JP7066276B2 - 回転伝達機構 - Google Patents

Description

本発明は、回転伝達機構に関する。

図１０に示すように、回転伝達機構を備える変速機１０Ａは、駆動源の出力回転が入力される入力軸２を有している。

入力軸２には、変速ギヤ２１、２２、２３が、入力軸２の回転軸Ｘａ方向に間隔をあけて設けられている。変速ギヤ２１、２２、２３は、それぞれ１速、２速および３速の変速段に対応し、外周にはそれぞれのギヤ比に応じた溝が設けられている。
変速ギヤ２１、２２、２３の各々は、対応する動力伝達用の伝達ギヤ３１、３２、３３に、それぞれ噛合している。伝達ギヤ３１、３２、３３は、出力軸３に相対回転不能に設けられている。

変速ギヤ２１、２２、２３のそれぞれに隣接する位置には、入力軸２と一体に回転するカムリング４１、４２、４３が設けられている。

カムリング４１、４２、４３の外周には、回転軸Ｘａ方向に沿ってカム溝４５が設けられており、カム溝４５には、カムリング４１、４２、４３に外挿されたスリーブ５１、５２、５３の係合突起５７が係合している。スリーブ５１、５２、５３の各々は、カム溝４５に係合させた係合突起５７により、カムリング４１、４２、４３の外周で、カムリング４１、４２、４３と一体回転可能、かつ回転軸Ｘａ方向に移動可能に設けられている。

変速機１０Ａでは、スリーブ５１、５２、５３の回転軸Ｘａ方向への移動により、変速ギヤ２１、２２、２３とスリーブ５１、５２、５３の互いの対向面に設けたスリーブ歯部５６およびギヤ歯部２６の嵌合と離脱を切り替えて、トルクの伝達経路を切り替えることで、変速段が変更される。

スリーブ５１、５２、５３の回転軸Ｘａ方向の移動は、駆動機構１５が備えるシフトドラム１６を、モータＭを用いて回転軸Ｘｃ回りに回動させることで制御される。
シフトドラム１６の基部１６０の外周には、回転軸Ｘａを中心とする周方向に沿ってカム溝１６１、１６２、１６３が形成されており、カム溝１６１、１６２、１６３は、シフトドラム１６の周方向における角度位置に応じて回転軸Ｘｃ方向の位置が変化している。

カム溝１６１、１６２、１６３の各々には、シフトアーム８１、８２、８３の係合ピン８５が係合しており、シフトアーム８１、８２、８３は、シフトロッド７１、７２、７３に連結されている。シフトロッド７１、７２、７３は、シフトフォーク６１、６２、６３を介してスリーブ５１、５２、５３に連結されている。

そのため、シフトドラム１６の回転軸Ｘｃ回りの回動に連動して、シフトロッド７１、７２、７３とシフトフォーク６１、６２、６３とが軸線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３方向に変位して、シフトフォーク６１、６２、６３が外周に係合したスリーブ５１、５２、５３を、回転軸Ｘａ方向に駆動させる。

特開２０１１－１０２６３１号公報

スリーブ５１、５２、５３と変速ギヤ２１、２２、２３はそれぞれ高速回転し、さらに双方の回転数には差がある。そのため、スリーブ歯部５６を嵌合のためにギヤ歯部２６に接近させる際に、スリーブ歯部５６の先端面がギヤ歯部２６の回転軸Ｘａ方向の先端面に衝突し、ノイズの発生やスリーブ歯部５６とギヤ歯部の耐久性が低下するおそれがある。

回転伝達機構の制御装置は、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６を衝突を回避したタイミングで嵌合させるように、駆動機構１５を制御するが、その制御のためにギヤ歯部２６の回転角を検出する必要がある。

ギヤ歯部２６の回転角の検出の一例として、ギヤ歯部２６の原点通過時刻を検出する原点通過センサを用いて、ギヤ歯部２６の回転角を推定する方法がある（例えば、特許文献１参照）。原点通過センサは、ギヤ歯部２６の原点通過時刻をパルス信号として制御装置に入力するが、ノイズ等の原因で、誤ったタイミングでパルス信号が制御装置に入力されることがある。誤ったタイミングで入力されたパルス信号を用いると、ギヤ歯部２６の回転角が適切に推定されず、ギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６の衝突が生じるおそれがある。

回転伝達機構において、ギヤ歯部の回転角を適切に推定して嵌合のタイミングを制御することが求められている。

本発明の回転伝達機構は、
第１の回転軸と一体的に回転可能に設けられたスリーブと、
前記第１の回転軸上に相対回転可能に設けられた第１のギヤと、
第２の回転軸と一体的に回転に設けられ、前記第１のギヤと噛み合う第２のギヤと、を有し、
駆動機構により前記スリーブを前記第１の回転軸方向に変位させて、前記第１のギヤと前記スリーブの互いの対向部に設けられたギヤ歯部およびスリーブ歯部の嵌合および離脱を切り替える回転伝達機構であって、
前記第２の回転軸の回転速度を検出する第１の検出機構と、
前記第１のギヤと同期して回転する回転部材と対向する対向位置に配置され、前記回転部材において前記ギヤ歯部の原点に対応して配置された被検出部が前記対向位置を通過する時刻を、前記ギヤ歯部の原点通過時刻として検出する第２の検出機構と、
前記駆動機構を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記第１の検出機構の検出結果に基づいて前記ギヤ歯部の回転角を算出する推定部と、
前記第２の検出機構が検出した前記原点通過時刻の入力に応じて、前記推定部が算出した前記ギヤ歯部の回転角を原点にリセットするリセット部と、
前記ギヤ歯部の回転角に基づいて、前記駆動機構を制御する駆動制御部と、を備え、
前記リセット部は、前記ギヤ歯部の回転角のリセットを行う際に、過去の入力タイミングと異なるタイミングの前記第２の検出機構の入力は除外する。

