(57)【要約】【課題】エンジンの回転を止めるためのクラッチとして噛み合い式クラッチを備えたハイブリッド車の制御装置を提供する。【解決手段】クラッチ機構は、固定部材と、同一軸線上で対向して配置された回転部材と、固定部材と回転部材との互いに対向する面のそれぞれに設けられかつ前記互いに対向する面に向けて先細る形状の係合歯とを備え、エンジンを始動する要求の成立によって磁気吸引力が消失するように電磁アクチュエータをオフ制御し、かつオフ制御後に係合歯同士が互いに噛み合っている状態で、第１モータのトルクをクラッチ機構に作用させる。【選択図】図４
2018016255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力要素と出力要素と反力要素との少なくとも３つの回転要素によって差動作用を行う動力分割機構と、
前記入力要素に連結されたエンジンと、
前記反力要素に連結された第１モータと、
前記出力要素に連結された第２モータと、
前記入力要素の回転を選択的に止める噛み合い式のクラッチ機構と、
前記エンジンおよび前記第１モータならびに前記第２モータおよび前記クラッチ機構を制御するコントローラとを備え、
前記クラッチ機構は、固定部材と、前記固定部材と同一軸線上で対向して配置された回転部材と、前記固定部材と前記回転部材との互いに対向する面のそれぞれに設けられかつ前記互いに対向する面に向けて先細る形状の係合歯と、それぞれの係合歯同士が互いに噛み合うように前記固定部材と前記回転部材とを互いに接近させる方向に磁気吸引力を発生する電磁アクチュエータとを備え、
停止している前記エンジンを始動する際に前記第１モータによって前記エンジンをモータリングするように構成されたハイブリッド車の制御装置において、
前記コントローラは、
前記エンジンを始動する要求の成立によって前記磁気吸引力が消失するように前記電磁アクチュエータをオフ制御し、かつ前記オフ制御後に前記係合歯同士が互いに噛み合っている状態で、前記第１モータのトルクを前記クラッチ機構に出力させることを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッド車の制御装置において、
前記第１モータが出力するトルクの方向は前記エンジンがトルクを出力する方向である
ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のハイブリッド車の制御装置において、
前記固定部材と前記回転部材とは、前記電磁アクチュエータがオフ制御されて前記係合歯同士が噛み合わない原点位置に復帰し、かつ前記電磁アクチュエータによる磁気吸引力によって前記係合歯同士が噛み合うように前記軸線の方向に相対移動するように構成され、
前記コントローラは、
前記エンジンを始動する要求の成立によって前記磁気吸引力が消失するように前記電磁アクチュエータをオフ制御しかつ前記オフ制御後に前記係合歯同士が互いに噛み合っている状態で前記第１モータのトルクを前記クラッチ機構に作用させた場合の、前記固定部材と前記回転部材との前記原点位置から測った寸法である相対的な軸線方向への移動量が、予め定められた所定値未満の場合と前記所定値以上の場合とで、前記第１モータが出力するトルクの大きさを異ならせる
ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のハイブリッド車の制御装置において、
前記コントローラは、
前記エンジンをモータリングするための第１目標トルクと前記第１目標トルクより大きな目標トルクであって前記係合歯同士が噛み合っている状態で前記クラッチ機構に作用させる第２目標トルクとの少なくとも２つの目標トルクを有し、
前記移動量が前記所定値未満の場合は前記第１目標トルクになるよう前記第１モータが出力するトルクを制御し、前記移動量が前記所定値以上の場合は前記第２目標トルクになるよう前記第１モータが出力トルクを制御する
ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のハイブリッド車の制御装置において、
前記電磁アクチュエータは、
通電されると磁力を発生するコイルと前記コイルを巻き回したヨークと前記ヨークと同一軸線上に対向して配置されかつ前記磁気吸引力により前記ヨークに接近する方向に移動するアーマチュアと前記ヨークと前記アーマチュアとが離間する方向に力が働くリターンスプリングとを備えている
ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のハイブリッド車の制御装置において、
前記コントローラは、
前記第１モータが出力したトルクを打ち消す方向に前記第２モータのトルクを出力させるように制御する
ことを特徴とするハイブリッド車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの回転を止めてモータの出力で走行可能なハイブリッド車の制御装置であって、特に、動力分割機構を構成している差動機構における入力要素もしくはその入力要素と一体となっている部材の回転を止めるためのクラッチ機構を備えるハイブリッド車の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンおよび第１モータならびに第２モータを駆動力源とするハイブリッド車両の駆動装置が記載されている。この特許文献１に記載されたハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンおよび第１モータの出力トルクを駆動輪側へ伝達する動力分割機構を備えている。動力分割機構は、シングルピニオン型の遊星歯車機構により構成されている。その遊星歯車機構のキャリヤにエンジンが連結され、サンギヤに第１モータが連結され、リングギヤに駆動輪へ動力を伝達する出力部材が連結されている。そして、エンジンを停止した状態で第１モータおよび第２モータの少なくとも一方から出力された動力を駆動輪に伝達させる電気走行モードと、第１モータおよび第２モータの少なくとも一方を発電機として機能させて車両の有する運動エネルギを電力として回生する回生走行モードと、エンジンから出力された動力を駆動輪に伝達させるエンジン走行モードとを選択的に設定することができる。また、この特許文献１に記載されたハイブリッド車両の駆動装置は、上記の電気走行モードにおいて、エンジンの回転を止めて固定するための噛み合い式クラッチを備えている。
