JP5994820B2 - 噛合式係合装置 - Google Patents

Description

本発明は、噛合式係合装置に関する。

従来、噛み合い式の係合装置がある。例えば、特許文献１には、一対のクラッチを非係合状態から係合状態に切り換える際に、付勢力がプランジャに作用することによってプランジャが一の向きに沿って加速された後、弾性力がストローク量に応じて付勢力を上回ることによってプランジャが一の向きに沿って減速されるように、電磁アクチュエータの初期駆動電流として第１駆動電流を設定する第１設定手段と、プランジャが減速された後、プランジャがストッパに当接する際に発生する衝撃を低減するように、電磁アクチュエータの新たな駆動電流である第２駆動電流を設定する第２設定手段とを備えた電磁クラッチの制御装置が開示されている。

特開２０１０−２５２７９号公報

プランジャ等の移動部材とストッパとの衝突による衝撃を低減することについて、なお改良の余地がある。例えば、移動部材とスリーブとの間に、アクチュエータの推力を伝達する伝達スプリングを介在させる構成が検討されている。この構成では、スリーブと移動部材とが相対移動可能である。このため、スリーブのストローク量と移動部材のストローク量とが一致しない状況がある。例えば、ピースとスリーブとが当接したままとなってスリーブの移動が規制されてしまった場合、スリーブのストロークが停止したままで移動部材のみがストロークすることがある。こうした構成において、スリーブのストローク量に基づく推力の制御がなされると、移動部材の速度を精度よく制御することができずに、衝突音を十分に低減できない可能性がある。

本発明の目的は、移動部材とストッパとの衝突による衝突音を低減することができる噛合式係合装置を提供することである。

本発明の噛合式係合装置は、ピースとスリーブとを有し、前記ピースと前記スリーブとが軸方向に相対移動することで係合および解放する噛み合い式の係合機構と、前記軸方向に移動自在な移動部材と、前記移動部材に対して前記スリーブを前記ピースに係合させる方向の推力を付与するアクチュエータと、前記移動部材と前記スリーブとの間に介在し、前記アクチュエータの推力を前記移動部材から前記スリーブに伝達する伝達スプリングと、前記移動部材に対して前記アクチュエータの推力の方向と反対方向の付勢力を付与するリターンスプリングと、前記移動部材の最大ストローク位置に設けられたストッパと、前記アクチュエータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記係合機構を係合させる際に、前記アクチュエータの推力を第一領域の推力とする第一制御を実行し、前記制御部は、前記第一制御によって前記係合機構の中途停止状態が発生した場合に前記アクチュエータの推力を前記第一領域の推力よりも大きな推力とする第二制御を実行し、前記第一領域は、前記移動部材のストローク位置における前記リターンスプリングの前記付勢力の大きさよりも大きく、かつ当該ストローク位置における前記リターンスプリングの前記付勢力の大きさと、前記スリーブの移動が規制されている場合に当該ストローク位置において前記伝達スプリングが発生する最大付勢力とを合わせた大きさよりは小さい推力の範囲であることを特徴とする噛合式係合装置。

上記噛合式係合装置において、前記アクチュエータは、電磁力によって前記移動部材を吸引する電磁アクチュエータであり、前記制御部は、前記第一制御における前記電磁アクチュエータに対する指示電流値を第一指示電流値とし、前記第二制御における前記電磁アクチュエータに対する指示電流値を前記第一指示電流値よりも大きな第二指示電流値とし、前記第一指示電流値および前記第二指示電流値によるフィードフォワード制御を行うことが好ましい。

上記噛合式係合装置において、前記制御部は、更に、前記ピースに接続された回転機を制御する機能を有し、前記制御部は、前記第二制御において、前記回転機の出力トルクを変動させるトルク変動制御を実行することが好ましい。

本発明に係る噛合式係合装置は、ピースとスリーブとを有し、ピースとスリーブとが軸方向に相対移動することで係合および解放する噛み合い式の係合機構と、軸方向に移動自在な移動部材と、移動部材に対してスリーブをピースに係合させる方向の推力を付与するアクチュエータと、移動部材とスリーブとの間に介在し、アクチュエータの推力を移動部材からスリーブに伝達する伝達スプリングと、移動部材に対してアクチュエータの推力の方向と反対方向の付勢力を付与するリターンスプリングと、移動部材の最大ストローク位置に設けられたストッパと、アクチュエータを制御する制御部と、を備える。

制御部は、係合機構を係合させる際に、アクチュエータの推力を第一領域の推力とする第一制御を実行し、制御部は、第一制御によって係合機構の中途停止状態が発生した場合にアクチュエータの推力を第一制御における推力よりも大きな推力とする第二制御を実行し、第一領域は、移動部材のストローク位置におけるリターンスプリングの付勢力の大きさよりも大きく、かつ当該ストローク位置におけるリターンスプリングの付勢力の大きさと、スリーブの移動が規制されている場合に当該ストローク位置において伝達スプリングが発生する最大付勢力とを合わせた大きさよりは小さい推力の範囲である。本発明に係る噛合式係合装置によれば、移動部材とストッパとの衝突による衝突音を低減することができるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態の係合制御に係るフローチャートである。 図２は、第１実施形態に係る車両の概略構成図である。 図３は、第１実施形態に係る噛合式係合装置を示す断面図である。 図４は、第１実施形態の係合機構を示す側面図である。 図５は、歯先面同士が接触した状態を示す図である。 図６は、第一傾斜面同士が接触した状態を示す図である。 図７は、第二傾斜面同士が接触した状態を示す図である。 図８は、中途停止状態を示す断面図である。 図９は、付勢力を示す図である。 図１０は、第１実施形態に係るアクチュエータの推力を示す図である。 図１１は、第１実施形態の係合制御に係るタイムチャートである。 図１２は、第２実施形態に係る車両の概略構成図である。 図１３は、第３実施形態に係る車両の概略構成図である。 図１４は、第４実施形態に係る車両の概略構成図である。 図１５は、第５実施形態に係る車両の概略構成図である。

以下に、本発明の実施形態に係る噛合式係合装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

［第１実施形態］
図１から図１１を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、噛合式係合装置に関する。図１は、本発明の第１実施形態の係合制御に係るフローチャート、図２は、第１実施形態に係る車両の概略構成図、図３は、第１実施形態に係る噛合式係合装置を示す断面図、図４は、第１実施形態の係合機構を示す側面図、図５は、歯先面同士が接触した状態を示す図、図６は、第一傾斜面同士が接触した状態を示す図、図７は、第二傾斜面同士が接触した状態を示す図、図８は、中途停止状態を示す断面図、図９は、付勢力を示す図、図１０は、第１実施形態に係るアクチュエータの推力を示す図、図１１は、第１実施形態の係合制御に係るタイムチャートである。

図２に示すように、第１実施形態の車両用駆動装置１００は、エンジン１と、第一遊星歯車機構１０と、第二遊星歯車機構２０と、第一回転機ＭＧ１と、第二回転機ＭＧ２と、噛合式係合装置６０とを含んで構成されている。車両用駆動装置１００は、動力源としてエンジン１に加えて第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２を有するハイブリッド車両用の駆動装置である。

エンジン１は、燃料の燃焼エネルギーを回転運動にして出力する。エンジン１の回転軸は、入力軸２に接続されている。入力軸２は、第一遊星歯車機構１０の第一キャリア１４に接続されている。第一遊星歯車機構１０は、シングルピニオン式であり、第一サンギヤ１１、第一ピニオンギヤ１２、第一リングギヤ１３および第一キャリア１４を含んで構成されている。第一キャリア１４は、入力軸２に接続されており、入力軸２と一体回転する。第一ピニオンギヤ１２は、第一キャリア１４によって回転自在に支持されている。

第一サンギヤ１１は、第一回転機ＭＧ１のロータＲｔ１の回転軸３と接続されており、ロータＲｔ１と一体回転する。噛合式係合装置６０は、ロータＲｔ１の回転軸３の回転を規制する。噛合式係合装置６０は、第一サンギヤ１１および第一回転機ＭＧ１の回転を規制するブレーキ装置として機能する。

第二遊星歯車機構２０は、エンジン１および第一遊星歯車機構１０と同軸上に配置されている。第二遊星歯車機構２０は、シングルピニオン式であり、第二サンギヤ２１、第二ピニオンギヤ２２、第二リングギヤ２３および第二キャリア２４を含んで構成されている。第二サンギヤ２１は、第二回転機ＭＧ２のロータＲｔ２に接続されており、第二回転機ＭＧ２のロータＲｔ２と一体回転する。第二キャリア２４は、回転不能に固定されている。第二リングギヤ２３は、第一リングギヤ１３と接続されており、第一リングギヤ１３と一体回転する。

