JP2016101831A - 動力伝達機構および制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型かつ低コストな構成により、モータによる回生時にエンジンを回転軸から切り離すことができる、動力伝達機構およびこの動力伝達機構を搭載した車両に用いられる制御装置を提供する。【解決手段】動力伝達機構６は、エンジンの出力軸８が連結されるフライホイール７１と、無段変速機のインプット軸２１に一体回転可能に取り付けられたクラッチディスク７３と、インプット軸２１に回転軸線方向に移動可能に取り付けられ、クラッチディスク７３に対してエンジンの出力軸８側と反対側に設けられたレリーズベアリング７６と、クラッチディスク７３とレリーズベアリング７６との間に設けられたダイヤフラムスプリング７５と、インプット軸２１に外嵌固定されたボール軸８１と、ロータの内側にロータと一体回転可能かつインプット軸２１線方向に移動可能に設けられ、ボール軸８１とボールねじ機構６２を構成するボールナット８２とを含む。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、動力伝達機構およびこの動力伝達機構を搭載した車両に用いられる制御装置に関する。

エンジンおよびモータが駆動源として搭載された車両、いわゆるハイブリッドカーが広く知られている。

ハイブリッドカーでは、加速時に、モータに力行トルクを出力させて、その力行トルクにより、エンジンの出力（車両の走行）をアシストすることができる。一方、減速時には、モータを発電機として駆動することにより、車輪からモータに伝達される動力を電力に回生することができ、その回生電力により、モータや補機の駆動電力を蓄えておくためのバッテリを充電することができる。

ところが、モータによる回生時にエンジンが駆動輪と動力を伝達可能に接続されていると、エンジンの引きずり損失により回生電力が減少するという問題がある。エンジンの引きずりを防止するため、エンジンの出力軸と動力を駆動輪に伝達する動力伝達経路との間にクラッチを設けて、モータによる回生時に、クラッチを解放して、エンジンを動力伝達経路から切り離すことが考えられる。

クラッチを係合／解放する構成の一例は、特許文献１に開示されている。この構成では、クラッチを動作させるクラッチアクチュエータと、クラッチアクチュエータを制御するための制御装置とが設けられている。そして、クラッチアクチュエータの制御により、クラッチを係合／解放させることができる。しかしながら、クラッチアクチュエータおよび制御装置の追加により、機構が大型化し、また、コストが増大する。

特開平１−１２０４３８号公報

本発明の目的は、小型かつ低コストな構成により、モータによる回生時にエンジンを（変速機のインプット軸と連結される）回転軸から切り離すことができる、動力伝達機構およびこの動力伝達機構を搭載した車両に用いられる制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明の一の局面に係る動力伝達機構は、エンジンと、ロータおよび当該ロータの外周に配置されるステータを有するモータとを搭載した車両に用いられ、エンジンおよびモータの各動力を伝達する動力伝達機構であって、エンジンの出力軸が連結される回転部材と、回転部材と共通の回転軸線を中心に回転可能に設けられた回転軸と、回転軸に一体回転可能に取り付けられたクラッチディスクと、回転軸に回転軸線方向に移動可能に取り付けられ、クラッチディスクに対してエンジンの出力軸側と反対側に設けられたレリーズベアリングと、クラッチディスクとレリーズベアリングとの間に設けられたダイヤフラムスプリングと、回転軸に外嵌固定されたボール軸と、ロータの内側にロータと一体回転可能かつ回転軸線方向に移動可能に設けられ、ボール軸とボールねじ機構を構成するボールナットとを含む。

この動力伝達機構では、モータによる回生トルクの非発生時、つまりモータの停止時またはモータによる力行トルクの発生時には、ダイヤフラムスプリングの弾性力により、クラッチディスクが回転部材に押し付けられて係合し、モータによる回生トルクの発生時には、ボールナットがボール軸に対して回生トルクの方向に回転して、レリーズベアリング側に移動し、レリーズベアリングを介してダイヤフラムスプリングを押圧することにより、ダイヤフラムスプリングの弾性力によるクラッチディスクの押圧が解除されて、クラッチディスクが回転部材から解放される。

そのため、モータによる力行トルクの発生時には、エンジンの動力をエンジンの出力軸から回転部材およびクラッチディスクを介して回転軸に伝達することができる。一方、モータによる回生トルクの発生時（回生時）には、エンジンの出力軸を回転軸から切り離すことができる。これにより、モータによる回生時に、エンジンの引きずりをなくすことができるので、回生電力を増加させることができる。

また、クラッチディスクと回転部材とを係合／解放させるための専用のアクチュエータが不要であり、その専用のアクチュエータを設けた構成と比較して、コストを低減することができる。しかも、ダイヤフラムスプリングの弾性力により、クラッチディスクが回転部材に押し付けられて係合するので、その係合のための電力消費がない。

