JP4973356B2 - 車両用動力伝達装置の制御装置 - Google Patents

車両用動力伝達装置の制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、主変速部と副変速部とを備えた車両用動力伝達装置の制御装置であって、その車両用動力伝達装置の耐久性の低下を抑える技術に関するものである。
従来から、直列的に連結された主変速機と副変速機とを有する自動変速機において、その副変速機の変速段を高速段又は低速段に自動的に切り換える制御を実行する自動変速機を備えた車両用動力伝達装置の制御装置が知られている。例えば、特許文献１の制御装置がそれである。その制御装置は、運転者の要求する車両加速度を得るため、必要に応じてエンジンブレーキ力を得るため、又は／及び燃費の悪化を防止するため、車両加速度とスロットル開度とをパラメータとする所定の変速マップに基づいて上記副変速機を自動的に変速するものであった。
特公平６−６０６７７号公報 特開２００５−２６４７６２号公報
一般に、上記副変速機の低速段は岩石路などの悪路を走行する場合に用いられ、通常の平坦路では上記副変速機の高速段が用いられる。そして、上記副変速機の高速段での走行に対して低速段での走行は、同一車速で比較すると前記主変速機や副変速機内の回転要素が高回転化する場合が多い。従って、上記副変速機の低速段で高車速の走行が継続されると、前記車両用動力伝達装置の耐久性が低下する可能性があった。しかし、前記特許文献１の車両用動力伝達装置の制御装置は、その車両用動力伝達装置の耐久性が低下することを抑える目的で上記副変速機を自動的に変速するものではなかった。
また、特許文献２に示されるような、エンジンに連結された差動機構と第１電動機と第２電動機とを有する差動部と、その差動部に直列に連結され自動的に変速される自動変速部とを備えたハイブリッド車両に用いられる動力伝達装置の制御装置において、その自動変速部の出力軸と駆動輪との間に上記特許文献１で用いられているような副変速機が手動変速の副変速機として設けられていることを想定した場合、上記副変速機の高速段で本来走行するような高車速でその副変速機が低速段に選択されて走行していても、運転者はそれに気付かずその走行を継続し、それが上記動力伝達装置の耐久性に影響することが考えられた。なぜなら、特許文献２の図１からも判るように上記差動部（差動機構）の差動作用により上記自動変速部の入力回転速度に余り拘束されずに上記エンジンの回転速度を維持できるので、そのエンジンの高回転化によるエンジン音の増大ということが殆ど無いまま、上記第２電動機等の上記動力伝達装置の回転要素が高回転化する場合があるからである。それに、車両の遮音性が高い場合や車内外の騒音レベルが高い場合などには、もしエンジン音が増大したとしても運転者はそれに気付かない場合が考えられるからである。
本発明は、以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、主変速部と副変速部とを備えた車両用動力伝達装置の制御装置であって、その車両用動力伝達装置の耐久性の低下を抑える制御装置を提供することにある。
かかる目的を達成するために、請求項１に係る発明は、（ａ）主変速部と副変速部とを備えた車両用動力伝達装置の制御装置であって、（ｂ）前記主変速部は、内燃機関と駆動輪との間に連結された差動機構とその差動機構に動力伝達可能に連結された差動用電動機とを有しその差動用電動機の運転状態が制御されることによりその差動機構の差動状態が制御される電気式差動部を含み、（ｃ）その電気式差動部の差動状態は、前記副変速部の選択された変速段にて、前記内燃機関の出力トルクと回転速度との予め定められた関係に従ってその内燃機関が作動させられるように制御され、（ｄ）前記副変速部で選択された変速段と車両の走行状態との関係から、その副変速部で選択された変速段が前記車両用動力伝達装置の耐久性を低下させる変速段であるか否かを判断する耐久性判断手段を備え、（ｅ）その耐久性判断手段により前記耐久性を低下させる変速段であるとの判断が為された場合には、前記副変速部を自動的に変速させるものであり、（ｆ）前記耐久性を低下させると判断された前記副変速部の変速段において所定の車速判定値を超えた車速で走行した継続走行距離が所定の走行距離判定値を超えるまで、前記耐久性を低下させると判断された前記副変速部の変速段での走行は許容されることを特徴とする。
請求項２に係る発明では、前記副変速部を自動的に変速させることは、前記継続走行距離が前記所定の走行距離判定値を超えた場合に実行されることを特徴とする。
請求項３に係る発明では、（ａ）主変速部と副変速部とを備えた車両用動力伝達装置の制御装置であって、（ｂ）前記主変速部は、内燃機関と駆動輪との間に連結された差動機構とその差動機構に動力伝達可能に連結された差動用電動機とを有しその差動用電動機の運転状態が制御されることによりその差動機構の差動状態が制御される電気式差動部を含み、（ｃ）その電気式差動部の差動状態は、前記副変速部の選択された変速段にて、前記内燃機関の出力トルクと回転速度との予め定められた関係に従ってその内燃機関が作動させられるように制御され、（ｄ）前記副変速部で選択された変速段と車両の走行状態との関係から、その副変速部で選択された変速段が前記車両用動力伝達装置の耐久性を低下させる変速段であるか否かを判断する耐久性判断手段を備え、（ｅ）その耐久性判断手段により前記耐久性を低下させる変速段であるとの判断が為された場合には、前記副変速部を自動的に変速させるものであり、（ｆ）前記耐久性を低下させると判断された前記副変速部の変速段において所定の車速判定値を超えた車速で走行した継続走行時間が所定の走行時間判定値を超えるまで、前記耐久性を低下させると判断された前記副変速部の変速段での走行は許容されることを特徴とする。
請求項４に係る発明では、前記副変速部を自動的に変速させることは、前記継続走行時間が前記所定の走行時間判定値を超えた場合に実行されることを特徴とする。
請求項５に係る発明では、前記副変速部を自動的に変速させる前に、運転者にその副変速部の変速が必要である旨を警告する警告手段を備えていることを特徴とする。
請求項６に係る発明では、前記主変速部は、内燃機関と駆動輪との間に連結された差動機構とその差動機構に動力伝達可能に連結された差動用電動機とを有しその差動用電動機の運転状態が制御されることによりその差動機構の差動状態が制御される電気式差動部と、動力伝達経路の一部を構成する変速部とを含むことを特徴とする。
請求項７に係る発明では、前記電気式差動部は前記差動用電動機を含む２つ以上の電動機と遊星歯車装置とにより構成されることを特徴とする。
請求項８に係る発明では、前記電気式差動部は、前記差動用電動機の運転状態が制御されることにより無段変速機構として作動することを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、前記副変速部で選択された変速段と車両の走行状態との関係から、その副変速部で選択された変速段が前記車両用動力伝達装置の耐久性を低下させる変速段であるか否かを判断する耐久性判断手段が備えられ、その耐久性判断手段により上記耐久性を低下させる変速段であるとの判断が為された場合には、上記副変速部が自動的に変速されるので、上記車両用動力伝達装置の耐久性を低下させる可能性のある変速段での走行が継続されず、その車両用動力伝達装置の耐久性の低下を抑えることが可能である。
また、請求項１に係る発明によれば、前記主変速部は、内燃機関と駆動輪との間に連結された差動機構とその差動機構に動力伝達可能に連結された差動用電動機とを有しその差動用電動機の運転状態が制御されることによりその差動機構の差動状態が制御される電気式差動部を含むので、その差動用電動機の運転状態が制御されることにより、車速に余り拘束されずに上記内燃機関を任意の回転速度で駆動することが可能である。なお、上記差動機構の差動状態の制御により上記内燃機関の回転速度は車速に余り拘束されないので、前記副変速部の変速段及び車速に関わらずその内燃機関の回転速度及び駆動音が殆ど変わらない場合がある。従って、上記車両用動力伝達装置の耐久性を低下させる可能性のある変速段を運転者が選択して走行していることに気付かない場合が考えられ、そのような場合に前記耐久性判断手段に基づき前記副変速部が自動的に変速されることは特に有効である。
ここで好適には、上記耐久性判断手段により前記耐久性を低下させる変速段であるとの判断が為された場合には、上記副変速部が自動的に高速側の変速段に変速される。このようにした場合には、前記車両用動力伝達装置が備える回転要素の回転速度を下げることが可能である。
また好適には、前記副変速部は手動で変速可能である。
また好適には、前記車速判定値とは、前記副変速部で選択された変速段においてその車速判定値を超えた車速での走行が継続されるべきではない、又はその車速判定値を超えた車速で走行するときには上記副変速部で選択された変速段が継続して選択され続ける必要がないと判断される判定値である。
また好適には、上記副変速部の変速段が高速側であるほど上記車速判定値は大きく設定される。
また好適には、上記副変速部を自動的に変速させるか否かは、車速と上記副変速部で選択された変速段での継続走行距離とに基づき判断される。そのようにすれば、車速のみに基づく場合と比較して、より適切に上記副変速部を自動的に変速させるか否かが判断され、一時的に車速が上昇した場合などに運転者の意思に反して上記副変速部が自動的に変速されてしまうことが抑制される。
また好適には、前記副変速部を自動的に変速させることは、車速が前記車速判定値を超え、かつ、上記副変速部で選択された変速段においてその車速判定値を超えた車速で走行した継続走行距離が所定の走行距離判定値を超えた場合に実行される。
また好適には、上記副変速部を自動的に変速させるか否かは、車速と上記副変速部で選択された変速段での継続走行時間とに基づき判断される。そのようにすれば、車速のみに基づく場合と比較して、より適切に上記副変速部を自動的に変速させるか否かが判断され、一時的に車速が上昇した場合などに運転者の意思に反して上記副変速部が自動的に変速されてしまうことが抑制される。
また好適には、前記副変速部を自動的に変速させることは、車速が前記車速判定値を超え、かつ、上記副変速部で選択された変速段においてその車速判定値を超えた車速で走行した継続走行時間が所定の走行時間判定値を超えた場合に実行される。
請求項５に係る発明によれば、上記副変速部を自動的に変速させる前に、運転者にその副変速部の変速が必要である旨を警告する警告手段が備えられているので、その警告に運転者が気付けば運転者がその副変速部を適切な変速段に変速させ、その場合にはその副変速部を自動的に変速させる必要が無くなる。
請求項６に係る発明によれば、上記主変速部は、動力伝達経路の一部を構成する変速部を含むので、その変速部の変速によって上記主変速部の変速比の変化幅を大きくすることが可能である。
請求項７に係る発明によれば、前記電気式差動部は前記差動用電動機を含む２つ以上の電動機と遊星歯車装置とにより構成されるので、その電動機の１つを駆動力源として使用できる。
請求項８に係る発明によれば、前記電気式差動部は、上記差動用電動機の運転状態が制御されることにより無段変速機構として作動するので、その電気式差動部からの出力トルクを滑らかに変化させることが可能である。なお、上記電気式差動部は、変速比を連続的に変化させて電気的な無段変速機構として作動させる他に変速比を段階的に変化させて有段変速機として作動させることも可能である。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の制御装置が適用される車両はハイブリッド車両に限定されるわけではないが、本実施例では上記制御装置がハイブリッド車両に適用された例について説明する。図１は、本発明の制御装置が適用される車両用動力伝達装置の一部を構成する変速機構１０を説明する骨子図である。図１において、本発明の車両用動力伝達装置に対応する変速機構１０は、車体に取り付けられる非回転部材としてのトランスミッションケース１２（以下、「ケース１２」という）内において共通の軸心上に配設された入力回転部材としての入力軸１４と、この入力軸１４に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパー（振動減衰装置）を介して直接に連結された差動部１１と、その差動部１１と駆動輪３８Ｆ，３８Ｒ（図６参照。以下、特に区別しない場合には単に「駆動輪３８」という）との間の動力伝達経路で伝達部材（伝動軸）１８を介して直列に連結されている自動変速部２０と、この自動変速部２０に連結されている出力回転部材としての出力軸２２とを直列に備えている。この変速機構１０は、入力軸１４に直接に或いは図示しない脈動吸収ダンパーを介して直接的に連結された走行用の駆動力源として例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であるエンジン８と駆動輪３８（図６参照）との間に設けられて、エンジン８からの動力を動力伝達経路の一部を構成する差動歯車装置（終減速機）３６Ｆ，３６Ｒ（図６参照。以下、特に区別しない場合には単に「差動歯車装置３６」という）および車軸等を順次介して駆動輪３８へ伝達する。なお、本発明の主変速部には差動部１１及び自動変速部２０が対応する。
