車両用パワートレーン
【課題】少なくとも二つの駆動源４，６とツインクラッチ式自動変速機７とを含む車両用パワートレーンにおいて、ツインクラッチ式自動変速機７に備える二つのクラッチ２１，２２の掛け替え動作を係合ショック無しに可及的迅速に行えるような構成とする。
【解決手段】必要に応じて奇数段クラッチ２１および偶数段クラッチ２２が掛け替え制御されることにより、一方の駆動源６の回転動力を奇数段クラッチ２２および奇数グループの変速ギヤ列３１，３３を経て変速機出力軸３に伝達する奇数段用の動力伝達経路と、他方の駆動源４の回転動力を偶数段クラッチ２２および偶数グループの変速ギヤ列３２，３４を経て変速機出力軸３に伝達する偶数段用の動力伝達経路との一方が形成されるように構成されている。
【解決手段】必要に応じて奇数段クラッチ２１および偶数段クラッチ２２が掛け替え制御されることにより、一方の駆動源６の回転動力を奇数段クラッチ２２および奇数グループの変速ギヤ列３１，３３を経て変速機出力軸３に伝達する奇数段用の動力伝達経路と、他方の駆動源４の回転動力を偶数段クラッチ２２および偶数グループの変速ギヤ列３２，３４を経て変速機出力軸３に伝達する偶数段用の動力伝達経路との一方が形成されるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも二つの駆動源と、ツインクラッチ式自動変速機とを含む車両用パワートレーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、単一の駆動源とツインクラッチ式自動変速機とを備えた車両が知られている（例えば特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
この車両では、単一の駆動源からの回転動力を、ツインクラッチ式自動変速機における二つの入力軸のいずれか一方に選択的に入力させるようになっている。前記の駆動源としては、例えばエンジン、あるいは電動機等が挙げられる。
【０００４】
ツインクラッチ式自動変速機は、駆動源とそれぞれ摩擦クラッチ（以下、単にクラッチという）を介して連結可能とされた二本の変速機入力軸と、奇数段用の変速機入力軸に設けられる奇数グループの変速ギヤ列のドライブギヤ群と、偶数段用の変速機入力軸に設けられる偶数グループの変速ギヤ列のドライブギヤ群と、すべての変速ギヤ列のドリブンギヤが設けられる単一の変速機出力軸とを備えた構成である。
【０００５】
このようなツインクラッチ式自動変速機を用いる場合の変速動作としては、例えば奇数段用の動力伝達経路で動力伝達を行っているときに、次目標となる偶数グループの変速ギヤ列のドライブギヤを偶数段用の変速機入力軸に回転一体状態にして待機しておき、適宜の変速ポイントで二つのクラッチを掛け替えることにより、奇数段用の動力伝達経路による動力伝達を遮断して、偶数段用の動力伝達経路で動力伝達を行わせるように切り替えるようになっている。
【０００６】
このように、ツインクラッチ式自動変速機を用いる場合、いわゆるプリシフト制御を行っておいて二つのクラッチの掛け替えを行うようにしているので、シングルクラッチ式変速機に比べて、素早く変速することが可能になっている。
【０００７】
特許文献１の技術では、変速時における二つのクラッチの掛け替え方法について、クラッチ・ツウ・クラッチ変速と呼ばれる制御を行うことにより、変速ショックを少なくするようにしたうえで、変速に要する時間を可及的に短くするようにしている。
【０００８】
このクラッチ・ツウ・クラッチ変速とは、特許文献１の段落番号（００４９〜００５３）に示されているように、簡単に言えば、現在係合している一方のクラッチを解放させ、かつ現在の変速ギヤ列と目標の変速ギヤ列との切り替え用のシンクロメッシュ機構のスリーブを中立位置にした後、現在解放していた他方のクラッチを係合させ、かつ前記シンクロメッシュ機構のスリーブを目標の変速ギヤ列に係合させる、といった一連の処理のことである。
【０００９】
特許文献２の技術では、変速時における二つのクラッチの掛け替え方法について、当該特許文献２の段落番号（００２４〜００２９）に示されているように、両方のクラッチをスリップさせながら係合状態と解放状態との切り替えを行うことにより、変速ショックを少なくするようにしたうえで、ツインクラッチ式自動変速機に対する単一の駆動源からの回転動力を途切れにくくさせるようにしている。
【００１０】
特許文献３の技術では、当該特許文献３の要約書ならびに明細書第１７頁から第１９頁に示されているように、ツインクラッチ式自動変速機の第１動力伝達経路の第１クラッチの下流側と第２動力伝達経路の第２クラッチの下流側との間に電動機を挿入し、変速時に、前記電動機でトルク遷移を行ってから前段ギヤを解放し、当該電動機で回転数を同期化してから前記二つのクラッチをスリップさせることなく掛け替えるようにしている。これにより、特許文献３の技術では、二つのクラッチの摩耗を抑制して、滑らかな変速を行うようにしている。
【特許文献１】特開２００６−２２６３８０号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９９０９号公報
【特許文献３】ＷＯ０１／０６６９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記従来例は、いずれも、駆動源を単一とした構成であり、この単一の駆動源で発生する回転動力を二つのクラッチを介して奇数グループの変速ギヤ列または偶数グループの変速ギヤ列に選択的に伝達させるように構成している。
【００１２】
このような構成であるために、変速時において、ツインクラッチ式自動変速機の二つのクラッチを掛け替えるときに、二つのクラッチの係合ショックを低減するための回転数同期制御を行う必要があり、その関係より、二つのクラッチの係合動作と解放動作とを時間的にずらす必要があるために、変速に要する時間を短縮することに限界がある。ここに改良の余地がある。
【００１３】
本発明は、少なくとも第１、第２の駆動源とツインクラッチ式自動変速機とを含む車両用パワートレーンにおいて、前記ツインクラッチ式自動変速機に備える二つのクラッチの掛け替え動作を係合ショック無しに可及的迅速に行えるような構成とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、少なくとも二つの駆動源と、ツインクラッチ式自動変速機とを含む車両用パワートレーンであって、必要に応じて前記ツインクラッチ式自動変速機の奇数段クラッチおよび偶数段クラッチが掛け替え制御されることにより、前記一方の駆動源の回転動力を前記奇数段クラッチおよび奇数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する奇数段用の動力伝達経路と、前記他方の駆動源の回転動力を前記ツインクラッチ式自動変速機の偶数段クラッチおよび偶数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する偶数段用の動力伝達経路との一方が形成される、ことを特徴としている。
【００１５】
この構成では、二つの動力伝達経路それぞれに駆動源を設けているから、例えば二つの駆動源の各回転数の比と、現在変速段のギヤ比と次目標の変速段のギヤ比との比とが、一致したときに変速することが可能になる。
【００１６】
これにより、変速時に一旦二つのクラッチを同時に係合状態にすることが可能になるので、変速に要する時間を従来例に比べて短縮することが可能になり、しかも、前記二つのクラッチを同時に係合状態にしてもイナーシャトルクが発生せずに済むので、係合ショックを無くすことが可能になる。
【００１７】
また、本発明は、少なくとも二つの駆動源と、ツインクラッチ式自動変速機とを含む車両用パワートレーンであって、前記ツインクラッチ式自動変速機は、歯数比の異なる複数の変速ギヤ列を有する常時噛み合い式変速機構と、前記一方の駆動源から奇数グループの変速ギヤ列への動力伝達を許容する係合状態または前記動力伝達を遮断する解放状態に切り替えるための奇数段クラッチと、前記他方の駆動源から偶数グループの変速ギヤ列への動力伝達を許容する係合状態または前記動力伝達を遮断する解放状態に切り替えるための偶数段クラッチとを備え、必要に応じて前記奇数段クラッチおよび偶数段クラッチが掛け替え制御されることにより、前記一方の駆動源の回転動力を前記奇数段クラッチおよび前記奇数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する奇数段用の動力伝達経路と、前記他方の駆動源の回転動力を前記偶数段クラッチおよび前記偶数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する偶数段用の動力伝達経路との一方が形成される、ことを特徴としている。
【００１８】
この構成では、二つの動力伝達経路それぞれに駆動源を設けているから、例えば二つの駆動源の回転数の比と、現在変速段のギヤ比と次目標の変速段のギヤ比との比とが、一致したときに、変速を行うようにすることが可能になる。
【００１９】
これにより、変速時に一旦二つのクラッチを同時に係合状態にすることが可能になるので、変速に要する時間を従来例に比べて短縮することが可能になり、しかも、前記二つのクラッチを同時に係合状態にしてもイナーシャトルクが発生せずに済むので、係合ショックを無くすことが可能になる。
【００２０】
好ましくは、上記車両用パワートレーンにおいて、前記奇数グループの各変速ギヤ列は、それぞれ、前記奇数段クラッチの出力側軸部に互いに軸方向隣り合わせとなる状態で相対回転可能に取り付けられるドライブギヤと、前記変速機出力軸に回転一体に設けられるドリブンギヤとを有し、前記偶数グループの各変速ギヤ列は、それぞれ、前記偶数段クラッチの出力側軸部に互いに軸方向隣り合わせとなる状態で相対回転可能に取り付けられるドライブギヤと、前記変速機出力軸に回転一体に設けられるドリブンギヤとを有し、前記常時噛み合い式変速機構は、前記各グループの変速ギヤ列の隣り合う二つのドライブギヤの間に設置されかつ前記いずれか一方のドライブギヤを対応するクラッチの前記出力側軸部に回転一体に連結するための切り替え機構を含む、構成とされる。
【００２１】
この構成では、常時噛み合い式変速機構の構成要素を特定して、必要な変速ギヤ列の選択動作を明確にしている。
【００２２】
好ましくは、上記車両用パワートレーンは、前記各駆動源により発生する回転動力を独立した経路でかつ必要に応じて同時に前記ツインクラッチ式自動変速機の各クラッチ側へ伝達する状態とするための動力切り替え機構をさらに含む、構成とされる。
【００２３】
この構成では、一方の駆動源からツインクラッチ式自動変速機の奇数段クラッチに回転動力を伝達している状態でも、他方の駆動源からツインクラッチ式自動変速機の偶数段クラッチに回転動力を伝達する形態が明確になる。
【００２４】
好ましくは、上記車両用パワートレーンにおいて、前記一方の駆動源は、モータ・ジェネレータとされ、前記他方の駆動源は、エンジンおよび前記と別のモータ・ジェネレータの少なくともいずれか一方とされる。
【００２５】
この構成では、駆動源の種類を特定している。
【００２６】
好ましくは、上記車両用パワートレーンにおいて、前記一方の駆動源は、モータ・ジェネレータとされ、前記他方の駆動源は、エンジンおよび前記と別のモータ・ジェネレータとされ、前記動力切り替え機構は、前記一方の駆動源と前記他方の駆動源との間に介装され、かつサンギヤ、リングギヤ、複数の内径側ピニオンギヤ、複数の外径側ピニオンギヤ、キャリヤを含むダブルピニオン式の遊星歯車機構とされ、前記リングギヤは、前記他方の駆動源としてのエンジンの出力軸に回転一体に連結され、前記サンギヤは、前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータのロータに回転一体に連結され、前記各内径側ピニオンギヤは、前記サンギヤとリングギヤとの間でサンギヤに噛合するよう配置され、また、前記各外径側ピニオンギヤは、前記サンギヤとリングギヤとの間でリングギヤに噛合するよう配置され、前記各内径側ピニオンギヤが対応する前記各外径側ピニオンギヤに噛合するように配置され、前記キャリヤは、前記各内径側ピニオンギヤと各外径側ピニオンギヤとを円周等間隔にかつ相対位置を保持する状態で自転および公転可能に支持するものとされ、このキャリヤの一端側が前記他方の駆動源としてのモータ・ジェネレータのロータに回転一体に連結され、当該キャリヤの回転支軸が前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータのロータの内径側に相対回転可能に挿通された状態で前記偶数段クラッチの入力側に連結される。
