JP6308001B2 - 車両用動力伝達機構の制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、車両の走行のための動力を伝達する機構を制御する装置に関し、特にセレクタブルワンウェイクラッチを備えている動力伝達機構の制御装置に関するものである。
セレクタブルワンウェイクラッチ（以下、ＳＯＷＣと記す）を備えた車両用の変速機に関する発明が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載されているＳＯＷＣは、互いに対向して配置された第１リングならびに第２リング、および、それら第１リングと第２リングとの間に配置されるストラットを備えている。第１リングには、ストラットの先端部が入り込んで係合するポケットが形成されている。第２リングには、貫通孔が形成されていて、その貫通孔の内部にストラットが収容されている。ストラットは、第２リングの背面側（第１リングに対向する面とは反対側）から貫通孔に差し込まれるアプライリングの突出歯によって、スプリングを介して、ポケット側に押し出されるように構成されている。ストラットおよびポケットは、ＳＯＷＣが前進方向でトルクを伝達する場合に係合するタイプと、ＳＯＷＣが後進方向でトルクを伝達する場合に係合するタイプとの２種類が設けられている。第１リングと第２リングとの間には、ブロッキングデバイスが所定の角度範囲内で回転するように配置されている。ブロッキングデバイスは、第１リングおよび第２リングと同様のリング状のプレートである。このブロッキングデバイスには、ストラットを貫通させる窓孔が形成されている。また、ブロッキングデバイスと第１リングとの間には、ブロッキングデバイスを第１リングから離す方向に押圧するリターン機構が設けられている。そして、上記のアプライリングは、アクチュエータによって回転軸線方向に移動させられるように構成されている。したがって、アクチュエータの推力によってアプライリングを第１リング側に押圧することにより、アプライリングおよび突出歯を介して、第２リングおよびブロッキングデバイスが第１リング側に押圧されるように構成されている。
上記のＳＯＷＣは、前進方向および後進方向のいずれの回転方向にも係合しない解放状態では、ブロッキングデバイスによってストラットが第２リングの貫通孔の内部に押し込められている。すなわち、第１リングとブロッキングプレートならびに第２リングとの間が完全に離れた状態になっている。そのような解放状態から、アクチュエータを作動させることにより、第２リングおよびブロッキングデバイスを第１リング側に押圧すると、ブロッキングデバイスが第１リングの対向面に接触する。第１リングに接触したブロッキングデバイスは、その際に生じる摩擦力によって第１リングの回転方向に回転させられる。そして、ブロッキングデバイスの窓孔の位置と第２リングの貫通孔（すなわちストラット）の位置とが回転方向で一致することにより、ストラットが窓孔から第１リング側に押し出される。その結果、ストラットの先端部と第１リングに形成されているポケットとが係合する。すなわち、ＳＯＷＣは係合状態に切り替わる。
なお、特許文献２には、ストラット、ストラットと係合するノッチが形成されたノッチプレート、ストラットを収容する凹部が形成されたポケットプレート、および、ストラットを貫通させる開口部が形成され、ストラットとノッチとの係合状態を制御するためのコントロールプレート等によって構成されるＳＯＷＣに関する発明が記載されている。
米国特許出願公開第２００９／００８４６５３号 米国特許出願公開第２０１３／００６２１５１号
上記の特許文献１に記載されているＳＯＷＣでは、解放状態（ＭＯＤＥ１）から係合状態（ＭＯＤＥ２）に切り替える場合に、第１プレートの回転数と第２プレートの回転数との差（差回転）が一旦負になるように制御される。その後、差回転が正になるように制御され、実際に差回転が正になった状態で、解放状態から係合状態に切り替わるようになっている。すなわち、ブロッキングデバイスが第１リングに接触して回転させられ、ブロッキングデバイスの窓孔から突き出たストラットの先端部が第１リングのポケットに係合することにより、ＳＯＷＣは係合状態に切り替わるようになっている。このとき、ブロッキングデバイスやストラットの動作にタイムラグが生じるため、ＳＯＷＣは差回転が正になった所定時間後に係合状態に切り替わる。なお、このＳＯＷＣにおいて、差回転が正の状態は、ストラットとポケットとが噛み合う方向であり、第１リングと第２リングとの間でトルクを伝達することが可能になる回転状態である。差回転が負の状態は、ストラットとポケットとは噛み合わない方向であり、第１リングと第２リングとの間でトルクを伝達することがない回転状態である。
このように、特許文献１に記載されているＳＯＷＣでは、差回転が正のときにストラットとポケットが係合する。上述の通り差回転が正のときにはＳＯＷＣはトルクを伝達することが可能な状態になっている。したがって、ポケット側に押圧されるストラットには、ストラットがポケット内に入り込んだ直後に荷重が掛かる場合がある。それに対して、この特許文献１に記載されているＳＯＷＣは、ストラットの動作を制御するためのブロッキングデバイスが、間接的に、いわゆる成り行きで動作するようになっていて、ブロッキングデバイスの動作を積極的に制御するようには構成されていない。そのため、この特許文献１に記載されているＳＯＷＣでは、ストラットがポケット内の所定の位置まで嵌まり込む途中の不完全な位置で、そのストラットとポケットとが係合してしまう場合がある。そのような不完全な位置でストラットが係合してしまうと、ストラットとポケットとの接触部分の面積が小さくなり、したがって、その接触部分の面圧が高くなってしまう。その結果、過度の変形や欠損が生じたり、ＳＯＷＣの耐久性が低下してしまったりする可能性がある。
この発明は、上記のような技術的課題に着目して考え出されたものであり、セレクタブルワンウェイクラッチを、確実に、かつ適切に、係合させることのできる車両用動力伝達機構の制御装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、相対回転可能な第１クラッチ部材ならびに第２クラッチ部材と、少なくとも一部が前記第１クラッチ部材側から前記第２クラッチ部材側へ突出するように動作するストラットと、前記ストラットの前記第２クラッチ部材側への突出を許容する第１状態ならびに前記ストラットの突出を阻止する第２状態を選択的に設定する切替機構とを有し、前記第１状態を設定して前記ストラットの一部が前記第２クラッチ部材側へ突出して前記第２クラッチ部材の一部と係合することにより正回転方向もしくは逆回転方向のいずれか一方向のみの前記相対回転を規制する係合状態と、前記第２状態を設定して前記ストラットを前記第２クラッチ部材側へ突出させないことにより正回転方向ならびに逆回転方向の両方向の前記相対回転を許容する解放状態とに切り替わるセレクタブルワンウェイクラッチ、および、前記第１クラッチ部材もしくは前記第２クラッチ部材のいずれか一方のクラッチ部材の回転速度を制御することが可能なモータを備え、前記モータによって前記回転速度を制御することにより、前記セレクタブルワンウェイクラッチの前記係合状態で規制される方向の前記相対回転である正の差回転と、前記セレクタブルワンウェイクラッチの前記係合状態で許容される方向の前記相対回転である負の差回転とをそれぞれ生じさせることが可能な車両用動力伝達機構の制御装置において、前記セレクタブルワンウェイクラッチを前記解放状態から前記係合状態に切り替える場合に、前記差回転を負にした状態で前記第２状態から切り替えて前記第１状態を設定することにより前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材側へ突出させるとともに、その後、前記差回転を正の状態にして前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材の一部に係合させて、前記セレクタブルワンウェイクラッチを前記解放状態から前記係合状態に切り替えるように構成されているとともに、前記差回転を負にした状態で前記第１状態を設定するために前記差回転を負にする際の前記差回転の目標値として第１目標差回転が設定されていて、前記ストラットの一部が前記第２クラッチ部材側へ突出するまで、前記差回転が前記第１目標差回転に維持されるように前記モータを制御することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項２の発明において、前記切替機構が、前記第１状態を設定するために作動して前記ストラットを動作させるアクチュエータを有していて、前記差回転を負にした状態で前記第１状態を設定する場合に、前記差回転が前記第１目標差回転に到達する前に前記アクチュエータの作動を開始することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、相対回転可能な第１クラッチ部材ならびに第２クラッチ部材と、少なくとも一部が前記第１クラッチ部材側から前記第２クラッチ部材側へ突出するように動作するストラットと、前記ストラットの前記第２クラッチ部材側への突出を許容する第１状態ならびに前記ストラットの突出を阻止する第２状態を選択的に設定する切替機構とを有し、前記第１状態を設定して前記ストラットの一部が前記第２クラッチ部材側へ突出して前記第２クラッチ部材の一部と係合することにより正回転方向もしくは逆回転方向のいずれか一方向のみの前記相対回転を規制する係合状態と、前記第２状態を設定して前記ストラットを前記第２クラッチ部材側へ突出させないことにより正回転方向ならびに逆回転方向の両方向の前記相対回転を許容する解放状態とに切り替わるセレクタブルワンウェイクラッチ、および、前記第１クラッチ部材もしくは前記第２クラッチ部材のいずれか一方のクラッチ部材の回転速度を制御することが可能なモータを備え、前記モータによって前記回転速度を制御することにより、前記セレクタブルワンウェイクラッチの前記係合状態で規制される方向の前記相対回転である正の差回転と、前記セレクタブルワンウェイクラッチの前記係合状態で許容される方向の前記相対回転である負の差回転とをそれぞれ生じさせることが可能な車両用動力伝達機構の制御装置において、前記セレクタブルワンウェイクラッチを前記解放状態から前記係合状態に切り替える場合に、前記差回転を負にした状態で前記第２状態から切り替えて前記第１状態を設定することにより前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材側へ突出させるとともに、その後、前記差回転を正の状態にして前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材の一部に係合させて、前記セレクタブルワンウェイクラッチを前記解放状態から前記係合状態に切り替えるように構成されているとともに、前記切替機構は、前記第１状態を設定するために作動して前記ストラットを動作させるアクチュエータを有していて、前記差回転を負にした状態で前記第１状態を設定するために前記差回転を負にする際の前記差回転の目標値として第１目標差回転が設定され、前記差回転を前記第１目標差回転に維持した状態で前記アクチュエータを作動させて前記第１状態を設定することにより、前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材側へ突出させ、その後、前記差回転を正にした状態で前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材の一部に係合させるように構成されているとともに、前記差回転を正にした状態で前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材の一部に係合させるために前記差回転を正にする際の前記差回転の目標値として第２目標差回転が設定されていて、前記アクチュエータの作動が完了し、かつ前記ストラットの一部が前記第２クラッチ側へ突出する動作が完了した後に、前記差回転を前記第２目標差回転まで上昇させ、前記ストラットの一部と前記第２クラッチ部材の一部との係合が完了するまで、前記差回転が前記第２目標差回転に維持されるように前記モータを制御することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１または２の発明において、前記切替機構が、前記第１状態を設定するために作動して前記ストラットを動作させるアクチュエータを有していて、前記差回転を負にした状態で前記第１状態を設定するために前記差回転を負にする際の前記差回転の目標値として第１目標差回転が設定され、前記差回転を前記第１目標差回転に維持した状態で前記アクチュエータを作動させて前記第１状態を設定することにより、前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材側へ突出させ、その後、前記差回転を正にした状態で前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材の一部に係合させるように構成されているとともに、前記差回転を正にした状態で前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材の一部に係合させるために前記差回転を正にする際の前記差回転の目標値として第２目標差回転が設定されていて、前記アクチュエータの作動が完了し、かつ前記ストラットの一部が前記第２クラッチ側へ突出する動作が完了した後に、前記差回転を前記第２目標差回転まで上昇させ、前記ストラットの一部と前記第２クラッチ部材の一部との係合が完了するまで、前記差回転が前記第２目標差回転に維持されるように前記モータを制御することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１から３のいずれかの発明において、予測される制御外乱の大きさが大きいほど、前記第１目標差回転の絶対値を大きくすることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかの発明において、前記車両が、内燃機関を有し、前記車両用動力伝達機構は、前記第１クラッチ部材もしくは前記第２クラッチ部材のいずれか一方が連結され、回転および移動することのない固定部と、互いに差動作用を行う３つの回転要素を有するとともにそれら３つの回転要素のうちの第１回転要素に前記内燃機関が連結され、第２回転要素に前記モータおよび前記第１クラッチ部材もしくは前記第２クラッチ部材のいずれか他方が連結され、第３回転要素からトルクを出力する第１差動機構とを有していることを特徴とするものである。
そして請求項７の発明は、請求項１から５のいずれかの発明において、前記車両が、内燃機関を有し、前記車両用動力伝達機構が、前記第１クラッチ部材もしくは前記第２クラッチ部材のいずれか一方が連結され、回転および移動することのない固定部と、互いに差動作用を行う３つの回転要素を有するとともにそれら３つの回転要素のうちの第１回転要素に前記内燃機関が連結され、第２回転要素に前記モータが連結され、第３回転要素からトルクを出力する第１差動機構と、互いに差動作用を行う他の３つの回転要素を有するとともに、それら他の３つの回転要素のうちの第４回転要素に前記第１回転要素が連結され、第５回転要素に前記第２回転要素が連結され、第６回転要素に前記第１クラッチ部材もしくは前記第２クラッチ部材のいずれか他方が連結されるとともに前記第６回転要素の回転が止められることにより前記第５回転要素を前記第４回転要素とは反対方向に回転させるように構成された第２差動機構とを有していることを特徴とするものである。
請求項１の発明によれば、上記のようにセレクタブルワンウェイクラッチの差回転を負の状態にする場合、その差回転を負側の値に設定された第１目標差回転に維持するように、モータの回転が制御される。差回転を制御する際には、例えばエンジンのトルク変動や外乱トルクの入力などによって制御外乱あるいは制御のばらつきが発生する。それに対して、そのような制御外乱や制御のばらつきを考慮して上記のような第１目標差回転を設定することにより、差回転が確実に負になっている状態で、ストラットを動作させることができる。すなわち、ストラットには確実に荷重が掛からない状態で、ストラットを動作させることができる。そのため、ストラットを容易に動作させて、所定の位置で確実に係合させることができる。
また、請求項２の発明によれば、セレクタブルワンウェイクラッチの差回転を負側の値に設定された第１目標差回転に維持する場合、その第１目標差回転に向けて制御される差回転が第１目標差回転に到達する前に、ストラットを動作させるアクチュエータの作動が開始される。そのため、セレクタブルワンウェイクラッチを係合状態に切り替えるのに要する時間を短縮することができる。
また、請求項３および請求項４の各発明によれば、セレクタブルワンウェイクラッチの差回転を負側の値に設定された第１目標差回転に維持する場合、アクチュエータの作動やストラットの動作が完了する時間が考慮されて、アクチュエータの作動開始時期や、セレクタブルワンウェイクラッチを係合状態にしてトルクを伝達する状態にするために差回転を正側に上昇させる時期が設定される。そして、上記のように負の状態にされたセレクタブルワンウェイクラッチの差回転を正の状態にする場合も、アクチュエータの作動開始時期や、セレクタブルワンウェイクラッチを係合状態にしてトルクを伝達する状態にするために差回転を正側に上昇させる時期が設定される。そのため、解放状態のセレクタブルワンウェイクラッチを、確実にかつ適切に、係合状態に切り替えることができる。
また、請求項５の発明によれば、上記のように、差回転を制御する際には、例えばエンジンのトルク変動や外乱トルクの入力などによって制御外乱あるいは制御のばらつきが発生するが、そのような制御外乱が大きいほど、第１目標差回転の絶対値が大きくなるように、第１目標差回転が設定される。そのため、ストラットには確実に荷重が掛からない状態で、ストラットを動作させることができる。
そして、請求項６および請求項７の各発明は、内燃機関の回転数を差動機構を介してモータによって制御できる動力伝達機構の制御装置に適用することができる。その場合に、差動機構のいずれかの回転要素の所定の方向の回転を、セレクタブルワンウェイクラッチによって選択的に規制することができる。そして、そのセレクタブルワンウェイクラッチを、解放状態から係合状態に、確実にかつ適切に切り替えることができる。
