JP2014031123A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな衝撃力を発生することなくパーキングレンジへのシフトを行うことができるハイブリッド車両を提供する。
【解決手段】ハイブリッド車両は、モータＭＧのロータＭＧｂに連結されエンジンＥＮＧの動力が入力される第１入力軸３４と、エンジンＥＮＧの動力が入力される第２入力軸３５と、出力軸３３ａと、第１入力軸３４及び出力軸３３ａを連結状態と非連結状態とに切り替える第１噛合機構Ｒ１、ＳＭ１、ＳＭ２と、第２入力軸３５及び出力軸３３ａを連結状態と非連結状態とに切り替える第２噛合機構ＳＭ３、ＳＭ４と、出力軸３３ａを不動部位に固定するパーキングロック機構と、制御部２１ｂとを備える。制御部２１ｂは、パーキングロック機構を作動させるとき、出力軸３３ａの回転速度が設定値以上でかつ第１入力軸３４及び出力軸３３ａが連結状態であれば、第１入力軸３４及び出力軸３３ａを非連結状態に設定した後でパーキングロック機構を作動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、デュアルクラッチ式の変速機を有するハイブリッド車両に関する。

従来、内燃機関の動力が第１クラッチを介して入力されるとともに電動機のロータに連結された第１入力軸と、内燃機関の動力が第２クラッチを介して入力される第２入力軸と、第１入力軸又は第２入力軸の動力が変速して伝達される出力軸とを備えたデュアルクラッチ式変速機を有するハイブリッド車両が知られている。デュアルクラッチ式変速機では、第１クラッチ及び第２クラッチを交互に繋ぎ変えながら、第１入力軸又は第２入力軸の動力が、変速して出力軸に伝達される。

このようなハイブリッド車両では、変速機のシフトバイワイヤ化が進展しつつある。シフトバイワイヤ方式の変速機では、シフトスイッチの操作により生成される電気信号で変速用のアクチュエータを駆動制御することによって変速制御が行われる。パーキングレンジへのシフトも、パーキングボタンの押下等により行われる（例えば、特許文献１参照）。

シフトバイワイヤ化されたハイブリッド車両では、走行中にパーキングボタンが押されても、シフトバイワイヤの保護機能により、パーキングレンジへのシフトは行われない。ただし、停車間際の車速が所定速度以下となったときにパーキングボタンが押された場合には、パーキングレンジへのシフトが行われ、出力軸がロックされる。

なお、内燃機関や電動機によるハイブリッド車両の走行中にパーキングボタンが押された場合、パーキングレンジへのシフトが試行されるが、停車寸前までパーキングギアへのパーキングボール等の噛み込みが行われず、実質的に停車寸前までパーキングレンジへのシフトが行われない場合もある。

また、特許文献１の変速機においては、パーキングレンジ以外のシフトレンジが選択されたまま車両の走行が停止され、蓄電装置からパーキングロック機構等のアクチュエータへの電力が低下し又は遮断された場合には、作動しているエンジンの動力によりオルタネータから供給される電力でアクチュエータを駆動し、シフトレンジをパーキングレンジに強制的に切り替えるようにしている。

これによれば、蓄電装置に異常が生じているときに、パーキングレンジが選択され、運転者が車両を停車させ、エンジンを停止させてから車両から離れた場合には、エンジン停止前のオルタネータからの電力によりパーキングレンジに切り替えるようにしているので、車両が不用意に動くのを防止することができる。

特許第３６６４０８４号公報

しかしながら、上述のデュアルクラッチ式変速機を有するハイブリッド車両において、停車間際の車速がある程度存在する状況下でパーキングボタンが押された場合にパーキングレンジへのシフトが行われると、大きな衝撃力が発生する。

すなわち、停車間際では第１入力軸と出力軸とが変速ギアを介して連結しているので、パーキングレンジへのシフトにより出力軸がロックされると、電動機のロータによる大きな慣性トルクが第１入力軸に瞬間的に入力され、大きなピーク荷重を有する衝撃力が、第１入力軸以降の駆動系に付加される。

また、上述のように、走行中にパーキングボタンが押されたとき、停車寸前までパーキングギアへのパーキングボール等の噛み込みが行われない場合でも、噛み込みが行われたときには、大きな衝撃が生じる。

一方、上記特許文献１の技術によれば、蓄電装置に異常が生じているときにパーキングボタンが押されて停車した場合、エンジン停止前のオルタネータからの電力によりシフトレンジをパーキングレンジに切り替えるようにしている。このため、オルタネータを有していないハイブリッド車両における蓄電装置の異常時に特許文献１の技術を適用することはできない。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、大きな衝撃力を発生することなく確実にパーキングレンジへのシフトを行うことができるハイブリッド車両を提供することにある。

本発明のハイブリッド車両は、電動機のロータに連結され、内燃機関の動力が第１クラッチを介して入力される第１入力軸と、前記内燃機関の動力が第２クラッチを介して入力される第２入力軸と、前記第１入力軸又は第２入力軸の動力が変速して伝達される出力軸と、前記第１入力軸と前記出力軸との間に設けられた第１変速ギア列と、前記第１入力軸及び出力軸を、前記第１変速ギア列を介して相互に連結した連結状態と連結しない非連結状態とに切り替える第１噛合機構と、前記第２入力軸と前記出力軸との間に設けられた第２変速ギア列と、前記第２入力軸及び出力軸を、前記第２変速ギア列を介して相互に連結した連結状態と連結しない非連結状態とに切り替える第２噛合機構と、前記出力軸を不動部位に固定するパーキングロック機構と、前記第１噛合機構、第２噛合機構及びパーキングロック機構を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記パーキングロック機構を作動させるとき、前記出力軸の回転速度が設定値以上でかつ前記第１入力軸及び出力軸が連結状態であれば、該第１入力軸及び出力軸を非連結状態に設定した後で該パーキングロック機構を作動させることを特徴とする。