【０００３】
また、特許文献２には、歯側面にクラッチの軸線方向の抜き勾配をつけられた噛み合い式クラッチ（ドグクラッチ）を係合もしくは解放するためのアクチュエータとしてソレノイドを使用した構成が開示されている。この特許文献２に記載されたソレノイドは、円筒状のコイルへ通電することにより、ばねの弾性力に抗して前記コイルの中心軸線方向での一方に移動させられるロッドを備えている。そのロッドには、噛み合い式クラッチの可動ドグの外周に装着したスリーブに係合するフォークが取付けられていて、スリーブをロッドとが一体となって前記中心軸線方向に進退するようになっている。円筒状のコイルへの通電を停止すると、ロッドおよびスリーブを前記中心軸線方向での一方に移動させていた電磁力が消失する。これに対して、ばねの付勢力に加えて、歯側面に軸線方向の抜き勾配が付けられていることにより歯側面同士の圧接力の中心軸線方向分力がロッドに作用しているので、これらの力によって、スリーブが中心軸線方向での他方に押し戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２００４３号公報
【特許文献２】特開平１１−２４０３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載されているソレノイドを、アーマチュアを電磁力で吸引するタイプのソレノイドに変更し、そのアーマチュアを可動ドグと一体化させておき、ソレノイドに通電することにより噛み合い式クラッチを係合させるように構成することが可能である。その場合、そのアーマチュアと電磁コイルもしくはヨークとの間隔（ギャップ）を可及的に小さくすれば、所定の磁気吸引力を発生させるのに要する電流を少なくできる。その反面、上記のギャップを小さくした場合には、ソレノイドへの通電を止めるいわゆるオフ制御を行った場合、残留磁気などの影響で磁気吸引力が直ちには消失せず、前記ギャップが小さいことによる比較的大きい磁気吸引力が残ってしまう。そのため、特許文献１に記載されているようにエンジンの回転を止めるためのクラッチとして、上記のギャップの小さいソレノイドを使用した場合には、クラッチの解放応答性あるいはエンジンの始動応答性が低下する可能性がある。
【０００６】
この発明は上記の技術的課題に着目して創作されたものであり、動力分割機構を構成している差動機構の入力要素の回転を止めるための噛み合い式クラッチの解放応答性を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明は、入力要素と出力要素と反力要素との少なくとも３つの回転要素によって差動作用を行う動力分割機構と、前記入力要素に連結されたエンジンと、前記反力要素に連結された第１モータと、前記出力要素に連結された第２モータと、前記入力要素の回転を選択的に止める噛み合い式のクラッチ機構と、前記エンジンおよび前記第１モータならびに前記第２モータおよび前記クラッチ機構を制御するコントローラとを備え、前記クラッチ機構は、固定部材と、前記固定部材と同一軸線上で対向して配置された回転部材と、前記固定部材と前記回転部材との互いに対向する面のそれぞれに設けられかつ前記互いに対向する面に向けて先細る形状の係合歯と、それぞれの係合歯同士が互いに噛み合うように前記固定部材と前記回転部材とを互いに接近させる方向に磁気吸引力を発生する電磁アクチュエータとを備え、停止している前記エンジンを始動する際に前記第１モータによって前記エンジンをモータリングするように構成されたハイブリッド車の制御装置において、前記コントローラは、前記エンジンを始動する要求の成立によって前記磁気吸引力が消失するように前記電磁アクチュエータをオフ制御し、かつ前記オフ制御後に前記係合歯同士が互いに噛み合っている状態で、前記第１モータのトルクを前記クラッチ機構に出力させることを特徴とする。
【０００８】
また、この発明では、前記第１モータが出力するトルクの方向は前記エンジンがトルクを出力する方向であってよい。
【０００９】
また、この発明では、前記固定部材と前記回転部材とは、前記電磁アクチュエータがオフ制御されて前記係合歯同士が噛み合わない原点位置に復帰し、かつ前記電磁アクチュエータによる前記磁気吸引力によって前記係合歯同士が噛み合うように前記軸線の方向に相対移動するように構成され、前記コントローラは、前記エンジンを始動する要求の成立によって前記磁気吸引力が消失するように前記電磁アクチュエータをオフ制御しかつ前記オフ制御後に前記係合歯同士が互いに噛み合っている状態で前記第１モータのトルクを前記クラッチ機構に作用させた場合の、前記固定部材と前記回転部材との前記原点位置から測った寸法である相対的な軸線方向への移動量が、予め定められた所定値未満の場合と前記所定値以上の場合とで、前記第１モータが出力するトルクの大きさを異ならせていてよい。
【００１０】
また、この発明では、前記コントローラは、前記エンジンをモータリングするための第１目標トルクと前記第１目標トルクより大きな目標トルクであって前記係合歯同士が噛み合っている状態で前記クラッチ機構に作用させる第２目標トルクとの少なくとも２つの目標トルクを有し、前記移動量が前記所定値未満の場合は前記第１目標トルクになるよう前記第１モータが出力するトルクを制御し、前記移動量が前記所定値以上の場合は前記第２目標トルクになるよう前記第１モータが出力するトルクを制御してもよい。
