(57)【要約】【課題】従来よりも簡素な構成で車両のエネルギーを回収することが可能な車両の駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置２は、内燃機関３に接続されて回転する入力部材１０と、入力部材１０がクラッチ１２を介して接続される回転部材１１と、回転部材１１の回転を変速する自動変速機１５とを備えている。自動変速機１５は、差動機構１８が持つ複数の回転要素に対する回転部材１１の接続関係を変更することにより複数の変速段を実現でき、かつこれら回転要素のすべてと回転部材１０とを切り離すことができる。回転部材１１は入力部材１０と回転部材１１とがクラッチ１２にて切り離され、かつ複数の回転要素のすべてと回転部材１１とが自動変速機１５にて切り離されたときに、単独で回転できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源に接続されて回転する入力部材と、前記入力部材がクラッチを介して接続される回転部材と、相互に差動回転可能な複数の回転要素を持ち、前記回転部材が前記複数の回転要素の少なくともいずれか一つの回転要素に接続されることにより前記回転部材の回転を変速できる変速機構と、前記変速機構から出力された動力を駆動輪に伝達するための出力部材と、を備え、
前記変速機構は、前記複数の回転要素に対する前記回転部材の接続関係を変更することにより複数の変速段を実現でき、かつ前記複数の回転要素のすべてと前記回転部材とを切り離すことができるように構成されており、
前記入力部材と前記回転部材とが前記クラッチにて切り離され、かつ前記複数の回転要素のすべてと前記回転部材とが前記変速機構にて切り離されたときに、前記回転部材が単独で回転できるように構成されていることを特徴とする車両の駆動装置。
【請求項２】
前記駆動源として、車両の減速過程で車速が所定値に達した時に燃焼が中断するようにフューエルカットを実行する内燃機関が設けられており、
前記内燃機関のフューエルカットの実行に連動して、前記入力部材と前記回転部材とが前記クラッチにて切り離され、かつ前記複数の回転要素のすべてと前記回転部材とが前記変速機構にて切り離されるように前記クラッチ及び前記変速機構のそれぞれを制御する解放制御を実行する解放制御手段と、フューエルカットにより燃焼が中断した前記内燃機関の燃焼を再開すべき再始動条件が前記解放制御の実行中に成立したときに、前記入力部材と前記回転部材とが接続されるように前記クラッチを制御する始動制御手段と、を更に備える請求項１に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の変速段を実現できる変速機構を備えた車両の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関から駆動輪までの動力伝達経路内に変速機構を設けるとともに、変速機構とは別個独立にエネルギー回収用のフライホイールを設け、このフライホイールを内燃機関と変速機構とを結ぶ駆動軸にクラッチ及び伝達手段を介して接続した車両の駆動装置が知られている（特許文献１）。その他に、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１９２９６１号公報
【特許文献２】特開２００２−３４９６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の駆動装置は、車両減速時に駆動軸の回転をフライホールに伝達することによりフライホイールにエネルギーを回収し、その後フライホイールに回収されたエネルギーを車両加速時に利用するというエネルギーの回収及びその利用をクラッチの操作によって実現している。しかしながら、この駆動装置は、エネルギーの回収装置として変速機構とは別個独立にフライホイール、クラッチ及び伝達装置がそれぞれ設けられているため駆動装置全体の大型化と部品点数の増加とを招く。
【０００５】
そこで、本発明は、従来よりも簡素な構成で車両のエネルギーを回収することが可能な車両の駆動装置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】
【０００６】
