WO2012165146A1

WO2012165146A1 - 車両用モータ駆動装置の変速制御方法および自動車の変速制御方法

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Publication number: WO2012165146A1
Application number: PCT/JP2012/062490
Authority: WO
Inventors: 国棟李; 慶宜板倉; 磯部　史浩
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2012-12-06
Also published as: JP2012253873A

Abstract

　２ウェイローラクラッチを用いた車両用モータ駆動装置の変速に要する時間を抑えるとともに、変速ショックを低減する。変速指令を出す第１ステップ（Ｓ_１）と、１速シフト位置（ＳＰ１ｆ）から２速シフト位置（ＳＰ２ｆ）にシフトリング（３４）を移動させる第２ステップ（Ｓ_２）と、１速の２ウェイローラクラッチ（１６Ａ）の係合を解除するよう電動モータ（３）の出力を制御する第３ステップ（Ｓ_３）と、回転数制御によりシンクロ動作を行なう第４ステップ（Ｓ_４）と、電動モータ（３）の出力制御を、回転数制御からトルク制御に切り替え、そのトルク制御で電動モータ（３）の出力トルクを徐々に立ち上げる第５ステップ（Ｓ_５）とを有する。

Description

車両用モータ駆動装置の変速制御方法および自動車の変速制御方法

　この発明は、電動モータの回転を変速して車輪へ伝達する車両用モータ駆動装置の変速制御方法に関する。

　電気自動車およびハイブリッド自動車の駆動装置に用いられる車両用モータ駆動装置として、電動モータと、その電動モータの回転を変速する変速機と、その変速機から出力された回転を左右の車輪に分配するディファレンシャルギヤとからなるものが従来から知られている。

　この車両用モータ駆動装置を使用すると、走行条件に応じて変速機の変速比を切り換えることにより、駆動および回生時において、効率の高い回転数およびトルク領域で電動モータを使用することが可能となる。また、適切な変速比とすることで、高速走行時の変速機の回転部材の回転速度が下がり、変速機の動力損失が低減して車両のエネルギ効率を向上させることができる。

　このような車両用モータ駆動装置として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の車両用モータ駆動装置は、電動モータと、その電動モータの回転が入力される入力軸と、入力軸に対して間隔をおいて平行に配置された出力軸と、入力軸に設けられた１速入力ギヤおよび２速入力ギヤと、出力軸に設けられ、１速入力ギヤおよび２速入力ギヤにそれぞれ噛合する１速出力ギヤおよび２速出力ギヤと、出力軸の回転を左右の車輪に分配するディファレンシャルギヤとを有し、
　１速出力ギヤと２速出力ギヤは軸受を介してと出力軸で回転可能に支持され、
　１速出力ギヤと出力軸との間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう１速の２ウェイローラクラッチと、２速出力ギヤと出力軸との間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう２速の２ウェイローラクラッチと、１速の２ウェイローラクラッチと２速の２ウェイローラクラッチとを選択的に係合させる変速アクチュエータを設けた構成からなる。

　ここで、１速の２ウェイローラクラッチは、１速出力ギヤの内周に設けられた円筒面と、出力軸の外周に設けられたカム面と、そのカム面と円筒面の間に組み込まれたローラと、そのローラを保持し、カム面と円筒面の間にローラを係合させる係合位置とローラの係合を解除する中立位置との間で出力軸に対して相対回転可能に設けられた１速保持器と、その１速保持器を中立位置に弾性保持する１速スイッチばねとからなる構成のものであり、１速保持器を係合位置と中立位置の間で周方向に移動させることにより、トルクの伝達と遮断を切り換えることができるようになっている。２速の２ウェイローラクラッチも、１速の２ウェイローラクラッチと同様の構成である。

　また、変速アクチュエータは、１速保持器に対して回り止めされかつ１速出力ギヤの側面に接触する位置と離反する位置との間で軸方向に移動可能に設けられた１速摩擦板と、その１速摩擦板を１速出力ギヤの側面から離反する方向に付勢する１速離反ばねと、２速保持器に対して回り止めされかつ２速出力ギヤの側面に接触する位置と離反する位置との間で軸方向に移動可能に設けられた２速摩擦板と、その２速摩擦板を２速出力ギヤの側面から離反する方向に付勢する２速離反ばねと、１速摩擦板を押圧して１速出力ギヤの側面に接触させる１速シフト位置と２速摩擦板を押圧して２速出力ギヤの側面に接触させる２速シフト位置との間で軸方向に移動可能に設けられたシフトリングと、そのシフトリングを軸方向に移動させるシフト機構とからなる。

特開２０１１－５７０３０号公報特開平８－１６８１１０号公報

　ところで、特許文献１に記載の車両用モータ駆動装置においては、変速段を切り替える変速指令が出たときに、まず、シフト機構を作動させることにより現変速段のシフト位置から次変速段のシフト位置へのシフトリングの移動を開始し、次に、現変速段の２ウェイローラクラッチの係合を解除するよう電動モータの出力トルクを変化させ、その後、入力軸の回転数が次変速段の変速比に対応する目標回転数に変化するよう電動モータをトルク制御で加速または減速させるようにしている。ここで、入力軸の回転数を次変速段の変速比に対応する目標回転数に変化させることをシンクロ動作という。そして、シンクロ動作が完了した後、シフトリングを次変速段のシフト位置に到達させ、次変速段の２ウェイローラクラッチを係合させる。

　しかしながら、この特許文献１に記載された変速制御方法では、電動モータの出力トルクを予め設定された目標トルクに制御するトルク制御でシンクロ動作を行なっているので、次のような問題がある。すなわち、変速段を切り替えるときの車速は毎回異なるので、シンクロ動作の目標回転数も毎回異なる。そのため、トルク制御の目標トルクを目標回転数によらず一定としたのでは、現在の回転数と目標回転数の差が大きいときにシンクロ動作に要する時間が長くなってしまうという問題がある。また、トルク制御の目標トルクを車速毎に設定するのは煩雑である。

　また、特許文献２では、速やかで円滑な変速制御方法として、変速開始時の車速に基づいて目標トルクを算出し、変速に要すると見込まれる所定時間が経過するまでの間、電動モータの出力トルクを目標トルクに制御することによってシンクロ動作を行なう方法が開示されている。しかしながら、この方法では、目標トルクが変速開始時の車速のみに基づいて定まるので、変速中に車速が変化するとき（例えば登坂時や降坂時）に、シンクロ動作が十分でない状態で次変速段のクラッチが係合してしまい、大きな変速ショックが生じるおそれがある。