【００２７】
この構成では、駆動源の種類および動力切り替え機構の構成を特定するとともに、各駆動源と動力切り替え機構の各構成要素との連結形態を特定している。
【００２８】
好ましくは、上記車両用パワートレーンは、所定の変速条件が成立したときに前記二つのクラッチを掛け替え制御することにより目標となる動力伝達経路を形成するための制御装置をさらに含む、構成とされる。
【００２９】
好ましくは、上記車両用パワートレーンにおいて、前記制御装置は、前記いずれか一方の動力伝達経路での動力伝達中に、残り他方の動力伝達経路における解放状態のクラッチを解放したまま、次目標の変速段となる変速ギヤ列のドライブギヤを対応するクラッチの前記出力側軸部に回転一体に連結するプリシフト制御を行う、ものとされる。
【００３０】
この構成では、制御装置により行うプリシフト制御の形態を特定している。
【００３１】
好ましくは、上記車両用パワートレーンにおいて、前記制御装置は、いずれかの変速段での動力伝達中において所定の変速条件が成立したときに、係合状態にある一方のクラッチを係合したままで解放状態にある他方のクラッチを係合させてから、前記一方のクラッチを解放させる掛け替え制御を行うものとされ、前記奇数段から偶数段へのシフトアップ条件の成立は、奇数段クラッチへの入力回転数と偶数段クラッチへの入力回転数との比が、現在の奇数変速段のギヤ比と次目標の偶数変速段のギヤ比との比と一致した場合とされ、前記偶数段から奇数段へのシフトアップ条件の成立は、奇数段クラッチへの入力回転数と偶数段クラッチへの入力回転数との比が、次目標の奇数変速段のギヤ比と現在の偶数変速段のギヤ比との比と一致した場合とされる、構成とされる。
【００３２】
この構成では、制御装置により行う各クラッチの掛け替え制御におけるシフトアップ条件を特定しており、これにより、変速の際に二つのクラッチを同時係合させる状態にしても、変速機出力軸がロックすることがなくなる。このため、上述したように前記二つのクラッチを同時に係合状態にしてもイナーシャトルクが発生せずに済むことが明確になる。
【００３３】
好ましくは、上記車両用パワートレーンにおいて、前記制御装置は、奇数変速段で走行する際、前記奇数段クラッチを係合状態、前記偶数段クラッチを解放状態として奇数段用の動力伝達経路を形成するとともに、前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを力行駆動させて前記他方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを回生発電させることにより動力伝達を行う一方、偶数変速段で走行する際、前記奇数段クラッチを解放状態、前記偶数段クラッチを係合状態として偶数段用の動力伝達経路を形成するとともに、前記他方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを力行駆動させて前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを回生発電させることにより動力伝達を行い、前記いずれか一方の動力伝達状態において所定の変速条件が成立するまでの間に、次目標の変速ギヤ列のドライブギヤを対応するクラッチの前記出力側軸部に回転一体に連結するプリシフト制御を行う、構成とされる。
【００３４】
この構成では、各駆動源の駆動形態と、プリシフト制御の形態を特定しており、これにより、奇数変速段や偶数変速段での走行時において車両駆動に使用しない方のモータ・ジェネレータで発電して、この発電した電力を車両駆動に使用する方のモータ・ジェネレータの作動電力として利用することが可能になる。そのため、例えばバッテリ等に蓄えてある電力を持ち出さなくて済む。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係る車両用パワートレーンは、ツインクラッチ式自動変速機に備える二つのクラッチの掛け替え動作を係合ショック無しに可及的迅速に行えるような構成としている。したがって、本発明に係る車両用パワートレーンによれば、変速レスポンスを向上可能としたうえで、変速ショックの発生を防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照し詳細に説明する。図１から図７に本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、本発明に係る車両用パワートレーンとして、ハイブリッド車両のパワートレーンを例に挙げている。
【００３７】
図１を参照して、ハイブリッド車両のパワートレーンの概略構成を説明する。図中、１はエンジン、２は変速機入力軸、３は変速機出力軸、４は偶数段用のモータ・ジェネレータ、５は動力切り替え機構、６は奇数段用のモータ・ジェネレータ、７はツインクラッチ式自動変速機である。これらの構成要素は、ケーシング８の内部に収納されている。
【００３８】
エンジン１は、例えばガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどが適用可能であり、燃料と空気の混合気を気筒内で燃焼させ、その熱エネルギを回転運動エネルギに変換して出力する。このエンジン１の動作は、ＥＮＧ−ＥＣＵ１００によって制御される。
【００３９】
エンジン１のクランクシャフト（出力軸）１１の後端には、フライホイール１２が配設されている。このフライホイール１２には、ダンパ機構１３を介して変速機入力軸２が連結されている。
【００４０】
変速機入力軸２は、クランクシャフト１１と一直線上つまり同軸上に配置された状態で、下記する偶数段用のモータ・ジェネレータ４のロータ４ｂ内に相対回転可能に挿通されている。
【００４１】
変速機出力軸３は、例えば図示していないデファレンシャル等を介して駆動輪に連結される。
【００４２】
両モータ・ジェネレータ４，６は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備した同期電動機が用いられている。
【００４３】
両モータ・ジェネレータ４，６は、ステータ４ａ，６ａと、ロータ４ｂ，６ｂとを含む。ステータ４ａ，６ａは、ケーシング８の内壁に固定されている。
【００４４】
両モータ・ジェネレータ４，６は、電力の授受を行うことが可能な蓄電装置９にインバータ１０を介して接続されている。蓄電装置９は、二次電池、具体的にはバッテリ（ニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリ等）、キャパシタなどとされる。
【００４５】
両モータ・ジェネレータ４，６は、ＭＧ−ＥＣＵ１０１によってインバータ１０を制御することにより、力行および回生並びにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。
【００４６】
なお、偶数段用のモータ・ジェネレータ４は、エンジン１から変速機出力軸３への動力伝達方向の上流側に、また、奇数段用のモータ・ジェネレータ６は、前記動力伝達方向の下流側に配置されている。
【００４７】
動力切り替え機構５は、エンジン１、両モータ・ジェネレータ４，６の三つの駆動源により発生する回転動力を独立した経路でかつ必要に応じて同時にツインクラッチ式自動変速機７側へ伝達する状態とするためのものである。
【００４８】
この動力切り替え機構５は、主として、サンギヤ５１、リングギヤ５２、複数の内径側ピニオンギヤ５３、複数の外径側ピニオンギヤ５４、キャリヤ５５を含む、ダブルピニオン式の遊星歯車機構とされている。
【００４９】
なお、動力切り替え機構５は、軸方向前後に配置される二つのモータ・ジェネレータ４，６の間、つまり、偶数段用のモータ・ジェネレータ４の下流側で奇数段用のモータ・ジェネレータ６の上流側に配置されている。
【００５０】
サンギヤ５１は、奇数段用のモータ・ジェネレータ６のロータ６ｂに回転一体に連結されている。
【００５１】
リングギヤ５２は、サンギヤ５１の外径側に同心状に配置されており、変速機入力軸２を介してエンジン１のクランクシャフト１１に回転一体に連結されている。
【００５２】
複数の内径側ピニオンギヤ５３は、サンギヤ５１とリングギヤ５２との間でサンギヤ５１に噛合するよう配置されており、また、複数の外径側ピニオンギヤ５４は、サンギヤ５１とリングギヤ５２との間でリングギヤ５２に噛合するよう配置されている。そして、各内径側ピニオンギヤ５３が各外径側ピニオンギヤ５４に対応して噛合するように配置されている。
【００５３】
キャリヤ５５は、複数の内径側ピニオンギヤ５３と外径側ピニオンギヤ５４とを円周等間隔にかつ相対位置を保持する状態で自転および公転可能に支持するものである。このキャリヤ５５の回転軸心方向の一端側には、筒軸５７を介して偶数段用のモータ・ジェネレータ４のロータ４ｂに回転一体に連結されている。また、キャリヤ５５の回転軸心には、回転支軸５８が回転一体に取り付けられている。この回転支軸５８は、奇数段用のモータ・ジェネレータ６のロータ６ｂの内径側に相対回転可能に挿通されている。
【００５４】
ツインクラッチ式自動変速機７は、要するに、二つのクラッチ２１，２２を常時噛み合い式変速機構２３に組み合わせた構成である。
【００５５】
奇数段クラッチ２１は、奇数グループの変速ギヤ列（１速ギヤ列３１や３速ギヤ列３３）に奇数段用のモータ・ジェネレータ６で発生する回転動力を必要に応じて伝達するものである。
【００５６】
偶数段クラッチ２２は、偶数グループの変速ギヤ列（２速ギヤ列３２や４速ギヤ列３４）に偶数段用のモータ・ジェネレータ４またはエンジン１で発生する回転動力を必要に応じて伝達するものである。
【００５７】
これらのクラッチ２１，２２は、共に、外径側摩擦プレート２１ａ，２２ａと、内径側摩擦プレート２１ｂ，２２ｂとを組み合わせた湿式摩擦構造とされている。いずれも、一対のプレート２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂを圧接させることにより係合状態とされ、また、離隔させることにより解放状態とされる。
【００５８】
奇数段クラッチ２１の外径側摩擦プレート２１ａの回転中心は、奇数段用のモータ・ジェネレータ６のロータ６ｂの動力伝達方向下流側に回転一体に連結されている。また、奇数段クラッチ２１の内径側摩擦プレート２１ｂの回転中心は、奇数グループの変速ギヤ列３１，３３に回転動力を入力するための奇数段回転軸３７に回転一体に取り付けられている。
【００５９】
偶数段クラッチ２２の外径側摩擦プレート２２ａの回転中心は、動力切り替え機構５のキャリヤ５５の回転支軸５８の動力伝達方向下流側に回転一体に連結されている。また、偶数段クラッチ２２の内径側摩擦プレート２２ｂの回転中心は、偶数グループの変速ギヤ列３２，３４に回転動力を入力するための偶数段回転軸３８に回転一体に取り付けられている。
【００６０】
なお、前記の奇数段回転軸３７および偶数段回転軸３８が請求項に記載のクラッチの出力側軸部に相当している。
【００６１】
常時噛み合い式変速機構２３は、この実施形態において説明を簡単にするために、例えば歯数比の異なる複数の変速ギヤ列により前進４速としており、図１から図３に示すように、主として、１速ギヤ列３１、２速ギヤ列３２、３速ギヤ列３３、４速ギヤ列３４、１−３速切り替え用のシンクロメッシュ機構３５、２−４速切り替え用のシンクロメッシュ機構３６とを備えている。
【００６２】
１〜４速ギヤ列３１〜３４は、それぞれドライブギヤ３１ａ〜３４ａとドリブンギヤ３１ｂ〜３４ｂとを外接噛合させるように組み合わせた構成とされている。
【００６３】
奇数グループの変速ギヤ列つまり１速ギヤ列３１および３速ギヤ列３３のドライブギヤ３１ａ，３３ａは、奇数段回転軸３７に転がり軸受（図示省略）等を介して相対回転可能となる状態で軸方向隣り合わせに取り付けられている。
【００６４】
偶数グループの変速ギヤ列つまり２速ギヤ列３２および４速ギヤ列３４のドライブギヤ３２ａ，３４ａは、偶数段回転軸３８に転がり軸受（図示省略）等を介して相対回転可能となる状態で軸方向隣り合わせに取り付けられている。
