JP5840094B2 - 変速制御装置 - Google Patents
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一方、イグニッションスイッチがオフの状態(例えば、駐車など)で自動変速機はパーキングの状態(パーキングロックなど)にあることが好ましいため、特許文献1には、イグニッションスイッチがオフに操作されたときにアクチュエータを制御して自動変速機のシフトポジションを所定のパーキングポジションに切り換える変速装置が開示されている。
このような問題を解決するため、特許文献2に開示されている自動変速装置はシフトロック解除ボタンの操作で解除されるシフトロック装置を備え、イグニッションスイッチがオフの状態であってもシフトロック解除ボタンの操作によって自動変速機のシフトロックを解除可能に構成されている。
例えば、イグニッションスイッチがオフの状態であっても駆動するポンプを別途備えて自動変速機に潤滑油を循環させる構成も可能であるが、重量の増加、生産コストのアップ、当該ポンプの配置場所の確保、などの問題が生じる。
ロータの回転は第1入力軸(駆動輪)の回転に対する負荷となるため、第1入力軸とともにロータが回転すると車両の牽引に対する負荷が増えることになる。
つまり、本発明は、イグニッションスイッチがオフの状態のときに第3クラッチで第1入力軸と電動機のロータを切り離すことによって、駆動輪の回転にともなうロータの回転を抑止し、車両の牽引に必要な動力を軽減可能とすることができる。
図1は本発明の第1実施形態に係るハイブリッド車両のシステム構成図である。
図1に示すように、第1実施形態に係るハイブリッド車両Vは自動変速機1を備える車両であり、運転者がシフト位置を選択するシフト位置選択手段70が備わる。シフト位置選択手段70は運転者が操作するシフトレバー70aと、イグニッションスイッチ71(IGSW)がオフ(OFF)の状態のときに自動変速機1のパーキングロックを解除するロック解除スイッチ70dと、シフトレバー70aの操作で運転者が選択したシフト位置を検出するとともに検出したシフト位置を電気信号(シフト位置信号Sig1)に変換し、このシフト位置信号Sig1を制御手段であるトランスミッションコントロールユニット(TCU1b)に送信するシフトセンサ70cと、を含んで構成される。
つまり、第1実施形態において、シフトセンサ70cがTCU1bに送信するシフト位置信号Sig1は、シフト位置選択手段70によって選択されるシフト位置を示す電気信号になる。
なお、符号70d1は、イグニッションスイッチ71のON/OFF操作に用いられるキー(イグニッションキー)が差し込まれる差込口であり、符号Sig7は、差込口70d1にイグニッションキーが差し込まれていることをTCU1bに通知するための解除操作信号を示す。差込口70d1の機能および解除操作信号Sig7の機能は後記する。
また、シフト位置選択手段70には、ハイブリッド車両Vを駐車するときに運転者が自動変速機1を駐車時の状態に設定するPポジション(パーキング位置)を選択するためのスイッチ(パーキングスイッチ70b)が備わる。
また、シフトセンサ70cは、運転者によってパーキングスイッチ70bが操作されたことを検出して電気信号(PSW信号Sig6)に変換し、このPSW信号Sig6をTCU1bに送信するように構成される。そして、TCU1bはシフトセンサ70cから送信されるPSW信号Sig6でパーキングスイッチ70bが操作されたことを取得するように構成される。
シフトアクチュエータ1aは自動変速機1に供給する電力を発生する機能を有する。また、第1実施形態のEPB80は、例えば、TCU1bから所定の信号(Pロック信号Sig2)を受信したときに、自動変速機1内でのギヤの回転をメカ的にロックしてハイブリッド車両Vの進行を規制(具体的には、駆動輪DW(図2参照)の回転を規制)し、自動変速機1をパーキングロックの状態に設定する。
