JP2020118191A - 変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】ダブルドグリング機構を有するドグクラッチを備えた変速機について、所定の変速段を形成する際に係合対象となるドグクラッチを確実に係合可能状態とすること。【解決手段】ダブルドグリング機構により構成された出力側要素を有し、入力側要素の回転数が出力側要素の回転数よりも高い場合に係合可能状態となるドグクラッチを備え、所定の変速段を形成する際に係合対象となるドグクラッチを係合させることによって所定の変速段へと変速する変速機であって、所定の変速段を形成する際に係合対象となるドグクラッチについて入力側要素の回転数が出力側要素の回転数よりも低い場合には、内燃機関もしくは電動機によって入力側要素の回転数を上昇させ、かつ入力側要素の回転数を出力側要素の回転数よりも高くしてから、当該ドグクラッチにおける入力側要素と出力側要素との係合を行う。【選択図】図５

Description

本発明は、変速機に関する。

特許文献１には、分割タイプのドグリングにスプリングを付与したダブルドグリング機構（ＤＤＲ）を有するドグクラッチを備えた変速機が開示されている。この変速機は、複数の変速段を形成することが可能な自動変速機であり、上述したドグクラッチを変速用係合装置として複数備えている。

特開２０１８−０４４６１３号公報

特許文献１に記載の構成では、ドグ歯の形状や構造から、所定の変速段を形成する際に係合対象となるドグクラッチについて入力側要素の回転数が出力側要素の回転数よりも高い場合には、入力側要素に設けられたドグ歯と出力側要素に設けられたドグ歯とが噛み合い可能になり、係合可能な状態となるため、ある変速段から所定の変速段へと変速することができる。しかしながら、降坂路などでドグクラッチの出力側要素の回転数が上昇した場合には、入力側要素の回転数が出力側要素の回転数よりも低くなってしまい、ドグ歯同士が噛み合わず、ドグクラッチは係合不可となり、所定の変速段へと変速できない虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ダブルドグリング機構を有するドグクラッチを備えた変速機について、所定の変速段を形成する際に係合対象となるドグクラッチを確実に係合可能状態とすることができる変速機を提供することを目的とする。

本発明は、回転軸の軸方向に対向して配置され、互いに相対回転可能な円環状の入力側要素および出力側要素を有し、前記入力側要素に設けられた第１ドグ歯と前記出力側要素に設けられた第２ドグ歯とが噛み合うことによってトルク伝達可能に係合する複数のドグクラッチ、を備え、前記出力側要素は、軸方向に移動可能な第１ドグリングと、前記第１ドグリングと一体回転し前記第１ドグリングに対して軸方向へ相対移動可能な第２ドグリングと、前記第１ドグリングと前記第２ドグリングとを軸方向に接近させる方向に付勢するスプリングと、を有するダブルドグリング機構に構成され、前記ドグクラッチは、前記入力側要素の回転数が前記出力側要素の回転数よりも高い場合に、前記入力側要素と前記出力側要素とが当接すると出力側の前記第１ドグリングおよび前記第２ドグリングのうち一方が他方から離れる方向へ軸方向に移動して、前記第１ドグ歯と前記第２ドグ歯とが噛み合うことが可能な係合可能状態となり、前記複数のドグクラッチを選択的に係合もしくは解放させることによって複数の変速段を形成することができる変速機であって、ある変速段から所定の変速段へと変速する際、前記所定の変速段を形成する際に係合対象となる前記ドグクラッチについて前記入力側要素の回転数が前記出力側要素の回転数よりも低い場合には、当該ドグクラッチよりも入力側に設けられた内燃機関もしくは電動機によって当該入力側要素の回転数を上昇させ、かつ当該入力側要素の回転数を前記出力側要素の回転数よりも高くしてから、当該ドグクラッチにおける前記入力側要素と前記出力側要素との係合を行うことを特徴とする。

本発明によれば、所定の変速段を形成する際に係合対象となるドグクラッチについて入力側要素の回転数を出力側要素の回転数よりも高くすることが可能になり、ドグクラッチを確実に係合可能状態とすることができ、所望の変速段へと確実に変速することできる。

