JP2009029394A

JP2009029394A - 噛み合い式係合装置

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Publication number: JP2009029394A
Application number: JP2007307232A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Ebuchi; 弘章江渕; Masaki Mitsuyasu; 正記光安; Hiromichi Kimura; 弘道木村; Takashi Kawai; 高志河合; Takeshi Kotani; 武史小谷; Junya Mizuno; 純也水野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2027-11-28
Also published as: JP5488641B2; JP5092714B2; JP2012193851A

Abstract

【課題】解放時に噛み合い部材の位相を調整する電動機のトルクを噛み合い部材の解放後に要求されるトルクに滑らかに変化させることが可能な噛み合い式係合装置を提供する。
【解決手段】ハブ４１とブレーキ部材４３との係合及び解放をアクチュエータ４４によって行うドグクラッチ４０において、ハブ４１に動力が伝達される第１ＭＧ２００にドグクラッチ４０を解放状態に切り替えるために要求する解放前要求トルクを算出するとともに、ドグクラッチ４０を係合状態から解放状態に切り替える際はハブ４１が揺動されるように第１ＭＧ２００のトルクの増加及び減少を行う揺さ振り制御を実行し、この揺さ振り制御の実行時には第１ＭＧ２００のトルクをドグクラッチ４０が解放状態に切り替わった後に第１ＭＧ２００に要求される解放後要求トルクに近付ける方向に最初に変更する。
【選択図】図７

Description

本発明は、車両の変速機等に用いられ、係合時に一対の噛み合い部にそれぞれ設けられた歯が噛み合う噛み合い式係合装置に関する。

ドグクラッチを構成する外歯の歯とスリーブの内歯とを係合させる場合、モータジェネレータのトルクを調整してスリーブ及び内歯を回転させることにより、外歯の歯の位相とスリーブの内歯の歯溝の位相とが所定の範囲内で一致するようにこれらの位相を調整する駆動装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２００６−３８１３６号公報

このように係合時に歯を噛み合わせるドグクラッチでは、歯の噛み合わせを解放させる解放時においても歯が形成された各部の回転の位相を調整するが、この際モータジェネレータのトルクを適切に制御しないとドグクラッチの解放後にモータジェネレータに要求されるトルクに調整すべくモータジェネレータのトルクの急な変更を行う必要が生じる場合がある。特許文献１の装置では係合時における位相の調整方法については記載されているが、ドグクラッチの歯の噛み合わせを解放させる解放時におけるモータジェネレータの制御については記載されていない。

そこで、本発明は、解放時に噛み合い部材の位相を調整する電動機のトルクを噛み合い部材の解放後に要求されるトルクに滑らかに変化させることが可能な、また互いに歯列が噛み合っている係合状態の一対の噛み合い部材を迅速に解放状態に切り替えることが可能な噛み合い式係合装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の噛み合い式係合装置は、電動機と、係合状態ではそれぞれに設けられた歯部が互いに噛み合って係合するとともに解放状態では互いの歯部が離間し、少なくとも一方が前記電動機の動力が伝達される回転体である一対の噛み合い部材と、前記一対の噛み合い部材の少なくとも一方を駆動して前記一対の噛み合い部材を前記係合状態及び前記解放状態に切り替えるアクチュエータと、を備え、前記一対の噛み合い部材を前記係合状態に切り替える場合は前記電動機の回転数及びトルクの少なくともいずれか一方を変更して前記一対の噛み合い部材の各歯部を噛み合わせる噛み合い式係合装置において、前記一対の噛み合い部材を前記解放状態に切り替える所定の解放条件が成立した場合、前記一対の噛み合い部材の歯部を離間させるために前記電動機に要求される解放前要求トルクを算出する解放前トルク算出手段と、前記一対の噛み合い部材を前記係合状態から前記解放状態に切り替える際に前記電動機の動力が伝達される方の噛み合い部材が揺動されるように前記電動機のトルクの増加及び減少を行う揺さ振り制御を実行し、かつ前記揺さ振り制御の実行時には前記解放前要求トルクから前記一対の噛み合い部材が前記解放状態に切り替えられた後に前記電動機に要求される解放後要求トルクに近付ける方向に前記電動機のトルクを最初に変更する制御手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の第１の噛み合い式係合装置によれば、一対の噛み合い部材を係合状態から解放状態に切り替える際、解放後要求トルクに近付く方向に電動機のトルクを最初に変更するので、それによって一対の噛み合い部材が解放状態に切り替わった場合は電動機のトルクをそのまま解放後要求トルクに調整すればよい。そのため、一対の噛み合い部材の解放後の電動機のトルクを解放後要求トルクに滑らかに変化させることができる。

本発明の第１の噛み合い式係合装置の一形態において、前記解放前トルク算出手段は、前記所定の解放条件が成立した場合、前記係合状態の前記一対の噛み合い部材間におけるトルクの伝達が禁止される前記電動機のトルクを平衡トルクとして算出し、次に算出した平衡トルクとこの平衡トルクを前記解放後要求トルクから離れる方向にオフセットさせるオフセット量と足して解放前要求トルクを算出してもよい（請求項２）。このように予め電動機のトルクを解放後要求トルクから離れる方向にオフセットさせておくことにより、制御手段によって電動機のトルクが解放後要求トルクに近付く方向に変更された際に、電動機のトルクを平衡トルクに速やかに調整することができる。そのため、一対の噛み合い部材を速やかに解放状態に切り替えることができる。

この形態において、前記制御手段は、前記揺さ振り制御の実行時における前記電動機のトルクを推定するトルク推定手段と、前記揺さ振り制御の実行時に前記トルク推定手段により推定されたトルクと前記平衡トルクとの差が所定値以下の場合は前記トルク推定手段により推定されたトルクと前記平衡トルクとの差が所定値より大きい場合と比較して単位時間当たりの前記電動機のトルクの変化である変化速度を小さくする変化速度変更手段と、を備えていてもよい（請求項３）。このように変化速度を小さくすることにより、揺さ振り制御の終了時における電動機のトルクの変化を小さくできるので、一対の噛み合い部材が解放状態に切り替わった後に電動機のトルクを解放後要求トルクに精度良く調整することができる。

本発明の第１の噛み合い式係合装置の一形態においては、前記一対の噛み合い部材の間の距離を検出するギャップ検出手段と、前記一対の噛み合い部材の回転数の差を検出する回転数差検出手段と、前記一対の噛み合い部材を前記係合状態から前記解放状態に切り替える際、まず前記ギャップ検出手段が検出した距離に基づいて前記一対の噛み合い部材が前記解放状態に切り替えられたか否か判定する第１解放判定を実行し、前記第１解放判定にて前記一対の噛み合い部材が前記解放状態に切り替えられたと判定された場合に前記回転数差検出手段が検出した回転数の差に基づいて前記一対の噛み合い部材が前記解放状態に切り替えられたか否か判定する第２解放判定を実行する解放判定手段と、をさらに備えていてもよい（請求項４）。このように２段階の解放判定を行うことにより、信頼性を向上させることができる。

この形態において、前記制御手段は、前記第２解放判定にて前記一対の噛み合い部材が前記係合状態に維持されていると判定された場合、前記揺さ振り制御における単位時間当たりの前記電動機のトルクの変化である変化速度を小さくしてもよい（請求項５）。このように変化速度を小さくする、すなわち電動機の動力が伝達される噛み合い部材の揺動の速度を遅くすることにより、一方の噛み合い部材の歯部と他方の噛み合い部材の歯部との間に回転数差を生じ易くすることができる。これにより一方の噛み合い部材の歯部と他方の噛み合い部材の歯部とが離れ易くなるため、一対の噛み合い部材をより確実に解放状態に切り替えることができる。

また、前記制御手段は、前記変化速度を小さくして前記揺さ振り制御を実行しても前記第２解放判定にて前記一対の噛み合い部材が前記係合状態に維持されていると判定される場合、前記電動機のトルクの変化速度を小さくする期間を拡大してもよい（請求項６）。このように変化速度を小さくする期間を拡大することにより、一対の噛み合い部材をより確実に解放状態に切り替えることができる。

