JP5018026B2 - 車両用駆動装置の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用駆動装置の制御装置に係り、内燃機関と電動機とを備える車両用駆動装置において、特に、前記内燃機関から出力されるトルクの変動によって生ずるこもり音を低減する技術に関するものである。
エンジンの出力を第1電動機および出力軸へ分配する差動機構と、その差動機構の出力軸と駆動輪との間に設けられた第2電動機とを、備えた車両用駆動装置が知られている。例えば、特許文献1に記載されたハイブリッド車両用駆動装置がそれである。このようなハイブリッド車両用駆動装置では差動機構が例えば遊星歯車装置で構成され、その差動作用によりエンジンからの動力の主部を駆動輪へ機械的に伝達し、そのエンジンからの動力の残部を第1電動機から第2電動機への電気パスを用いて電気的に伝達することにより電気的に変速比が変更される変速機例えば電気的な無段変速機として機能させられ、エンジンを最適な作動状態に維持しつつ車両を走行させるように制御装置により制御されて燃費が向上させられる。
特開2003−127679号公報 特開2005−199971号公報
ところで、一般的に、車両においては様々な振動や騒音が発生する。例えば、その振動や騒音は、エンジンの周期的な気筒点火(爆発)やピストンの往復運動に伴うエンジントルクの変動による回転変動が強制源(振動源、振動強制力)となり、エンジンやトランスミッション(或いはトランスアクスル)などを結合したパワープラントとエンジンマウントとで構成されるエンジン懸架系、排気管系、車体系などの車両の振動系に伝達された振動がその車両の振動系の共振現象により増幅されて、車両各部に振動やこもり音が発生する現象である。
このような共振現象は、共振領域としての所定エンジン回転速度領域において発生することが良く知られている。例えば、その共振領域はエンジン回転速度がアイドル回転速度未満の所定エンジン回転速度領域であり、エンジン始動の際に、エンジン回転速度を引き上げる過程でその所定エンジン回転速度領域に入ることにより上記共振現象が発生する可能性があった。
そして、このようにして発生するこもり音については、車両の快適性や静粛性の観点から従来より低減が図られてきたが、近年、その要求される達成基準が非常に高まっている。その一方で、前記ハイブリッド車両においては、ダンパの特性を変更することは仕様上の限界があるなど、ハードウェア上の対策によっては限界がある。
前記特許文献2においては、内燃機関の動作ライン、すなわち目標運転ポイントとしての目標回転速度と目標トルクとの関係を表した連続するラインについて、燃費が良好となる燃費用動作ラインのほかにこもり音を防止するための抑制用動作ラインを用意し、こもり音が発生する場合には前記抑制用動作ラインに切り換えて前記内燃機関を運転するようにしたり、あるいはエンジンの回転速度の振動に伴って発生するトルクと逆位相で振動する補正トルクをモータから出力することにより、こもり音を抑制する技術が開示されている。
しかしながら、前記文献2の方法によっては、次のような課題が生ずる。すなわち、前記切り換え後の抑制用動作ラインによる内燃機関の運転は燃費を考慮した運転ではなく、また逆位相の補正トルクの出力は、バッテリ電力を消費しエネルギー損失が発生する。そのため、燃費効率が悪化するという課題があった。また、冷間時などのバッテリの電力受け入れ持ち出しが制限される場合には、これを実行できない場合が考えられる。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、内燃機関と、電動機と、前記内燃機関から出力されるトルクの変動により起こるこもり音を検出するこもり音検出手段とを備える車両用駆動装置の制御装置であって、こもり音の低減と燃費効率の向上を両立し得る車両用駆動装置の制御装置を提供することにある。
すなわち、本発明の要旨とするところは、内燃機関および電動機を備え、該内燃機関から出力されるトルクの変動に起因するこもり音を抑制可能な車両用駆動装置の制御装置であって、前記こもり音が発生するとき、前記内燃機関より出力されるトルクの変動とは逆位相のトルクの変動が前記電動機から出力されるよう該電動機を制御するこもり音低減手段を含み、前記こもり音低減手段は、前記トルク変動に起因するこもり音が実際に測定される暗騒音よりも大きいときに前記電動機を制御することを特徴とする。
このようにすれば、前記こもり音低減手段は、こもり音が発生するときに、前記内燃機関より出力されるトルクの変動とは逆位相のトルクの変動が前記電動機から出力されるよう該電動機を制御するので、常時電動機がトルクを出力することがないため燃費の悪化が防止できる。また、電動機から出力されるトルクによってによって内燃機関のトルク変動を抑制することができるので、動作ラインを変更する必要がない。また、前記トルク変動による起こるこもり音が暗騒音よりも大きいとき前記電動機が制御されるので、こもり音が発生したときは常に電動機が制御されるのではなく必要なときに制御を行うため、電動機の制御によるエネルギーの損失を最小限に抑えることができる。
また、好適には、前記こもり音低減手段は、運転者の低燃費要求がないときに前記電動機の制御を実行することを特徴とする。このようにすれば、運転者の低燃費要求がない場合に前記電動機の制御が実行される一方、運転者の低燃費要求がある場合には前記電動機の制御が実行されないため内燃機関による燃費の損失が悪化することはない。
また、好適には、前記こもり音低減手段は、前記電動機の作動が不能であるときは前記内燃機関の回転速度を該内燃機関の運転可能な運転領域のうちこもり音の発生を伴わない非こもり音発生運転領域になるように変更する回転速度制御手段を含むことを特徴とする。このようにすれば、例えばバッテリの電圧低下時・電力不足時や、前記電動機の過熱時、運転者によって意図的に電動機の作動が禁止される時などであって電動機の作動が不能である場合でも、前記回転速度制御手段により内燃機関の回転数がこもり音を伴わない非こもり音発生運転領域となるように変更されるので、こもり音を抑制することができる
また、好適には、前記車両用駆動装置の制御装置には、前記内燃機関および電動機の出力を駆動輪に伝達する動力伝達経路に自動変速機が設けられ、前記回転速度制御手段は、前記自動変速機の変速比を前記内燃機関の回転速度が前記非こもり音発生運転領域になるように変更するものであることを特徴とする。このようにすれば、前記回転速度制御手段は、前記車両に設けられた自動変速機の変速比を変更することによって容易に内燃機関の回転速度がこもり音を伴わない非こもり音発生運転領域となるように変更されるので、こもり音を抑制することができる。
また、好適には、前記車両用駆動装置の制御装置は、車両に設けられたシフトレバーのポジションが所定のシフトポジションである場合に前記電動機を制御することを特徴とする。このようにすれば、前記シフトレバーのポジションが所定のシフトポジション以外である場合には前記電動機の制御が実行されないため、運転者の意に反して電動機が制御されることがない。
また、好適には、前記自動変速機は、無段変速部としての差動部と有段変速部としての自動変速部を有するものであり、前記車両用駆動装置の制御装置は、前記無段変速部の変速比を変化させることによって、あるいは前記自動変速部の変速段を変更することによって、もしくはその両方によって前記自動変速機全体としての変速比を変更するものであることを特徴とする。このようにすれば、前記無段変速部の変速比を変化させることによって、あるいは前記自動変速部の変速段を変更することによって、もしくはその両方によって前記自動変速機全体の変速比が変更され、前記内燃機関の回転速度がこもり音を伴わない非こもり音発生運転領域となるように変更されるので、こもり音を抑制することができる。
また、好適には、前記車両用駆動装置の制御装置は、前記こもり音と前記暗騒音とを比較し、前記暗騒音のレベルが前記こもり音が問題となるレベルである場合に前記電動機を制御することを特徴とする。このようにすれば、前記こもり音検出手段によって検出されたこもり音と前記暗騒音検出手段によって検出された暗騒音とが比較され、前記暗騒音のレベルが前記こもり音が問題となるレベルである場合に前記電動機が制御されることから、こもり音が検出されたときは常時制御を行うのではなく必要なときに制御を行うため、電動機の制御に用いるエネルギーの損失を最小限に抑えて制御を行うことができる。
以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明が適用されるハイブリッド車両の車両用駆動装置8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、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に図示しないエンジンからのトルク脈動を緩和する脈動吸収ダンパ13およびトルクリミッタ15を介して間接に連結された無段変速部としての差動部11と、その差動部11と図示しない駆動輪との間の動力伝達経路で伝達部材(伝達軸)18を介して直列に連結されている動力伝達部としての自動変速部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、たとえば車両において縦置きされるFR(フロントエンジン・リヤドライブ)型車両に好適に用いられるものであり、入力軸14に脈動吸収ダンパ13やトルクリミッタ15を介して間接的に連結された走行用の駆動源としてたと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図示しないエンジンと図示しない一対の駆動輪との間に設けられて、エンジンからの動力を動力伝達経路の一部を構成する図示しない差動歯車装置(終減速機)および一対の車軸等を順次介して一対の駆動輪へ伝達する。
