JP5862804B2 - 係合装置及びハイブリッド車両用駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、係合装置及びハイブリッド車両用駆動装置に関する。

同軸上に配置される２つの部材を備え、各部材の歯列同士を噛み合わせることで両部材を係合する噛み合い式の係合装置が知られている。このような係合装置には、例えばドグクラッチが含まれる。このような係合装置に関する技術として、例えば特許文献１には、ドグクラッチの解放時に、噛み合っている２つの部材の一方が揺動されるように軸周りの回転方向にトルクを増減させて印加するトルク揺さ振り制御を行うことが開示されている。この制御によってドグクラッチを速やかに解放できる。

特開２０１２−１９３８５１号公報

ここで、係合装置の係合時に噛み合わせる歯の形状は、台形歯などの非対称形状とされる場合がある。この場合、係合装置の解放動作中に上記のトルク揺さ振り制御を行っても、噛み合う歯の形状によっては、軸方向に引き抜く際に軸方向長さの長い歯面同士が接触する状況が生じうる。このとき、歯面間に摩擦力が発生する距離が長くなるので、解放のために軸方向に印加する力（解放力）は、その距離分だけ大きくなる。このような状況を考慮すると、係合装置の解放動作を好適に行わせるためには、開放時に印加する解放力を予め大きく設定しておく必要がある。このように、従来の噛み合い式係合装置では、解放力を安定して低減させる点で改善の余地があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、係合状態から解放するために軸方向に印加する解放力を確実に低減できる係合装置と、この係合装置を備えるハイブリッド車両用駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る係合装置は、被係合歯を有する第一部材と、前記第一部材と同軸上に配置され、係合歯を有する第二部材と、前記第一部材と前記第二部材との間で軸線まわりに相対回転させる回転手段と、前記第一部材と前記第二部材との間で軸線方向に相対移動させる移動手段と、前記回転手段及び前記移動手段の動作を制御する制御手段と、を備え、前記被係合歯は、前記第一部材の前記第二部材と対向する側に、前記軸線まわりの周方向に沿って複数形成され、前記係合歯は、前記第二部材の前記第一部材と対向する側に、前記軸線まわりの周方向に沿って複数形成されており、前記被係合歯及び前記係合歯は、前記周方向にて対向する一対の歯面を有し、前記第二部材側から視たときに、前記被係合歯の前記一対の歯面のうち、一方の第一歯面の前縁端部は、他方の第二歯面の前縁端部より軸線方向奥側に配置され、前記第一部材側から視たときに、前記係合歯の前記一対の歯面のうち、一方の第一歯面の前縁端部は、他方の第二歯面の前縁端部より軸線方向奥側に配置されており、前記被係合歯及び前記係合歯は、軸線方向の相互に対向する側の前記周方向の幅が小さくなるよう形成されており、前記制御手段は、前記被係合歯の前記第二歯面と前記係合歯の前記第二歯面とを噛み合わせた係合状態から解放させる際に、前記被係合歯の前記第一歯面と、前記係合歯の前記第一歯面とが接近する方向に相対回転するよう前記回転手段を制御すると共に、前記第一部材と前記第二部材とが離間する方向に相対移動するよう前記移動手段を制御することを特徴とする。

同様に、上記課題を解決するために、本発明に係る係合装置は、被係合歯を有する第一部材と、前記第一部材と同軸上に配置され、係合歯を有する第二部材と、前記第一部材と前記第二部材との間で軸線まわりに相対回転させる回転手段と、前記第一部材と前記第二部材との間で軸線方向に相対移動させる移動手段と、前記回転手段及び前記移動手段の動作を制御する制御手段と、を備え、前記被係合歯は、前記第一部材の前記第二部材と対向する側に、前記軸線まわりの周方向に沿って複数形成され、前記係合歯は、前記第二部材の前記第一部材と対向する側に、前記軸線まわりの周方向に沿って複数形成されており、前記被係合歯及び前記係合歯は、前記周方向にて対向する一対の歯面を有し、前記第二部材側から視たときに、前記被係合歯の前記一対の歯面のうち、一方の第一歯面の前縁端部は、他方の第二歯面の前縁端部より軸線方向奥側に配置され、前記第一部材側から視たときに、前記係合歯の前記一対の歯面のうち、一方の第一歯面の前縁端部は、他方の第二歯面の前縁端部より軸線方向奥側に配置されており、前記被係合歯及び前記係合歯は、軸線方向の相互に対向する側の前記周方向の幅が小さくなるよう形成されており、前記制御手段は、前記被係合歯と前記係合歯とを噛み合わせた係合状態から解放させる際に、前記係合歯と前記被係合歯との間の相対回転トルクを、前記被係合歯の前記第二歯面と、前記係合歯の前記第二歯面とが接近する方向の第一最大トルクから、前記被係合歯の前記第一歯面と、前記係合歯の前記第一歯面とが接近する方向の第二最大トルクまで連続的に遷移させるよう前記回転手段を制御すると共に、前記第一部材と前記第二部材とが離間する方向に相対移動するよう前記移動手段を制御する、ことを特徴とする。

また、上記の係合装置において、前記制御手段は、前記相対回転トルクを前記第二最大トルクに遷移させた後に、前記第一最大トルクへステップ状に遷移させ、さらに前記第一最大トルクから前記第二最大トルクまで連続的に遷移させるよう前記回転手段を制御することが好ましい。

同様に、上記課題を解決するために、本発明に係るハイブリッド車両用駆動装置は、上記の係合装置と、エンジンと、電動機と、前記エンジンの出力を前記電動機及び駆動輪に分配する動力分配機構と、を備えるハイブリッド車両用駆動装置であって、前記係合装置の前記第一部材が回転軸まわりに回転自在に支持され、前記係合装置の第二部材が軸線方向に沿って移動自在に支持され、前記係合装置の前記回転手段は前記電動機であり、前記電動機から出力されるモータトルクにより前記第一部材を前記回転軸まわりに回転させ、前記係合装置の前記移動手段は、前記第二部材を前記軸線方向に移動させ、前記係合装置の前記第一部材は、前記エンジンから出力されるエンジントルクが前記動力分配機構を介して伝達されるよう接続されており、前記係合装置の前記制御装置は、前記係合状態から解放させる際に、前記モータトルクの方向が前記第一部材に伝達される前記エンジントルクと反対方向となり、前記モータトルクの大きさが前記エンジントルクの推定値の許容誤差範囲内となるよう、前記モータトルクを出力させ、かつ、前記エンジントルクと前記モータトルクの差分を、前記第一最大トルクから前記第二最大トルクまで連続的に遷移させるよう、前記電動機を制御することを特徴とする。

本発明に係る係合装置及びハイブリッド車両用駆動装置は、係合状態から解放するために軸方向に印加する解放力を確実に低減できるという効果を奏する。

図１は、本発明の一実施形態に係る係合装置が適用されるハイブリッド車両用駆動装置の概略構成を示す図である。 図２は、図１中の係合装置の要部を拡大視した模式図である。 図３は、図１のハイブリッド車両用駆動装置におけるＭＧ１ロックに係る共線図である。 図４は、本実施形態の係合装置により実施される解放制御処理のフローチャートである。 図５は、トルク揺さ振り制御におけるエンジントルク及びモータトルクの時間推移を示すタイムチャートである。 図６は、図５のタイムチャートの時刻ｔ２におけるピースのドグ歯とスリーブのドグ歯との関係を示す模式図である。 図７は、図５のタイムチャートの時刻ｔ４におけるピースのドグ歯とスリーブのドグ歯との関係を示す模式図である。 図８は、解放力必要長に応じた解放力及び係合力の推移を示す図である。 図９は、大歯面が接触する状況における解放力必要長を示す図である。 図１０は、小歯面が接触する状況における解放力必要長を示す図である。 図１１は、実施形態の変形例のトルク揺さ振り制御におけるエンジントルク及びモータトルクの時間推移を示すタイムチャートである。 図１２は、図１１のタイムチャートの時刻ｔ２におけるピースのドグ歯とスリーブのドグ歯との関係を示す模式図である。 図１３は、図１１のタイムチャートの時刻ｔ４におけるピースのドグ歯とスリーブのドグ歯との関係を示す模式図である。

