JP7388397B2 - 車両用駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、流体式伝動装置を介して動力を伝達する動力伝達経路とは異なる動力伝達経路を介して駆動輪に動力伝達可能に連結された回転機を備えた車両用駆動装置に関するものである。
第1動力源と、前記第1動力源が動力伝達可能に連結された入力側回転要素、動力伝達可能に駆動輪に連結された出力側回転要素、及び前記入力側回転要素と前記出力側回転要素とを連結する直結クラッチを有して、前記第1動力源からの動力を流体を介して前記入力側回転要素から前記出力側回転要素へ伝達する流体式伝動装置と、第1動力伝達経路を介して入力された前記流体式伝動装置の前記出力側回転要素からの動力を、前記駆動輪としての前輪及び後輪のうちの一方の車輪に出力する第1出力軸と、前記第1動力伝達経路とは異なる第2動力伝達経路を介して前記駆動輪の他方の車輪及び前記第1出力軸のうちの少なくとも一方に動力伝達可能に連結された回転機と、制御装置と、を備えた車両用駆動装置が良く知られている。例えば、特許文献1に記載された全輪駆動車両の駆動制御装置がそれである。この特許文献1には、車両を駆動する駆動モードとして、前記第1動力源の運転を停止した状態で、前記回転機を第2動力源として用いる回転機駆動モードを成立させることができる制御装置が開示されている。
特開2007-246056号公報
ところで、車両が登坂路にあるときや段差に乗り上げるときなど、車両には大きな駆動トルクが要求される。車両の駆動モードが回転機駆動モードであり、且つ、車両が所定車速以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、上述したように車両に大きな駆動トルクが要求されると、回転機が極低回転状態又は回転停止状態とされて特定の相に電流が流れ続ける状態、所謂単相ロックの状態において、回転機には大きな電流が流されることになり、回転機やインバータといった機器が過熱してしまうという問題が生じ易い。
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、回転機駆動モードにおける回転機などの機器の過熱を抑制することができる車両用駆動装置を提供することにある。
第1の発明の要旨とするところは、(a)第1動力源と、前記第1動力源が動力伝達可能に連結された入力側回転要素、動力伝達可能に駆動輪に連結された出力側回転要素、及び前記入力側回転要素と前記出力側回転要素とを連結する直結クラッチを有して、前記第1動力源からの動力を流体を介して前記入力側回転要素から前記出力側回転要素へ伝達する流体式伝動装置と、第1動力伝達経路を介して入力された前記流体式伝動装置の前記出力側回転要素からの動力を、前記駆動輪としての前輪及び後輪のうちの一方の車輪に出力する第1出力軸と、前記第1動力伝達経路とは異なる第2動力伝達経路を介して前記駆動輪の他方の車輪及び前記第1出力軸のうちの少なくとも一方に動力伝達可能に連結された回転機と、制御装置と、を備えた車両用駆動装置であって、(b)前記制御装置は、車両を駆動する駆動モードとして、前記第1動力源の運転を停止した状態で、前記回転機を第2動力源として用いる回転機駆動モードを成立させることができるものであり、(c)前記駆動モードが前記回転機駆動モードであり、且つ、前記車両が所定車速以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、前記車両に要求される駆動要求量が所定要求量よりも大きいと判定した場合には、前記直結クラッチを係合状態とすると共に前記第1動力伝達経路を動力伝達可能状態とし、前記第1動力源から動力を前記第1出力軸に出力させることにある。
また、第2の発明は、前記第1の発明に記載の車両用駆動装置において、前記制御装置は、前記駆動モードが前記回転機駆動モードであり、且つ、前記車両が前記所定車速以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、前記回転機の温度が所定温度以上であると判定した場合には、前記直結クラッチを係合状態とすると共に前記第1動力伝達経路を動力伝達可能状態とすることにある。
また、第3の発明は、前記第1の発明又は第2の発明に記載の車両用駆動装置において、前記第2動力伝達経路には、前記回転機の回転を変速して出力する変速装置が設けられており、前記制御装置は、前記駆動要求量に応じて前記変速装置の変速比を制御するものであり、前記変速装置は、前記駆動要求量が前記所定要求量よりも大きいときには、制御可能な変速比範囲のうちの低車速側の変速比とされていることにある。
また、第4の発明は、前記第3の発明に記載の車両用駆動装置において、前記他方の車輪に動力を出力する第2出力軸を更に備えており、前記変速装置は、前記回転機が接続される第1回転要素、前記第1出力軸及び前記第2出力軸のうちの一方の出力軸が接続される第2回転要素、及び前記第1出力軸及び前記第2出力軸のうちの他方の出力軸が接続される第3回転要素を有して、前記第1出力軸に入力されたトルクの一部を前記第2出力軸に分配するトルク分配装置の一部を構成する差動装置と、前記第1回転要素、前記第2回転要素、及び前記第3回転要素のうちの何れか2つを選択的に接続する第1係合装置と、前記第3回転要素を非回転部材に選択的に接続する第2係合装置と、を備えていることにある。
また、第5の発明は、前記第4の発明に記載の車両用駆動装置において、前記トルク分配装置は、前記他方の出力軸が前記第3回転要素に接続された第1接続状態と、前記他方の出力軸が前記一方の出力軸に接続された第2接続状態と、前記他方の出力軸が前記第3回転要素及び前記一方の出力軸の何れにも接続されない切断状態と、に切り替えられる断接装置を備えており、前記制御装置は、前記駆動モードが前記回転機駆動モードであり、且つ、前記車両の減速走行中であるときには、前記断接装置を前記切断状態とすることにある。
また、第6の発明は、前記第4の発明又は第5の発明に記載の車両用駆動装置において、前記第1出力軸は、前記第1動力源からの動力が入力される、前記差動装置が有する3つの回転要素とは別の回転要素である。
また、第7の発明は、前記第1の発明から第6の発明の何れか1つに記載の車両用駆動装置において、前記制御装置は、前記駆動モードが前記回転機駆動モードであり、且つ、前記車両が前記所定車速以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、前記車両の走行路における上り勾配が所定勾配以上であると判定した場合には、前記直結クラッチを係合状態とすると共に前記第1動力伝達経路を動力伝達可能状態とすることにある。
また、第8の発明は、前記第1の発明から第7の発明の何れか1つに記載の車両用駆動装置において、前記制御装置は、前記駆動モードが前記回転機駆動モードであり、且つ、前記車両が前記所定車速以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、前記車両の重量が所定重量以上であると判定した場合には、前記直結クラッチを係合状態とすると共に前記第1動力伝達経路を動力伝達可能状態とすることにある。
前記第1の発明によれば、駆動モードが回転機駆動モードであり、且つ、車両が所定車速以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、車両に要求される駆動要求量が所定要求量よりも大きいと判定された場合には、直結クラッチが係合状態とされると共に第1動力伝達経路が動力伝達可能状態とされ、第1動力源から動力が第1出力軸に出力させられるので、回転機が出力するトルクを低下させることができる。よって、回転機駆動モードにおける回転機などの機器の過熱を抑制することができる。加えて、直結クラッチが係合状態とされることから、流体式伝動装置における動力の損失を抑制することができる。
また、前記第2の発明によれば、駆動モードが回転機駆動モードであり、且つ、車両が極低速状態又は停止状態にあるときに、回転機の温度が所定温度以上であると判定された場合には、直結クラッチが係合状態とされると共に第1動力伝達経路が動力伝達可能状態とされるので、回転機などの機器が過熱し易いときには、直結クラッチ及び第1動力伝達経路を、事前に、機器の過熱を抑制する為の準備状態、つまり第1動力源が動力を出力すればその動力が第1出力軸に出力させられる状態とすることができる。
また、前記第3の発明によれば、回転機の回転を変速して出力する変速装置は、駆動要求量が所定要求量よりも大きいときには、制御可能な変速比範囲のうちの低車速側の変速比とされているので、変速装置によっても回転機が出力するトルクを低下させられる。
また、前記第4の発明によれば、前記変速装置は、第1回転要素、第2回転要素、及び第3回転要素を有する差動装置と、前記第1回転要素、前記第2回転要素、及び前記第3回転要素のうちの何れか2つを選択的に接続する第1係合装置と、前記第3回転要素を非回転部材に選択的に接続する第2係合装置と、を備えているので、差動装置を利用して変速装置を構成することができる。
また、前記第5の発明によれば、第1出力軸に入力されたトルクの一部を第2出力軸に分配するトルク分配装置は、前記第1出力軸及び前記第2出力軸のうちの他方の出力軸が前記第3回転要素に接続された第1接続状態と、前記他方の出力軸が前記第1出力軸及び前記第2出力軸のうちの一方の出力軸に接続された第2接続状態と、前記他方の出力軸が前記第3回転要素及び前記一方の出力軸の何れにも接続されない切断状態と、に切り替えられる断接装置を備えており、駆動モードが回転機駆動モードであり、且つ、車両の減速走行中であるときには、前記断接装置が前記切断状態とされるので、回転機駆動モードでの減速走行から他のモードへの遷移を容易にすることができる。
また、前記第6の発明によれば、前記第1出力軸は、第1動力源からの動力が入力される、トルク分配装置の一部を構成する前記差動装置が有する3つの回転要素とは別の回転要素であるので、第1動力源から動力を前記差動装置を介さずに駆動輪に出力させることができ、前記差動装置の引き摺りを低減できる。
また、前記第7の発明によれば、駆動モードが回転機駆動モードであり、且つ、車両が極低速状態又は停止状態にあるときに、走行路における上り勾配が所定勾配以上であると判定された場合には、直結クラッチが係合状態とされると共に第1動力伝達経路が動力伝達可能状態とされるので、回転機などの機器が過熱し易いときには、直結クラッチ及び第1動力伝達経路を、事前に、機器の過熱を抑制する為の準備状態、つまり第1動力源が動力を出力すればその動力が第1出力軸に出力させられる状態とすることができる。
また、前記第8の発明によれば、駆動モードが回転機駆動モードであり、且つ、車両が極低速状態又は停止状態にあるときに、車両の重量が所定重量以上であると判定された場合には、直結クラッチが係合状態とされると共に第1動力伝達経路が動力伝達可能状態とされるので、回転機などの機器が過熱し易いときには、直結クラッチ及び第1動力伝達経路を、事前に、機器の過熱を抑制する為の準備状態、つまり第1動力源が動力を出力すればその動力が第1出力軸に出力させられる状態とすることができる。
本発明が適用される車両用駆動装置の概略構成を説明する図であると共に、車両用駆動装置における各種制御の為の制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。 図1のハイブリッド用トランスミッションの概略構成を説明する図である。 図2の自動変速機の変速作動とそれに用いられる係合装置の作動の組み合わせとの関係を説明する作動係合表である。 図1のトランスファの概略構成を説明する図である。 図4のトランスファにおける各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。 図4のトランスファにおいて成立させられる各モードとトランスファにおける各係合装置の制御状態との関係を説明する作動係合表である。 自動変速機の変速制御に用いるATギヤ段変速マップと、駆動モードの切替制御に用いる駆動領域切替マップと、の一例を示す図であって、それぞれの関係を示す図でもある。 車両用駆動装置において、エンジン運転点を無段変速機のように変更できることを説明する図である。 電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートであり、BEV駆動モードにおけるTF用回転機MGFなどの機器の過熱を抑制する為の制御作動を説明するフローチャートである。 図4とは別のトランスファの概略構成を説明する図である。 図10のトランスファにおける各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。 図10のトランスファにおいて成立させられる各モードとトランスファにおける各係合装置の制御状態との関係を説明する作動係合表である。 図1とは別の動力伝達装置の概略構成を説明する図である。
