JP2016130528A - 噛み合い式係合機構の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噛み合い式係合機構を解放する際の制御を簡素化することができる噛み合い式係合機構の制御装置を提供する。
【解決手段】第１ドグ歯が形成された第１部材と、その第１ドグ歯に噛み合う第２ドグ歯が形成された第２部材とを備え、それらのドグ歯は、トルクを伝達することにより、第２部材が第１部材から離隔する方向の解放力を受けるように傾斜して形成された噛み合い式係合機構において、流体室にオイルを封入した状態（ステップＳ５）で各ドグ歯がトルクを伝達することにより、第２部材が第１部材側に押圧されて、第２部材を第１部材側に押圧するようにオイルが封入された油圧室の油圧を増大させ、その増大した油圧によって第１部材と第２部材との係合状態を維持するように構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ドグ歯を係合させることにより、入力部材から出力部材にトルクを伝達するように構成された噛み合い式係合機構に関し、特にドグ歯の係合および解放を制御する装置に関するものである。

特許文献１には、互いに対向した二つの部材にドグ歯が形成された噛み合い式係合機構が記載されている。この噛み合い式係合機構には、上記二つの部材のうちの一方の部材に操作力を作用させる複動式の油圧シリンダが設けられている。この油圧シリンダにおける一方の油圧室に油圧を供給することにより各ドグ歯を噛み合せ、他方の油圧室に油圧を供給することにより各ドグ歯の噛み合いを解消するように構成されている。また、ドグ歯の先端同士が接触した場合におけるショックを抑制するために、油圧シリンダに供給されるオイルの一部を一方のドグ歯の先端から噴出させるように構成されている。

特開２０１３−９２２１１号公報

特許文献１に記載された噛み合い式係合機構は、ドグ歯にトルクが作用している際には、ドグ歯同士が接触する歯面に摩擦力が生じる。その摩擦力は、ドグ歯が離隔する方向とは反対方向に作用する。したがって、噛み合い式係合機構を解放することが困難になる。そのため、通常、ドグ歯に作用するトルクを低下させてから、各ドグ歯の噛み合いを解消するように操作力を作用させる。このように噛み合い式係合機構を解放させる際には、ドグ歯に作用させるトルクの制御と、操作力を発生させる制御とを協調させることになる。そのため、噛み合い式係合機構を解放させる制御が複雑になり、また解放の遅れが生じる可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、噛み合い式係合機構を解放する際の制御を簡素化することができる噛み合い式係合機構の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、複数の第１ドグ歯が軸線方向に向けて突出しかつ円周方向に一定の間隔を空けて形成された第１部材と、前記第１ドグ歯の間に差し込まれる複数の第２ドグ歯が軸線方向に向けて突出しかつ円周方向に一定の間隔を空けて形成された第２部材と、流体が供給されることによる操作力で前記第２部材を前記第１部材側に移動させて前記第１ドグ歯と前記第２ドグ歯とを噛み合わせる流体室と、前記流体室に流体を供給する連通状態と、前記流体室への流体の供給を停止するとともに前記流体室内に流体を封入する遮断状態とを切り替える切替手段とを備えた噛み合い式係合機構の制御装置において、前記第１ドグ歯と前記第２ドグ歯とにおける互いに接触してトルクを伝達する歯面は、前記トルクに応じて前記第１部材と前記第２部材とを軸線方向に離隔させる方向の解放力を発生させる傾斜面とされ、前記切替手段による前記流体室への流体の供給および停止を制御するコントローラを更に備え、前記コントローラは、前記流体室の流体圧に応じて前記第２部材が予め定められた所定位置まで移動して前記各ドグ歯が噛み合った後に、前記切替手段を前記遮断状態に切り替えて前記流体室に流体を封入することにより、前記第１歯面と前記第２歯面との間で伝達されるトルクに応じた前記解放力によって前記第２部材が前記第１部材から離隔する方向に押圧されて前記流体室の流体圧を増大させ、その増大した流体圧によって前記第１部材と前記第２部材との係合状態を維持するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明では、前記流体室と流体を吐出するポンプとに連通した流路を更に備え、前記切替手段により前記流路を遮断した後に、前記ポンプの吐出圧を低下させてもよい。

この発明では、前記第２部材の軸線方向での位置を検出する検出手段を更に備えてもよい。

この発明では、前記流体は、非圧縮性の流体であってもよい。

この発明では、前記第１部材と前記第２部材とは相対回転可能に設けられており、前記各ドグ歯が噛み合うことにより前記第１部材と前記第２部材とが一体に回転するように構成してもよい。

