JP2015152132A - 駆動力伝達装置の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストや重量の増大を抑制しながら、駆動力の伝達状態と非伝達状態との切り替えを速やかにかつ、確実に行うことが可能な駆動力伝達装置の制御装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】駆動力伝達装置１を制御する制御装置８の制御部８４は、第１回転部材１１と第２回転部材１２とを連結する係合部材としての噛み合い部材２を軸方向に移動させるピストン部材５の位置を検出する検出手段（電流センサ７１，ストロークセンサ７２）、及びこの検出手段の検出結果に基づいて駆動力伝達装置１の電磁コイル３への通電の開始及び停止を制御する制御手段を有する。ピストン部材５は、電磁コイル３への通電時に発生する磁力によって軸方向に移動する押圧部材としてのアーマチャ４の複数回に亘る往復運動により噛み合い部材２を軸方向に移動させ、駆動力伝達装置１の連結状態と非連結状態とを切り替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、駆動力伝達装置の制御装置及び制御方法に関する。

従来、例えば車両の駆動力伝達経路に設けられ、電磁的手段によってトルクの伝達及び遮断を切り替える駆動力伝達装置が知られている。

特許文献１に記載の駆動力切換機構は、車両の駆動力伝達経路に設けられて二輪駆動状態と四輪駆動状態とを切り替えるためのクラッチ装置として機能し、電動モータ及び減速機を備えたアクチュエータと、アクチュエータの出力ギヤの回転を軸方向の変位に変換するラックと、ラックの軸方向移動によって第１回転部材及び第２回転部材にスプライン係合するスリーブとを備えている。第１回転部材と第２回転部材とをトルク伝達可能に連結する際には、電動モータに電流を供給し、減速機によって減速された出力ギヤの回転によってラックを軸方向移動させ、スリーブを第１回転部材及び第２回転部材にスプライン係合させる。これにより、車両の駆動源の駆動力伝達経路が切り換えられ、車両の駆動状態が二輪駆動状態から四輪駆動状態に切り替わる。

特許文献２に記載のクラッチ装置は、軸状のクラッチハブの外周面にスプライン係合する第１の摩擦ディスクと、円筒状のクラッチドラムにスプライン係合する第２の摩擦ディスクと、第１の摩擦ディスクと第２の摩擦ディスクとを押し付ける動力を発生するための電動モータと、電動モータへの電流供給を遮断した状態において第１の摩擦ディスクと第２の摩擦ディスクとの押し付け力を維持するためのロック手段とを備えている。電動モータの動力は、減速機構で減速されてカム機構で直線運動に変換され、ロック手段を作動させる。また、この特許文献２の実施例２（第１１図参照）には、ロック手段として、切換スロープを有する第１の内筒と、位置決め溝を有する外筒と、移動ピンを有する第２の内筒とを有してなり、外筒の位置決め溝に第２の内筒の移動ピンが保持されることにより位置決めがなされる円筒ラッチ機構を用いることが記載されている。

特開２０１０−２５４０５８号公報 国際公開第２００５／１０６２７２号公報

ところで、例えば車両の駆動力伝達経路に設けられた駆動力伝達装置では、車両走行状態に応じて駆動力の伝達状態と非伝達状態とを迅速に切り換えられることが望ましい。しかし、特許文献１に記載の駆動力切換機構では、電動モータのロータの回転が減速されて出力ギヤから出力され、かつラックによって出力ギヤの回転が軸方向の変位に変換されてスリーブが軸方向移動するので、必ずしも迅速な駆動力の伝達状態への切り替えが行えない場合がある。

また、特許文献２に記載のクラッチ装置では、電動モータの動力が減速機構で減速され、かつカム機構で直線運動に変換されてロック手段が作動するので、必ずしも迅速な駆動力の伝達状態への切り替えが行えない場合がある。さらに特許文献２に記載のクラッチ装置におけるロック手段では、移動ピンが位置決め溝に正確に位置する前に第１の内筒を動作させた場合、クラッチのロック状態及びクラッチの非ロック状態のうち所望する状態にならないおそれがある。

またさらに、特許文献１，２に記載のものでは、電動モータ及び減速機構、ならびに減速機構の回転出力を直進運動に変換する機構等が必要となるので、部品点数の増加や組み付け工数の増大によってコストが嵩み、さらには装置の重量も増大してしまう。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたものであり、コストや重量の増大を抑制しながら、駆動力の伝達状態と非伝達状態との切り替えを速やかにかつ、確実に行うことが可能な駆動力伝達装置の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、互いに相対回転する第１回転部材と第２回転部材とを駆動力伝達可能に連結する駆動力伝達装置の断続を制御する制御部とを有する駆動力伝達装置の制御装置であって、前記駆動力伝達装置は、前記第１回転部材に形成された第１噛合部に噛み合う第２噛合部を有すると共に、前記第２回転部材に対して駆動力伝達可能に係合する係合部材と、前記制御装置の制御によって軸方向移動する押圧部材と、前記押圧部材の軸方向移動により前記係合部材を軸方向移動させる移動機構とを備え、前記移動機構は、前記第１回転部材に対して軸方向移動不能かつ前記押圧部材に対して相対回転不能に設けられた係止部と、軸方向の異なる位置で前記係止部に係止される複数の被係止部が周方向に隣り合って形成された円筒状のピストン部材と、前記係合部材を前記ピストン部材側に付勢する付勢部材とを有し、前記押圧部材の軸方向移動に応動して前記係止部が前記複数の被係止部のうち軸方向の位置が異なる他の被係止部を係止するように構成され、前記ピストン部材は、前記押圧部材の軸方向の第１位置から第２位置への移動によって第１所定角度だけ回転すると共に、前記押圧部材の前記第２位置から前記第１位置への移動によって第２所定角度さらに回転することで、前記係止部に前記複数の被係止部のうち周方向に隣り合う他の被係止部が軸方向の異なる位置で係止され、前記制御部は、前記ピストン部材の回転及び／又は移動を検出することが可能な検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記押圧部材の移動が可能であることを判断する制御手段とを有する駆動力伝達装置の制御装置を提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するために、互いに相対回転する第１回転部材と第２回転部材とを駆動力伝達可能に連結する駆動力伝達装置の制御方法であって、前記駆動力伝達装置は、前記第１回転部材に形成された第１噛合部に噛み合う第２噛合部を有すると共に、前記第２回転部材に対して駆動力伝達可能に係合する係合部材と、前記制御方法によって軸方向移動する押圧部材と、前記押圧部材の軸方向移動により前記係合部材を軸方向移動させる移動機構とを備え、前記移動機構は、前記第１回転部材に対して軸方向移動不能かつ前記押圧部材に対して相対回転不能に設けられた係止部と、軸方向の異なる位置で前記係止部に係止される複数の被係止部が周方向に隣り合って形成された円筒状のピストン部材と、前記噛み合い部材を前記ピストン部材側に付勢する付勢部材とを有し、前記押圧部材の軸方向移動に応動して前記係止部が前記複数の被係止部のうち軸方向の位置が異なる他の被係止部を係止するように構成され、前記ピストン部材は、前記押圧部材の軸方向の第１位置から第２位置への移動によって第１所定角度だけ回転すると共に、前記押圧部材の前記第２位置から前記第１位置への移動によって第２所定角度さらに回転することで、前記係止部に前記複数の被係止部のうち周方向に隣り合う他の被係止部が軸方向の異なる位置で係止され、前記ピストン部材の回転及び／又は移動を検出することが可能な検出手段の検出結果に基づいて前記押圧部材の移動が可能であることを判断する駆動力伝達装置の制御方法を提供する。

本発明によれば、コストや重量の増大を抑制しながら、駆動力の伝達状態と非伝達状態との切り替えを速やかにかつ、確実に行うことが可能となる。

実施の形態に係る駆動力伝達装置が搭載された四輪駆動車の概略の構成例を示す概略構成図である。 駆動力伝達装置の断面図である。 アーマチャを示す斜視図である。 第２ハウジング部材に設けられた複数の係止部を示す斜視図である。 ピストン部材を示し、（ａ）はピストン部材の平面図、（ｂ）はピストン部材の一部を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、駆動力伝達装置が連結状態から非連結状態に移行する際の移動機構の動作を説明するために示すピストン部材、アーマチャの押圧突起、及び係止部の模式図である。 （ａ）〜（ｄ）は、駆動力伝達装置が非連結状態から連結状態に移行する際の移動機構の動作を説明するために示すピストン部材、アーマチャの押圧突起、及び係止部の模式図である。。 駆動力伝達装置が連結状態から非連結状態に移行する際の処理の一具体例を示すフローチャートである。 四輪駆動状態から二輪駆動状態に移行する際の電磁コイルの励磁電流及びストロークセンサの出力電圧の時間変化を示したものである。 １回目の通電及び通電遮断の処理を実行した際の電磁コイルの励磁電流及びストロークセンサの出力電圧の時間変化を示したものである。 駆動力伝達装置が非連結状態から連結状態に移行する際の処理の具体例を示すフローチャートである。

