JP4835586B2 - ドグクラッチ装置及び動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、それぞれが歯列を有する一対の係合部材を備え、係合状態においてこれら一対の係合部材の歯列を互いに噛み合わせるドグクラッチ装置、及び動力伝達装置に関する。

係合状態において一対の係合部材のそれぞれに設けられた歯列を互いに噛み合わせるドグクラッチが知られている。このドグクラッチでは、歯列（以下、ドグ歯と称することもある。）の噛み合いが解除されている解放状態から歯列を噛み合わせる係合状態に切り替える際、一方の係合部材の歯と歯の間に他方の係合部材の歯が入り込むように一対の係合部材の相対回転数をそれぞれ調整する必要がある。そこで、それぞれにドグ歯が設けられた一対の係合部材である一対の歯車を係合させる際に一方の歯車のドグ歯と他方の歯車のドグ歯とを噛み合い可能な状態にすべく、まず一方の歯車を最大トルクで駆動するフィードフォワード制御を行い、このフィードフォワード制御中にこの一方の歯車の回転状態がトルクの符号を反転させることなくその制御をフィードバック制御に切り替え可能な範囲内か否か判断し、回転状態が範囲内であると判断した場合に一方の歯車の制御をフィードバック制御に切り替えて一対の歯車を噛み合い可能な状態にする回転体制御装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。

特開２００５−２７８２２５号公報 特開２００６−３８１３６号公報 特開２００４−３４５５２７号公報

周知のように回転体に形成されて互いに噛み合わされる歯列は、噛み合い時に相手の歯列との間に隙間いわゆるバックラッシが生じるように設けられる。特許文献１の装置では各歯車の回転状態をモータの回転軸に取り付けたエンコーダにて検出してこれらの歯車の位相を合わせているが、これらのエンコーダではバックラッシを考慮した各歯車の回転状態を検出することができないため、一対の歯車を噛み合い可能な状態にする際にこれらの歯車に位相のずれが生じるおそれがある。また、ドグクラッチは一対の係合部材の一方を固定して使用することがあり、この場合は他方の係合部材の回転数をゼロ、すなわち他方の係合部材の回転を停止させて一対の係合部材を係合させる。一対の係合部材の回転状態をエンコーダにて検出してこれらの係合部材の位相を合わせる装置では、このように一対の係合部材の回転を停止させて係合させる場合、バックラッシの影響によってエンコーダの検出値から演算された一対の係合部材の相対位置と実際の相対位置との間でずれが生じるおそれがある。

そこで、本発明は、バックラッシなどのガタがあっても一対の係合部材の位相を精度良く合わせることが可能なドグクラッチ装置及び動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明のドグクラッチ装置は、外周面に全周に亘って歯列が形成されるように複数の歯が設けられ、軸線回りに回転する第１係合部材と、前記第１係合部材と同軸かつ回転不能にケースに設けられ、前記第１係合部材の歯列と噛み合う歯列が形成されるように複数の歯が内周面に全周に亘って設けられる第２係合部材と、を備え、前記第１係合部材及び前記第２係合部材の少なくとも一方を軸線方向に移動させることにより前記第１係合部材の歯列と前記第２係合部材の歯列とが噛み合う係合状態及び前記第１係合部材の外周面が前記ケースの壁面と対向するように前記第１係合部材と前記第２係合部材とが離間する解放状態に切り替え可能なドグクラッチ装置において、前記第１係合部材に設けられる複数の歯の先端には、中央部が最も高くなるように形成された凸部がそれぞれ設けられ、前記解放状態において前記第１係合部材の外周面が対向する前記ケースの壁面には、前記解放状態の前記第１係合部材の外周面に形成された歯列に測定点が設定される距離検出手段が設けられていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明のドグクラッチ装置によれば、距離検出手段にて歯列の歯の凹凸を検出することができるので、その時点において距離検出手段と対向する位置に歯列の歯があるのか歯と歯の間の部分があるのかを検出できる。また、第１係合部材の歯の先端に中央部が最も高い凸部をそれぞれ設けたので、距離検出手段にて検出された距離が最も小さいときにその凸部の中央部が距離検出手段と対向する位置にあると判断できる。このように距離検出手段によって第１係合部材の歯列の位置を特定できるので、バックラッシなどのガタがあっても第１係合部材と第２係合部材との位相を精度良く合わせることができる。

本発明のドグクラッチ装置の一形態においては、前記距離検出手段は、前記測定点が前記軸線方向から見て第２係合部材に設けられたいずれかの歯とその歯の隣の歯との間の溝の中心線と重なる位置に設定されるように前記ケースの壁面に設けられていてもよい（請求項２）。このように距離検出手段を設けることにより、距離検出手段によって検出された距離が最も小さくなったときが第１係合部材と第２係合部材とが噛み合い可能な状態になっていると判断できる。