この発明では、前記第１部材と前記第２部材とのいずれか一方の部材が固定部に連結され、前記各ドグ歯が噛み合うことにより前記第１部材と前記第２部材との他方の部材の回転を停止させるように構成してもよい。

この発明によれば、各ドグ歯には、互いに対向した傾斜面が形成されており、その傾斜面同士を接触させる方向のトルクに応じて第１部材と第２部材とを軸線方向に離隔させる方向の解放力が発生する。したがって、各ドグ歯における傾斜面が接触するようにトルクを伝達し、第２部材を押圧する操作力を低下させた状態とすることにより、噛み合い式係合機構を解放させることができる。その場合、噛み合い式係合機構に入力するトルクの制御と、操作力を低下させる制御とを協調させる必要がないので、噛み合い式係合機構を解放させる制御を簡素化することができる。

また、第１部材と第２部材とを係合させる場合に、各ドグ歯が噛み合った後に、流体室に流体を封入するように構成されている。その状態でトルクを伝達することにより、第２部材が第１部材から離隔する方向に押圧されて流体室の流体に圧縮力が作用し、その流体圧が増大する。すなわち、解放力に抗する反力が生じて、噛み合い式係合機構が係合した状態を維持するように構成されている。したがって、噛み合い式係合機構を係合状態とするために流体室に供給する流体圧を低くすることができる。したがって、ポンプなどの流体の供給源から出力する流体圧が低くてよいので、動力損失を低減させることができる。また、上記のように流体室の流体圧がトルクに応じて増大するので、流体圧を受ける受圧面積を小さくしても係合状態の維持に要する圧力を得ることができる。したがって、流体室での受圧面積を小さくできることにより、流体室の容積が小さくなるので、流体室に流体を供給させ始めてから各ドグ歯が噛み合うまでの時間を短くすることができる。または、各ドグ歯を噛み合わせるために供給する流体の量を低減することができる。

さらに、流体室とポンプとに連通した流路を遮断して流体室に流体を封入するように構成されている場合には、各ドグ歯が噛み合って流路を遮断した後に、ポンプの吐出圧を低下させる。そのため、噛み合い式係合機構が係合している際におけるポンプによる動力損失を低減することができる。

噛み合い式係合機構を係合させる制御の一例を説明するためのフローチャートである。 噛み合い式係合機構を係合させる過程でのピストンの位置および油圧室の油圧ならびに供給油圧の変化を説明するためのタイムチャートである。 噛み合い式係合機構を解放させる制御の一例を説明するためのフローチャートである。 噛み合い式係合機構を解放させる過程でのピストンの位置および油圧室の油圧ならびに供給油圧の変化を説明するためのタイムチャートである。 この発明における噛み合い式係合機構の構成の一例を説明するための模式図である。 噛み合い式係合機構がトルクを伝達している際に、第２ドグ歯の側面に作用する荷重の方向を説明するための図である。 油圧室にオイルを供給する構成の一例を説明するための油圧回路図である。

この発明における噛み合い式係合機構は、第１ドグ歯が形成された第１部材と、第２ドグ歯が形成された第２部材とを備えており、その第２部材を押圧して第１部材側に移動させることにより、第１ドグ歯と第２ドグ歯とを噛み合わせるように構成されている。その噛み合い式係合機構の一例を図５に示している。図５に示す噛み合い式係合機構１は、車両に搭載されたものであって、図示しないエンジンなどの動力源からトルクが伝達される入力部材２と、図示しない駆動輪などに連結された出力部材３とを備えている。入力部材２および出力部材３は、図示しないケースにベアリングなどにより回転自在に保持されている。また、入力部材２と出力部材３とは、軸線方向に所定の間隔を空けて互いに対向して配置されている。なお、以下の説明では、入力部材２が、図に矢印で示す方向にトルクＴを入力するものとする。

その入力部材２は、この発明の実施例における「第１部材」に相当するものであって、軸線方向における出力部材３側に突出した複数の第１ドグ歯４が形成されている。この複数の第１ドグ歯４は、入力部材２の回転方向に所定の間隔を空けて形成されている。また、第１ドグ歯４における入力部材２の回転方向を向いた側面４ａは、第１ドグ歯４の先端面４ｂに対して傾斜しており、その傾斜角度が鈍角になっている。この噛み合い式係合機構１は、後述するようにトルクが入力されることにより解放力を発生させるように構成されている。したがって、上記の傾斜角度は、噛み合い式係合機構１の解放時に入力されるトルクの大きさに基づいて定めることができる。

