JP2009227268A - 車両用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変速機の損失を低下させず、かつ、変速時にトルクを伝達させる。
【解決手段】２つ以上のモータジェネレータ３、５と主動力源１と駆動系への出力軸が一つ以上の遊星歯車で接続されるとともに、２つ以上のモータジェネレータ３、５のうちの１つのモータジェネレータ５は複数段の有段変速機６を介して遊星歯車に接続されており、主動力源１と駆動系への出力軸との速度比が無段に設定できるものであって、有段変速機６は、少なくとも一つの段の締結要素としてドッグクラッチ８を備えるとともに、少なくとも一つの段の締結要素として、スリップ状態でトルクを伝達可能な半締結可能要素７を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、主動力源および駆動系間の速度比を無段階に変更できる車両用駆動装置に関する。

従来、２つ以上の電動機と主動力源と駆動系への出力軸とが一つ以上の遊星歯車で接続されて、主動力源と駆動系への出力軸との速度比を無段に設定できる動力分配機構が知られている。この動力分配機構では、その構成上、主動力源に比べて大きな電動機が必要となるため、特許文献１に記載の「変速機を備えたハイブリッド車駆動構造」では、電動機の一つと出力軸との間に機械的な変速機を挿入することにより、上述した問題を解決している。

特開２００３−１２７６８１号公報

しかしながら、引用文献１に記載の構造において、機械的な変速機の変速機構として、ギアと複数の多板クラッチの締結、非締結による変速機構を適用した場合、締結していない締結要素において発生する引きずり損失や、締結している締結要素における油圧ポンプ損失が生じるため、トータルな効率が悪化するという問題がある。一方、そのような損失を伴わない締結要素であるドッグクラッチを適用した場合、変速を実行する際に回転同期を取るためには、途中で全てのドッグクラッチをいったん完全開放する必要があるため、車両の駆動力として伝達可能なトルクが低くなるという問題がある。

（１）本発明による車両用駆動装置は、２つ以上のモータジェネレータと主動力源と駆動系への出力軸が一つ以上の遊星歯車で接続されるとともに、２つ以上のモータジェネレータのうちの１つのモータジェネレータが複数段の有段変速機を介して遊星歯車に接続されており、主動力源と駆動系への出力軸との速度比が無段に設定できるものであって、有段変速機は、少なくとも一つの段の締結要素としてドッグクラッチを備えるとともに、少なくとも一つの段の締結要素として、スリップ状態でトルクを伝達可能な半締結可能要素を備えることを特徴とする。
（２）本発明による車両用駆動装置は、２つ以上のモータジェネレータと主動力源と駆動系への出力軸が一つ以上の遊星歯車で接続されるとともに、２つ以上のモータジェネレータのうちの１つのモータジェネレータが複数段の有段変速機を介して遊星歯車に接続されており、主動力源と駆動系への出力軸との速度比が無段に設定できるものであって、有段変速機は、減速比が最も大きい段の締結要素として、１つのモータジェネレータの回転速度が駆動系への出力軸の回転速度より高い場合に締結するワンウェイクラッチを備えるとともに、少なくとも一つの段の締結要素として、スリップ状態でトルクを伝達可能な半締結可能要素を備えることを特徴とする。

本発明による車両用駆動装置によれば、ドッグクラッチ締結時には、半締結可能要素締結時に比べて損失効率を向上させることができるとともに、変速機の変速時には、半締結可能要素を半締結状態とすることにより、モータジェネレータのトルクを伝達させながら変速を行うことができる。

第１の実施の形態における車両用駆動装置の構成を示す図 縦軸に各回転要素の回転速度（回転数）をとった速度線図（共線図） ドッグクラッチを締結した場合の速度線図 ウェットクラッチを締結した場合の速度線図 第２のモータジェネレータが正の駆動力を出力している時に、変速機における変速比の切換時の制御を説明するための図 回転速度フィードバック制御を行う場合の制御ブロック図の一例を示す図 第１の実施の形態における車両用駆動装置の変形構成時の速度線図 第２の実施の形態における車両用駆動装置の変速機の構成を説明するための図 第３の実施の形態における車両用駆動装置の変速機の構成を説明するための図 第４の実施の形態における車両用駆動装置の変速機の構成を説明するための図

