JP5817569B2 - クラッチの係合制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチの係合制御装置に関する。

近年では、環境保全や燃料資源の節約等の観点から、車両の走行時における原動機に電動モータを用いる、いわゆる電気自動車が開発されており、電気自動車の中には、モータで発生する動力を車両の走行状態に応じて変速して駆動輪側に伝達する変速装置を備えているものがある。このように、電気自動車に備えられる変速装置は、電磁式クラッチを用いて変速可能に構成し、電磁クラッチとモータの回転速度とを適切に制御することにより、スムーズに変速を行っているものがある。

例えば、特許文献１に記載された電気自動車の変速駆動装置では、変速装置に、角型突起形状のクラッチ歯を有する噛み合いクラッチであるドグクラッチを電磁式のクラッチとして備えており、ドグクラッチの係合時には、一対のクラッチ同士で一定の速度差を持って係合するように制御する。これにより、係合時にクラッチ歯の歯先同士が接触した際に、相対速度が減少しながら速度差によって歯先同士がずれるため、クラッチ歯同士が相対的に移動している途中でドグクラッチを正常に噛み合わせることができる。

特開平９−１９６１２８号公報

しかしながら、ドグクラッチの係合時に、クラッチ同士に速度差を持たせて係合させる場合、クラッチ歯同士が噛み合った際のショックが過大になる虞がある。また、クラッチ同士に速度差を持たせて係合させる制御では、クラッチ歯の歯先同士が接触し、クラッチ歯が１つずれてから係合するため、係合完了時間が長くなる虞がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、係合時におけるショックを抑え、且つ、係合完了時間の短縮化を図ることのできるクラッチの係合制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るクラッチの係合制御装置は、係合方向に突設した複数のクラッチ歯同士を噛み合わせることにより係合する噛み合いクラッチの係合制御を行うと共に、前記係合制御時に、前記噛み合いクラッチの係合によって動力を伝達する動力源の回転数制御を行うクラッチの係合制御装置において、前記係合制御時に前記クラッチ歯の歯先に形成される面取り部同士が接触した際に、前記噛み合いクラッチで伝達するトルクが所定値以上の場合は、前記回転数制御を解除することを特徴とする。

また、上記クラッチの係合制御装置において、前記係合制御時における前記回転数制御は、前記動力源で発生した動力を伝達する側のクラッチである動力源側クラッチの回転数を、前記噛み合いクラッチの係合時に前記動力源側クラッチを介して前記動力源からの動力が伝達される被駆動側クラッチの回転数よりも速くすることが好ましい。

本発明に係るクラッチの係合制御装置は、係合時におけるショックを抑え、且つ、係合完了時間の短縮化を図ることができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係るクラッチの係合制御装置を備える車両の駆動装置の模式図である。 図２は、クラッチの説明図である。 図３は、変速機構を高速段に切り替えた状態を示す説明図である。 図４は、変速機構をニュートラルに切り替えた状態を示す説明図である。 図５は、クラッチ歯同士が係合する前の状態を示す説明図である。 図６は、図５に示すクラッチ歯の面取り部同士が衝突した状態を示す説明図である。 図７は、クラッチの係合時における回転数制御についての説明図である。 図８は、図６に示すクラッチ歯同士が係合した状態を示す説明図である。

以下に、本発明に係るクラッチの係合制御装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。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、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

〔実施形態〕
図１は、実施形態に係るクラッチの係合制御装置を備える車両の駆動装置の模式図である。本実施形態に係るクラッチの係合制御装置２は、車両（図示省略）の駆動装置１が有するクラッチの係合制御を行う装置として、車両に備えられている。係合制御装置２で係合制御が行われるクラッチを有する駆動装置１は、内燃機関であるエンジン５と、電気で駆動するモータジェネレータ１０とを備えている。この駆動装置１を備える車両は、走行時における動力源として設けられるエンジン５とモータジェネレータ１０とを、車両の各部を制御するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２０によって協調制御することにより走行する、いわゆるハイブリッド車両となっている。このため、エンジン５とモータジェネレータ１０とは、共にＥＣＵ２０に接続されており、ＥＣＵ２０によって制御可能に構成されている。

また、モータジェネレータ１０は、供給された電力を機械的動力に変換する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えた周知の電動発電機により構成されており、第１モータジェネレータ（ＭＧ１）と第２モータジェネレータ（ＭＧ２）との２つのモータジェネレータ１０が備えられている。このうち、ＭＧ１は、主に発電機として使用され、ＭＧ２は、主に電動機として使用される。これらのモータジェネレータ１０には、インバータ（図示省略）等を介して電源であるバッテリ（図示省略）が接続されており、動力を発生する際には、バッテリの電力によって動力を発生し、発電をした際には、この発電した電力をバッテリに充電する。

また、駆動装置１には、エンジン５やモータジェネレータ１０で発生した動力を、車両の駆動輪（図示省略）に伝達する際における動力伝達機構として、エンジン５で発生した動力を分割する動力分割機構３０として設けられる遊星歯車機構３１と、動力分割機構３０から伝達された回転を減速し、トルクを増大させて駆動輪側に伝達する減速機構４０と、ＭＧ２で発生した動力を変速して駆動輪側に伝達する変速機構５０を有している。