以下に、本発明に係る係合装置の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
［実施形態］

まず図１，２を参照して、本発明の一実施形態に係る係合装置１の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る係合装置が適用されるハイブリッド車両用駆動装置の概略構成を示す図であり、図２は、図１中の係合装置の要部を拡大視した模式図である。

図１に示すように、ハイブリッド車両１００は、駆動輪５を回転駆動して推進するために、駆動源として、エンジン２と、発電可能な電動機である第一モータジェネレータＭＧ１及び第二モータジェネレータＭＧ２とを備える。本実施形態の係合装置１は、例えば、これらの駆動源からの動力を駆動輪５に伝達するためのハイブリッド車両用駆動装置１０に組み込まれる。ハイブリッド車両用駆動装置１０は、エンジン２、第一モータジェネレータＭＧ１、第二モータジェネレータＭＧ２、動力分配機構３、減速機構４、駆動輪５、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）６を備える。

エンジン２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料の燃焼により動力を出力する内燃機関である。エンジン２は、エンジン２の運転状態を検出する各種センサから信号が入力されるＥＣＵ６により、燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量調節制御などの運転制御が行われる。

第一モータジェネレータＭＧ１及び第二モータジェネレータＭＧ２は、供給された電力によりモータトルクを出力する電動機としての機能（力行機能）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（回生機能）とを兼ね備える、周知の交流同期型の発電電動機である。第一モータジェネレータＭＧ１は主に発電機として用いられ、一方、第二モータジェネレータＭＧ２は、主に電動機として用いられる。第一モータジェネレータＭＧ１及び第二モータジェネレータＭＧ２は、図示しないインバータを介してバッテリとの間で電力の授受を行う。第一モータジェネレータＭＧ１及び第二モータジェネレータＭＧ２の電動機としての力行制御または発電機としての回生制御は、ＥＣＵ６により制御される。

エンジン２及び第一モータジェネレータＭＧ１は、動力分配機構３及び減速機構４を介して一対の駆動輪５と連結され、第二モータジェネレータＭＧ２は、減速機構４を介して一対の駆動輪５と連結されている。動力分配機構３は、エンジン２から出力されるエンジントルクを、第一モータジェネレータＭＧ１と駆動輪５とに分割する。動力分配機構３は、例えばプラネタリギヤユニットを含んで構成される。

エンジン２から出力されるエンジントルクまたは第二モータジェネレータＭＧ２から出力されるモータトルクは、動力分配機構３、減速機構４を介して一対の駆動輪５に伝達される。また、第一モータジェネレータＭＧ１は、発電機として機能するときには、動力分配機構３にて分配され供給されたエンジントルクにより電力を回生発電する。動力分配機構３は、第一モータジェネレータＭＧ１を発電機として機能させ回生制御することにより、無段変速機として用いられる。すなわち、エンジン２の出力は、動力分配機構３によって変速された後に駆動輪５に伝達される。なお、第二モータジェネレータＭＧ２の駆動制御、あるいは第一モータジェネレータＭＧ１または第二モータジェネレータＭＧ２の回転数制御を行うことにより、エンジン２のエンジン回転数の制御や駆動輪５への出力制御を行うことができる。

そして、本実施形態に係る係合装置１は、上記のハイブリッド車両用駆動装置１０に組み込まれている。係合装置１は、図１に示すように第一モータジェネレータＭＧ１に連結されている。係合装置１は、第一モータジェネレータＭＧ１の回転を規制することができるよう構成され、第一モータジェネレータＭＧ１の回転を機械的にロックするＭＧ１ロック機構として使用される。

本実施形態では、上記の動力分配機構３によるエンジン回転数制御や駆動輪５への出力制御の実行時に、第一モータジェネレータＭＧ１の回転数を０に制御する必要がある場合に、係合装置１により第一モータジェネレータＭＧ１の回転が機械的にロックされる。このため、第一モータジェネレータＭＧ１の回転数を電気的に制御する必要がなくなるので、第一モータジェネレータＭＧ１への電力供給が不要となり、燃費向上を図ることができる。係合装置１が第一モータジェネレータＭＧ１の回転を機械的にロックすることで、動力分配機構３は無段変速機として機能しなくなり、固定段となる。

係合装置１は、ピース７（第一部材）、スリーブ８（第二部材）、アクチュエータ９（移動手段）、第一モータジェネレータＭＧ１（回転手段）、ＥＣＵ６（制御手段）を備えて構成される。

ピース７は、第一モータジェネレータＭＧ１の回転軸１３に連結され、回転軸１３と連動して回転軸１３まわりに回転可能に設置されている。ピース７は、例えば円板部材であり、円板の略中心にて回転軸１３と接続され、第一モータジェネレータＭＧ１の駆動によって、回転軸１３を回転中心として回転するよう構成されている。図１，２には、ピース７の移動方向を「回転方向」として示している。ピース７は回転軸１３の径方向への移動が規制されている。図２に示すように、ピース７は、第一モータジェネレータＭＧ１から出力されるモータトルクによって、回転軸１３を回転中心として回転する。また、ピース７は、図１に示すように、動力分配機構３を介してエンジン２と接続されており、動力分配機構３の制御によって、エンジン２が出力するエンジントルクの一部を伝達可能である。つまり、ピース７は、第一モータジェネレータＭＧ１から出力されるモータトルクと、エンジン２から出力され、動力分配機構３を介して伝達されるエンジントルクに応じて回転駆動する。

スリーブ８は、ピース７と同様の円板部材であり、ピース７と同軸上にピース７と対向して配置されている。スリーブ８は、回転軸１３の軸線方向に沿って、ピース７に接近する方向（以降では「係合方向」または「接近方向」とも記載する）またはピース７から離間する方向（以降では「解放方向」とも記載する）に移動可能に配置されている。図１，２では、スリーブ８の移動方向（係合方向及び解放方向）を纏めて「ストローク方向」として示している。また、スリーブ８は、例えばケースに固設されて、ストローク方向以外の方向への移動が規制されている。

アクチュエータ９は、ＥＣＵ６からの制御指令に応じて、スリーブ８に対してストローク方向の駆動力を付与することができる。スリーブ８は、アクチュエータ９により推力が与えられることで、ストローク方向に移動することができる（以降では「ストローク動作」とも記載する）。アクチュエータ９は、反力を受けると空転する所謂ラチェット機能を有する。アクチュエータ９は、スリーブ８のストローク動作中に、例えばスリーブ８のドグ歯１２がピース７のドグ歯１１に衝突した場合など、スリーブ８が反力を受けて係合方向に移動できない状況では、このラチェット機能によってスリーブ８のストローク方向の位置を維持または後退させることができる。アクチュエータ９の係合方向の推力は、スリーブ８をピース７に係合させるための係合力として機能する。

