JP2010065804A - クラッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体と本体とが噛合った状態を保持するために駆動手段で消費されるエネルギーを低減できるクラッチ装置を提供すること。
【解決手段】回転体３５に対して軸方向に移動可能に設けられた本体１００と、入力される指令値に応じた推進力で本体を係合方向Ａ１に駆動する駆動手段４０とを備え、駆動手段により駆動された本体が、係合方向に移動することで、回転体に軸方向に形成された回転体係合部３６と、本体に軸方向に形成された本体係合部１０２とが噛合うクラッチ装置１−１であって、指令値を設定し、かつ、指令値を駆動手段に出力する制御手段２００を備え、制御手段は、噛合った状態を保持する制御において、回転体係合部と本体係合部とが噛合う部分において伝達されるトルクの絶対値が大きい場合には、トルクの絶対値が小さい場合と比較して、回転体係合部と本体係合部とが噛合った状態で指令値を小さな値に設定する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、クラッチ装置に関し、特に、回転体に対して軸方向に移動可能に設けられた本体と、入力される指令値に応じた推進力で本体を軸方向において回転体に向かう方向である係合方向に駆動する駆動手段とを備え、駆動手段により駆動された本体が、係合方向に移動することで、回転体に軸方向に形成された回転体係合部と、本体に軸方向に形成された本体係合部とが噛合うクラッチ装置に関する。

回転体に対して軸方向に移動可能に設けられ、かつ回転体と噛合い可能な本体と、本体を軸方向に駆動する駆動手段とを有し、駆動手段により本体を駆動して回転体と本体とを噛合わせるクラッチ装置が知られている。例えば、特許文献１には、電磁力により本体を駆動する電磁クラッチが開示されている。上記特許文献１の電磁クラッチでは、電磁石に通電して本体としてのアーマチュアを吸引することで、コイルスプリングの付勢力に抗してクラッチの係合状態を維持する。

特開平８−４７８９号公報

クラッチ装置において回転体と本体とが噛合った状態を保持するために必要なエネルギーを低減することについて、従来十分な検討がなされていない。回転体と本体とが噛合った状態を保持するために駆動手段で消費されるエネルギーを低減できることが望まれている。

本発明の目的は、回転体に対して軸方向に移動可能に設けられた本体と、入力される指令値に応じた推進力で本体を軸方向において回転体に向かう方向である係合方向に駆動する駆動手段とを備え、駆動手段により駆動された本体が、係合方向に移動することで、回転体に軸方向に形成された回転体係合部と、本体に軸方向に形成された本体係合部とが噛合うクラッチ装置において、回転体と本体とが噛合った状態を保持するために駆動手段で消費されるエネルギーを低減できるクラッチ装置を提供することである。

本発明のクラッチ装置は、回転体に対して軸方向に移動可能に設けられた本体と、入力される指令値に応じた推進力で前記本体を軸方向において前記回転体に向かう方向である係合方向に駆動する駆動手段とを備え、前記駆動手段により駆動された前記本体が、前記係合方向に移動することで、前記回転体に軸方向に形成された回転体係合部と、前記本体に軸方向に形成された本体係合部とが噛合うクラッチ装置であって、前記指令値を設定し、かつ、前記指令値を前記駆動手段に出力する制御手段を備え、前記制御手段は、前記回転体係合部と前記本体係合部とが噛合った状態を保持する制御において、前記回転体係合部と前記本体係合部とが噛合う部分において伝達されるトルクである係合部伝達トルクの絶対値が大きい場合には、前記係合部伝達トルクの絶対値が小さい場合と比較して、前記回転体係合部と前記本体係合部とが噛合った状態で前記指令値を小さな値に設定することを特徴とする。

本発明のクラッチ装置において、前記係合部伝達トルクを検出または推定する検出推定手段を備え、前記制御手段は、前記検出推定手段により検出または推定された前記係合部伝達トルクの絶対値が、予め定められた閾値未満である場合に、前記検出推定手段により検出または推定された前記係合部伝達トルクの絶対値が、前記閾値以上である場合と比較して前記指令値を大きな値に設定し、前記閾値は、前記本体に対して係合方向に作用する力の大きさと、前記本体に対して前記係合方向と反対方向である解放方向に作用する力の大きさとが等しくなる前記係合部伝達トルクに基づいて設定されていることを特徴とする。

本発明のクラッチ装置において、前記回転体は、車両の駆動源の動力を駆動輪に伝達する駆動系に設けられるものであって、前記車両の走行状態と前記指令値との対応関係を記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は、前記走行状態と、前記記憶手段に記憶された前記対応関係とに基づいて、前記指令値を設定し、前記走行状態は、前記係合部伝達トルクに対応していることを特徴とする。

本発明のクラッチ装置において、前記係合方向と反対方向である解放方向に前記本体が移動したことを検出する移動検出手段と、前記回転体係合部と前記本体係合部とが噛合った状態を保持する制御の実行中に、前記移動検出手段により前記解放方向に前記本体が移動したことが検出された場合に、前記記憶手段に記憶された前記対応関係を更新する更新手段とを備えることを特徴とする。

本発明のクラッチ装置では、駆動手段の推進力の指令値を設定し、かつ、指令値を駆動手段に出力する制御手段を備え、制御手段は、回転体係合部と本体係合部とが噛合った状態を保持する制御において、回転体係合部と本体係合部とが噛合う部分において伝達されるトルクである係合部伝達トルクの絶対値が大きい場合には、係合部伝達トルクの絶対値が小さい場合と比較して、回転体係合部と本体係合部とが噛合った状態で指令値を小さな値に設定する。よって、推進力を適切に設定し、回転体と本体とが噛合った状態を保持するために駆動手段で消費されるエネルギーを低減することができる。

以下、本発明のクラッチ装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１から図６を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、回転体に対して軸方向に移動可能に設けられた本体と、入力される指令値に応じた推進力で本体を軸方向において回転体に向かう方向である係合方向に駆動する駆動手段とを備え、駆動手段により駆動された本体が、係合方向に移動することで、回転体に軸方向に形成された回転体係合部と、本体に軸方向に形成された本体係合部とが噛合うクラッチ装置に関する。

本実施形態の構成としては、以下の（１）から（８）の構成を備えていることが前提となる。
（１）電流をリニアまたは決められた値に制御して動作させるアクチュエータ（電磁アクチュエータ）
（２）アクチュエータの動力源として、少なくとも一方に電磁力によって吸引もしくは離間方向に力を発する構造
（３）アクチュエータの動力源として、少なくとも一方にばね等の反力部材を持ち、押し付け力が発生する構造（電磁力と反力部材の方向は同方向でもよい）
（４）アクチュエータの位置、もしくは係合解放の状態を検知できるセンサ
（５）ドグ噛み合い部のトルクを測定できるトルクセンサ、もしくは推定することのできる構成
（６）電磁アクチュエータの電流量もしくは印可電圧を複数の目標値もしくは任意に制御できる駆動回路
（７）ＦＦ制御もしくはＦＢ制御にて電流量もしくは印可電圧を指定できる駆動回路
（８）駆動回路もしくはアクチュエータもしくは電源部に電流もしくは電圧を計測することができる機構を有する仕様

図２は、本実施形態に係るクラッチ装置を備えた変速装置の要部詳細図である。なお、以下の説明では、軸方向とは、どの軸線かを記載していない場合、後述する変速装置１の入力軸５や出力軸６が回転をする際に回転の中心となる軸である中心軸７に平行な方向をいう。また、同様な場合における径方向とは、中心軸７と直交する方向をいい、周方向とは、中心軸７が中心となる円周方向をいう。本実施形態に係るクラッチ装置１−１の駆動手段である電磁アクチュエータ４０は、車両（図示省略）に搭載された変速装置１に設けられている。この変速装置１には、当該変速装置１と同様に車両に搭載されたエンジン（図示省略）と発電機（図示省略）とが接続されており、変速装置１は、エンジンからの動力が入力される入力軸５と、入力軸５に入力された動力を分割する動力分割機構１０と、動力分割機構１０で分割された動力の一部を出力する出力軸６とが設けられている。また、動力分割機構１０で分割された動力の一部は発電機に伝達される。また、変速装置１の出力軸６はモータ（図示省略）に接続されている。

