(57)【要約】【課題】  簡単かつ安価な構成でありながら、ハイブリッド車両に搭載された機械式自動変速機において、円滑なギア入れ動作延いては変速制御を行える機械式自動変速機の制御装置を提供する。【解決手段】  本発明は、燃焼機関１Ａと電動モータ１Ｂとの間にクラッチ機構１０が介装され、電動モータ１Ｂの回転軸が機械式自動変速機１００の入力軸１１０に連結された機械式自動変速機の変速制御装置２００であって、クラッチ機構１０により燃焼機関１Ａと電動モータ１Ｂとの回転連結が切断されると共に機械式自動変速機１００の入力軸１１０と出力軸１２０との回転連結が解かれた状態のときに、変速比を小さくする方向へ変速する場合、車速に関連する情報と目標変速比とに基づき定められる前記入力軸１１０の回転速度より低目の回転速度に、電動モータ１Ｂの回転速度を制御することを特徴とする。【選択図】図１
2011098679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸或いは出力軸の一方に対して回転連結されると共に軸方向に並んで配設される複数の回転連結側変速ギアと、対応する回転連結側変速ギアに各々噛合されると共に入力軸或いは出力軸の他方に対して同軸的かつ回転自在に配設される複数の回転自在側変速ギアと、を備え、前記複数の回転自在側変速ギアのうちから選択される一つに、前記他方と一体的に回転連結されつつ軸方向に移動可能に構成される可動部材を、駆動手段から提供される駆動力を介して移動させて係合させることにより、所定の変速比で前記一方と前記他方とを回転連結するようにした機械式自動変速機であって、駆動源である燃焼機関と電動モータとの間にクラッチ機構が介装され、電動モータの回転軸が機械式自動変速機の入力軸に連結された機械式自動変速機の制御装置において、
クラッチ機構により燃焼機関と電動モータとの回転連結が切断されると共に機械式自動変速機の入力軸と出力軸との回転連結が解かれた状態のときに、変速比を小さくする方向へ変速する場合、車速に関連する情報と目標変速比とに基づき定められる前記入力軸の回転速度より低目の回転速度に、電動モータの回転速度を制御することを特徴とする機械式自動変速機の制御装置。
【請求項２】
クラッチ機構により燃焼機関と電動モータとの回転連結が切断されると共に機械式自動変速機の入力軸と出力軸との回転連結が解かれた状態のときに、変速比を大きくする方向へ変速する場合、車速に関連する情報と目標変速比とに基づき定められる前記入力軸の回転速度より高目の回転速度に、電動モータの回転速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の機械式自動変速機の制御装置。
【請求項３】
入力軸或いは出力軸の一方に対して回転連結されると共に軸方向に並んで配設される複数の回転連結側変速ギアと、対応する回転連結側変速ギアに各々噛合されると共に入力軸或いは出力軸の他方に対して同軸的かつ回転自在に配設される複数の回転自在側変速ギアと、を備え、前記複数の回転自在側変速ギアのうちから選択される一つに、前記他方と一体的に回転連結されつつ軸方向に移動可能に構成される可動部材を、駆動手段から提供される駆動力を介して移動させて係合させることにより、所定の変速比で前記一方と前記他方とを回転連結するようにした機械式自動変速機であって、駆動源である燃焼機関と電動モータとの間にクラッチ機構が介装され、電動モータの回転軸が機械式自動変速機の入力軸に連結された機械式自動変速機の制御装置において、
クラッチ機構により燃焼機関と電動モータとの回転連結が切断されると共に機械式自動変速機の入力軸と出力軸との回転連結が解かれた状態のときに、変速比を大きくする方向へ変速する場合、車速に関連する情報と目標変速比とに基づき定められる前記入力軸の回転速度より高目の回転速度に、電動モータの回転速度を制御することを特徴とする機械式自動変速機の制御装置。
【請求項４】
前記車速に関連する情報が機械式自動変速機の出力軸の回転速度であり、前記低目若しくは高目の回転速度が、機械式自動変速機の出力軸の回転速度を時間微分した値に基づいて設定されることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の機械式自動変速機の制御装置。
【請求項５】