【００６５】
このように、奇数段回転軸３７に取り付けられる１速ドライブギヤ３１ａおよび３速ドライブギヤ３３ａと、偶数段回転軸３８に取り付けられる２速ドライブギヤ３２ａおよび４速ドライブギヤ３４ａとを、それぞれの回転軸心を同軸にして軸方向隣り合わせに配置するために、奇数段回転軸３７を中空形状とするとともに偶数段回転軸３８を中実とし、奇数段回転軸３７の内径側に偶数段回転軸３８を同心状かつ相対回転可能に挿通するようにしている。
【００６６】
一方、すべての変速ギヤ列３１〜３４のドリブンギヤ３１ｂ〜３４ｂは、単一の変速機出力軸３の外径側に軸方向隣り合わせに回転一体に取り付けられている。
【００６７】
そして、１−３速切り替え用のシンクロメッシュ機構３５は、１速ギヤ列３１のドライブギヤ３１ａと３速ギヤ列３３のドライブギヤ３３ａとの間に配置されており、１速側ポジションと３速側ポジションとニュートラルポジション（中立位置）とのいずれか一つを選択するものである。
【００６８】
そして、２−４速切り替え用のシンクロメッシュ機構３６は、２速ギヤ列３２のドライブギヤ３２ａと４速ギヤ列３４のドライブギヤ３４ａとの間に配置されており、２速側ポジションと４速側ポジションとニュートラルポジション（中立位置）とのいずれか一つを選択するものである。
【００６９】
これら二つのシンクロメッシュ機構３５，３６は、共に同じ構成であって公知の構成とされるので、ここでは図示や説明を簡単にしている。
【００７０】
シンクロメッシュ機構３５，３６は、例えば図４に示すように、主として、シンクロハブ４１と、ハブスリーブ４２と、第１シンクロナイザーリング４３と、第２シンクロナイザーリング４４と、第１シンクロナイザーコーン４５と、第２シンクロナイザーコーン４６とを含む。
【００７１】
１−３速切り替え用シンクロメッシュ機構３５のシンクロハブ４１は、奇数段回転軸３７の外径側にスプライン嵌合などにより一体回転可能にかつ軸方向に位置決めされた状態で取り付けられており、また、２−４切り替え用シンクロメッシュ機構３６のシンクロハブ４１は、偶数段回転軸３８の外径側にスプライン嵌合などにより一体回転可能にかつ軸方向に位置決めされた状態で取り付けられている。
【００７２】
各ハブスリーブ４２の外周溝には、各シフトフォーク４７が対応して係合されており、各シフトフォーク４７でもって各ハブスリーブ４２を個別に軸方向にスライドさせることによって要求される変速段を成立するようになっている。
【００７３】
このようなツインクラッチ式自動変速機７において、二つのクラッチ２１，２２の各係合、解放動作、ならびに二つのシンクロメッシュ機構３５，３６の各変速動作は、駆動ユニット２４を介してＭＧ−ＥＣＵ１０１により制御される。
【００７４】
駆動ユニット２４は、図１に示すように、主として、二つのクラッチ２１，２２を個別に係合、解放させるためのアクチュエータ６１，６２と、二つのシンクロメッシュ機構３５，３６の各シフトフォーク４７を個別にスライドさせるためのシフトアクチュエータ６３，６４と、すべてのアクチュエータ６１〜６４に対して必要な作動油圧を給排する油圧制御回路６５とを備えている。
【００７５】
なお、これらのアクチュエータ６１〜６４は、この実施形態では油圧駆動式とされているが、電動式とすることも可能であり、その場合には、油圧制御回路６５を電気回路とする必要がある。
【００７６】
油圧制御回路６５は、図示していないオイルポンプを駆動源とし、当該オイルポンプからの吐出油に基づいてライン圧に調圧するとともに、その調圧した油圧を前記の各アクチュエータ６１〜６４に必要な作動油圧にして付与する他、ケーシング８内において潤滑、冷却が必要な箇所へオイルを供給するものである。
【００７７】
この油圧制御回路６５は、従来の自動変速機等に用いる公知のものと同様であるが、図示せずに簡単に説明すると、複数のソレノイドバルブや切換バルブまたは調圧バルブを含んで構成されており、ＭＧ−ＥＣＵ１０１によって調圧や油圧の給排動作が制御されるようになっている。前記の調圧バルブは、吐出量を増大させてライン圧を高くし、これとは反対に吐出量を減じてライン圧を低くする二つの状態にライン圧を制御するように構成されている。
【００７８】
ＥＮＧ−ＥＣＵ１００およびＭＧ−ＥＣＵ１０１は、いずれも、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびバックアップＲＡＭ等を含む、一般的に公知のＥＣＵ（Electronic Control Unit）とされており、それぞれ互いに必要な情報を双方向で送受可能になっている。
【００７９】
例えば、ＭＧ−ＥＣＵ１０１がハイブリッド車両のパワートレーンを統括的に制御するものとされ、必要に応じてＥＮＧ−ＥＣＵ１００と協調することにより、エンジン１の起動要求、加速要求、制動要求や、両モータ・ジェネレータ４，６の作動状態、車速、エンジン回転数などの各種情報に基づいて、エンジン１、両モータ・ジェネレータ４，６ならびにツインクラッチ式自動変速機７などを適宜に制御する。
【００８０】
特に、ツインクラッチ式自動変速機７の変速制御については、車速や要求駆動力などの走行状態に基づいてＭＧ−ＥＣＵ１０１により行われるが、その概要について以下で説明する。
【００８１】
ＭＧ−ＥＣＵ１０１は、図示していないが、車速センサ、アクセル開度センサ、レンジポジションセンサや、その他のセンサ・スイッチからの各種情報を入力し、必要に応じてクラッチ締結指令や、変速段選択指令などを駆動ユニット２４の油圧制御回路６５に与える。
【００８２】
このツインクラッチ式自動変速機７では、二つのクラッチ２１，２２の掛け替え動作に先立ち、解放状態にあるクラッチ（２１，２２）に対応する変速ギヤ列（３１〜３４）の中から次に必要となる変速ギヤ列を推定して、対応するシンクロメッシュ機構（３５，３６）を作動させることによって前記推定した変速ギヤ列のドライブギヤを、対応する回転軸（３７，３８）に回転一体に連結させた状態で待機しておく（プリシフト制御）。
【００８３】
これにより、次の変速指令を受けてから、前記解放状態にあるクラッチ（２１，２２）を係合させてから、前記係合状態にあるクラッチ（２１，２２）を解放させる。このようなクラッチ２１，２２の掛け替えを行うようにしているから、可及的迅速な変速が可能になるとともに、トルクの伝達の途切れ無いようにすることが可能になる。
【００８４】
次に、上述した構成の車両用パワートレーンの動作について、図１から図３、図５から図７を参照して説明する。
【００８５】
まず、シフトレバーなどによってニュートラルレンジＮやパーキングレンジＰが選択されたときには、二つのクラッチ２１，２２を共に解放状態にしておき、二つのシンクロメッシュ機構３５，３６の各ハブスリーブ４２を共にニュートラルポジションとすることにより、ツインクラッチ式自動変速機７に回転動力を入力させない切断状態とする。
【００８６】
ここで、例えばドライブレンジＤが選択されて前進走行する場合、例えば図５に示すように、エンジン１を始動させて、その回転動力で偶数段用のモータ・ジェネレータ４を回生発電させ、この偶数段用のモータ・ジェネレータ４で発生した電力で奇数段用のモータ・ジェネレータ６を正転力行駆動させる。そして、１−３速切り替え用のシンクロメッシュ機構３５で１速ドライブギヤ３１ａを奇数段回転軸３７に回転一体に連結してから、奇数段クラッチ２１を係合させる。
【００８７】
これにより、奇数段用のモータ・ジェネレータ６の回転動力が奇数段クラッチ２１→奇数段回転軸３７→１速ドライブギヤ３１ａ→１速ドリブンギヤ３１ｂ→変速機出力軸３を経て図示していないデファレンシャルに出力される。
【００８８】
この１速加速中に、次の変速に対する待機処理、つまりプリシフト制御を行う。つまり、現在解放状態にある偶数段クラッチ２２を解放したまま、２−４速切り替え用のシンクロメッシュ機構３６で２速ドライブギヤ３２ａを偶数段回転軸３８に回転一体に連結する。この待機状態では、偶数段クラッチ２２が解放されている関係より、偶数段用のモータ・ジェネレータ４の回転に伴う動力切り替え機構５のキャリヤ５５の回転が偶数段回転軸３８に伝達されないので、シンクロメッシュ機構３６による切り替え動作が円滑に行えるのである。
【００８９】
ここで、所定のシフトアップ条件が成立すると、現在解放状態にある偶数段クラッチ２２を係合状態にしてから、現在係合状態にある奇数段クラッチ２１を解放状態にする。これにより、偶数段用のモータ・ジェネレータ４の回転動力が偶数段クラッチ２２→偶数段回転軸３８→２速ドライブギヤ３２ａ→２速ドリブンギヤ３２ｂ→変速機出力軸３を経て図示していないデファレンシャルに出力される。
【００９０】
前記シフトアップ条件とは、図６に示す奇数段用のモータ・ジェネレータ６の回転数Ｎ１と偶数段用のモータ・ジェネレータ４の回転数Ｎ２との比と、奇数段クラッチ２１への入力回転数Ｎ３と偶数段クラッチ２２への入力回転数Ｎ４との比と、１速ギヤ列３１のギヤ比Ｇ１と２速ギヤ列３２のギヤ比Ｇ２の比とが一致することとする。
【００９１】
つまり、シフトアップ条件の有無判定は、Ｎ１／Ｎ２＝Ｎ３／Ｎ４＝Ｇ１／Ｇ２が成立したか否かを調べ、この式が成立したときにシフトアップ条件が成立したと判定するようにしているのである。
【００９２】
このシフトアップ条件により、奇数段クラッチ２１と偶数段クラッチ２２とを同時に係合状態にしても、当該両クラッチ２１，２２の出力回転数が同期するので、イナーシャトルクが発生せずに済む。したがって、１速から２速への変速ショックが発生せずに済むのである。
【００９３】
この２速加速中に、次の変速に対する待機処理、つまりプリシフト制御を行う。つまり、現在解放状態にある奇数段クラッチ２１を解放したまま、１−３速切り替え用のシンクロメッシュ機構３５で３速ドライブギヤ３３ａを奇数段回転軸３７に回転一体に連結する。この待機状態では、奇数段クラッチ２１が解放されている関係より、奇数段用のモータ・ジェネレータ６の回転に伴う動力切り替え機構５のキャリヤ５５の回転が奇数段回転軸３７に伝達されないので、シンクロメッシュ機構３５による切り替え動作が円滑に行えるのである。
【００９４】
ここで、所定のシフトアップ条件が成立すると、現在解放状態にある奇数段クラッチ２１を係合状態にしてから、現在係合状態にある偶数段クラッチ２２を解放状態にする。これにより、奇数段用のモータ・ジェネレータ６の回転動力が奇数段クラッチ２１→奇数段回転軸３７→３速ドライブギヤ３３ａ→３速ドリブンギヤ３３ｂ→変速機出力軸３を経て図示していないデファレンシャルに出力される。
【００９５】
前記シフトアップ条件とは、図７に示す奇数段用のモータ・ジェネレータ６の回転数Ｎ１と偶数段用のモータ・ジェネレータ４の回転数Ｎ２との比と、奇数段クラッチ２１に対する入力回転数Ｎ３と偶数段クラッチ２２に対する入力回転数Ｎ４と、３速ギヤ列３３のギヤ比Ｇ３と２速ギヤ列３２のギヤ比Ｇ２とがそれぞれ一致することとする。
【００９６】
つまり、シフトアップ条件の有無判定は、Ｎ１／Ｎ２＝Ｎ３／Ｎ４＝Ｇ３／Ｇ２が成立したか否かを調べ、この式が成立したときにシフトアップ条件が成立したと判定するようにしているのである。
【００９７】
このシフトアップ条件により、奇数段クラッチ２１と偶数段クラッチ２２とを同時に係合状態にしても、当該両クラッチ２１，２２の出力回転数が同期するので、イナーシャトルクが発生せずに済む。したがって、２速から３速への変速ショックが発生せずに済むのである。
【００９８】
そして、３速から４速への切り替えについても上記１速から２速への変速動作と基本的に同様とするが、そのときのシフトアップ条件については、奇数段用のモータ・ジェネレータ６の回転数Ｎ１と偶数段用のモータ・ジェネレータ４の回転数Ｎ２との比と、奇数段クラッチ２１への入力回転数Ｎ３と偶数段クラッチ２２への入力回転数Ｎ４との比と、３速ギヤ列３３のギヤ比Ｇ３と４速ギヤ列３４のギヤ比Ｇ４の比とが一致することとする。なお、図５から図７の速度線図では、わかり易くするために、エンジン１の回転数を一定にしている。
【００９９】
ところで、ダウンシフトの場合においては、上記アップシフトとは逆の制御を行う。例えば４速での走行中に、３速ギヤ列３３のドライブギヤ３３ａを奇数段回転軸３７に回転一体に連結するプリシフト制御を行っておき、所定のシフトダウン条件が成立したときに、クラッチ２１，２２の掛け替え制御を行うことにより、４速から３速へシフトダウンするのである。
【０１００】
