JP5738828B2 - クラッチ制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、噛合クラッチを締結状態に切り換えるクラッチ制御装置に関する。
ハイブリッド車両等のパワートレインには、変速段や走行モードを切り換えるための噛合クラッチを組み込むことが多い(特許文献１参照)。この噛合クラッチとしては、クラッチ解放時の動力損失を抑制する観点から、シンクロ機構を持たない噛合クラッチを採用することが望ましい。しかしながら、シンクロ機構を持たないことから、噛合クラッチを滑らかに締結状態に切り換えるためには、クラッチ前後の回転速度を高精度に同期させることが必要となっていた。そこで、特許文献１に記載されるパワートレインにおいては、電動モータを用いてクラッチ前後の回転速度を同期させるようにしている。
特開２００６−３８１３６号公報
しかしながら、電動モータを用いて回転速度を同期させた場合であっても、クラッチ前後の回転速度を完全に一致させることは極めて困難であり、一方の回転速度が他方の回転速度を上回る状態や、一方の回転速度が他方の回転速度を下回る状態が交互に繰り返されることになる。すなわち、クラッチ前後の相対的な回転方向が刻々と切り換わることから、噛合クラッチを締結状態に切り換える際には、スプライン歯が弾かれてその出入りを繰り返す状況となっていた。このように、スプライン歯が出入りを繰り返すことは、噛合クラッチの切換時間の長期化を招く要因や、噛合クラッチを制御するアクチュエータの大型化を招く要因となるため、噛合クラッチを滑らかに締結状態に切り換えることが望まれている。
本発明の目的は、噛合クラッチを滑らかに締結状態に切り換えることにある。
本発明のクラッチ制御装置は、噛合歯を備える第１回転体とこれと同軸上に配置されるとともに噛合歯を備える第２回転体とを備え、前記噛合歯が互いに噛み合う締結状態と前記噛合歯の噛み合いが解除される解放状態とに切り換えられる噛合クラッチと、前記第１回転体と前記第２回転体との一方を軸方向に移動させ、前記噛合クラッチを締結状態と解放状態とに切り換えるアクチュエータと、前記噛合クラッチを締結状態に切り換える際に、前記第２回転体に連結される電動モータを制御し、前記第１回転体の回転速度に向けて前記第２回転体の回転速度を制御する同期制御部と、前記噛合クラッチを締結状態に切り換える際に、前記アクチュエータを制御して前記第１回転体と前記第２回転体との一方を他方に向けて移動させる噛合制御部と、前記第１回転体と前記第２回転体との回転速度差が所定範囲に収束する同期時間を予測する同期予測部と、を有し、前記噛合制御部は、前記第１回転体と前記第２回転体との回転速度差が所定範囲に収束する前に、前記同期時間に基づいて前記第１回転体または前記第２回転体の移動を開始させ、前記噛合制御部は、前記第１回転体と前記第２回転体との回転速度差が所定範囲に収束し、かつ前記第２回転体の回転速度が前記第１回転体の回転速度に到達する前に、前記噛合歯が互いに噛み合う位置まで前記第１回転体または前記第２回転体を軸方向に移動させることを特徴とする。
本発明によれば、第１回転体と第２回転体との回転速度差が所定範囲に収束し、かつ第２回転体の回転速度が第１回転体の回転速度に到達する前に、噛合歯が互いに噛み合う位置まで回転体を軸方向に移動させるようにしたので、噛合クラッチを滑らかに締結状態に切り換えることが可能となる。