本発明によれば、推定したギヤ歯部の回転角のリセットを行う際に、過去の入力タイミングと異なるタイミングの第２の検出機構の入力を除外することによって、誤ったタイミングでのリセットを防止することができ、ギヤ歯部の回転角を適切に推定して嵌合のタイミングを制御することができる。

（ａ）は変速機の構成を説明する図であり、（ｂ）は位置決め機構の構成を説明する図である。 シームレスシフト機構を説明する図である。 図２のスリーブおよび変速ギヤを、回転軸Ｘａ方向に離間して示した図である。 スリーブ歯部とギヤ歯部の嵌合を説明する図である。 スリーブ歯部とギヤ歯部の衝突を説明する図である。 制御装置の構成を説明する図である。 制御装置の動作を説明するフローチャートである。 実施の形態のスリーブ歯部とギヤ歯部の嵌合の制御を示す図である。 比較例のスリーブ歯部とギヤ歯部の嵌合の制御を示す図である。 従来例に係る変速機の構成を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態に係る回転伝達機構について説明する。
図１は、回転伝達機構１を備えた変速機１０の構成を説明する図である。図１の（ａ）は、変速機１０全体の構成を説明する模式図であり、図１の（ｂ）は、位置決め機構７０を説明する図である。
図２は、回転伝達機構１のカムリング、スリーブおよび変速ギヤを説明する図である。
図３は、図２のスリーブおよび変速ギヤを、回転軸Ｘａ方向に離間して示した図である。
実施の形態の回転伝達機構１は、１～３速の変速段に対応して、それぞれカムリング４１、４２、４３と、１速ギヤ２１、２速ギヤ２２、３速ギヤ２３と、スリーブ５１、５２、５３を備えている。
以下、１速ギヤ２１、２速ギヤ２２、３速ギヤ２３を区別せず言及する場合は、変速ギヤ２１、２２、２３という。
図２～図３では、代表して１速に対応する構成を図示している。図２では、入力軸２と１速ギヤ２１を仮想線で示している。図２～図３では、１速ギヤ２１の外周に形成されたギヤ溝の図示は省略している。また、図２では、筒部２７およびターゲット板２８（図３参照）の図示は省略している。

図１の（ａ）に示すように、変速機１０は、駆動源１１の出力回転が、メインクラッチ１２を介して入力される入力軸２を有している。入力軸２では、複数の変速ギヤ２１、２２、２３が、入力軸２の回転軸Ｘａ方向に間隔をあけて並んでいる。複数の変速ギヤ２１、２２、２３は、それぞれ、１速ギヤ２１、２速ギヤ２２、および３速ギヤ２３である。変速ギヤ２１、２２、２３の各々は、入力軸２で回転可能に支持されている。

入力軸２では、変速ギヤ２１、２２、２３に隣接する位置に、入力軸２と一体に回転するカムリング４１、４２、４３が設けられている。カムリング４１、４２、４３の中央には貫通孔４４が設けられており、貫通孔４４の内周には回転軸Ｘａ方向に延びるスプラインが設けられている（図２参照）。カムリング４１、４２、４３は、入力軸２に回転軸Ｘａ方向から外挿されて、入力軸２の外周にスプライン嵌合することによって、入力軸２に一体回転可能に連結されている。

カムリング４１、４２、４３の外周には、当該カムリング４１、４２、４３の外周を回転軸Ｘａ方向に延びるカム溝４５が設けられている。カムリング４１、４２、４３の外周においてカム溝４５は、回転軸Ｘａを中心とする周方向に所定間隔で複数設けられている。

カムリング４１、４２、４３の外周には、回転軸Ｘａ方向から見てリング状を成すスリーブ５１、５２、５３が外挿されている。スリーブ５１、５２、５３の各々は、カムリング４１、４２、４３のカム溝４５に係合する係合突起５７を、カム溝４５と同数有している。

スリーブ５１、５２、５３の各々は、カム溝４５に係合させた係合突起５７により、カムリング４１、４２、４３の外周で、回転軸Ｘａ方向に移動可能、かつカムリング４１、４２、４３と一体回転可能に設けられている。

スリーブ５１、５２、５３の外周には、シフトフォーク６１、６２、６３の一端部６１ａ、６２ａ、６３ａが係合している。シフトフォーク６１、６２、６３の他端部６１ｂ、６２ｂ、６３ｂは、入力軸２に対して平行に配置されたシフトロッド７１、７２、７３に連結されている。

シフトロッド７１、７２、７３は、軸線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３方向に変位可能となっており、シフトフォーク６１、６２、６３は、シフトロッド７１、７２、７３の軸線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３方向の変位に連動して、回転軸Ｘａ方向に変位する。

スリーブ５１、５２、５３の外周には、シフトロッド７１、７２、７３に連結されたシフトフォーク６１、６２、６３が係合しているため、スリーブ５１、５２、５３は、シフトロッド７１、７２、７３の軸線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３方向の変位に伴って、回転軸Ｘａ方向に移動する。

前記したように、入力軸２では、カムリング４１、４２、４３に隣接して、変速ギヤ２１、２２、２３が設けられている。カムリング４１、４２、４３に外挿されたスリーブ５１、５２、５３は、回転軸Ｘａ方向で、変速ギヤ２１、２２、２３に対向している。

スリーブ５１、５２、５３と変速ギヤ２１、２２、２３は、各変速ギヤ２１、２２、２３の外周にギヤ比に応じたギヤ溝が形成されている以外は、同様の構成を有している。そこで、代表してスリーブ５１と１速ギヤ２１の具体的な構成を説明する。