ＥＣＵ６からの制御指令に応じてアクチュエータ９を駆動して推力を出力させることで、スリーブ８をストローク方向に移動させ、スリーブ８からピース７への接近方向における相対的な位置関係を変更することができる。また、ＥＣＵ６からの制御指令に応じて第一モータジェネレータＭＧ１を駆動してモータトルクを出力させることで、ピース７を回転させ、回転軸１３まわりの回転方向におけるピース７とスリーブ８との間の相対的な位置関係を変更できる。

また、スリーブ８には、バネ１４が接続されている。バネ１４は、回転軸１３の軸線方向に沿って伸縮可能にスリーブ８に接続されている。バネ１４は、係合制御時に、スリーブ８がアクチュエータの推力によって係合方向に移動すると、このストローク動作によるスリーブ８の軸線方向の移動に応じて伸張し、離間方向に付勢力を発揮する。

バネ１４の付勢力は、アクチュエータの推力が停止されると、スリーブをピースから解放するための解放力として機能する。本実施形態では、係合動作中は、アクチュエータ９が係合力の出力を継続する。解放動作時には、アクチュエータ９の係合力の出力を停止し、バネ１４の付勢力によって解放を行なう。

なお、バネ１４を用いずに、アクチュエータにより係合方向及び離間方向の両方向への推力を利用して、係合力と解放力とする構成としてもよい。

ピース７とスリーブ８とは、同軸上に対向して配置されており、すなわち、それぞれの円板の一面である対向面７ａ，８ａ同士が向かい合うよう配置されている。ピース７の対向面７ａには、複数のドグ歯１１（被係合歯）が、対向面７ａの中心（回転中心）から径方向の所定位置にて周方向に沿って円状に配設されている。複数のドグ歯１１のそれぞれは、回転軸１３の軸線方向（スリーブ８とピース７とが接近する方向）に沿って、対向面７ａからスリーブ８側に突出している。ドグ歯１１は、接近方向に沿って延在し、周方向（回転方向）にて対向する一対の歯面１１ａ，１１ｂを有している。図２では、図の左側の歯面を歯面１１ａ（第一歯面）とし、右側の歯面を歯面１１ｂ（第二歯面）として示している。

同様に、スリーブ８の対向面８ａには、複数のドグ歯１２（係合歯）が、対向面８ａの中心から径方向の所定位置にて周方向に沿って円状に配設されている。複数のドグ歯１２のそれぞれは、回転軸１３の軸線方向（スリーブ８とピース７とが接近する方向）に沿って、対向面８ａからピース７側に突出している。ドグ歯１２は、接近方向に沿って延在し、周方向にて対向する一対の歯面１２ａ，１２ｂを有している。図２では、図の右側の歯面を歯面１２ａ（第一歯面）とし、左側の歯面を歯面１２ｂ（第二歯面）として示している。すなわち、スリーブ８のドグ歯１２の歯面１２ａは、ピース７のドグ歯１１の歯面１１ａとは回転方向の反対側の面となる。スリーブ８のドグ歯１２は、スリーブ８がピース７に接近したときに、ピース７のドグ歯１１の間に進入可能となるよう対向面８ａ上に配置されている。

ピース７のドグ歯１１の歯面１１ａと、スリーブ８のドグ歯１２の歯面１２ａは、ピース７がスリーブ８に対して一方向に回転するときに、相互に対向して接近するよう配置される。また、ピース７のドグ歯１１の歯面１１ｂと、スリーブ８のドグ歯１２の歯面１２ｂは、ピース７がスリーブ８に対して上記の一方向とは反対方向に回転するときに、相互に対向して接近するよう配置される。本実施形態では、ピース７の回転方向について、ピース７のドグ歯１１の歯面１１ａと、スリーブ８のドグ歯１２の歯面１２ａとが接近する方向を「正回転方向」とも表現する。一方、ピース７のドグ歯１１の歯面１１ｂと、スリーブ８のドグ歯１２の歯面１２ｂとが接近する方向を「負回転方向」とも表現する。すなわち、図１，２では、図中の左方向がピース７の正回転方向となり、右方向が負回転方向となる。

これらのドグ歯１１，１２は、噛み合い式のドグクラッチになっている。スリーブ８がピース７に接近する方向（係合方向）に移動し、スリーブ８のドグ歯１２がピース７のドグ歯１１とぴったりと組み合わされた状態となって相互に噛み合うことにより、スリーブ８とピース７とを係合させることができる。また、スリーブ８がピース７から離間する方向（解放方向）に移動し、スリーブ８のドグ歯１２をピース７のドグ歯１１から離間することで、スリーブ８とピース７との係合状態を解放させることができる。

ピース７の複数のドグ歯１１のそれぞれは、軸線方向のスリーブ８に最も近い位置にてスリーブ８と対向して配置される端面１１ｄを有する。ピース７の複数のドグ歯１１のそれぞれには、歯面１１ａの端面１１ｄ側に大テーパ面１１ｃ（非係合歯側接続面）が形成されている。大テーパ面１１ｃはドグ歯１１の歯面１１ａのスリーブ８側に形成されている。大テーパ面１１ｃは、ドグ歯１１の端面１１ｄと歯面１１ａとを接続している。

同様に、スリーブ８の複数のドグ歯１２のそれぞれは、軸線方向のピース７に最も近い位置にてピース７と対向して配置される端面１２ｄを有する。スリーブ８の複数のドグ歯１２のそれぞれにも、歯面１２ａの端面１２ｄ側に大テーパ面１２ｃ（係合歯側接続面）が形成されている。大テーパ面１２ｃはドグ歯１２の歯面１２ａのピース７側に形成されている。大テーパ面１２ｃは、ドグ歯１２の端面１２ｄと歯面１２ａとを接続している。

大テーパ面１１ｃ，１２ｃは、一方の端部が端面１１ｄ，１２ｄの中央付近に接続され、他方の端部が歯面１１ａ，１２ａの歯元側（ピース７またはスリーブ８と離れる側）に１／４程度の位置に接続されている。これら大テーパ面１１ｃ，１２ｃの端部の位置は任意に選択することが可能である。大テーパ面１１ｃ，１２ｃのテーパ角度は略同一であり、両者が面接触可能に形成されることが好ましい。

ピース７のドグ歯１１の大テーパ面１１ｃと、スリーブ８のドグ歯１２の大テーパ面１２ｃは、スリーブ８がピース７に接近する際、または、ピース７の歯面１１ａとスリーブ８の歯面１２ａとが接近する際に、相互に対向し、好ましくは、少なくとも一部が当接することができるよう形成されている。すなわち、スリーブ８のドグ歯１２の大テーパ面１２ｃは、ピース７のドグ歯１１の大テーパ面１１ｃとは回転方向の反対側に形成される。図２の例では、ピース７の大テーパ面１１ｃは図の右方向の歯面１１ａに形成され、スリーブ８の大テーパ面１２ｃは図の左方向の歯面１２ａに形成される。

