JP2017115951A - クラッチ機構の制御装置、クラッチ機構の制御方法および電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】安全性の確保および電力消費量の抑制を図りながらも装置に掛かる負荷を軽減することができる技術を提供すること。【解決手段】ノーマルオープンタイプに構成されたクラッチ機構４０の切替制御において、電動機２の回転軸２ａの回転数Ｎｍが値Ｎｍ＊以上の領域で回転数Ｎｍの増加に伴い反比例的に減少する電動機２のトルクＴｍに応じてクラッチ伝達トルクＴｃｌが段階的に減少するように第１および第２電動機４７，４８を駆動制御する。これにより、第１および第２電動機４７，４８を合理的に駆動し得て、電力消費量の抑制を図ることができると共に、クラッチ切替に際してクラッチ機構４０各部、特に、第１および第２レリーズベアリング４５，４６に掛かる負荷の軽減を図ることができる。もとより、クラッチ機構４０がノーマルオープンタイプに構成されているため、リンプホーム機能が確保され安全性も確保され得る。【選択図】図５

Description

本発明は、電動機の回転軸と一体回転する第１部材と、変速装置の入力軸と一体回転する第２部材と、アクチュエータと、を備え、クラッチ接続指示がなされた際に、アクチュエータによって第１または第２部材を駆動して当該第１および第２部材を摩擦係合するよう構成されたクラッチ機構の制御装置、クラッチ機構の制御方法および電気自動車に関する。

特開２０１２−１８４７８０号公報（特許文献１）には、アクチュエータによりクラッチを作動させることによって、エンジンからトランスミッションへ動力を伝達する動力伝達状態と当該動力の伝達を遮断する動力遮断状態とを自動的に切り替えるように構成されたクラッチ機構が記載されている。

上述した公報に記載のクラッチ機構では、クラッチ操作が行われていない状態においては動力遮断状態とする所謂ノーマルオープンタイプを採用することによってリンプホーム機能を確保する一方、クラッチとアクチュエータとの間にトグル機構を設けてアクチュエータの駆動力を増幅してクラッチに作用させる構成とすることによって動力伝達状態を維持する際に要するアクチュエータの駆動力の低減を図っている。

特開２０１２−１８４７８０号公報

ところで、近年、電動機を動力源とする電気自動車やハイブリッド自動車において、電力消費効率の向上という観点から効率の良い回転速度で電動機を運転する必要性が高まっており、電気自動車やハイブリッド自動車への変速装置の搭載が要望されている。この場合、上述した公報に記載のクラッチ機構を採用することによって、リンプホーム機能を確保しながらアクチュエータの駆動力を低減することができるため、安全性の確保と電力消費量の抑制との両立を図ることができる。

しかしながら、上述した公報に記載のクラッチ機構では、アクチュエータの駆動力を低減できるものの動力伝達状態を維持する際にクラッチ機構自体に大きな負荷が掛かることに変わりはなく、装置に掛かる負荷軽減という点において、なお改良の余地がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、安全性の確保および電力消費量の抑制を図りながらも装置に掛かる負荷を軽減することができる技術を提供することを目的とする。

本発明の変速装置は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係るクラッチ機構の制御装置の好ましい形態によれば、電動機の回転軸と一体回転する第１部材と、変速装置の入力軸と一体回転する第２部材と、アクチュエータと、を備え、クラッチ接続指示がなされた際に、アクチュエータによって第１または第２部材を駆動して当該第１および第２部材を摩擦係合するクラッチ機構の制御装置が構成される。当該クラッチ機構の制御装置は、クラッチ接続指示がなされた際、電動機の回転軸の回転数が所定回転数となるまでの第１領域では、電動機が出力し得る最大出力を変速装置の入力軸に伝達可能な摩擦係合力をもって第１および第２部材を摩擦係合するようにアクチュエータを制御する。そして、電動機の回転軸の回転数が所定回転数以上となる第２領域では、電動機の回転軸の回転数の増加に伴って低下する電動機の出力の大きさに応じて第１および第２部材間の摩擦係合力が低下するようにアクチュエータを制御する。

本発明によれば、電動機の回転軸の回転数が所定回転数以上となると出力が低下するという電動機特有のトルク特性に合わせて第１および第２部材間の摩擦係合力が低下するようにアクチュエータを制御する構成であるため、アクチュエータを合理的に駆動し得て電力消費量の抑制を図ることができると共に、クラッチ切替に際してアクチュエータを含むクラッチ機構に掛かる負荷の軽減を図ることができる。もとより、クラッチ機構が、クラッチ接続指示がなされた際に、第１および第２部材を摩擦係合する構成、即ち、クラッチ機構が所謂ノーマルオープンタイプに構成されているため、リンプホーム機能を確保することができ、安全性も確保され得る。

