JP6311735B2 - 駆動力伝達装置、駆動力伝達装置の制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、入力軸の駆動力を間欠的に出力軸に伝達する、いわゆるパルスドライブ式の駆動力伝達装置、その制御方法及びプログラムに関する。

従来から、入力軸の駆動を、角速度やトルクを変化させて間欠的に出力軸に伝達させる駆動力伝達装置が用いられている。例えば特許文献１では、いわゆるパルスドライブ式の駆動力伝達装置が開示されている。

当該伝達装置では、出力軸の周廻りに弾性部材が配置されている。弾性部材の一端は出力軸に連結され、他端には錘（マス）となる振動子が連結される。振動子は弾性部材の伸縮に伴って、出力軸の周廻りを自由運動（振動）する。所定のタイミング、例えば振動子の角速度が入力軸の回転速度と等しくなるタイミングで、振動子はクラッチにより入力軸と係合される。この係合期間に弾性部材が伸ばされて（または縮められて）弾性エネルギが蓄積される。その後入力軸との係合が解かれた振動子は、さらに所定のタイミング、例えば振動子の角速度がゼロになるタイミングでブレーキによって固定される。このとき、弾性部材が出力軸を付勢することで、出力軸にトルクが伝達される。このように、弾性エネルギを介して入力軸から出力軸にトルクが伝達される。

特開２０１５−１３５１７９号公報

本発明は、特許文献１に開示されたパルスドライブ式の駆動力伝達装置のトルク制御を可能とする手段を提供することを目的とする。

本発明は、駆動力伝達装置に関する。当該装置は、駆動源により回転駆動させられる入力シャフトと、前記入力シャフトと同軸上に設けられた出力シャフトと、一端が前記出力シャフトに連結され当該出力シャフトの軸周方向に配置された弾性部材と、前記弾性部材の他端に連結され、当該弾性部材の伸縮に伴って前記出力シャフトの軸周方向に振動させられる振動子と、前記振動子と前記入力シャフトの角速度が所定値以下のときに両者を係合させるクラッチ部材と、前記振動子の角速度がゼロのときに前記振動子を固定部に係合させるブレーキ部材と、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを制御することで、前記弾性部材を介して前記入力シャフト及び出力シャフト間で伝達される伝達トルクを制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記振動子の動作が、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材のいずれからも解放され振動する第１フェーズ、前記クラッチ部材により前記入力シャフトと係合される第２フェーズ、前記第２フェーズ後に前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材のいずれからも解放され振動する第３フェーズ、及び、前記ブレーキ部材により前記固定部と係合される第４フェーズの４フェーズが繰り返されるように、前記クラッチ部材及びブレーキ部材を制御する。また前記制御部は、前記第１フェーズにおける前記振動子の振幅である第１フェーズ振幅及び前記第３フェーズにおける前記振動子の振幅である第３フェーズ振幅から求められる、前記第２フェーズにおいて前記弾性部材に蓄積される弾性エネルギと、前記入力シャフト及び出力シャフトの角速度差とから、前記伝達トルクを求める。さらに前記制御部は、求められた前記伝達トルクに応じた前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅に基づいて、前記クラッチ部材及びブレーキ部材の係合及び解放タイミングを定める。

また、上記発明において好適には、前記制御部は、前記第１フェーズ及び第３フェーズの複数の候補値に対応する複数の前記伝達トルクを求め、求められた複数の前記伝達トルクのうち、目標伝達トルクとの差異が最小の前記伝達トルクに応じた前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅となるように、前記クラッチ部材及びブレーキ部材の係合及び解放タイミングを定める。

また、上記発明において好適には、前記制御部は、目標伝達トルクとの差異が最小となる前記伝達トルクに応じた前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅の候補値の組が複数得られたときに、前記入力シャフト及び出力シャフトの角速度差から求められる最小振幅と、前記弾性部材の強度から求められる最大振幅との両者から相対的に離間した候補値の組に基づいて、前記クラッチ部材及びブレーキ部材の係合及び解放タイミングを定める。

また、上記発明において好適には、前記制御部は、前記目標伝達トルクとの差異が最小となる前記伝達トルクに応じた前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅の候補値の組が複数得られたときに、前記第１フェーズ振幅と第３フェーズ振幅の差異が相対的に大きい候補値の組に基づいて、前記クラッチ部材及びブレーキ部材の係合及び解放タイミングを定める。

また、上記発明において好適には、前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅の一方は固定値に設定され、前記制御部は、前記固定値と、前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅の他方の複数の候補値とに対応する、複数の前記伝達トルクを求め、前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅の他方が、求められた複数の前記伝達トルクのうち前記目標伝達トルクとの差異が最小の前記伝達トルクに応じた振幅となるように、前記クラッチ部材及びブレーキ部材の係合及び解放タイミングを定める。

また、本発明は、プログラムに関する。当該プログラムは、コンピュータを、上記発明に記載の前記制御部として機能させる。

また、本発明は、駆動力伝達装置の制御方法に関する。駆動力伝達装置は、駆動源により回転駆動させられる入力シャフトと、前記入力シャフトと同軸上に設けられた出力シャフトと、一端が前記出力シャフトに連結され当該出力シャフトの軸周方向に配置された弾性部材と、前記弾性部材の他端に連結され、当該弾性部材の伸縮に伴って前記出力シャフトの軸周方向に往復運動させられる振動子と、前記振動子と前記入力シャフトの角速度が所定値以下のときに両者を係合させるクラッチ部材と、前記振動子の角速度がゼロのときに前記振動子を固定部に係合させるブレーキ部材と、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを制御することで、前記弾性部材を介して前記入力シャフト及び出力シャフト間で伝達される伝達トルクを制御する制御部と、を備える。このような駆動力伝達装置の制御方法として、前記振動子の動作が、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材のいずれからも解放され振動する第１フェーズ、前記クラッチ部材により前記入力シャフトと係合される第２フェーズ、前記第２フェーズ後に前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材のいずれからも解放され振動する第３フェーズ、及び、前記ブレーキ部材により前記固定部と係合される第４フェーズの４フェーズが繰り返されるように、前記クラッチ部材及びブレーキ部材が制御される。また、前記第１フェーズにおける前記振動子の振幅である第１フェーズ振幅及び前記第３フェーズにおける前記振動子の振幅である第３フェーズ振幅から求められる、前記第２フェーズにおいて前記弾性部材に蓄積される弾性エネルギと、前記入力シャフト及び出力シャフトの角速度差とから、前記伝達トルクが求められる。さらに、求められた前記伝達トルクに応じた前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅に基づいて、前記クラッチ部材及びブレーキ部材の係合及び解放タイミングが定められる。

