JP2019182024A

JP2019182024A - ハイブリッド車両の駆動装置

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Publication number: JP2019182024A
Application number: JP2018071721A
Authority: JP
Inventors: 崇宏笠原; Takahiro Kasahara
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2019-10-24
Also published as: CN110341456A

Abstract

【課題】簡易な構成で前後進の切換時にツーウェイクラッチを一方向回転許容状態から回転阻止状態に切換可能とする。【解決手段】ハイブリッド車両の駆動装置１００は、エンジン１、変速機３の入力軸３ａ、およびモータジェネレータ２にそれぞれ接続された遊星歯車機構１０を有する。変速機３は、クラッチ機構Ｃ１を介して変速機３の入力軸に接続された回転軸３３の一方向の回転のみを許容する一方向回転許容状態と双方向の回転を規制する回転阻止状態とに切換可能なツーウェイクラッチＴＷＣを有する。コントローラ４は、前後進の切換が指令されると、入力軸３ａの回転数を０にするようにモータジェネレータ２を制御し、その後、一方向回転許容状態から回転阻止状態へ切り換わるようにツーウェイクラッチＴＷＣを制御するとともに、指令された変速段が確立するようにクラッチ機構Ｃ２を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、ツーウェイクラッチなどの係合機構を有する変速機を備えたハイブリッド車両の駆動装置に関する。

従来より、車両の自動変速機に、一方向の回転のみを許容する一方向回転許容状態と双方向の回転を規制する回転阻止状態とに切換可能なツーウェイクラッチを設けるようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。上記特許文献１記載の装置では、変速段を前進段から後進段に切り換える場合に、ツーウェイクラッチの破損を防止するために、油圧によって作動する複数の油圧係合機構の係合動作により入力軸の回転数を０にしてから、ツーウェイクラッチを回転阻止状態に切り換え、その後、後進段のインギヤを行う。

特開２０１５−２３００３６号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、ツーウェイクラッチを回転阻止状態に切り換えるとき、入力軸の回転数を０にするために複数の油圧係合機構の係合動作が必要であり、変速機の構成が複雑である。

本発明の一態様であるハイブリッド車両の駆動装置は、内燃機関と、動力伝達経路を介して内燃機関に接続され、アクチュエータの駆動により変速段が切り換わる変速機と、動力伝達経路に介装された遊星歯車機構と、遊星歯車機構に接続されたモータジェネレータと、変速段の切換を指令する変速指令部と、変速指令部による変速段の切換指令に応じて変速機とモータジェネレータとを制御する制御部と、を備える。変速機は、クラッチ機構を介してまたは介さずに変速機の入力軸に接続された回転軸の一方向の回転のみを許容する一方向回転許容状態と回転軸の双方向の回転を規制する回転阻止状態とに切換可能な係合機構を有し、遊星歯車機構は、内燃機関、入力軸およびモータジェネレータのいずれかにそれぞれが接続されたサンギヤ、リングギヤおよびキャリアを有し、制御部は、変速指令部により係合機構の一方向回転許容状態から回転阻止状態への切換を要する変速段の切換が指令されると、入力軸の回転数を０にするようにモータジェネレータを制御し、その後、一方向回転許容状態から回転阻止状態へ切り換わるように係合機構を制御するとともに、指令された変速段が確立するようにアクチュエータを制御する。

本発明によれば、係合機構を一方向回転許容状態から回転阻止状態へ切り換える際に、簡易な構成で変速機の入力軸の回転数を０にすることができる。

本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の全体構成を概略的に示すスケルトン図。図１のツーウェイクラッチの構成を詳細に示す図。図１の変速機の各変速段に対応するクラッチ機構、ブレーキ機構およびツーウェイクラッチの動作を表形式で示す図。本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の要部構成を示すブロック図。本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置によりエンジン回転数に対するモータジェネレータの回転数の割合を変化させたときの共線図の一例を示す図。図４のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の動作の一例を示すタイミングチャート。

以下、図１〜図７を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る駆動装置は、走行駆動源としてエンジンとモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両に適用される。図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置１００の全体構成を概略的に示す図である。

図１に示すように、ハイブリッド車両の駆動装置１００は、エンジン（ＥＮＧ）１と、モータジェネレータ（ＭＧ）２と、自動変速機３とを備える。

エンジン１は、スロットルバルブを介して供給される吸入空気とインジェクタから噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。スロットルバルブの開度、インジェクタからの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）、および点火時期等はコントローラ（ＥＣＵ）４により制御される。

