JP2016203898A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】迅速に変速を行うことができる車両制御装置を提供する。
【解決手段】入力シャフトと、出力シャフトと、前記入力シャフトによって回転される第１歯と、前記出力シャフトによって回転される第２歯とを有し、前記第１歯と前記第２歯が互いに噛み合うことにより、前記入力シャフトのトルクを前記出力シャフトへと伝達する変速機構１０６を備えた車両制御装置１００であって、前記第１歯の第１端面と、前記第２歯の第２端面とが突き当たって噛み合わなくなる所定ロック状態に対して、前記入力シャフトおよび前記出力シャフトの位相を制御することにより前記所定ロック状態を回避して、前記第１歯と前記第２歯とを軸方向に近づける制御を行う制御部１１６を備えた車両制御装置１００が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、変速機構を有する車両を制御する車両制御装置に関する。

車両制御装置として、例えば特許文献１に、モータジェネレータを変速機の入力軸に接続するか出力軸に接続するかを切り替え可能なハイブリッド車両が知られており、特許文献１では、ドライバが高い駆動力を要求する場合には、変速段の切替時にモータジェネレータを変速機の入力軸と接続させ、モータジェネレータで変速機の入力軸と出力軸とを同期させることが開示されている。
この構成によれば、短時間で変速段を切り替えることができ、変速時における駆動力抜けに対するドライバの違和感を軽減できるとされている。

特開２０１３−１０７５３２号公報

しかしながら、具体的にどのようにして変速機の入出力軸を同期させるかについては、開示されていない。したがって、入力軸の回転数と出力軸の回転数とが一致し続け、アップロックが発生して変速段の切替に失敗するおそれがある。アップロックとは、アクチュエータに通電しても、スリーブの歯とドグの歯とが噛み合わなくなることを言う。アップロックが発生すると、変速処理をやり直す必要があり、変速に時間を要してしまう。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、迅速に変速を行うことができる車両制御装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、入力シャフトと、出力シャフトと、前記入力シャフトによって回転される第１歯と、前記出力シャフトによって回転される第２歯とを有し、前記第１歯と前記第２歯が互いに噛み合うことにより、前記入力シャフトのトルクを前記出力シャフトへと伝達する変速機構を備えた車両制御装置であって、前記第１歯の第１端面と、前記第２歯の第２端面とが突き当たって噛み合わなくなる所定ロック状態に対して、前記入力シャフトおよび前記出力シャフトの位相を制御することにより前記所定ロック状態を回避して、前記第１歯と前記第２歯とを軸方向に近づける制御を行う制御部を備えた車両制御装置が提供される。
この構成によれば、所定ロック状態を回避することで、迅速に変速を行うことができる。

前記制御部は、前記第１端面と前記第２端面とが突き当たった場合に、前記入力シャフトまたは前記出力シャフトの位相を制御して前記所定ロック状態を回避してもよい。
この構成によれば、第１端面と第２端面とが突き当たった場合でも、迅速に変速を行うことができる。

望ましくは、前記変速機構は、前記第１端面と前記第２端面とを互いに近づけるアクチュエータを有し、前記制御部は、前記アクチュエータの状態に基づいて、前記第１端面と前第２端面との突き当たりを検出する。
この構成によれば、第１端面と第２端面とが突き当たったことを精度よく検出できる。

前記制御部は、前記第１歯と前記第２歯とが途中で噛み合わなくなった場合、前記入力シャフトおよび前記出力シャフトの少なくとも一方の回転数、または、一方向へのトルクを制御してもよい。
この構成によれば、第１歯と第２歯とが途中で噛み合わなくなった場合でも、迅速に変速を行うことができる。

前記第１歯は隣り合う前記第１端面間にテーパ状の第１側面を有すると共に、前記第２歯は前記第１側面に噛み合うテーパ状の第２側面を有しており、前記制御部は、前記第１歯と前記第２歯とが途中で噛み合わなくなった場合、前記第１側面および前記第２側面の一方が他方を押し付けるよう制御してもよい。
この構成によれば、前記第１側面および前記第２側面の一方が他方を押し付けることで第１歯と第２歯との係合を進めることができ、迅速に変速を行うことができる。

前記第１歯は隣り合う前記第１端面間にテーパ状の第１側面を有すると共に、前記第２歯は前記第１側面に噛み合うテーパ状の第２側面を有しており、前記制御部は、前記第１歯と前記第２歯とが途中で噛み合わなくなった場合、前記第１側面と前記第２側面とを離間さてもよい。
また、前記第１歯は隣り合う前記第１端面間にテーパ状の第１側面を有すると共に、前記第２歯は前記第１側面に噛み合うテーパ状の第２側面を有しており、前記制御部は、前記第１歯と前記第２歯とが途中で噛み合わなくなった場合、前記第１側面と前記第２側面とが離れる方向に前記入力シャフトまたは前記出力シャフトを制御してもよい。
この構成によれば、前記第１側面と前記第２側面とを離すことで第１歯と第２歯との係合を進めることができ、迅速に変速を行うことができる。

前記第１歯は隣り合う前記第１端面間にテーパ状の第１側面を有すると共に、前記第２歯は前記第１側面に噛み合うテーパ状の第２側面を有しており、前記制御部は、前記第１歯と前記第２歯とが途中で噛み合わなくなった場合、前記第１側面と前記２側面が一方に押し付けられるよう制御しても、前記第１歯と前記第２歯とが噛み合わない場合に、前記第１側面と前記第２側面とが離れるよう制御してもよい。
この構成によれば、第１歯と第２歯との係合をより確実に進めることができ、迅速に変速を行うことができる。

前記制御部は、前記第１端面と前記第２端面とを互いに近づけるアクチュエータを駆動するアクチュエータ電流が所定値以上、かつ、前記アクチュエータのストロークが停止した前記アクチュエータの状態から、前記第１歯と前記第２歯とが途中で噛み合わなくなったことを検出してもよい。
この構成によれば、前記第１歯と前記第２歯との係合途中で噛み合わなくなったことを精度よく検出できる。

ロック状態を回避することで、迅速に変速を行うことができる。

本発明の実施形態の車両制御装置を含む車両の機能ブロック図。 本発明の実施形態における車両制御装置を含む車両のドライブトレインを中心とする駆動系の模式図。 本発明の実施形態における変速クラッチの構成を示す分解斜視図。 本発明の実施形態におけるスリーブを軸線方向に沿って往復動させる軸動機構を説明する図。 本発明の実施形態における変速クラッチの噛合動作を説明する図。 変速クラッチの一例を示す模式図。 変速クラッチの別の例を示す模式図。 アップロックの一例を説明する図。 アップロックの別の例を説明する図。 変速処理時の制御部１１６の処理動作の一例を示すフローチャート。 変速時のスリーブおよびドグの様子を示すタイムチャート。 変速処理時の制御部１１６の処理動作の別の例を示すフローチャート。 変速時のスリーブおよびドグの様子を示すタイムチャート。 変速処理時の制御部１１６の処理動作のまた別の例を示すフローチャート。 変速時のスリーブおよびドグの様子を示すタイムチャート。 変速時のスリーブおよびドグの別の様子を示すタイムチャート。

以下、本発明の実施形態の車両制御装置およびそれを備えた車両ならびに車両制御方法について、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、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。

