ハイブリッド動力装置
【課題】ハイブリッド動力装置において、クラッチに生じるドラグトルクによる動力損失を減少させて、燃料消費率を減少させる。
【解決手段】デュアルクラッチ１２の２つのクラッチＣ１，Ｃ２を介してそれぞれエンジン１０により回転駆動される２本の入力軸１３ａ，１３ｂを、２組の歯車切換機構ＳＭ１，ＳＭ２を介して出力軸１４に連結し、両入力軸の何れか一方にはモータジェネレータ１５を連結する。制御装置２０は、モータに連結されない他方の入力軸に設けたクラッチが係合されてその入力軸と出力軸の間に設けられた他方の歯車切換機構を介してエンジンの駆動トルクが出力軸に伝達され、かつモータが出力軸に連結される場合には、一方の入力軸に設けたクラッチをも係合して、モータは一方の入力軸、両クラッチ、他方の入力軸並びに他方の歯車切換機構を介して出力軸に連結されるように、各クラッチなどの部材を制御する。
【解決手段】デュアルクラッチ１２の２つのクラッチＣ１，Ｃ２を介してそれぞれエンジン１０により回転駆動される２本の入力軸１３ａ，１３ｂを、２組の歯車切換機構ＳＭ１，ＳＭ２を介して出力軸１４に連結し、両入力軸の何れか一方にはモータジェネレータ１５を連結する。制御装置２０は、モータに連結されない他方の入力軸に設けたクラッチが係合されてその入力軸と出力軸の間に設けられた他方の歯車切換機構を介してエンジンの駆動トルクが出力軸に伝達され、かつモータが出力軸に連結される場合には、一方の入力軸に設けたクラッチをも係合して、モータは一方の入力軸、両クラッチ、他方の入力軸並びに他方の歯車切換機構を介して出力軸に連結されるように、各クラッチなどの部材を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車などに使用するハイブリッド動力装置、特にデュアルクラッチを使用したハイブリッド動力装置におけるハイブリッド作動の際に動力伝達系に生じる動力損失を低減させるための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
デュアルクラッチを使用したハイブリッド動力装置としては、例えば特許文献１（特開２００５−１８６９３１号公報）に開示されたものがある。これは第１入力軸の外周に同軸的にかつ回転自在に筒状の第２入力軸を設け、エンジンの回転はデュアルクラッチを構成する第１及び第２クラッチを介して第１及び第２入力軸に交互に伝達され、第１及び第２入力軸とこれらと平行に配置されて駆動車輪に連結される出力軸の間にはそれぞれ２段の第１及び第２歯車切換機構を設けて第１速〜第４速の歯車変速機構を形成し、また電流が供給されればエンジンと協働して駆動車輪を駆動し逆にエンジンまたは駆動車輪側から回転駆動されれば発電機として作動してバッテリに充電するモータをクラッチを介することなく第２入力軸に連結したものである。この特許文献１ではさらに、第１及び第２入力軸と平行に駆動車輪に連結された第２出力軸及び後進アイドル軸を設けて、それらの間に第５速、第６速及び後進歯車機構を設けている。
【特許文献１】特開２００５−１８６９３１号公報（段落００１９〜００３７、図１、図３〜図６）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したハイブリッド動力装置では、第１及び第２入力軸は、デュアルクラッチを構成する第１及び第２クラッチを介して交互にエンジンに連結されて駆動され、第１及び第２歯車切換機構を介して出力軸に連結されている。一方モータは、電動機または発電機として作動させる場合には、第２入力軸及び第２歯車切換機構を介して出力軸に連結されるようになっている。このようなハイブリッド動力装置では、エンジンが、第１クラッチ、第１入力軸及び第１歯車切換機構を介して出力軸に連結されている状態において、モータを電動機または発電機として作動させるために第２入力軸及び第２歯車切換機構を介して出力軸に連結させると、第１歯車切換機構と第２歯車切換機構と第１クラッチがトルク伝達可能に連結され、第２クラッチが解除された状態となる。この状態では、第１歯車切換機構及び第１クラッチを介して連結される出力軸とデュアルクラッチのクラッチカバーの間の変速比と、第２歯車切換機構を介して連結される出力軸と第２クラッチのクラッチプレートの間の変速比は互いに異なったものとなるので、デュアルクラッチのクラッチカバーと第２クラッチのクラッチプレートは強制的に相対回転される。この作動状態では第２クラッチは解除されてはいるが、そのクラッチプレートとデュアルクラッチのクラッチカバーの間には摩擦抵抗によるドラグトルクが存在するので、この作動中は常にドラグトルクによる動力損失が生じる。湿式クラッチの場合には、このドラグトルクは大きくなるので、この動力損失も増大する。本発明はこのような動力損失を減少させて燃料消費率を減少させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によるハイブリッド動力装置は、エンジンと、２つのクラッチを有するデュアルクラッチと、各クラッチを介してそれぞれエンジンにより回転駆動される２本の入力軸と、被動部材に連結されてこれを駆動する出力軸と、各入力軸と出力軸の間にそれぞれ設けられ各入力軸の各回転をそれぞれ互いに異なる複数の変速比で選択的に出力軸に伝達する２組の歯車切換機構と、両入力軸の何れか一方に連結され電流が供給されれば一方の入力軸を駆動する電動機として作動するとともに一方の入力軸側から駆動されれば発電機として作動するモータと、各部材が協働して変速機能を有する動力装置として作動するようそれぞれを制御する制御装置を備えてなるハイブリッド動力装置において、制御装置はさらに、モータに連結されない他方の入力軸に設けた他方のクラッチが係合されて他方の入力軸と出力軸の間に設けられた他方の歯車切換機構を介してエンジンの駆動トルクが出力軸に伝達され、かつモータが出力軸に連結される場合には、一方の入力軸に設けた一方のクラッチをも係合して、モータは一方の入力軸、両クラッチ、他方の入力軸並びに他方の歯車切換機構を介して出力軸に連結されるように、各クラッチ及び各歯車切換機構を制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、制御装置は、モータが連結されない他方の入力軸に設けた他方のクラッチが係合されて他方の入力軸と出力軸の間に設けられた他方の歯車切換機構を介してエンジンの駆動トルクが出力軸に伝達され、かつモータが出力軸に連結される場合には、一方の入力軸に設けた一方のクラッチをも係合して、モータは一方の入力軸、両クラッチ、他方の入力軸並びに他方の歯車切換機構を介して出力軸に連結されるように、各クラッチ及び各歯車切換機構を制御するので、他方の入力軸に設けた他方のクラッチが係合され他方の歯車切換機構を介してエンジンの駆動トルクが出力軸に伝達されている状態においてモータジェネレータが出力軸に連結される場合には、モータは一方の入力軸、両クラッチ、他方の入力軸並びに他方の歯車切換機構を介して出力軸に連結される。すなわちこの状態では、両クラッチは何れも係合され、エンジンとモータジェネレータは何れも他方の歯車切換機構を介して出力軸に連結され、両クラッチの何れも相対回転されることはないので、ドラグトルクによる動力損失が生じることはなく、燃料消費率を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
先ず図１〜図６により本発明によるハイブリッド動力装置の実施形態の説明をする。この実施形態は、図１に示す前進６段、後進１段の自動変速機ＴＭを備えたハイブリッド動力装置に本発明を適用したものである。先ずこの自動変速機ＴＭの説明をする。
【０００７】
