車両の駆動装置
【課題】機械要素の部品点数の増加を抑えつつ、カム部材の接触に伴う衝撃を緩和できる車両の駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置２は、内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４が駆動源として動力伝達経路内に設けられるとともに、第１モータ・ジェネレータ４のトルクが伝達され得る連結部材２１をケース１７に対して係合させる係合状態と、その係合を解放する解放状態との間で切り替え可能な係合機構３０を備え、解放状態のときに内燃機関３を停止すべき場合、係合機構３０のカム部材を滑らせつつ内燃機関３の回転数が０に至るように駆動部３２を制御する。
【解決手段】駆動装置２は、内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４が駆動源として動力伝達経路内に設けられるとともに、第１モータ・ジェネレータ４のトルクが伝達され得る連結部材２１をケース１７に対して係合させる係合状態と、その係合を解放する解放状態との間で切り替え可能な係合機構３０を備え、解放状態のときに内燃機関３を停止すべき場合、係合機構３０のカム部材を滑らせつつ内燃機関３の回転数が０に至るように駆動部３２を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム機構を利用した係合機構を備えた車両の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カム機構を有するクラッチとして、相対回転により押し付け力を発生させる互いに組み合わされた第１カム部材と第２カム部材とを有し、クラッチがオフの非係合時に第１カム部材と第２カム部材との相対回転を周方向に配置された複数の弾性部材にて規制するものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８９０４７号公報
【特許文献２】特開２００９−６３１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のクラッチは、一対のカム部材が非係合時に相対回転して一方のカム部材が他部材に接触することを弾性部材にて規制し、その接触に伴う引き摺りトルクを低減している。非係合時にカム部材が他部材に接触する場合、その程度によっては衝撃が発生して衝突音や引き摺りトルクの増加をもたらす。特許文献１のクラッチは、一対のカム部材の相対回転を規制するために複数の弾性部材を設けているので、機械要素の部品点数が増加するおそれがある。
【０００５】
このようなクラッチ等の係合機構を内燃機関の他にモータ・ジェネレータ等の回転電機を駆動源とする車両の駆動装置に適用した場合、車両走行中に内燃機関が停止すると動力分割機構への入力トルクが反転する。そのため、動力分割機構に連結された他要素にトルク変動が生じて動力伝達経路内の係合機構へ影響を与え、非係合時に一対のカム部材が相対回転して他部材に衝突する上記の問題が発生する。
【０００６】
そこで、本発明は、機械要素の部品点数の増加を抑えつつ、カム部材の接触に伴う衝撃を緩和できる車両の駆動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】
【０００７】
本発明の車両の駆動装置は、内燃機関及び回転電機が駆動源として動力伝達経路内に設けられるとともに、前記回転電機のトルクが伝達され得る第１部材を固定部材である第２部材に対して係合させる係合状態と、その係合を解放する解放状態との間で切り替え可能な係合機構を備えた車両の駆動装置において、前記係合機構には、軸線の回りに前記第１部材と一体回転する第１カム部材と、前記第１カム部材と前記第２部材との間に配置されて、前記第１カム部材と相対回転可能な状態で前記第１カム部材と組み合わされた第２カム部材と有し、前記相対回転が生じた場合に前記軸線方向に前記第２カム部材を移動させて前記第２部材に設けられた摩擦部に押し付けることにより前記解放状態から前記係合状態へ切り替え可能なカム機構と、前記解放状態の場合に電磁力を利用して前記第２カム部材を前記軸線方向に移動させて前記相対回転を促すことができ、かつ前記第２カム部材が前記摩擦部に押し付けられる押し付け力を調整可能な電磁駆動手段と、が設けられており、前記解放状態のときに前記内燃機関を停止する場合、前記第２カム部材を前記摩擦部に対して滑らせつつ前記内燃機関の回転数が０に至るように前記電磁駆動手段を制御する衝撃緩和制御手段を更に備えたものである（請求項１）。
【０００８】
この駆動装置によれば、一対のカム部材に相対回転が起こり得る内燃機関の停止に先立って電磁駆動手段を制御することにより第２カム部材を摩擦部（第２部材）に接触させる。そのため、内燃機関の停止に伴って生じるカム部材間の相対回転によって第２カム部材が摩擦部に衝突することが回避又はその衝突が緩和される。従って、機械要素の部品点数の増加を抑えつつカム部材の接触に伴う衝突を緩和できる。しかも、第２カム部材を摩擦部に対して滑らせつつ内燃機関の回転数が０に至るように摩擦部に対する第２カム部材の押し付け力が制御されるので制御過程で衝撃を発生させずに内燃機関の回転数を０にすることが可能となる。
【０００９】
本発明の駆動装置の一態様において、前記衝撃緩和制御手段は、前記第２カム部材の回転数が０に近づく方向に変化する場合の前記押し付け力が前記第２カム部材の回転数が０から離れる方向に変化する場合の前記押し付け力に比べて大きくなるように前記電磁駆動手段を制御してもよい（請求項２）。この態様によれば、第２カム部材の回転数が０に近づく方向に変化する場合には大きな押し付け力によって短時間に内燃機関の回転数を０に向かって変化させることができるので、車両の振動が増幅される内燃機関の回転数範囲である共振帯への滞在時間を短くできる。また、第２カム部材の回転数が０から離れる方向に変化する場合には小さな押し付け力とするので、電磁駆動手段の電力消費を低減できる。
【００１０】
この態様においては、前記衝突緩和制御手段は、前記第２カム部材を前記摩擦部に対して滑らせつつ前記内燃機関の回転数が０に至るように前記電磁駆動手段を制御する際に、前記押し付け力が増加する方向に前記第１カム部材へトルクが作用するように前記回転電機を制御するとともに、前記第２カム部材の回転数が０に近づく方向に変化する場合の前記回転電機の出力トルクが前記第２カム部材の回転数が０から離れる方向に変化する場合の前記回転電機の出力トルクに比べて小さくなるように前記回転電機を制御してもよい（請求項３）。この場合は、内燃機関の回転数が０に至る過程で第２カム部材の回転数が０を跨いで変化する際に、電磁駆動手段が発生する電磁力の変化に見合ったトルクが回転電機にて補われる。そのため、第２カム部材の回転数が０を跨ぐ場合にその０を境界とした押し付け力の過大な低下を防止できるので、その低下に伴うショックを低減できる。
【００１１】
本発明の駆動装置の一態様において、前記衝突緩和制御手段は、前記解放状態のときに前記車両の故障を原因として前記内燃機関を停止すべき場合であって前記回転電機を動作すべきでない場合、前記第２カム部材を前記摩擦部に対して滑らせつつ前記内燃機関の回転数が０に至るように前記電磁駆動手段を制御してもよい（請求項４）。この態様によれば、車両の故障時に回転電機を利用して内燃機関の回転数を０にできない場合でも、電気駆動手段を制御することにより衝撃を発生させることなく内燃機関の回転数を０にすることができる。
【００１２】