本発明のドグクラッチ装置の一形態において、前記凸部は、歯の前記第１係合部材の周方向の両端から前記中央部に向かって漸次高くなるように形成されており、前記ドグクラッチ装置を前記解放状態から前記係合状態に切り替える所定の係合条件が成立した場合、まず前記第１係合部材の回転を停止させ、次に前記距離検出手段にて検出される距離の変化量が増加するまで前記第１係合部材を所定方向に所定角度ずつ回転させ、前記距離検出手段にて検出された距離の変化量が増加した後は前記第１係合部材を前記所定方向とは逆の方向に前記所定角度回転させ、その後前記ドグクラッチ装置を前記係合状態に切り替える係合制御手段をさらに備えていてもよい（請求項３）。このように第１係合部材の回転位置を制御することにより、距離検出手段によって凸部の中央部の位置を特定することができるので、第１係合部材の歯列の状態を精度良くより特定できる。そのため、第１係合部材と第２係合部材との位相をより精度良く合わせた後、ドグクラッチ装置を係合状態に切り替えることができる。

この形態において、前記所定角度には、前記第１係合部材の歯列と前記第２係合部材の歯列とを噛み合わせたときに前記第１係合部材の歯と前記第２係合部材の歯との間に形成される隙間以下の角度が設定されてもよい（請求項４）。所定角度をこのように設定することにより、第１係合部材を無駄に回転させることなく第１係合部材と第２係合部材との位相を速やかに合わせることができる。また、第１係合部材の歯列と第２係合部材の歯列とが互いに干渉しないように位相を合わせることができる。

本発明のドグクラッチ装置の一形態においては、前記ドグクラッチ装置を前記係合状態から前記解放状態に切り替える所定の解放条件が成立した場合、まず前記第１係合部材の歯と前記第２係合部材の歯との間に作用するトルクを低減させ、その後前記ドグクラッチ装置を前記解放状態に切り替える解放制御手段をさらに備えていてもよい（請求項５）。このようにドグクラッチ装置を係合状態から解放状態に切り替える際に第１係合部材の歯と第２係合部材の歯との間に作用するトルクを低減させることにより、ドグクラッチ装置を係合状態から解放状態に速やかに切り替えることができる。

本発明の動力伝達装置は、入力軸に伝達された動力を遊星歯車機構を介して出力軸に出力する動力伝達装置において、上述したドグクラッチ装置を備え、前記第１係合部材が前記遊星歯車機構のサンギア、キャリア及びリングギアの３つの要素のうちのいずれか一つの要素と接続されていることにより、上述した課題を解決する（請求項６）。

本発明の動力伝達装置によれば、上述したドグクラッチ装置を備えているので、バックラッシなどのガタがあっても第１係合部材と第２係合部材の位相を精度良く合わせることができる。また、第１係合部材が遊星歯車機構の３つの要素のいずれか一つの要素と接続されているので、ドグクラッチ装置の状態を係合状態及び解放状態に切り替えることにより接続されている要素の回転を禁止させたり許可したりすることができる。そのため、入力軸から出力軸に伝達される動力の変更幅を広げることができる。

以上に説明したように、本発明のドグクラッチ装置によれば、距離検出手段によって第１係合部材の歯列の位置を特定できるので、バックラッシなどのガタがあっても第１係合部材と第２係合部材の位相を精度良く合わせることができる。本発明の動力伝達装置は、このドグクラッチ装置を備えているので、同様の作用効果を得ることができる。

図１は、本発明の一形態に係る動力伝達装置としてのトランスミッションのスケルトン図を示している。このトランスミッション１０は車両に搭載され、内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１００、第１モータジェネレータ（ＭＧ）２００、及び第２モータジェネレータ（ＭＧ）３００のそれぞれで発生した動力を車両の走行状態に応じて適切に駆動輪に伝達するものである。なお、第１ＭＧ２００及び第２ＭＧ３００は電動機及び発電機として機能させることが可能な周知のものである。第１ＭＧ２００のステータ２０１は車体に固定され、ロータ２０２がトランスミッション１０に接続される。また、第２ＭＧ３００も同様にステータ３０１が車体に固定され、ロータ３０２がトランスミッション１０に接続されている。トランスミッション１０は、第１遊星歯車機構２０と、第２遊星歯車機構３０と、ドグクラッチ装置４０と、第２ＭＧ３００のロータ２０２とトランスミッション１０の出力軸１１とを接続する第２ＭＧ減速部６０とを備えている。また、トランスミッション１０は、第１遊星歯車機構２０、第２遊星歯車機構３０及びドグクラッチ装置４０が内部に配置されるケース７０を備えている。なお、図１において軸線Ａｘより上半分はドグクラッチ装置４０が解放状態の場合の図であり、下半分はドグクラッチ装置４０が係合状態の場合の図である。

