JP2019173767A - 変速機用ギヤ接続機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ギヤとシャフトとを一体回転可能に接続する場合に、ギヤとシャフトとの間に動力が伝達されない動力伝達遮断状態の発生を抑制することが可能な変速機用ギヤ接続機構を得る。【解決手段】変速機用ギヤ接続機構は、シンクロ機構とクラッチ機構とを備える。シンクロ機構は、シャフトの回転数とギヤの回転数とを近づける摩擦力を発生する動力伝達状態と、摩擦力を発生しない動力遮断状態と、に切り替わる。クラッチ機構は、シンクロ機構とは別に設けられ、シャフトと一体に回転する第１歯とギヤと一体に回転する第２歯とを有し、第１歯と前記第２歯との噛み合いによってシャフトとギヤとを一体に回転させる噛合状態と、第１歯と前記第２歯とが噛み合わずシャフトと前記ギヤとの相対回転を許容する非噛合状態と、に選択的に切り替わる。【選択図】図１

Description

本発明は、変速機用ギヤ接続機構に関する。

従来、シャフトと一体に回転するとともにシャフトの軸方向に移動可能なスリーブと、スリーブとギヤとの間に設けられたシンクロナイザリングと、を有した変速機用ギヤ接続機構が知られている。この変速機用ギヤ接続機構では、スリーブがシャフトの軸方向に移動してシンクロナイザリングをギヤに設けられたコーン面に押し付けることにより、ギヤの回転とシャフトの回転とを同期させる。その後、スリーブがさらに軸方向に移動してスリーブとギヤに設けられたドグ歯とが噛合うことにより、シャフトとギヤとが一体に回転するように接続される。

特開２０１３−２４３９１号公報 独国特許出願公開第１０２０１３１０８３００Ａ１号公報

しかしながら、従来の変速機用ギヤ接続機構では、シンクロナイザリングによるシャフトの回転とギヤの回転との同期が完了してからスリーブの歯がシンクロナイザリングに設けられた歯同士の間を通過する過程で、ギヤに動力が伝達されない動力伝達遮断状態が発生する。

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、ギヤとシャフトとを一体回転可能に接続する場合に、ギヤとシャフトとの間に動力が伝達されない動力伝達遮断状態の発生を抑制することが可能な変速機用ギヤ接続機構を得ることである。

本発明の変速機用ギヤ接続機構は、例えば、回転可能なシャフトと前記シャフトに対して回転可能に前記シャフトに設けられたギヤとを備え動力を伝達する変速機、に設けられる変速機用ギヤ接続機構であって、前記シャフトと前記ギヤとの間に介在し前記シャフトの回転数と前記ギヤの回転数とを近づける摩擦力を発生する動力伝達状態と、前記摩擦力を発生しない動力遮断状態と、に切り替わるシンクロ機構と、前記シンクロ機構とは別に設けられ、前記シャフトと一体に回転する第１歯と前記ギヤと一体に回転する第２歯とを有し、前記第１歯と前記第２歯との噛み合いによって前記シャフトと前記ギヤとを一体に回転させる噛合状態と、前記第１歯と前記第２歯とが噛み合わず前記シャフトと前記ギヤとの相対回転を許容する非噛合状態と、に選択的に切り替わるクラッチ機構と、備えている。

このような構成によれば、例えば、ギヤとシャフトとを一体回転可能に接続する場合、まずは、シンクロ機構を動力伝達状態にして、シャフトの回転数とギヤの回転数とを近づける。次に、シンクロ機構を動力伝達状態としたままで、クラッチ機構を非噛合状態から噛合状態に切り替える。これにより、クラッチ機構が非噛合状態から噛合状態に切り替わる間は、シンクロ機構によってシャフトとギヤとの間の回転の伝達が行なわれる。よって、上記構成によれば、ギヤとシャフトとを一体回転可能に接続する場合に、ギヤとシャフトとの間に動力が伝達されない動力伝達遮断状態の発生を抑制することが可能である。

また、前記変速機用ギヤ接続機構では、例えば、前記シンクロ機構は、前記ギヤに設けられ前記ギヤと一体に回転する第１コーン面と、前記シャフトの軸方向に前記シャフトに対して移動可能に設けられるとともに前記シャフトと一体に回転する第１スリーブと、前記第１スリーブと前記ギヤとの間に設けられ、前記第１コーン面に押し付けられることにより前記第１コーン面との間で前記摩擦力を発生する第２コーン面を有したシンクロナイザリングと、を有し、前記動力伝達状態では、前記第１スリーブが前記第２コーン面を前記第１コーン面に押し付け、前記動力遮断状態では、前記第１スリーブが前記第２コーン面を前記第１コーン面に押し付けず、前記クラッチ機構は、前記第１歯と前記第２歯とが噛み合う噛合位置と前記第１歯と前記第２歯とが噛み合わない非噛合位置との間で前記シャフトの軸方向に前記シャフトに対して移動可能に設けられるとともに、前記シャフトと一体に回転する第２スリーブを有している。

このような構成によれば、例えば、クラッチ機構が非噛合状態から噛合状態に切り替わった後は、シンクロ機構の摩擦力を発生させなくてもよい。すなわち、第２コーン面を第１コーン面へ押し付けなくてもよい。よって、シンクロナイザリングの伝達可能なトルクの大きさ（トルク容量）を小さくしやすい。また、第１コーン面および第２コーン面の楔効果によってシンクロ機構が発生する摩擦力が増大する。よって、楔効果によって増大した摩擦力の分だけ、シンクロナイザリングを押す力を小さくできる。これにより、例えば、第２スリーブを介してシンクロナイザリングを押すアクチュエータの出力が小さくてすむ。よって、当該アクチュエータの小型化や低コスト化がしやすい。