ボール軸およびボールナットからなるボールねじ機構は、モータのロータの内側に配置されるので、小型に構成することができ、それゆえ軽量に構成することができる。

よって、小型かつ低コストな構成により、モータによる回生時にエンジンを回転軸から切り離すことができる。

本発明の他の局面に係る制御装置は、エンジンと、ロータおよび当該ロータの外周に配置されるステータを有するモータと、請求項１に記載の動力伝達機構と、動力伝達機構の回転軸と連結されるインプット軸、インプット軸に入力される動力が変速されて伝達されるアウトプット軸、およびインプット軸とアウトプット軸との間で動力を伝達する動力伝達状態と動力を遮断する動力遮断状態とに切り替えられる動力切断機構を備える変速機とを搭載した車両に用いられる制御装置であって、エンジン、モータおよび動力切断機構を制御して、車両およびエンジンが停止し、動力切断機構が動力遮断状態であるときに、モータに力行トルクを発生させて、当該力行トルクによりエンジンをクランキングさせて、エンジンを始動させ、当該始動後、モータに回生トルクを発生させて、クラッチディスクを回転部材から解放させ、その後、動力遮断機構を動力遮断状態から動力伝達状態に切り替え、クラッチディスクが回転部材に対して滑りつつ係合するように、モータが発生する回生トルクを調整する。

この回生トルクの調整により、クラッチディスクが回転部材に係合する際のショックの発生を抑制することができる。その結果、車両を滑らかに発進させることができる。

本発明のさらに他の局面に係る制御装置は、エンジンと、ロータおよび当該ロータの外周に配置されるステータを有するモータと、請求項１に記載の動力伝達機構と、動力伝達機構の回転軸と連結されるインプット軸、インプット軸に入力される動力が変速されて伝達されるアウトプット軸、および所定の回転要素の回転の許容／阻止により動力を遮断する動力遮断状態と動力を伝達する動力伝達状態とに切り替えられる動力切断機構を備える変速機とを搭載した車両に用いられる制御装置であって、エンジン、モータおよび動力切断機構を制御して、車両が走行中であって、エンジンが停止し、動力切断機構が動力伝達状態であり、モータが回生トルクを発生して、クラッチディスクが回転部材から解放されているときに、動力切断機構を動力伝達状態から動力遮断状態に切り替え、モータに力行トルクを発生させて、当該力行トルクによりエンジンをクランキングさせて、エンジンを再始動させ、当該再始動後、回転要素の回転数が低下するように、前記エンジンの回転数を調整し、その後、動力遮断機構を動力遮断状態から動力伝達状態に切り替える。

これにより、車両の走行中に、エンジンを停止および再始動させることができる。そのため、車両の緩減速時などに、エンジンを停止させたコースティング（惰性走行）を行うことにより、車両の走行燃費の向上を図ることができる。

本発明によれば、モータによる回生時に、クラッチディスクを回転部材から解放させて、エンジンを回転軸から切り離すことができる。そして、そのエンジンの切り離しを小型かつ低コストな構成で達成することができる。

車両の発進時には、クラッチディスクを回転部材に対して滑りつつ係合させることにより、係合ショックを抑制でき、車両を滑らかに発進させることができる。

また、車両の走行中にエンジンを停止および再始動させることができるので、車両の緩減速時などに、エンジンを停止させたコースティングを行うことができる。これにより、車両の走行燃費の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る動力伝達機構が搭載された車両の構成の要部を示す図である。 無段変速機の構成を示すスケルトン図である。 動力伝達機構の構成を示す断面図であり、クラッチディスクがフライホイールに係合した状態を示す。 動力伝達機構の構成を示す断面図であり、クラッチディスクがフライホイールから解放された状態を示す。 車両の停車状態でのエンジンの始動および車両の発進時に実行される制御の流れを示すフローチャートである。 車両のコースティング中におけるエンジンの再始動時に実行される制御の流れを示すフローチャートである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の構成＞

図１は、本発明の一実施形態に係る動力伝達機構６が搭載された車両１の構成の要部を示す図である。

車両１は、エンジン（Ｅ／Ｇ）２およびモータ３を駆動源として搭載したハイブリッドカーである。エンジン２は、たとえば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンである。モータ３は、電動機（モータ）および発電機（ジェネレータ）として駆動可能なモータジェネレータ（ＭＧ）である。

車両１には、無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Trnsmission）４が搭載されている。エンジン２およびモータ３の各動力は、無段変速機４を介して、車両１の駆動輪５に伝達される。

エンジン２と無段変速機４との間には、動力伝達機構６が介装されている。この動力伝達機構６により、エンジン２の動力を無段変速機４に伝達することができ、また、エンジン２を無段変速機４から切り離すことができる。