第１遊星歯車機構２０は、第１ＭＧ２００のロータ２０２と一体回転するように設けられ、内部をエンジン１００のクランク軸１０１が貫通する中空状のサンギア軸２１と、サンギア軸２１と一体回転するサンギア２２と、サンギア２２と噛み合いつつその周囲を公転する複数の遊星ギア（プラネタリギア）２３、２３と、遊星ギア２３と噛み合うリングギア２４と、遊星ギア２３をサンギア軸２１の軸線Ａｘの回りに回転自在に支持し、エンジン１００のクランク軸１０１と一体回転するキャリア２５とを備えている。第２遊星歯車機構３０は、ドグクラッチ装置４０の第１係合部材としてのハブ４１が一体回転するように設けられ、内部をクランク軸１０１と同軸に設けられる出力軸１１が貫通する中空状のサンギア軸３１と、サンギア軸３１と一体回転するサンギア３２と、サンギア３２と噛み合いつつその周囲を公転する複数の第１遊星ギア３３、３３と、第１遊星ギア３３、３３と噛み合う第２遊星ギア３４、３４と、第２遊星ギア３４と噛み合うリングギア３５と、第１遊星ギア３３及び第２遊星ギア３４をサンギア軸３２の軸線Ａｘの回りに回転自在に支持し、第１遊星歯車機構２０のリングギア２４と一体回転可能に設けられるキャリア３６とを備えている。すなわち、第２遊星歯車機構３０は、サンギア３２とリングギア３５とが第１遊星ギア３３及び第２遊星ギア３４を介して接続されるダブルピニオンプラネタリギアである。図１に示したように第１遊星歯車機構２０の遊星ギア２３は、第２遊星歯車機構３０のリングギア３５とこのリングギア３５が回転するとその回転と連動してサンギア２２の公転するように連結部材３７で連結されている。なお、これらの遊星歯車機構２０、３０は周知のトランスミッションに設けられるものと同じでよいため、詳細な説明は省略する。なお、このトランスミッション１０においては、クランク軸１０１及びサンギア軸２１から動力が入力されるので、これらが本発明の入力軸に相当する。

ドグクラッチ装置４０は、ハブ４１と、ケース７０に固定される固定部４２とを備えている。図２及び図３は、ドグクラッチ装置４０の一部を拡大して示す図である。なお、図３は、図２のドグクラッチ装置４０を図２の矢印III方向から見た図である。図３に示したようにハブ４１にはその外周面４１ａに歯列４３が形成されるように複数の歯４４が全周に亘って設けられている。各歯４４の先端には、中央部が最も高くなるように形成された凸部４４ａがそれぞれ設けられている。図３に示したように凸部４４ａは、歯４４の周方向の両端から中央部に向かって漸次高くなるように、すなわち尖鋭形状になるように形成されている。

固定部４２は、ハブ４１と同軸に配置され、内周面４７ａに歯列４５が形成されるように複数の歯４６が形成される第２係合部材としてのプランジャ４７と、プランジャ４７を軸線Ａｘ方向、すなわち図２の左右方向に往復動自在かつ軸線Ａｘ回りに回転不能に支持するサポートメンバ４８と、を備えている。サポートメンバ４８は、プランジャ４７の歯列４５がハブ４１の歯列４３と噛み合う係合位置、すなわち図１の下半分の図に示した位置とハブ４１の外周面４１ａがケース７０の壁面７１と対向するようにハブ４１とプランジャ４７とが離間する解放位置、すなわち図１の上半分の図に示した位置との間でプランジャ４７を移動させることが可能なようにプランジャ４７を支持している。また、固定部４２は、ケース７０に固定されるヨーク４９、５０と、これらヨーク４９、５０にて支持される電磁コイル部５１と、ヨーク４９とプランジャ４７との間に設けられ、プランジャ４７を図２の左方向に付勢するリターンスプリング５２とを備えている。

このドグクラッチ装置４０においては、電磁コイル部５１への通電を実行して電磁コイル部５１にて電磁力を発生させると、図１の下半分に示したようにプランジャ４７を係合位置に移動させることができる。この際、図３に示したようにハブ４１の歯列４３とプランジャ４７の歯列４５とが噛み合うとドグクラッチ装置４０が係合状態に切り替わる。一方、電磁コイル部５１への通電を停止させると図１の上半分に示したようにリターンスプリング５２によってプランジャ４７が解放位置に戻される。そのため、ドグクラッチ装置４０が解放状態に切り替わる。このようにドグクラッチ装置４０の状態に切り替えは、電磁コイル部５１の動作を制御することにて行われる。

さらにドグクラッチ装置４０は、ケース７０の壁面７１に設けられる距離検出手段としての磁気抵抗素子センサ（以下、ＭＲＥセンサと称することがある。）５３を備えている。ＭＲＥセンサ５３は、測定対象との距離に応じたセンサ周囲の磁場の変化に基づいて測定対象との距離を検出する周知のセンサでよいため、詳細な説明は省略する。図１及び図２に示したようにＭＲＥセンサ５３は、解放状態におけるドグクラッチ装置４０のハブ４１の歯列４３に測定点Ｐが設定されるようにケース７０の壁面７１に設けられる。また、図３に示したようにＭＲＥセンサ５３は、測定点Ｐが図２の左右方向、すなわち軸線Ａｘ方向から見た場合にプランジャ４７の歯４６と歯４６の間の溝４６ａの中心線と重なるようにケース７０の壁面７１に設けられる。