エンジン１の出力軸１ａは、エンジン１と変速機３との間のトルコンケース２０内に延在し、出力軸１ａのトルクは、回転変動吸収用のダンパ２３を介してエンジン断接クラッチ２４に伝達される。エンジン断接クラッチ２４は、例えば電気信号により係合および解放動作が可能な乾式クラッチにより構成され、係合時にエンジン１と回転軸２５とを接続し、解放時に両者を遮断する。エンジン断接クラッチ２４の係合および解放動作は、コントローラ４により制御される。

モータジェネレータ２は、トルコンケース２０内に配置される。モータジェネレータ２は、エンジン１の出力軸１ａの延長上に位置する略円筒形状の回転軸２ａを中心とした略円筒形状のロータ２１と、ロータ２１の周囲に配置された略円筒形状のステータ２２とを有し、モータおよび発電機として機能することができる。

すなわち、モータジェネレータ２のロータ２１は、電力制御ユニット（ＰＣＵ）５を介してバッテリ（ＢＡＴ）６からステータ２２のコイルに供給される電力により駆動する。このときモータジェネレータ２は、モータとして機能する。一方、ロータ２１の回転軸２ａが外力により駆動されると、モータジェネレータ２は発電し、電力制御ユニット５を介して電力がバッテリ６に蓄電される。このときモータジェネレータ２は、発電機として機能する。電力制御ユニット５は、インバータを含んで構成され、コントローラ４からの指令によりインバータが制御されて、モータジェネレータ２の出力トルクまたは回生トルクが制御される。

トルコンケース２０内には、エンジン１から変速機３に動力を伝達する動力伝達経路ＰＡが形成され、動力伝達経路ＰＡには、シングルピニオン型の遊星歯車機構１０が介装される。遊星歯車機構１０は、サンギヤ１１（１０Ｓ）と、サンギヤ１１の周囲に配置されたリングギヤ１２（１０Ｒ）と、サンギヤ１１とリングギヤ１２との間に配置された周方向複数のプラネタリギヤ１３と、プラネタリギヤ１３を自転可能かつ公転可能に支持するキャリア１４（１０Ｃ）とを有する。

サンギヤ１１は、ロータ２１の回転軸２ａに連結され、ロータ２１と一体に回転する。リングギヤ１２は、回転軸２５に連結され、エンジン断接クラッチ２４が係合された状態ではエンジン１と一体に回転する。キャリア１４は、回転軸２ａの内部を貫通する出力軸２ｂに連結される。出力軸２ｂには変速機３の入力軸３ａが一体に連結され、出力軸２ｂと入力軸３ａとは一体に回転する。

ロータ２１の内側には、回転軸２５と回転軸２ａとを結合または遮断する直結クラッチ２６が設けられる。直結クラッチ２６は、例えば電気信号により係合および解放動作が可能な乾式クラッチにより構成され、係合時に回転軸２５と回転軸２ａとを結合する。これにより遊星歯車機構１０のサンギヤ１１とリングギヤ１２とが一体に回転し、エンジン１とモータジェネレータ２とを直結できる。一方、直結クラッチ２６の解放時には回転軸２５と回転軸２ａとが互いに遮断され、エンジン１に対しモータジェネレータ２を相対回転させることができる。直結クラッチ２６の係合および解放動作は、コントローラ４により制御される。

モータジェネレータ２と遊星歯車機構１０は、直結クラッチ２６の解放時に、エンジン１に対するモータジェネレータ２の回転数を変更することで、出力軸２ｂを介して伝達される変速機３の入力軸３ａの回転、すなわち入力軸３ａの回転数を適宜変更することができる。また、いわゆる電機トルコン機構が構成され、バッテリがない状態でもエンジン最大トルク以上のトルクを遊星歯車機構１０のキャリア１４から出力し、発進することができる。

変速機３は、車速と要求駆動力とに応じて変速段が自動的に切り換わる自動変速機であり、変速機ケース３０内に配置された入力軸３ａと出力軸３ｂと差動機構３ｄとを有する。変速機３は、入力軸３ａを中心として構成された例えば前進６段後進１段の有段変速機構３１を有する。入力軸３ａの回転は有段変速機構３１で変速された後、出力軸３ｂおよび差動機構３ｄを介して左右の車輪に伝達され、これにより車両が走行する。

有段変速機構３１は、軸方向に並設された第１〜第３の遊星歯車機構Ｐ１〜Ｐ３と、第１、第２のクラッチ機構Ｃ１，Ｃ２と、第１、第２のブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２と、ツーウェイクラッチＴＷＣとを有する。第１〜第３の遊星歯車機構Ｐ１〜Ｐ３は、いずれもシングルピニオン型であり、それぞれサンギヤ１Ｓ〜３Ｓと、リングギヤ１Ｒ〜３Ｒと、キャリア１Ｃ〜３Ｃとを有する。