第二リングギヤ２３の外周面には、カウンタドライブギヤ２５が配置されている。カウンタドライブギヤ２５は、カウンタドリブンギヤ２６と噛み合っている。カウンタドリブンギヤ２６は、ドライブピニオンギヤ２７と接続されている。ドライブピニオンギヤ２７は、デファレンシャル装置２８のデフリングギヤ２９と噛み合っている。デフリングギヤ２９は、左右の駆動軸３０を介して駆動輪３１に接続されている。

車両用駆動装置１００は、ＥＶ走行モードおよびＨＶ走行モードを有する。ＥＶ走行モードは、第二回転機ＭＧ２を動力源として走行する走行モードである。ＥＶ走行モードでは、噛合式係合装置６０を解放し、かつエンジン１を停止して走行することが好ましい。

ＨＶ走行モードは、エンジン１を動力源として走行する走行モードである。ＨＶ走行モードでは、エンジン１に加えて第二回転機ＭＧ２を動力源として走行することも可能である。車両用駆動装置１００は、ＨＶ走行モードとして、第１ＨＶ走行モードおよび第２ＨＶ走行モードを有する。第１ＨＶ走行モードは、第一回転機ＭＧ１を反力受けとして機能させるＨＶ走行モードである。第１ＨＶ走行モードでは、第一回転機ＭＧ１はエンジントルクに対する反力トルクを出力し、エンジントルクを第一リングギヤ１３から出力させる。

第２ＨＶ走行モードは、噛合式係合装置６０を反力受けとして機能させる走行モードである。第２ＨＶ走行モードでは、噛合式係合装置６０が係合され、第一サンギヤ１１の回転が規制される。噛合式係合装置６０は、エンジントルクに対する反力受けとして機能し、エンジントルクを第一リングギヤ１３から出力させる。

ＥＣＵ５０は、車両用駆動装置１００を制御する制御部であり、例えば、コンピュータを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ５０は、エンジン１、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２および噛合式係合装置６０とそれぞれ電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、エンジン１の燃料噴射制御、電子スロットル制御、点火制御、始動制御等を実行する。また、ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１および第二回転機ＭＧ２のトルク制御、回転数制御等を実行する。また、ＥＣＵ５０は、噛合式係合装置６０に対する係合指令および解放指令を出力する。

本実施形態の噛合式係合装置６０は、図３に示すように、係合機構６３と、移動部材６６と、アクチュエータ７０と、伝達スプリング７１と、リターンスプリング７２と、ストッパ７３と、制御部７４とを含んで構成されている。噛み合い式の係合機構６３は、ピース６２と、スリーブ６１とを有し、ピース６２とスリーブ６１とが軸方向に相対移動することで係合および解放する。ピース６２は、円環形状の部材であり、回転軸３と同軸上に配置されている。ピース６２は、回転軸３に対してスプライン嵌合等によって接続されており、回転軸３と一体回転する。ピース６２の外周面には、ドグ歯６２ａが配置されている。ドグ歯６２ａは、周方向に沿って等間隔で複数配置されている。なお、本明細書では、特に記載しない場合、「軸方向」とはピース６２およびスリーブ６１の中心軸線Ｘの方向を示し、「径方向」とは中心軸線Ｘと直交する半径方向を示すものとする。また、「周方向」とは、中心軸線Ｘを回転中心とする回転方向を示すものとする。ドグ歯６２ａの稜線は、軸方向に延在している。

スリーブ６１は、ハブ７６によって支持されており、ハブ７６に対して軸方向に相対移動自在である。ハブ７６は、車体側に固定されている。ハブ７６は、第一壁部７６ａ、第二壁部７６ｂおよび第三壁部７６ｃを含んで構成されている。第一壁部７６ａおよび第三壁部７６ｃは、それぞれ円筒形状の構成部であり、同軸上に配置されている。第一壁部７６ａは、第三壁部７６ｃよりも径方向外側にある。第二壁部７６ｂは、第一壁部７６ａおよび第三壁部７６ｃの軸方向端部同士を接続している。ここで、噛合式係合装置６０の説明において、軸方向のうち、スリーブ６１がピース６２に向けて移動する方向を「係合方向」と称し、係合方向と反対方向を「解放方向」と称する。図３では、紙面左側から右側へ向かう方向が係合方向であり、紙面右側から左側へ向かう方向が解放方向である。第二壁部７６ｂは、第一壁部７６ａおよび第三壁部７６ｃにおける解放方向の端部同士を接続している。

第三壁部７６ｃの内周面には、ドグ歯７６ｄが配置されている。ドグ歯７６ｄは、径方向外側に向けて突出する外歯である。スリーブ６１には、ドグ歯７６ｄに対応するドグ歯６１ａが設けられている。ドグ歯６１ａは、スリーブ６１の内周面に配置されている。スリーブ６１のドグ歯６１ａは、ハブ７６のドグ歯７６ｄと係合している。スリーブ６１は、ドグ歯７６ｄによって案内されてハブ７６に対して軸方向に相対移動自在であり、かつハブ７６に対して相対回転不能である。

ピース６２は、ハブ７６の第三壁部７６ｃに対して係合方向側に配置されている。ピース６２のドグ歯６２ａとハブ７６のドグ歯７６ｄとは軸方向において対向している。スリーブ６１のドグ歯６１ａは、ハブ７６のドグ歯７６ｄに案内されながら係合方向に移動し、ピース６２のドグ歯６２ａと係合することができる。ドグ歯６１ａがドグ歯７６ｄおよびドグ歯６２ａと同時に噛み合うことで、スリーブ６１を介してハブ７６とピース６２とが連結され、ピース６２の回転が規制される。

アクチュエータ７０は、移動部材６６に対してスリーブ６１をピース６２に係合させる方向の推力を付与する。アクチュエータ７０は、コイル６７と、第一ヨーク６８と、第二ヨーク６９を含んで構成されている。第一ヨーク６８および第二ヨーク６９は、ハブ７６に対してボルト等によって固定されている。第一ヨーク６８および第二ヨーク６９は、ハブ７６に対して係合方向側に配置されている。また、第二ヨーク６９は、第一ヨーク６８よりも係合方向側に配置されている。第一ヨーク６８は、第一壁部６８ａと、第二壁部６８ｂと、第三壁部６８ｃを含んで構成されている。第一壁部６８ａは、円筒形状の構成部であり、ハブ７６の第一壁部７６ａの内周面に沿って配置されている。第二壁部６８ｂは、第一壁部６８ａにおける解放方向の端部から径方向内側に向けて延在している。第二壁部６８ｂは、円環形状の構成部である。第三壁部６８ｃは、円筒形状の構成部であり、第二壁部６８ｂの径方向内側端部から係合方向に向けて突出している。

第二ヨーク６９は、本体部６９ａと突出部６９ｂを有する。本体部６９ａは、円環形状の部材であり、ハブ７６に対して固定されている。突出部６９ｂは、本体部６９ａから解放方向に向けて突出している。突出部６９ｂは、第一ヨーク６８の第三壁部６８ｃと軸方向において対向している。

コイル６７は、第一ヨーク６８および第二ヨーク６９によって囲まれている。コイル６７の外周面は、径方向において第一ヨーク６８の第一壁部６８ａと対向している。コイル６７の解放方向の端面は、軸方向において第一ヨーク６８の第二壁部６８ｂと対向している。コイル６７の内周面は、径方向において第一ヨーク６８の第三壁部６８ｃおよび第二ヨーク６９の突出部６９ｂと対向している。コイル６７の係合方向の端面は、軸方向において第二ヨーク６９の本体部６９ａと対向している。

移動部材６６は、アーマチュア６４とプランジャ６５を含んで構成されており、軸方向に移動自在である。アーマチュア６４は、第一円筒部６４ａと、第二円筒部６４ｂと、フランジ部６４ｃを含んで構成されている。第一円筒部６４ａおよび第二円筒部６４ｂは、それぞれ円筒形状の構成部であり、中心軸線Ｘと同軸上に配置されている。第二円筒部６４ｂは、第一円筒部６４ａよりも係合方向側に位置している。また、第二円筒部６４ｂは、第一円筒部６４ａよりも大径である。第一円筒部６４ａは、ブッシュ７７を介して第一ヨーク６８の第三壁部６８ｃによって摺動可能に支持されている。第二円筒部６４ｂは、軸方向において、第一ヨーク６８の第三壁部６８ｃと第二ヨーク６９の突出部６９ｂとの間に位置している。フランジ部６４ｃは、第一円筒部６４ａにおける解放方向の端部に配置されている。フランジ部６４ｃは、円環形状の構成部であり、第一円筒部６４ａから径方向内側に向けて突出している。