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明が適用される、車両8が備える車両用駆動装置10の概略構成を説明する図であると共に、車両用駆動装置10における各種制御の為の制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。図1において、車両用駆動装置10は、動力源として機能する、エンジン12(図中の「ENG」参照)、TM用回転機MGM、及びTF用回転機MGFを備えている。車両8は、ハイブリッド車両である。又、車両用駆動装置10は、左右一対の前輪14と、左右一対の後輪16と、動力伝達装置18と、を備えている。動力伝達装置18は、エンジン12等からの動力を前輪14及び後輪16へそれぞれ伝達する車両用動力伝達装置である。エンジン12、TM用回転機MGM、及びTF用回転機MGFについては、特に区別しない場合は単に動力源PUという。特に、後述するトルクコンバータ48や自動変速機50へ動力を出力する、エンジン12及びTM用回転機MGMは、第1動力源PU1である。第1動力源PU1が備えるTM用回転機MGMは、第1回転機である。又、後述するトランスファ28に備えられたTF用回転機MGFは、第2回転機であって、第1動力源PU1に替えて或いは加えて動力源として用いられる第2動力源PU2である。
車両8は、車両用駆動装置10によって後輪16へ伝達されるトルクの一部を前輪14に分配することが可能な全輪駆動車両である。車両用駆動装置10は、後輪16のみにトルクを伝達する後輪駆動に加え、前輪14のみにトルクを伝達する前輪駆動も可能である。車両8は、前輪14と後輪16とを各々二輪備え、車輪を四輪備えた車両であるので、四輪駆動車両でもある。本実施例では、全輪駆動(=AWD)と四輪駆動(=4WD)とは同意である。又、後輪駆動と前輪駆動とは、各々、二輪駆動(=2WD)である。前輪14及び後輪16については、特に区別しない場合は単に駆動輪DWという。
エンジン12は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の内燃機関である。エンジン12は、後述する電子制御装置130によって、車両用駆動装置10に備えられたスロットルアクチュエータや燃料噴射装置や点火装置等を含むエンジン制御装置20が制御されることによりエンジン12の出力トルクであるエンジントルクTeが制御される。
TM用回転機MGM及びTF用回転機MGFは、各々、電力から機械的な動力を発生させる発動機としての機能及び機械的な動力から電力を発生させる発電機としての機能を有する回転電気機械であって、所謂モータジェネレータである。TM用回転機MGM及びTF用回転機MGFは、各々、車両用駆動装置10に備えられたインバータ22を介して、車両用駆動装置10に備えられたバッテリ24に接続されている。TM用回転機MGM及びTF用回転機MGFは、各々、後述する電子制御装置130によってインバータ22が制御されることにより、TM用回転機MGMの出力トルクであるMGMトルクTmgm及びTF用回転機MGFの出力トルクであるMGFトルクTmgfが制御される。MGMトルクTmgm及びMGFトルクTmgfは、各々、回転機が発動機として機能するときは力行トルク(モータトルクも同意)となり、回転機が発電機として機能するときは回生トルク(発電トルクも同意)となる。バッテリ24は、TM用回転機MGM及びTF用回転機MGFの各々に対して電力を授受する蓄電装置である。前記電力は、特に区別しない場合には電気エネルギーも同意である。前記動力は、特に区別しない場合には駆動力、トルク、及び力も同意である。
動力伝達装置18は、ハイブリッド用トランスミッション26(図中の「HEV用T/M」参照)と、トランスファ28(図中の「T/F」参照)と、フロントプロペラシャフト30と、リヤプロペラシャフト32と、フロントディファレンシャル34(図中の「FDiff」参照)と、リヤディファレンシャル36(図中の「RDiff」参照)と、左右一対のフロントドライブシャフト38と、左右一対のリヤドライブシャフト40と、を備えている。動力伝達装置18において、ハイブリッド用トランスミッション26を介して伝達された第1動力源PU1からの動力が、トランスファ28から、リヤプロペラシャフト32、リヤディファレンシャル36、リヤドライブシャフト40等を順次介して後輪16へ伝達される。又、動力伝達装置18において、トランスファ28に伝達された第1動力源PU1からのトルクの一部が前輪14側へ分配されると、その分配されたトルクが、フロントプロペラシャフト30、フロントディファレンシャル34、フロントドライブシャフト38等を順次介して前輪14へ伝達される。
ハイブリッド用トランスミッション26は、非回転部材であるトランスミッションケース42を備えている。トランスファ28は、トランスミッションケース42に連結された非回転部材であるトランスファケース44を備えている。TM用回転機MGMは、トランスミッションケース42内に設けられている。TF用回転機MGFは、トランスファケース44内に設けられている。
図2は、ハイブリッド用トランスミッション26の概略構成を説明する図である。図2において、ハイブリッド用トランスミッション26は、トランスミッションケース42内において共通の回転軸線CL1上に配設された、回転機連結軸46、トルクコンバータ48、及び自動変速機50などを備えている。ハイブリッド用トランスミッション26は、トルクコンバータ48を介して動力を駆動輪DWへ伝達する第1動力伝達経路PT1の一部を構成する。トルクコンバータ48及び自動変速機50は、回転軸線CL1に対して略対称的に構成されており、図2では回転軸線CL1に対して下半分が省略されている。回転軸線CL1は、エンジン12のクランク軸、そのクランク軸に連結された回転機連結軸46、自動変速機50の入力回転部材である変速機入力軸52、自動変速機50の出力回転部材である変速機出力軸54などの軸心である。
回転機連結軸46は、エンジン12とトルクコンバータ48とを連結する回転軸である。トルクコンバータ48は、回転機連結軸46と連結されたポンプ翼車48a、及び変速機入力軸52と連結されたタービン翼車48bを備えている。ポンプ翼車48aは、トルクコンバータ48の入力部材であって、第1動力源PU1が動力伝達可能に連結された入力側回転要素である。タービン翼車48bは、トルクコンバータ48の出力部材であって、動力伝達可能に駆動輪DWに連結された出力側回転要素である。TM用回転機MGMは、回転機連結軸46に動力伝達可能に連結されている、つまりポンプ翼車48aに動力伝達可能に連結されている。回転機連結軸46は、トルクコンバータ48の入力回転部材でもある。変速機入力軸52は、タービン翼車48bによって回転駆動されるタービン軸と一体的に形成されたトルクコンバータ48の出力回転部材でもある。トルクコンバータ48は、第1動力源PU1からの動力を流体を介して変速機入力軸52へ伝達する流体式伝動装置、つまり第1動力源PU1からの動力を流体を介してポンプ翼車48aからタービン翼車48bへ伝達する流体式伝動装置である。トルクコンバータ48は、ポンプ翼車48aとタービン翼車48bとを連結するロックアップクラッチLUを備えている。ロックアップクラッチLUは、トルクコンバータ48の入出力回転部材を連結する直結クラッチ、つまり公知のロックアップクラッチである。
ロックアップクラッチLUは、車両用駆動装置10に備えられた油圧制御回路60(図1参照)から供給される調圧された油圧であるLU油圧PRluによりロックアップクラッチLUのトルク容量であるLUトルクTluが変化させられることで、作動状態つまり制御状態が切り替えられる。油圧制御回路60は、後述する電子制御装置130により制御される。ロックアップクラッチLUの制御状態としては、ロックアップクラッチLUが完全に解放された状態である解放状態、ロックアップクラッチLUが滑りを伴って係合された状態であるスリップ状態、及びロックアップクラッチLUが完全に係合された状態である係合状態がある。ロックアップクラッチLUが解放状態とされることにより、トルクコンバータ48はトルク増幅作用が得られるトルクコンバータ状態とされる。又、ロックアップクラッチLUが係合状態とされることにより、トルクコンバータ48はポンプ翼車48a及びタービン翼車48bが一体回転させられるロックアップ状態とされる。
自動変速機50は、トルクコンバータ48とトランスファ28との間の動力伝達経路に介在させられている。変速機出力軸54は、トランスファ28と連結されている。自動変速機50は、第1動力源PU1からの動力をトランスファ28へ伝達する第1変速装置である。このように、トルクコンバータ48及び自動変速機50は、各々、第1動力源PU1からの動力をトランスファ28へ伝達する。
自動変速機50は、例えば第1遊星歯車装置56及び第2遊星歯車装置58の複数組の遊星歯車装置と、ワンウェイクラッチF1を含む、クラッチC1、クラッチC2、ブレーキB1、ブレーキB2の複数の係合装置とを備えている、公知の遊星歯車式の自動変速機である。以下、クラッチC1、クラッチC2、ブレーキB1、及びブレーキB2については、特に区別しない場合は単に係合装置CBという。
係合装置CBは、油圧アクチュエータにより押圧される多板式或いは単板式のクラッチやブレーキ、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る、公知の油圧式の摩擦係合装置である。係合装置CBは、各々、油圧制御回路60から供給される調圧された係合装置CBの各油圧であるCB油圧PRcbによりそれぞれのトルク容量であるCBトルクTcbが変化させられることで、係合状態や解放状態などの制御状態が切り替えられる。
自動変速機50は、第1遊星歯車装置56及び第2遊星歯車装置58の各回転要素が、直接的に或いは係合装置CBやワンウェイクラッチF1を介して間接的に、一部が互いに連結されたり、変速機入力軸52、トランスミッションケース42、或いは変速機出力軸54に連結されている。第1遊星歯車装置56の各回転要素は、サンギヤS1、キャリアCA1、リングギヤR1であり、第2遊星歯車装置58の各回転要素は、サンギヤS2、キャリアCA2、リングギヤR2である。
自動変速機50は、係合装置CBのうちの何れかの係合装置が係合されることによって、変速比(ギヤ比ともいう)γat(=AT入力回転速度Ni/AT出力回転速度No)が異なる複数の変速段(ギヤ段ともいう)のうちの何れかのギヤ段が形成される有段変速機である。自動変速機50は、後述する電子制御装置130によって、ドライバー(=運転者)のアクセル操作や車速V等に応じて形成されるギヤ段が切り替えられる。本実施例では、自動変速機50にて形成されるギヤ段をATギヤ段と称す。AT入力回転速度Niは、変速機入力軸52の回転速度であって、自動変速機50の入力回転速度であり、タービン翼車48bによって回転駆動されるタービン軸の回転速度であるタービン回転速度Ntと同値である。AT出力回転速度Noは、変速機出力軸54の回転速度であって、自動変速機50の出力回転速度である。
自動変速機50は、例えば図3の作動係合表に示すように、複数のATギヤ段として、AT1速ギヤ段(図中の「1st」)-AT4速ギヤ段(図中の「4th」)の4段の前進用のATギヤ段が形成される。AT1速ギヤ段の変速比γatが最も大きく、高速走行が可能なAT4速ギヤ段側であるハイ側のATギヤ段程、変速比γatが小さくなる。図3の作動係合表は、各ATギヤ段と係合装置CBの各制御状態との関係をまとめたものである。図3において、「○」は係合を、「△」はエンジンブレーキ時や自動変速機50のコーストダウンシフト時に係合を、空欄は解放を、それぞれ表している。自動変速機50においてATギヤ段が形成されると、自動変速機50は動力を伝達可能な状態つまり動力伝達可能状態とされる。自動変速機50のニュートラル状態(図中の「N」)は、自動変速機50が動力を伝達不能な状態つまり動力伝達不能状態であり、例えば係合装置CBが何れも解放状態とされて自動変速機50における動力伝達が遮断されることで実現される。又、自動変速機50は、車両8の後進走行時には、ニュートラル状態とされる(図中の「Rev」)。車両8の後進走行時には、例えばTF用回転機MGFから動力が出力される。
