(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンおよび電気モータの少なくとも一方を駆動輪に連結することにより、前記エンジンおよび前記電気モータの少なくとも一方の駆動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達機構であって、
前記エンジンに接続された入力軸および前記駆動輪に連結された出力軸を備え、前記入力軸上および前記出力軸上にそれぞれ設けられた複数の変速ギヤ間の選択的な噛み合いにより、前記エンジンの駆動力を前記駆動輪に伝達し、変速比を段階的に変更可能であるとともに、前記入力軸と前記出力軸との間を遮断可能であり、かつ前記入力軸上および前記出力軸上に入力軸ギヤおよび出力軸ギヤをそれぞれ有する有段の変速機と、
前記電気モータにより駆動される回転軸上にそれぞれ設けられた第１ギヤおよび第２ギヤと、
前記第１ギヤと前記出力軸ギヤとの噛み合いにより前記電気モータを前記出力軸に接続する出力軸接続モードと、前記第２ギヤと前記入力軸ギヤとの噛み合いにより前記電気モータを前記入力軸に接続する入力軸接続モードとに、前記電気モータの接続モードを選択的に切り換える切換機構と、
を備えることを特徴とする動力伝達機構。
【請求項２】
前記入力軸ギヤは、前記入力軸と一体の入力軸一体ギヤと、前記入力軸に対して回転自在の入力軸アイドルギヤと、で構成され、
前記出力軸ギヤは、前記出力軸と一体に構成され、
前記切換機構は、前記電気モータの前記接続モードを、前記第１ギヤを前記入力軸アイドルギヤを介して前記出力軸ギヤに噛み合わせることにより前記出力軸接続モードに切り換え、前記第２ギヤを前記入力軸一体ギヤに噛み合わせることにより前記入力軸接続モードに切り換えることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
【請求項３】
前記入力軸ギヤは、前記入力軸と一体に構成され、
前記出力軸ギヤは、前記出力軸と一体の出力軸一体ギヤと、前記出力軸に対して回転自在の出力軸アイドルギヤと、で構成され、
前記切換機構は、前記電気モータの前記接続モードを、前記第１ギヤを前記出力軸一体ギヤに噛み合わせることにより前記出力軸接続モードに切り換え、前記第２ギヤを前記出力軸アイドルギヤを介して前記入力軸ギヤに噛み合わせることにより前記入力軸接続モードに切り換えることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
【請求項４】
前記切換機構は、前記電気モータを前記出力軸および前記入力軸の双方に対して遮断する遮断モードにさらに切換可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
【請求項５】
前記電気モータは、回生動作可能に構成されており、
前記変速機は、前記入力軸の前記変速ギヤおよび前記出力軸の前記変速ギヤに同時に噛み合い可能な後進ギヤをさらに備え、
当該後進ギヤが前記入力軸の前記変速ギヤおよび前記出力軸の前記変速ギヤに同時に噛み合う際に、前記変速機と前記エンジンとの間を遮断するクラッチをさらに備え、
前記切換機構は、前記クラッチが前記変速機と前記エンジンとの間を遮断している状態で、前記入力軸接続モードに切り換えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の動力伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンおよび／または電気モータの駆動力を駆動輪に伝達する動力伝達機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の動力伝達機構として、例えば特開平１１−６９５０９号公報に記載されたものが知られている。この動力伝達機構は、エンジンをディファレンシャルギヤに連結する多段変速機と、この多段変速機とエンジンの間を接続・遮断するクラッチとを備えている。この多段変速機の出力軸には、車輪駆動用モータの回転軸が直結されている。この車輪駆動用モータは、エンジン駆動による走行中の変速時には、クラッチの遮断直後に多段変速機の出力軸を駆動することによって、走行中に駆動力を失った感覚（以下「空走感」という）が発生するのを回避するとともに、減速走行中には、回生動作を行う。また、エンジンのクランクシャフトには、電磁クラッチおよびベルト伝動機構を介して、補機駆動用モータが接続されている。この補機駆動用モータは、エンジン停止時にエアコン用コンプレッサなどの補機を駆動するためのものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の動力伝達機構を備えたハイブリッド車両では、少なくとも２つのモータすなわち車輪駆動用モータおよび補機駆動用モータが必要である。これに加えて、エンジンを始動するためのスタータモータを別個に構成すると、さらにもう１つの電気モータが必要であるので、その分、製造コストが増大するとともに、車両内に搭載スペースが確保しにくい。また、車輪駆動用モータは、その回転軸が変速機の出力軸に直結されているので、駆動輪を駆動する際に比較的大きなトルクが要求されるため、必然的に大型化してしまう。