JP2014184820A - ハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転機の回転軸の回転を規制する係合装置が解放しなくなった場合の走行制限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】遊星歯車機構１０と、遊星歯車機構のサンギア１１に接続された第一回転機ＭＧ１と、遊星歯車機構のキャリア１４に接続された機関１と、遊星歯車機構のリングギア１３に接続された駆動輪２２および第二回転機ＭＧ２と、第一回転機の回転軸３３の回転を規制する係合装置４０と、係合装置と第一回転機の回転軸との間に配置されたボールカム式の切り離しクラッチ５０と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。

従来、回転機の回転軸の回転を規制する係合装置を有するハイブリッド車両がある。例えば、特許文献１には、エンジンと、該エンジンからの回転を伝達する伝達軸と、該伝達軸に固定されたロータ及びステータを備えた発電機と、電流供給により回転駆動するモータと、係脱自在に配設され、係合させられたときにロータの回転を停止させるブレーキとを有するハイブリッド型車両の技術が開示されている。

特開平８−１８３３４８号公報

ここで、係合装置が不具合等により解放しなくなった場合、車両の走行が制限されてしまう可能性がある。係合装置が解放しなくなった場合の走行制限を低減できることが望ましい。

本発明の目的は、回転機の回転軸の回転を規制する係合装置が解放しなくなった場合の走行制限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である。

本発明のハイブリッド車両用駆動装置は、遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構のサンギアに接続された第一回転機と、前記遊星歯車機構のキャリアに接続された機関と、前記遊星歯車機構のリングギアに接続された駆動輪および第二回転機と、前記第一回転機の回転軸の回転を規制する係合装置と、前記係合装置と前記第一回転機の回転軸との間に配置されたボールカム式の切り離しクラッチと、を有することを特徴とする。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記切り離しクラッチは、解放トルク以上のトルクが入力されることにより不可逆的に解放して前記係合装置と前記第一回転機の回転軸とを遮断し、前記係合装置が解放しなくなった場合に前記第一回転機がトルクを出力して前記切り離しクラッチを解放させることが好ましい。

上記ハイブリッド車両用駆動装置において、前記解放トルクの大きさは、前記機関を動力源として走行するときに前記機関側から前記切り離しクラッチに入力される最大トルクの大きさよりも大きいことが好ましい。

本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、遊星歯車機構と、遊星歯車機構のサンギアに接続された第一回転機と、遊星歯車機構のキャリアに接続された機関と、遊星歯車機構のリングギアに接続された駆動輪および第二回転機と、第一回転機の回転軸の回転を規制する係合装置と、係合装置と第一回転機の回転軸との間に配置されたボールカム式の切り離しクラッチと、を有する。本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置によれば、係合装置が解放しなくなった場合に切り離しクラッチを解放させることにより走行制限を低減することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態の制御に係るフローチャートである。 図２は、実施形態に係る車両のスケルトン図である。 図３は、実施形態に係る係合装置および切り離しクラッチを示す図である。 図４は、切り離しクラッチの解放状態を示す図である。 図５は、第一方向のトルクが入力された切り離しクラッチを示す図である。 図６は、第二方向のトルクが入力された切り離しクラッチを示す図である。

以下に、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図１から図６を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。図１は、本発明の実施形態の制御に係るフローチャート、図２は、実施形態に係る車両のスケルトン図、図３は、実施形態に係る係合装置および切り離しクラッチを示す図、図４は、切り離しクラッチの解放状態を示す図、図５は、第一方向のトルクが入力された切り離しクラッチを示す図、図６は、第二方向のトルクが入力された切り離しクラッチを示す図である。

本実施形態の車両１００は、動力分割プラネタリとしての遊星歯車機構１０と、第一回転機ＭＧ１のロータ軸３３をロックする係合装置４０とを有する。係合装置４０と第一回転機ＭＧ１との間には、ボールカム式の切り離しクラッチ５０が設けられている。切り離しクラッチ５０は、入力トルクが一定値を超えると切り離される。本実施形態では、切り離しクラッチ５０の解放トルクが第一回転機ＭＧ１の最大トルク（エンジンクランキングトルク）に設定されている。これにより、係合装置４０がフェールして解放不能となった場合であっても第一回転機ＭＧ１のトルクによって係合装置４０を切り離し、ＴＨＳ走行モードに復帰することが可能となる。

本実施形態に係る車両１００は、図２に示すように、動力源としてエンジン１、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を有するハイブリッド（ＨＶ）車両である。車両１００は、外部電源により充電可能なプラグインハイブリッド（ＰＨＶ）車両であってもよい。車両１００は、エンジン１、遊星歯車機構１０、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、駆動輪２２、ＥＣＵ３０、係合装置４０および切り離しクラッチ５０を含んで構成されている。