さらに、ハイブリッド車両Vには自動変速機1がパーキングロックの状態になったことを検出するセンサ(Pセンサ1c)が備わる。例えば、Pセンサ1cは、自動変速機1がパーキングロックの状態になったときに検出信号(ロック検知信号Sig8)を発生してTCU1bに送信するように構成される。TCU1bは、Pセンサ1cから送信されるロック検知信号Sig8で、自動変速機1がパーキングロックされたことを検知するように構成される。
さらに、TCU1bは、シフトアクチュエータ1a、Pセンサ1c、およびEPB80への電力の供給を停止する機能を有し、この機能によってTCU1bは変速制御装置10をスリープさせることができる。つまり、シフトアクチュエータ1a、Pセンサ1c、およびEPB80への電力の供給が停止された状態を変速制御装置10のスリープ状態とする。
ECU2は後記するエンジン3(図2参照)やモータ4(図2参照)の回転速度、およびハイブリッド車両Vの速度を検出する機能を有し、さらに、検出したエンジン3やモータ4の回転速度、およびハイブリッド車両Vの速度をデータ通信等によってTCU1bに通知する機能を有することが好ましい。
例えば、TCU1bは、ECU2から通知されるハイブリッド車両Vの速度やエンジン3(図2参照)の回転速度、運転者がシフト位置選択手段70に備わるシフトレバー70aで選択したシフト位置に応じて自動変速機1に設定する変速比(変速段)を決定する。そしてTCU1bは、自動変速機1を決定した変速段に切り換えるための制御信号(変速信号Sig5)をシフトアクチュエータ1aに送信する。シフトアクチュエータ1aは受信した変速信号Sig5に基づいて自動変速機1に駆動電流を供給し、自動変速機1を駆動してTCU1bが決定した変速段に切り換える。
図2に示すように、第1実施形態のハイブリッド車両Vは、一対の駆動輪DW(一方のみ図示)および一対の従動輪(図示せず)などから成る四輪車両であり、動力源としての内燃機関(以下「エンジン」という)3および発電可能な電動機(以下「モータ」という)4を備えている。エンジン3は、複数の気筒を有するガソリンエンジンであり、動力を出力する機関出力軸(クランク軸3a)を有している。
なお、図2に示すように、第1実施形態の自動変速機1は前進方向に5つの変速段(1速段〜5速段)を有するものとするが、自動変速機1が有する変速段の数は限定されない。また、1速段の減速比が最も大きく5速段の減速比が最も小さく設定される。
このステータ4aは、回転磁界を発生させるためのものであり、鉄心や三相コイルで構成されている。また、ステータ4aは、ハイブリッド車両Vに固定されたケーシングCAに取り付けられるとともに、パワードライブユニット(以下「PDU」という)51を介して、充電および放電可能なバッテリ52に電気的に接続されている。このPDU51は、インバータなどの電気回路によって構成されており、ECU2に電気的に接続されている。前記したロータ4bは、磁石などで構成されており、ステータ4aに対向するように配置されている。
つまり、第1変速機構11では第1クラッチC1によってクランク軸3aと第1入力軸13が係合したとき、エンジン3のクランク軸3aの回転動力を第1入力軸13の回転動力として取り出し、減速比の異なる、1速段、3速段、および5速段のうちの1つで減速して駆動輪DWに伝達する。また、第1変速機構11はモータ4のロータ4bの回転動力を第1入力軸13の回転動力として取り出し、減速比の異なる、1速段、3速段、および5速段のうちの1つで減速して駆動輪DWに伝達する機能も有する。
つまり、第2変速機構31では第2クラッチC2によってクランク軸3aと第2入力軸32が係合したとき、エンジン3のクランク軸3aの回転動力を第2入力軸32の回転動力として取り出し、減速比の異なる、2速段、および4速段のうちの1つで減速して駆動輪DWに伝達する。
この構成によって、第1入力軸13と逆方向に回転するリバース軸42の回転動力がリバース伝達ギヤ45、第3受動ギヤ20を介して出力軸21に伝達される。
ハイブリッド車両Vには、第1および第2変速機構11、31に潤滑油を循環させて自動変速機1に潤滑油を供給するオイル供給手段(オイルポンプ60)が備わる。そして、このオイルポンプ60はオイルポンプ回転軸61が回転することで駆動し、第1および第2変速機構11、31に潤滑油を循環するように構成される。