本発明の第２の噛み合い式係合装置は、同軸に配置され、それぞれに設けられた歯列が互いに噛み合って係合する係合状態と互いの歯列が離間して噛み合いが解除される解放状態とに切り替え可能な一対の噛み合い部材を備えた噛み合い式係合装置において、前記係合状態における前記一対の噛み合い部材の少なくともいずれか一方を軸線方向に移動させて前記一対の噛み合い部材を前記解放状態に切り替えるアクチュエータ手段と、前記一対の噛み合い部材の一方の噛み合い部材を他方の噛み合い部材に対して相対回転させる回転手段と、前記一対の噛み合い部材を前記係合状態から前記解放状態に切り替える所定の解放条件が成立した場合、前記一方の噛み合い部材を前記他方の噛み合い部材に対して所定方向に回転させる正転制御及び前記一方の噛み合い部材を前記他方の噛み合い部材に対して前記所定方向とは反対の逆方向に回転させる逆転制御の少なくともいずれか一方が実行されるように前記回転手段を制御し、その後前記一対の噛み合い部材の少なくともいずれか一方が軸線方向に移動するように前記アクチュエータ手段を制御するクラッチ解放制御を実行する制御手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項７）。

本発明の噛み合い式係合装置によれば、所定の解放条件が成立した場合、一方の噛み合い部材を所定方向及び逆方向の少なくとも一方に回転させるので、回転方向を適切に設定することにより一方の噛み合い部材の歯と他方の噛み合い部材の歯との間に掛かっている荷重を低減することができる。そして、その後にアクチュエータ手段にて一対の噛み合い部材の少なくともいずれか一方を軸線方向に移動させるので、一対の噛み合い部材を迅速に解放状態に切り替えることができる。

本発明の第２の噛み合い式係合装置の一形態においては、前記噛み合い式係合装置が車両に搭載され、前記車両の動力伝達機構の回転部材と前記一方の噛み合い部材とが一体回転可能に連結されるとともに前記他方の噛み合い部材が前記車両に回転不可に支持され、前記制御手段は、前記所定の解放条件として前記車両が停止中であり、かつ前記一対の噛み合い部材が前記係合状態の場合に、前記正転制御及び前記逆転制御が実行されるように前記回転手段を制御し、その後前記一対の噛み合い部材の少なくともいずれか一方が軸線方向に移動するように前記アクチュエータ手段を制御してもよい（請求項８）。この形態によれば、一対の噛み合い部材の歯と他方の噛み合い部材の歯との間に荷重が掛かった状態で車両が停止しても車両の停止中に一対の噛み合い部材を解放状態に迅速に切り替えることができる。そのため、次の車両の発進までに噛み合い式係合装置を解放状態に切り替えることができる。

本発明の第２の噛み合い式係合装置の一形態において、前記制御手段は、前記クラッチ解放制御において、まず前記正転制御が実行されるように前記回転手段を制御した後に前記一対の噛み合い部材の少なくともいずれか一方が軸線方向に移動するように前記アクチュエータ手段を制御し、その後まだ前記一対の噛み合い部材が前記係合状態に維持されている場合、次に前記逆転制御が実行されるように前記回転手段を制御した後に前記一対の噛み合い部材の少なくともいずれか一方が軸線方向に移動するように前記アクチュエータ手段を制御してもよい（請求項９）。このような順序で回転手段及びアクチュエータ手段を動作させることにより、無駄な制御の実行を防止することができる。そのため、一対の噛み合い部材をさらに迅速に解放状態に切り替えることができる。

本発明の第２の噛み合い式係合装置の一形態において、前記制御手段は、前記一対の噛み合い部材が前記解放状態に切り替わるまで前記クラッチ解放制御を繰り返し実行してもよい（請求項１０）。この場合、一対の噛み合い部材をより確実に解放状態に切り替えることができる。

本発明の第２の噛み合い式係合装置の一形態においては、前記回転手段として電動機が設けられ、前記係合状態において噛み合っている前記一対の噛み合い部材の互いの歯列に作用している荷重を推定する荷重推定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記正転制御を実行する場合、前記一方の噛み合い部材が前記所定方向に回転し、かつ前記荷重推定手段が推定した荷重に基づいて設定される正トルクが出力されるように前記電動機を制御し、前記逆転制御を実行する場合、前記一方の噛み合い部材が前記逆方向に回転し、かつ前記荷重推定手段が推定した荷重に基づいて設定される負トルクが出力されるように前記電動機を制御してもよい（請求項１１）。このように一方の噛み合い部材の歯と他方の噛み合い部材の歯との間に作用している荷重に基づいて電動機から出力するトルクを制御することにより、電動機から無駄なトルクを出力させることなくこの荷重を低減することができる。

本発明の第２の噛み合い式係合装置の一形態において、前記制御手段は、前記正転制御を実行する場合、前記一方の噛み合い部材の歯列の歯と歯の間に設けられる隙間の距離から前記他方の噛み合い部材の歯列を形成する歯の厚さを引いた所定の長さの半分の距離分前記一方の噛み合い部材が前記所定方向に回転するように前記回転手段を制御し、前記逆転制御を実行する場合、前記所定の長さの半分の距離分前記一方の噛み合い部材が前記逆方向に回転するように前記回転手段を制御してもよい（請求項１２）。この場合、正転制御及び逆転制御において一方の噛み合い部材を無駄に回転させることなく一方の噛み合い部材の歯と他方の噛み合い部材の歯との間に掛かっている荷重を低減することができる。

以上に説明したように、本発明の噛み合い式係合装置によれば、一対の噛み合い部材を係合状態から解放状態に切り替える際、解放後要求トルクに近付く方向に電動機のトルクを最初に変更するので、一対の噛み合い部材の解放後の電動機のトルクを解放後要求トルクに滑らかに変化させることができる。また、互いに歯列が噛み合っている係合状態の一対の噛み合い部材を迅速に解放状態に切り替えることができる。

（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る噛み合い式係合装置が組み込まれた変速機の概略図である。この変速機１０は車両に搭載され、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１００、第１モータジェネレータ（ＭＧ）２００、及び第２モータジェネレータ（ＭＧ）３００のそれぞれで発生した動力を車両の走行状態に応じて適切に駆動輪に伝達するものである。なお、第１ＭＧ２００及び第２ＭＧ３００は電動機及び発電機として機能させることが可能な周知のものである。第１ＭＧ２００のステータ２０１は車体に固定され、ロータ２０２が変速機１０に接続される。また、第２ＭＧ３００も同様にステータ３０１が車体に固定され、ロータ３０２が変速機１０に接続されている。変速機１０は、第１遊星歯車機構２０と、第２遊星歯車機構３０と、噛み合い式係合装置としてのドグクラッチ４０と、第２ＭＧ３００のロータ２０２と変速機１０の出力軸１１とを接続する第２ＭＧ変速部５０とを備えている。

第１遊星歯車機構２０は、第１ＭＧ２００のロータ２０２と一体回転するように設けられ、内部をエンジン１００のクランク軸１０１が貫通する中空状のサンギア軸２１と、サンギア軸２１と一体回転するサンギア２２と、サンギア２２と噛み合いつつその周囲を公転する複数の遊星ギア（プラネタリギア）２３、２３と、遊星ギア２３と噛み合うリングギア２４と、遊星ギア２３をサンギア軸２１の軸線の回りに回転自在に支持し、エンジン１００のクランク軸１０１と一体回転するキャリア２５とを備えている。第２遊星歯車機構３０は、ドグクラッチ４０の噛み合い部としてのハブ４１が一体回転するように設けられ、内部をクランク軸１０１と同軸に設けられる出力軸１１が貫通する中空状のサンギア軸３１と、サンギア軸３１と一体回転するサンギア３２と、サンギア３２と噛み合いつつその周囲を公転する複数の遊星ギア３３、３３と、遊星ギア３３と噛み合うリングギア３４と、遊星ギア３３をサンギア軸３２の軸線の回りに回転自在に支持し、第１遊星歯車機構２０のリングギア２４と一体回転可能に設けられるキャリア３５とを備えている。また、図１に示したように第１遊星歯車機構２０の遊星ギア２３は、第２遊星歯車機構３０のリングギア３４とこのリングギア３４が回転するとその回転と連動してサンギア２２の回りを公転するように連結部材３６で連結されている。なお、これらの遊星歯車機構２０、３０は周知の変速機に設けられるものと同じでよいため、詳細な説明は省略する。