このように、本実施例の変速機構10においては、エンジンと差動部11とは、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ことなく連結されている。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。
差動部11は、第1電動機M1と、入力軸14に入力されたエンジン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作動的に連結されている第2電動機M2とを備えている。本実施例の第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は走行用の駆動源として駆動力を出力するためのモータ(発電機)機能を少なくとも備える。
動力分配機構16は、例えば「0.418」程度の所定のギヤ比ρ1を有するシングルピニオン型の第1遊星歯車装置24であり、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を回転要素として備えている。なお、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とすると、上記ρ1はZS1/ZR1となる。
この動力分配機構16においては、第1キャリヤCA1は入力軸14すなわち図示しないエンジンに連結され、第1サンギヤS1は第1電動機M1に連結され、第1リングギヤR1は伝達部材18に連結されている。このように構成された動力分配機構16は、第1遊星歯車装置24の3要素である第1サンギヤS1、第1キャリヤCA1、第1リングギヤR1がそれぞれ相互に相対回転可能とされて差動作用が可能な差動状態とされるから、エンジンの出力が第1電動機M1と伝達部材18に分配されるとともに、分配されたエンジンの出力の一部で第1発電機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)は電気的な作動状態として機能させられて、たとえば差動部11は所謂無段変速状態とされて、エンジンの所定回転に拘わらず伝達部材18の回転数が連続的に変化させられる。すなわち、差動部11はその変速比γ0(入力軸14の回転速度NIN/伝達部材18の回転速度N18)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。
自動変速部20は、シングルピニオン型の第2遊星歯車装置26、シングルピニオン型の第3遊星歯車装置28、およびシングルピニオン型の第4遊星歯車装置30を備え、有段式の自動変速機として機能する遊星歯車式の多段変速機である。第2遊星歯車装置26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「0.562」程度の所定のギヤ比ρ2を有している。第3遊星歯車装置28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「0.425」程度の所定のギヤ比ρ3を有している。第4遊星歯車装置30は、第4サンギヤS4、第4遊星歯車P4、その第4遊星歯車P4を自転および公転可能に支持する第4キャリヤCA4、第4遊星歯車P4を介して第4サンギヤS4と噛み合う第4リングギヤR4を備えており、例えば「0.421」程度の所定のギヤ比ρ4を有している。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、第4サンギヤS4の歯数をZS4、第4リングギヤR4の歯数をZR4とすると、上記ギヤ比ρ2はZS2/ZR2、上記ギヤ比ρ3はZS3/ZR3、上記ギヤ比ρ4はZS4/ZR4である。
自動変速部20では、第2サンギヤS2と第3サンギヤS3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2キャリヤCA2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4リングギヤR4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2リングギヤR2と第3キャリヤCA3と第4キャリヤCA4とが一体的に連結されて出力軸22に連結され、第3リングギヤR3と第4サンギヤS4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内と差動部11(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との間の動力伝達経路すなわち差動部11(伝達部材18)から駆動輪への動力伝達経路を、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。
また、この自動変速部20は、解放側係合装置の解放と係合側係合装置の係合とによりクラッチツウクラッチ変速が実行されて各ギヤ段(変速段)が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する変速比γ(=伝達部材18の回転速度N18/出力軸22の回転速度NOUT)が各ギヤ段毎に得られる。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、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、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、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(後進変速段)が成立させられる。また、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2、および第3ブレーキB3の解放によりニュートラル「N」状態とされる。なお、図2の係合作動表に示されている第5速ギヤ段における自動変速部20の係合装置の係合作動は第4速ギヤ段と同じである。
前記第1クラッチC1、第2クラッチC2、第1ブレーキB1、第2ブレーキB2、および第3ブレーキB3(以下、特に区別しない場合はクラッチC、ブレーキBと表す)は、従来の車両用自動変速機においてよく用いられている係合要素としての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、それが介挿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において、無段変速機として機能する差動部11と自動変速部20とで無段変速機が構成される。また、差動部11の変速比を一定となるように制御することにより、差動部11と自動変速部20とで有段変速機と同等の状態を構成することが可能とされる。
具体的には、差動部11が無段変速機として機能し、且つ差動部11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の少なくとも1つの変速段に対して自動変速部20に入力される回転速度(以下、自動変速部20の入力回転速度)すなわち伝達部材18の回転速度(以下、伝達部材回転速度N18)が無段的に変化させられてその変速段において無段的な変速比幅が得られる。したがって、変速機構10の総合変速比γT(=入力軸14の回転速度NIN/出力軸22の回転速度NOUT)が無段階に得られ、変速機構10において無段変速機が構成される。この変速機構10の総合変速比γTは、差動部11の変速比γ0と自動変速部20の変速比とに基づいて形成される変速機構10全体としてのトータル変速比γTである。
例えば、図2の係合作動表に示される自動変速部20の第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段や後進ギヤ段の各ギヤ段に対し伝達部材回転速度N18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γTが無段階に得られる。
また、差動部11の変速比が一定となるように制御され、且つクラッチCおよびブレーキBが選択的に係合作動させられて第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段のいずれか或いは後進ギヤ段(後進変速段)が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する変速機構10のトータル変速比γTが各ギヤ段毎に得られる。したがって、変速機構10において有段変速機と同等の状態が構成される。
