JP2010213418A - Power transmission switching method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To switch power even if a drive torque is applied, in a power transmission switching method of a slide spline system. <P>SOLUTION: A gear switching mechanism applied with the power transmission switching method includes a clutch hub 21 and a gear piece 24 which are coaxially and relatively rotatably arranged, and a sleeve 26 which is spline-engaged with the external periphery of the clutch hub, reciprocally shifted in the axial direction, and spline-engaged with and released from the gear piece. While a shift force is applied to the sleeve in a direction where the spline engagement is released, the drive torque transmitted between the clutch hub and the gear piece is controlled so as to be periodically varied at a certain amplitude with a certain average torque as a center, and a friction resistance force which is generated in a spline engagement part and withstands the shift of the sleeve is also periodically varied. The amplitude of the output torque of an electric motor which applys the drive torque is controlled so that a minimum value of the friction resistance force becomes smaller than the shift force. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気自動車またはハイブリッド式自動車のような、動力源の少なくとも一部として回転電機を用いた車両において、変速比を切り換える際の動力伝達切換方法に関する。   The present invention relates to a power transmission switching method for switching a gear ratio in a vehicle using a rotating electrical machine as at least a part of a power source, such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.

電気自動車には、例えば図１及び図２に示すような動力伝達切換装置を使用するものがある。これは電動機（回転電機）１３により駆動される入力軸１０と駆動車輪に連結される出力軸２０の間に、２組の変速歯車列１１，２２及び１２，２３を設け、各変速歯車列の従動歯車２２，２３は出力軸２０に回転自在として互いに向かい合う側にそれぞれギャピース２４，２５を一体的に設け、この両ギャピース２４，２５の間となる出力軸２０にクラッチハブ２１を固定し、クラッチハブ２１の外周に軸線方向摺動自在にスプライン係合させたスリーブ２６をシフトロッド２８及びシフトフォーク２７を介してシフトアクチュエータ２９により往復シフトするようにしたものである。この動力伝達切換装置では、図１に示すようにスリーブ２６が往復シフトの中央位置にあれば、両従動歯車２２，２３は何れも出力軸２０に連結されないので、駆動車輪は電動機１３により駆動されない。スリーブ２６がシフトアクチュエータ２９により左向きにシフトされれば、図２に示すようにスリーブ２６の内歯スプライン２６ａがギャピース２４の外歯スプライン２４ａと係合されて連結されるので、出力軸２０は第１変速歯車列１１，２２を介して電動機１３により駆動され、またスリーブ２６が右向きにシフトされれば、同様にして、出力軸２０は第２変速歯車列１２，２３を介して電動機１３により駆動される。   Some electric vehicles use a power transmission switching device as shown in FIGS. 1 and 2, for example. This is provided with two sets of transmission gear trains 11, 22 and 12, 23 between an input shaft 10 driven by an electric motor (rotating electrical machine) 13 and an output shaft 20 connected to a drive wheel. The driven gears 22 and 23 are integrally provided with gear pieces 24 and 25 on the opposite sides of the output shaft 20 so as to be rotatable, and the clutch hub 21 is fixed to the output shaft 20 between the two gear pieces 24 and 25. A sleeve 26 spline-engaged with the outer periphery of the hub 21 so as to be slidable in the axial direction is reciprocally shifted by a shift actuator 29 via a shift rod 28 and a shift fork 27. In this power transmission switching device, as shown in FIG. 1, if the sleeve 26 is in the center position of the reciprocating shift, neither driven gear 22, 23 is connected to the output shaft 20, so the driving wheel is not driven by the motor 13. . When the sleeve 26 is shifted leftward by the shift actuator 29, the internal spline 26a of the sleeve 26 is engaged with and connected to the external spline 24a of the gear piece 24 as shown in FIG. If driven by the electric motor 13 through the first transmission gear trains 11 and 22 and the sleeve 26 is shifted to the right, the output shaft 20 is similarly driven by the electric motor 13 through the second transmission gear trains 12 and 23. Is done.

図１及び図２に示す電気自動車の動力伝達切換装置では、クラッチハブ２１、ギャピース２４，２５及びスリーブ２６からなる動力切換部では、クラッチハブ２１とギャピース２４または２５の間で伝達される駆動トルクにより駆動側と従動側の各スプラインの係合部に円周方向に沿った押圧力が作用し、この各スプラインの係合部にシフトアクチュエータ２９によりスリーブ２６に与えられるシフト力に抵抗する軸線方向の摩擦抵抗力が生じる。自動車の加減速時などの駆動トルクが増大した場合にはこの押圧力が増大して各摩擦抵抗力も増大し、この摩擦抵抗力がシフトアクチュエータ２９により与えられるシフト力を越えるとスリーブ２６が移動しなくなる。そのため変速の前半でなされるそれまで係合されていたギャピース２４または２５からスリーブ２６を抜く動作が行われなくなって、一時的に変速不能となるという問題が生じる。同様な問題は、図１に二点鎖線に示すように、摩擦クラッチ１５を介して入力軸１０に内燃機関１４を連結したハイブリッド式自動車においても存在する。   In the power transmission switching device for an electric vehicle shown in FIGS. 1 and 2, the driving torque transmitted between the clutch hub 21 and the gear piece 24 or 25 is transmitted in the power switching portion including the clutch hub 21, the gear pieces 24 and 25 and the sleeve 26. As a result, a pressing force along the circumferential direction acts on the engaging portion of each of the drive side and driven side splines, and the axial direction resists the shift force applied to the sleeve 26 by the shift actuator 29 on the engaging portion of each spline. The frictional resistance is generated. When the driving torque increases at the time of acceleration / deceleration of the automobile, the pressing force increases and each frictional resistance also increases. When this frictional resistance exceeds the shift applied by the shift actuator 29, the sleeve 26 moves. Disappear. Therefore, the operation of removing the sleeve 26 from the gear piece 24 or 25 that has been engaged in the first half of shifting is not performed, and there is a problem that shifting is temporarily disabled. A similar problem also exists in a hybrid vehicle in which an internal combustion engine 14 is connected to an input shaft 10 via a friction clutch 15 as indicated by a two-dot chain line in FIG.

この問題を解決するにはシフト力を与えるシフトアクチュエータ２９の出力を増大し、あるいはシフトアクチュエータ２９のシフト力に応じて変速時の電動機１３の出力トルクを制御することが考えられる。しかし前者はシフトアクチュエータ２９の大形化やコストアップの要因となるので好ましくない。また後者はスリーブ２６が抜けるようにするために必要な電動機１３の正確な目標トルクの設定と、電動機１３の出力トルクを目標トルクと一致させるための精密な制御が必要であるが、例えば駆動側と従動側のスプラインの係合部の間の摩擦係数は予想しがたくその変動幅が大きく、そのような外乱により正確な目標トルクの設定は困難であり、また電動機１３の出力トルクの精密な制御も困難である。これらを考慮して目標トルクを小さめに設定することも考えられるが、自動車の加減速時などの増大した駆動トルクを目標トルクまでに急激に減少させると自動車の加減速度が急変するので変速ショックを生じ、これを避けるために電動機１３の出力トルクの制御幅には限界がある。このため各スプラインの係合部に生じる軸線方向の摩擦抵抗力を充分に減少させることができず、従ってスリーブ２６を抜くことができなくなって一時的に変速不能となるという問題を完全に解決することは困難である。本発明はこのような問題を解決することを目的とする。   In order to solve this problem, it is conceivable to increase the output of the shift actuator 29 that gives a shift force, or to control the output torque of the electric motor 13 at the time of shifting according to the shift force of the shift actuator 29. However, the former is not preferable because it increases the size of the shift actuator 29 and increases costs. In the latter case, it is necessary to set an accurate target torque of the electric motor 13 necessary for allowing the sleeve 26 to come off, and to perform precise control to make the output torque of the electric motor 13 coincide with the target torque. The coefficient of friction between the engaging portion of the driven spline and the driven side is unpredictably large and the fluctuation range is large, and it is difficult to set an accurate target torque due to such disturbance, and the output torque of the electric motor 13 is precise. Control is also difficult. Considering these, it is conceivable to set the target torque to a small value, but if the increased drive torque during acceleration / deceleration of the vehicle is suddenly reduced to the target torque, the acceleration / deceleration of the vehicle will change suddenly. In order to avoid this, there is a limit to the control width of the output torque of the electric motor 13. For this reason, the frictional force in the axial direction generated at the engaging portion of each spline cannot be sufficiently reduced, and therefore, the problem that the sleeve 26 cannot be pulled out and temporarily cannot be shifted is completely solved. It is difficult. The present invention aims to solve such problems.

