(57)【要約】【課題】第１及び第２中間軸と連結する第１クラッチ又は第２クラッチ、複数の変速用クラッチのいずれか一つが係合不能に陥った場合でも、他のクラッチを経由してエンジンの動力を伝達して、通常の運転特性をできる限り満足できる制御方法を提供する。【解決手段】第１クラッチ１６が係合不能になった場合、第２クラッチ１７を前進（又は後進）の方向に係合し、固定クラッチ３１を開放し、第３クラッチ２３を第１変速ギア段１９側にシフトする。出力軸１８及び接続ギア列３０が停止した停車状態で、エンジン１のアイドル回転力は第２中間軸１５及び差動装置２５を経て発電電動機２９に伝えられている。エンジン１の出力を上昇させつつ発電電動機２９の発電負荷を増加させると、発電トルクの反力は、差動装置２５、接続ギア列３０、第１中間軸１４及び第１変速ギア段１９を介して出力軸１８に出力されて発進することができる。【選択図】図４
2009036354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン、該エンジンの出力を入力する変速機、該変速機の出力軸により駆動される車輪より構成される車両の動力伝達システムにおいて、
前記変速機の入力軸と並列に設けられた第１中間軸及び第２中間軸、
前記入力軸と前記両中間軸との間に設けられて前記入力軸の回転を伝達する前進用ギア列及び後進用ギア列、
前記前進用ギア列又は前記後進用ギア列の回転を選択的に前記第１中間軸に伝達する第１クラッチ、
前記前進用ギア列又は前記後進用ギア列の回転を選択的に前記第２中間軸に伝達する第２クラッチ、
前記第１中間軸又は前記第２中間軸と前記出力軸との間に噛み合って設けられた複数組の変速ギア段、
前記第１中間軸又は前記第２中間軸の回転を選択的に前記複数組の変速ギア段に伝達する複数の変速用クラッチ、
前記第１中間軸及び前記第２中間軸に接続されると共に前記両中間軸の回転数の差に応じた回転数で回転する回転部を備えた差動装置、及び
前記差動装置の前記回転部に接続された発電電動機を備えるとともに、
前記第１クラッチ、前記第２クラッチ、複数の前記変速用クラッチのいずれか一つが係合不能に陥ったときには、前記エンジンの出力を正常な二つのクラッチと前記差動装置を介して前記出力軸に伝達する
ことを特徴とする車両用動力伝達システムの制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の車両用動力伝達システムの制御方法において、
前記第１クラッチが係合不能に陥ったときには、前記第２クラッチを係合して前記エンジンの出力を前記第２中間軸に伝達するとともに、前記差動装置により前記第１中間軸に伝達される前記発電電動機のトルク反力を、前記第１中間軸に設けられた複数組の前記変速ギア段の一つを介して前記出力軸に伝達する
ことを特徴とする車両用動力伝達システムの制御方法。
【請求項３】
請求項１記載の車両用動力伝達システムの制御方法において、
前記第２クラッチが係合不能に陥ったときには、前記第１クラッチを係合して前記エンジンの出力を前記第１中間軸に伝達するとともに、前記差動装置により前記第２中間軸に伝達される前記発電電動機のトルク反力を、前記第２中間軸に設けられた複数組の前記変速ギア段の一つを介して前記出力軸に伝達する
ことを特徴とする車両用動力伝達システムの制御方法。
【請求項４】
請求項１記載の車両用動力伝達システムの制御方法において、
前記変速クラッチの一つが係合不能に陥ったときには、係合不能の当該変速クラッチが設置されている方の前記中間軸に設置されている前記第１クラッチ又は前記第２クラッチを係合して前記エンジンの出力を伝達するとともに、前記差動装置により前記発電電動機のトルク反力を、前記エンジンの出力が伝達されていない方の前記中間軸に設けられた複数組の前記変速ギア段の一つを介して前記出力軸に伝達する
ことを特徴とする車両用動力伝達システムの制御方法。
【請求項５】
請求項４記載の車両用動力伝達システムの制御方法において、
前記エンジンの出力が伝達されていない方の前記中間軸に設けられた前記第１クラッチ又は前記第２クラッチを係合して、前記エンジンの出力を前記両中間軸に伝達する
