JP2014148228A - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動走行モード時に自動変速機が発生するノイズを低減することができるハイブリッド車両用駆動装置を提供する。
【解決手段】スプリット走行モードから電動走行モードに移行する場合に、フロントクラッチ５を接続状態にするとともに、自動変速機８を入力軸８１が出力軸８２に対して相対回転可能なニュートラル状態とする電動走行モード移行部１０と、電動走行モードからスプリット走行モードに移行する場合に、フロントクラッチ５を接続した状態で、エンジン２によって入力軸８１の回転速度を上昇させたうえで、フロントクラッチ５を切断して、自動変速機８の変速段を形成し、フロントクラッチ５を接続するスプリット走行モード移行部１０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輪がエンジンとモータによって駆動されるハイブリッド車両用の駆動装置に関する。

車輪がエンジンとモータによって駆動されるハイブリッド車両用の駆動装置に関する従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示されるハイブリッド車両用の駆動装置は、エンジン、フロントクラッチ、自動変速機、モータが直列に接続され、エンジンとモータとを併用した車両の走行を可能にしている。

特許文献１に示される駆動装置においては、モータの駆動力のみで車両が走行する電動走行モードでは、フロントクラッチを切断することにより、エンジンのフリクションロスの発生を防止する技術が開示されている。また、当該駆動装置では、エンジン及びモータの駆動力で車両が走行するスプリット走行時には、フロントクラッチを接続している。

特開２０１１−７３４８３号公報

しかしながら、上述の電動走行モードにおいては、自動変速装置において、変速段が形成されているため、多数のギヤが噛み合っていることによるノイズが発生してしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電動走行モード時に自動変速機が発生するノイズを低減することができるハイブリッド車両用駆動装置を提供することにある。

上述した課題を解決するためになされた本発明は、駆動輪に駆動力を付与するエンジンと、前記エンジンと前記駆動輪との間に設けられ、前記駆動輪に駆動力を付与するモータと、前記エンジンと前記モータとの間に設けられ、入力軸と前記モータと連動して回転する出力軸とを有し、前記入力軸の回転速度を前記出力軸の回転速度で除した変速比がそれぞれ異なる複数の変速段を選択的に切り替えて変速を実行する自動変速機と、前記エンジンと前記自動変速機との間に設けられ、前記エンジンに回転連結された入力部材と、前記入力軸に回転連結された出力部材とを有し、前記入力部材と前記出力部材を接続又は切断するフロントクラッチと、前記モータのみで前記駆動輪を駆動する電動走行モードと、前記モータ及び前記エンジンの両方で前記駆動輪を駆動するスプリット走行モードとのいずれかのモードを判断するモード判断部と、前記モード判断部の判断によって、前記スプリット走行モードから前記電動走行モードに移行する場合に、前記自動変速機を前記入力軸が前記出力軸に対して相対回転可能なニュートラル状態とする電動走行モード移行部と、前記モード判断部の判断によって、前記電動走行モードから前記スプリット走行モードに移行する場合に、前記フロントクラッチを接続した状態で、前記エンジンによって前記入力軸の回転速度を上昇させたうえで、前記フロントクラッチを切断して、前記自動変速機の変速段を形成し、前記フロントクラッチを接続するスプリット走行モード移行部と、を有する。

なお、前記スプリット走行モード移行部は、前記形成される変速段における前記入力軸の回転速度である目標入力軸回転速度を演算し、前記入力軸の回転速度が前記目標入力軸回転速度となるように前記エンジンを制御することが好ましい。

また、前記スプリット走行モード移行部は、前記フロントクラッチを半クラッチ状態として前記エンジンによって前記入力軸の回転速度を上昇させ、前記変速段を形成する際に前記フロントクラッチを切断することが好ましい。

前記電動走行モード移行部は、前記スプリット走行モードから前記電動走行モードに移行する場合に、前記フロントクラッチを接続状態にすることが好ましい。

本発明によれば、電動走行モード移行部は、スプリット走行モードから電動走行モードに移行する場合に、自動変速機を入力軸が出力軸に対して相対回転可能なニュートラル状態とする。

これにより、ハイブリッド車両が走行して、出力軸が回転したとしても、入力軸及び入力軸と連動して回転するギヤが回転しない。これにより、電動走行モード時に自動変速機が発生するノイズを低減することができる。また、多数のギヤが噛み合って回転することに起因する機械的損失の発生を防止することができるので、電力の無駄な消費を防止することができる。

また、エンジンが回転しないので、エンジンフリクションロスの発生を防止することができる。更に、入力軸と連動して回転する機械要素が回転しないので、モータジェネレータに作用する慣性モーメントを低減することができる。

また、スプリット走行モード移行部は、電動走行モードからスプリット走行モードに移行する場合に、フロントクラッチを接続した状態で、エンジンによって入力軸の回転速度を上昇させたうえで、フロントクラッチを切断して、自動変速機の変速段を形成し、フロントクラッチを接続する。

これにより、電動走行モード時に、自動変速機をニュートラル状態としていたとしても、変速段を形成して、エンジンの駆動力を駆動輪に伝達させることができる。また、エンジンによって入力軸の回転速度を上昇させたうえで、自動変速機の変速段を形成するの、自動変速機においての同期時間を短縮させることができ、迅速に変速段を形成することができ、迅速にエンジンの駆動力を駆動輪に伝達させることができる。

また、スプリット走行モード移行部は、形成される変速段における入力軸の回転速度である目標入力軸回転速度を演算し、入力軸の回転速度が目標入力軸回転速度となるようにエンジンを制御する。

これにより、自動変速機において変速段を形成する際の同期を確実に行うことができ、迅速に変速段を形成することができ、迅速にエンジンの駆動力を駆動輪に伝達させることができる。

また、スプリット走行モード移行部は、フロントクラッチを半クラッチ状態としてエンジンによって入力軸の回転速度を上昇させ、変速段を形成する際にフロントクラッチを切断する。このように、フロントクラッチを半クラッチ状態としているので、変速段を形成する際に、迅速にフロントクラッチを切断することができる。このため、迅速に変速段を形成することができ、迅速にエンジンの駆動力を駆動輪に伝達させることができる。

