CN104937300B - 卡合装置 - Google Patents

Abstract

在使片(7)与套筒(8)卡合时，在片(7)相对于套筒(8)向负旋转方向(片(7)的卡爪齿(11)的小齿面(11a)与套筒(8)的卡爪齿(12)的小齿面(12a)彼此相向地接近的方向)旋转的状态下，卡合装置(1)控制促动器(9)以使套筒(8)向接近片(7)的方向移动，而且，在满足了关于套筒(8)相对于片(7)的移动的预定的行程条件之后，控制第一电动发电机(MG1)以使片(7)的转速从负变为0以上。由此，能够可靠地进行卡合，并能够提高耐久性。

Description

卡合装置

技术领域

本发明涉及卡合装置。

背景技术

以往，已知有一种卡合装置，具备第一部件和第二部件，该第一部件具有绕着旋转轴配置的被卡合齿，该第二部件具有卡合齿，通过使卡合齿与被卡合齿卡合而将两部件卡合。作为这样的卡合装置，例如专利文献1公开了一种在驱动齿轮和从动齿轮的齿部、在与另一方的齿轮相向的一侧的端面和齿面之间设有倾斜面的啮合装置。驱动齿轮的倾斜面相对于驱动齿轮的旋转方向而形成在后方侧，另一方面，从动齿轮的倾斜面相对于旋转方向而形成在前方侧。在该啮合装置中，在卡合动作时，首先，使从动齿轮的倾斜面与驱动齿轮的倾斜面接触，使从动齿轮的倾斜面沿着驱动齿轮的倾斜面向驱动齿轮侧移动，由此能够使从动齿轮与驱动齿轮可靠地啮合。

专利文献

专利文献1：日本特开2000-249164号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1公开那样的以往的卡合装置中，会产生驱动齿轮及从动齿轮的倾斜面彼此无法接触而啮合面彼此直接接触的状况。在这样的状况下，啮合面的接触面积减小，可能会产生啮合不足。而且，若啮合面的接触面积小，则面压升高，在啮合时齿部受到的冲击变大，因此卡合装置的耐久性可能会下降。

本发明鉴于上述情况而作出，目的在于提供一种能够可靠地进行卡合且能够提高耐久性的卡合装置。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明的卡合装置的特征在于，具备：第一部件，具有被卡合齿；第二部件，与所述第一部件配置于同一轴线上，且具有卡合齿；旋转单元，在所述第一部件与所述第二部件之间绕轴线相对旋转；移动单元，在所述第一部件与所述第二部件之间沿轴线方向相对移动；及控制单元，控制所述旋转单元及所述移动单元的动作，所述被卡合齿在所述第一部件的与所述第二部件相向的一侧沿绕所述轴线的周向形成多个，所述卡合齿在所述第二部件的与所述第一部件相向的一侧沿绕所述轴线的周向形成多个，所述被卡合齿及所述卡合齿具有在所述周向上相向的一对齿面，在从所述第二部件侧观察时，所述被卡合齿的所述一对齿面中的一方的第一齿面的前缘端部配置得比另一方的第二齿面的前缘端部靠轴线方向里侧，在从所述第一部件侧观察时，所述卡合齿的所述一对齿面中的一方的第一齿面的前缘端部配置得比另一方的第二齿面的前缘端部靠轴线方向里侧，所述被卡合齿及所述卡合齿以轴线方向的彼此相向的一侧的所述周向的宽度减小的方式形成，所述被卡合齿的所述第一齿面与所述卡合齿的所述第一齿面配置为在所述第一部件相对于所述第二部件向负旋转方向相对旋转时彼此相向地接近，所述被卡合齿的所述第二齿面与所述卡合齿的所述第二齿面配置为在所述第一部件相对于所述第二部件向正旋转方向相对旋转时彼此相向地接近，在使所述第一部件与所述第二部件卡合时，在所述第一部件相对于所述第二部件向所述负旋转方向相对旋转的状态下，所述控制单元控制所述移动单元，使得所述第一部件与所述第二部件向相互接近的方向相对移动，而且，在满足了和所述第一部件与所述第二部件的相对移动有关的预定的移动条件之后，所述控制单元控制所述旋转单元，使得所述第一部件对所述第二部件的相对转速从负变为0以上。

另外，在上述的卡合装置中，优选的是，在判定为能够使所述第一部件与所述第二部件接近预定的距离时，所述控制单元判定为满足了所述移动条件。

另外，在上述的卡合装置中，优选的是，在所述相对转速从负向0以上变更的期间，所述控制单元还控制所述移动单元，使得所述第一部件与所述第二部件向相互接近的方向相对移动。

另外，在上述的卡合装置中，优选的是，在所述第一部件或所述第二部件的至少一方具备施力单元，在所述第一部件与所述第二部件在所述轴线方向上抵接时，所述施力单元响应所述抵接而沿所述轴线方向施力。

另外，在上述的卡合装置中，优选的是，所述第一部件的所述被卡合齿具有：在所述轴线方向上的最接近所述第二部件的位置与所述第二部件相向地配置的端面；及将所述端面与所述被卡合齿的所述第一齿面连接的被卡合齿侧连接面，所述第二部件的所述卡合齿具有：在所述轴线方向上的最接近所述第一部件的位置与所述第一部件相向地配置的端面；及将所述端面与所述卡合齿的所述第一齿面之间连接的卡合齿侧连接面。

另外，在上述的卡合装置中，优选的是，所述被卡合齿侧连接面及所述卡合齿侧连接面为锥形形状的面。

另外，在上述的卡合装置中，优选的是，在使所述相对转速从负变为0以上之后，在所述相对转速成为所述正旋转方向的预定值以上时，所述控制单元控制所述旋转单元以使所述相对转速减小。

另外，在上述的卡合装置中，优选的是，所述第一部件被支撑为绕旋转轴旋转自如，所述第二部件被支撑为沿轴线方向移动自如，所述旋转单元使所述第一部件绕所述轴线旋转，所述移动单元使所述第二部件沿所述轴线方向移动，在使所述第一部件与所述第二部件卡合时，在所述第一部件向负旋转方向旋转的状态下，所述控制单元控制所述移动单元，使得所述第二部件向接近所述第一部件的方向移动，而且，在满足了所述移动条件之后，所述控制单元控制所述旋转单元，使得所述第一部件的转速从负变为0以上。

发明效果

本发明的卡合装置起到能够可靠地进行卡合且能够提高耐久性这样的效果。

附图说明

图1是表示适用了本发明的第一实施方式的卡合装置的混合动力车辆用驱动装置的概略结构的图。

图2是将图1中的卡合装置的主要部分放大观察的示意图。

图3是通过第一实施方式的卡合装置实施的卡合控制处理的流程图。

图4是通过第一实施方式的卡合装置实施的卡合控制处理的时间图。

图5是表示在卡合动作中、套筒的卡爪齿未与片的卡爪齿抵接而进入到齿间的情况下的套筒及片的位置关系的推移的示意图。

图6是表示在卡合动作中、套筒的卡爪齿未与片的卡爪齿抵接而进入到齿间的情况下的套筒及片的位置关系的推移的示意图。

图7是表示在卡合动作中、套筒的卡爪齿的大锥形面与片的卡爪齿的大锥形面发生碰撞的情况下的套筒及片的位置关系的推移的示意图。

图8是表示在卡合动作中、套筒的卡爪齿的大锥形面与片的卡爪齿的大锥形面发生碰撞的情况下的套筒及片的位置关系的推移的示意图。

图9是表示在卡合动作中、套筒的卡爪齿的端面与片的卡爪齿的端面发生碰撞的情况下的套筒及片的位置关系的推移的示意图。

图10是表示在卡合动作中、套筒的卡爪齿的端面与片的卡爪齿的端面发生碰撞的情况下的套筒及片的位置关系的推移的示意图。

图11是通过第二实施方式的卡合装置实施的卡合控制处理的流程图。

图12是通过第二实施方式的卡合装置实施的卡合控制处理的时间图。

图13是将本发明的第三实施方式的卡合装置的主要部分放大观察的示意图。

图14是表示在通过第三实施方式的卡合装置实施的卡合动作中、套筒接近于片的状态的示意图。

图15是表示在通过第三实施方式的卡合装置实施的卡合动作中、套筒的大锥形面与片的大锥形面发生了碰撞的状态的示意图。

图16是表示在通过第三实施方式的卡合装置实施的卡合动作中、套筒的移动控制完成时的状态的示意图。

图17是表示在通过第三实施方式的卡合装置实施的卡合动作中、通过转矩变更控制而使片的旋转方向反转的状态的示意图。

图18是表示在通过第三实施方式的卡合装置实施的卡合动作中、套筒的卡爪齿与片的卡爪齿啮合的状态的示意图。

具体实施方式

以下，基于附图，说明本发明的卡合装置的实施方式。另外，在以下的附图中，对于同一或相当的部分标注同一参照附图标记，省略其说明。

[第一实施方式]

