(57)【要約】【課題】ダウンシフト時の変速速度を高める。【解決手段】エンジン１１と駆動輪１４との間に自動変速機１６を備え、エンジン１１と自動変速機１６とは入力軸１３を介して接続され、自動変速機１６と駆動輪１４とは出力軸１５を介して接続される。また、出力軸１５に接続されるフライホイール７８が設けられる。また、入力軸１３に接続されるサンギヤ７１と、出力軸１５に接続されるキャリア７３と、フライホイール７８に接続されるリングギヤ７４とを備える動力分割機構７０が設けられる。さらに、フライホイール７８と出力軸１５との間に出力クラッチ７９が設けられ、リングギヤ７４とフライホイール７８との間に入力クラッチ７７が設けられる。自動変速機１６のダウンシフト時には、制御ユニットによって入力クラッチ７７と出力クラッチ７９とが締結状態に制御される。【選択図】図２
2014109359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源と駆動輪との間に変速機構を備え、前記動力源と前記変速機構とは入力経路を介して接続され、前記変速機構と前記駆動輪とは出力経路を介して接続される車両用駆動装置であって、
前記出力経路に接続されるフライホイールと、
前記入力経路に接続される第１回転要素、前記出力経路に接続される第２回転要素、および前記フライホイールに接続される第３回転要素を備える動力分割機構と、
前記フライホイールと前記出力経路との間に設けられる第１クラッチと、
前記第３回転要素と前記フライホイールとの間に設けられる第２クラッチと、
前記変速機構のダウンシフト時に、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチを締結状態に制御するクラッチ制御部と、
を有することを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用駆動装置において、
前記第１クラッチと前記第２クラッチとは摩擦クラッチであることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の車両用駆動装置において、
前記クラッチ制御部は、ダウンシフト時に、前記第１クラッチを締結状態に制御することで前記フライホイールの回転速度を引き下げ、前記第２クラッチを締結状態に制御することで前記第３回転要素の回転速度を引き下げて前記第１回転要素の回転速度を引き上げることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用駆動装置において、
前記動力源と前記入力経路との間に設けられる第３クラッチを有し、
前記クラッチ制御部は、ダウンシフト時に、前記第３クラッチを締結状態に保持した状態のもとで、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチを締結状態に制御することを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用駆動装置において、
前記動力分割機構は、共線図上で、前記第１回転要素、前記第２回転要素、前記第３回転要素の順に配列される構成であることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用駆動装置において、
前記第１回転要素はサンギヤであり、前記第２回転要素は前記サンギヤに噛み合うピニオンギヤを回転自在に支持するキャリアであり、前記第３回転要素は前記ピニオンギヤに噛み合うリングギヤであることを特徴とする車両用駆動装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の車両用駆動装置において、
前記動力源は内燃機関であることを特徴とする車両用駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力源と駆動輪との間に変速機構を備える車両用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のパワーユニットには、平行軸式の手動変速機、平行軸式の自動変速機、遊星歯車式の自動変速機、或いは無段変速機等の変速機構が組み込まれている。平行軸式の手動変速機や自動変速機においては、変速段を切り換える際に駆動輪に対する一時的なトルク切れが発生するため、このトルク切れに伴う減速感の解消が求められている。