一方、出力部材３には、入力部材２側に開口した凹部５が形成されており、出力部材３と一体に回転するとともに、出力部材３の軸線方向に移動するピストン６が、凹部５に収容されている。具体的には、凹部５の内面とピストン６の外面とがスプライン係合している。このピストン６は、この発明の実施例における「第２部材」に相当するものであって、第１ドグ歯４の間に差し込まれる複数の第２ドグ歯７が形成されている。また、この複数の第２ドグ歯７は、出力部材３の回転方向に所定の間隔を空けて形成されている。さらに、第１ドグ歯４と第２ドグ歯７とが噛み合った際に、上記第１ドグ歯４の側面４ａに対向する第２ドグ歯７の側面７ａが傾斜して形成されている。具体的には、第２ドグ歯７の先端面７ｂに対する第２ドグ歯７の側面７ａの傾斜角度が鈍角になっている。したがって、第１ドグ歯４と第２ドグ歯７との噛み合い時に面接触する。すなわち、第１ドグ歯４の先端面７ｂに対する第１ドグ歯４の側面４ａの傾斜角度と、第２ドグ歯７の先端面７ｂに対する第２ドグ歯７の側面７ａの傾斜角度とが同一に形成されている。図５に示す例では、更に、各ドグ歯４，７の他方側の側面４ｃ、７ｃが、上記各側面４ａ，７ａと同様に傾斜して形成されている。これは、噛み合い式係合機構１に入力されるトルクの向きが反転した場合であっても、そのトルクに応じて噛み合い式係合機構１を解放させることができるようにするためである。なお、第１ドグ歯４における一方の側面４ａが、この発明を実施した場合における「第１歯面」に相当し、その側面４ａに対向する第２ドグ歯７の側面７ａが、この発明を実施した場合における「第２歯面」に相当する。

また、ピストン６を凹部５の底面側に押圧するリターンスプリング８が設けられている。このリターンスプリング８は、図示しないケースに固定された座金９とピストン６との間に設けられた圧縮バネであって、図５に矢印で示すように、ピストン６が入力部材２から離隔する方向に、常時、バネ力Ｓを作用させるように構成されている。

上記ピストン６の背面と凹部５の内面とに囲われた空間（以下、油圧室と記す）１０に、非圧縮性流体のオイルが供給されるように構成されている。図５に示す例では、出力部材３の回転軸中心に沿って第１油路１１が形成されており、その第１油路１１を介して油圧室１０と後述する油圧源とが連通するように構成されている。したがって、油圧室１０にオイルを供給すれば、その油圧室１０の油圧に基づく操作力Ａがピストン６に作用する。その操作力Ａが上記リターンスプリング８のバネ力Ｓよりも大きくなると、ピストン６が入力部材２側に移動する。そのピストン６の位置を検出するストロークセンサ１２が設けられている。図５に示す例では、ピストン６が後述する第１所定位置まで凹部５の底面から移動したことを検出する第１ストロークセンサ１２ａと、ピストン６が後述する第２所定値まで入力部材２から離隔したことを検出する第２ストロークセンサ１２ｂとが設けられている。なお、油圧室１０からのオイルの漏洩を抑制するために、ピストン６の外面と凹部５の内面との間にシール部材１３が設けられている。

ここで、図５に示す噛み合い式係合機構１がトルクを伝達している際に、ピストン６に作用する荷重について説明する。なお、噛み合い式係合機構１がトルクを伝達している際に、第２ドグ歯７の側面７ａに作用する荷重の方向を図６に示している。まず、噛み合い式係合機構１がトルクを伝達している場合には、第２ドグ歯７に出力部材３の回転方向の荷重Ｆが作用する。この荷重Ｆは、回転中心軸から接触部までの距離と、噛み合い式係合機構１への入力トルクＴとから求めることができる。上述したように第２ドグ歯７の側面７ａは傾斜して形成されているので、その側面７ａに垂直な方向の荷重（以下、垂直荷重と記す）Ｂが作用する。この垂直荷重Ｂは、上記荷重Ｆと傾斜角度とに基づいて求めることができる。同様に、その側面７ａには、出力部材３の軸線方向の荷重（以下、解放力と記す）Ｃが作用する。この解放力Ｃの向きは、ピストン６を入力部材２から離隔させる方向となる。この垂直荷重Ｂおよび解放力Ｃは、以下に示す式により求めることができる。なお、以下の式における「θ」は、出力部材３の回転軸線に対する第２ドグ歯７の側面７ａにおける傾斜角度である。
Ｂ＝Ｆ／ｃｏｓθ …（１）
Ｃ＝Ｂ×sinθ＝Ｆ／ｔａｎθ …（２）