このように、本実施例の変速機構１０においてはエンジン８と差動部１１とは直結されている。この直結にはトルクコンバータやフルードカップリング等の流体式伝動装置を介することなく連結されているということであり、例えば上記脈動吸収ダンパーなどを介する連結はこの直結に含まれる。なお、変速機構１０はその軸心に対して対称的に構成されているため、図１の骨子図においてはその下側が省略されている。
本発明の電気式差動部に対応する差動部１１は、本発明の差動用電動機に対応する第１電動機Ｍ１と、入力軸１４に入力されたエンジン８の出力を機械的に分配する機械的機構であってエンジン８の出力を第１電動機Ｍ１および伝達部材１８に分配する差動機構としての動力分配機構１６と、伝達部材１８と一体的に回転するように設けられている第２電動機Ｍ２とを備えている。なお、第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２は発電機能をも有する所謂モータジェネレータであるが、第１電動機Ｍ１は反力を発生させるためのジェネレータ（発電）機能を少なくとも備え、第２電動機Ｍ２は走行用の駆動力源として駆動力を出力するためのモータ（電動機）機能を少なくとも備える。
本発明の差動機構に対応する動力分配機構１６は、例えば「０．４１８」程度の所定のギヤ比ρ０を有するシングルピニオン型の差動部遊星歯車装置２４と、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０とを主体的に備えている。本発明の遊星歯車装置に対応する差動部遊星歯車装置２４は、差動部サンギヤＳ０、差動部遊星歯車Ｐ０、その差動部遊星歯車Ｐ０を自転および公転可能に支持する差動部キャリヤＣＡ０、差動部遊星歯車Ｐ０を介して差動部サンギヤＳ０と噛み合う差動部リングギヤＲ０を回転要素（要素）として備えている。差動部サンギヤＳ０の歯数をＺＳ０、差動部リングギヤＲ０の歯数をＺＲ０とすると、上記ギヤ比ρ０はＺＳ０／ＺＲ０である。
この動力分配機構１６においては、差動部キャリヤＣＡ０は入力軸１４すなわちエンジン８に連結され、差動部サンギヤＳ０は第１電動機Ｍ１に連結され、差動部リングギヤＲ０は伝達部材１８に連結されている。また、切換ブレーキＢ０は差動部サンギヤＳ０とケース１２との間に設けられ、切換クラッチＣ０は差動部サンギヤＳ０と差動部キャリヤＣＡ０との間に設けられている。それら切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０が解放されると、動力分配機構１６は差動部遊星歯車装置２４の３要素である差動部サンギヤＳ０、差動部キャリヤＣＡ０、差動部リングギヤＲ０がそれぞれ相互に相対回転可能とされて差動作用が作動可能なすなわち差動作用が働く差動状態とされることから、エンジン８の出力が第１電動機Ｍ１と伝達部材１８とに分配されるとともに、分配されたエンジン８の出力の一部で第１電動機Ｍ１から発生させられた電気エネルギで蓄電されたり第２電動機Ｍ２が回転駆動されるので、差動部１１（動力分配機構１６）は電気的な差動装置として機能させられて例えば差動部１１は所謂無段変速状態（電気的ＣＶＴ状態）とされて、エンジン８の所定回転に拘わらず伝達部材１８の回転が連続的に変化させられる。すなわち、動力分配機構１６が差動状態とされると差動部１１も差動状態とされ、差動部１１はその変速比γ０（入力軸１４の回転速度／伝達部材１８の回転速度）が最小値γ０minから最大値γ０maxまで連続的に変化させられる電気的な無段変速機（無段変速機構）として機能する無段変速状態とされる。このように動力分配機構１６が差動状態とされると、動力分配機構１６（差動部１１）に動力伝達可能に連結された第１電動機Ｍ１、第２電動機Ｍ２、およびエンジン８の運転状態が制御されることにより、動力分配機構１６の差動状態、すなわち入力軸１４の回転速度と伝達部材１８の回転速度の差動状態が制御される。
この状態で、上記切換クラッチＣ０或いは切換ブレーキＢ０が係合させられると動力分配機構１６は前記差動作用をしないすなわち差動作用が不能な非差動状態とされる。具体的には、上記切換クラッチＣ０が係合させられて差動部サンギヤＳ０と差動部キャリヤＣＡ０とが一体的に係合させられると、動力分配機構１６は差動部遊星歯車装置２４の３要素である差動部サンギヤＳ０、差動部キャリヤＣＡ０、差動部リングギヤＲ０が共に回転すなわち一体回転させられるロック状態とされて前記差動作用が不能な非差動状態とされることから、差動部１１も非差動状態とされる。また、エンジン８の回転と伝達部材１８の回転速度とが一致する状態となるので、差動部１１（動力分配機構１６）は変速比γ０が「１」に固定された変速機として機能する定変速状態すなわち有段変速状態とされる。次いで、上記切換クラッチＣ０に替えて切換ブレーキＢ０が係合させられて差動部サンギヤＳ０がケース１２に連結させられると、動力分配機構１６は差動部サンギヤＳ０が非回転状態とさせられるロック状態とされて前記差動作用が不能な非差動状態とされることから、差動部１１も非差動状態とされる。また、差動部リングギヤＲ０は差動部キャリヤＣＡ０よりも増速回転されるので、動力分配機構１６は増速機構として機能するものであり、差動部１１（動力分配機構１６）は変速比γ０が「１」より小さい値例えば０．７程度に固定された増速変速機として機能する定変速状態すなわち有段変速状態とされる。
このように、本実施例では、上記切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０は、差動部１１（動力分配機構１６）の変速状態を差動状態すなわち非ロック状態と非差動状態すなわちロック状態とに、すなわち差動部１１（動力分配機構１６）を電気的な差動装置として作動可能な差動状態例えば変速比が連続的変化可能な無段変速機（無段変速機構）として作動する電気的な無段変速作動可能な無段変速状態と、電気的な無段変速作動しない変速状態例えば無段変速機として作動させず無段変速作動を非作動として変速比変化を一定にロックするロック状態すなわち１または２種類以上の変速比の単段または複数段の変速機として作動する電気的な無段変速作動をしないすなわち電気的な無段変速作動不能な定変速状態（非差動状態）、換言すれば変速比が一定の１段または複数段の変速機として作動する定変速状態とに選択的に切換える差動状態切換装置として機能している。
本発明の変速部に対応する自動変速部２０は、その変速比（＝伝達部材１８の回転速度Ｎ18／自動変速部２０の出力軸２２の回転速度ＮOUT）を段階的に変化させることができる有段式の自動変速機として機能する変速部であり、シングルピニオン型の第１遊星歯車装置２６、シングルピニオン型の第２遊星歯車装置２８、およびシングルピニオン型の第３遊星歯車装置３０を備えている。第１遊星歯車装置２６は、第１サンギヤＳ１、第１遊星歯車Ｐ１、その第１遊星歯車Ｐ１を自転および公転可能に支持する第１キャリヤＣＡ１、第１遊星歯車Ｐ１を介して第１サンギヤＳ１と噛み合う第１リングギヤＲ１を備えており、例えば「０．５６２」程度の所定のギヤ比ρ１を有している。第２遊星歯車装置２８は、第２サンギヤＳ２、第２遊星歯車Ｐ２、その第２遊星歯車Ｐ２を自転および公転可能に支持する第２キャリヤＣＡ２、第２遊星歯車Ｐ２を介して第２サンギヤＳ２と噛み合う第２リングギヤＲ２を備えており、例えば「０．４２５」程度の所定のギヤ比ρ２を有している。第３遊星歯車装置３０は、第３サンギヤＳ３、第３遊星歯車Ｐ３、その第３遊星歯車Ｐ３を自転および公転可能に支持する第３キャリヤＣＡ３、第３遊星歯車Ｐ３を介して第３サンギヤＳ３と噛み合う第３リングギヤＲ３を備えており、例えば「０．４２１」程度の所定のギヤ比ρ３を有している。第１サンギヤＳ１の歯数をＺＳ１、第１リングギヤＲ１の歯数をＺＲ１、第２サンギヤＳ２の歯数をＺＳ２、第２リングギヤＲ２の歯数をＺＲ２、第３サンギヤＳ３の歯数をＺＳ３、第３リングギヤＲ３の歯数をＺＲ３とすると、上記ギヤ比ρ１はＺＳ１／ＺＲ１、上記ギヤ比ρ２はＺＳ２／ＺＲ２、上記ギヤ比ρ３はＺＳ３／ＺＲ３である。
自動変速部２０では、第１サンギヤＳ１と第２サンギヤＳ２とが一体的に連結されて第２クラッチＣ２を介して伝達部材１８に選択的に連結されるとともに第１ブレーキＢ１を介してケース１２に選択的に連結され、第１キャリヤＣＡ１は第２ブレーキＢ２を介してケース１２に選択的に連結され、第３リングギヤＲ３は第３ブレーキＢ３を介してケース１２に選択的に連結され、第１リングギヤＲ１と第２キャリヤＣＡ２と第３キャリヤＣＡ３とが一体的に連結されて出力軸２２に連結され、第２リングギヤＲ２と第３サンギヤＳ３とが一体的に連結されて第１クラッチＣ１を介して伝達部材１８に選択的に連結されている。このように、自動変速部２０と伝達部材１８とは自動変速部２０の変速段を成立させるために用いられる第１クラッチＣ１または第２クラッチＣ２を介して選択的に連結されている。言い換えれば、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２は、伝達部材１８と自動変速部２０との間すなわち差動部１１（伝達部材１８）と駆動輪３８との間の動力伝達経路を、その動力伝達経路の動力伝達を可能とする動力伝達可能状態と、その動力伝達経路の動力伝達を遮断する動力伝達遮断状態とに選択的に切り換える係合装置として機能している。つまり、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の少なくとも一方が係合されることで上記動力伝達経路が動力伝達可能状態とされ、或いは第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が解放されることで上記動力伝達経路が動力伝達遮断状態とされる。
前記切換クラッチＣ０、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、切換ブレーキＢ０、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、および第３ブレーキＢ３は従来の車両用有段式自動変速機においてよく用いられている油圧式摩擦係合装置であって、互いに重ねられた複数枚の摩擦板が油圧アクチュエータにより押圧される湿式多板型や、回転するドラムの外周面に巻き付けられた１本または２本のバンドの一端が油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成され、それが介装されている両側の部材を選択的に連結するためのものである。