ハイブリッド車両に搭載されるパワートレインおよびその制御系の一部を示す概略図である。 クラッチの構成を示す分解斜視図である。 (ａ)〜(ｄ)はスプライン歯の噛み合い過程を示す説明図である。 (ａ)〜(ｄ)はチャンファ部の接触パターンを示す説明図である。 クラッチを締結する際の回転数Ｎ１、回転数Ｎ２およびスリーブストロークを示す線図である。 比較例としてクラッチを締結する際の回転数Ｎ１、回転数Ｎ２、スライドストロークを示す線図である。 クラッチを締結する際の回転数Ｎ１、回転数Ｎ２およびスリーブストロークを示す線図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はハイブリッド車両に搭載されるパワートレイン１０およびその制御系の一部を示す概略図である。このパワートレイン１０には、本発明の一実施の形態であるクラッチ制御装置１１が組み込まれている。図１に示すように、パワートレイン１０には、動力源として、エンジン１２、第１モータジェネレータＭ１および第２モータジェネレータＭ２が設けられている。また、パワートレイン１０には、噛合クラッチとして、クラッチＣＬ１、クラッチＣＬ２、クラッチＣＬ３およびクラッチＣＬ４が設けられている。なお、クラッチＣＬ１〜ＣＬ４は、ドグクラッチつまりシンクロナイザリング等の回転同期機構を有していない噛合クラッチである。
エンジン１２とモータジェネレータＭ２との間には、エンジン動力を駆動輪とモータジェネレータＭ２とに分割する動力分割機構１３が設けられている。動力分割機構１３は、エンジン１２に連結されるキャリア１４と、キャリア１４に回転自在に支持されるピニオンギヤ１５とを有している。ピニオンギヤ１５は２つのギヤ部１５ａ，１５ｂを有しており、一方のギヤ部１５ａにはサンギヤ１６およびリングギヤ１７が噛み合っており、他方のギヤ部１５ｂにはサンギヤ１８が噛み合っている。サンギヤ１６にはモータジェネレータＭ２が連結されており、サンギヤ１８にはクラッチハブ１９が固定されている。
クラッチハブ１９の外周部には、軸方向に移動自在にクラッチスリーブ２０が設けられている。クラッチスリーブ２０にはフォーク部材２１が装着されており、フォーク部材２１にはアクチュエータ２２が連結されている。アクチュエータ２２を駆動して、クラッチスリーブ２０を矢印ａ方向に移動させることにより、クラッチスリーブ２０はクラッチホイール２３に噛み合う状態となる。このように、クラッチハブ１９、クラッチスリーブ２０およびクラッチホイール２３によってクラッチＣＬ１が構成されている。クラッチＣＬ１を締結することにより、サンギヤ１８とリングギヤ１７とを締結することができ、動力分割機構１３の差動回転を止めることが可能となる。すなわち、クラッチＣＬ１を締結することにより、動力分割機構１３を介してエンジン１２とモータジェネレータＭ２とを直結することが可能となる。
また、アクチュエータ２２を駆動して、クラッチスリーブ２０を矢印ｂ方向に移動させることにより、クラッチスリーブ２０はクラッチホイール２４に噛み合う状態となる。このように、クラッチハブ１９、クラッチスリーブ２０およびクラッチホイール２４によってクラッチＣＬ２が構成されている。クラッチＣＬ２を締結することにより、サンギヤ１８をケース２５に固定して停止させることができるため、モータジェネレータＭ２の回転変動幅を狭めながらリングギヤ１７の回転変動幅を広げることが可能となる。すなわち、ブレーキとして機能するクラッチＣＬ１を締結することにより、モータジェネレータＭ２の回転速度を抑制しつつリングギヤ１７および後述する駆動輪出力軸２６の回転速度を高めることができ、動力分割機構１３をオーバードライブ状態に切り換えることが可能となる。