また、上記構成によれば、クラッチ機構がシンクロ機構とは別に設けられているので、クラッチ機構の第２スリーブがシンクロナイザリングを通過する必要がない。よって、シンクロ機構の摩擦力によってシャフトの回転数とギヤの回転数とがある程度近づけば、シャフトの回転とギヤの回転とが完全には同期しない状態でも、クラッチ機構の第２スリーブを噛合位置に移動させることができる。すなわち、上記構成によれば、シャフトの回転とギヤの回転とに所定の差回転がある場合でも、ギヤをシャフトに接続することができるができる。よって、第１コーン面と第２コーン面との食い付き（ロック）の発生を抑制することができ、第１コーン面と第２コーン面との食いつきによってシャフトとギヤとが互いにロックされるシフトロック状態が発生することを抑制することができる。

また、上記のように、第１コーン面と第２コーン面との食い付き（ロック）の発生を抑制することができるので、第１コーン面と第２コーン面とのそれぞれのコーン角の鋭角化がしやすい。第１コーン面と第２コーン面とのそれぞれのコーン角の鋭角化により、楔効果が増大するので、第１コーン面と第２コーン面との間の摩擦力の増大化が図れる。したがって、例えば、第２スリーブを介してシンクロナイザリングを押すアクチュエータの出力が小さくてすむ。よって、当該アクチュエータの小型化や低コスト化がしやすい。また、このように、第１コーン面と第２コーン面との間の摩擦力の増大化が図れるので、その分、第１コーン面および第２コーン面、ひいてはシンクロナイザリングの小径化をすることができる。また、このように、第１コーン面および第２コーン面の小径化により、第１コーン面および第２コーン面の周速が低下するので、より高回転のモージェネレータを採用することが可能となる。

また、前記変速機用ギヤ接続機構では、例えば、前記第１スリーブと前記第２スリーブとは、前記ギヤに対して互いに反対側に位置されている。

このような構成によれば、例えば、第１スリーブと第２スリーブとの配置がしやすい。

図１は、実施形態の車両の概略的構成を示した例示的な図である。 図２は、実施形態の車両の概略的構成を示した例示的なブロック図である。 図３は、実施形態の車両の動作の一例を示した例示的なタイミングチャートである。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。なお、本明細書において、序数は、部品や部位等を区別するために用いられており、順番や優先度を示すものではない。

図１は、本実施形態の車両１の概略的構成を示した例示的な図である。図１に示されるように、車両１は、走行用駆動源としてのモータジェネレータ１１、変速機１２、駆動輪としての車輪１３Ｌ，１３Ｒ、および従動輪としての車輪（不図示）等を備えている。車両１は、モータジェネレータ１１の動力を変速機１２を介して車輪１３Ｌ，１３Ｒに伝達して当該車輪１３Ｌ，１３Ｒを回転させることにより、走行する。

モータジェネレータ１１は、シャフト１１ａと、ケース１１ｂと、を有している。シャフト１１ａは、第１回転中心Ａｘ１回りに回転可能にケース１１ｂに支持されている。ケース１１ｂは、車両１の車体（不図示）に支持されている。ケース１１ｂ内には、シャフト１１ａと一体に回転するロータ（不図示）と、ロータの外周を囲んだステータ（不図示）と、が収容されている。モータジェネレータ１１は、電圧（電流）が印加されることにより、シャフト１１ａに第１回転中心Ａｘ１回りのトルク（動力）を付与する。

変速機１２は、入力側となるモータジェネレータ１１と、出力側となる車輪１３Ｌ，１３Ｒと、の間に設けられている。変速機１２は、モータジェネレータ１１と結合された状態で、車体に支持されている。

変速機１２は、インプットシャフト２１と、アウトプットシャフト２２と、複数のギヤ段３０と、ギヤ接続機構２３と、ケース２４と、を有している。インプットシャフト２１、アウトプットシャフト２２、複数のギヤ段３０、およびギヤ接続機構２３は、ケース２４内に収容されている。ケース２４は、車体に支持されている。インプットシャフト２１は、シャフトの一例であり、ギヤ接続機構２３は、変速機用ギヤ接続機構の一例である。

インプットシャフト２１とアウトプットシャフト２２とは、互いに離間し、かつ平行に配置されている。インプットシャフト２１は、第１回転中心Ａｘ１回りに回転可能にケース２４に支持され、アウトプットシャフト２２は、第２回転中心Ａｘ２回りに回転可能にケース２４に支持されている。第１回転中心Ａｘ１および第２回転中心Ａｘ２は、回転軸とも称される。

インプットシャフト２１は、モータジェネレータ１１のシャフト１１ａと接続されており、当該シャフト１１ａと一体に、すなわち連動して回転する。以後、車両１の前進時のインプットシャフト２１の回転方向を正回転方向と称する。なお、シャフト１１ａとインプットシャフト２１とは直接接続されていなくてもよく、ギヤや、カップリング、ベルト等の別の回転伝達部材が介在してもよい。また、シャフト１１ａの回転速度とインプットシャフト２１の回転速度とは、同じでなくてもよい。

複数のギヤ段３０は、それぞれ、常時噛み合い式のギヤ段であり、インプットシャフト２１とアウトプットシャフト２２とに渡って設けられている。複数のギヤ段３０は、互いにギヤ比（減速比）が異なる。ギヤ段は、ギヤ段やギヤ対とも称される。

複数のギヤ段３０は、第１速ギヤ段３１と、第２速ギヤ段３２と、を含む。第１速ギヤ段３１と第２速ギヤ段３２とは、インプットシャフト２１の第１回転中心Ａｘ１の軸方向に互いに間隔を空けて配置されている。第２速ギヤ段３２のギヤ比は、第１速ギヤ段３１のギヤ比よりも小さい。第１速ギヤ段３１は、ローギヤとも称され、第２速ギヤ段３２は、ハイギヤとも称される。

第１速ギヤ段３１は、互いに噛み合うドライブギヤ３３およびドリブンギヤ３４を有し、第２速ギヤ段３２は、互いに噛み合うドライブギヤ３５およびドリブンギヤ３６を有している。ドライブギヤ３５は、ギヤの一例である。

ドライブギヤ３３，３５は、インプットシャフト２１と相対回転可能にベアリング（不図示）を介してインプットシャフト２１に支持されており、第１回転中心Ａｘ１回りに回転する。また、ドライブギヤ３３，３５は、第１回転中心Ａｘ１の軸方向への移動が制限されている。

