WO2022071445A1 - 車両用駆動装置 - Google Patents

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WO2022071445A1
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motor
clutch
engaging element
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正和 小西
将之 田中
耕平 津田
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株式会社アイシン
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    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • the present disclosure relates to a vehicle drive device provided with a motor and a stepped speed change mechanism mounted on a vehicle such as an automobile.
  • a device having a motor as a drive source and a stepped speed change mechanism has become widespread.
  • the stepped speed change mechanism for example, it has a first clutch composed of a meshing clutch and a second clutch composed of a friction clutch, and the first clutch is engaged and the second clutch is released.
  • the first speed stage is formed, the first clutch is released and the second clutch is engaged, thereby forming the second speed stage (see Patent Document 1).
  • the rotation speed of the motor is increased to increase the inner shuttle torque.
  • the rotational speed of the input member while lifting the clutch it is synchronized with the first clutch.
  • the output torque of the motor is suppressed to a predetermined value immediately before the operation of lifting the inertial shuttlek to provide a margin.
  • the output torque is reduced to a predetermined value after the output torque of the motor exceeds a predetermined value due to an increase in the accelerator opening during power on / down shifting. Fluctuations in the output torque may cause a shock to the vehicle, which may impair the ride quality.
  • the vehicle drive device includes a motor, an input member driven and connected to the rotation shaft of the motor, an output member driven and connected to the wheels, a first engaging element, and a second friction clutch. Having an engaging element, the first engaging element is brought into an engaged state and the second engaging element is put into an released state to form a first shift stage, and the first engaging element is released. By making the second engaging element into an engaged state at the same time, a second shift stage which is a higher speed than the first shift stage is formed, and the rotation input to the input member is changed to change the speed. From the state where the stepped speed change mechanism that outputs from the output member and the stepped speed change mechanism forms the second speed change mechanism, the second engagement element is released and the first engagement element is engaged.
  • the control device is provided with a control device capable of performing a downshift to shift to the first shift stage, and the control device outputs the motor during a power-on-down shift in which the downshift is performed while outputting a driving force from the motor.
  • the control device When the torque is increased and reaches a predetermined value, the output torque is maintained at the predetermined value, and the torque capacity of the second engaging element is within a range in which the output torque maintained at the predetermined value can be transmitted to the output member.
  • the first phase in which the output torque is increased from the predetermined value and the rotation speed of the motor is increased to increase the inner shuttle clutch and increase the rotation speed of the input member. Vehicle drive to run.
  • the drive device for this vehicle it is possible to reduce the occurrence of shock due to fluctuations in the output torque of the motor during power-on-down shifting.
  • the electric vehicle 1 is a so-called FF (front engine / front drive) type.
  • the electric vehicle 1 is not limited to the FF type, and may be an FR (front engine / rear drive) type.
  • the drive connection refers to a state in which the rotating elements are connected so as to be able to transmit a driving force, and the rotating elements are connected so as to rotate integrally, or the rotating elements are connected via a clutch or the like. It is used as a concept including a state in which the driving force is transmitably connected.
  • the electric vehicle 1 has a vehicle drive device 2 and a front wheel 70 which is an example of wheels.
  • the vehicle drive device 2 includes a motor (M / G) 3 as a rotary electric machine (motor generator) as an example of a drive source, an automatic transmission (A / T) 4 as an example of a stepped transmission mechanism, and an ECU.
  • a (control device) 5 and a hydraulic control device (V / B) 6 are provided.
  • the electric vehicle 1 includes an inverter 7 and a battery 8.
  • the motor 3 is connected to the battery 8 via the inverter 7.
  • the electric power output from the battery 8 is supplied to the motor 3 via the inverter 7 to drive the motor 3.
  • the automatic transmission 4 includes an input shaft 40 which is an example of an input member driven and connected to the rotating shaft 3a of the motor 3, an output shaft 50 which is an example of an output member driven and connected to the front wheel 70, and a meshing clutch.
  • a first clutch C1 which is an example of a first engaging element
  • a second clutch C2 which is an example of a second engaging element composed of a friction clutch
  • a differential portion 60 are provided, and these devices are integrated. It is stored in the mission case.
  • the automatic transmission 4 shifts the rotation input to the input shaft 40 and outputs the rotation from the output shaft 50.
  • the friction clutch which is the second clutch C2
  • the input shaft 40 is provided with a first counter gear 41 and a second counter gear 42 having a diameter larger than that of the first counter gear 41 so as to rotate integrally with the input shaft 40.
  • the output shaft 50 is arranged parallel to the input shaft 40, and the first driven gear 51 that meshes with the first counter gear 41 and the second driven gear 52 that meshes with the second counter gear 42 rotate coaxially with the output shaft 50. It is provided as possible. Further, the output shaft 50 is provided so that the output gear 53 rotates integrally with the output shaft 50.
  • the first clutch C1 has an outer spline 54s provided to rotate integrally with the output shaft 50, an outer spline 51s formed on the first driven gear 51 adjacent to the outer spline 54s, and an outer spline 51s adjacent to the outer spline 54s. 2
  • the outer spline 52s formed on the driven gear 52, the switching sleeve 55 provided on the outer peripheral side of the outer spline 54s, and an urging mechanism (fork, actuator, etc.) (not shown) for moving the switching sleeve 55 are provided. ..
  • the outer diameters of the outer splines 51s, 52s, and 54s are the same.
  • the switching sleeve 55 is sleeve-shaped and has an inner spline that can be engaged with the outer splines 51s, 52s, 54s on the inner peripheral portion, and is provided so as to be movable in the axial direction with respect to the outer splines 51s, 52s, 54s. There is.
  • the switching sleeve 55 is in a state where the output shaft 50 and the first driven gear 51 are connected by movement (first speed stage which is an example of the first shift stage), and a state where the output shaft 50 and the second driven gear 52 are connected (the first). It is possible to switch to three states: (2nd speed, which is an example of 2 shifts) and a state in which none of them are connected (neutral state as an open state).
  • the switching sleeve 55 is moved via a fork, for example, by driving an actuator.