本発明によれば、駆動力伝達装置のトルク制御が可能となる。

本実施形態に係る駆動力伝達装置の構成を示す模式図である。 本実施形態に係る駆動力伝達装置の具体的な構成を例示する斜視断面図である。 本実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（フェーズ１）を説明する図である。 本実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（フェーズ２）を説明する図である。 本実施形態に係る駆動力伝達装置の動作（フェーズ４）を説明する図である。 本実施形態に係る駆動力伝達装置の１周期分の動作を説明する図である。 本実施形態に係る駆動力伝達装置の１周期分の動作をトルク変動とともに説明する図である。 本実施形態に係る駆動力伝達装置の動作を説明する線図である。 本実施形態に係る駆動力伝達装置の動作を説明する線図である。 振幅候補値を抽出するためのメッシュグラフを例示する図である。 振幅候補値の抽出及び本実施形態に係る駆動力伝達装置の制御フローを例示するフローチャートである。 本実施形態に係る駆動力伝達装置の動作を説明する線図である。 振幅候補値を抽出するためのメッシュグラフを例示する図である。 振幅候補値の抽出及び本実施形態に係る駆動力伝達装置の制御フローの別例を示すフローチャートである。 振幅候補値の抽出及び本実施形態に係る駆動力伝達装置の制御フローの別例を示すフローチャートである。 振幅候補値の抽出及び本実施形態に係る駆動力伝達装置の制御フローの別例を示すフローチャートである。 振幅候補値を抽出するためのメッシュグラフを例示する図である。

＜全体構成＞
図１に、本実施形態に係る駆動力伝達装置１０の模式図を示す。駆動力伝達装置１０は、入力シャフト１２、出力シャフト１４、伝達部材１６、制御部１９、及び速度センサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを備える。駆動力伝達装置１０は、例えば、車両の内燃機関等の駆動源から、駆動輪に駆動力を伝達する際の変速手段として用いられる。

クラッチ部材２２によって入力シャフト１２と振動子２０とが係合される。このとき、入力シャフト１２によって振動子２０に連結された弾性部材１８が縮められる、または伸ばされる。つまり、入力シャフト１２の運動エネルギが弾性部材１８の弾性エネルギに変換される。

クラッチ部材２２の解放後、ブレーキ部材２４によって振動子２０がケーシング等の固定部１７に係合される。このとき、弾性部材１８の伸縮に応じて出力シャフト１４が付勢される。例えば出力シャフト１４が自然長より伸びていればこれが縮む過程で出力シャフト１４が回転させられる。また出力シャフト１４が自然長より縮んでいればこれが伸びる過程で出力シャフト１４が押し回される。このようにして弾性部材１８の弾性エネルギを介して、入力シャフト１２と出力シャフト１４との間で運動エネルギまたはトルクが伝達される。

＜各構成の詳細＞
入力シャフト１２は、図示しない駆動源により回転駆動させられる。出力シャフト１４は、入力シャフト１２と離間するようにして設けられるとともに、当該入力シャフト１２と同軸上に設けられる。出力シャフト１４は、例えば図１に示すように中空形状であって、その内部に入力シャフト１２が配置されるものであってもよいし、後述する図２のように、入力シャフト１２と同軸上に並んで配置されるものであってもよい。

伝達部材１６は、入力シャフト１２の駆動力を、弾性部材１８を介して出力シャフト１４に伝達する。なお、図１では、伝達部材１６が出力シャフト１４上に２つ設けられているが、この形態に限らない。例えば伝達部材１６は一つであってもよい。また、径方向のバランスを取るために（カウンタウェイトとして）、軸対象に複数の伝達部材１６を設けてもよい。伝達部材１６は、弾性部材１８、振動子２０、クラッチ部材２２及びブレーキ部材２４を備える。

弾性部材１８は、出力シャフト１４に一端が連結されるとともに、他端に振動子２０が連結される。弾性部材１８は、出力シャフト１４の軸心から外れた位置に、軸周回りに配置される。例えば図２に示すように、出力シャフト１４の軸方向端面に、円環状のスロット（リングスロット）を形成するとともに、このスロット内に弾性部材１８を配置する。スロットがガイドとなって、弾性部材１８は出力シャフト１４の軸周に沿って伸縮（弾性振動）させられる。弾性部材１８は、例えばコイルばねから構成されてよい。

弾性部材１８の振動周期は、駆動源の最大回転周期よりも短くなるように形成されていることが好適である。例えば、駆動源を内燃機関として、その最大回転数（最大許容回転数）が６０００ｒｐｍ（＝１００Ｈｚ）であった場合、１００Ｈｚより高い固有振動数ωを備える弾性部材１８を備えることが好適である。このようにすることで、後述するように、入力シャフト１２の一回転中に、複数回に亘って、出力シャフト１４に駆動力を伝達することが可能となる。

振動子２０は、弾性部材１８に連結されており、弾性部材１８の伸縮に伴って出力シャフト１４の軸周方向に沿って振動（往復運動）させられる。振動子２０は、例えば金属等の剛性材料からなり、弾性部材１８とともにスロットに沿って往復移動するような錘（マス）から構成されてもよい。また、図２のように、出力シャフト１４と同軸上に配置されるとともに、弾性部材１８の伸縮に伴って軸周りに回動する伝達シャフト２６であってもよい。

クラッチ部材２２は、振動子２０と入力シャフト１２とを係合させる係合手段である。後述するように、クラッチ部材２２は、振動子２０と入力シャフト１２の角速度が所定値以下、好適には等しいときに両者を係合可能となっている。このような係合タイミングとすることで、係合時のすべり損失を抑制可能となる。なお、角速度が等しいとは、振動子２０と入力シャフト１２の角速度が完全に一致する場合に限らずに、実質的に等しい範囲も含まれる。例えば振動子２０と入力シャフト１２との係合により発生する滑り損失が、当該係合によって伝達される運動エネルギの１０％以下であるような範囲を、角速度が等しい範囲としてもよい。

クラッチ部材２２は、振動子２０と入力シャフト１２との係合／解放を高速に行えるものから構成される。例えば、弾性部材１８（及び振動子２０）の振動数よりも短いサイクルで係合／解放を行えるものであることが好適である。また、制御部１９の制御信号に応じて速やかに係合／解放を行えるものであることが好適である。このことから、クラッチ部材２２は、例えば、係合／解放の動作を電磁石への電力の断続をもって行う、電磁クラッチであってよい。

ブレーキ部材２４は、振動子２０をケーシングなどの固定部１７（非回転部材）に係合させる。後述するように、ブレーキ部材２４は、振動子２０の角速度がゼロであるときに、振動子２０を固定部１７に係合可能となっている。このような係合タイミングとすることで、係合時のすべり損失を抑制可能となる。

