JP2006083919A

JP2006083919A - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP2006083919A
Application number: JP2004268252A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Komada; 英明駒田; Masataka Sugiyama; 正隆杉山; Takashi Ota; 隆史太田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2024-09-15
Also published as: JP4029875B2

Abstract

【課題】第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との円周方向における位相を一致させることの可能な車両の制御装置を提供する。
【解決手段】第１の係合部材または第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させて係合・解放させるアクチュエータを有する車両の制御装置において、第１の係合部材または第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させた場合に、軸線方向の移動を開始した時点から、第１の係合部材と第２の係合部材とが接触する時点までにおける軸線方向の移動量を求める移動量検知手段（ステップＳ１）と、軸線方向の移動量に基づいて、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との円周方向における位相差を求める位相差算出手段（ステップＳ２）と、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との位相差に基づいて、第１の係合部材の回転状態を制御する位相調整手段（ステップＳ３）とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の動力伝達装置などに用いられる車両の制御装置に関するものである。

車両用の有段変速機として同期装置を有する変速機が知られており、その一例が、特許文献１に記載されている。この特許文献１には、マニュアル操作により変速が実行される変速機が記載されており、この変速機は入力軸および出力軸およびカウンタシャフトを有している。入力軸から出力軸に至る経路には、複数の変速ギア列および伝達ギア列が設けられている。この伝達ギア列は常時噛合されており、変速ギア列は噛み合い手段の噛合により動力伝達が可能となるように構成されている。すなわち、複数の変速ギア列に対応する複数の噛み合い手段が設けられており、噛み合い手段は、各変速ギア列側、つまり、カウンタシャフト側の回転体としてのクラッチギアと、出力軸と一体のハブに内周歯が噛み合ったスリーブとを備えている。さらに、カウンタシャフトにはパルスモータが連結されている。

そして、変速段信号がニュートラルおよびリバース以外の前進段に切り換えが開始された場合は、現変速段での変速比を所定のマップにより算出し、その変速比と出力軸回転数とにより、修正カウンタシャフト回転数を算出し、所定のエリアに格納する。この後、変速操作により変速段を切り換える場合は、カウンタシャフトが修正カウンタシャフト回転数以下の回転数である場合に、パルスモータによりカウンタシャフト回転数を引き上げ、カウンタシャフトが修正カウンタシャフト回転数を上回る回転数である場合は、カウンタシャフト回転数を引き下げるように、パルスモータが駆動される。このようにして、噛み合い手段を構成するクラッチギアの回転数とスリーブの回転数とを近づけると、スリーブをクラッチギアにスムーズに噛合させることができるとされている。なお、変速機等に用いられる同期装置は、特許文献２ないし特許文献４にも記載されている。
実開平５−２２８６４号公報特開平５−２６３８３５号公報特開平５−１０６６４３号公報特開２０００−２９５７０９号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載されている噛み合い手段においては、クラッチギアの回転数とスリーブの回転数とを一致させるに過ぎないため、たとえ回転数が一致していたとしても、スリーブの内周歯の位相とクラッチギアの位相とが一致しない場合が生じ、この場合は噛み合い手段の噛み合いが円滑におこなわれずにショックが生じる可能性があった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との位相を一致させることの可能な車両の制御装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、円周方向に凹部および凸部を交互に配置して構成される歯を有する第１の係合部材と、円周方向に凹部および凸部を交互に配置して構成される歯を有し、かつ、前記第１の係合部材と同軸上に配置された第２の係合部材と、前記第１の係合部材を回転させる電動機と、前記第１の係合部材または前記第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させることにより、前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯とを係合・解放させるアクチュエータとを有する車両の制御装置において、前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯とを係合させるために、前記第１の係合部材または前記第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させた場合に、前記第１の係合部材または前記第２の係合部材の軸線方向の移動を開始した時点から、前記第１の係合部材の凸部と前記第２の係合部材の凸部とが接触する時点までにおける前記第１の係合部材または前記第２の係合部材の軸線方向の移動量を求める移動量検知手段と、前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯との円周方向における位相差を、前記軸線方向の移動量に基づいて求める位相差算出手段と、前記第１の係合部材を回転させる前記電動機の駆動状態を、前記位相差算出手段により求められた位相差に基づいて制御することにより、前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯との円周方向における位相を一致させる位相調整手段とを備えていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記位相調整手段は、前記位相差が大きい場合における前記電動機の回転数を、位相差が小さい場合における前記電動機の回転数よりも高くする手段を含むことを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記位相調整手段は、前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯との円周方向における位相差が大きい場合は、前記電動機の回転数を高回転数に制御し、その後、前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯との円周方向における位相差が小さくなった場合は、前記電動機の回転数を低回転数に制御する手段を含むことを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの構成に加えて、前記第１の係合部材の凸部における前記軸線方向の端部には、軸線に直交する平面との間に所定の傾斜角を有する第１の傾斜面が単数形成され、前記第２の係合部材の凸部における前記軸線方向の端部には、前記軸線に直交する平面との間に前記傾斜角を有する第２の傾斜面が単数形成されているとともに、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが平行であることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、第１の係合部材と第２の係合部材との回転数が一致され、かつ、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯とが解放されている状態から、第１の係合部材または第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させて近づけると、第１の係合部材の歯と、第２の係合部材の歯とに円周方向の位相差がある場合は、第１の係合部材の凸部と、第２の係合部材の凸部とが接触する。ここで、第１の係合部材または第２の係合部材のいずれか一方の移動を開始した時点から、第１の係合部材の凸部と第２の係合部材の凸部とが接触するまでの間に、第１の係合部材または第２の係合部材のいずれか一方の軸線方向の移動量が求められる。