  • the mechanism for moving the switching sleeve 55 is not limited to this, and a known appropriate mechanism can be applied.
  • the switching sleeve 55 when the switching sleeve 55 is moved from the neutral state to the first driven gear 51 side, the inner spline of the switching sleeve 55 engages with the outer spline 54s and the outer spline 51s of the first driven gear 51. Then, the switching sleeve 55 is in a low-speed stage forming state in which the output shaft 50 and the first driven gear 51 are connected. As a result, the rotation of the input shaft 40 is transmitted to the output shaft 50 via the first counter gear 41, the first driven gear 51, and the switching sleeve 55.
  • the switching sleeve 55 when the switching sleeve 55 is moved from the neutral state to the second driven gear 52 side, the inner spline of the switching sleeve 55 straddles the outer spline 54s and the outer spline 52s of the second driven gear 52.
  • the switching sleeve 55 When engaged, the switching sleeve 55 is in a high-speed stage forming state in which the output shaft 50 and the second driven gear 52 are connected.
  • the rotation of the input shaft 40 is transmitted to the output shaft 50 via the second counter gear 42, the second driven gear 52, and the switching sleeve 55.
  • the gear ratio of each part is set so as to decelerate more than when the high-speed stage is formed.
  • the second clutch C2 is composed of, for example, a multi-plate clutch that operates by supplying and discharging hydraulic pressure, and has an external friction plate 56 that is driven and connected to an output shaft 50 and an internal friction plate 57 that is driven and connected to a second driven gear 52. are doing.
  • the second clutch C2 When the second clutch C2 is engaged, the second driven gear 52 and the output shaft 50 are driven and connected to each other in a high-speed stage formation state, and the rotation of the input shaft 40 is performed by the second counter gear 42, the second driven gear 52, and the like. It is transmitted to the output shaft 50 via the second clutch C2. That is, in the present embodiment, the second driven gear 52 and the output shaft 50 are provided so that they can be driven and connected by either the first clutch C1 or the second clutch C2.
  • the second clutch C2 is used when engaging and disengaging the second driven gear 52 and the output shaft 50 while sliding, and the first clutch C1 is used after engagement, and only the second clutch C2 is used. It is possible to reduce the power consumption as compared with the case of doing so.
  • the present invention is not limited to this, and at least the second driven gear 52 and the output shaft 50 may be driven and connected by the second clutch C2.
  • the second clutch C2 is a hydraulically controlled friction clutch is described, but the present invention is not limited to this, and for example, an electromagnetic clutch or the like may be applied.
  • the first clutch C1 when forming the first speed stage, the first clutch C1 is engaged with the first driven gear 51 and the second clutch C2 is released. Further, when forming the second speed stage which is a speed higher than the first speed stage, the first clutch C1 is put into the neutral state and the second clutch C2 is put into the engaged state, or the first clutch C1 is put into the engaged state. It is possible to select two systems of engaging with the second driven gear 52 side.
  • the differential unit 60 is drive-connected to an axle 61 arranged on an axis parallel to the output shaft 50.
  • the differential unit 60 includes a differential ring gear 62 meshed with the output gear 53 of the output shaft 50, and the differential ring gear 62 transmits rotation from the differential case to the axle 61 via a pinion gear, a side gear, or the like.
  • the rotation of the output shaft 50 is decelerated by the differential portion 60, and the rotation is transmitted while absorbing the difference rotation of the left and right front wheels 70.
  • the hydraulic pressure control device 6 is composed of, for example, a valve body, has a primary regulator valve (not shown) that generates line pressure or the like from hydraulic pressure supplied from a mechanical oil pump (not shown) or an electric oil pump, and an ECU 5 It is possible to supply and discharge the hydraulic pressure for controlling the second clutch C2 and the like based on the control signal from.
  • the ECU 5 can freely command and control the motor 3 and the first clutch C1 and electronically control the hydraulic control device 6. That is, the ECU 5 can change each engagement state of the first clutch C1 and the second clutch C2. Further, the electric vehicle 1 is provided with an accelerator pedal (not shown), and the amount of depression of the accelerator pedal is acquired by the ECU 5 as the accelerator opening degree.
  • the first clutch C1 forming the first speed stage is a meshing clutch, seamless down shifting cannot be performed during deceleration, and the output torque must be reduced to around 0 Nm in order to engage the first clutch C1. Must be. Therefore, in the present embodiment, the downshift from the 2nd speed to the 1st speed is performed when the vehicle is stopped.
  • the ECU 5 has a condition within the range shown by diagonal lines in the map of FIG. 2, that is, the vehicle speed is equal to or less than a predetermined speed (for example, V2), and the accelerator opening is equal to or more than a predetermined opening (for example, output torque is T1). At this time, power-on-down shifting can be executed.
  • the motor torque which is the output torque of the motor 3 rises, and the acceleration of the vehicle also rises.
  • the ECU 5 determines whether or not the motor torque has reached the predetermined value T2 (step S1). When the ECU 5 determines that the motor torque has not reached the predetermined value T2 (NO in step S1), the ECU 5 ends the process.
  • step S1 determines that the motor torque has reached the predetermined value T2 (YES in step S1, t2 in FIG. 4), for example, refer to a map showing the relationship between the motor torque, the vehicle speed, the accelerator opening, and the shift stage. Then, when it is determined that there is a request for power-on-down shift, control of power-on-down shift is started (step S2).
  • the ECU 5 executes the first phase P1, the second phase P2, and the third phase P3 in this order at the time of power on / down shift.
  • the ECU 5 starts the execution of the first phase P1 (steps S3 to S4, t2-t5 in FIG. 4).
  • the ECU 5 maintains the motor torque at a predetermined value T2 even if the accelerator opening degree further increases (step S3, t2-t5 in FIG. 4).
  • the magnitude of the predetermined value T2 will be described later.
  • the ECU 5 reduces the torque capacity of the second clutch C2 to a value T3 capable of transmitting the output torque maintained at the predetermined value T2 to the output shaft 50 (step S4, t2-t4 in FIG. 4).