なお、角速度がゼロであるとは、実質的にゼロと認められる範囲も含まれる。例えば振動子２０と固定部１７との係合により発生する滑り損失が、当該係合によって弾性部材１８から出力シャフト１４に伝達される運動エネルギの１０％以下であるような範囲を、角速度がゼロを認められる範囲としてもよい。

クラッチ部材２２と同様に、ブレーキ部材２４も、振動子２０の固定／解放を高速に行えるものから構成されることが好適である。加えて、制御部１９の制御信号に応じて速やかに係合／解放を行えるものであることが好適である。このことから、ブレーキ部材２４は、例えば、係合／解放の動作を、電磁石への電力の断続をもって行う、電磁ブレーキから構成される。

速度センサ２１Ａは、入力シャフト１２の角速度（回転速度）を測定する。速度センサ２１Ｂは、振動子２０の角速度を測定する。速度センサ２１Ｃは、出力シャフト１４の角速度を測定する。これらの速度センサ２１Ａ〜２１Ｃは、それぞれの測定値を制御部１９に送信する。

制御部１９は、入力シャフト１２、振動子２０、及び出力シャフト１４の角速度に応じて、クラッチ部材２２及びブレーキ部材２４の動作を制御する。制御部１９は、ＣＰＵ等の演算回路やハードディスク等の記憶手段を備えたコンピュータであってよい。当該コンピュータは、クラッチ部材２２及びブレーキ部材２４の係合／解放タイミングを制御する制御プログラムが記憶されたコンピュータや、組み込みコンピュータであってよい。制御プログラムの実行により、コンピュータは、駆動伝達装置の制御部１９として機能する。また、制御部１９は、速度センサ２１Ａから入力シャフト１２の角速度が入力され、速度センサ２１Ｂから振動子２０の角速度が入力され、また速度センサ２１Ｃから出力シャフト１４の角速度が入力される、入力インターフェイスを備える。

制御部１９は、係合及び解放信号を出力することにより、クラッチ部材２２及びブレーキ部材２４の係合及び解放タイミングを制御する。例えば、電磁クラッチ及び電磁ブレーキの電磁石の導通及び遮断を係合信号及び解放信号によって制御する。後述するように、クラッチ部材２２およびブレーキ部材２４の係合及び解放タイミングを制御することで、弾性部材１８を介して入力シャフト１２と出力シャフト１４との間で伝達される伝達トルクが制御される。

＜駆動力伝達装置の具体的な構成例＞
図２に、駆動力伝達装置１０の具体的な構成を例示する。入力シャフト１２、伝達シャフト２６、及び出力シャフト１４が同軸上に並んで配置されている。入力シャフト１２及び伝達シャフト２６は、軸受２８を介してベース３０に回転可能に支持されている。

入力シャフト１２には、径方向に張り出すようにして、フランジ３２が形成されている。このフランジ３２を挟むようにして、クラッチ部材２２が設けられる。クラッチ部材２２は、可動部２２Ａと励磁部２２Ｂを備える。

励磁部２２Ｂは、図示しない電源から励磁電流が送られ、これにより磁束を生じさせる。励磁部２２Ｂは、円環状の部材であって、入力シャフト１２や伝達シャフト２６とは離間するようにして、ベース３０に固定される。

可動部２２Ａは、金属等の磁性材料から構成された円環状の部材であって、励磁部２２Ｂから生じた磁束に応じて移動可能となっている。可動部２２Ａは、軸方向に当該可動部２２Ａに螺入する締結部３４を介して、伝達シャフト２６に連結されている。締結部３４の軸部３６の長さは、伝達シャフト２６の入力側フランジ３８の軸方向厚さよりも長く形成されている。このような構造を備えることで、可動部２２Ａは、伝達シャフト２６に対して軸周方向には固定され、また、軸方向には移動可能となっている。励磁部２２Ｂに磁束が生じると、可動部２２Ａが軸方向に引き寄せられて、入力シャフト１２のフランジ３２と係合する。

伝達シャフト２６は、入力側フランジ３８、中間フランジ４０、及び出力側フランジ４２を備える。これらのフランジは、入力シャフト１２から出力シャフト１４に向かって、軸方向に沿ってそれぞれ伝達シャフト２６に形成されている。入力側フランジ３８に設けられたクラッチ部材２２の可動部２２Ａが入力シャフト１２と係合すると、伝達シャフト２６は入力シャフト１２と同期回転する。

出力側フランジ４２には、弾性部材１８が連結されている。弾性部材１８は、出力シャフト１４の軸周りに設けられた円環状のスロット４４に配置されており、スロット４４の延設方向に沿った一端が出力側フランジ４２と連結され、他端が出力シャフト１４に連結されている。伝達シャフト２６が入力シャフト１２と係合されているとき、伝達シャフト２６は弾性部材１８を縮めるように付勢する。

中間フランジ４０には、ブレーキ部材２４が設けられる。ブレーキ部材２４は、クラッチ部材２２と同様に、中間フランジ４０を挟むようにして、可動部２４Ａ及び励磁部２４Ｂを備える。可動部２４Ａは、ベース３０に対して軸方向にのみ移動可能となっている。励磁部２４Ｂに磁束が生じると、可動部２４Ａが軸方向に引き寄せられて、伝達シャフト２６と係合する。これにより、伝達シャフト２６の回転が止められる。

入力シャフト１２から出力シャフト１４への駆動力の伝達は、以下のようにして行われる。まず、クラッチ部材２２によって入力シャフト１２と伝達シャフト２６を係合させることで、両者が同期回転する。この同期回転によって、伝達シャフト２６に連結された弾性部材１８が縮められる。さらにクラッチ部材２２を解放してブレーキ部材２４により伝達シャフト２６を固定することで、弾性部材１８は出力シャフト１４に弾性エネルギを伝達する。その結果、入力シャフト１２から出力シャフト１４に駆動力が伝達される。

＜駆動力伝達装置の動作の詳細＞
次に、図３〜図５を用いて、駆動力伝達装置１０による駆動力の伝達について説明する。なお、以下では、入力シャフト１２の回転速度は、出力シャフト１４の回転速度よりも速いものとする。図３に示すように、弾性部材１８は予め軸周回りに付勢されており、その弾性により、出力シャフト１４の軸周方向に沿って伸縮させられる。これに伴って振動子２０も出力シャフト１４の軸周方向に沿って振動（往復移動）させられる。

なお、駆動力の伝達時に、弾性部材１８を振動状態とするために、伝達前の段階（待機段階）で、弾性部材１８を付勢状態にしておくことが好適である。例えば、後述する図５の破線で示すように、弾性部材１８を縮めた状態で、振動子２０及び出力シャフト１４を固定させておく。

図４に示すように、クラッチ部材２２は、振動子２０の往復運動の周期（振動周期）と同期して、入力シャフト１２と振動子２０とを係合させる。言い換えると、弾性部材１８の振動周期と同期して、入力シャフト１２の駆動力を出力シャフト１４に伝達する。