前記可動部材を係合させる際に、前記可動部材の軸方向への移動に連動してシンクロナイザリングを前記選択された回転自在側変速ギア側に押し付けることにより、前記可動部材の回転と、前記選択された回転自在側変速ギアの回転と、を同期させるシンクロ機構を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の機械式自動変速機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械式自動変速機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、クラッチ機構１０を介して内燃機関（エンジン）の出力軸１と変速機１００の入力軸１１０とを接続／切断（以下、接断と省略する場合もある）可能に回転連結する一方、変速機１００の入力軸１１０と出力軸１２０とを回転連結するための、カウンターシャフト１３０に固定された複数段の変速ギア１４０を、その複数段の組み合わせの中から選択することにより、変速機１００の入力軸１１０と出力軸１２０との間の変速比を切り換え可能に構成された機械式変速機（図３等参照）がある。
【０００３】
また、図３に示したように、運転者或いは変速制御装置２００からの変速指示に従って、機械式変速機１００の変速比、すなわち、変速機１００の入力軸１１０と出力軸と１２０を回転連結する変速ギア１４０を、油圧、空気圧、電動モータ等のアクチュエータ２１０の駆動力を利用して自動的に切り換えることができるようにした機械式自動変速機が知られている。
【０００４】
なお、自動変速は、例えば、自動変速機１００の入力軸１１０と一体的に回転するカウンタシャフト１３０に固定される複数段のうちの所定段の入力側変速ギア１４０Ａ（本明細書では、当該入力側変速ギアが、回転連結側変速ギアに相当する）と噛合している出力側変速ギア１４０Ｂ（本明細書では、当該出力側変速ギアが、回転自在側変速ギアに相当する）を、出力軸１２０と回転連結するためのカップリングスリーブ１５０の内周に刻設される内周スプライン溝１５１が、対応する出力側変速ギア１４０Ｂのドグ１４１と係合するシンクロコーン１４２の外周歯１４３に係合するように、アクチュエータ２１０の駆動力により駆動されるシフトフォーク１６０を介して、前記カップリングスリーブ１５０を、前記対応する出力側変速ギア１４０Ｂに向けて軸方向に移動させることにより行なわれる（図４、図５、図６等参照）。
【０００５】
ここで、通常のディーゼル機関やガソリン機関等を動力源とする車両の場合において、アクチュエータ２１０を介して変速制御装置２００により自動変速（ギア入れ）動作を行う際には、所謂シンクロ機構が機能するようになっている。
【０００６】
すなわち、図７に示すように、カップリングスリーブ１５０を軸方向にスライドさせるに連れて、シンクロナイザリング１４４のテーパ面（摩擦テーパ面）１４４Ａと、シンクロコーン１４２のテーパ面（摩擦テーパ面）１４２Ａと、を徐々に係り合わせるようにして、これにより、自動変速機１００出力軸１２０側と、入力軸１１０（カウンタシャフト１３０）側と、が滑りを伴いながら同期（回転連結）されて、円滑なギア入れ動作（カップリングスリーブ１５０の内周スプライン溝１５１と、シンクロコーン１４２の外周歯１４３と、の係合動作）を可能にしている。
【０００７】
ところが、例えば、図１に例示するように、内燃機関等の燃焼機関１Ａと電動モータ１Ｂとを組み合わせた動力源を備えるハイブリッド車両（ＨＶ：Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）の場合において、上述したような通常の車両と同様に変速制御装置２００により自動変速機１００の自動変速を行わせようとすると、ＨＶの場合は動力源である電動モータ１Ｂの回転イナーシャが大きいため、従来のシンクロナイザリング１４４等を押し付けることで、自動変速機１００の出力軸１２０側と、入力軸１１０（カウンタシャフト１３０）側と、を同期させるシンクロ機構だけでは良好に同期させることができない場合が想定される。
【０００８】
このため、例えば自動変速中に電動モータ１Ｂの出力回転速度を制御することで、自動変速機１００の入力軸１１０（カウンターシャフト１３０）側と、出力軸１２０側と、を同期（シンクロ）させる技術も考えられる。
【０００９】
しかし、このような制御において電動モータ１Ｂに与える目標回転速度は、自動変速機１００の出力軸１２０の回転速度から目標変速比に従い算出される入力軸１１０（カウンターシャフト１３０）の回転速度とされるが、例えば出力軸１２０の回転速度が変化するような状況（例えば、慣性や路面勾配等の変化などにより、クラッチ機構１０におけるクラッチ切断中でも車速が変化するような状況）においては、同期が所定時間内にうまく取れなくなってギア入れ（変速）動作が良好に行えなくなるようなケースも想定される。
【００１０】
