(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、電力が供給されてロータが回転するとともにロータに入力された回転によって電力を発生するモータジェネレータとの２つの駆動手段を有するハイブリッド型車両の動力伝達装置であって、
少なくともサンギヤ、キャリア、リングギヤを有するプラネタリギヤ装置と、
車両の駆動輪に動力が伝達されるカウンタシャフトと、を備え、
前記サンギヤには前記モータジェネレータのロータが連結され、
前記キャリアにはエンジンの出力軸が連結されるとともに、前記カウンタシャフトとの間で複数種類の変速比で歯車を介して回転を伝達できる第１メインシャフトが連結され、
前記カウンタシャフトとの間で複数種類の変速比で歯車を介して回転を伝達できる第２メインシャフトへ、前記リングギヤの回転が歯車を介して伝達可能に構成され、
前記第１のメインシャフトと前記カウンタシャフトとの間、並びに、前記第２のメインシャフトと前記カウンタシャフトとの間は、それぞれ少なくとも１つの同一値の変速比の歯車で回転を前記カウンタシャフトに伝達可能に構成されていることを特徴とするハイブリッド型車両の動力伝達装置。
【請求項２】
前記エンジンの出力軸と前記キャリアとは、動力を断続可能なクラッチを介して連結されていることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド型車両の動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のハイブリッド型車両の動力伝達装置の制御方法であって、
第１の変速段から第２の変速段へ変速する際に、
前記第１メインシャフト又は第２メインシャフトのうち、一方のシャフトが前記カウンタシャフトと前記第１の変速段で係合している状態において、前記モータジェネレータの回転数を変化させることにより、前記カウンタシャフトと他方のシャフトとを第２の変速段において同期させ、
前記カウンタシャフトと他方のシャフトとを係合させるとともに前記カウンタシャフトと一方のシャフトとの係合を解いて第１の変速段から第２の変速段への変速を行うことを特徴とするハイブリッド型車両の動力伝達装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンとモータの２つの駆動手段を有するハイブリッド型車両の動力伝達装置及びその制御方法に関し、特に動力の伝達効率が高いとともに変速時のショックを小さく出来るハイブリッド型車両の動力伝達装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジンとモータの双方を車両の駆動手段として備えたハイブリッド型車両の動力伝達装置としては、次のようなものが知られている。
１つ目としては、特開平８−１８３３４７号公報、特開平８−１８３３４８号公報に記載された発明のように、エンジンの出力軸がプラネタリギヤ装置のキャリアに連結され、ジェネレータの入力軸がサンギヤに連結され、リングギヤの出力とモータの出力とを合わせて駆動輪が駆動される動力伝達装置である。このハイブリッド型車両の動力伝達装置は、プラネタリギヤ装置によってエンジンとモータの動力を配分し、高速、高出力時には、モータの負担の割合を大きくしていた。
２つ目としては、特開平９−２７７８４７号公報に開示されたハイブリッド型車両の動力伝達装置のように、エンジンの出力軸がプラネタリギヤ装置のリングギヤに連結され、モータジェネレータの出力軸がサンギヤに連結され、キャリアの回転が自動変速機を介して駆動輪へ伝達される構成を有していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したハイブリッド型車両の動力伝達装置のうち、前者はモータよりも駆動輪側に変速機を有さないことから、モータに大きな出力が必要であるという問題があった。