本発明によれば、パーキングロック機構を作動させるとき、出力軸の回転速度が設定値以上であれば、電動機のロータに連結された第１入力軸と出力軸とが連結していない非連結状態が確保されてからパーキングロック機構が作動する。このため、パーキングロック機構の作動により出力軸が不動部位に固定されたとき、電動機のロータの慣性モーメントによる大きな衝撃力が第１入力軸等に付与されることはない。したがって、大きな衝撃力を発生することなくパーキングレンジへのシフトを行うことができる。

本発明において、前記第１噛合機構、第２噛合機構及びパーキングロック機構が、前記電動機からの回生電力を蓄積する蓄電装置からの電力によって作動するように構成されている場合、前記制御部は、前記蓄電装置、又は前記電動機に係る発電若しくは蓄電経路上に異常があるとき、該蓄電装置の残量が第１閾値未満又は測定不能であれば、前記出力軸の回転速度に拘わらず、前記第１入力軸及び出力軸を非連結状態に設定して該パーキングロック機構を作動させるようにする。

ここで、蓄電装置に異常がある場合や、電動機に係る発電若しくは蓄電経路上に異常があるために、蓄電装置の残量が第１閾値以下又は測定不能であれば、ハイブリッド車両が停車したとき、パーキングロック機構を作動させることができず、パーキングレンジへのシフトが不能となる可能性が高い。この点、本発明のように、ハイブリッド車両の出力軸の回転速度に拘わらず、パーキングロック機構等を作動させるようにすれば、ハイブリッド車両が停車する前の電動機からの回生電力によりパーキングロック機構等の作動が可能な間に、パーキングレンジへのシフトが行われる。

したがって、ハイブリッド車両が停車したときに、蓄電装置からの電力を供給できないためにパーキングロック機構を作動できず、パーキングレンジへのシフトがなされないままの状態が生じるのを未然に防止することができる。

本発明において、前記制御部は、前記蓄電装置、又は前記電動機に係る発電若しくは蓄電経路上に異常がある場合、該蓄電装置の残量が前記第１閾値より大きい第２閾値以上であれば、前記第２変速ギア列による変速段を確立するとともに前記第１入力軸及び出力軸を非連結状態に設定し、前記出力軸の回転速度が所定値以下になったとき、前記パーキングロック機構を作動させてもよい。

これによれば、第２変速ギア列の変速段による走行を確保しながら、ハイブリッド車両の速度が停車直前の状態となった場合には、パーキングロック機構が作動する。このとき、第１入力軸及び出力軸は非連結状態となっているので、電動機のロータの慣性モーメントによる衝撃力を受けることはない。したがって、蓄電装置等が正常であるときと同様の走行状態を極力確保しながら、ハイブリッド車両が停車したときにパーキングレンジへのシフトが不能となる事態を未然に防止することができる。

また、本発明において、前記制御部は、前記蓄電装置、又は前記電動機に係る発電若しくは蓄電経路上に異常がある場合、前記蓄電装置の残量が前記第１閾値以上でかつ前記第２閾値未満であり、かつ前記第１変速ギア列による変速段が確立されていれば、該変速段を維持するとともに、前記出力軸の回転速度が所定値以下になったとき、前記第１入力軸及び出力軸を非連結状態に設定した後で前記パーキングロック機構を作動させてもよい。

これによれば、第２変速ギア列による変速段への変速を行うことによる蓄電装置の残量の低下を生じさせることなく、また、電動機のロータの慣性モーメントによる衝撃力を生じさせることなく、ハイブリッド車両が停車する直前の状態でパーキングロック機構が作動する。したがって、蓄電装置の残量を極力維持しながら、停車後にパーキングレンジへのシフトが不能となる事態を未然に防止することができる。

本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す図である。 図１のハイブリッド車両の制御部によるパーキングロック機構の制御処理を示すフローチャートである。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は、実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成を示す。図１に示すように、ハイブリッド車両は、内燃機関としてのエンジンＥＮＧと、電動機としてのモータＭＧと、モータＭＧと電力を授受する二次電池からなる蓄電池１と、当該車両の車載機器等に対して電力を供給する１２Ｖのバッテリ２と、蓄電池１からバッテリ２へ電圧を変換して電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータ３と、自動変速機３１と、エンジンＥＮＧ、モータＭＧ、自動変速機３１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３等を制御する電子制御装置ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２１とを備える。

バッテリ２は、本発明における蓄電装置に該当する。ＥＣＵ２１は、各種演算処理を実行するＣＰＵ２１ａと、ＣＰＵ２１ａで実行される各種演算プログラム、各種テーブル、演算結果などを記憶するＲＯＭ及びＲＡＭからなる記憶装置（メモリ）２１ｃとを備え、各種電気信号を入力すると共に、演算結果などに基づいて駆動信号を外部に出力する。

ＥＣＵ２１は、アクセル開度、バッテリ２における充電率（ＳＯＣ）等の車両情報や、ドライバがシフトセレクタで選択したシフト位置に基づき、自動変速機３１を制御する。シフト位置としては、ニュートラル、ドライブ、リバース、パーキング等が該当する。ＥＣＵ２１のＣＰＵ２１ａが、本発明における制御部２１ｂとして機能する。

自動変速機３１は、エンジンＥＮＧの駆動力（出力トルク）が伝達されるエンジン出力軸３２と、図外のディファレンシャルギアを介して駆動輪としての左右の前輪に動力を出力する出力ギアからなる出力部材３３と、変速比の異なる複数のギア列Ｇ２〜Ｇ７とを備える。