また、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、エンジン１、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、遊星歯車機構１０、駆動輪２２、係合装置４０および切り離しクラッチ５０を含んで構成されている。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、更に、ＥＣＵ３０を含んで構成されてもよい。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、ＦＦ（前置きエンジン前輪駆動）車両あるいはＲＲ（後置きエンジン後輪駆動）車両等に適用可能である。ハイブリッド車両用駆動装置１−１は、例えば、軸方向が車幅方向となるように車両１００に搭載される。

機関であるエンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを出力軸１ａの回転運動に変換して出力する。エンジン１の出力軸１ａは、ダンパ１ｂを介して入力軸２と接続されている。入力軸２は、動力伝達装置の入力軸である。動力伝達装置は、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、差動装置２０等を含んで構成されている。入力軸２は、エンジン１の出力軸１ａと同軸上かつ出力軸１ａの延長線上に配置されている。入力軸２は、遊星歯車機構１０のキャリア１４と接続されている。

本実施形態の遊星歯車機構１０は、エンジン１の動力を第一回転機ＭＧ１側と出力側とに分割する動力分割プラネタリとしての機能を有する。遊星歯車機構１０は、シングルピニオン式であり、サンギア１１、ピニオンギア１２、リングギア１３およびキャリア１４を有する。

リングギア１３は、サンギア１１と同軸上であってかつサンギア１１の径方向外側に配置されている。ピニオンギア１２は、サンギア１１とリングギア１３との間に配置されており、サンギア１１およびリングギア１３とそれぞれ噛み合っている。ピニオンギア１２は、キャリア１４によって回転自在に支持されている。キャリア１４は、入力軸２と連結されており、入力軸２と一体回転する。従って、ピニオンギア１２は、入力軸２と共に入力軸２の中心軸線周りに回転（公転）可能であり、かつキャリア１４によって支持されてピニオンギア１２の中心軸線周りに回転（自転）可能である。

サンギア１１には、第一回転機ＭＧ１のロータ軸３３が接続されている。第一回転機ＭＧ１は、エンジン１の出力軸１ａと同軸上に配置されており、遊星歯車機構１０を挟んでエンジン１と対向している。リングギア１３には、カウンタドライブギア１５が接続されている。円筒形状の部材の内周面にリングギア１３が、外周面にカウンタドライブギア１５が配置されている。

カウンタドライブギア１５は、カウンタドリブンギア１６と噛み合っている。カウンタドリブンギア１６は、カウンタシャフト１７を介してドライブピニオンギア１８と接続されている。カウンタドリブンギア１６とドライブピニオンギア１８とは一体回転する。また、カウンタドリブンギア１６には、リダクションギア３５が噛み合っている。リダクションギア３５は、第二回転機ＭＧ２のロータ軸３４に接続されている。つまり、第二回転機ＭＧ２の回転は、リダクションギア３５を介してカウンタドリブンギア１６に伝達される。リダクションギア３５は、カウンタドリブンギア１６よりも小径であり、第二回転機ＭＧ２の回転を減速してカウンタドリブンギア１６に伝達する。

ドライブピニオンギア１８は、差動装置２０のデフリングギア１９と噛み合っている。差動装置２０は、左右の駆動軸２１を介して駆動輪２２と接続されている。リングギア１３は、カウンタドライブギア１５、カウンタドリブンギア１６、ドライブピニオンギア１８、差動装置２０および駆動軸２１を介して駆動輪２２と接続されている。また、第二回転機ＭＧ２は、リングギア１３と駆動輪２２との動力伝達経路に対して接続されており、リングギア１３および駆動輪２２に対してそれぞれ動力を伝達可能である。

第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、それぞれモータ（電動機）としての機能と、発電機としての機能とを備えている。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、インバータを介してバッテリと接続されている。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２は、バッテリから供給される電力を機械的な動力に変換して出力することができると共に、入力される動力によって駆動されて機械的な動力を電力に変換することができる。回転機ＭＧ１，ＭＧ２によって発電された電力は、バッテリに蓄電可能である。第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２としては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。

係合装置４０は、第一回転機ＭＧ１の回転軸であるロータ軸３３の回転を規制することができる。係合装置４０は、車体側とロータ軸３３とを断接するクラッチ装置である。係合装置４０は、図３に示すように、スプライン歯４４と、スリーブ４１と、ドグ歯４３と、図示しないアクチュエータとを含んで構成されている。