第１の遊星歯車機構Ｐ１のキャリア１Ｃは、回転軸３３を介して第２の遊星歯車機構Ｐ２のキャリア２Ｃに連結され、キャリア１Ｃ，２Ｃと回転軸３３とは一体に回転する。第２の遊星歯車機構Ｐ２のサンギヤ２Ｓは、第３の遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤ３Ｒに連結され、両者は一体に回転する。第１の遊星歯車機構Ｐ１のリングギヤ１Ｒは、第３の遊星歯車機構Ｐ３のキャリア３Ｃに連結され、両者は一体に回転する。入力軸３ａは、第３の遊星歯車機構Ｐ３のサンギヤ３Ｓに連結され、両者は一体に回転する。第２の遊星歯車機構Ｐ２のリングギヤ２Ｒには出力ギヤ３２が一体に設けられ、出力ギヤ３２を介して有段変速機構３１の回転が出力軸３ｂに伝達される。

第１のクラッチ機構Ｃ１は、入力軸３ａと第１の遊星歯車機構Ｐ１のキャリア１Ｃとを係合および解放可能に設けられる。第１のクラッチ機構Ｃ１が係合すると、入力軸３ａとキャリア１Ｃとが一体に回転し、第１のクラッチ機構Ｃ１が解放すると、入力軸３ａに対しキャリア１Ｃが相対回転可能となる。

第２のクラッチ機構Ｃ２は、入力軸３ａと第３の遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤ３Ｒとを係合および解放可能に設けられる。第２のクラッチ機構Ｃ２が係合すると、入力軸３ａとリングギヤ３Ｒとが一体に回転し、第２のクラッチ機構Ｃ２が解放すると、入力軸３ａに対しリングギヤ３Ｒが相対回転可能となる。

第１のブレーキ機構Ｂ１は、第１の遊星歯車機構Ｐ１のサンギヤ１Ｓを変速機ケース３０に係合および解放可能に設けられる。第１のブレーキ機構Ｂ１が係合すると、サンギヤ１Ｓが回転不能となり、第１のブレーキ機構Ｂ１が解放すると、サンギヤ１Ｓが回転可能となる。

第２のブレーキ機構Ｂ２は、第２のクラッチ機構Ｃ２に連結されるとともに、第３の遊星歯車機構Ｐ３のリングギヤ３Ｒを変速機ケース３０に係合および解放可能に設けられる。第２のブレーキ機構Ｂ２が係合すると、リングギヤ３Ｒが回転不能となり、第２のブレーキ機構Ｂ２が解放すると、リングギヤ３Ｒが回転可能となる。

クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２およびブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２は、油圧制御装置７により係合動作が制御される。より具体的には、クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２およびブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２は、それぞれ互いに相対回転可能な一対の摩擦係合要素を有する。摩擦係合要素はピストンに連結され、ピストンが油圧力により押動されることで、一対の摩擦係合要素が互いに当接して係合される。油圧制御装置７は、電気信号により作動する制御弁（電磁弁や電磁比例弁など）を含み、制御弁の作動に応じてピストンへの圧油の流れが制御される。

ツーウェイクラッチＴＷＣは、ロック状態とアンロック状態とに切換可能である。ツーウェイクラッチＴＷＣがロック状態に切り換わると、第１の遊星歯車機構Ｐ１のキャリア１Ｃおよび第２の遊星歯車機構Ｐ２のキャリア２Ｃの回転を阻止し、アンロック状態に切り換わると、キャリア１Ｃおよび２Ｃの一方向（入力軸３ａの回転方向と同一方向）への回転を許容し、反対方向への回転を禁止する。ツーウェイクラッチＴＷＣは、例えばストラット式（ラチェット式）として構成される。

図２は、ツーウェイクラッチＴＷＣの要部構成を模式的に示す図であり、図２の（ａ）はアンロック状態を、（ｂ）はロック状態を示す。図２に示すように、ツーウェイクラッチＴＷＣは、変速機ケース３０に固定された一対の固定部材６１，６２と、一対の固定部材６１，６２の間に配置された回転部材６３とを有する。回転部材６３は、回転軸３３（図１）に接続されて回転軸３３と一体に回転する。固定部材６１と回転部材６３との間には、一端部が固定部材６１に係合されるとともに、ばね６４ａにより付勢されて他端部が回転部材６３に係合可能な第１ストラット６４が設けられる。固定部材６２と回転部材６３との間には、一端部が回転部材６３に係合されるとともに、ばね６５ａにより付勢されて他端部が固定部材６２に係合可能な第２ストラット６５が設けられる。さらに固定部材６１と回転部材６３との間には、閉鎖位置と開放位置とに移動可能なセレクタプレート６６が設けられる。