ことを特徴とする車両用動力伝達システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関と電動機よりなるハイブリッド車両に係り、特に電動機により変速動作を行う有段ギア変速機を備えたハイブリッド車両用動力伝達システムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から周知の気動車の駆動システムは、ディーゼルエンジンのような内燃機関の出力を、トルクコンバータ付の変速機に入力し、該変速機の出力をドライブシャフトを介して車輪に伝達するシステムがある（非特許文献１参照）。この変速機は湿式多板クラッチにより変速ギア段を切り替えるもので、クラッチを滑らせることで変速時の回転数変化を吸収しながら、ギアからギアへエンジンの駆動力を移し変えるものである。この方式においては摩擦クラッチを用いるので変速時の回転数変化による発熱があり、またクラッチ開放時においてもクラッチ板の連れ回りによる損失がある。
【０００３】
この問題を解決するため、二つの中間軸を持つブリッジ型変速機を用い、両中間軸に電動機から互いに逆向きのトルクを印加することで変速動作を行うと共に、加速アシスト・回生制動などのハイブリッド制御機能を有するアクティブシフト変速機が開発されている（特許文献１，２参照）。この変速機は摩擦クラッチの代わりに噛み合いクラッチのみで構成されており、変速時の回転数変化や駆動力の移し替えは電動機の制御により行われるため、摩擦発熱の無い高効率変速を行うことができる。
【非特許文献１】エンジンテクノロジー、Ｍａｙ２０００、ｐｐ２８−２９
【特許文献１】特開２００５−７６８７５号公報
【特許文献２】ＷＯ０１／６６９７１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アクティブシフト変速機は、変速機の中に二つの中間軸とこれらを接続する差動装置及び発電電動機を設けた変速機であり、摩擦部材が無く経年変化や劣化部材の少ない構成であるが、噛み合いクラッチの係合／開放を行うためのクラッチアクチュエータを備えており、クラッチアクチュエータは可動部分を含むので故障の可能性が残る。軌条車両は交通機関として高い信頼性が要求されており、１箇所の故障で走行不能になることは避けなければならないので、従来は故障しにくい高信頼性部品を用いていた。しかしこのような高信頼性部品は高価でありコスト高を招く。
【０００５】
そこで、エンジン出力及び電動機により変速動作を行う有段ギア変速機を備えたハイブリッド車両用動力伝達システムにおいて、１箇所のクラッチアクチュエータが故障したときであっても、故障したクラッチを回避して他の正常なクラッチを経由してエンジン駆動力を車輪に伝達させる走行可能なモードを確立する点で解決すべき課題がある。
【０００６】
本発明の目的は、たとえ１箇所のクラッチアクチュエータが故障したとしても他のクラッチを用いて走行可能なモードをあらかじめ用意しておくことにより、高価な高信頼性部品を用いることなく安価で信頼性の高いシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決し、目的を達成するため、この発明による車両用動力伝達システムの制御方法は、エンジン、該エンジンの出力を入力する変速機、該変速機の出力軸により駆動される車輪より構成される車両の動力伝達システムにおいて、前記変速機の入力軸と並列に設けられた第１中間軸及び第２中間軸、前記入力軸と前記両中間軸との間に設けられて前記入力軸の回転を伝達する前進用ギア列及び後進用ギア列、前記前進用ギア列又は前記後進用ギア列の回転を選択的に前記第１中間軸に伝達する第１クラッチ、前記前進用ギア列又は前記後進用ギア列の回転を選択的に前記第２中間軸に伝達する第２クラッチ、前記第１中間軸又は前記第２中間軸と前記出力軸との間に噛み合って設けられた複数組の変速ギア段、前記第１中間軸又は前記第２中間軸の回転を選択的に前記複数組の変速ギア段に伝達する複数の変速用クラッチ、前記第１中間軸及び前記第２中間軸に接続されると共に前記両中間軸の回転数の差に応じた回転数で回転する回転部を備えた差動装置、及び
