(57)【要約】【課題】  交差点などでの頻繁な原動機停止，始動に対応する原動機始動装置（スタータ）が必要であるが、始動専用の装置はコストや能力的な限界がある。スタータを設けることなく、エネルギーロスの低い原動機始動を可能とする。【解決手段】  変速機として入出力軸間に配置されたギア列を選択して変速を行う噛合い歯車変速機構を用い、さらに入出力軸の差動機１１１にモータ２を接続して、入力軸４またはアシスト入力軸５４の複数の噛合い機構を締結させるとともに、モータ２を駆動することにより、原動機１を始動する。【選択図】図１
2005155508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アシスト入力軸を設けた噛合い歯車変速機構の入力軸と出力軸間のギア列および前記アシスト入力軸と前記出力軸間に設けられたギア列を選択する複数の噛合いクラッチ、及び前記入力軸と前記アシスト入力軸間の差動機構に接続されたモータを制御する自動車の制御装置であって、
複数の前記噛合いクラッチを締結させるとともに、前記モータを駆動することにより、前記入力軸に接続された原動機を始動する自動車の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動車の制御装置において、
前記アシスト入力軸のギアを少なくとも２つ締結させて、車輪と接続されている前記出力軸を固定し、前記原動機を始動する自動車の制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の自動車の制御装置において、
前記アシスト入力軸のギアの１つを締結し、前記モータの回転数が一定回転以下である場合に残りのギアを締結させる自動車の制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の自動車の制御装置において、
前記入力軸のギアを１つと前記アシスト入力軸のギアを１つ締結させて前記モータにて車輪と接続されている前記出力軸を回転させながら、前記原動機を始動する自動車の制御装置。
【請求項５】
請求項４記載の自動車の制御装置において、
前記アシスト入力軸のギアの１つを締結し、前記モータの回転数が一定回転以下である場合に残りのギアを締結させる自動車の制御装置。
【請求項６】
請求項１記載の自動車の制御装置において、
前記アシスト入力軸のギアを１つのみ締結させて前記モータにて車輪と接続されている前記出力軸を回転させながら、前記モータにて原動機を始動する自動車の制御装置。
【請求項７】
請求項１記載の自動車の制御装置において、
前記原動機の回転加速度の変動を相殺するように前記モータの発生トルクを変化させることにより前記出力軸の回転変化率を一定に保つ自動車の制御装置。
【請求項８】
請求項１記載の自動車の制御装置において、
前記原動機の回転軸の回転加速度が一定回転以上で前記原動機の自力回転制御を行わせることにより前記出力軸の回転変化率の急変を抑制する自動車の制御装置。
【請求項９】
請求項１記載の自動車の制御装置において、
走行レンジ，原動機始動スイッチ，原動機始動状態検出装置，該原動機始動状態検出装置により検出された原動機始動状態，ブレーキ踏み込み検出装置，アクセル開度検出装置の少なくともいずれか一つからの信号を入力し、
当該信号に応じて、前記アシスト入力軸のギアを少なくとも２つ締結させて、車輪と接続されている前記出力軸を固定し、前記原動機を始動する方式と、前記入力軸のギアを１つと前記アシスト入力軸のギアを１つ締結させて前記モータにて車輪と接続されている前記出力軸を回転させながら、前記原動機を始動する方式と、または前記アシスト入力軸のギアを１つのみ締結させて前記モータにて車輪と接続されている前記出力軸を回転させながら、前記原動機を始動する方式とを切り替える自動車の制御装置。
【請求項１０】
アシスト入力軸を設けた噛合い歯車変速機構の入力軸と出力軸間のギア列および前記アシスト入力軸と前記出力軸間に設けられたギア列に設けられた複数の噛合いクラッチを制御するアクチュエータと、前記入力軸と前記アシスト入力軸間の差動機構に接続されたモータと、前記アクチュエータと前記モータを制御する制御装置を有する自動車の駆動力伝達装置であって、
前記制御装置は、複数の前記噛合いクラッチを締結させるように前記アクチュエータを制御するとともに、前記モータを駆動することにより、前記入力軸に接続された原動機を始動する自動車の駆動力伝達装置。
【請求項１１】
原動機と、噛合い歯車変速機構を有する自動車であって、
前記歯車変速機構は、入力軸，出力軸、およびアシスト入力軸を有し、前記入力軸と前記出力軸間のギア列および前記アシスト入力軸と前記出力軸間の各ギア列には噛合いクラッチが設けられ、前記入力軸と前記アシスト入力軸間に差動機構が設けられ、さらに前記差動機構にはモータが接続され、
