WO2010150851A1

WO2010150851A1 - 車両用制御装置

Info

Publication number: WO2010150851A1
Application number: PCT/JP2010/060767
Authority: WO
Inventors: 忠彦加藤
Original assignee: 株式会社ユニバンス
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2010-12-29
Also published as: JPWO2010150851A1; JP5624540B2

Abstract

　車両の加速時に減速感を与えることなく変速ショックを防止できる車両用制御装置を提供する。高速段への変速要求があると判断される場合に、入力軸の回転数が第１同期回転数以下であるかを判断する高速段回転数判断手段（Ｓ９）と、その高速段回転数判断手段により第１同期回転数以下であると判断される場合に第１荷重付与装置を非作動とする荷重解除手段（Ｓ１０）とを備える。これにより、入力軸の回転数が第１同期回転数より低いときは、第１スプラグは反セルフロック方向に傾動した状態となり動力は伝達されないが、第１同期回転数を超えると、第１スプラグはセルフロック方向に傾動し動力が伝達される。このように、入力軸の回転数と第１同期回転数とが一致することと動力伝達とが同時に行われるため、変速時に回転数変化がないことと等しくなり、変速ショックを防止できる。

Description

車両用制御装置

　本発明は、車両用制御装置に関し、特に、車両の加速時に減速感を与えることなく変速ショックを防止できる車両用制御装置に関するものである。

　従来、モータの動力を伝達する動力伝達装置として、例えば、非特許文献１には、２つの多板クラッチを断続させることで、モータからの入力回転を遊星歯車装置により２段に変速するトランスミッションが開示されている。この非特許文献１に開示されるトランスミッションによれば、入力回転を２段に変速できるので、低速から高速までの幅広い車速範囲においてモータを効率の良い回転域で使用することが可能となり、モータの動力を効率良く伝達することができる。

「高級ＡＷＤ車用ハイブリッドトランスミッションの開発」ＳＡＥ　Ｐａｐｅｒ，Ｎｏ．２００７－０１－４１２２，２００７年１０月発行

　しかしながら、非特許文献１に開示されるトランスミッションでは、低速段から高速段に変速するアップシフト時には、多板クラッチを断続させると、モータに連結されている入力側の部材の回転数が急激に変化（低下）する。この変化が急激なため、回転数変化に伴う慣性トルクが大きくなり、変速ショックが発生するという問題点を有していた。また、高速段から低速段に変速するダウンシフト時にも、回転数が急激に変化（増加）して、同様に変速ショックが発生するという問題点を有していた。

　また、入力側の部材の回転数を変速後の回転数に合わせることにより変速ショックは緩和されるが、入力側の部材の回転数を増加または低下させると、入力側の部材の回転数の変化が出力軸の回転数の変化となって表れ、車両の走行速度が変化する。その結果、車両の加速時において、入力側の部材の回転数を低下させる際に減速感が生じるという問題点があった。また、車両の減速時には逆に加速感が生じるため、車両の運転者や同乗者に違和感が生じるという問題点があった。

　本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、車両の加速時に減速感を与えることなく変速ショックを防止できる車両用制御装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段および発明の効果

　この目的を達成するために、請求項１記載の車両用制御装置により制御される車両は、減速装置および減速比変更装置を備えている。減速比変更装置は、第１クラッチにより減速装置へ動力が伝達される場合に、減速装置の動作を規制してモータからの入力回転を出力軸に伝達する。第１クラッチの第１荷重付与装置を非作動とすることにより、第１クラッチの付勢部材により第１スプラグがセルフロック方向に傾動され、第１外輪および第１内輪に第１スプラグが係合して動力が伝達されるが、減速装置の動作が規制されることで、代わってモータからの動力が出力軸へ伝達される。この結果、減速装置により減速される低速段から、減速装置の動作が規制される高速段への切り替えを行うことができる。

　また、減速比変更装置は、第１クラッチにより入力軸から減速装置への動力の伝達が遮断される場合に、入力軸から伝達される入力回転を減速装置の減速比よりも大きい減速比で減速し出力軸に伝達する。この場合、第１クラッチの第１荷重付与装置を非作動とすることにより、第１クラッチの付勢部材により第１スプラグがセルフロック方向に傾動され、第１外輪および第１内輪に第１スプラグが係合して減速装置へ動力が伝達される。減速装置の減速比は、減速比変更装置の減速比より小さいため、減速比変更装置により減速される低速段から、減速装置により減速される高速段への切り替えを行うことができる。

　一方、車両用制御装置は、アップシフト要求判断手段により車両に高速段への変速要求があると判断される場合に、回転数取得手段により取得される入力軸の回転数が第１同期回転数以下であるかを判断する高速段回転数判断手段と、その高速段回転数判断手段により入力軸の回転数が第１同期回転数以下であると判断される場合に、第１荷重付与装置を非作動として第１クラッチの第１スプラグに付与した荷重を解除する荷重解除手段とを備えている。そのためアップシフト時に、高速段回転数判断手段により入力軸の回転数が第１同期回転数以下に低下したと判断される場合に、荷重解除手段により第１荷重付与装置を非作動として第１クラッチの第１スプラグに付与した荷重が解除される。その結果、第１クラッチの付勢部材の付勢力により第１スプラグが傾動し、第１スプラグが第１外輪および第１内輪に係合可能な状態となる。

　ここで、入力軸の回転数が低下していく状態では、第１クラッチは第１外輪および第１内輪の相対回転方向が反セルフロック方向となるため、第１スプラグは第１外輪および第１内輪に係合できない。その結果、請求項１記載の車両用制御装置によれば、モータのイナーシャによる減速力を出力軸に伝達させずに、入力軸の回転数を低下させることができる。これにより、車両の加速時に減速感が生じることを防止できるという効果がある。

　また、入力軸の回転数が第１同期回転数より低いときは、第１外輪および第１内輪の相対回転方向が反セルフロック方向となるため、第１スプラグは第１外輪および第１内輪に係合できない。このため、モータから動力は伝達されない。しかし、入力軸の回転数が第１同期回転数を超えると、第１スプラグはセルフロック方向に傾動し、第１外輪および第１内輪に係合する。これにより動力の伝達が行われる。このように、動力が伝達されない状態から伝達される状態への切り替えが、入力軸の回転数と第１同期回転数とが一致することよってスムーズに行われるため、切り替え時の変速ショックを防止できるという効果がある。また、変速ショックを防止する制御が入力軸の回転数だけに基づいて行われると共に、第１荷重付与装置の作動と非作動とを切り替えるだけで変速できるため、制御を簡素化できるという効果がある。

　請求項２記載の車両用制御装置によれば、高速段回転数判断手段により入力軸の回転数が第１同期回転数より所定回転数低い目標回転数以上かつ第１同期回転数以下であると判断される場合に、荷重解除手段により第１荷重付与装置を非作動として第１クラッチの第１スプラグに付与した荷重が解除される。これによりアップシフト時における入力軸の回転数が目標回転数未満になることを防ぐことができる。よって、請求項１記載の効果に加え、動力が伝達される第１同期回転数になるまでの時間を確実に短くすることができ、変速要求から変速完了までの時間を確実に短縮できるという効果がある。

　請求項３記載の車両用制御装置によれば、ダウンシフト要求判断手段により車両に低速段への変速要求があると判断される場合に、低速段回転数判断手段により、回転数取得手段により取得される入力軸の回転数が第２同期回転数以下であるか判断される。判断の結果、入力軸の回転数が第２同期回転数以下であると判断される場合に、荷重付与手段により第１荷重付与装置を作動して第１クラッチの第１スプラグに荷重が付与される。これにより、第１クラッチの第１スプラグが反セルフロック方向に傾動し、第１外輪および第１内輪への第１スプラグの係合が強制的に解除され、減速装置への動力の伝達が遮断される。車両の減速比変更装置は第１クラッチに連動して結合および解除される第２クラッチを備えているので、動力の伝達経路が切り替えられる。

　ここで、入力軸の回転数が第２同期回転数より低いときは、第２クラッチの第２外輪および第２内輪の相対回転方向が反セルフロック方向となるため、第２スプラグは第２外輪および第２内輪に係合できない。このため、第２クラッチを介して動力は伝達されない。しかし、入力軸の回転数が第２同期回転数を超えると、第２クラッチの第２スプラグはセルフロック方向に傾動し、第２外輪および第２内輪に係合する。これにより、第２クラッチを介して動力が伝達される。このように、動力が伝達されない状態から伝達される状態への切り替えが、入力軸の回転数と第２同期回転数とが一致することよってスムーズに行われるため、請求項１又は２の効果に加え、切り替え時の変速ショックを防止できるという効果がある。

本発明の実施の形態における車両用制御装置が搭載される車両を模式的に示した模式図である。本発明の車両用制御装置により制御される第１実施の形態における動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。第１クラッチの断面図である。図３のＩＶ－ＩＶ線における第１クラッチの断面図である。図４のＶで示す部分を拡大して示した第１クラッチの部分拡大断面図である。低速段による走行時の車両における動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。高速段による走行時の車両における動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。コースト走行時の車両における動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。車両用制御装置の電気的構成を示したブロック図である。変速制御処理を示すフローチャートである。本発明の車両用制御装置により制御される第２実施の形態における動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。低速段による走行時の車両における動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。高速段による走行時の車両における動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。コースト走行時の車両における動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。本発明の車両用制御装置により制御される第３実施の形態における動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。低速段による走行時の車両における動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。高速段による走行時の車両における動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。コースト走行時の車両における動力伝達装置の内部構造を模式的に示した模式図である。

　以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施の形態における動力伝達装置１３０が搭載される車両１００を模式的に示した模式図である。なお、図１の矢印Ｆ－Ｂ，Ｌ－Ｒは、車両１００の前後方向、左右方向をそれぞれ示している。

　まず、車両１００の概略構成について説明する。車両１００は、図１に示すように、前輪１０１（左の前輪１０１ＦＬ及び右の前輪１０１ＦＲ）を駆動するフロントユニット１１０と、後輪１０２（左の後輪１０２ＢＬ及び右の後輪１０２ＢＲ）を駆動するリヤユニット１２０とを備え、前輪１０１及び後輪１０２をそれぞれ独立して駆動可能に構成されている。フロントユニット１１０は、動力源としてのエンジン１１１及びモータ１１２と、それらエンジン１１１及びモータ１１２の動力を前輪１０１に伝達する動力伝達装置１１３とを主に備え、エンジン１１１及びモータ１１２の２つの動力を使い分けて前輪１０１を駆動可能に構成されている。

　リヤユニット１２０は、動力源としてのモータ１２１と、そのモータ１２１の動力を後輪１０２に伝達する動力伝達装置１３０と、動力伝達装置１３０を制御する車両用制御装置１とを主に備え、前輪１０１の駆動トルクに応じてモータ１２１が制御されることで、前輪１０１及び後輪１０２の駆動トルクが車両１００の走行状態に応じた適切なトルク配分となるように後輪１０２を駆動可能に構成されている。また、このリヤユニット１２０は、モータ１２１が発電機としての機能を兼ね備えており、モータ１２１により発電した電力を回生可能に構成されている。なお、車両１００は、フロントユニット１１０を省略して、リヤユニット１２０のみで構成しても良く、その場合には、リヤユニット１２０により前輪１０１を駆動するように構成しても良い。

　次いで、図２を参照して、車両用制御装置１により制御される動力伝達装置１３０の詳細構成について説明する。図２は、動力伝達装置１３０の内部構造を模式的に示した模式図である。なお、図２では、理解を容易とするために、動力を伝達する機能を担う構成のみを図示している。

