(57)【要約】【課題】噛み合いクラッチを有するハイブリッド車両において、当該噛み合いクラッチが係合するのにかかる時間を短縮することが可能なハイブリッド車両の駆動装置を提供する。【解決手段】ハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンと、モータジェネレータと、エンジン及びモータジェネレータが連結された動力分配機構と、動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、第１部材と噛み合うことが可能な固定された第２部材、を有する噛み合いクラッチと、第１部材と第２部材とを噛み合わせることにより噛み合いクラッチを係合状態にする制御手段と、を備える。ここで、噛み合いクラッチは、モータジェネレータのロータにかかるコギングトルクが安定となるときに第１部材と第２部材とが互いに噛み合う位置にくるように設定されている。【選択図】図５
2011079453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
モータジェネレータと、
前記エンジン及び前記モータジェネレータが連結された動力分配機構と、
前記動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、前記第１部材と噛み合うことが可能な固定された第２部材、を有する噛み合いクラッチと、
前記第１部材と前記第２部材とを噛み合わせることにより前記噛み合いクラッチを係合状態にする制御手段と、を備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、
前記モータジェネレータのロータにかかるコギングトルクが安定となるときに前記第１部材と前記第２部材とが互いに噛み合う位置にくるように前記噛み合いクラッチが設定されていることを特徴とするハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項２】
前記第１部材と前記第２部材とが噛み合う歯の個数が、前記ロータが一回転する間における前記コギングトルクが安定となる回数の倍数となるように、前記噛み合いクラッチが設定されている請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項３】
前記第１部材と前記第２部材とが噛み合う歯の個数が、前記ロータが一回転する間における前記コギングトルクが安定となる回数の約数となるように、前記噛み合いクラッチが設定されている請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項４】
前記噛み合いクラッチが係合状態となっている場合における前記第１部材と前記第２部材との間の歯の隙間角度が、前記コギングトルクの正負のピーク値間に対応する前記モータジェネレータの位相幅の半分よりも小さく設定されている請求項１乃至３のいずれかに記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【請求項５】
前記回転要素は、前記モータジェネレータが連結される回転要素であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のハイブリッド車両の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車両に好適な駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関（エンジン）に加えて、電動機や発電機として機能するモータジェネレータを備えるハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両では、内燃機関を可及的に高効率状態で運転する一方、駆動力やエンジンブレーキの過不足をモータジェネレータで補う。
【０００３】
このようなハイブリッド車両の一例として、特許文献１には、噛み合いクラッチによって発電機のロータの回転を停止又は解放することにより、発電機を用いない固定変速を実現する固定変速モードと、発電機を用いた電気的な無段変速を実現する無段変速モードとを選択的に実行できるハイブリッド車両の駆動装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３８１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド車両の駆動装置では、発電機に発生するコギングトルクの影響を考慮していないため、噛み合いクラッチにおける互いに噛み合わせる２つのクラッチの係合位置がずれた場合に、係合にかかる時間が長くなる恐れがある。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、噛み合いクラッチを有するハイブリッド車両において、当該噛み合いクラッチが係合するのにかかる時間を短縮することが可能なハイブリッド車両の駆動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの観点では、エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジン及び前記モータジェネレータが連結された動力分配機構と、前記動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、前記第１部材と噛み合うことが可能な固定された第２部材、を有する噛み合いクラッチと、前記第１部材と前記第２部材とを噛み合わせることにより前記噛み合いクラッチを係合状態にする制御手段と、を備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、前記モータジェネレータのロータにかかるコギングトルクが安定となるときに前記第１部材と前記第２部材とが互いに噛み合う位置にくるように前記噛み合いクラッチが設定されている。
【０００８】
上記のハイブリッド車両の駆動装置は、エンジンと、モータジェネレータと、エンジン及びモータジェネレータが連結された動力分配機構と、動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、第１部材と噛み合うことが可能な固定された第２部材、を有する噛み合いクラッチと、第１部材と第２部材とを噛み合わせることにより噛み合いクラッチを係合状態にする制御手段と、を備える。制御手段は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）である。ここで、噛み合いクラッチは、モータジェネレータのロータにかかるコギングトルクが安定となるときに第１部材と第２部材とが互いに噛み合う位置にくるように設定されている。これにより、モータジェネレータのロータが停止しやすい位相で、第１部材と第２部材とを噛み合わせることができ、当該噛み合いクラッチの係合制御にかかる時間を短縮することができる。
【０００９】
上記のハイブリッド車両の駆動装置の他の一態様は、前記第１部材と前記第２部材とが噛み合う歯の個数が、前記ロータが一回転する間における前記コギングトルクが安定となる回数の倍数となるように、前記噛み合いクラッチが設定されている。これにより、ロータが停止しやすい何れの位相でも、第１部材と第２部材とを噛み合わせることが可能となる。
【００１０】
上記のハイブリッド車両の駆動装置の他の一態様は、前記第１部材と前記第２部材とが噛み合う歯の個数が、前記ロータが一回転する間における前記コギングトルクが安定となる回数の約数となるように、前記噛み合いクラッチが設定されている。これにより、第１部材及び第２部材の歯数を少なくすることができ、第１部材及び第２部材に対する加工を少なくすることができる。
【００１１】
上記のハイブリッド車両の駆動装置の他の一態様は、前記噛み合いクラッチが係合状態となっている場合における前記第１部材と前記第２部材との間の歯の隙間角度が、前記コギングトルクの正負のピーク値間に対応する前記モータジェネレータの位相幅の半分よりも小さく設定されている。これにより、第１部材と第２部材との間の歯の隙間を詰める制御を行っている最中に、第１部材が急激に回転してショックが発生するのを防ぐことができる。
【００１２】
上記のハイブリッド車両の駆動装置の好適な実施例では、前記回転要素は、前記モータジェネレータが連結される回転要素である。
【発明の効果】
【００１３】
エンジンと、モータジェネレータと、前記エンジン及び前記モータジェネレータが連結された動力分配機構と、前記動力分配機構のうち、いずれか一つの回転要素と一体回転可能な第１部材、前記第１部材と噛み合うことが可能な固定された第２部材、を有する噛み合いクラッチと、前記第１部材と前記第２部材とを噛み合わせることにより前記噛み合いクラッチを係合状態にする制御手段と、を備えるハイブリッド車両の駆動装置であって、前記モータジェネレータのロータにかかるコギングトルクが安定となるときに前記第１部材と前記第２部材とが互いに噛み合う位置にくるように前記噛み合いクラッチが設定されている。これにより、モータジェネレータのロータが停止しやすい位相で、第１部材と第２部材とを噛み合わせることができ、当該噛み合いクラッチが係合するのにかかる時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】各実施形態に係るハイブリッド車両の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】無段変速モード及び固定変速モードにおける共線図の一例を示す図である。
【図３】ロック機構における第１部材及び第２部材を軸線方向から見た状態を示す図である。
【図４】第１のモータジェネレータの位相とコギングトルクとの関係を示すグラフである。
【図５】第１実施形態に係るロック機構の構成図である。
【図６】比較例に係るロック機構の構成図である。
【図７】第２実施形態に係るロック機構の構成図である。
【図８】比較例に係るロック機構の構成図である。
【図９】第３実施形態に係るロック機構の構成図である。
【図１０】比較例に係るロック機構の構成図である。
【図１１】第４実施形態に係るハイブリッド車両の駆動方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００１６】
［装置構成］
図１は各実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置が適用されたハイブリッド車両の全体構成を概略的に示している。周知のようにハイブリッド車両は、内燃機関を走行用の駆動力源として備えるとともに、モータジェネレータを他の走行用の駆動力源として備えた車両である。各実施形態に係るハイブリッド車両は、駆動輪と内燃機関とが車両前部に位置するＦＦレイアウトの車両として構成されている。
【００１７】
ハイブリッド車両は、内燃機関（エンジン）３と、第１のモータジェネレータＭＧ１と、エンジン３及び第１のモータジェネレータＭＧ１がそれぞれ連結された動力分配機構５と、駆動輪１０に動力を出力するための出力部材としての出力ギヤ６とを備えている。また、ハイブリッド車両には減速機構７を介して出力ギヤ６に連結された第２のモータジェネレータＭＧ２が設けられている。出力ギヤ６の動力は差動装置１１を介して左右の駆動輪１０に伝達される。
【００１８】
エンジン３は、火花点火型の多気筒内燃機関として構成されており、その動力は入力軸１５を介して動力分配機構５に伝達される。入力軸１５とエンジン３との間にはダンパ１６が介在しており、エンジン３のトルク変動はダンパ１６にて吸収される。第１のモータジェネレータＭＧ１と第２のモータジェネレータＭＧ２とは同様の構成を持っていて、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼ね備えている。第１のモータジェネレータＭＧ１は、固定部材であるケース１７に固定されたステータ４ａと、そのステータ４ａの内周側に同軸に配置されたロータ４ｂとを備えている。第２のモータジェネレータＭＧ２も同様に、ケース１７に固定されたステータ８ａと、そのステータ８ａの内周側に同軸に配置されたロータ８ｂとを備えている。
【００１９】
動力分配機構５は、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、外歯歯車であるサンギヤＳ１と、そのサンギヤＳ１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギヤＲ１と、これらのギヤＳ１、Ｒ１に噛み合うピニオンＰ１を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ１とを備えている。この形態では、入力軸１５がキャリアＣ１に、第１のモータジェネレータＭＧ１が回転部材としての連結部材２１を介してサンギヤＳ１に、出力ギヤ６がリングギヤＲ１にそれぞれ連結されている。連結部材２１は中空状に構成され、かつ入力軸１５が挿入されており、連結部材２１の外周には第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂが固定されている。
