JP2020097971A - 車両の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動力源を用いずに入力軸の回転数を増大させてダウンシフトすることが可能な車両の変速制御装置を提供する。【解決手段】走行時に目標ギヤ段へダウンシフトする場合に、駆動力源と変速機との間に設けられたクラッチ機構を解放し（ステップＳ２）、出力軸の回転数が入力軸の回転数より高い場合であって、かつ目標の変速段を設定する切替機構の回転数と目標ギヤ段における変速ギヤの回転数との差が予め定められた所定の回転数差になった際に（ステップＳ５）、切替機構を前記変速ギヤ側へアクチュエータによって作動させ、かつ切替機構のリングに形成された傾斜面に前記変速ギヤの歯を掛けて前記変速ギヤの回転数を上昇させるように構成されている（ステップＳ６）。【選択図】図４

Description

この発明は、変速比を段階的に変化させることができる車両の変速制御装置に関し、特に、所定の変速段を設定するための切替機構（係合機構）に噛み合い式の切替機構を用いた車両の変速制御装置に関するものである。

この種の変速機が特許文献１に記載されている。具体的には、特許文献１に記載された変速機は、複数の変速ギヤと、その変速ギヤに軸線方向で隣り合う位置に配置され出力軸と変速ギヤとが一体回転あるいは相対回転する状態を切り替える切替機構（クラッチ機構）と、前記切替機構をストロークさせるシフト機構とを備え、切替機構を作動させることで複数のギヤ段を設定可能に構成されている。また、前記変速ギヤには、切替機構に対向する面に複数の噛合歯が設けられている。さらに、前記切替機構は、第１リングと、第２リングと、その第１リングと第２リングとを軸線方向で相互に接近する方向に付勢するスプリングとを備え、前記変速ギヤに対向する面には前記噛合歯と噛み合う係合歯が形成されている。そして、前記第１リングおよび第２リングのうち前記変速ギヤと隣り合うリングからその変速ギヤに向かって突き出す係合歯には、傾斜面が形成されている。

特開２０１８−０４４６１３号公報

特許文献１に記載された変速機は、上述したように前記第１リングおよび第２リングのうち変速ギヤと隣り合うリングからその変速ギヤに向かって突き出す係合歯に傾斜面が形成されているから、変速ギヤとリングとが相対回転した際に変速ギヤの噛合歯が傾斜面に接触すると、噛合歯が傾斜面によって押し出されて噛合歯と係合歯との噛み合いを確実に解除することができる、とされている。一方、この変速機において、ダウンシフトする際には、ステップ的に変速することが想定されるものの、前記傾斜面が形成された前記リングの形状では、入力軸の回転数の方が出力軸の回転数より高回転数であることが要求される。具体的には、出力軸の回転数（すなわち切替機構の回転数）の方が入力軸の回転数（変速ギヤの回転数）より大きい場合には、前記ドグリングに形成された傾斜面によって、係合あるいは同期できない（ドグ歯がはじかれる）おそれがあるためである。

一方、入力軸の回転数を出力軸の回転数より高回転数にするには、例えばエンジン回転数（あるいはモータ回転数）を増大させることで入力軸の回転数を引き上げることが想定されるものの、そのような場合には、エンジンの吹き上げ音ならびにＮＶが大きくなるおそれがある。また、エンジンで入力軸の回転数を引き上げた場合には燃料を消費することになるため燃費が低下するおそれがある。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、駆動力源を用いずに入力軸の回転数を増大させてダウンシフトすることが可能な車両の変速制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、駆動力源と、前記駆動力源の出力側に設けられ、かつ変速比をステップ的に変化させる有段式の変速機と、前記駆動力源と前記変速機との間に配置されたクラッチ機構とを備え、前記変速機は、出力軸と相対回転可能に連結されかつ入力軸にトルク伝達可能に連結された複数の変速ギヤと、前記出力軸と一体回転しかつ所定の目標ギヤ段を設定するために係合される噛み合い式の切替機構と、前記切替機構を作動するアクチュエータとを備え、前記切替機構は、環状のリングと、前記目標ギヤ段における変速ギヤと隣り合う前記リングからその変速ギヤに向かって突き出して形成された係合歯とを備え、前記係合歯は傾斜面を有し、前記目標ギヤ段へのダウンシフト時に前記切替機構を前記アクチュエータで作動させるように構成された車両の変速制御装置において、前記車両を制御するコントローラを更に備え、前記コントローラは、走行時に前記目標ギヤ段へダウンシフトする場合に、前記クラッチ機構を解放し、前記出力軸の回転数が前記入力軸の回転数より高い場合であって、かつ前記切替機構の回転数と前記目標ギヤ段における変速ギヤの回転数との差が予め定められた所定の回転数差になった際に、前記切替機構を前記アクチュエータにより前記目標ギヤ段における変速ギヤ側へ作動させ、かつ前記傾斜面に前記目標ギヤ段における変速ギヤの歯を掛けて前記変速ギヤの回転数を上昇させるように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、駆動力源を用いずに入力回転数を増大させるように構成されている。具体的には、駆動力源と変速機との間のクラッチ機構を解放し、次段（目標ギヤ段）へダウンシフトを実行する際に、入力軸の回転数（変速ギヤの回転数）と出力軸の回転数（切替機構の回転数）との差が予め定められた所定の回転数差（許容回転数差）となった際に切替機構を目標ギヤ段における変速ギヤ側に作動させるように構成されている。つまり、ダウンシフトを実行可能な回転数差になった際に、切替機構の係合動作を開始するように構成されている。またその際に、リングに形成された傾斜面に変速ギヤの歯を掛ける（引っ掛ける）ように構成されている。そのため、その歯の引っ掛かりにより入力回転数が出力回転数に連れられて上昇、言い換えれば入力回転数は引き上げられる。それにより、駆動力源を用いずに入力回転数を引き上げることができ、連続したダウンシフトを実行することが可能となる。そして、そのように駆動力源を用いずに変速することで、エンジンで入力回転数を引き上げた場合に比べて、エンジンの吹き上げ音による違和感ならびにＮＶの発生を抑制もしくは回避できる。また併せてエンジンを用いないことにより燃費を向上させることができる。