この自動変速機ＴＭはデュアルクラッチ式のもので、その変速機ケースＨ内には、図１に示すように、互いに平行に配置された第１入力軸（他方の入力軸）１３ａ、第２入力軸（一方の入力軸）１３ｂ、第１出力軸１４ａ及び第２出力軸１４ｂが回転自在に支持されている。２本の入力軸１３ａ，１３ｂは、第１摩擦クラッチ（他方のクラッチ）Ｃ１、第２摩擦クラッチ（一方のクラッチ）Ｃ２、第１及び第２入力連結軸１１ｄ，１１ｅ、第１及び第２入力被動ギヤ１１ｂ，１１ｃ並びに入力駆動ギヤ１１ａを介して互いに連結されており、入力駆動ギヤ１１ａをエンジン１０の出力軸１０ａに連結することによりエンジン１０により回転駆動されるようになっている。また第１出力軸１４ａ及び第２出力軸１４ｂは、第１及び第２出力駆動ギヤ１４ｄ，１４ｅ並びに出力被動ギヤ１４ｆを介して互いに連結されており、出力被動ギヤ１４ｆに同軸的に連結した第３出力軸１４ｃ、ドライブピニオン１６ａ、リングギヤ１６ｂ、デファレンシャルギヤ１７及びアクスルシャフト１８，１８を介して駆動車輪（被動部材）１９，１９に連結されている。
【０００８】
デュアルクラッチ１２を構成する第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２は、通常の作動状態では、切り換えの途中は半クラッチとなって一方の伝達トルクと他方の伝達トルクが互いに逆向きに増減し、切り換えの完了後は何れか一方が完全に係合されて伝達トルクが所定の最大値となり、他方が完全に解除されて伝達トルクが０となるように、ハイブリッド動力装置の制御装置２０（後述）により制御されるものである。
【０００９】
第１入力軸１３ａと第１出力軸１４ａの間には第１歯車切換機構（他方の歯車切換機構）ＳＭ１が設けられ、第２入力軸１３ｂと第２出力軸１４ｂの間には第２歯車切換機構（一方の歯車切換機構）ＳＭ２が設けられている。第１歯車切換機構ＳＭ１は、第１速段、第３速段及び第５速段（奇数段）の各変速ギヤ対Ｇ１，Ｇ３，Ｇ５並びに後進段の後進ギヤ列ＧＢを備えている。これら４組の変速ギヤ対Ｇ１，Ｇ３，Ｇ５及び後進ギヤ列ＧＢは、それぞれの各駆動ギヤが第１入力軸１３ａに固定され、各被動ギヤが第１出力軸１４ａに回転自在に支持されている。第１変速ギヤ対Ｇ１と第３変速ギヤ対Ｇ３の各被動ギヤの間にはそれぞれを選択的に第１出力軸１４ａに連結する第１切換クラッチＤ１が設けられ、第５変速ギヤ対Ｇ５と後進ギヤ列ＧＢの各被動ギヤの間にはそれぞれを選択的に第１出力軸１４ａに連結する第３切換クラッチＤ３が設けられている。後進ギヤ列ＧＢの駆動ギヤと被動ギヤの間にはアイドルギヤが介在されている。
【００１０】
また第２歯車切換機構ＳＭ２は、第２速段、第４速段及び第６速段（偶数段）の変速ギヤ対Ｇ２，Ｇ４，Ｇ６を備えている。これら３組の変速ギヤ対Ｇ２，Ｇ４，Ｇ６は、それぞれの各駆動ギヤが第２入力軸１３ｂに固定され、各被動ギヤが第２出力軸１４ｂに回転自在に支持されている。第２変速ギヤ対Ｇ２と第４変速ギヤ対Ｇ４の各被動ギヤの間にはそれぞれを選択的に第２出力軸１４ｂに連結する第２切換クラッチＤ２が設けられ、第６変速ギヤ対Ｇ６の被動ギヤの一側にはそれを選択的に第２出力軸１４ｂに連結する第４切換クラッチＤ４が設けられている。
【００１１】
各切換クラッチＤ１〜Ｄ４は、周知のシンクロメッシュ機構よりなるもので、第１または第２出力軸１４ａ，１４ｂに固定されたクラッチハブＬと、その外周にスプライン係合されたスリーブＭを備えている。各スリーブＭは、シフトフォークＦ１〜Ｆ４を介して、自動的にあるいは手動により軸線方向に往復動されて両側（または片側）のギヤに固定された係合部材Ｎに係合することにより、各ギヤをクラッチハブＬに選択的に連結するものである。なお、シンクロナイザリングは図示を省略してある。
【００１２】
この実施形態の自動変速機ＴＭでは、第２入力軸１３ｂにモータジェネレータ（モータ）１５が設けられ、このモータジェネレータ１５は、自動変速機ＴＭ及びエンジン１０の作動を制御する制御装置２０に連結されている。この制御装置２０はモータジェネレータ１５を、エンジン１０に出力の余裕がない状態ではバッテリ（図示省略）より電流が供給されてエンジン１０と協働して駆動車輪１９，１９を駆動する電動機として作動し、駆動車輪１９，１９側からエンジン１０が駆動される状態あるいはエンジン１０の出力に余裕がある状態では第２入力軸１３ｂにより駆動され発電を行ってバッテリに充電する発電機として作動するように制御するものである。この実施形態では制御装置２０は１つのものとして説明しているが、その機能に応じた複数の部分に分割してもよい。
【００１３】
なお図１に示す自動変速機ＴＭでは、変速ギヤ対Ｇ１〜Ｇ６及び後進ギヤ列ＧＢの各駆動ギヤは全て第１または第２入力軸１３ａ，１３ｂに固定し、各被動ギヤは全て第１または第２出力軸１４ａ，１４ｂに回転自在に設け、各第１〜第４切換クラッチＤ１〜Ｄ４は全て第１または第２出力軸１４ａ，１４ｂに設けるものとして説明したが、第１〜第４切換クラッチＤ１〜Ｄ４の一部を第１または第２入力軸１３ａ，１３ｂに設け、それと対応する駆動ギヤは第１または第２入力軸１３ａ，１３ｂに回転自在に設け、またそれと対応する被動ギヤは第１または第２出力軸１４ａ，１４ｂに固定するようにしてもよい。またモータジェネレータ１５は第２入力軸１３ｂに設ける代わりに、第１入力軸１３ａに設けるようにしてもよい。
【００１４】
このハイブリッド動力装置を自動車に適用した場合の作動の説明をする。制御装置２０は先ず、アクセル開度、エンジン回転速度、車速などの自動車の作動状態に応じて、デュアルクラッチ１２の２つの摩擦クラッチＣ１，Ｃ２並びに第１〜第４切換クラッチＤ１〜Ｄ４を作動させて変速を行う。これを具体的に説明すれば、自動車の不作動状態では第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２は何れも解除されており、各切換クラッチＤ１〜Ｄ４は図１に示す中立位置にある。駆動車輪１９，１９がエンジン１０により駆動されて走行する場合は、停車状態からエンジン１０を始動させて変速装置のシフトレバー（図示省略）を前進位置にすれば、制御装置２０は第１変速シフトフォークＦ１を介して第１切換クラッチＤ１のスリーブＭを右向きに移動させて第１歯車切換機構ＳＭ１の第１変速ギヤ対Ｇ１による第１速段を形成する。アクセル開度が増大してエンジン１０が所定の低回転速度を越えれば、制御装置２０はデュアルクラッチ１２の第１摩擦クラッチＣ１の係合力を徐々に増加させ、これによりエンジン１０の駆動トルクは第１摩擦クラッチＣ１から第１入力軸１３ａ、第１変速ギヤ対Ｇ１、第１切換クラッチＤ１、第１出力軸１４ａ、ギヤ１４ｄ，１４ｆ、第３出力軸１４ｃ、ギヤ１６ａ，１６ｂ、デファレンシャルギヤ１７及びアクスルシャフト１８，１８を介して駆動車輪１９，１９に伝達されて、自動車は第１速で走行し始める。
【００１５】
アクセル開度が増大するなどして自動車の作動状態が第２速段での走行に適した状態となれば、制御装置２０は、第２切換クラッチＤ２のスリーブＭを右向きに移動させて第２歯車切換機構ＳＭ２の第２変速ギヤ対Ｇ２による第２速段を形成してから、デュアルクラッチ１２を第２摩擦クラッチＣ２側に切り換えて第２速走行に切り換え、次いで第１切換クラッチＤ１のスリーブＭを中立位置に戻す。以下同様にして制御装置２０は、そのときの自動車の作動状態に適した変速段を順次形成し、第１摩擦クラッチＣ１と第２摩擦クラッチＣ２を交互に切り換えて、自動車の作動状態に応じた変速段で走行する。図２の破線の矢印は、自動車がエンジン１０により第１歯車切換機構ＳＭ１の第３速段で走行している状態の動力伝達経路を示し、図３の破線の矢印は、エンジン１０により第２歯車切換機構ＳＭ２の第４速段で走行している状態の動力伝達経路を示す。変速のシフトダウンは上述と逆の手順で行う。
【００１６】
停車状態でシフトレバーを後進位置とすれば、制御装置２０は第３切換クラッチＤ３のスリーブＭを左向きに移動させて後進ギヤ列ＧＢによる後進段を形成し、アクセル操作によりエンジン１０の回転速度が増大すれば、制御装置２０はデュアルクラッチ１２の第１摩擦クラッチＣ１の係合力を徐々に増加させ、これによりエンジン１０の駆動トルクは後進ギヤ列ＧＢを介して第１入力軸１３ａに伝達され、第１速の場合と同様にして後進が開始される。
【００１７】
