JP2015081618A - ドグクラッチ式変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 変速時に、ドグ歯とスリーブ歯との噛合面にかかるトルクを制御して、ドグ歯とスリーブ歯との噛合を円滑かつ確実に解除することのできるドグクラッチ式変速装置を提供する。【解決手段】 ドグクラッチ式変速装置１３では、変速時、スリーブ３１２をメインシャフト２３の軸方向に移動させてドグ歯（第１ドグクラッチ部２８１ａ）とスリーブ歯（スプライン３１２ａ）との噛合を解除するときに、入力軸の減速度が出力軸の減速度より小さいか否かを判定する。入力軸の減速度が出力軸の減速度より小さいと判定された場合には、モータトルクを制御して、入力軸の減速度を出力軸の減速度より大きくするギア抜きアシスト制御を行う。【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動源としてエンジンとモータを備えるハイブリッド車両に用いられるドグクラッチ式変速装置に関する。

ドグクラッチを採用した変速装置（ドグクラッチ式変速装置）では、一般に、回転軸に対して回転可能な遊転ギヤ（以下、「クラッチリング」ともいう。）に隣接して、その回転軸の軸線方向に移動可能なスリーブが設けられる。スリーブには、スプラインが形成されており、回転軸の軸線方向に移動可能にスプライン嵌合される。

クラッチリングのスリーブ側の面（スリーブと対向する面）には、ドグ歯が形成されており、フォークによってスリーブがクラッチリングに向かって回転軸の軸線に沿って移動して、クラッチリングのドグ歯とスリーブに形成されたスプラインとが係合することにより、回転軸がスリーブを介してクラッチリングと連結される。これにより、回転軸が、スリーブ、クラッチリング、それと噛み合う他方の回転軸のギヤを介して他方の回転軸と回転連結される。

このようなドグクラッチ式変速装置において、クラッチリングとスリーブとが係合しているべきときに、クラッチリングからスリーブが脱落する「スリーブ抜け」が発生する不具合が指摘されていた。そこで従来、スリーブのスプラインとギヤ歯の歯面にそれぞれテーパー角度を付けることにより、走行時に、スリーブのスプラインとギヤ歯との間のギヤ抜け防止を図る技術が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−５１１４２号公報

しかしながら、従来のギヤ抜け防止構造では、スリーブとギア歯との噛合面にテーパ角が付けられているため、変速時、噛合面にトルクがかかっている状態ではクラッチリングからスリーブを抜くことができない。そこで、変速時には、入力軸のクラッチを切ることによりエンジントルクを遮断する、または、アクセルを急閉することによりエンジントルクを減少させて、クラッチリングからスリーブを抜くことが考えられる。

ところが、クラッチ断またはアクセル急閉によりエンジントルクを減少させた場合であっても、出力軸（タイヤ側）が走行抵抗により減速されたときの減速度がエンジントルクの減速度を上回ってしまうと、噛合面にトルクがかかった状態になってしまいクラッチリングからスリーブを抜くことができない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、変速時に、ドグ歯とスリーブ歯との噛合面にかかるトルクを制御して、ドグ歯とスリーブ歯との噛合を円滑かつ確実に解除することのできるドグクラッチ式変速装置を提供することを目的とする。

本発明のドグクラッチ式変速装置は、駆動源としてエンジンとモータを備えるハイブリッド車両用のドグクラッチ式変速装置であって、回転軸に支承され、ドグ歯を有するドグクラッチ部を備えたクラッチリングと、前記クラッチリングに隣接して前記回転軸に支承され、前記ドグクラッチ部の前記ドグ歯に噛合するスリーブ歯を有するスリーブと、変速時において、前記スリーブを前記回転軸の軸方向に移動させて前記ドグ歯と前記スリーブ歯との噛合を解除するときに、入力軸の減速度が出力軸の減速度より小さいか否かを判定する減速度判定部と、前記減速度判定部により前記入力軸の減速度が前記出力軸の減速度より小さいと判定された場合に、モータトルクを制御して、前記入力軸の減速度を前記出力軸の減速度より大きくするギア抜きアシスト制御を行うモータ制御部と、を備えている。

これにより、変速時に、入力軸の減速度（アクセル急閉やクラッチ断によるエンジントルク減速度）が出力軸の減速度（走行抵抗による減速度）より小さいと判定された場合には、モータトルクによって出力軸の減速度を増加させる（出力軸の減速度を補う）。入力軸の減速度が出力軸の減速度より大きくなると、ドグ歯とスリーブ歯との噛合面にトルクがかからない状態になり、ドグ歯とスリーブ歯との噛合を円滑かつ確実に解除することが可能になる。

