JP2011194939A - 車両用動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両走行時における機関の始動時にて、逆駆動トルクの伝達によるショックを緩和できる車両用動力伝達装置を提供すること。
【解決手段】この車両用動力伝達装置１は、トルクコンバータ２がステータ２３の回転を許容または禁止するブレーキＢｓを有している。そして、車両走行時にて機関を始動させるときに、車速Ｖが所定の閾値Ｖ１より大きいときには、ブレーキＢｓがステータ２３の回転を許容することにより機関を始動させる。また、車速が所定の閾値Ｖ２よりも小さいときには、第一モータ・ジェネレータ３１が駆動トルクを発生して機関を始動させている。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両用動力伝達装置に関し、さらに詳しくは、車両走行時における機関の始動時にて、逆駆動トルクの伝達によるショックを緩和できる車両用動力伝達装置に関する。

近年の動力伝達装置では、車両走行中に内燃機関を始動させる制御が行われる場合がある。例えば、車両の走行状態（車速およびアクセル開度）がモータ走行領域からエンジン走行領域に移行するときに、車両の駆動力源をモータ・ジェネレータから内燃機関に切り替える。このとき、内燃機関の始動制御が必要となる。

かかる内燃機関の始動制御では、逆駆動トルクを用いて内燃機関を始動する場合がある。例えば、トルクコンバータと変速機との間にモータ・ジェネレータが配置され、このモータ・ジェネレータの駆動トルクが用いられて内燃機関が始動されている。このとき、一般には、トルクコンバータのロックアップクラッチを係合状態として、内燃機関への逆駆動トルクの伝達経路が確保されている。かかる構成を採用する従来の動力伝達装置には、特許文献１に記載される技術が知られている。

特開２０００−０５５１８６号公報

しかしながら、従来の動力伝達装置では、逆駆動トルクの伝達によりショックが発生する。すると、このショックがロックアップクラッチの係合時にて、発生する可能性がある。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車両走行時における機関の始動時にて、逆駆動トルクの伝達によるショックを緩和できる車両用動力伝達装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる車両用動力伝達装置は、機関と、前記機関の駆動トルクを車軸に伝達する流体式のトルクコンバータと、前記機関に連結される回転機とを備える車両用動力伝達装置であって、前記トルクコンバータが、作動流体を介して相互にトルクを伝達するインペラおよびタービンと、前記インペラおよび前記タービン間にて回転可能に配置されると共に固定状態にて前記インペラおよび前記タービン間の伝達トルクを増幅するステータと、前記ステータの回転を許容または禁止するステータ制御手段とを有し、且つ、車両走行時にて前記機関を始動させるときに、車速または前記トルクコンバータのアウトプット回転数が所定の閾値より大きいときは、前記ステータ制御手段が前記ステータの回転を許容することにより機関を始動させると共に、車速または前記トルクコンバータのアウトプット回転数が所定の閾値よりも小さいときは、前記回転機が駆動トルクを発生して前記機関を始動させることを特徴とする。

この車両用動力伝達装置は、車軸からの逆駆動トルクがトルクコンバータを介して機関に伝達されるので、逆駆動トルクの伝達によるショックがトルクコンバータに吸収されて緩和される。これにより、ロックアップクラッチの係合により機関を始動させる場合と比較して、逆駆動トルクの伝達によるショックを緩和できる利点がある。一方、車速または前記トルクコンバータのアウトプット回転数が所定の閾値よりも小さいときには、回転機が駆動トルクを発生して機関を始動させる。これにより、車両の低速走行時にも、適正に機関を始動させ得る利点がある。

また、この発明にかかる車両用動力伝達装置は、機関と、前記機関の駆動トルクを車軸に伝達する流体式のトルクコンバータと、前記機関に連結される回転機とを備える車両用動力伝達装置であって、前記トルクコンバータが、作動流体を介して相互にトルクを伝達するインペラおよびタービンと、前記インペラおよび前記タービン間にて回転可能に配置されると共に固定状態にて前記インペラおよび前記タービン間の伝達トルクを増幅するステータと、前記ステータのスリップ率の制御により前記トルクコンバータの逆駆動時容量係数を制御するステータ制御手段を備え、且つ、車両走行時にて前記機関を始動させるときに、車速または前記トルクコンバータのアウトプット回転数が所定の閾値より大きいときは、前記ステータ制御手段が前記トルクコンバータの逆駆動時容量係数を所定値以上まで増加させることにより機関を始動させると共に、車速または前記トルクコンバータのアウトプット回転数が所定の閾値よりも小さいときは、前記回転機が駆動トルクを発生して前記機関を始動させることを特徴とする。

この車両用動力伝達装置は、例えば、ステータの回転が許容されているが、トルクコンバータの逆駆動時容量係数が小さいため機関が逆駆動トルクにより回転できないときに、トルクコンバータの逆駆動時容量係数を増加させる。これにより、逆駆動トルクを用いた機関の始動が可能となる利点がある。

また、この発明にかかる車両用動力伝達装置は、前記回転機を第一回転機と呼ぶと共に、前記トルクコンバータを介して前記機関に連結される第二回転機を備え、且つ、前記第二回転機を用いた回生走行時にて、前記ステータ制御手段が前記トルクコンバータの逆駆動時容量係数を減少させる。

この車両用動力伝達装置は、例えば、回生走行時にて、ステータのスリップ率を小さく設定してステータを係合状態に近づけ、トルクコンバータの逆駆動時容量係数を減少させる。これにより、機関の引き摺りトルクが低減されて、第二回転機の回生量が増加する利点がある。