ここにおいて、例えば特許文献１には、噛み合いクラッチの歯車と、変速機の変速歯車と、の間に相対的に微弱な周期的トルク変動を与えながら、噛み合いクラッチを軸方向に移動させることで、ギア入れ動作を円滑に行えるようにしようとした技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−１１４１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に記載されている技術は、上述したような通常の車両においては有益かも知れないが、ハイブリッド車両（ＨＶ）のようにクラッチ機構１０と入力軸１１０との間に電動モータ１Ｂが介装されている場合で、電動モータ１Ｂの回転イナーシャの大きさに起因する同期不良に対して有益であるかは不明であると共に、噛み合いクラッチの歯車と変速機の変速歯車との間に相対的に微弱な周期的トルク変動を与えるための別途の機構が必要となるため、システムが複雑化して大型化したり、高コスト化するなどの惧れがある。
【００１３】
本発明は、かかる実情に鑑みなされたもので、簡単かつ安価な構成でありながら、燃焼機関と電動モータとを組み合わせた動力源を備え、燃焼機関と電動モータとをクラッチ機構を介して接断（接続・切断の切り換え）可能に連結すると共に、電動モータの出力軸と、機械式自動変速機の入力軸と、を常時回転連結した車両の自動変速において、円滑なギア入れ動作延いては変速制御を行えるようにした制御装置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】
【００１４】
このため、本発明は、
入力軸或いは出力軸の一方に対して回転連結されると共に軸方向に並んで配設される複数の回転連結側変速ギアと、対応する回転連結側変速ギアに各々噛合されると共に入力軸或いは出力軸の他方に対して同軸的かつ回転自在に配設される複数の回転自在側変速ギアと、を備え、前記複数の回転自在側変速ギアのうちから選択される一つに、前記他方と一体的に回転連結されつつ軸方向に移動可能に構成される可動部材を、駆動手段から提供される駆動力を介して移動させて係合させることにより、所定の変速比で前記一方と前記他方とを回転連結するようにした機械式自動変速機であって、駆動源である燃焼機関と電動モータとの間にクラッチ機構が介装され、電動モータの回転軸が機械式自動変速機の入力軸に連結された機械式自動変速機の制御装置において、
クラッチ機構により燃焼機関と電動モータとの回転連結が切断されると共に機械式自動変速機の入力軸と出力軸との回転連結が解かれた状態のときに、変速比を小さくする方向へ変速する場合、車速に関連する情報と目標変速比とに基づき定められる前記入力軸の回転速度より低目の回転速度に、電動モータの回転速度を制御することを特徴とする。
【００１５】
本発明において、クラッチ機構により燃焼機関と電動モータとの回転連結が切断されると共に機械式自動変速機の入力軸と出力軸との回転連結が解かれた状態のときに、変速比を大きくする方向へ変速する場合、車速に関連する情報と目標変速比とに基づき定められる前記入力軸の回転速度より高目の回転速度に、電動モータの回転速度を制御することを特徴とすることができる。
【００１６】
また、本発明は、
入力軸或いは出力軸の一方に対して回転連結されると共に軸方向に並んで配設される複数の回転連結側変速ギアと、対応する回転連結側変速ギアに各々噛合されると共に入力軸或いは出力軸の他方に対して同軸的かつ回転自在に配設される複数の回転自在側変速ギアと、を備え、前記複数の回転自在側変速ギアのうちから選択される一つに、前記他方と一体的に回転連結されつつ軸方向に移動可能に構成される可動部材を、駆動手段から提供される駆動力を介して移動させて係合させることにより、所定の変速比で前記一方と前記他方とを回転連結するようにした機械式自動変速機であって、駆動源である燃焼機関と電動モータとの間にクラッチ機構が介装され、電動モータの回転軸が機械式自動変速機の入力軸に連結された機械式自動変速機の制御装置において、
クラッチ機構により燃焼機関と電動モータとの回転連結が切断されると共に機械式自動変速機の入力軸と出力軸との回転連結が解かれた状態のときに、変速比を大きくする方向へ変速する場合、車速に関連する情報と目標変速比とに基づき定められる前記入力軸の回転速度より高目の回転速度に、電動モータの回転速度を制御することを特徴とする。
【００１７】
本発明において、前記車速に関連する情報が機械式自動変速機の出力軸の回転速度であり、前記低目若しくは高目の回転速度が、機械式自動変速機の出力軸の回転速度を時間微分した値に基づいて設定されることを特徴とすることができる。
【００１８】
本発明において、前記可動部材を係合させる際に、前記可動部材の軸方向への移動に連動してシンクロナイザリングを前記選択された回転自在側変速ギア側に押し付けることにより、前記可動部材の回転と、前記選択された回転自在側変速ギアの回転と、を同期させるシンクロ機構を備えることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、燃焼機関と電動モータとを組み合わせた動力源を備え、燃焼機関と電動モータとをクラッチ機構を介して接断可能に連結すると共に、電動モータの出力軸と、機械式自動変速機の入力軸と、を常時回転連結した車両の自動変速において、円滑なギア入れ動作延いては変速制御を行えるようにした制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＨＶにおけるシンクロ機構を備えた機械式自動変速機の変速制御装置のシステム構成例並びに構造例を概略的に示す全体構成図である。