例えば、差動部11の変速比γ0が「1」に固定されるように制御されると、図2の係合作動表に示されるように自動変速部20の第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段や後進ギヤ段の各ギヤ段に対応する変速機構10のトータル変速比γTが各ギヤ段毎に得られる。また、自動変速部20の第4速ギヤ段において差動部11の変速比γ0が「1」よりも小さい値例えば0.7程度に固定されるように制御されると、図2の係合作動表の第5速ギヤ段に示されるように第4速ギヤ段よりも小さい値例えば「0.705」程度であるトータル変速比γTが得られる。
図3は、差動部11と自動変速部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の回転速度を示し、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に対応する第1サンギヤS1、第1回転要素(第1要素)RE1に対応する第1キャリヤCA1、第3回転要素(第3要素)RE3に対応する第1リングギヤR1の相対回転速度を示すものであり、それらの間隔は第1遊星歯車装置24のギヤ比ρ1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2サンギヤS2および第3サンギヤS3を、第5回転要素(第5要素)RE5に対応する第2キャリヤCA2を、第6回転要素(第6要素)RE6に対応する第4リングギヤR4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2リングギヤR2、第3キャリヤCA3、第4キャリヤCA4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3リングギヤR3、第4サンギヤS4をそれぞれ表し、それらの間隔は第2、第3、第4遊星歯車装置26、28、30のギヤ比ρ2、ρ3、ρ4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ρ1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2、第3、第4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、第1遊星歯車装置24の第1回転要素RE1(第1キャリヤCA1)が入力軸14すなわちエンジンに連結され、第2回転要素RE2が第1電動機M1に連結され、第3回転要素(第1リングギヤR1)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との交点を通る斜めの直線L0により第1サンギヤS1の回転速度と第1リングギヤR1の回転速度との関係が示される。
例えば、差動部11においては、第1回転要素RE1乃至第3回転要素RE3が相互に相対回転可能とされる差動状態となっており、直線L0と縦線Y3との交点で示される第1リングギヤR1の回転速度が車速に拘束されて略一定である場合には、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第1サンギヤS1の回転が上昇或いは下降させられると、直線L0と縦線Y2との交点で示される第1キャリヤCA1の回転速度すなわちエンジン回転速度が上昇或いは下降させられる。
また、差動部11の変速比γ0が「1」に固定されるように第1電動機M1の回転速度を制御することによって第1サンギヤS1の回転がエンジン回転速度と同じ回転速度とされると、直線L0は横線X2と一致させられ、エンジン回転速度と同じ回転で第1リングギヤR1の回転速度すなわち伝達部材18が回転させられる。或いは、差動部11の変速比γ0が「1」より小さい値例えば0.7程度に固定されるように第1電動機M1の回転速度を制御することによって第1サンギヤS1の回転が零とされると、直線L0は図3に示す状態とされ、エンジン回転速度よりも増速された回転で伝達部材回転速度N18が回転させられる。
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、差動部11において直線L0が横線X2と一致させられてエンジン回転速度と同じ回転速度が差動部11から第8回転要素RE8に入力されると、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との交点を通る斜めの直線L1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とが係合されることにより決まる斜めの直線L2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L3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L4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の回転速度が決まる。
また、差動部11において直線L0が図3に示す状態とされてエンジン回転速度よりも高い回転速度が差動部11から第8回転要素RE8に入力されると、図3に示すように、第1クラッチC1および第2クラッチC2が係合させられることにより決まる水平な直線L5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、本実施例の変速機構10を制御するための電子制御装置40に入力される信号およ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、およ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、第1、第2電動機M1、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。
上記電子制御装置40には、図4に示す各センサやスイッチからエンジン水温を示す信号、シフトポジションを表す信号、暗騒音のレベルを表す信号、窓の開閉状態を表す信号、第1電動機M1の回転速度を表す信号、第2電動機M2の回転速度を表す信号、エンジンの回転速度であるエンジン回転速度を表す信号、車両に搭載されたオーディオの作動状況を表す信号、M(モータ走行)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、出力軸22の回転速度に対応する車速信号、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、アクセルペダルの操作量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などが、それぞれ供給される。また、上記電子制御装置40からは、スロットル弁の開度を操作するスロットルアクチュエータへの駆動信号、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、エンジンの点火時期を指令する点火信号、電動機M1およびM2の作動を指令する指令信号、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、動力分配機構16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図示しない油圧制御回路に含まれる電磁弁を作動させるための駆動指令信号、上記油圧制御回路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、手動変速操作装置であるシフト操作装置46の一例を示す図である。シフト操作装置46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を選択するために操作されるシフトレバー48を備えている。そのシフトレバー48は、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の何れもが係合されないような変速機構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中立ポジション「N(ニュートラル)」、前進自動変速走行ポジション「D(ドライブ)」、または前進手動変速ポジション「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「P」乃至「M」ポジションに示す各ポジションにおいて、「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り、「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る。また、「D」ポジションは最高速走行ポジションでもあり、「M」ポジションにおける例えば「4」レンジ乃至「L」レンジはエンジンブレーキ効果が得られるエンジンブレーキレンジでもある。
