JP2015145179A - ハイブリッド車両用変速機のモータ出力歯数比決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータギヤ列の適正な歯数比を決定して入力軸の共振現象のおそれを解消し、モータの小形化および低コスト化に貢献するハイブリッド車両用変速機のモータ出力歯数比決定方法を提供する。
【解決手段】入力軸２と、出力軸３と、複数の変速段に対応してそれぞれ設けられた複数の変速ギヤ列と、モータ８に回転駆動されるモータ側駆動ギヤならびに入力軸２に設けられてモータ側駆動ギヤと直接的にまたは他のギヤを介して噛合するモータ側従動ギヤにより形成されたモータギヤ列と、を備えたハイブリッド車両用変速機において、モータ側従動ギヤの歯数をモータ側駆動ギヤの歯数で除算した歯数比Ｉを決定する方法であって、エンジン７のイナーシャ（エンジン側イナーシャＪ１）およびモータ８のイナーシャＪ２に依存して変化する入力軸２の共振振動数から演算されるエンジン７の回転軸の共振回転数がアイドル回転数以下となるように歯数比Ｉを決定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンおよびモータを駆動源に備えたハイブリッド車両に用いられる変速機に関し、より詳細には、モータの出力ギヤの歯数比の決定方法に関する。

エンジンおよびモータを駆動源に備えたハイブリッド車両に好適な各種の動力伝達機構が提案されている。例えば、特許文献１の動力伝達機構は、エンジンに接続された入力軸および駆動輪に連結された出力軸を有する有段の変速機と、電気モータに駆動される回転軸上に設けられた第１ギヤおよび第２ギヤと、電気モータの接続モードを選択的に切り換える切換機構と、を備えている。切換機構は、第１ギヤと出力軸ギヤとを噛み合わせた出力軸接続モードと、第２ギヤと入力軸ギヤとを噛み合わせた入力軸接続モードと、を選択的に切り換える。切換機構として、実施形態にモータ用シンクロクラッチ（選択連結装置）が開示されている。これにより、電気モータを駆動輪駆動用およびエンジン始動用に兼用できて製造コストを削減できるとともに、エンジン駆動時に電気モータが余分な回転抵抗にならず燃費を向上できる、とされている。

この種の走行駆動用のモータには、三相同期電動発電機が多用される。三相同期電動発電機は、力行時には車載のバッテリからの電源供給によって駆動輪を駆動し、制動時には駆動輪からの制動トルクの入力により回生発電を行ってバッテリを充電できる。ハイブリッド車両は、複数の駆動源を備えるがゆえに、従来のエンジン車両と比較して駆動源を搭載するスペース制約が厳しく、価格も高くなりがちである。

特開２００２−１１４０４８号公報

ところで、特許文献１の動力伝達機構は、モータトルクを出力軸および入力軸のどちらにも伝達できて、モータ駆動走行の適用範囲が広い点で好ましい。この種のハイブリッド車両用動力伝達機構の小形化、低コスト化を図る一方策として、モータの仕様変更が考えられる。換言すると、モータの出力パワーは変更せずに高回転低トルク化し、減速して用いることで、モータのサイズを小形化でき、コストを低廉にできる。しかしながら、変速機の入力軸にモータ側従動ギヤを設けてモータ側駆動ギヤから回転駆動する構成では、歯数比の制約が生じる。ここでの歯数比は、モータギヤ列を構成するモータ側従動ギヤの歯数をモータ側駆動ギヤの歯数で除算した値である。歯数比が過大であると、モータギヤ列で大きく減速されるため、モータが最大出力で回転しても所望する車速が得られない。

また、モータのイナーシャ（慣性モーメント）は、変速機の入力軸から見ると歯数比の二乗を乗算した換算イナーシャに変化する。そして、モータの換算イナーシャとエンジンのイナーシャの相互作用により、入力軸に好ましくない共振現象の発生するおそれがある。共振現象により、振動や騒音が増加したり、あらゆる変速機の摺動部および嵌合部の摩耗が加速されたりして、故障の一因になり得る。したがって、共振現象のおそれを解消するために、適正な歯数比を決定することが重要である。

