JP6558149B2

JP6558149B2 - ハイブリッド車両用駆動装置

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Publication number: JP6558149B2
Application number: JP2015169390A
Authority: JP
Inventors: 新也原田; 鈴木　良英; 良英鈴木
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2035-08-28
Also published as: JP2017043314A

Description

本発明は、ハイブリッド車両用駆動装置に関する。

エンジンと、エンジンと駆動輪との間に設けられたオートメイテッドマニュアルトランスミッション（以下、ＡＭＴと略す）と、駆動輪と回転連結されたモータジェネレータと、を有するハイブリッド車両用駆動装置がある。ＡＭＴ内の遊転ギヤをこの遊転ギヤが設けられている軸に接続して、ＡＭＴにおいて変速段を形成する接続機構として、ドグクラッチを用いたものがある。

接続機構としてドグクラッチを用いると、接続機構としてシンクロナイザー機構を用いた場合と比較して、シンクロナイザー機構のコーン面における摺動抵抗が無い分、ＡＭＴ内における機械的損失が減少する。しかし、ドグクラッチが接続する遊転ギヤとこの遊転ギヤが設けられている軸との回転速度差が大きいと、ドグクラッチによって遊転ギヤとこの遊転ギヤが設けられている軸とを接続させることが難しくなる。また、ドグクラッチのスリーブや、遊転ギヤに固定されスリーブと係合する係合部材が損傷しないようにする対策が必要となる。一方で、ドグクラッチが接続する遊転ギヤとこの遊転ギヤが設けられている軸との回転速度が一致すると、スリーブと係合部材とが係合しない回転位置に位置され続ける場合がある。すると、スリーブと係合部材とが係合できずに、ドグクラッチによって遊転ギヤとこの遊転ギヤが設けられている軸とを接続させることができないおそれもある。

そこで、特許文献１に示されるように、互いに噛み合う一対の噛み合い歯の先端部に、一方側に傾斜した傾斜面が形成されているドグクラッチが提案されている。このドグクラッチでは、互いに噛み合う一対の噛み合い歯の傾斜面同士が当接すると、この傾斜面同士が滑って、一対の噛み合い歯が互いに係合する係合位置に導かれ、一対の噛み合い歯が係合する。

特開２００９−２９３６７５号公報

特許文献１に示されるように、ドグクラッチでは、一対の噛み合い歯の先端部に形成された傾斜面は、一方側に傾斜しているため、一方の噛み合い歯の回転速度が他方の回転速度よりも速い場合にのみ、一対の噛み合い歯の傾斜面同士が滑って、一対の噛み合い歯が係合位置に導かれて係合する。このため、一方の噛み合い歯の回転速度が他方の回転速度よりも遅い場合には、一対の噛み合い歯が係合しない。また、一対の噛み合い歯の先端部に形成された傾斜面同士が当接しない方向に一対の噛み合い歯が相対回転した場合には、一対の噛み合い歯が係合位置に導かれず、一対の噛み合い歯が係合しない。このため、ＡＭＴの接続機構に、特許文献１に示されるドグクラッチを用いることはできない。

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、遊転ギヤとこの遊転ギヤが設けられている軸とを接続して変速段を形成する接続機構を備えたＡＭＴが搭載されたハイブリッド車両用駆動装置において、接続機構によって遊転ギヤとこの遊転ギヤが設けられている軸とを確実に接続させることができるハイブリッド車両用駆動装置を提供する。

上記の課題を解決するため、請求項１に係るハイブリッド車両用駆動装置の発明は、エンジンが接続される入力部材と、出力部材とを備え、前記入力部材と前記出力部材との間を断接するクラッチと、前記出力部材に接続された入力軸と、車両の駆動輪に回転連結された出力軸と、前記入力軸又は前記出力軸の一方に固定された複数の固定ギヤと、前記複数の固定ギヤとそれぞれ噛み合い前記入力軸又は前記出力軸の他方に遊転可能に設けられた複数の遊転ギヤと、前記遊転ギヤと前記遊転ギヤが設けられている前記入力軸又は前記出力軸とを断接する複数の接続機構と、を備え、前記複数の接続機構の作動によって、前記入力軸の回転速度を前記出力軸の回転速度で除した変速比がそれぞれ異なる複数の変速段を選択的に切り替える自動変速機と、前記駆動輪に回転連結されたモータジェネレータと、前記入力軸又は前記入力軸と回転連結されている部材の回転速度である入力側回転速度を検出する入力側回転速度検出部と、前記出力軸又は前記出力軸と回転連結されている部材の回転速度である出力側回転速度を検出する出力側回転速度検出部と、前記自動変速機において前記変速段が要求変速段に変更される変速実行中において、前記複数の接続機構のうち前記変速段を形成している前記接続機構に指令を出力して、前記接続機構によって接続されている前記遊転ギヤと前記遊転ギヤが設けられている前記入力軸又は前記出力軸とを切断させて、前記自動変速機を前記変速段が形成されていないニュートラルにするニュートラル形成部と、前記変速実行中において、前記ニュートラル形成部によって前記自動変速機において前記ニュートラルが形成された場合に、前記クラッチが接続している状態で、前記入力側回転速度検出部によって検出された前記入力側回転速度及び前記出力側回転速度検出部によって検出された前記出力側回転速度に基づいて、前記入力軸の回転速度が、前記要求変速段を形成するための前記接続機構が接続させる前記遊転ギヤと前記遊転ギヤが設けられている前記入力軸又は前記出力軸とが同期するような前記入力軸の回転速度である同期回転速度となるように、前記エンジンを制御する同期制御を実行する同期制御部と、前記変速実行中において、前記同期制御部によって前記入力軸の回転速度と前記同期回転速度との回転速度差が規定回転速度の範囲内となった場合に、前記クラッチを切断するクラッチ切断部と、前記変速実行中において、前記クラッチ切断部によって前記クラッチが切断された場合に、前記入力側回転速度検出部によって検出された前記入力側回転速度及び前記出力側回転速度検出部によって検出された前記出力側回転速度に基づいて、前記出力軸の回転加速度が前記入力軸の回転加速度に一致するように、前記モータジェネレータを制御する回転加速度制御を実行する回転加速度制御部と、前記変速実行中において、前記回転加速度制御部によって前記回転加速度制御が実行されている間に、前記複数の接続機構のうち前記要求変速段を形成するための前記接続機構を作動させて、前記要求変速段を形成するための前記遊転ギヤを前記遊転ギヤが設けられている前記入力軸又は前記出力軸に接続させて、前記自動変速機において前記要求変速段を形成する変速段形成部と、を有する。

