(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転制限された状態で固定された固定プレートと、
前記固定プレートと対面する側に開口する凹部が形成された回転プレートと、
前記固定プレートから前記回転プレートに向かって突出可能な状態で前記固定プレートに設けられ、前記固定プレートから突出した場合に前記回転プレートが所定回転方向のときに限って前記回転プレートに形成された前記凹部に噛み合う爪部材と、
前記固定プレートと前記回転プレートとの間に配置され、前記爪部材の通過を許容できる貫通孔が形成され、かつ前記爪部材が前記貫通孔を通過することにより前記爪部材が前記固定プレートから突出可能なロック位置と、前記爪部材が前記貫通孔の非形成部位に接触することにより前記爪部材が前記固定プレートから突出不能な状態に制限される解放位置との間で前記固定プレートに対して相対回転可能なセレクタプレートと、
前記セレクタプレートを回転駆動する駆動装置と、
前記セレクタプレートが前記ロック位置に位置するロックモードと前記セレクタプレートが前記解放位置に位置するフリーモードとの間で動作モードが切り替わるように前記駆動装置を操作することにより前記ロック位置から前記解放位置まで前記セレクタプレートを回転可能であり、かつ前記回転プレートに作用するトルクを制御可能な制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記ロックモードから前記フリーモードへ切り替える場合、前記セレクタプレートが、前記固定プレートから突出しかつ前記セレクタプレートの前記貫通孔を通過して前記回転プレートの前記凹部に噛み合った状態の前記爪部材に対して前記セレクタプレートの前記非形成部位が前記解放位置に向かう方向に突き当てられた待機状態となるように前記駆動装置を操作しつつ前記回転プレートに対して前記所定回転方向とは反対方向の負回転方向の負トルクを作用させ、前記セレクタプレートを前記解放位置に向かう方向に回転させようとする前記駆動装置による力が前記爪部材と前記凹部との間に働く摩擦力を上回るように前記負トルクを制御することにより、前記回転プレートが前記負回転方向に回転するオーバーラン状態を確認せずに前記待機状態の前記セレクタプレートを前記解放位置まで回転させる早期モード切替制御を実施する、クラッチシステム。
【請求項２】
前記駆動装置は、前記セレクタプレートを前記解放位置に向かう方向に付勢するトルクを発生させる付勢手段と、前記付勢手段が発生させる前記トルクに抗して前記セレクタプレートを前記ロック位置に向かって回転させるための駆動力を発生させるアクチュエータとを備え、
前記制御装置は、前記早期モード切替制御を実施する際に、前記アクチュエータの前記駆動力を低下させることによって、前記セレクタプレートが前記待機状態となるように前記セレクタプレートを回転させる、請求項１に記載のクラッチシステム。
【請求項３】
エンジンと、
モータ・ジェネレータと、
駆動輪にトルクを出力するための出力部と、
互いに差動回転可能な３以上の複数の回転要素を有し、前記複数の回転要素のいずれか一つに前記エンジンが、前記複数の回転要素の残りのいずれか一つに前記モータ・ジェネレータが、前記複数の回転要素の残りの他の一つに前記出力部がそれぞれ連結された差動機構と、
を備えたハイブリッド車両に適用され、
前記固定プレートは、前記ハイブリッド車両の所定の固定要素に対して固定され、
前記回転プレートは、前記エンジンのエンジントルクの反力トルクを受けることが可能な状態で前記差動機構に設けられ、
前記制御装置は、前記モータ・ジェネレータを操作することにより前記回転プレートに作用するトルクを制御する、請求項１又は２に記載のクラッチシステム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記回転プレートに対して前記負回転方向の負トルクを作用させることによって前記回転プレートを前記負回転方向に回転させて、前記負回転方向の前記回転プレートの回転速度が所定の基準に達したことを確認することによって前記オーバーラン状態を確認した後に、前記駆動装置を操作することにより前記セレクタプレートを前記ロック位置から前記解放位置に回転させる通常モード切替制御を実施可能であり、かつ、前記ロックモードから前記フリーモードへ切り替える場合において前記早期モード切替制御と前記通常モード切替制御とを選択的に実施する、請求項３に記載のクラッチシステム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記フリーモードへの切り替え後における前記エンジンの目標エンジン回転数が現在のエンジン回転数よりも大きい場合は前記早期モード切替制御を実施し、前記目標エンジン回転数が現在のエンジン回転数よりも小さい場合は、前記通常モード切替制御を実施する、請求項４に記載のクラッチシステム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記ロックモード中に前記駆動装置又は前記モータ・ジェネレータを保護する必要性に応じて部品保護要求を設定し、前記部品保護要求が設定された場合は前記早期モード切替制御を実施し、前記部品保護要求が設定されていない場合は前記通常モード切替制御を実施する、請求項４に記載のクラッチシステム。
【請求項７】
前記制御装置は、前記ロックモード中に前記駆動装置又は前記モータ・ジェネレータの異常の発生に応じて異常判定要求を設定し、前記異常判定要求が設定された場合は前記早期モード切替制御を実施し、前記異常判定要求が設定されていない場合は前記通常モード切替制御を実施する、請求項４に記載のクラッチシステム。
【請求項８】
前記差動機構は、前記複数の回転要素として４つの回転要素が設けられ、前記４つの回転要素の第１回転要素に前記モータ・ジェネレータが、前記４つの回転要素の第２回転要素に前記回転プレートが、前記４つの回転要素の第３回転要素に前記エンジンが、前記４つの回転要素の第４回転要素に前記出力部が、それぞれ連結されており、前記４つの回転要素を速度線図上に配置したときに、前記第１回転要素、前記第２回転要素、前記第３回転要素、及び前記第４回転要素の順番に並ぶように構成されている、請求項３〜７のいずれか一項に記載のクラッチシステム。
【請求項９】
前記差動機構は、前記複数の回転要素として３つの回転要素が設けられ、前記３つの回転要素の第１回転要素に前記モータ・ジェネレータと前記回転プレートとが、前記３つの回転要素の第２回転要素に前記エンジンが、前記３つの回転要素の第３回転要素に前記出力部が、それぞれ連結されており、前記３つの回転要素を速度線図上に配置したときに、前記第１回転要素、前記第２回転要素、及び前記第３回転要素の順番に並ぶように構成されている、請求項３〜７のいずれか一項に記載のクラッチシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワンウエイクラッチの機能を選択的に発揮させることが可能なセレクタブルワンウエイクラッチを含むクラッチシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