上記「M」ポジションは、例えば車両の前後方向において上記「D」ポジションと同じ位置において車両の幅方向に隣接して設けられており、シフトレバー48が「M」ポジションに操作されることにより、「D」レンジ乃至「L」レンジの何れかがシフトレバー48の操作に応じて変更される。具体的には、この「M」ポジションには、車両の前後方向にアップシフト位置「+」、およびダウンシフト位置「−」が設けられており、シフトレバー48がそれらのアップシフト位置「+」またはダウンシフト位置「−」へ操作されると、「D」レンジ乃至「L」レンジの何れかに切り換えられる。例えば、「M」ポジションにおける「D」レンジ乃至「L」レンジの5つの変速レンジは、変速機構10の自動変速制御が可能なトータル変速比γTの変速範囲における高速側(変速比が最小側)のトータル変速比γTが異なる複数種類の変速レンジであり、また自動変速部20の変速が可能な最高速側変速段が異なるように変速段(ギヤ段)の変速範囲を制限するものである。また、シフトレバー48は、スプリング等の付勢手段により上記アップシフト位置「+」およびダウンシフト位置「−」から、「M」ポジションへ自動的に戻されるようになっている。また、シフト操作装置46には、シフトレバー48の各シフトポジションを検出するための図示しないシフトポジションセンサが備えられており、そのシフトレバー48のシフトポジションや「M」ポジションにおける操作回数等を電子制御装置40へ出力する。
図6は、車速Vおよび出力トルクTOUTを変数として予め記憶されたアップシフト線(実線)およびダウンシフト線(一点鎖線)を有する関係(変速マップ)から実際の車速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の自動変速制御を実行するための変速線図である。図6において、実線Aで囲まれる領域で示されるように、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域すなわち低エンジントルク域、或いは車速Vの比較的低車速域すなわち低負荷域において、モータ走行を実行する。また、図6において、斜線の付された領域は、該当する車速Vおよび出力トルクTOUTの組み合わせにおいて車両が走行する場合にはこもり音が発生しやすい状態である、こもり音発生領域を示している。このこもり音発生領域は、例えば、予め実験的にあるいはシミュレーションにより、制御上の対策を実行しなければこもり音が発生することが確認されている走行状態である。
図7は、本発明の要部である電子制御装置40の制御作動、すなわちこもり音が検出されている時に前記電動機制御を実行する制御作動を説明する機能ブロック線図である。まず、こもり音検出手段80は、たとえば、車両の走行状態である車両の車速Vおよび出力トルクTEより、前記図6で示される変速線図におけるこもり音発生領域にあるかないかによって、こもり音が発生するか否かを検出する。このとき、前記図6におけるこもり音発生領域における各走行状態すなわち車速Vと出力トルクTEの組み合わせ毎に、発生するこもり音のレベルについても予め実験的あるいはシミュレーションにより求めておき、例えば、これを車速Vと出力トルクTEを軸とするマップに記憶しておくことにより、こもり音が発生すると検出された場合に、発生するこもり音のレベルLK(dB)についても検出することが可能である。
暗騒音検出手段82は、例えば、車両に設けられたマイクロホンによって、本制御の対象であるこもり音以外の車両における騒音である暗騒音のレベルLA(dB)を検出する。
比較手段84は、前記こもり音検出手段80によって検出されたこもり音のレベルLKと前記暗騒音検出手段82によって検出された暗騒音のレベルLAとを比較することにより、こもり音低減のための制御が必要であるか否かを判定する。具体的には、車両のこもり音が暗騒音にいわば隠れた状態となるような暗騒音のレベルLAである場合、たとえば、図9に示すように、こもり音AのレベルLKに対して、暗騒音1で表されるような暗騒音の状態となる場合には、暗騒音のレベルLAがこもり音のレベルLKに比べて高く、こもり音は暗騒音に隠れた状態、すなわち暗騒音によって目立たない状態にあると判断する。逆に図9における暗騒音2で表されるような、こもり音が暗騒音によって隠れることがない場合には、暗騒音のレベルLAがこもり音のレベルLKに比べて高いとはいえず、こもり音が目立つ状態であると判断する。
低燃費要求判定手段88は、例えば運転者が車両を低燃費で走行させようとする意思がある場合に操作される図示しない低燃費要求スイッチからの信号などに基づいて、運転者に車両を低燃費で走行させようとする意思があるか否かを判定する。すなわち、後述するこもり音低減手段98によりこもり音低減の為の制御を実行すると燃費が悪化することから、運転者がこもり音の低減をしてまで燃費を悪化させる必要がないという意思を有している場合にはこもり音低減のための制御を実行しないようにすることが考えられ、その場合の運転者の意思を判定するものである。なお、低燃費要求判定手段88については後述の実施例3において用いるものであり、本実施例においては用いない。
こもり音低減手段98は、主として電動機判定手段92、電動機制御手段94、および回転速度制御手段96からなり、例えば、前記比較手段84において、こもり音が暗騒音によって隠れることがなく、暗騒音のレベルLAがこもり音のレベルLKに比べて高いとはいえず、こもり音が目立つ状態であると判断された場合に実行され、車両の内燃機関であるエンジン8から出力されるトルク変動により生ずるこもり音の低減のための作動を行う。このうち、電動機判定手段92は、車両に搭載された蓄電装置50の状態、たとえば充電状態(SOC;state of charge)を検出し、検出された蓄電量SOCが所定値Aよりも大きいか否かを判定する。ここで、前記所定値Aは、たとえば蓄電装置50に蓄電された蓄電量が、後述する電動機制御手段94による電動機制御を行うのに十分な量であることを目安として予め実験的に定められるものである。そして、SOCが所定値Aよりも大きい場合、すなわち前記蓄電装置50の状態が電動機制御を行うことができるものである場合には、後述する電動機制御手段94を実行する。
電動機制御手段94は、こもり音の原因となるエンジン6から出力されるトルク変動と逆位相に変動するトルクを第2電動機M2に出力させる。具体的には、入力軸14の入力トルクTINを測定し、その入力トルクTINの時間変化におけるこもり音の原因となる変動を算出し、さらにその逆位相となるような変動を算出し、算出された逆位相となる変動を出力するように第2電動機M2を作動させる。この結果、エンジン6から出力されるトルク変動と第2電動機M2によって出力されるトルク変動は逆位相のものであるから、互いに打ち消しあうことになり、こもり音の原因となるトルク変動が低減もしくは抑制される。
回転速度制御手段96は、エンジン6の運転状態、すなわちエンジン6の回転速度NEと出力トルクTEの組み合わせを、前記エンジンの運転可能な運転領域のうち、こもり音を発生しない非こもり音発生運転領域となるように変更する。具体的には、例えば、変速機構10における有段変速機に相当する自動変速部20の変速段を変更することによって、こもり音を発生しない車両の運転状態に変更する。すなわち車両の運転状態である車速Vと出力トルクTEの組み合わせが、図6における斜線の付されたこもり音発生域の外となるように変更する。図10は前記回転速度制御手段96によるエンジン6の運転状態の変更の様子の一例を表す図である。図10は、横軸にエンジン回転速度NEを、縦軸にエンジントルクTEを取った平面においてエンジン6の運転状態を表している。また、本図において斜線を付した部分は、こもり音が発生する運転域である。いま、エンジン6の運転状態がこもり音を発生する運転域であるこもり音発生域中にある点Aで表される場合、運転状態の変更は例えば、点Aを通過する等パワー曲線上であって、例えば図10においてこもり音発生域の外縁から所定分離れた点である点Bに相当する運転状態に変更するようにされる。
図8は、電子制御装置40の制御作動の要部すなわちこもり音低減手段98によって車両のこもり音の低減の為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ものである。
まずステップ(以下「ステップ」を省略する。)SA1においては、シフトレバー48のポジションPSHが所定のポジションである前進走行用ポジション、すなわちDポジション乃至はMポジションであるか否かが判断される。そして、本判断が肯定される場合、すなわちシフトポジションPSHがDポジション乃至はMポジションである場合には続くSA2が実行される。一方、本ステップの判断が否定される場合、すなわち、シフトポジションPSHがDポジション乃至はMポジション以外である場合には、車両は前進走行状態ではなく本制御を行う必要がないとして、本フローチャートの1回の実行が終了させられる。
続いてこもり音検出手段80に対応するSA2においては、現在のエンジン6の動作状態が、こもり音を発生するものであるか否かが判断される。例えば、図6あるいは図10において、エンジンの動作状況である車速Vと出力トルクTEとの組み合わせあるいはエンジン回転速度NEとエンジン出力トルクTEとの組み合わせを表す点が、同図における斜線の付されたこもり音発生域にあるか否かによって判断される。なお、こもり音発生域にある運転状態ごとに発生するこもり音のレベルを予め実験的にあるいはシミュレーションにより算出しマップとして記憶しておき、実際の運転状態に対応するこもり音のレベルLKを読み出すことにより、こもり音のレベルLKについても検出し得る。そして、本ステップにおける判断が肯定される場合には、こもり音が発生していると考えられるため、続くSA3が実行される。一方、本ステップにおける判断が否定される場合には、こもり音が発生する状況ではないとして、SA5が実行される。