このうち、動力分割機構３０は、エンジン５で発生した動力を、ＭＧ１を駆動する動力と減速機構４０側に伝達するする動力に分割可能な遊星歯車機構３１と、エンジン５で発生した動力を遊星歯車機構３１から減速機構４０に伝達可能な動力伝達部材３６と、を有している。動力分割機構３０が有する遊星歯車機構３１は、互いに同軸的に配置されたサンギア３２及びリングギア３３と、これらのギアの間に介在する複数のプラネタリギア３４と、プラネタリギア３４を自転可能に、且つ、サンギア３２やリングギア３３の回転中心軸を中心として公転可能に支持するプラネタリキャリア３５とを有している。エンジン５とＭＧ１とは、この遊星歯車機構３１に接続されている。

エンジン５からの動力が動力分割機構３０に入力される際における回転軸として設けられる動力分割機構３０の入力軸６は、遊星歯車機構３１のプラネタリキャリア３５と一体回転可能に接続されている。これにより、遊星歯車機構３１は、エンジン５から伝達された動力を、プラネタリキャリア３５が支持するプラネタリギア３４から、サンギア３２に伝達する動力と、リングギア３３に伝達する動力とに分割可能になっている。

一方、ＭＧ１は、回転軸１１が遊星歯車機構３１のサンギア３２と一体回転可能に接続されている。ＭＧ１は、このように遊星歯車機構３１のサンギア３２に接続されているため、エンジン５から遊星歯車機構３１に入力された動力は、プラネタリキャリア３５、プラネタリギア３４及びサンギア３２を介してＭＧ１に伝達可能になっている。これによりＭＧ１は、エンジン５から伝達された動力によって発電可能になっている。これらのように、エンジン５やＭＧ１は、共に遊星歯車機構３１との間で動力の伝達が可能に設けられている。

また、動力分割機構３０が有する動力伝達部材３６は、遊星歯車機構３１が有するリングギア３３と一体に回転可能に構成されており、この動力伝達部材３６には、減速機構４０が有するカウンタシャフト４１を駆動するカウンタドライブギア３７が設けられている。このカウンタドライブギア３７は、遊星歯車機構３１からの動力を減速機構４０に伝達することにより、遊星歯車機構３１側からの出力側である駆動輪側に動力を伝達可能な動力出力ギアとなっている。

また、減速機構４０は、動力分割機構３０のカウンタドライブギア３７に噛み合う低速側カウンタギア４２と、低速側カウンタギア４２と結合されているカウンタシャフト４１と、カウンタシャフト４１に結合され、車両の左右の駆動輪に対して動力を伝達する差動装置（図示省略）に対して出力するファイナルドライブギア４５と、を有している。このため、減速機構４０は、動力分割機構３０の動力伝達部材３６から伝達された動力を、回転速度を減速することによりトルクを増大させて差動装置に伝達可能になっている。

さらに、減速機構４０は、変速機構５０が有するＭＧ２高速側出力ギア５５に噛み合う高速側カウンタギア４３を有しており、高速側カウンタギア４３は、低速側カウンタギア４２やファイナルドライブギア４５と同様にカウンタシャフト４１に結合されている。また、低速側カウンタギア４２は、動力分割機構３０のカウンタドライブギア３７のみでなく、変速機構５０が有するＭＧ２低速側出力ギア５１にも噛み合っている。

これらのＭＧ２高速側出力ギア５５と高速側カウンタギア４３との変速比と、ＭＧ２低速側出力ギア５１と低速側カウンタギア４２との変速比とは異なっている。詳しくは、ＭＧ２高速側出力ギア５５と高速側カウンタギア４３との変速比よりも、ＭＧ２低速側出力ギア５１と低速側カウンタギア４２との変速比の方が、変速機構５０側から減速機構４０側への減速の度合いが大きくなっている。

また、変速機構５０は、ＭＧ２で発生する動力を減速機構４０に伝達するギアを、ＭＧ２低速側出力ギア５１とＭＧ２高速側出力ギア５５とで切り替えることにより、ＭＧ２から減速機構４０に動力を出力する際における変速比を切り替えることが可能になっている。詳しくは、変速機構５０は、ＭＧ２低速側出力ギア５１に結合され、ＭＧ２で発生した動力をＭＧ２低速側出力ギア５１に伝達する低速側出力軸５２と、ＭＧ２高速側出力ギア５５に結合され、ＭＧ２で発生した動力をＭＧ２高速側出力ギア５５に伝達する高速側出力部材５６と、を有している。

詳しくは、低速側出力軸５２は、一部が高速側出力部材５６の内側を通っており、低速側出力軸５２と高速側出力部材５６とは、共に回転中心軸が一致し、カウンタシャフト４１の回転中心軸に対して平行になる向きで回転可能に配設されている。ＭＧ２高速側出力ギア５５は、この高速側出力部材５６の外周面に結合されており、ＭＧ２低速側出力ギア５１は、低速側出力軸５２における高速側出力部材５６の外部に出ている部分に結合されている。