セレクタブルワンウエイクラッチとして、爪部材が突出可能に設けられた固定プレートと、爪部材が噛み合う凹部が形成された回転プレートと、これら２つのプレート間に設けられたセレクタプレートとが同一軸線上に設けられたものが知られている（特許文献１、２）。このようなクラッチは、セレクタプレートの回転位置を切り替えることによって爪部材の状態を突出可能な状態と突出が制限された状態との間で変更し、固定プレート及び回転プレート間のトルク伝達を所定の一方向の回転時のみ許容するロックモードと、これらのプレート間のトルク伝達を両方向の回転時で遮断するフリーモードとを選択できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４３３３号公報
【特許文献２】特開２００２−５１４２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
セレクタブルワンウエイクラッチをロックモードからフリーモードに切り替える場合、回転プレートに作用するトルクの状態によってセレクタプレートの操作条件が変わる。すなわち、爪部材と凹部との間の噛み合いを強める正回転方向の正トルクが回転プレートに作用した状態でロックモードからフリーモードに切り替える場合には、爪部材と凹部との噛み合いを強制的に解除できる大きさのトルクでセレクタプレートを回転させる必要がある。これではセレクタプレートを回転駆動する負担が大きいし、噛み合いの強制的な解除に伴って部品が摩耗しやすい。
【０００５】
そこで、セレクタブルワンウエイクラッチをロックモードからフリーモードに切り替える方法として、爪部材と凹部との噛み合いが弱まる負回転方向の負トルクを回転プレートに作用させて回転プレートを負回転方向に回転させ、回転プレートの負回転方向の回転速度が所定の閾値に達したことを判定してから、セレクタプレートを回転させてロックモードからフリーモードに切り替える方法が考えられる。この方法は、回転プレートが負回転方向へ回転するオーバーラン状態を確認しているので、少ない負担で確実にセレクタプレートを回転駆動できる。しかしながら、この方法は、回転プレートに負トルクを作用させて回転速度が閾値に達することを判定するプロセスを経てからセレクタプレートを回転駆動するので、このプロセスを経ている分だけロックモードからフリーモードへの切り替えが完了するまでに時間がかかる。
【０００６】
そこで、本発明は、ロックモードからフリーモードへの切り替えが完了するまでの時間を短縮できるクラッチ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】
【０００７】
本発明のクラッチシステムは、回転制限された状態で固定された固定プレートと、前記固定プレートと対面する側に開口する凹部が形成された回転プレートと、前記固定プレートから前記回転プレートに向かって突出可能な状態で前記固定プレートに設けられ、前記固定プレートから突出した場合に前記回転プレートが所定回転方向のときに限って前記回転プレートに形成された前記凹部に噛み合う爪部材と、前記固定プレートと前記回転プレートとの間に配置され、前記爪部材の通過を許容できる貫通孔が形成され、かつ前記爪部材が前記貫通孔を通過することにより前記爪部材が前記固定プレートから突出可能なロック位置と、前記爪部材が前記貫通孔の非形成部位に接触することにより前記爪部材が前記固定プレートから突出不能な状態に制限される解放位置との間で前記固定プレートに対して相対回転可能なセレクタプレートと、前記セレクタプレートを回転駆動する駆動装置と、前記セレクタプレートが前記ロック位置に位置するロックモードと前記セレクタプレートが前記解放位置に位置するフリーモードとの間で動作モードが切り替わるように前記駆動装置を操作することにより前記ロック位置から前記解放位置まで前記セレクタプレートを回転可能であり、かつ前記回転プレートに作用するトルクを制御可能な制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記ロックモードから前記フリーモードへ切り替える場合、前記セレクタプレートが、前記固定プレートから突出しかつ前記セレクタプレートの前記貫通孔を通過して前記回転プレートの前記凹部に噛み合った状態の前記爪部材に対して前記セレクタプレートの前記非形成部位が前記解放位置に向かう方向に突き当てられた待機状態となるように前記駆動装置を操作しつつ前記回転プレートに対して前記所定回転方向とは反対方向の負回転方向の負トルクを作用させ、前記セレクタプレートを前記解放位置に向かう方向に回転させようとする前記駆動装置による力が前記爪部材と前記凹部との間に働く摩擦力を上回るように前記負トルクを制御することにより、前記回転プレートが前記負回転方向に回転するオーバーラン状態を確認せずに前記待機状態の前記セレクタプレートを前記解放位置まで回転させる早期モード切替制御を実施するものである（請求項１）。
【０００８】
このクラッチシステムによれば、ロックモードからフリーモードに切り替えられる場合に早期モード切替制御が実施されるためいち早くロックモードからフリーモードへ切り替えることができる。早期モード切替制御はセレクタプレートをその非形成部位が爪部材に突き当てられた待機状態としつつ回転プレートに負トルクを作用させ、その負トルクを制御することにより待機状態のセレクタプレートを解放位置まで回転させる。そのため、回転プレートが負回転方向に回転するオーバーラン状態を確認してからセレクタプレートを回転駆動する場合と比べ、オーバーラン状態を確認するプロセスを省くことができるのでフリーモードへの速やかな切り替えが実現される。
【０００９】
本発明のクラッチシステムの一態様として、前記駆動装置は、前記セレクタプレートを前記解放位置に向かう方向に付勢するトルクを発生させる付勢手段と、前記付勢手段が発生させる前記トルクに抗して前記セレクタプレートを前記ロック位置に向かって回転させるための駆動力を発生させるアクチュエータとを備え、前記制御装置は、前記早期モード切替制御を実施する際に、前記アクチュエータの前記駆動力を低下させることによって、前記セレクタプレートが前記待機状態となるように前記セレクタプレートを回転させてもよい（請求項２）。この態様によれば、付勢手段が発生させるトルクを適宜設定するとともにアクチュエータの駆動力を低下させるだけで、セレクタプレートを待機状態に制御できる。したがって、アクチュエータの駆動力を繊細に制御する必要がないので制御が単純になる。なお、駆動力を低下させることにはアクチュエータの駆動力を０にすることも含まれる。
【００１０】
本発明のクラッチシステムの適用対象には格別の制限はなく、本発明のクラッチシステムはトルク伝達が行われる種々の機械装置に適用できる。例えば、本発明のクラッチシステムの一態様として、エンジンと、モータ・ジェネレータと、駆動輪にトルクを出力するための出力部と、互いに差動回転可能な３以上の複数の回転要素を有し、前記複数の回転要素のいずれか一つに前記エンジンが、前記複数の回転要素の残りのいずれか一つに前記モータ・ジェネレータが、前記複数の回転要素の残りの他の一つに前記出力部がそれぞれ連結された差動機構と、を備えたハイブリッド車両に適用され、前記固定プレートは、前記ハイブリッド車両の所定の固定要素に対して固定され、前記回転プレートは、前記エンジンのエンジントルクの反力トルクを受けることが可能な状態で前記差動機構に設けられ、前記制御装置は、前記モータ・ジェネレータを操作することにより前記回転プレートに作用するトルクを制御してもよい（請求項３）。この態様によれば、クラッチシステムの動作モードを切り替えることによりハイブリッド車両の走行モードを切り替えることができる。
【００１１】