アーマチュア６４のフランジ部６４ｃは、スリーブ６１のフランジ部６１ｂと軸方向において対向している。フランジ部６１ｂは、スリーブ６１における係合方向の端部に設けられている。フランジ部６１ｂは、円環形状の構成部であり、径方向の外側に向けて突出している。アーマチュア６４のフランジ部６４ｃとスリーブ６１のフランジ部６１ｂとの間には、伝達スプリング７１が配置されている。伝達スプリング７１は、移動部材６６（アーマチュア６４およびプランジャ６５）とスリーブ６１との間に介在し、アクチュエータ７０の推力を移動部材６６からスリーブ６１に伝達する。本実施形態の伝達スプリング７１は、コイルスプリングであり、与圧を与えられた状態、言い換えると押し縮められた状態でフランジ部６４ｃとフランジ部６１ｂとの間に配置されている。伝達スプリング７１の解放方向の端部はアーマチュア６４のフランジ部６４ｃに固定されており、係合方向の端部はスリーブ６１のフランジ部６１ｂに固定されている。

プランジャ６５は、本体部６５ａとフランジ部６５ｂを含んで構成されている。本体部６５ａは、円筒形状の構成部であり、アーマチュア６４と接続されている。本体部６５ａは、アーマチュア６４の第一円筒部６４ａにおける係合方向の端部に対して、圧入等によって固定されている。本体部６５ａは、ブッシュ７８を介して第二ヨーク６９の突出部６９ｂによって摺動可能に支持されている。フランジ部６５ｂは、円環形状の構成部であり、本体部６５ａから径方向の内側に向けて突出している。フランジ部６５ｂは、軸方向においてスリーブ６１のフランジ部６１ｂと対向している。

第二ヨーク６９には、ストッパ７３が設けられている。ストッパ７３は、第二ヨーク６９の解放方向側の壁面、すなわち軸方向においてプランジャ６５と対向する壁面に設けられている。第二ヨーク６９には、円環形状の溝が形成されており、ストッパ７３は当該溝の底面である。ストッパ７３は、プランジャ６５の係合方向への移動量（ストローク量）の最大値を規定する。言い換えると、ストッパ７３は、移動部材６６（アーマチュア６４およびプランジャ６５）の最大ストローク位置に設けられており、移動部材６６の最大ストローク位置を規定する。移動部材６６がアクチュエータ７０の推力によって係合方向に駆動されるときに、プランジャ６５の先端面６５ｃがストッパ７３に当接すると、移動部材６６の係合方向への移動が規制される。なお、先端面６５ｃは、プランジャ６５の本体部６５ａにおける係合方向の端面である。

リターンスプリング７２は、移動部材６６に対してアクチュエータ７０の推力の方向と反対方向の付勢力を付与する。リターンスプリング７２は、プランジャ６５のフランジ部６５ｂと第二ヨーク６９との間に配置されている。本実施形態のリターンスプリング７２は、コイルスプリングである。リターンスプリング７２は、与圧を与えられた状態、言い換えると押し縮められた状態でフランジ部６５ｂと第二ヨーク６９との間に配置されている。リターンスプリング７２の解放方向の端部はプランジャ６５に固定されており、係合方向の端部は第二ヨーク６９に固定されている。アクチュエータ７０が推力を発生させていない場合、移動部材６６は、リターンスプリング７２による解放方向の付勢力によって、図３に示す初期位置まで移動する。移動部材６６の初期位置は、アーマチュア６４がハブ７６の第二壁部７６ｂに当接する位置である。移動部材６６のストローク量は、初期位置から係合方向へ移動した移動量である。

ストロークセンサ７５は、スリーブ６１のストローク量を検出するセンサである。アクチュエータ７０が推力を発生させていない場合、スリーブ６１は、リターンスプリング７２による解放方向の付勢力によって、図３に示す初期位置まで移動する。スリーブ６１の初期位置は、スリーブ６１がハブ７６の第二壁部７６ｂに当接する位置である。ストロークセンサ７５が検出するスリーブ６１のストローク量は、初期位置から係合方向へ移動した移動量である。ストロークセンサ７５によって検出されたストローク量を示す信号は、制御部７４に出力される。

制御部７４は、アクチュエータ７０を制御する。本実施形態のアクチュエータ７０は、電磁力によって移動部材６６を吸引する電磁アクチュエータである。制御部７４は、アクチュエータ７０のコイル６７に通電する電流値を制御する。コイル６７に通電されると、コイル６７の周囲に磁界が発生する。発生する磁界により、第一ヨーク６８、第二ヨーク６９およびアーマチュア６４が磁化され、アーマチュア６４を係合方向に向けて吸引する推力が発生する。アクチュエータ７０の推力の方向は、スリーブ６１をピース６２に係合させる方向である。つまり、アクチュエータ７０は、移動部材６６に対してスリーブ６１をピース６２に係合させる方向の推力を付与する。

アクチュエータ７０の推力の大きさは、コイル６７に通電される電流値に応じて変化する。アクチュエータ７０の推力の大きさは、電流値が大きくなるに従って大きくなる。また、アクチュエータ７０の推力の大きさは、移動部材６６のストローク量、言い換えるとアーマチュア６４と第二ヨーク６９の突出部６９ｂとの軸方向の隙間の大きさに応じて変化する。アクチュエータ７０の推力の大きさは、移動部材６６のストローク量が大きくなるに従って大きくなる。

本実施形態の噛合式係合装置６０は、移動部材６６とスリーブ６１とが伝達スプリング７１を介して接続されており、移動部材６６とスリーブ６１とが軸方向に相対移動可能である。これにより、以下に説明するように係合機構６３を係合する時の応答性等が向上する。

噛み合い式の係合機構６３では、係合途中にスリーブ６１のドグ歯６１ａとピース６２のドグ歯６２ａとの接触により、スリーブ６１の移動が規制される場合がある。

図４に示すように、ドグ歯６１ａおよびドグ歯６２ａの歯先部には、それぞれ面取りがなされている。スリーブ６１のドグ歯６１ａは、歯先面６１ｃ、第一傾斜面６１ｄおよび第二傾斜面６１ｅを有する。歯先面６１ｃは、係合方向の端面であり、軸方向に対して直交する面である。第一傾斜面６１ｄおよび第二傾斜面６１ｅは、それぞれ軸方向に対して傾斜している。ここで、ピース６２の回転方向において、エンジン１の回転方向と同方向を「正回転方向」と称し、正回転方向と反対方向を「逆回転方向」と称する。第一傾斜面６１ｄは、ドグ歯６１ａにおける逆回転方向の端部に設けられており、逆回転方向へ向かうに従い解放方向へ向かうように傾斜している。第二傾斜面６１ｅは、ドグ歯６１ａにおける正回転方向の端部に設けられており、正回転方向へ向かうに従い解放方向へ向かうように傾斜している。

ピース６２のドグ歯６２ａは、歯先面６２ｃ、第一傾斜面６２ｄおよび第二傾斜面６２ｅを有する。歯先面６２ｃは、解放方向の端面であり、軸方向に対して直交する面である。第一傾斜面６２ｄおよび第二傾斜面６２ｅは、それぞれ軸方向に対して傾斜している。第一傾斜面６２ｄは、ドグ歯６２における正回転方向の端部に設けられており、正回転方向へ向かうに従い係合方向へ向かうように傾斜している。第二傾斜面６２ｅは、ドグ歯６２における逆回転方向の端部に設けられており、逆回転方向へ向かうに従い係合方向へ向かうように傾斜している。

スリーブ６１のドグ歯６１ａがピース６２のドグ歯６２ａと係合する際に、ドグ歯６１ａがドグ歯６２ａに接触してスリーブ６１の軸方向の移動が規制されることがある。例えば、図５に示すように、ドグ歯６２ａの歯先面６２ｃにドグ歯６１ａの歯先面６１ｃが接触した場合に、アクチュエータ７０の推力によって歯先面６１ｃと歯先面６２ｃとが当接したままでピース６２の回転が停止してしまうことがある。その結果、スリーブ６１の軸方向の移動が規制されてしまい、スリーブ６１とピース６２との係合が進行しない可能性がある。