このように大テーパ面１１ｃ，１２ｃを形成することで、ドグ歯１１，１２は、回転軸１３まわりの周方向に沿った断面形状で視た場合（すなわち図１，２に示す形状）に、端部から歯元の方向（ストローク方向）に沿って左右非対称な形状となる。すなわち、図２に示すように、スリーブ８側から視たときに、ピース７の歯面１１ａの前縁端部１１ｅは、歯面１１ｂの前縁端部１１ｆより軸線方向奥側に配置され、大テーパ面１１ｃは、歯面１１ａの手前に配置されている。ピース７側から視たときに、スリーブ８の歯面１２ａの前縁端部１２ｅは、歯面１２ｂの前縁端部１２ｆより軸線方向奥側に配置され、大テーパ面１２ｃは、歯面１２ａの手前に配置されている。言い換えると、大テーパ面１１ｃ，１２ｃと歯面１１ａ，１２ａとの境界位置（すなわち前縁端部１１ｅ，１２ｅ）は、周方向から視たときに歯面１１ｂ，１２ｂ上に重畳する。

大テーパ面１１ｃ，１２ｃが形成されるため、歯面１１ａ，１２ａの面積は、歯面１１ｂ，１２ｂの面積より小さくなる。以降の説明では、ドグ歯１１，１２の一対の歯面のうち、面積が小さい方の歯面１１ａ，１２ａを「小歯面」とも記載し、面積が大きいほうの歯面１１ｂ，１２ｂを「大歯面」とも記載する。また、小歯面１１ａ，１２ａの端面１１ｄ，１２ｄ側から歯元側への長さは、大歯面１１ｂ、１２ｂのものより短くなる。図２にはピース７とスリーブ８との係合状態を示す。本実施形態では、図２に示すように、一対の歯面のうち面積の大きい大歯面１１ｂ，１２ｂが、係合時に相互に噛み合う噛み合い面として用いられるのが好ましいが、小歯面１１ａ、１２ａを噛み合い面として用いてもよい。なお、図１，２に示すように、大歯面１１ｂ，１２ｂの端面１１ｄ，１２ｄ側にも面取り加工を施してテーパ面を形成するが、小歯面１１ａ，１２ａと接続する大テーパ面１１ｃ，１２ｃは、スリーブ８のドグ歯１２をピース７のドグ歯１１の間に進入させやすくするために設けられるものであって、大歯面１１ｂ，１２ｂに接続するテーパ面より面積が大きくなるよう形成されている。

また、ドグ歯１１，１２は、大テーパ面１１ｃ，１２ｃが形成されることで、軸線方向の相互に対向する側の周方向の幅が小さくなるよう形成される。すなわち、ドグ歯１１，１２は、回転軸１３まわりの周方向に沿った断面形状で視た場合に、端面１１ｄ，１２ｄの周方向の幅が最小となり、ピース７とスリーブ８が離れる方向に進むにつれて周方向の幅が徐々に増大する。また、スリーブ８側から視たときに、ピース７の小歯面１１ａの前縁端部１１ｅと接続する軸線方向手前側の部分（すなわち大テーパ面１１ｃ）は、小歯面１１ａより周方向に突出しないよう形成されている。同様に、ピース７側から視たときに、スリーブ８の小歯面１２ａの前縁端部１２ｅと接続する軸線方向手前側の部分（すなわち大テーパ面１２ｃ）は、小歯面１２ａより周方向に突出しないよう形成されている。

ＥＣＵ６は、上記のエンジン２、第一モータジェネレータＭＧ１、第二モータジェネレータＭＧ２、アクチュエータ９などの動作を制御し車両走行を制御する。特に本実施形態では、ＥＣＵ６は、第一モータジェネレータＭＧ１とアクチュエータ９を駆動させることで、係合装置１のスリーブ８とピース７との相対位置を適宜変更して、スリーブ８をピース７に係合させる係合制御と、ピース７とスリーブ８との係合状態を解放する解放制御を行う。

係合制御において、ＥＣＵ６は、ピース７のドグ歯１１とスリーブ８のドグ歯１２とを噛み合わせることで、スリーブ８をピース７に係合させる。より詳細には、ＥＣＵ６は、以下の手順（i）〜（iii）にしたがって、ドグ歯１１の大歯面１１ｂとドグ歯１２の大歯面１２ｂとを噛み合わせることで、スリーブ８及びピース７の係合制御を行うことが好ましい。
（i）第一モータジェネレータＭＧ１を駆動して、ピース７及びスリーブ８の小歯面１１ａ，１２ａが相互に当接する方向（正回転方向）にピース７を回転させる回転数制御を行う。
（ii）ピース７の回転数が、所定の目標回転範囲内（０回転〜所定の正回転数）に入った後に、アクチュエータ９を駆動して、ストローク方向のスリーブ８からピース７への接近方向に沿って、スリーブ８をピース７へ接近するよう移動させるストローク動作を行う。
（iii）スリーブ８が所定のストローク条件（例えば所定のストローク量だけ移動したこと、所定のストローク量の移動するために必要な時間が経過したこと等）を完了するまでスリーブ８をピース７に接近させた後に、第一モータジェネレータＭＧ１に負方向のトルクを追加するトルク変更制御を行い、ピース７の回転方向を正方向から負方向に変更させ、ピース７及びスリーブ８の大歯面１１ｂ，１２ｂ同士を噛み合わせる。

なお、係合制御において、ピース７のドグ歯１１の小歯面１１ａと、スリーブ８のドグ歯１２の小歯面１２ａとを噛み合わせることで、スリーブ８をピース７に係合させる構成としてもよい。

解放制御において、ＥＣＵ６は、ピース７のドグ歯１１と、スリーブ８のドグ歯１２とを噛み合わせた係合状態から、ピース７のドグ歯１１の小歯面１１ａと、スリーブ８のドグ歯１２の小歯面１２ａとが接近する方向に相対回転するよう第一モータジェネレータＭＧ１を制御する。より詳細には、ＥＣＵ６は、解放制御において、モータトルクの揺さ振り制御を実行する。トルク揺さ振り制御は、第一モータジェネレータＭＧ１を制御してピースの回転トルクを所定範囲内で揺さ振ることによって、スリーブ８のドグ歯１２をピース７のドグ歯１１から解放方向に抜き出しやすくするための制御である。トルク揺さ振り制御の詳細については、図４〜７を参照して後述する。

また、解放制御において、ＥＣＵ６は、上記のトルク揺さ振り制御に併せて、スリーブ８がピース７から離間する方向である解放方向に移動するようアクチュエータを制御する。より詳細には、本実施形態では、トルク揺さ振り制御の実行中には、アクチュエータ９によるスリーブへの推力供給を中止する。これにより、スリーブ８にはアクチュエータ９による係合力が作用せず、バネ１４による解放力のみが作用するようになる。そして、上記のトルク揺さ振り制御によりスリーブ８とピース７の噛み合いが解除されたときに、解放力によってスリーブ８を解放方向に移動することができる。

ここで、図３を参照して、ＭＧ１ロック機構としての係合装置１の役割について説明する。図３は、図１のハイブリッド車両用駆動装置におけるＭＧ１ロックに係る共線図である。

図３に示す共線図では、縦軸は、左から順に第一モータジェネレータＭＧ１、エンジン、第二モータジェネレータＭＧ２の回転数を示しており、横軸よりも上方が正回転、下方が負回転となる。第一モータジェネレータＭＧ１、エンジン、第二モータジェネレータＭＧ２の回転数は、共線図で常に直線上に並ぶように連動しながら変化する。また、図３の共線図では、第一モータジェネレータＭＧ１の回転数を示す縦軸の左方にドグクラッチが連結されていることが図示されている。図１に示したように、第二モータジェネレータＭＧ２は出力軸と接続されているので、図３中の右端の縦軸は、第二モータジェネレータＭＧ２と出力軸の回転数を併せて示すものである。