そこで、フライホイールから駆動輪にトルクを伝達し、変速中の減速感を解消する変速機が提案されている(特許文献１参照)。また、無段変速機や遊星歯車式の自動変速機等が搭載される車両においても、変速機構に掛かる負荷を抑制する観点から、変速中にフライホイールから駆動輪にトルクを伝達することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７０７３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、高速段から低速段に切り換えるダウンシフト時においては、低速段の変速比に合わせて入力軸の回転速度を引き上げる必要がある。したがって、ダウンシフト時の変速速度を高めるためには、エンジンや電動モータ等の回転速度を積極的に引き上げ、入力軸の回転速度を素早く上昇させることが必要であった。しかしながら、エンジン等の回転速度を上昇させる所謂ブリッピング制御は、車両のエネルギー効率を低下させる要因であることから、ダウンシフト時の変速速度を高めることは困難となっていた。
【０００５】
本発明の目的は、ダウンシフト時の変速速度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態では、動力源と駆動輪との間に変速機構を備え、前記動力源と前記変速機構とは入力経路を介して接続され、前記変速機構と前記駆動輪とは出力経路を介して接続される車両用駆動装置であって、前記出力経路に接続されるフライホイールと、前記入力経路に接続される第１回転要素、前記出力経路に接続される第２回転要素、および前記フライホイールに接続される第３回転要素を備える動力分割機構と、前記フライホイールと前記出力経路との間に設けられる第１クラッチと、前記第３回転要素と前記フライホイールとの間に設けられる第２クラッチと、前記変速機構のダウンシフト時に、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチを締結状態に制御するクラッチ制御部と、を有する。
【０００７】
本発明の他の実施形態では、前記第１クラッチと前記第２クラッチとは摩擦クラッチである。
【０００８】
本発明の他の実施形態では、前記クラッチ制御部は、ダウンシフト時に、前記第１クラッチを締結状態に制御することで前記フライホイールの回転速度を引き下げ、前記第２クラッチを締結状態に制御することで前記第３回転要素の回転速度を引き下げて前記第１回転要素の回転速度を引き上げる。
【０００９】
本発明の他の実施形態では、前記動力源と前記入力経路との間に設けられる第３クラッチを有し、前記クラッチ制御部は、ダウンシフト時に、前記第３クラッチを締結状態に保持した状態のもとで、前記第１クラッチおよび前記第２クラッチを締結状態に制御する。
【００１０】
本発明の他の実施形態では、前記動力分割機構は、共線図上で、前記第１回転要素、前記第２回転要素、前記第３回転要素の順に配列される構成である。
【００１１】
本発明の他の実施形態では、前記第１回転要素はサンギヤであり、前記第２回転要素は前記サンギヤに噛み合うピニオンギヤを回転自在に支持するキャリアであり、前記第３回転要素は前記ピニオンギヤに噛み合うリングギヤである。
【００１２】
本発明の他の実施形態では、前記動力源は内燃機関である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、変速機構のダウンシフト時に、フライホイールと出力経路との間に設けられる第１クラッチと、第３回転要素とフライホイールとの間に設けられる第２クラッチとを、締結状態に制御している。これにより、フライホイールによって入力経路の回転速度を引き上げることができ、ダウンシフト時の変速速度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態である車両用駆動装置つまりパワーユニットを示す概略図である。
【図２】パワーユニットの構造を簡単に示す説明図である。
【図３】(ａ)および(ｂ)は動力分割機構の作動状態を示す共線図である。
【図４】アップシフト制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】(ａ)はパワーユニットの作動状態を示す説明図である。(ｂ)は動力分割機構の作動状態を示す共線図である。
【図６】(ａ)はパワーユニットの作動状態を示す説明図である。(ｂ)は動力分割機構の作動状態を示す共線図である。
