(57)【要約】【課題】ハイブリッド車両において、内燃機関の始動時または停止時に発生する歯打ち音を抑えつつ、電力消費を抑制する。【解決手段】パーキングギア７２をパーキングポール７４に押し付けて、動力伝達系の動きを止め、動力伝達系で生じる歯打ち音を抑制する。押し付けのためのトルクＴは、歯打ち音を抑制するために必要かつ最小の実効押し付けトルクＴ0 と、動力伝達系をねじるために消費されるトルクＴａ（＝α×φ）の和に制御される。      Ｔ＝Ｔ0 ＋α×φこれにより、実際にパーキングギア７２をパーキングポール７４を押し付けているトルクは、常にトルクＴ0 となり、必要以上のトルクが発生しない。【選択図】図３
2013203325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両駆動用の内燃機関および電動機と、
車両の駆動輪と所定の関係をもって回転するパーキングギアと、
パーキングギアと噛み合い可能で、噛み合うことによりパーキングギアの回転を止める係止部材と、
を有する車両駆動装置を制御する制御装置であって、
パーキングギアと係止部材が噛み合っているとき、パーキングギアと係止部材のガタにおける両者間の位相を取得する位相取得部と、
前記内燃機関を始動または停止する際に、前記取得した位相に基づくトルクで前記電動機によりパーキングギアを駆動し、パーキングギアを係止部材に押し当てる電動機制御部と、
を有する、車両駆動装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両駆動装置の制御装置に関し、特に駆動用内燃機関の始動または停止時における制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を駆動する原動機として内燃機関と電動機を備えたハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両において、内燃機関を始動または停止する際に、動力伝達系の歯車列において、歯打ち音が発生する場合がある。この歯打ち音を抑制するために、パーキングロック機構と、原動機としての電動機を利用する技術が知られている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
パーキングロック機構は、原動機の発生した動力を駆動輪に伝達する動力伝達系に設けられ、駐車時等において駆動輪の回転を止めるための機構である。より具体的には、パーキング機構は、駆動輪と所定の関係をもって回転するパーキングギアと、パーキングギアと噛み合うことが可能で、噛み合うことによってパーキングギアの回転を止める係止部材を有する。パーキングギアと係止部材の間にはクリアランスがあり、このクリアランスがいわゆるガタとなり、両者は相対的に移動可能である。駆動用の電動機によりパーキングギアを駆動して係止部材に押し当てることにより前記のガタを詰め、パーキングギアより駆動輪側の動力伝達系の動きを止めることができる。このように電動機を制御することを押し当て制御と記す。この押し当て制御により、歯打ち音が抑制される。この押し当て制御のためにパーキングギアを駆動するトルクを、以下押し当てトルクと記す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５４４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パーキングギアと係止部材の間にはガタが存在する。歯打ち音の抑制のためにパーキングギアを駆動して係止部材に押し当てる際、パーキングギアと係止部材の間のガタ分を詰めるために、パーキングギアを回転させる必要がある。パーキングギアを回転させるためには、パーキングギアと駆動輪の間の動力伝達系をねじる必要があり、したがって、電動機のトルクは、その一部が動力伝達系をねじるために消費される。このため、パーキングギアを係止部材に実際に押し当てているトルク（以下、実効押し当てトルクと記す。）が小さくなり、内燃機関のトルク変動に抗することができず、パーキングギアが係止部材から離れてしまうことが想定される。この場合、歯打ち音の抑制ができなくなる。
【０００６】
パーキングロック機構のガタを詰めるためのパーキングギアの回転角を最も大きく見積もり、これに見合ったトルクでパーキングギアを駆動することにより、係止部材からパーキングギアが離れてしまうことを防止することができる。しかし、すでにガタが詰まった状態から押し当て制御をする場合には、必要以上のトルクを生じさせることとなり、無駄に電力を消費することになる。
【０００７】
本発明は、押し当て制御において発生させるトルクを、無駄なく、適切に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両駆動装置の制御装置は、パーキングギアと、これに噛み合い可能な係止部材とのガタにおける両者間の位相を取得し、この位相に基づきパーキングギアを係止部材に押し当てるためのトルクを制御する。