図１は、実施形態の変速機を搭載した車両を模式的に示す構成図である。 図２は、ドグクラッチが係合可能な状態となる場合を説明するための図である。 図３は、ドグクラッチが係合不可となる場合を説明するための図である。 図４は、回転数上昇制御フローの一例を示すフローチャートである。 図５は、降坂路停車後に降坂路を走行する際に回転数上昇制御を実施する場合を示すタイムチャートである。 図６は、シリーズ走行からパラレル走行への移行時に回転数上昇制御を実施する場合を示すタイムチャートである。 図７は、ダウンシフト時に回転数上昇制御を実施する場合を示すタイムチャートである。 図８は、回転数上昇制御フローの別の例を示すフローチャートである。 図９は、停車後の降坂路をＳＯＣが低い状態で走行する際に回転数上昇制御を実施する場合を示すタイムチャートである。 図１０は、停車後の降坂路をＳＯＣが高い状態で走行する際に回転数上昇制御を実施する場合を示すタイムチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における変速機について具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

図１は、実施形態の変速機を搭載した車両を模式的に示す図である。車両Ｖｅは、走行用動力源として、エンジン（ＥＮＧ）１と、第１モータ（ＭＧ１）２と、第２モータ（ＭＧ２）３と、を備えるシリーズパラレル式ハイブリッド車である。また、車両Ｖｅは、切り離しクラッチ４と、変速機５と、デファレンシャル装置６と、前輪７と、後輪８と、バッテリ（ＢＡＴ）９とを備える。

エンジン１は、周知の内燃機関により構成され、エンジントルクを前輪７に向けて出力することができる。エンジン１と前輪７との間の動力伝達経路に、第１モータ２、切り離しクラッチ４、変速機５、デファレンシャル装置６が配置されている。エンジン１は第１モータ２と直結している。そのため、エンジン１の回転数と第１モータ２の回転数とは同一回転数となる。つまり、エンジン１が駆動している場合には、第１モータ２が駆動していなくても、第１モータ２のロータが連れ回される。反対に、エンジン１が駆動していない場合でも、第１モータ２が駆動する場合には、エンジン１のクランクシャフトが連れ回される。

第１モータ２は、モータ機能および発電機能を備えるモータジェネレータにより構成され、モータトルク（ＭＧ１トルク）を前輪７に出力可能なフロントモータである。第２モータ３は、モータ機能および発電機能を備えるモータジェネレータにより構成され、モータトルク（ＭＧ２トルク）を後輪８に向けて出力可能なリアモータである。第１モータ２および第２モータ３は、いずれもインバータ（図示せず）を介してバッテリ９と電気的に接続されている。また、第１モータ２と第２モータ３とはバッテリ９を介さずに電力の授受が可能に構成されている。

切り離しクラッチ４は、第１モータ２と変速機５との間に配置され、エンジン１および第１モータ２を変速機５から切り離すことができる摩擦係合装置である。切り離しクラッチ４が係合している場合、エンジン１および第１モータ２と変速機５の入力軸５ａとの間はトルク伝達可能に接続される。一方、切り離しクラッチ４が解放している場合、エンジン１および第１モータ２と変速機５の入力軸５ａとの間はトルク伝達不能に遮断されている。この切り離しクラッチ４は走行モードに応じて係合もしくは解放する。車両Ｖｅでは、走行モードとして、シリーズ走行モードとパラレル走行モードとに切り替わることが可能である。

シリーズ走行モードでは、切り離しクラッチ４を解放させた状態で、エンジン１によって第１モータ２を回転させ、第１モータ２を発電機として機能させる。そして、第１モータ２で発電した電力を第２モータ３に供給し、この電力によって第２モータ３を駆動する。これにより、第２モータ３から出力された動力が後輪８に伝達される。一方、パラレル走行モードでは、切り離しクラッチ４を係合させた状態で、エンジン１から出力された動力（エンジントルク）が変速機５に入力され、変速機５からデファレンシャル装置６を介して前輪７に伝達される。さらに、バッテリ９の電力によって第１モータ２を駆動する。これにより、エンジントルクに第１モータ２から出力されるモータトルクを付加することができる。

変速機５は、複数の変速段を形成することが可能な自動変速機により構成されている。この変速機５は、複数の変速段のうち所定の変速段を形成する際に選択的に係合もしくは解放する変速用係合装置として複数のドグクラッチ１０を備えている。なお、図１には、変速機５に含まれる複数のドグクラッチ１０のうち、一つのドグクラッチ１０のみが図示されている。