ハイブリッド車両に適用された上記態様において、前記制御装置は、前記回転プレートに対して前記負回転方向の負トルクを作用させることによって前記回転プレートを前記負回転方向に回転させて、前記負回転方向の前記回転プレートの回転速度が所定の基準に達したことを確認することによって前記オーバーラン状態を確認した後に、前記駆動装置を操作することにより前記セレクタプレートを前記ロック位置から前記解放位置に回転させる通常モード切替制御を実施可能であり、かつ、前記ロックモードから前記フリーモードへ切り替える場合において前記早期モード切替制御と前記通常モード切替制御とを選択的に実施してもよい（請求項４）。この場合には、ハイブリッド車両の走行モードを切り替えるにあたり、例えば、速やかにフリーモードに切り替えるべき場合には早期モード切替制御を選択し、そうでない場合には通常モード切替制御を選択することができる。そのため、ハイブリッド車両の走行状況やエンジンの運転状態に適した制御を使い分けることが可能となる。具体的には以下の態様でこれらの制御を使い分けることができる。
【００１２】
前記制御装置は、前記フリーモードへの切り替え後における前記エンジンの目標エンジン回転数が現在のエンジン回転数よりも大きい場合は前記早期モード切替制御を実施し、前記目標エンジン回転数が現在のエンジン回転数よりも小さい場合は、前記通常モード切替制御を実施してもよい（請求項５）。早期モード切替制御の場合、フリーモードへの切り替え後のエンジン回転数はその切り替え直前と同じ又は切り替え直前よりも上昇する特性がある。一方、通常モード切替制御の場合、回転プレートを負回転方向に回転させてからロックモードからフリーモードへの切り替えが完了するため、フリーモードへの切り替え後のエンジン回転数はその切り替え直前よりも低下する特性がある。したがって、切り替え後の目標エンジン回転数が現在のエンジン回転数よりも小さい場合に、切り替え後にエンジン回転数が上昇する特性を持つ通常モード切替制御が実施されることがない。そのため不要なエンジン回転数の上昇を防止できる。したがって、不要なエンジン回転数の上昇によってドライバに違和感を与えることを防止できる。
【００１３】
また、前記制御装置は、前記ロックモード中に前記駆動装置又は前記モータ・ジェネレータを保護する必要性に応じて部品保護要求を設定し、前記部品保護要求が設定された場合は前記早期モード切替制御を実施し、前記部品保護要求が設定されていない場合は前記通常モード切替制御を実施してもよい（請求項６）。駆動装置やモータ・ジェネレータを保護する必要性に応じて部品保護要求が設定された場合は、これらを保護するためいち早くロックモードからフリーモードへ切り替えるべきである。この態様では、部品保護要求が設定された場合は早期モード切替制御が実施され、部品保護要求が設定されていない場合は通常モード切替制御が実施される。これにより、部品保護要求に応じた速やかな切り替えを実現できる。
【００１４】
さらに、前記制御装置は、前記ロックモード中に前記駆動装置又は前記モータ・ジェネレータの異常の発生に応じて異常判定要求を設定し、前記異常判定要求が設定された場合は前記早期モード切替制御を実施し、前記異常判定要求が設定されていない場合は前記通常モード切替制御を実施してもよい（請求項７）。駆動装置又はモータ・ジェネレータの異常が発生した場合は、部品保護要求と同じように、いち早くロックモードからフリーモードへ切り替えるべきである。この態様では、異常判定要求が設定された場合は早期モード切替制御が実施され、異常判定要求が設定されていない場合は通常モード切替制御が実施されるので、異常判定要求に応じた速やかな切り替えを実現できる。
【００１５】
ハイブリッド車両に設けられた差動機構の構成はエンジン、モータ・ジェネレータ及び出力部のそれぞれが連結される複数の回転要素を有している限り特に制限はない。例えば、前記差動機構は、前記複数の回転要素として４つの回転要素が設けられ、前記４つの回転要素の第１回転要素に前記モータ・ジェネレータが、前記４つの回転要素の第２回転要素に前記回転プレートが、前記４つの回転要素の第３回転要素に前記エンジンが、前記４つの回転要素の第４回転要素に前記出力部が、それぞれ連結されており、前記４つの回転要素を速度線図上に配置したときに、前記第１回転要素、前記第２回転要素、前記第３回転要素、及び前記第４回転要素の順番に並ぶように構成されてもよい（請求項８）。
【００１６】
また、前記差動機構は、前記複数の回転要素として３つの回転要素が設けられ、前記３つの回転要素の第１回転要素に前記モータ・ジェネレータと前記回転プレートとが、前記３つの回転要素の第２回転要素に前記エンジンが、前記３つの回転要素の第３回転要素に前記出力部が、それぞれ連結されており、前記３つの回転要素を速度線図上に配置したときに、前記第１回転要素、前記第２回転要素、及び前記第３回転要素の順番に並ぶように構成されてもよい（請求項９）。
【００１７】
上記いずれの態様も、エンジンが連結される回転要素と、回転プレートが連結される回転要素とが速度線図上で隣り合う関係になる。したがって、エンジンがエンジントルクを出力し、かつロックモードの場合に、回転プレートはエンジントルクの反力トルクを受けることになる。そして、出力部が連結される回転要素とエンジンが連結される回転要素とは、回転プレートが連結される回転要素の反対側で隣り合う関係にある。そのため、クラッチシステムがロックモードに操作されて回転プレートの所定回転方向の回転が阻止されることにより、エンジン回転数に対する出力部の変速比は固定状態となる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明のクラッチシステムによれば、ロックモードからフリーモードに切り替えられる場合に早期モード切替制御が実施されるためいち早くロックモードからフリーモードへ切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の形態に係るクラッチシステムが組み込まれたハイブリッド車両の構成を模式的に示した図。
【図２】図１のセレクタブルワンウエイクラッチを示した図。
【図３】セレクタブルワンウエイクラッチの構成要素を模式的に示した図。
【図４】固定プレートの一部を示した図。
【図５】図２のV-V線に関するロックモード時の断面図。
【図６】図２のV-V線に関するフリーモード時の断面図。
【図７】第１の形態に係る動力分割機構の速度線図を示した図。
【図８】通常モード切替制御の手順の一例を示したフローチャート。
【図９】通常モード切替制御の実施時における各パラメータの時間的変化の一例を示したタイミングチャート。
【図１０】通常モード切替制御の実施時におけるセレクタブルワンウエイクラッチの状態の変化を示した説明図。
【図１１】早期モード切替制御の手順の一例を示したフローチャート。
【図１２】早期モード切替制御の実施時における各パラメータの時間的変化の一例を示したタイミングチャート。
【図１３】早期モード切替制御の実施時におけるセレクタブルワンウエイクラッチの状態の変化を示した説明図。
【図１４】内燃機関の現在の動作点と、ロックモードからフリーモードへ切り替えた後に目標となる動作点との関係を示した図。
【図１５】急解放要求を設定するための制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図１６】通常モード切替制御と早期モード切替制御とを使い分けるための制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図１７】第２の形態に係るクラッチシステムが適用されたハイブリッド車両の構成を模式的に示した図。