このように、同期制御部は、エンジンによって、入力軸の回転速度を、変速段を形成するための接続機構が接続させる遊転ギヤと遊転ギヤが設けられている入力軸又は出力軸とが同期するような入力軸の回転速度である同期回転速度にする。そして、回転加速度制御部は、モータジェネレータによって、出力軸の回転加速度を入力軸の回転加速度に一致させる。これにより、入力軸の回転速度の同期回転速度からの乖離が防止される。そして、変速段形成部は、複数の接続機構のうち要求変速段を形成するための接続機構を作動させて、変速段を形成するための遊転ギヤを遊転ギヤが設けられている入力軸又は出力軸に接続させて、自動変速機において変速段を形成する。これにより、入力軸の回転速度の同期回転速度からの乖離が防止されている状態で、接続機構によって遊転ギヤとこの遊転ギヤが設けられている入力軸又は出力軸とが接続される。このため、接続機構によって遊転ギヤとこの遊転ギヤが設けられている入力軸又は出力軸とを確実に接続させることができる。

ハイブリッド車両用駆動装置が搭載されたハイブリッド車両の説明図である。自動変速機のスケルトン図である。変速制御のタイムチャートを表した図である。変速制御のフローチャートを表した図である。

（ハイブリッド車両の説明）
図１に基づき、本発明の実施形態によるハイブリッド車両用駆動装置１が搭載されたハイブリッド車両Ｖ（以下、車両Ｖと略す）について説明する。図１に示すように、車両Ｖは、ハイブリッド車両用駆動装置１、デファレンシャル１７、駆動輪１８Ｌ、１８Ｒ、アクセルペダル３１、アクセルセンサ３２を有している。ハイブリッド車両用駆動装置１は、エンジン２、クラッチ５、自動変速機８、モータジェネレータ９、制御部１０、インバータ装置１５、及びバッテリ１６とから構成されている。エンジン２、クラッチ５、自動変速機８、及びデファレンシャル１７が、この並び順に、直列に設けられている。デファレンシャル１７には、車両Ｖの駆動輪１８Ｌ、１８Ｒが接続されている。

エンジン２は、ガソリンや軽油等の炭化水素系燃料を使用するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等であり、駆動輪１８Ｌ、１８Ｒに駆動力を出力するものである。エンジン２は、駆動軸２１、燃料供給装置２３、エンジン回転速度センサ２５を有する。エンジン２がガソリンエンジンである場合には、エンジン２はスロットルバルブ２２を有する。駆動軸２１は、ピストンにより回転駆動されるクランク軸と一体的に回転して駆動力を出力する。

スロットルバルブ２２は、エンジン２の内部に空気を取り込む経路の途中に配設されている。燃料供給装置２３は、エンジン２の内部に空気を取り込む経路及び燃焼室の少なくとも一方に燃料を供給するものである。エンジン回転速度センサ２５は、駆動軸２１の回転速度、つまり、エンジン２の回転速度（以下、エンジン回転速度Ｎｅと略す）を検出し、その検出結果を制御部１０に出力するセンサである。

クラッチ５は、エンジン２と自動変速機８との間に設けられている。クラッチ５は、入力部材５１と、出力部材５２、及びクラッチアクチュエータ５３を備えている。入力部材５１は、エンジン２の駆動軸２１に接続されている。出力部材５２は、後述する自動変速機８の入力軸８１に接続されている。クラッチアクチュエータ５３は、入力部材５１と出力部材５２との間を断接する。入力部材５１と出力部材５２との間が断接されると、エンジン２の駆動軸２１と自動変速機８の入力軸８１との間が断接される。クラッチアクチュエータ５３は、そのストロークを可変にすることにより、クラッチ５が伝達可能なクラッチトルクＴｃを可変にする。クラッチアクチュエータ５３には、クラッチアクチュエータ５３のストロークを検出するストロークセンサ５３ａが設けられていて、クラッチアクチュエータ５３のストロークは、制御部１０に出力される。

自動変速機８は、クラッチ５とデファレンシャル１７との間に設けられている。図２に示すように、自動変速機８は、入力軸８１、出力軸８２、入力軸回転速度センサ８３、出力軸回転速度センサ８４、第一ドライブギヤ１４１、第二ドライブギヤ１４２、第三ドライブギヤ１４３、第四ドライブギヤ１４４、第五ドライブギヤ１４５、第一ドリブンギヤ１５１、第二ドリブンギヤ１５２、第三ドリブンギヤ１５３、第四ドリブンギヤ１５４、第五ドリブンギヤ１５５、第一接続機構１６１、第二接続機構１６２、及び第三接続機構１６３を有する。

