説明

ハイブリッド自動車の制御装置

【課題】変速機の機構に負担を負わせることなく、PTO装置の作動開始や作動終了までの時間を短縮することができるようにしたハイブリッド自動車の制御装置を提供する。
【解決手段】第1及び第2歯車機構を有するデュアルクラッチ式変速機2と、第1歯車機構21Aの第1入力軸に第1主クラッチ3Aを介し第2歯車機構22Aの第2入力軸に第2主クラッチ3Bを介して接続されるエンジン1と、第2入力軸の外周に装備されたモータ4と、PTOクラッチ11を介して第2歯車機構に接続されたPTO装置10と、をそなえ、制御手段100は、PTOスイッチ101によりPTO装置10の作動又は作動終了が指令された場合に、PTOクラッチ11に接続指示又は解除指示をし、その後の所定時間内にPTOクラッチ11の接続又は解除が完了しないと、モータ4により正転方向又は逆転方向に微小トルクを発生させてPTOクラッチ11の変速機側に伝達する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、デュアルクラッチ式の自動変速機とパワーテイクオフ装置(PTO)とをそなえたハイブリッド自動車の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、エンジン(内燃機関)及びモータ(電動発電機)の駆動力を任意に駆動輪に伝達可能なパラレル型ハイブリッド自動車が実用化されている。この種のハイブリッド自動車では、エンジンの出力軸にクラッチを介して変速機の入力軸を接続し、変速機の入力軸の外周にモータを装備して、変速機の出力軸に差動装置を介して左右の駆動輪を接続してパワートレインを構成しているものがある。
【0003】
さらに、このようなハイブリッド自動車の変速機に、例えば特許文献1に記載されているような所謂デュアルクラッチ式変速機が適用される場合もある。特許文献1に記載のデュアルクラッチ式変速機は、第1入力軸と出力軸との間に複数の変速段を構成する第1歯車機構を設けると共に、第2入力軸と出力軸との間に複数の変速段を構成する第2歯車機構を設けている。第1歯車機構はエンジンの動力とモータの動力とが伝達可能とされており、第2歯車機構はエンジンの動力が伝達可能とされている。この技術の場合、第1入力軸と第2入力軸とを内外2重に配設される構造としており、モータは外側の入力軸(アウタ入力軸)にモータを装備している。
【0004】
また、清掃車やコンクリートポンプ車両やタンクローリ車両などのように作業装置を搭載した車両においては、作業装置の作動のために変速機から動力を取り出して作業装置に伝達するようにしたPTO(Power take-off)装置を搭載することが知られている。エンジンの駆動力と電動機の駆動力とをそれぞれ車両の駆動輪に伝達可能とした、いわゆるパラレル型ハイブリッド自動車においても、このPTO装置を搭載する場合がある。
【0005】
例えば特許文献2には、エンジンと、変速機と、エンジンと変速機との間に接続され、エンジンと共に又は単独で変速機に動力を供与し、エンジンの駆動により発電する駆動用モータと、エンジンとモータとの間に設けられ、動力を断接する入力クラッチと、変速機から動力を取り出すPTO装置(パワーテイクオフ)と、PTO装置を介して駆動される油圧ポンプ(作業装置,負荷装置)と、制御部とを有する、パワーテイクオフ付きハイブリッド車両が記載されている。
【0006】
特に、この技術では、制御部は、油圧ポンプの待機モードにおいては、入力クラッチを接続状態にし、エンジンを駆動して駆動モータに発電をさせる。これにより、エンジンとモータとの間には、変速機やPTO装置等の部材が介在していないため、モータは、高効率で発電を実行し、バッテリ充電量を短時間で高めることができ、エンジンの燃費も改善される。また、油圧ポンプの作業モードにおいては、入力クラッチを遮断状態にし、モータを駆動させて、モータから油圧ポンプに動力を供給させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2011−126318号公報
【特許文献2】特開2010−221946号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、例えば図6に示すように、上記のような所謂デュアルクラッチ式変速機が適用されたパラレル型ハイブリッド自動車に、PTO装置10を搭載することが考えられる。図6に示すように、変速機2は、エンジン1と第1クラッチ3Aを介して接続する第1歯車機構21Aと、エンジン1と第2クラッチ3Bを介して接続する第2歯車機構22Aと、をそなえて構成される。なお、変速機2の出力トルクは、プロペラシャフト5に伝達され、デファレンシャル6を介して駆動輪7に伝達される。
【0009】
このようなデュアルクラッチ式の変速機2に、PTO装置10を搭載する場合、モータ4は、第1歯車機構21Aの入力軸(第1入力軸)21と第2歯車機構22Aの入力軸(第2入力軸)22との何れかの外周に装備することになる。第1入力軸21と第2入力軸22とを同軸に配置する場合、例えば、第1入力軸21をインナ軸に第2入力軸22をアウタ軸に配置することができる。この場合、モータ4は、アウタ軸である第2入力軸22の外周に装備することになる。
【0010】
第1,第2歯車機構21A,22Aを構成するためには、第1,第2歯車機構21A,22Aの歯車と歯車対を構成する歯車を支持するカウンタ軸が必要となる。インナ軸である第1入力軸21はアウタ軸である第2入力軸22よりも出力側(図6中、右側)に突出させ露出させることになるので、インナ軸である第1入力軸21の歯車との噛み合い歯車を支持する第1カウンタ軸はアウタ軸として出力側に配置し、アウタ軸である第2入力軸22の噛み合い歯車を支持する第2カウンタ軸はインナ軸として第1カウンタ軸よりも入力側(図6中、左側)に露出させて配置する。