一方、後者のハイブリッド型車両の動力伝達装置は、エンジンの出力とモータの出力が合わさって出力されるキャリアと、駆動輪との間に変速機が設けられていることから、前者のような問題は解決することができる。しかし、変速機で第１の変速段から第２の変速段へ変速する際には、駆動輪側のシャフトの回転数と、第２の変速段のシャフトの回転数とを、歯合しているギヤに合わせて同期させなければ、スムーズな変速を行うことができず、変速ショックが生じる要因となる。また、この同期を行うために、シャフトの回転を同期させるシンクロ機構も別途必要となり、複雑な構成になるという問題がある。さらに、変速機としてトルクバータを用いた変速機や、ベルトを用いた無断変速機を用いた場合には、トルクコンバータやベルトの滑りにより、動力の伝達にロスが生じるという問題もある。
【０００４】
そこで、本発明は前記した問題に鑑み成されたものであり、動力の伝達効率が高いとともに変速時のショックを小さくすることが出来るハイブリッド型車両の動力伝達装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するため、本発明の請求項１では、エンジンと、電力が供給されてロータが回転するとともにロータに入力された回転によって電力を発生するモータジェネレータとの２つの駆動手段を有するハイブリッド型車両の動力伝達装置であって、少なくともサンギヤ、キャリア、リングギヤを有するプラネタリギヤ装置と、車両の駆動輪に動力が伝達されるカウンタシャフトと、を備え、前記サンギヤには前記モータジェネレータのロータが連結され、前記キャリアにはエンジンの出力軸が連結されるとともに、前記カウンタシャフトとの間で複数種類の変速比で歯車を介して回転を伝達できる第１メインシャフトが連結され、前記カウンタシャフトとの間で複数種類の変速比で歯車を介して回転を伝達できる第２メインシャフトへ、前記リングギヤの回転が歯車を介して伝達可能に構成され、前記第１のメインシャフトと前記カウンタシャフトとの間、並びに、前記第２のメインシャフトと前記カウンタシャフトとの間は、それぞれ少なくとも１つの同一値の変速比の歯車で回転を前記カウンタシャフトに伝達可能に構成されていることを特徴とする。
【０００６】
このようなハイブリッド型車両の動力伝達装置によれば、エンジン及びモータジェネレータの出力が第１メインシャフトと第２メインシャフトの２つのシャフトに合成された後分配して伝達され、第１メインシャフトと第２メインシャフトの双方がともにカウンタシャフトとの間で複数種類の変速比で歯車を介して回転を伝達することができる。そのため、第１メインシャフト又は第２メインシャフトの一方のシャフトでカウンタシャフトへ回転を伝達する第１の変速段の状態から、他方のシャフトでカウンタシャフトへ回転を伝達する第２の変速段の状態へ変速するに際し、一方のシャフトで駆動しながらも他方のシャフトの回転数を変化させることで、他方のシャフトとカウンタシャフトの回転を同期させ、他方のシャフトとカウンタシャフトをスムーズに係合させることができる。即ち、動力の伝達経路を２系統持たせることで、片方の系統で動力を伝達しつつ、もう一方の系統の同期を行うことが出来るので、変速時のショックが小さい上、動力を切らずに変速を行うことができることから、変速時のタイムラグが発生せず良好な加速感を達成することができる。
【０００７】
また、請求項２の発明では、請求項１記載のハイブリッド型車両の動力伝達装置において、前記エンジンの出力軸と前記キャリアとは、動力を断続可能なクラッチを介して連結されていることを特徴とする。
【０００８】
このように、エンジンの出力軸とキャリアとの間にクラッチを備えて動力を断続可能にすると、モータジェネレータのみの動力でハイブリッド型車両を走行するモードにおいて、前記クラッチを切るとともにエンジンを停止させることで、エンジンの回転に伴うエネルギのロスを無くし、エネルギ効率の高い動力伝達を行うことができる。また、エンジン始動時にもクラッチを切ることにより、始動時のギヤの係合若しくは離脱をスムーズに行うことが可能となる。
【０００９】