また、第１速ギヤ段３１のドライブギヤ３３とインプットシャフト２１との間には、ワンウェイクラッチ３７が設けられている。ワンウェイクラッチ３７は、ドライブギヤ３３に対するインプットシャフト２１の正回転方向への相対回転を禁止している。よって、ワンウェイクラッチ３７は、インプットシャフト２１からドライブギヤ３３へ正回転方向への回転を伝達することができる。また、ワンウェイクラッチ３７は、インプットシャフト２１に対するドライブギヤ３３の正回転方向への相対回転を許容している。このようなワンウェイクラッチ３７を介してインプットシャフト２１からドライブギヤ３３にモータジェネレータ１１の動力が伝達され、当該動力によってインプットシャフト２１とドライブギヤ３３とが正回転方向に回転する。正回転方向は、第１回転方向の一例である。

ドリブンギヤ３４，３６は、アウトプットシャフト２２に固定され、アウトプットシャフト２２と一体に第２回転中心Ａｘ２回りに回転する。

また、アウトプットシャフト２２には、ファイナルギヤ３８が設けられている。ファイナルギヤ３８は、アウトプットシャフト２２に固定され、アウトプットシャフト２２と一体に第２回転中心Ａｘ２回りに回転する。ファイナルギヤ３８は、ディファレンシャルギヤ３９のケースに設けられたデフリングギヤ３９ａと噛み合っている。ディファレンシャルギヤ３９は、ドライブシャフト４０Ｌ，４０Ｒを介して各車輪１３Ｌ，１３Ｒと接続されている。

ギヤ接続機構２３は、クラッチ機構４１と、シンクロ機構４２と、を有している。クラッチ機構４１とシンクロ機構４２とは、互いに別に設けられている。すなわち、クラッチ機構４１とシンクロ機構４２とは、互いに独立して動作可能に設けられている。

クラッチ機構４１は、第１速ギヤ段３１のドライブギヤ３３と第２速ギヤ段３２のドライブギヤ３５との間に設けられている。すなわち、クラッチ機構４１は、ドライブギヤ３５のドライブギヤ３３側に配置されている。一方、シンクロ機構４２は、ドライブギヤ３５に対してドライブギヤ３３の反対側に配置されている。すなわち、ドライブギヤ３５が、クラッチ機構４１とシンクロ機構４２との間に配置されている。

クラッチ機構４１は、ドグクラッチ機構として構成され、インプットシャフト２１と、第１速ギヤ段３１のドライブギヤ３３および第２速ギヤ段３２のドライブギヤ３５との接続状態（結合状態）および遮断状態（非結合状態）を選択的に切り替える。すなわち、クラッチ機構４１は、インプットシャフト２１とドライブギヤ３３，３５との間の回転の伝達状態を切り替える。

クラッチ機構４１は、ハブ４３と、スリーブ４４と、を有している。また、上述のワンウェイクラッチ３７もクラッチ機構４１に含まれる。ハブ４３は、インプットシャフト２１に結合され、インプットシャフト２１と一体に第１回転中心Ａｘ１回りに回転する。スリーブ４４は、スプライン結合によってハブ４３と結合され、ハブ４３と一体に第１回転中心Ａｘ１回りに回転するとともに、ハブ４３に対してインプットシャフト２１の軸方向に移動可能である。すなわち、スリーブ４４は、インプットシャフト２１と一体に第１回転中心Ａｘ１回りに回転するとともに、インプットシャフト２１に対してインプットシャフト２１の軸方向に移動可能である。

スリーブ４４は、第１速ギヤ段３１のドライブギヤ３３と第２速ギヤ段３２のドライブギヤ３５との間に位置されている。スリーブ４４は、第２スリーブの一例である。

スリーブ４４は、複数の歯４４ａと、複数の歯４４ｂと、を有している。複数の歯４４ａは、スリーブ４４のドライブギヤ３３側の端部（図１では右側の端部）に設けられ、第１回転中心Ａｘ１回りに互いに並べられている。複数の歯４４ａは、ドライブギヤ３３に設けられた複数の歯３３ａと噛み合い可能である。複数の歯３３ａは、ドライブギヤ３３
のスリーブ４４側の部分（図１では左側の部分）に設けられ、ドライブギヤ３３と一体に回転する。複数の歯４４ｂは、スリーブ４４のドライブギヤ３５側の端部（図１では左側の端部）に設けられ、第１回転中心Ａｘ１回りに互いに並べられている。複数の歯４４ｂは、ドライブギヤ３５に設けられた複数の歯３５ａと噛み合い可能である。複数の歯３５ａは、ドライブギヤ３５のスリーブ４４側の部分（図１では右側の部分）に設けられ、ドライブギヤ３５と一体に回転する。歯３３ａ，３５ａ，４４ａ，４４ｂは、ドグ歯として構成されている。歯３５ａは、第２歯の一例であり、歯４４ｂは、第１歯の一例である。

スリーブ４４は、インプットシャフト２１に対してインプットシャフト２１の軸方向に移動可能である。詳細には、スリーブ４４は、第１速噛合位置（不図示）と、非噛合位置（図１）と、第２速噛合位置（不図示）とに移動可能に設けられている。

非噛合位置（図１）は、スリーブ４４の歯４４ａとドライブギヤ３３の歯３３ａとが噛み合わずかつスリーブ４４の歯４４ｂとドライブギヤ３５の歯３５ａとが噛み合わない位置である。第１速噛合位置は、非噛合位置よりもドライブギヤ３３側（図１では右側）の位置であって、スリーブ４４の歯４４ａとドライブギヤ３３の歯３３ａとが噛み合う位置である。第２速噛合位置は、非噛合位置よりもドライブギヤ３５側（図１では左側）の位置であって、スリーブ４４の歯４４ｂとドライブギヤ３５の歯３５ａとが噛み合う位置である。すなわち、スリーブ４４は、非噛合位置では、ドライブギヤ３３およびドライブギヤ３５と結合されず、第１速噛合位置では、ドライブギヤ３３と結合され、第２速噛合位置では、ドライブギヤ３５と結合される。非噛合位置は、中立位置とも称される。