前記原動機の始動の際には、複数の前記噛合いクラッチが締結されている状態で、前記モータが駆動される自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原動機の始動及び自動車用変速機の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化などの観点から交差点などで原動機を自動停止することが重要となってきている。しかし、従来の始動専用電動機（以下「スタータ」）では、交差点などでの停止状態から原動機を頻繁に始動させることを想定していないため、使用するに従って耐久性が悪化し、始動性能が低下する可能性がある。
【０００３】
一方で、原動機とモータを差動機構等によって組合せて変速を実行し、原動機の駆動エネルギー及び電気エネルギーを効率よく配分して走行するハイブリッド自動車が脚光を浴びている。このハイブリッド自動車は、その構成の仕方によってはモータで原動機を始動することが可能であり、例えば遊星歯車を介して原動機と２つのモータ（駆動用モータと発電用モータ）を接続し、原動機が停止している状態で２つのモータを駆動し、その差動トルクによって差動機構を介して原動機を始動させる技術がある（例えば、技術文献１参照）。これによれば、スタータを別に設けることなく原動機を始動することが可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２３２８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし上記技術では、原動機始動のために２つのモータを駆動する必要があり、インバータ損失等に起因するエネルギーロスが大きい。また、走行時の変速動作も、差動機構を介した２つのモータにより行うため、同様のエネルギーロスが生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明は、変速機として入出力軸間に配置されたギア列を選択して変速を行う噛合い歯車変速機構を用い、さらに入出力軸の差動機にモータを接続して、入出力軸上の複数の噛合い機構を締結させるとともにモータを駆動することにより、原動機を始動する。
【発明の効果】
【０００７】
スタータを設けることなく、エネルギーロスの低い原動機始動が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明にかかる実施例を図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施例である変速機の全体構成を示す。ここで示す変速機は、入出力時間に配置されたギア列を選択して変速を行う噛合い歯車式変速機構である。
【００１０】
原動機１（原動機となるものであれば、その種類を問わない）の回転は、入力軸４を介して入力軸回転センサ１４によって検出され、入力軸回転算出装置１６に入力される。車輪の回転は出力軸５を介して出力軸回転センサ１５によって検出され、出力軸回転算出装置１７に入力される。始動制御装置１３は、始動力算出装置（図示しない），入力軸回転算出装置１６、及び出力軸回転算出装置１７の出力値に基づいて、モータ２の制御と、ギア締結装置（後述）の締結制御を行う。
【００１１】
差動装置１１１は、モータ２の回転を入力軸４とアシスト入力軸５４に伝える。ここで伝達されるトルクは両軸とも同じため、原動機１とモータ２の合成トルクは入力軸４を介して各ギアに伝えられる。
【００１２】
入力軸の各ギアに設けられたギア締結装置である１−２変速用ギア締結装置７，３−４変速用ギア締結装置８、及び５−Ｒ変速用ギア締結装置９は、それぞれ１−２変速用締結力発生装置１０，３−４変速用締結力発生装置１１、及び５−Ｒ変速用締結力発生装置
１２により駆動される。
【００１３】
モータ２のトルクはアシスト入力軸５４を介してアシスト入力軸側の各ギアにも伝えられる。アシスト入力軸５４に装備された各ギアに設けられたギア締結装置である０.５−１.５ 変速用ギア締結装置５７，２.５−３.５変速用ギア締結装置５８、及び４.５−
０.５Ｒ 変速用ギア締結装置５９は、それぞれ０.５−１.５変速用締結力発生装置６０，２.５−３.５変速用締結力発生装置６１、及び４.５−０.５Ｒ変速用締結力発生装置６２により駆動される。
【００１４】
出力軸５は入力軸４の締結されたギアとアシスト入力軸５４の締結されたギアにより駆動力が伝えられて車輪を駆動する。
【００１５】