【図７】(ａ)はパワーユニットの作動状態を示す説明図である。(ｂ)は動力分割機構の作動状態を示す共線図である。
【図８】(ａ)はパワーユニットの作動状態を示す説明図である。(ｂ)は動力分割機構の作動状態を示す共線図である。
【図９】ダウンシフト制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】(ａ)はパワーユニットの作動状態を示す説明図である。(ｂ)は動力分割機構の作動状態を示す共線図である。
【図１１】(ａ)はパワーユニットの作動状態を示す説明図である。(ｂ)は動力分割機構の作動状態を示す共線図である。
【図１２】(ａ)はパワーユニットの作動状態を示す説明図である。(ｂ)は動力分割機構の作動状態を示す共線図である。
【図１３】(ａ)はパワーユニットの作動状態を示す説明図である。(ｂ)は動力分割機構の作動状態を示す共線図である。
【図１４】ダウンシフト時における発進クラッチ、入力クラッチおよび出力クラッチの作動状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である車両用駆動装置つまりパワーユニット１０を示す概略図である。図１に示すように、パワートレインとも呼ばれるパワーユニット１０は、エンジン(動力源，内燃機関)１１に発進クラッチ(第３クラッチ)１２を介して連結される入力軸１３と、駆動輪１４に連結される出力軸１５とを有している。入力軸１３とこれに平行となる出力軸１５との間には、変速機構として平行軸式の自動変速機１６が設けられている。すなわち、エンジン１１と駆動輪１４との間には自動変速機１６が設けられており、エンジン１１と自動変速機１６とは入力軸(入力経路)１３を介して接続され、自動変速機１６と駆動輪１４とは出力軸(出力経路)１５を介して接続されている。なお、平行軸式の自動変速機１６とは、平行軸式の手動変速機に対し、アクチュエータによる自動変速機能を組み込んだ変速機である。
【００１６】
入力軸１３には第１速から第６速の駆動歯車２１〜２６が回転自在に装着されている。また、出力軸１５には第１速から第６速の従動歯車３１〜３６が固定されている。駆動歯車２１と従動歯車３１とを噛み合わせることで第１速の変速歯車列４１が形成され、駆動歯車２２と従動歯車３２とを噛み合わせることで第２速の変速歯車列４２が形成され、駆動歯車２３と従動歯車３３とを噛み合わせることで第３速の変速歯車列４３が形成されている。また、駆動歯車２４と従動歯車３４とを噛み合わせることで第４速の変速歯車列４４が形成され、駆動歯車２５と従動歯車３５とを噛み合わせることで第５速の変速歯車列４５が形成され、駆動歯車２６と従動歯車３６とを噛み合わせることで第６速の変速歯車列４６が形成されている。
【００１７】
入力軸１３の駆動歯車２１と駆動歯車２２との間には、第１速または第２速の変速歯車列４１，４２を動力伝達状態に切り換える切換機構５１が設けられている。切換機構５１は、入力軸１３に固定されるシンクロハブ５２と、これに常時噛み合うシンクロスリーブ５３とを有している。また、シンクロスリーブ５３をスライドさせるため、シンクロスリーブ５３にはシフトフォーク５４を介してアクチュエータ５５が接続されている。アクチュエータ５５を作動させてシンクロスリーブ５３を駆動歯車２１のスプライン２１ａに噛み合わせると、第１速の変速歯車列４１が動力伝達状態に切り換えられる。一方、アクチュエータ５５を作動させてシンクロスリーブ５３を駆動歯車２２のスプライン２２ａに噛み合わせると、第２速の変速歯車列４２が動力伝達状態に切り換えられる。なお、シンクロスリーブ５３は、双方のスプライン２１ａ，２２ａに対して噛み合わない中立位置に停止させることが可能である。
【００１８】
同様に、入力軸１３の駆動歯車２３と駆動歯車２４との間には、第３速または第４速の変速歯車列４３，４４を動力伝達状態に切り換える切換機構５６が設けられている。切換機構５６は、入力軸１３に固定されるシンクロハブ５７と、これに常時噛み合うシンクロスリーブ５８とを有している。また、シンクロスリーブ５８をスライドさせるため、シンクロスリーブ５８にはシフトフォーク５９を介してアクチュエータ６０が接続されている。アクチュエータ６０を作動させてシンクロスリーブ５８を駆動歯車２３のスプライン２３ａに噛み合わせると、第３速の変速歯車列４３が動力伝達状態に切り換えられる。一方、アクチュエータ６０を作動させてシンクロスリーブ５８を駆動歯車２４のスプライン２４ａに噛み合わせると、第４速の変速歯車列４４が動力伝達状態に切り換えられる。なお、シンクロスリーブ５８は、双方のスプライン２３ａ，２４ａに対して噛み合わない中立位置に停止させることが可能である。