また、電動走行モード移行部は、スプリット走行モードから電動走行モードに移行する場合に、フロントクラッチを接続状態にする。

これにより、フロントクラッチが切断状態に維持されて作動油が密閉状態となることを防止することができる。このため、作動油が密閉状態となることに起因する、作動油の熱膨張や熱収縮による影響を排除することができ、フロントクラッチにおいて正規にクラッチトルクを発生させることができる。

本発明の一実施形態によるハイブリッド車両用駆動装置が搭載されたハイブリッド車両の説明図である。 アクチュエータストロークとクラッチトルクとの関係を示したクラッチトルクマップである。 自動変速機のスケルトン図である。 選択機構の軸方向断面図である。 横軸を車速Ｖ、縦軸をアクセル開度Ａｃとしたグラフであり、自動変速機の変速線の説明図である。 「電動走行モード」から「スプリット走行モード」に移行する場合における、経過時間と、走行モード、目標入力軸回転速度、入力軸回転速度、エンジン回転速度、要求変速段、変速要求、及びアクセル開度、との関係を表したグラフである。 図１の制御部で実行される「モード移行処理」のフローチャートである。

（ハイブリッド車両の説明）
図１に基づき、本発明の実施形態によるハイブリッド車両用駆動装置１について説明する。図１は、ハイブリッド車両用駆動装置１が搭載されたハイブリッド車両（以下、車両と略す）の概略を示している。図１において、太線は各装置間の機械的な接続を示し、破線による矢印は制御用の信号線を示し、一点鎖線による矢印は車両の電力の供給線を示している。

図１に示すように、ハイブリッド車両用駆動装置１は、エンジン２、フロントクラッチ５、クラッチアクチュエータ５３、自動変速機８、シフトアクチュエータ８５、モータジェネレータ６、インバータ装置１５、バッテリ１６、制御部１０を有している。ハイブリッド車両用駆動装置１は、駆動輪１８Ｒ、１８Ｌに駆動力を付与するものである。

車両は、エンジン２、フロントクラッチ５、自動変速機８、モータジェネレータ６、デファレンシャル１７が、この順番に、直列に配設されている。なお、自動変速機８の出力軸８２とモータジェネレータ６は、デファレンシャル１７に並列に接続されていても差し支え無い。デファレンシャル１７には、車両の駆動輪１８Ｒ、１８Ｌが接続されている。なお、駆動輪１８Ｒ、１８Ｌは、車両の前輪又は後輪、或いは、前後輪である。

エンジン２は、ガソリンや軽油等の炭化水素系燃料を使用するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等である。エンジン２は、出力軸２１、スロットルバルブ２２、燃料噴射装置２３、エンジン回転速度センサ２４を有し、制御部１０によって制御される。出力軸２１は、ピストンにより回転駆動されるクランク軸と一体的に回転して駆動力を出力する。

スロットルバルブ２２は、エンジン２の内部に空気を取り込む経路の途中に配設されている。燃料噴射装置２３は、エンジン２の内部に空気を取り込む経路及び燃焼室の少なくとも一方に燃料を噴射するものである。なお、本実施形態では、エンジン２の出力軸２１は、後述するフロントクラッチ５の入力部材５１に接続している。なお、エンジン２がガソリンエンジンである場合には、エンジン２には、シリンダにある混合気を点火する点火装置（不図示）が設けられている。

エンジン回転速度センサ２４は、出力軸２１の近傍に設けられ、出力軸２１の回転速度、つまり、エンジン２の回転速度（以下、エンジン回転速度Ｎｅと略す）を検出し、その検出信号を制御部１０に出力するセンサである。

フロントクラッチ５は、エンジン２と自動変速機８の間に設けられている。フロントクラッチ５は、エンジン２の出力軸２１と自動変速機８の入力軸８１とを接続又は切断するものである。

フロントクラッチ５は、湿式多板摩擦クラッチや乾式単板摩擦クラッチ等である。フロントクラッチ５は、出力軸２１に連結された入力部材５１と、入力軸８１に連結された出力部材５２を備えている。なお、入力部材５１は出力軸２１に連結しているので、入力部材５１の回転速度は、出力軸２１の回転速度、つまり、エンジン回転速度Ｎｅと同一である。また、出力部材５２は入力軸８１に連結しているので、出力部材５２の回転速度は、入力軸回転速度Ｎｉと同一である。

クラッチアクチュエータ５３は、フロントクラッチ５を駆動して、フロントクラッチ５のクラッチトルクを可変とするものである。クラッチアクチュエータ５３は、電動式及び油圧式のいずれも採用することができる。本実施形態では、クラッチアクチュエータ５３は、フロントクラッチ５を駆動するための油圧を発生させるサーボモータであり、ストロークセンサが設けられている。

入力部材５１と出力部材５２は、クラッチアクチュエータ５３によって、接続状態及び切断状態に切り替えられる。本実施形態では、フロントクラッチ５は、クラッチアクチュエータ５３が作動していない時に接続状態となるノーマールクローズクラッチである。図２に示すように、クラッチアクチュエータ５３のアクチュエータストロークが増大するに従って、クラッチトルクが徐々に低下して、０となる。

自動変速機８は、フロントクラッチ５（エンジン２）とモータジェネレータ６の間に設けられている。自動変速機８は、出力部材５２と連動して回転する入力軸８１、モータジェネレータ６のロータと連動して回転する出力軸８２を有している。自動変速機８は、入力軸８１の回転速度を出力軸８２の回転速度で除した変速比がそれぞれ異なる複数のギヤ段（リバース含む）を選択的に切り替える変速機構を有している有段変速機である。

