JP6958634B2 - Clutch control device - Google Patents
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Description
本発明は、少なくとも一つの回転電機からの動力が伝達される第一軸と出力側の第二軸との間に介装された噛み合いクラッチ(いわゆるドグクラッチ)を備えた車両のクラッチ制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle clutch control device including a meshing clutch (so-called dog clutch) interposed between a first shaft to which power from at least one rotary electric machine is transmitted and a second shaft on the output side.
従来、車両の変速時や動力源の切り換え時に用いられるクラッチとして、シンクロ機構を持たないドグクラッチが採用されることがある。このドグクラッチは、シャフトに固定されたハブと、ハブに対して相対回転不能であって軸方向に摺動自在に結合された環状のスリーブと、スリーブをスライド移動させるアクチュエータとを有し、スリーブの歯が隣接する被係合ギヤ(いわゆるドグギヤ)の歯と噛み合うことで係合する。 Conventionally, a dog clutch having no synchronization mechanism may be adopted as a clutch used when shifting a vehicle or switching a power source. This dog clutch has a hub fixed to a shaft, an annular sleeve that is non-rotatable relative to the hub and is slidably coupled in the axial direction, and an actuator that slides the sleeve. The teeth engage by engaging with the teeth of the adjacent engaged gear (so-called dog gear).
シンクロ機構のないドグクラッチは、オイルポンプが不要であることや車両搭載性が良いなどのメリットがある一方で、クラッチ係合時の振動や騒音を抑制するために、回転を同期させる必要がある。これに対し、例えば特許文献1では、トルク変化又は車速変化に応じた補正制御を同期制御に加えることで、車両速度が変化してもドグクラッチの接続(係合)を速やかに達成できるとされている。
A dog clutch without a synchro mechanism has merits such as no need for an oil pump and good vehicle mountability, but it is necessary to synchronize the rotation in order to suppress vibration and noise when the clutch is engaged. On the other hand, in
しかしながら、シンクロ機構を持たないドグクラッチは、回転を同期させたとしても、スリーブの歯とドグギヤの歯とが衝突する、いわゆるギヤブロックが生じることがある。これらの歯が噛み合わないままスリーブを係合させる方向にスライド移動させると、振動や騒音の原因になるほか、スリーブの歯とドグギヤの歯とにダメージを与えかねない。 However, in a dog clutch having no synchronization mechanism, a so-called gear block may occur in which the teeth of the sleeve and the teeth of the dog gear collide with each other even if the rotations are synchronized. If these teeth are slid in the direction of engaging the sleeve without engaging, it may cause vibration and noise, and may damage the teeth of the sleeve and the teeth of the dog gear.
本件のクラッチ制御装置は、このような課題に鑑み案出されたもので、ギヤブロックによるドグクラッチの損傷を抑制することを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。 The clutch control device of this case was devised in view of such a problem, and one of the purposes is to suppress damage to the dog clutch due to the gear block. Not limited to this purpose, it is also an action and effect derived by each configuration shown in the embodiment for carrying out the invention described later, and it is also for another purpose of this case to exert an action and effect that cannot be obtained by the conventional technique. be.
(1)ここで開示するクラッチ制御装置は、少なくとも一つの回転電機と同期して回転することで動力が伝達される第一軸と前記第一軸の動力が伝達される第二軸との動力伝達を断接する噛み合いクラッチを備えた車両のクラッチ制御装置であって、前記噛み合いクラッチには、前記第一軸及び前記第二軸の一方に対して同期回転しかつ軸方向へ移動可能に設けられたスリーブと、前記第一軸及び前記第二軸の他方に対して相対回転可能に設けられた被係合ギヤと、が設けられ、前記クラッチ制御装置は、前記噛み合いクラッチが断状態での前記車両の走行中に、前記スリーブの回転と前記被係合ギヤの回転とを合わせるように前記回転電機を制御し、前記噛み合いクラッチが係合された際に前記回転電機の制御を終了する回転制御部と、前記回転制御部による制御中に、前記スリーブを前記被係合ギヤに係合させるよう第一方向に移動させるスリーブ制御部と、前記スリーブの移動量を検出する移動検出部と、前記移動量が予め設定された所定量未満である場合に、前記スリーブと前記被係合ギヤとが噛み合わずに衝突するギヤブロックが生じたと判定する判定部と、を備え、前記スリーブ制御部は、前記判定部により前記ギヤブロックが生じたと判定された場合に、前記スリーブを前記第一方向とは逆の第二方向に移動させたのち、前記スリーブを再び前記第一方向に移動させ、前記回転制御部は、前記スリーブ制御部により前記スリーブが前記第二方向に移動した場合に、前記スリーブの回転数と前記被係合ギヤの回転数との差が大きくなるよう前記回転電機を制御したのち、再び前記スリーブの回転と前記被係合ギヤの回転とを合わせるように前記回転電機を制御する。 ( 1) The clutch control device disclosed here is the power of a first shaft to which power is transmitted by rotating in synchronization with at least one rotary electric machine and a second shaft to which power of the first shaft is transmitted. A vehicle clutch control device provided with a meshing clutch that engages and disengages transmission. The meshing clutch is provided so as to rotate synchronously with respect to one of the first shaft and the second shaft and to move in the axial direction. The sleeve and the engaged gear provided so as to be rotatable relative to the first shaft and the other of the second shaft are provided, and the clutch control device is the clutch control device in which the meshing clutch is disengaged. Rotation control that controls the rotary electric machine so as to match the rotation of the sleeve with the rotation of the engaged gear while the vehicle is running, and terminates the control of the rotary electric machine when the meshing clutch is engaged. The unit, the sleeve control unit that moves the sleeve in the first direction so as to engage the sleeve with the engaged gear during control by the rotation control unit, the movement detection unit that detects the movement amount of the sleeve, and the above. The sleeve control unit includes a determination unit that determines that a gear block has occurred in which the sleeve and the engaged gear collide with each other when the movement amount is less than a preset predetermined amount. When the determination unit determines that the gear block has been generated, the sleeve is moved in a second direction opposite to the first direction, and then the sleeve is moved again in the first direction to rotate the sleeve. The control unit controls the rotary electric machine so that when the sleeve is moved in the second direction by the sleeve control unit, the difference between the rotation speed of the sleeve and the rotation speed of the engaged gear becomes large. , The rotating electric machine is controlled so as to match the rotation of the sleeve with the rotation of the engaged gear again.