図4は、トランスファ28の概略構成を説明する図である。図4において、トランスファ28は、トランスファケース44内において共通の回転軸線CL1上に配設された、TF入力軸62、差動装置64、TF用クラッチCF1、TF用ブレーキBF1、第1出力軸66、中間軸68、第1噛合クラッチD1、第2噛合クラッチD2、及びドライブギヤ70などを備えている。差動装置64、TF用クラッチCF1、TF用ブレーキBF1、中間軸68、第1噛合クラッチD1、第2噛合クラッチD2、及びドライブギヤ70は、回転軸線CL1に対して略対称的に構成されており、図4では回転軸線CL1に対して下半分が省略されている。
又、トランスファ28は、トランスファケース44内において共通の回転軸線CL2上に配設された、第2出力軸72及びドリブンギヤ74などを備えている。ドリブンギヤ74は、回転軸線CL2に対して略対称的に構成されており、図4では回転軸線CL2に対して上半分が省略されている。回転軸線CL2は、第2出力軸72などの軸心である。
又、トランスファ28は、トランスファケース44内において、TF用回転機MGF、回転機連結ギヤ対76、及びチェーン78などを備えている。回転機連結ギヤ対76は、TF用回転機MGFのロータ軸80と一体的に回転するTF用回転機連結ギヤ76aと、TF用回転機連結ギヤ76aと常時噛み合うTF用カウンタギヤ76bと、から構成されている。チェーン78は、ドライブギヤ70とドリブンギヤ74との間を連結する部材である。
トランスファ28は、更に、トランスファケース44に固定された切替用アクチュエータ82を備えている(図1参照)。切替用アクチュエータ82は、第1噛合クラッチD1と第2噛合クラッチD2とを各々作動させる為のアクチュエータである。
TF用クラッチCF1及びTF用ブレーキBF1は、各々、油圧アクチュエータにより押圧される多板式或いは単板式の係合装置により構成される、公知の湿式の油圧式の摩擦係合装置である。TF用クラッチCF1は、油圧制御回路60から供給される調圧されたTF用クラッチCF1の油圧であるCF1油圧PRcf1によりTF用クラッチCF1のトルク容量であるCF1トルクTcf1が変化させられることで、係合状態や解放状態などの制御状態が切り替えられる。TF用ブレーキBF1もTF用クラッチCF1と同様に、油圧制御回路60から供給されるBF1油圧PRbf1によりBF1トルクTbf1が変化させられることで、係合状態や解放状態などの制御状態が切り替えられる。第1噛合クラッチD1及び第2噛合クラッチD2は、各々、公知の噛合式クラッチつまりドグクラッチである。第1噛合クラッチD1及び第2噛合クラッチD2は、各々、後述する電子制御装置130によって切替用アクチュエータ82が制御されることにより制御状態としての噛合い状態が切り替えられる。
TF入力軸62は、変速機出力軸54と動力伝達可能に連結されている。第1出力軸66は、リヤプロペラシャフト32と動力伝達可能に連結されている。第2出力軸72は、フロントプロペラシャフト30と動力伝達可能に連結されている。ドリブンギヤ74は、第2出力軸72に相対回転不能に固定されている。TF用カウンタギヤ76bは、中間軸68に相対回転不能に固定されている。
差動装置64は、シングルピニオン型の遊星歯車装置にて構成されており、サンギヤS、キャリアCA、及びリングギヤRを備えている。サンギヤSは、中間軸68に相対回転不能に固定されている。従って、サンギヤSには、回転機連結ギヤ対76を介してTF用回転機MGFが接続されている。キャリアCAは、ドライブギヤ70に連結されている。従って、キャリアCAには、ドライブギヤ70、チェーン78、及びドリブンギヤ74を介して第2出力軸72が接続されている。リングギヤRは、TF用ブレーキBF1を介して選択的にトランスファケース44に連結される。サンギヤSとキャリアCAとは、TF用クラッチCF1を介して選択的に連結される。TF用クラッチCF1は、サンギヤSとキャリアCAとを選択的に接続する第1係合装置である。TF用ブレーキBF1は、リングギヤRをトランスファケース44に選択的に接続する第2係合装置である。
第1噛合クラッチD1は、第1噛合歯a1、第2噛合歯a2、第3噛合歯a3、及び第1スリーブd1sを備えている。第1噛合歯a1は、TF入力軸62に相対回転不能に固定されている。第2噛合歯a2は、第1出力軸66に相対回転不能に固定されている。第3噛合歯a3は、中間軸68に相対回転不能に固定されている。第1スリーブd1sは、第1噛合歯a1、第2噛合歯a2、及び第3噛合歯a3の各々に対して回転軸線CL1方向に相対移動可能に設けられている。回転軸線CL1方向は、回転軸線CL1と平行な方向である。第1スリーブd1sは、第1噛合歯a1、第2噛合歯a2、及び第3噛合歯a3の各々に対して相対回転不能に噛み合うことが可能な内周歯が形成されている。第1スリーブd1sは、切替用アクチュエータ82によって回転軸線CL1方向に移動させられることによって、第1噛合歯a1、第2噛合歯a2、及び第3噛合歯a3の各々に対する噛合い状態が形成させられたり、その噛合い状態が解除させられる。第1噛合クラッチD1の第1状態[1]は、第1スリーブd1sが第1噛合歯a1及び第2噛合歯a2と各々噛み合わされたことによって第1噛合歯a1と第2噛合歯a2とが結合された状態を示している。第1噛合クラッチD1の第2状態[2]は、第1スリーブd1sが第1噛合歯a1及び第3噛合歯a3と各々噛み合わされたことによって第1噛合歯a1と第3噛合歯a3とが結合された状態を示している。尚、図4では、便宜上、第1スリーブd1sを各状態に合わせて複数図示している。
第2噛合クラッチD2は、第4噛合歯a4、第5噛合歯a5、第6噛合歯a6、及び第2スリーブd2sを備えている。第4噛合歯a4は、リングギヤRに連結されている。第5噛合歯a5は、キャリアCAに連結されている。第6噛合歯a6は、第1出力軸66に相対回転不能に固定されている。第2スリーブd2sは、第4噛合歯a4、第5噛合歯a5、及び第6噛合歯a6の各々に対して回転軸線CL1方向に相対移動可能に設けられている。第2スリーブd2sは、第4噛合歯a4、第5噛合歯a5、及び第6噛合歯a6の各々に対して相対回転不能に噛み合うことが可能な内周歯が形成されている。第2スリーブd2sは、切替用アクチュエータ82によって回転軸線CL1方向に移動させられることによって、第4噛合歯a4、第5噛合歯a5、及び第6噛合歯a6の各々に対する噛合い状態が形成させられたり、その噛合い状態が解除させられる。第2噛合クラッチD2の第1状態[1]は、第2スリーブd2sが第4噛合歯a4、第5噛合歯a5、及び第6噛合歯a6の何れとも噛み合わされていないことによって第4噛合歯a4、第5噛合歯a5、及び第6噛合歯a6の何れの間も結合されていないニュートラル状態を示している。第2噛合クラッチD2の第2状態[2]は、第2スリーブd2sが第4噛合歯a4及び第6噛合歯a6と各々噛み合わされたことによって第4噛合歯a4と第6噛合歯a6とが結合された状態を示している。第2噛合クラッチD2の第3状態[3]は、第2スリーブd2sが第5噛合歯a5及び第6噛合歯a6と各々噛み合わされたことによって第5噛合歯a5と第6噛合歯a6とが結合された状態を示している。尚、図4では、便宜上、第2スリーブd2sを各状態に合わせて複数図示している。
トランスファ28において、リングギヤRには、第2噛合クラッチD2の第2状態[2]を介して第1出力軸66が接続されている。第2出力軸72には、第2噛合クラッチD2の第3状態[3]を介して第1出力軸66が接続されている。第2噛合クラッチD2の第2状態[2]は、第1出力軸66がリングギヤRに接続された第1接続状態である。第2噛合クラッチD2の第3状態[3]は、第1出力軸66が第2出力軸72に接続された第2接続状態である。第2噛合クラッチD2の第1状態[1]は、第1出力軸66がリングギヤR及び第2出力軸72の何れにも接続されない切断状態である。第2噛合クラッチD2は、第1接続状態と第2接続状態と切断状態とに切り替えられる断接装置である。
図5は、トランスファ28における各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。図5において、トランスファ28を構成する差動装置64の3つの回転要素に対応する3本の縦線Y1、Y2、Y3は、左側から順に第1回転要素RE1に対応するサンギヤSの回転速度、第2回転要素RE2に対応するキャリアCAの回転速度、第3回転要素RE3に対応するリングギヤRの回転速度、をそれぞれ表す軸である。縦線Y1よりも左側に示した縦線Y0は、差動装置64が有する3つの回転要素とは別の回転要素である入出力回転要素REIOに対応する第1出力軸66の回転速度を表す軸である。
図5の共線図を用いて表現すれば、トランスファ28において、入出力回転要素REIOは、第1噛合クラッチD1(第1状態[1]参照)を介してTF入力軸62に選択的に連結されると共にリヤプロペラシャフト32に連結されている。TF入力軸62は、ハイブリッド用トランスミッション26を介してエンジン12を含む第1動力源PU1が動力伝達可能に連結されている。又、差動装置64において、第1回転要素RE1はTF用回転機MGFが動力伝達可能に連結されていると共に第1噛合クラッチD1(第2状態[2]参照)を介してTF入力軸62に選択的に連結され、第2回転要素RE2は第2出力軸72つまりフロントプロペラシャフト30に連結されていると共に第2噛合クラッチD2(第3状態[3]参照)を介して第1出力軸66つまりリヤプロペラシャフト32に選択的に連結され、第3回転要素RE3は第2噛合クラッチD2(第2状態[2]参照)を介して第1出力軸66に選択的に連結されると共にTF用ブレーキBF1を介してトランスファケース44に選択的に連結される。又、第1回転要素RE1と第2回転要素RE2とはTF用クラッチCF1を介して選択的に連結される。差動装置64では、直線Lcdにより、第1回転要素RE1、第2回転要素RE2、及び第3回転要素RE3の相互の回転速度の関係が示される。第1出力軸66は、第1動力源PU1からの動力がトルクコンバータ48を介して入力され、且つ、後輪16に動力を出力する出力軸である。つまり、第1出力軸66は、自動変速機50を含む第1動力伝達経路PT1を介して入力されたトルクコンバータ48のタービン翼車48bからの動力を後輪16に出力する出力軸である。第2出力軸72は、前輪14に動力を出力する出力軸である。
差動装置64において、TF用クラッチCF1の係合状態且つTF用ブレーキBF1の解放状態では、第1回転要素RE1、第2回転要素RE2、及び第3回転要素RE3が一体的に回転させられる。一方で、差動装置64において、TF用クラッチCF1の解放状態且つTF用ブレーキBF1の係合状態では、第2回転要素RE2の回転速度が第1回転要素RE1の回転速度に対して減速させられる。トランスファ28は、トランスファ28の一部を構成する差動装置64と、TF用クラッチCF1と、TF用ブレーキBF1と、を備えた変速装置83(図4参照)を含んでいる。
変速装置83は、TF用回転機MGFの回転を変速して出力する第2変速装置である。変速装置83は、TF用クラッチCF1が係合状態とされることによるハイギヤ段と、TF用ブレーキBF1が係合状態とされることによるローギヤ段と、が選択的に形成される変速機として機能する。変速装置83のハイギヤ段は、変速比(=第1回転要素RE1の回転速度/第2回転要素RE2の回転速度)が比較的小さい高車速側のギヤ段であり、変速装置83のローギヤ段は、変速比が比較的大きい低車速側のギヤ段である。見方を換えれば、変速装置83は、第1動力伝達経路PT1とは異なる第2動力伝達経路PT2の一部を構成する。つまり、第2動力伝達経路PT2には、変速装置83が設けられている。TF用回転機MGFは、第2動力伝達経路PT2を介して前輪14及び第1出力軸66のうちの少なくとも一方に動力伝達可能に連結された回転機である。