前記差動装置の前記回転部に接続された発電電動機を備え、前記第１クラッチ、前記第２クラッチ、複数の前記変速用クラッチのいずれか一つが係合不能に陥ったときには、前記エンジンの出力を正常な二つのクラッチと前記差動装置を介して前記出力軸に伝達することを特徴とする。
【０００８】
この変速機は二つの中間軸を備えており、発電電動機の反力を利用して一方の中間軸から他方の中間軸にエンジンからのトルクを伝達することができる。この特徴を活かし、一方の中間軸に関して設けられているクラッチが係合不能に陥った場合には、エンジンの出力トルクを差動装置から他方の中間軸に伝達し、更に当該他方の中間軸上の正常なクラッチを介して変速ギアに伝達させることで、故障したクラッチを回避してエンジン駆動力を伝達させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の方法によれば、１箇所のクラッチアクチュエータが故障したとしても他のクラッチを用いて走行可能になり、運休を回避するという交通機関としての信頼性を損なうことなく車両のコストを低減することができるので産業上極めて有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、この発明によるハイブリッド車両用動力伝達システム及びその制御方法の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明の第１の実施例を図１〜１０により説明する。図１は二つの中間軸を持つアクティブシフト変速機の構成を模式的に示したスケルトン図である。エンジン１の出力軸は変速機２の入力軸３に接続されている。入力軸３には前進用ギア列４と後進用ギア列５が並列に配置されており、入力軸３が回転駆動されている状態では、両ギア列４，５は常に駆動されている。前進用ギア列４は、入力軸３に固着された入力ギア６、該入力ギア６と噛み合う第１ギア７及び第２ギア８を備えている。後進用ギア列５は、入力軸３に固着された入力ギア９、該入力ギア９にそれぞれ噛み合う同じ仕様の反転ギア１０，１１、該反転ギア１０，１１にそれぞれ噛み合う第３ギア１２及び第４ギア１３を備えている。
【００１２】
入力軸３に並行に、第１中間軸１４と第２中間軸１５とが配置されている。第１ギア７と第３ギア１２とは第１中間軸１４に相対回転可能に嵌合しており、第２ギア８と第４ギア１３とは第２中間軸１５に相対回転可能に嵌合している。第１中間軸１４と第２中間軸１５とには、前進用ギア列４と後進用ギア列５との間において、それぞれ、選択的に係合可能な第１クラッチ１６と第２クラッチ１７とが配設されている。これらの第１クラッチ１６及び第２クラッチ１７は、それぞれの軸に設けられたスプライン上を軸方向にシフトするスリーブの歯が、前記第１〜第４ギアに設けられた歯に噛み合うことで係合／開放するものである。したがって、第１中間軸１４には第１クラッチ１６の選択的なシフトによって係合した側のギア（７又は１２）から前進回転又は後進回転が与えられ、第２中間軸１５には第２クラッチ１７の選択的なシフトによって係合した側のギア（８又は１３）から前進回転又は後進回転が与えられる。
【００１３】
第１中間軸１４と第２中間軸１５と並行に、出力軸１８が配置されている。第１中間軸１４と出力軸１８との間には第１変速ギア段１９と第３変速ギア段２１が配置されており、第２中間軸１５と出力軸１８との間には第２変速ギア段２０と第４変速ギア段２２が配置されている。各変速ギア段１９〜２２においては、予め定められた変速比で出力軸１８に回転出力を生じさせるために、相異なるギア径（歯数）が定められている。また、各変速ギア段１９〜２２において、中間軸１４、１５上に配置されているギアは中間軸１４，１５に対して相対回転自在であるが、出力軸１８に配置されているギアは出力軸１８に固着嵌合されている。
【００１４】