図２に示すように、スリーブ５１と１速ギヤ２１は、共に回転軸Ｘａを軸中心とし、一面が互いに対向するように配置された円板状の部材である。以下、単に「周方向」というときは、「回転軸Ｘａを中心とする周方向」を意味し、単に「径方向」というときは、「回転軸Ｘａの径方向」を意味する。

図３に示すように、スリーブ５１は中央に貫通孔５４が設けられている。スリーブ５１の外周には、シフトフォーク６１（図１の（ａ）参照）が係合する。スリーブ５１の、１速ギヤ２１との対向面５５には、スリーブ歯部５６が形成されている。スリーブ歯部５６は、直方体状の複数のスリーブ歯５６１が、対向面５５に周方向等間隔に配置された構成となっている。

スリーブ５１の貫通孔５４の内周には、円柱形状の４つの係合突起５７が、９０°間隔で設けられている。係合突起５７は、貫通孔５４の内周から内径側（回転軸Ｘａ）側に突出する。

図２に示すように、スリーブ５１の貫通孔５４にはカムリング４１が挿入される。カムリング４１の外径は、スリーブ５１の貫通孔５４の内径と略同じであるが、カムリング４１の外周には、回転軸Ｘａ方向に横切るカム溝４５が形成されている。カム溝４５は、回転軸Ｘａ周りの周方向に９０°間隔で、係合突起５７と同数の４つが形成されている。カム溝４５の径方向の深さは、係合突起５７の突出長よりも僅かに長くなっている。このような構成によって、スリーブ５１の貫通孔５４にカムリング４１を挿入すると、係合突起５７がカム溝４５に係合して、スリーブ５１はカムリング４１と一体的に回転する。

１速ギヤ２１は中央に貫通孔２４が設けられ、この貫通孔２４に入力軸２が遊嵌される。
図３に示すように、１速ギヤ２１のスリーブ５１との対向面２５にはギヤ歯部２６が設けられている。１速ギヤ２１のギヤ歯部２６は、直方体状の複数のギヤ歯２６１が、対向面２５に周方向等間隔に配置された構成となっている。ギヤ歯２６１は、スリーブ歯５６１と同じ間隔で配置され、回転軸Ｘａ方向から見た場合に同一円周上に形成されており、これによってギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６は嵌合可能となっている。

１速ギヤ２１の、スリーブ５１との対向面２５と反対側に、貫通孔２４の外縁から回転軸Ｘａ方向に延びる筒部２７が形成されている。筒部２７の外周面には、外周面から径方向外方に張り出す円板状のターゲット板２８が取り付けられている。ターゲット板２８は、１速ギヤ２１と同期して回転する回転部材である。ターゲット板２８の外縁には、周方向等間隔に、磁石２９が配置されている。磁石２９は、後述する制御装置１００の制御において、変速ギヤ２１、２２、２３のギヤ歯部２６の角度原点に対応する位置に配置されており、図３の例では９０°間隔で配置されている。

変速機１０では、シフトフォーク６１、６２、６３により、スリーブ５１、５２、５３を回転軸Ｘａ方向に駆動させることで、スリーブ５１、５２、５３および変速ギヤ２１、２２、２３の互いの対向面５５、２５に設けたスリーブ歯部５６とギヤ歯部２６を嵌合させ、または離脱させる。スリーブ５１、５２、５３と変速ギヤ２１、２２、２３は、嵌合前はそれぞれ異なる回転数で回転しているが、スリーブ歯部５６をギヤ歯部２６に嵌合させると、入力軸２の回転がスリーブ歯部５６からギヤ歯部２６に伝達される。すなわち、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の嵌合および離脱の切り替えによって、入力軸２と変速ギヤ２１、２２、２３との間での回転の伝達／非伝達が切り替えられるようになっている。

１速ギヤ２１、２速ギヤ２２、３速ギヤ２３の各々は、対応する第１伝達ギヤ３１、第２伝達ギヤ３２、第３伝達ギヤ３３にそれぞれ噛合している。以下、第１伝達ギヤ３１、第２伝達ギヤ３２、第３伝達ギヤ３３を区別せず言及する場合は、伝達ギヤ３１、３２、３３という。伝達ギヤ３１、３２、３３は、出力軸３の回転軸Ｘｂ方向に間隔をあけて配置され、出力軸３と一体的に回転可能に設けられている。

例えば、１速ギヤ２１のギヤ歯部２６と、スリーブ５１のスリーブ歯部５６とを嵌合させて、１速ギヤ２１と入力軸２とを一体回転可能に連結すると、入力軸２に入力された回転が、第１伝達ギヤ３１を介して出力軸３に伝達される。これにより、入力軸２に入力された回転が、１速ギヤ２１のギヤ比で変速されて、出力軸３に伝達されたのち、ファイナルギヤ３５と、差動装置３６を介して、駆動輪３７に伝達される。１速から２速へ変速段を切り替える際には、嵌合していた１速ギヤのギヤ歯部２６とスリーブ５１のスリーブ歯部５６を離脱させると共に、２速ギヤのギヤ歯部２６とスリーブ５２のスリーブ歯部５６を嵌合させる。このように、ギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６とを嵌合させる変速ギヤ２１、２２、２３とスリーブ５１、５２、５３との組み合わせを変更することで、複数の変速段を実現するようになっている。

変速機１０は、変速段の切り替え時に、スリーブ５１、５２、５３を回転軸Ｘａ方向に駆動する駆動機構１５を有している。駆動機構１５は、前記したシフトフォーク６１、６２、６３と、シフトロッド７１、７２、７３の他に、シフトドラム１６と、モータＭと、シフトアーム８１、８２、８３と、を有している。

シフトドラム１６は、モータＭの回転駆動力で、回転軸Ｘｃ回りに回転する円柱状の基部１６０を有している。この基部１６０の外周には、シフトフォーク６１、６２、６３と同数のカム溝１６１、１６２、１６３が設けられている。

