JP2010071448A - 車両の駆動装置 - Google Patents

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、しかもロックの誤解放を防止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るなロック機構３０を備え、解放状態から係合状態への移行後に、アクチュエータ３２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３２からの動力を停止する駆動停止状態とを車両の走行状態に応じて切り替える。
【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２００３−１１６９３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、しかもロックの誤解放を防止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の移行後に、前記アクチュエータからの動力を利用して前記係合状態の維持を補助する駆動継続状態と前記アクチュエータからの動力を停止する駆動停止状態とを車両の走行状態に応じて切り替え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原則として必要ないため、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。そのため、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の駆動装置の一態様において、前記駆動継続状態とすべき継続領域と、前記駆動停止状態とすべき停止領域とが前記走行状態に予め対応付けられており、前記制御手段は、前記走行状態が前記継続領域に該当した場合に前記駆動継続状態へ、前記走行状態が前記停止領域に該当した場合に前記駆動停止状態へそれぞれ切り替えるとともに、前記走行状態が前記停止領域に該当している場合であっても前記動力伝達経路内に許容範囲を超えた異常滑りが検出された場合には、前記駆動停止状態から前記駆動継続状態へ切り替えてもよい（請求項２）。この態様によれば、走行状態が停止領域に該当している場合でも異常滑りが検出された場合には駆動停止状態から駆動継続状態に切り替えられる。従って係合状態の維持の確実性を高めることができる。

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トルク変動が許容範囲を超えた場合に、前記係合状態が維持される方向の付加トルクが前記回転部材に与えられるように前記電動機を制御してもよい（請求項３）。回転部材に生じるトルク変動が許容範囲を超えるとセルフロック手段のガタ打ち等を招いて衝撃トルクや振動の発生が懸念される。この態様によれば、回転部材に生じるトルク変動が許容範囲を超えた場合に、係合状態が維持される方向の付加トルクが回転部材に与えられるためトルク変動を抑えることができる。これにより、セルフロック手段のガタ打ち等の発生を防止することができる。

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の移行後に、前記回転部材に生じるトルク変動が許容範囲を超えた場合に、前記係合状態が維持される方向の付加トルクが前記回転部材に与えら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４）。

この駆動装置によれば、第１の駆動装置と同様に、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原則として必要ないため、ロック機構の搭載に伴う損失を低減することができる。回転部材に生じるトルク変動が許容範囲を超えるとセルフロック手段のガタ打ち等を招いて衝撃トルクや振動の発生が懸念される。この駆動装置によれば、回転部材に生じるトルク変動が許容範囲を超えた場合に、係合状態が維持される方向の付加トルクが回転部材に与えられるためトルク変動を抑えることができる。これにより、セルフロック手段のガタ打ち等の発生を防止することができる。

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原則として必要ないため、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。

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。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。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の移行後のアクチュエータ３２に対する制御に特徴がある。まずは、図７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、係合状態及び解放状態間の切替時にロック制御装置４５が参照するマップを示している。図示するように、このマップは車速が横軸にアクセル開度が縦軸にそれぞれ設定されており、その平面上には第１モータ・ジェネレータ４をロックすべき係合領域ＲＬが設定されている。係合領域ＲＬの外側の領域には第１モータ・ジェネレータ４をロックしない解放領域ＲＦが定義されている。これらの領域ＲＬ、ＲＦは、駆動装置２の駆動効率の観点から予め実験的に定められている。従って、車両１の走行状態が係合領域ＲＬに該当する場合は、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ことが駆動効率の観点から望ましく、車両１の走行状態が解放領域ＲＦに該当する場合は、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ことが駆動効率の観点から望ましい。例えば、車両１の走行状態（車速及びアクセル開度）が図３の矢印Ｆのように変化した場合には、ロック制御装置４５はロック機構３０が解放状態から係合状態へ切り替えられるようにアクチュエータ３２に電力を供給する。