さらに、請求項３の発明では、請求項１又は請求項２記載のハイブリッド型車両の動力伝達装置の制御方法であって、第１の変速段から第２の変速段へ変速する際に、前記第１メインシャフト又は第２メインシャフトのうち、一方のシャフトが前記カウンタシャフトと前記第１の変速段で係合している状態において、前記モータジェネレータの回転数を変化させることにより、前記カウンタシャフトと他方のシャフトとを第２の変速段において同期させ、前記カウンタシャフトと他方のシャフトとを係合させるとともに前記カウンタシャフトと一方のシャフトとの係合を解いて第１の変速段から第２の変速段への変速を行うことを特徴とする。
【００１０】
このように請求項１又は請求項２記載のハイブリッド型車両の動力伝達装置を制御すれば、第２の変速段で他方のシャフトとカウンタシャフトを係合させるに際し、モータジェネレータにより回転を同期させた上で係合させることができるので、第１の変速段から第２の変速段への変速をスムーズに行うことができる。
【００１１】
なお、本発明において、第１の変速段、第２の変速段とは、いわゆるロー（１速）、２速を意味するものではなく、ある変速段と他の変速段の意味である。従って、第１の変速段から第２の変速段への変速とは、例えば２速から３速、３速からロー（１速）等も含まれる。また、請求項１及び請求項２にいう連結とは回転が伝達されるように連結されることを意味し、途中に歯車などの動力伝達手段を介していても構わない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について適宜図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、かっこ内に示した略語をその部分を表す用語として適宜用いるものとする。
図１は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド型車両（以下、単に「車両」ともいう。）の動力伝達装置の構成を示す概念図である。
【００１３】
［動力伝達装置１］
図１に示すように、動力伝達装置１は、主として、サンギヤ２１、キャリア２２、リングギヤ２３を有するプラネタリギヤ装置２と、キャリア２２に同軸に連結される第１メインシャフトに相当するキャリアシャフト３と、リングギヤ２３から歯車を介して回転が伝達される第２メインシャフトに相当するリングシャフト４と、ハイブリッド型車両の駆動輪８にディファレンシャルギヤ８１を介して連結されたカウンタシャフト５とから構成されている。
【００１４】
前記サンギヤ２１は、モータジェネレータ６２のロータ６２ａと連結され、一体に回転するように構成されている。
モータジェネレータ６２は、ステータコイル６２ｂに通電して磁界を発生させることで、ロータ６２ａを回転させるモータとして機能できる一方、ロータ６２ａと一体のサンギヤ２１を外力により回転させて、磁界を発生させることで、ステータコイル６２ｂに電流を発生させる発電機としても機能する。そして、モータジェネレータ（以下、単に「モータ」ともいう）６２は、ステータコイル６２ｂへの通電量を変えることで、発電量を調節することが可能となっている。
【００１５】
キャリア２２は、プラネットギヤ２２ａの公転に伴い回転する回転部であり、前記したようにキャリアシャフト３に連結されている。キャリアシャフト３の一端は、カウンタシャフト５と３種類の変速比で回転を伝達できるように構成され、他端は、サンギヤ２１の中心をくぐってクラッチ６３及びフライホイール６４を介してエンジン６１の出力軸に連結されている。即ち、クラッチ６３が繋がっているときには、エンジン６１の出力軸とキャリア２２とは一体になって回転するようになっている。
エンジン６１は、内燃機関であれば特に限定されず、ガソリンエンジンでも、ディーゼルエンジンでも良く、レシプロ型でも、ロータリ型でもいずれでも構わない。
クラッチ６３は、エンジン６１とキャリアシャフト３間の動力の伝達を断続する装置であり、伝達効率の観点からは摩擦クラッチを用いるのが望ましい。
【００１６】