カム溝１６１、１６２、１６３は、基部１６０の外周を、回転軸Ｘｃを中心とする周方向に沿って設けられており、カム溝１６１、１６２、１６３の各々には、シフトアーム８１、８２、８３の一端に設けた係合ピン８５が係合している。シフトアーム８１、８２、８３の他端は、前記したシフトロッド７１、７２、７３に連結されている。

カム溝１６１、１６２、１６３各々は、回転軸Ｘｃを中心とする周方向における角度位置に応じて、回転軸Ｘｃ方向の位置が設定されている。そのため、カム溝１６１、１６２、１６３に係合ピン８５を係合させたシフトアーム８１、８２、８３の各々は、カム溝１６１、１６２、１６３内における係合ピン８５の位置に応じて、回転軸Ｘｃ方向に変位するようになっている。

したがって、モータＭにより、シフトドラム１６を回転軸Ｘｃ回りに回転させると、シフトアーム８１、８２、８３の各々が、シフトドラム１６の回転軸Ｘｃ回りの角度位置に応じて、回転軸Ｘｃ方向に変位する。

実施の形態では、カム溝１６１、１６２、１６３が、それぞれ１速、２速、３速の変速段に対応している。よって、例えば、カム溝１６１に係合ピン８５を係合させたシフトアーム８１が、回転軸Ｘｃ方向に変位すると、このシフトアーム８１の変位に連動して、シフトロッド７１が軸線Ｘ１方向に変位し、さらにシフトフォーク６１が回転軸Ｘａ方向に変位する。

シフトフォーク６１はスリーブ５１の外周に係合しているため、シフトフォーク６１の移動と共に、スリーブ５１は回転軸Ｘａ方向に移動する。そして、スリーブ５１の移動方向に応じて、１速ギヤ２１とスリーブ５１の互いの対向面５５、２５に設けられたギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６の嵌合および離脱を切り替えることで、入力軸２と１速ギヤ２１との間での回転の伝達／非伝達が切り替えられる。

変速機１０では、シフトロッド７１、７２、７３の各々に、位置決め機構７０が設けられている。図１の（ｂ）に示すように、位置決め機構７０は、合計３つの凹部７０ａ、７０ｂ、７０ｃが、軸線Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３方向で直列に連なって形成されている。実施の形態では、合計３つの凹部７０ａ、７０ｂ、７０ｃのうちの何れかひとつに、スプリングＳｐで付勢されたボール７５が弾発的に係合している。

シフトロッド７１の位置決め機構７０の場合を例に挙げて説明すると、シフトロッド７１が、ボール７５を凹部７０ｃに係合させた位置で保持されると、スリーブ５１は、当該スリーブ５１のスリーブ歯部５６と１速ギヤ２１のギヤ歯部２６とを係合させた位置に保持される。すなわち、入力軸２に入力された回転が１速ギヤ２１のギヤ比で変速されて出力軸３に伝達される位置（係合位置）で、スリーブ５１が保持される。

また、シフトロッド７１が、ボール７５を凹部７０ｂに係合させた位置で保持されると、スリーブ５１は、当該スリーブ５１のスリーブ歯部５６と１速ギヤ２１のギヤ歯部２６とを離間させた位置に保持される。すなわち、入力軸２に入力された回転が１速ギヤ２１を介して、出力軸３に伝達されない位置（中立位置）で、スリーブ５１が保持される。

なお、実施の形態では、スリーブ５１、５２、５３の一方側にのみ変速ギヤが配置されているが、スリーブ５１、５２、５３の他方側にもスリーブ歯部５６を設けて、他の変速ギヤを他方側に配置する構成としても良い。この場合には、ボール７５を凹部７０ａに係合させた位置で、シフトロッド７１、７２、７３を保持することで、スリーブ５１、５２、５３のスリーブ歯部５６を、他の変速ギヤのギヤ歯部２６に嵌合させた位置で保持することができるようになっている。

変速機１０には、ギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６の嵌合の制御に用いる複数のセンサが設置されている。
図１に示すように、変速機１０には、入力軸２の回転角を検出する回転角センサ９１と、出力軸３の回転速度を検出する回転速度センサ９２が設けられている。回転角センサ９１は、例えば、入力軸２に取り付けたエンコーダまたはレゾルバとすることができる。回転速度センサ９２は、出力軸３と一体的に回転する伝達ギヤ３１、３２、３３のいずれかの対向位置に設置することができるが、図１の例では第３伝達ギヤ３３の対向位置に設置した例を示している。伝達ギヤ３１～３３は出力軸３と一体的に回転するものであるため、伝達ギヤ３１、３２、３３のいずれかの外周の対向位置に回転速度センサ９２を配置することで、出力軸３の回転速度を検出することができる。回転角センサ９１および回転速度センサ９２の検出信号は、それぞれ後述する制御装置１００に入力される。

変速ギヤ２１、２２、２３のそれぞれのターゲット板２８の外周に対向する位置に、磁気センサ９３が配置されている。ターゲット板２８は、前記したように、変速ギヤ２１、２２、２３と同期して回転し、その外縁には磁石２９が配置されている（図３参照）。ターゲット板２８が回転して、ターゲット板２８の外縁に配置された磁石２９が磁気センサ９３との対向位置を通過する際に、磁気センサ９３は磁石２９の磁気を検出する。磁気センサ９３は、磁石２９の磁気を検出するとパルス信号を後述する制御装置１００に入力する。前記したように、磁石２９は変速ギヤ２１、２２、２３のギヤ歯部２６の原点に対応する位置に配置されているため、磁気センサ９３は、ギヤ歯部２６の原点通過時刻を検出するセンサとして機能する。図３の例では、ギヤ歯部２６が９０°回転するごとに、パルス信号が制御装置１００に入力される。

