JP7193002B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

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Description

本発明は、動力伝達装置に関する。
特許文献１には、内燃機関の動力を駆動輪に直接伝達する動力伝達経路と、当該動力伝達経路の動力伝達を断続するクラッチとを備えるシリーズハイブリッド車両が開示されている。上記文献には、例えば高速走行時のように内燃機関の方が走行用モータより効率が高くなる領域では、内燃機関の動力で駆動輪を直接駆動することが開示されている。
特開２０１２－１９７０７７号公報
しかしながら、上記文献のシリーズハイブリッド車両は、内燃機関の動力で駆動輪を直接駆動する走行モードにおいて、駆動輪の回転に伴って走行用モータが連れ回される構成になっている。
このため、燃費向上のために、内燃機関の動力で駆動輪を直接駆動する内燃機関直結モード時に走行用モータを切り離す構造にする場合、シリーズモードから内燃機関直結モードへの切替え時に、駆動力抜けを防止するため、内燃機関と走行用モータの両方を同時に締結した状態（パラレルモード）を作動させ、シリーズモードから内燃機関直結モードへの切り替えることが考えられる。
このときに、特開２００４－２１１８３４号公報で知られているカム溝が形成されたドラムを回転させることで、カム溝に嵌合しているスリーブのノックピンを軸方向へ移動させることにより、スリーブを軸方向へ移動させ、２ウェイクラッチを締結、開放させるシフトカム機構を前述のパラレルモードを有するシリーズハイブリッド車両に適用させた場合には、走行用モータ用と内燃機関直結用のそれぞれの２ウェイクラッチが、１つのカム溝に１つの２ウェイクラッチのノックピンが設けられることになり、２つのカム溝を形成することになる。
このため、シリーズモード、パラレルモード、内燃機関直結モードの切り替えをシフトカム機構により行う場合には、内燃機関直結モードからシリーズモードへ切り替えるときに、走行用モータ用の２ウェイクラッチを締結させてから、内燃機関直結用の２ウェイクラッチを開放する構造となり、内燃機関直結モード時に、シリーズハイブリッド車両が急減速したときには、シリーズハイブリッド車両停止前にシリーズモードに切り替える必要があるので、差回転が大きい状態で、走行用モータ用の２ウェイクラッチを締結することになり、締結時に過大なトルク変動が発生してしまう恐れがあるという課題がある。
本発明の目的は、シリーズハイブリッド車両が急減速したときに、内燃機関直結モードからシリーズモードへの切り替え時の過大なトルク変動を抑制した動力伝達装置を提供することにある。
本発明のある態様による動力伝達装置は、走行用モータと駆動輪との間で動力を伝達する第１動力伝達経路と、第１動力伝達経路の動力伝達を断接するように、締結または開放される第１スリーブを備える第１クラッチ機構と、内燃機関と駆動輪との間で動力を伝達する第２動力伝達経路と、第２動力伝達経路の動力伝達を断接するように、締結または開放される第２スリーブを備える第２クラッチ機構と、モードアクチュエータにより作動し、第１クラッチ機構と、第２クラッチ機構の締結または開放を切り替え、第１スリーブと第２スリーブのそれぞれが嵌合する第１カム溝と第２カム溝を有するシフトカム機構、を備え、シフトカム機構の第１カム溝および第２カム溝は、第１スリーブと第２スリーブを移動させ、第１クラッチ機構を締結し、第２クラッチ機構を開放する第１シリーズモード位置と、第１クラッチ機構を締結し、第２クラッチ機構を締結するパラレルモード位置と、第１クラッチ機構を開放し、第２クラッチ機構を締結する内燃機関直結モード位置と、第１クラッチ機構を開放し、第２クラッチ機構を開放するニュートラルモード位置と、第１クラッチ機構を締結し、第２クラッチ機構を開放する第２シリーズモード位置を有し、第１シリーズモード位置、パラレルモード位置、内燃機関直結モード位置、ニュートラルモード位置、第２シリーズモード位置の順に設けられている。
よって、シリーズハイブリッド車両の急減速時に、内燃機関直結モードからシリーズモードへの切り替え時の過大なトルク変動を抑制することができる。
実施形態１の動力伝達装置の概略構成を示す図である。 実施形態１の運転領域毎の走行モードを設定したマップである。 実施形態１のシリーズモードにおける動力伝達状態を示す図である。 実施形態１の内燃機関直結モードにおける動力伝達状態を示す図である。 （ａ）は、実施形態１の第１クラッチ機構の開放状態を示す図であり、（ｂ）は、実施形態１の第１クラッチ機構の締結状態を示す図である。 実施形態１のシフトカム機構のモード切替えを説明する図である。 実施形態１のシフトカム機構の制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施形態２のシフトカム機構のモード切替えを説明する図である。 実施形態３のシフトカム機構のモード切替えを説明する図である。 実施形態３の第１カム溝経路変更機構を説明する図である。 実施形態３の第２カム溝経路変更機構を説明する図である。 実施形態３のシフトカム機構の制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施形態４の動力伝達装置の概略構成を示す図である。 実施形態４のシリーズモードにおける動力伝達状態を示す図である。 実施形態４の内燃機関直結モードにおける動力伝達状態を示す図である。
１ シリーズハイブリッド車両
１ａ 動力伝達装置
２ 走行用モータ
３ 内燃機関