この発明で対象とする車両の駆動システムの一例を示す図である。 図１の変速機における各ギヤ段に変速するためのシフト機構の概要を示す斜視図である。 ＤＤＲ切替機構を説明するための図である。 この発明の実施形態における制御例を説明するためのフローチャートである。 図４の実施例を実行した場合の各パラメータの変化を説明するためのタイムチャートである。

この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。

この発明の実施形態で制御対象にする車両は、例えばエンジン、ならびに、二つのモータを動力源とするハイブリッド車両である。第１モータはエンジンの出力側に配置され、エンジンが出力するエンジントルクを受けて駆動されることにより発電する機能を有している。第２モータは、駆動輪に対して動力伝達可能に連結されている。そして、エンジンおよび第１モータと駆動輪との間に、それらの間で選択的にトルクの伝達および遮断を行う係合機構が設けられている。したがって、この発明の実施形態におけるハイブリッド車両は、係合機構を解放することにより、駆動系統からエンジンおよび第１モータを切り離すことができる。その状態で、第２モータが出力するモータトルクによってハイブリッド車両を走行させることができる。すなわち、ハイブリッド車両を第２モータを駆動力源とする電気自動車として走行させることができる。一方、係合機構を係合することにより、少なくとも、エンジントルクによってハイブリッド車両を走行させることができる。あるいは、エンジントルクおよび第２モータのモータトルクでハイブリッド車両を走行させることができる。また、エンジントルクおよび第２モータのモータトルクに加え、第１モータが出力するモータトルクでハイブリッド車両を走行させることもできる。

図１に、この発明の実施形態で制御対象にするハイブリッド車両の駆動システム（駆動系統および制御系統）の一例を示してある。また、この図１に示す例では、四輪駆動車（４ＷＤあるいはＡＷＤと称される）の例を示しており、ここに示す例は、エンジン１を車両（車体）Ｖｅの中央に配置し、エンジン１の動力を後輪２に伝達するいわゆるＭＲ（ミッドシップエンジン・リヤドライブ）車をベースとした四輪駆動車の例である。図１に示すハイブリッド車両（以下、車両と記す）Ｖｅは、動力源として、前述のエンジン（ＥＮＧ）１、ならびに、後輪２にトルクを伝達可能な第１モータ（リア・モータ）３、および、前輪４にトルクを伝達可能な第２モータ（フロント・モータ）５を備えている。また、車両Ｖｅは、他の主要な構成要素として、バッテリ（ＢＡＴＴ）６、自動変速機７、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）８、クラッチ機構９、および、ＥＣＵ（電子制御装置）１０を備えている。なお、対象とする車両Ｖｅは、少なくとも後輪駆動の車両であればよく、したがって図１に示すＭＲ車に限られず、ＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）車、あるいは、ＲＲ（リヤエンジン・リヤドライブ）車であってもよい。

エンジン１は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、出力の調整、ならびに、始動および停止などの作動状態が電気的に制御されるように構成されている。ガソリンエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料の供給量または噴射量、点火の実行および停止、ならびに、点火時期などが電気的に制御される。ディーゼルエンジンであれば、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、あるいは、ＥＧＲ［Exhaust Gas Recirculation］システムにおけるスロットルバルブの開度などが電気的に制御される。またエンジン１は、エンジンブレーキにより後輪２に減速力を発生させる。

第１モータ（リア・モータ）３は、エンジン１の出力側に配置されている。第１モータ３は、少なくとも、エンジン１が出力するエンジントルクを受けて駆動されることにより電気を発生する発電機としての機能を有している。この発明の実施形態における車両Ｖｅでは、第１モータ３は、電力が供給されることにより駆動されてモータトルクを出力する電動機としての機能も有している。すなわち、第１モータ３は、発電機能を有するモータ（いわゆる、モータ・ジェネレータ）であり、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。第１モータ３には、パワーコントロールユニット（Ｒｒ−ＰＣＵ）８ａを構成するインバータ（図示せず）を介して、バッテリ６が接続されている。したがって、第１モータ３を発電機として駆動し、その際に発生する電気をバッテリ６に蓄えることができる。また、バッテリ６に蓄えられている電気を第１モータ３に供給し、第１モータ３を電動機として駆動してモータトルクを出力することもできる。なお、第１モータ３は、図１に示すようにエンジン１に直接連結されているものの、この構成に替えて、歯車機構などの伝動機構を介して連結してもよい。また、そのエンジン１と第１モータとの間にダンパ機構やトルクコンバータなどの機構を配置してもよい。