ドグクラッチ４０は、噛み合い部としてのハブ４１と、車体に固定される固定部４２とを備えている。図２にドグクラッチ４０を拡大して示す。図２に示したようにハブ４１にはその外周に全周に亘って歯４１ａが設けられている。固定部４２には、ハブ４１と同軸に配置され、外周に全周に亘って歯４３ａを備えた噛み合い部としてのブレーキ部材４３が設けられている。ブレーキ部材４３は、図２に矢印Ａ、Ｂで示したように軸線方向に往復動自在に、かつその軸線回りの回転が阻止されるように設けられる。

また、ドグクラッチ４０は、ブレーキ部材４３がハブ４１と係合する係合位置とブレーキ部材４３とハブ４１とが離間する解放位置との間でブレーキ部材を駆動するアクチュエータ４４と、ハブ４１とブレーキ部材４３との間の距離に対応する信号を出力するギャップ検出手段としてのギャップセンサ４５と、ハブ４１の回転数に対応する信号を出力する回転数差検出手段としての回転数センサ４６とを備えている。アクチュエータ４４によってブレーキ部材４３が係合位置に駆動されるとハブ４１の歯４１ａとブレーキ部材４３の歯４３ａとが噛み合い、これによりブレーキ部材４３とハブ４１とが係合状態となり、ドグクラッチ４０が係合状態に切り替わる。以降、ハブ４１とブレーキ部材４３とが係合状態になることをドグクラッチ４０が係合状態になると称することがある。この際、変速機１０は、エンジン１００の回転数が出力軸１１の回転数より小さくなる、いわゆるオーバードライブ（Ｏ／Ｄ）状態に切り替わる。一方、アクチュエータ４４によってブレーキ部材４３が解放位置に駆動されるとハブ４１の歯４１ａとブレーキ部材４３の歯４３ａとが離間して解放状態になり、これによりドグクラッチ４０が解放状態に切り替わる。以降、ハブ４１とブレーキ部材４３とが解放状態になることをドグクラッチ４０が解放状態になると称することがある。この場合、変速機１０のオーバードライブ状態が解除される。

図３は、ドグクラッチ４０が係合状態のときの共線図を示している。なお、図３の縦軸は回転数を示している。また、図３の符号Ｓ、Ｃ、Ｒは、それぞれ第１遊星歯車機構２０のサンギア２２、キャリア２５、リングギア２４を示し、符号Ｓ’、Ｃ’、Ｒ’は、それぞれ第２遊星歯車機構３０のサンギア３２、キャリア３５、リングギア３４を示している。図３に示したようにドグクラッチ４０が係合状態のときは第２遊星歯車機構３０のサンギア３２が回転不可に固定いわゆるロックされるので、その部分を中心にエンジン１００、第１ＭＧ２００、及び第２ＭＧ３００の回転数が変化する。

アクチュエータ４４の動作は、モータジェネレータコントロールユニット（ＭＧＣＵ）６０にて制御される。ＭＧＣＵ６０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、例えば要求される駆動力及び第１ＭＧ２００、第２ＭＧ３００に接続されたバッテリ（不図示）の充電状態などに基づいて第１ＭＧ２００及び第２ＭＧ３００が電動機又は発電機として機能するようにその動作を切り替える周知のコンピュータユニットである。これらの制御は、アクセル開度に対応する信号を出力するアクセル開度センサ６１などＭＧＣＵ６０に接続される各種センサの出力信号を参照して行われる。また、ＭＧＣＵ６０には、ギャップセンサ４５及び回転数センサ４６が接続される。なお、ＭＧＣＵ６０に接続される他のセンサについては図示を省略した。

エンジン１の制御は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７０にて制御される。ＥＣＵ７０は、マイクロプロセッサ、及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、各種センサの出力信号に基づいてエンジン１００の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ７０に接続されるセンサとしては、例えばクランク軸１０１の回転速度（回転数）に対応する信号を出力するクランク角センサ７１、車両の速度に対応する信号を出力する車速センサ７２等がある。その他にもＥＣＵ７０には各種センサが接続されるが、それらの図示は省略した。そして、図１に示したようにＭＧＣＵ６０とＥＣＵ７０とは、互いに情報を共有可能なように接続されている。

ＭＧＣＵ６０は、運転者から車両に要求された出力及び車両の走行状態等に応じてドグクラッチ４０を係合状態及び解放状態のいずれの状態にて動作させるか判定し、状態の切り替えが必要な場合は動作させるべき状態に切り替わるようにアクチュエータ４４の動作を制御する。例えば、ＭＧＣＵ６０は、ドグクラッチ４０を解放状態から係合状態に切り替える条件が成立した場合、第１ＭＧ２００の回転数及びトルクを制御してハブ４１の歯４１ａとブレーキ部材４３の歯４３ａの歯溝４３ｂとの位相を一致させ、その後ハブ４１の歯４１ａとブレーキ部材４３の歯４３ａとが噛み合うようにアクチュエータ４４の動作を制御する。また、ＭＧＣＵ６０は、ドグクラッチ４０を係合状態から解放状態に切り替える条件が成立した場合も同様に、第１ＭＧ２００の回転数及びトルクを制御することによってハブ４１の歯４１ａとブレーキ部材４３の歯４３ａとの間に作用するトルクを略ゼロに調整し、その後ハブ４１とブレーキ部材４３とが離間するようにアクチュエータ４４の動作を制御する。この際、ＭＧＣＵ６０は、第１ＭＧ２００を制御して第１ＭＧ２００のトルクを最初に減少させ、その後トルクの増加及び減少を交互に行い、これによりハブ４１を揺動させる揺さ振り制御を実行する。そのため、第１ＭＧ２００が本発明の電動機に相当する。

図４は、このようにドグクラッチ４０を解放状態に切り替えるためにＭＧＣＵ６０がその動作中に所定の周期で繰り返し実行するクラッチ解放制御ルーチンを示している。なお、このクラッチ解放制御ルーチンは、ＭＧＣＵ６０が実行する他のルーチンと並行して実行される。この制御ルーチンを実行することにより、ＭＧＣＵ６０が本発明の制御手段として機能する。

図４の制御ルーチンにおいてＭＧＣＵ６０は、まずステップＳ１１でドグクラッチ４０が係合状態か否か判定する。ドグクラッチ４０が解放状態であると判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。一方、ドグクラッチ４０が係合状態であると判断した場合はステップＳ１２に進み、ＭＧＣＵ６０はエンジン１の運転状態及び車両の走行状態を取得する。エンジン１の運転状態としてはクランク軸１０１の回転数、アクセル開度などが取得される。車両の走行状態としては、例えば車速が取得される。

次のステップＳ１３においてＭＧＣＵ６０は運転者が車両に要求するトルク要求値Ｔｄを算出する。このトルク要求値Ｔｄは、取得したアクセル開度に基づいて算出する周知の算出方法で算出すればよい。続くステップＳ１４においてＭＧＣＵ６０は、変速機１０をオーバードライブ状態にロックした状態において出力することが可能なトルクの最大値（以下、最大出力トルクと称することがある。）Ｔｏｄｍａｘを算出する。最大出力トルクＴｏｄｍａｘは車速とギア比から求まるエンジン回転数と、エンジントルク特性によって決定される。

