JP5304438B2 - クラッチ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチ制御装置に関し、特に、車両の動力源から駆動輪に動力を伝達する動力伝達経路に設けられ、互いに摩擦係合可能な一対の係合部材と、電力を消費して一対の係合部材を駆動する駆動力を発生させ、一対の係合部材を係合させる駆動手段とを有するクラッチを制御するクラッチ制御装置に関する。

従来、クラッチの一対の係合部材を電磁力により係合させる技術が知られている。特許文献１には、供給されたソレノイド電流に応じた操作力をクラッチに与えて作動させる電磁コイルと、クラッチが作動状態になったことを検知して検知信号を発生する検知装置と、検知信号に応じてソレノイド電流を制御する制御装置とを含む電磁アクチュエータが開示されている。この電磁アクチュエータでは、クラッチが作動状態になったことが検知されると、ソレノイド電流が、噛み合いクラッチを噛み合い状態に保持するのに充分な保持電流にまで低減される。

また、摩擦係合可能な一対の係合部材を完全係合状態に保持する制御がなされる場合がある。こうした制御では、一対の係合部材にすべりが生じないように、完全係合状態にできる駆動力を作用させる必要がある。

特開２００６−２９５７９号公報

電磁力により一対の係合部材を係合させる場合など、電力を消費して一対の係合部材を駆動する駆動力を発生させる場合に、完全係合状態を保持するために必要な電力を低減することについて、従来十分な検討がなされていない。一対の係合部材が完全係合した状態を保持するために消費される電力を低減できることが望まれている。

本発明の目的は、車両の動力源から駆動輪に動力を伝達する動力伝達経路に設けられ、互いに摩擦係合可能な一対の係合部材と、電力を消費して一対の係合部材を駆動する駆動力を発生させ、一対の係合部材を係合させる駆動手段とを有するクラッチを制御するクラッチ制御装置において、完全係合状態を保持するために駆動手段で消費される電力を低減できるクラッチ制御装置を提供することである。

本発明のクラッチ制御装置は、車両の動力源から駆動輪に動力を伝達する動力伝達経路に設けられ、互いに摩擦係合可能な一対の係合部材と、入力される指令値に応じて電力を消費して前記一対の係合部材の少なくともいずれか一方を他方に向けて駆動する駆動力を発生させ、前記一対の係合部材を係合させる駆動手段と、を有するクラッチを制御するクラッチ制御装置であって、駆動要求量と前記指令値との関係を示すマップを備え、前記一対の係合部材を完全係合状態にできる前記駆動力を前記駆動手段に発生させる係合制御を実行し、前記係合制御における前記指令値は、前記マップに基づいて設定され、かつ前記動力源から前記一対の係合部材に伝達される動力である係合部動力が小さい場合には、前記係合部動力が大きい場合と比較して、前記駆動力が小さくなる値であり、前記係合制御において、前記一対の係合部材に回転差が生じているか否かを判定し、前記回転差が生じていると判定した場合に、前記マップにおける、前記回転差が生じたときの前記駆動要求量に対する前記指令値を前記駆動力が増加する値に更新することを特徴とする。

本発明のクラッチ制御装置において、前記回転差が生じていると判定した場合の前記指令値の増加量は、前記一対の係合部材の差回転の大きさに応じて可変に設定され、前記回転差が生じていないと判定されるまで、前記指令値を前記一対の係合部材の差回転の大きさに応じて変化させ、前記マップの前記指令値を更新することを特徴とする。

本発明のクラッチ制御装置において、前記駆動要求量の大きさに加えて、前記駆動要求量の大きさの変化の度合いに応じて前記指令値が設定されることを特徴とする。

本発明にかかるクラッチ制御装置は、車両の動力源から駆動輪に動力を伝達する動力伝達経路に設けられ、互いに摩擦係合可能な一対の係合部材と、入力される指令値に応じて電力を消費して一対の係合部材の少なくともいずれか一方を他方に向けて駆動する駆動力を発生させ、一対の係合部材を係合させる駆動手段と、を有するクラッチを制御するクラッチ制御装置であって、駆動要求量と指令値との関係を示すマップを備え、一対の係合部材を完全係合状態にできる駆動力を駆動手段に発生させる係合制御を実行する。係合制御における指令値は、マップに基づいて設定され、かつ動力源から一対の係合部材に伝達される動力である係合部動力が小さい場合は、係合部動力が大きい場合と比較して、駆動力が小さくなる値である。係合部動力の大きさに応じて、係合部動力が小さい場合の指令値が、係合部動力が大きい場合の指令値と比較して駆動力が小さくなる値とされることで、一対の係合部材が完全係合状態とされつつ消費電力が低減される。
また、クラッチ制御装置は、係合制御において、一対の係合部材に回転差が生じているか否かを判定し、回転差が生じていると判定した場合に、マップにおける、回転差が生じたときの駆動要求量に対する指令値を駆動力が増加する値に更新する。