スリーブ４１は、円筒形状の部材であり、内周面に形成されたドグ歯４２と、外周面に形成されたスプライン歯４５とを有する。ドグ歯４２およびスプライン歯４５は、それぞれスリーブ４１の軸方向に延在している。第一回転機ＭＧ１を収容するケースの内周面には、ロータ軸３３の軸方向に延在するスプライン歯４４が形成されている。スリーブ４１のスプライン歯４５は、スプライン歯４４と噛み合っている。従って、スリーブ４１は、スプライン歯４４によって軸方向に移動自在かつ車体に対して相対回転不能に支持されている。

スリーブ４１は、図示しない付勢部材によって、解放方向、すなわちエンジン側と反対側に向けて付勢されている。係合装置４０のアクチュエータは、例えばソレノイドであり、スリーブ４１を係合方向、すなわちエンジン側へ向かう方向に駆動する駆動力を発生させる。アクチュエータの駆動力によって係合方向に駆動されたスリーブ４１は、付勢部材の付勢力に抗して係合方向に移動する。これにより、スリーブ４１のドグ歯４２が、ソケット５１に形成されたドグ歯４３と係合する。スリーブ４１は、アクチュエータが停止して駆動力が作用しなくなると、付勢部材の付勢力によって解放方向に移動する。これにより、スリーブ４１のドグ歯４２とソケット５１のドグ歯４３との係合状態が解消される。

切り離しクラッチ５０は、係合装置４０と第一回転機ＭＧ１のロータ軸３３との間に配置されたボールカム式のクラッチ装置である。切り離しクラッチ５０は、ソケット５１と、ボール５２と、移動リング５３と、皿ばね５４とを含んで構成されている。

ソケット５１は、円環形状の第一カム部材であり、ロータ軸３３の中心軸線Ｘと同軸上に配置されている。ソケット５１の軸芯部分の貫通孔にロータ軸３３が挿入されている。ソケット５１は、ボール５６を介してロータ軸３３によって支持されており、ロータ軸３３に対して相対回転自在である。ソケット５１は、ロータ軸３３に対する軸方向の相対移動が規制されている。ドグ歯４３は、ソケット５１の外周面に形成されている。

移動リング５３は、円環形状の第二カム部材であり、ロータ軸３３の中心軸線Ｘと同軸上に配置されている。移動リング５３の軸心部分の貫通孔にロータ軸３３が挿入されている。移動リング５３とロータ軸３３とは、スプライン係合しており、軸方向に相対移動自在かつ相対回転不能である。すなわち、移動リング５３は、ロータ軸３３に対して軸方向の相対移動が許容されるが、ロータ軸３３に対する相対回転が規制されており、ロータ軸３３と一体回転する。移動リング５３は、ソケット５１に対してエンジン側に配置されている。移動リング５３は、ボール５２を挟んでソケット５１と軸方向において対向している。ボール５２は、ソケット５１のカム溝５１ａと、移動リング５３のカム溝５３ａとによって保持されている。カム溝５１ａ，５３ａは、それぞれ周方向の端部へ向かうに従い溝深さが浅くなっている。

皿ばね５４は、移動リング５３をソケット５１側に向けて付勢する付勢部材である。皿ばね５４は、弾性変形可能な円盤状の部材であり、径方向の内側へ向かうに従い軸方向のエンジン側へ向かうテーパ形状をなしている。皿ばね５４の外周側の端部５４ａは、移動リング５３の係合溝５５と係合している。移動リング５３の外周部には、エンジン側に向けて突出する円筒形状の突出部５３ｂが形成されている。係合溝５５は、突出部５３ｂの内周面に形成され、径方向の外側に向けて凹む溝である。

皿ばね５４の内周側の端部５４ｂは、ロータ軸３３の係合溝３６と係合している。係合溝３６は、ロータ軸３３の外周面に形成され、径方向の内側に向けて凹む溝である。皿ばね５４は、内周側の端部５４ｂが外周側の端部５４ａよりも軸方向においてエンジン側に位置しており、移動リング５３をソケット５１に向けて軸方向に押圧している。

図３に示すように係合装置４０が係合している場合、ソケット５１は車体側と連結されており、回転が規制される。すなわち、係合装置４０が係合している場合、ソケット５１とロータ軸３３との相対回転が規制される。この場合、ソケット５１と、ボール５２と、移動リング５３からなるボールカムは、入力されるトルクに応じた力で移動リング５３を軸方向に駆動する。切り離しクラッチ５０にトルクが入力されると、ボール５２を介してソケット５１と移動リング５３とが互いに押圧し合い、移動リング５３には軸方向のエンジン側に向かう駆動力Ｆが作用する。皿ばね５４は、この駆動力Ｆに応じた付勢力を発生させて移動リング５３をソケット５１側に向けて押圧する。これにより、ソケット５１と移動リング５３との相対回転が規制され、ロータ軸３３の回転が規制されることとなる。