なお、エンジン3の回転動力が第2入力軸32によって取り出されて駆動輪DWに伝達される場合、例えば、第1シンクロクラッチS1で3速ギヤ14または5速ギヤ15を第1入力軸13に選択的に係合させることによって、駆動輪DWの回転で第1入力軸13を回転させることができる。
このようにオイルポンプ60は、第1入力軸13の回転動力で駆動するように構成される。したがって、例えば、駆動輪DWの回転動力が第1入力軸13に伝達されて駆動輪DWの回転で第1入力軸13が回転する場合にもオイルポンプ60が駆動して自動変速機1に潤滑油が供給される。
TCU1bが好適な変速段(1速段〜5速段)を決定する技術は公知の技術による。
以下、各変速段に設定されるときの自動変速機1の状態を説明する。なお、1速段〜5速段で、第5シンクロクラッチS5はリバースギヤ43とリバース軸42の係合を解除する状態に設定される。
なお、ハイブリッド車両Vがモータ4を動力源として走行する場合に運転者がDポジションを選択すると、TCU1bはハイブリッド車両Vの速度やモータ4の回転速度等に応じ、1速段、3速段、5速段のうちの1つを設定し、さらに、自動変速機1を決定した変速段に設定する変速信号Sig5をシフトアクチュエータ1aに送信する。
ロック機構BRはON状態に設定され、第1シンクロクラッチS1は、3速ギヤ14および5速ギヤ15と第1入力軸13の係合を解除する。
さらに、第1クラッチC1が締結状態になって、クランク軸3aと第1入力軸13が係合し、第2クラッチC2が開放状態になって、クランク軸3aと第2入力軸32の係合が解除される。
《2速段》
ロック機構BRはOFF状態に設定され、第3シンクロクラッチS3は、2速ギヤ34と第2入力中間軸33を係合する。
さらに、第1クラッチC1が開放状態になって、クランク軸3aと第1入力軸13の係合が解除され、第2クラッチC2が締結状態になって、クランク軸3aと第2入力軸32が係合する。
《3速段》
ロック機構BRはOFF状態に設定され、第1シンクロクラッチS1は、3速ギヤ14と第1入力軸13を係合する。
さらに、第1クラッチC1が締結状態になって、クランク軸3aと第1入力軸13が係合し、第2クラッチC2が開放状態になって、クランク軸3aと第2入力軸32の係合が解除される。
《4速段》
ロック機構BRはOFF状態に設定され、第3シンクロクラッチS3は、4速ギヤ35と第2入力中間軸33を係合する。
さらに、第1クラッチC1が開放状態になって、クランク軸3aと第1入力軸13の係合が解除され、第2クラッチC2が締結状態になって、クランク軸3aと第2入力軸32が係合する。
《5速段》
ロック機構BRはOFF状態に設定され、第1シンクロクラッチS1は、5速ギヤ15と第1入力軸13を係合する。
さらに、第1クラッチC1が締結状態になって、クランク軸3aと第1入力軸13が係合し、第2クラッチC2が開放状態になって、クランク軸3aと第2入力軸32の係合が解除される。
このように、第1実施形態のEPB80はTCU1bからの指令(Pロック信号Sig2)で自動変速機1をパーキングロックの状態に設定するロック手段として機能する。
具体的にTCU1bは、ECU2からイグニッションスイッチ71がOFFに切り換えられたことを示す信号が送信されると、自動変速機1をニュートラル状態にする変速信号Sig5をシフトアクチュエータ1aに送信し、さらに、Pロック信号Sig2をEPB80に送信する。この構成によって、例えば、ハイブリッド車両Vが駐車するときには、運転者がパーキングスイッチ70b(図1参照)の操作を失念した場合であっても自動変速機1がパーキングロックの状態になる。
そして、TCU1bは、ロック解除スイッチ70dから解除操作信号Sig7を受信したときにイグニッションスイッチ71がOFFであってもシフト位置選択手段70、シフトアクチュエータ1a、Pセンサ1c、EPB80に電力を供給してハイブリッド車両Vの変速制御装置10(システム)を起動するように構成されることが好ましい。