図１は、本発明のクラッチ制御装置の第１実施形態の制御が行われた場合の印加電流の推移を示すタイムチャートである。 図２は、本発明のクラッチ制御装置の第１実施形態が適用された車両の動力伝達経路の概略構成を示す図である。 図３は、本発明のクラッチ制御装置の第１実施形態にかかるクラッチ装置の要部を示す模式図である。 図４は、本発明のクラッチ制御装置の第１実施形態において、電磁コイルに電流が流されて、電磁コイルが励磁状態とされているときのクラッチ装置を示す図である。 図５は、本発明のクラッチ制御装置の第１実施形態においてクラッチ装置にかかるトルクＴｓの算出方法について説明するための図である。 図６は、本発明のクラッチ制御装置の第１実施形態の動作を示すフローチャートである。 図７は、本発明のクラッチ制御装置の第２実施形態の動作を示すフローチャートである。

以下に、本発明にかかるクラッチ制御装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

（第１実施形態）
図１から図６を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、車両の動力源から駆動輪に動力を伝達する動力伝達経路に設けられ、互いに摩擦係合可能な一対の係合部材と、電力を消費して一対の係合部材を駆動する駆動力を発生させ、一対の係合部材を係合させる駆動手段とを有するクラッチを制御するクラッチ制御装置に関する。図２は、本発明のクラッチ制御装置の第１実施形態が適用された車両の動力伝達経路の概略構成を示す図である。

本実施形態では、電磁カムクラッチ（クラッチ装置、図２の符号５０参照）を用いたロック要素において、ロック中のロック要素の消費電力を軽減する制御がなされる。ロック要素は、クラッチ装置５０を完全係合状態とすることで第１のモータジェネレータ（図２の符号６参照）の回転軸である中空シャフト（図２の符号１７参照）の回転をロックする。本実施形態では、クラッチ装置５０の入力トルクに応じてクラッチ装置５０の電磁コイル５６に流す保持電流が増減される。これにより、クラッチ装置５０の完全係合状態を保持しつつ、クラッチ装置５０の消費電力が低減される。

図２において、符号１は、車両（図示せず）に搭載された変速装置を示す。なお、以下の説明では、軸方向とは、どの軸線かを記載していない場合、後述する変速装置１のインプットシャフト５が回転をする際に回転の中心となる軸である中心軸線に平行な方向をいう。また、同様な場合における径方向とは、インプットシャフト５の中心軸線と直交する方向をいい、周方向とは、インプットシャフト５の中心軸線が中心となる円周方向をいう。

符号Ｅは、エンジン（動力源）を示す。このエンジンＥとしては内燃機関、具体的にはガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンまたはＬＰＧエンジンまたはメタノールエンジンまたは水素エンジンなどを用いることができる。この実施形態においては、便宜上、エンジンＥとしてガソリンエンジンを用いた場合について説明する。エンジンＥは、燃料の燃焼により図示しないクランクシャフトから動力を出力する装置であって、吸気装置、排気装置、燃料噴射装置、点火装置、冷却装置などを備えた公知のものである。

変速装置１は、インプットシャフト５、動力分割機構１０、およびクラッチ装置５０を有している。インプットシャフト５はクランクシャフトと同軸上に配置されている。インプットシャフト５におけるエンジンＥ側の端部は、エンジンＥの図示しないクランクシャフトと連結されており、エンジンＥの動力がインプットシャフト５に伝達される。

インプットシャフト５の径方向外側には、中空シャフト１７が配置されている。中空シャフト１７は、インプットシャフト５と相対回転可能に支持されている。中空シャフト１７の径方向外側には、第１のモータジェネレータ６が配置されている。動力分割機構１０を挟んで第１のモータジェネレータ６と軸方向に対向する位置には、第２のモータジェネレータ９が配置されている。

第１のモータジェネレータ６および第２のモータジェネレータ９は、電力の供給により駆動する電動機としての機能（力行機能）と、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機としての機能（回生機能）とを兼ね備えている。第１のモータジェネレータ６および第２のモータジェネレータ９としては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。第１のモータジェネレータ６および第２のモータジェネレータ９に電力を供給する電力供給装置としては、バッテリ、キャパシタなどの蓄電装置、あるいは公知の燃料電池などを用いることができる。

第１のモータジェネレータ６は、ハウジング４に固定されたステータ６１と、回転自在なロータ６２とを有している。ステータ６１は、固定された鉄心と、鉄心に巻かれたコイル６３とを有している。ステータ６１およびロータ６２は、所定肉厚の電磁鋼板を、その厚さ方向に複数枚を積層して構成したものである。なお、複数の電磁鋼板は、インプットシャフト５の軸線方向に積層されている。ロータ６２は、中空シャフト１７の外周側に連結されており、中空シャフト１７と一体に回転する。中空シャフト１７には、第１のモータジェネレータ６のロータ６２の回転数および回転位相（回転位置）を検出するレゾルバ４１が配置されている。レゾルバ４１は、中空シャフト１７に固定されて中空シャフト１７と一体に回転するロータと固定されたステータとを有する周知のものであり、ロータ６２の回転数および回転位相を高精度に検出することができる。

第２のモータジェネレータ９は、ハウジング４に固定されたステータ９１と、回転自在なロータ９２とを有している。ステータ９１は、鉄心と、鉄心に巻かれたコイル９３とを有している。ステータ９１およびロータ９２は、所定肉厚の電磁鋼板を、その厚さ方向に複数枚を積層して構成したものである。なお、複数の電磁鋼板は、ＭＧシャフト４５の軸線方向に積層されている。ロータ９２は、ＭＧシャフト４５の外周側に連結されており、ＭＧシャフト４５と一体に回転する。ＭＧシャフト４５には、第２のモータジェネレータ９のロータ９２の回転数および回転位相を検出するレゾルバ４２が配置されている。レゾルバ４２は、レゾルバ４１と同様の構成を有し、ロータ９２の回転数および回転位相を高精度に検出することができる。