　この発明が解決しようとする課題は、２ウェイローラクラッチを用いた車両用モータ駆動装置の変速に要する時間を抑えるとともに、変速ショックを低減することである。

　上記の課題を解決するため、この発明においては、電動モータと、その電動モータの回転が入力される入力軸と、前記入力軸に対して間隔をおいて平行に配置された出力軸と、
　前記入力軸に設けられた第１入力ギヤおよび第２入力ギヤと、前記出力軸に設けられ、前記第１入力ギヤおよび第２入力ギヤにそれぞれ噛合する第１出力ギヤおよび第２出力ギヤと、前記出力軸の回転を左右の車輪に分配するディファレンシャルギヤとを有し、
　前記第１入力ギヤと第２入力ギヤと入力軸の組と、前記第１出力ギヤと第２出力ギヤと出力軸の組とのうち一方を、第１クラッチギヤと第２クラッチギヤとこれらのクラッチギヤを軸受を介して回転可能に支持するクラッチギヤ支持軸とし、
　前記第１クラッチギヤとクラッチギヤ支持軸との間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう第１の２ウェイローラクラッチと、前記第２クラッチギヤとクラッチギヤ支持軸との間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう第２の２ウェイローラクラッチと、前記第１の２ウェイローラクラッチと第２の２ウェイローラクラッチとを選択的に係合させる変速アクチュエータを設け、
　前記第１の２ウェイローラクラッチは、第１クラッチギヤの内周とクラッチギヤ支持軸の外周のうち一方に設けられた円筒面と、他方に設けられたカム面と、そのカム面と前記円筒面の間に組み込まれたローラと、そのローラを保持し、前記カム面と円筒面の間にローラを係合させる係合位置とローラの係合を解除する中立位置との間で前記クラッチギヤ支持軸に対して相対回転可能に設けられた第１保持器と、その第１保持器を前記中立位置に弾性保持する第１スイッチばねとからなり、
　前記第２の２ウェイローラクラッチは、第２クラッチギヤの内周とクラッチギヤ支持軸の外周のうち一方に設けられた円筒面と、他方に設けられたカム面と、そのカム面と前記円筒面の間に組み込まれたローラと、そのローラを保持し、前記カム面と円筒面の間にローラを係合させる係合位置とローラの係合を解除する中立位置との間で前記クラッチギヤ支持軸に対して相対回転可能に設けられた第２保持器と、その第２保持器を前記中立位置に弾性保持する第２スイッチばねとからなり、
　前記変速アクチュエータは、前記第１保持器に対して回り止めされかつ前記第１クラッチギヤの側面に接触する位置と離反する位置との間で軸方向に移動可能に設けられた第１摩擦板と、その第１摩擦板を前記第１クラッチギヤの側面から離反する方向に付勢する第１離反ばねと、前記第２保持器に対して回り止めされかつ前記第２クラッチギヤの側面に接触する位置と離反する位置との間で軸方向に移動可能に設けられた第２摩擦板と、その第２摩擦板を前記第２クラッチギヤの側面から離反する方向に付勢する第２離反ばねと、前記第１摩擦板を押圧して前記第１クラッチギヤの側面に接触させる第１シフト位置と前記第２摩擦板を押圧して前記第２クラッチギヤの側面に接触させる第２シフト位置との間で軸方向に移動可能に設けられたシフトリングと、そのシフトリングを軸方向に移動させるシフト機構とからなる車両用モータ駆動装置の変速制御方法において、
　前記第１の２ウェイローラクラッチと第２の２ウェイローラクラッチのうち現変速段の２ウェイローラクラッチの係合を解除して次変速段の２ウェイローラクラッチを係合させる変速指令を出す第１ステップと、
　この第１ステップで前記変速指令が出たときに、前記シフト機構を作動させることにより前記第１シフト位置と第２シフト位置のうち現変速段のシフト位置から次変速段のシフト位置に前記シフトリングを移動させる第２ステップと、
　この第２ステップによるシフトリングの移動が開始した後、現変速段の２ウェイローラクラッチの係合を解除するよう前記電動モータの出力を制御する第３ステップと、
　この第３ステップで現変速段の２ウェイローラクラッチの係合が解除された後、前記電動モータの現在の回転数と目標回転数との偏差に応じて電動モータの出力トルクの大きさを変化させる回転数制御により前記入力軸の回転数を次変速段の変速比に対応する目標回転数に変化させる第４ステップと、
　この第４ステップで前記入力軸の回転数が次変速段の変速比に対応する目標回転数に変化した後、前記電動モータの出力制御を、前記回転数制御から前記電動モータの出力トルクを予め設定された目標トルクに制御するトルク制御に切り替え、そのトルク制御で電動モータの出力トルクを徐々に立ち上げる第５ステップとを有する変速制御方法を採用した。

　この変速制御方法を採用すると、電動モータの現在の回転数と目標回転数との偏差に応じて電動モータの出力トルクの大きさを変化させる回転数制御でシンクロ動作を行なうので、現在の回転数と目標回転数の偏差が大きいときは、電動モータの出力トルクの大きさが大きくなり、その結果、変速段を切り替えるときの車速にかかわらず、シンクロ動作に要する時間を抑えることができる。また、シンクロ動作が完了した後は、電動モータの出力制御をトルク制御に切り替え、そのトルク制御で電動モータの出力トルクを徐々に立ち上げるので、次変速段の２ウェイローラクラッチに衝撃トルクが作用しにくく、変速ショックが生じにくい。

　前記第３ステップは、前記変速指令がシフトアップ指令のとき、前記回転数制御で電動モータの回転数を減速することによって、現変速段の２ウェイローラクラッチの係合を解除するように構成することができる。このようにすると、電動モータの現在の回転数と目標回転数との偏差が大きいときに、現変速段の２ウェイローラクラッチの係合を解除するための出力トルクとして、絶対値の大きい負トルクが電動モータで発生するので、その後のシンクロ動作が完了するまでに要する時間を効果的に抑えることが可能となる。

　前記第３ステップは、前記変速指令がシフトダウン指令のとき、前記トルク制御で電動モータの出力トルクをゼロまたは負トルクにすることによって、現変速段の２ウェイローラクラッチの係合を解除するように構成することができる。このようにすると、現変速段の２ウェイローラクラッチを係合解除するときの入力軸の減速を最小限に抑えることができ、その後のシンクロ動作が完了するまでに要する時間を効果的に抑えることが可能となる。

　前記第４ステップは、前記回転数制御を行なう間、予め設定された演算周期ごとに現在の車速に応じて目標回転数を更新するように構成することができる。このようにすると、変速中に車速が変化するとき（例えば登坂時や降坂時）に、現在の車速に応じて目標回転数が更新されるので、シンクロ動作が十分でない状態で次変速段のクラッチが係合してしまうようなことがなく、変速ショックを確実に抑えることができる。

　前記第４ステップは、現在の電動モータの回転数の目標回転数に対する偏差がゼロに収束するように電動モータの回転数を制御するように構成することができ、さらに、電動モータの現在の回転数の目標値に対する偏差がゼロに収束した後も、前記シフトリングが次変速段のシフト位置に到達するまでの間は、電動モータの現在の回転数の目標回転数に対する偏差をゼロに維持するように電動モータの回転数を制御するように構成することができる。このような前記第４ステップの回転数制御として、例えば、比例動作に積分動作を加えたＰＩ制御を採用することができる。

　前記第３ステップは、前記第２ステップによるシフトリングの移動が開始した直後に、現変速段の２ウェイローラクラッチの係合を解除するよう前記電動モータの出力を制御するように構成することも可能である。しかし、前記第３ステップは、前記第２ステップによるシフトリングの移動が開始した後、前記第１シフト位置と第２シフト位置の間に予め設定されたモータ制御開始位置にシフトリングが到達するまでの間は、アクセルペダルの操作量に応じたトルクを出力するよう前記電動モータの出力を制御し、前記モータ制御開始位置にシフトリングが到達したときに、現変速段の２ウェイローラクラッチの係合を解除するよう前記電動モータの出力を制御するように構成すると好ましい。このようにすると、第２ステップによるシフトリングの移動が開始してから、モータ制御開始位置にシフトリングが到達するまでの間は、入力軸と出力軸の間で伝達するトルクが維持され、トルク抜けが生じないことから、第２ステップによるシフトリングの移動が開始した直後に、現変速段の２ウェイローラクラッチの係合を解除するよう電動モータの出力を制御する場合と比較して、トルク抜けの時間が短く済む。

