JP2010070160A

JP2010070160A - 車両の駆動装置

Info

Publication number: JP2010070160A
Application number: JP2008242689A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Ideshio; 幸彦出塩; Hideaki Komada; 英明駒田; Hiroyuki Shibata; 寛之柴田; Tomohito Ono; 智仁大野; Seiji Masunaga; 聖二増永
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-04-02
Anticipated expiration: 2028-09-22
Also published as: JP5239681B2

Abstract

【課題】電動機のロックを維持するためのエネルギーを低減でき、しかもロック時のショックの発生を抑制できる車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置２は、第１モータ・ジェネレータ４と一体回転可能な連結部材２１をケース１７に対して係合させて第１モータ・ジェネレータ４をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態との間で切り替え可能で、かつ解放状態から係合状態への移行後に連結部材２１に生じる正転方向のトルクを利用することによりアクチュエータ３２の動力なしに係合状態を維持でき、かつ逆転方向の連結部材２１の回転を許容するロック機構３０を備え、解放状態から係合状態へ移行させる移行操作がアクチュエータ３２にて行われる際に連結部材２１が逆転方向に回転している状態となるように第１モータ・ジェネレータ４を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力伝達経路に配置された電動機をロックするロック機構を備えた車両の駆動装置に関する。

いわゆるハイブリッド車両に搭載された駆動装置として、湿式多板ブレーキを利用して電動機をロックするロック機構を備えたものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。

特開平８−１８３３４８号公報特開２００１−１７７３号公報

特許文献１の駆動装置は、電動機をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態とを切り替えることにより、電動機を使用した電気的な無段変速を実現する駆動モードと電動機を使用しない固定変速段を実現する駆動モードとを選択的に実行できる。しかしながら、特許文献１の駆動装置は、電動機のロックを解除しても湿式多板ブレーキの多板間に介在するオイルの剪断力により引き摺りトルクが発生する。また、電動機のロックを維持するためにはブレーキの各板が相互に押し付けられた状態を維持するエネルギーを供給し続ける必要がある。従って、特許文献１の駆動装置には、こうしたロック機構の存在により損失が大きくなるという問題がある。

そこで、本発明は、電動機のロックを維持するためのエネルギーを低減でき、しかもロック時のショックの発生を抑制できる車両の駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の駆動装置は、動力伝達経路に配置された電動機と、前記電動機と一体回転可能な回転部材を固定部材に対して係合させて前記電動機をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態との間で切り替え可能なロック機構と、を備え、前記ロック機構は、所定の動力により前記解放状態から前記係合状態へ移行させることができるアクチュエータと、前記解放状態から前記係合状態への移行後に前記回転部材に生じる所定方向のトルクを利用することにより前記アクチュエータの動力なしに前記係合状態を維持でき、かつ前記所定方向と反対方向の前記回転部材の回転を許容するセルフロック手段と、を有する車両の駆動装置であって、前記解放状態から前記係合状態へ移行させる移行操作が前記アクチュエータにて行われる際に前記回転部材が前記所定方向と反対方向に回転している状態となるように前記電動機を制御する制御手段を更に備えるものである（請求項１）。

この駆動装置によれば、アクチュエータによって一旦解放状態から係合状態へ移行させれば、その移行後に回転部材に生じる所定方向のトルクを利用することによりアクチュエータの動力なしに係合状態を維持することができる。従って、係合状態を維持するためにエネルギーの供給が必要ないため、ロック機構の搭載に伴う損失を低減することができる。また、解放状態から係合状態へ移行させる移行操作の際にはセルフロック手段が回転を許容する方向に回転部材が回転しているので、移行操作後すぐに回転部材がロックされることを回避できる。従って、移行操作に伴うショックの発生を抑制することができる。

第１の駆動装置の一態様において、前記制御手段は、前記回転部材に生じるトルクの目標値と実測値との差が低減するように前記電動機をフィードバック補正するとともに、前記アクチュエータにて前記移行操作が行われる際に前記フィードバック補正を禁止してもよい（請求項２）。移行操作が行われる際に電動機のフィードバック補正が行われていると、移行操作に伴う回転部材のトルクの低下に対して、その低下を補正すべく過大なトルクが発生するおそれがある。この態様によれば、移行操作が行われる際にこうしたフィードバック補正が禁止されるので、過大なトルクの発生を抑制することができる。これにより、移行操作に伴うショックの緩和に寄与することができる。

第１の駆動装置の一態様において、前記制御手段は、前記移行操作の開始後、前記回転部材に生じるトルクが徐々に低減するように前記電動機を制御してもよい（請求項３）。この態様によれば、移行操作が完了する際の回転数差を小さくできるので移行操作に伴うショックを低減することができる。

第１の駆動装置の一態様において、前記制御手段は、前記回転部材の回転数変化に基づいて前記移行操作の完了を判定してもよい（請求項４）。セルフロック手段の状態により、移行操作を行っても係合状態へ移行できない場合も考えられる。この態様によれば、回転部材の回転数変化に基づいて移行操作の完了を判定するため、解放状態から係合状態へ移行したことを確実に判定することができる。