本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、モータトルクを伝達するモータギヤ列の適正な歯数比を決定して入力軸の共振現象のおそれを解消し、モータの小形化および低コスト化に貢献するハイブリッド車両用変速機のモータ出力歯数比決定方法を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する請求項１に係るハイブリッド車両用変速機のモータ出力歯数比決定方法の発明は、エンジンの回転軸に回転連結される入力軸と、駆動輪に回転連結される出力軸と、複数の変速段に対応して前記入力軸にそれぞれ設けられた駆動ギヤ、および前記出力軸にそれぞれ設けられて前記駆動ギヤと噛合する従動ギヤにより形成され、いずれかの変速段が選択的に回転連結される複数の変速ギヤ列と、モータに回転駆動されるモータ側駆動ギヤ、ならびに前記入力軸に設けられて前記モータ側駆動ギヤと直接的にまたは他のギヤを介して噛合するモータ側従動ギヤにより形成されたモータギヤ列と、を備えたハイブリッド車両用変速機において、前記モータ側従動ギヤの歯数を前記モータ側駆動ギヤの歯数で除算した歯数比を決定する方法であって、エンジンのイナーシャおよびモータのイナーシャに依存して変化する入力軸の共振振動数から演算されるエンジンの回転軸の共振回転数がアイドル回転数以下となるように前記歯数比を決定する。

さらに、前記モータからの駆動で所望する所定車速が得られるように歯数比を設定する歯数比設定ステップと、前記歯数比に基づいて前記モータのイナーシャを入力軸上の換算イナーシャに換算するイナーシャ換算ステップと、前記モータの換算イナーシャ、前記エンジンのイナーシャ、および入力軸の剛性に基づいて前記入力軸の共振振動数を演算する入力軸共振演算ステップと、前記入力軸の共振振動数およびエンジンの気筒数に基づいて前記エンジンの回転軸の共振回転数を演算するエンジン共振演算ステップと、前記エンジンの回転軸の共振回転数が前記アイドル回転数以下である場合に、前記歯数比を採用する歯数比採用ステップと、を有することが好ましい。

さらに、前記エンジンのイナーシャＪ１、前記モータのイナーシャＪ２、前記入力軸の剛性Ｋ、前記歯数比Ｉ、前記エンジンの気筒数Ｃ、円周率πとしたときに、前記モータの換算イナーシャＪ３を次式により求め
Ｊ３＝Ｉ^２×Ｊ２、
前記入力軸の共振振動数Ｆ（Ｈｚ）を次式により求め
Ｆ＝（１／２π）×｛Ｋ×（Ｊ１＋Ｊ３）／（Ｊ１×Ｊ３）｝^{（１／２）}、
前記エンジンの回転軸の共振回転数Ｎ（ｒｐｍ）を次式により求め
Ｎ＝６０×Ｆ×（２／Ｃ）、
てもよい。

また、前記エンジンのアイドル回転数以下の許容回転数を設定し、前記許容回転数および前記エンジンの気筒数に基づいて、前記入力軸に許容される許容振動数を演算する許容振動数演算ステップと、前記入力軸の許容振動数、前記エンジンのイナーシャ、および入力軸の剛性に基づき、前記モータに許容される入力軸上の許容イナーシャを演算する許容イナーシャ演算ステップと、前記入力軸上の許容イナーシャおよびモータの実際のイナーシャに基づいて、歯数比を演算する歯数比演算ステップと、前記歯数比に基づいて、前記モータから駆動したときに得られる車速を演算する速度演算ステップと、前記車速が所望する所定車速以上である場合に、前記歯数比を採用する歯数比採用ステップと、を有してもよい。

なお、本発明において、エンジンのイナーシャは、エンジンの回転軸に付設された諸部材、例えばフライホイールのイナーシャを含むことが好ましい。同様に、モータのイナーシャは、モータの回転軸に付設された諸部材のイナーシャを含むことが好ましい。さらに、入力軸の共振振動数の演算に際しては、入力軸に一体的に結合された諸部材、例えばクラッチなどの係合装置の剛性を入力軸の剛性に含めることが好ましい。