また、モータジェネレータ１５により走行する場合は、停車状態で変速装置のシフトレバーを前進位置にすれば、制御装置２０は、前述したエンジン１０による走行の場合と同様にして第１歯車切換機構ＳＭ１による第１速段を形成し、アクセル開度が増大すればモータジェネレータ１５に給電して電動機として作動させると同時に第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２の係合力を徐々に増加させ、モータジェネレータ１５の駆動トルクは第２入力軸１３ｂ、第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２、第１入力軸１３ａ、第１変速ギヤ対Ｇ１、第１切換クラッチＤ１、第１出力軸１４ａ、ギヤ１４ｄ，１４ｆ、第３出力軸１４ｃ、ギヤ１６ａ，１６ｂ、デファレンシャルギヤ１７及びアクスルシャフト１８，１８を介して駆動車輪１９，１９に伝達されて、自動車は第１速で走行し始める。図４の実線の矢印は、このようにして自動車が第１速段で（第１変速ギヤ対Ｇ１を使用して）走行している状態の動力伝達経路を示す。
【００１８】
アクセル開度が増大するなどして自動車の作動状態が第２速段での走行に適した状態となれば、制御装置２０は、モータジェネレータ１５への給電を一旦停止し、両摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を離脱させるとともに第１切換クラッチＤ１を中立位置に戻し、前述と同様にして第２歯車切換機構ＳＭ２による第２速段を形成してから、再びモータジェネレータ１５に給電して電動機として作動させて、第２速段で走行する。図４の破線の矢印は、このようにして自動車が第２速段で（第２変速ギヤ対Ｇ２を使用して）走行している状態の動力伝達経路を示す。
【００１９】
以下同様にして制御装置２０は、そのときの自動車の作動状態に適した変速段を順次形成し、第１歯車切換機構ＳＭ１の各変速段を使用する場合は両摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を係合させ、第２歯車切換機構ＳＭ２の各変速段を使用する場合は両摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を離脱させて、自動車の作動状態に応じた変速段で走行する。変速のシフトダウンは上述と逆の手順で行う。
【００２０】
なお次に述べるように、モータジェネレータ１５がエンジン１０と協働して駆動車輪１９，１９を駆動する場合において、両摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を係合させてモータジェネレータ１５の動力を第１歯車切換機構ＳＭ１の変速段で伝達しているときは、変速機ＴＭのインターロックを避けるために、エンジン１０の動力も第１歯車切換機構ＳＭ１の同じ変速段で伝達するようにする。モータジェネレータ１５による後進は、エンジン１０による後進と同様、後進ギヤ列ＧＢによる後進段を形成し、第１速の場合と同様にして行う。
【００２１】
次に駆動車輪１９，１９がエンジン１０及びモータジェネレータ１５の両方により駆動されて走行する場合の説明をする。図４に示すようにモータジェネレータ１５のみにより駆動車輪１９，１９が駆動されて走行している状態において、エンジン１０による駆動をも行う場合には、制御装置２０は先ず第２摩擦クラッチＣ２を係合させ、これによりエンジン１０は第２入力連結軸１１ｅ、第２入力被動ギヤ１１ｃ及び入力駆動ギヤ１１ａを介して回転駆動されて始動される。エンジン１０の始動後は、制御装置２０は第２摩擦クラッチＣ２の係合を解除し、走行状態に応じて２組の歯車切換機構ＳＭ１，ＳＭ２の各変速ギヤ対Ｇ１〜Ｇ６から何れか１つを選択して各切換クラッチＤ１〜Ｄ４によりその変速段を形成する。
【００２２】
この場合において、第１歯車切換機構ＳＭ１の何れかの変速段（例えば第３速段）が形成されたときは、制御装置２０は第２歯車切換機構ＳＭ２の各変速段を全て解除し第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２の両方を係合して、エンジン１０の駆動トルクは第１摩擦クラッチＣ１及び第１歯車切換機構ＳＭ１の何れかの変速段（例えば第３速段）を介して駆動車輪１９，１９に伝達され、モータジェネレータ１５の駆動トルクは第２摩擦クラッチＣ２、第１摩擦クラッチＣ１及び第１歯車切換機構ＳＭ１の何れかの変速段（例えば第３速段）を介して駆動車輪１９，１９に伝達される（図５参照）よう各部材を制御する。また、第２歯車切換機構ＳＭ２の何れかの変速段（例えば第４速段）を形成したときは、制御装置２０は第１歯車切換機構ＳＭ１の各変速段を何れも形成せずに第２摩擦クラッチＣ２のみを係合して、エンジン１０の駆動トルクは第２摩擦クラッチＣ２及び第２歯車切換機構ＳＭ２の何れかの変速段（例えば第４速段）を介して駆動車輪１９，１９に伝達され、モータジェネレータ１５の駆動トルクも第２歯車切換機構ＳＭ２の何れかの変速段（例えば第４速段）を介して駆動車輪１９，１９に伝達される（図６参照）よう各部材を制御する。これにより、エンジン１０及びモータジェネレータ１５の駆動トルクは何れも駆動車輪１９，１９に伝達される。
【００２３】
以上は、モータジェネレータ１５のみにより駆動車輪１９，１９が駆動されて走行している状態において、エンジン１０による駆動をも行って駆動車輪１９，１９がエンジン１０及びモータジェネレータ１５の両方により駆動され場合につき説明したが、図２及び図３に示すように、エンジン１０により駆動車輪１９，１９が駆動されて走行している状態において、モータジェネレータ１５による駆動をも行って駆動車輪１９，１９がエンジン１０及びモータジェネレータ１５の両方により駆動され場合も、制御装置２０はほゞ同様に各部材を制御し、図５及び図６に示す状態として、エンジン１０及びモータジェネレータ１５の両方により駆動車輪１９，１９を駆動する。
【００２４】
図１に示すようなハイブリッド動力装置に、前述した従来技術をそのまま適用すれば、エンジン１０からの動力伝達は、図２及び図３と同様第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を交互に係合して第１及び第２歯車切換機構ＳＭ１，ＳＭ２により行い、モータジェネレータ１５からの動力伝達は、図４と同様第２歯車切換機構ＳＭ２のみを使用して行うものとなる。従って、エンジン１０及びモータジェネレータ１５の両方の駆動トルクを伝達する場合には、エンジン１０から駆動車輪１９，１９への駆動トルクの伝達は、第１歯車切換機構ＳＭ１を使用する場合は第１摩擦クラッチＣ１を介して行い（図７の破線の矢印参照）、第２歯車切換機構ＳＭ２を使用する場合は第２摩擦クラッチＣ２を介して行い（図６の破線の矢印参照）、またモータジェネレータ１５から駆動車輪１９，１９への駆動トルクの伝達は両摩擦クラッチＣ１，Ｃ２の何れも介することなく常に第２歯車切換機構ＳＭ２のみを使用して行う（図６及び図７の実線の矢印参照）ものとなる。
【００２５】
このようにした場合、図６に示す状態は上述した実施形態の場合と同じで特に問題はない。しかし図７に示すように第１摩擦クラッチＣ１を係合し、エンジン１０から駆動車輪１９，１９への駆動トルクの伝達を第１歯車切換機構ＳＭ１を使用して行っている状態では、第１歯車切換機構ＳＭ１と第１摩擦クラッチＣ１を介して連結される第３出力軸１４ｃと第２摩擦クラッチＣ２のクラッチカバーの間の変速比と、第２歯車切換機構ＳＭ２を介して連結される第３出力軸１４ｃと第２摩擦クラッチＣ２のクラッチプレートの間の変速比は互いに異なったものとなるので、第２摩擦クラッチＣ２のクラッチカバーとクラッチプレートは強制的に相対回転される。この図７で示す作動状態では、クラッチカバーとクラッチプレートが相対的に回転される第２摩擦クラッチＣ２は解除されてはいるが、クラッチカバーとクラッチプレートの間にはある程度のドラグトルクが存在するので、常にドラグトルクによる動力損失が生じるという問題がある。このドラグトルクは湿式クラッチの場合には大きくなるのでこの動力損失も増大する。
【００２６】
このようなドラグトルクによる動力損失は、エンジン１０及びモータジェネレータ１５の両方により走行する場合に限らず、エンジン１０により自動車が駆動され、モータジェネレータ１５が発電機として作動されてバッテリに充電する場合にも、エンジン１０と駆動車輪１９，１９及びモータジェネレータ１５と駆動車輪１９，１９の間で動力伝達がなされるので、同様に存在する。