【発明の効果】
【０００９】
パーキングギアと係止部材の間の位相に基づきパーキングギアを駆動するトルクを制御することにより、実際にパーキングギアを係止部材に押し当てる実効押し当てトルクが小さくなることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の車両の駆動装置の概略構成を示す図である。
【図２】パーキング機構の概略構成図である。
【図３】パーキングギアとパーキングポールの位置関係（位相）を説明するための図である。
【図４】位相と押し当てトルクの関係を示す図である。
【図５】押し当て制御に関するフローチャートである。
【図６】登坂路と降坂路におけるパーキング機構の状態を示す図である。
【図７】登坂路および降坂路における路面の傾斜と押し当てトルクの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態の車両の駆動装置１０の概略構成を示す図である。駆動装置は、原動機として内燃機関１２、第１回転電機１４および第２回転電機１６を有する。回転電機は、電動機としても、また発電機としても機能する電気機器をいう。三つの原動機は、動力分配機構としての遊星歯車機構（以下、動力分配遊星歯車機構１８と記す。）の３つの要素に各々接続される。内燃機関１２がプラネタリキャリア２０に、第１回転電機１４がサンギア２２に、第２回転電機１６がリングギア２４に接続されている。プラネタリキャリア２０には、回転可能にプラネタリピニオン２１が支持され、このプラネタリピニオン２１は、サンギア２２およびリングギア２４に噛み合っている。
【００１２】
内燃機関１２のクランクシャフト２６にはフライホイール２８が結合され、さらにフライホイール２８はダンパ機構３０を介してインプットシャフト３２に結合される。ダンパ機構３０とインプットシャフト３２はスプラインにより結合することができる。ダンパ機構３０は、内燃機関１２の出力を、回転変動を減少させてインプットシャフト３２に伝達する。インプットシャフト３２上に動力分配遊星歯車機構１８のプラネタリキャリア２０が設けられ、これらは一体となって回転する。
【００１３】
第１回転電機１４のステータ３４は固定され、ロータ３６は回転可能に支持される。ロータ３６は、動力分配遊星歯車機構１８のサンギア２２に結合され、これらは一体となって回転する。
【００１４】
第２回転電機１６は、減速機構としての遊星歯車機構（以下、減速遊星歯車機構３８と記す。）を介して、動力分配遊星歯車機構１８のリングギア２４に結合されている。減速遊星歯車機構３８において、そのサンギア４０には第２回転電機１６のロータ４２が結合され、これらは一体となって回転する。ロータ４２の周囲を囲むように、第２回転電機１６のステータ４４が固定配置されている。プラネタリキャリア４６は固定され、プラネタリピニオン４８を回転可能に支持する。プラネタリピニオン４８は、サンギア４０と噛み合い、さらにリングギア５０とも噛み合う。二つの遊星歯車機構１８，３８の各リングギア２４，５０は、概略円筒形状の円筒ケース５２内周面に形成される。したがって、二つのリングギア２４，５０は、一体となって回転する。第２回転電機１６のロータ４２の回転は、減速遊星歯車機構３８により減速されて円筒ケース５２に伝達され、円筒ケース５２により動力分配遊星歯車機構１８のリングギア２４に伝達される。
【００１５】
円筒ケース５２の外周面には、これと一体に回転するカウンタドライブギア５４が設けられる。カウンタドライブギア５４は、カウンタシャフト５６上のカウンタドリブンギア５８と噛み合う。カウンタシャフト５６上には更にファイナルドライブギア６０が設けられ、このファイナルドライブギア６０は、差動装置６２のデフケースと一体となったファイナルドリブンギア６４と噛み合っている。差動装置６２には、左右のドライブシャフト６６を介して駆動輪６８が結合されている。
【００１６】
カウンタドライブギア５４からファイナルドリブンギア６４に至る歯車列は、減速歯車列を構成する。この減速歯車列、差動装置６２およびドライブシャフト６６が、３つの原動機の動力を駆動輪６８に伝達する動力伝達系を構成する。円筒ケース５２と駆動輪６８は、減速歯車列の減速比で定まる一定の速度比で回転する。
【００１７】
円筒ケース５２の外周面およびその近傍に円筒ケース５２の回転を止めるためのパーキングロック機構７０が設けられる。パーキングロック機構７０は、円筒ケース５２の外周面に、これと一体に回転するように設けられたパーキングギア７２と、パーキングギア７２の一部に対向するように設けられたパーキングポール７４とを含む。パーキングポール７４は、パーキングギア７２と噛み合って、これの回転を止める係止部材として機能する。パーキングロック機構７０をロックすると円筒ケース５２が固定され、円筒ケース５２と減速歯車列等により結合された駆動輪６８の動きも止められる。また、パーキングロック機構７０は、パーキングギア７２の回転位置を検出する回転位置センサ７６を有する。パーキングロック機構７０の詳細については後述する。
