(57)【要約】【課題】変速動作の実行時にトルク遷移過程を経ることなく変速を行い、変速に要する時間を短縮する。【解決手段】モータジェネレータＭＧから変速機構（遊星歯車機構）ＳＧＭのリングギアＳＲＧ及びキャリアＳＣへ伝達されるトルクによりリングギアＳＲＧまたはキャリアＳＣの回転を停止させ、さらに停止させた回転要素の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１（またはＬＣＫ２）により拘束することで変速比を選択する。変速動作を実行する場合は、回転を停止させて拘束する変速機構ＳＧＭの回転要素をリングギアＳＲＧ及びキャリアＳＣ間で変更することで、エンジンＥＮＧと出力用ギアＯＵＴとの間における動力伝達を維持しながら変速比を変更することができる。【選択図】図１
2006183792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側回転要素に入力された第１原動機からの動力を複数の変速用回転要素の回転状態に応じた変速比で変速して出力側回転要素から出力し、且つ２自由度の回転自由度を有する変速機構と、
第２原動機からの動力を複数の変速用回転要素の少なくとも１つに伝達させることが可能な動力伝達機構と、
各変速用回転要素の回転を拘束するための回転拘束機構と、
複数の変速用回転要素の回転状態を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
第２原動機からの動力により複数の変速用回転要素のいずれか１つの回転を停止させるとともに該停止させた変速用回転要素の回転を前記回転拘束機構により拘束することで、変速比を選択し、
且つ回転を停止させて拘束する変速用回転要素を変更することで、変速比を変更することを特徴とする変速システム。
【請求項２】
請求項１に記載の変速システムであって、
前記動力伝達機構は、
第２原動機からの動力を２つの分割用回転要素に分割して出力する動力分割機構と、
２つの分割用回転要素と複数の変速用回転要素との結合状態を切り替える動力断続機構と、
を含むことを特徴とする変速システム。
【請求項３】
請求項２に記載の変速システムであって、
前記制御装置は、回転している変速用回転要素の１つと一方の分割用回転要素、及び回転が拘束された変速用回転要素と他方の分割用回転要素が前記動力断続機構によりそれぞれ結合された状態から、
前記回転拘束機構による変速用回転要素の回転の拘束を解除する拘束解除動作と、
前記動力断続機構により一方の分割用回転要素に結合された変速用回転要素の回転を停止させるように第２原動機を駆動制御する回転停止動作と、
前記回転停止動作で回転が停止した変速用回転要素の回転を前記回転拘束機構により拘束する回転拘束動作と、
を実行することで、変速比を変更することを特徴とする変速システム。
【請求項４】
請求項３に記載の変速システムであって、
前記制御装置は、前記回転停止動作の実行時に、前記動力断続機構により一方の分割用回転要素に結合された変速用回転要素の回転を停止させるように第１原動機及び第２原動機を駆動制御することを特徴とする変速システム。
【請求項５】
請求項３または４に記載の変速システムであって、
前記制御装置は、前記拘束解除動作の実行前に、次に回転を停止させて拘束する変速用回転要素と一方の分割用回転要素とを前記動力断続機構により結合する結合動作を実行することを特徴とする変速システム。
【請求項６】
請求項５に記載の変速システムであって、
前記制御装置は、前記結合動作を実行する場合は、前記動力断続機構による変速用回転要素と一方の分割用回転要素との結合を解除した状態で、次に回転を停止させて拘束する変速用回転要素と一方の分割用回転要素とが結合可能となるように第２原動機を駆動制御することを特徴とする変速システム。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１に記載の変速システムであって、
第２原動機は電動機であり、
前記制御装置は、変速比を減少させる場合は、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の回生運転により補償した状態で、前記拘束解除動作を実行することを特徴とする変速システム。
【請求項８】
請求項３〜６のいずれか１に記載の変速システムであって、
第２原動機は電動機であり、
前記制御装置は、変速比を減少させる場合は、前記回転拘束動作の実行後に、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の力行運転により補償することを特徴とする変速システム。
【請求項９】
請求項３〜６のいずれか１に記載の変速システムであって、
第２原動機は電動機であり、
前記制御装置は、変速比を増大させる場合は、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の力行運転により補償した状態で、前記拘束解除動作を実行することを特徴とする変速システム。
【請求項１０】
請求項３〜６のいずれか１に記載の変速システムであって、
第２原動機は電動機であり、
前記制御装置は、変速比を増大させる場合は、前記回転拘束動作の実行後に、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の回生運転により補償することを特徴とする変速システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の変速システムであって、
前記動力伝達機構は、第２原動機と複数の変速用回転要素との結合状態を切り替える動力断続機構を含むことを特徴とする変速システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の変速システムであって、
前記制御装置は、第２原動機と前記回転拘束機構により回転が拘束された変速用回転要素とが前記動力断続機構により結合された状態から、
前記回転拘束機構による変速用回転要素の回転の拘束を解除する拘束解除動作と、
回転している変速用回転要素の１つの回転を停止させるように第２原動機を駆動制御する回転停止動作と、
前記回転停止動作で回転が停止した変速用回転要素の回転を前記回転拘束機構により拘束する回転拘束動作と、
を実行することで、変速比を変更することを特徴とする変速システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の変速システムであって、
前記制御装置は、前記回転停止動作の実行時に、回転している変速用回転要素の１つの回転を停止させるように第１原動機及び第２原動機を駆動制御することを特徴とする変速システム。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の変速システムであって、
前記制御装置は、前記拘束解除動作の実行前に、前記動力断続機構による変速用回転要素と第２原動機との結合を解除した状態で第２原動機の回転を停止させ、回転が拘束された変速用回転要素と第２原動機とを前記動力断続機構により結合する結合動作を実行することを特徴とする変速システム。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか１に記載の変速システムであって、
第２原動機は電動機であり、
前記制御装置は、変速比を減少させる場合は、前記回転拘束動作の実行後に、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の力行運転により補償することを特徴とする変速システム。
【請求項１６】
請求項１２〜１４のいずれか１に記載の変速システムであって、
第２原動機は電動機であり、
前記制御装置は、変速比を増大させる場合は、前記回転拘束動作の実行後に、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の回生運転により補償することを特徴とする変速システム。
【請求項１７】
請求項１１に記載の変速システムであって、
前記制御装置は、回転している変速用回転要素の１つと第２原動機とが前記動力断続機構により結合された状態から、
前記回転拘束機構による変速用回転要素の回転の拘束を解除する拘束解除動作と、
前記動力断続機構により第２原動機に結合された変速用回転要素の回転を停止させるように第２原動機を駆動制御する回転停止動作と、
前記回転停止動作で回転が停止した変速用回転要素の回転を前記回転拘束機構により拘束する回転拘束動作と、
を実行することで、変速比を変更することを特徴とする変速システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の変速システムであって、
前記制御装置は、前記回転停止動作の実行時に、前記動力断続機構により第２原動機に結合された変速用回転要素の回転を停止させるように第１原動機及び第２原動機を駆動制御することを特徴とする変速システム。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の変速システムであって、
前記制御装置は、前記拘束解除動作の実行前に、次に回転を停止させて拘束する変速用回転要素と第２原動機とを前記動力断続機構により結合する結合動作を実行することを特徴とする変速システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の変速システムであって、
前記制御装置は、前記結合動作を実行する場合は、前記動力断続機構による変速用回転要素と第２原動機との結合を解除した状態で、次に回転を停止させて拘束する変速用回転要素と第２原動機とが結合可能となるように第２原動機を駆動制御することを特徴とする変速システム。
【請求項２１】
請求項１７〜２０のいずれか１に記載の変速システムであって、
第２原動機は電動機であり、
前記制御装置は、変速比を減少させる場合は、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の回生運転により補償した状態で、前記拘束解除動作を実行することを特徴とする変速システム。
【請求項２２】
請求項１７〜２０のいずれか１に記載の変速システムであって、
第２原動機は電動機であり、
前記制御装置は、変速比を増大させる場合は、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の力行運転により補償した状態で、前記拘束解除動作を実行することを特徴とする変速システム。
【請求項２３】
請求項１〜２２のいずれか１に記載の変速システムであって、
前記変速機構は、複数の遊星歯車を含み、
各遊星歯車における２つの回転要素が、他の遊星歯車における２つの回転要素とそれぞれ結合または共用化されていることを特徴とする変速システム。
【請求項２４】
動力を発生可能な第１原動機及び第２原動機と、
請求項２に記載の変速システムと、
を備えることを特徴とする動力出力システム。
【請求項２５】
請求項２４に記載の動力出力システムであって、
前記回転拘束機構は、分割用回転要素の回転を拘束することで、該拘束した分割用回転要素と前記動力断続機構により結合された変速用回転要素の回転を拘束することを特徴とする動力出力システム。
【請求項２６】
請求項２５に記載の動力出力システムであって、
第１原動機及び第２原動機は、それぞれ内燃機関及び電動機であり、
前記制御装置は、一方の分割用回転要素と複数の変速用回転要素のいずれか１つとを前記動力断続機構により結合するとともに他方の分割用回転要素の回転を前記回転拘束機構により拘束した状態で、電動機を駆動することで、内燃機関を始動することを特徴とする動力出力システム。
【請求項２７】
請求項２５に記載の動力出力システムであって、
前記動力断続機構は、一方の分割用回転要素と出力側回転要素との結合状態を切り替えることも可能であり、
前記制御装置は、一方の分割用回転要素と出力側回転要素とを前記動力断続機構により結合するとともに他方の分割用回転要素の回転を前記回転拘束機構により拘束した状態で、第２原動機を駆動することで、出力側回転要素を第２原動機の動力により駆動することを特徴とする動力出力システム。
【請求項２８】
請求項２５に記載の動力出力システムであって、
第１原動機及び第２原動機は、それぞれ内燃機関及び電動機であり、
前記動力断続機構は、一方の分割用回転要素と出力側回転要素との結合状態を切り替えることも可能であり、
前記制御装置は、一方の分割用回転要素と出力側回転要素、及び他方の分割用回転要素と複数の変速用回転要素のいずれか１つを前記動力断続機構によりそれぞれ結合するとともに他方の分割用回転要素の回転を前記回転拘束機構により拘束した状態で、電動機を駆動することで、出力側回転要素を電動機の動力により駆動するとともに内燃機関を始動することを特徴とする動力出力システム。
【請求項２９】
請求項２４に記載の動力出力システムであって、
第１原動機及び第２原動機は、それぞれ内燃機関及び電動機であり、
前記動力断続機構は、一方の分割用回転要素と出力側回転要素との結合状態を切り替えることも可能であり、
内燃機関の回転を拘束するための内燃機関拘束機構をさらに備え、
前記制御装置は、一方の分割用回転要素と出力側回転要素、及び他方の分割用回転要素と複数の変速用回転要素のいずれか１つを前記動力断続機構によりそれぞれ結合するとともに内燃機関の回転を前記内燃機関拘束機構により拘束した状態で、電動機を駆動することで、出力側回転要素を電動機の動力により駆動することを特徴とする動力出力システム。
【請求項３０】
請求項２９に記載の動力出力システムであって、
前記制御装置は、出力側回転要素を電動機の動力により駆動している状態で、前記内燃機関拘束機構による内燃機関の回転の拘束を解除することで、内燃機関を始動することを特徴とする動力出力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変速動作を行う変速システム及びそれを備えた動力出力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
変速システムを備えた動力出力システムの従来例が下記特許文献１，２に開示されている。特許文献１においては、図３６に示すように、エンジン１の出力は、エンジン結合ギア２４，２５，２６によりクラッチ３，３’に入力される。クラッチ３に連結された第１クラッチ軸４に奇数番目の変速ドライブギア７，８，９を、クラッチ３’に連結された第２クラッチ軸５に偶数番目の変速ドライブギア１０，１１，１２を回転自在に設けている。各変速ドライブギアにはそれぞれギアクラッチ１９，２０，２１，２２が設けられており、いずれか１つの変速ドライブギアがクラッチ軸と結合する。例えばギアクラッチ１９により１速ギア７と第１クラッチ軸４とを結合し、クラッチ３を締結することで、１速を選択することができる。そして、変速動作を行う場合、例えば１速から２速へアップシフトする場合は、ギアクラッチ２１により２速ギア１０と第２クラッチ軸５とを結合し、クラッチ３’を締結するとともにクラッチ３を解放する。