以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施の形態について説明する。

−第１の実施の形態−
図１は、第１の実施の形態における車両用駆動装置の構成を示す図である。この車両用駆動装置は、ハイブリッド車に適用される。

このハイブリッド車では、エンジン１の出力を遊星歯車装置１０にて第１のモータジェネレータ３と走行分出力とに分配し、第１のモータジェネレータ３が発電した電力を使って第２のモータジェネレータ５がトルクを出力し、遊星歯車装置１０の出力トルクと合成して駆動系への出力軸に出力することで、無段変速を可能としている。

ハイブリッド車の主動力源であるエンジン１は、ダンパー２を介して遊星歯車装置１０と接続されている。具体的には、エンジン１のクランク軸が遊星歯車装置１０のキャリア１４と連結されている。第１のモータジェネレータ３は、オイルポンプ４と接続されるとともに、遊星歯車装置１０のサンギア１３と連結されている。遊星歯車装置１０のリングギア１１は、アイドルギア２１と接続される。アイドルギア２１および２２はそれぞれ、最終出力軸２３と接続されている。

第２のモータジェネレータ５は、変速機６を介してアイドルギア２１または２２と接続されて、最終出力軸２３と接続される。最終出力軸２３に伝達されたトルクは、図示しないディファレンシャル装置を介して、図示しない一対の車輪へ伝達される。

第１の実施の形態における変速機６は、２段変速機構となっている。変速比の小さい段の締結要素は、スリップ状態でトルクを伝達できる半締結可能要素であるウェットクラッチ７であり、変速比の大きい段の締結要素はドッグクラッチ８である。アイドルギア２１と接続されるギア２５は、ベアリング２７により、第２のモータジェネレータ５の出力軸２９に回転自在に支持されているが、ウェットクラッチ７が締結されると、第２のモータジェネレータ５の出力軸２９とギア２５とが接続される。また、アイドルギア２２と接続されるギア２４は、ベアリング２８により、第２のモータジェネレータ５の出力軸２９に回転自在に支持されているが、ドッグクラッチ８が締結されると、第２のモータジェネレータ５の出力軸２９とギア２４とが接続される。

つまり、ウェットクラッチ７が締結されると、リングギア１１からの動力に加えて、第２のモータジェネレータ５からの動力がアイドルギア２１を介して最終出力軸２３に伝達される。

また、ドッグクラッチ８が締結されると、リングギア１１からの動力に加えて、第２のモータジェネレータ５からの動力がアイドルギア２２を介して最終出力軸２３に伝達される。

ここで、最終出力軸２３等の各軸は、ベアリング２６により、図示しない車体等に支持される。

コントローラ３０は、変速機６の制御を行う。変速機６の制御内容については、後述する。

図２は、縦軸に各回転要素の回転速度（回転数）をとった速度線図（共線図）である。エンジン１および第１のモータジェネレータ３の回転速度が決まると、遊星歯車装置１０の出力の回転速度が決まる。第２のモータジェネレータ５の回転速度は、ウェットクラッチ７またはドッグクラッチ８を介して減速される。なお、最終出力軸２３の回転速度は、図示しないファイナルギアによる所定減速比によって減速される。

上述したように、ウェットクラッチ７は減速比の小さい段の締結要素であり、ドッグクラッチ８は減速比の大きい段の締結要素である。コントローラ３０は、変速機６における変速比の切換時には、ウェットクラッチ７をいわゆる半クラッチ状態で締結する。これにより、ウェットクラッチ７を介して、第２のモータジェネレータ５の正のトルクを最終出力軸２３に伝達することができる。

図３は、ドッグクラッチ８を締結した場合の速度線図、図４は、ウェットクラッチ７を締結した場合の速度線図をそれぞれ示している。ドッグクラッチ８が締結されるモードをローモード（Ｌｏｗ ｍｏｄｅ）、ウェットクラッチ７が締結されるモードをハイモード（Ｈｉｇｈ ｍｏｄｅ）と呼ぶ。

図５は、第２のモータジェネレータ５が正の駆動力を出力している時に、変速機６における変速比の切換時の制御を説明するための図である。上述したように、変速機６における変速比の切換時には、ウェットクラッチ７を半締結状態で締結する。ドッグクラッチ８を締結している状態から変速比を小さくする場合には、ドッグクラッチ８の開放前に、ウェットクラッチ７をいわゆる半クラッチ状態で締結し、その後、ドッグクラッチ８を開放して、ウェットクラッチ７の締結力を増していく。また、ウェットクラッチ７を締結している状態から変速比を大きくする場合には、ウェットクラッチ７の締結力を減少させて半クラッチ状態にした後、ドッグクラッチ８を締結し、その後、ウェットクラッチ７の締結力をゼロにする。