また、変速機構５０は、ＭＧ２で発生した動力の出力を、低速側出力軸５２と高速側出力部材５６とで切り替える変速部材６０を有している。この変速部材６０は、ＭＧ２の回転軸１５の内側に配設されており、スプライン等の公知の係合要素によって、回転軸１５の内面に連結されている。これにより、変速部材６０は、ＭＧ２の回転軸１５の回転中心軸を中心とする回転方向には、回転軸１５に対して相対回動不可で、回転中心軸に沿った方向には回転軸１５に対して相対移動が可能に配設されている。即ち、変速部材６０は、ＭＧ２の回転軸１５の回転時には、回転軸１５と一体となって回転可能に構成されている。

この変速部材６０は、クラッチによって低速側出力軸５２や高速側出力部材５６との係合や解放が切り替え可能に設けられている。つまり、変速部材６０は、低速側出力軸５２に対する係合と解放とを切り替え可能な変速部材低速側クラッチ６１と、高速側出力部材５６に対する係合と解放とを切り替え可能な変速部材高速側クラッチ６２と、を有している。これらの変速部材低速側クラッチ６１と変速部材高速側クラッチ６２とは、共に動力源であるＭＧ２で発生した動力を伝達する動力源側クラッチになっている。

このうち、変速部材低速側クラッチ６１は、変速部材６０における回転中心軸寄りに位置している。この変速部材低速側クラッチ６１は、低速側出力軸５２に設けられる低速軸クラッチ５３との係合と解放とが切り替え可能になっている。

即ち、低速側出力軸５２は、ＭＧ２低速側出力ギア５１に結合されている側の他端側が変速部材６０の近傍に位置しており、低速軸クラッチ５３は、低速側出力軸５２における変速部材６０の近傍に位置する部分に設けられている。変速部材６０は、変速部材低速側クラッチ６１が、この低速軸クラッチ５３に対して係合したり解放したりすることにより、低速側出力軸５２に対する係合と解放との切り替えが可能になっている。

また、変速部材６０の変速部材高速側クラッチ６２は、回転中心軸を中心とする径方向における外方寄りに位置している。この変速部材高速側クラッチ６２は、高速側出力部材５６に設けられる高速部材クラッチ５７との係合と解放とが切り替え可能になっている。

即ち、高速側出力部材５６は、回転中心軸の軸方向において、ＭＧ２高速側出力ギア５５に結合されている側の反対側の端部付近が変速部材６０の近傍に位置しており、高速部材クラッチ５７は、高速側出力部材５６における変速部材６０の近傍に位置する部分に設けられている。変速部材６０は、変速部材高速側クラッチ６２が、この高速部材クラッチ５７に対して係合したり解放したりすることにより、高速側出力部材５６に対する係合と解放との切り替えが可能になっている。また、この高速部材クラッチ５７と、低速側出力軸５２に設けられる低速軸クラッチ５３とは、クラッチの係合時に動力源側クラッチを介して動力源からの動力が伝達される被駆動側クラッチになっている。

図２は、クラッチの説明図である。係合と解放との切り替えが可能な変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３、及び変速部材高速側クラッチ６２と高速部材クラッチ５７とは、共に係合方向に突設した複数のクラッチ歯７０同士を噛み合わせることにより係合する噛み合いクラッチであるドグクラッチにより構成されている。

例えば、変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３とを用いて説明すると、クラッチ歯７０は、複数が変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３とのそれぞれに設けられている。双方に設けられる複数のクラッチ歯７０は、隣り合うクラッチ歯７０同士が離間しながら変速部材６０や低速側出力軸５２の回転中心軸を中心とする円周方向に並んで設けられており、隣り合うクラッチ歯７０同士の間には、歯溝７５が形成されている。円周方向における歯溝７５の幅は、円周方向におけるクラッチ歯７０の幅よりも僅かに大きくなっている。

また、変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３とのそれぞれのクラッチ歯７０は、他方側の端部、つまり、クラッチ歯７０の突設方向の先端部分である歯先７１に、面取り部７４が形成されている。即ち、クラッチ歯７０において隣り合うクラッチ歯７０に対向する面であり、歯溝７５を形成する面である側面部７３と、クラッチ歯７０における突設方向の先端に位置する面である先端部７２とは、面取り部７４によって接続されている。

つまり、先端部７２は、円周方向に沿って形成され、側面部７３は、係合方向に沿って形成されており、面取り部７４は、先端部７２と側面部７３との双方に対して傾斜する面となって双方に接続されている。この面取り部７４は、円周方向におけるクラッチ歯７０の両側に形成されており、側面部７３から先端部７２の方向に向うに従って、円周方向におけるクラッチ歯７０の幅が狭くなる方向に、先端部７２と側面部７３とに対して傾斜している。このように、クラッチ歯７０の歯先７１には、先端部７２のみでなく面取り部７４も設けられている。

変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３は、面取り部７４が形成される複数のクラッチ歯７０を有するドグクラッチにより構成されているが、変速部材高速側クラッチ６２と高速部材クラッチ５７も、同様なドグクラッチにより構成されている。即ち、変速部材高速側クラッチ６２と高速部材クラッチ５７も、面取り部７４が形成される複数のクラッチ歯７０を有するドグクラッチにより構成されている。