図４は、解放状態のドグクラッチ装置４０においてハブ４１が回転しているときにＭＲＥセンサ５３から出力される信号の時間変化の一例を示している。上述したようにハブ４１の各歯４４には凸部４４ａが設けられているため、図５に示したようにその凸部４４ａの中央部が測定点Ｐを通過したときにＭＲＥセンサ５３と測定点Ｐとの距離が最も小さくなる。ＭＲＥセンサ５３からは検出した距離に応じた信号が出力されており、距離が小さくなるほど出力信号も小さくなる。そのため、図４の時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３において凸部４４ａの中央部が測定点Ｐにあると判断できる。

電磁コイル部５１の動作は、モータジェネレータコントロールユニット（ＭＧＣＵ）８０にて制御される。ＭＧＣＵ８０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、例えば要求される駆動力及び第１ＭＧ２００、第２ＭＧ３００に接続されたバッテリ（不図示）の充電状態などに基づいて第１ＭＧ２００及び第２ＭＧ３００が電動機又は発電機として機能するようにその動作を切り替える周知のコンピュータユニットである。これらの制御は、アクセル開度に対応する信号を出力するアクセル開度センサ８１などＭＧＣＵ８０に接続される各種センサの出力信号を参照して行われる。また、ＭＧＣＵ８０には、ＭＲＥセンサ５３が接続される。これらの他にも種々のセンサがＭＧＣＵ８０には接続されるが、それらの図示は省略した。

エンジン１００の制御は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）９０にて制御される。ＥＣＵ９０は、マイクロプロセッサ、及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、各種センサの出力信号に基づいてエンジン１００の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。ＥＣＵ９０に接続されるセンサとしては、例えばクランク軸１０１の回転速度（回転数）に対応する信号を出力するクランク角センサ９１、車両の速度に対応する信号を出力する車速センサ９２等がある。その他にもＥＣＵ９０には各種センサが接続されるが、それらの図示は省略した。そして、図１に示したようにＭＧＣＵ８０とＥＣＵ９０とは、互いに情報を共有可能なように接続されている。

ＭＧＣＵ８０は、運転者から車両に要求された出力及び車両の走行状態等に応じてドグクラッチ装置４０を係合状態及び解放状態のいずれの状態にて動作させるべきか判定し、状態の切り替えが必要な場合は動作させるべき状態に切り替わるように電磁コイル部５１の動作を制御する。例えば、ＭＧＣＵ８０は、ドグクラッチ装置４０を解放状態から係合状態に切り替える所定の係合条件が成立した場合、まず第１ＭＧ２００の回転数を制御してハブ４１の各歯４４とプランジャ４７の各溝４６ａとの位相を合わせる制御を行う。なお以降、このように位相を合わせることを単にハブ４１とプランジャ４７の位相を合わせると称することがある。この制御においてＭＧＣＵ８０は、まずハブ４１の回転が停止するように第１ＭＧ２００の回転数を制御する。図６はドグクラッチ装置４０が解放状態のときのトランスミッション１０の共線図の一例を示している。図６の縦軸は回転数を示している。また、図６の符号Ｓ、Ｃ、Ｒは、それぞれ第１遊星歯車機構２０のサンギア２２、キャリア２５、リングギア２４を示し、符号Ｓ’、Ｃ’、Ｒ’は、それぞれ第２遊星歯車機構３０のサンギア３２、キャリア３６、リングギア３５を示している。ＭＧＣＵ８０は、図６に一例を示したように第１ＭＧ２００をエンジン１００、第２ＭＧ３００の回転とは逆方向に回転させてハブ４１の回転を停止させる。以下、この制御を回転停止制御と称することがある。

次にＭＧＣＵ８０は、ハブ４１が所定方向、例えば図３において右回りに所定角度α分回転するように第１ＭＧ２００の回転数を制御する。以降、この制御を進角制御と称することがある。所定角度αとしては、ハブ４１の歯４４とプランジャ４７の歯４６とを噛み合わせたときにハブ４１の歯４４とプランジャ４７の歯４６との間に形成される隙間の角度が設定される。すなわち、図３において隙間α１と隙間α２とを合計した角度が所定角度αに設定される。所定角度αをこのように設定することにより、ハブ４１を無駄に回転させることなくハブ４１とプランジャ４７との位相を合わせることができる。また、ハブ４１の歯列４３とプランジャ４７の歯列４５とが互いに干渉しないように位相を会わせることができる。なお、所定角度αはこの角度に限定されず、ハブ４１の歯４４とプランジャ４７の歯４６との間に形成される隙間未満の適宜の角度を設定することができる。この場合も、同様の作用効果を得ることができる。