［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る駆動力伝達装置及び駆動力伝達装置の制御装置が搭載された四輪駆動車の構成例を示す概略構成図である。

この四輪駆動車９００は、駆動源であるエンジン９０２と、トランスミッション及びフロントデファレンシャルを有するトランスアクスル９０３と、一対の前輪９０４Ｌ，９０４Ｒと、一対の後輪９０５Ｌ，９０５Ｒと、トルクカップリング９０６と、リヤディファレンシャル９１と、トルクカップリング９０６とリヤディファレンシャル９１との間に配置された歯車機構９２と、プロペラシャフト９０８と、駆動力伝達装置１と、駆動力伝達装置の制御装置８（以下、単に「制御装置８」という）とを備えている。なお、図１において符号中の文字「Ｌ」は四輪駆動車９００の前進方向に対する左側を示し、文字「Ｒ」は四輪駆動車９００の前進方向に対する右側を示している。

トランスアクスル９０３は、エンジン９０２の駆動力が一対の前輪９０４Ｌ，９０４Ｒにのみ伝達される二輪駆動時に、プロペラシャフト９０８へのトルク伝達を遮断可能な噛み合いクラッチを有している。

トルクカップリング９０６は、四輪駆動時においてプロペラシャフト９０８から歯車機構９２のドライブピニオン９２１を介してリヤディファレンシャル９１へ伝達されるトルクを連続的に調節可能である。

リヤディファレンシャル９１は、サイドギヤ９１１Ｌ，９１１Ｒと、一対のピニオンギヤ９１２と、一対のピニオンギヤ９１２を回転可能に支持するギヤ支持部材９１３と、サイドギヤ９１１Ｌ，９１１Ｒ及び一対のピニオンギヤ９１２を収容し、リングギヤ９２２と一体回転するリヤデフケース９１４とを有している。一対のピニオンギヤ９１２は、サイドギヤ９１１Ｌ，９１１Ｒにギヤ軸を直交させて噛合する。サイドギヤ９１１Ｌは、後輪９０５Ｌ側のアクスルシャフト１００Ｌに連結され、サイドギヤ９１１Ｒは、後輪９０５Ｒ側のアクスルシャフト１００Ｒに駆動力伝達装置１を介して連結される。

駆動力伝達装置１は、リヤディファレンシャル９１のサイドギヤ９１１Ｒと後輪９０５Ｒ側のアクスルシャフト１００Ｒとの連結を断接可能である。リヤディファレンシャル９１のサイドギヤ９１１Ｒと後輪９０５Ｒ側のアクスルシャフト１００Ｒとの連結が遮断されると、エンジン９０２の駆動力が後輪９０５Ｒに伝達されなくなると共に、リヤディファレンシャル９１のサイドギヤ９１１Ｌ，９１１Ｒ及び一対のピニオンギヤ９１２が空回りすることにより後輪９０５Ｌにも駆動力が伝達されなくなる。これにより、一対の前輪９０４Ｌ，９０４Ｒのみにエンジン９０２の駆動力が伝達される二輪駆動状態となる。この際、サイドギヤ９１１Ｒはサイドギヤ９１１Ｌと逆方向に回転する。また、この二輪駆動状態では、トランスアクスル９０３の噛み合いクラッチによりエンジン９０２からプロペラシャフト９０８へのトルク伝達が遮断され、プロペラシャフト９０８の回転が停止する。

一方、リヤディファレンシャル９１のサイドギヤ９１１Ｒと後輪９０５Ｒ側のアクスルシャフト１００Ｒとが駆動力伝達装置１を介して連結され、トランスアクスル９０３の噛み合いクラッチを介してエンジン９０２の駆動力がプロペラシャフト９０８へ伝達されると、エンジン９０２の駆動力が一対の前輪９０４Ｌ，９０４Ｒ及び一対の後輪９０５Ｌ，９０５Ｒに伝達される。これにより、四輪駆動車９００が四輪駆動状態となる。

制御装置８は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０内に配置された記憶素子８１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８２、電流出力部８３、及び電流センサ７１と、駆動力伝達装置１に組み付けられたストロークセンサ７２とを有して構成されている。記憶部８１は、プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）や、ワークメモリとして使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶素子からなる。ＣＰＵ８２は、記憶部８１に記憶されたプログラムに従って動作し、電流出力部８３に指令信号を出力することによって後述する制御手段として機能する。

電流出力部８３は、ＣＰＵ８２からの指令信号を受け、駆動力伝達装置１の後述する電磁コイル３に励磁電流を出力する。この指令信号には、励磁電流の出力を開始すべき開始指令信号、及び励磁電流の出力を停止すべき停止開始指令信号が含まれる。電流センサ７１は、例えばホール素子やＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）を有し、電流出力部８３から出力される励磁電流によって発生する磁界の強度に応じた電気信号をＣＰＵ８２に供給する。

ＣＰＵ８２、電流センサ７１、及びストロークセンサ７２は、電流出力部８３の励磁電流の出力状態を切り替えることにより、駆動力伝達装置１の断続を制御する制御部８４を構成する。なお、制御装置８は、トルクカップリング９０６を制御するための機能及び構成をも有しているが、この機能及び構成については周知のものと同様であるので、その説明を省略する。第１回転部材１１と第２回転部材１２とは、駆動力伝達装置１の駆動力伝達が遮断された状態において、互いに相対回転する。

（駆動力伝達装置１の構成）
図２は、駆動力伝達装置１の断面図である。駆動力伝達装置１は、アクスルシャフト１００Ｒ（図１参照）に相対回転不能に連結される第１回転部材１１と、リヤディファレンシャル９１（図１参照）のサイドギヤ９１１Ｒに相対回転不能に連結される第２回転部材１２とを駆動力伝達可能に連結する。

駆動力伝達装置１は、第２回転部材１２に駆動力伝達可能に係合する係合部材としての噛み合い部材２と、励磁電流の通電により磁力を発生する電磁コイル３と、制御装置８の制御によって軸方向移動する押圧部材としてのアーマチャ４と、アーマチャ４の軸方向移動により付勢部材６の付勢力に抗して噛み合い部材２を押圧して軸方向移動させる移動機構１ａとを有している。アーマチャ４は、制御装置８から供給される電流により電磁コイル３に発生する磁力を受けて移動する。駆動力伝達装置１は、ハウジング１０に収容されている。以下、これら各部材等の構成について詳細に説明する。

第１回転部材１１及び第２回転部材１２は、回転軸線Ｏを共有して同軸上で相対回転可能にハウジング１０に支持されている。ハウジング１０は、第１ハウジング部材１０１及び第２ハウジング部材１０２からなり、第１ハウジング部材１０１と第２ハウジング部材１０２とが複数のボルト１０３（図１には１つのボルト１０３のみを示す）によって相互に固定されている。第２ハウジング部材１０２には、アクスルシャフト１００Ｒを挿入するための開口１０２ａが形成されている。アクスルシャフト１００Ｒの外周面と第２ハウジング部材１０２の開口１０２ａの内面との間は、シール部材１００ｄによって封止されている。

第２回転部材１２は、第１ハウジング部材１０１との間に配置された玉軸受１６によって回転可能に支持されている。第２回転部材１２は、玉軸受１６に支持された軸部１２１と、軸部１２１の端部から径方向外方に張り出して形成された張り出し部１２２と、張り出し部１２２の外径端部から回転軸線Ｏに沿って第１回転部材１１側に延在する円筒部１２３と、円筒部１２３における回転軸線Ｏに沿って第１回転部材１１側の端部から径方向外方に突出して形成された突起部１２４と、突起部１２４の外周に形成されたスプライン嵌合部１２５と、突起部１２４からさらに回転軸線Ｏに沿って第１回転部材１１側に向かって突出し、円筒部１２３よりも外径が小さく形成された円筒状の小径筒部１２６を一体に有している。