また、低速軸クラッチ５３と高速部材クラッチ５７とは、低速軸クラッチ５３が変速部材低速側クラッチ６１と係合する際における変速部材６０の位置と、高速部材クラッチ５７が変速部材高速側クラッチ６２と係合する際における変速部材６０の位置とが異なる位置になるように設けられている。このため、変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３とが係合状態の場合には、変速部材高速側クラッチ６２と高速部材クラッチ５７とは係合せず、反対に、変速部材高速側クラッチ６２と高速部材クラッチ５７とが係合状態の場合には、変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３とは係合しないように構成されている。

さらに、変速部材６０は、変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３、及び変速部材高速側クラッチ６２と高速部材クラッチ５７が、いずれも係合しない位置に移動することが可能になっている。このように、いずれのクラッチも係合しない位置は、変速部材６０の移動方向において、変速部材低速側クラッチ６１が係合する位置と、変速部材高速側クラッチ６２が係合する位置との間の位置になっており、この位置は、変速機構５０のニュートラルの位置になっている。

また、変速部材６０の近傍には、通電することにより電磁力を発生可能な電磁コイル（図示省略）が配設されており、変速部材６０は、電磁コイルで発生する電磁力によって、回転中心軸に沿った方向への移動が可能になっている。また、変速部材６０の変速部材低速側クラッチ６１と変速部材高速側クラッチ６２とは、回転中心軸に沿った方向における変速部材６０の位置によって、低速軸クラッチ５３または高速部材クラッチ５７のいずれかに係合するか、いずれのクラッチも係合しない状態になるようになっている。

このため、変速部材６０は、電磁コイルで発生する電磁力によって、低速側出力軸５２や高速側出力部材５６に対する係合と解放との切り替えが可能になっている。さらに、変速部材６０は、ＭＧ２の回転軸１５と一体となって回転可能に設けられているため、変速部材６０と、低速側出力軸５２、高速側出力部材５６との係合と解放とを切り替えることにより、ＭＧ２の回転軸１５と、低速側出力軸５２や高速側出力部材５６との連結、非連結の切り替えが可能になっている。従って、変速機構５０は、ＭＧ２からの出力を、低速段からの出力と高速段からの出力とに変速する変速機構として設けられている。

また、電磁コイルで発生する電磁力は、ＥＣＵ２０によって制御可能になっている。このため、変速部材６０が有する変速部材低速側クラッチ６１及び変速部材高速側クラッチ６２と、低速軸クラッチ５３や高速部材クラッチ５７との係合や解放の切り替えは、ＥＣＵ２０で電磁コイルの電磁力を制御することにより行うことができる。従って、ＥＣＵ２０は、ＭＧ２の回転軸１５と、低速側出力軸５２や高速側出力部材５６との連結、非連結を切り替えることが可能になっている。

この実施形態に係るクラッチの係合制御装置２を備える駆動装置１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。車両の走行時には、運転者の運転操作や車両の走行状態に応じてＥＣＵ２０でエンジン５やモータジェネレータ１０を制御することにより、エンジン５やモータジェネレータ１０は、運転者の運転操作に応じた動力を発生し、この動力で車両は走行する。詳しくは、エンジン５で発生した動力は、動力分割機構３０が有する遊星歯車機構３１のプラネタリギア３４からリングギア３３に伝達され、動力伝達部材３６に設けられるカウンタドライブギア３７から、減速機構４０に伝達される。その際に、ＥＣＵ２０は、ＭＧ１の駆動制御を行い、ＭＧ１で発生する駆動力によって遊星歯車機構３１のサンギア３２を回転させる。これにより、プラネタリギア３４からリングギア３３に動力が伝達される際における変速比を、運転者の運転操作や車両の走行状態に適した変速比にする。

動力分割機構３０から減速機構４０に伝達される動力は、カウンタドライブギア３７から低速側カウンタギア４２に伝達され、カウンタシャフト４１、ファイナルドライブギア４５を介して差動装置に伝達される。これにより、エンジン５で発生した動力は、駆動輪に伝達され、駆動輪で発生する駆動力として用いられる。

また、車両の減速時には、車両の走行時における慣性による回転トルクが、差動装置側から減速機構４０に入力され、減速機構４０から動力分割機構３０に入力される。動力分割機構３０に入力された回転トルクは、動力伝達部材３６から遊星歯車機構３１を介して、ＭＧ１に伝達される。ＭＧ１は、この回転トルクによって発電を行い、駆動装置１は、この発電時における回転抵抗により、回生制動を行う。

また、車両の走行時には、ＥＣＵ２０はＭＧ２の駆動制御も行い、ＭＧ２で発生した動力も用いて走行制御を行う。ＭＧ２で発生した動力は、変速機構５０を介して減速機構４０に伝達され、即ち、変速機構５０が有するクラッチの係合によって減速機構４０に伝達されるため、ＭＧ２で発生した動力を駆動輪側に出力する際には、変速機構５０の変速制御も行う。変速機構５０の変速制御は、電磁力によって変速部材６０を移動させることができる電磁コイルへの通電をＥＣＵ２０で制御し、変速機構５０が有するクラッチの係合制御を行うことによって行う。

