JP2010179745A - ハイブリッド式動力装置における回転電機切換方法 - Google Patents

ハイブリッド式動力装置における回転電機切換方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ハイブリッド式動力装置において、回転電機を変速機に切り換え接続する際に衝撃音が生じたり、係合しにくなるのを防止する。
【解決手段】ハイブリッド式動力装置は、入力軸１０と出力軸１１を備えた変速機３０と、入力軸を駆動する内燃機関１４と、切換機構２０を介して入力軸または出力軸に選択的に連結される回転電機１３を備え、切換機構の回転電機側回転部材２１は、同軸的に設けられた入力側及び出力側回転部材２４，２５に選択的に切り換え連結され、それぞれ回転電機と入力軸と出力軸に連結されている。入力側及び出力側回転部材に対する回転電機側回転部材の同期は、後者の回転速度Ｎｍが前者の各回転速度Ｎｉ，Ｎｏよりもそれぞれ所定の差分Δｉ，Δｏだけ速い目標回転速度Ｎdi，Ｎdoとなるように回転電機の回転速度を制御することにより行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、変速機を介して出力軸を駆動する動力源として内燃機関及び回転電機を用いたハイブリッド式動力装置において、回転電機を変速機に切り換え接続するための回転電機切換方法に関する。
ハイブリッド式自動車などに使用するのに適したこの種の動力伝達装置としては、例えば特許文献１（出願人が先に提出したＰＣＴ／ＪＰ２００８／０６８６７）があり、図１及び図２は、この特許文献１の実施形態７で開示された動力伝達装置と実質的に同一構造のハイブリッド式動力装置を示している。このハイブリッド式動力装置は、入力軸１０と、出力軸（カウンタ軸）１１と、この両軸１０，１１の間で変速比を複数段階に変えて動力を伝達する変速機３０と、摩擦クラッチ１５を介して入力軸１０を駆動する内燃機関１４と、切換機構２０を介して入力軸１０または出力軸１１に選択的に連結される回転電機１３と、これらの各部材の作動を制御する制御装置１８を備えている。回転電機１３は、各連結状態において入力軸１０または出力軸１１を駆動し、あるいは入力軸１０または出力軸１１により駆動されるモータジェネレータである。次に各部分の構造を具体的に述べる。
変速機３０は、図１に示すように、入力軸１０と出力軸１１の間に並列に設けられた複数の変速歯車列Ｇ１〜Ｇ５及び後進歯車列ＧＢと、この各歯車列を切り換える複数の切換クラッチＣ１〜Ｃ３を有している。制御装置１８は、運転者からの指令及びそのときの作動状態に応じて、シフトアクチュエータ１９及び変速シフトフォークＦ１〜Ｆ３を介して各切換クラッチＣ１〜Ｃ３を作動させて、入力軸１０と出力軸１１の間で動力を伝達する１組の歯車列を、複数の変速歯車列Ｇ１〜Ｇ５及び後進歯車列ＧＢから選択する。何れか１つの歯車列が選択された状態において、内燃機関１４及び／または回転電機１３により駆動される出力軸１１は、その一部に固定された出力駆動歯車３１、出力従動歯車３２、差動機構３３及び駆動軸３４ａ，３４ｂを介して左右の駆動車輪を駆動し、これにより自動車は走行される。
回転電機１３を入力軸１０及び出力軸１１に選択的に切り換え接続する切換機構２０は、図１及び図２に示すように、回転電機１３とともに回転される回転電機側回転部材２１と、この回転電機側回転部材２１と同軸的に回転自在に設けられてそれぞれ入力軸１０及び出力軸１１とともに回転される入力側及び出力側回転部材２４，２５と、回転電機側回転部材２１にともに回転されるように設けられ軸線方向各方向のシフトにより入力側及び出力側回転部材２４，２５に選択的に係合されて回転を伝達するスリーブ２６により構成されている。
この切換機構２０の構造を、図２によりさらに具体的に述べれば、入力軸１０の一部には入力側回転部材２４のボス部が同軸的にスプライン結合されて止め輪により軸線方向移動が阻止され、この入力側回転部材２４の両側となる入力軸１０には、回転電機１３のロータ１３ａのボス部と、従動歯車１７を介して出力軸１１に連結される駆動歯車１６のボス部が、それぞれニードルローラ軸受を介して同軸的に回転自在に支持されている。回転電機側回転部材２１と出力側回転部材２５は、それぞれのボス部がロータ１３ａと駆動歯車１６の入力側回転部材２４側となる各ボス部に同軸的にセレーション圧入されている。各回転部材２１，２４，２５の外周にはそれぞれ同一断面形状の外歯スプライン２１ａ，２４ａ，２５ａが形成され、入力側と出力側の各回転部材２４，２５の間には相当な隙間が形成されている。円筒状のスリーブ２６の内面には、軸線方向に距離をおいて、回転電機側回転部材２１の外歯スプライン２１ａと軸線方向摺動自在に常時係合される第１内歯スプライン２６ａと、スリーブ２６の軸線方向摺動により入力側及び出力側回転部材２４，２５の各外歯スプライン２４ａ，２５ａと選択的に係合可能な第２内歯スプライン２６ｂが形成されている。