第２モータ（フロント・モータ）５は、少なくとも、電力が供給されることにより駆動されてモータトルクを出力する電動機としての機能を有している。この発明の実施形態における車両Ｖｅでは、第２モータ５は、外部からトルクを受けて駆動されることによって電気を発生する発電機としての機能も有している。すなわち、第２モータ５は、上記の第１モータ３と同様に、発電機能を有するモータ（いわゆる、モータ・ジェネレータ）であり、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。第２モータ５には、パワーコントロールユニット（Ｆｒ−ＰＣＵ）８ｂを構成するインバータを介して、バッテリ６が接続されている。したがって、バッテリ６に蓄えられている電気を第２モータ５に供給し、第２モータ５を電動機として駆動してモータトルクを出力することができる。また、後述するように、第２モータ５は、前輪４に対して動力伝達可能に連結されている。したがって、前輪４から伝達されるトルクによって第２モータ５を発電機として駆動し、その際に発生する回生電力をバッテリ６に蓄えることもできる。さらに、第１モータ３および第２モータ５は、インバータを介して、互いに電力の授受が可能なように接続されている。例えば、第１モータ３で発生した電気を、直接、第２モータ５に供給し、第２モータ５でモータトルクを出力することも可能である。

バッテリ６は、上記の第１モータ３および第２モータ５で発生した電気を蓄える蓄電装置であり、第１モータ３および第２モータ５に対して、それぞれ、電力の授受が可能なように接続されている。したがって、上記のように第１モータ３で発生した電気をバッテリ６に蓄えることができる。また、バッテリ６に蓄えた電気を第１モータ３に供給し、第１モータ３を駆動することができる。同様に、上記のように第２モータ５で発生した電気をバッテリ６に蓄えることができる。また、バッテリ６に蓄えた電気を第２モータ５に供給し、第２モータ５を駆動することができる。なお、蓄電装置としては、図１に示すようなバッテリ６に限らず、例えば、キャパシタ（コンデンサ）であってもよい。

自動変速機７は、図１に示すようにエンジン１と同一の軸線上に配置され、かつ第１モータ３の出力側に配置されており、エンジン１および第１モータ３と後輪２との間でトルクを伝達する変速機構である。自動変速機７は、要は、入力回転数の出力回転数に対する比率を適宜に変更できる機構であって、複数の変速比をステップ的に設定することができる。図１に示す例では、係合機構（切替機構）を係合もしくは解放させることにより駆動トルクの伝達経路を変えて変速を実行するように構成された有段自動変速機によって構成されている。具体的には、第１ドグリングと第２ドグリングとの２つのリングと、その第１ドグリングと第２ドグリングとを相互に接近させる方向に付勢するスプリングとを備えたダブルドグリング機構（以下、ＤＤＲ切替機構と記す）１１を有する多段変速機（例えば前進８速）が用いられている。なお、この自動変速機７は前進８速に限られず、それ以下あるいはそれ以上の多段変速機を用いてもよい。

図２および図３はそのＤＤＲ切替機構１１を含む自動変速機７の概要を説明する図であって、図２は各ギヤ段に変速するのに必要なシフト操作力をＤＤＲ切替機構１１に付与するシフト機構（アクチュエータ）１２の概要を示す斜視図である。また図３は、ＤＤＲ切替機構１１の構成を模式的に示す図であって、特にＤＤＲ切替機構１１が変速ギヤ段側にストロークして所定の変速ギヤの噛合歯がＤＤＲ切替機構１１側に入り込む例を示している。なお、図２においては、所定のギヤ段を設定するための２つのＤＤＲ切替機構１１ａ，１１ｂを示しており、その他のＤＤＲ切替機構は省略し、ならびに、ＤＤＲ切替機構１１ａ，１１ｂと隣り合う位置に配置される一方の変速ギヤについても省略している。以下に、ＤＤＲ切替機構１１ａを例として説明する。なお、ＤＤＲ切替機構１１ｂについては、ＤＤＲ切替機構１１ａと同様の構成であるためその説明を省略する。

具体的には、ＤＤＲ切替機構１１ａは、各ギヤ段（変速ギヤ）を形成する際の切替機構（すなわちクラッチ機構）であって、図３に示すように、主に円盤状の第１ドグリング１３、円盤状（ディスク状）の第２ドグリング１４、第１ドグリング１３および第２ドグリング１４のそれぞれに形成された複数の係合歯１５，１６，１７，１８、軸線Ｃ方向（リング移動方向）で貫通する貫通孔２０，２１、および、第１ドグリング１３と第２ドグリング１４とを相互に接近させる方向に付勢するスプリング２２から構成されている。なお、図３に示す符号１９は、係合歯１７と噛み合う変速ギヤにおける噛合歯である。