図２（ａ）に示すように、セレクタプレート６６が閉鎖位置にあるとき、第１ストラット６４は、ばね６４ａの付勢力に抗してセレクタプレート６６により押圧され、第１ストラット６４と回転部材６３との係合が阻止される。このとき、第２ストラット６５は、ばね６５ａにより付勢されて固定部材６２に係合する。これにより、回転部材６３のＡ方向（入力軸３ａと同一回転方向）への回転が阻止され、Ｂ方向への回転が許容される。この状態（アンロック状態）を、一方向回転許容状態とも呼ぶ。

一方、図２（ｂ）に示すように、セレクタプレート６６が開放位置にあるとき、第１ストラット６４がばね６４ａの付勢力によりセレクタプレート６６の開口部を通過して回転部材６３に係合する。これにより、回転部材６３のＡ方向の回転とＢ方向の回転がともに阻止される。この状態（ロック状態）を、回転阻止状態とも呼ぶ。

セレクタプレート６６は、例えば制御弁を介して油圧制御装置７から供給される油圧力により閉鎖位置と開放位置とに移動し、これによりツーウェイクラッチＴＷＣがロック状態とアンロック状態とに切り換えられる。なお、電動アクチュエータにより、ツーウェイクラッチＴＷＣをロック状態とアンロック状態とに切り換えるようにしてもよい。ツーウェイクラッチＴＷＣは、ストラット式だけでなく、ローラ式等、種々の形式のものを用いることができる。

クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２、ブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２およびツーウェイクラッチＴＷＣの作動は、コントローラ４からの指令により制御される。コントローラ４は、運転席に設けられたレバー部材やスイッチ部材等のシフタの操作に応じて変速段を決定する。シフタは、例えば前進走行を指令するＤレンジ、ニュートラルを指令するＮレンジ、後進走行を指令するＲレンジ、駐車ブレーキの作動を指令するＰレンジなどに切換可能である。シフタがＤレンジに切り換えられた状態では、コントローラ４は、変速機３の変速段が車速と要求駆動力とに応じて定まる目標変速段となるように油圧制御装置７の制御弁に制御信号を出力し、クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２およびブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２の係合、解放を切り換えるとともに、ツーウェイクラッチＴＷＣのロック、アンロックを切り換える。

図３は、変速機３の各変速段に対応するクラッチ機構Ｃ１，Ｃ２、ブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２およびツーウェイクラッチＴＷＣの動作を表形式で示す図（係合表）である。図中、○印は、係合状態またはロック状態を、無印は、解放状態またはアンロック状態を示す。

図３に示すように、後進段（ＲＶＳ）では、クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２とブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２のうち、第２のクラッチ機構Ｃ２のみが係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはロック状態とされる。１速段（ＬＯＷ）では、第１のブレーキ機構Ｂ１のみが係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはロック状態とされる。２速段（２ｎｄ）では、第１のブレーキ機構Ｂ１および第２のブレーキ機構Ｂ２のみが係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはアンロック状態とされる。３速段（３ｒｄ）では、第２のクラッチ機構Ｃ２および第１のブレーキ機構Ｂ１のみが係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはアンロック状態とされる。４速段（４ｔｈ）では、第１のクラッチ機構Ｃ１および第１のブレーキ機構Ｂ１のみが係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはアンロック状態とされる。５速段（５ｔｈ）では、第１のクラッチ機構Ｃ１および第２のクラッチ機構Ｃ２のみが係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはアンロック状態とされる。６速段（６ｔｈ）では、第１のクラッチ機構Ｃ１および第２のブレーキ機構Ｂ２のみが係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはアンロック状態とされる。

ところで、例えば前進段（１速段）から後進段へ切り換える場合、シフタはＤレンジからＮレンジを経てＲレンジへと操作される。このため、変速機３は、一旦ニュートラルに切り換えられて出力ギヤ３２が回転フリー状態とされてから、後進段に切り換えられる。変速機３を後進段に切り換えるためにはツーウェイクラッチＴＷＣをロック状態にする必要がある（図３）。このとき、図２の回転部材６３が回転したままセレクタプレート６６を開放位置に移動してロック状態に切り換えると、ツーウェイクラッチＴＷＣの破損や、異音、振動が生じるおそれがある。したがって、回転部材６３の回転が停止してからツーウェイクラッチＴＷＣをロック状態に切り換える必要がある。

しかしながら、本実施形態の変速機３は、例えば特許文献１に記載された変速機よりもブレーキ機構とクラッチ機構の個数が少ない簡易な構成であることから、入力軸３ａの回転数（入力軸回転数）を強制的に０にするような係合機構（クラッチやブレーキ）を有していない。詳細な説明は省略するが、特許文献１記載の装置では、２つのクラッチと１つのブレーキを係合することで、出力ギヤの回転をフリーにしたまま入力軸回転数を０にすることが可能である。しかしながら、本実施形態では、クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２とブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２の係合動作のみによっては、出力ギヤ３２の回転をフリーにしたまま入力軸回転数を０にすることは困難である。そこで、前後進の切換時にツーウェイクラッチＴＷＣを容易にロック状態に切り換えることができるよう、以下のように駆動装置１００を構成する。