スリーブ２６の外周に形成された環状溝２６ｃには、シフトロッド２８（図１参照）を介してシフトアクチュエータ１９により作動されるシフトフォーク２７が係合されている。スリーブ２６の第２内歯スプライン２６ｂは、スリーブ２６の軸線方向摺動の中央となる中立位置では、入力側及び出力側回転部材２４、２５の間に位置してその何れとも係合されないが、運転者からの指令及びそのときの作動状態に応じて制御装置１８がシフトアクチュエータ１９を作動させてスリーブ２６を軸線方向何れか一方にシフトすれば、入力側及び出力側回転部材２４，２５の各外歯スプライン２４ａ，２５ａに選択的に係合される。この各係合を円滑に行うには回転電機側回転部材２１の回転速度を入力側または出力側回転部材２４，２５の回転速度と同期させる必要があるが、この切換機構２０では回転電機側回転部材２１と入力側または出力側回転部材２４，２５の間には機械的な同期機構は設けず、回転電機側回転部材２１の回転速度が入力側または出力側回転部材２４，２５と同じとなるように回転電機１３を制御装置１８により制御することにより同期を行っている。
上述したようなハイブリッド式動力装置では、変速機３０の何れか１つの歯車列が選択され、内燃機関１４が作動された状態で、摩擦クラッチ１５が連結されれば、駆動車輪が変速機３０を介して内燃機関１４により駆動されて自動車は走行される。駆動歯車１６と従動歯車１７の減速比が第２速変速歯車列Ｇ２の減速比と第３速変速歯車列Ｇ３の減速比の間に設定された場合、出力側回転部材２５の回転速度が図７の太い実線Ｎｏに示すように時間的に変動されている状態では、入力側回転部材２４の回転速度は、そのとき選択されている歯車列の変速比に応じて、実線Ｎi1〜Ｎi5に示すように変動される。実線Ｎi1は第１速変速歯車列Ｇ１が選択された場合の入力側回転部材２４の回転速度であり、実線Ｎi2は第２速変速歯車列Ｇ２が選択された場合の入力側回転部材２４の回転速度であり、以下同様である。そしてこのように何れか１つのの歯車列が選択された状態において、制御装置１８は運転者から指令されたアクセル量、選択されている歯車列、入力及び出力軸１０，１１の各回転速度及びその加速度などの自動車のそのときの作動状態に応じて切換機構２０を作動させて、回転電機側回転部材２１と入力側及び出力側回転部材２４，２５の間の連結状態を切り換える。
次にこの連結状態の切り換えの説明をする。図６は出力側回転部材２５とそれより高速で回転している入力側回転部材２４（例えば第１速変速歯車列Ｇ１または第２速変速歯車列Ｇ２が選択されている場合）の間で、回転電機側回転部材２１を切り換え連結する場合の例を示している。
先ず回転電機側回転部材２１を入力側回転部材２４から出力側回転部材２５に切り換え連結する場合の説明をする。制御装置１８は、先ずシフトアクチュエータ１９によりスリーブ２６をシフトさせてその第２内歯スプライン２６ｂをそれまで係合されていた入力側回転部材２４の外歯スプライン２４ａから離脱させた後、回転電機１３を制御して回転電機側回転部材２１の回転速度を出力側回転部材２５と同期させる。この同期は、出力側回転部材２５の回転速度Ｎｏを目標とし、この目標回転速度Ｎｏとの差に比例した速度で回転電機側回転部材２１の回転速度Ｎmcを目標回転速度Ｎｏに接近させるように制御することにより行われる。これにより図６に示すように、回転電機側回転部材２１の回転速度Ｎmcは減少され、出力側回転部材２５の回転速度Ｎｏに次第に接近し、これと一致したところで同期が終了される。この同期の終了時には、回転電機側回転部材２１の回転速度Ｎmcは出力側回転部材２５の回転速度Ｎｏと一致しているが、同期の終了後は、他の部材と係合されない自由状態のままであれば、変速機３０内の潤滑油の攪拌抵抗などにより、図６の二点鎖線Ｎmc2 に示すように次第に低下される。
制御装置１８は、同期の終了後に再びシフトアクチュエータ１９を介してスリーブ２６をシフトさせ、その第２内歯スプライン２６ｂを出力側回転部材２５の外歯スプライン２５ａに係合させて、スリーブ２６を介して回転電機側回転部材２１と出力側回転部材２５を連結する。このスリーブ２６の第１内歯スプライン２６ａと出力側回転部材２５の外歯スプライン２５ａの係合、従って回転電機側回転部材２１と出力側回転部材２５の連結は同期終了後のシフト開始から多少の時間が経過した後に行われる。