ここで、例えばアシスト入力軸５４側のギアをすべて開放して、１−２変速用ギア締結装置７を１速側に締結し、モータの出力トルク＝０（ゼロ）であった場合は、原動機１の駆動力が入力軸４，１速ギア，出力軸５を介して車輪６に伝えられる。また、例えば入力軸４のギアをすべて開放して、０.５−１.５変速用ギア締結装置５７を０.５ 速側に締結した場合、モータ２のトルクがアシスト入力軸５４，０.５ 速ギア，出力軸５を介して車輪６に伝えられる。
【００１６】
このときモータ２のトルクは、原動機１にも作用する。原動機１の始動後であれば、モータ２からアシスト入力軸５４に作用する最大トルクは、原動機１のトルクに制限される。原動機１が始動前であれば、原動機１の回転抵抗トルクがアシスト入力軸５４に作用する一方、アシスト入力軸５４側の慣性トルクによって原動機１に作用するトルクが制限される。
【００１７】
このような原理を用いれば、アシスト入力軸５４を固定すると慣性トルクは無限大となり、原動機１にモータ２のトルクがすべて印加されるため、原動機１の抵抗トルク以上のトルクをモータ２から出力させることで、原動機１が回転し、始動を行うことができる。アシスト入力軸５４には複数のギアが配置されているため、２つ以上のギアを締結すれば、アシスト入力軸５４を固定することができる。
【００１８】
原動機１が内燃機関であった場合、回転抵抗トルクは内燃機関の圧縮トルクとなるため５０Ｎｍから１００Ｎｍのトルクで十分である。変速時のトルクは原動機１の最大トルクを受け持つ必要があるためモータ２が内燃機関の圧縮トルクを出力することは容易である。
【００１９】
図２（ａ）は、この状態のトルク伝達経路の模式図である。モータ２から出力されるトルクＴｍは、差動機を介して入力軸４とアシスト入力軸５４に印加される。アシスト入力軸５４はギアＧ１.５とＧ４.５の両方に接続されているためωａ＝０（ゼロ）となり回転しない。差動機はωｅ＝ωｍ＋ωａのように回転差を発生するものであるからωａ＝０
（ゼロ）の場合ωｍ＝ωｅとなる。よって、原動機１の回転軸の回転数ωｅは、始動時の負荷トルクを５０Ｎｍとするとモータ２自身の慣性モーメントＪｍと原動機の慣性モーメントＪｅから
ωｅ＝ωａ＝（Ｔｍ−５０）／（Ｊｍ＋Ｊｅ）
で算出できる。これにより、Ｔｍが５０Ｎｍ以上であれば原動機１は回転上昇を始め、始動回転数を上回った時に自力回転を行える。尚、ここではＧ１.５とＧ４.５のギアを使用しているが、これに限らず、他のギアの組み合わせても同様の結果が得られる。
【００２０】
このようにして、モータ２にて原動機１を始動することが可能であるが、この場合は出力軸５が固定されているため、車両停止状態でのみの始動となる。交差点などでの停止状態からの発進は迅速に行う必要があるため、始動に時間を要すると発進時間が長くなり、乗員のイライラ感や、交通量の多い交差点では渋滞につながる。
【００２１】
そこで本システムでは、原動機１の始動前にモータ２より発進する。例えば、入力軸４側の１つのギアとアシスト入力軸５４側の１つのギアを締結させ、モータ２からトルクを出力すれば、原動機１の駆動トルクがゼロであるため、入力軸４にはモータ２のトルクが印加され、入力軸４の締結されたギア比で増幅されて出力軸５に伝達される。一方、アシスト入力軸５４もモータ２のトルクが印加され、アシスト入力軸５４の締結されたギア比で増幅されて出力軸５に伝達される。このとき、入力軸４側から伝達されるトルクとアシスト入力軸５４側から伝達されるトルクの和が最終的な出力軸５の加速トルクとなる。
【００２２】
図２（ｂ）は、この状態のトルク伝達経路の模式図である。モータ２から出力されるトルクＴｍは差動機を介して入力軸４とアシスト入力軸５４に印加される。差動機は回転数が分散される一方、トルクは分散されず、モータ２の慣性モーメントＪｍを考慮しなければ両軸ともＴｍが印加される。この時、原動機１は入力軸４と接続されているため、出力軸の回転上昇に比例して回転する。この時の出力軸トルクＴｏはモータ２のトルクＴｍ，入力軸４側ギアのギア比Ｇ１，アシスト入力軸５４側ギアのギア比Ｇ４.５より下式のように計算できる。
【００２３】
Ｔｏ＝Ｔｍ×Ｇ１−Ｔｍ×Ｇ４.５＝（Ｇ１−Ｇ４.５）×Ｔｍ
よって、Ｇ１とＧ４.５ の差が大きいほど出力軸５に伝達されるトルクは大きい。
【００２４】
ここで原動機１の始動時の負荷トルクを５０Ｎｍとして考慮すると同一加速度を得るためのモータ２の出力トルクは
Ｔｍ＝Ｔｏ／（Ｇ１−Ｇ４.５）＋５０
となる。出力軸５の回転数ωｏは出力軸５から見た車両の慣性モーメントをＪｏとすると
ωｏ＝Ｔｏ／Ｊｏ
であるから、原動機１の回転数は
ωｅ＝ωｏ×Ｇ１＝Ｔｏ／Ｊｏ×Ｇ１
で回転する。
【００２５】
このように、入力軸４側ギアとアシスト入力軸５４側ギアを各々１つ締結させることで、車両を駆動させながら原動機１を始動することが可能である。尚、ここではＧ１とＧ
４.５のギアを使用しているが、他のギアの組み合わせでも同様の結果が得られる。
【００２６】