本発明に係るクラッチ機構の制御装置の更なる形態によれば、第１部材は、電動機の回転軸に固定された回転部材と、当該回転部材に固定されたクラッチカバーと、当該クラッチカバーに一体回転可能に支持されたプレッシャープレートおよびダイヤフラムスプリングと、を有している。また、第２部材は、変速装置の入力軸に固定されたクラッチディスクとして構成されている。当該クラッチディスクは、回転部材とプレッシャープレートとの間に配置されるように構成されている。さらに、アクチュエータは、当該アクチュエータの駆動力をダイヤフラムスプリングに伝達するためのレリーズベアリングを有している。また、ダイヤフラムスプリングは、圧縮方向の変形に伴ってプレッシャープレートをクラッチディスクに接触させる方向に押圧するように構成されている。そして、クラッチ接続指示がなされた際、レリーズベアリングを介してダイヤフラムスプリングを圧縮変形させるようにアクチュエータを制御するように構成されている。

本形態によれば、所謂ダイヤフラムスプリング式クラッチにおいて、アクチュエータの駆動に要する動力の低減を図ることができることに伴って、レリーズベアリングに掛かる負荷を低減することができる。これにより、レリーズベアリングの耐久性の向上を図ることができる。

本発明に係るクラッチ機構の制御装置の更なる形態によれば、変速装置の入力軸は、第１入力軸と、当該第１入力軸と相対回転可能に当該第１入力軸の外周に同軸配置された第２入力軸と、を有している。また、第２部材は、第１入力軸と一体回転する第３部材と、第２入力軸と一体回転する第４部材と、を有している。さらに、クラッチ機構は、第１および第３部材が摩擦係合されることにより電動機の回転軸の回転数を第１入力軸に伝達し、第１および第４部材を摩擦係合することにより電動機の回転軸の回転数を第２入力軸に伝達するツインクラッチ機構として構成されている。そして、アクチュエータによって第１部材を駆動することにより第１および第３部材または第１および第４部材を摩擦係合するように構成されている。

本形態によれば、ツインクラッチ機構において、本発明の効果をより顕著なものとすることができる。

本発明に係るクラッチ機構の制御装置の更なる形態によれば、アクチュエータは、第２回転軸を有する第２電動機と、当該第２回転軸の回転運動を直線運動に変換可能なネジ機構と、を有している。また、ネジ機構のリードＬは、当該ネジ機構の有効ネジ径をｄ、当該ネジ機構の摩擦係数をμとしたときに、Ｌ＜π・ｄ・μを満たすように構成されている。そして、ネジ機構の直線運動によって第１および第２部材が駆動されるように構成されている。

本形態によれば、ネジ機構のネジ係合が自然に緩むことはないため、第１部材と第２部材とを摩擦係合させた後に第２電動機の駆動を停止しいたとしても当該摩擦係合が解除されることはない。したがって、アクチュエータ、即ち、第２電動機によって消費される電力量を節約することができる。

本発明に係るクラッチ機構の制御方法の好ましい形態によれば、電動機の回転軸と一体回転する第１部材と、変速装置の入力軸と一体回転する第２部材と、アクチュエータと、を備え、クラッチ接続指示がなされた際に、アクチュエータによって第１または第２部材を駆動して当該第１および第２部材を摩擦係合するように構成されたクラッチ機構の制御方法が構成される。当該クラッチ機構の制御方法では、（ａ）クラッチ接続指示がなされた際、電動機の回転軸の回転数が所定回転数となるまでの第１領域では、電動機が出力し得る最大出力を変速装置の入力軸に伝達可能な摩擦係合力をもって第１および第２部材を摩擦係合するようにアクチュエータを制御し、（ｂ）電動機の回転軸の回転数が所定回転数より大きい第２領域では、電動機の回転軸の回転数の増加に伴って低下する電動機の出力の大きさに応じて第１および第２部材間の摩擦係合力が低下するようにアクチュエータを制御する。

本発明によれば、電動機の回転軸の回転数が所定回転数よりも大きくなると出力が低下するという電動機特有のトルク特性に合わせて第１および第２部材間の摩擦係合力が低下するようにアクチュエータを制御する構成であるため、アクチュエータを合理的に駆動することができる。これにより、装置の大型化および複雑化を招くことなく、簡易な構成でアクチュエータの駆動に要する動力の低減を図ることができる。

本発明に係る電気自動車の好ましい形態によれば、回転軸を有する電動機と、入力軸および出力軸を有する変速装置と、回転軸と入力軸との接続および接続の解除を行うクラッチ機構と、出力軸に接続された車軸と、クラッチ機構を制御する上述したいずれかの態様の本発明に係るクラッチ機構の制御装置と、を備えている。そして、クラッチ機構によって回転軸と入力軸との接続が解除されている間に変速装置による変速操作が実行され、変速操作の完了に伴ってクラッチ機構によって回転軸と入力軸とが接続されることによって電動機から出力される動力が要求動力に変換され、当該要求動力が車軸に伝達されることにより走行するように構成されている。