また、リングギヤ１７とクラッチホイール２３とを連結する中空軸２７には駆動ギヤ２８が固定されており、この駆動ギヤ２８に噛み合う従動ギヤ２９が駆動輪出力軸２６に回転自在に支持されている。従動ギヤ２９にはクラッチホイール３０が固定されており、このクラッチホイール３０に隣接するクラッチハブ３１が駆動輪出力軸２６に固定されている。また、クラッチハブ３１の外周部には、軸方向に移動自在にクラッチスリーブ３２が設けられている。クラッチスリーブ３２にはフォーク部材３３が装着されており、フォーク部材３３にはアクチュエータ３４が連結されている。アクチュエータ３４を駆動してクラッチスリーブ３２を矢印ａ方向に移動させることにより、クラッチスリーブ３２はクラッチホイール３０に噛み合う状態となる。このように、クラッチハブ３１、クラッチホイール３０およびクラッチスリーブ３２によってクラッチＣＬ３が構成されている。クラッチＣＬ３を締結することにより、リングギヤ１７と駆動輪出力軸２６とを連結することが可能となる。すなわち、クラッチＣＬ３を締結することにより、駆動輪出力軸２６に対してエンジン１２およびモータジェネレータＭ２を接続することが可能となる。一方、クラッチＣＬ３を解放することにより、駆動輪出力軸２６からエンジン１２およびモータジェネレータＭ２を切り離すことが可能となる。
また、駆動輪出力軸２６の他端部には従動ギヤ４０が固定されており、この従動ギヤ４０に噛み合う駆動ギヤ４１が伝達軸４２に固定されている。伝達軸４２にはクラッチハブ４３が固定されており、クラッチハブ４３に隣接するクラッチホイール４４がモータジェネレータＭ１のモータ出力軸４５に固定されている。また、クラッチハブ４３の外周部には、軸方向に移動自在にクラッチスリーブ４６が設けられている。クラッチスリーブ４６にはフォーク部材４７が装着されており、フォーク部材４７にはアクチュエータ４８が連結されている。アクチュエータ４８を駆動してクラッチスリーブ４６を矢印ａ方向に移動させることにより、クラッチスリーブ４６はクラッチホイール４４に噛み合う状態となる。このように、クラッチハブ４３、クラッチホイール４４およびクラッチスリーブ４６によってクラッチＣＬ４が構成されている。クラッチＣＬ４を締結することにより、駆動輪出力軸２６に対してモータジェネレータＭ１を接続することが可能となる。一方、クラッチＣＬ４を解放することにより、駆動輪出力軸２６からモータジェネレータＭ１を切り離すことが可能となる。
このようなパワートレイン１０のクラッチＣＬ１〜ＣＬ４を切換制御するため、アクチュエータ２２，３４，４８には駆動回路部５０が接続されており、駆動回路部５０には通電ラインを介して図示しない補機用バッテリが接続されている。また、モータジェネレータＭ１のステータ５１にはインバータ５２が接続されており、インバータ５２には通電ラインを介して図示しない高電圧バッテリが接続されている。また、クラッチ制御装置１１は、インバータ５２および駆動回路部５０に制御信号を出力する制御ユニット５３を有している。さらに、制御ユニット５３には、伝達軸４２つまりクラッチスリーブ４６の回転数(回転速度)Ｎ１を検出する回転センサ５４と、モータ出力軸４５つまりクラッチホイール４４の回転数(回転速度)Ｎ２を検出する回転センサ５５とが接続されている。そして、クラッチＣＬ４を切換制御する際に、制御ユニット５３は、クラッチ前後の回転数Ｎ１，Ｎ２に基づいて、インバータ５２に制御信号を出力してモータジェネレータＭ１の回転数を制御するとともに、駆動回路部５０に制御信号を出力してアクチュエータの作動状態を制御する。なお、制御ユニット５３は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等によって構成されている。
以下、クラッチＣＬ４を解放状態から締結状態に切り換える際の制御手順について説明する。なお、以下の説明においては、パワートレイン１０に設けられるクラッチＣＬ１〜ＣＬ４のうち、クラッチＣＬ４を例に挙げて説明するが、他のクラッチＣＬ１〜ＣＬ３についても、後述する制御手順によって解放状態から締結状態に切り換えることが可能となっている。