また、自動変速機３１は、変速比順位で奇数番目の各変速段を確立するギア列Ｇ３、Ｇ５、Ｇ７の駆動ギアＧ３ａ、Ｇ５ａ、Ｇ７ａを回転自在に軸支する第１入力軸３４と、変速比順位で偶数番目の変速段を確立するギア列Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６の駆動ギアＧ２ａ、Ｇ４ａ、Ｇ６ａを回転自在に軸支する第２入力軸３５と、リバースギアＧＲを回転自在に軸支するリバース軸３６を備える。

なお、ギア列Ｇ３、Ｇ５、Ｇ７は、本発明における第１変速ギア列を構成する。ギア列Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６は、本発明における第２変速ギア列を構成する。また、第１入力軸３４はエンジン出力軸３２と同一軸線上に配置され、第２入力軸３５及びリバース軸３６は第１入力軸３４と平行に配置される。

また、自動変速機３１は、第１入力軸３４に回転自在に軸支されたアイドル駆動ギアＧｉａと、アイドル軸３７に固定され、アイドル駆動ギアＧｉａに噛合する第１アイドル従動ギアＧｉｂと、第２入力軸３５に固定され、第１アイドル従動ギアＧｉｂに噛合する第２アイドル従動ギアＧｉｃと、リバース軸３６に固定され、第１アイドル従動ギアＧｉｂに噛合する第３アイドル従動ギアＧｉｄとで構成されるアイドルギア列Ｇｉを備える。なお、アイドル軸３７は第１入力軸３４と平行に配置される。

自動変速機３１は、油圧作動型の乾式摩擦クラッチ又は湿式摩擦クラッチからなる第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２を備える。第１クラッチＣ１は、エンジン出力軸３２に伝達されたエンジンＥＮＧの駆動力を第１入力軸３４に伝達度合いを変化させて伝達させることができる伝達状態と、この伝達を断つ開放状態とに切替え自在に構成される。第２クラッチＣ２は、エンジン出力軸３２に伝達されたエンジンＥＮＧの駆動力を第２入力軸３５に伝達度合いを変化させて伝達させることができる伝達状態と、この伝達を断つ開放状態とに切替え自在に構成される。第２クラッチＣ２を締結させて伝達状態に設定すると、エンジン出力軸３２は、第１アイドル従動ギアＧｉｂ及び第２アイドル従動ギアＧｉｃを介して第２入力軸３５に連結される。

両クラッチＣ１、Ｃ２は、素早く状態が切り替えられるように電気式アクチュエータにより作動されるものであることが好ましい。なお、両クラッチＣ１、Ｃ２は、油圧式アクチュエータにより作動されるものであってもよい。

また、自動変速機３１には、エンジン出力軸３２と同軸上に位置させて、差動回転機構である遊星歯車機構ＰＧが配置されている。遊星歯車機構ＰＧは、サンギアＳａと、リングギアＲａと、サンギアＳａ及びリングギアＲａに噛合するピニオンＰａを自転及び公転自在に軸支するキャリアＣａとからなるシングルピニオン型で構成される。

遊星歯車機構ＰＧのサンギアＳａ、キャリアＣａ、リングギアＲａからなる３つの回転要素を、速度線図（各回転要素の相対的な回転速度を直線で表すことができる図）におけるギア比に対応する間隔での並び順にサンギアＳａ側からそれぞれ第１回転要素、第２回転要素、第３回転要素とすると、第１回転要素はサンギアＳａ、第２回転要素はキャリアＣａ、第３回転要素はリングギアＲａとなる。

そして、遊星歯車機構ＰＧのギア比（リングギアＲａの歯数／サンギアＳａの歯数）をｇとして、第１回転要素たるサンギアＳａと第２回転要素たるキャリアＣａの間の間隔と、第２回転要素たるキャリアＣａと第３回転要素たるリングギアＲａの間の間隔との比が、ｇ：１となる。

第１回転要素たるサンギアＳａは、第１入力軸３４に固定される。第２回転要素たるキャリアＣａは、３速ギア列Ｇ３の３速駆動ギアＧ３ａに連結される。第３回転要素たるリングギアＲａは、ロック機構Ｒ１により変速機ケース等の不動部位に解除自在に固定される。

ロック機構Ｒ１は、リングギアＲａが不動部位に固定される固定状態、又はリングギアＲａが回転自在な開放状態の何れかの状態に切替え自在なシンクロメッシュ機構で構成される。

なお、ロック機構Ｒ１は、シンクロメッシュ機構に限らず、スリーブ等による摩擦係合解除機構の他、湿式多板ブレーキ、ハブブレーキ、バンドブレーキ等のブレーキや、ワンウェイクラッチ、２ウェイクラッチなどで構成してもよい。また、遊星歯車機構ＰＧは、サンギアと、リングギアと、互いに噛合し一方がサンギア、他方がリングギアに噛合する一対のピニオンＰａ、Ｐａ’を自転及び公転自在に軸支するキャリアとからなるダブルピニオン型で構成してもよい。

この場合、例えば、サンギア（第１回転要素）を第１入力軸３４に固定し、リングギア（第２回転要素）を３速ギア列Ｇ３の３速駆動ギアＧ３ａに連結し、キャリア（第３回転要素）をロック機構Ｒ１で不動部位に解除自在に固定するように構成すればよい。

モータＭＧは、ステータＭＧａとロータＭＧｂとを備える。また、モータＭＧは、ＥＣＵ２１の指示信号に基づき、パワードライブユニット４を介して制御される。ＥＣＵ２１は、パワードライブユニット４を、蓄電池１の電力を消費してモータＭＧを駆動させる駆動状態と、ロータＭＧｂの回転力を抑制させて発電し、発電した電力を、パワードライブユニット４を介して蓄電池１に充電する回生状態とに適宜切り替える。