ハイブリッド車両の走行中には、第一モータジェネレータＭＧ１に負トルクを出力させて、第一モータジェネレータＭＧ１の回転数を０回転として、電気的に停止させる場合がある。ＭＧ１ロック機構は、このような第一モータジェネレータＭＧ１の回転を電気的に停止させる代わりに、機械的に停止させるものである。ＭＧ１ロック機構が係合され、第一モータジェネレータＭＧ１の回転がロックされると、図３に示すように、エンジントルクの反力を、ドグクラッチが第一モータジェネレータＭＧ１の代わりに受け持つ。

本実施形態では、ドグクラッチの係合を解放する場合には、第一モータジェネレータＭＧ１に負トルクを発生させて、ドグクラッチが担保していた反力を、徐々に第一モータジェネレータＭＧ１が受け持ってゆき、ドグクラッチの負荷を軽減させた上で、係合状態を解放する。

ＥＣＵ６は、物理的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。上述したＥＣＵ６の機能は、ＲＯＭに保持されるアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することによって、ＣＰＵの制御のもとでハイブリッド車両１００内の各種装置を動作させるとともに、ＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。なお、ＥＣＵ６は、上記の機能に限定されず、ハイブリッド車両１００のＥＣＵとして用いるその他の各種機能を備えている。また、上記のＥＣＵとは、エンジン２を制御するエンジンＥＣＵ、第一モータジェネレータＭＧ１及び第二モータジェネレータＭＧ２を制御するモータＥＣＵ、バッテリを監視するバッテリＥＣＵなどの複数のＥＣＵを備える構成であってもよい。

次に、図４〜７を参照して、本実施形態に係る係合装置１により実施されるピース７とスリーブ８との係合状態を解放させる解放制御について説明する。図４は、本実施形態の係合装置により実施される解放制御処理のフローチャートである。図４に示すフローチャートの処理は、ＥＣＵ６により実施される。このフローチャートは、ハイブリッド車両が、エンジンにより緩加速するときなど、ＭＧ１ロック状態を解除する必要がある場合に実行される。

図４のフローチャートに従って解放制御を説明する。

まず、モータジェネレータＭＧ１が制御されて、モータトルクの出力が制御される（ステップＳ１）。ＥＣＵ６は、モータトルクを所定の目標値にフィードバック制御する。フィードバック制御の目標値は、ここでは、エンジンから出力され、動力分配機構を介してピースに伝達されるエンジントルクの推定値（推定エンジントルク）が設定される。ただし、モータトルクの方向は、エンジントルクとは反対方向である。以降では、エンジントルクとモータトルクの方向は、常に反対方向となる。推定エンジントルクは、例えばエンジン回転数など車両の各種センサにより計測される車両の運転状態の情報に基づいて算出することができる。

次に、ステップＳ１で出力されたモータトルクが、目標値である推定エンジントルクに到達したか否かが確認される（ステップＳ２）。ステップＳ２の判定の結果、モータトルクが推定エンジントルクに到達していないと判定された場合には（ステップＳ２のＮｏ）、ステップＳ１に戻り、モータトルクのフィードバック制御が継続される。

一方、ステップＳ２の判定の結果、モータトルクが推定エンジントルクに到達していると判定された場合には（ステップＳ２のＹｅｓ）、アクチュエータへの通電がＯＦＦ状態に切り替えられる（ステップＳ３）。すなわち、アクチュエータ推力が作用しなくなるので、スリーブ８は、バネ１４による解放力のみが作用することになる。

次に、モータトルクの揺さ振り制御が実行される（ステップＳ４）。

ここで、図５〜７を参照して、モータトルクの揺さ振り制御の詳細を説明する。図５は、トルク揺さ振り制御におけるエンジントルク及びモータトルクの時間推移を示すタイムチャートであり、図６は、図５のタイムチャートの時刻ｔ２におけるピースのドグ歯とスリーブのドグ歯との関係を示す模式図であり、図７は、図５のタイムチャートの時刻ｔ４におけるピースのドグ歯とスリーブのドグ歯との関係を示す模式図である。

図５のタイムチャートでは、時刻ｔ１において、エンジントルクが緩やかに上昇しはじめ、車両の緩加速が開始されており、これに応じて、トルク揺さ振り制御が開始されている。時刻ｔ１以降のトルク揺さ振り制御において、モータトルクは所謂のこぎり波形のトルクパターンとなる。

ここで、本実施形態で用いる「のこぎり波形」とは、図５のモータトルクの波形で示すように、最大値から最小値への連続的な遷移と、最小値から最大値へのステップ状の遷移とを繰り返すトルクパターンを表すものである。モータトルクは、最大値から最小値への連続的に遷移してゆき、最小値に到達すると最大値へステップ状に遷移し、再び最大値から最小値への連続的な遷移を繰り返す。なお、のこぎり波形のトルクパターンとしては、図５とは反対に、最小値から最大値への連続的な遷移と、最大値から最小値へのステップ状の遷移とを繰り返すトルクパターン（図１１参照）でもよい。

トルク揺さ振り制御におけるトルクの最大値と最小値は、実エンジントルクの存在範囲に含まれる。実エンジントルク存在範囲とは、推定エンジントルクと実際のエンジントルクとの誤差を考慮して設定される範囲であり、推定エンジントルクから正方向及び負方向に所定幅を持たせた範囲である。存在範囲の所定幅は、この存在範囲の中に実エンジントルクが存在するよう設定される。図５の例では、実エンジントルクは、推定エンジントルクより正方向の位置に、存在範囲の中に存在している。

時刻ｔ１以降は、アクチュエータ９の推力が停止されており、図６に示すように、スリーブ８には、バネ１４による解放力のみが作用している。

時刻ｔ１〜ｔ３の間は、モータトルクが実エンジントルクより大きい。したがって、ピース７に印加されるトルク（実エンジントルクとモータトルクとの差分）は、エンジントルクとは逆向きとなり、ドグ歯１１の大歯面１１ｂとドグ歯１２の大歯面１２ｂと接近する方向となる。また、この区間では、モータトルクが単調減少するので、印加トルクの大きさは時刻ｔ１が最大トルク（このときの印加トルクを「第一最大トルク」とも記載する）となり、徐々に減少して、モータトルクとエンジントルクが同一となる時刻ｔ３で０となる。

時刻ｔ１とｔ３の間の時刻ｔ２において、印加トルクの大きさは十分に小さくなる。これにより、図６に示す、大歯面１１ｂ，１２ｂの間の垂直抗力も小さくなり、この垂直抗力により決まる大歯面１１ｂ，１２ｂ間の摩擦力も小さくなる。スリーブ８にはバネ１４により解放力が作用しているので、時刻ｔ２以降は、解放力によってスリーブ８が解放方向へ移動しはじめる。

時刻ｔ３以降は、モータトルクが実エンジントルクより小さい。したがって、ピースのドグ歯に印加されるトルクは、時刻ｔ３以前とは反転してエンジントルクと同じ方向となり、小歯面同士が接近する方向となる。また、モータトルクは単調減少するので、印加トルクの大きさは時刻ｔ３が０であり、徐々に増大して、モータトルクと実エンジントルクとの偏差が最大となる時刻ｔ５にて最大トルク（このときの印加トルクを「第二最大トルク」とも記載する）となる。