なお、説明および図示は省略するが、変速機１０には、例えばシフトドラム１６の回転角センサや、シフトロッド７１、７２、７３のトルクセンサ等、他のセンサも適宜配置される。

図１の（ａ）に示すように、変速機１０は制御装置１００を備えている。制御装置１００は、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリならびにクロックを備えたＣＰＵ（Central Processing Unit）で構成する。制御装置１００は変速機１０の各種動作の制御を行う。例えば、不図示であるが、制御装置１００には、車両のアクセルの開度、シフトレバーの位置およびブレーキの操作の有無を検出するセンサの検出信号が入力される。制御装置１００は、それらのセンサの検出信号に応じて変速段を切り替える。実施の形態では、制御装置１００が変速段を切り替えるために行う、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の嵌合の制御について説明する。

まず、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の嵌合について具体的に説明する。
図４は、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の嵌合を示す図であり、図５は、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の衝突を示す図である。
図４および図５は、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６を周方向に展開した図であり、回転軸Ｘａ方向を紙面の上下方向に示し、周方向を紙面の左右方向に示している。実施の形態では、低速段から高速段への変速（シフトアップ）の際に、スリーブ５１、５２、５３と変速ギヤ２１、２２、２３がそれぞれ異なる回転数で回転している状態での、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の嵌合を説明する。また、一例として、２速から３速への変速の際の、スリーブ５３と３速ギヤ２３の嵌合を図示している。

図４において、点線は嵌合前のスリーブ歯部５６を示し、実線は嵌合後のスリーブ歯部５６を示している。前記したように、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６は、回転軸Ｘａ方向から見て同じ円周上に配置されている。そのため、回転軸Ｘａの径方向から見ると、嵌合前のスリーブ歯部５６とギヤ歯部２６は、回転軸Ｘａ方向に所定距離離間して対向している。

スリーブ５３が、駆動機構１５によって回転軸Ｘａ方向に３速ギヤ２３に向かって駆動されると、スリーブ歯部５６がギヤ歯部２６に近づいて嵌合する。スリーブ５３が回転軸Ｘａ方向に３速ギヤ２３から離れるように駆動されると、スリーブ歯部５６はギヤ歯部２６から離脱する。

より具体的には、スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６の嵌合とは、スリーブ歯５６１がギヤ歯２６１の間の歯溝２６３に突入して、スリーブ歯５６１の側面２６１ａが、ギヤ歯２６１の対向する側面２６１ａに接触した状態を意味する。

ギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６が嵌合する前は、スリーブ５３と３速ギヤ２３とは異なる回転数で回転している。そのため、嵌合前のスリーブ歯５６１はギヤ歯２６１に対して相対速度Ｖｃで周方向に移動している状態である。図４では、紙面の左から右を、スリーブ歯５６１の相対移動の方向としている。したがって、紙面左側が相対移動方向の上流側であり、紙面右側が相対移動方向の下流側である。

スリーブ歯５６１がギヤ歯２６１に対して周方向に相対移動していることによって、嵌合の際、スリーブ歯５６１が歯溝２６３に垂直に入ることはできない。図４において一点鎖線の矢印で示すように、スリーブ歯５６１は、ギヤ歯２６１に対して所定の角度差Δθを有した位置から回転軸Ｘａ方向の移動を開始して、斜めに歯溝２６３に突入する必要がある。スリーブ歯５６１が歯溝２６３に斜めに突入することができるように、歯溝２６３の周方向幅は、スリーブ歯５６１の周方向幅よりも大きく設定されている。歯溝２６３に入ったスリーブ歯５６１の、相対移動方向下流側の側面５６１ａが、ギヤ歯２６１の相対移動方向上流側の側面２６１ａに接触することで、スリーブ５３と３速ギヤ２３が一体的に回転するようになる。

しかしながら、図５に示すように、スリーブ歯５６１が歯溝２６３に適切に突入できなかった場合、ギヤ歯２６１に衝突する可能性がある。スリーブ歯５６１は周方向に相対的に移動しているため、相対移動によって衝突したギヤ歯２６１とずれて歯溝２６３に入れば嵌合は完了するが、衝突によるノイズの発生や、スリーブ歯５６１およびギヤ歯２６１の消耗を招く可能性がある。

制御装置１００は、スリーブ歯５６１がギヤ歯２６１に衝突せずに嵌合するように、駆動機構１５がスリーブ５１、５２、５３の駆動を開始するタイミングと、スリーブ５１、５２、５３に付与する駆動力を制御する。実施の形態において、制御装置１００は、回転角センサ９１、回転速度センサ９２および磁気センサ９３の検出値を用いて、スリーブの駆動を開始するタイミングを制御する。

以下、ギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６の嵌合の制御のための、制御装置１００の構成と動作の詳細を説明する。
図６は、制御装置１００の構成を示すブロック図である。
図７は、制御装置１００の処理を説明するフローチャートである。
図８は、実施の形態におけるギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６の嵌合の制御を示す図である。
図９は、比較例のギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６の嵌合の制御を示す図である。

図６に示すように、制御装置１００は、信号処理部１０１、推定部１０２、リセット部１０３、角度差算出部１０４、駆動制御部１０５を備える。制御装置１００のＣＰＵが、メモリに記憶されたプログラムを実行することで、これらの機能構成を実現する。
制御装置１００のメモリには、パラメータ等、制御装置１００の各部の処理において必要な情報が記憶され、制御装置１００の各部は、特に記載がなくとも原則的にその処理結果を一旦メモリに記憶させ、必要なデータや処理対象をメモリから読み出すものとする。
信号処理部１０１は、回転角センサ９１、回転速度センサ９２、およびそれぞれの変速ギヤ２１、２２、２３に設けられた磁気センサ９３が入力する検出信号を順次処理して、メモリに記憶させる。信号処理部１０１の処理は、車両の運転中は常時行われている。