前記の場合、車両が発進を始めた瞬間から原動機１も始動を始める。しかし、車両が極低速で発進しているときは、原動機１も低速で回転するため効率が悪い。また、交差点などでの停止状態は頻繁に発生するため、短い距離を走行する度に原動機１を停止，始動することとなる。原動機１が内燃機関である場合、このような始動，停止の繰り返しは効率低下となり、燃費が悪化する。
【００２７】
そこで、出力軸５が回転しても原動機１が回転しないように入力軸４のギアを全て開放しておき、アシスト入力軸５４のギアを１つ締結する。この状態では、モータ２のトルクは原動機１にも出力軸５にも作用するが、車両の慣性モーメントは大きく原動機１の慣性モーメントが小さいため、原動機１のみ回転すると考えられる。しかし、アシスト入力軸５４側にはギアがあるため、このギアによりトルクが増幅され、ギアの比率によってモータ２から見た車両の慣性モーメントは原動機１と同等となる場合がある。また、原動機１が内燃機関である場合は、圧縮トルクが発生するので、ギアの比を大きくとれば原動機１は回転せずに出力軸５が回転して、車両が発進する。このままの状態では、車両が発進しても原動機１の回転軸は回転せずに始動できない。しかし、モータ２のトルクを圧縮トルク以上とした瞬間から原動機１の回転軸は回転を始める。このようにすれば、モータ２のトルクを変化させることで車両を発進させながら、任意の車両速度で原動機１を始動させることが可能である。
【００２８】
ここで、トルクの方向性を検討してみる。モータ２に正のトルクを印加すると、原動機１の回転数が変わらなければ差動機の特性であるωｅ＝ωｍ＋ωａより出力軸には負のトルクが印加されることになる。これでは後退してしまうが、後退ギアを使用するとトルクの方向が変わり前進方向に発進できる。
【００２９】
図２（ｃ）は、この状態のトルク伝達経路の模式図である。モータ２のトルクＴｍは差動機を経由し原動機１に作用する。Ｔｍが原動機１の圧縮トルク以下であれば、原動機１は回転しないため、差動機の機構上ωｅ＝０（ゼロ）でありωｍ＝ωａとなるためモータ２のトルクＴｍによりアシスト入力軸５４を介して出力軸５にＴｍ×Ｇ２.５のトルクが作用する。ここで原動機１の最大駆動トルクを１００Ｎｍとして圧縮トルクを５０Ｎｍとすると車両の最大加速度の５０％までは可能である。通常の交差点からの発進では、全開加速を行うことはほとんどないため実用上特に問題ない。車両発進後に出力軸５が任意の速度に到達したとき、圧縮トルク以上のトルクを掛ければ原動機１は回転を始める。このようにして車両走行中の任意の速度で原動機１を始動でき、市街地などでの短い距離ではモータ２で走行し原動機１を頻繁に始動・停止する必要がなくなる。
【００３０】
ここでは後退ギアでの発進後始動の原理を述べたが、前進段のギアでも可能である。モータ２に負のトルクを出力させれば車両は前進を行う。よって、原動機１には負のトルクすなわち回転数を低下させるトルクが作用し、逆回転するが、負荷トルクの範囲内での回転上昇はない。
【００３１】
そこで、車両が一定車速まで上昇する間は負の低トルクで発進し、一定車速に達すると、正の方向に瞬間的にトルクを印加させる。車両側は負のトルクが印加されるが瞬間的に高トルクを印加することで原動機１の回転上昇にエネルギーが使用され、車両の減速度は小さい。例えば、原動機１の慣性モーメントを０.１５ とし、モータ２に２００Ｎｍのトルクを印加した場合、回転数が始動完了回転数である１０００［ｒ／min］ となるまでに必要な時間は０.１ｓ 以下である。負荷トルクやモータ２自身の慣性モーメントを考慮しても０.１ｓ〜０.２ｓで始動が完了する。車両の慣性モーメントが３程度であれば、出力軸５の回転変化は約３０［ｒ／min］程度であるため、出力軸５の回転数を５００［ｒ／
min］ 程度で始動すれば６％程度の変動で抑えられる。また、トルクを負から正へ変化させる時点では、原動機１が内燃機関である場合、ピストンを膨張側から圧縮していることになる。従って、圧縮トルク分が内燃機関の始動トルクと同じ方向に加わり、このエネルギーにより内燃機関の慣性モーメントは更に低くなり、始動完了までの時間はさらに短くなる。
【００３２】
原動機１が内燃機関の場合、圧縮トルクが発生することは前述したが、このトルクは圧縮後の膨張時に内燃機関からの出力として放出される。図３に一般的な内燃機関の負荷トルク変動を示す。ピストン２０１とコンロッド２０２とクランク回転軸２０３の半径によって入力軸４に作用するトルクは図示のように変動する。この変動が車両の前後加速度となり、振動を発生してしまう。
【００３３】
そこで、このトルク変動分をモータ２の走行トルクに補償用トルクとして加算することで、内燃機関の脈動による車両加速度の変動を抑制できる。図４は、モータ２のトルクに前記補償トルクを加算したトルクＴｍによる回転変動を示したものである。