図２はクラッチＣＬ４の構成を示す分解斜視図である。図２に示すように、クラッチＣＬ４は、クラッチハブ４３の外周部に軸方向に移動自在に設けられるクラッチスリーブ(第１回転体，回転体)４６と、このクラッチスリーブ４６と同軸上に配置されるクラッチホイール(第２回転体，回転体)４４とを有している。クラッチスリーブ４６の内周面には、径方向内方に突出する複数のスプライン歯６０が形成されている。これらのスプライン歯６０は、軸方向に伸びるとともに円周方向に所定間隔で配列されている。また、それぞれのスプライン歯(噛合歯)６０は、先端に設けられるチャンファ部(第１チャンファ部)６１とこれに連なる逆テーパ部(第１噛合部)６２とによって構成されている。なお、チャンファ部６１は、回転方向の一方側に設けられるチャンファ面６１ａと、回転方向の他方側に設けられるチャンファ面６１ｂとによって構成されている。同様に、クラッチホイール４４の外周面には、径方向外方に突出する複数のスプライン歯７０が形成されている。これらのスプライン歯７０は、軸方向に伸びるとともに円周方向に所定間隔で配列されている。また、それぞれのスプライン歯(噛合歯)７０は、先端に設けられるチャンファ部(第２チャンファ部)７１とこれに連なる逆テーパ部(第２噛合部)７２とによって構成されている。なお、チャンファ部７１は、回転方向の一方側に設けられるチャンファ面７１ａと、回転方向の他方側に設けられるチャンファ面７１ｂとによって構成されている。
次いで、クラッチスリーブ４６のスプライン歯６０とクラッチホイール４４のスプライン歯７０との噛み合い過程について説明する。図３(ａ)〜(ｄ)はスプライン歯６０，７０の噛み合い過程を示す説明図である。図３(ａ)に示すように、アクチュエータ４８によって移動されるクラッチスリーブ４６のストローク(以下、スリーブストロークという)がゼロとなる位置、つまりクラッチスリーブ４６のニュートラル位置においては、クラッチスリーブ４６のスプライン歯６０とクラッチホイール４４のスプライン歯７０とが軸方向に離れた状態となっている。すなわち、スプライン歯６０，７０の噛み合いが解除された状態となっている。そして、アクチュエータ４８を駆動してクラッチスリーブ４６を矢印ａ方向に移動させることにより、スリーブストロークがＳ１に到達すると、クラッチスリーブ４６は図３(ｂ)に示すチャンファ接触位置まで移動することになる。また、スリーブストロークがＳ２に到達すると、クラッチスリーブ４６は図３(ｃ)示す逆テーパ接触位置まで移動することになる。さらに、スリーブストロークがＳ３に到達すると、クラッチスリーブ４６は図３(ｄ)に示す突き当て位置まで移動することになる。
なお、チャンファ接触位置とは、図３(ｂ)に破線で示すように、双方のチャンファ部６１，７１の先端が軸方向に重なる位置である。このチャンファ接触位置を超えてクラッチスリーブ４６を移動させることにより、チャンファ部６１，７１を互いに接触させることができ、機械的にスプライン歯６０，７０の位相を同期させることが可能となる。また、逆テーパ接触位置とは、図３(ｃ)に破線で示すように、チャンファ部６１，７１と逆テーパ部６２，７２との境界部位が軸方向に重なる位置である。この逆テーパ接触位置を超えてクラッチスリーブ４６を移動させることにより、逆テーパ部６２，７２を互いに噛み合わせることができるため、クラッチＣＬ４は締結状態に切り換えられることになる。また、突き当て位置とは、図示しないストッパによってクラッチスリーブ４６の移動が停止される位置である。