【０００３】
また、特許文献２においては、図３７に示すように、エンジン１０１及びモータ１０５のステータに連結されたシャフト１１１に１〜５速ギア１１２〜１１６を、モータ１０５のロータに連結されたシャフト１２５に０．５〜４．５速ギア１２６〜１３０を回転自在に設けている。変速ギア１１２〜１１６にはシフトアクチュエータ１２１〜１２３により駆動される噛み合いクラッチ１１８〜１２０が設けられており、変速ギア１１２〜１１６のいずれか１つがシャフト１１１と結合する。同様に、変速ギア１２６〜１３０にはシフトアクチュエータ１３５〜１３７により駆動される噛み合いクラッチ１３２〜１３４が設けられており、変速ギア１２６〜１３０のいずれか１つがシャフト１２５と結合する。変速動作を行う場合、例えば１速から２速へアップシフトする場合は、まずモータ回転数の制御によりシャフト１２５と１．５速ギア１２７とを同期させて結合する。次に、モータトルクの制御により１．５速ギア１２７の入力トルクを増加させるとともに１速ギア１１２の入力トルクを減少させる（シャフト１１１からシャフト１２５へのトルク遷移過程）。１速ギア１１２の入力トルクが０になったら、１速ギア１１２の結合を解除し、モータ回転数の制御によりシャフト１１１と２速ギア１１３とを同期させて結合する。次に、モータトルクの制御により２速ギア１１３の入力トルクを増加させるとともに１．５速ギア１２７の入力トルクを減少させる（シャフト１２５からシャフト１１１へのトルク遷移過程）。１．５速ギア１２７の入力トルクが０になったら、１．５速ギア１２７の結合を解除することで、（１速から２速への）変速動作を終了する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０４５０４号公報
【特許文献２】特開２００４−１９０７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１においては、エンジンの出力軸に連結された２つの摩擦クラッチ３，３’のうち、次段クラッチを締結するとともに前段クラッチを解放することで変速動作を行う。しかし、変速動作の際には、次段クラッチの締結力増大、前段クラッチから次段クラッチへのトルク遷移、前段クラッチの解放、エンジンの回転数遷移という過程を順に経る必要がある。そのため、変速動作に時間がかかるという問題点がある。
【０００６】
特許文献２においては、変速動作を行うために、中間ギアへのシフト過程を経る必要がある。より詳細には、中間ギアとシャフト１２５との結合、前段ギアが結合されたシャフト１１１からシャフト１２５へのトルク遷移、前段ギアとシャフト１１１との結合解除及び次段ギアとシャフト１１１との結合、シャフト１２５から次段ギアが結合されたシャフト１１１へのトルク遷移、中間ギアとシャフト１２５との結合解除という過程を順に経る必要がある。そのため、変速動作に時間がかかるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、変速動作の実行時にトルク遷移過程を経ることなく変速を行うことができ、変速に要する時間を短縮することができる変速システム及びそれを備えた動力出力システム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】
【０００８】
本発明に係る変速システム及びそれを備えた動力出力システムは、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００９】
本発明に係る変速システムは、入力側回転要素に入力された第１原動機からの動力を複数の変速用回転要素の回転状態に応じた変速比で変速して出力側回転要素から出力し、且つ２自由度の回転自由度を有する変速機構と、第２原動機からの動力を複数の変速用回転要素の少なくとも１つに伝達させることが可能な動力伝達機構と、各変速用回転要素の回転を拘束するための回転拘束機構と、複数の変速用回転要素の回転状態を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、第２原動機からの動力により複数の変速用回転要素のいずれか１つの回転を停止させるとともに該停止させた変速用回転要素の回転を前記回転拘束機構により拘束することで、変速比を選択し、且つ回転を停止させて拘束する変速用回転要素を変更することで、変速比を変更することを要旨とする。
【００１０】
本発明に係る変速システムにおいて、前記動力伝達機構は、第２原動機からの動力を２つの分割用回転要素に分割して出力する動力分割機構と、２つの分割用回転要素と複数の変速用回転要素との結合状態を切り替える動力断続機構と、を含むものとすることもできる。
【００１１】
本発明に係る変速システムにおいて、前記制御装置は、回転している変速用回転要素の１つと一方の分割用回転要素、及び回転が拘束された変速用回転要素と他方の分割用回転要素が前記動力断続機構によりそれぞれ結合された状態から、前記回転拘束機構による変速用回転要素の回転の拘束を解除する拘束解除動作と、前記動力断続機構により一方の分割用回転要素に結合された変速用回転要素の回転を停止させるように第２原動機を駆動制御する回転停止動作と、前記回転停止動作で回転が停止した変速用回転要素の回転を前記回転拘束機構により拘束する回転拘束動作と、を実行することで、変速比を変更するものとすることもできる。
【００１２】
本発明に係る変速システムにおいて、前記制御装置は、前記回転停止動作の実行時に、前記動力断続機構により一方の分割用回転要素に結合された変速用回転要素の回転を停止させるように第１原動機及び第２原動機を駆動制御するものとすることもできる。
【００１３】
本発明に係る変速システムにおいて、前記制御装置は、前記拘束解除動作の実行前に、次に回転を停止させて拘束する変速用回転要素と一方の分割用回転要素とを前記動力断続機構により結合する結合動作を実行するものとすることもできる。この本発明に係る変速システムにおいて、前記制御装置は、前記結合動作を実行する場合は、前記動力断続機構による変速用回転要素と一方の分割用回転要素との結合を解除した状態で、次に回転を停止させて拘束する変速用回転要素と一方の分割用回転要素とが結合可能となるように第２原動機を駆動制御するものとすることもできる。
【００１４】
本発明に係る変速システムにおいて、第２原動機は電動機であり、前記制御装置は、変速比を減少させる場合は、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の回生運転により補償した状態で、前記拘束解除動作を実行するものとすることもできる。
【００１５】
本発明に係る変速システムにおいて、第２原動機は電動機であり、前記制御装置は、変速比を減少させる場合は、前記回転拘束動作の実行後に、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の力行運転により補償するものとすることもできる。
【００１６】
本発明に係る変速システムにおいて、第２原動機は電動機であり、前記制御装置は、変速比を増大させる場合は、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の力行運転により補償した状態で、前記拘束解除動作を実行するものとすることもできる。
【００１７】
本発明に係る変速システムにおいて、第２原動機は電動機であり、前記制御装置は、変速比を増大させる場合は、前記回転拘束動作の実行後に、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の回生運転により補償するものとすることもできる。
【００１８】
本発明に係る変速システムにおいて、前記動力伝達機構は、第２原動機と複数の変速用回転要素との結合状態を切り替える動力断続機構を含むものとすることもできる。
【００１９】
本発明に係る変速システムにおいて、前記制御装置は、第２原動機と前記回転拘束機構により回転が拘束された変速用回転要素とが前記動力断続機構により結合された状態から、前記回転拘束機構による変速用回転要素の回転の拘束を解除する拘束解除動作と、回転している変速用回転要素の１つの回転を停止させるように第２原動機を駆動制御する回転停止動作と、前記回転停止動作で回転が停止した変速用回転要素の回転を前記回転拘束機構により拘束する回転拘束動作と、を実行することで、変速比を変更するものとすることもできる。
【００２０】
本発明に係る変速システムにおいて、前記制御装置は、前記回転停止動作の実行時に、回転している変速用回転要素の１つの回転を停止させるように第１原動機及び第２原動機を駆動制御するものとすることもできる。
【００２１】
本発明に係る変速システムにおいて、前記制御装置は、前記拘束解除動作の実行前に、前記動力断続機構による変速用回転要素と第２原動機との結合を解除した状態で第２原動機の回転を停止させ、回転が拘束された変速用回転要素と第２原動機とを前記動力断続機構により結合する結合動作を実行するものとすることもできる。
【００２２】
本発明に係る変速システムにおいて、第２原動機は電動機であり、前記制御装置は、変速比を減少させる場合は、前記回転拘束動作の実行後に、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の力行運転により補償するものとすることもできる。
【００２３】
本発明に係る変速システムにおいて、第２原動機は電動機であり、前記制御装置は、変速比を増大させる場合は、前記回転拘束動作の実行後に、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の回生運転により補償するものとすることもできる。
【００２４】
本発明に係る変速システムにおいて、前記制御装置は、回転している変速用回転要素の１つと第２原動機とが前記動力断続機構により結合された状態から、前記回転拘束機構による変速用回転要素の回転の拘束を解除する拘束解除動作と、前記動力断続機構により第２原動機に結合された変速用回転要素の回転を停止させるように第２原動機を駆動制御する回転停止動作と、前記回転停止動作で回転が停止した変速用回転要素の回転を前記回転拘束機構により拘束する回転拘束動作と、を実行することで、変速比を変更するものとすることもできる。
【００２５】
本発明に係る変速システムにおいて、前記制御装置は、前記回転停止動作の実行時に、前記動力断続機構により第２原動機に結合された変速用回転要素の回転を停止させるように第１原動機及び第２原動機を駆動制御するものとすることもできる。
【００２６】
本発明に係る変速システムにおいて、前記制御装置は、前記拘束解除動作の実行前に、次に回転を停止させて拘束する変速用回転要素と第２原動機とを前記動力断続機構により結合する結合動作を実行するものとすることもできる。この本発明に係る変速システムにおいて、前記制御装置は、前記結合動作を実行する場合は、前記動力断続機構による変速用回転要素と第２原動機との結合を解除した状態で、次に回転を停止させて拘束する変速用回転要素と第２原動機とが結合可能となるように第２原動機を駆動制御するものとすることもできる。
【００２７】
本発明に係る変速システムにおいて、第２原動機は電動機であり、前記制御装置は、変速比を減少させる場合は、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の回生運転により補償した状態で、前記拘束解除動作を実行するものとすることもできる。
【００２８】
本発明に係る変速システムにおいて、第２原動機は電動機であり、前記制御装置は、変速比を増大させる場合は、出力側回転要素の要求動力と第１原動機の動力との偏差を電動機の力行運転により補償した状態で、前記拘束解除動作を実行するものとすることもできる。
【００２９】
本発明に係る変速システムにおいて、前記変速機構は、複数の遊星歯車を含み、
各遊星歯車における２つの回転要素が、他の遊星歯車における２つの回転要素とそれぞれ結合または共用化されているものとすることもできる。
【００３０】
また、本発明に係る動力出力システムは、動力を発生可能な第１原動機及び第２原動機と、本発明に係る変速システムと、を備えることを要旨とする。
【００３１】
本発明に係る動力出力システムにおいて、前記回転拘束機構は、分割用回転要素の回転を拘束することで、該拘束した分割用回転要素と前記動力断続機構により結合された変速用回転要素の回転を拘束するものとすることもできる。
【００３２】
本発明に係る動力出力システムにおいて、第１原動機及び第２原動機は、それぞれ内燃機関及び電動機であり、前記制御装置は、一方の分割用回転要素と複数の変速用回転要素のいずれか１つとを前記動力断続機構により結合するとともに他方の分割用回転要素の回転を前記回転拘束機構により拘束した状態で、電動機を駆動することで、内燃機関を始動するものとすることもできる。
【００３３】
本発明に係る動力出力システムにおいて、前記動力断続機構は、一方の分割用回転要素と出力側回転要素との結合状態を切り替えることも可能であり、前記制御装置は、一方の分割用回転要素と出力側回転要素とを前記動力断続機構により結合するとともに他方の分割用回転要素の回転を前記回転拘束機構により拘束した状態で、第２原動機を駆動することで、出力側回転要素を第２原動機の動力により駆動するものとすることもできる。
【００３４】
本発明に係る動力出力システムにおいて、第１原動機及び第２原動機は、それぞれ内燃機関及び電動機であり、前記動力断続機構は、一方の分割用回転要素と出力側回転要素との結合状態を切り替えることも可能であり、前記制御装置は、一方の分割用回転要素と出力側回転要素、及び他方の分割用回転要素と複数の変速用回転要素のいずれか１つを前記動力断続機構によりそれぞれ結合するとともに他方の分割用回転要素の回転を前記回転拘束機構により拘束した状態で、電動機を駆動することで、出力側回転要素を電動機の動力により駆動するとともに内燃機関を始動するものとすることもできる。
【００３５】
本発明に係る動力出力システムにおいて、第１原動機及び第２原動機は、それぞれ内燃機関及び電動機であり、前記動力断続機構は、一方の分割用回転要素と出力側回転要素との結合状態を切り替えることも可能であり、内燃機関の回転を拘束するための内燃機関拘束機構をさらに備え、前記制御装置は、一方の分割用回転要素と出力側回転要素、及び他方の分割用回転要素と複数の変速用回転要素のいずれか１つを前記動力断続機構によりそれぞれ結合するとともに内燃機関の回転を前記内燃機関拘束機構により拘束した状態で、電動機を駆動することで、出力側回転要素を電動機の動力により駆動するものとすることもできる。この本発明に係る動力出力システムにおいて、前記制御装置は、出力側回転要素を電動機の動力により駆動している状態で、前記内燃機関拘束機構による内燃機関の回転の拘束を解除することで、内燃機関を始動するものとすることもできる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、複数の変速用回転要素の中から回転を停止させて拘束する変速用回転要素を変更することで、入力側回転要素と出力側回転要素との間における動力伝達が維持された状態で変速比を変更することができる。したがって、変速動作の実行時にトルク遷移過程を経ることなく変速を行うことができ、変速に要する時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００３８】
