伝達可能であれば良く、例えば、第1変速機構30と第2変速機構40は、それぞれ第1入力軸27、第2入力軸28で受けた機械的動力を、駆動輪88と係合する共通の出力軸に伝達するものとしても良い。
また、上述の各実施例において、車両用駆動装置10は、内燃機関5の機関出力軸8及びモータ50のロータ52からの機械的動力を、第1変速機構30及び第2変速機構40のうち少なくとも一方により変速して、動力統合ギヤ58から、車両推進軸66、終減速装置70の差動機構74を介して駆動輪88に伝達するものとしたが、第1変速機構30及び第2変速機構40から駆動輪88に向けての動力伝達の態様は、これに限定されるものではない。駆動装置10において、第1変速機構30及び第2変速機構40は、それぞれ第1入力軸27及び第2入力軸28で受けた機械的動力を、駆動輪88に向けて伝達可能であれば良く、例えば、動力統合ギヤ58、又は当該動力統合ギヤ58と噛み合う第1及び第2駆動ギヤ37c,48cが、直接に差動機構74のリングギヤ72を駆動するものとしても良い。
以上のように、本発明は、原動機として内燃機関とモータとを備え、デュアルクラッチ式の変速機を備えたハイブリッド車両に有用であり、特に、2つの変速機構のうち一方の変速機構の入力軸にモータのロータが係合しているハイブリッド車両に有用である。
1 ハイブリッド車両
5 内燃機関
7 振動検出センサ(ノックセンサ)
8 機関出力軸
10 駆動装置(車両用駆動装置)
20 デュアルクラッチ機構
21 第1クラッチ
22 第2クラッチ
27 第1入力軸
28 第2入力軸
30 第1変速機構
31,33,35,39 ギヤ段(変速段、歯車対)
37 第1出力軸
40 第2変速機構
42,44,46 ギヤ段(変速段、歯車対)
48 第2出力軸
50 モータ(モータジェネレータ)
52 モータのロータ
58 動力統合ギヤ
66 車両推進軸
70 終減速装置
88 駆動輪
100,100B 車両用駆動装置の電子制御装置(ECU、制御手段、固有振動判定手段、振動検出手段)
5 内燃機関
7 振動検出センサ(ノックセンサ)
8 機関出力軸
10 駆動装置(車両用駆動装置)
20 デュアルクラッチ機構
21 第1クラッチ
22 第2クラッチ
27 第1入力軸
28 第2入力軸
30 第1変速機構
31,33,35,39 ギヤ段(変速段、歯車対)
37 第1出力軸
40 第2変速機構
42,44,46 ギヤ段(変速段、歯車対)
48 第2出力軸
50 モータ(モータジェネレータ)
52 モータのロータ
58 動力統合ギヤ
66 車両推進軸
70 終減速装置
88 駆動輪
100,100B 車両用駆動装置の電子制御装置(ECU、制御手段、固有振動判定手段、振動検出手段)
Claims (4)
- 原動機として内燃機関とモータとを備えた車両に用いられ、内燃機関の機関出力軸及びモータのロータから出力される機械的動力を、変速機構により変速して駆動輪に伝達可能な車両用駆動装置であって、
機関出力軸からの機械的動力を第1入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第1変速機構と、
機関出力軸及びロータからの機械的動力を、当該ロータと係合する第2入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第2変速機構と、
機関出力軸と第1入力軸とを係合可能な第1クラッチと、
機関出力軸と第2入力軸とを係合可能な第2クラッチと、
第1クラッチ及び第2クラッチの係合/解放状態と、モータの力行を制御可能な制御手段と、
を備え、
制御手段は、
機関回転速度が、内燃機関の固有振動に対応して予め設定された振動発生速度域内である場合には、第1及び第2クラッチを解放状態にして、原動機としてモータのみを選択使用するモータ走行を行う
ことを特徴とする車両用駆動装置。 - 請求項1に記載の車両用駆動装置において、
制御手段は、
機関回転速度が、振動発生速度域に対応して予め設定された回転速度に達したときに、モータの力行を開始し、
モータの力行を開始した直後に、第1及び第2クラッチを解放状態にする
ことを特徴とする車両用駆動装置。 - 原動機として内燃機関とモータとを備え、内燃機関の機関出力軸及びモータのロータから出力される機械的動力を、変速機構により変速して駆動輪に伝達可能な車両用駆動装置であって、
機関出力軸からの機械的動力を第1入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第1変速機構と、
機関出力軸及びロータからの機械的動力を、当該ロータと係合する第2入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか1つにより変速して、駆動輪に向けて伝達可能な第2変速機構と、
機関出力軸と第1入力軸とを係合可能な第1クラッチと、
機関出力軸と第2入力軸とを係合可能な第2クラッチと、
第1クラッチ及び第2クラッチの係合/解放状態と、モータの力行とを制御可能な制御手段と、
を備え、
制御手段は、
内燃機関に固有振動が生じているか否かを判定する固有振動判定手段を含み、
固有振動が生じていると判定された場合には、第1及び第2クラッチを解放状態にして、原動機としてモータのみを選択使用するモータ走行を行う
ことを特徴とする車両用駆動装置。 - 請求項3に記載の車両用駆動装置において、
固有振動判定手段は、
内燃機関の振動を検出する振動検出手段を含み、
検出された内燃機関の振動のレベルが、予め設定された判定値を超えた場合に、内燃機関に固有振動が生じていると判定する
ことを特徴とする車両用駆動装置。
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