【図１８】第２の形態に係る動力分割機構の速度線図を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１の形態）
図１に示すように、車両１Ａは本発明の第１の形態に係るクラッチシステムが組み込まれたハイブリッド車両として構成されている。車両１Ａは、エンジンとしての火花点火型の内燃機関２と、差動機構としての動力分割機構５と、２つのモータ・ジェネレータ７、８とを備えている。動力分割機構５、各モータ・ジェネレータ７、８及び各種の動力伝達要素はケース１０に収容されている。
【００２１】
動力分割機構５はシングルピニオン型の２つの遊星歯車機構３、４が組み合わされて構成されている。第１遊星歯車機構３のサンギアＳ１と第２遊星歯車機構４のサンギアＳ２とは一体回転可能に連結され、第１遊星歯車機構３のキャリアＣ１と第２遊星歯車機構４のリングギアＲ２とは一体回転可能に連結されている。これにより、動力分割機構５には互いに差動回転する４つの回転要素が形成される。内燃機関２のクランク軸２ａはキャリアＣ１に連結される。第１モータ・ジェネレータ７はサンギアＳ２に連結され、第２モータ・ジェネレータ８はリングギアＲ１に連結される。リングギアＲ１には駆動輪Ｄｗにトルクを出力するための不図示のギア列等を含む出力部１１が連結されている。
【００２２】
第１の形態において、サンギアＳ２（サンギアＳ１）、キャリアＣ２、キャリアＣ１（リングギアＲ２）、及びリングギアＲ１の４つの回転要素は本発明の４つの回転要素に相当する。そして、サンギアＳ２（サンギアＳ１）は本発明に係る第１回転要素に、キャリアＣ２は本発明に係る第２回転要素に、キャリアＣ１（リングギアＲ２）は本発明に係る第３回転要素に、リングギアＲ１は本発明に係る第４回転要素に、それぞれ相当する。図７の速度線図から明らかなように、これら４つの回転要素を速度線図上に配置すると、第１回転要素であるサンギアＳ２（サンギアＳ１）、第２回転要素であるキャリアＣ２、第３回転要素であるキャリアＣ１（リングギアＲ２）、及び第４回転要素であるリングギアＲ１の順番に並ぶ。
【００２３】
図１に示したように、車両１Ａには、クラッチシステムの構成要素であるセレクタブルワンウエイクラッチ（以下、クラッチという。）１２が設けられている。クラッチ１２は動力分割機構５のキャリアＣ２とケース１０との間に介在するブレーキとして機能する。図２に示すように、クラッチ１２は、キャリアＣ２の回転方向が所定回転方向である正回転方向Ｒａの場合にキャリアＣ２からケース１０へのトルク伝達を許容してキャリアＣ２を固定する状態と回転方向が反対の負回転方向Ｒｂの場合にそのトルク伝達を遮断してキャリアＣ２を解放する状態とが切り替わるロックモードと、キャリアＣ２の回転方向が正回転方向Ｒａ及び負回転方向Ｒｂのいずれの方向においてもキャリアＣ２からケース１０へのトルク伝達を遮断してキャリアＣ２を解放する状態に維持するフリーモードとの間で動作モードを選択できる。
【００２４】
図２及び図３に示すように、クラッチ１２は、ケース１０に固定された固定要素としての固定軸１５に対して軸線Ａｘの回りに回転不能な状態で設けられた固定プレート２０と、軸線Ａｘの回りにキャリアＣ２と一体回転可能な状態でキャリアＣ２に設けられた回転プレート２１と、固定プレート２０と回転プレート２１との間に配置されて軸線Ａｘの回りに回転可能に設けられたセレクタプレート２２とを備えている。
【００２５】
図２、図４及び図５に示されているように、固定プレート２０には、回転プレート２１と対向する側に開口し周方向に並ぶ複数の保持室２５が形成されている。各保持室２５には回転プレート２１と噛み合う爪部材２６が一つずつ設けられている。各爪部材２６は、その基端部２６ａが固定プレート２０の半径方向に延びる軸線Ａｘ１の回りに回転可能に支軸Ｐを介して固定プレート２０に取り付けられ、かつ回転プレート２１側に向かう突出方向にばね２７にて付勢されている。これにより、各爪部材２６は固定プレート２０側に後退して保持室２５に収納されて突出が制限された状態と、固定プレート２０から回転プレート２１に向かって突出する状態との間で動作できる。つまり、各爪部材２６は突出可能な状態で固定プレート２０に設けられる。
【００２６】
図２及び図５に示されているように、回転プレート２１には、固定プレート２０と対向する側に開口し周方向に並ぶ複数の凹部３０が形成されている。各凹部３０は突出した爪部材２６が噛み合う際に爪部材２６の先端部２６ｂが突き当たる壁部３０ａを有している。図示を省略したが、凹部３０の個数は爪部材２６の個数よりも多く、かつ各凹部３０の位相と各爪部材２６の位相とが互いに異なっている（図５参照）。したがって、突出した複数の爪部材２６の一部が、複数の凹部３０の一部と噛み合うことになる。
【００２７】
セレクタプレート２２には、周方向に並びかつ突出した爪部材２６の一部分が通過可能な複数の貫通孔３１が各爪部材２６と同位相で形成されている。セレクタプレート２２の回転位置は、爪部材２６がセレクタプレート２２の貫通孔３１を通過して回転プレート２１の凹部３０に噛み合うことが可能な図５のロック位置と、爪部材２６の先端部２６ｂがセレクタプレート２２の貫通孔３１が形成されていない非形成部位２２ａに突き当たることによって爪部材２６の突出が制限される図６の解放位置との間で切り替えることができる。これにより、クラッチ１２は上述したロックモードとフリーモードとが選択的に実施される。
【００２８】
図２に示したように、セレクタプレート２２には半径方向に延びる作動用アーム２９が設けられていて、その作動用アーム２９を駆動装置４０にて駆動することにより、セレクタプレート２２の回転位置が切り替えられる。駆動装置４０は、セレクタプレート２２をロック位置に向かって回転させるための駆動力を発生させるアクチュエータ４１と、アクチュエータ４１の動作をセレクタプレート２２の作動用アーム２９に伝達する伝達機構４２とを備えている。アクチュエータ４１は、ケース１０に固定されたメインボディ４３と、メインボディ４３に対して進退可能でかつ作動用アーム２９にリンク結合された駆動ロッド４４とを含んでいる。伝達機構４２は、ケース１０に固定され、アクチュエータ４１の駆動ロッド４４をガイドするガイド部材４５と、駆動ロッド４４に固定されたスプリングシート４６と、ガイド部材４５とスプリングシート４６との間に圧縮状態で装着されたリターンばね４７とを含む。
【００２９】
図２に実線で示された状態は、駆動装置４０のアクチュエータ４１が作動することによって駆動ロッド４４がリターンばね４７の弾性力に抗してメインボディ４３から突出してセレクタプレート２２がロック位置に切り替えられた状態である。この状態のクラッチ１２は上述したロックモードとなる。一方、図２の実線で示された状態から駆動装置４０のアクチュエータ４１が非作動に切り替えられると、リターンばね４７の弾性力によって駆動ロッド４４がメインボディ４３側に後退して作動用アーム２９が２点鎖線で示した位置に移動してセレクタプレート２２が解放位置に切り替えられる。これによりクラッチ１２はフリーモードとなる。
【００３０】