スリーブ４４は、非噛合位置（図１）から第２速噛合位置（図１では左側）へ移動する過程で後述のシンクロナイザリング４９をドライブギヤ３５側に押して、シンクロナイザリング４９のコーン面４９ｂをドライブギヤ３５のコーン面３５ｂに押し付ける。

スリーブ４４は、第１移動機構４５によって、ドライブギヤ３３との第１速噛合位置、ドライブギヤ３５との第２速噛合位置、および非噛合位置のうちいずれかに選択的に位置されうる。第１移動機構４５は、モータ等のアクチュエータ４５ａ（図２）と、アクチュエータ４５ａの駆動力をスリーブ４４に伝達する伝達機構（不図示）と、を有している。

スリーブ４４がドライブギヤ３３との第１速噛合位置に位置された状態では、インプットシャフト２１とドライブギヤ３３とは一体に回転可能である。この場合、インプットシャフト２１から、ドライブギヤ３３、ドリブンギヤ３４、アウトプットシャフト２２、ファイナルギヤ３８、ディファレンシャルギヤ３９、およびドライブシャフト４０Ｌ，４０Ｒに至る第１速の回転の伝達経路が構成される。ここで、本実施形態では、ワンウェイクラッチ３７によってもインプットシャフト２１とドライブギヤ３３とが一体に正回転方向に回転可能である。すなわち、車両１の前進時には、ワンウェイクラッチ３７とクラッチ機構４１との両方によって、インプットシャフト２１からドライブギヤ３３への回転（動力）の伝達が行なわれる。ワンウェイクラッチ３７が伝達する動力とクラッチ機構４１が伝達する動力との比率は、任意である。なお、車両１の前進時に、スリーブ４４が第１速噛合位置に位置された状態でクラッチ機構４１が動力を伝達しない構成であってもよい。車両１の後進時には、ワンウェイクラッチ３７は動力を伝達せず、クラッチ機構４１がインプットシャフト２１からドライブギヤ３３に動力を伝達する。

一方、スリーブ４４がドライブギヤ３５との第２速噛合位置に位置された状態では、インプットシャフト２１とドライブギヤ３５とは一体に回転可能である。この場合、インプットシャフト２１から、ドライブギヤ３５、ドリブンギヤ３６、アウトプットシャフト２２、ファイナルギヤ３８、ディファレンシャルギヤ３９、およびドライブシャフト４０に至る第２速の回転の伝達経路が構成される。

以上のように、クラッチ機構４１は、スリーブ４４の歯４４ａと第１速ギヤ段３１のドライブギヤ３３の歯３３ａとの噛み合いによってインプットシャフト２１とドライブギヤ３３とを一体に回転させる第１速噛合状態と、スリーブ４４の歯４４ｂと第２速ギヤ段３２のドライブギヤ３５の歯３５ａとの噛み合いによってインプットシャフト２１とドライブギヤ３５とを一体に回転させる第２速噛合状態と、歯４４ａと歯３３ａとの噛み合わずかつ歯４４ｂと歯３５ａとが噛み合わず、インプットシャフト２１とドライブギヤ３３およびドライブギヤ３５との相対回転を許容する非噛合状態と、に選択的に切り替わることができる。詳しくは、非噛合状態において、インプットシャフト２１とドライブギヤ３３との相対回転が許容される相対回転は、ワンウェイクラッチ３７が許容する、インプットシャフト２１に対するドライブギヤ３３の正回転方向への相対回転である。

シンクロ機構４２は、インプットシャフト２１とドライブギヤ３５との間に設けられている。シンクロ機構４２は、インプットシャフト２１とドライブギヤ３５との間に介在しインプットシャフト２１の回転数とドライブギヤ３５の回転数とを近づける摩擦力を発生する動力伝達状態（摩擦力発生状態）と、当該摩擦力を発生しない動力遮断状態（非摩擦力発生状態）と、に切り替わる。シンクロ機構４２は、上記摩擦力によって、ドライブギヤ３５の回転とインプットシャフト２１の回転とを同期させることが可能である。

シンクロ機構４２は、ハブ４７と、スリーブ４８と、シンクロナイザリング４９と、を有している。ハブ４７、スリーブ４８、およびシンクロナイザリング４９は、ドライブギヤ３５に対してスリーブ４４およびドライブギヤ３３の反対側に位置されている。スリーブ４８は、第１スリーブの一例である。

シンクロナイザリング４９は、ドライブギヤ３５に対して回転可能かつインプットシャフト２１の軸方向に移動可能に、スリーブ４８とドライブギヤ３５との間に設けられている。

シンクロナイザリング４９は、被押圧部４９ａと、コーン面４９ｂと、を有している。被押圧部４９ａは、第１回転中心Ａｘ１回りの円環状の平面である。被押圧部４９ａは、スリーブ４８と接触可能であって、当該スリーブ４８によって押圧される。コーン面４９ｂは、ドライブギヤ３５に設けられドライブギヤ３５と一体に回転するコーン面３５ｂと第１回転中心Ａｘ１の周方向に摺動可能である。コーン面４９ｂは、スリーブ４８によってコーン面３５ｂに押し付けられることによりコーン面３５ｂとの間で摩擦力を発生する。コーン面３５ｂは、第１コーン面の一例であり、コーン面４９ｂは、第２コーン面の一例である。

ハブ４７は、インプットシャフト２１に結合され、インプットシャフト２１と一体に第１回転中心Ａｘ１回りに回転する。

スリーブ４８は、シンクロナイザリング４９の被押圧部４９ａを押す押圧部４８ａを有している。押圧部４８ａは、第１回転中心Ａｘ１回りの円環状の平面である。スリーブ４８は、スプライン結合によってハブ４７と結合され、ハブ４７と一体に第１回転中心Ａｘ１回りに回転するとともに、ハブ４７に対してインプットシャフト２１の軸方向に移動可能である。すなわち、スリーブ４８は、インプットシャフト２１と一体に第１回転中心Ａｘ１回りに回転するとともに、インプットシャフト２１に対してインプットシャフト２１の軸方向に移動可能である。