  • the output torque is maintained at the predetermined value T2 when the output torque of the motor 3 is increased and reaches the predetermined value T2 during the period of t2-t5 shown in FIG. This is a period during which the torque capacity is reduced within a range in which the output torque maintained at the predetermined value T2 can be transmitted to the output shaft 50.
  • the torque capacity of the second clutch C2 is reduced to, for example, a value T3 that can transmit 100% of the output torque maintained at the predetermined value T2 to the output shaft 50.
  • the torque capacity of the second clutch C2 is controlled so that the differential rotation of the second clutch C2 becomes zero.
  • the torque capacity of the second clutch C2 is not limited to be controlled so that the differential rotation of the second clutch C2 becomes 0, and the torque capacity of the second clutch C2 is changed to T3. You may keep it constant.
  • the ECU 5 starts the second phase P2 (steps S5 to S6, t5-t6 in FIG. 4).
  • the ECU 5 increases the rotational speed of the motor 3 (step S5, t5 in FIG. 4). That is, the ECU 5 raises the motor torque from the predetermined value T2 to the set value T4 and raises the rotation speed of the motor 3 to raise the inertia shuttle and raise the rotation speed of the input shaft 40.
  • the set value T4 here is, for example, the maximum output value of the motor 3.
  • the ECU 5 controls the torque capacity of the second clutch C2 so that the differential rotation of the second clutch C2 becomes 0 while increasing the motor torque, so that the output shaft 50 while slipping on the second clutch C2. Torque is transmitted to the vehicle to keep the vehicle's acceleration constant.
  • the ECU 5 determines whether or not the rotation speed of the motor 3 is synchronized with the first speed stage (step S6). When the ECU 5 determines that the rotation speed of the motor 3 is not synchronized with the first speed stage (NO in step S6), the ECU 5 further increases the rotation speed of the motor 3 (step S5). When the ECU 5 determines that the rotation speed of the motor 3 is synchronized with the first speed stage (YES in step S6), the ECU 5 ends the second phase P2. That is, the second phase P2 is a period in which the output torque is increased from the predetermined value T2 and the rotation speed of the motor 3 is increased to increase the inertial shuttlek and increase the rotation speed of the input shaft 40 (inertia phase). Equivalent).
  • the predetermined value T2 that maintains the motor torque in the first phase P1 is a value that can increase the rotation speed of the input shaft 40 for a set time in the second phase P2.
  • the predetermined value T2 is slightly smaller than the set value T4
  • the time of the second phase P2. Is not preferable because it becomes long and causes a decrease in response and wear of the clutch plate.
  • the predetermined value T2 is set to a value appropriately smaller than the set value T4, and the motor torque is sufficient to lift the inertia shuttle so that the second phase P2 is completed within the preset time. I try to have a lot of spare capacity. That is, the predetermined value T2 is a value that leaves a surplus of motor torque for reaching the rotation speed after shifting after a set time after starting the second phase P2.
  • the set time may be changed as appropriate depending on the operating conditions. For example, when the accelerator pedal is suddenly depressed, it is determined that a shorter shift time gives a better feeling even if the vehicle does not accelerate for a long time, and the set time is set as a short time. As a result, a larger spare capacity is required, so that the predetermined value T2 becomes smaller. On the other hand, when the accelerator pedal is slowly depressed, it is judged that the longer the acceleration of the vehicle is, the better the feeling is, and the set time is set as a long time. As a result, a smaller residual force is sufficient, and the predetermined value T2 becomes large.
  • the predetermined value T2 is the first predetermined value T2 1
  • the set time is the first time
  • the rate of increase in the accelerator opening is
  • the predetermined value T2 is the second predetermined value T2 2 larger than the first predetermined value T2 1
  • the set time is the second time longer than the first time.
  • the ECU 5 After the end of the second phase P2, the ECU 5 starts the third phase P3, reduces the motor torque (step S7), and changes the clutch from the second speed stage to the first speed stage (step S8). That is, the third phase P3 is a period in which the output torque is reduced, the first clutch C1 is engaged with the first driven gear 51 side, and the second clutch C2 is released (corresponding to the torque phase).
  • the third phase P3 is a period in which the output torque is reduced, the first clutch C1 is engaged with the first driven gear 51 side, and the second clutch C2 is released (corresponding to the torque phase).
  • the first clutch C1 is engaged with the first driven gear 51 side (t6), and the motor torque is applied.
  • the torque of the second clutch C2 is reduced and the torque of the first clutch C1 is increased (t6-t7).
  • the acceleration of the vehicle may increase due to the release operation of the second clutch C2.
  • the motor torque is reduced at t6-t7, it is suppressed that the acceleration of the vehicle is increased by the release operation of the second clutch C2, and the second clutch C2 is released.
  • the acceleration of the vehicle can be kept constant until the completion of.
  • the ECU 5 After the end of the third phase P3, the ECU 5 increases the motor torque based on the accelerator opening signal (step S9, t7-t8 in FIG. 4).
  • the motor torque is increased after the release of the second clutch C2 is completed has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the motor torque may be increased from the time of t6.
  • the ECU 5 increases the output torque of the motor 3 to the predetermined value T2 when the output torque of the motor 3 reaches the predetermined value T2 at the time of power-on-down shifting. It is maintained and then raised to the set value T4. Therefore, as compared with the case where the output torque of the motor 3 is increased to exceed the predetermined value T2 and then decreased to the predetermined value T2 again, the shock of the vehicle caused by the vertical fluctuation of the output torque can be reduced.
  • the ECU 5 lowers the motor torque to engage the first clutch C1 with the first driven gear 51 side and the second clutch C2.
  • the third phase P3 for releasing the clutch is executed, and after the end of the third phase P3, the motor torque is increased based on the accelerator opening signal. Therefore, since the motor torque is reduced, it is suppressed that the acceleration of the vehicle is increased by the release operation of the second clutch C2, and the acceleration of the vehicle is maintained constant until the release of the second clutch C2 is completed. It is possible to suppress the deterioration of riding comfort.
