JPH1193725A - ギヤ機構における歯打ち音の低減方法、動力出力装置およびこの動力出力装置を搭載したハイブリッド車輌 - Google Patents

ギヤ機構における歯打ち音の低減方法、動力出力装置およびこの動力出力装置を搭載したハイブリッド車輌

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JPH1193725A
JPH1193725A JP27223497A JP27223497A JPH1193725A JP H1193725 A JPH1193725 A JP H1193725A JP 27223497 A JP27223497 A JP 27223497A JP 27223497 A JP27223497 A JP 27223497A JP H1193725 A JPH1193725 A JP H1193725A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラネタリギヤなどの三軸式のギヤ機構を備
えたハイブリッド車輌では、プラネタリギヤに入力され
る一軸の動力変化により、ギヤ歯同士が衝突する歯打ち
音を発生することがあり、歯打ち音の低減が望まれてい
た。 【解決手段】 走行中あるいは停車中のハイブリッド車
輌において、プラネタリギヤ１２０から歯打ち音が発生
する運転領域は決まっているので、エンジン１５０の出
力エネルギか所定範囲の場合には、エンジン１５０を所
定の出力エネルギとなるよう制御する。また、歯打ち音
の発生しているギヤ歯の回転数を高めに設定する。これ
により、エンジン１５０がトルク変動の大きな領域で運
転されることがなく、歯打ち音が低減される。更に、回
転数を高めに設定することにより、ギヤ歯を押しつける
力が増し、歯打ち音の発生が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ギヤ機構における
歯打ち音の低減方法、動力出力装置およびこの動力出力
装置を搭載したハイブリッド車輌に関し、動力源として
の内燃機関と、少なくとも３軸を有し該３軸のうちの一
つに内燃機関の出力軸が、他の一軸に駆動軸が結合され
たギヤ機構と、このギヤ機構の残余の一軸に結合された
電動機とを備えた動力出力装置において、歯打ち音を低
減する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、内燃機関の高効率運転、エミッシ
ョンの飛躍的改善を目指して、内燃機関の出力を単に駆
動軸に出力するのではなく、遊星歯車装置を介して電動
機との間で動力のやりとりを可能とした動力出力装置を
搭載したハイブリッド車輌が、提案されている。この動
力出力装置は、遊星歯車装置により内燃機関の出力を駆
動軸と電動機とに分配して電動機では電力としてエネル
ギを回生し、あるいは遊星歯車装置により内燃機関の動
力と電動機の動力とを合成して駆動軸に出力し、更に制
動時には電動機により電力を回生することで駆動軸に対
しては制動力を付与する。電動機により回生した電力は
バッテリなどに蓄積しておき、必要に応じて電動機の運
転に用いられる。従って、電動機のみで走行できる場合
には、内燃機関を止めることも行なわれている。こうし
た動力出力装置では、上記の電動機（第１の電動機と呼
ぶ）の他に、更に駆動軸側にもう一つの電動機（第２の
電動機と呼ぶ）を結合し、第１，第２の電動機の力行・
回生を制御して、様々な運転モードで、車輌を走行させ
るものも提案されている。例えば、第１の電動機で電力
を回生し、この電力で第２の電動機を駆動することで、
駆動軸を低回転・高トルクで運転するアシストモード、
その逆に第２の電動機で回生し第１の電動機を駆動する
ことで、駆動軸を高回転・低トルクで運転するオーバー
ドライブモード、両電動機とも力行し、高い加速性を実
現する加速モード、少なくとも一方の電動機で電力を回
生し、そのエネルギ分の制動力を駆動軸に付与する制動
モード等である。
【０００３】他方、内燃機関の出力軸に、遊星歯車装置
の一軸を結合し、他の軸に電動機を結合した電気式トル
クコンバータも提案されている。このトルクコンバータ
では、遊星歯車装置の例えばリングギヤ軸に内燃機関の
出力軸を結合し、サンギヤ軸に電動機を結合し、キャリ
ア軸を駆動軸または最終的に駆動軸に結合された変速機
の入力軸に結合する。この構成では、電動機の三相コイ
ルに電流を全く流さない状態（無負荷状態）にすれば、
内燃機関が運転されていてもキャリア軸は空回りし、動
力が出力されることはない。この状態から、電動機の三
相コイルに徐々に電流が流れるようにその駆動回路を制
御して電流の回生を始めると、回生電流に応じた制動力
がサンギヤに生じ、遊星歯車装置のギヤ比を用いて、内
燃機関の出力トルクの最大（１＋）倍のトルクが、駆動
軸に出力されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】こうした動力出力装置
やトルクコンバータでは、遊星歯車装置等のギヤ機構か
ら、ガラ音と呼ばれる歯打ち音が発生することがあっ
た。これは、ギヤとギヤの噛み合わせに僅かな隙間があ
り、ギヤを駆動する動力の変動等により、ギヤの歯が他
方のギヤの歯に衝突・離間を繰り返すことにより発生す
る。ギヤ間の隙間は、もともとできるだけ小さくされて
いるが、０にしたのではギヤ同士が噛み込んで回転でき
なくなるため、設計上有意の値とせざる得ない。他方、
ギヤ間の衝突・離間を防止するために、歯同士を挟み付
けるように構成されたシザースギヤの構成も知られてい
るが、その分、歯車の回転に対して制動となり、エネル
ギロスを生じるという、新たな問題を招致する。本来、
この種の動力出力装置は、装置全体のエネルギ効率を高
めることも目的としているから、所定のエネルギロスの
存在するギヤは採用し難い。
【０００５】本発明は、これらの問題を解決し、動力出
力装置としての効率を落とすことなく、内燃機関の出力
軸に結合されたギヤ機構における歯打ち音の発生を防止
することを目的としてなされた。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】係
る目的の少なくとも一部を達成する本発明の歯打ち音低
減方法は、少なくとも３軸を有し、該３軸のうちの一つ
に動力源としての内燃機関の出力軸が結合され、他の一
軸に負荷として駆動軸が結合され、残余の一軸に電動機
が結合されたギヤ機構において発生する歯打ち音を低減
する方法であって、前記ギヤ機構のギヤ間で歯打ち音が
発生する条件の有無を検出し、該歯打ち音の発生が条件
するが検出された場合には、前記ギヤ機構において歯打
ちの発生しているギヤ間の伝達トルクを所定値以上とす
ることを要旨としている。
【０００７】この歯打ち音低減方法によれば、歯打ち音
の発生の条件の有無を検出し、歯打ち音の発生条件が検
出された場合には、ギヤ機構において歯打ちの発生して
いるギヤ間の伝達トルクを所定値以上としている。伝達
トルクが所定値以上とされた結果、動力を伝達する側の
歯は、動力を伝達される側の歯に押しつけられ、歯打ち
音の発生は抑制される。
【０００８】ここで、３軸のうちの一つに動力源として
の内燃機関の出力軸が結合され、他の一軸に負荷として
駆動軸が結合され、残余の一軸に電動機が結合されたギ
ヤ機構としては、遊星歯車装置や傘歯車式作動装置な
ど、機構学上いくつかの構成が知られている。３軸間の
うちの少なくとも２軸間において動力の伝達に歯車を用
い、歯車と歯車の間に隙間があって歯打ち音の発生する
構成であれば、その他のギヤ機構も該当することはもち
ろんである。
【０００９】かかる歯打ち音の低減方法を、実際の動力
伝達装置に適用する場合には、様々な態様が考えられ
る。例えば、本発明の第１の動力出力装置は、動力源と
しての内燃機関と、少なくとも３軸を有し該３軸のうち
の一つに前記内燃機関の出力軸が、他の一軸に駆動軸が
結合されたギヤ機構と、該ギヤ機構の残余の一軸に結合
された電動機とを備えた動力出力装置において前記ギヤ
機構のギヤ間で歯打ち音が発生する条件を検出する歯打
ち音検出手段と、該歯打ち音が発生する条件が検出され
た場合には、前記内燃機関の回転数を所定値以上に制御
する内燃機関回転数制御手段とを備えたことを要旨とす
る。
【００１０】かかる動力出力装置は、歯打ち音が発生す
る条件を検出すると、内燃機関の回転数を所定値以上に
制御する。この結果、ギヤ機構においてギヤ同士を押し
つける力が増し、歯打ちは発生しにくくなり、歯打ち音
は低減される。
【００１１】ここで、歯打ち音の発生を低減するために
内燃機関の回転数を所定値以上に変化したとき、回転数
の変化による駆動軸の出力状態の変化を打ち消す駆動軸
出力保持手段を設けるものとしても良い。かかる手段を
設けることにより駆動軸の出力状態を保持することがで
き、駆動軸につながれた負荷に対して影響を与えること
がない。例えば、この動力出力装置が車輌に搭載され、
駆動軸が車軸に結合されている場合、歯打ち音を低減す
るために内燃機関の回転数を所定値以上としても、駆動
軸の出力状態は保持されるので、車輌のドライバビリテ
ィを損なうことがない。
【００１２】この動力出力装置において、ギヤ機構とし
て、遊星歯車装置を用いることができる。遊星歯車装置
は、３軸の間で、機械的な動力の分配・合成が可能であ
り、その一軸に結合された駆動軸に、電動機（第１の電
動機）とは異なる第２の電動機を結合することにより、
第１，第２の電動機を制御して、内燃機関の出力エネル
ギを変動させることなく、その回転数を所定値以上に制
御することができ、歯打ち音を低減することができる。
この場合には、内燃機関の出力するエネルギは変わらな
いので、動力出力装置等によりトルク変換を行なえば、
外部からのエネルギの入出力を行なわなくとも、駆動軸
に出力する動力を一定に保つことができる。
【００１３】更に、この動力出力装置に、内燃機関の出
力するエネルギを可変する内燃機関運転制御手段を備
え、第１，第２の電動機および前記内燃機関運転制御手
段を制御して、内燃機関の出力エネルギを変化させつ
つ、その回転数を所定値以上に制御することができる。
この場合には、内燃機関の出力するエネルギは変化する
が、この変化分は、例えば駆動軸に結合された第２の電
動機の力行もしくは回生により打ち消すことができる。
もとより、動力出力装置の使用の態様によっては、特に
打ち消す必要がない場合も考えられる。
【００１４】また、本発明の第２の動力出力装置は、動
力源としての内燃機関と、少なくとも３軸を有し該３軸
のうちの一つに前記内燃機関の出力軸が、他の一軸に駆
動軸が結合されたギヤ機構と、該ギヤ機構の残余の一軸
に結合された電動機とを備えた動力出力装置において前
記ギヤ機構のギヤ間で歯打ち音が発生する条件を検出す
る歯打ち音検出手段と、該歯打ち音が発生する条件が検
出された場合には、前記内燃機関の出力トルクを所定値
以下に制御する内燃機関トルク制御手段とを備えたこと
を要旨としている。
【００１５】かかる動力出力装置は、歯打ち音が発生す
る条件を検出すると、内燃機関の出力トルクを所定値以
下に制御する。この結果、歯打ちの原因である内燃機関
