JP2020186752A - 噛合式係合装置および制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドグ部材がバネ部材によって保持されている構造において、係合歯同士の噛み合い状態が誤って解除されることを抑制すること。【解決手段】アクチュエータ２によって軸方向に移動する可動部材３０と、第１ドグ部材１１と、バネ部材２０と、第１ドグ部材１１の第１係合歯１１ａと係合する第２係合歯１２ａが設けられた第２ドグ部材１２と、を備え、可動部材３０の軸方向位置に応じて、第１係合歯１１ａと第２係合歯１２ａとが噛み合う係合状態と、第１係合歯１１ａと第２係合歯１２ａとが噛み合わない解放状態とを切り替える噛合式係合装置１であって、係合状態は、バネ部材２０が軸方向に縮んだ状態となる第１係合状態と、バネ部材２０が第１係合状態よりも軸方向にさらに縮んだ状態となる第２係合状態と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、噛合式係合装置および制御装置に関する。

特許文献１には、係合歯を有するスリーブ部材（ドグ部材）が軸方向に移動することによって、スリーブ部材の係合歯と遊転ギヤの係合歯とが係合もしくは解放する噛合式係合装置が開示されている。この噛合式係合装置は、スリーブ部材を軸方向に動かす機構として、シフトドラムに連結されたシフトフォークを備える。そして、スリーブ部材がシフトフォークに支持されているため、シフトドラムを回転駆動してシフトフォークを軸方向に動かすことによって、スリーブ部材を軸方向に移動させることができる。さらに、スリーブ部材はバネ部材によって保持されており、スリーブ部材には係合方向および解放方向にバネ部材の付勢力が作用する。

特開２０１６−１１４２２７号公報

特許文献１に記載の構成では、解放状態から係合状態に切り替わる際、バネ部材を軸方向に圧縮させた状態でスリーブ部材の係合歯を遊転ギヤの係合歯に噛み合わせる。そのため、係合状態では、バネ部材は待ちバネとして機能し、スリーブ部材には係合方向にバネ部材の付勢力が作用する。

しかしながら、スリーブ部材（ドグ部材）がバネ部材によって保持されている構造では、振動などの外乱によって係合状態のドグ部材に解放方向の荷重が発生すると、バネ部材の付勢力に抗してドグ部材が解放方向に移動することが可能な場合がある。そのため、係合状態を維持したい場合に、ドグ部材の係合歯が遊転ギヤの係合歯から抜けてしまい、係合歯同士の噛み合い状態が誤って解除されてしまう虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ドグ部材がバネ部材によって保持されている構造において、係合歯同士の噛み合い状態が誤って解除されることを抑制することができる噛合式係合装置および制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、アクチュエータからの動力によって軸方向に移動する可動部材と、前記可動部材に連結され、前記可動部材から付与される推力によって軸方向に移動する第１係合要素と、前記可動部材と前記第１係合要素との間に設けられ、前記可動部材の推力を前記第１係合要素に伝達するバネ部材と、前記第１係合要素に設けられた第１係合歯と、前記第１係合要素と軸方向に対向する位置に配置され、前記第１係合歯と係合する第２係合歯が設けられた第２係合要素と、を備え、前記可動部材の軸方向位置に応じて、前記第１係合歯と前記第２係合歯とが噛み合い、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが一体回転可能な係合状態と、前記第１係合歯と前記第２係合歯とが噛み合わず、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが相対回転可能な解放状態とを切り替える噛合式係合装置であって、前記係合状態は、前記バネ部材が軸方向に縮んだ状態となる第１係合状態と、前記バネ部材が前記第１係合状態よりも軸方向にさらに縮んだ状態となる第２係合状態と、を含むことを特徴とする。

また、前記第１係合要素が前記バネ部材の弾性力に抗して軸方向で解放方向に移動することを規制するストッパ部、をさらに備え、前記第１係合状態では、前記ストッパ部と前記第１係合要素との間の軸方向間隔は、前記第１係合歯が前記第２係合歯に噛み合わない軸方向位置まで、前記第１係合要素が解放方向に移動可能な間隔となり、前記第２係合状態では、前記ストッパ部と前記第１係合要素との間の軸方向間隔は、前記第１係合歯が前記第２係合歯に噛み合わない軸方向位置まで、前記第１係合要素が解放方向に移動できない間隔となってもよい。

この構成によれば、ストッパ部によって第１係合要素が解放方向に移動することを規制できるので、係合中に誤って第１係合歯が第２係合歯から抜けてしまうことを抑制することができる。

また、前記アクチュエータの動力によって回転するシフトドラム、をさらに備え、前記アクチュエータは、前記シフトドラムに回転力を出力するものであり、前記可動部材は、前記シフトドラムに形成された溝部に嵌合し、前記シフトドラムが回転すると前記溝部の形状に沿って軸方向位置が変化する係合ピンと、前記係合ピンの軸方向位置に応じて軸方向へ移動する本体部と、を含み、前記バネ部材は、前記本体部と一体化された保持部と前記第１係合要素との間に挟まれており、前記ストッパ部は、前記本体部に一体化されてもよい。

この構成によれば、シフトドラムを回転させることによって可動部材の軸方向位置を変化させることができる。

また、前記溝部は、前記第１係合状態となる軸方向位置に形成された第１係合溝部と、前記第２係合状態となる軸方向位置に形成された第２係合溝部と、を含んでもよい。

この構成によれば、係合ピンが係合する溝部の形状に応じて可動部材の軸方向位置を変化させることができる。

また、前記アクチュエータの動力によって回転するトルクカム機構、をさらに備え、前記アクチュエータは、前記トルクカム機構に回転力を出力するものであり、前記トルクカム機構は、互いのカム面が対向するように配置され、相対回転することによって軸方向に相対移動する第１カム部材および第２カム部材を有し、前記第１カム部材は、前記アクチュエータの回転軸方向に固定されたカム部材であり、前記第２カム部材は、前記可動部材に推力を付与するカム部材であり、前記可動部材は、前記第２カム部材と一体的に軸方向へ移動してもよい。

この構成によれば、トルクカム機構によって生じる推力によって可動部材を軸方向に移動させることができる。

本発明は、アクチュエータからの動力によって軸方向に移動する可動部材と、前記可動部材に連結され、前記可動部材から付与される推力によって軸方向に移動する第１係合要素と、前記可動部材と前記第１係合要素との間に設けられ、前記可動部材の推力を前記第１係合要素に伝達するバネ部材と、前記第１係合要素に設けられた第１係合歯と、前記第１係合要素と軸方向に対向する位置に配置され、前記第１係合歯と係合する第２係合歯が設けられた第２係合要素と、を備え、前記可動部材の軸方向位置に応じて、前記第１係合歯と前記第２係合歯とが噛み合い、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが一体回転可能な係合状態と、前記第１係合歯と前記第２係合歯とが噛み合わず、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが相対回転可能な解放状態とを切り替える噛合式係合装置を制御する制御装置であって、前記噛合式係合装置を前記解放状態から前記係合状態に切り替える係合制御を実行する係合制御手段を備え、前記係合制御手段は、前記係合状態として、前記バネ部材が軸方向に縮んだ状態となる第１係合状態に制御する第１係合制御を実行し、前記第１係合制御を実行した後に、前記バネ部材が前記第１係合状態よりも軸方向にさらに縮んだ状態となる第２係合状態に制御する第２係合制御を実行することを特徴とする。

また、前記噛合式係合装置は、前記アクチュエータの作動量が前記第１係合状態に対応する作動量である場合に、前記第１係合歯と前記第２係合歯とが噛み合わず、前記第１係合歯が前記第２係合歯に弾かれて前記バネ部材が伸縮するラチェッティング状態となることを許容する構造を有し、前記係合制御手段は、前記第２係合制御を実行する際、前記アクチュエータの作動量が前記第１係合状態に対応する作動量である場合、かつ前記第１係合状態となる場合には、前記アクチュエータの作動量が前記第１係合状態に対応する作動量である場合、かつ前記ラチェッティング状態となる場合と比較して、前記アクチュエータの作動速度を速くする速度制御を実行し、前記第２係合状態に移行させてもよい。