次にその説明をする。図３(a1)，(b1)は、互いに係合されるスリーブ２６の第２内歯スプライン２６ｂと出力側回転部材２５の外歯スプライン２５ａの、同期終了時の円周方向に沿った断面であるが、各スプライン２６ｂ，２５ａの各先端の間には多少の軸線方向の距離があり、このため上述した同期終了後のシフト開始からスリーブ２６と出力側回転部材２５の係合開始までには多少の時間が経過する。この時間は同期終了後のシフト開始時におけるスリーブ２６と出力側回転部材２５の各スプライン２６ｂ，２５ａの間の位相関係及びスリーブ２６のシフト速度により変動し、この変動する時間の最小値Ｔm1は、自由に移動するスリーブ２６の第２内歯スプライン２６ｂの先端部のチャンファの先端点２６ｂ１が出力側回転部材２５の外歯スプライン２５ａの先端部のチャンファの先端点２５ａ１と当接する場合に生じ、この最小値Ｔm1は同期終了後のシフト開始から先端点２６ｂ１が先端点２５ａ１の位置に達するまでの時間となる。また最大値Ｔm2はスリーブ２６の第２内歯スプライン２６ｂのチャンファの基端点２６ｂ２が出力側回転部材２５の外歯スプライン２５ａのチャンファの基端点２５ａ２と当接する場合に生じ、この最大値Ｔm2は同期終了後のシフト開始から基端点２６ｂ２が基端点２５ａ２の位置に達する（図３(b1)の二点鎖線ｂ２参照）までの時間となる。
回転電機側回転部材２１及びこれに摺動自在にスプライン係合されたスリーブ２６の回転速度Ｎmc（図６参照）は、前述のように、回転電機１３による同期が終了された後に、実線Ｎmc1 に示すように前述した二点鎖線Ｎmc2 に沿って一旦低下され、同期終了から前述した最小時間Ｔm1と最大時間Ｔm2の間でスリーブ２６が出力側回転部材２５と軸線方向からスプライン係合された時点で急激に上昇されて出力側回転部材２５の回転速度Ｎｏとなる。
回転電機側回転部材２１を出力側回転部材２５から入力側回転部材２４に切り換え連結する場合も、前述と同様、制御装置１８は、先ずシフトアクチュエータ１９によりスリーブ２６をシフトさせてその第２内歯スプライン２６ｂを出力側回転部材２５の外歯スプライン２５ａから離脱させてから、回転電機１３を制御して回転電機側回転部材２１の回転速度を入力側回転部材２４と同期させ、再びシフトアクチュエータ１９を介してスリーブ２６をシフトさせて、第２内歯スプライン２６ｂを入力側回転部材２４の外歯スプライン２４ａに係合させる。この場合の回転電機側回転部材２１及びこれに摺動自在にスプライン係合されたスリーブ２６の回転速度Ｎmdは、回転電機１３による同期により増大され、同期が終了された後には、実線Ｎmd1に示すように二点鎖線Ｎmd2に沿って一旦低下され、同期終了から前述したのと同様な最小時間Ｔm1と最大時間Ｔm2の間でスリーブ２６が入力側回転部材２４と軸線方向からスプライン係合された時点で急激に上昇されて入力側回転部材２４の回転速度Ｎｉとなる。
ＰＣＴ／ＪＰ２００８／０６８６７（段落〔００７３〕〜〔００８３〕、図７、図８）。
特許文献１の技術では、上述のように、回転電機側回転部材２１を入力側回転部材２４から出力側回転部材２５に切り換え連結する場合でも、その逆の場合でも、回転電機１３により同期がなされた回転電機側回転部材２１及びこれに軸線方向シフト可能でともに回転されるように係合されたスリーブ２６の回転速度は、一旦低下した後に入力側または出力側回転部材２４，２５と軸線方向から係合されて急激に回転速度が上昇されるので衝撃音を生じ、またこの軸線方向からの係合が押し戻されて入りにくくなるという問題がある。本発明はこのような各問題を解決することを目的とする。
このために、本発明によるハイブリッド式動力装置における回転電機切換方法は、入力軸と、出力軸と、それらの間に並列に設けられそれぞれが１つの変速段を形成する複数の変速歯車列と、複数の変速歯車列から入力軸と出力軸の間で動力を伝達する１つの変速歯車列を選択する少なくとも１つの切換クラッチよりなる変速機と、入力軸を駆動する内燃機関と、切換機構を介して入力軸または出力軸に選択的に連結されて各軸を駆動しあるいは各軸に駆動されて発電を行う回転電機を備えてなるハイブリッド式動力装置において、切換機構は、回転電機とともに回転される回転電機側回転部材と、この回転電機側回転部材と同軸的に回転自在に設けられてそれぞれ入力軸及び出力軸とともに回転される入力側回転部材及び出力側回転部材と、回転電機側回転部材とともに回転されるように設けられ軸線方向各方向にシフトされれば各回転部材と選択的に回転伝達可能に係合されるスリーブよりなり、この係合を円滑に行うために事前になされるスリーブと入力側回転部材または出力側回転部材との間の同期は、回転電機側回転部材の回転速度が入力側または出力側回転部材の各回転速度よりもそれぞれ所定の差分だけ速い目標回転速度となるように回転電機の回転速度を制御することにより行うことを特徴とするものである。