第１の駆動装置の一態様において、前記動力伝達経路に配置された内燃機関を更に備え、前記制御手段は、前記移行操作の完了後に前記回転部材のトルクが０となるように前記電動機を制御してもよい（請求項５）。この態様によれば、移行操作の完了後に回転部材のトルクが０となるので、速やかに内燃機関を利用した走行モードへ切り替えることが可能になる。

本発明の第２の駆動装置は、動力伝達経路に配置された電動機と、前記電動機と一体回転可能な回転部材を固定部材に対して係合させて前記電動機をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態との間で切り替え可能なロック機構と、を備え、前記ロック機構は、所定の動力により前記解放状態から前記係合状態へ移行させることができるアクチュエータと、前記解放状態から前記係合状態への移行後に所定の位相差範囲外において前記回転部材に生じるトルクを利用することにより前記アクチュエータの動力なしに前記係合状態を維持でき、かつ前記位相差範囲内において前記回転部材の回転を許容するセルフロック手段と、を有する車両の駆動装置であって、前記解放状態から前記係合状態へ移行させる移行操作が前記アクチュエータにて行われる際に前記回転部材が前記位相差範囲内に維持されるように前記電動機を制御する制御手段を更に備えるものである（請求項６）。

また、本発明の第３の駆動装置は、動力伝達経路に配置された電動機と、前記電動機と一体回転可能な回転部材を固定部材に対して係合させて前記電動機をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態との間で切り替え可能なロック機構と、を備え、前記ロック機構は、前記固定部材に対して静止した摩擦部と、前記摩擦部から離れた状態から前記摩擦部に接触する状態までの間を移動でき、かつ前記回転部材と一体回転するクラッチ要素と、前記解放状態から前記係合状態へ移行させる際に前記クラッチ要素を前記摩擦部に引き寄せて接触させるアクチュエータと、前記解放状態から前記係合状態への移行後に所定の位相差範囲外において前記回転部材に生じるトルクを利用して前記クラッチ要素を前記摩擦部に押し付ける方向の力を発生させ、かつ前記位相差範囲内において前記回転部材の回転を許容する係合補助手段と、を有する車両の駆動装置であって、前記解放状態から前記係合状態へ移行させる移行操作が前記アクチュエータにて行われる際に前記回転部材が前記位相差範囲内に維持されるように前記電動機を制御する制御手段を更に備えるものである（請求項７）。

これらの駆動装置によれば、係合状態を維持するためのエネルギーの供給が不要又はその供給量を低減できる。そして、移行操作が行われる際に回転部材の回転が許容される位相差範囲内に維持されるため、移行操作後すぐに回転部材がロックされることを回避できる。従って、電動機のロックを維持するためのエネルギーを低減でき、しかも移行操作に伴うショックの発生を抑制することができる。

以上説明したように、本発明の駆動装置によれば、係合状態を維持するためにエネルギーの供給が不要又はその供給量を低減できるため、ロック機構の搭載に伴う損失を低減することができる。また、解放状態から係合状態の移行後に車両の走行状態に応じてアクチュエータからの動力を利用して係合状態の維持を補助する駆動継続状態とアクチュエータからの動力を停止する駆動停止状態と切り替えることができるため、例えばセルフロック手段による誤解放が懸念される走行状態の際に駆動継続状態へ切り替えることにより、アクチュエータからの動力を利用して係合状態の維持を補助することができる。従って、解放状態から係合状態への切替後におけるセルフロック手段の誤解放を防止できるため、係合状態を確実に維持することが可能になる。

（第１の形態）
図１は本発明の一形態に係る駆動装置が組み込まれた車両の全体構成を概略的に示しており、図２は図１に示された駆動装置の要部を詳細に示している。車両１はいわゆるハイブリッド車両として構成されている。周知のようにハイブリッド車両は、内燃機関を走行用の駆動力源として備えるとともに、電動機を他の走行用の駆動力源として備えた車両である。車両１は、駆動輪と内燃機関とが車両前部に位置するＦＦレイアウトの車両として構成されている。

これらの図に示すように、駆動装置２は、内燃機関３と、電動機としての第１モータ・ジェネレータ４と、内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４がそれぞれ連結された動力分配機構５と、車両１の駆動輪１０に動力を出力するための出力ギア６とを備えている。また、駆動装置２には変速機構７を介して出力ギア６に連結された第２モータ・ジェネレータ８が設けられている。出力ギア６の動力は差動装置１１を介して左右の駆動輪１０に伝達される。