図１は、本発明の実施形態の車両制御装置を含む車両の機能ブロック図である。図１に示す車両（例えばハイブリッド車両）制御装置１００は、エンジン（Ｅｎｇ）１０２、クラッチ１０４、自動変速機（変速機構）１０６、モータジェネレータ（ＭＧ）１０８、インバータ１１０、バッテリ１１２、差動装置（デフ）１１４、制御部１１６、記憶部１１８、切換機構１２０等で構成されている。なお、図１では、本実施形態と関連しない構成については省略している。

内燃機関の一種であるエンジン１０２は、例えばガソリンエンジン等で、制御部１１６の制御によりエンジン回転数やエンジントルクが制御される。クラッチ１０４は、エンジン１０２の出力シャフトと自動変速機１０６の入力シャフトとの間に配置される。クラッチ１０４の制御状態には、エンジン１０２側から供給される動力（トルク）を伝達するトルク伝達状態と、伝達しないトルク非伝達状態とがある。トルク伝達状態は、およびトルク伝達状態とトルク非伝達状態の中間の状態で滑りながら接触して一部のトルクを伝達する滑り状態を含む。クラッチ１０４の制御状態は走行状態に応じて制御部１１６によって制御されるようにしてもよい。

自動変速機１０６は、変速クラッチとして、後述するいわゆるドグクラッチを含むドグトランスミッションとすることができる。自動変速機１０６の出力シャフト側には、モータジェネレータ１０８が接続されている。図１の構成では、自動変速機１０６に対するモータジェネレータ１０８の接続状態を切り換える切換機構１２０が設けられている。

切換機構１２０に含まれるＭＧクラッチ１２０ａによってモータジェネレータ１０８を自動変速機１０６の出力シャフト側に直結させることができる。ＭＧクラッチ１２０ａは、モータジェネレータ１０８と自動変速機１０６の出力シャフトとの間に配置される。また、切換機構１２０に含まれるＭＧクラッチ１２０ｂによってモータジェネレータ１０８を自動変速機１０６の入力シャフト側に直結させることができる。ＭＧクラッチ１２０ｂは、モータジェネレータ１０８と自動変速機１０６の入力シャフトとの間に配置される。切換機構１２０は、ＭＧクラッチ１２０ａおよびＭＧクラッチ１２０ｂのいずれか一方を接続する状態と、ＭＧクラッチ１２０ａ、１２０ｂのいずれも切断して、モータジェネレータ１０８を自動変速機１０６から分離させる状態、つまりドライブトレインからモータジェネレータ１０８を分離させる状態とを選択できる。

ＭＧクラッチ１２０ａが接続状態となり、モータジェネレータ１０８が自動変速機１０６の出力シャフト側と直結される場合は、インバータ１１０を介してバッテリ１１２からの電力供給を受けてモータとして機能するモータジェネレータ１０８の出力トルクを差動装置１１４側に提供可能である。したがって、エンジン１０２からの駆動力の供給を受けない場合、モータジェネレータ１０８のみを駆動源とするＥＶ走行が可能となる。また、エンジン１０２からの駆動力の供給を受ける場合は、エンジン１０２の駆動力をアシストするアシスト走行が可能になる。また、車両１００の制動時にはモータジェネレータ１０８を発電機として機能させて、インバータ１１０を介してバッテリ１１２を充電させることが可能である。

ＭＧクラッチ１２０ｂが接続状態となり、モータジェネレータ１０８が自動変速機１０６の入力シャフト側と直結される場合は、インバータ１１０を介してバッテリ１１２からの電力供給を受けてモータとして機能するモータジェネレータ１０８の出力トルクを自動変速機１０６に提供可能である。したがって、エンジン１０２の駆動力をアシストするアシスト走行が可能になる。また、後述するが、自動変速機１０６内部の接続状態によりエンジン１０２からの駆動力を受け取る状態と受け取らない状態の切り換えが可能である。

ＭＧクラッチ１２０ｂを接続した状態で、自動変速機１０６がエンジン１０２からの駆動力を受け取る状態に制御されると、エンジン１０２の駆動力により車両１００を走行させ、それととともに、モータジェネレータ１０８を発電機として機能させて、バッテリ１１２を走行中に充電することができる。また、ＭＧクラッチ１２０ｂを接続した状態で、自動変速機１０６がエンジン１０２からの駆動力を受け取らない状態にすると、エンジン１０２からの駆動力によりモータジェネレータ１０８を発電機として機能させることができる。その結果、車両１００の停止中にバッテリ１１２を充電することができる。なお、切換機構１２０によりモータジェネレータ１０８を自動変速機１０６側から分離すればエンジン１０２のみのエンジン走行が可能になる。ＭＧクラッチ１２０ａ、１２０ｂは、図１においては自動変速機１０６とは別構成で示すが、自動変速機１０６の中にドグクラッチ等で設けてもよい。

差動装置１１４は、車両が旋回する際に、内側と外側の車輪１２２に生じる速度差（回転数の差）を吸収しつつ動力源（エンジン１０２またはモータジェネレータ１０８あるいはその両方）からのトルクを各車輪１２２に振り分けて伝える。

本実施形態の場合、制御部１１６は、ドライバの走行操作に基づく走行要求または車両の走行状態にしたがって、エンジン１０２、クラッチ１０４、自動変速機１０６、インバータ１１０、バッテリ１１２、切換機構１２０等を連携制御して、最適な走行を実現するようにすることができる。なお、図１の構成の場合、制御部１１６は各機器を統合制御する統合制御部として示しているが、制御対象ごとに個別の制御部を備え、各制御部が連携制御されるようにしてもよい。また、いくつかの機能をまとめて制御するようにしてもよい。記憶部１１８は制御部１１６が取得する各種情報を記憶する。また、記憶した情報を制御部１１６に提供して各機器を制御したり、各機器のフィードバック制御に反映させる。なお、制御部１１６は、取得した各種情報に基づき、情報を加工して新たな情報を作成したり、既存の情報を更新したりして記憶部１１８に記憶させてもよい。

図２は、本発明の実施形態における車両制御装置を含む車両のドライブトレインを中心とする駆動系の模式図である。図２に示す構成例の場合、自動変速機１０６の入力シャフト１２には、例えば乾式のクラッチ１０４を介してエンジン１０２の動力と、モータジェネレータ１０８の動力が供給できるように構成されている。つまり、本実施形態の自動変速機１０６はハイブリッド車両に搭載されている。

本実施形態の自動変速機１０６は、変速クラッチとして、シンクロメッシュ機構を持たず、代わりに「ドグクラッチ」と呼ばれる噛み合わせ機構を有し、複数のギアが常時噛み合い状態にある変速機である。このようにドグクラッチを含む自動変速装置を「ドグミッション」と称する場合もある。図２はドグミッションの一例を示す。本実施形態の自動変速機１０６は、１本の入力シャフト１２と、２本の出力シャフト２０ａ、２０ｂを含む例を示している。