この構成によれば、ラチェッティング状態にはなっていない場合に、アクチュエータの作動速度を速くすることができるため、係合動作の応答性が向上する。

また、前記係合制御手段は、前記アクチュエータの作動量が前記第１係合状態に対応する作動量である場合には、前記アクチュエータの作動速度を減速する減速制御を実行し、前記第１係合状態であると判断した場合には、減速前の速度に前記アクチュエータの作動速度を復帰させる復帰制御を実行し、前記第２係合制御を実行してもよい。

この構成によれば、ラチェッティング状態となることが可能な場合にアクチュエータの作動速度を減速するため、係合確実性が向上する。また、アクチュエータを一旦停止させることなく、減速して作動し続けるため、係合動作の応答性を向上させることができる。

また、前記係合制御手段は、前記第１係合制御を実行中、前記アクチュエータの作動量が前記第１係合状態に対応する作動量となる場合に、前記アクチュエータの作動を停止する停止制御を実行し、前記停止制御を実行後に前記第１係合状態であると判断した場合には、前記アクチュエータの作動を再開し、前記第２係合制御を実行してもよい。

この構成によれば、アクチュエータの作動量が第１係合状態に対応する作動量となる場合に、アクチュエータの作動と停止することによって、係合確実性が向上する。

本発明では、係合状態のドグ部材に解放方向の荷重が作用する場合、係合歯同士の噛み合い状態が誤って解除されることを抑制することができる。

図１は、実施形態における噛合式係合装置を模式的に示す図である。 図２は、第１状態の噛合式係合装置を示す模式図である。 図３は、第２状態のうち第１係合状態となる場合の噛合式係合装置を示す模式図である。 図４は、第２状態のうちラチェッティング状態となる場合の噛合式係合装置を示す模式図である。 図５は、第３状態の噛合式係合装置を示す模式図である。 図６は、係合制御を示すフローチャートである。 図７は、係合制御の変形例を示すフローチャートである。 図８は、係合制御の参考例を示すフローチャートである。 図９は、トルクカム機構を備える場合を示す模式図である。 図１０は、カム面の形状とカムボールの位置とを示す説明図である。 図１１は、カム面の別の形状とカムボールの位置とを示す説明図である。 図１２は、噛合式係合装置を適用可能な車両の駆動装置を示すスケルトン図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における噛合式係合装置および制御装置について具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

図１は、実施形態における噛合式係合装置を模式的に示す図である。なお、図１には、回転中心軸線Ｏに沿った方向が軸方向と記載されている。また、軸方向については、軸方向の一方側を係合方向Ｘ１、軸方向の他方側を解放方向Ｘ２と記載されている。以下の説明では、同様に表現を用いるものとする。

噛合式係合装置１は、アクチュエータ（ＡＣＴ）２が駆動することによって、第１ドグ部材１１の第１係合歯１１ａと第２ドグ部材１２の第２係合歯１２ａとが噛み合う係合状態と、第１係合歯１１ａと第２係合歯１２ａとが噛み合わない解放状態とを切り替える係合装置である。図１に示すように、噛合式係合装置１は、第１ドグ部材１１と、第２ドグ部材１２と、バネ部材２０と、可動部材３０と、シフトドラム４０とを備える。

第１ドグ部材１１は、円環状に形成された第１係合要素であり、回転中心軸線Ｏ上で回転する回転部材である。この第１ドグ部材１１は第２ドグ部材１２と軸方向に対向して配置されている。第１ドグ部材１１のうち、軸方向で第２ドグ部材１２と対向する面には、周方向に所定間隔を空けて配置された複数の第１係合歯１１ａが設けられている。第１係合歯１１ａは、軸方向に突出した形状を有するドグ歯であり、第２ドグ部材１２側に向けて突出している。また、第１ドグ部材１１は軸方向に移動可能に構成されている。さらに、噛合式係合装置１では、第１ドグ部材１１の回転力がバネ部材２０を介して可動部材３０に伝達できない構造に構成されている。例えば、第１ドグ部材１１はバネ部材２０に対して相対回転可能である。

第２ドグ部材１２は、円環状に形成された第２係合要素であり、回転中心軸線Ｏ上で回転する回転部材である。第２ドグ部材１２には、第１ドグ部材１１の第１係合歯１１ａと対応する位置に、周方向に所定間隔を空けて配置された複数の第２係合歯１２ａが設けられている。第２係合歯１２ａは、第１係合歯１１ａと係合可能な形状を有するドグ歯である。図１に示す例では、第２係合歯１２ａは、第２ドグ部材１２の円環状本体部から径方向内側に向けて突出している。すなわち、第２係合歯１２ａはスプライン歯により構成されている。そのため、第１ドグ部材１１と第２ドグ部材１２との噛み合い部は、軸方向に突出する第１係合歯１１ａと、径方向に突出する第２係合歯１２ａとにより構成されている。また、第２ドグ部材１２は軸方向に移動不能であり、軸方向位置が固定された状態で回転する。

バネ部材２０は、軸方向に伸縮する弾性部材であり、第１ドグ部材１１に係合方向Ｘ１の荷重を作用する部材である。このバネ部材２０は軸方向に圧縮することによって付勢力（弾性力）を生じる。例えば、バネ部材２０はコイルスプリングにより構成されている。

図１に示すように、バネ部材２０は、第１ドグ部材１１のうち第１係合歯１１ａとは反対側の面（背面）を押圧するように配置され、第１ドグ部材１１と可動部材３０とに軸方向に挟まれている。第１ドグ部材１１と可動部材３０とが軸方向に相対移動する際にバネ部材２０は圧縮される。このようにバネ部材２０が圧縮された状態では、バネ部材２０の付勢力が係合方向Ｘ１の荷重として第１ドグ部材１１に作用する。つまり、バネ部材２０は、第１ドグ部材１１に推力（軸方向の力）を付与する部材である。また、バネ部材２０は可動部材３０に対して相対回転可能に構成されている。例えば、バネ部材２０と可動部材３０との間にはベアリング（図示せず）が配置されている。

可動部材３０は、アクチュエータ２の動作に応じて軸方向に移動する部材であり、第１ドグ部材１１に推力を付与する部材である。この可動部材３０はバネ部材２０を保持する部材としても機能する。すなわち、可動部材３０の推力がバネ部材２０を介して第１ドグ部材１１に作用するように構成されている。

図１に示すように、可動部材３０は、本体部３１と、係合ピン３２と、保持部３３と、第１ストッパ部３４と、第２ストッパ部３５とを有する。本体部３１は、円筒状に形成された部位であり、回転中心軸線Ｏ上に配置された状態のまま軸方向にストロークする。この本体部３１と、他の部位である係合ピン３２、保持部３３、第１ストッパ部３４、第２ストッパ部３５とは、一体的に形成されているため、本体部３１は他の部位と一体的に軸方向に移動する。

係合ピン３２は、本体部３１の内周部に設けられ、本体部３１から径方向内側に突出している。この係合ピン３２は、シフトドラム４０との連結部分を構成する部位であり、シフトドラム４０のシフト溝４１に係合している。シフトドラム４０が回転すると、係合ピン３２の軸方向位置が変化するように構成されている。そして、係合ピン３２の軸方向位置が変化すると、本体部３１が軸方向にストロークすることになる。

保持部３３は、バネ部材２０を保持する部位であり、本体部３１から径方向外側に向けて延びるフランジ部により構成されている。この保持部３３は、本体部３１のうち解放方向Ｘ２側の端部に設けられ、第１ドグ部材１１と軸方向に対向する形状を有する。これにより、第１ドグ部材１１と保持部３３との間に、バネ部材２０を挟んだ状態で配置することができる。