内燃機関３は、火花点火型の多気筒内燃機関として構成されており、その動力は入力軸１５を介して動力分配機構５に伝達される。入力軸１５と内燃機関３との間にはダンパ１６が介在しており、内燃機関３のトルク変動はダンパ１６にて吸収される。第１モータ・ジェネレータ４と第２モータ・ジェネレータ８とは同様の構成を持っていて、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えている。第１モータ・ジェネレータ４は、固定部材であるケース１７に固定されたステータ４ａと、そのステータ４ａの内周側に同軸に配置されたロータ４ｂとを備えている。第２モータ・ジェネレータ８も同様に、ケース１７に固定されたステータ８ａと、そのステータ８ａの内周側に同軸に配置されたロータ８ｂとを備えている。

動力分配機構５は、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車であるサンギアＳｕ１と、そのサンギアＳｕ１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉ１と、これらのギアＳｕ１、Ｒｉ１に噛み合うピニオン２０を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ１とを備えている。この形態では、入力軸１５がキャリアＣｒ１に、第１モータ・ジェネレータ４が回転部材としての連結部材２１を介してサンギアＳｕ１に、出力ギア６がリングギアＲｉ１にそれぞれ連結されている。図２に示すように、連結部材２１は中空状に構成されて、かつ入力軸１５が挿入された状態で軸受２２、２３を介してケース１７に支持されている。連結部材２１の外周には第１モータ・ジェネレータ４のロータ４ｂが固定されている。

図１に示すように、減速機構７は、第２モータ・ジェネレータ８の回転を減速して出力ギア６に伝達するための機構であり、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。減速機構７は外歯歯車であるサンギアＳｕ２と、そのサンギアＳｕ２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉ２と、これらのギアＳｕ２、Ｒｉ２に噛み合うピニオン２５を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ２とを備えている。この形態では、サンギアＳｕ２が第２モータ・ジェネレータ８に、リングギアＲｉ２が出力ギア６にそれぞれ連結されており、キャリアＣｒ２はケース１７に固定されている。これにより、第２モータ・ジェネレータ８の回転が減速されて出力ギア６に伝達されるとともに、第２モータ・ジェネレータ８の動力が増幅されて出力ギア６に伝達される。

駆動装置２には、第１モータ・ジェネレータ４をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態とを切り替えることにより、駆動モードを変更するためのロック機構３０が設けられている。このロック機構３０により、第１モータ・ジェネレータ４を使用した電気的な無段変速を実現する駆動モードと第１モータ・ジェネレータ４を使用しない固定変速段を実現する駆動モードとを選択的に実行できる。ロック機構３０は、連結部材２１とケース１７との間に介在して連結部材２１をケース１７に対して固定できるセルフロック手段としての係合機構３１と、係合機構３１を動作させるソレノイド型のアクチュエータ３２とを備えている。ロック機構３０の詳細は後述するが、まずは図３及び図４を参照しながらロック機構３０の概要を説明する。

図３及び図４はロック機構３０の概要を説明するための説明図である。図３は第１モータ・ジェネレータ４をロックできる係合状態を示しており、図４は第１モータ・ジェネレータ４のロックが解除された解放状態を示している。ロック機構３０の係合機構３１には互いに同軸の内輪３５及び外輪３６と、これら内輪３５及び外輪３６の間に形成された環状空間Ｓに設けられた介在部材３７とが設けられている。内輪３５は連結部材２１に固定されていて連結部材２１と一体回転する。外輪３６はケース１７に固定されている。ロック機構３０はアクチュエータ３２を利用して係合機構３１の介在部材３７を動作させることにより、第１モータ・ジェネレータ４をロックできる係合状態とそのロックを解除する解放状態とを切り替えることができる。

図３及び図４から理解できるように、アクチュエータ３２により解放状態から係合状態へ移行した後には、第１モータ・ジェネレータ４の正転方向（＋方向）への回転が制限されてロックされる。そして、係合状態への移行後において、連結部材２１に正転方向のトルク（正トルク）が作用している限りにおいて、介在部材３７によって内輪３５及び外輪３６間の環状空間Ｓを拡大させる方向に力が働くため、アクチュエータ３２の動力なしに係合状態が維持される。つまり、連結部材２１に発生する正トルクによって、内輪３５、外輪３６及び介在部材３７の間にいわゆる楔効果が発生して係合機構３１はセルフロック状態となる。

また、係合状態において正転方向とは反対方向の逆転方向（−方向）のトルク（負トルク）が連結部材２１に作用した場合には、環状空間Ｓを拡大させる方向への力が失われるためアクチュエータ３２の動力なしにセルフロックが解除されて係合状態から解放状態へ移行できる。換言すれば、係合状態への移行後は、連結部材２１の逆転方向の回転が係合機構３１にて許容される。また、介在部材３７は解放状態が維持される方向へ後述のリターンスプリング４２にて付勢されている。従って、図４に示すように、ロック機構３０が解放状態の場合には、アクチュエータ３２の動力なしに解放状態が維持されて、正転方向及び逆転方向のそれぞれへ連結部材２１の回転が許容される。