第１回転部材１１は、アクスルシャフト１００Ｒを挿通させる挿通孔１１ａが形成された円筒部１１０と、円筒部１１０の外周面から径方向外方に張り出して形成されたフランジ部１１１と、フランジ部１１１の外径側の端部から回転軸線Ｏに平行な方向の第２回転部材側に向かって突出する鍔部１１３と、鍔部１１３の外周に形成された第１噛合部としてのスプライン嵌合部１１２とを一体に有している。また、フランジ部１１１の外周面１１１ｂは、回転軸線Ｏに平行な方向に対して傾斜し、後述する噛み合い部材２のフランジ部２２側からスプライン嵌合部１１２側に向かって徐々に外径が拡大するテーパ面として形成されている。

挿通孔１１ａの内面には、アクスルシャフト１００Ｒの外周スプライン嵌合部１００ａにスプライン嵌合する内周スプライン嵌合部１１ｂが形成されている。第１回転部材１１とアクスルシャフト１００Ｒとは、内周スプライン嵌合部１１ｂと外周スプライン嵌合部１００ａとのスプライン嵌合により相対回転不能に連結され、かつスナップリング１００ｃによって軸方向の相対移動が規制されている。

第１回転部材１１は、その軸方向における第２回転部材１２側の端部に設けられた一端小径部１１０ｂが第２回転部材１２の円筒部１２３の内側に配置された玉軸受１７によって支持され、第２ハウジング部材１０２の開口１０２ａ側の端部に設けられた他端小径部１１０ｃが第２ハウジング部材１０２との間に配置された玉軸受１８によって支持されている。一端小径部１１０ｂと他端小径部１１０ｃとの間には、一端小径部１１０ｂ及び他端小径部１１０ｃよりも外径が大きい大径部１１０ａが形成され、フランジ部１１１は、大径部１１０ａにおける一端小径部１１０ｂ側の端部に設けられている。

噛み合い部材２は、第２回転部材１２に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結されている。また、噛み合い部材２は、第１回転部材１１の円筒部１１０における大径部１１０ａに外嵌された円筒部２１と、円筒部２１における第１回転部材１１のフランジ部１１１側の端部から径方向外方に張り出して形成されたフランジ部２２と、フランジ部２２の外径側の端部から回転軸線Ｏに沿って第２回転部材１２側に延在する円筒部２３と、円筒部２３の内周に形成された第２噛合部としてのスプライン嵌合部２４と、円筒部２３のフランジ部２２側の端部から径方向内方に向かって膨出した膨出部２３１とを一体に有している。

噛み合い部材２の膨出部２３１における内周面２３１ａは、第１回転部材１１のフランジ部１１１の外周面１１１ｂと平行に向かい合うように回転軸線Ｏに対して傾斜したテーパ面として形成されている。噛み合い部材２の内周面２３１ａと第１回転部材１１の外周面１１１ｂとは、噛み合い部材２の軸方向移動によって当接し、第１回転部材１１と第２回転部材１２とを回転同期させる摩擦力を発生させる摩擦面として機能する。

噛み合い部材２は、そのスプライン嵌合部２４が第２回転部材１２に設けられたスプライン嵌合部１２５に常に噛み合い、第２回転部材１２との相対回転が規制されている。これにより、噛み合い部材２は、第２回転部材１２に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結されている。また、噛み合い部材２は、第２回転部材１２から離間する方向への軸方向移動によって、スプライン嵌合部２４が第１回転部材１１に設けられたスプライン嵌合部１１２に噛み合う。噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第２回転部材１２のスプライン嵌合部１２５及び第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に共に噛み合うと、第１回転部材１１と第２回転部材１２とが噛み合い部材２を介して駆動力伝達可能に連結される。

図２では、回転軸線Ｏよりも上側に噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合っていない状態（非連結状態）を示し、回転軸線Ｏよりも下側に噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合った状態（連結状態）を示している。

電磁コイル３は、樹脂からなるボビン３１に制御装置８から供給される電流が流れる巻線３２を巻き回してなる。この電磁コイル３は、鉄等の強磁性体からなる環状のヨーク３０に保持され、ヨーク３０は第２ハウジング部材１０２に支持されている。ヨーク３０には、回転軸線Ｏに平行となるように配置された円柱状のピン３００が嵌合する複数の穴部３０ａが形成され、この穴部３０ａにピン３００の一端部が挿入されている。また、第２ハウジング部材１０２には、ピン３００の他端部が嵌合する複数の穴部１０２ｂが形成されている。アーマチャ４は、ヨーク３０との間に配置された皿バネ３０１によって、ヨーク３０から離間する方向に弾性的に押し付けられている。

図３は、アーマチャ４を示す斜視図である。アーマチャ４は、中心部に第１回転部材１１を挿通させる貫通孔４ａが形成された円環板状の本体４０と、貫通孔４ａの内周面から本体４０の中心に向かって突出する複数（本実施の形態では６つ）の押圧突起４１とを一体に有している。本体４０には、貫通孔４ａの周囲に複数のピン３００（図２に示す）を挿通させるピン挿通孔４ｂが複数箇所（本実施の形態では４箇所）に形成されている。押圧突起４１は、ピストン部材５の後述する第１乃至第５の被係止部５１〜５５における軸方向端面５１ａ〜５５ａに対向する対向面４１ａが、本体４０の厚さ方向（回転軸線Ｏに平行な方向）に対して傾斜した傾斜面として形成されている。

アーマチャ４は、電磁コイル３が非通電であるときには、皿バネ３０１の押し付け力によって第２ハウジング部材１０２の受け部１０２ｃに当接し、電磁コイル３に通電されると、その磁力によってヨーク３０に引き寄せられる。また、アーマチャ４は、ピン挿通孔４ｂに挿通された複数のピン３００によって第２ハウジング部材１０２及びヨーク３０に対する回転が規制されている。したがって、アーマチャ４は、第２ハウジング部材１０２の受け部１０２ｃに当接した第１位置と、ヨーク３０に接近した第２位置との間を、複数のピン３００に案内されて移動する。図２では、回転軸線Ｏよりも上側にアーマチャ４が第２位置にある状態を示し、回転軸線Ｏよりも下側にアーマチャ４が第１位置にある状態を示している。

移動機構１ａは、第１回転部材１１に対して軸方向移動不能かつアーマチャ４に対して相対回転不能に設けられた係止部１９と、軸方向の異なる位置で係止部１９に係止される複数の被係止部（後述する第１乃至第５の被係止部５１〜５５）が周方向に隣り合って形成された円筒状のピストン部材５と、噛み合い部材２をピストン部材５側に付勢する付勢部材６とを有し、アーマチャ４の軸方向移動に応動して係止部１９が複数の被係止部のうち軸方向の位置が異なる他の被係止部を係止するように構成されている。

付勢部材６は、回転軸線Ｏ方向に沿って配列された複数の皿バネ６０からなる。ただし、付勢部材６をコイルバネやゴム等の弾性体によって構成してもよい。また、付勢部材６は、回転軸線Ｏに沿った軸方向の一端が第２回転部材１２の円筒部１２３の外周に嵌合された止め輪６１に当接し、かつ軸方向の他端が噛み合い部材２の円筒部２３の軸方向端面２３ａに当接している。

ピストン部材５は、噛み合い部材２と共に第１回転部材１１の円筒部１１０における大径部１１０ａに外嵌されている。噛み合い部材２及びピストン部材５は、第１回転部材１１の円筒部１１０に隙間嵌めされ、第１回転部材１１に対して軸方向移動可能かつ相対回転可能である。噛み合い部材２とピストン部材５との間には、転がり軸受１３が配置されている。本実施の形態では、転がり軸受１３が針状スラストころ軸受からなる。噛み合い部材２は転がり軸受１３よりも第２回転部材１２側に、またピストン部材５は転がり軸受１３よりも係止部１９側に、それぞれ配置されている。

ピストン部材５は、付勢部材６による押圧力を噛み合い部材２から転がり軸受１３を介して複数の係止部１９側への軸方向の付勢力として受ける。本実施の形態では、複数の係止部１９が第２ハウジング部材１０２に一体に設けられているが、複数の係止部１９は第２ハウジング部材１０２と別体でもよい。