(2)また、クラッチ制御装置は、少なくとも一つの回転電機と同期して回転することで動力が伝達される第一軸と前記第一軸の動力が伝達される第二軸との動力伝達を断接する噛み合いクラッチを備えた車両のクラッチ制御装置であって、前記噛み合いクラッチには、前記第一軸及び前記第二軸の一方に対して同期回転しかつ軸方向へ移動可能に設けられたスリーブと、前記第一軸及び前記第二軸の他方に対して相対回転可能に設けられた被係合ギヤと、が設けられ、前記クラッチ制御装置は、前記噛み合いクラッチが断状態での前記車両の走行中に、前記スリーブの回転と前記被係合ギヤの回転とを合わせるように前記回転電機を制御し、前記噛み合いクラッチが係合された際に前記回転電機の制御を終了する回転制御部と、前記回転制御部による制御中に、前記スリーブを前記被係合ギヤに係合させるよう第一方向に移動させるスリーブ制御部と、前記スリーブの移動量を検出する移動検出部と、前記移動量が予め設定された所定量未満である場合に、前記スリーブと前記被係合ギヤとが噛み合わずに衝突するギヤブロックが生じたと判定する判定部と、を備え、前記車両には、アクセル開度を検出するアクセル開度検出部が設けられ、前記回転制御部は、前記アクセル開度が所定開度未満であれば、前記スリーブの回転と前記被係合ギヤの回転とを同期させることで前記合わせる制御を実行し、前記アクセル開度が前記所定開度以上であれば、前記スリーブの回転数と前記被係合ギヤの回転数との差が所定の回転数範囲内に収まるように前記回転電機を制御することで前記合わせる制御を実行し、前記回転制御部は、車速が高いほど前記回転数範囲を広く設定する。
(3)また、クラッチ制御装置は、少なくとも一つの回転電機と同期して回転することで動力が伝達される第一軸と前記第一軸の動力が伝達される第二軸との動力伝達を断接する噛み合いクラッチを備えた車両のクラッチ制御装置であって、前記噛み合いクラッチには、前記第一軸及び前記第二軸の一方に対して同期回転しかつ軸方向へ移動可能に設けられたスリーブと、前記第一軸及び前記第二軸の他方に対して相対回転可能に設けられた被係合ギヤと、が設けられ、前記クラッチ制御装置は、前記噛み合いクラッチが断状態での前記車両の走行中に、前記スリーブの回転と前記被係合ギヤの回転とを合わせるように前記回転電機を制御し、前記噛み合いクラッチが係合された際に前記回転電機の制御を終了する回転制御部と、前記回転制御部による制御中に、前記スリーブを前記被係合ギヤに係合させるよう第一方向に移動させるスリーブ制御部と、前記スリーブの移動量を検出する移動検出部と、前記移動量が予め設定された所定量未満である場合に、前記スリーブと前記被係合ギヤとが噛み合わずに衝突するギヤブロックが生じたと判定する判定部と、を備え、アクセル開速度を取得する取得部と、アクセル操作に基づいて前記車両の駆動源を制御する駆動制御部と、を備え、前記駆動制御部は、前記スリーブ制御部による制御中に前記アクセル開速度が所定値以上であれば、前記スリーブと前記被係合ギヤとが噛み合うまで前記駆動源の制御を待機する。
( 2 ) Further, the clutch control device transmits power between the first shaft to which power is transmitted by rotating in synchronization with at least one rotary electric machine and the second shaft to which power is transmitted from the first shaft. A vehicle clutch control device provided with a meshing clutch that engages and disengages, and the meshing clutch is provided with a sleeve that is synchronously rotated with respect to one of the first shaft and the second shaft and is movable in the axial direction. And an engaged gear provided so as to be rotatable relative to the first shaft and the other of the second shaft, and the clutch control device is a state of the vehicle in which the meshing clutch is disengaged. A rotation control unit that controls the rotary electric machine so as to match the rotation of the sleeve with the rotation of the engaged gear during traveling, and ends the control of the rotary electric machine when the meshing clutch is engaged. , A sleeve control unit that moves the sleeve in the first direction so as to engage the engaged gear during control by the rotation control unit, a movement detection unit that detects the movement amount of the sleeve, and the movement amount. The vehicle is provided with an accelerator opening degree, which is provided with a determination unit for determining that a gear block is generated in which the sleeve and the engaged gear collide with each other when the amount is less than a preset predetermined amount. An accelerator opening degree detecting unit for detecting the above is provided, and if the accelerator opening degree is less than a predetermined opening degree, the rotation control unit synchronizes the rotation of the sleeve with the rotation of the engaged gear. If the accelerator opening is equal to or greater than the predetermined opening, the rotation is performed so that the difference between the rotation speed of the sleeve and the rotation speed of the engaged gear is within the predetermined rotation speed range. By controlling the electric machine, the matching control is executed, and the rotation control unit sets the rotation speed range wider as the vehicle speed increases.
( 3 ) Further, the clutch control device transmits power between the first shaft to which power is transmitted by rotating in synchronization with at least one rotary electric machine and the second shaft to which power is transmitted from the first shaft. A vehicle clutch control device provided with a meshing clutch for engaging and disengaging, and the meshing clutch is provided with a sleeve that is synchronously rotated with respect to one of the first shaft and the second shaft and is movable in the axial direction. And an engaged gear provided so as to be rotatable relative to the first shaft and the other of the second shaft, and the clutch control device is a state of the vehicle in which the meshing clutch is disengaged. A rotation control unit that controls the rotary electric machine so as to match the rotation of the sleeve with the rotation of the engaged gear during traveling, and ends the control of the rotary electric machine when the meshing clutch is engaged. , A sleeve control unit that moves the sleeve in the first direction so as to engage the engaged gear during control by the rotation control unit, a movement detection unit that detects the movement amount of the sleeve, and the movement amount. Is provided with a determination unit for determining that a gear block in which the sleeve and the engaged gear collide without meshing with each other occurs when the amount is less than a preset predetermined amount, and an acquisition unit for acquiring the accelerator opening speed. And a drive control unit that controls the drive source of the vehicle based on the accelerator operation. The control of the drive source is waited until the sleeve and the engaged gear are engaged with each other.