また、第２ドグ歯７を介してピストン６にトルクが入力されるので、ピストン６と凹部５との接触部にも同様に摩擦力Ｄが作用する。さらに、第２ドグ歯７にトルクが作用すると、第１ドグ歯４と第２ドグ歯７との接触面に摩擦力が生じ、その摩擦力の分力Ｅが、上記解放力に抗して作用する。上記摩擦力Ｄ、および接触面に生じる摩擦力の分力Ｅは、以下に示す式により求めることができる。なお、以下の式における「μ_１」は、ピストン６と凹部５との接触部での摩擦係数、「μ_２」は、第１ドグ歯４と第２ドグ歯７との接触面での摩擦係数である。
Ｄ＝μ_１×Ｆ …（３）
Ｅ＝μ_２×Ｂ×cosθ …（４）

さらに、上述したようにリターンスプリング８のバネ力Ｓがピストン６に作用している。また、油圧室１０の油圧に応じた操作力Ａがピストン６に作用している。なお、操作力Ａは、ピストン６の受圧面積と、油圧室１０の油圧との積により求めることができる。したがって、解放力Ｃとバネ力Ｓとの合力が、摩擦力Ｄおよび接触面に生じる摩擦力の分力Ｅと操作力Ａとの合力よりも大きくなると、ピストン６が凹部５側に移動する。すなわち、以下の式を満たす場合には、噛み合い式係合機構１が解放される。
Ｃ＋Ｓ−（Ｄ＋Ｅ＋Ａ）＞０ …（５）

上式（２）に示すように解放力Ｃは、荷重Ｆに比例して変化し、その荷重Ｆは、噛み合い式係合機構１に入力されるトルクＴに応じて変化する。したがって、噛み合い式係合機構１に入力するトルクＴを大きくすることにより解放力Ｃが大きくなる。そのため、噛み合い式係合機構１に入力するトルクＴを大きくし、かつ油圧室１０の油圧を低くすることにより、噛み合い式係合機構１を解放させることができる。

噛み合い式係合機構１に入力するトルクＴは、図示しない動力源の出力トルクや、トルク伝達経路における動力源と噛み合い式係合機構１との間に設けられた他の装置の伝達トルクなどを制御することにより変化させることができる。また、油圧室１０の油圧は、後述する油圧源の吐出圧や、油圧制御弁を制御することにより変化させることができる。この噛み合い式係合機構１に入力するトルクＴの制御と、油圧室１０の油圧の制御とは、特に協調させる必要がなく、それぞれを個別に制御することができる。そのように噛み合い式係合機構１に入力するトルクＴを変化させ、かつ油圧室１０の油圧を変化させている過程で、上式（５）の条件が成立したときに噛み合い式係合機構１が解放される。そのため、噛み合い式係合機構１を解放させる制御を簡素化することができる。

一方、上述したように構成された噛み合い式係合機構１は、トルク伝達時にも同様に解放力Ｃが作用するので、係合状態を維持するためには、油圧室１０の油圧を高く維持する必要がある。他方、油圧室１０に比較的高い油圧を供給するとすれば、油圧源の動力損失が増大し、または装置が大型化する可能性がある。そのため、この発明に係る噛み合い式係合機構の制御装置は、油圧室１０に比較的低い油圧を供給し、噛み合い式係合機構１がトルクを伝達することによりその油圧を増大させて、係合状態を維持するように構成されている。

ここで、油圧室１０にオイルを供給するための油圧回路について説明する。その油圧回路を図７に模式的に示している。図７に示す油圧回路では、まず、通電される電力に応じた油圧を発生させる電気式オイルポンプ（以下、ＥＯＰと記す）１４が設けられている。このＥＯＰ１４から出力されたオイルは、第２油路１５を流動してオン・オフバルブ１６に供給される。このオン・オフバルブ１６は、通電されることにより開弁するように構成されたノーマルクローズ型の電磁弁である。また、オン・オフバルブ１６は、閉弁状態では、入力ポート１６ａまたは出力ポート１６ｂを密封することができるように構成されている。その一例としては、入力ポート１６ａまたは出力ポート１６ｂに弁体が当接して、そのポート１６ａ（１６ｂ）を閉じるように構成されたポペット型のバルブが挙げられる。このオン・オフバルブ１６の出力ポート１６ｂに油圧室１０が連通している。したがって、オン・オフバルブ１６を開弁状態とすることにより、ＥＯＰ１４から油圧室１０にオイルが供給される。また、油圧室１０にオイルが供給された状態で、オン・オフバルブ１６を閉弁状態とすることにより、油圧室１０内にオイルが封入される。このオン・オフバルブ１６が、この発明の実施例における「切替手段」に相当する。