この軸線方向の移動量に基づいて、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との円周方向における位相差が求められる。そして、第１の係合部材を回転させる電動機の駆動状態を、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との円周方向における位相差に基づいて制御することにより、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との円周方向における位相が一致するとともに、第１の係合部材または第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に更に移動させると、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯とを円滑に、かつ、確実に係合することができ、ショックを抑制できる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、第１の係合部材の歯と、第２の係合部材の歯との位相差が大きい場合における電動機の回転数を、位相差が小さい場合における電動機の回転数よりも高くすることにより、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との位相調整を開始してから、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との位相が一致するまでの時間を短縮することが可能である。

請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる他に、位相差調整の初期段階のように、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との円周方向における位相差が大きい場合は、電動機が高回転数で駆動される。したがって、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との円周方向における位相調整を開始してから、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との円周方向における位相が一致するまでの時間を、一層短縮することが可能である。また、電動機が高回転数で駆動されて、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との円周方向における位相差が小さくなった場合は、電動機が低回転数で駆動される。したがって、第１の係合部材の歯の位相と第２の係合部材の歯の位相とが一致して電動機を停止させる場合に、ショックが生じることを抑制できる。このように、位相調整に要する時間の短縮と、電動機の停止にともなうショックの抑制とを両立することができる。

請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、第１の係合部材または第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させると、第１の係合部材に形成された第１の傾斜面と、第２の係合部材に形成された第２の傾斜面とが接触する。さらに、第１の係合部材または第２の係合部材を軸線方向に移動させると、第１の傾斜面と第２の傾斜面とが接触したまま、第１の係合部材または第２の係合部材のいずれか一方が、軸線方向および円周方向に移動する。ここで、第１の傾斜面と第２の傾斜面との接触により、第１の係合部材の回転方向が一方向に限定され、かつ、軸線方向の移動量に対する位相差が一義的に決まるため、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との円周方向における位相調整および位相の同期、さらには、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯との係合を、一層高精度に制御することが可能である。

つぎに、この発明を図面を参照しながら具体的に説明する。図２は、この発明を用いることの可能な車両の一例を示す。図２に示された車両Ｖｅは、Ｆ・Ｒ（フロントエンジン・リヤドライブ；エンジン前置き後輪駆動）形式のハイブリッド車（以下、「車両」と略記する）Ｖｅの概略構成図である。図２において、車両Ｖｅは、第１の駆動力源としてのエンジン１および第２の駆動力源としてのモータ・ジェネレータ２を有している。エンジン１は燃料を燃焼させて、その熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置である。前記エンジン１としては内燃機関、具体的にはガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることができる。このエンジン１にはインプットシャフト３が連結されている。