開示したクラッチ制御装置によれば、車両の走行中に噛み合いクラッチを断から接に切り替える場合、スリーブの移動量に基づいて、スリーブの歯と被係合ギヤの歯との衝突(いわゆるギヤブロック)を検知できる。このため、これらの歯にダメージが加わることを回避でき、ギヤブロックによる噛み合いクラッチの損傷を抑制できる。 According to the disclosed clutch control device, when the meshing clutch is switched from disconnection to contact while the vehicle is running, a collision between the teeth of the sleeve and the teeth of the engaged gear (so-called gear block) is performed based on the amount of movement of the sleeve. Can be detected. Therefore, it is possible to prevent damage to these teeth and suppress damage to the meshing clutch due to the gear block.
図面を参照して、実施形態としてのクラッチ制御装置について説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。 A clutch control device as an embodiment will be described with reference to the drawings. The embodiments shown below are merely examples, and there is no intention of excluding the application of various modifications and techniques not specified in the following embodiments. Each configuration of the present embodiment can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof. In addition, it can be selected as needed, or can be combined as appropriate.
[1.全体構成]
本実施形態のクラッチ制御装置5(以下「制御装置5」という)は、図1に示す車両10に適用され、この車両10に搭載されるトランスアクスル1を制御する。車両10は、エンジン2と走行用のモータ3(電動機,一方の回転電機)と発電用のジェネレータ4(発電機,他方の回転電機)とを装備したハイブリッド車両である。ジェネレータ4はエンジン2に連結され、モータ3の作動状態とは独立して作動可能である。また、車両10にはEVモード,シリーズモード,パラレルモードの三種類の走行モードが用意される。これらの走行モードは、制御装置5によって、車両状態や走行状態,運転者の要求出力等に応じて択一的に選択され、その種類に応じてエンジン2,モータ3,ジェネレータ4が使い分けられる。[1. overall structure]
The clutch control device 5 (hereinafter referred to as “
EVモードは、エンジン2及びジェネレータ4を停止させたまま、図示しない駆動用のバッテリの充電電力を用いてモータ3のみで車両10を駆動する走行モードである。EVモードは、走行負荷,車速が低い場合やバッテリの充電レベルが高い場合に選択される。シリーズモードは、エンジン2でジェネレータ4を駆動して発電しつつ、その電力を利用してモータ3で車両10を駆動する走行モードである。シリーズモードは、走行負荷,車速が中程度の場合やバッテリの充電レベルが低い場合に選択される。パラレルモードは、おもにエンジン2で車両10を駆動し、必要に応じてモータ3で車両10の駆動をアシストする走行モードであり、走行負荷,車速が高い場合に選択される。
The EV mode is a traveling mode in which the
駆動輪8には、トランスアクスル1を介してエンジン2及びモータ3が並列に接続され、エンジン2及びモータ3のそれぞれの動力が互いに異なる動力伝達経路から個別に伝達される。すなわち、エンジン2及びモータ3のそれぞれは、車両10の出力軸12を駆動する駆動源である。また、エンジン2には、トランスアクスル1を介してジェネレータ4及び駆動輪8が並列に接続され、エンジン2の動力が、駆動輪8に加えてジェネレータ4にも伝達される。
The
トランスアクスル1は、デファレンシャルギヤ18(差動装置、以下「デフ18」と呼ぶ)を含むファイナルドライブ(終減速機)とトランスミッション(減速機)とを一体に形成した動力伝達装置であり、駆動源と被駆動装置との間の動力伝達を担う複数の機構を内蔵する。本実施形態のトランスアクスル1は、ハイロー切替(高速段,低速段の切替)が可能に構成されており、パラレルモードでの走行時において、制御装置5によって走行状態や要求出力等に応じてハイギヤ段とローギヤ段とが切り替えられる。
The
エンジン2は、ガソリンや軽油を燃料とする内燃機関(ガソリンエンジン,ディーゼルエンジン)である。このエンジン2は、クランクシャフト2a(回転軸)の向きが車両10の車幅方向に一致するように横向きに配置されたいわゆる横置きエンジンであり、トランスアクスル1の右側面に対して固定される。クランクシャフト2aは、駆動輪8のドライブシャフト9に対して平行に配置される。エンジン2の作動状態は、制御装置5で制御される。
The
本実施形態のモータ3及びジェネレータ4はいずれも、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えた電動発電機(モータ・ジェネレータ)である。モータ3は、おもに電動機として機能して車両10を駆動し、回生時には発電機として機能する。ジェネレータ4は、エンジン2を始動させる際に電動機(スターター)として機能し、エンジン2の作動時にはエンジン動力で発電を実施する。モータ3及びジェネレータ4の各周囲(又は各内部)には、直流電流と交流電流とを変換するインバータ(図示略)が設けられる。モータ3及びジェネレータ4の各回転速度は、インバータを制御することで制御される。なお、モータ3,ジェネレータ4,各インバータの作動状態は、制御装置5で制御される。
Both the
本実施形態のモータ3は、その外形が回転軸3aを中心軸とした円筒状に形成され、その底面をトランスアクスル1側に向けた姿勢でトランスアクスル1の左側面に対して固定される。また、本実施形態のジェネレータ4は、その外形が回転軸4aを中心軸とした円筒状に形成され、モータ3と同様に、その底面をトランスアクスル1側に向けた姿勢でトランスアクスル1の左側面に対して固定される。なお、図2はパワートレイン7を左側から見た側面図である。パワートレイン7は、エンジン2,モータ3,ジェネレータ4,トランスアクスル1を含んで構成される。なお、図2ではエンジン2は省略している。
The outer shape of the
車両10には、車両10に搭載される各種装置を統合制御する制御装置5が設けられる。また、車両10には、アクセルペダルの踏み込み操作量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ41(アクセル開度検出部)と、車輪の回転数を検出する車輪速センサ42と、モータ3の回転数を検出するモータ回転数センサ43と、ジェネレータ4の回転数を検出するジェネレータ回転数センサ44とが設けられる。各センサ41〜44で検出された情報は、制御装置5に伝達される。
The
制御装置5は、例えばマイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成された電子制御装置であり、車両10に搭載される各種装置を統合制御する。本実施形態の制御装置5は、運転者の要求出力等に応じて走行モードを選択し、選択した走行モードに応じて各種機器(例えばエンジン2やモータ3)を制御するとともにトランスアクスル1内のクラッチ20,30の断接状態を制御する。この制御については後述する。
The
[2.トランスアクスル]
図3は、本実施形態のトランスアクスル1を備えたパワートレイン7のスケルトン図である。図2及び図3に示すように、トランスアクスル1には、互いに平行に配列された六つの軸11〜16が設けられる。以下、クランクシャフト2aと同軸上に接続される回転軸を入力軸11と呼ぶ。[2. Transaxle]
FIG. 3 is a skeleton diagram of the power train 7 including the
同様に、ドライブシャフト9,モータ3の回転軸3a,ジェネレータ4の回転軸4aのそれぞれと同軸上に接続される回転軸を、出力軸12,モータ軸13,ジェネレータ軸14と呼ぶ。また、入力軸11と出力軸12との間の動力伝達経路上に配置された回転軸を第一カウンタ軸15と呼び、モータ軸13と出力軸12との間の動力伝達経路上に配置された回転軸を第二カウンタ軸16と呼ぶ。六つの軸11〜16はいずれも、両端部が図示しない軸受を介してケーシング1Cに軸支される。なお、入力軸11,出力軸12,モータ軸13,ジェネレータ軸14のそれぞれの軸上に位置するケーシング1Cの側面には開口が形成され、ケーシング1Cの外側に位置するクランクシャフト2a,ドライブシャフト9,回転軸3a,回転軸4aと接続される。
Similarly, the rotating shafts connected coaxially with the
トランスアクスル1の内部には、三つの動力伝達経路が形成される。具体的には、図2中に二点鎖線で示すように、モータ3からモータ軸13を介して出力軸12に至る動力伝達経路(以下「第一経路51」と呼ぶ)と、エンジン2から入力軸11を介して出力軸12に至る動力伝達経路(以下「第二経路52」と呼ぶ)と、エンジン2から入力軸11を介してジェネレータ軸14に至る動力伝達経路(以下「第三経路53」と呼ぶ)とが形成される。ここで、第一経路51及び第二経路52は駆動用動力伝達経路であり、第三経路53は発電用動力伝達経路である。
Three power transmission paths are formed inside the
第一経路51(第一動力伝達経路)は、モータ3から駆動輪8への動力伝達に係る経路であり、モータ3の動力伝達を担うものである。第一経路51上には、モータ3と同期して回転することで動力が伝達されるモータ軸13(第一軸)及びモータ軸13の動力が伝達される第二カウンタ軸16(第二軸)が設けられ、第一経路51の中途にはその動力伝達を断接する後述の第一ドグクラッチ20(噛み合いクラッチ)が介装される。
The first path 51 (first power transmission path) is a path related to power transmission from the
第二経路52(第二動力伝達経路)は、エンジン2から駆動輪8への動力伝達に係る経路であり、エンジン2の作動時における動力の伝達を担うものである。第二経路52上には、ジェネレータ4と同期して回転することで動力が伝達される入力軸11(第一軸)及び入力軸11の動力が伝達される第一カウンタ軸15(第二軸)が設けられ、第二経路52の中途にはその動力伝達の断接とハイロー切替とを実施する後述の第二ドグクラッチ30(噛み合いクラッチ)が介装される。
The second path 52 (second power transmission path) is a path related to power transmission from the
第三経路53(第三動力伝達経路)は、エンジン2からジェネレータ4への動力伝達に係る経路であり、エンジン始動時の動力伝達及びエンジン2による発電時の動力伝達を担うものである。
The third path 53 (third power transmission path) is a path related to power transmission from the
次に、図3を用いてトランスアクスル1の構成を詳述する。なお、以下の説明において、「固定ギヤ」とは、軸と一体に設けられ、軸に対して同期回転する(相対回転不能な)歯車を意味する。また、「遊転ギヤ」とは、軸に対して相対回転可能に枢支された歯車を意味する。
Next, the configuration of the
入力軸11には、エンジン2に近い側から順に、固定ギヤ11aと、ハイ側の第二ドグクラッチ30(以下、「ハイ側ドグクラッチ30H」と呼ぶ)と、遊転ギヤ11Hと、固定ギヤ11Lとが設けられる。また、第一カウンタ軸15には、エンジン2の近い側から順に、固定ギヤ15aと、固定ギヤ15Hと、遊転ギヤ15Lと、ロー側の第二ドグクラッチ30(以下、「ロー側ドグクラッチ30L」と呼ぶ)とが設けられる。すなわち、第二経路52には、第二ドグクラッチ30として、互いに独立したハイ側ドグクラッチ30H及びロー側ドグクラッチ30Lが介装される。