このように設けられる変速装置１が有する動力分割機構１０は、第１遊星歯車機構１１と第２遊星歯車機構２１とを有しており、第１遊星歯車機構１１は、互いに同軸的に配置されたサンギア１２及びリングギア１４と、これらのギアの間に介在する複数のプラネタリギア１３と、プラネタリギア１３を回転自在に支持するプラネタリキャリア１５とを有している。同様に、第２遊星歯車機構２１は、互いに同軸的に配置されたサンギア２２及びリングギア２４と、これらのギアの間に介在する複数のプラネタリギア２３と、プラネタリギア２３を回転自在に支持するプラネタリキャリア２５とを有している。入力軸５は、これらのように設けられる第１遊星歯車機構１１と第２遊星歯車機構２１とのうち、第１遊星歯車機構１１のプラネタリキャリア１５と一体回転可能に接続されている。また、変速装置１に接続される発電機は、この動力分割機構１０に接続されており、発電機の駆動軸１８は入力軸５と同軸の中空状に形成され、且つ、第１遊星歯車機構１１のサンギア１２と一体回転可能に接続されている。

また、第１遊星歯車機構１１のリングギア１４は第２遊星歯車機構２１のプラネタリキャリア２５と一体回転可能に接続され、さらに、第２遊星歯車機構２１のプラネタリキャリア２５は、出力軸６と一体回転可能に接続されている。また、第２遊星歯車機構２１のリングギア２４は連結部材２６を介して第１遊星歯車機構１１のプラネタリキャリア１５と一体回転可能に接続されている。さらに、第２遊星歯車機構２１のサンギア２２は、出力軸６の外周に相対回転可能に配設されている。このように設けられるサンギア２２の軸端部には、クラッチホイール３５が一体回転可能に設けられており、クラッチホイール３５の外周には、クラッチホイール３５の歯部であるクラッチ歯３６が軸方向に形成されている。クラッチ歯３６は、クラッチホイール３５に対して周方向に複数形成されている。また、電磁アクチュエータ４０は、動力分割機構１０の外周に設けられている。これらの動力分割機構１０や電磁アクチュエータ４０は、変速装置１のハウジング３に内設されている。

図３は、クラッチ装置１−１の詳細図である。電磁アクチュエータ４０は、電磁駆動部４１と操作部９０とを備えている。電磁駆動部４１は、フロントカバー４５と、フロントカバー４５の内部に収容されたアウターヨーク５５と、アウターヨーク５５の内部に収容された電磁コイル５０と、アウターヨーク５５の一端部に固定されたインナーヨーク６０と、アウターヨーク５５の内周に嵌め合わされた駆動対象としてのプランジャ７０と、プランジャ７０の内周に嵌め合わされたスリーブ８０とを備えている。電磁駆動部４１の外周において、フロントカバー４５とアウターヨーク５５、及びアウターヨーク５５とインナーヨーク６０は、それらの全周に亘って互いに密着しており、これにより、フロントカバー４５、アウターヨーク５５及びインナーヨーク６０は、実質的に電磁駆動部４１の外周側のハウジングを形成する。また、アウターヨーク５５、インナーヨーク６０及びプランジャ７０は、磁性材料により構成されている。

また、アウターヨーク５５の内周面５６は、円筒面状に設けられており、アウターヨーク５５の内周に嵌め合わされたプランジャ７０の外周面７１も、円筒面状に設けられている。これにより、プランジャ７０は、アウターヨーク５５に対して相対的に内周面５６の軸方向に移動可能になっている。即ち、プランジャ７０は、アウターヨーク５５の内周面５６に沿って軸方向に移動可能になっている。

このように設けられるプランジャ７０の、インナーヨーク６０側の先端部の内周には、プランジャ７０の軸方向においてインナーヨーク６０から離れるに従って内径が減少する形状で形成されたテーパ部７２が設けられている。また、テーパ部７２におけるインナーヨーク６０から離れている側の端部には、プランジャ７０の移動方向と直交する面、即ち軸方向と直交する面で形成されたストッパ面７３が設けられている。

これに対し、インナーヨーク６０におけるプランジャ７０に対向している側の面には、プランジャ７０に向かって延びる筒状部６１が設けられている。筒状部６１の外周には、プランジャ７０のテーパ部７２と同一方向に傾斜した面で形成されたテーパ部６２が設けられている。さらに、筒状部６１におけるプランジャ７０の方向の先端には、プランジャ７０の移動方向と直交する面、即ち軸方向と直交する面で形成されたストッパ面６３が設けられている。

また、プランジャ７０の軸方向におけるインナーヨーク６０側の端部の反対側に位置する端部には、内周方向側にリング状に突出する形状で形成されたスリーブ受け７４が設けられている。また、スリーブ８０は、フロントカバー４５における内周側に円筒形状に設けられた円筒部４６の外周に嵌め合わされる円筒部８１を有している。また、インナーヨーク６０の内周面６４は円筒面状に形成されており、この内周面６４は、スリーブ８０の円筒部８１の径方向における外方に位置している。これらのため、スリーブ８０は、フロントカバー４５及びインナーヨーク６０に対して相対的に軸方向に移動可能になっている。

また、スリーブ８０には、円筒部８１のインナーヨーク６０側の先端から径方向外方側に伸ばされて形成されたフランジ部８２が設けられている。フランジ部８２は、インナーヨーク６０におけるアウターヨーク５５側と反対側に位置する面に沿って形成されている。このフランジ部８２には、軸方向におけるインナーヨーク６０側の面の反対側に位置する面に、円柱形状の形状でインナーヨーク６０から離れる方向に突出したばね保持部８３が複数設けられている。

また、プランジャ７０の内周には、軸方向に亘って形成された溝である油溝７５が複数形成されている。この油溝７５は、プランジャ７０の周方向に等間隔に配設されている。また、フロントカバー４５には、当該フロントカバー４５の円筒部４６とスリーブ８０との間をシールするＯリング８５が装着されており、インナーヨーク６０には、当該インナーヨーク６０の筒状部６１とスリーブ８０との間をシールするＯリング８６が装着されている。これらのＯリング８５、８６により、電磁駆動部４１は、外部、即ち第１遊星歯車機構１１（図２参照）や第２遊星歯車機構２１（図２参照）側に対してシールされている。シールされたフロントカバー４５の内部の空間には、電磁駆動部４１の可動部材であるプランジャ７０及びスリーブ８０の摩擦抵抗を減少させるための適量の潤滑油が封入されている。

また、操作部９０には、リアカバー９５と、リアカバー９５の内周側に配設されるドグ１００とを備えている。リアカバー９５の内周には外側スプライン歯９６が一体に形成され、ドグ１００の外周には外側スプライン歯９６と噛み合う内側スプライン歯１０１が形成されている。外側スプライン歯９６及び内側スプライン歯１０１は、それぞれ軸方向に形成されている。すなわち、外側スプライン歯９６と内側スプライン歯１０１とは、外側スプライン歯９６と内側スプライン歯１０１とが噛合った状態で、ドグ１００とリアカバー９５とが軸方向に相対移動可能であるように形成されている。

また、ドグ１００の内周には、ドグ１００の歯部であるドグ歯１０２が軸方向に形成されている。ドグ歯１０２は、ドグ１００に対して周方向に複数形成されている。このドグ歯１０２は、クラッチホイール３５に形成されたクラッチ歯３６と噛み合い可能に形成されており、且つ、ドグ１００と共にクラッチ歯３６に対して軸方向に移動可能に設けられている。このように、ドグ歯１０２が設けられるドグ１００及びクラッチ歯３６が設けられるクラッチホイール３５は、係合手段であるドグクラッチ３０を構成している。即ち、ドグ歯１０２は、本体としてのドグ１００に軸方向に形成された本体係合部として設けられており、ドグ歯３６は、回転体としてのクラッチホイール３５に軸方向に形成された回転体係合部として設けられている。