解放状態から係合状態へ移行した後は、アクチュエータ３２に対する電力供給を継続する駆動継続制御とアクチュエータ３２に対する電力供給を停止する駆動停止制御とが車両１の走行状態に応じて選択的に実行される。これらの制御を行うために、図３の係合領域ＲＬは、駆動継続制御に対応するアクチュエータＯＮ領域ＲＬａと、駆動停止制御に対応するアクチュエータＯＦＦ領域ＲＬｂとに区分されている。そして、ロック制御装置４５は、車両１の走行状態がこれらの領域ＲＬａ、ＲＬｂのいずれに該当するかを判断し、その判断結果に基づいて駆動停止制御と駆動継続制御とを選択的に実行する。本形態において、ロック制御装置４５にて駆動継続制御が実行されている状態が本発明に係る駆動継続状態に、ロック制御装置４５にて駆動停止制御が実行されている状態が本発明に係る駆動停止状態にそれぞれ相当する。また、図３に示したアクチュエータＯＮ領域ＲＬａが本発明に係る継続領域に、アクチュエータＯＦＦ領域ＲＬｂが本発明に係る停止領域にそれぞれ相当する。

係合領域ＲＬ内の各領域ＲＬａ、ＲＬｂは係合機構３１のセルフロックが誤解放する可能性を基準として定められている。即ち、アクチュエータＯＮ領域ＲＬａは誤解放する可能性を考慮すべき走行状態に対応して定められ、アクチュエータＯＦＦ領域ＲＬｂは誤解放する可能性を考慮しなくてもよい走行状態に対応して定められている。アクチュエータＯＮ領域ＲＬａには、低アクセル開度の領域ｒ１と低車速高アクセル開度の領域ｒ２とが含まれている。領域ｒ１が含まれているのは、低アクセル開度の場合は係合状態の際に連結部材２１に入力される正トルクの大きさが小さいためセルフロック時の楔効果が小さいからである。また、領域ｒ２が含まれているのは、低車速のため回転振動が大きく（減衰され難くく）、しかも高アクセル開度の際に連結部材２１に作用するトルクの大きさが大きいためにトルク変動が大きくなりセルフロックの誤解放を招く可能性があるためである。

ロック制御装置４５は、こうした制御を実現するため図８に示す制御ルーチンを実行している。図８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、取得した走行状態と図７のマップとを照らし合わせ、車両１の走行状態が係合領域ＲＬに該当するか否かを判定する。係合領域ＲＬに該当する場合はステップＳ３に進み、係合領域ＲＬ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、走行状態がアクチュエータＯＮ領域ＲＬａに該当するか否かを判定し、アクチュエータＯＮ領域ＲＬａに該当する場合はステップＳ４に進み、そうでない場合、即ちアクチュエータＯＦＦ領域ＲＬｂに該当する場合はステップＳ５に進む。

ステップＳ４では、アクチュエータ３２に対する電力供給を継続させる。即ち、アクチュエータ３２に対して電力を供給し、アクチュエータ３２からの動力を利用してロック機構３０の係合状態の維持を補助する。

ステップＳ５では、アクチュエータ３２に対する電力供給が停止されているか否かを判定し、電力供給が停止されている場合はステップＳ６に進み、電力供給が行われている場合はステップＳ７に進む。

ステップＳ６では、動力伝達経路内の滑りが許容範囲を超えているか否かを判定する。動力伝達経路内に許容範囲を超えた異常滑りが検出された場合にはセルフロックが誤解放されるおそれがある。そのため、こうした異常滑りを検出した場合にはステップＳ４に進み、電力供給停止中のアクチュエータ３２に対して電力供給を再開する。つまり、車両１の走行状態がアクチュエータＯＦＦ領域ＲＬｂに該当している場合であっても、異常滑りを検出した場合には駆動停止制御から駆動継続制御へ切り替える。従って、係合状態の維持の確実性を高めることができる。滑りの検出は、車速センサ４６に基づいて取得した車速から機関回転数を推定し、その推定値と実際の機関回転数とを比較することにより実現できる。実際の機関回転数は不図示のクランク角センサの信号に基づいて算出される。

ステップＳ７では、アクチュエータ３２に対する電力供給を停止し、係合機構３１のセルフロックによって係合状態を維持させる。

ステップＳ８では、連結部材２１に生じるトルク変動が許容範囲を超えているか否かを判定し、トルク変動が許容範囲を超えている場合はステップＳ９に進み、そうでない場合はステップＳ９をスキップして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ９では、連結部材２１に対して付加トルクを与えるトルク付加制御を行う。付加トルクは係合状態が維持される方向、即ち正転方向のトルクである。付加トルクの大きさは所定値に設定されている。従って、ロック制御装置４５は、連結部材２１に与えられる付加トルクが所定値となるように第１モータ・ジェネレータ４の動作を制御する。付加トルクが連結部材２１に与えられることにより、トルク変動を抑えることができるため、トルク変動に起因する係合機構３１のガタ打ちの発生を防止できる。本形態において、ロック制御装置４５が図８の制御ルーチンを実行することにより、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。