【0011】
この場合、PTO装置10を、PTOクラッチ11を介して第1カウンタ軸又は第2カウンタ軸に連結することが、装置の配置構成上好ましい。
PTO装置10を作動させる際には、運転者がPTOスイッチ等を通じてPTOの作動を指示すると、PTOクラッチ11を結合させることになる。
【0012】
このPTOクラッチ11は、例えば図7(a),(b)に示すように、ケーシング110内に、外周に連結用平歯車111aが形成されたPTOシャフト111と、このPTOシャフト111の外周に回転自在に装備され連結用平歯車112aが形成されたPTOギヤ112と、PTOシャフト111の外周に軸方向移動可能に装備され2つの連結用平歯車111a,112aとに同時に噛合可能な内歯113aが形成されたPTOシフトスリーブ113と、PTOシフトスリーブ113の外周溝113bと係合するフォーク先端部114aを有しPTOシフトスリーブ113を軸方向移動させるPTOシフトフォーク114とを備えて構成される。
【0013】
PTOギヤ112には、変速機2側の出力歯車(ハス歯ギヤ)115と噛合する入力歯車(ハス歯ギヤ)112bが形成されており、変速機2側の出力歯車115が回転すればPTOギヤ112も常時回転する。
ケーシング110内には、PTOシャフト111と平行に配置されて軸方向に移動するPTOシフトレール116が装備され、PTOシフトレール116の一端にPTOシフトフォーク114が結合される。PTOシフトレール116が軸方向に移動すると、PTOシフトフォーク114がPTOシャフト111の軸方向に移動し、PTOシフトスリーブ113を軸方向移動させる。
【0014】
PTOシフトスリーブ113は、PTOシフトフォーク114による軸方向移動によって、その内歯113aがPTOシャフト111の連結用平歯車111aのみと噛合し、PTOギヤ112の連結用平歯車112aとは噛合しない動力遮断位置と、その内歯113aがPTOシャフト111の連結用平歯車111aとPTOギヤ112の連結用平歯車112aとの両方に同時に噛合する動力伝達位置とに切り替えられる。
【0015】
したがって、PTOクラッチ11を結合させる場合には、PTOシフトスリーブ113を動力伝達位置に切り替えることになり、PTOクラッチ11を遮断させる場合には、PTOシフトスリーブ113を動力遮断位置に切り替えることになる。
【0016】
なお、このPTOクラッチ11結合時には、ギヤ鳴りやギヤの損傷を防ぐために、変速機側のPTO装置10との接続部分(図6に示す構成の場合、PTOクラッチ11の入力側が結合される第1カウンタ軸)が回転しないように、一度クラッチ(図6に示す構成の場合、第1クラッチ3A及び第2クラッチ3B)を遮断すると共にモータ4に回転数がゼロとなるように指示する。そして、変速機側のPTO装置10との接続部分の回転が止まった後に、PTOクラッチ11を接続し、再びクラッチ(図6に示す構成の場合、第1クラッチ3A)を接続することになる。
【0017】
PTOシフトスリーブ113を動力遮断位置から動力伝達位置に切り替えるには、PTOシフトスリーブ113の内歯113aとPTOギヤ112の連結用平歯車112aとの各歯の位相が合致していなくては達成できない。
【0018】
しかしながら、PTOシフトスリーブ113が動力遮断位置にあるときに、PTOシフトスリーブ113の内歯113aとPTOギヤ112の連結用平歯車112aとの各歯の位相が合致しているとは限らず、むしろ各歯の位相は通常合致していない。もちろん、位相のズレはある程度は許容されるが、位相のズレが大きいと、PTOシフトスリーブ113の内歯113aがPTOギヤ112の連結用平歯車112aとなかなか噛合しないため、その分だけPTO装置の作動開始までの時間を要してしまう。
【0019】
また、このPTOクラッチ11の結合を解除する時には、PTOシフトスリーブ113の内歯113aがPTOシャフト111の連結用平歯車111aとPTOギヤ112の連結用平歯車112aとの両方に同時に噛合する状態から、PTOシフトスリーブ113の内歯113aを軸方向移動させて、PTOシフトスリーブ113の内歯113aとPTOギヤ112の連結用平歯車112aとの噛合を解除する。
【0020】
しかし、互いに噛合している内歯113aと連結用平歯車112aとの歯面に、相対的な回転トルクが加わっていると、PTOシフトスリーブ113の内歯113aを軸方向に移動することは容易でない場合があり、また、両歯面に、相対的な回転トルクが加わっていなくても、両歯面の係合摩擦によってPTOシフトスリーブ113の内歯113aを軸方向に移動することは容易でない場合がある。このため、その分だけPTO装置の終了に時間を要してしまう。
【0021】
本発明は、かかる課題に鑑み創案されたもので、PTO装置の作動開始又は作動終了にかかる時間を短縮することができるようにした、ハイブリッド自動車の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0022】
本発明の第1のハイブリッド自動車の制御装置は、第1及び第2歯車機構を有するデュアルクラッチ式変速機と、前記第1歯車機構の第1入力軸には第1主クラッチを介して前記第2歯車機構の第2入力軸には第2主クラッチを介してそれぞれ接続されるエンジンと、前記第2入力軸の外周に装備され電動機又は発電機として作動するモータと、PTOクラッチを介して前記第1歯車機構又は前記第2歯車機構に接続されたPTO装置と、前記PTO装置の作動及び作動終了を指令するPTO指令手段と、をそなえたパラレル型のハイブリッド自動車の制御装置であって、前記PTOクラッチの前記変速機側に前記モータの動力が伝達可能に構成され、前記PTO装置の作動時に、前記エンジン,前記モータ,前記第1及び第2主クラッチ,前記変速機,前記PTOクラッチを制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記PTO指令手段により前記PTO装置の作動又は作動終了が指令された場合に、前記PTOクラッチに接続指示又は解除指示をし、その後の所定時間内に前記PTOクラッチの接続又は解除が完了しないと、前記モータにより正転方向又は逆転方向に微小トルクを発生させて前記PTOクラッチの前記変速機側に伝達することを特徴としている。