また、図６に示すように、ドグ歯６１ａの第一傾斜面６１ｄがドグ歯６２ａの第一傾斜面６２ｄと接触してスリーブ６１の軸方向の移動が規制されることがある。第一傾斜面６１ｄ，６２ｄが接触した場合に、アクチュエータ７０の推力と、ドグ歯６２ａに作用する反力と、接触面における摩擦力との関係が停止条件を満たすと、第一傾斜面６１ｄ，６２ｄが接触したままでピース６２の回転が停止してしまうことがある。その結果、スリーブ６１の軸方向の移動が規制されてしまい、スリーブ６１とピース６２との係合が進行しない可能性がある。ドグ歯６２ａに作用する反力は、例えば、駆動輪３１やエンジン１等の原動機からのトルク、イナーシャ、回転摩擦等によるものである。

また、図７に示すように、ドグ歯６１ａの第二傾斜面６１ｅがドグ歯６２ａの第二傾斜面６２ｅと接触してスリーブ６１の軸方向の移動が規制されることがある。第二傾斜面６１ｅ，６２ｅが接触した場合に、アクチュエータ７０の推力と、ドグ歯６２ａに作用する反力と、接触面における摩擦力との関係が停止条件を満たすと、第二傾斜面６１ｅ，６２ｅが接触したままでピース６２の回転が停止してしまうことがある。その結果、スリーブ６１の軸方向の移動が規制されてしまい、スリーブ６１とピース６２との係合が進行しない可能性がある。

図５から図７に示す接触状況以外にも、ドグ歯６１ａの側面とドグ歯６２ａの側面とが接触したままでスリーブ６１の軸方向の移動が規制されることも考えられる。本明細書では、スリーブ６１とピース６２とが接触してスリーブ６１の軸方向の移動が規制された状態を「中途停止状態」と称する。中途停止状態は、スリーブ６１のストローク量が予め定められた完全係合ストローク量に達しないままスリーブ６１の軸方向の移動が規制された状態である。

本実施形態の噛合式係合装置６０では、スリーブ６１が移動部材６６によって、伝達スプリング７１を介して弾性支持されている。中途停止状態となると、図８に示すように、伝達スプリング７１が押し縮められ、プランジャ６５とスリーブ６１が離間する。スリーブ６１の運動エネルギーは、伝達スプリング７１のポテンシャルエネルギーに変換される。この状態から、中途停止状態が解消され、スリーブ６１がピース６２に対して相対移動可能となると、スリーブ６１は、伝達スプリング７１の付勢力により係合方向に押し出される。伝達スプリング７１のポテンシャルエネルギーは、スリーブ６１の運動エネルギーに変換され、スリーブ６１のストローク速度を増加させる。よって、速やかにスリーブ６１のストローク量を増加させて、係合機構６３を完全係合させることができる。

ここで、中途停止状態の発生を抑制する手段として、アクチュエータ７０の推力を大きくしておくことが考えられる。アクチュエータ７０の推力を大きな値とすることで、図６や図７に示すような傾斜面同士の接触による中途停止状態を発生しにくくすることができると考えられる。しかしながら、アクチュエータ７０の推力を大きくすると、プランジャ６５がストッパ７３に衝突する衝突音が大きくなってしまうという問題がある。噛合式係合装置６０では、係合機構６３が完全係合するときに、移動部材６６がストッパ７３に当接する。アクチュエータ７０の推力が大きいと、移動部材６６の速度が大きくなり、係合機構６３が完全係合する時に、プランジャ６５とストッパ７３との衝突音が大きくなってしまう。一方で、アクチュエータ７０の推力を小さくするだけでは、中途停止状態が発生した場合に係合確実性や応答性を確保できない可能性がある。

本実施形態に係る噛合式係合装置６０では、制御部７４は、係合機構６３を係合させる際に、はじめに、アクチュエータ７０の推力を第一領域（図１０のＲ１参照）の推力とする第一制御を実行する。また、制御部７４は、第一制御によって係合機構６３の中途停止状態が発生した場合にアクチュエータ７０の推力を第一制御における推力よりも大きな推力とする第二制御を実行する。中途停止状態は、係合機構６３が完全係合しないままでスリーブ６１の移動が停止した状態や、係合機構６３が完全係合しないままでスリーブ６１の移動速度が低下した状態である。中途停止状態は、係合機構６３の完全係合条件が達成されない状態でもある。第一制御および第二制御について、図９および図１０を参照して説明する。

図９において、横軸はアーマチュア６４のストローク量Ｓｔａ、縦軸は軸方向の力の大きさを示す。アーマチュア６４のストローク量Ｓｔａは、移動部材６６のストローク量でもある。破線Ｓｐ１は、リターンスプリング７２の付勢力の大きさを示す。リターンスプリングの付勢力Ｓｐ１は、アーマチュア６４のストローク量Ｓｔａに応じて決まる。リターンスプリング７２のばね長さは、アーマチュア６４のストローク量Ｓｔａが増加するに従って短くなる。従って、リターンスプリングの付勢力Ｓｐ１は、ストローク量Ｓｔａが増加するに従って一様に増加する。

合計付勢力Ｓｐｔは、リターンスプリングの付勢力Ｓｐ１と、伝達スプリング７１の付勢力Ｓｐ２とを合計した付勢力の大きさである。リターンスプリングの付勢力Ｓｐ１および伝達スプリングの付勢力Ｓｐ２は、それぞれ移動部材６６を初期位置に向けて押す力であり、アクチュエータ７０の推力に対する反力である。中途停止状態が発生していない場合、図３に示すように、スリーブ６１はプランジャ６５に当接している。この場合、伝達スプリング７１のばね力は、スリーブ６１を係合方向に押圧する一方、アーマチュア６４を解放方向に押圧する。つまり、伝達スプリング７１のばね力は、移動部材６６を軸方向に移動させる力としては中立である。

これに対して、図８に示すようにスリーブ６１がピース６２に接触して中途停止状態となると、伝達スプリング７１の係合方向のばね力は、プランジャ６５に代えて、ピース６２に伝達される。伝達スプリング７１の係合方向のばね力は、スリーブ６１のドグ歯６１ａを介してピース６２のドグ歯６２ａに伝達され、ピース６２を係合方向に押圧する。スリーブ６１は、伝達スプリング７１のばね力に応じた反力をピース６２から受け、軸方向の移動が規制される。

従って、移動部材６６に対しては、伝達スプリング７１の両方向のばね力のうち、解放方向のばね力のみが作用して、移動部材６６を解放方向へ付勢することになる。例えば、図９に示すように、アーマチュア６４のストローク量Ｓｔａが所定ストローク量Ｓｔ０に達したときに中途停止状態が発生する場合について説明する。この場合、アーマチュア６４のストローク量Ｓｔａが所定ストローク量Ｓｔ０よりも小さい間は、合計付勢力Ｓｐｔはリターンスプリングの付勢力Ｓｐ１と一致する。所定ストローク量Ｓｔ０において中途停止状態が発生すると、伝達スプリングの付勢力Ｓｐ２が移動部材６６を押し戻す方向に作用し始めて、合計付勢力Ｓｐｔは不連続に増加する。その後、中途停止状態が解消しないままで移動部材６６が更に係合方向に移動していくとすれば、伝達スプリングの付勢力Ｓｐ２はストローク量Ｓｔａの増加に応じて増加していくこととなる。

なお、図９には、伝達スプリングの付勢力Ｓｐ２として、伝達スプリング７１が発生する最大付勢力が示されている。ここで、伝達スプリング７１が発生する最大付勢力は、スリーブ６１の移動が規制されている場合に、アーマチュア６４の各ストローク位置において伝達スプリング７１が発生する最大の付勢力である。伝達スプリング７１が最大付勢力を発生するのは、例えば、図５に示すようにドグ歯６１ａの歯先面６１ｃとドグ歯６２ａの歯先面６２ｃとが接触した状態で中途停止状態となった場合である。

一方で、中途停止状態が発生しない場合には、アーマチュア６４のストローク量Ｓｔａによらず、合計付勢力Ｓｐｔはリターンスプリングの付勢力Ｓｐ１と一致する。言い換えると、中途停止状態が発生しない場合、係合機構６３が完全係合するまでの間、移動部材６６に対して、反力としての伝達スプリングの付勢力Ｓｐ２が作用しない。