図２に戻り、ＥＣＵ３０は、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０は、車両１００全体を統合制御する機能を有している。ＥＣＵ３０は、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を制御することができる。ＥＣＵ３０は、例えば、第一回転機ＭＧ１に対して供給する電流値を調節し、第一回転機ＭＧ１の出力トルクを制御すること、および第二回転機ＭＧ２に対して供給する電流値を調節し、第二回転機ＭＧ２の出力トルクを制御することができる。また、ＥＣＵ３０は、各回転機ＭＧ１，ＭＧ２に回生発電を行わせ、その発電量を調節して回生トルクを制御することができる。

ＥＣＵ３０は、エンジン１を制御することができる。ＥＣＵ３０は、例えば、エンジン１の電子スロットル弁の開度を制御すること、点火信号を出力してエンジン１の点火制御を行うこと、エンジン１に対する燃料の噴射制御等を行うことができる。ＥＣＵ３０は、電子スロットル弁の開度制御、噴射制御、点火制御等によりエンジン１の出力トルクを制御することができる。

ＥＣＵ３０には、図示しない車速センサ、アクセル開度センサ、ＭＧ１回転数センサ、ＭＧ２回転数センサ、出力軸回転数センサ、バッテリセンサ等が接続されている。これらのセンサにより、ＥＣＵ３０は、車速、アクセル開度、第一回転機ＭＧ１の回転数（「ＭＧ１回転数」と称する。）、第二回転機ＭＧ２の回転数（「ＭＧ２回転数」と称する。）、動力伝達装置の出力軸の回転数、バッテリ状態ＳＯＣ等を取得することができる。

ＥＣＵ３０は、取得する情報に基づいて、車両１００に対する要求駆動力や要求パワー、要求トルク等を算出することができる。ＥＣＵ３０は、算出した要求値に基づいて、第一回転機ＭＧ１の出力トルク（以下、「ＭＧ１トルク」とも記載する。）、第二回転機ＭＧ２の出力トルク（以下、「ＭＧ２トルク」とも記載する。）およびエンジン１の出力トルク（以下、「エンジントルク」とも記載する。）を決定する。ＥＣＵ３０は、ＭＧ１トルクおよびＭＧ２トルクの目標値を実現するように、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２をそれぞれ制御する。また、ＥＣＵ３０は、エンジントルクの目標値を実現するようにエンジン１を制御する。

ＥＣＵ３０は、係合装置４０と電気的に接続されており、係合装置４０を制御する。ＥＣＵ３０は、係合装置４０のアクチュエータに対して係合指令あるいは解放指令を出力し、係合装置４０を係合あるいは解放させる。

車両１００では、ハイブリッド（ＨＶ）走行あるいはＥＶ走行を選択的に実行可能である。ＨＶ走行とは、エンジン１を動力源として車両１００を走行させる走行モードである。ＨＶ走行では、エンジン１に加えて、更に第二回転機ＭＧ２を動力源としてもよい。本実施形態に係る車両１００は、ＨＶ走行モードとして、ＴＨＳ走行モードとＭＧ１ロック走行モードを有する。

ＴＨＳ走行モードでは、係合装置４０が解放され、第一回転機ＭＧ１のロータ軸３３の回転が許容される。第一回転機ＭＧ１は、エンジントルクに対する反力トルクを発生させて、エンジントルクをリングギア１３から出力させる。ＴＨＳ走行モードでは、ＭＧ１回転数を変化させることができる。例えば、ＭＧ１回転数は、エンジン回転数をエンジン１の効率が良い回転数とするように制御される。ＴＨＳ走行モードは、キャリア１４の回転数とリングギア１３の回転数との変速比を連続的に可変に制御することができる電気ＣＶＴモードである。

ＭＧ１ロック走行モードでは、係合装置４０が係合される。これにより、第一回転機ＭＧ１のロータ軸３３の回転が規制される。ＭＧ１ロック走行モードは、例えば、高速走行時にＴＨＳモードでは動力循環が発生する場合などに選択される。ＴＨＳ走行モードからＭＧ１ロック走行モードへ移行する場合、第一回転機ＭＧ１の回転同期制御がなされて係合装置４０が係合される。第一回転機ＭＧ１の回転同期制御は、係合装置４０のスリーブ４１とソケット５１の回転数を同期させる制御である。回転同期制御では、ＭＧ１回転数が所定回転数以下に制御されて係合装置４０が係合される。