のトルク変動が低減され、歯打ち音は低減される。
【００１６】ここで、歯打ち音の発生を低減するために
内燃機関の出力トルクを所定値以下に変化したとき、出
力トルクの変化による駆動軸の出力状態の変化を打ち消
す駆動軸出力保持手段を設けるものとしても良い。かか
る手段を設けることにより駆動軸の出力状態を保持する
ことができ、駆動軸につながれた負荷に対して影響を与
えることがない。例えば、この動力出力装置が車輌に搭
載され、駆動軸が車軸に結合されている場合、歯打ち音
を低減するために内燃機関の出力トルクを所定値以下と
しても、駆動軸の出力状態は保持されるので、車輌のド
ライバビリティを損なうことがない。
【００１７】この動力出力装置において、ギヤ機構とし
て、遊星歯車装置を用いることができる。遊星歯車装置
は、３軸の間で、機械的な動力の分配・合成が可能であ
り、その一軸に結合された駆動軸に、電動機（第１の電
動機）とは異なる第２の電動機を結合することにより、
第１，第２の電動機を制御して、内燃機関の出力エネル
ギを変動させることなく、そのトルクを所定値以下に制
御することができ、歯打ち音を低減することができる。
この場合には、内燃機関の出力するエネルギは変わらな
いので、動力出力装置等によりトルク変換を行なえば、
外部からのエネルギの入出力を行なわなくとも、駆動軸
に出力する動力を一定に保つことができる。
【００１８】更に、この動力出力装置に、内燃機関の出
力するエネルギを可変する内燃機関運転制御手段を備
え、内燃機関の出力エネルギを変動させつつ、そのトル
クを所定値以下に制御することができる。この場合に
は、内燃機関の出力するエネルギは変化するが、この変
化分は、例えば駆動軸に結合された第２の電動機の力行
もしくは回生により打ち消すことができる。もとより、
動力出力装置の使用の態様によっては、特に打ち消す必
要がない場合も考えられることは、第１の動力出力装置
と同様である。
【００１９】こうした動力出力装置において、ギヤ機構
のギヤ間で歯打ち音が発生する条件を検出する歯打ち音
検出手段は、種々の構成を考えることができるが、例え
ば動力出力装置の運転状態が所定の運転領域にあること
を、歯打ち音が発生する条件として検出することができ
る。歯打ち音が発生する回転数・トルクの領域はある程
度事前に特定できるから、運転状態から歯打ち音の発生
条件の有無を検出することができるのである。もとよ
り、音響センサにより歯打ち音の発生を実際に音として
検出する構成とすることも可能である。この場合、空気
中を伝わる音により検出しても良いし、ギヤ機構自体の
振動として検出することも差し支えない。
【００２０】あるいは、動力出力手段を搭載した車輌が
走行中でありかつ内燃機関が始動された所定期間を、歯
打ち音の発生期間として検出することもできる。更に、
電動機の出力トルクが所定値以下であり、内燃機関の出
力トルクの変動の大きさが所定以上である場合に、歯打
ち音が発生する条件を検出するものとすることもでき
る。電動機の出力トルクが小さいと、内燃機関の出力ト
ルクの変動をキャンセルできず、歯打ち音が発生するこ
とがあるからである。
【００２１】以上の説明した動力出力装置は、駆動源と
しての内燃機関と共に、外部に動力を出力することを主
目的としているが、同様の構成を用いて、トルクコンバ
ータとしての働きを主とする装置を構成することができ
る。この場合には、ギヤ機構として遊星歯車装置を用
い、電動機からこの遊星歯車装置の軸に付与される制動
力を可変することにより、内燃機関の出力軸から駆動軸
に出力されるトルクを変換することができる。
【００２２】上述した動力出力装置を用いてハイブリッ
ド車輌を構成することができる。本発明のハイブリッド
車輌は、電動機により回生された電気エネルギを蓄積
し、必要に応じて該電動機に出力する二次電池と、内燃
機関の出力するエネルギを可変する内燃機関運転制御手
段と、駆動軸に出力すべき動力の目標値を定める目標動
力設定手段と、設定された目標動力に基づいて、電動機
と二次電池間の電力のやりとりおよび内燃機関運転制御
手段を制御して、駆動軸に出力される動力を目標動力に
制御する動力制御手段とを備えたことを要旨としてい
る。
【００２３】このハイブリッド車輌は、歯打ち音を低減
するために内燃機関の回転数を所定値以上とし、あるい
は内燃機関の出力トルクを所定値以下とするが、こうし
た処理を行なう一方で、駆動軸に出力される動力を、目
標動力設定手段により設定された目標動力に一致させる
制御を、電動機と二次電池間の電力のやりとりおよび内
燃機関運転制御手段の制御により行なっている。この結
果、本発明のハイブリッド車輌では、駆動軸の動力を目
標動力に一致させつつ、ギヤ機構の歯打ち音を低減する
ことができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例を挙
げて説明する。図１は、歯打ち音低減方法を適用した実
施例としての動力出力装置１１０の概略構成を示す構成
図、図２はこの実施例の動力出力装置１１０の部分拡大
図、図３は実施例の動力出力装置１１０を組み込んだ車
両の概略構成を示す構成図である。
【００２５】この動力出力装置１１０が組み込まれた車
両は、図３に示すように、動力源であるエンジン１５０
としてガソリンにより運転されるガソリンエンジンが備
えられている。このエンジン１５０は、吸気系からスロ
ットルバルブ１６６を介して吸入した空気と燃料噴射弁
１５１から噴射されたガソリンとの混合気を燃焼室１５
２に吸入し、この混合気の爆発により押し下げられるピ
ストン１５４の運動をクランクシャフト１５６の回転運
動に変換する。ここで、スロットルバルブ１６６はアク
チュエータ１６８により開閉駆動される。混合気への点
火は、イグナイタ１５８からディストリビュータ１６０
を介して導かれた高電圧によって点火プラグ１６２に形
成される電気火花によって行なわれる。
【００２６】このエンジン１５０の運転は、電子制御ユ
ニット（以下、ＥＦＩＥＣＵと呼ぶ）１７０により制御
されている。ＥＦＩＥＣＵ１７０には、エンジン１５０
の運転状態を示す種々のセンサが接続されている。例え
ば、スロットルバルブ１６６の開度（ポジション）ＢＰ
を検出するスロットルバルブポジションセンサ１６７、
エンジン１５０の負荷を検出する吸気管負圧センサ１７
２、エンジン１５０の水温を検出する水温センサ１７
４、ディストリビュータ１６０に設けられクランクシャ
フト１５６の回転数と回転角度を検出する回転数センサ
１７６及び回転角度センサ１７８などである。なお、Ｅ
ＦＩＥＣＵ１７０には、この他、例えばイグニッション
キーの状態ＳＴを検出するスタータスイッチ１７９など
も接続されているが、その他のセンサ，スイッチなどの
図示は省略した。
【００２７】このエンジン１５０には、更に吸気バルブ
１５０ａの開閉タイミングを変更する開閉タイミング変
更機構１５３が設けられている。この開閉タイミング変
更機構１５３の概略構成を、図４に示す。開閉タイミン
グ変更機構１５３は、吸気バルブ１５０ａを開閉駆動す
る吸気カムシャフト２４０のクランク角に対する位相を
進角または遅角することにより吸気バルブ１５０ａの開
閉タイミングを調整するものである。
【００２８】開閉タイミング変更機構１５３の具体的構
成について、図４を参照して説明する。本実施例で採用
した開閉タイミング変更機構１５３は、開閉タイミング
を連続的に変更可能なものであり、以下、ＶＶＴ１５３
と呼ぶ。通常、吸気バルブ１５０ａは吸気カムシャフト
２４０に取り付けられたカムにより開閉し、排気バルブ
１５０ｂは排気カムシャフト２４４に取り付けられたカ
ムにより開閉する機構となっている。吸気バルブ１５０
ａおよび排気バルブ１５０ｂがエンジン１５０の回転数
に応じたタイミングで開閉し得る様、吸気カムシャフト
２４０に結合された吸気カムシャフト・タイミング・ギ
ヤ２４２と排気カムシャフト２４４に結合された排気カ
ムシャフト・タイミング・ギヤ２４６は、タイミングベ
ルト２４８によりクランクシャフト１５６と連結されて
いる。こうした通常の構成に加え、ＶＶＴ１５３では、
図４に示すように、吸気カムシャフト・タイミング・ギ
ヤ２４２と吸気カムシャフト２４０とが、油圧で作動す
るＶＶＴプーリー２５０を介して結合されている。ＶＶ
Ｔプーリー２５０には入力油圧の制御バルブであるＯＣ
Ｖ２５４が設けられており、ＶＶＴプーリー２５０の内
部はこの油圧により軸方向に移動可能な可変ピストン２
５２の組み合わせで構成されている。なお、ＶＶＴプー
リー２５０に入力される油圧は、クランクシャフト１５
６により駆動されるエンジンオイルポンプ２５６により
供給される。
【００２９】ＶＶＴの作動原理は次の通りである。ＥＦ
ＩＥＣＵ１７０はエンジン１５０の運転状況に応じてバ
ルブの開閉タイミングを決定し、ＯＣＶ２５４の開閉を
制御する制御信号を出力する。この結果、ＶＶＴプーリ
ー２５０に入力される油圧が変化し、可変ピストン２５
２が軸方向に移動する。可変ピストン２５２には軸に対
し斜め方向に溝が刻んであるため、上記軸方向への移動
に伴って可変ピストン２５２を回転し、可変ピストン２
５２に結合されている吸気カムシャフト２４０と吸気カ
ムシャフト・タイミング・ギヤ２４２の取り付け角度を
変化させる。こうして、排気バルブ１５０ｂと吸気バル
ブ１５０ａの開閉タイミングを変化させることができ、
バルブオーバラップを変化させることができる。なお、
この例では上記ＶＶＴプーリー２５０は吸気カムシャフ
ト２４０側にのみ設けており、排気カムシャフト２４４
には設けていないため、バルブオーバラップは吸気バル
ブの開閉タイミングを制御することにより制御されが、
排気バルブ側にも同様の構成を設けることは容易であ
る。
【００３０】エンジン１５０の始動制御を行なう場合に
は、このＶＶＴの機構を利用して、ＥＦＩＥＣＵ１７０
により吸気バルブ１５０ａの開閉タイミングを適宜に調
整し、バルブオーバーラップを大きくして、モータＭＧ
１から見たエンジン１５０のポンプ仕事による負荷を低
減することができる。
【００３１】本実施例ではＶＶＴを適用したが、バルブ
オーバラップを変化させる機構はこれに限定されるもの
ではない。例えば、吸気バルブ１５０ａおよび排気バル
ブ１５０ｂをカムによらず油圧で直接開閉することがで
きれば、油圧バルブの制御によりバルブオーバラップを
変化させるものとしてもよい。
【００３２】次に、エンジン１５０を動力源として、駆
動輪１１６，１１８に動力を出力する機構について説明
する。エンジン１５０のクランクシャフト１５６には、
動力出力装置１１０が連結されている。この動力出力装
置１１０は、基本的には、クランクシャフト１５６を介
してエンジン１５０の動力を入力し、動力伝達ギヤ１１
１を介して駆動軸１１２に動力を出力する。駆動軸１１
２に出力された動力は、ディファレンシャルギヤ１１４
を介して、最終的には、駆動輪１１６，１１８を駆動す
る動力となる。
【００３３】エンジン１５０のクランクシャフト１５６
に取り付けられた動力出力装置１１０は、図３に示すよ
うに、ギヤ機構としてのプラネタリギヤ１２０，モータ
ＭＧ１，モータＭＧ２から構成されている。エンジン１
５０のクランクシャフト１５６には、プラネタリギヤ１