このために、本発明による動力伝達切換方法は、互いに同軸的に相対回転のみ自在に設けられたクラッチハブ及びギャピースと、クラッチハブに形成されたスプラインと軸線方向摺動自在に係合されるスプラインが形成されたスリーブよりなり、このスリーブを軸線方向に往復シフトすることにより、同スリーブにクラッチハブのスプラインに係合されるスプラインとは一体または別体に形成されたスプラインをギャピースに形成されたスプラインと係合及び離脱させて、クラッチハブとギャピースの間で回転電機により与えられる駆動トルクの伝達及び解除を行い、スリーブを一方向にシフトすることによるスリーブとギャピースの間のスプライン係合の解除はクラッチハブとギャピースの間で回転電機からの駆動トルクが伝達されている状態において行う動力伝達切換装置において、ギャピースとスプライン係合されているスリーブにそのスプライン係合を離脱する向きにシフトアクチュエータからのシフト力が与えられた状態では、スリーブを介してクラッチハブとギャピースの間で伝達される駆動トルクが所定の平均トルクを中心として所定の振幅で周期的に変動するものとなるように回転電機の作動を制御し、これによりスリーブのスプラインとこれに係合されたギャピース及びクラッチハブの各スプラインとの各係合部に回転電機の出力トルクに比例して生じる円周方向の押圧力及びこの押圧力により各係合部に生じてスリーブのシフトに抵抗する摩擦抵抗力を同様に周期的に変動させ、さらに回転電機の出力トルクの振幅は、摩擦抵抗力の最小値がシフト力よりも小となるように制御することを特徴とするものである。   To this end, the power transmission switching method according to the present invention includes a clutch hub and a gear piece that are coaxially provided only for relative rotation, and a spline that is slidably engaged with a spline formed on the clutch hub. A spline formed integrally or separately from the spline engaged with the spline of the clutch hub is formed on the sleeve by reciprocating the sleeve in the axial direction. Disengage the spline engagement between the sleeve and the gap piece by shifting the sleeve in one direction by engaging and disengaging the spline to transmit and release the driving torque applied by the rotating electrical machine between the clutch hub and the gap piece. The drive torque from the rotating electrical machine is transmitted between the clutch hub and the gear piece In the power transmission switching device performed in the state, when the shift force from the shift actuator is applied to the sleeve that is spline-engaged with the gear piece in a direction to release the spline engagement, the clutch hub and the gear piece are connected via the sleeve. The operation of the rotating electrical machine is controlled so that the drive torque transmitted between them periodically fluctuates with a predetermined amplitude centered on a predetermined average torque, whereby the spline of the sleeve and the gapiece engaged therewith And a circumferential pressing force generated in proportion to the output torque of the rotating electrical machine at each engaging portion with each spline of the clutch hub, and a frictional resistance force generated in each engaging portion by this pressing force to resist the sleeve shift Similarly, the output torque amplitude of the rotating electrical machine is smaller than the shift force. It is characterized in that controlled to be.

前項に記載の動力伝達切換方法において、クラッチハブは回転軸に同軸的に一体的に設けられ、ギャピースは回転軸のクラッチハブの軸線方向両側に相対回転のみ自在に設けられ、スリーブは、その内周に形成された内歯スプラインがクラッチハブの外周に形成された外歯スプラインと軸線方向摺動自在に係合され、スリーブの内歯スプラインは、往復シフトの中央位置では第１及び第２ギャピースの各外周に形成された各外歯スプラインの何れとも係合されないが、中央位置より軸線方向に往復シフトされれば各ギャピースの各外歯スプラインと選択的に係合されるよう構成し、第１または第２ギャピースに内歯スプラインがスプライン係合されているスリーブにそのスプライン係合を離脱する向きにシフトアクチュエータからのシフト力が与えられた状態では、スリーブを介してクラッチハブと第１または第２ギャピースの間で伝達される各駆動トルクがそれぞれ所定の平均トルクを中心としてそれぞれ所定の振幅で周期的に変動するものとなるように回転電機の作動を制御してもよい。   In the power transmission switching method described in the preceding paragraph, the clutch hub is provided coaxially and integrally with the rotating shaft, the gear piece is provided only on the both sides of the rotating shaft in the axial direction of the clutch hub, and the sleeve includes the sleeve. An internal spline formed on the circumference is engaged with an external spline formed on the outer circumference of the clutch hub so as to be slidable in the axial direction, and the internal spline of the sleeve is connected to the first and second gear pieces at the center position of the reciprocating shift. It is not engaged with any of the external splines formed on the outer periphery of each of the outer peripheral lines, but is configured to be selectively engaged with the external splines of each of the gapieces when reciprocally shifted in the axial direction from the center position. Shift force from the shift actuator in a direction to release the spline engagement with the sleeve in which the internal spline is spline-engaged with the first or second gear piece In the given state, each driving torque transmitted between the clutch hub and the first or second gear piece via the sleeve fluctuates periodically with a predetermined amplitude around a predetermined average torque. In this way, the operation of the rotating electrical machine may be controlled.

前２項に記載の動力伝達切換方法において、回転電機の出力トルクの平均値と対応する周期的に変動する摩擦抵抗力の平均値がシフトアクチュエータにより与えられるシフト力よりも大きい場合は、摩擦抵抗力の平均値がシフトアクチュエータにより与えられるシフト力付近まで低下するように、回転電機の作動を制御することが好ましい。   In the power transmission switching method described in the preceding two paragraphs, if the average value of the periodically changing frictional resistance force corresponding to the average value of the output torque of the rotating electrical machine is larger than the shift force given by the shift actuator, the friction resistance It is preferable to control the operation of the rotating electrical machine so that the average value of the force decreases to near the shift force applied by the shift actuator.

前３項に記載の動力伝達切換方法において、スリーブに対するシフト力の付与はシフト力よりも摩擦抵抗力が小となる期間内において行うようシフトアクチュエータの作動を制御することが好ましい。   In the power transmission switching method described in the preceding item 3, it is preferable to control the operation of the shift actuator so that the shift force is applied to the sleeve within a period in which the frictional resistance force is smaller than the shift force.

上述のように、本発明によれば、ギャピースとスプライン係合されているスリーブにそのスプライン係合を離脱する向きにシフトアクチュエータからのシフト力が与えられた状態では、スリーブを介してクラッチハブとギャピースの間で伝達される駆動トルクが所定の平均トルクを中心として所定の振幅で周期的に変動するものとなるように回転電機の作動を制御し、これによりスリーブのスプラインとこれに係合されたギャピース及びクラッチハブの各スプラインとの各係合部に回転電機の出力トルクに比例して生じる円周方向の押圧力及びこの押圧力により各係合部に生じてスリーブのシフトに抵抗する摩擦抵抗力を同様に周期的に変動させ、さらに回転電機の出力トルクの振幅は、摩擦抵抗力の最小値がシフト力よりも小となるように制御しており、摩擦抵抗力の最小値付近の範囲においては摩擦抵抗力はシフト力より小さくなり、その範囲ではスリーブはシフトアクチュエータにより与えられるシフト力により移動されてそれまで係合していたギャピースから確実に抜くことができるので、自動車の加減速時などの駆動トルクが増大した状態でも変速不能となることはない。また駆動トルク周期的変動の振幅を大きめにすれば摩擦抵抗力の最小値付近における摩擦抵抗力を一層減少させることができ、そのようにすればシフト力を低下させることができるのでシフトアクチュエータを小型軽量化することができる。さらに駆動トルクは所定の平均トルクを中心として所定の振幅で変動させており、平均トルクそのものを減少させることなく振幅を制御することにより摩擦抵抗力の最小値を制御することができるので、変速時のショックを増大させることなくスリーブを確実に抜いて変速を行うことができる。   As described above, according to the present invention, when the shift force from the shift actuator is applied to the sleeve that is spline-engaged with the gear piece in the direction to release the spline engagement, The operation of the rotating electrical machine is controlled so that the drive torque transmitted between the gear pieces periodically fluctuates with a predetermined amplitude centered on a predetermined average torque, thereby being engaged with the spline of the sleeve. In addition, the circumferential pressing force generated in proportion to the output torque of the rotating electrical machine at each engagement portion with each spur of the gear piece and the clutch hub, and the friction generated at each engagement portion by this pressing force to resist the sleeve shift Similarly, the resistance force is periodically changed, and the output torque amplitude of the rotating electrical machine is set so that the minimum value of the frictional resistance force is smaller than the shift force. In the range near the minimum value of the frictional resistance force, the frictional resistance force becomes smaller than the shift force, and in that range, the sleeve is moved by the shift force given by the shift actuator and engaged until then. Therefore, even if the driving torque is increased, such as during acceleration / deceleration of the automobile, shifting is not disabled. In addition, if the amplitude of the drive torque periodic fluctuation is increased, the frictional resistance near the minimum value of the frictional resistance can be further reduced, and the shift force can be reduced by doing so, so the shift actuator can be reduced in size. The weight can be reduced. Furthermore, the drive torque is fluctuated with a predetermined amplitude centering on the predetermined average torque, and the minimum value of the frictional resistance can be controlled by controlling the amplitude without reducing the average torque itself. The gear can be shifted by reliably removing the sleeve without increasing the shock.