ＭＧ１ロック走行モードでは、ロータ軸３３の回転が機械的にロックされる。ＭＧ１ロック走行モードでは、動力循環による効率低下を抑制できるなど、車両１００の効率を向上させることができる。

ＥＶ走行モードは、第二回転機ＭＧ２を動力源として走行する走行モードである。ＥＶ走行では、エンジン１を停止して走行することが可能である。ＥＶ走行モードでは、係合装置４０は解放される。ＥＶ走行モードからＨＶ走行モードへ移行する場合など、エンジン１を始動する場合、第一回転機ＭＧ１によってエンジン１のクランキングがなされる。第一回転機ＭＧ１は、エンジン回転数を上昇させる回転方向のトルクを出力し、エンジン回転数を上昇させる。エンジン回転数が所定の回転数まで上昇すると、燃料の噴射および点火がなされてエンジン１の始動が完了する。

ここで、ＭＧ１ロック走行モードで係合装置４０が係合された状態から、故障等により係合装置４０が解放しなくなる可能性がある。例えば、係合装置４０のフェールにより、アクチュエータを停止させてもスリーブ４１が解放方向に移動せず、係合状態のままとなることが考えられる。係合装置４０が係合したままであると、キャリア１４の回転数とリングギア１３の回転数との変速比が固定され、エンジン１と駆動軸２１とが直結した状態となる。これにより、例えば車速が低下した場合にエンジン回転数が低下しすぎてしまうなどの問題が発生し得る。

本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、係合装置４０と第一回転機ＭＧ１のロータ軸３３との間に配置されたボールカム式の切り離しクラッチ５０を有する。これにより、ロータ軸３３の回転が規制されたままとなることを抑制することができる。

切り離しクラッチ５０は、図３に示す駆動力Ｆが一定以上となると、図４に示すように、駆動力Ｆによって皿ばね５４がバックリングする。バックリングした皿ばね５４は、外周側の端部５４ａが内周側の端部５４ｂよりも軸方向のエンジン側に位置する反転状態となり、移動リング５３をソケット５１から離間させて動力の伝達を遮断する。すなわち、バックリングした皿ばね５４は、ボール５２を介した動力の伝達がなされない位置まで移動リング５３をソケット５１に対して軸方向に離間させ、その位置で移動リング５３を保持する。皿ばね５４がバックリングすると、切り離しクラッチ５０は解放状態となり、係合装置４０とロータ軸３３とを遮断する。また、一度バックリングした皿ばね５４は、トルクの入力がなくなったとしても元の形状には戻らず、反転状態を維持する。

つまり、切り離しクラッチ５０は、皿ばね５４を反転させるトルクである解放トルク以上のトルクが入力されることにより不可逆的に解放して係合装置４０とロータ軸３３とを遮断する。本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、係合装置４０が故障等の不具合により解放しなくなった場合に第一回転機ＭＧ１がトルクＴｇを出力して切り離しクラッチ５０を解放させる。これにより、係合装置４０が解放不能となった場合であっても、第一回転機ＭＧ１を車体側から切り離し、第一回転機ＭＧ１を回転可能とすることができる。

図１を参照して、本実施形態に係る制御について説明する。図１に示す制御フローは、例えば、車両１００の走行中に所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１０では、ＥＣＵ３０により、ＭＧ１ロック中であるか否かが判定される。ＭＧ１ロック走行モードが選択されている場合、ステップＳ１０で肯定判定がなされる。ステップＳ１０でＭＧ１ロック中であると判定された場合（ステップＳ１０−Ｙ）にはステップＳ２０に進み、そうでない場合（ステップＳ１０−Ｎ）には本制御フローは終了する。

ステップＳ２０では、ＥＣＵ３０により、ＭＧ１ロック解放指令がＯＮであるか否かが判定される。例えば、ＭＧ１ロック走行モードからＴＨＳ走行モードへの移行判定がなされた場合など、係合装置４０を解放する指令が出力されている場合、ステップＳ２０で肯定判定がなされる。ステップＳ２０でＭＧ１ロック解放指令がＯＮであると判定された場合（ステップＳ２０−Ｙ）にはステップＳ３０に進み、そうでない場合（ステップＳ２０−Ｎ）には本制御フローは終了する。

