JP4872880B2 - 動力出力装置 - Google Patents

Description

本発明は、原動機として内燃機関とモータを備えた動力出力装置に関し、詳細には、内燃機関の機関出力軸及びモータのロータから出力される機械的動力を、変速機構により変速して、推進軸に出力可能な動力出力装置に関する。

動力出力装置の変速機構には、近年、変速時における機械的動力の伝達の途切れをなくすために、奇数段の変速段で構成される第１変速機構の入力軸（以下、第１入力軸と記す）と、内燃機関の出力軸（以下、機関出力軸と記す）とを係合可能な第１のクラッチと、偶数段の変速段で構成される第２の変速機構の入力軸（以下、第２入力軸と記す）と、機関出力軸とを係合可能な第２のクラッチとを備え、これら２つのクラッチを交互につなぎ替えることで変速を行う、いわゆるデュアルクラッチ式変速機が知られている。

デュアルクラッチ式変速機は、例えば、奇数段から偶数段に変速する際には、偶数段の歯車対を予め噛み合わせておき、奇数段に機械的動力を伝達する第１のクラッチを解放状態にすると共に、偶数段に機械的動力を伝達する第２のクラッチを係合状態にすることで、変速時における動力伝達の途切れを抑制している（例えば、特許文献１，２参照）。

また、特許文献１には、上述のデュアルクラッチ式変速機を有し、２つの変速機構の入力軸にそれぞれモータが接続されている動力伝達装置が開示されている。特許文献１には、モータによる車両走行中において、第２摩擦クラッチを係合状態にして、第２モータにより内燃機関（エンジン）を始動することが記載されている。

また、下記の特許文献３には、変速機の入力軸と結合されたモータ（モータジェネレータ）の回転軸の回転を受けて（駆動されて）油圧を発生し、第１クラッチ及び第２クラッチに供給する機械式のオイルポンプ（メカオイルポンプ）について開示されている。特許文献３には、内燃機関（エンジン）が非作動状態にある場合（エンジン停止中）においては、モータにより機械式オイルポンプを駆動することで、クラッチやブレーキに必要な油圧を確保することが記載されている。

特許第３６２１９１６号公報 特開２００２−８９５９４号公報 特開２００７−１５６７９号公報

ところで、特許文献１，２のようなデュアルクラッチ式変速機に、特許文献３のような機械式のオイルポンプを適用した場合、内燃機関及びモータの双方が非作動状態にある車両停止中において内燃機関を始動するため、モータから第２入力軸に出力された機械的動力を、第２クラッチを介して機関出力軸に伝達させてクランキングを行おうとしても、第２クラッチを即座に係合状態にすることができない。内燃機関及びモータの双方が非作動状態にあるときに、第２クラッチには、油圧が供給されておらず、モータの力行を開始して、モータのロータ回転速度をある程度上昇させないと、ロータの回転速度に応じて油圧を発生する機械式オイルポンプは、第２クラッチの係合動作に必要な油圧を供給することができないためである。

加えて、第２クラッチの係合動作が遅れると、モータのロータ回転速度が上昇した状態、すなわちロータに係合する第２入力軸と、機関出力軸との間に回転速度差が付いた状態で、第２クラッチの係合状態にすることとなる。このような回転速度差がある状態で第２クラッチを係合状態にすると、当該回転速度差に起因して第２クラッチに振動が生じてしまう虞がある。

なお、電動のオイルポンプを用いて上述のクラッチに油圧を供給する構成とすることや、電磁式のクラッチを用いることは、油圧が供給されて作動するクラッチと、油圧を供給する機械式オイルポンプとを組み合わせた構成に比べて、コスト上の観点から問題がある。

したがって、原動機として内燃機関とモータと、第１及び第２変速機構を備えた動力出力装置であって、所定の油圧を受けて作動可能となり、機関出力軸と第２変速機構の第２入力軸とを係合可能な第２クラッチと、モータのロータの回転速度に応じて油圧を発生して第２クラッチに供給可能なオイルポンプとを有する動力出力装置においては、モータのロータ回転速度を上昇させて、第２クラッチの係合動作に必要な油圧を確保すると共に、第２クラッチの係合動作時に生じる振動を抑制可能な技術が要望されている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、係合動作に必要な油圧をクラッチに供給しつつ、当該クラッチの係合動作時に生じる振動を抑制可能な動力出力装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る動力出力装置は、原動機として内燃機関とモータとを備え、内燃機関の機関出力軸及びモータのロータから出力される機械的動力を、変速機構により変速して推進軸に出力可能な動力出力装置であって、機関出力軸からの機械的動力を第１入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して、第１出力軸から推進軸に伝達可能な第１変速機構と、機関出力軸及びロータからの機械的動力を第２入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して、第２出力軸から推進軸に伝達可能な第２変速機構と、機関出力軸と第１入力軸とを係合可能な第１クラッチと、予め設定された最低作動圧以上の油圧を受けて作動可能となり、機関出力軸と第２入力軸とを係合可能な第２クラッチと、モータのロータ回転速度に応じて発生した油圧を、第２クラッチに供給可能なオイルポンプと、オイルポンプから第２クラッチに供給される油圧を検出可能な油圧検出手段と、第２クラッチの係合状態と、モータのロータ回転速度とを制御可能な制御手段と、を有し、制御手段は、内燃機関の始動を行う際に、油圧検出手段により検出された油圧が最低作動圧以上となるようロータ回転速度を上昇させた後、ロータ回転速度を、当該最低作動圧に達した時点のロータ回転速度に比べて低下させて、第２クラッチを係合状態にすることを特徴とする。

本発明に係る動力出力装置において、制御手段は、前記モータのロータ回転速度を、予め設定されたクラッチ係合回転速度まで低下させて第２クラッチを係合状態にするものとすることができる。

本発明に係る動力出力装置において、内燃機関には、機関出力軸を回転駆動可能なスタータモータが設けられているものとすることができ、制御手段は、始動要求を受けてスタータモータを作動させて、機関回転速度を上昇させると共に、前記モータのロータ回転速度を機関回転速度と略一致するまで低下させて第２クラッチを係合状態にするものとすることができる。

本発明に係る動力出力装置において、制御手段は、第２クラッチを係合状態にした後は、スタータモータと、原動機としてのモータとを併用して機関出力軸を回転駆動するものとすることができる。

本発明によれば、油圧が予め設定された最低作動圧以上となるようロータ回転速度を上昇させた後、ロータ回転速度を、最低作動圧に達した時点のロータ回転速度に比べて低下させて、第２クラッチを係合状態にすることで、第２変速機構の第２入力軸と機関出力軸の回転速度差が小さい状態を作り出して、第２クラッチの係合動作を行うことができ、当該回転速度差に起因して第２クラッチに生じる振動を抑制することができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

まず、本実施例に係る動力出力装置が適用される車両の構成について、図１を用いて説明する。図１は、動力出力装置を備えた車両の概略構成を示す模式図である。

本実施例に係る車両１は、駆動輪８８を回転駆動するための原動機として、内燃機関５とモータ５０とを備えた、いわゆるハイブリッド車両である。車両１には、内燃機関５及びモータ５０からの機械的動力を、変速機構により変速して、車両推進軸６６に出力可能な動力出力装置３が搭載されている。

動力出力装置３は、内燃機関５と、駆動装置１０から構成されており、駆動装置１０には、原動機としてのモータ５０が設けられている。加えて、駆動装置１０には、内燃機関５からの機械的動力を、変速して車両推進軸６６に伝達可能な第１及び第２変速機構３０，４０が設けられており、さらに、第１及び第２変速機構３０，４０と内燃機関５との間における機械的動力の伝達と遮断を切替え可能にデュアルクラッチ機構２０が設けられている。駆動装置１０は、内燃機関５と結合されて、動力出力装置３を構成し、車両１に搭載される。車両１には、動力出力装置３、すなわち内燃機関５、デュアルクラッチ機構２０、第１及び第２変速機構３０，４０、及びモータ５０を協調して制御する制御手段として、動力出力装置用の電子制御装置１００（以下、単に「ＥＣＵ」と記す）が車両１に設けられている。