例えば、変速機構５０を低速段にする際には、ＥＣＵ２０によって電磁コイルへの通電を制御することにより、変速部材低速側クラッチ６１が低速軸クラッチ５３と係合する方向に変速部材６０を移動させる（図１参照）。これにより、変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３とが係合し、ＭＧ２の回転軸１５は、変速部材６０を介して低速側出力軸５２に連結される。即ち、変速機構５０は、低速段に切り替えられた状態になる。従って、ＭＧ２で発生した動力は、ＭＧ２低速側出力ギア５１及び低速側カウンタギア４２を介して減速機構４０のカウンタシャフト４１に出力され、駆動輪に伝達される。

図３は、変速機構を高速段に切り替えた状態を示す説明図である。変速機構５０を高速段に切り替える場合には、低速段に切り替える場合と同様にＥＣＵ２０によって電磁コイルへの通電を制御することにより、変速部材高速側クラッチ６２が高速部材クラッチ５７と係合する方向に変速部材６０を移動させる。これにより、変速部材高速側クラッチ６２と高速部材クラッチ５７とが係合し、ＭＧ２の回転軸１５は、変速部材６０を介して高速側出力部材５６に連結される。即ち、変速機構５０は、高速段に切り替えられた状態になる。従って、ＭＧ２で発生した動力は、ＭＧ２高速側出力ギア５５及び高速側カウンタギア４３を介して減速機構４０のカウンタシャフト４１に出力され、駆動輪に伝達される。

図４は、変速機構をニュートラルに切り替えた状態を示す説明図である。変速機構５０をニュートラルに切り替える場合も同様に、ＥＣＵ２０によって電磁コイルへの通電を制御することにより、変速部材低速側クラッチ６１と変速部材高速側クラッチ６２とのいずれもが低速軸クラッチ５３や高速部材クラッチ５７に係合しない位置に、変速部材６０を移動させる。これにより、変速部材低速側クラッチ６１と変速部材高速側クラッチ６２とは、共に低速軸クラッチ５３や高速部材クラッチ５７に対して解放した状態になり、ＭＧ２の回転軸１５は、低速側出力軸５２と高速側出力部材５６とのいずれにも連結しない状態になる。即ち、変速機構５０は、ニュートラルに切り替えられた状態になる。従って、ＭＧ２で発生した動力は、減速機構４０には伝達されなくなり、駆動輪に対して出力されなくなる。

ＭＧ２の駆動制御時は、これらのように変速機構５０の変速制御も行うことにより、ＭＧ２で発生した動力が駆動輪に伝達される際における回転速度とトルクを調節する。その際、ＥＣＵ２０は、ＭＧ２の回転数制御を行いながら変速制御を行う。つまり、変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３、及び変速部材高速側クラッチ６２と高速部材クラッチ５７とは、クラッチ歯７０が噛み合うことによりトルクを伝達するドグクラッチになっている。このため、解放状態のクラッチを係合させる際には、ＭＧ２の回転数制御を行い、変速部材低速側クラッチ６１や変速部材高速側クラッチ６２の回転速度を調節することにより、係合するクラッチ同士のクラッチ歯７０が噛み合い易い状態にする。

具体的には、解放しているクラッチを係合させる場合は、低速軸クラッチ５３や高速部材クラッチ５７の回転数に対して、変速部材低速側クラッチ６１や変速部材高速側クラッチ６２の回転数が若干高い回転数になるようにＭＧ２の回転数制御を行う。この場合における低速軸クラッチ５３や高速部材クラッチ５７の回転数は、低速側出力軸５２や高速側出力部材５６の回転数を検出するセンサを設けることによって検出してもよく、カウンタシャフト４１の回転数を検出するセンサを設け、このセンサの検出結果と、カウンタシャフト４１と、低速側出力軸５２や高速側出力部材５６との変速比とに基づいて取得してもよい。

変速機構５０のクラッチの係合は、このようにＭＧ２の回転数制御を行い、係合させるクラッチ同士の回転数差を低減させた状態で、ＥＣＵ２０で電磁コイルへの通電を制御して、クラッチの係合方向に変速部材６０を移動させることにより行う。これにより、係合する一対のクラッチの双方がそれぞれ有する複数のクラッチ歯７０を、他方のクラッチの歯溝７５に入り込ませ、クラッチを係合させる。その際に、本実施形態に係る係合制御装置２では、双方のクラッチのクラッチ歯７０に形成される面取り部７４同士が接触した場合には、ＭＧ２の回転数制御を解除することにより、クラッチ歯７０を、他方のクラッチの歯溝７５に入り込ませる。

次に、クラッチの係合時にクラッチ歯７０の面取り部７４同士が接触した際における制御について説明する。図５は、クラッチ歯同士が係合する前の状態を示す説明図である。解放状態のクラッチを係合させる係合制御について、例えば、変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３とを用いて説明すると、係合前の変速部材低速側クラッチ６１のクラッチ歯７０は、低速軸クラッチ５３のクラッチ歯７０に対して、係合方向において離れている。変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３とが解放状態の場合は、これにより、変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３とが相対的に回転しても双方のクラッチのクラッチ歯７０同士は接触しないため、回転トルクはクラッチ間で伝達されないようになっている。