本発明のハイブリッド車両用変速機のモータ出力歯数比決定方法では、入力軸と、出力軸と、複数の変速ギヤ列と、モータギヤ列と、を備えたハイブリッド車両用変速機において、エンジンのイナーシャおよびモータのイナーシャに依存して変化する入力軸の共振振動数から演算されるエンジンの回転軸の共振回転数がアイドル回転数以下となるように歯数比を決定する。このため、決定した歯数比を用いてハイブリッド車両用変速機を製造すれば、エンジンがアイドル回転数を超える回転数で走行駆動しているときに入力軸に共振現象は発生しない。したがって、モータギヤ列の適正な歯数比を決定して入力軸の共振現象のおそれを解消でき、モータの小形化および低コスト化に貢献できる。

さらに、歯数比設定ステップ、イナーシャ換算ステップ、入力軸共振演算ステップ、エンジン共振演算ステップ、および歯数比採用ステップを有する態様では、モータからの駆動で所定車速が得られることを前提条件にして歯数比を決定できるので、実用的なモータ駆動走行性能が得られる。

さらに、開示した３つの演算式により、モータの換算イナーシャＪ３、入力軸の共振振動数ｆ（Ｈｚ）、およびエンジンの回転軸の共振回転数Ｎ（ｒｐｍ）を求める態様では、簡易な演算式を用いながらも高い演算精度で歯数比を決定できる。特に、入力軸の共振振動数ｆ（Ｈｚ）を求める演算式は、エンジンおよびモータが相互に共振する両振り共振条件に基づいているので、アイドル回転数を超える回転数での入力軸の共振現象を確実に防止できる。

また、許容振動数演算ステップ、許容イナーシャ演算ステップ、歯数比演算ステップ、速度演算ステップ、および歯数比採用ステップを有する態様では、入力軸の共振現象が発生しないことを前提条件にして歯数比を決定できるので、実用的なモータ駆動走行性能が得られる。

本発明の第１実施形態のモータ出力歯数比決定方法が対象とするハイブリッド車両用変速機の動力伝達経路の一例を示すスケルトン図である。 第１実施形態のモータ出力歯数比決定方法で使用する共振検討モデルを示した図である。 第１実施形態のモータ出力歯数比決定方法の手順を示したフローチャートである。 第２実施形態のモータ出力歯数比決定方法の手順を示したフローチャートである。

本発明を実施するための第１実施形態について、図１〜図３を参考にして説明する。図１は、本発明の第１実施形態のモータ出力歯数比決定方法が対象とするハイブリッド車両用変速機１の動力伝達経路の一例を示すスケルトン図である。ハイブリッド車両用変速機１は、ＦＦタイプのハイブリッド車両に搭載される。ハイブリッド車両用変速機１は、前進５速および後進１速の変速段のいずれかを選択し、エンジン７のエンジントルクを変速して出力する。かつ、ハイブリッド車両用変速機１は、モータ８のモータトルクを直接的に、あるいは前記変速段を経由して出力する。ハイブリッド車両用変速機１の出力側は、デファレンシャル装置９１を経由して左駆動前輪９５および右駆動前輪９６に回転連結されている。ハイブリッド車両用変速機１は、入力軸２、出力軸３、変速ギヤ列４、およびモータギヤ列５などで構成されている。

入力軸２は、軸線方向の一端および他端に配置された一対の軸受２１、２２によって、図略の変速機ケースに回転自在に軸承されている。入力軸２の図中の右側の一端は、係合装置７２およびフライホイール７３を介してエンジン７の回転軸７１に回転連結される。エンジン７には、一般的なガソリンエンジンやディーゼルエンジン、可燃性ガスを燃料とするガスエンジンなどを用いることができ、これらに限定されない。係合装置７２は、エンジントルクの伝達を継断する。係合装置７２には、例えば一般的な多板摩擦クラッチを用いることができ、これに限定されない。フライホイール７３は、回転軸７１と一体的に回転して、回転速度の微小な変動を吸収する。フライホイール７３には、適正な重量を有する回転対称体で形成された一般的なものを用いることができる。

出力軸３は、軸線方向の一端および他端に配置された一対の軸受３１、３２によって、図略の変速機ケースに回転自在に軸承されている。出力軸３は、一端側の軸受３１に近い位置に出力ギヤ３３を有している。出力ギヤ３３は、デファレンシャル装置９１の入力ギヤ９２と噛合している。デファレンシャル装置９１の出力側の左右の車軸９３、９４は左駆動前輪９５および右駆動前輪９６に回転連結されている。