動力分割機構（言い換えれば動力合成機構）１０は、第１遊星歯車機構１１と第２遊星歯車機構２１とを有している。第１遊星歯車機構１１は、互いに同軸的に配置されたサンギア１２及びリングギア１４と、これらのギアの間に介在する複数のプラネタリギア１３と、プラネタリギア１３を回転自在に支持するプラネタリキャリア１５とを有している。プラネタリキャリア１５は、ハウジング４に回転不能に固定されている。すなわち、第一遊星歯車機構１１のプラネタリギア１３は、自転は可能であるが、サンギア１２の周りの公転は規制されている。

サンギア１２は、ＭＧシャフト４５の外周側に連結されており、ＭＧシャフト４５と一体に回転する。つまり、サンギア１２は、ＭＧシャフト４５を介して第２のモータジェネレータ９のロータ９２と接続されており、第２のモータジェネレータ９の出力がサンギア１２に伝達される。

第２遊星歯車機構２１は、互いに同軸的に配置されたサンギア２２及びリングギア２４と、これらのギアの間に介在する複数のプラネタリギア２３と、プラネタリギア２３を回転自在に支持するプラネタリキャリア２５とを有している。プラネタリキャリア２５は、インプットシャフト５と一体回転可能に連結されている。サンギア２２は、中空シャフト１７と一体回転可能に連結されている。つまり、サンギア２２は、中空シャフト１７を介して第１のモータジェネレータ６のロータ６２と接続されており、ロータ６２との間で動力を伝達する。言い換えると、第１のモータジェネレータ６が発電機として機能する場合には、サンギア２２からロータ６２に中空シャフト１７を介して動力が伝達され、第１のモータジェネレータ６が電動機として機能する場合には、第１のモータジェネレータ６の出力が中空シャフト１７を介してサンギア２２に伝達される。

また、第１遊星歯車機構１１のリングギア１４と第２遊星歯車機構２１のリングギア２４とは連結部材２６により一体回転可能に連結されている。連結部材２６の外周側には、カウンタドライブギア３３が形成されている。カウンタドライブギア３３は、カウンタドリブンギア３５と噛合っている。カウンタドリブンギア３５の回転軸であるカウンタシャフト３４には、カウンタドリブンギア３５と同軸上にファイナルドライブピニオンギア３６が設けられている。カウンタドライブギア３３からカウンタドリブンギア３５に伝達された動力は、ファイナルドライブピニオンギア３６からデファレンシャル３７を介してドライブシャフト（駆動軸）３８および図示しない駆動輪に伝達される。

クラッチ装置５０は、中空シャフト１７の回転を規制するブレーキとして機能するものである。クラッチ装置５０は、第一カム部材５１、第２カム部材５２、ヨーク５５、電磁コイル５６、および転動体５７を有する。

第一カム部材５１および第二カム部材５２は、それぞれ円環形状をなしており、軸方向に互いに対向している。第一カム部材５１は、中空シャフト１７のエンジンＥ側の端部と連結されている。第一カム部材５１は、中空シャフト１７に対して一体回転可能でかつ軸方向に相対移動不能に連結されている。第二カム部材５２は、第一カム部材５１よりもエンジンＥ側に配置されている。第二カム部材５２は、第一カム部材５１と同軸上に配置されており、回転可能かつ第一カム部材５１に対して軸方向に相対移動可能に支持されている。第二カム部材５２は、図示しないばね等の付勢手段により、第一カム部材５１に向けて軸方向に付勢されている。第一カム部材５１と第二カム部材５２との間には、複数の転動体５７が保持されている。ヨーク５５は、第二カム部材５２よりもエンジンＥ側に配置されており、ハウジング４に固定されている。ヨーク５５は、円環形状をなしており、第二カム部材５２と軸方向に対向している。インプットシャフト５は、第一カム部材５１、第二カム部材５２、およびヨーク５５の径方向内側をそれぞれ軸方向に貫通している。ヨーク５５内には、インプットシャフト５と径方向に対向して電磁コイル５６が配置されている。

図３は、クラッチ装置５０の要部を示す模式図である。図３には、径方向の外側から見た転動体５７の近傍が示されている。第一カム部材５１および第二カム部材５２には、それぞれカム面５３，５４が形成されている。

カム面５３は、第一カム部材５１における第二カム部材５２と対向する面に形成されており、第二カム部材５２から離間する方向に凹む溝部５１ａを形成している。溝部５１ａは、断面Ｖ字形状をなしている。

カム面５４は、第二カム部材５２における第一カム部材５１と対向する面に形成されており、第一カム部材５１から離間する方向に凹む溝部５２ａを形成している。溝部５２ａは、断面Ｖ字形状をなしている。転動体５７は、溝部５１ａと溝部５２ａとにより保持されている。

図２に示すように、車両には、クラッチ装置５０を係合または解放させる制御部１００が設けられている。制御部１００は、電磁コイル５６に流す電流を制御することで電磁コイル５６で発生させる電磁力を制御する。電磁コイル５６は、図示しない駆動回路と接続されており、制御部１００から入力された指令値に基づいて、駆動回路が、電磁コイル５６に流す電流値を指令値とするように制御する。