　動力伝達装置１３０は、図２に示すように、モータ１２１の動力が入力される入力軸２と、その入力軸２から動力が伝達される減速装置としての第１減速歯車３と、その第１減速歯車３から動力が伝達される出力軸４と、入力軸２から第１減速歯車３までの動力の伝達経路上に配設される第１クラッチ１０と、入力軸２から動力が伝達される減速比変更装置の一部としての第２減速歯車５と、その第２減速歯車５から動力が伝達される伝達軸６と、第２減速歯車５から伝達軸６までの動力の伝達経路上に配設される減速比変更装置の一部としての第２クラッチ２０と、入力軸２から第１減速歯車３までの動力の伝達経路上に配設される第３クラッチ３０とを主に備えて構成されている。

　但し、本実施の形態では、図２に示すように、第１減速歯車３に伝達された動力がデファレンシャル装置７を介して出力軸４に伝達されると共に、出力軸４に伝達された動力が動力伝達装置１３０の外部に出力され後輪１０２に伝達されるように構成されている。なお、デファレンシャル装置７は、左右の後輪１０２ＢＬ，１０２ＢＲの回転差を吸収するための装置であり、その構成は周知（例えば、特許４０２４８９７号公報など）であるため、詳細な説明を省略する。

　減速装置としての第１減速歯車３は、モータ１２１からの入力回転を減速する歯車対であり、図２に示すように、入力軸２から伝達された動力により駆動される駆動歯車３ａと、その駆動歯車３ａにより従動駆動される被動歯車３ｂとにより構成され、その減速比はＤｈに設定されている。なお、本実施の形態では、図２に示すように、被動歯車３ｂとデファレンシャル装置７との間に減速歯車が構成されており、被動歯車３ｂからデファレンシャル装置７に動力が伝達される際にも、モータ１２１からの入力回転が所定の減速比で減速されるように構成されている。

　第１クラッチ１０は、入力軸２と第１減速歯車３との間の動力の伝達および遮断を行うためのものであり、モータ１２１が正回転する場合に、入力軸２から第１減速歯車３に動力を伝達する一方、第１減速歯車３から入力軸２への動力の伝達を遮断すると共に、入力軸２から第１減速歯車３への動力の伝達を遮断可能に構成されている。ここで、図３及び図４を参照して、第１クラッチ１０の詳細構成について説明する。図３は、第１クラッチ１０の断面図であり、図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線における第１クラッチ１０の断面図である。

　第１クラッチ１０は、図３及び図４に示すように、第1内輪１１と、その第1内輪１１の外周を囲む第1外輪１２と、それら第1内輪１１と第1外輪１２との間に配設される複数の第1スプラグ１３と、それら第1スプラグ１３を保持する保持器１４と、第1荷重付与装置１５とを主に備えて構成されている。

　第1内輪１１は、動力を伝達する機能を担う部材であり、図３及び図４に示すように、断面円形状の外周面１１ａを備え、軸心Ｏ回りに回転可能に構成されている。また、この第1内輪１１は、入力軸２（図２参照）と一体に形成されている。第1外輪１２は、第1内輪１１と共に動力を伝達する機能を担う部材であり、図３及び図４に示すように、第1内輪１１の外周面１１ａに対向する断面円形状の内周面１２ａを備え、第1内輪１１と同様に軸心Ｏ回りに回転可能に構成されている。また、この第1外輪１２は、第１減速歯車３の駆動歯車３ａ（図２参照）と一体に形成されている。

　第1スプラグ１３は、第1内輪１１と第1外輪１２とを係合する機能を担う部材であり、外周面１１ａ及び内周面１２ａにそれぞれ接する係合面１３ａ，１３ｂ（図５参照）を備え、図４に示すように、外周面１１ａ及び内周面１２ａの対向間において円周方向に等間隔で複数配設されている。また、この第1スプラグ１３は、リボンスプリング１６（図５参照）により内周面１１ａ及び外周面１２ａの円周方向に付勢されている。ここで、図５を参照して、リボンスプリング１６について説明する。図５は、図４のＶで示す部分を拡大して示した第１クラッチ１０の部分拡大断面図である。

　リボンスプリング１６は、第1スプラグ１３に付勢力を付与して外周面１１ａ及び内周面１２ａに係合面１３ａ，１３ｂが接するように第1スプラグ１３に図５の矢印Ｓ方向（以下「セルフロック方向」と称す）の回転モーメントを発生させる部材であり、図５に示すように、金属材料に波状の曲げ加工を施して形成され、その弾性を利用して第1スプラグ１３に付勢力を付与可能に構成されている。但し、このリボンスプリング１６は、コイルばねにより構成しても良い。このリボンスプリング１６により第1スプラグ１３に付勢力が付与されることで、外周面１１ａ及び内周面１２ａに係合面１３ａ，１３ｂが接するように第1スプラグ１３がセルフロック方向へ傾動する。その結果、図５に示すように、内周面１２ａと係合面１３ｂとの接点Ａ及び外周面１１ａと係合面１３ａとの接点Ｂに摩擦力が発生すると共に外周面１１ａ及び内周面１２ａの円周方向における各接点Ａ，Ｂの位置ずれにより、第1内輪１１及び第1外輪１２が所定の方向へ回転する場合には、第1内輪１１及び第1外輪１２にスプラグ１３が係合する。

　これにより、モータ１２１が正回転する場合には、第1内輪１１が、第１外輪１２との相対回転で第１外輪１２側から見て、第1スプラグ１３に対して図５の矢印Ｒｉ方向（以下「ロック方向」と称す）へ回転する。その結果、第1内輪１１及び第1外輪１２に第1スプラグ１３が係合して、入力軸２から第１減速歯車３に動力が伝達される。一方、モータ１２１が逆回転する場合には、第1内輪１１が、第１外輪１２との相対回転で第１外輪１２側から見て、第1スプラグ１３に対して図５の反矢印Ｒｉ方向（以下「フリー方向」と称す）へ回転することで、接点Ｂに作用する摩擦力により第1スプラグ１３がリボンスプリング１６の付勢力に抗して反セルフロック方向へ傾動する。その結果、第1内輪１１及び第1外輪１２への第1スプラグ１３の係合が解除され、入力軸２から第１減速歯車３への動力の伝達が遮断される。

　また、第1外輪１２が、第１内輪１１との相対回転で第１内輪１１側から見て、第1スプラグ１３に対して図５の矢印Ｒｏ方向（以下「ロック方向」と称す）へ回転する場合には、第1内輪１１及び第1外輪１２に第1スプラグ１３が係合して、第１減速歯車３から入力軸２に動力が伝達される。一方、第1外輪１２が、第１内輪１１との相対回転で第１内輪１１側から見て、第1スプラグ１３に対して図５の反矢印Ｒｏ方向（以下「フリー方向」と称す）へ回転する場合には、接点Ａに作用する摩擦力により第1スプラグ１３がリボンスプリング１６の付勢力に抗して反セルフロック方向へ傾動する。その結果、第1内輪１１及び第1外輪１２への第1スプラグ１３の係合が解除され、第１減速歯車３から入力軸２への動力の伝達が遮断される。

　図３及び図４に戻って説明する。保持器１４は、第1スプラグ１３を外周面１１ａ及び内周面１２ａの円周方向へ傾動可能に保持する部材であり、図３及び図４に示すように、第1保持部１４ａと、第1荷重伝達部１４ｂとを備えて構成されている。第1保持部１４ａは、第1スプラグ１３を保持する部位であり、図３及び図４に示すように、軸心Ｏ方向に延設され、第1スプラグ１３の上端側を保持している。

　第1荷重伝達部１４ｂは、第1荷重付与装置１５から荷重が伝達される部位であり、図３に示すように、軸心Ｏ方向と交差する方向に延設されている。これにより、第1荷重伝達部１４ｂを軸心Ｏ方向に延設する場合と比較して、保持器１４の軸心Ｏ方向の寸法を短縮でき、第１クラッチ１０の小型化を図ることができる。また、この第1荷重伝達部１４ｂは、図４に示すように、歯車状に形成され、後述するピニオン１５ｂとの間に構成される歯車機構を介して第1荷重付与装置１５から荷重が伝達されるように構成されている。これにより、第1荷重付与装置１５から保持器１４までの荷重の伝達経路中に生じるエネルギー損失を小さくでき、効率良く保持器１４に荷重を伝達することができる。

　第1荷重付与装置１５は、リボンスプリング１６の付勢力に抗して第1スプラグ１３に荷重を付与して第1スプラグ１３を反セルフロック方向（図５の反矢印Ｓ回転方向）へ傾動させるための装置であり、図３及び図４に示すように、アクチュエータ１５ａと、ピニオン１５ｂとを備えて構成されている。アクチュエータ１５ａは、第1スプラグ１３に付与する荷重を生み出す動力源であり、電動機（交流モータ又は直流モータ）により構成され、電源（図示せず）から供給される電力により駆動可能に構成されている。このように、アクチュエータ１５ａが電動機により構成されているので、例えば、アクチュエータ１５ａをシリンダやソレノイド等により構成する場合と比較して、第1荷重付与装置１５の構造を簡素化すると共に小型化を図ることができる。また、第1荷重付与装置１５の構造が複雑な場合には、第1荷重付与装置１５が大型化し、第１クラッチ１０の大型化を招くところ、第1荷重付与装置１５の構造を簡素化すると共に小型化を図ることができれば、第１クラッチ１０の小型化を図ることができる。

　ピニオン１５ｂは、アクチュエータ１５ａの動力を保持器１４に伝達するための部材であり、図３に示すように、保持器１４の第1荷重伝達部１４ｂと噛み合う歯車状に形成され、第1荷重伝達部１４ｂとの間に歯車機構を構成している。このピニオン１５ｂによりアクチュエータ１５ａの動力が保持器１４に伝達されることで、保持器１４を介して第1スプラグ１３に荷重が付与される。このように、第1荷重付与装置１５は、保持器１４を介して第1スプラグ１３に荷重を付与するので、複数の第1スプラグ１３に一度に荷重を付与することができ、効率良く第1スプラグ１３に荷重を付与することができる。

　上述したように構成される第1荷重付与装置１５によれば、リボンスプリング１６の付勢力に抗して第1スプラグ１３に荷重を付与することで、第1スプラグ１３を反セルフロック方向へ傾動させて、第1内輪１１及び第1外輪１２へのスプラグ１３の係合を強制的に解除することができる。これにより、第１外輪１２との相対回転で第１外輪１２側から見て、第1内輪１１が第1スプラグ１３に対してロック方向（図５の矢印Ｒｉ方向）へ回転する場合、および、第１内輪１１との相対回転で第１内輪１１側から見て、第1外輪１２が第1スプラグ１３に対してロック方向（図５の矢印Ｒｏ方向）へ回転する場合でも、第1荷重付与装置１５により第1内輪１１及び第1外輪１２への第1スプラグ１３の係合を強制的に解除することで、入力軸２から第１減速歯車３への動力の伝達および第１減速歯車３から入力軸２への動力の伝達を遮断することができる。

　図２に戻って説明する。減速比変更装置としての第２減速歯車５は、モータ１２１からの入力回転を第１減速歯車３とは異なる減速比で減速する歯車対であり、図２に示すように、入力軸２から伝達された動力により駆動される駆動歯車５ａと、その駆動歯車５ａにより従動駆動される被動歯車５ｂとにより構成され、その減速比はＤｌに設定されている。ここで、第１減速歯車３の減速比Ｄｈは、第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されており（Ｄｈ＜Ｄｌ）、モータ１２１からの入力回転を第１減速歯車３により減速する場合には、第２減速歯車５により減速する場合よりも小さい減速比で減速するように構成されている。