続いて、チャンファ部６１，７１の接触パターンがクラッチ締結動作に与える影響について説明する。図４(ａ)〜(ｄ)はチャンファ部６１，７１の接触パターンを示す説明図である。図４(ａ)〜(ｄ)においては、白抜きの矢印でクラッチスリーブ４６とクラッチホイール４４との相対的な回転方向を示している。なお、図４に示した白抜きの矢印は、上向きの矢印が加速方向を示し、下向きの矢印が減速方向を示している。また、矢印ａは、クラッチＣＬ４を締結状態に切り換える際のクラッチスリーブ４６の移動方向を示している。
まず、図４(ａ)および(ｂ)に示すように、クラッチスリーブ４６に比べてクラッチホイール４４の回転速度が遅い場合について説明する。図４(ａ)に示すように、クラッチスリーブ４６のチャンファ面６１ｂとクラッチホイール４４のチャンファ面７１ａとが接触した場合には、矢印ｂで示すように、チャンファ面７１ａ上をチャンファ面６１ｂが滑ることから、クラッチスリーブ４６は滑らかにクラッチホイール４４側に移動することになる。一方、図４(ｂ)に示すように、クラッチスリーブ４６のチャンファ面６１ａとクラッチホイール４４のチャンファ面７１ｂとが接触した場合には、矢印ｂで示すように、チャンファ面６１ａでチャンファ面７１ｂを押し込むことから、クラッチスリーブ４６は抵抗を受けながらクラッチホイール４４側に移動することになる。すなわち、クラッチスリーブ４６に比べてクラッチホイール４４の回転速度が遅い場合には、図４(ａ)に示すパターンでチャンファ部６１，７１を接触させることが望ましい。
また、図４(ｃ)および(ｄ)に示すように、クラッチスリーブ４６に比べてクラッチホイール４４の回転速度が速い場合について説明する。図４(ｃ)に示すように、クラッチスリーブ４６のチャンファ面６１ａとクラッチホイール４４のチャンファ面７１ｂとが接触する場合には、矢印ｂで示すように、チャンファ面７１ｂ上をチャンファ面６１ａが滑ることから、クラッチスリーブ４６は滑らかにクラッチホイール４４側に移動することになる。一方、図４(ｄ)に示すように、クラッチスリーブ４６のチャンファ面６１ｂとクラッチホイール４４のチャンファ面７１ａとが接触した場合には、矢印ｂで示すように、チャンファ面６１ｂでチャンファ面７１ａを押し込むことから、クラッチスリーブ４６は抵抗を受けながらクラッチホイール４４側に移動することになる。すなわち、クラッチスリーブ４６に比べてクラッチホイール４４の回転速度が速い場合には、図４(ｃ)に示すパターンでチャンファ部６１，７１を接触させることが望ましい。
続いて、クラッチＣＬ４を締結する際の制御手順について説明する。図５はクラッチＣＬ４を締結する際の回転数Ｎ１、回転数Ｎ２およびスリーブストロークを示す線図である。なお、図５においては、回転数Ｎ１は破線で示し、回転数Ｎ２は実線で示し、スリーブストロークは一点鎖線で示している。
図５に示すように、クラッチＣＬ４が解放状態となる制御開始時においては、回転数Ｎ１に比べて回転数Ｎ２が低下していることから、制御ユニット５３は、モータジェネレータ(電動モータ)Ｍ１を用いて回転数Ｎ２を引き上げる回転同期制御を開始する。ここで、同期制御部として機能する制御ユニット５３は、目標回転数として回転数Ｎ１を設定し、モータジェネレータＭ１の回転数Ｎ２が回転数Ｎ１に達するように、インバータ５２を介してモータジェネレータＭ１を制御する。そして、同期予測部として機能する制御ユニット５３は、図５に符号Ｘで示すように、回転数Ｎ２の上昇速度(クラッチホイール４４の角加速度)を演算し、回転数Ｎ１に対する回転数Ｎ２の同期時間Ｔ１を演算する。ここで、同期時間Ｔ１とは、回転数Ｎ１と回転数Ｎ２との回転速度差が所定範囲αに収束するまでに要する時間である。所定範囲αとは、クラッチＣＬ４の締結時に許容される回転速度差であり、チャンファ部６１，７１の形状、スプライン歯の強度、回転速度域等に基づき予め設定される値となっている。