クラッチハブは回転軸に同軸的に一体的に設けられ、ギャピースは回転軸のクラッチハブの軸線方向両側に相対回転のみ自在に設けられ、スリーブは、その内周に形成された内歯スプラインがクラッチハブの外周に形成された外歯スプラインと軸線方向摺動自在に係合され、スリーブの内歯スプラインは、往復シフトの中央位置では第１及び第２ギャピースの各外周に形成された各外歯スプラインの何れとも係合されないが、中央位置より軸線方向に往復シフトされれば各ギャピースの各外歯スプラインと選択的に係合されるよう構成し、第１または第２ギャピースに内歯スプラインがスプライン係合されているスリーブにそのスプライン係合を離脱する向きにシフトアクチュエータからのシフト力が与えられた状態では、スリーブを介してクラッチハブと第１または第２ギャピースの間で伝達される各駆動トルクがそれぞれ所定の平均トルクを中心としてそれぞれ所定の振幅で周期的に変動するものとなるように回転電機の作動を制御するようにした請求項２の発明によれば、スリーブの内周に形成された内歯スプラインがクラッチハブの外周に形成された外歯スプラインに軸線方向摺動自在に係合され、このスリーブの往復シフトによりその内歯スプラインが各第１及び第２ギャピースと選択的に係合して動力伝達の切り換えを行うので、使用する動力伝達切換装置の構造を簡略化させることができる。   The clutch hub is provided coaxially and integrally with the rotating shaft, the gear piece is provided only on the both sides of the rotating shaft in the axial direction of the clutch hub, and the sleeve has an internal spline formed on its inner periphery as a clutch. The external splines are slidably engaged with the external splines formed on the outer periphery of the hub, and the internal splines of the sleeve are externally formed on the outer peripheries of the first and second gear pieces at the center position of the reciprocating shift. Although it is not engaged with any of the splines, it is configured to be selectively engaged with each external spline of each gapiece if it is reciprocally shifted in the axial direction from the center position, and the internal spline is formed on the first or second gapiece. When the shift force from the shift actuator is applied to the sleeve engaged with the spline in a direction to release the spline engagement, the sleeve is inserted through the sleeve. The operation of the rotating electrical machine is controlled so that each driving torque transmitted between the latch hub and the first or second gear piece periodically varies with a predetermined amplitude around a predetermined average torque. According to the second aspect of the present invention, the internal spline formed on the inner periphery of the sleeve is engaged with the external spline formed on the outer periphery of the clutch hub so as to be slidable in the axial direction. Since the internal splines are selectively engaged with the first and second gear pieces to switch the power transmission, the structure of the power transmission switching device to be used can be simplified.

前項に記載の動力伝達切換方法において、回転電機の出力トルクの平均値と対応する周期的に変動する摩擦抵抗力の平均値がシフトアクチュエータにより与えられるシフト力よりも大きい場合は、摩擦抵抗力の平均値がシフトアクチュエータにより与えられるシフト力付近まで低下するように、回転電機の作動を制御する請求項３の発明によれば、駆動トルクＴの周期的変動の振幅を減少させることができるので、シフトアクチュエータ２９に加わる負荷を減少させることができる。   In the power transmission switching method described in the preceding paragraph, if the average value of the periodically changing frictional resistance force corresponding to the average value of the output torque of the rotating electrical machine is larger than the shift force given by the shift actuator, According to the invention of claim 3 which controls the operation of the rotating electrical machine so that the average value decreases to near the shift force given by the shift actuator, the amplitude of the periodic fluctuation of the drive torque T can be reduced. The load applied to the shift actuator 29 can be reduced.

スリーブに対するシフト力の付与はシフト力よりも摩擦抵抗力が小となる期間内において行うようシフトアクチュエータの作動を制御する請求項４の発明によれば、摩擦抵抗力がシフト力より大きくなってスリーブを移動できない期間にはシフトアクチュエータがスリーブにシフト力Ｆｓを与えることはなく、従ってシフトアクチュエータへの負担及び消費エネルギを減少させることができる。   5. The sleeve according to claim 4, wherein the shift actuator is controlled so that the shift force is applied to the sleeve within a period in which the friction resistance force is smaller than the shift force. The shift actuator does not apply the shift force Fs to the sleeve during a period during which the shift actuator cannot be moved, so that the burden on the shift actuator and energy consumption can be reduced.

本発明による動力伝達切換方法の一実施形態が適用される２段変速機構の構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the two step transmission mechanism with which one Embodiment of the power transmission switching method by this invention is applied. 図１に示す２段変速機構の動力切換部の構造を示す部分拡大断面図である。FIG. 2 is a partial enlarged cross-sectional view illustrating a structure of a power switching unit of the two-stage transmission mechanism illustrated in FIG. 1. 図２の３−３線に沿った部分拡大断面図である。FIG. 3 is a partial enlarged cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2. 本発明による動力伝達切換方法の作用の説明図である。It is explanatory drawing of an effect | action of the power transmission switching method by this invention. 本発明による動力伝達切換方法の全体的作用を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the whole effect | action of the power transmission switching method by this invention. 本発明による動力伝達切換方法の要部の作用を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the effect | action of the principal part of the power transmission switching method by this invention.

図１〜図６は、本発明による動力伝達切換方法の実施形態の説明図である。この実施形態は本発明による動力伝達切換方法を高低の２段変速機構を有する電気自動車に適用したものであり、先ず図１及び図２により、その２段変速機構の構造の説明をする。主として図１に示すように、この２段変速機構では、電動機（回転電機）１３により駆動される入力軸１０と、駆動車輪（図示省略）に連結される出力軸２０の間に、低速段及び高速段に対応する第１変速歯車列１１，２２及び第２変速歯車列１２，２３が並列に設けられている。   1-6 is explanatory drawing of embodiment of the power transmission switching method by this invention. In this embodiment, the power transmission switching method according to the present invention is applied to an electric vehicle having a high and low two-stage transmission mechanism. First, the structure of the two-stage transmission mechanism will be described with reference to FIGS. As shown mainly in FIG. 1, in this two-stage speed change mechanism, a low-speed stage and an output shaft 20 are connected between an input shaft 10 driven by an electric motor (rotating electric machine) 13 and an output shaft 20 connected to drive wheels (not shown). The first transmission gear trains 11 and 22 and the second transmission gear trains 12 and 23 corresponding to the high speed stage are provided in parallel.