図５のロックモードの場合、回転プレート２１の回転方向が正回転方向Ｒａの時には爪部材２６の先端部２６ｂが凹部３０の壁部３０ａに突き当たる。したがって、爪部材２６が回転プレート２１の凹部３０に噛み合って固定プレート２０と回転プレート２１とが結合されてこれらのトルク伝達が可能となりキャリアＣ２はケース１０に対して固定される。一方、回転プレート２１の回転方向が負回転方向Ｒｂの時には爪部材２６が負回転方向Ｒｂに向かって傾斜しているので、爪部材２６が回転プレート２１の凹部３０に干渉しても爪部材２６が固定プレート２０側に押し戻されるにすぎない。そのため、爪部材２６が凹部３０に噛み合わない。したがって、クラッチ１２がロックモードの場合、回転プレート２１の回転方向が負回転方向Ｒｂの時には固定プレート２０と回転プレート２１との間のトルク伝達は遮断されて回転プレート２１は解放される。
【００３１】
一方、図６のフリーモードの場合には、セレクタプレート２２によって各爪部材２６の突出が制限されて爪部材２６が固定プレート２０側に収納したままの状態となり回転プレート２１の凹部３０に達しない。したがって、回転プレート２１は正回転方向Ｒａ及び負回転方向Ｒｂのいずれの回転方向であっても回転プレート２１から固定プレート２０へのトルク伝達が遮断されて回転プレート２１は解放される。図６のフリーモードの状態は、上述したリターンばね４７の弾性力によって維持される。
【００３２】
車両１Ａはクラッチ１２の動作モードをロックモードとフリーモードとの間で切り替えることによって固定変速モードと無段変速モードとの間で駆動モードを切り替える。固定変速モード時にはクラッチ１２がロックモードに制御され、かつ第１モータ・ジェネレータ７が電動機及び発電機としての機能が停止され空転可能なシャットダウン状態に制御される。一方、無段変速モード時にはクラッチ１２がフリーモードに制御され、かつ内燃機関２が高効率の動作点で運転されるように第１モータ・ジェネレータ７のモータトルク及びモータ回転数が制御される。
【００３３】
図７の実線で示したように、クラッチ１２がロックモードの場合、内燃機関２の反力トルクを受ける回転プレート２１は正回転方向Ｒａの回転が阻止されるので、内燃機関２から正方向のエンジントルクが出力されている限り回転プレート２１に正回転方向Ｒａのトルクが働いた状態で回転速度が０となる。そのため、図７から明らかなように、内燃機関２のエンジン回転数に対する出力部１１の変速比は動力分割機構５のギア比にて一意に決定されてその変速比は固定状態となる。一方、図７の破線で示したように、クラッチ１２がフリーモードの場合、回転プレート２１は正回転方向Ｒａ及び負回転方向Ｒｂのいずれの回転方向でも解放されているので、第１モータ・ジェネレータ７のモータトルク及びモータ回転数を制御することによりエンジン回転数に対する出力部１１の変速比を無段階に変更できる。
【００３４】
図１に示すように、車両１Ａの駆動モードの切り替えは、車両１Ａの各部を制御するコンピュータとして構成され、本発明に係る制御装置として機能する電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０がクラッチ１２を制御することにより実施される。ＥＣＵ５０には車両１Ａの制御に利用する各種センサの出力信号が入力される。例えば、ＥＣＵ５０には、内燃機関２のクランク角に応じた信号を出力するクランク角センサ５１、車両１Ａの車速に応じた信号を出力する車速センサ５２、及び不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じた信号を出力するアクセル開度センサ５３等の出力信号が入力される。
【００３５】
ＥＣＵ５０は車速センサ５２及びアクセル開度センサ５３の各出力信号を参照して車両１Ａに対する現在の要求パワーを計算し、現在の要求パワーに適した運転モードに切り替えながら車両１Ａを制御する。例えば、ＥＣＵ５０は内燃機関２の熱効率が悪化する低速域では内燃機関２の運転を停止して第１モータ・ジェネレータ７や第２モータ・ジェネレータ８を駆動源とする電気自動車モードに切り替える。また、ＥＣＵ５０は要求パワーをエンジンパワーだけで賄うと熱効率が低下する条件などには内燃機関２及び第２モータ・ジェネレータ８を駆動源とするハイブリッドモードに切り替える。
【００３６】
ハイブリッドモード時に固定変速モード又は無段変速モードのいずれを選択するかは車両１Ａの走行状態、内燃機関２の運転状態、第１モータ・ジェネレータ７の温度、不図示のバッテリの蓄電率等の諸条件に応じて予め設定されている。例えば、ＥＣＵ５０は固定変速モードの実施中に固定変速モードを継続するよりも無段変速モードに切り替えたほうが、車両１Ａのシステム効率の改善が見込まれる等の所定条件を満たす場合に切替要求を設定してクラッチ１２をフリーモードからロックモードに切り替える。これにより車両１Ａの駆動モードは固定変速モードから無段変速モードに切り替えられる。
【００３７】
本形態はクラッチ１２をロックモードからフリーモードに切り替える際に実施するモード切替制御に特徴がある。ＥＣＵ５０は以下に説明する通常モード切替制御及び早期モード切替制御を状況に応じて使い分ける。
【００３８】
（通常モード切替制御）
まず、通常モード切替制御について図９〜図１０を参照しながら説明する。図８及び図９に示すように、ＥＣＵ５０は固定変速モードの実施中に無段変速モードへ切り替えることを決定した場合、ステップＳ１においてクラッチ１２をロックモードからフリーモードへの切り替えるための切替要求を設定する。この切替要求の設定により、車両１Ａの制御モードは図９に示したように、固定変速モードＣ１から過渡モードＣ２に遷移する。この段階では、図１０のＳ１−Ｓ２に示したように、クラッチ１２は回転プレート２１の正回転方向Ｒａの回転が阻止されていて爪部材２６と凹部３０との噛み合いが維持された状態にある。
【００３９】
次のステップＳ２において、ＥＣＵ５０は、固定変速モードの実施中にシャットダウン状態に制御されていた第１モータ・ジェネレータ７のシャットダウンを解除する。すなわち、第１モータ・ジェネレータ７を電動機又は発電機として機能させる。そして、ＥＣＵ５０は、図９の矢印ａで示したように、第１モータ・ジェネレータ７の負回転方向のモータトルクを増加させる。これにより、クラッチ１２の回転プレート２１には負回転方向Ｒｂの負トルクが作用した状態となる。モータトルクの初期値Ｍｔｉは現在のエンジントルク推定値の最小値に基づいて算出される。続いて、ＥＣＵ５０は、図９の矢印ｂに示すように、初期値Ｍｔｉから緩やかな増加レートでモータトルクを徐々に増加させていく。負回転方向Ｒｂのモータトルクを増加させている間、ＥＣＵ５０は回転プレート２１（キャリアＣ２）の回転速度のモニタを続ける。負回転方向Ｒｂのモータトルクの増加を続けることにより回転プレート２１は負回転方向Ｒｂに回転を始める。すなわち、図１０のＳ３に示したように、クラッチ２１は回転プレート２１が負回転方向Ｒｂに回転するオーバーラン状態となる。
【００４０】
ステップＳ３において、ＥＣＵ５０は、オーバーラン状態を確認するため、回転プレート２１の負回転方向Ｒｂの回転速度が、例えば閾値を超えた状態が判定時間以上継続する等の所定の基準に達したか否かを判定する。図９の矢印ｃに示すように、ＥＣＵ５０が回転プレート２１の負回転方向Ｒｂの回転速度がその基準に達したと判定した場合は、第１モータ・ジェネレータ７のモータトルクの増加を停止してモータトルクを低下させる。
【００４１】
ステップＳ４において、ＥＣＵ５０は駆動装置４０のアクチュエータ４１の駆動電流を低下させる。本形態ではアクチュエータ４１の駆動電流を遮断する操作を駆動装置４０に対して実行する。これにより、リターンばね４７の弾性力によってセレクタプレート２２は解放位置まで回転する。すなわち、図９の矢印ｄに示すように、アクチュエータ４１のストロークは、セレクタプレート２２のロック位置に対応する最大値Ｓａからセレクタプレート２２の解放位置に対応する０に戻る。