自動変速機８は、変速比がそれぞれ異なる複数の変速段を選択的に切り替える有段変速機であり、本実施形態では、オートメイテッド・マニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）である。なお、変速比とは、入力軸８１の回転速度を出力軸８２の回転速度で除すことにより得られ比である。出力軸８２は、入力軸８１と並列に設けられ、デファレンシャル１７に回転連結されている（図３示）。このような構成によって、出力軸８２は、駆動輪１８Ｌ、１８Ｒに回転連結されている。

第一ドライブギヤ１４１及び第二ドライブギヤ１４２は、入力軸８１に相対回転不能に固定された固定ギヤである。第三ドライブギヤ１４３、第四ドライブギヤ１４４、及び第五ドライブギヤ１４５は、入力軸８１に相対回転可能（遊転可能）に設けられた遊転ギヤである。

第一ドリブンギヤ１５１及び第二ドリブンギヤ１５２は、出力軸８２に相対回転可能（遊転可能）に取り付けられた遊転ギヤである。第三ドリブンギヤ１５３、第四ドリブンギヤ１５４、及び第五ドリブンギヤ１５５は、出力軸８２に相対回転不能に固定された固定ギヤである。

第一ドライブギヤ１４１と第一ドリブンギヤ１５１は、互いに噛み合い、１速を構成するギヤである。第二ドライブギヤ１４２と第二ドリブンギヤ１５２は、互いに噛み合い、２速を構成するギヤである。第三ドライブギヤ１４３と第三ドリブンギヤ１５３は、互いに噛み合い、３速を構成するギヤである。第四ドライブギヤ１４４と第四ドリブンギヤ１５４は、互いに噛み合い、４速を構成するギヤである。第五ドライブギヤ１４５と第五ドリブンギヤ１５５は、互いに噛み合い、５速を構成するギヤである。

第一ドライブギヤ１４１、第二ドライブギヤ１４２、第三ドライブギヤ１４３、第四ドライブギヤ１４４、第五ドライブギヤ１４５の順にギヤ径が大きくなっている。第一ドリブンギヤ１５１、第二ドリブンギヤ１５２、第三ドリブンギヤ１５３、第四ドリブンギヤ１５４、第五ドリブンギヤ１５５の順にギヤ径が小さくなっている。

接続機構１６１〜１６３は、ドグクラッチである。第一接続機構１６１は、第一ドリブンギヤ１５１又は第二ドリブンギヤ１５２を選択して、出力軸８２に相対回転不能に接続するものである。第一接続機構１６１は、第一ハブ１６１ａ、第一係合部材１６１ｂ、第二係合部材１６１ｃ、第一スリーブ１６１ｄ、及び第一シフトアクチュエータ１６１ｅを有している。第一ハブ１６１ａは、第一ドリブンギヤ１５１と第二ドリブンギヤ１５２との間において、出力軸８２に固定されている。第一係合部材１６１ｂは、第一ハブ１６１ａに隣接して、第一ドリブンギヤ１５１に固定されている。第二係合部材１６１ｃは、第一ハブ１６１ａに隣接して、第二ドリブンギヤ１５２に固定されている。第一スリーブ１６１ｄは、第一ハブ１６１ａとスプライン嵌合していて、第一係合部材１６１ｂ及び第二係合部材１６１ｃのいずれかと選択的に係合し、第一係合部材１６１ｂ及び第二係合部材１６１ｃの両方と係合しない。

第一シフトアクチュエータ１６１ｅは、制御部１０の指令に基づいて、第一スリーブ１６１ｄを、第一ニュートラルＮ１、第一シフトポジションＳＰ１、及び第二シフトポジションＳＰ２のいずれかの位置に移動させる。第一スリーブ１６１ｄが第一ニュートラルＮ１に位置している状態では、第一ハブ１６１ａは、第一係合部材１６１ｂ及び第二係合部材１６１ｃのいずれにも係合しておらず、第一ドリブンギヤ１５１及び第二ドリブンギヤ１５２は、出力軸８２から切断されている。第一スリーブ１６１ｄが第一シフトポジションＳＰ１に位置している状態では、第一ハブ１６１ａは第一係合部材１６１ｂに係合し、第一ドリブンギヤ１５１が出力軸８２に接続され、自動変速機８において１速が形成される。第一スリーブ１６１ｄが第二シフトポジションＳＰ２に位置している状態では、第一ハブ１６１ａは第二係合部材１６１ｃに係合し、第二ドリブンギヤ１５２が出力軸８２に接続され、自動変速機８において２速が形成される。

第二接続機構１６２は、第三ドライブギヤ１４３又は第四ドライブギヤ１４４を選択して、入力軸８１に相対回転不能に接続するものである。第二接続機構１６２は、第二ハブ１６２ａ、第三係合部材１６２ｂ、第四係合部材１６２ｃ、第二スリーブ１６２ｄ、及び第二シフトアクチュエータ１６２ｅを有している。第二ハブ１６２ａは、第三ドライブギヤ１４３と第四ドライブギヤ１４４との間において、入力軸８１に固定されている。第三係合部材１６２ｂは、第二ハブ１６２ａに隣接して、第三ドライブギヤ１４３に固定されている。第四係合部材１６２ｃは、第二ハブ１６２ａに隣接して、第四ドライブギヤ１４４に固定されている。第二スリーブ１６２ｄは、第二ハブ１６２ａとスプライン嵌合していて、第三係合部材１６２ｂ及び第四係合部材１６２ｃのいずれかと選択的に係合し、第三係合部材１６２ｂ及び第四係合部材１６２ｃの両方と係合しない。