第１ストッパ部３４は、第１ドグ部材１１が解放方向Ｘ２に移動することを規制する部位である。一方、第２ストッパ部３５は、第１ドグ部材１１が係合方向Ｘ１に移動することを規制する部位である。第１ストッパ部３４および第２ストッパ部３５は、本体部３１の外周部に設けられ、軸方向では第１ドグ部材１１の内周部に対して両側に配置されている。図１に示すように、第１ストッパ部３４は、本体部３１のうち軸方向で解放方向Ｘ２側の端部に近い位置に設けられ、第１ドグ部材１１よりも保持部３３側に位置する。第２ストッパ部３５は、本体部３１のうち軸方向で係合方向Ｘ１側の端部に近い位置に設けられている。この第２ストッパ部３５は第１ドグ部材１１が本体部３１から軸方向に脱落することを防止するための部位である。

シフトドラム４０は、アクチュエータ２の動力を可動部材３０に伝達する部材であり、円筒状に形成された回転部材である。このシフトドラム４０は回転中心軸線Ｏ上に配置され、アクチュエータ２が駆動することによって回転する。また、シフトドラム４０は軸方向位置を変化させずに回転可能である。図１に示すように、可動部材３０の径方向内側にシフトドラム４０が配置されている。シフトドラム４０の外周部には、可動部材３０の係合ピン３２が係合するシフト溝４１が形成されている。

シフト溝４１は、シフトドラム４０の周方向に連続して形成された溝部である。このシフト溝４１は周方向位置が変化することによって溝部の軸方向位置が変化する形状を有する。シフト溝４１の形状は、シフトドラム４０の周方向位置（回転位相）に応じて、軸方向で解放位置Ａに対応する第１溝部４１ａと、軸方向で第１係合位置Ｂに対応する第２溝部４１ｂと、第２係合位置Ｃに対応する第３溝部４１ｃとを含んで構成されている。

シフト溝４１は、シフトドラム４０の周方向全域に亘り一連に形成されている。第１溝部４１ａは第２溝部４１ｂを介して第３溝部４１ｃと繋がっている。さらに、シフト溝４１は、軸方向で解放方向Ｘ２側から係合方向Ｘ１側に向けて、第１溝部４１ａ、第２溝部４１ｂ、第３溝部４１ｃの順に軸方向で異なる位置に形成されている。

第１溝部４１ａは、軸方向の解放位置Ａで、所定長さだけ周方向に沿って直線的に延びている。このように、第１溝部４１ａが周方向に沿って直線的に延びていることによって、係合ピン３２が第１溝部４１ａに係合した状態でシフトドラム４０が所定量だけ回転しても、係合ピン３２の軸方向位置を解放位置Ａに維持することができる。

第２溝部４１ｂは、軸方向の第１係合位置Ｂで、所定長さだけ周方向に沿って直線的に延びている。このように、第２溝部４１ｂが周方向に沿って直線的に延びていることによって、係合ピン３２が第２溝部４１ｂに係合した状態でシフトドラム４０が所定量だけ回転しても、係合ピン３２の軸方向位置を第１係合位置Ｂに維持することができる。なお、第２溝部４１ｂは、本発明の第１係合溝部に相当する。

第３溝部４１ｃは、軸方向の第２係合位置Ｃで、所定長さだけ周方向に沿って直線的に延びている。このように、第３溝部４１ｃが周方向に沿って直線的に延びていることによって、係合ピン３２が第３溝部４１ｃに係合した状態でシフトドラム４０が所定量だけ回転しても、係合ピン３２の軸方向位置を第２係合位置Ｃに維持することができる。なお、第３溝部４１ｃは、本発明の第２係合溝部に相当する。

そして、シフト溝４１に係合している係合ピン３２は、シフト溝４１の壁面（溝壁部）に接触した状態で係合しており、溝壁部から軸方向に押されるように構成されている。そのため、シフトドラム４０が回転すると、シフト溝４１の形状に沿って係合ピン３２が軸方向に移動することが可能である。このように、シフトドラム４０および可動部材３０によって回転力を推力（軸方向の力）に変換することができるため、アクチュエータ２によって第１ドグ部材１１を軸方向に動かすことができる。

アクチュエータ２は、第１ドグ部材１１を軸方向に動作させるものであり、シフトドラム４０を回転させるように駆動する。例えば、アクチュエータ２は、回転中心軸線Ｏ上に配置された電動モータにより構成されている。この場合、アクチュエータ２の回転軸（出力軸）とシフトドラム４０とが動力伝達可能に連結されている。

このように構成された噛合式係合装置１では、第１ドグ部材１１を軸方向に移動させるための機構として、直線運動する可動部材３０と、回転運動するシフトドラム４０と、を含む機構を備えている。そして、アクチュエータ２が駆動することによってシフトドラム４０が回転し、この回転運動が係合ピン３２を介して可動部材３０に作用する。これにより、可動部材３０が軸方向に移動する。また、噛合式係合装置１は、アクチュエータ２を制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵという）５０を備えている。

ＥＣＵ５０は、ＣＰＵと、各種プログラム等のデータが格納された記憶部と、入力側の駆動力および出力側の制動力を制御するための各種の演算を行う演算処理部と、を備えている。ＥＣＵ５０には各種のセンサからの信号が入力される。例えば、第１ドグ部材１１の回転数を検出する第１回転数センサや、第２ドグ部材１２の回転数を検出する第２回転数センサなどからの信号がＥＣＵ５０に入力される。

そして、ＥＣＵ５０がアクチュエータ２を制御することによって、第１ドグ部材１１と第２ドグ部材１２とが噛み合う係合状態と、噛み合い状態が解除された解放状態とを切り替えることができる。ＥＣＵ５０は、噛合式係合装置１を解放状態から係合状態に切り替える係合制御を実行する係合制御部を備える。

また、ＥＣＵ５０は、アクチュエータ２の回転位相を制御することによって、シフトドラム４０の回転位相を変化させることが可能である。シフト溝４１の形状は、シフトドラム４０の回転位相（周方向位置）に応じて軸方向位置が変化している。そして、係合ピン３２が第１溝部４１ａに係合している場合、噛合式係合装置１は解放状態となる。係合ピン３２が第２溝部４１ｂに係合している場合には、噛合式係合装置１は第１係合状態となることが可能である。係合ピン３２が第３溝部４１ｃに係合している場合、噛合式係合装置１は第２係合状態となる。そのため、ＥＣＵ５０の係合制御部は、噛合式係合装置１を第１係合状態に制御する第１係合制御を実行し、噛合式係合装置１を第２係合状態に制御する第２係合制御を実行する。

ＥＣＵ５０は、第１係合制御を実行する際、アクチュエータ２の作動量が第１係合状態に対応する作動量となるように、アクチュエータ２の回転位相を変化させる。同様に、ＥＣＵ５０は、第２係合制御を実行する際、アクチュエータ２の作動量が第２係合状態に対応する作動量となるように、アクチュエータ２の回転位相を変化させる。

このＥＣＵ５０は、アクチュエータ２の回転位相に基づいて係合ピン３２の軸方向位置を特定することができる。例えば、アクチュエータ２とシフトドラム４０とが直結されている場合には、アクチュエータ２の回転位相がそのままシフトドラム４０の回転位相となるため、係合ピン３２が係合しているシフト溝４１の溝部を特定でき、係合ピン３２の軸方向位置を特定できる。また、アクチュエータ２とシフトドラム４０とが減速機構を介して動力伝達可能に接続されている場合には、ＥＣＵ５０は、減速機構の変速比と、アクチュエータ２の回転位相とを用いて、シフトドラム４０の回転位相を算出できるので、係合ピン３２の軸方向位置を特定することが可能である。つまり、ＥＣＵ５０は、ストロークセンサ等のセンサを用いなくても、アクチュエータ２の回転位相に基づいて、係合ピン３２の軸方向位置が、第１係合位置Ｂなのか、第２係合位置Ｃなのかを判定することができる。すなわち、ＥＣＵ５０は、係合制御を実行する際、アクチュエータ２の作動量に基づいて、第１係合状態であるのか、あるいは第２係合状態であるのかを判断することができる。