  • the ECU 5 executes the first phase P1 and the second phase P2 when the vehicle speed is equal to or lower than the predetermined speed and the accelerator opening is equal to or higher than the predetermined opening. .. For this reason, the ECU 5 will execute power-on-down shifting when the amount of depression of the accelerator pedal is equal to or greater than a predetermined amount, for example, at low speeds where sufficient driving force cannot be generated in the second speed stage. Can be facilitated.
  • the ECU 5 sets the set time to be the first time, and the increase rate of the accelerator opening is the first time.
  • the set time is set to be the second time longer than the first time. Therefore, since the set time can be set according to the driving situation, the feeling of driving can be improved.
  • the first clutch C1 is composed of a meshing clutch, for example, the first speed stage is formed by engaging the meshing clutch, and the second speed stage is engaged with the friction clutch. It can be applied to the vehicle drive device formed by the above.
  • the first gear may be set to the second gear
  • the second gear may be the third gear
  • the operation may be applied to the operation of downshifting from the third gear to the second gear.
  • the vehicle drive device can be applied to, for example, a vehicle drive device provided with a motor and a stepped speed change mechanism mounted on a vehicle such as an automobile.

Abstract

制御装置は、モータから駆動力を出力しながらダウン変速するパワーオンダウン変速時に、モータの出力トルクを上昇させて所定値に達すると出力トルクを所定値に維持し、第２係合要素のトルク容量を、所定値に維持された出力トルクを出力部材に伝達できる範囲で低下させる第１フェーズと、出力トルクを所定値から上昇させ、モータの回転速度を上昇させることでイナーシャトルクを上昇させて入力部材の回転速度を上昇させる第２フェーズと、を実行する。

Description

車両用駆動装置
　本開示は、自動車等の車両に搭載されるモータ及び有段変速機構を備えた車両用駆動装置に関する。
　従来、例えば、車両に用いて好適な車両用駆動装置として、駆動源としてのモータと、有段変速機構とを有するものが普及している。また、有段変速機構としては、例えば、噛合クラッチからなる第１クラッチと、摩擦クラッチからなる第２クラッチとを有し、第１クラッチを係合状態にすると共に第２クラッチを解放状態にすることで１速段を形成し、第１クラッチを解放状態にすると共に第２クラッチを係合状態にすることで２速段を形成するものが知られている（特許文献１参照）。
　この車両用駆動装置では、例えば、モータから駆動力を出力しながらダウン変速するパワーオンダウン変速時において２速段から１速段に変速する際に、モータの回転速度を上昇させて、イナーシャトルクを持ち上げながら入力部材の回転速度を上昇させることで、第１クラッチに同期させるようにする。この場合、イナーシャトルクを持ち上げるためのモータの出力トルクを確保するために、イナーシャトルクを持ち上げる動作の直前にはモータの出力トルクを所定値に抑えて余力を持たせるようにする。このため、この車両用駆動装置では、アクセル開度の上昇によりモータの出力トルクが余力を持つための所定値を超えた後、出力トルクを所定値まで低下させて、回転速度を上げてイナーシャトルクを持ち上げる動作を待機するようにしている。
特開２０１４－１２５０５４号公報
　しかしながら、特許文献１に記載した車両用駆動装置では、パワーオンダウン変速時に、アクセル開度の上昇によりモータの出力トルクが所定値を超えた後、出力トルクを所定値まで低下させているので、出力トルクの上下の変動によって車両にショックを発生させる可能性があり、乗り心地を損ねてしまう虞があった。
　そこで、パワーオンダウン変速時におけるモータの出力トルクの変動によるショックの発生を軽減可能な車両用駆動装置を提供することを目的とする。