第二シフトアクチュエータ１６２ｅは、制御部１０の指令に基づいて、第二スリーブ１６２ｄを、第二ニュートラルＮ２、第三シフトポジションＳＰ３、及び第四シフトポジションＳＰ４のいずれかの位置に移動させる。第二スリーブ１６２ｄが第二ニュートラルＮ２に位置している状態では、第二ハブ１６２ａは、第三係合部材１６２ｂ及び第四係合部材１６２ｃのいずれにも係合しておらず、第三ドライブギヤ１４３及び第四ドライブギヤ１４４は、入力軸８１から切断されている。第二スリーブ１６２ｄが第三シフトポジションＳＰ３に位置している状態では、第二ハブ１６２ａは第三係合部材１６２ｂに係合し、第三ドライブギヤ１４３が入力軸８１に接続され、自動変速機８において３速が形成される。第二スリーブ１６２ｄが第四シフトポジションＳＰ４に位置している状態では、第二ハブ１６２ａは第四係合部材１６２ｃに係合し、第四ドライブギヤ１４４が入力軸８１に接続され、自動変速機８において４速が形成される。

第三接続機構１６３は、第五ドライブギヤ１４５を入力軸８１に相対回転不能に接続し、或いは、第五ドライブギヤ１４５を入力軸８１から切断するものである。第三接続機構１６３は、第三ハブ１６３ａ、第五係合部材１６３ｂ、第三スリーブ１６３ｄ、及び第三シフトアクチュエータ１６３ｅを有している。第三ハブ１６３ａは、第五ドライブギヤ１４５に隣接して、入力軸８１に固定されている。第五係合部材１６３ｂは、第三ハブ１６３ａに隣接して、第五ドライブギヤ１４５に固定されている。第三スリーブ１６３ｄは、第三ハブ１６３ａとスプライン嵌合していて、第五係合部材１６３ｂと係合し、又は第五係合部材１６３ｂと係合ししない。

第三シフトアクチュエータ１６３ｅは、制御部１０の指令に基づいて、第三スリーブ１６３ｄを、第三ニュートラルＮ３及び第五シフトポジションＳＰ５のいずれかの位置に移動させる。第三スリーブ１６３ｄが第三ニュートラルＮ３に位置している状態では、第三ハブ１６３ａは、第五係合部材１６３ｂと係合しておらず、第五ドライブギヤ１４５は、入力軸８１から切断されている。第三スリーブ１６３ｄが第五シフトポジションＳＰ５に位置している状態では、第三ハブ１６３ａは第五係合部材１６３ｂに係合し、第五ドライブギヤ１４５が入力軸８１接続され、自動変速機８において５速が形成される。

各シフトアクチュエータ１６１ｅ〜１６３ｅには、各シフトアクチュエータ１６１ｅ〜１６３ｅのストロークを検出するストロークセンサ（不図示）が設けられている。そして、ストロークセンサによって検出された各シフトアクチュエータ１６１ｅ〜１６３ｅのストロークは、制御部１０に出力される。

入力軸８１に隣接する位置には、入力軸８１の回転速度（以下、入力軸回転速度Ｎｉ（入力側回転速度）と略す）を検出する入力軸回転速度センサ８３が設けられている。入力軸回転速度センサ８３によって検出された入力軸回転速度Ｎｉは、制御部１０に出力される。出力軸８２に隣接する位置には、出力軸８２の回転速度（以下、出力軸回転速度Ｎｏ（出力側回転速度）と略す）を検出する出力軸回転速度センサ８４が設けられている。出力軸回転速度センサ８４によって検出された出力軸回転速度Ｎｏは、制御部１０に出力される。

モータジェネレータ９は、出力軸８２と並列に設けられている。モータジェネレータ９は、回転可能に設けられたロータと、ロータの外周側に設けられたステータを有している。モータジェネレータ９は、駆動輪１８Ｌ、１８Ｒに駆動力を出力するとともに、車両Ｖの減速時に発電して車両Ｖに回生制動力を付与する。モータジェネレータ９のロータは、出力軸８２に回転連結されている。このような構成によって、モータジェネレータ９のロータは、駆動輪１８Ｌ、１８Ｒに回転連結されている。ロータの回転速度、つまり、モータジェネレータ９の回転速度（以下、モータ回転速度Ｎｍと略す）を検出し、その検出結果を制御部１０に出力するモータジェネレータ回転速度センサ９１が設けられている。

バッテリ１６は、電力を蓄電する二次電池であり、インバータ装置１５を介して、モータジェネレータ９に電力を供給する。インバータ装置１５は、制御部１０からの指令に基づいて、バッテリ１６から供給された電力の電圧を昇圧してモータジェネレータ９に供給する。また、インバータ装置１５は、制御部１０からの指令に基づいて、モータジェネレータ９において発電された電力の電圧を降圧して、バッテリ１６に充電する。

アクセルペダル３１は、車両Ｖの運転室に設けられている。アクセルセンサ３２は、アクセルペダル３１の操作量であるアクセル開度Ａｃを検出し、その検出結果を制御部１０に出力するセンサである。

制御部１０は、ハイブリッド車両用駆動装置１を制御するものである。制御部１０は、出力軸回転速度センサ８４からの検出結果に基づいて車速ｖを演算する。制御部１０は、演算した車速ｖ及びアクセルセンサ３２によって検出されたアクセル開度Ａｃに基づいて、自動変速機８の要求変速段を演算する。そして、制御部１０は、接続機構１６１〜１６３に指令を出力して、自動変速機８の変速段を要求変速段に変更する変速を実行する。

制御部１０は、アクセル開度Ａｃに基づいて、「要求駆動力」を演算する。制御部１０は、バッテリ１６の残量、車速ｖ、及び自動変速機８の変速段の情報等に基づいて、「要求モータトルク」を演算する。