２０のプラネタリキャリア１２４が機械的に結合されて
おり、プラネタリギヤ１２０のサンギヤ１２１にはモー
タＭＧ１が、またプラネタリギヤ１２０のリングギヤ１
２２にはモータＭＧ２が結合されている。動力出力装置
１１０には、これらのモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御
する制御装置１８０が備えられている。
【００３４】図２に示すように、プラネタリギヤ１２０
は、クランクシャフト１５６に軸中心を貫通された中空
のサンギヤ軸１２５に結合されたサンギヤ１２１と、ク
ランクシャフト１５６と同軸のリングギヤ軸１２６に結
合されたリングギヤ１２２と、サンギヤ１２１とリング
ギヤ１２２との間に配置されサンギヤ１２１の外周を自
転しながら公転する複数のプラネタリピニオンギヤ１２
３と、クランクシャフト１５６の端部に結合され各プラ
ネタリピニオンギヤ１２３の回転軸を軸支するプラネタ
リキャリア１２４とから構成されている。このプラネタ
リギヤ１２０では、サンギヤ１２１，リングギヤ１２２
およびプラネタリキャリア１２４にそれぞれ結合された
サンギヤ軸１２５，リングギヤ軸１２６およびプラネタ
リキャリア１２４（クランクシャフト１５６）の３軸が
動力の入出力軸とされ、３軸のうちいずれか２軸へ入出
力される動力が決定されると、残余の１軸に入出力され
る動力は、動力が決定された２軸へ入出力される動力に
基づいて定まる。このプラネタリギヤ１２０の３軸への
動力の入出力についての詳細は後述する。
【００３５】リングギヤ１２２には、動力の取り出し用
の動力取出ギヤ１２８がモータＭＧ１側に結合されてい
る。この動力取出ギヤ１２８は、チェーンベルト１２９
により動力伝達ギヤ１１１に接続されており、動力取出
ギヤ１２８と動力伝達ギヤ１１１との間で動力の伝達が
なされる。図１に示すように、この動力伝達ギヤ１１１
は、駆動軸１１２を介して、ディファレンシャルギヤ１
１４にギヤ結合されている。
【００３６】モータＭＧ１は、同期電動発電機として構
成され、外周面に複数個（実施例では、Ｎ極が４個でＳ
極が４個）の永久磁石１３５を有するロータ１３２と、
回転磁界を形成する三相コイル１３４が巻回されたステ
ータ１３３とを備える。ロータ１３２は、プラネタリギ
ヤ１２０のサンギヤ１２１に結合されたサンギヤ軸１２
５に結合されている。ステータ１３３は、無方向性電磁
鋼板の薄板を積層して形成されており、ケース１１５に
固定されている。このモータＭＧ１は、永久磁石１３５
による磁界と三相コイル１３４によって形成される磁界
との相互作用によりロータ１３２を回転駆動する電動機
として動作し、永久磁石１３５による磁界とロータ１３
２の回転との相互作用により三相コイル１３４の両端に
起電力を生じさせる発電機として動作する。なお、サン
ギヤ軸１２５には、その回転角度θｓを検出するレゾル
バ１３９が設けられている。
【００３７】モータＭＧ２も、モータＭＧ１と同様に同
期電動発電機として構成され、外周面に複数個（実施例
では、Ｎ極が４個でＳ極が４個）の永久磁石１４５を有
するロータ１４２と、回転磁界を形成する三相コイル１
４４が巻回されたステータ１４３とを備える。ロータ１
４２は、プラネタリギヤ１２０のリングギヤ１２２に結
合されたリングギヤ軸１２６に結合されており、ステー
タ１４３はケース１１５に固定されている。モータＭＧ
２のステータ１４３も無方向性電磁鋼板の薄板を積層し
て形成されている。このモータＭＧ２もモータＭＧ１と
同様に、電動機あるいは発電機として動作する。なお、
リングギヤ軸１２６には、その回転角度θｒを検出する
レゾルバ１４９が設けられている。
【００３８】図１に示すように、本実施例の動力出力装
置１１０が備える制御装置１８０は、モータＭＧ１を駆
動する第１の駆動回路１９１、モータＭＧ２を駆動する
第２の駆動回路１９２、両駆動回路１９１，１９２を制
御する制御ＣＰＵ１９０、二次電池であるバッテリ１９
４から構成されており、制御ＣＰＵ１９０は、内部に、
ワーク用のＲＡＭ１９０ａ、処理プログラムを記憶した
ＲＯＭ１９０ｂ、入出力ポート（図示せず）およびＥＦ
ＩＥＣＵ１７０と通信を行なうシリアル通信ポート（図
示せず）を備える。この制御ＣＰＵ１９０には、第１実
施例の制御ＣＰＵ１９０と同様に、レゾルバ１３９から
のサンギヤ軸１２５の回転角度θｓ、レゾルバ１４９か
らのリングギヤ軸１２６の回転角度θｒ、アクセルペダ
ルポジションセンサ１６４ａからのアクセルペダルポジ
ションＡＰ、ブレーキペダルポジションセンサ１６５ａ
からのブレーキペダルポジションＢＰ、シフトポジショ
ンセンサ１８４からのシフトポジションＳＰ、第１の駆
動回路１９１に設けられた２つの電流検出器１９５，１
９６からの電流値Ｉｕ１，Ｉｖ１、第２の駆動回路１９
２に設けられた２つの電流検出器１９７，１９８からの
電流値Ｉｕ２，Ｉｖ２、残容量検出器１９９からのバッ
テリ１９４の残容量ＢRMなどが、入力ポートを介して入
力されている。また、制御ＣＰＵ１９０は、通信ボート
を介して、ＥＦＩＥＣＵ１７０との間で、エンジン１５
０の出力エネルギＰｅ，エンジン１５０の目標回転数Ｎ
ｅ＊，目標トルクＴｅ＊などの情報をやりとりしてい
る。
【００３９】制御ＣＰＵ１９０は、第１の駆動回路１９
１に設けられたスイッチング素子である６個のトランジ
スタＴｒ１ないしＴｒ６を駆動する制御信号ＳＷ１と、
第２の駆動回路１９２に設けられたスイッチング素子と
しての６個のトランジスタＴｒ１１ないしＴｒ１６を駆
動する制御信号ＳＷ２とを出力する。この第１の駆動回
路１９１および第２の駆動回路１９２内の各々６個のト
ランジスタＴｒ１ないしＴｒ６，トランジスタＴｒ１１
ないしＴｒ１６は、それぞれトランジスタインバータを
構成しており、それぞれ、一対の電源ラインＬ１，Ｌ２
に対してソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで
配置され、その接続点に、第１の駆動回路１９１ではモ
ータＭＧ１の三相コイル１３４の各々が、第２の駆動回
路１９２ではモータＭＧ２の三相コイル１４４の各々が
接続されている。電源ラインＬ１，Ｌ２は、バッテリ１
９４のプラス側とマイナス側に、それぞれ接続されてい
る。したがって、制御ＣＰＵ１９０により、対をなすト
ランジスタＴｒ１ないしＴｒ６，トランジスタＴｒ１１
ないしＴｒ１６のオン時間の割合を制御信号ＳＷ１，Ｓ
Ｗ２により順次制御し、三相コイル１３４，１４４に流
れる電流をＰＷＭ制御によって擬似的な正弦波にする
と、三相コイル１３４，１４４により、回転磁界が形成
され、ロータ１３２，ロータ１４２は、回転磁界に同期
して回転する。
【００４０】次に、実施例の動力出力装置１１０の動作
について説明する。この動力出力装置１１０の動作原
理、特にトルク変換の原理は以下の通りである。エンジ
ン１５０を回転数ＮｅとトルクＴｅとで表わされる運転
ポイントＰ１で運転し、このエンジン１５０から出力さ
れるエネルギＰｅと同一のエネルギであるが異なる回転
数ＮｒとトルクＴｒとで表わされる運転ポイントＰ２で
リングギヤ軸１２６を運転する場合、即ち、エンジン１
５０から出力される動力をトルク変換してリングギヤ軸
１２６に作用させる場合について考える。この時のエン
ジン１５０とリングギヤ軸１２６の回転数およびトルク
の関係を、図５に示す。
【００４１】プラネタリギヤ１２０の３軸（サンギヤ軸
１２５，リングギヤ軸１２６およびプラネタリキャリア
１２４（クランクシャフト１５６））における回転数や
トルクの関係は、機構学の教えるところによれば、図６
および図７に例示する共線図と呼ばれる図として表わす
ことができ、幾何学的に解くことができる。なお、プラ
ネタリギヤ１２０における３軸の回転数やトルクの関係
は、上述の共線図を用いなくても各軸のエネルギを計算
することなどにより数式的に解析することもできる。本
実施例では説明の容易のため共線図を用いて説明する。
【００４２】図６における縦軸は３軸の回転数軸であ
り、横軸は３軸のギヤ比により定まる相対的な位置を表
わす。すなわち、サンギヤ軸１２５とリングギヤ軸１２
６の位置Ｓ，Ｒを両端にとったとき、プラネタリキャリ
ア１２４の位置Ｃは、位置Ｓと位置Ｒを１：ρに内分す
る位置として定められる。ここで、ρは、リングギヤ１
２２の歯数に対するサンギヤ１２１の歯数の比であり、
次式（１）で表わされる。
【００４３】
【数１】
【００４４】いま、エンジン１５０が回転数Ｎｅで運転
されており、リングギヤ軸１２６が回転数Ｎｒで運転さ
れている場合（図５、運転ポイントＰ１）を考えると、
エンジン１５０のクランクシャフト１５６が結合されて
いるプラネタリキャリア１２４の位置Ｃにエンジン１５
０の回転数Ｎｅを、リングギヤ軸１２６の位置Ｒに回転
数Ｎｒをプロットすることができる。この両点を通る直
線を描けば、この直線と位置Ｓとの交点が、サンギヤ軸
１２５の回転数Ｎｓとなる。以下、この直線を動作共線
と呼ぶ。なお、回転数Ｎｓは、回転数Ｎｅと回転数Ｎｒ
とを用いて比例計算式（次式（２））により求めること
ができる。このようにプラネタリギヤ１２０では、サン
ギヤ１２１，リングギヤ１２２およびプラネタリキャリ
ア１２４のうちいずれか２つの回転数を決定すると、残
余の１つの回転数は、決定した２つの回転数に基づいて
決定される。
【００４５】
【数２】
【００４６】次に、描かれた動作共線に、エンジン１５
０のトルクＴｅをプラネタリキャリア１２４の位置Ｃに
おいて、図中下から上に作用させる。すなわち、動作共
線に対して、トルクは、あたかも剛体に作用する力（ベ
クトル）として表わすことができる。このとき動作共線
は、各位置において、エンジントルクやモータのトルク
に対応した力を受け、仮にバランスがとれていなけれ
ば、バランスがとれる位置まで移動すると考えることが
できる。換言すれば、例えば図６に示したように、サン
ギヤ１２１が回転数Ｎｓで、リングギヤ１２２が回転数
Ｎｒで、プラネタリピニオンギヤ１２３が回転数Ｎｅ
で、バランスして動作するためには、位置Ｃにおいて動
作共線が受けるエンジン１５０のトルクＴｅとリングギ
ヤ１２２が外部から受けるトルク（結果的には、これが
車輌を走行させるために出力されるトルクとなる）Ｔｒ
に対して、位置Ｓおよび位置Ｒにおいて動作共線が受け
るモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクＴｍ１，Ｔｍ２が釣り
合っていなければならない。位置Ｃにおいて動作共線に
作用するトルクＴｅは、剛体上の異なる位置における複
数の力に分離できるから、ギヤ比を用いた次式（３）に
より、位置Ｓ上のトルクＴｅｓと位置Ｒ上のトルクＴｅ
ｒとに分離することができる。なお、共線図を用いた以
下の説明においては、各トルクＴｅｓ，Ｔｅ，Ｔｅｒ，
Ｔｒは総てその作用する方向に関係なく正の符号を持つ
ものとして絶対値で扱うが、差し引き必要になるトルク
Ｔｍ１，Ｔｍ２は、符号付きで扱うものとする。したが
って、トルクＴｍ１は下向きが正の符号、Ｔｍ２は上向
きが正の符号となる。この結果、Ｔｒ−Ｔｅｒ＞０な
ら、トルクＴｍ２は、共線図において上向きのトルクと
なり、Ｔｒ−Ｔｅｒ＜０なら、トルクＴｍ２は、下向き