なお、本発明において、回転電機とは、電動機、発電機及びこれらの機能を兼備するモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念である。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の駆動装置によれば、内燃機関の停止に先立って第２カム部材を摩擦部に接触させて第２カム部材が摩擦部に衝突することを回避又はその衝突を緩和できるので、機械要素の部品点数の増加を抑えつつカム部材の接触に伴う衝撃を緩和することができる。また、第２カム部材を摩擦部に対して滑らせつつ内燃機関の回転数が０に至るように摩擦部材に対する第２カム部材の押し付け力が制御されるので制御過程で衝撃を発生させずに内燃機関の回転数を０にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一形態に係る駆動装置が組み込まれた車両の全体構成を概略的に示した図。
【図２】係合機構の詳細を示した図であって解放状態を示した図。
【図３】係合機構の詳細を示した図であって係合状態を示した図。
【図４】係合機構の第１カム部材を軸線方向から見た状態を示した図。
【図５】各カム部材を半径方向から見た状態を示した図であって、各カム部材の位相が一致している状態を示した図。
【図６】各カム部材を半径方向から見た状態を示した図であって、各カム部材が相対回転してこれらの位相がずれている状態を示した図。
【図７】本発明の一形態に係る衝撃緩和制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図８】図７のステップＳ９の制御内容を説明する共線図。
【図９】図７のステップＳ１１の制御内容を説明する共線図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明の一形態に係る駆動装置が組み込まれた車両の全体構成を概略的に示している。車両１はいわゆるハイブリッド車両として構成されている。周知のようにハイブリッド車両は、内燃機関を走行用の駆動力源として備えるとともに、電動機を他の走行用の駆動力源として備えた車両である。車両１は、駆動輪と内燃機関とが車両前部に位置するＦＦレイアウトの車両として構成されている。
【００１６】
駆動装置２は、内燃機関３と、回転電機としての第１モータ・ジェネレータ４と、内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４がそれぞれ連結された動力分割機構５と、車両１の駆動輪１０に動力を出力するための出力部材としての出力ギア６とを備えている。内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４は駆動源として駆動装置２の動力伝達経路内に設けられている。また、駆動装置２には減速機構７を介して出力ギア６に連結された第２モータ・ジェネレータ８が設けられている。出力ギア６の動力は中間ギア９及び差動装置１１を介して左右の駆動輪１０に伝達される。
【００１７】
内燃機関３は、火花点火型の多気筒内燃機関として構成されており、その動力は軸線Ａｘの方向に延びる入力軸１５を介して動力分割機構５に伝達される。入力軸１５と内燃機関３との間には不図示のダンパが介在しており、そのダンパにて内燃機関３のトルク変動が吸収される。第１モータ・ジェネレータ４と第２モータ・ジェネレータ８とは同様の構成を持っていて、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ている。第１モータ・ジェネレータ４は、固定部材であるケース１７に固定されたステータ４ａと、そのステータ４ａの内周側に同軸に配置されたロータ４ｂとを備えている。第２モータ・ジェネレータ８も同様に、ケース１７に固定されたステータ８ａと、そのステータ８ａの内周側に同軸に配置されたロータ８ｂとを備えている。
【００１８】
動力分割機構５は、相互に差動回転可能な３つの回転要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車であるサンギアＳｕ１と、そのサンギアＳｕ１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉ１と、これらのギアＳｕ１、Ｒｉ１に噛み合うピニオン２０を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ１とを備えている。この形態では、入力軸１５がキャリアＣｒ１に、第１モータ・ジェネレータ４が連結部材２１を介してサンギアＳｕ１に、出力ギア６がリングギアＲｉ１にそれぞれ連結されている。
【００１９】
減速機構７は、第２モータ・ジェネレータ８の回転を減速して出力ギア６に伝達するための機構であり、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。減速機構７は外歯歯車であるサンギアＳｕ２と、そのサンギアＳｕ２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉ２と、これらのギアＳｕ２、Ｒｉ２に噛み合うピニオン２５を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ２とを備えている。本形態では、サンギアＳｕ２が第２モータ・ジェネレータ８に、リングギアＲｉ２が出力ギア６にそれぞれ連結されており、キャリアＣｒ２はケース１７に固定されている。これにより、第２モータ・ジェネレータ８の回転が減速されて出力ギア６に伝達されるとともに、第２モータ・ジェネレータ８の動力が増幅されて出力ギア６に伝達される。つまり、第２モータ・ジェネレータ８は減速機構７を介して出力ギア６に連結されている。
【００２０】
駆動装置２には、駆動モードを変更する係合機構３０が設けられている。この係合機構３０を操作することにより、第１モータ・ジェネレータ４を使用した電気的な無段変速を実現する無段変速比モードと、第１モータ・ジェネレータ４を使用せずに動力分割機構５の持つ変速比にて変速する固定変速比モードとを選択的に実行できる。係合機構３０は、第１モータ・ジェネレータ４（サンギアＳｕ１）と一体回転可能な連結部材２１に接続された機構部３１と、その機構部３１とケース１７との間に介在するようにしてケース１７に固定された駆動部３２とを備えている。係合機構３０は第１部材としての連結部材２１を第２部材としてのケース１７に対して係合させて第１モータ・ジェネレータ４をロックする係合状態と、そのロックを解放する解放状態との間で切り替えることができる。
【００２１】
図２及び図３は係合機構３０の詳細を示した図であり、図２は解放状態を、図３は係合状態をそれぞれ示している。機構部３１は本発明に係るカム機構に相当するものであって、互いに相対回転可能な状態で同軸に組み合わされた第１カム部材３５及び第２カム部材３６を有している。第１カム部材３５と第２カム部材３６との間には球状の介在部材３７が介在している。各カム部材３５、３６は円板状に構成されていて、各カム部材３５、３６の対向面には介在部材３７を保持するＶ字溝３８、３９が形成されている。
【００２２】
図４は第１カム部材３５を軸線方向から見た状態を示しており、図５及び図６は各カム部材３５、３６を半径方向から見た状態を示している。図５は各カム部材３５、３６の位相が一致している状態を、図６は各カム部材３５、３６が相対回転してこれらの位相がずれている状態をそれぞれ示している。図４から明らかなように、第１カム部材３５に設けられたＶ字溝３８は、周方向に等間隔に６個並べられている。第２カム部材３６に形成された他方のＶ字溝３９も同様に周方向に等間隔に６個並べられている。各Ｖ字溝３８、３９は、第１カム部材３５の中心線を含む断面で切断した場合には断面半円形をなしている（図２及び図３参照）。また、図４に示すように、第１カム部材３５を軸線方向から見ると、各Ｖ字溝３８、３９は、第１カム部材３５の中心寄りの内側縁部と中心から離れた外側縁部とが同心の円弧をなすように湾曲している。更に、図５及び図６に示すように、第１カム部材３５を半径方向から見ると、各Ｖ字溝３８、３９はＶ字状に形成されていて、回転方向（図の上又は下方向）に関して深さが徐々に浅くなっている。
【００２３】