ピストン部材５は、アーマチャ４の軸方向移動に応動し、噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４と第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２との噛み合いが解除される方向に、噛み合い部材２を回転軸線Ｏに沿って軸方向に押圧する。

図４は、第２ハウジング部材１０２に設けられた複数の係止部１９を示す斜視図である。

第２ハウジング部材１０２には、第１回転部材１１を挿通させる貫通孔１０２ｄが形成され、複数の係止部１９は、貫通孔１０２ｄの内周面から第１回転部材１１側に向かって突出し、かつ回転軸線Ｏに沿ってピストン部材５側に突出している。複数の係止部１９は、貫通孔１０２ｄの周方向に沿って等間隔に設けられ、その個数はアーマチャ４の押圧突起４１の個数と同じである。係止部１９は、アーマチャ４の押圧突起４１における対向面４１ａと同様に、後述するピストン部材５の被係止部５１〜５５における軸方向端面５１ａ〜５５ａに対向する先端面１９ａが、回転軸線Ｏに平行な方向に対して傾斜した傾斜面として形成されている。

図５は、ピストン部材５を示し、（ａ）はピストン部材５を回転軸線Ｏに沿って複数の係止部１９側から見た平面図、（ｂ）はピストン部材５の一部を示す斜視図である。このピストン部材５には、軸方向の異なる位置で係止部１９に係止される複数の被係止部が周方向に隣り合って形成されている。本実施の形態では、この複数の被係止部が第１乃至第５の被係止部５１〜５５からなる。これら第１乃至第５の被係止部５１〜５５は、転がり軸受１３が当接する基端面５ａとは反対側の端部に、周方向に沿って６組形成されている。

各組における第１乃至第５の被係止部５１〜５５は、ピストン部材５を回転軸線Ｏの方向から時計回りに見た場合に、第１の被係止部５１に隣接して第２の被係止部５２が形成され、第２の被係止部５２に隣接して第３の被係止部５３が形成され、第３の被係止部５３に隣接して第４の被係止部５４が形成され、第４の被係止部５４に隣接して第５の被係止部５５が形成されている。第５の被係止部５５における第４の被係止部５４とは反対側の端部には、軸方向に突出する壁部５６が形成されている。

第１乃至第５の被係止部５１〜５５は、ピストン部材５の軸方向の位置が互いに異なり、第２の被係止部５２は第１の被係止部５１よりも基端面５ａから離間し、第３の被係止部５３は第２の被係止部５２よりも基端面５ａから離間し、第４の被係止部５４は第３の被係止部５３よりも基端面５ａからさらに離間し、第５の被係止部５５は第４の被係止部５４よりも基端面５ａからさらに離間して形成されている。

第１乃至第５の被係止部５１〜５５のそれぞれの軸方向端面５１ａ〜５５ａは、ピストン部材５の周方向に対して傾斜している。より具体的には、第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａは第２の被係止部５２側の端部ほど基端面５ａに近づくように傾斜し、第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａは第３の被係止部５３側の端部ほど基端面５ａに近づくように傾斜し、第３の被係止部５３の軸方向端面５３ａは第４の被係止部５４側の端部ほど基端面５ａに近づくように傾斜し、第４の被係止部５４の軸方向端面５４ａは壁部５５側の端部ほど基端面５ａに近づくように傾斜し、第５の被係止部５５の軸方向端面５５ａは壁部５６側の端部ほど基端面５ａに近づくように傾斜している。

壁部５６は、その軸方向の端面５６ａが軸方向端面５１ａ〜５５ａと同方向に傾斜している。また、壁部５６は、その周方向における一方の壁面５６ｂが第５の被係止部５５に面している。

第１乃至第５の被係止部５１〜５５の軸方向端面５１ａ〜５５ａには、アーマチャ４の押圧突起４１における対向面４１ａ及び係止部１９の先端面１９ａが当接する。アーマチャ４の対向面４１ａは、軸方向端面５１ａ〜５５ａのピストン部材５の径方向外側の部分に当接し、係止部１９の先端面１９ａは、軸方向端面５１ａ〜５５ａのピストン部材５の径方向内側の部分に当接する。ピストン部材５は、付勢部材６により、軸方向端面５１ａ〜５５ａがアーマチャ４の押圧突起４１及び係止部１９に押し付けられる軸方向の付勢力を受ける。

係止部１９が第１の被係止部５１を係止するとき、係止部１９の先端面１９ａと基端面５ａとの間隔は最も短くなる。また、係止部１９が第５の被係止部５５を係止するとき、係止部１９の先端面１９ａと基端面５ａとの間隔は最も長くなる。

係止部１９が第１の被係止部５１を係止するとき、図２において回転軸線Ｏよりも下側に示すように噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合い、係止部１９が第５の被係止部５５を係止するとき、図２において回転軸線Ｏよりも上側に示すように噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４と第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２との噛み合いが解除される。係止部１９が第２乃至４の被係止部５２〜５４を係止した状態では、噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２の一部に噛み合う。

移動機構１ａと噛み合い部材２との間には、ピストン部材５の位置に応じて出力電圧が変化する位置センサとしてのストロークセンサ７２が配置されている。ストロークセンサ７２によって検出された出力電圧はＣＰＵ８２（図１参照）へ出力される。このストロークセンサ７２は、例えば電磁誘導により検出対象（ピストン部材５）に発生する渦電流を利用する方式や、検出対象の位置に応じた電気的な容量の変化を捉える方式等のものを用いることができる。

（移動機構１ａの動作）
次に、移動機構１ａの動作について、図６及び図７を参照して説明する。

図６（ａ）〜（ｄ）は、第２ハウジング部材１０２における複数の係止部１９以外の部分の図示を省略してアーマチャ４及びピストン部材５を示す模式図である。

図６（ａ）は、係止部１９が第１の被係止部５１を係止し、アーマチャ４が第１位置にある第１状態を示している。この第１状態では、付勢部材６の付勢力により第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａが係止部１９の先端面１９ａに押し付けられ、かつアーマチャ４の押圧突起４１における対向面４１ａに対向する。また、係止部１９は第１の被係止部５１の周方向の壁面５１ｂに当接し、アーマチャ４の押圧突起４１は壁面５１ｂからピストン部材５の周方向に離間した位置で軸方向端面５１ａに対向する。第１の被係止部５１の壁面５１ｂは、第１の被係止部５１と第２の被係止部５２との間に形成された段差面であり、ピストン部材５の軸方向に平行な平坦な面である。第１の被係止部５１において、軸方向端面５１ａと壁面５１ｂとがなす角は鋭角である。

図６（ｂ）は、電磁コイル３に通電され、図６（ａ）に示す第１状態からアーマチャ４が第２位置に移動した第２状態を示している。アーマチャ４は、第１状態から第２状態に移行する過程で押圧突起４１の対向面４１ａが軸方向端面５１ａに当接し、押圧突起４１がピストン部材５を噛み合い部材２側に押圧する。また、この第２状態では、係止部１９が第１の被係止部５１の壁面５１ｂに当接した状態が解除され、ピストン部材５は、第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａとアーマチャ４の押圧突起４１の対向面４１ａとの摺動により、第１所定角度だけ矢印Ｘ方向に回転する。このピストン部材５の回転により、第１の被係止部５１の壁面５１ｂがアーマチャ４の押圧突起４１の側面４１ｂに当接する。

つまり、アーマチャ４は、その軸方向の第１位置から第２位置への移動によってピストン部材５を噛み合い部材２側に押し込む押し込み動作を行うことにより、ピストン部材５を噛み合い部材２側に移動させると共に、ピストン部材５を第１所定角度だけ回転させる。この第１所定角度は、図６（ａ）に示すアーマチャ４の押圧突起４１と第１の被係止部５１の壁面５１ｂとの間の隙間の距離ｄ_１に対応した角度である。このように、ピストン部材５は、電磁コイル３への通電によるアーマチャ４の第１位置から第２位置への移動によって第１所定角度だけ回転する。

アーマチャ４が第２位置にあるとき、係止部１９の先端面１９ａは、第２の被係止部５２との間に隙間をあけて軸方向端面５２ａに対向する。つまり、アーマチャ４が第２位置に移動したとき、ピストン部材５が第１所定角度回転して押圧突起４１が壁面５１ｂに当接し、係止部１９の先端面１９ａが第１の被係止部５１に隣り合う第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａに対向する。