The
入力軸11の固定ギヤ11aは、ジェネレータ軸14に設けられた固定ギヤ14aと常時噛合している。つまり、入力軸11とジェネレータ軸14とは、二つの固定ギヤ11a,14aを介して連結されており、エンジン2とジェネレータ4との間で動力伝達可能とされる。また、第一カウンタ軸15の固定ギヤ15aは、出力軸12に設けられたデフ18のリングギヤ18aと常時噛合している。
The fixed
入力軸11に設けられた遊転ギヤ11H及び固定ギヤ11Lは互いに異なる歯数を持ち、第一カウンタ軸15に設けられた固定ギヤ15H及び遊転ギヤ15Lのそれぞれと常時噛合している。なお、第一カウンタ軸15の固定ギヤ15H及び遊転ギヤ15Lも互いに異なる歯数を持つ。本実施形態では、遊転ギヤ11Hの方が固定ギヤ11Lよりも歯数が多い。この遊転ギヤ11Hは、歯数が少ない固定ギヤ15Hと噛み合ってハイギヤ段を形成する。反対に、歯数が少ない固定ギヤ11Lは、歯数が多い遊転ギヤ15Lと噛み合ってローギヤ段を形成する。
The
ハイ側ドグクラッチ30Hと同軸上に隣接配置された遊転ギヤ11Hは、第一カウンタ軸15の固定ギヤ15Hと噛み合う歯面部の右側に一体で設けられたドグギヤ11d(被係合ギヤ)を有する。また、ロー側ドグクラッチ30Lと同軸上に隣接配置された遊転ギヤ15Lは、入力軸11の固定ギヤ11Lと噛み合う歯面部の左側に一体で設けられたドグギヤ15d(被係合ギヤ)を有する。ドグギヤ11dの先端部(径方向外側の端部)には、ドグ歯11tが設けられる。また、ドグギヤ15dの先端部にも、ドグ歯11tと同様のドグ歯(図示略)が設けられる。
The
ハイ側ドグクラッチ30H及びロー側ドグクラッチ30Lはいずれも第二経路52上に設けられ、エンジン2の動力の断接状態を制御するとともにハイギヤ段とローギヤ段とを切り替えるものであり、シンクロ機構を持たない噛み合いクラッチである。本実施形態では、走行モードがパラレルモードである場合に、ハイ側ドグクラッチ30H及びロー側ドグクラッチ30Lの一方が係合されて他方が切断される。なお、どちらのクラッチ30H,30Lが係合するかは、車両10の走行状態や要求出力等に基づいて決定される。
Both the high-
ハイ側ドグクラッチ30Hは、入力軸11に固定されたハブ31Hと、ハブ31H(入力軸11)に対して相対回転不能であって軸方向に摺動自在に結合された環状のスリーブ32Hとを有する。スリーブ32Hは、図示しないアクチュエータ(例えばサーボモータ)が制御装置5によって制御されることで軸方向にスライド移動する。スリーブ32Hの近傍には、その移動量(ストローク量)を検出するストロークセンサ45a(移動検出部)が設けられる。また、スリーブ32Hの径方向内側には、ドグギヤ11dのドグ歯11tと噛合するスプライン歯32tが設けられる。
The high-
スプライン歯32tとドグ歯11tとが噛み合うことで、スリーブ32Hとドグギヤ11dとが噛合(係合)する。この状態では、エンジン2からの駆動力がハイ側のギヤ対11H,15Hを通じて出力軸12へと伝達される。反対に、スリーブ32Hのスプライン歯32tとドグギヤ11dのドグ歯11tとが離隔している場合には遊転ギヤ11Hが空転状態となり、第二経路52におけるハイ側の動力伝達が遮断された状態となる。
When the
同様に、ロー側ドグクラッチ30Lは、第一カウンタ軸15に固定されたハブ31Lと、ハブ31L(第一カウンタ軸15)に対して相対回転不能であって軸方向に摺動自在に結合された環状のスリーブ32Lとを有する。スリーブ32Lも、図示しないアクチュエータが制御装置5によって制御されることで軸方向にスライド移動するものであり、ストロークセンサ45b(移動検出部)によってその移動量(ストローク量)が検出される。スリーブ32Lの径方向内側には、ドグギヤ15dのドグ歯と噛合するスプライン歯(図示略)が設けられる。スプライン歯とドグ歯とが噛み合うことで、スリーブ32Lとドグギヤ15dとが噛合(係合)する。この状態では、エンジン2からの駆動力がロー側のギヤ対11L,15Lを通じて出力軸12へと伝達される。反対に、スリーブ32Lのスプライン歯とドグギヤ15dのドグ歯とが離隔している場合には遊転ギヤ15Lが空転状態となり、第二経路52におけるロー側の動力伝達が遮断された状態となる。
Similarly, the low-
第二カウンタ軸16には、エンジン2に近い側から順に、第一ドグクラッチ20と、遊転ギヤ16Mと、パーキングギヤ19と、固定ギヤ16aとが設けられる。固定ギヤ16aは、デフ18のリングギヤ18aと常時噛合している。パーキングギヤ19は、パーキングロック装置を構成する要素であり、運転者によりPレンジが選択されると、図示しないパーキングスプラグと係合して、第二カウンタ軸16(すなわち出力軸12)の回転を禁止する。
The
遊転ギヤ16Mは、モータ軸13に設けられた固定ギヤ13aよりも歯数が多く、この固定ギヤ13aと常時噛合している。遊転ギヤ16Mは、固定ギヤ13aと噛み合う歯面部の右側に一体で設けられたドグギヤ16dを有する。なお、このドグギヤ16dは、上述したドグギヤ11dのドグ歯11tと同様のドグ歯(図示略)をその先端部に有する。
The
第一ドグクラッチ20は、第二カウンタ軸16に固定されたハブ21と、ハブ21(第二カウンタ軸16)に対して相対回転不能であって軸方向に摺動自在に結合された環状のスリーブ22とを有する。スリーブ22も、図示しないアクチュエータが制御装置5によって制御されることで軸方向にスライド移動するものであり、ストロークセンサ45c(移動検出部)によってその移動量(ストローク量)が検出される。スリーブ22の径方向内側には、上述したスリーブ32Hのスプライン歯32tと同様のスプライン歯(図示略)が設けられる。スリーブ22のスプライン歯と遊転ギヤ16Mのドグギヤ16dとが噛み合うことで、スリーブ22とドグギヤ16dとが噛合(係合)する。
The
本実施形態では、走行モードがパラレルモードであってモータ3によるアシストが不要な場合に、スリーブ22のスプライン歯と遊転ギヤ16Mのドグギヤ16dとが離隔され、遊転ギヤ16Mが空転状態となり、第一経路51の動力伝達が遮断された状態となる。反対に、走行モードがEVモード又はシリーズモードである場合、又はパラレルモードであってモータアシストが必要な場合には、スリーブ22とドグギヤ16dとが噛合(係合)され、モータ3からの駆動力が出力軸12へと伝達される。本実施形態では、モータ3の作動時に(オン状態で)スリーブ22がドグギヤ16dと係合し、モータ3の停止時に(オフ状態で)スリーブ22がニュートラル位置に制御される。なお、ここでいう「ニュートラル位置」とは、スリーブがドグギヤから離隔した位置を意味し、例えば、スリーブがアクチュエータによって移動させられる際に基準となる位置(0点位置)を含む所定範囲である。
In the present embodiment, when the traveling mode is the parallel mode and the assist by the
[3.制御構成]
上述したトランスアクスル1では、選択されている走行モードに応じて、三つのドグクラッチ20,30H,30Lの断接状態が制御される。上記した通り、本実施形態では、走行モードの選択、ドグクラッチ20,30H,30Lの断接状態、エンジン2やモータ3等の作動状態を、すべて制御装置5が制御する。以下、これらの制御のうち、ドグクラッチ20,30H,30Lを係合させるときの制御(以下「クラッチ係合制御」と呼ぶ)について詳述する。[3. Control configuration]
In the
クラッチ係合制御は、車両10の走行中に、三つのドグクラッチ20,30H,30Lのうち少なくとも一つに対して実施される制御である。本実施形態では、全てのドグクラッチ20,30H,30Lに対して同様の制御が実施されるため、以下の説明では、図4(a)〜(d)に示すように、ハイ側ドグクラッチ30Hを例に挙げる。ハイ側ドグクラッチ30Hが切断されている場合には、図4(a)に示すように、スリーブ32Hはニュートラル位置にいる状態(ニュートラル状態)とされる。
The clutch engagement control is a control performed on at least one of the three
制御装置5には、クラッチ係合制御を実施するための要素として、回転制御部5A,スリーブ制御部5B,判定部5C,取得部5Dおよび駆動制御部5Eが設けられる。これらの要素は、制御装置5で実行されるプログラムの一部の機能を示すものであり、ソフトウェアで実現されるものとする。ただし、各機能の一部又は全部をハードウェア(電子回路)で実現してもよく、あるいはソフトウェアとハードウェアとを併用して実現してもよい。
The
回転制御部5Aは、車両10の走行中に、ハイ側ドグクラッチ30Hを係合する必要があれば、スリーブ32Hの回転とドグギヤ11dの回転とを合わせるようにジェネレータ4を制御する。なお、ここでいう「合わせる」とは、完全な一致(すなわち同期)だけでなく、互いの回転を近づけて所定の回転数範囲ΔNp内に収めることを意味する。本実施形態の回転制御部5Aは、アクセル開度センサ41で検出されたアクセル開度APに応じて、互いの回転を同期させるか、あるいは回転数範囲ΔNp内に収めるか(回転数偏差を所定値以下にするか)を決定する。
If it is necessary to engage the high-
具体的には、制御装置5は、アクセル開度APが所定開度APp未満の場合には、スリーブ32Hの回転とドグギヤ11dの回転とを同期させる。これにより、要求出力が小さい場合には静かなクラッチ係合が実現される。一方、制御装置5は、アクセル開度APが所定開度APp以上の場合には、スリーブ32Hの回転数(以下、「スリーブ回転数Ns」という)とドグギヤ11dの回転数(以下「ドグギヤ回転数Nd」という)との差ΔN(ΔN=Ns−Nd)を所定の回転数範囲ΔNp内に収める。これにより、要求出力が大きい場合には速やかなクラッチ係合が実現される。
Specifically, when the accelerator opening AP is less than the predetermined opening APp, the
回転数範囲ΔNpは、0を中心とする範囲であり、上限値(正の値)及び下限値(負の値)の絶対値は同一とされる。回転数範囲ΔNpは予め設定された固定値であってもよいし、例えば車速(車輪速)に応じた可変値としてもよい。回転数範囲ΔNpを可変値とする場合には、例えば回転制御部5Aが、車速が高いほど回転数範囲ΔNpを広く設定する構成が考えられる。高車速であるほど歯と歯が噛み合いやすくなるため、高車速であるほど回転数範囲ΔNpを広げることでより早期にクラッチ係合が完了する。 The rotation speed range ΔNp is a range centered on 0, and the absolute values of the upper limit value (positive value) and the lower limit value (negative value) are the same. The rotation speed range ΔNp may be a preset fixed value, or may be, for example, a variable value according to the vehicle speed (wheel speed). When the rotation speed range ΔNp is set to a variable value, for example, the rotation control unit 5A may be configured to set the rotation speed range ΔNp wider as the vehicle speed increases. The higher the vehicle speed, the easier it is for the teeth to mesh with each other. Therefore, the higher the vehicle speed, the earlier the clutch engagement is completed by widening the rotation speed range ΔNp.