弾性部材１８の振動周期と同期させて駆動力の伝達を行うことで、入力シャフト１２の回転周期に依存しない駆動力の伝達を行うことができる。さらに、振動周期（例えば弾性部材１８の固有振動数）が駆動源の最大回転周期よりも短い弾性部材１８を用いることで、入力シャフト１２の１回転中に複数回に亘り、駆動力の伝達を行うことが可能となる。加えて、駆動力の伝達は間欠的に行われるが、この間欠的な伝達が高速（高周波数）で行われることで、例えばＰＷＭ制御のような、滑らかな駆動力の伝達が可能となる。

また上述したように、上記係合は、振動子２０の角速度と入力シャフト１２の角速度が所定値以下、好適には等しいときに行われる。振動子２０の角速度は、弾性部材１８の弾性エネルギに応じて変化し、振動子２０が振動する一周期のうち、角速度の極値を除いて２回、入力シャフト１２と振動子２０の角速度が等しくなる。この２回のうちのいずれかのタイミングで、クラッチ部材２２は入力シャフト１２と振動子２０とを係合させる。角速度の等しいときに係合を行うことで、すべりによる損失の発生を防止できる。

クラッチ部材２２によって入力シャフト１２と振動子２０とが係合されると、図４上段から下段に示すように、入力シャフト１２と出力シャフト１４の速度差（入力シャフト角速度＞出力シャフト角速度）に応じて、弾性部材１８が縮められて、当該弾性部材１８の弾性エネルギが蓄積される。すなわち、入力シャフト１２の運動エネルギが、弾性部材１８の弾性エネルギに変換される。

さらに図５に示すように、クラッチ部材２２を解放するとともに、ブレーキ部材２４によって振動子２０を固定する。このとき、弾性部材１８は、蓄積した弾性エネルギを出力シャフト１４に伝達する。言い換えると、振動子２０の固定に伴い、縮められた弾性部材１８は、自然長に伸張するために、出力シャフト１４を回転させる（押し回す）。以上のようにして、入力シャフト１２から出力シャフト１４に駆動力が伝達される。

また、ブレーキ部材２４による係合は、振動子２０の角速度がゼロであるときに行われる。このようにすることで、ブレーキ部材２４を介した振動子２０と固定部１７との係合時におけるすべり損失の発生を抑制できる。

弾性部材１８を介した、入力シャフト１２から出力シャフト１４への駆動力の伝達は、以下のように数値で表すことができる。例えば、入力シャフト１２の角速度と出力シャフト１４の角速度との比が５：３である場合、クラッチ部材２２の係合中の差動分である２／５の入力エネルギは、弾性エネルギとして弾性部材１８に保存され、残りの３／５のエネルギが出力シャフト１４に伝達される。

図６には、上述した駆動伝達に伴う、入力シャフト１２、振動子２０、及び出力シャフト１４の速度変化が例示されている。また、図７には、図６のタイムチャートに加えて、これと同期した、弾性部材１８の変位、クラッチ部材２２の係合によるトルク（ＬＵ１トルク）、ブレーキ部材２４の係合によるトルク（ＬＵ２トルク）、及び弾性部材１８によるばね伝達トルクのタイムチャートが示されている。

図６，７の第１フェーズ（ｐｈａｓｅ１）で示すように、振動子２０はクラッチ部材２２及びブレーキ部材２４から解放され、出力シャフト１４の軸周方向に沿って往復運動（単振動）する。このとき、振動子２０の最大角速度は、入力シャフト１２の角速度よりも大きくなる。

図６，７の第２フェーズ（ｐｈａｓｅ２）で示すように、振動子２０の角速度と入力シャフト１２の角速度が所定値以下、好適には等しいときに、クラッチ部材２２によって入力シャフト１２と振動子２０が係合される。係合中は振動子２０と入力シャフト１２とが等速度となる。

図６，７の第３フェーズ（ｐｈａｓｅ３）で示すように、弾性部材１８に弾性エネルギを蓄積させた（縮めた）のち、クラッチ部材２２による係合を解放する。クラッチ部材２２及びブレーキ部材２４に解放され振動する第３フェーズにて振動子２０の角速度がゼロになったときに、図６，７の第４フェーズ（ｐｈａｓｅ４）で示すように、ブレーキ部材２４によって振動子２０が固定部１７に係合される。弾性部材１８の弾性エネルギが出力シャフト１４に伝達された後に、ブレーキ部材２４が解放され振動子２０は再び往復運動する（第１フェーズ）。以降、第１〜第４フェーズが順次繰り返される。

図８には、第１〜第４フェーズの角速度や振幅の変化を説明する線図が示されている。この線図では、横軸が角速度、縦軸が弾性部材１８の変位を表している。なお、横軸の角速度は標準化処理されている。すなわち、横軸の値は、振動子２０の角速度から（当該振動子２０が連結されている）出力シャフト１４の角速度ｄθ_Ｏ／ｄｔを引いた後、弾性部材１８の固有振動数ωで割った値が示されている。したがって図８では、出力シャフト１４の角速度ｄθ_Ｏ／ｄｔは０に変換され、また固定部１７（速度＝０）は−ｄθ_Ｏ／ｄｔ×１／ωの座標にプロットされる。

なお、以下では、明細書の記載規格であるＪＩＳ規格Ｘ０２０８−１９８３との兼ね合いから、数式及び図と、明細書中の説明とで記号の表記を下記のように書き分ける。これらは同一のものを指すものとする。

図８の線図において、半径は振動子２０の振幅を表す。最小振幅Ａ_ｍｉｎは振動子２０の角速度ｄθ／ｄｔが入力シャフト１２及び出力シャフト１４の角速度の大きい方と等速度となるための限界条件であり、図８に示す線図では入力シャフト１２の角速度ｄθ_ｉ／ｄｔと等しくなるように設定されている。上述したように、図８の線図では横軸の単位は標準化されているから、これを考慮すると最小振幅Ａ_ｍｉｎは、下記数式（Ａ）のように入力シャフト１２及び出力シャフト１４の角速度差及び弾性部材１８の固有振動数ωから求められる。

最大振幅Ａ_ｍａｘは弾性部材１８の強度限界を示すものであり、これ以上弾性部材１８が伸張されると破損に至る境界値を表している。この最大振幅Ａ_ｍａｘは弾性部材１８の強度に関する仕様等により予め得ることができる。