なお、図５に示す場合には、回転数Ｎ１と回転数Ｎ２との回転速度差が所定範囲αに収束するまでの同期時間Ｔ１として、回転数Ｎ２が所定範囲α内の所定回転数ｎに到達するまでの時間を演算している。このように同期時間Ｔ１が演算されると、同期時間Ｔ１から所定のストローク時間Ｔ２が減算され、アクチュエータ４８の作動時刻ｔが設定される。ここで、ストローク時間Ｔ２とは、スリーブストロークがＳ２に達するまでに要する時間、つまりクラッチスリーブ４６が逆テーパ接触位置に達するまでに要する時間であり、実験やシミュレーション等によって予め設定される。そして、噛合制御部として機能する制御ユニット５３は、作動時刻ｔに駆動回路部５０に制御信号を出力してアクチュエータ４８の作動を開始させる。
このように、作動時刻ｔにおいてクラッチスリーブ４６の移動を開始させることにより、図５に符号Ｙで示すように、クラッチスリーブ４６とクラッチホイール４４との回転速度差が所定範囲αに収束し、かつクラッチホイール４４の回転数Ｎ２がクラッチスリーブ４６の回転数Ｎ１に到達する前に、クラッチスリーブ４６を逆テーパ接触位置まで移動させることが可能となる。これにより、クラッチホイール４４の回転数Ｎ２がクラッチスリーブ４６の回転数Ｎ１を超える前に、クラッチスリーブ４６を逆テーパ接触位置まで移動させることができるため、クラッチＣＬ４を滑らかに締結状態に切り換えることが可能となる。すなわち、同期回転するクラッチホイール４４がクラッチスリーブ４６を追い越す前に、クラッチスリーブ４６を逆テーパ接触位置まで移動させることにより、チャンファ部６１，７１の接触パターンを図４(ａ)または図４(ｂ)の接触パターンに限定することができる。したがって、チャンファ部６１，７１の最初の接触パターンが、図４(ｂ)の接触パターンであったとしても、次のタイミングでは図４(ａ)の接触パターンに移行させることができ、クラッチＣＬ４を滑らかに締結状態に切り換えることが可能となる。
また、図５に示すように、クラッチスリーブ４６とクラッチホイール４４との回転速度差が所定範囲αに収束する前に、クラッチスリーブ４６の移動を開始させるようにしたので、クラッチＣＬ４を締結状態に切り換える際の切換時間を短縮することが可能となる。さらに、クラッチＣＬ４を滑らかに締結状態に切り換えることができるため、アクチュエータ４８の推力を引き下げることができ、アクチュエータ４８の小型化を達成することが可能となる。さらに、クラッチＣＬ４を滑らかに締結状態に切り換えることができるため、クラッチＣＬ４からシンクロナイザリング等の回転同期機構を削減することができ、クラッチＣＬ４の解放状態における動力損失を大幅に軽減することが可能となる。
ここで、図６は比較例としてクラッチＣＬ４を締結する際の回転数Ｎ１、回転数Ｎ２およびスライドストロークを示す線図である。図６の比較例に示すように、回転数Ｎ１に対して回転数Ｎ２を同期させた後に、クラッチスリーブ４６の移動を開始させた場合には、チャンファ部６１，７１が互いに接触するタイミングにおいて、符号Ｚ１で示すように、回転数Ｎ２が回転数Ｎ１を挟んで上下することになる。すなわち、チャンファ部６１，７１の接触パターンが、図４(ａ)〜図４(ｄ)に示す全ての接触パターンを取り得るため、図４(ｂ)と図４(ｄ)との接触パターンを交互に繰り返してしまうおそれがある。したがって、図６に符号Ｚ２で示すように、クラッチスリーブ４６は、チャンファ接触位置(スリーブストロークＳ１)の近傍で弾かれながら出入りを繰り返すことになっていた。これに対し、図５に示すように、クラッチホイール４４の回転数Ｎ２がクラッチスリーブ４６の回転数Ｎ１を超える前に、クラッチスリーブ４６を逆テーパ接触位置(スリーブストロークＳ２)まで移動させることにより、チャンファ部６１，７１の接触パターンを、図４(ａ)または図４(ｂ)に示す接触パターンに限定することができ、クラッチＣＬ４を滑らかに締結状態に切り換えることが可能となるのである。