以上説明したように、本発明の特徴を適用した実施形態では、奇数段用と偶数段用との二つの動力伝達経路それぞれに駆動源としてのモータ・ジェネレータ４，６を設置しているから、例えば二つのクラッチ２１，２２の各入力回転数の比と、現在変速段のギヤ比と次目標の変速段のギヤ比との比とが、一致したときに変速することが可能になる。
【０１０１】
これにより、変速時に一旦二つのクラッチ２１，２２を同時に係合状態にすることが可能になるので、変速に要する時間を従来例に比べて短縮することが可能になり、しかも、前記二つのクラッチ２１，２２を同時に係合状態にしてもイナーシャトルクが発生しないので、係合ショックを無くすことが可能になる。したがって、本発明に係るパワートレーンによれば、変速レスポンスを可及的に向上したうえで、変速ショックの発生を防止することができる。
【０１０２】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げる。
【０１０３】
（１）上記実施形態において、二つのクラッチ２１，２２は、油圧作動式の他に、電磁式クラッチ、噛み合い式クラッチなどを用いることが可能である。
【０１０４】
（２）上記実施形態では、ツインクラッチ式自動変速機７を説明簡略化のために前進４速タイプとして例示したが、その変速段数については任意である。要するに、奇数番目の変速ギヤ列を奇数グループとし、偶数番目の変速ギヤ列を偶数グループとして振り分けるようにすればよい。
【０１０５】
（３）上記実施形態では、偶数段用の駆動源をエンジン１およびモータ・ジェネレータ４とし、奇数段用の駆動源を単一のモータ・ジェネレータ６とした例を挙げているが、偶数段用の駆動源をエンジン１または偶数段用のモータ・ジェネレータ４のいずれか一方のみとすることも可能である。
【０１０６】
（４）上記実施形態では、動力切り替え機構５をダブルピニオン式の遊星歯車機構とした例を挙げているが、それと同様の機能を有する構成であれば、特に限定されるものではない。
【０１０７】
（５）上記実施形態では、ＥＮＧ−ＥＣＵ１００とＭＧ−ＥＣＵ１０１とを別々に設けているが、それらは単一の総括制御装置として構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明に係る車両用パワートレーンの一実施形態としてのハイブリッド車両用パワートレーンの概略構成を示すスケルトン図であり、１速ギヤを選択して２速ギヤをプリシフトしている状態を示している。
【図２】図１に示すツインクラッチ式自動変速機のみを拡大した図で、２速ギヤを選択して３速ギヤをプリシフトしている状態を示している。
【図３】図１に示すツインクラッチ式自動変速機のみを拡大した図で、３変ギヤを選択して４速ギヤをプリシフトしている状態を示している。
【図４】図１に示す二つの切り替え用シンクロメッシュ機構の概略構成を示す図である。
【図５】図１に示す動力切り替え機構において１速ギヤによる発進加速時の速度線図である。
【図６】図１に示す動力切り替え機構において１速ギヤから２速ギヤへの変速条件が成立したときの速度線図である。
【図７】図１に示す動力切り替え機構において２速ギヤから３速ギヤへの変速条件が成立したときの速度線図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１ エンジン
２ 変速機入力軸
３ 変速機出力軸
４ 偶数段用のモータ・ジェネレータ
５ 動力切り替え機構
６ 奇数段用のモータ・ジェネレータ
７ ツインクラッチ式自動変速機
２１ 奇数段クラッチ
２２ 偶数段クラッチ
２３ 常時噛み合い式変速機構
３７ 奇数段回転軸
３８ 偶数段回転軸
３１ １速ギヤ列
３１ａ １速ドライブギヤ
３１ｂ １速ドリブンギヤ
３２ ２速ギヤ列
３２ａ ２速ドライブギヤ
３２ｂ ２速ドリブンギヤ
３３ ３速ギヤ列
３３ａ ３速ドライブギヤ
３３ｂ ３速ドリブンギヤ
３４ ４速ギヤ列
３４ａ ４速ドライブギヤ
３４ｂ ４速ドリブンギヤ
３５ １−３切り替え用のシンクロメッシュ機構
３６ ２−４切り替え用のシンクロメッシュ機構
６１ 奇数段クラッチの作動用アクチュエータ
６２ 偶数段クラッチの作動用アクチュエータ
６３ シフトアクチュエータ
６４ シフトアクチュエータ
１００ ＥＮＧ−ＥＣＵ
１０１ ＭＧ−ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも二つの駆動源と、ツインクラッチ式自動変速機とを含む車両用パワートレーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、単一の駆動源とツインクラッチ式自動変速機とを備えた車両が知られている（例えば特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
この車両では、単一の駆動源からの回転動力を、ツインクラッチ式自動変速機における二つの入力軸のいずれか一方に選択的に入力させるようになっている。前記の駆動源としては、例えばエンジン、あるいは電動機等が挙げられる。
【０００４】
ツインクラッチ式自動変速機は、駆動源とそれぞれ摩擦クラッチ（以下、単にクラッチという）を介して連結可能とされた二本の変速機入力軸と、奇数段用の変速機入力軸に設けられる奇数グループの変速ギヤ列のドライブギヤ群と、偶数段用の変速機入力軸に設けられる偶数グループの変速ギヤ列のドライブギヤ群と、すべての変速ギヤ列のドリブンギヤが設けられる単一の変速機出力軸とを備えた構成である。
【０００５】
このようなツインクラッチ式自動変速機を用いる場合の変速動作としては、例えば奇数段用の動力伝達経路で動力伝達を行っているときに、次目標となる偶数グループの変速ギヤ列のドライブギヤを偶数段用の変速機入力軸に回転一体状態にして待機しておき、適宜の変速ポイントで二つのクラッチを掛け替えることにより、奇数段用の動力伝達経路による動力伝達を遮断して、偶数段用の動力伝達経路で動力伝達を行わせるように切り替えるようになっている。
【０００６】
このように、ツインクラッチ式自動変速機を用いる場合、いわゆるプリシフト制御を行っておいて二つのクラッチの掛け替えを行うようにしているので、シングルクラッチ式変速機に比べて、素早く変速することが可能になっている。
【０００７】
特許文献１の技術では、変速時における二つのクラッチの掛け替え方法について、クラッチ・ツウ・クラッチ変速と呼ばれる制御を行うことにより、変速ショックを少なくするようにしたうえで、変速に要する時間を可及的に短くするようにしている。
【０００８】
このクラッチ・ツウ・クラッチ変速とは、特許文献１の段落番号（００４９〜００５３）に示されているように、簡単に言えば、現在係合している一方のクラッチを解放させ、かつ現在の変速ギヤ列と目標の変速ギヤ列との切り替え用のシンクロメッシュ機構のスリーブを中立位置にした後、現在解放していた他方のクラッチを係合させ、かつ前記シンクロメッシュ機構のスリーブを目標の変速ギヤ列に係合させる、といった一連の処理のことである。
【０００９】
特許文献２の技術では、変速時における二つのクラッチの掛け替え方法について、当該特許文献２の段落番号（００２４〜００２９）に示されているように、両方のクラッチをスリップさせながら係合状態と解放状態との切り替えを行うことにより、変速ショックを少なくするようにしたうえで、ツインクラッチ式自動変速機に対する単一の駆動源からの回転動力を途切れにくくさせるようにしている。
【００１０】
特許文献３の技術では、当該特許文献３の要約書ならびに明細書第１７頁から第１９頁に示されているように、ツインクラッチ式自動変速機の第１動力伝達経路の第１クラッチの下流側と第２動力伝達経路の第２クラッチの下流側との間に電動機を挿入し、変速時に、前記電動機でトルク遷移を行ってから前段ギヤを解放し、当該電動機で回転数を同期化してから前記二つのクラッチをスリップさせることなく掛け替えるようにしている。これにより、特許文献３の技術では、二つのクラッチの摩耗を抑制して、滑らかな変速を行うようにしている。
【特許文献１】特開２００６−２２６３８０号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９９０９号公報
【特許文献３】ＷＯ０１／０６６９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記従来例は、いずれも、駆動源を単一とした構成であり、この単一の駆動源で発生する回転動力を二つのクラッチを介して奇数グループの変速ギヤ列または偶数グループの変速ギヤ列に選択的に伝達させるように構成している。
【００１２】
このような構成であるために、変速時において、ツインクラッチ式自動変速機の二つのクラッチを掛け替えるときに、二つのクラッチの係合ショックを低減するための回転数同期制御を行う必要があり、その関係より、二つのクラッチの係合動作と解放動作とを時間的にずらす必要があるために、変速に要する時間を短縮することに限界がある。ここに改良の余地がある。
【００１３】
本発明は、少なくとも第１、第２の駆動源とツインクラッチ式自動変速機とを含む車両用パワートレーンにおいて、前記ツインクラッチ式自動変速機に備える二つのクラッチの掛け替え動作を係合ショック無しに可及的迅速に行えるような構成とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、少なくとも二つの駆動源と、ツインクラッチ式自動変速機とを含む車両用パワートレーンであって、必要に応じて前記ツインクラッチ式自動変速機の奇数段クラッチおよび偶数段クラッチが掛け替え制御されることにより、前記一方の駆動源の回転動力を前記奇数段クラッチおよび奇数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する奇数段用の動力伝達経路と、前記他方の駆動源の回転動力を前記ツインクラッチ式自動変速機の偶数段クラッチおよび偶数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する偶数段用の動力伝達経路との一方が形成される、ことを特徴としている。
【００１５】
この構成では、二つの動力伝達経路それぞれに駆動源を設けているから、例えば二つの駆動源の各回転数の比と、現在変速段のギヤ比と次目標の変速段のギヤ比との比とが、一致したときに変速することが可能になる。
【００１６】
これにより、変速時に一旦二つのクラッチを同時に係合状態にすることが可能になるので、変速に要する時間を従来例に比べて短縮することが可能になり、しかも、前記二つのクラッチを同時に係合状態にしてもイナーシャトルクが発生せずに済むので、係合ショックを無くすことが可能になる。
【００１７】
また、本発明は、少なくとも二つの駆動源と、ツインクラッチ式自動変速機とを含む車両用パワートレーンであって、前記ツインクラッチ式自動変速機は、歯数比の異なる複数の変速ギヤ列を有する常時噛み合い式変速機構と、前記一方の駆動源から奇数グループの変速ギヤ列への動力伝達を許容する係合状態または前記動力伝達を遮断する解放状態に切り替えるための奇数段クラッチと、前記他方の駆動源から偶数グループの変速ギヤ列への動力伝達を許容する係合状態または前記動力伝達を遮断する解放状態に切り替えるための偶数段クラッチとを備え、必要に応じて前記奇数段クラッチおよび偶数段クラッチが掛け替え制御されることにより、前記一方の駆動源の回転動力を前記奇数段クラッチおよび前記奇数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する奇数段用の動力伝達経路と、前記他方の駆動源の回転動力を前記偶数段クラッチおよび前記偶数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する偶数段用の動力伝達経路との一方が形成される、ことを特徴としている。
【００１８】
この構成では、二つの動力伝達経路それぞれに駆動源を設けているから、例えば二つの駆動源の回転数の比と、現在変速段のギヤ比と次目標の変速段のギヤ比との比とが、一致したときに、変速を行うようにすることが可能になる。
【００１９】
これにより、変速時に一旦二つのクラッチを同時に係合状態にすることが可能になるので、変速に要する時間を従来例に比べて短縮することが可能になり、しかも、前記二つのクラッチを同時に係合状態にしてもイナーシャトルクが発生せずに済むので、係合ショックを無くすことが可能になる。