本発明によれば、上述したいずれかの態様の本発明に係るクラッチ機構の制御装置を備えるから、本発明のクラッチ機構の制御装置が奏する効果と同様の効果、例えば、装置の大型化および複雑化を招くことなく、簡易な構成でアクチュエータの駆動に要する動力の低減を図ることができる効果などを奏することができる。これにより、電力消費量を抑制することができるため、航続距離の拡大を図ることができる。

本発明によれば、装置の大型化および複雑化を招くことなく、簡易な構成でアクチュエータの駆動に要する動力の低減を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る電気自動車１の構成の概略を示す構成図である。 クラッチ機構４０の構成の概略を示す構成図である。 クラッチ機構４０の要部を拡大して示す要部拡大図である。 電子制御ユニット１０により実行されるクラッチ締結制御の一例を示すフローチャートである。 クラッチ伝達トルク設定マップの一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。

本発明の実施の形態に係る電気自動車１は、図１に示すように、電動機２と、当該電動機２の出力軸としての回転軸２ａに接続されたツインクラッチ式変速機４と、ディファレンシャルギヤ装置６を介して当該ツインクラッチ式変速機４に接続された車輪８と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット１０と、を備えている。ツインクラッチ式変速機４は、本発明における「変速装置」に対応し、電子制御ユニット１０は、本発明における「制御装置」に対応する実施構成の一例である。

電動機２は、発電機としても駆動することができる周知の三相交流同期発電電動機として構成されており、図示しないインバータを介してバッテリ（図示せず）と電力のやりとりを行う。

ツインクラッチ式変速機４は、図１に示すように、第１クラッチ２２と、第２クラッチ２４と、第１クラッチ２２を介して電動機２の回転軸２ａに接続された第１入力軸３２と、第１入力軸３２に同軸状に外嵌されると共に第２クラッチ２４を介して電動機２の回転軸２ａに接続された第２入力軸３４と、第１入力軸３２および第２入力軸３４と平行配置されると共に変速機構ＴＭを介して第１入力軸３２および第２入力軸３４と接続された出力軸３６と、第１クラッチ２２と第２クラッチ２４との切替えを行うクラッチ機構４０と、これらを収容する変速機ケース３８とを備える。

第１クラッチ２２は、図２に示すように、第１入力軸３２にスプライン嵌合などによって取付けられた第１クラッチディスク２２ａと、この第１クラッチディスク２２ａの外周側に取付けられた摩擦材（図示せず）と、この摩擦材を挟み込むように配置されたミッドプレッシャープレート２３および第１プレッシャープレート２２ｂと、クラッチカバー２５を介して第１プレッシャープレート２２ｂと接続された第１ダイヤフラムスプリング２２ｃと、から構成されている。

第１クラッチ２２は、第１ダイヤフラムスプリング２２ｃが圧縮方向に変形されることにより、第１プレッシャープレート２２ｂが第１クラッチディスク２２ａ側に移動されて、第１プレッシャ―プレート２２ｂとミッドプレッシャープレート２３との間で第１クラッチディスク２２ａの摩擦材が押圧されるように構成されている。即ち、第１クラッチ２２は、クラッチ操作が行われていない状態では動力伝達を遮断し、クラッチ操作が行われたときに動力伝達する所謂ノーマルオープンタイプのクラッチとして構成されている。

第２クラッチ２４は、図２に示すように、第２入力軸３４にスプライン嵌合などによって取付けられた第２クラッチディスク２４ａと、この第２クラッチディスク２４ａの外周側に取付けられた摩擦材と、この摩擦材を挟み込むように配置されたミッドプレッシャープレート２３および第２プレッシャープレート２４ｂと、第２プレッシャープレート２４ｂと接続された第２ダイヤフラムスプリング２４ｃと、から構成されている。

第２クラッチ２４は、第２ダイヤフラムスプリング２４ｃが圧縮方向に変形されることにより、第２プレッシャープレート２４ｂが第２クラッチディスク２４ａ側に移動されて、第２プレッシャープレート２４ｂとミッドプレッシャープレート２３との間で第２クラッチディスク２４ａの摩擦材が押圧されるように構成されている。即ち、第２クラッチ２４は、クラッチ操作が行われていない状態では動力伝達を遮断し、クラッチ操作が行われたときに動力伝達する所謂ノーマルオープンタイプのクラッチとして構成されている。

ミッドプレッシャープレート２３は、図２に示すように、電動機２の回転軸２ａに取付けられたカバープレート２６と一体回転可能なように構成されており、電動機２の回転軸２ａからの動力がカバープレート２６を介してミッドプレッシャープレート２３に入力される。