前述の説明では、回転数Ｎ１に向けて回転数Ｎ２を上昇させてからクラッチＣＬ４を締結状態に切り換えているが、これに限られることはなく、回転数Ｎ１に向けて回転数Ｎ２を低下させてからクラッチＣＬ４を締結状態に切り換えても良い。図７はクラッチＣＬ４を締結する際の回転数Ｎ１、回転数Ｎ２およびスリーブストロークを示す線図である。
図７に示すように、クラッチＣＬ４が解放状態となる制御開始時において、回転数Ｎ２が回転数Ｎ１よりも上昇している場合には、制御ユニット５３は、モータジェネレータＭ１を用いて回転数Ｎ２を引き下げる回転同期制御を開始する。ここで、制御ユニット５３は、目標回転数として回転数Ｎ１を設定し、モータジェネレータＭ１の回転数Ｎ２が回転数Ｎ１に達するように、インバータ５２を介してモータジェネレータＭ１を制御する。そして、制御ユニット５３は、図７に符号Ｘで示すように、回転数Ｎ２の低下速度(クラッチホイール４４の角加速度)を演算し、回転数Ｎ１に対する回転数Ｎ２の同期時間Ｔ１を演算する。このように同期時間Ｔ１が演算されると、同期時間Ｔ１から所定のストローク時間Ｔ２が減算され、アクチュエータ４８の作動時刻ｔが設定される。そして、制御ユニット５３は、作動時刻ｔに駆動回路部５０に制御信号を出力してアクチュエータ４８の作動を開始させる。
このように、作動時刻ｔにおいてクラッチスリーブ４６の移動を開始させることにより、図７に符号Ｙで示すように、クラッチスリーブ４６とクラッチホイール４４との回転速度差が所定範囲に収束し、かつクラッチホイール４４の回転数Ｎ２がクラッチスリーブ４６の回転数Ｎ１に到達する前に、クラッチスリーブ４６を逆テーパ接触位置まで移動させることが可能となる。これにより、クラッチホイール４４の回転数Ｎ２がクラッチスリーブ４６の回転数Ｎ１を下回る前に、クラッチスリーブ４６を逆テーパ接触位置まで移動させることができるため、クラッチＣＬ４を滑らかに締結状態に切り換えることが可能となる。すなわち、同期回転するクラッチホイール４４がクラッチスリーブ４６に追い越される前に、クラッチスリーブ４６を逆テーパ接触位置まで移動させることにより、チャンファ部６１，７１の接触パターンを図４(ｃ)または図４(ｄ)の接触パターンに限定することができる。したがって、チャンファ部６１，７１の最初の接触パターンが、図４(ｄ)の接触パターンであったとしても、次のタイミングでは図４(ｃ)の接触パターンに移行させることができ、クラッチＣＬ４を滑らかに締結状態に切り換えることが可能となる。
前述の説明では、スプライン歯に形成されるチャンファ部６１，７１として、２つのチャンファ面を備える両チャンファ型のチャンファ部６１，７１を形成しているが、これに限られることはなく、１つのチャンファ面を備える片チャンファ型のチャンファ部を形成しても良い。なお、チャンファ部を１つのチャンファ面によって構成する場合には、クラッチスリーブ４６とクラッチホイール４４との相対的な回転方向に応じて、クラッチＣＬ４を滑らかに締結できるか否かが決定されるため、前述の図５または図７で説明した制御手順を用いて切り換えられることになる。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、ハイブリッド車両のパワートレイン１０に組み込まれるクラッチＣＬ１〜ＣＬ４に本発明を適用しているが、これに限られることはなく、変速機等他の駆動装置に組み込まれる噛合クラッチに対して本発明を適用しても良い。また、図示するスプライン歯６０，７０は、第１および第２噛合部として、回転方向や軸方向に対して傾斜する面を備える逆テーパ部６２，７２を有しているが、これに限られることはない。例えば、回転方向に対して直交する面（軸方向に平行となる面）を備えるストレート部を、第１および第２噛合部としてスプライン歯６０，７０に形成しても良い。