入力軸８１には、エンジン２からの駆動力が入力される。自動変速機８は、制御部１０からの指令に基づいて変速機構を作動させ、複数のギヤ段を選択的に切り替えて変速を実装するシフトアクチュエータ８５を備えている。なお、本実施形態では、自動変速機８は、シンクロ機構を有するオートメイテッド・マニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）である。自動変速機８の構成については、後で詳細に説明する。

自動変速機８は、入力軸８１の回転速度を検出し、検出信号を制御部１０に出力する入力軸回転速度センサ８３を有している。

モータジェネレータ６は、駆動輪１８Ｌ、１８Ｒに駆動力を付与するとともに減速時に発電する。モータジェネレータ６は、自動変速機８（エンジン２）と駆動輪１８Ｌ、１８Ｒとの間に設けられている。

モータジェネレータ６は、円筒状のステータと、このステータの内周側に回転可能に配設されたロータとから構成されている。ステータは、ステータコアに巻線が巻回されて構成されている。ロータは、ロータコアに永久磁石が取り付けられて構成されている。本実施形態では、モータジェネレータ６は、三相同期機である。ロータは、出力軸８２に連結されるとともに、デファレンシャル１７に連結している。

車輪１８Ｒ、１８Ｌの近傍には、車輪１８Ｒ、１８Ｌの回転速度（以下車輪回転速度Ｎｗｒ、Ｎｗｌと略す）を検出する車輪回転速度センサ８８、８９が設けられている。車輪回転速度センサ８８、８９でそれぞれ検出された車輪回転速度Ｎｗｒ、Ｎｗｌは、制御部１０に出力される。

インバータ装置１５は、バッテリ１６から供給される直流電流を、交流電流に変換するとともに、交流電流の電圧の周波数及び実効値を可変してモータジェネレータ６に供給する。また、インバータ装置１５は、モータジェネレータ６が発電した交流電流を降圧するとともに直流電流に変換して、バッテリ１６を充電する。

制御部１０は、ハイブリッド車両用駆動装置１を制御するものである。制御部１０は、スロットルバルブ２２、燃料噴射装置２３、エンジン回転速度センサ２４、クラッチアクチュエータ５３、入力軸回転速度センサ８３、シフトアクチュエータ８５と接続している。制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、記憶部、及びこれらを接続するバスとから構成されたＥＣＵを有する。ＣＰＵは、図７に示すフローチャートに対応したプログラムを実行する。ＲＡＭは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものである。記憶部は、不揮発性メモリー等で構成され、前記プログラムを記憶するものである。

制御部１０は、アクセルペダル３１の操作量を検出するアクセルセンサ３２から、前記操作量の相対値を意味するアクセル開度Ａｃの情報を取得する。制御部１０は、アクセル開度Ａｃに基づいて、「要求駆動力」を演算する。制御部１０は、バッテリ１６の充電状態や車速Ｖ等の情報に基づいて、「モータ駆動力」を演算する。制御部１０は、「要求駆動力」及び「モータ駆動力」に基づいて「エンジン駆動力」を演算する。制御部１０（エンジン制御部）は、「エンジン駆動力」に基づいて、スロットルバルブ２２の開度及び燃料噴射装置２３の燃料噴射量を制御し、エンジン２が出力する駆動力が「エンジン駆動力」となるように制御する。これら「エンジン駆動力」及び「モータ駆動力」の少なくとも一方によって、車両に「要求駆動力」が付与される。

制御部１０は、インバータ装置１５の動作を制御することで、モータジェネレータ６の駆動モードと発電モードの切り替え制御を行うとともに、モータジェネレータ６のモータジェネレータ回転速度Ｎｍ及び「モータ駆動力」の制御を行う。

制御部１０（モード判断部）は、バッテリ１６の充電状況やアクセル開度Ａｃに基づいて、「電動走行モード」と「スプリット走行モード」とを切り替えるか否かを判断する。なお、「電動走行モード」は、モータジェネレータ６のみにより駆動輪１８Ｒ、１８Ｌを駆動する走行モードである。また「スプリット走行モード」は、エンジン２及びモータジェネレータ６により駆動輪１８Ｒ、１８Ｌを駆動し、又は、エンジン２の駆動力によって駆動輪１８Ｒ、１８Ｌを駆動するとともに、エンジン２の駆動力によってモータジェネレータ６で発電を行うモードである。

制御部１０は、バッテリ１６の充電量が少ないと判断した場合には、「スプリット走行モード」を選択して、エンジン２の駆動力によって駆動輪１８Ｒ、１８Ｌを駆動するとともに、エンジン２の駆動力によってモータジェネレータ６で発電を行う。また、アクセル開度Ａｃが大きく、「モータ駆動力」だけでは「要求駆動力」に達しないと判断した場合には、「スプリット走行モード」を選択して、エンジン２及びモータジェネレータ６により駆動輪１８Ｒ、１８Ｌを駆動する。このように、制御部１０によって、「電動走行モード」と「スプリット走行モード」が切り替えられる。

（自動変速機）
以下に、図３及び図４を用いて、自動変速機８について説明する。自動変速機８は、入力軸８１、出力軸８２、第一ドライブギヤ１４１、第二ドライブギヤ１４２、第三ドライブギヤ１４３、第四ドライブギヤ１４４、第五ドライブギヤ１４５、リバースドライブギヤ１４６、第一ドリブンギヤ１５１、第二ドリブンギヤ１５２、第三ドリブンギヤ１５３、第四ドリブンギヤ１５４、第五ドリブンギヤ１５５、リバースドリブンギヤ１５６、出力ギヤ１５７、リバースアイドラギヤ１６１、第一選択機構１１０、第二選択機構１２０、第三選択機構１３０を有する。

入力軸８１と出力軸８２は、自動変速機８のハウジング（不図示）に回転可能に平行に軸支されている。

第一ドライブギヤ１４１、第二ドライブギヤ１４２、第三ドライブギヤ１４３、第四ドライブギヤ１４４、第五ドライブギヤ１４５、リバースドライブギヤ１４６は、入力軸８１に相対回転不能に設けられた固定ギヤである。