図４は、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置１００の要部構成、特に前進段から後進段への切換に係る構成を示すブロック図である。図４に示すように、コントローラ４には、シフタの操作を検出する操作検出器５１と、エンジン１の回転数を検出する回転数センサ５２と、モータジェネレータ２の回転数を検出する回転数センサ５３とからの信号が入力される。

コントローラ４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭおよびその他の周辺回路を有する演算処理装置を含んで構成され、機能的構成として、変速指令部４１と、入力回転数制御部４２と、係合制御部４３とを有する。コントローラ４（ＣＰＵ）は、操作検出器５１と回転数センサ５２，５３とからの信号に基づいて後述する処理（図６）を実行し、直結クラッチ２６と、電力制御ユニット５と、油圧制御装置７に設けられた制御弁７ａなどに制御信号を出力する。

変速指令部４１は、操作検出器５１により検出されるシフタの操作に応じて変速指令を出力する。例えば、シフタがＤレンジまたはＲレンジからＮレンジに操作（ニュートラル操作）されると、ニュートラル指令を出力し、ＮレンジからＲレンジに操作（後進操作）されると後進指令を出力し、ＮレンジからＤレンジに操作（前進操作）されると前進指令を出力する。変速指令部４１は、シフタがＤレンジに操作された状態では、予め定められた変速マップに基づき、車速とアクセル開度とに応じた変速指令を出力する。

入力回転数制御部４２は、変速指令部４１によりニュートラル指令が出力されると、直結クラッチ２６に制御信号を出力して直結クラッチ２６を解放する。さらに、電力制御ユニット５に制御信号を出力し、入力軸回転数が０になるようにモータジェネレータ２の回転数（モータジェネレータ回転数）を制御する。図５は、電機トルコンを構成する遊星歯車機構１０の共線図（速度線図）の一例を示す図である。図中の特性ｆ１は、直結クラッチ２６が係合された直結モードの特性であり、特性ｆ２は、直結クラッチ２６が解放された非直結モードの特性である。

エンジン１の回転数（エンジン回転数Ｎｅ）を１とすると、直結モードでは、特性ｆ１に示すように、モータジェネレータ回転数Ｎｍと入力軸回転数Ｎｉとはエンジン回転数Ｎｅに等しく１である。一方、非直結モードでは、モータジェネレータ回転数Ｎｍをエンジン回転数Ｎｅよりも低くすることができる。例えば特性ｆ２に示すように、モータジェネレータ回転数Ｎｍをマイナスの回転数とすることができる。なお、モータジェネレータ回転数Ｎｍがプラスのとき、モータジェネレータ２はモータとして機能し、モータジェネレータ回転数Ｎｍがマイナスのとき、モータジェネレータ２は発電機として機能する。

図５の共線図より、モータジェネレータ回転数Ｎｍが低いほど、キャリア１０Ｃの回転数、すなわち入力軸回転数Ｎｉが低下する。そこで、入力回転数制御部４２は、回転数センサ５２，５３の検出値に基づいて共線図上のキャリア１０Ｃの回転数（入力軸回転数Ｎｉ）を算出し、特性ｆ２に示すように入力軸回転数Ｎｉが０になるようにエンジン回転数Ｎｅに対するモータジェネレータ回転数Ｎｍを制御する。

係合制御部４３は、変速指令部４１によりニュートラル指令が出力されると、制御弁７ａに制御信号を出力し、係合状態であるクラッチ機構とブレーキ機構とを解放するとともに、クラッチ機構Ｃ１を係合する。これにより入力軸３ａと回転軸３３（回転部材６３）とが連結され、入力軸回転数Ｎｉが０のとき、回転軸３３の回転数も０になる。その後、変速指令部４１により後進指令が出力されると、係合制御部４３は、制御弁７ａに制御信号を出力し、ツーウェイクラッチＴＷＣをロック状態に切り換える。さらに、係合制御部４３は、制御弁７ａに制御信号を出力し、クラッチ機構Ｃ１を解放するとともに、図３の係合表に従いクラッチ機構Ｃ２を係合する。これにより後進段が確立する。

図６は、予め記憶されたプログラムに従い図４のコントローラ４で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば１速段が確立された状態で開始され、所定周期で繰り返される。したがって、処理が開始された時点では、ブレーキ機構Ｂ１が係合され、ツーウェイクラッチＴＷＣはロック状態とされている（図３）。