【００１８】
３つの原動機、つまり内燃機関１２、第１および第２回転電機１４，１６は、動力制御装置７８により車両の状況に応じて統合制御される。
【００１９】
図２は、パーキングロック機構７０の概略構成を示す図である。パーキングギア７２は、周方向に配列された複数の歯８０を有する。パーキングポール７４は、回動軸８２に回動可能に支持された概略棒形状を有し、パーキングギア７２に対向する部分に突起８４が設けられている。パーキングポール７４の、パーキングギア７２とは反対側には、斜面を有するカム８６が配置される。この実施形態では、カム８６は円錐形状を有し、円錐の側面が斜面となる。カム８６は、ロッド８８上を当該ロッドの軸線方向（図中、矢印Ａの方向。）に沿って移動可能であり、ばね９０により図中奧向きに付勢されている。ロッド８８を進出させると、ばね９０を介してカム８６が奥向き押され、カム８６の斜面がパーキングポール７４のフォロワ面９２を押し上げようとする。このとき、パーキングポールの突起８４が、パーキングギアの歯８０に突き当たらなければ、パーキングポール７４は、回動軸８２を軸として矢印Ｂの向きに回動する。この回動動作によって、パーキングポールの突起８４がパーキングギアの歯８０の間に進入し、パーキングポール７４とパーキングギア７２が噛み合った状態となる。
【００２０】
一方、カム８６がパーキングポールのフォロワ面９２を押し上げようとしたとき、パーキングポールの突起８４がパーキングギアの歯８０に突き当たった場合、カム８６は進出せず、ロッド８８のみが進出する。これにより、ばね９０は圧縮された状態となる。この状態で、パーキングギア７２が回転すると、突起８４と歯８０の突き当たりが解消し、ばね９０の付勢力によってカム８６が奥向きに押され、パーキングポール７４を回動させる。これにより、パーキングポール７４とパーキングギア７２が噛み合った状態となる。
【００２１】
駆動装置１０において、内燃機関１２を始動または停止するとき、動力伝達系、特に減速歯車列の各歯車の歯面同士が衝突して歯打ち音が発生することがある。一般的に、内燃機関は始動時、停止時において回転が安定せず、回転変動が生じる。このため、噛み合っている歯車同士は、歯車間のクリアランス内で遊び、駆動側の歯面、被駆動側の歯面が繰り返し衝突する。この繰り返す衝突により歯打ち音が発生する。この歯車の歯打ち音を抑制するために、第２回転電機１６によりパーキングギア７２を駆動して、前述の押し当て制御が実施される。詳細には、パーキングギアの歯８０をパーキングポールの突起８４に押し当て、円筒ケース５２の動きが止められる。歯８０が突起８４に確実に押し当てられていれば、カウンタドライブギア５４より下流の動力伝達系の歯車等の各要素が内燃機関１２の回転変動を受けることがなくなり、歯打ち音の発生が防止される。しかし、歯８０を突起８４に押し当てる実効押し当てトルクが小さいと、内燃機関１２の回転変動に抗することができず、歯８０が突起８４から浮いて、回転変動が伝達系に伝わってしまう。
【００２２】
図３は、押し当て制御について説明する図である。図３（ａ）に示すように、パーキングギアの歯８０とパーキングポールの突起８４の間にはガタδが存在し、噛み合った状態であっても、このガタの範囲でパーキングギア７２は突起８４に対して回転する。図３（ａ）のように、パーキングギア７２を反時計回りに駆動することにより、歯８０を突起８４に押し当てることができる。
【００２３】
押し当て制御のためにトルクを付与する以前に、図３（ｂ）に示すように歯８０と突起８４に隙間（φ）がある場合、パーキングギア７２をこの隙間分回転させた後、図中の鎖線で示す位置となり歯８０が突起８４に押し当てられる。このパーキングギア７２の隙間分を回転させる場合、駆動輪６８がブレーキ等により固定されているので、駆動輪６８に至る動力伝達系をねじる必要がある。この動力伝達系のねじるためにパーキングギア７２を駆動するトルクの一部が使われ、その分、実際に歯８０を突起８４に押し付けるトルクは減少する。つまり、押し当て制御のためにパーキングギア７２を駆動するトルク（押し当てトルク）Ｔは、動力伝達系をねじるためのトルク（付加トルク）Ｔａと、実際に歯８０を突起８４に押し当てているトルク（実効押し当てトルク）Ｔｅの和となる。
Ｔ＝Ｔｅ＋Ｔａ  ・・・（１）
【００２４】
この実施形態においては、パーキングポールの突起８４に対するパーキングギアの歯８０の位置（位相）に応じて、パーキングギア７２を駆動するトルクＴを制御し、これにより、適切なトルクによりパーキングギア７２をパーキングポール７４に押し当てる。このトルクＴは、図４に示すように決定される。トルクＴで駆動する以前のパーキングギアの歯８０とパーキングポールの突起８４の位置関係が位相φが０のとき、つまり図３（ａ）に示されるようにすでに接触した状態にあるときのトルクをＴ0 とする。この押し当てトルクＴ0 は、内燃機関１２の回転変動を受けても、押し当て状態が維持されるのに必要な、かつ最小のトルクである。次に、トルクＴで駆動する以前に、位相φが最大であるとき、すなわちφ＝δであるとき、このガタδを詰めるためにパーキングギア７２を回転させるための付加トルクＴａの最大値をＴｍとする。位相最大のとき、パーキングギア７２をトルクＴ＝Ｔ0 ＋Ｔｍで駆動する。φが０とδの間の時の付加トルクＴａは、動力伝達系のねじれ角、すなわち位相φに比例すると考えられる。したがって、付加トルクＴａは、