暗騒音検出手段82に対応するSA3においては、例えば車両に設けられたマイクロホンによって、本制御の対象であるこもり音以外の車両における騒音である暗騒音のレベルLAが検出される。
比較手段84に対応するSA4においては、たとえばSA2において検出されたこもり音のレベルLKとSA3において検出された暗騒音のレベルLAとを比較することにより、こもり音低減のための制御が必要であるか否かが判定される。具体的には、車両のこもり音が暗騒音にいわば隠れた状態となるような暗騒音のレベルLAである場合、たとえば、図9における暗騒音1で表されるような暗騒音の状態となる場合には、暗騒音のレベルLAがこもり音のレベルLKに比べて高く、こもり音は暗騒音によって目立たない状態にあると判断され、本ステップの判断が否定される。逆に図9における暗騒音2で表されるような、こもり音が暗騒音によって隠れることがない場合には、暗騒音のレベルLAがこもり音のレベルLKに比べて高いとはいえず、こもり音が目立つ状態であると判断され、本ステップの判断が肯定される。そして、本ステップの判断が肯定された場合には続いてSA6が実行され、本ステップの判断が否定された場合にはSA5が実行される。
電動機判定手段92に対応するSA6においては、たとえば、車両に搭載された蓄電装置50の状態、たとえば充電状態(SOC;state of charge)が検出され、検出された蓄電装置50の状態が後述する電動機制御手段94による電動機制御を行うことのできるものであるかが判定される。そして、本ステップの判断が肯定される場合、すなわち前記蓄電装置50の状態が電動機制御を行うことができるものである場合には、SA7が実行される。一方、蓄電装置50の状態が電動機制御を実行することが困難である場合にはSA8が実行される。
電動機制御手段94に対応するSA7においては、こもり音の原因となるエンジン6から出力されるトルク変動と逆位相に変動するトルクが第2電動機M2によって出力させられる。具体的には、入力軸14の入力トルクTINを測定し、その入力トルクTINの時間変化におけるこもり音の原因となる変動を算出し、さらにその逆位相となるような変動を算出し、算出された逆位相となる変動を出力するように第2電動機M2が作動させられる。
回転速度制御手段96に対応するSA8においては、エンジン6の運転状態、すなわちエンジン6の回転速度NEと出力トルクTEの組み合わせが、前記エンジン6の運転可能な運転領域のうち、こもり音を発生しない非こもり音発生運転領域となるように変更される。具体的には、例えば、変速機構10における自動変速部20の変速段が変更させられることによって、こもり音を発生しない車両の運転状態に変更される。すなわち車両の運転状態である車速Vと出力トルクTEの組み合わせが、図6における斜線の付されたこもり音発生域の外となるように変更される。
SA5においては、エンジン6の運転状態、すなわちエンジン6の回転速度NEと出力トルクTEの組み合わせが、前記エンジン6の運転可能な運転領域のうち通常の運転状態とされる。この通常の運転状態とは、たとえば図10に示す燃費の観点から最も効率が良い最適燃費曲線上の点とされる。
図11は、本実施例によるこもり音の低減の為の制御が実行された場合の様子を表すタイムチャートである。時刻t1において、こもり音検出手段80(SA2)によってこもり音が発生していることおよび、そのこもり音のレベルLKが検出される。そして、時刻t2において、暗騒音検出手段82(SA3)の実行が開始され、時刻t2からt3の間に渡って暗騒音のレベルLAの検出が行われる。そして、時刻t3において、比較手段84(SA4)によって、図中2点鎖線で表されたこもり音のレベルLKよりも暗騒音のレベルLAが小さく、こもり音が暗騒音によって隠れることがないと判断され、こもり音低減手段98が実行される。そして、こもり音低減手段98においては、電動機判定手段92(SA6)によって蓄電装置50の充電量SOCが所定値よりも大きいと判断され、電動機制御手段94(SA7)によって第2電動機M2からエンジントルクTEのトルク変動と逆位相のトルクTM2が出力される。そして、エンジントルクTEと第2電動機の出力トルクTM2が差動部11において重ね合わされ、その結果差動部11の出力軸である伝達部材18のトルクT18は、エンジントルクTEからそのトルク変動が除かれたものとなっている。
図12は、同じく本実施例によるこもり音の低減の為の制御が実行された場合であって、蓄電装置50の充電量SOCが所定値よりも小さいと判断される場合の様子を表すタイムチャートである。図11の場合と同様に、時刻t1においてこもり音検出手段80(SA2)によってこもり音が発生していることおよび、そのこもり音のレベルLKが検出される。そして、時刻t2において、暗騒音検出手段82(SA3)の実行が開始され、時刻t2からt3の間に渡って暗騒音のレベルLAの検出が行われる。そして、時刻t3において、比較手段84(SA4)によって、図中2点鎖線で表されたこもり音のレベルLKよりも暗騒音のレベルLAが小さく、こもり音が暗騒音によって隠れることがないと判断され、こもり音低減手段98が実行される。そして、こもり音低減手段98においては、電動機判定手段92(SA6)によって蓄電装置50の充電量SOCが所定値よりも小さいと判断される。その結果、電動機制御手段94(SA7)によって第2電動機M2を作動させることができず、回転速度制御手段96(SA8)が実行され、有段変速機に相当する自動変速部20の変速段が例えばそれまで走行していた第1速段から第2速段へと変速する指示がなされる。その結果、時刻t3からt4にかけて変速が実行され、時刻t4において変速が完了するまでの間エンジン6の回転速度NEは徐々に減少する。このようにして、エンジン6の運転状態すなわちエンジン回転速度NEと出力トルクTEの組み合わせは、例えば図10の斜線の付された領域で表されるこもり音発生域を脱し、こもり音が発生しなくなる。
続いて、本発明の別の実施例について説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
図13は、本発明の他の実施例における車両用駆動装置99の一部を構成する変速機構100の構成を説明する骨子図である。図14は、その変速機構100の変速作動に用いられる油圧式摩擦係合装置の作動の組合せを示す係合表、図15は、その変速機構100の変速作動を説明する共線図である。
変速機構100は、前述の実施例と同様に第1電動機M1、動力分配機構16、および第2電動機M2を備えている差動部11と、その差動部11と出力軸22との間で伝達部材18を介して直列に連結されいる前進3段の自動変速部102とを備えている。動力分配機構16は、例えば「0.418」程度の所定のギヤ比ρ1を有するシングルピニオン型の第1遊星歯車装置24を有している。自動変速部102は、例えば「0.532」程度の所定のギヤ比ρ2を有するシングルピニオン型の第2遊星歯車装置26と例えば「0.418」程度の所定のギヤ比ρ3を有するシングルピニオン型の第3遊星歯車装置28とを備えている。第2遊星歯車装置26の第2サンギヤS2と第3遊星歯車装置28の第3サンギヤS3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2遊星歯車装置26の第2キャリヤCA2と第3遊星歯車装置28の第3リングギヤR3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、第3キャリヤCA3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ている。
このように、自動変速部102内と差動部11(伝達部材18)とは自動変速部102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102との間の動力伝達経路すなわち差動部11(伝達部材18)から駆動輪への動力伝達経路を、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の少なくとの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。