この発明にかかる車両用動力伝達装置は、車軸からの逆駆動トルクがトルクコンバータを介して機関に伝達されるので、逆駆動トルクの伝達によるショックがトルクコンバータに吸収されて緩和される。これにより、ロックアップクラッチの係合により機関を始動させる場合と比較して、逆駆動トルクの伝達によるショックを緩和できる利点がある。一方、車速または前記トルクコンバータのアウトプット回転数が所定の閾値よりも小さいときには、回転機が駆動トルクを発生して機関を始動させる。これにより、車両の低速走行時にも、適正に機関を始動させ得る利点がある。

図１は、この発明の実施の形態にかかる動力伝達装置を示すスケルトン図である。 図２は、ＥＣＵの作用を示す入出力関係図である。 図３は、車両のシフト操作装置を示す説明図である。 図４は、図１に記載した動力伝達装置の変速機の作用を示す作動係合表である。 図５は、エンジン走行領域およびモータ走行領域と変速パターンとの関係を示す変速線図である。 図６は、トルクコンバータのブレーキの特性を示すグラフである。 図７は、トルクコンバータのブレーキの特性を示すグラフである。 図８は、トルクコンバータのブレーキの特性を示すグラフである。 図９は、図１に記載した動力伝達装置の作用を示すフローチャートである。 図１０は、図１に記載した動力伝達装置の実施例を示すタイムチャートである。

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、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

［動力伝達装置］
この動力伝達装置（車両用動力伝達装置）１は、内燃機関の動力を車軸に伝達する装置であり、例えば、内燃機関とモータ・ジェネレータとを併用して走行するハイブリッド車両に適用される。この動力伝達装置１は、トルクコンバータ２と、第一モータ・ジェネレータ３１および第二モータ・ジェネレータ３２と、変速機４と、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）５と、シフト操作装置６とを備える（図１〜図３参照）。また、動力伝達装置１は、入力軸１１側にて内燃機関（図示省略）に連結されると共に、出力軸１２側にて車軸（図示省略）に連結される。

トルクコンバータ２は、流体式のトルク伝達構造を有する（流体式トルクコンバータ）。このトルクコンバータ２は、インペラ２１およびタービン２２と、ステータ２３と、ロックアップクラッチ２４とを有する。インペラ２１およびタービン２２は、相対回転により作動流体を介して相互にトルクを伝達する回転部材である。トルクコンバータ２は、インペラ２１側にて内燃機関のクランクシャフト１０に連結されると共に、タービン２２側にて入力軸１１に連結される。ステータ２３は、インペラ２１およびタービン２２間にて回転可能に配置される回転部材である。このステータ２３は、その固定状態にて、タービン２２（インペラ２１）からの排出流を整流してインペラ２１（タービン２２）に還元する。これにより、インペラ２１およびタービン２２間の伝達トルクが増幅される。ロックアップクラッチ２４は、インペラ２１とタービン２２とを機械的に係合する機構である。

このトルクコンバータ２では、内燃機関からのトルクによりインペラ２１が回転すると、このインペラ２１の回転が作動流体を介してタービン２２に伝達されて、タービン２２が回転する（正駆動状態）。これにより、内燃機関からのトルクが増幅されて入力軸１１に伝達される。また、上記の場合とは逆に、入力軸１１（第二モータ・ジェネレータ３２）からのトルクによりタービン２２が回転すると、このタービン２２の回転が作動流体を介してインペラ２１に伝達されて、インペラ２１が回転する（逆駆動状態）。これにより、入力軸１１のトルクが内燃機関に伝達される。

また、トルクコンバータ２では、正駆動状態（逆駆動状態）にてステータ２３が回転すると、インペラ２１からタービン２２（タービン２２からインペラ２１）に伝達されるトルクが増幅される。なお、ステータ２３の回転は、後述するステータ制御手段（ブレーキＢｓ）により規制（許容および禁止）される。また、ロックアップクラッチ２４が係合状態にあるときには、インペラ２１とタービン２２とが機械的に連結されて、インペラ２１およびタービン２２間のトルク伝達が直接的に行われる。一方、ロックアップクラッチ２４が解放状態にあるときには、インペラ２１およびタービン２２間のトルク伝達が作動流体を介して行われる。

第一モータ・ジェネレータ３１および第二モータ・ジェネレータ３２は、回転機であり、例えば、交流同期型のモータ・ジェネレータにより構成される。第一モータ・ジェネレータ３１は、内燃機関とトルクコンバータ２との間（トルクコンバータ２の入力側）に配置されて、内燃機関のクランクシャフト１０に連結される。第二モータ・ジェネレータ３２は、トルクコンバータ２の出力側にて入力軸１１に連結される。

これらのモータ・ジェネレータ３１、３２は、電動機としての機能と発電機としての機能とを併せ持つ。例えば、第一モータ・ジェネレータ３１は、その駆動により動力を発生してクランクシャフト１０にトルクを付与でき（電動機としての機能）、また、クランクシャフト１０からのトルクにより発電してバッテリ（図示省略）を充電できる（発電機としての機能）。同様に、第二モータ・ジェネレータ３２は、その駆動により動力を発生して入力軸１１にトルクを付与でき（電動機としての機能）、また、入力軸１１からのトルクにより発電してバッテリ（図示省略）を充電できる（発電機としての機能）。

変速機４は、入力軸１１の回転数を変速して出力軸１２に出力する機構である。言い換えると、変速機４は、トルクコンバータ２あるいは第二モータ・ジェネレータ３２の出力を変速して出力する機構であり、トルクコンバータ２および第二モータ・ジェネレータ３２の後段に連結されて配置される。この変速機４は、第一変速部４１および第二変速部４２がケース４３内に収容されて構成される。第一変速部４１は、ダブルピニオン型の遊星歯車４１１を主体として構成される。第二変速部４２は、シングルピニオン型の遊星歯車４２１を主体として構成される。