ステップＳ３０では、ＥＣＵ３０により、ＭＧ１ロックの解放が完了したか否かが判定される。ステップＳ３０では、係合装置４０がフェール状態であるか否かが判定される。ＥＣＵ３０は、例えば、係合装置４０のスリーブ４１の軸方向の移動量を検出するストロークセンサの検出結果に基づいてステップＳ３０の判定を行う。スリーブ４１のストロークが、係合装置４０の係合状態を示す値である場合、ステップＳ３０で否定判定がなされる。ステップＳ３０の判定の結果、ＭＧ１ロックの解放が完了したと判定された場合（ステップＳ３０−Ｙ）には本制御フローは終了し、そうでない場合（ステップＳ３０−Ｎ）にはステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、ＥＣＵ３０により、一定時間第一回転機ＭＧ１の最大トルクを発生させる制御が実行される。ＥＣＵ３０は、第一回転機ＭＧ１に対して、予め定められた最大トルクを発生させる指令を行う。このときのＭＧ１トルクの指令値は、例えば、エンジン１の始動時にクランキングするときのＭＧ１トルクの指令値と同じものとすることができる。第一回転機ＭＧ１に連続して最大トルクを発生させ続ける時間には上限が設けられている。これは、例えば、所謂単相ロックによる過負荷を抑制する観点から定められるものである。なお、第一回転機ＭＧ１に最大トルクを発生させている間は、切り離しクラッチ５０が解放したときのエンジン回転数の吹き上がりを抑制できるように、エンジントルクが低減されてもよい。

次に、ステップＳ５０では、ＥＣＵ３０により、第一回転機ＭＧ１が回転しているか否かが判定される。ＥＣＵ３０は、ＭＧ１回転数センサの検出結果に基づいてステップＳ５０の判定を行うことができる。第一回転機ＭＧ１が回転している場合、切り離しクラッチ５０が解放したと推定することができる。ステップＳ５０の判定の結果、第一回転機ＭＧ１が回転していると判定された場合（ステップＳ５０−Ｙ）にはステップＳ６０に進み、そうでない場合（ステップＳ５０−Ｎ）にはステップＳ４０に移行する。つまり、最大のＭＧ１トルクを発生させ続ける時間が一定時間に達する前であっても、第一回転機ＭＧ１が回転を開始すれば、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０では、ＥＣＵ３０により、ＴＨＳ走行モードへの移行が実行される。切り離しクラッチ５０が解放したことにより、ＭＧ１ロック走行モードを除く各走行モードが実行可能である。本実施形態のＥＣＵ３０は、切り離しクラッチ５０が解放するとＴＨＳ走行モードを実行し、車両１００に対する駆動要求に基づいて決定したエンジントルク、ＭＧ１トルク、ＭＧ２トルクに基づいてエンジン１、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を制御する。なお、ステップＳ６０において、ＴＨＳ走行モードに代えて他の走行モード、例えばＥＶ走行モードが実行されてもよい。ステップＳ６０が実行されると、ステップＳ７０に進む。

ステップＳ７０では、ＥＣＵ３０により、ＭＧ１ロックフェールダイアグがＯＮとされる。ＥＣＵ３０は、係合装置４０の不具合を示すＭＧ１ロックフェールダイアグをＯＮとする。ＭＧ１ロックフェールダイアグがＯＮとされた場合、表示装置等により運転者に対してＭＧ１ロックの不具合が生じていることを知らせることが好ましい。ステップＳ７０が実行されると、本制御フローは終了する。

以上説明したように、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１によれば、係合装置４０が解放しなくなった場合であっても切り離しクラッチ５０を解放して第一回転機ＭＧ１のロータ軸３３のロック（ＭＧ１ロック）を解除することができる。よって、係合装置４０が解放不能となった場合の走行制限が抑制される。遊星歯車機構１０のサンギア１１、キャリア１４、リングギア１３の３つの回転要素を回転可能な状態とできることで、ＴＨＳ走行モードが選択可能となり、ロータ軸３３の回転が規制されたままの状態に対してフェールランクが低下する。

また、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１は、以下に説明するように、意図しない切り離しクラッチ５０の解放が生じないように構成されている。

図５は、図３のＡ視図であり、径方向の外側から見た切り離しクラッチ５０の断面図である。図５に示すように、ソケット５１のカム溝５１ａは、第一カム面５７と第二カム面５８とを有する。また、移動リング５３のカム溝５３ａは、第一カム面５９と第二カム面６０とを有する。ソケット５１の第一カム面５７と移動リング５３の第一カム面５９とはボール５２を挟んで互いに対向している。第一カム面５７と第一カム面５９とは、平行である。ソケット５１の第二カム面５８と移動リング５３の第二カム面６０とはボール５２を挟んで互いに対向している。第二カム面５８と第二カム面６０とは、平行である。