クラッチカバー２５は、カバープレート２６と一体回転可能なように当該カバープレート２６に取り付けられる。クラッチカバー２５の一端端部（電動機２の回転軸２ａとは反対側の端部）には、図２に示すように、内周側に折り曲げられた折曲部２５ａが形成されている。また、クラッチカバー２５の内周には、折曲部２５ａから電動機２の回転軸２ａ寄りの離れた位置に折曲部材２５ｂが設けられている。折曲部材２５ｂは、電動機２の回転軸２ａ側に突出する突出部２５ｂ'と、電動機２の回転軸２ａ側とは反対側に突出する突出部２５ｂ”と、を有している。

第１ダイヤフラムスプリング２２ｃは、図２に示すように、外周縁部が折曲部２５ａの内面と折曲部材２５ｂの突出部２５ｂ”との間に挟み込まれるように配置されている。また、第２ダイヤフラムスプリング２４ｃは、外周縁部が折曲部材２５ｂの突出部２５ｂ'と第２プレッシャープレート２４ｂとの間に挟み込まれるように配置されている。なお、第２プレッシャープレート２４ｂと第２ダイヤフラムスプリング２４ｃとは、突出部２５ｂ'よりも径方向内側において当接する。

変速機構ＴＭは、図１に示すように、第１および第２入力軸３２，３４に固定配置された複数の駆動歯車Ｇと、これら駆動歯車Ｇと噛合すると共に出力軸３６に遊転配置された被駆動歯車Ｇ’と、出力軸３６上であって被駆動歯車Ｇ’間に固定配置された同期装置Ｓと、から構成されており、第１入力軸３２に入力された動力を出力軸３６に伝達する第１動力伝達経路と、第２入力軸３４に入力された動力を出力軸３６に伝達する第２動力伝達経路と、を構成している。

クラッチ機構４０は、図２に示すように、変速機ケース３８に固定ボルトＢＬＴにより固定取付けされた固定スリーブ４２と、固定スリーブ４２の外周上にネジ係合された第１スライダ４３と、第１スライダ４３の外周上にネジ係合された第２スライダ４４と、アイドラギヤ機構４９を介して第１スライダ４３に接続された第１電動機４７と、第２スライダ４４に接続された第２電動機４８と、第１スライダ４３と第２ダイヤフラムスプリング２４ｃとを連結する第２レリーズベアリング４６と、第２スライダ４４と第１ダイヤフラムスプリング２２ｃとを連結する第１レリーズベアリング４５と、クラッチ機構４０をコントロールするために第１および第２電動機４７，４８を駆動制御するクラッチ切替用電子制御ユニット６０と、を備えている。

固定スリーブ４２は、図３に示すように、変速機ケース３８への取付部としてフランジ状に形成された固定部４２ａと、固定部４２ａから突出状に一体形成された内部が中空の中空軸部４２ｂとから構成されており、変速機ケース３８に取付けられた際に中空軸部４２ｂが第２入力軸３４の外周に同軸的に配置される。中空軸部４２ｂの外周面には、雄ネジが形成されている。

第１スライダ４３は、図３に示すように、内周面に雌ネジが形成されると共に外周面に雄ネジが形成された筒状軸部４３ａと、筒状軸部４３ａの長手方向一端部に一体形成されたギヤ部４３ｂと、から構成されている。第１スライダ４３は、固定スリーブ４２の中空軸部４２ｂの外周に同軸的に配置される。具体的には、第１スライダ４３は、ギヤ部４３ｂが固定スリーブ４２の固定部４２ａ側となるように、固定スリーブ４２の中空軸部４２ｂの雄ネジに筒状軸部４３ａの雌ネジがネジ係合される。なお、ギヤ部４３ｂには、図２に示すように、アイドラギヤ機構４９のアイドラギヤ４９ａを介して第１電動機４７のピニオンギヤ４７ｂが噛合している。ピニオンギヤ４７ｂは、第１電動機４７の回転軸４７ａに取り付けられている。

ここで、固定スリーブ４２の中空軸部４２ｂの雄ネジおよび第１スライダ４３の筒状軸部４３ａの雌ネジのリードＬ１は、本実施の形態では、中空軸部４２ｂの雄ネジおよび筒状軸部４３ａの雌ネジの有効ネジ径をｄ１、中空軸部４２ｂの雄ネジと筒状軸部４３ａの雌ネジとの間の摩擦係数をμ１としたときに、後述する理由によってＬ１＜π・ｄ１・μ１の式を満足するように設定するものとした。

第２スライダ４４は、図３に示すように、内周面に雌ネジが形成された筒状軸部４４ａと、筒状軸部４４ａの長手方向一端部に一体形成されたギヤ部４４ｂと、から構成されている。第２スライダ４４は、第１スライダ４３の筒状軸部４３ａの外周に同軸上に配置される。具体的には、第２スライダ４４は、ギヤ部４４ｂが第１スライダ４３のギヤ部４３ｂ側となるように、第１スライダ４３の筒状軸部４３ａの雄ネジに筒状軸部４４ａの雌ネジがネジ係合される。また、筒状軸部４４ａの長手方向他端部には、環状溝４４ａ’が形成されている。なお、ギヤ部４４ｂには、図２に示すように、第２電動機４８のピニオンギヤ４８ｂが噛合している。ピニオンギヤ４８ｂは、第２電動機４８の回転軸４８ａに取り付けられている。