【００１１】
また、この発明では、前記電磁アクチュエータは、通電されると磁力を発生するコイルと、前記コイルを巻き回したヨークと、前記ヨークと同一軸線上に対向して配置されかつ前記磁気吸引力により前記ヨークに接近する方向に移動するアーマチュアと、前記ヨークと前記アーマチュアとが離間する方向に力が働くリターンスプリングとを備えていてよい。
【００１２】
また、この発明では、前記コントローラは、前記第１モータが出力したトルクを打ち消す方向に前記第２モータのトルクを出力させるように制御してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、停止しているエンジンを始動する要求が成立して電磁アクチュエータをオフ状態に制御した場合にクラッチ機構のそれぞれの係合歯同士が互いに噛み合っている状態では、第１モータのトルクをクラッチ機構に出力させる。そのような場合、上記の第１モータのトルクに応じた回転部材における回転軸中心線方向の分力が互いに噛み合っているそれぞれの係合歯の歯面で生じ、その分力が、それぞれの係合歯同士、すなわち、固定部材と回転部材とを回転部材における回転軸中心線方向に相対的に離間させるように作用し、クラッチ機構の解放が促進される。つまり、エンジンの始動要求があり電磁アクチュエータをオフ状態に制御した際に直ちに磁気吸引力が消失しない場合であっても第１モータが出力したトルクをクラッチ機構に作用させるので、クラッチ機構が解放されるまでの時間を短くできる。これによりクラッチ機構の解放応答性あるいはエンジンの始動応答性を向上させることができる。
【００１４】
また、この発明によれば、停止しているエンジンを始動する要求が成立して電磁アクチュエータをオフ状態に制御した場合にクラッチ機構のそれぞれの係合歯同士が互いに噛み合っている状態で、第１モータが出力するトルクの方向はエンジンがトルクを出力する方向と同じである。そのような場合、第１モータのトルクに応じた軸線方向の分力により、クラッチ機構が解放されるとエンジンが回転する。これによりクラッチ機構が解放されるとそのままモータリング状態となるため、エンジンのトルクを出力しない方向に第１モータのトルクを出力した場合と比較してエンジン始動応答性を向上させることができる。
【００１５】
また、この発明によれば、停止しているエンジンを始動する要求が成立して電磁アクチュエータをオフ状態に制御した場合には、クラッチ機構の固定部材と回転部材とが噛み合っていない原点位置からの固定部材と回転部材との相対的な軸線方向への移動量が所定値未満の場合に第１モータが出力するトルクは、第１目標トルクとしている。一方で、所定値以上の場合に第１モータが出力するトルクは、第１目標トルクよりも大きい第２目標トルクとなるように制御している。固定部材と回転部材との軸線方向への移動量が所定値以上となる、例えば、第１モータが出力するトルクを伝達可能にクラッチ機構のそれぞれの係合歯が互いに接触している場合には、第２目標トルクとなるように第１モータのトルクを出力している。そのためクラッチ機構が解放されるまでの時間を短くできる。一方で所定値未満となる、例えば、第１モータが出力するトルクを伝達可能にクラッチ機構のそれぞれの係合歯が互いに接触していない場合はエンジンをモータリングするための第１目標トルクとなるように第１モータがトルクを出力している。そのため第２目標トルクとなるように出力した場合に比べてエンジンの回転数上昇が急峻にならないためエンジンのイナーシャトルクの増大やそれに起因する駆動トルクの低下を抑制することかできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施形態で対象となるハイブリッド車の一例を示すスケルトン図である。
【図２】クラッチ機構および電磁アクチュエータの一例を説明するための図である。
【図３】図２におけるクラッチ機構のIV-IV線に沿う断面図である。
【図４】この発明の実施形態で実行される制御例の一例を概念的に示すフローチャートである。
【図５】図４の制御例を実行した場合における車速、クラッチ機構の係合指示、アクチュエータ電流値、クラッチ機構のストローク位置、エンジン回転数、ＭＧ１回転数、ＭＧ１トルク、ＭＧ２回転数、ＭＧ２トルクの変化の一例を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明の実施形態を、図を参照しつつ説明する。先ず、図１に、この発明の実施形態におけるハイブリッド車のギヤトレーンの一例を示してある。なお、図１では、主な電気的な接続関係を破線で示している。図１に示すハイブリッド車両Ｖｅは、エンジン１、および、第１モータ（以下、ＭＧ１とも記す）２ならびに第２モータ（以下、ＭＧ２とも記す）３の複数の駆動力源を備えている。ハイブリッド車両Ｖｅは、エンジン１が出力する動力を、動力分割機構４によって第１モータ２側と駆動軸５側とに分割して伝達するように構成されている。また、第１モータ２で発生した電力を第２モータ３に供給し、第２モータ３が出力する駆動力を駆動軸５および駆動輪６に付加することができるように構成されている。
【００１８】