より具体的には、第１ドグリング１３の軸線Ｃ方向で図示しない所定のギヤ（紙面下側）と向かい合う側の面には、その所定のギヤに向かって突設された複数の第１係合歯１５が周方向で等角度間隔に形成されている。第１係合歯１５は、第１ドグリング１３が前記所定のギヤ側に向かって軸線Ｃ方向に移動した際に、その所定のギヤに形成されている噛合歯と噛み合う位置に形成されている。また、第１ドグリング１３の軸線Ｃ方向で第２ドグリング１４と向かい合う面には、その第２ドグリング１４に向かって突き出す複数の第２係合歯１６が周方向で等角度間隔に形成されている。第２係合歯１６は、組付後において第２ドグリング１４に形成された貫通孔２０を貫通し、所定のギヤ（例えば図２の第２速ギヤ２３ａ）の噛合歯と噛み合い可能に構成されている。

そして、第１ドグリング１３には、その第１ドグリング１３を軸線Ｃ方向に貫通する複数の貫通孔２０が、周方向で等角度間隔に形成されている。貫通孔２０は、組付後において第２ドグリング１４の後述する第４係合歯１８が貫通する位置に形成されている。

同様に第２ドグリング１４の軸線Ｃ方向でギヤ（例えば第２速ギヤ）２３ａと向かい合う側の面には、その第２速ギヤ２３ａに向かって突設された複数の第３係合歯１７が、周方向で等角度間隔に形成されている。第３係合歯１７は、第２ドグリング１４が第２速ギヤ２３ａ側に向かって軸線Ｃ方向に移動した際に、第２速ギヤ２３ａに形成されている噛合歯１９と噛み合う位置に形成されている。なお、噛合歯１９は、軸線Ｃ方向で切替機構１１ａと向かい合う側の面であって、第２係合歯１６および第３係合歯１７と噛合可能な位置に形成（突設）されている。また、第２ドグリング１４の軸線Ｃ方向で第１ドグリング１３と向かい合う面には、その第１ドグリング１３に向かって突き出す複数の第４係合歯１８が周方向で等角度間隔に形成されている。第４係合歯１８は、組付後において第１ドグリング１３の貫通孔２０を貫通し、図示しない所定のギヤの噛合歯と噛合可能に構成されている。また、図３に示す第３係合歯１７の一方の歯は、噛合歯１９との噛み合いにおいて誤係合を防止するために、傾斜面（スロープ）２４が形成されている。

そして、第２ドグリング１４には、その第２ドグリング１４を軸線Ｃ方向に貫通する複数の貫通孔２１が、周方向で等角度間隔に形成されている。貫通孔２１は、組付後において第１ドグリング１３の第２係合歯１６が貫通する位置に形成されている。

なお、ＤＤＲ切替機構１１ａにおける第１ドグリング１３の内周部と第２ドグリング１４の内周部とには、図２に示すようにスリーブ２５が設けられ、そのスリーブ２５を介して第１ドグリング１３および第２ドグリング１４が出力軸２６にスプライン嵌合され、その第１ドグリング１３および第２ドグリング１４は、出力軸２６に対して一体回転可能となるとともに、出力軸２６に対して軸線Ｃ方向への相対移動可能に構成されている。

なお、上述した第２速ギヤ２３ａなど各変速ギヤは、出力軸２６に対して相対回転可能に連結されかつ自動変速機７の入力軸７ａにトルク伝達可能に連結されている。

つぎに、シフト機構１２について図２を参照しつつ説明する。シフト機構１２は、各ＤＤＲ切替機構１１に嵌合するシフトフォーク２７と、そのシフトフォーク２７を保持する保持シャフト２８と、シフトバレル２９とを備えて構成されている。保持シャフト２８およびシフトバレル２９は、出力軸２６の軸線Ｃと平行に配置されている。

ＤＤＲ切替機構１１の外周部には、環状の凹溝３０が形成されており、その凹溝３０にシフトフォーク２７が嵌合している。

シフトフォーク２７は、二股状に形成されて凹溝３０と嵌合する嵌合部３１と、保持シャフト２８によって保持される保持部３２とから構成されている。シフトフォーク２７の保持部３２は、保持シャフト２８の軸線Ｃ方向への相対移動可能に嵌め付けられている。これより、シフトフォーク２７は、保持シャフト２８に保持された状態で、軸線Ｃ方向（ギヤ２３ａ側あるいはギヤ２３ｂ側）への移動が許容されている。

また、シフトフォーク２７の保持部３２には、図示しない突起が形成されており、この突起がシフトバレル２９に形成されているシフト溝３３と係合されている。シフト溝３３は、シフトバレル２９の周方向の一部が屈曲しており、シフトバレル２９が回転し、前記突起がこの屈曲した部位と接触すると、突起がシフト溝３３の形状に応じて軸線Ｃ方向に移動させられる。これにより、突起に連動してシフトフォーク２７が軸線Ｃ方向に移動させられる。また、シフトフォーク２７が軸線Ｃ方向に移動させられると、シフトフォーク２７および凹溝３０を介してＤＤＲ切替機構１１を軸線Ｃ方向へ移動する力、すなわちＤＤＲ切替機構１１の作動状態を切り替えるために必要なシフト操作力が付与される。