さらに、第２油路１５の油圧が所定値以上になった場合に開弁して第２油路１５の油圧を低減するように、減圧弁１７が設けられている。この減圧弁１７は、第２油路１５の油圧が必要油圧以上に増大した場合に開弁して、第２油路１５からオイルを排出するものであって、従来知られた種々の制御弁で構成することができる。なお、図７に示すようにＥＯＰ１４を油圧源としている場合には、そのＥＯＰ１４に通電する電流値を制御して、油圧室１０に供給する油圧を制御する。一方、エンジンなど他の動力源からトルクが伝達されて駆動する機械式オイルポンプを油圧源としていてもよく、その場合には、油圧源とオン・オフバルブ１６との間に、油圧制御弁を設け、その油圧制御弁により油圧室１０に供給する油圧を制御してもよい。

上述したＥＯＰ１４やオン・オフバルブ１６を制御するための電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）１８が設けられており、そのＥＣＵ１８は、以下に示すフローチャートを実行する際のコントローラとして機能するように構成されている。このＥＣＵ１８は、従来知られたものと同様にマイクロコンピュータを主体として構成されたものであって、各ストロークセンサ１２ａ，１２ｂや他の図示しないセンサから信号が入力され、その入力された信号と予め記憶されたマップや演算式などとによりＥＯＰ１４やオン・オフバルブ１６あるいは図示しない他の装置に信号を出力するように構成されている。

つぎに、噛み合い式係合機構１を解放状態から係合状態に切り替える制御の一例について説明する。その制御を図１に示している。図１に示す制御は、噛み合い式係合機構１が解放されているときに繰り返し実行される。なお、上述したようにオン・オフバルブ１６が、ノーマルクローズ型の電磁弁である場合には、噛み合い式係合機構１が解放状態のときには、オン・オフバルブ１６を開弁させる必要がないので、オン・オフバルブ１６を開弁させることによる電力損失を低減するために、オン・オフバルブ１６を閉弁状態にしている。また、ＥＯＰ１４の動力損失などを低減するために、噛み合い式係合機構１が解放状態のときには、ＥＯＰ１４の吐出圧を低く設定している。

図１に示す例では、まず、噛み合い式係合機構１を係合させる指示があるか否かを判断する（ステップＳ１）。このステップＳ１は、変速制御装置などの他の制御装置からの信号を受けて判断することができる。その一例としては、この噛み合い式係合機構１を係合させることにより所定の変速段が成立するように構成された変速制御機構を備えている場合に、その変速制御機構を制御する装置により上記所定の変速段を設定するか否かを判断し、その判断結果に基づいてステップＳ１を判断することができる。噛み合い式係合機構１を係合させる指示がなく、ステップＳ１で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。

それとは反対に、噛み合い式係合機構１を係合させる指示があり、ステップＳ１で肯定的に判断された場合は、オン・オフバルブ１６を開弁させる（ステップＳ２）。この場合、従来知られた噛み合い式係合機構と同様に入力部材２と出力部材３との回転数をほぼ同じ回転数とすることが好ましい。その回転数を同期させる制御は、例えば動力源の回転数や、噛み合い式係合機構１に連結された図示しない摩擦係合機構の伝達トルク容量を制御するなど従来知られた制御と同様に行えばよい。

また、ＥＯＰ１４の吐出圧を所定値まで増大させる（ステップＳ３）。この所定値は、ＥＯＰ１４の吐出圧に基づいてピストン６に作用する操作力Ａが、リターンスプリング８のバネ力Ｓよりも大きくなるように定められている。すなわち、ピストン６が入力部材２側に移動することができる程度の吐出圧に定められている。なお、ステップＳ２とステップＳ３とを実行する順序は特に限定されない。

そのようにオン・オフバルブ１６を開弁させるとともにＥＯＰ１４の吐出圧を増大させることにより、油圧室１０の油圧が増大する。その結果、ピストン６が入力部材２側に移動する。その後、ピストン６が第１所定位置まで移動したか否かを判断する（ステップＳ４）。このステップＳ４は、第１ストロークセンサ１２ａによりピストン６の位置を検出して判断することができる。また、この噛み合い式係合機構１は、後述するように油圧室１０にオイルを封入した状態でトルクを伝達することにより油圧室１０の油圧を高めるように構成されており、その場合には、ピストン６が僅かに凹部５側に押し戻される場合がある。そのようにピストン６が押し戻された場合であっても、各ドグ歯４，７の噛み合い量が、設計上定められる噛み合い量以上となるように、ステップＳ４における所定量が定められている。

ピストン６が未だ第１所定位置まで移動しておらずステップＳ４で否定的に判断された場合は、ピストン６が第１所定位置に移動するまでステップＳ４を繰り返し実行する。それとは反対に、ピストン６が第１所定位置まで移動することによりステップＳ４で肯定的に判断された場合には、オン・オフバルブ１６を閉じて（ステップＳ５）、このルーチンを一旦終了する。