　電気自動車の左右一対の前輪と左右一対の後輪のうち少なくとも一方を前記車両用モータ駆動装置で駆動する場合、その車両用モータ駆動装置を上記の変速制御方法で制御することができる。

　また、ハイブリッド自動車の左右一対の前輪と左右一対の後輪のうち一方をエンジンで駆動し、他方を前記車両用モータ駆動装置で駆動する場合、その車両用モータ駆動装置を上記の変速制御方法で制御することができる。

　この発明の車両用モータ駆動装置の変速制御方法は、シンクロ動作を行なうときに、電動モータの現在の回転数と目標回転数との偏差に応じて電動モータの出力トルクの大きさが変化するので、シンクロ動作に要する時間が短い。また、シンクロ動作が完了した後は、トルク制御で電動モータの出力トルクを徐々に立ち上げるので、変速ショックが生じにくい。

車両用モータ駆動装置を搭載した電気自動車の概略図車両用モータ駆動装置を搭載したハイブリッド自動車の概略図図１、図２に示す車両用モータ駆動装置の断面図図３の１速出力ギヤおよび２速出力ギヤ近傍の拡大断面図図４のシフトリング近傍の拡大断面図図４のVI－VI線に沿った断面図図４のVII－VII線に沿った断面図図４のVIII－VIII線に沿った断面図シフト機構を示す断面図図４の２速カム部材近傍の分解斜視図図３に示す車両用モータ駆動装置の制御システムを示すブロック図自動変速線図を示す図（図中、実線がシフトアップ線、破線がシフトダウン線である）自動変速モードでの変速判断の制御を示すフロー図この発明の実施形態の変速制御方法を示すフロー図シフトアップ時のシフトリングのシフト位置と、入力軸および出力軸の回転数との対応関係の一例を示す図電動モータの回転数制御を示すブロック線図シフトダウン時のシフトリングのシフト位置と、入力軸および出力軸の回転数との対応関係の一例を示す図

　以下、この発明の実施形態にかかる車両用モータ駆動装置Ａの変速制御方法を説明する。図１は、左右一対の前輪１を車両用モータ駆動装置Ａで駆動される駆動輪とし、左右一対の後輪２を従動輪とした電気自動車ＥＶを示す。

　図２は、左右一対の前輪１をエンジンＥによって駆動される主駆動輪とし、左右一対の後輪２をこの発明に係る車両用モータ駆動装置Ａで駆動される補助駆動輪としたハイブリッド自動車ＨＶを示す。ハイブリッド自動車ＨＶには、エンジンＥの回転を変速するトランスミッションＴと、トランスミッションＴから出力された回転を左右の前輪１に分配するディファレンシャルギヤＤとが設けられている。

　図３に示すように、車両用モータ駆動装置Ａは、電動モータ３と、電動モータ３のモータ軸４の回転を変速して出力する変速機５と、その変速機５から出力された回転を図１に示す電気自動車ＥＶの左右一対の前輪１に分配し、または、図２に示すハイブリッド自動車ＨＶの左右一対の後輪２に分配するディファレンシャルギヤ６とを有する。

　変速機５は、図３に示すように、モータ軸４の回転が入力される入力軸７と、入力軸７に対して間隔をおいて平行に配置された出力軸８と、入力軸７に設けられた１速入力ギヤ９Ａおよび２速入力ギヤ９Ｂと、出力軸８に設けられた１速出力ギヤ１０Ａおよび２速出力ギヤ１０Ｂとを有する。

　モータ軸４は、入力軸７と同軸上に直列に配置されており、ハウジング１１に固定された電動モータ３のステータ１２で回転駆動される。入力軸７は、ハウジング１１内に組込まれた対向一対の軸受１３により回転可能に支持され、入力軸７の軸端はスプライン嵌合によってモータ軸４に接続されている。出力軸８は、ハウジング１１内に組込まれた対向一対の軸受１４により回転可能に支持されている。

　１速入力ギヤ９Ａと２速入力ギヤ９Ｂは軸方向に間隔をおいて配置され、入力軸７を中心として入力軸７と一体に回転するように入力軸７に固定されている。１速出力ギヤ１０Ａと２速出力ギヤ１０Ｂも軸方向に間隔をおいて配置されている。

　図４に示すように、１速出力ギヤ１０Ａは、出力軸８を貫通させる環状に形成され、軸受１５を介して出力軸８で支持されており、出力軸８を中心として出力軸８に対して回転可能となっている。同様に、２速出力ギヤ１０Ｂも、軸受１５を介して出力軸８で回転可能に支持されている。

　１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａは互いに噛合しており、その噛合によって１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａの間で回転が伝達するようになっている。２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂも噛合しており、その噛合によって２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの間で回転が伝達するようになっている。２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの減速比は、１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａの減速比よりも小さい。

　１速出力ギヤ１０Ａと出力軸８の間には、１速出力ギヤ１０Ａと出力軸８の間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａが組込まれている。また、２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間には、２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂが組込まれている。

　１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、左右対称の同一構成なので、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを以下に説明し、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａについては、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂに対応する部分に同一の符号または末尾のアルファベットＢをＡに置き換えた符号を付して説明を省略する。

　図５～図７に示すように、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、２速出力ギヤ１０Ｂの内周に設けられた円筒面１７と、出力軸８の外周に回り止めした環状の２速カム部材１８Ｂに形成されたカム面１９と、カム面１９と円筒面１７の間に組み込まれたローラ２０と、ローラ２０を保持する２速保持器２１Ｂと、２速スイッチばね２２Ｂとからなる。カム面１９は、円筒面１７との間で周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭くなるくさび形空間を形成するような面であり、例えば、図６に示すように円筒面１７と対向する平坦面である。

　図４、図１０に示すように、２速保持器２１Ｂは、ローラ２０を収容する複数のポケット２３が周方向に間隔をおいて形成された円筒部２４と、円筒部２４の一端から径方向内方に延び出す内向きフランジ部２５とを有する。内向きフランジ部２５の径方向内端は、２速カム部材１８Ｂの外周で周方向にスライド可能に支持され、この周方向のスライドによって、２速保持器２１Ｂは、カム面１９と円筒面１７の間にローラ２０を係合させる係合位置とローラ２０の係合を解除する中立位置との間で出力軸８に対して相対回転可能となっている。また、２速保持器２１Ｂの内向きフランジ部２５は軸方向両側への移動が規制され、これにより２速保持器２１Ｂが軸方向に非可動とされている。

　図６に示すように、各カム面１９は、回転中心を含む仮想平面に対して対称に形成され、これにより、各カム面１９と円筒面１７の間に配置されたローラ２０は、正転方向と逆転方向の両方向で係合可能となっている。すなわち、電動モータ３が発生するトルクにより車両を前進させるときは、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して正転方向に相対回転させることにより、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０を、カム面１９と円筒面１７の間の正転方向側の狭小空間に係合させ、そのローラ２０を介して２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間で正転方向のトルクを伝達することが可能となっており、一方、電動モータ３が発生するトルクにより車両を後退させるときは、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して逆転方向に相対回転させることにより、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０を、カム面１９と円筒面１７の間の逆転方向側の狭小空間に係合させ、そのローラ２０を介して２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間で逆転方向のトルクを伝達することが可能となっている。

　図７、図１０に示すように、２速スイッチばね２２Ｂは、鋼線をＣ形に巻いたＣ形環状部２６と、Ｃ形環状部２６の両端からそれぞれ径方向外方に延出する一対の延出部２７，２７とからなる。Ｃ形環状部２６は、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面に形成された円形のスイッチばね収容凹部２８に嵌め込まれ、一対の延出部２７，２７は、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面に形成された径方向溝２９に挿入されている。