また、本発明のドグクラッチ式変速装置では、前記ドグ歯は、前記スリーブ歯に向けて歯厚が大きくなるテーパ形状を有しており、前記スリーブ歯は、前記ドグ歯に向けて歯厚が大きくなるテーパ形状を有してもよい。

これにより、ドグ歯とスリーブ歯が噛合しているときに、テーパ形状のドグ歯の歯面（テーパ歯面）とテーパ形状のスリーブ歯の歯面（テーパ歯面）が当接する。したがって、走行時など、噛合面にトルクがかかっている状態では、スリーブ歯がドグ歯から抜けてしまう「ギア抜け」の防止を図ることができる。

また、本発明のドグクラッチ式変速装置では、前記変速時は、低速段から高速段へのアップ変速時であり、前記ギア抜きアシスト制御では、一時的に、前記モータトルクを増加させ、前記入力軸の減速度を前記出力軸の減速度より大きくした後に、前記モータトルクを減少させてもよい。

これにより、低速段から高速段へのアップ変速時に、一時的に、モータトルクを増加させ、入力軸の減速度を出力軸の減速度より大きくした後に、モータトルクを減少させるので、車両の運転者（および同乗者）が「車両飛び出し挙動」を感じないようにすることができる。

また、本発明のドグクラッチ式変速装置では、前記モータ制御部は、前記変速時に、モータトルクを増加させてエンジントルクの低下を補う車速維持アシスト制御を行うとともに、前記ギア抜きアシスト制御を行ってもよい。

これにより、変速時に、車速維持アシスト制御が行われるので、エンジントルクの低下をモータトルクで補うことにより車速を維持することができるとともに、ギア抜きアシスト制御が行われるので、ドグ歯とスリーブ歯との噛合を円滑かつ確実に解除することが可能になる。

本発明によれば、変速時に、ドグ歯とスリーブ歯との噛合面にトルクがかからない状態にして、ドグ歯とスリーブ歯との噛合を円滑かつ確実に解除するできる。

本発明の実施の形態の自動変速装置を備えた車両の構成を示す概要図 本発明の実施の形態の自動変速装置の構成を示す説明図 本発明の実施の形態のドグクラッチ変速機構の断面図 本発明の実施の形態の１速ギヤおよびスリーブの斜視図 （ａ）本発明の実施の形態のスリーブの正面図 （ｂ）本発明の実施の形態のスリーブの側面図 （ｃ）本発明の実施の形態のスリーブの背面図 （ａ）本発明の実施の形態の１速ギヤの正面図 （ｂ）本発明の実施の形態の１速ギヤの側面図 本発明の実施の形態におけるギア抜きアシストの原理を示す説明図 本発明の実施の形態における自動変速装置の動作を説明するためのフロー図 本発明の実施の形態におけるギア抜きアシスト制御の説明図

以下、本発明の実施の形態のドグクラッチ式変速装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。

１−１．自動変速装置を備えた車両の構成
図１は、本発明の実施の形態の自動変速装置を備えた車両の構成を示す概要図である。図１に示すように、車両Ｍは、エンジン１１と、クラッチ１２と、自動変速装置１３と、ディファレンシャル装置１４と、制御装置１５と、モータ１６と、駆動輪（左右前輪）Ｗｆｌ、Ｗｆｒ等を含んで構成されている。この車両Ｍは、駆動源としてエンジンとモータを備えるハイブリッド車両である。

エンジン１１は、燃料の燃焼によって駆動力を発生させるものである。エンジン１１の駆動力は、クラッチ１２、自動変速装置１３、およびディファレンシャル装置１４を介して駆動輪Ｗｆｌ、Ｗｆｒに伝達されるように構成されている。図１に示した車両は、いわゆるＦＦ車両である。クラッチ１２は、制御装置１５の指令に応じて自動で断接されるように構成されている。自動変速装置１３は、例えば前進６段、後進１段を自動的に選択するものである。ディファレンシャル装置１４は、ファイナルギヤおよびディファレンシャルギヤの両方を含んで構成されており、自動変速装置１３と一体的に形成されている。

１−２．自動変速装置の構成
図２は、自動変速装置の構成を示す説明図である。図２に示すように、自動変速装置１３は、ケーシング２１、ドライブシャフト２２、メインシャフト２３、カウンタシャフト２４、ドグクラッチ変速機構２５１、２５２、２５３、２５４等を含んで構成されている。