参照图1～8，说明第一实施方式。首先，参照图1、2，说明第一实施方式的卡合装置1的结构。图1是表示适用了本发明的第一实施方式的卡合装置的混合动力车辆用驱动装置的概略结构的图，图2是将图1中的卡合装置的主要部分放大观察的示意图。

如图1所示，混合动力车辆100为了对驱动轮5进行驱动旋转并推进，而具备发动机2、能够发电的电动机即第一电动发电机MG1及第二电动发电机MG2作为驱动源。本实施方式的卡合装置1例如装入到用于将来自上述的驱动源的动力向驱动轮5传递的混合动力车辆用驱动装置10中。混合动力车辆用驱动装置10具备发动机2、第一电动发电机MG1、第二电动发电机MG2、动力分配机构3、减速机构4、驱动轮5、ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)6。

发动机2是通过汽油或轻油等烃系的燃料的燃烧而输出动力的内燃机。发动机2通过从检测发动机2的运转状态的各种传感器被输入信号的ECU6，进行燃料喷射控制、点火控制、吸入空气量调节控制等运转控制。

第一电动发电机MG1及第二电动发电机MG2是公知的交流同步型的发电电动机，兼具有通过被供给的电力而输出电动机转矩的作为电动机的功能(牵引功能)、将输入的机械性的动力转换成电力的作为发电机的功能(再生功能)。第一电动发电机MG1主要被用作发电机，另一方面，第二电动发电机MG2主要被用作电动机。第一电动发电机MG1及第二电动发电机MG2经由未图示的逆变器而与蓄电池之间进行电力的接收和供给。第一电动发电机MG1及第二电动发电机MG2的作为电动机的牵引控制或作为发电机的再生控制由ECU6控制。

发动机2及第一电动发电机MG1经由动力分配机构3及减速机构4而与一对驱动轮5连接，第二电动发电机MG2经由减速机构4而与一对驱动轮5连接。动力分配机构3将从发动机2输出的发动机转矩向第一电动发电机MG1和驱动轮5分配。动力分配机构3例如构成为包含行星齿轮单元。

从发动机2输出的发动机转矩或从第二电动发电机MG2输出的电动机转矩经由动力分配机构3、减速机构4向一对驱动轮5传递。而且，第一电动发电机MG1在作为发电机发挥功能时，通过由动力分配机构3分配并供给的发动机转矩而对电力进行再生发电。动力分配机构3使第一电动发电机MG1作为发电机发挥功能并进行再生控制，由此被用作无级变速器。即，发动机2的输出在由动力分配机构3变速之后向驱动轮5传递。另外，通过进行第二电动发电机MG2的驱动控制、或者第一电动发电机MG1或第二电动发电机MG2的转速控制，能够进行发动机2的发动机转速的控制、向驱动轮5的输出控制。

并且，本实施方式的卡合装置1装入到上述的混合动力车辆用驱动装置10中。如图1所示，卡合装置1与第一电动发电机MG1连接。卡合装置1能够限制第一电动发电机MG1的旋转，被用作将第一电动发电机MG1的旋转机械性地锁定的MG1锁定机构。

在本实施方式中，在执行上述的动力分配机构3的发动机转速控制、向驱动轮5的输出控制时，在需要将第一电动发电机MG1的转速控制为0的情况下，通过卡合装置1将第一电动发电机MG1的旋转机械性地锁定。因此，无需电气性地控制第一电动发电机MG1的转速，因此不需要向第一电动发电机MG1供给电力，能够实现燃油经济性提高。卡合装置1将第一电动发电机MG1的旋转机械性地锁定，由此动力分配机构3不再作为无级变速器发挥功能，成为固定级。

卡合装置1构成为具备片7(第一部件)、套筒8(第二部件)、促动器9(移动单元)、第一电动发电机MG1(旋转单元)、ECU6(控制单元)。

片7设置成与第一电动发电机MG1的旋转轴13连接且能够与旋转轴13联动地绕着旋转轴13旋转。片7例如是圆板部件，在圆板的大致中心与旋转轴13连接，通过驱动第一电动发电机MG1而以旋转轴13为旋转中心进行旋转。在图1、2中，将片7的移动方向表示为“旋转方向”。片7被限制向旋转轴13的径向移动。

套筒8是与片7同样的圆板部件，在与片7同一轴线上，与片7相对地配置。套筒8配置成能够沿着旋转轴13的轴线方向向接近片7的方向(以后，也记载为“卡合方向”或“接近方向”)或从片7分离的方向(以后，也记载为“释放方向”)移动。在图1、2中，将套筒8的移动方向(卡合方向及释放方向)一并表示为“行程方向”。而且，套筒8例如固定设于壳体，能限制向行程方向以外的方向的移动。

促动器9能够按照来自ECU6的控制指令，对套筒8赋予行程方向的驱动力。套筒8通过由促动器9赋予推力，而能够沿行程方向移动(以后，也记载为“行程动作”)。促动器9具有当受到反力时进行空转的所谓棘轮功能。促动器9在套筒8的行程动作中，例如在套筒8的卡爪齿12与片7的卡爪齿11发生了碰撞的情况等、套筒8受到反力而无法向卡合方向移动的状况下，通过该棘轮功能能够维持套筒8的行程方向的位置或者使套筒8的行程方向的位置后退。

按照来自ECU6的控制指令来驱动促动器9，使套筒8沿行程方向移动，由此能够变更从套筒8向片7的接近方向上的相对的位置关系。而且，按照来自ECU6的控制指令来驱动第一电动发电机MG1，使片7旋转，由此能够变更绕旋转轴13的旋转方向上的片7与套筒8之间的相对的位置关系。

片7与套筒8在同一轴线上相向地配置，即，各自的圆板的一面即相向面7a、8a彼此面对配置。在片7的相向面7a上，多个卡爪齿11(被卡合齿)从相向面7a的中心(旋转中心)到径向的预定位置沿着周向呈圆状地配置。多个卡爪齿11分别沿着旋转轴13的轴线方向(套筒8与片7接近的方向)，从相向面7a向套筒8侧突出。卡爪齿11具有沿着接近方向延伸且在周向(旋转方向)上相向的一对齿面11a、11b。在图2中，图的右侧的齿面表示为齿面11a(第一齿面)，左侧的齿面表示为齿面11b(第二齿面)。

同样，在套筒8的相向面8a上，多个卡爪齿12(卡合齿)从相向面8a的中心到径向的预定位置沿着周向呈圆状地配置。多个卡爪齿12分别沿着旋转轴13的轴线方向(套筒8与片7接近的方向)，从相向面8a向片7侧突出。卡爪齿12具有沿着接近方向延伸且在周向上相向的一对齿面12a、12b。在图2中，图的左侧的齿面表示为齿面12a(第一齿面)，右侧的齿面表示为齿面12b(第二齿面)。即，套筒8的卡爪齿12的齿面12a成为片7的卡爪齿11的齿面11a的旋转方向的相反侧的面。套筒8的卡爪齿12以在套筒8接近片7时能够进入到片7的卡爪齿11之间的方式配置在相向面8a上。

片7的卡爪齿11的齿面11a和套筒8的卡爪齿12的齿面12a以在片7相对于套筒8向一方向旋转时彼此相向地接近的方式配置。而且，片7的卡爪齿11的齿面11b和套筒8的卡爪齿12的齿面12b以在片7相对于套筒8向上述的一方向的相反方向旋转时彼此相向地接近的方式配置。在本实施方式中，关于片7的旋转方向，将片7的卡爪齿11的齿面11a与套筒8的卡爪齿12的齿面12a接近的方向表现为“负旋转方向”。另一方面，将片7的卡爪齿11的齿面11b与套筒8的卡爪齿12的齿面12b接近的方向表现为“正旋转方向”。即，在图1、2中，图中的左方向成为片7的正旋转方向，右方向成为负旋转方向。