第一変速部４１では、遊星歯車４１１のキャリアＣＡ１が入力軸１１に連結され、また、サンギアＳ１がケース４３に連結されて回転不能に固定される。また、リングギアＲ１が第二変速部４２の遊星歯車４２１のサンギアＳ２にクラッチＣ１を介して連結される。また、キャリアＣＡ１が回転体（第二変速部４２の遊星歯車４２１のサンギア）Ｓ３にクラッチＣ４を介して連結される。また、リングギアＲ１がこの回転体Ｓ３にクラッチＣ３を介して連結される。また、この回転体Ｓ３が、ブレーキＢ１に連結されて、このブレーキＢ１の作動によりケース４３に対して回転停止できる。

第二変速部４２では、遊星歯車４２１のキャリアＣＡ２が入力軸１１にクラッチＣ２を介して連結される。また、このキャリアＣＡ２が、ブレーキＢ２に連結されて、このブレーキＢ２の作動によりケース４３に対して回転停止できる。また、リングギアＲ２が出力軸１２に一体的に連結されて回転を出力できる。

なお、クラッチＣ１〜Ｃ４およびブレーキＢ１、Ｂ２は、摩擦係合要素であり、いずれも油圧シリンダにより摩擦係合できる多板式の油圧式摩擦係合装置である。

この変速機４では、各摩擦係合要素（クラッチＣ１〜Ｃ４およびブレーキＢ１、Ｂ２）が所定の作動係合表（図４参照）にしたがって係合あるいは解放されることにより、各変速段の設定が行われる。なお、図４の作動係合表では、「○」のときに、対応する摩擦係合要素が係合状態にあることを示し、空欄のときに、対応する摩擦係合要素が解放状態にあることを示している。

ＥＣＵ５は、内燃機関、トルクコンバータ２、モータ・ジェネレータ３１、３２および変速機４を制御する装置であり、各種の入力信号に基づいて所定の出力信号を出力する（図２参照）。このＥＣＵ５は、例えば、後述する内燃機関の始動／停止制御を行う。各種の入力信号には、例えば、モータ・ジェネレータ回転数センサ、内燃機関水温センサ、シフトポジションセンサ、内燃機関回転数センサ、エアコンスイッチ、マニュアルモードスイッチ、車速センサ、ＡＴ（Automatic Transmission）油温センサ、ＥＣＴ（Electronic Controlled Transmission）スイッチ、サイドブレーキセンサ、フットブレーキセンサ、触媒温度センサ、アクセル開度センサ、カム角センサ、スノーモード設定スイッチ、車両加速度センサ、オートクルーズ設定信号、タービン回転数センサ、車重信号センサ、バッテリの充電状態を検出するＳＯＣ（State of Charge）センサなどからの入力信号が含まれる。出力信号には、例えば、電動エアコン、内燃機関の点火信号、電子スロットル弁、レンジインジケータ、過給圧、ギア比インジケータ、スノーモードインジケータ、ＡＴライン圧コントロールソレノイド、ＡＢＳ（Antilock Brake System）アクチュエータ、マニュアルモードインジケータ、ＡＴソレノイド、ＡＴロックアップコントロールソレノイド、ＡＴ電動オイルポンプ、電動ヒータ、ギア比インジケータ、クルーズコントロール制御コンピュータなどへの出力信号が含まれる。

シフト操作装置６は、そのマニュアル操作によりシフトポジションを切り換える装置である（図３参照）。このシフト操作装置６は、例えば、運転席の側方に配設され、複数種類のシフトポジションを選択するためシフトレバー６１を有する。このシフトレバー６１の操作により、「Ｐ（パーキング）」、「Ｒ（リバース）」、「Ｎ（ニュートラル）」、「Ｄ（ドライブ）」または「Ｍ（マニュアル）」のいずれか一つのシフトポジションが選択されて設定される。「Ｐ」ポジションは、変速機４における第一変速部４１および第二変速部４２の動力伝達経路が遮断されたニュートラルポジションであり、且つ、出力軸１２をロックするための駐車ポジションである。「Ｒ」ポジションは、後進走行のための後進走行ポジションである。「Ｎ」ポジションは、第一変速部４１および第二変速部４２の動力伝達経路が遮断されたニュートラルポジションである。「Ｄ」ポジションは、所定の変速比の範囲内にて自動変速制御を実行させ得る前進自動変速ポジションである。「Ｍ」ポジションは、手動変速操作モード（マニュアルモード）を成立させて変速レンジを設定するための前進自動変速走行ポジションである。なお、この「Ｍ」ポジションでは、変速レンジを切り換えることにより車両の減速度を設定できる。したがって、このシフト操作装置６は減速度操作装置として機能し得る。

なお、この動力伝達装置１に連結される内燃機関には、例えば、ガソリン内燃機関、ディーゼル内燃機関、ＬＰＧ内燃機関、ガスタービン内燃機関、ジェット内燃機関などの内燃機関が含まれる。例えば、この実施の形態では、燃料噴射装置、吸排気装置および点火装置を備えた公知の内燃機関が採用されている。

この動力伝達装置１では、内燃機関からの駆動トルクが、クランクシャフト１０を介してトルクコンバータ２に入力され、トルクコンバータ２にて増幅されて入力軸１１に入力される（図１参照）。そして、このトルクが変速機４にて変速されて出力軸１２に出力される。これにより、内燃機関からのトルクが車両の車軸に伝達されて、車両が走行する。