【００４２】
ステップＳ５において、ＥＣＵ５０はアクチュエータ４１のストロークが０に戻ったことを不図示のストロークセンサの信号を参照することにより確認し、クラッチ１２のロックモードからフリーモードへの切り替えの完了を確認する。図１０のＳ４−Ｓ５に示したように、クラッチ１２の回転プレート２１は正回転方向Ｒａ及び負回転方向Ｒｂの両方向に回転可能となる。以上のステップＳ１〜ステップＳ５の手順を経て通常モード切替制御が実施される。なお、ＥＣＵ５０はこの切り替えの完了を確認して、図９の矢印ｅに示すように、車両１の制御モードを過渡モードＣ２から無段変速モードＣ３へ遷移させる。
【００４３】
（早期モード切替制御）
次に、早期モード切替制御について図１１〜図１３を参照しながら説明する。図１１及び図１２に示すように、ＥＣＵ５０は固定変速モードの実施中に無段変速モードへ切り替えることを決定した場合、ステップＳＡにおいてロックモードからフリーモードへの切替要求を設定する。この段階では、図１３のＳＡに示したように、クラッチ１２は回転プレート２１の正回転方向Ｒａの回転が阻止されていて爪部材２６と凹部３０との噛み合いが維持された状態にある。
【００４４】
次のステップＳＢにおいて、ＥＣＵ５０は、第１モータ・ジェネレータ７のシャットダウンを解除して、第１モータ・ジェネレータ７を電動機又は発電機として機能させる。そして、ＥＣＵ５０は、図１２の矢印ａで示したように、第１モータ・ジェネレータ７の負回転方向Ｒｂのモータトルクを初期値Ｍｔｉまで増加させる。これにより、クラッチ１２の回転プレート２１には負回転方向Ｒｂの負トルクが作用した状態となる。ＥＣＵ５０は、このモータトルクの増加と同時に駆動装置４０のアクチュエータ４１の駆動電流を低下させる。本形態ではアクチュエータ４１の駆動電流を遮断する操作を駆動装置４０に対して実行する。
【００４５】
これにより、図１３のＳＢに示すように、回転プレート２１に負トルクＴｎが作用している状態で、リターンばね４７の弾性力によってセレクタプレート２２が解放位置に向かう方向に回転し、固定プレート２０から突出した爪部材２６にセレクタプレート２２の非形成部位２２ａが突き当たった待機状態になる。リターンばね４７の弾性力は、モータトルクが初期値Ｍｔｉまで増加した程度では爪部材２６と凹部３０との噛み合いを強制的に解除できるほど大きくない。そのため、リターンばね４７の弾性力によってセレクタプレート２２を回転させようとする力が爪部材２６と凹部３０との間に働く摩擦力を上回るまでは待機状態が維持される。すなわち、図１２の矢印ｃに示すように、アクチュエータ４１のストロークは最大値Ｓａと０との間の待機値Ｓｂに維持される。
【００４６】
ＥＣＵ５０は、モータトルクを初期値Ｍｔｉまで増加させてからセレクタプレート２２が待機状態に維持されている間、緩やかな増加レートでモータトルクを徐々に増加させる操作を第１モータ・ジェネレータ７に対して実施する。これにより、セレクタプレート２２に作用する負トルクＴｎ（図１３参照）が制御されて、爪部材２６と凹部３０との間に働く摩擦力が低下する。リターンばね４７の弾性力によってセレクタプレート２２を回転させようとする力がその摩擦力を上回るまでモータトルクが増加すると、図１２の矢印ｄに示すように待機状態にあったセレクタプレート２２は解放位置まで回転する。これにより、アクチュエータ４１のストロークは、セレクタプレート２２の待機状態に対応する待機値Ｓｂからセレクタプレート２２の解放位置に対応する０に戻る。
【００４７】
図１１のステップＳＣにおいて、ＥＣＵ５０はアクチュエータ４１のストロークが０に戻ったことを不図示のストロークセンサの信号を参照することにより確認し、クラッチ１２のロックモードからフリーモードへの切り替えの完了を確認する。図１３のＳＣに示したように、クラッチ１２の回転プレート２１は正回転方向Ｒａ及び負回転方向Ｒｂの両方向に回転可能となる。そして、ＥＣＵ５０はこの切り替えの完了を確認して、図１２の矢印ｅに示すように、車両１の制御モードを過渡モードＣ２から無段変速モードＣ３へ遷移させる。
【００４８】
以上のステップＳＡ〜ステップＳＣの手順を経て早期モード切替制御が実施される。早期モード切替制御は通常モード切替制御のように回転プレート２１が負回転方向Ｒｂに回転するオーバーラン状態を確認する必要がない。したがって、早期モード切替制御は、図９及び図１２を参照すれば明らかなように、通常モード切替制御と比較してオーバーラン状態を確認するまでに要する時間だけロックモードからフリーモードへの切り替え完了までの時間を短縮できる。これにより、車両１Ａの過渡モードＣ２の期間を短くできるため固定変速モードＣ１から無段変速モードＣ３へ速やかに切り替えることができる。
【００４９】
図７の速度線図を参照すると理解できるように、早期モード切替制御は、第１モータ・ジェネレータ７の負回転方向Ｒｂのモータトルクを増加させて、第１モータ・ジェネレータ７のモータトルクと、第１モータ・ジェネレータ７に作用するエンジントルクとが釣り合う直前に、つまり回転プレート２１が負回転方向Ｒｂに回転を開始する直前に、クラッチ１２のロックモードからフリーモードへの切り替えが完了する。そのため、フリーモードへの切り替え後のエンジン回転数はその切り替え直前と同じ又は切り替え直前よりも上昇する。一方、通常モード切替制御は、第１モータ・ジェネレータ７の負回転方向Ｒｂのモータトルクを増加させて回転プレート２１を負回転方向Ｒｂに回転させてからロックモードからフリーモードへの切り替えが完了する。そのため、図７の一点鎖線で示すようにフリーモードへの切り替え後のエンジン回転数はその切り替え直前よりも低下する。
【００５０】
このように、通常モード切替制御を実施する場合と、早期モード切替制御を実施する場合とでは、ロックモードからフリーモードへの切り替え後のエンジン回転数の変化に違いが生じる。そこで、ＥＣＵ５０は通常モード切替制御の実施と、早期モード切替制御の実施とを、フリーモードへの切り替え後の目標エンジン回転数、フリーモードへの切り替えを早期に完了させる必要性及びその他の事情に応じて使い分ける。以下、ＥＣＵ５０が実施するモード切替制御の使い分けの一例を図１４〜図１６を参照しながら説明する。
【００５１】
図１４に示したように、車両１Ａがロックモードでの運転中にロックモードからフリーモードへ切り替える場合を考える。上述したように内燃機関２の動作点は要求パワー等に基づいて計算される。現在の動作点Ａからフリーモードへ切り替えた後に次の動作点Ｂ又は動作点Ｃに制御する場合、動作点Ｂは現在の動作点Ａにおけるエンジン回転数Ｎｅａよりも大きい目標エンジン回転数Ｎｅｂであり、動作点Ｃは現在の動作点Ｂにおけるエンジン回転数Ｎｅａよりも小さい目標エンジン回転数Ｎｅｃである。上述したように、クラッチ１２をロックモードからフリーモードへ切り替える場合、切り替え後のエンジン回転数は早期モード切替制御を実施する場合よりも通常モード切替制御を実施するほうが低下する。そこで、本形態のＥＣＵ５０は、フリーモードへの切り替え後の目標エンジン回転数が現在のエンジン回転数Ｎｅａよりも大きい場合は早期モード切替制御を実施し、フリーモードへの切り替え後の目標エンジン回転数が現在のエンジン回転数Ｎｅａよりも小さい場合は通常モード切替制御を実施する。これにより、現在のエンジン回転数よりも目標エンジン回転数が低い場合に通常モード切替制御が実施されることがない。そのため、不要なエンジン回転数の上昇を防止できる。したがって、不要なエンジン回転数の上昇によってドライバに違和感を与えることを防止できる。