【００２０】
図１に示すように、減速機構７は、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転を減速して出力ギヤ６に伝達するための機構であり、相互に差動回転可能な３つの要素を持つシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されている。減速機構７は外歯歯車であるサンギヤＳ２と、そのサンギヤＳ２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギヤＲ２と、これらのギヤＳ２、Ｒ２に噛み合うピニオンＰ２を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣ２とを備えている。この形態では、サンギヤＳ２が第２のモータジェネレータＭＧ２に、リングギヤＲ２が出力ギヤ６にそれぞれ連結されており、キャリアＣ２はケース１７に固定されている。これにより、第２のモータジェネレータＭＧ２の回転が減速されて出力ギヤ６に伝達されるとともに、第２のモータジェネレータＭＧ２の動力が増幅されて出力ギヤ６に伝達される。
【００２１】
ハイブリッド車両には、第１のモータジェネレータＭＧ１をロックする係合状態とそのロックを解除する解放状態とを切り替えることにより変速モードを変更するロック機構５０が設けられている。このロック機構５０により、第１のモータジェネレータＭＧ１を用いた電気的な無段変速を実現する無段変速モードと第１のモータジェネレータＭＧ１を使用しない固定変速段を実現する固定変速モードとを選択的に実行できる。ロック機構５０は、噛み合いクラッチであり、連結部材２１と一体回転可能な第１部材５１と、第１部材５１と噛み合い可能に構成され、ケース１７に固定された第２部材５２と、第１部材５１を軸線方向に移動させることが可能なアクチュエータ５３とを備えている。ロック機構５０は、アクチュエータ５３によって、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせることにより係合状態となる。アクチュエータ５３は、ＥＣＵ４０からの制御信号Ｓｉｇ５によって制御される。
【００２２】
電源ユニット３０は、インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４を備える。第１のモータジェネレータＭＧ１は電源線３７によりインバータ３１に接続されており、第２のモータジェネレータＭＧ２は電源線３８によりインバータ３１に接続されている。また、インバータ３１はコンバータ３２に接続され、コンバータ３２はＨＶバッテリ３３に接続されている。さらに、ＨＶバッテリ３３はコンバータ３４を介して補機バッテリ３５に接続されている。
【００２３】
インバータ３１は、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２との間で電力の授受を行う。モータジェネレータの回生時には、インバータ３１はモータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２が回生により発電した電力を直流に変換し、コンバータ３２へ供給する。コンバータ３２は、インバータ３１から供給される電力を電圧変換し、ＨＶバッテリ３３を充電する。一方、モータジェネレータの力行時には、ＨＶバッテリ３３から出力される直流電力はコンバータ３２により昇圧されてインバータ３１へ供給され、電源線３７又は３８を介してモータジェネレータＭＧ１又はＭＧ２へ供給される。
【００２４】
ＨＶバッテリ３３の電力はコンバータ３４により電圧変換されて補機バッテリ３５に供給され、各種の補機の駆動に使用される。
【００２５】
インバータ３１、コンバータ３２、ＨＶバッテリ３３及びコンバータ３４の動作はＥＣＵ４０により制御されている。ＥＣＵ４０は、制御信号Ｓｉｇ４を送信することにより、電源ユニット３０内の各要素の動作を制御する。また、電源ユニット３０内の各要素の状態などを示す必要な信号は制御信号Ｓｉｇ４としてＥＣＵ４０に供給される。具体的には、ＨＶバッテリ３３のバッテリ残存容量を示すＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）及びバッテリの入出力制限値などは制御信号Ｓｉｇ４としてＥＣＵ４０に供給される。
【００２６】
ＥＣＵ４０は、エンジン１、第１のモータジェネレータＭＧ１及び第２のモータジェネレータＭＧ２との間で制御信号Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を送受信することにより、それらを制御する。また、ＥＣＵ４０は、ロック機構５０に制御信号Ｓｉｇ５を送信することにより、ロック機構５０を制御する。具体的には、ＥＣＵ４０は、図示しない車速センサからの検出信号に基づいて検出された車速とスロットル開度とに基づいて、ロック機構５０の解放及び係合を制御する。
【００２７】
［各変速モードにおける動作状態］
ここで、図２を参照して、無段変速モード及び固定変速モードにおけるハイブリッド車両の動作状態について説明する。図５は、無段変速モード及び固定変速モードにおける共線図の一例を示している。図２（ａ）、（ｂ）において、上下方向は回転数に対応しており、上方向が正方向の回転に対応し、下方向が負方向の回転に対応する。また、図２（ａ）、（ｂ）において、上方向に向かうトルクは正トルクに対応し、下方向に向かうトルクは負トルクに対応する。
【００２８】