以上のように構成された変速機構１０では、例えば、図２の係合作動表に示されるように、前記切換クラッチＣ０、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、切換ブレーキＢ０、第１ブレーキＢ１、第２ブレーキＢ２、および第３ブレーキＢ３が選択的に係合作動させられることにより、第１速ギヤ段（第１変速段）乃至第５速ギヤ段（第５変速段）のいずれか或いは後進ギヤ段（後進変速段）或いはニュートラルが選択的に成立させられ、略等比的に変化する変速比γ（＝入力軸回転速度ＮIN／出力軸回転速度ＮOUT）が各ギヤ段毎に得られるようになっている。特に、本実施例では動力分配機構１６に切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０が備えられており、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の何れかが係合作動させられることによって、差動部１１は前述した無段変速機として作動する無段変速状態に加え、変速比が一定の変速機として作動する定変速状態を構成することが可能とされている。したがって、変速機構１０では、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の何れかを係合作動させることで定変速状態とされた差動部１１と自動変速部２０とで有段変速機として作動する有段変速状態が構成され、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の何れも係合作動させないことで無段変速状態とされた差動部１１と自動変速部２０とで電気的な無段変速機（無段変速機構）として作動する無段変速状態が構成される。言い換えれば、変速機構１０は、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の何れかを係合作動させることで有段変速状態に切り換えられ、切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の何れも係合作動させないことで無段変速状態に切り換えられる。また、差動部１１も有段変速状態と無段変速状態とに切り換え可能な変速機であると言える。
例えば、変速機構１０が有段変速機として機能する場合には、図２に示すように、切換クラッチＣ０、第１クラッチＣ１および第３ブレーキＢ３の係合により、変速比γ１が最大値例えば「３．３５７」程度である第１速ギヤ段が成立させられ、切換クラッチＣ０、第１クラッチＣ１および第２ブレーキＢ２の係合により、変速比γ２が第１速ギヤ段よりも小さい値例えば「２．１８０」程度である第２速ギヤ段が成立させられ、切換クラッチＣ０、第１クラッチＣ１および第１ブレーキＢ１の係合により、変速比γ３が第２速ギヤ段よりも小さい値例えば「１．４２４」程度である第３速ギヤ段が成立させられ、切換クラッチＣ０、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の係合により、変速比γ４が第３速ギヤ段よりも小さい値例えば「１．０００」程度である第４速ギヤ段が成立させられ、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、および切換ブレーキＢ０の係合により、変速比γ５が第４速ギヤ段よりも小さい値例えば「０．７０５」程度である第５速ギヤ段が成立させられる。また、第２クラッチＣ２および第３ブレーキＢ３の係合により、変速比γＲが第１速ギヤ段と第２速ギヤ段との間の値例えば「３．２０９」程度である後進ギヤ段が成立させられる。なお、ニュートラル「Ｎ」状態とする場合には、例えば全てのクラッチ及びブレーキＣ０，Ｃ１，Ｃ２，Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が解放される。
しかし、変速機構１０が無段変速機（無段変速機構）として機能する場合には、図２に示される係合表の切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０が共に解放される。これにより、差動部１１が無段変速機として機能し、それに直列の自動変速部２０が有段変速機として機能することにより、自動変速部２０の第１速、第２速、第３速、第４速の各ギヤ段に対しその自動変速部２０に入力される回転速度すなわち伝達部材１８の回転速度が無段的に変化させられて各ギヤ段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各ギヤ段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって変速機構１０全体としてのトータル変速比（総合変速比）γＴが無段階に得られるようになる。
図３は、無段変速部或いは第１変速部として機能する差動部１１と有段変速部或いは第２変速部として機能する自動変速部２０とから構成される変速機構１０において、ギヤ段毎に連結状態が異なる各回転要素の回転速度の相対関係を直線上で表すことができる共線図を示している。この図３の共線図は、各遊星歯車装置２４、２６、２８、３０のギヤ比ρの関係を示す横軸と、相対的回転速度を示す縦軸とから成る二次元座標であり、３本の横線のうちの下側の横線Ｘ１が回転速度零を示し、上側の横線Ｘ２が回転速度「１．０」すなわち入力軸１４に連結されたエンジン８の回転速度ＮEを示し、横線ＸＧが伝達部材１８の回転速度を示している。
また、差動部１１を構成する動力分配機構１６の３つの要素に対応する３本の縦線Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３は、左側から順に第２回転要素（第２要素）ＲＥ２に対応する差動部サンギヤＳ０、第１回転要素（第１要素）ＲＥ１に対応する差動部キャリヤＣＡ０、第３回転要素（第３要素）ＲＥ３に対応する差動部リングギヤＲ０の相対回転速度を示すものであり、それらの間隔は差動部遊星歯車装置２４のギヤ比ρ０に応じて定められている。さらに、自動変速部２０の５本の縦線Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７、Ｙ８は、左から順に、第４回転要素（第４要素）ＲＥ４に対応し且つ相互に連結された第１サンギヤＳ１および第２サンギヤＳ２を、第５回転要素（第５要素）ＲＥ５に対応する第１キャリヤＣＡ１を、第６回転要素（第６要素）ＲＥ６に対応する第３リングギヤＲ３を、第７回転要素（第７要素）ＲＥ７に対応し且つ相互に連結された第１リングギヤＲ１、第２キャリヤＣＡ２、第３キャリヤＣＡ３を、第８回転要素（第８要素）ＲＥ８に対応し且つ相互に連結された第２リングギヤＲ２、第３サンギヤＳ３をそれぞれ表し、それらの間隔は第１、第２、第３遊星歯車装置２６、２８、３０のギヤ比ρ１、ρ２、ρ３に応じてそれぞれ定められている。共線図の縦軸間の関係においてサンギヤとキャリヤとの間が「１」に対応する間隔とされるとキャリヤとリングギヤとの間が遊星歯車装置のギヤ比ρに対応する間隔とされる。すなわち、差動部１１では縦線Ｙ１とＹ２との縦線間が「１」に対応する間隔に設定され、縦線Ｙ２とＹ３との間隔はギヤ比ρ０に対応する間隔に設定される。また、自動変速部２０では各第１、第２、第３遊星歯車装置２６、２８、３０毎にそのサンギヤとキャリヤとの間が「１」に対応する間隔に設定され、キャリヤとリングギヤとの間がρに対応する間隔に設定される。
上記図３の共線図を用いて表現すれば、本実施例の変速機構１０は、動力分配機構１６（差動部１１）において、差動部遊星歯車装置２４の第１回転要素ＲＥ１（差動部キャリヤＣＡ０）が入力軸１４すなわちエンジン８に連結されるとともに切換クラッチＣ０を介して第２回転要素（差動部サンギヤＳ０）ＲＥ２と選択的に連結され、第２回転要素ＲＥ２が第１電動機Ｍ１に連結されるとともに切換ブレーキＢ０を介してケース１２に選択的に連結され、第３回転要素（差動部リングギヤＲ０）ＲＥ３が伝達部材１８および第２電動機Ｍ２に連結されて、入力軸１４の回転を伝達部材１８を介して自動変速部（有段変速部）２０へ伝達する（入力させる）ように構成されている。このとき、Ｙ２とＸ２の交点を通る斜めの直線Ｌ０により差動部サンギヤＳ０の回転速度と差動部リングギヤＲ０の回転速度との関係が示される。
例えば、上記切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の解放により無段変速状態（差動状態）に切換えられたときは、第１電動機Ｍ１の回転速度を制御することによって直線Ｌ０と縦線Ｙ１との交点で示される差動部サンギヤＳ０の回転が上昇或いは下降させられると、車速Ｖに拘束される差動部リングギヤＲ０の回転速度が略一定である場合には、直線Ｌ０と縦線Ｙ２との交点で示される差動部キャリヤＣＡ０の回転速度が上昇或いは下降させられる。また、切換クラッチＣ０の係合により差動部サンギヤＳ０と差動部キャリヤＣＡ０とが連結されると、動力分配機構１６は上記３回転要素が一体回転する非差動状態とされるので、直線Ｌ０は横線Ｘ２と一致させられ、エンジン回転速度ＮEと同じ回転で伝達部材１８が回転させられる。或いは、切換ブレーキＢ０の係合によって差動部サンギヤＳ０の回転が停止させられると動力分配機構１６は増速機構として機能する非差動状態とされるので、直線Ｌ０は図３に示す状態となり、その直線Ｌ０と縦線Ｙ３との交点で示される差動部リングギヤＲ０すなわち伝達部材１８の回転速度は、エンジン回転速度ＮEよりも増速された回転で自動変速部２０へ入力される。
また、自動変速部２０において第４回転要素ＲＥ４は第２クラッチＣ２を介して伝達部材１８に選択的に連結されるとともに第１ブレーキＢ１を介してケース１２に選択的に連結され、第５回転要素ＲＥ５は第２ブレーキＢ２を介してケース１２に選択的に連結され、第６回転要素ＲＥ６は第３ブレーキＢ３を介してケース１２に選択的に連結され、第７回転要素ＲＥ７は出力軸２２に連結され、第８回転要素ＲＥ８は第１クラッチＣ１を介して伝達部材１８に選択的に連結されている。
自動変速部２０では、図３に示すように、第１クラッチＣ１と第３ブレーキＢ３とが係合させられることにより、第８回転要素ＲＥ８の回転速度を示す縦線Ｙ８と横線Ｘ２との交点と第６回転要素ＲＥ６の回転速度を示す縦線Ｙ６と横線Ｘ１との交点とを通る斜めの直線ＬＦ１と、自動変速部２０の出力軸２２と連結された第７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７との交点で第１速の出力軸２２の回転速度が示される。同様に、第１クラッチＣ１と第２ブレーキＢ２とが係合させられることにより決まる斜めの直線ＬＦ２と出力軸２２と連結された第７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７との交点で第２速の出力軸２２の回転速度が示され、第１クラッチＣ１と第１ブレーキＢ１とが係合させられることにより決まる斜めの直線ＬＦ３と出力軸２２と連結された第７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７との交点で第３速の出力軸２２の回転速度が示され、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２とが係合させられることにより決まる水平な直線ＬＦ４と出力軸２２と連結された第７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７との交点で第４速の出力軸２２の回転速度が示される。上記第１速乃至第４速では、切換クラッチＣ０が係合させられている結果、エンジン回転速度ＮEと同じ回転速度で第８回転要素ＲＥ８に差動部１１すなわち動力分配機構１６からの動力が入力される。しかし、切換クラッチＣ０に替えて切換ブレーキＢ０が係合させられると、差動部１１からの動力がエンジン回転速度ＮEよりも高い回転速度で入力されることから、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、および切換ブレーキＢ０が係合させられることにより決まる水平な直線ＬＦ５と出力軸２２と連結された第７回転要素ＲＥ７の回転速度を示す縦線Ｙ７との交点で第５速の出力軸２２の回転速度が示される。
図４は、本発明に係る車両用動力伝達装置の一部を構成する変速機構１０を制御するための制御装置である電子制御装置４０に入力される信号及びその電子制御装置４０から出力される信号を例示している。この電子制御装置４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェースなどから成る所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことによりエンジン８、第１電動機Ｍ１、第２電動機Ｍ２に関するハイブリッド駆動制御、自動変速部２０の変速制御等の駆動制御を実行するものである。