また、クラッチＣＬ１〜ＣＬ４を切り換えるアクチュエータ２２，３４，４８として、電動式のアクチュエータ２２，３４，４８を用いているが、これに限られることはなく、油圧式のアクチュエータを用いても良い。さらに、前述の説明では、１つの制御ユニット５３を、同期制御部、噛合制御部および同期予測部として機能させているが、これに限られることはない。例えば、同期制御部、噛合制御部および同期予測部を、複数の制御ユニットに分けて構成しても良い。
１１ クラッチ制御装置
４４ クラッチホイール(第２回転体，回転体)
４６ クラッチスリーブ(第１回転体，回転体)
４８ アクチュエータ
５３ 制御ユニット(同期制御部，噛合制御部，同期予測部)
６０ スプライン歯(噛合歯)
６１ チャンファ部(第１チャンファ部)
６２ 逆テーパ部(第１噛合部)
７０ スプライン歯(噛合歯)
７１ チャンファ部(第２チャンファ部)
７２ 逆テーパ部(第２噛合部)
Ｍ１ モータジェネレータ(電動モータ)
ＣＬ１〜ＣＬ４ クラッチ(噛合クラッチ)

Claims (3)

  1. 噛合歯を備える第１回転体とこれと同軸上に配置されるとともに噛合歯を備える第２回転体とを備え、前記噛合歯が互いに噛み合う締結状態と前記噛合歯の噛み合いが解除される解放状態とに切り換えられる噛合クラッチと、
    前記第１回転体と前記第２回転体との一方を軸方向に移動させ、前記噛合クラッチを締結状態と解放状態とに切り換えるアクチュエータと、
    前記噛合クラッチを締結状態に切り換える際に、前記第２回転体に連結される電動モータを制御し、前記第１回転体の回転速度に向けて前記第２回転体の回転速度を制御する同期制御部と、
    前記噛合クラッチを締結状態に切り換える際に、前記アクチュエータを制御して前記第１回転体と前記第２回転体との一方を他方に向けて移動させる噛合制御部と、
    前記第１回転体と前記第２回転体との回転速度差が所定範囲に収束する同期時間を予測する同期予測部と、
    を有し、
    前記噛合制御部は、前記第１回転体と前記第２回転体との回転速度差が所定範囲に収束する前に、前記同期時間に基づいて前記第１回転体または前記第２回転体の移動を開始させ、
    前記噛合制御部は、前記第１回転体と前記第２回転体との回転速度差が所定範囲に収束し、かつ前記第２回転体の回転速度が前記第１回転体の回転速度に到達する前に、前記噛合歯が互いに噛み合う位置まで前記第１回転体または前記第２回転体を軸方向に移動させることを特徴とするクラッチ制御装置。
  2. 請求項１記載のクラッチ制御装置において、
    前記第１回転体の噛合歯は、先端に設けられる第１チャンファ部とこれに連なる第１噛合部とを備え、
    前記第２回転体の噛合歯は、先端に設けられる第２チャンファ部とこれに連なる第２噛合部とを備え、
    前記噛合制御部は、前記第１回転体と前記第２回転体との回転速度差が所定範囲に収束し、かつ前記第２回転体の回転速度が前記第１回転体の回転速度に到達する前に、前記第１噛合部と前記第２噛合部とが噛み合う位置まで前記第１回転体または前記第２回転体を軸方向に移動させ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記載のクラッチ制御装置において、
    前記噛合クラッチは回転同期機構を有していないことを特徴とするクラッチ制御装置。
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