第一ドリブンギヤ１５１、第二ドリブンギヤ１５２、第三ドリブンギヤ１５３、第四ドリブンギヤ１５４、第五ドリブンギヤ１５５、リバースドリブンギヤ１５６、出力ギヤ１５７は、出力軸８２に遊転可能（相対回転可能）又は嵌合可能に設けられた遊転ギヤである。

第一ドライブギヤ１４１と第一ドリブンギヤ１５１は、互いに噛合し、１速段を構成するギヤである。第二ドライブギヤ１４２と第二ドリブンギヤ１５２は、互いに噛合し、２速段を構成するギヤである。第三ドライブギヤ１４３と第三ドリブンギヤ１５３は、互いに噛合し、３速段を構成するギヤである。第四ドライブギヤ１４４と第四ドリブンギヤ１５４は、互いに噛合し、４速段を構成するギヤである。第五ドライブギヤ１４５と第五ドリブンギヤ１５５は、互いに噛合し、５速段を構成するギヤである。

第一ドライブギヤ１４１、第二ドライブギヤ１４２、第三ドライブギヤ１４３、第四ドライブギヤ１４４、第五ドライブギヤ１４５の順にギヤ径が大きくなっている。第一ドリブンギヤ１５１、第二ドリブンギヤ１５２、第三ドリブンギヤ１５３、第四ドリブンギヤ１５４、第五ドリブンギヤ１５５の順にギヤ径が小さくなっている。

リバースアイドラギヤ１６１は、リバースドライブギヤ１４６とリバースドリブンギヤ１５６の間に配設され、リバースドライブギヤ１４６及びリバースドリブンギヤ１５６と噛合している。リバースアイドラギヤ１６１、リバースドライブギヤ１４６及びリバースドリブンギヤ１５６は、リバース用のギヤである。

（選択機構）
［第一選択機構］
第一選択機構１１０は、第一ドリブンギヤ１５１又は第二ドリブンギヤ１５２を選択して、出力軸８２に相対回転不能に連結するものである。第一選択機構１１０は、図３や図４に示すように、第一クラッチハブＨ１と、第一速係合部材Ｅ１と、第二速係合部材Ｅ２と、第一シンクロナイザリングＲ１、第二シンクロナイザリングＲ２と、第一スリーブＳ１とから構成されている。

第一クラッチハブＨ１は、第一ドリブンギヤ１５１と第二ドリブンギヤ１５２との軸方向間となる出力軸８２にスプライン嵌合されている。このため、第一クラッチハブＨ１は、出力軸８２に相対回転不能且つ前記軸の軸線方向に移動可能となっている。第一速係合部材Ｅ１及び第二速係合部材Ｅ２は、第一ドリブンギヤ１５１及び第二ドリブンギヤ１５２のそれぞれに、例えば圧入などにより固定される部材である。

第一シンクロナイザリングＲ１は、第一クラッチハブＨ１と第一速係合部材Ｅ１の間に設けられている。第一シンクロナイザリングＲ１は、第一スリーブＳ１の軸線方向の移動により、第一スリーブＳ１とスプライン噛合又は第一スリーブＳ１から離脱するようになっている。第一シンクロナイザリングＲ１と第一速係合部材Ｅ１には、それぞれ、互いに当接する円錐面のコーン面ｃ１、Ｃ１が形成されている。第一スリーブＳ１は、第一クラッチハブＨ１の外周に軸方向移動自在にスプライン係合される。

第二シンクロナイザリングＲ２は、第一クラッチハブＨ１と第二速係合部材Ｅ２の間に設けられている。第二速係合部材Ｅ２と第二シンクロナイザリングＲ２には、それぞれ、互いに当接する円錐面のコーン面ｃ２、Ｃ２が形成されている。第二スリーブＳ２は、第二クラッチハブＨ２の外周に軸方向移動自在にスプライン係合される。

この第一選択機構１１０は、第一ドリブンギヤ１５１及び第二ドリブンギヤ１５２の一方を出力軸８２に同期しつつ、第一ドリブンギヤ１５１及び第二ドリブンギヤ１５２の一方を出力軸８２に係合し、かつ、第一ドリブンギヤ１５１及び第二ドリブンギヤ１５２の両者を出力軸８２に対して離脱する状態にすることができる周知のシンクロメッシュ機構を構成している。

第一選択機構１１０の第一スリーブＳ１は、図３に示す「中立位置」では第一速係合部材Ｅ１及び第二速係合部材Ｅ２のいずれにも係合されていない。第一スリーブＳ１の外周には、環状の第一係合溝Ｓ１−１が形成されている。第一係合溝Ｓ１−１には、第一シフトフォークＦ１が係合している。

第一シフトフォークＦ１により第一スリーブＳ１が第一ドリブンギヤ１５１側にシフトされれば、第一スリーブＳ１が第一シンクロナイザリングＲ１にスプライン係合するともに、第一スリーブＳ１によって第一シンクロナイザリングＲ１が第一速係合部材Ｅ１側に移動される。すると、第一シンクロナイザリングＲ１のコーン面ｃ１が第一速係合部材Ｅ１のコーン面Ｃ１に当接し、これらコーン面ｃ１、Ｃ１同士の摩擦力により、出力軸８２と第一ドリブンギヤ１５１の回転速度が徐々に同期される。

出力軸８２と第一ドリブンギヤ１５１の回転速度が同期すると、第一スリーブＳ１は、更に第一速係合部材Ｅ１側に移動し、第一速係合部材Ｅ１の外周の外歯スプラインと係合し、第一ドリブンギヤ１５１を出力軸８２に相対回転不能に連結して１速段を形成する。

また、第一シフトフォークＦ１により第一スリーブＳ１が第二ドリブンギヤ１５２側にシフトされれば、第二シンクロナイザリングＲ２は同様にして出力軸８２と第二ドリブンギヤ１５２の回転を同期させた後に、この両者を相対回転不能に連結して２速段を形成する。