第１中間軸１４において、第１変速ギア段１９と第３変速ギア段２１との間には選択的に係合可能な第３クラッチ２３が配設されている。また、第２中間軸１５において、第２変速ギア段２０と第４変速ギア段２２との間には選択的に係合可能な第４クラッチ２４が配設されている。
【００１５】
上記の変速ギア段の構成によって、第１クラッチ１６を前進用ギア列４側にシフトした状態で、第３クラッチ２３を第１変速ギア段１９側にシフトしたときには、入力軸３の回転は第１中間軸１４及び第１変速ギア段１９を介して出力軸１８に前進第１変速段で出力され、第３クラッチ２３を第３変速ギア段２１側にシフトしたときには、入力軸３の回転は第１中間軸１４及び第３変速ギア段２１を介して出力軸１８に前進第３変速段で出力される。このとき、第２クラッチ１７は中立位置に置かれる。また、第２クラッチ１７を前進用ギア列８側にシフトした状態で、第４クラッチ２４を第２変速ギア段２０側にシフトしたときには、入力軸３の回転は第２中間軸１５及び第２変速ギア段２０を介して出力軸１８に前進第２変速段で出力され、第４クラッチ２４を第４変速ギア段２２側にシフトしたときには、入力軸３の回転は第２中間軸１５及び第４変速ギア段２２を介して出力軸１８に前進第４変速段で出力される。このとき、第１クラッチ１６は中立位置に置かれる。
【００１６】
第１クラッチ１６又は第２クラッチ１７を後進側に係合した場合は、それぞれ後進方向に各変速段で出力される。
【００１７】
第２中間軸１５の端部には差動装置２５が配設されており、差動装置２５のリングギア２６と噛み合う取り出しギア２７の取り出し軸２８は発電電動機２９に接続されている。第１中間軸１４と差動装置２５との間には接続ギア列３０が配設され、差動装置２５のリングギア２６は、第１中間軸１４と第２中間軸１５の回転数の差の２分の１の回転速度で回転するように接続ギア列が構成されており、この接続ギア列３０の中間ギアの一つには変速機２のケースとの間に固定クラッチ３１が配設され、固定クラッチ３１を係合することにより接続ギア列３０の回転が止められるようになっている。この実施例では、リングギア２６が両中間軸１４，１５の回転数の差に応じた回転数（回転数差の半分の回転速度）で回転する回転部を構成している。
【００１８】
図１の変速機において故障の可能性があるのは各クラッチの可動部である。これらのクラッチ可動部は、外部の図示しないクラッチアクチュエータからリンク機構により推力を与えられてシフトするが、アクチュエータの故障も含めて、クラッチ可動部が動作不能になった場合の救済制御方法を以下に説明する。
【００１９】
まず第１クラッチ１６が動作不能になり、第１クラッチ１６は中立位置から動かせない場合について示す。停車状態からの発進には二つの方法がある。
モータ発進の方法の態様が図２に示されている。第２クラッチ１７を中立位置とし、固定クラッチ３１を係合し、第４クラッチ２４を第２変速ギア段２０側にシフトした停車状態において、発電電動機２９を電動機として付勢すると電動トルクはリングギア２６から差動装置２５に伝えられるが、接続ギア列３０は固定されているので、差動装置２５から第２中間軸１５に回転力が伝わり、第２変速ギア段２０を介して出力軸１８に駆動力が現れて発進する。車速が上昇して第２中間軸１５の回転数がエンジンのアイドル回転数以上になれば、第２クラッチ１７を進行方向に合わせて前進／後進いずれかの方向に係合することができ、発電電動機２９のトルクを０にして固定クラッチ３１を開放すれば、図３に示すように２速エンジン走行に移行する。
【００２０】
エンジン動力で発進する方法態様が図４に示されている。第２クラッチ１７を前進／後進いずれかの方向に係合し、固定クラッチ３１を開放し、第３クラッチ２３を第１変速ギア段１９側にシフトした停車状態においては、出力軸１８は停止しているので接続ギア列３０も停止しており、発電電動機２９にはエンジン１のアイドル回転力が第２中間軸１５及び差動装置２５を経て伝えられている。エンジン１の出力を上昇させつつ発電電動機２９の発電負荷を増加させると、発電トルクの反力が差動装置２５を介して接続ギア列３０に伝わり、さらに第１中間軸１４及び第１変速ギア段１９を介して出力軸１８に出力されて発進する。車速が上昇して第１中間軸１４の回転数が第２中間軸１５の回転数に等しくなると、発電電動機２９の回転数は０になり、発電はしないでエンジントルクの反力を受け持つだけの状態になる。発電電動機２９の回転を逆転すると、発電電動機２９は電動機として付勢されさらに車速が上昇する。