【００２７】
これに対し上述した実施形態では、エンジン１０から駆動車輪１９，１９への動力伝達に第１歯車切換機構ＳＭ１を使用し第１摩擦クラッチＣ１を係合して行っている状態では、図５に示すように第２摩擦クラッチＣ２も係合され、エンジン１０とモータジェネレータ１５は何れも第１歯車切換機構ＳＭ１を介して第３出力軸１４ｃに連結されている。このように第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２は何れも係合されて、それらのクラッチカバーとクラッチプレートが相対的に回転されることはないので、ドラグトルクによる動力損失が生じることはなく、燃料消費率を減少させることができる。なおこの状態では、第２及び第４切換クラッチＤ２，Ｄ４のクラッチハブＬと係合部材Ｎの間に相対回転が生じるが、この相対回転に伴うドラグトルクはわずかであるので、それによる動力損失は実質的に無視できる程度である。
【００２８】
次に図８により、図１〜図６に示すハイブリッド動力装置の変形例の説明をする。この変形例も前進６段、後進１段のデュアルクラッチ式の自動変速機ＴＭを備えている。この変形例の自動変速機ＴＭと図１に示す自動変速機ＴＭの主な相違点は、デュアルクラッチ１２を構成する第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を介してエンジン１０により駆動される第１及び第２入力軸１３ａ，１３ｂは互いに同軸的に配置された二重軸であり、図１に示す自動変速機ＴＭにおける出力ギヤ１４ｄ，１４ｅ，１４ｆにより連結された３本の出力軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及びギヤ１４ｄ〜１４ｆが１本の出力軸１４にまとめられていることである。第１及び第２入力軸１３ａ，１３ｂは、デュアルクラッチ１２のクラッチカバー１２ａをエンジン１０の出力軸１０ａに連結することによりエンジン１０により回転駆動され、出力軸１４は最終減速ギヤ対１６ｃ．１６ｄ、デファレンシャルギヤ１７及びアクスルシャフト１８，１８を介して駆動車輪１９，１９に連結されている。デュアルクラッチ１２を構成する第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２は、図１に示す自動変速機ＴＭと同様、一方と他方の伝達トルクが互いに逆向きに増減するように、ハイブリッド動力装置の制御装置２０により制御される。
【００２９】
第２入力軸１３ｂから突出する第１入力軸１３ａの後半部と出力軸１４の間には第１歯車切換機構ＳＭ１が設けられ、第２入力軸１３ｂと第２出力軸１４ｂの間には第２歯車切換機構ＳＭ２が設けられている。この両歯車切換機構ＳＭ１，ＳＭ２は図１に示す歯車切換機構ＳＭ１，ＳＭ２と実質的に同一構造である。モータジェネレータ１５は、その出入力軸１５ａに固定されたギヤ１５ｂを第６変速ギヤ対Ｇ６の駆動ギヤに噛合することにより、第２入力軸１３ｂに連結されている。
【００３０】
この変形例のハイブリッド動力装置は、第１及び第２入力軸１３ａ，１３ｂが同軸的に配置され、第１及び第２出力軸１４ａ，１４ｂが１本の出力軸１４にまとめられ、モータジェネレータ１５がギヤ１５ｂを介して第２入力軸１３ｂに連結されているなどの相違はあるが、全ての機能において図１に示すハイブリッド動力装置と実質的に同一である。また、この変形例の制御装置２０は、上述した実施形態の制御装置２０と同様、自動変速機ＴＭ及びエンジン１０の作動を制御するとともに、モータジェネレータ１５に直接連結されない第１入力軸１３ａに設けた第１摩擦クラッチＣ１が係合されて第１入力軸１３ａと出力軸１４の間に設けられた第１歯車切換機構ＳＭ１を介してエンジン１０の駆動トルクが出力軸１４に伝達され、かつモータジェネレータ１５が出力軸１４に連結される場合には、第２入力軸１３ｂに設けた第２摩擦クラッチＣ２をも係合して、モータジェネレータ１５は第２入力軸１３ｂ、第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２、第１入力軸１３ａ並びに第１歯車切換機構ＳＭ１を介して出力軸１４に連結されるように、第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２及び第１及び第２歯車切換機構ＳＭ１，ＳＭ２を制御するものである。
【００３１】
従ってこの変形例も、エンジン１０から駆動車輪１９，１９への動力伝達に第１歯車切換機構ＳＭ１を使用し第１摩擦クラッチＣ１を係合して行っている状態では、第２摩擦クラッチＣ２も係合され、エンジン１０とモータジェネレータ１５は何れも第１歯車切換機構ＳＭ１を介して第３出力軸１４ｃに連結されており、第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２は何れも係合されて、それらのクラッチカバーとクラッチプレートが相対的に回転されることはないので、ドラグトルクによる動力損失が生じることはなく、燃料消費率を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるハイブリッド動力装置の一実施形態の全体構造を説明するスケルトン図である。
【図２】図１に示す実施形態における、第１クラッチ及び第１歯車切換機構を介してエンジンにより被動部材を駆動している状態を示すスケルトン図である。
【図３】図１に示す実施形態における、第２クラッチ及び第２歯車切換機構を介してエンジンにより被動部材を駆動している状態を示すスケルトン図である。
【図４】図１に示す実施形態における、第１及び第２歯車切換機構を介してモータにより被動部材を駆動している状態を示すスケルトン図である。
【図５】図１に示す実施形態における、第１及び第２クラッチ並びに第１歯車切換機構を介してエンジン及びモータにより被動部材を駆動している状態を示すスケルトン図である。
【図６】図１に示す実施形態における、第２クラッチ及び第２歯車切換機構を介してエンジン及びモータにより被動部材を駆動している状態を示すスケルトン図である。
【図７】従来技術における、第１クラッチ及び第１歯車切換機構を介してエンジンにより被動部材を駆動し、第２クラッチを介してモータにより被動部材を駆動している状態を示すスケルトン図である。
【図８】図１に示すハイブリッド動力装置の変形例を示すスケルトン図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…エンジン、１２…デュアルクラッチ、１３ａ…他方の入力軸（第１入力軸）、１３ｂ…一方の入力軸（第２入力軸）、１４，１４ａ，１４ｂ…出力軸（第１出力軸、第２出力軸）、１５…モータ（モータジェネレータ）、１９…被動部材（駆動車輪）、２０…制御装置、Ｃ１…他方のクラッチ（第１摩擦クラッチ）、Ｃ２…一方のクラッチ（第２摩擦クラッチ）、ＳＭ１…他方の歯車切換機構（第１歯車切換機構）、ＳＭ２…一方の歯車切換機構（第２歯車切換機構）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車などに使用するハイブリッド動力装置、特にデュアルクラッチを使用したハイブリッド動力装置におけるハイブリッド作動の際に動力伝達系に生じる動力損失を低減させるための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
デュアルクラッチを使用したハイブリッド動力装置としては、例えば特許文献１（特開２００５−１８６９３１号公報）に開示されたものがある。これは第１入力軸の外周に同軸的にかつ回転自在に筒状の第２入力軸を設け、エンジンの回転はデュアルクラッチを構成する第１及び第２クラッチを介して第１及び第２入力軸に交互に伝達され、第１及び第２入力軸とこれらと平行に配置されて駆動車輪に連結される出力軸の間にはそれぞれ２段の第１及び第２歯車切換機構を設けて第１速〜第４速の歯車変速機構を形成し、また電流が供給されればエンジンと協働して駆動車輪を駆動し逆にエンジンまたは駆動車輪側から回転駆動されれば発電機として作動してバッテリに充電するモータをクラッチを介することなく第２入力軸に連結したものである。この特許文献１ではさらに、第１及び第２入力軸と平行に駆動車輪に連結された第２出力軸及び後進アイドル軸を設けて、それらの間に第５速、第６速及び後進歯車機構を設けている。