時刻ｔ２〜ｔ４の間では、スリーブ８のドグ歯１２は、一旦ピース７のドグ歯１１の大歯面１１ｂと離れる。その後に、隣のドグ歯１１の小歯面１１ａまたは大テーパ面１１ｃと接触しはじめる。小歯面１１ａと接触した後も、印加トルクが十分に小さいので、歯面間の垂直抗力も小さくなり、解放力によってスリーブ８が解放方向へ移動しつづける。また、大テーパ面１１ｃと接触する場合には、図７に示すように、スリーブ８のドグ歯１２はピース７の大テーパ面１１ｃによって解放方向成分を含む推力抗力を受けるので、大テーパ面１１ｃとの接触による反動でさらに解放方向へ移動する。

時刻ｔ４以降では、モータトルクと実エンジントルクとの偏差が大きくなり、小歯面１１ａ，１２ａ同士が接触して、スリーブ８がピース７から完全に抜け切らない場合には、垂直抗力が大きくなって小歯面１１ａ，１２ａ間の摩擦力が増大するので、解放力によってはスリーブ８のドグ歯１２は解放方向へ移動できない状態であり、小歯面１１ａ，１２ａ同士で噛み合いが維持された状態となる。

つまり、モータトルクが実エンジントルクと同一となる時刻ｔ３と、その前後でモータトルクとエンジントルクとの偏差が十分に小さくなる時刻ｔ２からｔ４の区間において、ピース７のドグ歯１１とスリーブ８のドグ歯１２との係合状態を解放できる。図５には、この区間を「解放領域」として記載している。解放領域では、スリーブ８のドグ歯１２がピース７から離れた状態か、または、スリーブ８のドグ歯１２がピース７のドグ歯１１と接触しているものの、接触面間の摩擦力が、スリーブに作用する解放力より小さい状態となる。

本実施形態における「トルク揺さ振り制御」とは、モータトルクの時間推移を所定の最大値から最小値、または最小値から最大値のいずれか一方のみに限定して繰り返し行なうトルク制御をいう。このトルク揺さ振り制御によるトルクパターンによって、１周期の間に解放領域を通過するよう構成されている。

また図５に示すように、時刻ｔ５にてモータトルクが最小値となった後には、モータトルクは再び最大値にステップ状に遷移され、最大値から最小値への連続的な遷移が繰り返される。つまり、再び解放領域となるモータトルクを出力することができる。このような周期的なのこぎり波形でモータトルクの時間推移を制御することで、解放領域の状態を複数回発生させることができ、解放動作を確実に行うことができる。アクチュエータ９の推力を停止する指令を送っても、アクチュエータ９が実際に推力が０となるまでには、アクチュエータ９のハードウェア構成上の都合により、ある程度の時間を要する場合がある。このため、完全に推力が無くなり解放力のみが作用する状態となって、解放領域で完全にスリーブ８を引き抜くことができる安全性を確保するために、複数回の揺さ振りを行なっている。

図４に戻り、スリーブ８のドグ歯１２とピース７のドグ歯１１との係合状態が解放されたか否かが判定される（ステップＳ５）。解放完了の判定は、例えば、ＭＧ１回転数がピース７とスリーブ８の間のガタ以上となること、回転数センサによりスリーブ８とピース７の差回転を検出して差回転が０から増減すること、ストロークセンサによりスリーブ８の移動量を検出してスリーブ８のドグ歯１２がピース７のドグ歯１１と噛み合う位置に無くなったこと（係合しない位置まで移動したこと）、などの周知の手法を用いることができる。解放が完了していない場合には（ステップＳ５のＮｏ）、ステップＳ４に戻り、モータトルクの揺さ振り制御が再度実施される。一方、解放が完了した場合には（ステップＳ５のＹｅｓ）、本制御フローを終了する。

次に、本実施形態に係る係合装置１の効果について説明する。

本実施形態の係合装置１は、ドグ歯１１を有するピース７と、ピース７と同軸上に配置され、ドグ歯１２を有するスリーブ８と、ピース７を軸線まわりに回転させる第一モータジェネレータＭＧ１と、スリーブ８を軸線方向に移動させるアクチュエータ９と、第一モータジェネレータＭＧ１及びアクチュエータ９の動作を制御するＥＣＵ６と、を備える。ドグ歯１１は、ピース７のスリーブ８と対向する側に、軸線まわりの周方向に沿って複数形成され、ドグ歯１２は、スリーブ８のピース７と対向する側に、軸線まわりの周方向に沿って複数形成されている。ドグ歯１１は、周方向にて対向する一対の歯面１１ａ，１１ｂを有し、ドグ歯１２は、周方向にて対向する一対の歯面１２ａ，１２ｂを有する。スリーブ８側から視たときに、ドグ歯１１の前記一対の歯面１１ａ，１１ｂのうち、一方の小歯面１１ａの前縁端部１１ｅは、他方の大歯面１１ｂの前縁端部１１ｆより軸線方向奥側に配置され、ピース７側から視たときに、ドグ歯１２の一対の歯面１２ａ，１２ｂのうち、一方の小歯面１２ａの前縁端部１２ｅは、他方の大歯面１２ｂの前縁端部１２ｆより軸線方向奥側に配置されている。ドグ歯１１，１２は、軸線方向の相互に対向する側の周方向の幅が小さくなるよう形成される。ＥＣＵ６は、ピース７のドグ歯１１の大歯面１１ｂとスリーブ８のドグ歯１２の大歯面１２ｂとを噛み合わせた係合状態から解放させる際に、ドグ歯１１の小歯面１１ａと、ドグ歯１２の小歯面１２ａとが接近する方向に相対回転するよう第一モータジェネレータＭＧ１を制御すると共に、スリーブ８がピース７から離間する方向に移動するようアクチュエータ９を制御する。

この構成により、ピース７とスリーブ８との係合状態から解放させる動作を行うときに、小歯面１１ａ、１２ａが接近する方向にピース７を回転させる。小歯面１１ａ，１２ａは、大歯面１１ｂ，１２ｂと比較して面積が小さく、ストローク方向の長さも短い。このため、小歯面１１ａ、１２ａ同士が接触している状況でスリーブ８を解放方向に引き抜く場合に、歯面間の摩擦力に抗する解放力が必要となる長さ（解放力必要長）は、大歯面１１ｂ，１２ｂ同士が接触している場合と比較して小さくなる。このため、小歯面１１ａ，１２ａ同士が接触した状態では、大歯面１１ｂ，１２ｂ同士の接触した場合と比較して、解放力を小さくしても解放することができる。したがって、係合状態から解放するためにストローク方向に印加する解放力を確実に低減できる。

ここで、図８〜１０を参照して、本実施形態の構成により解放力を低減できることをさらに説明する。図８は、解放力必要長に応じた解放力及び係合力の推移を示す図であり、図９は、大歯面が接触する状況における解放力必要長を示す図であり、図１０は、小歯面が接触する状況における解放力必要長を示す図である。

図８の横軸は、スリーブ８のストローク量を示す。図８の横軸の右端は、スリーブ８のストローク量が所定量ｂとなる位置を示し、このとき、スリーブ８はピース７と係合状態となる。また、図８の横軸の左端は、ストローク量が０の位置を示し、このとき、スリーブ８はピース７から完全に離間している。図８の縦軸は、ストローク方向に沿ってスリーブ８に作用する軸方向力を示し、具体的には、アクチュエータ９による係合力と、バネ１４による解放力が図示されている。また、図８の係合力及び解放力は、小歯面１１ａ，１２ａ同士が接触している場合（本実施形態）に要求される力の大きさが実線で表され、大歯面１１ｂ，１２ｂ同士が接触している場合に要求される力の大きさが点線で表されている。