ドグクラッチ１０は、第１ドグ歯１１ａが設けられた入力側要素１１と、第２ドグ歯１２ａが設けられた出力側要素１２とを有する。入力側要素１１および出力側要素１２は、回転軸の軸方向に対向して配置され、互いに相対回転可能な円環状の回転部材である。入力側要素１１には周方向に所定間隔を空けて複数の第１ドグ歯１１ａが設けられている。第１ドグ歯１１ａは、入力側要素１１のうち出力側要素１２と対向する面に設けられている。同様に、出力側要素１２には周方向に所定間隔を空けて複数の第２ドグ歯１２ａが設けられている。第２ドグ歯１２ａは、出力側要素１２のうち入力側要素１１と対向する面に設けられている。そして、図１に破線枠で囲まれて示すように、ドグクラッチ１０は、入力側要素１１の第１ドグ歯１１ａと出力側要素１２の第２ドグ歯１２ａとが噛み合う係合状態と、入力側要素１１の第１ドグ歯１１ａと出力側要素１２の第２ドグ歯１２ａとが噛み合わない解放状態（Ｎ）とに切り替わる。

また、ドグクラッチ１０は、ドグ歯の形状および構造によって、入力側要素１１の回転数が出力側要素１２の回転数よりも高い場合に、入力側要素１１の第１ドグ歯１１ａと出力側要素１２の第２ドグ歯１２ａとが噛み合い可能な状態、すなわち入力側要素１１と出力側要素１２とが係合可能な状態となる。さらに、出力側要素１２は、分割タイプのドグリングにスプリングを付与したダブルドグリング機構（ＤＤＲ機構）に構成されている。

ここで、図２および図３を参照して、ドグクラッチ１０の詳細構造を説明する。図２には、入力側要素１１の回転数が出力側要素１２の回転数よりも高く、ドグクラッチ１０が係合可能な状態が示されている。一方、図３には、入力側要素１１の回転数が出力側要素１２の回転数よりも低く、ドグクラッチ１０が係合不可となる場合が示されている。なお、図２、図３、および後述する他の図面について、入力側要素１１の回転数が「Gear dog回転数」と記載され、出力側要素１２の回転数が「DDR回転数」と記載されている場合がある。

図２および図３に示すように、入力側要素１１は、軸方向で出力側要素１２側に向けて突出する複数の係合歯としての第１ドグ歯１１ａを有する。例えば、入力側要素１１は、入力軸５ａの回転力によって回転する入力ギヤにより構成される。

出力側要素１２は、第１ドグリング１２１と、第２ドグリング１２２と、スプリング１２３とを有するダブルドグリング機構により構成されている。第１ドグリング１２１および第２ドグリング１２２はスプリング１２３よって相互に軸方向へ接近する方向に付勢されている。また、出力側要素１２はシフトフォーク（図示せず）に連結されており、変速アクチュエータ（図示せず）によって軸方向に移動するように構成されている。つまり、第１ドグリング１２１および第２ドグリング１２２は軸方向に移動可能である。また、第１ドグリング１２１と第２ドグリング１２２とは一体回転し、かつ互いに軸方向に相対移動可能である。

第１ドグリング１２１には、入力側要素１１側に向かって突き出す第１係合歯１２１ａと、第２ドグリング１２２の貫通孔を貫通し、入力側要素１１とは反対側に向かって突き出す第２係合歯１２１ｂとが形成されている。この第１ドグリング１２１の第１係合歯１２１ａが出力側要素１２の第２ドグ歯１２ａとなる。また、第２ドグリング１２２には、入力側要素１１とは反対側に向かって突き出す第３係合歯１２２ａと、第１ドグリング１２１の貫通孔を貫通し、入力側要素１１側に向かって突き出す第４係合歯１２２ｂが形成されている。この第２ドグリング１２２の第３係合歯１２２ａは、別の変速ギヤに設けられたドグ歯と噛み合うことが可能なドグ歯として機能することも可能である。