電子制御装置４０には、図４に示す各センサやスイッチなどから、エンジン水温ＴＥＭＰWを示す信号、シフトポジションＰSHを表す信号、レゾルバなどの回転速度センサにより検出される第１電動機Ｍ１の回転速度ＮM1（以下、「第１電動機回転速度ＮM1」という）及びその回転方向を表す信号、レゾルバなどの回転速度センサ４５（図１）により検出される第２電動機Ｍ２の回転速度ＮM2（以下、「第２電動機回転速度ＮM2」という）及びその回転方向を表す信号、エンジン８の回転速度であるエンジン回転速度ＮEを表す信号、ギヤ比列設定値を示す信号、Ｍモード（手動変速走行モード）を指令する信号、エアコンの作動を示すエアコン信号、車速Ｖ及び車両の進行方向を取得するためにレゾルバなどの車速センサ４６（図１）により検出される出力軸２２の回転速度ＮOUT及びその回転方向を表す信号、自動変速部２０の作動油温を示す油温信号、サイドブレーキ操作を示す信号、フットブレーキ操作を示す信号、触媒温度を示す触媒温度信号、運転者の出力要求量に対応するアクセルペダルの操作量Ａccを示すアクセル開度信号、カム角信号、スノーモード設定を示すスノーモード設定信号、車両の前後加速度を示す加速度信号、オートクルーズ走行を示すオートクルーズ信号、車両の重量を示す車重信号、各車輪の車輪速を示す車輪速信号、エンジン８の空燃比Ａ／Ｆを示す信号などが、それぞれ供給される。なお、上記回転速度センサ４５及び車速センサ４６は回転速度だけでなく回転方向をも検出できるセンサである。
また、上記電子制御装置４０からは、エンジン出力を制御するエンジン出力制御装置４３（図６参照）への制御信号例えばエンジン８の吸気管９５に備えられた電子スロットル弁９６の開度θTHを操作するスロットルアクチュエータ９７への駆動信号や燃料噴射装置９８によるエンジン８の各気筒内への燃料供給量を制御する燃料供給量信号や点火装置９９によるエンジン８の点火時期を指令する点火信号、過給圧を調整するための過給圧調整信号、電動エアコンを作動させるための電動エアコン駆動信号、電動機Ｍ１およびＭ２の作動を指令する指令信号、トランスファ３９（図６参照）の油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを制御するためにトランスファ油圧制御回路４４（図６参照）に含まれる電磁弁を作動させるバルブ指令信号、シフトインジケータを作動させるためのシフトポジション（操作位置）表示信号、ギヤ比を表示させるためのギヤ比表示信号、スノーモードであることを表示させるためのスノーモード表示信号、制動時の車輪のスリップを防止するＡＢＳアクチュエータを作動させるためのＡＢＳ作動信号、Ｍモードが選択されていることを表示させるＭモード表示信号、差動部１１や自動変速部２０の油圧式摩擦係合装置の油圧アクチュエータを制御するために油圧制御回路４２（図６参照）に含まれる電磁弁を作動させるバルブ指令信号、トランスファ３９のギヤ比を表示させるためのギヤ比表示信号、この油圧制御回路４２の油圧源である電動油圧ポンプを作動させるための駆動指令信号、電動ヒータを駆動するための信号、クルーズコントロール制御用コンピュータへの信号等が、それぞれ出力される。
図５は複数種類のシフトポジションＰSHを人為的操作により切り換える切換装置としてのシフト操作装置４８の一例を示す図である。このシフト操作装置４８は、例えば運転席の横に配設され、複数種類のシフトポジションＰSHを選択するために操作されるシフトレバー４９を備えている。
そのシフトレバー４９は、変速機構１０内つまり自動変速部２０内の動力伝達経路が遮断されたニュートラル状態すなわち中立状態とし且つ自動変速部２０の出力軸２２をロックするための駐車ポジション「Ｐ（パーキング）」、後進走行のための後進走行ポジション「Ｒ（リバース）」、変速機構１０内の動力伝達経路が遮断された中立状態とするための中立ポジション「Ｎ（ニュートラル）」、変速機構１０の変速可能なトータル変速比γＴの変化範囲内で自動変速制御を実行させる前進自動変速走行ポジション「Ｄ（ドライブ）」、または手動変速走行モード（手動モード）を成立させて上記自動変速制御における高速側の変速段を制限する所謂変速レンジを設定するための前進手動変速走行ポジション「Ｍ（マニュアル）」へ手動操作されるように設けられている。
上記シフトレバー４９の各シフトポジションＰSHへの手動操作に連動して図２の係合作動表に示す後進ギヤ段「Ｒ」、ニュートラル「Ｎ」、前進ギヤ段「Ｄ」における各変速段等が成立するように、例えば油圧制御回路４２が電気的に切り換えられる。
上記「Ｐ」乃至「Ｍ」ポジションに示す各シフトポジションＰSHにおいて、「Ｐ」ポジションおよび「Ｎ」ポジションは、車両を走行させないときに選択される非走行ポジションであって、例えば図２の係合作動表に示されるように第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２のいずれもが解放されるような自動変速部２０内の動力伝達経路が遮断された車両を駆動不能とする第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２による動力伝達経路の動力伝達遮断状態へ切換えを選択するための非駆動ポジションである。また、「Ｒ」ポジション、「Ｄ」ポジションおよび「Ｍ」ポジションは、車両を走行させるときに選択される走行ポジションであって、例えば図２の係合作動表に示されるように第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２の少なくとも一方が係合されるような自動変速部２０内の動力伝達経路が連結された車両を駆動可能とする第１クラッチＣ１および／または第２クラッチＣ２による動力伝達経路の動力伝達可能状態への切換えを選択するための駆動ポジションでもある。
具体的には、シフトレバー４９が「Ｐ」ポジション或いは「Ｎ」ポジションから「Ｒ」ポジションへ手動操作されることで、第２クラッチＣ２が係合されて自動変速部２０内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態から動力伝達可能状態とされ、シフトレバー４９が「Ｎ」ポジションから「Ｄ」ポジションへ手動操作されることで、少なくとも第１クラッチＣ１が係合されて自動変速部２０内の動力伝達経路が動力伝達遮断状態から動力伝達可能状態とされる。また、シフトレバー４９が「Ｒ」ポジションから「Ｐ」ポジション或いは「Ｎ」ポジションへ手動操作されることで、第２クラッチＣ２が解放されて自動変速部２０内の動力伝達経路が動力伝達可能状態から動力伝達遮断状態とされ、シフトレバー４９が「Ｄ」ポジションから「Ｎ」ポジションへ手動操作されることで、第１クラッチＣ１および第２クラッチＣ２が解放されて自動変速部２０内の動力伝達経路が動力伝達可能状態から動力伝達遮断状態とされる。
図６は、電子制御装置４０による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図６において、有段変速制御手段５４は、自動変速部２０の変速を行う変速制御手段として機能するものである。例えば、有段変速制御手段５４は、記憶手段５６に予め記憶された図７の実線および一点鎖線に示す関係（変速線図、変速マップ）から車速Ｖおよび自動変速部２０の要求出力トルクＴOUTで示される車両状態に基づいて、自動変速部２０の変速を実行すべきか否かを判断し、すなわち自動変速部２０の変速すべき変速段を判断し、その判断した変速段が得られるように自動変速部２０の変速を実行する。このとき、有段変速制御手段５４は、例えば図２に示す係合表に従って変速段が達成されるように切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０を除いた油圧式摩擦係合装置を係合および／または解放させる指令（変速出力指令）を油圧制御回路４２へ出力する。
ハイブリッド制御手段５２は、変速機構１０の前記無段変速状態すなわち差動部１１の差動状態においてエンジン８を効率のよい作動域で作動させる一方で、エンジン８と第２電動機Ｍ２との駆動力の配分や第１電動機Ｍ１の発電による反力を最適になるように変化させて差動部１１の電気的な無段変速機としての変速比γ０を制御する。例えば、そのときの走行車速において、運転者の出力要求量としてのアクセルペダル操作量Ａccや車速Ｖから車両の目標（要求）出力を算出し、車両の目標出力と充電要求値から必要なトータル目標出力を算出し、そのトータル目標出力が得られるように伝達損失、補機負荷、第２電動機Ｍ２のアシストトルク等を考慮して目標エンジン出力を算出し、その目標エンジン出力が得られるエンジン回転速度ＮEとエンジントルクＴEとなるようにエンジン８を制御するとともに第１電動機Ｍ１の発電量を制御する。
ハイブリッド制御手段５２は、その制御を動力性能や燃費向上などのために自動変速部２０の変速段を考慮して実行する。このようなハイブリッド制御では、エンジン８を効率のよい作動域で作動させるために定まるエンジン回転速度ＮEと車速Ｖおよび自動変速部２０の変速段で定まる伝達部材１８の回転速度とを整合させるために、差動部１１が電気的な無段変速機として機能させられる。すなわち、ハイブリッド制御手段５２は例えばエンジン回転速度ＮEとエンジン８の出力トルク（エンジントルク）ＴEとをパラメータとする二次元座標内において無段変速走行の時に運転性と燃費性とを両立するように予め実験的に定められたエンジン８の最適燃費率曲線（燃費マップ、関係）を予め記憶しており、その最適燃費率曲線に沿ってエンジン８が作動させられるように、例えば目標出力（トータル目標出力、要求駆動力）を充足するために必要なエンジン出力を発生するためのエンジントルクＴEとエンジン回転速度ＮEとなるように変速機構１０のトータル変速比γＴの目標値を定め、その目標値が得られるように差動部１１の変速比γ０を制御し、トータル変速比γＴをその変速可能な変化範囲内例えば１３〜０．５の範囲内で制御する。
このとき、ハイブリッド制御手段５２は、第１電動機Ｍ１により発電された電気エネルギをインバータ５８を通して蓄電装置６０や第２電動機Ｍ２へ供給するので、エンジン８の動力の主要部は機械的に伝達部材１８へ伝達されるが、エンジン８の動力の一部は第１電動機Ｍ１の発電のために消費されてそこで電気エネルギに変換され、インバータ５８を通してその電気エネルギが第２電動機Ｍ２へ供給され、その第２電動機Ｍ２が駆動されて第２電動機Ｍ２から伝達部材１８へ伝達される。この電気エネルギの発生から第２電動機Ｍ２で消費されるまでに関連する機器により、エンジン８の動力の一部を電気エネルギに変換し、その電気エネルギを機械的エネルギに変換するまでの電気パスが構成される。
ハイブリッド制御手段５２は、スロットル制御のためにスロットルアクチュエータ９７により電子スロットル弁９６を開閉制御させる他、燃料噴射制御のために燃料噴射装置９８による燃料噴射量や噴射時期を制御させ、点火時期制御のためにイグナイタ等の点火装置９９による点火時期を制御させる指令を単独で或いは組み合わせてエンジン出力制御装置４３に出力して必要なエンジン出力を発生するようにエンジン８の出力制御を実行するエンジン出力制御手段を機能的に備えている。例えば、ハイブリッド制御手段５２は、基本的には図示しない予め記憶された関係からアクセル開度信号Ａccに基づいてスロットルアクチュエータ９７を駆動し、アクセル開度Ａccが増加するほどスロットル弁開度θTHを増加させるようにスロットル制御を実行する。
前記図７の実線Ａは、車両の発進／走行用（以下、走行用という）の駆動力源をエンジン８と電動機例えば第２電動機Ｍ２とで切り換えるための、言い換えればエンジン８を走行用の駆動力源として車両を発進／走行（以下、走行という）させる所謂エンジン走行と第２電動機Ｍ２を走行用の駆動力源として車両を走行させる所謂モータ走行とを切り換えるための、エンジン走行領域とモータ走行領域との境界線である。この図７に示すエンジン走行とモータ走行とを切り換えるための境界線（実線Ａ）を有する予め記憶された関係は、車速Ｖと駆動力関連値である出力トルクＴOUTとをパラメータとする二次元座標で構成された駆動力源切換線図（駆動力源マップ）の一例である。この駆動力源切換線図は、例えば同じ図７中の実線および一点鎖線に示す変速線図（変速マップ）と共に記憶手段５６に予め記憶されている。
そして、ハイブリッド制御手段５２は、例えば図７の駆動力源切換線図から車速Ｖと要求出力トルクＴOUTとで示される車両状態に基づいてモータ走行領域とエンジン走行領域との何れであるかを判断してモータ走行或いはエンジン走行を実行する。このように、ハイブリッド制御手段５２によるモータ走行は、図７から明らかなように一般的にエンジン効率が高トルク域に比較して悪いとされる比較的低出力トルクＴOUT時すなわち低エンジントルクＴE時、或いは車速Ｖの比較的低車速時すなわち低負荷域で実行される。
ハイブリッド制御手段５２は、このモータ走行時には、停止しているエンジン８の引き摺りを抑制して燃費を向上させるために、差動部１１の電気的ＣＶＴ機能（差動作用）によって、第１電動機回転速度ＮM1を負の回転速度で制御例えば空転させて、差動部１１の差動作用によりエンジン回転速度ＮEを零乃至略零に維持する。