図３には、電磁コイル５６に電流が流されておらず、電磁コイル５６が非励磁の状態とされているときのクラッチ装置５０が示されている。電磁コイル５６が非励磁の状態である場合には、第二カム部材５２には、電磁力による吸引力が作用しないため、ヨーク５５から軸方向に離間した状態となる。よって、第二カム部材５２の回転は規制されず、第二カム部材５２は回転自在の状態となる。これにより、第二カム部材５２は、回転する第一カム部材５１に駆動されて第一カム部材５１と等しい回転速度で回転する。つまり、中空シャフト１７は、クラッチ装置５０により回転が規制されることなく回転することができる。この場合、第１のモータジェネレータ６の回転数を制御することにより、第２遊星歯車機構２１におけるプラネタリキャリア２５の回転数とリングギア２４の回転数との関係を任意に制御することができる。すなわち、エンジンＥの出力が伝達されるインプットシャフト５の回転数を任意の変速比で変速してリングギア２４から出力することができる。言い換えると、クラッチ装置５０を解放状態とした場合、変速装置１は、変速比を連続的に変更可能な無段変速機（ＣＶＴ）として機能することができる。

図４は、電磁コイル５６に電流が流されて、電磁コイル５６が励磁状態とされているときのクラッチ装置５０を示す図である。電磁コイル５６に通電されて電磁コイル５６が励磁状態となると、電磁コイル５６の周囲に発生する磁界により、ヨーク５５と第二カム部材５２との間に吸引力が作用する。ここで、ヨーク５５はハウジング４に固定されているため、電磁コイル５６が発生させる吸引力により、第二カム部材５２がヨーク５５に向けて駆動される。つまり、電磁コイル５６に電流が流されると、第二カム部材５２に対してヨーク５５に向かう駆動力Ｆ１が作用する。これにより、第二カム部材５２は付勢手段の付勢力に抗してヨーク５５に向けて移動し、ヨーク５５と当接する。駆動力Ｆ１の大きさは、電磁コイル５６に流される電流の大きさに応じて変化し、電磁コイル５６に流される電流が大きい場合には、小さい場合と比較して、駆動力Ｆ１が大きな力となる。つまり、電磁コイル５６は、入力される指令値に応じて電力を消費して第二カム部材５２をヨーク５５に向けて駆動する駆動力Ｆ１を発生させ、第二カム部材５２とヨーク５５とを係合させる駆動手段として機能する。

第二カム部材５２およびヨーク５５における軸方向に互いに対向する面（摩擦面）は、摩擦係合可能に構成されており、第二カム部材５２がヨーク５５と当接すると、第二カム部材５２とヨーク５５とは摩擦係合する。つまり、第二カム部材５２とヨーク５５とは互いに摩擦係合可能な一対の係合部材を構成している。第二カム部材５２とヨーク５５とが摩擦係合することにより、ヨーク５５に対する第二カム部材５２の相対回転が規制されることで、第二カム部材５２の回転が規制される。

第二カム部材５２の回転が規制されると、第一カム部材５１は、第二カム部材５２に対して相対回転する。これにより、図４に示すように、転動体５７が、第一カム部材５１のカム面５３と、第二カム部材５２のカム面５４とにおける回転方向に互いに対向する部分にそれぞれ当接し、第一カム部材５１の更なる回転を規制する。このため、第一カム部材５１が第二カム部材５２に対して相対回転することが規制され、第一カム部材５１の回転が規制される。以下の説明において、第二カム部材５２とヨーク５５とが完全係合し、ヨーク５５に対する第二カム部材５２の相対回転が規制された状態をクラッチ装置５０の「完全係合状態」と記述する。

第一カム部材５１の回転が規制されると、中空シャフト１７および第２遊星歯車機構２１のサンギア２２の回転も規制される。このようにサンギア２２の回転が規制されることで、第２遊星歯車機構２１において、プラネタリキャリア２５の回転数とリングギア２４の回転数との比が固定される。つまり、クラッチ装置５０を完全係合状態とすることで、変速装置１において、エンジンＥの出力が伝達されるインプットシャフト５の回転数とリングギア２４の回転数との変速比を固定した固定段走行モードを実現することができる。

クラッチ装置５０の完全係合状態において、電磁コイル５６への通電が停止され、電磁コイル５６が非励磁の状態とされると、第二カム部材５２とヨーク５５との間には、電磁力による吸引力が作用しなくなる。これにより、第二カム部材５２の回転は規制されなくなり、第二カム部材５２はヨーク５５に対して相対回転可能となる。よって、第二カム部材５２は、転動体５７を介して第一カム部材５１から伝達される動力により第一カム部材５１と共に回転する。以下の説明において、第二カム部材５２とヨーク５５との間に電磁力による吸引力が作用しておらず、ヨーク５５に対する第二カム部材５２の相対回転が規制されていない状態をクラッチ装置５０の「解放状態」と記述する。

クラッチ装置５０を解放状態として変速装置１を無段変速機として機能させるか、クラッチ装置５０を完全係合状態として固定段走行モードとするかは、車両の走行状態に応じて決定される。ここで、走行状態とは、例えば、車速や負荷等であり、制御部１００は走行状態が予め定められた所定の走行状態である場合にクラッチ装置５０を係合させる制御を行う。所定の走行状態としては、例えば、車速が高車速である場合が含まれる。