また、前記モータ・ジェネレータ２およびモータ・ジェネレータ４および動力分配装置５を収容したケーシング６が設けられている。動力分配装置５としてシングルピニオン形式の遊星歯車機構が示されている。すなわち、動力分配装置５は、中空シャフト７に形成されたサンギヤ８と、サンギヤ８と同軸上に配置されたリングギヤ９と、サンギヤ８およびリングギヤ９に噛合するピニオンギヤ１０を保持したキャリヤ１１とを有している。そして、インプットシャフト３とキャリヤ１１とが一体回転するように連結されている。前記リングギヤ９は環状部材５０の内周に形成されており、環状部材５０の外周には外歯１２が設けられている。この環状部材５０は、軸線Ａ１を中心として回転可能に構成され、かつ、軸線方向の移動が規制されている。また、インプットシャフト３は中空シャフト７内に配置され、インプットシャフト３と中空シャフト７とは相対回転可能である。インプットシャフト３および中空シャフト７およびモータ・ジェネレータ４は、軸線Ａ１を中心として回転する。

一方、前記モータ・ジェネレータ４は、ステータ１３およびロータ１４を有している。ステータ１３はケーシング６に固定されている。さらに、モータ・ジェネレータ２は、ステータ１５およびロータ１６を有している。ステータ１５はケーシング６に固定されている。さらに、環状部材５０と一体回転するアウトプットシャフト２６が設けられており、アウトプットシャフト２６と、モータ・ジェネレータ２のロータ１６とが連結されている。さらに、アウトプットシャフト２６には、デファレンシャル２７を介在させて車輪２８が連結されている。また、モータ・ジェネレータ２，４との間で、インバータ４４を経由して電力の授受をおこなうことの可能な蓄電装置１７が設けられている。

ところで、ケーシング６には、環状部材５１が回転不可能、かつ、軸線方向に移動不可能に取り付けられている（固定されている）とともに、この環状部材５１の外周に外歯１８が形成されている。一方、中空シャフト７と一体回転するハブ１９が設けられている。外歯１８は、軸線Ａ１を中心として円周方向に（環状に）形成されている。また、ハブ１９は環状に構成されており、ハブ１９の外周には円周方向の全域に亘って外歯２０が形成されている。この実施例において、円周方向（回転方向）とは、モータ・ジェネレータ４の軸線Ａ１を中心とする仮想円（図示せず）に沿った方向を意味する。

外歯２０は、図３に示すように、凸部２９と凹部（歯溝）３０とが円周方向に交互に配置して形成されている。また、外歯１８も、図４に示すように、凸部３１と凹部３２とが円周方向に交互に配置して形成されている。さらに、外歯１２は、図５に示すように、凸部３３と凹部３４とが円周方向に交互に配置して形成されている。この外歯２０および外歯１８および外歯１２は、凸部２９，３１，３３の数およびピッチ円直径が同じに設定されている。

さらに、モータ・ジェネレータ４の軸線方向に移動可能なスリーブ２１が設けられている。スリーブ２１は、軸線Ａ１を中心とする環状部材であり、このスリーブ２１の内周に内歯２２が形成されている。この内歯２２が外歯２０に噛合されている。この実施例において、軸線方向とは、モータ・ジェネレータ４の軸線Ａ１に沿った方向、もしくは軸線Ａ１と平行な方向を意味する。内歯２２は、凸部３５と凹部３６とを円周方向に交互に配置して形成されている。内歯２２と外歯１８，２０とは噛合（係合）・解放可能な形状を備えており、内歯２２と外歯１８，２０との係合形態は、スプライン結合またはセレーション結合のいずれでもよい。

さらに、図６に展開したように、軸線方向における凸部３１，３３の端部、つまり、凸部３１，３３の側面を傾斜させた傾斜面（チャンファ）３８が単数形成されている。この傾斜面３８と、軸線Ａ１と直交する平面Ｂ１との間に所定の傾斜角（鋭角）α１が設けられている。また、凸部３５の端部、つまり、凸部３５の側面を傾斜させた傾斜面（チャンファ）３９が単数形成されている。この傾斜面３９と、軸線Ａ１と直交する平面Ｂ１との間に傾斜角α１が設けられている。上記傾斜面３８と傾斜面３９とは同じ方向に傾斜しており、相互に平行となっている。このように構成されたスリーブ２１、内歯２２、外歯１８、ハブ１９、外歯２０、外歯１２等により、ドグクラッチ３７が構成されているとともに、このスリーブ２１を軸線方向に動作させるアクチュエータ２３が設けられている。このドグクラッチ３７は、シンクロナイザ機構または同期噛み合い機構の一種である。また、アクチュエータ２３は、電磁式のアクチュエータまたは油圧式のアクチュエータまたは機械式のアクチュエータのいずれでもよい。