図２（ａ）における直線Ａ１ａ、Ａ１ｂ、Ａ１ｃは無段変速モードにおける共線図の一例を示している。無段変速モードの場合には、ロック機構５０は解放状態となっており、エンジン３のエンジントルクＴＫＥに対応する反力トルク（以下、「エンジン反力トルク」と称する）が、第１のモータジェネレータＭＧ１よりトルクＴＫ１として出力される。なお、ここで、図２（ａ）より分かるように、エンジントルクＴＫＥは正トルクとなっており、トルクＴＫ１は負トルクとなっている。また、トルクＴＫ２は、第２のモータジェネレータＭＧ２より出力されるトルクを示している。無段変速モードでは、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を増減変化させることにより、エンジン３のエンジン回転数を連続的に制御することが可能である。出力ギヤ６の回転数がＮ１であるとした場合において、例えば、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数を白丸ｍ１、ｍ２、ｍ３と順次変化させた場合には、エンジン３のエンジン回転数は、白丸Ｎｅ１（＞Ｎ１）、Ｎｅ２（＝Ｎ１）、Ｎｅ３（＜Ｎ１）と順次変化する。つまり、エンジン３のエンジン回転数は、出力ギヤ６の回転数よりも高い値、等しい値及び低い値に順次変化する。このとき、第１のモータジェネレータＭＧ１は発電し、インバータ３１を介して、第２のモータジェネレータＭＧ２に電力を供給する。つまり、無段変速モードでは、エンジン３からの出力は、動力分配機構５を介して出力ギヤ６に直接伝達されるルートと、第１のモータジェネレータＭＧ１から、減速機構７を介して出力ギヤ６に連結された第２のモータジェネレータＭＧ２へ電気的に伝達されるルートと、の２つのルートで出力ギヤ６へ伝達される。
【００２９】
図２（ｂ）における直線Ａ２は固定変速モードにおける共線図の一例を示している。固定変速モードの場合には、ロック機構５０は係合状態となっている。このとき、ロック機構５０が第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを固定するとともにサンギヤＳ１を固定している状態となるため、動力分配機構５により決定される変速比がオーバードライブ状態（即ち、エンジン３のエンジン回転数Ｎｅ４が出力ギヤ６の回転数Ｎ１より小さくなる状態）に固定される。この場合、ロック機構５０が、エンジン３のエンジントルクに対応する反力トルクを受け持つこととなる。第１のモータジェネレータＭＧ１は発電機及び電動機のいずれとしても機能しないため、第１のモータジェネレータＭＧ１から第２のモータジェネレータＭＧ２へは電力が供給されない。従って、固定変速モードでは、エンジン３からの出力は、動力分配機構５を介して出力ギヤ６に直接伝達されるルートでのみ、出力ギヤ６へ伝達される。
【００３０】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置について説明する。
【００３１】
無段変速モードから固定変速モードへと変速モードの切り換えを行う際、ＥＣＵ４０は、ロック機構５０の係合要素の回転数同期制御を完了してからロック機構５０の係合制御を行う。具体的には、まず、ＥＣＵ４０は、回転数同期制御として、第１部材５１の回転数、即ち、第１のモータジェネレータＭＧ１の回転数（以下、単に「ＭＧ１回転数」と称することもある）を「０」またはおおよそ「０」にする。次に、ＥＣＵ４０は、ロック機構５０の係合制御として、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせる。これにより、無段変速モードから固定変速モードへと変速モードが切り換えられる。
【００３２】
ここで、ロック機構５０の係合制御について図３を用いて詳細に説明する。図３は、ロック機構５０における第１部材５１及び第２部材５２の一例を示す模式図である。図３は、第１部材及び第２部材を軸線方向から見た状態を示している。第１部材５１には半径方向に凸状の歯５１ａが設けられている。第２部材５２には軸線上に開口部５２ｈが設けられており、当該開口部５２ｈには半径方向に凹状の歯５２ａが設けられている。第１部材５１の半径ｒ１の大きさと第２部材５２の開口部５２ｈの半径ｒ２の大きさとは略等しくなっている。ロック機構５０の係合制御では、まず、第１部材５１の歯５１ａの位置と第２部材５２の歯５２ａの位置とを合わせる制御（以下では、「位置合わせ制御」と称する）が行われる。例えば、図３に示すように、第１部材の歯５１ａの位置が位置ｐ１にある場合には、ＥＣＵ４０は、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを回転させることにより第１部材を回転させ、第１部材５１の歯５１ａの位置を第２部材５２の歯５２ａの位置ｐ２に一致させる。この後、ＥＣＵ４０は、アクチュエータ５３を制御して、第１部材５１を開口部５２ｈに嵌め込む。これにより、第１部材５１と第２部材５２とは歯５１ａ、５２ａを介して噛み合うことになり、ロック機構５０は係合状態となる。
【００３３】
上述の位置合わせ制御が行われる際には、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生するコギングトルクの影響により第１部材５１が急激に回転することがある。この場合には、位置合わせ制御に時間がかかり、係合制御にかかる時間が長くなる。以下、図４（ａ）、（ｂ）を用いて具体的に説明する。
【００３４】
図４（ａ）、（ｂ）は、第１のモータジェネレータＭＧ１の位相とその実トルクとの関係を示すグラフである。図４において、上方向に向かうトルクは正トルクに対応し、下方向に向かうトルクは負トルクに対応する。
【００３５】
以下では、第１のモータジェネレータＭＧ１の実トルクを「ＭＧ１実トルク」と称することとする。第１のモータジェネレータＭＧ１について、停止した状態からロータ４ｂを回転させて位相を変化させると、第１のモータジェネレータＭＧ１に発生するコギングトルクの影響により、図４（ａ）に示すように、ＭＧ１実トルクは変化する。図４（ａ）において、コギングトルクは一点鎖線矢印で示されている。一点鎖線矢印の長さがコギングトルクの大きさに対応し、一点鎖線矢印の向きがコギングトルクのかかる方向に対応する。点Ｕｐｐは、コギングトルクが正のピークとなるときのＭＧ１実トルクを示し、点Ｄｗｐは、コギングトルクが負のピークとなるときのＭＧ１実トルクを示している。
【００３６】
エンジン反力トルクと等しいトルクを第１のモータジェネレータＭＧ１より出力させるためには、第１のモータジェネレータＭＧ１の目標トルクを、コギングトルク分考慮したトルクに設定する必要がある。以下において、第１のモータジェネレータＭＧ１の目標トルクを「ＭＧ１目標トルク」と称することとする。なお、ここで、ロック機構５０の係合制御の間、エンジントルクが変化することによるエンジン反力トルクの変化に対しても、エンジン反力トルクと等しいトルクが第１のモータジェネレータＭＧ１より出力されるように、ＭＧ１目標トルクが設定されるのは言うまでもない。
【００３７】