まず、ステップＳ１で、操作検出器５１によりニュートラル操作が検出されたか否か、すなわちニュートラル指令が出力されたか否かを判定する。ステップＳ１で肯定されるとステップＳ２に進み、否定されるとステップＳ２〜ステップＳ４をパスしてステップＳ５に進む。

ステップＳ２では、制御弁７ａに制御信号を出力し、ブレーキ機構Ｂ１を解放するとともに、ツーウェイクラッチＴＷＣをアンロック状態とする。次いで、ステップＳ３で、回転数センサ５２，５３からの信号に基づいて電力制御ユニット５に制御信号を出力し、入力軸回転数Ｎｉが０になるようにエンジン回転数Ｎｅに対するモータジェネレータ回転数Ｎｍを制御する。次いで、ステップＳ４で、制御弁７ａに制御信号を出力し、クラッチ機構Ｃ１を係合する。なお、ステップＳ３とステップＳ４の先後を逆にしてもよい。

次いでステップＳ５で、操作検出器５１により後進操作が検出されたか否か、すなわち後進指令が出力されたか否かを判定する。ステップＳ５で肯定されるとステップＳ６に進み、否定されるとリターンする。ステップＳ６では、回転数センサ５２，５３からの信号に基づいて入力軸回転数Ｎｉが０であるか否か、またはほぼ０であるか否かを判定する。なお、入力軸回転数Ｎｉがほぼ０とは、入力軸回転数Ｎｉの大きさ（絶対値）が所定値以下の場合をいう。ステップＳ６で肯定されるとステップＳ７に進み、否定されるとリターンする。

ステップＳ７では、制御弁７ａに制御信号を出力し、セレクタプレート６６を駆動してツーウェイクラッチＴＷＣをロック状態に切り換える。次いで、ステップＳ８で、制御弁７ａに制御信号を出力し、クラッチ機構Ｃ１を解放するとともに、クラッチ機構Ｃ２を係合する。例えば、クラッチ機構Ｃ２を半クラ状態で係合する。これにより後進段が確立され、車両が後進走行可能となる。

本実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置１００の主要な動作をより具体的に説明する。図７は、ハイブリッド車両の駆動装置１００の動作の一例を示すタイムチャートである。図７では、前進指令（Ｄ）、ニュートラル指令（Ｎ）、後進指令（Ｒ）へと変速指令が順次切り換わるときの変速段の状態、ツーウェイクラッチＴＷＣのセレクタプレート６６の位置、モータジェネレータ回転数Ｎｍ、および入力軸回転数Ｎｉ状態をそれぞれ示す。

図７に示すように、変速機３が１速段の状態から、時点ｔ１でニュートラル指令が出力されると、変速機３がニュートラル状態に切り換えられるとともに、モータジェネレータ回転数Ｎｍが低下し、入力軸回転数Ｎｉが０になる（ステップＳ１〜ステップＳ３）。また、クラッチ機構Ｃ１が係合される（ステップＳ４）。

その後、時点ｔ２で後進指令が出力されると、入力軸回転数Ｎｉが０の状態でツーウェイクラッチＴＷＣのセレクタプレート６６が閉鎖位置から開放位置に移動し、ツーウェイクラッチＴＷＣがロック状態に切り換えられる（ステップＳ７）。これによりツーウェイクラッチＴＷＣに過大な負荷が作用することなく、ツーウェイクラッチＴＷＣを容易にロック状態に切り換えることができ、ツーウェイクラッチＴＷＣの破損や異音、振動の発生を防止することができる。ツーウェイクラッチＴＷＣがロック状態に切り換えられた後は、クラッチ機構Ｃ１が解放されるとともにクラッチ機構Ｃ２が係合され、変速機３がＲインギヤの状態からＲ定常の状態に移行する（ステップＳ８）。これにより後進走行が可能となる。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）ハイブリッド車両の駆動装置１００は、内燃機関としてのエンジン１と、動力伝達経路ＰＡを介してエンジン１に接続され、クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２やブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２等の駆動により変速段が切り換わる変速機３と、動力伝達経路ＰＡに介装された遊星歯車機構１０と、遊星歯車機構１０に接続されたモータジェネレータ２と、変速段の切換を指令する変速指令部４１と、変速指令部４１による変速段の切換指令に応じて変速機３とモータジェネレータ２とを制御するコントローラ４と、を備える（図１，４）。変速機３は、クラッチ機構Ｃ１を介して変速機３の入力軸３ａに接続されたツーウェイクラッチＴＷＣを有し、ツーウェイクラッチＴＷＣは、回転軸３３の一方向の回転のみを許容するアンロック状態（一方向回転許容状態）と回転軸３３の双方向の回転を規制するロック状態（回転阻止状態）とに切換可能に構成される（図２）。遊星歯車機構１０は、エンジン１に接続されたリングギヤ１２、入力軸３ａに接続されたキャリア１４およびモータジェネレータ２に接続されたサンギヤ１１を有する（図１）。コントローラ４は、変速指令部４１によりツーウェイクラッチＴＷＣのアンロック状態からロック状態への切換を要する変速段の切換、例えば前進から後進への切換が指令されると、入力軸回転数Ｎｉを０にするようにモータジェネレータ２を制御し、その後、アンロック状態からロック状態へ切り換わるようにツーウェイクラッチＴＷＣを制御するとともに、指令された変速段が確立するようにクラッチ機構Ｃ１，Ｃ２、ブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２を制御する。