ここで、図２〜図５を参照して、噛合式係合装置１の解放状態と係合状態とについて説明する。なお、図２〜図５では、アクチュエータ２とＥＣＵ５０とが省略されている。また、係合ピン３２の軸方向位置に基づいて、第１状態、第２状態、第３状態に分けて説明する。さらに、第１係合歯１１ａと第２係合歯１２ａとの噛み合い部の状態に基づいて、解放状態、第１係合状態、ラチェッティング状態、第２係合状態に分けて説明する。

図２は、第１状態の噛合式係合装置１を示す模式図である。第１状態とは、係合ピン３２の軸方向位置が解放位置Ａとなる状態のことをいう。すなわち、第１状態は、係合ピン３２が第１溝部４１ａに係合している状態である。そして、第１状態の噛合式係合装置１は、第１ドグ部材１１と第２ドグ部材１２とが噛み合わない解放状態となる。つまり、第１状態は解放状態と同義である。

図２に示すように、第１状態では、可動部材３０がストローク範囲内で相対的に解放方向Ｘ２側に位置しているため、第１ドグ部材１１の軸方向位置は第２ドグ部材１２に接触できない位置となる。第１係合歯１１ａと第２係合歯１２ａとの間には、軸方向の隙間Ｄ１が生じている。また、バネ部材２０の付勢力によって第１ドグ部材１１は係合方向Ｘ１側に付勢されている。この場合、第１ドグ部材１１は第２ストッパ部３５に当接している。

ＥＣＵ５０は、噛合式係合装置１を解放状態から係合状態に切り替える係合制御を実行する係合制御部を備える。ＥＣＵ５０は、第１状態のシフトドラム４０が係合方向に回転するようにアクチュエータ２を駆動させて、第１状態から第２状態に移行させる。第２状態とは、係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂとなる状態のことをいう。すなわち、第２状態は、係合ピン３２が第２溝部４１ｂに係合している状態である。

第１状態から第２状態への移行時、係合ピン３２の軸方向位置が解放位置Ａから第１係合位置Ｂに変化するように、ＥＣＵ５０はシフトドラム４０の回転位相を変化させる。シフトドラム４０の回転に伴い、係合ピン３２の係合位置が第１溝部４１ａから第２溝部４１ｂに変化する移行過程では、シフト溝４１の溝壁部のうち解放方向Ｘ２側の壁面が、係合ピン３２を係合方向Ｘ１側に押している。その後、係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂになると、第１状態から第２状態への移行が完了する。

そして、第２状態には、係合歯同士１１ａ，１２ａが噛み合う第１係合状態（図３に示す）と、係合歯同士１１ａ，１２ａが噛み合っていないラチェッティング状態（図４に示す）とが含まれる。

図３は、第２状態のうち第１係合状態となる場合の噛合式係合装置１を示す模式図である。第２状態のうち第１係合状態となる場合は、係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂとなる状態において、第１ドグ部材１１の第１係合歯１１ａが第２ドグ部材１２の第２係合歯１２ａに噛み合っている。第１係合状態では、第１係合歯１１ａが第２係合歯１２ａに噛み合っており、第１ドグ部材１１と第２ドグ部材１２とが一体回転する。つまり、第２状態のうち第１係合状態となる場合は係合状態と同義である。

図３に示すように、第２状態の場合、可動部材３０は、第１ドグ部材１１の第１係合歯１１ａが第２ドグ部材１２の第２係合歯１２ａに噛み合うことが可能な軸方向位置まで係合方向Ｘ１側にストロークしている。そして、第１係合状態の場合には、第１ドグ部材１１は、バネ部材２０の付勢力によって係合方向Ｘ１側に押されて第２ストッパ部３５に当接している状態において、第１係合歯１１ａが第２ドグ部材１２の第２係合歯１２ａに噛み合っている。また、可動部材３０と第１ドグ部材１１とは、バネ部材２０介して軸方向に相対移動可能に構成されている。つまり、第２状態のうち第１係合状態となる場合とは、可動部材３０が噛み合い部の係合可能位置まで係合方向Ｘ１側にストロークした状態、かつ第１ドグ部材１１が第１係合歯１１ａと第２係合歯１２ａとが噛み合う位置まで係合方向Ｘ１側にストロークした状態、となる場合のことである。

図４は、第２状態のうちラチェッティング状態となる場合の噛合式係合装置１を示す模式図である。ラチェッティング状態とは、第１ドグ部材１１の第１係合歯１１ａが第２ドグ部材１２の第２係合歯１２ａに弾かれている状態のことをいう。つまり、噛合式係合装置１がラチェッティング状態となる場合、第１係合歯１１ａと第２係合歯１２ａとが噛み合っておらず、第１ドグ部材１１と第２ドグ部材１２とが相対回転する。すなわち、第２状態のうちラチェッティング状態となる場合は、係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂとなる状態において、第１ドグ部材１１の第１係合歯１１ａが第２ドグ部材１２の第２係合歯１２ａに噛み合っていない。

図４に示すように、ラチェッティング状態では、可動部材３０が噛み合い部の係合可能位置まで係合方向Ｘ１側にストロークした状態において、第１係合歯１１ａが第２係合歯１２ａに弾かれているため、第１ドグ部材１１は第２ストッパ部３５から解放方向Ｘ２側に離れた位置に存在する。つまり、第１ドグ部材１１の軸方向位置は、ラチェッティング状態のほうが第１係合状態よりも解放方向Ｘ２側に位置する。そのため、バネ部材２０は、ラチェッティング状態のほうが第１係合状態よりも圧縮された状態となる。また、ラチェッティング状態では、第１ドグ部材１１のうち解放方向Ｘ２側の背面が第１ストッパ部３４に当接してもよい。

例えば、第１ドグ部材１１の回転数と第２ドグ部材１２の回転数との差が大きい場合には、係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂにあっても、ラチェッティング状態となることがある。このラチェッティング状態のまま第１ドグ部材１１と第２ドグ部材１２との回転数差が減少すると、第１係合歯１１ａが第２係合歯１２ａに噛み合うように、バネ部材２０の付勢力によって第１ドグ部材１１を係合方向Ｘ１側にストロークさせることが可能である。つまり、ＥＣＵ５０は、アクチュエータ２の回転位相を保持してシフトドラム４０の回転位相を保持したまま、ラチェッティング状態から第１係合状態に移行することを待機することが可能である。すなわち、可動部材３０を軸方向にストロークさせることなく、バネ部材２０の付勢力のみによって第１ドグ部材１１を係合方向Ｘ１側に移動させることが可能である。

そして、第２状態のうち、ラチェッティング状態ではなく第１係合状態となっている場合に、ＥＣＵ５０は、係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂから第２係合位置Ｃに変化するように、アクチュエータ２を制御して、シフトドラム４０の回転位相をさらに係合方向に向けて変化させる。その後、係合ピン３２の軸方向位置が第２係合位置Ｃになると、第２状態から第３状態への移行が完了する。

図５は、第３状態の噛合式係合装置１を示す模式図である。第３状態とは、係合ピン３２の軸方向位置が第２係合位置Ｃとなる状態のことをいう。すなわち、第３状態は、係合ピン３２が第３溝部４１ｃに係合している状態である。そして、第３状態の噛合式係合装置１は、第１ドグ部材１１と第２ドグ部材１２とが噛み合う第２係合状態となる。つまり、第３状態は係合状態と同義である。