そして、ＤＤＲ切替機構１１ａは、図２に示すように軸線Ｃ方向で第２速ギヤ２３ａと隣り合う位置に配置され、シフトフォーク２７を軸線Ｃ方向にストロークさせることで第２速ギヤ２３ａあるいは図示しない（紙面左側）ギヤとを選択的に連結する。具体的には、ＤＤＲ切替機構１１ａは、第２速ギヤ２３ａと出力軸２６とが一体的に回転する状態と、第２速ギヤ２３ａと出力軸２６とが相対回転する状態とに切り替え可能に構成されている。つまり、第２速ギヤ２３ａと出力軸２６とが一体的に回転する状態に切り替えられると、第２速が成立する。

また、同様にＤＤＲ切替機構１１ｂは、図２に示すように軸線Ｃ方向で第３速ギヤ２３ｂと隣り合う位置に配置され、シフトフォーク２７を軸線Ｃ方向にストロークさせることで第３速ギヤ２３ｂあるいは図示しない（紙面右側）ギヤとを選択的に連結する。具体的には、ＤＤＲ切替機構１１ｂは、第３速ギヤ２３ｂと出力軸２６とが一体的に回転する状態と、第３速ギヤ２３ｂと出力軸２６とが相対回転する状態とに切り替え可能に構成されている。つまり、第３速ギヤ２３ｂと出力軸２６とが一体的に回転する状態に切り替えられると、第３速が成立する。

なお、図示しないその他のＤＤＲ切替機構についても同様に、シフトバレル２９が回転することで、シフト溝３３および突起を介してシフトフォーク２７から軸線方向へ移動する力が付与されるように構成されている。また、上記のシフトバレル２９に形成されて各切替機構１１の突起と嵌合する各シフト溝３３は、屈曲する部位が周方向で異なる位置に形成されている。具体的には、シフトバレル２９が回転するに従い、第１速のギヤ段から第８速のギヤ段の順番で順次変速されるように各シフト溝３３の形状が形成されている。また、その第１速から第８速の各ギヤ段の間はそれぞれニュートラル位置とされている。なお、その他このＤＤＲ切替機構１１を有する自動変速機７の構成は前掲の特許文献１に記載されているものと同様のためここではその説明を省略する。

そして、図１に示すように自動変速機７はリヤデファレンシャルギヤ３４に連結され、すなわちそのリヤデファレンシャルギヤ３４ならびにドライブシャフト３５を介して左右の後輪２にトルクを伝達するように構成されている。

また、その自動変速機７とエンジン１および第１モータ３との間には、選択的にトルクの伝達および遮断を行うクラッチ機構９が設けられている。したがって、この発明の実施形態における車両Ｖｅは、クラッチ機構９を解放することにより、駆動系統からエンジン１および第１モータ３を切り離すことができ、それとは反対にクラッチ機構９を係合することにより、駆動系統とエンジン１および第１モータ３とを連結することができる。

パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）８は、インバータやコンバータ（共に図示せず）を含み、モータの温度やモータの出力を調整する。なお、図１に示す車両Ｖｅでは第１モータ３に連結されたＲｒーＰＣＵ８ａと、第２モータ５に連結されたＦｒーＰＣＵ８ｂとが設けられている。

また、前述の第２モータ５は、車両Ｖｅの前輪４側に配置されており、モータトルクを前輪４に伝達して駆動力を発生することが可能なように、車両Ｖｅの駆動系統に連結されている。図１に示す例では、第２モータ５の出力軸が、減速ギヤ対３６に連結され、すなわち、第２モータ５が出力するモータトルクは、その減速ギヤ対３６およびフロントデファレンシャルギヤ３７で増幅され、ドライブシャフト３８を介して左右の前輪４に伝達される。したがって、車両Ｖｅは、エンジン１を停止した状態で、第２モータ５が出力するモータトルクを前輪４に伝達して駆動力を発生することが可能である。また、クラッチ機構９を解放した状態でエンジン１を運転し、エンジントルクで第１モータ３を駆動して発電させるとともに、第２モータ５のモータトルクを前輪４に伝達して駆動力を発生することが可能である。そして、クラッチ機構９を係合した状態でエンジン１を運転し、エンジントルクおよび第２モータ５のモータトルクを後輪２ならびに前輪４に伝達して駆動力を発生することが可能である。

ＥＣＵ１０は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当し、図１に示す例では、主に第１モータ３、第２モータ５、自動変速機７、クラッチ機構９、および、バッテリ６をそれぞれ制御する。なお、図示しないものの、その他エンジン１を制御するＥＣＵが設けられている。それらＥＣＵ１０は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置である。ＥＣＵ１０には、各種センサから検出または算出されたデータが入力される。その入力されるデータは、例えばアクセル開度、車速、ステアリングの舵角、車両の前後加速度や横加速度、ブレーキ踏力もしくはブレーキペダルの踏み込み量、バッテリ６の充電残量、前輪４および後輪２の車輪速度などである。また、ＥＣＵ１０は、入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行う。そして、ＥＣＵ１０は、その演算結果を制御指令信号として出力し、上記第１モータ３、第２モータ５、バッテリ６、クラッチ機構９、および、自動変速機７をそれぞれ制御するように構成されている。