出力シャフト２０ａは、第１速用従動ギア２２、第５速用従動ギア２４、第２速用従動ギア２６、第４速用従動ギア２８を回転自在にその軸上に支持している。出力シャフト２０ａは、第１速用従動ギア２２を出力シャフト２０ａに固定してトルクを伝達できる伝達状態（トルク伝達状態）と、固定を解放してトルクを伝達できない非伝達状態（トルク非伝達状態）とを切り換える第１ドグ３０を有する。同様に、出力シャフト２０ａは、第５速用従動ギア２４を出力シャフト２０ａに固定するトルク伝達状態と、固定を解放するトルク非伝達状態とを切り換える第５ドグ３２を有する。そして、出力シャフト２０ａは、第１ドグ３０と第５ドグ３２のいずれかをトルク伝達状態にするあるいはいずれもトルク非伝達状態にする切換動作を行う第１ドグクラッチ３４を備える。

同様に、出力シャフト２０ａは、第２ドグ３６と第４ドグ３８を有する。第２ドグ３６は、第２速用従動ギア２６を出力シャフト２０ａに固定するトルク伝達状態と、固定を解放するトルク非伝達状態とを切り換える。第４ドグ３８は、第４速用従動ギア２８を出力シャフト２０ａに固定するトルク伝達状態と、固定を解放するトルク非伝達状態とを切り換える。そして、出力シャフト２０ａは、第２ドグ３６と第４ドグ３８のいずれかをトルク伝達状態にするあるいはいずれもトルク非伝達状態にする切換動作を行う第２ドグクラッチ４０を備える。

出力シャフト２０ｂは、第３速用従動ギア４２、後進用従動ギア４４を回転自在にその軸上に支持している。出力シャフト２０ｂは、第３速用従動ギア４２を出力シャフト２０ｂに固定するトルク伝達状態と、固定を解放するトルク非伝達状態とを切り換える第３ドグ４６を有する。同様に、後進用従動ギア４４を出力シャフト２０ｂに固定するトルク伝達状態と、固定を解放するトルク非伝達状態とを切り換える後進用ドグ４８を有する。そして、出力シャフト２０ｂは、第３ドグ４６と後進用ドグ４８のいずれかをトルク伝達状態にするまたはいずれもトルク非伝達状態にする切換動作を行う第３ドグクラッチ５０を備える。

入力シャフト１２は、第２速用駆動ギア５２、第４速用駆動ギア５４、第１速／後進用駆動ギア５６、第３速／第５速用駆動ギア５８を備える。本実施形態の構成の場合、第１逮／後進用駆動ギア５６および第３速／第５速用駆動ギア５８は入力シャフト１２に固定されている。一方、第２速用駆動ギア５２および第４速用駆動ギア５４は入力シャフト１２に回転自在に支持されている。なお、本実施形態の構成では、第２速用駆動ギア５２および第４速用駆動ギア５４は、モータジェネレータ１０８の動力伝達を第４速用駆動ギア５４で受けて、両方が回転できるように一体化されており、入力シャフト１２に対して一体的に回転できるように構成されている。

その一方で、入力シャフト１２は、第２速用駆動ギア５２を当該入力シャフト１２に固定するトルク伝達状態と固定を解放するトルク非伝達状態とを切り換えるＡドグ６０を備え、その切換動作を行う第４ドグクラッチ６２を備える。したがって、第４ドグクラッチ６２によって、Ａドグ６０が第２速用駆動ギア５２と噛み合った場合には、第２速用駆動ギア５２および第４速用駆動ギア５４の両方が入力シャフト１２に固定されることになる。したがって、第４ドグクラッチ６２によりＡドグ６０がトルク非伝達状態、第１ドグクラッチ３４が中立状態、第２ドグクラッチ４０により第４ドグ３８または第２ドグ３６がトルク伝達状態の場合、モータジェネレータ１０８は、出力シャフト２０ａと直結されて、図１におけるＭＧクラッチ１２０ａが接続された状態が形成できる。一方、第４ドグクラッチ６２によりＡドグ６０をトルク伝達状態にすれば、図１におけるＭＧクラッチ１２０ｂが接続された状態が形成できる。

図２の自動変速機１０６の場合、第１速用従動ギア２２と第１速／後進用駆動ギア５６とで第１ギア対６４を構成し、第２速用従動ギア２６と第２速用駆動ギア５２とで第２ギア対６６を構成し、第３速用従動ギア４２と第３速／第５速用駆動ギア５８とで第３ギア対６８を構成している。また、第４速用従動ギア２８と第４速用駆動ギア５４とで第４ギア対７０を構成し、第５速用従動ギア２４と第３速／第５速用駆動ギア５８とで第５ギア対７２を構成している。なお、後進用従動ギア４４は、第１速用従動ギア２２を介して第１速／後進用駆動ギア５６と対を成し後進ギア対７４を構成している。

第１速用従動ギア２２は第１速／後進用駆動ギア５６を介して、第５速用従動ギア２４および第３速用従動ギア４２は第３速／第５速用駆動ギア５８を介して、後進用従動ギア４４は第１速／後進用駆動ギア５６および第１速用従動ギア２２を介して、第２速用従動ギア２６は第４ドグクラッチ６２および第２速用駆動ギア５２を介して、第４速用従動ギア２８は第４ドグクラッチ６２および第４速用駆動ギア５４を介して、それぞれ入力シャフト１２の回転が伝えられ、入力シャフト１２の回転によって回転する。また、第４ドグクラッチ６２のスリーブは、入力シャフト１２に固定されており、入力シャフト１２の回転によって回転する。

このように、第１ドグクラッチ３４、第２ドグクラッチ４０、第３ドグクラッチ５０、第４ドグクラッチ６２は、第１ギア対６４、第２ギア対６６、第３ギア対６８、第４ギア対７０、第５ギア対７２、後進ギア対７４を介して第１シャフト（例えば入力シャフト１２）と第２シャフト（例えば出力シャフト２０ａまたは出力シャフト２０ｂ）との間でギア対ごとに定められたギア比に従うトルク伝達状態と、トルク非伝達状態とを切り換える切換機構として機能する。

例えば、第１ドグクラッチ３４により第１ドグ３０を第１速用従動ギア２２に噛み合わせることにより回転自在であった第１速用従動ギア２２が出力シャフト２０ａに固定される。第１速／後進用駆動ギア５６は、入力シャフト１２に固定されているので、第１ギア対６４は、入力シャフト１２と出力シャフト２０ａとの間で所定のギア比にしたがうトルク伝達状態になる。一方、第１ドグクラッチ３４により第１ドグ３０と第１速用従動ギア２２の噛み合いが解除されると第１速用従動ギア２２は出力シャフト２０ａに対して回転自在となる。したがって、入力シャフト１２に固定された第１速／後進用駆動ギア５６によって、第１速用従動ギア２２が回転しても、出力シャフト２０ａの軸上で空転するのみで、第１ギア対６４は、入力シャフト１２と出力シャフト２０ａとの間でトルク非伝達状態になる。

自動変速機１０６の出力シャフト２０ａ、２０ｂには、それぞれ出力ギア７６ａ、７６ｂが固定され、差動装置１１４のリングギア８０と噛み合い、出力シャフト２０ａ、２０ｂのトルクをリングギア８０に伝達している。

モータジェネレータ１０８の出力シャフト８２に固定された出力ギア８４は、アイドルギア８６を介して第４速用駆動ギア５４と噛み合っている。したがって、モータジェネレータ１０８は、第４速用駆動ギア５４および第２速用駆動ギア５２を同時に回転させることができる。なお、図２において、アイドルギア８６は回転センサ８８を備え、モータジェネレータ１０８の実回転数の検出を行い、モータジェネレータ１０８の制御に利用している。また、入力シャフト１２にはクラッチ１０４のクラッチカバーを押すコンセントリック・スレーブ・シリンダ（ＣＳＣ） ９０が備えられている。