次のステップＳ１５においてＭＧＣＵ６０は、トルク要求値Ｔｄが最大出力トルクＴｏｄｍａｘより大きいか否か判定する。この処理により、ドグクラッチ４０を解放状態に切り替える所定の解放条件が成立したか否かが判定される。トルク要求値Ｔｄが最大出力トルクＴｏｄｍａｘ以下と判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。一方、トルク要求値Ｔｄが最大出力トルクＴｏｄｍａｘより大きいと判断した場合はステップＳ２０に進み、ＭＧＣＵ６０はＯ／Ｄロック解放制御ルーチンを実行する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

図５は、ＭＧＣＵ６０が実行するＯ／Ｄロック解放制御ルーチンを示すフローチャートである。図５の制御ルーチンにおいてＭＧＣＵ６０は、まずステップＳ２１で車速及び出力軸１１のトルクが一定になるように第１ＭＧ２００及び第２ＭＧ３００を制御するとともに、ＥＣＵ７０を介してエンジン１００を制御する。次のステップＳ２１においてＭＧＣＵ６０は、ハブ４１の歯４１ａとブレーキ部材４３の歯４３ａとの間に作用するトルクが略ゼロに調整されるエンジン１００のトルク、第１ＭＧ２００のトルク、及び第２ＭＧ３００のトルクを各部の平衡トルクとして算出する。これら平衡トルクは、例えば第１遊星歯車機構２０及び第２遊星歯車機構３０のそれぞれの変速比に基づいて算出する周知の算出方法で算出すればよい。

次のステップＳ２３においてＭＧＣＵ６０は、エンジン１００、第１ＭＧ２００、及び第２ＭＧ３００に対してそれぞれ出力する指令トルクを算出する。エンジン１００に出力する内燃機関指令トルクには算出したエンジン１００の平衡トルクが設定される。また、第２ＭＧ３００に出力する第２ＭＧ指令トルクにも算出した第２ＭＧ３００の平衡トルクが設定される。一方、第１ＭＧ２００に出力する第１ＭＧ指令トルクには、算出した第１ＭＧ２００の平衡トルクＴｂにオフセット値Ａを加算した値が設定される。図６に矢印で示したようにエンジン１００の平衡トルクは図６の上側に、第２ＭＧ３００の平衡トルクは図６の下側にそれぞれ作用する。なお、図６中の各符号は図３と同一のものであるため説明は省略する。そして、第１ＭＧ２００の平衡トルクは図６の下側に向かって作用するが、上述したようにＭＧＵＣ６０は最初に第１ＭＧ２００のトルクを減少させる、すなわち図６の上側に向かって第１ＭＧ２００のトルクを変化させる揺さ振り制御を実行する。そのため、第１ＭＧ２００の平衡トルクＴｂを第１ＭＧ指令トルクとして出力すると、揺さ振り制御によって第１ＭＧ２００のトルクが平衡トルクＴｂよりも小さいトルクに制御される。そこで、予め揺さ振り制御で最初に減少させる分のトルクをオフセット値Ａとして平衡トルクＴｂに加算し、このオフセット値Ａを加算した平衡トルクＴｂを第１ＭＧ２００に指令トルクとして出力する。そのため、オフセット値Ａとしては、例えば揺さ振り制御で最初に減少させる分のトルクが設定される。このように指令トルクを算出することにより、ＭＧＣＵ６０が本発明の解放前トルク算出手段として機能する。

続くステップＳ２４においてＭＧＣＵ６０は算出した指令トルクを出力し、エンジン１００、第１ＭＧ２００、及び第２ＭＧ３００のそれぞれのトルクがそれぞれに出力した指令トルクに調整されるようにエンジン１００、第１ＭＧ２００、及び第２ＭＧ３００のトルクの制御を実行する。

次のステップＳ２５においてＭＧＣＵ６０は、エンジン１００、第１ＭＧ２００、及び第２ＭＧ３００のそれぞれのトルクがそれぞれに出力した指令トルクに調整されたか否か判定する。なお、この処理では、エンジン１００、第１ＭＧ２００、及び第２ＭＧ３００のそれぞれのトルクとそれぞれに出力した指令トルクとの差が予め設定した許容範囲内であれば調整されていると判断される。なお、許容範囲は、ドグクラッチ４０の解放に影響がでない程度の範囲に適宜に設定すればよい。エンジン１００、第１ＭＧ２００、及び第２ＭＧ３００のそれぞれのトルクがそれぞれに出力した指令トルクに調整されてないと判断した場合はステップＳ２６に進み、ＭＧＣＵ６０はエンジン１００、第１ＭＧ２００、及び第２ＭＧ３００のそれぞれのトルクがそれぞれに出力した指令トルクに調整されるようにエンジン１００、第１ＭＧ２００、及び第２ＭＧ３００のそれぞれのトルクに対してフィードバック補正を実行する。その後、ステップＳ２４に処理を戻し、ステップＳ２５が肯定判断されるまで、ステップＳ２４〜Ｓ２６の処理を繰り返す。

一方、エンジン１００、第１ＭＧ２００、及び第２ＭＧ３００のそれぞれのトルクがそれぞれに出力した指令トルクに調整されたと判断した場合はステップＳ２７に進み、ＭＧＣＵ６０はブレーキ部材４３が解放位置に駆動されるようにアクチュエータ４４の動作を制御する。次のステップＳ３０においてＭＧＣＵ６０は、トルク揺さ振り制御を実行する。

図７及び図８を参照してトルク揺さ振り制御について説明する。なお、図７はトルク揺さ振り制御を示すフローチャートであり、図８は図７に続くフローチャートである。図７の制御ルーチンにおいてＭＧＣＵ６０は、まずステップＳ３１で第１ＭＧ２００のトルクを揺さ振った回数をカウントするカウンタＣをリセットする。次のステップＳ３２においてＭＧＣＵ６０はカウンタＣが０又は偶数か否か判定する。カウンタＣが０又は偶数であると判断した場合はステップＳ３３に進み、ＭＧＣＵ６０は第１ＭＧ２００のトルクを予め設定した変化速度Ｋ１で減少するように低減させる。すなわち、図６に示した共線図において矢印Ｃで示したように第１ＭＧ２００のトルクが上側に変化するように第１ＭＧ２００のトルクを調整する。一方、カウンタＣが奇数であると判断した場合はステップＳ３４に進み、ＭＧＣＵ６０は第１ＭＧ２００のトルクを予め設定した変化速度Ｋ１で増加するように上昇させる。なお、変化速度は、単位時間当たりの第１ＭＧ２００のトルク値の変化を示している。また、この変化速度Ｋ１で第１ＭＧ２００のトルクの増加及び減少を行い、これによりハブ４１を揺動させる。そのため、変化速度Ｋ１にはハブ４１を適切な速度で揺動させることが可能な値が設定される。この値はドグクラッチ４０の大きさなどに応じて適宜設定すればよい。

ステップＳ３３又はステップＳ３４で第１ＭＧ２００のトルクの減少又は増加を行った後はステップＳ３５に進み、ＭＧＣＵ６０は第１ＭＧ２００のトルク（以下、推算トルクと称することがある。）Ｔｍｇ１を推算する。このトルクＴｍｇ１の推算は、例えば第１ＭＧ２００の電圧や電流の変化に基づいて行う周知の推定方法で行えばよい。この処理を実行することにより、ＭＧＣＵ６０が本発明のトルク推定手段として機能する。

続くステップＳ３６においてＭＧＣＵ６０は、推算トルクＴｍｇ１から第１ＭＧ２００の平衡トルクＴｂを引いた値の絶対値が所定の判定値α以下か否か判断する。判定値αは、第１ＭＧ２００のトルクの値が第１ＭＧ２００のトルクの変化速度を変化速度Ｋ１よりも小さい値に変更する変化速度変更領域内か否か判定するためのものである。判定値αは、例えばドグクラッチ４０のハブ４１の歯４１ａとブレーキ部材４３の歯４３ａとの噛み合いの外れ易さに応じて適宜設定すればよい。推算トルクＴｍｇ１から第１ＭＧ２００の平衡トルクＴｂを引いた値の絶対値が判定値αより大きいと判断した場合はステップＳ３２に処理を戻し、ステップＳ３６が肯定判断されるまでステップＳ３２〜Ｓ３６の処理を繰り返し実行する。