【００２１】
１→２変速すべき車速に達したとき電動機の回転速度を調整して第２中間軸１５の回転数を２速回転数に合わせると、図５のように第４クラッチ２４を第２変速ギア段２０側にシフトすることができる。発電電動機２９のトルクを０にして第３クラッチ２３を開放すれば、図３と同じく２速エンジン走行に移行する。
【００２２】
図６は２速走行時に３速への変速準備状態を示す。２速エンジン走行時に第３クラッチ２３を操作して第３変速ギア段２１側にシフトしておく。これは発電電動機２９により第３クラッチ２３の回転数を第３変速ギア段２１の回転数と合わせる同期制御を行うことで簡単にシフトすることができる。
【００２３】
図７は図６の準備ができたところで発電トルクを増加させ、２速から３速へのアップシフト変速中の状態を示す。この状態では第１中間軸１４の回転数は第２中間軸１５の回転数より低いので、エンジン出力の一部が差動装置２５を介して発電電動機２９を回転させることで発電している。発電トルクの反力が差動装置２５を介して接続ギア列３０に伝わり、さらに第１中間軸１４及び第３変速ギア段２１を介して出力軸１８に出力される。その分、エンジン１から第２変速ギア段２０に伝わっていたトルクが減少する。
【００２４】
さらに発電トルクを増大させ、エンジントルクの全部が差動装置２５を伝わるようになると、図８に示すように第２変速ギア段２０に伝わるトルクが０になり、第４クラッチ２４を開放することができる。この状態ではエンジントルクの全部が差動装置２５を伝わるものの、第１中間軸１４の回転数は第２中間軸１５の回転数より低いので、エンジン出力は第３変速ギア段２１を介して車両を駆動すると共に、発電電動機２９を駆動して電力を発生している。これが３速走行状態を示すものである。図８の状態から発電電動機２９の回転数を０にすると発電出力は０になり、エンジン１の全出力が差動装置２５を経て第３変速ギア段２１から出力軸１８に出力されるので３速走行状態になる。ただし、第１クラッチ１６は係合できないので、エンジントルクを直接第３変速ギア段２１に伝達することはできない。発電電動機２９は全エンジントルクの反力だけを受け持っているが、回転していないので原理的にはパワー０の状態を保つ。
【００２５】
図９は３速から４速へのアップシフトの途中段階を示す。図８の状態から発電電動機２９の回転を反対方向に増加させると発電電動機２９は電動機として動作し、エンジン出力と電動機出力の合計が第３変速ギア段２１を介して車両を駆動することになる。
【００２６】
車速が上昇して３→４変速すべき車速に達したとき、発電電動機２９のトルクを調整して第２中間軸１５の回転数を４速回転数に合わせると、第４クラッチ２４を第４変速ギア段２２側にシフトすることができる。発電電動機２９のトルクを０にして第３クラッチ２３を開放すれば、図１０の４速エンジン走行に移行する。
【００２７】
このように本実施例の方法によれば第１クラッチ１６が係合不能になっても、発進から４速走行までほぼ通常に近い走行性能で走ることができる。
【実施例２】
【００２８】
本発明の第２の実施例は第２クラッチ１７が動作不能になった場合の救済制御方法である。第２クラッチ１７は中立位置から動かせないものとする。停車状態からの発進は二つの方法がある。
図１１はモータ発進の方法の態様を示している。第１クラッチ１６を中立位置とし、固定クラッチ３１を開放し、第３クラッチ２３を第１変速ギア段１９側にシフトし、第４クラッチ２４を第４変速ギア段２２側にシフトした停車状態において、発電電動機２９を電動機として付勢すると電動トルクはリングギア２６から差動装置２５に伝えられて二つに分けられ、一方は接続ギア列３０を介して第１中間軸１４に、他方は第２中間軸１５に回転力が伝わり、第１変速ギア段１９及び第４変速ギア段２２を介して出力軸１８に駆動力が現れて発進する。車速が上昇して第１中間軸１４の回転数がエンジンのアイドル時の回転数以上になれば、第１クラッチ１６を進行方向に合わせて前進／後進いずれかの方向に係合することができ、発電電動機２９のトルクを０にして第４クラッチ２４を開放すれば、図１２に示すように１速エンジン走行に移行する。