図５に示すように、第３状態の場合、第１ドグ部材１１は、第２ストッパ部３５から離れた位置でバネ部材２０によって係合方向Ｘ１側に押されている。第３状態では、第１係合歯１１ａが第２係合歯１２ａに噛み合った状態のまま、可動部材３０がさらに係合方向Ｘ１側へストロークしており、可動部材３０の保持部３３と第１ドグ部材１１との軸方向間隔Ｄ２が狭くなり、バネ部材２０がさらに圧縮された状態となる。そのため、第１ドグ部材１１と第１ストッパ部３４との軸方向間隔Ｄ２は、第２係合状態のほうが第１係合状態よりも狭くなっている。つまり、バネ部材２０から第１ドグ部材１１に作用する係合方向Ｘ１の荷重は、第１係合状態よりも第２係合状態のほうが大きい。すなわち、外乱などによって第１ドグ部材１１に解放方向Ｘ２の荷重が作用した場合、第２係合状態の第１ドグ部材１１は、第１係合状態の第１ドグ部材１１に比べて、解放方向Ｘ２に動きにくい状態となっている。

さらに、第３状態では、第１ストッパ部３４と第１ドグ部材１１との間の軸方向間隔Ｄ２は、第１ドグ部材１１が第１ストッパ部３４に当接する位置まで解放方向Ｘ２側に移動しても、第１係合歯１ａが第２係合歯１２ａから抜けない位置となるように設定されている。つまり、第３状態では、バネ部材２０の付勢力に抗して第１ドグ部材１１が解放方向Ｘ２側に移動しても、第１ストッパ部３４によってその移動が規制される。さらに、第１ドグ部材１１が第１ストッパ部３４に当接した状態では、第１係合歯１１ａが第２係合歯１２ａから抜けない状態となっている。すなわち、第３状態の軸方向間隔Ｄ２は、第１係合歯１１ａの軸方向長さよりも短くに設定されている。このように、第３状態では、バネ部材２０の付勢力を問わず、第１ストッパ部３４によって構造的に第１係合歯１１ａが抜けない状態とすることが可能である。

このように、噛合式係合装置１は、第１ドグ部材１１の第１係合歯１１ａと第２ドグ部材１２の第２係合歯１２ａとが噛み合う係合状態であっても、第１ドグ部材１１と第１ストッパ部３４との軸方向間隔Ｄ２の大きさに応じて、第１係合状態と第２係合状態とに変化する。そして、ＥＣＵ５０は、アクチュエータ２を制御することによって噛合式係合装置１の状態を制御する。

図６は、係合制御を示すフローチャートである。図６に示す制御はＥＣＵ５０によって実行される。なお、図６に示す制御を開始する際、噛合式係合装置１は解放状態となっている。

ＥＣＵ５０は、係合制御を開始すると、第１ドグ部材１１と第２ドグ部材１２との回転数同期制御を実行する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、第１ドグ部材１１の回転数と第２ドグ部材１２の回転数との回転数差が所定範囲内となるよう、回転数を同期する制御を実行する。この所定範囲は、予め設定された値であり、ＥＣＵ５０の記憶部に記憶されている。例えば、所定範囲（回転数差）は、第１ドグ部材１１と第２ドグ部材１２とを噛み合わせた際に係合ショックが発生しない程度の回転数差に設定されている。なお、所定範囲は、回転数差が零となる場合を含むものであってもよい。また、ＥＣＵ５０は回転数センサからの入力信号に基づいて第１ドグ部材１１の回転数と第２ドグ部材１２の回転数を検出することが可能である。

ＥＣＵ５０は、第１ドグ部材１１と第２ドグ部材１２との係合制御を実行することを許可するか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、ステップＳ１での回転数同期制御によって、第１ドグ部材１１の回転数と第２ドグ部材１２の回転数との回転数差が所定範囲内にあるか否かが判定される。

第１ドグ部材１１と第２ドグ部材１２との係合制御を実行することを許可しない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、この制御ルーチンは、ステップＳ１にリターンする。

第１ドグ部材１１と第２ドグ部材１２との係合制御を実行することを許可する場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、噛合式係合装置１が第１状態から第２状態へ移行するように、アクチュエータ２を駆動して、シフトドラム４０を係合方向へ回転させる（ステップＳ３）。ステップＳ３では、第１状態の解放位置Ａから第２状態の第１係合位置Ｂへとシフトドラム４０の回転位相が係合方向に変化するように、アクチュエータ２を駆動する。すなわち、ステップＳ３において、ＥＣＵ５０は第１係合制御を実行する。このステップＳ３では、係合ピン３２の軸方向位置が解放位置Ａから第１係合位置Ｂに変化するように係合ピン３２を動作させる。

ＥＣＵ５０は、係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂとなり、第１係合位置Ｂに向けた係合ピン３２の動作が完了したか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、アクチュエータ２の回転位相によって係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂにあるのか否かを判定することができる。

係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂまで変化せず、第１係合位置Ｂに向けた係合ピン３２の動作が完了していない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、この制御ルーチンは、ステップＳ３にリターンする。

係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂとなり、第１係合位置Ｂに向けた係合ピン３２の動作が完了している場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、アクチュエータ２を回転保持する（ステップＳ５）。ステップＳ５では、アクチュエータ２の作動を停止して、シフトドラム４０の回転を停止させる。ステップＳ５において、ＥＣＵ５０は、アクチュエータ２の回転を停止する停止制御を実行する。これにより、係合ピン３２の軸方向位置を第１係合位置Ｂに維持する。係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂに維持されている場合、噛合式係合装置１は第２状態に維持されていることになる。

ＥＣＵ５０は、第１ドグ部材１１のストロークが完了しているか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６では、第１ドグ部材１１の第１係合歯１１ａが第２ドグ部材１２の第２係合歯１２ａと噛み合っているか否かが判定される。すなわち、ステップＳ６では、係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂにある状態において、第１係合歯１１ａが第２係合歯１２ａに噛み合う第１係合状態となっているのか否かが判定される。例えば、ＥＣＵ５０は、第１ドグ部材１１の回転数と第２ドグ部材１２の回転数とが一致している場合に、ステップＳ６でドグストロークが完了していると判断することができる。

第１ドグ部材１１のストロークが完了していない場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、この制御ルーチンはステップＳ５にリターンする。

第１ドグ部材１１のストロークが完了した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、噛合式係合装置１が第２状態から第３状態へ移行するように、アクチュエータ２を駆動して、シフトドラム４０をさらに係合方向へ回転させる（ステップＳ７）。ステップＳ７では、第２状態の第１係合位置Ｂから第３状態の第２係合位置Ｃへとシフトドラム４０の回転位相が係合方向に変化するように、アクチュエータ２を駆動する。すなわち、ステップＳ７において、ＥＣＵ５０は、アクチュエータ２の駆動を再開し、第２係合制御を実行する。このステップＳ７では、係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂから第２係合位置Ｃに変化するように係合ピン３２を動作させる。

ＥＣＵ５０は、係合ピン３２の軸方向位置が第２係合位置Ｃとなり、第２係合位置Ｃに向けた係合ピン３２の動作が完了したか否かを判定する（ステップＳ８）。ステップＳ８では、アクチュエータ２の回転位相によって係合ピン３２の軸方向位置が第２係合位置Ｃにあるのか否かを判定することができる。

係合ピン３２の軸方向位置が第２係合位置Ｃまで変化せず、第２係合位置Ｃに向けた係合ピン３２の動作が完了していない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、この制御ルーチンは、ステップＳ７にリターンする。

係合ピン３２の軸方向位置が第２係合位置Ｃとなり、第２係合位置Ｃに向けた係合ピン３２の動作が完了している場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、アクチュエータ２を回転保持する（ステップＳ９）。ステップＳ９では、アクチュエータ２の作動を停止して、シフトドラム４０の回転を停止させる。これより、係合ピン３２の軸方向位置を第２係合位置Ｃに維持する。係合ピン３２の軸方向位置が第２係合位置Ｃに維持されている場合、噛合式係合装置１は第３状態に維持されていることになる。ステップＳ９を実施すると、この制御ルーチンは終了する。