図５は、変速機６の変速途中で、ウェットクラッチ７が半クラッチの状態を示している。この場合、ウェットクラッチ７のうち、第２のモータジェネレータ５側には、図５の矢印で示すように、モータ回転速度を低下させる力が働き、最終出力軸側には、最終出力軸２３の回転速度を上昇させる力が働く。すなわち、変速機６の変速時にも、半クラッチ状態のウェットクラッチ７を介して、第２のモータジェネレータ５の正のトルクを最終出力軸２３に伝達させることができる。

なお、変速比の小さい段の締結要素をドッグクラッチ８とし、変速比の大きい段の締結要素をウェットクラッチ７とした場合には、変速機６の変速時に、逆方向のトルク、すなわち、減速方向のトルクが最終出力軸２３に伝達されることになる。しかし、実際の車両走行状況においては、変速機６の変速時に、車両の減速トルクを伝達することよりも、車両の加速トルクを伝達することの方が重要であるため、変速比の小さい段の締結要素をウェットクラッチ７とし、変速比の大きい段の締結要素をドッグクラッチ８とすることが好ましい。

以下で、図５を参照しながら、変速機６の変速時（ウェットクラッチ７を半クラッチ状態で締結）の制御方法について説明する。ここでは、最終出力トルク目標値をＴｏｕｔ、遊星歯車装置１０の出力トルク目標値をＴｏｕｔ’、ウェットクラッチ７の目標締結トルクをＴｈ、ウェットクラッチ７が設けられている段の減速比をＧｆ（Ｈ）、ドッグクラッチ８が設けられている段の減速比をＧｆ（Ｌ）、遊星歯車装置１０の減速比をＧｆ（ｅ）、第１のモータジェネレータ３の回転速度をＮ１、エンジン１の回転速度をＮｅ、遊星歯車装置１０の出力回転速度をＮｏｕｔ’とする。変速機６の変速時の制御、すなわち、第２のモータジェネレータ５の回転速度がウェットクラッチ７の最終出力軸側の回転速度よりも高い場合の制御は、以下の（Ｉ）〜（ＩＶ）のプロセスにより行う。

（Ｉ）運転者のアクセル操作等に基づいて、最終出力トルク目標値Ｔｏｕｔを決定する。

（ＩＩ）Ｔｏｕｔ’とＴｈとの配分を決定する。その際、次式（１）の関係が成り立つことを鑑み、エンジン１の出力トルク目標値Ｔｅおよび第１のモータジェネレータ３の出力トルク目標値Ｔ１が取り得る範囲からＴｏｕｔ’を決定し、次式（２）により、Ｔｈを決定する。

Ｔｏｕｔ＝Ｇｆ（ｅ）×Ｔｏｕｔ’＋Ｇｆ（Ｈ）×Ｔｈ …（１）

Ｔｈ＝（Ｔｏｕｔ−Ｔｏｕｔ’×Ｇｆ（ｅ））／Ｇｆ（Ｈ） …（２）

（ＩＩＩ）式（２）より求めたウェットクラッチ７の目標締結トルクＴｈに基づいて、ウェットクラッチ７の締結トルクを制御する。例えば、ウェットクラッチ７が湿式多板クラッチである場合には、クラッチの押し付け圧制御値Ｐを次式（３）から求めて、クラッチの締結力を制御する。

Ｔｈ＝μ×Ｎ×Ｐ …（３）

ただし、式（３）において、μはウェットクラッチ７の動摩擦係数、Ｎは接触面数である。

（ＩＶ）プロセス（ＩＩ）で求めたＴｏｕｔ’に基づいて、次式（４）より、エンジン１の出力トルク目標値Ｔｅを求めるとともに、次式（５）より、第１のモータジェネレータ３の出力トルク目標値Ｔ１を求める。そして、求めたＴｅに基づいてエンジン１の出力トルクを制御するとともに、求めたＴ１に基づいて、第１のモータジェネレータ３の出力トルクを制御する。