この発明を適用したハイブリッド車両における動力伝達機構の構成の一例を示す図である。 図１に示すハイブリッド車両における動力伝達機構を構成している遊星歯車機構についての共線図である。 この発明を適用したハイブリッド車両における動力伝達機構の他の構成例を示す図である。 図３に示すハイブリッド車両における動力分割機構およびオーバードライブ機構を構成している複合遊星歯車機構についての共線図である。 この発明で対象とすることのできるセレクタブルワンウェイクラッチの構成を示す断面図である。 図５に示すセレクタブルワンウェイクラッチにおける第１クラッチ板に形成されている収容部および第２クラッチ板に形成されているポケットを示す図である。 この発明の制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図７のフローチャートで示す制御を実行する場合に適用するマップの一例を説明するための図である。 図７のフローチャートで示す制御を実行した場合のセレクタブルワンウェイクラッチの差回転の変化の一例を示すタイムチャートである。 この発明を適用したハイブリッド車両における動力伝達機構の更に他の構成例を示す図である。 図１０に示すハイブリッド車両における動力分割機構を構成している遊星歯車機構についての共線図である。
次に、この発明を、図を参照して具体的に説明する。この発明は、ハイブリッド車両における動力伝達機構を対象とした制御装置に適用することができる。そこで、先ず、その動力伝達機構の構成の一例を説明する。図１は、複軸で２モータ式のハイブリッド車両Ｖｅにおける動力伝達機構を模式的に示している。ハイブリッド車両Ｖｅは、駆動力源として、この発明における内燃機関に相当するエンジン（Ｅｎｇ）１、この発明におけるモータに相当する第１モータ（ＭＧ１）２、および、第２モータ（ＭＧ２）３を備えている。
第１モータ２は、主として、エンジン１の回転数の制御、および、エンジン１のクランキングを行うように構成されている。また、この第１モータ２は、２つのモータで走行する２モータ走行モード（２モータＥＶモード）では駆動力源の１つとして機能するように構成されている。そして、第１モータ２は、この発明における第１差動機構に相当する動力分割機構４に、エンジン１と共に連結されている。
動力分割機構４は、この図１に示す例では、サンギヤ５、キャリア６、および、リングギヤ７を回転要素とするシングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。各回転要素のうち、この発明における第２回転要素に相当するサンギヤ５に、第１モータ２のロータが連結されている。また、この発明における第１回転要素に相当するキャリア６に、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が連結されている。そして、この発明における第３回転要素に相当するリングギヤ７が出力要素となっている。リングギヤ７には、出力部材として出力ギヤ８が取り付けられている。出力ギヤ８は、カウンタドリブンギヤ９に噛み合っている。カウンタドリブンギヤ９が取り付けられているカウンタシャフト１０には、カウンタドリブンギヤ９より小径のカウンタドライブギヤ１１が取り付けられている。カウンタドライブギヤ１１は、デファレンシャルギヤ１２におけるリングギヤ１３に噛み合っている。そして、デファレンシャルギヤ１２から左右の駆動輪１４に駆動トルクを出力するようになっている。
第２モータ３は、主として、走行のための駆動力源として機能するように構成されている。第２モータ３のロータ軸には、ドライブギヤ１５が取り付けられている。ドライブギヤ１５は、前記のカウンタドリブンギヤ９に噛み合っている。このドライブギヤ１５は、カウンタドリブンギヤ９より小径のギヤである。したがって、ドライブギヤ１５およびカウンタドリブンギヤ９は減速機構を構成している。
そして、第１モータ２が連結されているサンギヤ５と、この発明における固定部に相当するケーシング１６との間に、セレクタブルワンウェイクラッチ（以下、ＳＯＷＣと記す）１７が設けられている。このＳＯＷＣ１７は、解放状態では、正回転および逆回転のいずれの方向の相対回転も可能にしてトルクを伝達することがなく、係合状態では、正回転もしくは逆回転のいずれか一方のみの相対回転を規制してその相対回転方向のトルクを伝達し、かつこれとは反対方向には相対回転を可能にしてトルクを伝達しないように構成されたクラッチである。ここで、正回転とは、エンジン１の回転方向と同方向の回転である。逆回転（もしくは負回転）とは、エンジン１の回転方向とは反対方向の回転である。また、このＳＯＷＣ１７は、前述した特許文献１に記載されたＳＯＷＣと同様に、トルクの伝達に関与する２つの回転部材間、すなわち、後述する第１クラッチ板２４と第２クラッチ板２５との間の回転数差（差回転）が正の場合に、ＳＯＷＣ１７でトルクを伝達することが可能になり、差回転が負の場合には、ＳＯＷＣ１７でトルクを伝達することがないように構成されている。なお、このＳＯＷＣ１７の具体的な構成については後述する。
上記の第１モータ２および第２モータ３は、図示しない蓄電装置やインバータなどのコントローラユニットに接続されている。また、各モータ２，３の間で相互に電力を授受できるように電気的に接続されている。そして、これらの蓄電装置やコントローラユニットあるいはＳＯＷＣ１７などを制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）１８が設けられている。この電子制御装置１８は、マイクロコンピュータを主体にして構成されている。そしてこの電子制御装置１８には、車速やアクセル開度、エンジン回転数ならびに推定出力トルク、各モータ２，３の回転数ならびにトルク、および、ＳＯＷＣ１７の動作状態などの検出信号がデータとして入力されるように構成されている。一方、この電子制御装置１８からは、入力されたデータに基づいて演算されて求められた各モータ２，３やＳＯＷＣ１７を制御するための指令信号が出力されるように構成されている。
図２は、上記の動力分割機構４を構成している遊星歯車機構についての共線図である。図２の（ａ）は、ハイブリッドモード（ＨＶモードもしくはパワースプリットモード）での前進状態を示している。この図２の（ａ）の状態では、エンジン１が駆動状態になっていることにより、キャリア６が正回転している。また、車両Ｖｅが前進走行していることにより、リングギヤ７が正回転している。そして、ＳＯＷＣ１７は解放状態になっていて、サンギヤ５およびこれに連結されている第１モータ２は、正回転および逆回転のいずれの方向にも回転することができるようになっている。この図２の（ａ）の状態では、第１モータ２は正回転しつつ、発電機として機能している。すなわち、第１モータ２は負方向（図２の（ａ）における下向き）のトルクを出力していて、これによりエンジン１の回転数を燃費効率の良好な回転数に制御している。その場合に第１モータ２で発生した電力は第２モータ３に供給されている。そして第２モータ３がモータとして機能し、走行のための駆動力を出力している。
図２の（ｂ）は、上記の図２の（ａ）に示す状態と、後述する図２の（ｃ）に示す状態との間でＳＯＷＣ１７を切り替える過渡状態（遷移状態）を示している。すなわち、ＳＯＷＣ１７を解放状態（フリー）からサンギヤ５の正回転を止める係合状態（ロック）へ切り替える際の過渡状態を示している。この図２の（ｂ）の状態では、第１モータ２がモータとして機能してサンギヤ５を逆回転方向に回転させている。その結果、ＳＯＷＣ１７には負の差回転が生じている。すなわち、ＳＯＷＣ１７は、トルクを伝達しない状態になっている。したがって、この状態でＳＯＷＣ１７の係合制御を実行すれば、ＳＯＷＣ１７の後述するストラット２６にトルクは掛からない。
図２の（ｃ）は、ＳＯＷＣ１７によってサンギヤ５の正回転を止めて、エンジン１の駆動力で前進走行している状態、もしくは、これに第２モータ３の駆動力を加えて前進走行している状態（いわゆるパラレルモード）を示している。この図２の（ｃ）の状態では、エンジン回転数（キャリア６の回転数）よりもリングギヤ７の回転数が大きくなり、リングギヤ７からトルクが出力される。この状態で第２モータ３をモータとして動作させれば、その駆動力が、リングギヤ７から出力される駆動力に付加され、デファレンシャル１２を介して駆動輪１４に伝達される。またこの場合、第１モータ２は、サンギヤ５と共に固定され、通電が止められている（ＯＦＦ状態になっている）。そのため、高車速で走行する際の燃費が良好になる。
図３は、この発明で対象とすることのできる動力伝達機構の他の構成例を示している。この図３に示す構成は、上述した図１に示す構成にオーバードライブ（Ｏ／Ｄ）機構１９を追加して設け、そのオーバードライブ機構１９をＳＯＷＣ１７によって選択的にロックするように構成した例である。オーバードライブ機構１９は、この発明における第２差動機構に相当し、この図３に示す例では、サンギヤ２０、キャリア２１、および、リングギヤ２２を回転要素とするダブルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。この発明における第４回転要素に相当するキャリア２１に、前述した動力分割機構４におけるキャリア６が連結されている。したがって、これらのキャリア６およびキャリア２１に、エンジン１の出力トルクが伝達されるように構成されている。また、この発明における第５回転要素に相当するサンギヤ２０に、動力分割機構４におけるサンギヤ５が連結されている。したがって、これらのサンギヤ５およびサンギヤ２０に、第１モータ２のトルクが伝達されるように構成されている。さらに、ケーシング１６と、この発明における第６回転要素に相当するリングギヤ２２との間に、前述したＳＯＷＣ１７が配置されている。そのＳＯＷＣ１７によって、リングギヤ２２の所定方向の回転を規制（阻止）し、オーバードライブ状態を設定するように構成されている。したがって、動力分割機構４を構成しているシングルピニオン型遊星歯車機構、および、オーバードライブ機構１９を構成しているダブルピニオン型遊星歯車機構は、それぞれの回転要素が上記のように連結されることにより、いわゆる４要素の複合遊星歯車機構を構成している。この他の構成については、図１に示す構成と同様であるから、この図３に図１と同様の参照符号を付けてその説明を省略する。