　伝達軸６は、第２減速歯車５に伝達された動力を出力軸４に伝達するものであり、図２に示すように、第１減速歯車３の被動歯車３ｂと一体に形成され、被動歯車３ｂからデファレンシャル装置７を介して出力軸４に動力を伝達するように構成されている。

　第２クラッチ２０は、第２減速歯車５と伝達軸６との間の動力の伝達および遮断を行うための装置であり、モータ１２１が正回転する場合に、動力を第２減速歯車５から伝達軸６に伝達する一方、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達を遮断すると共に、モータ１２１が逆回転する場合に、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達を遮断可能に構成されている。なお、この第２クラッチ２０は、第１クラッチ１０と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。

　但し、第１クラッチ１０では、第1内輪１１が入力軸２と一体に形成されると共に第1外輪１２が第１減速歯車３の駆動歯車３ａと一体に形成されているのに対し、第２クラッチ２０では、第２内輪２１が伝達軸６と一体に形成されると共に第２外輪２２が第２減速歯車５の被動歯車５ｂと一体に形成されている。

　これにより、第２外輪２２が、第２内輪２１との相対回転で第２内輪２１側から見て、第２スプラグ２３に対して図５の矢印Ｒｏ方向（以下「ロック方向」と称す）へ回転する場合には、第２内輪２１及び第２外輪２２に第２スプラグ２３が係合して、第２減速歯車５から伝達軸６に動力が伝達される。一方、第２外輪２２が、第２内輪２１との相対回転で第２内輪２１側から見て、第２スプラグ２３に対して図５の反矢印Ｒｏ方向（以下「フリー方向」と称す）へ回転する場合には、第２内輪２１及び第２外輪２２への第２プラグ２３の係合が解除され、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達が遮断される。

　また、第２内輪２１が、第２外輪２２との相対回転で第２外輪２２側から見て、第２スプラグ２３に対して図５の矢印Ｒｉ方向（以下「ロック方向」と称す）へ回転する場合には、第２内輪２１及び第２外輪２２に第２スプラグ２３が係合して、伝達軸６から第２減速歯車５に動力が伝達される。一方、第２内輪２１が、第２外輪２２との相対回転で第２外輪２２側から見て、第２スプラグ２３に対して図５の反矢印Ｒｉ方向（以下「フリー方向」と称す）へ回転する場合には、第２内輪２１及び第２外輪２２への第２スプラグ２３の係合が解除され、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達が遮断される。

　これに対し、第２内輪２１との相対回転で第２内輪２１側から見て、第２外輪２２が第２スプラグ２３に対してロック方向へ回転する場合、および、第２外輪２２との相対回転で第２外輪２２側から見て、第２内輪２１が第２スプラグ２３に対してロック方向へ回転する場合でも、第２荷重付与装置により第２内輪２１及び第２外輪２２への第２スプラグ２３の係合を強制的に解除することで、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達および伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達を遮断することができる。

　第３クラッチ３０は、入力軸２と第１減速歯車３との間の動力の伝達および遮断を行うためのものであり、出力軸４が正回転するように出力軸４に逆動力（出力軸４から入力軸２へ伝達される動力）が入力される場合に、逆動力を第１減速歯車３から入力軸２に伝達すると共に、モータ１２１が逆回転する場合に、入力軸２から第１減速歯車３に動力を伝達可能に構成されている。なお、この第３クラッチ３０は、第１荷重付与装置１５が省略されている以外は第１クラッチ１０と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。

　よって、第３内輪３１が、第３外輪３２との相対回転で第３外輪３２側から見て、第３スプラグ３３に対して図５の矢印Ｒｉ方向（以下「ロック方向」と称す）へ回転する場合には、第３内輪３１及び第３外輪３２に第３スプラグ３３が係合して、入力軸２から第１減速歯車３に動力が伝達される。一方、第３内輪３１が、第３外輪３２との相対回転で第３外輪３２側から見て、第３スプラグ３３に対して図５の反矢印Ｒｉ方向（以下「フリー方向」と称す）へ回転する場合には、第３内輪３１及び第３外輪３２への第３スプラグ３３の係合が解除され、入力軸２から第１減速歯車３への動力の伝達が遮断される。

　また、第３外輪３２が、第３内輪３１との相対回転で第３内輪３１側から見て、第３スプラグ３３に対して図５の矢印Ｒｏ方向（以下「ロック方向」と称す）へ回転する場合には、第３内輪３１及び第３外輪３２に第３スプラグ３３が係合して、第１減速歯車３から入力軸２に動力が伝達される。一方、第３外輪３２が、第３内輪３１との相対回転で第３内輪３１側から見て、第３スプラグ３３に対して図５の反矢印Ｒｏ方向（以下「フリー方向」と称す）へ回転する場合には、第３内輪３１及び第３外輪３２への第３スプラグ３３の係合が解除され、第１減速歯車３から入力軸２への動力の伝達が遮断される。

　次いで、図６から図８を参照して、上述したように構成される動力伝達装置１３０の作動状態について説明する。図６から図８は、動力伝達装置１３０の内部構造を模式的に示した模式図である。なお、図６から図８において、（ａ）は、内部構造の側面視を模式的に示しており、（ｂ）は、内部構造の正面視を模式的に示している。

　ここで、図６から図８では、理解を容易とするために、動力の伝達経路を矢印Ｐで示している。また、図６（ｂ）、図７（ｂ）及び図８（ｂ）では、第１クラッチ１０の第1内輪１１及び第1外輪１２、第２クラッチ２０の第２内輪２１及び第２外輪２２、第３クラッチ３０の第３内輪３１及び第３外輪３２の回転方向を矢印Ｒ，Ｆで示しており、矢印Ｒは回転方向が第1スプラグ１３、第２スプラグ２３及び第３スプラグ３３に対してロック方向であることを、矢印Ｆは回転方向が第1スプラグ１３、第２スプラグ２３及び第３スプラグ３３に対してフリー方向であることを、それぞれ表すと共に、矢印Ｒ，Ｆの大きさは回転速度の大きさを表している。

　まず、図６及び図７を参照して、車両１００の前進時における動力伝達装置１３０の作動状態について説明する。図６に示すように、車両１００の前進時には、モータ１２１が正回転することで、第１クラッチ１０の第1内輪１１がロック方向へ回転すると共に第３クラッチ３０の第３内輪３１がフリー方向へ回転する。

　ここで、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を作動させた場合には、第1内輪１１及び第1外輪１２への第1スプラグ１３の係合が解除されることで、第1内輪１１がロック方向へ回転している状態にあっても、入力軸２から第１減速歯車３への動力の伝達が遮断される。一方で、この場合には、モータ１２１の動力が入力軸２から第２減速歯車５に伝達されることで、第２クラッチ２０の第２外輪２２がロック方向へ回転する。その結果、第２クラッチ２０により第２減速歯車５から伝達軸６に動力が伝達され、第１減速歯車３の被動歯車３ｂからデファレンシャル装置７を介して出力軸４に動力が伝達される。

　また、この場合には、被動歯車３ｂに伝達された回転が駆動歯車３ａに伝達されることで、第１クラッチ１０の第1外輪１２がフリー方向へ回転する。ここで、第1内輪１１及び第1外輪１２への第1スプラグ１３の係合および解除は、第1内輪１１と第1外輪１２との回転速度差で決定されるため、この場合には、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、第１クラッチ１０では第1内輪１１の回転速度が第1外輪１２の回転速度よりも速くなり、相対的に第1内輪１１がロック方向へ回転している状態と等しくなる。しかしながら、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を作動させて第1内輪１１及び第1外輪１２への第1スプラグ１３の係合を強制的に解除した状態にあるので、第１減速歯車３から入力軸２への動力の伝達は遮断される。

　このように、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を作動させた場合には、モータ１２１からの入力回転を第２減速歯車５により減速して、第１減速歯車３よりも大きい減速比で減速することができる。この場合、車両１００は低速段の走行状態となる。

　これに対し、図７に示すように、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を非作動とした場合には、第１クラッチ１０において、第1内輪１１（図５参照）及び第1外輪１２へ第1スプラグ１３が係合可能な状態となる。第1内輪１１及び第1外輪１２に第1スプラグ１３が係合することで、入力軸２から第１減速歯車３に動力が伝達され、デファレンシャル装置７を介して出力軸４に動力が伝達される。

　また、この場合には、第１減速歯車３に伝達された回転が被動歯車３ｂから伝達軸６に伝達されることで、第２クラッチ２０の第２内輪２１がフリー方向へ回転する。しかしながら、その回転方向はフリー方向であるため、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達は遮断される。

　一方で、この場合には、モータ１２１の動力が入力軸２から第２減速歯車５に伝達されることで、第２クラッチ２０の第２外輪２２がロック方向へ回転する。しかしながら、第１減速歯車３の減速比Ｄｈは第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されているので（Ｄｈ＜Ｄｌ）、第２クラッチ２０の第２外輪２２がロック方向へ回転している状態にあっても、第２内輪２１の回転速度が第２外輪２２の回転速度よりも速くなるため、第２外輪２２の回転は、第２内輪２１との相対回転で第２内輪２１側から見て、反ロック方向となり、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達は遮断される。

　即ち、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、第２クラッチ２０では第２内輪２１の回転速度が第２外輪２２の回転速度よりも速くなり、相対的に第２内輪２１がフリー方向へ回転している状態と等しくなる。よって、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達は遮断される。このように、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を非作動とした場合には、モータ１２１からの入力回転を第１減速歯車３により減速して、第２減速歯車５よりも小さい減速比で減速することができる。この場合、車両１００は高速段の走行状態となる。

　ここで、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を非作動とした場合に、モータ１２１からの入力回転を第１減速歯車３により減速するためには、第１クラッチ１０の第1スプラグ１３が第1内輪１１及び第1外輪１２に係合し、入力軸２から第１クラッチ１０及び第１減速歯車３を介して、出力軸４に動力を伝達する必要がある。そこで、第１クラッチ１０の第1スプラグ１３が第1内輪１１及び第1外輪１２に係合する条件について、以下検討する。

　まず、低速段の走行状態における出力軸４の回転速度を求める。入力軸２の回転速度をαとし、出力軸４の回転速度をαｌとすると、第２減速歯車５の減速比Ｄｌより、αｌ＝α／Ｄｌである。また、出力軸４の回転速度αｌの場合には、第１減速歯車３の減速比Ｄｈより、第１クラッチ１０の第1外輪１２の回転速度はＤｈ・αｌである。

　次に、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を非作動とした場合に、第１クラッチ１０の第1スプラグ１３が第1内輪１１及び第1外輪１２に係合するためには、第１クラッチ１０の第1内輪１１の回転速度が第1外輪１２の回転速度（Ｄｈ・αｌ）より速いことが必要である。変速後の入力軸２の回転速度、即ち第１クラッチ１０の第1内輪１１の回転速度をα´とすると、α´＞Ｄｈ・αｌとなる必要がある。αｌ＝α／Ｄｌより、これを解くと、α´＞Ｄｈ／Ｄｌ・αとなる。なお、第１クラッチ１０の第1内輪１１の回転速度（回転数）は入力軸２の回転速度（回転数）と等しい。

　即ち、第１クラッチ１０の第1内輪１１の回転速度α´≦Ｄｈ／Ｄｌ・αの場合、第１減速歯車３には動力が伝達されない。変速前の入力軸３の回転速度（回転数）と変速前後の減速比との関係で決まる回転数α´＝Ｄｈ／Ｄｌ・αを、シフトアップ変速の場合の「第１同期回転数」と称する。このように、入力軸２から第１クラッチ１０を介して出力軸４に動力を伝達するためには、変速後の入力軸２の回転速度（回転数）を第１同期回転数より大きくする必要がある。逆に、変速前の入力軸２の回転速度（回転数）を第１同期回転数以下にすることにより、入力軸２から第１クラッチ１０を介して出力軸４への動力の伝達を遮断できる。