前項に記載のハイブリッド式動力装置における回転電機切換方法において、差分は、同期の終了後に摩擦抵抗により次第に低下する回転電機側回転部材の回転速度が、スリーブと入力側または出力側回転部材との間の同期の終了時点からスリーブと入力側または出力側回転部材が係合を開始する時点までの時間の最小値と最大値の間において、入力側または出力側回転部材の各回転速度よりも低くなるように設定することが好ましい。
前２項に記載のハイブリッド式動力装置における回転電機切換方法において、入力側回転部材は入力軸に同軸的に固定され、回転電機側及び出力側回転部材は入力側回転部材の軸線方向両側において入力軸に同軸的に回転自在に支持され、スリーブは回転電機側回転部材に軸線方向摺動自在にスプライン係合され、スリーブの内周には同スリーブが軸線方向各方向にシフトされれば入力側及び出力側回転部材の外周にそれぞれ形成された各外歯スプラインと選択的に係合されるとともに軸線方向中央の中立位置ではその何れのスプラインとも係合されない内歯スプラインが形成され、出力側回転部材に同軸的に固定された駆動歯車が従動歯車を介して出力軸に連結されていることが好ましい。
前項に記載のハイブリッド式動力装置における回転電機切換方法において、スリーブの内歯スプラインの両端部に形成されるチャンファは内歯スプラインの回転方向で後側に同チャンファの少なくとも大部分を占める大きな斜面を有するものとし、入力側及び出力側回転部材の各外歯スプラインのスリーブ側となる各端部に形成されるチャンファは各外歯スプラインの回転方向で前側に同チャンファの少なくとも大部分を占める大きな斜面を有するものとすることが好ましい。
上述のように、請求項１の発明によれば、切換機構は、回転電機とともに回転される回転電機側回転部材と、この回転電機側回転部材と同軸的に回転自在に設けられてそれぞれ入力軸及び出力軸とともに回転される入力側回転部材及び出力側回転部材と、回転電機側回転部材とともに回転されるように設けられ軸線方向各方向にシフトされれば各回転部材と選択的に回転伝達可能に係合されるスリーブよりなり、この係合を円滑に行うために事前になされるスリーブと入力側回転部材または出力側回転部材との間の同期は、回転電機側回転部材の回転速度が入力側または出力側回転部材の各回転速度よりもそれぞれ所定の差分だけ速い目標回転速度となるように回転電機の回転速度を制御することにより行っており、一方、同期の終了後には回転電機側回転部材の回転速度は摩擦抵抗により次第に低下するので、回転電機側回転部材を出力側回転部材から入力側回転部材に切り換え連結する場合でも、その逆の場合でも、回転電機側回転部材とともに回転されるスリーブが入力側または出力側回転部材と係合される時点におけるスリーブと入力側または出力側回転部材との間の回転速度差は、同期の終了時における所定の差分よりも小さくなる。従って、この所定の差分を適切に設定することにより、同期終了後でスリーブが入力側または出力側回転部材と軸線方向から係合される時点におけるスリーブと入力側または出力側回転部材との間の回転速度差を充分に小さくし、これによりこの係合に伴う回転速度の変動を充分に小さくして衝撃音の発生を減少させ、またこの回転速度差により生じるスリーブを押し戻そうとする力を減少させて、スリーブを円滑に入力側または出力側回転部材に係合させることができる。
差分は、同期の終了後に摩擦抵抗により次第に低下する回転電機側回転部材の回転速度が、スリーブと入力側または出力側回転部材との間の同期の終了時点からスリーブと入力側または出力側回転部材が係合を開始する時点までの時間の最小値と最大値の間において、入力側または出力側回転部材の各回転速度よりも低くなるように設定した請求項２の発明によれば、スリーブが入力側または出力側回転部材と軸線方向から係合される時点におけるスリーブと入力側または出力側回転部材の間の回転速度差は０を含む小さい値の範囲内に入るので、この回転速度差により生じるスリーブを押し戻そうとする力をきわめて小さくして、スリーブをきわめて円滑に入力側または出力側回転部材に係合させ、また衝撃音の発生をきわめて少なくすることができる。
入力側回転部材は入力軸に同軸的に固定され、回転電機側及び出力側回転部材は入力側回転部材の軸線方向両側において入力軸に同軸的に回転自在に支持され、スリーブは回転電機側回転部材に軸線方向摺動自在にスプライン係合され、スリーブの内周には同スリーブが軸線方向各方向にシフトされれば入力側及び出力側回転部材の外周にそれぞれ形成された各外歯スプラインと選択的に係合されるとともに軸線方向中央の中立位置ではその何れのスプラインとも係合されない内歯スプラインが形成され、出力側回転部材に同軸的に固定された駆動歯車が従動歯車を介して出力軸に連結されている請求項３の発明によれば、回転電機を変速機の入力軸及び出力軸に切り換え接続する切換機構の主要な構成部材は入力軸と同軸的に配列されてコンパクトにまとめられ、ひいてはハイブリッド式動力装置をコンパクト化することができる。