図１に示すように制御した場合におけるピストン６の位置および油圧室１０の油圧ならびに後述する供給油圧の変化を図２に示している。図２に示すように噛み合い式係合機構１が解放されている時点（ｔ０時点）では、油圧室１０にオイルが供給されていないので、ピストン６がリターンスプリング８に押圧されて入力部材２から最も離隔した位置になる。なお、図２におけるピストン６の位置は、凹部５の底面からの距離に相当し、ピストン６が入力部材２に接近するほど値が大きくなるように示している。図１におけるステップＳ１で肯定的に判断されると（ｔ１時点）、噛み合い式係合機構１を係合させるためのフラグがＯＮされる。上記のように噛み合い式係合機構１を係合させる指示があると、オン・オフバルブ１６が開弁される（ｔ２時点）。それとほぼ同時に、ＥＯＰ１４の吐出圧が増大させられて第２油路１５および油圧室１０の油圧が増大し始める。以下の説明では、第２油路１５の油圧を供給油圧と記し、図２では、その供給油圧を実線で示し、油圧室１０の油圧を破線で示している。

上述したように油圧室１０の油圧が増大している過程で、またはその油圧がステップＳ３における所定値まで増大した時点で、ピストン６に作用する操作力Ａが、バネ力Ｓよりも大きくなってピストン６が入力部材２側に移動し始める（ｔ３時点）。そして、ピストン６が所定位置まで移動すると（ｔ４時点）、図１におけるステップＳ４で肯定的に判断されるので、ついで、オン・オフバルブ１６が閉じられる（ｔ５時点）。上述したようにオン・オフバルブ１６を閉じることにより、油圧室１０内にオイルが封入されるように構成されている。そのため、オン・オフバルブ１６を閉じた後に、噛み合い式係合機構１にトルクが入力されると、解放力Ｃによりピストン６が押圧されて油圧室１０のオイルに圧縮力が作用する。その圧縮力は、入力トルクに応じて増大する。その結果、油圧室１０の油圧が入力トルクに応じて増大する（ｔ６時点）。すなわち、解放力Ｃに抗する反力が生じる。上述したようにオイルは、非圧縮性流体であるため、油圧室１０の容積はほとんど変化せずに、油圧室１０の油圧が急激に増大する。すなわち、図２に示すように油圧室１０の油圧がステップ的に増大する。なお、上記のようにピストン６がほとんど移動しないため、図２にはピストン６の位置の変化が示されていない。このように油圧室１０の油圧が増大して反力が生じることにより、噛み合い式係合機構１にトルクが入力された場合であっても、係合状態が維持される。

また、図２に示す例では、オン・オフバルブ１６を閉じた後に、油圧源の動力損失などを低減するために、供給油圧を低下させている。なお、図２に示すように油圧室１０の油圧が増大させられた後に、供給油圧を低下してもよく、それ以前に供給油圧を低減してもよい。すなわち、供給油圧を低下させるタイミングは、オン・オフバルブ１６を閉じた後であればよい。

上述したように構成された噛み合い式係合機構１は、トルクを伝達することにより、油圧室１０に供給された油圧が増大して、解放力Ｃに抗する反力が生じる。したがって、供給油圧は、ピストン６を移動させる程度の比較的低い油圧にすることができるので、ＥＯＰ１４の動力損失を低減することができる。また、上記のように油圧室１０の油圧がトルクに応じて増大するので、油圧を受ける受圧面積を小さくしても係合状態の維持に要する圧力を得ることができる。したがって、油圧室１０での受圧面積を小さくすることができることにより、油圧室１０の容積が小さくなる。そのため、噛み合い式係合機構１を噛み合わせる際に要するオイル量を低減することができることにより、ＥＯＰ１４による動力損失を低減することができる。また、油圧室１０の容積を小さくすることができるので、油圧室１０にオイルを供給し始めてから各ドグ歯４，７の噛み合いが完了するまでの時間を短くすることができる。

なお、上述したようにこの噛み合い式係合機構１を解放させる場合には、油圧室１０の油圧を低減させるとともに、噛み合い式係合機構１にトルクを伝達すればよい。噛み合い式係合機構１を解放させる際におけるオン・オフバルブ１６の制御の一例を図３に示してある。図３に示す例では、噛み合い式係合機構１を係合させている場合に、繰り返し実行される。まず、噛み合い式係合機構１を解放させる指示があるか否かを判断する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１は、上記ステップＳ１と同様に変速制御装置などの他の制御装置からの信号を受けて判断することができる。噛み合い式係合機構１を解放させる指示がなく、ステップＳ１１で否定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。