所定開度APpは予め設定された値であり、クラッチ係合において静粛性と応答性とのどちらを優先させるかを決める閾値となる。なお、制御装置5は、各ドグクラッチ20,30H,30Lを係合する必要があるか否かを、車両10の走行状態や要求トルク等に基づき判断し、「必要がある」と判断したドグクラッチ20,30H,30Lの種類を回転制御部5Aに伝達する。
The predetermined opening degree APp is a preset value, and is a threshold value for determining whether to prioritize quietness or responsiveness in clutch engagement. The
また、回転制御部5Aは、ハイ側ドグクラッチ30Hを係合させる場合には、スリーブ32Hの回転がドグギヤ11dの回転に合うように、ジェネレータ4のトルクを制御(調整)する。反対に、ロー側ドグクラッチ30Lを係合させる場合には、ドグギヤ15dの回転がスリーブ32Lの回転に合うように(両者の回転を合わせるように)、ジェネレータ4のトルクを制御(調整)する。また、第一ドグクラッチ20を係合させる場合には、ドグギヤ16dの回転がスリーブ22の回転に合うように(両者の回転を合わせるように)、モータ3のトルクを制御(調整)する。
Further, when the high-
スリーブ制御部5Bは、回転制御部5Aによる制御中、すなわちスリーブ32Hの回転とドグギヤ11dの回転とを合わせるようにジェネレータ4のトルクを調整している際に、スリーブ32Hをドグギヤ11dに向かう方向及びドグギヤ11dから離れる方向にスライド移動するようアクチュエータを制御する。以下、クラッチを係合させる方向(例えばスリーブ32Hがドグギヤ11dに向かう方向)を「第一方向」と呼び、第一方向とは逆方向(すなわちクラッチを切断する方向)を「第二方向」と呼ぶ。スリーブ制御部5Bによりスリーブ32Hが移動すると、ストロークセンサ45aにより移動量Dが検出され、検出された情報(移動量D)が制御装置5に伝達される。
The
判定部5Cは、図4(c)に示すように、移動量Dが予め設定された所定量Dp未満である場合に、スリーブ32Hのスプライン歯32tとドグギヤ11dのドグ歯11tとが噛合せずに衝突するギヤブロックが生じたと判定する。反対に、図4(b)に示すように、移動量Dが所定量Dp以上である場合には、スリーブ32Hのスプライン歯32tとドグギヤ11dのドグ歯11tとが噛合したと判定する。つまり、判定部5Cは、スリーブ32Hの移動量Dに基づいてギヤブロックの有無を判定(検知)する。所定量Dpは、スリーブ32Hの係合とギヤブロックとを判別可能な値に設定される。判定部5Cは、ギヤブロックが生じたと判定した場合には、その判定結果を回転制御部5A及びスリーブ制御部5Bに伝達する。
As shown in FIG. 4C, the
スリーブ制御部5Bは、判定部5Cから判定結果が伝達された場合、すなわち図4(c)に示すギヤブロックが生じた場合には、図4(d)に示すように、スリーブ32Hを第二方向に移動させて、スリーブ32Hとドグギヤ11dとの接触を回避したのち、スリーブ32Hを再び第一方向に移動させる。このように、一旦接触を回避することで、互いの歯(スプライン歯32t及びドグ歯11t)が傷つけ合わないようにする。また、スリーブ32Hをドグギヤ11dから一旦離すことで、この間に出力軸12側(ドグギヤ11d)の回転が変化する可能性があり、再度スリーブ32Hを噛み合わせにいくことでギヤブロックせずに係合しうる。
When the determination result is transmitted from the
なお、出力軸12側の回転が変化する可能性に頼らず、確実にギヤブロックを回避するために、ジェネレータ4を駆動して入力軸11の回転を積極的に変化させてもよい。具体的には、回転制御部5Aが、スリーブ制御部5Bによりスリーブ32Hが第二方向に移動した場合に、スリーブ回転数Nsとドグギヤ回転数Ndとの差ΔNが大きくなるようにジェネレータ4を制御したのち、再びこれらの回転が合うようにジェネレータ4を制御する。回転制御部5Aは、例えばジェネレータ4にトルクを印加することで、入力軸11と一体回転するスリーブ32Hの回転をドグギヤ11dの回転よりも高めることで、スリーブ32Hとドグギヤ11dとの位相をずらし、再度、ジェネレータ4のトルクを制御してスリーブ32Hの回転とドグギヤ11dの回転とを合わせることで、ギヤブロックを積極的に回避する。
The rotation of the
スリーブ32Hのスリーブ回転数Ns及びドグギヤ15dのドグギヤ回転数Ndは、ジェネレータ回転数センサ44で検出されたジェネレータ4の回転数に基づいて求められる。また、ドグギヤ11dのドグギヤ回転数Nd及びスリーブ32Lのスリーブ回転数Nsは、車輪速センサ42で検出された車輪(出力軸12)の回転数に基づいて求められる。また、第一ドグクラッチ20のスリーブ22のスリーブ回転数Nsは車輪(出力軸12)の回転数に基づいて求められ、ドグギヤ16dのドグギヤ回転数Ndはモータ回転数センサ43で検出されたモータ3の回転数に基づいて求められる。
The sleeve rotation speed Ns of the
取得部5Dは、アクセル開度センサ41で検出されたアクセル開度APの変化率であるアクセル開速度を取得(算出)するものであり、駆動制御部5Eは、アクセル操作に基づいて車両10の駆動源(本実施形態では、エンジン2及びモータ3)を制御するものである。これら取得部5D及び駆動制御部5Eは、クラッチ係合制御の実施中にドライバの強い加速要求が検出された場合には、その加速要求よりも変速(クラッチの切替)を優先させる。具体的には、駆動制御部5Eが、スリーブ制御部5Bによる制御中に、取得部5Dで取得されたアクセル開速度が所定値以上であれば、スリーブ32のスプライン歯32tとドグギヤ11dのドグ歯11tとが噛合するまで駆動源の制御を待機する。
The
つまり、回転制御部5Aによる合わせる制御が実行され、スリーブ32Hの移動が実施されている最中にアクセルペダルが強く踏み込まれたとしても、クラッチ係合が完了するまでは、車両10を加速させるための駆動源(エンジン2,モータ3)の制御を待機する。これにより、出力軸12側(ドグギヤ11d)の回転と入力軸11側(スリーブ32H)との回転とが大きくずれることによる、振動や騒音の発生を防止する。
That is, even if the accelerator pedal is strongly depressed while the rotation control unit 5A executes the matching control and the
[4.フローチャート]
図5は、上述したクラッチ係合制御の内容を説明するためのフローチャート例である。このフローチャートは、車両10の走行中であってクラッチを切り替える必要がある場合に制御装置5で実施される。なお、このフローチャートは、いずれのドグクラッチ20,30H,30Lが係合されるときにも実施されるため、スリーブ及びドグギヤの符号を省略して説明する。また、回転を調整するために用いるモータ3及びジェネレータ4を総称して回転電機と呼ぶ。[4. flowchart]
FIG. 5 is an example of a flowchart for explaining the contents of the clutch engagement control described above. This flowchart is carried out by the
ステップS1では、アクセル開度センサ41からアクセル開度APが取得され、ステップS2では、アクセル開度APが所定開度APp以上であるか否かが判定される。AP<APpのとき、すなわち要求出力が小さい場合には、ステップS3に進み、スリーブの回転とドグギヤの回転とを合わせるように回転電機のトルクが制御され、スリーブ回転数Nsとドグギヤ回転数Ndとが取得される(ステップS4)。ステップS5では、回転数差ΔNが0であるか否かが判定され、回転数差ΔNが0でなければステップS3に戻り、ステップS3〜S5の処理が繰り返される。
In step S1, the accelerator opening AP is acquired from the
ステップS5において回転数差ΔNが0であると判定された場合、すなわち回転が同期したら、スリーブを第一方向に移動させ(ステップS6)、次いで、急なアクセル操作の有無が判定される(ステップS7)。具体的には、ステップS7において、アクセル開速度が取得されるとともに所定値と比較され、アクセル開速度が所定値以上であれば「急なアクセル操作あり」と判定される。この場合、ステップS8において駆動源のトルク増大が待機状態とされる。一方、急なアクセル操作がなければ、ステップS8をスキップしてステップS9に進む。 When it is determined in step S5 that the rotation speed difference ΔN is 0, that is, when the rotations are synchronized, the sleeve is moved in the first direction (step S6), and then the presence or absence of a sudden accelerator operation is determined (step). S7). Specifically, in step S7, the accelerator opening speed is acquired and compared with a predetermined value, and if the accelerator opening speed is equal to or higher than the predetermined value, it is determined that "there is a sudden accelerator operation". In this case, in step S8, the torque increase of the drive source is set to the standby state. On the other hand, if there is no sudden accelerator operation, step S8 is skipped and the process proceeds to step S9.