バッテリ２は、当該車両の車載機器等に対して電力を供給し、１２Ｖの電圧を出力する。また、ＥＣＵ２１の制御信号によって、蓄電池１の電力がＤＣ／ＤＣコンバータ３を介してバッテリ２に充電が可能である。

出力部材３３を軸支する出力軸３３ａには、２速駆動ギアＧ２ａ及び３速駆動ギアＧ３ａに噛合する第１従動ギアＧｏ１、４速駆動ギアＧ４ａ及び５速駆動ギアＧ５ａに噛合する第２従動ギアＧｏ２、並びに６速駆動ギアＧ６ａ及び７速駆動ギアＧ７ａに噛合する第３従動ギアＧｏ３が固定される。

このように、２速ギア列Ｇ２と３速ギア列Ｇ３の従動ギア、４速ギア列Ｇ４と５速ギア列Ｇ５の従動ギア、及び６速ギア列Ｇ６と７速ギア列Ｇ７の従動ギアをそれぞれ１つのギアＧｏ１、Ｇｏ２、Ｇｏ３で構成することにより、自動変速機の軸長を短くすることができ、ＦＦ（前輪駆動）方式の車両への搭載性を向上させることができる。

また、第１入力軸３４には、リバースギアＧＲに噛合するリバース従動ギアＧＲａが固定されている。

第１入力軸３４には、シンクロメッシュ機構で構成され、３速駆動ギアＧ３ａと第１入力軸３４とを連結した３速側連結状態、７速駆動ギアＧ７ａと第１入力軸３４とを連結した７速側連結状態、３速駆動ギアＧ３ａ及び７速駆動ギアＧ７ａと第１入力軸３４との連結を断つニュートラル状態の何れかの状態に切替え選択自在な噛合機構ＳＭ１が設けられる。

また、第１入力軸３４には、５速駆動ギアＧ５ａと第１入力軸３４とを連結した５速側連結状態、出力軸３３ａが変速機ケース等の不動部位に固定されたパーキングロック状態、５速側連結状態とパーキングロック状態を解除したニュートラル状態の何れかの状態に切替え自在な噛合機構ＳＭ２が設けられる。

上述のリングギアＲａを変速機ケース等に解除自在に固定するロック機構Ｒ１と、噛合機構ＳＭ１及び噛合機構ＳＭ２は、本発明における第１噛合機構を構成する。第１噛合機構は、第１入力軸３４及び出力軸３３ａを、第１変速ギア列（ギア列Ｇ３、Ｇ５、Ｇ７）を介して相互に連結した連結状態と連結しない非連結状態とに切り替える。

噛合機構ＳＭ２は、出力軸３３ａに固定されたパーキングギアＧｏＰとともにパーキングロック機構を構成する。パーキングロック機構は、噛合機構ＳＭ２が、上述のパーキングロック状態に切り替えられたとき、噛合機構ＳＭ２によりパーキングボールをパーキングギアＧｏＰに噛み込ませ、出力軸３３ａを変速機ケース等に固定する。

第２入力軸３５には、シンクロメッシュ機構で構成され、２速駆動ギアＧ２ａと第２入力軸３５とを連結した２速側連結状態、６速駆動ギアＧ６ａと第２入力軸３５とを連結した６速側連結状態、２速駆動ギアＧ２ａ及び６速駆動ギアＧ６ａと第２入力軸３５との連結を断つニュートラル状態の何れかの状態に切替え選択自在な噛合機構ＳＭ３が設けられる。

また、第２入力軸３５には、シンクロメッシュ機構で構成され、４速駆動ギアＧ４ａと第２入力軸３５とを連結した４速側連結状態、及び４速駆動ギアＧ４ａと第２入力軸３５との連結を断つニュートラル状態の何れかの状態に切替え選択自在な噛合機構ＳＭ４が設けられる。

噛合機構ＳＭ３、噛合機構ＳＭ４は、本発明における第２噛合機構を構成する。第２噛合機構は、第２入力軸３５及び出力軸３３ａを、第２変速ギア列（ギア列Ｇ２、Ｇ４、Ｇ６）を介して相互に連結した連結状態と連結しない非連結状態とに切り替える。

リバース軸３６には、シンクロメッシュ機構で構成され、リバースギアＧＲとリバース軸３６とを連結した連結状態と、この連結を断つニュートラル状態の何れかの状態に切替え選択自在な噛合機構ＳＭ５が設けられる。

次に、上記のように構成された自動変速機３１の作動について説明する。自動変速機３１では、第１クラッチＣ１を係合させることにより、モータＭＧの駆動力を用いてエンジンＥＮＧを始動させることができる。

エンジンＥＮＧの駆動力を用いて１速段を確立する場合には、ロック機構Ｒ１により遊星歯車機構ＰＧのリングギアＲａを固定状態に設定し、第１クラッチＣ１を締結させて伝達状態に設定する。エンジンＥＮＧの駆動力のみによる走行をＥＮＧ走行という。

エンジンＥＮＧの駆動力は、エンジン出力軸３２、第１クラッチＣ１、第１入力軸３４を介して、遊星歯車機構ＰＧのサンギアＳａに入力され、エンジン出力軸３２に入力されたエンジンＥＮＧの回転数が１／（ｇ＋１）に減速されて、キャリアＣａを介し３速駆動ギアＧ３ａに伝達される。

３速駆動ギアＧ３ａに伝達された駆動力は、３速駆動ギアＧ３ａ及び第１従動ギアＧｏ１で構成される３速ギア列Ｇ３のギア比（３速駆動ギアＧ３ａの歯数／第１従動ギアＧｏ１の歯数）をｉとして、１／ｉ（ｇ＋１）に変速されて第１従動ギアＧｏ１及び出力軸３３ａを介し出力部材３３から出力され、１速段が確立される。