動力分割機構４は、エンジン１および第１モータ２と駆動輪６との間でトルクを伝達する伝動機構であり、サンギヤ７、リングギヤ８、および、キャリヤ９を有する遊星歯車機構によって構成されている。図１に示す例では、シングルピニオン型の遊星歯車機構が用いられている。遊星歯車機構のサンギヤ７に対して同心円上に、内歯歯車のリングギヤ８が配置されている。これらサンギヤ７とリングギヤ８とに噛み合っているピニオンギヤ１０がキャリヤ９によって自転および公転が可能なように保持されている。なお、サンギヤ７がこの発明の実施形態における「反力要素」に相当し、キャリヤ９がこの発明の実施形態における「入力要素」に相当し、リングギヤ８がこの発明の実施形態における「出力要素」に相当する。なお、シングルピニオン型の遊星歯車機構に限定されることなく、ダブルピニオン型の遊星歯車機構やラビニヨ型の遊星歯車機構などの少なくとも三つの回転要素を有する差動機構によって動力分割機構４が構成されていてもよい。
【００１９】
動力分割機構４は、エンジン１および第１モータ２と同一の軸線上に配置されている。動力分割機構４を構成している遊星歯車機構のキャリヤ９に、動力分割機構４の入力軸４ａが連結されている。入力軸４ａには、フライホイール１１、ならびに、エンジン１の出力軸１ａが連結されている。具体的には、出力軸１ａと入力軸４ａとが、フライホイール１１に取り付けられたダンパ機構１２および第１トルクリミッタ１３を介して、互いに連結されている。したがって、キャリヤ９は、入力軸４ａ、第１トルクリミッタ１３、ダンパ機構１２、および、フライホイール１１を介して、出力軸１ａに連結されている。
【００２０】
上記のフライホイール１１、ダンパ機構１２、および、第１トルクリミッタ１３は、出力軸１ａと入力軸４ａとの間に設けられている。フライホイール１１は、出力軸１ａに連結されている。フライホイール１１のエンジン１とは反対側（図１の左側）に、ダンパ機構１２が取り付けられている。ダンパ機構１２は、従来一般的に用いられているダンパ機構と同様に構成されている。例えば、前述の特許文献２に記載されているダンパ機構と同様の構成であり、ダンパばね１２ａの作用により、エンジン１のトルク変動や振動に起因する出力軸１ａのねじり振動を抑制するように構成されている。
【００２１】
ダンパ機構１２の外周部分に、第１トルクリミッタ１３が設けられている。第１トルクリミッタ１３は、駆動輪６とエンジン１との間で伝達されるトルクの大きさを制限するための機構である。第１トルクリミッタ１３は、従来一般的に用いられているトルクリミッタと同様に構成され、例えば、図示しない出力軸１ａ側の摩擦プレートと入力軸４ａ側の摩擦プレートとが、皿ばねの付勢力によって互いに押し付けられ、その摩擦プレート同士が互いに摩擦係合させられるように構成されている。またその摩擦係合力は、皿ばねの付勢力に応じて決まる。そのため、例えば、皿ばねのばね定数や初期に設定される変形量を調整することにより、この第１トルクリミッタ１３によって制限されるトルクの値、すなわち、第１トルクリミッタ１３を介して伝達可能なトルクの上限値が設定される。
【００２２】
遊星歯車機構のサンギヤ７には、第１モータ２が連結されている。第１モータ２は、動力分割機構４に隣接してエンジン１とは反対側（図１の左側）に配置されている。その第１モータ２のロータ２ａに一体となって回転するロータ軸２ｂが、サンギヤ７に連結されている。なお、ロータ軸２ｂおよびサンギヤ７の回転軸は中空軸になっている。それらロータ軸２ｂおよびサンギヤ７の回転軸の中空部に、オイルポンプ１４の回転軸１４ａが配置されている。すなわち、回転軸１４ａは、上記の中空部を通って入力軸４ａに連結されている。
【００２３】
遊星歯車機構のリングギヤ８の外周部分に、外歯歯車の第１ドライブギヤ１５がリングギヤ８と一体に形成されている。また、動力分割機構４および第１モータ２の回転軸線と平行に、カウンタシャフト１６が配置されている。このカウンタシャフト１６の一方（図１での右側）の端部に、上記の第１ドライブギヤ１５と噛み合うカウンタドリブンギヤ１７が一体となって回転するように取り付けられている。一方、カウンタシャフト１６の他方（図１での左側）の端部には、カウンタドライブギヤ（ファイナルドライブギヤ）１８がカウンタシャフト１６に一体となって回転するように取り付けられている。カウンタドライブギヤ１８は、終減速機であるデファレンシャルギヤ１９のデフリングギヤ（ファイナルドリブンギヤ）２０と噛み合っている。したがって、動力分割機構４のリングギヤ８は、上記の第１ドライブギヤ１５、カウンタシャフト１６、カウンタドリブンギヤ１７、カウンタドライブギヤ１８、および、デフリングギヤ２０からなる出力ギヤ列２１を介して、駆動軸５および駆動輪６に動力伝達可能に連結されている。
【００２４】
このハイブリッド車両Ｖｅの動力伝達装置は、上記の動力分割機構４から駆動軸５および駆動輪６に伝達されるトルクに、第２モータ３が出力するトルクを付加することができるように構成されている。具体的には、第２モータ３のロータ３ａに一体となって回転するロータ軸３ｂが、上記のカウンタシャフト１６と平行に配置されている。そのロータ軸３ｂの先端（図１での右端）に、上記のカウンタドリブンギヤ１７と噛み合う第２ドライブギヤ２２が一体となって回転するように取り付けられている。したがって、動力分割機構４のリングギヤ８には、上記のような出力ギヤ列２１および第２ドライブギヤ２２を介して、第２モータ３が動力伝達可能に連結されている。すなわち、リングギヤ８は、第２モータ３と共に、出力ギヤ列２１を介して、駆動軸５および駆動輪６に動力伝達可能に連結されている。
【００２５】
さらに、このハイブリッド車両Ｖｅの動力伝達装置には、ロック機能およびトルクリミット機能を有するクラッチ機構２３が設けられている。このクラッチ機構２３は、トゥースブレーキ２４によって構成されている。ここでいうロック機能とは、動力分割機構４における入力要素であるキャリヤ９やエンジン１の出力軸１ａの回転を止める機能をいい、またトルクリミット機能とは、トゥースブレーキ２４を構成する固定歯２４ａと回転歯２４ｂとが係合した状態で上記のロック機能が作用している場合であっても、作用するトルクが予め設定されている上限値を超えることによりロック状態が解除されて動力伝達装置における過負荷を回避もしくは抑制する機能をいう。