図５及び図６は、ロック機構３０の詳細を示した断面図であり、図５は係合状態を、図６は解放状態をそれぞれ示している。これらの図に示すように、内輪３５と外輪３６との間に形成される環状空間Ｓには、略等間隔で７個の介在部材３７が設けられている。介在部材３７は円柱状に構成されている。環状空間Ｓは、介在部材３７毎に設けられた区間Ｓａを有しており、各区間Ｓａは正転方向に向かって徐々に半径方向の幅が狭まるように形成されている。各区間Ｓａの後端部は介在部材３７よりも幅が大きくなっている。

環状空間Ｓには、介在部材３７を保持するポケット３８ａが介在部材３７毎に形成された環状の保持器３８が設けられている。保持器３８は、内輪３５及び外輪３６のそれぞれに対して相対回転できる。ロック機構３０には、アクチュエータ３２の動力を保持器３８を介して介在部材３７に伝達するための伝達機構３９が設けられている。伝達機構３９は、保持器３８から半径方向外側に延びるレバー４０と、アクチュエータ３２に接続されてレバー４０の先端にリンク結合されたロッド４１とを備えている。ロック機構３０には、解放状態となる方向に保持器３８を付勢するリターンスプリング４２が設けられている。リターンスプリング４２はその一端がロッド４１に形成されたスプリングシート４３に、他端がケース１７にそれぞれ支持されている。

ロック機構３０はこうした構成を有しているため、図５の係合状態において連結部材２１及び内輪３５に正トルクが作用すると、介在部材３７によって各区間Ｓａを拡大させる方向に力が作用する。これにより、アクチュエータ３２の動力なしに、換言すれば保持器３８に力を加えなくても連結部材２１に正トルクが作用している限りにおいてセルフロック状態となって係合状態を維持できる。図５の係合状態において、連結部材２１に反対方向の負トルクが作用すると、各区間Ｓａを拡大させる方向への力が失われ、かつリターンスプリング４２の弾性力が保持器３８に作用するため、セルフロックが解除されて図６の解放状態へ移行できる。また、係合状態への移行後には連結部材２１の逆転方向の回転が係合機構３１にて許容される。一旦解放状態へ移行した後には、リターンスプリング４２の弾性力によって解放状態がアクチュエータ３２の動力なしに維持される。また、図６の解放状態から図５の係合状態への切り替えは、アクチュエータ３２がリターンスプリング４２の弾性力に打ち勝つようにロッド４１を駆動してレバー４０を正転方向に移動させた状態で、連結部材２１に正トルクが作用することにより実現される。一旦係合状態へ移行した後は上述の通り係合状態の維持のためにアクチュエータ３２の動力は不要である。

図１に示したように、ロック機構３０に設けられたアクチュエータ３２の動作はコンピュータとして構成されたロック制御装置４５にて制御される。ロック制御装置４５は駆動装置２を制御するトランスミッションコントロールユニットなどの他のコンピュータと兼用されてもよいし、ロック機構３０の制御のために専用に設けられてもよい。ロック制御装置４５には、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ４６と、駆動装置２の負荷（駆動力）に相関するアクセル開度に応じた信号を出力するアクセル開度センサ４７とがそれぞれ電気的に接続されている。

ロック機構３０の係合状態及び解放状態間の切り替えはロック制御装置４５にて行われるが、本形態は解放状態から係合状態へ移行させる移行操作がアクチュエータ３２にて行われる際の制御に特徴を有している。まずは、図７及び図８を参照しながら本形態に係る制御の概要を説明する。

図７は、解放状態から係合状態へ移行する際にロック制御装置４５にて行われた制御結果の一例を示すタイミングチャートである。この図は、解放状態から係合状態へ移行する際の、車速、アクセル開度、係合指令の有無、内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４の各回転数、内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４の各トルク、並びにアクチュエータ３２の作動状態の時間的変化が同一時間軸に示されている。この移行例においては車速及びアクセル開度のそれぞれが一定である。係合状態及び解放状態間の切り替えは、車両１の走行状態を代表するパラメータである車速及びアクセル開度に基づいて行われる。

時刻ｔ１では、ロック制御装置４５は車速及びアクセル開度が係合状態へ切り替えるべき領域に該当したと判断して係合指令を出力する（ＯＦＦ→ＯＮ）。時刻ｔ２では、その係合指令に応答して第１モータ・ジェネレータ４の回転数を逆転方向の所定値ｎｔへ変化させ、そして時刻ｔ４に至るまでその回転数を所定値ｎｔに維持する（回転同期制御）。この回転同期制御において目標値となる所定値ｎｔは係合機構３１による係合が適正に行われる値として定められている。