一方、図２のように、車両Ｖｅの全体を制御するコントローラとしての電子制御装置２４が設けられており、電子制御装置２４には車速を示す信号、加速要求を示す信号、制動要求を示す信号、エンジン回転数を示す信号、モータ・ジェネレータ２の回転角度および回転数を検知するレゾルバ２５の信号、モータ・ジェネレータ４の回転方向、回転角度、回転数を高精度に検知するセンサとしてのレゾルバ４０の信号、スリーブ２１の軸線方向の移動量を検知するストローク検知センサ５２の信号等が入力される。電子制御装置２４からは、モータ・ジェネレータ２，４を制御する信号、エンジン１を制御する信号、アクチュエータ２３を制御する信号が出力される。

図２に示す車両Ｖｅにおいては、例えば、Ｄポジションが選択されている場合に、電子制御装置２４に入力される信号および電子制御装置２４に記憶されているデータに基づいて、エンジン走行モード、電気自動車（ＥＶ）モード、ハイブリッドモードなどのモードを選択的に切換可能である。エンジン走行モードが選択された場合は、エンジン１に燃料が供給されて、エンジン１が自律回転する一方、モータ・ジェネレータ２への電力の供給が停止される。エンジン１が自律回転している場合、エンジントルクは、インプットシャフト３を経由して動力分配装置５に伝達される。

これに対して、電気自動車モードが選択された場合は、モータ・ジェネレータ２が力行し、モータ・ジェネレータ２のトルクがアウトプットシャフト２６に伝達される一方、エンジン１には燃料が供給されない。また、ハイブリッドモードが選択された場合は、エンジン１が自律回転し、かつ、モータ・ジェネレータ２が力行される。

エンジン１が駆動された場合は、エンジン１の動力が動力分配装置５に伝達されて、その動力が車輪２８およびモータ・ジェネレータ４に分配される。具体的に説明すると、エンジントルクがキャリヤ１１に入力されると、モータ・ジェネレータ４が反力要素として機能し、エンジントルクがリングギヤ９を経由してアウトプットシャフト２６に伝達されるとともに、デファレンシャル２７を経由して車輪２８に伝達される。そして、モータ・ジェネレータ４の回転数を制御すると、サンギヤ８およびリングギヤ９およびキャリヤ１１の差動作用により、エンジン回転数を無段階に（連続的に）制御することが可能である。このようにして、エンジン回転数とリングギヤ９の回転数との比、すなわち、変速比が、無段階に制御される。つまり、動力分配装置５は無段変速機としての機能をも有している。ここで、モータ・ジェネレータ２の回転方向の正逆を切り換え可能であり、モータ・ジェネレータ２の力行または回生も切換可能である。モータ・ジェネレータ２が回生する場合は、発生した電力が蓄電装置１７に充電される。

さらに、動力分配装置５の変速比を制御するにあたり、サンギヤ８の回転数を零にする場合、すなわち、サンギヤ８を停止させる場合は、モータ・ジェネレータ４の機能により、サンギヤ８を停止させることが可能である。また、ドグクラッチ３７の制御により、サンギヤ８を停止させることも可能である。すなわち、軸線方向におけるスリーブ２１の動作がアクチュエータ２３により制御されて、スリーブ２１の内歯２２が、外歯１８または外歯１２のいずれにも係合されていない場合は、サンギヤ８およびモータ・ジェネレータ４が回転可能であるとともに、サンギヤ８とリングギヤ９とが相対回転可能である。

一方、スリーブ２１が図２で左方向に動作して、内歯２２が外歯１８と係合された場合は、サンギヤ８およびモータ・ジェネレータ４が停止する。これに対して、スリーブ２１が図２で右方向に動作して、内歯２２が外歯１２と係合された場合は、サンギヤ８およびキャリヤ１１およびリングギヤ９が共に一体回転する状態となる。すなわち、動力分配装置５の変速比が１となる。