Ｔｅ＝Ｔｏｕｔ’×（ａ＋１）／ａ …（４）

Ｔ１＝Ｔｅ×１／（ａ＋１） …（５）

ただし、ａは遊星歯車装置１０の係数であり、次式（６）の関係が成り立つ。

Ｎ１＝Ｎｅ＋ａ×（Ｎｅ−Ｎｏｕｔ’） …（６）

この時、第２のモータジェネレータ５の出力トルク目標値Ｔ２は、ウェットクラッチ７の目標締結トルクＴｈに基づいて求める。すなわち、ドッグクラッチ８からウェットクラッチ７への締結切換時には、第２のモータジェネレータ５の出力トルク目標値Ｔ２は、Ｔｈより所定値αだけ小さい値とし、ウェットクラッチ７からドッグクラッチ８への締結切換時には、Ｔｈより所定値αだけ大きい値とする。なお、αは固定値とせず、制御の状態に応じた適切な値を用いることができる。

上述した（Ｉ）〜（ＩＶ）のプロセスのうち、（ＩＩ）のプロセスにおいて、Ｔ１、Ｔｅ、Ｔ２その他の制限から、最終出力トルク目標値Ｔｏｕｔを達成できない場合がある。このような場合には、最終出力トルク目標値Ｔｏｕｔを上限値Ｔｏｕｔ＿ｍａｘで制限する。上限値Ｔｏｕｔ＿ｍａｘの算出方法を以下で説明する。

第２のモータジェネレータ５の出力トルク上限値をＴ２＿ｍａｘ、エンジン１の出力トルク上限値をＴｅ＿ｍａｘ、第１のモータジェネレータ３の出力トルク上限値をＴ１＿ｍａｘとすると、ウェットクラッチ７の目標締結トルクＴｈの最大値はＴ２＿ｍａｘとなる。また、遊星歯車装置１０の出力トルク目標値Ｔｏｕｔ’の最大値Ｔｏｕｔ’＿ｍａｘは、式（４）および式（５）より、ａ／（ａ＋１）×Ｔｅ＿ｍａｘと、ａ×Ｔ１＿ｍａｘのうち、値の小さい方となる。従って、式（１）より、最終出力トルク目標値Ｔｏｕｔの上限値Ｔｏｕｔ＿ｍａｘは、次式（７）で表される。

Ｔｏｕｔ＿ｍａｘ＝Ｇｆ（ｅ）×Ｔｏｕｔ’＿ｍａｘ＋Ｇｆ（Ｈ）×Ｔ２＿ｍａｘ
…（７）

ドッグクラッチ８を締結している状態からウェットクラッチ７の締結に切り換えて、変速比を下げる場合には、上述したように、Ｔ１、Ｔｅ、Ｔ２その他の制限から、最終出力トルク目標値Ｔｏｕｔを達成できない場合がある。従って、ドッグクラッチ８を開放する前に、最終出力トルク目標値Ｔｏｕｔを上限値Ｔｏｕｔ＿ｍａｘで制限して、最終出力トルク目標値Ｔｏｕｔを低下させておくことにより、ドッグクラッチ８からウェットクラッチ７への切換時でも、車両の挙動を安定させることができる。これにより、Ｔ２＿ｍａｘが第２のモータジェネレータ５の回転速度Ｎ２に依存する場合や、Ｔｅ＿ｍａｘがエンジン１の回転速度Ｎｅに依存する場合でも、最終出力トルク目標値Ｔｏｕｔ適切に制限することができる。

また、第１のモータジェネレータ３および第２のモータジェネレータ５が接続されている共通のバッテリ（不図示）の電力制限があって、第２のモータジェネレータ５の出力トルクが制限される場合でも、上述した方法により、最終出力トルク目標値Ｔｏｕｔを上限値Ｔｏｕｔ＿ｍａｘで制限する。例えば、モータジェネレータ３，５に電力を供給するバッテリ（不図示）の最大出力パワーをＰｂとすると、次式（８）の関係式を満たすように、第２のモータジェネレータ５の出力トルク目標値Ｔ２を定める。式（８）において、Ｐ１およびＰ２はそれぞれ、第１のモータジェネレータ３および第２のモータジェネレータ５の出力パワーを表している。