以上説明した通り、実施形態によれば、噛合式係合装置１を第２係合状態に制御することによって、第１ドグ部材１１に解放方向Ｘ２の荷重が作用しても、第１ストッパ部３４が第１ドグ部材１１の解放方向Ｘ２側への移動を規制するため、第１係合歯１１ａと第２係合歯１２ａとの噛み合い状態を維持することができる。これにより、噛合式係合装置１では、係合中に誤って噛み合い状態が解除されることを抑制することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、上述した実施形態では、アクチュエータ２の回転位相に基づいて、係合ピン３２の軸方向位置を判断する方法について説明したが、本発明は、これに限定されない。変形例として、ストロークセンサを用いて、可動部材３０の軸方向位置や、係合ピン３２の軸方向位置や、第１ドグ部材１１の軸方向位置を検出するように構成することができる。

また、上述した実施形態の変形例として、噛合式係合装置１における係合動作の応答性能を向上するために、係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂとなる場合には、アクチュエータ２を一旦停止せず、アクチュエータ２の作動を継続することも可能である。この係合制御についての変形例を図７に例示する。なお、図８には参考例を例示する。

図７は、係合制御の変形例を示すフローチャートである。図７に示す制御は、上述した図６に示す制御とは異なり、係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂとなる際に、ＥＣＵ５０が、シフトドラム４０の回転速度を減速させる減速制御を実行するように構成されている。なお、図７のステップＳ１１〜Ｓ１３は、図６のステップＳ１〜Ｓ３と同じ処理であり、図７のステップＳ１８〜Ｓ１９は、図６のステップＳ８〜Ｓ９と同じ処理であるため、ここでの説明を省略する。

図７に示すように、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１３の処理を実施後、係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂ付近であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、第１係合位置Ｂの前後の所定範囲内に係合ピン３２が位置しているか否かが判定される。この所定位置は、第１係合位置Ｂを含む範囲に設定されている。つまり、係合ピン３２が解放位置Ａから第１係合位置Ｂに向けて軸方向に移動する際、係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂに到達する前であっても、上述した所定範囲内に入った場合には、ステップＳ１４で肯定的に判定される。同様に、係合ピン３２が第１係合位置Ｂを通り過ぎた場合であっても、係合ピン３２の軸方向位置が上述した所定範囲内に位置している場合には、ステップＳ１４で肯定的に判定される。

係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂ付近ではない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、この制御ルーチンはステップＳ１３にリターンする。

係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂ付近である場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、アクチュエータ２の回転速度を減速する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、ＥＣＵ５０はアクチュエータ２の減速制御を実行する。

ステップＳ１５では、ステップＳ１３の処理よって回転中のアクチュエータ２について、ステップＳ１４の判定処理前よりもアクチュエータ２の回転速度を減速させる。この減速は、アクチュエータ２の回転を停止させる目的で行われる減速ではなく、遅い速度に変速する意味合いである。つまり、ステップＳ１５の処理が実施されると、アクチュエータ２は減速された一定の速度に制御される。また、係合ピン３２の軸方向位置が第１係合位置Ｂ付近である場合、噛合式係合装置１はラチェッティング状態となる場合があるため、ステップＳ１５では、ラチェッティング状態の第１ドグ部材１１が第２ドグ部材１２に噛み合う時間を担保するように、アクチュエータ２の回転速度が減速される。

ＥＣＵ５０は、減速後の速度でアクチュエータ２を駆動させた状態で、第１ドグ部材１１のストロークが完了しているか否かを判定する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６での判定方法は、上述した図６のステップＳ６と同様である。

第１ドグ部材１１のストロークが完了していない場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、この制御ルーチンはステップＳ１６をループする。

第１ドグ部材１１のストロークが完了した場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、アクチュエータ２の回転速度を減速前の速度に復帰させる（ステップＳ１７）。ステップＳ１７において、ＥＣＵ５０は、減速制御を終了させて、アクチュエータ２の回転速度を減速前の速度に戻す復帰制御を実行する。

ＥＣＵ５０が復帰制御を実行すると、相対的にアクチュエータ２の回転速度は、復帰制御を実行前の回転速度よりも速くなることになる。すなわち、ステップＳ１７の処理の実施前と実施後とでアクチュエータ２の回転速度を比較すると、ステップＳ１７の実施後は、ステップＳ１７の実施前よりもアクチュエータ２の回転速度を増速させることになる。要するに、ＥＣＵ５０は、ラチェッティング状態ではない場合に、アクチュエータ２の回転速度を速くする速度制御を実行する。そして、ステップＳ１７は、第１係合状態で実施されるため、第１係合歯１１ａが第２係合歯１２ａに噛み合う状態で、可動部材３０を係合方向Ｘ１側にストロークさせることができる。これにより、可動部材３０がストローク完了するまでの時間を短縮することができる。このステップＳ１７の処理を実施すると、この制御ルーチンはステップＳ１８に進む。

このように図７に示す変形例によれば、係合動作中（係合過渡期）に第１係合位置Ｂ付近でアクチュエータ２の回転を停止させずに回転速度を減速させることによって、ラチェッティング状態において第１係合歯１１ａが第２係合歯１２ａに噛み合うまでの時間を確保することができる。これにより、係合過渡期にアクチュエータ２を一旦停止させる場合と比較して、噛合式係合装置１における係合動作の応答性能を向上させることができる。

図８は、係合制御の参考例を示すフローチャートである。図８に示す係合制御は、上述した図６または図７に示す制御とは異なり、係合過渡期にアクチュエータ２が一旦停止することも回転速度を減速することもなく、解放状態から第２係合状態まで一連に移行させるように構成されている。なお、図８のステップＳ２１〜Ｓ２２は、図６のステップＳ１〜Ｓ２と同じ処理であり、図８のステップＳ２５は、図６のステップＳ９と同じ処理のため、ここでの説明を省略する。

図８に示すように、第１ドグ部材１１と第２ドグ部材１２との係合制御を実行することを許可する場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５０は、噛合式係合装置１が第１状態から第３状態へと移行するように、アクチュエータ２を駆動して、シフトドラム４０を係合方向へ回転させる（ステップＳ２３）。ステップＳ２３では、第１状態の解放位置Ａから第２状態の第１係合位置Ｂを経由して第３状態の第２係合位置Ｃへとシフトドラム４０の回転位相が係合方向に変化するように、アクチュエータ２を駆動する。すなわち、ステップＳ２３において、ＥＣＵ５０は第１係合制御および第２係合制御を一連に実行する。その際、ＥＣＵ５０は、アクチュエータ２の回転速度を変化させることなくシフトドラム４０を回転させ続ける。このステップＳ２３では、係合ピン３２の軸方向位置が解放位置Ａから第２係合位置Ｃに変化するように係合ピン３２を動作させる。

ＥＣＵ５０は、ステップＳ２３の処理を実施後、係合ピン３２の軸方向位置が第２係合位置Ｃとなり、解放位置Ａから第２係合位置Ｃに向けた係合ピン３２の動作が完了したか否かを判定する（ステップＳ２４）。このステップＳ２４の処理は、上述した図６のステップＳ８と同様である。

係合ピン３２の軸方向位置が第２係合位置Ｃまで変化せず、解放位置Ａから第２係合位置Ｃに向けた係合ピン３２の動作が完了していない場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、この制御ルーチンはステップＳ２３にリターンする。

係合ピン３２の軸方向位置が第２係合位置Ｃとなり、解放位置Ａから第２係合位置Ｃに向けた係合ピン３２の動作が完了した場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、この制御ルーチンはステップＳ２５に進む。

このように図８に示す参考例によれば、係合動作中（係合過渡期）にアクチュエータ２の回転を停止させることも減速させることもなく、解放状態から第２係合状態に移行させることができる。これにより、係合過渡期にアクチュエータ２を一旦停止や減速させる場合と比較して、噛合式係合装置１における係合動作の応答性能を向上させることができる。