つぎに、ドグクラッチ３７を係合させる場合の具体的な制御例を、図１のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、スリーブ２１の内歯２２と、外歯１８とを係合させる場合について説明する。まず、内歯２２と外歯１８とが解放され、かつ、スリーブ２１およびモータ・ジェネレータ４が、所定の円周方向の位相で停止している場合に、内歯２２と外歯１８とを係合させる条件が成立すると、アクチュエータ２３によりスリーブ２１が軸線方向に動作される。

ここで、内歯２２の位相と外歯１８の位相とが一致していない場合、つまり位相差がある場合は、図６に示すように、スリーブ２１が初期位置から軸線方向の移動を開始し、所定量移動した時点で、凸部３５の傾斜面３９と、凸部３１の傾斜面３８とが接触する。なお、凸部３５の傾斜面３９と、凸部３１の傾斜面３８とが接触したか否かは、アクチュエータ２３の負荷に基づいて判断することが可能である。また、スリーブ２１の初期位置とは、内歯２２と外歯１８とが解放されている場合におけるスリーブ２１の軸線方向の位置を意味する。さらに、内歯２２の位相および外歯１８の位相とは、円周方向における凹部３６および凸部３５および凸部３１および凹部３２の位置を意味する。

そして、スリーブ２１を軸線方向に移動すれば、凸部３１と凸部３５とが接触することなく、内歯２２の凹部３６に外歯１８の凸部３１が進入し、外歯１８の凹部３２に内歯２２の凸部３５が進入するような相対位置関係に、内歯２２と外歯１８とがある場合は、内歯２２の位相と外歯１８の位相とが一致していることになる。これに対して、スリーブ２１を軸線方向に移動すると、凸部３１と凸部３５とが接触するような相対位置関係に、内歯２２と外歯１８とがある場合は、内歯２２の位相と外歯１８の位相とが一致していない、つまり位相差があることになる。

上記の動作中、スリーブ２１が初期位置から軸線方向の移動を開始した時点から、凸部３１と凸部３５とが接触するまでの間に、スリーブ２１が軸線方向に移動した量（ストローク量ＳＴ）が求められる（ステップＳ１）。また、このストローク量ＳＴに基づいて、内歯２２と外歯１８との位相差Ｒ１が求められる（ステップＳ２）。この位相差Ｒ１は、角度で表される。より具体的には、ストローク量ＳＴと内歯２２および外歯１８の諸元とに基づいて位相差Ｒ１を求めることが可能である。ここで、内歯２２および外歯１８の諸元には、内歯２２の凸部３５の数および凹部３６の数、円周方向における凸部３５の幅および凹部３６の幅、外歯１８の凸部３１の数および凹部３２の数、円周方向における凸部３１の幅および凹部３２の幅、傾斜角α１などが含まれる。例えば、傾斜角α１が同じであれば、位相差Ｒ１が小さいほど、ストローク量ＳＴは大きくなる。このように、ストローク量ＳＴに基づいて位相差Ｒ１を求める場合、ストローク量ＳＴと位相差Ｒ１との関係を定めたマップを用いてもよいし、上記のパラメータを含む演算式を用いてもよい。

さらに、前述の位相差Ｒ１に基づいて、内歯２２の位相と外歯１８の位相とを一致させる制御がおこなわれ、かつ、スリーブ２１が更に軸線方向に移動されて、内歯２２と外歯１８との係合（噛合）が完了し（ステップＳ３）、この制御ルーチンを終了する。このステップＳ３の処理を具体的に説明すると、モータ・ジェネレータ４のトルクによりスリーブ２１を回転させる回転量（回転角度）を、ステップＳ２で求めた位相差Ｒ１に基づいて制御することにより、スリーブ２１の内歯２２の位相と、環状部材５１の外歯１８の位相とを一致させる制御が実行される。モータ・ジェネレータ４の回転角度は、レゾルバ４０により検知可能である。

このステップＳ３においては、スリーブ２１を軸線方向に移動させる制御と、スリーブ２１を回転させる制御とを同時に実行することが可能である。この場合、傾斜面３８と傾斜面３９とが接触し、かつ、傾斜面３８と傾斜面３９とが摺動しながら、内歯２２と外歯１８とが円周方向および軸線方向に相対移動し、内歯２２の位相と外歯１８の位相とが一致した時点で、スリーブ２１の回転が終了し、スリーブ２１が軸線方向に移動して、図７のように、内歯２２と外歯１８とが係合される。