【００２６】
図１に示す例では、トゥースブレーキ２４からなるクラッチ機構２３と、第１モータ２と、第２モータ３と、動力分割機構４などがトランスミッションケース２５の内部に収納されている。このクラッチ機構２３は、入力軸４ａとキャリヤ９との間に設けられている。また図２に示すように、トゥースブレーキ２４は、固定歯２４ａが設けられた固定部材２４ｃと、回転歯２４ｂが設けられた回転部材２４ｄとを有し、固定部材２４ｃと回転部材２４ｄとが軸線方向に相対移動することで固定歯２４ａと回転歯２４ｂとが係合状態および解放状態となるように構成されている。なお、上記の固定歯２４ａおよび回転歯２４ｂがこの発明の実施形態における「係合歯」に相当する。また、特に記載しない場合、「軸線方向」とは固定部材２４ｃおよび回転部材２４ｄの中心軸線Ｘの方向を示し、「回転方向」とは、中心軸線Ｘを回転中心とする回転方向を示すものとする（図２参照）。
【００２７】
固定部材２４ｃは、回転不可能なように、かつ、軸線方向（図２での左右方向）に移動可能に、例えばスプラインによってトランスミッションケース２５に取り付けられている。また、軸線方向で、固定部材２４ｃに対向して回転部材２４ｄが設けられている。その回転部材２４ｄは、円環形状の部材であり、入力軸４ａと同軸上に配置されている。この回転部材２４ｄは、入力軸４ａに対して例えばスプラインによって取り付けられており、入力軸４ａと一体回転する。すなわち、固定部材２４ｃと回転部材２４ｄとが同一軸線上で対向して配置されるとともに、固定部材２４ｃと回転部材２４ｄとの互いに対向する面のそれぞれに設けられた固定歯２４ａと回転歯２４ｂとが互いに噛み合ってトルクを伝達するように構成されている。
【００２８】
また、このトゥースブレーキ２４に設けられた固定歯２４ａおよび回転歯２４ｂは、図３に示すように、例えば断面形状が台形（もしくは三角形状）の歯により構成されている。回転歯２４ｂは、固定歯２４ａ側の先端に向けて入力軸４ａの回転方向の長さ（歯幅）が、次第に短くなるように形成され、一方、固定歯２４ａは、回転歯２４ｂ側の先端に向けて入力軸４ａの回転方向の長さが、次第に短くなるように形成されている。すなわち、固定部材２４ｃと回転部材２４ｄとの互いに対向する面に向けて先細りとなるように固定歯２４ａと回転歯２４ｂとが形成され、固定歯２４ａと回転歯２４ｂとが傾斜面で噛み合っている。
【００２９】
なお、軸線方向のうち、固定部材２４ｃが回転部材２４ｄに向けて移動する方向を「係合方向」と称し、係合方向と反対方向を「解放方向」と称する。図２では、左側から右側へ向かう方向が係合方向であり、右側から左側へ向かう方向が解放方向である。
【００３０】
上記の係合歯、すなわち固定歯２４ａと回転歯２４ｂとが互いに噛み合うように、固定部材２４ｃと回転部材２４ｄとを互いに接近させる方向に磁気吸引力を発生する電磁アクチュエータ２６（以下、単にアクチュエータと記す）が設けられ、その固定歯２４ａと回転歯２４ｂとの係合もしくは解放の動作はこのアクチュエータ２６によって操作される。そのアクチュエータ２６は、アーマチュア２６ａと、ヨーク２６ｂと、リターンスプリング２６ｃと、コイル２６ｄとから構成され、また、上述したように固定部材２４ｃを回転部材２４ｄ側に吸引する磁気吸引力Ｆａを発生する。
【００３１】
アーマチュア２６ａとヨーク２６ｂとは軸線方向で対向して配置され、図２の左側にアーマチュア２６ａ、右側にヨーク２６ｂが配置されている。また、そのアーマチュア２６ａとヨーク２６ｂとの間にリターンスプリング２６ｃが配置され、コイル２６ｄに通電することにより、アーマチュア２６ａがヨーク２６ｂに引きつけられ、リターンスプリング２６ｃを圧縮する。なお、コイル２６ｄはヨーク２６ｂに囲まれるように配置されている。リターンスプリング２６ｃのばね力に対抗して上記のアクチュエータ２６の磁気吸引力Ｆａを作用させるように構成されている。したがって、アクチュエータ２６の磁気吸引力Ｆａの方向は、トゥースブレーキ２４の固定歯２４ａを回転歯２４ｂに係合させる方向であり、アクチュエータ２６の磁気吸引力Ｆａを増大させることにより、固定歯２４ａが回転歯２４ｂとの係合方向に移動し、一方、アクチュエータ２６の磁気吸引力Ｆａを低減させることによりリターンスプリング２６ｃのばね力によって固定歯２４ａが回転歯２４ｂから離間するように構成されている。なお、アクチュエータ２６の磁気吸引力Ｆａの大きさは、コイル２６ｄに通電される電流値に応じて変化する。なお、固定歯２４ａが回転歯２４ｂから離間させる方向に力を働かせるためにリターンスプリング２６ｃを設けたが、アクチュエータや他の弾性体であってもよい。
【００３２】
このように構成されたクラッチ機構２３は、上記のコイル２６ｄに通電されると、コイル２６ｄの周囲に磁界が発生する。その発生した磁界により、アーマチュア２６ａを係合方向に向けて吸引する磁気吸引力が発生する。すなわち、アーマチュア２６ａがヨーク２６ｂ側に向け引きつけられる。そして、アーマチュア２６ａが引きつけられることによりリターンスプリング２６ｃが圧縮されて固定部材２４ｃが回転部材２４ｄ側に押圧される。したがって、固定歯２４ａと回転歯２４ｂとが係合して噛み合い、その状態で、その係合面あるいは固定歯２４ａと回転歯２４ｂとの接触面（歯面）にトルクが作用することにより、図３に示すような軸線方向の分力Ｆｂ１が生じる。この軸線方向の分力Ｆｂ１とは固定歯２４ａと回転歯２４ｂとの接触面（歯面）とが接触している際に生じる接触面と垂直な方向に働く垂直抗力Ｆｂに対する軸線方向の分力である。また、この垂直抗力Ｆｂに対する回転方向の分力はＦｂ２である。
【００３３】