「基本構成」
図１は、本発明の実施形態に係る変速システムを備えた動力出力システムの基本構成の概略を示す図である。本実施形態に係る動力出力システムは、以下に説明するエンジン（内燃機関）ＥＮＧ、モータジェネレータ（電動機）ＭＧ、変速機構ＳＧＭ、動力分割機構ＤＰＭ、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２、回転拘束機構ＬＣＫ１，ＬＣＫ２、及びコントローラＣＯＮＴを備えている。なお、本実施形態に係る動力出力システムの適用例としては、車両の駆動システムに適用する例が挙げられる。
【００３９】
動力を発生可能なエンジンＥＮＧの出力軸は変速機構ＳＧＭと結合されており、エンジンＥＮＧが発生した動力は変速機構ＳＧＭに伝達される。一方、動力を発生可能なモータジェネレータＭＧの回転子は動力分割機構ＤＰＭと結合されており、モータジェネレータＭＧが発生した動力は動力分割機構ＤＰＭに伝達される。
【００４０】
変速機構ＳＧＭは、複数の遊星歯車を備えており、各遊星歯車における２つの回転要素が他の遊星歯車における２つの回転要素とそれぞれ結合または共用化されている。図１に示す構成例では、変速機構ＳＧＭは、シングルピニオン遊星歯車とダブルピニオン遊星歯車とがキャリア及びリングギアを共用化した構成となっているラビニヨ（Ravigneaux）型遊星歯車機構を備え、このラビニヨ型遊星歯車機構は、サンギアＳＳＧ１，ＳＳＧ２、キャリアＳＣ、及びリングギアＳＲＧを回転要素として有する。サンギアＳＳＧ１はエンジンＥＮＧの出力軸と結合されており、サンギアＳＳ２は出力用ギアＯＵＴと結合されている。リングギアＳＲＧはその外周にて伝達ギアＴＲＧ１と噛み合っており、キャリアＳＣは伝達ギアＴＲＧ２と噛み合っている。
【００４１】
ラビニヨ型遊星歯車機構において、サンギアＳＳＧ１，ＳＳＧ２、キャリアＳＣ、及びリングギアＳＲＧの４つの回転要素の回転速度は、図２の共線図に示す共線関係にある。ただし、図２の共線図において、ＸはリングギアＳＲＧの歯数、Ｙ１はサンギアＳＳＧ１の歯数、Ｚ＝Ｘ×Ｙ１／Ｙ２（Ｙ２はサンギアＳＳＧ２の歯数）である。そして、サンギアＳＳＧ１，ＳＳＧ２、キャリアＳＣ、及びリングギアＳＲＧの４つの回転要素のうち２つの回転要素の回転速度が決まると、残りの２つの回転要素の回転速度も決まる。例えばサンギアＳＳ２（出力用ギアＯＵＴ）の回転速度がある値のときに、キャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧの回転速度のいずれか一方を決めると、キャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧの回転速度のいずれか他方と、サンギアＳＳＧ１（エンジンＥＮＧ）の回転速度とが決まる。このように、ラビニヨ型遊星歯車機構は２自由度の回転自由度を有する機構であり、キャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧの回転速度のいずれか一方を決めることで、サンギアＳＳＧ１に入力されたエンジンＥＮＧからの動力を変速してサンギアＳＳ２と結合された出力用ギアＯＵＴから出力することができる。ここでの変速比は、キャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧの回転速度に応じて変化する。出力用ギアＯＵＴから出力された動力は、駆動負荷（図示せず）に伝達されることで、駆動負荷の駆動（例えば車両の駆動）に用いられる。なお、エンジンＥＮＧ、出力用ギアＯＵＴ、及び伝達ギアＴＲＧ１，ＴＲＧ２に結合されるラビニヨ型遊星歯車機構の各回転要素の組み合わせは、図１に示す構成に限るものではなく、例えばエンジンＥＮＧをサンギアＳＳＧ２に結合して出力用ギアＯＵＴをサンギアＳＳＧ１に結合する等の他の組み合わせを採ることもできる。
【００４２】
動力分割機構ＤＰＭは、サンギアＤＳＧ、キャリアＤＣ、及びリングギアＤＲＧを回転要素として有する遊星歯車を備える。キャリアＤＣは、モータジェネレータＭＧの回転子と結合されている。サンギアＤＳＧは変換ギアＴＲＧ１１と噛み合っており、リングギアＤＲＧはその外周にて変換ギアＴＲＧ１２と噛み合っている。動力分割機構ＤＰＭは、キャリアＤＣに伝達されたモータジェネレータＭＧからの動力をサンギアＤＳＧ（変換ギアＴＲＧ１１）及びリングギアＤＲＧ（変換ギアＴＲＧ１２）に分割して出力する。なお、モータジェネレータＭＧ及び変換ギアＴＲＧ１１，ＴＲＧ１２に結合される遊星歯車の各回転要素の組み合わせについても、図１に示す構成に限るものではなく、他の組み合わせを採ることもできる。
【００４３】
動力断続機構ＣＬＴ１は、動力分割機構ＤＰＭのサンギアＤＳＧ（変換ギアＴＲＧ１１）と変速機構ＳＧＭのリングギアＳＲＧ（伝達ギアＴＲＧ１）との結合状態を切り替えることで、両者間における動力の断続を行う。一方、動力断続機構ＣＬＴ２は、動力分割機構ＤＰＭのリングギアＤＲＧ（変換ギアＴＲＧ１２）と変速機構ＳＧＭのキャリアＳＣ（伝達ギアＴＲＧ２）との結合状態を切り替えることで、両者間における動力の断続を行う。ここでの動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２は、例えば噛み合いクラッチ（ドッグクラッチ）により構成することができる。そして、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２による結合及びその解除（動力の断続）は、例えば電磁アクチュエータ（図示せず）の駆動制御により行うことができる。以上の動力分割機構ＤＰＭ及び動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２により、モータジェネレータＭＧからの動力を変速機構ＳＧＭのキャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧの少なくとも１つに伝達させることができる。
【００４４】
回転拘束機構ＬＣＫ１は、変換ギアＴＲＧ１１（動力分割機構ＤＰＭのサンギアＤＳＧ）の回転を拘束することが可能である。一方、回転拘束機構ＬＣＫ２は、変換ギアＴＲＧ１２（動力分割機構ＤＰＭのリングギアＤＲＧ）の回転を拘束することが可能である。動力断続機構ＣＬＴ１により変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ１とが結合されている状態で、回転拘束機構ＬＣＫ１により変換ギアＴＲＧ１１の回転を拘束することで、変速機構ＳＧＭのリングギアＳＲＧの回転を拘束することができる。また、動力断続機構ＣＬＴ２により変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＴＲＧ２とが結合されている状態で、回転拘束機構ＬＣＫ２により変換ギアＴＲＧ１２の回転を拘束することで、変速機構ＳＧＭのキャリアＳＣの回転を拘束することができる。
【００４５】
ここでの回転拘束機構ＬＣＫ１，ＬＣＫ２は、例えば図３に示すように、変換ギアＴＲＧ１１，ＴＲＧ１２の歯と噛み合うことができるプランジャＰＬＮを有する電磁アクチュエータにより構成することができる。変換ギアＴＲＧ１１（ＴＲＧ１２）の回転が停止しているときに電磁アクチュエータのコイルＣＯＩＬに電流を流すことで、図３（Ａ）に示すように、プランジャＰＬＮが駆動して変換ギアＴＲＧ１１（ＴＲＧ１２）の歯と噛み合う。これによって、変換ギアＴＲＧ１１（ＴＲＧ１２）の回転が拘束される。一方、変換ギアＴＲＧ１１（ＴＲＧ１２）の回転の拘束を解除するときは、コイルＣＯＩＬへの電流の出力を停止する。ただし、プランジャＰＬＮと変換ギアＴＲＧ１１（ＴＲＧ１２）の歯との間には噛み合いトルクによる摩擦力が作用しているため、コイルＣＯＩＬへの電流の出力を停止するだけでなく、この噛み合いトルクが低減する（理想的には０になる）ようにモータジェネレータＭＧのトルクも制御する。これによって、図３（Ｂ）に示すように、プランジャＰＬＮがばねＳＰＲの復元力により変換ギアＴＲＧ１１（ＴＲＧ１２）の歯から離れ、変換ギアＴＲＧ１１（ＴＲＧ１２）の回転の拘束が解除される。
【００４６】
なお、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２（ドッグクラッチ）の結合の解除を行うときにも、電磁アクチュエータの駆動制御の他に、ドッグクラッチの噛み合いトルクが低減する（理想的には０になる）ようにモータジェネレータＭＧのトルクも制御することで、ドッグクラッチによる結合の解除を容易に行うことができる。
【００４７】
また、本実施形態に係る動力出力システムの駆動状態を検出するセンサとして、エンジンＥＮＧの回転速度を検出するエンジン回転速度センサＲＳ−Ｅと、モータジェネレータＭＧの回転速度を検出するモータ回転速度センサＲＳ−Ｍと、出力用ギアＯＵＴ（サンギアＳＳ２）の回転速度を検出する出力軸回転速度センサＲＳ−Ｏと、が設けられている。
【００４８】
コントローラＣＯＮＴは、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポートと、を備える。このコントローラＣＯＮＴには、エンジン回転速度センサＲＳ−ＭからのエンジンＥＮＧの回転速度を示す信号、モータ回転速度センサＲＳ−ＭからのモータジェネレータＭＧの回転速度を示す信号、及び出力軸回転速度センサＲＳ−Ｏからの出力用ギアＯＵＴの回転速度を示す信号等が入力ポートを介して入力されている。一方、コントローラＣＯＮＴからは、エンジンＥＮＧの運転状態を制御するためのエンジン制御信号、モータジェネレータＭＧの運転状態を制御するためのモータ制御信号、動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２の結合状態（電磁アクチュエータの駆動状態）を制御するための動力断続制御信号、及び回転拘束機構ＬＣＫ１，ＬＣＫ２の拘束状態（電磁アクチュエータの駆動状態）を制御するための回転拘束制御信号等が出力ポートを介して出力されている。
【００４９】
「基本構成の動作」
次に、図１に示す構成の動力出力システムにおいて、コントローラＣＯＮＴにより変速比を変更しながら車両を駆動する制御を、図４〜６に示す共線図を用いて説明する。
【００５０】
まずコントローラＣＯＮＴにより変速比を変更する基本原理について説明する。ここで、動力断続機構ＣＬＴ１により変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ１とが結合されているとともに回転拘束機構ＬＣＫ１により変換ギアＴＲＧ１１の回転がロックされている状態、すなわち変速機構ＳＧＭのリングギアＳＲＧの回転がロックされている状態（図４（Ａ）の共線図に示す状態）を考える。この状態における変速機構ＳＧＭの変速比は、１／ρiである。ただし、ρi＝（Ｚ−Ｙ１）／（Ｘ＋Ｙ１）である。
【００５１】
この状態から変速比を変更するときは、コントローラＣＯＮＴは、回転拘束機構ＬＣＫ１による変換ギアＴＲＧ１１の回転のロックを解除し、変速機構ＳＧＭのキャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧにキャリアＳＣの回転を停止させる方向のトルクを作用させる制御を行う。このキャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧに作用するトルクにより、キャリアＳＣの回転速度が徐々に減少する（図４（Ｂ）の共線図に示す状態）。なお、図４（Ｂ）の共線図では、キャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧにトルクを均等に作用させる例を示している。
【００５２】
図１に示す構成では、動力分割機構ＤＰＭのサンギアＤＳＧ（変換ギアＴＲＧ１１）と変速機構ＳＧＭのリングギアＳＲＧ（伝達ギアＴＲＧ１）、及び動力分割機構ＤＰＭのリングギアＤＲＧ（変換ギアＴＲＧ１２）と変速機構ＳＧＭのキャリアＳＣ（伝達ギアＴＲＧ２）を動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２によりそれぞれ結合する。これによって、図５の共線図に示すように、動力分割機構ＤＰＭにより分割されたモータジェネレータＭＧからのトルクを変速機構ＳＧＭのキャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧに作用させる。
【００５３】
ここで、動力分割機構ＤＰＭにおけるサンギアＤＳＧの回転速度をＮs、リングギアＤＲＧの回転速度をＮr、キャリアＳＣの回転速度をＮc、サンギアＤＳＧとリングギアＤＲＧとのギア比をρ0とすると、以下の（１）式が成立する。
【００５４】
【数１】
2006183792.tif 000003
【００５５】
そして、変換ギアＴＲＧ１１の回転速度をＮA、変換ギアＴＲＧ１２の回転速度をＮBとすると、以下の（２）式が成立するように変換ギアＴＲＧ１１，ＴＲＧ１２の歯数をそれぞれ設定することで、以下の（３）式が成立する。ただし、（２）、（３）式においてγmは所定の係数である。
【００５６】
【数２】
2006183792.tif 000004
【００５７】
したがって、（２）式を満たす変換ギアＴＲＧ１１，ＴＲＧ１２の歯数の設定により、モータジェネレータＭＧからのトルクを変速機構ＳＧＭのキャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧに均等に作用させることができ、動力分割機構ＤＰＭを差動機構として機能させることができる。また、動力分割機構ＤＰＭのキャリアＤＣに入力されるモータジェネレータＭＧからのトルクをＴmとすると、γm＝１の場合は、図４（Ｂ）に示すようにＴm／２のトルクがキャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧに均等に作用する。なお、図５の共線図では、モータジェネレータＭＧの回転速度をγmで減速した値に換算して図示しており、変換ギアＴＲＧ１１の回転速度とリングギアＳＲＧの回転速度、及び変換ギアＴＲＧ１２の回転速度とキャリアＳＣの回転速度がそれぞれ等しい状態で図示している（以下の共線図でも同様）。
【００５８】