内燃機関５は、図示しない燃料噴射装置、点火装置、及びスロットル弁装置を備えている。これら装置は、ＥＣＵ１００により制御される。内燃機関５が発生した機械的動力は、出力軸（クランク軸）８から出力される。内燃機関５の出力軸８（以下、機関出力軸と記す）には、後述する駆動装置１０のデュアルクラッチ機構２０の入力側、例えば、クラッチハウジング１４ａ（図２参照）が結合される。ＥＣＵ１００は、内燃機関５の機関出力軸８から出力する機械的動力を調整することが可能となっている。なお、内燃機関５には、機関出力軸８の回転角位置（以下、クランク角と記す）を検出する図示しないクランク角センサが設けられており、クランク角に係る信号をＥＣＵ１００に送出している。

また、車両１には、原動機としての内燃機関５及びモータ５０からの機械的動力を、変速して、駆動輪８８に伝達する動力伝達装置として、機関出力軸８及びモータ５０からの機械的動力を変速してトルクを変化させて車両推進軸６６に伝達可能な駆動装置１０と、原動機から車両推進軸６６に伝達された機械的動力を、減速すると共に、駆動輪８８に係合する左右の駆動軸８０に分配する終減速装置７０が設けられている。

駆動装置１０は、第１クラッチ２１及び第２クラッチ２２のいずれかを用いて内燃機関５からの機械的動力を後述する変速機構に伝達するデュアルクラッチ機構２０と、内燃機関５から第１クラッチ２１を介して伝達される機械的動力を、第１入力軸２７で受けて、第１群の変速段のうちいずれか１つにより変速して、第１出力軸３７から車両推進軸６６に伝達可能な第１変速機構３０と、内燃機関５から第２クラッチ２２を介して伝達される機械的動力を、第２入力軸２８で受けて、第２群の変速段のうちいずれか１つにより変速して、第２出力軸４８から車両推進軸６６に伝達可能な第２変速機構４０を有している。

第１変速機構３０及び第２変速機構４０は、前進に第１速ギヤ段３１から第６速ギヤ段４６までの６つの変速段を有しており、後進に１つの変速段３９を有している。前進の変速段である第１速〜第６速ギヤ段３１〜４６の減速比は、第１速ギヤ段３１、第２速ギヤ段４２、第３速ギヤ段３３、第４速ギヤ段４４、第５速ギヤ段３５、第６速ギヤ段４６の順に小さくなるよう設定されている。

第１変速機構３０は、複数の歯車対を備えた平行軸歯車装置として構成されており、第１群の変速段は、奇数段、すなわち第１速ギヤ段３１と、第３速ギヤ段３３と、第５速ギヤ段３５に加えて、後進ギヤ段３９で構成されている。第１変速機構３０の前進の変速段３１，３３，３５のうち、第５速ギヤ段３５が最も高速側の変速段（最高速段）となっている。

第１速ギヤ段３１は、第１入力軸２７に結合されている第１速メインギヤ３１ａと、第１出力軸３７を中心に回転可能に設けられ、第１速メインギヤ３１ａと噛み合う第１速カウンタギヤ３１ｃと、第１速カウンタギヤ３１ｃと第１出力軸３７とを係合させることが可能な第１速カップリング機構３１ｅを有している。

ＥＣＵ１００が第１速ギヤ段３１を選択する、即ち第１速カップリング機構３１ｅを係合状態にして、第１速カウンタギヤ３１ｃと第１出力軸３７を係合させることで、第１入力軸２７からの機械的動力は、第１速メインギヤ３１ａ及び第１速カウンタギヤ３１ｃを介して第１出力軸３７に伝達される。これにより、第１変速機構３０は、第１入力軸２７から受けた機械的動力を、第１速ギヤ段３１により変速し、トルクを変化させて第１出力軸３７に伝達することが可能となっている。

第３速ギヤ段３３は、第１速ギヤ段３１と同様に、第１入力軸２７に結合されている第３速メインギヤ３３ａと、第１出力軸３７を中心に回転可能に設けられ、第３速メインギヤ３３ａと噛み合う第３速カウンタギヤ３３ｃと、第３速カウンタギヤ３３ｃと第１出力軸３７とを係合可能な第３速カップリング機構３３ｅを有している。

ＥＣＵ１００が第３速ギヤ段３３を選択する、即ち第３速カップリング機構３３ｅを係合状態にして、第３速カウンタギヤ３３ｃと第１出力軸３７を係合させることで、第１変速機構３０は、第１入力軸２７から受けた機械的動力を、第３速ギヤ段３３により変速し、トルクを変化させて、第１出力軸３７に伝達することが可能となっている。

また、第５速ギヤ段３５は、第１入力軸２７に結合されている第５速メインギヤ３５ａと、第１出力軸３７を中心に回転可能に設けられ、第５速メインギヤ３５ａと噛み合う第５速カウンタギヤ３５ｃと、第５速カウンタギヤ３５ｃと第１出力軸３７とを係合可能な第５速カップリング機構３５ｅを有している。

ＥＣＵ１００が第５速ギヤ段３５を選択する、即ち第５速カップリング機構３５ｅを係合状態にして、第５速カウンタギヤ３５ｃと第１出力軸３７とを係合させることで、第１変速機構３０は、第１入力軸２７から受けた機械的動力を、第５速ギヤ段３５により変速し、トルクを変化させて、第１出力軸３７に伝達することが可能となっている。

また、後進ギヤ段３９は、第１入力軸２７に結合されている後進メインギヤ３９ａと、後進メインギヤ３９ａと噛み合う後進中間ギヤ３９ｂと、後進中間ギヤ３９ｂと噛み合い、第１出力軸３７を中心に回転可能に設けられた後進カウンタギヤ３９ｃと、後進カウンタギヤ３９ｃと第１出力軸３７とを係合可能な後進カップリング機構３９ｅを有している。

ＥＣＵ１００が後進ギヤ段３９を選択する、即ち後進カップリング機構３９ｅを係合状態にして、後進カウンタギヤ３９ｃと第１出力軸３７とを係合させることで、第１変速機構３０は、第１入力軸２７から受けた機械的動力を、後進ギヤ段３９により、回転方向を逆方向に変えると共に変速し、トルクを変化させて第１出力軸３７に伝達することが可能となっている。

第１変速機構３０における各カップリング機構３１ｅ，３３ｅ，３５ｅ，３９ｅの係合状態と非係合状態（解放状態）との切替えは、図示しないアクチュエータを介してＥＣＵ１００により制御される。ＥＣＵ１００は、第１変速機構３０の各変速段３１，３３，３５，３９のうちいずれか１つの変速段を選択して、選択した変速段に対応するカップリング機構を係合状態にする。これにより、第１変速機構３０は、内燃機関５の機関出力軸８から第１入力軸２７が受けた機械的動力を、各変速段（奇数段）３１，３３，３５，３９のうちいずれか１つにより変速し、トルクを変化させて第１出力軸３７から出力することが可能となっている。

第１変速機構３０において、第１出力軸３７には、第１推進軸駆動ギヤ３７ｃが結合されており、当該第１推進軸駆動ギヤ３７ｃは、車両推進軸６６に結合された動力統合ギヤ５８と噛み合っている。これにより、第１変速機構３０は、第１入力軸２７から第１出力軸３７に伝達された機械的動力を、第１推進軸駆動ギヤ３７ｃから動力統合ギヤ５８を介して車両推進軸６６に伝達することが可能となっている。

一方、第２変速機構４０は、第１変速機構３０と同様に、複数の歯車対を備えた平行軸歯車装置として構成されており、第２群の変速段は、偶数段、すなわち第２速ギヤ段４２と、第４速ギヤ段４４と、第６速ギヤ段４６で構成されている。第２変速機構４０の変速段４２，４４，４６のうち、第２速ギヤ段４２が最も低速側の変速段となっている。

第２速ギヤ段４２は、第２入力軸２８に結合されている第２速メインギヤ４２ａと、第２出力軸４８を中心に回転可能に設けられ、第２速メインギヤ４２ａと噛み合う第２速カウンタギヤ４２ｃと、第２速カウンタギヤ４２ｃと第２出力軸４８とを係合可能な第２速カップリング機構４２ｅを有している。