なお、上述した実施形態および各変形例では、アクチュエータ２が電動モータにより構成される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、アクチュエータ２は、回転式のアクチュエータに限らず、軸方向に作動するアクチュエータ（直動アクチュエータ）でもよい。そのため、上述したアクチュエータ２の回転速度を、アクチュエータ２の作動速度と読み替えることができる。

また、噛合式係合装置１の構造における変形例として、シフトドラム４０の代わりにトルクカム機構を備えた構成とすることが可能である。トルクカム機構を備える変形例の噛合式係合装置１の構造について、図９〜図１１に例示する。なお、この変形例の説明では、上述した噛合式係合装置１と同様の構成については説明を省略する。

図９は、トルクカム機構を備える場合を示す模式図である。変形例の噛合式係合装置１は、可動部材３０を軸方向に移動させるための機構として、シフトドラム４０の代わりに、トルクカム機構６０を備えている。トルクカム機構６０は、入力側の第１カム部材６１と、出力側の第２カム部材６２と、カムボール６３と、を備えている。

第１カム部材６１は、円形状に形成された回転部材であり、アクチュエータ２が駆動することによって回転する。第１カム部材６１はアクチュエータ２に連結されており、軸方向に固定された位置で回転する。例えば、アクチュエータ２の回転軸と第１カム部材６１とが一体回転する。第２カム部材６２は、円形状に形成された回転部材であり、第１カム部材６１と軸方向に対向するように配置されている。第１カム部材６１よりも解放方向Ｘ２側に第２カム部材６２が設けられている。カムボール６３は、第１カム部材６１のカム面と第２カム部材６２のカム面に挟まれた状態で保持されている。このカムボール６３がカム面を転動することによって、カムボール６３の軸方向位置および第２カム部材６２の軸方向位置が変化するように構成されている。また、第１カム部材６１と第２カム部材６２とは、互いに近づく方向（軸方向）に付勢されている。第１カム部材６１は軸方向位置が固定されているため、第２カム部材６２が第１カム部材６１に近づく方向に付勢されている。

また、第２カム部材６２には、径方向外側に突出する連結ピン６４が設けられている。連結ピン６４は、可動部材３０との連結部分を構成する部位である。本体部３１の内周部に連結ピン６４が取り付けられている。これにより、第２カム部材６２と可動部材３０とが一体的に連結される。つまり、可動部材３０は第２カム部材６２と一体的に軸方向に移動し、かつ一体的に回転する。なお、可動部材３０と第１ドグ部材１１とは相対回転可能に構成されている。

アクチュエータ２が駆動して第１カム部材６１が回転する際、第１カム部材６１と第２カム部材６２とが相対回転すると、カムボール６３がカム面上を転動して、第２カム部材６２が軸方向に移動する。すなわち、第２カム部材６２は第１カム部材６１に対して軸方向に相対移動する。第２カム部材６２が軸方向に移動する際、可動部材３０も一体的に移動する。そして、第２カム部材６２の軸方向位置はカムボール６３の軸方向位置に応じて変化する。

図１０は、カム面の形状とカムボール６３の位置とを示す説明図である。図１０に示すように、第１カム部材６１の設けられた第１および第２カム面６１ａ，６１ｂの形状に応じて、カムボール６３の軸方向位置は、解放位置Ａ、第１係合位置Ｂ、第２係合位置Ｃに変化する。第１カム部材６１のカム面は、回転方向に対する傾斜角度の大きさが異なる第１カム面６１ａと第２カム面６１ｂとを有する。つまり、第１カム部材６１のカム面は、傾斜角度が二段階に設定されている。

第１カム面６１ａは、カム溝のうち深い位置に設けられたカム面であり、回転方向に対する傾斜角度が緩やかに設定されている。第２カム面６１ｂは、カム溝のうち浅い位置に設けられたカム面であり、回転方向に対する傾斜角度が急に設定されている。第１カム部材６１の回転量が同じ場合、第１カム面６１ａを転動するカムボール６３の軸方向移動量は、第２カム面６１ｂを転動するカムボール６３の軸方向移動量よりも少ない。

例えば、解放位置Ａに位置するカムボール６３は第１カム面６１ａのみに接触する。第１係合位置Ｂに位置するカムボール６３は第１カム面６１ａおよび第２カム面６１ｂに接触する。第２係合位置Ｃに位置するカムボール６３は第２カム面６１ｂのみに接触する。そして、ＥＣＵ５０は、アクチュエータ２の回転位相を制御することによって、カムボール６３および第２カム部材６２の軸方向位置を制御する。

この変形例のように、噛合式係合装置１は、シフトドラム４０に限らず、トルクカム機構６０を備えることが可能である。

なお、第１カム部材６１のカム面は、二段段階に傾斜角度が変化する形状に限らず、図１１に示すように同じ傾斜角度で一連に形成されたカム面６１ｃであってもよい。

また、上述した噛合式係合装置１は、車両の駆動装置に適用することが可能である。

図１２は、噛合式係合装置１を適用可能な車両の駆動装置を示すスケルトン図である。図１２に示すように、車両の駆動装置１００は、エンジン（Ｅｎｇ）１０１、第１モータ１０２、第２モータ１０３、第１遊星歯車機構１０４、第２遊星歯車機構１０５、第１クラッチ１０６、第２クラッチ１０７、出力ギヤ１０８、カウンタギヤ機構１０９、デファレンシャル装置１１０、ドライブシャフト１１１、駆動輪１１２を備えている。出力ギヤ１０８は第２遊星歯車機構１０５から伝達されるトルクを駆動輪１１２に向けて出力する。また、上述した噛合式係合装置１は、第１クラッチ１０６と、第２クラッチ１０７とに適用可能である。

第１遊星歯車機構１０４は、エンジン１０１が出力した動力を第１モータ１０２側と出力ギヤ１０８側とに分割する動力分割機構であり、シングルピニオン型の遊星歯車機構によって構成されている。第１遊星歯車機構１０４は、回転要素として、第１サンギヤＳ１、第１キャリヤＣ１、第１リングギヤＲ１を備えている。第１サンギヤＳ１は第１モータ１０２が連結された反力要素である。第１リングギヤＲ１は出力要素である。第１キャリヤＣ１はエンジン１０１が連結された入力要素である。

エンジン１０１の出力軸は入力軸１１３に連結されている。入力軸１１３はワンウエイクラッチ１１４によって回転可能な方向が一方向のみに規制されている。また、入力軸１１３は第１遊星歯車機構１０４の第１キャリヤＣ１に連結されている。第１遊星歯車機構１０４の第１サンギヤＳ１には、第１モータ１０２のロータ１０２ａが連結されている。第１遊星歯車機構１０４および第１モータ１０２は入力軸１１３の軸方向に並んで配置されている。第１モータ１０２は第１遊星歯車機構１０４を挟んでエンジン１０１とは軸方向で反対側に配置されている。

第２遊星歯車機構１０５は、第１遊星歯車機構１０４とエンジン１０１との間で軸方向に並んで配置されている。第２遊星歯車機構１０５は変速部である。この第２遊星歯車機構１０５は、回転要素として、第２サンギヤＳ２、第２リングギヤＲ２、第２キャリヤＣ２を備えている。第２サンギヤＳ２には第１リングギヤＲ１が連結されている。第２リングギヤＲ２には出力ギヤ１０８が連結されている。

第１クラッチ１０６は、第２キャリヤＣ２と第１キャリヤＣ１とを選択的に連結することが可能な係合装置である。この第１クラッチ１０６を上述した噛合式係合装置１により構成することが可能である。そして、第１遊星歯車機構１０４および第２遊星歯車機構１０５は、第１クラッチ１０６を係合させることによって第１キャリヤＣ１と第２キャリヤＣ２とを連結させて、これらが入力要素となる複合遊星歯車機構が形成される。さらに、第１遊星歯車機構１０４の第１サンギヤＳ１が反力要素となり、第２遊星歯車機構１０５の第２リングギヤＲ２が出力要素となった複合遊星歯車機構が形成される。