Ｔａ＝（Ｔｍ／δ）×φ  ・・・（２）
で与えられる。よって、パーキングギア７２に付与すべきトルクＴは、
Ｔ＝Ｔ0 ＋Ｔａ
＝Ｔ0 ＋（Ｔｍ／δ）×φ  ・・・（３）
で与えられる。なお、付加トルクの最大値Ｔｍおよびガタδは、駆動装置の仕様により決定され、定数として扱えるので、特定の駆動装置についてトルクＴを算出する場合には式（３）における（Ｔｍ／δ）を定数αとおくことができる。したがって、式（３）は、
Ｔ＝Ｔ0 ＋α×φ  ・・・（３）’
と変形できる。
【００２５】
式（３）または式（３）’に従うトルクＴを発生させることにより、実効押し当てトルクＴｅは、内燃機関１２の回転変動を受けても押し当て状態が維持されるトルクＴ0 を維持することができる。
【００２６】
図５は、パーキングギア７２の押し当てに係る制御を示すフローチャートである。この制御は、動力制御装置７８にて実行することができる。動力制御装置７８が、内燃機関１２を始動または停止するときに（Ｓ１００）、パーキングロック機構７０がロック状態であれば（Ｓ１０２）、パーキングギア７２を駆動して、押し当て制御を実行する。パーキングロック機構７０がロック状態でなければ、制御を終了させる。
【００２７】
パーキングロック機構７０がロック状態と判断されると、動力制御装置７８は、回転位置センサ７６により検出されたパーキングギア７２の回転位置に基づきパーキングギア７２のパーキングポール７４、特に突起８４に対する位相φを算出する（Ｓ１０４）。したがって、回転位置センサ７６と動力制御装置７８が位相φを取得する手段として機能する。突起８４の位置は固定であり、パーキングギア７２の回転位置が分かれば位相φは算出することが可能である。
【００２８】
次に、動力制御装置７８は、上述の式（３）または式（３）’に基づき、パーキングギア７２を駆動するための駆動トルクＴを算出し（Ｓ１０６）、このトルクＴを発生するよう第２回転電機１６を制御する。
【００２９】
必要かつ十分なトルクによりパーキングギア７２を押し当てることができるので、歯打ち音の発生を抑えつつ、電力消費が削減される。
【００３０】
以上の実施形態においては、パーキングギア７２の位相φは、回転位置センサ７６により検出された回転位置に基づき算出される。しかし、状況によって、回転位置センサを設けることなく、位相φを推定することができる。具体的には、登坂路または降坂路においては、車両に作用する重力により、パーキングギア７２とパーキングポール７４のガタがいずれか一方に寄った状態となる。図６には、この状態が示されている。図６（ａ）が登坂路においてパーキングロックされたときの状態、図６（ｂ）が降坂路の状態を示す。登坂路においては、車両の重量により、パーキングギア７２は図中反時計回りに回転され、パーキングポールの突起８４の第１面８４ａに歯８０が当接した状態になっている。一方、降坂路では、第１面８４ａとは反対側の面８４ｂに歯８０が当接した状態となっている。
【００３１】
図７は、路面の傾斜θ（傾斜θは登坂路を正とする）に応じた押し当てトルクＴを示す図である。登坂路においては、車両の重量は、パーキングギア７２をパーキングポール８４に押し当てる向きに作用するので、押し当てトルクＴは、傾斜θが大きくなるほど小さくすることができる。登坂路における押し当てトルクＴは、車両重量をＭ、重力加速度をｇとして、
Ｔ＝Ｔ0 −Ｍｇsinθ
と表すことができる。降坂路においては、ガタδを詰めるためにトルクを必要とするので、式（３）’においてφ＝δとし、さらに車両重量を考慮して、
Ｔ＝Ｔ0 ＋α×δ−Ｍｇsinθ
と表すことができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  駆動装置、１２  内燃機関、１４  第１回転電機、１６  第２回転電機、５２  円筒ケース、７０  パーキングロック機構、７２  パーキングギア、７４  パーキングポール（係止部材）、７６  回転位置センサ、７８  動力制御装置、８０  パーキングギアの歯、８４  パーキングポールの突起。
【図１】
2013203325.tif 000003
【図２】
2013203325.tif 000004
【図３】
2013203325.tif 000005
【図４】
2013203325.tif 000006
【図５】
2013203325.tif 000007
【図６】
2013203325.tif 000008
【図７】
2013203325.tif 000009