ＥＣＵ１００が第２速ギヤ段４２を選択する、即ち第２速カップリング機構４２ｅを係合状態にして、第２速カウンタギヤ４２ｃと第２出力軸４８とを係合させることで、第２入力軸２８からの機械的動力は、第２速メインギヤ４２ａ及び第２速カウンタギヤ４２ｃを介して第２出力軸４８に伝達される。これにより、第２変速機構４０は、第２入力軸２８から受けた機械的動力を、第２速ギヤ段４２により変速し、トルクを変化させて、第２出力軸４８に伝達させることが可能となっている。

第４速ギヤ段４４は、第２入力軸２８に結合されている第４速メインギヤ４４ａと、第２出力軸４８を中心に回転可能に設けられ、第４速メインギヤ４４ａと噛み合う第４速カウンタギヤ４４ｃと、第４速カウンタギヤ４４ｃと第２出力軸４８とを係合可能な第４速カップリング機構４４ｅを有している。

ＥＣＵ１００が第４速ギヤ段４４を選択する、即ち第４速カップリング機構４４ｅを係合状態にして、第４速カウンタギヤ４４ｃと第２出力軸４８とを係合させることで、第２変速機構４０は、第２入力軸２８から受けた機械的動力を、第４速ギヤ段４４により変速し、トルクを変化させて、第２出力軸４８に伝達することが可能となっている。

また、第６速ギヤ段４６は、第２入力軸２８に結合されている第６速メインギヤ４６ａと、第２出力軸４８を中心に回転可能に設けられ、第６速メインギヤ４６ａと噛み合う第６速カウンタギヤ４６ｃと、第６速カウンタギヤ４６ｃと第２出力軸４８とを係合可能な第６速カップリング機構４６ｅを有している。

ＥＣＵ１００が第６速ギヤ段４６を選択する、即ち第６速カップリング機構４６ｅを係合状態にして、第６速カウンタギヤ４６ｃと第２出力軸４８とを係合させることで、第２変速機構４０は、第２入力軸２８から受けた機械的動力を、第６速ギヤ段４６により変速し、トルクを変化させて、第２出力軸４８に伝達することが可能となっている。

第２変速機構４０における各カップリング機構４２ｅ，４４ｅ，４６ｅの係合状態と非係合状態（解放状態）との切替えは、図示しないアクチュエータを介してＥＣＵ１００により制御される。ＥＣＵ１００は、第２変速機構４０の各変速段４２，４４，４６のうちいずれか１つの変速段を選択して、選択した変速段に対応するカップリング機構４２ｅ，４４ｅ，４６ｅを係合状態にする。これにより、第２変速機構４０は、内燃機関５の機関出力軸８及びモータ５０のロータ５２からの機械的動力を、第２入力軸２８から受けた機械的動力を、変速段（偶数段）４２，４４，４６のうちいずれか１つにより変速し、トルクを変化させて第２出力軸４８から出力することが可能となっている。

第２出力軸４８には、第２推進軸駆動ギヤ４８ｃが結合されており、第２推進軸駆動ギヤ４８ｃは、車両推進軸６６に結合された動力統合ギヤ５８と噛み合っている。第１変速機構３０は、第２入力軸２８から第２出力軸４８に伝達された機械的動力を、第２推進軸駆動ギヤ４８ｃから動力統合ギヤ５８を介して車両推進軸６６に伝達することが可能となっている。第２変速機構４０が第２出力軸４８から出力する機械的動力は、第１変速機構３０が第１出力軸３７から出力する機械的動力と、動力統合ギヤ５８において統合されて、車両推進軸６６に伝達される。

また、動力出力装置３の駆動装置１０には、原動機としてのモータ５０が設けられている。モータ５０は、供給された電力を機械的動力に変換して出力する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えた回転電機、いわゆるモータジェネレータである。モータ５０は、永久磁石式交流同期電動機で構成されており、後述するインバータ１１０から（三相）交流電力の供給を受けて回転磁界を形成するステータ５４と、回転磁界に引き付けられて回転するロータ５２とを有している。ロータ５２は、第２入力軸２８に結合されており、モータ５０が発生する機械的動力は、第２変速機構４０の第２入力軸２８に出力される。また、モータ５０は、第２出力軸４８からロータ５２に伝達された機械的動力を、交流電力に変換することも可能となっている。モータ５０は、後述するインバータ１１０を介して、ＥＣＵ１００により制御される。

また、動力出力装置３には、モータ５０に交流電力を供給する電力供給装置として、インバータ１１０が設けられている。インバータ１１０は、二次電池１２０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ５０に供給することが可能に構成されている。また、インバータ１１０は、モータ５０からの交流電力を直流電力に変換して二次電池１２０に回収することも可能に構成されている。このようなインバータ１１０からモータ５０への電力供給、及びモータ５０からの電力回収は、ＥＣＵ１００により制御される。

ＥＣＵ１００は、インバータ１１０を介して、モータ５０の電動機／発電機としての機能の切替えと、モータ５０のロータ５２から第２変速機構４０の第２入力軸２８に出力するトルクを調整することが可能となっている。なお、以下の説明において、モータ５０のロータ５２から機械的動力（トルク）を出力させることを、「力行」と記す。すなわち、モータ５０の力行は、ＥＣＵ１００により制御される。

また、動力出力装置３には、デュアルクラッチ機構２０に油圧を供給するために、モータ５０と第６速ギヤ段４６との間に、オイルポンプ９０が設けられている。オイルポンプ９０は、機械式のオイルポンプで構成されており、第２入力軸２８の回転、すなわちモータ５０のロータ５２の回転に応じて油圧を発生するよう構成されている。オイルポンプ９０が発生した油圧は、すなわちオイルポンプ９０が吐出したオイルは、供給管路９２によりデュアルクラッチ機構２０に導かれて、第１クラッチ２１及び第２クラッチ２２を駆動する油圧式アクチュエータ（図示せず）に供給される。

加えて、供給管路９２には、オイルポンプ９０から第１及び第２クラッチ２１，２２に供給される油圧を検出する油圧センサ９６が設けられている。油圧センサ９６は、検出した油圧に係信号を、ＥＣＵ１００に送出している。

また、動力出力装置３の駆動装置１０には、内燃機関５の機関出力軸８からの機械的動力を、第１変速機構３０及び第２変速機構４０のうちいずれか一方に伝達させる動力伝達手段として、デュアルクラッチ機構２０が設けられている。デュアルクラッチ機構２０は、機関出力軸８と第１変速機構３０の第１入力軸２７とを係合させることが可能な第１クラッチ２１と、機関出力軸８と第２変速機構４０の第２入力軸２８とを係合させることが可能な第２クラッチ２２とを有している。第１クラッチ２１及び第２クラッチ２２には、オイルポンプ９０から所定の圧力のオイルが供給されて作動することが可能となる。

第１クラッチ２１は、円板状の摩擦板を有し、摩擦板の摩擦力により機械的動力を伝達する摩擦式ディスククラッチ等で構成されている。第１クラッチ２１は、内燃機関５の機関出力軸８と第１変速機構３０の第１入力軸２７とを係合させることが可能に構成されている。第１クラッチ２１を係合状態にすることで、機関出力軸８と第１入力軸２７が係合して一体に回転することが可能となる。

第２クラッチ２２は、第１クラッチ２１と同様に、摩擦式ディスククラッチ等で構成されており、内燃機関５の機関出力軸８と第２変速機構４０の第２入力軸２８とを係合させることが可能に構成されている。第２クラッチ２２を係合状態にすることで、機関出力軸８と第２入力軸２８が係合して一体に回転することが可能となる。なお、第１クラッチ２１及び第２クラッチ２２には、湿式多板クラッチや、乾式単板クラッチを用いることができる。

第１クラッチ２１及び第２クラッチ２２の係合状態と非係合状態（解放状態）との切替えは、図示しないアクチュエータを介してＥＣＵ１００により制御される。ＥＣＵ１００は、デュアルクラッチ機構２０において、第１クラッチ２１又は第２クラッチ２２のうちいずれか一方を係合状態にして、他方を解放状態にすることで、内燃機関５からの機械的動力を、第１変速機構３０及び第２変速機構４０のうちいずれか一方を介して車両推進軸６６に伝達させることが可能となっている。

ここで、第１クラッチ２１と第２クラッチ２２で構成されるデュアルクラッチ機構２０の構造について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、デュアルクラッチ機構の構造を説明する模式図である。図３は、変形例のデュアルクラッチ機構の構造を説明する模式図である。