その結果、製造コストがさらに増大する。さらに、同じ理由により、車輪駆動用モータは、車輪駆動中または回生動作中以外のときにはエンジンに対する余分な回転抵抗になってしまい、その分、燃費が悪化する。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、１個の電気モータを、駆動輪駆動用の動力源およびエンジン始動用の動力源として兼用することができ、それにより製造コストを削減することができるとともに、エンジンによる車輪駆動時に電気モータが余分な回転抵抗となるのを防止できることにより、燃費を向上させることができる動力伝達機構を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、エンジン２および電気モータ３の少なくとも一方を選択的に駆動輪４に連結することにより、エンジン２および電気モータ３のの少なくとも一方の駆動力を駆動輪４に伝達する動力伝達機構１であって、エンジン２に接続された入力軸１１および駆動輪４に連結された出力軸１２を備え、入力軸１１上および出力軸１２上にそれぞれ設けられた複数の変速ギヤ（例えば実施形態における（以下、この項において同じ）入力軸前進１〜５速ギヤ１３ａ〜１７ａ、出力軸前進１〜５速ギヤ１３ｂ〜１７ｂ、第２〜第３後進ギヤ１９ｂ〜１９ｃ）間の選択的な噛み合いにより、エンジン２の駆動力を駆動輪４に伝達し、変速比を段階的に変更可能であるとともに、入力軸１１と出力軸１２との間を遮断可能であり、かつ入力軸１１上および出力軸１２上に入力軸ギヤ（始動用入力軸ギヤ９ｂ、入力軸前進２速ギヤ１４ａ、入力軸前進４速ギヤ１６ａ）および出力軸ギヤ（駆動用出力軸ギヤ８ｂ、出力軸前進２速ギヤ１４ｂ、出力軸前進４速ギヤ１６ｂ）をそれぞれ有する有段の変速機１０と、電気モータ３により駆動される回転軸３ａ上にそれぞれ設けられた第１ギヤ（駆動用回転軸ギヤ８ａ）および第２ギヤ（始動用回転軸ギヤ９ａ）と、第１ギヤと出力軸ギヤとの噛み合いにより電気モータ３を出力軸１２に接続する出力軸接続モードと、第２ギヤと入力軸ギヤとの噛み合いにより電気モータ３を入力軸１１に接続する入力軸接続モードとに、電気モータ３の接続モードを選択的に切り換える切換機構（モータ用シンクロクラッチ２３、切換用アクチュエータ３５）と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
この動力伝達機構によれば、変速機の複数の変速ギヤ間の選択的な噛み合いにより、エンジンの駆動力が噛み合う変速ギヤ間の変速比に応じて駆動輪に伝達され、それにより、ハイブリッド車両を走行させる。また、切換機構により電気モータの接続モードが出力軸接続モードに切り換えられると、第１ギヤと出力軸ギヤとの噛み合いにより電気モータが出力軸に接続され、それにより、駆動輪に接続される。その結果、電気モータを駆動輪の動力源として用いることが可能になり、例えば走行中の変速時に電気モータで駆動輪を駆動することにより、空走感の発生を回避することができる。さらに、切換機構により入力軸接続モードに切り換えられると、第２ギヤと入力軸ギヤとの噛み合いにより、電気モータが入力軸に接続され、それにより、エンジンに接続される。その結果、エンジン停止中、出力軸と入力軸が遮断されているときに、電気モータでエンジンを始動し、スタータモータとして用いることができる。以上のように、１個の電気モータを、駆動輪駆動用の動力源およびエンジン始動用の動力源として兼用することが可能になり、それにより、製造コストを削減することができるとともに、ハイブリッド車両内での搭載スペースの確保が容易になる。また、電気モータは、その第１ギヤまたは第２ギヤが変速機のギヤに噛み合っているので、これらの間のギヤ比により、変速機の出力軸に直結された従来の電気モータと比べて、より低トルクで駆動輪を駆動でき、それにより、電気モータの小型化を図ることができるとともに、その分、搭載スペースの確保が容易になる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の動力伝達機構１において、入力軸ギヤは、入力軸１１と一体の入力軸一体ギヤ（入力軸前進２速ギヤ１４ａ）と、入力軸１１に対して回転自在の入力軸アイドルギヤ（入力軸前進４速ギヤ１６ａ）と、で構成され、出力軸ギヤ（出力軸前進４速ギヤ１６ｂ）は、出力軸１２と一体に構成され、切換機構は、電気モータ３の接続モードを、第１ギヤ（駆動用回転軸ギヤ８ａ）を入力軸アイドルギヤ（入力軸前進４速ギヤ１６ａ）を介して出力軸ギヤ（出力軸前進４速ギヤ１６ｂ）に噛み合わせることにより出力軸接続モードに切り換え、第２ギヤ（始動用回転軸ギヤ９ａ）を入力軸一体ギヤ（入力軸前進２速ギヤ１４ａ）に噛み合わせることにより入力軸接続モードに切り換えることを特徴とする。
【０００８】