図２に詳細に示すように、各変速歯車列の第１及び第２従動歯車２２，２３はそれぞれニードルローラベアリングを介して出力軸２０に回転自在に設けられ、第１及び第２従動歯車２２，２３の互いに向かい合う側にはそれぞれ第１及び第２ギャピース２４，２５がセレーション圧入により一体的に設けられている。この両ギャピース２４，２５の間となる出力軸２０にはスプラインと止め環によりクラッチハブ２１が固定的に取り付けられている。クラッチハブ２１の外周に形成された外歯スプライン２１ａには、スリーブ２６の内周に形成された内歯スプライン２６ａが軸線方向摺動自在に係合されている。スリーブ２６は、外周に形成された環状溝２６ｂに係合されたシフトフォーク２７とシフトロッド２８（図１参照）を介してシフトアクチュエータ２９により軸線方向に往復シフトされる。第１及び第２ギャピース２４，２５の外周には、スリーブ２６の内歯スプライン２６ａと係合可能な第１及び第２外歯スプライン２４ａ，２５ａがそれぞれ形成されている。電動機１３及びシフトアクチュエータ２９の作動は、制御装置３０により制御される。後述するように、この２段変速機構の歯車切換機構では、クラッチハブ２１及びスリーブ２６と第１及び第２ギャピース２４，２５の係合の際の同期は、制御装置３０により各ギャピース２４，２５の回転速度を制御することにより行われており、クラッチハブ２１と各ギャピース２４，２５の間に同期機構は設けられていない。   As shown in detail in FIG. 2, the first and second driven gears 22 and 23 of each transmission gear train are rotatably provided on the output shaft 20 via needle roller bearings, respectively, and the first and second driven gears 22 are provided. , 23 are respectively provided integrally with first and second gear pieces 24, 25 by serration press-fitting. A clutch hub 21 is fixedly attached to the output shaft 20 between the two gear pieces 24 and 25 by splines and retaining rings. An internal spline 26a formed on the inner periphery of the sleeve 26 is engaged with an external spline 21a formed on the outer periphery of the clutch hub 21 so as to be slidable in the axial direction. The sleeve 26 is reciprocally shifted in the axial direction by a shift actuator 29 via a shift fork 27 and a shift rod 28 (see FIG. 1) engaged with an annular groove 26b formed on the outer periphery. First and second external splines 24a and 25a that can be engaged with the internal splines 26a of the sleeve 26 are formed on the outer circumferences of the first and second gear pieces 24 and 25, respectively. The operation of the electric motor 13 and the shift actuator 29 is controlled by the control device 30. As will be described later, in the gear switching mechanism of this two-stage transmission mechanism, the control device 30 synchronizes the gear pieces 24 and 25 with each other when the clutch hub 21 and the sleeve 26 are engaged with the first and second gear pieces 24 and 25. This is done by controlling the rotation speed of the clutch, and no synchronization mechanism is provided between the clutch hub 21 and the respective gear pieces 24 and 25.

スリーブ２６が往復シフトの中央の中立位置（図１参照）にあれば、その内歯スプライン２６ａは第１及び第２従動歯車２２，２３の各外歯スプライン２４ａ，２５ａの何れとも係合されず、従って両従動歯車２２，２３は何れも出力軸２０に連結されないので、出力軸２０は電動機１３により駆動されない。シフトロッド２８を介してシフトアクチュエータ２９によりスリーブ２６を中立位置から左向きにシフトすれば（図２参照）、スリーブ２６の内歯スプライン２６ａが第１ギャピース２４の外歯スプライン２４ａと係合されて、入力軸１０と出力軸２０の間の変速歯車列は第１変速歯車列１１，２２が選択され、電動機１３が作動されれば、出力軸２０は第１変速歯車列１１，２２、第１ギャピース２４、スリーブ２６及びクラッチハブ２１を介して電動機１３により駆動され、駆動車輪が回転されて電気自動車は低速段で走行を開始する。この状態から、シフトアクチュエータ２９によりスリーブ２６を右向きにシフトすれば、スリーブ２６の内歯スプライン２６ａは先ず第１ギャピース２４の外歯スプライン２４ａから離脱され、次いで第２ギャピース２５の外歯スプライン２４ａと係合されて、入力軸１０と出力軸２０の間の変速歯車列は第２変速歯車列１２，２３に切り換えられ、出力軸２０は第２変速歯車列１２，２３、第２ギャピース２５、スリーブ２６及びクラッチハブ２１を介して電動機１３により駆動され、電気自動車は高速段で走行する。   If the sleeve 26 is in the neutral position in the center of the reciprocating shift (see FIG. 1), the internal spline 26a is not engaged with any of the external splines 24a, 25a of the first and second driven gears 22, 23. Therefore, since both the driven gears 22 and 23 are not connected to the output shaft 20, the output shaft 20 is not driven by the electric motor 13. If the sleeve 26 is shifted leftward from the neutral position by the shift actuator 29 via the shift rod 28 (see FIG. 2), the internal spline 26a of the sleeve 26 is engaged with the external spline 24a of the first gear piece 24, If the first transmission gear trains 11 and 22 are selected as the transmission gear train between the input shaft 10 and the output shaft 20 and the electric motor 13 is operated, the output shaft 20 is connected to the first transmission gear trains 11 and 22 and the first gear piece. 24, driven by the electric motor 13 through the sleeve 26 and the clutch hub 21, the driving wheel is rotated, and the electric vehicle starts running at a low speed. If the sleeve 26 is shifted to the right by the shift actuator 29 from this state, the internal spline 26a of the sleeve 26 is first disengaged from the external spline 24a of the first gear piece 24 and then the external spline 24a of the second gear piece 25. As a result, the transmission gear train between the input shaft 10 and the output shaft 20 is switched to the second transmission gear trains 12, 23, and the output shaft 20 is connected to the second transmission gear trains 12, 23, the second gear piece 25, the sleeve. 26 and the clutch hub 21 are driven by the electric motor 13, and the electric vehicle travels at a high speed.

これらの低高速段の各走行状態において、制御装置３０は運転者のアクセル操作及びその他の情報に基づいて電動機１３の出力を制御して、アクセル量に応じた速度で自動車を走行させる。その間に制御装置３０は所定の小時間間隔で図５及び図６に示すフローチャートによる制御動作を繰り返し実行する。先ず図５のステップ１００において、制御装置３０はその時点のアクセル量、車速、加減速度、変速段などの走行状態を示す各情報に基づきそのとき選択されている変速段が適切である否かを判断し、適切であればステップ１０３においてそのときの各情報に基づき電動機１３の作動を制御し、電動機１３はそれに応じたトルクを入力軸１０に出力し、選択されている第１変速歯車列１１，２２または第２変速歯車列１２，２３を介して車輪を駆動して自動車を走行させる。   In each of the low and high speed traveling states, the control device 30 controls the output of the electric motor 13 based on the driver's accelerator operation and other information, and causes the vehicle to travel at a speed corresponding to the accelerator amount. Meanwhile, the control device 30 repeatedly executes the control operation according to the flowcharts shown in FIGS. 5 and 6 at a predetermined small time interval. First, at step 100 in FIG. 5, the control device 30 determines whether or not the gear stage selected at that time is appropriate based on the information indicating the running state such as the accelerator amount, vehicle speed, acceleration / deceleration, and gear stage at that time. In step 103, the operation of the electric motor 13 is controlled based on each information at that time, and if appropriate, the electric motor 13 outputs a corresponding torque to the input shaft 10 and the selected first transmission gear train 11 is selected. , 22 or the second transmission gear trains 12 and 23 to drive the vehicle to drive the vehicle.

ステップ１００において変速段をそれまでの低速段から高速段に切り換える必要があると判断した場合は、制御装置３０はステップ１０１において変速段を高速段に切り換え、また変速段をそれまでの高速段から低速段に切り換える必要があると判断した場合は、ステップ１０２において同様に変速段を低速段に切り換えた後に、ステップ１０３において、前述と同様にして電動機１３の作動を制御して自動車を走行させる。ステップ１０１における動力伝達の切換は、第１ギャピース２４とクラッチハブ２１の間で駆動トルクＴが伝達されている状態でなされ、先ず行われるスリーブ２６と第１ギャピース２４の間のスプライン係合の解除と、次いで行われるスリーブ２６と第２ギャピース２５の間のスプライン係合の形成の２つの段階からなる。図６は、このステップ１０１の動力伝達の切換の詳細を示すフローチャートである。   If it is determined in step 100 that the gear position needs to be switched from the low speed stage to the high speed stage, the control device 30 switches the gear stage to the high speed stage in step 101 and the gear stage is changed from the previous high speed stage. If it is determined that it is necessary to switch to the low speed stage, the gear stage is similarly switched to the low speed stage in step 102, and then, in step 103, the operation of the electric motor 13 is controlled in the same manner as described above to drive the vehicle. In step 101, the power transmission is switched while the driving torque T is transmitted between the first gear piece 24 and the clutch hub 21, and the spline engagement between the sleeve 26 and the first gear piece 24 is first released. And the subsequent two stages of forming the spline engagement between the sleeve 26 and the second gear piece 25. FIG. 6 is a flowchart showing details of the power transmission switching in step 101.