のトルクとなる。トルクＴｍ１，Ｔｍ２の方向と、モー
タＭＧ１，ＭＧ２が電力を回生しているか、電力を消費
（力行）しているかは、関係がない。後述するように、
モータＭＧ１，ＭＧ２の状態（回生か力行か）は、トル
クＴｍ１，Ｔｍ２が、そのトルクが作用している軸の回
転数を増速する側に作用しているか、減速する側に作用
しているかにより定まる。
【００４７】
【数３】
【００４８】動作共線がこの状態で安定であるために
は、動作共線の両端の位置Ｓ，Ｒで力の釣り合いがとれ
ていることが必要である。位置Ｓ、すなわちサンギヤ１
２１には、トルクＴｅｓと大きさが同じで向きが反対の
トルクＴｍ１をモータＭＧ１により作用させ、位置Ｒ、
すなわちリングギヤ１２２には、リングギヤ軸１２６に
出力するトルクと同じ大きさで向きが反対のトルクＴｒ
とトルクＴｅｒとの合力に対し大きさが同じで向きが反
対のトルクＴｍ２をモータＭＧ２より作用させるのであ
る。このとき、モータＭＧ１からのトルクＴｍ１は、ト
ルクが作用する軸の回転数を減少する方向に作用してい
るから、モータＭＧ１は発電機として動作することにな
る。この結果、モータＭＧ１は、第１の駆動回路１９１
を介して、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積で表わされ
る電気エネルギＰｍ１を回生し、これをバッテリ１９４
に一時的に蓄積する。モータＭＧ２のトルクＴｍ２は、
トルクが作用する軸の回転数を増加する方向に作用して
いるから、モータＭＧ２は電動機として動作し、トルク
Ｔｍ２と回転数Ｎｒとの積で表わされる電気エネルギＰ
ｍ２をバッテリ１９４から持ち出し、これを動力として
リングギヤ軸１２６に出力する。
【００４９】ここで、電気エネルギＰｍ１と電気エネル
ギＰｍ２とを等しくすれば、モータＭＧ２で消費する電
力のすべてをモータＭＧ１により回生して賄うことがで
きる。このためには、回生したエネルギのすべてを出力
するものとすればよいから、エンジン１５０から出力さ
れるエネルギＰｅとリングギヤ軸１２６に出力されるエ
ネルギＰｒとを等しくすればよい。すなわち、トルクＴ
ｅと回転数Ｎｅとの積で表わされるエネルギＰｅと、ト
ルクＴｒと回転数Ｎｒとの積で表わされるエネルギＰｒ
とを等しくするのである。図５に照らせば、運転ポイン
トＰ１で運転されているエンジン１５０から出力される
トルクＴｅと回転数Ｎｅとで表わされる動力を、トルク
変換して、エネルギが同一でトルクＴｒと回転数Ｎｒと
で表わされる動力としてリングギヤ軸１２６に出力する
のである。前述したように、リングギヤ軸１２６に出力
された動力は、動力取出ギヤ１２８および動力伝達ギヤ
１１１により駆動軸１１２に伝達され、ディファレンシ
ャルギヤ１１４を介して駆動輪１１６，１１８に伝達さ
れる。したがって、リングギヤ軸１２６に出力される動
力と駆動輪１１６，１１８に伝達される動力との間には
一対一の関係が成立するから、駆動輪１１６，１１８に
伝達される動力を、リングギヤ軸１２６に出力される動
力を制御することにより制御することができる。
【００５０】図６に示す共線図ではサンギヤ軸１２５の
回転数Ｎｓは正であったが、エンジン１５０の回転数Ｎ
ｅとリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとによっては、図
７に示す共線図のように負となる場合もある。このと
き、位置Ｓでは、トルクＴｍ１は、回転数（絶対値）を
増加する方向に作用していることから、モータＭＧ１は
電動機として動作し、トルクＴｍ１と回転数Ｎｓとの積
で表わされる電気エネルギＰｍ１を消費する。一方、モ
ータＭＧ２のトルクＴｍ２は、このトルクが作用する軸
の回転数を減少する方向に作用しているから、モータＭ
Ｇ２は発電機として動作し、トルクＴｍ２と回転数Ｎｒ
との積で表わされる電気エネルギＰｍ２をリングギヤ軸
１２６から回生することになる。この場合、モータＭＧ
１で消費する電気エネルギＰｍ１とモータＭＧ２で回生
する電気エネルギＰｍ２とを等しくすれば、モータＭＧ
１で消費する電気エネルギＰｍ１をモータＭＧ２で丁度
賄うことができる。
【００５１】以上の説明から解るように、この動力出力
装置１１０では、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに拘
わらず、エンジン１５０から出力される動力のすべてを
トルク変換してリングギヤ軸１２６に出力することがで
きる。このことは、プラネタリギヤ１２０，モータＭＧ
１およびモータＭＧ２とによるトルク変換の効率を１０
０％とすれば、エンジン１５０の運転ポイントは、リン
グギヤ軸１２６に出力すべきエネルギＰｒと同一のエネ
ルギを出力する運転ポイントであれば如何なるポイント
であってもよいことを意味している。したがって、エン
ジン１５０の運転ポイントは、リングギヤ軸１２６に出
力すべきエネルギＰｒと同一のエネルギを出力すること
を条件に、リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒに拘わらず
自由に定めることができることを意味する。
【００５２】以上が、動力出力装置１１０がトルク変換
を行なう場合の原理であるが、動力出力装置１１０は、
エンジン１５０から出力される動力のすべてをトルク変
換してリングギヤ軸１２６に出力する動作の他に、エン
ジン１５０から出力される動力（トルクＴｅと回転数Ｎ
ｅとの積）をリングギヤ軸１２６に要求される動力（ト
ルクＴｒと回転数Ｎｒとの積）より大きくして余剰の電
気エネルギを回生し、バッテリ１９４の充電を伴う動作
としたり、逆にエンジン１５０から出力される動力より
も大きな動力をリングギヤ軸１２６出力するものとし、
不足するエネルギをバッテリ１９４からの放電により補
う動作とすることもできる。また、車輌が停止中にエン
ジン１５０を運転し、エンジン１５０の出力するエネル
ギの大部分をモータＭＧ１により回生し、バッテリ１９
４を充電するといった運転も可能である。この場合に
は、駆動軸１１２の回転数は０なので、モータＭＧ２の
回転数も０となるが、モータＭＧ２はロック状態に制御
され、エンジン１５０の回転をそのままサンギヤ軸１２
５に伝達するため、エンジン１５０の反力トルクを受け
る状態に制御される。
【００５３】本実施例の動力出力装置１１０は、上述し
たように、プラネタリギヤ１２０の動作を考慮する必要
があるが、エンジン１５０の運転ポイントとリングギヤ
軸１２６の運転ポイントとを独立に設定できるから、バ
ッテリ１９４からの電力の持ち出しや電力の蓄積が自由
に行なえる範囲では、エンジン１５０の動作状態とは独
立に、その出力トルクを制御することができる。本願発
明に対応したプラネタリギヤ１２０の歯打ち音の低減方
法およびこれを用いた動力出力装置の構成を説明する前
に、動力出力装置１１０におけるトルク制御、およびこ
のトルク制御において実行されるモータＭＧ１，ＭＧ２
の制御について説明する。
【００５４】図８は、本実施例の動力出力装置１１０に
おいて実行されるトルク制御ルーチンの一例を示すフロ
ーチャートである。図示するように、図８のトルク制御
ルーチンが起動されると、まずリングギヤ軸１２６の回
転数Ｎｒを入力し（ステップＳ２００）、更にアクセル
ペダルポジションＡＰを入力する処理を行なう（ステッ
プＳ２１０）。リングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒは、レ
ゾルバ１４９から読み込んだリングギヤ軸１２６の回転
角度θｒから求めることができる。その後、この回転数
ＮｒおよびアクセルペダルポジションＡＰに基づいて、
リングギヤ軸１２６に出力すべき目標トルクＴｒ＊を求
める処理を行なう（ステップＳ２２０）。アクセルペダ
ル１６４は運転者が出力トルクが足りないと感じたとき
に踏み込まれるものであり、したがって、アクセルペダ
ルポジションＡＰの値は運転者の欲している出力トルク
（すなわち、リングギヤ軸１２６に対する要求トルク）
に対応するものである。
【００５５】実施例では、トルク指令値Ｔｒ＊とリング
ギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとアクセルペダルポジション
ＡＰとの関係を示すマップを予めＲＯＭ１９０ｂに記憶
しておき、アクセルペダルポジションＡＰが読み込まれ
ると、マップと読み込まれたアクセルペダルポジション
ＡＰと駆動軸１１２の回転数Ｎｄとにより対応する目標
トルクＴｒ＊の値を導出するものとした。
【００５６】目標トルクＴｒ＊を求めることにより、リ
ングギヤ軸１２６、延いては駆動軸１１２に出力すべき
エネルギＰｒを、目標トルクＴｒ＊とその回転数Ｎｒと
の積として求める処理を行なう（ステップＳ２３０）。
その後、駆動軸１１２に出力すべきエネルギＰｒに基づ
いて、エンジン１５０から出力すべきエネルギＰｅを算
出する（ステップＳ２４０）。エンジン１５０から出力
されたエネルギＰｅを、トルク変換等は行なうものの、
そのまま駆動軸１１２に出力する場合には、エンジン１
５０の出力エネルギＰｅは、駆動軸１１２に出力すべき
エネルギＰｒを、伝達効率ηｔで除算する処理（Ｐｅ＝
Ｐｒ／ηｔ）により求める。
【００５７】エンジン１５０から出力すべきエネルギＰ
ｅを求めた後、エンジン１５０から出力すべきエネルギ
Ｐｅに基づいてエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と目
標回転数Ｎｅ＊とを設定する処理を行なう（ステップＳ
２５０）。ここで、エンジン１５０から出力すべきエネ
ルギＰｅと目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊との関
係は式（Ｐｅ＝Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が成立すればよいか
ら、この式を満足する目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴ
ｅ＊との組合せはいくつも存在する。そこで、本実施例
では、各エネルギＰｅに対してエンジン１５０ができる
限り効率の高い状態で運転され、かつエネルギＰｅの変
化に対してエンジン１５０の運転状態が滑らかに変化す
るエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊および目標回転数
Ｎｅ＊を実験等により求め、これを予めＲＯＭ１９０ｂ
にマップとして記憶している。エンジン１５０に要求さ
れるエネルギＰｅが計算されると、このエネルギＰｅに
対応するエンジン１５０の目標トルクＴｅ＊および目標
回転数Ｎｅ＊を、ＲＯＭ１９０ｂに記憶したマップから
導出する。なお、エンジン１５０の実際の制御は、ＥＦ
ＩＥＣＵ１７０により行なわれる。制御装置１８０は。
通信回線を介してエンジン１５０の出力すべきエネルギ
Ｐｅと、このエネルギＰｅを実現する回転数Ｎｅ＊の情
報を、ＥＦＩＥＣＵ１７０に常時出力している。ＥＦＩ
ＥＣＵ１７０は、この情報を受け取って、図示しない制
御ルーチンにより、エンジン１５０の運転ポイントを制
御している。