そこで、本実施形態の噛合式係合装置６０では、第一制御におけるアクチュエータ７０の推力は、図１０に示す第一領域Ｒ１の推力とされる。第一領域Ｒ１は、リターンスプリングの付勢力Ｓｐ１よりも大きく、かつ中途停止状態が発生している場合の合計付勢力Ｓｐｔの最大値よりも小さい推力の範囲である。合計付勢力Ｓｐｔの最大値は、あるストローク位置におけるリターンスプリング７２の付勢力Ｓｐ１の大きさと、スリーブ６１の移動が規制されている場合に当該ストローク位置において伝達スプリング７１が発生する最大付勢力とを合わせた大きさである。図１０において、曲線Ｌ１は、アクチュエータ７０の指示電流値が後述する第一指示電流値ｉ１とされた場合にアクチュエータ７０が発生する推力を示す。第一制御では、アクチュエータ７０に対する指示電流値が第一指示電流値ｉ１とされる。曲線Ｌ２は、アクチュエータ７０の指示電流値が後述する第二指示電流値ｉ２とされた場合にアクチュエータ７０が発生する推力を示す。

アクチュエータ７０の指示電流値が第一指示電流値ｉ１とされた場合、アクチュエータ７０の推力は、主として第一領域Ｒ１の推力となる。第一領域Ｒ１の推力は、移動部材６６のストローク位置におけるリターンスプリング７２の付勢力Ｓｐ１の大きさよりも大きく、かつ当該ストローク位置におけるリターンスプリング７２の付勢力Ｓｐ１の大きさと、スリーブ６１の移動が規制されている場合に当該ストローク位置において伝達スプリング７１が発生する最大付勢力とを合わせた大きさよりは小さい。例として、ストローク量Ｓｔａが図１０のＳｔ１である場合、第一制御におけるアクチュエータ７０の推力は、リターンスプリング７２の付勢力の大きさＳｐ１１よりも大きく、かつ当該ストローク位置におけるリターンスプリング７２の付勢力の大きさＳｐ１１と、スリーブ６１の移動が規制されている場合に当該ストローク位置において伝達スプリング７１が発生する最大付勢力Ｓｐ２１とを合わせた大きさＳｐｔ１よりは小さい。

これにより、中途停止状態が発生しなければ、第一領域Ｒ１の推力によって係合機構６３を完全係合させることができる。アクチュエータ７０の推力は、第一領域Ｒ１のうち、リターンスプリングの付勢力Ｓｐ１をわずかに上回る推力であることが好ましい。アクチュエータ７０の推力が、第一領域Ｒ１の範囲で小さな値とされることで、係合機構６３が完全係合する時のプランジャ６５とストッパ７３との衝突音が低減される。

制御部７４は、第一制御によって係合機構６３の中途停止状態が発生した場合に第二制御を実行する。制御部７４は、第二制御において、アクチュエータ７０の推力を第一制御における推力（図１０のＬ１参照）よりも大きな推力（図１０のＬ２参照）とする。第二制御は、係合機構６３を完全係合させる制御であることが好ましい。第二制御において、アクチュエータ７０の推力が第一制御における推力よりも大きくされることで、中途停止状態が解消する可能性が向上する。係合機構６３の中途停止状態は、例えば、スリーブ６１のストローク量が完全係合のストローク量に到達していない条件を含む。本実施形態では、第一制御を所定時間実行してもスリーブ６１のストローク量が完全係合のストローク量とならない場合に中途停止状態が発生したと判定される。なお、中途停止状態は、他の条件で判定されてもよく、たとえば、スリーブ６１のストローク量と当該ストローク量の変化率とに基づいて判定されてもよい。一例として、スリーブ６１のストローク量が完全係合のストローク量よりも小さく、かつスリーブ６１のストローク量の変化率が所定変化率以下である場合に、中途停止状態であると判定されてもよい。

本実施形態では、第二制御において、アクチュエータ７０の推力が第一領域Ｒ１の推力よりも大きな推力とされる。第二制御におけるアクチュエータ７０の推力は、例えば、図１０に示す第二領域Ｒ２の推力とされる。第二領域Ｒ２は、図１０に示すように、中途停止状態が発生している場合の合計付勢力Ｓｐｔよりも大きい。つまり、制御部７４は、第二制御におけるアクチュエータ７０の推力を、あるストローク位置におけるリターンスプリング７２の付勢力Ｓｐ１の大きさと、スリーブ６１の移動が規制されている場合に当該ストローク位置において伝達スプリング７１が発生する最大付勢力とを合わせた大きさよりも大きな推力とする。例えば、アーマチュア６４のストローク量Ｓｔａが図１０に示すＳｔ１である場合、第二制御におけるアクチュエータ７０の推力を、当該ストローク位置におけるリターンスプリングの付勢力の大きさＳｐ１１と、スリーブ６１の移動が規制されている場合に当該ストローク位置において伝達スプリング７１が発生する最大付勢力Ｓｐ２１とを合わせた大きさＳｐｔ１よりも大きくする。本実施形態の制御部７４は、第二制御において、アクチュエータ７０に対する指示電流値を第一指示電流値ｉ１よりも大きな第二指示電流値ｉ２とする。第二指示電流値ｉ２は、アクチュエータ７０の推力を第二領域Ｒ２の推力とする電流値である。

アクチュエータ７０の推力が第二領域Ｒ２の推力とされることで、中途停止状態を解消できる可能性が高くなる。例えば、ドグ歯６１ａ，６２ａの傾斜面同士が接触する中途停止状態の場合、アクチュエータ７０の推力が第一領域Ｒ１の推力から第二領域Ｒ２の推力に増加することで、中途停止状態が解消し、係合機構６３が完全係合する可能性を高めることができると考えられる。

また、アクチュエータ７０の推力が第二領域Ｒ２の推力とされることで、アクチュエータ７０の推力が合計付勢力Ｓｐｔを上回る。従って、中途停止状態において、移動部材６６をスリーブ６１よりも先行してストロークさせることができる。つまり、スリーブ６１の軸方向の移動が規制された状態であっても、第二領域Ｒ２の推力によって移動部材６６を係合方向に移動させることができる。この場合、移動部材６６のストローク量Ｓｔａが増加するに従って伝達スプリング７１のバネ長が短くなる。よって、中途停止状態が解消されてスリーブ６１がピース６２に対して軸方向に相対移動可能となったときに、伝達スプリング７１の復元力によってスリーブ６１を速やかに完全係合位置まで移動させることができる。

また、本実施形態の制御部７４は、第二制御において、トルク変動制御を実行する。トルク変動制御は、第一回転機ＭＧ１の出力トルクを変動させる制御である。制御部７４は、ピース６２に接続された第一回転機ＭＧ１を制御する機能を有している。制御部７４は、例えば、ＥＣＵ５０に対して、第一回転機ＭＧ１のトルク変動制御を要求する。ＥＣＵ５０は、制御部７４の要求に応じて、第一回転機ＭＧ１に対してトルク変動制御の実行を指令する。トルク変動制御は、例えば、第一回転機ＭＧ１に対するトルク指令値（以下、単に「ＭＧ１トルク指令値」と称する。）を所定の波形で変化させるものである。所定の波形は、例えば、矩形波や三角波、ｓｉｎ波などの波形である。トルク変動制御では、ＭＧ１トルク指令値を正回転方向のトルクおよび逆回転方向のトルクに交互に変化させることが好ましい。トルク変動制御が実行されることにより、ピース６２に入力されるトルクの大きさや回転方向が変化する。これにより、中途停止状態の解消が促進される。

図１および図１１を参照して、本実施形態の噛合式係合装置６０における係合制御について説明する。図１に示す制御フローは、噛合式係合装置６０を解放状態から係合状態に移行させる指令がなされた際に実行されるものであり、例えば、所定の間隔で繰り返し実行される。図１１のタイムチャートは、本実施形態の係合制御において、中途停止状態が発生した場合の指示電流値（推力の指示値）の推移を示している。

図１のステップＳ１０では、制御部７４により、コイル６７に対する電流オンの指示がなされる。制御部７４は、コイル６７に通電する電流の指示値を第一指示電流値ｉ１とする第一制御を実行する。第一指示電流値ｉ１は、アクチュエータ７０の推力を第一領域Ｒ１の推力とすることができる電流値の値である。第一指示電流値ｉ１は、例えば、リターンスプリング７２のばね特性や伝達スプリング７１のばね特性に基づいて予め定められている。コイル６７に対する通電量が第一指示電流値ｉ１とされることで、アクチュエータ７０が発生する推力は、移動部材６６のストローク量Ｓｔａに応じて図１０に曲線Ｌ１で示すような値となる。