このように電機トルコンのモータジェネレータ２の回転数Ｎｍを制御して入力軸回転数Ｎｉを０にするので、ツーウェイクラッチＴＷＣをアンロック状態からロック状態へ切り換える際に、変速機３のクラッチ機構やブレーキ機構の係合動作により入力軸回転数Ｎｉを０にするような構成が不要である。したがって、変速機３の構成を簡素化することができ、変速機３を小型および安価に構成することができる。

（２）コントローラ４は、変速指令部４１によりニュートラルへの切換が指令されると、入力軸回転数Ｎｉを０にするようにモータジェネレータ２を制御し、その後、変速指令部４１によりニュートラルから後進段への切換が指令されると、ツーウェイクラッチＴＷＣがアンロック状態からロック状態に切り換わるようにツーウェイクラッチＴＷＣを制御するとともに、指令された変速段が確立するようにクラッチ機構Ｃ１，Ｃ２、ブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２を制御する。

これによりニュートラル指令後に後進指令が出力されるとき、即座に後進段に切り換えることができ、前後進の切換の応答性を高めることができる。その結果、例えば車両を繰り返し前後進させてぬかるみから脱出する等、前後進を頻繁に切り換えるような運転を容易に行うことができる。これに対し、例えば特許文献１記載の装置では、後進指令の後にクラッチ機構とブレーキ機構とを係合動作して入力軸回転数を０にする必要がある。すなわち、後進指令後かつＲインギヤの前に、Ｒインギヤのための準備動作が必要である。このため、後進段への切換の応答性が悪化する。

（３）ハイブリッド車両の駆動装置１００は、入力軸回転数Ｎｉを検出する回転数センサ５２，５３をさらに備える（図４）。コントローラ４は、変速段の切換指令に伴いツーウェイクラッチＴＷＣのアンロック状態からロック状態への切換が指令され、入力軸回転数Ｎｉを０にするようにモータジェネレータ２の回転数を制御した後、回転数センサ５２，５３により入力軸回転数Ｎｉが０またはほぼ０の状態が検出されると、ツーウェイクラッチＴＷＣがアンロック状態からロック状態へ切り換わるようにツーウェイクラッチＴＷＣを制御する。このように入力軸回転数Ｎｉの０またはほぼ０が検出されることを条件としてツーウェイクラッチＴＷＣをロック状態へ切り換えることで、ツーウェイクラッチＴＷＣの損傷を確実に防止でき、装置の耐久性が高まる。

上記実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、クラッチ機構Ｃ１，Ｃ２とブレーキ機構Ｂ１，Ｂ２の係合動作によって変速段が切り換わるように変速機３を構成した。すなわち、油圧係合機構を変速用アクチュエータとして用いが、他のアクチュエータ（例えば電動モータ）の駆動により変速段が切り換わるようにしてもよく、変速機の構成は上述したものに限らない。変速機は、有段変速機でなく無段変速機であってもよい。

上記実施形態では、クラッチ機構Ｃ１を介して機械的係合機構としてのツーウェイクラッチＴＷＣの回転軸３３と入力軸３ａとを接続したが、クラッチ機構やブレーキ機構を介さずに回転軸３３と入力軸３ａとが接続されるようにしてもよい。上記実施形態では、ツーウェイクラッチＴＷＣを回転軸３３の一方向のみの回転を許容する一方向回転許容状態と回転軸３３の双方向の回転を規制する回転阻止状態とに切換可能に構成したが、一方向回転許容状態と回転阻止状態とに切換可能な係合機構の構成はこれに限らない。