このように、解放状態の変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３とを係合させる際には、低速軸クラッチ５３の回転数に対して変速部材低速側クラッチ６１の回転数が若干高い回転数になるように、ＭＧ２の回転数制御を行いながら、変速部材低速側クラッチ６１を低速軸クラッチ５３の方向に移動させる。これにより、変速部材低速側クラッチ６１のクラッチ歯７０は、低速軸クラッチ５３のクラッチ歯７０に対して、回転方向の相対速度が近い状態で、低速軸クラッチ５３のクラッチ歯７０に近付く。

図６は、図５に示すクラッチ歯の面取り部同士が衝突した状態を示す説明図である。変速部材低速側クラッチ６１は、回転しながら低速軸クラッチ５３に近付くため、係合時の状態によっては、変速部材低速側クラッチ６１のクラッチ歯７０は、面取り部７４が、低速軸クラッチ５３のクラッチ歯７０の面取り部７４に接触し、衝突する場合がある。即ち、変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３とは、共にクラッチ歯７０の先端部７２側が、他方のクラッチに対向しており、また、変速部材低速側クラッチ６１は、低速軸クラッチ５３よりも若干回転数が高くなっている。このため、クラッチの係合時に、低速軸クラッチ５３に変速部材低速側クラッチ６１が近付いた際には、変速部材低速側クラッチ６１の各クラッチ歯７０において回転方向の前方側に位置する面取り部７４が、低速軸クラッチ５３の各クラッチ歯７０において回転方向の後方側に位置する面取り部７４に衝突する場合がある。このように、クラッチ歯７０の面取り部７４同士が衝突した場合は、ＭＧ２の回転数制御を解除する。

図７は、クラッチの係合時における回転数制御についての説明図である。ここで、クラッチの係合時におけるＭＧ２の回転数制御について説明すると、クラッチの係合制御時には、変速部材低速側クラッチ６１の回転数である変速部材回転数９１が、低速軸クラッチ５３の回転数である出力側回転数９２よりも、僅かに高くなるようにＭＧ２の回転数を調節する。この場合、変速部材低速側クラッチ６１の回転トルクである変速部材トルク９５は、低速軸クラッチ５３の回転トルクである出力側トルク９６よりも大きくなる。つまり、ＭＧ２で発生する動力は、低速側出力軸５２側には伝達されていないため、ＭＧ２の回転軸１５と共に回転をする変速部材６０が有する変速部材低速側クラッチ６１の回転トルクは、低速側出力軸５２が有する低速軸クラッチ５３の回転トルクよりも大きくなっている。

クラッチの係合制御時には、この状態で変速部材低速側クラッチ６１を低速軸クラッチ５３に近付けるが、変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３との双方のクラッチ歯７０の面取り部７４同士が衝突した場合、変速部材低速側クラッチ６１の回転数は、一気に低下する。これにより、変速部材回転数９１は、出力側回転数９２と同程度の大きさになる。

一方、トルクは、変速部材低速側クラッチ６１が低速軸クラッチ５３に衝突することにより変速部材低速側クラッチ６１に対する回転抵抗が急激に大きくなるため、クラッチ歯７０の面取り部７４同士が衝突した場合には、変速部材トルク９５が急激に大きくなる。詳しくは、変速部材低速側クラッチ６１は、クラッチ歯７０における回転方向の前方側に位置する面取り部７４が、低速軸クラッチ５３のクラッチ歯７０に衝突することにより、変速部材低速側クラッチ６１の回転方向の抵抗が急激に大きくなり、急激にトルクが大きくなる。

本実施形態に係る係合制御装置２では、クラッチの係合時における変速部材トルク９５の所定値であるトルク制限値９８が予め設定されており、変速部材トルク９５がトルク制限値９８以上になったら、ＭＧ２の回転数制御を解除する。詳しくは、トルク制限値９８は、クラッチで伝達するトルクである変速部材トルク９５の上限値として予め設定されて、ＥＣＵ２０の記憶部に記憶されている。また、変速部材トルク９５は、ＭＧ２の駆動制御を行う際にＭＧ２に流れる電流値に基づいてＥＣＵ２０で推定する。ＥＣＵ２０は、クラッチの係合制御時に、電流値に基づいて推定した変速部材トルク９５がトルク制限値９８以上になったら、ＭＧ２の回転数制御を解除する。換言すると、クラッチの係合制御時におけるＭＧ２の負荷が、所定値以上になった場合に、ＭＧ２の回転数制御を解除する。

ＭＧ２の回転数制御を解除した場合には、ＭＧ２で発生するトルクは０になるので、変速部材低速側クラッチ６１には、ＭＧ２からの回転方向のトルクは伝達されなくなる。これにより、変速部材低速側クラッチ６１は、外部から入力される力に応じて回転可能な状態になる。