第一指示電流値ｉ１に応じて発生する推力Ｌ１の大きさは、アーマチュア６４のストローク量Ｓｔａの全領域において、少なくともリターンスプリングの付勢力Ｓｐ１の大きさよりも大である。また、第一指示電流値ｉ１に応じて発生するアクチュエータ７０の推力Ｌ１は、アーマチュア６４のストローク量Ｓｔａが境界ストローク量Ｓｔ２未満である場合、中途停止状態が発生している場合の合計付勢力Ｓｐｔの最大値よりも小さい。一方、アーマチュア６４のストローク量Ｓｔａが境界ストローク量Ｓｔ２以上である場合、第一指示電流値ｉ１に応じて発生するアクチュエータ７０の推力Ｌ１は、中途停止状態が発生している場合の合計付勢力Ｓｐｔの最大値以上となる。

従って、アクチュエータ７０の推力を第一領域Ｒ１の推力とする第一制御は、アーマチュア６４のストローク量Ｓｔａが境界ストローク量Ｓｔ２未満である間になされるものであるといえる。アーマチュア６４のストローク量Ｓｔａが境界ストローク量Ｓｔ２を超えると、第一指示電流値ｉ１に応じて発生する推力Ｌ１は、第二領域Ｒ２の推力となる。従って、アーマチュア６４のストローク量Ｓｔａが境界ストローク量Ｓｔ２以上となると、第一指示電流値ｉ１に応じて発生する推力Ｌ１は、係合機構６３を完全係合させるために十分な大きさになるといえる。図１１では、時刻ｔ１において係合機構６３の係合制御が開始され、指示電流値が第一指示電流値ｉ１とされる。ステップＳ１０が実行されると、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、制御部７４により、スリーブ６１のストローク完了判定が成立したか否かが判定される。スリーブ６１のストローク完了判定は、例えば、ストロークセンサ７５によって検出されるストローク量に基づいて判定される。ストロークセンサ７５によって検出されたストローク量が予め定められた閾値以上である場合、ステップＳ２０において肯定判定がなされる。ステップＳ２０の判定の結果、スリーブ６１のストローク完了判定が成立したと判定された場合（ステップＳ２０−Ｙ）にはステップＳ３０に進み、そうでない場合（ステップＳ２０−Ｎ）にはステップＳ４０に進む。

ステップＳ３０では、制御部７４により、保持電流制御が実行される。保持電流制御は、係合機構６３の完全係合状態を維持する制御である。保持電流制御におけるアクチュエータ７０に対する指示電流値は、第三指示電流値ｉ３とされる。第三指示電流値ｉ３は、図１１に示すように、第一指示電流値ｉ１よりも小さな電流値である。第三指示電流値ｉ３は、アクチュエータ７０の推力が完全係合時のリターンスプリングの付勢力Ｓｐ１よりも大きくなる電流値である。図１１では、時刻ｔ３にスリーブ６１のストローク完了判定がなされて、指示電流値が第三指示電流値ｉ３とされる。ステップＳ３０が実行されると、本制御フローは終了する。

ステップＳ４０では、制御部７４により、中途停止状態が発生しているか否かが判定される。制御部７４は、アクチュエータ７０に対する指示電流値が第一指示電流値ｉ１とされてからの経過時間が所定時間を超えたか否かを判定する。所定時間は、第一指示電流値ｉ１によって発生する推力Ｌ１によって係合機構６３を完全係合させる際の所要時間に基づいて定められている。制御部７４は、アクチュエータ７０に対する指示電流値を第一指示電流値ｉ１に変更して第一制御を開始すると、タイマーによる経過時間のカウントを開始する。タイマーによりカウントされる経過時間が所定時間を超えると、ステップＳ４０で肯定判定がなされる。ステップＳ４０の判定の結果、第一制御を開始してからの経過時間が所定時間を超えると判定された場合（ステップＳ４０−Ｙ）にはステップＳ５０に進み、そうでない場合（ステップＳ４０−Ｎ）にはステップＳ１０に移行する。

ステップＳ５０では、制御部７４により、アクチュエータ７０に対する指示電流値を第二指示電流値ｉ２とする第二制御が実行される。制御部７４は、コイル６７の通電量の指示値を第二指示電流値ｉ２とする。第二指示電流値ｉ２は、例えば、リターンスプリング７２および伝達スプリング７１のばね特性に基づいて予め定められている。図１１では、時刻ｔ２に指示電流値が第一指示電流値ｉ１から第二指示電流値ｉ２に変更される。ステップＳ５０が実行されると、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０では、制御部７４により、トルク変動制御が実行される。制御部７４は、ＥＣＵ５０に対して、トルク変動制御の実行を要求する。ＥＣＵ５０は、制御部７４の要求に応じて、ＭＧ１トルク指令値を変動させる。ステップＳ６０が実行されると、ステップＳ２０に移行する。つまり、スリーブ６１のストローク完了判定がなされるまで、トルク変動制御を含む第二制御が継続される。

本実施形態の噛合式係合装置６０によれば、第一制御におけるアクチュエータ７０の推力が第一領域Ｒ１の推力とされる。中途停止状態が発生しなければ、第一制御によって係合機構６３を完全係合させることが可能である。第一領域Ｒ１の推力は、中途停止状態が発生しているときの合計付勢力Ｓｐｔの最大値よりも小さな力に抑えられているため、移動部材６６とストッパ７３との衝突音が低減される。第一制御によって係合機構６３の中途停止状態が発生した場合には、第二制御が実行される。第二制御におけるアクチュエータ７０の推力は、第一制御における推力よりも大きな推力である。これにより、中途停止状態が解消されやすくなり、係合機構６３の係合確実性および応答性が向上する。

本実施形態では、第二制御におけるアクチュエータ７０の推力が、第二領域Ｒ２の推力とされる。よって、中途停止状態が発生していたとしても移動部材６６を係合方向にストロークさせ、最大ストローク位置まで移動させることができる。これにより、伝達スプリング７１の縮み量を大きな値とし、伝達スプリング７１の付勢力を最大限に利用してスリーブ６１を係合方向にストロークさせることができる。スリーブ６１の移動が規制されたとしても停止する部材がスリーブ６１のみであり、移動部材６６は更にストローク可能である。このことから、スリーブ６１の移動規制が解消されたときに移動を開始させる部材のイナーシャ（スリーブ６１のイナーシャ）を小さなものとし、完全係合までの応答性を向上させることができる。よって、本実施形態の噛合式係合装置６０によれば、係合機構６３の係合確実性および応答性を向上させることができる。

また、本実施形態では、アクチュエータ７０に対する指示電流値を予め定めた値とすることで、第一制御および第二制御においてフィードフォワード的にアクチュエータ７０を制御することができる。係合機構６３の係合制御を開始してから係合機構６３が完全係合するまでの時間は、最短で１０［ｍｓｅｃ］程度であり、推力をフィードバック制御しようとしても十分な制御性を確保できない可能性がある。これに対して、リターンスプリング７２や伝達スプリング７１の特性に応じて定めた指示電流値によってアクチュエータ７０をフィードフォワード的に制御することで、係合機構６３の係合速度の制御性を向上させることができる。これにより、係合機構６３が完全係合するときの移動部材６６のストローク速度を精度よく制御し、衝突音を低減することが容易となる。衝突音を抑制する観点から予め第一指示電流値ｉ１や第二指示電流値ｉ２を定めておくことで、移動部材６６がストッパ７３に衝突するときの速度を事前に設計しておくことができる。本実施形態では、中途停止状態が発生しない場合には、移動部材６６がストッパ７３に衝突するときの速度が第一指示電流値ｉ１によって制御される。また、中途停止状態が発生した場合には、移動部材６６がストッパ７３に衝突するときの速度が第二指示電流値ｉ２によって制御される。

また、本実施形態の噛合式係合装置６０は、第二制御においてトルク変動制御を行う。これにより、中途停止状態の解消が促進され、係合機構６３の係合確実性および応答性を向上させることができる。

［第２実施形態］
図１２を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図１２は、第２実施形態に係る車両の概略構成図である。第２実施形態の車両用駆動装置１０１において、上記第１実施形態の車両用駆動装置１００と異なる点は、第二回転機ＭＧ２が変速部３４を介して接続されている点である。