本発明の車両の駆動装置は、駆動源に接続されて回転する入力部材と、前記入力部材がクラッチを介して接続される回転部材と、相互に差動回転可能な複数の回転要素を持ち、前記回転部材が前記複数の回転要素の少なくともいずれか一つの回転要素に接続されることにより前記回転部材の回転を変速できる変速機構と、前記変速機構から出力された動力を駆動輪に伝達するための出力部材と、を備え、前記変速機構は、前記複数の回転要素に対する前記回転部材の接続関係を変更することにより複数の変速段を実現でき、かつ前記複数の回転要素のすべてと前記回転部材とを切り離すことができるように構成されており、前記入力部材と前記回転部材とが前記クラッチにて切り離され、かつ前記複数の回転要素のすべてと前記回転部材とが前記変速機構にて切り離されたときに、前記回転部材が単独で回転できるように構成されていることにより上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この駆動装置によれば、複数の変速段を実現するために用いられる回転部材から入力部材と複数の回転要素とがそれぞれ切り離された場合には、その回転部材は入力部材と回転要素とは別に単独で回転できる。つまりこの場合には回転部材が自由に回転できる。従って、回転部材に対して入力部材及び回転要素の少なくとも一方が接続された状態で、回転部材を回転させた後にこれらを回転部材から切り離すことにより、回転部材にエネルギーを回収させることができる。その後、回転部材に対して入力部材又は回転要素のいずれかを接続することにより、回転部材にて回収されたエネルギーを駆動源側又は駆動輪側で利用することが可能になる。この駆動装置は、こうしたエネルギーの回収と利用とを変速機構の変速段を実現する回転部材を利用することにより実現しているため、装置の大型化及び部品点数の増加を抑えることができる。
【０００８】
本発明の駆動装置によるエネルギーの回収及び利用は種々の態様で実現してよい。例えば、本発明の一態様においては、前記駆動源として、車両の減速過程で車速が所定値に達した時に燃焼が中断するようにフューエルカットを実行する内燃機関が設けられており、前記内燃機関のフューエルカットの実行に連動して、前記入力部材と前記回転部材とが前記クラッチにて切り離され、かつ前記複数の回転要素のすべてと前記回転部材とが前記変速機構にて切り離されるように前記クラッチ及び前記変速機構のそれぞれを制御する解放制御を実行する解放制御手段と、フューエルカットにより燃焼が中断した前記内燃機関の燃焼を再開すべき再始動条件が前記解放制御の実行中に成立したときに、前記入力部材と前記回転部材とが接続されるように前記クラッチを制御する始動制御手段と、を更に備えてもよい（請求項２）。
【０００９】
一般に、車両の駆動源として内燃機関が設けられている場合、その車両の走行中にフューエルカットが実行されると内燃機関の燃焼が中断されるため車両に作用するエンジンブレーキの制動力が燃焼中の場合よりも大きくなる。このため、車両の減速過程でフューエルカットを長期間実施するにはエンジンブレーキが効きすぎてしまう難点がある。従って、フューエルカットの実行期間は減速中の車両の挙動が不安定にならない範囲内に制限される。この態様によれば、フューエルカットの実行に連動して解放制御が実行されて入力部材と回転部材とが切り離されるので、エンジンブレーキが効きすぎることを防止できる。従って、フューエルカットの実行期間に対する制限が緩和されるので、その実行期間を長引かせることが可能になる。これにより、燃費を向上させることができる。
【００１０】
また、この態様では、解放制御の実行によって回転部材に回収されたエネルギーを解放制御後に回転部材と入力部材とを接続させるクラッチの操作にて内燃機関の再始動のために利用することができる。従って、回転部材にて回収されたエネルギーの有効に活用することができるため、更なる燃費向上を期待できる。なお、回転部材の構造や形状等の特性に特段の制限はないが、回収可能なエネルギー量を増加させるためには可能な限り慣性モーメントを大きくすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、複数の変速段を実現するために用いられる回転部材から入力部材と複数の回転要素とがそれぞれ切り離された場合に、その回転部材は入力部材と回転要素とは別に単独で回転できる。このため、回転部材に対して入力部材及び回転要素の少なくとも一方が接続された状態で回転部材を回転させた後にこれらを回転部材から切り離すことにより、回転部材にエネルギーを回収させることができる。その後、回転部材に対して入力部材又は回転要素のいずれかを接続することにより、回転部材にて回収されたエネルギーを駆動源側又は駆動輪側で利用することが可能になる。