一方、クラッチの係合が完了していない場合には、変速部材低速側クラッチ６１には、電磁コイルで発生する電磁力により、低速軸クラッチ５３に近付く方向の力が付与され続けている。このため、変速部材低速側クラッチ６１には、この電磁力により発生する力によって回転方向の力が付与され、この回転方向の力によって変速部材低速側クラッチ６１が回転することにより、変速部材低速側クラッチ６１のクラッチ歯７０は、回転方向における位置が変化する。

図８は、図６に示すクラッチ歯同士が係合した状態を示す説明図である。面取り部７４同士が接触した状態で、ＭＧ２の回転数制御を解除した場合には、変速部材低速側クラッチ６１は、クラッチ歯７０の面取り部７４同士の傾斜角度に沿って、係合方向に移動する。つまり、面取り部７４は、先端部７２から側面部７３の方向に向うに従ってクラッチ歯７０の幅が広くなる方向に傾斜している。このため、変速部材低速側クラッチ６１の回転方向におけるクラッチ歯７０の先端側に位置する面取り部７４が、低速軸クラッチ５３のクラッチ歯７０に接触した状態で、変速部材低速側クラッチ６１が係合方向に移動した場合、変速部材低速側クラッチ６１は、回転方向の反対側に回転する。

即ち、変速部材低速側クラッチ６１は、クラッチ歯７０の面取り部７４同士が接触した状態で係合方向に移動した場合には、クラッチ歯７０における回転方向の前方側に位置する側面部７３が、低速軸クラッチ５３のクラッチ歯７０との接触部分に近付く方向に向かって、変速部材低速側クラッチ６１が回転する。これにより、変速部材低速側クラッチ６１は、変速部材低速側クラッチ６１全体が低速軸クラッチ５３に対して回転方向の反対方向側に回転する。詳しくは、回転中の変速部材低速側クラッチ６１は、係合方向に付与される力とクラッチ歯７０の面取り部７４の傾斜角度とによって回転速度が減速し、低速軸クラッチ５３に対する相対回転の方向が、現在の回転方向の反対方向になる。従って、変速部材低速側クラッチ６１は、面取り部７４の傾斜に沿って、変速部材低速側クラッチ６１のクラッチ歯７０の側面部７３が、低速軸クラッチ５３のクラッチ歯７０の側面部７３の回転方向における位置に到達するまで回転する。

変速部材低速側クラッチ６１が回転することにより、変速部材低速側クラッチ６１のクラッチ歯７０の側面部７３が、この位置まで到達したら、電磁力による係合方向の力により、変速部材低速側クラッチ６１は、係合方向に移動する。これにより、変速部材低速側クラッチ６１のクラッチ歯７０は、低速軸クラッチ５３の歯溝７５（図２参照）に入り込み、同様に低速軸クラッチ５３のクラッチ歯７０も、変速部材低速側クラッチ６１の歯溝７５に入り込む。つまり、図８の軌跡Ａで示すように、係合時に面取り部７４同士が衝突した変速部材低速側クラッチ６１は、回転方向に移動しながら衝突した後、ＭＧ２の回転数制御を解除することにより、回転方向の反対方向に回転しながら係合方向に移動して、低速軸クラッチ５３と係合する。

変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３との係合時は、双方のクラッチのクラッチ歯７０がそれぞれ他方のクラッチの歯溝７５に入り込むことにより、双方のクラッチが有するクラッチ歯７０の側面部７３同士が当接する。これにより、変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３とは一体で回転するため、変速部材回転数９１と出力側回転数９２とは、同じ回転数になる（図７参照）。また、双方のクラッチの側面部７３同士が当接することにより、変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３とは、クラッチ歯７０の側面部７３同士の間で力を伝達させることが可能になり、クラッチ同士の間でトルクの伝達が可能になる。従って、変速部材トルク９５と出力側トルク９６とは、同じ大きさになる（図７参照）。

なお、このようにクラッチの係合制御時において、クラッチ歯７０の面取り部７４同士が衝突することにより、変速部材トルク９５がトルク制限値９８以上になった場合にＭＧ２の回転数制御を解除する制御は、変速部材高速側クラッチ６２と高速部材クラッチ５７との係合制御時にも行う。

車両の走行時におけるＭＧ２の駆動制御時には、これらのようにクラッチの係合制御を行い、所望のクラッチを確実にすることにより、ＭＧ２で発生した動力を、クラッチを介して駆動輪側に伝達する。

以上のクラッチの係合制御装置２は、クラッチの係合制御時にクラッチ歯７０の面取り部７４同士が接触することにより、変速部材トルク９５がトルク制限値９８以上になった場合は、ＭＧ２の回転数制御を解除している。これにより、クラッチ歯７０同士の接触時に、クラッチ間での伝達トルクが過大になることを抑制することができるため、クラッチが噛み合った際におけるショックが大きくなり過ぎることを抑えることができる。また、クラッチ歯７０の面取り部７４同士が接触した際には、ＭＧ２の回転数制御を解除することにより、面取り部７４の傾斜と係合方向の力によってクラッチ同士の相対的な回転方向を、クラッチ歯７０を歯溝７５に入り込ませる方向にすることができる。これにより、クラッチ歯７０を、回転方向における次の歯溝７５ではなく、回転方向において若干戻った位置にある直近の歯溝７５に入り込ませることができるので、短時間で係合させることができる。これらの結果、係合時におけるショックを抑え、且つ、係合完了時間の短縮化を図ることができる。