低速段の走行状態では、電動機１３から第１変速歯車列１１，２２を介してギャピース２４に伝達される駆動トルクＴは、図３に示すように、ギャピース２４の外歯スプライン２４ａとスリーブ２６の内歯スプライン２６ａの係合部に生じる円周方向の押圧力Ｆによりスリーブ２６の内歯スプライン２６ａに伝達され、同様にしてこの内歯スプライン２６ａからクラッチハブ２１の外歯スプライン２１ａに伝達されて、出力軸２０に伝達される。この押圧力Ｆは
Ｆ＝Ｔ／Ｒｓ
但し Ｒｓ：スプラインの係合部の半径
である。なお、この駆動トルクＴは、電動機１３の出力トルクを選択されている第１変速歯車列１１，２２の変速比により除した値であり、電動機１３の出力トルクと選択された変速段の変速比のみに応じて一義的に定まる。この状態でシフトアクチュエータ２９によりシフト力Ｆｓを与えてスリーブ２６をシフトしようとすれば、図３に示すように、スリーブ２６の内歯スプライン２６ａと第１ギャピース２４及びクラッチハブ２１の各スプライン２４ａ，２１ａの間に、それぞれシフト力Ｆｓに抵抗する摩擦抵抗力Ｆｒが生じ、その値は次の式
Ｆｒ＝μ・Ｆ／cosα
但し μ ：係合するスプラインの間の摩擦係数（一定の推定値）
α ：係合するスプラインの圧力角
で示される。 In the low-speed traveling state, the driving torque T transmitted from the electric motor 13 to the gear piece 24 via the first transmission gear trains 11 and 22 is, as shown in FIG. 3, the external spline 24a of the gear piece 24 and the sleeve 26. It is transmitted to the internal spline 26a of the sleeve 26 by the circumferential pressing force F generated at the engaging portion of the internal spline 26a, and similarly transmitted from the internal spline 26a to the external spline 21a of the clutch hub 21. Is transmitted to the output shaft 20. This pressing force F is F = T / Rs
Where Rs is the radius of the engaging portion of the spline. The drive torque T is a value obtained by dividing the output torque of the electric motor 13 by the transmission gear ratio of the selected first transmission gear trains 11 and 22, and the output torque of the electric motor 13 and the transmission gear ratio of the selected gear stage. It is uniquely determined according to only. If a shift force Fs is applied by the shift actuator 29 in this state to shift the sleeve 26, as shown in FIG. The frictional resistance force Fr that resists the shift force Fs is generated during 21a, and the value is expressed by the following equation: Fr = μ · F / cosα
Where μ is the coefficient of friction between the engaging splines (a constant estimate)
α: Indicated by the pressure angle of the engaging spline.

次に、上述した低速段走行状態において、制御装置３０が変速段を低速段から高速段に切り換える必要があると判断した場合のステップ１０１の作動を図６に示すフローチャートにより説明する。制御装置３０は、先ずスリーブ２６を介してクラッチハブ２１とギャピース２４の間で伝達される駆動トルクＴが、それまでの前述のような各情報に基づく制御から、所定の平均トルクＴｍを中心として所定の振幅Ｔａで周期的に変動するものとなるように、電動機１３の出力トルクの制御を切り換える。駆動トルクＴをこのように制御することにより、スプライン係合部における円周方向の押圧力Ｆ（＝Ｔ／Ｒｓ）は、図４(a) に示すように平均押圧力Ｆｍを中心として振幅Ｆａで変動するものとなり、軸線方向の摩擦抵抗力Ｆｒ（＝μ・Ｆ／cosα）は、図４(b) に示すようにその平均値Ｆrmを中心として振幅Ｆraで変動するものとなり、何れも駆動トルクＴと比例して変動する。この変動の周期は、数ヘルツ〜数百ヘルツの範囲内で選択すればよい。電動機１３をこのように制御するために制御装置３０は、ステップ１１０〜１１５に示すように、駆動トルクＴの平均トルクＴｍと振幅Ｔａを演算し、電動機１３の出力トルクを演算して、このトルクを入力軸１０に出力するように電動機１３を制御する。   Next, the operation of step 101 when the control device 30 determines that the gear position needs to be switched from the low speed stage to the high speed stage in the low speed stage traveling state described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The control device 30 first determines that the drive torque T transmitted between the clutch hub 21 and the gear piece 24 via the sleeve 26 is based on the above-described information based on the above-mentioned information, and centered on a predetermined average torque Tm. The control of the output torque of the electric motor 13 is switched so as to change periodically with a predetermined amplitude Ta. By controlling the drive torque T in this way, the circumferential pressing force F (= T / Rs) at the spline engaging portion has an amplitude Fa with an average pressing force Fm as the center as shown in FIG. As shown in FIG. 4 (b), the frictional resistance force Fr (= μ · F / cos α) in the axial direction fluctuates with an amplitude Fra about the average value Frm as shown in FIG. It fluctuates in proportion to the torque T. What is necessary is just to select the period of this fluctuation within the range of several hertz-several hundred hertz. In order to control the electric motor 13 in this way, the control device 30 calculates the average torque Tm and the amplitude Ta of the driving torque T and calculates the output torque of the electric motor 13 as shown in steps 110 to 115. Is output to the input shaft 10.

先ず、図６のステップ１１０において、動力伝達開始直前の駆動トルクＴを所定の限界トルクＴｌと比較する。前述のように摩擦抵抗力Ｆｒは係合するスプラインの係合部の摩擦係数μの変動などの外乱により大きく変動し、またシフト力Ｆｓの値もある程度の誤差はまぬがれないが、この限界トルクＴｌはそれらを考慮してもシフト力Ｆｓが摩擦抵抗力Ｆｒ以下となることがないような駆動トルクＴの上限値である。Ｔ＜Ｔｌであればシフト力Ｆｓが摩擦抵抗力Ｆｒ以下になってスリーブ２６が抜けなくなることはないので、制御装置３０は制御動作をステップ１１６に進めて、直ちに変速段を切り換える動作（後述）を開始する。   First, in step 110 of FIG. 6, the drive torque T immediately before the start of power transmission is compared with a predetermined limit torque Tl. As described above, the frictional resistance force Fr largely fluctuates due to a disturbance such as a variation in the friction coefficient μ of the engaging portion of the spline to be engaged, and the value of the shift force Fs can not be overcome to some extent, but this limit torque Tl. Is an upper limit value of the driving torque T so that the shift force Fs does not become equal to or less than the frictional resistance force Fr even if these are taken into consideration. If T <Tl, the shift force Fs becomes equal to or less than the frictional resistance force Fr and the sleeve 26 does not come out. Therefore, the control device 30 advances the control operation to step 116 and immediately switches the gear position (described later). To start.