図６（ｃ）は、電磁コイル３への通電が遮断され、アーマチャ４が第２位置から第１位置に戻る途中の第３状態を示している。この第３状態では、係止部１９の先端面１９ａが第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａに当接する。この係止部１９の先端面１９ａと第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａとの当接により、ピストン部材５には、矢印Ｘ方向への回転力が作用するが、矢印Ｘ方向への回転は、アーマチャ４の押圧突起４１の側面４１ｂと第１の被係止部５１の壁面５１ｂとの当接により規制されている。

図６（ｄ）は、アーマチャ４が第１位置に戻り、ピストン部材５が係止部１９の側面１９ｂに第２の被係止部５２の周方向の壁面５２ｂが当接するまで矢印Ｘ方向に回転した第４状態を示している。この第４状態では、付勢部材６の付勢力を受けたピストン部材５の第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａと係止部１９の先端面１９ａとの摺動により、ピストン部材５が係止部１９に対して第２所定角度回転する。これにより、係止部１９が第２の被係止部５２を係止する。この第２所定角度は、図６（ｃ）に示す第３状態における第２の被係止部５２の壁面５２ｂと係止部１９との間の距離ｄ_２に対応した角度である。つまり、電磁コイル３への通電の停止によるアーマチャ４の第２位置から第１位置への移動によってピストン部材５が第２所定角度さらに回転し、係止部１９が第１の被係止部５１に隣り合う第２の被係止部５２を係止する。

移動機構１ａは、アーマチャ４が第１位置と第２位置との間を複数回往復することにより、ピストン部材５が付勢部材６の付勢力に抗して噛み合い部材２を軸方向移動させる。本実施の形態では、ピストン部材５に階段状に形成された５つの被係止部（第１乃至第５の被係止部５１〜５５）を有するので、電磁コイル３への通電及び通電遮断が４回行われ、アーマチャ４が第１位置と第２位置の間を４往復することにより、係止部１９が第１の被係止部５１を係止する位置から第５の被係止部５５を係止する位置までピストン部材５が回転する。

図６（ａ）に示すように、基端面５ａから第１の被係止部５１の軸方向端面５１ａまでの距離をｄ_３とし、基端面５ａから第４の被係止部５４の軸方向端面５４ａまでの距離をｄ_４とすると、距離ｄ_４は距離ｄ_３よりも長く、ピストン部材５は、この距離ｄ_４と距離をｄ_３との差に応じた範囲で軸方向に進退移動する。

図７は、係止部１９が第５の被係止部５５を係止する状態から第１の被係止部５１に移行する状態となり、駆動力伝達装置１が非連結状態から連結状態に移行する際の動作を説明する模式図である。

図７（ａ）は、係止部１９が第５の被係止部５５を係止し、アーマチャ４が第１位置にある状態を示している。この状態では、係止部１９が第５の被係止部５５の軸方向端面５５ａ及び壁部５６の周方向の壁面５６ｂに当接する。

図７（ｂ）は、アーマチャ４が第２位置に移動した状態を示している。アーマチャ４は、第１位置から第２位置に移動する過程で、押圧突起４１が押し込み動作によってピストン部材５を噛み合い部材２側に押圧して移動させる。この際、図２において回転軸線Ｏよりも上側に示すように、噛み合い部材２の円筒部２３における膨出部２３１の内周面２３１ａが第１回転部材１１のフランジ部１１１における外周面１１１ｂに軸方向に押し付けられる。これにより、第１回転部材１１と第２回転部材１２とが回転速度差をもって相対回転している場合には、内周面２３１ａと、外周面１１１ｂとがそれぞれ摩擦摺動することにより、第１回転部材１１の回転と第２回転部材１２の回転とを同期させる摩擦力が発生する。

より具体的には、この摩擦力は、電磁コイル３への通電によるアーマチャ４の押し込み動作に伴うピストン部材５の軸方向移動によって、第１回転部材１１のフランジ部１１１における外周面１１１ｂに、噛み合い部材２の円筒部２３における膨出部２３１の内周面２３１ａが押し付けられることにより発生する。つまり、制御装置８は、係止部１９が第１の被係止部５１を係止する前にピストン部材５を第２回転部材１２側に押し込む押し込み動作を行わせることにより、第１回転部材１１と噛み合い部材２との間に摩擦力を発生させて第１回転部材１１と第２回転部材１２との回転速度差を小さくする。

また、この押し込み動作によって係止部１９が壁部５６の周方向の壁面５６ｂに当接した状態が解除されることにより、ピストン部材５が矢印Ｘ方向に第１所定角度だけ回転する。

図７（ｃ）は、アーマチャ４が第２位置から第１位置に戻る途中の状態を示している。この状態では、係止部１９の先端面１９ａが壁部５６の軸方向の端面５６ａに当接し、ピストン部材５には、矢印Ｘ方向への回転力が作用する。

図７（ｄ）は、アーマチャ４が第１位置に戻り、係止部１９が第１の被係止部５１を係止するまで矢印Ｘ方向に回転した状態を示している。図７（ｃ）に示す状態から図７（ｄ）に示す状態まで移行する過程で、ピストン部材５は距離ｄ_３と距離をｄ_４との差に応じた範囲の全体に亘って軸方向に大きく変位し、噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合う。

このように、アーマチャ４が磁力によって軸方向移動する方向と反対側にピストン部材５が軸方向移動したときに、付勢部材６の付勢力によって噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合う。より具体的には、噛み合い部材２は、係止部１９が第１乃至第５の被係止部５１〜５５のうち噛み合い部材２から最も遠い位置に形成された第５の被係止部５５との係止が解除されて噛み合い部材２に最も近い位置に形成された第１の被係止部５１を係止するとき、付勢部材６の付勢力によってスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合い、第１回転部材１１と第２回転部材１２とがトルク伝達可能に連結された連結状態となる。

（制御装置８による駆動力伝達装置１の制御方法）
次に、制御装置８による駆動力伝達装置１の制御方法について説明する。

制御装置８の制御部８４は、ピストン部材５の回転及び／又は移動を検出すること可能な検出手段と、この検出手段の検出結果に基づいてアーマチャ４の移動が可能であることを判断する制御手段とを有している。つまり、検出手段は、ピストン部材５の回転及び移動の少なくとも一方を検出することが可能である。本実施の形態では、検出手段として電流センサ７１及びストロークセンサ７２を用いる。電流センサ７１及びストロークセンサ７２の出力信号は、検出手段の検出結果に相当する。また、本実施の形態では、ＣＰＵ８２が記憶部８１に記憶されたプログラムに従って動作することにより、このＣＰＵ８２が制御手段として機能する。

ＣＰＵ８２は、ストロークセンサ７２の出力信号の変化に基づいて、ピストン部材５が第１所定角度だけ回転したことの判定、及びピストン部材５が第２所定角度だけ回転したことの判定のうち、少なくともいずれかの判定を行う。本実施の形態では、ＣＰＵ８２は、電流センサ７１によって検出された励磁電流の変化に基づいてピストン部材５が第１所定角度だけ回転したかの判定を行い、ストロークセンサ７２の出力信号の変化に基づいてピストン部材５が第２所定角度だけ回転したことの判定を行う。以下、ＣＰＵ８２が制御手段として実行する処理内容について、図８乃至図１１を参照して説明する。

図８は、ＣＰＵ８２が実行する処理のうち、駆動力伝達装置１を連結状態から非連結状態に切り換える際に実行する処理の具体例を示すフローチャートであり、図９は、図８に示すフローチャートの処理の実行時における電磁コイル３の励磁電流、及びストロークセンサ７２の出力電圧の時間変化の例を示すグラフであり、図１０は、図９における時刻ｔ_１１〜時刻ｔ_２１までの電磁コイル３の励磁電流、及びストロークセンサ７２の出力電圧の時間変化を拡大して示すグラフである。図１１は、駆動力伝達装置１を非連結状態から連結状態に切り換える際に実行する処理の具体例を示すフローチャートである。