このように、自動変速機３１では、遊星歯車機構ＰＧ及び３速ギア列で１速段を確立できるため、１速段専用の噛合機構が必要なく、これにより、自動変速機の軸長の短縮化を図ることができる。

なお、１速段において、車両が減速状態にある場合には、蓄電池１の蓄電量ＳＯＣに応じて、ＥＣＵ２１は、モータＭＧでブレーキをかけることにより発電を行う減速回生運転を行う。また、蓄電池１の蓄電量ＳＯＣに応じて、モータＭＧを駆動させて、エンジンＥＮＧの駆動力を補助するＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle）走行、又はモータＭＧの駆動力のみで走行するＥＶ（Electric Vehicle）走行を行うことができる。

また、ＥＶ走行中であって車両の減速が許容された状態であり、かつ車両速度が一定速度以上の場合には、第１クラッチＣ１を徐々に締結させることにより、モータＭＧの駆動力を用いることなく、車両の運動エネルギーを用いてエンジンＥＮＧを始動させることができる。

また、１速段で走行中に２速段にアップシフトされることをＥＣＵ２１が車両速度やアクセル開度等の車両情報から予測した場合には、噛合機構ＳＭ３を２速駆動ギアＧ２ａと第２入力軸３５とを連結させる２速側連結状態又はこの状態に近付けるプレシフト状態とする。

エンジンＥＮＧの駆動力を用いて２速段を確立する場合には、噛合機構ＳＭ３を２速駆動ギアＧ２ａと第２入力軸３５とを連結させた２速側連結状態に設定し、第２クラッチＣ２を締結して伝達状態に設定する。２速段が確立されると、エンジンＥＮＧの駆動力が、第２クラッチＣ２、アイドルギア列Ｇｉ、第２入力軸３５、２速ギア列Ｇ２及び出力軸３３ａを介して、出力部材３３から出力される。

なお、２速段において、ＥＣＵ２１がアップシフトを予測している場合には、噛合機構ＳＭ１を３速駆動ギアＧ３ａと第１入力軸３４とを連結した３速側連結状態又はこの状態に近付けるプレシフト状態に設定する。逆に、ＥＣＵ２１がダウンシフトを予測している場合には、噛合機構ＳＭ１を、第３駆動ギアＧ３ａ及び第７駆動ギアＧ７ａと第１入力軸３４との連結を断つニュートラル状態に設定する。

これにより、アップシフト又はダウンシフトを、第１クラッチＣ１を伝達状態に設定し、第２クラッチＣ２を開放状態に設定するだけで行うことができ、変速段の切り替えを駆動力が途切れることなくスムーズに行うことができる。

また、２速段においても、車両が減速状態にある場合、蓄電池１の蓄電量ＳＯＣに応じて、ＥＣＵ２１は、減速回生運転を行う。２速段において減速回生運転を行う場合には、噛合機構ＳＭ１が３速側連結状態であるか、ニュートラル状態であるかで異なる。

噛合機構ＳＭ１が３速側連結状態である場合には、第２駆動ギアＧ２ａで回転される第１従動ギアＧｏ１によって回転する第３駆動ギアＧ３ａが第１入力軸３４を介してモータＭＧのロータＭＧｂを回転させるため、このロータＭＧｂの回転を抑制しブレーキをかけることにより発電して回生を行う。

噛合機構ＳＭ１がニュートラル状態である場合には、ロック機構Ｒ１を固定状態に設定することによりリングギアＲａの回転数を「０」に設定し、第１従動ギアＧｏ１に噛合する３速駆動ギアＧ３ａと共に回転するキャリアＣａの回転数を、サンギアＳａに連結させたモータＭＧにより発電させることによりブレーキをかけて、回生を行う。

また、２速段においてＨＥＶ走行する場合には、例えば、噛合機構ＳＭ１を３速駆動ギアＧ３ａと第１入力軸３４とを連結させた３速側連結状態に設定して、ロック機構Ｒ１を開放状態に設定することにより遊星歯車機構ＰＧを各回転要素が相対回転不能な状態に設定し、モータＭＧの駆動力を、３速ギア列Ｇ３を介して出力部材３３に伝達することにより行うことができる。

又は、噛合機構ＳＭ１をニュートラル状態、ロック機構Ｒ１を固定状態に設定してリングギアＲａの回転数を「０」に設定し、モータＭＧの駆動力を１速段の経路で第１従動ギアＧｏ１に伝達することによっても、２速段によるＨＥＶ走行を行うことができる。

エンジンＥＮＧの駆動力を用いて３速段を確立する場合には、噛合機構ＳＭ１を３速駆動ギアＧ３ａと第１入力軸３４とを連結させた３速側連結状態に設定して、第１クラッチＣ１を締結させて伝達状態に設定する。３速段が確立されると、エンジンＥＮＧの駆動力は、エンジン出力軸３２、第１クラッチＣ１、第１入力軸３４、噛合機構ＳＭ１、３速ギア列Ｇ３を介して、出力軸３３ａに伝達され、１／ｉの回転数で出力される。

３速段においては、噛合機構ＳＭ１が３速駆動ギアＧ３ａと第１入力軸３４とを連結させた３速側連結状態となっているため、遊星歯車機構ＰＧのサンギアＳａとキャリアＣａとが同一回転となる。

したがって、遊星歯車機構ＰＧの各回転要素が相対回転不能な状態となり、モータＭＧでサンギアＳａにブレーキをかければ減速回生となり、モータＭＧでサンギアＳａに駆動力を伝達させれば、ＨＥＶ走行を行うことができる。また、第１クラッチＣ１を開放して、モータＭＧの駆動力のみで走行するＥＶ走行も可能である。