リングギヤ２３は、キャリアシャフト３の外側で同軸に回転するリングドライブギヤ２４と一体に構成されている。リングドライブギヤ２４はリングアイドルギヤ２５と歯合し、リングアイドルギヤ２５はリングシャフト４の入力側ギヤに相当するリングドリブンギヤ４５と歯合していることで、リングドライブギヤ２４の回転は、リングアイドルギヤ２５を介してリングドリブンギヤ４５に伝達される。
【００１７】
キャリアシャフト３は、カウンタシャフト５へ３種類の変速比で回転を伝達するため、キャリアローギヤ（ＣＬギヤ）３１、キャリアセカンドギヤ（ＣＳギヤ）３２、キャリアサードギヤ（ＣＴギヤ）３３の３つのギヤが、キャリアシャフト３に係脱可能に備えられている。ＣＬギヤ３１はキャリアロードグクラッチ（ＣＬＤＯＧ）３１ａにより、キャリアシャフト３と係脱可能に係合され、ＣＳギヤ３２とＣＴギヤ３３はキャリアセカンドドグクラッチ（ＣＳＤＯＧ）３２ａにより択一的にキャリアシャフト３と係脱可能に係合している。即ち、ＣＳギヤ３２とＣＴギヤ３３は、いずれかがキャリアシャフト３と係合して一体に回転する状態、及びいずれもキャリアシャフト３と係合しない状態の３つの状態をＣＳＤＯＧ３２ａにより選択することができる。
【００１８】
リングシャフト４は、カウンタシャフト５へ４種類の変速比で回転を伝達するため、リングローギヤ（ＲＬギヤ）４１、リングセカンドギヤ（ＲＳギヤ）４２、リングサードギヤ（ＲＴギヤ）４３、リングリバースギヤ（ＲＲギヤ）４４が、リングシャフト４に係脱可能に備えられている。ＲＬギヤ４１とＲＲギヤ４４は、リングローリバースドグクラッチ（ＲＬＲＤＯＧ）４１ａにより択一的にリングシャフト４と係脱可能に係合している。即ち、ＲＬギヤ４１とＲＲギヤ４４は、いずれかがリングシャフト４と係合して一体に回転する状態、及びいずれもリングシャフト４と係合しない状態の３つの状態をＲＬＲＤＯＧ４１ａにより選択することができる。また、ＲＳギヤ４２とＲＴギヤ４３は、リングセカンドドグクラッチ（ＲＳＤＯＧ）４２ａにより択一的にリングシャフト４と係脱可能に係合している。即ち、ＲＳギヤ４２とＲＴギヤ４３は、いずれかがリングシャフト４と係合して一体に回転する状態、及びいずれもリングシャフト４と係合しない状態の３つの状態をＲＳＤＯＧ４２ａにより選択することができる。
また、リングシャフト４の一端は、始動ワンウェイクラッチ（始動ＯＷ）４６が設けられ、リングシャフト４が前進用のギヤ、例えばＲＬギヤ４１、後記するカウンタローギヤ５１を介して駆動輪８を前進させる方向にのみ回転するように回転方向を一方向に規制されている。
【００１９】
カウンタシャフト５は、前記キャリアシャフト３と３つの変速比で回転を伝達され、また、リングシャフト４と４つの変速比で回転を伝達されるために、カウンタローギヤ５１、カウンタセカンドギヤ５２、カウンタサードギヤ５３、カウンタリバースギヤ５４の４つのギヤが備えられている。
【００２０】
カウンタローギヤ５１は、前記ＣＬギヤ３１、ＲＬギヤ４１と常に歯合しており、カウンタシャフト５に固定されてカウンタシャフト５と一体に回転するように構成されている。
カウンタセカンドギヤ５２は、前記ＣＳギヤ３２、ＲＳギヤ４２と常に歯合しており、カウンタシャフト５に固定されてカウンタシャフト５と一体に回転するように構成されている。
カウンタサードギヤ５３は、前記ＣＴギヤ３３、ＲＴギヤ４３と常に歯合しており、カウントシャフト５に固定されてカウンタシャフト５と一体に回転するように構成されている。
カウンタリバースギヤ５４は、リバースアイドルギヤ５８を介してＲＲギヤ４４と常に歯合しており、カウンタシャフト５に固定されてカウンタシャフト５と一体に回転するように構成されている。カウンタリバースギヤ５４から動力が伝達されるときは、リバースアイドルギヤ５８を介しているために、カウンタシャフト５の回転方向が逆となり、ハイブリッド型車両が後退するように駆動輪８が回転される。
【００２１】
これらのカウンタローギヤ５１、カウンタセカンドギヤ５２、カウンタサードギヤ５３は、図１に見るようにこの順に歯数が少なくなり、変速比（減速比）もこの順に小さくなっている。