【００１９】
同様に、入力軸１３の駆動歯車２５と駆動歯車２６との間には、第５速または第６速の変速歯車列４５，４６を動力伝達状態に切り換える切換機構６１が設けられている。切換機構６１は、入力軸１３に固定されるシンクロハブ６２と、これに常時噛み合うシンクロスリーブ６３とを有している。また、シンクロスリーブ６３をスライドさせるため、シンクロスリーブ６３にはシフトフォーク６４を介してアクチュエータ６５が接続されている。アクチュエータ６５を作動させてシンクロスリーブ６３を駆動歯車２５のスプライン２５ａに噛み合わせると、第５速の変速歯車列４５が動力伝達状態に切り換えられる。一方、アクチュエータ６５を作動させてシンクロスリーブ６３を駆動歯車２６のスプライン２６ａに噛み合わせると、第６速の変速歯車列４６が動力伝達状態に切り換えられる。なお、シンクロスリーブ６３は、双方のスプライン２５ａ，２６ａに対して噛み合わない中立位置に停止させることが可能である。
【００２０】
また、入力軸１３の端部には遊星歯車列からなる動力分割機構７０が接続されている。動力分割機構７０は、入力軸１３に接続されるサンギヤ(第１回転要素)７１と、サンギヤ７１に噛み合うピニオンギヤ７２を回転自在に支持するキャリア(第２回転要素)７３と、ピニオンギヤ７２に噛み合うリングギヤ(第３回転要素)７４とを有している。キャリア７３にはキャリア軸７５およびギヤ列７６を介して出力軸１５が接続されている。また、リングギヤ７４には入力クラッチ(第２クラッチ)７７を介してフライホイール７８が接続されており、このフライホイール７８には出力クラッチ(第１クラッチ)７９を介してキャリア軸７５が接続されている。さらに、フライホイール７８は前後に貫通する中心孔７８ａを有しており、この中心孔７８ａにはキャリア軸７５が回転自在に配置されている。
【００２１】
また、パワーユニット１０に組み込まれる発進クラッチ１２、入力クラッチ７７および出力クラッチ７９は、摩擦板の押し付け力に応じて伝達トルクを調整可能な摩擦クラッチによって構成されている。この摩擦クラッチは、複数の摩擦板を互いに引き離してトルクを遮断する解放状態と、複数の摩擦板を互いに押し付けてトルクを伝達する締結状態とに切り換えられる。また、摩擦板の押し付け力を調整することにより、伝達トルクを抑制した締結状態、つまりスリップ状態に制御することが可能となる。この摩擦クラッチのスリップ状態とは、いわゆる半クラッチ状態であり、摩擦板間に回転速度差が生じる締結状態である。なお、摩擦クラッチとしては、油圧によって伝達トルクを調整する油圧式の摩擦クラッチであっても良く、電磁力によって伝達トルクを調整する電磁式の摩擦クラッチであっても良い。
【００２２】
このようなパワーユニット１０を制御するため、車両には制御ユニット８０が設けられている。制御ユニット８０には、セレクトレバーの操作状況を検出するインヒビタスイッチ８１、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルペダルセンサ８２、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキペダルセンサ８３、車速を検出する車速センサ８４等が接続されている。制御ユニット８０は、各種センサ８１〜８４からの情報に基づき走行状況を判定し、走行状況に応じたエンジン出力や変速段を設定する。そして、制御ユニット８０は、エンジン１１、アクチュエータ５５，６０，６５、発進クラッチ１２、入力クラッチ７７、出力クラッチ７９に制御信号を出力する。すなわち、制御ユニット８０は、発進クラッチ１２、入力クラッチ７７および出力クラッチ７９を制御するクラッチ制御部として機能している。なお、制御ユニット８０は、制御信号等を演算するＣＰＵ、制御プログラム、演算式およびマップデータ等を格納するＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ等によって構成されている。
【００２３】