また、変速部材トルク９５がトルク制限値９８以上になった場合は、ＭＧ２の回転数制御を解除するため、クラッチ間での伝達トルクが過大なることに起因してクラッチ歯７０への入力荷重が過大になることを抑制することができる。この結果、クラッチ歯７０への入力荷重を低減することができ、クラッチ歯７０の耐久性を向上させることができる。

また、クラッチの係合制御時における回転数制御は、変速部材低速側クラッチ６１等の動力源側クラッチの回転数を、低速軸クラッチ５３等の被駆動側クラッチの回転数よりも高くするため、クラッチ歯７０の面取り部７４同士を接触させ易くすることができる。この結果、より確実にクラッチ歯７０を他方のクラッチの歯溝７５に入り込ませ易くすることができ、より確実に係合完了時間の短縮化を図ることができる。

〔変形例〕
なお、上述したクラッチの係合制御装置２では、変速部材トルク９５は、ＭＧ２に流れる電流値に基づいて推定しているが、変速部材トルク９５は、これ以外の手法によって取得してもよい。例えば、変速部材６０を、回転方向の捩れを検出できる構成にし、変速部材６０の捩れに基づいて、変速部材トルク９５を取得してもよい。クラッチの係合制御時に、クラッチで伝達するトルクを短時間で適切に取得することができる手法であれば、その手法は問わない。

また、クラッチ歯７０の面取り部７４は、上記の説明や図示した形状以外でもよく、例えば、傾斜角が面取り部７４の途中で変化していたり、または、面取り部７４は曲面状に形成されていたりしてもよい。また、上述した説明では、係合するクラッチのクラッチ歯７０同士の相対的な形状については特記していないが、変速部材低速側クラッチ６１と低速軸クラッチ５３などの係合するクラッチ間で、クラッチ歯７０や面取り部７４の形状は同形状であってもよく、クラッチ間で形状が異なっていてもよい。

また、上述したクラッチの係合制御装置２は、ハイブリッド車両に搭載されるモータジェネレータ１０の変速機構５０用の係合制御装置２になっているが、係合制御装置２は、ハイブリッド車両以外に用いられてもよい。例えば、係合制御装置２は、電気モータで発生する動力のみで走行をする電気自動車に搭載される変速装置のクラッチの係合制御用に用いられてもよい。クラッチの係合制御装置２は、歯先７１に面取り部７４が形成されたドグクラッチの係合制御を、クラッチを回転させた状態で行うものであれば、上述した形態以外の装置に搭載されるものであってもよい。

１ 駆動装置
２ 係合制御装置
５ エンジン
１０ モータジェネレータ
２０ ＥＣＵ
３０ 動力分割機構
４０ 減速機構
４１ カウンタシャフト
４２ 低速側カウンタギア
４３ 高速側カウンタギア
５０ 変速機構
５１ ＭＧ２低速側出力ギア
５２ 低速側出力軸
５３ 低速軸クラッチ
５５ ＭＧ２高速側出力ギア
５６ 高速側出力部材
５７ 高速部材クラッチ
６０ 変速部材
６１ 変速部材低速側クラッチ
６２ 変速部材高速側クラッチ
７０ クラッチ歯
７１ 歯先
７２ 先端部
７３ 側面部
７４ 面取り部
７５ 歯溝

Claims (3)

1. 係合方向に突設した複数のクラッチ歯同士を噛み合わせることにより係合する噛み合いクラッチの係合制御を行うと共に、前記係合制御時に、前記噛み合いクラッチの係合によって動力を伝達する動力源の回転数制御を行うクラッチの係合制御装置において、
   前記係合制御時に前記クラッチ歯の歯先に形成される前記係合方向と回転中心軸を中心とする円周方向との双方に対して傾斜する面取り部同士が接触した際に、前記噛み合いクラッチで伝達するトルクが所定値以上の場合は、前記クラッチに前記係合方向の力を付与し続けるとともに、前記回転数制御を解除し、前記動力源で発生するトルクを０とするＥＣＵを備えることを特徴とするクラッチの係合制御装置。
2. 前記係合制御時における前記回転数制御は、前記動力源で発生した動力を伝達する側のクラッチである動力源側クラッチの回転数を、前記噛み合いクラッチの係合時に前記動力源側クラッチを介して前記動力源からの動力が伝達される被駆動側クラッチの回転数よりも高くすることを特徴とする請求項１に記載のクラッチの係合制御装置。
3. 前記複数のクラッチ歯は、回転中心軸を中心とする円周方向に並んで設けられており、
   前記複数のクラッチ歯の各クラッチ歯は、前記円周方向に沿って形成された先端部と、前記係合方向に沿って形成された側面部と、先端部と側面部との双方に対して傾斜する面となって双方を接続する面取り部と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載のクラッチの係合制御装置。

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