制御部１００は、走行状態に基づいてクラッチ装置５０を完全係合させると判定した場合、クラッチ装置５０を完全係合させる係合制御を実行する。制御部１００は、解放されたクラッチ装置５０を完全係合させる係合時には、電磁コイル５６に大きな電流を流し、クラッチ装置５０が完全係合した後には、電磁コイル５６に流す電流値を係合時と比較して小さな電流値とする。以下の説明において、完全係合したクラッチ装置５０の完全係合状態を保持するために電磁コイル５６に流す電流値を「保持電流値Ｉ」と記述する。

従来、電磁式のクラッチ装置の制御において、保持電流値を係合時の電流値と比較して小さな電流値とする制御が提案されているが、この保持電流値は、比較的大きな電流値に設定されていた。これは、クラッチ装置を完全係合状態として走行する際のあらゆるシチュエーションにおいてクラッチ装置が解放しないように保持電流値が一律に設定されるためである。しかしながら、このように保持電流値が一律に設定されてしまうと、走行状態に応じてクラッチ装置で必要とされるトルク容量に対して、実際のトルク容量が過大となり、クラッチ装置を完全係合状態に保持するための消費電力が大きなものとなってしまう虞がある。

本実施形態では、クラッチ装置５０に伝達される（かかる）動力の大きさに応じて保持電流値Ｉが可変に設定される。クラッチ装置５０にかかる動力の大きさが小さい場合には、上記かかる動力の大きさが大きい場合と比較して、保持電流値Ｉが低減される。これにより、クラッチ装置５０を完全係合状態に保持する制御における消費電力を低減することができる。

まず、クラッチ装置５０のトルク容量について説明する。クラッチ装置５０のトルク容量とは、クラッチ装置５０において、第二カム部材５２とヨーク５５とが相対回転することなく伝達可能なトルクの大きさ、言い換えると、完全係合状態で伝達可能なトルクの大きさである。本実施形態のクラッチ装置５０は、ヨーク５５がハウジング４に固定されており、第一カム部材５１に連結された中空シャフト１７の回転を規制するブレーキとして機能する。このため、このトルク容量は、ブレーキとして中空シャフト１７の回転を規制して停止させておくことができる最大トルクを示す。クラッチ装置５０のトルク容量Ｔｂは、下記の式（１）で算出される。

Ｔｂ ＝ Ａ × Ｆｅ × Ｒｅ （１）
Ａ ：増幅比
Ｆｅ：電磁吸引力
Ｒｅ：摩擦面有効摩擦半径

増幅比Ａは、クラッチ装置５０のハードの諸元から算出されるものであり、例えば、第二カム部材５２とヨーク５５との摩擦面の摩擦係数μ、カム面５３，５４のカム角度θ等に基づいて算出される。電磁吸引力Ｆｅは、電磁コイル５６が通電されることで第二カム部材５２とヨーク５５との間に作用する吸引力であり、ヨーク５５と電磁コイル５６、第二カム部材５２からなる電磁アクチュエータの特性に対応した値となる。制御部１００は、電磁コイル５６に流される印加電流Ｉと電磁吸引力Ｆｅとの関係を示すマップ（以下、「印加電流設定マップ」とも記述する）を予め記憶している。摩擦面有効摩擦半径Ｒｅは、第二カム部材５２とヨーク５５との摩擦面の有効半径であり、第二カム部材５２およびヨーク５５の中心軸線を中心とする径方向の距離（半径）で表された有効径である。

制御部１００は、エンジンＥから伝達されてクラッチ装置５０にかかるトルクの大きさからクラッチ装置５０のトルク容量Ｔｂの必要量を算出し、算出されたトルク容量Ｔｂを実現するように、電磁コイル５６の印加電流Ｉ（指令値）を設定する。

次に、クラッチ装置５０にかかるトルク（エンジンＥからクラッチ装置５０に伝達される動力である係合部動力）の推定方法について説明する。クラッチ装置５０にかかるトルクＴｓは、エンジンＥがインプットシャフト５に付加するトルク（以下、単に「付加トルクＴｃ」とする）と、第２遊星歯車機構２１のギア比ρとに基づいて算出される。図５は、クラッチ装置５０にかかるトルクＴｓの算出方法について説明するための図であり、第２遊星歯車機構２１の共線図を示す図である。図５において、符号Ｓはサンギア２２、符号Ｃはプラネタリキャリア２５、符号Ｒはリングギア２４を示す。エンジンＥがインプットシャフト（Ｃ軸）５に付加する付加トルクＴｃと、中空シャフト（Ｓ軸）１７を介してクラッチ装置５０にかかるトルクＴｓとの関係は、第２遊星歯車機構２１のギア比ρによって決まる。クラッチ装置５０にかかるトルクＴｓは、下記［数１］により算出される。

上記式（１）と［数１］から、下記式（２）により電磁吸引力Ｆｅが算出される。

Ｆｅ ＝ ρ × Ｔｃ／（（１＋ρ）×Ａ×Ｒｅ） （２）

制御部１００は、式（２）により算出される電磁吸引力Ｆｅに基づいて、印加電流設定マップを参照して電磁コイル５６の印加電流Ｉを設定する。このように、クラッチ装置５０にかかるトルクの大きさに応じて印加電流Ｉが可変に設定されることで、完全係合状態を保持するために必要とされるトルク容量に対して実際のトルク容量が過大となることを抑制し、クラッチ装置５０を完全係合状態に保持する制御における消費電力を低減することができる。