この動力伝達機構によれば、切換機構により出力軸接続モードに切り換えられると、第１ギヤが入力軸アイドルギヤを介して出力軸ギヤに噛み合うことにより、電気モータによって駆動輪が駆動される。また、入力軸接続モードでは、第２ギヤが入力軸一体ギヤに噛み合うことにより、電気モータによってエンジンが始動される。この場合、一般的に、変速機は、変速ギヤとして、入力軸および出力軸に対して回転自在のアイドルギヤや一体のギヤを備えているので、そのような既存の変速ギヤを、入力軸アイドルギヤ、入力軸一体ギヤおよび出力軸ギヤとして利用することにより、変速ギヤ以外の余分なギヤを付加することなく、上記の作用を得ることができる。また、電気モータおよびその回転軸を変速機の各ギヤ軸に対して並列に配置できるので、入力軸などの軸線方向の長さを全体として抑制することができ、ハイブリッド車両における良好な搭載性を確保できる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の動力伝達機構１において、入力軸ギヤ（入力軸前進２速ギヤ１４ａ）は、入力軸１１と一体に構成され、出力軸ギヤは、出力軸１２と一体の出力軸一体ギヤ（出力軸前進４速ギヤ１６ｂ）と、出力軸１２に対して回転自在の出力軸アイドルギヤ（出力軸前進２速ギヤ１４ｂ）と、で構成され、切換機構は、電気モータ３の接続モードを、第１ギヤ（駆動用回転軸ギヤ８ａ）を出力軸一体ギヤ（出力軸前進４速ギヤ１６ｂ）に噛み合わせることにより出力軸接続モードに切り換え、第２ギヤ（始動用回転軸ギヤ９ａ）を出力軸アイドルギヤ（出力軸前進２速ギヤ１４ｂ）を介して入力軸ギヤ（入力軸前進２速ギヤ１４ａ）に噛み合わせることにより入力軸接続モードに切り換えることを特徴とする。
【００１０】
この動力伝達機構によれば、出力軸接続モードでは、第１ギヤが出力軸一体ギヤに噛み合うことにより、電気モータによって駆動輪が駆動される。また、入力軸接続モードでは、第２ギヤが出力軸アイドルギヤを介して入力軸ギヤに噛み合うことにより、電気モータによってエンジンが始動される。さらに、上記請求項２の発明の場合と同様の理由により、余分なギヤを付加することなく、上記の作用を得ることができるとともに、入力軸などの軸線方向の長さを全体として抑制することができ、ハイブリッド車両における良好な搭載性を確保できる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の動力伝達機構１において、切換機構は、電気モータ３を出力軸１２および入力軸１１の双方に対して遮断する遮断モードにさらに切換可能に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この動力伝達機構によれば、切換機構により遮断モードに切り換えられると、電気モータが出力軸および入力軸の双方に対して遮断されるので、エンジンによる駆動輪の駆動中に、電気モータが余分な回転抵抗となることがない。これにより、燃費を向上させることができる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の動力伝達機構１において、電気モータ３は、回生動作可能に構成されており、変速機１０は、入力軸１１の変速ギヤ（第２後進ギヤ１９ｂ）および出力軸１２の変速ギヤ（第３後進ギヤ１９ｃ）に同時に噛み合い可能な後進ギヤ（第１後進ギヤ１９ａ）をさらに備え、後進ギヤ（第１後進ギヤ１９ａ）が入力軸１１の変速ギヤ（第２後進ギヤ１９ｂ）および出力軸１２の変速ギヤ（第３後進ギヤ１９ｃ）に同時に噛み合う際に、変速機１０とエンジン２との間を遮断するクラッチ５をさらに備え、切換機構は、クラッチ５が変速機１０とエンジン２との間を遮断している状態で、入力軸接続モードに切り換えることを特徴とする。
【００１４】
この動力伝達機構によれば、後進ギヤが入力軸の変速ギヤおよび出力軸の変速ギヤに同時に噛み合う際に、クラッチが変速機とエンジンとの間を遮断している状態で、切換機構が入力軸接続モードに切り換えることにより、電気モータと入力軸との間が接続される。これにより、電気モータが入力軸の回転抵抗となることによって、入力軸の回転が抑制されるので、前進走行から後進走行に切り換えるために、後進ギヤを入力軸の変速ギヤおよび出力軸の変速ギヤに同時に噛み合わせる際、慣性エネルギによる入力軸の回転が抑制されるとともに、その回転が抑制された入力軸の変速ギヤに停止状態の後進ギヤが噛み合うことによって、ギヤ鳴きの発生を抑制できる。その際に、電気モータによる回生動作を併せて実行することにより、エンジンの回転をより短時間で低下させることができ、ギヤ鳴きの発生を防止できると同時に、回生電力を回収できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る動力伝達機構について説明する。図１は、本実施形態の動力伝達機構を適用したハイブリッド車両の概略構成を示し、図２は、動力伝達機構を制御する制御装置の概略構成をさらに加えて示している。この動力伝達機構１は、図示しないハイブリッド車両に搭載したエンジン２および電気モータ（以下「モータ」という）３を選択的に駆動輪４，４に連結するものであり、クラッチ５、変速機１０、ディファレンシャル６および駆動軸７，７などを備えている。エンジン２は、クラッチ５、変速機１０、ディファレンシャル６および駆動軸７，７を介して駆動輪４，４に機械的に接続され、モータ３は、変速機１０、ディファレンシャル６および駆動軸７，７を介して駆動輪４，４に機械的に接続される。