前述したように、自動変速機１０６は制御部１１６によって制御することができる。この場合、制御部１１６は、第１ドグクラッチ３４、第２ドグクラッチ４０、第３ドグクラッチ５０、及び第４ドグクラッチ６２の制御を行うギア制御部として機能し、トルク伝達状態とトルク非伝達状態の切り換えを行う。

上述のように、自動変速機１０６は、駆動源としてエンジン１０２とモータジェネレータ１０８を利用したハイブリッド車両に適用される。そして、制御部１１６によるエンジン１０２、モータジェネレータ１０８の駆動制御および各ドグの切換制御により走行状態に適した変速状態を実現する。例えば、第１ドグクラッチ３４、第２ドグクラッチ４０のいずれかにより第１速用従動ギア２２、第５速用従動ギア２４、第２速用従動ギア２６、第４速用従動ギア２８のいずれかを出力シャフト２０ａに固定する。あるいは、第３ドグクラッチ５０により第３速用従動ギア４２、後進用従動ギア４４のいずれかを出力シャフト２０ｂに固定する。その結果、エンジン１０２とモータジェネレータ１０８の少なくとも一方の駆動力を用いた制御を実現する。

本実施形態における車両を走行させる場合、エンジン１０２のみを駆動源とする駆動態様と、モータジェネレータ１０８のみを駆動源とする駆動態様の他、エンジン１０２とモータジェネレータ１０８の両方を駆動源として用いる協調制御態様を選択できる.以下、協調制御時のギア接続の一例を説明する。

例えば、第１ギア対６４を用いてエンジン１０２の駆動力を伝達し、第２ギア対６６を用いてモータジェネレータ１０８の駆動力を伝達する場合、つまり、モータジェネレータ１０８によるアシストを伴い、エンジン１０２により第１速走行を行う場合の動力伝達例を説明する。

この場合、エンジン１０２およびモータジェネレータ１０８を駆動状態とし、クラッチ１０４を接続状態にする。ドグについては、第１ドグクラッチ３４によって第１ドグ３０をトルク伝達状態に切り換え、第２ドグクラッチ４０によって第２ドグ３６をトルク伝達状態に切り換える。その結果、エンジン１０２のトルクは、クラッチ１０４を介して入力シャフト１２に伝達され、当該入力シャフト１２に固定された第１速／後進用駆動ギア５６を回転させる。そして、第１速／後進用駆動ギア５６は、第１ドグ３０によって出力シャフト２０ａに固定された第１速用従動ギア２２を回転させてエンジン１０２のトルクを第１ギア対６４で定められるギア比にしたがって出力シャフト２０ａに伝達する。

一方、Ａドグ６０をトルク非伝達状態にすることで、モータジェネレータ１０８のトルクは、自由回転する第４速用駆動ギア５４に所定のギア比にしたがって伝達され、さらに一体化された第２速用駆動ギア５２を回転させる。そして、第２速用駆動ギア５２は、第２速用従動ギア２６を回転させる。第２速用従動ギア２６は、第２ドグ３６によって出力シャフト２０ａに固定されているので、モータジェネレータ１０８のトルクは、第２ギア対６６などを経由するギアのギア比にしたがって出力シャフト２０ａに伝達される。

したがって、出力シャフト２０ａには、エンジン１０２のトルクとモータジェネレータ１０８のトルクの両方が伝達され、出力ギア７６ａを回転させる。出力ギア７６ａに伝達されたトルクは、リングギア８０を介して差動装置１１４側、すなわち駆動輪側に伝達され車両の走行を可能にする。他のギア対を用いて車両を走行させる場合のトルク伝達についても同様である。

なお、ドグクラッチの制御により停車時にエンジン１０２の駆動力を用いて発電を行い、モータジェネレータ１０８等を駆動するバッテリ１１２を充電することができる。例えば、第１ドグクラッチ３４、第２ドグクラッチ４０、第３ドグクラッチ５０をニュートラルの状態にして、第４ドグクラッチ６２により第２速用駆動ギア５２および第４速用駆動ギア５４を入力シャフト１２に固定する。そして、クラッチ１０４を接続状態にする。その結果、エンジン１０２のトルクにより入力シャフト１２が回転し、それに伴い第４速用駆動ギア５４が回転する。第４速用駆動ギア５４には、アイドルギア８６を介してモータジェネレータ１０８の出力シャフト８２が噛み合っているので、エンジン１０２によりモータジェネレータ１０８の出力シャフト８２が回転させられて発電機として機能する。つまり停車時に発電を行う状態となる。

また、ドグクラッチの制御により停止中のエンジン１０２をモータジェネレータ１０８で始動することができる。例えば、エンジン１０２の停止時に、第４ドグクラッチ６２により第２速用駆動ギア５２および第４速用駆動ギア５４を入力シャフト１２に固定する。一方、第１ドグクラッチ３４、第２ドグクラッチ４０、第３ドグクラッチ５０は、ニュートラルの状態にすると共にクラッチ１０４を接続状態にする。この状態で、モータジェネレータ１０８を駆動すれば、停止状態の第４速用駆動ギア５４を回転させることができる。つまり、停止状態の入力シャフト１２を回転させて、クラッチ１０４を介してエンジン１０２のクランクシャフトを回転させて、エンジン１０２を始動することができる。その結果、エンジン１０２のためのスタータ装置を省略することができて、構成の簡略およびコストダウンに寄与することができる。

なお、協調制御により後進走行させる場合は、例えば、エンジン１０２のトルクが入力シャフト１２、第１速／後進用駆動ギア５６と第１速用従動ギア２２からなる第１ギア対６４を介し、さらに第１速用従動ギア２２と後進用従動ギア４４からなる後進ギア対７４に伝達されるようにする。その結果、後進用ドグ４８によって出力ギア７６ｂに固定された後進用従動ギア４４は、入力シャフト１２の回転方向とは逆方向に回転し、車両を後進させる。このとき、Ａドグ６０をトルク伝達状態に切り換えることにより、エンジン１０２のトルクが第４速用駆動ギア５４に伝達され、モータジェネレータ１０８の出力シャフト８２を回転させる。つまり、後進制御中に発電またはアシストすることができる。

続いて、変速クラッチの機構をより詳しく説明する。変速クラッチの構成はいずれも同じであるので、図２における第１速用ギア対６４用の第１ドグクラッチ３４と第１ドグ３０とを含む変速クラッチについて説明する。

図３は、本発明の実施形態における変速クラッチの構成を示す分解斜視図である。
第１ドグクラッチ３４は、クラッチハブ３４１とスリーブ３４２とからなる。また、第１ドグ３０は、第１速用従動ギア２２と一体的に形成されており、第１速用従動ギア２２の第１ドグクラッチ３４側に形成されている。クラッチハブ３４１は、第１ドグ３０に隣接してスプライン嵌合等で入力シャフト１２に固定されており、入力シャフト１２と一体的に回転する。