−Ｐｂ＜Ｐ１＋Ｐ２＜Ｐｂ、Ｐ１＝Ｎ１×Ｔ１、Ｐ２＝Ｎ２×Ｔ２ …（８）

そして、式（７）において、Ｔ２＿ｍａｘの代わりに、求めたＴ２を用いて上限値Ｔｏｕｔ＿ｍａｘを算出して、最終出力トルク目標値Ｔｏｕｔを制限する。

ドッグクラッチ８からウェットクラッチ７への切換時には、ドッグクラッチ８の開放前に、目標値Ｔｏｕｔの値を予め低下させておいて、ドッグクラッチ８の伝達トルクを小さく、またはゼロにしておくことが好ましい。ドッグクラッチ８の伝達トルクをゼロにするためには、上述した方法を発展させる。ドッグクラッチ８の伝達トルクをＴｄとすると、最終出力トルク目標値Ｔｏｕｔは次式（９）で表され、第２のモータジェネレータ５の出力トルク目標値Ｔ２は、次式（１０）で表される。

Ｔｏｕｔ＝Ｇｆ（Ｌ）×Ｔｄ＋Ｇｆ（Ｈ）×Ｔｈ＋Ｇｆ（ｅ）×Ｔｏｕｔ’ …（９）

Ｔ２＝Ｔｄ＋Ｔｈ …（１０）

ウェットクラッチ７の伝達トルクＴｈを増加させることによって、ドッグクラッチ８の伝達トルクＴｄを減少させて、最終的にはゼロにすることができるが、Ｇｆ（Ｌ）＞Ｇｆ（Ｈ）であるため、Ｔｏｕｔが低下してしまう。これを避けるためには、Ｔ２および／またはＴｏｕｔ’を増加させる必要があるが、それでも式（９）から算出されるＴｏｕｔが、運転者のアクセル操作等に基づいて求められる目標値Ｔｏｕｔに届かない場合は、目標値Ｔｏｕｔの値を低下させる。

この時、Ｔｈを徐々に増加させるとともにＴ２を増加させるが、Ｔｈ≦Ｔ２＿ｍａｘであるので、次式（１１）の関係を満たすように、最終出力トルク目標値Ｔｏｕｔを制限する。

Ｔｏｕｔ＜Ｇｆ（Ｈ）×Ｔ２＿ｍａｘ＋Ｇｆ（ｅ）×Ｔｏｕｔ’＿ｍａｘ …（１１）

上述したように、ドッグクラッチ８の開放前に、目標値Ｔｏｕｔの値を予め低下させておいて、ドッグクラッチ８の伝達トルクを小さく、またはゼロにしておくことにより、ドッグクラッチ開放時のショックを低減させることができる。

上述した説明では、第２のモータジェネレータ５は、ウェットクラッチ７の目標締結トルクＴｈから決まる出力トルク目標値Ｔ２に基づいて制御するものとしたが、回転速度フィードバック制御を行うようにしてもよい。図６は、回転速度フィードバック制御を行う場合の制御ブロック図の一例を示す図である。

第２のモータジェネレータ５の回転速度を上昇（加速）させるためには、出力トルクを増加させ、回転速度を減少（減速）させるためには、出力トルクを減少させる必要がある。回転速度フィードバック制御を行う場合の第２のモータジェネレータ５の出力トルク目標値Ｔ２は、次式（１２）で表すことができる。

Ｔ２＝Ｋ（Ｎ２＿ｒｅｆ−Ｎ２＿ａｃｔ） …（１２）

ただし、Ｎ２＿ｒｅｆは第２のモータジェネレータ５の回転速度の目標値であり、変速機６の変速目標段における目標回転速度等に基づいて設定する。また、Ｎ２＿ａｃｔは、第２のモータジェネレータ５の回転速度の実測値であり、図示しない回転速度センサにより計測する。Ｋは回転速度制御の比例ゲインである。

図７は、第１の実施の形態における車両用駆動装置の変形構成時の速度線図である。図２の構成では、遊星歯車装置１０の出力（リングギア１１）と第２のモータジェネレータ５が変速機６およびアイドルギアを介して接続されていたが、図７の構成では、第２のモータジェネレータ５は、遊星歯車装置１０の出力軸とは別の独立な回転軸を有している。このような構成は、例えば、特開２００５−１４７３３４号公報に開示されているようなラビニョープラネタリギアにより実現可能である。この場合、遊星歯車装置１０の出力軸と第２のモータジェネレータ５との接続関係は異なるが、動作としては同じとなる。なお、変速機６の変速時の制御方法は、上記（Ｉ）〜（ＩＶ）のプロセスに代わり、例えば、特許第３６１３２７３号公報に記載されている方法で行うことができる。