【００５８】エネルギ収支とエンジン１５０の運転効率
の点から、以上のようにしてエンジンの目標トルクＴｅ
＊および目標回転数Ｎｅ＊は定められるが、本実施例で
は、後述するように、プラネタリギヤ１２０の歯打ち音
低減のために、エンジン１５０の出力エネルギＰｅ、目
標回転数Ｎｅ＊などを調整している。この処理の詳細に
ついては、後述する。
【００５９】図８の処理に戻って、説明を続ける。図８
のステップＳ２４０でエンジン１５０の出力すべきエネ
ルギＰｅを求め、更にエンジン１５０の目標トルクＴｅ
＊と目標回転数Ｎｅ＊とを求めた後（ステップＳ２５
０）、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊に基づいて、
サンギヤ軸１２５の目標回転数Ｎｓ＊を上述した式
（２）により算出する処理を行なう（ステップＳ２６
０）。その後、これらの目標回転数Ｎｅ＊、目標トルク
Ｔｒ＊、Ｔｅ＊を用いて、モータＭＧ１およびモータＭ
Ｇ２を制御し（ステップＳ２７０およびＳ２８０）、更
に、エンジン１５０を制御する（ステップＳ２９０）。
エンジン１５０の制御は、上述した目標回転数Ｎｅ＊と
目標トルクＴｅ＊の積として求められるエネルギが、エ
ンジン１５０から出力されるように、吸入空気量，燃料
噴射量およびバルブ開閉タイミングを制御するものであ
り、実際にはＥＦＩＥＣＵ１７０により行なわれる。
【００６０】次に、モータＭＧ１およびモータＭＧ２の
制御について説明する。モータＭＧ１の制御（図８のス
テップＳ２７０）の詳細を、図９に示す。図９は、モー
タＭＧ１の制御ルーチンを例示するフローチャートであ
る。このルーチンが実行されると、制御装置１８０の制
御ＣＰＵ１９０は、まず、サンギヤ軸１２５の回転数Ｎ
ｓを読み込む処理を実行する（ステップＳ２７１）。サ
ンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓは、サンギヤ軸１２５に取
り付けられたレゾルバ１３９により検出されるサンギヤ
軸１２５の回転角度θｓから求めることができる。続い
て、読み込んだ回転数Ｎｓとサンギヤ軸１２５の目標回
転数Ｎｓ＊とに基づいて次式（４）により算出される値
をモータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊に設定する処理
を行なう（ステップＳ２７２）。ここで、式（４）中の
右辺第１項は図６や図７の共線図における動作共線の釣
り合いから求められるものであり、右辺第２項は回転数
Ｎｓの目標回転数Ｎｓ＊からの偏差を打ち消す比例項で
あり、右辺第３項は定常偏差をなくすための積分項であ
る。したがって、モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊
は、定常状態（回転数Ｎｓの目標回転数Ｎｓ＊からの偏
差が値０のとき）では、動作共線の釣り合いの関係から
求められる値が設定されることになる。なお、式（４）
中のＫ３およびＫ４は、比例定数である。サンギヤ軸１
２５の回転数Ｎｓは上述した式（２）に示すように、リ
ングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒとエンジン１５０の回転
数Ｎｅとにより定まるから、モータＭＧ１のトルク指令
値Ｔｍ１＊をサンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓに基づいて
設定することにより、エンジン１５０を目標回転数Ｎｅ
＊の運転ポイントで安定させることができる。
【００６１】
【数４】
【００６２】モータＭＧ１のトルク指令値Ｔｍ１＊を設
定した後、サンギヤ軸１２５の回転角度θｓをレゾルバ
１３９を用いて検出し（ステップＳ２７３）、モータＭ
Ｇ１の電気角θ１をサンギヤ軸１２５の回転角度θｓか
ら求める処理を行なう（ステップＳ２７４）。実施例で
は、モータＭＧ１は４極対の同期電動機なので、θ１＝
４θｓを演算することになる。そして、モータＭＧ１の
各相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１を電流検出器１９５，１９６を
用いて検出する処理を行なう（ステップＳ２７５）。そ
の後、この電流値Ｉｕ１，Ｉｖ１に基づいて、３相→２
相の座標変換を行なう（ステップＳ２７６）。座標変換
は、三相コイルに流れる電流を、永久磁石型の同期電動
機のｄ軸，ｑ軸の電流値に変換することであり、次式
（５）を演算することに相当する。ここで座標変換を行
なうのは、永久磁石型の同期電動機においては、ｄ軸及
びｑ軸の電流が、トルクを制御する上で本質的な量だか
らである。もとより、三相のまま制御することも可能で
ある。
【００６３】
【数５】
【００６４】ｄ軸，ｑ軸の電流値に変換した後、モータ
ＭＧ１におけるトルク指令値Ｔｃ＊から求められる各軸
の電流指令値Ｉｄ１＊，Ｉｑ１＊と実際各軸に流れた電
流Ｉｄ１，Ｉｑ１と偏差を求め、各軸の電圧指令値Ｖｄ
１，Ｖｑ１を求める処理を行なう（ステップＳ２７
７）。即ち、まず以下の式（６）の演算を行ない、次に
次式（７）の演算を行なうのである。ここで、Ｋｐ１，
Ｋｐ２及びＫｉ１，Ｋｉ２は、各々係数である。これら
の係数は、適用するモータの特性に適合するよう調整さ
れた値である。なお、電圧指令値Ｖｄ１，Ｖｑ１は、電
流指令値Ｉ＊との偏差△Ｉに比例する部分（式（６）右
辺第１項）と偏差△Ｉのｉ回分の過去の累積分（右辺第
２項）とから求められる。
【００６５】
【数６】
【００６６】
【数７】
【００６７】その後、こうして求めた電圧指令値をステ
ップＳ２７６で行なった三相→二相変換の逆変換に相当
する座標変換（二相→三相変換）を行ない（ステップＳ
２７８）、実際に三相コイル１３４に印加する電圧Ｖｕ
ｃ，Ｖｖｃ，Ｖｗｃを求める処理を行なう。各電圧は、
次式（８）により求める。
【００６８】
【数８】
【００６９】実際の電圧制御は、第１の駆動回路１９１
のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオンオフ時間によ
りなされるから、式（８）によって求めた各電圧指令値
となるよう各トランジスタＴｒ１ないしＴｒ６のオン時
間をＰＷＭ制御する（ステップＳ２７９）。
【００７０】他方、モータＭＧ２の制御（図８のステッ
プＳ２８０）は、図１０に例示するモータＭＧ２の制御
ルーチンによって行なわれる。このルーチンが実行され
ると、制御装置１８０の制御ＣＰＵ１９０は、まず、次
式（９）によりモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２＊を
設定する（ステップＳ２８２）。ここで、式（９）は、
図６や図７の共線図における動作共線の釣り合いから求
めることができる。
【００７１】
【数９】
【００７２】その後、モータＭＧ１の制御（図９）と同
様、サンギヤ軸１２５の角度θｒを入力し（ステップＳ
２８３）、モータＭＧ２の電気角θ２を、サンギヤ軸１
２５の角度θｒに基づいて算出する（ステップＳ２８
４）。更に、モータ電流Ｉｕ２，Ｉｖ２を検出し（ステ
ップＳ２８５）、三相→二相の座標変換（ステップＳ２
８６）、電圧指令値Ｖｄ２，Ｖｑ２の計算（ステップＳ
２８７）、電圧指令値からの二相→三相変換（ステップ
Ｓ２８８）を行ない、求めた電圧指令値によるＰＷＭ制
御（ステップＳ２８９）も、モータＭＧ１についての制
御と同様に行なう。これらの処理については、モータＭ
Ｇ１と同じなので、詳細な説明は省略する。
【００７３】こうした各制御により本実施例の動力出力
装置１１０は、エンジン１５０を高効率の運転ポイント
で運転しつつ、アクセルペダル１６４の踏込量に応じて
駆動軸１１２に出力すべき動力に見合ったエネルギをエ
ンジン１５０から出力すると共に、このエネルギを所望
の動力にトルク変換してリングギヤ軸１２６、延いては
駆動輪１１６，１１８に出力する。
【００７４】以上説明した動力出力装置１１０の構成お
よびその働き、特にプラネタリギヤ１２０の構成、エン
ジン１５０，モータＭＧ１，モータＭＧ２の制御の様子
を前提として、本実施例では、次の歯打ち音低減方法を
採用し、プラネタリギヤ１２０における歯打ち音を低減
している。第１実施例における歯打ち音低減方法は、車
輌が走行中に発生する歯打ち音を低減するものであり、
その処理を図１１のフローチャートに示した。
【００７５】第１実施例では、エンジン１５０の目標回
転数Ｎｅを補正することにより、歯打ち音を低減してい
る。即ち、上述した図８におけるステップＳ２５０で示
した次の処理、エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と目
標回転数Ｎｅ＊とを求める処理を、図１１に示した処理
ルーチンにより行なうのである。この処理では、エンジ
ン１５０の目標回転数Ｎｅ＊は、モータＭＧ２のトルク
指令値Ｔｍ２に基づいて、ＲＯＭ１９０ｂに予め用意し
たマップから決定する（ステップＳ３００）。モータＭ
Ｇ２のトルク指令値Ｔｍ２からエンジン１５０の目標回
転数Ｎｅ＊を求めるマップの一例を図１２に示した。通
常の走行時には、エンジン１５０は最も効率の良い運転
ポイントで運転されることは既に述べた。本実施例で
は、エンジン１５０は通常は回転数１０００ｒｐｍで運
転される。これに対して、図１２に示したように、モー
タＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２が−２０Ｎｍから２０Ｎ
ｍの間である場合には、エンジン１５０の目標回転数Ｎ
ｅ＊を、最大１４００ｒｐｍに増加するのである。モー
タＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２か−２０Ｎｍから２０Ｎ
ｍの範囲にあることを判別する構成が、歯打ち音の発生
条件を検出する歯打ち音検出手段に相当し、この場合
に、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊を高めに制御す
る構成が、エンジンの回転数を所定値以上に制御する内
燃機関回転数制御手段に相当する。
【００７６】こうして目標回転数Ｎｅ＊を求めた後、出
力エネルギＰｅを、目標回転数Ｎｅ＊で除算することに
より目標トルクＴｅ＊を求める（ステップＳ３１０）。
走行条件が同一であれば、エンジン１５０に要求されて
いるエネルギＰｅは変わらないからである。したがっ
て、この実施例では、エンジン１５０の出力エネルギ、
延いては駆動軸１１２を駆動する動力は、エンジン１５
０の回転数が増加されても、一定に保たれることにな
る。この構成が、駆動軸の出力状態の変化を打ち消す駆
動軸出力保持手段に相当する。
【００７７】走行中のプラネタリギヤ１２０の各軸の受
ける力については、図６や図７に例示した。ここで、モ
ータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ２が−２０〜２０Ｎｍで
あるとは、リングギヤ軸１２６に出力すべきトルクＴｒ
と、エンジン１５０の出力トルクＴｅに基づく配分トル
クＴｅｒとの偏差が、エンジン１５０のトルク変動に対
して比較的小さい範囲であり、エンジン１５０のトルク