　本開示に係る車両用駆動装置は、モータと、前記モータの回転軸に駆動連結された入力部材と、車輪に駆動連結された出力部材と、第１係合要素と、摩擦クラッチからなる第２係合要素とを有し、前記第１係合要素を係合状態にすると共に前記第２係合要素を解放状態にすることで第１変速段を形成し、前記第１係合要素を解放状態にすると共に前記第２係合要素を係合状態にすることで前記第１変速段よりも高速段である第２変速段を形成し、前記入力部材に入力された回転を変速して前記出力部材から出力する有段変速機構と、前記有段変速機構において前記第２変速段を形成した状態から、前記第２係合要素の解放と前記第１係合要素の係合とを行うことにより、前記第１変速段に変速するダウン変速を実行可能な制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記モータから駆動力を出力しながらダウン変速するパワーオンダウン変速時に、前記モータの出力トルクを上昇させて所定値に達すると前記出力トルクを前記所定値に維持し、前記第２係合要素のトルク容量を、前記所定値に維持された前記出力トルクを前記出力部材に伝達できる範囲で低下させる第１フェーズと、前記出力トルクを前記所定値から上昇させ、前記モータの回転速度を上昇させることでイナーシャトルクを上昇させて前記入力部材の回転速度を上昇させる第２フェーズと、を実行する車両用駆動装置。
　本車両用駆動装置によると、パワーオンダウン変速時におけるモータの出力トルクの変動によるショックの発生を軽減することができる。
実施の形態に係る車両用駆動装置のスケルトンを示す概略図である。 実施の形態に係る車両用駆動装置の車速と出力トルクとの関係を示すグラフである。 実施の形態に係る車両用駆動装置におけるパワーオンダウン変速時の処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態に係る車両用駆動装置におけるパワーオンダウン変速時のタイムチャートである。
　以下、本開示に係る実施形態を図１～図４に沿って説明する。まず、図１に沿って、本実施の形態に係る車両用駆動装置を搭載した電気自動車１について説明する。本実施の形態では、電気自動車１は、所謂ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型としている。但し、電気自動車１は、ＦＦ型には限られず、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）型であってもよい。また、駆動連結とは、互いの回転要素が駆動力を伝達可能に連結された状態を指し、それら回転要素が一体的に回転するように連結された状態、或いはそれら回転要素がクラッチ等を介して駆動力を伝達可能に連結された状態を含む概念として用いる。
　［車両用駆動装置の概略構成］
　図１に示すように、電気自動車１は、車両用駆動装置２と、車輪の一例である前輪７０とを有している。車両用駆動装置２は、駆動源の一例である回転電機（モータジェネレータ）としてのモータ（Ｍ／Ｇ）３と、有段変速機構の一例である自動変速機（Ａ／Ｔ）４と、ＥＣＵ（制御装置）５と、油圧制御装置（Ｖ／Ｂ）６とを備えている。また、電気自動車１は、インバータ７と、バッテリ８とを備えている。モータ３は、インバータ７を介してバッテリ８に接続されている。これにより、バッテリ８から出力された電力がインバータ７を介してモータ３に給電されることで、モータ３が駆動される。また、惰性走行時にモータ３を空回転させることで、電力を発生させてバッテリ８に充電することが可能である。
　［自動変速機］
　自動変速機４は、モータ３の回転軸３ａに駆動連結された入力部材の一例である入力軸４０と、前輪７０に駆動連結された出力部材の一例である出力軸５０と、噛合クラッチからなる第１係合要素の一例である第１クラッチＣ１と、摩擦クラッチからなる第２係合要素の一例である第２クラッチＣ２と、ディファレンシャル部６０とを備えており、これら装置が一体化されてミッションケースに収納されている。自動変速機４は、入力軸４０に入力された回転を変速して、出力軸５０から出力する。尚、第２クラッチＣ２である摩擦クラッチとしては、２つの回転要素の間を接断する係合要素の他に、１つの回転要素と１つの固定要素との間を接断する係合要素（ブレーキ）も含むものとする。
　入力軸４０には、第１カウンタギヤ４１と、第１カウンタギヤ４１より大径の第２カウンタギヤ４２とが、入力軸４０と一体回転するように設けられている。出力軸５０は入力軸４０と平行に配置され、第１カウンタギヤ４１に噛合する第１ドリブンギヤ５１と、第２カウンタギヤ４２に噛合する第２ドリブンギヤ５２とが出力軸５０と同軸上に相対回転可能に設けられている。また、出力軸５０には、出力ギヤ５３が出力軸５０と一体回転するように設けられている。
　第１クラッチＣ１は、出力軸５０と一体回転するよう設けられた外スプライン５４ｓと、外スプライン５４ｓに隣接して第１ドリブンギヤ５１に形成された外スプライン５１ｓと、外スプライン５４ｓに隣接して第２ドリブンギヤ５２に形成された外スプライン５２ｓと、外スプライン５４ｓの外周側に設けられる切替スリーブ５５と、切替スリーブ５５を移動させる不図示の付勢機構（フォーク及びアクチュエータ等）と、を備えている。各外スプライン５１ｓ，５２ｓ，５４ｓの外径は、同径になっている。
　切替スリーブ５５は、スリーブ状で、内周部に各外スプライン５１ｓ，５２ｓ，５４ｓに係合可能な内スプラインを備え、外スプライン５１ｓ，５２ｓ，５４ｓに対して軸方向に移動可能に設けられている。切替スリーブ５５は、移動により、出力軸５０と第１ドリブンギヤ５１とを連結した状態（第１変速段の一例である１速段）、出力軸５０と第２ドリブンギヤ５２とを連結した状態（第２変速段の一例である２速段）、いずれも連結しない状態（解放状態としてのニュートラル状態）との３つの状態に切り替わることができる。尚、本実施形態では、切替スリーブ５５は、例えばアクチュエータの駆動によりフォークを介して移動するものとしている。但し、切替スリーブ５５を移動させるための機構としては、これに限られず、既知の適宜な機構を適用することができる。