【００３４】
図４の（ａ）は、入力軸４とアシスト入力軸５４の各々１つのギアを締結して車両発進後始動したときの波形である。モータ２のトルクが変動することでモータ２の回転変動が原動機１の回転変動と打ち消し合い、出力軸５の回転数ωｏの変動が少なくなる。
【００３５】
図４の（ｂ）は、アシスト入力軸５４のギアを１つのみ締結して車両発進後始動したときの波形である。この場合は、車両が一定速度まで上昇してから始動トルクを発生するため、図では出力軸５の回転数ωｏの変化が緩やかである。トルクの変化は出力軸回転数が高いので高周波としている。尚、入力軸４の各ギアは開放して、アシスト入力軸５４のギアを２つ締結して車両停止時に始動する状態では、出力軸が固定されるため基本的には車体の前後振動はない。このため、上記のように補償トルクを加算する必要性は少ないが、補償トルクを加算しても問題はない。
【００３６】
また、内燃機関では燃料の燃焼とともに爆発力を発生する。この時の瞬間的なトルクも出力軸４に加わる。そこで、内燃機関の回転数がある程度上昇するまでは燃料の供給を低減させることで、このショックは低減できる。回転数が上昇すれば、爆発時の膨張速度とピストン下降速度の差が小さくなり、また連続したトルク上昇となるため、モータ２を一定トルク低下させることにより、問題は生じない。
【００３７】
入力軸４のギアとアシスト入力軸５４のギアを各々１つ締結した状態で始動を行った実験結果を図５に示す。出力軸５の回転数Ｎｏの上昇とともに原動機１の回転数Ｎｅが上昇していることがわかる。ここでＮｅ［ｒ／min］＝ωｅ［rad／ｓ］／６.２８×６０,Ｎｏ＝ωｏ［rad／ｓ］／６.２８×６０である。
【００３８】
前述のように、３つの方式で原動機１の始動を行うことができる。この３方式を図６のように切り替えることで、様々な運転状態に対応させて始動することが可能である。
【００３９】
図６の１）と２）では、ほとんどの自動車に備わっているＳＴＡＲＴスイッチ３０４と呼ばれるキーＳＷ、もしくは走行レンジ切替用シフトレバー３０２と走行レンジ検出装置３０５より検出される走行レンジを使用することで達成できる。
【００４０】
１）において、このスイッチは通常、車両停止時に運転者が任意に原動機１を始動させるものである。従って、このスイッチを用いる場合は、車両が停止しているので、図２
（ａ）の方式で出力軸５を固定して始動することができる。
【００４１】
２）のように、走行レンジをニュートラル（Ｎレンジ）からドライブ（Ｄレンジ）に切り替える時も、ほとんどの場合車両が停止しているため、１）と同様の方式が採用できる。
【００４２】
この図２（ａ）の方式を使用する場合は、車両の停止と原動機１の停止を確認する必要がある。よって、例えば１）の場合であれば、車両速度＜車両停止判定速度，原動機１の回転軸速度＜回転軸停止判定速度，ＳＴＲＡＴスイッチ＝ＯＮの条件で判定を行う。
【００４３】
２）の場合であれば、ブレーキがＯＮであれば車両を発進させなくてもよいので、ブレーキ検出装置３０１を設けて、ブレーキＳＷ＝ＯＮ，車両速度＜車両停止判定速度，原動機１の回転軸速度＜回転軸停止判定速度，レンジ＝Ｎ→ＤもしくはＮ→Ｒの条件にて判定を行う。また、ブレーキＳＷ＝ＯＮからＯＦＦになった場合、アクセルＯＮまでには足の踏み替えの一瞬の時間が存在するため、この時間で始動を行ってもよい。
【００４４】
交差点での原動機１の停止中は、運転者が停止していることに気づかない場合や、信号の青で直ぐに発進したい場合が考えられるため、始動するための操作を運転者が行うことは少ない。このような場合に図２（ｂ）もしくは図２（ｃ）の方式を使うと効果的である。図２（ｂ）の場合は図６の３）のようにアクセルを踏み込んだ瞬間から車両を発進でき、かつ原動機１の回転軸も回転を始めるため瞬時に始動を行うことが可能である。アクセル踏み込み量が小さいときは、車両の発進加速用トルクを小さくする必要があり、原動機１の圧縮トルクなどの脈動との比率が大きくなるので振動を感じる可能性がある。このため、アクセルの踏み込み量が小さいときは、図２（ｃ）の方式を使用することが望ましい。
【００４５】
アクセル踏み込み量が大きい場合に、図２（ｃ）の方式を使用すると原動機１の圧縮トルク以上で始動が開始するが、差動機の特性から、原動機１の回転軸の上昇によって車両が加速できない場合がある。この問題は、原動機１の回転軸を回転できないように固定できる装置があれば解決可能である。例えば、回転軸に摩擦素材を用いて固定するなどの方法がある。よって、このような装置を施せば図２（ｃ）の方式のみでアクセル高開度での発進が可能である。図２（ｃ）の方式で前進段のギアを使用した場合も同様であるが、この時は回転軸を逆回転させなければよいので、摩擦素材などでなくラチェット方式の逆回転防止機構でもよい。また、このラチェット機構で回転を止める角度を、内燃機関であれば膨張行程の圧縮上死点付近とすれば、逆転時の圧縮トルクを始動時の正転トルクとして使用できるため効率がよい。
