特表-19111457IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2019年6月13日
【発行日】2020年12月3日
(54)【発明の名称】クラッチ制御装置
(51)【国際特許分類】
   B60W 10/02 20060101AFI20201106BHJP
   B60W 10/08 20060101ALI20201106BHJP
   B60K 6/442 20071001ALI20201106BHJP
   B60W 10/10 20120101ALI20201106BHJP
   B60W 10/06 20060101ALI20201106BHJP
   B60W 20/00 20160101ALI20201106BHJP
   B60K 6/38 20071001ALI20201106BHJP
   B60L 15/20 20060101ALI20201106BHJP
   B60L 50/16 20190101ALI20201106BHJP
   F16D 23/00 20060101ALI20201106BHJP
【FI】
   B60W10/02 900
   B60W10/08 900
   B60K6/442ZHV
   B60W10/10 900
   B60W10/06 900
   B60W20/00 900
   B60K6/38
   B60L15/20 K
   B60L50/16
   F16D23/00 M
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】23
【出願番号】特願2019-558001(P2019-558001)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2018年8月29日
(31)【優先権主張番号】特願2017-232750(P2017-232750)
(32)【優先日】2017年12月4日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】000006286
【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100092978
【弁理士】
【氏名又は名称】真田 有
(74)【代理人】
【識別番号】100183689
【弁理士】
【氏名又は名称】諏訪 華子
(72)【発明者】
【氏名】那須 剛太
(72)【発明者】
【氏名】清水 亮
(72)【発明者】
【氏名】安部 洋則
【テーマコード(参考)】
3D202
5H125
【Fターム(参考)】
3D202AA02
3D202BB08
3D202BB11
3D202BB32
3D202BB37
3D202BB64
3D202CC23
3D202CC34
3D202DD01
3D202DD05
3D202DD33
3D202EE14
3D202FF12
3D202FF14
5H125AA01
5H125AC08
5H125AC12
5H125BA00
5H125BE05
5H125EE42
5H125EE52
(57)【要約】
回転電機(3,4)と同期回転することで動力伝達される第一軸(11,13)と第一軸(11,13)の動力が伝達される第二軸(15,16)との間の噛み合いクラッチ(20,30H,30L)にはスリーブ(22,32H,32L)と被係合ギヤ(16d,11d,15d)とが設けられる。制御装置(5)は、クラッチ(20,30H,30L)が断状態での車両走行中に、上記スリーブの回転と上記被係合ギヤの回転とを合わせるように回転電機(3,4)を制御する回転制御部(5A)と、回転制御部(5A)による制御中に上記スリーブを上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(5B)と、上記スリーブの移動量Dを検出する移動検出部(45a〜45c)と、移動量Dが予め設定された所定量Dp未満である場合に上記スリーブと上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(5C)と、を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、を備えた
ことを特徴とする、クラッチ制御装置。
【請求項2】
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る
ことを特徴とする、請求項1記載のクラッチ制御装置。
【請求項3】
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
ことを特徴とする、請求項2記載のクラッチ制御装置。
【請求項4】
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する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のクラッチ制御装置。
【請求項5】
前記回転制御部は、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する
ことを特徴とする、請求項4記載のクラッチ制御装置。
【請求項6】
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
ことを特徴とする、請求項5記載のクラッチ制御装置。
【請求項7】
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
ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のクラッチ制御装置。
【請求項8】
前記車両は、二つの前記回転電機とエンジンとを具備し、一方の前記回転電機の動力を前記車両の駆動輪を駆動する出力軸に伝達する第一動力伝達経路と、前記エンジンの動力を前記出力軸に伝達する第二動力伝達経路と、前記エンジンの動力を他方の前記回転電機に伝達する第三動力伝達経路と、を有するハイブリッド車両であり、
前記噛み合いクラッチは、前記第一動力伝達経路及び前記第二動力伝達経路のそれぞれに介装される
ことを特徴とする、請求項7記載のクラッチ制御装置。
【請求項9】
前記回転制御部により制御される前記回転電機は、前記他方の回転電機であり、
前記第二動力伝達経路には、前記噛み合いクラッチとして、互いに独立したハイ側クラッチ及びロー側クラッチが介装され、
前記他方の前記回転電機により、前記ハイ側クラッチ及び前記ロー側クラッチを同期させる
ことを特徴とする、請求項8記載のクラッチ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2011−105024号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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。
【0006】
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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
(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、が設けられている。
【0008】
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、を備えている。なお、前記判定部は、前記移動量が前記所定量以上である場合には、前記スリーブと前記ドグ被係合ギヤとが噛み合ったと判定することが好ましい。
【0009】
(2)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ることが好ましい。
(3)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ことが好ましい。
【0010】