　この第１クラッチＣ１では、切替スリーブ５５がニュートラル状態から第１ドリブンギヤ５１側に移動されると、切替スリーブ５５の内スプラインは、外スプライン５４ｓと第１ドリブンギヤ５１の外スプライン５１ｓとに跨って係合し、切替スリーブ５５が出力軸５０と第１ドリブンギヤ５１とを連結する低速段形成状態になる。これにより、入力軸４０の回転は、第１カウンタギヤ４１、第１ドリブンギヤ５１、切替スリーブ５５を介して、出力軸５０に伝達される。また、第１クラッチＣ１では、切替スリーブ５５がニュートラル状態から第２ドリブンギヤ５２側に移動されると、切替スリーブ５５の内スプラインは、外スプライン５４ｓと第２ドリブンギヤ５２の外スプライン５２ｓとに跨って係合し、切替スリーブ５５が出力軸５０と第２ドリブンギヤ５２とを連結する高速段形成状態になる。これにより、入力軸４０の回転は、第２カウンタギヤ４２、第２ドリブンギヤ５２、切替スリーブ５５を介して、出力軸５０に伝達される。低速段形成時は、高速段形成時に比べてより大きく減速するように、各部のギヤ比が設定されている。
　第２クラッチＣ２は、例えば油圧の給排により作動する多板式クラッチからなり、出力軸５０に駆動連結された外摩擦板５６と、第２ドリブンギヤ５２に駆動連結された内摩擦板５７とを有している。第２クラッチＣ２が係合することにより、第２ドリブンギヤ５２と出力軸５０とが駆動連結された高速段形成状態になり、入力軸４０の回転は、第２カウンタギヤ４２、第２ドリブンギヤ５２、第２クラッチＣ２を介して、出力軸５０に伝達される。即ち、本実施形態では、第２ドリブンギヤ５２と出力軸５０とは第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２とのいずれでも駆動連結可能に設けられている。このため、第２ドリブンギヤ５２と出力軸５０とを滑らせながら係脱する際には第２クラッチＣ２を用い、係合後は第１クラッチＣ１を用いるようにして、第２クラッチＣ２のみを使用する場合に比べて消費電力の低減を図ることができる。但し、これには限られず、少なくとも第２クラッチＣ２により第２ドリブンギヤ５２と出力軸５０とが駆動連結されるようになっていればよい。尚、本実施の形態では、第２クラッチＣ２は油圧制御される摩擦クラッチである場合について説明しているが、これには限られず、例えば電磁クラッチなどを適用してもよい。
　即ち、この自動変速機４では、１速段を形成する際には、第１クラッチＣ１を第１ドリブンギヤ５１側に係合状態にすると共に第２クラッチＣ２を解放状態にする。また、１速段よりも高速段である２速段を形成する際には、第１クラッチＣ１をニュートラル状態にすると共に第２クラッチＣ２を係合状態にするか、あるいは、第１クラッチＣ１を第２ドリブンギヤ５２側に係合状態にするかの２系統を選択することができる。
　ディファレンシャル部６０は、出力軸５０と平行な軸上に配置された車軸６１に駆動連結されている。ディファレンシャル部６０は、出力軸５０の出力ギヤ５３に噛合されたデフリングギヤ６２を備えており、デフリングギヤ６２は、デフケースからピニオンギヤやサイドギヤ等を介して車軸６１に回転を伝達する。これにより、出力軸５０の回転をディファレンシャル部６０によって減速し、かつ、左右の前輪７０の差回転を吸収しつつ回転を伝達する。
　油圧制御装置６は、例えばバルブボディにより構成されており、不図示の機械式オイルポンプや電動オイルポンプから供給された油圧からライン圧等を生成する不図示のプライマリレギュレータバルブ等を有し、ＥＣＵ５からの制御信号に基づいて第２クラッチＣ２などを制御するための油圧を給排可能になっている。
　ＥＣＵ５は、モータ３や第１クラッチＣ１を自在に指令制御し得ると共に、油圧制御装置６を電子制御する。即ち、ＥＣＵ５は、第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２の各係合状態を変更可能である。また、電気自動車１には不図示のアクセルペダルが設けられており、アクセルペダルの踏み込み量がアクセル開度としてＥＣＵ５により取得される。
　［ダウン変速について］
　ＥＣＵ５は、２速段から１速段にダウン変速を実行する際は、自動変速機４において２速段を形成した状態から、第２クラッチＣ２の解放と第１クラッチＣ１の第１ドリブンギヤ５１側への係合とを行う。ここで、本実施の形態の電気自動車１が走行しているときに、例えば２速段から１速段にダウン変速する場合の動作について、図２を用いて説明する。まず、２速段で車速Ｖ１で走行中に減速を開始し、停車するまでアクセル操作をしない場合について説明する。この場合、１速段を形成する第１クラッチＣ１は噛合クラッチであることから、減速中のシームレスダウン変速はできず、第１クラッチＣ１を係合するためには出力トルクを０Ｎｍ付近まで下げなければならない。このため、本実施の形態では、２速段から１速段へのダウン変速は、停車時に行うようにする。
　一方、例えば、２速段で車速Ｖ１で走行中に減速を開始し、アクセル操作をした場合について説明する。この場合、車速がＶ２より低速になると、アクセル操作に対してそのまま２速段で走行すると駆動力が不足する可能性があるため、モータ３から駆動力を出力しながらダウン変速するパワーオンダウン変速を行う。ここでは、ＥＣＵ５は、図２のマップにおいて斜線で示す範囲内の条件、即ち、車速が所定速度（例えば、Ｖ２）以下、且つ、アクセル開度が所定開度（例えば、出力トルクがＴ１）以上のときに、パワーオンダウン変速を実行可能である。
　次に、本実施の形態の自動変速機４を搭載した車両において、パワーオンダウン変速を行う際の動作について、図３のフローチャートと図４のタイムチャートを用いて詳細に説明する。ここでは、２速段で走行中にアクセルペダルを踏み込んでパワーオンダウン変速を行う場合の動作について説明している。尚、図４において、実線は本実施の形態の動作、破線は比較例の動作である。
　アクセルペダルが踏み込まれてアクセル開度が所定値以上に上昇した場合（図４のｔ１－ｔ２）、モータ３の出力トルクであるモータトルクが上昇し、車両の加速度も上昇する。ＥＣＵ５は、モータトルクが所定値Ｔ２に達したか否かを判断する（ステップＳ１）。ＥＣＵ５は、モータトルクが所定値Ｔ２に達していないと判断した場合は（ステップＳ１のＮＯ）、処理を終了する。
　ＥＣＵ５は、モータトルクが所定値Ｔ２に達したと判断した場合は（ステップＳ１のＹＥＳ、図４のｔ２）、例えば、モータトルクと車速とアクセル開度と変速段との関係を示すマップを参照して、パワーオンダウン変速の要求があると判断した場合にパワーオンダウン変速の制御を開始する（ステップＳ２）。尚、ＥＣＵ５は、パワーオンダウン変速時に、第１フェーズＰ１、第２フェーズＰ２、第３フェーズＰ３の順に実行する。