推算トルクＴｍｇ１から第１ＭＧ２００の平衡トルクＴｂを引いた値の絶対値が判定値α以下と判断された場合はステップＳ３７に進み、ＭＧＣＵ６０は第１ＭＧ２００のトルクの減少又は増加が変化速度Ｋ１よりも小さい所定の変化速度βで減少又は増加が行われるように第１ＭＧ２００のトルクを変化させる。第１ＭＧ２００のトルクの増加又は減少の判定はカウンタＣに基づいて行い、カウンタＣが０又は偶数の場合は第１ＭＧ２００のトルクを変化速度βで減少させ、カウンタＣが奇数の場合は第１ＭＧ２００のトルクを変化速度βで増加させる。この処理を実行することにより、ＭＧＣＵ６０が本発明の変化速度変更手段として機能する。

次のステップＳ３８においてＭＧＣＵ６０は、推定トルクＴｍｇ１が平衡トルクＴｂからオフセット値Ｂを引いた値以下か否か判断する。オフセット値Ｂは、ハブ４１の歯４１ｂとブレーキ部材４３の歯４３ａとの噛み合いが解除すると予想される平衡トルクＴｂの近くの値まで推定トルクＴｍｇ１が変化しているか否か判定するために設定されるものであり、ハブ４１及びブレーク部材４３の大きさなどに応じて適宜設定される。推定トルクＴｍｇ１が平衡トルクＴｂからオフセット値Ｂを引いた値以下と判断した場合はステップＳ３９及びＳ４０をスキップしてステップＳ４１に進む。一方、推定トルクＴｍｇ１が平衡トルクＴｂからオフセット値Ｂを引いた値より大きいと判断した場合はステップＳ３９に進み、ＭＧＣＵ６０はドグクラッチ４０が解放状態に切り替わったか否かを判定する第１解放判定を実行する。この第１解放判定は、例えばハブ４１とブレーキ部材４３との間の距離がこれらが確実に離間したと判断可能な所定の判定距離よりも大きいか否かに基づいて行われる。なお、この距離の検出は、ギャップセンサ４５の他にアクチュエータ４４のストローク量に基づいて検出してもよい。アクチュエータ４４が電動式の場合はアクチュエータ４４がブレーキ部材４３をハブ４１と反対方向に移動させている際の電流の変化に基づいて第１解放判定を行ってもよい。続くステップＳ４０においてＭＧＣＵ６０は、第１解放判定の判定結果に基づいてドグクラッチ４０が解放状態に切り替わったか否か判断する。ドグクラッチ４０が係合状態であると判断した場合はステップＳ３８に戻り、ステップＳ３８又はステップＳ４０が肯定判断されるまでステップＳ３８〜Ｓ４０の処理を繰り返す。

一方、ドグクラッチ４０が解放状態に切り替わったと判断した場合はステップＳ４１に進み、ＭＧＣＵ４０は第２解放判定を実行する。この第２解放判定は、ハブ４１とブレーキ部材４３との回転数の差に基づいて行われる。ドグクラッチ４０ではブレーキ部材４３が回転しないように設けられているため、ハブ４１の回転数が所定の回転数以上の場合にドグクラッチ４０が解放状態に切り替わったと判断される。続くステップＳ４２においてＭＧＣＵ６０は、第２解放判定の判定結果に基づいてドグクラッチ４０が解放状態に切り替わったか否か判断する。ドグクラッチ４０が解放状態に切り替わったと判断した場合は制御ルーチンを終了する。このようにステップＳ３９及びＳ４１の処理を実行することにより、ＭＧＣＵ６０が本発明の解放判定手段として機能する。

一方、ドグクラッチ４０が係合状態であると判断した場合は図８のステップＳ４３に進み、ＭＧＣＵ６０はカウンタＣが０より大きいか否か判断する。カウンタＣが０であると判断した場合はステップＳ４４に進み、ＭＧＣＵ６０は変化速度βの値を小さくすべく変化速度βから所定値σを減算し、この所定値σを減算した値を新たな変化速度βとして設定する。なお、所定値σは、変化速度βが徐々に小さくなるように適宜設定すればよい。続くステップＳ４５においてＭＧＣＵ６０はカウンタＣの数値を１繰り上げる。その後、図７のステップＳ３２に処理を戻す。

一方、カウンタＣが０より大きいと判断した場合はステップＳ４６に進み、ＭＧＣＵ６０はカウンタＣが予め設定した上限値Ｍａｘより大きいか否か判断する。上限値Ｍａｘは、ドグクラッチ４０に異常が有るか否か判定する判定値として設定されるものである。上限値Ｍａｘとしては、第１ＭＧ２００のトルクの増加及び減少をこの回数繰り返し行ってもドグクラッチ４０が解放状態に切り替わらない場合はドグクラッチ４０に異常があると判断可能な回数が設定される。カウンタＣが上限値Ｍａｘ以下と判断した場合はステップＳ４７に進み、ＭＧＣＵ６０は変化速度変更領域を拡大すべく判定値αに所定値γを加算し、この所定値γを加算した値を新たな判定値αとして設定する。所定値γは、変化速度変更領域が徐々に拡大されるように適宜設定すればよい。次にＭＧＣＵ６０はステップＳ４５の処理を実行し、その後図７のステップＳ３２に処理を戻す。

一方、カウンタＣが上限値Ｍａｘより大きいと判断した場合はステップＳ４８に進み、ＭＧＣＵ６０はクラッチ異常処理を実行する。クラッチ異常処理としては、例えば運転者にドグクラッチ４０に異常があることを知らせるべくインパネ内に設けられる異常ランプを点灯させる。その後、図４のクラッチ解放制御ルーチンに戻り、今回のクラッチ制御ルーチンを終了させる。

図５に戻ってＯ／Ｄロック解放制御ルーチンの説明を続ける。ステップＳ３０でトルク揺さ振り制御を実行した後はステップＳ２８に進み、トルク揺さ振り制御で使用した判定値α及び変化速度βの学習を行う。例えばトルク揺さ振り制御において判定値αが変更された場合は、それまで使用していた判定値αに対して一定量増加させた値を新たな判定値αとしてＭＧＣＵ６０のＲＡＭなどに記憶させ、次回のトルク揺さ振り制御から使用する。また、変化速度βが変更された場合は、それまで使用していた変化速度βに対して一定量減少させた値を新たな変化速度βとしてＭＧＣＵ６０のＲＡＭなどに記憶させ、次回のトルク揺さ振り制御から使用する。なお、判定値α及び変化速度βの変更が行われなかった場合は、判定値αを一定量減少させたり、変化速度βを一定量増加させたりしてもよい。その後、Ｏ／Ｄロック解放制御ルーチンを終了する。

以上に説明したように、図４のクラッチ解放制御ルーチンでは、カウンタＣの値に応じてステップＳ３３又はＳ３４の処理が実行され、第１ＭＧ２００のトルクの増加及び減少が交互に実行されるので、ハブ４１を揺動させてドグクラッチ４０を速やかに解放状態に切り替えることができる。また、ドグクラッチ４０を解放させる際は、予め第１ＭＧ２００のトルクを平衡トルクＴｂからオフセット量Ａだけオフセットさせたトルクに制御するので、揺さ振り制御を実行したときに第１ＭＧ２００のトルクを速やかに平衡トルクＴｂに近付けることができる。図９は、ドグクラッチ４０が解放状態に切り替わった後の共線図を示している。なお、図９中の各符号は、図３と同一のものであるため説明は省略する。また、図９の各矢印はエンジン１００、第１ＭＧ２００、及び第２ＭＧ３００のそれぞれのトルクの作用方向を示している。図９に示したようにドグクラッチ４０が解放状態に切り替わった後はエンジン１００、第１ＭＧ２００、及び第２ＭＧ３００のそれぞれの回転方向は同じになる。すなわち、第１ＭＧ２００の回転方向はドグクラッチ４０が解放状態に切り替わる前と切り替わった後とで逆になる。そのため、第１ＭＧ２００のトルクの作用方向もドグクラッチ４０が解放状態に切り替わる前後で逆になる。なお、図９では第１ＭＧ２００のトルクが図９の下側を向いているが、第１ＭＧ２００の回転方向が逆転しているため、このトルクはドグクラッチ４０が解放状態に切り替わる前とは逆方向に作用するトルクである。そして、本発明の揺さ振り制御では、図６で説明したように第１ＭＧ２００のトルクをまず共線図の上方向に向かって変化させる。すなわち、揺さ振り制御の最初のトルク変化では、ドグクラッチ４０が解放状態に切り替わって回転方向が逆転した際に第１ＭＧ２００のトルクの作用方向が速やかに反転する方向に第１ＭＧ２００のトルクを変化させる。これにより、ドグクラッチ４０を解放状態に切り替えるときの第１ＭＧ２００のトルクを、ドグクラッチ４０が解放状態に切り替わった後に第１ＭＧ２００に要求される解放後要求トルクに近付けることができる。そのため、揺さ振り制御の最初のトルク変化によってドグクラッチ４０が解放状態に切り替わった場合は、第１ＭＧ２００のトルクを滑らかに解放後要求トルクに変化させることができる。