【0023】
前記制御手段は、前記PTO指令手段により前記PTO装置の作動が指令された場合に、前記PTOクラッチに接続指示をし、その後の所定時間内に前記PTOクラッチの接続が完了しないと、前記モータにより、正転方向と逆転方向との一方のみの前記微小トルク、或いは、正転方向と逆転方向とでパルス幅が異なる前記微小トルクを交互に発生させ前記PTOクラッチの前記変速機側に伝達することが好ましい。
【0024】
前記制御手段は、前記PTO指令手段により前記PTO装置の作動終了が指令された場合に、前記PTOクラッチに解除指示をし、その後の所定時間内に前記PTOクラッチの解除が完了しないと、前記モータにより、正転方向と逆転方向に前記微小トルクを交互に発生させ前記PTOクラッチの前記変速機側に伝達することが好ましい。
【0025】
前記PTO装置は前記PTOクラッチを介して前記第2歯車機構に接続されるか、或いは、前記PTO装置は前記PTOクラッチを介して前記第1歯車機構に接続されると共に、前記PTO装置の作動時に前記第1歯車機構と前記第2歯車機構とが連結されることが好ましい。
【発明の効果】
【0026】
本発明のハイブリッド自動車の制御装置によれば、PTO指令手段によりPTO装置の作動又は作動終了が指令された場合に、PTOクラッチに接続指示又は解除指示をし、その後の所定時間内にPTOクラッチの接続又は解除が完了しないと、モータにより正転方向又は逆転方向に微小トルクを発生させてPTOクラッチの変速機側に伝達する。
【0027】
したがって、PTO装置の作動指令時には、PTOクラッチの入力側(変速機側)と出力側との位相のズレがあった場合にも、正転方向又は逆転方向に発生させた微小トルクによって、入力側(変速機側)の出力側に対する位相が変更され、位相のズレが解消されて、PTOクラッチが速やかに接続される。これにより、PTO装置の作動開始までの時間を短縮させることができる。
【0028】
また、PTO装置の作動終了指令時には、PTOクラッチの入力側(変速機側)と出力側とが強く噛み合い係合して、係合摩擦によって解除が困難な場合にも、正転方向又は逆転方向に発生させた微小トルクによって、噛み合い係合を弱めることができ、PTOクラッチが速やかに接続解除される。これにより、PTO装置の作動終了までの時間を短縮させることができる。
【0029】
PTO装置の作動が指令された場合に、モータにより発生させる微小トルクを、正転方向と逆転方向との一方のみの微小トルク、或いは、正転方向と逆転方向とでパルス幅が異なる微小トルクを発生させるようにすれば、微小トルクによって、PTOクラッチの入力側(変速機側)の出力側に対する位相を確実に変更することができる。
【0030】
PTO装置の作動終了が指令された場合に、モータにより発生させる微小トルクを、正転方向と逆転方向に微小トルクを交互に発生させるようにすれば、微小トルクによって、PTOクラッチの入力側(変速機側)と出力側との強い噛み合い係合を確実に弱めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】本発明の一実施形態にかかるパラレル型ハイブリッド自動車の駆動系及びその制御装置を示す概略構成図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかるパラレル型ハイブリッド自動車の駆動系の変速機を示すスケルトン図及び各変速段の設定にかかるシンクロの状態を示す図である。
【図3】本発明の一実施形態にかかるパラレル型ハイブリッド自動車の制御装置によるPTO作動時の制御を説明するフローチャートである。
【図4】本発明の一実施形態にかかるパラレル型ハイブリッド自動車の制御装置によるPTO終了時の制御を説明するフローチャートである。
【図5】本発明の一実施形態にかかるパラレル型ハイブリッド自動車の制御装置による制御に用いる微小トルクを説明する図である。
【図6】本発明の課題を説明するパラレル型ハイブリッド自動車の駆動系の概略構成図である。
【図7】本発明の課題を説明するPTOクラッチの構成の一例を説明する図であり、(a)はその要部の分解斜視図であり、(b)はその断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0032】
以下、図面により本発明の実施の形態を説明する。
〔実施形態〕
図1〜図5は本発明の一実施形態にかかるパラレル型ハイブリッド自動車の駆動系及びその制御装置を示す図であり、これらの図に基づいて説明する。また、PTOクラッチの構成については図7を流用して説明する。
【0033】
なお、ここでは、図1,図2(a)中左側である変速機2の入力側を前方(符号F)として、図中右側である変速機2の出力側を後方(符号R)として説明する。
また、本実施形態にかかるPTO装置10は、取り出した動力を、清掃車やコンクリートポンプ車両やタンクローリ車両などに装備される作業装置にその駆動力として供給するものであり、いずれの作業装置にも適用しうる。
【0034】
〔構成〕