　径方向溝２９は、スイッチばね収容凹部２８の内周縁から径方向外方に延びて２速カム部材１８Ｂの外周に至るように形成されている。２速スイッチばね２２Ｂの延出部２７は、径方向溝２９の径方向外端から突出しており、その延出部２７の径方向溝２９からの突出部分が、２速保持器２１Ｂの円筒部２４の軸方向端部に形成された切欠き３０に挿入されている。径方向溝２９と切欠き３０は同じ幅に形成されている。

　延出部２７，２７は、径方向溝２９の周方向で対向する内面と、切欠き３０の周方向で対向する内面にそれぞれ接触しており、その接触面に作用する周方向の力によって２速保持器２１Ｂを中立位置に弾性保持している。

　すなわち、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して相対回転させて、図７に示す中立位置から周方向に移動させると、径方向溝２９の位置と切欠き３０の位置が周方向にずれるので、一対の延出部２７，２７の間隔が狭まる方向にＣ形環状部２６が弾性変形し、その弾性復元力によって２速スイッチばね２２Ｂの一対の延出部２７，２７が径方向溝２９の内面と切欠き３０の内面を押圧し、その押圧によって２速保持器２１Ｂを中立位置に戻す方向の力が作用するようになっている。

　図４に示すように、１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂの出力軸８に対する回り止めは、スプライン嵌合によって行なわれている。１速カム部材１８Ａのカム面１９と２速カム部材１８Ｂのカム面１９は同数かつ同位相となっている。また、１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂは、出力軸８の外周に嵌合した一対の止め輪３１によって軸方向に非可動となっている。１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂの間には間座３２が組み込まれている。

　１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、変速アクチュエータ３３により選択的に係合することができるようになっている。

　図５に示すように、変速アクチュエータ３３は、１速出力ギヤ１０Ａと２速出力ギヤ１０Ｂの間に軸方向に移動可能に設けられたシフトリング３４と、１速出力ギヤ１０Ａとシフトリング３４の間に組み込まれた１速摩擦板３５Ａと、２速出力ギヤ１０Ｂとシフトリング３４の間に組み込まれた２速摩擦板３５Ｂとを有する。

　ここで、１速摩擦板３５Ａと２速摩擦板３５Ｂは、左右対称の同一構成なので、２速摩擦板３５Ｂを以下に説明し、１速摩擦板３５Ａについては、２速摩擦板３５Ｂに対応する部分に同一の符号または末尾のアルファベットＢをＡに置き換えた符号を付して説明を省略する。

　２速摩擦板３５Ｂには、２速保持器２１Ｂの切欠き３０に係合する突片３６が設けられ、この突片３６と切欠き３０の係合によって、２速摩擦板３５Ｂが２速保持器２１Ｂに回り止めされている。２速保持器２１Ｂの切欠き３０は、２速摩擦板３５Ｂの突片３６を軸方向にスライド可能に収容しており、このスライドによって、２速摩擦板３５Ｂは、２速保持器２１Ｂに回り止めされた状態のまま、２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触する位置と離反する位置との間で、２速保持器２１Ｂに対して軸方向に移動可能となっている。

　２速摩擦板３５Ｂの突片３６の先端に凹部３７が形成されて、間座３２の外周には、凹部３７に係合する凸部３８が形成されている。そして、凹部３７と凸部３８は、２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離反した位置にある状態では、凹部３７と凸部３８が係合することで、２速摩擦板３５Ｂを間座３２を介して出力軸８に回り止めし、このとき、２速摩擦板３５Ｂに回り止めされた２速保持器２１Ｂが中立位置に保持されるようになっている。また、２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触する位置にある状態では、凹部３７と凸部３８の係合が解除することで、２速摩擦板３５Ｂの回り止めが解除されるようになっている。

　２速摩擦板３５Ｂと２速カム部材１８Ｂの間には、軸方向に圧縮された状態で２速離反ばね３９Ｂが組み込まれており、この２速離反ばね３９Ｂの弾性復元力によって２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離反する方向に付勢されている。

　２速離反ばね３９Ｂは、間座３２の外周に沿って巻回されたコイルスプリングであり、その一端が２速ワッシャ４０Ｂを介して２速カム部材１８Ｂの軸方向端面で支持されている。２速ワッシャ４０Ｂは、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面の径方向溝２９を覆うように環状に形成されている。

　シフトリング３４は、１速摩擦板３５Ａを押圧して１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触させる１速シフト位置ＳＰ１ｆと、２速摩擦板３５Ｂを押圧して２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触させる２速シフト位置ＳＰ２ｆとの間で軸方向に移動可能に支持されている。また、シフトリング３４を１速シフト位置ＳＰ１ｆと２速シフト位置ＳＰ２ｆの間で軸方向に移動させるシフト機構４１が設けられている。

　図８、図９に示すように、シフト機構４１は、シフトリング３４を転がり軸受４２を介して回転可能に支持するシフトスリーブ４３と、そのシフトスリーブ４３の外周に設けられた環状溝４４に係合する二股状のシフトフォーク４５と、シフトフォーク４５が固定されたシフトロッド４６と、シフトモータ４７と、シフトモータ４７の回転をシフトロッド４６の直線運動に変換する運動変換機構４８（送りねじ機構等）とからなる。

　図９に示すように、シフトロッド４６は、出力軸８に対して間隔をおいて平行に配置され、ハウジング１１内に組み込まれた一対の滑り軸受４９で軸方向にスライド可能に支持されている。シフトリング３４とシフトスリーブ４３の間に組み込まれた転がり軸受４２は、シフトリング３４とシフトスリーブ４３のいずれに対しても軸方向に非可動となるように組み付けられている。

　このシフト機構４１は、シフトモータ４７の回転が運動変換機構４８により直線運動に変換されてシフトフォーク４５に伝達し、そのシフトフォーク４５の直線運動が転がり軸受４２を介してシフトリング３４に伝達することにより、シフトリング３４を軸方向に移動させる。

　図５に示すように、シフトフォーク４５と環状溝４４の間の両側の軸方向隙間には、軸方向に圧縮可能な予圧ばね５０が組み込まれている。これにより、シフトリング３４で１速摩擦板３５Ａを押圧して１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触させるときに、シフトスリーブ４３に対するシフトフォーク４５の軸方向の相対位置を調節することによって予圧ばね５０のばね力を調節し、１速摩擦板３５Ａと１速出力ギヤ１０Ａの接触面間の摩擦力を調整することが可能となっている。また、シフトリング３４で２速摩擦板３５Ｂを押圧して２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触させるときも、２速摩擦板３５Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの接触面間の摩擦力を調整することが可能となっている。

　図３に示すように、出力軸８には、出力軸８の回転をディファレンシャルギヤ６に伝達するディファレンシャル駆動ギヤ５１が固定されている。

　ディファレンシャルギヤ６は、一対の軸受５２で回転可能に支持されたデフケース５３と、デフケース５３の回転中心と同軸にデフケース５３に固定され、ディファレンシャル駆動ギヤ５１に噛合するリングギヤ５４と、デフケース５３の回転中心と直角な方向にデフケース５３に固定されたピニオン軸５５と、ピニオン軸５５に回転可能に支持された一対のピニオン５６と、その一対のピニオン５６に噛合する左右一対のサイドギヤ５７とからなる。左側のサイドギヤ５７には、左側の車輪に接続されたアクスル５８の軸端部が接続され、右側のサイドギヤ５７には、右側の車輪に接続されたアクスル５８の軸端部が接続されている。出力軸８が回転するとき、出力軸８の回転はディファレンシャル駆動ギヤ５１を介してデフケース５３に伝達され、そのデフケース５３の回転がピニオン５６とサイドギヤ５７を介して左右の車輪に分配される。