図２に示すように、デュアルクラッチ機構２０において、機関出力軸８には、デュアルクラッチ機構２０のクラッチハウジング１４ａが結合されている。すなわち、クラッチハウジング１４ａは、機関出力軸８と一体に回転する。クラッチハウジング１４ａは、後述する摩擦板２７ａ，２８ａを収容可能に構成されている。これに対して、第１変速機構３０の第１入力軸２７と、第２変速機構４０の第２入力軸２８は、同軸に配置されており、２重軸構造となっている。具体的には、第１入力軸２７は、中空シャフトとして構成されており、第１入力軸２７内には、第２入力軸２８が延びている。内側の軸である第２入力軸２８は、外側の軸である第１入力軸２７に比べて長く構成されている。機関出力軸８側から車両推進軸６６側に向かうに従って、まず、第１変速機構３０の各変速段のメインギヤ３１ａ，３３ａ，３５ａ，３９ａが配設されており、次に、第２変速機構４０の各変速段のメインギヤ４２ａ，４４ａ，４６ａが配設されている。

第１入力軸２７の端には、円板状の摩擦板２７ａが結合されており、一方、第２入力軸２８の端にも、同様に、摩擦板２８ａが結合されている。これら摩擦板２７ａ，２８ａは、上述のクラッチハウジング１４ａ内に収容されている。第１クラッチ２１は、摩擦板２７ａと対向して設けられた摩擦相手板（図示せず）と、摩擦相手板を駆動するアクチュエータ（図示せず）とを有している。摩擦相手板が摩擦板２７ａをクラッチハウジング１４ａに押し付けることで、第１クラッチ２１は、機関出力軸８と、第１変速機構３０の第１入力軸２７とを係合することが可能となっている。

これと同様に、第２クラッチ２２は、摩擦板２８ａに対向して設けられた摩擦相手板（図示せず）が、摩擦板２８ａをクラッチハウジング１４ａに押し付けることで、機関出力軸８と、第２変速機構４０の第２入力軸２８とを係合することが可能となっている。デュアルクラッチ機構２０における、第１及び第２クラッチ２１，２２にそれぞれ対応して設けられた摩擦相手板の駆動は、ＥＣＵ１００により制御されることとなる。

また、本実施例に係る変形例のデュアルクラッチ機構２０においては、図３に示すように、機関出力軸８の端に、駆動ギヤ１４ｃが結合されている。駆動ギヤ１４ｃには、第１ギヤ１６と、第２ギヤ１８が噛み合っており、第１ギヤ１６は、第１クラッチ２１に結合されており、第２ギヤ１８は、第２クラッチ２２に結合されている。第１クラッチ２１は、第１変速機構３０の第１入力軸２７と、機関出力軸８に係合する第１ギヤ１６とを係合可能に構成されている。一方、第２クラッチ２２は、第２変速機構４０の第２入力軸２８と、機関出力軸８に係合する第２ギヤ１８とを係合可能に構成されている。

第１及び第２クラッチ２１，２２は、それぞれ円板状の摩擦式クラッチ等の任意のクラッチで構成することができる。第１クラッチ２１及び第２クラッチ２２において交互に係合状態と解放状態を切替ることで、機関出力軸８から出力される内燃機関５の機械的動力は、駆動ギヤ１４ｃから、第１変速機構３０の第１入力軸２７、又は第２変速機構４０の第２入力軸２８のいずれかに伝達されることとなる。

以上のように構成されたデュアルクラッチ機構２０においては、図１に示すように、ＥＣＵ１００が第１クラッチ２１を係合状態にすると共に第２クラッチ２２を解放状態にすると、機関出力軸８と、第１入力軸２７、第１出力軸３７、動力統合ギヤ５８、車両推進軸６６が係合する。これにより、駆動装置１０は、内燃機関５からの機械的動力を、第１変速機構３０の変速段３１，３３，３５，３９のうちいずれか１つの変速段により変速して、車両推進軸６６に伝達することが可能となる。

一方、ＥＣＵ１００が第２クラッチ２２を係合状態にすると共に第１クラッチ２１を解放状態にすることで、機関出力軸８と、第２入力軸２８、第２出力軸４８、及び車両推進軸６６が係合する。これにより、駆動装置１０は、内燃機関５からの機械的動力を、第２変速機構４０の変速段４２，４４，４６のうちいずれか１つの変速段により変速して、車両推進軸６６に伝達することが可能となる。

また、第１クラッチ２１及び第２クラッチ２２は、これを構成する摩擦板又は摩擦相手板を操作するために、図示しない油圧式のアクチュエータ（図示せず）を有しており、オイルポンプ９０から所定の圧力でオイルが供給されて、係合動作を行うことが可能となる。つまり、第１クラッチ２１及び第２クラッチ２２は、所定の油圧の供給を受ける必要があり、所定圧以上の油圧が供給されて作動可能となる。

また、車両１には、原動機から車両推進軸６６に伝達された機械的動力を、減速すると共に、駆動輪８８に係合する左右の駆動軸８０に分配する終減速装置７０が設けられている。終減速装置７０は、車両推進軸６６に結合された駆動ピニオン６８と、駆動ピニオン６８と直交して噛み合うリングギヤ７２と、リングギヤ７２に固定された差動機構７４とを有している。終減速装置７０は、原動機すなわち内燃機関５及びモータ５０のうち少なくとも一方から車両推進軸６６に伝達された機械的動力を、駆動ピニオン６８及びリングギヤ７２により減速し、差動機構７４により左右の駆動軸８０に分配して、駆動輪８８を回転駆動することが可能となっている。このように、車両推進軸６６は、終減速装置７０を介して、駆動輪８８と係合しており、車両１の速度に応じて回転する。

以上のように構成された車両１において、動力出力装置３の制御手段としてのＥＣＵ１００は、内燃機関５のクランク角に係る信号、二次電池１２０の蓄電状態（ＳＯＣ）に係る信号、駆動輪８８の回転速度に係る信号、モータ５０のロータ５２の回転速度（以下、ロータ回転速度と記す）に係る信号等を検出している。また、ＥＣＵ１００は、第１変速機構３０及び第２変速機構４０において選択されている変速段、すなわちカップリング機構３１ｅ〜４６ｅの係合状態と、第１及び第２クラッチ２１，２２の係合状態とを検出している。

これら信号に基づいて、ＥＣＵ１００は、各種制御変数を検出している。制御変数には、内燃機関５の機関出力軸８の回転速度（以下、機関回転速度と記す）と、モータ５０のロータ５２の回転速度（以下、ロータ回転速度と記す）と、車両１の走行速度（以下、車速と記す）、二次電池１２０の蓄電状態等がある。

ＥＣＵ１００は、これら制御変数から、内燃機関５及びモータ５０の運転状態を把握して、駆動装置１０、詳細には、第１変速機構３０及び第２変速機構４０における変速段の選択、すなわち各カップリング機構３１ｅ〜４６ｅの係合状態と、第１クラッチ２１及び第２クラッチ２２の係合状態と、モータ５０が出力する機械的動力、及びロータ回転速度とを制御することが可能となっている。

以上のように構成された動力出力装置３は、第１クラッチ２１及び第２クラッチ２２を交互につなぎ替えることで、変速時において、機関出力軸８と車両推進軸６６との間における動力伝達の途切れを抑制しており、以下、これについて説明する。

まず、ＥＣＵ１００が第１及び第２変速機構３０，４０の変速段３１〜４６のうちいずれか１つの変速段を選択する。例えば、選択した変速段が第１変速機構３０の第１群（奇数段）の変速段３１〜３９のうち第１速ギヤ段３１である場合、ＥＣＵ１００は、第１速ギヤ段３１に対応する第１速カップリング機構３１ｅを係合状態にすると共にカップリング機構３３ｅ，３５ｅを解放状態にする。これと共に、ＥＣＵ１００は、第１クラッチ２１を係合状態にすると共に第２クラッチ２２を解放状態にする。これにより、駆動装置１０は、内燃機関５からの機械的動力を、第１入力軸２７で受け、第１群（奇数段）の変速段３１〜３９のうち選択した変速段である第１速ギヤ段３１により変速し、第１出力軸３７から車両推進軸６６に伝達して、駆動輪８８を回転駆動することができる。