また、この自動変速部102は、解放側係合装置の解放と係合側係合装置の係合とによりクラッチツウクラッチ変速が実行されて各ギヤ段(変速段)が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する変速比γ(=伝達部材回転速度N18/出力軸22の回転速度NOUT)が各ギヤ段毎に得られる。例えば、図14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ブレーキB2の係合により変速比γ1が最大値例えば「2.804」程度である第1速ギヤ段が成立させられ、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γ2が第1速ギヤ段よりも小さい値例えば「1.531」程度である第2速ギヤ段が成立させられ、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γ3が第2速ギヤ段よりも小さい値例えば「1.000」程度である第3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2ブレーキB2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「2.393」程度である後進ギヤ段(後進変速段)が成立させられる。また、第1クラッチC1、第2クラッチC2、第1ブレーキB1、および第2ブレーキB2の解放によりニュートラル「N」状態とされる。なお、図14の係合作動表に示されている第4速ギヤ段における自動変速部102の係合装置の係合作動は第3速ギヤ段と同じである。
以上のように構成された変速機構100において、無段変速機として機能する差動部11と自動変速部102とで無段変速機が構成される。また、差動部11の変速比を一定となるように制御することにより、差動部11と自動変速部102とで有段変速機と同等の状態を構成することが可能とされる。
具体的には、差動部11が無段変速機として機能し、且つ差動部11に直列の自動変速部102が有段変速機として機能することにより、自動変速部102の少なくとも1つの変速段に対して自動変速部102に入力される回転速度(以下、自動変速部102の入力回転速度)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その変速段において無段的な変速比幅が得られる。したがって、変速機構100の総合変速比γTが無段階に得られ、変速機構100において無段変速機が構成される。
例えば、図14の係合作動表に示される自動変速部102の第1速ギヤ段乃至第3速ギヤ段や後進ギヤ段の各ギヤ段に対し伝達部材回転速度N18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100全体としてのトータル変速比γTが無段階に得られる。
また、差動部11の変速比が一定となるように制御され、且つクラッチCおよびブレーキBが選択的に係合作動させられて第1速ギヤ段乃至第3速ギヤ段のいずれか或いは後進ギヤ段(後進変速段)が選択的に成立させられることにより、略等比的に変化する変速機構100のトータル変速比γTが各ギヤ段毎に得られる。したがって、変速機構100において有段変速機と同等の状態が構成される。
例えば、差動部11の変速比γ0が「1」に固定されるように制御されると、図14の係合作動表に示されるように自動変速部102の第1速ギヤ段乃至第3速ギヤ段や後進ギヤ段の各ギヤ段に対応する変速機構100のトータル変速比γTが各ギヤ段毎に得られる。また、自動変速部102の第3速ギヤ段において差動部11の変速比γ0が「1」より小さい値例えば0.7程度に固定されるように制御されると、図14の係合作動表の第4速ギヤ段に示されるように第3速ギヤ段よりも小さい値例えば「0.705」程度であるトータル変速比γTが得られる。
図15は、差動部11と自動変速部102とから構成される変速機構100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。
図15における自動変速部102の4本の縦線Y4、Y5、Y6、Y7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2サンギヤS2および第3サンギヤS3を、第5回転要素(第5要素)RE5に対応する第3キャリヤCA3を、第6回転要素(第6要素)RE6に対応し且つ相互に連結された第2キャリヤCA2および第3リングギヤR3を、第7回転要素(第7要素)RE7に対応する第2リングギヤR2をそれぞれ表している。また、自動変速部102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は自動変速部102の出力軸22に連結され、第7回転要素RE7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102では、差動部11において直線L0が横線X2と一致させられてエンジン回転速度NEと同じ回転速度が差動部11から第7回転要素RE7に入力されると、図15に示すように、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、第7回転要素RE7(R2)の回転速度を示す縦線Y7と横線X2との交点と第5回転要素RE5(CA3)の回転速度を示す縦線Y5と横線X1との交点とを通る斜めの直線L1と、出力軸22と連結された第6回転要素RE6(CA2,R3)の回転速度を示す縦線Y6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L2と出力軸22と連結された第6回転要素RE6の回転速度を示す縦線Y6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L3と出力軸22と連結された第6回転要素RE6の回転速度を示す縦線Y6との交点で第3速の出力軸22の回転速度が示される。
また、差動部11において直線L0が図15に示す状態とされてエンジン回転速度NEよりも高い回転速度が差動部11から第7回転要素RE7に入力されると、図15に示すように、第1クラッチC1および第2クラッチC2が係合させられることにより決まる水平な直線L4と出力軸22と連結された第6回転要素RE6の回転速度を示す縦線Y6との交点で第4速の出力軸22の回転速度が示される。
本実施例においても、変速機構100は差動部11と自動変速部102とから構成されるので、前述の実施例と同様の効果が得られる。
図16は、本実施例における電子制御装置40の制御作動の要部、すなわちこもり音低減手段98によって車両のこもり音の低減の為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ものであって、図8に対応するものである。本フローチャートにおいては、図8のステップSA4に対応するSB4と図8のSA6に対応するSB7との間にSB6が設けられている点において図8のフローチャートと相違する。
本実施例においても、こもり音低減手段98は、主として電動機判定手段92、電動機制御手段94、および回転速度制御手段96からなるが、前記比較手段84において、こもり音が暗騒音によって隠れることがなく、暗騒音のレベルLAがこもり音のレベルLKに比べて高いとはいえず、こもり音が目立つ状態であると判断された場合であって、前記低燃費要求判定手段88によって、運転者が車両を低燃費で走行させようとする意思がないと判定される場合に実行され、車両の内燃機関であるエンジン8から出力されるトルク変動により生ずるこもり音の低減のための作動を行う点において先の実施例と異なる。すなわち、前記比較手段84において暗騒音のレベルLAがこもり音のレベルLKに比べて高いと判断された場合であっても、前記低燃費要求判定手段88によって運転者の低燃費走行の意思が判定された場合には、こもり音低減手段98は実行されない。
低燃費要求判定手段88に対応するSB6においては、例えば運転者が車両を低燃費で走行させようとする意思がある場合に操作される低燃費要求スイッチからの信号などに基づいて、運転者に車両を低燃費で走行させようとする意思があるか否かが判定される。本ステップの判断が肯定される場合、すなわち、運転者が燃費が悪化したとしてもこもり音低減手段98によるこもり音低減の為の制御を実行することを希望している場合には、続くSB7以降が実行され、こもり音低減のための制御が実行される。一方、本ステップの判断が否定される場合、すなわち、運転者がこもり音の低減のための制御よりも燃費の向上を優先させることを希望している場合には、こもり音低減のための制御は実行されず、燃費効率のよい運転状態とすべくSB5が実行される。
その他のステップについては、SB1は図8のSA1に、SB2はSA2に、SB3はSA3に、SB4はSA4に、SB5はSA5に、SB7はSA6に、SB8はSA7に、SB9はSA8にそれぞれ対応する。そして、それらの作動は対応する図8の各ステップと共通するものであるので説明を省略する。
上述の実施例によれば、こもり音検出手段80によってこもり音が検出された場合にのみ、電動機制御手段94が実行され第2電動機M2によって逆位相の変動のトルクTM2を出力しエンジン6のトルク変動を抑制することができるので、動作ラインを変更する必要がなく燃費の悪化も防止できる。
また、上述の実施例によれば、こもり音検出手段80によって検出されたこもり音のレベルと暗騒音検出手段82によって検出された暗騒音のレベルとが比較され、こもり音のレベルが暗騒音のレベルよりも大きいときのみこもり音低減手段98が実行されるので、こもり音が問題となる場合のみ電動機制御を行うことができ、こもり音が検出されたときは常時制御を行うのではなく必要なときのみ制御を行うため、制御に用いるエネルギーの損失を最小限に抑えて制御を行うことができる。