【特許文献１】特開２００５−１８６９３１号公報（段落００１９〜００３７、図１、図３〜図６）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したハイブリッド動力装置では、第１及び第２入力軸は、デュアルクラッチを構成する第１及び第２クラッチを介して交互にエンジンに連結されて駆動され、第１及び第２歯車切換機構を介して出力軸に連結されている。一方モータは、電動機または発電機として作動させる場合には、第２入力軸及び第２歯車切換機構を介して出力軸に連結されるようになっている。このようなハイブリッド動力装置では、エンジンが、第１クラッチ、第１入力軸及び第１歯車切換機構を介して出力軸に連結されている状態において、モータを電動機または発電機として作動させるために第２入力軸及び第２歯車切換機構を介して出力軸に連結させると、第１歯車切換機構と第２歯車切換機構と第１クラッチがトルク伝達可能に連結され、第２クラッチが解除された状態となる。この状態では、第１歯車切換機構及び第１クラッチを介して連結される出力軸とデュアルクラッチのクラッチカバーの間の変速比と、第２歯車切換機構を介して連結される出力軸と第２クラッチのクラッチプレートの間の変速比は互いに異なったものとなるので、デュアルクラッチのクラッチカバーと第２クラッチのクラッチプレートは強制的に相対回転される。この作動状態では第２クラッチは解除されてはいるが、そのクラッチプレートとデュアルクラッチのクラッチカバーの間には摩擦抵抗によるドラグトルクが存在するので、この作動中は常にドラグトルクによる動力損失が生じる。湿式クラッチの場合には、このドラグトルクは大きくなるので、この動力損失も増大する。本発明はこのような動力損失を減少させて燃料消費率を減少させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によるハイブリッド動力装置は、エンジンと、２つのクラッチを有するデュアルクラッチと、各クラッチを介してそれぞれエンジンにより回転駆動される２本の入力軸と、被動部材に連結されてこれを駆動する出力軸と、各入力軸と出力軸の間にそれぞれ設けられ各入力軸の各回転をそれぞれ互いに異なる複数の変速比で選択的に出力軸に伝達する２組の歯車切換機構と、両入力軸の何れか一方に連結され電流が供給されれば一方の入力軸を駆動する電動機として作動するとともに一方の入力軸側から駆動されれば発電機として作動するモータと、各部材が協働して変速機能を有する動力装置として作動するようそれぞれを制御する制御装置を備えてなるハイブリッド動力装置において、制御装置はさらに、モータに連結されない他方の入力軸に設けた他方のクラッチが係合されて他方の入力軸と出力軸の間に設けられた他方の歯車切換機構を介してエンジンの駆動トルクが出力軸に伝達され、かつモータが出力軸に連結される場合には、一方の入力軸に設けた一方のクラッチをも係合して、モータは一方の入力軸、両クラッチ、他方の入力軸並びに他方の歯車切換機構を介して出力軸に連結されるように、各クラッチ及び各歯車切換機構を制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、制御装置は、モータが連結されない他方の入力軸に設けた他方のクラッチが係合されて他方の入力軸と出力軸の間に設けられた他方の歯車切換機構を介してエンジンの駆動トルクが出力軸に伝達され、かつモータが出力軸に連結される場合には、一方の入力軸に設けた一方のクラッチをも係合して、モータは一方の入力軸、両クラッチ、他方の入力軸並びに他方の歯車切換機構を介して出力軸に連結されるように、各クラッチ及び各歯車切換機構を制御するので、他方の入力軸に設けた他方のクラッチが係合され他方の歯車切換機構を介してエンジンの駆動トルクが出力軸に伝達されている状態においてモータジェネレータが出力軸に連結される場合には、モータは一方の入力軸、両クラッチ、他方の入力軸並びに他方の歯車切換機構を介して出力軸に連結される。すなわちこの状態では、両クラッチは何れも係合され、エンジンとモータジェネレータは何れも他方の歯車切換機構を介して出力軸に連結され、両クラッチの何れも相対回転されることはないので、ドラグトルクによる動力損失が生じることはなく、燃料消費率を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
先ず図１〜図６により本発明によるハイブリッド動力装置の実施形態の説明をする。この実施形態は、図１に示す前進６段、後進１段の自動変速機ＴＭを備えたハイブリッド動力装置に本発明を適用したものである。先ずこの自動変速機ＴＭの説明をする。
【０００７】
この自動変速機ＴＭはデュアルクラッチ式のもので、その変速機ケースＨ内には、図１に示すように、互いに平行に配置された第１入力軸（他方の入力軸）１３ａ、第２入力軸（一方の入力軸）１３ｂ、第１出力軸１４ａ及び第２出力軸１４ｂが回転自在に支持されている。２本の入力軸１３ａ，１３ｂは、第１摩擦クラッチ（他方のクラッチ）Ｃ１、第２摩擦クラッチ（一方のクラッチ）Ｃ２、第１及び第２入力連結軸１１ｄ，１１ｅ、第１及び第２入力被動ギヤ１１ｂ，１１ｃ並びに入力駆動ギヤ１１ａを介して互いに連結されており、入力駆動ギヤ１１ａをエンジン１０の出力軸１０ａに連結することによりエンジン１０により回転駆動されるようになっている。また第１出力軸１４ａ及び第２出力軸１４ｂは、第１及び第２出力駆動ギヤ１４ｄ，１４ｅ並びに出力被動ギヤ１４ｆを介して互いに連結されており、出力被動ギヤ１４ｆに同軸的に連結した第３出力軸１４ｃ、ドライブピニオン１６ａ、リングギヤ１６ｂ、デファレンシャルギヤ１７及びアクスルシャフト１８，１８を介して駆動車輪（被動部材）１９，１９に連結されている。
【０００８】
デュアルクラッチ１２を構成する第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２は、通常の作動状態では、切り換えの途中は半クラッチとなって一方の伝達トルクと他方の伝達トルクが互いに逆向きに増減し、切り換えの完了後は何れか一方が完全に係合されて伝達トルクが所定の最大値となり、他方が完全に解除されて伝達トルクが０となるように、ハイブリッド動力装置の制御装置２０（後述）により制御されるものである。
【０００９】
第１入力軸１３ａと第１出力軸１４ａの間には第１歯車切換機構（他方の歯車切換機構）ＳＭ１が設けられ、第２入力軸１３ｂと第２出力軸１４ｂの間には第２歯車切換機構（一方の歯車切換機構）ＳＭ２が設けられている。第１歯車切換機構ＳＭ１は、第１速段、第３速段及び第５速段（奇数段）の各変速ギヤ対Ｇ１，Ｇ３，Ｇ５並びに後進段の後進ギヤ列ＧＢを備えている。これら４組の変速ギヤ対Ｇ１，Ｇ３，Ｇ５及び後進ギヤ列ＧＢは、それぞれの各駆動ギヤが第１入力軸１３ａに固定され、各被動ギヤが第１出力軸１４ａに回転自在に支持されている。第１変速ギヤ対Ｇ１と第３変速ギヤ対Ｇ３の各被動ギヤの間にはそれぞれを選択的に第１出力軸１４ａに連結する第１切換クラッチＤ１が設けられ、第５変速ギヤ対Ｇ５と後進ギヤ列ＧＢの各被動ギヤの間にはそれぞれを選択的に第１出力軸１４ａに連結する第３切換クラッチＤ３が設けられている。後進ギヤ列ＧＢの駆動ギヤと被動ギヤの間にはアイドルギヤが介在されている。
【００１０】
また第２歯車切換機構ＳＭ２は、第２速段、第４速段及び第６速段（偶数段）の変速ギヤ対Ｇ２，Ｇ４，Ｇ６を備えている。これら３組の変速ギヤ対Ｇ２，Ｇ４，Ｇ６は、それぞれの各駆動ギヤが第２入力軸１３ｂに固定され、各被動ギヤが第２出力軸１４ｂに回転自在に支持されている。第２変速ギヤ対Ｇ２と第４変速ギヤ対Ｇ４の各被動ギヤの間にはそれぞれを選択的に第２出力軸１４ｂに連結する第２切換クラッチＤ２が設けられ、第６変速ギヤ対Ｇ６の被動ギヤの一側にはそれを選択的に第２出力軸１４ｂに連結する第４切換クラッチＤ４が設けられている。