ケーシング２１は、ほぼ円筒状に形成された本体２１ａ、本体２１ａ内を左右方向に区画する第１壁２１ｂおよび第２壁２１ｃ等で構成されている。ドライブシャフト２２およびメインシャフト２３は、同軸で配置され、カウンタシャフト２４は、ドライブシャフト２２およびメインシャフト２３に平行に配置されている。ドライブシャフト２２、メインシャフト２３およびカウンタシャフト２４は、ケーシング２１に回転可能に支承されている。

すなわち、ドライブシャフト２２の一端（図２の左端）は、クラッチ１２を介してエンジン１１の出力軸に回転連結され、ドライブシャフト２２の他端（図２の右端）側は、軸受２７１を介して第１壁２１ｂに回転可能に支承されている。よって、エンジン１１の出力はクラッチ１２が接続されているときにドライブシャフト２２に入力される。

メインシャフト２３の一端（図２の左端）は、後述するドグクラッチ変速機構２５１を介してドライブシャフト２２の一端（図２の右端）に回転連結可能に軸支され、メインシャフト２３の他端（図２の右端）側は、軸受２７２を介して第２壁２１ｃに回転可能に支承されている。

カウンタシャフト２４の一端（図２の左端）側は、軸受２７３を介して第１壁２１ｂに回転可能に支承され、カウンタシャフト２４の他端（図２の右端）側は、軸受２７４を介して第２壁２１ｃに回転可能に支承されている。メインシャフト２３は、本発明の「回転軸」に相当する。また、カウンタシャフト２４も、本発明の「回転軸」に相当し得る。

メインシャフト２３には、クラッチ側から順に、５速またはリバースに変速するドグクラッチ変速機構２５１、２速または１速に変速するドグクラッチ変速機構２５２が配置され、カウンタシャフト２４には、クラッチ側から順に、４速または３速に変速するドグクラッチ変速機構２５３、６速に変速するドグクラッチ変速機構２５４が配置されている。各ドグクラッチ変速機構２５１、２５２、２５３、２５４は、後述する各速のギヤ２８１、２８２、２８３、２８４、２８５、２８６、２８Ｒを備えている。

ドライブシャフト２２の他端（図２の右端）には、５速ギヤ２８５の回転中心がスプライン嵌合等で固定されている。メインシャフト２３には、クラッチ１２側から順に、リバースギヤ２８Ｒが回転自在に支承され、４速ギヤ２８４の回転中心がスプライン嵌合等で固定され、３速ギヤ２８３の回転中心がスプライン嵌合等で固定され、２速ギヤ２８２が回転自在に支承され、１速ギヤ２８１が回転自在に支承され、６速ギヤ２８６の回転中心がスプライン嵌合等で固定されている。

カウンタシャフト２４には、５速ギヤ２８５に噛み合う第５カウンタギヤ２９５の回転中心がスプライン嵌合等で固定され、リバースギヤ２８Ｒと１つのギヤ２９ｒを介して噛み合う第２カウンタギヤ２９Ｒの回転中心がスプライン嵌合等で固定され、４速ギヤ２８４に噛み合う第４カウンタギヤ２９４が回転自在に支承され、３速ギヤ２８３に噛み合う第３カウンタギヤ２９３が回転自在に支承され、２速ギヤ２８２に噛み合う第２カウンタギヤ２９２の回転中心がスプライン嵌合等で固定され、１速ギヤ２８１に噛み合う第１カウンタギヤ２９１の回転中心がスプライン嵌合等で固定され、６速ギヤ２８６に噛み合う第６カウンタギヤ２９６が回転自在に支承されている。１速ギヤ２８１および第１カウンタギヤ２９１の各外周面には、互いに噛合するギヤ（ヘリカルギヤ）が形成されている。他の互いに噛合するギヤにおいても同様である。

さらに、図２に示すように、自動変速装置１３には、制御装置１５が接続されている。制御装置１５は、モータ１６にも接続されている。制御装置１５は、自動変速装置１３における各種の変速制御を行う変速制御部１５１と、モータ１６の制御を行うモータ制御部１５２と、入力軸と出力軸の減速度の大小を判定する減速度判定部１５３を備えている。

減速度判定部１５３は、変速時に、スリーブ３１２をメインシャフト２３の軸方向に移動させてドグ歯とスリーブ歯（ドグ歯とスリーブ歯については後述する）との噛合を解除するときに、入力軸の減速度が出力軸の減速度より小さいか否かを判定する機能を備えている。モータ制御部１５２は、変速時に、減速度判定部１５３で入力軸の減速度が出力軸の減速度より小さいと判定された場合に、モータトルクを制御して、入力軸の減速度を出力軸の減速度より大きくする「ギア抜きアシスト制御」を行う機能を備えている。また、モータ制御部１５２は、変速時に、モータトルクを増加させてエンジントルクの低下を補う「車速維持アシスト制御」を行う機能も備えている。