また、上述の実施例によれば、低燃費要求判定手段88によって運転者の低燃費要求があると判定された場合には、電動機制御手段94による電動機の制御が実行されないため、内燃機関による燃費の損失が悪化することはない。
また、上述の実施例によれば、電動機判定手段92によって、蓄電装置50蓄電量SOCが低い場合、すなわちの電圧低下時・電力不足時等の電動機制御を行えないと判断される場合でも、回転速度制御手段96によりエンジン6の回転数NEがこもり音を伴わない非こもり音発生運転領域となるように変更されるので、こもり音を抑制することができる
また、好適には、回転速度制御手段96は、変速機構10の変速比を前記エンジン6の回転速度NEが非こもり音発生運転領域になるように変更する変速比制御手段であるので、車両に設けられた変速機構10の変速比を変更することによって容易にエンジン6の回転速度がこもり音を伴わない非こもり音発生運転領域となるように変更されて、こもり音を抑制することができる。
なお、上述の実施例においては、こもり音低減手段98には電動機制御手段94、電動機判定手段92、および回転速度制御手段96が設けられたが、必ずしもこのような構成に限られず、こもり音低減手段98として電動機制御手段94のみが含まれ、電動機判定手段92および回転速度制御手段96は含まれていなくても、一応の効果を得ることができる。
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、本発明はその他の態様においても適用される。
たとえば、前述のこもり音検出手段80は、車両の運転状態である車速Vと出力トルクTEの組み合わせが、例えば図6に示される変速線図中においてこもり音発生域内にあるか否かでこもり音が発生するか否かを検出したが、これに限られない。例えば、車両にマイクロホンを設けて実際のこもり音を検出したり、あるいはエンジンに振動センサを設けてこもり音の原因となるエンジンのトルク変動を検出したり、あるいは車両の運転状態であるエンジン回転速度NEと出力トルクTEとの組み合わせが、例えば図10に示される等燃費曲線図中においてこもり音発生域内にあるか否かでこもり音が発生するか否かを検出しても良い。すなわち、こもり音そのものを検出してもよいし、あるいはこもり音の発生に相関の高いプロペラシャフトもしくはドライブシャフトのねじり振動の回転変動レベルを検出してもよく、あるいは車両の運転状態が車両のエンジン駆動系の共振域に達しているか否かを検出しても良い。
また、暗騒音検出手段82は、車両に設けられた図示しないマイクロホンによって暗騒音のレベルを検出したが、これに限られず、例えば、エアコンのオンオフ信号によってエアコンの作動状況を検出し、あるいは、オーディオスイッチ乃至はボリュームスイッチによってオーディオの作動状況を検出し、予め実験的に計測され記憶されているこれらの機器が発生する音のレベルから暗騒音のレベルを推定するものであっても良い。すなわち、暗騒音の原因となる主な機器が発生する音のレベルを予め実験的あるいはシミュレーションにより算出しておき、実際に使用している機器に応じて生ずる暗騒音のレベルを推定してもよい。
また、こもり音低減手段98は、比較手段84がこもり音のレベルLKと暗騒音のレベルLAとを比較し、車両のこもり音が暗騒音にいわば隠れた状態となるような暗騒音のレベルLAであるかを判定した場合に実行されたが、これに限られず、例えば比較手段84がこもり音のレベルLKと暗騒音のレベルLAとを比較した場合にこもり音のレベルLKが暗騒音のレベルLAに比べて相対的に目立つ状態であればこもり音低減手段98が実行されてもよいし、また、こもり音検出手段80によって検出されたこもり音のレベルLKが一定のレベルであればこもり音低減手段98が実行されてもよい。逆に低燃費要求判定手段88によって運転者の低燃費で走行使用とする意思が判定されているような場合には暗騒音のレベルLAからこもり音のレベルLKが突出したときにおいてのみこもり音低減手段98が実行されるようにしてもよい。
また、低燃費要求判定手段88は、車両に設けられた低燃費要求スイッチによって運転者の低燃費で走行しようとする意思を判定したが、これに限られず、例えば、運転者のアクセル操作の履歴などの走行履歴によって判定してもよい。
また、電動機判定手段92は、蓄電装置50の蓄電量SOCが所定値A以上である場合には電動機制御手段94が実行され、その他の場合には回転速度制御手段96が実行されるように判定がされたが、これに限られず、これに代えてあるいはこれに加えて、例えば気温が極低温であって電動機の制御ができる状態にあるか否かに応じて判断がされてもよい。すなわち、蓄電装置50が第2電動機の出力を行うことができるかを左右する条件に応じて判断が行われてもよい。さらに、第2電動機M2が例えば過熱状態にあるなどによって作動できる状態にあるか否かに基づいて、すなわち第2電動機M2が作動できる状態にない場合には回転速度制御手段96を実行し、第2電動機M2が作動できる状態にある場合には電動機制御手段94を実行するように判断をしても良い。また、運転者の意図に基づいて、例えば運転者が十分なトルクを出力することを意図している場合には回転速度制御手段96を実行し、運転者が十分なトルクを出力することを意図していない場合には電動機制御手段94を実行するように判断してもよい。
また、電動機制御手段94は、エンジン6の出力トルク変動を検出し、逆位相のトルク変動を算出し、これを出力するように第2電動機M2を制御するようにされたが、これに限られず、エンジン6の出力トルクの変動を予測し、予測されたトルク変動と逆位相となるトルク変動を算出し、これを出力するように第2電動機M2制御するようにされてもよい。
回転速度制御手段96は、エンジンの運転状態であるエンジン6の回転速度NEと出力トルクTEとの組み合わせを変更する際、たとえば図10に示す等燃費曲線図上の等パワー曲線上をこもり音発生域の外縁から所定分離れた点となるように変更したが、これに限られず、例えば等パワー曲線上をこもり音発生域から遠ざかるように変更していき、実際のこもり音が検出されなくなったあるいはこもり音が暗騒音に隠れたところを新たな運転状態とするようにしてもよい。
また、回転速度制御手段96は、エンジンの運転状態であるエンジン6の回転速度NEと出力トルクTEとの組み合わせを変更する際、変更後の運転状態を表す点が、元の運転状態を表す点を通過する等パワー曲線上となるように変更したが、これと同時に図示しない電子スロットルの開度を調節することによって、変更の前後にかかる車両の駆動力が等しくなるようにすることもできる。このようにすれば、車両の搭乗者が運転状態の変更にともなうショックを感ずることがなくなる。
また、回転速度制御手段96は、変速機構10の自動変速部20の変速段を変更することによってエンジン回転速度NEを変更したが、これに限られず、例えば無段変速部に相当する差動部11の変速比を変更することによってエンジン回転速度NEを変更してもよく、また、自動変速部20の変速段と差動部11の変速比の両方を変更することによってエンジン回転速度NEを変更してもよい。すなわち、変速機構10の全体の変速比γTを変更することによりエンジンの回転速度NEを変更し、その結果エンジン6の運転状態がこもり音運転領域を脱すれば良い。
また、上述の実施例においては、低燃費要求判定手段88に対応する図16のステップSB8において、運転者の低燃費走行の意思があると判定される場合にはこもり音防止手段98(SB8乃至SB9)が実行されず、低燃費走行の意思がないと判定される場合にはこもり音防止手段98(SB8乃至SB9)が実行されるようにされたが、これに限られず、たとえば、運転者の低燃費走行の意思を段階的、たとえば運転者が低燃費走行を強く意図する場合と、やや低燃費走行を意図する場合と、低燃費走行を意図しない場合とに分けて判定し、低燃費走行を強く意図する場合にはこもり音防止手段98(SB8乃至SB9)を実行しない一方、やや低燃費走行を意図する場合には、こもり音防止手段98を構成する電動機制御手段94と回転速度制御手段96のうち、いずれか燃費への影響の少ないいずれかが実行され、低燃費走行を意図しない場合には、こもり音防止手段98を構成する電動機制御手段94と回転速度制御手段96のうち、いずれか燃費への影響の大きいいずれかが実行されても良い。