上記実施形態では、遊星歯車機構１０のサンギヤ１１にモータジェネレータ２の回転軸２ａを、リングギヤ１２にエンジン１の出力軸１ａを、キャリア１４に変速機３の入力軸３ａを、それぞれ接続または接続可能に構成して電機トルコンを構成したが、モータジェネレータ２、エンジン１および変速機３に接続される回転要素の組み合わせはこれに限らない。すなわち、サンギヤ、リングギヤおよびキャリアは、モータジェネレータ、エンジン（内燃機関）および変速機のいずれに接続されてもよい。上記実施形態では、回転数センサ５２，５３により検出されたエンジン回転数Ｎｅとモータジェネレータ回転数Ｎｍとにより入力軸回転数Ｎｉを検出するようにしたが、入力軸回転数を直接検出するようにしてもよく、回転数検出器の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、前進段から後進段への切換が指令されることを条件として、入力軸回転数Ｎｉを０にするモータジェネレータ２の制御等を行うようにしたが、後進段から前進段への切換が指令されるときにも、同様に入力軸回転数Ｎｉを０にするモータジェネレータ２の制御等を行ってもよい。また、前後進の切換が指令されるときだけでなく、係合機構の一方向回転許容状態から回転阻止状態への切換を要する変速の切換が指令されることを条件として、上述した制御を行うようにしてもよい。すなわち、前後進切換以外の状況でも、係合機構の一方向回転許容状態から回転阻止状態への切換を要する必要があれば、本発明を同様に適用可能である。したがって、係合機構の一方向回転許容状態から回転阻止状態への切換を要する変速段の切換が指令されると、入力軸の回転数を０にするようにモータジェネレータを制御し、その後、一方向回転許容状態から回転阻止状態へ切り換わるように係合機構を制御するとともに、指令された変速段が確立するようにアクチュエータを制御するのであれば、制御部としてのコントローラの構成はいかなるものでもよい。したがって、変速用のアクチュエータは前後進切換用のアクチュエータに限らない。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１エンジン、２モータジェネレータ、３変速機、４コントローラ、５電力制御ユニット、７ａ制御弁、１０遊星歯車機構、１１サンギヤ、１２リングギヤ、１４キャリア、４１変速指令部、４２入力回転数制御部、４３係合制御部、５１操作検出器、５２，５３回転数センサ、１００駆動装置、Ｃ１，Ｃ２クラッチ機構、Ｂ１，Ｂ２ブレーキ機構、ＴＷＣツーウェイクラッチ

Claims

内燃機関と、
動力伝達経路を介して前記内燃機関に接続され、アクチュエータの駆動により変速段が切り換わる変速機と、
前記動力伝達経路に介装された遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構に接続されたモータジェネレータと、
変速段の切換を指令する変速指令部と、
前記変速指令部による変速段の切換指令に応じて前記変速機と前記モータジェネレータとを制御する制御部と、を備え、
前記変速機は、クラッチ機構を介してまたは介さずに前記変速機の入力軸に接続された回転軸の一方向の回転のみを許容する一方向回転許容状態と前記回転軸の双方向の回転を規制する回転阻止状態とに切換可能な係合機構を有し、
前記遊星歯車機構は、前記内燃機関、前記入力軸および前記モータジェネレータのいずれかにそれぞれが接続されたサンギヤ、リングギヤおよびキャリアを有し、
前記制御部は、前記変速指令部により前記係合機構の前記一方向回転許容状態から前記回転阻止状態への切換を要する変速段の切換が指令されると、前記入力軸の回転数を０にするように前記モータジェネレータを制御し、その後、前記一方向回転許容状態から前記回転阻止状態へ切り換わるように前記係合機構を制御するとともに、指令された変速段が確立するように前記アクチュエータを制御することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記アクチュエータは、前後進切換用のアクチュエータであり、
前記制御部は、前記変速指令部により前後進の切換が指令されると、前記入力軸の回転数を０にするように前記モータジェネレータを制御し、その後、前記一方向回転許容状態から前記回転阻止状態へ切り換わるように前記係合機構を制御するとともに、指令された変速段が確立するように前記アクチュエータを制御することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記制御部は、前記変速指令部によりニュートラルへの切換が指令されると、前記入力軸の回転数を０にするように前記モータジェネレータを制御し、その後、前記変速指令部によりニュートラルから前進段または後進段への切換が指令されると、前記一方向回転許容状態から前記回転阻止状態へ切り換わるように前記係合機構を制御するとともに、指令された変速段が確立するように前記アクチュエータを制御することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のハイブリッド車両の駆動装置において、
前記入力軸の回転数を検出する回転数検出器をさらに備え、
前記制御部は、変速段の切換指令に伴い前記係合機構の前記一方向回転許容状態から前記回転阻止状態への切換が指令され、前記入力軸の回転数を０にするように前記モータジェネレータの回転数を制御した後、前記回転数検出器により前記入力軸の所定値以下の回転数が検出されると、前記一方向回転許容状態から前記回転阻止状態へ切り換わるように前記係合機構を制御することを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。