【００２９】
図１３はエンジン動力で発進する方法の態様を示している。第１クラッチ１６を進行方向に合わせて前進／後進いずれかの方向に係合し、固定クラッチ３１を開放し、第４クラッチ２４を第２変速ギア段２０側にシフトした停車状態においては、出力軸１８は停止しているので第２中間軸１５は停止しており、エンジン１のアイドル回転が第１中間軸１４から接続ギア列３０及び差動装置２５を介して、発電電動機２９に伝えられている。エンジン１の出力を上昇させつつ発電電動機２９の発電負荷を増加させると、発電トルクの反力が差動装置２５を介して第２中間軸１５及び第２変速ギア段２０を介して出力軸１８に出力されて発進する。車速が上昇して第２中間軸１５の回転数が第１中間軸１４の回転数に等しくなると、発電電動機２９の回転数は０になり、発電はしないでエンジントルクの反力を受け持つだけの状態になる。この状態が２速走行状態である。ただし、第２クラッチ１７は係合できないので、エンジントルクを直接第２変速ギア段２０に伝達することはできない。
【００３０】
発電電動機２９の回転を逆転すると、発電電動機２９は電動機として付勢されさらに車速が上昇する。２→３変速すべき車速に達したとき電動機の回転速度を調整して第１中間軸１４の回転数を３速回転数に合わせると、図１４のように第３クラッチ２３を第３変速ギア段２１側にシフトすることができる。発電電動機２９のトルクを０にして第４クラッチ２４を開放すれば、図１５に示す３速エンジン走行に移行する。
【００３１】
図１６は３速走行時に４速への変速準備状態を示す。３速エンジン走行時に第４クラッチ２４を操作して第４変速ギア段２２側にシフトしておく。これは発電電動機２９により第４クラッチ２４の回転数を第４変速ギア段２２の回転数と合わせる同期制御を行うことで簡単にシフトすることができる。
【００３２】
図１６の準備ができたところで発電トルクを増加させ、３速から４速へのアップシフト変速中の状態を図１７に示す。この状態では第２中間軸１５の回転数は第１中間軸１４の回転数より低いので、エンジン出力の一部が差動装置２５を介して発電電動機２９を回転させ発電している。発電トルクの反力が差動装置２５を介して第２中間軸１５及び第４変速ギア段２２を介して出力軸１８に出力される。その分、エンジンから第３変速ギア段２１に伝わっていたトルクが減少する。
【００３３】
さらに発電トルクを増大させ、エンジントルクの全部が差動装置２５を伝わるようになると、図１８に示すように第３変速ギア段２１に伝わるトルクが０になり、第３クラッチ２３を開放することができる。この状態ではエンジントルクの全部が差動装置２５を伝わるものの、第２中間軸１５の回転数は第１中間軸１４の回転数より低いので、エンジン出力は第４変速ギア段２２を介して車両を駆動すると共に、発電機を回して電力を発生している。図１８の状態から発電電動機２９の回転数を０にすると発電出力は０になり、エンジン１の全出力が差動装置２５を経て第４変速ギア段２２から出力軸１８に出力されるので４速走行状態になる。ただし、第２クラッチ１７は係合できないので、エンジントルクを直接第４変速ギア段２２に伝達することはできない。発電電動機２９は全エンジントルクの反力だけを受け持っているが、回転していないので原理的にはパワー０の状態を保つ。
【００３４】
本実施例の方法によれば第２クラッチ１７が係合不能になっても、３速まではほぼ通常に近い状態で走行でき、４速は発電電動機２９のトルク及び回転数制御を用いて走行することができる。
【実施例３】
【００３５】