４ 発電用モータ（発電機）
６ 駆動輪
１９ 第１クラッチ機構
２０ 第１スリーブ
２１ 第２クラッチ機構
２２ 第２スリーブ
２４ 第１動力伝達経路
２５ 第２動力伝達経路
５０ シフトカム機構
６１ 第１カム溝
６１ａ 第１カム溝
６１ｂ 第１カム溝
６１ｂ１ 第１経路カム溝
６１ｂ２ 第２経路カム溝
６２ 第２カム溝
６２ａ 第２カム溝
６２ｂ 第２カム溝
６２ｂ１ 第１経路カム溝
６２ｂ２ 第２経路カム溝
１１０ 第１カム溝経路変更機構
１１０ａ 第２カム溝経路変更機構
１１１ 板状の弁体
１１１ａ 板状の弁体
１１２ スプリング
１１２ａ スプリング
１２０ 電動モータ（モードアクチュエータ）
１２０ａ 電動モータ（モード＆パークロックアクチュエータ）
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、実施形態１の動力伝達装置の概略構成を示す図である。
シリーズハイブリッド車両１は、内燃機関３と、発電用モータ（発電機）４と、バッテリ５と、走行用モータ２と、コントローラ７と、を備える。
内燃機関３は、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンのいずれでもかまわない。
発電用モータ４は、内燃機関３の動力によって駆動されることで発電する。また、発電用モータ４は、後述するバッテリ５の電力により力行することで内燃機関３をモータリングする機能も有する。
バッテリ５には、発電用モータ４で発電された電力と、後述する走行用モータ２で回生された電力が充電される。
走行用モータ２は、バッテリ５の電力により駆動されて、駆動輪６を駆動する。
また、走行用モータ２は、減速時等に駆動輪６の回転に伴って連れ回されることにより減速エネルギを電力として回生する、いわゆる回生機能も有する。
コントローラ７は、走行用モータ２、内燃機関３及び発電用モータ４の制御を行なう。
なお、コントローラ７は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ７を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
また、シリーズハイブリッド車両１の動力伝達装置１ａは、走行用モータ２と駆動輪６との間で動力を伝達する第１動力伝達経路２４と、内燃機関３と駆動輪６との間で動力を伝達する第２動力伝達経路２５と、内燃機関３と発電用モータ４との間で動力を伝達する第３動力伝達経路２６とを有する。
第１動力伝達経路２４は、走行用モータ２の回転軸２Ａに設けられた第１減速ギヤ８と、第１減速ギヤ８と噛み合う第２減速ギヤ９と、デファレンシャルケース１１に設けられたデファレンシャルギヤ１２と、第２減速ギヤ９と同軸上に設けられてデファレンシャルギヤ１２と噛み合う第３減速ギヤ１０と、で構成される。
また、第１動力伝達経路２４には、第１減速ギヤ８が回転軸２Ａに対して相対回転可能な状態と相対回転不可能な状態とを切り替える第１クラッチ機構１９が設けられている。
第１クラッチ機構１９は、回転軸２Ａに軸受２０ａを介して回転自在に支持され、軸方向に摺動可能に支持された第１スリーブ２０と、第１減速ギヤ８内周に設けられた外輪８Ａの内周面８Ａ１と回転軸２Ａと一体の内輪２Ａ１の外周面２Ａ１ａ間に配置された複数のローラ４０ａからなる２ウェイクラッチ４０で構成されている（図５参照）。
詳細は、後述する。
第１クラッチ機構１９が締結状態であれば、走行用モータ２と駆動輪６は接続され、走行用モータ２の動力は駆動輪６に伝達される。
以下の説明において、この状態をシリーズモードという。
一方、第１クラッチ機構１９が開放状態であれば、走行用モータ２の回転軸２Ａの回転は第１減速ギヤ８に伝達されないので、走行用モータ２から駆動輪６への動力伝達は遮断される。
第２動力伝達経路２５は、内燃機関３の出力軸３Ａに設けられた第４減速ギヤ１６と、第４減速ギヤ１６と噛み合う第５減速ギヤ１７と、デファレンシャルケース１１に設けられたデファレンシャルギヤ１２と、第５減速ギヤ１７と同軸上に設けられてデファレンシャルギヤ１２と噛み合う第６減速ギヤ１８と、で構成される。
また、第２動力伝達経路には、第４減速ギヤ１６が出力軸３Ａに対して相対回転可能な状態と相対回転不可能な状態とを切り替える第２クラッチ機構２１が設けられている。
第２クラッチ機構２１は、出力軸３Ａに軸受２２ａを介して回転自在に支持され、軸方向に摺動可能に支持された第２スリーブ２２と、第４減速ギヤ１６内周に設けられた外輪１６Ａと出力軸３Ａと一体の内輪３Ａ１間に配置された不図示の複数のローラからなる２ウェイクラッチ３０で構成されている。
詳細は、後述する。
第２クラッチ機構２１が締結状態であれば、内燃機関３と駆動輪６は接続され、内燃機関３の動力は駆動輪６に伝達される。
以下の説明において、この状態を内燃機関直結モードという。
一方、第２クラッチ機構２１が開放状態であれば、内燃機関３の出力軸３Ａの回転は第４減速ギヤ１６に伝達されないので、内燃機関３から駆動輪６への動力伝達は遮断される。
第３動力伝達経路２６は、内燃機関３の出力軸３Ａに設けられた第７減速ギヤ１３と、第７減速ギヤ１３と噛み合う第８減速ギヤ１４と、発電用モータ４の回転軸４Ａに設けられた第９減速ギヤ１５と、で構成される。第３動力伝達経路２６は、動力伝達を遮断する要素を備えていない。すなわち、第３動力伝達経路２６は常に動力が伝達される状態になっている。
第１クラッチ機構１９及び第２クラッチ機構２１の締結、開放動作は、コントローラ７により制御される。