３速段において、ＥＣＵ２１は、車両速度やアクセルペダルの開度等の車両情報に基づきダウンシフトが予測される場合には、噛合機構ＳＭ３を２速駆動ギアＧ２ａと第２入力軸３５とを連結する２速側連結状態、又はこの状態に近付けるプレシフト状態に設定し、アップシフトが予測される場合には、噛合機構ＳＭ４を４速駆動ギアＧ４ａと第２入力軸３５とを連結する４速側連結状態、又はこの状態に近付けるプレシフト状態に設定する。

これにより、第２クラッチＣ２を締結させて伝達状態に設定し、第１クラッチＣ１を開放させて開放状態に設定するだけで、変速段の切替えを行うことができ、駆動力が途切れることなく変速をスムーズに行うことができる。

同様に、エンジンＥＮＧの駆動力を用いて４〜７速段を確立する場合には、噛合機構ＳＭ４、噛合機構ＳＭ２、噛合機構ＳＭ３、噛合機構ＳＭ１を、４速駆動ギアＧ４ａと第２入力軸３５とを連結させた４速側連結状態、５速駆動ギアＧ５ａと第１入力軸３４とを連結させた５速側連結状態、６速駆動ギアＧ６ａと第２入力軸３５とを連結させた６速側連結状態、７速駆動ギアＧ７ａと第１入力軸３４とを連結させた７速側連結状態に設定する。

そして、４速段又は６速段を確立する場合にあっては、第２クラッチＣ２を締結させて伝達状態に設定する。５速段又は７速段を確立する場合にあっては、第１クラッチＣ１を締結させて伝達状態に設定する。

４速段又は６速段が確立された場合には、エンジンＥＮＧの駆動力が、第２クラッチＣ２、アイドルギア列Ｇｉ、第２入力軸３５、４速ギア列Ｇ４又は６速ギア列Ｇ６、及び出力軸３３ａを介して、出力部材３３から出力される。５速段又は７速段が確立された場合には、エンジンＥＮＧの駆動力が、第１クラッチＣ１、第１入力軸３４、５速ギア列Ｇ５又は７速ギア列Ｇ７、及び出力軸３３ａを介して、出力部材３３から出力される。

４〜７速段で走行中は、ＥＣＵ２１が車両情報からダウンシフトを予測している場合には、それぞれ３〜６速側連結状態、又は各状態に近付けるプレシフト状態に設定する。４〜６速段で走行中に、ＥＣＵ２１が車両情報からアップシフトを予測している場合には、それぞれ５〜７速側連結状態、又は、この状態に近付けるプレシフト状態に設定する。

これにより、４又は６速段からは、第１クラッチＣ１を締結させて伝達状態に設定し、第２クラッチＣ２を開放させて開放状態に設定するだけで、ダウンシフト又はアップシフトを、駆動力を途切れさせることなく行うことができる。また、５又は７速段からは、第１クラッチＣ１を開放させて開放状態に設定し、第２クラッチＣ２を締結させて伝達状態に設定するだけで、ダウンシフト又はアップシフトを、駆動力を途切れさせることなく行うことができる。

２速段で走行中の場合と同様に、４又は６速段で走行中に減速回生又はＨＥＶ走行を行う場合には、動力伝達装置ＥＣＵ２１がダウンシフトを予測しているときには、噛合機構ＳＭ１を３速側連結状態に設定し、又は噛合機構ＳＭ２を５速側連結状態に設定し、モータＭＧでブレーキをかければ減速回生、駆動力を伝達すればＨＥＶ走行を行うことができる。

ＥＣＵ２１がアップシフトを予測しているときには、噛合機構ＳＭ２を５速側連結状態に設定し、又は噛合機構ＳＭ１を７速側連結状態に設定し、モータＭＧによりブレーキをかければ減速回生、モータＭＧから駆動力を伝達させればＨＥＶ走行を行うことができる。

３速段の場合と同様に、５又は７速段においては、第１クラッチＣ１が伝達状態とされることによりエンジンＥＮＧとモータＭＧとが直結された状態となるため、モータＭＧから駆動力を出力すればＨＥＶ走行を行うことができ、モータＭＧでブレーキをかけ発電すれば減速回生を行うことができる。ＥＶ走行を行う場合には、第１クラッチＣ１を開放状態に設定すればよい。また、ＥＶ走行中に、第１クラッチＣ１を徐々に締結させることにより、エンジンＥＮＧの始動を行うこともできる。

エンジンＥＮＧの駆動力を用いて後進段を確立する場合には、ロック機構Ｒ１を固定状態に設定し、噛合機構ＳＭ５をリバースギアＧＲとリバース軸３６とを連結した連結状態に設定して、第２クラッチＣ２を締結させて伝達状態に設定する。これにより、エンジン出力軸３２の駆動力が、第２クラッチＣ２、アイドルギア列Ｇｉ、リバースギアＧＲ、リバース従動ギアＧＲａ、サンギアＳａ、キャリアＣａ、３速ギア列Ｇ３及び出力軸３３ａを介して後進方向の回転に設定して、出力部材３３から出力され、後進段が確立される。

図２は、制御部２１ｂによるパーキングロック機構の制御処理を示すフローチャートである。この制御処理は、パーキングロック機構を作動させるまでの間、繰り返し実行される。