推定部１０２は、変速段の切替えを行う際には、回転速度センサ９２の検出信号に基づいて、嵌合を開始する変速ギヤに設けられたギヤ歯部２６の回転角θｇを推定する。ここでは、２速から３速へのシフトアップの際の、３速ギヤ２３のギヤ歯部２６の回転角θｇを推定する例を説明するが、他の変速ギヤへのシフトアップも同様の制御を行う。

図７に示すように、推定部１０２は、まず、回転速度センサ９２が検出した出力軸３の回転速度と、３速ギヤ２３と噛み合う第３伝達ギヤ３３のギヤ比から、３速ギヤ２３の回転速度Ｖｒを算出する（ステップＳ０１）。推定部１０２は、算出した回転速度Ｖｒに、３速ギヤ２３の磁気センサ９３のパルス信号が示す原点通過時刻からの経過時間を乗じることで、３速ギヤ２３のギヤ歯部２６の回転角θｇの推定値を算出する（ステップＳ０２）。推定部１０２は、算出したギヤ歯部２６の回転角θｇを順次メモリに記憶させる。
図８の（ｂ）に示すように、メモリには、原点（０°）から増加していくギヤ歯部２６の回転角θｇが記録される。ギヤ歯部２６の角度原点を９０°ごとに設定している場合、ギヤ歯部２６の回転角θｇは０°から９０°まで増加したあと、再び０°に戻る。

リセット部１０３は、３速ギヤ２３の磁気センサ９３のパルス信号の入力に応じて、メモリに記憶されるギヤ歯部２６の回転角θｇのリセットを行う。具体的には、図７に示すように、リセット部１０３は、メモリに記憶させたギヤ歯部２６の回転角θｇを参照し、回転角θｇが所定の角度範囲ＰＲ内であるときに（ステップＳ０３：Ｙｅｓ）、磁気センサ９３のパルス信号の入力があると（ステップＳ０４：Ｙｅｓ）、ギヤ歯部２６の回転角θｇを原点（０°）にリセットする（ステップＳ０５）。

回転速度センサ９２は、出力軸３の回転速度を検出するものであり、３速ギヤ２３の回転速度Ｖｒを直接検出するものではないため、その検出値を用いて推定したギヤ歯部２６の回転角θｇには誤差が生じることもある。そこで、３速ギヤ２３に設けた磁気センサ９３の検出する原点通過時刻の入力に基づいて、推定したギヤ歯部２６の回転角θｇを原点にリセットすることで、ギヤ歯部２６の回転角θｇの推定精度を高めるものである。

前記したように、磁気センサ９３は、ターゲット板２８の周方向等間隔に設けられた磁石２９を検出する。したがって、図８の（ａ）に示すように、磁気センサ９３からのパルス信号は、通常は等間隔のタイミングで制御装置１００に入力される。しかしながら、ノイズ等が原因で、誤ったタイミングでの入力（誤入力Ｉｅ）が生じることがある。

図９に比較例を示しているが、図９の（ａ）に示すように、この誤入力Ｉｅを許容してリセットを行った場合、図９の（ｂ）に示すように、ギヤ歯部２６の回転角θｇの推定結果が誤ったものとなる。図９の（ｄ）に示すように、この誤った推定結果を用いると、後述する駆動制御部１０５がスリーブ５３の駆動を誤ったタイミングで開始させることになる。

そこで、リセット部１０３は、推定部１０２が算出したギヤ歯部２６の回転角θｇが、リセットが許容される所定の角度範囲ＰＲであるときのみ、磁気センサ９３のパルス信号の入力に応じてリセットを行う。

リセット部１０３は、予め磁気センサ９３の過去のパルス信号の入力タイミングと、入力タイミングにおける推定部１０２が算出したギヤ歯部２６の回転角θｇを照合して、所定の角度範囲ＰＲを決定する。所定の角度範囲ＰＲは、過去のパルス信号の入力タイミングにおけるギヤ歯部２６の回転角θｇの前後の範囲を含む一定の範囲とすることができる。

リセット部１０３は、例えば、エンジンの始動されたタイミングで照合を行って所定の角度範囲ＰＲを決定することができる。リセット部１０３は、また、照合を２回以上行い、各回で決定した角度範囲の平均値を所定の角度範囲ＰＲとしても良い。また、複数回照合を行う中で、極端に他の回と異なる角度範囲が算出された場合は、その角度範囲は除外しても良い。一例として、ギヤ歯部２６の角度原点を９０°ごとに設定している場合には、所定の角度範囲ＰＲを、８５°～９０°とすることができる。

リセット部１０３は、ギヤ歯部２６の回転角θｇが所定の角度範囲ＰＲにある場合のみ、磁気センサ９３のパルス信号の入力を許容してリセットを行うことで、過去の入力タイミングと異なるタイミングのパルス信号は除外する。これによって、図８の（ｂ）に示すように、ノイズ等が原因の誤ったタイミングのパルス信号の入力で、回転角θｇが原点にリセットされるのを防止する。

図７に示すように、角度差算出部１０４は、スリーブ歯部５６の回転角θｓとギヤ歯部２６の回転角θｇの角度差Δθを算出する（ステップＳ０６）。スリーブ歯部５６が設けられたスリーブ５３は、入力軸２と一体的に回転する。したがって、図８の（ｃ）に示すように、信号処理部１０１は回転速度センサ９２が入力する入力軸２の回転角を、スリーブ歯部５６の回転角θｓとして記録する。スリーブ歯部５６の角度原点を９０°ごとに設定している場合、回転角θｓは０°から９０°まで増加したあと、再び０°に戻る。

角度差算出部１０４は、信号処理部１０１が記録したスリーブ歯部５６の回転角θｓと推定部１０２が推定したギヤ歯部２６の回転角θｇの差分を、角度差Δθとして算出する。角度差Δθは、０°～９０°の範囲で変化する。