【００２２】
次に、前記した動力伝達装置１を制御する制御システムの構成について図２を参照しながら説明する。
【００２３】
［制御システム］
図２に示すように、動力伝達装置１は、ミッションコントローラ１１、エンジンコントローラ１２、モータコントローラ１３、の３つの制御装置の協働により制御される。
【００２４】
ミッションコントローラ１１は、図示しないシフトレンジ、アクセル開度、ブレーキポジション等のドライバーの操作状態が信号として入力される。また、キャリアシャフト３、リングシャフト４、カウンタシャフト５のそれぞれの回転数が入力されるように、回転数センサ１６と接続されている。また、ミッションコントローラ１１は、動力伝達装置１の各変速動作を行うため、ＣＬＤＯＧ３１ａ、ＣＳＤＯＧ３２ａ、ＲＬＲＤＯＧ４１ａ、ＲＳＤＯＧ４２ａのそれぞれを変速動作させる複数のドグクラッチアクチュエータ１７ａと接続されている。さらに、クラッチ６３の断続操作を行うため、クラッチアクチュエータ１７ｂと接続されている。
【００２５】
エンジンコントローラ１２は、エンジン６１の動作を制御するため、エンジン回転数Ｎｅ、冷却水温等の各検出値が入力されるよう各センサ類と接続され、スロットル開度を制御するためにスロットルアクチュエータ１７ｃと接続されている。
【００２６】
モータコントローラ１３は、モータドライバ１３ａを介してモータジェネレータ６２のステータコイル６２ｂに電力を供給し、ロータ６２ａにトルクを発生させる。この際、モータドライバ１３ａはバッテリ１３ｂから電力の供給を受ける。また、モータコントローラ１３は、モータドライバ１３ａを介してステータコイル６２ｂへの通電量を変えることで、外力によって適宜の発電量の発電を行い、得られた電力をバッテリに充電するように機能する。
【００２７】
これらのミッションコントローラ１１、エンジンコントローラ１２、モータコントローラ１３は互いに接続され、必要な車両の検出信号、制御信号を授受して、それぞれ動力伝達装置１、エンジン６１、モータジェネレータ６２を制御するように機能する。
【００２８】
次に、本発明の動力伝達装置１の動作について図３から図８を参照しながら説明する。参照する図において、図３は、ハイブリッド型車両の運転状態において、車速Ｖと、エンジン回転数Ｎｅと、モータ回転数Ｎｍの時間的変化と、各時点におけるギヤ、クラッチなどの噛み合い状態、モータのトルクなどを示したグラフである。図３において、横軸は時間を示し、縦軸は、回転数、速度を示す。また、図４から図８は、走行中のハイブリッド車両のギヤの係合状態を示したスケルトン図であり、２点鎖線で示したギヤは係合せず、動力伝達に関与していないことを示す。
【００２９】
［エンジン始動〜発進］
車両及びエンジンの停止状態においては、ＣＬＤＯＧ３１ａ、ＣＳＤＯＧ３２ａ、ＲＬＲＤＯＧ４１ａ、ＲＳＤＯＧ４２ａのいずれもニュートラル（Ｎ）の状態にある。
まず、図３における横軸の時間ｔ0において、一旦クラッチ６３を切ると共に、モータ６２を前後に微小量回転させつつ、ＲＬＲＤＯＧ４１ａをＲＬギヤ４１（Ｌ側）へ係合させ、クラッチ６３を繋ぐ。なお、モータ６２を前後に微小量回転させるのは、ＲＬＲＤＯＧ４１ａの歯合を可能にするためである。
【００３０】
次に、始動ＯＷ４６をオンにしてリングシャフト４の回転を止めつつ、モータ６２のトルクをプラス方向にかけて、モータ６２の回転数Ｎｍを上げる。このときのギヤの係合状態を示したのが図４である。始動ＯＷ４６でリングシャフト４の回転が固定されることにより、リングギヤ２３の回転は固定され、モータ６２の回転はサンギヤ２１、プラネットギヤ２２ａを介してキャリア２２の回転に伝達され、エンジン６１を回転させる。エンジン６１が所定の始動回転数に達したならば（ｔ2）、エンジン６１が始動する。
【００３１】