【００４６】
また、アクセル低開度でも同出願人において先に出願した特願２００１−３１１６８８号に記載のようにクラッチを設けておけば、図２（ｂ）の方式でも始動が可能である。この構成であれば、クラッチを切り離しておくことでモータ２により車両を発進可能であり、一定車速まで到達したときに、クラッチを接続する。クラッチが摩擦クラッチであれば、クラッチの締結力により原動機１を始動させるトルクを変化できるため徐々に始動トルクを強め、始動に必要なトルク分をモータ２に加算することで車両の加速度を変化させることなく、アクセル低開度で始動を行うことができる。
【００４７】
このような装置を施さない場合は、図２（ｂ）では図６の３）に示すように、アクセルの踏み込み量＞踏み込み判定値，原動機１の回転軸速度＜回転軸停止判定速度を判定条件とするとよい。また、図２（ｃ）については、始動を一定の車両速度以上とすることが可能なため、アクセルの踏み込み量＞踏み込み判定値，原動機１の回転軸速度＜回転軸停止判定速度，車両速度＞始動用車両速度判定値の条件を加えることで可能である。これらの条件は、互いの成立条件が干渉しないため全てを共存した機能とすることが可能である。原動機１が始動していない場合に前記の何れかの条件で始動を行えば、効果的かつ迅速に車両を発進させることが可能となる。
【００４８】
図２の（ａ）と（ｂ）では、ギアを２種類締結させるため、注意が必要である。例えば、出力軸回転センサ１５が故障していて０（ゼロ）を示している場合、実際は車両の速度があるために、アシスト入力軸５４側のギアを２つ締結させることは危険であり、入力軸４側のギアを締結させることはショックにつながる。そこで、図７のように、アシスト入力軸５４側のギアを最初に１つのみ締結させて、モータの回転数を監視することで、モータの回転数と出力軸回転センサ１５が締結したギアにより比例した回転数を観測できるため、出力軸回転センサ１５の正常判定が可能である。正常判定後に２つめのギアを締結すれば、安全性は大幅に向上する。
【００４９】
さらに、前述の条件判定を厳格に行うため、一定時間条件が継続した場合のみ、始動指令を出力したほうがより安全である。
【００５０】
図８にこのような条件判定を行う場合の構成を示す。図１に対して、回転停止装置300，ブレーキ検出装置３０１，走行レンジ切替用シフトレバー３０２，アクセル開度センサ３０３，ＳＴＡＲＴスイッチ３０４，走行レンジ検出装置３０５が追加されている。これらの信号を始動制御装置１３に取り込み、モータ２のトルク，入力軸４のギア締結、及びアシスト入力軸５４のギア締結の値を算出し、指令値として出力する。これにより、始動方式の切替と、切替判定結果による方式での始動を達成できる。ここでは、図２（ｃ）の方式でアクセル高開度にも耐えられるように回転停止装置３００として記載したが、前述のようにラチェット機構でもよいし、回転軸を切り離せるクラッチを装備すれば、図２
（ｂ）の方式でアクセル低開度の問題が解消する。尚、回転停止装置３００は、始動制御装置で制御できるようにすることが望ましいが、始動前の一定時間回転を停止できれば別装置であっても問題ない。
【００５１】
図９に本発明の制御装置である始動制御装置のブロック図を示す。入力軸回転数，出力軸回転数，ブレーキ情報，スイッチ情報，レンジ情報，アクセル踏み込み量から、前述した始動条件判定装置により始動判定を行う。始動条件判定装置の出力により、前記図２
（ａ）方式である停止時始動制御装置と、図２（ｂ）方式である発進時始動制御装置と、図２（ｃ）方式である発進後始動制御装置からの入力軸４側ギア締結指令値と、アシスト入力軸５４側ギア締結指令値と、モータ２へのトルク指令値を切り替える。
【００５２】
図１０に、停止時始動制御装置と発進時始動制御装置と発進後始動制御装置のフローチャートを示す。基本的に各々の装置の処理は同様であり、締結すべきギアの種類が変わるものである。また、始動トルクの計算式は各々別のものが必要であるので以下に示す。
【００５３】
図２（ａ）の方式である停止時始動制御装置では、始動トルクは一定値でよく、原動機１にもよるが、５０Ｎｍ以上の値であれば問題ない。
【００５４】
図２（ｂ）の方式である発進時始動制御装置では、加速度を一定に保つようにフィードバック制御を行う。簡単なものとして以下のような式で計算できる。
【００５５】
始動トルク＝（出力軸回転数変化率−目標回転数変化率）×係数
＋前回の始動トルク
また、この係数もしくは別設定値にて、原動機１の負荷トルク変動分を加算することで車両の振動を抑制できる。
【００５６】