本実施形態にかかるパラレル型ハイブリッド自動車の駆動系は、図1の概略構成図に示すように構成されており、変速機2は、エンジン1と第1主クラッチ(以下、第1クラッチ又は単にクラッチという)3Aを介して接続する第1歯車機構(第1の動力伝達機構)21Aと、エンジン1と第2主クラッチ(以下、第2クラッチ又は単にクラッチという)3Bを介して接続する第2歯車機構(第1の動力伝達機構)22Aと、をそなえて構成される。なお、変速機2の出力トルクは、プロペラシャフト5に伝達され、デファレンシャル6を介して駆動輪7に伝達される。
【0035】
このようなデュアルクラッチ式の変速機2に、PTO装置10を搭載する場合、モータ4は、第1歯車機構21Aの入力軸(第1入力軸)21と第2歯車機構22Aの入力軸(第2入力軸)22との何れかの外周に装備することになる。第1入力軸21と第2入力軸22とを同軸に配置する場合、例えば、第1入力軸21をインナ軸に第2入力軸22をアウタ軸に配置することができる。この場合、モータ4は、アウタ軸である第2入力軸22の外周に装備することになる。
【0036】
図2(a)は、そのデュアルクラッチ式の変速機2の構成をより詳細に示すスケルトン図である。図2(a)に示すように、変速機2には、走行用動力源であるエンジン1がクラッチユニット3を介して接続されている。クラッチユニット3は、内側にインナクラッチである第1クラッチ3Aが、その外側のアウタクラッチである第2クラッチ3Bが互いに同軸に配置されている。各クラッチ3A,3Bの入力側には、エンジン1の出力軸1aが接続され、第1クラッチ3Aの出力側には、インナ軸である変速機2の第1入力軸21が接続され、第2クラッチ3Bの出力側には、アウタ軸である変速機2の第2入力軸22が接続されている。第1入力軸21と第2入力軸22も同軸に配置されている。そして、アウタ軸である第2入力軸22の外周にモータ(電動発電機)4のロータ(回転子)4aが結合されている。なお、モータ4のステータ(固定子)4bはクラッチ3のケーシング側に固定されている。
【0037】
第1歯車機構21Aと第2歯車機構22Aとを構成するために、このような第1入力軸21及び第2入力軸22と平行に、第1カウンタ軸23及び第2カウンタ軸24が配設され、第1入力軸21と第1カウンタ軸23とが歯車対26i,26jで接続され、第2入力軸22と第2カウンタ軸24とが歯車対26a,26bで接続されている。歯車対26i,26jは6速段を達成するために使用される。
【0038】
特に、インナ軸である第1入力軸21は、アウタ軸である第2入力軸22よりも変速機2の後方に突出し露出しており、この露出部に歯車26jが固設されている。また、第1カウンタ軸23はアウタ軸であり、第2カウンタ軸24はインナ軸である。インナ軸である第2カウンタ軸24は、アウタ軸である第1カウンタ軸23よりも変速機2の前方及び後方に突出し露出しており、この前方露出部に歯車26bが固設されている。
【0039】
また、第1入力軸21及び第2入力軸22と同軸上に、出力軸25が配設され、第1カウンタ軸23と出力軸25との間、及び、第2カウンタ軸24と出力軸25との間に、それぞれ各変速段の歯車対が介装されている。
【0040】
第1カウンタ軸23と出力軸25との間には、3速段を達成するための歯車対26e,26fが介装される。また、第2カウンタ軸24と出力軸25との間には,1速段,2速段を達成するための歯車対26c,26dと、4速段を達成するための歯車対26g,26hとが介装され、さらに、後退段(R)を達成するために、歯車26lを介して歯車対26k,26mが介装されている。
【0041】
さらに、出力軸25の入力側の端部における、第1入力軸21に固設された歯車26jと出力軸25に回転可能に軸支された歯車26fとの間の外周には、変速機2から駆動輪7側への出力を遮断する出力クラッチとしてのシンクロナイザ(図中にはそのスリーブを示す、以下、単に、シンクロ1ともいう)27が介装されている。このシンクロ27を図2(a)中に示す中立位置から入力側(矢印F側)に移動すると、第1入力軸21と出力軸25とを直結し、シンクロ27を中立位置から出力側(矢印R側)に移動すると、出力軸25と歯車26fとを接続し、歯車対26e,26fを介して、第1カウンタ軸23と出力軸25とを接続する。
【0042】
また、出力軸25の出力側の端部における、出力軸25に回転可能に軸支された歯車26dと出力軸25に回転可能に軸支された歯車26mとの間の外周には、変速機2から駆動輪7側への出力を遮断する出力クラッチとしてのシンクロナイザ(図中にはそのスリーブを示す、以下、単に、シンクロ1ともいう)29が介装されている。このシンクロ29を図2(a)中に示す中立位置から入力側(矢印F側)に移動すると、出力軸25と歯車26mとを接続し、歯車組26k,26l,26mを介して、第2カウンタ軸24と出力軸25とを接続し、シンクロ29を中立位置から出力側(矢印R側)に移動すると、出力軸25と歯車26dとを接続し、歯車対26c,26dを介して、第2カウンタ軸24と出力軸25とを接続する。このように、シンクロ27,29をいずれも中立位置に設定すると、変速機2から駆動輪7側への出力を遮断することができ、この点からシンクロ27,29を出力クラッチとも呼ぶ。
【0043】
また、第2カウンタ軸24の外周に回転可能に軸支された第1カウンタ軸23の出力側の端部と第2カウンタ軸24の外周に回転可能に軸支された歯車26gとの間の第2カウンタ軸24外周には、第1歯車機構21Aと第2歯車機構22Bとを連結可能なカウンタ軸用クラッチとしてのシンクロナイザ(図中にはそのスリーブを示す、以下、単に、シンクロ2ともいう)28が介装されている。このシンクロ28を図2(a)中に示す中立位置から入力側(矢印F側)に移動すると、第1カウンタ軸23と第2カウンタ軸24とを接続し、中立位置から出力側(矢印R側)に移動すると、歯車26gと第2カウンタ軸24とを接続する。このように、シンクロ28を入力側(矢印F側)に移動すると、第1カウンタ軸23と第2カウンタ軸24とを接続し、第1歯車機構21Aと第2歯車機構22Bとを連結することができるため、シンクロ28をカウンタ軸用クラッチとも呼ぶ。