その後、ＭＧＣＵ８０は、この進角制御の実行後にＭＲＥセンサ５３が取得した距離と回転停止制御の実行後かつ進角制御の実行前にＭＲＥセンサ５３が取得した距離とを比較する。そして、進角制御の実行後に取得した距離が進角制御の実行前に取得した距離以下の場合、ＭＧＣＵ８０は再度進角制御を実行する。以降、ＭＧＣＵ８０は、進角制御の実行前にＭＲＥセンサ５３が取得した距離と進角制御の実行後にＭＲＥセンサ５３が取得した距離とを比較し、実行前に取得した距離よりも実行後に取得した距離の方が大きくなるまで、言い換えるとＭＲＥセンサ５３が取得した距離の変化量が増加するまで、進角制御を繰り返し実行する。図４に示したように凸部４４ａの中央部が測定点ＰにあるときにＭＲＥセンサ５３にて取得される距離が最小になるため、前回取得した距離よりも今回取得した距離の方が大きくなった場合は、歯４４の凸部４４ａの中央部が測定点Ｐを通過したと判断することができる。そこで、ＭＧＣＵ８０は、ＭＲＥセンサ５３が取得した距離の変化量が増加したと判断した場合、ハブ４１が所定方向とは逆の逆方向、例えば図３の左回りに所定角度α分回転するように第１ＭＧ２００の回転数を制御する。なお、この所定角度αは、進角制御の所定角度αと同じ値が設定される。以下、この制御を遅角制御と称することがある。このようにハブ４１を所定角度α分逆方向に回転させることにより、測定点Ｐの位置に凸部４４ａの中央部を合わせることができる。そして、上述したように測定点Ｐは軸線Ａｘ方向から見た場合にプランジャ４７の溝４６ａの中心線と重なるように設定されているため、このように測定点Ｐに凸部４４ａの中央部を合わせることにより、ハブ４１の各歯４４とプランジャ４７の各溝４６ａとの位相を精度良く合わせることができる。

一方、回転停止制御の実行後かつ進角制御の実行前にＭＲＥセンサ５３が取得した距離よりもこの最初の進角制御の実行後にＭＲＥセンサ５３が取得した距離の方が大きかった場合、ＭＧＣＵ８０は遅角制御を実行する。以降、ＭＧＣＵ８０は、遅角制御の実行前にＭＲＥセンサ５３が取得した距離と遅角制御の実行後にＭＲＥセンサ５３が取得した距離とを比較し、実行前に取得した距離よりも実行後に取得した距離の方が大きくなるまで、すなわちＭＲＥセンサ５３が取得した距離の変化量が増加するまで、遅角制御を繰り返し実行する。その後、ＭＧＣＵ８０は、ＭＲＥセンサ５３が取得した距離の変化量が増加したと判断した場合、進角制御を実行する。最初の進角制御の実行前にＭＲＥセンサ５３が取得した距離よりも最初の進角制御の実行後にＭＲＥセンサ５３が取得した距離の方が大きかった場合、測定点Ｐが歯４４の凸部４４ａのうち中央部よりも図３の左側の部分に位置していると考えられる。そのため、このような場合は遅角制御を繰り返し実行し、ＭＲＥセンサ５３が取得した距離の変化量が増加したと判断した場合に進角制御を実行することにより、測定点Ｐの位置に凸部４４ａの中央部を合わせることができる。従って、このように制御することにより、ハブ４１の各歯４４とプランジャ４７の各溝４６ａとの位相を精度良く合わせることができる。

ハブ４１の各歯４４とプランジャ４７の各溝４６ａとの位相を合わせた後、ＭＧＣＵ８０は、電磁コイル部５１への通電を実行してハブ４１の歯４４とプランジャ４７の歯４６とを噛み合わせ、これによりドグクラッチ装置４０を係合状態に切り替える。

また、ＭＧＣＵ８０は、ドグクラッチ装置４０を係合状態から解放状態に切り替える所定の解放条件が成立した場合、まずハブ４１の歯４４とプランジャ４７の歯４６との間に作用するトルクが略ゼロに調整されるように第１ＭＧ２００の回転数を制御する。このようにトルクを制御するためには、図６に示したようにハブ４１の回転数が略ゼロになるように第１ＭＧ２００の回転数を制御すればよい。そのため、ＭＧＣＵ８０は、回転停止制御を実行する。その後、電磁コイル部５１への通電を停止してハブ４１とプランジャ４７とを離間させ、これによりドグクラッチ装置４０を解放状態に切り替える。

図７及び図８は、このようにドグクラッチ装置４０の状態に切り替えるためにＭＧＣＵ８０がその動作中に所定の周期で繰り返し実行するドグクラッチ制御ルーチンを示している。