モータ６２のトルクを下げ、モータ回転数Ｎｍ（サンギヤ回転数）を下げてモータ６２で発電しつつ減速していくと、エンジン６１から駆動輪８への変速比（以下、単に「変速比」という。）が徐々にあがりつつ車両が加速していく。モータ回転数Ｎｍが所定の回転数になったところで（ｔ3）モータ回転数Ｎｍが一定になるようにモータコントローラ１３がモータ６２を制御すれば、変速比が一定の１速となる。このとき、モータ６２の回生回転数Ｎｍは、車両の電力需要に応じて決定される。エンジン回転数Ｎｅを上げていけば、それにつれて車速Ｖも上昇する（ｔ3→ｔ4）。
なお、車両を後退させようとする場合には、ここでＲＬＲＤＯＧ４１ａをＲＲギヤ４４（Ｒ側）へ係合させることで、ＲＲギヤ４４、リバースアイドルギヤ５８、カウンタリバースギヤ５４を介して駆動輪８を後退方向へ回転させる。
【００３２】
［１速→２速］
次に、１速から２速への変速の準備をするため、エンジン回転数Ｎｅを下げるとともに、さらにモータ回転数Ｎｍを下げていくことで、ＣＳギヤ３２とキャリアシャフト３（ＣＳＤＯＧ３２ａ）の回転数を同期させ、ＣＳＤＯＧ３２ａをＣＳギヤ３２（２速側）へ係合させる。そして、同時にＲＬＲＤＯＧ４１ａをニュートラルにすることで、動力の伝達経路をリングシャフト４及びＲＬギヤ４１を介した経路から、キャリアシャフト３及びＣＳギヤ３２を介した経路へ切り換える（ｔ5）。このときのギヤの係合状態を示したのが図５である。
以上の動力の伝達経路の切り換えの際、モータトルクの制御により、キャリアシャフト３とＣＳギヤ３２の回転を同期させた後、切り換えるようにしているので、切換時のショックが生じることが無く、スムーズな変速を行うことができる。また、切換時にクラッチ等で動力を切る必要が無いので断続間が無いスムーズな加速感を得ることができる。
【００３３】
次に、モータトルクをプラス側に増加させ、エンジン６１の回転数を増加させつつ、加速していく。そして、リングシャフト４とＲＳギヤ４２の回転が同期した時点（ｔ6）でＲＳＤＯＧ４２ａをＲＳギヤ４２（２速側）へ係合させると同時にＣＳＤＯＧ３２ａをニュートラルへ戻すことで、動力の伝達経路を、キャリアシャフト３及びＣＳギヤ３２を介した経路から、リングシャフト４及びＲＳギヤ４２を介した経路へ切り換える。モータトルクを制御して、所定のモータ回転数Ｎｍになれば、１速から２速への変速が完了する（ｔ7）。このときのギヤの噛み合いを示したのが図６であり、モータ６２で発電し、バッテリ１３ｂを回生充電しながら走行している状態となる。
【００３４】
このキャリアシャフト３からの動力伝達からリングシャフト４への動力の切り換えの際も、前記した動力切換の際と同様に、変速時のショックが生じることが無く、スムーズな加速感を得ることができる。
【００３５】
なお、ここで説明した実施の形態では、キャリアシャフト３を介した動力伝達での２速の走行を、リングシャフト４を介した動力伝達に切り換えて回生充電しながらの走行としたが、走行路の状況、バッテリ１３ｂの充電量などに応じて種々のパターンの走行モードを取ることが可能である。
【００３６】
例えば、ＲＬＲＤＯＧ４１ａをＲＬギヤ４１（Ｌ側）へ係合させたままにしておき、２速から１速へのキックダウンをする待機状態としたり、この状態でエンジン６１のスロットルを全開とし、モータ６２で発電して、バッテリ１３ｂを回生充電することにより出力を調整したり、ＲＬＲＤＯＧ４１ａをニュートラルとしてモータ６２を休止状態とさせたり、リングシャフト４の回転をＲＴギヤ４３と同期させて２速から３速への変速の待機状態としたりすることができる。これらの走行モードの選択は、車両の走行状況に応じてミッションコントローラ１１の判断によりなされる。本実施の形態における他の状態においても、同様に車両の走行状況に応じて複数の走行モードの中から適切な走行モードを選択することが可能である。
【００３７】
［２速→３速］