第２クラッチ１０７は、第２遊星歯車機構１０５の回転要素を一体回転させるためのクラッチである。この第２クラッチ１０７は、第２キャリヤＣ２と第２リングギヤＲ２とを選択的に連結する係合装置である。この第２クラッチ１０７を上述した噛合式係合装置１により構成することができる。また、第１クラッチ１０６と第２クラッチ１０７とは同一回転中心軸線上に配置され、かつ軸方向で重なる位置に配置されている。図１２に示す例では、第１クラッチ１０６が第２クラッチ１０７の径方向内側に配置されている。

さらに、カウンタギヤ機構１０９のドリブンギヤには、第２モータ１０３のロータ軸１０３ａに取り付けられたドライブギヤ１１５が噛み合っている。第２モータ１３が出力した動力は、カウンタギヤ機構１０９で出力ギヤ１０８から出力された動力に加えられる。このようにして合成された動力は、デファレンシャル装置１１０から左右のドライブシャフト１１１に出力される。ドライブシャフト１１１には駆動輪１１２が取り付けられている。

１ 噛合式係合装置
２ アクチュエータ
１１ 第１ドグ部材
１１ａ 第１係合歯
１２ 第２ドグ部材
１２ａ 第２係合歯
２０ バネ部材
３０ 可動部材
３１ 本体部
３２ 係合ピン
３３ 保持部
３４ 第１ストッパ部
３５ 第２ストッパ部
４０ シフトドラム
４１ シフト溝
４１ａ 第１溝部
４１ｂ 第２溝部
４１ｃ 第３溝部
５０ 電子制御装置（ＥＣＵ）
６０ トルクカム機構
６１ 第１カム部材
６１ａ 第１カム面
６１ｂ 第２カム面
６２ 第２カム部材
６３ カムボール
Ａ 解放位置
Ｂ 第１係合位置
Ｃ 第２係合位置

Claims (9)

1. アクチュエータからの動力によって軸方向に移動する可動部材と、
   前記可動部材に連結され、前記可動部材から付与される推力によって軸方向に移動する第１係合要素と、
   前記可動部材と前記第１係合要素との間に設けられ、前記可動部材の推力を前記第１係合要素に伝達するバネ部材と、
   前記第１係合要素に設けられた第１係合歯と、
   前記第１係合要素と軸方向に対向する位置に配置され、前記第１係合歯と係合する第２係合歯が設けられた第２係合要素と、
   を備え、
   前記可動部材の軸方向位置に応じて、前記第１係合歯と前記第２係合歯とが噛み合い、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが一体回転可能な係合状態と、前記第１係合歯と前記第２係合歯とが噛み合わず、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが相対回転可能な解放状態とを切り替える噛合式係合装置であって、
   前記係合状態は、
   前記バネ部材が軸方向に縮んだ状態となる第１係合状態と、
   前記バネ部材が前記第１係合状態よりも軸方向にさらに縮んだ状態となる第２係合状態と、を含む
   ことを特徴とする噛合式係合装置。
2. 前記第１係合要素が前記バネ部材の弾性力に抗して軸方向で解放方向に移動することを規制するストッパ部、をさらに備え、
   前記第１係合状態では、前記ストッパ部と前記第１係合要素との間の軸方向間隔は、前記第１係合歯が前記第２係合歯に噛み合わない軸方向位置まで、前記第１係合要素が解放方向に移動可能な間隔となり、
   前記第２係合状態では、前記ストッパ部と前記第１係合要素との間の軸方向間隔は、前記第１係合歯が前記第２係合歯に噛み合わない軸方向位置まで、前記第１係合要素が解放方向に移動できない間隔となる
   ことを特徴とする請求項１に記載の噛合式係合装置。
3. 前記アクチュエータの動力によって回転するシフトドラム、をさらに備え、
   前記アクチュエータは、前記シフトドラムに回転力を出力するものであり、
   前記可動部材は、
   前記シフトドラムに形成された溝部に嵌合し、前記シフトドラムが回転すると前記溝部の形状に沿って軸方向位置が変化する係合ピンと、
   前記係合ピンの軸方向位置に応じて軸方向へ移動する本体部と、を含み、
   前記バネ部材は、前記本体部と一体化された保持部と前記第１係合要素との間に挟まれており、
   前記ストッパ部は、前記本体部に一体化されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の噛合式係合装置。
4. 前記溝部は、
   前記第１係合状態となる軸方向位置に形成された第１係合溝部と、
   前記第２係合状態となる軸方向位置に形成された第２係合溝部と、を含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の噛合式係合装置。
5. 前記アクチュエータの動力によって回転するトルクカム機構、をさらに備え、
   前記アクチュエータは、前記トルクカム機構に回転力を出力するものであり、
   前記トルクカム機構は、
   互いのカム面が対向するように配置され、相対回転することによって軸方向に相対移動する第１カム部材および第２カム部材を有し、
   前記第１カム部材は、前記アクチュエータの回転軸方向に固定されたカム部材であり、
   前記第２カム部材は、前記可動部材に推力を付与するカム部材であり、
   前記可動部材は、前記第２カム部材と一体的に軸方向へ移動する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の噛合式係合装置。
6. アクチュエータからの動力によって軸方向に移動する可動部材と、
   前記可動部材に連結され、前記可動部材から付与される推力によって軸方向に移動する第１係合要素と、
   前記可動部材と前記第１係合要素との間に設けられ、前記可動部材の推力を前記第１係合要素に伝達するバネ部材と、
   前記第１係合要素に設けられた第１係合歯と、
   前記第１係合要素と軸方向に対向する位置に配置され、前記第１係合歯と係合する第２係合歯が設けられた第２係合要素と、
   を備え、
   前記可動部材の軸方向位置に応じて、前記第１係合歯と前記第２係合歯とが噛み合い、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが一体回転可能な係合状態と、前記第１係合歯と前記第２係合歯とが噛み合わず、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが相対回転可能な解放状態とを切り替える噛合式係合装置を制御する制御装置であって、
   前記噛合式係合装置を前記解放状態から前記係合状態に切り替える係合制御を実行する係合制御手段を備え、
   前記係合制御手段は、
   前記係合状態として、前記バネ部材が軸方向に縮んだ状態となる第１係合状態に制御する第１係合制御を実行し、
   前記第１係合制御を実行した後に、前記バネ部材が前記第１係合状態よりも軸方向にさらに縮んだ状態となる第２係合状態に制御する第２係合制御を実行する
   ことを特徴とする制御装置。
7. 前記噛合式係合装置は、前記アクチュエータの作動量が前記第１係合状態に対応する作動量である場合に、前記第１係合歯と前記第２係合歯とが噛み合わず、前記第１係合歯が前記第２係合歯に弾かれて前記バネ部材が伸縮するラチェッティング状態となることを許容する構造を有し、
   前記係合制御手段は、前記第２係合制御を実行する際、前記アクチュエータの作動量が前記第１係合状態に対応する作動量である場合、かつ前記第１係合状態となる場合には、前記アクチュエータの作動量が前記第１係合状態に対応する作動量である場合、かつ前記ラチェッティング状態となる場合と比較して、前記アクチュエータの作動速度を速くする速度制御を実行し、前記第２係合状態に移行させる
   ことを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. 前記係合制御手段は、
   前記アクチュエータの作動量が前記第１係合状態に対応する作動量である場合には、前記アクチュエータの作動速度を減速する減速制御を実行し、
   前記第１係合状態であると判断した場合には、減速前の速度に前記アクチュエータの作動速度を復帰させる復帰制御を実行し、前記第２係合制御を実行する
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の制御装置。
9. 前記係合制御手段は、
   前記第１係合制御を実行中、前記アクチュエータの作動量が前記第１係合状態に対応する作動量となる場合に、前記アクチュエータの作動を停止する停止制御を実行し、
   前記停止制御を実行後に前記第１係合状態であると判断した場合には、前記アクチュエータの作動を再開し、前記第２係合制御を実行する
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の制御装置。

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