それとは反対に、噛み合い式係合機構１を解放させる指示があり、ステップＳ１１で肯定的に判断された場合には、オン・オフバルブ１６を開弁させる（ステップＳ１２）。オン・オフバルブ１６が開弁することにより、油圧室１０と第２油路１５とが連通すると、油圧室１０のオイルが第２油路１５に向けて抜け出る。これは、上述したように油圧室１０の油圧は、ピストン６が押圧されることにより増圧された比較的高い油圧であり、かつ第２油路１５の油圧は、ＥＯＰ１４の動力損失を低減するために、比較的低い油圧に設定されているからである。そのように第２油路１５にオイルが流動する際には、減圧弁１７を開弁して第２油路１５の油圧を一定に保つことが好ましい。これは、油圧室１０から第２油路１５に向けてオイルが抜け出ることにより、第２油路１５の油圧が高まると、油圧室１０からオイルが抜け出にくくなり、噛み合い式係合機構１の解放速度が遅くなる可能性があるためである。

上記のようにオン・オフバルブ１６を開弁させて油圧室１０の油圧を低減させることにより、第２ドグ歯７に作用する解放力Ｃとリターンスプリング８のバネ力Ｓとにより、ピストン６が凹部５側に移動し始める。このようにピストン６が移動して、各ドグ歯４，７が噛み合わなくなることにより、噛み合い式係合機構１が解放される。したがって、ステップＳ１２についでピストン６が入力部材２側から第２所定位置まで移動したか否かが判断される（ステップＳ１３）。このステップＳ１３におけるピストン６の位置は、第２ストロークセンサ１２ｂにより検出することができる。また、ステップＳ１３における第２所定位置とは、各ドグ歯４，７が噛み合わなくなる位置であって、それぞれのドグ歯４，７の構造から定められた値である。ピストン６が所定の位置まで移動しておらず、ステップＳ１３で否定的に判断された場合には、ピストン６が第２所定位置に移動するまで、ステップＳ１３を繰り返し実行する。それとは反対に、ピストン６が第２所定位置まで移動したことにより、ステップＳ１３で肯定的に判断された場合には、このルーチンを一旦終了する。なお、噛み合い式係合機構１が解放された場合には、オン・オフバルブ１６は開弁状態であっても、閉弁状態であってもよい。したがって、上述したようにノーマルクローズ型の電磁弁の場合には、その電力損失を低減するために閉弁状態にすることが好ましい。また、ＥＯＰ１４により油圧を発生させる必要もないので、供給油圧は、減圧弁１７で低減された比較的低い油圧に維持される。

図３に示す制御を実施した場合におけるピストン６の位置および油圧室１０の油圧ならびに供給油圧の変化を図４に示してある。なお、供給油圧を実線で示し、油圧室１０の油圧を破線で示している。図４に示す例では、まず、油圧室１０の油圧が、比較的高い油圧に維持されている（ｔ１０時点）。これは、上述したように油圧室１０にオイルが封入された状態で、噛み合い式係合機構１にトルクが入力されているためである。一方、供給油圧は、図２におけるｔ６時点で低減させられた油圧に維持されている。この油圧は、ピストン６を入力部材２側に移動させる際に設定される油圧よりも小さい油圧である。噛み合い式係合機構１を解放させる指示があると（ｔ１１時点）、ついで、オン・オフバルブ１６を開弁する（ｔ１２時点）。オン・オフバルブ１６が開弁することにより油圧室１０の油圧が低下する。この場合、供給油圧が変化しないように減圧弁１７を制御することにより、油圧室１０の油圧を迅速に低減することができる。ついで、油圧室１０の油圧が低下することにより、ピストン６が移動し始める（ｔ１３時点）。ピストン６が第２所定位置まで移動すると（ｔ１４時点）、噛み合い式係合機構１が解放される。なお、図４に示す例では、ピストン６が第２所定位置まで移動した後に、オン・オフバルブ１６を閉弁状態に切り替えている（１５時点）。

上述したように噛み合い式係合機構１を解放させる場合には、噛み合い式係合機構１にトルクを入力し続けた状態で、オン・オフバルブ１６を開弁させればよい。したがって、上述したように噛み合い式係合機構１を解放させる制御を簡素化することができる。

なお、この発明に係る噛み合い式係合機構１は、ピストン６に直接油圧を作用させて操作力Ａを発生させる構成に限定されず、例えば、ピストン６に油圧アクチュエータを連結し、その油圧アクチュエータの操作力Ａによりピストン６を入力部材２側に押圧するように構成されていてもよい。そのように構成した場合には、油圧アクチュエータの油圧室にオイルを封入することができるように油圧回路を構成すればよい。