一方、このステップＳ３においては、スリーブ２１を回転させて内歯２２の位相と外歯１８の位相とを一致させた後、スリーブ２１を軸線方向に移動させて、内歯２２と外歯１８とを係合させる制御を実行することも可能である。この場合は、接触している傾斜面３８と傾斜面３９とが離れてから、スリーブ２１の軸線方向の移動がおこなわれる。

このように、図１の制御を実行すると、内歯２２の位相と外歯１８の位相とが一致するため、内歯２２と外歯１８とを円滑に、かつ、確実に係合させることができ、係合ショックを抑制できる。また、ステップＳ２で求められた位相差Ｒ１が大きい場合におけるモータ・ジェネレータ４の回転数を、位相差Ｒ１が小さい場合におけるモータ・ジェネレータ４の回転数よりも高くすることにより、内歯２２の位相と外歯１８に位相とが不一致である時点から、内歯２２の位相と外歯１８に位相とを一致させ、かつ、内歯２２と外歯１８との係合を完了させるまでに要する時間を可及的に短縮することが可能である。

さらに、位相差調整の初期段階、つまり、位相差Ｒ１が大きい場合は、モータ・ジェネレータ４を高回転数で駆動する制御をおこない、内歯２２の位相と外歯１８の位相とが一致する直前になった場合、つまり、位相差Ｒ１が小さくなった場合は、モータ・ジェネレータ４を低回転数で駆動する制御をおこなうことも可能である。ここで、内歯２２の位相と外歯１８の位相とが一致する直前とは、位相差Ｒ１が所定値以下になったことを意味する。このような制御を実行すると、内歯２２の位相と外歯１８に位相とが不一致である時点から、内歯２２の位相と外歯１８に位相とを一致させ、かつ、内歯２２と外歯１８との係合を完了させるまでに要する時間を可及的に短縮することが可能であるとともに、モータ・ジェネレータ４を停止する時点におけるショックを抑制することができる。

さらに、傾斜面３８および傾斜面３９が共に一方向に傾斜しているため、内歯２２の位相と外歯１８に位相とを一致させるために回転されるスリーブ２１の回転方向が一方向に限定され、かつ、位相差Ｒ１が一義的に決定される。したがって、内歯２２と外歯１８との位相調整および位相の同期、さらには、内歯２２と外歯１８との係合を、一層高精度に制御することが可能である。

なお、内歯２２と外歯１８との係合前に、内歯２２の位相と外歯１８の位相とが一致している場合は、スリーブ２１を軸線方向に動作しても、傾斜面３８と傾斜面３９とが接触しないため、ステップＳ１で検知されるストローク量ＳＴが、位相差最小の場合に相当する最大ストローク量よりも長くなるとともに、ステップＳ１で検知されるストローク量ＳＴが、最大ストローク量よりも長いことに基づいて、ステップＳ２では、内歯２２と外歯１８との位相差は無し（位相が一致している、または同期している）と判断される。ついで、ステップＳ３では、モータ・ジェネレータ４が回転されることなく、スリーブ２１を軸線方向に移動させる制御が継続され、内歯２２と外歯１８との係合が終了する。

一方、図２の構成においては、スリーブ２１を図２で右方向に移動させて、内歯２２と外歯１２とを係合させる場合に、図１の制御を実行することにより、内歯２２の位相と外歯１２の位相とを調整すれば、内歯２２と外歯１２との係合を、円滑かつ確実におこなうことが可能であり、係合ショックを抑制することが可能である。そして、内歯２２と外歯１２とを係合するために、図１の制御例を実行する場合は、前述した図１の制御に関する説明のうち、「外歯１８」を「外歯１２」と読み替え、「凸部３１」を「凸部３３」と読み替え、「凹部３２」を「凹部３４」と読み替えればよい。