【００１１】
各切換クラッチＤ１〜Ｄ４は、周知のシンクロメッシュ機構よりなるもので、第１または第２出力軸１４ａ，１４ｂに固定されたクラッチハブＬと、その外周にスプライン係合されたスリーブＭを備えている。各スリーブＭは、シフトフォークＦ１〜Ｆ４を介して、自動的にあるいは手動により軸線方向に往復動されて両側（または片側）のギヤに固定された係合部材Ｎに係合することにより、各ギヤをクラッチハブＬに選択的に連結するものである。なお、シンクロナイザリングは図示を省略してある。
【００１２】
この実施形態の自動変速機ＴＭでは、第２入力軸１３ｂにモータジェネレータ（モータ）１５が設けられ、このモータジェネレータ１５は、自動変速機ＴＭ及びエンジン１０の作動を制御する制御装置２０に連結されている。この制御装置２０はモータジェネレータ１５を、エンジン１０に出力の余裕がない状態ではバッテリ（図示省略）より電流が供給されてエンジン１０と協働して駆動車輪１９，１９を駆動する電動機として作動し、駆動車輪１９，１９側からエンジン１０が駆動される状態あるいはエンジン１０の出力に余裕がある状態では第２入力軸１３ｂにより駆動され発電を行ってバッテリに充電する発電機として作動するように制御するものである。この実施形態では制御装置２０は１つのものとして説明しているが、その機能に応じた複数の部分に分割してもよい。
【００１３】
なお図１に示す自動変速機ＴＭでは、変速ギヤ対Ｇ１〜Ｇ６及び後進ギヤ列ＧＢの各駆動ギヤは全て第１または第２入力軸１３ａ，１３ｂに固定し、各被動ギヤは全て第１または第２出力軸１４ａ，１４ｂに回転自在に設け、各第１〜第４切換クラッチＤ１〜Ｄ４は全て第１または第２出力軸１４ａ，１４ｂに設けるものとして説明したが、第１〜第４切換クラッチＤ１〜Ｄ４の一部を第１または第２入力軸１３ａ，１３ｂに設け、それと対応する駆動ギヤは第１または第２入力軸１３ａ，１３ｂに回転自在に設け、またそれと対応する被動ギヤは第１または第２出力軸１４ａ，１４ｂに固定するようにしてもよい。またモータジェネレータ１５は第２入力軸１３ｂに設ける代わりに、第１入力軸１３ａに設けるようにしてもよい。
【００１４】
このハイブリッド動力装置を自動車に適用した場合の作動の説明をする。制御装置２０は先ず、アクセル開度、エンジン回転速度、車速などの自動車の作動状態に応じて、デュアルクラッチ１２の２つの摩擦クラッチＣ１，Ｃ２並びに第１〜第４切換クラッチＤ１〜Ｄ４を作動させて変速を行う。これを具体的に説明すれば、自動車の不作動状態では第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２は何れも解除されており、各切換クラッチＤ１〜Ｄ４は図１に示す中立位置にある。駆動車輪１９，１９がエンジン１０により駆動されて走行する場合は、停車状態からエンジン１０を始動させて変速装置のシフトレバー（図示省略）を前進位置にすれば、制御装置２０は第１変速シフトフォークＦ１を介して第１切換クラッチＤ１のスリーブＭを右向きに移動させて第１歯車切換機構ＳＭ１の第１変速ギヤ対Ｇ１による第１速段を形成する。アクセル開度が増大してエンジン１０が所定の低回転速度を越えれば、制御装置２０はデュアルクラッチ１２の第１摩擦クラッチＣ１の係合力を徐々に増加させ、これによりエンジン１０の駆動トルクは第１摩擦クラッチＣ１から第１入力軸１３ａ、第１変速ギヤ対Ｇ１、第１切換クラッチＤ１、第１出力軸１４ａ、ギヤ１４ｄ，１４ｆ、第３出力軸１４ｃ、ギヤ１６ａ，１６ｂ、デファレンシャルギヤ１７及びアクスルシャフト１８，１８を介して駆動車輪１９，１９に伝達されて、自動車は第１速で走行し始める。
【００１５】
アクセル開度が増大するなどして自動車の作動状態が第２速段での走行に適した状態となれば、制御装置２０は、第２切換クラッチＤ２のスリーブＭを右向きに移動させて第２歯車切換機構ＳＭ２の第２変速ギヤ対Ｇ２による第２速段を形成してから、デュアルクラッチ１２を第２摩擦クラッチＣ２側に切り換えて第２速走行に切り換え、次いで第１切換クラッチＤ１のスリーブＭを中立位置に戻す。以下同様にして制御装置２０は、そのときの自動車の作動状態に適した変速段を順次形成し、第１摩擦クラッチＣ１と第２摩擦クラッチＣ２を交互に切り換えて、自動車の作動状態に応じた変速段で走行する。図２の破線の矢印は、自動車がエンジン１０により第１歯車切換機構ＳＭ１の第３速段で走行している状態の動力伝達経路を示し、図３の破線の矢印は、エンジン１０により第２歯車切換機構ＳＭ２の第４速段で走行している状態の動力伝達経路を示す。変速のシフトダウンは上述と逆の手順で行う。
【００１６】
停車状態でシフトレバーを後進位置とすれば、制御装置２０は第３切換クラッチＤ３のスリーブＭを左向きに移動させて後進ギヤ列ＧＢによる後進段を形成し、アクセル操作によりエンジン１０の回転速度が増大すれば、制御装置２０はデュアルクラッチ１２の第１摩擦クラッチＣ１の係合力を徐々に増加させ、これによりエンジン１０の駆動トルクは後進ギヤ列ＧＢを介して第１入力軸１３ａに伝達され、第１速の場合と同様にして後進が開始される。
【００１７】
また、モータジェネレータ１５により走行する場合は、停車状態で変速装置のシフトレバーを前進位置にすれば、制御装置２０は、前述したエンジン１０による走行の場合と同様にして第１歯車切換機構ＳＭ１による第１速段を形成し、アクセル開度が増大すればモータジェネレータ１５に給電して電動機として作動させると同時に第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２の係合力を徐々に増加させ、モータジェネレータ１５の駆動トルクは第２入力軸１３ｂ、第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２、第１入力軸１３ａ、第１変速ギヤ対Ｇ１、第１切換クラッチＤ１、第１出力軸１４ａ、ギヤ１４ｄ，１４ｆ、第３出力軸１４ｃ、ギヤ１６ａ，１６ｂ、デファレンシャルギヤ１７及びアクスルシャフト１８，１８を介して駆動車輪１９，１９に伝達されて、自動車は第１速で走行し始める。図４の実線の矢印は、このようにして自動車が第１速段で（第１変速ギヤ対Ｇ１を使用して）走行している状態の動力伝達経路を示す。
【００１８】
アクセル開度が増大するなどして自動車の作動状態が第２速段での走行に適した状態となれば、制御装置２０は、モータジェネレータ１５への給電を一旦停止し、両摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を離脱させるとともに第１切換クラッチＤ１を中立位置に戻し、前述と同様にして第２歯車切換機構ＳＭ２による第２速段を形成してから、再びモータジェネレータ１５に給電して電動機として作動させて、第２速段で走行する。図４の破線の矢印は、このようにして自動車が第２速段で（第２変速ギヤ対Ｇ２を使用して）走行している状態の動力伝達経路を示す。
【００１９】
以下同様にして制御装置２０は、そのときの自動車の作動状態に適した変速段を順次形成し、第１歯車切換機構ＳＭ１の各変速段を使用する場合は両摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を係合させ、第２歯車切換機構ＳＭ２の各変速段を使用する場合は両摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を離脱させて、自動車の作動状態に応じた変速段で走行する。変速のシフトダウンは上述と逆の手順で行う。
【００２０】
なお次に述べるように、モータジェネレータ１５がエンジン１０と協働して駆動車輪１９，１９を駆動する場合において、両摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を係合させてモータジェネレータ１５の動力を第１歯車切換機構ＳＭ１の変速段で伝達しているときは、変速機ＴＭのインターロックを避けるために、エンジン１０の動力も第１歯車切換機構ＳＭ１の同じ変速段で伝達するようにする。モータジェネレータ１５による後進は、エンジン１０による後進と同様、後進ギヤ列ＧＢによる後進段を形成し、第１速の場合と同様にして行う。