上述的卡爪齿11、12成为啮合卡爪离合器。套筒8向接近片7的方向(卡合方向)移动，套筒8的卡爪齿12与片7的卡爪齿11成为紧密地组合的状态而相互啮合，由此能够使套筒8与片7卡合。而且，套筒8向从片7分离的方向(释放方向)移动，套筒8的卡爪齿12从片7的卡爪齿11分离，由此能够将套筒8与片7的卡合状态释放。

片7的多个卡爪齿11分别具有在轴线方向上的最接近套筒8的位置处与套筒8相向配置的端面11d。在片7的多个卡爪齿11上，分别在齿面11a的端面11d侧形成有大锥形面11c(被卡合齿侧连接面)。大锥形面11c形成在卡爪齿11的齿面11a的套筒8侧。大锥形面11c将卡爪齿11的端面11d与齿面11a连接。

同样，套筒8的多个卡爪齿12分别具有在轴线方向上的最接近片7的位置处与片7相向配置的端面12d。在套筒8的多个卡爪齿12上，也是分别在齿面12a的端面12d侧形成有大锥形面12c(卡合齿侧连接面)。大锥形面12c形成在卡爪齿12的齿面12a的片7侧。大锥形面12c将卡爪齿12的端面12d与齿面12a连接。

大锥形面11c、12c的一方的端部连接于端面11d、12d的中央附近，另一方的端部在齿面11a、12a的齿根侧(与片7或套筒8分离的一侧)连接于1/4左右的位置。上述大锥形面11c、12c的端部的位置可以任意选择。优选大锥形面11c、12c的锥形角度大致相同，两者形成为能够进行面接触。

片7的卡爪齿11的大锥形面11c和套筒8的卡爪齿12的大锥形面12c形成为在套筒8接近片7时或者在片7的齿面11a与套筒8的齿面12a接近时彼此相向，优选至少一部分能够抵接。即，套筒8的卡爪齿12的大锥形面12c形成在片7的卡爪齿11的大锥形面11c的旋转方向的相反侧。在图2的例子中，片7的大锥形面11c形成在图的右方向的齿面11a上，套筒8的大锥形面12c形成在图的左方向的齿面12a上。

通过如此形成大锥形面11c、12c，卡爪齿11、12在利用沿着绕旋转轴13的周向的截面形状观察的情况下(即图1、2所示的形状)，从端部沿着齿根的方向(行程方向)成为左右非对称的形状。即，如图2所示，在从套筒8侧观察时，片7的齿面11a的前缘端部11e配置得比齿面11b的前缘端部11f靠轴线方向里侧，大锥形面11c配置在齿面11a的近前处。在从片7侧观察时，套筒8的齿面12a的前缘端部12e配置得比齿面12b的前缘端部12f靠轴线方向里侧，大锥形面12c配置在齿面12a的近前处。换言之，大锥形面11c、12c与齿面11a、12a的交界位置(即前缘端部11e、12e)在从周向观察时重叠在齿面11b、12b上。

由于形成大锥形面11c、12c，因此齿面11a、12a的面积小于齿面11b、12b的面积。在以后的说明中，将卡爪齿11、12的一对齿面中的面积小的齿面11a、12a也记载为“小齿面”，将面积大的齿面11b、12b也记载为“大齿面”。而且，小齿面11a、12a的从端面11d、12d侧向齿根侧的长度比大齿面11b、12b的从端面侧向齿根侧的长度短。在本实施方式中，一对齿面中的面积大的大齿面11b、12b在卡合时被用作相互啮合的啮合面。另外，如图1、2所示，对作为啮合面使用的大齿面11b、12b的端面11d、12d侧也实施倒角加工而形成锥形面，但是与小齿面11a、12a连接的大锥形面11c、12c为了使套筒8的卡爪齿12容易进入到片7的卡爪齿11之间而设置，面积形成得比与大齿面11b、12b连接的锥形面大。

而且，卡爪齿11、12形成为，通过形成大锥形面11c、12c，轴线方向的彼此相向一侧的周向的宽度减小。即，卡爪齿11、12在利用沿着绕旋转轴13的周向的截面形状观察的情况下，端面11d、12d的周向的宽度成为最小，随着向片7与套筒8分离的方向行进而周向的宽度逐渐增大。而且，在从套筒8侧观察时，片7的与小齿面11a的前缘端部11e连接的轴线方向近前侧的部分(即大锥形面11c)形成为不沿周向从小齿面11a突出。同样，在从片7侧观察时，套筒8的与小齿面12a的前缘端部12e连接的轴线方向近前侧的部分(即大锥形面12c)形成为不沿周向从小齿面12a突出。

ECU6控制上述的发动机2、第一电动发电机MG1、第二电动发电机MG2、促动器9等的动作并控制车辆行驶。尤其是在本实施方式中，ECU6驱动第一电动发电机MG1和促动器9，由此适当变更卡合装置1的套筒8与片7的相对位置，进行使套筒8与片7卡合的卡合控制。

在该卡合控制中，ECU6按照以下的次序(i)～(iii)来控制套筒8及片7。

(i)驱动第一电动发电机MG1，进行使片7及套筒8的小齿面11a、12a向相互抵接的方向、即使片7向负旋转方向旋转的转速控制。

(ii)在片7的转速进入到预定的目标旋转范围内(0旋转～预定的负转速)之后，驱动促动器9，进行沿着从行程方向的套筒8向片7接近的接近方向使套筒8向片7接近地移动的行程动作。

(iii)在套筒8完成预定的行程条件(例如移动了预定的行程量)之前而使套筒8向片7接近之后，对第一电动发电机MG1进行追加正方向的转矩的转矩变更控制，使片7的旋转方向从负方向变更为正方向，使片7及套筒8的大齿面11b、12b彼此啮合。

ECU6在物理上是以包含CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random AccessMemory)、ROM(Read Only Memory)及接口1的公知的微型计算机为主体的电子电路。将保持于ROM的应用程序向RAM载入并利用CPU执行，由此在CPU的控制下使混合动力车辆100内的各种装置动作，并进行RAM、ROM内的数据的读出及写入，从而实现上述的ECU6的功能。另外，ECU6没有限定为上述的功能，具备作为混合动力车辆100的ECU而使用的其他各种功能。而且，上述的ECU可以是具备对发动机2进行控制的发动机ECU、对第一电动发电机MG1及第二电动发电机MG2进行控制的电动机ECU、对蓄电池进行监视的蓄电池ECU等多个ECU的结构。

接着，参照图3～10，说明第一实施方式的卡合装置1的动作。首先，参照图3、4，说明通过卡合装置1实施的使片7与套筒8卡合的卡合控制处理的概略情况。图3是通过第一实施方式的卡合装置实施的卡合控制处理的流程图，图4是通过第一实施方式的卡合装置实施的卡合控制处理的时间图。

图3所示的流程图的处理通过ECU6实施。在图4的时间图中，(a)表示片7的转速，(b)表示套筒8的行程量。在图4中，片7的转速在比0靠下侧的位置成为负旋转，表示向片7的卡爪齿11的小齿面11a接近套筒8的卡爪齿12的小齿面12a的方向旋转这一情况。而且，在图4中，片7的转速在比0靠上侧的位置成为正旋转，表示向片7的卡爪齿11的大齿面11b接近套筒8的卡爪齿12的大齿面12b的方向旋转这一情况。在图4中，套筒8的行程量越向上方向迁移，则表示套筒8越向卡合方向移动，越接近片7。

按照图3的流程图进行说明，首先，片7的目标转速变更为卡合动作用的转速(步骤S101)。并且，基于变更后的目标转速，对第一电动发电机MG1进行反馈控制，进行片7的转速控制(步骤S102)。该转速控制的目标转速设定为在片7与套筒8卡合时相互啮合的大齿面11b、12b不发生碰撞的旋转方向。即，目标转速设定为设置大锥形面11c、12c的一侧的小齿面11a、12a接近的旋转方向、即负旋转方向的转速。而且，目标转速只要是大齿面11b、12b不发生碰撞的旋转方向即可，因此也可以设定能够将大齿面11b、12b之间的距离维持成恒定的0旋转。因此，通过转速控制来控制片7的“负旋转方向”与小齿面11a、12a接近的旋转方向一起也包含0旋转。