駆動制御部１０５は、角度差算出部１０４が算出した角度差Δθを参照し、角度差Δθが閾値ＴＨを超えたタイミングで（ステップＳ０７：Ｙｅｓ）、スリーブ５３の駆動を開始するように駆動機構１５を制御する（ステップＳ０８）。閾値ＴＨは、図４の（ａ）に示すように、スリーブ歯部５６がギヤ歯部２６と衝突を起こさずに嵌合できる駆動タイミングを示すものであり、予めシミュレーションまたは試験等を行って決定する。

図９の（ｃ）および（ｄ）に示すように、磁気センサ９３の誤入力Ｉｅを許容すると、角度差Δθの算出も適切な値が算出されず、誤ったタイミングでスリーブ５３の駆動が開始されることになり、ギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６の衝突（図５参照）が生じる可能性がある
図８の（ｃ）および（ｄ）に示すように、実施の形態では、磁気センサ９３の誤入力Ｉｅは除外されているため、誤ったタイミングのパルス信号の入力によって回転角θｇが原点にリセットされるのを防止することができ、角度差Δθが適切に算出され、誤ったタイミングでのスリーブ５３の駆動開始が防止される。

以上の通り、実施の形態の回転伝達機構１は、
（１）入力軸２（第１の回転軸）と一体的に回転可能に設けられたスリーブ５１、５２、５３と、
入力軸２上に相対回転可能に設けられた変速ギヤ２１、２２、２３（第１のギヤ）と、
出力軸３（第２の回転軸）と一体的に回転に設けられ、変速ギヤと噛み合う伝達ギヤ３１、３２、３３（第２のギヤ）と、を有し、
駆動機構１５によりスリーブ５１、５２、５３を回転軸Ｘａ方向（第１の回転軸方向）に変位させて、変速ギヤ２１、２２、２３とスリーブ５１、５２、５３の互いの対向面５５、２５（対向部）に設けられたギヤ歯部２６とスリーブ歯部５６（歯部）の嵌合および離脱を切り替えるものであって、
出力軸３の回転速度を検出する回転速度センサ９２（第１の検出機構）と、
変速ギヤ２１、２２、２３のギヤ歯部２６の原点通過時刻を検出する磁気センサ９３（第２の検出機構）と、
駆動機構１５を制御する制御装置１００と、を備え、
制御装置１００は、
回転速度センサ９２の検出結果に基づいてギヤの歯部の回転角θｇを算出する推定部１０２と、
磁気センサ９３が検出した原点通過時刻の入力に応じて、推定部１０２が算出したギヤ歯部２６の回転角θｇを原点にリセットするリセット部１０３と、
ギヤ歯部２６の回転角θｇに基づいて、駆動機構１５を制御する駆動制御部１０５と、を備え、
リセット部１０３は、ギヤ歯部２６の回転角θｇのリセットを行う際に、過去の入力タイミングと異なるタイミングの磁気センサ９３の入力は除外する。

スリーブ歯部５６とギヤ歯部２６を嵌合させる際に、歯部同士が衝突すると衝突音が発生したり、歯部が摩耗する可能性がある。歯部同士の衝突を回避して嵌合させるために、ギヤ歯部２６の回転角θｇを検出して嵌合のタイミングを制御する必要がある。

ギヤ歯部２６の回転角θｇを検出する方法の一例として、出力軸３の回転速度を検出する回転速度センサ９２の検出値から、ギヤ歯部２６の回転角θｇを推定する。また、変速ギヤ２１、２２、２３の原点通過時刻を検出する磁気センサ９３を設けて、検出した原点通過時刻の入力に基づいて、推定したギヤ歯部２６の回転角θｇを原点にリセットすることで、ギヤ歯部２６の回転角θｇの推定精度を高める。しかしながら、磁気センサ９３の入力にノイズがあった場合、誤ったタイミングでギヤ歯部２６の回転角θｇがリセットされてしまう。

磁気センサ９３のパルス信号の入力は、一定のタイミングで入力されるため、推定したギヤ歯部２６の回転角θｇのリセットを行う際に過去の入力タイミングと異なるタイミングの磁気センサ９３の入力は除外することによって、誤ったタイミングでのリセットを防止することができ、適切に嵌合のタイミングを制御することができる。

（２）リセット部１０３は、推定部１０２が算出したギヤ歯部２６の回転角θｇと、磁気センサ９３の過去の入力タイミングを照合して、リセットの実行を許容するギヤ歯部２６の回転角θｇの所定の角度範囲ＰＲ（所定範囲）を決定し、所定の角度範囲ＰＲ外における磁気センサ９３の入力は除外する。

磁気センサ９３の過去の入力タイミングと、推定したギヤ歯部２６の回転角θｇを照合することで、リセットを行うことが許容される回転角θｇの所定の角度範囲ＰＲを決定することができる。決定した所定の角度範囲ＰＲ外の角度のときに入力される磁気センサ９３の入力信号を除外することで、誤ったタイミングでリセットすることを防止することができる。

（３）リセット部１０３は、推定部１０２が算出したギヤ歯部２６の回転角θｇと、第２のセンサ信号の過去の入力タイミングの照合を２回以上行って、ギヤ歯部２６の回転角θｇの所定角度範囲ＰＲを決定する。
照合を２回以上行うことで、リセットを許容するギヤ歯部２６の回転角θｇの所定の角度範囲ＰＲを精度良く決定することができる。

＜変形例１＞
実施の形態では、ギヤ歯部２６の原点通過時刻を検出する第２の検出機構を磁気センサ９３とし、被検出部をターゲット板２８に設置した磁石２９としたが、これに限られない。例えば、第２の検出機構を電磁ピックアップで構成し、被検出部をターゲット板２８の外周に形成した溝または突起としても良い。また、ターゲット板２８を設けず、変速ギヤ２１、２２、２３のギヤ歯部２６の原点通過時刻を直接的に検出するセンサを設けても良い。