制御部１０は、「要求駆動力」、「要求モータトルク」、及び自動変速機８の変速段等の情報に基づいて「要求エンジントルク」を演算する。制御部１０は「要求エンジントルク」に基づいて、スロットルバルブ２２の開度及び燃料供給装置２３の燃料供給量を制御し（以下、単にエンジン２を制御すると略す）、エンジン２が出力するエンジントルクＴｅが「要求エンジントルク」となるように制御する。制御部１０は、インバータ装置１５を制御することで、モータジェネレータ９が出力するモータトルクＴｍが「要求モータトルク」となるように制御する。

（変速制御の概要）
以下に、図３に示すタイムチャートを用いて、自動変速機８の変速時に実行される「変速制御」の概要について説明する。「変速制御」の実行が開始されると、自動変速機８がいずれの変速段が形成されていないニュートラルにされる（図３のＴ２）。次に、エンジン２によって、入力軸回転速度Ｎｉが同期回転速度Ｎｓにされる（図３のＴ２〜Ｔ３）。同期回転速度Ｎｓとは、自動変速機８において次の変速段（要求変速段）が形成された場合に、次の変速段を形成するための接続機構１６１〜１６３のスリーブ１６１ｄ〜１６３ｄと係合部材１６１ｂ〜１６３ｂ、１６１ｃ、１６２ｃの回転速度が同期するような入力軸８１の回転速度である。言い換えると、同期回転速度Ｎｓは、要求変速段を形成するための接続機構１６１〜１６３が接続させるギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）とこのギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）が設けられている入力軸８１又は出力軸８２とが同期するような入力軸８１の回転速度である。

次に、クラッチ５が切断される（図３のＴ４）。そして、モータジェネレータ９によって、出力軸８２の回転加速度（以下、出力軸回転加速度αｏと略す）が、入力軸８１の回転加速度（以下、入力軸回転加速度αｉと略す）と一致するように制御される（図３のＴ４〜Ｔ５）。これにより、入力軸回転速度Ｎｉの同期回転速度Ｎｓからの乖離が防止される。そして、接続機構１６１〜１６３によって、自動変速機８の変速段が要求変速段に変速される（図３のＴ５）。

このように、入力軸回転速度Ｎｉの同期回転速度Ｎｓからの乖離が防止されている状態で、接続機構１６１〜１６３によって、自動変速機８の変速段を要求変速段に変速されるので、接続機構１６１〜１６３によってギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）と、このギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）が設けられている入力軸８１又は出力軸８２とを確実に接続させることができる。

（変速制御）
以下に、図４に示すフローチャートを用いて、「変速制御」について説明する。
車両ＶのイグニッションがＯＮにされると、プログラムはステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１において、制御部１０は、要求変速段が変更されたと判断した場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ、図３のＴ１）、プログラムをステップＳ１２に進める。一方で、制御部１０は、要求変速段が変更されていないと判断した場合には（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１１の処理を繰り返す。

ステップＳ１２において、制御部１０は、エンジン２に指令を出力して、エンジン２が出力するエンジントルクＴｅを、現在のエンジントルクＴｅよりも低い目標エンジントルクＴｅｔに徐々に低下させる制御を開始する（図３のＴ１〜Ｔ２）。これと同時に、制御部１０は、インバータ装置１５に指令を出力して、モータジェネレータ９が出力するモータトルクＴｍを徐々に増加させる制御を開始する（図３のＴ１〜Ｔ２）。この際に、モータトルクＴｍの増加量は、エンジントルクＴｅの低下に伴い、車両Ｖが減速しない値である。つまり、モータトルクＴｍの増加量は、エンジントルクＴｅの低下量にエンジン２から駆動輪１８Ｌ、１８Ｒまでの変速比を乗算した値に、モータジェネレータ１２から駆動輪１８Ｌ、１８Ｒまでの変速比を除算した値である。ステップＳ１２の処理によって、エンジントルクＴｅの低下に伴う駆動輪１８Ｌ、１８Ｒに伝達される駆動力の低下量が、モータトルクＴｍの増加によって補完されるので、車両Ｖの減速が防止される。

ステップＳ１３において、制御部１０（ニュートラル形成部）は、シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ５のいずれかが形成されている（変速段を形成している）接続機構１６１〜１６３のシフトアクチュエータ１６１ｅ〜１６３ｅに指令を出力して、シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ５のいずれかが形成されている接続機構１６１〜１６３をニュートラルＮ１〜Ｎ３にして、自動変速機８をニュートラルにする制御を開始する。

ステップＳ１４において、制御部１０が、自動変速機８がニュートラルであると判断した場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ１５に進める。一方で、制御部１０が、自動変速機８がニュートラルでないと判断した場合には（ステップＳ１４：ＮＯ）、プログラムをステップＳ１２に戻す。

ステップＳ１２において、エンジントルクＴｅが低下されつつ、モータトルクＴｍが増加されるので、シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ５のいずれかが形成されている接続機構１６１〜１６３において、係合部材１６１ｂ〜１６３ｂ、１６１ｃ、１６２ｃ及びハブ１６１ａ〜１６３ａからスリーブ１６１ｄ〜１６３ｄに付与される回転方向の力が低下するので、スリーブ１６１ｄ〜１６３ｄが摺動可能となる。このため、クラッチ５が接続されたままの状態で、シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ５のいずれかが形成されている接続機構１６１〜１６３をニュートラルＮ１〜Ｎ３にすることができる。