(4)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ることが好ましい。この場合、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することが好ましい。
(5)前記回転制御部は、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することが好ましい。
【0011】
(6)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ことが好ましい。
(7)前記クラッチ制御装置は、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ことが好ましい。
【0012】
(8)前記車両は、二つの前記回転電機とエンジンとを具備し、一方の前記回転電機の動力を前記車両の駆動輪を駆動する出力軸に伝達する第一動力伝達経路と、前記エンジンの動力を前記出力軸に伝達する第二動力伝達経路と、前記エンジンの動力を他方の前記回転電機に伝達する第三動力伝達経路と、を有するハイブリッド車両であることが好ましい。この場合、前記噛み合いクラッチは、前記第一動力伝達経路及び前記第二動力伝達経路のそれぞれに介装されることが好ましい。
(9)前記回転制御部により制御される前記回転電機は、前記他方の回転電機であり、前記第二動力伝達経路には、前記噛み合いクラッチとして、互いに独立したハイ側クラッチ及びロー側クラッチが介装され、前記他方の前記回転電機により、前記ハイ側クラッチ及び前記ロー側クラッチを同期させることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
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。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】実施形態に係るクラッチ制御装置を搭載した車両の内部構成を例示する上面図である。
図2図1のクラッチ制御装置の制御対象であるトランスアクスルを備えたパワートレインの模式的な側面図である。
図3図2のトランスアクスルを備えたパワートレインを示すスケルトン図に、図1のクラッチ制御装置のブロック図を併せて示した模式図である。
図4図1の制御装置で実施されるクラッチ係合制御の内容を説明するための模式図であり、(a)はニュートラル状態、(b)は係合状態、(c)はギヤブロック状態、(d)はギヤブロックを回避する状態を示す。
図5図1の制御装置で実施されるクラッチ係合制御のフローチャート例である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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。
【0016】
[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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
[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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
[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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
[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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
[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。
【0067】
(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。
【0068】
(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。
【0069】
(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。
【0070】
(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。
【0071】
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。
【0072】
(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。
【0073】
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。
【0074】
[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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【符号の説明】
【0079】
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
図1
図2
図3
図4
図5

【手続補正書】
【提出日】2019年4月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、を備えた
ことを特徴とする、クラッチ制御装置。
【請求項2】
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る
ことを特徴とする、請求項1記載のクラッチ制御装置。
【請求項3】
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
ことを特徴とする、請求項2記載のクラッチ制御装置。
【請求項4】
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する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のクラッチ制御装置。
【請求項5】
前記回転制御部は、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する
ことを特徴とする、請求項4記載のクラッチ制御装置。
【請求項6】
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
ことを特徴とする、請求項5記載のクラッチ制御装置。
【請求項7】
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
ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のクラッチ制御装置。
【請求項8】
前記車両は、二つの前記回転電機とエンジンとを具備し、一方の前記回転電機の動力を前記車両の駆動輪を駆動する出力軸に伝達する第一動力伝達経路と、前記エンジンの動力を前記出力軸に伝達する第二動力伝達経路と、前記エンジンの動力を他方の前記回転電機に伝達する第三動力伝達経路と、を有するハイブリッド車両であり、
前記噛み合いクラッチは、前記第一動力伝達経路及び前記第二動力伝達経路のそれぞれに介装される
ことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のクラッチ制御装置。
【請求項9】
前記回転制御部により制御される前記回転電機は、前記他方の回転電機であり、
前記第二動力伝達経路には、前記噛み合いクラッチとして、互いに独立したハイ側クラッチ及びロー側クラッチが介装され、
前記他方の前記回転電機により、前記ハイ側クラッチ及び前記ロー側クラッチを同期させる
ことを特徴とする、請求項8記載のクラッチ制御装置。
【国際調査報告】