ハイブリッド制御手段５２は、エンジン走行とモータ走行とを切り換えるために、エンジン８の作動状態を運転状態と停止状態との間で切り換える、すなわちエンジン８の始動および停止を行うエンジン始動停止制御手段６６を備えている。このエンジン始動停止制御手段６６は、ハイブリッド制御手段５２により例えば図７の駆動力源切換線図から車両状態に基づいてモータ走行とエンジン走行と切換えが判断された場合に、エンジン８の始動または停止を実行する。
例えば、エンジン始動停止制御手段６６は、図７の実線Ｂの点ａ→点ｂに示すように、アクセルペダルが踏込操作されて要求出力トルクＴOUTが大きくなり車両状態がモータ走行領域からエンジン走行領域へ変化した場合には、第１電動機Ｍ１に通電して第１電動機回転速度ＮM1を引き上げることで、すなわち第１電動機Ｍ１をスタータとして機能させることで、エンジン回転速度ＮEを引き上げ、所定のエンジン回転速度ＮE’例えば自律回転可能なエンジン回転速度ＮEで点火装置９９により点火させるようにエンジン８の始動を行って、ハイブリッド制御手段５２によるモータ走行からエンジン走行へ切り換える。このとき、エンジン始動停止制御手段６６は、第１電動機回転速度ＮM1を速やかに引き上げることでエンジン回転速度ＮEを速やかに所定のエンジン回転速度ＮE’まで引き上げてもよい。これにより、良く知られたアイドル回転速度ＮEIDL以下のエンジン回転速度領域における共振領域を速やかに回避できて始動時の振動が抑制される。
また、エンジン始動停止制御手段６６は、図７の実線Ｂの点ｂ→点ａに示すように、アクセルペダルが戻されて要求出力トルクＴOUTが小さくなり車両状態がエンジン走行領域からモータ走行領域へ変化した場合には、燃料噴射装置９８により燃料供給を停止させるように、すなわちフューエルカットによりエンジン８の停止を行って、ハイブリッド制御手段５２によるエンジン走行からモータ走行へ切り換える。このとき、エンジン始動停止制御手段６６は、第１電動機回転速度ＮM1を速やかに引き下げることでエンジン回転速度ＮEを速やかに零乃至略零まで引き下げてもよい。これにより、上記共振領域を速やかに回避できて停止時の振動が抑制される。或いは、エンジン始動停止制御手段６６は、フューエルカットより先に、第１電動機回転速度ＮM1を引き下げてエンジン回転速度ＮEを引き下げ、所定のエンジン回転速度ＮE’でフューエルカットするようにエンジン８の停止を行ってもよい。
また、ハイブリッド制御手段５２は、エンジン走行領域であっても、上述した電気パスによる第１電動機Ｍ１からの電気エネルギおよび／または蓄電装置６０からの電気エネルギを第２電動機Ｍ２へ供給し、その第２電動機Ｍ２を駆動してエンジン８の動力を補助するトルクアシストが可能である。よって、本実施例のエンジン走行には、エンジン走行＋モータ走行も含むものとする。
また、ハイブリッド制御手段５２は、車両の停止状態又は低車速状態に拘わらず、差動部１１の電気的ＣＶＴ機能によってエンジン８の運転状態を維持させることができる。例えば、車両停止時に蓄電装置６０の充電容量ＳＯＣが低下して第１電動機Ｍ１による発電が必要となった場合には、エンジン８の動力により第１電動機Ｍ１が発電させられてその第１電動機Ｍ１の回転速度が引き上げられ、車速Ｖで一意的に決められる第２電動機回転速度ＮM2が車両停止状態により零（略零）となっても動力分配機構１６の差動作用によってエンジン回転速度ＮEが自律回転可能な回転速度以上に維持される。
また、ハイブリッド制御手段５２は、車両の停止中又は走行中に拘わらず、差動部１１の電気的ＣＶＴ機能によって第１電動機回転速度ＮM1および／または第２電動機回転速度ＮM2を制御してエンジン回転速度ＮEを任意の回転速度に維持させられる。例えば、図３の共線図からもわかるようにハイブリッド制御手段５２はエンジン回転速度ＮEを引き上げる場合には、車速Ｖに拘束される第２電動機回転速度ＮM2を略一定に維持しつつ第１電動機回転速度ＮM1の引き上げを実行する。
増速側ギヤ段判定手段６２は、変速機構１０を有段変速状態とする際に切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０のいずれを係合させるかを判定するために、例えば車両状態に基づいて記憶手段５６に予め記憶された前記図７に示す変速線図に従って変速機構１０の変速されるべき変速段が増速側ギヤ段例えば第５速ギヤ段であるか否かを判定する。
切換制御手段５０は、車両状態に基づいて前記差動状態切換装置（切換クラッチＣ０、切換ブレーキＢ０）の係合／解放を切り換えることにより、前記無段変速状態と前記有段変速状態とを、すなわち前記差動状態と前記ロック状態とを選択的に切り換える。例えば、切換制御手段５０は、記憶手段５６に予め記憶された前記図７の破線および二点鎖線に示す関係（切換線図、切換マップ）から車速Ｖおよび要求出力トルクＴOUTで示される車両状態に基づいて、変速機構１０（差動部１１）の変速状態を切り換えるべきか否かを判断して、すなわち変速機構１０を無段変速状態とする無段制御領域内であるか或いは変速機構１０を有段変速状態とする有段制御領域内であるかを判定することにより変速機構１０の切り換えるべき変速状態を判断して、変速機構１０を前記無段変速状態と前記有段変速状態とのいずれかに選択的に切り換える変速状態の切換えを実行する。
具体的には、切換制御手段５０は有段変速制御領域内であると判定した場合は、ハイブリッド制御手段５２に対してハイブリッド制御或いは無段変速制御を不許可すなわち禁止とする信号を出力するとともに、有段変速制御手段５４に対しては、予め設定された有段変速時の変速を許可する。このときの有段変速制御手段５４は、記憶手段５６に予め記憶された例えば図７に示す変速線図に従って自動変速部２０の自動変速を実行する。例えば記憶手段５６に予め記憶された図２は、このときの変速において選択される油圧式摩擦係合装置すなわちＣ０、Ｃ１、Ｃ２、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の作動の組み合わせを示している。すなわち、変速機構１０全体すなわち差動部１１および自動変速部２０が所謂有段式自動変速機として機能し、図２に示す係合表に従って変速段が達成される。
例えば、増速側ギヤ段判定手段６２により第５速ギヤ段が判定される場合には、変速機構１０全体として変速比が１．０より小さな増速側ギヤ段所謂オーバードライブギヤ段が得られるために切換制御手段５０は差動部１１が固定の変速比γ０例えば変速比γ０が０．７の変速機として機能させられるように切換クラッチＣ０を解放させ且つ切換ブレーキＢ０を係合させる指令を油圧制御回路４２へ出力する。また、増速側ギヤ段判定手段６２により第５速ギヤ段でないと判定される場合には、変速機構１０全体として変速比が１．０以上の減速側ギヤ段が得られるために切換制御手段５０は差動部１１が固定の変速比γ０例えば変速比γ０が１の変速機として機能させられるように切換クラッチＣ０を係合させ且つ切換ブレーキＢ０を解放させる指令を油圧制御回路４２へ出力する。このように、切換制御手段５０によって変速機構１０が有段変速状態に切り換えられるとともに、その有段変速状態における２種類の変速段のいずれかとなるように選択的に切り換えられて、差動部１１が第２の変速機として機能させられ、それに直列の自動変速部２０が有段変速機として機能することにより、変速機構１０全体が所謂有段式自動変速機として機能させられる。
しかし、切換制御手段５０は、変速機構１０を無段変速状態に切り換える無段変速制御領域内であると判定した場合は、変速機構１０全体として無段変速状態が得られるために差動部１１を無段変速状態として無段変速可能とするように切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０を解放させる指令を油圧制御回路４２へ出力する。同時に、ハイブリッド制御手段５２に対してハイブリッド制御を許可する信号を出力するとともに、有段変速制御手段５４には、予め設定された無段変速時の変速段に固定する信号を出力するか、或いは記憶手段５６に予め記憶された例えば図７に示す変速線図に従って自動変速部２０を自動変速することを許可する信号を出力する。この場合、有段変速制御手段５４により、図２の係合表内において切換クラッチＣ０および切換ブレーキＢ０の係合を除いた作動により自動変速が行われる。このように、切換制御手段５０により無段変速状態に切り換えられた差動部１１が無段変速機として機能し、それに直列の自動変速部２０が有段変速機として機能することにより、適切な大きさの駆動力が得られると同時に、自動変速部２０の第１速、第２速、第３速、第４速の各ギヤ段に対しその自動変速部２０に入力される回転速度すなわち伝達部材１８の回転速度が無段的に変化させられて各ギヤ段は無段的な変速比幅が得られる。したがって、その各ギヤ段の間が無段的に連続変化可能な変速比となって変速機構１０全体として無段変速状態となりトータル変速比γＴが無段階に得られるようになる。
ここで前記図７について詳述すると、図７は自動変速部２０の変速判断の基となる記憶手段５６に予め記憶された関係（変速線図、変速マップ）であり、車速Ｖと駆動力関連値である要求出力トルクＴOUTとをパラメータとする二次元座標で構成された変速線図の一例である。図７の実線はアップシフト線であり一点鎖線はダウンシフト線である。
また、図７の破線は切換制御手段５０による有段制御領域と無段制御領域との判定のための判定車速ＶXおよび判定出力トルクＴXを示している。つまり、図７の破線はハイブリッド車両の高速走行を判定するための予め設定された高速走行判定値である判定車速ＶXの連なりである高車速判定線と、ハイブリッド車両の駆動力に関連する駆動力関連値例えば自動変速部２０の出力トルクＴOUTが高出力となる高出力走行を判定するための予め設定された高出力走行判定値である判定出力トルクＴXの連なりである高出力走行判定線とを示している。さらに、図７の破線に対して二点鎖線に示すように有段制御領域と無段制御領域との判定にヒステリシスが設けられている。つまり、この図７は判定車速ＶXおよび判定出力トルクＴXを含む、車速Ｖと出力トルクＴOUTとをパラメータとして切換制御手段５０により有段制御領域と無段制御領域とのいずれであるかを領域判定するための予め記憶された切換線図（切換マップ、関係）である。なお、この切換線図を含めて変速マップとして記憶手段５６に予め記憶されてもよい。また、この切換線図は判定車速ＶXおよび判定出力トルクＴXの少なくとも１つを含むものであってもよいし、車速Ｖおよび出力トルクＴOUTの何れかをパラメータとする予め記憶された切換線であってもよい。
上記変速線図、切換線図、或いは駆動力源切換線図等は、マップとしてではなく実際の車速Ｖと判定車速ＶXとを比較する判定式、出力トルクＴOUTと判定出力トルクＴXとを比較する判定式等として記憶されてもよい。この場合には、切換制御手段５０は、車両状態例えば実際の車速が判定車速ＶXを越えたときに変速機構１０を有段変速状態とする。また、切換制御手段５０は、車両状態例えば自動変速部２０の出力トルクＴOUTが判定出力トルクＴXを越えたときに変速機構１０を有段変速状態とする。
また、差動部１１を電気的な無段変速機として作動させるための電動機等の電気系の制御機器の故障や機能低下時、例えば第１電動機Ｍ１における電気エネルギの発生からその電気エネルギが機械的エネルギに変換されるまでの電気パスに関連する機器の機能低下すなわち第１電動機Ｍ１、第２電動機Ｍ２、インバータ５８、蓄電装置６０、それらを接続する伝送路などの故障（フェイル）や、故障とか低温による機能低下が発生したような車両状態となる場合には、無段制御領域であっても車両走行を確保するために切換制御手段５０は変速機構１０を優先的に有段変速状態としてもよい。
前記駆動力関連値とは、車両の駆動力に１対１に対応するパラメータであって、駆動輪３８での駆動トルク或いは駆動力のみならず、例えば自動変速部２０の出力トルクＴOUT、エンジントルクＴE、車両加速度や、例えばアクセル開度或いはスロットル弁開度θTH（或いは吸入空気量、空燃比、燃料噴射量）とエンジン回転速度ＮEとに基づいて算出されるエンジントルクＴEなどの実際値や、運転者のアクセルペダル操作量或いはスロットル開度等に基づいて算出される要求（目標）エンジントルクＴE、自動変速部２０の要求（目標）出力トルクＴOUT、要求駆動力等の推定値であってもよい。また、上記駆動トルクは出力トルクＴOUT等からデフ比、駆動輪３８の半径等を考慮して算出されてもよいし、例えばトルクセンサ等によって直接検出されてもよい。上記他の各トルク等も同様である。