【００２０】
好ましくは、上記車両用パワートレーンにおいて、前記奇数グループの各変速ギヤ列は、それぞれ、前記奇数段クラッチの出力側軸部に互いに軸方向隣り合わせとなる状態で相対回転可能に取り付けられるドライブギヤと、前記変速機出力軸に回転一体に設けられるドリブンギヤとを有し、前記偶数グループの各変速ギヤ列は、それぞれ、前記偶数段クラッチの出力側軸部に互いに軸方向隣り合わせとなる状態で相対回転可能に取り付けられるドライブギヤと、前記変速機出力軸に回転一体に設けられるドリブンギヤとを有し、前記常時噛み合い式変速機構は、前記各グループの変速ギヤ列の隣り合う二つのドライブギヤの間に設置されかつ前記いずれか一方のドライブギヤを対応するクラッチの前記出力側軸部に回転一体に連結するための切り替え機構を含む、構成とされる。
【００２１】
この構成では、常時噛み合い式変速機構の構成要素を特定して、必要な変速ギヤ列の選択動作を明確にしている。
【００２２】
好ましくは、上記車両用パワートレーンは、前記各駆動源により発生する回転動力を独立した経路でかつ必要に応じて同時に前記ツインクラッチ式自動変速機の各クラッチ側へ伝達する状態とするための動力切り替え機構をさらに含む、構成とされる。
【００２３】
この構成では、一方の駆動源からツインクラッチ式自動変速機の奇数段クラッチに回転動力を伝達している状態でも、他方の駆動源からツインクラッチ式自動変速機の偶数段クラッチに回転動力を伝達する形態が明確になる。
【００２４】
好ましくは、上記車両用パワートレーンにおいて、前記一方の駆動源は、モータ・ジェネレータとされ、前記他方の駆動源は、エンジンおよび前記と別のモータ・ジェネレータの少なくともいずれか一方とされる。
【００２５】
この構成では、駆動源の種類を特定している。
【００２６】
好ましくは、上記車両用パワートレーンにおいて、前記一方の駆動源は、モータ・ジェネレータとされ、前記他方の駆動源は、エンジンおよび前記と別のモータ・ジェネレータとされ、前記動力切り替え機構は、前記一方の駆動源と前記他方の駆動源との間に介装され、かつサンギヤ、リングギヤ、複数の内径側ピニオンギヤ、複数の外径側ピニオンギヤ、キャリヤを含むダブルピニオン式の遊星歯車機構とされ、前記リングギヤは、前記他方の駆動源としてのエンジンの出力軸に回転一体に連結され、前記サンギヤは、前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータのロータに回転一体に連結され、前記各内径側ピニオンギヤは、前記サンギヤとリングギヤとの間でサンギヤに噛合するよう配置され、また、前記各外径側ピニオンギヤは、前記サンギヤとリングギヤとの間でリングギヤに噛合するよう配置され、前記各内径側ピニオンギヤが対応する前記各外径側ピニオンギヤに噛合するように配置され、前記キャリヤは、前記各内径側ピニオンギヤと各外径側ピニオンギヤとを円周等間隔にかつ相対位置を保持する状態で自転および公転可能に支持するものとされ、このキャリヤの一端側が前記他方の駆動源としてのモータ・ジェネレータのロータに回転一体に連結され、当該キャリヤの回転支軸が前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータのロータの内径側に相対回転可能に挿通された状態で前記偶数段クラッチの入力側に連結される。
【００２７】
この構成では、駆動源の種類および動力切り替え機構の構成を特定するとともに、各駆動源と動力切り替え機構の各構成要素との連結形態を特定している。
【００２８】
好ましくは、上記車両用パワートレーンは、所定の変速条件が成立したときに前記二つのクラッチを掛け替え制御することにより目標となる動力伝達経路を形成するための制御装置をさらに含む、構成とされる。
【００２９】
好ましくは、上記車両用パワートレーンにおいて、前記制御装置は、前記いずれか一方の動力伝達経路での動力伝達中に、残り他方の動力伝達経路における解放状態のクラッチを解放したまま、次目標の変速段となる変速ギヤ列のドライブギヤを対応するクラッチの前記出力側軸部に回転一体に連結するプリシフト制御を行う、ものとされる。
【００３０】
この構成では、制御装置により行うプリシフト制御の形態を特定している。
【００３１】
好ましくは、上記車両用パワートレーンにおいて、前記制御装置は、いずれかの変速段での動力伝達中において所定の変速条件が成立したときに、係合状態にある一方のクラッチを係合したままで解放状態にある他方のクラッチを係合させてから、前記一方のクラッチを解放させる掛け替え制御を行うものとされ、前記奇数段から偶数段へのシフトアップ条件の成立は、奇数段クラッチへの入力回転数と偶数段クラッチへの入力回転数との比が、現在の奇数変速段のギヤ比と次目標の偶数変速段のギヤ比との比と一致した場合とされ、前記偶数段から奇数段へのシフトアップ条件の成立は、奇数段クラッチへの入力回転数と偶数段クラッチへの入力回転数との比が、次目標の奇数変速段のギヤ比と現在の偶数変速段のギヤ比との比と一致した場合とされる、構成とされる。
【００３２】
この構成では、制御装置により行う各クラッチの掛け替え制御におけるシフトアップ条件を特定しており、これにより、変速の際に二つのクラッチを同時係合させる状態にしても、変速機出力軸がロックすることがなくなる。このため、上述したように前記二つのクラッチを同時に係合状態にしてもイナーシャトルクが発生せずに済むことが明確になる。
【００３３】
好ましくは、上記車両用パワートレーンにおいて、前記制御装置は、奇数変速段で走行する際、前記奇数段クラッチを係合状態、前記偶数段クラッチを解放状態として奇数段用の動力伝達経路を形成するとともに、前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを力行駆動させて前記他方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを回生発電させることにより動力伝達を行う一方、偶数変速段で走行する際、前記奇数段クラッチを解放状態、前記偶数段クラッチを係合状態として偶数段用の動力伝達経路を形成するとともに、前記他方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを力行駆動させて前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを回生発電させることにより動力伝達を行い、前記いずれか一方の動力伝達状態において所定の変速条件が成立するまでの間に、次目標の変速ギヤ列のドライブギヤを対応するクラッチの前記出力側軸部に回転一体に連結するプリシフト制御を行う、構成とされる。
【００３４】
この構成では、各駆動源の駆動形態と、プリシフト制御の形態を特定しており、これにより、奇数変速段や偶数変速段での走行時において車両駆動に使用しない方のモータ・ジェネレータで発電して、この発電した電力を車両駆動に使用する方のモータ・ジェネレータの作動電力として利用することが可能になる。そのため、例えばバッテリ等に蓄えてある電力を持ち出さなくて済む。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係る車両用パワートレーンは、ツインクラッチ式自動変速機に備える二つのクラッチの掛け替え動作を係合ショック無しに可及的迅速に行えるような構成としている。したがって、本発明に係る車両用パワートレーンによれば、変速レスポンスを向上可能としたうえで、変速ショックの発生を防止することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の最良の実施形態について図面を参照し詳細に説明する。図１から図７に本発明の一実施形態を示している。この実施形態では、本発明に係る車両用パワートレーンとして、ハイブリッド車両のパワートレーンを例に挙げている。
【００３７】
図１を参照して、ハイブリッド車両のパワートレーンの概略構成を説明する。図中、１はエンジン、２は変速機入力軸、３は変速機出力軸、４は偶数段用のモータ・ジェネレータ、５は動力切り替え機構、６は奇数段用のモータ・ジェネレータ、７はツインクラッチ式自動変速機である。これらの構成要素は、ケーシング８の内部に収納されている。
【００３８】
エンジン１は、例えばガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどが適用可能であり、燃料と空気の混合気を気筒内で燃焼させ、その熱エネルギを回転運動エネルギに変換して出力する。このエンジン１の動作は、ＥＮＧ−ＥＣＵ１００によって制御される。
【００３９】
エンジン１のクランクシャフト（出力軸）１１の後端には、フライホイール１２が配設されている。このフライホイール１２には、ダンパ機構１３を介して変速機入力軸２が連結されている。
【００４０】
変速機入力軸２は、クランクシャフト１１と一直線上つまり同軸上に配置された状態で、下記する偶数段用のモータ・ジェネレータ４のロータ４ｂ内に相対回転可能に挿通されている。
【００４１】
変速機出力軸３は、例えば図示していないデファレンシャル等を介して駆動輪に連結される。
【００４２】
両モータ・ジェネレータ４，６は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを兼備した同期電動機が用いられている。
【００４３】
両モータ・ジェネレータ４，６は、ステータ４ａ，６ａと、ロータ４ｂ，６ｂとを含む。ステータ４ａ，６ａは、ケーシング８の内壁に固定されている。
【００４４】
両モータ・ジェネレータ４，６は、電力の授受を行うことが可能な蓄電装置９にインバータ１０を介して接続されている。蓄電装置９は、二次電池、具体的にはバッテリ（ニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリ等）、キャパシタなどとされる。
【００４５】
両モータ・ジェネレータ４，６は、ＭＧ−ＥＣＵ１０１によってインバータ１０を制御することにより、力行および回生並びにそれぞれの場合におけるトルクを制御するように構成されている。
【００４６】
なお、偶数段用のモータ・ジェネレータ４は、エンジン１から変速機出力軸３への動力伝達方向の上流側に、また、奇数段用のモータ・ジェネレータ６は、前記動力伝達方向の下流側に配置されている。
【００４７】
動力切り替え機構５は、エンジン１、両モータ・ジェネレータ４，６の三つの駆動源により発生する回転動力を独立した経路でかつ必要に応じて同時にツインクラッチ式自動変速機７側へ伝達する状態とするためのものである。
【００４８】
この動力切り替え機構５は、主として、サンギヤ５１、リングギヤ５２、複数の内径側ピニオンギヤ５３、複数の外径側ピニオンギヤ５４、キャリヤ５５を含む、ダブルピニオン式の遊星歯車機構とされている。
【００４９】
なお、動力切り替え機構５は、軸方向前後に配置される二つのモータ・ジェネレータ４，６の間、つまり、偶数段用のモータ・ジェネレータ４の下流側で奇数段用のモータ・ジェネレータ６の上流側に配置されている。
【００５０】
サンギヤ５１は、奇数段用のモータ・ジェネレータ６のロータ６ｂに回転一体に連結されている。
【００５１】
リングギヤ５２は、サンギヤ５１の外径側に同心状に配置されており、変速機入力軸２を介してエンジン１のクランクシャフト１１に回転一体に連結されている。
【００５２】
複数の内径側ピニオンギヤ５３は、サンギヤ５１とリングギヤ５２との間でサンギヤ５１に噛合するよう配置されており、また、複数の外径側ピニオンギヤ５４は、サンギヤ５１とリングギヤ５２との間でリングギヤ５２に噛合するよう配置されている。そして、各内径側ピニオンギヤ５３が各外径側ピニオンギヤ５４に対応して噛合するように配置されている。
【００５３】
キャリヤ５５は、複数の内径側ピニオンギヤ５３と外径側ピニオンギヤ５４とを円周等間隔にかつ相対位置を保持する状態で自転および公転可能に支持するものである。このキャリヤ５５の回転軸心方向の一端側には、筒軸５７を介して偶数段用のモータ・ジェネレータ４のロータ４ｂに回転一体に連結されている。また、キャリヤ５５の回転軸心には、回転支軸５８が回転一体に取り付けられている。この回転支軸５８は、奇数段用のモータ・ジェネレータ６のロータ６ｂの内径側に相対回転可能に挿通されている。
【００５４】