図８について、フェーズ１にて振動子２０が振幅Ａ_１にて振動する。振動子２０の角速度ｄθ／ｄｔが入力シャフト１２の角速度ｄθ_ｉ／ｄｔ（標準化のもとでは（ｄθ_ｉ／ｄｔ−ｄθ_Ｏ／ｄｔ）×１／ω）と等しくなるとクラッチ部材２２により振動子２０が入力シャフト１２と係合される。この係合期間（＝フェーズ２の時間）はｔ_ＣＬで表される。この係合により振動子２０は角速度ｄθ_ｉ／ｄｔ（標準化のもとでは（ｄθ_ｉ／ｄｔ−ｄθ_Ｏ／ｄｔ）×１／ω）のまま振幅がＡ_２に増加する。さらにフェーズ３にて係合が解放され、振動子２０が振動してその角速度ｄθ／ｄｔがゼロ（標準化のもとでは−ｄθ_Ｏ／ｄｔ×１／ω）になると（固定部１７を示す縦線に一致すると）ブレーキ部材２４により振動子２０が固定部１７と係合される。この係合期間（＝フェーズ４の時間）はｔ_ＢＲで表される。この係合により振動子２０の振幅はＡ_１に戻される。

＜駆動力伝達装置の動作を表すモデル式＞
制御部１９の記憶部には、上述の第１から第４フェーズのモデル式が記憶されている。このモデル式では、駆動力伝達装置の動作時の摩擦による損失を無視して、振動子２０及び弾性部材１８の運動をばね・マス系の運動と捉える。まず第１フェーズ（時刻ｔ_０からｔ_１）について、振動子２０の変位θ（ｔ）及び角速度ｄθ（ｔ）／ｄｔは、下記数式（１）及び数式（２）のように表すことができる。

ここで、ｄθ_Ｏ／ｄｔは出力シャフト１４の角速度、ｔは時刻、Ａ_１は第１フェーズにおける弾性部材１８（及び振動子２０）の振幅（第１フェーズ振幅）、α_１は初期位相を表している。

ここで、第１フェーズ振幅Ａ_１について、厳密には振動子２０の運動によって第１フェーズ期間内で振幅Ａ_１は減衰する。この減衰を考慮すると、第１フェーズ振幅Ａ_１は第１フェーズ開始時点の振幅といってもよい。しかしながら、第１フェーズの期間が十分に短い場合、当該期間内の減衰は実質的に無視できる。そこで以下では、第１フェーズ期間中の振幅をＡ_１で表すものとする。

引き続き、数式（１），（２）のパラメータにつき、ωは振動子２０の慣性Ｉ_ｍと弾性部材１８の捩り剛性ｋを用いた下記数式（Ｂ）で求められる固有角振動数である。

次に、第２フェーズ（時刻ｔ_１からｔ_２）では、クラッチ部材２２による係合のため、入力シャフト１２と振動子２０は同期しながら回転する。このことから、下記数式（３）及び数式（４）が導かれる。

第３フェーズ（時刻ｔ_２からｔ_３）では、振動子２０はクラッチ部材２２及びブレーキ部材２４から解放されるため、第１フェーズと同様に単振動する。このことから、下記数式（５）及び数式（６）が導かれる。

ここで、Ａ_２は第３フェーズにおける振動子２０（及び弾性部材１８）の振幅（第３フェーズ振幅）、α_２は第３フェーズにおける初期位相を表している。

第４フェーズ（時刻ｔ_３からｔ_４）では、ブレーキ部材２４により振動子２０が固定されることから、下記数式（７）及び数式（８）が導かれる。

次に、各フェーズの終了時点（次のフェーズに移行する直前）における弾性部材１８（及び振動子２０）の変位ε_ｉ（ｉ＝１，…，４）に関し（図８参照）、数式（１），（２），（４）からε_１について下記数式（９）が導き出される。

次に、数式（４），（５），（６）より、下記数式（１０）が導き出される。

次に、数式（４），（５），（８）より、下記数式（１１）が導き出される。

最後に、数式（１），（２），（７）より、フェーズ４からフェーズ１に復帰すると仮定すると、下記数式（１２）が導き出される。

上記のうち、フェーズ１、３での弾性部材１８（及び振動子２０）の変位の変化量をβ_ｉ（ｉ＝１，３）とおくと、以下の数式（１３），（１４）が得られる。

以上から、各フェーズの時間は以下の数式（１５）〜（１８）によって表される。

次に、本実施形態に係る駆動力伝達装置１０の１周期（第１フェーズから第４フェーズまでの期間）に入力シャフト１２と出力シャフト１４との間で伝達されるエネルギＥ及びトルクについて説明する。入力シャフト１２及び出力シャフト１４に掛かるトルクの平均値をそれぞれＴ_ｉ，Ｔ_Ｏとすると、エネルギＥとの関係は以下の数式（１９）で表される。

数式（１９）から、下記数式（２０），（２１）が導き出される。

また、フェーズ２、つまりクラッチ部材２２の係合中に弾性部材１８に蓄積されるエネルギΔＥ_ｃは、数式（９），（１０）、及びばね定数ｋを用いて、下記数式（２２）のように表される。

数式（２２）から、クラッチ部材２２の係合中に弾性部材１８に蓄積されるエネルギΔＥ_ｃは、図９のハッチングで示すように、第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２に囲まれた面積で表すことができる。

フェーズ２、つまりクラッチ部材２２の係合中に、駆動源から駆動力伝達装置１０に投入されるエネルギは、下記数式（２３）のように表すことができる。

上記数式（２２），（２３）は同じエネルギを表すため、数式（１９），（２２），（２３）から、下記数式（２４）が導き出される。

数式（２４）では、入力シャフト１２から出力シャフト１４への駆動力（エネルギ）の伝達は、一部が弾性エネルギΔＥ_ｃとして弾性部材１８に保存され、残りが入力シャフト１２と出力シャフト１４との角速度差（ｄθ_ｉ／ｄｔ−ｄθ_Ｏ／ｄｔ）に応じて出力シャフト１４に直接伝達されることが示されている。このように、本実施形態では、弾性エネルギと、入力シャフト１２及び出力シャフト１４の角速度差とから、入力シャフト１２と出力シャフト１４との間で伝達される伝達トルクを求めている。

以上説明した数式のうち、数式（２２）から、任意の第１フェーズ振幅Ａ_１及び第１フェーズ振幅Ａ_２を代入すると、これに対応して弾性部材１８に蓄積されるエネルギΔＥ_ｃが求められる。さらに入力シャフト１２及び出力シャフト１４の速度ｄθ_ｉ／ｄｔ，ｄθ_Ｏ／ｄｔはそれぞれ速度センサ２１Ａ，２１Ｃから既知であることから、ｄθ_ｉ／ｄｔ，ｄθ_Ｏ／ｄｔ，及びΔＥ_ｃを数式（２４）に代入すると、これに対応する伝達エネルギＥ（入力シャフト１２から出力シャフト１４に伝達されるエネルギ）が求められる。