ここで、第１スライダ４３の筒状軸部４３ａの雄ネジおよび第２スライダ４４の筒状軸部４４ａの雌ネジのリードＬ２は、本実施の形態では、筒状軸部４３ａの雄ネジおよび筒状軸部４４ａの雌ネジの有効ネジ径をｄ２、筒状軸部４３ａの雄ネジと筒状軸部４４ａの雌ネジとの間の摩擦係数をμ２としたときに、後述する理由によってＬ２＜π・ｄ２・μ２の式を満足するように設定するものとした。なお、リードＬ２は、前述のリードＬ１よりも大きいリード、例えば、Ｌ２＝２×Ｌ１に設定されている。

第１レリーズベアリング４５は、アウターレース（第２スライダ４４の筒状軸部４４ａに形成された環状溝４４ａ’の径方向外方側の内壁がアウターレースを構成している）と、インナーレースと、アウターレースとインナーレースとの間に介在するボールと、から構成されており、図２および図３に示すように、第２スライダ４４と第１ダイヤフラムスプリング２２ｃとを相対回転を許容した状態で連結する。なお、インナーレースと第１ダイヤフラムスプリング２２ｃ内周端とが当接している。

第２レリーズベアリング４６は、アウターレースと、インナーレースと、アウターレースとインナーレースとの間に介在するボールと、から構成されており、図２および図３に示すように、第１スライダ４３と第２ダイヤフラムスプリング２４ｃとを相対回転を許容した状態で連結する。なお、アウターレースが第１スライダ４３の筒状軸部４３ａの先端に取付固定され、インナーレースは第２ダイヤフラムスプリング２４ｃの内周端と当接している。

クラッチ切替用電子制御ユニット６０には、第１および第２電動機４７，４８の状態を検出するセンサからの信号、例えば、第１および第２電動機４７，４８の回転数を検出する回転数センサからの電動機軸回転数や、図示しない電流センサにより検出される第１および第２電動機４７，４８に印加される電流などが入力されている。クラッチ切替用電子制御ユニット６０は、電子制御ユニット１０と通信しており、電子制御ユニット１０からの制御信号によって第１および第２電動機４７，４８を駆動制御すると共に必要に応じて第１および第２電動機４７，４８の運転状態に関するデータを電子制御ユニット１０に出力する。

電子制御ユニット１０は、図１に示すように、ＣＰＵ１２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ１２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ１４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ１６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備えている。電子制御ユニット１０には、アクセルペダル８２の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサからのアクセル開度やクラッチペダル８４の踏み込み量を検出するクラッチペダルポジションセンサからのクラッチペダルポジション、ブレーキペダル８６の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサからのブレーキペダルポジション、車速センサからの車速、電動機２の回転軸２ａの回転数を検出する回転数センサ８８からの回転数Ｎｍなどが入力ポートを介して入力されている。また、電子制御ユニット１０からは、電動機２への駆動信号や第１および第２電動機４７，４８への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット１０は、前述したように、クラッチ切替用電子制御ユニット６０と通信ポートを介して接続されており、クラッチ切替用電子制御ユニット６０と各種制御信号やデータのやりとりを行っている。

こうして構成された本実施の形態に係る電気自動車１では、運転者がクラッチ操作を行うと、電子制御ユニット１０からクラッチ切替信号が出力され、当該クラッチ切替信号を受信したクラッチ切替用電子制御ユニット６０によって第１および第２電動機４７，４８が駆動制御されて第１および第２クラッチ２２，２４が切り替えられる。

具体的には、運転者のクラッチ操作が第１クラッチ２２を動力伝達状態にすると共に第２クラッチ２４を動力伝達遮断状態にするというものである場合には、第１および第２電動機４７，４８によって第１および第２スライダ４３，４４が回転駆動されて、第１ダイヤフラムスプリング２２ｃが圧縮変形されるように第２スライダ４４が軸方向移動されると共に第２ダイヤフラムスプリング２４ｃの圧縮変形が解除されるように第１スライダ４３が軸方向移動される。

また、これとは逆に、運転者のクラッチ操作が第１クラッチ２２を動力伝達遮断状態にすると共に第２クラッチ２４を動力伝達状態にするというものである場合には、第１および第２電動機４７，４８によって第１および第２スライダ４３，４４が回転駆動されて、第１ダイヤフラムスプリング２２ｃの圧縮変形が解除されるように第２スライダ４４が軸方向移動されると共に第２ダイヤフラムスプリング２４ｃが圧縮変形されるように第１スライダ４３が軸方向移動される。