また、この動力伝達装置１では、バッテリ（図示省略）から電力が供給されて、第一モータ・ジェネレータ３１が駆動される。これにより、第一モータ・ジェネレータ３１が電動機として機能し、クランクシャフト１０に駆動トルクが付与されて内燃機関が駆動される。

また、この動力伝達装置１では、内燃機関が駆動トルクを発生することにより、第一モータ・ジェネレータ３１が駆動される。これにより、第一モータ・ジェネレータ３１が発電機として機能して、バッテリが充電される。

また、この動力伝達装置１では、バッテリから電力が供給されて、第二モータ・ジェネレータ３２が駆動される。すると、第二モータ・ジェネレータ３２が電動機として機能し、入力軸１１に駆動トルクが付与されて車両が走行する。このとき、第二モータ・ジェネレータ３２による駆動トルクと内燃機関による駆動トルクとの双方を用いて車両を走行させることが可能であり、また、いずれか一方の駆動トルクのみを用いて車両を走行させることも可能である。なお、この実施の形態では、後述する所定の変速線図（図５参照）に基づいて、いずれか一方の駆動トルクのみが用いられて車両が走行する。

また、この動力伝達装置１では、内燃機関が停止して回生走行が行われることにより、第二モータ・ジェネレータ３２が駆動される。すると、第二モータ・ジェネレータ３２が発電機として機能して、バッテリが充電される。

［変速線図］
図５は、エンジン走行領域およびモータ走行領域と変速パターンとの関係を示す変速線図である。また、同図では、変速機４が８段階の変速比を有しており、７つの変速線が示されている。また、同図において、点Ａは、比較的低速にて内燃機関を始動するときの走行ポイントを示し、点Ｂは、比較的高速にて内燃機関を始動するときの走行ポイントを示している。なお、変速線図は、ＥＣＵ５に記憶されている。

同図において、例えば、車両の発進時には、第二モータ・ジェネレータ３２の駆動トルクのみが用いられて車両が走行する（モータ走行領域）。そして、車速およびアウトプットトルクの要求量（アクセル開度）が上昇した後に、第二モータ・ジェネレータ３２の駆動トルクから内燃機関の駆動トルクのみに切り換えられて車両が走行する（エンジン走行領域）。また、車両の急発進時や急加速時には、大きな駆動トルクが必要となるため、第二モータ・ジェネレータ３２の駆動トルクと内燃機関の駆動トルクとの双方が用いられて車両が走行する（図示省略）。

なお、モータ走行領域では、バッテリが十分なＳＯＣ値を有することが条件となる。したがって、バッテリが十分なＳＯＣ値を有さない場合には、内燃機関の駆動トルクが用いられて車両が走行する。このとき、モータ走行領域にて内燃機関の駆動トルクを用いる場合には、第二モータ・ジェネレータ３２の駆動トルクを用いる場合と比較して、より低回転かつ高負荷となる走行領域にて内燃機関を駆動する。これにより、車両の駆動効率が向上する。逆に、モータ走行領域にて第二モータ・ジェネレータ３２の駆動トルクを用いる場合には、より高回転かつ低負荷となる走行領域にて第二モータ・ジェネレータ３２を駆動する。これにより、車両の駆動効率が向上する。したがって、モータ走行領域では、内燃機関の駆動トルクを用いる場合と第二モータ・ジェネレータ３２の駆動トルクを用いる場合とで、変速比を変更すべき車速およびアクセル開度（アウトプットトルクの要求量）が相異する。

［トルクコンバータのステータ制御手段］
また、この動力伝達装置１では、トルクコンバータ２がブレーキＢｓを有する（図１参照）。このブレーキＢｓは、ステータ２３の回転を規制（許容または禁止）するステータ制御手段として機能する。具体的には、ブレーキＢｓは、その係合状態にてステータ２３を固定して、ステータ２３の回転を禁止する。また、ブレーキＢｓは、その解放状態にてステータ２３を解放して、ステータ２３の回転を許容する。また、ブレーキＢｓは、ステータ２３との係合率を変化させることにより、ステータ２３のスリップ率を連続的に変化させ得る。

図６は、ブレーキＢｓのスリップ率とトルクコンバータの容量係数との関係を示すグラフである。図７は、トルクコンバータ２の逆駆動時における比Ｎｅ／Ｎｔとトルク比との関係を示すグラフである。図７において、比Ｎｅ／Ｎｔは、内燃機関回転数Ｎｅとタービン回転数Ｎｔとの比を示している。また、トルク比は、タービン２２のトルクとインペラ２１のトルクとの比を示している。図８は、トルクコンバータ２の逆駆動時における比Ｎｅ／Ｎｔと容量係数との関係を示すグラフである。

これらの図に示すように、ブレーキＢｓのスリップ率が増加（減少）すると、トルクコンバータ２の容量係数が増加（減少）することが分かる（図６参照）。例えば、ブレーキＢｓのスリップ率が減少すると、ステータ２３がフリー回転し難くなり、トルクコンバータ２内における作動油の流れが阻害されて、トルクコンバータ２の容量係数が小さくなる。逆に、ブレーキＢｓのスリップ率が増加すると、トルクコンバータ２の容量係数が大きくなる。また、ブレーキＢｓのスリップ率を制御することにより、トルクコンバータ２の容量係数を連続的に制御できることが分かる。また、ブレーキＢｓのスリップ率を小さくしてステータ２３の回転を禁止する方向に近づけると、トルクコンバータ２のトルク比が１．０に近づくことが分かる（図７参照）。これにより、トルクコンバータ２のトルク増幅機能が通常通り確保される。