このとき、ＥＣＵ１００は、第２変速機構４０の第２群（偶数段）の変速段４２，４４，４６のうち、第１変速機構３０において選択している第１速ギヤ段３１より一段高速（ハイギヤ）側の変速段である第２速ギヤ段４２に対応する第２速カップリング機構４２ｅを係合状態にすることで、第２変速機構４０の第２入力軸２８を空転させて、次の第２速ギヤ段４２への変速（アップシフト）時における第２クラッチ２２の係合動作に備えている。

そして、第２変速機構４０の第２群（偶数段）の変速段である第２速ギヤ段４２への変速（アップシフト）が選択されると、ＥＣＵ１００が、第１クラッチ２１を解放状態にしながら第２クラッチ２２を係合状態にすることで、駆動装置１０は、第１クラッチ２１と第２クラッチ２２とを掴み替える動作、いわゆる「クラッチ・トゥ・クラッチ」を行う。この動作により、駆動装置１０は、機関出力軸８からの動力伝達経路を、徐々に第１変速機構３０の第１入力軸２７から第２変速機構４０の第２入力軸２８に移していき、第２速ギヤ段４２への変速が完了することとなる。

このようにして、駆動装置１０は、奇数段である第１速ギヤ段３１から、偶数段である第２速ギヤ段４２への変速時において、機関出力軸８から車両推進軸６６への動力伝達に途切れを生じさせることなく変速することができる。

以上のように構成された車両１は、原動機として内燃機関５とモータ５０とを併用又は選択使用することが可能な「ハイブリッド車両」であり、様々な車両走行（走行モード）を実現することができる。例えば、原動機として内燃機関５のみを選択使用する「エンジン走行」、原動機として内燃機関５及びモータ５０を併用する「ＨＶ走行」、原動機としてモータ５０のみを選択使用する「モータ走行」等がある。これら車両走行は、運転者が要求する車両駆動力や、モータ５０に供給する電力を貯蔵する二次電池１２０の蓄電状態に応じて、ＥＣＵ１００により、逐次、自動的に切替えられる。以下に、各走行モードにおけるＥＣＵ１００の制御と、内燃機関５、第１クラッチ２１及び第２クラッチ２２、第１変速機構３０及び第２変速機構４０、及びモータ５０の動作を併せて説明する。

ＥＣＵ１００が、第１クラッチ２１を係合状態にすると共に第２クラッチ２２を解放状態にすることで、駆動装置１０は、内燃機関５の機関出力軸８からの機械的動力を、第１入力軸２７で受け、第１変速機構３０の変速段３１，３３，３５，３９のいずれか１つにより変速し、第１出力軸３７から車両推進軸６６に伝達して駆動輪８８を回転駆動することができる。このようにして、車両１は、原動機として内燃機関５のみを選択使用する「エンジン走行」を実現することができる。

この場合、車両推進軸６６には、動力統合ギヤ５８を介して第２出力軸４８が係合しているため、第２変速機構４０のカップリング機構４２ｅ，４４ｅ，４６ｅのいずれか１つが係合状態にある場合、第２入力軸２８と、これに係合するロータ５２は、車両１の走行速度（以下、車速と記す）に応じて回転することとなる。

このとき、ＥＣＵ１００がモータ５０を力行させて、ロータ５２から第２入力軸２８に出力トルクを伝達することで、駆動装置１０は、内燃機関５からの機械的動力とモータ５０からの機械的動力とを、それぞれ第１変速機構３０及び第２変速機構４０により変速し、動力統合ギヤ５８で統合して車両推進軸６６に伝達することができる。このようにして、車両１は、原動機として内燃機関５とモータ５０とを併用する「ＨＶ走行」を実現することができる。

また、ＥＣＵ１００が第１クラッチ２１を解放状態にすると共に第２クラッチ２２を係合状態にすることで、駆動装置１０は、機関出力軸８からの機械的動力を、第２入力軸２８で受け、第２変速機構４０の変速段４２，４４，４６のいずれか１つにより変速し、第２出力軸４８から車両推進軸６６に伝達して駆動輪８８を回転駆動することができ、車両１は、原動機として内燃機関５のみを選択使用する「エンジン走行」を実現することができる。

この場合、車両推進軸６６には、動力統合ギヤ５８を介して第１出力軸３７が係合しているため、第１変速機構３０のカップリング機構３１ｅ，３３ｅ，３５ｅ，３９ｅのいずれか１つが係合状態にある場合、第１入力軸２７は、車両１の走行速度（以下、車速と記す）に応じて回転することとなる。

このとき、ＥＣＵ１００がモータ５０を力行させて、ロータ５２から第２入力軸２８に出力トルクを伝達することで、駆動装置１０は、内燃機関５からの機械的動力とモータ５０からの機械的動力とを、第２入力軸２８で統合し、第２変速機構４０により変速して、動力統合ギヤ５８を介して車両推進軸６６に伝達することができ、車両１は、原動機として内燃機関５とモータ５０とを併用する「ＨＶ走行」を実現することができる。

一方、車両１にモータ走行を行わせる場合、上述のエンジン走行及びＨＶ走行の制御とは異なり、ＥＣＵ１００は、第１クラッチ２１及び第２クラッチ２２をいずれも解放状態に制御すると共に、モータ５０を力行させる。ＥＣＵ１００は、第２変速機構４０の変速段４２，４４，４６のうち、いずれか１つの変速段を選択して、当該変速段に対応するカップリング機構を係合状態にする。駆動装置１０は、モータ５０からの機械的動力を、第２入力軸２８で受け、第２変速機構４０の変速段４２，４４，４６のうち選択した変速段で変速して、第２出力軸４８から車両推進軸６６に伝達する。

このような車両１のモータ走行中においては、ＥＣＵ１００が第１及び第２クラッチ２１，２２の双方を解放状態にしているため、モータ５０の力行により、非作動状態にある内燃機関５の機関出力軸８が回転駆動されて、内燃機関５のポンピングロス等の動力損失が生じてしまうことを防止している。

以上のように本実施例に係る動力出力装置３は、原動機として内燃機関５とモータ５０とを備えており、内燃機関５とモータ５０と併用又は選択使用して車両１を推進することが可能となっている。動力出力装置３は、非作動状態にある内燃機関５の機関出力軸８を、モータ５０からの機械的動力により回転駆動することで、ファイアリングを行って内燃機関５を始動させることが可能となっている。なお、非作動状態にある内燃機関５の機関出力軸８を、外部動力により回転駆動することを、以下の説明において「クランキング」と記す。

このような動力出力装置３において、内燃機関５及びモータ５０の双方が非作動状態にある場合、第２クラッチ２２には、オイルポンプ９０から油圧が供給されておらず、解放状態にある第２クラッチ２２は、係合動作を行って係合状態にすることができない。内燃機関５の始動を行うため、モータ５０からの機械的動力を機関出力軸８に伝達させるには、第２クラッチ２２を係合状態にする必要がある。この第２クラッチ２２の係合動作を行うには、モータ５０の力行を開始し、モータ５０のロータ５２の回転速度（以下、ロータ回転速度と記す）、すなわち第２入力軸２８の回転速度を上昇させて、オイルポンプ９０から第２クラッチ２２に供給される油圧が、第２クラッチ２２の係合動作に必要な油圧に達しないと、第２クラッチ２２を係合状態にすることはできない。

しかし、モータ５０のロータ回転速度を所定速度まで上昇させて、第２クラッチ２２に供給される油圧が係合動作に必要な油圧に達した状態で、第２クラッチ２２の係合動作を行おうとすると、第２クラッチ２２は、ロータ５２に結合されて所定速度で回転している第２入力軸２８と、静止状態にある機関出力軸８との間に、回転速度差が付いた状態で係合動作を行うこととなるため、当該回転速度差に起因する振動が第２クラッチ２２に生じてしまうことがある。

そこで、本実施例に係る動力出力装置において、制御手段としてのＥＣＵは、内燃機関の始動を行う際に、検出された油圧が予め設定された最低作動圧以上となるようモータのロータ回転速度を上昇させた後、ロータ回転速度を、当該最低作動圧に達した時点の回転速度に比べて低下させて第２クラッチを係合状態にすることを特徴としている。以下に、車両停止中において、ＥＣＵが実行する内燃機関の始動に係る制御処理（以下、単に「始動制御」と記す）について、図１、図４及び図５を用いて説明する。図４は、ＥＣＵが実行する始動制御を示すフローチャートである。図５は、内燃機関が始動する際のモータのロータ回転速度を示すタイミングチャートである。