図４は、上記の複合遊星歯車機構についての共線図であり、図４の（ａ）は、ハイブリッドモード（ＨＶモードもしくはパワースプリットモード）での前進状態を示している。この図４の（ａ）の状態では、エンジン１が駆動状態になっていることにより、キャリア６が正回転している。また、車両Ｖｅが前進走行していることにより、リングギヤ７が正回転している。そして、ＳＯＷＣ１７は解放状態になっていて、サンギヤ５もしくはリングギヤ２２、および、これらを回転させることのできる第１モータ２は、正回転および逆回転のいずれの方向にも回転することができるようになっている。この図４の（ａ）の状態では、第１モータ２は正回転しつつ、発電機として機能している。すなわち、第１モータ２は負方向（図４の（ａ）における下向き）のトルクを出力していて、これによりエンジン１の回転数を燃費効率の良好な回転数に制御している。その場合に第１モータ２で発生した電力は第２モータ３に供給されている。そして第２モータ３がモータとして機能し、走行のための駆動力を出力している。
図４の（ｂ）は、上記の図４の（ａ）に示す状態と、後述する図４の（ｃ）に示す状態との間でＳＯＷＣ１７を切り替える過渡状態（遷移状態）を示している。すなわち、ＳＯＷＣ１７を解放状態（フリー）からリングギヤ２２の正回転を止める係合状態（ロック）へ切り替える際の過渡状態を示している。この図４の（ｂ）の状態では、第１モータ２がモータとして機能してサンギヤ５もしくはリングギヤ２２を逆回転方向に回転させている。その回転数はリングギヤ２２が逆回転する回転数であり、ＳＯＷＣ１７には負の差回転が生じている。すなわち、ＳＯＷＣ１７は、トルクを伝達しない状態になっている。したがって、この状態でＳＯＷＣ１７の係合制御を実行すれば、ＳＯＷＣ１７の後述するストラット２６にトルクは掛からない。
図４の（ｃ）は、リングギヤ２２の正回転をＳＯＷＣ１７によって止めて、エンジン１の駆動力で前進走行している状態、もしくは、これに第２モータ３の駆動力を加えて前進走行している状態を示している。この図４の（ｃ）の状態では、オーバードライブ機構１９におけるリングギヤ２２が正回転方向に回転しないように固定されている。そしてその状態でキャリア２１に正回転方向のトルクが入力されることにより、サンギヤ２０が逆回転する。動力分割機構４では、サンギヤ５がオーバードライブ機構１９におけるサンギヤ２０と一体となって逆回転する。したがって、動力分割機構４では、サンギヤ５が逆回転している状態でキャリア６にエンジン１のトルクが入力されることにより、出力要素であるリングギヤ７がキャリア６（すなわちエンジン１）よりも高回転数で回転する。すなわち、オーバードライブ状態となる。この状態で第２モータ３をモータとして動作させれば、その駆動力が、リングギヤ７から出力される駆動力に付加され、デファレンシャル１２を介して駆動輪１４に伝達される。なお、このオーバードライブ状態では、リングギヤ２２と共に第１モータ２が固定されてＯＦＦ状態に制御される。そのため、高車速で走行する際の燃費が良好になる。
ここで、ＳＯＷＣ１７の構成について説明する。この発明で対象とする動力伝達機構では、例えば、前述した特許文献１ならびに特許文献２に記載されたＳＯＷＣや、あるいは米国特許出願公開第２０１０／０２５２３８４号に記載されているＳＯＷＣなどを採用することができる。さらには、図５および図６に示すように構成されたＳＯＷＣ１７を採用することができる。これら図５および図６は、そのＳＯＷＣ１７における係合機構２３を示している。この係合機構２３は、主として、第１クラッチ板２４、第２クラッチ板２５、ストラット２６、および、作動機構２７から構成されている。
第１クラッチ板２４は、全体として円板状に形成されている。この第１クラッチ板２４に対向して、第１クラッチ板２４と同様に円板状に形成された第２クラッチ板２５が配置されている。これら各クラッチ板２４，２５のうち、第１クラッチ板２４が、この発明における第１クラッチ部材に相当し、第２クラッチ板２５が、この発明における第２クラッチ部材に相当している。そして、各クラッチ板２４，２５は、互いに相対回転できるように保持されている。例えば、一方のクラッチ板２４（２５）が、前述したケーシング１６に取り付けられている。他方のクラッチ板２５（２４）は、図１に示す例では、サンギヤ５に連結されている。あるいは、図３に示す例では、リングギヤ２２に連結されている。
第１クラッチ板２４の正面で回転中心から半径方向の外側にずれた箇所、すなわち外周側の所定箇所に、回転方向に長い凹部が形成されている。この凹部が、ストラット２６を収容する収容部２８となっている。また、第２クラッチ板２５の第１クラッチ板２４に対する対向面上における収容部２８と同一の半径位置に、収容部２８とほぼ同形状の凹部であるポケット２９が形成されている。上記の収容部２８には、断面形状が収容部２８の形状とほぼ等しい板状の係合片、すなわちストラット２６が収容されている。ストラット２６は、その長さ方向の中央部に、第１クラッチ板２４の半径方向に向けて設けられた支持ピン３０を中心にして揺動するように、収容部２８の内部に配置されている。収容部２８の凹部の深さは、支持ピン３０を境にして異なっている。具体的には、収容部２８のうち、図５での上側半分は、ストラット２６の厚さ程度の深さ、あるいはそれより僅かに深い程度の深さとなるように形成されている。そして、収容部２８の図５での下側半分は、ストラット２６の厚さより深く、ストラット２６が支持ピン３０を中心にして揺動できるように構成されている。
収容部２８のうち深さの浅い部分には、ストラット２６の一方の端部側を収容部２８から押し出す方向に弾性力を作用させるスプリング３１が配置されている。また、収容部２８のうち深さの深い部分には、ストラット２６の他方の端部側を収容部２８から押し出す方向に押圧するアクチュエータ３２が配置されている。このアクチュエータ３２は、ストラット２６の他方の端部側に押圧力を付与できるものであればよい。例えば、油圧ピストンなどの油圧式アクチュエータや、電磁力で推力を発生するソレノイドなどの電磁式アクチュエータを採用することができる。したがって、ストラット２６は、アクチュエータ３２がストラット２６の他方の端部を押圧していない状態では、一方の端部がスプリング３１に押圧されて収容部２８から、第２クラッチ部材２５側のポケット２９に向けて突出するように構成されている。また、アクチュエータ３２がストラット２６の他方の端部を押圧している状態では、ストラット２６がスプリング３１を圧縮する方向に支持ピン３０を中心にして回転し、ストラット２６の全体が収容部２８の内部に収まるように構成されている。言い換えると、ストラット２６の第２クラッチ部材２５側への突出を阻止するように構成されている。
このように、スプリング３１およびアクチュエータ３２は、ストラット２６を動作させる作動機構２７を構成している。そして、上記のように、アクチュエータ３２がストラット２６の他方の端部を押圧していない状態であって、ストラット２６の一方の端部がスプリング３１に押圧されて収容部２８から第２クラッチ部材２５側のポケット２９に向けて突出する状態が、ストラット２６の第２クラッチ板２５への突出を許容する状態である。すなわち、この発明における第１状態に相当している。また、アクチュエータ３２がストラット２６の他方の端部を押圧している状態であって、ストラット２６がスプリング３１を圧縮する方向に支持ピン３０を中心にして回転し、ストラット２６の全体が収容部２８の内部に収まる状態が、ストラット２６の第２クラッチ部材２５側への突出を阻止する状態である。すなわち、この発明における第２状態に相当している。したがって、上記のスプリング３１およびアクチュエータ３２によってストラット２６を動作させる作動機構２７が、この発明における切替機構に相当している。
なお、上記の係合機構２３においては、アクチュエータ３２による押圧力を緩和するため、あるいは、アクチュエータ３２がストラット２６の一方の端部を押圧している状態でのストラット２６の揺動を許容するために、アクチュエータ３２とストラット２６の一方の端部との間に、ばねなどの適宜の弾性部材を介在させてもよい。また、以下の説明では、アクチュエータ３２をＯＦＦ制御することにより、アクチュエータ３２がストラット２６の他方の端部を押圧して係合機構２３が解放状態になり、またアクチュエータ３２をＯＮ制御することにより、アクチュエータ３２がストラット２６の他方の端部の押圧を解除して係合機構２３が係合可能な状態になるように構成されている例について説明する。