また、この揺さ振り制御では、まず変化速度Ｋ１で第１ＭＧ２００のトルクを変化させ、第１ＭＧ２００のトルクと平衡トルクＴｂとの差が判定値α以下になった時点で第１ＭＧ２００のトルクを変化速度Ｋ１よりも小さい変化速度βで変化させる。このように変化速度を２段階に調整することにより、揺さ振り制御の終了時における第１ＭＧ２００のトルクの変化を小さくできるので、ドグクラッチ４０が解放状態に切り替わった後に第１ＭＧ２００のトルクを解放後要求トルクに精度良く調整することができる。

図４のクラッチ解放制御ルーチンでは、第１解放判定及び第２解放判定によってドグクラッチ４０の解放判定を行うので、信頼性を向上させることができる。さらに、第１ＭＧ２００のトルクを変化させてもドグクラッチ４０が解放状態に切り替わらない場合は、変化速度βをさらに小さくしたり、判定値αを大きくして変化速度変更領域を拡大したりするので、ドグクラッチ４０をより確実に解放状態に切り替えることができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の噛み合い式係合装置が組み込まれる装置は車両に搭載される変速機に限定されない。動力伝達の許可及び阻止を選択的に切り替える種々の装置に適用してよい。上述した形態では、ブレーキ部材が回転できないように設けられていたが、このブレーキ部材は回転可能なように設けられていてもよい。また、ブレーキ部材及びハブの両方が軸線方向に駆動可能なように設けられていてもよい。

（第２の形態）
図１０は、本発明の第２の形態に係る噛み合い式係合装置が組み込まれた動力分配機構の概略を示している。なお、第２の形態において第１の形態と共通の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。この動力分配機構４００はハイブリッド車両に搭載され、エンジン１００、第１ＭＧ２００、及び第２ＭＧ３００のそれぞれで発生した動力を車両の走行状態に応じて適切に駆動輪に伝達するものである。第１ＭＧ２００のステータ２０１は車体１に固定され、ロータ２０２が動力分配機構４００に接続される。また、第２ＭＧ３００も同様にステータ３０１が車体１に固定され、ロータ３０２が動力分配機構４００に接続されている。動力分配機構４００は、第１遊星歯車機構２０と、第２遊星歯車機構３０と、噛み合い式係合装置としてのドグクラッチ４０と、第２ＭＧ３００のロータ２０２と動力分配機構４００の駆動軸１１とを接続する第２ＭＧ変速部５０とを備えている。動力分配機構４００から駆動軸１１に伝達された動力は、不図示の差動装置を介して駆動輪に伝達される。

第１遊星歯車機構２０は、第１の形態と同様であるため説明を省略する。第２遊星歯車機構３０は、ドグクラッチ４０のハブ４１と一体回転するように連結されるサンギア軸３１と、サンギア軸３１と一体回転するサンギア３２と、サンギア３２と噛み合いつつその周囲を公転する複数の第１プラネタリギア（遊星ギア）３３と、第１プラネタリギア３３と噛み合いつつサンギア３２の周囲を公転する複数の第２プラネタリギア（遊星ギア）３７と、第２プラネタリギア３７と噛み合うとともに第１遊星歯車機構２０のキャリア２５及びエンジン１の出力軸１０１と一体回転するように連結されるリングギア３４と、第１プラネタリギア３３及び第２プラネタリギア３７を軸線Ａｘの回りに回転自在に支持するとともに第１遊星歯車機構２０のリングギア２４と一体回転するように連結されるキャリア３５とを備えている。また、第１の形態と同様に、第２遊星歯車機構３０のリングギア３４と第１遊星歯車機構２０の遊星ギア２３とは、リングギア３４の回転に伴って遊星ギア２３がサンギア２２の回りを公転するように連結部材３６で連結されている。

ドグクラッチ４０はハブ４１と、車体１に固定される固定部４２とを備えている。上述したようにハブ４１は第２遊星歯車機構３０のサンギア軸３１と一体回転するように連結されているため、このサンギア軸３１が本発明の回転部材に相当する。図１１は、ドグクラッチ４０の概略図である。図１１に示したようにハブ４１にはその外周に全周に亘って歯４１ａが設けられて歯列４１ｂが形成されている。固定部４２には、ハブ４１と同軸に配置され、図に矢印Ａ、Ｂで示したように軸線Ａｘ方向に移動可能かつ軸線Ａｘ回りに回転不可に支持されるブレーキ部材４３が設けられる。ブレーキ部材４３の外周には全周に亘って歯４３ａが設けられて歯列４３ｂが形成されている。また、ドグクラッチ４０は、ハブ４１の歯列４１ｂとブレーキ部材４３の歯列４３ｂとが互いに噛み合う係合位置と、ハブ４１の歯列４１ｂとブレーキ部材４３の歯列４３ｂとが離間する解放位置との間でブレーキ部材４３を駆動するアクチュエータ手段としてのアクチュエータ４４と、ブレーキ部材４３の位置に対応する信号を出力する位置センサ４７とを備えている。位置センサ４７は、ＭＧＣＵ６０に接続される。この形態においても第１の形態と同様にアクチュエータ４４の動作は、ＭＧＣＵ６０にて制御される。

図１２は、動力分配機構４００においてドグクラッチ４０が係合状態のときの共線図の一例を示している。なお、図１２の縦軸は回転数を示している。また、図１２の符号Ｓ、Ｃ、Ｒは、それぞれ第１遊星歯車機構２０のサンギア２２、キャリア２５、リングギア２４を示し、符号Ｓ’、Ｃ’、Ｒ’は、それぞれ第２遊星歯車機構３０のサンギア３２、キャリア３５、リングギア３４を示している。図１２に示したようにドグクラッチ４０が係合状態のときは第２遊星歯車機構３０のサンギア３２が回転不可に固定いわゆるロックされるので、その部分を中心にエンジン１００、第１ＭＧ２００、及び駆動軸１１の回転数が変化する。

周知のようにエンジン１は、回転数が所定回転数、例えばアイドリング回転数域の下限値未満になると運転状態が不安定になる。一方、車両の発進時は駆動軸１１の回転数を抑える必要がある。そのため、車両の発進時には図１３に共線図の一例を示したようにドグクラッチ４０を解放状態に切り替えてサンギア３２のロックを解除し、第１ＭＧ２００の回転数を高くしてエンジン１の回転数を高くする必要がある。そこで、ＭＧＣＵ６０は車両が停止したときにドグクラッチ４０を解放状態に切り替えるべく図１４に示したクラッチ解放制御ルーチンを実行する。ＭＧＣＵ６０は、動作している間この制御ルーチンを所定の周期で繰り返し実行する。