図７の制御ルーチンにおいてＭＧＣＵ８０は、まずステップＳ１１でエンジン１００の運転状態及び車両の走行状態を取得する。エンジン１００の運転状態としてはクランク軸１０１の回転数、アクセル開度などが取得される。車両の走行状態としては、例えば車速が取得される。次のステップＳ１２においてＭＧＣＵ８０は、ドグクラッチ装置４０を解放状態から係合状態に切り替える所定の係合条件が成立したか否か判断する。所定の係合条件は、例えば運転者によってアクセルが開けられてトランスミッション１０の状態をエンジン１００の回転数が出力軸１１の回転数より小さくなる、いわゆるオーバードライブ状態に切り替える必要がある場合に成立したと判断される。

所定の係合条件が成立したと判断した場合はステップＳ１３に進み、ＭＧＣＵ８０はハブ４１の回転状態を示す状態フラグＦの値がハブ４１とプランジャ４７の位相合わせが終了していることを示す３か否か判断する。なお、この状態フラグＦの値は、ＭＧＣＵ８０の起動時、例えば運転者によってイグニッションスイッチがオンに切り替えられたときにリセットされる。このリセット時は状態フラグＦに０が代入される。状態フラグＦの値が３ではないと判断した場合はステップＳ１４に進み、ＭＧＣＵ８０は状態フラグＦの値がハブ４１の進角制御又は遅角制御を行ってハブ４１とプランジャ４７の位相を合わせていることを示す２か否か判断する。状態フラグＦの値が２ではないと判断した場合はステップＳ１５に進み、ＭＧＣＵ８０は状態フラグＦの値がハブ４１の回転停止制御を行っていることを示す１か否か判断する。状態フラグＦの値が１ではないと判断した場合はステップＳ１６に進み、ＭＧＣＵ８０はハブ４１に対して回転停止制御を実行する。続くステップＳ１７においてＭＧＣＵ８０は、まずＭＲＥセンサ５３の検出値ＶＭＲＥを取得し、その後取得した検出値ＶＭＲＥの値を今回の制御ルーチンにて取得した距離（以下、今回検出距離と称することがある。）ＶＭ（ｉ）に代入する。次のステップＳ１８においてＭＧＣＵ８０は状態フラグＦに１を代入する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、今回検出距離ＶＭ（ｉ）及び状態フラグＦの各値はＭＧＣＵ８０のＲＡＭに記憶され、今回の制御ルーチンが終了しても今回代入された値が保持される。

ステップＳ１５において状態フラグＦの値が１であると判断した場合はステップＳ１９に進み、ＭＧＣＵ８０はハブ４１の進角制御を実行する。続くステップＳ２０においてＭＧＣＵ８０は、まずＭＲＥセンサ５３の検出値ＶＭＲＥを取得し、次に今回検出距離ＶＭ（ｉ）の値を前回の制御ルーチンにて取得した距離（以下、前回検出距離と称することがある。）ＶＭ（ｉ−１）に代入し、その後検出値ＶＭＲＥの値を今回検出距離ＶＭ（ｉ）に代入する。なお、前回検出距離ＶＭ（ｉ−１）の値も今回検出距離ＶＭ（ｉ）の値と同様にＭＧＣＵ８０のＲＡＭに記憶され、今回の制御ルーチンが終了しても今回代入された値が保持される。続くステップＳ２１においてＭＧＣＵ８０は状態フラグＦに２を代入する。

次のステップＳ２２においてＭＧＣＵ８０は、今回検出距離ＶＭ（ｉ）の値が前回検出距離ＶＭ（ｉ−１）の値以下か否か判断する。今回検出距離ＶＭ（ｉ）の値が前回検出距離ＶＭ（ｉ−１）の値以下と判断した場合はステップＳ２３に進み、ＭＧＣＵ８０は方向フラグＦＤに以降も進角制御を繰り返し実行することを示す１を代入する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。なお、この方向フラグＦＤの値はＭＧＣＵ８０のＲＡＭに記憶され、今回の制御ルーチンが終了しても今回代入された値が保持される。また、この方向フラグＦＤの値も状態フラグＦと同様に、ＭＧＣＵ８０の起動時、例えば運転者によってイグニッションスイッチがオンに切り替えられたときにリセットされる。このリセット時は方向フラグＦＤに０が代入される。

一方、今回検出距離ＶＭ（ｉ）の値が前回検出距離ＶＭ（ｉ−１）の値より大きいと判断した場合はステップＳ２４に進み、ＭＧＣＵ８０は方向フラグＦＤに以降は遅角制御を繰り返し実行することを示す２を代入する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