本発明の第３の実施例は第３クラッチ２３が係合不能になった場合の救済制御方法である。第３の実施例では、第３クラッチ２３が中立位置から動かせないものとする。停車状態からの発進は図２に示した方法で行い、図３の２速走行までは実施例１と同じである。しかし第３クラッチが動作しないので３速へのアップシフトはできない。したがって、４速へのアップシフトを行うが、２速段と４速段は同じ第４クラッチ２４で切り替えるため、一旦駆動力を中断して切り替える必要がある。
【００３６】
図３の２速走行状態から固定クラッチ３１を係合し、エンジン１のトルクを落として第４クラッチ２４及び第２クラッチ１７を中立位置に戻したのが図１９である。この状態で発電電動機２９の速度を制御して、第４クラッチ２４を４速段ギア２２の回転数に同期させると係合することができる。
【００３７】
ここで第２クラッチ１７を中立位置に戻してエンジン１を切り離した理由を説明する。試作した変速機の例では２速段ギア列２０のギア比＝１. ４６８、４速段ギア列２２のギア比＝０. ６１１としたので、図３の２速走行状態でエンジン回転数が最高値である２１００ｒｐｍまで加速すると車速は約４０ｋｍ／ｈに達している。ここで第４クラッチ２４を２速段から４速段に切替えると第２中間軸１５の回転数は８７４ｒｐｍに低下するので、エンジン１を接続したままではエンジン１がアイドル回転数以下になってエンストする。かかるエンストを回避するため、第２クラッチ１７を開放しておく必要がある。
【００３８】
第４クラッチ２４を４速段に係合したら図２０に示すように、発電電動機２９を付勢して４速モータ走行を行う。モータ駆動により時速５５ｋｍ／ｈまで加速すれば、第２中間軸１５の回転数は１２００ｒｐｍに上昇するので、エンジン１を接続することができ、発電電動機２９の付勢を停止させれば図２１の４速エンジン走行状態になる。
【００３９】
本実施例の方法によれば、第３クラッチ２３が係合不能になっても、２速発進から駆動力の中断による乗り心地の低下はあるものの４速まで走行することができる。３速で走行できない部分を４速モータ走行で補って４速エンジン走行に移行できるので、運行不能に陥ることがない。
【実施例４】
【００４０】
本発明の第４の実施例は、第４クラッチ２４が係合不能になった場合の救済制御方法である。第４の実施例では、第４クラッチ２４は中立位置から動かせないものとする。停車状態からの発進は図４に示した方法で行い、車速が上昇して発電電動機２９の回転数が０になり、第１クラッチ１６が同期したら進行方向に合わせて前進／後進いずれかの方向に係合してモータトルクを０にすれば図２２の１速エンジン走行状態となる。このとき次の変速に備えて第２クラッチ１７を開放せず係合したままにしておく。
【００４１】
前記試作変速機の場合、車速が上昇して４０ｋｍ／ｈに達するとエンジン回転数は上限の２１００ｒｐｍに達するのでアップシフトする必要がある。エンジントルクを０にして第３クラッチ２３及び第１クラッチ１６を中立にし、発電電動機２９の速度を制御して第３クラッチ２３を第３変速段ギア２１に同期させて係合する。エンジン１の出力を上昇させつつ発電電動機２９の発電負荷を増加させると、図２３に示すように発電トルクの反力が差動装置２５を介して接続ギア列３０から第１中間軸１４及び第３変速ギア段２１を介して出力軸１８に出力されて加速する。前記試作変速機の例では第３変速ギア段２１のギア比＝１. ０１８なので、４０ｋｍ／ｈで第３クラッチ２３を第３変速ギア段２１に係合すると第１中間軸１４の回転数は７０３ｒｐｍとなる。エンジン回転数を１２００ｒｐｍとするなら、その回転差は差動装置２５を介して発電電動機２９を発電機として作動させる。車速が上昇して４８ｋｍ／ｈに達したとき発電電動機２９の回転数を０にすると、第１クラッチ１６の前進／後進いずれかの方向が同期状態になるので、これを係合してモータトルクを０にすると図２４の３速エンジン走行状態になる。
【００４２】
本実施例の方法によれば第４クラッチ２４が係合不能になっても、駆動力の中断による乗り心地の低下はあるものの、３速まではアップシフトすることができるので運転休止を回避できる。
【００４３】