詳細には、スリーブ４８は、シンクロナイザリング４９と接触する押付位置（不図示）と、シンクロナイザリング４９から離間する非押付位置（図１）との間でインプットシャフト２１の軸方向に沿って移動可能に設けられている。非押付位置では、押圧部４８ａと被押圧部４９ａとが離間し、スリーブ４８は、コーン面４９ｂをコーン面３５ｂに押し付けない。押付位置では、押圧部４８ａと被押圧部４９ａとが接触し、スリーブ４８は、コーン面４９ｂをコーン面３５ｂに押し付ける。押付位置は、被押付位置よりもドライブギヤ３５側（図１では右側）の位置である。スリーブ４８は、第２移動機構５０によって、押付位置と非押付位置との間を移動される。第２移動機構５０は、モータ等のアクチュエータ５０ａ（図２）と、アクチュエータ５０ａの駆動力をスリーブ４８に伝達する伝達機構（不図示）と、を有している。非押付位置は、中立位置とも称される。

スリーブ４８が押付位置に位置されることによりスリーブ４８がコーン面４９ｂをコーン面３５ｂに押し付け、シンクロ機構４２が動力伝達状態となる。一方、スリーブ４８が押付位置に位置されることにより、スリーブ４８がコーン面４９ｂをコーン面３５ｂに押し付けず、シンクロ機構４２が動力遮断状態となる。

以上の構成の変速機１２では、クラッチ機構４１がインプットシャフト２１とドライブギヤ３３との間で回転を伝達しかつインプットシャフト２１とドライブギヤ３５との間で回転を伝達しない状態で、スリーブ４８が非押付位置から押付位置へ移動可能である。そして、スリーブ４８が非押付位置から押付位置へ移動する間、クラッチ機構４１によるインプットシャフト２１とドライブギヤ３３との間の回転の伝達が可能である。

図２は、本実施形態の車両１の概略的構成を示した例示的なブロック図である。図２に示されように、車両１は、制御装置１４を備えている。制御装置１４は、変速機１２とともに動力伝達システム１５を構成している。

制御装置１４には、モータジェネレータ１１、第１移動機構４５のアクチュエータ４５ａ、および第２移動機構５０のアクチュエータ５０ａ等が接続されており、制御装置１４は、モータジェネレータ１１、アクチュエータ４５ａ，５０ａを制御する。また、制御装置１４には、記憶装置５５や各種のセンサ（不図示）が接続されている。

制御装置１４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを備えたＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。制御装置１４のプロセッサは、記憶装置１４等にインストールされたプログラムにしたがって演算処理を実行することで、各種の処理を実行する。なお、制御装置１４は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウエアを含むことができ、これらハードウエアによって各部の制御を実行してもよい。

制御装置１４は、機能的構成として、モータ制御部１４ａと、クラッチ制御部１４ｂと、シンクロ制御部１４ｃと、を備えている。これらの機能的構成は、制御装置１４のプロセッサが記憶装置５５等にインストールされたプログラムを実行した結果として実現される。なお、実施形態では、これらの機能的構成の一部または全部が専用のハードウェア（回路）によって実現されてもよい。モータ制御部１４ａは、モータジェネレータ１１を制御し、クラッチ制御部１４ｂは、クラッチ機構４１を制御し、シンクロ制御部１４ｃは、シンクロ機構４２を制御する。

記憶装置５５は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。また、記憶装置５５は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ(Solid State Drive)等を含んでいてもよい。各種のセンサは、車両１の速度を示す値を計測するセンサや、アクセルペダルの踏み込み量を計測するセンサ、スリーブ４４，４８の位置を検出するセンサ等を含む。

次に、制御装置１４が実行する処理の一例として、前進する車両１の加速中に、ギヤ段が第１速ギヤ段３１から第２速ギヤ段３２に切り替えられる場合の加速変速処理について説明する。

加速変速処理は、ドライバによるアクセルペダルの踏み込み量（ストローク）の増大に応じて実行される。当該処理において、制御装置１４は、車両１の加速中に第１速ギヤ段３１から第２速ギヤ段３２に切り替える間、常に車両１の加速度が零よりも大きくなるように、モータジェネレータ１１、シンクロ機構４２およびクラッチ機構４１を制御する。また、制御装置１４は、第１速ギヤ段３１から第２速ギヤ段３２に切り替える間、常に、シンクロ機構４２とクラッチ機構４１との少なくとも一方によってインプットシャフト２１とアウトプットシャフト２２との間で動力が伝達されるとともに、シンクロ機構４２とクラッチ機構４１とのそれぞれの動作開始時点からシンクロ機構４２が動力伝達状態になるまでの間、常にモータジェネレータ１１がトルクを発生している状態となるように、モータジェネレータ１１、シンクロ機構４２およびクラッチ機構４１を制御する。

以下、加速変速処理について図３に基づいて詳細に説明する。図３は、本実施形態の車両１の動作の一例を示した例示的なタイミングチャートである。

図３において、線Ｌ１は、クラッチ機構４１のスリーブ４４の位置の変化を表す。線Ｌ２は、シンクロナイザリング４９のコーン面４９ｂと、ドライブギヤ３５のコーン面３５ｂとの間で伝達されるトルク（以後、シンクロコーントルクとも称する）の変化を表す。線Ｌ３は、モータジェネレータ１１が発生するトルク（以後、モータトルクとも称する）の変化を表す。線Ｌ４は、車両１の加速度の変化を表す。線Ｌ５は、モータジェネレータ１１のシャフト１１ａの回転数（回転速度）の変化を表す。なお、インプットシャフト２１の回転数（回転速度）の変化も線Ｌ５と同様である。また、図３においては、時刻ｔ１〜時刻ｔ６の順に時が経過する。

図３の例では、時刻ｔ１以前では、スリーブ４４が第１速噛合位置（図３では、１ＳＴ）に位置され、第１速ギヤ段３１が選択されている。この場合、時刻ｔ２以前では、スリーブ４８は、押付位置に位置されず、シンクロ機構４２が発生するシンクロコーントルクは、零である。また、時刻ｔ２以前では、制御装置１４は、車両１が加速する規定の正の電圧（電流）をモータジェネレータ１１に印加しており、これにより、モータジェネレータ１１のシャフト１１ａの回転数が時間経過とともに上昇する。