【００１６】
クラッチ５は、エンジン２のクランクシャフト２ａに連結されたクラッチ板５ａと、このクラッチ板５ａと対をなす、変速機１０の入力軸１１に連結されたクラッチ板５ｂとを備えている。このクラッチ５には、クラッチ用アクチュエータ３０が連結されている。このクラッチ用アクチュエータ３０は、後述する制御装置４０のＥＣＵ４１に電気的に接続されており、ＥＣＵ４１の制御により、クラッチ５を介してエンジン２と変速機１０の間を接続・遮断する。
【００１７】
変速機１０は、ＥＣＵ４１により各種のアクチュエータ３１〜３４が後述するように駆動されることによって、変速動作が制御される自動変速機タイプのものである。変速機１０は、メインシャフトである入力軸１１、カウンタシャフトである出力軸１２、前進１〜５速ギヤ対１３〜１７、後進ギヤ軸１８（図５参照）および後進ギヤ列１９（図５参照）などを備えている。これらの入力軸１１、出力軸１２および後進ギヤ軸１８は、互いに平行に配置されている。
【００１８】
前進１〜５速ギヤ対１３〜１７は、互いに異なるギヤ比に設定されている。また、前進１〜５速ギヤ対１３〜１７は、入力軸１１にそれぞれ取り付けられた入力側前進１〜５速ギヤ１３ａ〜１７ａ（変速ギヤ）と、出力軸１２にそれぞれ取り付けられた出力側前進１〜５速ギヤ１３ｂ〜１７ｂ（変速ギヤ）とで構成されており、対をなすギヤ同士は常に噛み合っている。
【００１９】
これらのうちの入力軸前進１〜２速ギヤ１３ａ〜１４ａはそれぞれ、入力軸１１と一体に設けられている。これに対して、出力軸前進１〜２速ギヤ１３ｂ〜１４ｂは、出力軸１２に対して回転自在のアイドルギヤで構成され、１・２速用シンクロクラッチ２０により出力軸１２に対してそれぞれ接続・遮断される。この１・２速用シンクロクラッチ２０には、１・２速用アクチュエータ３１が連結されている。この１・２速用アクチュエータ３１は、ＥＣＵ４１に電気的に接続されており、ＥＣＵ４１の制御により、１・２速用シンクロクラッチ２０を介して、出力軸前進１速ギヤ１３ｂおよび出力軸前進２速ギヤ１４ｂを選択的に出力軸１２に接続するか、または双方のギヤ１３ｂ，１４ｂを同時に遮断する。これにより、入力軸１１と出力軸１２の間が、前進１速ギヤ対１３または前進２速ギヤ対１４を介して接続・遮断される。
【００２０】
これらと同様に、入力軸前進３〜４速ギヤ１５ａ〜１６ａも、入力軸１１に対して回転自在のアイドルギヤで構成される一方、出力軸前進３〜４速ギヤ１５ｂ〜１６ｂは、出力軸１２と一体に設けられている。また、３・４速用アクチュエータ３２は、ＥＣＵ４１の制御により、３・４速用シンクロクラッチ２１を介して、入力軸前進３速ギヤ１５ａおよび入力軸前進４速ギヤ１６ａを選択的に入力軸１１に接続するか、または双方のギヤ１５ａ，１６ａを同時に遮断する。これにより、入力軸１１および出力軸１２が、前進３速ギヤ対１５または前進４速ギヤ対１６を介して接続・遮断される。
【００２１】
上記と同様に、入力軸前進５速ギヤ１７ａも、入力軸１１に対して回転自在のアイドルギヤで構成されている。また、５速用アクチュエータ３３は、ＥＣＵ４１の制御により、５速用シンクロクラッチ２２を介して入力軸前進５速ギヤ１７ａを入力軸１１に接続するか、または遮断する。これにより、入力軸１１および出力軸１２が、前進５速ギヤ対１７を介して接続・遮断される。
【００２２】
また、モータ３により駆動される回転軸３ａには、駆動用回転軸ギヤ８ａ（第１ギヤ）および始動用回転軸ギヤ９ａ（第２ギヤ）が取り付けられている。これらの駆動用回転軸ギヤ８ａおよび始動用回転軸ギヤ９ａは、上記ギヤ１５ａ〜１６ａなどと同様に、回転軸３ａに対して回転自在のアイドルギヤで構成され、モータ用シンクロクラッチ２３により回転軸３ａに対して接続・遮断される。
【００２３】
一方、入力軸１１には、上記始動用回転軸ギヤ９ａとともに始動用ギヤ対９を構成する始動用入力軸ギヤ９ｂ（入力軸ギヤ）が取り付けられている。この始動用入力軸ギヤ９ｂは、入力軸１１と一体に設けられ、始動用回転軸ギヤ９ａと常に噛み合っている。また、出力軸１２には、上記駆動用回転軸ギヤ８ａとともに駆動用ギヤ対８を構成する駆動用出力軸ギヤ８ｂ（出力軸ギヤ）が取り付けられている。この駆動用出力軸ギヤ８ｂも、出力軸１２と一体に設けられ、駆動用回転軸ギヤ８ａと常に噛み合っている。
【００２４】
また、上記モータ用シンクロクラッチ２３には、切換用アクチュエータ３５が連結されている。この切換用アクチュエータ３５も、ＥＣＵ４１の制御により、モータ用シンクロクラッチ２３を介して、駆動用回転軸ギヤ８ａおよび始動用回転軸ギヤ９ａを選択的に回転軸３ａに接続するか、または双方のギヤ８ａ，９ａを同時に遮断する。これにより、回転軸３ａと、出力軸１２または入力軸１１との間が接続・遮断される。
【００２５】
さらに、入力軸１１には、入力軸回転数センサ３６が設けられており、この入力軸回転数センサ３６は、入力軸１１の回転に応じたパルス信号である検出信号をＥＣＵ４１に出力する。ＥＣＵ４１は、この検出信号に基づいて入力軸回転数Ｎｍを算出する。
【００２６】
一方、出力軸１２には、これと一体に連結ギヤ２４が設けられており、この連結ギヤ２４は、前記ディファレンシャル６のギヤ６ａと常に噛み合っている。これにより、出力軸１２の回転に伴って、ディファレンシャル６を介して駆動輪４が回転駆動される。