車両１の停止中において、内燃機関５及びモータ５０は非作動状態にあり、機関出力軸８は静止している。そして、ＥＣＵ１００は、車両１の運転者により内燃機関５の始動が指示された場合や二次電池１２０の蓄電状態が所定値以下に低下した場合等、内燃機関５の始動が必要であると判断した場合や、他の制御ルーチンから内燃機関５の始動要求を受けた場合に、以下の始動制御を実行する。

なお、内燃機関５の始動制御が開始される以前において、ＥＣＵ１００は、第１クラッチ２１及び第２クラッチ２２を双方とも解放状態にすると共に、第２変速機構４０のカップリング機構４２ｅ，４４ｅ，４６ｅを全て解放状態にしている。これにより、駆動装置１０は、モータ５０を力行させると、ロータ５２と係合する第２入力軸２８が回転して、オイルポンプ９０が駆動されるが、モータ５０からの機械的動力は、第２出力軸４８には伝達されない状態となっている。

まず、ステップＳ１０２において、ＥＣＵ１００は、内燃機関５の始動要求を受けて、モータ５０を力行させて、オイルポンプ９０により油圧を発生させる。モータ５０の力行開始、即ちロータ５２及び第２入力軸２８の回転開始に応じてオイルポンプ９０は作動開始する。モータ５０の力行開始、すなわちオイルポンプ９０が油圧の発生を開始するタイミングを図５に時点Ｔ１で示す。この時点Ｔ１より、ＥＣＵ１００は、モータ５０のロータ回転速度を上昇させて、オイルポンプ９０から第２クラッチ２２に油圧を供給する。モータ５０のロータ回転速度が上昇するに従って、オイルポンプ９０から第２クラッチ２２に供給されるオイル量は増大し油圧が上昇していく。ＥＣＵ１００は、この第２クラッチに供給される油圧を、油圧センサ９６を介して検出している。

そして、ステップＳ１１０において、ＥＣＵ１００は、油圧センサ９６により検出された油圧、すなわち第２クラッチ２２に供給される油圧が、予め設定された最低作動圧以上となったか否かを判定する。なお、最低作動圧は、第２クラッチ２２が十分に係合動作を行うことが可能な油圧に設定されている。最低作動圧は、予め適合実験等により求められており、制御定数としてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。

第２クラッチ２２に供給される油圧が、最低作動圧を下回る（Ｎｏ）と判定された場合、ＥＣＵ１００は、モータ５０のロータ回転速度の上昇を継続して、第２クラッチ２２に供給される油圧をさらに上昇させる。

一方、第２クラッチ２２に供給される油圧が、最低作動圧以上となった（Ｙｅｓ）と判定された場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１１２において、ロータ回転速度を低下させる。ＥＣＵ１００は、第２クラッチ２２に供給される油圧が最低作動圧に達した時点Ｔ２においてロータ回転速度の低下を開始する。ＥＣＵ１００は、最低作動圧に達した時点Ｔ２から時間が経過するに従って、ロータ回転速度が低下するようモータ５０を制御する。このようにして、時点Ｔ２以降は、時点Ｔ２のロータ回転速度Ｓ２に比べてロータ回転速度が低いものとなる。ロータ回転速度の低下は、ＥＣＵ１００がモータ５０の力行を停止することや、モータ５０を発電機として機能させてロータ５２を制動することで実現することができる。

そして、ＥＣＵ１００は、ロータ回転速度が予め設定されたクラッチ係合回転速度Ｓ１まで低下した時点Ｔ３ａにおいて、第２クラッチ２２を係合状態にして、機関出力軸８と第２入力軸２８とを係合させる（Ｓ１１４）。この時点Ｔ３ａから、モータ５０がロータ５２から第２入力軸２８に出力する機械的動力を、第２クラッチ２２を介して機関出力軸８に伝達させることが可能となる。

なお、クラッチ係合回転速度Ｓ１は、当該回転速度で回転している第２入力軸２８と、静止している機関出力軸８とを第２クラッチ２２が係合させても、第２入力軸２８と機関出力軸８の回転速度差に起因する振動が生じないような回転速度に設定されている。なお、クラッチ係合回転速度Ｓ１は、予め適合実験等により求められており、制御定数としてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。

この時点Ｔ３ａから、ＥＣＵ１００は、モータ５０が出力するトルクを増大させて、機関出力軸８の回転駆動すなわちクランキングを行う（Ｓ１１６）。時点Ｔ３ａからロータ回転速度は、上昇していく。

そして、ステップＳ１１８に進み、ＥＣＵ１００は、内燃機関５のファイアリング制御を実行する。具体的には、機関回転速度が、予め設定された回転速度に達した時点Ｔ４ａにおいて、内燃機関５の筒内混合気への着火を開始して初爆を行う。そして、内燃機関５を、機関出力軸８から機械的動力を出力可能な作動状態にする。

このようにして、ＥＣＵ１００は、第２クラッチ２２に供給される油圧が予め設定された最低作動圧以上となるようモータ５０のロータ回転速度を上昇させた後、ロータ回転速度を、最低作動圧に達した時点Ｔ２のロータ回転速度Ｓ２に比べて低下させる。ＥＣＵ１００は、予め設定されたクラッチ係合回転速度Ｓ１まで低下させて、第２クラッチ２２を係合状態にする。

ＥＣＵ１００は、ロータ回転速度を油圧が最低作動圧以上となるまでロータ回転速度を上昇させているので、この時点Ｔ２において第２クラッチ２２は、良好に係合動作を行うことが可能となる。その後、ＥＣＵ１００は、ロータ回転速度を、最低作動圧に達した時点Ｔ２のロータ回転速度Ｓ２から、クラッチ係合回転速度Ｓ１まで低下させて、第２クラッチ２２を係合状態にしている。このようにロータ回転速度を低下させることで、第２入力軸２８と機関出力軸８の回転速度差が時点Ｔ２に比べてより小さい状態を作り出して第２クラッチ２２の係合動作を行うため、当該回転速度差に起因して第２クラッチ２２に生じる振動を抑制することができる。

以上に説明したように本実施例においては、内燃機関５の機関出力軸８及びモータ５０のロータ５２からの機械的動力を、当該ロータ５２に係合している第２入力軸２８で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して、第２出力軸２８から車両推進軸６６に伝達可能な第２変速機構４０と、最低作動圧の油圧を受けて作動可能となり、機関出力軸８と第２入力軸２８とを係合可能な第２クラッチ２２と、モータ５０のロータ回転速度に応じて発生した油圧を第２クラッチ２２に供給可能なオイルポンプ９０と、オイルポンプ９０から第２クラッチ２２に供給される油圧を検出可能な油圧検出手段としての油圧センサ９６と、第２クラッチ２２の係合状態と、モータ５０のロータ回転速度とを制御可能な制御手段としてのＥＣＵ１００とを有している。

ＥＣＵ１００は、内燃機関５の始動を行う際に、油圧センサ９６により検出された油圧が、予め設定された最低作動圧以上となるようロータ回転速度を上昇させた後、ロータ回転速度を、当該最低作動圧に達した時点Ｔ２のロータ回転速度Ｓ２に比べて低下させて、第２クラッチ２２を係合状態にするものとしたので、第２入力軸２８と機関出力軸８の回転速度差が、最低作動圧に達した時点に比べて小さい状態を作り出して第２クラッチ２２の係合動作を行うことができ、当該回転速度差に起因して第２クラッチ２２に生じる振動を抑制することができる。

また、本実施例においては、モータ５０のロータ回転速度を、予め設定されたクラッチ係合回転速度Ｓ１まで低下させて第２クラッチ２２を係合状態にするものとした。予め適合実験等を行って、クラッチ係合回転速度Ｓ１を、第２クラッチ２２の係合動作時に振動が生じないような値に設定しておくことで、第２クラッチ２２の係合動作時に生じる振動をより確実に抑制することができる。