そして、図２に示すように、入力側要素１１の回転数（Gear dog回転数）が出力側要素１２の回転数（DDR回転数）よりも高い場合には、入力側の第１ドグ歯１１ａが、出力側の第２ドグ歯１２ａである第１ドグリング１２１の第１係合歯１２１ａと噛み合うことが可能である。この場合、変速アクチュエータによって出力側要素１２が入力側要素１１に接近するように軸方向に移動し、入力側要素１１と出力側要素１２とが当接する。この当接によって、入力側の第１ドグ歯１１ａが出力側の第２ドグリング１２２の第４係合歯１２２ｂを軸方向に押し込み、第１ドグリング１２１と第２ドグリング１２２とが相対的に軸方向に離れる方向へ移動する。つまり、第１ドグ歯１１ａの通過時に第４係合歯１２２ｂが押し下げられる。これにより、第１ドグ歯１１ａが第１ドグリング１２１の第１係合歯１２１ａに噛み合うことができる。この回転数の大小関係で第１ドグ歯１１ａと第１係合歯１２１ａとが噛み合うと、スプリング１２３の付勢力によって第１ドグリング１２１と第２ドグリング１２２とは接近した状態に戻る。

一方、図３に示すように、入力側要素１１の回転数（Gear dog回転数）が出力側要素１２の回転数（DDR回転数）よりも低い場合には、入力側の第１ドグ歯１１ａが出力側の第２ドグ歯１２ａである第１ドグリング１２１の第１係合歯１２１ａと噛み合うことが不可となる。この場合、変速アクチュエータによって入力側要素１１と出力側要素１２とを当接させると、第１ドグ歯１１ａが第４係合歯１２２ｂを軸方向に押し込むものの、相対的に出力側要素１２の方が回転数は高いため、第１ドグ歯１１ａが第１係合歯１２１ａの傾斜面に弾かれてしまう（ラチェッティング）。そのため、入力側の第１ドグ歯１１ａは出力側の第１係合歯１２１ａと噛み合うことができない。なお、第１係合歯１２１ａの傾斜面は、前進時回転方向の前方側に形成されている。

このように、ドグクラッチ１０では入力側要素１１の回転数と出力側要素１２の回転数との大小関係によって係合可能状態と係合不可状態とが変化してしまう。そこで、このドグクラッチ１０を含む変速機５を搭載した車両Ｖｅでは、図示しない電子制御装置（以下、ＥＣＵという）によって、入力側要素１１の回転数を上昇させる制御（回転数上昇制御）を実施する。ＥＣＵは、ＣＰＵと、各種プログラム等のデータが格納された記憶部と、第１モータ２を駆動制御するための各種の演算を行う演算処理部と、を備える。ＥＣＵには各種のセンサからの信号が入力される。そして、ＥＣＵは、変速機５での変速動作時に、複数の変速段のうち所望の変速段を形成する際に係合対象となるドグクラッチ１０について、入力側要素１１の回転数を上昇させるための回転数上昇制御を実施する。

図４は、回転数上昇制御フローの一例を示すフローチャートである。図４に示す制御フローはＥＣＵによって繰り返し実施される。

ＥＣＵは、変速指示があるか否かを判定する（ステップＳ１）。変速指示がない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、この制御ルーチンは終了する。

変速指示がある場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵは、今回の変速動作において係合対象となるドグクラッチ１０について、入力側要素１１の回転数が出力側要素１２の回転数よりも低いか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、変速機５に設けた回転数センサからの入力信号に基づいて、各ドグクラッチ１０の入力側要素１１と出力側要素１２の回転数を取得することができる。この回転数センサは、入力側要素１１の回転数を検出する回転数センサや、出力側要素１２の回転数を検出する回転センサに限らない。つまり、ステップＳ２では、入力軸５ａの回転数を検出する回転数センサからの信号に基づいて入力側要素１１の回転数を算出するとともに、前輪７の車輪速を検出する車輪速センサからの信号に基づいて出力側要素１２の回転数を算出してもよい。また、ＥＣＵは車輪速センサからの入力信号に基づいて車速を算出してもよい。

係合対象となるドグクラッチ１０について入力側要素１１の回転数が出力側要素１２の回転数よりも低い場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵは、入力側要素１１の回転数を上昇させる回転数上昇制御を実施する（ステップＳ３）。ステップＳ３では、回転数上昇制御により、エンジン１と第１モータ２とによってドグクラッチ１０の入力側要素１１の回転数を上昇させる。例えば、ＥＣＵはエンジン１を制御して、エンジン１の回転数を上昇させる。これにより、入力側要素１１の回転数が上昇する。ステップＳ３が実施されると、この制御ルーチンは終了する。