次に、２速から３速への変速について説明する。まず、キャリアシャフト３とＣＴギヤ３３の回転を同期させるため、モータ６２を制御してモータ回転数Ｎｍを下げ、エンジンコントローラ１２によりスロットル開度を絞ってエンジン回転数Ｎｅを下げる。エンジン回転数Ｎｅ、即ちキャリアシャフト３の回転数とＣＴギヤ３３の回転数が合ったところで、ＣＳＤＯＧ３２ａをＣＴギヤ３３（３速側）へ係合させると同時に、クラッチ６３を切り離す。このときのギヤの係合状態を示したのが図７である。この状態では、リングシャフト４とＲＳギヤ４２、キャリアシャフト３とＣＴギヤ３３の双方の係合により、プラネタリギヤ装置２の３つの入出力すべてが存在するため、クラッチ６３を切り離して、エンジン６１のフリクションを引きずらない状態での高効率な走行をすることができる。エンジン６１は動力の伝達が切られるので無駄なエネルギを消費しないために停止させる（ｔ10）。
【００３８】
３速での走行は、基本的にモータ６２による動力のみで行われる。加速をしたい場合や、登坂路にさしかかった場合には、適宜、モータトルクを増加させ、それでもトルクが足りない場合には、エンジン６１を始動させ、クラッチ６３を徐々に繋ぐことで、モータ６２とエンジン６１の両方の駆動力を使用して、駆動輪８において必要な駆動トルクを得ることができる（ｔ11〜ｔ13）。また、バッテリ１３ｂの残容量が不足してきた場合にも、同様にクラッチ６３を繋ぎ、エンジン６１を始動して、エンジン６１の最高効率運転状態にしながらモータ６２を回生状態にしてバッテリ１３ｂを充電する。
【００３９】
［３速→２速］
次に、３速から２速へ変速してさらに加速する場合について説明する。まず、３速での走行で、エンジン６１を停止していた場合には（ｔ15）、クラッチ６３を徐々に繋いで、エンジン回転数Ｎｍを増加させつつ、エンジン６１を始動させる。クラッチ６３が完全に繋がったところで（ｔ16）、ＣＳＤＯＧ３２ａをニュートラルに切り換えてキャリアシャフト３とＣＴギヤ３３の係合を解き、リングシャフト４からＲＳギヤ４２を介した動力の伝達のみとなる。モータトルクを制御して、モータ回転数Ｎｍを所定値にすれば（ｔ17）、３速から２速への変速が完了する。この変速の際も、ＣＳＤＯＧ３２ａをニュートラルに切り換えて動力の伝達を切り、その後モータ回転数Ｎｍを徐々に増加させていくだけであるので、変速時のショックが生じることは無く、加速時のトルクの断続も無いので、スムーズな変速動作と加速感を得ることができる。
なお、３速から２速への変速に限らず、リングシャフト４を介してカウンタシャフト５へ動力を伝達していた状態から、低速段へ変速するには、現行段より低いキャリアシャフト３の変速段で、キャリアシャフト３とＣＬギヤ３１等の変速ギヤを同期させて係合し、ＲＳＤＯＧ４２等を離脱させることによりリングシャフト４側の動力伝達経路を絶つことにより変速を行うことができる。キックダウンによる加速を行おうとする場合にも同様にして変速制御を行えばよい（ｔ18〜ｔ19のモータトルクの破線部参照）。
【００４０】
２速での加速時に、急加速しようとする場合には、エンジンコントローラ１２によりスロットル開度を開くことにより、エンジン６１の出力を増加させるようにする（ｔ18）。エンジン６１の出力増加だけでは所望の加速が出来ない場合には、適宜モータ６２のトルクを増加させてさらなる加速を行うようにすることもできる。
【００４１】
［２速→１速、減速回生充電］
図６のようにリングシャフト４側のＲＳギヤ４２を介して動力が伝達されている状態からモータ回転数Ｎｍを増加させることにより、キャリアシャフト３とＣＬギヤ３１を同期させ、ＣＬＤＯＧ３１ａをＣＬギヤ３１（Ｌ側）へ係合させると同時にＲＳＤＯＧ４２ａをニュートラルにして離脱させてリングシャフト４側からの動力伝達を切る。このときのギヤの噛み合いを示したのが図８である。図８において、エンジン６１からの出力は、キャリアシャフト３に伝えられ、ＣＬギヤ３１を介してカウンタシャフト５を駆動している。そして、モータ６２の回転数を変えることにより、リングギヤ２３を介してリングシャフト４の回転数を自由に変えることができる。
ここで、モータ回転数Ｎｍを下げて回生状態とし、リングシャフト４の回転数を上げることでリングシャフト４とＲＬギヤ４１の回転を同期させる。そして、ＲＬＲＤＯＧ４１ａをＲＬギヤ４１（Ｌ側）に係合させると同時にＣＬＤＯＧ３１ａをニュートラルにし、キャリアシャフト３とＣＬギヤ３１の係合を解き、リングシャフト４側の１速となる（図４参照）。