この動力伝達装置１において、ステータ２３の回転を禁止した状態では、ブレーキＢｓのスリップ率が０であり、トルクコンバータ２の容量係数が最小となる（図６〜図８参照）。したがって、トルクコンバータ２のトルク増幅機能が通常どおり確保される。例えば、トルクコンバータ２の正駆動時（インペラ２１からタービン２２に向かって駆動トルクが伝達されるとき）にて、内燃機関からの駆動トルクがトルクコンバータ２で通常通り増幅されて入力軸１１に伝達される。

一方、ステータ２３の回転を許容した状態では、ステータ２３の回転を禁止した状態よりも、トルクコンバータ２の容量係数が大きくなる（図６参照）。また、ブレーキＢｓのスリップ率を増加させることにより、トルクコンバータ２の容量係数がさらに大きくなる。すると、例えば、トルクコンバータ２の逆駆動時（タービン２２からインペラ２１に向かって駆動トルクが伝達されるとき）にて、車軸からの逆駆動トルクにより内燃機関を始動させるときに、トルク伝達によるショックがトルクコンバータ２に吸収されて緩和される。

また、ステータ２３の回転を許容した状態では、ブレーキＢｓのスリップ率を制御することにより、トルクコンバータ２の逆駆動時容量係数を連続的に制御できる（図６参照）。

例えば、車両の回生走行時にて、ブレーキＢｓのスリップ率を所定値以下に減少させて、ステータ２３を係合状態に近づける（図６参照）。すると、トルクコンバータ２のトルク比が１．０に近づき（図７参照）、また、トルクコンバータ２の逆駆動時容量係数が減少する（図８参照）。この状態では、車両のコースト走行時（アクセルオフの惰性走行時）にて、車軸からの逆駆動トルクが内燃機関に作用しても、内燃機関のフリクショントルクの方が強いため、内燃機関が回転しない。これにより、内燃機関の引き摺りトルク（回転抵抗）が低減され、その分、第二モータ・ジェネレータ３２の回生量が増加する。

また、例えば、ブレーキＢｓのスリップ率を所定値以上に増加させて、ステータ２３を解放状態に近づける（図６参照）。すると、トルクコンバータ２の逆駆動時容量係数が増加して、車軸からの逆駆動トルクを用いた内燃機関の始動が可能となる。この状態では、ロックアップクラッチ２４の係合により内燃機関を始動させる場合と比較して、内燃機関の始動時におけるショック伝達が低減される。

なお、この実施の形態では、ステータ２３のステータ制御手段として、摩擦係合要素である湿式の油圧ブレーキＢｓが採用されている。しかし、これに限らず、ステータ制御手段として、例えば、電磁クラッチ（図示省略）が採用されても良い。

［車両走行時における内燃機関の始動制御］
動力伝達装置では、車両走行中に内燃機関を始動させる制御が行われる場合がある。例えば、車両の走行状態（車速およびアクセル開度）がモータ走行領域からエンジン走行領域に移行するときに、車両の駆動力源をモータ・ジェネレータから内燃機関に切り替える（図５参照）。このとき、内燃機関の始動制御が必要となる。

かかる内燃機関の始動制御では、逆駆動トルクを用いて内燃機関を始動する場合がある。例えば、トルクコンバータと変速機との間にモータ・ジェネレータが配置され、このモータ・ジェネレータの駆動トルクが用いられて内燃機関が始動されている。このとき、一般には、トルクコンバータのロックアップクラッチを係合状態として、内燃機関への逆駆動トルクの伝達経路が確保されている。

しかしながら、かかる場合には、逆駆動トルクの伝達によりショックが発生する。すると、このショックがロックアップクラッチの係合時にて、発生する可能性がある。

そこで、この動力伝達装置１では、車両走行時における内燃機関の始動時にて、逆駆動トルクの伝達によるショックを抑制するために、以下の制御が行われる（図９参照）。

ステップＳＴ１では、車両走行中か否かが判定される。このステップＳＴ１では、例えば、シフトポジションが「Ｄ」ポジションに設定されており、且つ、車速ＶがＶ＞０であるときに、肯定判定が行われる。このステップＳＴ１にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ２に進み、否定判定が行われた場合には、処理が終了される。なお、車両走行時には、通常、トルクコンバータ２のロックアップクラッチ２４が解放状態にある。また、ブレーキＢｓが係合状態にあり、ステータ２３の回転が禁止される。

ステップＳＴ２では、内燃機関の始動制御が必要であるか否かが判定される。すなわち、車両走行時にて内燃機関が停止しているときに、内燃機関を始動する必要があるか否かが判定される。例えば、（１）車両の走行状態（車速およびアクセル開度）がモータ走行領域からエンジン走行領域に移行したとき、（２）モータ走行領域での車両走行時にてバッテリのＳＯＣ値が所定の閾値Ｓ１以下となったときなどに、内燃機関の始動制御が必要となり、肯定判定が行われる。このステップＳＴ２にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ３に進み、否定判定が行われた場合には、処理が終了される。

ステップＳＴ３では、内燃機関の急始動が必要であるか否かが判定される。例えば、車両走行時にて車両を急加速すべき要求（例えば、アクセル開度の増加）があり、車両の走行状態をモータ走行領域からエンジン走行領域に移行させるときに、内燃機関の急始動が必要となり、肯定判定が行われる。このステップＳＴ３にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ８に進み、否定判定が行われた場合には、ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４では、車速が所定の閾値Ｖ１よりも大きいか否かが判定される。このステップＳＴ４では、ＥＣＵ５が車速センサの出力値と所定の閾値Ｖ１との比較に基づいて判定を行う。なお、閾値Ｖ１は、例えば、車両の高速走行時を基準として規定される。このステップＳＴ４にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ６に進み、否定判定が行われた場合には、ステップＳＴ５に進む。