以上、第１の実施の形態における車両用駆動装置によれば、２つ以上のモータジェネレータ３、５と主動力源１と駆動系への出力軸が一つ以上の遊星歯車で接続されるとともに、一方のモータジェネレータ５が複数段の有段変速機６を介して遊星歯車に接続されており、主動力源１と駆動系への出力軸との速度比が無段に設定できるものであって、有段変速機６は、少なくとも一つの段の締結要素としてドッグクラッチ８を備えるとともに、少なくとも一つの段の締結要素として、スリップ状態でトルクを伝達可能な半締結可能要素であるウェットクラッチ７を備える。ドッグクラッチ８が締結されている場合には、ウェットクラッチ７を締結する場合に必要な動力源、すなわち、油圧ポンプを作動させる必要がないため、ウェットクラッチ７の締結時に比べて、損失が少なくなる。

特に、第１の実施の形態における車両用駆動装置によれば、モータジェネレータ５から最終出力軸２３に動力を伝達している状態で、有段変速機６の変速を行う場合に、ウェットクラッチ７を半締結状態に制御するので、有段変速機６の変速途中でも、モータジェネレータ５の正のトルクを最終出力軸２３に伝達することができる。従って、有段変速機６の変速時に、車両としての駆動力が減じることはなく、加速時の車両挙動を損なうことがない。

また、第１の実施の形態における車両用駆動装置によれば、モータジェネレータ５から最終出力軸２３に動力を伝達している状態で、有段変速機６の変速を行う場合に、ウェットクラッチ７を半締結状態に制御するとともに、モータジェネレータ３、５の出力トルク最大値および主動力源であるエンジン１の出力トルク最大値に基づいて、車両の出力トルク目標値Ｔｏｕｔを制限する。これにより、モータジェネレータ３、５およびエンジン１の出力トルク最大値に基づいた適切な出力トルク目標値Ｔｏｕｔを設定することができる。

さらに、第１の実施の形態における車両用駆動装置によれば、ドッグクラッチ８からウェットクラッチ７への切換による変速切換開始前に、ウェットクラッチ７を半締結状態に制御するとともに、車両の出力トルク目標値Ｔｏｕｔを予め低下させておく。これにより、ドッグクラッチ８の伝達トルクを小さくした状態でドッグクラッチ８を開放することができるため、ドッグクラッチ開放時のショックを低減することができる。

−第２の実施の形態−
図８は、第２の実施の形態における車両用駆動装置の変速機の構成を説明するための図である。第２の実施の形態における車両用駆動装置では、変速機６Ａが１つのウェットクラッチ７と、複数のドッグクラッチ８１、８２、…、８ｎ（ｎは３以上の自然数）とにより、構成されている。すなわち、変速機６Ａは、変速比の異なる（ｎ＋１）段の構成となっている。

ウェットクラッチ７は、減速比の最も小さい段の締結要素である。ドッグクラッチ８１は、変速比の最も大きい段の締結要素であり、ドッグクラッチ８２は、ドッグクラッチ８１よりも変速比の小さい段の締結要素である。また、ドッグクラッチ８ｎは、複数のドッグクラッチの中で、最も変速比の小さい段の締結要素であるが、ウェットクラッチ７が設けられている段よりは変速比が大きい。

ドッグクラッチからウェットクラッチ７への切換時の動作は、第１の実施の形態と同様である。変速比の異なるドッグクラッチ間の切換時には、締結中のドッグクラッチの開放前に、ウェットクラッチ７をいわゆる半クラッチで締結し、締結中のドッグクラッチを完全に開放する。そして、ウェットクラッチ７を半クラッチで締結した状態で、目標段のドッグクラッチを締結してから、ウェットクラッチ７を開放する。

第２の実施の形態における車両用駆動装置によれば、変速機６Ａが一つの段の締結要素として、ウェットクラッチ７を備えるとともに、少なくとも２つ以上の段の締結要素として、ドッグクラッチを備える。ドッグクラッチが締結されている場合には、ウェットクラッチ７を締結する場合に必要な動力源、すなわち、油圧ポンプを作動させる必要がないため、ウェットクラッチ７の締結時に比べて、損失を少なくすることができる。

−第３の実施の形態−
図９は、第３の実施の形態における車両用駆動装置の変速機の構成を説明するための図である。第３の実施の形態における車両用駆動装置では、変速機６Ｂが１つのウェットクラッチ７と、複数のドッグクラッチ８２、…、８ｎ（ｎは３以上の自然数）と、ワンウェイクラッチ９０とにより、構成されている。この変速機６Ｂは、図８に示す変速機６Ａのドッグクラッチ８１をワンウェイクラッチ９０に置き換えた構成となっている。すなわち、ワンウェイクラッチ９０は、変速機６Ｂの変速比が最も大きい段の締結要素である。