ここで、ブレーキペダルが踏まれた場合には、モータ６２の負荷を変化させて車両を減速する（ｔ21〜ｔ24）。
【００４２】
［停車、アイドル］
エンジン６１を停止せずにアイドル状態としたまま車両を停止させる場合には、エンジン６１がアイドル回転数となるようにモータ６２の回転数Ｎｍを合わせることにより、車両を停止させつつ、エンジン６１をアイドリングさせることができる。エンジン６１をアイドリングさせない場合には、エンジン６１の点火を切り、モータ６２の回転も停止させればよい。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の動力伝達装置１は変速動作する。動力伝達装置１では、第１メインシャフトであるキャリアシャフト３と、第２メインシャフトであるリングシャフト４の、いずれか一方のシャフトで第１の変速段で係合している状態において、モータ６２の回転数を変化させることで、他方のシャフトにおいて、第２の変速段で同期させて係合させることができる。次いで、第１の変速段の係合を解けば変速ショックが無く、かつ駆動力の断続が無い動作で変速をすることが可能である。そのため、スムーズな変速動作と、スムーズな変速時の加速感を得ることができる。また、動力の伝達は、歯車により行われているので、ベルト駆動のように滑りによる伝達ロスが無く、高効率な動力伝達が可能である。また、前記したようにモータ６２の回転数制御により変速するギヤの同期を行っているので、機械式のシンクロ機構を必要とせず、機械構成はシンプルにすることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば次のような顕著な効果を奏する。
請求項１記載のハイブリッド型車両の動力伝達装置によれば、第１メインシャフトと第２メインシャフトのうち一方のシャフトで動力伝達しつつ、他方のシャフトでも他の変速段と同期、係合することができるので、変速時のショックを小さくすることができる。また、常に動力を伝達しつつ変速をすることができるので、変速時の断続感が無く、良好な加速感を得ることができる。
請求項２記載のハイブリッド型車両の動力伝達装置によれば、モータジェネレータのみでハイブリッド型車両を駆動する場合等、エンジンを起動させる必要が無い場合には、クラッチを切ることで、より高効率な動力伝達を行うことができる。
請求項３記載のハイブリッド型車両の動力伝達装置の制御方法によれば、変速ショックの小さいスムーズな変速が可能であると共に、断続感の無いスムーズなハイブリッド型車両の加速が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド型車両の動力伝達装置のスケルトン図である。
【図２】ハイブリッド型車両の動力伝達装置を制御する制御システムを説明する図である。
【図３】各ギヤの変速、制御値、車速、エンジン回転数、モータ回転数のタイムチャートである。
【図４】エンジン始動から発進時のギヤの係合状態を示すスケルトン図である。
【図５】キャリアシャフト側の２速のギヤの係合状態を示すスケルトン図である。
【図６】リングシャフト側の２速のギヤの係合状態を示すスケルトン図である。
【図７】３速のギヤの係合状態を示すスケルトン図である。
【図８】キャリアシャフト側の１速の係合状態を示すスケルトン図である。
【符号の説明】
１  動力伝達装置
２  プラネタリギヤ装置
３  キャリアシャフト（第１メインシャフト）
４  リングシャフト（第２メインシャフト）
５  カウンタシャフト
２１  サンギヤ
２２  キャリア
２２ａ  プラネットギヤ
２３  リングギヤ
６１  エンジン
６２  モータジェネレータ（モータ）
６２ａ  ロータ
６２ｂ  ステータ
６３  クラッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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