このように、ＥＣＵが変速時に入力側要素１１の回転数を上昇させる制御を実施する。ここで、回転数上昇制御を実施するケースとして、降坂路に停車後（図５に示す）や、シリーズ走行モードからパラレル走行モードに移行時（図６に示す）や、ダウンシフト時（図７に示す）などが挙げられる。

図５は、降坂路停車後に降坂路を走行する際に回転数上昇制御を実施する場合を示すタイムチャートである。なお、図５には、係合対象のドグクラッチ１０について、入力側要素１１の回転数を「Gear dog回転数」、出力側要素１２の回転数を「DDR回転数」と記載する。また、エンジン１の回転数を「エンジン回転数」、第１モータ２の回転数を「ＭＧ１回転数」と記載する。

図５に示すように、時刻ｔ１以前の車両状態は降坂路に停車中である。降坂路に停車中、ブレーキが解除され、ブレーキがＯＮからＯＦＦに切り替わる（時刻ｔ１）。時刻ｔ１以降、車両Ｖｅは変速機５の全てのドグクラッチ１０が解放しているニュートラル状態（Ｎ）のまま降坂路を走行する。そのため、車速が上昇し、出力側要素１２の回転数（DDR回転数）も上昇する。この場合、変速機５はニュートラル状態であるため、入力側要素１１の回転数（Gear dog回転数）はゼロのままである。これにより、出力側要素１２の回転数が入力側要素１１の回転数よりも高い状態となる。その後、ニュートラル状態から第１変速段（１速）への変速指示を検出する（時刻ｔ２）。時刻ｔ２時点では入力側要素１１の回転数が出力側要素１２の回転数よりも低いため、対象のドグクラッチ１０が係合不可、すなわち変速機５が所望の変速段へと変速不可である。そこで、エンジン１と第１モータ２とによる回転数上昇制御が実施される。この回転数上昇制御を開始後、エンジン回転数およびＭＧ１回転数が上昇し、エンジン１と第１モータ２とを用いてドグクラッチ１０の入力側要素１１の回転数を持ち上げることができる。例えば、時刻ｔ２にてエンジン１を始動し、もしくは第１モータ２を起動する。そして、入力側要素１１の回転数が出力側要素１２の回転数よりも高い状態となる（時刻ｔ３）。時刻ｔ３において、ＥＣＵは係合対象となるドグクラッチ１０に対応する変速アクチュエータの作動を開始させる。図５に示す例では、第１変速段を形成することができるドグクラッチ１０および変速アクチュエータが対象となる。時刻ｔ３以降、この変速アクチュエータがニュートラル状態から第１変速段（１速）への切り替え動作を行い、出力側要素１２が入力側要素１１に向けて軸方向にストロークして、ドグクラッチ１０の係合が完了する（時刻ｔ４）。時刻ｔ４時点でドグクラッチ１０が係合することによって、ニュートラル状態から第１変速段への変速が完了する。なお、図５に示すエンジン回転数とＭＧ１回転数とは同一回転数である。

図６は、シリーズ走行からパラレル走行への移行時に回転数上昇制御を実施する場合を示すタイムチャートである。図６に示すように、時刻ｔ１１以前の車両状態はシリーズ走行モードで走行中である。シリーズ走行モード中、エンジン１で第１モータ２を回転させて第１モータ２で発電し、この発電した電力により第２モータ３を駆動させるので、エンジン１および第１モータ２が所定の回転数で回転している。また、変速機５の全てのドグクラッチ１０は解放状態であり、変速機５はニュートラル状態となっている。このシリーズ走行モードで走行中に、シリーズ走行モードからパラレル走行モードへと切り替わる切替指示となる変速指示（Ｎから１速指示）を検出する（時刻ｔ１１）。時刻ｔ１１時点では、入力側要素１１の回転数が出力側要素１２の回転数よりも低いため、ドグクラッチ１０は係合不可の状態である。そこで、時刻ｔ１１において、係合対象となるドグクラッチ１０について入力側要素１１の回転数を上昇させる制御を開始する。この回転数上昇制御を開始することによって、エンジン回転数およびＭＧ１回転数が上昇し、エンジン１と第１モータ２とを用いて入力側要素１１の回転数を持ち上げることができる。そして、入力側要素１１の回転数が出力側要素１２の回転数よりも高い状態となる（時刻ｔ１２）。時刻ｔ１２において、変速アクチュエータはニュートラル状態から第１変速段への変速動作を開始する。その後、変速アクチュエータがＮ位置から第１変速段位置まで動作して、出力側要素１２が入力側要素１１に向けて軸方向にストロークして、ドグクラッチ１０の係合が完了する（時刻ｔ１３）。