ここで、リードＬ１およびリードＬ２が、Ｌ１＜π・ｄ１・μ１およびＬ２＜π・ｄ２・μ２の式を満足するような値に設定されているので、第１または第２クラッチ２２，２４の接続が完了した時点で第１電動機４７および第２電動機４８への通電を停止しても、第１スライダ４３や第２スライダ４４が自然に軸方向移動して第１および第２クラッチ２２，２４が自然に切替わることはない。この結果、消費電力を節約することができる。

また、リードＬ２がリードＬ１よりも大きく設定されているので、各リードＬ１，Ｌ２を同じ値に設定したときよりも第２電動機４８の駆動電力を小さくできる。この結果、消費電力を節約できエネルギー効率を向上することができる。

なお、第１クラッチ２２によって電動機２の回転軸２ａと第１入力軸３２との接続が解除されている間に第１動力伝達経路上における変速機構ＴＭの変速操作が実行され、また、第２クラッチ２４によって電動機２の回転軸２ａと第２入力軸３４との接続が解除されている間に第２動力伝達経路上における変速機構ＴＭの変速操作が実行される。そして、変速操作の完了に伴って第１または第２クラッチ２２，２４が接続操作されることによって電動機２の回転軸２ａから出力される動力が車軸ＷＳ（図１参照）に伝達されることによりって車両が走行する。

次に、こうして構成された本実施の形態に係る電気自動車１の動作、特に、運転者によるクラッチ操作に伴って第１または第２クラッチ２２，２４が締結および締結解除される際の動作について説明する。図４は、第１または第２クラッチ２２，２４が締結および締結解除される際に電子制御ユニット１０により実行されるクラッチ締結処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、運転者によるクラッチ操作が行われた際に実行される。

この処理が実行されると、電子制御ユニット１０のＣＰＵ１２は、まず、回転数センサ８８から電動機２の回転軸２ａの回転数Ｎｍを読み込み（ステップＳ１００）、読み込んだ回転数Ｎｍに基づいて（回転数Ｎｍの関数ｆ（Ｎｍ）として）クラッチ伝達トルクＴｃｌを設定する（ステップＳ１０２）。ここで、クラッチ伝達トルクＴｃｌの設定は、本実施の形態では、電動機２の回転軸２ａの回転数Ｎｍと、クラッチ伝達トルクＴｃｌとの関係を予め定めてクラッチ伝達トルク設定マップとしてＲＯＭ１４に記憶しておき、電動機２の回転軸２ａの回転数Ｎｍが与えられると記憶したマップから対応するクラッチ伝達トルクＴｃｌを設定する構成とした。

クラッチ伝達トルク設定マップは、図５に示すように、電動機２のトルク特性、具体的には、電動機２の回転軸２ａの回転数Ｎｍが値Ｎｍ＊よりも小さい領域では回転数Ｎｍの値に関わらず電動機２のトルクＴｍが値Ｔｍｃｏｎｓｔの一定値を示し、回転数Ｎｍが値Ｎｍ＊以上の領域では回転数Ｎｍの増加に伴い電動機２のトルクＴｍが反比例的に減少するという特性に基づいて設定されている。即ち、クラッチ伝達トルクＴｃｌは、電動機２の回転軸２ａの回転数Ｎｍが値Ｎｍｒｅｆよりも小さい領域では回転数Ｎｍの値に関わらず値Ｔｃｌｃｏｎｓｔの一定値となるように設定されており、電動機２の回転軸２ａの回転数Ｎｍが値Ｎｍｒｅｆ以上となる領域では回転数Ｎｍの増加に伴い段階的に減少するように設定されている。なお、クラッチ伝達トルクＴｃｌを段階的に減少させ始める回転軸２ａの回転数の値Ｎｍｒｅｆは、電動機２のトルクが低下し始める際の回転軸２ａの回転数の値Ｎｍ＊よりも大きい値に設定されている。

また、電動機２の回転軸２ａの回転数Ｎｍが値Ｎｍｒｅｆ以上の領域におけるクラッチ伝達トルクＴｃｌの設定には、回転数Ｎｍが増加する際と減少する際とで異なる値が設定されるように設定幅（ヒステリシス特性）を持たせている。さらに、クラッチ伝達トルクＴｃｌは、電動機２のトルクＴｍよりも大きい値となるように設定されている。これにより、電動機２の回転軸２ａから出力された動力を確実に第１および第２入力軸３２，３４に伝達することができる。

こうしてクラッチ伝達トルクＴｃｌが設定されると当該クラッチ伝達トルクＴｃｌとなるように第１および第２電動機４７，４８を駆動制御して（ステップＳ１０４）、本制御処理を終了する。