【００２１】
次に駆動車輪１９，１９がエンジン１０及びモータジェネレータ１５の両方により駆動されて走行する場合の説明をする。図４に示すようにモータジェネレータ１５のみにより駆動車輪１９，１９が駆動されて走行している状態において、エンジン１０による駆動をも行う場合には、制御装置２０は先ず第２摩擦クラッチＣ２を係合させ、これによりエンジン１０は第２入力連結軸１１ｅ、第２入力被動ギヤ１１ｃ及び入力駆動ギヤ１１ａを介して回転駆動されて始動される。エンジン１０の始動後は、制御装置２０は第２摩擦クラッチＣ２の係合を解除し、走行状態に応じて２組の歯車切換機構ＳＭ１，ＳＭ２の各変速ギヤ対Ｇ１〜Ｇ６から何れか１つを選択して各切換クラッチＤ１〜Ｄ４によりその変速段を形成する。
【００２２】
この場合において、第１歯車切換機構ＳＭ１の何れかの変速段（例えば第３速段）が形成されたときは、制御装置２０は第２歯車切換機構ＳＭ２の各変速段を全て解除し第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２の両方を係合して、エンジン１０の駆動トルクは第１摩擦クラッチＣ１及び第１歯車切換機構ＳＭ１の何れかの変速段（例えば第３速段）を介して駆動車輪１９，１９に伝達され、モータジェネレータ１５の駆動トルクは第２摩擦クラッチＣ２、第１摩擦クラッチＣ１及び第１歯車切換機構ＳＭ１の何れかの変速段（例えば第３速段）を介して駆動車輪１９，１９に伝達される（図５参照）よう各部材を制御する。また、第２歯車切換機構ＳＭ２の何れかの変速段（例えば第４速段）を形成したときは、制御装置２０は第１歯車切換機構ＳＭ１の各変速段を何れも形成せずに第２摩擦クラッチＣ２のみを係合して、エンジン１０の駆動トルクは第２摩擦クラッチＣ２及び第２歯車切換機構ＳＭ２の何れかの変速段（例えば第４速段）を介して駆動車輪１９，１９に伝達され、モータジェネレータ１５の駆動トルクも第２歯車切換機構ＳＭ２の何れかの変速段（例えば第４速段）を介して駆動車輪１９，１９に伝達される（図６参照）よう各部材を制御する。これにより、エンジン１０及びモータジェネレータ１５の駆動トルクは何れも駆動車輪１９，１９に伝達される。
【００２３】
以上は、モータジェネレータ１５のみにより駆動車輪１９，１９が駆動されて走行している状態において、エンジン１０による駆動をも行って駆動車輪１９，１９がエンジン１０及びモータジェネレータ１５の両方により駆動され場合につき説明したが、図２及び図３に示すように、エンジン１０により駆動車輪１９，１９が駆動されて走行している状態において、モータジェネレータ１５による駆動をも行って駆動車輪１９，１９がエンジン１０及びモータジェネレータ１５の両方により駆動され場合も、制御装置２０はほゞ同様に各部材を制御し、図５及び図６に示す状態として、エンジン１０及びモータジェネレータ１５の両方により駆動車輪１９，１９を駆動する。
【００２４】
図１に示すようなハイブリッド動力装置に、前述した従来技術をそのまま適用すれば、エンジン１０からの動力伝達は、図２及び図３と同様第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を交互に係合して第１及び第２歯車切換機構ＳＭ１，ＳＭ２により行い、モータジェネレータ１５からの動力伝達は、図４と同様第２歯車切換機構ＳＭ２のみを使用して行うものとなる。従って、エンジン１０及びモータジェネレータ１５の両方の駆動トルクを伝達する場合には、エンジン１０から駆動車輪１９，１９への駆動トルクの伝達は、第１歯車切換機構ＳＭ１を使用する場合は第１摩擦クラッチＣ１を介して行い（図７の破線の矢印参照）、第２歯車切換機構ＳＭ２を使用する場合は第２摩擦クラッチＣ２を介して行い（図６の破線の矢印参照）、またモータジェネレータ１５から駆動車輪１９，１９への駆動トルクの伝達は両摩擦クラッチＣ１，Ｃ２の何れも介することなく常に第２歯車切換機構ＳＭ２のみを使用して行う（図６及び図７の実線の矢印参照）ものとなる。
【００２５】
このようにした場合、図６に示す状態は上述した実施形態の場合と同じで特に問題はない。しかし図７に示すように第１摩擦クラッチＣ１を係合し、エンジン１０から駆動車輪１９，１９への駆動トルクの伝達を第１歯車切換機構ＳＭ１を使用して行っている状態では、第１歯車切換機構ＳＭ１と第１摩擦クラッチＣ１を介して連結される第３出力軸１４ｃと第２摩擦クラッチＣ２のクラッチカバーの間の変速比と、第２歯車切換機構ＳＭ２を介して連結される第３出力軸１４ｃと第２摩擦クラッチＣ２のクラッチプレートの間の変速比は互いに異なったものとなるので、第２摩擦クラッチＣ２のクラッチカバーとクラッチプレートは強制的に相対回転される。この図７で示す作動状態では、クラッチカバーとクラッチプレートが相対的に回転される第２摩擦クラッチＣ２は解除されてはいるが、クラッチカバーとクラッチプレートの間にはある程度のドラグトルクが存在するので、常にドラグトルクによる動力損失が生じるという問題がある。このドラグトルクは湿式クラッチの場合には大きくなるのでこの動力損失も増大する。
【００２６】
このようなドラグトルクによる動力損失は、エンジン１０及びモータジェネレータ１５の両方により走行する場合に限らず、エンジン１０により自動車が駆動され、モータジェネレータ１５が発電機として作動されてバッテリに充電する場合にも、エンジン１０と駆動車輪１９，１９及びモータジェネレータ１５と駆動車輪１９，１９の間で動力伝達がなされるので、同様に存在する。
【００２７】
これに対し上述した実施形態では、エンジン１０から駆動車輪１９，１９への動力伝達に第１歯車切換機構ＳＭ１を使用し第１摩擦クラッチＣ１を係合して行っている状態では、図５に示すように第２摩擦クラッチＣ２も係合され、エンジン１０とモータジェネレータ１５は何れも第１歯車切換機構ＳＭ１を介して第３出力軸１４ｃに連結されている。このように第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２は何れも係合されて、それらのクラッチカバーとクラッチプレートが相対的に回転されることはないので、ドラグトルクによる動力損失が生じることはなく、燃料消費率を減少させることができる。なおこの状態では、第２及び第４切換クラッチＤ２，Ｄ４のクラッチハブＬと係合部材Ｎの間に相対回転が生じるが、この相対回転に伴うドラグトルクはわずかであるので、それによる動力損失は実質的に無視できる程度である。
【００２８】
次に図８により、図１〜図６に示すハイブリッド動力装置の変形例の説明をする。この変形例も前進６段、後進１段のデュアルクラッチ式の自動変速機ＴＭを備えている。この変形例の自動変速機ＴＭと図１に示す自動変速機ＴＭの主な相違点は、デュアルクラッチ１２を構成する第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２を介してエンジン１０により駆動される第１及び第２入力軸１３ａ，１３ｂは互いに同軸的に配置された二重軸であり、図１に示す自動変速機ＴＭにおける出力ギヤ１４ｄ，１４ｅ，１４ｆにより連結された３本の出力軸１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及びギヤ１４ｄ〜１４ｆが１本の出力軸１４にまとめられていることである。第１及び第２入力軸１３ａ，１３ｂは、デュアルクラッチ１２のクラッチカバー１２ａをエンジン１０の出力軸１０ａに連結することによりエンジン１０により回転駆動され、出力軸１４は最終減速ギヤ対１６ｃ．１６ｄ、デファレンシャルギヤ１７及びアクスルシャフト１８，１８を介して駆動車輪１９，１９に連結されている。デュアルクラッチ１２を構成する第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２は、図１に示す自動変速機ＴＭと同様、一方と他方の伝達トルクが互いに逆向きに増減するように、ハイブリッド動力装置の制御装置２０により制御される。