変速機構ＳＧＭのキャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧに作用するモータジェネレータＭＧからのトルクによりキャリアＳＣの回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、変換ギアＴＲＧ１２の回転を回転拘束機構ＬＣＫ２によりロックすることで、キャリアＳＣの回転をロックする（図４（Ｃ）の共線図に示す状態）。この状態における変速機構ＳＧＭの変速比は、１／ρjである。ただし、ρj＝Ｚ／Ｘである。なお、変速機構ＳＧＭのキャリアＳＣの回転が停止したか否かについては、エンジンＥＮＧの回転速度及び出力用ギアＯＵＴの回転速度から判定することができる。
【００５９】
以上のように図１に示す構成では、コントローラＣＯＮＴは、回転を停止させて拘束する変速機構ＳＧＭの回転要素をリングギアＳＲＧからキャリアＳＣへ変更することで、エンジンＥＮＧ（サンギアＳＳＧ１）と出力用ギアＯＵＴ（サンギアＳＳＧ２）との間における動力伝達が維持された状態でアップシフトを行うことができる。なお、ダウンシフトについても、回転を停止させて拘束する変速機構ＳＧＭの回転要素をキャリアＳＣからリングギアＳＲＧへ変更することで行うことができる。
【００６０】
ここで、エンジンＥＮＧのトルクをＴe、出力用ギアＯＵＴのトルクをＴoとすると、γm＝１の場合に変速動作の途中でモータジェネレータＭＧが釣り合いのトルクを発生しているときは、以下の（４）式が成立する。
【００６１】
【数３】
2006183792.tif 000005
【００６２】
（４）式からトルクＴmを消去すると、以下の（５）式が成立する。
【００６３】
【数４】
2006183792.tif 000006
【００６４】
したがって、変速動作の途中での変速比は、変速動作前の変速比１／ρiと変速動作後の変速比１／ρjとの間の値となる。
【００６５】
なお、（４）式から、トルクＴmは、エンジンＥＮＧのトルクＴeより大きい値が要求される。ただし、γmの値を増大させることで、リングギアＳＲＧ及びキャリアＳＣに作用するトルクを増大させることができる。そのため、モータジェネレータＭＧの出力を抑えることができ、モータジェネレータＭＧの小型化及び軽量化を実現することができる。
【００６６】
また、変換ギアＴＲＧ１１及び変換ギアＴＲＧ１２がリングギアＳＲＧ及びキャリアＳＣに動力断続機構ＣＬＴ１，ＣＬＴ２によりそれぞれ結合された状態では、エンジンＥＮＧの動力に加えてモータジェネレータＭＧの動力によっても出力用ギアＯＵＴの回転駆動を行うことができる。その状態で且つ変換ギアＴＲＧ１１（リングギアＳＲＧ）の回転が回転拘束機構ＬＣＫ１により拘束されているときの出力用ギアＯＵＴのトルクＴoは、以下の（６）式で表される。
【００６７】
【数５】
2006183792.tif 000007
【００６８】
以上の変速動作説明では、動力分割機構ＤＰＭによりモータジェネレータＭＧからのトルクを変速機構ＳＧＭのキャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧに均等に分配するものとした。ただし、モータジェネレータＭＧからのトルクをキャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧに均等に分配しなくても、変速動作の途中での変速比を変速動作前の変速比１／ρiと変速動作後の変速比１／ρjとの間の値にすることができる。そのため、モータジェネレータＭＧからのトルクをキャリアＳＣ及びリングギアＳＲＧに必ずしも均等に分配する必要はない。
【００６９】
次に、車両（出力用ギアＯＵＴの回転）が停止しており出力用ギアＯＵＴの回転が回転拘束機構（図示せず）により拘束されている状態でエンジンＥＮＧを始動する場合の動作について説明する。その場合、コントローラＣＯＮＴは、まず変換ギアＴＲＧ１１（動力分割機構ＤＰＭのサンギアＤＳＧ）の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１によりロックするとともに、変換ギアＴＲＧ１２（動力分割機構ＤＰＭのリングギアＤＲＧ）と伝達ギアＴＲＧ２（変速機構ＳＧＭのキャリアＳＣ）とを動力断続機構ＣＬＴ２により結合する。その状態で、コントローラＣＯＮＴは、図６（Ａ）の共線図に示すように、モータジェネレータＭＧを回転駆動し、モータジェネレータＭＧからの動力をキャリアＳＣへ伝達させることで、エンジンＥＮＧを始動する。ここでのエンジンＥＮＧの回転速度は、モータジェネレータＭＧの回転速度により決まる。
【００７０】
エンジンＥＮＧの始動後に停止状態の車両を発進（出力用ギアＯＵＴを回転駆動）させるときは、コントローラＣＯＮＴは、図６（Ａ）の共線図に示す状態から、回転拘束機構ＬＣＫ１による変換ギアＴＲＧ１１の回転のロックを解除し、変換ギアＴＲＧ１１の回転速度を伝達ギアＴＲＧ１の回転速度に一致させるようにモータジェネレータＭＧを回転駆動する制御を行う。変換ギアＴＲＧ１１の回転が伝達ギアＴＲＧ１の回転に同期したら、変換ギアＴＲＧ１１（動力分割機構ＤＰＭのサンギアＤＳＧ）と伝達ギアＴＲＧ１（変速機構ＳＧＭのリングギアＳＲＧ）とを動力断続機構ＣＬＴ１により結合する。ここでは、エンジンＥＮＧの回転速度及びモータジェネレータＭＧの回転速度から、変換ギアＴＲＧ１１の回転が伝達ギアＴＲＧ１の回転と同期したか否かを判定することができる。その状態で、コントローラＣＯＮＴは、図６（Ｂ）の共線図に示すように、変速機構ＳＧＭのリングギアＳＲＧの回転を停止させる方向にモータジェネレータＭＧのトルクを発生させる制御を行うことで、車両を発進（出力用ギアＯＵＴを回転駆動）させる。モータジェネレータＭＧからのトルクにより車両が発進して変速機構ＳＧＭのリングギアＳＲＧの回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、変換ギアＴＲＧ１１の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１によりロックすることで、リングギアＳＲＧの回転をロックする（図４（Ａ）の共線図に示す状態）。ここでは、エンジンＥＮＧの回転速度及び出力用ギアＯＵＴの回転速度から、変速機構ＳＧＭのリングギアＳＲＧの回転が停止したか否かを判定することができる。
【００７１】
なお、エンジンＥＮＧの始動の際には、回転拘束機構ＬＣＫ２により変換ギアＴＲＧ１２の回転をロックするとともに動力断続機構ＣＬＴ１により変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ１とを結合した状態で、モータジェネレータＭＧからの動力を変速機構ＳＧＭのリングギアＳＲＧへ伝達させることによっても、エンジンＥＮＧの始動が可能である。ただし、モータジェネレータＭＧからの動力をキャリアＳＣへ伝達させる方が、エンジンＥＮＧの始動トルクを増大させることができる。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態においては、変速機構ＳＧＭのリングギアＳＲＧ及びキャリアＳＣの中から回転を停止させて拘束する回転要素を変更することで、エンジンＥＮＧ（サンギアＳＳＧ１）と出力用ギアＯＵＴ（サンギアＳＳＧ２）との間における動力伝達を維持しながら変速比を変更することができる。したがって、変速動作の実行時に複数の回転軸間でのトルク遷移過程を経ることなく変速を行うことができるので、変速に要する時間を短縮することができる。そして、変速動作の途中でもエンジンＥＮＧと出力用ギアＯＵＴとの間における動力伝達状態が維持されるため、変速動作の途中における出力用ギアＯＵＴへのトルク抜けを防止することができる。
【００７３】
さらに、本実施形態においては、変速動作の実行時に変速機構ＳＧＭのリングギアＳＲＧ及びキャリアＳＣの両方にモータジェネレータＭＧからの動力を伝達させることで、変速動作の途中における変速比は、前段の変速比と次段の変速比との中間の値となる。したがって、よりＣＶＴ的変速フィールに近づけることができ、優れた変速フィールを実現することができる。そして、モータジェネレータＭＧの動力を分割してリングギアＳＲＧ及びキャリアＳＣに伝達させることで、１つのモータジェネレータＭＧで優れた変速フィールを実現することができる。また、本実施形態では特許文献２とは異なり、前段の変速比と次段の変速比との中間の変速比を実現するために、中間の変速段専用の変速ギア、噛み合いクラッチ及びシフトアクチュエータを必要としない。したがって、中間の変速比を実現するために、システムのコスト高及び大型化を招くことがない。
【００７４】
また、本実施形態においては、変速機構ＳＧＭに遊星歯車機構を用いることで、変速機構ＳＧＭの小型化を実現することができる。そして、特許文献１とは異なり、エンジンＥＮＧの出力軸等に摩擦クラッチを設ける必要や、摩擦クラッチを駆動するための油圧制御装置を設ける必要がないため、動力伝達効率を向上させることができるとともに、システムのコスト高及び大型化を招くことがない。
【００７５】
また、本実施形態においては、モータジェネレータＭＧの動力により変速動作を行うだけでなく、モータジェネレータＭＧの動力により出力用ギアＯＵＴの回転駆動及びエンジンＥＮＧの始動も行うことができる。モータジェネレータＭＧの動力により出力用ギアＯＵＴの回転駆動を行う際には、出力用ギアＯＵＴへの伝達動力におけるエンジンＥＮＧ直達分を増大させることで、モータジェネレータＭＧの小型化及び軽量化を実現することができる。
【００７６】
「基本構成の他の例」
図７に示す構成例では、変速機構ＳＧＭは、サンギアＳＳＧ３，ＳＳＧ４同士が結合されるとともにリングギアＳＲＧ３，ＳＲＧ４同士が結合された２つの遊星歯車をラビニヨ型遊星歯車機構の代わりに備える。サンギアＳＳＧ３，ＳＳＧ４はエンジンＥＮＧの出力軸と結合されており、リングギアＳＲＧ３，ＳＲＧ４は出力用ギアＯＵＴと結合されている。キャリアＳＣ３は伝達ギアＴＲＧ１と噛み合っており、キャリアＳＣ４は伝達ギアＴＲＧ２と噛み合っている。そして、サンギアＳＳＧ３とリングギアＳＲＧ３とのギア比ρiは、サンギアＳＳＧ４とリングギアＳＲＧ４とのギア比ρjより小さく設定されている。なお、図７の他の構成については図１に示す構成と同様である。
【００７７】
図７に示す構成の変速機構ＳＧＭにおいても、サンギアＳＳＧ３、キャリアＳＣ３，ＳＣ４、及びリングギアＳＲＧ３の４つの回転要素の回転速度は、図８に示す共線関係にあり、これらの４つの回転要素のうち２つの回転要素の回転速度が決まると、残りの２つの回転要素の回転速度も決まる。そのため、図７に示す構成の変速機構ＳＧＭも２自由度の回転自由度を有する機構であり、キャリアＳＣ３，ＳＣ４の回転速度のいずれか一方を決めることで、サンギアＳＳＧ３（ＳＳＧ４）に入力されたエンジンＥＮＧからの動力を変速してリングギアＳＲＧ３，ＳＲＧ４と結合された出力用ギアＯＵＴから出力することができる。ここでの変速比は、キャリアＳＣ３，ＳＣ４の回転速度に応じて変化する。なお、図７に示す動力出力システムの動作については、図４〜６の共線図において、リングギアＳＲＧ及びキャリアＳＣをキャリアＳＣ３及びキャリアＳＣ４にそれぞれ置き換えた場合を考えればよい。
【００７８】
また、例えば図９，１０に示す構成のように、変換ギアＴＲＧ１１及び伝達ギアＴＲＧ１を省略し、動力分割機構ＤＰＭのサンギアＤＳＧと変速機構ＳＧＭのリングギアＳＲＧとを変換ギアＴＲＧ１１及び伝達ギアＴＲＧ１を介在させることなく動力断続機構ＣＬＴ１により結合することもできる。この場合は、動力分割機構ＤＰＭのサンギアＤＳＧと変速機構ＳＧＭのリングギアＳＲＧとの間における動力伝達効率を向上させることができる。なお、図９の変速機構ＳＧＭは図１の変速機構ＳＧＭと同様であり、図１０の変速機構ＳＧＭは図７の変速機構ＳＧＭと同様である。
【００７９】
「基本構成を利用した具体例」
次に、以上に説明した基本構成を利用した変速システムを備えた動力出力システムについて説明する。
【００８０】
図１１に示す構成の動力出力システムにおいて、変速機構ＳＧＭ−１は、サンギアＳＳＧ１−１，ＳＳＧ２−１、キャリアＳＣ−１、及びリングギアＳＲＧ−１を回転要素として有するラビニヨ型遊星歯車機構を備え、変速機構ＳＧＭ−２は、サンギアＳＳＧ１−２，ＳＳＧ２−２、キャリアＳＣ−２、及びリングギアＳＲＧ−２を回転要素として有するラビニヨ型遊星歯車機構を備える。そして、変速機構ＳＧＭ−１のサンギアＳＳＧ１−１，ＳＳＧ２−１は、変速機構ＳＧＭ−２のサンギアＳＳＧ２−２，ＳＳＧ１−２とそれぞれ結合されている。サンギアＳＳＧ１−１，ＳＳＧ２−２はエンジンＥＮＧの出力軸と結合されており、サンギアＳＳＧ２−１，ＳＳＧ１−２は出力用ギアＯＵＴと結合されている。リングギアＳＲＧ−１，ＳＲＧ−２はその外周にて伝達ギアＴＲＧ１，ＴＲＧ４とそれぞれ噛み合っており、キャリアＳＣ−１，ＳＣ−２は伝達ギアＴＲＧ３，ＴＲＧ２とそれぞれ噛み合っている。また、出力用ギアＯＵＴは、リバースギアＲＥＶを介して伝達ギアＯＵＴ２と結合されている。
【００８１】
図１１に示す構成の変速機構ＳＧＭ−１，ＳＧＭ−２においては、サンギアＳＳＧ１−１，ＳＳＧ１−２、キャリアＳＣ−１，ＳＣ−２、及びリングギアＳＲＧ−１，ＳＲＧ−２の６つの回転要素の回転速度は共線関係にあり、図１２に示す共線関係を得ることができる。そして、これらの６つの回転要素のうち２つの回転要素の回転速度が決まると、残りの２つの回転要素の回転速度も決まる。そのため、図１１に示す構成の変速機構ＳＧＭ−１，ＳＧＭ−２も２自由度の回転自由度を有する機構であり、キャリアＳＣ−１，ＳＣ−２及びリングギアＳＲＧ−１，ＳＲＧ−２の回転速度のいずれか１つを決めることで、サンギアＳＳＧ１−１（ＳＳＧ２−２）に入力されたエンジンＥＮＧからの動力を変速してサンギアＳＳＧ２−１，ＳＳＧ１−２と結合された出力用ギアＯＵＴから出力することができる。ここでの変速比は、キャリアＳＣ−１，ＳＣ−２及びリングギアＳＲＧ−１，ＳＲＧ−２の回転速度に応じて変化する。出力用ギアＯＵＴから出力された動力は、駆動負荷（図示せず）に伝達される。
【００８２】
動力断続機構ＣＬＴ１は、変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ１，ＴＲＧ３との結合状態を切り替えることで、両者間における動力の断続を行う。一方、動力断続機構ＣＬＴ２は、変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＴＲＧ２，ＴＲＧ４との結合状態を切り替えることで、両者間における動力の断続を行う。また、動力断続機構ＣＬＴ０は、変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＯＵＴ２（出力用ギアＯＵＴ）との結合状態を切り替えることで、両者間における動力の断続を行う。この動力断続機構ＣＬＴ０は、例えば噛み合いクラッチ（ドッグクラッチ）により構成することができ、動力断続機構ＣＬＴ０による結合及びその解除（動力の断続）は、例えば電磁アクチュエータ（図示せず）の駆動制御により行うことができる。