ワンウェイクラッチ９０は、第２のモータジェネレータ５の回転速度が最終出力軸２３の回転速度より高くなると締結し、締結している状態で、第２のモータジェネレータ５の回転速度が最終出力軸２３の回転速度より低くなると開放される。

すなわち、第２のモータジェネレータ５の回転速度を上昇させていき、最終出力軸２３の回転速度より高くなると、ワンウェイクラッチ９０が締結して、第２のモータジェネレータ５の出力トルクが最終出力軸２３に伝達される。変速比の最も大きい段の締結要素として、ドッグクラッチの代わりにワンウェイクラッチ９０を用いることにより、ドッグクラッチ動作時の損失が発生しないので、さらに損失効率が向上する。

また、第２のモータジェネレータ５の出力トルクを最終出力軸２３に伝達しようとする場合には、ワンウェイクラッチ９０の動作により、自動的に最大減速比の段での駆動力伝達状態に移行するので、ドッグクラッチを締結する場合の速度差に起因する駆動力ショックの発生を低減することができる。

−第４の実施の形態−
図１０は、第４の実施の形態における車両用駆動装置の変速機の構成を説明するための図である。第４の実施の形態における車両用駆動装置では、変速機６Ｃが１つのウェットクラッチ７と、複数のドッグクラッチ８１、８２、…、８ｎ（ｎは３以上の自然数）と、ワンウェイクラッチ９０とにより、構成されている。ワンウェイクラッチ９０は、変速比の最も大きい段の締結要素であるドッグクラッチ８１と並列に接続されている。

第３の実施の形態のように、変速比の最も大きい段の締結要素をワンウェイクラッチ９０のみとした場合、第２のモータジェネレータ５を逆回転させても、ワンウェイクラッチ９０を接続させることができない。従って、ワンウェイクラッチ９０を介して、最終出力軸２３を逆回転、すなわち、車両をバックさせることができない。

従って、第４の実施の形態における車両用駆動装置では、変速比の最も大きい段の締結要素として、ドッグクラッチ８１と並列にワンウェイクラッチ９０を設け、変速機６Ｃの減速比が最も大きい段に接続する際に、第２のモータジェネレータ５の正回転時にはワンウェイクラッチ９０を接続し、逆回転時にはドッグクラッチ８１を接続する。これにより、第２のモータジェネレータ５から正の駆動力を伝達する場合には、ワンウェイクラッチ９０を接続することにより、クラッチ接続時の損失を低減することができるとともに、負の駆動力を伝達する場合には、ドッグクラッチ８１を接続して、車両をバックさせることができる。

第４の実施の形態における車両用駆動装置によれば、変速比が最も大きい段の締結要素としてドッグクラッチ８１を設けるとともに、変速比が最も大きい段に設けたドッグクラッチ８１と並列にワンウェイクラッチ９０を設けた。これにより、第３の実施の形態における車両用駆動装置と同様の効果を得ることができ、さらに、第２のモータジェネレータ５から負の駆動力も伝達させることができる。

本発明は、上述した第１〜第４の実施の形態に限定されることはない。例えば、上述した各実施の形態では、半締結可能要素として、ウェットクラッチを用いたが、電磁クラッチ等、スリップ状態でトルクを伝達可能なものであればよい。

図８〜図１０では、変速機が変速比の異なる（ｎ＋１）段（ｎは３以上の自然数）の構成として説明したが、ｎ＝２であってもよいし、図９および図１０の構成では、２段構成であってもよい。図９において、変速機を２段構成とする場合には、変速比が最も大きい段にワンウェイクラッチ９０を、変速比が最も小さい段にウェットクラッチ７を設ければよい。

図６では、回転速度フィードバック制御として、比例制御を例に挙げて説明したが、比例制御と積分制御を組み合わせたＰＩ制御や、比例制御、積分制御、微分制御を組み合わせたＰＩＤ制御を行うこともできる。

特許請求の範囲の構成要素と各実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、モータジェネレータ５が１つのモータジェネレータを、ドッグクラッチ８がドッグクラッチを、ウェットクラッチ７が半締結可能要素を、ワンウェイクラッチ９０がワンウェイクラッチを、コントローラ３０が制御手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