図２（ｃ）の方式である発進後始動制御装置では、原動機１の始動車速以下においてアクセル開度に応じた発進トルクを計算する。ここでは簡単に係数を掛けているのみであるが、発進時始動制御装置と同様の加速度フィードバックにしても構わない。始動車速以上となると、始動を行う必要があるため、内燃機関であれば圧縮トルク相当のトルクを加算する。
【００５７】
＜始動車速以下の時＞
始動トルク＝アクセル開度×係数
＜始動車速以上の時＞
始動トルク＝アクセル開度×係数＋原動機の負荷トルク分
また、発進時始動制御装置と同様に圧縮トルクの値をリアルタイムに変化させることで始動時のショックや振動防止ができる。
【００５８】
このような計算結果をトルク指令値として出力することで、始動を行うことが可能である。
【００５９】
また、これまで原動機１として内燃機関を述べてきたが、外燃機関や回転電機を用いた場合にもこのようなシステムが有効である。一般に回転電機は低回転でトルクが高いため、通常はギア切替方式の変速機を必要としない場合が多いが、トルクは高いものの０（ゼロ）回転付近では最大出力を出していない。ギアを使用すれば最大出力を発揮する最低回転数をさらに低くできるので小さな定格の回転電機で対応可能である。よって、例えば、坂道の停止状態で高トルクを必要とする場合にギア比の大きなギアを使用することで回転電機の最大出力に対応したトルクを出すためにモータ付き変速機は有効である。回転電機は０（ゼロ）回転付近の出力が低いため、種類によっては自起動できないものも存在する。そこで、本発明のように原動機の始動用に回転上昇を行えば、自起動できない回転電機を使用することも可能である。この時、始動時に原動機１の負荷が変動する場合は負荷変動に応じて前述のようなトルク変化や自力回転制御を行うことで車両の振動やショックを押さえることも当然可能である。
【００６０】
さらに、本発明では駆動用原動機の回転数を可動範囲内に制御することが目的であるがゆえに、駆動用回転電機やその他の方式の原動機において、走行中にギアを切替えて回転数を可動範囲内におさえることも発明の範囲に含まれる。駆動用原動機の可動範囲を少なくすることによって、コスト低減と回転低下の防止が可能である。具体的には、ある回転範囲内でのみ駆動力を発生する原動機に対して、低回転では駆動力が極端に少なくなる場合等に前述の方式を用いて、モータのトルクで自力回転範囲に制御することである。低回転での駆動力の減少については前述した始動状態と全く同じである。
【００６１】
本発明では特願２００２−３５６１２４号に記載のようなシステムを前提に記述してきたが、図１１のようなシステムでも、走行中に走行用動力装置を用いて原動機を始動することが可能である。図１１のトルク伝達の模式図は図２（ｃ）と同一であるため前述したように動力装置のトルクを変化させることで目的を達成できる。
【００６２】
また、特願２００２−３５６１２４号に記載のシステムに専用始動装置を設ける方法もある。この場合は走行中に原動機を始動するときの振動抑制やショック低減にさらなる効果がある。これは、駆動用電動機の他に始動用電動機を付けているものと同様の機能を発揮するが、構成が相違しているため本発明を用いたほうが変速にも始動用電動機を使用することが可能であり効果的である。
【００６３】
このように、本実施形態は、モータを用いて始動専用電動機を用いずに原動機を始動させる。例えば、原動機に接続された入力軸，車輪に接続された出力軸，入力軸に配置された変速用ギア列を持ち、噛合い歯車の組合せにより回転速度を変化させることができる同出願人において先に出願した特願２００２−３５６１２４号公報の図１に示される自動車用変速機において、変速用ギア列を締結しモータの力で原動機の始動を行う。
【００６４】
これにより、交差点などでの頻繁な停止状態でも原動機の始動を行うことができる。また、原動機に専用電動機を設ける必要もないためコスト低減に繋がる。さらに、走行中でも原動機を始動可能なためハイブリッド車両に匹敵する燃費低減が可能である。
【００６５】
このように本発明の実施形態は、原動機，該原動機に接続された入力軸側変速ギア列，該入力軸側変速ギア列に結合し、車輪に接続され出力軸に固定された出力軸側変速ギア列，該入力軸側ギア列または該出力軸側ギア列を各軸に締結もしくは開放できる噛合いクラッチ，該入力軸に３軸の内１つの回転軸を接続された差動機，該差動機の３軸の内他の１つの回転軸に接続された変速用動力装置，該差動機の３軸の内前記２つ以外の回転軸に接続されたアシスト入力軸の変速ギア列，該アシスト入力軸側変速ギア列に結合し、車輪に接続された出力軸に固定された出力軸側変速ギア列，該アシスト入力軸側ギア列または該出力軸側ギア列を各軸に締結もしくは開放できる噛合いクラッチ，該噛合いクラッチを締結，開放するアクチュエータ，該入力軸の回転数を観測する入力軸回転センサ，該出力軸の回転数を観測する出力軸回転センサ、を設けた自動車用変速機であって、該変速用動力装置により原動機を始動することを特徴とする自動車の駆動制御装置である。