【図２】同上実施の形態に係る変速制御装置により実行される変速制御における電動モータの回転速度制御の一例を説明するタイミングチャートである。
【図３】通常の車両におけるシンクロ機構を備えた機械式自動変速機の変速制御装置のシステム構成例並びに構造例を概略的に示す全体構成図である。
【図４】同上実施の形態に係る自動変速機の変速操作に関連する要素を拡大して示す断面図である（中立状態）。
【図５】同上実施の形態に係る自動変速機の変速操作に関連する要素を拡大して示す断面図である（係合状態）。
【図６】図４のＡ方向から自動変速機の変速操作に関連する要素を見た断面図である。
【図７】同上実施の形態に係る自動変速機の変速操作に関連する要素が、同期開始状態から同期完了状態を経て変速完了状態（ギア入れ動作完了状態）へ移行する過程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係るハイブリッド車両（ＨＶ）におけるシンクロ機構を備えた機械式自動変速機の変速制御装置の一実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００２２】
本実施の形態に係るシンクロ機構を備えた機械式自動変速機１００は、図１に示すように、燃焼機関１Ａと電動モータ１Ｂとを組み合わせた動力源を備え、燃焼機関１Ａと電動モータ１Ｂとをクラッチ機構１０を介して接断可能に連結されたハイブリッド車両に適用され、電動モータ１Ｂの回転軸（出力軸）と、シンクロ機構を備えた機械式自動変速機１００の入力軸１１０と、が常時回転連結されている。
なお、機械式自動変速機１００の入力軸１１０から出力軸１２０までの構造については従来と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略するものとする。
【００２３】
ここで、既述したように、ＨＶにおいて、通常の車両と同様に、クラッチ機構１０を切断して自動変速機１００の自動変速を行わせる場合、電動モータ１Ｂに常時回転連結されている出力軸１廻りの回転イナーシャが大きいため、従来のシンクロナイザリング１４４等によるシンクロ機構だけでは十分に同期させることができない惧れがある。
【００２４】
このため、本実施の形態に係る変速制御装置２００では、自動変速中に電動モータ１Ｂの出力回転速度を制御することで、入力軸１１０（カウンターシャフト１３０）側と、出力軸１２０側と、を同期（シンクロ）させる同期制御を行う。
【００２５】
このようなＨＶにおける自動変速の際の同期制御において、電動モータ１Ｂに与える目標回転速度を、アウトプット回転センサ２４０の検出信号から取得される出力軸１２０の現在の回転速度から目標変速比（例えば変速後の変速段位置）に従い算出される入力軸１１０（カウンターシャフト１３０）の現在目標回転速度とすると、例えば出力軸１２０の回転速度が変化するような状況（例えば、慣性や路面勾配等の変化により、クラッチ切断中でも車速が変化するような状況）においては、目標回転速度を電動モータ１Ｂに与える制御を行うときには既に実際の入力軸１１０の回転速度は変化してしまい、以って出力軸１２０側と、入力軸１１０側と、の間で同期がうまく取れなくなってギア入れ（変速）動作が良好に行えなくなる場合が想定される。
【００２６】
このため、本実施形態に係る変速制御装置２００では、出力軸１２０の回転速度変化（車速変化）を先読みして目標回転速度を定め、この目標回転速度に電動モータ１Ｂの回転速度を制御するようにする。
【００２７】
なお、電動モータ１Ｂの回転速度延いては入力軸１１０の回転速度は、インプット回転センサ２３０の検出信号に基づき取得され、変速制御装置２００は、この取得された電動モータ１Ｂの回転速度が目標回転速度となるように所謂フィードバック制御を実行可能に構成されることもできる。
【００２８】
例えば、シフトアップの場合は、電動モータ１Ｂに与える目標回転速度を、出力軸１２０の現在の回転速度から目標変速比に従い算出される入力軸１１０の現在目標回転速度より低目の値にセットする。
【００２９】
これにより、図２に示すように、変速制御（シフトアップ）が開始されクラッチ機構１０が切断状態となった後、実際にシンクロナイザリング１４４などによるシンクロ動作が行われている間（図２（ａ）参照）に、例えばクラッチ断により駆動力が伝達されなくなって車速が下がり出力軸１２０の回転速度が低下している場合が多いが、そのような特性に対応して入力軸１１０の回転速度を低下させるようにしたため（図２（ｂ）参照）、出力軸１２０側と、入力軸１１０側と、の間で同期をうまく取ることができるようになり、以って円滑なギア入れ（変速）動作を行えるようになる。