本実施形態では、第一カム面５７，５９の角度（以下、「第一カム角度」と称する。）α１と、第二カム面５８，６０の角度（以下、「第二カム角度」と称する。）α２とが異なる。第一カム角度α１は、径方向視において第一カム面５７，５９と軸方向とがなす角度である。第一カム角度α１が０°である場合、第一カム面５７，５９は軸方向と平行であり、周方向と直交する。第二カム角度α２は、径方向視において第二カム面５８，６０と軸方向とがなす角度である。第二カム角度α２が０°である場合、第二カム面５８，６０は軸方向と平行であり、周方向と直交する。

図５に示すように、切り離しクラッチ５０に第一方向のトルクＴ１が入力された場合、第一カム面５７，５９を介してトルクが伝達される。第一方向のトルクＴ１は、第一カム面５７，５９が回転方向前方を向く相対回転方向のトルクであり、第一カム面５７，５９がボール５２を介して互いに押圧し合う方向のトルクである。第一方向のトルクＴ１が入力されると、ソケット５１の第一カム面５７および移動リング５３の第一カム面５９がそれぞれボール５２に当接する。第一カム面５９がボール５２から受ける力Ｎ１の軸方向成分が、移動リング５３を軸方向に駆動する駆動力Ｆ１である。

図６に示すように、切り離しクラッチ５０に第二方向のトルクＴ２が入力された場合、第二カム面５８，６０を介してトルクが伝達される。第二方向のトルクＴ２は、第二カム面５８，６０が回転方向前方を向く相対回転方向のトルクであり、第二カム面５８，６０がボール５２を介して互いに押圧し合う方向のトルクである。第二方向のトルクＴ２が入力されると、ソケット５１の第二カム面５８および移動リング５３の第二カム面６０がそれぞれボール５２に当接する。第二カム面６０がボール５２から受ける力Ｎ２の軸方向成分が、移動リング５３を軸方向に駆動する駆動力Ｆ２である。

本実施形態では、第一カム角度α１が第二カム角度α２よりも小さい。従って、切り離しクラッチ５０に対して同じ大きさのトルクが入力される場合、第一方向のトルクＴ１として入力される場合の駆動力Ｆ１は、第二方向のトルクＴ２として入力される場合の駆動力Ｆ２よりも小さな駆動力となる。よって、第一方向のトルクＴ１で切り離しクラッチ５０を解放させるために必要なトルク（第一方向の解放トルク）Ｔ１ｒは、第二方向のトルクＴ２で切り離しクラッチ５０を解放させるために必要なトルク（第二方向の解放トルク）Ｔ２ｒよりも大きい。

第一方向の解放トルクＴ１ｒおよび第二方向の解放トルクＴ２ｒの大きさは、それぞれＨＶ走行モード（例えば、ＭＧ１ロック走行モード）の最大エンジントルクに相当するトルクの大きさよりも大きい。つまり、切り離しクラッチ５０の解放トルクＴ１ｒ，Ｔ２ｒの大きさは、ＨＶ走行モードで走行するときにエンジン１側から切り離しクラッチ５０に入力される最大トルクの大きさよりも大きい。従って、ＭＧ１ロック走行モードにおいてエンジン１が最大トルクを出力したとしても、切り離しクラッチ５０が解放しないようにされている。

本実施形態では、係合装置４０のフェール時に第一回転機ＭＧ１が第二方向のトルクＴ２を出力して切り離しクラッチ５０を解放させる。第二方向のトルクＴ２は、ＭＧ１ロック走行モードにおいてエンジン反力を受ける方向のトルクである。ＭＧ１ロック走行モードでは、エンジントルクをリングギア１３から出力させるときに、切り離しクラッチ５０に第二方向のトルクＴ２が入力される。第二方向の解放トルクＴ２ｒの大きさは、第一回転機ＭＧ１の最大トルクの大きさに設定されている。つまり、切り離しクラッチ５０は、第一回転機ＭＧ１が指令可能なトルク範囲のうちで最大のトルクを出力することにより解放する。第一回転機ＭＧ１の最大トルクは、例えば、第一回転機ＭＧ１がエンジン１のクランキングを行うときに出力するトルクであり、最大エンジントルクに相当するトルクよりも大きなトルクである。第二方向の解放トルクＴ２ｒがこのように定められていることにより、切り離しクラッチ５０は、ＭＧ１ロック走行モードにおいて遊星歯車機構１０を介してエンジン側から入力されるトルクでは解放せず、第一回転機ＭＧ１がクランキングトルクに相当する最大トルクを出力することで解放する。