［第二選択機構］
第二選択機構１２０は、第三ドライブギヤ１４３又は第四ドライブギヤ１４４を選択して、出力軸８２に相対回転不能に連結するものである。第二選択機構１２０は、第二クラッチハブＨ２と、第三速係合部材Ｅ３と、第四速係合部材Ｅ４と、第三シンクロナイザリングＲ３、第四シンクロナイザリングＲ４と、第二スリーブＳ２とから構成されている。

第二選択機構１２０は、第一選択機構１１０と同様のシンクロメッシュ機構であり、第二クラッチハブＨ２が、第三ドライブギヤ１４３と第四ドライブギヤ１４４の間の出力軸８２に固定され、第三速係合部材Ｅ３と第四速係合部材Ｅ４が、それぞれ第三ドライブギヤ１４３と第四ドライブギヤ１４４に固定されている点が異なっているだけである。第二選択機構１２０は、「中立位置」ではいずれの係合部材Ｅ３、Ｅ４とも係合されていない。第二スリーブＳ２の外周には、環状の第二係合溝Ｓ２−１が形成されている。第二係合溝Ｓ２−１には、第二シフトフォークＦ２が係合している。

第二シフトフォークＦ２により第二スリーブＳ２が第三ドライブギヤ１４３にシフトされれば、出力軸８２と第三ドライブギヤ１４３の回転が同期された後に、この両者が一体的に連結されて３速段が形成される。また、第二シフトフォークＦ２により第二スリーブＳ２が第四ドライブギヤ１４４側にシフトされれば、出力軸８２と第四ドライブギヤ１４４の回転が同期された後に、この両者が直結されて４速段が形成される。

［第三選択機構］
第三選択機構１３０は、第五ドライブギヤ１４５又はリバースドライブギヤ１４６を選択して、出力軸８２に相対回転不能に連結するものである。第三選択機構１３０は、第三クラッチハブＨ３と、第五速係合部材Ｅ５と、リバース係合部材ＥＲと、第五シンクロナイザリングＲ５、リバースシンクロナイザリングＲＲと、第三スリーブＳ３とから構成されている。

第三選択機構１３０は、第一選択機構１１０と同様のシンクロメッシュ機構であり、第三クラッチハブＨ３が、第五ドライブギヤ１４５とリバースドライブギヤ１４６の間の出力軸８２に固定され、第五速係合部材Ｅ５とリバース係合部材ＥＲが、それぞれ第四ドライブギヤ１４４とリバースドライブギヤ１４６に固定されている点が異なっているだけである。第三選択機構１３０は、「中立位置」ではいずれの係合部材Ｅ５、ＥＲとも係合されていない。第三スリーブＳ３の外周には、環状の第三係合溝Ｓ３−１が形成されている。第三係合溝Ｓ３−１には、第三シフトフォークＦ３が係合している。

第三シフトフォークＦ３により第三スリーブＳ３が第五ドライブギヤ１４５にシフトされれば、出力軸８２と第五ドライブギヤ１４５の回転が同期された後に、この両者が一体的に連結されて５速段が形成される。また、第三シフトフォークＦ３により第三スリーブＳ３がリバースドライブギヤ１４６側にシフトされれば、出力軸８２とリバースドライブギヤ１４６の回転が同期された後に、この両者が直結されてリバース段が形成される。

なお、シフトアクチュエータ８５によって、シフトフォークＦ１〜Ｆ３が移動されて、自動変速機８において各変速段が形成され、自動変速機８が「ニュートラル状態」となる。

（変速マップデータの説明）
次に、図５を用いて「変速マップデータ」の説明をする。「変速マップデータ」は、制御部１０が、自動変速機８における変速の実行の基準となるデータである。図５に示すように、「変速マップデータ」は、アクセル開度Ａｃと車速Ｖとの関係を表した「変速線」を複数有している。増速方向に向かって（車速Ｖが低い方から高い方に向かって）順に、２速アップ変速線、３速アップ変速線（図５の実線で示す）が設定されている。また、減速方向に向かって（車速Ｖが高い方から低い方に向かって）順に、２速ダウン変速線、１速ダウン変速線（図５の破線で示す）が設定されている。これ以上の変速段についても、同様に、「変速線」が設定されている。

図５で、車両が、自動変速機８の変速段が１速で走行している状態（Ｐ０の状態）において、車速Ｖが徐々に増加等して、車両の走行状態が２速アップ変速線上の点Ｐ１に到達すると、制御部１０（変速判断部）は、「要求変速段」が２速であると判断する。一方で、車両が、自動変速機８の変速段が２速で走行している状態（Ｐ２の状態）において、車速Ｖが徐々に減少等して、車両の走行状態が１速ダウン変速線上の点Ｐ３に到達すると、制御部１０は、「要求変速段」が１速であると判断する。

制御部１０は、「要求変速段」となるように、「変速要求」をシフトアクチュエータ８５に出力する。シフトアクチュエータ８５は、「要求変速段」の変速段に自動変速機８を変速する。なお、車速Ｖの代わりに、出力軸８２の回転速度によって、変速段を判断する実施形態であっても差し支え無い。

制御部１０は、車輪回転速度センサ８８、８９でそれぞれ検出された車輪回転速度Ｎｗｒ、Ｎｗｌに基づいて、車速Ｖを演算する。

（本実施形態の概要）
以下に図３、図４、図６を用いて、本実施形態の概要について説明する。本実施形態では、車両が「電動走行モード」の場合には、フロントクラッチ５は接続状態にある一方で、自動変速機８は、ニュートラル状態となっている。つまり、全ての選択機構１１０〜１３０のスリーブＳ１〜Ｓ３が「中立位置」にあり（図３や図４の状態）、全ての遊転ギヤ１５１〜１５６が出力軸８２と遊転可能な状態であり、入力軸８１が出力軸８２に対して相対回転可能な状態となっている。