図１２に示すように、第一遊星歯車機構１０の第一リングギヤ１３は、出力軸３３に接続されている。出力軸３３は、例えば、デファレンシャル装置や減速装置を介して左右の駆動輪に接続される。第二回転機ＭＧ２は、変速部３４を介して出力軸３３に接続されている。変速部３４は、第二回転機ＭＧ２の回転を変速して出力軸３３に出力する。変速部３４は、例えば、有段式や無段式の変速機構である。変速部３４によって、第二回転機ＭＧ２のロータＲｔ２と出力軸３３との変速比を調節することにより、高効率の回転数の領域で第二回転機ＭＧ２を動作させることなどが可能である。なお、レゾルバ３５は、第一回転機ＭＧ１のロータＲｔ１の回転数や回転位置を検出する。ＥＣＵ５０は、レゾルバ３５の検出結果に基づいて第一回転機ＭＧ１を制御する。レゾルバ３６は、第二回転機ＭＧ２のロータＲｔ２の回転数や回転位置を検出する。ＥＣＵ５０は、レゾルバ３６の検出結果に基づいて第二回転機ＭＧ２を制御する。

噛合式係合装置６０は、上記第１実施形態の噛合式係合装置６０と同様に、第一サンギヤ１１の回転を規制するブレーキ装置として機能する。噛合式係合装置６０の係合制御は、上記第１実施形態の係合制御と同様とすることができる。

［第３実施形態］
図１３を参照して、第３実施形態について説明する。第３実施形態については、上記第１実施形態および第２実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図１３は、第３実施形態に係る車両の概略構成図である。第３実施形態の車両用駆動装置１０２において、上記第２実施形態の車両用駆動装置１０１と異なる点は、オーバードライブロックが可能な点である。オーバードライブロックは、エンジン回転数と出力軸３３の回転数との変速比がオーバードライブの所定の変速比に固定された状態を示す。

図１３に示すように、第二遊星歯車機構２０は、ダブルピニオン式である。第二ピニオンギヤ２２は、一対のギヤ対２２ａ，２２ｂで構成されている。内側ピニオンギヤ２２ａは、第二サンギヤ２１および外側ピニオンギヤ２２ｂと噛み合っている。外側ピニオンギヤ２２ｂは、内側ピニオンギヤ２２ａおよび第二リングギヤ２３と噛み合っている。

第一キャリア１４は、第二リングギヤ２３と接続されており、第二リングギヤ２３と一体回転する。第一リングギヤ１３は、第二キャリア２４と接続されており、第二キャリア２４と一体回転する。上記第２実施形態の車両用駆動装置１０１と同様に、第二回転機ＭＧ２は、変速部３４を介して出力軸３３に接続されている。

噛合式係合装置６０は、第二サンギヤ２１の回転を規制するブレーキ装置として機能する。噛合式係合装置６０が解放状態である場合、ＥＣＵ５０は、第一回転機ＭＧ１をエンジントルクに対する反力受けとして機能させる。第一回転機ＭＧ１は、反力トルクを出力して、エンジントルクを第一リングギヤ１３から出力軸３３に出力させる。

噛合式係合装置６０が係合状態となると、第二サンギヤ２１の回転が規制される。これにより、第二サンギヤ２１がエンジントルクに対する反力受けとして機能し、エンジントルクを第一リングギヤ１３から出力軸３３に出力させる。第二サンギヤ２１の回転が規制されることにより、第一キャリア１４の回転数と第一リングギヤ１３の回転数の比が固定される。第一遊星歯車機構１０では、第一キャリア１４およびエンジン１の回転数に対して、第一リングギヤ１３の回転数が高回転数となるオーバードライブ状態となる。また、このときの回転数比（変速比）は固定される。高車速時などにオーバードライブロックの状態とされることで、動力循環の発生を抑制可能となる。噛合式係合装置６０の係合制御は、例えば、上記第１実施形態の係合制御と同様のものとされてもよい。

［第４実施形態］
図１４を参照して、第４実施形態について説明する。第４実施形態については、上記第１実施形態から第３実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図１４は、第４実施形態に係る車両の概略構成図である。第４実施形態の車両用駆動装置１０３において、上記第３実施形態の車両用駆動装置１０２と異なる点は、第二遊星歯車機構２０においてロー側変速比とハイ側変速比の切り替えがなされる点である。

図１４に示すように、第二遊星歯車機構２０は、ダブルピニオン式であり、第二サンギヤ２１、第二ピニオンギヤ２２、第二リングギヤ２３および第二キャリア２４を含んで構成されている。第二ピニオンギヤ２２は、一対のギヤ対２２ａ，２２ｂで構成されている。内側ピニオンギヤ２２ａは、第二サンギヤ２１および外側ピニオンギヤ２２ｂと噛み合っている。外側ピニオンギヤ２２ｂは、内側ピニオンギヤ２２ａおよび第二リングギヤ２３と噛み合っている。第一リングギヤ１３は、第二リングギヤ２３と接続されており、第二リングギヤ２３と一体回転する。第二キャリア２４は、出力軸３３と接続されている。噛合式係合装置８０は、スリーブ８１と、ハブ８２と、第一ピース８３と、第二ピース８４と、アクチュエータ８５と、制御部８６を含んで構成されている。係合機構８７は、スリーブ８１と、ハブ８２と、第一ピース８３と、第二ピース８４を含んで構成されている。スリーブ８１は、軸方向に移動自在である。スリーブ８１は、内周面にドグ歯を有している。

ハブ８２は、第二サンギヤ２１と接続されており、第二サンギヤ２１と一体回転する。第一ピース８３は、車体側に回転不能に固定されている。第二ピース８４は、出力軸３３に接続されており、出力軸３３と一体回転する。ハブ８２、第一ピース８３および第二ピース８４には、それぞれ外歯のドグ歯が設けられている。ハブ８２、第一ピース８３および第二ピース８４は、出力軸３３と同軸上に互いに隣接して配置されている。ハブ８２は、第一ピース８３と第二ピース８４との間に配置されている。ハブ８２、第一ピース８３および第二ピース８４のドグ歯は、スリーブ８１のドグ歯に対応する。アクチュエータ８５は、スリーブ８１を軸方向に移動させる駆動装置である。

アクチュエータ８５は、例えば、電磁力によりスリーブ８１に対して軸方向の推力を付与する。アクチュエータ８５の構成は、例えば、上記第１実施形態のアクチュエータ７０の構成と同様あるいは類似のものとすることができる。アクチュエータ８５は、移動部材に対してスリーブ８１を第一ピース８３に係合させる方向（以下、「第一方向」と称する。）Ｄ１の推力およびスリーブ８１を第二ピース８４に係合させる方向（以下、「第二方向」と称する。）Ｄ２の推力を選択的に付与することができる。また、噛合式係合装置８０は、アクチュエータ８５が第一方向Ｄ１の推力を付与するときの移動部材の最大ストローク位置に設けられた第一ストッパと、第二方向Ｄ２の推力を付与するときの移動部材の最大ストローク位置に設けられた第二ストッパを有する。

噛合式係合装置８０は、スリーブ８１の軸方向の位置に応じて、解放状態、第一係合状態（８１ａ）および第二係合状態（８１ｂ）に切り替わる。噛合式係合装置８０の解放状態は、スリーブ８１がハブ８２と噛み合い、かつ第一ピース８３および第二ピース８４とは噛み合っていない状態である。解放状態では、エンジン１および第一回転機ＭＧ１は、出力軸３３から切り離される。噛合式係合装置８０の第一係合状態は、スリーブ８１がハブ８２および第一ピース８３と噛み合い、かつ第二ピース８４とは噛み合っていない状態である。第一係合状態では、第一サンギヤ１１の回転が規制される。第二遊星歯車機構２０の入力側回転要素である第二リングギヤ２３の回転数に対して、出力側回転要素である第二キャリア２４の回転数が高回転となる。つまり、第二遊星歯車機構２０において、エンジン１から入力される回転数が増速されて出力軸３３に出力される。

噛合式係合装置８０の第二係合状態は、スリーブ８１がハブ８２および第二ピース８４と噛み合い、かつ第一ピース８３とは噛み合っていない状態である。第二係合状態では、第二サンギヤ２１と第二キャリア２４とが連結され、第二遊星歯車機構２０の差動回転が規制される。これにより、第二遊星歯車機構２０において、エンジン１から入力される回転数が減速も増速もされずに等速で出力軸３３に出力される。このように、噛合式係合装置８０において、第二係合状態では、第一係合状態よりも第二遊星歯車機構２０の変速比が低速側の値となる。