時刻ｔ３では、係合指令に応答してアクチュエータ３２に対して電力供給が行われ、アクチュエータ３２による移行操作が開始する。その移行操作の開始に合わせて、第１モータ・ジェネレータ４のトルク（連結部材２１のトルク）についてのフィードバック補正を禁止し、かつ第１モータ・ジェネレータ４のトルクを所定値ｔｔに制御する。なお、移行操作時以外の通常時には、ロック制御装置４５にて連結部材２１に生じるトルクの目標値と実測値との差が低減するように第１モータ・ジェネレータ４をフィードバック補正が行われている。このフィードバック補正は、車両１の走行状態が適正に維持されるように、所定のプログラムに基づいて第１モータ・ジェネレータ４のトルクの目標値を演算し、不図示のトルクセンサで取得したトルクの実測値との差を減少させる操作量を演算し、その操作量を第１モータ・ジェネレータ４に与える周知の制御である。

移行操作の開始後、時刻ｔ４から第１モータ・ジェネレータ４のトルク（の大きさ）を徐々に低減させる。図８は、内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４が連結された動力分配機構５の共線図を示しており、破線が移行操作完了前、実線が移行操作完了後を示している。この図から理解できるように、第１モータ・ジェネレータ４のトルクｔｇを徐々に低減させると、内燃機関３のトルクｔｅによって第１モータ・ジェネレータ４の回転数は０に近づく。こうしたトルクの低減制御により、図７の時刻ｔ５において第１モータ・ジェネレータ４の回転数が０に到達し、その回転数が０の状態で所定時間経過した時（時刻ｔ６）に移行操作の完了を判定する。つまり、時刻ｔ５〜ｔ６間に示した回転数変化を検出した場合に移行操作の完了を判定する。移行操作の完了と同時に第１モータ・ジェネレータ４に対する電力供給を停止する。これにより、連結部材２１のトルク（第１モータ・ジェネレータ４のトルク）は０に変化する。なお、第１モータ・ジェネレータ４に対する電力供給を停止する代りに、電力供給を維持しつつ第１モータ・ジェネレータ４のトルクを０に操作することもできる。

以上の制御によれば、アクチュエータ３２による移行操作が行われる際に、連結部材２１が逆転方向に回転している状態にあるため、移行操作後すぐに連結部材２１がロックされることを回避できる。そのため、移行操作に伴うショックの発生を抑制できる。図８に示したように、仮に、連結部材２１が正転方向に回転している状態で移行操作を行った場合には、係合機構３１の特性上、想像線の位置から実線の位置へ瞬間的に矢印Ｆ方向に移動しなければならないので大きなショックが発生する。係合機構３１は移行操作の際に摩擦ブレーキのように回転要素を滑らせながら慣性エネルギーを徐々に摩擦エネルギーへ変換することが難しいためである。

ロック制御装置４５は、こうした制御を実現するため図９に示す制御ルーチンを実行している。図９はロック制御装置４５が実行する制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムはロック制御装置４５にて保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１では、車速センサ４６及びアクセル開度センサ４７のそれぞれからの信号を読み込んで、車速及びアクセル開度を車両１の走行状態を代表するパラメータとして取得する。

ステップＳ２では、車両１の走行状態が、解放状態から係合状態へ切り替えるべき領域として定義された係合領域に該当するか否かを判定する。係合領域に該当する場合はステップＳ３に進み、係合領域に該当しない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ３では、アクチュエータ３２がＯＮになっているか、即ち移行操作が開始しているか否かを判定する。移行操作が開始している場合はステップＳ８に進み、移行操作の開始前の場合はステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、上述した回転同期制御が完了しているか、即ち回転同期制御により第１モータ・ジェネレータ４の回転数が所定値ｎｔに維持されているか否かを判定する。回転同期制御が完了した場合はステップＳ６に進み、回転同期制御の完了前であればステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、上述した回転同期制御を開始又は続行する。即ち、逆転方向の回転数が所定値ｎｔとなるように第１モータ・ジェネレータ４を制御する。そしてステップＳ１１に進む。

ステップＳ６では、回転同期制御が完了したため、アクチュエータ３２に対する電力供給を開始する。即ち、解放状態から係合状態への移行操作を開始する。

ステップＳ７では、上述したフィードバック補正を禁止するとともに、第１モータ・ジェネレータ４のトルクｔｇを所定値ｔｔに制御する。そしてステップＳ１１に進む。

ステップＳ８では、移行操作が完了したか否かを判定する。その判定は図７の時刻ｔ５〜ｔ６間に示した回転数変化に基づいて行われる。具体的には、第１モータ・ジェネレータ４の回転数が０に到達し、その回転数が０の状態で所定時間経過したことを条件として移行操作の完了が判定される。移行操作の完了を判定した場合はステップＳ１０に進み、そうでない場合はステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、第１モータ・ジェネレータ４のトルクを徐々に低減させる。一回の処理で低減するトルクの低減量は処理周期を考慮して適宜に設定される。

ステップＳ１０では、移行操作の完了に合わせて、第１モータ・ジェネレータ４に対する電力供給を停止する。これにより、第１モータ・ジェネレータ４のトルクは０に変化する。上述したように、第１モータ・ジェネレータ４に対する電力供給を停止する代りに、電力供給を維持しつつ第１モータ・ジェネレータ４のトルクを０に操作することも可能である。