これにより、車両が走行して、出力軸８２が回転したとしても、エンジン２が回転すること無くエンジンフリクションロスが発生しない。また、全ての遊転ギヤ１５１〜１５６、全ての固定ギヤ１４１〜１４５、入力軸８１、出力部材５２、入力部材５１も回転しない。このため、遊転ギヤ１５１〜１５６が固定ギヤ１４１〜１４５噛合して回転することに起因する機械的損失の発生を防止することができ、更に、上記機械要素が回転しないので、モータジェネレータ６に作用する慣性モーメントを低減することができる。

「電動走行モード」から「スプリット走行モード」に移行する場合には、自動変速機８において変速段を形成しなければならない。本実施形態では、フロントクラッチ５を接続したまま、エンジン２を始動させて（図６の（３））、入力軸回転速度Ｎｉをシンクロ内在機構が同期する回転速度の近くまで引き上げたうえで（図６の（５））、フロントクラッチ５を切断して（図６の（６））、シフトアクチュエータ８５を作動させて変速段を形成して（図６の（７））、フロントクラッチ５を接続する（図６の（８））。

このように、エンジン２によって入力軸回転速度Ｎｉを引き上げてから、変速段を形成するので、シンクロ機構による同期時間を短縮することができ、また、シンクロ機構の消耗を抑制することができる。以下に、詳細に説明する。

（モード移行処理）
次に、図７に示すフローチャートを用いて、「モード移行処理」について説明する。イグニッションがＯＮとされ、車両が走行可能な状態となると、「モード移行処理」が開始し、Ｓ１１に進む。

Ｓ１１において、制御部１０は、「電動走行モード」から「スプリット走行モード」への移行条件が成立したと判断した場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ、図６のｔ１）、プログラムをＳ１２に進め、「スプリット走行モード」への移行条件が成立していないと判断した場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、プログラムをＳ２１に進める。

Ｓ１２において、制御部１０はクラッチアクチュエータ５３に制御信号を出力することにより、クラッチトルクを低下させて（図６の（１））、フロントクラッチ５を半クラッチ状態とする。なお、クラッチトルクは、エンジン２によって、出力部材５２、入力軸８１、固定ギヤ１４１〜１４５、遊転ギヤ１５１〜１５６、及びリバースアイドラギヤ１６１の回転を引き上げるのに必要なクラッチトルクに制御される。

Ｓ１３は、Ｓ１２と同時に実行される。Ｓ１３において、制御部１０は、「要求変速段」及び車輪回転速度センサ８８、８９によって検出された車輪回転速度Ｎｗｒ、Ｎｗｌに基づいて、目標入力軸回転速度Ｎａｉを設定する（図６の（２））。具体的には、制御部１０は、「要求変速段」が形成される遊転ギヤ１５１〜１５６と出力軸８２が同期する入力軸８１の回転速度を演算し、当該入力軸８１の回転速度を目標入力軸回転速度Ｎａｉと設定する。Ｓ１３が終了すると、プログラムはＳ１４に進む。

Ｓ１４は、Ｓ１２やＳ１３と同時に実行される。Ｓ１４において、制御部１０は、スロットルバルブ２２の開度、燃料噴射装置２３の燃料噴射量を制御して、エンジン２を始動させるとともに（図６の（３））、入力軸８１の回転速度が目標入力軸回転速度Ｎａｉとなるように、エンジン２を制御する。フロントクラッチ５は半クラッチ状態であるので、エンジン回転速度Ｎｅの回転の上昇に伴って、入力軸回転速度Ｎｉも上昇する（図６の（４））。Ｓ１４が終了すると、プログラムはＳ１５に進む。

Ｓ１５において、制御部１０は、入力軸回転速度Ｎｉ（エンジン回転速度Ｎｅ）が目標入力軸回転速度Ｎａｉから規定回転速度α（例えば、５０〜１００ｒ．ｐ．ｍ．）を減算した回転速度よりも速くなったと判断した場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ、図６の（５））、プログラムをＳ１６に進め、入力軸回転速度Ｎｉが目標入力軸回転速度Ｎａｉから規定回転速度αを減算した回転速度よりも遅いと判断した場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、プログラムをＳ１３に戻す。なお、規定回転速度αは、エンジン回転速度Ｎｅが目標入力軸回転速度Ｎａｉに到達する時間と、自動変速機８において変速が完了（シンクロ機構における同期が完了）する時間とが、殆ど同じタイミングとなるように、変速段によって調整される値である。なお、Ｓ１５は、Ｓ１２と同時に実行されても差し支え無い。

Ｓ１６において、制御部１０は、クラッチアクチュエータ５３に制御信号を出力することにより、フロントクラッチ５を完全に切断する（図６の（６））。Ｓ１６が終了すると、プログラムはＳ１７に進む。

Ｓ１７において、制御部１０は、シフトアクチュエータ８５に「変速要求」を出力することにより（図６の（７））、シンクロ機構を作動させて、自動変速機８において「要求変速段」の変速段を形成する。Ｓ１７が終了すると、プログラムはＳ１８に進む。

Ｓ１８において、制御部１０は、シフトアクチュエータ８５から出力されるシフトストロークに関する信号に基づいて、自動変速機８において「要求変速段」への変速が完了したと判断した場合には（Ｓ１８：ＹＥＳ）、プログラムをＳ１９に進め、自動変速機８において「要求変速段」への変速が完了していないと判断した場合には（Ｓ１８：ＮＯ）、Ｓ１８の処理を繰り返す。

Ｓ１９において、制御部１０は、クラッチアクチュエータ５３に制御信号を出力することにより、フロントクラッチ５を完全に接続する（図６の（８））。Ｓ１９が終了すると、プログラムはＳ２１に進む。

Ｓ２１において、制御部１０が、「スプリット走行モード」から「電動走行モード」への移行条件が成立したと判断した場合には（Ｓ２１：ＹＥＳ）、プログラムをＳ２２に進め、「スプリット走行モード」から「電動走行モード」への移行条件が成立していないと判断した場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、プログラムをＳ１１に戻す。なお、図示しないブレーキペダルが踏まれた場合や、「モータ駆動力」のみで「要求駆動力」を充足できる場合、不足していたバッテリ１６の充電量が回復した場合には、「電動走行モード」への移行条件が成立したと判断される。