以上の形態によれば、ロック機構３０は第１モータ・ジェネレータ４をロックする係合状態を維持するためにアクチュエータ３２によるエネルギー供給が原則として不要なため、ロック機構３０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の移行後に車両１の走行状態に応じてアクチュエータ３２に対する電力供給を継続する駆動継続制御とその電力供給を停止する駆動停止制御とが選択的に実行されるため、セルフロックの誤解放が懸念される走行状態であっても係合状態を確実に維持することができる。

本発明は上記の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。本発明に係るロック機構の構成は図５及び図６に示した形態に限定されることはない。例えば、図９〜図１３に示すロック機構５０にて本発明に係るロック機構を実現しても構わない。

図９及び図１０は、他の形態に係るロック機構５０の詳細を示した図であり、図９は解放状態を、図１０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１１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１２及び図１３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１２は各クラッチ板５５、５６が静止している状態を、図１３は各クラッチ板５５、５６が回転している状態をそれぞれ示している。図１１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９及び図１０参照）。また、図１１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１２及び図１３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９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９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１０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１３に示すように、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。従って、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。図１０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るため（図１２も参照）、セルフロックが解除されて図９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９の解放状態が維持される。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。アクチュエータ５２に対する制御は図７及び図８に示したものと同様にロック制御装置４５によって行うことができる。従って、図９〜図１３に示したロック機構５０に変更しても上記の形態と同等の効果を達成できる。

図９〜図１３に示した形態は、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を補助する係合補助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、図９〜図１３に示した形態から次の技術思想を把握することができる。

即ち、その技術思想は、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、を備えた駆動装置において、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前記回転部材に生じる所定方向の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る係合補助手段と、を有することを特徴とする駆動装置である。なお、この技術思想において、係合機構５１の第１クラッチ板５５及び第２クラッチ板５６の組み合わせがクラッチ要素に相当する。

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、ロック制御装置４５が実行するトルク付加制御（図８のステップＳ８、Ｓ９）は、駆動継続制御及び駆動停止制御を選択的に行うこと（同図のステップＳ３〜ステップＳ７）を前提としなくても単独で実施することができる。即ち、図８の各ステップからステップＳ３〜ステップＳ７を省いた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、ロック制御装置４５を本発明の第２の駆動装置に係る制御手段として機能させ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。 係合状態及び解放状態間の切替時にロック制御装置が参照するマップを示した説明図。 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。 他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。 他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、各クラッチ板が静止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、各クラッチ板が回転し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
５０ ロック機構
５１ 係合機構（セルフロック手段）
５２ アクチュエータ
ＲＬａ アクチュエータＯＮ領域（継続領域）
ＲＬｂ アクチュエータＯＦＦ領域（停止領域）

Claims (4)

1. 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の移行後に、前記アクチュエータからの動力を利用して前記係合状態の維持を補助する駆動継続状態と前記アクチュエータからの動力を停止する駆動停止状態とを車両の走行状態に応じて切り替え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。
2. 前記駆動継続状態とすべき継続領域と、前記駆動停止状態とすべき停止領域とが前記走行状態に予め対応付けられており、
   前記制御手段は、前記走行状態が前記継続領域に該当した場合に前記駆動継続状態へ、前記走行状態が前記停止領域に該当した場合に前記駆動停止状態へそれぞれ切り替えるとともに、前記走行状態が前記停止領域に該当している場合であっても前記動力伝達経路内に許容範囲を超えた異常滑りが検出された場合には、前記駆動停止状態から前記駆動継続状態へ切り替える請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記制御手段は、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トルク変動が許容範囲を超えた場合に、前記係合状態が維持される方向の付加トルクが前記回転部材に与えられ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。
4. 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の移行後に、前記回転部材に生じるトルクの変動が許容範囲を超えた場合に、前記係合状態が維持される方向の付加トルクが前記回転部材に与えら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。

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