さらに、油圧室１０に供給される流体は、非圧縮性の流体に限らず、圧縮性の流体であってもよい。油圧室１０に圧縮性の流体を供給する場合には、油圧室１０に流体を封入した状態で、噛み合い式係合機構１にトルクを入力すると、油圧室１０内の流体が圧縮されて、ピストン６が凹部５側に大きく移動する。したがって、各ドグ歯４，７を係合させるために油圧室１０に供給する流体圧と、噛み合い式係合機構１に入力されるトルクＴとから、ピストン６が凹部５側に押し戻される量を求め、設計上定められる噛み合い量に、上記のように求められた移動量分を加算した位置を、上述した第１所定位置とすればよい。そのように制御することにより、噛み合い式係合機構１にトルクが入力された場合であっても、係合状態を維持することができる。また、オン・オフバルブ１６に限らず、例えば、開弁状態では、第２油路１５と油圧室１０とを連通させ、閉弁状態では、油圧室１０を密封するように出力ポート１６ｂを閉じるとともに、第２油路１５と図示しないドレーンポートとを連通させて、第２油路１５のオイルを排出するように構成された切替弁であってもよい。

１…噛み合い式係合機構、 ２…入力部材、 ４，７…ドグ歯、 ４ａ，７ａ…（ドグ歯の）側面、 １０…油圧室、 １１，１５…油路、 １４…電気式オイルポンプ（ＥＯＰ）、 １６…オン・オフバルブ、 １８…電子制御装置（ＥＣＵ）。

Claims (6)

1. 複数の第１ドグ歯が軸線方向に向けて突出しかつ円周方向に一定の間隔を空けて形成された第１部材と、前記第１ドグ歯の間に差し込まれる複数の第２ドグ歯が軸線方向に向けて突出しかつ円周方向に一定の間隔を空けて形成された第２部材と、流体が供給されることによる操作力で前記第２部材を前記第１部材側に移動させて前記第１ドグ歯と前記第２ドグ歯とを噛み合わせる流体室と、前記流体室に流体を供給する連通状態と、前記流体室への流体の供給を停止するとともに前記流体室内に流体を封入する遮断状態とを切り替える切替手段とを備えた噛み合い式係合機構の制御装置において、
   前記第１ドグ歯と前記第２ドグ歯とにおける互いに接触してトルクを伝達する歯面は、前記トルクに応じて前記第１部材と前記第２部材とを軸線方向に離隔させる方向の解放力を発生させる傾斜面とされ、
   前記切替手段による前記流体室への流体の供給および停止を制御するコントローラを更に備え、
   前記コントローラは、
   前記流体室の流体圧に応じて前記第２部材が予め定められた所定位置まで移動して前記各ドグ歯が噛み合った後に、前記切替手段を前記遮断状態に切り替えて前記流体室に流体を封入することにより、前記第１歯面と前記第２歯面との間で伝達されるトルクに応じた前記解放力によって前記第２部材が前記第１部材から離隔する方向に押圧されて前記流体室の流体圧を増大させ、その増大した流体圧によって前記第１部材と前記第２部材との係合状態を維持するように構成されている
   ことを特徴とする噛み合い式係合機構の制御装置。
2. 請求項１に記載の噛み合い式係合機構の制御装置において、
   前記流体室と流体を吐出するポンプとに連通した流路を更に備え、
   前記切替手段により前記流路を遮断した後に、前記ポンプの吐出圧を低下させるように構成されていることを特徴とする噛み合い式係合機構の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の噛み合い式係合機構の制御装置において、
   前記第２部材の軸線方向での位置を検出する検出手段を更に備えていることを特徴とする噛み合い式係合機構の制御装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の噛み合い式係合機構の制御装置において、
   前記流体は、非圧縮性の流体である
   ことを特徴とする噛み合い式係合機構の制御装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の噛み合い式係合機構の制御装置において、
   前記第１部材と前記第２部材とは相対回転可能に設けられており、前記各ドグ歯が噛み合うことにより前記第１部材と前記第２部材とが一体に回転するように構成されていることを特徴とする噛み合い式係合機構の制御装置。
6. 請求項１から４のいずれかに記載の噛み合い式係合機構の制御装置において、
   前記第１部材と前記第２部材とのいずれか一方の部材が固定部に連結され、前記各ドグ歯が噛み合うことにより前記第１部材と前記第２部材との他方の部材の回転を停止させるように構成されている
   ことを特徴とする噛み合い式係合機構の制御装置。

Images