変速ギヤ列４は、前進５速および後進１速の各変速段を選択的に成立するように設けられている。変速ギヤ列４は、入力軸２に設けられた６個の駆動ギヤ４１Ｄ〜４５Ｄ、４ＲＤ、および出力軸に設けられた６個の従動ギヤ４１Ｆ〜４５Ｆ、４ＲＦなどからなる。詳述すると、入力軸２の一端側から他端側へ（図中の右側から左側へ）と順番に、１速駆動ギヤ４１Ｄ、後進駆動ギヤ４ＲＤ、２速駆動ギヤ４２Ｄ、３速駆動ギヤ４３Ｄ、４速駆動ギヤ４４Ｄ、５速駆動ギヤ４５Ｄが配置されている。１速駆動ギヤ４１Ｄ、後進駆動ギヤ４ＲＤ、および２速駆動ギヤ４２Ｄは、入力軸２に対して相対回転不能とされている。３速駆動ギヤ４３Ｄ、４速駆動ギヤ４４Ｄ、および５速駆動ギヤ４５Ｄは、入力軸２に対して遊転状態および回転連結状態に切り替え可能とされている。

一方、出力軸３の一端側から他端側へ（図中の右側から左側へ）と順番に、１速従動ギヤ４１Ｆ、後進従動ギヤ４ＲＦ、２速従動ギヤ４２Ｆ、３速従動ギヤ４３Ｆ、４速従動ギヤ４４Ｆ、５速従動ギヤ４５Ｆが配置されている。後進従動ギヤ４ＲＦは、詳細には後述する１速−２速選択連結装置４６のスリーブの外周面に配置されている。１速従動ギヤ４１Ｆ、２速従動ギヤ４２Ｆ、および５速従動ギヤ４５Ｆは、出力軸３に対して遊転状態および回転連結状態に切り替え可能とされている。後進従動ギヤ４ＲＦ、３速従動ギヤ４３Ｆ、および４速従動ギヤ４４Ｆは、出力軸３に対して相対回転不能とされている。

前進の１速〜５速変速段の駆動ギヤ４１Ｄ〜４５Ｄと従動ギヤ４１Ｆ〜４５Ｆとは互いに噛合している。いずれかの変速段を選択的に回転連結するために、１速−２速選択連結装置４６、３速−４速選択連結装置４７、および５速連結装置４８が設けられている。これらの連結装置４６、４７、４８には、公知の同期装置（シンクロメッシュ機構）を適宜用いることができるので、詳細な説明は省略する。

後進変速段を構成する後進ギヤ列には、後進アイドラギヤ４Ｒｉが付設されている。後進アイドラギヤ４Ｒｉは、後進指令によって軸線方向に駆動され、後進駆動ギヤ４ＲＤおよび後進従動ギヤ４ＲＦと噛合する。このとき、前進変速段の連結装置４６、４７、４８は、全てニュートラル状態となるようにインターロック制御される。これにより後進変速段が成立し、出力軸３の回転方向は前進変速段のときと逆回転になる。

モータ８には、三相同期電動発電機を用いることができる。モータギヤ列５は、モータ８の回転軸８１のモータトルクを入力軸２および出力軸３の一方に切り替え可能に伝達する。モータギヤ列５は、モータ側駆動ギヤ５１、モータ側従動ギヤ５２、第２モータ側駆動ギヤ５３、および第２モータ側従動ギヤ５４などで構成されている。モータ側駆動ギヤ５１および第２モータ側駆動ギヤ５３は、モータ８の回転軸８１に対して遊転状態および回転連結状態に切り替え可能に配設されている。モータ側従動ギヤ５２は、入力軸２の５速駆動ギヤ４５Ｄと他端側の軸受２２との間に相対回転不能に配設されている。第２モータ側従動ギヤ５４は、出力軸３の５速従動ギヤ４５Ｆと他端側の軸受３２との間に相対回転不能に配設されている。

モータ側駆動ギヤ５１とモータ側従動ギヤ５２とは互いに噛合して、入力軸側モータギヤ列を形成している。第２モータ側駆動ギヤ５３と第２モータ側従動ギヤ５４とは互いに噛合して、出力軸側モータギヤ列を形成している。入力軸側モータギヤ列および出力軸側モータギヤ列を選択的に回転連結するために、モータ側選択連結装置５５が設けられている。