図７は、ダウンシフト時に回転数上昇制御を実施する場合を示すタイムチャートである。図７には、第３変速段（３速）から第２変速段（２速）にダウンシフトする場合が示されている。

図７に示すように、時刻ｔ２１以前の車両状態は変速機５が第３変速段（３速）に設定された状態で走行中である。この走行中に、第３変速段から第２変速段（２速）への変速指示を検出する（時刻ｔ２１）。時刻ｔ２１以降、変速アクチュエータが第３変速段からニュートラル状態（Ｎ）へと切替動作する。この切替動作によって、第３変速段を形成するために係合していたドグクラッチ１０を解放させることができ、変速機５が第３変速段からニュートラル状態に切り替わる（時刻ｔ２２）。時刻ｔ２２において、第３変速段を形成するためのドグクラッチ１０が解放状態となり、ダウンシフト後の第２変速段を形成するためのドグクラッチ１０の入力側要素１１の回転数（２速Gear dog回転数）を上昇させる回転数上昇制御を開始する。時刻ｔ２２以降、回転数上昇制御によって、エンジン回転数およびＭＧ１回転数が上昇して、エンジン１と第１モータ２とによって、第２変速段を形成するためのドグクラッチ１０の入力側要素１１の回転数（２速Gear dog回転数）を持ち上げることができる。その後、第２変速段を形成するために係合するドグクラッチ１０について、入力側要素１１の回転数（２速Gear dog回転数）が出力側要素１２の回転数（２速DDR回転数）よりも高い状態となる（時刻ｔ２３）。時刻ｔ２３において、変速アクチュエータがＮ位置からダウンシフト後の第２変速段を形成する位置まで移動するように作動が開始する。そして、変速アクチュエータが第２変速段を形成する位置まで作動すると、第２変速段を形成するためのドグクラッチ１０が係合完了して、第２変速段への変速が完了する（時刻ｔ２４）。

以上説明した通り、実施形態によれば、エンジン１と第１モータ２とによりドグクラッチ１０の入力側要素１１の回転数を上昇させることができるので、係合対象のドグクラッチ１０について、入力側要素１１の回転数を出力側要素１２の回転数よりも高い状態にすることが可能になる。そのため、係合対象となるドグクラッチ１０を確実に係合可能な状態とすることができ、確実に変速可能状態を作ることができる。

また、上述した実施形態の変形例を構成することが可能である。変形例の変速機５では、対象となるドグクラッチ１０の入力側要素１１の回転数を上昇させるためのアクチュエータは、エンジン１が停止中の場合や、応答の速さと音や振動などを考慮して、エンジン１よりも第１モータ２を優先する。この変形例について、図８〜図１０を参照して説明する。

図８は、回転数上昇制御フローの別の例を示すフローチャートである。図８に示す制御はＥＣＵによって繰り返し実施される。なお、図８に示すステップＳ１１，Ｓ１２は、上述した図４のステップＳ１，Ｓ２と同様の処理であるため、ここでの説明を省略する。

図８に示すように、この変形例では、係合対象となるドグクラッチ１０について入力側要素１１の回転数が出力側要素１２の回転数よりも低い場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵは、エンジン１が停止中であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。

エンジン１が停止中の場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、ＥＣＵは、第１モータ２単体により入力側要素１１の回転数を上昇させることが可能であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、バッテリ９の温度やＳＯＣの状態等により、第１モータ２単独での回転数上昇制御が可能であるか否かが判定される。

第１モータ２単体により入力側要素１１の回転数を上昇させることが可能である場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵは、第１モータ２単体による回転数上昇制御を実施する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５では、エンジン１を停止させたまま、バッテリ９の電力で第１モータ２のみを駆動させて、第１モータ２の回転数を上昇させる。これにより、入力側要素１１の回転数を上昇させる。ステップＳ１５が実施されると、この制御ルーチンは終了する。