ステップＳ１１では、ステップＳ８と同様に移行操作の完了を判定し、移行操作が完了した場合はルーチンを終了し、移行操作の完了前であればステップＳ１に処理を戻す。

以上の制御ルーチンをロック制御装置４５が実行することにより、上述した効果を発揮することができ、ロック制御装置４５は本発明に係る制御手段として機能する。

（第２の形態）
次に、図１０〜１４を参照して本発明の第２の形態を説明する。本形態はロック機構の構成及び制御内容を除いて第１の形態と同一である。従って、第２の形態に係るロック機構を備えた駆動装置が組み込まれた車両の全体構成に関しては図１及び図２が適宜参照される。また、以下の説明において第１の形態と共通する構成に関しては図１０〜図１４に第１の形態と同一符号を付して説明を省略する。また、特に断らない限り、図７及び図９に示した第１の形態に係る制御と同一の制御を第２の形態に対しても適用できる。

図１０及び図１１は、第２の形態に係るロック機構５０の詳細を示した図であり、図１０は解放状態を、図１１は係合状態をそれぞれ示している。ロック機構５０は、セルフロック手段としての係合機構５１と、係合機構５１を動作させるアクチュエータ５２とを備えている。係合機構５１には連結部材２１が接続されており、連結部材２１を介して第１モータ・ジェネレータ４のトルクが入力される。アクチュエータ５２は係合機構５１とケース１７との間に介在しており、ケース１７に対して固定されている。

係合機構５１には、連結部材２１に固定された第１クラッチ板５５と、この第１クラッチ板５５と同軸に配置された第２クラッチ板５６と、これらのクラッチ板５５、５６の間に介在する球状の介在部材５７とが設けられている。各クラッチ板５５、５６は円板状に構成されていて、各クラッチ板５５、５６の対向面には介在部材５７を保持するＶ字溝５８、５９が形成されている。

図１２は第１クラッチ板５５を軸線方向から見た状態を示しており、図１３及び図１４は各クラッチ板５５、５６を半径方向から見た状態を示している。図１３は各クラッチ板５５、５６の位相が一致している状態を、図１４は各クラッチ板５５、５６の位相がずれている状態をそれぞれ示している。図１２から明らかなように、第１クラッチ板５５に設けられたＶ字溝５８は、周方向に等間隔に６個並べられている。第２クラッチ板５６に形成された他方のＶ字溝５９も同様に周方向に等間隔に６個並べられている。各Ｖ字溝５８、５９は、第１クラッチ板５５の中心線を含む断面で切断した場合には断面半円形をなしている（図１０及び図１１参照）。また、図１２に示すように、第１クラッチ板５５の軸線方向から見ると、各Ｖ字溝５８、５９は、第１クラッチ板５５の中心寄りの内側縁部と中心から離れた外側縁部とが同心の円弧をなすように湾曲している。更に、図１３及び図１４に示すように、第１クラッチ板５５の半径方向から見ると、各Ｖ字溝５８、５９はＶ字状に形成されていて、回転方向（図の上又は下方向）に関して深さが徐々に浅くなっている。

図１０に示すように、ロック機構５０が解放状態の場合、係合機構５１の第２クラッチ板５６とアクチュエータ５２との間には所定の隙間Ｇが形成されている。第２クラッチ板５６とアクチュエータ５２との間には、アクチュエータ５２から離れる方向に第２クラッチ板５６を付勢するリターンスプリング６０が設けられている。そのため、解放状態においては、第２クラッチ板５６が第１クラッチ板５５に接近する方向に押し付けられた状態で、第１クラッチ板５５と第２クラッチ板５６とが供回りする。

アクチュエータ５２には第２クラッチ板５６と接触し得る摩擦部６１と、摩擦部６１に組み込まれた電磁石６２とが設けられている。摩擦部６１はケース１７に対して静止している。第２クラッチ板５６は磁性金属で構成されているため、図１０の状態でアクチュエータ５２が電磁石６２を励磁すると、第２クラッチ板５６はリターンスプリング６０の弾性力に抗してアクチュエータ５２側に引き寄せられる。そして、電磁石６２の磁力により第２クラッチ板５６が摩擦部６１に接触した場合には、第２クラッチ板５６と摩擦部６１との間に摩擦力が生じるため第２クラッチ板５６が摩擦部６１に対して停止する。つまり、図１１に示すように、第１モータ・ジェネレータ４をロックする係合状態へ移行する。