１−３．ドグクラッチ変速機構の構成
図３は、ドグクラッチ変速機構２５２の断面図である。図３に示すように、ドグクラッチ変速機構２５２は、第１クラッチリングとしての１速ギヤ２８１、第２クラッチリングとしての２速ギヤ２８２、スリーブ３１２、軸動装置３１３等を含んで構成されている。図２に示した他のドグクラッチ変速機構２５１、２５３、２５４も同様である。ただし、ドグクラッチ変速機構２５４は、第２クラッチリングは備えておらず、第１クラッチリングとして６速ギヤ２８６のみを備えている。以下では、ドグクラッチ変速機構２５２の詳細な構成について説明する。

スリーブ３１２は、１速ギヤ２８１と２速ギヤ２８２との間にこれらと隣接して、メインシャフト２３に支承されている。すなわち、本実施の形態のスリーブ３１２は、クラッチハブを介して回転軸であるメインシャフト２３に支承されるのではなく、メインシャフト２３に直接支承されている。スリーブ３１２は、メインシャフト２３にスプライン嵌合しており、メインシャフト２３に対する相対回転は制限されるが、メインシャフト２３の軸線方向に摺動可能である。１速ギヤ２８１および２速ギヤ２８２は、メインシャフト２３に対して、軸線方向への移動は規制されているが、メインシャフト２３に対する相対回転は可能である。

１速ギヤ２８１のスリーブ３１２側の側面には、スリーブ３１２の外周面に形成されているスプライン３１２ａに係合する第１ドグクラッチ部２８１ａが形成されている。同様に、２速ギヤ２８２のスリーブ３１２側の側面には、スリーブ３１２のスプライン３１２ｂに係合する第２ドグクラッチ部２８２ｂが形成されている。

図４は、１速ギヤ２８１およびスリーブ３１２の斜視図であり、図５（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）は、それぞれスリーブ３１２の正面図、側面図、および背面図であり、図６（ａ）、および（ｂ）は、それぞれ１速ギヤ２８１の正面図、および側面図である。２速ギヤ２８２は１速ギヤ２８１と同様の構成であるため、以下では１速ギヤ２８１とスリーブ３１２について詳細に説明する。

図４に示すように、スリーブ３１２の内周面には、メインシャフト２３の外周面に形成されているスプラインに、軸線方向に摺動可能に係合するスプライン３１２ｃが形成されている。また、スリーブ３１２の１速ギヤ側の外周面には、１速ギヤ２８１のドグクラッチ部２８１ａに係合するスリーブ歯としてのスプライン３１２ａが形成され、スリーブ３１２の２速ギヤ側の外周面には、２速ギヤ２８２のドグクラッチ部２８２ｂ（図３参照）に係合するスリーブ歯としてのスプライン３１２ｂが形成されている。スプライン３１２ａとスプライン３１２ｂとは同一の形状である。さらに、スプライン３１２ａとスプライン３１２ｂとの間の外周面には、周方向に沿って外周溝３１２ｄが形成されている。外周溝３１２ｄには、フォーク３１３ａの先端部が周方向に沿って摺動可能に係合する（図３参照）。

図４および図５に示すように、スプライン３１２ａは、３枚の高歯３１２ａ１が残りの低歯３１２ａ２より歯丈が高く形成されている。なお、高歯３１２ａ１および低歯３１２ａ２における１速ギヤ２８１側の前端面の両端角部は、ドグクラッチ部２８１ａと当接したときに衝撃で破損しないように、一般的な４５度面取り（Ｃ形状）がされていてよい。

図４および図６に示すように、第１ギヤ２８１の第１ドグクラッチ部２８１ａには、リング状の凸部２８１ａ１およびクラッチ歯としてドグ歯が形成されている。ドグ歯は、凸部２８１ａ１の内周に、内歯として形成されている。凸部２８１ａ１の内周において互いに１２０度隔てて配置された３枚のクラッチ前歯２８１ａ２と、凸部２８１ａ１の内周において３枚のクラッチ前歯２８１ａ２の間に４枚ずつ等角度間隔で配置されたクラッチ後歯２８１ａ３とを含む。クラッチ前歯２８１ａ２およびクラッチ後歯２８１ａ３は、凸部２８１ａ１の内周に一定幅のクラッチ歯溝２８１ａ４を空けて形成されている。