ステップＳ１５において、制御部１０（同期制御部）は、入力軸回転速度センサ８３によって検出された入力軸回転速度Ｎｉ、出力軸回転速度センサ８４によって検出された出力軸回転速度Ｎｏ、及びエンジン回転速度センサ２５によって検出されたエンジン回転速度Ｎｅに基づいて、入力軸回転速度Ｎｉが同期回転速度Ｎｓとなるように、エンジン２を制御する同期制御を実行する。要求変速段が変速される前の変速段よりも高く、アップシフトが実行される場合には、同期回転速度Ｎｓは現在の入力軸回転速度Ｎｉよりも遅いので、エンジン回転速度Ｎｅが低下されて、入力軸回転速度Ｎｉが低下される。一方で、要求変速段が変速される前の変速段よりも低く、ダウンシフトが実行される場合には、同期回転速度Ｎｓは現在の入力軸回転速度Ｎｉよりも速いので、エンジン回転速度Ｎｅが上昇されて、入力軸回転速度Ｎｉが上昇される。

ステップＳ１６において、制御部１０は、クラッチアクチュエータ５３に指令を出力して、クラッチ５が伝達するクラッチトルクＴｃを目標クラッチトルクＴｃｔに低下させる。目標クラッチトルクＴｃｔは、クラッチ５が伝達可能な最大のクラッチトルクＴｃに比べて小さいトルクであり、自動変速機８がニュートラルである状態において、エンジン２によって、入力軸回転速度Ｎｉを変更可能な程度に小さいトルクである。

ステップＳ１７において、制御部１０は、入力軸回転速度センサ８３によって検出された入力軸回転速度Ｎｉ、及び出力軸回転速度センサ８４によって検出された出力軸回転速度Ｎｏに基づいて、入力軸回転速度Ｎｉと同期回転速度Ｎｓとの回転速度差が規定回転速度Ｎｐ（例えば数１０〜数１００ｒ．ｐ．ｍ．）の範囲内になった判断した場合には（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、プログラムをステップＳ２１に進める。一方で、制御部１０は、入力軸回転速度Ｎｉと同期回転速度Ｎｓとの回転速度差が規定回転速度Ｎｐよりも大きいと判断した場合には（ステップＳ１７：ＮＯ）、プログラムをステップＳ１５に戻す。

ステップＳ１７において、ＹＥＳと判断された時には、入力軸回転速度Ｎｉは、同期回転速度Ｎｓと完全に一致しておらず、入力軸回転速度Ｎｉは、概ね同期回転速度Ｎｓに規定回転速度Ｎｐを加算又は減算した回転速度となっている。規定回転速度Ｎｐは、次の変速段を形成される際に、遊転ギヤである第一ドリブンギヤ１５１、１５２、第三ドライブギヤ１４３〜第五ドライブギヤ１４５のいずれかが、これらのギヤが設けられている入力軸８１又は出力軸８２に接続可能な回転速度である。

ステップＳ２１において、制御部１０は、クラッチアクチュエータ５３に指令を出力して、クラッチ５を切断する。

ステップＳ２２において、制御部１０は、クラッチ５が切断したと判断した場合には（ステップＳ２２：ＹＥＳ、図３のＴ４）、プログラムをステップＳ３１に進める。一方で、制御部１０は、クラッチ５が切断していないと判断した場合には（ステップＳ２２：ＮＯ）、プログラムをステップＳ２１に戻す。

なお、クラッチ５が切断されると、入力軸８１及び入力軸８１に回転連結している部材の回転抵抗によって、入力軸回転速度Ｎｉは低下する。しかし、入力軸８１が回転連結している出力部材５２等の慣性モーメントによって、入力軸回転速度Ｎｉは急激に低下せず、徐々に低下する。

ステップＳ３１において、制御部１０（回転加速度制御部）は、入力軸回転速度センサ８３によって検出された入力軸回転速度Ｎｉ、出力軸回転速度センサ８４によって検出された出力軸回転速度Ｎｏ、及びモータジェネレータ回転速度センサ９１によって検出されたモータ回転速度Ｎｍに基づいて、インバータ装置１５に指令を出力して、出力軸回転加速度αｏが入力軸回転加速度αｉに一致するように、モータジェネレータ９を制御する回転加速度制御を実行する。このステップＳ３１の処理によって、入力軸回転速度Ｎｉと同期回転速度Ｎｓとの回転速度差が概ね規定回転速度Ｎｐに維持される。

ステップＳ３２において、制御部１０（変速段形成部）は、複数の接続機構１６１〜１６３のうち要求変速段を形成するための接続機構１６１〜１６３を作動させて、要求変速段を形成するためのギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）をギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）が設けられている入力軸８１又は出力軸８２に接続させて、自動変速機８の変速段が要求変速段となるように変速段を形成する。

ステップＳ３４において、制御部１０は、自動変速機８において、変速段が形成されたと判断した場合には（ステップＳ３４：ＹＥＳ、図３のＴ５）、プログラムをステップＳ３５に進める。一方で、制御部１０は、自動変速機８において、変速段が形成されていないと判断した場合には（ステップＳ３４：ＮＯ）、プログラムをステップＳ３１に戻す。

ステップＳ３５において、制御部１０は、ステップＳ３１において開始させた、出力軸回転加速度αｏを入力軸回転加速度αｉに一致させる制御を終了させる。そして、制御部１０は、インバータ装置１５に指令を出力して、モータジェネレータ９が出力するモータトルクＴｍが「要求モータトルク」となるように、モータジェネレータ９を制御する。

ステップＳ３６において、制御部１０は、クラッチアクチュエータ５３に指令を出力して、クラッチ５を接続させる。そして、制御部１０は、エンジン２が出力するエンジントルクＴｅが「要求エンジントルク」となるように、エンジン２を制御する。ステップＳ３６が終了すると、プログラムはステップＳ１１に戻る。