この駆動装置は、こうしたエネルギーの回収と利用とを変速機構の変速段を実現する回転部材を利用することにより実現できるため、装置の大型化及び部品点数の増加を抑えることができる。従って、従来よりも簡素な構成で車両のエネルギーを回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の一形態に係る駆動装置が適用された車両の全体構成を模式的に示している。車両１に搭載された駆動装置２にはその駆動源として内燃機関３が設けられている。駆動装置２から出力された動力は差動装置４を介して左右の駆動輪５に伝達される。内燃機関３は火花点火型の周知の多気筒内燃機関として構成されている。内燃機関３は所定条件が成立したときにフューエルカットを実行して燃焼を中断できる。こうした内燃機関３に対する各種の制御は、所定のプログラムを実行可能なコンピュータとして構成されたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）６にて行われている。ＥＣＵ６には車両１の速度（車速）を検出するための車速センサ７及びアクセル開度を検出するためのアクセル開度センサ８のそれぞれの信号が入力される。
【００１３】
駆動装置２は、内燃機関３に接続されて回転する入力部材１０と、この入力部材１０がクラッチ１２を介して接続される回転部材１１とを備えている。入力部材１０は内燃機関３のクランクシャフト（不図示）に対して接続されている。なお、内燃機関３からのトルク変動の伝達を緩和するため、クランクシャフトと入力部材１０との間にダンパーを設けることも可能である。クラッチ１２は入力部材１０と回転部材１１との間の動力伝達を断続できる摩擦式クラッチとして構成されている。クラッチ１２によってその動力伝達が遮断されるときには回転部材１１から入力部材１０が切り離されることになる。
【００１４】
詳しくは後述するが、回転部材１１は減速時における車両１のエネルギーを回収する機能を持っており、そのエネルギーの回収量を増加させるためできるだけ大きな慣性モーメントを有するように構成されている。一例として、回転部材１１の慣性モーメントは０．０１［ｋｇｃｍ２］以上に設定される。このように回転部材１１の慣性モーメントを大きく設定すると、駆動装置２の回転慣性が大きくなり車両１の振動や雑音を低減できるとともに、定常走行時に内燃機関３を低回転で使用することができるので燃費向上に貢献できる。
【００１５】
駆動装置２には回転部材１１の回転を変速できる変速機構としての自動変速機１５が設けられている。自動変速機１５から出力された動力は出力部材としてのプロペラシャフト１３に伝達される。プロペラシャフト１３は差動装置４に接続されている。自動変速機１５は二組のシングルピニオン型の遊星歯車機構１６、１７が組み合わされた差動機構１８を備えている。第１遊星歯車機構１６は外歯歯車であるサンギアＳｕ１と、そのサンギアＳｕ１に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉ１と、これらのギアＳｕ１、Ｒｉ１に噛み合うピニオン１９を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ１とを有している。一方、第２遊星歯車機構１７は外歯歯車であるサンギアＳｕ２と、そのサンギアＳｕ２に対して同軸的に配置された内歯歯車であるリングギアＲｉ２と、これらのギアＳ２、Ｒ２に噛み合うピニオン２０を自転かつ公転自在に保持するキャリアＣｒ２を有している。これらの遊星歯車機構１６、１７はそれぞれのサンギアＳｕ１、Ｓｕ２が一体回転するように相互に接続されている。これにより、差動機構１８は、相互に差動回転可能な５つの回転要素として、第１要素：サンギアＳｕ１及びサンギアＳｕ２の組み合わせ、第２要素：リングギアＲｉ１、第３要素：キャリアＣｒ１、第４要素：リングギアＲｉ２、及び第５要素：キャリアＣｒ２を有する。
【００１６】