【００８３】
回転拘束機構ＬＣＫ０は、エンジンＥＮＧの出力軸（サンギアＳＳＧ１−１，ＳＳＧ２−２）の回転を拘束することが可能である。ここでの回転拘束機構ＬＣＫ０は、回転拘束機構ＬＣＫ１，ＬＣＫ２と同様の電磁アクチュエータにより構成することができる。なお、他の構成については、図１に示す構成と同様であるため説明を省略する。
【００８４】
「具体例の動作」
次に、図１１に示す構成の動力出力システムにおいて、コントローラＣＯＮＴにより変速比を変更しながら車両を駆動する制御を、図１３，１４，１６，１７，１９に示す共線図を用いて説明する。
【００８５】
まず車両（出力用ギアＯＵＴの回転）が停止しており出力用ギアＯＵＴの回転が回転拘束機構（図示せず）により拘束されている状態でエンジンＥＮＧを始動する場合の動作について説明する。その場合、コントローラＣＯＮＴは、まず変換ギアＴＲＧ１１（動力分割機構ＤＰＭのサンギアＤＳＧ）の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１によりロックするとともに、変換ギアＴＲＧ１２（動力分割機構ＤＰＭのリングギアＤＲＧ）と伝達ギアＴＲＧ４（変速機構ＳＧＭ−２のリングギアＳＲＧ−２）とを動力断続機構ＣＬＴ２により結合する。その状態で、コントローラＣＯＮＴは、図１３（Ａ）の共線図に示すように、モータジェネレータＭＧを回転駆動し、モータジェネレータＭＧからの動力をリングギアＳＲＧ−２へ伝達させることで、エンジンＥＮＧを始動する。なお、前述したように、例えばモータジェネレータＭＧからの動力を変速機構ＳＧＭ−２のキャリアＳＣ−２へ伝達させることによってもエンジンＥＮＧの始動が可能であるが、モータジェネレータＭＧからの動力をリングギアＳＲＧ−２へ伝達させた方がエンジンＥＮＧの始動トルクを増大させることができる。
【００８６】
エンジンＥＮＧの始動後に停止状態の車両を前進（出力用ギアＯＵＴを正転駆動）させるときは、コントローラＣＯＮＴは、図１３（Ａ）の共線図に示す状態から、動力断続機構ＣＬＴ２による変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＴＲＧ４との結合を解除し、変換ギアＴＲＧ１２の回転を停止させる方向にモータジェネレータＭＧのトルクを発生させる。その際には、動力断続機構ＣＬＴ２のドッグクラッチの噛み合いトルクが低減する（理想的には０になる）ようにモータジェネレータＭＧのトルクを制御することで、ドッグクラッチによる結合の解除が容易となる。変換ギアＴＲＧ１２の回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、変換ギアＴＲＧ１２（動力分割機構ＤＰＭのリングギアＤＲＧ）と伝達ギアＯＵＴ２（出力用ギアＯＵＴ）とを動力断続機構ＣＬＴ０により結合する。ここでは、モータジェネレータＭＧの回転速度から変換ギアＴＲＧ１２の回転が停止したか否かを判定することができる。その状態で、コントローラＣＯＮＴは、図１３（Ｂ）の共線図に示すように、車両を前進（出力用ギアＯＵＴを正転駆動）させる方向にモータジェネレータＭＧを回転駆動することで、モータジェネレータＭＧの動力により車両を発進させる。このとき、エンジンＥＮＧの運転状態は、コントローラＣＯＮＴによりアイドリング状態に保たれる。
【００８７】
車両の発進後に１速ギアを選択するときは、コントローラＣＯＮＴは、図１３（Ｂ）の共線図に示す状態から、変速機構ＳＧＭ−１のリングギアＳＲＧ−１の回転を停止させる方向にモータジェネレータＭＧを回転駆動する制御を行う。変速機構ＳＧＭ−１のリングギアＳＲＧ−１の回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、変換ギアＴＲＧ１１の回転が回転拘束機構ＬＣＫ１によりロックされている状態で変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ１とを動力断続機構ＣＬＴ１により結合する。これによって、図１４（Ａ）の共線図に示すように、変速機構ＳＧＭ−１のリングギアＳＲＧ−１の回転をロックすることができ、１速ギアを選択することができる。リングギアＳＲＧ−１の回転がロックされたら、コントローラＣＯＮＴは、エンジンＥＮＧの動力により車両を駆動する制御を行う。さらに、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧの動力により車両の駆動をアシストする制御を行うこともできる。なお、リングギアＳＲＧ−１の回転が停止したか否かについては、エンジンＥＮＧの回転速度及び出力用ギアＯＵＴの回転速度から判定することができる。
【００８８】
次に、変速動作の一例として、１速ギアから２速ギアへのアップシフト動作を図１５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００８９】
１速ギアから２速ギアへアップシフトする（変速比を減少させる）ときは、コントローラＣＯＮＴは、次に回転を停止させて拘束する変速機構ＳＧＭ−１，ＳＧＭ−２の回転要素として、キャリアＳＣ−２を選択する。そこで、コントローラＣＯＮＴは、回転が拘束されたリングギアＳＲＧ−１と変換ギアＴＲＧ１１とが動力断続機構ＣＬＴ１により結合された状態で、動力断続機構ＣＬＴ０による変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＯＵＴ２との結合を解除し、変換ギアＴＲＧ１２の回転速度を伝達ギアＴＲＧ２の回転速度に一致させるようにモータジェネレータＭＧを回転駆動する制御を行う。すなわち、変換ギアＴＲＧ１２とキャリアＳＣ−２とが結合可能となるように、モータジェネレータＭＧの速度制御により変換ギアＴＲＧ１２の回転を伝達ギアＴＲＧ２の回転に同期させる（ステップＳ１０１）。なお、変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＯＵＴ２との結合の解除の際には、動力断続機構ＣＬＴ０のドッグクラッチの噛み合いトルクが低減する（理想的には０になる）ようにモータジェネレータＭＧのトルクを制御することで、ドッグクラッチによる結合の解除が容易となる。
【００９０】
変換ギアＴＲＧ１２の回転が伝達ギアＴＲＧ２の回転に同期したら、コントローラＣＯＮＴは、図１４（Ａ）の共線図に示すように、変換ギアＴＲＧ１２（動力分割機構ＤＰＭのリングギアＤＲＧ）と伝達ギアＴＲＧ２（変速機構ＳＧＭ−２のキャリアＳＣ−２）とを動力断続機構ＣＬＴ２により結合する結合動作を実行する（ステップＳ１０２）。ここでの変換ギアＴＲＧ１２の回転と伝達ギアＴＲＧ２の回転との同期については、モータジェネレータＭＧの回転速度、エンジンＥＮＧの回転速度、及び出力用ギアＯＵＴの回転速度から判定することができる。結合動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、回転拘束機構ＬＣＫ１と変換ギアＴＲＧ１１との噛み合いトルクが低減する（理想的には０になる）ようにモータジェネレータＭＧのトルクを発生させ（ステップＳ１０３）、回転拘束機構ＬＣＫ１による変換ギアＴＲＧ１１のロックを解除することでリングギアＳＲＧ−１のロックを解除する拘束解除動作を実行する（ステップＳ１０４）。
【００９１】
拘束解除動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、回転している変速機構ＳＧＭ−２のキャリアＳＣ−２の回転を停止させるようにモータジェネレータＭＧの速度制御を行う回転停止動作を実行する（ステップＳ１０５）。そして、変速機構ＳＧＭ−２のキャリアＳＣ−２の回転が停止したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここでは、エンジンＥＮＧの回転速度及び出力用ギアＯＵＴの回転速度から、キャリアＳＣ−２の回転が停止したか否かを判定することができる。キャリアＳＣ−２の回転が停止していないと判定した場合は、ステップＳ１０５に戻る。一方、キャリアＳＣ−２の回転が停止したと判定した場合は、コントローラＣＯＮＴは、図１４（Ｂ）の共線図に示すように、変換ギアＴＲＧ１２の回転を回転拘束機構ＬＣＫ２によりロックすることで変速機構ＳＧＭ−２のキャリアＳＣ−２の回転をロックする回転拘束動作を実行する（ステップＳ１０７）。以上の動作により、１速ギアから２速ギアへのアップシフトを行うことができる。
【００９２】
なお、上記の回転停止動作の実行時には、モータジェネレータＭＧの速度制御に加えて、エンジンＥＮＧのトルク制御を行うこともできる。例えば１速ギアから２速ギアへのアップシフトの場合は、キャリアＳＣ−２の回転を停止させるようにエンジンＥＮＧのトルクを所定量低下させることで、キャリアＳＣ−２の回転の停止に要する時間を短縮することができ、変速に要する時間を短縮することができる。また、回転停止動作の実行時には、モータジェネレータＭＧからの釣り合いトルクがリングギアＳＲＧ−１及びキャリアＳＣ−２に作用するため、回転停止動作の実行時における変速比は、前段の変速比（１速）と次段の変速比（２速）との中間の値となる。
【００９３】
２速ギアから３速ギアへアップシフトするときは、コントローラＣＯＮＴは、次に回転を停止させて拘束する変速機構ＳＧＭ−１，ＳＧＭ−２の回転要素として、キャリアＳＣ−１を選択する。そこで、コントローラＣＯＮＴは、回転が拘束されたキャリアＳＣ−２と変換ギアＴＲＧ１２とが動力断続機構ＣＬＴ２により結合された状態で、動力断続機構ＣＬＴ１による変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ１との結合を解除し、変換ギアＴＲＧ１１の回転を伝達ギアＴＲＧ３の回転に同期させるように（変換ギアＴＲＧ１２とキャリアＳＣ−１とが結合可能となるように）モータジェネレータＭＧの速度制御を行う。変換ギアＴＲＧ１１の回転が伝達ギアＴＲＧ３の回転に同期したら、コントローラＣＯＮＴは、図１４（Ｂ）の共線図に示すように、変換ギアＴＲＧ１１とキャリアＳＣ−１とを動力断続機構ＣＬＴ１により結合する結合動作を実行する。結合動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、回転拘束機構ＬＣＫ２と変換ギアＴＲＧ１２との噛み合いトルクが低減するようにモータジェネレータＭＧのトルクを発生させ、回転拘束機構ＬＣＫ２による変換ギアＴＲＧ１２のロックを解除することでキャリアＳＣ−２のロックを解除する拘束解除動作を実行する。拘束解除動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、キャリアＳＣ−１の回転を停止させるようにモータジェネレータＭＧの速度制御を行う回転停止動作を実行する。ここでは、モータジェネレータＭＧの速度制御に加えて、エンジンＥＮＧの（トルクを所定量低下させる）駆動制御を行ってもよい。キャリアＳＣ−１の回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、図１６（Ａ）の共線図に示すように、変換ギアＴＲＧ１１の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１によりロックすることでキャリアＳＣ−１の回転をロックする回転拘束動作を実行する。以上の動作により、２速ギアから３速ギアへのアップシフトを行うことができる。
【００９４】
３速ギアから４速ギアへアップシフトするときは、コントローラＣＯＮＴは、次に回転を停止させて拘束する変速機構ＳＧＭ−１，ＳＧＭ−２の回転要素として、リングギアＳＲＧ−２を選択する。そこで、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ２による変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＴＲＧ２との結合を解除し、変換ギアＴＲＧ１２の回転を伝達ギアＴＲＧ４の回転に同期させるようにモータジェネレータＭＧの速度制御を行う。変換ギアＴＲＧ１２の回転が伝達ギアＴＲＧ４の回転に同期したら、コントローラＣＯＮＴは、図１６（Ａ）の共線図に示すように、変換ギアＴＲＧ１２とリングギアＳＲＧ−２とを動力断続機構ＣＬＴ２により結合する結合動作を実行する。結合動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、回転拘束機構ＬＣＫ１による変換ギアＴＲＧ１１のロックを解除することでキャリアＳＣ−１のロックを解除する拘束解除動作を実行する。拘束解除動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、リングギアＳＲＧ−２の回転を停止させるようにモータジェネレータＭＧの速度制御を行う回転停止動作を実行する。ここでは、モータジェネレータＭＧの速度制御に加えて、エンジンＥＮＧの駆動制御を行ってもよい。リングギアＳＲＧ−２の回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、図１６（Ｂ）の共線図に示すように、変換ギアＴＲＧ１２の回転を回転拘束機構ＬＣＫ２によりロックすることでリングギアＳＲＧ−２の回転をロックする回転拘束動作を実行する。以上の動作により、３速ギアから４速ギアへのアップシフトを行うことができる。なお、詳細な説明は省略するが、ダウンシフトについてもアップシフトと同様の動作により行うことができる。
【００９５】
また、図１１に示す構成の動力出力システムにおいては、車両（出力用ギアＯＵＴの回転）の停止時にエンジンＥＮＧの運転を停止させるアイドルストップを行うことができる。さらに、エンジンＥＮＧが停止している状態でモータジェネレータＭＧの動力により停止状態の車両を前進（出力用ギアＯＵＴを正転駆動）させるＥＶ走行を行うこともできる。このＥＶ走行を行う場合は、コントローラＣＯＮＴは、変換ギアＴＲＧ１１（動力分割機構ＤＰＭのサンギアＤＳＧ）と伝達ギアＴＲＧ１（変速機構ＳＧＭ−１のリングギアＳＲＧ−１）とを動力断続機構ＣＬＴ１により結合するとともに、変換ギアＴＲＧ１２（動力分割機構ＤＰＭのリングギアＤＲＧ）と伝達ギアＯＵＴ２とを動力断続機構ＣＬＴ０により結合する。さらに、コントローラＣＯＮＴは、エンジンＥＮＧの回転を回転拘束機構ＬＣＫ０によりロックする。その状態で、コントローラＣＯＮＴは、図１７（Ａ）の共線図に示すように、車両を前進（出力用ギアＯＵＴを正転駆動）させる方向にモータジェネレータＭＧを回転駆動することで、モータジェネレータＭＧの動力により車両を発進させる。なお、以上の動作においては、例えば変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ３（変速機構ＳＧＭ−１のキャリアＳＣ−１）とを結合しても車両の発進が可能であるが、変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ１とを結合した方が、後述のエンジンＥＮＧの始動後に１速ギアを選択する動作を速やかに行うことができる。