次に、図６を参照して本実施形態の動作について説明する。図６は、本実施形態の動作を示すフローチャート、図１は、本実施形態の制御が行われた場合の印加電流Ｉの推移を示すタイムチャートである。図１において、符号２０１は、クラッチ装置５０にかかるトルクＴｓの算出値、符号２０２は、従来の制御で設定される保持電流、符号２０３は、本実施形態の制御において設定される保持電流（印加電流Ｉ）を示す。図６に示すフローチャートは、変速装置１の変速比を固定して走行する固定段走行モードへ移行すると判定された場合に、所定の間隔で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１では、制御部１００により、ＭＧ１ロック係合制御が実行される。ＭＧ１ロック係合制御は、クラッチ装置５０を完全係合状態とすることで、第１のモータジェネレータ６のロータ６２の回転軸である中空シャフト１７をロックする制御である。制御部１００は、電磁コイル５６に流す印加電流Ｉの指令値として、解放状態のクラッチ装置５０を係合させるときの電流値を設定し、第二カム部材５２をヨーク５５に向けて駆動する。

次に、ステップＳ２では、制御部１００により、ＭＧ１ロックの完了が確認される。制御部１００は、クラッチ装置５０が完全係合状態となり、中空シャフト１７の回転がロックされたことを確認する。具体的には、制御部１００は、レゾルバ４１により検出される中空シャフト１７の回転数に基づいて、中空シャフト１７が回転していない（中空シャフト１７の回転がロックされている）ことが検出されることにより、ＭＧ１ロックが完了したことを確認する。

次に、ステップＳ３では、制御部１００により、電磁コイル５６の印加電流Ｉが設定される。制御部１００は、エンジンＥの出力トルクである付加トルクＴｃをモニタリングし、式（２）から電磁吸引力Ｆｅを算出する。具体的には、制御部１００は、エンジンＥに供給される吸気量に基づいて、付加トルクＴｃを算出する。制御部１００は、式（２）によって算出された電磁吸引力Ｆｅに所定の安全率αを乗じた値を電磁吸引力Ｆｅの目標値として設定する。そして、制御部１００は、電磁吸引力Ｆｅの目標値（Ｆｅ×α）と、予め記憶している印加電流Ｉと電磁吸引力Ｆｅとの関係を示す印加電流設定マップとに基づいて、印加電流Ｉの指令値を設定する。駆動回路は、印加電流Ｉの指令値を実現するように、電磁コイル５６に流す印加電流Ｉを制御する。

次に、ステップＳ４では、制御部１００により、ＭＧ１ロック走行制御が実行される。制御部１００は、変速装置１においてＭＧ１ロックがなされた状態での車両の走行制御を行う。ステップＳ４が実行されると、本制御フローは終了される。

以上説明したように、本実施形態では、クラッチ装置５０にかかるトルクＴｓに応じて印加電流Ｉが可変に設定される。図１に示すように、クラッチ装置５０にかかるトルクＴｓ（２０１）が減少するとき（符号２０１ａ参照）には、その減少に応じて印加電流Ｉ（２０３）も低下させられ（符号２０３ａ参照）、クラッチ装置５０にかかるトルクＴｓが増加するとき（符号２０１ｂ参照）には、その増加に応じて印加電流Ｉも上昇させられる（符号２０３ｂ参照）。言い換えると、係合制御における印加電流Ｉの指令値は、エンジンＥから第二カム部材５２に伝達される係合部動力（Ｔｓ）が小さい場合は、係合部動力が大きい場合と比較して、駆動力Ｆ１が小さくなる値である。これにより、クラッチ装置５０にかかるトルクＴｓに応じてトルク容量Ｔｂを適切な値に制御することができる。よって、クラッチ装置５０を完全係合状態に保持する制御において、クラッチ装置５０の解放（すべりの発生）を抑制しつつ、印加電流Ｉが過大となることを抑制し、消費電力を低減することができる。

なお、本実施形態では、インプットシャフト５に動力を付加する駆動源がエンジンＥである場合を例に説明したが、この駆動源はエンジンＥには限定されず、公知の他の駆動源に置き換えられてもよい。

また、電力を消費して第二カム部材５２およびヨーク５５を駆動する駆動力を発生させる駆動手段は、電磁コイル５６を用いたものには限定されず、例えば、モータや油圧を発生させる電動ポンプ等であってもよい。

（第１実施形態の第１変形例）
上記第１実施形態では、吸気量に基づいて付加トルクＴｃが算出されたが、これに代えて、クラッチ装置５０にかかるトルクを推測できる他のパラメータに基づいて付加トルクＴｃが算出されてもよい。例えば、車両に対する要求パワーやエンジンＥに対する要求トルク等に基づいて付加トルクＴｃが算出されてもよい。付加トルクＴｃの算出においては、将来エンジンＥから出力されるトルクをより早いタイミングで推定できることが望ましい。これは、印加電流Ｉの指令値が変更されてから、実際に印加電流Ｉがその指令値に変化するまでに遅れが存在することによる。