このように、シリーズハイブリッド車両１は、第１動力伝達経路２４により駆動輪６に動力を伝達して走行するシリーズモードと、内燃機関直結状態にして第２動力伝達経路２５により駆動輪６に動力を伝達して走行する内燃機関直結モードと、を切り替え可能である。
コントローラ７は、シリーズモードと内燃機関直結モードとを運転状態、具体的には車速と駆動力とに応じて切り替える。
図２は、実施形態１の運転領域毎の走行モードを設定したマップである。
横軸が車速で、縦軸が駆動力の運転領域マップである。
図中に実線で示したＷＯＴトルクのＷＯＴは、Ｗｉｄｅ Ｏｐｅｎ ｔｈｒｏｔｔｌｅの略であり、スロットルバルブを全開にした状態、つまりアクセルペダル開度が全開の状態を意味する。
図２に示すように、シリーズハイブリッド車両１の車速がＶ１以上かつ駆動力がＴｒ１以下の領域が内燃機関直結モード領域、それ以外がシリーズモード領域である。
車速Ｖ１は、内燃機関３の動力で走行する場合と走行用モータ２の動力で走行する場合を比較したときに、内燃機関３の動力で走行する方が走行用モータ２の動力で走行するよりエネルギ効率が高くなる下限の車速である。車速Ｖ１は、具体的には、使用する内燃機関３及び走行用モータ２の仕様に応じて定まる。
なお、車速は図示しない車速センサにより検出可能である。
駆動力Ｔｒ１は、内燃機関３の最大出力、あるいは内燃機関３と発電用モータ４による最大出力である。
なお、駆動力はアクセル開度と相関関係があるので、マップ検索に用いる現在の駆動力は現在のアクセル開度に基づいて算出する。アクセル開度は図示しないアクセル開度センサにより検出可能である。
図３は、実施形態１のシリーズモードにおける動力伝達状態を示す図である。
シリーズモードでは、第１動力伝達経路２４により駆動輪６に動力が伝達される。
すなわち、シリーズモードでは、第１クラッチ機構１９が締結状態になることで、走行用モータ２が発生した動力が駆動輪６に伝達される。このとき、第２クラッチ機構２１は開放状態となる。
また、シリーズモードにおいても内燃機関３の動力は第３動力伝達経路２６を介して発電用モータ４に伝達され、発電用モータ４は発電を行ない、発電された電力はバッテリ５に充電される。
ただし、発電用モータ４で発電するか否かはバッテリ５の充電量に応じて定まり、バッテリ５に充電する必要がない場合には内燃機関３は停止する。
図４は、実施形態１の内燃機関直結モードにおける動力伝達状態を示す図である。
内燃機関直結モードでは、第２動力伝達経路２５により駆動輪６に動力が伝達される。
すなわち、内燃機関直結モードでは、第２クラッチ機構２１が締結状態になることで、内燃機関３が発生した動力が駆動輪６に伝達される。このとき、第１クラッチ機構１９は開放状態となる。
内燃機関直結モードでは、第１クラッチ機構１９は開放状態となる。仮に、内燃機関直結モードにおいて第１クラッチ機構１９を締結状態にすると、駆動輪６の回転に伴って走行用モータ２が連れ回り、誘起起電力が発生する。
バッテリ５の充電容量に余裕がある場合には、発生した電力をバッテリ５に充電することでエネルギを回生することになる。しかし、バッテリ５の充電容量に余裕がない場合には、発電抵抗が駆動輪６の回転を妨げるフリクションとなり、燃費性能低下の要因となる。
これに対し本実施形態では、内燃機関直結モードにおいて第１クラッチ機構１９は開放状態になるので、上述した走行用モータ２の連れ回りによる燃費性能の低下を抑制できる。
図５（ａ）は、実施形態１の第１クラッチ機構の開放状態を示す図であり、図５（ｂ）は、実施形態１の第１クラッチ機構の締結状態を示す図である。
詳細は、特開２００４－２１１８３４にて知られているので、第１クラッチ機構１９の構成、作用を、簡単に説明する。
２ウェイクラッチ４０は、第１減速ギヤ８内周に設けられた外輪８Ａの内周面８Ａ１と回転軸２Ａと一体の内輪２Ａ１の外周面２Ａ１ａとの間に複数のローラ４０ａが配置されている。
図示しないが、内輪２Ａ１の外周面２Ａ１ａは、ローラ４０ａの数と同数の多面体形状をしている。
第１スリーブ２０は、回転軸２Ａに軸受２０ａを介して回転自在に支持され、軸方向に摺動可能に支持されている。
また、第１スリーブ２０の外周に形成された溝２０ｂには、ノックピン５１が一体的に配置されている。
複数のローラ４０ａを収容している保持器４０ｂの延長摩擦部４０ｂ１は、外輪８Ａの延長端部８Ａ１と第１スリーブ２０の平面部２０ａとの間にわずかな隙間を介して対面している。
また、延長摩擦部４０ｂ１の第１スリーブ２０の平面部２０ａとの接触面には、摩擦材４０ｂ２が設けられている。
これにより、第１スリーブ２０の平面部２０ａが、延長摩擦部４０ｂ１を押圧した際に、第１スリーブ２０が保持器４０ｂの回転方向への移動を妨げることがなく、安定した保持器４０ｂの移動が確保できる。
また、回転方向戻しバネ４０ｅは、複数のローラ４０ａを回転方向の中立位置に戻す機能を有している。
図５（ａ）に示す状態では、複数のローラ４０ａは、内輪２Ａ１の外周面２Ａ１ａの多面体形状の中央部分に位置しており、内輪２Ａ１と外輪内周面８Ａ１との間に隙間があるため、動力の伝達はない。
保持器４０ｂと抜け止めリング４０ｄ間に配置された戻しバネ４０ｃは、保持器４０ｂの延長摩擦部４０ｂ１を外輪８Ａから第１スリーブ２０側に引き離そうとする軸方向戻しバネである。
図５（ａ）に示す開放状態から第１スリーブ２０が、保持器４０ｂ側に軸方向移動すると、軸方向戻しバネ４０ｃの付勢力に対抗して、保持器４０ｂを図示左方向へ移動させる。
図５（ｂ）に示すように、保持器４０ｂが外輪８Ａの端面８Ａ１に当接すると、保持器４０ｂに対して回転方向の抵抗力が作用して、回転方向戻しバネ４０ｅの付勢力に対抗して複数のローラ４０ａを移動させる。