【００９６】
次に、ＥＶ走行により車両が走行している状態（出力用ギアＯＵＴが回転している状態）で停止状態のエンジンＥＮＧを始動する動作を、図１８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００９７】
まずコントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧの動力による車両の駆動制御を行う（ステップＳ２０１）。次に、コントローラＣＯＮＴは、車両速度（出力用ギアＯＵＴの回転速度）がエンジンＥＮＧの始動が可能な閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。出力用ギアＯＵＴの回転速度が閾値より小さい場合は、ステップＳ２０１に戻る。一方、出力用ギアＯＵＴの回転速度が閾値以上の場合は、コントローラＣＯＮＴは、図１７（Ｂ）の共線図に示すように、回転拘束機構ＬＣＫ０によるエンジンＥＮＧの回転のロックを解除し（ステップＳ２０３）、モータジェネレータＭＧの動力によりエンジンＥＮＧを始動する（ステップＳ２０４）。エンジンＥＮＧの始動後は、コントローラＣＯＮＴは、変速機構ＳＧＭ−１のリングギアＳＲＧ−１の回転を停止させるように、エンジンＥＮＧの回転速度を増加させるとともにモータジェネレータＭＧのトルクを増加させる制御を行う（ステップＳ２０５）。次に、コントローラＣＯＮＴは、リングギアＳＲＧ−１の回転が停止したか否かを判定する（ステップＳ２０６）。ここでは、エンジンＥＮＧの回転速度及び出力用ギアＯＵＴの回転速度から、リングギアＳＲＧ−１の回転が停止したか否かを判定することができる。リングギアＳＲＧ−１の回転が停止していないと判定した場合は、ステップＳ２０５に戻る。一方、リングギアＳＲＧ−１の回転が停止したと判定した場合は、コントローラＣＯＮＴは、変換ギアＴＲＧ１１の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１によりロックすることでリングギアＳＲＧ−１の回転をロックする（ステップＳ２０７）。これによって、１速ギアを選択することができる。
【００９８】
次に、エンジンＥＮＧ及び車両（出力用ギアＯＵＴの回転）が停止している状態で、車両を前進（出力用ギアＯＵＴを正転駆動）させるとともにエンジンＥＮＧを始動する場合の動作について説明する。その場合、コントローラＣＯＮＴは、変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ１（変速機構ＳＧＭ−１のリングギアＳＲＧ−１）とを動力断続機構ＣＬＴ１により結合するとともに、変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＯＵＴ２とを動力断続機構ＣＬＴ０により結合する。さらに、コントローラＣＯＮＴは、変換ギアＴＲＧ１１の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１によりロックすることでリングギアＳＲＧ−１の回転をロックする。その状態で、コントローラＣＯＮＴは、図１９（Ａ）の共線図に示すように、車両を前進（出力用ギアＯＵＴを正転駆動）させる方向にモータジェネレータＭＧを回転駆動することで、モータジェネレータＭＧの動力により車両を発進させるとともにエンジンＥＮＧを始動する。なお、以上の動作においては、例えば変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ３（変速機構ＳＧＭ−１のキャリアＳＣ−１）とを結合しても車両の発進及びエンジンＥＮＧの始動が可能であるが、変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ１とを結合した方が、エンジンＥＮＧの始動後に１速ギアを速やかに選択することができる。
【００９９】
また、車両を後退（出力用ギアＯＵＴを逆転駆動）させるときは、コントローラＣＯＮＴは、変換ギアＴＲＧ１１（動力分割機構ＤＰＭのサンギアＤＳＧ）の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１によりロックするとともに、変換ギアＴＲＧ１２（動力分割機構ＤＰＭのリングギアＤＲＧ）と伝達ギアＯＵＴ２とを動力断続機構ＣＬＴ０により結合する。その状態で、コントローラＣＯＮＴは、図１９（Ｂ）の共線図に示すように、車両を後退（出力用ギアＯＵＴを逆転駆動）させる方向にモータジェネレータＭＧを回転駆動することで、モータジェネレータＭＧの動力により車両を後退させる。このとき、エンジンＥＮＧの回転はフリーとなる。
【０１００】
次に、本実施形態に係る動力出力システムによる車両の駆動制御の好適な具体例を説明する。
【０１０１】
図１１に示す構成の動力出力装置においては、車両の走行性能曲線を例えば図２０に示すように表すことができ、エンジンＥＮＧの動力に加えてモータジェネレータＭＧの動力によっても車両の駆動を行うことができる。そこで、コントローラＣＯＮＴは、エンジンＥＮＧの動力が高効率運転可能な所定値になるようにエンジンＥＮＧを駆動制御するとともに、車両（出力用ギアＯＵＴ）の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの動力に補償するようにモータジェネレータＭＧを駆動制御することができる。以下、エンジンＥＮＧの始動後にエンジンＥＮＧのトルクを高効率運転可能な一定値に保つようにエンジンＥＮＧを駆動制御する場合に、車両を駆動する動作を図２１のタイムチャートを用いて説明する。
【０１０２】
停止状態の車両を発進させるときは（図２１のタイムチャートの時刻ｔ０）、コントローラＣＯＮＴは、図１７（Ａ）の共線図を用いて説明した動作を実行することで、車両をモータジェネレータＭＧの動力により発進させる。車両の発進後は、図１７（Ｂ）の共線図及び図１８のフローチャートを用いて説明した動作を実行することで、エンジンＥＮＧを始動させ（図２１のタイムチャートの時刻ｔ１）、１速ギアを選択する（変速機構ＳＧＭ−１のリングギアＳＲＧ−１の回転をロックする）。そして、コントローラＣＯＮＴは、図１４（Ａ）の共線図及び図１５のフローチャートを用いて説明した動作を実行することで、変換ギアＴＲＧ１２を変速機構ＳＧＭ−２のキャリアＳＣ−２に結合する。変換ギアＴＲＧ１２とキャリアＳＣ−２との結合後は、エンジンＥＮＧ及びモータジェネレータＭＧの動力により車両を駆動する。ここでは、車両要求駆動力が車両駆動力のエンジンＥＮＧ直達分より大きいため、車両要求駆動力の不足分をモータジェネレータＭＧの力行運転により補償する。
【０１０３】
前述したように、１速ギアから２速ギアへのアップシフトを開始する場合は、コントローラＣＯＮＴは、回転拘束機構ＬＣＫ１と変換ギアＴＲＧ１１との噛み合いトルクが低減する（理想的には０になる）ようにモータジェネレータＭＧのトルクを発生させ、回転拘束機構ＬＣＫ１によるリングギアＳＲＧ−１のロックを解除する拘束解除動作を実行する。ただし、この拘束解除動作の実行時には、キャリアＳＣ−２に伝達されたモータジェネレータＭＧからのトルクが車両駆動力（出力用ギアＯＵＴのトルク）を減少させる方向に作用することになる。そのため、コントローラＣＯＮＴは、車両要求駆動力の不足分を補償するようにモータジェネレータＭＧを力行運転しているときは（図２１のタイムチャートの時間ｔ１〜ｔ２）、変速比を減少させるアップシフトを実行しない。車両要求駆動力が減少して車両駆動力のエンジンＥＮＧ直達分より小さくなると（図２１のタイムチャートの時刻ｔ２以降）、コントローラＣＯＮＴは、車両要求駆動力の過達分をモータジェネレータＭＧの回生運転により補償する。そして、コントローラＣＯＮＴは、車両（出力用ギアＯＵＴ）の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの回生運転により補償した状態で（図２１のタイムチャートの時刻ｔ３）、１速ギアから２速ギアへのアップシフトを開始する（拘束解除動作を実行する）。
【０１０４】
また、前述したように、コントローラＣＯＮＴは、回転が停止したキャリアＳＣ−２を回転拘束機構ＬＣＫ２によりロックする回転拘束動作を実行することで、１速ギアから２速ギアへのアップシフトを終了する（図２１のタイムチャートの時刻ｔ４）。ただし、この回転拘束動作の実行後には、リングギアＳＲＧ−１に伝達されたモータジェネレータＭＧからのトルクが車両駆動力（出力用ギアＯＵＴのトルク）を増大させる方向に作用することになる。そこで、コントローラＣＯＮＴは、アップシフトの終了後に（回転拘束動作の実行後に）、エンジンＥＮＧの動力が車両（出力用ギアＯＵＴ）の要求動力より小さくなるようにエンジンＥＮＧを駆動制御するとともに、車両（出力用ギアＯＵＴ）の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの力行運転により補償する。２速ギアの選択後に車両要求駆動力が減少して車両駆動力のエンジンＥＮＧ直達分に等しくなると（図２１のタイムチャートの時刻ｔ５）、コントローラＣＯＮＴは、図１４（Ｂ）の共線図を用いて説明した動作を実行することで、変換ギアＴＲＧ１１を変速機構ＳＧＭ−２のキャリアＳＣ−１に結合する。
【０１０５】
また、変速比を増大させるダウンシフトの場合は、拘束解除動作の実行時に、リングギアＳＲＧ−１（２速から１速の場合）に伝達されたモータジェネレータＭＧからのトルクが車両駆動力（出力用ギアＯＵＴのトルク）を増大させる方向に作用することになる。そのため、コントローラＣＯＮＴは、車両要求駆動力の過達分を補償するようにモータジェネレータＭＧを回生運転しているときは、変速比を減少させるダウンシフトを実行しない。すなわち、コントローラＣＯＮＴは、車両（出力用ギアＯＵＴ）の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの力行運転により補償した状態で、ダウンシフトを開始する（拘束解除動作を実行する）。
【０１０６】
また、ダウンシフトの場合は、回転拘束動作の実行後に、キャリアＳＣ−２（２速から１速の場合）に伝達されたモータジェネレータＭＧからのトルクが車両駆動力（出力用ギアＯＵＴのトルク）を減少させる方向に作用することになる。そこで、コントローラＣＯＮＴは、ダウンシフトの終了後に（回転拘束動作の実行後に）、エンジンＥＮＧの動力が車両（出力用ギアＯＵＴ）の要求動力より大きくなるようにエンジンＥＮＧを駆動制御するとともに、車両（出力用ギアＯＵＴ）の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの回生運転により補償する。
【０１０７】
以上説明したように、図１１に示す動力出力システムにおいても、エンジンＥＮＧと出力用ギアＯＵＴとの間における動力伝達を維持しながら変速動作を実行することができる。したがって、変速動作の実行時に複数の回転軸間でのトルク遷移過程を経ることなく変速を行うことができ、変速に要する時間を短縮することができる。さらに、変速動作の途中における出力用ギアＯＵＴへのトルク抜けを防止することができる。
【０１０８】
そして、変速機構ＳＧＭ−１，ＳＧＭ−２の回転が拘束された回転要素と次に回転を停止させて拘束する回転要素にモータジェネレータＭＧのトルクを伝達させた状態から変速動作を実行することで、変速動作の途中における変速比が前段の変速比と次段の変速比との中間の値となる。したがって、よりＣＶＴ的変速フィールに近づけることができる。さらに、変速機構ＳＧＭ−１，ＳＧＭ−２の回転が拘束された回転要素の拘束を解除する前に、変速機構ＳＧＭ−１，ＳＧＭ−２の回転している回転要素のいずれか１つを動力分割機構ＤＰＭに結合することで、次段の変速比を現在の変速比が選択されている状態で予め選択することができる。
【０１０９】
さらに、変速動作の実行時には、変速機構ＳＧＭ−１，ＳＧＭ−２の回転している回転要素のいずれか１つの回転を停止させるようにモータジェネレータＭＧを駆動制御するだけでなくエンジンＥＮＧのトルクも制御することで、この回転要素の回転を停止させるのに要する時間を短縮することができる。したがって、変速に要する時間をさらに短縮することができる。
【０１１０】
また、図１１に示す動力出力システムにおいては、モータジェネレータＭＧの動力により変速動作を行うだけでなく、モータジェネレータＭＧの動力によりエンジンＥＮＧの始動及び車両（出力用ギアＯＵＴ）の駆動も行うことができる。さらに、モータジェネレータＭＧの動力によるエンジンＥＮＧの始動は、車両の停止時及び車両の走行時（ＥＶ走行時）の両方において行うことができる。そして、モータジェネレータＭＧの動力による車両の駆動は、エンジンＥＮＧの停止時及びエンジンＥＮＧの運転時の両方において行うことができる。また、モータジェネレータＭＧの動力によりエンジンＥＮＧの始動と車両の発進の両方を同時に行うこともできる。
【０１１１】
また、図１１に示す動力出力システムにおいては、エンジンＥＮＧの動力が高効率運転可能な所定値になるようにエンジンＥＮＧを駆動制御するとともに、車両の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの動力により補償することができる。したがって、エンジンＥＮＧの燃費を向上させることができる。さらに、車両の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの回生運転により補償した状態でアップシフトを開始し、アップシフトの終了後に車両の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの力行運転により補償することで、モータジェネレータＭＧによる動力の補償を行いながらアップシフトを円滑に実行することができる。また、車両の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの力行運転により補償した状態でダウンシフトを開始し、ダウンシフトの終了後に車両の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの回生運転により補償することで、モータジェネレータＭＧによる動力の補償を行いながらダウンシフトを円滑に実行することができる。
【０１１２】
「他の具体例」