そして、その回転歯２４ｂに伝達されたトルクによって生じる軸線方向の分力Ｆｂ１やリターンスプリング２６ｃのばね力などの合算値が、アクチュエータ２６による磁気吸引力Ｆａや摩擦抵抗力よりも小さい場合には、その係合状態が維持される。したがって、このトゥースブレーキ２４を動作させて固定歯２４ａと回転歯２４ｂとを係合させることにより、入力軸４ａ、ならびに、入力軸４ａに連結されている出力軸１ａおよびキャリヤ９の回転を停止し、つまりロック機構（もしくはブレーキ機構）として機能する。
【００３４】
これとは反対に、回転歯２４ｂに伝達されたトルクによって生じる軸線方向の分力Ｆｂ１やリターンスプリング２６ｃのばね力などの合算値が、アクチュエータ２６による磁気吸引力Ｆａや摩擦抵抗力よりも大きい場合には、その係合状態が解除される。すなわち、互いに噛み合っている係合歯（固定歯２４ａおよび回転歯２４ｂ）の歯面で生じる軸線の方向のスラスト力によって固定部材２４ｃと回転部材２４ｄとが軸線方向に相対的に離間して係合歯の噛み合いが外れることによりトルクの伝達が遮断される。つまり、回転歯２４ｂに過大なトルクが伝達された場合には、固定歯２４ａと回転歯２４ｂとの歯面同士が滑ることで、固定歯２４ａと回転歯２４ｂとが軸線方向に離間し、その係合状態を解除してトゥースブレーキ２４が解放状態になることにより、リミッタ機構として機能する。つまり、このトゥースブレーキ２４は、回転部材２４ｄと固定部材２４ｃとの係合歯が互いに噛み合ってトルクを伝達するとともに、固定部材２４ｃと回転部材２４ｄとの間で伝達可能な上限トルク以上のトルクが回転部材２４ｄに入力された場合には、軸線方向で固定部材２４ｃと回転部材２４ｄとが離間して係合歯の噛み合いが外れることによりトルクの伝達を遮断するように構成されている。また、上記の伝達可能な上限トルクとは、固定歯２４ａと回転歯２４ｂとが接触して伝達可能なトルクの最大値である。なお、リミッタ機能としてトゥースブレーキ２４が解放状態になると、係合歯（固定歯２４ａおよび回転歯２４ｂ）の歯面同士が接触していないことから上記の軸線の方向のスラスト力が無くなる。そのため、磁気吸引力Ｆａによって再度係合状態となる。再度係合状態となる場合、未だ上記の上限トルクを超えるような大きさのトルクが回転歯２４ｂに入力された場合、再び解放状態になってしまう。このような解放と係合とを繰り返すラチェット現象を抑制するため、リミット機能が働いた場合、速やかにコイル２６ｄへの通電をオフにして、磁気吸引力Ｆａが消失するように制御してよい。
【００３５】
なお、この図２に示す例では、アクチュエータ２６は、固定部材２４ｃを動作させて回転部材２４ｄに噛み合わせるように構成されているものの、この発明の実施形態では、これとは反対に回転部材２４ｄを動作させて固定部材２４ｃに噛み合わせるように構成してもよい。
【００３６】
上述したハイブリッド車両Ｖｅは、エンジン１を動力源としたＨＶ走行や第１モータ２、第２モータ３を蓄電装置（図示せず）の電力で駆動して走行する両駆動モードや第２モータ３を蓄電装置の電力で駆動して走行する単駆動モードなどの走行形態が可能である。このような各モードの設定や切り替え、ならびに、上記のトゥースブレーキ２４の係合あるいは解放する制御は、電子制御装置（ＥＣＵ）２８により実行される。このＥＣＵ２８は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当し、マイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや予め記憶しているデータならびにプログラムを使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。その入力されるデータは、車速、車輪速、アクセルペダルの踏み込み角度、蓄電装置の充電残量（ＳＯＣ）、トゥースブレーキ２４の移動量、シフトポジション、エンジン水温、エンジン油温などであり、また予め記憶しているデータは、各走行モードを決めてあるマップなどである。そして、ＥＣＵ２８は、制御指令信号として、エンジン１の始動や停止の指令信号、第１モータ２のトルク指令信号、第２モータ３のトルク指令信号、エンジン１のトルク指令信号、アクチュエータ２６の電流指令信号などを出力する。なお、図１では１つのＥＣＵ２８が設けられた例を示しているが、ＥＣＵは、例えば制御する装置ごと、あるいは制御内容ごとに複数設けられていてもよい。
【００３７】
上記のように構成されたハイブリッド車両Ｖｅでは、上述したようなエンジン１の回転を止めるクラッチ機構２３を設けた場合、エンジン１の始動要求があり、アクチュエータ２６のコイル２６ｄに通電する電流をオフに制御した場合、残留磁気などの影響により磁気吸引力Ｆａが直ちにはゼロにならず、比較的大きい磁気吸引力Ｆａが残ってしまうことがある。このような場合には、トゥースブレーキ２４の固定歯２４ａと回転歯２４ｂとの係合状態が続いてしまうためクラッチ機構２３の解放応答性あるいはエンジンの始動応答性が低下する可能性がある。そこで、この発明の実施形態においては、上記のような場合に第１モータ２のトルクをクラッチ機構２３に作用させるように制御している。以下に、ＥＣＵ２８によって実行される具体的な制御例について説明する。
【００３８】
図４はその制御の一例を概念的に示すフローチャートであって、ハイブリッド車両Ｖｅが走行している状態あるいは制御システムをアクティブにしているレディー・オン（Ready  on）の状態で実行される。
【００３９】
先ず、両駆動要求判定およびエンジン１の始動判定を行うサブルーチンを実行する（ステップＳ１）。これらの判定は、ＥＣＵ２８に予め定められて記憶されているマップ等から従来知られている手法によって行うことができる。ついで、その両駆動要求があるか否かが判断される（ステップＳ２）。このステップＳ２で否定的、すなわち、両駆動要求があると判断された場合には両駆動モードを維持して走行するため、ステップＳ１に戻る。
【００４０】