ステップS9では、スリーブの第一方向への移動量Dが取得され、その移動量Dが所定量Dp以上であるか否かが判定される(ステップS10)。D≧Dpであればスリーブとドグギヤとが係合状態になっているため、このフローを終了する。一方、D<Dpであればギヤブロックが生じているため、スリーブを第二方向へと移動させ(ステップS11)、回転数差ΔNができるように回転電機が制御される(ステップS12)。つまり、ギヤブロックが生じたときは、一旦スリーブがドグギヤから離され、回転が非同期にされる。そして、ステップS3に戻り、再び回転が同期するように回転電機が制御される。 In step S9, the amount of movement D of the sleeve in the first direction is acquired, and it is determined whether or not the amount of movement D is equal to or greater than the predetermined amount Dp (step S10). If D ≧ Dp, the sleeve and the dog gear are in an engaged state, so this flow ends. On the other hand, if D <Dp, the gear block is generated, so the sleeve is moved in the second direction (step S11), and the rotary electric machine is controlled so that the rotation speed difference ΔN can be obtained (step S12). That is, when a gear block occurs, the sleeve is once separated from the dog gear and the rotation is made asynchronous. Then, the process returns to step S3, and the rotary electric machine is controlled so that the rotations are synchronized again.
また、ステップS2においてAP≧APpの場合、すなわち要求出力が大きい場合には、ステップS13に進み、スリーブの回転とドグギヤの回転とが合うように回転電機のトルクが制御される。ステップS14では、スリーブ回転数Nsとドグギヤ回転数Ndとが取得され、ステップS15では、回転数差ΔNが回転数範囲ΔNp内に収まったか否かが判定される。ΔN≧ΔNpであればステップS13に戻り、ステップS13〜S15の処理が繰り返される。 Further, when AP ≧ APp in step S2, that is, when the required output is large, the process proceeds to step S13, and the torque of the rotary electric machine is controlled so that the rotation of the sleeve and the rotation of the dog gear match. In step S14, the sleeve rotation speed Ns and the dog gear rotation speed Nd are acquired, and in step S15, it is determined whether or not the rotation speed difference ΔN is within the rotation speed range ΔNp. If ΔN ≧ ΔNp, the process returns to step S13, and the processes of steps S13 to S15 are repeated.
ステップS15において、ΔN<ΔNpであると判定された場合、すなわち互いの回転がある程度近づいたら、スリーブを第一方向に移動させ(ステップS16)、次いで、ステップS7と同様に、急なアクセル操作の有無が判定され(ステップS17)、急なアクセル操作があれば、ステップS18において駆動源のトルク増大が待機状態とされる。一方、急なアクセル操作がなければ、ステップS18をスキップして、このフローを終了する。 When it is determined in step S15 that ΔN <ΔNp, that is, when the rotations of the sleeves approach each other to some extent, the sleeves are moved in the first direction (step S16), and then, as in step S7, a sudden accelerator operation is performed. The presence or absence is determined (step S17), and if there is a sudden accelerator operation, the torque increase of the drive source is set to the standby state in step S18. On the other hand, if there is no sudden accelerator operation, step S18 is skipped and this flow ends.
すなわち、このフローチャートでは、回転数差ΔNがある状態でスリーブを係合させた場合には、基本的にはギヤブロックは生じないものと判断して、移動量Dを検出することなくフローを終了する。なお、ステップS2からステップS13に進んだ場合にも、上述したステップS9〜S12の処理と同様の処理を実施してもよい。また、ステップS2からステップS13に進んだ場合に、ステップS17及びS18を省略してもよい。 That is, in this flowchart, when the sleeve is engaged with the rotation speed difference ΔN, it is basically determined that the gear block does not occur, and the flow is terminated without detecting the movement amount D. do. Even when the process proceeds from step S2 to step S13, the same process as the process of steps S9 to S12 described above may be performed. Further, when the process proceeds from step S2 to step S13, steps S17 and S18 may be omitted.
[5.作用,効果]
(1)上述した制御装置5では、車両10の走行中にドグクラッチ20,30を断から接に切り替える場合、スリーブ22,32H,32Lの移動量Dに基づいて、スリーブ22,32H,32Lの歯とドグギヤ16d,11d,15dの歯との衝突(いわゆるギヤブロック)を検知できる。このため、これらの歯にダメージが加わることを回避でき、ギヤブロックによるドグクラッチ20,30の損傷を抑制できる。例えば、ギヤブロックを検知したらクラッチ係合を一旦中断し、再度トライするように構成すれば、スリーブ22,32H,32Lと、これらと噛み合うドグギヤ16d,11d,15dとにダメージを与えずにクラッチ係合を完了させることができる。[5. Action, effect]
(1) In the
(2)上述した制御装置5では、ギヤブロックが生じた場合には、一旦スリーブ22,32H,32Lをドグギヤ16d,11d,15dから離してから再び第一方向に移動させることで、ギヤブロックを回避しつつ、クラッチ係合を完了させることができる。
(3)特に、スリーブ22,32H,32Lを第二方向に移動させる際に回転数差ΔNを大きくする場合には、出力軸12側の回転の変化に頼ることなく確実にギヤブロックを回避できる。すなわち、一度合わせた回転を意図的にずらすことでスリーブ22,32H,32Lとドグギヤ16d,11d,15dとの位相をずらすことができる。そして、再び回転を合わせる制御を実行しつつスリーブ22,32H,32Lを第一方向に移動させることで静かにクラッチ係合を完了させることができる。(2) In the
(3) In particular, when the rotation speed difference ΔN is increased when the
(4)上述した制御装置5では、アクセル開度APが小さいときには回転を同期させてからスリーブ22,32H,32Lをドグギヤ16d,11d,15dに係合させる。このため、要求出力が小さい場合には静かな変速を実現できる。
(5)一方、アクセル開度APが大きいときには回転数差ΔNが所定の回転数範囲ΔNp内に収まるように制御され、回転数差ΔNがある状態でスリーブ22,32H,32Lをドグギヤ16d,11d,15dに係合させる。このため、要求出力が大きい場合には、ギヤブロックを回避しつつ動力性能を確保できる。
(6)また、回転数範囲ΔNpが、車速が高いほど広く設定される場合には、より早期にクラッチ係合を完了させることができる。(4) In the
(5) On the other hand, when the accelerator opening AP is large, the rotation speed difference ΔN is controlled so as to be within a predetermined rotation speed range ΔNp, and the
(6) Further, when the rotation speed range ΔNp is set wider as the vehicle speed is higher, the clutch engagement can be completed earlier.