ツインクラッチ式自動変速機７は、要するに、二つのクラッチ２１，２２を常時噛み合い式変速機構２３に組み合わせた構成である。
【００５５】
奇数段クラッチ２１は、奇数グループの変速ギヤ列（１速ギヤ列３１や３速ギヤ列３３）に奇数段用のモータ・ジェネレータ６で発生する回転動力を必要に応じて伝達するものである。
【００５６】
偶数段クラッチ２２は、偶数グループの変速ギヤ列（２速ギヤ列３２や４速ギヤ列３４）に偶数段用のモータ・ジェネレータ４またはエンジン１で発生する回転動力を必要に応じて伝達するものである。
【００５７】
これらのクラッチ２１，２２は、共に、外径側摩擦プレート２１ａ，２２ａと、内径側摩擦プレート２１ｂ，２２ｂとを組み合わせた湿式摩擦構造とされている。いずれも、一対のプレート２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂを圧接させることにより係合状態とされ、また、離隔させることにより解放状態とされる。
【００５８】
奇数段クラッチ２１の外径側摩擦プレート２１ａの回転中心は、奇数段用のモータ・ジェネレータ６のロータ６ｂの動力伝達方向下流側に回転一体に連結されている。また、奇数段クラッチ２１の内径側摩擦プレート２１ｂの回転中心は、奇数グループの変速ギヤ列３１，３３に回転動力を入力するための奇数段回転軸３７に回転一体に取り付けられている。
【００５９】
偶数段クラッチ２２の外径側摩擦プレート２２ａの回転中心は、動力切り替え機構５のキャリヤ５５の回転支軸５８の動力伝達方向下流側に回転一体に連結されている。また、偶数段クラッチ２２の内径側摩擦プレート２２ｂの回転中心は、偶数グループの変速ギヤ列３２，３４に回転動力を入力するための偶数段回転軸３８に回転一体に取り付けられている。
【００６０】
なお、前記の奇数段回転軸３７および偶数段回転軸３８が請求項に記載のクラッチの出力側軸部に相当している。
【００６１】
常時噛み合い式変速機構２３は、この実施形態において説明を簡単にするために、例えば歯数比の異なる複数の変速ギヤ列により前進４速としており、図１から図３に示すように、主として、１速ギヤ列３１、２速ギヤ列３２、３速ギヤ列３３、４速ギヤ列３４、１−３速切り替え用のシンクロメッシュ機構３５、２−４速切り替え用のシンクロメッシュ機構３６とを備えている。
【００６２】
１〜４速ギヤ列３１〜３４は、それぞれドライブギヤ３１ａ〜３４ａとドリブンギヤ３１ｂ〜３４ｂとを外接噛合させるように組み合わせた構成とされている。
【００６３】
奇数グループの変速ギヤ列つまり１速ギヤ列３１および３速ギヤ列３３のドライブギヤ３１ａ，３３ａは、奇数段回転軸３７に転がり軸受（図示省略）等を介して相対回転可能となる状態で軸方向隣り合わせに取り付けられている。
【００６４】
偶数グループの変速ギヤ列つまり２速ギヤ列３２および４速ギヤ列３４のドライブギヤ３２ａ，３４ａは、偶数段回転軸３８に転がり軸受（図示省略）等を介して相対回転可能となる状態で軸方向隣り合わせに取り付けられている。
【００６５】
このように、奇数段回転軸３７に取り付けられる１速ドライブギヤ３１ａおよび３速ドライブギヤ３３ａと、偶数段回転軸３８に取り付けられる２速ドライブギヤ３２ａおよび４速ドライブギヤ３４ａとを、それぞれの回転軸心を同軸にして軸方向隣り合わせに配置するために、奇数段回転軸３７を中空形状とするとともに偶数段回転軸３８を中実とし、奇数段回転軸３７の内径側に偶数段回転軸３８を同心状かつ相対回転可能に挿通するようにしている。
【００６６】
一方、すべての変速ギヤ列３１〜３４のドリブンギヤ３１ｂ〜３４ｂは、単一の変速機出力軸３の外径側に軸方向隣り合わせに回転一体に取り付けられている。
【００６７】
そして、１−３速切り替え用のシンクロメッシュ機構３５は、１速ギヤ列３１のドライブギヤ３１ａと３速ギヤ列３３のドライブギヤ３３ａとの間に配置されており、１速側ポジションと３速側ポジションとニュートラルポジション（中立位置）とのいずれか一つを選択するものである。
【００６８】
そして、２−４速切り替え用のシンクロメッシュ機構３６は、２速ギヤ列３２のドライブギヤ３２ａと４速ギヤ列３４のドライブギヤ３４ａとの間に配置されており、２速側ポジションと４速側ポジションとニュートラルポジション（中立位置）とのいずれか一つを選択するものである。
【００６９】
これら二つのシンクロメッシュ機構３５，３６は、共に同じ構成であって公知の構成とされるので、ここでは図示や説明を簡単にしている。
【００７０】
シンクロメッシュ機構３５，３６は、例えば図４に示すように、主として、シンクロハブ４１と、ハブスリーブ４２と、第１シンクロナイザーリング４３と、第２シンクロナイザーリング４４と、第１シンクロナイザーコーン４５と、第２シンクロナイザーコーン４６とを含む。
【００７１】
１−３速切り替え用シンクロメッシュ機構３５のシンクロハブ４１は、奇数段回転軸３７の外径側にスプライン嵌合などにより一体回転可能にかつ軸方向に位置決めされた状態で取り付けられており、また、２−４切り替え用シンクロメッシュ機構３６のシンクロハブ４１は、偶数段回転軸３８の外径側にスプライン嵌合などにより一体回転可能にかつ軸方向に位置決めされた状態で取り付けられている。
【００７２】
各ハブスリーブ４２の外周溝には、各シフトフォーク４７が対応して係合されており、各シフトフォーク４７でもって各ハブスリーブ４２を個別に軸方向にスライドさせることによって要求される変速段を成立するようになっている。
【００７３】
このようなツインクラッチ式自動変速機７において、二つのクラッチ２１，２２の各係合、解放動作、ならびに二つのシンクロメッシュ機構３５，３６の各変速動作は、駆動ユニット２４を介してＭＧ−ＥＣＵ１０１により制御される。
【００７４】
駆動ユニット２４は、図１に示すように、主として、二つのクラッチ２１，２２を個別に係合、解放させるためのアクチュエータ６１，６２と、二つのシンクロメッシュ機構３５，３６の各シフトフォーク４７を個別にスライドさせるためのシフトアクチュエータ６３，６４と、すべてのアクチュエータ６１〜６４に対して必要な作動油圧を給排する油圧制御回路６５とを備えている。
【００７５】
なお、これらのアクチュエータ６１〜６４は、この実施形態では油圧駆動式とされているが、電動式とすることも可能であり、その場合には、油圧制御回路６５を電気回路とする必要がある。
【００７６】
油圧制御回路６５は、図示していないオイルポンプを駆動源とし、当該オイルポンプからの吐出油に基づいてライン圧に調圧するとともに、その調圧した油圧を前記の各アクチュエータ６１〜６４に必要な作動油圧にして付与する他、ケーシング８内において潤滑、冷却が必要な箇所へオイルを供給するものである。
【００７７】
この油圧制御回路６５は、従来の自動変速機等に用いる公知のものと同様であるが、図示せずに簡単に説明すると、複数のソレノイドバルブや切換バルブまたは調圧バルブを含んで構成されており、ＭＧ−ＥＣＵ１０１によって調圧や油圧の給排動作が制御されるようになっている。前記の調圧バルブは、吐出量を増大させてライン圧を高くし、これとは反対に吐出量を減じてライン圧を低くする二つの状態にライン圧を制御するように構成されている。
【００７８】
ＥＮＧ−ＥＣＵ１００およびＭＧ−ＥＣＵ１０１は、いずれも、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびバックアップＲＡＭ等を含む、一般的に公知のＥＣＵ（Electronic Control Unit）とされており、それぞれ互いに必要な情報を双方向で送受可能になっている。
【００７９】
例えば、ＭＧ−ＥＣＵ１０１がハイブリッド車両のパワートレーンを統括的に制御するものとされ、必要に応じてＥＮＧ−ＥＣＵ１００と協調することにより、エンジン１の起動要求、加速要求、制動要求や、両モータ・ジェネレータ４，６の作動状態、車速、エンジン回転数などの各種情報に基づいて、エンジン１、両モータ・ジェネレータ４，６ならびにツインクラッチ式自動変速機７などを適宜に制御する。
【００８０】
特に、ツインクラッチ式自動変速機７の変速制御については、車速や要求駆動力などの走行状態に基づいてＭＧ−ＥＣＵ１０１により行われるが、その概要について以下で説明する。
【００８１】
ＭＧ−ＥＣＵ１０１は、図示していないが、車速センサ、アクセル開度センサ、レンジポジションセンサや、その他のセンサ・スイッチからの各種情報を入力し、必要に応じてクラッチ締結指令や、変速段選択指令などを駆動ユニット２４の油圧制御回路６５に与える。
【００８２】
このツインクラッチ式自動変速機７では、二つのクラッチ２１，２２の掛け替え動作に先立ち、解放状態にあるクラッチ（２１，２２）に対応する変速ギヤ列（３１〜３４）の中から次に必要となる変速ギヤ列を推定して、対応するシンクロメッシュ機構（３５，３６）を作動させることによって前記推定した変速ギヤ列のドライブギヤを、対応する回転軸（３７，３８）に回転一体に連結させた状態で待機しておく（プリシフト制御）。
【００８３】
これにより、次の変速指令を受けてから、前記解放状態にあるクラッチ（２１，２２）を係合させてから、前記係合状態にあるクラッチ（２１，２２）を解放させる。このようなクラッチ２１，２２の掛け替えを行うようにしているから、可及的迅速な変速が可能になるとともに、トルクの伝達の途切れ無いようにすることが可能になる。
【００８４】
次に、上述した構成の車両用パワートレーンの動作について、図１から図３、図５から図７を参照して説明する。
【００８５】
まず、シフトレバーなどによってニュートラルレンジＮやパーキングレンジＰが選択されたときには、二つのクラッチ２１，２２を共に解放状態にしておき、二つのシンクロメッシュ機構３５，３６の各ハブスリーブ４２を共にニュートラルポジションとすることにより、ツインクラッチ式自動変速機７に回転動力を入力させない切断状態とする。
【００８６】
ここで、例えばドライブレンジＤが選択されて前進走行する場合、例えば図５に示すように、エンジン１を始動させて、その回転動力で偶数段用のモータ・ジェネレータ４を回生発電させ、この偶数段用のモータ・ジェネレータ４で発生した電力で奇数段用のモータ・ジェネレータ６を正転力行駆動させる。そして、１−３速切り替え用のシンクロメッシュ機構３５で１速ドライブギヤ３１ａを奇数段回転軸３７に回転一体に連結してから、奇数段クラッチ２１を係合させる。
【００８７】
これにより、奇数段用のモータ・ジェネレータ６の回転動力が奇数段クラッチ２１→奇数段回転軸３７→１速ドライブギヤ３１ａ→１速ドリブンギヤ３１ｂ→変速機出力軸３を経て図示していないデファレンシャルに出力される。
【００８８】
この１速加速中に、次の変速に対する待機処理、つまりプリシフト制御を行う。つまり、現在解放状態にある偶数段クラッチ２２を解放したまま、２−４速切り替え用のシンクロメッシュ機構３６で２速ドライブギヤ３２ａを偶数段回転軸３８に回転一体に連結する。この待機状態では、偶数段クラッチ２２が解放されている関係より、偶数段用のモータ・ジェネレータ４の回転に伴う動力切り替え機構５のキャリヤ５５の回転が偶数段回転軸３８に伝達されないので、シンクロメッシュ機構３６による切り替え動作が円滑に行えるのである。
【００８９】
ここで、所定のシフトアップ条件が成立すると、現在解放状態にある偶数段クラッチ２２を係合状態にしてから、現在係合状態にある奇数段クラッチ２１を解放状態にする。これにより、偶数段用のモータ・ジェネレータ４の回転動力が偶数段クラッチ２２→偶数段回転軸３８→２速ドライブギヤ３２ａ→２速ドリブンギヤ３２ｂ→変速機出力軸３を経て図示していないデファレンシャルに出力される。
【００９０】
前記シフトアップ条件とは、図６に示す奇数段用のモータ・ジェネレータ６の回転数Ｎ１と偶数段用のモータ・ジェネレータ４の回転数Ｎ２との比と、奇数段クラッチ２１への入力回転数Ｎ３と偶数段クラッチ２２への入力回転数Ｎ４との比と、１速ギヤ列３１のギヤ比Ｇ１と２速ギヤ列３２のギヤ比Ｇ２の比とが一致することとする。
【００９１】
つまり、シフトアップ条件の有無判定は、Ｎ１／Ｎ２＝Ｎ３／Ｎ４＝Ｇ１／Ｇ２が成立したか否かを調べ、この式が成立したときにシフトアップ条件が成立したと判定するようにしているのである。
【００９２】
このシフトアップ条件により、奇数段クラッチ２１と偶数段クラッチ２２とを同時に係合状態にしても、当該両クラッチ２１，２２の出力回転数が同期するので、イナーシャトルクが発生せずに済む。したがって、１速から２速への変速ショックが発生せずに済むのである。