続いて、前述したパワーユニット１０の構成を簡単に説明した後に、動力分割機構７０の作動状態について説明する。ここで、図２はパワーユニット１０の構造を簡単に示す説明図である。また、図３(ａ)および(ｂ)は動力分割機構７０の作動状態を示す共線図である。この共線図に示される動力分割機構７０の作動状態とは、発進クラッチ１２が締結され、入力クラッチ７７が締結され、出力クラッチ７９が解放された場合の作動状態である。なお、図３において、符号Ｓはサンギヤ７１を示し、符号Ｃはキャリア７３を示し、符号Ｒはリングギヤ７４を示している。また、符号Ｎｓはサンギヤ回転数を示し、符号Ｎｃはキャリア回転数を示し、符号Ｎｒはリングギヤ回転数を示している。さらに、符号Ｎｅはエンジン回転数を示し、符号Ｎｆｗはフライホイール回転数を示している。なお、本発明書において回転数とは回転速度を意味している。
【００２４】
図２に示すように、エンジン１１と駆動輪１４との間には自動変速機１６が設けられている。エンジン１１と自動変速機１６とは発進クラッチ１２および入力軸１３を介して接続されており、自動変速機１６と駆動輪１４とは出力軸１５を介して接続されている。また、出力軸１５には、ギヤ列７６、キャリア軸７５および出力クラッチ７９を介してフライホイール７８が接続されている。さらに、動力分割機構７０は、入力軸１３に接続されるサンギヤ７１と、出力軸１５にギヤ列７６およびキャリア軸７５を介して接続されるキャリア７３と、フライホイール７８に入力クラッチ７７を介して接続されるリングギヤ７４とを備えている。このように、動力分割機構７０には入力軸１３と出力軸１５とが接続された状態となっている。
【００２５】
図３(ａ)に示すように、動力分割機構７０は、共線図上で、入力軸１３に接続されるサンギヤ７１、出力軸１５に接続されるキャリア７３、フライホイール７８に接続されるリングギヤ７４の順に配列される構成となっている。したがって、図３(ａ)に破線で示すように、車速つまりキャリア回転数Ｎｃを上昇させることにより、フライホイール回転数Ｎｆｗを上昇させることが可能となる。また、図３(ｂ)に破線で示すように、エンジン回転数Ｎｅを低下させることにより、フライホイール回転数Ｎｆｗを上昇させることが可能となる。すなわち、動力分割機構７０に入力軸１３と出力軸１５とを接続することにより、高車速領域においてエンジン回転数Ｎｅを抑制した場合であっても、フライホイール回転数Ｎｆｗを引き上げることが可能となっている。すなわち、高車速領域においては、エンジン回転数Ｎｅを抑制しながら、フライホイール７８に大きな運動エネルギーを蓄えることが可能となる。
【００２６】
続いて、制御ユニット８０によって実行されるフライホイール７８を用いたアップシフト制御について説明する。なお、アップシフト制御については、第３速から第４速へのアップシフトを例に挙げて説明するが、この変速段に限られることはなく、他の変速段間におけるアップシフトであっても同様の変速制御を行うことが可能である。ここで、図４はアップシフト制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図５(ａ)〜図８(ａ)はパワーユニット１０の作動状態を示す説明図である。図５(ｂ)〜図８(ｂ)は動力分割機構７０の作動状態を示す共線図である。なお、図５(ａ)〜図８(ａ)には黒塗りの矢印でトルクの流れを示している。
【００２７】
図４に示すように、ステップＳ１では、発進クラッチ１２が締結され、入力クラッチ７７が締結され、出力クラッチ７９が解放される。このように、変速前つまり第３速の変速段を用いた走行時には、発進クラッチ１２および入力クラッチ７７が締結される。これにより、図５(ａ)に示すように、エンジントルクは、第３速の変速歯車列４３を介して出力軸１５に伝達されるとともに、動力分割機構７０を介してフライホイール７８に伝達された状態となる。このように、変速前においては、エンジントルクの一部を用いてフライホイール７８を回転させることにより、フライホイール７８に運動エネルギーが蓄えられる。なお、出力クラッチ７９が解放されることから、フライホイール回転数Ｎｆｗがキャリア回転数Ｎｃに制限されることはない。
【００２８】