Ｔ＜Ｔｌでなければ制御動作をステップ１１１に進めて、クラッチハブ２１と第１ギャピース２４の間で伝達される駆動トルクＴの平均値Ｔｍを演算する。この平均値Ｔｍは、前述のように駆動トルクＴにより生じる摩擦抵抗力Ｆｒ（図４(b) 参照）の平均値Ｆrmがシフトアクチュエータ２９のシフト力Ｆｓとほゞ等しくなるような値であり、次の各式
Ｆrm＝Ｆｓ
Ｆrm＝２μ・Ｆｍ／cosα
Ｔｍ＝Ｆｍ・Ｒｓ
但し Ｆｓ：シフトアクチュエータ２９のシフト力
Ｆrm：摩擦抵抗力Ｆｒの平均値
Ｆｍ：スプライン係合部における円周方向の平均押圧力
μ ：係合するスプラインの間の摩擦係数（一定の推定値）
α ：係合するスプラインの圧力角
Ｒｓ：スプラインの係合部の半径
から導かれる次の式
Ｔｍ＝Ｆｓ・Ｒｓ・cosα／２μ
により演算される。平均トルクＴｍをこのように演算した値に設定するのは、次に設定する振幅Ｔａを小さくしてシフトアクチュエータ２９に加わる負荷を減少させるためである。 If T <Tl, the control operation proceeds to step 111, and an average value Tm of the drive torque T transmitted between the clutch hub 21 and the first gap piece 24 is calculated. The average value Tm is a value such that the average value Frm of the frictional resistance force Fr (see FIG. 4B) generated by the drive torque T is approximately equal to the shift force Fs of the shift actuator 29 as described above. The following formulas Frm = Fs
Frm = 2μ · Fm / cosα
Tm = Fm · Rs
Where Fs: shift force of the shift actuator 29
Frm: Average value of the frictional resistance force Fr
Fm: Average pressing force in the circumferential direction at the spline engaging portion
μ: Coefficient of friction between engaging splines (constant estimate)
α: Pressure angle of the engaging spline
Rs: The following equation derived from the radius of the spline engaging portion: Tm = Fs · Rs · cos α / 2μ
Is calculated by The reason why the average torque Tm is set to the value calculated in this way is to reduce the load applied to the shift actuator 29 by reducing the next set amplitude Ta.

次いで制御装置３０はこの摩擦抵抗力Ｆｒの平均値Ｆrmをシフト力Ｆｓと比較し（ステップ１１２）、Ｆrm＞Ｆｓであればこの平均値Ｆrmがシフト力Ｆｓ付近まで低下するように電動機１３の出力トルクを制御し（ステップ１１３）、そうでなければそのまま、ステップ１１４に進んで駆動トルクＴの振幅Ｔａを演算する。この振幅Ｔａは、前述のように駆動トルクＴにより生じる摩擦抵抗力Ｆｒ（図４(b) 参照）の最小値Ｆrlがシフトアクチュエータ２９のシフト力Ｆｓよりも小さくなるような値であり、次の各式
Ｆrl＝Ｆrm−Ｆra＜Ｆｓ
Ｆrm＝２μ・Ｆｍ／cosα
Ｆra＝２μ・Ｆａ／cosα
Ｔａ＝Ｆａ・Ｒｓ
から導かれる次の式
Ｔａ＞（Ｆｓ・cosα／２μ−Ｆｍ）Ｒｓ
により演算される。振幅Ｔａはその不等号の範囲内において、後述するシフト期間ｔｓが駆動トルクＴの変動の周期の半分程度となり（図４(b) 参照）、かつなるべく小さくなるように演算する。 Next, the control device 30 compares the average value Frm of the frictional resistance force Fr with the shift force Fs (step 112), and if Frm> Fs, the output of the electric motor 13 is such that the average value Frm decreases to near the shift force Fs. The torque is controlled (step 113). Otherwise, the routine proceeds to step 114, where the amplitude Ta of the drive torque T is calculated. The amplitude Ta is a value such that the minimum value Frl of the frictional resistance force Fr (see FIG. 4B) generated by the drive torque T becomes smaller than the shift force Fs of the shift actuator 29 as described above. Each formula Frl = Frm−Fra <Fs
Frm = 2μ · Fm / cosα
Fra = 2μ ・ Fa / cosα
Ta = Fa · Rs
The following formula derived from: Ta> (Fs · cosα / 2μ-Fm) Rs
Is calculated by The amplitude Ta is calculated within the range of the inequality sign so that a shift period ts, which will be described later, becomes about half of the fluctuation cycle of the drive torque T (see FIG. 4B) and as small as possible.

そして制御装置３０は、クラッチハブ２１とギャピース２４の間で伝達される駆動トルクＴが、上述のように演算された平均トルクＴｍを中心として上述のように演算された振幅Ｔａで周期的に変動するものとなるように電動機１３の出力トルクを制御する（ステップ１１５）。これにより、スリーブ２６の内歯スプライン２６ａと第１ギャピース２４及びクラッチハブ２１の各外歯スプライン２４ａ，２５ａの係合部に生じる円周方向の押圧力Ｆ及び軸線方向の摩擦抵抗力Ｆｒは、それぞれ図４(a) 及び(b) の実線で示すようになる。   Then, the control device 30 periodically varies the drive torque T transmitted between the clutch hub 21 and the gear piece 24 with the amplitude Ta calculated as described above around the average torque Tm calculated as described above. The output torque of the electric motor 13 is controlled so as to achieve this (step 115). Thereby, the circumferential pressing force F and the axial frictional resistance force Fr generated at the engaging portions of the internal splines 26a of the sleeve 26 and the first gear pieces 24 and the external splines 24a and 25a of the clutch hub 21 are as follows. As indicated by the solid lines in FIGS. 4 (a) and 4 (b), respectively.

次いで制御装置３０は電動機１３を作動させ、上述のような変動する駆動トルクＴを与えた状態でシフトアクチュエータ２９を作動させて、第１ギャピース２４からスリーブ２６を引き抜く向きのシフト力Ｆｓを与える（ステップ１１６）。変動する摩擦抵抗力Ｆｒの最小値Ｆrlとなる時点を中心として、摩擦抵抗力Ｆｒの変動を示す曲線がシフト力Ｆｓと交差する範囲となる期間ｔｐ（図４(b) 参照）では、摩擦抵抗力Ｆｒはシフト力Ｆｓよりも小さいので、その期間内ではスリーブ２６は第１ギャピース２４から引き抜き可能である。なおこの実施形態では、制御装置３０はこの期間ｔｐより多少狭いシフト期間ｔｓ内においてのみシフト力Ｆｓを出力するようシフトアクチュエータ２９を制御しているので、スリーブ２６が引き抜かれるのはこのシフト期間ｔｓだけである。１回のシフト期間ｔｓで引き抜かれるスリーブ２６のストロークは、シフト力Ｆｓと摩擦抵抗力Ｆｒの差及びシフト期間ｔｓの幅により定まり、１回または複数回のストロークの和が所定値に達すればスリーブ２６は第１ギャピース２４から引き抜かれる。これによりスリーブ２６と第１ギャピース２４の間のスプライン係合の解除は完了する。   Next, the control device 30 operates the electric motor 13 and operates the shift actuator 29 in a state where the driving torque T that fluctuates as described above is applied, so that the shift force Fs in the direction of pulling out the sleeve 26 from the first gear piece 24 is applied ( Step 116). Friction resistance during a period tp (see FIG. 4 (b)) in which the curve indicating the fluctuation of the frictional resistance force Fr is in a range intersecting with the shift force Fs centering around the time point when the minimum value Frl of the changing frictional resistance force Fr is reached Since the force Fr is smaller than the shift force Fs, the sleeve 26 can be pulled out from the first gear piece 24 during the period. In this embodiment, since the control device 30 controls the shift actuator 29 so as to output the shift force Fs only within the shift period ts slightly narrower than the period tp, the sleeve 26 is pulled out during this shift period ts. Only. The stroke of the sleeve 26 that is pulled out in one shift period ts is determined by the difference between the shift force Fs and the frictional resistance force Fr and the width of the shift period ts. If the sum of one or more strokes reaches a predetermined value, the sleeve 26 is withdrawn from the first gap piece 24. As a result, the release of the spline engagement between the sleeve 26 and the first gap piece 24 is completed.

引き続き行われるスリーブ２６と第２ギャピース２５の間のスプライン係合の形成では、制御装置３０は、ギャピース２５がクラッチハブ２１より多少速く回転するように電動機１３の作動を制御する（ステップ１１７）。このように電動機１３の作動を制御し、クラッチハブ２１とギャピース２５をほゞ同期させた状態で、シフトアクチュエータ２９を作動させて、スリーブ２６にギャピース２５と係合させる向きのシフト力Ｆｓを与え、スリーブ２６とギャピース２５を係合させる（ステップ１１６）。これにより入力軸１０と出力軸２０の間の変速歯車列は、第１変速歯車列１１，２２から第２変速歯車列１２，２３に切り換えられる。   In the subsequent spline engagement between the sleeve 26 and the second gear piece 25, the control device 30 controls the operation of the electric motor 13 so that the gear piece 25 rotates slightly faster than the clutch hub 21 (step 117). In this way, the operation of the electric motor 13 is controlled, and the shift actuator 29 is operated in a state where the clutch hub 21 and the gear piece 25 are substantially synchronized, and the shift force Fs in the direction to engage the gear piece 25 is applied to the sleeve 26. Then, the sleeve 26 and the gear piece 25 are engaged (step 116). As a result, the transmission gear train between the input shaft 10 and the output shaft 20 is switched from the first transmission gear train 11, 22 to the second transmission gear train 12, 23.