本発明の各実施例においては、クラッチのアクチュエータなどの可動部分が故障した場合として説明したが、本発明は、タイミング等に起因した故障までには至らない一時的な作動不良に対しても適用可能である。例えば、所定の短い時間内にクラッチの作動が確認されない場合には直ちに当該クラッチを回避した駆動経路に自動的に切り換えて、あたかも正常に作動したのと同等の動作を行わせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は軌条車両に適用する場合について説明したが、同様のアクティブシフト変速機を用いるハイブリッドシステムであれば軌条車両に限定されるものではなく、自動車に適用する場合にも同様に実施することができる。また、差動装置２５についても、リングギア２６、即ち、遊星ギアを支持するキャリアの外周に歯が刻まれたギアを備える例を挙げたが、差動装置は、これ以外にも、例えばプラネタリギアのキャリアと外輪としてのリングギアとを入力部とし、サンギアを出力部として、両入力部の回転数の差に応じた回転数で回転する回転部とする構造も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の制御に用いるアクティブ変速機の構成を示すスケルトン図。
【図２】本発明の第１実施例における第１の発進方法を示すトルク伝達経路説明図。
【図３】本発明の第１実施例における２速エンジン走行方法を示すトルク伝達経路説明図。
【図４】本発明の第１実施例における第２の発進方法を示すトルク伝達経路説明図。
【図５】本発明の第１実施例における変速過程を示すトルク伝達経路説明図。
【図６】本発明の第１実施例における２速から３速への変速準備状態を示すトルク伝達経路説明図。
【図７】本発明の第１実施例における２速から３速への変速過程を示すトルク伝達経路説明図。
【図８】本発明の第１実施例における２速から３速への変速過程を示すトルク伝達経路説明図。
【図９】本発明の第１実施例における３速から４速への変速過程を示すトルク伝達経路説明図。
【図１０】本発明の第１実施例における４速エンジン走行方法を示すトルク伝達経路説明図。
【図１１】本発明の第２実施例における第１の発進方法を示すトルク伝達経路説明図。
【図１２】本発明の第２実施例における１速エンジン走行方法を示すトルク伝達経路説明図。
【図１３】本発明の第２実施例における第２の発進方法を示すトルク伝達経路説明図。
【図１４】本発明の第２実施例における２速から３速への変速過程を示すトルク伝達経路説明図。
【図１５】本発明の第２実施例における３速エンジン走行方法を示すトルク伝達経路説明図。
【図１６】本発明の第２実施例における３速から４速への変速準備状態を示すトルク伝達経路説明図。
【図１７】本発明の第２実施例における３速から４速への変速過程を示すトルク伝達経路説明図。
【図１８】本発明の第２実施例における３速から４速への変速過程を示すトルク伝達経路説明図。
【図１９】本発明の第３実施例における２速から４速への変速準備状態を示すトルク伝達経路説明図。
【図２０】本発明の第３実施例における２速から４速への変速過程を示すトルク伝達経路説明図。
【図２１】本発明の第３実施例における４速エンジン走行方法を示すトルク伝達経路説明図。
【図２２】本発明の第４実施例における１速エンジン走行方法を示すトルク伝達経路説明図。
【図２３】本発明の第４実施例における１速から３速への変速過程を示すトルク伝達経路説明図。
【図２４】本発明の第４実施例における３速エンジン走行方法を示すトルク伝達経路説明図。
【符号の説明】
【００４６】
１：エンジン、２：変速機、３：入力軸、４：前進用ギア列、５：後進用ギア列、１４：第１中間軸、１５：第２中間軸、１６：第１クラッチ、１７：第２クラッチ、１８：出力軸、１９〜２２：変速ギア段、２３〜２４：変速用クラッチ、２５：差動装置、２６：リングギア、２９：発電電動機
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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