図２に示すように、係合機構３０が解放状態の場合、機構部３１の第２カム部材３６と駆動部３２との間には所定の隙間Ｇが形成されている。第２カム部材３６と駆動部３２との間には、駆動部３２から離れる方向に、換言すれば第１カム部材３５に接近する方向に第２カム部材３６を付勢する付勢手段としてのリターンスプリング４０が設けられている。そのため、解放状態においては、第２カム部材３６が第１カム部材３５に接近する方向に押し付けられた状態で第１カム部材３５と第２カム部材３６とが供回りしてこれらの相対回転の発生が抑えられている。
【００２４】
駆動部３２には第２カム部材３６と接触し得る摩擦部４１と、摩擦部４１に組み込まれた電磁石４２とが設けられている。摩擦部４１はケース１７に対して静止している。第２カム部材３６は磁性金属で構成されているため、図２の状態で駆動部３２が電磁石４２を励磁すると、第２カム部材３６はリターンスプリング４０の弾性力（付勢力）に抗して駆動部３２側に引き寄せられて軸線方向に移動する。そして、電磁石４２の磁力により第２カム部材３６が摩擦部４１に接触した場合には、第２カム部材３６と摩擦部４１との間に摩擦力が生じるとともに、図６に示すように、第１カム部材３５に負荷されたトルクＴによって、各カム部材３５、３６が相対回転することで位相がずれて、介在部材３７がＶ字溝３８、３９内の浅い位置に移動して、第２カム部材３６を摩擦部４１に押し付ける力Ｆが発生する。これにより、第２カム部材３６が摩擦部４１に押し付けられて固定された状態となるので、第１カム部材３５はトルクＴの方向に回転できなくなり固定される。このようにして、機構部３１は係合機構３０を解放状態から係合状態へ切り替える。駆動部３２は電磁力によって摩擦部４１に接触するように第２カム部材３６を軸線方向に移動させることによりカム部材３５、３６間の相対回転を促すことができる。従って、駆動部３２は本発明に係る電磁駆動手段として機能する。
【００２５】
解放状態においては、カム部材３５、３６間の相対回転は原則としてリターンスプリング４０にて抑制されているが、大きな角加速度が第１カム部材３５に入力された場合には慣性等の諸要因によってリターンスプリング４０の弾性力に逆らってカム部材３５、３６間に相対回転が生じ、解放状態であるにも拘わらず第２カム部材３６が摩擦部４１に接触して衝撃が発生するおそれがある。そこで、本形態の駆動装置には、こうした衝撃を緩和する衝撃緩和制御を係合機構３１に対して行う制御装置４５が設けられている。制御装置４５は駆動装置２の各部を制御するコンピュータとして構成されており、衝撃緩和制御の他に、内燃機関３の出力制御、係合機構３０の操作による駆動モードの切り替え制御、車両走行時の各モータ・ジェネレータ４、８の出力制御等の種々の制御を実行できる。
【００２６】
制御装置４５にはこれらの制御を行うため車両１の運転状態を取得する各種のセンサが接続されている。例えば、各モータ・ジェネレータ４、８の回転速度を検出する２つのレゾルバ４３、４４が設けられている。また、本発明に関連するセンサとしては、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ４６、不図示のブレーキペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するブレーキセンサ４７、車両１の走行路面の凹凸を反映する不図示のサスペンションのストロークに応じた信号を出力するストロークセンサ４８が制御装置４５に対して電気的に接続されている。また、制御装置４５には車両１の走行路面のμ（摩擦係数）を、スリップしていない車輪速度から推定される推定車速と駆動輪１０の車輪速度との差に基づいて判別可能なμ検出装置４９からの信号が入力される。なお、以下においては、本発明に関連する制御を主に説明し、その他の制御については説明を省略ないし簡略化する。
【００２７】
図７は、制御装置４５が行う衝撃緩和制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムは制御装置４５に設けられた不図示の記憶装置に保持されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。まず、ステップＳ１では係合機構３０が解放状態か否かを判定する。解放状態である場合はステップＳ２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終える。
【００２８】
ステップＳ２〜ステップＳ６は、上述したカム部材３５、３６間の相対回転が生じ得る角加速度が第１カム部材３５に入力されることを予測するための予測処理である。各ステップＳ２〜Ｓ６のうちのいずれか一つにおいて肯定判定された場合には上記角加速度が第１カム部材３５に入力されるものと予測される。
【００２９】
ステップＳ２では内燃機関３を始動するためのクランキングトルクが入力されているか否かを判定する。本形態では第１モータ・ジェネレータ４にて内燃機関３のクランキングを行うため、第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクに基づいてクランキングトルクの入力の有無を判定している。ステップＳ３では内燃機関３に対する停止要求に応じてＯＮ／ＯＦＦされる機関停止フラグがＯＮされているか否かを判定する。内燃機関３が停止した場合にはトルクが反転して第１カム部材３５に大きな角加速度が入力されるためである。ステップＳ４では急制動操作が行われたか否かを判定する。この判定はブレーキセンサ４７からの信号を参照して行われる。ステップＳ５では、車両１の走行路が波状路又は低μ路であるか否かを判定する。波状路走行か否かはストロークセンサ４８からの信号に基づいて、低μ路走行か否かはμ検出装置４９からの信号に基づいてそれぞれ判定される。ステップＳ６では車両１の故障による内燃機関３の停止要求に応じてＯＮ／ＯＦＦされる機関停止フラグがＯＮされているか否かを判定する。
【００３０】
上述した、各ステップＳ２〜Ｓ６のうち、内燃機関３の停止に関わるステップＳ３及びステップＳ６に関しては、第２カム部材３６の回転数変化の方向に応じて制御内容を変えるためステップＳ７に進む。その他のステップＳ２、ステップＳ４及びステップＳ５に関しては、これらの一つにおいて肯定判定された場合はステップＳ１０に進む。
【００３１】
ステップＳ８においては、内燃機関３の燃焼が停止してその回転数が０に至る過程で、第２カム部材３６の回転数が０に近づく方向に変化するか否かを判定する。この判定はレゾルバ４３の出力信号を参照して判定する。第２カム部材３６の回転数が０に近づく方向に変化すると判定した場合はステップＳ８に進み、係合機構３０に設けられた駆動部３２の電磁石４２に通電して、第２カム部材３６が摩擦部４１に接触するように第２カム部材３６を移動させて、上記角加速度の入力に先だって第２カム部材３６を摩擦部４１に接触させる。これにより、上記角加速度の入力に先だって第２カム部材３６が摩擦部４１に接触するため、角加速度の入力に伴うカム部材３５、３６間の相対回転によって第２カム部材３６が摩擦部４１に衝突することが回避又はその衝突が緩和される。
【００３２】
続くステップＳ９においては、第２カム部材３６を摩擦部４１に対して滑らせながら内燃機関３の回転数が０に至るように駆動部３２を制御する。同時に、第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクも制御する。摩擦部４１に対する第２カム部材３６の押し付け力は第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクに影響を受ける。ここでは、押し付け力が増加する方向に第１カム部材３５へトルクが作用するように第１モータ・ジェネレータ４を制御する。これによって、駆動部３２が発生させる電磁力を補うことができる。第２カム部材３６の押し付け力に対する駆動部３２の寄与分をトルク容量と定義すると、この処理においては第２カム部材３６の滑りを許容しかつ速やかに内燃機関３の回転数を０にすることが可能な大きさのトルク容量Ａに設定されるように電磁石４２への通電量を制御する。