スリーブの内歯スプラインの両端部に形成されるチャンファは内歯スプラインの回転方向で後側に同チャンファの少なくとも大部分を占める大きな斜面を有するものとし、入力側及び出力側回転部材の各外歯スプラインのスリーブ側となる各端部に形成されるチャンファは各外歯スプラインの回転方向で前側に同チャンファの少なくとも大部分を占める大きな斜面を有するものとした請求項４の発明によれば、チャンファの形状に起因して回転電機側回転部材と入力側または出力側回転部材の間の回転速度差が大きくなることはないので、上述した本発明の効果が減殺されるおそれはなくなる。
本発明による回転電機切換方法の一実施形態が適用されるハイブリッド式動力装置の構造の一例を示す図である。 図１に示すハイブリッド式動力装置に使用する切換機構の構造の要部を示す部分拡大断面図である。 図２に示す切換機構の作動の説明図である。 図３に示す切換機構の変形例の作動の説明図である。 図１に示す実施形態の全体的作動の説明図である。 背景技術による回転電機切換方法の一例の図５と対応する全体的作動の説明図である。 背景技術によるハイブリッド式動力装置の作動の作動の説明図である。
以下に、図１〜図５により、本発明によるハイブリッド式動力装置における回転電機切換方法の最良の形態の説明をする。本発明による回転電機切換方法が適用されるハイブリッド式動力装置の構造は図１及び図２に示すとおりであり、その全体的構造は先に説明した通りであるのでその説明は省略し、先ず先に説明した図６に対応する図５により、切換機構２０によりなされる、回転電機側回転部材２１を出力側回転部材２５と入力側回転部材２４の間で切り換え連結する方法を説明する。この図５は、前述した図６の場合と同様、入力側回転部材２４が出力側回転部材２５よりも高速で回転している場合の例を示しているが、これと逆に出力側回転部材２５が入力側回転部材２４よりも高速で回転している場合でも、本発明による回転電機切換方法は同様に適用される。前述した背景技術の場合と同様、制御装置１８は運転者から指令されたアクセル量、選択されている歯車列、入力及び出力軸１０，１１の各回転速度及びその加速度などの自動車のそのときの作動状態に応じて切換機構２０を作動させて、回転電機側回転部材２１と入力側及び出力側回転部材２４，２５の間の連結状態を切り換える。
先ず図１及び図２により、回転電機側回転部材２１を入力側回転部材２４から出力側回転部材２５に切り換え連結する場合の説明をする。制御装置１８は、先ずシフトアクチュエータ１９によりスリーブ２６をシフトさせて、その第２内歯スプライン２６ｂをそれまで係合されていた入力側回転部材２４の外歯スプライン２４ａから離脱させた後、回転電機１３を制御して回転電機側回転部材２１の回転速度を出力側回転部材２５と同期させる。この同期は、前述した背景技術のように出力側回転部材２５の回転速度Ｎｏを目標とするのではなく、それよりも所定の出力側差分Δｏだけ高い出力側目標回転速度Ｎdoを目標とし、この出力側目標回転速度Ｎdoとの差に比例した速度で回転電機側回転部材２１の回転速度Ｎmaを出力側目標回転速度Ｎdoに接近させるように制御することにより行われる。これにより、回転電機側回転部材２１の回転速度Ｎmaは図５に示すように減少され、出力側目標回転速度Ｎdoに次第に接近し、これと一致したところで同期が終了される。この同期の終了時には、回転電機側回転部材２１の回転速度Ｎmaは出力側目標回転速度Ｎdoと一致しているが、同期の終了後は前述した背景技術と同様、他の部材と係合されない自由状態のままであれば、変速機３０内の潤滑油の攪拌抵抗などにより、図５の二点鎖線Ｎma2 に示すように出力側目標回転速度Ｎdoから次第に低下される。
この出力側目標回転速度Ｎdoは、出力側目標回転速度Ｎdoの値と出力側回転部材２５の回転速度Ｎｏの値の差である出力側差分Δｏを媒体として、次のようにして予め設定しておく。回転電機側回転部材２１の回転速度Ｎmaは、前述と同様、同期終了時には出力側目標回転速度Ｎdoと一致しているが、同期の終了後は、他の部材と係合されない自由状態のままであれば、変速機３０内の潤滑油の攪拌抵抗などにより、図５の二点鎖線Ｎma2 に示すように次第に低下されて出力側目標回転速度Ｎdoよりも低くなり、次いで出力側回転部材２５の回転速度Ｎｏよりも低くなる。