接着，通过步骤S102的转速控制，判定片7的转速是否迁移到预定的目标旋转范围内(步骤S103)。目标旋转范围是例如包含通过步骤S101设定的目标转速的预定范围，如图4中作为“行程许可规定范围”所示，能够设定从0旋转到预定的负转速的范围。迁移到目标旋转范围内的判定条件可以设定例如片转速在目标旋转范围内滞留一定时间这一情况、进入到目标旋转范围内的片转速的变化量(图4的片转速的坐标图的斜度)成为一定值以内这一情况(变化量减小这一情况)、进入到目标旋转范围内这一情况等1个或多个条件。在满足这些设定的判定条件时，ECU6判定为片7的转速迁移到预定的目标旋转范围内。

在步骤S103的判定的结果是判定为片7的转速不在预定的目标旋转范围内的情况下(步骤S103为“否”)，返回到步骤S102，为了使片的转速迁移到目标旋转范围而继续实施转速控制。

另一方面，在判定为片7的转速迁移到预定的目标旋转范围内的情况下(步骤S103为“是”)，继续转速控制，并实施使套筒8向卡合方向移动的行程控制(步骤S104)。不等待片7的转速收敛于目标转速这一情况，而在进入到具有允许幅度的目标旋转范围的时刻开始移动控制，因此能够迅速地向下一处理转移，能够迅速地执行卡合控制。在该行程控制中，ECU6控制促动器9，向套筒8施加卡合方向的推力，使套筒8向卡合方向移动。

在图4的时间图中，在时刻t1，片7的转速进入到目标旋转范围，在将转速维持在目标旋转范围内的状态经过了预定时间的时刻t2，进行迁移到步骤S103的目标旋转范围内的判定。并且，在时刻t2开始套筒8向卡合方向的行程控制，在时刻t2以后，使套筒8的行程量逐渐增加。即，套筒8接近片7。而且，此时，片7的转速处于0旋转～预定的负转速的目标旋转范围内，因此片7向负旋转方向旋转。

返回到图3，判定与套筒8的行程控制相关的预定的行程条件是否完成(步骤S105)。

行程条件(移动条件)是用于判定能够使套筒8向片7接近预定的行程量的状况的条件。作为行程条件，包括例如移动了预定的行程量这一情况、经过了为了移动预定的行程量所需的时间这一情况等。移动了预定的行程量这一情况例如可以基于由行程传感器检测的套筒8的移动量、从行程控制开始时起的经过时间等各种传感器信息来推定或检测。

而且，在本实施方式中，作为行程条件，也包括套筒8的卡爪齿12与片7的卡爪齿11发生了碰撞这一情况。例如在套筒8的行程量以相当于大锥形面11c、12c彼此接触的位置、端面11d、12d彼此接触的位置等的特定的值维持一定时间的状态时能够检测这样的碰撞。

在步骤S105的判定的结果是判定为套筒8的行程条件未完成的情况下(步骤S105为“否”)，返回到步骤S104而继续套筒8的行程控制。

另一方面，在判定为套筒8的行程条件完成的情况下(步骤S105为“是”)，继续行程控制，并对第一电动发电机MG1进行控制而实施向正旋转方向的片7的转矩变更控制(步骤S106)。转矩变更控制是对于转速控制的反馈控制量(转矩)前馈性地加入追加转矩来变更片7的驱动转矩的控制。在本实施方式中，在转矩变更控制中，以使片7的旋转方向从设有大锥形面11c、12c的一侧的小齿面11a、12a接近的负旋转方向逐渐变化为片7与套筒8卡合时相互啮合的齿面11b、12b接近的正旋转方向的方式，追加正旋转方向的追加转矩。

在图4的时间图中，在时刻t2的行程控制开始后，在套筒8的卡爪齿12与片7的卡爪齿11的碰撞未发生的情况下，在时刻t3，预定的行程量的移动完成。并且，在该时刻t3之后的时刻t4，为了能够使套筒8向片7接近预定的行程量而经过充分的时间，判定为行程条件完成，开始转矩变更控制。

在时刻t4的转矩变更控制开始后，向片7的驱动转矩逐渐追加正转矩，由此将片7的转速从负向正旋转方向逐渐变更。在直至转速成为0的时刻t5为止的区间中，片7向片7的小齿面11a与套筒8的小齿面12a接近的方向旋转。并且，在时刻t5以后，片7的转速成为正转速，片7的旋转方向反转成片7的大齿面11b与套筒8的大齿面12b接近的方向。

返回到图3，确认片7的转速是否为预定转速以下(步骤S107)。预定转速可以设定正旋转方向的预定值。即，在该判定块中，通过转矩变更控制，确认片7的转速是否变更为正旋转方向的比较小的转速。在超过预定转速的情况下(步骤S107为“否”)，由于转矩扫描而失去平衡，判断为片7的转速向正旋转方向过度变化，为了抑制该转速变化，而减小转矩变更控制的追加转矩(步骤S108)。追加转矩的减小量可以使追加转矩为零，也可以减小预定量。由此，向正旋转方向过度增大的片转速减小。步骤S108的处理在片的转速稳定为预定转速以下之前反复进行。

另一方面，在片7的转速为预定转速以下的情况下(步骤S107为“是”)，判定套筒8的卡爪齿12与片7的卡爪齿11的卡合是否完成(步骤S109)。卡合完成的判定可以使用例如通过转速传感器检测套筒8与片7的旋转差而旋转差成为0这一情况、通过行程传感器检测套筒8的移动量而套筒8的卡爪齿12处于与片7的卡爪齿11完全啮合的位置这一情况等公知的手法。在卡合未完成的情况下(步骤S109为“否”)，返回到步骤S106，再次实施转矩变更控制。另一方面，在卡合完成的情况下(步骤S109为“是”)，结束本控制流程。

在图4的时间图中，在时刻t5以后，片7成为正旋转，片7向片7的大齿面11b与套筒8的大齿面12b接近的方向旋转，在时刻t6，片7的大齿面11b与套筒8的大齿面12b啮合，判定为套筒8与片7的卡合完成。

接着，参照图4的时间图及图5～10，按照模式详细说明上述的卡合动作时的套筒8与片7的啮合动作。图5、6是表示在卡合动作中套筒的卡爪齿未与片的卡爪齿抵接而进入到齿间的情况下的套筒及片的位置关系的推移的示意图，图7、8是表示在卡合动作中套筒的卡爪齿的大锥形面与片的卡爪齿的大锥形面发生碰撞的情况下的套筒及片的位置关系的推移的示意图，图9、10是表示在卡合动作中套筒的卡爪齿的端面与片的卡爪齿的端面发生碰撞的情况下的套筒及片的位置关系的推移的示意图。

进行使套筒8与片7接近的行程动作且行程条件完成时，套筒8与片7的位置关系可考虑以下的3种模式。

(1)套筒8的卡爪齿12未与片7的卡爪齿11抵接而进入到齿间的状态。

(2)套筒8的卡爪齿12的大锥形面12c与片7的卡爪齿11的大锥形面11c抵接的状态。

(3)套筒8的卡爪齿12的端面12d与片7的卡爪齿11的端面11d抵接的状态。

在图4的时间图中，关于套筒的行程量的推移，利用实线表示模式(1)的情况(在图4中记载为“无碰撞”)，利用单点划线表示模式(2)的情况(在图4中记载为“锥形面碰撞”)，利用点线表示模式(3)的情况(在图4中记载为“端面碰撞”)。以下，分别说明模式(1)～(3)各自的情况下的套筒8与片7的位置关系的推移。

(1)套筒8的卡爪齿12未与片7的卡爪齿11抵接而进入到齿间的情况下的片7及套筒8的位置关系的推移

在图5、6中，该模式的情况下的从行程动作开始到卡合完成为止的套筒8的卡爪齿12相对于片7的位置的推移以附图标记12-1、12-2、12-3、12-4为止的4个阶段表示。

在图4的时间图的时刻t2的行程控制开始时，套筒8的卡爪齿12如图5中的附图标记12-1所示处于从片7充分分离的位置。

在图4的时间图的时刻t2～t3的行程量增大中，在片7的负旋转和套筒8的卡合方向的推力的作用下，套筒8的卡爪齿12如图5的附图标记12-2所示，向小齿面12a相对于片7相对地接近的方向(图7中的左方向)移动，并接近片7。并且，在图4的时间图的时刻t3，套筒8的卡爪齿12如图5的附图标记12-3所示，不与片7的卡爪齿11接触，而进入到片7的2个卡爪齿11的间隙。