図１４の制御ルーチンにおいてＭＧＣＵ６０は、まずステップＳ５１において車両が停止中か否か判断する。この判断は例えば車速センサ７２の出力信号に基づいて行われる。車両が走行中であると判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。一方、車両が停止中であると判断した場合はステップＳ５２に進み、ＭＧＣＵ６０は位置センサ４７の出力信号に基づいてドグクラッチ４０が係合状態か否か判断する。ドグクラッチ４０が解放状態であると判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。

一方、ドグクラッチ４０が係合状態であると判断した場合はステップＳ５３に進み、ＭＧＣＵ６０はハブ４１の歯４１ａとブレーキ部材４３の歯４３ａとの間に掛かる荷重を推定する。ドグクラッチ４０が係合状態のままで車両が停止すると、ハブ４１の歯４１ａとブレーキ部材４３の歯４３ａとの間には図１５に矢印Ｌ１、Ｌ２で示したように互いに相手の歯を押し合う荷重が発生する。なお、図１５は係合状態のドグクラッチ４０の一部を拡大して示した図である。ドグクラッチ４０は停止しているため、これらの荷重は互いに等しい。そして、この荷重は車両が停止する際の車速の変化や停止時における車両の傾きなどによって変化する。例えば、車両を急停止させたときや車両が坂道で停止しているときなどに荷重が大きくなる。そこで、例えば予め実験などによって車両を停止させる際の車速の変化や車両の傾きと荷重との関係を求めてＭＧＣＵ６０のＲＯＭにマップとして記憶させておき、このマップを参照して荷重を推定すればよい。車速の変化は、運転者から車両に対して停止の要求が発せられてから車両が停止するまでの車速をＭＧＣＵ６０のＲＡＭに記憶させておき、この記憶させた車速に基づいて取得すればよい。この処理を実行することにより、ＭＧＣＵ６０が本発明の荷重推定手段として機能する。

次のステップＳ５４においてＭＧＣＵ６０は、ブレーキ部材４３が解放位置に移動するようにアクチュエータ４４の動作を制御する解放制御を実行する。そのため、車両が停止中であり、かつドグクラッチ４０が係合状態であることが本発明の所定の解放条件に相当する。続くステップＳ５５においてＭＧＣＵ６０は、ドグクラッチ４０が係合状態か否か判断する。ハブ４１の歯４１ａとブレーキ部材４３の歯４３ａとの間に互いに相手の歯を押し合う荷重が発生している場合、アクチュエータ４４でブレーキ部材４４を駆動しようとしてもブレーキ部材４４が動かないことがある。そこで、再度ドグクラッチ４０が係合状態か否か判断する。ドグクラッチ４０が解放状態であると判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。

一方、ドグクラッチ４０が係合状態であると判断した場合はステップＳ５６に進み、ＭＧＣＵ６０はハブ４１が正方向、すなわち図１２の共線図において上方向に所定角度回転するように第１ＭＧ２００の動作を制御する正転制御を実行する。この正転制御においてＭＧＣＵ６０は、ステップＳ１３で推定した荷重に基づいて第１ＭＧ２００から出力すべきトルクである正トルクを設定し、その正トルクが第１ＭＧ２００から出力されるように第１ＭＧ２００の動作を制御する。なお、正トルクとしては、例えば推定した荷重に抗してハブ４１が正方向に所定角度回転するトルクが設定される。所定角度は、例えばハブ４１の歯４１ａとブレーキ部材４３の歯４３ａとが周方向に離間する角度が設定され、ハブ４１に設けられる歯４１ａと歯４１ａとの間隔及びブレーキ部材４３に設けられる歯４３ａと歯４３ａとの間隔に応じて適宜設定される。このようにハブ４１を回転させることにより、第１ＭＧ２００が本発明の回転手段に相当する。次のステップＳ５７においてＭＧＣＵ６０は、ブレーキ部材４３が解放位置に移動するようにアクチュエータ４４の動作を制御する解放制御を実行する。続くステップＳ５８においてＭＧＣＵ６０は、ドグクラッチ４０が係合状態か否か判断する。ドグクラッチ４０が解放状態であると判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。

一方、ドグクラッチ４０が係合状態であると判断した場合はステップＳ５９に進み、ＭＧＣＵ６０はハブ４１が負方向、すなわち図１２の共線図において下方向に所定角度回転するように第１ＭＧ２００の動作を制御する逆転制御を実行する。この逆転制御においてＭＧＣＵ６０は、ステップＳ５３で推定した荷重に基づいて第１ＭＧ２００から出力すべきトルクである負トルクを設定し、その負トルクが第１ＭＧ２００から出力されるように第１ＭＧ２００の動作を制御する。負トルクは、正トルクとは逆に推定した荷重に抗してハブ４１が負方向に所定角度回転するトルクが設定される。なお、所定角度は正転制御の所定角度と同じ値である。次のステップＳ６０においてＭＧＣＵ６０は、ブレーキ部材４３が解放位置に移動するようにアクチュエータ４４の動作を制御する解放制御を実行する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

本発明では、車両の停止中にドグクラッチ４０を解放状態に切り替える場合、図１６に示したように第１ＭＧ２００から正トルク及び負トルクを出力し、ハブ４１を正方向及び負方向に回転させるので、図１７に一部を拡大して示したようにハブ４１の歯４１ａとブレーキ部材４３の歯４３ａとを周方向に離間させることができる。そのため、ドグクラッチ４０を迅速に解放状態に切り替えることができる。

なお、正転制御では、図１７に示した距離α１と距離α２とを足して半分にした距離θ、すなわちハブ４１の歯４１ａと歯４１ａとの間に設けられる隙間の距離Ｓからブレーキ部材４３の歯４３ａの厚さＴを引いた長さの半分の距離θだけハブ４１が正方向に回転するように第１ＭＧ２００の動作を制御してもよい。また、逆転制御においても同様に、図１７に示した距離α１と距離α２とを足して半分にした距離θだけハブ４１が負方向に回転するように第１ＭＧ２００の動作を制御してもよい。正転制御及び逆転制御においてこのような距離θだけハブ４１を回転させることにより、無駄にハブ４１を回転させることなくハブ４１の歯４１ａとブレーキ部材４３の歯４３ａとを周方向に離間させることができる。

また、図１４の制御ルーチンにおいてステップＳ６０の後にドグクラッチ４０が係合状態か否か判断する処理を設け、この処理でドグクラッチ４０が係合状態であると判断した場合はステップＳ５６に処理を戻してもよい。この場合、ドグクラッチ４０が解放状態に切り替わるまで正転制御及び逆転制御が繰り返し実行されるので、確実にドグクラッチ４０を解放状態に切り替えることができる。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の噛み合い式係合装置は、ハイブリッド車両の動力分配機構に限定されず、一般の車両のトランスミッションに組み込んでもよい。

本発明の第１の形態に係る噛み合い式係合装置が組み込まれた変速機の概略を示す図。図１のドグクラッチを拡大して示す図。ドグクラッチが係合状態のときの共線図。クラッチ解放制御ルーチンを示すフローチャート。Ｏ／Ｄロック解放制御ルーチンを示すフローチャート。ドグクラッチを係合状態から解放状態に切り替える際の平衡トルクを説明するための図。揺さ振り制御ルーチンを示すフローチャート。図７に続くフローチャート。ドグクラッチが解放状態に切り替わった後の共線図。本発明の第２の形態に係る噛み合い式係合装置が組み込まれた動力分配機構の概略を示す図。図１０のドグクラッチの概略を示す図。ドグクラッチが係合状態のときの共線図の一例を示す図。ドグクラッチが解放状態のときの共線図の一例を示す図。図１０のＭＧＣＵが実行するクラッチ解放制御ルーチンを示すフローチャート。係合状態のドグクラッチの一部を拡大して示した図。車両が停止中であり、かつドグクラッチが係合状態のときの共線図の一例を示す図。係合状態においてハブの歯とブレーキ部材の歯とが周方向に離間しているドグクラッチの一部を拡大して示した図。