図９，１０に示すとおり、大歯面１１ｂ，１２ｂが接触した状態において、解放動作中にスリーブ８に解放力の付与が必要なストローク距離を表す解放力必要長Ｌは、小歯面１１ａ，１２ａが接触した状態における解放力必要長Ｌ´よりも大きくなる。図８には、この解放力必要長Ｌ，Ｌ´を横軸方向の辺とし、スリーブに印加する一定の解放力の大きさを縦軸方向の辺とする解放力必要範囲が、それぞれ点線及び実線で図示されている。図８に示すように、小歯面１１ａ，１２ａ同士が接触している場合の解放力必要長Ｌ´は、大歯面１１ｂ，１２ｂが接触している場合の解放力必要長Ｌより短いので、解放力必要範囲も係合方向に縮小する。この結果、小歯面１１ａ，１２ａ同士が接触している場合にバネ１４により付与すべき解放力を低減できる。また、これに応じて、アクチュエータ９の係合力も低減できる。したがって、解放動作時に小歯面１１ａ，１２ａ同士が接触する方向へピース７を回転させれば、必要な解放力を低減することができる。

また、本実施形態の係合装置１において、ＥＣＵ６は、ピース７のドグ歯１１とスリーブ８のドグ歯１２との係合状態から解放させる際に、ピース７のドグ歯１１の回転トルク（実エンジントルクとモータトルクとの差分である印加トルク）を、ドグ歯１１の大歯面１１ｂと、ドグ歯１２の大歯面１２ｂとが接近する方向の第一最大トルク（図５の時刻ｔ１における印加トルク値）から、ドグ歯１１の小歯面１１ａと、ドグ歯１２の小歯面１２ａとが接近する方向の第二最大トルク（図５の時刻ｔ５における印加トルク値）まで連続的に遷移させるよう第一モータジェネレータＭＧ１を制御する。

この構成により、ピース７の回転トルクを、０を経て小歯面１１ａ，１２ａ同士が接近する方向に反転させることができるため、ピース７の小歯面１１ａがスリーブ８の小歯面１２ａに接近する挙動を必ず実現できる。これにより、解放動作に必要な解放力を確実に低減できる。

また、本実施形態の係合装置１において、ＥＣＵ６は、ピース７のドグ歯１１の回転トルクを第二最大トルクに遷移させた後に、第一最大トルクへステップ状に遷移させ、さらに第一最大トルクから第二最大トルクまで連続的に遷移させるよう第一モータジェネレータＭＧ１を制御する。

この構成により、ピース７の回転トルクが第一最大トルクから第二最大トルクまで推移するトルクパターンが繰り返し行なわれる。これにより、接触歯面間の摩擦力が解放力より小さくなる解放領域を解放動作中に複数回実現できるようになり、スリーブ８をピース７から解放する動作を確実に行なうことができる。

また、本実施形態のハイブリッド車両用駆動装置１０において、係合装置１のＥＣＵ６は、ピース７のドグ歯１１とスリーブ８のドグ歯１２との係合状態から解放させる際に、モータトルクの方向がピース７に伝達されるエンジントルクと反対方向となり、モータトルクの大きさが推定エンジントルクの許容誤差範囲（実エンジントルク存在範囲）内となるように、モータトルクを出力させるよう第一モータジェネレータＭＧ１を制御する。かつ、ＥＣＵ６は、ピース７のドグ歯１１とスリーブ８のドグ歯１２との係合状態から解放させる際に、実エンジントルクとモータトルクの差分（ピース７のドグ歯１１への印加トルク）を、第一最大トルクから第二最大トルクまで連続的に遷移させるよう、第一モータジェネレータＭＧ１を制御する。

この構成により、実エンジントルクとモータトルクの差分、すなわちピース７のドグ歯１１に印加されるトルクを、０を経て小歯面１１ａ，１２ａ同士が接近する方向に反転させることができるため、ピース７の小歯面１１ａがスリーブ８の小歯面１２ａに接近する挙動を必ず実現できる。これにより、解放動作に必要な解放力を確実に低減できる。
［変形例］

図１１〜１３を参照して、実施形態の変形例を説明する。図１１は、実施形態の変形例のトルク揺さ振り制御におけるエンジントルク及びモータトルクの時間推移を示すタイムチャートであり、図１２は、図１１のタイムチャートの時刻ｔ２におけるピースのドグ歯とスリーブのドグ歯との関係を示す模式図であり、図１３は、図１１のタイムチャートの時刻ｔ４におけるピースのドグ歯とスリーブのドグ歯との関係を示す模式図である。

係合装置１のピース７及びスリーブ８は、小歯面と大歯面の配置が上記実施形態とは逆になる場合がある。図１２，１３に示すように、ピース７が正回転するときに、ピース７のドグ歯１１の大歯面１１ｂとスリーブ８のドグ歯１２の大歯面１２ｂとが接近するよう配置される。また、ピース７が逆回転するときに、ピース７のドグ歯１１の小歯面１１ａとスリーブ８のドグ歯１２の小歯面１２ａとが接近するよう配置される。

ピース７及びスリーブ８がこのような歯面の配置をとる場合に、トルク揺さ振り制御において上記実施形態と同様のトルクパターンを入力すると、ピース７及びスリーブ８の大歯面１１ｂ，１２ｂ同士が接触する方向にピースが移動する挙動となってしまい、必要な解放力が大きくなってしまう。そこで本変形例では、トルク揺さ振り制御においてモータトルクのトルクパターンを変更する。具体的には、図１１に示すように、最小値から最大値への連続的な遷移と、最大値から最小値へのステップ状の遷移とを繰り返すトルクパターンを設定する。

このようなトルクパターンを入力することで、時刻ｔ１〜ｔ３の間は、モータトルクが実エンジントルクより小さい。したがって、ピース７に印加されるトルク（実エンジントルクとモータトルクとの差分）は、エンジントルクとは逆向きとなり、ドグ歯１１の大歯面１１ｂとドグ歯１２の大歯面１２ｂと接近する方向となる。また、この区間では、モータトルクが単調増加するので、印加トルクの大きさは時刻ｔ１が最大トルク（第一最大トルク）となり、徐々に減少して、モータトルクとエンジントルクが同一となる時刻ｔ３で０となる。

時刻ｔ１とｔ３の間の時刻ｔ２において、印加トルクの大きさは十分に小さくなる。これにより、図１２に示す、大歯面１１ｂ，１２ｂの間の垂直抗力も小さくなり、この垂直抗力により決まる大歯面１１ｂ，１２ｂ間の摩擦力も小さくなる。スリーブ８にはバネ１４により解放力が作用しているので、時刻ｔ２以降は、解放力によってスリーブ８が解放方向へ移動しはじめる。

時刻ｔ３以降は、モータトルクが実エンジントルクより大きい。したがって、ピース７のドグ歯１１に印加されるトルクは、時刻ｔ３以前とは反転してエンジントルクと同じ方向となり、小歯面同士が接近する方向となる。また、モータトルクは単調増加するので、印加トルクの大きさは時刻ｔ３が０であり、徐々に増大して、モータトルクと実エンジントルクとの偏差が最大となる時刻ｔ５にて最大トルク（第二最大トルク）となる。