パーキングロック機構の制御処理を開始すると、制御部２１ｂは、まず、１２Ｖのバッテリ２等に異常が生じたか否かを判定する（ステップＳ１）。バッテリ２等の異常としては、バッテリ２の端子外れ等により、バッテリ２への回生電力の充電（蓄電）が正常に行われなくなったような場合や、モータＭＧに係る発電機能や蓄電経路上に生じた異常が該当する。このような異常は、例えば蓄電経路上に設けられた電流センサにより検出することができる。

バッテリ２等に異常が生じていない場合には、シフトスイッチのパーキングボタンが押され、かつ出力軸３３ａの回転速度（車速）が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２、Ｓ３）。所定値としては、車速にして例えば５ｋｍ／ｈが該当する。

パーキングボタンが押されてはおらず、又は出力軸３３ａの回転速度が所定値以下ではないと判定した場合は、パーキングロック機構の制御処理を終了する。パーキングボタンが押され、かつ出力軸３３ａの回転速度が所定値以下であると判定した場合には、さらに、出力軸３３ａの回転速度（車速）が設定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。

この設定値は、ステップＳ３における所定値より小さい値であり、例えば、その設定値以下の回転速度で出力軸３３ａとモータＭＧのロータＭＧｂとが連結した状態でパーキングロック機構が作動した場合に、ロータＭＧｂの慣性トルクにより第１入力軸３４等に付与される衝撃力が、機構的にもまた運転者が感じる感覚としても許容範囲内となるように定められる。

ステップＳ４において出力軸３３ａの回転速度が設定値未満であると判定した場合には、ロータＭＧｂが連結された第１入力軸３４と出力軸３３ａとが連結していない非連結状態に設定し、パーキングロック機構を作動させる（ステップＳ５）。

この非連結状態は、１速段が確立されている場合にはロック機構Ｒ１を開放状態に設定することにより達成される。また、この非連結状態は、３速段、５速段若しくは７速段が確立されている場合、あるいは３速側連結状態、５速側連結状態又は７速側連結状態若しくはこれらの連結状態に近付いたプレシフト状態にある場合には、噛合機構ＳＭ１及び噛合機構ＳＭ２をニュートラル状態に設定することにより達成される。

なお、１速段、３速段、５速段若しくは７速段が確立されておらず、かつ３速側連結状態、５速側連結状態又は７速側連結状態若しくはこれらの連結状態に近付いたプレシフト状態にない場合には、第１入力軸３４と出力軸３３ａとは連結していないので、直ちにパーキングロック機構を作動させる。

ステップＳ５の処理が完了すると、パーキングロック機構の制御処理が終了し、出力軸３３ａが変速機ケース等に固定されたパーキングロック状態となる。この場合、パーキングロック機構の作動直前に、設定値以下の出力軸３３ａの回転速度に対応する多少の車速があったとしても、パーキングロックによる衝撃は少なく、例えば上述の許容範囲内のものとなる。

ステップＳ４において、出力軸３３ａの回転速度が設定値以上であると判定した場合には、第１入力軸３４と出力軸３３ａとを非連結状態に設定し、非連結状態への移行が完全に完了した後、パーキングロック機構を作動させる（ステップＳ６）。

非連結状態への移行完了のタイミングは、移行に要する時間に基づいて知ることができる。ロック機構Ｒ１や噛合機構ＳＭ１等の噛合機構が有するストロークセンサにより、噛合機構が開放状態やニュートラル状態へ移行したことを確認することによって知ることもできる。

パーキングロック機構を作動させると、パーキングロック機構の制御処理が終了し、出力軸３３ａが変速機ケース等に固定されたパーキングロック状態となる。この場合、ロータＭＧｂと出力軸３３ａとが連結していない状態でパーキングロック状態となるので、パーキングロック状態となるときに、ある程度の車速があったとしても、ロータＭＧｂの慣性トルクによる衝撃力が第１入力軸３４等に付与されることはない。

一方、ステップＳ１においてバッテリ２に異常が生じたと判定した場合には、バッテリ２の残量に応じて異なる方法で、パーキングロック機構の作動へ至る処理が行われる。すなわち、まず、バッテリ２の残量Ｘが、第１閾値未満若しくは測定不能であるか、第１閾値以上でかつ第２閾値未満であるか、又は第２閾値以上であるかを判定する（ステップＳ７）。バッテリ２の残量は、例えば、バッテリ２の充電量（ＳＯＣ）として知ることができる。

バッテリ２の残量が第１閾値未満若しくは測定不能であると判定した場合には、車速には関係なく、直ちに第１入力軸３４及び出力軸３３ａを相互に連結していない非連結状態に設定し、パーキングロック機構を作動させる（ステップＳ５）。

すなわち、バッテリ２の残量Ｘが第１閾値未満若しくは測定不能である場合には、ハイブリッド車両が停止してしまうとパーキングロック機構等を作動させることができなくなるおそれがある。これを回避するために、ハイブリッド車両の走行中に回生電力等によって直ちにパーキングロック機構等を作動させる。

ただし、車速が所定値、例えば５ｋｍ／ｈ以下となるまで、ハード的にパーキングギアＧｏＰへのパーキングボール等の噛み込みが行われないようになっている。したがって、パーキングロック機構は、車速が所定値以下となってから実質的に作動する。

これにより、パーキングロック機構の制御処理が終了し、出力軸３３ａが変速機ケース等に固定されたパーキングロック状態となる。この場合、ロータＭＧｂと出力軸３３ａとが連結した状態でパーキングロック状態となり、少なからぬ衝撃が生じる場合もあり得るが、ハイブリッド車両が停止した後でパーキングロックが不能な状態となるといった事態が未然に回避される。

ステップＳ７においてバッテリ２の残量Ｘが第１閾値以上でかつ第２閾値未満であると判定した場合には、第１変速ギア列による変速段が確立されているか否かを判定する（ステップＳ８）。該変速段が確立されていると判定した場合には、該変速段を維持したまま、車速が所定値以下となるのを待つ（ステップＳ９）。この間、第２変速ギア列による変速段へシフトする必要がないので、プリシフトなども行われない。