凸部２８１ａ１は、内径がスリーブ３１２に形成されている外側のスプライン３１２ａの高歯３１２ａ１の外径より大きくなるように形成されている。クラッチ前歯２８１ａ２は、内径がスプライン３１２ａの高歯３１２ａ１の外径より小さく、スプライン３１２ａ１の低歯３１２ａ２の外径より大きくなるように形成されている。クラッチ後歯２８１ａ３は、スプライン３１２ａの歯溝３１２ａ３と噛合可能に形成されている。すなわち、クラッチ前歯２８１ａ２は、低歯３１２ａ２とは噛み合わず、高歯３１２ａ１と噛み合い可能に形成されている。クラッチ後歯２８１ａ３は、高歯３１２ａ１および低歯３１２ａ２と噛み合い可能に形成されている。

クラッチ前歯２８１ａ２は、高歯３１２ａ１と同枚数（本実施の形態では、３枚）形成されている。スリーブ３１２の回転速度と第１ギヤ２８１の回転速度に大きな差が生じていても、３枚の高歯３１２ａ１が３枚のクラッチ前歯２８１ａ２の間に容易に入り込めるように、クラッチ前歯２８１ａ２は少歯とされている。そして、図６（ｂ）に示すように、クラッチ前歯２８１ａ２は、高歯３１２ａ１と対応する位置で凸部２８１ａ１の前端面からクラッチ歯溝２８１ａ４の底部まで延在して形成されている。クラッチ後歯２８１ａ３は、凸部２８１ａ１の前端面から第１所定量ｄ１後退した位置からクラッチ歯溝２８１ａ４の底部まで延在して形成されている。

クラッチ前歯２８１ａ２の高歯３１２ａ１と対向する前端部には、円周方向の中央位置からクラッチ歯溝２８１ａ４の底部に向かって両側にそれぞれ傾斜する傾斜面２８１ａ２１が形成されている。クラッチ後歯２８１ａ３には、高歯３１２ａ１および低歯３１２ａ２と当接可能な接触面２８１ａ３１が形成されている。クラッチ前歯２８１ａ２の傾斜面２８１ａ２１がクラッチ前歯２８１ａ２の側面２８１ａ２２と交差する位置（図４参照）は、クラッチ後歯２８１ａ３の接触面２８１ａ３１より凸部２８１ａ１の前端面側となるように、クラッチ前歯２８１ａ２の傾斜面２８１ａ２１は形成されている。なお、クラッチ前歯２８１ａ２の前端部の両傾斜面２８１ａ２１の交差部は、一般的な丸み面取り（Ｒ形状）に形成されていてよい。

１−４．軸動装置の構成
図３に示すように、軸動装置３１３は、スリーブ３１２を軸線方向に沿って往復動させるものである。軸動装置３１３は、フォーク３１３ａ、フォークシャフト３１３ｂ、および駆動装置（図示せず）等を含んで構成されている。軸動装置３１３は、スリーブ３１２を１速ギヤ２８１または２速ギヤ２８２に押圧させている際に、１速ギヤ２８１または２速ギヤ２８２から反力が加わった場合に、スリーブ３１２がその反力によって移動することを許容するように構成されている。他のドグクラッチ変速機構２５１、２５３、２５４にも同様の構成の軸動装置が設けられているため、以下では、ドグクラッチ変速機構２５２の軸動装置３１３について説明する。

フォーク３１３ａの先端部は、スリーブ３１２の外周溝３１２ｃの外周形状に合わせて形成されている。フォーク３１３ａの基端部は、フォークシャフト３１３ｂに固定されている。フォークシャフト３１３ｂは、ケーシング２１に軸線方向に沿って摺動自在に支承されている。すなわち、フォークシャフト３１３ｂの一端（図３の右端）が軸受２１ｃ１を介して第２壁２１ｃに支承され、フォークシャフト３１３ｂの他端（図３の左端）側が軸受２１ｂ１を介して第１壁２１ｂに支承されている。フォークシャフト３１３ｂの他端部は、駆動装置を貫通して配設されている。

駆動装置は、リニアモータを駆動源とするリニア駆動装置であり、リニアモータとしては、特開２００８−２５９４１３号公報に記載されているものを採用できる。すなわち、リニア駆動装置は、複数のコイルが軸線方向に沿って並設されて円筒状のコアが形成され、その貫通穴を貫通しているフォークシャフト３１３ｂに複数のＮ極磁石とＳ極磁石を交互に並設することで構成されている。各コイルへの通電を制御することで、フォークシャフト３１３ｂを往復動させることも、任意の位置に位置決め固定させることも可能である。