スリーブ３４２の内周には、半径方向高さが異なる高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１を含むスプライン３４２ａが形成されている。クラッチハブ３４１の外周面には、スリーブ３４２の内周面に形成されているスプライン３４２ａに入力シャフト１２の軸線方向に摺動可能に係合するスプライン３４１ａが形成されている。スプライン３４１ａにおいて、複数（例えば２つ）の溝３４１ａ１が残りの溝より深く形成されている。複数の溝３４１ａ１は、スリーブ３４２の複数の高歯３４２ａ１に対応するものである。なお、高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１が、図６および図７の歯３４２１に対応する。

図３に示すように、第１ドグ３０は、リング状のクラッチリング３０ａ１と、クラッチリング３０ａ１の外周において１８０度隔てて配置された２枚の前歯３０ｂ１と、クラッチリング３０ａ１の外周において２枚の前歯３０ｂ１の間に５枚ずつ等角度間隔で配置された後歯３０ｃ１とを備えている。前歯３０ｂ１および後歯３０ｃ１は、クラッチリング３０ａ１の外周に一定幅のクラッチ歯溝３０ｄ１を空けて形成されている。なお、前歯３０ｂ１および後歯３０ｃ１が図６および図７の歯３０１に対応する。

クラッチリング３０ａ１は、外径がスリーブ３４２に形成されているスプライン３４２ａの高歯３４２ａ１の内径より小さくなるように形成されている。前歯３０ｂ１は、外径がスプライン３４２ａの高歯３４２ａ１の内径より大きく、スプライン３４２ａの低歯３４２ｂ１の内径より小さくなるように形成されている。後歯３０ｃ１は、スプライン３４２ａのスプライン歯溝３４２ｃ１と噛合可能に形成されている。すなわち、前歯３０ｂ１は、低歯３４２ｂ１とは噛み合わず、高歯３４２ａ１と噛み合い可能に形成されている。後歯３０ｃ１は、高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１と噛み合い可能に形成されている。

前歯３０ｂ１は、高歯３４２ａ１と同数枚（本例では、２枚）形成されている。スリーブ３４２の回転速度と第１ドグ３０（および第１速用従動ギア２２）の回転速度に大きな差が生じていても、２枚の高歯３４２ａ１が２枚の前歯３０ｂ１間に容易に入り込めるように、前歯３０ｂ１は少歯とされている。そして、前歯３０ｂ１は、高歯３４２ａ１と対応する位置でクラッチリング３０ａ１の前端面３０ａ２から第１ドグ３０の後端位置（第１速用従動ギア２２の側面）まで延在して形成されている。後歯３０ｃ１は、クラッチリング３０ａ１の前端面３０ａ２から第１所定量ｄ１後退した位置から第１ドグ３０の後端位置（第１速用従動ギア２２の側面）まで延在して形成されている。

前歯３０ｂ１の高歯３４２ａ１と対向する前端部には、中央部から第１ドグ３０の後端位置側に向かって傾斜する傾斜面３０ｂ２が円周方向両側に形成されている。後歯３０ｃ１には、高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１と当接可能な接触面３０ｃ２が形成されている。前歯３０ｂ１の傾斜面３０ｂ２が前歯３０ｂ１の側面３０ｂ３と交差する位置は、後歯３０ｃ１の接触面３０ｃ２よりクラッチリング３０ａ１の前端面３０ａ２側となるように、前歯３０ｂ１の傾斜面３０ｂ２は形成されている。なお、前歯３０ｂ１の前端部の先端、すなわち両傾斜面３０ｂ２の交差部は、一般的な丸み面取り（Ｒ形状）に形成されている。

以上のように、本実施形態の変速クラッチは、自動変速機の入力シャフトおよび出力シャフトの一方に回転連結され軸線回りに回転可能に軸承された回転軸と、前記回転軸に回転可能に支承され前記入力シャフトおよび出力シャフトの他方に回転連結されたドグと、前記回転軸に前記クラッチリングと隣接して固定されたハブと、前記ハブと前記軸線方向に移動可能に嵌合されたスリーブと、前記スリーブを前記軸線方向に移動させる軸動装置と、を備え、前記ドグは従動ギアの前記スリーブ側に突出して設けられ前記スリーブの軸動に応じて前記スリーブに形成されたスプラインと係脱可能に噛合し、前記スプラインは、複数の高歯が残りの低歯より歯丈が高く形成され、前記ドグは、外径が前記高歯の内径より大きく前記低歯の内径より小さく前記高歯と同数枚の前歯が、前記高歯と対応する位置で前記ドグの前端面から前記ドグの後端位置まで延在して形成されるとともに、前記スプラインの歯溝と噛合可能な後歯が、前記ドグの前端面から所定量後退した位置から前記ドグの後端位置まで延在して形成されている。

図４は、本発明の実施形態におけるスリーブを軸線方向に沿って往復動させる軸動機構を説明する図である。軸動機構３４３は、フォーク３４３ａ、フォークシャフト３４３ｂおよび駆動装置（アクチュエータ）３４３ｃを含んで構成されている。フォーク３４３ａの先端部は、スリーブ３４２の外周溝３４２ｂの外周形状にあわせて形成されている。フォーク３４３ａの基端部は、フォークシャフト３４３ｂに固定されている。フォークシャフト３４３ｂは、自動変速機１０６のケーシングに軸線方向に沿って摺動自在に支承されている。フォークシャフト３４３ｂの一端部は、駆動装置３４３ｃを貫通して配設されている。

駆動装置３４３ｃ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すればよい。すなわち、リニア駆動装置３４３ｃ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３４３ｂ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３４３ｂ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。

軸動機構３４３は、スリーブ３４２を第１ドグ３０（または第２ドグ３２）に押圧させている際に、第１ドグ３０（または第２ドグ３２）から反力が加わった場合に、スリーブ３４２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。なお、本実施形態では、駆動装置３４３ｃとしてリニア駆動装置を採用したが、スリーブ３４２を第１ドグ３０（または第２ドグ３２）に押圧させている際に、第１ドグ３０（または第２ドグ３２）から反力が加わった場合に、スリーブ３４２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もよい。

次に、第１ドグ３０と第１ドグクラッチ３４との噛合動作について、図５を参照して説明する。図５（ａ）に示すように、噛合前においては、スリーブ３４２は、第１ドグ３０から離間している。そして、スリーブ３４２が、軸動機構３４３により軸線方向に沿って第１ドグ３０側に移動されると、図５（ｂ）に示すように、高歯３４２ａ１の前端面３４２ａ２が、前歯３０ｂ１の前端部の頂部（両傾斜面３０ｂ２の交差部）と当接する。このとき、低歯３４２ｂ１は、何にも当接していない。さらに、スリーブ３４２が、軸動機構３４３により軸線方向に沿って移動されると、図５（ｃ）に示すように、高歯３４２ａ１の前端面３４２ａ２および低歯３４２ｂ１の前端面３４２ｂ２が、後歯３０ｃ１の接触面３０ｃ２と当接する（半噛合状態）。