モータ側選択連結装置５５は、ハブ５６、スリーブ５７、および図略のスリーブ操作部などで構成されている。ハブ５６は、モータ８の回転軸８１のモータ側駆動ギヤ５１と第２モータ側駆動ギヤ５３との間に、環形突状に形成されている。スリーブ５７は、概ね環形状で、ハブ５６の外周に相対回転不能に、かつ軸線両方向に移動可能に配設されている。スリーブ５７が軸線方向のニュートラル位置にあると、モータ側駆動ギヤ５１および第２モータ側駆動ギヤ５３は、共に遊転状態になる。

スリーブ操作部がスリーブ５７をニュートラル位置から軸線一方向（図の右方）に移動させると、スリーブ５７は第２モータ側駆動ギヤ５３に係合して回転連結される。これにより、出力軸側モータギヤ列は、モータトルクを出力軸３に伝達するようになる。また、スリーブ操作部がスリーブ５７をニュートラル位置から軸線他方向（図の左方）に移動させると、スリーブ５７は第１モータ側駆動ギヤ５１に係合して回転連結される。これにより、入力軸側モータギヤ列は、出力軸２にモータトルクを伝達するようになる。

第１実施形態のモータ出力歯数比決定方法は、モータ側従動ギヤ５２の歯数をモータ側駆動ギヤ５１の歯数で除算した歯数比Ｉを決定する。歯数比Ｉの決定に際しては、図２に示される共振検討モデルに基づいて、図３に示される手順を行う。図２は、第１実施形態のモータ出力歯数比決定方法で使用する共振検討モデルを示した図である。図２では、入力軸２の共振現象に関係する要素がモデル化されて示されている。

エンジン７はイナーシャＪｅを有し、フライホイール７３はイナーシャＪｆを有し、モータ８はイナーシャＪ２を有している。これらの３つのイナーシャＪｅ、Ｊｆ、Ｊ２は、実測によって予め求めておくことができ、あるいは、形状データに基づいたシミュレーションによって予め求めることができる。エンジン７およびフライホイール７３は、共同して入力軸２の一端に慣性作用を及ぼす。したがって、次式（１）に示されるように、２つのイナーシャＪｅ、Ｊｆを加算してエンジン側のイナーシャＪ１とする。
エンジン側のイナーシャＪ１＝Ｊｅ＋Ｊｆ ………………………………（１）
また、モータ８は、モータ側駆動ギヤ５１とモータ側従動ギヤ５２との噛合を介して、入力軸２の他端寄りに慣性作用を及ぼす。

一方、入力軸２は剛性Ｋｓを有し、係合装置７２は剛性Ｋｃを有している。そして、入力軸２および係合装置７２を含めた全剛性Ｋは、両者２、７２の形状および係合装置７２の係合構造に依存する。このため、全剛性Ｋは、一般的には次式（２）に示されるように、２つの剛性Ｋｓ、剛性Ｋｃの関数ｆで表される。
全剛性Ｋ＝ｆ（Ｋｓ、Ｋｃ） ………………………………………………（２）
全剛性Ｋは、通常は単純な演算で求めることはできず、形状データに基づいたシミュレーションなどにより予め求めておく必要がある。

次に、第１実施形態のハイブリッド車両用変速機１のモータ出力歯数比決定方法の手順について説明する。図３は、第１実施形態のモータ出力歯数比決定方法の手順を示したフローチャートである。図３の歯数比設定ステップＳ１では、採用するモータ８を想定し、モータ７からの駆動で所望する所定車速が得られるように歯数比Ｉを設定する。ここで、モータ側駆動ギヤ５１とモータ側従動ギヤ５２からなる入力軸側モータギヤ列の減速比は、歯数比Ｉの逆数になる。また、所定車速および変速段の条件は、ハイブリッド車両に必要とされるモータ駆動走行時の性能から規定される。したがって、モータ８の最高回転数でちょうど所定車速が得られる限界歯数比が定まり、限界歯数比以下の適正な歯数比Ｉを設定できる。

次に、イナーシャ換算ステップＳ２では、次の演算式（３）により、歯数比Ｉを用いてモータ８のイナーシャＪ２を入力軸２上の換算イナーシャＪ３に換算する。
換算イナーシャＪ３＝Ｉ^２×Ｊ２ ……………………………………………（３）