続いて、ステップＳ２では、車速やアクセル開度等に基づき所定の変速マップを参照することにより、変速段の切換条件が成立したか否かが判定される。ステップＳ２において、変速条件が成立したと判定されると、ステップＳ３に進み、入力クラッチ７７が解放される。図６(ａ)に示すように、入力クラッチ７７が解放されると、フライホイール７８に対するエンジントルクの伝達は遮断され、エンジントルクは第３速の変速歯車列４３から出力軸１５に伝達される。次いで、ステップＳ４では、出力軸１５にフライホイール７８を接続するように出力クラッチ７９の締結が開始されるとともに、切換機構５６の作動に備えて発進クラッチ１２が解放される。続くステップＳ５では、出力クラッチ７９をスリップ状態に維持しながら、アクチュエータ６０を作動させて変速段が第３速から第４速に切り換えられる。図７(ａ)に示すように、発進クラッチ１２が解放される変速時には、出力クラッチ７９をスリップ状態に制御することにより、出力軸１５に対してフライホイール７８から適切な大きさのトルクが伝達される。これにより、発進クラッチ１２の解放に伴う出力軸１５のトルク切れを防止することができ、運転手に違和感を与えることなく変速動作を完了させることが可能となる。そして、変速段の切り換えが完了すると、ステップＳ６に進み、出力クラッチ７９が解放され、発進クラッチ１２が締結される。これにより、図８(ａ)に示すように、出力軸１５に対するフライホイール７８からのトルク伝達は遮断され、エンジントルクは第４速の変速歯車列４４を介して出力軸１５に伝達される。
【００２９】
なお、図７(ｂ)に矢印αで示すように、出力クラッチ７９をスリップ状態に制御することにより、フライホイール７８の運動エネルギー放出に伴ってフライホイール回転数Ｎｆｗは低下する。また、図７(ｂ)に矢印βで示すように、変速段が第３速から第４速に切り換えられると、入力軸１３の回転数低下に連動してサンギヤ回転数Ｎｓも低下する。そして、図７(ｂ)に矢印γで示すように、キャリア回転数Ｎｃは車速によって規制されてほぼ一定となることから、サンギヤ回転数Ｎｓの低下に伴ってリングギヤ回転数Ｎｒは上昇することになる。また、図８(ｂ)に示すように、変速直後においては、リングギヤ回転数Ｎｒに比べてフライホイール回転数Ｎｆｗが低下している。すなわち、フライホイール７８の運動エネルギーが低下した状態であるため、次の変速動作に備えて、適宜、入力クラッチ７７が締結されてフライホイール回転数Ｎｆｗが引き上げられることになる。
【００３０】
これまで説明したように、発進クラッチ１２が解放される変速時には、出力クラッチ７９を締結することにより、図７(ａ)に示すように、フライホイール７８から出力軸１５にトルクを伝達することが可能となる。これにより、平行軸式の自動変速機１６を変速させる場合であっても、発進クラッチ１２の解放に伴う出力軸１５のトルク切れを防止することができるため、運転手に違和感を与えることなく変速動作を完了させることが可能となる。しかも、動力分割機構７０には入力軸１３と出力軸１５とが接続されることから、エンジン回転数Ｎｅだけでなく車速に応じてフライホイール回転数Ｎｆｗを制御することが可能となる。したがって、高車速領域においては、エンジン回転数Ｎｅを抑制しつつフライホイール回転数Ｎｆｗを高めることができ、フライホイール７８に大きな運動エネルギーを蓄えることが可能となる。これにより、トルク切れを補うために大きな運動エネルギーが必要となる高車速領域においても、フライホイール７８から出力軸１５に対して十分なトルクを伝達することが可能となる。
【００３１】
続いて、制御ユニット８０によって実行されるフライホイール７８を用いたダウンシフト制御について説明する。なお、ダウンシフト制御については、第４速から第３速へのダウンシフトを例に挙げて説明するが、この変速段に限られることはなく、他の変速段間におけるダウンシフトであっても同様の変速制御を行うことが可能である。ここで、図９はダウンシフト制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。また、図１０(ａ)〜図１３(ａ)はパワーユニット１０の作動状態を示す説明図である。図１０(ｂ)〜図１３(ｂ)は動力分割機構７０の作動状態を示す共線図である。さらに、図１４はダウンシフト時における発進クラッチ１２、入力クラッチ７７および出力クラッチ７９の作動状態を示す説明図である。なお、図１０(ａ)〜図１３(ａ)には黒塗りの矢印でトルクの流れを示している。また、図１４には、変速前、変速中(１)、変速中(２)、変速中(３)、変速中(４)、変速中(５)、変速完了の順に、ダウンシフト時の動作過程が示されている。
【００３２】
図９に示すように、ステップＳ１１では、発進クラッチ１２が締結され、入力クラッチ７７が締結され、出力クラッチ７９が解放される。このように、変速前つまり第４速の変速段を用いた走行時には、発進クラッチ１２および入力クラッチ７７が締結される。これにより、図１０(ａ)に示すように、エンジントルクは、第４速の変速歯車列４４を介して出力軸１５に伝達されるとともに、動力分割機構７０を介してフライホイール７８に伝達された状態となる。このように、変速前においては、エンジントルクの一部を用いてフライホイール７８を回転させることにより、フライホイール７８に運動エネルギーが蓄えられる。なお、出力クラッチ７９が解放されることから、フライホイール回転数Ｎｆｗがキャリア回転数Ｎｃに制限されることはない。