第２クラッチ板２５に形成されたポケット２９は、上述したように収容部２８から突出したストラット２６の一方の端部を入り込ませて係合させる部分である。したがって、係合機構２３は、ストラット２６の一方の端部を第２クラッチ板２５側に突き出させた状態で、いずれかのクラッチ板２４，２５に正回転方向のトルクが作用すると、すなわち、第１クラッチ板２４に図５における上向きのトルクが作用すると、あるいは第２クラッチ板２５に図５における下向きのトルクが作用すると、収容部２８とポケット２９との間にストラット２６が噛み込まれる。その結果、各クラッチ板２４，２５が回転方向に一体化するように連結される。すなわち、第１クラッチ板２４の第２クラッチ板２５に対する図５における上方向に向けた相対回転が規制される。言い換えれば、第２クラッチ板２５の第１クラッチ板２４に対する図５における下方向に向けた相対回転が規制される。この場合に規制される回転方向は、前述した図１や図３に示す動力伝達機構においては正回転方向である。このようにして前述したサンギヤ５あるいはリングギヤ２２の正回転を規制（もしくは阻止）している状態が、係合機構２３すなわちＳＯＷＣ１７の係合状態である。
上記のようなＳＯＷＣ１７の係合状態で、いずれかのクラッチ板２４，２５に逆回転方向（負回転方向）のトルクが作用すると、すなわち、第１クラッチ板２４に図５での下向きのトルクが作用すると、あるいは第２クラッチ板２５に図５での上向きのトルクが作用すると、ストラット２６の表面が、第２クラッチ板２５におけるポケット２９の開口端のエッジ部分で押圧される。その結果、ストラット２６が、スプリング３１の弾性力に抗して収容部２８内に押し込められる。すなわち、ストラット２６による係合が解除され、各クラッチ板２４，２５が相対回転できる状態になる。そして、アクチュエータ３２によってストラット２６の他方の端部を押圧すると、ストラット２６が、スプリング３１を圧縮しつつ、その一方の端部を収容部２８に入り込ませる方向に回転させられる。その結果、ストラット２６が収容部２８の内部に収められる。したがって、各クラッチ板２４，２５を繋ぐ部材が存在しなくなるので、各クラッチ板２４，２５は正回転および逆回転のいずれの方向にも相対回転することができる状態になる。この状態が、係合機構２３すなわちＳＯＷＣ１７の解放状態である。
このようにＳＯＷＣ１７の係合状態および解放状態は、アクチュエータ３２が動作することにより切り替えられる。したがって、アクチュエータ３２の動作状態や動作量を検出することにより、その検出結果に基づいて、ＳＯＷＣ１７の係合状態および解放状態の判定を行うことができる。そのため、係合機構２３には、上記のような検出を行うためのストロークセンサ３３が設けられている。このストロークセンサ３３は、従来知られている適宜のセンサを適用することができる。例えば、アクチュエータ３２の動作量に応じて変化する静電容量や電気抵抗によってストロークを検出する形式のセンサや、光学的にストロークを検出する形式のセンサなどであってよい。また、ストロークを検出することに替えて、アクチュエータ３２の前進端と後退端とで信号を出力するいわゆるＯＮ／ＯＦＦセンサであってもよい。
上記のように、ＳＯＷＣ１７は、第１クラッチ板２４と第２クラッチ板２５との間の差回転が正の状態になることによってＳＯＷＣ１７が係合可能な状態になる。すなわち、ＳＯＷＣ１７の差回転が正の状態では、第１クラッチ板２４と第２クラッチ板２５との間でストラット２６がポケット２９に嵌まり込んで係合することにより、そのストラット２６を介して、第１クラッチ板２４と第２クラッチ板２５との間でトルク伝達が可能になる。したがって、ＳＯＷＣ１７では、仮にその差回転が正の状態でストラット２６をポケット２９に係合させる動作を行うと、ストラット２６がポケット２９内の所定の位置まで完全に嵌まり込む途中でストラット２６にトルクが掛かり、ストラット２６が中途半端な位置でポケット２９に係合してしまう場合がある。そのような中途半端な係合状態では、ストラット２６とポケット２９との接触部分に作用する面圧が高くなり、その結果、ストラット２６に掛かる負荷が大きくなってしまう可能性がある。
そこで、上記の動力伝達機構を対象としたこの発明に係る制御装置は、ＳＯＷＣ１７を係合させる際にストラット２６が中途半端な位置でポケット２９に係合してしまうようなことがないよう、以下に説明する制御を実行するように構成されている。図７はその制御例を説明するためのフローチャートであって、この図７のフローチャートで示すルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。また、この図７のフローチャートで示すルーチンは、ＳＯＷＣ１７が解放状態で車両Ｖｅが走行し、かつ、ＳＯＷＣ１７の差回転が正の状態であることを前提にして制御が実行される。
図７のフローチャートにおいて、先ず、ＳＯＷＣ１７を係合させるか否かが判断される（ステップＳ１）。未だＳＯＷＣ１７を係合させる要求がないことにより、このステップＳ１で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。
これに対して、ＳＯＷＣ１７を係合させる要求があることにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２へ進む。例えば、図１に示す構成例において、エンジン１と第２モータ３の出力によって車両Ｖｅを前進走行させる際に第１モータ２およびサンギヤ５の回転をロックする場合に、ＳＯＷＣ１７が係合させられる。あるいは、図３に示す構成例において、オーバードライブ状態を設定する際にオーバードライブ機構１９のリングギヤ２２の回転をロックする場合に、ＳＯＷＣ１７が係合させられる。
ステップＳ２では、同期制御が開始される。ここでの同期制御とは、ＳＯＷＣ１７を係合させる際の一連の回転数制御のことであって、ＳＯＷＣ１７を係合させるためにＳＯＷＣ１７の差回転を一旦負の状態に維持した後に、その差回転を徐々に正側に上昇させてＳＯＷＣ１７を係合可能な状態にする制御である。具体的には、先ず、ＳＯＷＣ１７の差回転を反ロック側目標差回転に同期させ、その反ロック側目標差回転で所定時間維持するように、第１モータ２の回転が制御される。反ロック側目標差回転は、ＳＯＷＣ１７の差回転を負（すなわち、反ロック側）にする際の目標値である。この反ロック側目標差回転は、例えばエンジン１のトルク変動や外乱トルクの入力などの制御外乱による回転数のばらつきを考慮して、そのようなばらつきが発生したとしてもＳＯＷＣ１７の差回転が負の状態となるように、実験やシミュレーションなどの結果を基に予め設定されている。
さらに、上記の反ロック側目標差回転は、予測される制御外乱の大きさに応じて、値を変更して設定することもできる。具体的には、予測される制御外乱が大きいほど反ロック側目標差回転の値が大きくなるように変更して設定することができる。例えば、図８に示すようなマップを用いて、反ロック側目標差回転を設定することができる。図８の（ａ）に示す例では、エンジン１のスロットル開度が大きいほど反ロック側目標差回転の絶対値が大きくなるように、反ロック側目標差回転が設定される。エンジン１は、スロットル開度が大きくなるほどエンジントルクが大きくなる。そして、エンジントルクが大きくなるとトルク変動も大きくなる。そのように大きなトルク変動が生じることによってＳＯＷＣ１７の差回転のばらつきも大きくなる。そのような場合に、反ロック側目標差回転の絶対値を大きくする（すなわち、反ロック側目標差回転の値を負側に大きくする）ことにより、ばらつきが発生したとしてもＳＯＷＣ１７の差回転を負の状態に維持することができる。
また、図８の（ｂ）に示す例では、エンジン１のスロットル開度の増大量、すなわちスロットル開度がより多く開く方向の変化量が大きいほど反ロック側目標差回転の絶対値が大きくなるように、反ロック側目標差回転が設定される。エンジン１は、スロットル開度の増大量が大きい急な過渡状態では、エンジントルクの推定が難しくなる。したがって、スロットル開度の増大量が大きいほど、推定したエンジントルクと実際のエンジントルクとの乖離が大きくなる可能性がある。そのような乖離が大きくなると、ＳＯＷＣ１７の差回転のばらつきも大きくなる可能性がある。そのような場合にも、反ロック側目標差回転の絶対値を大きくする（すなわち、反ロック側目標差回転の値を負側に大きくする）ことにより、ばらつきが発生したとしてもＳＯＷＣ１７の差回転を負の状態に維持することができる。
上記のようにして同期制御が開始されると、ＳＯＷＣ１７の差回転がアクチュエータＯＮ差回転に到達したか否かが判断される（ステップＳ３）。アクチュエータＯＮ差回転は、ＳＯＷＣ１７の同期制御において、ＳＯＷＣ１７を係合させるためにアクチュエータ３２のＯＮ制御を開始する差回転である。このアクチュエータＯＮ差回転は、０もしくは０に近い値であり、かつ、後述のロック側目標差回転よりも小さな値に設定されている。このアクチュエータＯＮ差回転も、アクチュエータ３２の応答性を考慮して、例えば実験やシミュレーションなどの結果を基に予め設定されている。なお、このステップＳ３では、上記のアクチュエータＯＮ差回転に替えて、ＳＯＷＣ１７の差回転が反ロック側目標差回転に到達したか否かを判断するように制御することもできる。
未だＳＯＷＣ１７の差回転がアクチュエータＯＮ差回転に到達していないことにより、このステップＳ３で否定的に判断された場合は、ステップＳ２へ戻り、上記の同期制御が継続される。これに対して、ＳＯＷＣ１７の差回転がアクチュエータＯＮ差回転に到達したことにより、ステップＳ３で肯定的に判断された場合には、ステップＳ４へ進む。そして、上記の同期制御が継続されるとともに、アクチュエータ３２のＯＮ制御が開始される。