上記のように第１速ギヤ段３１が選択されている状態で、例えば、モータジェネレータ１１のシャフト１１ａの回転数が規定の回転数に達した場合、クラッチ制御部１４ｂは、スリーブ４４が第１速噛合位置（１ＳＴ）から非噛合位置（図３では、Ｎ）に移動するように、第１移動機構４５のアクチュエータ４５ａを制御する。これにより、スリーブ４４が、時刻ｔ１に第１速噛合位置（１ＳＴ）から非噛合位置（Ｎ）への移動を開始し、時刻ｔ２に非噛合位置（Ｎ）へ至る。時刻ｔ１は、クラッチ機構４１の動作開始時点である。上述のように、時刻ｔ１〜ｔ２の間は、スリーブ４８は、押付位置に位置されず、シンクロコーントルクを発生していない。このような状況で、スリーブ４４が第１速噛合位置（１ＳＴ）から非噛合位置（Ｎ）に移動できるのは、インプットシャフト２１からドライブギヤ３３への回転（動力）の伝達を、ワンウェイクラッチ３７とクラッチ機構４１（ハブ４３、スリーブ４４）とで分担しているまたはワンウェイクラッチ３７のみが行なっているからである。スリーブ４４は、時刻ｔ２〜時刻ｔ４までの間、非噛合位置（Ｎ）に位置される。

また、シンクロ制御部１４ｃは、時刻ｔ２でシンクロ機構４２のシンクロコーントルクの発生が開始されるように、第２移動機構５０のアクチュエータ５０ａを制御する。これにより、一例として、シンクロ機構４２のスリーブ４８が、時刻ｔ１から非押付位置から押付位置への移動を開始し、時刻ｔ２で押付位置に至る。時刻ｔ１は、シンクロ機構４２の動作開始時点であり、時刻ｔ２は、シンクロ機構４２が動力伝達状態となった時点である。また、シンクロ制御部１４ｃは、時刻ｔ２以降から時刻ｔ５までの間、アクチュエータ５０ａによって、スリーブ４８に、被押付位置から噛合位置に向かう方向の力を付与し続ける。これにより、シンクロコーントルクは、時間経過とともに上昇する（時刻ｔ２〜ｔ３）。シンクロコーントルクは、規定の上限値となると、その後、上限値（閾値）で一定となる（時刻ｔ２〜ｔ４）。この規定の上限値は、シンクロナイザリング４９のコーン面４９ｂとドライブギヤ３５のコーン面３５ｂとの間で伝達可能な最大のトルク（許容トルク）である。

次に、クラッチ制御部１４ｂは、シンクロコーントルクが上限値となっている時刻ｔ４で、スリーブ４４が非噛合位置（Ｎ）から第２速噛合位置（図３では、２ＳＴ）に移動するように、第１移動機構４５のアクチュエータ４５ａを制御する。これにより、スリーブ４４が、時刻ｔ４に非噛合位置（Ｎ）から第２速噛合位置（２ＳＴ）への移動を開始し、時刻ｔ５に第２速噛合位置（２ＳＴ）へ至る。すなわち、時刻ｔ５で、ギヤ段が第２速ギヤ段３２に切り替わる。ここで、本実施形態では、シンクロ機構４２によってドライブギヤ３５の回転とインプットシャフト２１の回転とが完全に同期される前に、ギヤ段が第２速ギヤ段３２に切り替わるように、すなわち、ドライブギヤ３５の回転数とインプットシャフト２１の回転数とに差（差回転）が有る状態で、ギヤ段が第２速ギヤ段３２に切り替わるように、制御が行なわれる。

また、シンクロ制御部１４ｃは、スリーブ４４が第２速噛合位置（２ＳＴ）へ移動して、ギヤ段が第２速ギヤ段３２に切り替わるのと略同時に（時刻ｔ５）、スリーブ４８が押付位置から非押付位置への移動を開始してシンクロコーントルクの減少が開始されるように、アクチュエータ５０ａを制御する。これにより、時刻ｔ６にシンクロコーントルクが零になる。

上記の制御の間、モータ制御部１４ａは、次のようにモータジェネレータ１１を制御する。モータ制御部１４ａは、シンクロコーントルクが発生する時刻ｔ２以前は、モータトルクが規定の第１トルクとなるように、モータジェネレータ１１に電圧を印加する。すなわち、モータ制御部１４ａは、シンクロ機構４２とクラッチ機構４１とのそれぞれの動作開始時点である時刻ｔ１からシンクロ機構４２が動力伝達状態になる時刻ｔ２までの間、常に、モータジェネレータ１１がトルクを発生している状態となるように、モータジェネレータ１１、シンクロ機構４２およびクラッチ機構４１を制御する。

また、モータ制御部１４ａは、シンクロコーントルクが発生す時刻ｔ２からモータトルクが減少するように、モータジェネレータ１１を制御する。また、モータ制御部１４ａは、時刻ｔ３から時刻ｔ４の間で、モータジェネレータ１１が負のモータトルクを発生するように、モータジェネレータ１１に電圧を印加する。このとき、例えば、モータ制御部１４ａは、モータジェネレータ１１に負の電圧を印加して、負のトルクを発生させる。このように、負のトルクを発生させることにより、モータジェネレータ１１のシャフト１１ａおよびインプットシャフト２１の回転にブレーキを掛けることができるので、インプットシャフト２１の回転数とドライブギヤ３５の回転数とをより速く近づけることができる。

次に、モータ制御部１４ａは、時刻ｔ４〜ｔ６の間にモータトルクが第１トルクよりも大きい規定の第２トルクになるまで増大するように、モータジェネレータ１１を制御する。詳細には、モータ制御部１４ａは、時刻ｔ４〜ｔ５の間のモータトルクの増大率よりも時刻ｔ５〜時刻ｔ６の間のモータトルクの増大率の方が大きくなるように、制御する。