また、例えば判定車速ＶXは、高速走行において変速機構１０が無段変速状態とされるとかえって燃費が悪化するのを抑制するように、その高速走行において変速機構１０が有段変速状態とされるように設定されている。また、判定トルクＴXは、車両の高出力走行において第１電動機Ｍ１の反力トルクをエンジンの高出力域まで対応させないで第１電動機Ｍ１を小型化するために、例えば第１電動機Ｍ１からの電気エネルギの最大出力を小さくして配設可能とされた第１電動機Ｍ１の特性に応じて設定されている。
図８は、エンジン回転速度ＮEとエンジントルクＴEとをパラメータとして切換制御手段５０により有段制御領域と無段制御領域とのいずれであるかを領域判定するための境界線としてのエンジン出力線を有し、記憶手段５６に予め記憶された切換線図（切換マップ、関係）である。切換制御手段５０は、図７の切換線図に替えてこの図８の切換線図からエンジン回転速度ＮEとエンジントルクＴEとに基づいて、それらのエンジン回転速度ＮEとエンジントルクＴEとで表される車両状態が無段制御領域内であるか或いは有段制御領域内であるかを判定してもよい。また、この図８は図７の破線を作るための概念図でもある。言い換えれば、図７の破線は図８の関係図（マップ）に基づいて車速Ｖと出力トルクＴOUTとをパラメータとする二次元座標上に置き直された切換線でもある。
図７の関係に示されるように、出力トルクＴOUTが予め設定された判定出力トルクＴX以上の高トルク領域、或いは車速Ｖが予め設定された判定車速ＶX以上の高車速領域が有段制御領域として設定されているので、有段変速走行がエンジン８の比較的高トルクとなる高駆動トルク時、或いは車速の比較的高車速時において実行され、無段変速走行がエンジン８の比較的低トルクとなる低駆動トルク時、或いは車速の比較的低車速時すなわちエンジン８の常用出力域において実行されるようになっている。
同様に、図８の関係に示されるように、エンジントルクＴEが予め設定された所定値ＴＥ１以上の高トルク領域、エンジン回転速度ＮEが予め設定された所定値ＮＥ１以上の高回転領域、或いはそれらエンジントルクＴEおよびエンジン回転速度ＮEから算出されるエンジン出力が所定以上の高出力領域が、有段制御領域として設定されているので、有段変速走行がエンジン８の比較的高トルク、比較的高回転速度、或いは比較的高出力時において実行され、無段変速走行がエンジン８の比較的低トルク、比較的低回転速度、或いは比較的低出力時すなわちエンジン８の常用出力域において実行されるようになっている。図８における有段制御領域と無段制御領域との間の境界線は、高車速判定値の連なりである高車速判定線および高出力走行判定値の連なりである高出力走行判定線に対応している。
これによって、例えば、車両の低中速走行および低中出力走行では、変速機構１０が無段変速状態とされて車両の燃費性能が確保されるが、実際の車速Ｖが前記判定車速ＶXを越えるような高速走行では変速機構１０が有段の変速機として作動する有段変速状態とされ専ら機械的な動力伝達経路でエンジン８の出力が駆動輪３８へ伝達されて電気的な無段変速機として作動させる場合に発生する動力と電気エネルギとの間の変換損失が抑制されて燃費が向上する。また、出力トルクＴOUTなどの前記駆動力関連値が判定トルクＴXを越えるような高出力走行では変速機構１０が有段の変速機として作動する有段変速状態とされ専ら機械的な動力伝達経路でエンジン８の出力が駆動輪３８へ伝達されて電気的な無段変速機として作動させる領域が車両の低中速走行および低中出力走行となって、第１電動機Ｍ１が発生すべき電気的エネルギ換言すれば第１電動機Ｍ１が伝える電気的エネルギの最大値を小さくできて第１電動機Ｍ１或いはそれを含む車両の駆動装置が一層小型化される。また、他の考え方として、この高出力走行においては燃費に対する要求より運転者の駆動力に対する要求が重視されるので、無段変速状態より有段変速状態（定変速状態）に切り換えられるのである。これによって、運転者は、例えば有段自動変速走行におけるアップシフトに伴うエンジン回転速度ＮEの変化すなわち変速に伴うリズミカルなエンジン回転速度ＮEの変化が楽しめる。
このように、本実施例の差動部１１（変速機構１０）は無段変速状態と有段変速状態（定変速状態）とに選択的に切換え可能であって、前記切換制御手段５０により車両状態に基づいて差動部１１の切り換えるべき変速状態が判断され、差動部１１が無段変速状態と有段変速状態とのいずれかに選択的に切り換えられる。また、本実施例では、ハイブリッド制御手段５２により車両状態に基づいてモータ走行或いはエンジン走行が実行されるが、このエンジン走行とモータ走行とを切り換えるために、エンジン始動停止制御手段６６によりエンジン８の始動または停止が行われる。
また、本実施例の変速機構１０は、自動変速部２０の出力軸２２と駆動輪３８（後輪３８Ｒおよび前輪３８Ｆ）との間の動力伝達経路に前後輪動力分配装置であるトランスファ３９を備えている。従って、この変速機構１０は、４ＷＤ型車両に好適に用いられるものであり、エンジン８からの動力を出力軸２２からリヤ差動歯車装置３６Ｒおよび一対の車軸等を順次介して一対の後輪３８Ｒへ伝達する一方、出力軸２２からトランスファ３９を介して分配しフロント差動歯車装置３６Ｆおよび一対の車軸等を順次介して一対の前輪３８Ｆへ伝達する。本発明の副変速部に対応するトランスファ３９は、例えば大小（ロー・ハイ）２段の変速段を切換え可能な副変速部であり、ロー又はハイに切換えるための切換スイッチを運転者（乗員）が操作することにより、トランスファ３９はロー又はハイのいずれかの変速段に切り換えられる。すなわち、トランスファ３９は手動操作で変速可能な変速機でもある。具体的には、上記切換スイッチからの信号に基づき、電子制御装置４０によってトランスファ油圧制御回路４４の電磁弁が切り換えられ、その油圧操作によりトランスファ３９はロー又はハイのいずれかの変速段に切り換えられる。
ここで、車速Ｖ、走行時間、走行距離などの車両の走行状態と運転者によりトランスファ３９において選択された変速段（ロー又はハイ）との関係によっては、トランスファ３９のその変速段が継続することが、変速機構１０の耐久性に影響する場合がある。そこで、トランスファ３９において選択された変速段が変速機構１０の耐久性に影響することを抑えるための制御作動が実行される。以下に、その制御作動について説明する。
図６に戻り、耐久性判断手段７２は、トランスファ３９が何れの変速段か、具体的には、本実施例のトランスファ３９は２段変速なのでトランスファ３９の変速段がローであるか否かを判断する。トランスファ３９の変速段は、例えば、トランスファ油圧制御回路４４の電磁弁の切換えを検出することでロー又はハイの何れになっているかを判断できる。
更に、耐久性判断手段７２は、トランスファ３９で選択された変速段と車両の走行状態との関係から、トランスファ３９で選択された変速段が前記車両用動力伝達装置の耐久性すなわち変速機構１０の耐久性を低下させる変速段であるか否かを判断する。例えば、通常であればトランスファ３９の変速段をハイとして走行する車速Ｖにおいて、トランスファ３９の変速段がローとされて継続走行されると、第２電動機Ｍ２などの変速機構１０が有する回転要素が高回転化し、そのローの変速段が継続されることが変速機構１０の耐久性を低下させる場合が考え得る。従って、耐久性判断手段７２は、具体的には、トランスファ３９の変速段が高速側であるほど大きく設定される車速判定値Ｖ１を設定し、車速Ｖがその車速判定値Ｖ１を超えた場合には、トランスファ３９で選択された変速段が変速機構１０の耐久性を低下させる変速段であることを肯定する旨の判断をする。車速判定値Ｖ１は、例えば、トランスファ３９の変速段がローであれば３０〜４０ｋｍ／ｈの間の所定値に設定され、トランスファ３９の変速段がハイであれば、ハイよりも高速側の変速段がないためトランスファ３９での変速段の選択に起因して第２電動機Ｍ２などが高回転化することが無いので、耐久性判断手段７２による判断は必要なく、車速判定値Ｖ１は設定されない。従って、耐久性判断手段７２はトランスファ３９が最も高速側の変速段である場合には、トランスファ３９で選択された変速段が変速機構１０の耐久性を低下させる変速段であることを肯定する旨の判断をすることはない。なお、車速判定値Ｖ１とは、トランスファ３９で選択された変速段においてその車速判定値Ｖ１を超えた車速Ｖでの走行が継続されるべきではない、又は車両の走破性や走行性能等の観点からその車速判定値Ｖ１を超えた車速Ｖで走行するときにはトランスファ３９で選択された変速段が継続して選択され続ける必要がないと判断される判定値であって、トランスファ３９の変速段に対応させて耐久性判断手段７２に予め記憶されている。また、車速判定値Ｖ１はトランスファ３９の変速段に応じて変更されてもよいし一定値であってもよい。
また、耐久性判断手段７２は車速Ｖに基づいて、トランスファ３９で選択された変速段が変速機構１０の耐久性を低下させる変速段であるか否かの判断をしているが、車速Ｖとトランスファ３９で選択された変速段での継続走行距離（連続走行距離）ＣＬとに基づいて上記判断をしてもよい。具体的には、車速Ｖが車速判定値Ｖ１を超え、かつ、トランスファ３９で選択された上記変速段においてその車速判定値Ｖ１を超えた車速Ｖで走行した継続走行距離（連続走行距離）ＣＬが所定の走行距離判定値Ｌ１を超えた場合に耐久性判断手段７２は、トランスファ３９で選択された変速段が変速機構１０の耐久性を低下させる変速段であることを肯定する旨の判断をする。より具体的に言えば、トランスファ３９で低速側変速段（ロー）が選択されている場合に車速Ｖが車速判定値Ｖ１を超え、かつ、トランスファ３９の上記低速側変速段（ロー）においてその車速判定値Ｖ１を超えた車速Ｖで走行した継続走行距離（連続走行距離）ＣＬが走行距離判定値Ｌ１を超えた場合に耐久性判断手段７２は、トランスファ３９で選択された変速段である低速側変速段（ロー）が変速機構１０の耐久性を低下させる変速段であることを肯定する旨の判断をする。ここで、走行距離判定値Ｌ１は、車速判定値Ｖ１を超えた車速Ｖで走行距離判定値Ｌ１を超えて走行することは運転者がトランスファ３９を変速する目的から考えて通常あり得ないと判断できる１０〜２０ｋｍ程度の所定値であって、耐久性判断手段７２に予め記憶されている。
或いは、耐久性判断手段７２は、トランスファ３９で選択された変速段が変速機構１０の耐久性を低下させる変速段であるか否かの判断を、車速Ｖとトランスファ３９で選択された変速段での継続走行時間（連続走行時間）ＣＴとに基づいて行ってもよい。具体的には、車速Ｖが車速判定値Ｖ１を超え、かつ、トランスファ３９で選択された上記変速段においてその車速判定値Ｖ１を超えた車速Ｖで走行した継続走行時間（連続走行時間）ＣＴが所定の走行時間判定値Ｔ１を超えた場合に耐久性判断手段７２は、トランスファ３９で選択された変速段が変速機構１０の耐久性を低下させる変速段であることを肯定する旨の判断をする。より具体的に言えば、トランスファ３９で低速側変速段（ロー）が選択されている場合に車速Ｖが車速判定値Ｖ１を超え、かつ、トランスファ３９の上記低速側変速段（ロー）においてその車速判定値Ｖ１を超えた車速Ｖで走行した継続走行時間（連続走行時間）ＣＴが走行時間判定値Ｔ１を超えた場合に耐久性判断手段７２は、トランスファ３９で選択された変速段である低速側変速段（ロー）が変速機構１０の耐久性を低下させる変速段であることを肯定する旨の判断をする。ここで、走行時間判定値Ｔ１は、車速判定値Ｖ１を超えた車速Ｖで走行時間判定値Ｔ１を超えて走行することは運転者がトランスファ３９を変速する目的から考えて通常あり得ないと判断できる例えば数十分程度の所定値であって、耐久性判断手段７２に予め記憶されている。
警告手段７４は、耐久性判断手段７２が肯定的な判断をした場合、すなわちトランスファ３９で選択された変速段が変速機構１０の耐久性を低下させる変速段である旨を肯定する判断をした場合には、運転者にトランスファ３９の変速が必要である旨を警告する。具体的には、運転者にトランスファ３９の変速段をローからハイに変更する必要がある旨を警告する。例えば、計器板等を含むインストルメントパネルやナビゲーション画面などにトランスファ３９の変速段がローであることを表示する。また、上記警告は、視覚に訴えるもので無くてもよく、例えば、警告音を発生させたり、エンジン回転速度ＮEを所定の回転速度まで上昇させてエンジン音で警告してもよい。