また、ドグ１００とスリーブ８０の円筒部８１との間には、止め輪１０５が設けられている。止め輪１０５は、ドグ１００及びスリーブ８０に対して周方向に相対的に滑ることができるように設けられている。これにより、ドグ１００とスリーブ８０とは、軸方向に相対移動不能、且つ、周方向には相対回転可能に組み合わされている。

リアカバー９５とスリーブ８０のばね保持部８３との間には、圧縮ばねからなるリターンスプリング１１０が、適度に圧縮された状態で保持されている。具体的には、リアカバー９５におけるスリーブ８０と対向している面には、周方向及び径方向においてスリーブ８０のばね保持部８３と同じ位置となる位置に、ばね受け部９７が設けられている。このばね受け部９７は、リアカバー９５におけるスリーブ８０と対向している面に形成された凹部であり、軸方向と直交する方向の断面形状がリターンスプリング１１０の断面形状と対応する形状、すなわち、円形状に形成されている。ばね保持部８３とばね受け部９７とのうち、ばね保持部８３は、当該ばね保持部８３の形状である円柱形の外径が、リターンスプリング１１０の内径よりも若干小さい径となって形成されている。また、ばね受け部９７は、当該ばね受け部９７の断面形状である円形状の径が、リターンスプリング１１０の外径よりも若干大きい径となって形成されている。

また、リターンスプリング１１０は、フロントカバー４５及びインナーヨーク６０に対して相対的に軸方向に移動可能なスリーブ８０が最もフロントカバー４５寄りに位置した状態におけるスリーブ８０のフランジ部８２と、リアカバー９５におけるリターンスプリング１１０の接触面９８との距離よりも、自由長が長くなっている。このため、リターンスプリング１１０がリアカバー９５とスリーブ８０との間に保持される場合には、リターンスプリング１１０は圧縮した状態で保持される。

圧縮した状態で保持されるリターンスプリング１１０は、スリーブ８０側はリターンスプリング１１０の内側にばね保持部８３が入り込むことにより保持され、リアカバー９５側はリターンスプリング１１０がばね受け部９７の内側に入り込むことにより保持される。このようにリアカバー９５とスリーブ８０との間で保持されるリターンスプリング１１０の圧縮に対する弾性復元力により、スリーブ８０はプランジャ７０のスリーブ受け７４に向かって押し込まれている。即ち、圧縮した状態で保持されるリターンスプリング１１０は、リアカバー９５とスリーブ８０とに、双方が離間する方向の付勢力を付与した状態で保持される。

また、プランジャ７０は、スリーブ受け７４においてスリーブ８０と軸方向に当接するため、スリーブ８０に付与したリターンスプリング１１０の付勢力は、スリーブ受け７４を介してプランジャ７０にも付与される。スリーブ８０を介してプランジャ７０に付与される付勢力は、プランジャ７０がインナーヨーク６０から離間する方向の力になっている。

さらに、ドグ１００とスリーブ８０とは、軸方向に相対移動不能に組み合わされているため、スリーブ８０に付与したリターンスプリング１１０の付勢力は、ドグ１００にも付与される。スリーブ８０を介してドグ１００に付与される付勢力は、ドグ１００がクラッチホイール３５から離間する方向の力になっている。このようにリターンスプリング１１０は、ドグクラッチ３０に、ドグ１００とクラッチホイール３５とが離間する方向の付勢力を付与することが可能に設けられている。すなわち、リターンスプリング１１０は、ドグ１００を後述する解放方向Ａ２に向けて付勢する付勢手段としての機能を有する。

さらに、リアカバー９５は、固定手段としてのボルト１１５により変速装置１のハウジング３に固定されている。このようにハウジング３に固定されるリアカバー９５は、操作部９０の支持部材として機能する。

車両には、電磁アクチュエータ４０を制御する制御部２００が設けられている。制御部２００は、周知のマイクロコンピュータによって構成され、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入力ポート、出力ポート、及びコモンバス等を備えている。制御部２００は、電磁コイル５０に流す電流の指令値を電磁アクチュエータ４０に出力する。電磁アクチュエータ４０は、図示しない駆動回路を有し、入力された指令値に基づいて、電磁コイル５０に流す電流値を指令値とするように制御する。これにより、電磁コイル５０は、指令値に応じた吸引力をプランジャ７０、スリーブ８０を介してドグ１００に作用させる。すなわち、制御部２００は、電磁コイル５０で発生させる吸引力（ドグ１００を後述する係合方向Ａ１に駆動する推進力）の指令値を設定し、かつ、指令値を駆動手段としての電磁アクチュエータ４０に出力する制御手段、および、係合部伝達トルクＴｄを検出または推定する検出推定手段としての機能を有する。

この実施例に係る電磁アクチュエータ４０を備える変速装置１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。この変速装置１は、当該変速装置１に備えられる電磁アクチュエータ４０を制御し、ドグ１００のドグ歯１０２とクラッチホイール３５のクラッチ歯３６を噛み合わせた状態である係合状態と、ドグ１００のドグ歯１０２とクラッチホイール３５のクラッチ歯３６とを離間させた状態である解放状態とに切り替える。以下、軸方向においてドグ１００がクラッチホイール３５に向かう方向、即ち、電磁アクチュエータ４０がドグ１００を駆動する方向を「係合方向Ａ１」と記述する。また、軸方向においてドグ１００がクラッチホイール３５から離間する方向、即ち、リターンスプリング１１０によりドグ１００に付与される付勢力の方向を「解放方向Ａ２」と記述する。

ドグクラッチ３０を係合状態にした場合には、クラッチホイール３５の回転が阻止されるため、クラッチホイール３５と一体回転可能に設けられている第２遊星歯車機構２１のサンギア２２も回転が阻止された状態になる。反対に、ドグクラッチ３０を解放状態にした場合には、クラッチホイール３５は回転が許容された状態になるため、第２遊星歯車機構２１のサンギア２２も回転が許容された状態になる。

このように、ドグクラッチ３０を切り替えることにより制御される変速装置１にエンジンの動力が伝達される場合には、エンジンの動力は変速装置１の入力軸５に伝達される。これにより入力軸５は回転するが、入力軸５が回転した場合、第１遊星歯車機構１１のプラネタリキャリア１５、及び第２遊星歯車機構２１のリングギア２４は、入力軸５の回転に伴って入力軸５と等速で回転する。

ここで、ドグクラッチ３０を解放状態にすることにより第２遊星歯車機構２１のサンギア２２の回転が許容された状態となっている場合は、モータの動力による出力軸６及び第２遊星歯車機構２１のプラネタリキャリア２５の回転速度と、エンジンの動力による第１遊星歯車機構１１のプラネタリキャリア１５及び第２遊星歯車機構２１のリングギア２４の回転速度とに応じた速度で、第２遊星歯車機構２１のサンギア２２が出力軸６の周りを空転する。さらに、第２遊星歯車機構２１のプラネタリキャリア２５と等速で第１遊星歯車機構１１のリングギア１４が回転することにより、当該リングギア１４の回転速度と第１遊星歯車機構１１のプラネタリキャリア１５の回転速度とに応じた速度で第１遊星歯車機構１１のサンギア１２が回転して発電機の駆動軸１８が回転し、発電機が駆動される。この場合、モータの動力による出力軸６の回転速度とエンジンの動力による入力軸５の回転速度とは、互いに自由に設定することができ、第２遊星歯車機構２１のサンギア２２は、それらの回転速度差を吸収するように出力軸６の周りを空転する。

一方、ドグクラッチ３０を係合状態にすることにより第２遊星歯車機構２１のサンギア２２の回転が阻止された状態となっている場合は、第２遊星歯車機構２１におけるリングギア２４またはプラネタリキャリア２５のいずれか一方の回転速度が定まれば他方も定まる関係になる。この場合、エンジンの動力による入力軸５の回転速度と、モータの動力による出力軸６の回転速度とが互いに関連付けられ、且つ、それらの回転速度のいずれか一方が定まれば、第１遊星歯車機構１１のサンギア１２による発電機の駆動軸１８の回転速度も定まる。このような状態になるドグクラッチ３０の係合状態は、例えば出力軸６の回転速度を高速度域に設定する場合に使用される。