【0044】
これらの各軸及び歯車の組み合わせにより第1歯車機構21Aと第2歯車機構22Aとが構成される。
以下、各変速段の設定について説明する。
【0045】
図2(b)に示すように、1速段(図2中、「1」で示す)を達成するには、シンクロ1を中立(N)に、シンクロ2を前方(F)に(第1カウンタ軸23と第2カウンタ軸24との結合)、シンクロ3を後方(R)に(歯車26dと出力軸25との結合)、それぞれ設定する。エンジン1の駆動トルクを使用する場合には、第1クラッチ3Aを接続状態にし、第2クラッチ3Bを遮断状態にする。
【0046】
2速段(図2中、「2」で示す)を達成するには、シンクロ1を中立(N)に、シンクロ2を中立(N)に、シンクロ3を後方(R)に(歯車26dと出力軸25との結合)、それぞれ設定する。エンジン1の駆動トルクを使用する場合には、第1クラッチ3Aを遮断状態にし、第2クラッチ3Bを接続状態にする。
【0047】
3速段(図2中、「3」で示す)を達成するには、シンクロ1を後方(R)に(歯車26fと出力軸25との結合)、シンクロ2を中立(N)に、シンクロ3を中立(N)に、それぞれ設定する。エンジン1の駆動トルクを使用する場合には、第1クラッチ3Aを接続状態にし、第2クラッチ3Bを遮断状態にする。
【0048】
4速段(図2中、「4」で示す)を達成するには、シンクロ1を中立(N)に、シンクロ2を後方(R)に(第2カウンタ軸24と歯車26gとの結合)、シンクロ3を中立(N)に、それぞれ設定する。エンジン1の駆動トルクを使用する場合には、第1クラッチ3Aを遮断状態にし、第2クラッチ3Bを接続状態にする。
【0049】
5速段(図2中、「5」で示す)を達成するには、シンクロ1を前方(F)に(第1入力軸21と出力軸25との結合、直結)、シンクロ2を中立(N)に、シンクロ3を中立(N)に、それぞれ設定する。エンジン1の駆動トルクを使用する場合には、第1クラッチ3Aを接続状態にし、第2クラッチ3Bを遮断状態にする。
【0050】
6速段(図2中、「6」で示す)を達成するには、シンクロ1を前方(F)に(第1入力軸21と出力軸25との結合)、シンクロ2を前方(F)に(第1カウンタ軸23と第2カウンタ軸24との結合)、シンクロ3を中立(N)に、それぞれ設定する。エンジン1の駆動トルクを使用する場合には、第1クラッチ3Aを遮断状態にし、第2クラッチ3Bを接続状態にする。
【0051】
後退段(図2中、「R」で示す)を達成するには、シンクロ1を中立(N)に、シンクロ2を中立(N)に、シンクロ3を前方(F)に(歯車26mと出力軸25との結合)、それぞれ設定する。エンジン1の駆動トルクを使用する場合には、第1クラッチ3Aを遮断状態にし、第2クラッチ3Bを接続状態にする。
【0052】
このような変速機2の後退段にかかる歯車26lには、歯車26nが噛合しており、歯車26nの回転軸に、PTOクラッチ11を介してPTO装置10が接続される。
【0053】
PTOクラッチ11には、公知のものを適用でき、例えば図7(a),(b)に示すように、ケーシング110内に、外周に連結用平歯車111aが形成されたPTOシャフト111と、このPTOシャフト111の外周に回転自在に装備され連結用平歯車112aが形成されたPTOギヤ112と、PTOシャフト111の外周に軸方向移動可能に装備され2つの連結用平歯車111a,112aに同時に噛合可能な内歯113aが形成されたPTOシフトスリーブ113と、PTOシフトスリーブ113の外周溝113bと係合するフォーク先端部114aを有しPTOシフトスリーブ113を軸方向移動させるPTOシフトフォーク114とを備えて構成される。
【0054】
PTOギヤ112には、変速機2側の出力歯車(ハス歯ギヤ)115と噛合する入力歯車(ハス歯ギヤ)112bが形成されており、変速機2側の出力歯車115が回転すればPTOギヤ112も常時回転する。
【0055】
ケーシング110内には、PTOシャフト111と平行に配置されて軸方向に移動するPTOシフトレール116が装備され、PTOシフトレール116の一端にPTOシフトフォーク114が結合される。電気信号によりPTO作動リレーを操作し、アクチュエータによって、PTOシフトレール116が軸方向に移動すると、PTOシフトフォーク114がPTOシャフト111の軸方向に移動し、PTOシフトスリーブ113を軸方向移動させる。
【0056】
PTOシフトスリーブ113は、PTOシフトフォーク114による軸方向移動によって、その内歯113aがPTOシャフト111の連結用平歯車111aのみと噛合し、PTOギヤ112の連結用平歯車112aとは噛合しない動力遮断位置と、その内歯113aがPTOシャフト111の連結用平歯車111aとPTOギヤ112の連結用平歯車112aとの両方に同時に噛合する動力伝達位置とに切り替えられる。
【0057】
したがって、PTOクラッチ11を結合させる場合には、PTOシフトスリーブ113を動力伝達位置に切り替えることになり、PTOクラッチ11を遮断させる場合には、PTOシフトスリーブ113を動力遮断位置に切り替えることになる。
【0058】
さらに、図1に示すように、車両の全体を制御するために、車両ECU(車両用電子制御ユニット,制御手段)100が備えられている。この車両ECU100は、メモリ(ROM,RAM)及びCPU等で構成されるコンピュータであり、タイマが内蔵される。車両ECU100は、PTO作動に際し、PTOクラッチ11及びエンジン1,クラッチユニット3,変速機2,モータ4をそれぞれ制御する。
【0059】