又、差動装置64は、TF用クラッチCF1及びTF用ブレーキBF1が何れも解放状態とされると、差動作用を働かせることが可能である。従って、差動装置64は、センターディファレンシャルとして機能する。この際、トランスファ28において、第1噛合クラッチD1が第1状態[1]であり且つ第2噛合クラッチD2が第2状態[2]であると、差動装置64は、第3回転要素RE3に入力された第1動力源PU1からのトルクを、第1回転要素RE1に連結されたTF用回転機MGFの反力トルクにより第2回転要素RE2に分配することが可能である。又、差動装置64は、TF用回転機MGFの反力トルクを作用させることに替えて、TF用クラッチCF1をスリップ状態として差動装置64の差動作用を制限することにより、第3回転要素RE3に入力された第1動力源PU1からのトルクを第2回転要素RE2に分配することが可能である。このように、トランスファ28は、第1出力軸66に入力された第1動力源PU1からのトルクの一部を第2出力軸72に分配するトルク分配装置である。これにより、トランスファ28では、前輪14と後輪16とにトルクを分配することが可能となる。尚、トランスファ28において第2噛合クラッチD2が第3状態[3]とされる場合には、差動装置64は、センターディファレンシャルとしての機能が働かないデフロック状態とされる。
図6は、トランスファ28において成立させられる各モードとトランスファ28における各係合装置の制御状態との関係を説明する作動係合表である。図6において、「○」は係合又は噛合歯の相互間の結合を、空欄は解放を、それぞれ表している。尚、「(○)」は、第1噛合クラッチD1を解放状態とすることが可能である場合に、空欄となっても良いことを表している。
番号m1の「EV(FF)ハイ」モード、及び、番号m2の「EV(FF)ロー」モードは、TF用クラッチCF1及びTF用ブレーキBF1のうちの何れか一方のみが係合状態とされると共に第1噛合クラッチD1が第1状態[1]とされ且つ第2噛合クラッチD2が第1状態[1]とされることで実現させられる。「EV(FF)ハイ」モード及び「EV(FF)ロー」モードは、各々、例えばTF用回転機MGFのみを動力源として走行するモータ走行(=BEV走行)が可能なトランスファモータモード(=TrEVモード)である。第2噛合クラッチD2が第1状態[1]とされることによって、第4噛合歯a4、第5噛合歯a5、及び第6噛合歯a6の相互間の結合はニュートラル状態(図中「N」参照)とされるので、差動装置64は後輪16との間の動力伝達経路が切断される。この状態で、TF用クラッチCF1の係合状態によるハイギヤ段又はTF用ブレーキBF1の係合状態によるローギヤ段が形成された変速装置83において、TF用回転機MGFからの動力が前輪14側へ伝達される。従って、本実施例のBEV走行は、前輪駆動走行にて実現させられる。TrEVモードでは、例えば第1噛合クラッチD1が第1状態[1]の場合、自動変速機50がニュートラル状態とされることで、エンジン12の引き摺りをなくすことができる。或いは、第1噛合クラッチD1を解放状態とすることが可能であるなら、TrEVモードでは、例えば第1噛合クラッチD1が解放状態とされることによって、自動変速機50の状態に拘わらず、自動変速機50やエンジン12の引き摺りをなくすことができる。又、「EV(FF)ハイ」モード及び「EV(FF)ロー」モードにおける各々のTrEVモードでは、第1動力伝達経路PT1が動力伝達可能状態とされることで第1動力源PU1からの動力を後輪16へ伝達することが可能であるので、少なくともエンジン12を動力源として走行するエンジン走行つまりハイブリッド走行(=HEV走行)が可能である。このエンジン走行では、例えばパラレルハイブリッド走行によるAWD走行、或いは第1動力源PU1からの動力のみによる後輪駆動走行が可能である。
番号m3の「H4_トルクスプリット」モードは、TF用クラッチCF1及びTF用ブレーキBF1が何れも解放状態とされると共に第1噛合クラッチD1が第1状態[1]とされ且つ第2噛合クラッチD2が第2状態[2]とされることで実現させられる。「H4_トルクスプリット」モードは、例えば変速装置83がハイギヤ段と同等の状態で、第1出力軸66から差動装置64へ伝達された第1動力源PU1からのトルクをTF用回転機MGFの反力トルクによってサンギヤSにて受け持つことにより、TF用回転機MGFの反力トルクに応じた所望する任意の比率で前輪14と後輪16とにトルクを分配するモードである。トランスファ28における「H4_トルクスプリット」モードでは、TF用回転機MGFは力行させられる。
番号m4の「H4_LSD」モードは、TF用ブレーキBF1が解放状態とされると共に第1噛合クラッチD1が第1状態[1]とされ且つ第2噛合クラッチD2が第2状態[2]とされた状態で、TF用クラッチCF1がスリップ状態に制御されることで実現させられる。「H4_LSD」モードは、「H4_トルクスプリット」モードにおけるTF用回転機MGFの反力トルクの作用に替えて、TF用クラッチCF1のスリップ状態による差動装置64の差動作用の制限により、TF用クラッチCF1のトルク容量に応じた所望する任意の比率で前輪14と後輪16とにトルクを分配するモードである。
番号m5の「H4_Lock」モードは、TF用クラッチCF1及びTF用ブレーキBF1が何れも解放状態とされると共に第1噛合クラッチD1が第1状態[1]とされ且つ第2噛合クラッチD2が第3状態[3]とされることで実現させられる。「H4_Lock」モードは、差動装置64がデフロック状態とされた状態で、第1出力軸66へ伝達された第1動力源PU1からのトルクを前輪14と後輪16とに分配するモードである。「H4_Lock」モードでは、例えばTF用クラッチCF1が係合状態とされることで、TF用回転機MGFからの動力を駆動トルクTrに加えることが可能である。
番号m6の「L4_Lock」モードは、TF用クラッチCF1が解放状態とされ且つTF用ブレーキBF1が係合状態とされると共に第1噛合クラッチD1が第2状態[2]とされ且つ第2噛合クラッチD2が第3状態[3]とされることで実現させられる。「L4_Lock」モードは、差動装置64がデフロック状態とされ且つ変速装置83がローギヤ段とされた状態で、差動装置64のサンギヤSへ伝達された第1動力源PU1からのトルクを前輪14と後輪16とに分配するモードである。「L4_Lock」モードでは、TF用回転機MGFからの動力を駆動トルクTrに加えることが可能である。
図1に戻り、車両用駆動装置10は、機械式のオイルポンプであるMOP84、電動式のオイルポンプであるEOP86、ポンプ用モータ88等を備えている。MOP84は、回転機連結軸46に連結されており(図2参照)、第1動力源PU1により回転駆動させられて動力伝達装置18にて用いられる作動油OILを吐出する。ポンプ用モータ88は、EOP86を回転駆動する為のEOP86専用のモータである。EOP86は、ポンプ用モータ88により回転駆動させられて作動油OILを吐出する。MOP84やEOP86が吐出した作動油OILは、油圧制御回路60へ供給される。油圧制御回路60は、MOP84及び/又はEOP86が吐出した作動油OILを元にして各々調圧した、LU油圧PRlu、CB油圧PRcb、CF1油圧PRcf1、BF1油圧PRbf1などを供給する。
車両用駆動装置10は、動力源PU及びトランスファ28などを制御する制御装置を含むコントローラとしての電子制御装置130を備えている。図1は、電子制御装置130の入出力系統を示す図であり、又、電子制御装置130による制御機能の要部を説明する機能ブロック図である。電子制御装置130は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに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車両用駆動装置10の各種制御を実行する。電子制御装置130は、必要に応じてエンジン制御用、変速制御用等の各コンピュータを含んで構成される。
電子制御装置130には、車両用駆動装置10に備えられた各種センサ等(例えばエンジン回転速度センサ90、MGM回転速度センサ92、タービン回転速度センサ94、AT出力回転速度センサ96、車速センサ98、MGF回転速度センサ100、MGF温度センサ101、アクセル開度センサ102、スロットル弁開度センサ104、ブレーキペダルセンサ106、シフトポジションセンサ108、加速度センサ110、ヨーレートセンサ112、ステアリングセンサ114、バッテリセンサ116、油温センサ118、デフロック選択スイッチ120、ローギヤ選択スイッチ122、車重センサ124など)による検出値に基づく各種信号等(例えばエンジン12の回転速度であるエンジン回転速度Ne、TM用回転機MGMの回転速度であるMGM回転速度Nmgm、AT入力回転速度Niと同値であるタービン回転速度Nt、AT出力回転速度No、車速Vに対応する第1出力軸66の回転速度であるTF出力回転速度Nof、TF用回転機MGFの回転速度であるMGF回転速度Nmgf、TF用回転機MGFの温度であるMGF温度THmgf、運転者の加速操作の大きさを表す運転者のアクセル操作量であるアクセル開度θacc、電子スロットル弁の開度であるスロットル弁開度θth、ホイールブレーキを作動させる為のブレーキペダルが運転者によって操作されている状態を示す信号であるブレーキオン信号Bon、車両8に備えられたシフトレバーの操作位置を示すシフト操作ポジションPOSsh、車両8の前後加速度Gx及び左右加速度Gy、車両8の鉛直軸まわりの回転角速度であるヨーレートRyaw、車両8に備えられたステアリングホイールの操舵角度θsw及び操舵方向Dsw、バッテリ24のバッテリ温度THbatやバッテリ充放電電流Ibatやバッテリ電圧Vbat、作動油OILの温度である作動油温THoil、運転者によって「H4_Lock」モード又は「L4_Lock」モードが選択されたことを示す信号であるロックモードオン信号LOCKon、運転者によって変速装置83のローギヤ段が選択されたことを示す信号であるローギヤオン信号LOWon、車両8の重量である車重WTvなど)が、それぞれ供給される。
デフロック選択スイッチ120、ローギヤ選択スイッチ122は、例えば運転席の近傍に設けられている。デフロック選択スイッチ120は、トランスファ28において差動装置64をデフロック状態とするときに運転者によりオン状態へ操作されるスイッチである。ローギヤ選択スイッチ122は、トランスファ28において「H4_Lock」モードが成立させられているときに変速装置83をローギヤ段とするときに運転者によりオン状態へ操作されるスイッチである。
電子制御装置130からは、車両8に備えられた各装置(例えばエンジン制御装置20、インバータ22、油圧制御回路60、切替用アクチュエータ82、ポンプ用モータ88、ホイールブレーキ装置126、情報報知装置128など)に各種指令信号(例えばエンジン12を制御する為のエンジン制御指令信号Se、TM用回転機MGMを制御する為のMGM制御指令信号Smgm、TF用回転機MGFを制御する為のMGF制御指令信号Smgf、ロックアップクラッチLUの制御状態を制御する為の油圧制御指令信号Slu、自動変速機50の制御に関わる係合装置CBの制御状態を制御する為の油圧制御指令信号Sat、トランスファ28の制御に関わるTF用クラッチCF1及びTF用ブレーキBF1の各々の制御状態を制御する為の油圧制御指令信号Scbf、トランスファ28の制御に関わる第1噛合クラッチD1及び第2噛合クラッチD2を各々作動させる為のトランスファ制御指令信号Stf、EOP86を制御する為のEOP制御指令信号Seop、ホイールブレーキによる制動力を制御する為のブレーキ制御指令信号Sb、運転者に各種情報の報知を行う為の情報報知制御指令信号Sinfなど)が、それぞれ出力される。
電子制御装置130は、車両用駆動装置10における各種制御を実現する為に、変速機制御手段すなわち変速機制御部132、ハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部134、及び駆動状態制御手段すなわち駆動状態制御部136を備えている。
変速機制御部132は、例えば図7に示すようなATギヤ段変速マップを用いて自動変速機50の変速判断を行い、必要に応じて自動変速機50の変速制御を実行する為の油圧制御指令信号Satを油圧制御回路60へ出力する。前記ATギヤ段変速マップは、予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された関係すなわち予め定められた関係である。前記ATギヤ段変速マップは、例えば車速V及び要求駆動トルクTrdemを変数とする二次元座標上に、自動変速機50の変速が判断される為の変速線を有する所定の関係である。前記ATギヤ段変速マップでは、車速Vに替えてAT出力回転速度Noなどを用いても良いし、又、要求駆動トルクTrdemに替えて要求駆動力Frdemやアクセル開度θaccやスロットル弁開度θthなどを用いても良い。前記ATギヤ段変速マップにおける各変速線は、実線に示すようなアップシフトが判断される為のアップシフト線、及び破線に示すようなダウンシフトが判断される為のダウンシフト線である。