【００９３】
この２速加速中に、次の変速に対する待機処理、つまりプリシフト制御を行う。つまり、現在解放状態にある奇数段クラッチ２１を解放したまま、１−３速切り替え用のシンクロメッシュ機構３５で３速ドライブギヤ３３ａを奇数段回転軸３７に回転一体に連結する。この待機状態では、奇数段クラッチ２１が解放されている関係より、奇数段用のモータ・ジェネレータ６の回転に伴う動力切り替え機構５のキャリヤ５５の回転が奇数段回転軸３７に伝達されないので、シンクロメッシュ機構３５による切り替え動作が円滑に行えるのである。
【００９４】
ここで、所定のシフトアップ条件が成立すると、現在解放状態にある奇数段クラッチ２１を係合状態にしてから、現在係合状態にある偶数段クラッチ２２を解放状態にする。これにより、奇数段用のモータ・ジェネレータ６の回転動力が奇数段クラッチ２１→奇数段回転軸３７→３速ドライブギヤ３３ａ→３速ドリブンギヤ３３ｂ→変速機出力軸３を経て図示していないデファレンシャルに出力される。
【００９５】
前記シフトアップ条件とは、図７に示す奇数段用のモータ・ジェネレータ６の回転数Ｎ１と偶数段用のモータ・ジェネレータ４の回転数Ｎ２との比と、奇数段クラッチ２１に対する入力回転数Ｎ３と偶数段クラッチ２２に対する入力回転数Ｎ４と、３速ギヤ列３３のギヤ比Ｇ３と２速ギヤ列３２のギヤ比Ｇ２とがそれぞれ一致することとする。
【００９６】
つまり、シフトアップ条件の有無判定は、Ｎ１／Ｎ２＝Ｎ３／Ｎ４＝Ｇ３／Ｇ２が成立したか否かを調べ、この式が成立したときにシフトアップ条件が成立したと判定するようにしているのである。
【００９７】
このシフトアップ条件により、奇数段クラッチ２１と偶数段クラッチ２２とを同時に係合状態にしても、当該両クラッチ２１，２２の出力回転数が同期するので、イナーシャトルクが発生せずに済む。したがって、２速から３速への変速ショックが発生せずに済むのである。
【００９８】
そして、３速から４速への切り替えについても上記１速から２速への変速動作と基本的に同様とするが、そのときのシフトアップ条件については、奇数段用のモータ・ジェネレータ６の回転数Ｎ１と偶数段用のモータ・ジェネレータ４の回転数Ｎ２との比と、奇数段クラッチ２１への入力回転数Ｎ３と偶数段クラッチ２２への入力回転数Ｎ４との比と、３速ギヤ列３３のギヤ比Ｇ３と４速ギヤ列３４のギヤ比Ｇ４の比とが一致することとする。なお、図５から図７の速度線図では、わかり易くするために、エンジン１の回転数を一定にしている。
【００９９】
ところで、ダウンシフトの場合においては、上記アップシフトとは逆の制御を行う。例えば４速での走行中に、３速ギヤ列３３のドライブギヤ３３ａを奇数段回転軸３７に回転一体に連結するプリシフト制御を行っておき、所定のシフトダウン条件が成立したときに、クラッチ２１，２２の掛け替え制御を行うことにより、４速から３速へシフトダウンするのである。
【０１００】
以上説明したように、本発明の特徴を適用した実施形態では、奇数段用と偶数段用との二つの動力伝達経路それぞれに駆動源としてのモータ・ジェネレータ４，６を設置しているから、例えば二つのクラッチ２１，２２の各入力回転数の比と、現在変速段のギヤ比と次目標の変速段のギヤ比との比とが、一致したときに変速することが可能になる。
【０１０１】
これにより、変速時に一旦二つのクラッチ２１，２２を同時に係合状態にすることが可能になるので、変速に要する時間を従来例に比べて短縮することが可能になり、しかも、前記二つのクラッチ２１，２２を同時に係合状態にしてもイナーシャトルクが発生しないので、係合ショックを無くすことが可能になる。したがって、本発明に係るパワートレーンによれば、変速レスポンスを可及的に向上したうえで、変速ショックの発生を防止することができる。
【０１０２】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げる。
【０１０３】
（１）上記実施形態において、二つのクラッチ２１，２２は、油圧作動式の他に、電磁式クラッチ、噛み合い式クラッチなどを用いることが可能である。
【０１０４】
（２）上記実施形態では、ツインクラッチ式自動変速機７を説明簡略化のために前進４速タイプとして例示したが、その変速段数については任意である。要するに、奇数番目の変速ギヤ列を奇数グループとし、偶数番目の変速ギヤ列を偶数グループとして振り分けるようにすればよい。
【０１０５】
（３）上記実施形態では、偶数段用の駆動源をエンジン１およびモータ・ジェネレータ４とし、奇数段用の駆動源を単一のモータ・ジェネレータ６とした例を挙げているが、偶数段用の駆動源をエンジン１または偶数段用のモータ・ジェネレータ４のいずれか一方のみとすることも可能である。
【０１０６】
（４）上記実施形態では、動力切り替え機構５をダブルピニオン式の遊星歯車機構とした例を挙げているが、それと同様の機能を有する構成であれば、特に限定されるものではない。
【０１０７】
（５）上記実施形態では、ＥＮＧ−ＥＣＵ１００とＭＧ−ＥＣＵ１０１とを別々に設けているが、それらは単一の総括制御装置として構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明に係る車両用パワートレーンの一実施形態としてのハイブリッド車両用パワートレーンの概略構成を示すスケルトン図であり、１速ギヤを選択して２速ギヤをプリシフトしている状態を示している。
【図２】図１に示すツインクラッチ式自動変速機のみを拡大した図で、２速ギヤを選択して３速ギヤをプリシフトしている状態を示している。
【図３】図１に示すツインクラッチ式自動変速機のみを拡大した図で、３変ギヤを選択して４速ギヤをプリシフトしている状態を示している。
【図４】図１に示す二つの切り替え用シンクロメッシュ機構の概略構成を示す図である。
【図５】図１に示す動力切り替え機構において１速ギヤによる発進加速時の速度線図である。
【図６】図１に示す動力切り替え機構において１速ギヤから２速ギヤへの変速条件が成立したときの速度線図である。
【図７】図１に示す動力切り替え機構において２速ギヤから３速ギヤへの変速条件が成立したときの速度線図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１ エンジン
２ 変速機入力軸
３ 変速機出力軸
４ 偶数段用のモータ・ジェネレータ
５ 動力切り替え機構
６ 奇数段用のモータ・ジェネレータ
７ ツインクラッチ式自動変速機
２１ 奇数段クラッチ
２２ 偶数段クラッチ
２３ 常時噛み合い式変速機構
３７ 奇数段回転軸
３８ 偶数段回転軸
３１ １速ギヤ列
３１ａ １速ドライブギヤ
３１ｂ １速ドリブンギヤ
３２ ２速ギヤ列
３２ａ ２速ドライブギヤ
３２ｂ ２速ドリブンギヤ
３３ ３速ギヤ列
３３ａ ３速ドライブギヤ
３３ｂ ３速ドリブンギヤ
３４ ４速ギヤ列
３４ａ ４速ドライブギヤ
３４ｂ ４速ドリブンギヤ
３５ １−３切り替え用のシンクロメッシュ機構
３６ ２−４切り替え用のシンクロメッシュ機構
６１ 奇数段クラッチの作動用アクチュエータ
６２ 偶数段クラッチの作動用アクチュエータ
６３ シフトアクチュエータ
６４ シフトアクチュエータ
１００ ＥＮＧ−ＥＣＵ
１０１ ＭＧ−ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つの駆動源と、ツインクラッチ式自動変速機とを含む車両用パワートレーンであって、
必要に応じて前記ツインクラッチ式自動変速機の奇数段クラッチおよび偶数段クラッチが掛け替え制御されることにより、前記一方の駆動源の回転動力を前記奇数段クラッチおよび奇数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する奇数段用の動力伝達経路と、前記他方の駆動源の回転動力を前記ツインクラッチ式自動変速機の偶数段クラッチおよび偶数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する偶数段用の動力伝達経路との一方が形成される、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項２】
少なくとも二つの駆動源と、ツインクラッチ式自動変速機とを含む車両用パワートレーンであって、
前記ツインクラッチ式自動変速機は、歯数比の異なる複数の変速ギヤ列を有する常時噛み合い式変速機構と、前記一方の駆動源から奇数グループの変速ギヤ列への動力伝達を許容する係合状態または前記動力伝達を遮断する解放状態に切り替えるための奇数段クラッチと、前記他方の駆動源から偶数グループの変速ギヤ列への動力伝達を許容する係合状態または前記動力伝達を遮断する解放状態に切り替えるための偶数段クラッチとを備え、
必要に応じて前記奇数段クラッチおよび偶数段クラッチが掛け替え制御されることにより、前記一方の駆動源の回転動力を前記奇数段クラッチおよび前記奇数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する奇数段用の動力伝達経路と、前記他方の駆動源の回転動力を前記偶数段クラッチおよび前記偶数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する偶数段用の動力伝達経路との一方が形成される、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用パワートレーンにおいて、
前記奇数グループの各変速ギヤ列は、それぞれ、前記奇数段クラッチの出力側軸部に互いに軸方向隣り合わせとなる状態で相対回転可能に取り付けられるドライブギヤと、前記変速機出力軸に回転一体に設けられるドリブンギヤとを有し、
前記偶数グループの各変速ギヤ列は、それぞれ、前記偶数段クラッチの出力側軸部に互いに軸方向隣り合わせとなる状態で相対回転可能に取り付けられるドライブギヤと、前記変速機出力軸に回転一体に設けられるドリブンギヤとを有し、
前記常時噛み合い式変速機構は、前記各グループの変速ギヤ列の隣り合う二つのドライブギヤの間に設置されかつ前記いずれか一方のドライブギヤを対応するクラッチの前記出力側軸部に回転一体に連結するための切り替え機構を含む、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の車両用パワートレーンにおいて、
前記各駆動源により発生する回転動力を独立した経路でかつ必要に応じて同時に前記ツインクラッチ式自動変速機の各クラッチ側へ伝達する状態とするための動力切り替え機構をさらに含む、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の車両用パワートレーンにおいて、
前記一方の駆動源は、モータ・ジェネレータとされ、前記他方の駆動源は、エンジンおよび前記と別のモータ・ジェネレータの少なくともいずれか一方とされる、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項６】
請求項４に記載の車両用パワートレーンにおいて、
前記一方の駆動源は、モータ・ジェネレータとされ、前記他方の駆動源は、エンジンおよび前記と別のモータ・ジェネレータとされ、
前記動力切り替え機構は、前記一方の駆動源と前記他方の駆動源との間に介装され、かつサンギヤ、リングギヤ、複数の内径側ピニオンギヤ、複数の外径側ピニオンギヤ、キャリヤを含むダブルピニオン式の遊星歯車機構とされ、
前記リングギヤは、前記他方の駆動源としてのエンジンの出力軸に回転一体に連結され、前記サンギヤは、前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータのロータに回転一体に連結され、
前記各内径側ピニオンギヤは、前記サンギヤとリングギヤとの間でサンギヤに噛合するよう配置され、また、前記各外径側ピニオンギヤは、前記サンギヤとリングギヤとの間でリングギヤに噛合するよう配置され、前記各内径側ピニオンギヤが対応する前記各外径側ピニオンギヤに噛合するように配置され、