さらに、スリーブ３４２が、軸動機構３４３により軸線方向に沿って移動されると、作動状態は２通りに分かれる。第１の作動状態では、高歯３４２ａ１の前端面３４２ａ２（面取り部）および低歯３４２ｂ１の前端面３４２ｂ２（面取り部）が、後歯３０ｃ１の側方傾斜面２３ｃ４と当接する。前歯３０ｂ１および後歯３０ｃ１は、クラッチリング３０ａ１の外周に一定幅のクラッチ歯溝３０ｄ１を空けて形成されているので、高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１は、短時間で最寄りのクラッチ歯溝３０ｄ１に飛び込むことができる。さらに、スリーブ３４２が、軸動機構３４３により軸線方向に沿って移動されると、図５（ｄ）に示すように、高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１は、後歯３０ｃ１と完全に噛み合い、スリーブ３４２と第１ドグ３０とは同期回転し、噛合動作が完了する。

第２の作動状態は、高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１が、最寄りのクラッチ歯溝３０ｄ１に飛び込むことができないときであり、この場合は、まず、高歯３４２ａ１の側面２６ａ３が、前歯３０ｂ１の側面３０ｂ３と当接する。このとき、低歯３４２ｂ１は、何にも当接していない。さらに、スリーブ３４２が、軸動機構３４３により軸線方向に沿って移動されると、図５（ｄ）に示すように、高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１は、後歯３０ｃ１と完全に噛み合い、スリーブ３４２と第１ドグ３０とは同期回転し、噛合動作が完了する。

続いて、変速クラッチの係合動作を模式的に説明する。以下でも、第１速用ギア対６４用の第１ドグクラッチ３４と第１ドグ３０とを含む変速クラッチについて主に説明する。

図６は、変速クラッチの一例を示す模式図である。ドグ３０は従動ギア２２に固定されており、したがって駆動ギア５６を介して入力シャフト１２とともに回転する。ドグクラッチ３４はスリーブ３４２を有し、スリーブ３４２は出力シャフト２０ａとともに回転し、かつ、アクチュエータ３４３ｃによって出力シャフト２０ａに沿って移動可能である。アクチュエータ３４３ｃは、制御部１１６からの通電により、スリーブ３４２がドグ３０に近づく方向にスリーブ３４２を付勢する。また、不図示の位置センサによって、アクチュエータ３４３ｃのストローク位置を制御部１１６が検出可能である。

スリーブ３４２が移動してドグ３０に近づき、スリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１とが噛み合うことで、入力シャフト１２のトルクが出力シャフト２０ａに伝達される。なお、同図のスリーブ３４２およびドグ３０は矩形の歯３４２１，３０１を有する。

具体的には、図６（ａ）に示すように、アクチュエータ３４３ｃがスリーブ３４２を付勢しない場合、スリーブ３４２はドグ３０から離間しており、これらの歯３４２１，３０１は噛み合わない。すなわち、自動変速機１０６は、ニュートラルであるか、第１速以外の状態である。

一方、図６（ｂ）に示すように、アクチュエータ３４３ｃがドグ３０に向かってスリーブ３４２を付勢すると、これらの歯３４２１，３０１が互いに噛み合う。これにより、自動変速機１０６は第１速の状態となる。

図７は、変速クラッチの別の例を示す模式図である。図６と異なり、スリーブ３４２の歯３４２１の側面３４２１ａおよびドグ３０の歯３０１の側面３０１ａはテーパ状になっており、その根元から先端に向かって幅が広くなっている。

図７（ａ）はスリーブ３４２とドグ３０とが離間している状態を示している。図７（ｂ）に示すように、アクチュエータ３４３ｃがドグ３０に向かってスリーブ３４２を付勢すると、これらの歯３４２１，３０１の先端どうしが係合する。この時点で、制御部１１６はアクチュエータ３４３ｃへの通電を止めるか、電流量を減らしてもよい。スリーブ３４２およびドグ３０は図７の左右方向の一方に回転しているため、両歯３４２１，３０１におけるテーパ面によりスリーブ３４２がドグ３０側に自然と吸い込まれ、図７（ｃ）に示すようにスリーブ３４２とドグ３０との係合が進んで噛み合うためである。このように、歯３４２１，３０１の側面３４２１ａ，３０１ａをテーパ状にすることで、アクチュエータ３４３ｃの負担を軽減でき、電力を節約できる。

以上説明した変速クラッチにおいて、例えばスリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１とを噛み合わせる際に、所定ロック状態（以下、アップロックと称す。）発生することがある。アップロックとは、アクチュエータ３４３ｃに通電しても、スリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１とが噛み合わなくなることである。以下、アップロックの例を説明する。

図８は、アップロックの一例を説明する図であり、図６に対応している。同図は、スリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１が突き当たって噛み合わなくなるアップロックを示している。すなわち、図８（ａ）から図８（ｂ）にかけてスリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１とを係合させる際に、スリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１の回転数および位相も一致していると、歯３４２１の端面３４２１ｂと歯３０１の端面３０１ｂとが突き当たって、噛み合わない。

図９は、アップロックの別の例を説明する図であり、スリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１との係合途中で両者の摩擦などによって噛み合わなくなるアップロックを示している。図７で説明したように、スリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１にテーパを設けておけば、両者の先端どうしが係合した（図９（ａ）から図９（ｂ））後は自然と両歯３４２１，３０１の係合が進むことが期待される。しかしながら、スリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１とが互いに押し付け合うと、両者間の摩擦などによってスリーブ３４２が静止してしまい、アクチュエータ３４３ｃへの通電を止めた場合はもちろん、通電を続けていたとしても、図９（ｂ）の状態のまま噛み合わなくなることがある。このことは、歯３４２１，３０１にテーパが設けられていない場合でも発生し得る。

そこで、本実施形態は、以下のようにしてアップロックを回避するよう、入力シャフト１２または出力シャフト２０ａの回転数、位相およびトルクの少なくとも１つを制御するものである。

図１０は、変速処理時の制御部１１６の処理動作の一例を示すフローチャートであり、図８に示すアップロックを回避するものである。また、図１１は、変速時のスリーブおよびドグの様子を示すタイムチャートであり、図２におけるギア対６４用のドグクラッチ３４が噛み合っている第１速から、ギア対６６用のドグクラッチ６２，４０が噛み合う第２速に変速する様子を示している。なお、第２速とするためには、２つのドグクラッチ６２，４０が噛み合う必要があるが、両者を同様に制御すればよいことから、図１１では、ドグクラッチ６２におけるスリーブ６２２の歯６２２１、ドグ６０の歯６０１およびアクチュエータ６２３ｃのみを描いている。

制御部１１６は、車両の走行状態やドライバの操作状態などに基づいて、変速要求の有無、すなわち、要求ギア段が実ギア段と異なるか否かを判断する（ステップＳ１）。要求ギア段が実ギア段と異なる場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、変速処理を行うべく、まず制御部１１６はクラッチ１０４を動力非伝達状態とする（ステップＳ２）。

クラッチ１０４が動力非伝達状態となると（ステップＳ３のＹＥＳ）、現在噛み合っている第１速用のスリーブ３４２がドグ３０から離れるよう、制御部１１６がアクチュエータ３４３ｃを制御することにより、変速クラッチをトルク非伝達状態すなわちニュートラル状態とする（ステップＳ４、図１１の時刻ｔ１）。時刻ｔ１は変速処理を行う直前であり、入力シャフト１２の回転数Ｎｉｎと出力シャフト２０ａの回転数Ｎｏｕｔとの関係はギア比によって定まる。また、スリーブ６２２とドグ６０との関係は成り行きであり、特に制御はされていない。