変動をモータＭＧ２ではキャンセルできないことを意味
している。図６に示した共線図を使って説明すると、エ
ンジン１５０のトルクＴｅが変動すると、動作共線は、
サンギヤ軸１２５の位置Ｓを支点としてあたかも揺動す
るように振る舞い、エンジン１５０のトルク変動は、そ
のままリングギヤ軸１２６の位置Ｒでの分配トルクＴｅ
ｒに現われ、リングギヤ軸１２６の回転数の変動として
現われる。もとよりリングギヤ軸１２６の回転数Ｎｒを
目標値Ｎｒ＊に一致するようフィードバック制御してい
るから、このエンジン１５０の出力トルクの変動に応じ
て、モータＭＧ２のトルクＴｍ２が追従して、釣り合い
を取ろうとする。したがって、モータＭＧ２のトルクが
エンジン１５０のトルク変動に完全追従していれば、動
作共線は動かないが、モータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ
２が小さいこと、モータＭＧ２の制御がフィードバック
制御であること、制御には必ず遅れが存在することか
ら、モータＭＧ２の制御によっては、エンジン１５０の
トルク変動を完全に押さえ込むことはできず、動作共線
は揺動する。すなわち、プラネタリギヤ１２０のプラネ
タリピニオンギヤ１２３とリングギヤ１２２とが全く同
一の速度でなめらかに回転している状態を基準とする
と、現実のプラネタリピニオンギヤ１２３の回転数は、
増速回転、減速回転を繰り返していることになり、その
都度、プラネタリピニオンギヤ１２３のギヤ歯が、リン
グギヤ１２２のギヤ歯に衝突し、歯打ち音を発生するこ
とになる。
【００７８】本実施例では、こうした歯打ち音の発生し
やすい運転状態、即ちモータＭＧ２のトルク指令値Ｔｍ
２＊が小さい領域では、エンジン１５０の目標回転数Ｎ
ｅ＊を最大１４００ｒｐｍまで増加している。回転数を
増加してもエンジン１５０の出力するエネルギＰｅは変
更しないので、目標トルクＴｅ＊は低減される。これら
の結果、エンジン１５０のトルク変動が小さくなって歯
打ち音が低減されるばかりでなく、プラネタリピニオン
ギヤ１２３のリングギヤ１２２に対する回転数が増加す
ることから、プラネタリピニオンギヤ１２３のギヤ歯が
リングギヤ１２２のギヤ歯に押しつけられ、歯打ち音の
発生が防止される。
【００７９】なお、上述した例では、エンジン１５０の
出力エネルギＰｅは変更しないものとし、目標回転数Ｎ
ｅ＊を増加する分だけ目標トルクＴｅ＊を低減してい
る。目標回転数Ｎｅ，目標トルクＴｅ＊が変更されたと
き、ＥＦＩＥＣＵ１７０は、開閉タイミング変更機構
（ＶＶＴ）１５３により吸気バルブ１５０ａの開閉タイ
ミングを制御し、更にアクチュエータ１６８を制御して
スロットルバルブ１６６の開度を制御し、エンジン１５
０の回転数ＮｅとトルクＴｅを、所望の関係に調整して
いる。
【００８０】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。第２実施例における歯打ち音低減方法は、車輌が
停止している時に発生する歯打ち音を低減するものであ
る。この場合の制御ルーチンを図８に示す。停車中の車
輌のトルク制御ルーチン（図８）が起動されると、まず
発電の要求を入力する処理が行なわれる（ステップＳ４
００）。停車中の車輌においてエンジン１５０を運転す
るのは、補機類を直接駆動するのでなければ、専ら発電
してバッテリ１９４を充電するためである。車輌停止中
は駆動軸１１２は回転しないから、発電はモータＭＧ１
により行なわれる。バッテリ１９４の充電状態や補機類
での電力消費などを勘案して求められる発電要求を入力
すると、次にこの発電要求に見合ったエンジン１５０の
出力エネルギＰｅを計算する（ステップＳ４１０）。
【００８１】その後、車輌が停止中であるか否かを確認
する（ステップＳ４２０）。車輌が停止中か否かの確認
は、駆動軸１１２の回転数を検出することにより行なっ
ても良いし、シフトポジションセンサ１８４のシフトポ
ジションＳＰによって確認してもよい。車輌が停止中で
あると確認された場合には、ステップＳ４１０で計算し
たエンジン１５０の出力エネルギＰｅが０から所定値
（本実施例では４ＫＷ）の範囲に含まれているか否かを
判断する（ステップＳ４３０）。エンジン１５０の出力
エネルギＰｅが４ＫＷ以上の場合には、フラグＳＸｇに
値１を設定する（ステップＳ４４０）。他方、エンジン
１５０の出力エネルギＰｅがこの範囲（０〜４ＫＷ）に
入っていれば、フラグＳＸｇを値０にリセットし（ステ
ップＳ４４２）、更にエンジン１５０の出力エネルギＰ
ｅを２ＫＷに設定する処理を行なう（ステップＳ４４
４）。
【００８２】車輌が停車中でないか（ステップＳ４２
０）、停車中でも計算した出力エネルギＰｅが０以下で
あれば（ステップＳ４３０）、フラグＳＸｇを値０にリ
セットする（ステップＳ４４６）。エンジン１５０の出
力エネルギＰｅを求め、フラグＳＸｇを設定する処理
（ステップＳ４００ないしＳ４４６）の後、この出力エ
ネルギＰｅに基づいて、エンジン１５０の目標トルクＴ
ｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊を設定する処理を行なう（ステ
ップＳ４５０）。エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊と
目標回転数Ｎｅ＊は、その出力エネルギＰｅにおいてエ
ンジン１５０の運転効率が良好となるように定めればよ
い。
【００８３】その後、本実施例では、サンギヤ軸１２５
の目標回転数Ｎｓ＊を設定する処理を行なった後（ステ
ップＳ４６０）、第１実施例と同様、モータＭＧ１の制
御を行なう（ステップＳ４７０）。サンギヤ軸１２５の
目標回転数Ｎｓ＊は、既述した式（２）により算出す
る。
【００８４】本ルーチンでは、更にモータＭＧ２の制御
（ステップＳ４８０）およびエンジン１５０の制御（ス
テップＳ４９０）も行なうが、車輌が停車中の場合には
駆動軸１１２の回転数は０であることから、モータＭＧ
２は回転しないように制御される。もとより、駆動輪１
１６，１１８は地面に設置しているから、エンジン１５
０のトルクＴｅに基づいてサンギヤ軸１２５が受ける分
配トルクＴｅｒにより駆動軸１１２を回転しようとする
力が、その静止摩擦係数により定まる静止摩擦力を越え
ない範囲であれば、モータＭＧ２に通電しなくとも駆動
軸１１２は回転しない。しかし、路面との摩擦係数が低
い低μ路や凍結路面なども考えられるので、通常は、モ
ータＭＧ２の三相コイル１４４に定常的な電流を流し、
モータＭＧ２の回転軸をロックアップする。ステップＳ
２８０でモータＭＧ２をロックアップ制御すると、モー
タＭＧ２では、外部からロータを回転しようとする力に
対しては反力トルクを生じ、ロータを固定するよう働
く。
【００８５】以上説明した図１３トルク制御の処理を実
行することにより、エンジン１５０の出力エネルギは、
車輌が停止中でないか、停止中であっても発電の要求に
基づいて求めたエネルギＰｅが０〜４ＫＷの間に入って
いない場合には、そのまま保持される。他方、車輌が停
止中でかつエンジン１５０の計算された出力エネルギＰ
ｅが０〜４ＫＷの間に入っている場合には、エンジン１
５０の出力エネルギＰｅは、２ＫＷに設定される。設定
されたエンジン１５０の出力エネルギＰｅは、制御ＣＰ
Ｕ１９０から通信によりＥＦＩＥＣＵ１７０に出力され
るから、ＥＦＩＥＣＵ１７０はエンジン１５０の出力エ
ネルギが、与えられたエネルギに一致するようエンジン
１５０のスロットルバルブ１６６開度や燃料噴射量、更
には開閉タイミング変更機構１５３により吸気バルブ１
５０ａの開閉タイミング等を制御する。
【００８６】図１３に示した処理だけでも歯打ち音は低
減されるが、本実施例では、更に次の処理が行なわれて
いる。この処理は、図１３のステップＳ４５０で実行さ
れるエンジン１５０の目標回転数Ｎｅ＊を設定する処理
である。この処理を図１４に示した。図１４に示した処
理が実行されると、まずフラグＳＸｇの値を判別し（ス
テップＳ４５２）、これが値１であれば、エンジン１５
０の目標回転数Ｎｅ＊を、通常の回転数より高い所定回
転数（本実施例では１２００ｒｐｍ）に設定する処理を
行なう（ステップＳ４５４）。フラグＳＸｇが値１でな
ければ、エンジン１５０が高効率で運転される条件に従
って、回転数Ｎｅ＊を求める（ステップＳ４５５）。そ
の後、エンジン１５０の出力エネルギＰｅと、ステップ
Ｓ４５４またはＳ４５５で求めた目標回転数Ｎｅ＊とか
ら、エンジン１５０の目標トルクＴｅ＊を求める処理を
行ない（ステップＳ４５６）。目標トルクＴｅ＊は、出
力エネルギＰｅを目標回転数Ｎｅ＊で除算することによ
り求めることができる。図１４に示した処理を実行する
ことにより、所定の出力エネルギＰｅでのエンジン１５
０の運転ポイントが定まることになる。
【００８７】図１３，図１４に示した処理を実行するこ
とにより、プラネタリギヤ１２０の歯打ち音は大きく低
減される。歯打ち音が低減される理由は以下に説明する
が、まず停車中の車輌で歯打ち音が発生するメカニズム
について説明する。車輌が停止中でエンジン１５０が運
転されている場合のプラネタリギヤ１２０の動作を考え
ると、図１５に示すように、リングギヤ軸１２６はモー
タＭＧ２により、ロックアップされており、その回転数
は常に０である。他方、トルクの釣り合いは、エンジン
１５０が発生するトルクＴｅと、サンギヤ軸１２５に付
加されるモータＭＧ１のトルクＴｍ１およびリングギヤ
軸１２６に付加されるモータＭＧ２の反力トルクＴｍ２
との間で成り立つことになる。リングギヤ軸１２６の回
転数が０であることから、エンジン１５０の出力トルク
Ｔｅが変動すると、あたかもリングギヤ軸１２６の位置
Ｒを支点にして、動作共線が揺動するように振る舞うこ
とになる。サンギヤ軸１２５の回転数Ｎｓを目標値Ｎｓ
＊にフィードバック制御している場合、このエンジン１
５０の出力トルクの変動に応じて、モータＭＧ１のトル
クＴｍ１が追従して、釣り合いを取ろうとする。したが
って、モータＭＧ１のトルクがエンジン１５０のトルク
変動に完全追従していれば、動作共線は動かないが、モ
ータＭＧ１の制御がフィードバック制御であること、制
御には必ず遅れが存在することから、モータＭＧ１の制
御によっては、エンジン１５０のトルク変動を完全に押
さえ込むことはできず、動作共線は揺動する。すなわ
ち、プラネタリギヤ１２０のプラネタリピニオンギヤ１
２３とサンギヤ１２１とが全く同一の速度でなめらかに
回転している状態を基準とすると、現実のプラネタリピ
ニオンギヤ１２３の回転数は、増速回転、減速回転を繰
り返していることになり、その都度、プラネタリピニオ
ンギヤ１２３のギヤ歯が、サンギヤ１２１のギヤ歯に衝
突し、歯打ち音を発生することになる。
【００８８】かかる歯打ち音の発生メカニズムを考える
と、歯打ち音は、まずエンジン１５０のトルク変動が大
きい場合に発生することが了解される。エンジン１５０
のトルク変動は、エンジン１５０の出力エネルギが２Ｋ
Ｗ以上のときに大きい。これに対して、本実施例では、
車輌が停車中でかつエンジン１５０が４ＫＷ以下の出力
エネルギで運転されている場合には、出力エネルギを２
ＫＷに制御している。この結果、エンジン１５０はトル