図２２に示す構成の動力出力システムにおいて、変速機構ＳＧＭ−２は、キャリアＳＣ３−２とリングギアＳＲＧ４−２、及びリングギアＳＲＧ３−２とキャリアＳＣ４−２がそれぞれ結合された２つの遊星歯車を備える。そして、変速機構ＳＧＭ−１のサンギアＳＳＧ１−１，ＳＳＧ２−１は、変速機構ＳＧＭ−２のサンギアＳＳＧ４−２，ＳＳＧ３−２とそれぞれ結合されている。サンギアＳＳＧ１−１，ＳＳＧ４−２はエンジンＥＮＧの出力軸と結合されており、サンギアＳＳＧ２−１，ＳＳＧ３−２は出力用ギアＯＵＴと結合されている。キャリアＳＣ３−２及びリングギアＳＲＧ４−２は伝達ギアＴＲＧ２と噛み合っており、リングギアＳＲＧ３−２及びキャリアＳＣ４−２は伝達ギアＴＲＧ４と噛み合っている。なお、図２２の他の構成については図１１に示す構成と同様である。図２２に示す構成の変速機構ＳＧＭ−１，ＳＧＭ−２においては、図１２の共線図でキャリアＳＣ−２及びリングギアＳＲＧ−２をキャリアＳＣ３−２及びキャリアＳＣ４−２にそれぞれ置き換えた共線関係を得ることができる。そして、図２２に示す動力出力システムの動作については、図１３，１４，１６，１７，１９の共線図において、キャリアＳＣ−２及びリングギアＳＲＧ−２をキャリアＳＣ３−２及びキャリアＳＣ４−２にそれぞれ置き換えた場合を考えればよい。
【０１１３】
また、図２３に示す構成の動力出力システムにおいては、図１１に示す構成と比較して、回転拘束機構ＬＣＫ０及びリバースギアＲＥＶが省略されている。ただし、リバースギアＲＥＶを設けてもよい。そして、図２３に示す動力出力システムの動作については、ＥＶ走行中にエンジンＥＮＧの始動を行わない点を除いて、基本的に図１１に示す構成と同様である。ただし、リバースギアＲＥＶが省略されているため、変換ギアＴＲＧ１２と伝達ギアＯＵＴ２（出力用ギアＯＵＴ）とを結合してモータジェネレータＭＧの動力により車両を駆動する場合は、図２４，２５の共線図に示すように、モータジェネレータＭＧのトルクの発生方向が図１１に示す構成と逆になる。なお、図２４（Ａ）は車両の停止時にエンジンＥＮＧを始動する場合、図２４（Ｂ）はエンジンＥＮＧの始動後に車両を前進させる場合、図２５（Ａ）はエンジンＥＮＧの停止時に車両を前進させる（ＥＶ走行を行う）場合、図２５（Ｂ）は車両を後退させる場合の共線図を示す。
【０１１４】
また、図２６に示す構成の動力出力システムにおいては、図１１に示す構成と比較して、リバースギアＲＥＶ及び動力分割機構ＤＰＭが省略されており、モータジェネレータＭＧは変換ギアＴＲＧ１１と結合されている。そのため、モータジェネレータＭＧの動力は分割されずに伝達ギアＴＲＧ１，ＴＲＧ２，ＴＲＧ３，ＴＲＧ４，ＯＵＴ２のいずれかに伝達される。また、回転拘束機構ＬＣＫ１１，ＬＣＫ１２，ＬＣＫ１３，ＬＣＫ１４は、それぞれリングギアＳＲＧ−１、キャリアＳＣ−２、キャリアＳＣ−１、リングギアＳＲＧ−２の回転を拘束することが可能である。
【０１１５】
「モータジェネレータの動力を分割しない具体例の動作」
次に、図２６に示す構成の動力出力システムにおいて、コントローラＣＯＮＴにより変速比を変更しながら車両を駆動する制御を、図２７〜３０に示す共線図を用いて説明する。
【０１１６】
まず車両（出力用ギアＯＵＴの回転）が停止しており出力用ギアＯＵＴの回転が回転拘束機構（図示せず）により拘束されている状態でエンジンＥＮＧを始動する場合の動作について説明する。その場合、コントローラＣＯＮＴは、まず変換ギアＴＲＧ１１（モータジェネレータＭＧ）と伝達ギアＴＲＧ４（変速機構ＳＧＭ−２のリングギアＳＲＧ−２）とを動力断続機構ＣＬＴ２により結合する。その状態で、コントローラＣＯＮＴは、図２７（Ａ）の共線図に示すように、モータジェネレータＭＧを回転駆動し、モータジェネレータＭＧからの動力をリングギアＳＲＧ−２へ伝達させることで、エンジンＥＮＧを始動する。
【０１１７】
エンジンＥＮＧの始動後に停止状態の車両を前進（出力用ギアＯＵＴを正転駆動）させるときは、コントローラＣＯＮＴは、図２７（Ａ）の共線図に示す状態から、動力断続機構ＣＬＴ２による変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ４との結合を解除し、変換ギアＴＲＧ１１（モータジェネレータＭＧ）の回転を停止させる。変換ギアＴＲＧ１１の回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、変換ギアＴＲＧ１１（モータジェネレータＭＧ）と伝達ギアＯＵＴ２（出力用ギアＯＵＴ）とを動力断続機構ＣＬＴ０により結合する。その状態で、コントローラＣＯＮＴは、図２７（Ｂ）の共線図に示すように、車両を前進（出力用ギアＯＵＴを正転駆動）させる方向にモータジェネレータＭＧを回転駆動することで、モータジェネレータＭＧの動力により車両を発進させる。このとき、エンジンＥＮＧの運転状態は、コントローラＣＯＮＴによりアイドリング状態に保たれる。
【０１１８】
車両の発進後に１速ギアを選択するときは、コントローラＣＯＮＴは、変速機構ＳＧＭ−１のリングギアＳＲＧ−１の回転を停止させる方向にモータジェネレータＭＧを回転駆動する制御を行う。リングギアＳＲＧ−１の回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、図２８（Ａ）の共線図に示すように、リングギアＳＲＧ−１の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１１によりロックする。これによって、１速ギアを選択することができる。
【０１１９】
１速ギアから２速ギアへアップシフトするときは、コントローラＣＯＮＴは、次に回転を停止させて拘束する変速機構ＳＧＭ−１，ＳＧＭ−２の回転要素として、キャリアＳＣ−２を選択する。そこで、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ０による変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＯＵＴ２との結合を解除し、変換ギアＴＲＧ１１（モータジェネレータＭＧ）の回転を停止させる。変換ギアＴＲＧ１１の回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、変換ギアＴＲＧ１１（モータジェネレータＭＧ）と伝達ギアＴＲＧ１（リングギアＳＲＧ−１）とを動力断続機構ＣＬＴ１により結合する結合動作を実行する。結合動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、図２８（Ｂ）の共線図に示すように、回転拘束機構ＬＣＫ１１とリングギアＳＲＧ−１との噛み合いトルクが低減する（理想的には０になる）ようにモータジェネレータＭＧのトルクを制御し、回転拘束機構ＬＣＫ１１によるリングギアＳＲＧ−１のロックを解除する拘束解除動作を実行する。拘束解除動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、変速機構ＳＧＭ−２のキャリアＳＣ−２の回転を停止させるようにモータジェネレータＭＧの速度制御を行う回転停止動作を実行する。ここでは、モータジェネレータＭＧの速度制御に加えて、エンジンＥＮＧの（トルクを所定量低下させる）駆動制御を行ってもよい。キャリアＳＣ−２の回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、図２９（Ａ）の共線図に示すように、キャリアＳＣ−２の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１２によりロックする回転拘束動作を実行する。以上の動作により、１速ギアから２速ギアへのアップシフトを行うことができる。なお、回転停止動作の実行時には、モータジェネレータＭＧからの釣り合いトルクがリングギアＳＲＧ−１に作用するため、回転停止動作の実行時における変速比は、前段の変速比（１速）となる。
【０１２０】
２速ギアから３速ギアへアップシフトするときは、コントローラＣＯＮＴは、次に回転を停止させて拘束する変速機構ＳＧＭ−１，ＳＧＭ−２の回転要素として、キャリアＳＣ−１を選択する。そこで、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ１による変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ１との結合を解除し、モータジェネレータＭＧの回転を停止させる。モータジェネレータＭＧの回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧとキャリアＳＣ−２とを動力断続機構ＣＬＴ２により結合する結合動作を実行する。結合動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、図２９（Ｂ）の共線図に示すように、回転拘束機構ＬＣＫ１２とキャリアＳＣ−２との噛み合いトルクが低減するようにモータジェネレータＭＧのトルクを制御し、回転拘束機構ＬＣＫ１２によるキャリアＳＣ−２のロックを解除する拘束解除動作を実行する。拘束解除動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、キャリアＳＣ−１の回転を停止させるようにモータジェネレータＭＧの速度制御を行う回転停止動作を実行する。ここでは、モータジェネレータＭＧの速度制御に加えて、エンジンＥＮＧの駆動制御を行ってもよい。キャリアＳＣ−１の回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、図３０（Ａ）の共線図に示すように、キャリアＳＣ−１の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１３によりロックする回転拘束動作を実行する。以上の動作により、２速ギアから３速ギアへのアップシフトを行うことができる。
【０１２１】
３速ギアから４速ギアへアップシフトするときは、コントローラＣＯＮＴは、次に回転を停止させて拘束する変速機構ＳＧＭ−１，ＳＧＭ−２の回転要素として、リングギアＳＲＧ−２を選択する。そこで、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ２による変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ２との結合を解除し、モータジェネレータＭＧの回転を停止させる。モータジェネレータＭＧの回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧとキャリアＳＣ−１とを動力断続機構ＣＬＴ１により結合する結合動作を実行する。結合動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、図３０（Ｂ）の共線図に示すように、回転拘束機構ＬＣＫ１３とキャリアＳＣ−１との噛み合いトルクが低減するようにモータジェネレータＭＧのトルクを制御し、回転拘束機構ＬＣＫ１３によるキャリアＳＣ−１のロックを解除する拘束解除動作を実行する。拘束解除動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、リングギアＳＲＧ−２の回転を停止させるようにモータジェネレータＭＧの速度制御を行う回転停止動作を実行する。ここでは、モータジェネレータＭＧの速度制御に加えて、エンジンＥＮＧの駆動制御を行ってもよい。リングギアＳＲＧ−２の回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、リングギアＳＲＧ−２の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１４によりロックする回転拘束動作を実行する。以上の動作により、３速ギアから４速ギアへのアップシフトを行うことができる。なお、詳細な説明は省略するが、ダウンシフトについてもアップシフトと同様の動作により行うことができる。
【０１２２】
以上説明したように、図２６に示す構成の動力出力装置においても、エンジンＥＮＧと出力用ギアＯＵＴとの間における動力伝達を維持しながら変速動作を実行することができる。したがって、変速動作の実行時に複数の回転軸間でのトルク遷移過程を経ることなく変速を行うことができ、変速に要する時間を短縮することができる。さらに、変速動作の途中における出力用ギアＯＵＴへのトルク抜けを防止することができる。
【０１２３】
なお、図２６に示す構成の動力出力装置においても、エンジンＥＮＧの動力に加えてモータジェネレータＭＧの動力により車両の駆動を行うことができる。そこで、コントローラＣＯＮＴは、エンジンＥＮＧの動力が高効率運転可能な所定値になるようにエンジンＥＮＧを駆動制御するとともに、車両（出力用ギアＯＵＴ）の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの動力に補償するようにモータジェネレータＭＧを駆動制御することができる。
【０１２４】
前述したように、コントローラＣＯＮＴは、回転が停止したキャリアＳＣ−２（１速から２速の場合）を回転拘束機構ＬＣＫ２によりロックする回転拘束動作を実行することで、変速比を減少させるアップシフトを実行する。ただし、この回転拘束動作の実行後には、リングギアＳＲＧ−１（１速から２速の場合）に伝達されたモータジェネレータＭＧからのトルクが車両駆動力（出力用ギアＯＵＴのトルク）を増大させる方向に作用することになる。そこで、コントローラＣＯＮＴは、アップシフトの終了後に（回転拘束動作の実行後に）、エンジンＥＮＧの動力が車両（出力用ギアＯＵＴ）の要求動力より小さくなるようにエンジンＥＮＧを駆動制御するとともに、車両（出力用ギアＯＵＴ）の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの力行運転により補償する。これによって、モータジェネレータＭＧによる動力の補償を行いながらアップシフトを円滑に実行することができる。さらに、エンジンＥＮＧのトルクを高効率運転可能な一定値に保つようにエンジンＥＮＧを駆動制御する場合は、図３１に示すように、変速段が選択されているときでも、車両駆動力のエンジンＥＮＧ直達分が車両要求駆動力以下となるようにエンジンＥＮＧを駆動制御し、車両要求駆動力の不足分をモータジェネレータＭＧの力行運転により補償する。そして、図３１に示すように、車両駆動力のエンジンＥＮＧ直達分が車両要求駆動力に略等しいときに、アップシフトを実行する。
【０１２５】
また、変速比を増大させるダウンシフトの場合は、回転拘束動作の実行後に、キャリアＳＣ−２（２速から１速の場合）に伝達されたモータジェネレータＭＧからのトルクが車両駆動力（出力用ギアＯＵＴのトルク）を減少させる方向に作用することになる。そこで、コントローラＣＯＮＴは、ダウンシフトの終了後に（回転拘束動作の実行後に）、エンジンＥＮＧの動力が車両（出力用ギアＯＵＴ）の要求動力より大きくなるようにエンジンＥＮＧを駆動制御するとともに、車両（出力用ギアＯＵＴ）の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの回生運転により補償する。これによって、モータジェネレータＭＧによる動力の補償を行いながらダウンシフトを円滑に実行することができる。さらに、エンジンＥＮＧのトルクを高効率運転可能な一定値に保つようにエンジンＥＮＧを駆動制御する場合は、変速段が選択されているときでも、車両駆動力のエンジンＥＮＧ直達分が車両要求駆動力以上となるようにエンジンＥＮＧを駆動制御し、車両要求駆動力の過達分をモータジェネレータＭＧの回生運転により補償する。そして、車両駆動力のエンジンＥＮＧ直達分が車両要求駆動力に略等しいときに、ダウンシフトを実行する。