【００３３】
続いて、ステップＳ１２では、車速やアクセル開度等に基づき所定の変速マップを参照することにより、変速段の切換条件が成立したか否かが判定される。ステップＳ１２において、変速条件が成立したと判定されると、ステップＳ１３に進み、入力クラッチ７７が解放され、出力クラッチ７９がスリップ状態に制御される。続いて、ステップＳ１４では、エンジントルクを引き下げて切換機構５６の負荷を減少させた後に、アクチュエータ６０を作動させて変速段が第４速からニュートラル(中立状態)に切り換えられる。これにより、図１１(ａ)に示すように、フライホイール７８によって出力軸１５のトルク切れを防止しつつ、自動変速機１６がニュートラルに制御された状態となる。なお、図１１(ｂ)に矢印αで示すように、出力クラッチ７９をスリップ状態に制御することにより、フライホイール７８の運動エネルギー放出に伴ってフライホイール回転数Ｎｆｗは低下した状態となる。
【００３４】
このように、自動変速機１６がニュートラル状態に制御されると、続くステップＳ１５では、入力クラッチ７７がスリップ状態に制御される。これにより、図１２(ａ)に示すように、フライホイール７８には入力クラッチ７７を介してリングギヤ７４が接続される。すなわち、図１２(ｂ)に矢印αで示すように、低下するフライホイール回転数Ｎｆｗに追従するように、リングギヤ回転数Ｎｒが引き下げられる。なお、図１２(ｂ)に矢印βで示すように、出力クラッチ７９のスリップ状態が継続されることから、運動エネルギーの放出に伴ってフライホイール回転数Ｎｆｗは引き続き低下することになる。このように、入力クラッチ７７の締結によってリングギヤ回転数Ｎｒが低下することから、図１２(ｂ)に矢印γで示すように、動力分割機構７０を介してサンギヤ回転数Ｎｓおよびエンジン回転数Ｎｅを上昇させることが可能となる。すなわち、入力軸１３に連動するスプライン２３ａの回転速度を素早く引き上げることができるため、シンクロスリーブ５８とスプライン２３ａとの回転速度を素早く同期させることが可能となる。なお、図１２(ｂ)に示すように、キャリア回転数Ｎｃは車速に規制されてほぼ一定となることから、リングギヤ回転数Ｎｒを低下させてサンギヤ回転数Ｎｓを上昇させることが可能となる。
【００３５】
このように、シンクロスリーブ５８とスプライン２３ａとの回転同期が完了すると、ステップＳ１６に進み、アクチュエータ６０を作動させて変速段がニュートラルから第３速に切り換えられる。続くステップＳ１７では、入力クラッチ７７が締結され、出力クラッチ７９が解放され、エンジントルクが引き上げられる。これにより、図１３(ａ)に示すように、出力軸１５に対するフライホイール７８からのトルク伝達は遮断され、エンジントルクは第３速の変速歯車列４３から出力軸１５に伝達される。
【００３６】
これまで説明したように、ダウンシフト時つまりダウンシフトさせる際には、入力クラッチ７７と出力クラッチ７９とを締結したので、フライホイール回転数Ｎｆｗを低下させてエンジン回転数Ｎｅを上昇させることが可能となる(図１４の変速中(３)および図１２参照)。すなわち、入力軸１３の回転速度を素早く上昇させることができるため、ダウンシフト時の変速速度を高めることが可能となる。しかも、フライホイール７８に蓄えられた運動エネルギーを用いてエンジン回転数Ｎｅを上昇させることができるため、車両の燃費性能つまりエネルギー効率を向上させることが可能となる。すなわち、フライホイール７８の運動エネルギーを用いてエンジン回転数Ｎｅを上昇させるため、このブリッピング制御用に内燃機関であるエンジン１１に対して供給される燃料を削減若しくは無くすことが可能となる。
【００３７】