ステップＳＴ５では、車速が所定の閾値Ｖ２よりも小さいか否かが判定される。このステップＳＴ５では、ＥＣＵ５が車速センサの出力値と所定の閾値Ｖ２との比較に基づいて判定を行う。なお、閾値Ｖ２は、例えば、車両の微速走行時を基準として規定される。このステップＳＴ５にて、肯定判定が行われた場合には、ステップＳＴ８に進み、否定判定が行われた場合には、ステップＳＴ７に進む。

なお、ステップＳＴ４およびステップＳＴ５では、車速に代えて、トルクコンバータ２のアウトプット回転数と所定の閾値とが比較されて判定が行われても良い（図示省略）。

ステップＳＴ６では、ステータ２３の回転を許容することにより内燃機関を始動させる制御が行われる。すなわち、車両走行時における内燃機関の始動制御では、原則として、車軸からの逆駆動トルクが用いられて内燃機関が始動される。このとき、車速Ｖが高速（Ｖ＞Ｖ１。ステップＳＴ４の肯定判定。）の場合には、ロックアップクラッチ２４を解放状態としたままステータ２３の回転を許容することにより、内燃機関を始動させる。すると、ロックアップクラッチ２４が解放状態にあるので、逆駆動トルクの伝達によるショックがトルクコンバータ２に吸収されて緩和される。これにより、ロックアップクラッチ２４の係合により内燃機関を始動させる場合（ステップＳＴ７）と比較して、逆駆動トルクの伝達によるショックが緩和される。また、かかる構成では、逆駆動トルクにより内燃機関を始動させるので、回転機の駆動トルクを用いて内燃機関を始動させる構成と比較して、バッテリの電力消費を低減できる。これにより、燃費が向上する。

なお、このステップＳＴ６では、トルクコンバータ２の逆駆動時容量係数を増加させることにより、内燃機関を始動させても良い。例えば、ブレーキＢｓが解放状態にありステータ２３の回転が許容されている場合であっても、ブレーキＢｓのスリップ率が小さいと、逆駆動トルクにより内燃機関を始動できない場合がある。このとき、ブレーキＢｓのスリップ率を所定値以上に増加させて、トルクコンバータ２の逆駆動時容量係数を増加させることにより、逆駆動トルクを用いた内燃機関の始動が可能となる。

ステップＳＴ７では、ロックアップクラッチ２４の係合（あるいは半係合）により内燃機関を始動させる制御が行われる。すなわち、車速Ｖが低速（Ｖ２≦Ｖ≦Ｖ１。ステップＳＴ４の否定判定かつステップＳＴ５の否定判定。）の場合には、従来通り、ロックアップクラッチ２４の係合により逆駆動トルクを内燃機関に伝達して内燃機関を始動させる。これにより、ステータ２３の回転を許容するだけでは内燃機関を始動できないときに、内燃機関を適正に始動させ得る。なお、かかる低速走行時には、ロックアップクラッチ２４の係合により内燃機関を始動させたとしても、逆駆動トルクの伝達によるショックがさほど大きくない。

ステップＳＴ８では、第一モータ・ジェネレータ３１の駆動トルクにより内燃機関を始動させる制御が行われる。すなわち、急始動の必要がある場合（ステップＳＴ３の肯定判定）、あるいは、車速Ｖが微速（Ｖ＜Ｖ２。ステップＳＴ５の肯定判定。）の場合には、第一モータ・ジェネレータ３１の駆動トルクにより内燃機関を始動させる。これにより、内燃機関の急始動が可能となり、あるいは、内燃機関の始動に必要な逆駆動トルクを得られないときにも適正に内燃機関を始動させ得る。

［実施例１］
図１０は、図１に記載した動力伝達装置の実施例１を示すタイムチャートである。同図は、逆駆動時にてＳＯＣ値が低下したときに、モータ・ジェネレータが用いられて内燃機関の始動制御が行われる場合を示している。以下、この実施例１について、図９のフローチャートを参照しつつ説明する。

まず、初期状態（ｔ＝ｔ０）では、シフトポジションが「Ｄ」ポジションに設定されて、車両が走行している。このとき、車速およびアウトプットトルク要求量がモータ走行領域（図５の点Ａ）にある。このため、内燃機関が停止状態（内燃機関回転数０［ｒｐｍ］）にあり（図１０（ａ）参照）、第二モータ・ジェネレータ３２の駆動トルクのみが用いられて車両が走行している（図示省略）。また、第一モータ・ジェネレータ３１が停止状態にある（図１０（ｂ）参照）。また、変速機４では、変速比の変速信号が２ｎｄに固定されて（図１０（ｄ）参照）、各係合要素（クラッチＣ１〜Ｃ４およびブレーキＢ１、Ｂ２）が所定の係合状態（図４参照）に設定されている。具体的には、ブレーキＢ１の油圧ＰＢ１がＯＮ（係合状態）となっている（図１０（ｅ）参照）。また、トルクコンバータ２では、ブレーキＢｓの油圧がＯＮ（スリップ率０の係合状態）となっている（図１０（ｆ）参照）。このため、ステータ２３の回転が禁止されており、トルクコンバータ２の逆駆動容量係数が低くなっている（図６〜図８参照）。また、ロックアップクラッチ２４の油圧がＯＦＦ（解放状態）となっている（図１０（ｇ）参照）。また、ＳＯＣ値が所定の閾値Ｓ１よりも大きく、十分に残存している（図１０（ｈ）参照）。