　このように、シフトアップ変速を行う場合には、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を非作動とするだけで、変速が可能となる。また、入力軸２の回転数が第１同期回転数より低いときは、第１外輪１２及び第１内輪１１の相対回転方向が反セルフロック方向となるため、モータ１２１から第１減速歯車３に動力は伝達されない。しかし、入力軸２の回転数を上げて第１同期回転数を超えると、第１クラッチ１０における第1スプラグ１３はセルフロック方向に傾動し、入力軸２から第１減速歯車３に動力が伝達される状態となる。このように、動力の伝達が行われる変速時には、入力軸２の回転数と第１同期回転数とが一致するため、回転数変化がないことと等しくなる。よって、アップシフト時の変速ショックを防止できる。

　また、低速段で走行している状態では、入力軸２の回転数はα＝α１・Ｄ１であり、第２クラッチ２０を介して動力伝達されている（図６参照）。高速段への変速の際に変速ショックを防止するため、入力軸２の回転数をαからα´≦Ｄh／Ｄｌ・αに低下させるが、この間、車両１００は惰性走行する。よって、車両１００の速度はほとんど低下しない。そのため、出力軸４の回転数はα1を保ち、出力軸４と連動する伝達軸６の回転数も保たれる。一方、入力軸２の回転数が低下すると、第２減速歯車５の駆動歯車５ａを介して被動歯車５ｂの回転数が低下する。それに伴って、被動歯車５ｂと一体に形成された第２クラッチ２０の第２外輪２２の回転数が低下する。その結果、第２外輪２２が、第２内輪２１との相対回転で第２内輪２１側から見て、図５の反矢印Ｒｏ方向へ回転する。これにより、第２スプラグ２３は第２内輪２１及び第２外輪２２に係合されない。そのため、第２減速歯車５と伝達軸６との間の動力の伝達が遮断される。従って、車両１００の走行速度に影響を与えることなく（減速感が生じることなく）、入力軸２の回転数を低下させることができる。

　次に、図６及び図７を参照して、シフトダウン変速を行う場合の動力伝達装置１３０について説明する。シフトダウン変速を行う場合も、シフトアップ変速の場合と同様に、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５（図４参照）の作動および非作動を切り替えることで変速が可能である。図７に示す高速段の状態から、図６に示す低速段の状態へシフトダウン変速を行うときは、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を作動させる。その結果、第１クラッチ１０において、第1内輪１１（図５参照）及び第1外輪１２への第1スプラグ１３の係合が解除されるため、第１減速歯車３の駆動歯車３ａは入力軸２を空転し、動力は出力軸４へ伝達されなくなる。

　一方で、この場合には、モータ１２１の動力が入力軸２から第２減速歯車５に伝達されることで、第２クラッチ２０の第２外輪２２がロック方向へ回転する。ここで、モータ１２１からの入力回転を第２減速歯車５により減速するためには、第２クラッチ２０の第２スプラグ２３が第２内輪２１及び第２外輪２２に係合し、入力軸２から第２減速歯車５、第２クラッチ２０及び伝達軸６を介して、出力軸４に動力を伝達する必要がある。そこで、第２クラッチ２０の第２スプラグ２３が第２内輪２１及び第２外輪２２に係合する条件について、以下検討する。

　まず、高速段の走行状態における伝達軸６の回転速度を求める。入力軸２の回転速度をαとし、伝達軸６の回転速度をαｈとすると、第１減速歯車３の減速比Ｄｈより、αｈ＝α／Ｄｈである。ここで、第２クラッチ２０の第２スプラグ２３が第２内輪２１及び第２外輪２２に係合するためには、第２クラッチ２０の第２外輪２２の回転速度が第２内輪２１の回転速度より速いことが必要である。第２クラッチ２０の第２内輪２１の回転速度は伝達軸６の回転速度と同じαｈである。変速後の入力軸２の回転速度をα´とすると、変速後の第２クラッチ２０の第２外輪２２の回転速度はα´／Ｄｌである。第２クラッチ２０の第２外輪２２の回転速度が第２内輪２１の回転速度より速くなるためには、α´／Ｄｌ＞αｈとなる必要がある。αｈ＝α／Ｄｈより、これを解くと、α´＞Ｄｌ／Ｄｈ・αとなる。

　即ち、入力軸２の回転速度α´≦Ｄｌ／Ｄｈ・αの場合、第２減速歯車５を介して出力軸４には動力が伝達されない。変速前の入力軸２の回転速度（回転数）と変速前後の減速比との関係で決まる回転数α´＝Ｄｌ／Ｄｈ・αを、シフトダウン変速の場合の「第２同期回転数」と称する。このように、入力軸２から第２クラッチ２０を介して出力軸４に動力を伝達するためには、変速後の入力軸２の回転速度（回転数）を第２同期回転数より大きくする必要がある。逆に、変速前の入力軸２の回転速度（回転数）を第２同期回転数以下にすることにより、入力軸２から第２クラッチ２０を介して出力軸４への動力の伝達を遮断できる。

　このように、シフトダウン変速を行う場合には、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を作動させるだけで、変速が可能となる。また、入力軸２の回転数が第２同期回転数より低いときは、第２外輪２２及び第２内輪２１の相対回転方向が反セルフロック方向となるため、モータ１２１から第２減速歯車５及び第２クラッチ２０を介して出力軸４に動力は伝達されない。しかし、入力軸２の回転数を上げて第２同期回転数を超えると、第２クラッチ２０における第２スプラグ２３はセルフロック方向に傾動し、入力軸２から第２減速歯車５及び第２クラッチ２０に動力が伝達される状態となる。このように、動力の伝達が行われる変速時には、入力軸２の回転数と第２同期回転数とが一致するため、回転数変化がないことと等しくなる。よって、ダウンシフト時の変速ショックを防止できる。

　次いで、図８を参照して、車両１００のコースト走行時（惰性走行時）における動力伝達装置１３０の作動状態について説明する。図８に示すように、車両１００のコースト走行時には、出力軸４から逆動力が入力されることで、デファレンシャル装置７を介して第１減速歯車３に動力が伝達され、第１クラッチ１０の第1外輪１２がフリー方向へ回転すると共に第３クラッチ３０の第３外輪３２がロック方向へ回転する。その結果、第３クラッチ３０により第１減速歯車３から入力軸２に動力が伝達される。

　一方で、この場合には、第１減速歯車３の被動歯車３ｂから伝達軸６に回転が伝達されることで、第２クラッチ２０の第２内輪２１がフリー方向へ回転する。しかしながら、その回転方向はフリー方向であるため、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達が遮断される。

　また、この場合には、入力軸２に動力が伝達されることで、第２減速歯車５に回転が伝達され、第２クラッチ２０の第２外輪２２がロック方向へ回転する。しかしながら、第１減速歯車３の減速比Ｄｈは第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されているので（Ｄｈ＜Ｄｌ）、第２クラッチ２０の第２外輪２２がロック方向へ回転している状態にあっても、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達は遮断される。

　即ち、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、第２クラッチ２０では第２内輪２１の回転速度が第２外輪２２の回転速度よりも速くなり、相対的に第２内輪２１がフリー方向へ回転している状態と等しくなる。よって、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達は遮断される。

　このように、車両１００のコースト走行時には、出力軸４から入力される動力によりモータ１２１を発電機として機能させて、モータ１２１により発電した電力を電源に回生することができる。これにより、省エネルギー化を図ることができる。

　次いで、図９を参照して、車両用制御装置１の詳細構成について説明する。図９は、車両用制御装置１の電気的構成を示したブロック図である。車両用制御装置１は、図９に示すように、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２及びＲＡＭ４３を備え、それらがバスライン４４を介して入出力ポート４５に接続されている。また、入出力ポート４５には、第１荷重付与装置１５等の装置が接続されている。

　ＣＰＵ４１は、バスライン４４により接続された各部を制御する演算装置であり、ＲＯＭ４２は、ＣＰＵ４１により実行される制御プログラム（例えば、図１０に図示されるフローチャートのプログラム）や第１減速歯車３及び第２減速歯車５の減速比などの固定値データ等を格納した書き換え不能な不揮発性のメモリである。ＲＡＭ４３は、制御プログラムの実行時に各種のデータを書き換え可能に記憶するためのメモリである。

　なお、ＲＯＭ４２は、車両１００の走行速度に応じた最適変速段マップ（図示せず）を格納している。最適変速段マップは、例えば、走行速度がＶ１未満のときの最適変速段は、減速比の大きな低速段、走行速度がＶ１以上のときの最適変速段は、低速段よりも減速比の小さな高速段のように設定されている。

　走行速度検出装置５０は、車軸の回転速度に比例したパルスを検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ４１に出力するための装置である。ＣＰＵ４１は、走行速度検出装置４１から入力された検出結果から、車両１００の走行速度を取得することができる。

　荷重付与センサ装置５１は、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５の作動または非作動を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ４１に出力するための装置であり、第1荷重付与装置１５の作動（ＯＮ）または非作動（ＯＦＦ）をそれぞれ検出する荷重付与センサ（図示せず）と、荷重付与センサの検出結果を処理してＣＰＵ４１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。また、ＣＰＵ４１は、荷重付与センサ装置５１から入力された検出結果に基づき、現在の変速段（現状変速段）を判断する。本実施の形態においては、ＣＰＵ４１は、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５が作動している場合は低速段であると判断し、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５が非作動である場合は高速段であると判断する。

　アクセルペダルセンサ装置５２は、アクセルペダル（図示せず）の操作量を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ４１に出力するための装置であり、アクセルペダルの踏み込み量を検出する角度センサ（図示せず）と、その角度センサの検出結果を処理してＣＰＵ４１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。また、ＣＰＵ４１は、アクセルペダルセンサ装置５２から入力された検出結果に基づき、アクセル開度の状態を取得する。

　入力軸回転数センサ装置５３は、入力軸２の回転数を検出すると共に、その検出結果をＣＰＵ４１に出力するための装置であり、回転数センサ（図示せず）と、その回転数センサの検出結果を処理してＣＰＵ４１に出力する出力回路（図示せず）とを主に備えている。また、ＣＰＵ４１は、入力軸回転数センサ装置５３から入力された入力軸２の回転数の検出結果と第１減速歯車３及び第２減速歯車５の減速比とに基づき、第１同期回転数および第２同期回転数を算出する。

　図９に示す他の入出力装置６０としては、例えば、車両１００の加速度を検出する加速度センサなどが例示される。車両１００の加速度の検出結果を考慮して、ＣＰＵ４１は変速要求があるかの判断を行うことも可能である。

　次いで、図１０を参照して、車両用制御装置１における変速制御処理について説明する。図１０は第１実施の形態における変速制御処理を示すフローチャートである。この処理は、車両用制御装置１３０の電源が投入されている間、ＣＰＵ４１によって繰り返し（例えば、０．２ｍｓ間隔で）実行される処理であり、第１荷重付与装置１５の作動または非作動を切り替えることで、上述した変速ショックを防止する。