第１クラッチ板５５に正トルクが生じている場合、図１４に示すように、各クラッチ板５５、５６の位相がずれることにより、介在部材５７がＶ字溝５８、５９内の浅い位置に位置に移動して、第２クラッチ板５６を摩擦部６１に押し付ける力が発生する。そのため、係合状態に移行した後に第１クラッチ板５５に（連結部材２１に）正トルクが作用している限りにおいてその押し付け力は維持される。そのため、解放状態における電磁石６２の励磁によって、一旦第２クラッチ板５６が摩擦部６１に接触した場合には、その後電磁石６２への電力供給を停止しても第２クラッチ板５６と摩擦部６１との摩擦力が失われることがないから係合状態を維持することが可能になる。つまり、アクチュエータ５２の動力なしに係合状態を維持できるセルフロック状態を実現できる。但し、第２クラッチ板５６を摩擦部６１に押し付ける力は各クラッチ板５５、５６の位相差に応じて変化する。例えば、その位相差が図１４に示すように位相差範囲Ｒを超えた場合、つまり位相差範囲Ｒ外では十分な押し付け力が生じるため係合状態を維持できる。その一方で、位相差範囲Ｒ内では第１クラッチ板５５の回転が許容される。

図１１の係合状態おいて連結部材２１に正トルクと反対方向の負トルクが作用すると第２クラッチ板５６を摩擦部６１に押し付ける力が失われ、かつ各クラッチ板５５、５６の位相差が位相差範囲Ｒ内に収まるため（図１３も参照）、セルフロックが解除されて図１０の解放状態へ移行する。解放状態へ移行した後には、リターンスプリング６０の弾性力によってアクチュエータ５２の動力なしに図１０の解放状態が維持される。図１０の解放状態においては、正転方向及び逆転方向のそれぞれへの連結部材２１の回転が許容される。

図１０に示すように、アクチュエータ５２に対する制御はロック制御装置４５にて行われるが、第２の形態は解放状態から係合状態へ移行させる移行操作の際に、各クラッチ板５５、５６の位相差を上述した位相差範囲Ｒ内に維持することに特徴を有している。ロック機構５０は、各クラッチ板５５、５６の位相差を検出するため、第１クラッチ板５５に設けられた第１レゾルバ６５と、第２クラッチ板５６に設けられた第２レゾルバ６６とを更に備えている。各レゾルバ６５、６６からの信号はロック制御装置４５に入力され各クラッチ板５５、５６の位相差が演算される。

ロック制御装置４５は、車両１の走行状態が解放状態から係合状態へ移行させるべき係合領域に該当した場合には、アクチュエータ５２に電力供給を開始する前に各クラッチ板５５、５６の位相差が位相差範囲Ｒ内に維持されるように第１モータ・ジェネレータ４を制御する。そして、その位相差が位相差範囲Ｒ内に維持されている状態で、アクチュエータ５２による移行操作が行われる。

従って、第２の形態によれば、アクチュエータ５２による移行操作が行われる際に連結部材２１の回転が許容される位相差範囲内に維持されるため、移行操作後すぐに第１モータ・ジェネレータ４がロックされることを回避できる。従って、移行操作に伴うショックの発生を抑制することができる。このような制御をロック制御装置４５が行うことにより、ロック制御装置４５は本発明に係る制御手段として機能することができる。

第２の形態は、第２クラッチ板５６を摩擦部６１に押し付ける力がセルフロック可能な程度となるように、Ｖ字溝５８、５９の傾斜角等の押し付け力に影響する諸条件が設定されている。これにより、アクチュエータ５２の動力なしに係合機構５１は単独で係合状態を維持できる。しかしながら、係合状態におけるその押し付け力が低下するように係合機構５１の諸条件を変更することにより、係合機構５１をアクチュエータ５２を補助する手段として機能させることもできる。つまり、アクチュエータ５２の動力と係合機構５１による押し付け力とを利用して係合状態を維持することもできる。

係合機構５１の諸条件をこのように変更した場合には、アクチュエータ５２のみで係合状態を維持する場合と比較して、係合状態を維持するために必要なアクチュエータの動力を低減させることができる。そして、係合機構５１による助けを借りることを条件として係合状態が維持されるようにアクチュエータ５２の動力を制御する場合には、連結部材２１に対する反トルクの作用によって第２クラッチ板５６を摩擦部６１へ押し付ける方向の力が失われることを契機として直ちに係合状態から解放状態へ移行させることが可能になる。ロック機構５０をこのように使用する場合には、係合機構５１は、セルフロック手段の代りに、本発明に係る係合補助手段として機能するとともに、係合機構５１の第１クラッチ板５５及び第２クラッチ板５６の組み合わせが本発明に係るクラッチ要素に相当する。

本発明は、上記の各形態に限定されず、種々の形態にて実施できる。本発明の駆動装置はハイブリッド車両に適用することに限定されるものではない。従って、何らかの動力伝達経路に設けられた電動機をロックする駆動装置として本発明を実施することができる。また、セルフロック手段を実現した図示の形態は例示にすぎず、本発明に係るセルフロック手段を図示の形態とは異なる形態で実現することも可能である。