また、上述の実施例においては、こもり音防止手段98によるこもり音の防止の為の制御は、電動機制御手段94(SA7、SB8)と回転速度制御手段96(SA8、SB9)のいずれか一方が実行されるようにされたが、これに限られず、両手段を同時に実行することもでき、また、例えば、いずれか一方の手段を実行し十分な効果が得られない場合に加えて他方の手段を実行することもできる。図17は、本実施例によるこもり音の低減の為の制御が実行された場合であって、こもり音防止手段98として電動機制御手段94と回転速度制御手段96の両方が同時に実行された場合の様子を表すタイムチャートの一例であって図11に対応するものである。図11の場合と同様に、時刻t1においてこもり音検出手段80(SA2)によってこもり音のレベルLKが検出される。そして、時刻t2において、暗騒音検出手段82(SA3)の実行が開始され、時刻t2からt3の間に渡って暗騒音のレベルLAの検出が行われる。そして、時刻t3において、比較手段84(SA4)によって、図中2点鎖線で表されたこもり音のレベルLKよりも暗騒音のレベルLAが小さく、こもり音が暗騒音によって隠れることがないと判断され、こもり音低減手段98が実行される。そして、こもり音低減手段98においては、電動機制御手段94によって第2電動機M2からエンジントルクTEのトルク変動と逆位相のトルクTM2が出力される。また、同時に回転速度制御手段96が実行され、有段変速機に相当する自動変速部20の変速段が例えばそれまで走行していた第1速段から第2速段へと変速する指示がなされる。このようにすれば、回転速度制御手段96によってエンジン6の運転状態が変更されるが、時刻t3からエンジン6の運転状態がこもり音発生域を脱する前の間は、発生するエンジントルクの変動が電動機制御手段94によって除かれる一方、回転速度制御手段96によって自動変速部20の変速段の変速が完了しエンジン6の運転状態がこもり音発生域を脱した後はこもり音が発生しないことから電動機制御手段94を作動させる必要がなくなる。
また、前述の実施例の動力分配機構16では、第1キャリヤCA1がエンジン6に連結され、第1サンギヤS1が第1電動機M1に連結され、第1リングギヤR1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6、第1電動機M1、伝達部材18は、第1遊星歯車装置24の3要素CA1、S1、R1のうちのいずれと連結されていても差し支えない。
また、前述の実施例では、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は第1サンギヤS1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は第1サンギヤS1に連結され、第2電動機M2は伝達部材18に連結されてもよい。
また、前述の実施例では、第1クラッチC1や第2クラッチC2などの油圧式摩擦係合装置は、パウダー(磁粉)クラッチ、電磁クラッチ、噛み合い型のドグクラッチなどの磁粉式、電磁式、機械式係合装置から構成されていてもよい。
また、前述の実施例では、差動部11すなわち動力分配機構16の出力部材である伝達部材18と駆動輪との間の動力伝達経路に、自動変速部20、102が介挿されていたが、例えば自動変速機の一種である無段変速機(CVT)、手動変速機としてよく知られた常時噛合式平行2軸型ではあるがセレクトシリンダおよびシフトシリンダによりギヤ段が自動的に切り換えられることが可能な自動変速機、手動操作により変速段が切り換えられる同期噛み合い式の手動変速機等の他の形式の動力伝達部(変速機)が設けられていてもよい。このように、自動変速部20、102とは別の形式の動力伝達部が設けられる場合には、動力伝達経路を動力伝達可能状態と動力伝達遮断状態とに切り換え可能な係合装置は、差動部11から動力伝達部への動力伝達経路や動力伝達部から駆動輪への動力伝達経路に設けられる。
また、前述の実施例では、自動変速部20、102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そのカウンタ軸上に同心に自動変速部20、102が配設されてもよい。この場合には、差動部11と自動変速部20、102とは、例えば伝達部材18としてのカウンタギヤ対、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、前述の実施例の差動機構としての動力分配機構16は、例えばエンジンによって回転駆動されるピニオンと、そのピニオンに噛み合う一対のかさ歯車が第1電動機M1および第2電動機M2に作動的に連結された差動歯車装置であってもよい。
また、前述の実施例の動力分配機構16は、1組の遊星歯車装置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、その遊星歯車装置はシングルピニオン型に限られたものではなくダブルピニオン型の遊星歯車装置であってもよい。
また、前述の実施例のシフト操作装置46は、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48を備えていたが、そのシフトレバー48に替えて、例えば押しボタン式のスイッチやスライド式スイッチ等の複数種類のシフトポジションPSHを選択可能なスイッチ、或いは手動操作に因らず運転者の音声に反応して複数種類のシフトポジションPSHを切り換えられる装置や足の操作により複数種類のシフトポジションPSHを切り換えられる装置等であってもよい。また、シフトレバー48が「M」ポジションへ操作されることにより、変速レンジが設定されるものであったが変速段が設定されることすなわち各変速レンジの最高速変速段が変速段として設定されてもよい。この場合、自動変速部20、102では変速段が切り換えられて変速が実行される。例えば、シフトレバー48が「M」ポジションにおけるアップシフト位置「+」またはダウンシフト位置「−」へ手動操作されると、自動変速部20では第1速ギヤ段乃至第4速ギヤ段の何れかがシフトレバー48の操作に応じて設定される。
なお、上述したの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。
本発明の一実施例であるハイブリッド車両の車両用駆動装置の構成を説明する骨子図である。 図1の車両用駆動装置の変速作動に用いられる油圧式摩擦係合装置の作動の組み合わせを説明する作動図表である。 図1の車両用駆動装置における各ギヤ段の相対的回転速度を説明する共線図である。 図1の駆動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。 手動変速操作装置であるシフト操作装置の一例を示す図である。 車両用車両用駆動装置の自動変速部の変速制御において用いられる変速線図の一例を示す図である。 図4の電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図4の電子制御装置の制御作動の様子を説明するフローチャートである。 暗騒音のレベルとこもり音のレベルとの関係を表した図である。 エンジンの回転速度と出力トルクを表す動作点が変更される様子を表した図である。 こもり音低減手段のうち電動機制御手段によってこもり音低減のための制御が実行される様子を表すタイムチャートである。 こもり音低減手段のうち回転速度制御手段によってこもり音低減のための制御が実行される様子を表すタイムチャートである。 本発明の他の実施例におけるハイブリッド車両の車両用駆動装置の構成を説明する骨子図であって、図1に相当する図である。 図11の車両用駆動装置の変速作動に用いられる油圧式摩擦係合装置の作動の組み合わせを説明する作動図表であって、図2に相当する図である。 図11の車両用駆動装置における各ギヤ段の相対的回転速度を説明する共線図であって、図3に相当する図である。 図4の電子制御装置の別の実施例における制御作動の様子を説明するフローチャートであって、図8に相当する図である。 こもり音低減手段のうち電動機制御手段および回転速度制御手段によってこもり音低減のための制御が実行される様子を表すタイムチャートである。
符号の説明
6:内燃機関(エンジン)
8:車両用駆動装置(変速機構)
80:こもり音検出手段
82:暗騒音検出手段
88:低燃費要求判定手段
92:電動機判定手段
94:電動機制御手段(変速比制御手段)
96:回転速度制御手段
M2:第2電動機

Claims (4)

  1. 内燃機関および電動機を備え、該内燃機関から出力されるトルクの変動に起因するこもり音を抑制可能な車両用駆動装置の制御装置であって、
    前記こもり音が発生するとき、前記内燃機関より出力されるトルクの変動とは逆位相のトルクの変動が前記電動機から出力されるよう該電動機を制御するこもり音低減手段を含み、
    前記こもり音低減手段は、前記トルク変動に起因するこもり音が実際に測定される暗騒音よりも大きいときに前記電動機を制御すること
    を特徴とする車両用駆動装置の制御装置。
  2. 前記こもり音低減手段は、運転者の低燃費要求がないときに前記電動機の制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動装置の制御装置。
  3. 前記こもり音低減手段は、
    前記電動機の作動が不能であるときは前記内燃機関の回転速度を該内燃機関の運転可能な運転領域のうちこもり音の発生を伴わない非こもり音発生運転領域になるように変更する回転速度制御手段
    を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の車両用駆動装置の制御装置。
  4. 前記内燃機関および電動機の出力を駆動輪に伝達する動力伝達経路に自動変速機が設けられ、
    前記回転速度制御手段は、前記自動変速機の変速比を前記内燃機関の回転速度が前記非こもり音発生運転領域になるように変更するものであること
    を特徴とする請求項に記載の車両用駆動装置の制御装置。
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