要求駆動力が増加してエンジンＥの出力トルクが増加する場合に、出力トルクの増加をより早いタイミングで印加電流Ｉに反映させることができれば、クラッチ装置５０のトルク容量の不足が生じることを効果的に抑制することができる。車両に対する要求パワーやエンジンＥに対する要求トルクに基づく付加トルクＴｃの算出方法によれば、吸気量に基づく付加トルクＴｃの算出方法と比較して、より早い段階で付加トルクＴｃを推測することができる。本変形例の方法によれば、要求パワーや要求トルクが変化し、走行状態が変わるのと同時に印加電流Ｉを変化させることができる。したがって、エンジントルクが増減するよりも早く保持電流値を増減させることができ、保持電流値の更なる低減が可能となる。また、急加速等で安全率（クラッチ装置５０で必要とされるトルク容量に対する実際のトルク容量の安全率）が低くなることが予想される場合であっても適切に対応してトルク容量を確保することができる。その結果、安全率α（印加電流Ｉのマージン）が小さな値に設定されることができ、消費電力が低減されることができる。

なお、車両に対する要求パワーやエンジンＥに対する要求トルクのように、付加トルクＴｃを推測できる値に対して、付加トルクＴｃや必要な電磁吸引力Ｆｅをマップ化して制御部１００に予め記憶しておき、このマップを参照して必要な電磁吸引力Ｆｅを算出するようにしてもよい。あるいは、車両に対する要求パワーやエンジンＥに対する要求トルクに対して、印加電流Ｉをマップ化しておき、要求パワーや要求トルクから直接印加電流Ｉの指令値を算出するようにしてもよい。

また、アクセル開度に基づいて付加トルクＴｃが算出されてもよい。要求駆動力は、一般に、アクセル開度に基づいて算出される。このため、アクセル開度に基づいて付加トルクＴｃが算出される場合、要求駆動力に基づいて付加トルクＴｃが算出される場合と比較して、出力トルクの増加をより早いタイミングで印加電流Ｉに反映させることができる。この場合も、アクセル開度に対して、付加トルクＴｃや必要な電磁吸引力Ｆｅ、あるいは印加電流Ｉをマップ化して制御部１００に予め記憶しておくことができる。

また、走行環境に基づいて、要求駆動力の増加が予測される場合に、予め印加電流Ｉを増加させる制御が行われてもよい。走行環境としては、コーナ、先行車両、交差点、一時停止、料金所、信号機、見通し、道路勾配（斜度）、路面μ等の走行環境パラメータが含まれる。検出された走行環境に基づいて、要求駆動力が増加すると予測される場合に、実際に要求駆動力が増加する前に印加電流Ｉを増加させておくようにすれば、要求駆動力の急な増加が生じた場合であっても、遅れを生じさせることなく印加電流Ｉを増加させることができる。

（第１実施形態の第２変形例）
上記第１実施形態および上記第１実施形態の第１変形例では、吸気量等のパラメータの値そのものに基づいて付加トルクＴｃおよび印加電流Ｉが算出されたが、これに加えて、パラメータの変化の度合いに基づいて付加トルクＴｃおよび印加電流Ｉが算出されてもよい。

例えば、エンジンＥに供給される吸気量そのものに基づいて算出される印加電流Ｉに対して、吸気量の増加の度合いに基づく補正がなされることができる。この場合、吸気量の増加の度合いが大きいほど、印加電流Ｉを大きな値とする補正がなされる。吸気量の増加の度合いが大きい場合には、これに対応して印加電流Ｉに対する要求値の増加の度合いも大きなものとなる。また、吸気量の増加の度合いが大きい場合には、その後にさらに要求駆動力が増加して、印加電流Ｉもさらに大きな値に設定されることが予測される。このような場合に、印加電流Ｉの指令値を予め大きな値に設定しておくことで、ブレーキトルク容量の不足が生じることを抑制することができる。

（第２実施形態）
図７を参照して第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

本実施形態の制御が、上記第１実施形態の制御と異なる点は、印加電流設定マップが更新される点である。クラッチ装置５０を完全係合状態として走行するＭＧ１ロック走行時に、第１のモータジェネレータ６のロータ６２の回転が検出された（クラッチ装置５０においてすべりが発生した）場合には、何らかの理由でクラッチ装置５０のブレーキトルク容量が不足していると判定され、印加電流設定マップが更新される。ブレーキトルク容量が不足する原因としては、何らかの理由により電磁コイル５６で発生させる磁界による吸引力が弱まっていることや、ハードの経年劣化で増幅比Ａが減少していることが考えられる。

クラッチ装置５０において、レゾルバ４１によりロータ６２の回転が検出された、すなわち、第二カム部材５２とヨーク５５との間の差回転（回転差）が検出された場合には、印加電流設定マップにおいて、印加電流Ｉの大きさが、更新前の値よりも大きな値に書き換えられる。これにより、クラッチ装置５０のブレーキトルク容量が不足することが抑制される。

図７は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、変速装置１の変速比を固定して走行する固定段走行モードへ移行すると判定され、かつ、クラッチ装置５０の係合が完了してＭＧ１ロック走行がなされている場合に、実行される。

まず、ステップＳ１１では、制御部１００によりＭＧ１ロック走行制御がなされる。このＭＧ１ロック走行制御は、上記第１実施形態のＭＧ１ロック走行制御（図６のステップＳ４）と同様であることができる。