前記キャリヤは、前記各内径側ピニオンギヤと各外径側ピニオンギヤとを円周等間隔にかつ相対位置を保持する状態で自転および公転可能に支持するものとされ、このキャリヤの一端側が前記他方の駆動源としてのモータ・ジェネレータのロータに回転一体に連結され、当該キャリヤの回転支軸が前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータのロータの内径側に相対回転可能に挿通された状態で前記偶数段クラッチの入力側に連結される、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の車両用パワートレーンにおいて、
所定の変速条件が成立したときに前記二つのクラッチを掛け替え制御することにより目標となる動力伝達経路を形成するための制御装置をさらに含む、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項８】
請求項７に記載の車両用パワートレーンにおいて、
前記制御装置は、前記いずれか一方の動力伝達経路での動力伝達中に、残り他方の動力伝達経路における解放状態のクラッチを解放したまま、次目標の変速段となる変速ギヤ列のドライブギヤを対応するクラッチの前記出力側軸部に回転一体に連結するプリシフト制御を行う、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項９】
請求項７または８に記載の車両用パワートレーンにおいて、
前記制御装置は、いずれかの変速段での動力伝達中において所定の変速条件が成立したときに、係合状態にある一方のクラッチを係合したままで解放状態にある他方のクラッチを係合させてから、前記一方のクラッチを解放させる掛け替え制御を行うものとされ、
前記奇数段から偶数段へのシフトアップ条件の成立は、奇数段クラッチへの入力回転数と偶数段クラッチへの入力回転数との比が、現在の奇数変速段のギヤ比と次目標の偶数変速段のギヤ比との比と一致した場合とされ、
前記偶数段から奇数段へのシフトアップ条件の成立は、奇数段クラッチへの入力回転数と偶数段クラッチへの入力回転数との比が、次目標の奇数変速段のギヤ比と現在の偶数変速段のギヤ比との比と一致した場合とされる、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項１０】
請求項６に記載の車両用パワートレーンにおいて、
前記制御装置は、奇数変速段で走行する際、前記奇数段クラッチを係合状態、前記偶数段クラッチを解放状態として奇数段用の動力伝達経路を形成するとともに、前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを力行駆動させて前記他方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを回生発電させることにより動力伝達を行う一方、
偶数変速段で走行する際、前記奇数段クラッチを解放状態、前記偶数段クラッチを係合状態として偶数段用の動力伝達経路を形成するとともに、前記他方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを力行駆動させて前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを回生発電させることにより動力伝達を行い、
前記いずれか一方の動力伝達状態において所定の変速条件が成立するまでの間に、次目標の変速ギヤ列のドライブギヤを対応するクラッチの前記出力側軸部に回転一体に連結するプリシフト制御を行う、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項１】
少なくとも二つの駆動源と、ツインクラッチ式自動変速機とを含む車両用パワートレーンであって、
必要に応じて前記ツインクラッチ式自動変速機の奇数段クラッチおよび偶数段クラッチが掛け替え制御されることにより、前記一方の駆動源の回転動力を前記奇数段クラッチおよび奇数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する奇数段用の動力伝達経路と、前記他方の駆動源の回転動力を前記ツインクラッチ式自動変速機の偶数段クラッチおよび偶数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する偶数段用の動力伝達経路との一方が形成される、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項２】
少なくとも二つの駆動源と、ツインクラッチ式自動変速機とを含む車両用パワートレーンであって、
前記ツインクラッチ式自動変速機は、歯数比の異なる複数の変速ギヤ列を有する常時噛み合い式変速機構と、前記一方の駆動源から奇数グループの変速ギヤ列への動力伝達を許容する係合状態または前記動力伝達を遮断する解放状態に切り替えるための奇数段クラッチと、前記他方の駆動源から偶数グループの変速ギヤ列への動力伝達を許容する係合状態または前記動力伝達を遮断する解放状態に切り替えるための偶数段クラッチとを備え、
必要に応じて前記奇数段クラッチおよび偶数段クラッチが掛け替え制御されることにより、前記一方の駆動源の回転動力を前記奇数段クラッチおよび前記奇数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する奇数段用の動力伝達経路と、前記他方の駆動源の回転動力を前記偶数段クラッチおよび前記偶数グループの変速ギヤ列を経て変速機出力軸に伝達する偶数段用の動力伝達経路との一方が形成される、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両用パワートレーンにおいて、
前記奇数グループの各変速ギヤ列は、それぞれ、前記奇数段クラッチの出力側軸部に互いに軸方向隣り合わせとなる状態で相対回転可能に取り付けられるドライブギヤと、前記変速機出力軸に回転一体に設けられるドリブンギヤとを有し、
前記偶数グループの各変速ギヤ列は、それぞれ、前記偶数段クラッチの出力側軸部に互いに軸方向隣り合わせとなる状態で相対回転可能に取り付けられるドライブギヤと、前記変速機出力軸に回転一体に設けられるドリブンギヤとを有し、
前記常時噛み合い式変速機構は、前記各グループの変速ギヤ列の隣り合う二つのドライブギヤの間に設置されかつ前記いずれか一方のドライブギヤを対応するクラッチの前記出力側軸部に回転一体に連結するための切り替え機構を含む、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の車両用パワートレーンにおいて、
前記各駆動源により発生する回転動力を独立した経路でかつ必要に応じて同時に前記ツインクラッチ式自動変速機の各クラッチ側へ伝達する状態とするための動力切り替え機構をさらに含む、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の車両用パワートレーンにおいて、
前記一方の駆動源は、モータ・ジェネレータとされ、前記他方の駆動源は、エンジンおよび前記と別のモータ・ジェネレータの少なくともいずれか一方とされる、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項６】
請求項４に記載の車両用パワートレーンにおいて、
前記一方の駆動源は、モータ・ジェネレータとされ、前記他方の駆動源は、エンジンおよび前記と別のモータ・ジェネレータとされ、
前記動力切り替え機構は、前記一方の駆動源と前記他方の駆動源との間に介装され、かつサンギヤ、リングギヤ、複数の内径側ピニオンギヤ、複数の外径側ピニオンギヤ、キャリヤを含むダブルピニオン式の遊星歯車機構とされ、
前記リングギヤは、前記他方の駆動源としてのエンジンの出力軸に回転一体に連結され、前記サンギヤは、前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータのロータに回転一体に連結され、
前記各内径側ピニオンギヤは、前記サンギヤとリングギヤとの間でサンギヤに噛合するよう配置され、また、前記各外径側ピニオンギヤは、前記サンギヤとリングギヤとの間でリングギヤに噛合するよう配置され、前記各内径側ピニオンギヤが対応する前記各外径側ピニオンギヤに噛合するように配置され、
前記キャリヤは、前記各内径側ピニオンギヤと各外径側ピニオンギヤとを円周等間隔にかつ相対位置を保持する状態で自転および公転可能に支持するものとされ、このキャリヤの一端側が前記他方の駆動源としてのモータ・ジェネレータのロータに回転一体に連結され、当該キャリヤの回転支軸が前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータのロータの内径側に相対回転可能に挿通された状態で前記偶数段クラッチの入力側に連結される、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の車両用パワートレーンにおいて、
所定の変速条件が成立したときに前記二つのクラッチを掛け替え制御することにより目標となる動力伝達経路を形成するための制御装置をさらに含む、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項８】
請求項７に記載の車両用パワートレーンにおいて、
前記制御装置は、前記いずれか一方の動力伝達経路での動力伝達中に、残り他方の動力伝達経路における解放状態のクラッチを解放したまま、次目標の変速段となる変速ギヤ列のドライブギヤを対応するクラッチの前記出力側軸部に回転一体に連結するプリシフト制御を行う、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項９】
請求項７または８に記載の車両用パワートレーンにおいて、
前記制御装置は、いずれかの変速段での動力伝達中において所定の変速条件が成立したときに、係合状態にある一方のクラッチを係合したままで解放状態にある他方のクラッチを係合させてから、前記一方のクラッチを解放させる掛け替え制御を行うものとされ、
前記奇数段から偶数段へのシフトアップ条件の成立は、奇数段クラッチへの入力回転数と偶数段クラッチへの入力回転数との比が、現在の奇数変速段のギヤ比と次目標の偶数変速段のギヤ比との比と一致した場合とされ、
前記偶数段から奇数段へのシフトアップ条件の成立は、奇数段クラッチへの入力回転数と偶数段クラッチへの入力回転数との比が、次目標の奇数変速段のギヤ比と現在の偶数変速段のギヤ比との比と一致した場合とされる、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【請求項１０】
請求項６に記載の車両用パワートレーンにおいて、
前記制御装置は、奇数変速段で走行する際、前記奇数段クラッチを係合状態、前記偶数段クラッチを解放状態として奇数段用の動力伝達経路を形成するとともに、前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを力行駆動させて前記他方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを回生発電させることにより動力伝達を行う一方、
偶数変速段で走行する際、前記奇数段クラッチを解放状態、前記偶数段クラッチを係合状態として偶数段用の動力伝達経路を形成するとともに、前記他方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを力行駆動させて前記一方の駆動源としてのモータ・ジェネレータを回生発電させることにより動力伝達を行い、
前記いずれか一方の動力伝達状態において所定の変速条件が成立するまでの間に、次目標の変速ギヤ列のドライブギヤを対応するクラッチの前記出力側軸部に回転一体に連結するプリシフト制御を行う、ことを特徴とする車両用パワートレーン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１８４４３３（Ｐ２００９−１８４４３３Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４１９３（Ｐ２００８−２４１９３）
【出願日】平成２０年２月４日（２００８．２．４）
【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２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月４日（２００８．２．４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]