この回転方向への保持器４０ｂの回転移動によって、複数のローラ４０ａが第１減速ギヤ８の内周に設けられた外輪８Ａと回転軸２Ａと一体の内輪２Ａ１をロックし、第１クラッチ機構１９の締結が完了する。
このとき、軸方向戻しバネ４０ｃと回転方向戻しバネ４０ｅの両方が押し縮められた状態となる。
これにより、締結状態では、第１減速ギヤ８、複数のローラ４０ａ、保持器４０ｂおよび回転軸２Ａは一体となって回転する。
また、図５（ｂ）に示す締結状態から開放状態に移行するときには、第１スリーブ２０が図示右方向へ移動する。
これにより、保持器４０ｂが軸方向戻しバネ４０ｃの付勢力により、図示右方向の第１スリーブ２０側へ戻され、延長摩擦部４０ｂ１がスムーズに外輪８Ａの端面８Ａ１から離され、締結を確実に解除する。
このため、保持器４０ｂと外輪８Ａとの摩擦力が無くなり回転方向戻しバネ４０ｅの付勢力により、複数のローラ４０ａを中立位置に戻し、開放状態となる。
なお、説明は省略するが、第２クラッチ機構２１も、同様の構成である。
図６は、実施形態１のシフトカム機構のモード切替えを説明する図である。
シフトカム機構５０は、電動モータ（モードアクチュエータ）１２０と、電動モータ１２０に駆動されるドラム駆動軸１２１と、ドラム駆動軸１２１と連動して回転し、図示ａ方向またはｂ方向に移動し、第１クラッチ機構１９の第１スリーブ２０に一体的に配置されたノックピン５１が嵌合する第１カム溝６１と第２クラッチ機構２１の第２スリーブ２２に一体的に配置されたノックピン５２が嵌合する第２カム溝６２が形成されたドラム６０から構成されている。
ドラム６０の第１カム溝６１と第２カム溝６２には、ノックピン５１とノックピン５２を介して第１スリーブ２０と第２スリーブ２２を移動させ、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を開放する第１シリーズモード位置と、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を締結するパラレルモード位置と、第１クラッチ機構１９を開放し、第２クラッチ機構２１を締結する内燃機関直結モード位置と、第１クラッチ機構１９を開放し、第２クラッチ機構２１を開放するニュートラルモード位置と、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を開放する第２シリーズモード位置の順に、各位置が形成されている。
実線の矢印は、通常のモード切替えを示している。
すなわち、シリーズハイブリッド車両１の発進時（シリーズモード領域）では、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を開放する第１シリーズモード位置に位置させ、シリーズハイブリッド車両１の内燃機関３の動力で走行する方が走行用モータ２の動力で走行するよりエネルギ効率が高くなる内燃機関直結モード領域に入ると、電動モータ１２０が駆動して、ドラム６０を回転させて、図示ａ方向に移動させ、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を締結するパラレルモード位置に位置させ、さらに、電動モータ１２０が駆動して、ドラム６０を回転させて、図示ａ方向に移動させ、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を開放し、第２クラッチ機構２１を締結する内燃機関直結モード位置に位置させる。
また、シリーズハイブリッド車両１が、シリーズモード領域に入ると、電動モータ１２０が駆動して、ドラム６０を回転させて、図示ｂ方向に移動させ、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を締結するパラレルモード位置に位置させ、さらに、電動モータ１２０が駆動して、ドラム６０を回転させて、図示ｂ方向に移動させ、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を開放する第１シリーズモード位置に位置させる。
なお、シリーズモード位置と内燃機関直結モード位置との間に、パラレルモード位置を配置しているのは、シリーズモードと内燃機関直結モードの切替え時の駆動力抜けを防止するためである。
破線の矢印は、内燃機関直結モード時に、シリーズハイブリッド車両１が、急減速した場合のモード切替えを示している。
ノックピン５１とノックピン５２が、第１クラッチ機構１９を開放し、第２クラッチ機構２１を締結する内燃機関直結モード位置に位置しているときに、シリーズハイブリッド車両１が急減速した場合には、電動モータ１２０が駆動して、ドラム６０を回転させて、図示ａ方向に移動させ、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を開放し、第２クラッチ機構２１を開放するニュートラルモード位置に位置させ、さらに、電動モータ１２０が駆動して、ドラム６０を回転させて、図示ａ方向に移動させ、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を開放する第２シリーズモード位置に位置させる。
このように、ニュートラルモードを経由して、第２シリーズモードに切り替えることができるので、ニュートラルモードにおいて、第１クラッチ機構１９の差回転を小さくした後、第２シリーズモードにおいて、第１クラッチ機構１９を締結するので、モード切替え時のトルク変動を抑制することができる。
図７は、実施形態１のシフトカム機構の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンはコントローラ７にプログラムされている。