変速クラッチがトルク非伝達状態になると（ステップＳ４のＹＥＳ）、出力シャフト２０ａの回転数Ｎｏｕｔが入力シャフト１２の回転数Ｎｉｎに近づくよう、モータジェネレータ１０８が入力シャフト１２の回転数Ｎｉｎを制御する（ステップＳ５、図１１の時刻ｔ２）。図１１の場合、時刻ｔ２においてＮｉｎ＞Ｎｏｕｔであるため、モータジェネレータ１０８のトルクを負方向とし、入力シャフト１２の回転数Ｎｉｎを低下させる。なお、入力シャフト１２や出力シャフト２０ａの回転数Ｎｉｎ，Ｎｏｕｔは、各シャフトに設けられた回転数センサ（不図示）から取得できる。

入力シャフト１２の回転数Ｎｉｎが出力シャフト２０ａの回転数Ｎｏｕｔと同等になると、すなわち、両者の差が所定値以下となると（ステップＳ６のＹＥＳ、図１１の時刻ｔ３）、図８に示すようなアップロックを回避すべく、制御部１１６はモータジェネレータ１０８を制御して、第２速用のスリーブ６２２とドグ６０とを噛み合わせることができる許容範囲内において、予め入力シャフト１２の回転数Ｎｉを増加あるいは減少させる（ステップＳ７、図１１の時刻ｔ３〜ｔ４）。具体的には、制御部１１６は、一律または出力シャフト２０ａの回転数に応じて、矩形波や正弦波を重畳して入力シャフト１２の回転数を調整すればよい。図１１の例では、モータジェネレータ１０８のトルクを負方向とし、入力シャフト１２の回転数Ｎｉｎを若干低下させている。

また、制御部１１６は、入力シャフト１２の回転数を調整するのと並行して、スリーブ６２２がドグ６０に近づくよう、アクチュエータ６２３ｃに通電する（ステップＳ７、図１１の時刻ｔ３〜ｔ４）。

これにより、出力シャフト２０ａ側にあるスリーブ６２２の歯６２２１と、入力シャフト１２側にあるドグ６０の歯６０１との位置関係がずれた状態で、スリーブ６２２がドグ６０に近づくため、アップロックを回避して、スリーブ６２２とドグ６０とを噛み合わせることができる（図１１の時刻ｔ５）。

なお、ステップＳ７において、制御部１１６は、入力シャフト１２の回転数Ｎｉではなく、スリーブ６２２の歯６２２１とドグ６０の歯６０１との位相を検知できるセンサやコギングトルクを利用して、入力シャフト１２の位相をずらすようにしてもよい。制御部１１６は入力シャフト１２の回転数Ｎｉおよび位相を両方とも調整してもよいし、出力シャフト２０ａの回転数Ｎｏや位相を調整してもよい。

図１２は、変速処理時の制御部１１６の処理動作の別の例を示すフローチャートであり、これも図８に示すアップロックを回避するものである。図１２の処理は、図１０のステップＳ６−ＹＥＳの後、ステップＳ７に代えて行われる。図１３は、変速時のスリーブおよびドグの様子を示すタイムチャートであり、やはり、第１速から第２速に変速する様子を示している。なお、図１３の時刻ｔ１１，ｔ１２は、図１１の時刻ｔ１，ｔ２とそれぞれ対応している。

入力シャフト１２の回転数Ｎｉｎが出力シャフト２０ａの回転数Ｎｏｕｔと同等になると、制御部１１６は、スリーブ６２２がドグ６０に近づくよう、アクチュエータ６２３ｃに通電する（ステップＳ１１、図１３の時刻ｔ１３）。そして、スリーブ６２２の歯６２２１の端面６２２１ｂとドグ６０の歯６０１の端面６０１ｂとの突き当たりが発生し得る位置をスリーブ３４２が通過するまで、以下の処理を行う（ステップＳ１２）。なお、この位置を通過したか否かは、アクチュエータ６２３ｃのストローク位置に基づいて制御部１１６が判断できる。

制御部１１６がアクチュエータ６２３ｃに所定値以上の電流を流しているにも関わらず、そのストローク位置が一定期間停止している場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、スリーブ６２２の歯６２２１の端面６２２１ｂとドグ６０の歯６０１の端面６０１ｂとが突き当たり、図８（ｂ）のような状態になっていると考えられる。

そこで、制御部１１６はこのような事態を検出すると、図１０のステップＳ７と同様に、入力シャフト１２（または出力シャフト２０ａ）の回転数や位相を調整する（ステップＳ１４、図１３の時刻ｔ１３〜ｔ１４）。これにより突き当たっていた歯６２２１，６０１どうしの位置関係がずれて、アクチュエータ６２３ｃの付勢によって係合が進み、図８に示すアップロックを回避できる（図１３の時刻ｔ１５）。

ところで、図１２のステップＳ１２において突き当たり位置を通過しても、図９に示すアップロックが発生することもある。そこで、そのようなアップロックを回避する制御を次に説明する。

図１４は、変速処理時の制御部１１６の処理動作のまた別の例を示すフローチャートである。この処理は、図１２のステップＳ１２−ＹＥＳの後に続いて行われる。図１５は、変速時のスリーブおよびドグの様子を示すタイムチャートであり、加速しながら第２速から第１速に変速する様子を示している。なお、図１５の時刻ｔ２１，ｔ２２は、図１１の時刻ｔ１，ｔ２とそれぞれ対応している。

突き当たりが発生し得る位置をスリーブ３４２が通過した後、制御部１１６は、スリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１とが噛み合うまで、言い換えると、両歯３４２１，３０１の係合が完了するまで、以下の処理を行う（ステップＳ２１）。なお、係合が完了したか否かは、アクチュエータ３４３ｃのストローク位置に基づいて制御部１１６が判断できる。

制御部１１６がアクチュエータ３４３ｃに所定値以上の電流を流しているにも関わらず、そのストローク位置が一定期間停止している場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）、スリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１とが係合途中で図９（ｂ）のような状態になっていると考えられる。

そこで、制御部１１６はこのような事態を検出すると、スリーブ３４２の歯３４２１の側面３４２１ｂとドグ３０の歯３０１の側面３０１ｂとが互いに押し付けられる力がかかるよう、入力シャフト１２の回転数Ｎｉを増減させたり、トルクを調整したりする（ステップＳ２３）。具体的には、制御部１１６は、一律または出力シャフト２０ａの回転数Ｎｏに応じて、矩形波や正弦波を重畳して、回転数Ｎｉやトルクを調整すればよい。

より詳しく説明する。図１５の時刻ｔ２３において、入力シャフト１２の回転数Ｎｉｎと出力シャフト２０ａの回転数Ｎｏｕｔとが同等になると、アクチュエータ３４３ｃが通電され、スリーブ３４２がドグ３０に近づく。

このとき、モータジェネレータ１０８のトルクはほぼ０となっている。また、モータジェネレータ１０８は惰性で回転しているのに対し、車両は走行抵抗などによって減速し続けている。よって、時刻ｔ２３より後の時刻ｔ２４では、入力シャフト１２の回転数Ｎｉｎが出力シャフト２０ａの回転数Ｎｏｕｔより高い状態で変速制御が開始され、ドグ３０がスリーブ３４２に衝突して跳ね返される。その後、ドグ３０がスリーブ３４２に押されて連れ回されている。