如图4所示，从时刻t4进行转矩变更控制，在时刻t5将片7的旋转方向切换为正旋转时，如图6所示，套筒8的卡爪齿12相对于片7向大齿面12b相对接近的方向(图6中的右方向)移动。并且，在图4的时刻t6的卡合完成时，套筒8的卡爪齿12如图6的附图标记12-4所示，使该大齿面12b与片7的大齿面11b啮合。

(2)套筒8的卡爪齿12的大锥形面12c与片7的卡爪齿11的大锥形面11c抵接的情况下的片7及套筒8的位置关系的推移

图7、8中，该模式的情况下的从行程动作开始到卡合完成的套筒8的卡爪齿12相对于片7的位置的推移以附图标记12-1、12-5、12-6、12-7的4个阶段表示。

在图4的时间图的时刻t2的行程控制开始时，如图7的附图标记12-1所示，套筒8的卡爪齿12处于从片7充分分离的位置。

在图4的时间图的时刻t2～t3的行程量增大中，在片7的负旋转和套筒8的卡合方向的推力的作用下，套筒8的卡爪齿12向小齿面12a相对于片7相对接近的方向(图5中的左方向)移动，并接近片7。并且，如图7的附图标记12-5所示，套筒8的卡爪齿12的大锥形面12c与片7的卡爪齿11的大锥形面11c发生碰撞。

套筒8即使在与片7的大锥形面11c发生了碰撞之后，也沿卡合方向持续产生推力。而且，套筒8通过片7的负旋转，经由大锥形面12c从片7受到按压力。在从片7受到的按压力大于套筒8的推力、且相互接触的大锥形面11c及大锥形面12c之间的摩擦力小于按压力的情况下，如图7中的附图标记12-6所示，套筒8的卡爪齿12沿着片7的大锥形面11c向分离方向被压回。在图4的时间图中，在时刻t2以后，从大锥形面11c、12c彼此发生了碰撞的时刻到时刻t5的区间，套筒8的行程量减小，套筒8向分离方向被压回。

另外，此时，若套筒8的大锥形面12c过度通过片7的大锥形面11c，则如图7中的点线的箭头所示，套筒8的卡爪齿12有时会越过到目前为止接触的片7的卡爪齿11而向相邻的卡爪齿11的方向移动。而且，在相互接触的大锥形面11c及大锥形面12c之间的摩擦力大于从片7受到的按压力的情况下，套筒8的卡爪齿12有时会留在与片7的卡爪齿11发生了碰撞的行程方向的位置。在这种情况下，在图4的时间图中，直至片7为负旋转的时刻t5，套筒8的行程量在大锥形面11c、12c彼此的碰撞后沿分离方向不减小而仍维持碰撞时的值。

如图4所示，从时刻t4起进行转矩变更控制，在时刻t5将片7的旋转方向切换为正旋转时，如图8所示，套筒8的卡爪齿12在片7的正旋转和套筒8的卡合方向的推力的作用下，向大齿面12b相对于片7相对地接近的方向(图8的右方向)移动，并使行程增大。即，沿着片7的大锥形面11c以使卡合变深的方式移动。并且，在图4的时刻t6的卡合完成时，如图8的附图标记12-7所示，套筒8的卡爪齿12使其大齿面12b与片7的大齿面11b啮合。

(3)套筒8的卡爪齿12的端面12d与片7的卡爪齿11的端面11d抵接的情况下的片7及套筒8的位置关系的推移

图9、10中，将该模式的情况下的从行程动作开始到卡合完成的套筒8的卡爪齿12的动作以附图标记12-1、12-8、12-9、12-10、12-11的5个阶段表示。

在图4的时间图的时刻t2的行程控制开始时，如图9的附图标记12-1所示，套筒8的卡爪齿12处于从片7充分分离的位置。

在图4的时间图的时刻t2～t3的行程量增大中，在片7的负旋转和套筒8的卡合方向的推力的作用下，套筒8的卡爪齿12向小齿面12a相对于片7相对接近的方向(图9中的左方向)移动，并接近片7。并且，如图9的附图标记12-8所示，套筒8的卡爪齿12的端面12d与片7的卡爪齿11的端面11d发生碰撞。

套筒8即使在与片7的端面11d发生了碰撞之后，在片7的负旋转的作用下，如图9的附图标记12-9所示，也会沿着片7的卡爪齿11的端面11d，相对于片7继续向相同方向(图9中的左方向)移动。套筒8向卡合方向的移动由片7的端面11d限制。因此，在图4的时间图中，在时刻t2以后，从端面彼此发生了碰撞的时刻到时刻t5的区间，套筒8的行程量仍维持碰撞位置的值。

另外，此时，若套筒8的端面12d过度通过片7的端面11d，则如图9的点线的箭头所示，套筒8的卡爪齿12有时会越过到目前为止接触的片7的卡爪齿11而向相邻的卡爪齿11的方向移动。

如图4所示，从时刻t4进行转矩变更控制，在时刻t5将片7的旋转方向切换成正旋转时，如图10所示，套筒8的卡爪齿12首先在片7的正旋转的作用下，沿着片7的端面11d向大齿面12b接近的方向(图10的右方向)移动。若套筒8的端面12d过度通过片7的端面11d，则套筒8的卡爪齿12如图10的附图标记12-10所示，在片7的正旋转和套筒8的卡合方向的推力的作用下，沿着片7的大锥形面11c以使卡合变深的方式移动。并且，在图4的时刻t6的卡合完成时，如图10的附图标记12-11所示，套筒8的卡爪齿12使其大齿面12b与片7的大齿面11b啮合。

接下来，说明第一实施方式的卡合装置1的效果。

本实施方式的卡合装置1具备：片7，被支撑为绕旋转轴旋转自如且具有卡爪齿11；套筒8，被支撑为沿着旋转轴的轴线方向移动自如，且具有卡爪齿12；第一电动发电机MG1，使片7绕轴线旋转；促动器9，使套筒8沿轴线方向移动；及ECU6，控制第一电动发电机MG1及促动器9的动作。卡爪齿11在片7的与套筒8相向的一侧沿着绕轴线的周向形成多个，卡爪齿12在套筒8的与片7相向的一侧，沿着绕轴线的周向形成多个。卡爪齿11具有在周向上相向的一对齿面11a、11b，卡爪齿12具有在周向上相向的一对齿面12a、12b。在从套筒8侧观察时，卡爪齿11的所述一对齿面11a、11b中的一方的小齿面11a的前缘端部11e配置得比另一方的大齿面11b的前缘端部11f靠轴线方向里侧，在从片7侧观察时，卡爪齿12的一对齿面12a、12b中的一方的小齿面12a的前缘端部12e配置得比另一方的大齿面12b的前缘端部12f靠轴线方向里侧。卡爪齿11、12以使轴线方向的彼此相向的一侧的周向的宽度减小的方式形成。卡爪齿11的小齿面11a与卡爪齿12的小齿面12a配置为在片7相对于套筒8向负旋转方向相对旋转时彼此相向地接近，卡爪齿11的大齿面11b与卡爪齿12的大齿面12b配置为在片7相对于套筒8向正旋转方向相对旋转时彼此相向地接近。ECU6在使片7与套筒8卡合时，在片7相对于套筒8向负旋转方向旋转的状态下，控制促动器9以使套筒8向接近片7的方向移动，而且，在满足了关于套筒8相对于片7的移动的预定的行程条件之后，控制第一电动发电机MG1以使片7的转速从负变为0以上。

根据该结构，在片7与套筒8的卡合动作时的初始阶段，使片7向作为啮合面的大齿面11b、12b的相反侧的小齿面11a、12a接近的方向旋转。由此，在套筒8的行程动作进展之前，能够避免作为啮合面的大齿面11b、12b以极小的接触面积啮合的状况发生。而且，在套筒8的行程动作满足了预定的行程条件之后，进行控制以使片7的转速从负变为0以上，因此套筒8的卡爪齿12在向片7的卡爪齿11之间进入至保持卡合所需的充分的程度之后，将片7的旋转变更为卡爪齿11、12的作为啮合面的大齿面11b、12b彼此接近的方向而能够使大齿面11b、12b啮合。其结果是，使片7的大齿面11b与套筒8的大齿面12b的啮合部分的面积增大，能够确保保持卡合所需的充分的啮合量，能够可靠地进行卡合。