(7)上述した制御装置5では、スリーブ22,32H,32Lを第一方向に移動させている最中に急なアクセル操作がされた場合には、そのアクセル操作に基づく加速を待機し、クラッチ係合を優先させる。このため、スリーブ22,32H,32Lの第一方向への移動中に回転が大きくずれることがなく、速やかにクラッチ係合を完了させることができるとともに、振動や騒音の発生を抑制できる。
(7) In the
(8)上述した制御装置5は、第一経路51上に設けられた第一ドグクラッチ20と、第二経路52上に設けられた第二ドグクラッチ30とのそれぞれに対してクラッチ係合制御を実施する。言い換えると、モータ3の動力のみを用いた走行(EVモード,シリーズモード)と、エンジン2を主体とし、モータ3の動力をアシストとして利用する走行(パラレルモード)とを、シンクロ機構を持たないドグクラッチ20,30によって切り替えるため、小型化を図ることができ、省スペース化を実現できる。また、油圧を利用したクラッチ機構ではないためオイルポンプが不要であり、さらに引き摺り損失を低減できるため高効率化が期待できる。
(8) The
また、上述したトランスアクスル1では、第一経路51上に第一ドグクラッチ20が設けられており、パラレルモードでの走行時に、モータ3によるアシストが不要な場合には第一ドグクラッチ20を開放することでモータ3を出力軸12から切り離すことができる。これにより、モータ3の連れ回りを回避でき、電力消費を抑えられ、損失低減を図ることができる。
Further, in the
(9)なお、上述したトランスアクスル1では、第二経路52上に第二ドグクラッチ30が設けられ、パラレルモードでの走行時に、走行状態や要求出力等に応じてハイギヤ段とローギヤ段とが切り替えられる。つまり、パラレルモードにおいて、エンジン2の動力を二段階に切り替えて伝達(出力)することができるため、走行パターンを増やすことができ、ドライブフィーリングの向上や燃費改善といった効果が得られ、車両商品性を向上させることができる。さらに、上述したトランスアクスル1では、第二ドグクラッチ30として互いに独立して設けられたハイ側ドグクラッチ30H及びロー側ドグクラッチ30Lが、一つの回転電機(すなわちジェネレータ4)によって回転調整することができる。
(9) In the
また、上述した第二ドグクラッチ30は、ハイ側ドグクラッチ30Hとロー側ドグクラッチ30Lとから構成され、各ドグクラッチ30H,30Lにはスリーブ32H,32Lが設けられるため、ギヤ比の制約がない。すなわち、ハイギヤ段,ローギヤ段の各ギヤ比を自由に設定することができる。さらに、上述した車両10では、エンジン2及びモータ3の動力を個別に出力可能であるため、ハイロー切替時におけるトルク抜けをモータ3の動力でカバーすることができる。これにより、変速ショックを抑制することができるとともに、ハイロー切替を早急に行う必要性が低くなることから第二ドグクラッチ30の構成を簡素化することができる。
Further, the above-mentioned
[6.その他]
上述したクラッチ係合制御の内容は一例であって、上述したものに限られない。例えば、アクセル開度APによらず、常にスリーブ回転数Nsとドグギヤ回転数Ndとを同期させてもよい。あるいは、アクセル開度APによらず、常に回転数差ΔNが回転数範囲ΔNpに収まるようにしてもよい。前者の構成にすれば、静かなクラッチ係合を実現でき、後者の構成にすれば、早期にクラッチ係合を完了させることができる。[6. others]
The content of the clutch engagement control described above is an example, and is not limited to the above-mentioned one. For example, the sleeve rotation speed Ns and the dog gear rotation speed Nd may always be synchronized regardless of the accelerator opening degree AP. Alternatively, the rotation speed difference ΔN may always be within the rotation speed range ΔNp regardless of the accelerator opening degree AP. With the former configuration, quiet clutch engagement can be realized, and with the latter configuration, clutch engagement can be completed at an early stage.
また、クラッチ係合途中にアクセルペダルが急に踏み込まれた場合に、ドライバの要求を優先させてもよい。すなわち、クラッチ係合を一旦中断して出力を高めてから、再度回転を合わせる制御を実行してもよい。このような構成であれば、ドライバの要求に速やかに応答できるため、ドライブフィーリングを向上させることができる。 Further, when the accelerator pedal is suddenly depressed during clutch engagement, the driver's request may be prioritized. That is, the clutch engagement may be interrupted once to increase the output, and then the control to adjust the rotation may be executed again. With such a configuration, it is possible to quickly respond to the driver's request, so that the drive feeling can be improved.
なお、ギヤブロックが生じたと判定された場合に、スリーブ22,32H,32Lとドグギヤ16d,11d,15dとの間に僅かな隙間が形成される程度にスリーブ22,32H,32Lを移動させる構成であってもよい。すなわち、第二方向へと移動させ、回転電機によって回転数を意図的にずらす構成は必須ではなく、少なくともギヤブロックを判定(検知)できる構成であればよい。
When it is determined that a gear block has occurred, the
上述したトランスアクスル1は一例であって、その構成は上述したものに限られない。例えば、上述したトランスアクスル1では、第二ドグクラッチ30が入力軸11及び第一カウンタ軸15のそれぞれに設けられているが、一方の軸11,15に一つの第二ドグクラッチが設けられていてもよい。例えば、入力軸11に設けられた第二ドグクラッチの軸方向の一側にハイ側のドグギヤを配置し、他側にロー側のドグギヤを配置して、第二ドグクラッチのスリーブが両方のドグギヤと選択的に噛み合うように設けられていてもよい。このような構成のトランスアクスルであっても、上述したクラッチ係合制御を適用可能である。なお、トランスアクスル1に対するエンジン2,モータ3,ジェネレータ4の相対位置は上述したものに限らない。これらの相対位置に応じて、トランスアクスル1内の六つの軸11〜16の配置を設定すればよい。また、トランスアクスル1内の各軸に設けられるギヤの配置も一例であって、上述したものに限られない。
The
また、上述したトランスアクスル1は、ハイギヤ段とローギヤ段とを有し、これらが第二ドグクラッチ30により切り替えられるが、2段切り替え式のトランスアクスル以外の変速機に用いられる噛み合いクラッチに対して、上述したクラッチ係合制御を適用してもよい。すなわち、上述したクラッチ係合制御は、トランスアクスルに限られず、あらゆる噛み合いクラッチに対して適用可能である。
Further, the
1 トランスアクスル
2 エンジン
3 モータ(電動機,一方の回転電機)
4 ジェネレータ(発電機,他方の回転電機)
5 制御装置(クラッチ制御装置)
5A 回転制御部
5B スリーブ制御部
5C 判定部
5D 取得部
5E 駆動制御部
8 駆動輪
10 車両
11 入力軸(第一軸)
11d ドグギヤ(被係合ギヤ)
13 モータ軸(第一軸)
15 第一カウンタ軸(第二軸)
15d ドグギヤ(被係合ギヤ)
16 第二カウンタ軸(第二軸)
16d ドグギヤ(被係合ギヤ)
20 第一ドグクラッチ(噛み合いクラッチ)
22 スリーブ
30 第二ドグクラッチ(噛み合いクラッチ)
30H ハイ側ドグクラッチ(噛み合いクラッチ)
30L ロー側ドグクラッチ(噛み合いクラッチ)
32H,32L スリーブ
41 アクセル開度センサ(アクセル開度検出部)
45a,45b,45c ストロークセンサ(移動検出部)
51 第一経路(第一動力伝達経路)
52 第二経路(第二動力伝達経路)
53 第三経路(第三動力伝達経路)
AP アクセル開度
APp 所定開度
D 移動量(ストローク量)
Dp 所定量
Nd ドグギヤ回転数
Ns スリーブ回転数
ΔN 回転数差
ΔNp 回転数範囲1
4 Generator (generator, other rotary electric machine)
5 Control device (clutch control device)
5A
11d dog gear (engaged gear)
13 Motor shaft (first shaft)
15 1st counter axis (2nd axis)
15d dog gear (engaged gear)
16 Second counter axis (second axis)
16d dog gear (engaged gear)
20 First dog clutch (meshing clutch)
22
30H high side dog clutch (meshing clutch)
30L low side dog clutch (meshing clutch)
32H,
45a, 45b, 45c Stroke sensor (movement detection unit)
51 First path (first power transmission path)
52 Second path (second power transmission path)
53 Third path (third power transmission path)
AP Accelerator opening APp Predetermined opening D Movement amount (stroke amount)
Dp predetermined amount Nd dog gear rotation speed Ns sleeve rotation speed ΔN rotation speed difference ΔNp rotation speed range
Claims (3)
前記噛み合いクラッチには、前記第一軸及び前記第二軸の一方に対して同期回転しかつ軸方向へ移動可能に設けられたスリーブと、前記第一軸及び前記第二軸の他方に対して相対回転可能に設けられた被係合ギヤと、が設けられ、 The meshing clutch has a sleeve provided so as to rotate synchronously with respect to one of the first shaft and the second shaft and to move in the axial direction, and to the other of the first shaft and the second shaft. Engagement gears provided so that they can rotate relative to each other
前記クラッチ制御装置は、 The clutch control device is
前記噛み合いクラッチが断状態での前記車両の走行中に、前記スリーブの回転と前記被係合ギヤの回転とを合わせるように前記回転電機を制御し、前記噛み合いクラッチが係合された際に前記回転電機の制御を終了する回転制御部と、 While the vehicle is running with the meshing clutch engaged, the rotary electric machine is controlled so as to match the rotation of the sleeve with the rotation of the engaged gear, and when the meshing clutch is engaged, the meshing clutch is engaged. A rotation control unit that ends the control of the rotary electric machine,
前記回転制御部による制御中に、前記スリーブを前記被係合ギヤに係合させるよう第一方向に移動させるスリーブ制御部と、 A sleeve control unit that moves the sleeve in the first direction so as to engage the engaged gear during control by the rotation control unit.