自動変速手段７６は、耐久性判断手段７２が肯定的な判断をした場合、すなわちトランスファ３９で選択された変速段が変速機構１０の耐久性を低下させる変速段である旨を肯定する判断をした場合には、トランスファ３９を自動的に変速させる。具体的には、トランスファ３９を低速側の変速段であるローから高速側の変速段であるハイに自動的に変速させる。
なお、耐久性判断手段７２が肯定的な判断をした場合、上記警告手段７４と自動変速手段７６との何れか一方が実行されてもよいし、その両方が実行されてもよい。その両方が実行される場合には、例えば、自動変速手段７６がトランスファ３９を自動的に変速させる前に、警告手段７４が運転者にトランスファ３９の変速が必要である旨を警告する。詳細に言うと、耐久性判断手段７２が肯定的な判断をすると警告手段７４は上記警告を開始し、その警告が開始されてから所定距離走行後、又は所定時間経過後に、自動変速手段７６がトランスファ３９を自動的に変速させる。上記警告が開始されてから所定距離走行後、又は所定時間経過後に自動変速手段７６が実行されるのは、上記警告に運転者が気付きトランスファ３９を変速するための猶予を運転者に与えるためである。
また、耐久性判断手段７２はトランスファ３９が最も高速側の変速段である場合には肯定的な判断をすることはなく、トランスファ３９は２段変速であるので、上記警告手段７４及び自動変速手段７６の何れも、トランスファ３９の低速側変速段であるローが選択されている場合に実行され得るものである。
図９は、電子制御装置４０の制御作動の要部すなわちトランスファ３９において選択された変速段が変速機構１０の耐久性に影響することを抑えるための制御作動を説明するフローチャートであり、例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。
先ず、ステップ（以下、「ステップ」を省略する）ＳＡ１においては、トランスファ３９の変速段がローであるか否かが判断される。この判断が肯定的である場合、すなわち、トランスファ３９の変速段がローである場合にはＳＡ２に移る。一方、この判断が否定的である場合には、後述の連続走行距離ＣＬの累積がされていればそれが中止され連続走行距離ＣＬが初期値である零に設定される。そして、図９のフローチャートの制御作動は終了する。
ＳＡ２においては、車速Ｖが車速判定値Ｖ１を超えているか否かが判断される。車速Ｖは車速センサ４６からの信号とトランスファ３９の変速段とに基づいて取得される。車速判定値Ｖ１は、トランスファ３９は２段変速であるのでその低速側の変速段（ロー）に対応するように設定されており、例えば３０〜４０ｋｍ／ｈの間の所定値に設定されている。この判断が肯定的である場合、すなわち、車速Ｖが車速判定値Ｖ１を超えている場合には、前記連続走行距離ＣＬの累積がされていなければそれが開始され、その累積がされていればそれが継続される。そして、ＳＡ３に移る。一方、この判断が否定的である場合には、上記連続走行距離ＣＬの累積がされていればそれが中止され連続走行距離ＣＬが初期値である零に設定される。そして、ＳＡ５に移る。
ＳＡ３においては、トランスファ３９の低速側変速段（ロー）において車速判定値Ｖ１を超えた車速Ｖで走行した連続走行距離ＣＬが走行距離判定値Ｌ１を超えたか否かが判断される。走行距離判定値Ｌ１は１０〜２０ｋｍ程度の所定値として設定されている。この判断が肯定的である場合、すなわち、上記連続走行距離ＣＬが走行距離判定値Ｌ１を超えた場合にはＳＡ４に移る。一方、この判断が否定的である場合にはＳＡ５に移る。
なお、ＳＡ３では上記連続走行距離ＣＬについて判断されているが連続走行距離ＣＬに替えて、トランスファ３９の低速側変速段（ロー）において車速判定値Ｖ１を超えた車速Ｖで走行した連続走行時間ＣＴについて判断されてもよい。そのようにした場合、ＳＡ３においては、その連続走行時間ＣＴが走行時間判定値Ｔ１を超えたか否かが判断される。走行時間判定値Ｔ１は例えば数十分程度の所定値として設定されている。そして、ＳＡ１及びＳＡ２の判断結果によって連続走行距離ＣＬの累積が開始、継続、又は中止され、或いは連続走行距離ＣＬが初期値である零に設定されるが、これらについても連続走行距離ＣＬが連続走行時間ＣＴに替わる。上記ＳＡ１乃至ＳＡ３は耐久性判断手段７２に対応する。
警告手段７４及び自動変速手段７６に対応するＳＡ４においては、運転者にトランスファ３９の変速が必要である旨が警告される。具体的には、運転者にトランスファ３９の変速段をローからハイに変更する必要がある旨が警告される。例えば、計器板等を含むインストルメントパネルやナビゲーション画面などにトランスファ３９の変速段がローであることが表示される。また、上記警告は、視覚に訴えるもので無くてもよく、例えば、警告音が発生させられたり、エンジン回転速度ＮEを所定の回転速度まで上昇させられエンジン音で警告がなされてもよい。また、上記警告に替えて又はその警告と併せて、トランスファ油圧制御回路４４の電磁弁が制御されることによりトランスファ３９がその低速側変速段であるローから高速側変速段であるハイに自動的に変速されてもよい。
ＳＡ５においては、トランスファ３９の低速側変速段であるローが継続され、上記警告は行われない。
図１０は、図９のフローチャートに示す制御作動を説明するためのタイムチャートであって、トランスファ３９の変速段として運転者がローを選択しており、車速Ｖが上昇し、運転者にトランスファ３９の変速が必要である旨が警告され、その警告の開始に遅れてトランスファ３９の自動変速が行われた場合の例である。この図１０では、上から順にエンジン回転速度ＮE、車速Ｖ、連続走行距離ＣＬ、上記警告のためのインジケータ、トランスファ３９のギヤ比すなわちその変速段のタイムチャートとなっている。
図１０のｔA1時点以前からトランスファ３９の変速段はローが継続している。ｔA1時点は、上昇している車速Ｖが車速判定値Ｖ１を超えたことを示しており、車速Ｖが車速判定値Ｖ１を超えた旨の判断であるの高速判断が行われたことを示している。すなわち、ｔA1時点にて図９のＳＡ２の肯定的判断が行われ、それにより前記連続走行距離ＣＬの累積が開始され、ｔA1時点から連続走行距離ＣＬが増加し始めている。
図１０のｔA2時点は、ｔA1時点から累積していた連続走行距離ＣＬが走行距離判定値Ｌ１を超えたので、トランスファ３９の変速段をローに固定しておく必要が無くなったと判断できることを示している。そうすると、図９のＳＡ３にて肯定的な判断が行われ、図９のＳＡ４にてトランスファ３９の変速段をローからハイに変更する必要がある旨を運転者に警告するため計器板等のインジケータである警告灯が点灯される。
上記警告が開始された図１０のｔA2時点からの所定時間経過後、又は所定距離走行後であるｔA3時点は、図９のＳＡ４にてトランスファ３９の変速段がローからハイに自動的に変速されたことを示している。トランスファ３９が自動的に変速されたのは、図１０のｔA2時点からｔA3時点までの猶予期間内に運転者がトランスファ３９をローからハイに変速せず、依然として図９のＳＡ１乃至ＳＡ３にて肯定的な判断がなされていたからである。
図１０のｔA3時点でトランスファ３９がハイに変速され、その結果、図９のＳＡ１で否定的な判断がなされたので、ｔA3時点から前記トランスファ３９の変速についての警告が中止され、すなわちその警告のためのインジケータが消灯される。そして、ｔA3時点でトランスファ３９のハイへの変速後、図９のＳＡ１で否定的な判断がなされたので、連続走行距離ＣＬの累積が中止され連続走行距離ＣＬが初期値である零に設定される。なお、ｔA3時点でトランスファ３９がローからハイに変速されているが、差動部１１の差動状態が制御されることによりｔA3時点でもエンジン回転速度ＮEは一定に保たれている。従って、ｔA3時点でエンジン音は殆ど変わらず運転者がトランスファ３９の自動変速に気付くことは殆ど無い。
本実施例の電子制御装置４０には次のような効果（Ａ１）乃至（Ａ１１）がある。（Ａ１）耐久性判断手段７２は、トランスファ３９で選択された変速段と車両の走行状態との関係から、トランスファ３９で選択された変速段が変速機構１０の耐久性を低下させる変速段であるか否かを判断する。そして、耐久性判断手段７２によりトランスファ３９で選択された変速段が変速機構１０の耐久性を低下させる変速段である旨の判断が為された場合には、トランスファ３９が自動的に変速される。従って、前記車両用動力伝達装置の耐久性すなわち変速機構１０の耐久性を低下させる可能性のあるトランスファ３９の変速段での走行が継続されず、変速機構１０の耐久性の低下を抑えることが可能である。
（Ａ２）耐久性判断手段７２により肯定的な判断が為された場合にはトランスファ３９がローから自動的に高速側変速段であるハイに変速されるので、変速機構１０が備える回転要素の回転速度を下げることが可能である。
（Ａ３）耐久性判断手段７２は車速Ｖが車速判定値Ｖ１を超えた場合に肯定的な判断をし、耐久性判断手段７２が肯定的な判断をした場合にはトランスファ３９が自動的に変速されるので、車速Ｖの検出によりトランスファ３９の変速段に起因した変速機構１０の耐久性の低下を容易に抑えることが可能である。なお、車速Ｖが車速判定値Ｖ１を超えているときはトランスファ３９のローが選択されている必要の無い走行状態であるはずなので、トランスファ３９がハイへ自動的に変速されても、車両の走破性等が損なわれる可能性は低い。
（Ａ４）耐久性判断手段７２の判断は、車速Ｖとトランスファ３９で選択された変速段での継続走行距離（連続走行距離）ＣＬとに基づいて為されてもよく、そのようにした場合には、車速Ｖのみに基づく場合と比較して、より適切にトランスファ３９を自動的に変速させるか否かが判断され、一時的に車速が上昇した場合などに運転者の意思に反してトランスファ３９が自動的に変速されてしまうことが抑制される。
（Ａ５）耐久性判断手段７２の判断は、車速Ｖとトランスファ３９で選択された変速段での継続走行時間（連続走行時間）ＣＴとに基づいて為されてもよく、そのようにした場合には、車速Ｖのみに基づく場合と比較して、より適切にトランスファ３９を自動的に変速させるか否かが判断され、一時的に車速が上昇した場合などに運転者の意思に反してトランスファ３９が自動的に変速されてしまうことが抑制される。
（Ａ６）自動変速手段７６がトランスファ３９を自動的に変速させる前に、警告手段７４が運転者にトランスファ３９の変速が必要である旨を警告するので、その警告に運転者が気付けば運転者がトランスファ３９を適切な変速段に変速させ、その場合にはトランスファ３９を自動的に変速させる必要が無くなる。
（Ａ７）変速機構１０は、エンジン８と駆動輪３８との間に連結された動力分配機構１６と動力分配機構１６に連結された第１電動機Ｍ１とを有し第１電動機Ｍ１の運転状態が制御されることにより動力分配機構１６の差動状態が制御される差動部１１を備えているので、第１電動機Ｍ１の運転状態が制御されることにより、車速Ｖに余り拘束されずにエンジン８を任意の回転速度ＮEで駆動することが可能である。
（Ａ８）変速機構１０は、エンジン８と駆動輪３８との間に連結された動力分配機構１６と動力分配機構１６に連結された第１電動機Ｍ１とを有し第１電動機Ｍ１の運転状態が制御されることにより動力分配機構１６の差動状態が制御される差動部１１と、動力伝達経路の一部を構成する自動変速部２０とを備えているので、第１電動機Ｍ１の運転状態が制御されることにより、車速Ｖに余り拘束されずにエンジン８を任意の回転速度ＮEで駆動することが可能である。また、自動変速部２０の変速によって変速機構１０のトータル変速比γＴの変化幅を大きくすることが可能である。
（Ａ９）差動部１１は第１電動機Ｍ１と第２電動機Ｍ２と差動部遊星歯車装置２４とを備えているので、第２電動機Ｍ２をエンジン８に替えて又はエンジン８と合わせて駆動力源として使用できる。
（Ａ１０）差動部１１は、第１電動機Ｍ１の運転状態が制御されることにより無段変速機構として作動するので、差動部１１からの出力トルクを滑らかに変化させることが可能である。
（Ａ１１）差動部１１（動力分配機構１６）の差動状態の制御によりエンジン回転速度ＮEは車速Ｖに余り拘束されないので、トランスファ３９の変速段及び車速Ｖに関わらずエンジン８の回転速度ＮE及び駆動音が殆ど変わらない場合がある。従って、トランスファ３９の変速段がハイにされて本来走行するような高車速において運転者がトランスファ３９の変速段をローに選択して走行していることに気付かない場合が考えられ、そのような場合に耐久性判断手段７２の判断に基づき警告手段７４及び／又は自動変速手段７６が実行されることは特に有効である。