ク変動の小さな領域で運転されることになり、歯打ち音
は低減される。この処理が、内燃機関の出力エネルギ変
化させつつ回転数を所定値以上に制御する内燃機関回転
数制御手段に相当する。なお、本実施例では、エンジン
１５０に、開閉タイミング変更機構（ＶＶＴ）１５３を
搭載しており、エンジン１５０の出力エネルギを一定に
したまま、トルク変動が最も少なくなるよう、吸気バル
ブ１５０ａの開閉タイミングも変更している。この点で
も、本実施例では、歯打ち音が低減されている。
【００８９】しかも、本実施例では、出力エネルギが４
ＫＷ以上の場合には、出力エネルギを変更することな
く、回転数を１２００ｒｐｍに上昇することで歯打ち音
を低減している（図１４、ステップＳ４５４）。バッテ
リ１９４の充電などを行なうために、エンジン１５０に
要求されている出力エネルギが４ＫＷを越えているよう
な場合には、エンジン１５０の出力エネルギを小さくす
ることはできないから、要求されているエネルギはその
ままにして、回転数を上昇するのである。エンジン１５
０の回転数が上昇された結果、プラネタリギヤ１２０
は、プラネタリピニオンギヤ１２３のギヤ歯が常にプラ
ネタリピニオンギヤ１２３のギヤ歯に押し当てられた状
態で回転する状態になり、ギヤ歯同士の衝突に起因する
歯打ち音は低減される。
【００９０】なお、以上の説明では、エンジン１５０の
出力エネルギＰｅを変更する具体的な方法については触
れなかったが、本実施例では、エンジン１５０の吸入空
気量を可変するスロットルバルブ１６６はアクチュエー
タ１６８により駆動されていることから、エンジン１５
０の出力エネルギを変更することは容易である。また、
目標回転数Ｎｓ＊が変更されて、モータＭＧ２よりサン
ギヤ軸１２５の回転数が上昇し、結果的にクランクシャ
フト１５６の回転数が上昇された場合には、スロットル
バルブ１６６を閉じて、エンジン１５０からの出力エネ
ルギを一定に保っている。
【００９１】以上説明した本実施例によれば、プラネタ
リギヤ１２０を用いた動力出力装置１１０搭載したハイ
ブリッド車輌において、車輌停車中のプラネタリギヤ１
２０の歯打ち音を低減することができる。
【００９２】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。第３実施例は、上述した第２の実施例と同じハー
ドウェア構成を有し、同様に、車輌停車時の歯打ち音を
低減する。この実施例におけるトルク制御ルーチンを図
１６に示す。図１６に示したトルク処理ルーチンは、図
１３に示した処理のステップＳ４２０ないしＳ４４６が
なく、エンジンの目標トルクＴｅ＊と目標回転数Ｎｅ＊
とを求める処理（ステップＳ４５０として示した処理）
に代えて、ステップＳ４５７およびＳ４５８の処理を実
行する点以外は、図１３の処理と全く同一である。即
ち、図１３のステップＳ４１０の処理の後に、図１６に
示したステップＳ４５７およびＳ４５８の処理を行な
い、その後図１３に示したステップＳ４６０以下の処理
をそのまま実行するのである。この結果、この実施例で
は、エンジン１５０の出力エネルギＰｅは、発電の要求
からそのまま求め、特にエンジン１５０の出力エネルギ
の制限や変更は行なっていない。この実施例では、発電
の要求からエンジン１５０の出力エネルギＰｅを求める
と（ステップＳ４１０）、次にエンジン１５０の出力エ
ネルギＰｅに基づいて、予めＲＯＭ１９０ｂなどに用意
したマップから、エンジン１５０の目標回転数Ｎｅを求
める処理を行なう（ステップＳ４５７）。マップの一例
を図１７に示した。その後、エンジン１５０の目標トル
クＴｅ＊を、エンジン１５０の出力エネルギＰｅを目標
回転数Ｎｅ＊で除算することにより求める（ステップＳ
４５８）。
【００９３】以上説明した第３実施例では、エンジン１
５０の出力エネルギＰｅが２ＫＷ以上４ＫＷ以下の領域
では、出力エネルギＰｅに応じて目標回転数Ｎｓを上昇
させている。したがって、トルク変動が大きくなるに従
って、エンジン１５０の回転数Ｎｓも高い回転数に制御
され、プラネタリギヤ１２０においては、プラネタリピ
ニオンギヤ１２３のギヤ歯が、サンギヤ１２１のギヤ歯
に押し当てられることになり、歯打ち音は低減される。
【００９４】次に、本発明の第４の実施例について、説
明する。第４実施例も、停車中の車輌における歯打ち音
を低減するものであるが、エンジン１５０の出力エネル
ギの制限や目標回転数Ｎｓ＊の上昇などの制御を、トル
ク制御ルーチンの中では行なわない。この実施例では、
発電の要求量からそのままエンジン１５０の出力エネル
ギＰｅを求め、更に目標回転数Ｎｓ＊も、歯打ち音につ
いては考慮することなく求める。この実施例では、制御
ＣＰＵ１９０が算出・設定したエンジン１５０の出力エ
ネルギＰｅを受け取ったＥＦＩＥＣＵ１７０が、図１８
に示した処理を行なっている。すなわち、ＥＦＩＥＣＵ
１７０は、受け取った出力エネルギＰｅが所定値Ｘ以上
であるか否かを判断し（ステップＳ５００）、所定値Ｘ
以上であれば、アクチュエータ１６８により駆動される
スロットルバルブ１６６の開度を、制御ＣＰＵ１９０が
求めた出力エネルギＰｅより小さな値に制限する処理を
行なう（ステップＳ５１０）。エンジン１５０の出力エ
ネルギをどの程度に制限するかは、プラネタリギヤ１２
０における歯打ち音の発生領域に基づいて決定すればよ
い。
【００９５】かかる実施例では、スロットルバルブ１６
６の開度を制限することで、エンジン１５０のトルク変
動が大きくなる領域でのエンジン１５０の運転を避け、
結果的に歯打ち音の発生を防止している。なお、この場
合には、本来の要求エネルギをエンジン１５０から引き
出すことはできないから、モータＭＧ２での発電量は、
トルク制御ルーチンで設定した大きさＰｅより小さくな
るが、モータＭＧ１では発電自体は行なわれるので、バ
ッテリ１９４はいずれ満充電されることになる。充電ま
での時間が、制御装置１８０側で設定した時間より長く
かかるだけである。
【００９６】以上、プラネタリギヤ１２０を用いてエン
ジン１５０の動力とモータＭＧ１の動力とモータＭＧ２
の動力とを必要に応じて組み合わせて、動力を入出力す
る動力出力装置１１０における歯打ち音の低減方法と、
この方法を用いた動力出力装置１１０と、この動力出力
装置１１０を搭載したハイブリッド車輌について説明し
たが、歯打ち音の発生は、エンジン１５０，モータＭＧ
１，モータＭＧ２と、各軸の結合の態様によらないか
ら、本発明の歯打ち音の低減方法は、種々の構成を有す
る動力出力装置に適用可能である。
【００９７】例えば、上述した実施例の動力出力装置１
１０では、リングギヤ軸１２６に出力された動力をリン
グギヤ１２２に結合された動力取出ギヤ１２８を介して
モータＭＧ１とモータＭＧ２との間から取り出したが、
図１９の変形例の動力出力装置１１０Ａに示すように、
リングギヤ軸１２６を延出してケース１１５から取り出
すものとしてもよい。また、エンジン１５０側からプラ
ネタリギヤ１２０，モータＭＧ２，モータＭＧ１の順に
なるよう配置してもよい。こうした場合でも、歯打ち音
の発生という問題は同様に生じるから、上述した歯打ち
音の低減方法は、有用である。このほかの配置ももとよ
り可能である。
【００９８】次に、本発明の第５の実施例について説明
する。第５実施例は、電気式トルクコンバータ６００に
おける歯打ち音を低減するものである。図２０は、本実
施例の電気式トルクコンバータ６００を含む動力出力装
置６１０の概略構成図である。図示するように、この動
力出力装置６１０は、エンジン６１２に、フライホイー
ル６２８およびダンパ６３０を介して結合されており、
その出力軸６２６は、図示しない副変速機を初段とする
自動変速機６２０に結合されている。
【００９９】電気式トルクコンバータ６００の内部に
は、力行・回生可能なモータジェネレータ６１４と、サ
ンギヤ，リングギヤ，プラネタリピニオンギヤを備えた
プラネタリギヤ６１６とが設けられている。このプラネ
タリギヤ６１６のサンギヤは中空軸になっており、ダン
パ６３０に結合された出力軸６１８が貫通している。こ
の出力軸６１８は、第１のクラッチＣＥ１を介してプラ
ネタリギヤ６１９リングギヤに結合可能とされている。
また、モータジェネレータ６１４のロータに結合された
回転軸６１９は、プラネタリギヤ６１６のサンギヤに結
合されており、更に第２のクラッチＣＥ２を介してプラ
ネタリギヤ６１６のプラネタリピニオンギヤにも結合可
能とされている。このプラネタリピニオンギヤは、電気
式トルクコンバータ６００の出力軸６２６に結合されて
いる。本実施例では、プラネタリギヤ６１６のギヤ比ρ
を０．５程度としている。
【０１００】かかる構成を有する電気式トルクコンバー
タ６００の基本的な動作は、次の通りである。まず、第
１のクラッチＣＥ１を係合状態とし、第２のクラッチを
解放状態とする。この状態で、モータジェネレータ６１
４の三相コイルの電流を０とすると、エンジン６１２の
動力がプラネタリギヤ６１６のリングギヤに伝達されて
も、この動力を受ける反力は存在しないから、プラネタ
リピニオンギヤは回転せず、出力軸６２６からの出力は
０となり、車輌は停止している。この状態から、モータ
ジェネレータ６１４のコイルに流れる電流を徐々に増大
して行くと、モータジェネレータ６１４によりサンギヤ
が受ける反力も次第に大きくなり、これにつれて、出力
軸６２６にエンジン６１２のトルクが現われる。プラネ
タリギヤ６１６の機構上の原理から、ギヤ比ρ＝０．５
とした本実施例では、エンジントルクＴｅの半分のトル
クをモータジェネレータ６１４が負担することにより、
エンジン６１２のトルクＴｅの約１．５倍のトルクをプ
ラネタリピニオンギヤから出力軸６２６に出力すること
が可能になる。即ち、この電気式トルクコンバータ６０
０により、エンジントルクＴｅの最大（１＋ρ）倍の出
力トルクにより斜里用を発進させることができるのであ
る。
【０１０１】この電気式トルクコンバータ６００でも、
エンジン６１２の出力トルクが変動すると、プラネタリ
ギヤ６１６では、各ギヤ歯間で回転速度の増速・減速に
よる歯打ちが生じ、歯打ち音が発生する。したがって、
第１実施例と同様に、エンジン６１２の出力エネルギが
歯打ち音の発生しやすい領域にある場合には、エンジン
６１２の出力エネルギを低減し、あるいはエンジン６１
２の目標回転数を増加することにより、プラネタリギヤ
１２０における歯打ち音の発生を低減することができ
る。
【０１０２】以上、本発明のいくつかの実施例について
説明したが、本発明のこうした実施例に何ら制限される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て、種々なる態様で実施し得るものであることはもちろ
んである。例えば、上記の実施例では、歯打ち音の発生
する条件は、予め定まっているものとして、所定の回転
数や所定の出力エネルギの場合に歯打ち音の発生条件が
成立しているものとして各制御を行なっているが、実際
に歯打ち音を検出するアコースティクセンサなどを車輌
に搭載し、歯打ち音の発生を直に検出するものとしても
良い。また、プラネタリギヤ１２０に設けられた振動セ
ンサなどから歯打ち音の発生を直接検出するものとする