前記スリーブの移動量を検出する移動検出部と、 A movement detection unit that detects the movement amount of the sleeve, and
前記移動量が予め設定された所定量未満である場合に、前記スリーブと前記被係合ギヤとが噛み合わずに衝突するギヤブロックが生じたと判定する判定部と、を備え、 A determination unit for determining that a gear block has occurred in which the sleeve and the engaged gear collide with each other when the movement amount is less than a preset predetermined amount is provided.
前記スリーブ制御部は、前記判定部により前記ギヤブロックが生じたと判定された場合に、前記スリーブを前記第一方向とは逆の第二方向に移動させたのち、前記スリーブを再び前記第一方向に移動させ、 When the determination unit determines that the gear block has been generated, the sleeve control unit moves the sleeve in a second direction opposite to the first direction, and then moves the sleeve again in the first direction. Move to
前記回転制御部は、前記スリーブ制御部により前記スリーブが前記第二方向に移動した場合に、前記スリーブの回転数と前記被係合ギヤの回転数との差が大きくなるよう前記回転電機を制御したのち、再び前記スリーブの回転と前記被係合ギヤの回転とを合わせるように前記回転電機を制御する The rotation control unit controls the rotary electric machine so that when the sleeve is moved in the second direction by the sleeve control unit, the difference between the rotation speed of the sleeve and the rotation speed of the engaged gear becomes large. After that, the rotary electric machine is controlled so as to match the rotation of the sleeve with the rotation of the engaged gear again.
ことを特徴とする、クラッチ制御装置。A clutch control device characterized by the fact that.
前記噛み合いクラッチには、前記第一軸及び前記第二軸の一方に対して同期回転しかつ軸方向へ移動可能に設けられたスリーブと、前記第一軸及び前記第二軸の他方に対して相対回転可能に設けられた被係合ギヤと、が設けられ、 The meshing clutch has a sleeve provided so as to rotate synchronously with respect to one of the first shaft and the second shaft and to move in the axial direction, and to the other of the first shaft and the second shaft. Engagement gears provided so that they can rotate relative to each other
前記クラッチ制御装置は、 The clutch control device is
前記噛み合いクラッチが断状態での前記車両の走行中に、前記スリーブの回転と前記被係合ギヤの回転とを合わせるように前記回転電機を制御し、前記噛み合いクラッチが係合された際に前記回転電機の制御を終了する回転制御部と、 While the vehicle is running with the meshing clutch engaged, the rotary electric machine is controlled so as to match the rotation of the sleeve with the rotation of the engaged gear, and when the meshing clutch is engaged, the meshing clutch is engaged. A rotation control unit that ends the control of the rotary electric machine,
前記回転制御部による制御中に、前記スリーブを前記被係合ギヤに係合させるよう第一方向に移動させるスリーブ制御部と、 A sleeve control unit that moves the sleeve in the first direction so as to engage the engaged gear during control by the rotation control unit.
前記スリーブの移動量を検出する移動検出部と、 A movement detection unit that detects the movement amount of the sleeve, and
前記移動量が予め設定された所定量未満である場合に、前記スリーブと前記被係合ギヤとが噛み合わずに衝突するギヤブロックが生じたと判定する判定部と、を備え、 A determination unit for determining that a gear block has occurred in which the sleeve and the engaged gear collide with each other when the movement amount is less than a preset predetermined amount is provided.
前記車両には、アクセル開度を検出するアクセル開度検出部が設けられ、 The vehicle is provided with an accelerator opening detection unit for detecting the accelerator opening.
前記回転制御部は、前記アクセル開度が所定開度未満であれば、前記スリーブの回転と前記被係合ギヤの回転とを同期させることで前記合わせる制御を実行し、前記アクセル開度が前記所定開度以上であれば、前記スリーブの回転数と前記被係合ギヤの回転数との差が所定の回転数範囲内に収まるように前記回転電機を制御することで前記合わせる制御を実行し、 If the accelerator opening degree is less than a predetermined opening degree, the rotation control unit executes the matching control by synchronizing the rotation of the sleeve with the rotation of the engaged gear, and the accelerator opening degree is the said. If the opening degree is equal to or greater than the predetermined opening degree, the matching control is executed by controlling the rotary electric machine so that the difference between the rotation speed of the sleeve and the rotation speed of the engaged gear is within the predetermined rotation speed range. ,
前記回転制御部は、車速が高いほど前記回転数範囲を広く設定する The rotation control unit sets the rotation speed range wider as the vehicle speed increases.
ことを特徴とする、クラッチ制御装置。A clutch control device characterized by the fact that.
前記噛み合いクラッチには、前記第一軸及び前記第二軸の一方に対して同期回転しかつ軸方向へ移動可能に設けられたスリーブと、前記第一軸及び前記第二軸の他方に対して相対回転可能に設けられた被係合ギヤと、が設けられ、 The meshing clutch has a sleeve provided so as to rotate synchronously with respect to one of the first shaft and the second shaft and to move in the axial direction, and to the other of the first shaft and the second shaft. Engagement gears provided so that they can rotate relative to each other
前記クラッチ制御装置は、 The clutch control device is
前記噛み合いクラッチが断状態での前記車両の走行中に、前記スリーブの回転と前記被係合ギヤの回転とを合わせるように前記回転電機を制御し、前記噛み合いクラッチが係合された際に前記回転電機の制御を終了する回転制御部と、 While the vehicle is running with the meshing clutch engaged, the rotary electric machine is controlled so as to match the rotation of the sleeve with the rotation of the engaged gear, and when the meshing clutch is engaged, the meshing clutch is engaged. A rotation control unit that ends the control of the rotary electric machine,
前記回転制御部による制御中に、前記スリーブを前記被係合ギヤに係合させるよう第一方向に移動させるスリーブ制御部と、 A sleeve control unit that moves the sleeve in the first direction so as to engage the engaged gear during control by the rotation control unit.
前記スリーブの移動量を検出する移動検出部と、 A movement detection unit that detects the movement amount of the sleeve, and
前記移動量が予め設定された所定量未満である場合に、前記スリーブと前記被係合ギヤとが噛み合わずに衝突するギヤブロックが生じたと判定する判定部と、を備え、 A determination unit for determining that a gear block has occurred in which the sleeve and the engaged gear collide with each other when the movement amount is less than a preset predetermined amount is provided.
アクセル開速度を取得する取得部と、 The acquisition unit that acquires the accelerator opening speed, and
アクセル操作に基づいて前記車両の駆動源を制御する駆動制御部と、を備え、 A drive control unit that controls the drive source of the vehicle based on the accelerator operation is provided.
前記駆動制御部は、前記スリーブ制御部による制御中に前記アクセル開速度が所定値以上であれば、前記スリーブと前記被係合ギヤとが噛み合うまで前記駆動源の制御を待機する If the accelerator opening speed is equal to or higher than a predetermined value during control by the sleeve control unit, the drive control unit waits for control of the drive source until the sleeve and the engaged gear mesh with each other.
ことを特徴とする、クラッチ制御装置。A clutch control device characterized by the fact that.
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