回転数同期制御が完了してＭＧ１回転数が「０」になった状態、即ち、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂの回転が停止した状態では、第１のモータジェネレータＭＧ１の位相（以下、単に「ＭＧ１位相」と称する）は、コギングトルクの影響により、ＭＧ１目標トルクとエンジン反力トルクとが等しくなる、即ち、コギングトルクが「０」に安定する安定点Ｓｔｐに対応する位相θｓｔｐになる。
【００３８】
ここで、例えば、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを正方向に回転させてＭＧ１位相を正方向に増加させると、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂには負のコギングトルクがかかる。そのため、エンジン反力トルクと等しいトルクを第１のモータジェネレータＭＧ１より出力させるためには、エンジン反力トルクの値からコギングトルク分だけ増加させた値に目標ＭＧ１トルクを設定する必要がある。
【００３９】
一方、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを負方向に回転させ、ＭＧ１位相を負方向に増加させると、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂには正のコギングトルクがかかる。そのため、第１のモータジェネレータＭＧ１よりエンジン反力トルクを出力させる場合には、エンジン反力トルクの値からコギングトルク分だけ減少させた値に目標ＭＧ１トルクを設定する必要がある。
【００４０】
つまり、ＭＧ１位相がθｓｔｐより正方向に増加した場合には、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂには負のコギングトルクがかかり、ＭＧ１位相がθｓｔｐより負方向に増加した場合には、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂには正のコギングトルクがかかる。つまり、安定点から回転する方向に対して妨げる方向にコギングトルクが発生するため、安定点に対応する位相θｓｔｐでロータ４ｂは停止しやすい。
そのため、第１のモータジェネレータＭＧ１が停止した状態では、先に述べたように、ＭＧ１位相は、安定点Ｓｔｐに対応する位相θｓｔｐとなる。なお、以下において、コギングトルクが安定するとは、このように、コギングトルクが「０」に安定することを示し、ＭＧ１位相が安定点に対応する位相にあることを示す。
【００４１】
ここで、ロック機構５０の位置合わせ制御のため、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを位相θｓｔｐより正方向に回転させる、即ち、ＭＧ１位相を位相θｓｔｐより正方向に増加させる場合を考えてみる。この場合、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂには負のコギングトルクがかかる。そのため、目標ＭＧ１トルクは、図４（ｂ）に示すように、エンジン反力トルクの値からコギングトルク分だけ増加させた値に設定される。
【００４２】
図４（ｂ）に示すように、ＭＧ１位相を正方向に増加させた場合において、ＭＧ１位相が点Ｄｗｐに対応する位相θｄｗｐを超えるまでは、コギングトルクは増加し、ＭＧ１位相が点θｄｗｐを超えると、コギングトルクは減少する。従って、ＭＧ１位相が点θｄｗｐを超えると、ＭＧ１実トルクが急激に増加して、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂが急激に回転する。このため、例えば、ＭＧ１位相が位相θｄｗｐを超えたところで、第１部材５１の歯５１ａの位置と第２部材５２の歯５２ａの位置とが一致するように設定されている場合には、第１部材５１が急激に回転することにより、第１部材５１の歯５１ａの位置を第２部材５２の歯５２ａの位置で停止させることが難しくなり、位置合わせ制御に時間がかかる。これを防ぐためには、ＭＧ１目標トルクを位相の変化に応じてこまめに変化させるトルク制御が考えられるが、指示に対するトルク変化の遅れや個体のバラツキなどにより、このようなトルク制御を実際に行うのは難しい。
【００４３】
そこで、第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置では、コギングトルクが安定となるときに第１部材５１と第２部材５２とが互いに噛み合う位置にくるように、即ち、第１部材５１の歯５１ａの位置と第２部材５２の歯５２ａの位置とが一致するように、ロック機構５０が設定されるものとする。以下、図５〜図１０を用いて具体的に説明する。
【００４４】
図５、図６は、図３と同様、第１部材５１及び第２部材５２の構成を示す模式図である。図５は、第１実施形態に係る第１部材５１及び第２部材５２の構成例であり、図６は、比較例に係る第１部材５１及び第２部材５２の構成例である。なお、図５、図６では、第１部材５１の歯５１ａと第２部材５２の歯５２ａとの位置関係を分かり易く示すために、第２部材５２の開口部５２ｈの半径よりも第１部材５１の半径を幾分小さくして示しているが、実際には、図３に示したのと同様、第１部材５１の半径と開口部５２ｈの半径とは略等しくなっている（以下、図７〜図１０において同じ）。
【００４５】
図５、図６では、第１部材５１及び第２部材５２に加えて、第１のモータジェネレータＭＧ１におけるロータ４ｂの永久磁石ＭＧ１ｂとステータ４ａの磁極ＭＧ１ａとが示されている。永久磁石ＭＧ１ｂにおける「Ｎ」及び「Ｓ」はＮ極及びＳ極を示している。
【００４６】
図５、図６に示す例では、第１のモータジェネレータＭＧ１は、ステータ４ａは６つの磁極ＭＧ１ａを有している。従って、第１のモータジェネレータＭＧ１では、ロータ４ｂの永久磁石ＭＧ１ｂの磁極、即ち、Ｎ極又はＳ極が、ステータ４ａの６つの磁極ＭＧ１ａのそれぞれに対向する位置にきたときに、コギングトルクは安定となる。別の言い方をすると、ロータ４ｂの永久磁石ＭＧ１ｂのＮ極とＳ極とを結ぶ方向が、図５に示すように、互いに対向する磁極ＭＧ１ａを結ぶ直線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と平行となったときに、コギングトルクは安定となる。先にも述べたように、このようなコギングトルクが安定となる位置では、即ち、先に述べた安定点では、ロータ４ｂは停止しやすい。