【００２７】
さらに、前記後進ギヤ列１９は、前記後進ギヤ軸１８に取り付けられた第１後進ギヤ１９ａと、入力軸１１と一体の第２後進ギヤ１９ｂと、出力軸１２の１・２速用シンクロクラッチ２０と一体の第３後進ギヤ１９ｃとで構成されている。第１後進ギヤ１９ａは、スプライン嵌め合いにより後進ギヤ軸１８に取り付けられている。これにより、第１後進ギヤ１９ａは、後進ギヤ軸１８と一体に回転するとともに、第２および第３後進ギヤ１９ｂ，１９ｃに同時に噛み合う噛み合い位置（図５に２点鎖線で示す位置）と、これらとの噛み合いが解除される解除位置（図５に実線で示す位置）との間で、軸線方向に摺動自在である。
【００２８】
また、第１後進ギヤ１９ａには、後進ギヤ用アクチュエータ３４が連結されている。この後進ギヤ用アクチュエータ３４は、ＥＣＵ４１の制御により、第１後進ギヤ１９ａを上記噛み合い位置と解除位置の間で摺動させる。この場合、第１後進ギヤ１９ａが上記噛み合い位置に位置するときには、第１後進ギヤ１９ａが第２および第３後進ギヤ１９ｂ，１９ｃに同時に噛み合うことにより、入力軸１１および出力軸１２は互いに逆回転する。
【００２９】
次に、以上の動力伝達機構１の動作を制御する制御装置４０について説明する。この制御装置４０は、ＥＣＵ４１と、このＥＣＵ４１により駆動される前記各種のアクチュエータ３０〜３５と、前記入力軸回転数センサ３６と、シフト位置センサ３７などで構成されている。このシフト位置センサ３７は、シフトレバー３８のシフト位置を検出して、それを表すシフト位置信号をＥＣＵ４１に出力する。
【００３０】
また、ＥＣＵ４１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵおよびＩ／Ｏインターフェースなどからなるマイクロコンピュータ（いずれも図示せず）で構成されている。ＥＣＵ４１は、シフト位置センサ３７により検出されたシフト位置に応じて、前記各種のアクチュエータ３０〜３５を駆動することにより、変速機１０の変速動作を制御する。また、以下に述べるように、動力伝達機構１の動作を制御することにより、モータ３の接続モードを、モータ３を出力軸１２に接続する出力軸接続モードと、モータ３を入力軸１１に接続する入力軸接続モードと、モータ３を入力軸１１および出力軸１２の双方に対して遮断する遮断モードとに選択的に切り換える。
【００３１】
以下、制御装置４０による制御処理の内容を具体的に説明する。まず、空走感回避処理を、例えば１速で走行中に２速に変速する場合について説明する。この制御装置４０では、シフトレバー３８で前進１〜５速のいずれかのシフト位置が選択されたときには、モータ３の接続モードが出力軸接続モードに切り換えられ、切換用アクチュエータ３５が作動することにより、モータ用シンクロクラッチ２３を介して、駆動用回転軸ギヤ８ａと回転軸３ａの間が接続される。それにより、駆動用ギヤ対８を介して、回転軸３ａすなわちモータ３と出力軸１２の間が接続される。これと同時に、モータ３は、回転抵抗にならないような回転数で運転される。
【００３２】
そして、１速で走行中、シフトレバー３８が１速位置から２速位置に変速操作されると、クラッチ用アクチュエータ３０が作動することにより、クラッチ５を介してエンジン２と入力軸１１の間が遮断されるとともに、アクチュエータ３１が作動することにより、前進１速ギヤ対１３の噛み合いが外れてニュートラル状態となり、入力軸１１と出力軸１２の間が遮断される。以上により、変速中、図３に太線の矢印で示すように、モータ３の駆動力が、出力軸１２、ディファレンシャル６および駆動軸７，７を介して駆動輪４，４に伝達される。これにより、クラッチ５の遮断によって一時的に喪失されたエンジン２の駆動力を補うように、それに代えてモータ３の駆動力が駆動輪４，４に伝達されるので、変速に伴う空走感の発生を回避することができる。その後、アクチュエータ３１が作動することにより、ニュートラル状態から前進２速ギヤ対１４が噛み合った状態になり、入力軸１１と出力軸１２の間が接続されるとともに、クラッチ用アクチュエータ３０が作動することにより、クラッチ５を介してエンジン２と入力軸１１の間が接続される。
【００３３】
次に、エンジンの始動処理について説明する。まず、エンジン３を停止する際には、クラッチ用アクチュエータ３０が作動し、クラッチ５を介して、エンジン２と入力軸１１の間が遮断されるとと同時に、モータ３の接続モードが入力軸接続モードに切り換えられ、切換用アクチュエータ３５が作動し、モータ用シンクロクラッチ２３を介して、始動用回転軸ギヤ９ａと回転軸３ａの間が接続される。これにより、エンジン停止中は、エンジン２と入力軸１１の間が遮断状態に、かつモータ３と入力軸１１の間が接続状態に保持される。そして、エンジン停止中に、エンジン始動信号が入力されると、クラッチ用アクチュエータ３０が作動し、クラッチ５を介して、エンジン２と入力軸１１の間が接続され、その後、モータ３が運転される。以上により、図４に太線の矢印で示すように、モータ３の駆動力が、入力軸１１、クラッチ５およびクランクシャフト２ａを介してエンジン２に伝達され、それにより、エンジン２を始動することができる。