時刻ｔ２〜ｔ４の間では、スリーブ８のドグ歯１２は、一旦ピース７のドグ歯１１の大歯面１１ｂと離れる。その後に、隣のドグ歯１１の小歯面１１ａまたは大テーパ面１１ｃと接触しはじめる。小歯面１１ａと接触した後も、印加トルクが十分に小さいので、歯面間の垂直抗力も小さくなり、解放力によってスリーブ８が解放方向へ移動しつづける。また、大テーパ面１１ｃと接触する場合には、図１３に示すように、スリーブ８のドグ歯１２はピース７の大テーパ面１１ｃによって解放方向成分を含む推力抗力を受けるので、大テーパ面１１ｃとの接触による反動でさらに解放方向へ移動する。

時刻ｔ４以降では、モータトルクと実エンジントルクとの偏差が大きくなり、小歯面１１ａ，１２ａ同士が接触して、スリーブ８がピース７から完全に抜け切らない場合には、垂直抗力が大きくなって小歯面１１ａ，１２ａ間の摩擦力が増大するので、解放力によってはスリーブ８のドグ歯１２は解放方向へ移動できない状態であり、小歯面１１ａ，１２ａ同士で噛み合いが維持された状態となる。

また図１１に示すように、時刻ｔ５にてモータトルクが最大値となった後には、モータトルクは再び最小値にステップ状に遷移され、最大値から最小値への連続的な遷移が繰り返される。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

上記実施形態では、第一モータジェネレータＭＧ１の回転を機械的にロックするＭＧ１ロック機構として、本発明に係る係合装置１を適用する構成を例示したが、本発明に係る係合装置１は、例えばオーバードライブロック、エンジン直達軸変速、エンジン軸切り離し、など駆動装置内の他の要素に係る係合要素としても適用することができる。また、本発明に係る係合装置１を、ＡＴ内湿式多板クラッチなどの従来の係合要素と置き換えることも可能である。

上記実施形態では、ピース７のドグ歯１１とスリーブ８のドグ歯１２とが、互いの方向にそれぞれ突出する構成を例示したが、ピース７とスリーブ８の歯の位置は他の態様でもよい。例えば、ピース７の歯が径方向外側に突出し、スリーブ８の歯がピース７の径方向外側から内側に突出する態様でもよい。

また、上記実施形態では、ピース７のドグ歯１１とスリーブ８のドグ歯１２について、軸線方向の長さがすべて同一の構成を例示したが、軸線方向の長さが異なるドグ歯を組み合わせてもよく、例えば軸線方向の長さが長短２種類のドグ歯を交互に配置する構成としてもよい。この構成の場合、軸線方向長の長い方の歯同士が係合制御時には最初に当接する可能性が高いため、少なくとも軸線方向長が長い方の歯が、上記実施形態のドグ歯１１，１２と同様に、小歯面１１ａ，１２ａ及び大歯面１１ｂ，１２ｂを有する形状であればよい。

また、上記実施形態では、ピース７が回転し、スリーブ８が一方向に直線移動する構成を例示したが、ピース７とスリーブ８との間で回転方向とストローク方向の相対的な位置関係を変更できればよく、他の態様でもよい。例えば、ピース７及びスリーブ８のいずれか一方が回転方向及びストローク方向の両方向に移動可能な構成でもよいし、上記実施形態とは反対にピース７がストローク方向に移動し、スリーブ８が回転方向に移動する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、ピース７のドグ歯１１及びスリーブ８のドグ歯１２に大テーパ面１１ｃ，１２ｃを形成した構成を例示したが、小歯面１１ａ，１２ａと端面１１ｄ，１２ｄとを接続する接続面であればよく、テーパ形状以外にも凸曲面、凹曲面、段差形状など他の形状でもよい。

１ 係合装置
２ エンジン
３ 動力分配機構
６ ＥＣＵ（制御手段）
ＭＧ１ 第一モータジェネレータ（回転手段、電動機）
７ ピース（第一部材）
８ スリーブ（第二部材）
９ アクチュエータ（移動手段）
１０ ハイブリッド車両用駆動装置
１１ ピースのドグ歯（被係合歯）
１２ スリーブのドグ歯（係合歯）
１１ａ，１２ａ 小歯面（第一歯面）
１１ｂ，１２ｂ 大歯面（第二歯面）
１１ｅ，１２ｅ 小歯面の前縁端部
１１ｆ，１２ｆ 大歯面の前縁端部
１３ 回転軸

Claims (2)

1. 被係合歯を有する第一部材と、
   前記第一部材と同軸上に配置され、係合歯を有する第二部材と、
   前記第一部材と前記第二部材との間で軸線まわりに相対回転させる回転手段と、
   前記第一部材と前記第二部材との間で軸線方向に相対移動させる移動手段と、
   前記回転手段及び前記移動手段の動作を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記被係合歯は、前記第一部材の前記第二部材と対向する側に、前記軸線まわりの周方向に沿って複数形成され、前記係合歯は、前記第二部材の前記第一部材と対向する側に、前記軸線まわりの周方向に沿って複数形成されており、
   前記被係合歯及び前記係合歯は、前記周方向にて対向する一対の歯面を有し、
   前記第二部材側から視たときに、前記被係合歯の前記一対の歯面のうち、一方の第一歯面の前縁端部は、他方の第二歯面の前縁端部より軸線方向奥側に配置され、前記第一部材側から視たときに、前記係合歯の前記一対の歯面のうち、一方の第一歯面の前縁端部は、他方の第二歯面の前縁端部より軸線方向奥側に配置されており、
   前記被係合歯及び前記係合歯は、軸線方向の相互に対向する側の前記周方向の幅が小さくなるよう形成されており、
   前記制御手段は、前記被係合歯と前記係合歯とを噛み合わせた係合状態から解放させる際に、
   前記係合歯と前記被係合歯との間の相対回転トルクを、
   前記被係合歯の前記第二歯面と、前記係合歯の前記第二歯面とが接近する方向の第一最大トルクから、
   前記被係合歯の前記第一歯面と、前記係合歯の前記第一歯面とが接近する方向の第二最大トルクまで連続的に遷移させ、
   前記相対回転トルクを前記第二最大トルクに遷移させた後に、前記第一最大トルクへステップ状に遷移させ、さらに前記第一最大トルクから前記第二最大トルクまで連続的に遷移させるよう前記回転手段を制御すると共に、
   前記第一部材と前記第二部材とが離間する方向に相対移動するよう前記移動手段を制御する、
   ことを特徴とする係合装置。
2. 請求項１に記載の係合装置と、
   エンジンと、
   電動機と、
   前記エンジンの出力を前記電動機及び駆動輪に分配する動力分配機構と、
   を備えるハイブリッド車両用駆動装置であって、
   前記係合装置の前記第一部材が回転軸まわりに回転自在に支持され、
   前記係合装置の第二部材が軸線方向に沿って移動自在に支持され、
   前記係合装置の前記回転手段は前記電動機であり、前記電動機から出力されるモータトルクにより前記第一部材を前記回転軸まわりに回転させ、
   前記係合装置の前記移動手段は、前記第二部材を前記軸線方向に移動させ、
   前記係合装置の前記第一部材は、前記エンジンから出力されるエンジントルクが前記動力分配機構を介して伝達されるよう接続されており、
   前記係合装置の前記制御装置は、
   前記係合状態から解放させる際に、
   前記モータトルクの方向が前記第一部材に伝達される前記エンジントルクと反対方向となり、前記モータトルクの大きさが前記エンジントルクの推定値の許容誤差範囲内となるよう、前記モータトルクを出力させ、
   かつ、前記エンジントルクと前記モータトルクの差分を、前記第一最大トルクから前記第二最大トルクまで連続的に遷移させるよう、前記電動機を制御する
   ことを特徴とするハイブリッド車両用駆動装置。

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