また、エンジン１が停止中ではない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、または第１モータ２単体により入力側要素１１の回転数を上昇させることができない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、ＥＣＵは、エンジン１単体による回転数上昇制御、またはエンジン１と第１モータ２とを併用した回転数上昇制御を実施する（ステップＳ１６）。上述したステップＳ１３で否定的に判定された後にステップＳ１６に進んだ場合、ステップＳ１６では、駆動中のエンジン１を単体で、またはエンジン１と第１モータ２とを併用での回転数上昇制御を開始する。一方、上述したステップＳ１４で否定的に判定された後にステップＳ１６に進んだ場合、ステップＳ１６では、エンジン１を始動して、エンジン１単体で、またはエンジン１と第１モータ２とを併用した回転数上昇制御を開始する。ステップＳ１６が実施されると、この制御ルーチンは終了する。

図９は、停車後の降坂路をＳＯＣが低い状態で走行する際に回転数上昇制御を実施する場合を示すタイムチャートである。図９に示す制御状態は、上述した図８のステップＳ１６（ステップＳ１４で否定的に判定された後のステップＳ１６）が実施される場合である。また、図９には、上述した図５に示す例にＳＯＣを追加したものが示されている。なお、ＳＯＣ（State Of Charge）は、バッテリ９の充電状態を示すものである。

図９に示すように、時刻ｔ３１以前の車両状態はＳＯＣが低い状態で降坂路に停車中である。ＳＯＣが低い状態で降坂路に停車中、ブレーキが解除され、ブレーキがＯＮからＯＦＦに切り替わる（時刻ｔ３１）。時刻ｔ３１以降、車両Ｖｅは変速機５の全てのドグクラッチ１０が解放しているニュートラル状態のまま降坂路を走行するため、車速が上昇し、出力側要素１２の回転数も上昇する。この場合、変速機５はニュートラル状態であるため、入力側要素１１の回転数はゼロのままである。これにより、出力側要素１２の回転数が入力側要素１１の回転数よりも高い状態となる。その後、ニュートラル状態から第１変速段への変速指示を検出する（時刻ｔ３２）。時刻ｔ３２時点では入力側要素１１の回転数が出力側要素１２の回転数よりも低いため、回転数上昇制御が実施される。この場合、ＳＯＣが低いので、バッテリ９の電力消費を抑制するために、エンジン１単体、またはエンジン１と第１モータ２との併用によってドグクラッチ１０の入力側要素１１の回転数を持ち上げる。これにより、ＳＯＣの低下を抑制しつつ回転数上昇制御を実施できる。そのために、時刻ｔ３２においてエンジン１を始動する。この回転数上昇制御を開始後、エンジン回転数およびＭＧ１回転数が上昇し、エンジン１単体、またはエンジン１と第１モータ２との併用でドグクラッチ１０の入力側要素１１の回転数を持ち上げることができる。そして、入力側要素１１の回転数が出力側要素１２の回転数よりも高い状態となる（時刻ｔ３３）。時刻ｔ３３において、ＥＣＵは係合対象となるドグクラッチ１０に対応する変速アクチュエータの作動を開始させる。図９に示す例では、第１変速段を形成することができるドグクラッチ１０および変速アクチュエータが対象となる。時刻ｔ３３以降、この変速アクチュエータがニュートラル状態から第１変速段への切り替え動作を行い、出力側要素１２が入力側要素１１に向けて軸方向にストロークして、ドグクラッチ１０の係合が完了する（時刻ｔ３４）。時刻ｔ３４時点でドグクラッチ１０が係合することによって、ニュートラル状態から第１変速段への変速が完了する。

図１０は、停車後の降坂路をＳＯＣが高い状態で走行する際に回転数上昇制御を実施する場合を示すタイムチャートである。図１０に示す制御状態は、上述した図８のステップＳ１５が実施される場合である。