【００２９】
第２入力軸１３ｂから突出する第１入力軸１３ａの後半部と出力軸１４の間には第１歯車切換機構ＳＭ１が設けられ、第２入力軸１３ｂと第２出力軸１４ｂの間には第２歯車切換機構ＳＭ２が設けられている。この両歯車切換機構ＳＭ１，ＳＭ２は図１に示す歯車切換機構ＳＭ１，ＳＭ２と実質的に同一構造である。モータジェネレータ１５は、その出入力軸１５ａに固定されたギヤ１５ｂを第６変速ギヤ対Ｇ６の駆動ギヤに噛合することにより、第２入力軸１３ｂに連結されている。
【００３０】
この変形例のハイブリッド動力装置は、第１及び第２入力軸１３ａ，１３ｂが同軸的に配置され、第１及び第２出力軸１４ａ，１４ｂが１本の出力軸１４にまとめられ、モータジェネレータ１５がギヤ１５ｂを介して第２入力軸１３ｂに連結されているなどの相違はあるが、全ての機能において図１に示すハイブリッド動力装置と実質的に同一である。また、この変形例の制御装置２０は、上述した実施形態の制御装置２０と同様、自動変速機ＴＭ及びエンジン１０の作動を制御するとともに、モータジェネレータ１５に直接連結されない第１入力軸１３ａに設けた第１摩擦クラッチＣ１が係合されて第１入力軸１３ａと出力軸１４の間に設けられた第１歯車切換機構ＳＭ１を介してエンジン１０の駆動トルクが出力軸１４に伝達され、かつモータジェネレータ１５が出力軸１４に連結される場合には、第２入力軸１３ｂに設けた第２摩擦クラッチＣ２をも係合して、モータジェネレータ１５は第２入力軸１３ｂ、第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２、第１入力軸１３ａ並びに第１歯車切換機構ＳＭ１を介して出力軸１４に連結されるように、第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２及び第１及び第２歯車切換機構ＳＭ１，ＳＭ２を制御するものである。
【００３１】
従ってこの変形例も、エンジン１０から駆動車輪１９，１９への動力伝達に第１歯車切換機構ＳＭ１を使用し第１摩擦クラッチＣ１を係合して行っている状態では、第２摩擦クラッチＣ２も係合され、エンジン１０とモータジェネレータ１５は何れも第１歯車切換機構ＳＭ１を介して第３出力軸１４ｃに連結されており、第１及び第２摩擦クラッチＣ１，Ｃ２は何れも係合されて、それらのクラッチカバーとクラッチプレートが相対的に回転されることはないので、ドラグトルクによる動力損失が生じることはなく、燃料消費率を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるハイブリッド動力装置の一実施形態の全体構造を説明するスケルトン図である。
【図２】図１に示す実施形態における、第１クラッチ及び第１歯車切換機構を介してエンジンにより被動部材を駆動している状態を示すスケルトン図である。
【図３】図１に示す実施形態における、第２クラッチ及び第２歯車切換機構を介してエンジンにより被動部材を駆動している状態を示すスケルトン図である。
【図４】図１に示す実施形態における、第１及び第２歯車切換機構を介してモータにより被動部材を駆動している状態を示すスケルトン図である。
【図５】図１に示す実施形態における、第１及び第２クラッチ並びに第１歯車切換機構を介してエンジン及びモータにより被動部材を駆動している状態を示すスケルトン図である。
【図６】図１に示す実施形態における、第２クラッチ及び第２歯車切換機構を介してエンジン及びモータにより被動部材を駆動している状態を示すスケルトン図である。
【図７】従来技術における、第１クラッチ及び第１歯車切換機構を介してエンジンにより被動部材を駆動し、第２クラッチを介してモータにより被動部材を駆動している状態を示すスケルトン図である。
【図８】図１に示すハイブリッド動力装置の変形例を示すスケルトン図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…エンジン、１２…デュアルクラッチ、１３ａ…他方の入力軸（第１入力軸）、１３ｂ…一方の入力軸（第２入力軸）、１４，１４ａ，１４ｂ…出力軸（第１出力軸、第２出力軸）、１５…モータ（モータジェネレータ）、１９…被動部材（駆動車輪）、２０…制御装置、Ｃ１…他方のクラッチ（第１摩擦クラッチ）、Ｃ２…一方のクラッチ（第２摩擦クラッチ）、ＳＭ１…他方の歯車切換機構（第１歯車切換機構）、ＳＭ２…一方の歯車切換機構（第２歯車切換機構）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、２つのクラッチを有するデュアルクラッチと、前記各クラッチを介してそれぞれ前記エンジンにより回転駆動される２本の入力軸と、被動部材に連結されてこれを駆動する出力軸と、前記各入力軸と前記出力軸の間にそれぞれ設けられ前記各入力軸の各回転をそれぞれ互いに異なる複数の変速比で選択的に前記出力軸に伝達する２組の歯車切換機構と、前記両入力軸の何れか一方に連結され電流が供給されれば前記一方の入力軸を駆動する電動機として作動するとともに前記一方の入力軸側から駆動されれば発電機として作動するモータと、前記各部材が協働して変速機能を有する動力装置として作動するようそれぞれを制御する制御装置を備えてなるハイブリッド動力装置において、
前記制御装置はさらに、前記モータに連結されない他方の前記入力軸に設けた他方の前記クラッチが係合されて前記他方の入力軸と前記出力軸の間に設けられた他方の前記歯車切換機構を介して前記エンジンの駆動トルクが前記出力軸に伝達され、かつ前記モータが前記出力軸に連結される場合には、前記一方の入力軸に設けた一方の前記クラッチをも係合して、前記モータは前記一方の入力軸、前記両クラッチ、前記他方の入力軸並びに前記他方の歯車切換機構を介して前記出力軸に連結されるように、前記各クラッチ及び各歯車切換機構を制御することを特徴とするハイブリッド動力装置。
【請求項１】
エンジンと、２つのクラッチを有するデュアルクラッチと、前記各クラッチを介してそれぞれ前記エンジンにより回転駆動される２本の入力軸と、被動部材に連結されてこれを駆動する出力軸と、前記各入力軸と前記出力軸の間にそれぞれ設けられ前記各入力軸の各回転をそれぞれ互いに異なる複数の変速比で選択的に前記出力軸に伝達する２組の歯車切換機構と、前記両入力軸の何れか一方に連結され電流が供給されれば前記一方の入力軸を駆動する電動機として作動するとともに前記一方の入力軸側から駆動されれば発電機として作動するモータと、前記各部材が協働して変速機能を有する動力装置として作動するようそれぞれを制御する制御装置を備えてなるハイブリッド動力装置において、
前記制御装置はさらに、前記モータに連結されない他方の前記入力軸に設けた他方の前記クラッチが係合されて前記他方の入力軸と前記出力軸の間に設けられた他方の前記歯車切換機構を介して前記エンジンの駆動トルクが前記出力軸に伝達され、かつ前記モータが前記出力軸に連結される場合には、前記一方の入力軸に設けた一方の前記クラッチをも係合して、前記モータは前記一方の入力軸、前記両クラッチ、前記他方の入力軸並びに前記他方の歯車切換機構を介して前記出力軸に連結されるように、前記各クラッチ及び各歯車切換機構を制御することを特徴とするハイブリッド動力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２６２５７８（Ｐ２００９−２６２５７８Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１０５４３（Ｐ２００８−１１０５４３）
【出願日】平成２０年４月２１日（２００８．４．２１）
【出願人】（５９２０５８３１５）アイシン・エーアイ株式会社 (490)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２１日（２００８．４．２１）
【出願人】（５９２０５８３１５）アイシン・エーアイ株式会社 (490)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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