【００４７】
図５に示す第１実施形態に係る構成例では、永久磁石ＭＧ１ｂのＮ極とＳ極とを結ぶ方向が直線Ｌ１と平行になっているときに、即ち、コギングトルクが安定となっているときに、第１部材５１の歯５１ａの位置と第２部材５２の歯５２ａの位置とが一致するように設定されている。これにより、ロータ４ｂが停止しやすいＭＧ１位相で、即ち、安定点で、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせることができる。
【００４８】
これに対し、図６に示す比較例では、永久磁石ＭＧ１ｂのＮ極とＳ極とを結ぶ方向が、直線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のいずれとも平行にならない状態で、第１部材５１の歯５１ａの位置と第２部材５２の歯５２ａの位置とが一致するように設定されている（図６（ａ）参照）。この場合、コギングトルクが安定となっているときには、即ち、ロータ４ｂが停止しやすいＭＧ１位相では、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせることができない（図６（ｂ）参照）。逆に言うと、図６に示す比較例では、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせる際には、コギングトルクの影響により第１部材５１が急激に回転する可能性があり、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせるのに時間がかかる恐れがある。
【００４９】
以上をまとめると、第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置では、図５に示したように、コギングトルクが安定となるときに第１部材５１と第２部材５２とが互いに噛み合う位置にくるようにロック機構５０が設定されている。これにより、ロータ４ｂが停止しやすいＭＧ１位相で、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせることができる。従って、図６に示す比較例と比較して、位置合わせ制御が容易になり、係合制御にかかる時間を短縮することができる。
【００５０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置について説明する。上述の第１実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置では、図５に示したように、第１部材５１と第２部材５２とが噛み合う歯の個数が１つだけ設けられるとしていたが、これに限られない。このようにする代わりに、第１部材５１と第２部材５２とが噛み合う歯の個数が複数設けられるとしても良い。このように、第１部材５１と第２部材５２とが噛み合う歯の個数が複数設けられる例について、第２及び第３実施形態で説明する。
【００５１】
まず、第２実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置では、第１部材５１と第２部材５２とが噛み合う歯の個数が、ロータ４ｂが一回転する間におけるコギングトルクが安定となる回数の倍数となるように設定されるものとする。以下、図７、図８を用いて具体的に説明する。
【００５２】
図７、図８は、第１部材５１及び第２部材５２の構成を示す模式図である。図７は、第２実施形態に係る第１部材５１及び第２部材５２の構成例であり、図８は、比較例に係る第１部材５１及び第２部材５２の構成例である。
【００５３】
先にも述べたように、第１のモータジェネレータＭＧ１では、ロータ４ｂの永久磁石ＭＧ１ｂの磁極、即ち、Ｎ極又はＳ極が、ステータ４ａの６つの磁極ＭＧ１ａのそれぞれに対向する位置にきたときに、コギングトルクは安定となる。従って、ロータ４ｂが一回転する間にコギングトルクは６回安定となる。
【００５４】
図７に示す第２実施形態に係る構成例では、図５に示した第１実施形態に係る構成例と同様に、コギングトルクが安定となっているときに、第１部材５１の歯５１ａの位置と第２部材５２の歯５２ａの位置とが一致するように設定されている。さらに、第２実施形態に係る構成例では、第１部材５１と第２部材５２とが噛み合う歯５１ａ、５２ａの個数が、ロータ４ｂが一回転する間にコギングトルクが安定する回数と同じ６個設けられている。このようにすることで、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ロータ４ｂが停止しやすい何れのＭＧ１位相でも、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせることができる。なお、第１部材５１と第２部材５２とが噛み合う歯５１ａ、５２ａの個数が１２個や２４個といった６の倍数、即ち、ロータ４ｂが一回転する間にコギングトルクが安定する回数の倍数に設定された場合であっても上述したのと同様の効果を得ることができるのは言うまでもない。即ち、ロータ４ｂが停止しやすい何れのＭＧ１位相でも、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせることができる。これにより、図５に示した第１実施形態に係る構成例と比較して、位置合わせ制御がより容易になり、係合制御にかかる時間をより短縮することができる。
【００５５】
これに対し、図８に示す比較例では、第１部材５１と第２部材５２とが噛み合う歯５１ａ、５２ａの個数が、ロータ４ｂが一回転する間にコギングトルクが安定する回数の倍数となっていない。図８に示す比較例では、第１部材５１と第２部材５２とが噛み合う歯５１ａ、５２ａの個数が、ロータ４ｂが一回転する間にコギングトルクが安定する回数の１．５倍、即ち９個となっている。この場合には、図８（ａ）に示すように、永久磁石ＭＧ１ｂのＮ極とＳ極とを結ぶ方向が、直線Ｌ１と平行となるときには、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせることができる。しかしながら、図８（ｂ）に示すように、永久磁石ＭＧ１ｂのＮ極とＳ極とを結ぶ方向が直線Ｌ２やＬ３と平行となるときには、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせることができない。つまり、図８に示す比較例では、図７に示した第２実施形態に係る構成例と比較して、ロータ４ｂが停止しやすいＭＧ１位相のうち、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせることが可能なＭＧ１位相の数が減少する。