変速装置１は、このようにドグクラッチ３０を切り替えることにより作動状態が切り替わるが、このドグクラッチ３０は、電磁アクチュエータ４０を作動させることにより状態が切り替わる。まず、ドグクラッチ３０を解放状態にする場合について説明すると、ドグクラッチ３０を解放状態にする場合には、電磁アクチュエータ４０に設けられる電磁コイル５０を非励磁の状態にする。これにより、スリーブ８０にはリターンスプリング１１０の付勢力が作用することにより、リアカバー９５から離れる方向、即ち、解放方向Ａ２に向かう力が作用し、フロントカバー４５の方向に押し込まれる。これにより、スリーブ８０は、フロントカバー４５側に位置する端部がプランジャ７０のスリーブ受け７４に当接し、スリーブ８０と共にプランジャ７０もフロントカバー４５の方向に押し込まれる。フロントカバー４５の方向に押し込まれたプランジャ７０は、フロントカバー４５に当接することにより停止し、スリーブ８０もプランジャ７０の停止と共に停止して保持される。このように、電磁コイル５０を非励磁の状態にした場合におけるプランジャ７０及びスリーブ８０は、インナーヨーク６０から離れた位置である待機位置（図３の位置）に保持される。

また、ドグ１００は、止め輪１０５を介してスリーブ８０と軸方向に相対移動不能に組み合わされているので、スリーブ８０がフロントカバー４５の方向に押し込まれた場合には、ドグ１００も同一方向に移動する。この場合、ドグ１００の内側スプライン歯１０１とリアカバー９５の外側スプライン歯９６との噛み合いは維持されるが、ドグ歯１０２は、軸方向におけるクラッチホイール３５のクラッチ歯３６との位置が完全に離れ、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６とは、完全に離れる。即ち、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６とは噛み合わない状態になり、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６との間で、トルクの伝達が行なわれない状態になる。従って、電磁コイル５０を非励磁の状態にした場合には、ドグ１００とクラッチホイール３５とが離間することにより、クラッチホイール３５の回転方向のトルクがドグ１００とクラッチホイール３５との間で伝達されない状態である解放状態になる。

これに対し、電磁コイル５０を励磁した場合は、電磁コイル５０の周囲に磁界が発生する。このように磁界が発生した場合、電磁コイル５０を囲むように配設されるアウターヨーク５５、インナーヨーク６０及びプランジャ７０を周回する磁路が形成される。これにより、アウターヨーク５５、インナーヨーク６０、プランジャ７０は、磁路に沿って磁化される。磁化されたプランジャ７０は、アウターヨーク５５の内周面５６に案内されつつ、インナーヨーク６０に向かって引き寄せられる。即ち、プランジャ７０には、インナーヨーク６０に向かって引き寄せられる力である吸引力が作用する。これらのように、プランジャ７０とインナーヨーク６０とは、電磁コイル５０で発生した吸引力が作用した際に双方が近付くように作動する作動手段である電磁作動部４３として設けられている。また、電磁コイル５０は、この吸引力を発生する吸引力発生手段として設けられている。

このように、吸引力が作用することによってプランジャ７０がインナーヨーク６０の方向に移動する場合、プランジャ７０のスリーブ受け７４に当接しているスリーブ８０には、スリーブ受け７４からプランジャ７０の移動方向の力が作用し、換言すると、スリーブ８０にはプランジャ７０を介して吸引力が作用する。吸引力が作用するスリーブ８０には、リターンスプリング１１０によりフロントカバー４５の方向への付勢力が付与されているが、吸引力は付勢力よりも大きな力でスリーブ８０に作用するので、プランジャ７０及びスリーブ８０は、吸引力が作用する方向である係合方向Ａ１、即ち、フロントカバー４５から離れ、リアカバー９５に近付く方向に移動する。

スリーブ８０が係合方向Ａ１に移動した場合、ドグ１００も同一方向に移動する。このため、ドグ１００のドグ歯１０２と、クラッチホイール３５のクラッチ歯３６とは、軸方向における位置が重なり始める。これにより、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６とは互いに噛み合った状態になり、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６との間で、トルクの伝達が可能になり始める。従って、電磁コイル５０を励磁した場合には、クラッチホイール３５の回転方向のトルクがドグ１００とクラッチホイール３５との間で伝達可能な状態である係合状態に切り替わる。また、このように電磁コイル５０は、ドグクラッチ３０に対して、電磁力を用いることにより、離間した状態のドグ１００とクラッチホイール３５とを近付けさせる力である吸引力をプランジャ７０やスリーブ８０を介して付与することができるように設けられている。つまり、プランジャ７０は、電磁コイル５０が発生した吸引力が付与された際にインナーヨーク６０との距離が近付くことによりドグクラッチ３０に吸引力を伝達可能に設けられている。

以上のように構成されたクラッチ装置１−１において、ドグクラッチ３０の係合状態を保持するために電磁コイル５０に流す電流である保持電流を低減できることが望まれている。従来の電磁クラッチでは、係合状態を保持する場合の保持電流は、例えば、一定値であった。電磁クラッチの歯抜けが発生しないように、ある程度大きな保持電流を流し続けていた。言い換えると、不意の解放を防ぐために係合時の全ての状態を想定し、最も解放しやすい状態であっても電磁コイル５０で発生させる吸引力により電磁クラッチの解放を防ぐことができる値に保持電流を設定していた。このため、実際にはそれだけの保持電流が必要でないときにも最悪時と同じだけの保持電流を流すこととなり、保持時の消費電力が大きなものとなっていた。

ここで、以下に説明するように、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６との間で伝達されるトルクの大きさによって、ドグクラッチ３０の抜けやすさは異なる。本実施形態では、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６とが噛合う部分（係合部）に作用するトルクである後述する係合部伝達トルクに応じて保持電流が可変に設定される。これにより、保持電流を適切な値に設定し、保持時の消費電力を低減させることができる。

図４は、係合した状態のドグ歯１０２とクラッチ歯３６を示す図である。図４には、中心軸７と直交する方向、すなわち径方向から見たドグ歯１０２とクラッチ歯３６が示されている。

図４に示すように、ドグ歯１０２およびクラッチ歯３６は、それぞれ抜け防止のためのテーパ形状を有している。ドグ歯１０２は、係合方向Ａ１へ向かうほど歯厚Ｌ１が大きく、解放方向Ａ２へ向かうほど歯厚Ｌ１が小さくなるテーパ角θのテーパ形状に形成されている。これに対して、クラッチ歯３６は、係合方向Ａ１へ向かうほど歯厚Ｌ２が小さく、解放方向Ａ２へ向かうほど歯厚Ｌ２が大きくなるテーパ角θのテーパ形状に形成されている。このように、ドグ歯１０２およびクラッチ歯３６がそれぞれテーパ形状に形成されていることで、係合状態のドグクラッチ３０の抜け防止が図られている。

係合状態のドグ１００には、係合方向Ａ１の力Ｆｋｅｉｇｏ（Ｆｋｅｉｇｏ１，Ｆｋｅｉｇｏ２）と、解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏがそれぞれ作用する。なお、図４には、電磁アクチュエータ４０がドグ１００に与える推進力が０である場合にドグ１００に作用する力が示されている。実際にドグ１００に対して係合方向Ａ１に作用する力の総和には、係合方向Ａ１の力Ｆｋｅｉｇｏに加えて、電磁アクチュエータ４０がドグ１００に与える推進力が含まれる。解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏは、リターンスプリング１１０がドグ１００に付与する付勢力等によるものである。係合方向Ａ１の力Ｆｋｅｉｇｏには、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６との係合部Ｂにおいてドグ歯１０２に作用する２つの力Ｆｋｅｉｇｏ１、および、Ｆｋｅｉｇｏ２が含まれる。