なお、クラッチ機構１０が切断状態は、クラッチストロークセンサ２５０の出力信号に基づいて検出可能である。
【００３０】
一方、例えば、シフトダウンの場合は、電動モータ１Ｂに与える目標回転速度を、出力軸１２０の現在の回転速度から目標変速比に従い算出される入力軸１１０の現在回転速度より高目の値にセットする。
【００３１】
これにより、変速制御（シフトアップ）が開始されてから実際にシンクロナイザリング１４４などによるシンクロ動作が行われギア入れ動作が行われるまでの間に、例えばクラッチ機構１０のクラッチ切断によりエンジンブレーキ力が伝達されなくなって車速が上がり出力軸１２０の回転速度が上昇している場合が多いが、そのような特性に対応して入力軸１１０の回転速度を上昇させるようにしたため、出力軸１２０側と、入力軸１１０側と、の間で同期をうまく取ることができるようになり、以って円滑なギア入れ（変速）動作を行えるようになる。
【００３２】
なお、本実施の形態に係る変則制御装置２００では、電動モータ１Ｂに与える目標回転速度を、入力軸１１０の現在目標回転速度に対して、どの程度低目或いは高目の値にセットするか（オフセット回転）は、そのときの出力軸１２０の回転速度（すなわち、車速）の変化度合いを考慮して決定することができる。
【００３３】
すなわち、本実施形態に係る変速制御装置２００では、例えば、図２（ｃ）に示すように、出力軸１２０の回転速度をアウトプット回転センサ２４０で観察しその変化度合いを取得したり、更には図２（ｄ）に示すように、出力軸１２０の回転速度の時間微分値を算出して取得する。
【００３４】
そして、この微分値に所定のゲインを掛けた値（＝微分値×所定ゲイン）をオフセット回転として、電動モータ１Ｂに与える目標回転速度を、入力軸１１０の現在目標回転速度に対して低目或いは高目の値にセットする。
【００３５】
このように出力軸１２０の回転速度の微分値に基づいて、電動モータ１Ｂに与える目標回転速度を取得するようにすれば、応答性良く、実際の出力軸１２０の回転速度の変化に精度良く追従した値に設定することができる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態に係る変速制御装置２００によれば、簡単かつ安価な構成でありながら、燃焼機関１Ａと電動モータ１Ｂとを組み合わせた動力源を備え、燃焼機関１Ａと電動モータ１Ｂとをクラッチ機構１０を介して接断可能に連結すると共に、電動モータ１Ｂの回転軸（出力軸）と、シンクロ機構を備えた機械式自動変速機１００の入力軸１１０と、を常時回転連結した車両の自動変速において、円滑なギア入れ動作延いては変速制御を行うことができる。
【００３７】
本実施の形態では、シンクロ機構を備えた機械式自動変速機１００について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、シンクロ機構を備えないタイプの機械式自動変速機に対しても適用可能である。
【００３８】
なお、本発明に係る燃焼機関１Ａは、内燃機関等のエンジンに限定されるものではなく、外燃機関等の他の燃焼機関であっても良い。また、内燃機関はディーゼルエンジン、ガソリンエンジンの他、アルコールその他の雑燃料エンジンなどであって良いものである。
【００３９】
以上で説明した本実施の形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１    燃焼機関１Ａの出力軸
１Ａ    燃焼機関
１Ｂ    電動モータ
１０    クラッチ機構
１００    機械式自動変速機
１１０    入力軸
１２０    出力軸
１３０    カウンターシャフト
１４０    変速ギア
１４０Ａ  入力側変速ギア（回転連結側変速ギア）
１４０Ｂ  出力側変速ギア（回転自在側変速ギア）
１４２    シンクロコーン
１４２Ａ  テーパ面
１４３    外周歯
１４４    シンクロナイザリング
１４４Ａ  テーパ面
１５０    カップリングスリーブ（可動部材）
１５１    内周スプライン溝
２００    変速制御装置
２１０    アクチュエータ（駆動手段）
２５０    クラッチストロークセンサ
【図１】
2011098679.tif 000003
【図２】
2011098679.tif 000004
【図３】
2011098679.tif 000005
【図４】
2011098679.tif 000006
【図５】
2011098679.tif 000007
【図６】
2011098679.tif 000008
【図７】
2011098679.tif 000009