自動変速機１５は、互いに変速比が相違する複数の変速段を実現するため、差動機構１８の回転要素に対する回転部材１１の接続関係を変更する切替装置２１と、車両１の車体構成部材に結合されたケーシング１４に対して差動機構１８の回転要素を回転不能に拘束する二つのブレーキ２２、２３とを有している。切替装置２１は二つのクラッチ２４、２５を持っていて、これらのクラッチ２４、２５の作動状態の組み合わせを適宜変更することにより、回転部材１１に対する接続関係を変更する。第１クラッチ２４は回転部材１１と第１要素（サンギアＳｕ１、Ｓｕ２）との間の動力伝達を断続でき、第２クラッチ２５は回転部材１１と第２要素（リングギアＲｉ１）との間の動力伝達を断続できる。クラッチ２４、２５の両者が解放状態になり、上記の動力伝達がそれぞれ遮断された場合には各要素が回転部材１１から切り離される。第１ブレーキ２２は第１要素をケーシング１４に対して回転不能に拘束する状態と、その拘束を解除する状態とを切り替える。また、第２ブレーキ２３は第５要素（キャリアＣｒ２）をケーシング１４に対して回転不能に拘束する状態と、その拘束を解除する状態とを切り替える。自動変速機１５は切替装置２１及び各ブレーキ２２、２３の作動状態を変更することにより複数の変速段を実現し、車両１の走行状態に適した変速段が選択されるように制御される。
【００１７】
自動変速機１５に対する制御は駆動制御装置２６にて行われる。駆動制御装置２６は駆動装置２を適正に制御するためのコンピュータとして構成されている。駆動制御装置２６には車両１の走行状態に関する情報をＥＣＵ２１を介して取得し、その情報に基づいてクラッチ１２及び自動変速機１５を制御する。駆動制御装置２６は、車両１の発進時に入力部材１０と回転部材１１とが一体回転するようにクラッチ１２を係合状態に制御する。また、駆動制御装置２６は車両１の車速及びアクセル開度に基づいて適正な変速段が選択されるように自動変速機１５を制御する。これらの制御は公知のものと同様であり、本発明の要旨との直接的な関連性が低いため詳細な説明を省略することとする。
【００１８】
本形態の駆動装置２は車両１の減速過程から再加速までに実行される制御に特徴がある。図２は駆動制御装置２６が行う制御結果の一例を説明するタイミングチャートである。図示の例は、クラッチ１２及びクラッチ２５がそれぞれ係合状態（ＯＮ）で走行中の車両１が減速してから再加速するまでの過程を示している。なお、この間、切替装置２１の他方の第１クラッチ２４は解放状態に制御されている。つまり図２の場合、回転部材１１はクラッチ２４によって第１要素が切り離された状態となっている。
【００１９】
図示するように、車両１の減速過程における時刻ｔ１で車速が所定値Ｖｔｈに達すると、内燃機関３はフューエルカットにより燃焼が中断する。上述したようにフューエルカットはＥＣＵ６にて行われる。そのフューエルカットの実行に連動して各クラッチ１２、２５は解放状態（ＯＦＦ）に制御される。つまり、駆動制御装置２６はフューエルカットの実行に連動して回転部材１１から入力部材１０及び第２要素（リングギアＲｉ１）がそれぞれ切り離されるようにクラッチ１２及びクラッチ２５を制御する解放制御を行う。回転部材１１から入力部材１０及び第２要素が切り離されると回転部材１１は単独で回転を続ける。これにより、車両１のエネルギーが回転部材１１に回収される。フューエルカットの実行とともにクラッチ１２が解放されて、駆動輪５側の動力が内燃機関３に伝達されないため、内燃機関３のクランクシャフトの回転速度、つまり内燃機関３の機関回転速度（回転数）は速やかに０になる。
【００２０】
その後、時刻ｔ２において不図示のアクセルペダルが踏み込まれてアクセル開度が立ち上がると、それに連動してクラッチ１２が係合状態（ＯＮ）に制御される。これにより、回転部材１１が回収したエネルギによって内燃機関３がクランキングされて、フューエルカットによって中断していた燃焼が再開する。これにより、機関回転数は上昇するとともに、回転部材１１のエネルギーが消費されるので、回転部材１１の回転数は低下する。続いて、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間内でクラッチ２５は係合状態に制御される。これにより、内燃機関３の動力が自動変速機１５を経てプロペラシャフト１３に伝達されるので、プロペラシャフト１３の回転数が上昇して車両１が加速状態に移行する。
【００２１】
次に、図２の制御を実現するために駆動制御装置２６が実行する処理について説明する。図３は駆動制御装置２６が実行する駆動制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムは駆動制御装置２６の記憶装置に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
【００２２】