ことも可能である。更に、歯打ち音がエンジンのトルク
変動の大きな領域で発生し易いことに鑑み、エンジンの
トルク変動を直接的または間接的に検出し、歯打ち音の
発生条件の検出に代えること可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例としての歯打ち音低減方法が適
用される動力出力装置１１０の概略構成を示す説明図で
ある。
【図２】動力出力装置１１０の機構部の詳細を示す説明
図である。
【図３】動力出力装置１１０を搭載した車輌の構成を示
す説明図である。
【図４】実施例のエンジン１５０に設けられた開閉タイ
ミング変更機構１５３の作動原理を示す説明図である。
【図５】動力出力装置１１０におけるトルク変換の原理
を説明するためのグラフである。
【図６】車輌走行中のプラネタリギヤ１２０の動作状態
を示す共線図である。
【図７】同じく他の動作状態を示す共線図である。
【図８】走行中の車輌における動力出力装置１１０のト
ルク制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】トルク制御ルーチンの一部であるモータＭＧ１
の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１０】同じくモータＭＧ２の制御ルーチンを示すフ
ローチャートである。
【図１１】第１実施例において歯打ち音を低減するため
のエンジン目標回転数設定ルーチンを示すフローチャー
トである。
【図１２】第１実施例のモータＭＧ２のトルク指令値Ｔ
ｍ２とエンジンの目標回転数Ｎｅ＊との関係の一例を示
すグラフである。
【図１３】第２実施例において歯打ち音を低減するため
のトルク制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】同じくエンジンの目標回転数設定ルーチンを
示すフローチャートである。
【図１５】車輌停車中のプラネタリギヤ１２０の動作状
態を示す共線図である。
【図１６】第３実施例において歯打ち音を低減するため
の処理を示すフローチャートである。
【図１７】この場合のエンジンの出力エネルギＰｅとエ
ンジンの目標回転数Ｎｅ＊との関係の一例を示すグラフ
である。
【図１８】第４実施例において歯打ち音を低減するため
のスロットル開度設定ルーチンを示すフローチャートで
ある。
【図１９】動力出力装置１１０の他の構成例を示す説明
図である。
【図２０】本発明を適用する他の構成例としての電気式
トルクコンバータ６００の概略構成図である。
【符号の説明】
１１０…動力出力装置 １１０Ａ…動力出力装置 １１１…動力伝達ギヤ １１２…駆動軸 １１４…ディファレンシャルギヤ １１５…ケース １１６，１１８…駆動輪 １２０…プラネタリギヤ １２１…サンギヤ １２２…リングギヤ １２３…プラネタリピニオンギヤ １２４…プラネタリキャリア １２５…サンギヤ軸 １２６…リングギヤ軸 １２８…動力取出ギヤ １２９…チェーンベルト １３２…ロータ １３３…ステータ １３４…三相コイル １３５…永久磁石 １３９…レゾルバ １４２…ロータ １４３…ステータ １４４…三相コイル １４５…永久磁石 １４９…レゾルバ １５０…エンジン １５０ａ…吸気バルブ １５０ｂ…排気バルブ １５１…燃料噴射弁 １５２…燃焼室 １５３…開閉タイミング変更機構（ＶＶＴ） １５４…ピストン １５６…クランクシャフト １６０…ディストリビュータ １６２…点火プラグ １６４…アクセルペダル １６４ａ…アクセルペダルポジションセンサ １６５ａ…ブレーキペダルポジションセンサ １６６…スロットルバルブ １６７…スロットルバルブポジションセンサ １６８…アクチュエータ １７０…ＥＦＩＥＣＵ １７２…吸気管負圧センサ １７４…水温センサ １７６…回転数センサ １７８…回転角度センサ １７９…スタータスイッチ １８０…制御装置 １８４…シフトポジションセンサ １９０…制御ＣＰＵ １９０ａ…ＲＡＭ １９０ｂ…ＲＯＭ １９１…第１の駆動回路 １９２…第２の駆動回路 １９４…バッテリ １９５，１９６…電流検出器 １９７，１９８…電流検出器 １９９…残容量検出器 ２４０…吸気カムシャフト ２４２…ギヤ ２４４…排気カムシャフト ２４６…ギヤ ２４８…タイミングベルト ２５０…ＶＶＴプーリー ２５２…可変ピストン ２５４…ＯＣＶ ２５６…エンジンオイルポンプ ６００…電気式トルクコンバータ ６１０…動力出力装置 ６１２…エンジン ６１４…モータジェネレータ ６１６…プラネタリギヤ ６１８…出力軸 ６１９…プラネタリギヤ ６１９…回転軸 ６２０…自動変速機 ６２６…出力軸 ６２８…フライホイール ６３０…ダンパ ＣＥ１…第１のクラッチ ＣＥ２…第２のクラッチ ＭＧ１…モータ ＭＧ２…モータ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも３軸を有し、該３軸のうちの
    一つに動力源としての内燃機関の出力軸が結合され、他
    の一軸に負荷として駆動軸が結合され、残余の一軸に電
    動機が結合されたギヤ機構において発生する歯打ち音を
    低減する方法であって、 前記ギヤ機構のギヤ間で歯打ち音が発生する条件の有無
    を検出し、 該歯打ち音が発生する条件が検出された場合には、前記
    ギヤ機構において歯打ちの発生しているギヤ間の伝達ト
    ルクを所定値以上とする歯打ち音低減方法。
  2. 【請求項２】 動力源としての内燃機関と、 少なくとも３軸を有し該３軸のうちの一つに前記内燃機
    関の出力軸が、他の一軸に駆動軸が結合されたギヤ機構
    と、 該ギヤ機構の残余の一軸に結合された電動機とを備えた
    動力出力装置において前記ギヤ機構のギヤ間で歯打ち音
    が発生する条件を検出する歯打ち音検出手段と、 該歯打ち音が発生する条件が検出された場合には、前記
    内燃機関の回転数を所定値以上に制御する内燃機関回転
    数制御手段とを備えた動力出力装置。
  3. 【請求項３】 前記内燃機関回転数制御手段の制御より
    前記内燃機関の回転数が変化したとき、該回転数の変化
    による前記駆動軸の出力状態の変化を打ち消す駆動軸出
    力保持手段を設けた請求項２記載の動力出力装置。
  4. 【請求項４】 請求項２記載の動力出力装置であって、 前記ギヤ機構は、遊星歯車装置であり、 前記電動機は第１の電動機であり、 前記駆動軸には、第２の電動機が結合され、 前記内燃機関回転数制御手段は、前記第１，第２の電動
    機を制御して、前記内燃機関の出力エネルギを変動させ
    ることなく、前記回転数を所定値以上に制御する手段で
    ある動力出力装置。
  5. 【請求項５】 請求項２記載の動力出力装置であって、 前記内燃機関の出力するエネルギを可変する内燃機関運
    転制御手段を備えると共に、 前記ギヤ機構は、遊星歯車装置であり、 前記電動機は第１の電動機であり、 前記駆動軸には、第２の電動機が結合され、 前記内燃機関回転数制御手段は、前記第１，第２の電動
    機および前記内燃機関運転制御手段を制御して、前記内
    燃機関の出力エネルギを変化させつつ、前記回転数を所
    定値以上に制御する手段である動力出力装置。
  6. 【請求項６】 動力源としての内燃機関と、 少なくとも３軸を有し該３軸のうちの一つに前記内燃機
    関の出力軸が、他の一軸に駆動軸が結合されたギヤ機構
    と、 該ギヤ機構の残余の一軸に結合された電動機と を備えた動力出力装置において前記ギヤ機構のギヤ間で
    歯打ち音が発生する条件を検出する歯打ち音検出手段
    と、 該歯打ち音が発生する条件が検出された場合には、前記
    内燃機関の出力トルクを所定値以下に制御する内燃機関
    トルク制御手段とを備えた動力出力装置。
  7. 【請求項７】 前記内燃機関トルク制御手段の制御によ
    り内燃機関の出力トルクが変化したとき、該出力トルク
    の変化による前記駆動軸の出力状態の変化を打ち消す駆
    動軸出力保持手段を設けた請求項６記載の動力出力装
    置。
  8. 【請求項８】 請求項６記載の動力出力装置であって、 前記ギヤ機構は、遊星歯車装置であり、 前記電動機は第１の電動機であり、 前記駆動軸には、第２の電動機が結合され、 前記内燃機関トルク制御手段は、前記第１，第２の電動
    機を制御して、前記内燃機関の出力エネルギを変動させ
    ることなく、前記トルクを所定値以下に制御する手段で
    ある動力出力装置。
  9. 【請求項９】 請求項６記載の動力出力装置であって、 前記内燃機関の出力するエネルギを可変する内燃機関運
    転制御手段を備えると共に、 前記ギヤ機構は、遊星歯車装置であり、 前記電動機は第１の電動機であり、 前記駆動軸には、第２の電動機が結合され、 前記内燃機関トルク制御手段は、前記第１，第２の電動
    機および前記内燃機関運転制御手段を制御して、前記内
    燃機関の出力エネルギを変動させつつ、前記トルクを所
    定値以下に制御する手段である動力出力装置。
  10. 【請求項１０】 前記歯打ち音検出手段は、前記動力出
    力装置の運転状態が所定の運転領域にあることを、前記
    歯打ち音が発生する条件として検出する手段である請求
    項２または請求項６記載の動力出力装置。
  11. 【請求項１１】 前記歯打ち音検出手段は、該動力出力
    手段を搭載した車輌が走行中でありかつ前記内燃機関が
    始動された所定期間を、前記歯打ち音の発生期間として
    検出する手段である請求項２または請求項６記載の動力
    出力装置。
  12. 【請求項１２】 前記歯打ち音検出手段は、前記電動機
    の出力トルクが所定値以下であり、前記内燃機関の出力
    トルクの変動の大きさが所定以上である場合に、前記歯
    打ち音が発生する条件を検出する手段である請求項２ま
    たは請求項６記載の動力出力装置。
  13. 【請求項１３】 前記ギヤ機構は、遊星歯車装置であ
    り、 前記電動機から該遊星歯車装置の前記軸に付与される制
    動力を調整可能な制動力調整手段を備え、 該制動力調整手段により前記制動力を可変することによ
    り、前記内燃機関の出力軸から前記駆動軸に出力される
    トルクを変換する請求項２または請求項６記載の動力出
    力装置。
  14. 【請求項１４】 請求項２または請求項６記載の動力出
    力装置と、 前記電動機により回生された電気エネルギを蓄積し、必
    要に応じて該電動機に出力する二次電池と、 前記内燃機関の出力するエネルギを可変する内燃機関運
    転制御手段と、 前記駆動軸に出力すべき動力の目標値を定める目標動力
    設定手段と、 該設定された目標動力に基づいて、前記電動機と前記二
    次電池間の電力のやりとりおよび前記内燃機関運転制御
    手段を制御して、前記駆動軸に出力される動力を前記目
    標動力に制御する動力制御手段とを備えたハイブリッド
    車輌。
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