本実施例に係る動力出力装置の構成について、図６を用いて説明する。図６は、動力出力装置を備えた車両の概略構成を示す模式図である。本実施例に係る動力出力装置において、内燃機関には、機関出力軸を回転駆動可能なスタータモータが設けられており、制御手段としてのＥＣＵが、始動要求を受けてスタータモータを作動させ、機関出力軸の回転速度である機関回転速度を上昇させる機関回転速度上昇手段を備え、ロータ回転速度と機関回転速度が略一致させて第２クラッチを係合状態にする点で、第１実施例とは異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例１と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例に係る動力出力装置３Ｂは、内燃機関５Ｂと駆動装置１０から構成されており、車両１Ｂに搭載される。内燃機関５Ｂには、機関出力軸８を回転駆動するため、スタータモータ７が装着されている。スタータモータ７の出力軸７ａは、機関出力軸８と係合している。スタータモータ７は、巻線式直流電動機いわゆるブラシ付きＤＣモータで構成されており、出力軸７ａの回転速度と、出力トルクは、略反比例の関係にある。すなわち回転速度が低いほど、高いトルクを出力することが可能となっている。スタータモータ７における作動と非作動の切替え、及び作動時間は、ＥＣＵ１００Ｂにより制御される。ＥＣＵ１００Ｂは、スタータモータ７を作動させて機関出力軸８を回転駆動することで、モータ５０を用いることなく内燃機関５Ｂのクランキングを行うことが可能となっている。

このように構成された動力出力装置３Ｂは、内燃機関５Ｂを非作動状態にして車両走行を行うことがあるため、原動機として内燃機関のみを備えるものに比べて、内燃機関５Ｂを始動する回数が多く、クランキングを行う頻度が高い。このため、ブラシ付き直流電動機であるスタータモータ７のみを用いて内燃機関５Ｂのクランキングを行ったのでは、スタータモータ７の耐久性の点で問題が生じる虞がある。

一方、実施例１のように、第２入力軸２８にロータ５２が係合するモータ５０のみを用いてクランキングを行う場合、第２クラッチ２２の係合動作に必要な油圧をオイルポンプ９０により確保できるものの、原動機として設けられたモータ５０は、スタータモータ７のように短時間に高トルクを出力するものではないため、第２クラッチ２２を係合状態にしてから内燃機関５Ｂのファイアリングを行うことが可能な回転速度（以下、初爆回転速度と記す）まで機関出力軸８の回転速度を上昇させるのに時間を要するという問題がある。

加えて、モータ５０のみを用いてクランキングを行う場合、第２クラッチ２２に供給される油圧が予め設定された最低作動圧以上となるようロータ回転速度を上昇させてから、最低作動圧に達した時点から、予め設定されたクラッチ係合回転速度までロータ回転速度を低下させる必要があるため、内燃機関５Ｂの始動要求を受けてから第２クラッチ２２を係合状態にするまでに時間を要するという問題もある。

そこで、本実施例に係る動力出力装置３Ｂでは、駆動装置１０に原動機として設けられたモータ５０と、内燃機関５Ｂに設けられたスタータモータ７とを併用してクランキングを行うことで内燃機関５Ｂを始動させる。以下に、車両停止中において、ＥＣＵが実行する内燃機関の始動制御について、図６〜図８を用いて説明する。図７は、ＥＣＵが実行する始動制御を示すフローチャートである。図８は、内燃機関が始動する際におけるモータのロータ回転速度と機関回転速度を示すタイミングチャートである。

車両停止中において、内燃機関５Ｂは非作動状態にあり、機関出力軸８は静止している。そして、ＥＣＵ１００Ｂは、内燃機関５Ｂの始動が必要であると判断した場合や、他の制御ルーチンから内燃機関５Ｂの始動要求を受けた場合に、以下の始動制御を実行する。なお、内燃機関５Ｂの始動制御が開始される以前において、ＥＣＵ１００は、第１クラッチ２１及び第２クラッチ２２を双方とも解放状態にすると共に、第２変速機構４０のカップリング機構４２ｅ，４４ｅ，４６ｅを全て解放状態にしている。

図７に示すように、まず、ステップＳ２０２において、ＥＣＵ１００Ｂは、内燃機関５Ｂの始動要求を受けて、モータ５０を力行させて、オイルポンプ９０により油圧を発生させる。モータ５０の力行開始、すなわちオイルポンプ９０が油圧の発生を開始するタイミングを図８に時点Ｔ１で示す。モータ５０のロータ回転速度が上昇するに従って、第２クラッチ２２が受ける油圧が上昇していく。

この時点Ｔ１において、ＥＣＵ１００Ｂは、内燃機関５Ｂの始動要求を受けて、スタータモータ７を作動状態にして、クランキングを開始する（Ｓ２０６）。スタータモータ７は、出力軸７ａからの機械的動力により機関出力軸８を回転駆動する。これにより、内燃機関５Ｂの機関回転速度は、図８に示すように始動要求を受けた時点Ｔ１より上昇していく。

そして、ステップＳ２１０において、ＥＣＵ１００Ｂは、第２クラッチ２２が受ける油圧が、予め設定された最低作動圧以上となったか否かを判定する。当該油圧が最低作動圧を下回る（Ｎｏ）と判定された場合、ＥＣＵ１００Ｂは、モータ５０のロータ回転速度の上昇を継続して、第２クラッチ２２が受ける油圧をさらに上昇させる。

一方、第２クラッチ２２が受ける油圧が、最低作動圧以上となった（Ｙｅｓ）と判定された場合、ＥＣＵ１００Ｂは、ステップＳ２１２において、ロータ回転速度を低下させる。ＥＣＵ１００Ｂは、第２クラッチ２２が受ける油圧が最低作動圧に達した時点Ｔ２においてロータ回転速度の低下を開始する。ＥＣＵ１００Ｂは、最低作動圧に達した時点Ｔ２から時間が経過するに従って、ロータ回転速度が低下するようモータ５０を制御する。

そして、ステップＳ２１４において、ＥＣＵ１００Ｂは、時点Ｔ１より上昇している機関回転速度と、時点Ｔ２より低下しているロータ回転速度が、略一致したか否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ１００Ｂは、ロータ５２と係合する第２入力軸２８と機関出力軸８との間に回転速度差がなくなったか否かを判定している。機関回転速度とロータ回転速度が未だ一致していない（Ｎｏ）と判定された場合、ＥＣＵ１００Ｂは、モータ５０のロータ回転速度の低下と、スタータモータ７の作動による機関回転速度の上昇とを継続する。

一方、機関回転速度とロータ回転速度が略一致した（Ｙｅｓ）と判定された場合、ＥＣＵ１００Ｂは、第２クラッチ２２を係合状態にして、機関出力軸８と第２入力軸２８とを係合させる（Ｓ２１６）。この時点Ｔ３ｃから、モータ５０がロータ５２から第２入力軸２８に出力する機械的動力を、第２クラッチ２２を介して機関出力軸８に伝達させることが可能となる。

この時点Ｔ３ｃから、ＥＣＵ１００Ｂは、モータ５０が出力するトルクを増大させる（Ｓ２１８）。加えて、ＥＣＵ１００Ｂは、時点Ｔ３ｃ以降も、スタータモータ７の作動を継続させる。このようにして、ＥＣＵ１００Ｂは、第２クラッチ２２が係合状態にした時点Ｔ３ｃ以降は、スタータモータ７と、原動機としてのモータ５０とを併用して機関出力軸８を回転駆動する。この時点Ｔ３ｃ以降、ロータ回転速度及び機関回転速度は、同じ速度で上昇していく。

そして、ステップＳ２２０に進み、ＥＣＵ１００Ｂは、内燃機関５Ｂのファイアリング制御を実行する。具体的には、機関回転速度が、予め設定されたファイアリング可能回転速度に達した時点Ｔ４ｃにおいて、内燃機関５の筒内混合気への着火（ファイアリング）を開始して初爆を行う。そして、内燃機関５Ｂを、機関出力軸８から機械的動力を出力可能な作動状態にする。

このようにして、ＥＣＵ１００Ｂは、始動要求を受けてスタータモータ７を作動させ、時点Ｔ１から機関回転速度を上昇させると共に、モータ５０のロータ回転速度を最低作動圧に達する時点Ｔ２まで上昇させる。その時点Ｔ２以降、ＥＣＵ１００Ｂは、モータ５０のロータ回転速度を、スタータモータ７により上昇している機関回転速度と略一致する（（時点Ｔ３ｃ）まで低下させてから、第２クラッチ２２を係合状態にする。