而且，在卡合动作的初始阶段，使片7向作为啮合面的大齿面11b、12b的相反侧的小齿面11a、12a接近的方向旋转，因此在套筒8最初与片7接触时，能够使片7及套筒8的大锥形面11c、12c、端面11d、12d彼此面接触，能够避免在碰撞时局部性的较大的力施加于卡爪齿11、12这一情况。其结果是，能够抑制高面压的产生，能够提高卡合装置1的耐久性。

而且，在本实施方式的卡合装置1中，在判定为使套筒8向片7接近预定的距离时，ECU6判定为满足了行程条件。通过该结构，能够在使套筒8充分接近片7之后，使作为啮合面的大齿面11b、12b彼此啮合，因此能够更可靠地进行卡合。

而且，在本实施方式的卡合装置1中，在将片7的转速从负向0以上变更的期间，ECU6控制促动器9，使套筒8进一步向接近片7的方向移动。通过该结构，在作为啮合面的大齿面11b、12b彼此接近的期间，能够进一步使套筒8的卡爪齿12进入到片7的卡爪齿11之间，因此在大齿面11b、12b啮合时，能够增大两者的啮合部分的面积，能够更可靠地进行卡合。

另外，在本实施方式的卡合装置1中，片7的卡爪齿11具有在轴线方向上的最接近套筒8的位置处与套筒8相向配置的端面11d和将端面11d与小齿面11a连接的锥形形状的大锥形面11c，套筒8的卡爪齿12具有在轴线方向上的最接近片7的位置处与片7相向配置的端面12d和将端面12d与小齿面12a之间连接的锥形形状的大锥形面12c。

通过该结构，在卡爪齿11、12形成大锥形面11c、12c，由此削减卡爪齿11、12的小齿面11a、12a侧的前端部分，卡爪齿11、12彼此一边向小齿面11a、12a接近的方向相对旋转一边接近时，能够增大卡爪齿11、12之间的空间。由此，在卡合动作的初始阶段，能够避免套筒8的卡爪齿12与片7的卡爪齿11在较早的阶段发生碰撞这一情况，能够进入至更深的位置。而且，大锥形面11c、12c是沿着行程方向的锥形形状的面，因此在套筒8与片7接触时，能够沿着大锥形面11c、12c使两者的相对位置顺畅地位移，能够迅速且高精度地进行卡合控制。

而且，在本实施方式的卡合装置1中，在片7的转速从负变为0以上之后，在片7的转速变为正旋转方向的预定值以上时，ECU6控制第一电动发电机MG1以使转速减小。

通过该结构，能够将片7的转速控制成比较小的正方向的转速，因此能够减轻套筒8的齿面12b与片7的齿面11b接触时的冲击。而且，若片7的转速比较小，则延长在使片7的旋转反转之后到齿面11b、12b彼此啮合为止的时间，因此通过套筒8的行程控制能够使套筒8的卡爪齿12进一步进入到片7的卡爪齿11之间的深处，能够更可靠地进行卡合。

[第二实施方式]

接下来，参照图11、12，说明第二实施方式。图11是通过第二实施方式的卡合装置实施的卡合控制处理的流程图，图12是通过第二实施方式的卡合装置实施的卡合控制处理的时间图。图12的时间图的结构与第一实施方式的图4的时间图相同。

第二实施方式与第一实施方式的不同之处是在卡合控制处理中，无论行程条件是否完成都开始转矩变更控制。即在第二实施方式中，与开始转矩变更控制相比，先开始行程控制。

按照图11的流程图进行说明，首先，判定片7的旋转方向是否为负旋转(步骤S201)。在步骤S201的判定的结果是片7的旋转方向不是负旋转的情况下(步骤S201为“否”)，控制第一电动发电机MG1，将片7的转速变更为负旋转(步骤S202)，返回到步骤S201。步骤S202的处理例如可以将目标转速设定为负旋转而对第一电动发电机MG1进行反馈控制来进行。

另一方面，在步骤S201的判定的结果是判定为片7的旋转方向是负旋转的情况下(步骤S201为“是”)，控制第一电动发电机MG1，实施片7向正旋转方向的转矩变更控制(步骤S203)。

在图12的时间图中，片转速从一开始就是负旋转，因此从该时间图的开始时刻起执行转矩变更控制。而且，在时间图的开始时刻，片7的转速与目标旋转范围相比是负旋转方向大的值，从目标旋转范围脱离，通过转矩变更控制而从负向正旋转方向逐渐变更。

返回到图11，通过步骤S203的转矩变更控制，判定片7的转速是否迁移到预定的目标旋转范围内(步骤S204)。目标旋转范围与第一实施方式同样，如图12所示是从0旋转到预定的负转速的范围。而且，迁移到目标旋转范围内的判定条件也与第一实施方式同样，可以包含片转速在目标旋转范围内滞留一定时间这一情况等。

在判定为片7的转速不在预定的目标旋转范围内的情况下(步骤S204为“否”)，返回到步骤S201。另一方面，在判定为片7的转速处于预定的目标旋转范围内的情况下(步骤S204为“是”)，继续转矩变更控制，并实施使套筒8向卡合方向移动的行程控制(步骤S205)。

在图12的时间图中，在片7的转速维持在目标旋转范围内的状态经过了预定时间的时刻t7，作出步骤S204的迁移到目标旋转范围内的判定。并且，在时刻t7，开始套筒8向卡合方向的行程控制，在时刻t7以后，套筒8的行程量逐渐增加。即，套筒8接近片7。

而且，在行程控制的开始时刻，片7的转速处于0旋转～预定的负转速的目标旋转范围内，因此片7向负旋转方向旋转。在直至转速变为0的时刻t8的区间，片7向片7的小齿面11a与套筒8的小齿面12a接近的方向旋转。并且，在时刻t8以后，片7的转速变为正转速，片7的旋转方向反转成片的大齿面11b与套筒8的大齿面12b接近的方向。

返回到图11，判定套筒8的卡爪齿12与片7的卡爪齿11的卡合是否完成(步骤S206)。在卡合未完成的情况下(步骤S206为“否”)，返回到步骤S205，继续执行行程控制。另一方面，在卡合完成的情况下(步骤S206为“是”)，结束本控制流程。

在图12的时间图中，在时刻t8以后，片7变为正旋转，片7向片7的大齿面11b与套筒8的大齿面12b接近的方向旋转，在时刻t9，片7的大齿面11b与套筒8的大齿面12b啮合，判定为套筒8与片7的卡合完成。

另外，在本实施方式中，片7与套筒8的卡合控制也构成为，在第一实施方式中说明的行程控制的行程条件完成之后，片7的转速切换成正旋转。即，以在套筒8为了移动预定的行程量所需的时间经过之后使片7的转速从负变更为正的方式，设定通过转矩变更控制追加的正转矩的大小和步骤S204的目标旋转范围内的条件(行程控制的开始时机)。在图12的时间图中，在片转速从负切换为正的时刻t8，套筒8为了移动预定的行程量所需的时间经过，能够判断为行程条件完成。

[第三实施方式]

接下来，参照图13～18，说明第三实施方式。图13是将本发明的第三实施方式的卡合装置的主要部分放大表示的示意图。

第三实施方式的卡合装置1与第一实施方式及第二实施方式的不同之处在于，如图13所示，在片7与套筒8在轴线方向上抵接时，对应于该抵接，沿轴线方向伸缩而被施力的弹簧14(施力单元)与片7连接。

弹簧14能够沿着旋转轴13的轴线方向伸缩地与片7连接。片7局限于弹簧14的伸缩范围内，设置成能够沿轴线方向移动。在卡合控制时，在片7与套筒8在轴线方向上抵接时，弹簧14对应于该抵接产生的片7的轴线方向的移动而伸缩，与伸缩方向相反地发挥作用力。

而且，如图13所示，在套筒8设有止动件15。套筒8在行程方向的预定位置处，由止动件15限制进一步地向片7侧的移动。止动件15的设置位置可以设定为例如在套筒8的卡爪齿12与片7的卡爪齿11完全啮合的位置处限制套筒8的移动。