【０１２６】
「モータジェネレータの動力を分割しない具体例の他の動作」
次に、図２６に示す構成の動力出力システムにおいて、コントローラＣＯＮＴにより変速比を変更しながら車両を駆動する他の制御を、図３２〜３４に示す共線図を用いて説明する。
【０１２７】
図３２（Ａ）の共線図に示す１速ギアの選択状態から２速ギアへアップシフトするときは、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ０による変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＯＵＴ２との結合を解除し、変換ギアＴＲＧ１１の回転を伝達ギアＴＲＧ２の回転に同期させるように（モータジェネレータＭＧとキャリアＳＣ−２とが結合可能となるように）モータジェネレータＭＧの速度制御を行う。変換ギアＴＲＧ１１の回転が伝達ギアＴＲＧ２の回転に同期したら、コントローラＣＯＮＴは、変換ギアＴＲＧ１１（モータジェネレータＭＧ）と伝達ギアＴＲＧ２（キャリアＳＣ−２）とを動力断続機構ＣＬＴ２により結合する結合動作を実行する。結合動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、図３２（Ｂ）の共線図に示すように、回転拘束機構ＬＣＫ１１とリングギアＳＲＧ−１との噛み合いトルクが低減する（理想的には０になる）ようにモータジェネレータＭＧのトルクを制御し、回転拘束機構ＬＣＫ１１によるリングギアＳＲＧ−１のロックを解除する拘束解除動作を実行する。拘束解除動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、キャリアＳＣ−２の回転を停止させるようにモータジェネレータＭＧの速度制御を行う回転停止動作を実行する。ここでは、モータジェネレータＭＧの速度制御に加えて、エンジンＥＮＧの（トルクを所定量低下させる）駆動制御を行ってもよい。キャリアＳＣ−２の回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、図３３（Ａ）の共線図に示すように、キャリアＳＣ−２の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１２によりロックする回転拘束動作を実行する。以上の動作により、１速ギアから２速ギアへのアップシフトを行うことができる。なお、回転停止動作の実行時には、モータジェネレータＭＧからの釣り合いトルクがキャリアＳＣ−２に作用するため、回転停止動作の実行時における変速比は、次段の変速比（２速）となる。
【０１２８】
２速ギアから３速ギアへアップシフトするときは、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ２による変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ２との結合を解除し、変換ギアＴＲＧ１１の回転を伝達ギアＴＲＧ３の回転に同期させるように（モータジェネレータＭＧとキャリアＳＣ−１とが結合可能となるように）モータジェネレータＭＧの速度制御を行う。変換ギアＴＲＧ１１の回転が伝達ギアＴＲＧ３の回転に同期したら、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧとキャリアＳＣ−１とを動力断続機構ＣＬＴ１により結合する結合動作を実行する。結合動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、図３３（Ｂ）の共線図に示すように、回転拘束機構ＬＣＫ１２とキャリアＳＣ−２との噛み合いトルクが低減するようにモータジェネレータＭＧのトルクを制御し、回転拘束機構ＬＣＫ１２によるキャリアＳＣ−２のロックを解除する拘束解除動作を実行する。拘束解除動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、キャリアＳＣ−１の回転を停止させるようにモータジェネレータＭＧの速度制御を行う回転停止動作を実行する。ここでは、モータジェネレータＭＧの速度制御に加えて、エンジンＥＮＧの駆動制御を行ってもよい。キャリアＳＣ−１の回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、図３４（Ａ）の共線図に示すように、キャリアＳＣ−１の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１３によりロックする回転拘束動作を実行する。以上の動作により、２速ギアから３速ギアへのアップシフトを行うことができる。
【０１２９】
３速ギアから４速ギアへアップシフトするときは、コントローラＣＯＮＴは、動力断続機構ＣＬＴ１による変換ギアＴＲＧ１１と伝達ギアＴＲＧ３との結合を解除し、変換ギアＴＲＧ１１の回転を伝達ギアＴＲＧ４の回転に同期させるようにモータジェネレータＭＧの速度制御を行う。変換ギアＴＲＧ１１の回転が伝達ギアＴＲＧ４の回転に同期したら、コントローラＣＯＮＴは、モータジェネレータＭＧとリングギアＳＲＧ−２とを動力断続機構ＣＬＴ２により結合する結合動作を実行する。結合動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、図３４（Ｂ）の共線図に示すように、回転拘束機構ＬＣＫ１３とキャリアＳＣ−１との噛み合いトルクが低減するようにモータジェネレータＭＧのトルクを制御し、回転拘束機構ＬＣＫ１３によるキャリアＳＣ−１のロックを解除する拘束解除動作を実行する。拘束解除動作の実行後は、コントローラＣＯＮＴは、リングギアＳＲＧ−２の回転を停止させるようにモータジェネレータＭＧの速度制御を行う回転停止動作を実行する。ここでは、モータジェネレータＭＧの速度制御に加えて、エンジンＥＮＧの駆動制御を行ってもよい。リングギアＳＲＧ−２の回転が停止したら、コントローラＣＯＮＴは、リングギアＳＲＧ−２の回転を回転拘束機構ＬＣＫ１４によりロックする回転拘束動作を実行する。以上の動作により、３速ギアから４速ギアへのアップシフトを行うことができる。なお、詳細な説明は省略するが、ダウンシフトについてもアップシフトと同様の動作により行うことができる。
【０１３０】
以上説明した変速動作においても、変速動作の実行時に複数の回転軸間でのトルク遷移過程を経ることなく変速を行うことができ、変速に要する時間を短縮することができる。さらに、変速動作の途中における出力用ギアＯＵＴへのトルク抜けを防止することができる。
【０１３１】
また、アップシフトを実行する場合は、コントローラＣＯＮＴは、回転拘束機構ＬＣＫ１１とリングギアＳＲＧ−１との噛み合いトルクが低減するようにモータジェネレータＭＧのトルクを発生させ、回転拘束機構ＬＣＫ１１によるリングギアＳＲＧ−１のロックを解除する拘束解除動作を実行する（１速から２速の場合）。ただし、この拘束解除動作の実行時には、キャリアＳＣ−２に伝達されたモータジェネレータＭＧからのトルクが車両駆動力（出力用ギアＯＵＴのトルク）を減少させる方向に作用することになる。そのため、コントローラＣＯＮＴは、車両（出力用ギアＯＵＴ）の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの回生運転により補償した状態で、アップシフトを実行する（拘束解除動作を実行する）。これによって、モータジェネレータＭＧによる動力の補償を行いながらアップシフトを円滑に実行することができる。さらに、エンジンＥＮＧのトルクを高効率運転可能な一定値に保つようにエンジンＥＮＧを駆動制御する場合は、図３５に示すように、変速段が選択されているときでも、車両駆動力のエンジンＥＮＧ直達分が車両要求駆動力以上となるようにエンジンＥＮＧを駆動制御し、車両要求駆動力の過達分をモータジェネレータＭＧの回生運転により補償する。そして、アップシフトの実行直後において車両駆動力のエンジンＥＮＧ直達分が車両要求駆動力に略等しくなるように、アップシフトの実行タイミングを制御する。
【０１３２】
また、ダウンシフトの場合は、拘束解除動作の実行時に、リングギアＳＲＧ−１（２速から１速の場合）に伝達されたモータジェネレータＭＧからのトルクが車両駆動力（出力用ギアＯＵＴのトルク）を増大させる方向に作用することになる。そのため、コントローラＣＯＮＴは、車両（出力用ギアＯＵＴ）の要求動力とエンジンＥＮＧの動力との偏差をモータジェネレータＭＧの力行運転により補償した状態で、ダウンシフトを実行する（拘束解除動作を実行する）。これによって、モータジェネレータＭＧによる動力の補償を行いながらダウンシフトを円滑に実行することができる。さらに、エンジンＥＮＧのトルクを高効率運転可能な一定値に保つようにエンジンＥＮＧを駆動制御する場合は、変速段が選択されているときでも、車両駆動力のエンジンＥＮＧ直達分が車両要求駆動力以下となるようにエンジンＥＮＧを駆動制御し、車両要求駆動力の不足分をモータジェネレータＭＧの力行運転により補償する。そして、ダウンシフトの実行直後において車両駆動力のエンジンＥＮＧ直達分が車両要求駆動力に略等しくなるように、ダウンシフトの実行タイミングを制御する。
【０１３３】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】実施形態に係る変速システムを備えた動力出力システムの基本構成の概略を示す図である。
【図２】基本構成の変速機構における各回転要素の回転速度を示す共線図である。
【図３】回転拘束機構の具体例及びその動作を説明する図である。
【図４】実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する共線図である。
【図５】実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する共線図である。
【図６】実施形態に係る動力出力システムの車両駆動動作を説明する共線図である。
【図７】実施形態に係る動力出力システムの他の基本構成の概略を示す図である。
【図８】他の基本構成の変速機構における各回転要素の回転速度を示す共線図である。
【図９】実施形態に係る動力出力システムの他の基本構成の概略を示す図である。
【図１０】実施形態に係る動力出力システムの他の基本構成の概略を示す図である。
【図１１】実施形態に係る動力出力システムの具体例の概略を示す図である。
【図１２】具体例の変速機構における各回転要素の回転速度を示す共線図である。
【図１３】実施形態に係る動力出力システムの車両駆動動作を説明する共線図である。
【図１４】実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する共線図である。
【図１５】実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明するフローチャートである。
【図１６】実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する共線図である。
【図１７】実施形態に係る動力出力システムの車両駆動動作を説明する共線図である。
【図１８】実施形態に係る動力出力システムの車両駆動動作を説明するフローチャートである。
【図１９】実施形態に係る動力出力システムの車両駆動動作を説明する共線図である。
【図２０】実施形態に係る動力出力システムによる車両の走行性能曲線を示す図である。
【図２１】実施形態に係る動力出力システムの車両駆動動作を説明するタイムチャートである。
【図２２】実施形態に係る動力出力システムの他の具体例の概略を示す図である。
【図２３】実施形態に係る動力出力システムの他の具体例の概略を示す図である。
【図２４】実施形態に係る動力出力システムの車両駆動動作を説明する共線図である。
【図２５】実施形態に係る動力出力システムの車両駆動動作を説明する共線図である。
【図２６】実施形態に係る動力出力システムの他の具体例の概略を示す図である。
【図２７】実施形態に係る動力出力システムの車両駆動動作を説明する共線図である。
【図２８】実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する共線図である。
【図２９】実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する共線図である。
【図３０】実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する共線図である。
【図３１】実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する図である。
【図３２】実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する共線図である。
【図３３】実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する共線図である。
【図３４】実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する共線図である。
【図３５】実施形態に係る動力出力システムの変速動作を説明する図である。
【図３６】従来における変速システムを備えた動力出力システムの構成の概略を示す図である。
【図３７】従来における変速システムを備えた動力出力システムの構成の概略を示す図である。
【符号の説明】
【０１３５】
ＣＬＴ０，ＣＬＴ１，ＣＬＴ２  動力断続機構、ＣＯＮＴ  コントローラ、ＤＰＭ  動力分割機構、ＥＮＧ  エンジン、ＬＣＫ０，ＬＣＫ１，ＬＣＫ２，ＬＣＫ１１，ＬＣＫ１２，ＬＣＫ１３，ＬＣＫ１４  回転拘束機構、ＭＧ  モータジェネレータ、ＳＧＭ，ＳＧＭ−１，ＳＧＭ−２  変速機構。
【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】
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【図９】
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【図１０】
2006183792.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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