このフローチャートは、所定の演算周期で繰り返し実行される。
ステップＳ１では、Ｄレンジか否かを判定する。
Ｄレンジのときには、ステップＳ２へ進み、Ｄレンジでないときには、ステップＳ１へ戻る。
ステップＳ２では、コントローラ７は、電動モータ１２０を駆動して、ノックピン５１とノックピン５２を、シフトカム機構５０の第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を開放する第１シリーズモード位置に位置させ、第１シリーズモードを作動させる。
ステップＳ３では、シリーズハイブリッド車両１が、内燃機関直結モード領域に入ったか否かを判定する。
シリーズハイブリッド車両１が、内燃機関直結モード領域に入ったときには、ステップＳ４へ進み、シリーズハイブリッド車両１が、内燃機関直結モード領域に入っていないときには、ステップＳ３へ戻る。
ステップＳ４では、コントローラ７は、電動モータ１２０を駆動し、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を締結するパラレルモード位置に位置させ、パラレルモードを作動させる。
ステップＳ５では、さらに、コントローラ７は、電動モータ１２０を駆動して、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を開放し、第２クラッチ機構２１を締結する内燃機関直結モード位置に位置させ、内燃機関直結モードを作動させる。
ステップＳ６では、シリーズハイブリッド車両１が、減速中か否かを判定する。
シリーズハイブリッド車両１が、減速中のときには、ステップＳ７へ進み、シリーズハイブリッド車両１が、減速中でないときには、ステップＳ６へ戻る。
ステップＳ７では、シリーズハイブリッド車両１の減速度αが、閾値α０より大きいか否かを判定する。
シリーズハイブリッド車両１の減速度αが、閾値α０より大きいときには、ステップＳ８へ進み、シリーズハイブリッド車両１の減速度αが、閾値α０より大きくないときには、ステップＳ１０へ進む。
ステップＳ８では、コントローラ７は、電動モータ１２０を駆動して、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を開放し、第２クラッチ機構２１を開放するニュートラルモード位置に位置させ、ニュートラルモードを作動させる。
ステップ９では、さらに、コントローラ７は、電動モータ１２０を駆動して、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を開放する第２シリーズモード位置に位置させ、第２シリーズモードを作動させる。
ステップ１０では、コントローラ７は、電動モータ１２０を駆動して、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を締結するパラレルモード位置に位置させ、パラレルモードを作動させる。
ステップＳ１１では、コントローラ７は、電動モータ１２０を駆動して、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を開放する第１シリーズモード位置に位置させ、第１シリーズモードを作動させる。
以上説明したように、実施形態１にあっては以下に列挙する効果を奏する。
（１）ノックピン５１とノックピン５２が、第１クラッチ機構１９を開放し、第２クラッチ機構２１を締結する内燃機関直結モード位置に位置しているときに、シリーズハイブリッド車両１が急減速した場合には、電動モータ１２０が駆動して、ドラム６０を図示ａ方向に移動させ、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を開放し、第２クラッチ機構２１を開放するニュートラルモード位置に位置させ、さらに、電動モータ１２０が駆動して、ドラム６０を図示ａ方向に移動させ、ノックピン５１とノックピン５２を、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を開放する第２シリーズモード位置に位置させるようにした。
よって、ニュートラルモードを経由して、第２シリーズモードに切り替えることができるので、ニュートラルモードにおいて、第１クラッチ機構１９の差回転を小さくした後、第２シリーズモードにおいて、第１クラッチ機構１９を締結するので、モード切替え時のトルク変動を抑制することができる。
（２）内燃機関直結モードにおいて、走行用モータ２側の第１クラッチ機構１９を開放状態にするようにした。
よって、走行用モータ２の連れ回りによる燃費性能の低下を抑制できる。
（３）シリーズモード位置と内燃機関直結モード位置との間に、パラレルモード位置を配置するようにした。
よって、シリーズモードと内燃機関直結モードの切替え時の駆動力抜けを防止できる。
図８は、実施形態２のシフトカム機構のモード切替えを説明する図である。
電動モータ１２０ａに、モードアクチュエータの機能に加え、パークロックアクチュエータの機能を持たせている。
このため、ドラム６０ａに形成された第１カム溝６１ａ、第２カム溝６２ａの第１シリーズモード位置の図示左側位置に、パークロック作動モード位置を追加している。
この点を除き、実施形態１と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して、説明は省略する。
以上説明したように、実施形態２にあっては実施形態１の作用効果に加え、以下に列挙する作用効果を奏する。
（１）モードアクチュエータとパークロックアクチュエータを同一の電動モータで兼用するようにした。