以上のモータトルクの制御により、モータジェネレータ１１のシャフト１１ａの回転数は、時刻ｔ３過ぎまで上昇し、時刻ｔ３と時刻ｔ５の間で下降し、時刻ｔ５以降で再び上昇に転ずる。

上記の制御および各部の動作により、変速ギヤの切替動作（変速動作）が開始される時刻ｔ１から変速動作が完了する時刻ｔ６までの間、インプットシャフト２１とアウトプットシャフト２２との間、ひいてはモータジェネレータ１１と車輪１３Ｌ，１３Ｒとの間で、常に動力が伝達されている。詳細には、切替動作が開始される時刻ｔ１からシンクロ機構４２のシンクロコーントルクが立ち上がる時刻ｔ２までの間は、少なくともワンウェイクラッチ３７によってインプットシャフト２１とドライブギヤ３３との間の動力伝達が行なわれ、インプットシャフト２１とアウトプットシャフト２２との間で動力が伝達される。また、時刻ｔ２〜時刻ｔ６の間は、少なくともシンクロ機構４２のシンクロトルクによって、インプットシャフト２１とドライブギヤ３５との間で動力伝達が行なわれ、インプットシャフト２１とアウトプットシャフト２２との間で動力が伝達される。また、時刻ｔ５〜時刻ｔ６の間は、クラッチ機構４１によってもインプットシャフト２１とドライブギヤ３５との間で動力伝達が行なわれている。このような動作によって、ギヤ段の切替動作（変速動作）が開始される時刻ｔ１から切替動作が完了する時刻ｔ６までの間、車両１の加速度が零よりも大きくなる。

以上のように、本実施形態のギヤ接続機構２３は、例えば、シンクロ機構４２と、クラッチ機構４１と、備えている。シンクロ機構４２は、インプットシャフト２１（シャフト）とドライブギヤ３５（ギヤ）との間に介在しインプットシャフト２１の回転数とドライブギヤ３５の回転数とを近づける摩擦力を発生する動力伝達状態と、摩擦力を発生しない動力遮断状態と、に切り替わる。クラッチ機構４１は、シンクロ機構４２とは別に設けられ、インプットシャフト２１と一体に回転する歯４４ｂ（第１歯）とドライブギヤ３５と一体に回転する歯３５ａ（第２歯）とを有し、歯４４ｂと歯３５ａとの噛み合いによってインプットシャフト２１とドライブギヤ３５とを一体に回転させる噛合状態と、歯４４ｂと歯３５ａとが噛み合わずインプットシャフト２１とドライブギヤ３５との相対回転を許容する非噛合状態と、に選択的に切り替わる。

このような構成によれば、例えば、ドライブギヤ３５とインプットシャフト２１とを一体回転可能に接続する場合、まずは、シンクロ機構４２を動力伝達状態にして、インプットシャフト２１の回転数とドライブギヤ３５の回転数とを近づける。次に、シンクロ機構４２を動力伝達状態としたままで、クラッチ機構４１を非噛合状態から噛合状態に切り替える。これにより、クラッチ機構４１が非噛合状態から噛合状態に切り替わる間は、シンクロ機構４２によってインプットシャフト２１とドライブギヤ３５との間の回転の伝達が行なわれる。よって、上記構成によれば、ドライブギヤ３５とインプットシャフト２１とを一体回転可能に接続する場合に、ドライブギヤ３５とインプットシャフト２１との間に動力が伝達されない動力伝達遮断状態の発生を抑制することが可能である。

また、本実施形態のギヤ接続機構２３では、例えば、シンクロ機構４２は、コーン面３５ｂ（第１コーン面）と、スリーブ４８と、シンクロナイザリング４９と、を有している。コーン面３５ｂは、ドライブギヤ３５に設けられドライブギヤ３５と一体に回転する。スリーブ４８は、インプットシャフト２１の軸方向にインプットシャフト２１に対して移動可能に設けられるとともにインプットシャフト２１と一体に回転する。シンクロナイザリング４９は、スリーブ４８とドライブギヤ３５との間に設けられ、コーン面３５ｂに押し付けられることによりコーン面３５ｂとの間で摩擦力を発生するコーン面４９ｂ（第２コーン面）を有している。シンクロ機構４２は、動力伝達状態では、スリーブ４８がコーン面４９ｂをコーン面３５ｂに押し付け、動力遮断状態では、スリーブ４８がコーン面４９ｂをコーン面３５ｂに押し付けない。また、クラッチ機構４１は、スリーブ４４を有している。スリーブ４４は、歯４４ｂと歯３５ａとが噛み合う噛合位置と歯４４ｂと歯３５ａとが噛み合わない非噛合位置との間でインプットシャフト２１の軸方向にインプットシャフト２１に対して移動可能に設けられるとともに、インプットシャフト２１と一体に回転する。

このような構成によれば、例えば、クラッチ機構４１が非噛合状態から噛合状態に切り替わった後は、シンクロ機構４２の摩擦力を発生させなくてもよい。すなわち、コーン面４９ｂをコーン面３５ｂへ押し付けなくてもよい。よって、シンクロナイザリング４９の伝達可能なトルクの大きさ（トルク容量）を小さくしやすい。また、コーン面３５ｂおよびコーン面４９ｂの楔効果によってシンクロ機構４２が発生する摩擦力が増大する。よって、楔効果によって増大した摩擦力の分だけ、シンクロナイザリング４９を押す力を小さくできる。これにより、例えば、スリーブ４４を介してシンクロナイザリング４９を押すアクチュエータ５０ａの出力が小さくてすむ。よって、当該アクチュエータ５０ａの小型化や低コスト化がしやすい。

また、本実施形態では、クラッチ機構４１がシンクロ機構４２とは別に設けられているので、クラッチ機構４１のスリーブ４４がシンクロナイザリング４９を通過する必要がない。よって、シンクロ機構４２の摩擦力によってインプットシャフト２１の回転数とドライブギヤ３５の回転数とがある程度近づけば、インプットシャフト２１の回転とドライブギヤ３５の回転とが完全には同期しない状態でも、クラッチ機構４１のスリーブ４４を噛合位置に移動させることができる。すなわち、本実施形態によれば、インプットシャフト２１の回転とドライブギヤ３５の回転とに所定の差回転がある場合でも、ドライブギヤ３５をインプットシャフト２１に接続することができるができる。よって、コーン面３５ｂとコーン面４９ｂとの食い付き（ロック）の発生を抑制することができ、コーン面３５ｂとコーン面４９ｂとの食いつきによってインプットシャフト２１とドライブギヤ３５とが互いにロックされるシフトロック状態が発生することを抑制することができる。