ハイブリッド制御部134は、エンジン12の作動を制御するエンジン制御手段すなわちエンジン制御部134aとしての機能と、インバータ22を介してTM用回転機MGM及びTF用回転機MGFの作動を制御する回転機制御手段すなわち回転機制御部134bとしての機能とを含んでおり、それらの制御機能によりエンジン12、TM用回転機MGM、及びTF用回転機MGFによるハイブリッド駆動制御等を実行する。
ハイブリッド制御部134は、予め定められた関係である例えば駆動要求量マップにアクセル開度θacc及び車速Vを適用することで、運転者による車両8に要求される駆動要求量DEMを算出する。駆動要求量DEMは、例えば駆動輪DWにおける要求駆動トルクTrdem[Nm]である。駆動要求量DEMとしては、駆動輪DWにおける要求駆動力Frdem[N]、駆動輪DWにおける要求駆動パワーPrdem[W]、変速機出力軸54における要求AT出力トルク等を用いることもできる。要求駆動トルクTrdemは、見方を換えれば指令出力時の車速Vにおける要求駆動パワーPrdemである。駆動要求量DEMの算出では、車速Vに替えてTF出力回転速度Nofなどを用いても良い。
ハイブリッド制御部134は、伝達損失、補機負荷、自動変速機50の変速比γat、バッテリ24の充電可能電力Winや放電可能電力Wout等を考慮して、要求駆動パワーPrdemを実現するように、エンジン制御指令信号Se、MGM制御指令信号Smgm、及びMGF制御指令信号Smgfを出力する。エンジン制御指令信号Seは、例えば指令出力時のエンジン回転速度NeにおけるエンジントルクTeを出力するエンジンパワーPeの要求値である要求エンジンパワーPedemを実現する為の指令値である。エンジンパワーPeは、エンジン12の出力[W]すなわちパワーである。MGM制御指令信号Smgmは、例えば指令出力時のMGM回転速度NmgmにおけるMGMトルクTmgmを出力するTM用回転機MGMの消費電力Wcmgm又は発電電力Wgmgmの指令値である。MGF制御指令信号Smgfは、例えば指令出力時のMGF回転速度NmgfにおけるMGFトルクTmgfを出力するTF用回転機MGFの消費電力Wcmgf又は発電電力Wgmgfの指令値である。
バッテリ24の充電可能電力Winは、バッテリ24の入力電力の制限を規定する入力可能な最大電力であり、バッテリ24の入力制限を示している。バッテリ24の放電可能電力Woutは、バッテリ24の出力電力の制限を規定する出力可能な最大電力であり、バッテリ24の出力制限を示している。バッテリ24の充電可能電力Winや放電可能電力Woutは、例えばバッテリ温度THbat及びバッテリ24の充電状態値SOC[%]に基づいて電子制御装置130により算出される。バッテリ24の充電状態値SOCは、バッテリ24の充電量に相当する充電状態を示す値であり、例えばバッテリ充放電電流Ibat及びバッテリ電圧Vbatなどに基づいて電子制御装置130により算出される。
ハイブリッド制御部134は、要求駆動パワーPrdemが予め定められた閾値よりも小さなモータ駆動領域にある場合には、車両8を駆動する駆動モードとして、BEV駆動モードを成立させる。一方で、ハイブリッド制御部134は、要求駆動パワーPrdemが予め定められた閾値以上となるエンジン駆動領域にある場合には、駆動モードとして、HEV駆動モードを成立させる。BEV駆動モードは、第1動力源PU1の運転を停止した状態で、TF用回転機MGFを第2動力源PU2として用いる、BEV走行が可能な回転機駆動モードである。HEV駆動モードは、少なくともエンジン12を第1動力源PU1として用いる、エンジン走行が可能なハイブリッド駆動モードである。図7の一点鎖線Aは、エンジン駆動領域とモータ駆動領域との境界線である。この図7の一点鎖線Aに示すような境界線を有する予め定められた関係は、車速V及び要求駆動トルクTrdemを変数とする二次元座標で構成された駆動領域切替マップの一例である。尚、図7では、便宜上、この駆動領域切替マップをATギヤ段変速マップと共に示している。
ハイブリッド制御部134は、要求駆動パワーPrdemがモータ駆動領域にあるときであっても、バッテリ24の充電状態値SOCが予め定められたエンジン始動閾値未満となる場合やエンジン12の暖機が必要な場合などには、HEV駆動モードを成立させる。見方を換えれば、バッテリ24の充電状態値SOCが前記エンジン始動閾値未満となる場合やエンジン12の暖機が必要な場合は、前記駆動領域切替マップにおけるモータ駆動領域が無くなる。前記エンジン始動閾値は、エンジン12を自動的に始動してバッテリ24を充電する必要がある充電状態値SOCであることを判断する為の予め定められた閾値である。
駆動状態制御部136は、例えば車速V、アクセル開度θacc、ブレーキオン信号Bon、シフト操作ポジションPOSsh、前後加速度Gx及び左右加速度Gy、ヨーレートRyaw、操舵角度θsw及び操舵方向Dsw、ロックモードオン信号LOCKon、ローギヤオン信号LOWonなどに基づいて、トランスファ28における各モード(図6参照)のうちの何れのモードを成立させるかを判断し、その判断したモードを成立させる為の各種制御指令信号を出力する。前記各種制御指令信号は、例えばTF用クラッチCF1及びTF用ブレーキBF1に対する油圧制御指令信号Scbf、第1噛合クラッチD1及び第2噛合クラッチD2に対するトランスファ制御指令信号Stfである。
駆動状態制御部136は、BEV駆動モードでは、例えば比較的低車速領域においてTF用ブレーキBF1を係合状態とすると共にTF用クラッチCF1を解放状態として変速装置83においてローギヤ段を形成する一方で、比較的高車速領域においてTF用ブレーキBF1を解放状態とすると共にTF用クラッチCF1を係合状態として変速装置83においてハイギヤ段を形成する。駆動状態制御部136は、BEV駆動モードでは、例えば比較的高駆動要求領域において変速装置83のローギヤ段を形成する一方で、比較的低駆動要求領域において変速装置83のハイギヤ段を形成する。つまり、駆動状態制御部136は、BEV駆動モードでは、例えば比較的低車速領域又は比較的高駆動要求領域において「EV(FF)ロー」モードを成立させる一方で、比較的高車速領域又は比較的低駆動要求領域において「EV(FF)ハイ」モードを成立させる。駆動状態制御部136は、車速Vに応じて、又は、駆動要求量DEM例えば要求駆動トルクTrdemに応じて、変速装置83の変速比を制御する。
駆動状態制御部136は、「H4_トルクスプリット」モードや「H4_LSD」モードでは、例えば車速センサ98、加速度センサ110、ヨーレートセンサ112などの各種センサによる各種信号に基づいて車両8の走行状態を判断し、その判断した走行状態に応じたトルク分配比Rxの目標値を設定する。トルク分配比Rxは、前輪14と後輪16とに分配する動力源PUからのトルクの割合である。トルク分配比Rxは、例えば動力源PUから後輪16及び前輪14に伝達される総トルクに対する後輪16に伝達されるトルクの割合、すなわち後輪側分配率Xrで表すことができる。又は、トルク分配比Rxは、例えば動力源PUから後輪16及び前輪14に伝達される総トルクに対する前輪14に伝達されるトルクの割合、すなわち前輪側分配率Xf(=1-Xr)で表すことができる。
駆動状態制御部136は、「H4_トルクスプリット」モードでは、TF用回転機MGFによる反力トルクを生じさせるMGFトルクTmgfを調節することによって後輪側分配率Xrが目標値となるようにTF用回転機MGFを制御する為のMGF制御指令信号Smgfを出力する。MGFトルクTmgfが大きくされる程、後輪側分配率Xrが小さくされる、すなわち前輪側分配率Xfが大きくされる。駆動状態制御部136は、「H4_LSD」モードでは、TF用クラッチCF1のトルク容量を調節することによって後輪側分配率Xrが目標値となるようにTF用クラッチCF1のスリップ状態を制御する為の油圧制御指令信号Scbfを出力する。TF用クラッチCF1のトルク容量が大きくされる程、後輪側分配率Xrが小さくされる。
駆動状態制御部136は、「H4_トルクスプリット」モードや「H4_LSD」モードにおいて、運転者によりデフロック選択スイッチ120がオン状態へ操作された場合に、「H4_Lock」モードを成立させる。駆動状態制御部136は、「H4_Lock」モードにおいて、車両8の停止時であって、運転者によりローギヤ選択スイッチ122がオン状態へ操作された場合に、「L4_Lock」モードを成立させる。
ここで、車両用駆動装置10において、エンジン運転点PNTengを無段変速機のように変更できることを図8を用いて説明する。エンジン運転点PNTengは、エンジン回転速度NeとエンジントルクTeとで表されるエンジン12の運転点つまり動作点である。
図8において、二点鎖線で示される等パワー線Lpeは、各々、アクセル開度θacc等に応じて算出された要求駆動パワーPrdemを実現する為の要求エンジンパワーPedemの一例を示している。要求エンジンパワーPedemは、アクセル操作等の運転者操作によって要求されるエンジンパワーPeである。一方で、破線L01は、便宜上、エンジン回転速度Ne及びエンジントルクTeを変数とする二次元座標上に、トルクコンバータ48の速度比e(=Nt/Np)に応じてポンプ翼車48aに生じるトルクであるポンプトルクTpの一例を示したものである。ポンプ回転速度Npは、ポンプ翼車48aの回転速度であって、エンジン回転速度Neと同値である。ポンプトルクTpは、一定のタービン回転速度Ntの下では、破線L01のような、ハード要件で決まるエンジン回転速度Neとの関係が示される。そして、要求エンジンパワーPedemが例えば二点鎖線L02であるときには、エンジン運転点PNTengは、破線L01と二点鎖線L02とが重なる点である所謂カップリング点P01に自然と決められる。
カップリング点P01に対して、例えばエンジンパワーPeの一部を用いてTM用回転機MGMを発電動作させることで、要求エンジンパワーPedemを変えないままで、エンジン運転点PNTengを例えば実線L03で示される燃費最適線Lfl上の燃費最適点P02に変更することができる。燃費最適線Lflは、エンジン12の燃費が最も良くなる、エンジン回転速度NeとエンジントルクTeとの関係を表す予め定められたエンジン12の動作曲線であって、エンジン12の燃費向上に最適なエンジン運転点PNTengとして予め定められた燃費最適点の連なりである。車両用駆動装置10では、エンジントルクTeとMGMトルクTmgmとの和がポンプトルクTpと釣り合うように、すなわち「Tp=Te+Tmgm(図8のTmgmは負の値)」という関係が成立するように、MGMトルクTmgmが調節されることで、エンジン運転点PNTengをタービン回転速度Ntに拘束されることなく任意に変化させることが可能である。MGMトルクTmgmが負の値となる場合には、つまりTM用回転機MGMを発電動作させる場合には、TM用回転機MGMによって発電された電力は、基本的にはTF用回転機MGFに供給されてTF用回転機MGFによって機械的な動力に変換される。車両用駆動装置10は、エンジンパワーPeの動力伝達経路として、TM用回転機MGMとTF用回転機MGFとの間での電力授受により電気的に動力が伝達される電気経路である電気パスと、トルクコンバータ48を介して機械的に動力が伝達される機械経路である機械式パスと、を備えている。車両用駆動装置10では、TM用回転機MGMとTF用回転機MGFとを使って電気式無段変速機が形成される。
ハイブリッド制御部134は、TM用回転機MGMとTF用回転機MGFとの間で電力の授受がなされる電気パスにおける電力の大きさである電気パス量Ppse[W]を調整することによってエンジン運転点PNTengを制御する。電気パス量Ppseは、例えばMGMトルクTmgmとMGM回転速度Nmgmとの積である。