具体的に、ロック解除スイッチ70dにイグニッションキーが差し込まれている場合にシフトレバー70aでNポジションが選択されたとき、TCU1bはPロック解除信号Sig3をEPB80に送信する構成とすればよい。
そして第1実施形態では、ロック解除スイッチ70dと、ロック解除スイッチ70dにイグニッションキーが差し込まれていることを検知してEPB80にPロック解除信号Sig3を送信するTCU1bと、Pロック解除信号Sig3を受信したときに自動変速機1のパーキングロックを解除するEPB80と、を含んで、自動変速機1のパーキングロックを解除するロック解除手段が構成される。
そして、TCU1bは、解除操作信号Sig7の受信が停止したときに変速制御装置10(システム)を起動する構成が好ましい。
さらに、TCU1bは、ロック解除スイッチ70dからイグニッションキーが抜かれた状態でパーキングスイッチ70bが操作されたとき、自動変速機1をパーキングロックする構成であることが好ましい。具体的にTCU1bは、解除操作信号Sig7によってロック解除スイッチ70dからイグニッションキーが抜かれたことを検知し、さらに、PSW信号Sig6によって、パーキングスイッチ70bが操作されたことを検知したときにPロック信号Sig2をEPB80(図1参照)に送信する構成とすればよい。
具体的に、TCU1bは、イグニッションキーがロック解除スイッチ70dの差込口70d1に差し込まれて自動変速機1のパーキングロックを解除するとき、自動変速機1を、例えば5速段に設定するように構成される。また、イグニッションキーがロック解除スイッチ70dの差込口70d1から抜かれて自動変速機1をパーキングロックするとき、自動変速機1をニュートラル状態に設定するように構成される。
また、図4は、自動変速機が5速段に設定された状態を示す図である。
なお、図3の(a)、(b)において、一点鎖線で囲んだ動作は運転者のオペレーションを示し、破線で囲んだ動作は変速制御装置10(システム)側のアクションを示す(以下、適宜図1,2参照)。
なお、TCU1bが変速制御装置10(システム)等をスリープさせるまでの所定時間は、例えば、運転者が図示しないインジケータの「N」表示を確認できるのに充分な時間とすればよい。
また、ロック解除スイッチ70dは、イグニッションキーが差し込まれるという所定の操作がなされることによって変速制御装置10を起動させて、シフトアクチュエータ1aを作動可能な状態にするスイッチ手段として機能する。
運転者等がロック解除スイッチ70dからイグニッションキーを抜くと(OP10)、TCU1bはスリープ状態のシフト位置選択手段70と変速制御装置10(システム)を起動する(ACT10)。シフト位置選択手段70、シフトアクチュエータ1a、Pセンサ1c、EPB80に電力が供給される。
この状態で運転者等がパーキングスイッチ70bを操作すると(OP11)、シフトセンサ70cはパーキングスイッチ70bが操作されたことを検出してPSW信号Sig6をTCU1bに送信する。TCU1bはシフトセンサ70cから送信されるPSW信号Sig6でパーキングスイッチ70bが操作されたことを検知し、図示しないインジケータを制御して、パーキングスイッチ70bが操作されたこと(例えば「P」)を表示する(ACT11)。
ハイブリッド車両Vは、自動変速機1がパーキングロックした状態で変速制御装置10がスリープ状態となる。
なお、TCU1bが変速制御装置10(システム)をスリープ状態にするまでの所定時間は、例えば、運転者が図示しないインジケータの「P」表示を確認できるのに充分な時間とすればよい。
したがって、牽引等でハイブリッド車両Vが前進(後退)して駆動輪DWが回転すると、その回転動力は出力軸21および5速ギヤ15を介して第1入力軸13に伝達され、第1入力軸13が回転する。
さらに、第1入力軸13の回転動力は、反転ギヤ44、リバースギヤ43およびポンプ駆動ギヤ62を介してオイルポンプ回転軸61に伝達され、オイルポンプ回転軸61が回転してオイルポンプ60が駆動する。
第1クラッチC1が解放状態に設定されることによって、第1入力軸13とエンジン3のクランク軸3aとの係合が解除される。