ここで、係合部Ｂは、ドグ歯１０２においてクラッチ歯３６と周方向に対向し、かつ、クラッチ歯３６と当接する部分１０２ａと、クラッチ歯３６において、ドグ歯１０２と周方向に対向し、かつ、ドグ歯１０２と当接する部分３６ａとで構成されている。係合方向Ａ１の力Ｆｋｅｉｇｏは、以下に説明するように、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６との間で伝達されるトルク、すなわち、係合部Ｂで伝達されるトルク（以下、単に「係合部伝達トルクＴｄ」とする）の大きさによって変化する。

符号Ｆは、係合部伝達トルクＴｄに対応する周方向の力であり、径方向のドグクラッチ３０の位置における周方向の力を示す。周方向の力Ｆは、以下の式（１）で算出される
Ｆ ＝ 係合部伝達トルクＴｄ ／ 半径Ｒ （１）
ここで、半径Ｒは、ドグクラッチ３０の半径、つまり、中心軸７と係合部Ｂとの間の距離である。

周方向の力Ｆにより、ドグ歯１０２に対して係合部Ｂと直交する方向の力Ｎが作用する。係合方向Ａ１の力Ｆｋｅｉｇｏは、この直交する方向の力Ｎの軸方向成分Ｆｋｅｉｇｏ１（以下、「スラスト力Ｆｋｅｉｇｏ１」とする）と、直交する方向の力Ｎに対応する静止摩擦力の軸方向成分Ｆｋｅｉｇｏ２（以下、単に「静止摩擦力Ｆｋｅｉｇｏ２」とする）との和として算出することができる。従って、係合方向Ａ１の力Ｆｋｅｉｇｏは、係合部伝達トルクＴｄの大きさによって変化するものである。係合方向Ａ１の力Ｆｋｅｉｇｏは、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６との間で伝達される係合部伝達トルクＴｄが大きくなるほど増加し、係合部伝達トルクＴｄが小さくなるほど減少する。このため、解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏに抗してドグクラッチ３０の係合状態を保持するために、電磁アクチュエータ４０がドグ１００に与える推進力を必要とするか否か、また、上記推進力が必要とされる場合の必要な推進力の大きさは、係合部伝達トルクＴｄの大きさによって変化することとなる。

本実施形態では、ドグクラッチ３０の係合状態を保持する保持制御において、係合部伝達トルクＴｄの変動に応じて電磁アクチュエータ４０がドグ１００に与える推進力が制御される。具体的には、係合部伝達トルクＴｄの大きさが予め定められた閾値を下回る場合、言い換えると、ドグ１００に係合方向Ａ１に作用する力が低下し、解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏに近づいた場合には、電磁アクチュエータ４０がドグ１００に与える推進力を増加させる。一方、係合部伝達トルクＴｄの大きさが上記閾値を上回る場合、言い換えると、ドグ１００に係合方向Ａ１に作用する力が解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏに対して十分大きな値である場合には、電磁アクチュエータ４０がドグ１００に与える推進力を低下させる。

上記閾値は、ドグ１００に係合方向Ａ１に作用する力の大きさの総和が解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏの大きさと等しくなるような係合部伝達トルクＴｄの大きさ、すなわち、電磁アクチュエータ４０がドグ１００に与える推進力と、係合方向Ａ１の力Ｆｋｅｉｇｏとの和と、解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏとが同じ大きさとなるような係合部伝達トルクＴｄの大きさに基づいて設定されている。以下、ドグ１００に係合方向Ａ１に作用する力の大きさの総和が解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏの大きさと等しくなるような係合部伝達トルクＴｄの大きさを「下限トルクＴｎ」とする。

本実施形態では、以下に図５を参照して説明する方法により、係合部伝達トルクＴｄを推定する。図５は、ドグクラッチ３０の係合状態における動力分割機構１０の共線図である。図５の縦軸は、各軸（各ギア）の回転数を示している。

図５において、符号Ｓ，Ｃ，Ｒは、それぞれ第１遊星歯車機構１１のサンギア１２、プラネタリキャリア１５、およびリングギア１４を示す。また、符号Ｓ’，Ｃ’，Ｒ’は、それぞれ第２遊星歯車機構２１のサンギア２２、プラネタリキャリア２５、およびリングギア２４を示す。符号ρ、およびρ’は、それぞれ第１遊星歯車機構１１のギア比、および第２遊星歯車機構２１のギア比である。図５に示したように、ドグクラッチ３０が係合状態のときは、第２遊星歯車機構２１のサンギア２２（Ｓ’）が回転不可に固定され、いわゆるロックされるので、その部分を中心にエンジン（入力軸５）、発電機（駆動軸１８）、および出力軸６の回転数が変化する。符号Ｔｃは、エンジンが入力軸５に付加するトルク（以下、単に「入力軸付加トルクＴｃ」とする）を示す。係合部伝達トルクＴｄは、下記［数１］により算出される。

本実施形態では、［数１］により推定された係合部伝達トルクＴｄに基づいて、以下に図６を参照して説明するように電磁コイル５０に流す保持電流が制御される。図６は、本実施形態の保持電流の制御がなされる場合のタイムチャートである。

図６において、符号１２０は、推定された係合部伝達トルクＴｄ、符号Ｔｂは、予め定められた係合部伝達トルクＴｄの閾値を示す。閾値Ｔｂは、ドグ１００に対して係合方向Ａ１に作用する力の大きさの総和と、解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏの大きさとが等しくなる下限トルクＴｎに基づいて設定されている。具体的には、閾値Ｔｂは、下限トルクＴｎに所定の安全率を乗じた値として設定されている。

符号１３０は、本実施形態で電磁コイル５０に流す保持電流を示す。符号１４０は、従来の電磁クラッチにおいて電磁コイル５０に流される保持電流の一例を示す。従来の電磁クラッチでは、係合部伝達トルクＴｄにかかわりなく、保持電流１４０が一定であった。不意の解放を防ぐために電磁クラッチの係合時の全ての状態を想定し、最も解放しやすい状態であっても電磁コイル５０で発生させる吸引力により電磁クラッチの解放を防ぐことができる値に保持電流１４０が設定されていた。

これに対して、本実施形態では、符号Ｔ２，Ｔ４に示す期間のように、推定された係合部伝達トルクＴｄ（１２０）の大きさ（絶対値）が、閾値Ｔｂよりも小さい場合には保持電流１３０が大きな第一電流値Ｉ１に設定される。第一電流値Ｉ１は、例えば、係合部伝達トルクＴｄにかかわらずドグクラッチ３０の係合状態を実現することが可能な電流値として設定されている。一方、符号Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５に示す期間のように、推定された係合部伝達トルクＴｄ（１２０）の大きさ（絶対値）が、閾値Ｔｂよりも大きい場合には、閾値Ｔｂよりも小さい場合と比較して、保持電流１３０が小さな第二電流値Ｉ２に設定される。第二電流値Ｉ２は、係合部伝達トルクＴｄ（１２０）の大きさ（絶対値）が、閾値Ｔｂよりも大きい場合に、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６とが噛合った状態を実現できる電流値の範囲で設定される値である。

なお、下限トルクＴｎは、例えば、保持電流１３０を第二電流値Ｉ２とした場合に、ドグ１００に係合方向Ａ１に作用する力の大きさの総和が、解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏの大きさと等しくなるような係合部伝達トルクＴｄの大きさとして設定されている。これにより、保持電流１３０を第二電流値Ｉ２とした状態において、係合部伝達トルクＴｄの大きさが低下した場合に、ドグクラッチ３０が解放する状態に近づいたことを適切に判定し、保持電流１３０を第一電流値Ｉ１に上昇させることができる。よって、ドグクラッチ３０の不意の解放を効果的に抑制することができる。また、係合部伝達トルクＴｄが十分に大きな値である場合には、保持電流１３０を第二電流値Ｉ２に設定することで、ドグクラッチ３０を係合状態に保持するための消費電力を低減することができる。