次に、入力軸共振演算ステップＳ３では、次の演算式（４）により、全剛性Ｋ、エンジン側のイナーシャＪ１、および換算イナーシャＪ３に基づいて、入力軸２の共振振動数Ｆ（Ｈｚ）を演算する。
共振振動数Ｆ（Ｈｚ）＝
（１／２π）×｛Ｋ×（Ｊ１＋Ｊ３）／（Ｊ１×Ｊ３）｝^{（１／２）} …（４）
ただし、πは円周率である。なお、この演算式は、エンジン７およびモータ８が相互に共振する両振り共振条件に基づいている。

次に、エンジン共振演算ステップＳ４では、次の演算式（５）により、入力軸２の共振振動数Ｆおよびエンジン７の気筒数Ｃに基づいて、エンジン７の回転軸７１の共振回転数Ｎ（ｒｐｍ）を演算する。
共振回転数Ｎ（ｒｐｍ）＝６０×Ｆ×（２／Ｃ） …………………………（５）
演算式（５）の右辺の定数６０は秒と分の換算数である。また、（２／Ｃ）は、エンジン７において吸気、圧縮、爆発、および排気の４サイクルによって回転軸７１が２回転する間に、何回の爆発が発生するかを示す数である。

次に、歯数比採用ステップＳ５では、共振回転数Ｎがアイドル回転数以下である場合に、歯数比Ｉを採用する。ここで、仮に共振回転数Ｎがアイドル回転数を超えていたら、その歯数比Ｉは採用できない。なぜなら、エンジン７の回転軸７１がアイドル回転数を超える回転数で走行を駆動しているときに、入力軸２で共振現象の発生するおそれがあるからである。この場合には、ステップＳ６で歯数比Ｉを大きく設定し直すか、または、想定したモータ８を変更して、歯数比設定ステップＳ１からの手順を再度行うことになる。

第１実施形態のハイブリッド車両用変速機１のモータ出力歯数比決定方法は、入力軸２と、出力軸３と、複数の変速ギヤ列４と、モータギヤ列５と、を備えたハイブリッド車両用変速機１において、エンジン側のイナーシャＪ１およびモータのイナーシャＪ２に依存して変化する入力軸３の共振振動数Ｆから演算されるエンジン７の回転軸７１の共振回転数Ｎがアイドル回転数以下となるように歯数比Ｉを決定する。そして、決定した歯数比Ｉを用いてハイブリッド車両用変速機１を製造すれば、エンジン７がアイドル回転数を超える回転数で走行駆動しているときに入力軸２に共振現象は発生しない。したがって、モータギヤ列の適正な歯数比Ｉを決定して入力軸２の共振現象のおそれを解消し、モータ８の小形化および低コスト化に貢献できる。

さらに、歯数比設定ステップＳ１、イナーシャ換算ステップＳ２、入力軸共振演算ステップＳ３、エンジン共振演算ステップＳ４、および歯数比採用ステップＳ５を有し、モータ８からの駆動で所定車速が得られることを前提条件にして歯数比Ｉを決定できるので、実用的なモータ駆動走行性能が得られる。

さらに、開示した３つの演算式（３）〜（５）により、モータ８の換算イナーシャＪ３、入力軸２の共振振動数ｆ（Ｈｚ）、およびエンジン７の回転軸７１の共振回転数Ｎ（ｒｐｍ）を求めるので、簡易な演算式を用いながらも高い演算精度で歯数比Ｉを決定できる。特に、入力軸２の共振振動数ｆ（Ｈｚ）を求める演算式は、エンジン７およびモータ８が相互に共振する両振り共振条件に基づいているので、アイドル回転数を超える回転数での入力軸２の共振現象を確実に防止できる。

さらに、フライホイール７３のイナーシャＪｆおよび係合装置７２の剛性Ｋｃを考慮するので、歯数比Ｉを決定する演算精度をさらに一層高精度化できる。

次に、第２実施形態のハイブリッド車両用変速機１のモータ出力歯数比決定方法について説明する。第２実施形態において、ハイブリッド車両用変速機１の構成は第１実施形態と同様であり、歯数比Ｉの決定手順が異なる。図４は、第２実施形態のモータ出力歯数比決定方法の手順を示したフローチャートである。第２実施形態では、概ね第１実施形態と逆方向の手順で歯数比Ｉを決定する。