　ＣＰＵ４１は変速制御処理に関し、まず、アクセル開度が閉状態かを判断する（Ｓ１）。なお、この処理は、上述したように、アクセルペダルセンサ装置５２（図９参照）の検出結果を用いて行われる。その結果、アクセル開度が閉状態でない（アクセルペダルが踏み込まれている）と判断される場合には（Ｓ１：Ｎｏ）、車両１００は加速中であると判断されるため、次にＣＰＵ４１は、車両１００の走行速度を取得する（Ｓ２）。なお、この処理は、上述したように、走行速度検出装置５０（図９参照）の検出結果を用いて行われる。次いで、Ｓ２の処理で取得した車両１００の走行速度に応じた最適変速段と現状変速段（現在の変速段）を取得する（Ｓ３）。なお、この処理は、上述したように、ＲＯＭ４２に格納された最適変速段マップ（図示せず）と荷重付与センサ装置５１（図９参照）の検出結果を用いて行われる。

　次に、ＣＰＵ４１は現状変速段が最適変速段より低いかを判断する（Ｓ４）。その結果、現状変速段が最適変速段と等しいか現状変速段が最適変速段より高いと判断される場合には（Ｓ４：Ｎｏ）、アップシフト要求がないと判断されるため、この変速制御処理を終了する。一方、Ｓ４の処理の結果、現状変速段が最適変速段より低いと判断される場合には（Ｓ４：Ｙｅｓ）、現状変速段から高速段にシフトアップして最適変速段にするアップシフト要求があると判断されるため、次に、ＣＰＵ４１は入力軸２の回転数を取得する（Ｓ５）。なお、この処理は、上述したように、入力軸回転数センサ装置５３の検出結果を用いて行われる。次いで、ＣＰＵ４１は高速段の第１同期回転数（Ｄｈ／Ｄｌ・α）を取得する（Ｓ６）。なお、この処理は、上述したように、Ｓ５の処理において取得した入力軸２の回転数（α）とＲＯＭ４２に格納された減速比（Ｄｈ，Ｄｌ）とから算出して取得する。

　次に、ＣＰＵ４１は入力軸２の回転数を低下させるため、モータ１２１の回転数を低下させる（Ｓ７）。次いで、ＣＰＵ４１は、入力軸２の低下した回転数を取得する（Ｓ８）。次に、ＣＰＵ４１は、第1同期回転数より所定回転数（β）低い目標回転数と入力軸２の回転数とを比較して、入力軸２の回転数が目標回転数以上かつ第１同期回転数以下であるかを判断する（Ｓ９）。なお、βは各センサの精度にもよるが、第１同期回転数の１０％程度とすることができる。その結果、入力軸２の回転数が目標回転数未満または第１同期回転数より大きいと判断される場合には（Ｓ９：Ｎｏ）、回転数が目標回転数以上かつ第１同期回転数以下であると判断されるまで、Ｓ８及びＳ９の処理を繰り返し行う。一方、Ｓ９の処理の結果、回転数が目標回転数以上かつ第１同期回転数以下であると判断される場合には（Ｓ９：Ｙｅｓ）、変速ショックが生じないと判断されるため、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を非作動として（Ｓ１０）、シフトアップを行い、この変速制御処理を終了する。

　Ｓ１０の処理により、入力軸２の回転数が第1同期回転数より低い間は、第１外輪１２及び第１内輪１１の相対回転方向が反セルフロック方向となるため、入力軸２から第１減速歯車３に動力は伝達されない。運転者がアクセルペダル（図示せず）の踏込量を増やし、入力軸２の回転数が第1同期回転数を超えると、第１クラッチ１０の第1スプラグ１３はセルフロック方向に傾動し、入力軸２から第１減速歯車３に動力が伝達される状態となる。このように、動力が伝達される変速時には、入力軸２の回転数と第1同期回転数とが一致するため、回転数変化がないことと等しくなる。よって、アップシフト時の変速ショックを防止できる。

　また、第１クラッチ１０の第１荷重付与装置１５を非作動とする処理（Ｓ１０）の前のＳ８～Ｓ９の処理において、入力軸２の低下した回転数が第１同期回転数より大きいときは、第２クラッチ２０では、第２外輪２２及び第２内輪２１の相対回転方向が反セルフロック方向となるため、第２クラッチ２０に動力は伝達されない。さらに、入力軸２の回転数が第１同期回転数以下に低下して、Ｓ１０の処理において第１クラッチ１０の第１荷重付与装置１５を非作動とした後も、入力軸２の回転数が第1同期回転数より低い間は、第１外輪１２及び第１内輪１１の相対回転方向が反セルフロック方向となるため、動力は伝達されない。一方、車両１００は、この間、惰性走行しほとんど減速しない。このため運転者に減速感を与えずに変速できる。さらに、変速ショックを防止する制御が入力軸２の回転数だけに基づいて行われると共に、第1荷重付与装置１５の作動と非作動とを切り替えるだけで変速できるため、制御を簡素化できる。

　一方、Ｓ１の処理の結果、アクセル開度が閉状態である（アクセルペダルが踏み込まれていない）と判断される場合には（Ｓ１：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ４１はモータ１２１を停止させる（Ｓ１１）。アクセルペダルが踏み込まれていない場合は、出力軸４から入力軸２に動力が入力される状態となり、図８に示すように、車両１００はコースト走行（惰性走行）の状態となる。この場合には、モータ１２１を停止させ、出力軸４から入力される動力によりモータ１２１を発電機として機能させて、モータ１２１により発電した電力を電源に回生することができる。これにより、省エネルギー化を図ることができる。

　次にＣＰＵ４１は、車両１００の走行速度を取得する（Ｓ１２）。なお、この処理は、上述したように、走行速度検出装置５０（図９参照）の検出結果を用いて行われる。次いで、Ｓ１２の処理で取得した車両１００の走行速度に応じた最適変速段と現状変速段（現在の変速段）を取得する（Ｓ１３）。なお、この処理は、上述したように、ＲＯＭ４２に格納された最適変速段マップ（図示せず）と荷重付与センサ装置５１（図９参照）の検出結果を用いて行われる。

　次にＣＰＵ４１は、現状変速段が最適変速段より高いかを判断する（Ｓ１４）。その結果、現状変速段が最適変速段と等しいか現状変速段が最適変速段より低いと判断される場合には（Ｓ１４：Ｎｏ）、ダウンシフト要求がないと判断されるため、この変速制御処理を終了する。一方、Ｓ１４の処理の結果、現状変速段が最適変速段より高いと判断される場合には（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、現状変速段から低速段にシフトダウンして最適変速段にするダウンシフト要求があると判断されるため、次に、ＣＰＵ４１は入力軸２の回転数を取得する（Ｓ１５）。なお、この処理は、上述したように、入力軸回転数センサ装置５３の検出結果を用いて行われる。次いで、ＣＰＵ４１は低速段の第２同期回転数（Ｄｌ／Ｄｈ・α）を取得する（Ｓ１６）。なお、この処理は、上述したように、Ｓ１５の処理において取得した入力軸２の回転数（α）とＲＯＭ４２に格納された減速比（Ｄｈ，Ｄｌ）とから算出して取得する。

　次にＣＰＵ４１は、第２同期回転数と入力軸２の回転数とを比較して、入力軸２の回転数が第２同期回転数以下であるかを判断する（Ｓ１７）。その結果、入力軸２の回転数が第２同期回転数より大きいと判断される場合には（Ｓ１７：Ｎｏ）、シフトダウンを行わずに現状の変速段を維持するため、この変速制御処理を終了する。一方、Ｓ１７の処理において、入力軸２の回転数が第２同期回転数以下であると判断される場合には（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、変速ショックが生じないと判断されるため、モータ１２１を駆動させると共に、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を作動して（Ｓ１８）、シフトダウンを行い、この変速制御処理を終了する。

　Ｓ１８の処理により、入力軸２の回転数が変速後の第２同期回転数より低ければ、第２外輪２２及び第２内輪２１の相対回転方向が反セルフロック方向となるため、入力軸２から第２減速歯車５に動力は伝達されない。運転者がアクセルペダルの踏込量を増やし、入力軸３の回転数が変速後の第２同期回転数を超えると、第２クラッチ２０における第２スプラグ２３はセルフロック方向に傾動し、入力軸２から第２減速歯車５を介して出力軸４に動力が伝達される状態となる。このように、動力の伝達の切り替えが行われる変速時には、入力軸２の回転数と第２同期回転数とが一致するため、回転数変化がないことと等しくなる。よって、ダウンシフト時の変速ショックを防止できる。

　次いで、図１１を参照して、車両用制御装置１により制御される第２実施の形態における動力伝達装置２００ついて説明する。図１１は、第２実施の形態における動力伝達装置２００の内部構造を模式的に示した模式図である。なお、図１１では、理解を容易とするために、動力を伝達する機能を担う構成のみを図示している。以下、第１実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。

　第２実施の形態における動力伝達装置２００は、図１１に示すように、入力軸２と、減速装置としての第１減速歯車３と、出力軸４と、第１クラッチ１０と、減速比変更装置としての第２減速歯車５と、伝達軸６と、第２減速歯車５から伝達軸６までの動力の伝達経路上に配設される第２クラッチ２２０及び第４クラッチ２４０とを主に備えて構成されている。動力伝達装置２００は、第１実施の形態において説明した車両１００に搭載されるものである。

　第２クラッチ２２０は、第２減速歯車５と伝達軸６との間の動力の伝達および遮断を行うためのものであり、モータ１２１が正回転する場合に、動力を第２減速歯車５から伝達軸６に伝達する一方、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達を遮断可能に構成されている。なお、この第２クラッチ２２０は、第１荷重付与装置１５が省略されている以外は第１クラッチ１０と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。

　但し、第１クラッチ１０では、第1内輪１１が入力軸２と一体に形成されると共に第1外輪１２が第１減速歯車３の駆動歯車３ａと一体に形成されているのに対し、第２クラッチ２２０では、第２内輪２２１が伝達軸６と一体に形成されると共に第２外輪２２２が第２減速歯車５の被動歯車５ｂと一体に形成されている。これにより、第２外輪２２２が、第２内輪２２１との相対回転で第２内輪２２１側から見て、第２スプラグ２２３に対して矢印Ｒｏ方向（ロック方向）（図５参照）へ回転する場合には、第２内輪２２１及び第２外輪２２２に第２スプラグ２２３が係合して、第２減速歯車５から伝達軸６に動力が伝達される。一方、第２外輪２２２が、第２内輪２２１との相対回転で第２内輪２２１側から見て、第２スプラグ２２３に対して反矢印Ｒｏ方向（フリー方向）（図５参照）へ回転する場合には、第２内輪２２１及び第２外輪２２２への第２スプラグ２２３の係合が解除され、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達が遮断される。

　また、第２内輪２２１が、第２外輪２２２との相対回転で第２外輪２２２側から見て、第２スプラグ２２３に対して矢印Ｒｉ方向（ロック方向）（図５参照）へ回転する場合には、第２内輪２２１及び第２外輪２２２に第２スプラグ２２３が係合して、伝達軸６から第２減速歯車５に動力が伝達される。一方、第２内輪２２１が、第２外輪２２２との相対回転で第２外輪２２２側から見て、第２スプラグ２２３に対して反矢印Ｒｉ方向（フリー方向）（図５参照）へ回転する場合には、第２内輪２２１及び第２外輪２２２への第２スプラグ２２３の係合が解除され、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達が遮断される。

　第４クラッチ２４０は、第２減速歯車５と伝達軸６との間の動力の伝達および遮断を行うための装置であり、出力軸４が正回転するように出力軸４に逆動力が入力される場合に、逆動力を伝達軸６から第２減速歯車５に伝達すると共に、モータ１２１が逆回転する場合に、第２減速歯車５から伝達軸６に動力を伝達可能に構成されている。なお、この第４クラッチ２４０は、第１クラッチ１０と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。