この発明の実施形態における車両Ｖｅは、上述したエンジン１、第１モータ３、第２モータ５、自動変速機７、および、クラッチ機構９などを、それぞれＥＣＵ１０で制御することにより、複数の走行モードで走行することが可能である。すなわち、車両Ｖｅは、エンジン１を停止した状態で、第２モータ５が出力するモータトルクを前輪４に伝達して駆動力を発生させるＥＶ走行モード、クラッチ機構９を解放した状態でエンジン１を運転し、エンジントルクで第１モータ３を駆動して発電させるとともに、第２モータ５のモータトルクを前輪４に伝達して駆動力を発生させるシリーズＨＶ走行モード、クラッチ機構９を係合した状態でエンジン１を運転し、エンジントルクおよび第２モータ５（ならびに第１モータ３）のモータトルクを後輪２および前輪４に伝達して駆動力を発生させるパラレルＨＶ走行モードのいずれかの走行モードを設定して走行する。なお、このような各走行モードの切り替えは、例えば要求駆動力および車速をパラメータとするモードの切り替えマップを用いて設定される。

このように構成された車両Ｖｅは、上述したようにシリーズＨＶ走行モードおよびパラレルＨＶ走行モードで走行することが可能であって、例えばパラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モードに切り替える場合には、自動変速機７のギヤ段を低速段側のニュートラル位置に設定する。一方、所定の車速で走行中に、その自動変速機７のギヤ段を低速段側のニュートラル位置に設定するにあたり、ドグ歯を係合して変速する自動変速機７では、自動変速機７の耐久性などを考慮して１段ずつダウンシフトを実行することが通常である。また、そのダウンシフトを実行する際に、自動変速機７における入力軸７ａの回転数（以下、入力回転数と記す）と出力軸２６の回転数（以下、出力回転数と記す）との差は少なくともドグ歯が係合を開始可能な所定の回転数差でないと変速できず、したがって、通常制御ではエンジン１（あるいは第１モータ３）によって入力回転数を引き上げることが想定される。しかしながら、そのようにエンジン１を用いて入力回転数を上昇させた場合には、その回転数の引き上げに要する燃料の消費、ならびに、エンジン吹き上げ音（およびＮＶ）が大きくなるおそれがある。そこで、この発明の実施形態では、所定の条件が成立する場合には、エンジン１（あるいは第１モータ３）を用いずに入力回転数を適宜所定の回転数まで引き上げてステップ的にダウンシフト（特に第１速後のニュートラル位置まで変速）を実行するように構成されている。以下、ＥＣＵ１０で実行される制御例について説明する。

図４は、その制御の一例を説明するためのフローチャートであって、上述したようにエンジン１を用いずに入力回転数を引き上げるように構成されている。具体的には、クラッチ機構９を解放して、自動変速機７の入力側のイナーシャを低減させ、入力回転数と出力回転数とが所定の差回転数になった際に、ＤＤＲ切替機構１１をストロークさせ、かつ係合歯を係合開始、あるいは、回転数を同期開始させて出力回転数によって入力回転数を引き上げるように構成されている。なお、この制御例は例えば定常走行時やパワーオフ・ダウンシフト時に実行される。以下、具体的に制御の内容について説明する。

先ず、走行モードをシリーズＨＶ走行モードへ切り替えるか否かを判断する（ステップＳ１）。これは、パラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モードへ走行モードを切り替えるか否かの判断であって、例えば走行モードを定めたマップを基に判断することができる。したがって、このステップＳ１で否定的に判断された場合には、これ以降の制御を実行することなくこのフローチャートを一旦終了する。

一方、このステップＳ１で肯定的に判断された場合、すなわちシリーズＨＶ走行モードに走行モードを切り替える判定がされた場合には、ついでクラッチ機構９を解放する（ステップＳ２）。上述したように、この発明の実施形態では、エンジン１の吹き上げ音などを考慮してエンジン１を用いずにシリーズＨＶ走行モードに移行するため、クラッチ機構９を解放する。また、クラッチ機構９を解放することにより自動変速機７の入力側のイナーシャを低減させる。

ついで、自動変速機７における現在のギヤ段が第１速であるか否かを判断する（ステップＳ３）。この発明の実施形態では、上述したようにシリーズＨＶ走行モードに切り替える際に、自動変速機７のギヤ段を現在のギヤ段から１段ずつステップ的に下げて第１速の下のニュートラルまでダウンシフトを実行するように構成されている。そのため、このステップＳ３では、その現在のギヤ段が第１速か否かを判断するように構成されている。なお、シリーズＨＶ走行モードに移行する際に、低速ギヤ段側のニュートラルを構築することは、例えば再度パラレルＨＶ走行モードに切り替えた際に低速ギヤ段で発進することが想定されるためである。したがって、このステップＳ３で肯定的に判断された場合、すなわち現在のギヤ段が第１速の場合には、第１速の下のニュートラル位置（バレル角の最端位置）までバレル角を回転させる（ステップＳ４）。すなわちシフトバレル２９を回転させる。