第1入力軸13とクランク軸3aが係合した状態であると、第1入力軸13の回転にともなってクランク軸3aが回転する。
クランク軸3aの回転は第1入力軸13に対する負荷となり、ひいては、ハイブリッド車両Vの牽引に対する負荷となる。したがって、クランク軸3aが第1入力軸13とともに回転することによって牽引に要する動力が増える。
図5は本発明の第2実施形態に係るハイブリッド車両の動力伝達系統の構成を示す図である。
図5に示すように、第2実施形態のハイブリッド車両V2には、図2に示す第1実施形態のハイブリッド車両Vと異なり、モータ4のロータ4bと第1入力軸13との係合を解除可能に構成される第3クラッチC3が備わる。その他、図2に示す第1実施形態のハイブリッド車両Vと同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
また、第3クラッチC3はイグニッションスイッチ71(図1参照)がOFFのときに解放状態となってロータ4bと第1入力軸13を切り離すように構成され、イグニッションスイッチ71がONのときに締結状態となってロータ4bと第1入力軸13を係合させるように構成されることが好ましい。
ロータ4bの回転は第1入力軸13に対する負荷となり、ひいては、ハイブリッド車両V2の牽引に対する負荷となる。したがって、ロータ4bが第1入力軸13とともに回転することによって牽引に要する動力が増える。
このような構成によって、イグニッションスイッチ71がOFFのときにロータ4bと第1入力軸13の係合が解除される。
また、イグニッションスイッチ71がONのときに自動変速機1がニュートラル状態に設定されるとともにロータ4bと第1入力軸13が係合される。
例えば、イグニッションキーがロック解除スイッチ70d(図1参照)に差し込まれて自動変速機1のパーキングロックが解除されるとき、自動変速機1が5速段に設定される構成としたが、これは限定されるものではない。
5速段は減速比が最も小さい変速段であり、駆動輪DWの回転動力を好適に第1入力軸13(図2参照)に伝達できることから5速段に設定される構成とした。例えば、自動変速機1が3速段に設定された場合であっても駆動輪DWの回転動力を好適に第1入力軸13に伝達できる構造であれば、3速段に設定される構成としてもよい。
例えば、6つの変速段(1速段〜6速段)を有する自動変速機1の場合、イグニッションキーがロック解除スイッチ70d(図1参照)に差し込まれて自動変速機1のパーキングロックが解除されるとき、自動変速機1が5速段や6速段に設定される構成とすればよい。
例えば、イグニッションスイッチ71がOFFのときにロック解除スイッチ70d(図1参照)にイグニッションキーが差し込まれた時点で第3クラッチC3がロータ4bと第1入力軸13の係合を解除する構成であってもよい。
また、ロック解除スイッチ70dの構造も限定されない。例えば、イグニッションキー以外の部材が差し込まれる構成であってもよいし、プッシュスイッチやトグルスイッチを備えるロック解除スイッチ70dであってもよい。
ロック解除スイッチ70dがプッシュスイッチやトグルスイッチを備える場合、ロック解除スイッチ70dになされる所定の操作は、プッシュスイッチの押下げ操作やトグルスイッチの切り替え操作になる。
1a シフトアクチュエータ(アクチュエータ)
1b TCU(制御手段、ロック解除手段)
3 エンジン(内燃機関)
3a クランク軸(機関出力軸)
4 モータ(電動機)
4b ロータ
7 シフト位置選択手段
11 第1変速機構
13 第1入力軸
31 第2変速機構
32 第2入力軸
60 オイルポンプ(オイル供給手段)
70d ロック解除スイッチ(ロック解除手段、スイッチ手段)
71 イグニッションスイッチ
80 EPB(ロック手段、ロック解除手段)
C1 第1クラッチ
C2 第2クラッチ
C3 第3クラッチ
DW 駆動輪
V,V2 ハイブリッド車両
Claims (5)
- シフト位置選択手段によって選択されるシフト位置を示す電気信号に基づいてアクチュエータを制御して自動変速機の変速段を切り替える制御手段と、
前記制御手段からの指令で前記自動変速機をパーキングロックの状態に設定するロック手段と、