図４の許容振動数演算ステップＳ１１では、まず、エンジン７のアイドル回転数以下の許容回転数Ｎａを設定する。アイドル回転数から許容回転数Ｎａを減算したマージン回転数は、図２で説明した共振検討モデルの諸量の精度や、エンジン７の特性などを考慮して適宜設定できる。次に、許容回転数Ｎａおよびエンジン７の気筒数Ｃに基づいて、次の演算式（５ａ）により入力軸２に許容される許容振動数Ｆａ（Ｈｚ）を演算する。
Ｎａ（ｒｐｍ）＝６０×Ｆａ×（２／Ｃ） ………………………………（５ａ）
なお、演算式（５ａ）は、第１実施形態の演算式（５）と同形で、既知量と未知量が変化しているだけである。

次に、許容イナーシャ演算ステップＳ１２では、次の演算式（４ａ）により、入力軸２の許容振動数Ｆａ、全剛性Ｋ、およびエンジン側のイナーシャＪ１に基づいて、モータ８に許容される入力軸２上の許容イナーシャＪ３ａを演算する。
Ｆａ＝（１／２π）×
｛Ｋ×（Ｊ１＋Ｊ３ａ）／（Ｊ１×Ｊ３ａ）｝^{（１／２）} ………（４ａ）
なお、演算式（４ａ）は、第１実施形態の演算式（４）と同形である。演算式（４ａ）で、未知量は許容イナーシャＪ３ａの１量だけであるので、式を変形することにより演算は容易である。

次に、歯数比演算ステップＳ１３では、次の演算式（３ａ）により、入力軸２上の許容イナーシャＪ３ａおよびモータ７の実際のイナーシャＪ２に基づいて、歯数比Ｉａを演算する。
許容イナーシャＪ３ａ＝Ｉａ^２×Ｊ２ ……………………………………（３ａ）
なお、演算式（３ａ）は、第１実施形態の演算式（３）と同形で、既知量と未知量が変化しているだけである。

次に、速度演算ステップＳ１４では、歯数比Ｉａに基づいて、モータ８から駆動したときに得られる車速Ｖａを演算する。このときの変速段の条件は、ハイブリッド車両に必要とされるモータ駆動走行時の性能から規定される。

次に、歯数比採用ステップＳ１５では、車速Ｖａが所望する所定車速以上である場合に、歯数比Ｉａを採用する。ここで、仮に車速Ｖａが所望する所定車速未満であればその歯数比Ｉａは採用できない。この場合には、ステップＳ１６で許容回転数Ｎａを大きく設定し直して許容振動数演算ステップＳ１１からの手順を再度行うか、または、ステップＳ１７で想定したモータ８を変更して歯数比演算ステップＳ１３からの手順を再度行うことになる。

第２実施形態のハイブリッド車両用変速機１のモータ出力歯数比決定方法は、第１実施形態と同様に、モータギヤ列の適正な歯数比Ｉａを決定して入力軸２の共振現象のおそれを解消し、モータ８の小形化および低コスト化に貢献できる。加えて、許容振動数演算ステップＳ１１、許容イナーシャ演算ステップＳ１２、歯数比演算ステップＳ１３、速度演算ステップＳ１４、および歯数比採用ステップＳ１５を有し、入力軸２の共振現象が発生しないことを前提条件にして歯数比Ｉａを決定できるので、実用的なモータ駆動走行性能が得られる。

なお、第１実施形態の演算式（４）および第２実施形態の演算式（４ａ）は両振り共振条件に基づいているが、他の条件に基づいた別の演算式を用いることもできる。例えば、エンジン側のイナーシャＪ１がモータ８のイナーシャＪ２よりも格段に大きな場合、演算式（４）に代えて、モータ８のみが共振する片振り共振条件に基づいた次の演算式（６）を用いてもよい。
共振振動数Ｆ（Ｈｚ）＝（１／２π）×｛Ｋ／Ｊ３）｝^{（１／２）} ……（６）
その他、本発明は、様々な応用や変形が可能である。