まず、駆動力伝達装置１を連結状態から非連結状態に切り換える際にＣＰＵ８２が実行する処理の内容について、図８を参照して説明する。

駆動力伝達装置１を連結状態から非連結状態に切り換える際、ＣＰＵ８２は、電流出力部８３に指令信号を出力し、電磁コイル３への通電を開始する（ステップＳ１０）。次に、ＣＰＵ８２は、電磁コイル３へ通電している通電状態か否かを判定する（ステップＳ１１）。この判定の結果、通電状態であれば（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ８２は、ピストン部材５が第１所定角度だけ回転したか否かを判定する（ステップＳ１２）。この判定は、電流センサ７１によって検出された励磁電流の変化に基づいて行うことができる。この判定処理の具体的な内容について以下に説明する。

ステップＳ１０において電磁コイル３への通電を開始すると、電磁コイル３のリアクタンスに応じた時定数で励磁電流が徐々に上昇し、図１０に示す時刻ｔ_ａにおいて励磁電流が極大値である電流値Ｉ_ａまで上昇する。その後、磁化したアーマチャ４が電磁コイル３に接近することによる逆起電力により、励磁電流は図１０に示す時刻ｔ_ｂにおいて極小値である電流値Ｉ_ｂまで下降（減少）する。また、この間の励磁電流による磁力によって、アーマチャ４が第１位置から第２位置へ移動し、図６（ａ）に示す第１状態から図６（ｂ）に示す第２状態に移行する。これにより、ピストン部材５が押圧突起４１の対向面４１ａに沿って第１所定角度だけ回転する。また、時刻ｔ_ａから時刻ｔ_ｂの間において、ストロークセンサ７２の出力電圧がＶ_１からＶ_１２まで上昇する。

押圧突起４１の対向面４１ａは、前述のように傾斜面として形成されているので、ピストン部材５の回転によって押圧突起４１の側面４１ｂと第１の被係止部５１の壁面５１ｂとが衝突した際、磁化したアーマチャ４が電磁コイル３から離間する方向に僅かに押し戻される。このアーマチャ４の移動によって電磁コイル３に起電力が発生し、図１０に示す時刻ｔ_ｂから時刻ｔ_ｃの間において励磁電流が再度上昇する。ＣＰＵ８２は、この時刻ｔ_ｂから時刻ｔ_ｃの間における励磁電流の上昇を電流センサ７１によって検出することにより、ピストン部材５が第１所定角度だけ回転したか否かを判定する。このように、ＣＰＵ８２は、電流センサ７１によって検出された励磁電流が上昇した後に下降し、その後再度上昇したときにピストン部材５が第１所定角度だけ回転したと判定する。

このように、ＣＰＵ８２は、電流センサ７１によって検出された励磁電流の変化に基づいてピストン部材５が第１所定角度だけ回転したと判定したときに、アーマチャ４の第２位置から第１位置への移動が可能であると判断し、電磁コイル３への通電を遮断するので、ピストン部材５の移動によって係止部１９が第１の被係止部５１の壁面５１ｂを乗り越える前に励磁電流が遮断され、図６（ａ）に示す第１状態に戻ってしまうことを回避することができる。

そして、ＣＰＵ８２は、ピストン部材５が第１所定角度だけ回転したと判定した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、電磁コイル３への通電を停止する（ステップＳ１３）。この通電遮断の処理は、図１０に示す時刻ｔ_ｃにおいて実行され、その後励磁電流が減少して時刻ｔ_１２において励磁電流がゼロとなる。一方、ステップＳ１２の判定においてピストン部材５が第１所定角度だけ回転していないと判定した場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）には、通電を停止することなく通電状態を継続し、再度ステップＳ１１以降の処理を実行する。

また、ステップＳ１１の処理において通電状態ではないと判定した場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、ＣＰＵ８２は、ピストン部材５が第２所定角度だけ回転したか否かを判定する（ステップＳ１４）。この判定は、ストロークセンサ７２の出力電圧と所定の閾値との比較に基づいて行うことができる。この判定処理の具体的な内容について以下に説明する。

ステップＳ１３で電磁コイル３への通電が停止されると、磁力の消滅によりアーマチャ４は第２位置から第１位置へ戻り、図６（ｃ）に示す第３状態から図６（ｄ）に示す第４状態へ移行する。これにより、ピストン部材５が第２所定角度だけ回転し、図１０に示すように、時刻ｔ_１２から時刻ｔ_２１の間において、ストロークセンサ７２の出力電圧がＶ_１２からＶ_２まで上昇する。

ＣＰＵ８２は、このピストン部材５の第２所定角度の回転時におけるストロークセンサ７２の出力電圧の変化に基づいて、ステップＳ１４における判定処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ８２は、予め設定された所定の閾値Ｖ_ｈと、ストロークセンサ７２の出力電圧とを比較し、比較結果に基づいてピストン部材５が第２所定角度だけ回転したか否かを判定する。つまり、ＣＰＵ８２は、ストロークセンサ７２の出力電圧値が、閾値Ｖ_ｈよりも大きい場合にピストン部材５が第２所定角度だけ回転したと判定する。

このように、制御装置８のＣＰＵ８２は、ストロークセンサ７２によって検出された出力電圧の変化に基づいてピストン部材５が第２所定角度だけ回転したと判定したときに、アーマチャ４の第１位置から第２位置への移動が可能であると判断し、電磁コイル３への通電を再開する。これにより、例えばアーマチャ４の押圧突起４１が未だ被係止部５１の周方向の壁面５１ｂを乗り越えていない状態（例えば図６（ｃ）に示す状態）で通電を再開してしまい、図６（ｂ）に示す第３状態に戻ってしまうことを回避することができる。

そして、ＣＰＵ８２は、ピストン部材５が第２所定角度だけ回転したと判定した場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、係止部１９に係止される被係止部が第５の被係止部５５（最上段）か否かを判定する（ステップＳ１５）。この判定は、例えばＣＰＵ８２が電磁コイル３への通電の開始及び停止を繰り返した回数をカウントしたカウント値に基づいて行ってもよく、ストロークセンサ７２の出力電圧に基づいて行ってもよい。

この判定の結果、係止部１９が第５の被係止部５５を係止していなければ（ステップＳ１５：Ｎｏ）、ＣＰＵ８２はステップＳ１０以降の処理を再度実行する。一方、係止部１９が第５の被係止部５５を係止していれば（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４と第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２との噛み合いが解除され、駆動力伝達装置１が非連結状態であるので、図８に示すフローチャートの処理を終了する。

このように、ＣＰＵ８２の処理によって電磁コイル３への通電の開始及び停止が複数回（本実施の形態では４回）繰り返されることにより、係止部１９に係止される被係止部が第１の被係止部５１から第５の被係止部５５まで順次移り変わり、駆動力伝達装置１が連結状態から非連結状態に切り換わる。第２回目以降の処理におけるステップＳ１２及びステップＳ１４の判定の処理は、上記説明した第１回目の処理と同様に行われる。ただし、ステップＳ１４における判定処理の閾値は、各段階におけるストロークセンサ７２の出力電圧に応じて変化する。

図９において、時刻ｔ_２１から時刻ｔ_２２における電磁コイル３の励磁電流は、係止部１９に係止される被係止部が第２の被係止部５２から第３の被係止部５３に移行する過程における励磁電流を示し、時刻ｔ_３１から時刻ｔ_３２における電磁コイル３の励磁電流は、係止部１９に係止される被係止部が第３の被係止部５３から第４の被係止部５４に移行する過程における励磁電流を示している。また、時刻ｔ_４１から時刻ｔ_４２における電磁コイル３の励磁電流は、係止部１９に係止される被係止部が第４の被係止部５４から第５の被係止部５５に移行する過程における励磁電流を示している。この過程で、ストロークセンサ７２の出力電圧がＶ_２からＶ_５まで順次高くなる。

次に、駆動力伝達装置１を非連結状態から連結状態に切り換える際にＣＰＵ８２が実行する処理の内容について、図１１を参照して説明する。

駆動力伝達装置１を非連結状態から連結状態に切り換える際、ＣＰＵ８２は、電流出力部８３に指令信号を出力し、電磁コイル３への通電を開始する（ステップＳ２０）。これにより、ピストン部材５の第５の被係止部５５に位置したアーマチャ４の押圧突起４１が第１位置から第２位置に移動し、ピストン部材５が噛み合い部材２を第２回転部材１２側に押圧することにより、噛み合い部材２の内周面２３１ａと第１回転部材１１の外周面１１１ｂとが当接して摩擦摺動し、第１回転部材１１と第２回転部材１２とを回転同期させる摩擦力が発生する。すなわち、ＣＰＵ８２は、アーマチャ４の押圧突起４１及び係止部１９がピストン部材５の第１乃至第５の被係止部５１〜５５のうち、噛み合い部材２から最も遠い位置に形成された第５の被係止部５５を係止した状態で電磁コイル３へ通電し、アーマチャ４を軸方向移動させることにより噛み合い部材２と第１回転部材１１との間に摩擦力を発生させ、この摩擦力によって第１回転部材１１の回転と第２回転部材の回転とを同期させる。