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
例えば、変速機構１０はハイブリッド車両用のものであるが、第１電動機Ｍ１と第２電動機Ｍ２と動力分配機構１６とを備えた差動部１１が変速機構１０から除かれた車両用動力伝達装置の構成、すなわちエンジン８で駆動する通常の車両に用いる車両用動力伝達装置の構成も考え得る。
また、トランスファ３９は油圧よって制御されることになっているが、油圧制御に限定されるわけではない。
また、本実施例のトランスファ３９は２段変速であるが、３段以上の変速段を有していてもよい。
また、前記走行距離判定値Ｌ１や走行時間判定値Ｔ１は一定値であってもよいし、車速Ｖの応じて変更されてもよい。例えば、車速Ｖが高いほど走行距離判定値Ｌ１又は走行時間判定値Ｔ１が小さく設定されるようにしてもよい。
また、第1電動機Ｍ１の運転状態が制御されることにより、差動部１１（動力分配機構１６）はそのギヤ比γ０が最小値γ０min から最大値γ０max まで連続的に変化させられる電気的な無段変速機として機能するものであったが、例えば差動部１１の変速比γ０を連続的ではなく差動作用を利用して敢えて段階的に変化させるものであってもよい。
また、変速機構１０においてエンジン８と差動部１１とは直結されているが、エンジン８が差動部１１にクラッチ等の係合要素を介して連結されていてもよい。
また、変速機構１０において第１電動機Ｍ１と第２回転要素ＲＥ２とは直結されており、第２電動機Ｍ２と第３回転要素ＲＥ３とは直結されているが、第１電動機Ｍ１が第２回転要素ＲＥ２にクラッチ等の係合要素を介して連結され、第２電動機Ｍ２が第３回転要素ＲＥ３にクラッチ等の係合要素を介して連結されていてもよい。
また、エンジン８から駆動輪３８への動力伝達経路において、差動部１１の次に自動変速部２０が連結されているが、自動変速部２０の次に差動部１１が連結されている順番でもよい。要するに、自動変速部２０は、エンジン８から駆動輪３８への動力伝達経路の一部を構成するように設けられておればよい。
また、図１によれば、差動部１１と自動変速部２０は直列に連結されているが、変速機構１０全体として電気的に差動状態を変更し得る電気式差動機能とその電気式差動機能による変速とは異なる原理で変速する機能とが備わっていれば、差動部１１と自動変速部２０とが機械的に独立していなくても本発明は適用される。
また、本実施例において動力分配機構１６はシングルプラネタリであるが、ダブルプラネタリであってもよい。
また、差動部遊星歯車装置２４を構成する第１回転要素ＲＥ１にはエンジン８が動力伝達可能に連結され、第２回転要素ＲＥ２には第１電動機Ｍ１が動力伝達可能に連結され、第３回転要素ＲＥ３には駆動輪３８への動力伝達経路が連結されているが、例えば、２つの遊星歯車装置がそれを構成する一部の回転要素で相互に連結された構成において、その遊星歯車装置の回転要素にそれぞれエンジン、電動機、駆動輪が動力伝達可能に連結されており、その遊星歯車装置の回転要素に連結されたクラッチ又はブレーキの制御により有段変速と無段変速とに切換可能な構成にも本発明は適用される。
また、自動変速部２０は有段の自動変速機として機能する変速部であるが、無段のＣＶＴであってもよいし、手動変速機として機能する変速部であってもよい。
また、第２電動機Ｍ２は伝達部材１８に直接連結されているが、第２電動機Ｍ２の連結位置はそれに限定されず、エンジン８又は伝達部材１８から駆動輪３８までの間の動力伝達経路に直接的或いは変速機、遊星歯車装置、係合装置等を介して間接的に連結されていてもよい。
また、動力分配機構１６では、差動部キャリヤＣＡ０がエンジン８に連結され、差動部サンギヤＳ０が第１電動機Ｍ１に連結され、差動部リングギヤＲ０が伝達部材１８に連結されていたが、それらの連結関係は、必ずしもそれに限定されるものではなく、エンジン８、第１電動機Ｍ１、伝達部材１８は、差動部遊星歯車装置２４の３要素ＣＡ０、Ｓ０、Ｒ０のうちのいずれと連結されていても差し支えない。
また、エンジン８は入力軸１４と直結されていたが、例えばギヤ、ベルト等を介して作動的に連結されておればよく、共通の軸心上に配置される必要もない。
また、第１電動機Ｍ１および第２電動機Ｍ２は、入力軸１４に同心に配置されて第１電動機Ｍ１は差動部サンギヤＳ０に連結され第２電動機Ｍ２は伝達部材１８に連結されていたが、必ずしもそのように配置される必要はなく、例えばギヤ、ベルト、減速機等を介して作動的に第１電動機Ｍ１は差動部サンギヤＳ０に連結され、第２電動機Ｍ２は伝達部材１８に連結されていてもよい。
また、自動変速部２０は伝達部材１８を介して差動部１１と直列に連結されていたが、入力軸１４と平行にカウンタ軸が設けられてそのカウンタ軸上に同心に自動変速部２０が配列されていてもよい。この場合には、差動部１１と自動変速部２０とは、たとえば伝達部材１８としてカウンタギヤ対、スプロケットおよびチェーンで構成される１組の伝達部材などを介して動力伝達可能に連結される。
また、動力分配機構１６は１組の差動部遊星歯車装置２４から構成されていたが、２以上の遊星歯車装置から構成されて、非差動状態（定変速状態）では３段以上の変速機として機能するものであってもよい。
また、第２電動機Ｍ２はエンジン８から駆動輪３８までの動力伝達経路の一部を構成する伝達部材１８に連結されているが、第２電動機Ｍ２がその動力伝達経路に連結されていることに加え、クラッチ等の係合要素を介して動力分配機構１６にも連結可能とされており、第１電動機Ｍ１の代わりに第２電動機Ｍ２によって動力分配機構１６の差動状態を制御可能とする変速機構１０の構成であってもよい。
本発明の制御装置が適用される車両用動力伝達装置の構成を説明する骨子図である。 図１の車両用動力伝達装置が無段或いは有段変速作動させられる場合における変速作動とそれに用いられる油圧式摩擦係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する作動図表である。 図１の車両用動力伝達装置が有段変速作動させられる場合における各ギヤ段の相対回転速度を説明する共線図である。 図１の車両用動力伝達装置に設けられた電子制御装置の入出力信号を説明する図である。 シフトレバーを備えた複数種類のシフトポジションを選択するために操作されるシフト操作装置の一例である。 図４の電子制御装置による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図１の車両用動力伝達装置において、車速と出力トルクとをパラメータとする同じ二次元座標に構成された、自動変速部の変速判断の基となる予め記憶された変速線図の一例と、変速機構の変速状態の切換判断の基となる予め記憶された切換線図の一例と、エンジン走行とモータ走行とを切り換えるためのエンジン走行領域とモータ走行領域との境界線を有する予め記憶された駆動力源切換線図の一例とを示す図であって、それぞれの関係を示す図でもある。 無段制御領域と有段制御領域との境界線を有する予め記憶された関係を示す図であって、図７の破線に示す無段制御領域と有段制御領域との境界をマップ化するための概念図でもある。 図４の電子制御装置の制御作動の要部すなわちトランスファにおいて選択された変速段が変速機構の耐久性に影響することを抑えるための制御作動を説明するフローチャートである。 図９のフローチャートに示す制御作動を説明するためのタイムチャートであって、トランスファの変速段として運転者がローを選択しており、車速が上昇し、運転者にトランスファの変速が必要である旨が警告され、その警告の開始に遅れてトランスファの自動変速が行われた場合の例である。
符号の説明
８：エンジン １０：変速機構（車両用動力伝達装置）
１６：動力分配機構（差動機構） ２０：自動変速部（変速部）
２４：差動部遊星歯車装置（遊星歯車装置）
３８：駆動輪 ３９：トランスファ（副変速部）
４０：電子制御装置（制御装置）
７２：耐久性判断手段 ７４：警告手段
Ｍ１：第１電動機（差動用電動機） Ｍ２：第２電動機（電動機）

Claims (8)

  1. 主変速部と副変速部とを備えた車両用動力伝達装置の制御装置であって、
    前記主変速部は、内燃機関と駆動輪との間に連結された差動機構と該差動機構に動力伝達可能に連結された差動用電動機とを有し該差動用電動機の運転状態が制御されることにより該差動機構の差動状態が制御される電気式差動部を含み、
    該電気式差動部の差動状態は、前記副変速部の選択された変速段にて、前記内燃機関の出力トルクと回転速度との予め定められた関係に従って該内燃機関が作動させられるように制御され、
    前記副変速部で選択された変速段と車両の走行状態との関係から、該副変速部で選択された変速段が前記車両用動力伝達装置の耐久性を低下させる変速段であるか否かを判断する耐久性判断手段を備え、
    該耐久性判断手段により前記耐久性を低下させる変速段であるとの判断が為された場合には、前記副変速部を自動的に変速させるものであり、
    前記耐久性を低下させると判断された前記副変速部の変速段において所定の車速判定値を超えた車速で走行した継続走行距離が所定の走行距離判定値を超えるまで、前記耐久性を低下させると判断された前記副変速部の変速段での走行は許容される
    ことを特徴とする車両用動力伝達装置の制御装置。
  2. 前記副変速部を自動的に変速させることは、前記継続走行距離が前記所定の走行距離判定値を超えた場合に実行される
    ことを特徴とする請求項１に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。
  3. 主変速部と副変速部とを備えた車両用動力伝達装置の制御装置であって、
    前記主変速部は、内燃機関と駆動輪との間に連結された差動機構と該差動機構に動力伝達可能に連結された差動用電動機とを有し該差動用電動機の運転状態が制御されることにより該差動機構の差動状態が制御される電気式差動部を含み、
    該電気式差動部の差動状態は、前記副変速部の選択された変速段にて、前記内燃機関の出力トルクと回転速度との予め定められた関係に従って該内燃機関が作動させられるように制御され、
    前記副変速部で選択された変速段と車両の走行状態との関係から、該副変速部で選択された変速段が前記車両用動力伝達装置の耐久性を低下させる変速段であるか否かを判断する耐久性判断手段を備え、
    該耐久性判断手段により前記耐久性を低下させる変速段であるとの判断が為された場合には、前記副変速部を自動的に変速させるものであり、
    前記耐久性を低下させると判断された前記副変速部の変速段において所定の車速判定値を超えた車速で走行した継続走行時間が所定の走行時間判定値を超えるまで、前記耐久性を低下させると判断された前記副変速部の変速段での走行は許容される
    ことを特徴とする車両用動力伝達装置の制御装置。
  4. 前記副変速部を自動的に変速させることは、前記継続走行時間が前記所定の走行時間判定値を超えた場合に実行される
    ことを特徴とする請求項３に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。
  5. 前記副変速部を自動的に変速させる前に、運転者に該副変速部の変速が必要である旨を警告する警告手段を備えている
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。
  6. 前記主変速部は、動力伝達経路の一部を構成する変速部を含む
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。
  7. 前記電気式差動部は前記差動用電動機を含む２つ以上の電動機と遊星歯車装置とにより構成される
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。
  8. 前記電気式差動部は、前記差動用電動機の運転状態が制御されることにより無段変速機構として作動する
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の車両用動力伝達装置の制御装置。
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