なお、ステップＳ８において第１変速ギヤ列による変速段が確立されてないと判定した場合には、後述するステップＳ１２へ進む。

車速が所定値以下となったとき、ステップＳ６の場合と同様に、第１入力軸３４と出力軸３３ａとを非連結状態に設定し、非連結状態への移行が完了してからパーキングロック機構を作動させ（ステップＳ１０）、パーキングロック機構の制御処理を終了する。この場合、第２変速ギア列による変速段へシフトすることによるバッテリ２の残量の低下を生じさせることはない。

また、ステップＳ６の場合と同様に、モータＭＧのロータＭＧｂの慣性モーメントによる衝撃力を生じさせることなく、ハイブリッド車両が停車する直前の状態でパーキングロック機構が作動する。したがって、バッテリ２の残量を極力維持しながら、停車後にパーキングレンジへのシフトが不能となる事態が未然に防止される。

ステップＳ７においてバッテリ２の残量Ｘが第２閾値以上であると判定した場合には、第２変速ギア列による変速段を確立する（ステップＳ１１）。また、第１入力軸３４及び出力軸３３ａを、相互に連結していない非連結状態に切り替える（ステップＳ１２）。

なお、ステップＳ１１及びＳ１２において、第２変速ギア列による変速段が確立されている場合には、第１入力軸３４及び出力軸３３ａを、相互に連結していない非連結状態に切り替えるだけで足りる。

そして、車速が所定値以下となるのを待ってから（ステップＳ１３）、パーキングロック機構を作動させ（ステップＳ１４），パーキングロック機構の制御処理を終了する。この場合、第２変速ギア列の変速段による走行を確保しながら、ハイブリッド車両が停車直前の速度となった場合に、パーキングロック機構が作動する。

このとき、第１入力軸３４及び出力軸３３ａは、非連結状態となっているので、モータＭＧのロータＭＧｂの慣性モーメントによる衝撃力を受けることはない。したがって、バッテリ２が正常であるときと同様の走行状態を極力確保しながら、ハイブリッド車両の停車後にパーキングレンジへのシフトがなされないまま放置されるといった事態が未然に防止される。

２…バッテリ（蓄電装置）、２１ｂ…制御部、３３ａ…出力軸、３４…第１入力軸、３５…第２入力軸、Ｃ１…第１クラッチ、Ｃ２…第２クラッチ、ＥＮＧ…エンジン（内燃機関）、Ｇ２，Ｇ４，Ｇ６…ギア列（第２変速ギア列）、Ｇ３，Ｇ５，Ｇ７…ギア列（第１変速ギア列）、ＭＧ…モータ（電動機）、ＭＧｂ…ロータ、Ｒ１…ロック機構（第１噛合機構）、ＳＭ１，ＳＭ２…噛合機構（第１噛合機構）、ＳＭ３，ＳＭ４…噛合機構（第２噛合機構）。

Claims (4)

1. 電動機のロータに連結され、内燃機関の動力が第１クラッチを介して入力される第１入力軸と、
   前記内燃機関の動力が第２クラッチを介して入力される第２入力軸と、
   前記第１入力軸又は第２入力軸の動力が変速して伝達される出力軸と、
   前記第１入力軸と前記出力軸との間に設けられた第１変速ギア列と、
   前記第１入力軸及び出力軸を、前記第１変速ギア列を介して相互に連結した連結状態と連結しない非連結状態とに切り替える第１噛合機構と、
   前記第２入力軸と前記出力軸との間に設けられた第２変速ギア列と、
   前記第２入力軸及び出力軸を、前記第２変速ギア列を介して相互に連結した連結状態と連結しない非連結状態とに切り替える第２噛合機構と、
   前記出力軸を不動部位に固定するパーキングロック機構と、
   前記第１噛合機構、第２噛合機構及びパーキングロック機構を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記パーキングロック機構を作動させるとき、前記出力軸の回転速度が設定値以上でかつ前記第１入力軸及び出力軸が連結状態であれば、前記第１入力軸及び出力軸を非連結状態に設定した後で該パーキングロック機構を作動させることを特徴とするハイブリッド車両。
2. 前記第１噛合機構、第２噛合機構及びパーキングロック機構は、前記電動機からの回生電力を蓄積する蓄電装置からの電力によって作動し、
   前記制御部は、前記蓄電装置、又は前記電動機に係る発電若しくは蓄電経路上に異常がある場合、該蓄電装置の残量が第１閾値未満又は測定不能であれば、前記出力軸の回転速度に拘わらず、前記第１入力軸及び出力軸を非連結状態に設定して該パーキングロック機構を作動させることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両。
3. 前記制御部は、前記蓄電装置、又は前記電動機に係る発電若しくは蓄電経路上に異常がある場合、該蓄電装置の残量が前記第１閾値より大きい第２閾値以上であれば、前記第２変速ギア列による変速段を確立するとともに前記第１入力軸及び出力軸を非連結状態に設定し、前記出力軸の回転速度が所定値以下になったとき、前記パーキングロック機構を作動させることを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車両。
4. 前記制御部は、前記蓄電装置、又は前記電動機に係る発電若しくは蓄電経路上に異常がある場合、前記蓄電装置の残量が前記第１閾値以上でかつ前記第２閾値未満であり、かつ前記第１変速ギア列による変速段が確立されていれば、該変速段を維持するとともに、前記出力軸の回転速度が所定値以下になったとき、前記第１入力軸及び出力軸を非連結状態に設定した後で前記パーキングロック機構を作動させることを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド車両。
   

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