このために、PTOの作動及び作動終了を指令するPTOスイッチ(PTOSW、PTO指令手段)101からのオンオフ信号と、PTOクラッチ11が接続状態であるか接続解除状態であるかを検出するPTOクラッチスイッチ(PTOクラッチSW、PTOクラッチ断接検出手段)105と、モータ4の回転数(回転速度)Nmを検出するモータ回転数検出手段としてのモータ回転数センサ102からの検出信号と、第1カウンタ軸23の回転数(回転速度)Ncs1を検出する第1カウンタ軸回転数検出手段としての回転数センサ103からの検出信号と、第2カウンタ軸24の回転数(回転速度)Ncs2を検出する第2カウンタ軸回転数検出手段としての回転数センサ104からの検出信号とが、車両ECU100に入力されるようになっている。
【0060】
なお、PTOクラッチスイッチ105は、PTOクラッチ11の断接と連動する部材の位置に応じてオンオフするポジションスイッチであってもよい。
また、エンジン1の制御は、エンジン制御用のエンジンECUを通じて、また、モータ4の制御は、モータ4のインバータ制御用のインバータECUを通じて、変速機2の制御は、変速機制御用の変速機ECUを通じて、それぞれ行なってもよい。
【0061】
PTOスイッチ101がオン入力される、即ち、PTO装置10の作動が指令されると、PTOクラッチ11の接続要求が発生し、車両ECU100は、PTOクラッチ11の接続指令を発することになるが、これに先立って、第1クラッチ3A及び第2クラッチ3B及び出力クラッチとしてのシンクロ27,29を何れも動力遮断状態とし、カウンタ軸用クラッチとしてのシンクロ28を接続状態とする(シンクロ28を前方側に切り換える)。この場合のシンクロ27,29の動力遮断状態とするとは、シンクロ27,29をいずれも中立位置(N)とすることである。
【0062】
本実施形態では、「カウンタ軸用クラッチとしてのシンクロ28を接続する処理」はPTOクラッチ11を接続するための条件として必須ではないが、アウタ軸である第1のカウンタ軸23と第1のカウンタ軸23内に内装されたインナ軸である第2のカウンタ軸24を連結すると、両者の回転数差によって生じる両カウンタ軸23,24の摺動による磨耗の進行等の不具合を回避できるので、ここでは、両カウンタ軸23,24を連結する。
【0063】
また、シンクロ28を接続すると、第1のカウンタ軸23と第2のカウンタ軸24とが一体に回転するので、第1歯車機構21Aの変速段を用いても、第2歯車機構22Aの変速段を用いても、即ち、1速段〜6速段及び後退段の何れの変速段を用いても、モータ4の出力トルクを、PTO装置10に取り出すことができる。
【0064】
なお、車両ECU100は、PTOスイッチ101がオン入力されPTOクラッチ11の接続要求がなされた場合に、車速Vが一定車速V1(例えば、10km/h)以下の徐行速度であれば、PTOクラッチ11の接続要求を有効とし、車速Vが一定車速V1よりも大きいと、本制御装置による制御が走行に影響しないように、PTOクラッチ11の接続要求を無効とする。
【0065】
車両ECU100は、モータ4及び第1カウンタ軸23,第2カウンタ軸24の各回転数を監視しながら、これらのクラッチ3A,3B及びシンクロ27,28,29の断接が完了したら、モータ4の回転数がゼロとなるようにモータ4に停止指示をする。そして、さらにモータ4及び第2カウンタ軸24の各回転数を監視しながら、第2カウンタ軸24の回転数Ncs2がゼロとなったら、PTOクラッチ11に接続指示をする。
【0066】
そして、このPTOクラッチ11の接続指示後には、車両ECU100は、所定時間T1内にPTOクラッチ11の接続が完了したか否かを判定して、所定時間T1内にPTOクラッチ11の接続が完了しないと、モータ4により微小パルストルク(微小トルク)を発生させてPTOクラッチ11の入力側(変速機2側の出力歯車115及びこれに噛合する平歯車112a)に伝達する。
【0067】
なお、PTOクラッチ11の接続時に発生させる微小パルストルクは、PTOクラッチ11の入力側(平歯車112a)と出力側(平歯車111a)との位相ずれを調整するもので、入力側(平歯車112a)と出力側(平歯車111a)とを微小に相対回転させるためのものである。
【0068】
したがって、この微小パルストルクは、例えば図5(a)に示すように、トルク0を基準に正転方向のみの微小パルストルク(正のトルク)を所定周期で加えたり、これとは逆に、トルク0を基準に逆転方向のみの微小パルストルク(負のトルク)を所定周期で加えたりしたものが好ましい。また、微小パルストルクは、例えば図5(b)に示すように、トルク0を基準に正転方向(正のトルク)と逆転方向(負のトルク)との微小パルストルクを所定周期で交互に加え、特に、正転方向と逆転方向とでパルス幅が異なるようにしても良い。さらに、微小パルストルクは、例えば図5(c)に示すように、正転方向と逆転方向のパルス幅を同様にして、トルク0を基準に正転方向(正のトルク)と逆転方向(負のトルク)との微小パルストルクを所定周期で交互に加えても良い。
【0069】
一方、PTOスイッチ101がオフとされ、即ち、PTO装置10の作動終了が指令されると、PTOクラッチ11の接続解除要求が発生し、車両ECU100は、PTOクラッチ11の接続解除条件の成立を待って、成立したら、PTOクラッチ11に接続解除指示をする。
【0070】
そして、このPTOクラッチ11の接続解除指示後には、車両ECU100は、所定時間T1内にPTOクラッチ11の接続解除が完了したか否かを判定して、所定時間T2内にPTOクラッチ11の接続が完了しないと、モータ4により微小パルストルク(微小トルク)を発生させてPTOクラッチ11の入力側(変速機2側の出力歯車115及びこれに噛合する平歯車112a)に伝達する。
【0071】