１：ハイブリッド車両用変速機 ２：入力軸 ３：出力軸
４：変速ギヤ列
５：モータギヤ列 ５１：モータ側駆動ギヤ ５２：モータ側従動ギヤ
７：エンジン ７１：回転軸 ７２：係合装置 ７３：フライホイール
８：モータ
９１：デファレンシャル装置 ９５：左駆動前輪 ９６：右駆動前輪
Ｊｅ：エンジンのイナーシャ Ｊｆ：フライホイールのイナーシャ
Ｊ１：エンジン側のイナーシャ Ｊ２：モータのイナーシャ
Ｊ３：換算イナーシャ
Ｋｓ：入力軸の剛性 Ｋｃ：クラッチの剛性 Ｋ：全剛性

Claims (4)

1. エンジンの回転軸に回転連結される入力軸と、
   駆動輪に回転連結される出力軸と、
   複数の変速段に対応して前記入力軸にそれぞれ設けられた駆動ギヤ、および前記出力軸にそれぞれ設けられて前記駆動ギヤと噛合する従動ギヤにより形成され、いずれかの変速段が選択的に回転連結される複数の変速ギヤ列と、
   モータに回転駆動されるモータ側駆動ギヤ、ならびに前記入力軸に設けられて前記モータ側駆動ギヤと直接的にまたは他のギヤを介して噛合するモータ側従動ギヤにより形成されたモータギヤ列と、
   を備えたハイブリッド車両用変速機において、前記モータ側従動ギヤの歯数を前記モータ側駆動ギヤの歯数で除算した歯数比を決定する方法であって、
   エンジンのイナーシャおよびモータのイナーシャに依存して変化する入力軸の共振振動数から演算されるエンジンの回転軸の共振回転数がアイドル回転数以下となるように前記歯数比を決定するハイブリッド車両用変速機のモータ出力歯数比決定方法。
2. 前記モータからの駆動で所望する所定車速が得られるように歯数比を設定する歯数比設定ステップと、
   前記歯数比に基づいて前記モータのイナーシャを入力軸上の換算イナーシャに換算するイナーシャ換算ステップと、
   前記モータの換算イナーシャ、前記エンジンのイナーシャ、および入力軸の剛性に基づいて前記入力軸の共振振動数を演算する入力軸共振演算ステップと、
   前記入力軸の共振振動数およびエンジンの気筒数に基づいて前記エンジンの回転軸の共振回転数を演算するエンジン共振演算ステップと、
   前記エンジンの回転軸の共振回転数が前記アイドル回転数以下である場合に、前記歯数比を採用する歯数比採用ステップと、
   を有する請求項１に記載のハイブリッド車両用変速機のモータ出力歯数比決定方法。
3. 前記エンジンのイナーシャＪ１、前記モータのイナーシャＪ２、前記入力軸の剛性Ｋ、前記歯数比Ｉ、前記エンジンの気筒数Ｃ、円周率πとしたときに、前記モータの換算イナーシャＪ３を次式により求め
   Ｊ３＝Ｉ^２×Ｊ２、
   前記入力軸の共振振動数Ｆ（Ｈｚ）を次式により求め
   Ｆ＝（１／２π）×｛Ｋ×（Ｊ１＋Ｊ３）／（Ｊ１×Ｊ３）｝^{（１／２）}、
   前記エンジンの回転軸の共振回転数Ｎ（ｒｐｍ）を次式により求める
   Ｎ＝６０×Ｆ×（２／Ｃ）、
   請求項２に記載のハイブリッド車両用変速機のモータ出力歯数比決定方法。
4. 前記エンジンのアイドル回転数以下の許容回転数を設定し、前記許容回転数および前記エンジンの気筒数に基づいて、前記入力軸に許容される許容振動数を演算する許容振動数演算ステップと、
   前記入力軸の許容振動数、前記エンジンのイナーシャ、および入力軸の剛性に基づき、前記モータに許容される入力軸上の許容イナーシャを演算する許容イナーシャ演算ステップと、
   前記入力軸上の許容イナーシャおよびモータの実際のイナーシャに基づいて、歯数比を演算する歯数比演算ステップと、
   前記歯数比に基づいて、前記モータから駆動したときに得られる車速を演算する速度演算ステップと、
   前記車速が所望する所定車速以上である場合に、前記歯数比を採用する歯数比採用ステップと、
   を有する請求項１に記載のハイブリッド車両用変速機のモータ出力歯数比決定方法。

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