前記自動変速機が所定の変速段に切り替えられた際に駆動輪の回転動力で駆動して当該自動変速機に潤滑油を供給するオイル供給手段と、
イグニッションスイッチがオフの状態の場合に所定の操作がなされたときに前記自動変速機のパーキングロックを解除するロック解除手段と、を有する変速制御装置において、
前記所定の操作がなされた前記ロック解除手段が前記自動変速機のパーキングロックを解除する場合に、前記制御手段は、前記オイル供給手段が前記駆動輪の回転動力で駆動する変速段に前記自動変速機を切り替えることを特徴とする変速制御装置。 - 前記制御手段は、
前記自動変速機がパーキングロックの状態に設定されていない場合に前記イグニッションスイッチがオフの状態に切り替えられたときに前記ロック手段に指令を与えて前記自動変速機をパーキングロックの状態に設定し、
前記イグニッションスイッチがオフの状態の場合に前記所定の操作がなされた前記ロック解除手段が前記自動変速機のパーキングロックを解除するときに、前記オイル供給手段が前記駆動輪の回転動力で駆動する変速段に前記自動変速機を切り替えることを特徴とする請求項1に記載の変速制御装置。 - 前記ロック解除手段には、前記所定の操作がなされることによって、前記イグニッションスイッチがオフの状態のときに前記アクチュエータを作動可能な状態にするスイッチ手段が備わることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の変速制御装置。
- 前記自動変速機は、
内燃機関の機関出力軸の回転動力を第1入力軸の回転動力として取り出し、前記第1入力軸の回転を減速比の異なる複数の変速段の1つで減速して前記駆動輪に伝達する第1変速機構と、
前記機関出力軸の回転動力を第2入力軸の回転動力として取り出し、前記第2入力軸の回転を減速比の異なる複数の変速段の1つで減速して前記駆動輪に伝達する第2変速機構と、
前記機関出力軸と前記第1入力軸の係合および切り離しを選択的に切り替える第1クラッチと、
前記機関出力軸と前記第2入力軸の係合および切り離しを選択的に切り替える第2クラッチと、を有し、
前記オイル供給手段は、前記第1入力軸と前記第2入力軸の少なくとも一方の回転動力で駆動するオイルポンプであって、
前記制御手段は、前記所定の操作がなされた前記ロック解除手段が前記自動変速機のパーキングロックを解除するときに、前記オイルポンプを駆動させる前記第1入力軸または前記第2入力軸に前記駆動輪の回転動力が伝達される変速段に前記自動変速機を切り替えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の変速制御装置。 - 前記自動変速機は、内燃機関の機関出力軸の回転動力または電動機のロータに生じる回転動力を第1入力軸の回転動力として取り出し、前記第1入力軸の回転を減速比の異なる複数の変速段の1つで減速して前記駆動輪に伝達する第1変速機構と、
前記機関出力軸の回転動力を第2入力軸の回転動力として取り出し、前記第2入力軸の回転を減速比の異なる複数の変速段の1つで減速して前記駆動輪に伝達する第2変速機構と、
前記機関出力軸と前記第1入力軸の係合および切り離しを選択的に切り替える第1クラッチと、
前記機関出力軸と前記第2入力軸の係合および切り離しを選択的に切り替える第2クラッチと、
前記ロータと前記第1入力軸の係合および切り離しを選択的に切り替える第3クラッチと、を有し、
前記オイル供給手段は、前記第1入力軸の回転動力で駆動するオイルポンプであって、
前記第3クラッチは、前記イグニッションスイッチがオフの状態のときに前記ロータと前記第1入力軸を切り離し、
前記制御手段は、前記所定の操作がなされた前記ロック解除手段が前記自動変速機のパーキングロックを解除するときに、前記第1入力軸に前記駆動輪の回転動力が伝達される変速段に前記自動変速機を切り替えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の変速制御装置。
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