１…エンジン
３…第１のモータジェネレータ
５…第２のモータジェネレータ
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ…変速機
７…ウェットクラッチ
８、８１、８２、８ｎ…ドッグクラッチ
１０…遊星歯車装置
３０…コントローラ
９０…ワンウェイクラッチ

Claims (12)

1. ２つ以上のモータジェネレータと主動力源と駆動系への出力軸が一つ以上の遊星歯車で接続されるとともに、前記２つ以上のモータジェネレータのうちの１つのモータジェネレータが複数段の有段変速機を介して前記遊星歯車に接続されており、前記主動力源と前記駆動系への出力軸との速度比が無段に設定できる車両用駆動装置において、
   前記有段変速機は、少なくとも一つの段の締結要素としてドッグクラッチを備えるとともに、少なくとも一つの段の締結要素として、スリップ状態でトルクを伝達可能な半締結可能要素を備えることを特徴とする車両用駆動装置。
2. ２つ以上のモータジェネレータと主動力源と駆動系への出力軸が一つ以上の遊星歯車で接続されるとともに、前記２つ以上のモータジェネレータのうちの１つのモータジェネレータが複数段の有段変速機を介して前記遊星歯車に接続されており、前記主動力源と前記駆動系への出力軸との速度比が無段に設定できる車両用駆動装置において、
   前記有段変速機は、減速比が最も大きい段の締結要素として、前記１つのモータジェネレータの回転速度が前記駆動系への出力軸の回転速度より高い場合に締結するワンウェイクラッチを備えるとともに、少なくとも一つの段の締結要素として、スリップ状態でトルクを伝達可能な半締結可能要素を備えることを特徴とする車両用駆動装置。
3. 請求項１に記載の車両用駆動装置において、
   前記有段変速機の変速比が最も大きい段の締結要素としてドッグクラッチを設けるとともに、前記変速比が最も大きい段に設けたドッグクラッチと並列に、前記１つのモータジェネレータの回転速度が前記駆動系への出力軸の回転速度より高い場合に締結するワンウェイクラッチを設けたことを特徴とする車両用駆動装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用駆動装置において、
   前記半締結可能要素は、変速比が最も小さい段の締結要素であることを特徴とする車両用駆動装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両用駆動装置において、
   前記有段変速機は、３段以上の変速段を備えており、変速比が最も大きい段および変速比が最も小さい段以外の段の締結要素として、ドッグクラッチを備えることを特徴とする車両用駆動装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両用駆動装置において、
   前記１つのモータジェネレータから車輪駆動軸側に動力を伝達している状態で、前記有段変速機の変速を行う場合に、前記半締結可能要素を半締結状態に制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする車両用駆動装置。
7. 請求項６に記載の車両用駆動装置において、
   前記制御手段は、前記１つのモータジェネレータから前記車輪駆動軸側に動力を伝達している状態で、前記有段変速機の変速を行う場合に、前記半締結可能要素を半締結状態に制御するとともに、前記半締結可能要素の変速比および車両の出力トルク目標値に基づいて、前記１つのモータジェネレータの出力トルク目標値を決定することを特徴とする車両用駆動装置。
8. 請求項６または請求項７に記載の車両用駆動装置において、
   前記制御手段は、前記１つのモータジェネレータから前記車輪駆動軸側に動力を伝達している状態で、前記有段変速機の変速を行う場合に、車両の出力トルク目標値を予め低下させることを特徴とする車両用駆動装置。
9. 請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の車両用駆動装置において、
   前記制御手段は、前記１つのモータジェネレータから前記車輪駆動軸側に動力を伝達している状態で、前記有段変速機の変速を行う場合に、前記半締結可能要素を半締結状態に制御するとともに、前記２つ以上のモータジェネレータの出力トルク最大値および前記主動力源の出力トルク最大値に基づいて、車両の出力トルク目標値を制限することを特徴とする車両用駆動装置。
10. 請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の車両用駆動装置において、
    前記制御手段は、前記１つのモータジェネレータを回転速度フィードバック制御により制御することを特徴とする車両用駆動装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の車両用駆動装置において、
    前記１つのモータジェネレータは、前記有段変速機を介して、前記駆動系への出力軸と接続されていることを特徴とする車両用駆動装置。
12. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の車両用駆動装置において、
    前記１つのモータジェネレータは、前記駆動系への出力軸とは別の独立した回転軸を有することを特徴とする車両用駆動装置。