【００６６】
また本発明の別の実施形態は、原動機，該原動機に接続された入力軸，該入力軸に３軸の内１つの回転軸を接続された差動機，該差動機の３軸の内前記以外の１つの回転軸に接続された走行用動力装置，該差動機の３軸の内前記２つ以外の回転軸に接続され、最終的に車輪を駆動するための出力軸，該入力軸の回転数を観測する入力軸回転センサ，該出力軸の回転数を観測する出力軸回転センサ、を設けた自動車用駆動装置において、該走行用動力装置により車両走行を行いながら該走行用動力装置により原動機を始動することである。
【００６７】
好ましくは、アシスト入力軸のギアを少なくとも２つ締結させて車輪と接続されている出力軸を固定し原動機を始動することである。
【００６８】
また好ましくは、入力軸のギアを１つとアシスト入力軸のギアを１つ締結させて該変速用動力装置にて車輪と接続されている出力軸を回転させながら、該変速用動力装置にて原動機を始動することである。
【００６９】
また好ましくは、アシスト入力軸のギアを１つのみ締結させて該変速用動力装置にて車輪と接続されている出力軸を回転させながら、該変速用動力装置にて原動機を始動することである。
【００７０】
また好ましくは、原動機回転加速度の変動を相殺するように該変速用動力装置の発生トルクを変化させることにより出力軸回転変化率を一定に保つことである。
【００７１】
また好ましくは、原動機の回転軸の回転加速度が一定回転以上で原動機の自力回転制御を行わせることにより出力軸回転変化率の急変を抑制することである。
【００７２】
また好ましくは、走行レンジ，原動機始動スイッチ，原動機始動状態検出装置，該原動機始動状態検出装置により検出された原動機始動状態，ブレーキ踏み込み検出装置，アクセル開度検出装置を設け、原動機始動方式を切り替えることである。
【００７３】
また好ましくは、変速用動力装置の回転数検出装置を設けて最初にアシスト入力軸のギアを１つ締結し、変速用動力装置の回転数が一定回転以下である場合に残りのギアを締結させることである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施例をなす駆動システムの全体構成図を示す。
【図２】図１の各始動方式のトルク伝達経路の模式図を示す。
【図３】図１の内燃機関の内部構成と回転負荷トルクの変化図を示す。
【図４】図１の負荷トルク変化に対応させた始動トルク波形を示す。
【図５】図１の実際の始動時トルクと回転数変化波形を示す。
【図６】図１の始動判定状態と始動方式対応図を示す。
【図７】図１のギア締結状態遷移図を示す。
【図８】図１の始動条件判定装置を搭載した場合の構成図を示す。
【図９】本発明の一実施例をなす駆動システムのブロック図を示す。
【図１０】図９の始動装置の概略フローチャートを示す。
【図１１】本発明の一実施例をなす駆動システムの構成図を示す。
【符号の説明】
【００７５】
１…駆動用原動機、２…モータ、４…入力軸、５…出力軸、６…車輪、７…１−２変速用ギア締結装置、８…３−４変速用ギア締結装置、９…５−Ｒ変速用ギア締結装置、１０…１−２変速用締結力発生装置、１１…３−４変速用締結力発生装置、１２…５−Ｒ変速用締結力発生装置、１３…始動制御装置、１４…入力軸回転センサ、１５…出力軸回転センサ、１６…入力軸回転算出装置、１７…出力軸回転算出装置、５４…アシスト入力軸、５７…０.５−１.５変速用ギア締結装置、５８…２.５−３.５変速用ギア締結装置、５９…４.５−０.５Ｒ変速用ギア締結装置、６０…０.５−１.５変速用締結力発生装置、６１…２.５−３.５変速用締結力発生装置、６２…４.５−０.５Ｒ変速用締結力発生装置、
１１１…差動装置、２０１…ピストン、２０２…コンロッド、２０３…クランク回転軸、３００…回転停止装置、３０１…ブレーキ検出装置、３０２…走行レンジ切替用シフトレバー、３０３…アクセル開度センサ、３０４…ＳＴＡＲＴスイッチ、３０５…走行レンジ検出装置。
【図１】
2005155508.tif 000003
【図２】
2005155508.tif 000004
【図３】
2005155508.tif 000005
【図４】
2005155508.tif 000006
【図５】
2005155508.tif 000007
【図６】
2005155508.tif 000008
【図７】
2005155508.tif 000009
【図８】
2005155508.tif 000010
【図９】
2005155508.tif 000011
【図１０】
2005155508.tif 000012
【図１１】
2005155508.tif 000013