　但し、第１クラッチ１０では、第1内輪１１が入力軸２と一体に形成されると共に第1外輪１２が第１減速歯車３の駆動歯車３ａと一体に形成されているのに対し、第４クラッチ２４０では、第４内輪２４１が伝達軸６と一体に形成されると共に第４外輪２４２が第２減速歯車５の被動歯車５ｂと一体に形成されている。

　これにより、第４外輪２４２が、第４内輪２４１との相対回転で第４内輪２４１側から見て、第４スプラグ２４３に対して矢印Ｒｏ方向（ロック方向）（図５参照）へ回転する場合には、第４内輪２４１及び第４外輪２４２に第４スプラグ２４３が係合して、第２減速歯車５から伝達軸６に動力が伝達される。一方、第４外輪２４２が、第４内輪２４１との相対回転で第４内輪２４１側から見て、第４スプラグ２４３に対して反矢印Ｒｏ方向（フリー方向）（図５参照）へ回転する場合には、第４内輪２４１及び第４外輪２４２への第４スプラグ２４３の係合が解除され、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達が遮断される。

　また、第４内輪２４１が、第４外輪２４２との相対回転で第４外輪２４２側から見て、第４スプラグ２４３に対して矢印Ｒｉ方向（ロック方向）（図５参照）へ回転する場合には、第４内輪２４１及び第４外輪２４２に第４スプラグ２４３が係合して、伝達軸６から第２減速歯車５に動力が伝達される。一方、第４内輪２４１が、第４外輪２４２との相対回転で第４外輪２４２側から見て、第４スプラグ２４３に対して反矢印Ｒｉ方向（フリー方向）（図５参照）へ回転する場合には、第４内輪２４１及び第４外輪２４２への第４スプラグ２４３の係合が解除され、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達が遮断される。

　これに対し、第４内輪２４１との相対回転で第４内輪２４１側から見て、第４外輪２４２が第４スプラグ２４３に対してロック方向へ回転する場合、および、第４外輪２４２との相対回転で第４外輪２４２側から見て、第４内輪２４１が第４スプラグ２４３に対してロック方向へ回転する場合でも、図示しない第４荷重付与装置により、第４内輪２４１及び第４外輪２４２への第４スプラグ２４３の係合を強制的に解除することで、第２減速歯車５から伝達軸６への動力の伝達および伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達を遮断することができる。

　次いで、図１２から図１４を参照して、上述したように構成される動力伝達装置２００の作動状態について説明する。図１２から図１４は、動力伝達装置２００の内部構造を模式的に示した模式図である。なお、図１２から図１４において、（ａ）は、内部構造の側面視を模式的に示しており、（ｂ）は、内部構造の正面視を模式的に示している。

　ここで、図１２から図１４では、理解を容易とするために、動力の伝達経路を矢印Ｐで示している。また、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）及び図１４（ｂ）では、第１クラッチ１０の第1内輪１１及び第1外輪１２、第２クラッチ２２０の第２内輪２２１及び第２外輪２２２、第４クラッチ２４０の第４内輪２４１及び第４外輪２４２の回転方向を矢印Ｒ，Ｆで示しており、矢印Ｒは回転方向が第1スプラグ１３、第２スプラグ２２３及び第４スプラグ２４３に対してロック方向であることを、矢印Ｆは回転方向が第1スプラグ１３、第２スプラグ２２３及び第４スプラグ２４３に対してフリー方向であることを、それぞれ表すと共に、矢印Ｒ，Ｆの大きさは回転速度の大きさを表している。

　まず、図１２及び図１３を参照して、車両１００の前進時における動力伝達装置２００の作動状態について説明する。図１２に示すように、車両１００の前進時には、モータ１２１が正回転することで、第１クラッチ１０の第1内輪１１がロック方向へ回転する。

　ここで、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を作動させた場合には、第1内輪１１及び第1外輪１２への第1スプラグ１３の係合が解除されることで、第1内輪１１がロック方向へ回転している状態にあっても、入力軸２から第１減速歯車３への動力の伝達は遮断される。

　一方で、この場合には、モータ１２１の動力が入力軸２から第２減速歯車５に伝達されることで、第２クラッチ２２０の第２外輪２２２がロック方向へ回転すると共に第４クラッチ２４０の第４外輪２４２がフリー方向へ回転する。その結果、第２クラッチ２２０により第２減速歯車５から伝達軸６に動力が伝達され、第１減速歯車３の被動歯車３ｂからデファレンシャル装置７を介して出力軸４に動力が伝達される。

　また、この場合には、被動歯車３ｂに伝達された回転が駆動歯車３ａに伝達されることで、第１クラッチ１０の第1外輪１２がフリー方向へ回転する。ここで、第1内輪１１及び第1外輪１２への第1スプラグ１３の係合および解除は、第1内輪１１と第1外輪１２との回転速度差で決定されるため、この場合には、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、第１クラッチ１０では第1内輪１１の回転速度が第1外輪１２の回転速度よりも速くなり、相対的に第1内輪１１がロック方向へ回転している状態と等しくなる。しかしながら、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を作動させて第1内輪１１及び第1外輪１２への第1スプラグ１３の係合を強制的に解除した状態にあるので、第１減速歯車３から入力軸２への動力の伝達は遮断される。このように、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を作動させた場合には、モータ１２１からの入力回転を第２減速歯車５により減速して、第１減速歯車３よりも大きい減速比で減速することができる。

　これに対し、図１３に示すように、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を非作動とした場合には、第1内輪１１及び第1外輪１２に第1スプラグ１３が係合することで、入力軸２から第１減速歯車３に動力が伝達され、デファレンシャル装置７を介して出力軸４に動力が伝達される。また、この場合には、第１減速歯車３に伝達された回転が被動歯車３ｂから伝達軸６に伝達されることで、第２クラッチ２２０の第２内輪２２１がフリー方向へ回転すると共に第４クラッチ２４０の第４内輪２４１がロック方向へ回転する。この場合には、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、第４クラッチ２４０では第４内輪２４１の回転速度が第４外輪２４２の回転速度よりも速くなり、相対的に第４内輪２４１がロック方向へ回転している状態と等しくなる。よって、第４クラッチ２４０の第４荷重付与装置を作動させて第４内輪２４１及び第４外輪２４２への第４スプラグ２４３の係合を強制的に解除することで、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達を遮断することができる。

　また、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、第２クラッチ２２０では第２内輪２２１の回転速度が第２外輪２２２の回転速度よりも速くなり、第２外輪２２２がロック方向へ回転している状態にあっても、相対的に第２内輪２２１がフリー方向へ回転している状態と等しくなる。よって、伝達軸６から第２減速歯車５への動力の伝達は遮断される。このように、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を非作動とした場合には、モータ１２１からの入力回転を第１減速歯車３により減速して、第２減速歯車５よりも小さい減速比で減速することができる。

　次いで、図１３を参照して、車両１００のコースト走行時（惰性走行時）における動力伝達装置２００の作動状態について説明する。図１３に示すように、車両１００のコースト走行時には、出力軸４から逆動力が入力されることで、デファレンシャル装置７を介して第１減速歯車３に動力が伝達され、第１クラッチ１０の第1外輪１２がフリー方向へ回転する。一方で、この場合には、第１減速歯車３の被動歯車３ｂから伝達軸６に動力が伝達されることで、第２クラッチ２２０の第２内輪２２１がフリー方向へ回転すると共に第４クラッチ２４０の第４内輪２４１がロック方向へ回転する。その結果、第４クラッチ２４０により伝達軸６から第２減速歯車５に動力が伝達され、第２減速歯車５の駆動歯車５ｂから入力軸２に動力が伝達される。

　また、この場合には、入力軸２に回転が伝達されることで、第１クラッチ１０の第1内輪１１がロック方向へ回転する。この場合には、第１減速歯車３の減速比Ｄｈが第２減速歯車５の減速比Ｄｌよりも小さく設定されている分、第１クラッチ１０では第1内輪１１の回転速度が第1外輪１２の回転速度よりも速くなり、相対的に第1内輪１１がロック方向へ回転している状態と等しくなる。よって、第１クラッチ１０の第1荷重付与装置１５を作動させて第1内輪１１及び第1外輪１２への第1スプラグ１３の係合を強制的に解除することで、入力軸２から第１減速歯車３への動力の伝達を遮断することができる。このように、車両１００のコースト走行時には、出力軸４から入力される動力によりモータ１２１を発電機として機能させて、モータ１２１により発電した電力を電源に回生することができる。これにより、省エネルギー化を図ることができる。

　以上説明したように、本実施の形態における動力伝達装置２００によれば、第１実施の形態における動力伝達装置１３０と同様に、モータ１２１の動力を効率良く後輪１０２に伝達できると共に小型化を図ることができる。また、モータ１２１と直列に配置される入力軸２上の構成を少なくすることで、スペース効率の良いレイアウトとして、小型化を図ることができる。

　以上のように構成された第２実施の形態における動力伝達装置２００も、第１実施の形態における動力伝達装置１１３と同様に、第１クラッチ１０の第１荷重付与装置１５の作動と非作動とを切り替えることで、アップシフトとダウンシフトとを行うことができる。このため、第２実施の形態における動力伝達装置２００も、第１実施の形態において説明した車両用制御装置１により制御できる。この車両用制御装置１における変速制御処理は、第１実施の形態において説明した変速制御処理（図１０に示すフローチャート参照）と同様なので説明を省略する。車両用制御装置１によれば、第１実施の形態と同様に、アップシフト時およびダウンシフト時における変速ショックを防止できる。

　次いで、図１５を参照して、車両用制御装置１により制御される第３実施の形態における動力伝達装置３００について説明する。図１５は、第３実施の形態における動力伝達装置３００の内部構造を模式的に示した模式図である。なお、図１５では、理解を容易とするために、動力を伝達する機能を担う構成のみを図示している。以下、第１実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。

　第３実施の形態における動力伝達装置３００は、第１実施の形態において説明した車両１００に搭載されるものである。また、動力伝達装置３００は、図１５に示すように、モータ１２１の動力が入力される入力軸２と、その入力軸２から動力が伝達される減速装置としての遊星歯車装置３０３と、その遊星歯車装置３０３から動力が伝達される出力軸４と、第１クラッチ３１０と、減速比変更装置としての第２クラッチ３２０と、第３クラッチ３３０とを主に備えて構成されている。

　但し、本実施の形態では、図１５に示すように、遊星歯車装置３０３に伝達された動力がデファレンシャル装置７を介して出力軸４に伝達されると共に、出力軸４に伝達された動力が動力伝達装置３００の外部に出力され後輪１０２に伝達されるように構成されている。

　遊星歯車装置３は、モータ１２１からの入力回転を減速するための歯車列であり、図１５に示すように、モータ１２１からの入力回転が伝達されるサンギヤ３０３ｓと、そのサンギヤ３０３ｓの外周に噛合される複数のプラネタリギヤ３０３ｐと、それら複数のプラネタリギヤ３０３ｐに噛合されるリングギヤ３０３ｒと、複数のプラネタリギヤ３０３ｐを支持するキャリア３０３ｃとを備えて構成されている。

　また、この遊星歯車装置３０３は、リングギヤ３０３ｒがサンギヤ３０３ｓの回転中心回りに回転可能に構成されると共に、キャリア３０３ｃがサンギヤ３０３ｓの回転中心回りに回転されることでモータ１２１からの入力回転を出力軸４に伝達可能に構成されている。

　第１クラッチ３１０は、モータ１２１が正回転する場合に、モータ１２１からの入力回転を入力軸２からキャリア３０３ｃに遮断可能に伝達する一方、キャリア３０３ｃから入力軸２への回転の伝達を遮断するように構成されている。なお、第１クラッチ３１０は、第１実施の形態において説明した第１クラッチ１０と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。