（本実施形態の効果）
以上の説明から明らかなように、制御部１０（同期制御部）は、エンジン２によって、入力軸回転速度Ｎｉを、要求変速段を形成するための接続機構１６１〜１６３が接続させるギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）と、このギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）が設けられている入力軸８１又は出力軸８２とが同期するような入力軸８１の回転速度である同期回転速度Ｎｓに制御する（図３のＴ２〜Ｔ３、図４のステップＳ１５）。そして、制御部１０（回転加速度制御部）は、モータジェネレータ９によって、出力軸回転加速度αｏを入力軸回転加速度αｉに一致させる（図３のＴ４〜Ｔ５、図４のステップＳ３１）。これにより、入力軸回転速度Ｎｉの同期回転速度Ｎｓからの乖離が防止される（図３のＴ４〜Ｔ５）。そして、制御部１０（変速段形成部）は、複数の接続機構１６１〜１６３のうち要求変速段を形成するための接続機構１６１〜１６３を作動させて、要求変速段を形成するためのギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）をギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）が設けられている入力軸８１又は出力軸８２に接続させて、自動変速機８において変速段を要求変速段にする（図３のＴ５、図４のステップＳ３２）。これにより、入力軸回転速度Ｎｉの同期回転速度Ｎｓからの乖離が防止されている状態（図３のＴ４〜Ｔ５）で、接続機構１６１〜１６３によって、ギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）とこのギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）が設けられている入力軸８１又は出力軸８２とが接続される。このため、接続機構１６１〜１６３によってギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）とこのギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）が設けられている入力軸８１又は出力軸８２とを確実に接続させることができる。

また、入力軸回転速度Ｎｉを同期回転速度Ｎｓに一致させて、自動変速機８において要求変速段が形成されるのでは無く、入力軸回転速度Ｎｉと同期回転速度Ｎｓとの回転速度差が規定回転速度Ｎｐ（例えば数１０〜数１００ｒ．ｐ．ｍ．）の範囲内になった後に、出力軸回転加速度αｏを入力軸回転加速度αｉに一致させて、自動変速機８において要求変速段が形成される。これにより、入力軸回転速度Ｎｉと同期回転速度Ｎｓとの回転速度差が概ね規定回転速度Ｎｐに維持された状態で、接続機構１６１〜１６３によって、ギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）とこのギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）が設けられている入力軸８１又は出力軸８２とが接続される。これにより、入力軸回転速度Ｎｉと同期回転速度Ｎｓが一致して、接続機構１６１〜１６３のスリーブ１６１ｄ〜１６３ｄと係合部材１６１ｂ〜１６３ｂ、１６１ｃ、１６２とが係合しない回転位置に位置され続けることが防止される。このため、接続機構１６１〜１６３によって、ギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）とこのギヤ１４３〜１４５、１５１、１５２（遊転ギヤ）が設けられている入力軸８１又は出力軸８２とを確実に接続させることができる。

同期制御の実行中においては（図３のＴ２〜Ｔ３、図４のＳ１５）、ステップＳ１４において、自動変速機８はニュートラルにされている。このため、エンジン２によって入力軸回転速度Ｎｉを変化させるためのクラッチトルクＴｃは小さくてよい。そこで、制御部１０（同期制御部）は、同期制御の実行中において（図３のＴ２〜Ｔ３、図４のＳ１５）、クラッチ５が伝達するクラッチトルクＴｃを低下させる。これにより、同期制御が終了（図３のＴ３、図４のステップＳ１７でＹＥＳと判断）した後に、クラッチ５を切断する時間を短縮することができる。このため、自動変速機８における変速時間を短縮することができる。

自動変速機８がニュートラルにされた後の同期制御では、クラッチ５においてクラッチトルクＴｃが発生していなければ、エンジン２によって入力軸回転速度Ｎｉを変化させることができない。もし仮に、自動変速機８をニュートラルにするために、クラッチ５を切断すると、同期制御において、クラッチ５においてクラッチトルクＴｃを発生させるために、切断されているクラッチ５を接続させる必要がある。本実施形態では、制御部１０（ニュートラル形成部）は、自動変速機８をニュートラルにする際に、エンジン２が出力するエンジントルクＴｅを徐々に低下させるとともに、モータジェネレータ９が出力するモータトルクＴｍを徐々に増加させる（図３のＴ１〜Ｔ２、図４のステップＳ１２）。これにより、シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ５のいずれかが形成されている接続機構１６１〜１６３において、係合部材１６１ｂ〜１６３ｂ、１６１ｃ、１６２ｃ及びハブ１６１ａ〜１６３ａからスリーブ１６１ｄ〜１６３ｄに付与される回転方向の力が低下するので、スリーブ１６１ｄ〜１６３ｄが摺動可能となる。このため、クラッチ５が接続したままの状態で、シフトポジションＳＰ１〜ＳＰ５のいずれかが形成されている接続機構１６１〜１６３をニュートラルＮ１〜Ｎ３にすることができる。よって、自動変速機８をニュートラルにするために、クラッチ５を切断する必要が無く、また、同期制御においてクラッチ５を接続する必要が無いので、自動変速機８における変速時間を短縮することができる。また、エンジントルクＴｅの低下に伴う駆動輪１８Ｌ、１８Ｒに伝達される駆動力の低下量が、モータトルクＴｍの増加によって補完されるので、車両Ｖの減速が防止される。

（別の実施形態）
以上の説明では、第一接続機構１６１〜第三接続機構１６３は、ドグクラッチである。しかし、第一接続機構１６１〜第三接続機構１６３は、シンクロナイザー機構であっても差し支え無い。この実施形態の場合に、「変速制御」が実行されると、シンクロナイザー機構によって連結する部材の回転数差が小さい状態で、上記部材が連結されるので、シンクロナイザー機構の摩擦材が保護される。