また、車両１には、エンジン２、モータ３および無段変速機４を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）７が搭載されている。ＥＣＵ７は、ＣＰＵおよびメモリなどを含む構成のマイクロコンピュータを備えている。

なお、エンジン２、モータ３および無段変速機４は、単一のＥＣＵ７により制御されてもよいし、ＥＣＵ７に複数のＥＣＵが含まれて、複数のＥＣＵの協働により制御されてもよい。たとえば、エンジン２、モータ３および無段変速機４に個別にＥＣＵが設けられ、複数のＥＣＵ間でデータ通信が行われて、エンジン２、モータ３および無段変速機４がそれぞれ対応するＥＣＵにより制御されてもよい。

＜無段変速機の構成＞

図２は、無段変速機４の構成を示すスケルトン図である。

無段変速機４は、インプット軸２１、アウトプット軸２２、ベルト伝達機構２３および前後進切替機構２４を備えている。

インプット軸２１およびアウトプット軸２２は、互いに平行に設けられている。アウトプット軸２２には、ファイナルギヤ２５が相対回転不能に支持されている。ファイナルギヤ２５は、デファレンシャルギヤ２６のリングギヤ２７と噛合している。また、デファレンシャルギヤ２６からドライブシャフト２８，２９が左右に延びている。

ベルト伝達機構２３は、プライマリ軸３１と、アウトプット軸２２に連結されたセカンダリ軸３２と、プライマリ軸３１に相対回転不能に支持されたプライマリプーリ３３と、セカンダリ軸３２に相対回転不能に支持されたセカンダリプーリ３４と、プライマリプーリ３３とセカンダリプーリ３４とに巻き掛けられたベルト３５とを備えている。

プライマリプーリ３３は、プライマリ軸３１に固定された固定シーブ３６と、固定シーブ３６にベルト３５を挟んで対向配置され、プライマリ軸３１にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持された可動シーブ３７とを備えている。可動シーブ３７に対して固定シーブ３６と反対側には、プライマリ軸３１に固定されたシリンダ３８が設けられ、可動シーブ３７とシリンダ３８との間に、油室３９が形成されている。油室３９に供給される油圧を制御することにより、固定シーブ３６と可動シーブ３７との間隔を変更することができ、無段変速機４の変速比を変更することができる。

セカンダリプーリ３４は、セカンダリ軸３２に固定された固定シーブ４０と、固定シーブ４０にベルト３５を挟んで対向配置され、セカンダリ軸３２にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持された可動シーブ４１とを備えている。可動シーブ４１に対して固定シーブ３６と反対側には、セカンダリ軸３２に固定されたシリンダ４２が設けられ、可動シーブ４１とシリンダ４２との間に、油室４３が形成されている。油室４３に供給される油圧を制御することにより、トルク伝達に必要なベルト挟圧力が与えられる。

前後進切替機構２４は、インプット軸２１とベルト伝達機構２３のプライマリ軸３１との間に介装されている。前後進切替機構２４は、遊星歯車機構５１、リバースクラッチＣおよびフォワードブレーキＢを備えている。

遊星歯車機構５１には、キャリア５２、サンギヤ５３およびリングギヤ５４が含まれる。

キャリア５２は、インプット軸２１に相対回転可能に支持されている。キャリア５２は、複数のピニオンギヤ５５を回転可能に支持している。複数のピニオンギヤ５５は、円周上に配置されている。

サンギヤ５３は、インプット軸２１に相対回転不能（一体回転可能）に支持されて、複数のピニオンギヤ５５により取り囲まれる空間に配置されている。サンギヤ５３のギヤ歯は、各ピニオンギヤ５５のギヤ歯と噛合している。

リングギヤ５４は、その回転軸線がプライマリ軸３１の軸心と一致するように設けられている。リングギヤ５４には、ベルト伝達機構２３のプライマリ軸３１が連結されている。リングギヤ５４のギヤ歯は、複数のピニオンギヤ５５を一括して取り囲むように形成され、各ピニオンギヤ５５のギヤ歯と噛合している。