よって、部品点数の増加を抑制することができる。
図９は、実施形態３のシフトカム機構のモード切替えを説明する図であり、図１０は、実施形態３の第１カム溝経路変更機構を説明する図であり、図１１は、実施形態３の第２カム溝経路変更機構を説明する図である。
図９に示すように、ドラム６０ｂに形成された第１カム溝６１ｂを、実線で示すパークロック作動モード位置から第２シリーズモード位置への第１経路カム溝６１ｂ１と破線で示すパラレルモード位置から第２シリーズモード位置間を、直線状に連結し、第１スリーブ２０を移動させる第２経路カム溝６１ｂ２で構成するようにした。
また、図９に示すように、ドラム６０ｂに形成された第２カム溝６２ｂを、実線で示すパークロック作動モード位置から第２シリーズモード位置への第１経路カム溝６２ｂ１と破線で示す第１シリーズモード位置からニュートラルモード位置間を、直線状に連結し、第２スリーブ２２を移動させる第２経路カム溝６２ｂ２で構成するようにした。
これにより、シリーズハイブリッド車両１が急減速して停車した場合においても、二点鎖線の矢印で示すように、第１クラッチ１９を開放することなく、第２シリーズモード位置から第１シリーズモード位置、パークロック作動モード位置まで、切替えることができる。
また、図１０に示すように、第１カム溝６１ｂのパラレルモード位置から第１経路カム溝６１ｂ１、第２経路カム溝６１ｂ２に分離する位置に、板状の弁体１１１とスプリング１１２から構成される第１カム溝変更機構１１０が設けられている。
板状の弁体１１１は、スプリング１１２の付勢力により、第２経路カム溝６１ｂ２を閉鎖する位置に位置している。
これにより、実線の矢印で示すように、パラレルモード位置から内燃機関直結モード位置へのノックピン５１の移動は、確実かつスムーズに第１経路カム溝６１ｂ１に沿って移動することができ、二点鎖線の矢印で示すように、第２シリーズモード位置からニュートラルモード位置、内燃機関直結モード位置、パラレルモード位置を経由して第１シリーズモード位置へのノックピン５１の移動は、ノックピン５１がスプリング１１２の付勢力に対抗して、板状の弁体１１１を図示下方向へ押し下げることにより、確実かつスムーズに第２経路カム溝６１ｂ２から第１経路カム溝６１ｂ１に移動することができる。
さらに、図１１に示すように、第２カム溝６２ｂの第１シリーズモード位置から第１経路カム溝６２ｂ１、第２経路カム溝６２ｂ２に分離する位置に、板状の弁体１１１ａとスプリング１１２ａから構成される第２カム溝変更機構１１０ａが設けられている。
板状の弁体１１１ａは、スプリング１１２ａの付勢力により、第２経路カム溝６２ｂ２を閉鎖する位置に位置している。
これにより、実線の矢印で示すように、第１シリーズモード位置からパラレルモード位置へのノックピン５２移動は、確実かつスムーズに第１経路カム溝６２ｂ１に沿って移動することができ、二点鎖線の矢印で示すように、第２シリーズモード位置からニュートラルモード位置、内燃機関直結モード位置、パラレルモード位置を経由して第１シリーズモード位置へのノックピン５２の移動は、ノックピン５２がスプリング１１２ａの付勢力に対抗して、板状の弁体１１１を図示上方向へ押し上げることにより、確実かつスムーズに第２経路カム溝６２ｂ２から第１経路カム溝６２ｂ１に移動することができる。
この点を除き、実施形態２と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して、説明は省略する。
図１２は、実施形態３のシフトカム機構の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンはコントローラ７にプログラムされている。
このフローチャートは、所定の演算周期で繰り返し実行される。
ステップＳ２１では、Ｄレンジか否かを判定する。
Ｄレンジのときには、ステップＳ２２へ進み、Ｄレンジでないときには、ステップＳ２１へ戻る。
ステップＳ２２では、コントローラ７は、電動モータ１２０を駆動して、ノックピン５１とノックピン５２を、シフトカム機構５０のパークロック作動位置からパークロック作動解除モード位置であり、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を開放する第１シリーズモード位置に位置させ、第１シリーズモードを作動させる。
ステップＳ２３では、シリーズハイブリッド車両１が、内燃機関直結モード領域に入ったか否かを判定する。
シリーズハイブリッド車両１が、内燃機関直結モード領域に入ったときには、ステップＳ２４へ進み、シリーズハイブリッド車両１が、内燃機関直結モード領域に入っていないときには、ステップＳ２３へ戻る。
ステップＳ２４では、コントローラ７は、電動モータ１２０を駆動し、ノックピン５１とノックピン５２を第１経路カム溝６１ｂ１、６２ｂ１を介して、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を締結するパラレルモード位置に位置させ、パラレルモードを作動させる。
ステップＳ２５では、さらに、コントローラ７は、電動モータ１２０を駆動して、ノックピン５１とノックピン５２を、第１経路カム溝６１ｂ１、６２ｂ１を介して、第１クラッチ機構１９を開放し、第２クラッチ機構２１を締結する内燃機関直結モード位置に位置させ、内燃機関直結モードを作動させる。
ステップＳ２６では、シリーズハイブリッド車両１が、減速中か否かを判定する。
シリーズハイブリッド車両１が、減速中のときには、ステップＳ２７へ進み、シリーズハイブリッド車両１が、減速中でないときには、ステップＳ２６へ戻る。