Ｓ２２において、制御部１０は、クラッチアクチュエータ５３に制御信号を出力することにより、フロントクラッチ５を切断状態にする。Ｓ２２が終了すると、プログラムはＳ２３に進む。

Ｓ２３において、制御部１０は、シフトアクチュエータ８５に制御信号を出力することにより、自動変速機８をニュートラル状態とする。Ｓ２３が終了すると、プログラムはＳ２４に進む。

Ｓ２４において、制御部１０は、クラッチアクチュエータ５３に制御信号を出力することにより、フロントクラッチ５を接続状態にする。Ｓ２４が終了すると、プログラムは、Ｓ１１に戻る。

（本実施形態の効果）
上述したように、図７のＳ２３において、制御部１０（電動走行モード移行部）は、「スプリット走行モード」から「電動走行モード」に移行する場合に（図７のＳ２１でＹＥＳと判断）、自動変速機８を入力軸８１が出力軸８２に対して相対回転可能な「ニュートラル状態」とする。

これにより、車両が走行して、出力軸８２が回転したとしても、入力軸８１及び入力軸８１と連動して回転するギヤ１４１〜１４６、１５１〜１５６、１６１（図３示）が回転しない。これにより、「電動走行モード」時に自動変速機８が発生するノイズを低減することができる。また、多数のギヤ１４１〜１４６、１５１〜１５６、１６１が噛み合って回転することに起因する機械的損失の発生を防止することができるので、電力の無駄な消費を防止することができる。

また、「電動走行モード」において、エンジン２が回転しないので、エンジンフリクションロスの発生を防止することができる。更に、入力軸８１と連動して回転する機械要素１４１〜１４６、１５１〜１５６、１６１、５２が回転しないので、モータジェネレータ６に作用する慣性モーメントを低減することができ、ハイブリッド車両用駆動装置１のドライバビリティーを向上させることができる。

また、制御部１０（スプリット走行モード移行部）は、「電動走行モード」から「スプリット走行モード」に移行する場合に（図７のＳ１１でＹＥＳと判断）、Ｓ１２、Ｓ１３において、フロントクラッチ５を接続した状態で、エンジン２によって入力軸８１の回転速度を上昇させたうえで（図６の（４））、Ｓ１６において、フロントクラッチ５を切断して、Ｓ１７において、自動変速機８の変速段を形成し、Ｓ１９において、フロントクラッチ５を接続する。

これにより、「電動走行モード時」に、自動変速機８を「ニュートラル状態」としていたとしても、変速段を形成して、エンジン２の駆動力を駆動輪１８Ｒ、１８Ｌに伝達させることができる。また、エンジン２によって入力軸８１の回転速度を上昇させたうえで、自動変速機８の変速段を形成する。これにより、自動変速機８においての同期時間、つまり、シンクロ機構により形成される変速段の遊転ギヤ１５１〜１５６と出力軸８２との同期時間を短縮させることができ、迅速に変速段を形成することができる。このため、迅速にエンジン２の駆動力を駆動輪１８Ｒ、１８Ｌに伝達させることができ、ハイブリッド車両用駆動装置１のドライバビリティーを向上させることができる。

また、本実施形態では、「電動走行モード」時には、自動変速機８は「ニュートラル状態」とされ、各遊転ギヤ１５１〜１５６は回転しない。このため、「スプリット走行モード」への移行時に、エンジン２によって入力軸８１の回転速度を上昇させずに、シンクロ機構によって、変速段が形成される遊転ギヤ１５１〜１５６と出力軸８２を同期させると、シンクロナイザリングＲ１〜ＲＲと係合部材Ｅ１〜ＥＲの回転速度差が大きいため、これらのコーン面に過大な負荷が作用してしまう。一方で、本実施形態では、エンジン２によって入力軸８１の回転速度を上昇させてから、シンクロ機構を作動させているので、シンクロナイザリングＲ１〜ＲＲと係合部材Ｅ１〜ＥＲの回転速度差が小さく、コーン面に過大な負荷が作用すること無く、シンクロナイザリングＲ１〜ＲＲや係合部材Ｅ１〜ＥＲの摩耗や破損を防止することができる。

また、制御部１０（スプリット走行モード移行部）は、Ｓ１３において、形成される変速段における入力軸８１の回転速度である目標入力軸回転速度Ｎａｉを演算し、Ｓ１４において、入力軸８１の回転速度が目標回転入力軸回転速度Ｎａｉとなるようにエンジン２を制御する（図６の（４）、（５））。これにより、自動変速機８において変速段を形成する際の同期、つまり、シンクロ機構により形成される変速段の遊転ギヤ１５１〜１５６と出力軸８２との同期を確実に行うことができ、迅速に変速段を形成することができる。このため、迅速にエンジン２の駆動力を駆動輪１８Ｒ、１８Ｌに伝達させることができ、ハイブリッド車両用駆動装置１のドライバビリティーを向上させることができる。

また、制御部１０（スプリット走行モード移行部）は、図７のＳ１２において、フロントクラッチ５を半クラッチ状態として（図６の（１））、エンジン２によって入力軸８１の回転速度を上昇させ、Ｓ１６において、変速段を形成する際にフロントクラッチ５を切断する。このように、フロントクラッチ５を半クラッチ状態としているので、変速段を形成する際に、迅速にフロントクラッチ５を切断することができる。このため、迅速に変速段を形成することができ、迅速にエンジン２の駆動力を駆動輪１８Ｒ、１８Ｌに伝達させることができ、ハイブリッド車両用駆動装置１のドライバビリティーを向上させることができる。

また、制御部１０（電動走行モード移行部）は、「スプリット走行モード」から「電動走行モード」に移行する場合に（図７のＳ２１でＹＥＳと判断）、Ｓ２４において、フロントクラッチ５を接続状態にする。