ハイブリッド制御部134は、エンジン運転点PNTengを目標運転点PNTtgtとする為の電気パス量Ppseである目標電気パス量Ppsetgtを求める。目標運転点PNTtgtは、例えば燃費最適点であり、要求エンジンパワーPedemが二点鎖線L02であるときには燃費最適点P02である(図8参照)。目標電気パス量Ppsetgtは、エンジン運転点PNTengをカップリング点から燃費最適点に変更するときのMGMトルクTmgmと、燃費最適点におけるエンジン回転速度NeつまりMGM回転速度Nmgmと、の積である。ハイブリッド制御部134は、TM用回転機MGMからTF用回転機MGFへの電気パス量Ppseが目標電気パス量Ppsetgtとなるように、MGMトルクTmgmを制御すると共にTF用回転機MGFを駆動する。これにより、同じエンジンパワーPeでも、エンジン12の燃焼効率が良くなり、エンジン12の燃費を向上させることができる。
ところで、例えば要求駆動パワーPrdemがモータ駆動領域にあるときであっても、TF用回転機MGFが極低回転状態又は回転停止状態とされて特定の相に電流が流れ続ける状態、所謂単相ロックの状態において、流れる電流が大きいと、TF用回転機MGFやインバータ22といった機器が過熱し、TF用回転機MGFやインバータ22の耐久性が低下する可能性がある。例えば、駆動モードがBEV駆動モードであって、車両8が登坂路にあるときや段差に乗り上げるときなどでは、車両8の極低速状態又は停止状態において要求駆動トルクTrdemが大きくされ、TF用回転機MGFには単相ロックの状態において大きな電流が流されることになり、TF用回転機MGFなどの機器が過熱し、耐久性が低下する可能性がある。
そこで、電子制御装置130は、BEV駆動モードにおいてTF用回転機MGFが単相ロックの状態であるときには、所定要求量DEMfまでの駆動要求量DEMについてはTF用回転機MGFに受け持たせつつ、所定要求量DEMfを超えた分の駆動要求量DEMについては第1動力源PU1に受け持たせる。
具体的には、電子制御装置130は、駆動モードがBEV駆動モードであり、且つ、車両8が所定車速Vf以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、駆動要求量DEMが所定要求量DEMfよりも大きいと判定した場合には、ロックアップクラッチLUを係合状態とすると共に、自動変速機50を動力伝達可能状態とし、すなわち第1動力伝達経路PT1を動力伝達可能状態とし、第1動力源PU1から動力を第1出力軸66に出力させる。所定車速Vfは、例えばTF用回転機MGFが単相ロックの状態となる車速Vの上限値として予め定められた閾値である。所定要求量DEMfは、例えばTF用回転機MGFやインバータ22といった機器の過熱が問題となる大きな電流がTF用回転機MGFに流される駆動要求量DEMであることを判定する為の予め定められた閾値である。駆動要求量DEMが要求駆動トルクTrdemであるときは、所定要求量DEMfは所定要求駆動トルクTAである。
より具体的には、ハイブリッド制御部134は、駆動モードがBEV駆動モードであるか否かを判定する。特には、TF用回転機MGFやインバータ22といった機器の過熱が問題となり易い状況は、要求駆動トルクTrdemが大きいときであり、例えば「EV(FF)ロー」モードでの走行中である。見方を換えれば、要求駆動トルクTrdemを実現する為のMGFトルクTmgfが「EV(FF)ハイ」モードに比べて小さくされる「EV(FF)ロー」モードとされている状況でも、TF用回転機MGFやインバータ22といった機器の過熱が問題となり易い状況かを判定する。変速装置83は、駆動要求量DEMが所定要求量DEMfよりも大きいときには、制御可能な変速比範囲のうちの低車速側の変速比つまりローギヤ段とされている。ハイブリッド制御部134は、「EV(FF)ロー」モードでの走行中であるか否かを判定する。
ハイブリッド制御部134は、「EV(FF)ロー」モードでの走行中であると判定した場合には、車両8が所定車速Vf以下の極低速状態又は停止状態にあるか否かを判定する。
ハイブリッド制御部134は、「EV(FF)ロー」モードでの走行中であると判定し、且つ、車両8が所定車速Vf以下の極低速状態又は停止状態にあると判定した場合には、要求駆動トルクTrdemが所定要求駆動トルクTAよりも大きいか否かを判定する。所定要求駆動トルクTAは、変速装置83がローギヤ段とされていても、TF用回転機MGFなどの機器の過熱が問題となる大きな電流がTF用回転機MGFに流される要求駆動トルクTrdemであることを判定する為の予め定められた閾値である。
変速機制御部132は、ハイブリッド制御部134により、「EV(FF)ロー」モードでの走行中であると判定され、且つ、車両8が所定車速Vf以下の極低速状態又は停止状態にあると判定されたときに、要求駆動トルクTrdemが所定要求駆動トルクTAよりも大きいと判定された場合には、ロックアップクラッチLUを係合状態としてトルクコンバータ48をロックアップ状態とすると共に自動変速機50においてAT1速ギヤ段を形成して自動変速機50を動力伝達可能状態とする。
ハイブリッド制御部134は、「EV(FF)ロー」モードでの走行中であると判定し、且つ、車両8が所定車速Vf以下の極低速状態又は停止状態にあると判定したときに、要求駆動トルクTrdemが所定要求駆動トルクTAよりも大きいと判定した場合には、所定要求駆動トルクTAを実現するMGFトルクTmgfをTF用回転機MGFから出力させつつ、MGFトルクTmgfでは不足する要求駆動トルクTrdem分を実現するトルクを第1動力源PU1から出力するように第1動力源PU1によるトルクアシストを実行する。第1動力源PU1によるトルクアシストにおけるトルクアシスト量Tasistは、例えばMGFトルクTmgfがTF用回転機MGFなどの機器の過熱が問題となるトルク領域に入らないように低くされる為の回転機連結軸46上のトルク値である。要求駆動トルクTrdemを回転機連結軸46上に換算した値を要求トルクTreq、所定要求駆動トルクTAを回転機連結軸46上に換算した値を単相ロックトルクTlock、ばらつきを含めた余裕代分のトルクを回転機連結軸46上に換算した値を余裕代Tyとすると、トルクアシスト量Tasistは、「Tasist=Treq-Tlock+Ty」という関係に基づいて算出される。TF用回転機MGFからの動力は前輪14へ伝達されると共に第1動力源PU1からの動力は後輪16へ伝達されるので、前後輪のトルクバランスが保たれる。
BEV駆動モードでの走行が減速走行である場合は、AWDの必要性が低い。そこで、駆動状態制御部136は、駆動モードがBEV駆動モードであり、且つ、車両8の減速走行中であるときには、第2噛合クラッチD2を切断状態(第1状態[1])とする。これにより、例えば「EV(FF)ロー」モードから他のモードへの遷移がし易くされる。
図9は、電子制御装置130の制御作動の要部を説明するフローチャートであって、BEV駆動モードにおけるTF用回転機MGFなどの機器の過熱を抑制する為の制御作動を説明するフローチャートであり、例えば繰り返し実行される。
図9において、先ず、ハイブリッド制御部134の機能に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S10において、「EV(FF)ロー」モードでの走行中であるか否かが判定される。このS10の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このS10の判断が肯定される場合はハイブリッド制御部134の機能に対応するS20において、車両8が所定車速Vf以下の極低速状態又は停止状態にあるか否かが判定される。このS20の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このS20の判断が肯定される場合はハイブリッド制御部134の機能に対応するS30において、要求駆動トルクTrdemが所定要求駆動トルクTAよりも大きいか否かが判定される。このS30の判断が否定される場合は本ルーチンが終了させられる。このS30の判断が肯定される場合は変速機制御部132の機能に対応するS40において、トルクコンバータ48がロックアップ状態とされると共に自動変速機50においてAT1速ギヤ段が形成される。次いで、ハイブリッド制御部134の機能に対応するS50において、所定要求駆動トルクTAを実現するMGFトルクTmgfがTF用回転機MGFから出力させられつつ、第1動力源PU1によるトルクアシストが実行される。
上述のように、本実施例によれば、駆動モードがBEV駆動モードであり、且つ、車両8が所定車速Vf以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、駆動要求量DEMが所定要求量DEMfよりも大きいと判定された場合には、ロックアップクラッチLUが係合状態とされると共に第1動力伝達経路PT1が動力伝達可能状態とされ、第1動力源PU1から動力が第1出力軸66に出力させられるので、MGFトルクTmgfを低下させることができる。よって、BEV駆動モードにおけるTF用回転機MGFなどの機器の過熱を抑制することができる。加えて、ロックアップクラッチLUが係合状態とされることから、トルクコンバータ48における動力の損失を抑制することができる。
また、本実施例によれば、変速装置83は、駆動要求量DEMが所定要求量DEMfよりも大きいときには、ローギヤ段とされているので、変速装置83によってもMGFトルクTmgfを低下させられる。
また、本実施例によれば、変速装置83は、差動装置64とTF用クラッチCF1とTF用ブレーキBF1とを備えているので、差動装置64を利用して第2変速装置を構成することができる。
また、本実施例によれば、トランスファ28は、第1接続状態と第2接続状態と切断状態とに切り替えられる第2噛合クラッチD2を備えており、駆動モードがBEV駆動モードであり、且つ、車両8の減速走行中であるときには、第2噛合クラッチD2が切断状態とされるので、BEV駆動モードでの減速走行から他のモードへの遷移を容易にすることができる。
また、本実施例によれば、第1出力軸66は、第1動力源PU1からの動力が入力される、差動装置64が有する3つの回転要素とは別の回転要素であるので、第1動力源PU1から動力を差動装置64を介さずに駆動輪DWに出力させることができ、差動装置64の引き摺りを低減できる。
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
図10は、図4のトランスファ28とは別のトランスファ200の概略構成を説明する図である。トランスファ200は、トランスファ28と同様のトルク分配装置であって、車両用駆動装置10においてトランスファ28と置き換えられる。図10において、トランスファ200は、非回転部材であるトランスファケース202内において共通の回転軸線CL1上に配設された、TF入力軸204、差動装置206、TF用クラッチCF1、TF用ブレーキBF1、第1出力軸208、中間軸210、第1噛合クラッチD1、第2噛合クラッチD2、及びドライブギヤ212などを備えている。差動装置206、TF用クラッチCF1、TF用ブレーキBF1、中間軸210、第1噛合クラッチD1、第2噛合クラッチD2、及びドライブギヤ212は、回転軸線CL1に対して略対称的に構成されており、図10では回転軸線CL1に対して下半分が省略されている。
又、トランスファ200は、トランスファケース202内において共通の回転軸線CL2上に配設された、第2出力軸214及びドリブンギヤ216などを備えている。ドリブンギヤ216は、回転軸線CL2に対して略対称的に構成されており、図10では回転軸線CL2に対して上半分が省略されている。トランスファ200では、回転軸線CL2は、第2出力軸214などの軸心である。
又、トランスファ200は、トランスファケース202内において、TF用回転機MGF、回転機連結ギヤ対218、及びチェーン220などを備えている。回転機連結ギヤ対218は、TF用回転機MGFのロータ軸222と一体的に回転するTF用回転機連結ギヤ218aと、TF用回転機連結ギヤ218aと常時噛み合うTF用カウンタギヤ218bと、から構成されている。チェーン220は、ドライブギヤ212とドリブンギヤ216との間を連結する部材である。
又、トランスファ200は、図4のトランスファ28と同様に、トランスファケース202に固定された、第1噛合クラッチD1と第2噛合クラッチD2とを各々作動させる為の不図示の切替用アクチュエータを備えている。第1噛合クラッチD1の第1スリーブd1sは、上記切替用アクチュエータによって回転軸線CL1方向に移動させられる。第2噛合クラッチD2の第2スリーブd2sは、上記切替用アクチュエータによって回転軸線CL1方向に移動させられる。