リバースクラッチＣは、キャリア５２とサンギヤ５３との間に設けられている。

フォワードブレーキＢは、キャリア５２と無段変速機４を収容するトランスミッションケースとの間に設けられている。

車両１の前進時には、リバースクラッチＣが解放されて、フォワードブレーキＢが係合される。エンジン２の動力がインプット軸２１に入力されると、キャリア５２が静止した状態で、サンギヤ５３がインプット軸２１と一体に回転する。そのため、サンギヤ５３の回転は、リングギヤ５４に逆転かつ減速されて伝達される。これにより、リングギヤ５４が回転し、ベルト伝達機構２３のプライマリ軸３１およびプライマリプーリ３３がリングギヤ５４と一体に回転する。プライマリプーリ３３の回転は、ベルト３５を介して、セカンダリプーリ３４に伝達され、セカンダリプーリ３４およびセカンダリ軸３２を回転させる。そして、セカンダリ軸３２と一体に、アウトプット軸２２およびファイナルギヤ２５が回転する。ファイナルギヤ２５の回転がデファレンシャルギヤ２６のリングギヤ２７に伝達されると、デファレンシャルギヤ２６から左右に延びるドライブシャフト２８，２９が回転し、駆動輪５（図１参照）が回転することにより、車両が前進する。

一方、車両１の後進時には、リバースクラッチＣが係合されて、フォワードブレーキＢが解放される。エンジン２の動力がインプット軸２１に入力されると、キャリア５２およびサンギヤ５３がインプット軸２１と一体に回転する。そのため、サンギヤ５３の回転は、リングギヤ５４に回転方向が逆転されずに伝達される。これにより、リングギヤ５４が車両１の前進時と逆方向に回転し、ベルト伝達機構２３のプライマリ軸３１およびプライマリプーリ３３がリングギヤ５４と一体に回転する。プライマリプーリ３３の回転は、ベルト３５を介して、セカンダリプーリ３４に伝達され、セカンダリプーリ３４およびセカンダリ軸３２を回転させる。そして、セカンダリ軸３２と一体に、アウトプット軸２２およびファイナルギヤ２５が回転する。ファイナルギヤ２５の回転がデファレンシャルギヤ２６のリングギヤ２７に伝達されると、デファレンシャルギヤ２６から左右に延びるドライブシャフト２８，２９が前進時と逆方向に回転し、駆動輪５（図１参照）が回転することにより、車両が後進する。

＜動力伝達機構の構成＞

図３Ａおよび図３Ｂは、動力伝達機構６の構成を示す断面図である。

動力伝達機構６は、クラッチ機構６１およびボールねじ機構６２を備えている。

クラッチ機構６１は、公知の乾式単板クラッチの構成を有し、フライホイール７１、クラッチカバー７２、クラッチディスク７３、プレッシャプレート７４、ダイヤフラムスプリング７５およびレリーズベアリング７６を備えている。

フライホイール７１は、エンジン２（図１参照）の出力軸８の端部に、ボルト７７により固定されている。

クラッチカバー７２は、フライホイール７１のエンジン２側と反対側の側面に、ボルト７８により固定されている。

クラッチディスク７３は、クラッチカバー７２内に配置され、フライホイール７１と軸線方向に対向している。クラッチカバー７２内には、無段変速機４（図２参照）のインプット軸２１の端部がエンジン２側と反対側から挿入され、クラッチディスク７３の中心に、インプット軸２１の端部が接続されている。インプット軸２１は、エンジン２の出力軸８と同一の回転軸線上に配置されている。

プレッシャプレート７４は、クラッチカバー７２内に配置され、クラッチカバー７２と一体回転可能（相対回転不能）に設けられている。

ダイヤフラムスプリング７５は、インプット軸２１の周囲を取り囲む略円環板状をなしている。ダイヤフラムスプリング７５は、その径方向の中間部がピボットリング７９を介してクラッチカバー７２に支持されており、ピボットリング７９を支点として揺動可能に設けられている。ダイヤフラムスプリング７５の外周部は、プレッシャプレート７４にクラッチディスク７３側と反対側から当接している。

レリーズベアリング７６は、ダイヤフラムスプリング７５に対してエンジン２側と反対側（無段変速機４側）において、インプット軸２１に外嵌されて、回転軸線方向に移動可能に設けられている。ダイヤフラムスプリング７５の内周部は、レリーズベアリング７６に当接している。

ボールねじ機構６２は、ボール軸８１およびボールナット８２を備えており、モータ３の内側に配置されている。具体的には、モータ３は、円環状のロータ９１およびロータ９１の外周に配置される円環状のステータ９２を有する構成であり、ボール軸８１およびボールナット８２は、ロータ９１の内側に配置されている。

ボール軸８１は、略円筒状をなし、レリーズベアリング７６に対してエンジン２側と反対側（無段変速機４側）において、インプット軸２１に外嵌されて固定されている。ボール軸８１の外周面には、断面略半円形状のねじ溝８３が螺旋状に形成されている。また、ボール軸８１の外周面には、レリーズベアリング７６側と反対側の端部に、ストッパ８４が径方向に突出して形成されている。

ボールナット８２は、ボール軸８１の外周を取り囲む略円筒状をなし、ロータ９１に一体回転可能（相対回転不能）かつ回転軸線方向に移動可能に取り付けられている。ボールナット８２の内周面には、ボール軸８１のねじ溝８３と対応する断面略半円形状のねじ溝８５が螺旋状に形成され、ねじ溝８３，８５間には、多数の剛球（ボール）８６が転動自在に設けられている。