また、係合装置４０を係合するときにショックトルク（衝撃トルク）が発生することがある。係合時にショックトルクが発生しても切り離しクラッチ５０が誤解放しないことが望ましい。本実施形態では、係合装置４０の係合時に切り離しクラッチ５０に第一方向のトルクＴ１が入力されるように係合制御がなされる。これにより、係合装置４０の係合時に切り離しクラッチ５０が解放してしまうことが抑制される。

ＥＣＵ３０は、係合装置４０を係合する際に、移動リング５３の第一カム面５９が回転方向の前方を向くようにロータ軸３３を低回転で回転させながら係合装置４０を係合する。これにより、係合装置４０が係合してソケット５１の回転が規制されると、図５に示すように切り離しクラッチ５０に第一方向のトルクＴ１が入力される。本実施形態では、第一カム角度α１が第二カム角度α２よりも小さいことから、第一方向の解放トルクＴ１ｒが第二方向の解放トルクＴ２ｒよりも大きい。従って、係合装置４０の係合時に最大のＭＧ１トルクに相当するショックトルクが発生したとしても、切り離しクラッチ５０が解放しない。第一カム角度α１は、係合装置４０の係合時に想定される最大のショックトルクに対して切り離しクラッチ５０が解放しない角度とされている。従って、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１によれば、係合装置４０を係合するときの切り離しクラッチ５０の誤解放を抑制することが可能となる。

また、本実施形態に係るハイブリッド車両用駆動装置１−１によれば、係合装置４０を係合するときの係合ショックが軽減される。係合装置４０が係合するときに切り離しクラッチ５０にトルクが入力されると、皿ばね５４が撓んでショックを吸収する。よって、係合装置４０を係合するときのショックが低減され、ドライバビリティが向上する。

なお、本実施形態では、車両１００に機関としてエンジン１が搭載されたが、これに限定されるものではなく、エンジン１に代えて他の機関が車両１００の動力源として搭載されてもよい。

［実施形態の第１変形例］
係合装置４０の構成は、上記実施形態に例示したものには限定されない。例えば、係合装置４０は、上記実施形態に例示した構成と異なる構成のドグクラッチであってもよく、ドグクラッチ以外の機械的なロック機構であってもよい。また、上記実施形態の係合装置４０は、アクチュエータが作動することにより係合するものであったが、これに代えて、アクチュエータが作動することにより解放するものであってもよい。

切り離しクラッチ５０の構成は、上記実施形態に例示したものには限定されない。例えば、移動リング５３の第一カム角度α１と第二カム角度α２とが同じとされてもよい。この場合、第一方向の解放トルクＴ１ｒと第二方向の解放トルクＴ２ｒとが同じ大きさのトルクとなる。

切り離しクラッチ５０において、解放トルク以上のトルクが入力されたときに係合装置４０とロータ軸３３とを切り離す機構は、上記実施形態で例示したものには限定されない。

上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

１−１ ハイブリッド車両用駆動装置
１ エンジン
１０ 遊星歯車機構
１１ サンギア
１２ ピニオンギア
１３ リングギア
１４ キャリア
２２ 駆動輪
３０ ＥＣＵ
３３，３４ ロータ軸
４０ 係合装置
５０ 切り離しクラッチ
１００ 車両
ＭＧ１ 第一回転機
ＭＧ２ 第二回転機
Ｔ１ 第一方向のトルク
Ｔ２ 第二方向のトルク
α１ 第一カム角度
α２ 第二カム角度

Claims (3)

1. 遊星歯車機構と、
   前記遊星歯車機構のサンギアに接続された第一回転機と、
   前記遊星歯車機構のキャリアに接続された機関と、
   前記遊星歯車機構のリングギアに接続された駆動輪および第二回転機と、
   前記第一回転機の回転軸の回転を規制する係合装置と、
   前記係合装置と前記第一回転機の回転軸との間に配置されたボールカム式の切り離しクラッチと、
   を有することを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。
2. 前記切り離しクラッチは、解放トルク以上のトルクが入力されることにより不可逆的に解放して前記係合装置と前記第一回転機の回転軸とを遮断し、
   前記係合装置が解放しなくなった場合に前記第一回転機がトルクを出力して前記切り離しクラッチを解放させる
   請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
3. 前記解放トルクの大きさは、前記機関を動力源として走行するときに前記機関側から前記切り離しクラッチに入力される最大トルクの大きさよりも大きい
   請求項２に記載のハイブリッド車両用駆動装置。

Images