ここで、図１のフローチャートで説明した機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップＳ１が、この発明の移動量検知手段に相当し、ステップＳ２が、この発明の位相差算出手段に相当し、ステップＳ３が、この発明の位相調整手段に相当する。また、スリーブ２１が、この発明の第１の係合部材に相当し、環状部材５０，５１が、この発明の第２の係合部材に相当し、内歯２２が、第１の係合部材の歯に相当し、外歯１２，１８が、この発明の第２の係合部材の歯に相当し、モータ・ジェネレータ４が、この発明の電動機に相当し、傾斜面３９が、この発明の第１の傾斜面に相当し、傾斜面３８が、この発明の第２の傾斜面に相当し、モータ・ジェネレータ４の回転方向および回転量（回転角度）および回転数が、この発明の電動機の駆動状態に相当し、ストローク量ＳＴが、この発明の移動量に相当する。

さらに、前述した実施例では、アクチュエータにより第１の係合部材が軸線方向に動作するように構成されているが、アクチュエータにより第２の係合部材が軸線方向に動作するように構成されている動力伝達装置を有する車両も、この発明の実施例に含まれる。また、第１の係合部材および第２の係合部材が共に停止している状態で、第１の係合部材の歯と第２の係合部材材の歯とを係合させる構成の他に、第１の係合部材および第２の係合部材が共に回転し、かつ、回転数が一致している状態で、第１の係合部材の歯と第２の係合部材の歯とを係合させる構成も、この発明の実施例に含まれる。

この発明の車両の制御装置の一例を示すフローチャートである。この発明の実施例である車両のパワートレーンおよび制御系統を示す概念図である。図２に示されたドグクラッチの要部を示す側面図である。図２に示されたドグクラッチを構成する外歯の側面図である。図２に示されたドグクラッチを構成する外歯の側面図である。図２に示されたドグクラッチの係合過程を示す展開図である。図２に示されたドグクラッチの係合過程を示す展開図である。

符号の説明

４…モータ・ジェネレータ、８…サンギヤ、９…リングギヤ、１１…キャリヤ、１２，１８…外歯、２１…スリーブ、２２…内歯、２３…アクチュエータ、３１，３３，３５…凸部、３２，３４，３６…凹部、３８，３９…傾斜面、Ａ１…軸線、Ｂ１…平面、Ｒ１…位相差、ＳＴ…ストローク量、Ｖｅ…車両、 α１…傾斜角。

Claims

円周方向に凹部および凸部を交互に配置して構成される歯を有する第１の係合部材と、円周方向に凹部および凸部を交互に配置して構成される歯を有し、かつ、前記第１の係合部材と同軸上に配置された第２の係合部材と、前記第１の係合部材を回転させる電動機と、前記第１の係合部材または前記第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させることにより、前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯とを係合・解放させるアクチュエータとを有する車両の制御装置において、
前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯とを係合させるために、前記第１の係合部材または前記第２の係合部材のいずれか一方を軸線方向に移動させた場合に、前記第１の係合部材または前記第２の係合部材の軸線方向の移動を開始した時点から、前記第１の係合部材の凸部と前記第２の係合部材の凸部とが接触する時点までにおける前記第１の係合部材または前記第２の係合部材の軸線方向の移動量を求める移動量検知手段と、
前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯との円周方向における位相差を、前記軸線方向の移動量に基づいて求める位相差算出手段と、
前記第１の係合部材を回転させる前記電動機の駆動状態を、前記位相差算出手段により求められた位相差に基づいて制御することにより、前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯との円周方向における位相を一致させる位相調整手段と
を備えていることを特徴とする車両の制御装置。
前記位相調整手段は、前記位相差が大きい場合における前記電動機の回転数を、位相差が小さい場合における前記電動機の回転数よりも高くする手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
前記位相調整手段は、前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯との円周方向における位相差が大きい場合は、前記電動機の回転数を高回転数に制御し、その後、前記第１の係合部材の歯と前記第２の係合部材の歯との円周方向における位相差が小さくなった場合は、前記電動機の回転数を低回転数に制御する手段を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の車両の制御装置。
前記第１の係合部材の凸部における前記軸線方向の端部には、軸線に直交する平面との間に所定の傾斜角を有する第１の傾斜面が単数形成され、前記第２の係合部材の凸部における前記軸線方向の端部には、前記軸線に直交する平面との間に前記傾斜角を有する第２の傾斜面が単数形成されているとともに、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面とが平行であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両の制御装置。