【００３４】
次いで、図５および図６を参照しながら、前進走行から後進走行に切り換える際に実行するギヤ鳴き防止処理について説明する。図６のフローチャートは、このギヤ鳴き防止処理の内容を示しており、本処理は、シフト位置センサ３７のシフト位置信号により、シフトレバー３８のシフト位置が前進位置から後進位置に切り換えられたことが検出されたときに実行されるものである。まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）において、アクチュエータ３１〜３３のうちの噛み合っている前進ギヤ対に対応するものを作動させることにより、入力軸１１と出力軸１２の間を遮断し、変速機１０をニュートラル状態に切り換えるとともに、切換用アクチュエータ３５を作動させることにより、モータ３の接続モードを出力軸接続モードから入力軸接続モードに切り換え、始動用回転軸ギヤ９ａを回転軸３ａに接続する。すなわち、モータ３を入力軸１１に接続する。
【００３５】
次に、ステップ２に進み、クラッチ５を遮断する。次いで、ステップ３に進み、変速機１０がニュートラル状態にあるか否か、すなわち前進１〜５速ギヤ対１３〜１７のいずれか１つを介して入力軸１１と出力軸１２の間が接続されているか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち入力軸１１と出力軸１２の間が遮断されているときには、後述するステップ５に進む一方、この判別結果がＮＯのとき、すなわち変速機１０がニュートラル状態でないときには、ステップ４に進み、上記ステップ１と同様に、変速機１０をニュートラル状態に切り換える。なお、上記ステップ１において、変速機１０をニュートラル状態に切り換える動作が実行されるので、このステップ３の判別結果は、通常ＹＥＳとなる。
【００３６】
次いで、ステップ５に進み、入力軸回転数センサ３６の検出信号により入力軸回転数Ｎｍを算出する。次に、ステップ６に進み、この算出した入力軸回転数Ｎｍに基づいて、入力軸１１およびギヤ１３ａ〜１７ａなどを含む入力軸系の慣性エネルギを算出し、さらに、この算出した慣性エネルギに基づいて、モータ３の負荷を算出する。
【００３７】
次に、ステップ７に進み、ステップ６で算出した負荷に応じて、モータ３を回生運転する。これにより、図２または図５に太線の矢印で示すように、入力軸１１の回転トルクがモータ３に伝達されることよって、電力回生が実行されるとともに、この電力回生ブレーキにより入力軸１１が減速される。これにより、回生電力が回収される。
【００３８】
次いで、ステップ８に進み、入力軸回転数Ｎｍが所定値Ｎｚｅｒｏ（例えば５００ｒｐｍ）以下であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、入力軸１１の減速が不十分であるとして、ステップ７に戻る。一方、判別結果がＹＥＳのときには、入力軸１１が十分に減速されたとして、ステップ９に進み、後進ギヤ用アクチュエータ３４を駆動することにより、第１後進ギヤ１９ａを解除位置から噛み合い位置に摺動させ、第２および第３後進ギヤ１９ｂ，１９ｃに同時に噛み合わせる。これにより、後進ギヤ列１９を介して、入力軸１１と出力軸１２が互いに逆回転する状態に連結される。この場合、入力軸１１が十分に減速された後に、入力軸１１と出力軸１２が連結されるので、その際に、ギヤ鳴きを生じることがない。なお、以上のステップ５〜７の処理に代えて、モータ３をその最大回生量で運転するようにしてもよい。このように制御すれば、入力軸１１の減速時間をさらに短縮することができる。
【００３９】
次いで、ステップ１０に進み、クラッチ５を接続して、本処理を終了する。以上により、エンジン２が、入力軸１１、後進ギヤ列１９、出力軸１２およびディファレンシャル６などを介して駆動輪４，４に連結される。それにより、図示しないアクセルペダル操作によるエンジン２の駆動力によって車両が後進する。
【００４０】
一方、前進５速ギヤで走行中、クルーズ運転状態（エンジン回転数や出力が所定範囲内のほぼ一定な値を示す状態が所定時間、連続する状態）になったときには、モータ３の接続モードが遮断モードに切り換えられ、切換用アクチュエータ３５が作動することにより、駆動用回転軸ギヤ８ａおよび始動用回転軸ギヤ９ａが双方とも回転軸３ａに対して遮断され、その軸線回りに自由回転する。すなわち、モータ３が入力軸１１および出力軸１２に対して遮断される。これにより、クルーズ運転状態での走行中に、モータ３が余分な回転抵抗になるのを回避できる。なお、このモータ３の接続モードの遮断モードへの切換は、前進５速ギヤで走行中にクルーズ運転状態になったときに限らず、他の切換条件が成立したとき（例えば前進１〜４速ギヤのいずれかで走行中に所定の運転状態が成立したとき）に実行してもよい。
【００４１】
また、モータ３による電力回生は、前述したギヤ鳴き防止処理のときに限らず、電力回生実行条件が成立したときに実行される。例えばバッテリの充電残量が少ない状態でかつ前進減速走行中のときに、前述したギヤ鳴き防止処理と同様のモータ３の回生運転を行うことにより、電力回生が実行される。
【００４２】