図１を参照して、本実施形態における電磁コイル５０の電流制御について説明する。図１は、本実施形態の電磁コイル５０の電流制御の動作を示すフローチャートである。本フローチャートに基づく制御は、ドグクラッチ３０を係合状態とすると判定されている場合に実行される。なお、制御部２００は、本制御フローの実行中に、ドグクラッチ３０を解放状態とすると判定されたか否かを定期的にチェックしている。ドグクラッチ３０を解放状態とすると判定された場合には、本制御フローが中断され、ドグクラッチ３０を解放状態とする制御へ移行する。

まず、ステップＳ１０では、制御部２００において、ドグクラッチ３０の係合を開始するという指令がなされる。次に、ステップＳ２０では、制御部２００により、係合制御が開始される。制御部２００は、離間した状態のドグ歯１０２とクラッチ歯３６とを係合させるために、電磁コイル５０に電流を流すよう電磁アクチュエータ４０に指令値を出力する。この係合開始時に電磁コイル５０に流される電流値は、第一電流値Ｉ１よりも大きな電流値である。電磁コイル５０に電流が流れると、プランジャ７０に対する吸引力が発生し、プランジャ７０と共に、スリーブ８０、およびドグ１００が係合方向Ａ１に移動し、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６とが係合する。

次に、ステップＳ３０では、制御部２００により、ドグクラッチ３０の係合完了が確認される。車両には、ドグクラッチ３０の噛合い状態を検知する図示しないポジションセンサが設けられている。ポジションセンサの検出結果は、制御部２００に出力される。制御部２００は、ポジションセンサから出力されるドグクラッチ３０の係合解放の状態を示す信号に基づいて、ドグクラッチ３０の係合完了を確認する。

次に、ステップＳ４０では、ドグクラッチ３０が係合状態となったことにより、係合状態における制御フロー（ステップＳ５０以降のフロー）へ移行する。言い換えると、解放された状態のドグクラッチ３０を係合させるための係合制御から、係合したドグクラッチ３０の係合状態を保持するための保持制御へ移行する。制御部２００により、電磁コイル５０に流される電流の指令値が、係合状態を保持する電流値である保持電流値に設定される。例えば、電磁コイル５０に流される電流値が、ステップＳ２０で設定された電流値から、第二電流値Ｉ２まで低下される。

次に、ステップＳ５０では、制御部２００により、係合部Ｂで伝達されるトルクである係合部伝達トルクＴｄの絶対値が閾値Ｔｂよりも大であるか否かが判定される。制御部２００は、上記［数１］により算出（推定）された係合部伝達トルクＴｄに基づいてステップＳ５０の判定を行う。その判定の結果、係合部伝達トルクＴｄの絶対値が閾値Ｔｂよりも大であると判定された場合（ステップＳ５０−Ｙ）にはステップＳ６０に進み、そうでない場合（ステップＳ５０−Ｎ）にはステップＳ７０へ進む。

ステップＳ６０では、制御部２００により、スリーブ８０が抜け方向に移動したか否かが判定される。制御部２００は、ポジションセンサから出力されるドグクラッチ３０の係合解放の状態を示す信号に基づいて、スリーブ８０が抜け方向に移動したことを検知する。ポジションセンサの信号に基づいて、ドグクラッチ３０の係合解放の状態が、解放方向に変化したことが検知された場合に、スリーブ８０が抜け方向に移動したと判定される。ステップＳ６０の判定の結果、スリーブ８０が抜け方向に移動したと判定された場合（ステップＳ６０−Ｙ）には、ステップＳ７０に進み、そうでない場合には、ステップＳ４０へ移行する。

ステップＳ７０では、制御部２００により、電磁コイル５０に流す保持電流の指令値が規定値まで上昇される。規定値は、例えば、第一電流値Ｉ１であることができる。あるいは、規定値は、推定された係合部伝達トルクＴｄの大きさに基づいて、第一電流値Ｉ１よりも小さく、かつ、解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏに抗してドグ１００を係合方向Ａ１に駆動するために十分な推進力（吸引力）を発生させることができる電流値とされてもよい。この場合、一律に第一電流値Ｉ１まで保持電流を上昇させる場合と比較して、消費電力の低減を図ることができる。ステップＳ７０が実行されて電磁コイル５０に流す保持電流が上昇することにより、解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏの大きさに対して、ドグ１００に係合方向Ａ１に作用する力の大きさの総和が上回るようになり、ドグクラッチ３０の係合状態が維持される。

次に、ステップＳ８０では、制御部２００により、スリーブ８０が噛合い位置まで移動した（噛合い位置にある）か否かが判定される。制御部２００は、ポジションセンサから出力されるドグクラッチ３０の係合解放の状態を示す信号に基づいて、ステップＳ８０の判定を行う。その判定の結果、スリーブ８０が噛合い位置まで移動したと判定された場合（ステップＳ８０−Ｙ）にはステップＳ９０に進み、そうでない場合（ステップＳ８０−Ｎ）には、ステップＳ８０の判定がＹｅｓになるまで段階的に保持電流を上昇させる。

ステップＳ９０では、制御部２００により、係合部伝達トルクＴｄの絶対値が、閾値Ｔｂよりも大であるか否かが判定される。その判定の結果、係合部伝達トルクＴｄの絶対値が、閾値Ｔｂよりも大であると判定された場合（ステップＳ９０−Ｙ）にはステップＳ１００に進み、そうでない場合（ステップＳ９０−Ｎ）にはステップＳ９０の判定が繰り返される。

ステップＳ１００では、制御部２００により、電磁コイル５０に流す保持電流の指令値が低下される。保持電流の指令値は、たとえば、第二電流値Ｉ２に設定される。ここで、第二電流値Ｉ２は例えば、０に設定されてもよく、この場合、ステップＳ１００において電磁コイル５０が非励磁の状態とされる。ステップＳ１００が実行されると、ステップＳ４０に移行する。

以上説明したように、本実施形態のクラッチ装置１−１では、ドグクラッチ３０の係合状態を保持する保持制御において、推定された係合部伝達トルクＴｄに基づいて、電磁コイル５０に流す保持電流の指令値、言い換えると、電磁アクチュエータ４０によりドグ１００に与える推進力の指令値が可変に設定される。推定された係合部伝達トルクＴｄの絶対値が、閾値Ｔｂを上回る場合には、ドグクラッチ３０の係合状態を維持しつつ、保持電流が小さな値に設定され、係合部伝達トルクＴｄの絶対値が、閾値Ｔｂ以下である場合には、保持電流が大きな値に設定される。これにより、ドグ歯１０２とクラッチ歯３６との係合部Ｂにおいてドグ歯１０２に作用する力Ｆｋｅｉｇｏ１、および、Ｆｋｅｉｇｏ２の変動に応じて、ドグクラッチ３０の係合状態を維持しつつ、保持制御において電磁コイル５０で消費される消費電力を低減することができる。言い換えると、ドグ１００に係合方向Ａ１に作用する力の大きさの総和が、解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏの大きさを下回ってドグクラッチ３０が解放してしまうことを抑制しつつ、係合状態を維持するために適切な値に対して電磁コイル５０に流す保持電流が過大となることを抑制することができる。

なお、本実施形態では、推定された係合部伝達トルクＴｄの絶対値が、閾値Ｔｂを上回る場合に、保持電流が小さな値に設定されたが、これに代えて、推定された係合部伝達トルクＴｄの絶対値が、閾値Ｔｂ以上である場合に保持電流を小さな値に設定するようにしてもよい。言い換えると、保持電流を小さな値に設定すると判定する条件に、推定された係合部伝達トルクＴｄの絶対値が、閾値Ｔｂと等しい場合が含まれてもよい。この場合、保持電流を大きな値に設定すると判定される条件は、推定された係合部伝達トルクＴｄの絶対値が、閾値Ｔｂ未満であることとなる。