ステップＳ１では、内燃機関３のフューエルカットが実行中であるか否かを判定する。この判定は、ＥＣＵ６が内燃機関３に対して実行する制御結果、例えばフューエルカットの実行中にセットされるフラグの値を監視することにより実現している。もっとも、フューエルカットの実行条件（例えば、アクセル開度が０の状態で車速が所定値Ｖｔｈに達した場合等）を駆動制御装置２６が独自に判断することにより、フューエルカットの実行の有無を判断することもできる。フューエルカットが実行中であればステップＳ２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。
【００２３】
ステップＳ２では図２に示した解放制御を実行する。即ち、駆動制御装置２６は回転部材１１から入力部材１０及び差動機構１５の回転要素（第１要素又は第２要素の少なくとも一方）のそれぞれが切り離されるようにクラッチ１２及び切替装置２１を制御する。駆動制御装置２６がこのステップＳ２の処理を実行することにより、駆動制御装置２６は本発明に係る解放制御手段として機能する。
【００２４】
ステップＳ３では、フューエルカットの実行により中断した内燃機関３の燃焼を再開すべき再始動条件が成立したか否かを判定する。ここでは、アクセル開度が０から立ち上がったことをもって再始動条件が成立したものと判断する。なお、この再始動条件は適宜に定めることができ、アクセル開度以外の車速、変速段等のパラメータを考慮して再始動条件の成否を判断してよい。再始動条件が成立している場合はステップＳ４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。
【００２５】
ステップＳ４では、内燃機関３の始動制御を実行する。即ち、駆動制御装置２６は入力部材１０と回転部材１１とが接続されるようにクラッチ１２を制御する。なお、駆動制御装置２６が行う当該制御と並行して、ＥＣＵ６はフューエルカットを終了して内燃機関３の燃料供給を再開させる。駆動制御装置２６がこのステップＳ４の処理を実行することにより、駆動制御装置２６は本発明に係る始動制御手段として機能する。
【００２６】
以上の形態によれば、車両１のエネルギーの回収と利用とを自動変速機１５の変速段を実現する回転部材１１を利用することにより実現できるため、装置の大型化及び部品点数の増加を抑えることができる。従って、従来よりも簡素な構成で車両のエネルギーを回収することができる。また、フューエルカットの実行に連動して解放制御が実行されて入力部材１０と回転部材１１とが切り離されるので、エンジンブレーキが効きすぎることを防止できる。従って、フューエルカットの実行期間に対する制限が緩和されるので、その実行期間を長引かせることが可能になる。これにより、燃費を向上させることができる。更に、解放制御の実行によって回転部材１１に回収されたエネルギーを解放制御後に回転部材１１と入力部材１０とを接続させるクラッチ１２の操作にて内燃機関３の再始動のために利用することができる。従って、回転部材１１にて回収されたエネルギーの有効に活用することができるため燃費向上を期待できる。
【００２７】
本発明は以上の形態に限定されず、種々の形態にて実施することができる。本形態の駆動源は内燃機関に限らず電動機であってもよい。また、動力分割機構を介して内燃機関と電動機とが接続された周知のハイブリットユニットを駆動源とすることもできる。上述した自動変速機１５に含まれる差動機構１８は一例にすぎず、差動機構１８を機構学上等価な別形態に変更することも可能である。また、差動機構１８を複数組の遊星歯車機構の組み合わせにより実現することは一例にすぎない。例えば、上述した形態の遊星歯車機構の全部又は一部を、歯車ではない摩擦車（ローラ）を回転要素として持つ遊星ローラ機構に置き換えて実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一形態に係る駆動装置が適用された車両の全体構成を模式的に示した図。
【図２】駆動制御装置が行う制御結果の一例を説明するタイミングチャート。
【図３】駆動制御装置が実行する駆動制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【符号の説明】
【００２９】
１  車両
２  駆動装置
３  内燃機関（駆動源）
５  駆動輪
１０  入力部材
１１  回転部材
１２  クラッチ
１３  プロペラシャフト（出力部材）
２６  駆動制御装置（解放制御手段、始動制御手段）
【図１】
2009269537.tif 000003
【図２】
2009269537.tif 000004
【図３】
2009269537.tif 000005