一方、このステップＳ３で否定的に判断された場合、すなわち現在のギヤ段が第１速でない場合には、ついで次のギヤ段（すなわち現在のギヤ段が第３速であれば第２速）のＤＤＲ差回転数が許容差回転数か否かを判断する（ステップＳ５）。これは、入力回転数をダウンシフトに応じて引き上げるために、現在のギヤ段における入力回転数と次のギヤ段（すなわち目標ギヤ段）における入力回転数との差が予め定められた所定の許容回転数差であるか否かを判断する。つまり、変速前後での回転数差を判断、より具体的にはシフトバレル２９を回転させた場合に、係合できる差回転数であるか否かを判断する。言い換えれば出力軸２６と一体回転するＤＤＲ切替機構１１の回転数（すなわち出力軸回転数）と目標ギヤ段における変速ギヤの回転数（すなわち入力軸回転数）との回転数差が許容回転数であるか否かを判断する。したがって、このステップＳ５で肯定的に判断された場合、すなわちＤＤＲ差回転数が許容差回転数である場合には、バレル角を次のギヤ段まで回転させる（ステップＳ６）。すなわち、バレル角を次のギヤ段まで回転させることでシフトフォーク２７が目標ギヤ段側にストロークする。そして、図３で示した噛合歯１９がＤＤＲ切替機構１１ａに摩擦接触し、係合歯１７の傾斜面（スロープ）２４に引っ掛かるようにして、入力回転数を引き上げる。つまり、現在の入力回転数が次のギヤ段における入力回転数まで引き上げられる。

そして、再度ステップＳ３に戻り、ダウンシフトを実行したことにより現在のギヤ段が第１速になったか否かを判断し、第１速になった場合にはステップＳ４へ進み、それとは反対に未だ現在のギヤ段が第１速でない場合には、ステップＳ５へ進む。例えば上述した制御において、第３速から第２速へダウンシフトを実行した場合には、現在のギヤ段は第２速になるので、再度ステップＳ５に進みダウンシフトを実行する。

一方、上述したステップＳ５で否定的に判断された場合、すなわち前記差回転数が許容できる差回転数でない場合には、クラッチ機構９を係合させる（ステップＳ７）。つまり、回転数差が比較的大きく、ＤＤＲ切替機構１１の係合歯と次の目標ギヤ段の噛合歯とが噛み合うことができない、あるいは、ＤＤＲ切替機構１１と次のギヤ段における変速ギヤとのドグ歯同士が接触するおそれがあるため、エンジン１（あるいは第１モータ２）で入力回転数を引き上げるべく、ステップＳ１で解放したクラッチ機構９を係合させる。そして、クラッチ機構９を係合したら、エンジン回転数を吹き上げる（ステップＳ８）。すなわち、入力回転数を係合可能な回転数まで引き上げる。また、そのようにエンジン回転数を吹き上げたら、シフトバレル２９におけるバレル角を次の目標ギヤ段まで回転させる（ステップＳ９）。すなわち１段ダウンシフトを実行する。つまり、このステップＳ７からステップＳ９の制御は、上述した通常制御であって、変速における差回転数が大きい場合には、従来通りエンジン１（あるいは第１モータ３）で入力回転数を引き上げる。

そして、ダウンシフトを実行したら、クラッチ機構９を解放し（ステップＳ１０）、再度ステップＳ３に戻り、ステップＳ４あるいはステップＳ５に進み、第１速の下のニュートラルになるまでこのフローチャートを繰り返し実行する。

つぎに、上述した図４の制御例（特にステップＳ１からステップＳ５）を実行した場合のタイムチャートについて説明する。図５はそのタイムチャートを示す図であって、特に第８速から１段ずつダウンシフトする場合の例を示している。なお、この図５に示す例では、ステップＳ４およびステップＳ５で説明したようにＤＤＲ切替機構１１で自動変速機７の入力回転数を上昇させる例であるから、ＤＤＲ切替機構１１と次段の変速ギヤとの差回転数は許容差回転数であることを前提として説明する。なお、この図５に示す例では、車速は一定とされている。

具体的に説明すると、先ず、クラッチ機構９を解放して走行モードをパラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モードに切り替える（ｔ１時点）。したがって、このｔ１時点でクラッチ機構９の状態が係合状態から解放状態に切り替わるとともに、エンジン回転数が所定の回転数（例えばアイドル回転数）に低下し始める。

ついで、図５に示す例では現在のギヤ段が第８速なので第１速側に向けて１段ずつダウンシフトされる。具体的には、シフトバレル２９の位置を第８速と第７速の間のニュートラル位置に設定し、現在の入力回転数と出力回転数との差回転数がＤＤＲ切替機構１１が係合可能な許容回転数であるから、シフトフォーク２７を第７速側にストロークさせる。それにより、ＤＤＲ切替機構１１と第７速ギヤとが接近ならびに接触し、互いの回転数を同期し始めるように、ＤＤＲ切替機構１１の係合歯に形成された傾斜面（図で３でいう符号２４）に相手側の歯（すなわち第７速ギヤの噛合歯）を引っ掛けることで入力回転数が引き上がる。なお、その入力回転数が上がり始めた点がｔ２時点である。そして、入力回転数が同期回転数まで上昇したら、ついでその入力回転数を第６速の回転数へ制御する。