これとは反対に、ステップＳ２で肯定的に判断された場合、すなわち、両駆動要求が無いと判断された場合には、アクチュエータ２６のコイル２６ｄに通電される電流をオフにする制御が行われる（ステップＳ３）。なお、両駆動要求がない場合とは、エンジン１を始動する要求が成立した場合、もしくは単駆動モードに移行する要求が成立した場合のことである。ついで、アクチュエータ２６の電流値が所定電流値α未満となったか否かが判断される(ステップＳ４）。この所定電流値αはアクチュエータに流れる電流値がゼロもしくは実質的にゼロに等しい値であり、設計などに応じて種々変更されてよい。このステップＳ４で否定的に判断された場合、すなわち所定電流値α未満となっていない場合はステップＳ３に戻る。
【００４１】
これとは反対に、ステップＳ４で肯定的に判断された場合には、エンジン１を始動する要求があるか否かが判断される（ステップＳ５）。前述したように、ステップＳ２での両駆動要求がないことの判断は、単駆動モードに移行する条件が成立した場合と、エンジン１を動力源とするＨＶモードに移行する条件が成立した場合との両方の場合に肯定的となる。そのために、ハイブリッド車両Ｖの現在の状態が単駆動モードに移行すべき状態か、ＨＶモードに移行する状態かをステップＳ５で判断する。このエンジン１を始動する要求とはＥＣＵ２８に予め定められて記憶されているマップ等から従来知られている手法によって判断する。ステップＳ５で否定的に判断された場合、すなわち、エンジン１を始動する要求がない場合は、トゥースブレーキ２４の固定歯２４ａに磁気吸引力Ｆａが働いていなくかつリターンスプリング２６ｃのばね力により回転歯２４ｂから離間している状態（この発明の実施形態における原点位置）からの固定歯２４ａと回転歯２４ｂとの軸線方向への移動量すなわちストローク量が、所定値β未満か否かが判断される（ステップＳ６）。所定値βとはトルク伝達可能に固定歯２４ａと回転歯２４ｂとが接触している状態か否かを判断するための閾値であり、設計などに応じて種々設定もしくは変更されてよい。従って所定値β以上の場合はトルク伝達可能に固定歯２４ａと回転歯２４ｂとが接触している状態であって、所定値β未満の場合は上記とは反対で接触していない状態となる。このステップＳ６で否定的に判断された場合、すなわち、ストローク量が所定値β未満となるまでは、ステップＳ５に戻る。なお、トルク伝達可能に固定歯２４ａと回転歯２４ｂとが接触している状態のことを以下ではトゥースブレーキ２４が係合している状態またはそれに相当する表現で示し、これに対して、接触していない状態のことをトゥースブレーキ２４が解放されている状態またはそれに相当する表現で示す。
【００４２】
これとは反対に、ステップＳ６で肯定的に判断がされた場合には、トゥースブレーキ２４が解放されている状態であるため、第２モータ３を蓄電装置（図示せず）の電力で駆動して走行する単駆動モードに移行してこの図４に示すフローチャートを終了する。このようにエンジン１を始動する要求がない場合には特にクラッチ機構２３の解放応答性あるいはエンジンの始動応答性が求められている状態ではない。従って電力消費によりＳＯＣが減少するのを抑制するために、第１モータ２や第２モータ３がトルクを出力することなく、トゥースブレーキ２４の固定歯２４ａと回転歯２４ｂとの噛み合いがリターンスプリング２６ｃのばね力によって解放されるようにしてもよい。
【００４３】
一方で、ステップＳ５で肯定的に判断された場合は、トゥースブレーキ２４の固定歯２４ａと回転歯２４ｂとの軸線方向への移動量、すなわち、ストローク量が所定値β未満か否かが判断される（ステップＳ８）。ステップＳ８で否定的に判断された場合は、まだトゥースブレーキ２４が係合している状態となっていると判断できるため、第１モータ２のトルクをトゥースブレーキ２４へ出力させる制御が行われる（ステップＳ９）。このステップＳ９では、クラッチ解放目標トルクとなるように第１モータ２がトルクを出力する。
【００４４】
このクラッチ解放目標トルクはトゥースブレーキ２４を解放するための予め定めた目標トルクであることから、トゥースブレーキ２４が解放されている場合に第１モータ２が出力すべき目標トルクとは異なっていてよい。そのため、このクラッチ解放目標トルクはトゥースブレーキ２４を解放させたい時間に応じて適宜大きさを設定することができる。さらに、この発明の実施形態では、クラッチ解放目標トルクは、エンジン１をモータリングさせるための目標トルク（後述するモータリング目標トルク）よりも大きい値に設定されている。なお、このクラッチ解放目標トルクがこの発明の実施形態における「第２目標トルク」に相当し、モータリング目標トルクがこの発明の実施形態における「第１目標トルク」に相当している。
【００４５】
第１モータ２がクラッチ解放目標トルクとなるようトルクを出力した後、第１モータ２が出力したトルクの反力が駆動軸５に伝わってしまい、駆動輪６のトルクが変動してしまう。このことを抑制するために第１モータ２が出力したトルクを打ち消し、もしくは減じるようにクラッチ解放目標トルクに対応するＭＧ２補正トルクＡとなるように第２モータ３がトルクを出力する（ステップＳ１０）。その後、ステップＳ８へと戻る。なお、このＭＧ２補正トルクＡはクラッチ解放目標トルクに対応させていることから目標トルクであるが、第１モータ２が実際に出力しているトルクに応じて第２モータ３がトルクを出力するようにしてもよい。
【００４６】
これとは反対に、このステップＳ８で肯定的に判断された場合は、第１モータ２が出力すべき目標トルクとしてモータリング目標トルクとなるように第１モータ２がトルクを出力する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１ではトゥースブレーキ２４が解放され、かつ、エンジンを始動する要求があることから、エンジン１をモータリングさせるために第１モータ２がトルクを出力しており、このトルクによりエンジン１が回転し始めて回転数が上昇する。その第１モータ２により出力したトルクを打ち消すようにモータリング目標トルクに対応するＭＧ２補正トルクＢとなるように第２モータ３がトルクを出力する（ステップＳ１２）。