以上説明した本発明の実施の形態に係る電気自動車１によれば、電動機２のトルク特性に基づいてクラッチ伝達トルクＴｃｌを設定する構成、即ち、電動機２の回転軸２ａの回転数Ｎｍが値Ｎｍ＊以上の領域で回転数Ｎｍの増加に伴い反比例的に減少する電動機２のトルク特性に応じてクラッチ伝達トルクＴｃｌが段階的に減少するように第１および第２電動機４７，４８を駆動制御する構成であるため、電動機２の回転軸２ａの回転数Ｎｍの値に関わらずクラッチ伝達トルクＴｃｌが一定値となるように第１および第２電動機４７，４８を駆動制御する構成に比べて、第１および第２電動機４７，４８を合理的に駆動し得て、電力消費量の抑制を図ることができると共に、クラッチ切替に際してクラッチ機構４０各部、特に、第１および第２レリーズベアリング４５，４６に掛かる負荷の軽減を図ることができる。もとより、第１および第２クラッチ２２，２４が所謂ノーマルオープンタイプに構成されているため、リンプホーム機能が確保され安全性も確保され得る。

本実施の形態では、クラッチ機構の一例として、本発明を第１および第２クラッチ２２，２４を有するツインクラッチタイプに適用したが、これには限らない。例えば、クラッチを一つのみ有するシングルクラッチタイプや、クラッチを三つ以上有するマルチクラッチタイプに本発明を適用することができる。

本発明をシングルクラッチタイプに適用する場合、クラッチを、変速機の入力軸に取り付けられるクラッチディスクと、当該クラッチディスクの外周側に取り付けられる摩擦材と、当該摩擦材を挟み込むように電動機２の回転軸２ａに取り付けられるプレッシャープレート（当該摩擦材の電動機２とは反対側に配置）および回転部材（内燃機関におけるフライホイールに相当する部材、当該摩擦材の電動機２側に配置）と、回転部材と一体回転可能に当該回転部材に取り付けられるクラッチカバーと、当該クラッチカバーを介してプレッシャープレートに接続されたダイヤフラムスプリングと、から構成し、電動機などの駆動装置によってレリーズベアリングを介してダイヤフラムスプリングを圧縮変形させることによりプレッシャープレートを移動させてクラッチディスクをプレッシャープレートと回転部材との間に押圧する構成とすれば良い。

本実施形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものである。したがって、本発明は、本実施形態の構成に限定されるものではない。

１ 電気自動車（電気自動車）
２ 電動機（電動機）
２ａ 回転軸（回転軸）
４ ツインクラッチ式変速機（変速装置）
６ ディファレンシャル装置
８ 車輪
１０ 電子制御ユニット（制御装置）
１２ ＣＰＵ
１４ ＲＯＭ
１６ ＲＡＭ
２２ 第１クラッチ
２２ａ 第１クラッチディスク（第２部材、第３部材、クラッチディスク）
２２ｂ 第１プレッシャープレート（第１部材、プレッシャープレート）
２２ｃ 第１ダイヤフラムスプリング（第１部材、ダイヤフラムスプリング）
２３ ミッドプレッシャープレート（第１部材、プレッシャープレート）
２４ 第２クラッチ
２４ａ 第２クラッチディスク（第２部材、第４部材、クラッチディスク）
２４ｂ 第２プレッシャープレート（第１部材、プレッシャープレート）
２４ｃ 第２ダイヤフラムスプリング（第１部材、ダイヤフラムスプリング）
２５ クラッチカバー（第１部材、クラッチカバー）
２５ａ 折曲部
２５ｂ 折曲部材
２５ｂ’ 突出部
２５ｂ” 突出部
２６ カバープレート（第１部材、回転部材）
３２ 第１入力軸（入力軸、第１入力軸）
３４ 第２入力軸（入力軸、第２入力軸）
３６ 出力軸（出力軸）
３８ 変速機ケース
４０ クラッチ機構（クラッチ機構）
４２ 固定スリーブ（ネジ機構）
４２ａ 固定部
４２ｂ 中空軸部
４３ 第１スライダ（ネジ機構）
４３ａ 筒状軸部
４３ｂ ギヤ部
４４ 第２スライダ（ネジ機構）
４４ａ 筒状軸部
４４ａ’ 環状溝
４４ｂ ギヤ部
４５ 第１レリーズベアリング（レリーズベアリング）
４６ 第２レリーズベアリング（レリーズベアリング）
４７ 第１電動機（アクチュエータ、第２電動機）
４７ａ 第１回転軸（第２回転軸）
４７ｂ ピニオンギヤ
４８ 第２電動機（アクチュエータ、第２電動機）
４８ａ 第２回転軸（第２回転軸）
４８ｂ ピニオンギヤ
４９ アイドラギヤ機構
４９ａ アイドラギヤ
６０ クラッチ切替用電子制御ユニット（制御装置）
８２ アクセルペダル
８４ クラッチペダル
８６ ブレーキペダル
８８ 回転数センサ
ＴＭ 変速機構
Ｇ 駆動歯車
Ｇ’ 被駆動歯車
ＢＬＴ 固定ボルト
ＷＳ 車軸（車軸）

Claims (6)