以上のような本実施形態の動力伝達機構１によれば、エンジン２またはモータ３を動力源として、駆動輪４，４を駆動することができる。また、空走感回避処理のときには、モータ３の接続モードが出力軸接続モードに切り換えられ、クラッチ５によりエンジン２と入力軸１１の間が遮断されている状態で、切換用アクチュエータ３５により、モータ用シンクロクラッチ２３を介してモータ３と駆動輪４，４が連結される。それにより、走行中の変速時に、エンジン２が駆動輪４，４に対して一時的に遮断されることによる空走感の発生を回避できる。また、エンジンの始動処理のときには、モータ３の接続モードが入力軸接続モードに切り換えられ、切換用アクチュエータ３５により、モータ用シンクロクラッチ２３を介して回転軸３ａが入力軸１１に連結されるとともに、クラッチ用アクチュエータ３０により、クラッチ５を介してエンジン２と入力軸１１が連結されることにより、モータ３がエンジン２に連結される。それにより、モータ３によってエンジン２を始動することができる。以上のように、１個のモータ３を、駆動輪駆動用の動力源およびエンジン始動用の動力源として兼用することができ、それにより、製造コストを削減することができるとともに、ハイブリッド車両内での搭載スペースの確保が容易になる。
【００４３】
また、モータ３は、その駆動用回転軸ギヤ８ａまたは始動用回転軸ギヤ９ａが変速機１０の駆動用出力軸ギヤ８ｂまたは始動用入力軸ギヤ９ｂに噛み合うので、これらの間のギヤ比により、変速機の出力軸に直結された従来の電気モータと比べて、より低トルクで駆動輪４，４を駆動でき、それにより、モータ３の小型化を図ることができるとともに、その分、車両内での搭載スペースの確保が容易になる。なお、図９に示すように、モータ３と回転軸３ａをプラネタリギヤ２５を介して連結するように構成してもよい。この例では、モータ３がプラネタリギヤ２５のサンギヤ２５ａに、回転軸３ａがプラネタリギヤ２５のリングギヤ２５ｂにそれぞれ連結されているとともに、サンギヤ２５ａ、プラネタリピニオンギヤ２５ｃおよびリングギヤ２５ｂ間のギヤ比により、モータ３の回転がプラネタリギヤ２５で減速されて回転軸３ａに伝達される。このようにすれば、より一層低トルクで駆動輪４，４を駆動でき、それにより、モータ３をさらに小型化することができる。
【００４４】
さらに、ギヤ鳴き防止処理のときには、モータ３の接続モードが入力軸接続モードに切り換えられ、クラッチ５によりエンジン２と入力軸１１の間が遮断されている状態で、モータ３が入力軸１１に連結される。これにより、モータ３による回生動作によって、入力軸１１の回転を比較的短時間で低下させることができ、第１後進ギヤ１９ａを第２および第３後進ギヤ１９ｂ，１９ｃに同時に噛み合わせる際、停止状態の第１後進ギヤ１９ａを回転が十分に低下した入力軸１１の第２後進ギヤ１９ｂに噛み合わせることができることにより、ギヤ鳴きの発生を防止できると同時に、回生電力を回収できる。また、クルーズ運転状態での走行中、モータ３の接続モードが遮断モードに切り換えられ、モータ３が入力軸１１および出力軸１２に対して遮断されることにより、モータ３が余分な回転抵抗になるのを回避でき、燃費を向上させることができる。
【００４５】
次に、図７を参照しながら、動力伝達機構１の変形例について説明する。同図に示すように、この動力伝達機構１は、前述した実施形態の動力伝達機構１と比較し、駆動用回転軸ギヤ８ａおよび始動用回転軸ギヤ９ａがそれぞれ、前記駆動用出力軸ギヤ８ｂおよび前記始動用入力軸ギヤ９ｂではなく、入力軸１１の入力軸前進４速ギヤ１６ａ（入力軸アイドルギヤ）および入力軸前進２速ギヤ１４ａ（入力軸一体ギヤ）に常に噛み合っているとともに、これらの駆動用出力軸ギヤ８ｂおよび始動用入力軸ギヤ９ｂが省略されている点のみが異なっている。
【００４６】
このような構成の動力伝達機構１によれば、モータ３の接続モードが出力軸接続モードに切り換えられたときには、切換用アクチュエータ３５によりモータ用シンクロクラッチ２３を介して、駆動用回転軸ギヤ８ａと回転軸３ａの間が接続されることにより、駆動用回転軸ギヤ８ａ、入力軸前進４速ギヤ１６ａおよび出力軸前進４速ギヤ１６ｂ（出力軸ギヤ）を介して、モータ３が出力軸１２に接続される。それにより、モータ３によって駆動輪４，４を駆動できる。また、入力軸接続モードに切り換えられたときには、始動用回転軸ギヤ９ａと回転軸３ａの間が接続されることにより、始動用回転軸ギヤ９ａおよび入力軸前進２速ギヤ１４ａを介して、モータ３が入力軸１１に接続される。それにより、モータ３によってエンジン２を始動できる。
【００４７】
さらに、前記実施形態の動力伝達機構１の駆動用出力軸ギヤ８ｂおよび始動用入力軸ギヤ９ｂを省略し、変速機１０が元来備えている入力軸前進４速ギヤ１６ａおよび入力軸前進２速ギヤ１４ａを利用しながら、モータ３および回転軸３ａを、入力軸１１と出力軸１２に対して並列に配置できるので、変速機１０の入力軸１１などの軸線方向の長さを全体として抑制することができ、ハイブリッド車両における良好な搭載性を確保できる。なお、駆動用回転軸ギヤ８ａおよび始動用回転軸ギヤ９ａがそれぞれ噛み合うギヤは、この変形例のものに限らず、同様の効果を得られるギヤであればよい。例えば、駆動用回転軸ギヤ８ａを入力軸前進３速ギヤ１５ａに、始動用回転軸ギヤ９ａを入力軸前進１速ギヤ１３ａにそれぞれ噛み合わせてもよい。