また、上記のように、コーン面３５ｂとコーン面４９ｂとの食い付き（ロック）の発生を抑制することができるので、コーン面３５ｂとコーン面４９ｂとのそれぞれのコーン角（第１回転中心Ａｘ１に対する角度）の鋭角化がしやすい。コーン面３５ｂとコーン面４９ｂとのそれぞれのコーン角の鋭角化により、楔効果が増大するので、コーン面３５ｂとコーン面４９ｂとの間の摩擦力の増大化が図れる。したがって、例えば、スリーブ４８を介してシンクロナイザリング４９を押すアクチュエータ５０ａの出力が小さくてすむ。よって、当該アクチュエータ５０ａの小型化や低コスト化がしやすい。また、このように、コーン面３５ｂとコーン面４９ｂとの間の摩擦力の増大化が図れるので、その分、コーン面３５ｂおよびコーン面４９ｂ、ひいてはシンクロナイザリング４９の小径化をすることができる。また、このように、コーン面３５ｂおよびコーン面４９ｂの小径化により、コーン面３５ｂおよびコーン面４９ｂの周速が低下するので、より高回転のモータジェネレータ１１を採用することが可能となる。

また、本実施形態のギヤ接続機構２３では、例えば、スリーブ４８とスリーブ４４とは、ドライブギヤ３５に対して互いに反対側に位置されている。このような構成によれば、例えば、スリーブ４８とスリーブ４４との配置がしやすい。

なお、上記実施形態では、ギヤ接続機構２３のクラッチ機構４１が、歯４４ａを有する例が示されたが、歯４４ａは設けられていなくてもよい。このような構成のギヤ接続機構２３を、例えば、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）のギヤ段に適用してもよい。

また、上記実施形態では、ドライブギヤ３３，３５がインプットシャフト２１に相対回転可能に設けられ、ドリブンギヤ３４，３６がアウトプットシャフト２２に固定されてアウトプットシャフト２２と一体に回転する例が示されたが、これに限定されない。すなわち、ドライブギヤ３３，３５がインプットシャフト２１に固定されてインプットシャフト２１と一体に回転し、ドリブンギヤ３４，３６がアウトプットシャフト２２に相対回転可能に設けられていてもよい。この場合には、シンクロ機構４２とクラッチ機構４１とをアウトプットシャフト２２（第１シャフト）に設ければよい。また、この場合には、ドリブンギヤ３４（一方）からクラッチ機構４１を介してアウトプットシャフト２２（他方）にモータジェネレータ１１の動力が伝達される。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上述した新規な実施形態は、様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、または変更を行うことができる。また、上述した実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…車両、１１…モータジェネレータ、１２…変速機、１３Ｌ，１３Ｒ…車輪、２１…インプットシャフト（第１シャフト）、２２…アウトプットシャフト（第２シャフト）、２３…ギヤ接続機構（変速機用ギヤ接続機構）、３１…第１速ギヤ段（第１ギヤ段）、３２…第２速ギヤ段（第２ギヤ段）、３５…ドライブギヤ（ギヤ）、３５ａ…歯（第２歯）
３５ｂ…コーン面（第１コーン面）、４１…クラッチ機構、４２…シンクロ機構、４４…スリーブ（第２スリーブ）、４４ｂ…歯（第１歯）、４９…シンクロナイザリング、４９ｂ…コーン面（第２コーン面）、４８…スリーブ（第１スリーブ）。

Claims (3)

1. 回転可能なシャフトと前記シャフトに対して回転可能に前記シャフトに設けられたギヤとを備え動力を伝達する変速機、に設けられる変速機用ギヤ接続機構であって、
   前記シャフトと前記ギヤとの間に介在し前記シャフトの回転数と前記ギヤの回転数とを近づける摩擦力を発生する動力伝達状態と、前記摩擦力を発生しない動力遮断状態と、に切り替わるシンクロ機構と、
   前記シンクロ機構とは別に設けられ、前記シャフトと一体に回転する第１歯と前記ギヤと一体に回転する第２歯とを有し、前記第１歯と前記第２歯との噛み合いによって前記シャフトと前記ギヤとを一体に回転させる噛合状態と、前記第１歯と前記第２歯とが噛み合わず前記シャフトと前記ギヤとの相対回転を許容する非噛合状態と、に選択的に切り替わるクラッチ機構と、
   を備えた変速機用ギヤ接続機構。
2. 前記シンクロ機構は、
   前記ギヤに設けられ前記ギヤと一体に回転する第１コーン面と、
   前記シャフトの軸方向に前記シャフトに対して移動可能に設けられるとともに前記シャフトと一体に回転する第１スリーブと、
   前記第１スリーブと前記ギヤとの間に設けられ、前記第１コーン面に押し付けられることにより前記第１コーン面との間で前記摩擦力を発生する第２コーン面を有したシンクロナイザリングと、
   を有し、前記動力伝達状態では、前記第１スリーブが前記第２コーン面を前記第１コーン面に押し付け、前記動力遮断状態では、前記第１スリーブが前記第２コーン面を前記第１コーン面に押し付けず、
   前記クラッチ機構は、前記第１歯と前記第２歯とが噛み合う噛合位置と前記第１歯と前記第２歯とが噛み合わない非噛合位置との間で前記シャフトの軸方向に前記シャフトに対して移動可能に設けられるとともに、前記シャフトと一体に回転する第２スリーブを有した、請求項１に記載の変速機用ギヤ接続機構。
3. 前記第１スリーブと前記第２スリーブとは、前記ギヤに対して互いに反対側に位置された、請求項２に記載の変速機用ギヤ接続機構。

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