以上説明した実施形態では、入力軸回転速度センサ８３は、入力軸８１の回転速度を検出している。しかし、入力軸回転速度センサ８３が、入力軸８１と回転連結されている部材の回転速度である入力側回転速度を検出し、制御部１０がこの入力側回転速度に基づいて、入力軸回転速度Ｎｉを演算する実施形態であっても差し支え無い。

以上説明した実施形態では、出力軸回転速度センサ８４は、出力軸８２の回転速度を検出している。しかし、出力軸回転速度センサ８４が、出力軸８２と回転連結されている部材の回転速度である出力側回転速度を検出し、制御部１０がこの出力側回転速度に基づいて、出力軸回転速度Ｎｏを演算する実施形態であっても差し支え無い。

モータジェネレータ９が、入力軸８１に係脱可能に連結される実施形態であっても差し支え無い。また、第二モータジェネレータが、入力軸８１に係脱可能に連結される実施形態であっても差し支え無い。

２…エンジン、５…クラッチ、８…自動変速機、９…モータジェネレータ、１０…制御部（ニュートラル形成部、同期制御部、クラッチ切断部、回転加速度制御部、変速段形成部）、１８Ｌ、１８Ｒ…駆動輪、５１…入力部材、５２…出力部材、８１…入力軸、８２…出力軸、８３…入力軸回転速度センサ（入力側回転速度検出部）、８４…出力軸回転速度センサ（出力側回転速度検出部）、１４１…第一ドライブギヤ（固定ギヤ）、１４２…第二ドライブギヤ（固定ギヤ）、１４３…第三ドライブギヤ（遊転ギヤ）、１４４…第四ドライブギヤ（遊転ギヤ）、１４５…第五ドライブギヤ（遊転ギヤ）、１５１…第一ドリブンギヤ（遊転ギヤ）、１５２…第二ドリブンギヤ（遊転ギヤ）、１５３…第三ドリブンギヤ（固定ギヤ）、１５４…第四ドリブンギヤ（固定ギヤ）、１５５…第一ドリブンギヤ（固定ギヤ）、１６１…第一接続機構、１６２…第二接続機構、１６３…第三接続機構

Claims

エンジンが接続される入力部材と、出力部材とを備え、前記入力部材と前記出力部材との間を断接するクラッチと、
前記出力部材に接続された入力軸と、車両の駆動輪に回転連結された出力軸と、前記入力軸又は前記出力軸の一方に固定された複数の固定ギヤと、前記複数の固定ギヤとそれぞれ噛み合い前記入力軸又は前記出力軸の他方に遊転可能に設けられた複数の遊転ギヤと、前記遊転ギヤと前記遊転ギヤが設けられている前記入力軸又は前記出力軸とを断接する複数の接続機構と、を備え、前記複数の接続機構の作動によって、前記入力軸の回転速度を前記出力軸の回転速度で除した変速比がそれぞれ異なる複数の変速段を選択的に切り替える自動変速機と、
前記駆動輪に回転連結されたモータジェネレータと、
前記入力軸又は前記入力軸と回転連結されている部材の回転速度である入力側回転速度を検出する入力側回転速度検出部と、
前記出力軸又は前記出力軸と回転連結されている部材の回転速度である出力側回転速度を検出する出力側回転速度検出部と、
前記自動変速機において前記変速段が要求変速段に変更される変速実行中において、前記複数の接続機構のうち前記変速段を形成している前記接続機構に指令を出力して、前記接続機構によって接続されている前記遊転ギヤと前記遊転ギヤが設けられている前記入力軸又は前記出力軸とを切断させて、前記自動変速機を前記変速段が形成されていないニュートラルにするニュートラル形成部と、
前記変速実行中において、前記ニュートラル形成部によって前記自動変速機において前記ニュートラルが形成された場合に、前記クラッチが接続している状態で、前記入力側回転速度検出部によって検出された前記入力側回転速度及び前記出力側回転速度検出部によって検出された前記出力側回転速度に基づいて、前記入力軸の回転速度が、前記要求変速段を形成するための前記接続機構が接続させる前記遊転ギヤと前記遊転ギヤが設けられている前記入力軸又は前記出力軸とが同期するような前記入力軸の回転速度である同期回転速度となるように、前記エンジンを制御する同期制御を実行する同期制御部と、
前記変速実行中において、前記同期制御部によって前記入力軸の回転速度と前記同期回転速度との回転速度差が規定回転速度の範囲内となった場合に、前記クラッチを切断するクラッチ切断部と、
前記変速実行中において、前記クラッチ切断部によって前記クラッチが切断された場合に、前記入力側回転速度検出部によって検出された前記入力側回転速度及び前記出力側回転速度検出部によって検出された前記出力側回転速度に基づいて、前記出力軸の回転加速度が前記入力軸の回転加速度に一致するように、前記モータジェネレータを制御する回転加速度制御を実行する回転加速度制御部と、
前記変速実行中において、前記回転加速度制御部によって前記回転加速度制御が実行されている間に、前記複数の接続機構のうち前記要求変速段を形成するための前記接続機構を作動させて、前記要求変速段を形成するための前記遊転ギヤを前記遊転ギヤが設けられている前記入力軸又は前記出力軸に接続させて、前記自動変速機において前記要求変速段を形成する変速段形成部と、を有するハイブリッド車両用駆動装置。
前記同期制御部は、前記同期制御の実行中において、前記クラッチが伝達するクラッチトルクを低下させる請求項１に記載のハイブリッド車両用駆動装置。
前記ニュートラル形成部は、前記自動変速を前記ニュートラルにする際に、前記エンジンが出力するエンジントルクを徐々に低下させるとともに、前記モータジェネレータが出力するモータトルクを徐々に増加させる請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両用駆動装置。