TF入力軸204は、変速機出力軸54と動力伝達可能に連結されている。第1出力軸208は、リヤプロペラシャフト32と動力伝達可能に連結されている。第2出力軸214は、フロントプロペラシャフト30と動力伝達可能に連結されている。ドリブンギヤ216は、第2出力軸214に相対回転不能に固定されている。TF用カウンタギヤ218bは、中間軸210に相対回転不能に固定されている。
差動装置206は、シングルピニオン型の遊星歯車装置にて構成されており、サンギヤS、キャリアCA、及びリングギヤRを備えている。サンギヤSは、中間軸210に相対回転不能に固定されている。従って、サンギヤSには、回転機連結ギヤ対218を介してTF用回転機MGFが接続されている。キャリアCAは、第1出力軸208に相対回転不能に固定されている。リングギヤRは、TF用ブレーキBF1を介して選択的にトランスファケース202に連結される。サンギヤSとキャリアCAとは、TF用クラッチCF1を介して選択的に連結される。
第1噛合クラッチD1の第1噛合歯a1は、TF入力軸204に相対回転不能に固定されている。第1噛合クラッチD1の第2噛合歯a2は、第1出力軸208に相対回転不能に固定されている。第1噛合クラッチD1の第3噛合歯a3は、中間軸210に相対回転不能に固定されている。尚、図10では、便宜上、第1噛合クラッチD1の第1スリーブd1sを第1状態[1]及び第2状態[2]の各々に合わせて複数図示している。
第2噛合クラッチD2の第4噛合歯a4は、リングギヤRに連結されている。第2噛合クラッチD2の第5噛合歯a5は、第1出力軸208に相対回転不能に固定されている。第2噛合クラッチD2の第6噛合歯a6は、ドライブギヤ212に連結されている。尚、図10では、便宜上、第2噛合クラッチD2の第2スリーブd2sを第1状態[1]、第2状態[2]、及び第3状態[3]の各々に合わせて複数図示している。
トランスファ200において、リングギヤRには、第2噛合クラッチD2の第2状態[2]を介して第2出力軸214が接続されている。第1出力軸208には、第2噛合クラッチD2の第3状態[3]を介して第2出力軸214が接続されている。第2噛合クラッチD2の第2状態[2]は、第2出力軸214がリングギヤRに接続された第1接続状態である。第2噛合クラッチD2の第3状態[3]は、第2出力軸214が第1出力軸208に接続された第2接続状態である。第2噛合クラッチD2の第1状態[1]は、第2出力軸214がリングギヤR及び第1出力軸208の何れにも接続されない切断状態である。
図11は、トランスファ200における各回転要素の回転速度の相対的関係を表す共線図である。図11において、トランスファ200を構成する差動装置206の3つの回転要素に対応する3本の縦線Y1、Y2、Y3は、左側から順に第1回転要素RE1に対応するサンギヤSの回転速度、第2回転要素RE2に対応するキャリアCAの回転速度、第3回転要素RE3に対応するリングギヤRの回転速度、をそれぞれ表す軸である。縦線Y1よりも左側に示した縦線Y0は、差動装置206が有する3つの回転要素とは別の回転要素である入出力回転要素REIOに対応する第1出力軸208の回転速度を表す軸である。
図11の共線図を用いて表現すれば、トランスファ200において、入出力回転要素REIOは、第1噛合クラッチD1(第1状態[1]参照)を介してTF入力軸204に選択的に連結されると共にリヤプロペラシャフト32に連結されている。TF入力軸204は、ハイブリッド用トランスミッション26を介してエンジン12を含む第1動力源PU1が動力伝達可能に連結されている。又、差動装置206において、第1回転要素RE1はTF用回転機MGFが動力伝達可能に連結されていると共に第1噛合クラッチD1(第2状態[2]参照)を介してTF入力軸204に選択的に連結され、第2回転要素RE2は第1出力軸208つまりリヤプロペラシャフト32に連結されていると共に第2噛合クラッチD2(第3状態[3]参照)を介して第2出力軸214つまりフロントプロペラシャフト30に選択的に連結され、第3回転要素RE3は第2噛合クラッチD2(第2状態[2]参照)を介して第2出力軸214に選択的に連結されると共にTF用ブレーキBF1を介してトランスファケース202に選択的に連結される。又、第1回転要素RE1と第2回転要素RE2とはTF用クラッチCF1を介して選択的に連結される。差動装置206では、直線Lcdにより、第1回転要素RE1、第2回転要素RE2、及び第3回転要素RE3の相互の回転速度の関係が示される。第1出力軸208は、第1動力源PU1からの動力がトルクコンバータ48を介して入力され、且つ、後輪16に動力を出力する出力軸である。つまり、第1出力軸208は、第1動力伝達経路PT1を介して入力されたトルクコンバータ48のタービン翼車48bからの動力を後輪16に出力する出力軸である。第2出力軸214は、前輪14に動力を出力する出力軸である。
トランスファ200は、トランスファ200の一部を構成する差動装置206と、TF用クラッチCF1と、TF用ブレーキBF1と、を備えた変速装置224(図10参照)を含んでいる。
変速装置224は、TF用回転機MGFの回転を変速して出力する第2変速装置である。変速装置224は、TF用クラッチCF1が係合状態とされることによるハイギヤ段と、TF用ブレーキBF1が係合状態とされることによるローギヤ段と、が選択的に形成される変速機として機能する。見方を換えれば、変速装置224は、第1動力伝達経路PT1とは異なる第2動力伝達経路PT2の一部を構成する。つまり、第2動力伝達経路PT2には、変速装置224が設けられている。
又、差動装置206は、センターディファレンシャルとして機能する。この際、トランスファ200において、第1噛合クラッチD1が第1状態[1]であり且つ第2噛合クラッチD2が第2状態[2]であると、差動装置206は、第2回転要素RE2に入力された第1動力源PU1からのトルクを、第1回転要素RE1に連結されたTF用回転機MGFの反力トルクにより第3回転要素RE3に分配することが可能である。又、差動装置206は、TF用回転機MGFの反力トルクを作用させることに替えて、TF用クラッチCF1をスリップ状態として差動装置206の差動作用を制限することにより、第2回転要素RE2に入力された第1動力源PU1からのトルクを第3回転要素RE3に分配することが可能である。このように、トランスファ200は、第1出力軸208に入力された第1動力源PU1からのトルクの一部を第2出力軸214に分配するトルク分配装置である。これにより、トランスファ200では、前輪14と後輪16とにトルクを分配することが可能となる。尚、トランスファ200において第2噛合クラッチD2が第3状態[3]とされる場合には、差動装置206は、センターディファレンシャルとしての機能が働かないデフロック状態とされる。
図12は、トランスファ200において成立させられる各モードとトランスファ200における各係合装置の制御状態との関係を説明する作動係合表である。図12において、「○」は係合又は噛合歯の相互間の結合を、空欄は解放を、それぞれ表している。「(○)」は、第1噛合クラッチD1を解放状態とすることが可能である場合に、空欄となっても良いことを表している。図12は、図6の作動係合表とは、番号m1の「EV(FF)ハイ」モードが「EV(FR)ハイ」モードとなり、番号m2の「EV(FF)ロー」モードが「EV(FR)ロー」モードとなることが主に相違する。図12において、図6と相違する点について説明する。
番号m1の「EV(FR)ハイ」モード、及び、番号m2の「EV(FR)ロー」モードは、各々、TrEVモードである。「EV(FR)ハイ」モード及び「EV(FR)ロー」モードでは、第2噛合クラッチD2が第1状態[1]とされることによって、第4噛合歯a4、第5噛合歯a5、及び第6噛合歯a6の相互間の結合はニュートラル状態(図中「N」参照)とされるので、差動装置206は前輪14との間の動力伝達経路が切断される。この状態で、TF用クラッチCF1の係合状態によるハイギヤ段又はTF用ブレーキBF1の係合状態によるローギヤ段が形成された変速装置224において、TF用回転機MGFからの動力が後輪16側へ伝達される。従って、本実施例のBEV走行は、後輪駆動走行にて実現させられる。TrEVモードでは、例えば第1噛合クラッチD1が第1状態[1]の場合、自動変速機50がニュートラル状態とされることで、エンジン12の引き摺りをなくすことができる。或いは、第1噛合クラッチD1を解放状態とすることが可能であるなら、TrEVモードでは、例えば第1噛合クラッチD1が解放状態とされることによって、自動変速機50の状態に拘わらず、自動変速機50やエンジン12の引き摺りをなくすことができる。又、「EV(FR)ハイ」モード及び「EV(FR)ロー」モードにおける各々のTrEVモードでは、第1動力伝達経路PT1が動力伝達可能状態とされることで第1動力源PU1からの動力を後輪16へ伝達することが可能であるので、エンジン走行つまりHEV走行が可能である。このエンジン走行では、例えばパラレルハイブリッド走行による後輪駆動走行、或いは第1動力源PU1からの動力のみによる後輪駆動走行が可能である。
番号m3の「H4_トルクスプリット」モードは、例えば変速装置224がハイギヤ段と同等の状態で、第1出力軸208から差動装置206へ伝達された第1動力源PU1からのトルクをTF用回転機MGFの反力トルクによってサンギヤSにて受け持つことにより、TF用回転機MGFの反力トルクに応じた所望する任意の比率で前輪14と後輪16とにトルクを分配するモードである。トランスファ200における「H4_トルクスプリット」モードでは、TF用回転機MGFは回生させられる。TF用回転機MGFの回生によって発電された電力は、例えばバッテリ24に充電される。
番号m4の「H4_LSD」モードは、「H4_トルクスプリット」モードにおけるTF用回転機MGFの反力トルクの作用に替えて、TF用クラッチCF1のスリップ状態による差動装置206の差動作用の制限により、TF用クラッチCF1のトルク容量に応じた所望する任意の比率で前輪14と後輪16とにトルクを分配するモードである。
番号m5の「H4_Lock」モードは、差動装置206がデフロック状態とされた状態で、第1出力軸208へ伝達された第1動力源PU1からのトルクを前輪14と後輪16とに分配するモードである。
番号m6の「L4_Lock」モードは、差動装置206がデフロック状態とされ且つ変速装置224がローギヤ段とされた状態で、差動装置206のサンギヤSへ伝達された第1動力源PU1からのトルクを前輪14と後輪16とに分配するモードである。
本実施例においても、前述の実施例1と同様の効果が得られる。
図13は、図1の動力伝達装置18とは別の動力伝達装置300の概略構成を説明する図である。図13において、動力伝達装置300は、エンジン断接クラッチK0と回転機断接クラッチK2とを備える点で動力伝達装置18と主に相違する。
具体的には、動力伝達装置300は、トランスミッションケース42内において、エンジン断接クラッチK0と回転機断接クラッチK2とを備えている。エンジン断接クラッチK0は、回転機連結軸46とエンジン12との連結を切断するクラッチである。回転機断接クラッチK2は、回転機連結軸46とTM用回転機MGMとの連結を切断するクラッチである。
図6に示した「EV(FF)ハイ」モード及び「EV(FF)ロー」モードにおける各々のTrEVモードでは、又は、図12に示した「EV(FR)ハイ」モード及び「EV(FR)ロー」モードにおける各々のTrEVモードでは、例えば第1噛合クラッチD1が第1状態[1]の場合、エンジン断接クラッチK0が解放状態とされることで、エンジン12の引き摺りをなくすことができる。この際、TM用回転機MGMを空転させずに力行させれば、TM用回転機MGMとTF用回転機MGFとの2つの回転機からの動力を用いたBEV走行が可能である。又、TrEVモードでは、回転機断接クラッチK2が解放状態とされることで、TM用回転機MGMを空転させるように制御することなく、TM用回転機MGMの引き摺りをなくすことができる。
前述の実施例1における第1動力源PU1によるトルクアシストにおいて、エンジン断接クラッチK0が解放状態とされ、且つ、回転機断接クラッチK2が係合状態とされることで、エンジン12を運転させず、TM用回転機MGMによるトルクアシストを実行することができる。
本実施例においても、前述の実施例1と同様の効果が得られる。
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。