アクチュエータ３２のＯＮ制御が開始されると、アクチュエータ３２のストローク（動作）が完了したか否かが判断される（ステップＳ５）。アクチュエータ３２は、ＯＮ制御が開始されるとストラット２６を第２クラッチ部材２５側へ突出させるためにストラット２６に対する押圧を解除するように動作する。したがって、このステップＳ５では、ストロークセンサ３３あるいはＯＮ／ＯＦＦセンサの検出信号に基づいて、アクチュエータ３２の動作状態を判断することができる。
未だ係合機構２３を係合状態にするためのアクチュエータ３２の動作が完了していないことにより、このステップＳ５で否定的に判断された場合は、ステップＳ４へ戻り、上記の同期制御およびアクチュエータ３２のＯＮ制御が継続される。
これに対して、係合機構２３を係合状態にするためのアクチュエータ３２の動作が完了したことにより、ステップＳ５で肯定的に判断された場合には、ステップＳ６へ進む。そして、アクチュエータ３２のＯＮ制御が開始された後に所定時間が経過したか否かが判断される。この所定時間は、アクチュエータ３２の応答性およびストラット２６の動作を考慮して、アクチュエータ３２の操作によりストラット２６が係合するための所定の位置へ移動を完了するのに要する時間として推定され予め設定されている。この所定時間も、例えば実験やシミュレーションなどの結果を基に予め設定されている。
未だ所定時間が経過していないことにより、このステップＳ６で否定的に判断された場合は、ステップＳ４へ戻り、上記の同期制御およびアクチュエータ３２のＯＮ制御が継続される。
これに対して、所定時間が経過したことにより、ステップＳ６で肯定的に判断された場合には、ステップＳ７へ進む。そして、ロック回転制御が開始される。このロック回転制御は、負側（すなわち、反ロック側）の反ロック側目標差回転に維持されているＳＯＷＣ１７の差回転を、正側（すなわち、ロック側）の差回転にまで上昇させて、ＳＯＷＣ１７を係合可能な状態にするための制御である。具体的には、ＳＯＷＣ１７の差回転が正側の値になるように、第１モータ２の回転が制御される。
上記のようにステップＳ７でロック回転制御が開始されると、その後、ＳＯＷＣ１７の差回転が、ロック側目標差回転まで上昇させられ、そのロック側目標差回転で維持される（ステップＳ８）。ロック側目標差回転は、ＳＯＷＣ１７の差回転が正になり、ＳＯＷＣ１７の係合が可能な差回転である。また、このロック側目標差回転は、図９に示すように、後述するラチェット最低差回転の下限よりも低い値に設定されている。
前述したように、このＳＯＷＣ１７の係合機構２３は、ＳＯＷＣ１７の差回転が正のときに係合可能な状態になる。それに加えて、このＳＯＷＣ１７には、差回転が過剰に大きい場合にストラット２６とポケット２９との係合を阻止するラチェット機能が設けられている。すなわち、このＳＯＷＣ１７は、ＳＯＷＣ１７の差回転が所定の差回転よりも高い場合には、ストラット２６がポケット２９の開口部分に弾かれて係合できない（すなわち、ラチェット作用を発揮する）ように構成されている。この場合の所定の差回転がラチェット最低差回転である。したがって、ＳＯＷＣ１７は、その差回転がラチェット最低差回転よりも低い場合に係合（ロック）可能となり、差回転がラチェット最低差回転よりも高い場合にはラチェットして係合不可能となるように構成されている。差回転が高い場合にＳＯＷＣ１７が係合すると、ストラット２６とポケット２９とが係合する際の衝撃が大きくなるが、上記のようなラチェット機能を設けることにより、係合時の衝撃やショックを抑制することができる。
さらに、ラチェット最低差回転は、係合機構２３の構造上、不可避的にばらつきが生じる。すなわち、ＳＯＷＣ１７は、その差回転がラチェット最低差回転の近傍になっている状態で、ロックする場合とラチェットする場合とのどちらも可能な場合がある。そのため、このロック回転制御では、図９に示すように、ラチェット最低差回転の上限と下限とが設定されている。ラチェット最低差回転の上限よりもＳＯＷＣ１７の差回転が高い場合には、ＳＯＷＣ１７は必ずラチェットして係合しないようになっている。一方、ラチェット最低差回転の下限よりもＳＯＷＣ１７の差回転が低い場合には、ＳＯＷＣ１７は必ず係合するようになっている。
ステップＳ７およびステップＳ８でロック回転制御が実行されると、ＳＯＷＣ１７の差回転が係合中止差回転よりも低いか否かが判断される（ステップＳ９）。この係合中止差回転は、図９に示すように、上記のラチェット最低差回転の上限よりも高い値に設定されている。したがって、ＳＯＷＣ１７の差回転が係合中止差回転以上であることにより、このステップＳ９で否定的に判断された場合は、ステップＳ１０へ進み、上記のロック回転制御を含む一連の同期制御を中止する係合中止制御が実行される。そして、このルーチンを一旦終了する。
これに対して、ＳＯＷＣ１７の差回転が係合中止差回転よりも低いことにより、ステップＳ９で肯定的に判断された場合には、ステップＳ１１へ進む。そして、ＳＯＷＣ１７の差回転がリトライ差回転よりも低いか否かが判断される。このリトライ差回転は、図９に示すように、上記のラチェット最低差回転の上限よりも低く、かつ、ラチェット最低差回転の下限よりも高い値に設定されている。したがって、ＳＯＷＣ１７の差回転がこのリトライ差回転よりも高い場合は、ＳＯＷＣ１７はラチェットして係合できない可能性が高くなる。そのため、ＳＯＷＣ１７の差回転がこのリトライ差回転以上であることにより、このステップＳ１１で否定的に判断された場合は、ステップＳ２へ戻り、前述の同期制御が再度実行される。すなわち、ＳＯＷＣ１７の差回転が負側の反ロック側目標差回転に戻されて、ステップＳ２の同期制御以降の一連の制御が再度実行される。
一方、ＳＯＷＣ１７の差回転がこのリトライ差回転よりも低いことにより、このステップＳ１１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ１２へ進む。そして、ＳＯＷＣ１７の差回転がほぼ０になったか否かが判断される。すなわち、このステップＳ１２では、ＳＯＷＣ１７が係合状態になったか否かが判断される。ロック側目標差回転に維持されていたＳＯＷＣ１７の差回転がほぼ０になることにより、ＳＯＷＣ１７が係合状態になったと判断することができる。したがって、未だＳＯＷＣ１７の差回転がほぼ０になっていないことにより、このステップＳ１２で否定的に判断された場合は、ステップＳ８へ戻り、ＳＯＷＣ１７の差回転をロック側目標差回転にして維持するロック回転制御が継続される。
これに対して、ＳＯＷＣ１７の差回転がほぼ０になったことにより、ステップＳ１２で肯定的に判断された場合、すなわち、ＳＯＷＣ１７が係合状態になったと判断された場合には、ステップＳ１３へ進む。そして、第１モータ２からＳＯＷＣ１７へのトルク遷移が開始される。具体的には、第１モータ２の出力トルクが０になるように制御される。例えば、図１に示す構成例では、ＳＯＷＣ１７によって第１モータ２およびサンギヤ５の回転がロックされた状態で、第１モータ２の出力トルクが０にされる。あるいは、図３に示す構成例では、ＳＯＷＣ１７によってオーバードライブ機構１９のリングギヤ２２の回転がロックされた状態で、第１モータ２の出力トルクが０にされる。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。
上記の図７のフローチャートで示した制御を実行した場合のＳＯＷＣ１７の差回転の変化の一例を、図９のタイムチャートに示してある。車両ＶｅがＳＯＷＣ１７を解放させて走行している状態でＳＯＷＣ１７を係合状態に切り替える判断が成立すると（時刻ｔ１）、前述した同期制御が開始されて、ＳＯＷＣ１７の差回転が負側に低下するように第１モータ２の回転が制御される（時刻ｔ２）。
ＳＯＷＣ１７の差回転が負側に向けて徐々に低下させられ、０近傍の所定の値に設定されているアクチュエータＯＮ差回転に到達すると、アクチュエータ３２がＯＮ状態に制御される（時刻ｔ３）。その後、ストロークセンサ３３の検出信号などによってアクチュエータ３２のストロークが完了したことを検知すると（時刻ｔ４）、タイマが作動させられる。そしてアクチュエータ３２のストロークの完了を検知してから所定時間が経過した時点（時刻ｔ５）で、ロック回転制御が開始される。ここで設定されている所定時間は、前述したように、アクチュエータ３２の動作が完了し、ストラット２６が係合するための所定の位置へ移動を完了するまでに要する時間として推定された時間である。
一方、上記のようにアクチュエータ３２の動作が制御されている間も、ＳＯＷＣ１７の差回転は負側に設定されている反ロック側目標差回転に向けて徐々に低下させられる。そして、ＳＯＷＣ１７の差回転が反ロック側目標差回転になると、その差回転が反ロック側目標差回転で維持されるように、第１モータ２の回転がフィードバック制御される。このＳＯＷＣ１７の差回転を反ロック側目標差回転に維持する制御は、上記の時刻ｔ５まで、すなわちアクチュエータ３２のストロークが完了すると推定される時点まで継続される。したがって、ＳＯＷＣ１７を係合させるためのストラット２６の動作が、ＳＯＷＣ１７の差回転が必ず負の状態で行われることになる。そのため、ストラット２６を、ＳＯＷＣ１７の第２クラッチ板２５からトルクが掛かることのない状態で動作させることができる。その結果、ストラット２６がポケット２９内の所定の位置まで嵌まり込む途中の不完全な位置で、それらストラット２６とポケット２９とが係合してしまうような事態を回避することができる。