なお、PTOクラッチ11の接続解除時に発生させる微小パルストルクは、PTOクラッチ11の入力側(平歯車112a)と出力側(平歯車111a)との係合面の相互間に圧力変動を与えるものであればよく、例えば図5(b),(c)に示すように、トルク0を基準に正転方向(正のトルク)と逆転方向(負のトルク)との微小パルストルクを所定周期で交互に加えるものが好ましい。この場合、例えば図5(b)に示すように、正転方向と逆転方向とでパルス幅が異なるようにしても良い。
【0072】
〔作用,効果〕
本発明の一実施形態に係るハイブリッド自動車の制御装置は上述のように構成されているので、例えば図3,図4のフローチャートに示すようにPTOクラッチ11の接続前の制御が行なわれる。なお、これらのフローは制御終了まで所定の制御周期で繰り返される。
つまり、PTOスイッチ101がオン操作される(PTO作動要求がある)と、車両ECU100により、図3のフローチャートに示す処理が開始され、まず、ステップA10でフラグF1が0であるか否かを判定する。このフラグF1は、制御開始時には0とされ、その後、PTOクラッチ11の接続操作が行なわれているときには、まず1とされ、さらに、PTOクラッチ11の接続操作に時間がかかり、微小パルストルクの発生制御をしている際には2とされる。
【0073】
制御開始当初は、フラグF1は0であり、ステップA20に進み、PTOクラッチ11の接続条件が成立したかを判定する。ここでは、第1クラッチ3A及び第2クラッチ3B及び出力クラッチとしてのシンクロ27,29が動力遮断とされたら接続条件が成立したと判定する。
接続条件が成立したと判定したら、ステップA30に進み、フラグF1を1にセットし、ステップA40に進み、タイマをセットして、ステップA50に進んで、PTOクラッチ11の接続指令をする。
【0074】
次に、ステップA60に進んで、フラグF1が2であるか否かを判定する。PTOクラッチ11の接続指令をした当初は、フラグF1は1であり、ステップA70に進み、タイマ値Tが第1所定時間T1以内かを判定し、タイマ値Tが第1所定時間T1以内ならステップA80へ進み、PTOクラッチ11の接続が完了したか否かを、PTOクラッチスイッチ105の情報から判定する。
タイマ値Tが第1所定時間T1に達するまでにPTOクラッチ11の接続が完了したら、ステップA90に進み、フラグF1を0にセットして制御を終了する。
【0075】
一方、タイマ値Tが第1所定時間T1に達するまでにPTOクラッチ11の接続が完了せず、第1所定時間T1が経過した場合には、ステップA100に進み、フラグF1を2にセットして、ステップA110に進み、モータ4により微小パルストルク(微小トルク)を発生させてPTOクラッチ11の入力側に伝達する。
【0076】
したがって、PTO装置10の作動指令時に、PTOクラッチ11の入力側(変速機側)と出力側との位相のズレがあった場合にも、微小パルストルクによって、PTOクラッチ11の入力側の出力側に対する位相が変更され、位相のズレが解消されて、PTOクラッチ11が速やかに接続される。これにより、PTO装置10の作動開始までの時間を短縮させることができる。
【0077】
特に、モータ4により発生させる微小パルストルクを、正転方向と逆転方向との一方のみの微小パルストルク、或いは、正転方向と逆転方向とパルス幅が異なる微小パルストルクを交互に発生させるようにすれば、微小パルストルクによって、PTOクラッチの入力側(変速機側)の出力側に対する位相を確実に変更することができる。
【0078】
一方、PTO装置10の作動時に、PTOスイッチ101がオフ操作される(PTO作動終了要求がある)と、車両ECU100により、図4のフローチャートに示す処理が開始され、まず、ステップB10でフラグF2が0であるか否かを判定する。このフラグF1は、制御開始時には0とされ、その後、PTOクラッチ11の接続解除操作が行なわれているときには、まず1とされ、さらに、PTOクラッチ11の接続解除操作に時間がかかり、微小パルストルクの発生制御をしている際には2とされる。
【0079】
制御開始当初は、フラグF1は0であり、ステップB20に進み、PTOクラッチ11の接続解除条件が成立したかを判定する。
接続解除条件が成立したと判定したら、ステップB30に進み、フラグF2を1にセットし、ステップB40に進み、タイマをセットして、ステップB50に進んで、PTOクラッチ11の接続解除指令をする。
【0080】
次に、ステップB60に進んで、フラグF2が2であるか否かを判定する。PTOクラッチ11の接続指令をした当初は、フラグF2は1であり、ステップB70に進み、タイマ値Tが第2所定時間T2以内かを判定し、タイマ値Tが第2所定時間T2以内なら、PTOクラッチ11の接続解除が完了したか否かを、PTOクラッチスイッチ105の情報から判定する。
【0081】
タイマ値Tが第2所定時間T2に達するまでにPTOクラッチ11の接続解除が完了したら、ステップB90に進み、フラグF2を0にセットして制御を終了する。
一方、タイマ値Tが第2所定時間T2に達するまでにPTOクラッチ11の接続解除が完了しない場合には、ステップB100に進み、フラグF2を2にセットして、ステップB110に進み、モータ4により微小パルストルク(微小トルク)を発生させてPTOクラッチ11の入力側に伝達する。
【0082】
したがって、PTO装置10の作動終了指令時に、PTOクラッチ11の入力側(変速機側)と出力側とが強く噛み合い係合して、係合摩擦によって解除が困難な場合にも、微小パルストルクによって、噛み合い係合を弱めることができ、PTOクラッチ11が速やかに接続解除される。これにより、PTO装置の作動終了までの時間を短縮させることができる。
【0083】
特に、モータ4により発生させる微小パルストルクを、正転方向と逆転方向に微小パルストルクを交互に発生させるようにすれば、微小パルストルクによって、PTOクラッチの入力側(変速機側)と出力側との強い噛み合い係合を確実に弱めることができる。