【００３３】
図８はステップＳ９の制御内容を説明する共線図である。なお、図中のＭＧ１は第１モータ・ジェネレータ４を、Ｅｎｇは内燃機関３を、ＯＵＴは出力ギア６を、ＭＧ２は第２モータ・ジェネレータ８をそれぞれ意味する（以下同じ）。図示のケースは出力ギア６が負回転する車両の後退走行時において内燃機関３の停止要求が生じたケースである。このケースでは、内燃機関３の停止開始前の状態ＳＴ１から内燃機関３の回転数が０となる停止完了時の状態ＳＴ２へ移行させる際に第２カム部材３６の回転数が０に近づく方向に変化するので、トルク容量Ａを実現するように駆動部３２を制御するとともに、第１カム部材３５にトルクＴが作用するように第１モータ・ジェネレータ４を制御する。これにより、状態ＳＴ１から状態ＳＴ２へ変化する間に共振帯を通過するが、第２カム部材３６を滑らせることで衝撃の発生を抑えつつその共振帯への滞在時間を短くできる。なお、内燃機関３の回転数が０に至った場合は内燃機関３の負回転を防止するため本制御を終了する。
【００３４】
一方、ステップＳ７で第２カム部材３６の回転数が０から離れる方向に変化すると判定した場合は、ステップＳ２、ステップＳ４又はステップＳ５のいずれかで肯定判定された場合と同様にステップＳ１０に進む。ステップＳ１０においては、ステップＳ８と同様に係合機構３０に設けられた駆動部３２の電磁石４２に通電して、第２カム部材３６が摩擦部４１に接触するように第２カム部材３６を移動させる。
【００３５】
続くステップＳ１１では、第２カム部材３６の押し付け力がリターンスプリング４０の弾性力に打ち勝つことができる限度まで低減するように電磁石４２への通電量を低減し、上述したトルク容量Ａよりも小さいトルク容量Ｂに設定する。この処理においても、同時に第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクを制御する。但し、ここではトルク容量Ａを設定した場合よりも第１カム部材３５に作用するトルクが大きくなるように第１モータ・ジェネレータ４が制御される。
【００３６】
図９はステップＳ１１の制御内容を説明する共線図である。図示のケースは出力ギア６が正回転する車両の前進走行時において内燃機関３の停止要求が生じたケースである。このケースでは、内燃機関３の停止開始前の状態ＳＴａから内燃機関３の回転数が０となる停止完了時の状態ＳＴｃへ移行する過程で第２カム部材３６の回転数が０となる状態ＳＴｂを経由する。状態ＳＴａから状態ＳＴｂまでの制御は上述したステップＳ９に基づいて行われる。状態ＳＴｂから状態ＳＴｃへ移行する過程では第２カム部材３６の回転数が０から離れる方向に変化するので、トルク容量Ｂを実現するように駆動部３２を制御するとともに、第１カム部材３５にトルクＴｂが作用するように第１モータ・ジェネレータ４を制御する。トルクＴｂは状態ＳＴａから状態ＳＴｂへ移行する過程におけるトルクＴａよりも大きい。つまり、このことは、第２カム部材３６の回転数が０を跨いで変化する際に、トルク容量Ａからトルク容量Ｂへ低下するが、その低下分を第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクで補っていることを意味する。従って、トルク容量Ａからトルク容量Ｂへ低下させることで駆動部３２の電力消費を低減できるとともに、第２カム部材３６の回転数が０を跨ぐ場合にその０を境界とした押し付け力の過大な低下を防止でき、その低下に伴うショックを低減できる。
【００３７】
なお、ステップＳ６で車両の故障を原因として機関停止フラグがＯＮされてステップＳ７に進み、かつ第１モータ・ジェネレータ４を動作すべきでない場合は、ステップＳ９及びステップＳ１１で第１モータ・ジェネレータ４のトルク制御を行わずに、駆動部３２を上記の通りに制御して内燃機関３の回転数を０にする。これにより車両の故障時に第１モータ・ジェネレータ４を利用して内燃機関３の回転数を０にできない場合でも、駆動部３２を制御することにより衝撃を発生させることなく内燃機関３の回転数を０にできる。
【００３８】
本形態によれば、上述した衝撃を機械要素を追加することなく制御装置４５にて緩和できるため、機械要素の部品点数の増加を抑えつつカム部材３６の接触に伴う衝撃を緩和することができる。また、内燃機関３が停止に至る過程で、第２カム部材３６の回転数が０に近づく方向に変化する場合には大きな押し付け力によって短時間に内燃機関の回転数を０に向かって変化させることができるので共振帯への滞在時間を短くできる。一方、第２カム部材３６の回転数が０から離れる方向に変化する場合には小さな押し付け力とするので電磁駆動手段の電力消費を低減できる。制御装置４５は、図７のステップＳ７〜Ｓ１１を実行することにより本発明に係る衝撃緩和制御手段として機能する。
【００３９】
但し、本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。図１に示した駆動装置２は一例であり、図１の駆動装置のギアトレーンを適宜変更して本発明を実施することができる。例えば、第２モータ・ジェネレータ８を搭載しない形態で本発明を実施することも可能である。また、衝撃緩和制御を実行する際に第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクを制御する代わりに第２モータ・ジェネレータ８の出力トルクを制御することも可能である。この場合には、第２モータ・ジェネレータ８が本発明に係る回転電機に相当する。
【符号の説明】
【００４０】
１ 車両
２ 駆動装置
３ 内燃機関
４ 第１モータ・ジェネレータ（回転電機）
１７ ケース（第２部材）
２１ 連結部材（第１部材）
３０ 係合機構
３１ 機構部（カム機構）
３２ 駆動部（電磁駆動手段）
３５ 第１カム部材
３６ 第２カム部材
４１ 摩擦部
４５ 制御装置（衝撃緩和制御手段）
Ａｘ 軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カム機構を利用した係合機構を備えた車両の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カム機構を有するクラッチとして、相対回転により押し付け力を発生させる互いに組み合わされた第１カム部材と第２カム部材とを有し、クラッチがオフの非係合時に第１カム部材と第２カム部材との相対回転を周方向に配置された複数の弾性部材にて規制するものが知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８９０４７号公報
【特許文献２】特開２００９−６３１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のクラッチは、一対のカム部材が非係合時に相対回転して一方のカム部材が他部材に接触することを弾性部材にて規制し、その接触に伴う引き摺りトルクを低減している。非係合時にカム部材が他部材に接触する場合、その程度によっては衝撃が発生して衝突音や引き摺りトルクの増加をもたらす。特許文献１のクラッチは、一対のカム部材の相対回転を規制するために複数の弾性部材を設けているので、機械要素の部品点数が増加するおそれがある。
【０００５】
このようなクラッチ等の係合機構を内燃機関の他にモータ・ジェネレータ等の回転電機を駆動源とする車両の駆動装置に適用した場合、車両走行中に内燃機関が停止すると動力分割機構への入力トルクが反転する。そのため、動力分割機構に連結された他要素にトルク変動が生じて動力伝達経路内の係合機構へ影響を与え、非係合時に一対のカム部材が相対回転して他部材に衝突する上記の問題が発生する。
【０００６】
そこで、本発明は、機械要素の部品点数の増加を抑えつつ、カム部材の接触に伴う衝撃を緩和できる車両の駆動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】
【０００７】