【００４８】
次に、図８を参照しながら、動力伝達機構１の他の変形例について説明する。同図に示すように、この動力伝達機構１は、上記変形例の動力伝達機構１と比べると、駆動用回転軸ギヤ８ａおよび始動用回転軸ギヤ９ａがそれぞれ、入力軸前進４速ギヤ１６ａおよび入力軸前進２速ギヤ１４ａに代えて、出力軸１２の出力軸前進４速ギヤ１６ｂ（出力軸一体ギヤ）および出力軸前進２速ギヤ１４ｂ（出力軸アイドルギヤ）に常に噛み合っている点のみが異なっている。この動力伝達機構１によれば、上記変形例のものと同様の効果を得ることができる。
【００４９】
なお、入力軸１１または出力軸１２とモータ３との間を接続・遮断するための構成は、入力軸１１または出力軸１２の変速ギヤと常に噛み合うアイドルギヤである駆動用回転軸ギヤ８ａおよび始動用回転軸ギヤ９ａと、回転軸３ａとの間をシンクロクラッチ２３により接続・遮断する実施形態の例に限らず、ギヤ９ａ，９ｂ間またはギヤ８ａ，８ｂ間の噛み合いを解除することにより遮断し、かつこれらを再度噛み合わせることにより接続するものでもよい。この場合には、例えば駆動用回転軸ギヤ８ａおよび始動用回転軸ギヤ９ａを、第１後進ギヤ１９ａと同様に回転軸３ａの軸線方向に摺動するギヤとし、当該摺動により駆動用出力軸ギヤ８ｂまたは始動用入力軸ギヤ９ｂと噛み合いかつ噛み合いが解除される構成とすればよい。また、本発明の動力伝達機構１は、実施形態のような３つの変速ギヤ軸１１，１２，１８を有するハイブリッド車両に限らず、４つ以上の変速ギヤ軸を有するハイブリッド車両にも適用可能である。さらに、モータ３を、駆動輪駆動用およびエンジン始動用の動力源として兼用する実施形態の例に限らず、これに加えて、エアコン用コンプレッサ駆動用の補機用モータとして兼用するように構成してもよい。また、回転軸３ａは、モータ３と同軸に配置されているもの限らず、モータ３により駆動されるように構成されていればよい。例えば、回転軸３ａとモータ３が、互いに異なる軸線上に位置しかつギヤを介して接続されているものでもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の動力伝達機構によれば、１個の電気モータを、駆動輪駆動用の動力源およびエンジン始動用の動力源として兼用することができ、それにより製造コストを削減することができるとともに、エンジンによる車輪駆動時に電気モータが余分な回転抵抗となるのを防止できることにより、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る動力伝達機構を適用したハイブリッド車両の概略構成を示す説明図である。
【図２】動力伝達機構の制御装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】空走感回避処理中に電気モータの接続モードが出力軸接続モードに切り換えられたときの動力伝達経路を示す図である。
【図４】エンジンの始動処理中に電気モータの接続モードが入力軸接続モードに切り換えられたときの動力伝達経路を示す図である。
【図５】ギヤ鳴き防止処理中に電気モータの接続モードが入力軸接続モードに切り換えられたときの動力伝達経路を示す図である。
【図６】ギヤ鳴き防止処理を示すフローチャートである。
【図７】動力伝達機構の変形例の概略構成を示す図である。
【図８】動力伝達機構の他の変形例の概略構成を示す図である。
【図９】動力伝達機構の電気モータと回転軸をプラネタリギヤを介して接続した例を示す図である。
【符号の説明】
１    動力伝達機構
２    エンジン
３    電気モータ
３ａ  回転軸
４    駆動輪
５    クラッチ
８ａ  駆動用回転軸ギヤ（第１ギヤ）
８ｂ  駆動用出力軸ギヤ（出力軸ギヤ）
９ａ  始動用回転軸ギヤ（第２ギヤ）
９ｂ  始動用入力軸ギヤ（入力軸ギヤ）
１０    変速機
１１    入力軸
１２    出力軸
１３ａ  入力軸前進１速ギヤ（変速ギヤ）
１４ａ  入力軸前進２速ギヤ（変速ギヤ、入力軸ギヤ、入力軸一体ギヤ）
１５ａ  入力軸前進３速ギヤ（変速ギヤ）
１６ａ  入力軸前進４速ギヤ（変速ギヤ、入力軸ギヤ、入力軸アイドルギヤ）
１７ａ  入力軸前進５速ギヤ（変速ギヤ）
１３ｂ  出力軸前進１速ギヤ（変速ギヤ）
１４ｂ  出力軸前進２速ギヤ（変速ギヤ、出力軸ギヤ、出力軸アイドルギヤ）
１５ｂ  出力軸前進３速ギヤ（変速ギヤ）
１６ｂ  出力軸前進４速ギヤ（変速ギヤ、出力軸ギヤ、出力軸一体ギヤ）
１７ｂ  出力軸前進５速ギヤ（変速ギヤ）
１９ａ  第１後進ギヤ（後進ギヤ）
１９ｂ  第２後進ギヤ（変速ギヤ）
１９ｃ  第３後進ギヤ（変速ギヤ）
２３    モータ用シンクロクラッチ（切換機構）
３５    切換用アクチュエータ（切換機構）
【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】
0003556893.tif 000009
【図９】
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