　ＥＣＵ５は、まず、第１フェーズＰ１の実行を開始する（ステップＳ３～ステップＳ４、図４のｔ２－ｔ５）。ＥＣＵ５は、アクセル開度が更に上昇しても、モータトルクを所定値Ｔ２に維持する（ステップＳ３、図４のｔ２－ｔ５）。尚、所定値Ｔ２の大きさについては、後述する。続いて、ＥＣＵ５は、第２クラッチＣ２のトルク容量を、所定値Ｔ２に維持された出力トルクを出力軸５０に伝達できる値Ｔ３まで低下させる（ステップＳ４、図４のｔ２－ｔ４）。即ち、第１フェーズＰ１は、図４に示すｔ２－ｔ５の期間、即ち、モータ３の出力トルクを上昇させて所定値Ｔ２に達すると出力トルクを所定値Ｔ２に維持し、第２クラッチＣ２のトルク容量を、所定値Ｔ２に維持された出力トルクを出力軸５０に伝達できる範囲で低下させる期間である。
　ここで、第１フェーズＰ１において、第２クラッチＣ２のトルク容量は、例えば、所定値Ｔ２に維持した出力トルクを出力軸５０に１００％伝達できる値Ｔ３まで低下させる。第２クラッチＣ２のトルク容量をＴ３まで低下させた後、モータトルクに変動があった場合、第２クラッチＣ２の差回転を０にするように第２クラッチＣ２のトルク容量を制御する。これにより、モータトルクの変動が車両の加速度に反映されることを抑えて車両の加速度を一定に維持することができるので、パワーオンダウン変速時の乗り心地を良好にすることができる。但し、モータトルクに変動があった場合に、第２クラッチＣ２の差回転を０にするように第２クラッチＣ２のトルク容量を制御することには限られず、第２クラッチＣ２のトルク容量をＴ３のまま一定にするようにしてもよい。
　尚、図４中、破線で示すように、モータトルクをｔ２においてアクセル開度に応じて所定値Ｔ２よりも一旦大きくしてから所定値Ｔ２に低下させる場合、車両の加速度においてｔ２－ｔ４でショックを発生してしまう。これに対し、本実施の形態では、モータトルクをｔ２―ｔ５で所定値Ｔ２に一定にしているので、車両の加速度を一定にし、ショックの発生を抑制することができる。
　ＥＣＵ５は、第１フェーズＰ１が終了すると、第２フェーズＰ２を開始する（ステップＳ５～ステップＳ６、図４のｔ５－ｔ６）。ＥＣＵ５は、モータ３の回転速度を上昇させる（ステップＳ５、図４のｔ５）。即ち、ＥＣＵ５は、モータトルクを所定値Ｔ２から設定値Ｔ４まで上昇させ、モータ３の回転速度を上昇させることでイナーシャトルクを上昇させて、入力軸４０の回転速度を上昇させる。尚、ここでの設定値Ｔ４は、例えば、モータ３の最大出力値とする。また、ＥＣＵ５は、モータトルクを上昇させながらも、第２クラッチＣ２の差回転を０にするように第２クラッチＣ２のトルク容量を制御することで、第２クラッチＣ２では滑りながらも出力軸５０にトルクを伝達し、車両の加速度を一定に維持する。
　ＥＣＵ５は、モータ３の回転速度が１速段と同期したか否かを判断する（ステップＳ６）。ＥＣＵ５は、モータ３の回転速度が１速段と同期していないと判断した場合は（ステップＳ６のＮＯ）、モータ３の回転速度を更に上昇させる（ステップＳ５）。ＥＣＵ５は、モータ３の回転速度が１速段と同期したと判断した場合は（ステップＳ６のＹＥＳ）、第２フェーズＰ２を終了する。即ち、第２フェーズＰ２は、出力トルクを所定値Ｔ２から上昇させ、モータ３の回転速度を上昇させることでイナーシャトルクを上昇させて入力軸４０の回転速度を上昇させる期間である（イナーシャ相に相当）。
　本実施の形態では、第１フェーズＰ１においてモータトルクを維持した所定値Ｔ２は、第２フェーズＰ２において、設定した時間の間、入力軸４０の回転速度を上昇させることができる値である。例えば、所定値Ｔ２が設定値Ｔ４より僅かに小さい値である場合、モータトルクを所定値Ｔ２から設定値Ｔ４に上昇してもイナーシャトルクを大きく持ち上げるほどの余力は無く、第２フェーズＰ２の時間が長くなってしまい、レスポンスの低下やクラッチ板の摩耗を招いてしまうので好ましくない。そこで、本実施の形態では、所定値Ｔ２を設定値Ｔ４よりも適切に小さい値にして、予め設定した時間内に第２フェーズＰ２が終了するように、モータトルクがイナーシャトルクを持ち上げる分だけ十分な余力があるようにしている。即ち、所定値Ｔ２とは、第２フェーズＰ２を開始してから設定した時間後に変速後の回転速度になるためのモータトルクの余力を残した値である。
　設定した時間は、運転状況によって適宜変更するようにしてもよい。例えば、アクセルペダルが急激に踏み込まれた場合は、車両の加速度が長時間出なくても変速時間が短い方がフィーリングがよいと判断し、設定した時間を短い時間とする。これにより、より大きな余力が必要になるので、所定値Ｔ２は小さくなる。一方、アクセルペダルがゆっくり踏み込まれた場合は、車両の加速度が長い方がフィーリングがよいと判断し、設定した時間を長い時間とする。これにより、より小さな余力で足りるので、所定値Ｔ２は大きくなる。即ち、ＥＣＵ５は、アクセル開度の上昇率が第１値である場合は、所定値Ｔ２は第１所定値Ｔ２１であり、設定した時間は第１時間であり、アクセル開度の上昇率が第１値より低い第２値である場合は、所定値Ｔ２は第１所定値Ｔ２１より大きい第２所定値Ｔ２２であり、設定した時間は第１時間より長い第２時間であるようにする。これにより、設定した時間を運転状況に応じて設定できるので、運転のフィーリングの向上を図ることができる。
　ＥＣＵ５は、第２フェーズＰ２の終了後、第３フェーズＰ３を開始し、モータトルクを低下させ（ステップＳ７）、クラッチを２速段から１速段に掴み替える（ステップＳ８）。即ち、第３フェーズＰ３は、出力トルクを低下させ、第１クラッチＣ１の第１ドリブンギヤ５１側への係合と第２クラッチＣ２の解放とを行う期間である（トルク相に相当）。尚、本実施の形態では、図４に示すように、モータ３の回転速度が１速段に同期したときに第１クラッチＣ１を第１ドリブンギヤ５１側へ係合し（ｔ６）、モータトルクを低下させると共に第２クラッチＣ２のトルク低下と第１クラッチＣ１のトルク上昇とを行っている（ｔ６－ｔ７）。
　ここで、ｔ６－ｔ７においてモータトルクを低下させていない場合、第２クラッチＣ２の解放動作によって車両の加速度が上昇してしまう可能性がある。これに対し、本実施の形態では、ｔ６－ｔ７においてモータトルクを低下させているので、第２クラッチＣ２の解放動作によって車両の加速度が上昇してしまうことを抑制し、第２クラッチＣ２の解放が完了するまで車両の加速度を一定に維持することができる。