符号の説明

３１サンギア軸（回転部材）
４０ドグクラッチ（噛み合い式係合装置）
４１ハブ（噛み合い部材）
４１ａ歯
４１ｂ歯列
４３ブレーキ部材（噛み合い部材）
４３ａ歯
４３ｂ歯列
４４アクチュエータ（アクチュエータ手段）
４５ギャップセンサ（ギャップ検出手段）
４６回転数センサ（回転数差検出手段）
６０モータジェネレータコントロールユニット（制御手段、解放前トルク算出手段、トルク推定手段、変化速度変更手段、解放判定手段、荷重推定手段）
２００第１モータジェネレータ（電動機、回転手段）
Ａオフセット量
Ｔｂ平衡トルク
Ａｘ軸線

Claims

電動機と、係合状態ではそれぞれに設けられた歯部が互いに噛み合って係合するとともに解放状態では互いの歯部が離間し、少なくとも一方が前記電動機の動力が伝達される回転体である一対の噛み合い部材と、前記一対の噛み合い部材の少なくとも一方を駆動して前記一対の噛み合い部材を前記係合状態及び前記解放状態に切り替えるアクチュエータと、を備え、
前記一対の噛み合い部材を前記係合状態に切り替える場合は前記電動機の回転数及びトルクの少なくともいずれか一方を変更して前記一対の噛み合い部材の各歯部を噛み合わせる噛み合い式係合装置において、
前記一対の噛み合い部材を前記解放状態に切り替える所定の解放条件が成立した場合、前記一対の噛み合い部材の歯部を離間させるために前記電動機に要求される解放前要求トルクを算出する解放前トルク算出手段と、前記一対の噛み合い部材を前記係合状態から前記解放状態に切り替える際に前記電動機の動力が伝達される方の噛み合い部材が揺動されるように前記電動機のトルクの増加及び減少を行う揺さ振り制御を実行し、かつ前記揺さ振り制御の実行時には前記解放前要求トルクから前記一対の噛み合い部材が前記解放状態に切り替えられた後に前記電動機に要求される解放後要求トルクに近付ける方向に前記電動機のトルクを最初に変更する制御手段と、を備えることを特徴とする噛み合い式係合装置。
前記解放前トルク算出手段は、前記所定の解放条件が成立した場合、前記係合状態の前記一対の噛み合い部材間におけるトルクの伝達が禁止される前記電動機のトルクを平衡トルクとして算出し、次に算出した平衡トルクとこの平衡トルクを前記解放後要求トルクから離れる方向にオフセットさせるオフセット量と足して解放前要求トルクを算出することを特徴とする請求項１に記載の噛み合い式係合装置。
前記制御手段は、前記揺さ振り制御の実行時における前記電動機のトルクを推定するトルク推定手段と、前記揺さ振り制御の実行時に前記トルク推定手段により推定されたトルクと前記平衡トルクとの差が所定値以下の場合は前記トルク推定手段により推定されたトルクと前記平衡トルクとの差が所定値より大きい場合と比較して単位時間当たりの前記電動機のトルクの変化である変化速度を小さくする変化速度変更手段と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の噛み合い式係合装置。
前記一対の噛み合い部材の間の距離を検出するギャップ検出手段と、前記一対の噛み合い部材の回転数の差を検出する回転数差検出手段と、前記一対の噛み合い部材を前記係合状態から前記解放状態に切り替える際、まず前記ギャップ検出手段が検出した距離に基づいて前記一対の噛み合い部材が前記解放状態に切り替えられたか否か判定する第１解放判定を実行し、前記第１解放判定にて前記一対の噛み合い部材が前記解放状態に切り替えられたと判定された場合に前記回転数差検出手段が検出した回転数の差に基づいて前記一対の噛み合い部材が前記解放状態に切り替えられたか否か判定する第２解放判定を実行する解放判定手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の噛み合い式係合装置。
前記制御手段は、前記第２解放判定にて前記一対の噛み合い部材が前記係合状態に維持されていると判定された場合、前記揺さ振り制御における単位時間当たりの前記電動機のトルクの変化である変化速度を小さくすることを特徴とする請求項４に記載の噛み合い式係合装置。
前記制御手段は、前記変化速度を小さくして前記揺さ振り制御を実行しても前記第２解放判定にて前記一対の噛み合い部材が前記係合状態に維持されていると判定される場合、前記電動機のトルクの変化速度を小さくする期間を拡大することを特徴とする請求項５に記載の噛み合い式係合装置。
同軸に配置され、それぞれに設けられた歯列が互いに噛み合って係合する係合状態と互いの歯列が離間して噛み合いが解除される解放状態とに切り替え可能な一対の噛み合い部材を備えた噛み合い式係合装置において、
前記係合状態における前記一対の噛み合い部材の少なくともいずれか一方を軸線方向に移動させて前記一対の噛み合い部材を前記解放状態に切り替えるアクチュエータ手段と、前記一対の噛み合い部材の一方の噛み合い部材を他方の噛み合い部材に対して相対回転させる回転手段と、前記一対の噛み合い部材を前記係合状態から前記解放状態に切り替える所定の解放条件が成立した場合、前記一方の噛み合い部材を前記他方の噛み合い部材に対して所定方向に回転させる正転制御及び前記一方の噛み合い部材を前記他方の噛み合い部材に対して前記所定方向とは反対の逆方向に回転させる逆転制御の少なくともいずれか一方が実行されるように前記回転手段を制御し、その後前記一対の噛み合い部材の少なくともいずれか一方が軸線方向に移動するように前記アクチュエータ手段を制御するクラッチ解放制御を実行する制御手段と、を備えることを特徴とする噛み合い式係合装置。
前記噛み合い式係合装置が車両に搭載され、前記車両の動力伝達機構の回転部材と前記一方の噛み合い部材とが一体回転可能に連結されるとともに前記他方の噛み合い部材が前記車両に回転不可に支持され、
前記制御手段は、前記所定の解放条件として前記車両が停止中であり、かつ前記一対の噛み合い部材が前記係合状態の場合に、前記正転制御及び前記逆転制御が実行されるように前記回転手段を制御し、その後前記一対の噛み合い部材の少なくともいずれか一方が軸線方向に移動するように前記アクチュエータ手段を制御することを特徴とする請求項７に記載の噛み合い式係合装置。
前記制御手段は、前記クラッチ解放制御において、まず前記正転制御が実行されるように前記回転手段を制御した後に前記一対の噛み合い部材の少なくともいずれか一方が軸線方向に移動するように前記アクチュエータ手段を制御し、その後まだ前記一対の噛み合い部材が前記係合状態に維持されている場合、次に前記逆転制御が実行されるように前記回転手段を制御した後に前記一対の噛み合い部材の少なくともいずれか一方が軸線方向に移動するように前記アクチュエータ手段を制御することを特徴とする請求項７又は８に記載の噛み合い式係合装置。
前記制御手段は、前記一対の噛み合い部材が前記解放状態に切り替わるまで前記クラッチ解放制御を繰り返し実行することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の噛み合い式係合装置。
前記回転手段として電動機が設けられ、
前記係合状態において噛み合っている前記一対の噛み合い部材の互いの歯列に作用している荷重を推定する荷重推定手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記正転制御を実行する場合、前記一方の噛み合い部材が前記所定方向に回転し、かつ前記荷重推定手段が推定した荷重に基づいて設定される正トルクが出力されるように前記電動機を制御し、前記逆転制御を実行する場合、前記一方の噛み合い部材が前記逆方向に回転し、かつ前記荷重推定手段が推定した荷重に基づいて設定される負トルクが出力されるように前記電動機を制御することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の噛み合い式係合装置。
前記制御手段は、前記正転制御を実行する場合、前記一方の噛み合い部材の歯列の歯と歯の間に設けられる隙間の距離から前記他方の噛み合い部材の歯列を形成する歯の厚さを引いた所定の長さの半分の距離分前記一方の噛み合い部材が前記所定方向に回転するように前記回転手段を制御し、前記逆転制御を実行する場合、前記所定の長さの半分の距離分前記一方の噛み合い部材が前記逆方向に回転するように前記回転手段を制御することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の噛み合い式係合装置。