＜クラッチ動作＞

モータ３の非駆動時には、図３Ａに示されるように、ダイヤフラムスプリング７５が有するばね性（弾性）により、ダイヤフラムスプリング７５の外周部がプレッシャプレート７４を弾性的に押圧する。この押圧により、クラッチディスク７３がプレッシャプレート７４により押圧され、クラッチディスク７３の摩擦面７３Ａがフライホイール７１に押し付けられる。これにより、クラッチディスク７３がフライホイール７１に圧接状態で係合され、エンジン２の出力軸８と無段変速機４のインプット軸２１とが連結される。

モータ３が発電機として駆動され、モータ３に回生トルクが発生すると、ボールナット８２がボール軸８１に対して回生トルクの方向に回転する。このボール軸８１とボールナット８２との相対回転により、ボールナット８２は、軸線方向にレリーズベアリング７６側に移動して、図３Ｂに示されるように、レリーズベアリング７６を押圧する。これにより、ダイヤフラムスプリング７５の内周部がレリーズベアリング７６から押圧力を受けて、ダイヤフラムスプリング７５が弾性変形し、ダイヤフラムスプリング７５の外周部によるプレッシャプレート７４の押圧が解除される。その結果、クラッチディスク７３の摩擦面７３Ａがフライホイール７１から離れ（解放され）、エンジン２の出力軸８が無段変速機４のインプット軸２１から切り離される。回生トルクの大きさとレリーズベアリング７６がダイヤフラムスプリング７５から受ける反力の大きさとが釣り合うと、レリーズベアリング７６およびボールナット８２が軸線方向に停止し、ボールナット８２がボール軸８１と一体的に回転する。

その後、モータ３が非駆動状態になると、レリーズベアリング７６がダイヤフラムスプリング７５から受ける反力によりボールナット８２を押圧し、レリーズベアリング７６およびボールナット８２が軸線方向にストッパ８４側に移動する。これに伴い、図３Ａに示されるように、ダイヤフラムスプリング７５が復元し、ダイヤフラムスプリング７５の外周部がプレッシャプレート７４を弾性的に押圧することにより、クラッチディスク７３がプレッシャプレート７４により押圧され、クラッチディスク７３がフライホイール７１に係合される。

また、モータ３が電動機として駆動され、モータ３に力行トルクが発生すると、ボールナット８２がボール軸８１に対して力行トルクの方向に回転する。このボール軸８１とボールナット８２との相対回転により、ボールナット８２は、軸線方向にストッパ８４側に移動する。この方向にボールナット８２が移動することにより、レリーズベアリング７６がボールナット８２により押圧されないので、クラッチディスク７３がフライホイール７１に係合した状態が維持される。ボールナット８２がストッパ８４に当接すると、それ以上のボールナット８２の軸線方向の移動が阻止され、レリーズベアリング７６およびボールナット８２が軸線方向に停止し、ボールナット８２がボール軸８１と一体的に回転する。

＜作用効果＞

モータ３による力行トルクの発生時には、エンジン２の動力をエンジン２の出力軸８からフライホイール７１およびクラッチディスク７３を介して無段変速機４のインプット軸２１に伝達することができる。一方、モータ３による回生トルクの発生時（回生時）には、エンジン２の出力軸８を無段変速機４のインプット軸２１から切り離すことができる。これにより、モータ３による回生時に、エンジン２の引きずりをなくすことができるので、回生電力を増加させることができる。

また、クラッチディスク７３とフライホイール７１とを係合／解放させるための専用のアクチュエータが不要であり、その専用のアクチュエータを設けた構成と比較して、コストを低減することができる。しかも、ダイヤフラムスプリング７５の弾性力により、クラッチディスク７３がフライホイール７１に押し付けられて係合するので、その係合のための電力消費がない。

ボール軸８１およびボールナット８２からなるボールねじ機構６２は、モータ３のロータ９１の内側に配置されるので、小型に構成することができ、それゆえ軽量に構成することができる。

よって、小型かつ低コストな構成により、モータ３による回生時にエンジン２を無段変速機４のインプット軸２１から切り離すことができる。

＜エンジン始動・車両発進制御＞

図４は、車両１の停車状態でのエンジン２の始動および車両１の発進時に実行される制御の流れを示すフローチャートである。

車両１には、燃費の向上および排気ガスの排出量の低減のために、ＩＤＳ（アイドリングストップ）機能が搭載されている。ＩＤＳ機能では、たとえば、ブレーキペダルが運転者の足で踏み込まれて、ブレーキが作動し、車速が所定の自動停止速度（たとえば、１０ｋｍ／ｈ）以下に低下すると、エンジンが自動的に停止される。エンジンの自動停止後は、ブレーキペダルから足が離されて、ブレーキが解除されると、エンジンが自動的に再始動される。