本発明の車両の駆動装置は、内燃機関及び回転電機が駆動源として動力伝達経路内に設けられるとともに、前記回転電機のトルクが伝達され得る第１部材を固定部材である第２部材に対して係合させる係合状態と、その係合を解放する解放状態との間で切り替え可能な係合機構を備えた車両の駆動装置において、前記係合機構には、軸線の回りに前記第１部材と一体回転する第１カム部材と、前記第１カム部材と前記第２部材との間に配置されて、前記第１カム部材と相対回転可能な状態で前記第１カム部材と組み合わされた第２カム部材と有し、前記相対回転が生じた場合に前記軸線方向に前記第２カム部材を移動させて前記第２部材に設けられた摩擦部に押し付けることにより前記解放状態から前記係合状態へ切り替え可能なカム機構と、前記解放状態の場合に電磁力を利用して前記第２カム部材を前記軸線方向に移動させて前記相対回転を促すことができ、かつ前記第２カム部材が前記摩擦部に押し付けられる押し付け力を調整可能な電磁駆動手段と、が設けられており、前記解放状態のときに前記内燃機関を停止する場合、前記第２カム部材を前記摩擦部に対して滑らせつつ前記内燃機関の回転数が０に至るように前記電磁駆動手段を制御する衝撃緩和制御手段を更に備えたものである（請求項１）。
【０００８】
この駆動装置によれば、一対のカム部材に相対回転が起こり得る内燃機関の停止に先立って電磁駆動手段を制御することにより第２カム部材を摩擦部（第２部材）に接触させる。そのため、内燃機関の停止に伴って生じるカム部材間の相対回転によって第２カム部材が摩擦部に衝突することが回避又はその衝突が緩和される。従って、機械要素の部品点数の増加を抑えつつカム部材の接触に伴う衝突を緩和できる。しかも、第２カム部材を摩擦部に対して滑らせつつ内燃機関の回転数が０に至るように摩擦部に対する第２カム部材の押し付け力が制御されるので制御過程で衝撃を発生させずに内燃機関の回転数を０にすることが可能となる。
【０００９】
本発明の駆動装置の一態様において、前記衝撃緩和制御手段は、前記第２カム部材の回転数が０に近づく方向に変化する場合の前記押し付け力が前記第２カム部材の回転数が０から離れる方向に変化する場合の前記押し付け力に比べて大きくなるように前記電磁駆動手段を制御してもよい（請求項２）。この態様によれば、第２カム部材の回転数が０に近づく方向に変化する場合には大きな押し付け力によって短時間に内燃機関の回転数を０に向かって変化させることができるので、車両の振動が増幅される内燃機関の回転数範囲である共振帯への滞在時間を短くできる。また、第２カム部材の回転数が０から離れる方向に変化する場合には小さな押し付け力とするので、電磁駆動手段の電力消費を低減できる。
【００１０】
この態様においては、前記衝突緩和制御手段は、前記第２カム部材を前記摩擦部に対して滑らせつつ前記内燃機関の回転数が０に至るように前記電磁駆動手段を制御する際に、前記押し付け力が増加する方向に前記第１カム部材へトルクが作用するように前記回転電機を制御するとともに、前記第２カム部材の回転数が０に近づく方向に変化する場合の前記回転電機の出力トルクが前記第２カム部材の回転数が０から離れる方向に変化する場合の前記回転電機の出力トルクに比べて小さくなるように前記回転電機を制御してもよい（請求項３）。この場合は、内燃機関の回転数が０に至る過程で第２カム部材の回転数が０を跨いで変化する際に、電磁駆動手段が発生する電磁力の変化に見合ったトルクが回転電機にて補われる。そのため、第２カム部材の回転数が０を跨ぐ場合にその０を境界とした押し付け力の過大な低下を防止できるので、その低下に伴うショックを低減できる。
【００１１】
本発明の駆動装置の一態様において、前記衝突緩和制御手段は、前記解放状態のときに前記車両の故障を原因として前記内燃機関を停止すべき場合であって前記回転電機を動作すべきでない場合、前記第２カム部材を前記摩擦部に対して滑らせつつ前記内燃機関の回転数が０に至るように前記電磁駆動手段を制御してもよい（請求項４）。この態様によれば、車両の故障時に回転電機を利用して内燃機関の回転数を０にできない場合でも、電気駆動手段を制御することにより衝撃を発生させることなく内燃機関の回転数を０にすることができる。
【００１２】
なお、本発明において、回転電機とは、電動機、発電機及びこれらの機能を兼備するモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念である。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明の駆動装置によれば、内燃機関の停止に先立って第２カム部材を摩擦部に接触させて第２カム部材が摩擦部に衝突することを回避又はその衝突を緩和できるので、機械要素の部品点数の増加を抑えつつカム部材の接触に伴う衝撃を緩和することができる。また、第２カム部材を摩擦部に対して滑らせつつ内燃機関の回転数が０に至るように摩擦部材に対する第２カム部材の押し付け力が制御されるので制御過程で衝撃を発生させずに内燃機関の回転数を０にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一形態に係る駆動装置が組み込まれた車両の全体構成を概略的に示した図。
【図２】係合機構の詳細を示した図であって解放状態を示した図。
【図３】係合機構の詳細を示した図であって係合状態を示した図。
【図４】係合機構の第１カム部材を軸線方向から見た状態を示した図。
【図５】各カム部材を半径方向から見た状態を示した図であって、各カム部材の位相が一致している状態を示した図。
【図６】各カム部材を半径方向から見た状態を示した図であって、各カム部材が相対回転してこれらの位相がずれている状態を示した図。
【図７】本発明の一形態に係る衝撃緩和制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図８】図７のステップＳ９の制御内容を説明する共線図。
【図９】図７のステップＳ１１の制御内容を説明する共線図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明の一形態に係る駆動装置が組み込まれた車両の全体構成を概略的に示している。車両１はいわゆるハイブリッド車両として構成されている。周知のようにハイブリッド車両は、内燃機関を走行用の駆動力源として備えるとともに、電動機を他の走行用の駆動力源として備えた車両である。車両１は、駆動輪と内燃機関とが車両前部に位置するＦＦレイアウトの車両として構成されている。
【００１６】
駆動装置２は、内燃機関３と、回転電機としての第１モータ・ジェネレータ４と、内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４がそれぞれ連結された動力分割機構５と、車両１の駆動輪１０に動力を出力するための出力部材としての出力ギア６とを備えている。内燃機関３及び第１モータ・ジェネレータ４は駆動源として駆動装置２の動力伝達経路内に設けられている。また、駆動装置２には減速機構７を介して出力ギア６に連結された第２モータ・ジェネレータ８が設けられている。出力ギア６の動力は中間ギア９及び差動装置１１を介して左右の駆動輪１０に伝達される。
【００１７】
内燃機関３は、火花点火型の多気筒内燃機関として構成されており、その動力は軸線Ａｘの方向に延びる入力軸１５を介して動力分割機構５に伝達される。入力軸１５と内燃機関３との間には不図示のダンパが介在しており、そのダンパにて内燃機関３のトルク変動が吸収される。第１モータ・ジェネレータ４と第２モータ・ジェネレータ８とは同様の構成を持っていて、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ている。第１モータ・ジェネレータ４は、固定部材であるケース１７に固定されたステータ４ａと、そのステータ４ａの内周側に同軸に配置されたロータ４ｂとを備えている。第２モータ・ジェネレータ８も同様に、ケース１７に固定されたステータ８ａと、そのステータ８ａの内周側に同軸に配置されたロータ８ｂとを備えている。
【００１８】