　但し、第１クラッチ３１０の第１内輪３１１は、入力軸２と一体に形成されており、第１クラッチ３１０の第１外輪３１２は、キャリア３０３ｃと一体に形成されている。また、第１スプラグ３１３は、第１実施の形態において説明したように、第1内輪３１１と第1外輪３１２とを係合する機能を担う部材である。

　モータ１２１が正回転する場合には、第1内輪３１１が、第１外輪３１２との相対回転で第１外輪３１２側から見て、第1スプラグ３１３に対して矢印Ｒｉ方向（ロック方向）（図５参照）へ回転することで、第1内輪３１１及び第1外輪３１２に第1スプラグ３１３が係合して、モータ１２１からの入力回転が入力軸２からキャリア３０３ｃに伝達される。一方、モータ１２１が逆回転する場合には、第1内輪３１１が、第１外輪３１２との相対回転で第１外輪３１２側から見て、第1スプラグ３１３に対して反矢印Ｒｉ方向（フリー方向）（図５参照）へ回転することで、接点Ｂに作用する摩擦力により第1スプラグ３１３がリボンスプリング１６の付勢力に抗して反セルフロック方向へ傾動する。その結果、第1内輪３１１及び第1外輪３１２への第1スプラグ３１３の係合が解除され、入力軸２からキャリア３０３ｃへの入力回転の伝達が遮断される。

　また、第1外輪３１２が、第１内輪３１１との相対回転で第１内輪３１１側から見て、第1スプラグ３１３に対して矢印Ｒｏ方向（ロック方向）（図５参照）へ回転する場合には、第1内輪３１１及び第1外輪３１２に第1スプラグ３１３が係合して、キャリア３０３ｃから入力軸２に回転が伝達される。一方、第1外輪３１２が、第１内輪３１１との相対回転で第１内輪３１１側から見て、第1スプラグ３１３に対して反矢印反Ｒｏ方向（フリー方向）（図５参照）へ回転する場合には、接点Ａに作用する摩擦力により第1スプラグ３１３がリボンスプリング１６の付勢力に抗して反セルフロック方向へ傾動する。その結果、第1内輪３１１及び第1外輪３１２への第1スプラグ３１３の係合が解除され、キャリア３０３ｃから入力軸２への回転の伝達が遮断される。

　また、第１クラッチ３１０は図示しない第１荷重付与装置を備えているので、第１荷重付与装置を作動させ、リボンスプリング１６の付勢力に抗して第1スプラグ３１３に荷重を付与することで、第1スプラグ３１３を反セルフロック方向へ傾動させて、第1内輪３１１及び第1外輪３１２への第1スプラグ３１３の係合を強制的に解除することができる。

　これにより、第1内輪３１１が、第１外輪３１２との相対回転で第１外輪３１２側から見て、第1スプラグ３１３に対してロック方向（矢印Ｒｉ方向）へ回転する場合、および、第1外輪３１２が、第１内輪３１１との相対回転で第１内輪３１１側から見て、第1スプラグ３１３に対してロック方向（矢印Ｒｏ方向）へ回転する場合でも、第１荷重付与装置により第1内輪３１１及び第1外輪３１２への第1スプラグ３１３の係合を強制的に解除することで、入力軸２からキャリア３０３ｃへの入力回転の伝達およびキャリア３０３ｃから入力軸２への回転の伝達が遮断される。

　第２クラッチ３２０は、リングギヤ３０３ｒの回転の規制および解除を行うためのものである。なお、この第２クラッチ３２０は、第１クラッチ１０（第１クラッチ３１０）と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。

　但し、第１クラッチ３１０では、第1内輪３１１が入力軸２と一体に形成されると共に第1外輪３１２がキャリア３０３ｃと一体に形成されているのに対し、第２クラッチ３２０では、第２内輪３２１がリングギヤ３０３ｒと一体に形成されると共に、第２外輪３２２が動力伝達装置３００の外郭をなすケース３００ａに回転不能に固定されている。

　これにより、第２内輪３２１が、第２外輪３２２との相対回転で第２外輪３２２側から見て、第２スプラグ３２３に対してロック方向（矢印Ｒｉ方向）へ回転する場合には、第２内輪３２１及び第２外輪３２２に第２スプラグ３２３が係合して、リングギヤ３０３ｒの回転が規制される。一方、第２内輪３２１が、第２外輪３２２との相対回転で第２外輪３２２側から見て、第２スプラグ３２３に対してフリー方向（反矢印Ｒｉ方向）へ回転する場合には、第２内輪３２１及び第２外輪３２２への第２スプラグ３２３の係合が解除され、リングギヤ３０３ｒの回転の規制が解除される。

　これに対し、第２内輪３２１が第２スプラグ３２３に対してロック方向へ回転する場合でも、図示しない第２荷重付与装置により第２内輪３２１及び第２外輪３２２への第２スプラグ３２３の係合を強制的に解除することで、リングギヤ３０３ｒの回転の規制が解除される。

　第３クラッチ３３０は、モータ１２１が逆回転する場合に、モータ１２１からの入力回転を入力軸２からキャリア３０３ｃに伝達するためのものである。なお、この第３クラッチ３３０は、第１荷重付与装置１５が省略されている以外は第１クラッチ１０（第１クラッチ３１０）と同様に構成されているため、詳細な説明を省略する。

　但し、第１クラッチ３１０では、モータ１２１が正回転する場合に、第1内輪３１１が第1スプラグ３１３に対してロック方向（矢印Ｒｉ方向）へ回転するが、第３クラッチ３３０では、モータ１２１が逆回転する場合に、第３内輪３３１が第３スプラグ３３３に対してロック方向（矢印Ｒｉ方向）へ回転するように構成されている。

　これにより、モータ１２１が逆回転する場合には、第３内輪３３１が、第３外輪３３２との相対回転で第３外輪３３２側から見て、第３スプラグ３３３に対してロック方向（矢印Ｒｉ方向）へ回転することで、第３内輪３３１及び第３外輪３３２に第３スプラグ３３３が係合して、モータ１２１からの入力回転が入力軸２からキャリア３０３ｃに伝達される。一方、モータ１２１が正回転する場合には、第３内輪３３１が、第３外輪３３２との相対回転で第３外輪３３２側から見て、第３スプラグ３３３に対してフリー方向（反矢印Ｒｉ方向）へ回転することで、第３内輪３３１及び第３外輪３３２への第３スプラグ３３３の係合が解除され、入力軸２からキャリア３０３ｃへの入力回転の伝達が遮断される。

　また、第３外輪３３２が、第３内輪３３１との相対回転で第３内輪３３１側から見て、第３スプラグ３３３に対してロック方向（矢印Ｒｏ方向）へ回転する場合には、第３内輪３３１及び第３外輪３３２に第３スプラグ３３３が係合して、キャリア３０３ｃから入力軸２に回転が伝達される。一方、第３外輪３３２が、第３内輪３３１との相対回転で第３内輪３３１側から見て、第３スプラグ３３３に対してフリー方向（反矢印Ｒｏ方向）へ回転する場合には、第３内輪３３１及び第３外輪３３２への第３スプラグ３３３の係合が解除され、キャリア３０３ｃから入力軸２への回転の伝達が遮断される。

　次いで、図１６から図１８を参照して、上述したように構成される動力伝達装置３００の作動状態について説明する。図１６から図１８は、動力伝達装置３００の内部構造を模式的に示した模式図である。なお、図１６から図１８において、（ａ）は、内部構造の側面視を模式的に示しており、（ｂ）は、内部構造の正面視を模式的に示している。

　ここで、図１６から図１８では、理解を容易とするために、動力の伝達経路を矢印Ｐで示している。また、図１６（ｂ）、図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）では、第１クラッチ３１０の第１内輪３１１及び第２外輪３１２、第２クラッチ３２０の第１内輪３２１及び第２外輪３２２、第３クラッチ３３０の第１内輪３３１及び第２外輪３３２の回転方向を矢印Ｒ，Ｆで示しており、矢印Ｒは回転方向が第１スプラグ３１３、第２スプラグ３２３及び第３スプラグ３３３に対してロック方向であることを、矢印Ｆは回転方向が第１スプラグ３１３、第２スプラグ３２３及び第３スプラグ３３３に対してフリー方向であることを、それぞれ表すと共に、矢印Ｒ，Ｆの大きさは回転速度の大きさを表している。

　まず、図１６及び図１７を参照して、車両１００の前進時における動力伝達装置３００の作動状態について説明する。図１６に示すように、車両１００の前進時には、モータ１２１が正回転することで、第１クラッチ３１０の内輪３１１がロック方向へ回転すると共に第３クラッチ３３０の第３内輪３３１がフリー方向へ回転する。

　ここで、第１クラッチ３１０の第１荷重付与装置を作動させた場合には、第１内輪３１１及び第1外輪３１２への第1スプラグ３１３の係合が解除されることで、第1内輪３１１がロック方向へ回転している状態にあっても、入力軸２からキャリア３０３ａへの入力回転の伝達が遮断される。

　一方、遊星歯車装置３０３では、サンギヤ３０３ｓが回転することで、サンギヤ３０３ｓの回転がプラネタリギヤ３０３ｐに伝達されると共にプラネタリギヤ３０３ｐを介してリングギヤ３０３ｒに伝達される。この場合、リングギヤ３０３ｒが回転することで、第２クラッチ３２０の第２内輪３２１がロック方向へ回転し、リングギヤ３０３ｒの回転が規制される。これにより、サンギヤ３０３ｓに伝達された入力回転がプラネタリギヤ３０３ｐにより減速されキャリア３０３ｃを介して出力軸４に伝達される。

　また、この場合には、キャリア３０３ｃから第１クラッチ３１０の第1外輪３１２にフリー方向への回転が入力されるが、第１クラッチ３１０では第1内輪３１１の回転速度が第1外輪３１２の回転速度よりも速いため、相対的に第1内輪３１１がロック方向へ回転している状態と等しくなる。よって、第１クラッチ３１０の第１荷重付与装置を作動させて第1内輪３１１及び第1外輪３１２への第1スプラグ３１３の係合を強制的に解除することで、入力軸２からキャリア３０３ｃへの入力回転の伝達は遮断される。これにより、第１クラッチ３１０の第１荷重付与装置を作動させた場合、サンギヤ３０３ｓの歯数をａ、リングギヤ３０３ｒの歯数をｂとすれば、減速比（入力／出力）は１＋ｂ／ａと表すことができる。

　これに対し、図１７に示すように、第１クラッチ３１０の第１荷重付与装置を非作動とした場合には、第1内輪３１１及び第1外輪３１２に第1スプラグ３１３が係合することで、モータ１２１からの入力回転が入力軸２からキャリア３０３ｃに伝達される。

　また、遊星歯車装置３０３では、入力回転が入力軸２からサンギヤ３０３ｓに伝達されると共に第１クラッチ３１０により入力回転が入力軸２からキャリア３０３ｃに伝達されるので、サンギヤ３０３ｓとキャリア３０３ｃとが一体回転する。この場合には、ピニオンギヤ３０３ｐ及びリングギヤ３０３ｒも一体回転する。よって、第２クラッチ３２０の第２内輪３２１はフリー方向への回転となり、キャリア３０３ｃから出力軸４への入力回転の伝達に影響を与えない。これにより、減速装置としての遊星歯車装置３０３の動作を規制して、モータ１２１からの入力回転が減速されることなく、入力軸２から出力軸４に伝達される。