　車両用モータ駆動装置Ａは、図１１に示す制御システムによって制御される。この制御システムは、統合ＥＣＵ６０と変速ＥＣＵ６１とインバータ６２とを有する。統合ＥＣＵ６０は、図示しない車両用ブレーキ装置やステアリング装置と協調して指示を出す電子制御装置である。統合ＥＣＵ６０はアクセルペダル６３に接続されており、アクセルペダル６３からの信号に基づいて算出されるアクセル開度に対応する信号を変速ＥＣＵ６１に出力する。変速ＥＣＵ６１は、各種入力信号に基づいて変速判断を行ない、変速機５とインバータ６２に指令を出す電子制御装置である。

　変速ＥＣＵ６１には、運転者により操作される変速操作部６４（例えば、自動変速モードと手動変速モードを切り替えるタクトスイッチや、手動変速モードにおいて変速段を手動で切り替えるためのシフトレバー）から変速操作の状態を示す信号が入力される。また、変速ＥＣＵ６１には、車速センサ６５から現在の車両の速度を示す信号が入力される。

　変速ＥＣＵ６１には、自動変速モードと手動変速モードとステップモードの３つの変速モードがプログラムされている。自動変速モードと手動変速モードは、運転者による変速操作部６４の操作によって切り替えられる。

　自動変速モードは、アクセル開度と車速と自動変速線図（図１２を参照）に基づいて、図１３に示すように自動で変速するモードである。この自動変速モードでは、例えば、車速が加速している状態でシフトアップ線を左から右にまたぐときに、シフトアップ動作を行なう。また、車速が一定速度の状態でシフトアップ線を上から下にまたぐときに、シフトアップ動作を行なう。また、車速が減速している状態でシフトダウン線を右から左にまたぐときに、シフトダウン動作を行なう。また、車速が一定速度の状態でシフトダウン線を下から上にまたぐときに、シフトダウン動作を行なう。手動変速モードは、自動変速線図上で変速を行なわない領域でも手動操作によって変速するモードである。ステップモードは、停車状態のときに変速段を選択するモードである。

　図１１に示すインバータ６２は、電動モータ３に電力を供給するとともに、その供給電力を変速ＥＣＵ６１からの信号に基づいて制御する。インバータ６２には、電動モータ３に取り付けられたレゾルバ６６から、電動モータ３の回転数を示す信号が入力される。

　以下に、車両用モータ駆動装置Ａの動作例を説明する。

　まず、図５に示すように、１速摩擦板３５Ａが１速出力ギヤ１０Ａの側面から離反し、かつ、２速摩擦板３５Ｂも２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離反した状態では、１速保持器２１Ａは１速スイッチばね２２Ａの弾性力により中立位置に保持され、２速保持器２１Ｂも２速スイッチばね２２Ｂの弾性力により中立位置に保持されるので、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａはローラ２０の係合が解除された状態となり、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂもローラ２０の係合が解除された状態となる。

　この状態では、図３に示す電動モータ３の駆動により入力軸７が回転しても、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂによって回転の伝達が遮断されるので、１速出力ギヤ１０Ａおよび２速出力ギヤ１０Ｂは空転し、入力軸７の回転は出力軸８に伝達されない。

　次に、シフト機構４１を作動させて、図５に示すシフトリング３４を１速出力ギヤ１０Ａに向けて移動させると、１速摩擦板３５Ａが１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触し、その接触面間の摩擦力によって１速摩擦板３５Ａが出力軸８に対して相対回転し、この１速摩擦板３５Ａに回り止めされた１速保持器２１Ａが１速スイッチばね２２Ａの弾性力に抗して中立位置から係合位置に移動するので、１速保持器２１Ａに保持されたローラ２０が、円筒面１７とカム面１９の間のくさび形空間の狭小部分に押し込まれて係合した状態となる。

　この状態では、１速出力ギヤ１０Ａの回転は、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを介して出力軸８に伝達され、出力軸８の回転が、ディファレンシャルギヤ６を介してアクスル５８に伝達される。その結果、図１に示す電気自動車ＥＶにおいては、駆動輪としての前輪１が回転駆動され、図２に示すハイブリッド自動車ＨＶにおいては補助駆動輪としての後輪２が回転駆動される。

　次に、シフト機構４１の作動により、シフトリング３４を１速シフト位置から２速シフト位置に向かって軸方向移動させると、１速摩擦板３５Ａと１速出力ギヤ１０Ａの接触面間の摩擦力が小さくなるので、１速スイッチばね２２Ａの弾性力により１速保持器２１Ａが係合位置から中立位置に移動し、この１速保持器２１Ａの移動によって１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合が解除される。

　シフトリング３４が２速シフト位置に到達すると、２速摩擦板３５Ｂがシフトリング３４で押圧されて２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触し、その接触面間の摩擦力によって２速摩擦板３５Ｂが出力軸８に対して相対回転し、２速摩擦板３５Ｂに回り止めされた２速保持器２１Ｂが２速スイッチばね２２Ｂの弾性力に抗して中立位置から係合位置に移動するので、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０が、円筒面１７とカム面１９の間のくさび形空間の狭小部分に押し込まれて係合した状態となる。

　この状態では、２速出力ギヤ１０Ｂの回転は、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを介して出力軸８に伝達され、出力軸８の回転がディファレンシャルギヤ６を介してアクスル５８に伝達される。

　同様に、シフトリング３４を２速シフト位置から１速シフト位置に軸方向移動させることにより、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除して、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを係合させることができる。

　ところで、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを係合解除するときに、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを介してトルクが伝達していると、そのトルクがローラ２０を円筒面１７とカム面１９の間のくさび形空間の狭小部分に押し込むように作用し、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合解除が妨げられる。そのため、シフト機構４１の作動により、シフトリング３４が１速シフト位置ＳＰ１ｆから２速シフト位置ＳＰ２ｆに向かって軸方向移動を開始したときに、１速摩擦板３５Ａが、１速出力ギヤ１０Ａの側面から既に離反しているにもかかわらず、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合が解除されない可能性がある。

　このため、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを確実に係合解除するためには、シフト機構４１の作動により、１速摩擦板３５Ａを１速出力ギヤ１０Ａの側面から離反させるだけでなく、電動モータ３の出力を制御して、入力軸７と出力軸８の間で伝達するトルクを変化させる必要がある。２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを係合解除するときも同様である。

　そこで、上記制御システムでは、図１４に示すように、電動モータ３とシフトモータ４７を制御し、この制御により１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａまたは２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除するときの動作の信頼性を確保している。

　図１４に基づいて、シフトアップ時の制御について説明する。

　まず、変速ＥＣＵ６１が、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合を解除して、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを係合させるシフトアップの変速指令を出す（第１ステップＳ_１）。この変速指令を出すか否かは、自動変速モードのときは、アクセル開度と車速と自動変速線図（図１２を参照）に基づいて判断され、手動変速モードのときは、運転者による変速操作部６４の操作に基づいて判断される。