動力分割機構５は、相互に差動回転可能な３つの回転要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車であるサンギアＳｕ１と、そのサンギアＳｕ１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉ１と、これらのギアＳｕ１、Ｒｉ１に噛み合うピニオン２０を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ１とを備えている。この形態では、入力軸１５がキャリアＣｒ１に、第１モータ・ジェネレータ４が連結部材２１を介してサンギアＳｕ１に、出力ギア６がリングギアＲｉ１にそれぞれ連結されている。
【００１９】
減速機構７は、第２モータ・ジェネレータ８の回転を減速して出力ギア６に伝達するための機構であり、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。減速機構７は外歯歯車であるサンギアＳｕ２と、そのサンギアＳｕ２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉ２と、これらのギアＳｕ２、Ｒｉ２に噛み合うピニオン２５を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ２とを備えている。本形態では、サンギアＳｕ２が第２モータ・ジェネレータ８に、リングギアＲｉ２が出力ギア６にそれぞれ連結されており、キャリアＣｒ２はケース１７に固定されている。これにより、第２モータ・ジェネレータ８の回転が減速されて出力ギア６に伝達されるとともに、第２モータ・ジェネレータ８の動力が増幅されて出力ギア６に伝達される。つまり、第２モータ・ジェネレータ８は減速機構７を介して出力ギア６に連結されている。
【００２０】
駆動装置２には、駆動モードを変更する係合機構３０が設けられている。この係合機構３０を操作することにより、第１モータ・ジェネレータ４を使用した電気的な無段変速を実現する無段変速比モードと、第１モータ・ジェネレータ４を使用せずに動力分割機構５の持つ変速比にて変速する固定変速比モードとを選択的に実行できる。係合機構３０は、第１モータ・ジェネレータ４（サンギアＳｕ１）と一体回転可能な連結部材２１に接続された機構部３１と、その機構部３１とケース１７との間に介在するようにしてケース１７に固定された駆動部３２とを備えている。係合機構３０は第１部材としての連結部材２１を第２部材としてのケース１７に対して係合させて第１モータ・ジェネレータ４をロックする係合状態と、そのロックを解放する解放状態との間で切り替えることができる。
【００２１】
図２及び図３は係合機構３０の詳細を示した図であり、図２は解放状態を、図３は係合状態をそれぞれ示している。機構部３１は本発明に係るカム機構に相当するものであって、互いに相対回転可能な状態で同軸に組み合わされた第１カム部材３５及び第２カム部材３６を有している。第１カム部材３５と第２カム部材３６との間には球状の介在部材３７が介在している。各カム部材３５、３６は円板状に構成されていて、各カム部材３５、３６の対向面には介在部材３７を保持するＶ字溝３８、３９が形成されている。
【００２２】
図４は第１カム部材３５を軸線方向から見た状態を示しており、図５及び図６は各カム部材３５、３６を半径方向から見た状態を示している。図５は各カム部材３５、３６の位相が一致している状態を、図６は各カム部材３５、３６が相対回転してこれらの位相がずれている状態をそれぞれ示している。図４から明らかなように、第１カム部材３５に設けられたＶ字溝３８は、周方向に等間隔に６個並べられている。第２カム部材３６に形成された他方のＶ字溝３９も同様に周方向に等間隔に６個並べられている。各Ｖ字溝３８、３９は、第１カム部材３５の中心線を含む断面で切断した場合には断面半円形をなしている（図２及び図３参照）。また、図４に示すように、第１カム部材３５を軸線方向から見ると、各Ｖ字溝３８、３９は、第１カム部材３５の中心寄りの内側縁部と中心から離れた外側縁部とが同心の円弧をなすように湾曲している。更に、図５及び図６に示すように、第１カム部材３５を半径方向から見ると、各Ｖ字溝３８、３９はＶ字状に形成されていて、回転方向（図の上又は下方向）に関して深さが徐々に浅くなっている。
【００２３】
図２に示すように、係合機構３０が解放状態の場合、機構部３１の第２カム部材３６と駆動部３２との間には所定の隙間Ｇが形成されている。第２カム部材３６と駆動部３２との間には、駆動部３２から離れる方向に、換言すれば第１カム部材３５に接近する方向に第２カム部材３６を付勢する付勢手段としてのリターンスプリング４０が設けられている。そのため、解放状態においては、第２カム部材３６が第１カム部材３５に接近する方向に押し付けられた状態で第１カム部材３５と第２カム部材３６とが供回りしてこれらの相対回転の発生が抑えられている。
【００２４】
駆動部３２には第２カム部材３６と接触し得る摩擦部４１と、摩擦部４１に組み込まれた電磁石４２とが設けられている。摩擦部４１はケース１７に対して静止している。第２カム部材３６は磁性金属で構成されているため、図２の状態で駆動部３２が電磁石４２を励磁すると、第２カム部材３６はリターンスプリング４０の弾性力（付勢力）に抗して駆動部３２側に引き寄せられて軸線方向に移動する。そして、電磁石４２の磁力により第２カム部材３６が摩擦部４１に接触した場合には、第２カム部材３６と摩擦部４１との間に摩擦力が生じるとともに、図６に示すように、第１カム部材３５に負荷されたトルクＴによって、各カム部材３５、３６が相対回転することで位相がずれて、介在部材３７がＶ字溝３８、３９内の浅い位置に移動して、第２カム部材３６を摩擦部４１に押し付ける力Ｆが発生する。これにより、第２カム部材３６が摩擦部４１に押し付けられて固定された状態となるので、第１カム部材３５はトルクＴの方向に回転できなくなり固定される。このようにして、機構部３１は係合機構３０を解放状態から係合状態へ切り替える。駆動部３２は電磁力によって摩擦部４１に接触するように第２カム部材３６を軸線方向に移動させることによりカム部材３５、３６間の相対回転を促すことができる。従って、駆動部３２は本発明に係る電磁駆動手段として機能する。
【００２５】
解放状態においては、カム部材３５、３６間の相対回転は原則としてリターンスプリング４０にて抑制されているが、大きな角加速度が第１カム部材３５に入力された場合には慣性等の諸要因によってリターンスプリング４０の弾性力に逆らってカム部材３５、３６間に相対回転が生じ、解放状態であるにも拘わらず第２カム部材３６が摩擦部４１に接触して衝撃が発生するおそれがある。そこで、本形態の駆動装置には、こうした衝撃を緩和する衝撃緩和制御を係合機構３１に対して行う制御装置４５が設けられている。制御装置４５は駆動装置２の各部を制御するコンピュータとして構成されており、衝撃緩和制御の他に、内燃機関３の出力制御、係合機構３０の操作による駆動モードの切り替え制御、車両走行時の各モータ・ジェネレータ４、８の出力制御等の種々の制御を実行できる。
【００２６】
制御装置４５にはこれらの制御を行うため車両１の運転状態を取得する各種のセンサが接続されている。例えば、各モータ・ジェネレータ４、８の回転速度を検出する２つのレゾルバ４３、４４が設けられている。また、本発明に関連するセンサとしては、車両１の車速に応じた信号を出力する車速センサ４６、不図示のブレーキペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するブレーキセンサ４７、車両１の走行路面の凹凸を反映する不図示のサスペンションのストロークに応じた信号を出力するストロークセンサ４８が制御装置４５に対して電気的に接続されている。また、制御装置４５には車両１の走行路面のμ（摩擦係数）を、スリップしていない車輪速度から推定される推定車速と駆動輪１０の車輪速度との差に基づいて判別可能なμ検出装置４９からの信号が入力される。なお、以下においては、本発明に関連する制御を主に説明し、その他の制御については説明を省略ないし簡略化する。