本発明の一形態に係る駆動装置が組み込まれた車両の全体構成を概略的に示した図。図１に示された駆動装置の要部を詳細に示した図。ロック機構の概要を説明する説明図であって、第１モータ・ジェネレータをロックできる係合状態を示した図。ロック機構の概要を説明する説明図であって、第１モータ・ジェネレータのロックが解除された解放状態を示した図。ロック機構の詳細を示した断面図であって、第１モータ・ジェネレータをロックできる係合状態を示した図。ロック機構の詳細を示した断面図であって、第１モータ・ジェネレータのロックが解除された解放状態を示した図。解放状態から係合状態へ移行する際にロック制御装置にて行われた制御結果の一例を示すタイミングチャート。内燃機関及び第１モータ・ジェネレータが連結された動力分配機構の共線図を示した図。ロック制御装置が実行する制御ルーチンの一例を示したフローチャート。第２の形態に係るロック機構の詳細を示した図であって、第１モータ・ジェネレータのロックが解除された解放状態を示した図。第２の形態に係るロック機構の詳細を示した図であって、第１モータ・ジェネレータをロックできる係合状態を示した図。第１クラッチ板を軸線方向から見た状態を示した図。各クラッチ板を半径方向から見た状態を示した図であって、各クラッチ板の位相が一致している状態を示した図。各クラッチ板を半径方向から見た状態を示した図であって、各クラッチ板の位相がずれている状態を示した図。

符号の説明

２駆動装置
３内燃機関
４第１モータ・ジェネレータ（電動機）
１７ケース（固定部材）
２１回転部材（連結部材）
３０ロック機構
３１係合機構（セルフロック手段）
３２アクチュエータ
４５ロック制御装置（制御手段）
５０ロック機構
５１係合機構（セルフロック手段、係合補助手段）
５２アクチュエータ
６１摩擦部

Claims

動力伝達経路に配置された電動機と、前記電動機と一体回転可能な回転部材を固定部材に対して係合させて前記電動機をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態との間で切り替え可能なロック機構と、を備え、前記ロック機構は、所定の動力により前記解放状態から前記係合状態へ移行させることができるアクチュエータと、前記解放状態から前記係合状態への移行後に前記回転部材に生じる所定方向のトルクを利用することにより前記アクチュエータの動力なしに前記係合状態を維持でき、かつ前記所定方向と反対方向の前記回転部材の回転を許容するセルフロック手段と、を有する車両の駆動装置であって、
前記解放状態から前記係合状態へ移行させる移行操作が前記アクチュエータにて行われる際に前記回転部材が前記所定方向と反対方向に回転している状態となるように前記電動機を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする車両の駆動装置。
前記制御手段は、前記回転部材に生じるトルクの目標値と実測値との差が低減するように前記電動機をフィードバック補正するとともに、前記アクチュエータにて前記移行操作が行われる際に前記フィードバック補正を禁止する請求項１に記載の駆動装置。
前記制御手段は、前記移行操作の開始後、前記回転部材に生じるトルクが徐々に低減するように前記電動機を制御する請求項１又は２に記載の駆動装置。
前記制御手段は、前記回転部材の回転数変化に基づいて前記移行操作の完了を判定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の駆動装置。
前記動力伝達経路に配置された内燃機関を更に備え、
前記制御手段は、前記移行操作の完了後に前記回転部材のトルクが０となるように前記電動機を制御する請求項１〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
動力伝達経路に配置された電動機と、前記電動機と一体回転可能な回転部材を固定部材に対して係合させて前記電動機をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態との間で切り替え可能なロック機構と、を備え、前記ロック機構は、所定の動力により前記解放状態から前記係合状態へ移行させることができるアクチュエータと、前記解放状態から前記係合状態への移行後に所定の位相差範囲外において前記回転部材に生じるトルクを利用することにより前記アクチュエータの動力なしに前記係合状態を維持でき、かつ前記位相差範囲内において前記回転部材の回転を許容するセルフロック手段と、を有する車両の駆動装置であって、
前記解放状態から前記係合状態へ移行させる移行操作が前記アクチュエータにて行われる際に前記回転部材が前記位相差範囲内に維持されるように前記電動機を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする車両の駆動装置。
動力伝達経路に配置された電動機と、前記電動機と一体回転可能な回転部材を固定部材に対して係合させて前記電動機をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態との間で切り替え可能なロック機構と、を備え、前記ロック機構は、前記固定部材に対して静止した摩擦部と、前記摩擦部から離れた状態から前記摩擦部に接触する状態までの間を移動でき、かつ前記回転部材と一体回転するクラッチ要素と、前記解放状態から前記係合状態へ移行させる際に前記クラッチ要素を前記摩擦部に引き寄せて接触させるアクチュエータと、前記解放状態から前記係合状態への移行後に所定の位相差範囲外において前記回転部材に生じるトルクを利用して前記クラッチ要素を前記摩擦部に押し付ける方向の力を発生させ、かつ前記位相差範囲内において前記回転部材の回転を許容する係合補助手段と、を有する車両の駆動装置であって、
前記解放状態から前記係合状態へ移行させる移行操作が前記アクチュエータにて行われる際に前記回転部材が前記位相差範囲内に維持されるように前記電動機を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする車両の駆動装置。