なお、本実施形態のクラッチ装置１−１のドグクラッチ３０は、ドグ１００がクラッチホイール３５に係合することで、クラッチホイール３５の回転を規制するものであったが、本実施形態の制御を適用可能なドグクラッチ３０は、これには限定されない。例えば、ドグ１００がクラッチホイール３５に係合することで、ドグ１００とクラッチホイール３５とが一体回転するものであってもよい。すなわち、回転体（例えば、クラッチホイール３５）に対して軸方向に移動可能に設けられた本体（例えば、ドグ１００）と、入力される指令値に応じた推進力で本体を軸方向において回転体に向かう方向である係合方向Ａ１に駆動する駆動手段（例えば、電磁アクチュエータ４０）とを備え、駆動手段により駆動された本体が、係合方向Ａ１に移動することで、回転体に軸方向に形成された回転体係合部（クラッチ歯３６）と、本体に軸方向に形成された本体係合部（ドグ歯１０２）とが噛合うクラッチ装置であれば、本実施形態のクラッチ装置１−１を適用可能である。

本実施形態のクラッチ装置１−１では、ドグ１００を駆動する駆動手段が電磁アクチュエータ４０であったが、駆動手段はこれには限定されない。入力される指令値に応じた推進力でドグ１００を係合方向Ａ１に駆動する駆動手段であれば、推進力を発生させる手段は電磁力には限定されない。

本実施形態のクラッチ装置１−１では、クラッチホイール３５が、第２遊星歯車機構２１を構成するギア、具体的にはサンギア２２と一体回転するものであったが、回転体としてのクラッチホイール３５の設置箇所は、これには限定されない。クラッチホイール３５は、駆動源の動力を駆動軸に伝達する駆動系に設けられるものであればよい。また、本実施形態では、クラッチ装置１−１が車両に適用される場合について説明したが、クラッチ装置１−１の適用対象は、車両には限定されない。

（第１実施形態の第１変形例）
第１実施形態の第１変形例について説明する。

上記第１実施形態では、図５を参照して説明したように、入力軸付加トルクＴｃと共線図に基づいて係合部伝達トルクＴｄが推定されたが、これに代えて、トルクセンサにより係合部伝達トルクＴｄを測定してもよい。

（第１実施形態の第２変形例）
第１実施形態の第２変形例について説明する。

上記第１実施形態では、ポジションセンサから出力されるドグクラッチ３０の係合解放の状態を示す信号に基づいて、スリーブ８０が抜け方向に移動したことが検知されたが、スリーブ８０の抜け方向への移動を検知する方法は、これには限定されない。例えば、以下に説明するように、実際に電磁コイル５０に流れる保持電流の変化に基づいて、スリーブ８０の抜け方向への移動を検知することができる。

スリーブ８０が抜け方向へ移動した場合、電磁コイル５０に逆起電力が発生するため、保持電流が変化する。よって、例えば、電磁アクチュエータ４０の駆動回路に電流を計測する電流計測手段を設け、電流計測手段の計測結果に基づいて、スリーブ８０が抜け方向へ移動したことを検知することができる。

（第１実施形態の第３変形例）
第１実施形態の第３変形例について説明する。

上記第１実施形態では、係合部伝達トルクＴｄの閾値Ｔｂは１つであったが、係合部伝達トルクＴｄの閾値が複数段設けられてもよい。例えば、係合部伝達トルクＴｄにおいて、トルクの領域を複数に分割するように互いに異なる閾値を設定し、それぞれの閾値により分割された領域ごとに段階的に保持電流の指令値を異ならせるようにしてもよい。この場合、例えば、分割された領域のうち、係合部伝達トルクＴｄが高トルクの領域であるほど、保持電流の指令値が小さな値に設定される。

（第２実施形態）
図７を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

上記第１実施形態では、検出または推定された係合部伝達トルクＴｄに基づいて、電磁コイル５０に流す保持電流の指令値が可変に設定された。これに代えて、本実施形態では、車両の走行状態に基づいて上記保持電流の指令値が設定される。具体的には、車両に対する要求パワーと、車速とに基づいて保持電流値の指令値が設定される。制御部２００は、予め定められた、車両に対する要求パワーおよび車速と、保持電流値との対応関係を示すマップ（以下、「保持電流値マップ」とする）を記憶しており、上記マップに基づいて保持電流の指令値を決定する。

ここで、車両に対する要求パワーおよび車速は、係合部伝達トルクＴｄに対応している。すなわち、車両に対する要求パワーと車速とに基づいて、エンジンの出力制御や変速装置１の変速制御等が行われるため、その結果として発生する係合部伝達トルクＴｄは、要求パワーと車速とに基づいて推測可能である。本実施形態では、要求パワーと車速とに基づいて、保持電流の指令値が設定されることで、実質的に、係合部伝達トルクＴｄに基づいて保持電流の指令値が可変に設定される。

保持電流値マップは、例えば、適合実験の結果に基づいて設定される。保持電流値マップは、車両の走行状態に応じ、ドグクラッチ３０の解放を抑制しつつ、係合状態を維持するために適切な値に対して電磁コイル５０に流す保持電流が過大となることを抑制できるように設定されている。具体的には、保持電流値マップに記憶された保持電流値は、例えば、ドグクラッチ３０の係合状態を維持することができる電流値の最小値に対して予め定められた所定の安全率を乗じた値に設定される。ドグクラッチ３０の係合状態を維持することができる電流値の最小値は、係合部伝達トルクＴｄ（言い換えると、係合部伝達トルクＴｄに対応する車両の走行状態）によって変化する。本実施形態では、ドグクラッチ３０の係合状態を維持することができる電流値の最小値に基づいて保持電流の指令値を設定することで、ドグクラッチ３０の係合状態を保持する際の消費電力を効果的に低減することができる。本実施形態の制御部２００は、記憶手段、移動検出手段、および、更新手段としての機能を併せ持つ。

図７を参照して、本実施形態における電磁コイル５０の電流制御について説明する。図７は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。上記第１実施形態と同様に、本フローチャートに基づく制御は、ドグクラッチ３０を係合状態とすると判定されている場合に実行される。なお、制御部２００は、本制御フローの実行中に、ドグクラッチ３０を解放状態とすると判定されたか否かを定期的にチェックしている。ドグクラッチ３０を解放状態とすると判定された場合には、本制御フローが中断され、ドグクラッチ３０を解放状態とする制御へ移行する。

ステップＳ１１０からステップＳ１３０までは、上記第１実施形態のステップＳ１０からステップＳ３０までと同様であることができる。ステップＳ１１０で制御部２００において、ドグクラッチ３０の係合を開始するという指令がなされ、ステップＳ１２０では、制御部２００により、係合制御が開始される。次に、ステップＳ１３０では、制御部２００により、ドグクラッチ３０の係合完了が確認される。

次に、ステップＳ１４０では、係合状態を保持する保持制御が実行される。制御部２００により、電磁コイル５０に流される電流の指令値が保持電流値に設定される。制御部２００は、車両の走行状態をセンシングし、保持電流をマップ値から呼び出される値に適宜変更する。具体的には、制御部２００は、例えば、図示しないアクセルペダルのアクセル開度と、車両の車速とに基づいて車両に対する要求パワーを算出する。次に、制御部２００は、算出された要求パワーと、車速とに基づいて、保持電流値マップを参照して保持電流の指令値を算出し、算出された指令値を電磁アクチュエータ４０に出力する。制御部２００は、センシングされた走行状態が変化した場合には、適宜変化後の走行状態に応じて保持電流の指令値を変更する。

ステップＳ１５０では、制御部２００により、スリーブ８０が抜け方向である解放方向Ａ２に移動したか否かが判定される。制御部２００は、例えば、ポジションセンサから出力されるドグクラッチ３０の係合解放の状態を示す信号に基づいて、スリーブ８０が抜け方向に移動したことを検知する。ステップＳ１５０の判定の結果、スリーブ８０が抜け方向に移動したと判定された場合（ステップＳ１５０−Ｙ）にはステップＳ１６０に進み、そうでない場合（ステップＳ１５０−Ｎ）にはステップＳ１４０に移行する。