さらに第１フェーズ振幅Ａ_１、入力シャフト１２の角速度ｄθ_ｉ／ｄｔ、出力シャフト１４の角速度ｄθ_Ｏ／ｄｔ、及び既知である弾性部材１８の固有振動数ωを数式（９）に代入することで、フェーズ１における弾性部材１８の変位ε_１が求められる。また数式（１２）から、フェーズ４における弾性部材１８の変位ε_４が求められる。さらに数式（１３）から、フェーズ１における弾性部材１８の変位の変化量β_１が求められる。

また、第３フェーズ振幅Ａ_２、入力シャフト１２の角速度ｄθ_ｉ／ｄｔ、出力シャフト１４の角速度ｄθ_Ｏ／ｄｔ、及び弾性部材１８の固有振動数ωを数式（１０）に代入することで、フェーズ２における弾性部材１８の変位ε_２が求められる。また数式（１１）から、フェーズ３における弾性部材１８の変位ε_３が求められる。さらに数式（１４）から、フェーズ３における弾性部材１８の変位の変化量β_３が求められる。

各フェーズの弾性部材１８の変位ε_１〜ε_４、及びフェーズ１、３の弾性部材１８の変位の変化量β_１，β_３が求められることで、数式（１５）〜（１８）にてそれぞれ各フェーズの時間（期間）ｔ_１−ｔ_０（第１フェーズの時間），ｔ_２−ｔ_１（第２フェーズの時間），ｔ_３−ｔ_２（第３フェーズの時間），ｔ_４−ｔ_３（第４フェーズの時間）が求められる。さらにこれらを連立することで、各時刻ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，ｔ_４が求められる。

数式（２４）にて求めた伝達エネルギＥと、上記に求めた時刻ｔ_４，ｔ_０、及び速度センサ２１Ｃから既知である出力シャフト１４の角速度ｄθ_Ｏ／ｄｔを数式（２１）に代入することで、入力シャフト１２と出力シャフト１４との間で伝達される伝達トルクである出力トルクＴ_Ｏが求められる。

＜駆動力伝達装置の制御＞
以上説明したように、本実施形態では、第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２、ならびに、速度センサ２１Ａ，２１Ｃからそれぞれ既知である入力シャフト１２の角速度ｄθ_ｉ／ｄｔ及び出力シャフト１４の角速度ｄθ_Ｏ／ｄｔから、伝達トルクである出力トルクＴ_Ｏを求めることができる。制御部１９は、求められた出力トルクＴ_Ｏに対応する第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２に基づいて、クラッチ部材２２及びブレーキ部材２４の係合及び解放タイミングを定める。具体的には、第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２に対応する時刻ｔ_１でクラッチ部材２２を係合状態にし、時刻ｔ_２で解放状態に切り替える。また時刻ｔ_３でブレーキ部材２４を係合状態にし、時刻ｔ_４で解放状態に切り替える。

制御部１９は、第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２に対してそれぞれ複数の候補値を上記数式に代入してそれぞれの候補値の組に対する出力トルクＴ_Ｏ（伝達トルク）を得る。さらに制御部１９は、これらの出力トルクＴ_Ｏのうち、予め与えられた目標伝達トルクＴ_ｒｅｆとの差異が最小となる出力トルクＴ_Ｏ＿ａを求め、これに対応する第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２に基づいてクラッチ部材２２及びブレーキ部材２４の係合及び解放タイミングを定める。このようにすることで、駆動力伝達装置１０のトルク制御が可能となる。

図１０には、第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２の候補値を求めるためのメッシュグラフが例示されている。横軸は第３フェーズ振幅Ａ_２の候補値を示し、横軸は第１フェーズ振幅Ａ_１の候補値が示される。また、メッシュの粗さはクラッチ部材２２、ブレーキ部材２４の応答速度や弾性部材１８のばね特性等に応じて適宜定められる。

本実施形態においては、出力シャフトの角速度ｄθ_Ｏ／ｄｔが入力シャフト１２の角速度ｄθ_ｉ／ｄｔよりも遅い減速伝達を例に採っているので、図１０のメッシュグラフでは、振幅Ａ_１＝Ａ_２となるラインよりも図面右下側の領域が候補値の領域となる。さらにこの領域に最大振幅Ａ_ｍａｘ及び最小振幅Ａ_ｍｉｎを設けると、最終的に、第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２の候補値は図１０のハッチングの領域（候補領域）内から抽出される。

具体的には図１１に示すフローチャートに沿って、制御部１９による第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２の抽出及び駆動力伝達装置１０の制御が行われる。制御部１９は、図１０の候補領域から任意の第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２の候補値を抽出する（Ｓ１０）。さらに上述した数式に基づいて、抽出した振幅候補値Ａ_１，Ａ_２に対応する出力トルクＴ_Ｏを求める（Ｓ１２）。さらに制御部１９は、候補領域から全ての振幅候補値Ａ_１，Ａ_２の組が抽出されたか否かを判定する（Ｓ１４）。候補領域に未抽出の振幅候補値Ａ_１，Ａ_２の組がある場合には新しい振幅候補値Ａ_１，Ａ_２を抽出して（Ｓ１６）、再びステップＳ１２に戻る。

ステップＳ１４にて候補領域から全ての振幅候補値Ａ_１，Ａ_２の組が抽出された場合には、制御部１９は、算出された各出力トルクＴ_Ｏと目標伝達トルクＴ_ｒｅｆとの差異が最小となる出力トルクＴ_Ｏ＿ａを求める（Ｓ１８）。さらに制御部１９は求めた出力トルクＴ_Ｏ＿ａに応じた振幅Ａ_１，Ａ_２及び時刻ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，ｔ_４に基づいて、クラッチ部材２２及びブレーキ部材２４の係合及び解放タイミングを制御する（Ｓ２０）。さらに次回の制御周期まで待機して（Ｓ２２）、その後ステップＳ１０に戻る。

なお、図９に示したように、第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２で囲まれる面積が弾性エネルギΔＥ_ｃを表す。このとき、図１２の第１フェーズ振幅Ａ_１＿１及び第３フェーズ振幅Ａ_２＿１の組、ならびに第１フェーズ振幅Ａ_１＿２及び第３フェーズ振幅Ａ_２＿２の組のように、所定の弾性エネルギΔＥ_ｃを満たす第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２の組み合わせが複数成立する可能性がある。つまり、目標伝達トルクＴ_ｒｅｆとの差異が最小となる出力トルクＴ_Ｏ＿ａが複数成立する可能性がある。すなわち、図１０のメッシュグラフを用いて説明すると、例えば図１３の目標伝達トルクライン上のＳ１〜Ｓ４のように、振幅候補値のメッシュグラフに目標伝達トルクを満たす第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２の組が複数成立する可能性がある。

制御部１９は、これらの振幅候補値の組の中から、適切なものを抽出する。例えば、現在設定されている第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２からの変化量が最も少ないものを抽出する。