【００４７】
ついで、ステップＳ１１やステップＳ１２でエンジン１の回転数が上昇した後、エンジン１を始動させ（ステップＳ１３）、ＨＶ走行に移行（ステップＳ１４）してこの図４に示すフローチャートを終了する。
【００４８】
なお、トゥースブレーキ２４が係合状態のときにはクラッチ解放目標トルク、トゥースブレーキ２４が解放状態のときにはモータリング目標トルクとなるように第１モータ２のトルクを制御したが、係合状態のときにモータリング目標トルク、解放状態のときにクラッチ解放目標トルクとなるようにしてもよい。そのような場合、解放状態になってからモータリング目標トルクより大きなクラッチ解放目標トルクがとなるように第１モータ２のトルクが制御されるので、エンジン１が始動できる回転数まで上昇させる時間を短縮できる。
【００４９】
図５は上述した図４の制御例を実行したときのタイムチャートであって、特に、車速、クラッチ機構の係合指示、アクチュエータ電流値、クラッチ機構のストローク位置、エンジン回転数、ＭＧ１回転数、ＭＧ１トルク、ＭＧ２回転数、ＭＧ２トルクの変化の一例を示すタイムチャートである。
【００５０】
先ず、図５に示すように、ｔ１時点では、トゥースブレーキ２４を係合する指示がある状態から解放する指示に切り替わり、アクチュエータ２６の電流をゼロにするオフ制御が実行され始める。
【００５１】
ついで、ｔ２時点では、アクチュエータの電流値がゼロもしくは実質的にゼロとなり、アクチュエータ２６のストローク位置、すなわち、トゥースブレーキ２４の固定歯２４ａと回転歯２４ｂとの軸線方向へのストローク位置が未だトゥースブレーキ２４が係合状態である位置、すなわち所定値β以上となっている。第１モータ２が負トルクを出力していることからまず第１モータ２がトルクを出力することを停止する制御が行われる。またこの制御により駆動輪６の回転数が変化してしまうのを抑制するため第２モータ３は正トルクを出力する。なお、正トルクとはエンジン１がトルクを出力する方向を指し、負トルクとはその逆を指している。
【００５２】
ついで、ｔ３時点では、アクチュエータ２６のストローク位置に変化がないことから、磁気吸引力Ｆａがトゥースブレーキ２４に作用して係合状態が維持されている。このときエンジン１の始動する要求があり、トゥースブレーキ２４を解放するために第１モータ２がクラッチ解放目標トルクとなるように正トルクを出力し始める。一方で、その第１モータ２のトルクを打ち消すべく第２モータ３も同様にトルクを出力する。
【００５３】
ついで、ｔ４時点では、第１モータ２のトルクによりアクチュエータ２６のストローク位置が変化、すなわち、トゥースブレーキ２４が係合状態から解放状態へと遷移し始めている。つまり、第１モータ２のトルクの軸線方向の分力とばね力との合算値が磁気吸引力Ｆａや摩擦抵抗力に勝り、図２に示すような解放方向へと回転部材２４ｄが移動し始める。
【００５４】
ついで、ｔ５時点では、アクチュエータ２６のストローク位置がトゥースブレーキ２４が解放状態となる位置に移動したことで、エンジン１の回転数が上昇し始める。このときトゥースブレーキ２４を係合状態から解放状態にするために必要な第１モータ２のトルク（ｔ３〜ｔ４間）とｔ５のようにエンジン１をモータリングさせるために必要な第１モータ２のトルクは異なることから第１モータ２のトルク対時間の変化量が異なっている。
【００５５】
ついで、ｔ６時点では、エンジン１を始動できる回転数までモータリングが終わり、エンジンを始動させたことから、第１モータ２のトルクを下げている。同様に第２モータ３のトルクも下げる制御が行われる。
【００５６】
図４や図５で説明した実施例では、トゥースブレーキ２４が係合状態（ｔ３〜ｔ４間）とトゥースブレーキ２４が解放状態（ｔ５〜ｔ６間）における第１モータ２のトルク対時間の変化量が前者が後者より大きくなるように設定したが、その変化量は同じとなってもよい。前者のようにトゥースブレーキ２４を解放状態にするために第１モータ２のトルクを出力した場合、クラッチ解放目標トルクとなるように出力される第１モータ２のトルクによりエンジン１がモータリングされるため、エンジン始動までの時間を短くすることができる。
【００５７】
また、図５に示すようにトゥースブレーキ２４を解放するために印加した第１モータ２のトルクは正トルクとしたが、負トルクであってもよい。負トルクとした場合であっても、その負トルクの軸方向の分力によって回転部材２４ｄと固定部材２４ｃとが離間する方向に力が働くため、正トルクをかけた場合と同様にトゥースブレーキ２４が解放状態となるまでの時間を短くすることができる。
【符号の説明】
【００５８】
２…第１モータ、  ３…第２モータ、  ３ｂ…ロータ軸、  ４…動力分割機構（伝動機構）、  ４ａ…入力軸、  ６…駆動輪、  ７…サンギヤ、  ８…リングギヤ、  ９…キャリヤ、  １５…第１ドライブギヤ、  ２３…ブレーキ機構、  ２４…トゥースブレーキ、  ２４ａ…固定歯、  ２４ｂ…回転歯、  ２４ｃ…固定部材、  ２４ｄ…回転部材、  ２６…アクチュエータ、  ２８…電子制御装置（ＥＣＵ）、  Ｖｅ…ハイブリッド車両、  α…所定電流値、  β…所定値、  Ｆａ…磁気吸引力。
【図１】
2018016255.tif 000003
【図２】
2018016255.tif 000004
【図３】
2018016255.tif 000005
【図４】
2018016255.tif 000006
【図５】
2018016255.tif 000007