なお、フォークシャフト３１３ｂを位置決め固定するのに、ディテント機構が採用されてよい。また、本実施の形態では、駆動装置としてリニア駆動装置を採用したが、スリーブ３１２を第１ギヤ２８１または第２ギヤ２８２に押圧させている際に、第１ギヤ２８１または第２ギヤ２８２から反力が加わった場合に、スリーブ３１２がその反力によって移動することを許容するように構成されているものであれば、他の駆動装置であるソレノイド式駆動装置や油圧式駆動装置であってもよい。

１−５．ドグクラッチ変速機構の動作
次に、ドグクラッチ変速機構２５２におけるスリーブ３１２の高歯３１２ａ１および低歯３１２ａ２、並びに第１ギヤ２８１のクラッチ前歯２８１ａ２およびクラッチ後歯２８１ａ３の動作について説明する。ここで、例えば、スリーブ３１２が第２ギヤ２８２と噛み合って高速で回転し、第１ギヤ２８１が低速で回転している場合、スリーブ３１２をシフトさせて第１ギヤ２８１と噛み合わせるとスリーブ３１２は減速される。一方、スリーブ３１２が第１ギヤ２８１と噛み合って低速で回転し、第１ギヤ２８１が高速で回転している場合、スリーブ３１２をシフトさせて第２ギヤ２８２と噛み合わせるとスリーブ３１２は増速される。以下の説明では減速動作を説明する。

自動変速機のシフト前においては、スリーブ３１２は、第１ギヤ２８１から離間している。そして、スリーブ３１２が、軸動機構３１３（図示略）により軸線方向に沿って第１ギヤ２８１側に移動されると、高歯３１２ａ１の前端面３１２ａ１１が、クラッチ前歯２８１ａ２と当接する。このとき、低歯３１２ａ２は、何にも当接していない。これにより、多少ではあるが、スリーブ３１２は、減速される。

さらに、スリーブ３１２が、軸動機構３１３により軸線方向に沿って移動されると、高歯３１２ａ１の前端面３１２ａ１１および低歯３１２ａ２の前端面３１２ａ２１が、クラッチ後歯２８１ａ３の接触面２８１ａ３１と当接する。これにより、多少ではあるが、スリーブ３１２は、減速される。

さらに、スリーブ３１２が、軸動機構３１３により軸線方向に沿って移動されると、高歯３１２ａ１および低歯３１２ａ２は、クラッチ後歯２８１ａ３と完全に噛み合い、スリーブ３１２と第１ギヤ２８１とは同期回転し、シフト動作が完了する。

１−６．スリーブ歯およびドグ歯の形状
図７に示すように、スリーブ３１２のスプライン３１２ａの高歯３１２ａ１および低歯３１２ａ２は、第１ギヤ２８１に向かう方向（歯幅方向）にその歯厚が大きくなるテーパ形状を有している。また、第１ギヤ２８１の第１ドグクラッチ部２８１ａのクラッチ前歯２８１ａ２およびクラッチ後歯２８１ａ３も、スリーブ３１２に向かう方向（歯幅方向）にその歯厚が広くなるテーパ形状を有している。なお、図４〜図６では、説明の便宜上、テーパ形状の図示は省略されている。

スリーブ３１２は、クラッチ前歯２８１ａ２およびクラッチ前歯２８１ａ３の間に挿入される。クラッチ前歯２８１ａ２およびクラッチ後歯２８１ａ３の互いの間の距離（クラッチ歯溝２８１ａ４の幅）は、スリーブ３１２の高歯３１２ａ１および低歯３１２ａ２の最も大きい歯厚よりも若干大きく確保されている。スリーブ３１２の高歯３１２ａ１および低歯３１２ａ２の側面のテーパ角と第１ギヤ２８１のクラッチ前歯２８１ａ２およびクラッチ後歯２８１ａ３の側面のテーパ角とは同じ角度である。本実施の形態ではテーパ角は４度に設計されているが、テーパ角はこれに限られない。

スリーブ３１２が第１ギヤ２８１側に移動して、スプライン３１２ａと第１ドグクラッチ部２８１ａとが完全に噛み合うとき、その回転差によって、スリーブ３１２の高歯３１２ａ１および低歯３１２ａ２の側面（歯面）と、それに対向する第１ギヤ２８１のクラッチ前歯２８１ａ２およびクラッチ後歯２８１ａ３の側面（歯面）とが密着し、これによって、スリーブ３１２の回転が第１ギヤ２８１に伝達される。

１−７．ギア抜きアシストの原理
図７は、ギア抜きアシストの原理の説明図である。走行時（例えば、１速での走行時）には、図７（ａ）に示すように、スリーブ３１２のスプライン３１２ａにエンジントルクがかかっている。これにより、走行時に、スリーブ３１２のスプラインが第１ドグクラッチ部２８１ａから抜けることが防止（ギヤ抜け防止）されている。