制御装置３０が変速段を高速段から低速段に切り換える場合の作動は、上述した低速段から高速段に切り換える場合の作動と実質的に同じであるので、説明を省略する。   Since the operation when the control device 30 switches the gear position from the high speed to the low speed is substantially the same as the operation when the low speed is switched to the high speed, the description is omitted.

上述した実施形態によれば、制御装置３０は、先ずスリーブ２６を介してクラッチハブ２１とギャピース２４の間で伝達される駆動トルクＴが、それまでの前述のような各情報に基づく制御から、所定の平均トルクＴｍを中心として所定の振幅Ｔａで周期的に変動するものとなるように、電動機１３の出力トルクを制御し、電動機１３の出力トルクの振幅は、摩擦抵抗力Ｆｒの最小値Ｆrlがシフト力Ｆｓよりも小となるように制御しており、摩擦抵抗力Ｆｒの最小値Ｆrl付近においては摩擦抵抗力Ｆｒはシフト力Ｆｓより小さくなるので、スリーブ２６はシフトアクチュエータ２９により与えられるシフト力Ｆｓにより移動されてそれまで係合していたギャピース２４または２５から確実に抜くことができる。自動車の加減速時などの駆動トルクが増大した状態では、上述した実施形態のように駆動トルクＴを周期的に変動させない場合は、シフトアクチュエータ２９が作動した際にスリーブ２６をギャピース２４，２５から確実に離脱させるためには駆動トルクＴを全体として小さくする必要があり、そのようにすれば加減速度が急に変化するので運転者が変速ショックを受けるおそれがある。しかしながら上述のように、駆動トルクＴを所定の平均トルクＴｍを中心として所定の振幅Ｔａで周期的に変動するものとすれば、駆動トルクＴの平均値Ｔｍを小さくしなくても振幅Ｔａを適度に増大させることにより、前述のように摩擦抵抗力Ｆｒの最小値Ｆrl付近においてはスリーブ２６をギャピース２４または２５から確実に抜き、しかも変速ショックを受けるおそれがないようにすることができる。   According to the above-described embodiment, the control device 30 first determines that the driving torque T transmitted between the clutch hub 21 and the gear piece 24 via the sleeve 26 is based on the above-described information based on the above information. The output torque of the electric motor 13 is controlled so as to periodically fluctuate with a predetermined amplitude Ta around the predetermined average torque Tm, and the amplitude of the output torque of the electric motor 13 is the minimum value Frl of the frictional resistance force Fr. Is controlled to be smaller than the shift force Fs. In the vicinity of the minimum value Frl of the frictional resistance force Fr, the frictional resistance force Fr is smaller than the shift force Fs, so that the sleeve 26 is shifted by the shift actuator 29. The gear piece 24 or 25 that has been engaged by the movement by the force Fs can be reliably pulled out. In a state where the driving torque is increased, such as during acceleration / deceleration of the automobile, when the driving torque T is not periodically changed as in the above-described embodiment, the sleeve 26 is moved from the gear piece 24, 25 when the shift actuator 29 is operated. In order to ensure the release, it is necessary to reduce the driving torque T as a whole, and in such a case, the acceleration / deceleration changes abruptly, so that the driver may receive a shift shock. However, as described above, if the driving torque T is periodically changed with a predetermined amplitude Ta around the predetermined average torque Tm, the amplitude Ta can be appropriately adjusted without reducing the average value Tm of the driving torque T. As described above, it is possible to reliably remove the sleeve 26 from the gear piece 24 or 25 in the vicinity of the minimum value Frl of the frictional resistance force Fr as described above, and to avoid the possibility of receiving a shift shock.

また上述した実施形態では、電動機１３の出力トルクの平均値と対応する周期的に変動する摩擦抵抗力Ｆｒの平均値Ｆrmがシフトアクチュエータ２９により与えられるシフト力Ｆｓよりも大きい場合は、摩擦抵抗力Ｆｒの平均値Ｆrmがシフトアクチュエータ２９により与えられるシフト力Ｆｓ付近まで低下するように、電動機１３の出力トルクの平均値を低下させるようにしている。このようにすれば駆動トルクＴの周期的変動の振幅Ｔａを減少させることができるので、シフトアクチュエータ２９に加わる負荷を減少させることができる。なおこのように摩擦抵抗力Ｆｒの平均値Ｆrmをシフト力Ｆｓ付近まで低下させるように電動機１３の出力トルクを制御すると、駆動トルクＴの低下が急激になって運転者に変速ショックを与えるおそれが生じる。しかしそのような場合は駆動トルクＴをゆっくりと低下させ、それに応じて振幅Ｔａも次第に減少させるようにすればよい。   In the above-described embodiment, when the average value Frm of the periodically changing frictional resistance force Fr corresponding to the average value of the output torque of the electric motor 13 is larger than the shift force Fs given by the shift actuator 29, the frictional resistance force. The average value of the output torque of the electric motor 13 is reduced so that the average value Frm of Fr decreases to the vicinity of the shift force Fs given by the shift actuator 29. In this way, since the amplitude Ta of the periodic fluctuation of the drive torque T can be reduced, the load applied to the shift actuator 29 can be reduced. If the output torque of the electric motor 13 is controlled so that the average value Frm of the frictional resistance force Fr is reduced to near the shift force Fs in this way, there is a risk that the drive torque T will drop sharply and give a shift shock to the driver. Arise. However, in such a case, the drive torque T may be decreased slowly, and the amplitude Ta may be gradually decreased accordingly.

また上述した実施形態では、シフト力Ｆｓよりも摩擦抵抗力Ｆｒが小となる期間内においてのみスリーブ２６にシフト力Ｆｓを与えるようシフトアクチュエータ２９の作動を制御しており、このようにすれば、摩擦抵抗力Ｆｒがシフト力Ｆｓより大きくなってスリーブ２６を移動できない期間にはシフトアクチュエータ２９がスリーブ２６にシフト力Ｆｓを与えることはないので、シフトアクチュエータ２９への負担及び消費エネルギを減少させることができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、図４(b) の破線Ｆｓ１に示すようにシフト力Ｆｓを連続的に与えて、Ｆｒ＜Ｆｓとなる各期間ｔｐ内にスリーブ２６が断続的に移動してギャピース２４，２５から引き抜かれるようにして実施することもできる。   In the above-described embodiment, the operation of the shift actuator 29 is controlled so as to apply the shift force Fs to the sleeve 26 only during the period in which the frictional resistance force Fr is smaller than the shift force Fs. Since the shift actuator 29 does not apply the shift force Fs to the sleeve 26 during the period when the frictional resistance force Fr is greater than the shift force Fs and the sleeve 26 cannot be moved, the burden on the shift actuator 29 and energy consumption can be reduced. Can do. However, the present invention is not limited to this, and as shown by the broken line Fs1 in FIG. 4B, the shift force Fs is continuously applied, and the sleeve 26 is intermittently provided within each period tp where Fr <Fs. It can also be carried out by moving and pulling it out of the gapieces 24, 25.