　第１ステップＳ_１で変速指令が出たときは、変速機５のシフトモータ４７を作動させ、図１５の時刻ｔ０～ｔ１に示すように、１速シフト位置ＳＰ１ｆから２速シフト位置ＳＰ２ｆに向けてシフトリング３４の移動を開始する（第２ステップＳ_２）。ここで、シフトリング３４が１速シフト位置ＳＰ１ｆから２速シフト位置ＳＰ２ｆに向かって移動を開始してから、１速シフト位置ＳＰ１ｆと２速シフト位置ＳＰ２ｆの間に予め設定されたモータ制御開始位置ＳＰ１ｔに到達するまでの間は、アクセルペダル６３の操作量に応じたトルクを出力するよう電動モータ３の出力を制御する。この間、アクセルペダル６３の操作量に応じたトルクが入力軸７と出力軸８の間で伝達し、そのトルクがローラ２０を円筒面１７とカム面１９の間のくさび形空間の狭小部分に押し込むように作用するので、１速摩擦板３５Ａと１速出力ギヤ１０Ａの間の摩擦が解除されても、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合は解除されない。

　次に、シフトリング３４がモータ制御開始位置ＳＰ１ｔに到達したときに、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合を解除するよう電動モータ３の出力を制御する（第３ステップＳ_３）。具体的には、図１６に示すように、電動モータ３の現在の回転数と目標回転数との偏差に応じて電動モータ３の出力トルクの大きさを変化させる回転数制御により、電動モータ３の回転数を減速することによって、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合を解除する。１速側のトルク制御開始位置ＳＰ１ｔは、例えば、１速摩擦板３５Ａが１速出力ギヤ１０Ａの側面と接触しているが、その接触面間の摩擦力が１速スイッチばね２２Ａの弾性力よりも小さくなる位置とすることができる。

　この第３ステップＳ_３で１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合が解除された後、引き続き、図１６に示すように、電動モータ３の現在の回転数と目標回転数との偏差に応じて電動モータ３の出力トルクの大きさを変化させる回転数制御により、入力軸７の回転数を２速の変速比ｒ２に対応する目標回転数に変化させる動作（すなわちシンクロ動作）を行なう（第４ステップＳ_４）。ここで、目標回転数は、次変速段の変速比に対応する入力軸７の回転数、すなわち、現在の出力軸８の回転数Ｎｇｏに２速の減速比ｒ２を乗じて得られる２速での入力軸７の回転数Ｎｇｏ×ｒ２である（図１５参照）。

　図１６に示す回転数制御を行なう間、目標回転数Ｎｇｏ×ｒ２は、予め設定された演算周期ごと（例えば１ｍｓｅｃごと）に現在の車速に応じて更新する。したがって、変速中に車速が変化するとき（例えば登坂時や降坂時や制動時）にも、車速の変化に追従してシンクロ動作を行なうことができる。ここで、図１６に示す回転数制御は、比例動作に積分動作を加えたＰＩ制御であり、レゾルバ６６で検出した電動モータ３の実際の回転数をフィードバックし、電動モータ３の実際の回転数と目標回転数の偏差をトルク指令に変換し、そのトルク指令を電動モータ３の電流値に変換して、電動モータ３に印加する。

　このＰＩ制御は、比例ゲインと積分ゲインを調整することにより、シフトリング３４が２速側の待機位置ＳＰ２ｎに到達する前に、現在の電動モータ３の回転数の目標回転数に対する偏差を０ｒｐｍに収束させ、その後も、シフトリング３４が２速側の待機位置ＳＰ２ｎに到達するまでの間、電動モータ３の現在の回転数の目標回転数に対する偏差ＤＮ２を０ｒｐｍに維持することが可能である。ここで、比例ゲインと積分ゲインは、インバータ６２側で設定することができ、比例ゲインを大きく設定することにより、シンクロ動作に要する時間を短縮することができる。また、電動モータ３の出力トルクの正負もインバータ６２側で切り換え可能とされ、これにより１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合解除の応答性を高めるようにしている。２速側の待機位置ＳＰ２ｎは、２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂに接触する直前の位置である。

　この第４ステップで入力軸７の回転数が２速の変速比ｒ２に対応する目標回転数に変化した後、シフトリング３４が２速シフト位置ＳＰ２ｆに到達したときに、電動モータ３の出力制御を回転数制御から電動モータ３の出力トルクを予め設定された目標トルクに制御するトルク制御に切り替え、電動モータ３の出力トルクをランプ状に徐々に立ち上げる（第５ステップＳ_５）。これにより、次変速段としての２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂが係合する。最後に、電動モータ３の出力トルクをアクセル開度に応じたトルクに変化させる。

　以上のように、シフトアップの制御を行なうと、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合を解除する際に、入力軸７と出力軸８の間で伝達するトルクの方向が逆転するので、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを確実に係合解除することができる。上述したシフトアップの制御による変速時間は３００ｍｓｅｃ以内である。

　ここで、入力軸７と出力軸８の間で伝達するトルクの方向を逆転させる方法としてトルク制御を採用することも可能であるが、この実施形態に示すように、回転数制御で電動モータ３の回転数を減速することによって、入力軸７と出力軸８の間で伝達するトルクの方向を逆転させ、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合を解除すると好ましい。このようにすると、電動モータ３の現在の回転数と目標回転数との偏差が大きいときに、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合を解除するための出力トルクとして、絶対値の大きい負トルクが電動モータ３で発生するので、その後のシンクロ動作を迅速に行なうことができ、シンクロ動作が完了するまでに要する時間を効果的に抑えることが可能となる。

　また、図１５において、第２ステップＳ_２によるシフトリング３４の移動が開始（時刻ｔ０）した直後に、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合を解除するよう電動モータ３の出力を制御するように構成することも可能である。しかし、上記実施形態に示すように、シフトリング３４の移動が開始（時刻ｔ０）した後、１速シフト位置ＳＰ１ｆと２速シフト位置ＳＰ２ｆの間に予め設定されたモータ制御開始位置ＳＰ１ｔにシフトリング３４が到達（時刻ｔ１）するまでの間は、アクセルペダル６３の操作量に応じたトルクを出力するよう電動モータ３の出力を制御するように構成すると好ましい。このようにすると、時刻ｔ０～ｔ１の間は入力軸７と出力軸８の間で伝達するトルクが維持されることから、トルク抜けの時間が短く済む。

　次に、図１４に基づいて、シフトダウン時の制御について説明する。

　まず、変速ＥＣＵ６１が、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除して、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを係合させるシフトダウンの変速指令を出す（第１ステップＳ_１）。

　第１ステップで変速指令が出たときは、変速機５のシフトモータ４７を作動させ、図１７の時刻ｔ０～ｔ１に示すように、２速シフト位置ＳＰ２ｆから１速シフト位置ＳＰ１ｆに向けてシフトリング３４の移動を開始する（第２ステップＳ_２）。ここで、シフトリング３４が２速シフト位置ＳＰ２ｆから１速シフト位置ＳＰ１ｆに向かって移動を開始してから、２速シフト位置ＳＰ２ｆと１速シフト位置ＳＰ１ｆの間に予め設定されたモータ制御開始位置ＳＰ２ｔに到達するまでの間は、アクセルペダル６３の操作量に応じたトルクを出力するよう電動モータ３の出力を制御する。

　次に、シフトリング３４がモータ制御開始位置ＳＰ２ｔに到達したときに、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除するよう電動モータ３の出力を制御する（第３ステップＳ_３）。具体的には、電動モータ３の出力トルクを予め設定された目標トルクに制御するトルク制御によって電動モータ３の出力トルクをゼロまたは負トルクにすることによって、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除する。このとき、シフトモータ４７を一旦停止し、待ち時間ｄｔ２を経た後、シフトモータ４７を再び作動させる。