例えば、前述の実施例1において、MGF温度THmgfが高いとTF用回転機MGFなどの機器が過熱し易い。そこで、電子制御装置130は、駆動モードがBEV駆動モードであり、且つ、車両8が所定車速Vf以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、MGF温度THmgfが所定温度THf以上であると判定した場合には、ロックアップクラッチLUを係合状態とすると共に第1動力伝達経路PT1を動力伝達可能状態としても良い。つまり、駆動要求量DEMが所定要求量DEMfよりも大きいと判定されないときに、MGF温度THmgfが所定温度THf以上であると判定された場合には、トルクコンバータ48がロックアップ状態とされると共に自動変速機50においてAT1速ギヤ段が形成される。所定温度THfは、例えばTF用回転機MGFなどの機器の過熱を抑制する準備を行っておいた方が良いと判断される為の予め定められた閾値である。又、MGF温度THmgfが高い程、TF用回転機MGFなどの機器の過熱を抑制する準備を行うタイミングを早くしても良い。これにより、TF用回転機MGFなどの機器が過熱し易いときには、ロックアップクラッチLU及び自動変速機50を、事前に、TF用回転機MGFなどの機器の過熱を抑制する為の準備状態、つまり第1動力源PU1が動力を出力すればその動力が第1出力軸66に出力させられる状態とすることができる。
また、前述の実施例1において、車両8の走行路における上り勾配が大きいとTF用回転機MGFなどの機器が過熱し易い。そこで、電子制御装置130は、駆動モードがBEV駆動モードであり、且つ、車両8が所定車速Vf以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、車両8の走行路における上り勾配が所定勾配以上であると判定した場合には、ロックアップクラッチLUを係合状態とすると共に第1動力伝達経路PT1を動力伝達可能状態としても良い。つまり、駆動要求量DEMが所定要求量DEMfよりも大きいと判定されないときに、車両8の走行路における上り勾配が所定勾配以上であると判定された場合には、トルクコンバータ48がロックアップ状態とされると共に自動変速機50においてAT1速ギヤ段が形成される。車両8の走行路における上り勾配は、例えば前後加速度Gxに基づいて検出されても良いし、不図示の勾配センサによって検出されるなどしても良い。前記所定勾配は、例えばTF用回転機MGFなどの機器の過熱を抑制する準備を行っておいた方が良いと判断される為の予め定められた閾値である。又、車両8の走行路における上り勾配が大きい程、TF用回転機MGFなどの機器の過熱を抑制する準備を行うタイミングを早くしても良い。これにより、TF用回転機MGFなどの機器が過熱し易いときには、ロックアップクラッチLU及び自動変速機50を、事前に、TF用回転機MGFなどの機器の過熱を抑制する為の準備状態とすることができる。
また、前述の実施例1において、車重WTvが大きいとTF用回転機MGFなどの機器が過熱し易い。そこで、電子制御装置130は、駆動モードがBEV駆動モードであり、且つ、車両8が所定車速Vf以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、車重WTvが所定車重WTvf以上であると判定した場合には、ロックアップクラッチLUを係合状態とすると共に第1動力伝達経路PT1を動力伝達可能状態としても良い。つまり、駆動要求量DEMが所定要求量DEMfよりも大きいと判定されないときに、車重WTvが所定車重WTvf以上であると判定された場合には、トルクコンバータ48がロックアップ状態とされると共に自動変速機50においてAT1速ギヤ段が形成される。所定車重WTvfは、例えばTF用回転機MGFなどの機器の過熱を抑制する準備を行っておいた方が良いと判断される為の予め定められた閾値である。又、車重WTvが大きい程、TF用回転機MGFなどの機器の過熱を抑制する準備を行うタイミングを早くしても良い。これにより、TF用回転機MGFなどの機器が過熱し易いときには、ロックアップクラッチLU及び自動変速機50を、事前に、TF用回転機MGFなどの機器の過熱を抑制する為の準備状態とすることができる。
また、前述の実施例1、2において、変速装置83、224は、3段以上の変速機であっても良いし、無段変速機であっても良い。
また、前述の実施例1、2において、TF用クラッチCF1は、差動装置64、206の第1回転要素RE1と第3回転要素RE3とを選択的に接続するクラッチであっても良いし、差動装置64、206の第2回転要素RE2と第3回転要素RE3とを選択的に接続するクラッチであっても良い。要は、TF用クラッチCF1は、第1回転要素RE1、第2回転要素RE2、及び第3回転要素RE3のうちの何れか2つを選択的に接続するクラッチであれば良い。
また、前述の実施例1、2において、第1出力軸66、208が、第1動力伝達経路PT1を介して入力されたトルクコンバータ48のタービン翼車48bからの動力を前輪に出力する出力軸とされ、第2出力軸72、214が、後輪に動力を出力する出力軸とされるように構成された車両用駆動装置であっても良い。
また、前述の実施例3では、エンジン断接クラッチK0と回転機断接クラッチK2とを備えた動力伝達装置300を例示したが、この態様に限らない。例えば、エンジン12を駆動系から切り離すことが可能であれば良いという観点では、動力伝達装置300は、回転機断接クラッチK2を備えず、エンジン断接クラッチK0を備えておれば良い。
また、前述の実施例において、自動変速機50は、公知のDCT(Dual Clutch Transmission)を含む同期噛合型平行2軸式自動変速機、公知のベルト式無段変速機などであっても良い。
また、前述の実施例では、流体式伝動装置としてトルクコンバータ48が用いられたが、この態様に限らない。例えば、流体式伝動装置として、トルクコンバータ48に替えて、トルク増幅作用のないフルードカップリングなどの他の流体式伝動装置が用いられても良い。
尚、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。
8:車両
10:車両用駆動装置
14:前輪
16:後輪
28:トランスファ(トルク分配装置)
44:トランスファケース(非回転部材)
48:トルクコンバータ(流体式伝動装置)
48a:ポンプ翼車(入力側回転要素)
48b:タービン翼車(出力側回転要素)
50:自動変速機
64:差動装置
S:サンギヤ(第1回転要素)
CA:キャリア(第2回転要素)
R:リングギヤ(第3回転要素)
66:第1出力軸(別の回転要素)
72:第2出力軸
83:変速装置
130:電子制御装置(制御装置)
200:トランスファ(トルク分配装置)
202:トランスファケース(非回転部材)
206:差動装置
S:サンギヤ(第1回転要素)
CA:キャリア(第2回転要素)
R:リングギヤ(第3回転要素)
208:第1出力軸(別の回転要素)
214:第2出力軸
224:変速装置
BF1:TF用ブレーキ(第2係合装置)
CF1:TF用クラッチ(第1係合装置)
D2:第2噛合クラッチ(断接装置)
DW:駆動輪
LU:ロックアップクラッチ(直結クラッチ)
MGF:TF用回転機(回転機)
PT1:第1動力伝達経路
PT2:第2動力伝達経路
PU1:第1動力源
PU2:第2動力源

Claims (8)

  1. 第1動力源と、前記第1動力源が動力伝達可能に連結された入力側回転要素、動力伝達可能に駆動輪に連結された出力側回転要素、及び前記入力側回転要素と前記出力側回転要素とを連結する直結クラッチを有して、前記第1動力源からの動力を流体を介して前記入力側回転要素から前記出力側回転要素へ伝達する流体式伝動装置と、第1動力伝達経路を介して入力された前記流体式伝動装置の前記出力側回転要素からの動力を、前記駆動輪としての前輪及び後輪のうちの一方の車輪に出力する第1出力軸と、前記第1動力伝達経路とは異なる第2動力伝達経路を介して前記駆動輪の他方の車輪及び前記第1出力軸のうちの少なくとも一方に動力伝達可能に連結された回転機と、制御装置と、を備えた車両用駆動装置であって、
    前記制御装置は、
    車両を駆動する駆動モードとして、前記第1動力源の運転を停止した状態で、前記回転機を第2動力源として用いる回転機駆動モードを成立させることができるものであり、
    前記駆動モードが前記回転機駆動モードであり、且つ、前記車両が所定車速以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、前記車両に要求される駆動要求量が所定要求量よりも大きいと判定した場合には、前記直結クラッチを係合状態とすると共に前記第1動力伝達経路を動力伝達可能状態とし、前記第1動力源から動力を前記第1出力軸に出力させることを特徴とする車両用駆動装置。
  2. 前記制御装置は、前記駆動モードが前記回転機駆動モードであり、且つ、前記車両が前記所定車速以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、前記回転機の温度が所定温度以上であると判定した場合には、前記直結クラッチを係合状態とすると共に前記第1動力伝達経路を動力伝達可能状態と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。
  3. 前記第2動力伝達経路には、前記回転機の回転を変速して出力する変速装置が設けられており、
    前記制御装置は、前記駆動要求量に応じて前記変速装置の変速比を制御するものであり、
    前記変速装置は、前記駆動要求量が前記所定要求量よりも大きいときには、制御可能な変速比範囲のうちの低車速側の変速比とされていることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用駆動装置。
  4. 前記他方の車輪に動力を出力する第2出力軸を更に備えており、
    前記変速装置は、前記回転機が接続される第1回転要素、前記第1出力軸及び前記第2出力軸のうちの一方の出力軸が接続される第2回転要素、及び前記第1出力軸及び前記第2出力軸のうちの他方の出力軸が接続される第3回転要素を有して、前記第1出力軸に入力されたトルクの一部を前記第2出力軸に分配するトルク分配装置の一部を構成する差動装置と、前記第1回転要素、前記第2回転要素、及び前記第3回転要素のうちの何れか2つを選択的に接続する第1係合装置と、前記第3回転要素を非回転部材に選択的に接続する第2係合装置と、を備えていることを特徴とする請求項3に記載の車両用駆動装置。
  5. 前記トルク分配装置は、前記他方の出力軸が前記第3回転要素に接続された第1接続状態と、前記他方の出力軸が前記一方の出力軸に接続された第2接続状態と、前記他方の出力軸が前記第3回転要素及び前記一方の出力軸の何れにも接続されない切断状態と、に切り替えられる断接装置を備えており、
    前記制御装置は、前記駆動モードが前記回転機駆動モードであり、且つ、前記車両の減速走行中であるときには、前記断接装置を前記切断状態とすることを特徴とする請求項4に記載の車両用駆動装置。
  6. 前記第1出力軸は、前記第1動力源からの動力が入力される、前記差動装置が有する3つの回転要素とは別の回転要素であることを特徴とする請求項4又は5に記載の車両用駆動装置。
  7. 前記制御装置は、前記駆動モードが前記回転機駆動モードであり、且つ、前記車両が前記所定車速以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、前記車両の走行路における上り勾配が所定勾配以上であると判定した場合には、前記直結クラッチを係合状態とすると共に前記第1動力伝達経路を動力伝達可能状態とすることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の車両用駆動装置。
  8. 前記制御装置は、前記駆動モードが前記回転機駆動モードであり、且つ、前記車両が前記所定車速以下の極低速状態又は停止状態にあるときに、前記車両の重量が所定重量以上であると判定した場合には、前記直結クラッチを係合状態とすると共に前記第1動力伝達経路を動力伝達可能状態とすることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の車両用駆動装置。
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