また上述した実施形態では、スリーブ２６を有するクラッチハブ２１の両側に第１及び第２ギャピース２４，２５を設けた２段変速機構に本発明を適用した例につき説明しており、そのようにすれば得られる機能に比して構造をコンパクトにすることができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、ギャピースはクラッチハブの片側にのみ設けるようにしてもよいし、変速機構の変速段数も任意である。また上述した実施形態は電気自動車に本発明を適用した例につき説明したが、本発明は電動機と内燃機関により駆動されるハイブリッド式自動車に適用することもできる。例えば図１において入力軸１０に摩擦クラッチ１５を介して内燃機関１４を連結することにより、電動機１３のみ、内燃機関１４のみ、または電動機１３及び内燃機関１４の両者により駆動されるハイブリッド式自動車とすることもできる。この場合は電動機１３を発電機能を有するモータジェネレータとして、内燃機関１４に余力がある場合に発電を行ってバッテリに充電するようにすることもできる。   In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to the two-speed transmission mechanism in which the first and second gear pieces 24 and 25 are provided on both sides of the clutch hub 21 having the sleeve 26 has been described. Thus, the structure can be made compact compared to the functions obtained. However, the present invention is not limited to this, and the gear piece may be provided only on one side of the clutch hub, and the number of shift stages of the transmission mechanism is also arbitrary. Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated per the example which applied this invention to the electric vehicle, this invention can also be applied to the hybrid vehicle driven by an electric motor and an internal combustion engine. For example, by connecting the internal combustion engine 14 to the input shaft 10 via the friction clutch 15 in FIG. 1, only the electric motor 13, only the internal combustion engine 14, or a hybrid vehicle driven by both the electric motor 13 and the internal combustion engine 14 is obtained. You can also. In this case, the electric motor 13 can be used as a motor generator having a power generation function, and the battery can be charged by generating power when the internal combustion engine 14 has sufficient power.

１３…回転電機（電動機）、２０…回転軸（出力軸）、２１…クラッチハブ、２１ａ…外歯スプライン、２４…第１ギャピース、２４ａ…外歯スプライン、２５…第２ギャピース、２５ａ…外歯スプライン、２６…スリーブ、２６ａ…内歯スプライン、２６ａ１…第１内歯スプライン、２６ａ２…第２内歯スプライン、２９…シフトアクチュエータ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Rotating electric machine (electric motor), 20 ... Rotating shaft (output shaft), 21 ... Clutch hub, 21a ... External tooth spline, 24 ... First gear piece, 24a ... External tooth spline, 25 ... Second gear piece, 25a ... External tooth Spline, 26 ... sleeve, 26a ... internal spline, 26a1 ... first internal spline, 26a2 ... second internal spline, 29 ... shift actuator.

Claims (4)

互いに同軸的に相対回転のみ自在に設けられたクラッチハブ及びギャピースと、前記クラッチハブに形成されたスプラインと軸線方向摺動自在に係合されるスプラインが形成されたスリーブよりなり、このスリーブを軸線方向に往復シフトすることにより、同スリーブに前記クラッチハブのスプラインに係合される前記スプラインとは一体または別体に形成されたスプラインを前記ギャピースに形成されたスプラインと係合及び離脱させて、前記クラッチハブとギャピースの間で回転電機により与えられる駆動トルクの伝達及び解除を行い、前記スリーブを一方向にシフトすることによる前記スリーブとギャピースの間のスプライン係合の解除は前記クラッチハブとギャピースの間で前記回転電機からの駆動トルクが伝達されている状態において行う動力伝達切換装置において、
前記ギャピースとスプライン係合されている前記スリーブにそのスプライン係合を離脱する向きにシフトアクチュエータからのシフト力が与えられた状態では、前記スリーブを介して前記クラッチハブとギャピースの間で伝達される駆動トルクが所定の平均トルクを中心として所定の振幅で周期的に変動するものとなるように前記回転電機の作動を制御し、これにより前記スリーブのスプラインとこれに係合された前記ギャピース及びクラッチハブの各スプラインとの各係合部に前記回転電機の出力トルクに比例して生じる円周方向の押圧力及びこの押圧力により前記各係合部に生じて前記スリーブのシフトに抵抗する摩擦抵抗力を同様に周期的に変動させ、
さらに前記回転電機の出力トルクの振幅は、前記摩擦抵抗力の最小値が前記シフト力よりも小となるように制御することを特徴とする動力伝達切換方法。 A clutch hub and a gear piece which are coaxially provided so as to be rotatable only relative to each other, and a sleeve formed with a spline which is slidably engaged with the spline formed in the clutch hub in the axial direction. By reciprocally shifting in the direction, the spline formed integrally or separately from the spline engaged with the spline of the clutch hub is engaged with and disengaged from the spline formed on the gap piece. Transmission and release of driving torque applied by a rotating electrical machine between the clutch hub and the gap piece is performed, and the release of the spline engagement between the sleeve and the gap piece by shifting the sleeve in one direction is performed by the clutch hub and the gap piece. In the state where the drive torque from the rotating electric machine is being transmitted between In the power transmission switching device performed,
When the shift force from the shift actuator is applied to the sleeve that is spline-engaged with the gear piece so as to release the spline engagement, the sleeve is transmitted between the clutch hub and the gear piece via the sleeve. The operation of the rotating electrical machine is controlled so that the drive torque periodically varies with a predetermined amplitude centered on a predetermined average torque, whereby the spline of the sleeve and the gapet and clutch engaged therewith are controlled. A circumferential pressing force generated in proportion to the output torque of the rotating electrical machine at each engaging portion with each spline of the hub, and a frictional resistance generated at each engaging portion by this pressing force to resist the shift of the sleeve The force is also periodically varied,
Furthermore, the amplitude of the output torque of the rotating electrical machine is controlled so that the minimum value of the frictional resistance is smaller than the shift force. 請求項１項に記載の動力伝達切換方法において、
前記クラッチハブは回転軸に同軸的に一体的に設けられ、
前記ギャピースは前記回転軸の前記クラッチハブの軸線方向両側に相対回転のみ自在に設けられ、
前記スリーブは、その内周に形成された内歯スプラインが前記クラッチハブの外周に形成された外歯スプラインと軸線方向摺動自在に係合され、前記スリーブの内歯スプラインは、前記往復シフトの中央位置では前記第１及び第２ギャピースの各外周に形成された各外歯スプラインの何れとも係合されないが、前記中央位置より軸線方向に往復シフトされれば前記各ギャピースの各外歯スプラインと選択的に係合されるよう構成し、
前記第１または第２ギャピースに前記内歯スプラインがスプライン係合されている前記スリーブにそのスプライン係合を離脱する向きにシフトアクチュエータからのシフト力が与えられた状態では、前記スリーブを介して前記クラッチハブと前記第１または第２ギャピースの間で伝達される各駆動トルクがそれぞれ所定の平均トルクを中心としてそれぞれ所定の振幅で周期的に変動するものとなるように前記回転電機の作動を制御することを特徴とする動力伝達切換方法。 In the power transmission switching method according to claim 1,
The clutch hub is provided coaxially and integrally with the rotating shaft,
The gap piece is provided only for relative rotation on both sides in the axial direction of the clutch hub of the rotating shaft,
The sleeve is engaged with an external spline formed on the outer periphery of the clutch hub so as to be slidable in the axial direction, and the internal spline of the sleeve At the central position, it is not engaged with any of the external splines formed on the outer circumferences of the first and second gapieces, but if it is reciprocally shifted in the axial direction from the central position, Configured to be selectively engaged,
In a state in which a shift force from a shift actuator is applied to the sleeve in which the internal spline is spline-engaged with the first or second gear piece in a direction to release the spline engagement, the sleeve is interposed through the sleeve. The operation of the rotating electrical machine is controlled so that each driving torque transmitted between the clutch hub and the first or second gear piece periodically varies with a predetermined amplitude around a predetermined average torque. And a power transmission switching method. 請求項１または請求項２に記載の動力伝達切換方法において、前記回転電機の出力トルクの平均値と対応する周期的に変動する前記摩擦抵抗力の平均値が前記シフトアクチュエータにより与えられるシフト力よりも大きい場合は、前記摩擦抵抗力の平均値が前記シフトアクチュエータにより与えられるシフト力付近まで低下するように、前記回転電機の作動を制御することを特徴とする動力伝達切換方法。   3. The power transmission switching method according to claim 1, wherein an average value of the frictional resistance force that periodically fluctuates corresponding to an average value of the output torque of the rotating electrical machine is based on a shift force applied by the shift actuator. Is larger, the power transmission switching method is characterized in that the operation of the rotating electrical machine is controlled so that the average value of the frictional resistance force decreases to near the shift force applied by the shift actuator. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の動力伝達切換方法において、前記スリーブに対する前記シフト力の付与は前記シフト力よりも前記摩擦抵抗力が小となる期間内において行うよう前記シフトアクチュエータを制御することを特徴とする動力伝達切換方法。   4. The power transmission switching method according to claim 1, wherein the shift force is applied to the sleeve within a period in which the frictional resistance force is smaller than the shift force. 5. A power transmission switching method characterized by controlling an actuator.
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