ステップＳ１４において状態フラグＦの値が２であると判断した場合は図８のステップＳ２５に進み、ＭＧＣＵ８０は方向フラグＦＤの値が１か否か判断する。方向フラグＦＤの値が１であると判断した場合はステップＳ２６に進み、ＭＧＣＵ８０はハブ４１の進角制御を実行する。続くステップＳ２７においてＭＧＣＵ８０は、まずＭＲＥセンサ５３の検出値ＶＭＲＥを取得し、次に今回検出距離ＶＭ（ｉ）の値を前回検出距離ＶＭ（ｉ−１）に代入し、その後検出値ＶＭＲＥの値を今回検出距離ＶＭ（ｉ）に代入する。次のステップＳ２８においてＭＧＣＵ８０は、今回検出距離ＶＭ（ｉ）の値が前回検出距離ＶＭ（ｉ−１）の値以下か否か判断する。今回検出距離ＶＭ（ｉ）の値が前回検出距離ＶＭ（ｉ−１）の値以下と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、今回検出距離ＶＭ（ｉ）の値が前回検出距離ＶＭ（ｉ−１）の値より大きいと判断した場合はステップＳ２９に進み、ＭＧＣＵ８０はハブ４１の遅角制御を実行する。次のステップＳ３０においてＭＧＣＵ８０は、状態フラグＦに３を代入する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

一方、図８のステップＳ２５において方向フラグＦＤの値が１以外であると判断した場合はステップＳ３１に進み、ＭＧＣＵ８０はハブ４１の遅角制御を実行する。続くステップＳ３２においてＭＧＣＵ８０は、まずＭＲＥセンサ５３の検出値ＶＭＲＥを取得し、次に今回検出距離ＶＭ（ｉ）の値を前回検出距離ＶＭ（ｉ−１）に代入し、その後検出値ＶＭＲＥの値を今回検出距離ＶＭ（ｉ）に代入する。次のステップＳ３３においてＭＧＣＵ８０は、今回検出距離ＶＭ（ｉ）の値が前回検出距離ＶＭ（ｉ−１）の値以下か否か判断する。今回検出距離ＶＭ（ｉ）の値が前回検出距離ＶＭ（ｉ−１）の値以下と判断した場合は、今回の制御ルーチンを終了する。一方、今回検出距離ＶＭ（ｉ）の値が前回検出距離ＶＭ（ｉ−１）の値より大きいと判断した場合はステップＳ３４に進み、ＭＧＣＵ８０はハブ４１の進角制御を実行する。次のステップＳ３５においてＭＧＣＵ８０は、状態フラグＦに３を代入する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

図７のステップＳ１３で状態フラグＦの値が３であると判断した場合は図８のステップＳ３６に進み、ＭＧＣＵ８０は電磁コイル部５１への通電を実行してプランジャ４７を係合位置に移動させ、ドグクラッチ装置４０を係合状態に切り替える。なお、すでに電磁コイル部５１への通電が実行されてドグクラッチ装置４０が係合状態に切り替えられていた場合は、その状態を継続させる。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

図７のステップＳ１２で状態フラグＦの値が１であると判断した場合は図８のステップＳ３７に進み、ＭＧＣＵ８０はドグクラッチ装置４０を係合状態から解放状態に切り替える所定の解放条件が成立しているか否か判断する。所定の解放条件は、例えば運転者から車両に要求されたトルクの値がトランスミッション１０をオーバードライブ状態に維持した状態で出力させることが可能なトルクの最大値より大きい場合に成立したと判断される。所定の解放条件が不成立と判断した場合は今回の制御ルーチンを終了する。一方、所定の解放条件が成立したと判断した場合はステップＳ３８に進み、ＭＧＣＵ８０はハブ４１の回転停止制御を実行する。この回転停止制御により、ハブ４１の歯４４とプランジャ４７の歯４６との間に作用するトルクを略ゼロに調整できる。続くステップＳ３９においてＭＧＣＵ８０は、電磁コイル部５１への通電を停止させ、リターンスプリング５０にてプランジャ４７を解放位置に移動させる。これにより、ドグクラッチ装置４０が解放状態に切り替わる。次のステップＳ４０においてＭＧＣＵ８０は状態フラグＦに０を代入するとともに方向フラグＦＤに０を代入する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。

以上に説明したように、本発明のドグクラッチ装置４０では、ＭＲＥセンサ５３によってハブ４１の歯列４３の位置を特定でき、ドグクラッチ装置４０を解放状態から係合状態に切り替える際はＭＲＥセンサ５３の測定点Ｐにハブ４１のいずれかの歯４４の凸部４４ａの中央部が位置するようにハブ４１の回転位置を制御するので、バックラッシなどのガタがあってもハブ４１の歯４４とプランジャ４７の溝４６ａとの位相を精度良く合わせることができる。

また、ドグクラッチ装置４０を係合状態から解放状態に切り替える場合はハブ４１の歯４４とプランジャ４７の歯４６との間に作用するトルクを略ゼロに調整してからプランジャ４７を解放位置に切り替えるので、ドグクラッチ装置４０を速やかに解放状態に切り替えることができる。

なお、図７及び図８の制御ルーチンにおいてステップＳ１２〜Ｓ３６の処理を実行することにより、ＭＧＣＵ８０が本発明の係合制御手段として機能する。また、ステップＳ３７〜Ｓ４０の処理を実行することにより、ＭＧＣＵ８０が本発明の解放制御手段として機能する。