また制御部１９は、最小振幅Ａ_ｍｉｎ及び最大振幅Ａ_ｍａｘから相対的に離間された振幅候補値の組を抽出してもよい。上述したように、振動子２０の振動の過程でその振幅が減衰する。したがって振動子２０の振幅を最小振幅Ａ_ｍｉｎに設定すると、減衰により入力シャフト１２との同期が取れなくなるおそれがある。

また、上述したように、最大振幅Ａ_ｍａｘは弾性部材１８の強度から求められる限界値であり、仮にクラッチ部材２２に応答遅れ等が生じると弾性部材１８の振幅が最大振幅Ａ_ｍａｘを超過して破損に至るおそれがある。

そこで制御部１９は、最小振幅Ａ_ｍｉｎ及び最大振幅Ａ_ｍａｘから相対的に離間された振幅候補値の組を抽出する。図１３に示すメッシュグラフでは、Ｓ３で示す組がこの要求に最も適ったものとなる。

具体的には、図１４に示すフローチャートに沿って、制御部１９は振幅候補値の組の抽出及び駆動力伝達装置１０の制御を行う。図１４のフローチャートは、図１１のフローチャートに対して、ステップＳ１８とステップＳ２０の間にステップＳ２４及びＳ２６が挿入されたものである。以下の説明では、図１１にて既に説明したステップについては適宜説明を省略する。

ステップＳ１８にて目標伝達トルクＴ_ｒｅｆとの差異が最小となる出力トルクＴ_Ｏ＿ａが求められると、制御部１９は出力トルクＴ_Ｏ＿ａとなる振幅候補値Ａ_１，Ａ_２の組が複数抽出されたか否かを判定する（Ｓ２４）。単一の振幅候補値Ａ_１，Ａ_２の組しか抽出されていない場合はステップＳ２０に進む。

出力トルクＴ_Ｏ＿ａとなる振幅候補値Ａ_１，Ａ_２の組が複数抽出された場合には、制御部１９は、下記数式（２５）に基づいて、最小振幅Ａ_ｍｉｎ及び最大振幅Ａ_ｍａｘから相対的に離間された振幅候補値Ａ_１，Ａ_２の組を抽出する（Ｓ２６）。抽出後、ステップＳ２０に進む。

また制御部１９は、出力トルクＴ_Ｏ＿ａとなる振幅候補値Ａ_１，Ａ_２の組が複数抽出された場合、第１フェーズ振幅Ａ_１と第３フェーズ振幅Ａ_２の差異が相対的に大きい候補値の組を抽出してもよい。

第１フェーズ振幅Ａ_１と第３フェーズ振幅Ａ_２が近接するほど、第１フェーズ振幅Ａ_１から第３フェーズ振幅Ａ_２への移行期間が短くなる。当該移行期間ではクラッチ部材２２が係合動作及び解放動作を行っており、これら係合動作及び解放動作に係る時間よりも移行期間が短くなると、クラッチ部材２２の応答不全に繋がるおそれがある。

そこで制御部１９は、第１フェーズ振幅Ａ_１と第３フェーズ振幅Ａ_２の差異が相対的に大きい振幅候補値の組を抽出する。図１３に示すメッシュグラフでは、Ｓ４で示す組がこの要求に最も適ったものとなる。

具体的には、図１５に示すフローチャートに沿って、制御部１９は振幅候補値の組の抽出及び駆動力伝達装置１０の制御を行う。図１５のフローチャートは、図１４のフローチャートについて、ステップＳ２６をステップＳ２８に置き換えたものである。以下の説明では、図１１，１４にて既に説明したステップについては適宜説明を省略する。

ステップＳ１８にて目標伝達トルクＴ_ｒｅｆとの差異が最小となる出力トルクＴ_Ｏ＿ａに対応する振幅候補値Ａ_１，Ａ_２の組が複数抽出された場合には、制御部１９は、下記数式（２６）に基づいて、第１フェーズ振幅Ａ_１と第３フェーズ振幅Ａ_２の差異が相対的に大きい振幅候補値の組を抽出する（Ｓ２８）。抽出後、ステップＳ２０に進む。

また、最小振幅Ａ_ｍｉｎ及び最大振幅Ａ_ｍａｘから相対的に離間されているもの、第１フェーズ振幅Ａ_１と第３フェーズ振幅Ａ_２の差異が相対的に大きいもの、という２つの抽出基準を総合的に判断して、振幅候補値の組を抽出してもよい。例えば数式（２５），（２６）に代えて、下記数式（２７）に基づいて、振幅候補値の組を抽出してもよい。

ここで、数式（２７）中、ｗは重み係数であり、最小振幅Ａ_ｍｉｎ及び最大振幅Ａ_ｍａｘから離間させるとの条件と、第１フェーズ振幅Ａ_１と第３フェーズ振幅Ａ_２の差異を広げるとの条件のどちらを優先させるかを適宜変更することができる。

また、第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２の一方が固定値として設定されている場合は、その固定値及び目標伝達トルクＴ_ｒｅｆに基づいて、第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２の他方の値を求めてもよい。例えば制御の安定性を図るために、第１フェーズの振幅Ａ_１は固定値に設定されるような場合に、このような抽出が有効となる。

具体的には図１６に示すフローチャートに沿って、制御部１９による第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２の抽出及び駆動力伝達装置１０の制御が行われる。なお、図１６に示すフローチャートのうち、図１１のフローチャートと同一の符号が付されたステップについては、適宜説明を省略する。

制御部１９は、第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２の候補値のうち、固定値に設定されていない振幅Ａ_ｎの候補を、図１７の候補領域から抽出する（Ｓ３０）。

なお、図１７では、固定値に設定された振幅候補値Ａ_ｍを第１フェーズ振幅Ａ_１＿ｋとし、固定値に設定されていない振幅候補値Ａ_ｎを第３フェーズ振幅Ａ_２としている。また、図１７に示されているように、第１フェーズ振幅Ａ_１及び第３フェーズ振幅Ａ_２の候補値のうち一方を固定すると、目標伝達トルクラインとの交点は一点（Ｓ４）のみとなる。このことから、図１６のフローチャートでは、図１４及び図１５のように出力トルクＴ_Ｏ＿ａを満たす振幅候補値Ａ_１，Ａ_２の組が複数生じることは理論的には生じない。

ステップＳ３０の後、制御部１９は、上述した数式に基づいて、固定値Ａ_ｍ（＝Ａ_１＿ｋ）と抽出した振幅候補値Ａ_ｎに対応する出力トルクＴ_Ｏを求める（Ｓ３２）。さらに制御部１９は、候補領域から全ての振幅候補値Ａ_ｎが抽出されたか否かを判定する（Ｓ３４）。候補領域に未抽出の振幅候補値Ａ_ｎの組がある場合には新しい振幅候補値Ａ_ｎを抽出して（Ｓ１６）、再びステップＳ３２に戻る。