【００５６】
以上に述べたことから分かるように、第２実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置では、第１部材５１と第２部材５２とが噛み合う歯５１ａ、５２ａの個数が、ロータ４ｂが一回転する間にコギングトルクが安定する回数の倍数に設定されている。このようにすることで、ロータ４ｂが停止しやすい何れのＭＧ１位相でも、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせることが可能となる。
【００５７】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置について説明する。
【００５８】
第３実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置では、第１部材５１と第２部材５２とが噛み合う歯の個数が、ロータ４ｂが一回転する間におけるコギングトルクが安定となる回数の約数となるように設定されるものとする。以下、図９、図１０を用いて具体的に説明する。
【００５９】
図９、図１０は、第１部材５１及び第２部材５２の構成を示す模式図である。図９は、第３実施形態に係る第１部材５１及び第２部材５２の構成例であり、図１０は、比較例に係る第１部材５１及び第２部材５２の構成例である。
【００６０】
図９に示す第３実施形態に係る構成例では、図５に示した第１実施形態に係る構成例と同様に、コギングトルクが安定となっているときに、第１部材５１の歯５１ａの位置と第２部材５２の歯５２ａの位置とが一致するように設定されている。さらに、第３実施形態に係る構成例では、第１部材５１と第２部材５２とが噛み合う歯５１ａ、５２ａの個数が、ロータ４ｂが一回転する間にコギングトルクが安定する回数「６」の約数である３個設けられている。このようにすることで、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ロータ４ｂが停止しやすいいくつかのＭＧ１位相において、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせることができる。これにより、図５に示した第１実施形態に係る構成例と比較して、位置合わせ制御がより容易になり、係合制御にかかる時間をより短縮することができる。また、このようにすることで、図７に示した第２実施形態に係る構成例と比較して、歯数を少なくすることができ、第１部材５１及び第２部材５２に対する加工を少なくすることができる。
【００６１】
これに対し、図１０に示す比較例では、第１部材５１と第２部材５２とが噛み合う歯５１ａ、５２ａの個数は５個となっており、ロータ４ｂが一回転する間にコギングトルクが安定する回数「６」の約数となっていない。この場合には、図１０（ａ）に示すように、永久磁石ＭＧ１ｂのＮ極とＳ極とを結ぶ方向が、直線Ｌ１と平行となるときには、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせることができる。しかしながら、図１０（ｂ）に示すように、永久磁石ＭＧ１ｂのＮ極とＳ極とを結ぶ方向が直線Ｌ２やＬ３と平行となるときには、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせることができない。つまり、図１０に示す比較例では、図９に示した第３実施形態に係る構成例と比較して、ロータ４ｂが停止しやすいＭＧ１位相のうち、第１部材５１と第２部材５２とを噛み合わせることが可能なＭＧ１位相の数が減少する。
【００６２】
以上に述べたことから分かるように、第３実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置では、第１部材５１と第２部材５２とが噛み合う歯５１ａ、５２ａの個数が、ロータ４ｂが一回転する間にコギングトルクが安定する回数の約数に設定されている。このようにすることで、歯数を少なくすることができ、第１部材５１及び第２部材５２に対する加工を少なくすることができ、加工にかかるコストを下げることができる。また、１つの歯の大きさを大きくすることができるので、比較的大きな力に耐えることが可能となり、高い加工精度を必要としなくて済む。
【００６３】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置について説明する。
【００６４】
上述したように、無段変速モードから固定変速モードへと変速モードを切り換える際には、第１乃至第３実施形態で述べた位置合わせ制御を含むロック機構５０の係合制御が行われる。ロック機構５０の係合制御が行われた直後の状態では、第１部材５１の歯５１ａと第２部材５２の歯５２ａとの間には隙間が存在する（図３参照）。この隙間が存在する状態でＭＧ１トルクを「０」にすると、第１部材５１が当該隙間の分だけ急激に回転して、当該隙間が詰まる際にショックが発生する。このショックの発生を防ぐため、ロック機構５０の係合制御が行われた直後においては、ＥＣＵ４０は、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを回転させて第１部材を回転させることにより当該隙間を詰めてから、ＭＧ１トルクを「０」にすることとしている。
【００６５】
ここで、図４のところで述べたように、コギングトルクがピークとなるときの位相θｄｗｐをＭＧ１位相が超えると、ＭＧ１実トルクが急激に増加して、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂが急激に回転する。そのため、第１部材５１の歯５１ａと第２部材５２の歯５２ａとの間の隙間を詰める制御を行っている最中に、ＭＧ１位相が位相θｄｗｐを超えた場合には、第１部材５１が急激に回転して、当該隙間が詰まる際にショックが発生する恐れがある。
【００６６】
そこで、第４実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置では、第１乃至第３実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置の構成に加え、第１部材５１と第２部材５２との間の歯の隙間の大きさに対応する位相である隙間角度が、コギングトルクの正負のピーク値間に対応する位相幅の半分よりも小さく設定されるものとする。以下、図１１を用いて具体的に説明する。