次に、ステップＳ１２では、制御部１００によりＭＧ１部に差回転が生じているか否かが判定される。制御部１００は、レゾルバ４１により検出される第１モータジェネレータ６のロータ６２の回転数が所定の閾値以上である場合に、ステップＳ１２において肯定判定する。上記所定の閾値は、例えば、レゾルバ４１の検出精度等に基づいて設定されるものであり、クラッチ装置５０において差回転が生じている（クラッチ装置５０が完全係合していない）と判定できる値に設定されている。ステップＳ１２の判定の結果、ＭＧ１部で差回転が生じていると判定された場合（ステップＳ１２−Ｙ）にはステップＳ１３に進み、そうでない場合（ステップＳ１２−Ｎ）には本制御フローは終了される。

ステップＳ１３では、制御部１００により保持電流としての印加電流Ｉが増加される。制御部１００は、新たに設定された印加電流Ｉで印加電流設定マップを書き換える。つまり、差回転が生じたときのクラッチ装置５０にかかるトルクＴｓに対応する印加電流Ｉの値が、ステップＳ１３が実行される前に記憶されていた値から、ステップＳ１３で新たに設定された値に変更され、印加電流設定マップに記憶される。ステップＳ１３が実行されると、ステップＳ１２の判定に戻る。

本制御フローでは、ＭＧ１部に差回転が生じていると判定されている間（ステップＳ１２−Ｙ）は印加電流Ｉが増加されて印加電流設定マップが書き換えられ（ステップＳ１３）、ＭＧ１部に差回転が生じていないと判定された場合（ステップＳ１２−Ｎ）に制御フローが終了する。これにより、十分なブレーキトルク容量を確保できる大きさの印加電流Ｉで印加電流設定マップを更新することができる。なお、ステップＳ１３で印加電流Ｉを増加させるときの増加量は、例えば、予め定められた一定値でもよく、可変に設定されてもよい。増加量が可変に設定される場合、増加量は、例えば、レゾルバ４１で検出された差回転の大きさに応じて設定されることができる。このように印加電流Ｉの増加量が可変に設定される場合、十分なブレーキトルク容量を実現できる値に印加電流Ｉを速やかに収束させることが可能となる。

なお、印加電流設定マップは、クラッチ装置５０に係るトルクＴｓの大きさや走行状態等に基づいて設定される電磁吸引力Ｆｅと、印加電流Ｉとの関係を示すマップである。このため、印加電流設定マップが更新されることで、実質的に、エンジンＥからクラッチ装置５０に伝達される動力（係合部動力）の大きさと印加電流Ｉ（指令値）との関係、または車両の走行状態と印加電流Ｉ（指令値）との関係を示すマップが更新されることとなる。印加電流設定マップに代えて要求パワーや要求トルクと印加電流Ｉとの関係を示すマップを有する際には、そのマップが更新されてもよい。

１ 変速装置
４ ハウジング
５ インプットシャフト
６ 第１のモータジェネレータ
１０ 動力分割機構
１１ 第１遊星歯車機構
１２ サンギア
１３ プラネタリギア
１４ リングギア
１５ プラネタリキャリア
１７ 中空シャフト
２１ 第２遊星歯車機構
３８ ドライブシャフト
５０ クラッチ装置
５１ 第一カム部材
５２ 第二カム部材
５３，５４ カム面
５５ ヨーク
５６ 電磁コイル
５７ 転動体
１００ 制御部
Ｅ エンジン
Ａ 増幅比
Ｉ 印加電流
Ｆｅ 電磁吸引力
Ｒｅ 摩擦面有効摩擦半径
Ｔｂ トルク容量
Ｔｃ 付加トルク
Ｔｓ クラッチ装置にかかるトルク
ρ ギア比

Claims (3)

1. 車両の動力源から駆動輪に動力を伝達する動力伝達経路に設けられ、互いに摩擦係合可能な一対の係合部材と、入力される指令値に応じて電力を消費して前記一対の係合部材の少なくともいずれか一方を他方に向けて駆動する駆動力を発生させ、前記一対の係合部材を係合させる駆動手段と、を有するクラッチを制御するクラッチ制御装置であって、
   駆動要求量と前記指令値との関係を示すマップを備え、
   前記一対の係合部材を完全係合状態にできる前記駆動力を前記駆動手段に発生させる係合制御を実行し、
   前記係合制御における前記指令値は、前記マップに基づいて設定され、かつ前記動力源から前記一対の係合部材に伝達される動力である係合部動力が小さい場合には、前記係合部動力が大きい場合と比較して、前記駆動力が小さくなる値であり、
   前記係合制御において、前記一対の係合部材に回転差が生じているか否かを判定し、
   前記回転差が生じていると判定した場合に、前記マップにおける、前記回転差が生じたときの前記駆動要求量に対する前記指令値を前記駆動力が増加する値に更新する
   ことを特徴とするクラッチ制御装置。
2. 請求項１に記載のクラッチ制御装置において、
   前記回転差が生じていると判定した場合の前記指令値の増加量は、前記一対の係合部材の差回転の大きさに応じて可変に設定され、
   前記回転差が生じていないと判定されるまで、前記指令値を前記一対の係合部材の差回転の大きさに応じて変化させ、前記マップの前記指令値を更新する
   ことを特徴とするクラッチ制御装置。
3. 請求項１または２に記載のクラッチ制御装置において、
   前記駆動要求量の大きさに加えて、前記駆動要求量の大きさの変化の度合いに応じて前記指令値が設定される
   ことを特徴とするクラッチ制御装置。

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