次に、時間ｔ＝ｔ１にて所定の判定条件が満たされると、内燃機関の始動制御が必要であると判定（ステップＳＴ２の肯定判定）される（図９参照）。例えば、この実施例１では、ＳＯＣ値と所定の閾値Ｓ１とが比較され、ＳＯＣ値が所定の閾値Ｓ１以下となったときに（図１０（ｈ）参照）、ステップＳＴ２の肯定判定が行われる。なお、ＳＯＣ値は、ＳＯＣセンサの出力値としてＥＣＵ５に取得されている。

このとき、内燃機関の急始動の要求がある場合（ステップＳＴ３の肯定判定）には、第一モータ・ジェネレータ３１が用いられて内燃機関の始動が行われる（ステップＳＴ８）（ｔ＝ｔ１〜ｔ２）（図１０（ｂ）および（ｃ）参照）。これにより、内燃機関の始動が迅速に行われる（図１０（ａ）参照）。

次に、ステップＳＴ１にて肯定判定が行われると、車速が閾値Ｖ１よりも低いこと（ステップＳＴ４の肯定判定）を条件として、ブレーキＢｓの油圧がＯＦＦ（解放状態）となり（図１０（ｆ）参照）、ステータ２３の回転が許容される（ステップＳＴ６）（ｔ＝ｔ３〜ｔ４）。この制御は、駆動力源を第二モータ・ジェネレータ３２から内燃機関に切り替えるために行われる。

ステータ２３の回転が許容されると、車軸からの逆駆動トルクがトルクコンバータ２を介して内燃機関に伝達されて、内燃機関の回転数が上昇する（ｔ＝ｔ３〜ｔ５）。そして、内燃機関の回転数が所定の回転数まで上昇した段階で、燃料の点火が行われる（ｔ＝ｔ５）。これにより、内燃機関が自立運転を開始する。また、同時に、第二モータ・ジェネレータ３２が停止される（図示省略）。

次に、第一モータ・ジェネレータ３１（および第二モータ・ジェネレータ３２）が充電モードに切り替えられる（ｔ＝ｔ５〜ｔ８）。これにより、バッテリの充電が行われる。

なお、逆駆動トルクによる内燃機関の始動時（ステップＳＴ６およびステップＳＴ７）には、変速機４の変速比の変更が禁止されることが好ましい（図１０（ｄ）参照）。これにより、変速比の変更により車軸の逆駆動トルクが低下することを防止できる。

［効果］
以上説明したように、この車両用動力伝達装置１は、トルクコンバータ２がステータ２３の回転を許容または禁止するステータ制御手段（例えば、ブレーキＢｓ、電磁クラッチなど）を有する（図１参照）。そして、車両走行時にて内燃機関を始動させるときに、車速Ｖ（またはトルクコンバータ２のアウトプット回転数。以下同じ。）が所定の閾値Ｖ１より大きいとき（ステップＳＴ４の肯定判定）には、ステータ制御手段がステータ２３の回転を許容することにより内燃機関を始動させる（ステップＳＴ６）（図９参照）。すなわち、ロックアップクラッチ２４の係合によることなく（ロックアップクラッチ２４を解放したまま）、車軸からの逆駆動トルクを用いて内燃機関を始動させる。かかる構成では、車軸からの逆駆動トルクがトルクコンバータ２を介して内燃機関に伝達されるので、逆駆動トルクの伝達によるショックがトルクコンバータ２に吸収されて緩和される。これにより、ロックアップクラッチ２４の係合により内燃機関を始動させる場合（ステップＳＴ７）と比較して、逆駆動トルクの伝達によるショックを緩和できる利点がある。また、かかる構成では、逆駆動トルクにより内燃機関の始動制御が行われるので、回転機の駆動トルクを用いて内燃機関を始動させる構成と比較して、バッテリの電力消費を低減できる。これにより、燃費が向上する利点がある。特に、車速Ｖが高速（Ｖ＞Ｖ１）ときに、逆駆動トルクを用いた始動制御が優先的に行われるので、逆駆動トルクの伝達によるショックを効果的に緩和でき、また、バッテリの電力消費を効果的に低減できる利点がある。

一方、車速が所定の閾値Ｖ２よりも小さいとき（ステップＳＴ５の肯定判定）には、回転機（第一モータ・ジェネレータ３１）が駆動トルクを発生して内燃機関を始動させる（ステップＳＴ８）（図９参照）。すなわち、内燃機関を始動させるために必要な逆駆動トルクを得られないときに、回転機の駆動トルクを用いて内燃機関を始動させる。これにより、車両の低速走行時にも、適正に内燃機関を始動させ得る利点がある。

また、この車両用動力伝達装置１は、ステータ２３のスリップ率の制御によりトルクコンバータの逆駆動時容量係数を制御するステータ制御手段（例えば、ブレーキＢｓ、電磁クラッチなど）を備える（図１参照）。そして、車両走行時にて内燃機関を始動させるときに、車速Ｖが所定の閾値Ｖ１より大きいとき（ステップＳＴ４の肯定判定）には、ステータ制御手段がトルクコンバータ２の逆駆動時容量係数を所定値以上まで増加させることにより内燃機関を始動させる（ステップＳＴ６）（図９参照）。例えば、ステータ２３の回転が許容されているが、トルクコンバータ２の逆駆動時容量係数が小さいため内燃機関が逆駆動トルクにより回転できないときに、トルクコンバータ２の逆駆動時容量係数を増加させる。これにより、逆駆動トルクを用いた内燃機関の始動が可能となる利点がある。