本発明は、上述した形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、ケースの壁面に設けられてハブとの距離を測定するセンサはＭＲＥセンサに限定されない。ハブに接触することなくハブとの距離を測定できる非接触式の種々のセンサを使用してよい。このようなセンサとしては、例えば測定対象に向けてレーザを照射して測定対象との距離を測定するレーザ距離センサを使用できる。

本発明の一形態に係る動力伝達装置としてのトランスミッションのスケルトン図。 ドグクラッチ装置の一部を拡大して示す図。 ドグクラッチ装置を図２の矢印III方向から見た図。 解放状態のドグクラッチ装置においてハブが回転しているときにＭＲＥセンサから出力される信号の時間変化の一例を示す図。 解放状態のドグクラッチ装置におけるハブとＭＲＥセンサとの位置関係を示す図。 ドグクラッチ装置が解放状態のときのトランスミッションの共線図の一例を示す図。 ＭＧＣＵが実行するドグクラッチ制御ルーチンを示すフローチャート。 ドグクラッチ制御ルーチンの一部を示すフローチャート。

符号の説明

１０ トランスミッション（動力伝達装置）
１１ 出力軸
２０ 第１遊星歯車機構
２１ サンギア軸（入力軸）
３０ 第２遊星歯車機構
３２ サンギア
３５ リングギア
３６ キャリア
４０ ドグクラッチ装置
４１ ハブ（第１係合部材）
４１ａ 外周面
４３ 歯列
４４ 歯
４４ａ 凸部
４５ 歯列
４６ 歯
４６ａ 溝
４７ プランジャ（第２係合部材）
４７ａ 内周部
５３ 磁気抵抗素子センサ（距離検出手段）
７０ ケース
７１ 壁面
８０ モータジェネレータコントロールユニット（係合制御手段、解放制御手段）
１０１ クランク軸（入力軸）
Ｐ 測定点
Ａｘ 軸線
α 所定角度

Claims (6)

1. 外周面に全周に亘って歯列が形成されるように複数の歯が設けられ、軸線回りに回転する第１係合部材と、前記第１係合部材と同軸かつ回転不能にケースに設けられ、前記第１係合部材の歯列と噛み合う歯列が形成されるように複数の歯が内周面に全周に亘って設けられる第２係合部材と、を備え、前記第１係合部材及び前記第２係合部材の少なくとも一方を軸線方向に移動させることにより前記第１係合部材の歯列と前記第２係合部材の歯列とが噛み合う係合状態及び前記第１係合部材の外周面が前記ケースの壁面と対向するように前記第１係合部材と前記第２係合部材とが離間する解放状態に切り替え可能なドグクラッチ装置において、
   前記第１係合部材に設けられる複数の歯の先端には、中央部が最も高くなるように形成された凸部がそれぞれ設けられ、
   前記解放状態において前記第１係合部材の外周面が対向する前記ケースの壁面には、前記解放状態の前記第１係合部材の外周面に形成された歯列に測定点が設定される距離検出手段が設けられていることを特徴とするドグクラッチ装置。
2. 前記距離検出手段は、前記測定点が前記軸線方向から見て第２係合部材に設けられたいずれかの歯とその歯の隣の歯との間の溝の中心線と重なる位置に設定されるように前記ケースの壁面に設けられている請求項１に記載のドグクラッチ装置。
3. 前記凸部は、歯の前記第１係合部材の周方向の両端から前記中央部に向かって漸次高くなるように形成されており、
   前記ドグクラッチ装置を前記解放状態から前記係合状態に切り替える所定の係合条件が成立した場合、まず前記第１係合部材の回転を停止させ、次に前記距離検出手段にて検出される距離の変化量が増加するまで前記第１係合部材を所定方向に所定角度ずつ回転させ、前記距離検出手段にて検出された距離の変化量が増加した後は前記第１係合部材を前記所定方向とは逆の方向に前記所定角度回転させ、その後前記ドグクラッチ装置を前記係合状態に切り替える係合制御手段をさらに備える請求項１又は２に記載のドグクラッチ装置。
4. 前記所定角度には、前記第１係合部材の歯列と前記第２係合部材の歯列とを噛み合わせたときに前記第１係合部材の歯と前記第２係合部材の歯との間に形成される隙間以下の角度が設定される請求項３に記載のドグクラッチ装置。
5. 前記ドグクラッチ装置を前記係合状態から前記解放状態に切り替える所定の解放条件が成立した場合、まず前記第１係合部材の歯と前記第２係合部材の歯との間に作用するトルクを低減させ、その後前記ドグクラッチ装置を前記解放状態に切り替える解放制御手段をさらに備える請求項１〜４のいずれか一項に記載のドグクラッチ装置。
6. 入力軸に伝達された動力を遊星歯車機構を介して出力軸に出力する動力伝達装置において、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のドグクラッチ装置を備え、
   前記第１係合部材が前記遊星歯車機構のサンギア、キャリア及びリングギアの３つの要素のうちのいずれか一つの要素と接続されていることを特徴とする動力伝達装置。

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