ステップＳ１６０では、制御部２００により電磁コイル５０に流す電流の指令値が規定値まで上昇される。ステップＳ１６０の規定値は、例えば、上記第１実施形態（図１）のステップＳ７０の規定値と同様であることができる。すなわち、規定値は、第一電流値Ｉ１であってもよく、あるいは、車両の走行状態に対応する係合部伝達トルクＴｄの大きさに基づいて、第一電流値Ｉ１よりも小さく、かつ、解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏに抗してドグ１００を係合方向Ａ１に駆動するために十分な推進力（吸引力）を発生させることができる電流値とされてもよい。

ステップＳ１７０では、制御部２００により、スリーブ８０が噛合い位置まで移動した（噛合い位置にある）か否かが判定される。制御部２００は、ポジションセンサから出力されるドグクラッチ３０の係合解放の状態を示す信号に基づいて、ステップＳ１７０の判定を行う。その判定の結果、スリーブ８０が噛合い位置まで移動したと判定された場合（ステップＳ１７０−Ｙ）にはステップＳ１８０に進み、そうでない場合（ステップＳ１７０−Ｎ）には、ステップＳ１７０の判定がＹｅｓになるまで段階的に保持電流を上昇させる。

ステップＳ１８０では、制御部２００により、保持電流値マップの保持電流値が変更される。制御部２００は、ステップＳ１４０でセンシングされた走行状態に対応して保持電流値マップに記憶されている保持電流値を更新する。更新後の保持電流値は、例えば、更新前の保持電流値よりも大きな電流値に変更される。ステップＳ１８０が実行されるとステップＳ１４０に移行する。

本実施形態によれば、車両の走行状態に基づいて保持電流の指令値が設定される。つまり、車両の走行状態が変わるのと同時に保持電流を変化させることが可能である。従って、係合部伝達トルクＴｄの検出または推測結果に基づいて保持電流を変化させる場合と比較して、係合部伝達トルクＴｄの変化に対する保持電流の応答性を向上させることができる。よって、ドグクラッチ３０の不意の解放が生じることをより確実に抑制しつつ、ドグクラッチ３０の係合状態を保持する際の消費電力をより一層低減することができる。

ここで、下限トルクＴｎ、すなわち、ドグ１００に係合方向Ａ１に作用する力の大きさの総和が解放方向Ａ２の力Ｆｋａｉｈｏの大きさと等しくなるような係合部伝達トルクＴｄの大きさは、各車両によってばらつきがあったり、経年変化が生じたりすることがある。これに対して、保持電流値マップを学習により更新する学習制御を実行することができる。保持電流値マップを学習により更新する学習制御を実行することで、保持電流値マップを現在の車両の状態に適合させ、ドグクラッチ３０の不意の解放をより確実に抑制したり、ドグクラッチ３０の係合状態を保持する際の消費電力を低減したりすることができる。

上記学習制御では、例えば、ドグクラッチ３０の係合状態において、保持電流値を低下させていき、スリーブ８０の抜け方向への移動が検知されたときの保持電流値に基づいて保持電流値マップが更新される。これにより、各車両にばらつきがあったり、経年変化が生じたりしたとしても、保持制御における保持電流値を適切な値に制御することができる。

本実施形態では、車両の走行状態として、車両に対する要求パワーと車速とが用いられたが、走行状態は、これには限定されない。車両の走行状態は、例えば、エンジン要求トルクと車速など、係合部伝達トルクＴｄを推測できる値であればよい。

本発明のクラッチ装置の第１実施形態における電磁コイルの電流制御の動作を示すフローチャートである。 本発明のクラッチ装置の第１実施形態に係る装置を備えた変速装置の要部詳細図である。 本発明のクラッチ装置の第１実施形態の詳細図である。 本発明のクラッチ装置の第１実施形態において、係合した状態のドグ歯とクラッチ歯を示す図である。 本発明のクラッチ装置の第１実施形態において、ドグクラッチの係合状態における動力分割機構の共線図である。 本発明のクラッチ装置の第１実施形態において、保持電流の制御がなされる場合のタイムチャートである。 本発明のクラッチ装置の第２実施形態における電磁コイルの電流制御の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１−１ クラッチ装置
１ 変速装置
３ ハウジング
５ 入力軸
６ 出力軸
７ 中心軸
１０ 動力分割機構
１１ 第１遊星歯車機構
２１ 第２遊星歯車機構
３０ ドグクラッチ
３５ クラッチホイール
３６ クラッチ歯
４０ 電磁アクチュエータ
４１ 電磁駆動部
４３ 電磁作動部
４５ フロントカバー
５０ 電磁コイル
５５ アウターヨーク
６０ インナーヨーク
６３ ストッパ面
７０ プランジャ
７３ ストッパ面
８０ スリーブ
８２ フランジ部
８３ ばね保持部
９０ 操作部
９５ リアカバー
９６ 外側スプライン歯
９７ ばね受け部
９８ 接触面
１００ ドグ
１０１ 内側スプライン歯
１０２ ドグ歯
１０５ 止め輪
１１０ リターンスプリング
Ａ１ 係合方向
Ａ２ 解放方向
Ｂ 係合部
Ｆｋｅｉｇｏ 係合方向の力
Ｆｋｅｉｇｏ１ スラスト力
Ｆｋｅｉｇｏ２ 静止摩擦力
Ｆｋａｉｈｏ 解放方向の力
Ｉ１ 第一電流値
Ｉ２ 第二電流値
Ｔｂ 閾値
Ｔｃ 入力軸付加トルク
Ｔｄ 係合部伝達トルク
Ｔｎ 下限トルク

Claims (4)

1. 回転体に対して軸方向に移動可能に設けられた本体と、
   入力される指令値に応じた推進力で前記本体を軸方向において前記回転体に向かう方向である係合方向に駆動する駆動手段とを備え、
   前記駆動手段により駆動された前記本体が、前記係合方向に移動することで、前記回転体に軸方向に形成された回転体係合部と、前記本体に軸方向に形成された本体係合部とが噛合うクラッチ装置であって、
   前記指令値を設定し、かつ、前記指令値を前記駆動手段に出力する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記回転体係合部と前記本体係合部とが噛合った状態を保持する制御において、前記回転体係合部と前記本体係合部とが噛合う部分において伝達されるトルクである係合部伝達トルクの絶対値が大きい場合には、前記係合部伝達トルクの絶対値が小さい場合と比較して、前記回転体係合部と前記本体係合部とが噛合った状態で前記指令値を小さな値に設定する
   ことを特徴とするクラッチ装置。
2. 請求項１に記載のクラッチ装置において、
   前記係合部伝達トルクを検出または推定する検出推定手段を備え、
   前記制御手段は、前記検出推定手段により検出または推定された前記係合部伝達トルクの絶対値が、予め定められた閾値未満である場合に、前記検出推定手段により検出または推定された前記係合部伝達トルクの絶対値が、前記閾値以上である場合と比較して前記指令値を大きな値に設定し、
   前記閾値は、前記本体に対して係合方向に作用する力の大きさと、前記本体に対して前記係合方向と反対方向である解放方向に作用する力の大きさとが等しくなる前記係合部伝達トルクに基づいて設定されている
   ことを特徴とするクラッチ装置。
3. 請求項１に記載のクラッチ装置において、
   前記回転体は、車両の駆動源の動力を駆動輪に伝達する駆動系に設けられるものであって、
   前記車両の走行状態と前記指令値との対応関係を記憶する記憶手段を備え、
   前記制御手段は、前記走行状態と、前記記憶手段に記憶された前記対応関係とに基づいて、前記指令値を設定し、
   前記走行状態は、前記係合部伝達トルクに対応している
   ことを特徴とするクラッチ装置。
4. 請求項３に記載のクラッチ装置において、
   前記係合方向と反対方向である解放方向に前記本体が移動したことを検出する移動検出手段と、
   前記回転体係合部と前記本体係合部とが噛合った状態を保持する制御の実行中に、前記移動検出手段により前記解放方向に前記本体が移動したことが検出された場合に、前記記憶手段に記憶された前記対応関係を更新する更新手段とを備える
   ことを特徴とするクラッチ装置。

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