【００２７】
図７は、制御装置４５が行う衝撃緩和制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムは制御装置４５に設けられた不図示の記憶装置に保持されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。まず、ステップＳ１では係合機構３０が解放状態か否かを判定する。解放状態である場合はステップＳ２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終える。
【００２８】
ステップＳ２〜ステップＳ６は、上述したカム部材３５、３６間の相対回転が生じ得る角加速度が第１カム部材３５に入力されることを予測するための予測処理である。各ステップＳ２〜Ｓ６のうちのいずれか一つにおいて肯定判定された場合には上記角加速度が第１カム部材３５に入力されるものと予測される。
【００２９】
ステップＳ２では内燃機関３を始動するためのクランキングトルクが入力されているか否かを判定する。本形態では第１モータ・ジェネレータ４にて内燃機関３のクランキングを行うため、第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクに基づいてクランキングトルクの入力の有無を判定している。ステップＳ３では内燃機関３に対する停止要求に応じてＯＮ／ＯＦＦされる機関停止フラグがＯＮされているか否かを判定する。内燃機関３が停止した場合にはトルクが反転して第１カム部材３５に大きな角加速度が入力されるためである。ステップＳ４では急制動操作が行われたか否かを判定する。この判定はブレーキセンサ４７からの信号を参照して行われる。ステップＳ５では、車両１の走行路が波状路又は低μ路であるか否かを判定する。波状路走行か否かはストロークセンサ４８からの信号に基づいて、低μ路走行か否かはμ検出装置４９からの信号に基づいてそれぞれ判定される。ステップＳ６では車両１の故障による内燃機関３の停止要求に応じてＯＮ／ＯＦＦされる機関停止フラグがＯＮされているか否かを判定する。
【００３０】
上述した、各ステップＳ２〜Ｓ６のうち、内燃機関３の停止に関わるステップＳ３及びステップＳ６に関しては、第２カム部材３６の回転数変化の方向に応じて制御内容を変えるためステップＳ７に進む。その他のステップＳ２、ステップＳ４及びステップＳ５に関しては、これらの一つにおいて肯定判定された場合はステップＳ１０に進む。
【００３１】
ステップＳ８においては、内燃機関３の燃焼が停止してその回転数が０に至る過程で、第２カム部材３６の回転数が０に近づく方向に変化するか否かを判定する。この判定はレゾルバ４３の出力信号を参照して判定する。第２カム部材３６の回転数が０に近づく方向に変化すると判定した場合はステップＳ８に進み、係合機構３０に設けられた駆動部３２の電磁石４２に通電して、第２カム部材３６が摩擦部４１に接触するように第２カム部材３６を移動させて、上記角加速度の入力に先だって第２カム部材３６を摩擦部４１に接触させる。これにより、上記角加速度の入力に先だって第２カム部材３６が摩擦部４１に接触するため、角加速度の入力に伴うカム部材３５、３６間の相対回転によって第２カム部材３６が摩擦部４１に衝突することが回避又はその衝突が緩和される。
【００３２】
続くステップＳ９においては、第２カム部材３６を摩擦部４１に対して滑らせながら内燃機関３の回転数が０に至るように駆動部３２を制御する。同時に、第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクも制御する。摩擦部４１に対する第２カム部材３６の押し付け力は第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクに影響を受ける。ここでは、押し付け力が増加する方向に第１カム部材３５へトルクが作用するように第１モータ・ジェネレータ４を制御する。これによって、駆動部３２が発生させる電磁力を補うことができる。第２カム部材３６の押し付け力に対する駆動部３２の寄与分をトルク容量と定義すると、この処理においては第２カム部材３６の滑りを許容しかつ速やかに内燃機関３の回転数を０にすることが可能な大きさのトルク容量Ａに設定されるように電磁石４２への通電量を制御する。
【００３３】
図８はステップＳ９の制御内容を説明する共線図である。なお、図中のＭＧ１は第１モータ・ジェネレータ４を、Ｅｎｇは内燃機関３を、ＯＵＴは出力ギア６を、ＭＧ２は第２モータ・ジェネレータ８をそれぞれ意味する（以下同じ）。図示のケースは出力ギア６が負回転する車両の後退走行時において内燃機関３の停止要求が生じたケースである。このケースでは、内燃機関３の停止開始前の状態ＳＴ１から内燃機関３の回転数が０となる停止完了時の状態ＳＴ２へ移行させる際に第２カム部材３６の回転数が０に近づく方向に変化するので、トルク容量Ａを実現するように駆動部３２を制御するとともに、第１カム部材３５にトルクＴが作用するように第１モータ・ジェネレータ４を制御する。これにより、状態ＳＴ１から状態ＳＴ２へ変化する間に共振帯を通過するが、第２カム部材３６を滑らせることで衝撃の発生を抑えつつその共振帯への滞在時間を短くできる。なお、内燃機関３の回転数が０に至った場合は内燃機関３の負回転を防止するため本制御を終了する。
【００３４】
一方、ステップＳ７で第２カム部材３６の回転数が０から離れる方向に変化すると判定した場合は、ステップＳ２、ステップＳ４又はステップＳ５のいずれかで肯定判定された場合と同様にステップＳ１０に進む。ステップＳ１０においては、ステップＳ８と同様に係合機構３０に設けられた駆動部３２の電磁石４２に通電して、第２カム部材３６が摩擦部４１に接触するように第２カム部材３６を移動させる。
【００３５】
続くステップＳ１１では、第２カム部材３６の押し付け力がリターンスプリング４０の弾性力に打ち勝つことができる限度まで低減するように電磁石４２への通電量を低減し、上述したトルク容量Ａよりも小さいトルク容量Ｂに設定する。この処理においても、同時に第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクを制御する。但し、ここではトルク容量Ａを設定した場合よりも第１カム部材３５に作用するトルクが大きくなるように第１モータ・ジェネレータ４が制御される。
【００３６】
図９はステップＳ１１の制御内容を説明する共線図である。図示のケースは出力ギア６が正回転する車両の前進走行時において内燃機関３の停止要求が生じたケースである。このケースでは、内燃機関３の停止開始前の状態ＳＴａから内燃機関３の回転数が０となる停止完了時の状態ＳＴｃへ移行する過程で第２カム部材３６の回転数が０となる状態ＳＴｂを経由する。状態ＳＴａから状態ＳＴｂまでの制御は上述したステップＳ９に基づいて行われる。状態ＳＴｂから状態ＳＴｃへ移行する過程では第２カム部材３６の回転数が０から離れる方向に変化するので、トルク容量Ｂを実現するように駆動部３２を制御するとともに、第１カム部材３５にトルクＴｂが作用するように第１モータ・ジェネレータ４を制御する。トルクＴｂは状態ＳＴａから状態ＳＴｂへ移行する過程におけるトルクＴａよりも大きい。つまり、このことは、第２カム部材３６の回転数が０を跨いで変化する際に、トルク容量Ａからトルク容量Ｂへ低下するが、その低下分を第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクで補っていることを意味する。従って、トルク容量Ａからトルク容量Ｂへ低下させることで駆動部３２の電力消費を低減できるとともに、第２カム部材３６の回転数が０を跨ぐ場合にその０を境界とした押し付け力の過大な低下を防止でき、その低下に伴うショックを低減できる。
【００３７】