そして、ＣＰＵ８２は、第１回転部材１１の回転と第２回転部材１２の回転との回転数差が所定値以下であるか否かで同期が完了したか否かを判定し（ステップＳ２１）、同期が完了するまで電磁コイル３への通電を継続する。この判定は、例えばプロペラシャフト９０８（図１参照）の回転速度と後輪９０５Ｌ，９０５Ｒの回転速度との比較によって行うことができる。

第１回転部材１１の回転と第２回転部材１２の回転とが同期したら（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ８２は、電磁コイル３への通電を停止する（ステップＳ２２）。これにより、図７（ｄ）に示すように、係止部１９がピストン部材５の第１の被係止部５１を係止した状態となる。これにより、噛み合い部材２のスプライン嵌合部２４と第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２とが噛み合い、駆動力伝達装置１が連結状態となる。つまり、噛み合い部材２は、係止部１９がピストン部材５の複数の被係止部（第１乃至第５の被係止部５１〜５５）のうち噛み合い部材２から最も遠い位置に形成された第５の被係止部５５を係止する状態が解除され、噛み合い部材２に最も近い位置に形成された第１の被係止部５１を係止するとき、付勢部材６の付勢力によってスプライン嵌合部２４が第１回転部材１１のスプライン嵌合部１１２に噛み合う。

なお、アーマチャ４の押圧突起４１及び係止部１９がピストン部材５の第５の被係止部５５を係止する状態における電磁コイル３への通電の停止は、ＣＰＵ８２が第１回転部材１１の回転と第２回転部材１２の回転との同期が完了したと判定し、かつピストン部材５が第１所定角度だけ回転したと判定した場合に限り行ってもよい。すなわち、制御部８４のＣＰＵ８２は、第１回転部材１１の回転と第２回転部材１２の回転とが同期し、かつピストン部材５が第１所定角度だけ回転したと判定したとき、アーマチャ４の第２位置から第１位置への移動が可能であると判断してもよい。

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した実施の形態によれば、次に述べる作用及び効果が得られる。

（１）ＣＰＵ８２は、ピストン部材５の移動を検出する検出手段（電流センサ７１及びストロークセンサ７２）の検出結果に基づいて電磁コイル３への通電の開始及び停止を制御する。これにより、ピストン部材５を図６（ａ）〜図６（ｄ）に示す順序で確実に動作させることができると共に、駆動力の伝達状態（連結状態）と非伝達状態（非連結状態）との切り替えを速やかに行うことができる。つまり、仮に制御装置８が検出手段を有しない場合には、アーマチャ４及びピストン部材５の動作を確実に行わせるために、十分な時間的余裕をもって電磁コイル３への通電の開始及び停止を制御しなければならないが、ピストン部材５の移動を検出する検出手段の検出結果に基づいて電磁コイル３への通電の開始及び停止を制御することにより、ピストン部材５が動作した際に直ちに次の動作を行わせることができ、駆動力伝達装置１の連結状態と非連結状態との切り替えを速やかにかつ、確実に行うことができる。また、駆動力伝達装置１は、電動モータや減速機等を有しないので、部品点数を少なく抑えることができ、コストや重量の増大を抑制することができる。

（２）ＣＰＵ８２は、電流センサ７１によって検出された励磁電流の変化に基づいてピストン部材５が第１所定角度だけ回転したと判定したときに、電磁コイル３への通電を停止するので、ピストン部材５が第１所定角度だけ回転する前に電磁コイル３への通電が停止されることを防ぐことができる。これにより、例えばピストン部材５の移動によって係止部１９が第１の被係止部５１の壁面５１ｂを乗り越える前に通電が停止されることを回避することができる。

（３）ＣＰＵ８２は、ストロークセンサ７２の出力電圧の変化に基づいてピストン部材５が第２所定角度だけ回転したと判定したときに、電磁コイル３への通電を再開するので、電磁コイル３への通電を停止した後のピストン部材５が第２所定角度だけ回転する前に電磁コイル３への通電が再開されることを防ぐことができる。これにより、例えばアーマチャ４の押圧突起４１が、被係止部５１の周方向の壁面５１ｂを乗り越えていない状態で通電が再開されてしてしまうことを回避することができる。

（４）ＣＰＵ８２は、電流センサ７１によって検出された励磁電流の変化に基づいてピストン部材５１の回転を検出するので、コストの増大を抑制しながらピストン部材５１の移動を検出することが可能となる。また、ＣＰＵ８２は、電流センサ７１によって検出された励磁電流が上昇した後に下降し、その後再度上昇したときにピストン部材５が第１所定角度だけ回転したと判定するので、ピストン部材５１の移動を確実に検知することができる。

（５）駆動力伝達装置１を非連結状態から連結状態に切り換える際には、この切り替えに先立って第１回転部材１１と第２回転部材１２とを回転同期させるので、第１回転部材１１の回転と第２回転部材１２の回転とが同期していない場合でも、別の同期装置を追加することなく駆動力伝達装置１を非連結状態から連結状態に切り換えることが可能となる。

以上、本発明の車両制御装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。

本実施の形態では、ピストン部材５の軸方向の異なる位置に５つの被係止部（第１乃至第５の被係止部５１〜５５）を有する場合について説明したが、軸方向における少なくとも３つの異なる位置に複数の被係止部が形成されていればよい。

また、本実施の形態では、ピストン部材５が第１の所定角度回転したことを電流センサ７１によって検出された励磁電流の変化に基づいて検知する場合について説明したが、ピストン部材５が第１の所定角度だけ回転したことをストロークセンサ７２の出力電圧の変化に基づいて検知してもよい。

またさらに、本実施の形態では、本発明の押圧部材として電磁コイル３の磁力によって軸方向移動するアーマチャ４について説明したが、この押圧部材は、例えば回転機と回転機の回転運動を直線運動に変換する変換機構との組み合わせや、流体を制御する制御弁との流体により伸縮するシリンダであってもよい。

１…駆動力伝達装置、１ａ…移動機構、２…噛み合い部材、３…電磁コイル、４…アーマチャ、４ａ…貫通孔、４ｂ…ピン挿通孔、５…ピストン部材、５ａ…基端面、６…付勢部材、８…制御装置、１０…ハウジング、１１…第１回転部材、１１ａ…挿通孔、１１ｂ…内周スプライン嵌合部、１２…第２回転部材、１３…転がり軸受、１６〜１８…玉軸受、１９…係止部、１９ａ…先端面、１９ｂ…側面、２１…円筒部、２２…フランジ部、２２ａ…対向面、２３…円筒部、２３ａ…軸方向端面、２４…スプライン嵌合部、２５…円筒部、２６…被押圧部、３０…ヨーク、３０ａ…穴部、３１…ボビン、３２…巻線、４０…本体、４１…押圧突起、４１ａ…対向面、４１ｂ…側面、５１〜５５…第１乃至第５の被係止部、５１ａ〜５５ａ…軸方向端面、５１ｂ，５２ｂ…壁面、５６…壁部、５６ａ…端面、５６ｂ…側面、６０…皿バネ、６１…止め輪、７１…電流センサ７２…ストロークセンサ、８１…記憶部、８２…ＣＰＵ、８３…電流出力部、８４…制御部、９１…リヤディファレンシャル、９２…歯車機構、９５…立ち上がり部、１００Ｒ，１００Ｌ…アクスルシャフト、１００ａ…外周スプライン嵌合部、１００ｃ…ステップリング、１００ｄ…シール部材、１０１…第１ハウジング部材、１０２…第２ハウジング部材、１０２ａ…開口、１０２ｂ…穴部、１０２ｃ…受け部、１０２ｄ…貫通孔、１０３…ボルト、１１０…円筒部、１１０ａ…大径部、１１０ｂ…一端小径部、１１０ｃ…他端小径部、１１１…フランジ部、１１１ａ…対向面、１１１ｂ…外周面、１１２…スプライン嵌合部、１１３…鍔部、１２１…軸部、１２２…張り出し部、１２３…円筒部、１２４…フランジ部、１２５…スプライン嵌合部、２３１…膨出部、９００…四輪駆動車、９０１…車体、９０２…エンジン、９０３…トランスアクスル、９０４Ｌ，９０４Ｒ…前輪、９０５Ｌ，９０５Ｒ…後輪、９０６…リヤディファレンシャルキャリア、９０７…プロペラシャフト、９０８…ドライブピニオンシャフト、９０９…フロントアクスルシャフト、９１１Ｌ，９１１Ｒ…サイドギヤ、９１２…ピニオンギヤ、９１３…ギヤ支持部材、９１４…フロントデフケース、９１４…リヤデフケース、９２１…ドライブピニオン、９２２…リングギヤ