　この第３ステップで２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合が解除された後、図１６に示すように、電動モータ３の現在の回転数と目標回転数との偏差に応じて電動モータ３の出力トルクの大きさを変化させる回転数制御によりシンクロ動作を行なう（第４ステップＳ_４）。ここで、目標回転数は、現在の出力軸８の回転数Ｎｇｏに１速の減速比ｒ１を乗じて得られる１速での入力軸７の回転数Ｎｇｏ×ｒ１である。図１３に示す回転数制御を行なう間、目標回転数Ｎｇｏ×ｒ１は、予め設定された演算周期ごとに現在の車速に応じて更新する。

　この第４ステップＳ_４で入力軸７の回転数が次変速段の変速比に対応する目標回転数に変化した後、シフトリング３４が１速シフト位置ＳＰ１ｆに到達したときに、電動モータ３の出力制御を回転数制御から電動モータ３の出力トルクを予め設定された目標トルクに制御するトルク制御に切り替え、電動モータ３の出力トルクを徐々に立ち上げる（第５ステップＳ_５）。これにより、次変速段としての１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａが係合する。最後に、電動モータ３の出力トルクをアクセル開度に応じたトルクに変化させる。

　以上のように、シフトダウンの制御を行なうと、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除する際に、入力軸７と出力軸８の間で伝達するトルクの方向がゼロになるか、または逆転するので、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを確実に係合解除することができる。上述したシフトダウンの制御による変速時間は３００ｍｓｅｃ以内である。

　ここで、入力軸７と出力軸８の間で伝達するトルクの方向を逆転させる方法としてシフトアップ時と同様の回転数制御を採用することも可能であるが、この実施形態に示すように、トルク制御で電動モータ３の出力トルクをゼロまたは負トルクにすることによって、入力軸７と出力軸８の間で伝達するトルクの方向を逆転させ、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除すると好ましい。このようにすると、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを係合解除するときの入力軸７の減速を最小限に抑えることができ、その後のシンクロ動作が完了するまでに要する時間を効果的に抑えることが可能となる。

　また、図１７において、第２ステップによるシフトリング３４の移動が開始（時刻ｔ０）した直後に、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除するよう電動モータ３の出力を制御するように構成することも可能である。しかし、上記実施形態に示すように、シフトリング３４の移動が開始（時刻ｔ０）した後、１速シフト位置ＳＰ１ｆと２速シフト位置ＳＰ２ｆの間に予め設定されたモータ制御開始位置ＳＰ２ｔにシフトリング３４が到達（時刻ｔ１）するまでの間は、アクセルペダル６３の操作量に応じたトルクを出力するよう電動モータ３の出力を制御するように構成すると好ましい。このようにすると、時刻ｔ０～ｔ１の間は入力軸７と出力軸８の間で伝達するトルクが維持されることから、トルク抜けの時間が短く済む。

　上述した変速制御方法を採用すると、電動モータ３の現在の回転数と目標回転数との偏差に応じて電動モータ３の出力トルクの大きさを変化させる回転数制御でシンクロ動作を行なうので、現在の回転数と目標回転数の偏差が大きいときは、電動モータ３の出力トルクの大きさが大きくなり、その結果、変速段を切り替えるときの車速にかかわらず、シンクロ動作に要する時間を抑えることができる。また、シンクロ動作が完了した後は、電動モータ３の出力制御をトルク制御に切り替え、そのトルク制御で電動モータ３の出力トルクを徐々に立ち上げるので、次変速段の２ウェイローラクラッチに衝撃トルクが作用しにくく、変速ショックが生じにくい。

１　　　前輪
２　　　後輪
３　　　電動モータ
６　　　ディファレンシャルギヤ
７　　　入力軸
８　　　出力軸
９Ａ　　　１速入力ギヤ
９Ｂ　　　２速入力ギヤ
１０Ａ　　　１速出力ギヤ
１０Ｂ　　　２速出力ギヤ
１５　　　軸受
１６Ａ　　　１速の２ウェイローラクラッチ
１６Ｂ　　　２速の２ウェイローラクラッチ
１７　　　円筒面
１９　　　カム面
２０　　　ローラ
２１Ａ　　　１速保持器
２１Ｂ　　　２速保持器
２２Ａ　　　１速スイッチばね
２２Ｂ　　　２速スイッチばね
３３　　　変速アクチュエータ
３４　　　シフトリング
３５Ａ　　　１速摩擦板
３５Ｂ　　　２速摩擦板
３９Ａ　　　１速離反ばね
３９Ｂ　　　２速離反ばね
４１　　　シフト機構
ＳＰ１ｆ　　　１速シフト位置
ＳＰ２ｆ　　　２速シフト位置
Ａ　　　車両用モータ駆動装置
ＥＶ　　　電気自動車
ＨＶ　　　ハイブリッド自動車
Ｓ_１　　　第１ステップ
Ｓ_２　　　第２ステップ
Ｓ_３　　　第３ステップ
Ｓ_４　　　第４ステップ
Ｓ_５　　　第５ステップ
ＳＰ１ｔ　　　モータ制御開始位置