【0084】
〔変形例〕
上記の実施形態では、PTOクラッチ11を第2のカウンタ軸24に接続する構成としているが、PTOクラッチ11を第1のカウンタ軸23に接続する構成としてもよい。
つまり、図2中に二点鎖線で示すように、アウタ軸である第1カウンタ軸23の歯車(例えば、3速段にかかる歯車26e)にPTO装置10´を接続する構成も可能である。
【0085】
この場合、第1のカウンタ軸23と歯車によって連結される第1入力軸21には、モータ4は装備されないので、モータ4が装備される第2入力軸22に連結される第2のカウンタ軸24を第1のカウンタ軸23と連結すればモータ4により微小パルストルク(微小トルク)を発生させてPTOクラッチ11の入力側に伝達することができる。
【0086】
〔その他〕
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、かかる実施の形態を適宜変更して実施しうるものである。
例えば、上記実施形態では、前進6速段のデュアルクラッチ式の変速機を例示したが、変速段数はこれに限るものではなく、また、変速機の構成も図2に例示するものに限らない。
【符号の説明】
【0087】
1 エンジン(内燃機関)
2 デュアルクラッチ式変速機
3 クラッチユニット
3A 第1クラッチ(第1主クラッチ)
3B 第2クラッチ(第2主クラッチ)
4 モータ(電動発電機)
5 プロペラシャフト
6 デファレンシャル
7 駆動輪
10,10´ PTO装置
11 PTOクラッチ
21A 第1歯車機構
21 第1入力軸
22A 第2歯車機構
22 第2入力軸
23 第1カウンタ軸
24 第2カウンタ軸
25 出力軸
26a〜26n 変速用の歯車
27,29 シンクロナイザ(出力クラッチ)
28 シンクロナイザ(カウンタ軸用クラッチ)
100 車両ECU(制御手段)
101 PTO指令手段としてのPTOスイッチ(PTOSW)
105 PTOクラッチ断接検出手段としてのPTOクラッチスイッチ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1及び第2歯車機構を有するデュアルクラッチ式変速機と、
前記第1歯車機構の第1入力軸には第1主クラッチを介して前記第2歯車機構の第2入力軸には第2主クラッチを介してそれぞれ接続されるエンジンと、
前記第2入力軸の外周に装備され電動機又は発電機として作動するモータと、
PTOクラッチを介して前記第1歯車機構又は前記第2歯車機構に接続されたPTO装置と、
前記PTO装置の作動及び作動終了を指令するPTO指令手段と、
をそなえたパラレル型のハイブリッド自動車の制御装置であって、
前記PTOクラッチの前記変速機側に前記モータの動力が伝達可能に構成され、
前記PTO装置の作動時に、前記エンジン,前記モータ,前記第1及び第2主クラッチ,前記変速機,前記PTOクラッチを制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記PTO指令手段により前記PTO装置の作動又は作動終了が指令された場合に、前記PTOクラッチに接続指示又は解除指示をし、その後の所定時間内に前記PTOクラッチの接続又は解除が完了しないと、前記モータにより正転方向又は逆転方向に微小トルクを発生させて前記PTOクラッチの前記変速機側に伝達する
ことを特徴とする、ハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項2】
前記制御手段は、前記PTO指令手段により前記PTO装置の作動が指令された場合に、前記PTOクラッチに接続指示をし、その後の所定時間内に前記PTOクラッチの接続が完了しないと、前記モータにより、正転方向と逆転方向との一方のみの前記微小トルク、或いは、正転方向と逆転方向とでパルス幅が異なる前記微小トルクを交互に発生させ前記PTOクラッチの前記変速機側に伝達する
ことを特徴とする、請求項1記載のハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項3】
前記制御手段は、前記PTO指令手段により前記PTO装置の作動終了が指令された場合に、前記PTOクラッチに解除指示をし、その後の所定時間内に前記PTOクラッチの解除が完了しないと、前記モータにより、正転方向と逆転方向に前記微小トルクを交互に発生させ前記PTOクラッチの前記変速機側に伝達する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項4】
前記PTO装置は前記PTOクラッチを介して前記第2歯車機構に接続されるか、
或いは、前記PTO装置は前記PTOクラッチを介して前記第1歯車機構に接続されると共に、前記PTO装置の作動時に前記第1歯車機構と前記第2歯車機構とが連結される
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載のハイブリッド自動車の制御装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−112074(P2013−112074A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−258200(P2011−258200)
【出願日】平成23年11月25日(2011.11.25)
【出願人】(598051819)ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト (1,147)
【氏名又は名称原語表記】Daimler AG
【住所又は居所原語表記】Mercedesstrasse 137,70327 Stuttgart,Deutschland
【Fターム(参考)】