Claims (11)

1. 互いに相対回転する第１回転部材と第２回転部材とを駆動力伝達可能に連結する駆動力伝達装置の断続を制御する制御部を有する駆動力伝達装置の制御装置であって、
   前記駆動力伝達装置は、前記第１回転部材に形成された第１噛合部に噛み合う第２噛合部を有すると共に、前記第２回転部材に駆動力伝達可能に係合する係合部材と、前記制御装置の制御によって軸方向移動する押圧部材と、前記押圧部材の軸方向移動により前記係合部材を軸方向移動させる移動機構とを備え、
   前記移動機構は、前記第１回転部材に対して軸方向移動不能かつ前記押圧部材に対して相対回転不能に設けられた係止部と、軸方向の異なる位置で前記係止部に係止される複数の被係止部が周方向に隣り合って形成された円筒状のピストン部材と、前記係合部材を前記ピストン部材側に付勢する付勢部材とを有し、前記押圧部材の軸方向移動に応動して前記係止部が前記複数の被係止部のうち軸方向の位置が異なる他の被係止部を係止するように構成され、
   前記ピストン部材は、前記押圧部材の軸方向の第１位置から第２位置への移動によって第１所定角度だけ回転すると共に、前記押圧部材の前記第２位置から前記第１位置への移動によって第２所定角度さらに回転することで、前記係止部に前記複数の被係止部のうち周方向に隣り合う他の被係止部が軸方向の異なる位置で係止され、
   前記制御部は、
   前記ピストン部材の回転及び／又は移動を検出することが可能な検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に基づいて前記押圧部材の移動が可能であることを判断する制御手段とを有する、
   駆動力伝達装置の制御装置。
2. 前記制御手段は、前記検出結果に基づいて前記ピストン部材が前記第１所定角度だけ回転したと判定したときに、前記押圧部材の前記第２位置から前記第１位置への移動が可能であると判断する、
   請求項１に記載の駆動力伝達装置の制御装置。
3. 前記制御手段は、前記検出結果に基づいて前記ピストン部材が前記第２所定角度だけ回転したと判定したときに、前記押圧部材の前記第１位置から前記第２位置への移動が可能であると判断する、
   請求項１に記載の駆動力伝達装置の制御装置。
4. 前記検出手段は、前記ピストン部材の位置に応じて出力信号が変化する位置センサを含み、
   前記制御手段は、前記出力信号の変化に基づいて前記ピストン部材が前記第１所定角度だけ回転したことの判定、及び前記ピストン部材が前記第２所定角度だけ回転したことの判定のうち、少なくともいずれかの判定を行う、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の駆動力伝達装置の制御装置。
5. 前記押圧部材は、前記制御装置から供給される電流により電磁コイルに発生する磁力を受けて移動するアーマチャであり、
   前記ピストン部材は、前記電磁コイルへの通電による前記アーマチャの前記第１位置から前記第２位置への移動によって前記第１所定角度だけ回転すると共に、前記電磁コイルへの通電の停止による前記アーマチャの前記第２位置から前記第１位置への移動によって前記第２所定角度さらに回転し、
   前記制御部は、前記ピストン部材が前記第２所定角度だけ回転したと判定したとき、前記アーマチャの前記第１位置から前記第２位置への移動が可能であると判断する、
   請求項４に記載の駆動力伝達装置の制御装置。
6. 前記押圧部材は、前記制御装置から供給される電流により電磁コイルに発生する磁力を受けて移動するアーマチャであり、
   前記ピストン部材は、前記電磁コイルへの通電による前記アーマチャの前記第１位置から前記第２位置への移動によって前記第１所定角度だけ回転すると共に、前記電磁コイルへの通電の停止による前記アーマチャの前記第２位置から前記第１位置への移動によって前記第２所定角度さらに回転し、
   前記検出手段は、前記電磁コイルに供給される励磁電流を検出する電流センサを含み、
   前記制御手段は、前記電流センサによって検出された励磁電流の変化に基づいて前記ピストン部材が前記第１所定角度だけ回転したと判定したとき、前記アーマチャの前記第２位置から前記第１位置への移動が可能であると判断する、
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の駆動力伝達装置の制御装置。
7. 前記電流センサによって検出された励磁電流が上昇した後に下降し、その後再度上昇したときに前記ピストン部材が前記第１所定角度だけ回転したと判定する、
   請求項６に記載の駆動力伝達装置の制御装置。
8. 前記複数の被係止部は、前記ピストン部材の軸方向における少なくとも３つの異なる位置に形成され、
   前記係合部材は、前記係止部が前記ピストン部材の前記複数の被係止部のうち前記係合部材から最も遠い位置に形成された被係止部を係止する状態が解除されて前記係合部材に最も近い位置に形成された被係止部を係止するとき、前記付勢部材の付勢力によって前記第２噛合部が前記第１噛合部に噛み合い、
   前記制御部は、前記係止部が前記最も遠い位置に形成された被係止部を係止した状態で前記押圧部材を軸方向移動させることにより前記係合部材と前記第１回転部材との間に摩擦力を発生させ、前記摩擦力によって前記第１回転部材の回転と前記第２回転部材との回転を同期させる、
   請求項１に記載の駆動力伝達装置の制御装置。
9. 前記制御部は、前記第１回転部材の回転と前記第２回転部材の回転とが同期し、かつ前記ピストン部材が前記第１所定角度だけ回転したと判定したとき、前記押圧部材の前記第２位置から前記第１位置への移動が可能であると判断する、
   請求項８に記載の駆動力伝達装置の制御装置。
10. 前記押圧部材は、前記制御装置から供給される電流により電磁コイルに発生する磁力を受けて移動するアーマチャであり、
    前記検出手段は、前記電磁コイルに供給される励磁電流を検出する電流センサを含み、
    前記制御手段は、前記電流センサによって検出された励磁電流の変化に基づいて前記ピストン部材が前記第１所定角度だけ回転したと判定する、
    請求項９に記載の駆動力伝達装置の制御装置。
11. 互いに相対回転する第１回転部材と第２回転部材とを駆動力伝達可能に連結する駆動力伝達装置の制御方法であって、
    前記駆動力伝達装置は、前記第１回転部材に形成された第１噛合部に噛み合う第２噛合部を有すると共に、前記第２回転部材に対して駆動力伝達可能に係合する係合部材と、前記制御方法によって軸方向移動する押圧部材と、前記押圧部材の軸方向移動により前記係合部材を軸方向移動させる移動機構とを備え、
    前記移動機構は、前記第１回転部材に対して軸方向移動不能かつ前記押圧部材に対して相対回転不能に設けられた係止部と、軸方向の異なる位置で前記係止部に係止される複数の被係止部が周方向に隣り合って形成された円筒状のピストン部材と、前記係合部材を前記ピストン部材側に付勢する付勢部材とを有し、前記押圧部材の軸方向移動に応動して前記係止部が前記複数の被係止部のうち軸方向の位置が異なる他の被係止部を係止するように構成され、
    前記ピストン部材は、前記押圧部材の軸方向の第１位置から第２位置への移動によって第１所定角度だけ回転すると共に、前記押圧部材の前記第２位置から前記第１位置への移動によって第２所定角度さらに回転することで、前記係止部に前記複数の被係止部のうち周方向に隣り合う他の被係止部が軸方向の異なる位置で係止され、
    前記ピストン部材の回転及び／又は移動を検出することが可能な検出手段の検出結果に基づいて前記押圧部材の移動が可能であることを判断する、
    駆動力伝達装置の制御方法。

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