ステップＳ３４にて候補領域から全ての振幅候補値Ａ_ｎが抽出された場合には、制御部１９は、算出された各出力トルクＴ_Ｏと目標伝達トルクＴ_ｒｅｆとの差異が最小となる出力トルクＴ_Ｏ＿ａを求める（Ｓ１８）。さらに制御部１９は求めた出力トルクＴ_Ｏ＿ａに応じた振幅Ａ_１，Ａ_２及び時刻ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，ｔ_４に基づいて、クラッチ部材２２及びブレーキ部材２４の係合及び解放タイミングを制御する（Ｓ２０）。さらに次回の制御周期まで待機して（Ｓ２２）、その後ステップＳ３０に戻る。

１０ 駆動力伝達装置、１２ 入力シャフト、１４ 出力シャフト、１６ 伝達部材、１７ 固定部、１８ 弾性部材、１９ 制御部、２０ 振動子、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ 速度センサ、２２ クラッチ部材、２４ ブレーキ部材。

Claims (7)

1. 駆動源により回転駆動させられる入力シャフトと、
   前記入力シャフトと同軸上に設けられた出力シャフトと、
   一端が前記出力シャフトに連結され当該出力シャフトの軸周方向に配置された弾性部材と、
   前記弾性部材の他端に連結され、当該弾性部材の伸縮に伴って前記出力シャフトの軸周方向に振動させられる振動子と、
   前記振動子と前記入力シャフトの角速度が所定値以下のときに両者を係合させるクラッチ部材と、
   前記振動子の角速度がゼロのときに前記振動子を固定部に係合させるブレーキ部材と、
   前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを制御することで、前記弾性部材を介して前記入力シャフト及び出力シャフト間で伝達される伝達トルクを制御する制御部と、
   を備えた駆動力伝達装置であって、
   前記制御部は、
   前記振動子の動作が、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材のいずれからも解放され振動する第１フェーズ、前記クラッチ部材により前記入力シャフトと係合される第２フェーズ、前記第２フェーズ後に前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材のいずれからも解放され振動する第３フェーズ、及び、前記ブレーキ部材により前記固定部と係合される第４フェーズの４フェーズが繰り返されるように、前記クラッチ部材及びブレーキ部材を制御し、
   前記第１フェーズにおける前記振動子の振幅である第１フェーズ振幅及び前記第３フェーズにおける前記振動子の振幅である第３フェーズ振幅から求められる、前記第２フェーズにおいて前記弾性部材に蓄積される弾性エネルギと、前記入力シャフト及び出力シャフトの角速度差とから、前記伝達トルクを求め、
   求められた前記伝達トルクに応じた前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅に基づいて、前記クラッチ部材及びブレーキ部材の係合及び解放タイミングを定める、
   ことを特徴とする、駆動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の駆動力伝達装置であって、
   前記制御部は、
   前記第１フェーズ及び第３フェーズの複数の候補値に対応する複数の前記伝達トルクを求め、
   求められた複数の前記伝達トルクのうち、目標伝達トルクとの差異が最小の前記伝達トルクに応じた前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅となるように、前記クラッチ部材及びブレーキ部材の係合及び解放タイミングを定める、
   ことを特徴とする、駆動力伝達装置。
3. 請求項２に記載の駆動力伝達装置であって、
   前記制御部は、
   目標伝達トルクとの差異が最小となる前記伝達トルクに応じた前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅の候補値の組が複数得られたときに、前記入力シャフト及び出力シャフトの角速度差から求められる最小振幅と、前記弾性部材の強度から求められる最大振幅との両者から相対的に離間した候補値の組に基づいて、前記クラッチ部材及びブレーキ部材の係合及び解放タイミングを定める、
   ことを特徴とする、駆動力伝達装置。
4. 請求項２または３に記載の駆動力伝達装置であって、
   前記制御部は、前記目標伝達トルクとの差異が最小となる前記伝達トルクに応じた前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅の候補値の組が複数得られたときに、前記第１フェーズ振幅と第３フェーズ振幅の差異が相対的に大きい候補値の組に基づいて、前記クラッチ部材及びブレーキ部材の係合及び解放タイミングを定める、
   ことを特徴とする、駆動力伝達装置。
5. 請求項２に記載の駆動力伝達装置であって、
   前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅の一方は固定値に設定され、
   前記制御部は、
   前記固定値と、前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅の他方の複数の候補値とに対応する、複数の前記伝達トルクを求め、
   前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅の他方が、求められた複数の前記伝達トルクのうち前記目標伝達トルクとの差異が最小の前記伝達トルクに応じた振幅となるように、前記クラッチ部材及びブレーキ部材の係合及び解放タイミングを定める、
   ことを特徴とする、駆動力伝達装置。
6. コンピュータを、請求項１から５のいずれか１に記載の前記制御部として機能させることを特徴とするプログラム。
7. 駆動源により回転駆動させられる入力シャフトと、
   前記入力シャフトと同軸上に設けられた出力シャフトと、
   一端が前記出力シャフトに連結され当該出力シャフトの軸周方向に配置された弾性部材と、
   前記弾性部材の他端に連結され、当該弾性部材の伸縮に伴って前記出力シャフトの軸周方向に往復運動させられる振動子と、
   前記振動子と前記入力シャフトの角速度が所定値以下のときに両者を係合させるクラッチ部材と、
   前記振動子の角速度がゼロのときに前記振動子を固定部に係合させるブレーキ部材と、
   前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを制御することで、前記弾性部材を介して前記入力シャフト及び出力シャフト間で伝達される伝達トルクを制御する制御部と、
   を備えた駆動力伝達装置の制御方法であって、
   前記振動子の動作が、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材のいずれからも解放され振動する第１フェーズ、前記クラッチ部材により前記入力シャフトと係合される第２フェーズ、前記第２フェーズ後に前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材のいずれからも解放され振動する第３フェーズ、及び、前記ブレーキ部材により前記固定部と係合される第４フェーズの４フェーズが繰り返されるように、前記クラッチ部材及びブレーキ部材を制御し、
   前記第１フェーズにおける前記振動子の振幅である第１フェーズ振幅及び前記第３フェーズにおける前記振動子の振幅である第３フェーズ振幅から求められる、前記第２フェーズにおいて前記弾性部材に蓄積される弾性エネルギと、前記入力シャフト及び出力シャフトの角速度差とから、前記伝達トルクを求め、
   求められた前記伝達トルクに応じた前記第１フェーズ振幅及び第３フェーズ振幅に基づいて、前記クラッチ部材及びブレーキ部材の係合及び解放タイミングを定める、
   ことを特徴とする、駆動力伝達装置の制御方法。
   

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