変速時（例えば、１速から２速への変速時）には、スリーブ３１２のスプライン３１２ａを第１ドグクラッチ部２８１ａから抜くために、アクセル急閉またはクラッチ断によりエンジントルクを減速させる。ところが、図７（ｂ）に示すように、出力軸の走行抵抗の減速度がアクセル急閉（またはクラッチ断）によるエンジントルクの減速度を上回っていると、スリーブ３１２のスプライン３１２ａにトルクがかかったままの状態になり、スプライン３１２ａを第１ドグクラッチ部２８１ａから抜くことができない。

そこで、図７（ｃ）に示すように、出力軸の走行抵抗の減速度がアクセル急閉（またはクラッチ断）によるエンジントルクの減速度を上回った場合には、ギア抜きアシスト制御をすることにより、モータトルクで出力軸の減速度を増加させる（出力軸の減速度を補う）。ギア抜きアシスト制御により、入力軸の減速度が出力軸の減速度より大きくなると、スリーブ３１２のスプライン３１２ａと第１ドグクラッチ部２８１ａとの噛合面にトルクがかからない状態になり、スプライン３１２ａを第１ドグクラッチ部２８１ａから円滑かつ確実に抜くことができるようになる。なお、本実施の形態では、好ましくはスプライン３１２ａと第１ドグクラッチ部２８１ａとの噛合面にトルクがかからない状態にしているが、両者の間に比較的小さなトルクがかかっている状態でも、スプライン３１２ａを第１ドグクラッチ部２８１ａから円滑かつ確実に抜くことができる。

１−８．自動変速装置の動作
図８は、自動変速装置１３の動作の流れを説明するための説明図である。なお、ここでは、１速から２速へのアップ変速を行う場合について説明するが、本発明がこれに限定されないことは言うまでもない。

図８に示すように、車両が１速で走行しているときに（Ｓ１）、運転者が１速から２速へのシフトアップ操作を行うと、自動変速装置１３はアップ変速指示を受けて（Ｓ２）、１速スリーブ抜き制御を実行する（Ｓ３）。スリーブ３１２のスプライン３１２ａを第１ドグクラッチ部２８１ａから抜くときには、まず、スリーブ３１２に、第１ドグクラッチ部２８１ａと反対向きの力を加え（Ｓ４）、エンジントルクを低減させるとともに（Ｓ５）、モータトルクを増加させる（Ｓ６）。この車速維持アシスト制御により、エンジントルクの低下がモータトルクにより補われ、変速時に車速が維持される。

つづいて、入力軸の減速度が出力軸の減速度より小さいか否かを判定する（Ｓ７）。その結果、入力軸の減速度が出力軸の減速度より小さい場合には、図９に示すように、一時的に、モータトルクを増加させて（Ｓ８）、入力軸の減速度を出力軸の減速度より大きくした後に、モータトルクを減少させる（Ｓ９）。このギア抜きアシスト制御により、一時的に、スリーブ３１２のスプライン３１２ａと第１ドグクラッチ部２８１ａとの噛合面にトルクがかからない状態になり、変速時に、スプライン３１２ａを第１ドグクラッチ部２８１ａから円滑かつ確実に抜くことができるようになる。

ギア抜きアシスト制御により、スリーブ３１２のスプライン３１２ａが第１ドグクラッチ部２８１ａから抜けると（Ｓ１０）、２速スリーブ入れ制御が実行され（Ｓ１１）、車両は２速で走行する（Ｓ１２）。スリーブ３１２のスプライン３１２ａが第１ドグクラッチ部２８１ａから抜けなかった場合には（Ｓ１０）、再度、ギア抜きアシスト制御（Ｓ８、Ｓ９）を繰り返す。

入力軸の減速度が出力軸の減速度より小さいか否かを判定した結果（Ｓ７）、入力軸の減速度が出力軸の減速度より小さくない場合、スリーブ３１２のスプライン３１２ａが第１ドグクラッチ部２８１ａから抜ければ（Ｓ１３）、２速スリーブ入れ制御が実行され（Ｓ１１）、車両は２速で走行する（Ｓ１２）。一方、スリーブ３１２のスプライン３１２ａが第１ドグクラッチ部２８１ａから抜けなかった場合には（Ｓ１３）、再度、入力軸の減速度が出力軸の減速度より小さいか否かを判定する（Ｓ７）。