なお、これ以降の動作は第１速まで繰り返し同様の動作が実行されるため、詳細な説明は省略する。つまり、この動作を更に第７速から第６速、第６速から第５速の順に第１速までダウンシフトを実行することで、徐々に入力回転数が上昇し、第１速の下のニュートラル位置（ｔ９時点）までダウンシフトが実行される。なお、横軸に示すｔ３からｔ８は、ｔ２時点と同様の意味であって、つまり、ＤＤＲ切替機構１１と次の目標ギヤ段とが係合可能な許容回転数差の状態であって、ＤＤＲ切替機構１１の係合歯の傾斜面に目標ギヤ段の噛合歯を引っ掛けて入力回転数が上昇し始める点を示している。つまり、係合あるいは同期に向けて回転数が増大し始める点を示している。

このように、この発明の実施形態では、パラレルＨＶ走行モードからシリーズＨＶ走行モードに走行モードを切り替える際の自動変速機７のダウンシフトにおいて、エンジン１や第１モータ３を用いず、自動変速機７側で入力回転数を増大させるように構成されている。具体的には、図４および図５で説明したようにクラッチ機構９を解放して入力側のイナーシャを低減させ、入力回転数と出力回転数との差がＤＤＲ切替機構１１が係合できる許容回転数差である場合には、ＤＤＲ切替機構１１を目標ギヤ段側にストロークさせ、目標ギヤ段側の噛合歯をＤＤＲ切替機構１１の傾斜面に引っかけて、入力回転数を同期回転数に向けて引き上げるように構成されている。そして、その動作を第１速段まで１段ずつ繰り返し実行することで徐々に入力回転数が引き上げられるとともに、ダウンシフトが実行される。

つまり、この発明の実施形態によれば、エンジン１などの動力源による入力回転数の引き上げをせずに、自動変速機７のみでその回転数を引き上げることが可能となる。そのため、エンジン１で入力回転数を引き上げた場合に比べて、エンジン１の吹き上げ音およびＮＶの発生を抑制もしくは回避できるとともに、そのエンジン１の吹き上げ音を要因とした違和感を運転者に与えることを抑制もしくは回避できる。また、そのようにエンジン１を用いずに入力回転数を引き上げることができるため、燃費を向上させることが可能となる。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。上述した実施形態では、第１速までダウンシフトを実行する例について説明したものの、これはシリーズＨＶ走行時における自動変速機７の待機位置を設定するものであるから、必ずしも第１速までダウンシフトを実行しなくてもよく、少なくとも現在のギヤ段よりも低い低速段側のニュートラル位置までダウンシフトを実行するように構成されていればよい。

１…エンジン（ＥＮＧ）、 ２…後輪、 ３…第１モータ（リア・モータ）、 ４…前輪、 ５…第２モータ（フロント・モータ）、 ６…バッテリ（ＢＡＴＴ） ７…自動変速機、 ７ａ…入力軸、 ８，８ａ，８ｂ…パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）、 ９…クラッチ機構、 １０…ＥＣＵ（コントローラ）、 １１，１１ａ，１１ｂ…切替機構、 １２…シフト機構、 １３…第１ドグリング、 １４…第２ドグリング、 １５，１６，１７，１８…係合歯、 １９…噛合歯、 ２０，２１…貫通孔、 ２２…スプリング、 ２３ａ，２３ｂ…ギヤ（変速ギヤ）、 ２４…傾斜面（スロープ）、 ２５…スリーブ ２６…出力軸、 ２７…シフトフォーク、 ２８…保持シャフト、 ２９…シフトバレル、 ３０…凹溝、 ３１…嵌合部、 ３２…保持部、 ３３…シフト溝、 ３４…リヤデファレンシャルギヤ、 ３５，３８…ドライブシャフト、 ３６…減速ギヤ対、 ３７…フロントデファレンシャルギヤ、 Ｖｅ…車両。

Claims (1)

1. 駆動力源と、前記駆動力源の出力側に設けられ、かつ変速比をステップ的に変化させる有段式の変速機と、前記駆動力源と前記変速機との間に配置されたクラッチ機構とを備え、
   前記変速機は、出力軸と相対回転可能に連結されかつ入力軸にトルク伝達可能に連結された複数の変速ギヤと、前記出力軸と一体回転しかつ所定の目標ギヤ段を設定するために係合される噛み合い式の切替機構と、前記切替機構を作動するアクチュエータとを備え、
   前記切替機構は、環状のリングと、前記目標ギヤ段における変速ギヤと隣り合う前記リングからその変速ギヤに向かって突き出して形成された係合歯とを備え、
   前記係合歯は傾斜面を有し、
   前記目標ギヤ段へのダウンシフト時に前記切替機構を前記アクチュエータで作動させるように構成された車両の変速制御装置において、
   前記車両を制御するコントローラを更に備え、
   前記コントローラは、
   走行時に前記目標ギヤ段へダウンシフトする場合に、前記クラッチ機構を解放し、
   前記出力軸の回転数が前記入力軸の回転数より高い場合であって、かつ前記切替機構の回転数と前記目標ギヤ段における変速ギヤの回転数との差が予め定められた所定の回転数差になった際に、前記切替機構を前記アクチュエータにより前記目標ギヤ段における変速ギヤ側へ作動させ、かつ前記傾斜面に前記目標ギヤ段における変速ギヤの歯を掛けて前記変速ギヤの回転数を上昇させるように構成されている
   ことを特徴とする車両の変速制御装置。

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