フロントクラッチ５が切断中には、作動油が密閉状態となるので、作動油の温度変化により、作動油が熱膨張又は収縮してしまう。クラッチアクチュエータ５３のストロークセンサがサーボモータ側にしかないと、入力部材５１や出力部材５２の位置を正確に検出することができず、フロントクラッチ５において正規にクラッチトルクを発生させることができない。本実施形態では、上述したように、「スプリット走行モード」から「電動走行モード」に移行する場合に、フロントクラッチ５は接続状態にされる。このため、作動油が密閉状態となることに起因する、作動油の熱膨張や熱収縮による影響を排除することができ、フロントクラッチにおいて正規にクラッチトルクを発生させることができる。

また、図３に示すように、遊転ギヤ１５１〜１５６は出力軸８２側に設けられている。これにより、自動変速機８が「ニュートラル状態」の場合には、遊転ギヤ１５１〜１５６、固定ギヤ１４１〜１４６、及びリバースアイドラギヤ１６１のいずれもが回転しない。このため、これらのギヤが噛み合って回転することに起因する機械的損失を防止することができる。

（別の実施形態）
以上説明した実施形態では、車輪回転速度センサ８８、８９によって、車速Ｖや出力軸８２の回転速度を検出している。しかし、出力軸８２の近傍に配設され、出力軸８２の回転速度を直接検出する出力軸回転速度センサによって、車速Ｖや出力軸８２の回転速度を検出する実施形態であっても差し支え無い。

以上説明した実施形態では、図７のＳ１５において、制御部１０は、入力軸回転速度Ｎｉが目標入力軸回転速度Ｎａｉに近接したと判断した場合に、プログラムをＳ１６に進めて、フロントクラッチ５を切断し、Ｓ１７において、変速を開始している。しかし、制御部１０が、入力軸回転速度Ｎｉが目標入力軸回転速度Ｎａｉに達したと判断した場合に、プログラムをＳ１６に進めて、フロントクラッチ５を切断して、Ｓ１７において、変速を開始する実施形態であっても差し支え無い。

以上説明した実施形態では、出力軸２１と入力部材５１は接続し、入力軸８１と出力部材５２は接続している。しかし、出力軸２１と入力部材５１との間や入力軸８１と出力部材５２の間にギヤ等の機械要素が設けられている実施形態であっても差し支え無い。

また、以上説明した実施形態では、自動変速機８は、シンクロ機構を有するＡＭＴである。しかし、自動変速機８が、ドグクラッチを有するＡＭＴ、デュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）、トルクコンバータやプラネタリギヤ機構、摩擦係合要素を用いたトルクコンバータ式自動変速機等であるハイブリッド車両用駆動装置にも、本発明の技術思想が適用可能なことは言うまでもない。

以上の説明では、駆動輪１８Ｌ、１８Ｒに駆動力を付与するモータとして作動するとともに、発電機としても作動するモータジェネレータ６を用いた実施形態について本発明を説明した。しかし、モータと発電機が別体の実施形態であっても差し支え無い。また、発電機を有しないハイブリッド車両用駆動装置１にも、本発明の技術的思想が適用可能なことは言うまでもない。

なお、制御部１０は、単一のＥＣＵに限定されず、複数のＥＣＵから構成されている実施形態であっても差し支え無い。

１…ハイブリッド車両用駆動装置、２…エンジン、５…フロントクラッチ、８…自動変速機、６…モータジェネレータ（モータ）、１０…制御部（モード判断部、電動走行移行部、スプリット走行移行部）、１８Ｒ、１８Ｌ…駆動輪、５１…入力部材、５２…出力部材、８１…入力軸、８２…出力軸
Ｎｅ…エンジン回転速度
Ｎｉ…入力軸回転速度
Ｎａｉ…目標入力軸回転速度

Claims (4)

1. 駆動輪に駆動力を付与するエンジンと、
   前記エンジンと前記駆動輪との間に設けられ、前記駆動輪に駆動力を付与するモータと、
   前記エンジンと前記モータとの間に設けられ、入力軸と前記モータと連動して回転する出力軸とを有し、前記入力軸の回転速度を前記出力軸の回転速度で除した変速比がそれぞれ異なる複数の変速段を選択的に切り替えて変速を実行する自動変速機と、
   前記エンジンと前記自動変速機との間に設けられ、前記エンジンに回転連結された入力部材と、前記入力軸に回転連結された出力部材とを有し、前記入力部材と前記出力部材を接続又は切断するフロントクラッチと、
   前記モータのみで前記駆動輪を駆動する電動走行モードと、前記モータ及び前記エンジンの両方で前記駆動輪を駆動するスプリット走行モードとのいずれかのモードを判断するモード判断部と、
   前記モード判断部の判断によって、前記スプリット走行モードから前記電動走行モードに移行する場合に、前記自動変速機を前記入力軸が前記出力軸に対して相対回転可能なニュートラル状態とする電動走行モード移行部と、
   前記モード判断部の判断によって、前記電動走行モードから前記スプリット走行モードに移行する場合に、前記フロントクラッチを接続した状態で、前記エンジンによって前記入力軸の回転速度を上昇させたうえで、前記フロントクラッチを切断して、前記自動変速機の変速段を形成し、前記フロントクラッチを接続するスプリット走行モード移行部と、を有するハイブリッド車両用駆動装置。
2. 前記スプリット走行モード移行部は、前記形成される変速段における前記入力軸の回転速度である目標入力軸回転速度を演算し、前記入力軸の回転速度が前記目標入力軸回転速度となるように前記エンジンを制御する請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
3. 前記スプリット走行モード移行部は、前記フロントクラッチを半クラッチ状態として前記エンジンによって前記入力軸の回転速度を上昇させ、前記変速段を形成する際に前記フロントクラッチを切断する請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
4. 前記電動走行モード移行部は、前記スプリット走行モードから前記電動走行モードに移行する場合に、前記フロントクラッチを接続状態にする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両用駆動装置。

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