本実施の形態の自動変速装置１３によれば、図７に示すように、変速時に、入力軸の減速度（アクセル急閉やクラッチ断によるエンジントルク減速度）が出力軸の減速度（走行抵抗による減速度）より小さいと判定された場合には、モータトルクによって出力軸の減速度を増加させる（出力軸の減速度を補う）ことができる。入力軸の減速度が出力軸の減速度より大きくなると、第１ドグクラッチ部２８１ａとスプライン３１２ａとの噛合面にトルクがかからない状態になり、第１ドグクラッチ部２８１ａとスプライン３１２ａとの噛合を円滑かつ確実に解除することが可能になる。

また、本実施の形態の自動変速装置１３では、第１ドグクラッチ部２８１ａとスプライン３１２ａが噛合しているときに、第１ドグクラッチ部２８１ａのテーパ形状の歯面（テーパ歯面）とスプライン３１２ａのテーパ形状の歯面（テーパ歯面）が当接する。したがって、走行時、噛合面にトルクがかかっている状態では、スプライン３１２ａが第１ドグクラッチ部２８１ａから抜けてしまう「ギア抜け」を防止することができる。

また、本実施の形態の自動変速装置１３では、図９に示すように、低速段から高速段（例えば１速から２速）へのアップ変速時に、一時的に、モータトルクを増加させ、入力軸の減速度を出力軸の減速度より大きくした後に、モータトルクを減少させるので、車両の運転者（および同乗者）が「車両飛び出し挙動」を感じないようにすることができる。

また、本実施の形態の自動変速装置１３では、変速時に、車速維持アシスト制御が行われるので、エンジントルクの低下をモータトルクで補うことにより車速を維持することができ、さらに、上述のようなギア抜きアシスト制御が行われるので、第１ドグクラッチ部２８１ａとスプライン３１２ａとの噛合を円滑かつ確実に解除することが可能になる。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。

以上のように、本発明にかかるドグクラッチ式変速装置は、変速時にドグ歯とスリーブ歯との噛合を円滑かつ確実に解除することができるという効果を有し、ハイブリッド車両用の自動変速装置等に用いられ、有用である。

１３ 自動変速装置
１５ 制御装置
１５１ 変速制御部
１５２ モータ制御部
１５３ 減速度判定部
１６ モータ
２３ メインシャフト
２４ カウンタシャフト
２５１、２５２、２５３、２５４ ドグクラッチ変速機構
２８１ １速ギヤ（第１クラッチリング）
２８１ａ 第１ドグクラッチ部
２８１ａ１ 凸部
２８１ａ２ クラッチ前歯
２８１ａ３ クラッチ後歯
２８１ａ４ クラッチ歯溝
２８２ ２速ギヤ（第２クラッチリング）
３１２ スリーブ
３１２ａ スプライン
３１２ａ１ 高歯
３１２ａ２ 低歯
３１２ａ３ 歯溝
３１２ｂ スプライン
３１３ 軸動装置

Claims (4)

1. 駆動源としてエンジンとモータを備えるハイブリッド車両用のドグクラッチ式変速装置であって、
   回転軸に支承され、ドグ歯を有するドグクラッチ部を備えたクラッチリングと、
   前記クラッチリングに隣接して前記回転軸に支承され、前記ドグクラッチ部の前記ドグ歯に噛合するスリーブ歯を有するスリーブと、
   変速時において、前記スリーブを前記回転軸の軸方向に移動させて前記ドグ歯と前記スリーブ歯との噛合を解除するときに、入力軸の減速度が出力軸の減速度より小さいか否かを判定する減速度判定部と、
   前記減速度判定部により前記入力軸の減速度が前記出力軸の減速度より小さいと判定された場合に、モータトルクを制御して、前記入力軸の減速度を前記出力軸の減速度より大きくするギア抜きアシスト制御を行うモータ制御部と、
   を備える、
   ことを特徴とするドグクラッチ式変速装置。
2. 前記ドグ歯は、前記スリーブ歯に向けて歯厚が大きくなるテーパ形状を有しており、前記スリーブ歯は、前記ドグ歯に向けて歯厚が大きくなるテーパ形状を有している、
   ことを特徴とする請求項１に記載のドグクラッチ式変速装置。
3. 前記変速時は、低速段から高速段へのアップ変速時であり、
   前記ギア抜きアシスト制御では、一時的に、前記モータトルクを増加させ、前記入力軸の減速度を前記出力軸の減速度より大きくした後に、前記モータトルクを減少させる、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のドグクラッチ式変速装置。
4. 前記モータ制御部は、
   前記変速時に、モータトルクを増加させてエンジントルクの低下を補う車速維持アシスト制御を行うとともに、前記ギア抜きアシスト制御を行う、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のドグクラッチ式変速装置。