図５から容易に理解できるように、二点鎖線Ｎma2 で示される回転電機側回転部材２１の回転速度と出力側回転部材２５の回転速度Ｎｏの差が０となる時点は、同期終了時における出力側目標回転速度Ｎdoと出力側回転部材２５の回転速度Ｎｏの差である出力側差分Δｏが小さければ同期終了時点に近づき、出力側差分Δｏが大きければ同期終了時点から離れる。そしてこの実施形態では、この出力側差分Δｏは、二点鎖線Ｎma2 が出力側回転部材２５の回転速度を示す線Ｎｏと交差してスリーブ２６と出力側回転部材２５の回転速度の差が０となる位置が、同期の終了時点からスリーブ２６の第２内歯スプライン２６ｂと出力側回転部材２５の外歯スプライン２５ａの各先端部が軸線方向から係合を開始する時点までの時間の最小値Ｔm1と最大値Ｔm2（前述した背景技術の説明参照）の間に入るように予め設定し、これに基づき出力側目標回転速度Ｎdoを設定する。この出力側差分Δｏは、そのときのアクセル量、選択されている歯車列、入力及び出力軸１０，１１の各回転速度、その加速度、潤滑油の撹拌抵抗に影響を与える温度などの要因に基づき、実験などにより設定される。
回転電機側回転部材２１及びこれに摺動自在にスプライン係合されたスリーブ２６の回転速度Ｎma（図５参照）は、同期終了から前述した最小時間Ｔm1と最大時間Ｔm2の間でスリーブ２６が出力側回転部材２５に軸線方向からスプライン係合された時点で不連続的に出力側回転部材２５の回転速度Ｎｏに切り換えられるが、上述のように出力側目標回転速度Ｎdoを設定すれば、スリーブ２６と出力側回転部材２５の回転速度差は同期終了から最小時間Ｔm1と最大時間Ｔm2の間で０となるので、上述した不連続的切り換えの際のスリーブ２６と出力側回転部材２５の間の回転速度差は０を含む小さい値の範囲内に入る。
回転電機側回転部材２１を出力側回転部材２５から入力側回転部材２４に切り換え連結する場合も、前述と同様、制御装置１８は、先ずシフトアクチュエータ１９によりスリーブ２６をシフトさせてその第２内歯スプライン２６ｂを出力側回転部材２５の外歯スプライン２５ａより離脱させてから、回転電機１３を制御して回転電機側回転部材２１の回転速度を入力側回転部材２４と同期させ、再びシフトアクチュエータ１９を介してスリーブ２６をシフトさせて、第２内歯スプライン２６ｂを入力側回転部材２４の外歯スプライン２４ａに係合させる。この場合の回転電機側回転部材２１及びスリーブ２６の回転電機側回転速度Ｎmbの同期は、前述と同様にして入力側回転部材２４の回転速度Ｎｉよりも所定の入力側差分Δｉだけ高く設定された入力側目標回転速度Ｎdiを目標として行っており、従ってスリーブ２６の入力側回転部材２４への切り換えの際のこの両者の間の回転速度差も、前述と同様、０を含む小さい値の範囲内に入る。
従って、回転電機側回転部材２１を入力側及び出力側回転部材２４，２５の何れと切り換え接続する場合でも、互いに連結される各回転部材の間の回転速度差はきわめて小さくなるので、この回転速度差により生じる、係合の際にスリーブ２６を押し戻そうとする力もきわめて小さくなり、スリーブ２６はきわめて円滑に入力側及び出力側回転部材２４，２５に係合されるようになり、また衝撃音の発生もきわめて少なくなる。
同期終了後のシフト開始持における、図２の３−３断面図である図３(a1)，(b1)に示すように、上記実施形態のスリーブ２６の第２内歯スプライン２６ｂの両端部と、これと係合される入力側及び出力側回転部材２４，２５の先端部（入力側回転部材２４側は図示を省略する）には、図において上下対称の山形のチャンファが形成されている。前述のように同期終了時にはスリーブ２６の回転速度Ｎｍ（ＮmaとＮmbの両方を含む。以下同じ）は出力側回転部材２５の回転速度Ｎｏより大であるので、スリーブ２６が出力側回転部材２５側にシフトされればスリーブ２６の第２内歯スプライン２６ｂは実線矢印に示すように出力側回転部材２５の外歯スプライン２５ａに対し斜めに進み、多くの場合は図３(a1)に示すように、第２内歯スプライン２６ｂの回転方向で前側となるチャンファの斜面が、外歯スプライン２５ａの回転方向で後側となる斜面に当接し、残るわずかの場合は図３(b1)に示すように、第２内歯スプライン２６ｂの回転方向で後側となるチャンファの斜面が、外歯スプライン２５ａの回転方向で前側となる斜面に当接する。