この車両用動力伝達装置１では、第二回転機（第二モータ・ジェネレータ３２）を用いた回生走行時にて、ステータ制御手段がトルクコンバータ２の逆駆動時容量係数を減少させる。例えば、回生走行時にて、ステータ２３（ブレーキＢｓ）のスリップ率を小さく設定してステータ２３を係合状態に近づけ、トルクコンバータ２の逆駆動時容量係数を減少させる。これにより、内燃機関の引き摺りトルクが低減されて、第二回転機の回生量が増加する利点がある。

また、この車両用動力伝達装置１では、上記のステータ制御手段が、ステータ２３と係合してステータ２３の回転を禁止でき、ステータ２３を解放してステータ２３の回転を許容できると共に、ステータ２３との係合率を変化させることによりステータ２３のスリップ率を変化させ得るブレーキＢｓ（図１参照）あるいは電磁クラッチ（図示省略）から成ることが好ましい。かかる構成により、ステータ２３の回転を許容または禁止でき、また、ステータ２３のスリップ率の制御によりトルクコンバータ２の逆駆動時容量係数を制御できる。これにより、上記のステータ制御手段を実現できる利点がある。

また、この車両用動力伝達装置１では、トルクコンバータ２がロックアップクラッチ２４を備える（図１参照）。そして、車速Ｖが所定の範囲（Ｖ２≦Ｖ≦Ｖ１）にある場合（ステップＳＴ４の否定判定かつステップＳＴ５の否定判定）には、ロックアップクラッチ２４の係合により内燃機関を始動させることが好ましい（ステップＳＴ７）。これにより、ステータ２３の回転を許容する（あるいは、トルクコンバータ２の逆駆動時容量係数を増加させる）だけでは内燃機関を始動できないときに、内燃機関を適正に始動させ得る利点がある。

また、この車両用動力伝達装置１では、内燃機関の急始動の要求があるとき（ステップＳＴ３の肯定判定）に、第一回転機（第一モータ・ジェネレータ３１）が駆動トルクを発生して内燃機関を始動させることが好ましい（ステップＳＴ８）。これにより、内燃機関の始動が迅速に行われる利点がある（図１０（ａ）〜（ｃ）参照）。

この車両用動力伝達装置１は、トルクコンバータ２の後段に配置される変速機４を備える（図１参照）。そして、車両走行時にて内燃機関を始動させるときに、変速機４の変速比の変更が禁止されることが好ましい（図１０（ｄ）参照）。かかる構成では、内燃機関の始動時にて、変速比の変更により車軸の逆駆動トルクが低下することを防止できる。これにより、逆駆動トルクによる内燃機関の始動（ステップＳＴ６およびステップＳＴ７）が適切に行われる利点がある。

以上のように、この発明にかかる車両用動力伝達装置は、車両走行時における機関の始動時にて、逆駆動トルクの伝達によるショックを緩和できる点で有用である。

１ 動力伝達装置（車両用動力伝達装置）、２ トルクコンバータ、２１ インペラ、２２ タービン、２３ ステータ、２４ ロックアップクラッチ、３１ 第一モータ・ジェネレータ、３２ 第二モータ・ジェネレータ、４ 変速機、４１ 第一変速部、４２ 第二変速部、４３ ケース、６ シフト操作装置、６１ シフトレバー、１０ クランクシャフト、１１ 入力軸、１２ 出力軸

Claims (3)

1. 機関と、前記機関の駆動トルクを車軸に伝達する流体式のトルクコンバータと、前記機関に連結される回転機とを備える車両用動力伝達装置であって、
   前記トルクコンバータが、作動流体を介して相互にトルクを伝達するインペラおよびタービンと、前記インペラおよび前記タービン間にて回転可能に配置されると共に固定状態にて前記インペラおよび前記タービン間の伝達トルクを増幅するステータと、前記ステータの回転を許容または禁止するステータ制御手段とを有し、且つ、
   車両走行時にて前記機関を始動させるときに、車速または前記トルクコンバータのアウトプット回転数が所定の閾値より大きいときは、前記ステータ制御手段が前記ステータの回転を許容することにより機関を始動させると共に、車速または前記トルクコンバータのアウトプット回転数が所定の閾値よりも小さいときは、前記回転機が駆動トルクを発生して前記機関を始動させることを特徴とする車両用動力伝達装置。
2. 機関と、前記機関の駆動トルクを車軸に伝達する流体式のトルクコンバータと、前記機関に連結される回転機とを備える車両用動力伝達装置であって、
   前記トルクコンバータが、作動流体を介して相互にトルクを伝達するインペラおよびタービンと、前記インペラおよび前記タービン間にて回転可能に配置されると共に固定状態にて前記インペラおよび前記タービン間の伝達トルクを増幅するステータと、前記ステータのスリップ率の制御により前記トルクコンバータの逆駆動時容量係数を制御するステータ制御手段を備え、且つ、
   車両走行時にて前記機関を始動させるときに、車速または前記トルクコンバータのアウトプット回転数が所定の閾値より大きいときは、前記ステータ制御手段が前記トルクコンバータの逆駆動時容量係数を所定値以上まで増加させることにより機関を始動させると共に、車速または前記トルクコンバータのアウトプット回転数が所定の閾値よりも小さいときは、前記回転機が駆動トルクを発生して前記機関を始動させることを特徴とする車両用動力伝達装置。
3. 前記回転機を第一回転機と呼ぶと共に、前記トルクコンバータを介して前記機関に連結される第二回転機を備え、且つ、前記第二回転機を用いた回生走行時にて、前記ステータ制御手段が前記トルクコンバータの逆駆動時容量係数を減少させる請求項２に記載の車両用動力伝達装置。

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