　次いで、図１８を参照して、車両１００のコースト走行時（惰性走行時）における動力伝達装置３００の作動状態について説明する。図１８に示すように、車両１００のコースト走行時には、キャリア３０３ｃが回転することで、第１クラッチ３１０の第1外輪３１２がフリー方向へ回転すると共に第３クラッチ３３０の第３外輪３３２がロック方向へ回転する。よって、第３クラッチ３３０によりキャリア３０３ｃから入力軸２に回転が伝達される。

　また、遊星歯車装置３０３では、第３クラッチ３３０の第３内輪３３１とサンギヤ３０３ｓとが一体に形成されているので、サンギヤ３０３ｓとキャリア３０３ｃとが一体回転する。この場合には、ピニオンギヤ３０３ｐ及びリングギヤ３０３ｒも一体回転する。よって、第２クラッチ３２０の第２内輪３２１はフリー方向への回転となり、キャリア３０３ｃから入力軸２への回転の伝達に影響を与えない。

　よって、車両１００のコースト走行時には、入力軸２が回転することで、モータ１２１を発電機として機能させることができる。これにより、モータ１２１により発電した電力を電源に回生することで、省エネルギー化を図ることができる。

　以上説明したように、本実施の形態における動力伝達装置３００によれば、第１実施の形態における動力伝達装置１３０と同様に、モータ１２１の動力を効率良く後輪１０２に伝達できると共に小型化を図ることができる。また、動力伝達装置３００によれば、第１クラッチ３１０の第１荷重付与装置の作動および非作動を切り替えることで、複雑な制御を必要とせずに入力回転を変速できる。

　以上のように構成された第３実施の形態における動力伝達装置３００は、第１実施の形態において説明した車両用制御装置１により制御される。車両用制御装置１における変速制御処理を示すフローチャートは、第１実施の形態における変速制御処理を示すフローチャート（図１０参照）と同様なので説明を省略する。車両用制御装置１によれば、第１実施の形態と同様に、アップシフト時およびダウンシフト時における変速ショックを防止できると共に、アップシフト時に減速感が生じることを防止できる。

　なお、図１０に示すフローチャート（変速制御処理）において、請求項１記載の回転数取得手段としてはＳ８の処理が、アップシフト要求判断手段としてはＳ４の処理が、高速段回転数判断手段としてはＳ９の処理が、荷重解除手段としてはＳ１０の処理がそれぞれ該当する。請求項３記載のダウンシフト要求手段としてはＳ１４の処理が、低速段回転数判断手段としてはＳ１７の処理が、荷重付与手段としてはＳ１８の処理がそれぞれ該当する。

　以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

　上記各実施の形態では、第１荷重付与装置１５（アクチュエータ１５ａ）、第２荷重付与装置、第３荷重付与装置及び第４荷重付与手段が電動機（交流電動機または直流電動機）により構成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の動力源を採用することは当然可能である。他の動力源としては、例えば、直流電動機、油圧モータ、空気圧シリンダ、油圧シリンダ、交流ソレノイド及び直流ソレノイド等が例示される。

　ここで、アクチュエータ１５ａをソレノイドにより構成する場合には、歯車機構などにより第１スプラグ１３、第２スプラグ２３，２２３、第３スプラグ３３，３３３、第４スプラグ２４３に荷重を付与する場合に限られず、例えば、電磁力を利用して第１スプラグ１３等に荷重を付与するように構成しても良い。

　上記各実施の形態では、図１０に示すフローチャート（変速制御処理）におけるＳ９の処理において、入力軸２の回転数が第１同期回転数より所定回転数（β）低い目標回転数以上かつ第１同期回転数以下であるかを判断したが、必ずしもこれに限られるものではなく、入力軸２の回転数が第１同期回転数以下であるかを判断する場合もある。この場合も、低速段から高速段への切り替え時に、減速感を生じさせることなく変速ショックを防止できる。

　上記第１実施の形態では説明を省略したが、車両１００の前進時において第１クラッチ１０の第１荷重付与装置１５を非作動とした場合に、第２クラッチ２０の第２荷重付与装置を作動させて第２内輪２１及び第２外輪２２への第２スプラグ２３の係合を強制的に解除しても良い。同様に、車両１００のコースト走行時に、第１クラッチ１０及び第２クラッチ２０の第１荷重付与装置１５及び第２荷重付与装置を作動させて第１内輪１１、第１外輪１２、第２内輪２１及び第２外輪２２への第１スプラグ１３及び第２スプラグ２３の係合を強制的に解除しても良い。

　上記第２実施の形態では説明を省略したが、車両１００の前進時において第１クラッチ１０の第１荷重付与装置１５を非作動とした場合に、第４クラッチ２４０の第４荷重付与装置を作動させて第４内輪２４１及び第４外輪２４２への第４スプラグ２４３の係合を強制的に解除しても良い。同様に、車両１００のコースト走行時に、第１クラッチ１０の第１荷重付与装置１５を作動させて第１内輪１１及び第１外輪１２への第１スプラグ１３の係合を強制的に解除しても良い。

　上記第３実施の形態では説明を省略したが、車両１００の前進時において第１クラッチ３１０の第１荷重付与装置を非作動とした場合に、第２クラッチ３２０の第２荷重付与装置を作動させて第２内輪３２１及び第２外輪３２２への第２スプラグ３２３の係合を強制的に解除しても良い。同様に、車両１００のコースト走行時に、第１クラッチ３１０及び第２クラッチ３２０の第１荷重付与装置および第２荷重付与装置を作動させて、第１内輪３１１、第１外輪３１２、第２内輪３２１及び第２外輪３２２への第１スプラグ３１３及び第２スプラグ３２３の係合を強制的に解除しても良い。

　１　　　　　　　　　　車両用制御装置
　２　　　　　　　　　　入力軸
　３　　　　　　　　　　第１減速歯車（減速装置）
　４　　　　　　　　　　出力軸
　５　　　　　　　　　　第２減速歯車（減速比変更装置）
　１０　　　　　　　　　第１クラッチ
　１１　　　　　　　　　第１内輪
　１１ａ　　　　　　　　外周面
　１２　　　　　　　　　第１外輪
　１２ａ　　　　　　　　内周面
　１３　　　　　　　　　第１スプラグ
　１３ａ，１３ｂ　　　　係合面
　１４　　　　　　　　　保持器
　１５　　　　　　　　　第１荷重付与装置
　１６　　　　　　　　　リボンスプリング（付勢部材）
　２０，２２０，３２０　第２クラッチ（減速比変更装置）
　２１，２２１，３２１　第２内輪
　２２，２２２，３２２　第２外輪
　２３，２２３，３２３　第２スプラグ
　１００　　　　　　　　車両
　１２１　　　　　　　　モータ
　３０３　　　　　　　　遊星歯車装置（減速装置）
　Ａ，Ｂ　　　　　　　　接点
　Ｏ　　　　　　　　　　軸心

Claims

　モータの動力が入力される入力軸と、
　その入力軸または前記モータから動力が伝達されると共に、伝達された動力による入力回転を減速する減速装置と、
　その減速装置から動力が伝達される出力軸と、
　前記入力軸から前記減速装置までの動力の伝達経路上に配設され、前記モータが正回転する場合に、動力を前記入力軸から前記減速装置に遮断可能に伝達する一方、前記減速装置から前記入力軸への動力の伝達を遮断する第１クラッチと、
　その第１クラッチにより前記入力軸から前記減速装置へ動力が伝達される場合に前記減速装置の動作を規制して前記モータからの入力回転を前記出力軸に伝達する、又は、前記入力軸から動力が伝達されると共に前記第１クラッチにより前記入力軸から前記減速装置への動力の伝達が遮断される場合に前記入力軸から伝達される入力回転を前記減速装置の減速比よりも大きい減速比で減速し前記出力軸に伝達する減速比変更装置とを備え、
　前記第１クラッチは、
　断面円形状の外周面を有し軸心回りに回転可能に構成される第１内輪と、
　その第１内輪の外周面に対向する断面円形状の内周面を有し前記軸心回りに回転可能に構成される第１外輪と、
　その第１外輪の内周面および前記第１内輪の外周面にそれぞれ接する係合面を有し前記第１内輪の外周面および前記第１外輪の内周面の対向間において円周方向に複数配設される第１スプラグと、
　その第１スプラグを前記第１内輪の外周面および前記第１外輪の内周面の円周方向へ傾動可能に保持する保持器と、
　前記第１スプラグに付勢力を付与して前記第１内輪の外周面および前記第１外輪の内周面に前記第１スプラグの係合面が接するようにその第１スプラグを前記円周方向のセルフロック方向へ傾動させる付勢部材と、
　その付勢部材の付勢力に抗して前記保持器を介して前記第１スプラグに荷重を付与して前記セルフロック方向とは逆方向であって前記円周方向の反セルフロック方向へ前記第１スプラグを傾動させる第１荷重付与装置とを備えた車両に用いられる車両用制御装置であって、
　前記入力軸の回転数を取得する回転数取得手段と、
　前記車両に減速比の大きな低速段から高速段への変速要求があるかを判断するアップシフト要求判断手段と、
　そのアップシフト要求判断手段により前記変速要求があると判断される場合に、前記回転数取得手段により取得された入力軸の回転数が、前記第1クラッチの第１内輪の回転数と第１外輪の回転数とが一致する前記入力軸の第１同期回転数以下であるかを判断する高速段回転数判断手段と、
　その高速段回転数判断手段により前記入力軸の回転数が第１同期回転数以下であると判断される場合に、前記第１クラッチの第１荷重付与装置を非作動として、前記第１クラッチの第１スプラグに付与した荷重を解除する荷重解除手段とを備えていることを特徴とする車両用制御装置。
　前記荷重解除手段は、前記高速段回転数判断手段により前記回転数が第１同期回転数より所定回転数低い目標回転数以上かつ前記第１同期回転数以下であると判断される場合に、前記第１荷重付与装置を非作動として、前記第１クラッチの第１スプラグに付与した荷重を解除することを特徴とする請求項１記載の車両用制御装置。
　前記車両に減速比の大きな低速段への変速要求があるかを判断するダウンシフト要求判断手段と、
　そのダウンシフト要求判断手段により前記変速要求があると判断される場合に、前記回転数取得手段により取得された入力軸の回転数が、第２同期回転数以下であるかを判断する低速段回転数判断手段と、
　その低速段回転数判断手段により前記入力軸の回転数が第２同期回転数以下であると判断される場合に、前記第1クラッチの第１荷重付与装置を作動して、前記第１クラッチの第１スプラグに荷重を付与する荷重付与手段とを備え、
　前記車両の前記減速比変更装置は、前記第１クラッチによる入力軸から減速装置への動力の遮断および伝達に連動して結合および解除される第２クラッチを備え、
　前記第２クラッチは、
　断面円形状の外周面を有し軸心回りに回転可能に構成される第２内輪と、
　その第２内輪の外周面に対向する断面円形状の内周面を有し前記軸心回りに回転可能に構成される第２外輪と、
　その第２外輪の内周面および前記第２内輪の外周面にそれぞれ接する係合面を有し前記第２内輪の外周面および前記第２外輪の内周面の対向間において円周方向に複数配設される第２スプラグと、
　その第２スプラグを前記第２内輪の外周面および前記第２外輪の内周面の円周方向へ傾動可能に保持する保持器と、
　前記第２スプラグに付勢力を付与して前記第２内輪の外周面および前記第２外輪の内周面に前記第２スプラグの係合面が接するようにその第２スプラグを前記円周方向のセルフロック方向へ傾動させる付勢部材とを備え、
　前記第２同期回転数は、前記第２クラッチの第２内輪の回転数と第２外輪の回転数とが一致する前記入力軸の回転数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用制御装置。