　ＥＣＵ５は、第３フェーズＰ３の終了後、モータトルクをアクセル開度信号に基づいて上昇させる（ステップＳ９、図４のｔ７－ｔ８）。尚、本実施の形態では、第２クラッチＣ２の解放が完了してからモータトルクを上昇させる場合について説明したが、これには限られない。例えば、スポーツタイプのようにレスポンスの速さを優先する設定であれば、ｔ６の時点からモータトルクを上昇させるようにしてもよい。
　以上説明したように、本実施の形態の車両用駆動装置２によると、ＥＣＵ５は、パワーオンダウン変速時に、モータ３の出力トルクを上昇させて所定値Ｔ２に達すると出力トルクを所定値Ｔ２に維持し、その後に設定値Ｔ４に上昇させる。このため、モータ３の出力トルクを上昇させて所定値Ｔ２を超えてから再び所定値Ｔ２に下げる場合に比べて、出力トルクの上下の変動によって発生する車両のショックを軽減することができる。
　また、本実施の形態の車両用駆動装置２によると、ＥＣＵ５は、第２フェーズの終了後に、モータトルクを低下させ、第１クラッチＣ１の第１ドリブンギヤ５１側への係合と第２クラッチＣ２の解放とを行う第３フェーズＰ３を実行し、第３フェーズＰ３の終了後に、モータトルクをアクセル開度信号に基づいて上昇させるようにしている。このため、モータトルクを低下させているので、第２クラッチＣ２の解放動作によって車両の加速度が上昇してしまうことを抑制し、第２クラッチＣ２の解放が完了するまで車両の加速度を一定に維持することができ、乗り心地の低下を抑制できる。
　また、本実施の形態の車両用駆動装置２によると、ＥＣＵ５は、車速が所定速度以下、且つ、アクセル開度が所定開度以上のときに、第１フェーズＰ１及び第２フェーズＰ２を実行する。このため、ＥＣＵ５は、例えば、２速段では十分な駆動力を出せない低速時において、アクセルペダルの踏み込み量が所定量以上のときに、パワーオンダウン変速を実行するようになるので、制御での判断を容易にすることができる。
　また、本実施の形態の車両用駆動装置２によると、ＥＣＵ５は、アクセル開度の上昇率が第１値である場合は、設定した時間は第１時間であり、アクセル開度の上昇率が第１値より低い第２値である場合は、設定した時間は第１時間より長い第２時間であるようにしている。このため、設定した時間を運転状況に応じて設定できるので、運転のフィーリングの向上を図ることができる。
　また、本実施の形態の車両用駆動装置２によると、第１クラッチＣ１は噛合クラッチからなるので、例えば、１速段を噛合クラッチの係合により形成し、２速段を摩擦クラッチの係合により形成する車両用駆動装置に適用することができる。
　上述した本実施の形態の自動変速機４では、第１変速段を１速段とし、第２変速段を２速段とした場合について説明したが、これには限られない。例えば、第１変速段を２速段とし、第２変速段を３速段とし、３速段から２速段にダウン変速する場合の動作に適用してもよい。
　本開示に係る車両用駆動装置は、例えば、自動車等の車両に搭載されるモータ及び有段変速機構を備えた車両用駆動装置に適用することが可能である。
２…車両用駆動装置、３…モータ、３ａ…回転軸、４…自動変速機（有段変速機構）、５…ＥＣＵ（制御装置）、４０…入力軸（入力部材）、５０…出力軸（出力部材）、７０…前輪（車輪）、Ｃ１…第１クラッチ（第１係合要素、噛合クラッチ）、Ｃ２…第２クラッチ（第２係合要素、摩擦クラッチ）、Ｐ１…第１フェーズ、Ｐ２…第２フェーズ、Ｐ３…第３フェーズ、Ｔ２…所定値

Claims (5)

  1. 　モータと、
    　前記モータの回転軸に駆動連結された入力部材と、車輪に駆動連結された出力部材と、第１係合要素と、摩擦クラッチからなる第２係合要素とを有し、前記第１係合要素を係合状態にすると共に前記第２係合要素を解放状態にすることで第１変速段を形成し、前記第１係合要素を解放状態にすると共に前記第２係合要素を係合状態にすることで前記第１変速段よりも高速段である第２変速段を形成し、前記入力部材に入力された回転を変速して前記出力部材から出力する有段変速機構と、
    　前記有段変速機構において前記第２変速段を形成した状態から、前記第２係合要素の解放と前記第１係合要素の係合とを行うことにより、前記第１変速段に変速するダウン変速を実行可能な制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、前記モータから駆動力を出力しながらダウン変速するパワーオンダウン変速時に、
    　前記モータの出力トルクを上昇させて所定値に達すると前記出力トルクを前記所定値に維持し、前記第２係合要素のトルク容量を、前記所定値に維持された前記出力トルクを前記出力部材に伝達できる範囲で低下させる第１フェーズと、
    　前記出力トルクを前記所定値から上昇させ、前記モータの回転速度を上昇させることでイナーシャトルクを上昇させて前記入力部材の回転速度を上昇させる第２フェーズと、を実行する、車両用駆動装置。
  2. 　前記制御装置は、前記第２フェーズの終了後に、前記出力トルクを低下させ、前記第１係合要素の係合と前記第２係合要素の解放とを行う第３フェーズを実行し、
    　前記第３フェーズの終了後に、前記出力トルクをアクセル開度信号に基づいて上昇させる、請求項１に記載の車両用駆動装置。
  3. 　前記制御装置は、車速が所定速度以下、且つ、アクセル開度が所定開度以上のときに、前記第１フェーズ及び前記第２フェーズを実行する、請求項１又は２に記載の車両用駆動装置。
  4. 　前記制御装置は、アクセル開度の上昇率が第１値である場合は、前記所定値は第１所定値であり、前記アクセル開度の上昇率が前記第１値より低い第２値である場合は、前記所定値は前記第１所定値より大きい第２所定値である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両用駆動装置。
  5. 　前記第１係合要素は噛合クラッチからなる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両用駆動装置。
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