時刻ｔ５でロック回転制御が開始されると、ＳＯＷＣ１７の差回転が、正側に設定されているロック側目標差回転に向けて上昇するように、第１モータ２の回転が制御される。そして、ＳＯＷＣ１７の差回転がロック側目標差回転になると、その差回転がロック側目標差回転で維持されるように、第１モータ２の回転がフィードバック制御される。前述したように、ロック側目標差回転は、ＳＯＷＣ１７が必ず係合する状態にあるラチェット最低差回転の下限よりも低い正側の値に設定されている。そのため、ＳＯＷＣ１７は、その差回転がロック側目標差回転に維持されている状態で、スムーズに係合状態に移行することができる。
そして、ＳＯＷＣ１７の係合が完了することによってＳＯＷＣ１７の差回転が０になる（時刻ｔ６）。したがって、ＳＯＷＣ１７の差回転の変化をモニタしておくことにより、ＳＯＷＣ１７の係合完了を判断することができる。このようにしてＳＯＷＣ１７の係合完了が判断されると、第１モータ２からＳＯＷＣ１７へのトルク遷移が開始される（時刻ｔ７）。具体的には、第１モータ２の出力トルクが０になるように制御される。
以上、具体的に説明したように、この発明に係る制御装置によれば、差回転が正の状態で解放状態になっているＳＯＷＣ１７を、係合状態に切り替える場合、その差回転が一旦負になるように第１モータ２の回転が制御される。そして、差回転が負になった状態で、第１クラッチ部材２４と第２クラッチ部材２５との間でストラット２６の第２クラッチ板２５への突出を許容する状態になるように、ＳＯＷＣ１７の作動機構２７が作動させられる。ＳＯＷＣ１７の差回転が負の状態では、第１クラッチ部材２４と第２クラッチ部材２５との間でトルクを伝達することがないので、ストラット２６に荷重がかかることがない。すなわち、ストラットは容易に動作できる状態になる。したがって、差回転が負の状態で上記のようなストラット２６の第２クラッチ板２５への突出を許容する状態を設定することにより、ストラット２６を容易に動作させて、所定の係合位置で確実に係合させることができる。そのため、解放状態のＳＯＷＣ１７を、確実にかつ適切に、係合状態に切り替えることができる。
上述した具体例は、ＳＯＷＣ１７を、サンギヤ５もしくはリングギヤ２２の回転を選択的に止めるブレーキとして使用した構成を示している。これに対して、この発明では、ＳＯＷＣ１７を、２つの回転部材の間で選択的にトルクを伝達するクラッチとして使用するように構成することもできる。その例を図１０に示してある。この図１０に示す構成例は、前述した図１に示す構成の一部を変更した例である。具体的には、動力分割機構４を構成している遊星歯車機構におけるキャリア６に、エンジン１に替えて出力ギヤ８が連結されている。また、リングギヤ７に、出力ギヤ８に替えてエンジン１が連結されている。さらに、この図１０に示すＳＯＷＣ１７は、リングギヤ７（エンジン１）とサンギヤ５とを選択的に連結するように構成されている。この場合のＳＯＷＣ１７の係合の方向は、エンジン１からサンギヤ５に対して正回転方向にトルクを伝達する方向である。この他の構成は、図１に示す構成と同様である。そのため、この図１０に図１と同様の符号を付けてその説明を省略する。
図１０に示す構成の動力伝達機構では、エンジン１が出力した動力を出力ギヤ８と第１モータ２とに分割するＨＶモード（もしくはパワースプリットモード）、および、動力分割機構４の差動作用を止めて動力分割機構４の全体を一体化させて回転させる直結モード（もしくはパラレルモード）を設定することができる。この図１０に示すＳＯＷＣ１７は、車両Ｖｅが上記の直結モードで前進走行する場合に係合させられる。
図１１は、図１０に示す動力分割機構４を構成している遊星歯車機構についての共線図である。図１１の（ａ）は、ＳＯＷＣ１７を解放して、車両ＶｅがＨＶモードで前進走行している状態を示している。この図１１の（ａ）に示す状態では、リングギヤ７に、エンジン１の正回転方向のトルクが伝達されている。これに対して、キャリア６には、車両Ｖｅが走行することに伴う逆回転方向の反力トルクが作用している。したがって、サンギヤ５には、逆回転方向のトルクが作用している。これは、エンジン１がサンギヤ５に対して正回転する方向のトルクであるが、ＳＯＷＣ１７が解放しているから、サンギヤ５は、例えば図１１の（ａ）に示すように逆回転する。この場合、サンギヤ５に連結されている第１モータ２が発電機として機能して、サンギヤ５に対して正回転方向（図１１の（ａ）における上方向）のトルクを反力として与える。その結果、キャリア６に連結されている出力ギヤ８に、エンジン１のトルクが増幅されて伝達される。また、第１モータ２によってエンジン１の回転数が燃費の良い回転数に制御される。さらに、第１モータ２で発生した電力が第２モータ３に供給され、第２モータ３がモータとして機能する。すなわち、電力に一旦変換されたエンジン１の動力の一部が、再度機械的な動力に変換されて駆動輪１４に伝達される。
図１１の（ｂ）は、上記の図１１の（ａ）に示す状態と、下記の図１１の（ｃ）に示す状態との間でＳＯＷＣ１７を切り替える過渡状態（遷移状態）を示している。すなわち、ＳＯＷＣ１７を解放状態（フリー）から、サンギヤ５とエンジン１との間の相対回転を規制する係合状態（ロック）へ切り替える際の過渡状態を示している。この図１１の（ｂ）の状態では、第１モータ２がモータとして機能してサンギヤ５を正回転方向に回転させている。その回転数は、サンギヤ５の回転数がエンジン１の回転数を上回る回転数である。言い換えると、第１モータ２が、サンギヤ５に対してエンジン１が相対的に逆回転（負回転）するように制御される。このような相対回転が、この発明における差回転に相当していて、この図１１の（ｂ）で示す状態では、負の差回転となっている。すなわち、ＳＯＷＣ１７はトルクを伝達しない状態になっている。したがって、この状態でＳＯＷＣ１７の係合制御を実行すれば、ＳＯＷＣ１７のストラット２６にトルクは掛からない。なお、この図１１の（ｂ）の状態では、差回転の方向や第１モータ２のトルクおよび回転方向は、前述した図２や図４の共線図に示す例とは反対になるが、上記のように、図１０に示すＳＯＷＣ１７は、この図１１の（ｂ）の状態で生じる差回転が負になるように構成されている。そのため、図７のフローチャートに示す制御例と同様に制御して、ＳＯＷＣ１７を確実かつ適切に係合させることができる。
図１１の（ｃ）は、車両Ｖｅが直結モードで前進走行している状態を示している。前進走行状態では、上述したように、サンギヤ５には逆回転させる方向のトルクが作用し、エンジン１がサンギヤ５に対して相対的に正回転しようとする。そのため、ＳＯＷＣ１７を係合状態に制御すると、前述したストラット２６が、第１クラッチ板２４の収容部２８と第２クラッチ板２５のポケット２９との間に挟み込まれて（噛み込まれて）、サンギヤ５とエンジン１とが正回転方向に一体となって回転するように連結される。その結果、動力分割機構４は、２つの回転要素が一体化されるので、全体が一体となって回転する。すなわち、エンジン１が出力ギヤ８に直結された状態となる。
なお、上記の図１０に示す構成は、ＳＯＷＣ１７の第１クラッチ板２４に第１モータ２が連結されていて、その第１モータ２によって第１クラッチ板２４の回転速度を制御するようになっている。一方、前述の図１に示す構成は、ＳＯＷＣ１７の第２クラッチ板２５に第１モータ２が連結されていて、その第１モータ２によって第２クラッチ板２５の回転速度を制御するようになっている。また、前述の図３に示す構成は、ＳＯＷＣ１７の第２クラッチ板２５に、オーバードライブ機構１９を介して、第１モータ２が連結されていて、その第１モータ２によって第２クラッチ板２５の回転速度を制御するようになっている。このように、第１モータ２は、ＳＯＷＣ１７の第１クラッチ板２４もしくは第２クラッチ板２５のいずれか一方のクラッチ部材の回転速度を制御することが可能な構成となっていて、この発明のモータに相当している。
また、この発明は上述したようなハイブリッド車両Ｖｅに搭載される動力伝達機構以外に、有段変速機や無段変速機を備えた動力伝達機構の制御装置に適用することができる。したがって、この発明におけるモータは、ＳＯＷＣのみを制御するためのモータであってもよい。
１…エンジン（Ｅｎｇ）、 ２…第１モータ（ＭＧ１）、 ３…第２モータ（ＭＧ２）、 ４…動力分割機構、 ５…サンギヤ、 ６…キャリア、 ７…リングギヤ、 ８…出力ギヤ、 ９…カウンタドリブンギヤ、 １６…ケーシング、 １７…セレクタブルワンウェイクラッチ（ＳＯＷＣ）、 １８…電子制御装置（ＥＣＵ）、 １９…オーバードライブ（Ｏ／Ｄ）機構、 ２０…サンギヤ、 ２１…キャリア、 ２２…リングギヤ、 ２３…係合機構、 ２４…第１クラッチ板、 ２５…第２クラッチ板、 ２６…ストラット、 ２７…作動機構、 ２８…収容部、 ２９…ポケット、 ３０…支持ピン、 ３１…スプリング、 ３２…アクチュエータ、 ３３…ストロークセンサ、 Ｖｅ…ハイブリッド車両。

Claims (7)