車両１が停車し、かつ、エンジン２が停止している状態は、車両１のイグニッションキースイッチがオフされている場合（以下、この場合における車両１の停車を「完全停車」という。）、または、エンジン２がＩＤＳ機能により停止された後、車両１が停車した場合（以下、この場合における車両１の停車を「ＩＤＳ停車」という。）に生じる。この状態では、無段変速機４のリバースクラッチＣおよびフォワードブレーキＢが共に解放され、インプット軸２１とプライマリ軸３１との間での動力の伝達が遮断されている。

車両１のイグニッションキースイッチがオフされている場合、イグニッションキースイッチ（スタートスイッチ）がオンにされ、そのキー操作信号がＥＣＵ７に入力されると、ＥＣＵ７（ＣＰＵ）では、エンジン２の始動要求が発生したと判断される。また、エンジン２がＩＤＳ機能により停止されている場合、ブレーキペダルから足が離されて、その操作を表す信号がＥＣＵ７に入力されると、ＥＣＵ７により、エンジン２の始動要求が発生したと判断される。

なお、ＩＤＳ機能が別のＥＣＵ（アイドリングストップＥＣＵ）の制御により実現される場合、ブレーキペダルから足が離されて、その別のＥＣＵからＩＤＳ復帰信号が出力され、ＩＤＳ復帰信号がＥＣＵ７に入力されると、ＥＣＵ７により、エンジン２の始動要求が発生したと判断される。

エンジン２の始動要求が発生すると（ステップＳ１１のＹＥＳ）、ＥＣＵ７により、モータ３が電動機として制御される。これにより、モータ３に力行トルクが発生する（ステップＳ１２）。このとき、クラッチディスク７３がフライホイール７１に係合しているので、モータ３のロータ９１の回転は、無段変速機４のインプット軸２１を介して、エンジン２の出力軸８に伝達される。これにより、出力軸８が回転し、エンジン２がクランキングされる。

そして、エンジン２がクランキングされながら、エンジン２の点火プラグがスパークされることにより、エンジン２が始動する（ステップＳ１３）。

エンジン２の始動後は、ＥＣＵ７により、モータ３が発電機として制御され、モータ３に回生トルクが発生する（ステップＳ１４）。回生トルクの発生により、クラッチディスク７３がフライホイール７１から離れ、エンジン２の出力軸８が無段変速機４のインプット軸２１から切り離される。

その後、ＥＣＵ７により、車両１を発進させるか否かが決定される（ステップＳ１５）。車両１が完全停車している状態である場合には、シフトレンジが走行レンジにシフトされ、ブレーキペダルから足が離されると、車両１の発進が決定される（ステップＳ１５のＹＥＳ）。車両１がＩＤＳ停車している場合には、既にブレーキペダルから足が離されているので、モータ３の回生トルクの発生後、直ちにまたは所定時間（たとえば、クラッチディスク７３がフライホイール７１から離れるのに要する時間）が経過すると、車両１の発進が決定される（ステップＳ１５のＹＥＳ）。

車両１の発進が決定されると、ＥＣＵ７により、フォワードブレーキＢに供給される油圧が制御されて、フォワードブレーキＢが係合される（ステップＳ１６）。リバースクラッチＣが解放されたまま、フォワードブレーキＢが係合されることにより、無段変速機４のインプット軸２１からプライマリ軸３１への動力の伝達が可能になる。このとき、エンジン２の出力軸８がインプット軸２１から切り離されているので、出力軸８からインプット軸２１に動力が伝達されない。

フォワードブレーキＢの係合後、ＥＣＵ７により、モータ３が制御されて、モータ３の回生トルクが所定トルク値まで下げられる。これにより、レリーズベアリング７６およびボールナット８２がダイヤフラムスプリング７５から受ける反力により移動し、ダイヤフラムスプリング７５が少し復元して、ダイヤフラムスプリング７５の外周部がプレッシャプレート７４を比較的弱い力で押圧する。その結果、クラッチディスク７３がフライホイール７１に対して滑りつつ係合した状態、いわゆる半クラッチ状態となる（ステップＳ１７）。この半クラッチ状態により、エンジン２の出力軸８の動力が無段変速機４のインプット軸２１に伝達され、車両１が発進する。

車両１の発進後は、ＥＣＵ７により、モータ３が制御されて、モータ３の回生トルクが漸減される（ステップＳ１８）。

そして、ＥＣＵ７により、半クラッチ制御の終了条件が成立したか否かが判断される（ステップＳ１９）。半クラッチ制御の終了条件は、たとえば、車速が所定値を上回り、かつ、エンジン２の出力軸８と無段変速機４のインプット軸２１との回転数差が許容範囲内に減少するという条件である。