この時点Ｔ３ｃにおいて、機関出力軸８と第２入力軸２８は、略同一の回転速度で回転しているため、第２クラッチ２２の係合動作を行っても回転速度差に起因する振動が生じることがない。加えて、供給される油圧が最低作動圧に達して第２クラッチ２２が作動可能となった時点Ｔ２から、第２クラッチ２２の係合状態にする時点Ｔ３ｃまでに要する時間を短縮することができる。

そして、第２クラッチ２２を係合状態にした時点Ｔ３ｃからは、内燃機関５Ｂに設けられたスタータモータ７と、原動機として駆動装置１０に設けられたモータ５０とを併用して、機関出力軸８の回転駆動することでクランキングを行う。これにより、第２クラッチ２２を係合状態にした時点Ｔ３から、内燃機関５Ｂにおいてファイアリングを開始する時点Ｔ４ｃまでに要する時間を短縮することができる。

以上に説明したように本実施例においては、内燃機関５Ｂには、機関出力軸８を回転駆動可能なスタータモータ７が設けられており、ＥＣＵ１００Ｂ（制御手段）は、内燃機関５Ｂの始動要求を受けて、スタータモータ７を作動させて機関出力軸８の回転速度（機関回転速度）を上昇させると共に、最低作動圧に達した時点Ｔ２から、モータ５０のロータ回転速度を機関回転速度と略一致するまで低下させてから第２クラッチ２２を係合状態にするものとした。

これにより、駆動装置１０は、機関出力軸８と第２入力軸２８との間に回転速度差が実質的にない状態において第２クラッチ２２の係合動作を行うこととなるため、当該回転速度差に起因して第２クラッチ２２に生じる振動を防止することができる。加えて、最低作動圧に達してから、第２クラッチ２２を係合状態にするまでに要する時間を短縮することができる。

また、本実施例においては、第２クラッチ２２を係合状態にした後、スタータモータ７と原動機としてのモータ５０とを併用して機関出力軸８を回転駆動するものとしたので、第２クラッチ２２を係合状態にした後、機関回転速度の上昇を速やかに行うことができ、内燃機関５Ｂのファイアリング開始までに要する時間を短縮することができる。

なお、本実施例においては、第２クラッチ２２を係合状態にしてから、モータ５０及びスタータモータ７を併用して、機関回転速度をファイアリング可能回転速度まで上昇させて内燃機関５Ｂのファイアリングを開始するものとしたが、内燃機関５Ｂの始動の態様は、これに限定されるものではない。例えば、モータ５０のロータ回転速度と機関回転速度が略一致するまでに、機関回転速度がファイアリング可能回転速度に達した場合には、第２クラッチ２２を係合状態にすることなく、内燃機関５Ｂにおいてファイアリングを開始するものとしても良い。

なお、上述した各実施例において、動力出力装置（３；３Ｂ）は、内燃機関（５;５Ｂ）及びモータ５０からの機械的動力を統合して、車両推進軸６６に伝達するものとしたが、本発明に係る推進軸の態様は、これに限定されるものではない。例えば、動力出力装置が、内燃機関及びモータからの機械的動力を統合して、駆動輪と同一の回転速度で回転する駆動軸（ドライブシャフト）に直接、伝達するものとしても良い。

また、上述した各実施例において、第１変速機構３０の第１群の変速段３１，３３，３５，３９は、後進ギヤ段を含む奇数段で構成されており、第２変速機構４０の第２群の変速段４２，４４，４６は、偶数段で構成されているものとしたが、第１及び第２変速機構における変速段の構成は、これに限定されるものではない。例えば、第１変速機構の第１群の変速段を偶数段と後進段で構成し、第２変速機構の第２群の変速段を奇数段で構成する斧としても良い。

また、上述した各実施例において、動力出力装置（３；３Ｂ）に原動機として設けられたモータ５０は、供給された電力を機械的動力に変換して出力する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えたモータジェネレータであるものとしたが、本発明に係るモータは、これに限定されるものではない。原動機としてのモータは、変速機構の入力軸に機械的動力を出力できれば良く、例えば、供給電力を機械的動力に変換して出力する機能のみを有する電動機として構成しても良い。

以上のように、本実施例に係る動力出力装置は、原動機として内燃機関とモータとを備えたハイブリッド車両に有用であり、特に、デュアルクラッチ式変速機を備えた車両に有用である。

実施例１に係る動力出力装置を備えた車両の概略構成を示す模式図である。 実施例１に係るデュアルクラッチ機構の構造を説明する模式図である。 実施例１に係る変形例のデュアルクラッチ機構の構造を説明する模式図である。 実施例１に係る動力出力装置の制御手段（ＥＣＵ）が実行する始動制御を示すフローチャートである。 実施例１に係る内燃機関が始動する際のモータのロータ回転速度を示すタイミングチャートである。 実施例２に係る動力出力装置を備えた車両の概略構成を示す模式図である。 実施例２に係る動力出力装置の制御手段（ＥＣＵ）が実行する始動制御を示すフローチャートである。 実施例２に係る内燃機関が始動する際のモータのロータ回転速度と機関回転速度とを示すタイミングチャートである。

符号の説明

１，１Ｂ 車両
３，３Ｂ 動力出力装置
５，５Ｂ 内燃機関
７ スタータモータ
８ 機関出力軸
１０ 駆動装置
２０ デュアルクラッチ機構
２１ 第１クラッチ
２２ 第２クラッチ
２７ 第１入力軸
２８ 第２入力軸
３０ 第１変速機構
３１，３３，３５，３９ ギヤ段（変速段）
３７ 第１出力軸
４８ 第２出力軸
４０ 第２変速機構
４２，４４，４６ ギヤ段（変速段）
５０ モータ（モータジェネレータ）
５２ ロータ
５８ 動力統合ギヤ
５８ｅ カップリング機構
６６ 車両推進軸（推進軸）
７０ 終減速装置
８０ 駆動軸
８８ 駆動輪
９０ オイルポンプ
９６ 油圧センサ
１００，１００Ｂ 動力出力装置用電子制御装置（ＥＣＵ、制御手段）

Claims (4)

1. 原動機として内燃機関とモータとを備え、内燃機関の機関出力軸及びモータのロータから出力される機械的動力を、変速機構により変速して推進軸に出力可能な動力出力装置であって、
   機関出力軸からの機械的動力を第１入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して、第１出力軸から推進軸に伝達可能な第１変速機構と、
   機関出力軸及びロータからの機械的動力を第２入力軸で受け、複数の変速段のうちいずれか１つにより変速して、第２出力軸から推進軸に伝達可能な第２変速機構と、
   機関出力軸と第１入力軸とを係合可能な第１クラッチと、
   予め設定された最低作動圧以上の油圧を受けて作動可能となり、機関出力軸と第２入力軸とを係合可能な第２クラッチと、
   モータのロータ回転速度に応じて発生した油圧を、第２クラッチに供給可能なオイルポンプと、
   オイルポンプから第２クラッチに供給される油圧を検出可能な油圧検出手段と、
   第２クラッチの係合状態と、モータのロータ回転速度とを制御可能な制御手段と、
   を有し、
   制御手段は、
   内燃機関の始動を行う際に、
   油圧検出手段により検出された油圧が最低作動圧以上となるようロータ回転速度を上昇させた後、
   ロータ回転速度を、当該最低作動圧に達した時点のロータ回転速度に比べて低下させて、第２クラッチを係合状態にする
   ことを特徴とする動力出力装置。
2. 請求項１に記載の動力出力装置において、
   制御手段は、
   前記モータのロータ回転速度を、予め設定されたクラッチ係合回転速度まで低下させて第２クラッチを係合状態にする
   ことを特徴とする動力出力装置。
3. 請求項１に記載の動力出力装置において、
   内燃機関には、機関出力軸を回転駆動可能なスタータモータが設けられており、
   制御手段は、
   始動要求を受けてスタータモータを作動させて、機関回転速度を上昇させると共に、
   前記モータのロータ回転速度を機関回転速度と略一致するまで低下させて第２クラッチを係合状態にする
   ことを特徴とする動力出力装置。
4. 請求項３に記載の動力出力装置において、
   制御手段は、
   第２クラッチを係合状態にした後は、スタータモータと、原動機としてのモータとを併用して機関出力軸を回転駆動する
   ことを特徴とする動力出力装置。

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