図３(a1)に示す場合のスリーブ２６と出力側回転部材２５の回転速度差（＝Ｎｍ−Ｎｏ）は、図３(a2)に示すように、スリーブ２６のシフトが開始されれば、先ず前述した二点鎖線Ｎma2 に沿って減少し、両スプラインのチャンファの斜面同士が当接（二点鎖線ａ１参照）されればスリーブ２６は回転方向とは逆向きに大きく押し戻されるので回転速度差はマイナスとなり、スリーブ２６がさらにシフトされ基端点２６ｂ２が基端点２５ａ２の位置を越えて（二点鎖線ａ２参照）両スプラインが係合されれば回転速度差は０となる。また図３(b1)に示す場合のスリーブ２６と出力側回転部材２５の回転速度差は、図３(b2)に示すように、先ず二点鎖線ｂ１に示すように前述した二点鎖線Ｎma2 に沿って減少し、両スプラインのチャンファの斜面同士が当接（二点鎖線ｂ１参照）されればスリーブ２６は回転方向で押し進められるので回転速度差は増大して同期終了後のシフト開始時の値付近に戻り、スリーブ２６がさらにシフトされ基端点２６ｂ２が基端点２５ａ２の位置に達して（二点鎖線ｂ２参照）両スプラインが係合されれば回転速度差は０となる。なおこの図３(a1)，(b1)では、両スプラインのチャンファの頂角が異なっており、斜面同士が当接している状態では一方の斜面に他方の先端点または基端点が交互に当接するので、回転速度差が多少変動する。
前述のように、この実施形態では、切り換え連結される回転電機側回転部材２１と入力側または出力側回転部材２４，２５の間の回転速度差はきわめて小さくなるので、この回転速度差により生じるスリーブ２６を押し戻そうとする力もきわめて小さくなって衝撃音の発生もきわめて少なくなり、またスリーブ２６はきわめて円滑に入力側及び出力側回転部材２４，２５に係合されるようになるという効果が得られるものである。しかしながら、上述のような山形のチャンファを使用すると、図３(a1)で示す状態では、両スプラインのチャンファの斜面同士が当接（二点鎖線ａ１参照）した際にスリーブ２６は回転方向で押し戻されて、回転速度差が大きくマイナスとなり、回転速度差の変動幅が大きくなる。従ってこのような山形のチャンファを使用すると、前述したような衝撃音の発生はきわめて少なく、かつスリーブ２６はきわめて円滑に入力側及び出力側回転部材２４，２５に係合されるという折角の効果が減殺されるという問題を生じる。
このような問題を解決するには、スリーブ２６の第２内歯スプライン２６ｂの両端部と、これと係合される入力側及び出力側回転部材２４，２５の先端部に設けるチャンファを回転方向で非対称形状のものとすればよい。図４はこのようなチャンファを備えた切換機構２０の変形例の図３に対応する断面を示している。この変形例では、スリーブ２６の第２内歯スプライン２６ｂの両端部には、第２内歯スプライン２６ｂの回転方向で後側に大きい斜面２６ｂ５を有するチャンファ（図は出力側回転部材２５側のみを示す）が形成され、また入力側及び出力側回転部材２４，２５の各外歯スプライン２４ａ，２５ａのスリーブ２６側となる各端部には、各外歯スプライン２４ａ，２５ａの回転方向で前側に大きい斜面２４ａ５，２５ａ５を有するチャンファ（図は出力側回転部材２５側のみを示す）が形成されている。
スリーブ２６が出力側回転部材２５側にシフトされれば、図３の場合と同様、スリーブ２６の第２内歯スプライン２６ｂは実線矢印に示すように出力側回転部材２５の外歯スプライン２５ａに対し斜めに進み、図４(a1)あるいは図４(b1)に示すように、外歯スプライン２５ａに当接する。
図４(a1)に示すように当接した場合は、スリーブ２６のシフトが開始されれば、スリーブ２６と出力側回転部材２５の間の回転速度差は、図４(a2)に示すように前述した二点鎖線Ｎma2 に沿って減少し、両スプラインの側面同士が当接（二点鎖線ｃ１参照）されて、スリーブ２６と出力側回転部材２５の間の回転速度差は０となる。この場合は、回転速度差は二点鎖線Ｎma2 に沿って減少したところで大きく変動することなくそのまま０となるので、回転速度差が大きくマイナスとなる図３(a1)で示す場合に比して、回転速度差の変動幅は大きく減少する。また図４(b1)に示すように当接した場合は、スリーブ２６と出力側回転部材２５の間の回転速度差は、図４(b2)に示すように、前述した二点鎖線Ｎma2 に沿って減少し、両スプラインのチャンファの斜面同士が当接（二点鎖線ｄ１参照）されればスリーブ２６は回転方向で押し進められるので回転速度差は増大して同期終了後のシフト開始時の値付近に戻り、基端点２６ｂ４が基端点２５ａ４の位置に達して（二点鎖線ｄ２参照）両スプラインが係合されれば回転速度差は０となる。この状態は図３(b1)に示す場合とほゞ同じである。