＜変形例２＞
実施の形態では、リセット部１０３は、ギヤ歯部２６の回転角θｇのリセットの実行を許容する所定の角度範囲ＰＲを予め決定し、角度範囲ＰＲ内に入力されたパルス信号のみを許容するようにしたが、これに限られない。

リセット部１０３は、磁気センサ９３の過去の入力タイミングから次の入力タイミングを推定し、推定したタイミングとは異なるタイミングでの磁気センサ９３の入力は除外するようにしても良い。

リセット部１０３は、例えば、予め隣り合う入力タイミングの時間間隔を算出しておき、入力されたパルス信号の入力時刻に算出した時間間隔を加算することで、次の推定入力時刻を推定する。そして、リセット部１０３は、次の推定入力時刻と異なるタイミングで入力された磁気センサ９３のパルス信号は除外する。「次の推定入力時刻と異なるタイミング」とは、推定入力時刻と完全一致しないタイミング全てを意味するものでは無く、推定の誤差を考慮して、推定入力時刻の前後の一定の時間範囲から外れたパルス信号を除外するようにしても良い。

原点通過時刻を検出する磁気センサ９３のパルス信号は、一定の間隔で入力されるため、過去の入力タイミングから、適切な次の入力タイミングを推定することができる。推定した入力タイミングと異なるタイミングの入力を除外することで、実施形態と同様に、誤ったタイミングでギヤ歯部２６の回転角θｇのリセットが実行されることを防止することができる。

リセット部１０３は、２組以上の入力タイミングの間隔を算出し、算出した間隔の平均値または中央値を用いるようにしても良い。これによって、より正確に次の入力タイミングを推定することができる。

１０、１０Ａ 変速機
１１ 駆動源
１２ メインクラッチ
１５ 駆動機構
１６ シフトドラム
１６０ 基部
１６１、１６２、１６３ カム溝
２ 入力軸
２１ 変速ギヤ（１速ギヤ）
２２ 変速ギヤ（２速ギヤ）
２３ 変速ギヤ（３速ギヤ）
２５ 対向面
２６ ギヤ歯部
２６１ ギヤ歯
２６１ａ 側面
２６３ 歯溝
２７ 筒部
２８ ターゲット板
２９ 磁石
３ 出力軸
３１ 伝達ギヤ（第１伝達ギヤ）
３２ 伝達ギヤ（第２伝達ギヤ）
３３ 伝達ギヤ（第３伝達ギヤ）
３５ ファイナルギヤ
３６ 差動装置
３７ 駆動輪
４１、４２、４３ カムリング
４５ カム溝
５１、５２、５３ スリーブ
５５ 対向面
５７ 係合突起
５６ スリーブ歯部
５６１ スリーブ歯
５６１ａ 側面
６１、６２、６３ シフトフォーク
７１、７２、７３ シフトロッド
８１、８２、８３ シフトアーム
８５ 係合ピン
９１ 回転角センサ
９２ 回転速度センサ
９３ 磁気センサ
１００ 制御装置
１０１ 信号処理部
１０２ 推定部
１０３ リセット部
１０４ 角度差算出部
１０５ 駆動制御部
Ｍ モータ
Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ 回転軸

Claims (5)

1. 第１の回転軸と一体的に回転可能に設けられたスリーブと、
   前記第１の回転軸上に相対回転可能に設けられた第１のギヤと、
   第２の回転軸と一体的に回転に設けられ、前記第１のギヤと噛み合う第２のギヤと、を有し、
   駆動機構により前記スリーブを前記第１の回転軸方向に変位させて、前記第１のギヤと前記スリーブの互いの対向部に設けられたギヤ歯部およびスリーブ歯部の嵌合および離脱を切り替える回転伝達機構であって、
   前記第２の回転軸の回転速度を検出する第１の検出機構と、
   前記ギヤ歯部の原点通過時刻を検出する第２の検出機構と、
   前記駆動機構を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記第１の検出機構の検出結果に基づいて前記ギヤ歯部の回転角を算出する推定部と、
   前記第２の検出機構が検出した前記原点通過時刻の入力に応じて、前記推定部が算出した前記ギヤ歯部の回転角を原点にリセットするリセット部と、
   前記ギヤ歯部の回転角に基づいて、前記駆動機構を制御する駆動制御部と、を備え、
   前記リセット部は、前記ギヤ歯部の回転角のリセットを行う際に、過去の入力タイミングと異なるタイミングの前記第２の検出機構の入力は除外することを特徴とする回転伝達機構。
2. 前記リセット部は、前記推定部が算出した前記ギヤ歯部の回転角と、前記第２の検出機構の過去の入力タイミングを照合して、前記リセットの実行を許容する前記ギヤ歯部の回転角の所定範囲を決定し、前記所定範囲外における前記第２の検出機構の入力は除外することを特徴とする請求項１記載の回転伝達機構。
3. 前記リセット部は、前記推定部が算出した前記ギヤ歯部の回転角と、前記第２の検出機構の過去の入力タイミングの照合を２回以上行って、前記ギヤ歯部の回転角の所定範囲を決定することを特徴とする請求項２記載の回転伝達機構。
4. 前記リセット部は、前記第２の検出機構の過去の入力タイミングから推定される次の入力タイミングと異なるタイミングでの、前記第２の検出機構の入力は除外することを特徴とする請求項１記載の回転伝達機構。
5. 前記リセット部は、２組以上の前記第２の検出機構の過去の入力タイミングの間隔を算出し、前記間隔に基づいて前記第２の検出機構の次の入力タイミングを推定することを特徴とする請求項４記載の回転伝達機構。
   
   

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