【００５２】
また、ＥＣＵ５０は、ロックモード中に駆動装置４０又は第１モータ・ジェネレータ７を保護する必要性に応じて部品保護要求を設定する。駆動装置４０に対する部品保護要求は、例えばアクチュエータ４１の作動時間が長時間となることを原因としてアクチュエータ４１が過熱した場合に設定される。また、第１モータ・ジェネレータ７に対する部品保護要求は、例えばロックモード中にシャットダウン状態に制御されている第１モータ・ジェネレータ７が空転時の摩擦により発熱した場合に設定される。このような部品保護要求はアクチュエータ４１及び第１モータ・ジェネレータ７の温度に基づいて設定されてもよいしロックモードの実施継続時間に基づいて設定されてもよい。
【００５３】
このような部品保護要求が設定された場合は、駆動装置４０又は第１モータ・ジェネレータ７を保護するためいち早くロックモードからフリーモードへ切り替えるべきである。そのため、ＥＣＵ５０は、部品保護要求が設定された場合は早期モード切替制御を実施し、部品保護要求が設定されていない場合は通常モード切替制御を実施する。これにより、部品保護要求に応じた速やかな切り替えを実現できる。
【００５４】
さらに、ＥＣＵ５０はロックモード中に駆動装置４０又は第１モータ・ジェネレータ７の異常を検査する検査手段を備えており、そのような異常の発生に応じて異常判定要求を設定する。この検査手段がこれらの異常を検出する方法は従来の方法と同じであるので説明を省略する。駆動装置４０又は第１モータ・ジェネレータ７の異常が発生した場合は、部品保護要求と同じように、いち早くロックモードからフリーモードへ切り替えるべきである。したがって、ＥＣＵ５０は異常判定要求が設定された場合は早期モード切替制御を実施し、異常判定要求が設定されていない場合は通常モード切替制御を実施する。これにより、異常判定要求に応じた速やかな切り替えを実現できる。
【００５５】
このような、早期モード切替制御と通常モード切替制御との使い分けを実現するため、ＥＣＵ５０は例えば図１５及び図１６の各制御ルーチンを実行する。図１５及び図１６の各制御ルーチンの各プログラムはＥＣＵ５０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
【００５６】
図１５に示したように、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３を実行して、早期モード切替制御を実施すべきか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ５０は切り替え後の目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇが現在のエンジン回転数Ｎｅよりも大きいか否かを判定し、目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇが現在のエンジン回転数Ｎｅよりも大きい場合は、ステップＳ１０５に進み、そうでない場合はステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２において、ＥＣＵ５０は上述した部品保護要求が設定されているか否かを判定し、部品保護要求が設定されている場合はステップＳ１０５に進み、そうでない場合はステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３において、ＥＣＵ５０は上述した異常判定要求が設定されているか否かを判定し、異常判定要求が設定されている場合はステップＳ１０５に進み、そうでない場合はステップＳ１０４に進む。
【００５７】
本形態では、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３のいずれかで肯定的判定がされた場合は早期モード切替制御を実施する必要性があると判断する。そこで、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０５において、その必要性に対応する急解放要求の有無を管理する急解放要求フラグＦｇをセットする（Ｆｇ＝ＯＮ）。一方、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３の全てで否定的判定がされた場合は、早期モード切替制御を実施する必要性がない。そこで、ＥＣＵ５０はステップＳ１０４において、急解放要求フラグＦｇをクリアする（Ｆｇ＝ＯＦＦ）。
【００５８】
図１６に示したように、ステップＳ２０１において、ＥＣＵ５０はクラッチ１２がロックモード中か否かを判定する。ロックモード中の場合はステップＳ２０２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。
【００５９】
ステップＳ２０２において、ＥＣＵ５０はクラッチ１２の動作モードをロックモードからフリーモードへ切り替えるための切替要求の有無を判定する。その切替要求がある場合はステップＳ２０３に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。
【００６０】
ステップＳ２０３において、ＥＣＵ５０は急解放要求フラグＦｇがクリアされているか否か、すなわちＦｇ＝ＯＦＦか否かを判定する。急解放要求フラグＦｇがクリアされている場合はステップＳ２０４に進み、そうでない場合つまり急解放要求フラグＦｇがセットされている場合はステップＳ２０６に進む。
【００６１】
ステップＳ２０４において、ＥＣＵ５０は動作モード切り替え後の目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇが現在のエンジン回転数Ｎｅよりも小さいか否かを判定する。現在のエンジン回転数Ｎｅがその目標エンジン回転数Ｎｅｔａｇよりも大きい場合はステップＳ２０５に進み、そうでない場合はステップＳ２０６に進む。
【００６２】
ステップＳ２０５において、ＥＣＵ５０は上述した手順に沿って通常モード切替制御を実施する。ステップＳ２０６において、ＥＣＵ５０は上述した手順に沿って早期モード切替制御を実施する。
【００６３】
図１５及び図１６に示した制御ルーチンによれば、通常モード切替制御の実施と、早期モード切替制御の実施とを、フリーモードへの切り替え後の目標エンジン回転数、フリーモードへの切り替えを早期に完了させる必要性及びその他の事情に応じて使い分けることができる。クラッチ１２とＥＣＵ５０との組み合わせによって本発明のクラッチシステムが構成される。
【００６４】
（第２の形態）
次に、図１７及び図１８を参照しながら本発明の第２の形態を説明する。図１７には第２の形態に係るクラッチシステムが適用された車両１Ｂの概要が示されている。車両１Ｂは、動力分割機構６０の構成、動力分割機構６０から駆動輪Ｄｗまでの構成、及びクラッチ１２の搭載箇所が第１の形態の車両１Ａと異なっている。車両１Ｂのその他の構成は車両１Ａと同じであるから、車両１Ａと共通の構成には同一の参照符号を図１７に付して説明を省略する。
【００６５】