另外，为了便于说明本实施方式，如图13所示，例示了弹簧14直接与片7连接的结构，但是弹簧14只要能够通过与套筒8的接触而实现片7在轴线方向上移动和向套筒8侧施加作用力即可，无需与片7直接连接，只要配置在作为片7的驱动源的第一电动发电机MG1与片7之间即可。

第三实施方式的卡合装置1能够实施图3所示的第一实施方式的控制流程，而且，也能够实施图11所示的第二实施方式的控制流程。但是，在本实施方式的结构中，在行程控制中，套筒8与片7的大锥形面11c、端面11d等发生碰撞的情况下，由于弹簧14的作用而片7及套筒8的动作与第一、第二实施方式的情况不同。

在此，按照图3所示的第一实施方式的控制流程，参照图14～18，以行程控制中大锥形面11c、12c彼此碰撞的情况为例，说明第三实施方式的卡合装置1的动作。

在步骤S104中，在片7维持预定的目标旋转范围内的旋转的状态下，开始套筒8的行程控制。图14是表示行程控制开始后套筒8接近片7的状态的示意图。此时，如图14所示，在推力作用下，套筒8向卡合方向移动，套筒8的卡爪齿12接近进行负旋转的片7的卡爪齿11。

在步骤S105中，在判定为套筒8的行程条件未完成的情况下(步骤S105为“否”)，返回到步骤S104而继续行程控制。

在行程控制的继续期间，片7进行负旋转，片7与套筒8的相对位置以片7的齿面11a与套筒8的齿面12a接近的方式推移。因此，以套筒8的大锥形面12c与片7的大锥形面11c的至少一部分相向的方式使套筒8向片7接近移动。在该例子中，套筒8首先以大锥形面12c与片7的大锥形面11c发生碰撞。图15是表示在行程控制的执行中套筒8的大锥形面12c与片7的大锥形面11c发生了碰撞的状态的示意图。如图15所示，在套筒8的行程控制的执行中，向卡合方向移动的套筒8的大锥形面12c与进行负旋转的片7的大锥形面11c发生碰撞。

由于该碰撞，片7的负旋转方向的推力的一部分变换为卡合方向。而且，片7通过大锥形面11c来承受套筒8向卡合方向的推力。通过上述的卡合方向的推力，弹簧14收缩，片7向从行程方向的套筒8分离的方向(图中的下方向)移动。片7也向负旋转方向移动，因此结果是，片7与套筒8的大锥形面12c接触，并沿着大锥形面12c向从套筒8分离的方向(图15中的箭头A所示的右下方向)移动。

另一方面，在判定为套筒8的行程条件完成的情况下(步骤S105为“是”)，在步骤S106中，实施片7向正旋转方向的转矩变更控制。

图16、17是表示转矩变更控制的实施中的套筒8与片7的位置关系的示意图。图16表示通过追加转矩的施加而片7的负旋转停止时的状态，图17表示通过进一步的追加转矩的施加而片7的旋转方向反转成正旋转的状态。

如图16所示，当套筒8到达止动件15的限制位置而套筒8的行程控制完成时，实施转矩变更控制而向片7施加正旋转方向的追加转矩。通过该追加转矩，负旋转的片7的旋转停止。此时的片7与套筒8的位置关系维持片7的大锥形面11c与套筒8的大锥形面12c的接触状态，或者如图16所示，片7的大锥形面11c沿着套筒8的大锥形面12c通过之后，成为端面11d、12d彼此接触的状态。而且，此时，片7的弹簧14收缩最大。

接着，如图17所示，通过进一步的追加转矩的施加，旋转停止的片7反转成正旋转而开始旋转。通过片7向正旋转方向移动，而片7的大锥形面11c再次与套筒8的大锥形面12c接触。此时，作用力从收缩的弹簧14向开放方向(图的上方向)传递给片7，但是在从片7的大锥形面11c接触的套筒8的大锥形面12c承受的反力作用下，该作用力的一部分被转换成正旋转方向。结果是，片7与套筒8的大锥形面12c接触，并沿着大锥形面12c向与套筒8接近的方向(图17的箭头B所示的左上方向)移动。

在步骤S109中，在判定为套筒8的卡爪齿12与片7的卡爪齿11的卡合完成的情况下(步骤S109为“是”)，结束本控制流程。

图18是表示套筒8的卡爪齿12与片7的卡爪齿11啮合的状态的示意图。在片7沿着套筒8的大锥形面12c向图17所示的箭头B的方向移动之后，如图18所示，若片7过度通过套筒8的大锥形面12c，则片7利用弹簧14的作用力向行程方向的套筒8侧进一步压回。由此，使套筒8的齿面12b与片7的齿面11b的从旋转方向观察到的重叠部分增加，并使套筒8的齿面12b接近片7的齿面11b，最终两者发生碰撞，确保充分的啮合面积而啮合。

第三实施方式的卡合装置1中，片7具备当片7与套筒8在轴线方向上抵接时、对应于该抵接而沿轴线方向被施力的弹簧14，因此利用套筒8与片7发生碰撞时的按压力，使弹簧14收缩，通过利用弹簧14的收缩而产生的作用力，能够将片7向套筒8的方向压回，因此能够使片7的卡爪齿11进入至套筒8的卡爪齿12之间的深处。由此，能够进一步增大片7的大齿面11b与套筒8的大齿面12b的啮合部分的面积，能够更可靠地进行卡合。而且，在套筒8与片7发生碰撞时，通过弹簧14能够吸收冲击力，因此能够减少卡合时的冲击。

另外，在第三实施方式中，例示了弹簧14设于片7的结构，但也可以设于套筒8，还可以设于片7和套筒8这双方。而且，弹簧14可以置换成对应于片7或套筒8的轴线方向的移动而能够施力的其他施力单元。

以上，说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式是作为例子而提示的方式，并未限定发明的范围。上述实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。上述实施方式、其变形与包含于发明的范围、主旨同样地，包含于权利要求书记载的发明及其均等的范围。

在上述实施方式中，作为将第一电动发电机MG1的旋转机械性地锁定的MG1锁定机构，例示了适用本发明的卡合装置1的结构，但是本发明的卡合装置1也可以适用作为例如过驱动锁定、发动机直接传递轴变速、发动机轴切离等驱动装置内的其他要素的卡合要素。而且，也可以将本发明的卡合装置1与AT内湿式多板离合器等以往的卡合要素置换。

在上述实施方式中，例示了片7的卡爪齿11与套筒8的卡爪齿12向相互的方向分别突出的结构，但是片7和套筒8的齿的位置也可以是其他形态。例如，可以是片7的齿向径向外侧突出且套筒8的齿从片7的径向外侧向内侧突出的形态。

而且，在上述实施方式中，例示了关于片7的卡爪齿11和套筒8的卡爪齿12而轴线方向的长度全部相同的结构，但是可以将轴线方向的长度不同的卡爪齿组合，可以设为例如将轴线方向的长度为长短两种的卡爪齿交替配置的结构。在该结构的情况下，轴线方向长更长的一方的齿彼此在卡合控制时首先抵接的可能性高，因此至少轴线方向长更长的一方的齿与上述实施方式的卡爪齿11、12同样，只要是具有小齿面11a、12a及大齿面11b、12b的形状即可。

而且，在上述实施方式中，例示了片7旋转且套筒8向一方向进行直线移动的结构，但是只要在片7与套筒8之间能够变更旋转方向与行程方向的相对的位置关系即可，也可以是其他形态。例如，可以是片7及套筒8中的任一方能够向旋转方向及行程方向这两个方向移动的结构，也可以与上述实施方式相反地设为片7向行程方向移动且套筒8向旋转方向移动的结构。

而且，在上述实施方式中，例示了在片7的卡爪齿11及套筒8的卡爪齿12形成有大锥形面11c、12c的结构，但只要是将小齿面11a、12a与端面11d、12d连接的连接面即可，除了锥形形状以外，也可以是凸曲面、凹曲面、台阶形状等其他形状。

另外，在上述实施方式中，在卡合控制时，在使片7从负旋转向正旋转反转之际，考虑响应性和控制性而进行了变更片7的驱动转矩的转矩变更控制，但也可以取而代之地将转速控制的目标转速变更为正旋转。