1. 電動機の回転軸と一体回転する第１部材と、変速装置の入力軸と一体回転する第２部材と、アクチュエータと、を備え、クラッチ接続指示がなされた際に、前記アクチュエータによって前記第１または第２部材を駆動して該第１および第２部材を摩擦係合するよう構成されたクラッチ機構の制御装置であって、
   前記クラッチ接続指示がなされた際、前記電動機の回転軸の回転数が所定回転数となるまでの第１領域では、該電動機が出力し得る最大出力を前記変速装置の入力軸に伝達可能な摩擦係合力をもって前記第１および第２部材を摩擦係合するよう前記アクチュエータを制御し、前記電動機の回転軸の回転数が前記所定回転数以上となる第２領域では、前記電動機の回転軸の回転数の増加に伴って低下する前記電動機の出力の大きさに応じて前記第１および第２部材間の前記摩擦係合力が低下するよう前記アクチュエータを制御する
   クラッチ機構の制御装置。
2. 前記第１部材は、前記電動機の回転軸に固定された回転部材と、該回転部材に固定されたクラッチカバーと、該クラッチカバーに一体回転可能に支持されたプレッシャープレートおよびダイヤフラムスプリングと、を有しており、
   前記第２部材は、前記変速装置の入力軸に固定されたクラッチディスクとして構成されており、
   該クラッチディスクは、前記回転部材と前記プレッシャープレートとの間に配置されるよう構成されており、
   前記アクチュエータは、該アクチュエータの駆動力を前記ダイヤフラムスプリングに伝達するためのレリーズベアリングを有しており、
   前記ダイヤフラムスプリングは、圧縮方向の変形に伴って前記プレッシャープレートを前記クラッチディスクに接触させる方向に押圧するよう構成されており、
   前記クラッチ接続指示がなされた際、前記レリーズベアリングを介して前記ダイヤフラムスプリングを圧縮変形させるよう前記アクチュエータを制御する
   請求項１に記載のクラッチ機構の制御装置。
3. 前記変速装置の入力軸は、第１入力軸と、該第１入力軸と相対回転可能に該第１入力軸の外周に同軸配置された第２入力軸と、を有しており、
   前記第２部材は、前記第１入力軸と一体回転する第３部材と、前記第２入力軸と一体回転する第４部材と、を有しており、
   前記クラッチ機構は、前記第１および第３部材が摩擦係合されることにより前記電動機の回転軸の回転数を前記第１入力軸に伝達し、前記第１および第４部材を摩擦係合することにより前記電動機の回転軸の回転数を前記第２入力軸に伝達するツインクラッチ機構として構成されており、
   前記アクチュエータによって前記第１部材を駆動することにより前記第１および第３部材または前記第１および第４部材を摩擦係合するよう構成されている
   請求項１または２に記載のクラッチ機構の制御装置。
4. 前記アクチュエータは、第２回転軸を有する第２電動機と、該第２回転軸の回転運動を直線運動に変換可能なネジ機構と、を有しており、
   前記ネジ機構のリードＬは、該ネジ機構の有効孔ネジ径をｄ、該ネジ機構の摩擦係数をμとしたときに、
   Ｌ＜π・ｄ・μ
   を満たすように構成されており、
   前記ネジ機構の直線運動によって前記第１および第２部材が駆動されるよう構成されている
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載のクラッチ装置の制御装置。
5. 電動機の回転軸と一体回転する第１部材と、変速装置の入力軸と一体回転する第２部材と、アクチュエータと、を備え、クラッチ接続指示がなされた際に、前記アクチュエータによって前記第１または第２部材を駆動して該第１および第２部材を摩擦係合するよう構成されたクラッチ機構の制御方法であって、
   （ａ）前記クラッチ接続指示がなされた際、前記電動機の回転軸の回転数が所定回転数となるまでの第１領域では、該電動機が出力し得る最大出力を前記変速装置の入力軸に伝達可能な摩擦係合力をもって前記第１および第２部材を摩擦係合するよう前記アクチュエータを制御し、
   （ｂ）前記電動機の回転軸の回転数が前記所定回転数より大きい第２領域では、前記電動機の回転軸の回転数の増加に伴って低下する前記電動機の出力の大きさに応じて前記第１および第２部材間の前記摩擦係合力が低下するよう前記アクチュエータを制御する
   クラッチ機構の制御方法。
6. 回転軸を有する電動機と、
   入力軸および出力軸を有する変速装置と、
   前記回転軸と前記入力軸との接続および接続の解除を行うクラッチ機構と、
   前記出力軸に接続された車軸と、
   該クラッチ機構を制御する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のクラッチ機構の制御装置と、
   を備え、
   前記クラッチ機構によって前記回転軸と前記入力軸との接続が解除されている間に前記変速装置による変速操作が実行され、該変速操作の完了に伴って前記クラッチ機構によって前記回転軸と前記入力軸とが接続されることによって前記電動機から出力される動力が要求動力に変換され、該要求動力が前記車軸に伝達されることにより走行するよう構成された
   電気自動車。

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