動力分割機構６０は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、外歯歯車のサンギアＳと、内歯歯車のリングギアＲと、これらのギアＳ、Ｒに噛み合うピニオンＰを自転かつ公転可能に保持するキャリアＣとを有している。サンギアＳ、リングギアＲ、及びキャリアＣが互いに差動回転可能な３つの回転要素として機能する。サンギアＳには第１モータ・ジェネレータ７及び後述するクラッチ１２の回転プレート２１が連結され、キャリアＣには内燃機関２が連結され、リングギアＲには駆動輪Ｄｗにトルクを出力するための不図示のギア列等を含む出力部６１が連結される。第２の形態においては、サンギアＳは本発明に係る第１回転要素に、キャリアＣは本発明に係る第２回転要素に、リングギアＲは本発明に係る第３回転要素に、それぞれ相当する。図１８の速度線図から明らかなように、これら３つの回転要素を速度線図上に配置すると、第１回転要素であるサンギアＳ、第２回転要素であるキャリアＣ、及び第３回転要素であるリングギアＲの順番に並ぶ。
【００６６】
第２の形態の場合、車両１Ｂに設けられたクラッチ１２はサンギアＳとケース１０との間に介在するブレーキとして機能し、クラッチ１２の回転プレート２１はサンギアＳに設けられている。クラッチ１２は、第１の形態と同様に、サンギアＳの回転方向が正回転方向Ｒａの場合にサンギアＳからケース１０へのトルク伝達を許容してサンギアＳを固定する状態と回転方向が反対の負回転方向Ｒｂの場合にそのトルク伝達を遮断してサンギアＳを解放する状態とが切り替わるロックモードと、サンギアＳの回転方向が正回転方向Ｒａ及び負回転方向Ｒｂのいずれの方向においてもサンギアＳからケース１０へのトルク伝達を遮断してサンギアＳを解放する状態に維持するフリーモードとの間で動作モードを選択できる。
【００６７】
車両１Ｂは、クラッチ１２の動作モードをロックモードとフリーモードとの間で切り替えることによって、モータロックモードとモータフリーモードとの間で駆動モードを切り替える。これらの駆動モードの切り替えは第１の形態と同様にＥＣＵ５０にて実施される。モータロックモード時にはクラッチ１２がロックモードに制御され、かつ第１モータ・ジェネレータ７が電動機及び発電機としての機能が停止され空転可能なシャットダウン状態に制御される。これにより、第１モータ・ジェネレータ７の過熱等を回避できるとともに、システム効率が悪化する動力循環を回避可能となる。一方、モータフリーモード時にはクラッチ１２がフリーモードに制御され、かつ内燃機関２が高効率の動作点で運転されるように第１モータ・ジェネレータ７のモータトルク及びモータ回転数が制御される。
【００６８】
図１８の実線で示したように、クラッチ１２がロックモードの場合、内燃機関２の反力トルクを受ける回転プレート２１は正回転方向Ｒａの回転が阻止されるので、内燃機関２から正方向のエンジントルクが出力されている限り回転プレート２１に正回転方向Ｒａのトルクが働いた状態で回転速度が０となる。そのため、エンジン回転数に対する出力部５１の変速比は動力分割機構６０のギア比にて一意に決定されてその変速比は固定状態となる。一方、図１８の破線で示したように、クラッチ１２がフリーモードの場合、回転プレート２１は正回転方向Ｒａ及び負回転方向Ｒｂのいずれの回転方向でも解放されているので、第１モータ・ジェネレータ７のモータトルク及びモータ回転数を制御することによりエンジン回転数に対する出力部６１の変速比を無段階に変更できる。
【００６９】
図１８を参照すれば理解できるように、第２の形態においても第１の形態と同様に、早期モード切替制御の場合、フリーモードへの切り替え後のエンジン回転数はその切り替え直前と同じ又は切り替え直前よりも上昇する特性がある。そして、通常モード切替制御の場合、回転プレート２１を負回転方向Ｒｂに回転させてからロックモードからフリーモードへの切り替えが完了するため、フリーモードへの切り替え後のエンジン回転数はその切り替え直前よりも低下する特性がある。また、第２の形態においても、駆動装置４０及び第１モータ・ジェネレータに対する部品保護要求及び異常判定要求に関しては第１の形態と事情は同じである。したがって、第２の形態においても、モータロックモード中にモータフリーモードに切り替えるためにクラッチ１２をロックモードからフリーモードに切り替える際に、第１の形態と同様にＥＣＵ５０は通常モード切替制御と早期モード切替制御とを状況に応じて使い分ける。その使い分けの具体的方法は第１の形態と同様である。すなわち、第２の形態でＥＣＵ５０が実施する制御ルーチンは第１の形態の図１５及び図１６の制御ルーチンと同じでよい。
【００７０】
第２の形態によれば、第１の形態と同様に、通常モード切替制御の実施と、早期モード切替制御の実施とを、フリーモードへの切り替え後の目標エンジン回転数、フリーモードへの切り替えを早期に完了させる必要性及びその他の事情に応じて使い分けることができる。
【００７１】
本発明は上記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。上記各形態では、本発明の一形態に係るクラッチシステムをハイブリッド車両に適用しているが、クラッチシステムの適用対象に特段の制限はない。例えば、車両用か否かを問わず自動変速機等のトルク伝達が行われる機械装置に適用した形態で本発明を実施することもできる。
【００７２】
上記各形態のクラッチシステムは、駆動装置のアクチュエータが発生させる駆動力がセレクタプレートをロック位置に向かって回転させ、リターンばねがセレクタプレートを解放位置に向かう方向に付勢する。アクチュエータの駆動力の方向とリターンばねが付勢する方向との対応関係が上記各形態の場合と反対になるように変更して本発明を実施することも可能である。すなわち、駆動装置のアクチュエータが発生させる駆動力がセレクタプレートを解放位置に向かって回転させ、リターンばねがセレクタプレートをロック位置に向かう方向に付勢する形態で本発明のクラッチシステムを実施してもよい。この場合には、早期モード切替制御の実施時において、セレクタプレートを待機状態に、待機状態から解放位置にそれぞれ制御する際にはアクチュエータの駆動力を適宜調整する必要がある。
【符号の説明】
【００７３】
１Ａ、１Ｂ  車両
２  内燃機関（エンジン）
５  動力分割機構（差動機構）
７  第１モータ・ジェネレータ（モータ・ジェネレータ）
１１、６１  出力部
１２  クラッチ
１５  固定軸（固定要素）
２０  固定プレート
２１  回転プレート
２２  セレクタプレート
２２ａ  非形成部
２６  爪部材
３０  凹部
３１  貫通孔
４０  駆動装置
４１  アクチュエータ
４７  リターンばね（付勢手段）
５０  ＥＣＵ（制御装置）
Ｄｗ  駆動輪
【図１】
0006413963.tif 000002
【図２】
0006413963.tif 000003
【図３】
0006413963.tif 000004
【図４】
0006413963.tif 000005
【図５】
0006413963.tif 000006
【図６】
0006413963.tif 000007
【図７】
0006413963.tif 000008
【図８】
0006413963.tif 000009
【図９】
0006413963.tif 000010
【図１０】
0006413963.tif 000011
【図１１】
0006413963.tif 000012
【図１２】
0006413963.tif 000013
【図１３】
0006413963.tif 000014
【図１４】
0006413963.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
0006413963.tif 000017
【図１７】
0006413963.tif 000018
【図１８】
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