在上述实施方式中，例示了用于对套筒8进行行程控制的促动器9具有在受到反力时空转的棘轮功能的结构，但也可以应用不具有棘轮功能的促动器。

附图标记说明

1 卡合装置

6 ECU(控制单元)

MG1 第一电动发电机(旋转单元)

7 片(第一部件)

8 套筒(第二部件)

9 促动器(移动单元)

11 片的卡爪齿(被卡合齿)

12 套筒的卡爪齿(卡合齿)

11a、12a 小齿面(第一齿面)

11b、12b 大齿面(第二齿面)

11e、12e 小齿面的前缘端部

11f、12f 大齿面的前缘端部

11c 大锥形面(被卡合齿侧连接面)

12c 大锥形面(卡合齿侧连接面)

13 旋转轴

14 弹簧(施力单元)

Claims (16)

1.一种卡合装置，其特征在于，具备：

第一部件，具有被卡合齿；

第二部件，与所述第一部件配置于同一轴线上，且具有卡合齿；

旋转单元，使所述第一部件与所述第二部件绕轴线相对旋转；

移动单元，使所述第一部件与所述第二部件沿轴线方向相对移动；及

控制单元，控制所述旋转单元及所述移动单元的动作，

所述被卡合齿在所述第一部件的与所述第二部件相向的一侧沿绕所述轴线的周向形成多个，所述卡合齿在所述第二部件的与所述第一部件相向的一侧沿绕所述轴线的周向形成多个，

所述被卡合齿及所述卡合齿具有在所述周向上相向的一对齿面，

在从所述第二部件侧观察时，所述被卡合齿的所述一对齿面中的一方的第一齿面的前缘端部配置得比另一方的第二齿面的前缘端部靠轴线方向里侧，在从所述第一部件侧观察时，所述卡合齿的所述一对齿面中的一方的第一齿面的前缘端部配置得比另一方的第二齿面的前缘端部靠轴线方向里侧，

所述被卡合齿及所述卡合齿以轴线方向的彼此相向的一侧的所述周向的宽度减小的方式形成，

所述被卡合齿的所述第一齿面与所述卡合齿的所述第一齿面配置为在所述第一部件相对于所述第二部件向负旋转方向相对旋转时彼此相向地接近，

所述被卡合齿的所述第二齿面与所述卡合齿的所述第二齿面配置为在所述第一部件相对于所述第二部件向正旋转方向相对旋转时彼此相向地接近，

在使所述第一部件与所述第二部件卡合时，

在所述第一部件相对于所述第二部件向所述负旋转方向相对旋转的状态下，所述控制单元控制所述移动单元，使得所述第一部件与所述第二部件向相互接近的方向相对移动，

而且，在满足了和所述第一部件与所述第二部件的相对移动有关的预定的移动条件之后，所述控制单元控制所述旋转单元，使得所述第一部件对所述第二部件的相对转速从负变为0以上。

2.根据权利要求1所述的卡合装置，其特征在于，

在判定为能够使所述第一部件与所述第二部件接近预定的距离时，所述控制单元判定为满足了所述移动条件。

3.根据权利要求1所述的卡合装置，其特征在于，

在所述相对转速从负向0以上变更的期间，所述控制单元还控制所述移动单元，使得所述第一部件与所述第二部件向相互接近的方向相对移动。

4.根据权利要求2所述的卡合装置，其特征在于，

在所述相对转速从负向0以上变更的期间，所述控制单元还控制所述移动单元，使得所述第一部件与所述第二部件向相互接近的方向相对移动。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的卡合装置，其特征在于，

在所述第一部件和所述第二部件的至少一方具备施力单元，在所述第一部件与所述第二部件在所述轴线方向上抵接时，所述施力单元响应所述抵接而沿所述轴线方向施力。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的卡合装置，其特征在于，

所述第一部件的所述被卡合齿具有：

在所述轴线方向上的最接近所述第二部件的位置与所述第二部件相向地配置的端面；及

将所述端面与所述被卡合齿的所述第一齿面连接的被卡合齿侧连接面，

所述第二部件的所述卡合齿具有：

在所述轴线方向上的最接近所述第一部件的位置与所述第一部件相向地配置的端面；及

将所述端面与所述卡合齿的所述第一齿面之间连接的卡合齿侧连接面。

7.根据权利要求5所述的卡合装置，其特征在于，

所述第一部件的所述被卡合齿具有：

在所述轴线方向上的最接近所述第二部件的位置与所述第二部件相向地配置的端面；及

将所述端面与所述被卡合齿的所述第一齿面连接的被卡合齿侧连接面，

所述第二部件的所述卡合齿具有：

在所述轴线方向上的最接近所述第一部件的位置与所述第一部件相向地配置的端面；及

将所述端面与所述卡合齿的所述第一齿面之间连接的卡合齿侧连接面。

8.根据权利要求6所述的卡合装置，其特征在于，

所述被卡合齿侧连接面及所述卡合齿侧连接面为锥形形状的面。

9.根据权利要求7所述的卡合装置，其特征在于，

所述被卡合齿侧连接面及所述卡合齿侧连接面为锥形形状的面。

10.根据权利要求1～4、7～9中任一项所述的卡合装置，其特征在于，

在使所述相对转速从负变为0以上之后，在所述相对转速成为所述正旋转方向的预定值以上时，所述控制单元控制所述旋转单元以使所述相对转速减小。

11.根据权利要求5所述的卡合装置，其特征在于，

在使所述相对转速从负变为0以上之后，在所述相对转速成为所述正旋转方向的预定值以上时，所述控制单元控制所述旋转单元以使所述相对转速减小。

12.根据权利要求6所述的卡合装置，其特征在于，

在使所述相对转速从负变为0以上之后，在所述相对转速成为所述正旋转方向的预定值以上时，所述控制单元控制所述旋转单元以使所述相对转速减小。

13.根据权利要求1～4、7～9、11～12中任一项所述的卡合装置，其特征在于，

所述第一部件被支撑为绕旋转轴旋转自如，

所述第二部件被支撑为沿轴线方向移动自如，

所述旋转单元使所述第一部件绕所述轴线旋转，

所述移动单元使所述第二部件沿所述轴线方向移动，

在使所述第一部件与所述第二部件卡合时，

在所述第一部件向负旋转方向旋转的状态下，所述控制单元控制所述移动单元，使得所述第二部件向接近所述第一部件的方向移动，

而且，在满足了所述移动条件之后，所述控制单元控制所述旋转单元，使得所述第一部件的转速从负变为0以上。

14.根据权利要求5所述的卡合装置，其特征在于，

所述第一部件被支撑为绕旋转轴旋转自如，

所述第二部件被支撑为沿轴线方向移动自如，

所述旋转单元使所述第一部件绕所述轴线旋转，

所述移动单元使所述第二部件沿所述轴线方向移动，

在使所述第一部件与所述第二部件卡合时，

在所述第一部件向负旋转方向旋转的状态下，所述控制单元控制所述移动单元，使得所述第二部件向接近所述第一部件的方向移动，

而且，在满足了所述移动条件之后，所述控制单元控制所述旋转单元，使得所述第一部件的转速从负变为0以上。

15.根据权利要求6所述的卡合装置，其特征在于，

所述第一部件被支撑为绕旋转轴旋转自如，

所述第二部件被支撑为沿轴线方向移动自如，

所述旋转单元使所述第一部件绕所述轴线旋转，

所述移动单元使所述第二部件沿所述轴线方向移动，

在使所述第一部件与所述第二部件卡合时，

在所述第一部件向负旋转方向旋转的状态下，所述控制单元控制所述移动单元，使得所述第二部件向接近所述第一部件的方向移动，

而且，在满足了所述移动条件之后，所述控制单元控制所述旋转单元，使得所述第一部件的转速从负变为0以上。

16.根据权利要求10所述的卡合装置，其特征在于，

所述第一部件被支撑为绕旋转轴旋转自如，

所述第二部件被支撑为沿轴线方向移动自如，

所述旋转单元使所述第一部件绕所述轴线旋转，

所述移动单元使所述第二部件沿所述轴线方向移动，

在使所述第一部件与所述第二部件卡合时，

在所述第一部件向负旋转方向旋转的状态下，所述控制单元控制所述移动单元，使得所述第二部件向接近所述第一部件的方向移动，

而且，在满足了所述移动条件之后，所述控制单元控制所述旋转单元，使得所述第一部件的转速从负变为0以上。