なお、ステップＳ６で車両の故障を原因として機関停止フラグがＯＮされてステップＳ７に進み、かつ第１モータ・ジェネレータ４を動作すべきでない場合は、ステップＳ９及びステップＳ１１で第１モータ・ジェネレータ４のトルク制御を行わずに、駆動部３２を上記の通りに制御して内燃機関３の回転数を０にする。これにより車両の故障時に第１モータ・ジェネレータ４を利用して内燃機関３の回転数を０にできない場合でも、駆動部３２を制御することにより衝撃を発生させることなく内燃機関３の回転数を０にできる。
【００３８】
本形態によれば、上述した衝撃を機械要素を追加することなく制御装置４５にて緩和できるため、機械要素の部品点数の増加を抑えつつカム部材３６の接触に伴う衝撃を緩和することができる。また、内燃機関３が停止に至る過程で、第２カム部材３６の回転数が０に近づく方向に変化する場合には大きな押し付け力によって短時間に内燃機関の回転数を０に向かって変化させることができるので共振帯への滞在時間を短くできる。一方、第２カム部材３６の回転数が０から離れる方向に変化する場合には小さな押し付け力とするので電磁駆動手段の電力消費を低減できる。制御装置４５は、図７のステップＳ７〜Ｓ１１を実行することにより本発明に係る衝撃緩和制御手段として機能する。
【００３９】
但し、本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。図１に示した駆動装置２は一例であり、図１の駆動装置のギアトレーンを適宜変更して本発明を実施することができる。例えば、第２モータ・ジェネレータ８を搭載しない形態で本発明を実施することも可能である。また、衝撃緩和制御を実行する際に第１モータ・ジェネレータ４の出力トルクを制御する代わりに第２モータ・ジェネレータ８の出力トルクを制御することも可能である。この場合には、第２モータ・ジェネレータ８が本発明に係る回転電機に相当する。
【符号の説明】
【００４０】
１ 車両
２ 駆動装置
３ 内燃機関
４ 第１モータ・ジェネレータ（回転電機）
１７ ケース（第２部材）
２１ 連結部材（第１部材）
３０ 係合機構
３１ 機構部（カム機構）
３２ 駆動部（電磁駆動手段）
３５ 第１カム部材
３６ 第２カム部材
４１ 摩擦部
４５ 制御装置（衝撃緩和制御手段）
Ａｘ 軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関及び回転電機が駆動源として動力伝達経路内に設けられるとともに、前記回転電機のトルクが伝達され得る第１部材を固定部材である第２部材に対して係合させる係合状態と、その係合を解放する解放状態との間で切り替え可能な係合機構を備えた車両の駆動装置において、
前記係合機構には、軸線の回りに前記第１部材と一体回転する第１カム部材と、前記第１カム部材と前記第２部材との間に配置されて、前記第１カム部材と相対回転可能な状態で前記第１カム部材と組み合わされた第２カム部材と有し、前記相対回転が生じた場合に前記軸線方向に前記第２カム部材を移動させて前記第２部材に設けられた摩擦部に押し付けることにより前記解放状態から前記係合状態へ切り替え可能なカム機構と、前記解放状態の場合に電磁力を利用して前記第２カム部材を前記軸線方向に移動させて前記相対回転を促すことができ、かつ前記第２カム部材が前記摩擦部に押し付けられる押し付け力を調整可能な電磁駆動手段と、が設けられており、
前記解放状態のときに前記内燃機関を停止する場合、前記第２カム部材を前記摩擦部に対して滑らせつつ前記内燃機関の回転数が０に至るように前記電磁駆動手段を制御する衝撃緩和制御手段を更に備えた車両の駆動装置。
【請求項２】
前記衝撃緩和制御手段は、前記第２カム部材の回転数が０に近づく方向に変化する場合の前記押し付け力が前記第２カム部材の回転数が０から離れる方向に変化する場合の前記押し付け力に比べて大きくなるように前記電磁駆動手段を制御する請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記衝突緩和制御手段は、前記第２カム部材を前記摩擦部に対して滑らせつつ前記内燃機関の回転数が０に至るように前記電磁駆動手段を制御する際に、前記押し付け力が増加する方向に前記第１カム部材へトルクが作用するように前記回転電機を制御するとともに、前記第２カム部材の回転数が０に近づく方向に変化する場合に前記第１カム部材へ作用するトルクが前記第２カム部材の回転数が０から離れる方向に変化する場合に前記第１カム部材へ作用するトルクに比べて小さくなるように前記回転電機を制御する請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記衝突緩和制御手段は、前記解放状態のときに前記車両の故障を原因として前記内燃機関を停止すべき場合であって前記回転電機を動作すべきでない場合、前記第２カム部材を前記摩擦部に対して滑らせつつ前記内燃機関の回転数が０に至るように前記電磁駆動手段を制御する請求項１に記載の駆動装置。
【請求項１】
内燃機関及び回転電機が駆動源として動力伝達経路内に設けられるとともに、前記回転電機のトルクが伝達され得る第１部材を固定部材である第２部材に対して係合させる係合状態と、その係合を解放する解放状態との間で切り替え可能な係合機構を備えた車両の駆動装置において、
前記係合機構には、軸線の回りに前記第１部材と一体回転する第１カム部材と、前記第１カム部材と前記第２部材との間に配置されて、前記第１カム部材と相対回転可能な状態で前記第１カム部材と組み合わされた第２カム部材と有し、前記相対回転が生じた場合に前記軸線方向に前記第２カム部材を移動させて前記第２部材に設けられた摩擦部に押し付けることにより前記解放状態から前記係合状態へ切り替え可能なカム機構と、前記解放状態の場合に電磁力を利用して前記第２カム部材を前記軸線方向に移動させて前記相対回転を促すことができ、かつ前記第２カム部材が前記摩擦部に押し付けられる押し付け力を調整可能な電磁駆動手段と、が設けられており、
前記解放状態のときに前記内燃機関を停止する場合、前記第２カム部材を前記摩擦部に対して滑らせつつ前記内燃機関の回転数が０に至るように前記電磁駆動手段を制御する衝撃緩和制御手段を更に備えた車両の駆動装置。
【請求項２】
前記衝撃緩和制御手段は、前記第２カム部材の回転数が０に近づく方向に変化する場合の前記押し付け力が前記第２カム部材の回転数が０から離れる方向に変化する場合の前記押し付け力に比べて大きくなるように前記電磁駆動手段を制御する請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記衝突緩和制御手段は、前記第２カム部材を前記摩擦部に対して滑らせつつ前記内燃機関の回転数が０に至るように前記電磁駆動手段を制御する際に、前記押し付け力が増加する方向に前記第１カム部材へトルクが作用するように前記回転電機を制御するとともに、前記第２カム部材の回転数が０に近づく方向に変化する場合に前記第１カム部材へ作用するトルクが前記第２カム部材の回転数が０から離れる方向に変化する場合に前記第１カム部材へ作用するトルクに比べて小さくなるように前記回転電機を制御する請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記衝突緩和制御手段は、前記解放状態のときに前記車両の故障を原因として前記内燃機関を停止すべき場合であって前記回転電機を動作すべきでない場合、前記第２カム部材を前記摩擦部に対して滑らせつつ前記内燃機関の回転数が０に至るように前記電磁駆動手段を制御する請求項１に記載の駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２４６０５５（Ｐ２０１１−２４６０５５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２３１６１（Ｐ２０１０−１２３１６１）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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