そして、時刻ｔ２４において、スリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１との係合が進まなくなっていることが検出されると、制御部１１６は入力シャフト１２の回転数Ｎｉやトルクを調整する。これにより、アクチュエータ３４３ｃへの通電量を増加させなくても、スリーブ３４２の歯３４２１に設けられたテーパが、ドグ３０の歯３０１に設けられたテーパに吸い込まれ（時刻ｔ２５〜ｔ２６）、最終的には両歯３４２１，３０１が噛み合う（時刻ｔ２７）。

このように、スリーブ３４２の歯３４２１と、ドグ３０の歯３０１とが互いに押し付けられるように入力シャフト１２の回転数Ｎｉやトルクを調整することで、両歯３４２１，３０１が吸い込まれて係合が進むと考えられる。しかしながら、テーパ面の角度や摩擦係数によっては、両歯３４２１，３０１が吸い込まれず、噛み合わないこともあり得る。そこで、図１４のステップＳ２３では、以下のようにして両歯３４２１，３０１が引き離される方向に力がかかるよう、入力シャフト１２の回転数Ｎｉやトルクを調整してもよい。

図１６は、変速時のスリーブおよびドグの別の様子を示すタイムチャートであり、減速しながら第２速から第１速に変速する様子を示している。なお、図１６の時刻ｔ３１〜ｔ３７は、図１５の時刻ｔ２１〜ｔ２７とそれぞれ対応している。

スリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１とが係合が進まなくなったことが検出されると、制御部１１６は、スリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１とを引き離すよう、入力シャフト１２の回転数Ｎｉを増減させたり、トルクを調整したりする。すなわち、制御部１１６は、一律または出力シャフト２０ａの回転数Ｎｏに応じて、矩形波や正弦波を重畳して、回転数Ｎｉやトルクを調整すればよい。

これにより、スリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１とが離間するため、アクチュエータ３４３ｃがスリーブ３４２をドグ３０に向けて付勢することで、両歯３４２１，３０１が噛み合う。

なお、スリーブ３４２の歯３４２１とドグ３０の歯３０１との係合が進まなくなったことが検出された際、制御部１１６は、まずは両歯３４２１，３０１が押し付け合う方向に制御し、それでも両歯３４２１，３０１の吸い込みが行われない場合に、両歯３４２１，３０１を引き離す方向に制御してもよい。

また、図８に示すアップロックを回避する制御だけを行ってもよいし、図９に示すアップロックを回避する制御だけを行ってもよい。さらに、各図では第１速と第２速とを切り替える変速を主に説明したが、他の変速にも適用できるのは言うまでもない。

このように、本実施形態では、制御部１１６がアップロックを回避するよう入力シャフトの回転数などを制御する。具体的には、スリーブの歯の端面とドグの歯の端面とが突き当たって噛み合わなくならないよう、あるいは、両歯が係合途中で噛み合わなくならないようにする。そのため、確実に両歯を噛み合わせることができ、迅速に変速を行うことができる。また、両歯を噛み合わせる際に、アクチュエータの通電量を減らすことができ、燃費を向上できるとともに、アクチュエータを小型化、低出力化できる。

１００ 車両制御装置
１０６ 自動変速機（変速機構）
１１６ 制御部
１２ 入力シャフト
２０ａ，２０ｂ 出力シャフト
３４２，６２２ スリーブ
３４２１，６２２１ スリーブの歯（第２歯）
３４２１ａ 歯の側面（第２側面）
３４２１ｂ，６２２１ｂ 歯の端面（第２端面）
３０，６０ ドグ
３０１，６０１ ドグの歯（第１歯）
３０１ａ 歯の側面（第１側面）
３０１ｂ，６０１ｂ 歯の端面（第１端面）
３４３ｃ，６２３ｃ アクチュエータ

Claims (9)

1. 入力シャフトと、出力シャフトと、前記入力シャフトによって回転される第１歯と、前記出力シャフトによって回転される第２歯とを有し、前記第１歯と前記第２歯が互いに噛み合うことにより、前記入力シャフトのトルクを前記出力シャフトへと伝達する変速機構を備えた車両制御装置であって、
   前記第１歯の第１端面と、前記第２歯の第２端面とが突き当たって噛み合わなくなる所定ロック状態に対して、前記入力シャフトおよび前記出力シャフトの位相を制御することにより前記所定ロック状態を回避して、前記第１歯と前記第２歯とを軸方向に近づける制御を行う制御部を備えた車両制御装置。
2. 前記制御部は、前記第１端面と前記第２端面とが突き当たった場合に、前記入力シャフトまたは前記出力シャフトの位相を制御して前記所定ロック状態を回避する、請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記変速機構は、前記第１端面と前記第２端面とを互いに近づけるアクチュエータを有し、
   前記制御部は、前記アクチュエータの状態に基づいて、前記第１端面と前第２端面との突き当たりを検出する、請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 前記制御部は、前記第１歯と前記第２歯とが途中で噛み合わなくなった場合、前記入力シャフトおよび前記出力シャフトの少なくとも一方の回転数、または、一方向へのトルクを制御する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両制御装置。
5. 前記第１歯は隣り合う前記第１端面間にテーパ状の第１側面を有すると共に、前記第２歯は前記第１側面に噛み合うテーパ状の第２側面を有しており、
   前記制御部は、前記第１歯と前記第２歯とが途中で噛み合わなくなった場合、前記第１側面および前記第２側面の一方が他方を押し付けるよう制御する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車両制御装置。
6. 前記第１歯は隣り合う前記第１端面間にテーパ状の第１側面を有すると共に、前記第２歯は前記第１側面に噛み合うテーパ状の第２側面を有しており、
   前記制御部は、前記第１歯と前記第２歯とが途中で噛み合わなくなった場合、前記第１側面と前記第２側面とを離間させる、請求項４に記載の車両制御装置。
7. 前記第１歯は隣り合う前記第１端面間にテーパ状の第１側面を有すると共に、前記第２歯は前記第１側面に噛み合うテーパ状の第２側面を有しており、
   前記制御部は、前記第１歯と前記第２歯とが途中で噛み合わなくなった場合、前記第１側面と前記第２側面とが離れる方向に前記入力シャフトまたは前記出力シャフトを制御する、請求項４に記載の車両制御装置。
8. 前記第１歯は隣り合う前記第１端面間にテーパ状の第１側面を有すると共に、前記第２歯は前記第１側面に噛み合うテーパ状の第２側面を有しており、
   前記制御部は、前記第１歯と前記第２歯とが途中で噛み合わなくなった場合、前記第１側面と前記２側面が一方に押し付けられるよう制御しても、前記第１歯と前記第２歯とが噛み合わない場合に、前記第１側面と前記第２側面とが離れるよう制御する、請求項１に記載の車両制御装置。
9. 前記制御部は、前記第１端面と前記第２端面とを互いに近づけるアクチュエータを駆動するアクチュエータ電流が所定値以上、かつ、前記アクチュエータのストロークが停止した前記アクチュエータの状態から、前記第１歯と前記第２歯とが途中で噛み合わなくなったことを検出する、請求項４乃至８のいずれか一項に記載の車両制御装置。

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