半クラッチ制御の終了条件が成立すると（ステップＳ１９のＹＥＳ）、ＥＣＵ７により、モータ３が制御されて、モータ３の回生トルクが零にされる（ステップＳ２０）。これにより、クラッチディスク７３がフライホイール７１に完全に係合した状態となる。クラッチディスク７３がフライホイール７１に半クラッチ状態を経て係合されることにより、係合ショックの発生を抑制することができる。その結果、車両１を滑らかに発進させることができる。

以上により、図４に示される制御が終了し、その後は、無段変速機４の自動変速による車両１の走行が続けられる。

＜走行中再始動制御＞

図５は、車両１のコースティング（惰性走行）中におけるエンジン２の再始動時に実行される制御の流れを示すフローチャートである。

ＩＤＳ機能よりエンジン２が停止された状態での車両１のコースティング中は、ＥＣＵ７により、モータ３が発電機として制御され、駆動輪５からモータ３に伝達される動力が電力に回生される。このとき、クラッチディスク７３がフライホイール７１から離れ、エンジン２の出力軸８が無段変速機４のインプット軸２１から切り離されている。そのため、エンジン２の引きずりがなく、その引きずり損失による回生電力の減少がない。

また、エンジン２が停止された状態での車両１のコースティング中、ＥＣＵ７により、エンジン２の再始動要求が発生したか否かが繰り返し判断される（ステップＳ２１）。たとえば、ブレーキペダルから足が離されて、その操作を表す信号がＥＣＵ７に入力されると、エンジン２の始動要求が発生したと判断されてもよい。また、アクセルペダルが所定量以上に踏み込まれて、その操作を表す信号がＥＣＵ７に入力されると、エンジン２の始動要求が発生したと判断されてもよい。

エンジン２の再始動要求が発生すると（ステップＳ２１のＹＥＳ）、ＥＣＵ７により、無段変速機４のフォワードブレーキＢに供給される油圧が制御されて、フォワードブレーキＢが解放される（ステップＳ２２）。これにより、リバースクラッチＣおよびフォワードブレーキＢが共に解放され、無段変速機４のインプット軸２１とアウトプット軸２２との間での動力の伝達が遮断される。

その後、ＥＣＵ７により、モータ３が電動機として制御される。これにより、モータ３に力行トルクが発生する（ステップＳ２３）。このとき、クラッチディスク７３がフライホイール７１に係合しているので、モータ３のロータ９１の回転は、無段変速機４のインプット軸２１を介して、エンジン２の出力軸８に伝達される。これにより、出力軸８が回転し、エンジン２がクランキングされる。

そして、エンジン２がクランキングされながら、エンジン２の点火プラグがスパークされることにより、エンジン２が始動する（ステップＳ２４）。

エンジン２の始動後、無段変速機４のキャリア５２の回転数が低下するように、ＥＣＵ７により、エンジン回転数（エンジン２の出力軸８の回転数）が調整される（ステップＳ２５）。エンジン回転数の調整は、たとえば、スロットル開度の低減またはフューエルカットにより行われる。このとき、エンジン回転数は、モータ３の力行状態が継続される範囲で調整される。

エンジン回転数の調整が続けられながら、ＥＣＵ７により、車速およびエンジン回転数からキャリア５２の回転数が所定の許容範囲内に低下したか否かが判断される（ステップＳ２６）。

そして、キャリア５２の回転数が許容範囲内に低下すると（ステップＳ２６のＹＥＳ）、ＥＣＵ７により、フォワードブレーキＢに供給される油圧が制御されて、フォワードブレーキＢが係合される（ステップＳ２７）。リバースクラッチＣが解放されたまま、フォワードブレーキＢが係合されることにより、無段変速機４のインプット軸２１からプライマリ軸３１への動力の伝達が可能になる。キャリア５２の回転数が許容範囲内に低下した後、フォワードブレーキＢが係合されることにより、フォワードブレーキＢの係合ショックの発生を抑制することができる。

なお、フォワードブレーキＢの係合ショックの発生を一層抑制するために、フォワードブレーキＢが係合される際に、モータ３の回生トルクが所定トルク値まで下げられることにより、クラッチディスク７３がフライホイール７１に対して滑りつつ係合した半クラッチ状態とされてもよい。

以上により、図５に示される制御が終了し、その後は、無段変速機４の自動変速による車両１の走行が続けられる。

このように、車両１では、その走行中に、エンジン２を停止および再始動させることができる。そのため、車両１の緩減速時などに、エンジン２を停止させたコースティングを行うことにより、車両１の走行燃費の向上を図ることができる。