上述のように図３の実施形態と図４の変形例を比較すれば、図３(b1)と図４(b1)で示す作動状態では大差はないが、図３(a1)と図４(a1)で示す作動状態では、図３(a1)で示す作動状態では回転速度差の変動幅が大きいのに対し、図４(a1)で示す作動状態では回転速度差の変動幅は大きく減少する。従って図４に示すようなチャンファ形状の変形例を使用すれば、前述した実施形態のスリーブ２６はきわめて円滑に係合され、かつ衝撃音の発生もきわめて少なくなるという折角の効果が減殺されることはなくなる。なお図４に示す変形例では、第２内歯スプライン２６ｂ及び外歯スプライン２５ａの各チャンファはそれぞれ１つの大きい斜面２６ｂ５，２５ａ５だけにより構成されている例を示したが、この大きい各斜面２６ｂ５，２５ａ５の先端部に小さい逆向きの斜面を形成した非対称形のチャンファとしてもよい。
１０…入力軸、１１…出力軸、１３…回転電機、１４…内燃機関、１６…駆動歯車、１７…従動歯車、２０…切換機構、２１…回転電機側回転部材、２４…入力側回転部材、２４ａ…外歯スプライン、２４ａ５…斜面、２５…出力側回転部材、２５ａ…外歯スプライン、２５ａ５…斜面、２６…スリーブ、２６ｂ…内歯スプライン（第２内歯スプライン）、２６ｂ５…斜面、３０…変速機、Ｃ１〜Ｃ３…切換クラッチ、Ｇ１〜Ｇ５…変速歯車列、Ｎdi，Ｎdo…目標回転速度、Ｎｉ，Ｎｏ…回転速度、回転速度Ｎma，Ｎmb…回転電機側回転速度、Ｔm1…最小値、Ｔm2…最大値、Δｉ，Δｏ…差分。

Claims (4)

  1. 入力軸と、出力軸と、それらの間に並列に設けられそれぞれが１つの変速段を形成する複数の変速歯車列と、前記複数の変速歯車列から前記入力軸と出力軸の間で動力を伝達する１つの変速歯車列を選択する少なくとも１つの切換クラッチよりなる変速機と、
    前記入力軸を駆動する内燃機関と、
    切換機構を介して前記入力軸または出力軸に選択的に連結されて前記各軸を駆動しあるいは前記各軸に駆動されて発電を行う回転電機を備えてなるハイブリッド式動力装置において、
    前記切換機構は、前記回転電機とともに回転される回転電機側回転部材と、この回転電機側回転部材と同軸的に回転自在に設けられてそれぞれ前記入力軸及び出力軸とともに回転される入力側回転部材及び出力側回転部材と、前記回転電機側回転部材とともに回転されるように設けられ軸線方向各方向にシフトされれば前記各回転部材と選択的に回転伝達可能に係合されるスリーブよりなり、
    前記係合を円滑に行うために事前になされる前記スリーブと前記入力側回転部材または出力側回転部材との間の同期は、前記回転電機側回転部材の回転速度が前記入力側または出力側回転部材の各回転速度よりもそれぞれ所定の差分だけ速い目標回転速度となるように前記回転電機の回転速度を制御することにより行うことを特徴とするハイブリッド式動力装置における回転電機切換方法。
  2. 請求項１に記載のハイブリッド式動力装置における回転電機切換方法において、前記差分は、前記同期の終了後に摩擦抵抗により次第に低下する前記回転電機側回転部材の回転速度が、前記スリーブと前記入力側または出力側回転部材との間の同期の終了時点から前記スリーブと前記入力側または出力側回転部材が係合を開始する時点までの時間の最小値と最大値の間において、前記入力側または出力側回転部材の各回転速度よりも低くなるように設定することを特徴とするハイブリッド式動力装置における回転電機切換方法。
  3. 請求項１または請求項２に記載のハイブリッド式動力装置における回転電機切換方法において、
    前記入力側回転部材は前記入力軸に同軸的に固定され、
    前記回転電機側及び出力側回転部材は前記入力側回転部材の軸線方向両側において前記入力軸に同軸的に回転自在に支持され、
    前記スリーブは前記回転電機側回転部材に軸線方向摺動自在にスプライン係合され、
    前記スリーブの内周には同スリーブが軸線方向各方向にシフトされれば前記入力側及び出力側回転部材の外周にそれぞれ形成された各外歯スプラインと選択的に係合されるとともに軸線方向中央の中立位置ではその何れのスプラインとも係合されない内歯スプラインが形成され、
    前記出力側回転部材に同軸的に固定された駆動歯車が従動歯車を介して前記出力軸に連結されていることを特徴とするハイブリッド式動力装置における回転電機切換方法。
  4. 請求項３に記載のハイブリッド式動力装置における回転電機切換方法において、
    前記スリーブの内歯スプラインの両端部に形成されるチャンファは前記内歯スプラインの回転方向で後側に同チャンファの少なくとも大部分を占める大きな斜面を有するものとし、
    前記入力側及び出力側回転部材の各外歯スプラインの前記スリーブ側となる各端部に形成されるチャンファは前記各外歯スプラインの回転方向で前側に同チャンファの少なくとも大部分を占める大きな斜面を有するものとしたことを特徴とするハイブリッド式動力装置における回転電機切換方法。
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