図１０に示すように、時刻ｔ４１以前の車両状態はＳＯＣが高い状態で降坂路に停車中である。ＳＯＣが高い状態で降坂路に停車中、ブレーキが解除され、ブレーキがＯＮからＯＦＦに切り替わる（時刻ｔ４１）。時刻ｔ４１以降、車両Ｖｅは変速機５の全てのドグクラッチ１０が解放しているニュートラル状態のまま降坂路を走行するため、車速が上昇し、出力側要素１２の回転数も上昇する。この場合、変速機５はニュートラル状態であるため、入力側要素１１の回転数はゼロのままである。これにより、出力側要素１２の回転数が入力側要素１１の回転数よりも高い状態となる。その後、ニュートラル状態から第１変速段への変速指示を検出する（時刻ｔ４２）。時刻ｔ４２時点では入力側要素１１の回転数が出力側要素１２の回転数よりも低いため、回転数上昇制御が実施される。この場合、ＳＯＣが高いので、バッテリ９の電力を第１モータ２で消費するために、第１モータ２単体によってドグクラッチ１０の入力側要素１１の回転数を持ち上げる。そのため、時刻ｔ４２において第１モータ２を起動する。降坂路走行時にＳＯＣが高い場合には、第１モータ２で積極的にバッテリ９の電力を消費し、ＳＯＣが上限値から余裕代を持たせた状態まで低下させることができる。これにより、バッテリ９が満充電になることを抑制でき、降坂路で回生ブレーキを使用できるようになる。この回転数上昇制御を開始後、エンジン回転数およびＭＧ１回転数が上昇し、第１モータ２単体でドグクラッチ１０の入力側要素１１の回転数を持ち上げることができる。この場合、エンジン１は駆動していないので（燃料噴射および点火がない状態なので）、第１モータ２の回転によってエンジン１のクランクシャフトが連れ回されている。そして、時刻ｔ４２以降、回転数上昇制御の実施に伴う第１モータ２での電力消費によりＳＯＣが低下し始め、入力側要素１１の回転数が出力側要素１２の回転数よりも高い状態となる（時刻ｔ４３）。時刻ｔ４３において、ＥＣＵは係合対象となるドグクラッチ１０に対応する変速アクチュエータの作動を開始させる。図１０に示す例では、第１変速段を形成することができるドグクラッチ１０および変速アクチュエータが対象となる。時刻ｔ４３以降、この変速アクチュエータがニュートラル状態から第１変速段への切り替え動作を行い、出力側要素１２が入力側要素１１に軸方向にストロークして、ドグクラッチ１０の係合が完了する（時刻ｔ４４）。時刻ｔ４４時点でドグクラッチ１０が係合することによって、ニュートラル状態から第１変速段への変速が完了する。

１ エンジン（ＥＮＧ）
２ 第１モータ（ＭＧ１）
３ 第２モータ（ＭＧ２）
４ 切り離しクラッチ
５ 変速機
６ デファレンシャル装置
７ 前輪
８ 後輪
９ バッテリ
１０ ドグクラッチ
１１ 入力側要素
１１ａ 第１ドグ歯
１２ 出力側要素
１２ａ 第２ドグ歯
１２１ 第１ドグリング
１２１ａ 第１係合歯
１２２ 第２ドグリング
１２２ａ 第３係合歯
１２３ スプリング

Claims (1)

1. 回転軸の軸方向に対向して配置され、互いに相対回転可能な円環状の入力側要素および出力側要素を有し、前記入力側要素に設けられた第１ドグ歯と前記出力側要素に設けられた第２ドグ歯とが噛み合うことによってトルク伝達可能に係合する複数のドグクラッチ、を備え、
   前記出力側要素は、軸方向に移動可能な第１ドグリングと、前記第１ドグリングと一体回転し前記第１ドグリングに対して軸方向へ相対移動可能な第２ドグリングと、前記第１ドグリングと前記第２ドグリングとを軸方向に接近させる方向に付勢するスプリングと、を有するダブルドグリング機構に構成され、
   前記ドグクラッチは、前記入力側要素の回転数が前記出力側要素の回転数よりも高い場合に、前記入力側要素と前記出力側要素とが当接すると出力側の前記第１ドグリングおよび前記第２ドグリングのうち一方が他方から離れる方向へ軸方向に移動して、前記第１ドグ歯と前記第２ドグ歯とが噛み合うことが可能な係合可能状態となり、
   前記複数のドグクラッチを選択的に係合もしくは解放させることによって複数の変速段を形成することができる変速機であって、
   ある変速段から所定の変速段へと変速する際、前記所定の変速段を形成する際に係合対象となる前記ドグクラッチについて前記入力側要素の回転数が前記出力側要素の回転数よりも低い場合には、当該ドグクラッチよりも入力側に設けられた内燃機関もしくは電動機によって当該入力側要素の回転数を上昇させ、かつ当該入力側要素の回転数を前記出力側要素の回転数よりも高くしてから、当該ドグクラッチにおける前記入力側要素と前記出力側要素との係合を行う
   ことを特徴とする変速機。

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