Claims

　電動モータ（３）と、
　その電動モータ（３）の回転が入力される入力軸（７）と、
　前記入力軸（７）に対して間隔をおいて平行に配置された出力軸（８）と、
　前記入力軸（７）に設けられた第１入力ギヤ（９Ａ）および第２入力ギヤ（９Ｂ）と、
　前記出力軸（８）に設けられ、前記第１入力ギヤ（９Ａ）および第２入力ギヤ（９Ｂ）にそれぞれ噛合する第１出力ギヤ（１０Ａ）および第２出力ギヤ（１０Ｂ）と、
　前記出力軸（８）の回転を左右の車輪に分配するディファレンシャルギヤ（６）とを有し、
　前記第１入力ギヤ（９Ａ）と第２入力ギヤ（９Ｂ）と入力軸（７）の組と、前記第１出力ギヤ（１０Ａ）と第２出力ギヤ（１０Ｂ）と出力軸（８）の組とのうち一方を、第１クラッチギヤ（１０Ａ）と第２クラッチギヤ（１０Ｂ）とこれらのクラッチギヤ（１０Ａ，１０Ｂ）を軸受（１５）を介して回転可能に支持するクラッチギヤ支持軸（８）とし、
　前記第１クラッチギヤ（１０Ａ）とクラッチギヤ支持軸（８）との間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう第１の２ウェイローラクラッチ（１６Ａ）と、前記第２クラッチギヤ（１０Ｂ）とクラッチギヤ支持軸（８）との間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう第２の２ウェイローラクラッチ（１６Ｂ）と、前記第１の２ウェイローラクラッチ（１６Ａ）と第２の２ウェイローラクラッチ（１６Ｂ）とを選択的に係合させる変速アクチュエータ（３３）を設け、
　前記第１の２ウェイローラクラッチ（１６Ａ）は、第１クラッチギヤ（１０Ａ）の内周とクラッチギヤ支持軸（８）の外周のうち一方に設けられた円筒面（１７）と、他方に設けられたカム面（１９）と、そのカム面（１９）と前記円筒面（１７）の間に組み込まれたローラ（２０）と、そのローラ（２０）を保持し、前記カム面（１９）と円筒面（１７）の間にローラ（２０）を係合させる係合位置とローラ（２０）の係合を解除する中立位置との間で前記クラッチギヤ支持軸（８）に対して相対回転可能に設けられた第１保持器（２１Ａ）と、その第１保持器（２１Ａ）を前記中立位置に弾性保持する第１スイッチばね（２２Ａ）とからなり、
　前記第２の２ウェイローラクラッチ（１６Ｂ）は、第２クラッチギヤ（１０Ｂ）の内周とクラッチギヤ支持軸（８）の外周のうち一方に設けられた円筒面（１７）と、他方に設けられたカム面（１９）と、そのカム面（１９）と前記円筒面（１７）の間に組み込まれたローラ（２０）と、そのローラ（２０）を保持し、前記カム面（１９）と円筒面（１７）の間にローラ（２０）を係合させる係合位置とローラ（２０）の係合を解除する中立位置との間で前記クラッチギヤ支持軸（８）に対して相対回転可能に設けられた第２保持器（２１Ｂ）と、その第２保持器（２１Ｂ）を前記中立位置に弾性保持する第２スイッチばね（２２Ｂ）とからなり、
　前記変速アクチュエータ（３３）は、前記第１保持器（２１Ａ）に対して回り止めされかつ前記第１クラッチギヤ（１０Ａ）の側面に接触する位置と離反する位置との間で軸方向に移動可能に設けられた第１摩擦板（３５Ａ）と、その第１摩擦板（３５Ａ）を前記第１クラッチギヤ（１０Ａ）の側面から離反する方向に付勢する第１離反ばね（３９Ａ）と、前記第２保持器（２１Ｂ）に対して回り止めされかつ前記第２クラッチギヤ（１０Ｂ）の側面に接触する位置と離反する位置との間で軸方向に移動可能に設けられた第２摩擦板（３５Ｂ）と、その第２摩擦板（３５Ｂ）を前記第２クラッチギヤ（１０Ｂ）の側面から離反する方向に付勢する第２離反ばね（３９Ｂ）と、前記第１摩擦板（３５Ａ）を押圧して前記第１クラッチギヤ（１０Ａ）の側面に接触させる第１シフト位置（ＳＰ１ｆ）と前記第２摩擦板（３５Ｂ）を押圧して前記第２クラッチギヤ（１０Ｂ）の側面に接触させる第２シフト位置（ＳＰ２ｆ）との間で軸方向に移動可能に設けられたシフトリング（３４）と、そのシフトリング（３４）を軸方向に移動させるシフト機構（４１）とからなる車両用モータ駆動装置（Ａ）の変速制御方法において、
　前記第１の２ウェイローラクラッチ（１６Ａ）と第２の２ウェイローラクラッチ（１６Ｂ）のうち現変速段の２ウェイローラクラッチ（１６Ａ）の係合を解除して次変速段の２ウェイローラクラッチ（１６Ｂ）を係合させる変速指令を出す第１ステップ（Ｓ_１）と、
　この第１ステップ（Ｓ_１）で前記変速指令が出たときに、前記シフト機構（４１）を作動させることにより前記第１シフト位置（ＳＰ１ｆ）と第２シフト位置（ＳＰ２ｆ）のうち現変速段のシフト位置（ＳＰ１ｆ）から次変速段のシフト位置（ＳＰ２ｆ）に前記シフトリング（３４）を移動させる第２ステップ（Ｓ_２）と、
　この第２ステップ（Ｓ_２）によるシフトリング（３４）の移動が開始した後、現変速段の２ウェイローラクラッチ（１６Ａ）の係合を解除するよう前記電動モータ（３）の出力を制御する第３ステップ（Ｓ_３）と、
　この第３ステップ（Ｓ_３）で現変速段の２ウェイローラクラッチ（１６Ａ）の係合が解除された後、前記電動モータ（３）の現在の回転数と目標回転数との偏差に応じて電動モータ（３）の出力トルクの大きさを変化させる回転数制御により前記入力軸（７）の回転数を次変速段の変速比（ｒ２）に対応する目標回転数に変化させる第４ステップ（Ｓ_４）と、
　この第４ステップ（Ｓ_４）で前記入力軸（７）の回転数が次変速段の変速比（ｒ２）に対応する目標回転数に変化した後、前記電動モータ（３）の出力制御を、前記回転数制御から前記電動モータ（３）の出力トルクを予め設定された目標トルクに制御するトルク制御に切り替え、そのトルク制御で電動モータ（３）の出力トルクを徐々に立ち上げる第５ステップ（Ｓ_５）とを有することを特徴とする車両用モータ駆動装置の変速制御方法。
　前記第３ステップ（Ｓ_３）は、前記変速指令がシフトアップ指令のとき、前記回転数制御で電動モータ（３）の回転数を減速することによって、現変速段の２ウェイローラクラッチ（１６Ａ）の係合を解除する請求項１に記載の車両用モータ駆動装置の変速制御方法。
　前記第３ステップ（Ｓ_３）は、前記変速指令がシフトダウン指令のとき、前記トルク制御で電動モータ（３）の出力トルクをゼロまたは負トルクにすることによって、現変速段の２ウェイローラクラッチ（１６Ｂ）の係合を解除する請求項１または２に記載の車両用モータ駆動装置の変速制御方法。
　前記第４ステップ（Ｓ_４）は、前記回転数制御を行なう間、予め設定された演算周期ごとに現在の車速に応じて目標回転数を更新する請求項１から３のいずれかに記載の車両用モータ駆動装置の変速制御方法。
　前記第４ステップ（Ｓ_４）は、現在の電動モータ（３）の回転数の目標回転数に対する偏差がゼロに収束するように電動モータ（３）の回転数を制御する請求項１から４のいずれかに記載の車両用モータ駆動装置の変速制御方法。
　前記第４ステップ（Ｓ_４）は、電動モータ（３）の現在の回転数の目標値に対する偏差がゼロに収束した後も、前記シフトリング（３４）が次変速段のシフト位置（ＳＰ２ｆ）に到達するまでの間は、電動モータ（３）の現在の回転数の目標回転数に対する偏差をゼロに維持するように電動モータ（３）の回転数を制御する請求項５に記載の車両用モータ駆動装置の変速制御方法。
　前記第４ステップ（Ｓ_４）の回転数制御が、比例動作に積分動作を加えたＰＩ制御である請求項５または６に記載の車両用モータ駆動装置の変速制御方法。
　前記第３ステップ（Ｓ_３）は、前記第２ステップ（Ｓ_２）によるシフトリング（３４）の移動が開始した後、前記第１シフト位置（ＳＰ１ｆ）と第２シフト位置（ＳＰ２ｆ）の間に予め設定されたモータ制御開始位置（ＳＰ１ｔ）にシフトリング（３４）が到達するまでの間は、アクセルペダル（６３）の操作量に応じたトルクを出力するよう前記電動モータ（３）の出力を制御し、前記モータ制御開始位置（ＳＰ１ｔ）にシフトリング（３４）が到達したときに、現変速段の２ウェイローラクラッチ（１６Ａ）の係合を解除するよう前記電動モータ（３）の出力を制御する請求項１から７のいずれかに記載の車両用モータ駆動装置の変速制御方法。
　電気自動車（ＥＶ）の左右一対の前輪（１）と左右一対の後輪（２）のうち少なくとも一方を前記車両用モータ駆動装置（Ａ）で駆動し、その車両用モータ駆動装置（Ａ）を請求項１から８のいずれかに記載の変速制御方法で制御する電気自動車の変速制御方法。
　ハイブリッド自動車（ＨＶ）の左右一対の前輪（１）と左右一対の後輪（２）のうち一方をエンジン（Ｅ）で駆動し、他方を前記車両用モータ駆動装置（Ａ）で駆動し、その車両用モータ駆動装置（Ａ）を請求項１から８のいずれかに記載の変速制御方法で制御するハイブリッド自動車の変速制御方法。