【００６７】
図１１（ａ）は、ロック機構５０が係合状態となった直後における位相とトルクとの関係を示す図であり、図１１（ｂ）は、第１部材５１の歯５１ａと第２部材５２の歯５２ａとの間の隙間が詰められたときの位相とトルクとの関係を示す図である。図１１（ｃ）は、ロック機構５０が係合状態となった直後における第１部材５１の歯５１ａと第２部材５２の歯５２ａとの位置関係を示す模式図であり、図１１（ｄ）は、第１部材５１の歯５１ａと第２部材５２の歯５２ａとの間の隙間が詰められたときの歯５１ａと歯５２ａとの位置関係を示す模式図である。
【００６８】
図１１（ａ）に示すように、ロック機構５０が係合状態となった直後では、第１乃至第３実施形態で述べた位置合わせ制御が行われることにより、ＭＧ１位相は安定点Ｓｔｐに対応する位相θｓｔｐとなる。この状態から、ＥＣＵ４０は、第１部材５１の歯５１ａと第２部材５２の歯５２ａとの間の隙間を詰める制御を行うため、第１部材５１を正方向に回転、即ち、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを正方向に回転させる。ここで、図１１（ｃ）に示すように、第４実施形態では、第１部材５１と第２部材５２との間の歯の隙間角度Ｓｌは、コギングトルクの正負のピーク値間に対応する位相幅Ｌの半分ＨＬよりも小さく設定されている。従って、図１１（ｂ）、（ｄ）に示すように、第１部材５１と第２部材５２との間の歯の隙間を詰める制御を行っている最中に、ＭＧ１位相が位相θｄｗｐを超えることはなくなり、第１部材５１が急激に回転してショックが発生することはない。
【００６９】
以上に述べたことから分かるように、第４実施形態に係るハイブリッド車両の駆動装置では、第１部材５１と第２部材５２との間の歯の隙間の大きさに対応する位相である隙間角度Ｓｌが、コギングトルクの正負のピーク値間に対応する位相幅Ｌの半分ＨＬよりも小さく設定されている。これにより、第１部材５１と第２部材５２との間の歯の隙間を詰める制御を行っている最中に、第１部材５１が急激に回転してショックが発生するのを防ぐことができる。
【００７０】
なお、上述の第４実施形態では、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを正方向に回転させるとしているが、これに限られるものではない。このようにする代わりに、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータ４ｂを負方向に回転させて、第１部材５１と第２部材５２との間の歯の隙間を詰める制御を行うとしても良い。この場合においても、第１部材５１と第２部材５２との間の歯の隙間角度がコギングトルクの正負のピーク値間に対応する位相幅の半分よりも小さく設定されるとすれば、上述したのと同様の効果を得ることができる。
【００７１】
［変形例］
なお、本発明は上記の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。例えば、本発明を適用することが可能なハイブリッド車両の機構としては、第１のモータジェネレータＭＧ１のロータをロックすることにより固定変速モードを実現する機構を有するものには限られない。代わりに、例えば、２つの遊星歯車機構を組み合わせて構成される動力分配機構において、第１のモータジェネレータ及びエンジンが連結される回転要素とは異なる回転要素を上述のロック機構によりロックすることが可能に構成されたハイブリッド車両にも本発明を適用することができる。
【００７２】
このようなハイブリッド車両の一例では、シングルプラネタリギヤたる第１の遊星歯車機構とダブルプラネタリギヤたる第２の遊星歯車機構とを組み合わせて動力分配機構が構成されている。エンジンの出力軸は第１の遊星歯車機構のキャリアに連結され、そのキャリアは第２の遊星歯車機構のリングギヤに連結されている。第１のモータジェネレータのロータは第１の遊星歯車機構のサンギヤに連結されている。第１の遊星歯車機構のリングギヤと第２の遊星歯車機構のキャリアは相互に連結されているとともに駆動軸に連結されている。ここで、第２の遊星歯車機構のサンギヤは本発明のロック機構により固定可能となっている。
【００７３】
このようなハイブリッド車両に本発明を適用する場合においても、コギングトルクが安定となるときに第１部材と第２部材とが互いに噛み合う位置にくるように、ロック機構が設定されるとすれば、上述の第１実施形態で述べたのと同様の効果を得ることができる。さらに、第１部材と第２部材５２とが噛み合う歯の個数が、ロータが一回転する間にコギングトルクが安定する回数の倍数又は約数に設定されるとすることにより、第２又は第３実施形態で述べたのと同様の効果を得ることができる。また、第１部材と第２部材との間の歯の隙間角度が、コギングトルクの正負のピーク値間に対応する位相幅の半分よりも小さく設定されるとすることにより、第４実施形態で述べたのと同様の効果を得ることができる。
【００７４】
また、上述の各機構に加えて、複数の変速段を有する固定変速装置を更に備える所謂マルチモードタイプのハイブリッド車両の機構であっても、本発明を適用することが可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７５】
３  内燃機関
４  第１のモータジェネレータ
５  動力分配機構
５０  ロック機構
５１  第１部材
５２  第２部材
【図１】
2011079453.tif 000003
【図２】
2011079453.tif 000004
【図３】
2011079453.tif 000005
【図４】
2011079453.tif 000006
【図５】
2011079453.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011079453.tif 000009
【図８】
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【図９】
2011079453.tif 000011
【図１０】
2011079453.tif 000012
【図１１】
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