＜変形例＞

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、変速機の一例として、無段変速機４を取り上げたが、変速機は、自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）であってもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 車両
２ エンジン
３ モータ
４ 無段変速機
６ 動力伝達機構
７ ＥＣＵ（制御装置）
８ 出力軸
２１ インプット軸（回転軸）
２２ アウトプット軸
５２ キャリア（回転要素）
５３ サンギヤ（回転要素）
６２ ボールねじ機構
７１ フライホイール（回転部材）
７３ クラッチディスク
７５ ダイヤフラムスプリング
７６ レリーズベアリング
８１ ボール軸
８２ ボールナット
９１ ロータ
９２ ステータ
Ｂ フォワードブレーキ（動力切断機構）

Claims (3)

1. エンジンと、ロータおよび当該ロータの外周に配置されるステータを有するモータとを搭載した車両に用いられ、前記エンジンおよび前記モータの各動力を伝達する動力伝達機構であって、
   前記エンジンの出力軸が連結される回転部材と、
   前記回転部材と共通の回転軸線を中心に回転可能に設けられた回転軸と、
   前記回転軸に一体回転可能に取り付けられたクラッチディスクと、
   前記回転軸に前記回転軸線方向に移動可能に取り付けられ、前記クラッチディスクに対して前記エンジンの出力軸側と反対側に設けられたレリーズベアリングと、
   前記クラッチディスクとレリーズベアリングとの間に設けられたダイヤフラムスプリングと、
   前記回転軸に外嵌固定されたボール軸と、
   前記ロータの内側に前記ロータと一体回転可能かつ前記回転軸線方向に移動可能に設けられ、前記ボール軸とボールねじ機構を構成するボールナットとを含み、
   前記モータによる回生トルクの非発生時に、前記ダイヤフラムスプリングの弾性力により、前記クラッチディスクが前記回転部材に押し付けられて係合し、
   前記モータによる回生トルクの発生時に、前記ボールナットが前記ボール軸に対して前記回生トルクの方向に回転して、前記レリーズベアリング側に移動し、前記レリーズベアリングを介して前記ダイヤフラムスプリングを押圧することにより、前記ダイヤフラムスプリングの弾性力による前記クラッチディスクの押圧が解除されて、前記クラッチディスクが前記回転部材から解放される、動力伝達機構。
2. エンジンと、ロータおよび当該ロータの外周に配置されるステータを有するモータと、請求項１に記載の動力伝達機構と、前記動力伝達機構の回転軸と連結されるインプット軸、前記インプット軸に入力される動力が変速されて伝達されるアウトプット軸、および前記インプット軸と前記アウトプット軸との間で動力を伝達する動力伝達状態と動力を遮断する動力遮断状態とに切り替えられる動力切断機構を備える変速機とを搭載した車両に用いられる制御装置であって、
   前記エンジン、前記モータおよび前記動力切断機構を制御して、
   前記車両および前記エンジンが停止し、前記動力切断機構が前記動力遮断状態であるときに、前記モータに力行トルクを発生させて、当該力行トルクにより前記エンジンをクランキングさせて、前記エンジンを始動させ、
   当該始動後、前記モータに回生トルクを発生させて、前記クラッチディスクを前記回転部材から解放させ、その後、
   前記動力遮断機構を前記動力遮断状態から前記動力伝達状態に切り替え、前記クラッチディスクが前記回転部材に対して滑りつつ係合するように、前記モータが発生する回生トルクを調整する、制御装置。
3. エンジンと、ロータおよび当該ロータの外周に配置されるステータを有するモータと、請求項１に記載の動力伝達機構と、前記動力伝達機構の回転軸と連結されるインプット軸、前記インプット軸に入力される動力が変速されて伝達されるアウトプット軸、および所定の回転要素の回転の許容／阻止により動力を遮断する動力遮断状態と動力を伝達する動力伝達状態とに切り替えられる動力切断機構を備える変速機とを搭載した車両に用いられる制御装置であって、
   前記エンジン、前記モータおよび前記動力切断機構を制御して、
   前記車両が走行中であって、前記エンジンが停止し、前記動力切断機構が前記動力伝達状態であり、前記モータが回生トルクを発生して、前記クラッチディスクが前記回転部材から解放されているときに、前記動力切断機構を前記動力伝達状態から前記動力遮断状態に切り替え、前記モータに力行トルクを発生させて、当該力行トルクにより前記エンジンをクランキングさせて、前記エンジンを再始動させ、
   当該再始動後、前記回転要素の回転数が低下するように、前記エンジンの回転数を調整し、その後、
   前記動力遮断機構を前記動力遮断状態から前記動力伝達状態に切り替える、制御装置。

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