ステップＳ２７では、シリーズハイブリッド車両１の減速度αが、閾値α０より大きいか否かを判定する。
シリーズハイブリッド車両１の減速度αが、閾値α０より大きいときには、ステップＳ２８へ進み、シリーズハイブリッド車両１の減速度αが、閾値α０より大きくないときには、ステップＳ３０へ進む。
ステップＳ２８では、コントローラ７は、電動モータ１２０を駆動して、ノックピン５１とノックピン５２を、第１経路カム溝６１ｂ１、６２ｂ１を介して、第１クラッチ機構１９を開放し、第２クラッチ機構２１を開放するニュートラルモード位置に位置させ、ニュートラルモードを作動させる。
ステップ２９では、さらに、コントローラ７は、電動モータ１２０を駆動して、ノックピン５１とノックピン５２を、第１経路カム溝６１ｂ１、６２ｂ１を介して、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を開放する第２シリーズモード位置に位置させ、第２シリーズモードを作動させ、ステップＳ３１へ進む。
ステップ３０では、コントローラ７は、電動モータ１２０を駆動して、ノックピン５１とノックピン５２を、第１経路カム溝６１ｂ１、６２ｂ１を介して、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を締結するパラレルモード位置に位置させ、パラレルモードを作動させる。
ステップＳ３１では、コントローラ７は、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を締結するパラレルモード位置から、電動モータ１２０を駆動して、ノックピン５１とノックピン５２を、第１経路カム溝６１ｂ１、６２ｂ１を介して、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を開放する第１シリーズモード位置に位置させるか、あるいは、シリーズハイブリッド車両１が急減速して停車した場合には、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を開放する第２シリーズモード位置から、電動モータ１２０を駆動して、ノックピン５１とノックピン５２を、第２経路カム溝６１ｂ２、６２ｂ２と第１経路カム溝６１ｂ１、６２ｂ１を介して、第１クラッチ機構１９を締結し、第２クラッチ機構２１を開放する第１シリーズモード位置に位置させ、第１シリーズモードを作動させる。
ステップＳ３２では、Ｐレンジか否かを判定する。
Ｐレンジのときには、ステップＳ３３へ進み、Ｐレンジでないときには、ステップ３２へ戻る。
ステップＳ３３では、コントローラ７は、電動モータ１２０を駆動して、ノックピン５１とノックピン５２を、第１経路カム溝６１ｂ１、６２ｂ１を介して、パークロック作動モード位置に位置させ、パークロック作動モードを作動させる。
以上説明したように、実施形態３にあっては実施形態２の作用効果に加え、以下に列挙する作用効果を奏する。
（１）シリーズハイブリッド車両１が急減速して停車した場合においても、第１クラッチ１９を開放することなく、第２シリーズモード位置から第１シリーズモード位置、パークロック作動モード位置まで、切替えることができる。
（２）第１カム溝６１ｂのパラレルモード位置から第１経路カム溝６１ｂ１、第２経路カム溝６１ｂ２に分離する位置に、板状の弁体１１１とスプリング１１２から構成される第１カム溝変更機構１１０を設けるようにした。
よって、パラレルモード位置から内燃機関直結モード位置へのノックピン５１移動は、確実かつスムーズに第１経路カム溝６１ｂ１に沿って移動することができ、第２シリーズモード位置からニュートラルモード位置、内燃機関直結モード位置、パラレルモード位置を経由して第１シリーズモード位置へのノックピン５１の移動は、ノックピン５１がスプリング１１２の付勢力に対抗して、板状の弁体１１１を図示下方向へ押し下げることにより、確実かつスムーズに第２経路カム溝６１ｂ２から第１経路カム溝６１ｂ１に移動することができる。
（３）第２カム溝６２ｂのシリーズモード位置から第１経路カム溝６２ｂ１、第２経路カム溝６２ｂ２に分離する位置に、板状の弁体１１１ａとスプリング１１２ａから構成される第２カム溝変更機構１１０ａを設けるようにした。
よって、シリーズモード位置からパラレルモード位置へのノックピン５２移動は、確実かつスムーズに第１経路カム溝６２ｂ１に沿って移動することができ、第２シリーズモード位置からニュートラルモード位置、内燃機関直結モード位置、パラレルモード位置を経由して第１シリーズモード位置へのノックピン５２の移動は、ノックピン５２がスプリング１１２ａの付勢力に対抗して、板状の弁体１１１を図示上方向へ押し上げることにより、確実かつスムーズに第２経路カム溝６２ｂ２から第１経路カム溝６２ｂ１に移動することができる。
図１３は、実施形態４の車両用動力伝達装置の概略構成を示す図であり、図１４は、実施形態４のシリーズモードにおける動力伝達状態を示す図であり、図１５は、実施形態４の内燃機関直結モードにおける動力伝達状態を示す図である。
実施形態１の第１クラッチ機構１９と第２クラッチ機構２１の２ウェイクラッチ４０、３０に代えて、ドグクラッチを使用している。
第１クラッチ機構１９は、回転軸２Ａに軸方向に摺動可能に支持された第１スリーブ２０と、第１減速ギヤ８に設けられた係合部８Ａとで構成された、いわゆるドグクラッチである。
すなわち、第１スリーブ２０が第１減速ギヤ８の方向に移動し、第１スリーブ２０に係合部８Ａの方向に突出するよう設けられた複数の凸部と、係合部８Ａに第１スリーブ２０の方向に突出するよう設けられた複数の凸部とが、回転方向において互い違いに配置される噛み合うことで締結状態となる。この状態から、第１スリーブ２０が第１減速ギヤ８とは反対方向に移動して、両者の凸部の噛み合いが解消されることで開放状態となる。