また、前述の説明では、ダウンシフト時に、入力クラッチ７７と出力クラッチ７９とをスリップ状態、つまり摩擦板間に回転速度差が生じている締結状態に制御しているが、これに限られることはない。例えば、入力クラッチ７７や出力クラッチ７９を、摩擦板間に回転速度差が生じていない締結状態に制御しても良い。なお、入力クラッチ７７や出力クラッチ７９の締結力は、切換機構５１，５６，６１を適切に同期させるべく、エンジン回転数Ｎｅ、フライホイール回転数Ｎｆｗおよび目標変速段等に応じて適宜調節される。さらに、ダウンシフト時に、入力クラッチ７７と出力クラッチ７９とを締結する際には、エンジン回転数Ｎｅを素早く上昇させるため、発進クラッチ１２を摩擦板間に回転速度差が生じていない締結状態に制御することが望ましい。しかしながら、ダウンシフト時の変速ショックを抑制する観点から、発進クラッチ１２をスリップ状態つまり摩擦板間に回転速度差が生じている締結状態に保持しつつ、入力クラッチ７７と出力クラッチ７９とを締結しても良い。
【００３８】
また、図９のフローチャートに従って実行されるダウンシフト制御は、変速速度を高めるためのダウンシフト制御である。このため、素早い変速が必要とされないダウンシフト時には、図４のフローチャートに従ってダウンシフト制御を実行しても良い。また、図９のフローチャートに従って実行されるダウンシフト制御は、変速中にフライホイール７８を用いて出力軸１５のトルク切れを防止するダウンシフト制御、つまりアクセルペダルが踏み込まれる加速時に実行されるダウンシフト制御である。したがって、変速中のトルク切れに伴う減速感が問題とならない減速時のダウンシフト制御においては、他の手順に沿ってフライホイール７８を用いることなくダウンシフト制御が実行される。
【００３９】
前述の説明では、動力分割機構７０のサンギヤ７１に入力軸１３を接続し、動力分割機構７０のリングギヤ７４にフライホイール７８を接続しているが、これに限られることはない。例えば、動力分割機構７０のサンギヤ７１にフライホイール７８を接続し、動力分割機構７０のリングギヤ７４に入力軸１３を接続しても良い。すなわち、サンギヤ７１を第３回転要素として機能させても良く、リングギヤ７４を第１回転要素として機能させても良い。また、図示する場合には、単純遊星歯車列によって動力分割機構７０を構成しているが、これに限られることはなく、複数の遊星歯車列を接続した複合遊星歯車列によって動力分割機構７０を構成しても良い。また、図示する場合には、１種類のピニオンギヤ７２を備えた遊星歯車列によって動力分割機構７０を構成しているが、これに限られることはなく、複数種類のピニオンギヤを備えた遊星歯車列によって動力分割機構７０を構成しても良い。
【００４０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前述の説明では、動力源として内燃機関であるエンジン１１を用いているが、これに限られることはなく、動力源として電動モータを用いるようにしても良い。また、動力源としてエンジン１１と電動モータとを組み合わせるようにしても良い。すなわち、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載されるパワーユニットに対し、本発明を適用することも可能である。
【００４１】
また、前述の説明では、変速機構として平行軸式の自動変速機１６を用いているが、これに限られることはない。例えば、変速機構として、手動変速機、無段変速機、遊星歯車式の自動変速機を用いた場合であっても、フライホイール７８を用いてエンジン回転数Ｎｅを上昇させることにより、ダウンシフト時の変速速度を高めることができるため、本発明を有効に適用することが可能となる。また、前述の説明では、エンジン１１と入力軸１３との間に発進クラッチ１２を設けているが、これに限られることはない。例えば、エンジン１１と入力軸１３との間に、発進クラッチ１２に代えてトルクコンバータを設けても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１０    パワーユニット(車両用駆動装置)
１１    エンジン(動力源，内燃機関)
１２    発進クラッチ(第３クラッチ)
１３    入力軸(入力経路)
１４    駆動輪
１５    出力軸(出力経路)
１６    自動変速機(変速機構)
７０    動力分割機構
７１    サンギヤ(第１回転要素)
７３    キャリア(第２回転要素)
７４    リングギヤ(第３回転要素)
７７    入力クラッチ(第２クラッチ)
７８    フライホイール
７９    出力クラッチ(第１クラッチ)
８０    制御ユニット(クラッチ制御部)
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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