  1. 相対回転可能な第１クラッチ部材ならびに第２クラッチ部材と、少なくとも一部が前記第１クラッチ部材側から前記第２クラッチ部材側へ突出するように動作するストラットと、前記ストラットの前記第２クラッチ部材側への突出を許容する第１状態ならびに前記ストラットの突出を阻止する第２状態を選択的に設定する切替機構とを有し、前記第１状態を設定して前記ストラットの一部が前記第２クラッチ部材側へ突出して前記第２クラッチ部材の一部と係合することにより正回転方向もしくは逆回転方向のいずれか一方向のみの前記相対回転を規制する係合状態と、前記第２状態を設定して前記ストラットを前記第２クラッチ部材側へ突出させないことにより正回転方向ならびに逆回転方向の両方向の前記相対回転を許容する解放状態とに切り替わるセレクタブルワンウェイクラッチ、および、前記第１クラッチ部材もしくは前記第２クラッチ部材のいずれか一方のクラッチ部材の回転速度を制御することが可能なモータを備え、前記モータによって前記回転速度を制御することにより、前記セレクタブルワンウェイクラッチの前記係合状態で規制される方向の前記相対回転である正の差回転と、前記セレクタブルワンウェイクラッチの前記係合状態で許容される方向の前記相対回転である負の差回転とをそれぞれ生じさせることが可能な車両用動力伝達機構の制御装置において、
    前記セレクタブルワンウェイクラッチを前記解放状態から前記係合状態に切り替える場合に、前記差回転を負にした状態で前記第２状態から切り替えて前記第１状態を設定することにより前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材側へ突出させるとともに、その後、前記差回転を正の状態にして前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材の一部に係合させて、前記セレクタブルワンウェイクラッチを前記解放状態から前記係合状態に切り替えるように構成されているとともに、
    前記差回転を負にした状態で前記第１状態を設定するために前記差回転を負にする際の前記差回転の目標値として第１目標差回転が設定されていて、
    前記ストラットの一部が前記第２クラッチ部材側へ突出するまで、前記差回転が前記第１目標差回転に維持されるように前記モータを制御する
    ことを特徴とする車両用動力伝達機構の制御装置。
  2. 前記切替機構は、前記第１状態を設定するために作動して前記ストラットを動作させるアクチュエータを有していて、
    前記差回転を負にした状態で前記第１状態を設定する場合に、前記差回転が前記第１目標差回転に到達する前に前記アクチュエータの作動を開始する
    ことを特徴とする請求項１に記載の車両用動力伝達機構の制御装置。
  3. 相対回転可能な第１クラッチ部材ならびに第２クラッチ部材と、少なくとも一部が前記第１クラッチ部材側から前記第２クラッチ部材側へ突出するように動作するストラットと、前記ストラットの前記第２クラッチ部材側への突出を許容する第１状態ならびに前記ストラットの突出を阻止する第２状態を選択的に設定する切替機構とを有し、前記第１状態を設定して前記ストラットの一部が前記第２クラッチ部材側へ突出して前記第２クラッチ部材の一部と係合することにより正回転方向もしくは逆回転方向のいずれか一方向のみの前記相対回転を規制する係合状態と、前記第２状態を設定して前記ストラットを前記第２クラッチ部材側へ突出させないことにより正回転方向ならびに逆回転方向の両方向の前記相対回転を許容する解放状態とに切り替わるセレクタブルワンウェイクラッチ、および、前記第１クラッチ部材もしくは前記第２クラッチ部材のいずれか一方のクラッチ部材の回転速度を制御することが可能なモータを備え、前記モータによって前記回転速度を制御することにより、前記セレクタブルワンウェイクラッチの前記係合状態で規制される方向の前記相対回転である正の差回転と、前記セレクタブルワンウェイクラッチの前記係合状態で許容される方向の前記相対回転である負の差回転とをそれぞれ生じさせることが可能な車両用動力伝達機構の制御装置において、
    前記セレクタブルワンウェイクラッチを前記解放状態から前記係合状態に切り替える場合に、前記差回転を負にした状態で前記第２状態から切り替えて前記第１状態を設定することにより前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材側へ突出させるとともに、その後、前記差回転を正の状態にして前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材の一部に係合させて、前記セレクタブルワンウェイクラッチを前記解放状態から前記係合状態に切り替えるように構成されているとともに、
    前記切替機構は、前記第１状態を設定するために作動して前記ストラットを動作させるアクチュエータを有していて、
    前記差回転を負にした状態で前記第１状態を設定するために前記差回転を負にする際の前記差回転の目標値として第１目標差回転が設定され、
    前記差回転を前記第１目標差回転に維持した状態で前記アクチュエータを作動させて前記第１状態を設定することにより、前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材側へ突出させ、その後、前記差回転を正にした状態で前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材の一部に係合させるように構成されているとともに、
    前記差回転を正にした状態で前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材の一部に係合させるために前記差回転を正にする際の前記差回転の目標値として第２目標差回転が設定されていて、
    前記アクチュエータの作動が完了し、かつ前記ストラットの一部が前記第２クラッチ側へ突出する動作が完了した後に、前記差回転を前記第２目標差回転まで上昇させ、前記ストラットの一部と前記第２クラッチ部材の一部との係合が完了するまで、前記差回転が前記第２目標差回転に維持されるように前記モータを制御する
    ことを特徴とする車両用動力伝達機構の制御装置。
  4. 前記切替機構は、前記第１状態を設定するために作動して前記ストラットを動作させるアクチュエータを有していて、
    前記差回転を負にした状態で前記第１状態を設定するために前記差回転を負にする際の前記差回転の目標値として第１目標差回転が設定され、
    前記差回転を前記第１目標差回転に維持した状態で前記アクチュエータを作動させて前記第１状態を設定することにより、前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材側へ突出させ、その後、前記差回転を正にした状態で前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材の一部に係合させるように構成されているとともに、
    前記差回転を正にした状態で前記ストラットの一部を前記第２クラッチ部材の一部に係合させるために前記差回転を正にする際の前記差回転の目標値として第２目標差回転が設定されていて、
    前記アクチュエータの作動が完了し、かつ前記ストラットの一部が前記第２クラッチ側へ突出する動作が完了した後に、前記差回転を前記第２目標差回転まで上昇させ、前記ストラットの一部と前記第２クラッチ部材の一部との係合が完了するまで、前記差回転が前記第２目標差回転に維持されるように前記モータを制御する
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用動力伝達機構の制御装置。
  5. 予測される制御外乱の大きさが大きいほど、前記第１目標差回転の絶対値を大きくする
    ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用動力伝達機構の制御装置。
  6. 前記車両は、内燃機関を有し、
    前記車両用動力伝達機構は、
    前記第１クラッチ部材もしくは前記第２クラッチ部材のいずれか一方が連結され、回転および移動することのない固定部と、
    互いに差動作用を行う３つの回転要素を有するとともにそれら３つの回転要素のうちの第１回転要素に前記内燃機関が連結され、第２回転要素に前記モータおよび前記第１クラッチ部材もしくは前記第２クラッチ部材のいずれか他方が連結され、第３回転要素からトルクを出力する第１差動機構とを有している
    ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用動力伝達機構の制御装置。
  7. 前記車両は、内燃機関を有し、
    前記車両用動力伝達機構は、
    前記第１クラッチ部材もしくは前記第２クラッチ部材のいずれか一方が連結され、回転および移動することのない固定部と、
    互いに差動作用を行う３つの回転要素を有するとともにそれら３つの回転要素のうちの第１回転要素に前記内燃機関が連結され、第２回転要素に前記モータが連結され、第３回転要素からトルクを出力する第１差動機構と、
    互いに差動作用を行う他の３つの回転要素を有するとともに、それら他の３つの回転要素のうちの第４回転要素に前記第１回転要素が連結され、第５回転要素に前記第２回転要素が連結され、第６回転要素に前記第１クラッチ部材もしくは前記第２クラッチ部材のいずれか他方が連結されるとともに前記第６回転要素の回転が止められることにより前記第５回転要素を前記第４回転要素とは反対方向に回転させるように構成された第２差動機構とを有している
    ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用動力伝達機構の制御装置。
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