さらに、第２クラッチ機構２１は、出力軸３Ａに軸方向に摺動可能に支持された第２スリーブ２２と、第４減速ギヤ１６に設けられた係合部１６Ａとで構成された、いわゆるドグクラッチである。
すなわち、第２スリーブ２２が第４減速ギヤ１６の方向に移動し、第２スリーブ２２に係合部１６Ａの方向に突出するよう設けられた複数の凸部と、係合部１６Ａに第２スリーブ２２の方向に突出するよう設けられた複数の凸部とが、回転方向において互い違いに配置される噛み合うことで締結状態となる。この状態から、第２スリーブ２２が第４減速ギヤ１６とは反対方向に移動して、両者の凸部の噛み合いが解消されることで開放状態となる。
この点を除き、実施形態１と同じ構成であるため、同じ構成には同一符号を付して、説明は省略する。
以上説明したように、実施形態４にあっては実施形態１と同様の作用効果を奏する。
また、実施形態４に、実施形態２または実施形態３のシフトカム機構５０を適用してもよい。
このときには、実施形態４は、実施形態１の作用効果に加え、実施形態２または実施形態３の作用効果を奏することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

Claims (5)

  1. 内燃機関の動力により駆動される発電機と、
    前記発電機で発電した電力により駆動される走行用モータと、
    前記内燃機関の動力または前記走行用モータの動力により駆動される駆動輪と、
    を備える動力伝達装置において、
    前記走行用モータと前記駆動輪との間で動力を伝達する第１動力伝達経路と、
    前記第１動力伝達経路の動力伝達を断接するように、締結または開放される第１スリーブを備える第１クラッチ機構と、
    前記内燃機関と前記駆動輪との間で動力を伝達する第２動力伝達経路と、
    前記第２動力伝達経路の動力伝達を断接するように、締結または開放される第２スリーブを備える第２クラッチ機構と、
    モードアクチュエータにより作動し、前記第１クラッチ機構と、第２クラッチ機構の締結または開放を切り替え、前記第１スリーブと第２スリーブのそれぞれが嵌合する第１カム溝と第２カム溝を有するシフトカム機構、を備え、
    前記シフトカム機構の第１カム溝および第２カム溝の経路は、前記第１スリーブと第２スリーブを移動させ、前記第１クラッチ機構を締結し、前記第２クラッチ機構を開放する第１シリーズモード位置と、前記第１クラッチ機構を締結し、前記第２クラッチ機構を締結するパラレルモード位置と、前記第１クラッチ機構を開放し、前記第２クラッチ機構を締結する内燃機関直結モード位置と、前記第１クラッチ機構を開放し、前記第２クラッチ機構を開放するニュートラルモード位置と、前記第１クラッチ機構を締結し、前記第２クラッチ機構を開放する第２シリーズモード位置を有し、
    前記第１シリーズモード位置、前記パラレルモード位置、前記内燃機関直結モード位置、前記ニュートラルモード位置、前記第２シリーズモード位置の順にそれぞれのモードを実現するカム溝の形状として設けられている、
    ことを特徴とする動力伝達装置。
  2. 請求項１に記載の動力伝達装置において、
    前記モードアクチュエータにパークロックアクチュエータの機能を付加するとともに、
    前記シフトカム機構の第１カム溝および第２カム溝には、前記第１シリーズモード位置の前に、パークロック作動モード位置が形成されている、
    ことを特徴とする動力伝達装置。
  3. 請求項２に記載の動力伝達装置において、
    前記シフトカム機構の第１カム溝には、前記第１シリーズモード位置、前記パラレルモード位置、前記内燃機関直結モード位置、前記ニュートラルモード位置、前記第２シリーズモード位置の順で、前記第１スリーブを移動させる第１経路カム溝と、前記パラレルモード位置と前記第２シリーズモード位置間を、直線状に連結し、前記第１スリーブを移動させる第２経路カム溝が形成され、
    前記シフトカム機構の第２カム溝には、前記第１シリーズモード位置、前記パラレルモード位置、前記内燃機関直結モード位置、前記ニュートラルモード位置、前記第２シリーズモード位置の順で、前記第２スリーブを移動させる第１経路カム溝と、前記第１シリーズモード位置と前記ニュートラルモード位置間を、直線状に連結し、前記第２スリーブを移動させる第２経路カム溝が形成される、
    ことを特徴とする動力伝達装置。
  4. 請求項３に記載の動力伝達装置において、
    前記シフトカム機構の第１カム溝の前記パラレルモード位置と前記内燃機関直結モード位置の間に、第１カム溝経路変更機構が設けられ、
    前記シフトカム機構の第２カム溝の前記第１シリーズモード位置と前記パラレルモード位置の間に、第２カム溝変更機構が設けられる、
    ことを特徴とする動力伝達装置。
  5. 請求項４に記載の動力伝達装置において、
    前記第１カム溝経路変更機構および第２カム溝経路変更機構は、板状の弁体とスプリングで構成され、
    前記第１カム溝経路変更機構は、前記スプリングの付勢力により、前記板状の弁体が前記第２経路カム溝を閉鎖し、
    前記第２カム溝経路変更機構は、前記スプリングの付勢力により、前記板状の弁体が前記第２経路カム溝を閉鎖している、
    ことを特徴とする動力伝達装置。
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