また、第二サンギヤ２１と出力軸３３との間には、ワンウェイクラッチ３７が設けられている。ワンウェイクラッチ３７は、第二サンギヤ２１の回転数が出力軸３３の回転数よりも高回転となることを規制する。

本実施形態の噛合式係合装置８０は、上記第１実施形態の噛合式係合装置６０とは異なり、ハブ８２の回転を規制するブレーキ装置として機能するだけでなく、回転体同士を係合するクラッチ装置としても機能することができる。噛合式係合装置８０の第一係合状態では、スリーブ８１はハブ８２と第一ピース８３とを接続して、ハブ８２の回転を規制する。一方、噛合式係合装置８０の第二係合状態では、スリーブ８１はハブ８２と第二ピース８４とを接続して、第二サンギヤ２１と出力軸３３とを一体回転させる。

制御部８６は、走行状態等に応じて噛合式係合装置８０を解放状態、第一係合状態および第二係合状態のいずれかの状態とする。制御部８６は、噛合式係合装置８０を解放状態から第一係合状態あるいは第二係合状態に切り替える場合、係合制御を実行する。制御部８６は、噛合式係合装置８０を係合させる際に、アクチュエータ８５の推力を第一領域Ｒ１の推力とする第一制御を実行する。制御部８６は、第一制御によって係合機構８７の中途停止状態が発生した場合にアクチュエータ８５の推力を第一制御における推力よりも大きな推力とする第二制御を実行する。第二制御は、係合機構８７を完全係合させる制御であることが好ましい。

本実施形態の第一領域Ｒ１は、上記第１実施形態の第一領域Ｒ１と同様であり、移動部材のあるストローク位置におけるリターンスプリングの付勢力の大きさよりも大きく、かつ当該ストローク位置におけるリターンスプリングの付勢力の大きさと、スリーブ８１の移動が規制されている場合に当該ストローク位置において伝達スプリングが発生する最大付勢力とを合わせた大きさよりは小さい。

本実施形態の噛合式係合装置８０によれば、係合機構８７を第一係合状態や第二係合状態に切り替える際の応答性の確保と、移動部材とストッパとの衝突音の低減とを両立することが可能となる。

［第５実施形態］
図１５を参照して、第５実施形態について説明する。第５実施形態については、上記第１実施形態から第４実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図１５は、第５実施形態に係る車両の概略構成図である。第５実施形態の車両用駆動装置１０４において、上記第１実施形態乃至第４実施形態の車両用駆動装置１００，１０１，１０２，１０３と異なる点は、回転機ＭＧが１つである点、噛合式係合装置９０がエンジン１と回転機ＭＧとを接続および遮断する点などである。

図１５に示すように、入力軸２と回転機ＭＧのロータＲｔの回転軸４とは、噛合式係合装置９０を介して接続されている。噛合式係合装置９０の構成は、例えば、上記第１実施形態の噛合式係合装置６０の構成と同様あるいは類似のものとすることができる。噛合式係合装置９０は、係合することで入力軸２と回転軸４とを接続し、解放することで入力軸２と回転軸４とを遮断する。回転軸４は、変速部３８を介して出力軸５と接続されている。出力軸５は、減速機構やデファレンシャル装置を介して駆動輪と接続されている。変速部３８は、例えば、有段変速機構や無段変速機構である。ＥＣＵ５０は、回転機ＭＧの動力によるＥＶ走行を行う場合や、惰性により走行する惰性走行を実行する場合に、噛合式係合装置９０を解放状態とする。また、ＥＣＵ５０は、エンジン１の動力により走行するＨＶ走行を行う場合、噛合式係合装置９０を係合状態とする。ＥＣＵ５０は、噛合式係合装置９０を解放状態から係合状態に切り替える場合、噛合式係合装置９０の係合制御を実行する。噛合式係合装置９０の係合制御は、例えば、上記第１実施形態の噛合式係合装置６０の係合制御と同様である。

［各実施形態の第１変形例］
上記第１実施形態乃至第５実施形態では、第二制御におけるアクチュエータ７０，８５の推力が第二領域Ｒ２の推力とされたが、これには限定されない。第二制御におけるアクチュエータ７０，８５の推力は、第一制御における推力よりも大きな推力とされればよい。第二制御においてトルク変動制御がなされれば、中途停止状態の解消が促進される。第二制御において、アクチュエータ７０，８５の推力が第一制御の推力よりも大きな値とされることと、トルク変動制御との相乗効果により、中途停止状態の解消が容易となる。

［各実施形態の第２変形例］
上記各実施形態では、第一制御および第二制御において、アクチュエータ７０，８５に対する指示電流値が一定とされたが、これには限定されない。アクチュエータ７０，８５の指示電流値は、可変とされてもよい。例えば、第一制御において、アクチュエータ７０の推力の大きさを第一領域Ｒ１の値に維持するように、指示電流値が調節されてもよい。この場合、アーマチュア６４を含む移動部材６６のストローク量Ｓｔａの検出値または推定値に基づいて指示電流値を調整することが好ましい。

［各実施形態の第３変形例］
上記各実施形態において、第二制御におけるアクチュエータ７０，８５の推力は、移動部材のストローク量Ｓｔａに応じて定められてもよい。上記第１実施形態のように、第二制御におけるアクチュエータ７０の推力を第二領域Ｒ２（図１０参照）の推力とすれば、中途停止状態の態様にかかわらず移動部材６６をストロークさせ続けることが可能である。様々な中途停止状態のうち、ドグ歯６１ａ，６２ａの歯先面６１ｃ，６２ｃが接触した中途停止状態では、伝達スプリング７１の付勢力が最大となる。この場合であってもリターンスプリング７２および伝達スプリング７１の付勢力に抗して移動部材６６をストロークさせることができるようなアクチュエータ７０の推力とすれば、係合の確実性や応答性を向上させることができる。しかしながら、傾斜面同士が接触する中途停止状態では、それほど大きな推力を必要としない場合がある。

そこで、移動部材６６のストローク量Ｓｔａに応じて第二制御の推力が決定されるようにしてもよい。移動部材６６のストローク量Ｓｔａとスリーブ６１のストローク量から、伝達スプリング７１の縮み量を推定することが可能である。その縮み量の推定結果に基づいて、第二制御におけるアクチュエータ７０の推力が決定されてもよい。推定縮み量が大きな値となるに従って、第二制御における推力が大きな値とされることが好ましい。第二制御における推力は、移動部材６６のあるストローク量におけるリターンスプリング７２の付勢力の大きさと、そのストローク量における伝達スプリング７１の推定縮み量に応じた付勢力の大きさとを合わせた大きさよりも大きいことが好ましい。

［各実施形態の第４変形例］
上記各実施形態では、アクチュエータ７０，８５が電磁アクチュエータであったが、これには限定されない。アクチュエータ７０，８５は、電磁力によって推力を発生させることに代えて、油圧等によって推力を発生させるものであってもよい。油圧等によって推力を発生させる場合、アクチュエータ７０，８５の推力は、一定値とされても、スリーブや移動部材のストローク量に応じて可変とされてもよい。例えば、スリーブや移動部材のストローク量の増加に応じてアクチュエータ７０，８５の推力を増加させてもよい。

上記各実施形態において、エンジン１に代えて他の動力源が搭載されてもよい。

上記の各実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。

５０ ＥＣＵ
６０，８０，９０ 噛合式係合装置
６１，８１ スリーブ
６１ａ ドグ歯
６１ｃ 歯先面
６１ｄ 第一傾斜面
６１ｅ 第二傾斜面
６２ ピース
６２ａ ドグ歯
６２ｃ 歯先面
６２ｄ 第一傾斜面
６２ｅ 第二傾斜面
６３，８７ 係合機構
６４ アーマチュア
６５ プランジャ
６６ 移動部材
７０，８５ アクチュエータ
７１ 伝達スプリング
７２ リターンスプリング
７３ ストッパ
７４，８６ 制御部
８２ ハブ
８３ 第一ピース
８４ 第二ピース
ＭＧ１ 第一回転機（回転機）
ＭＧ２ 第二回転機

Claims (3)

1. ピースとスリーブとを有し、前記ピースと前記スリーブとが軸方向に相対移動することで係合および解放する噛み合い式の係合機構と、
   前記軸方向に移動自在な移動部材と、
   前記移動部材に対して前記スリーブを前記ピースに係合させる方向の推力を付与するアクチュエータと、
   前記移動部材と前記スリーブとの間に介在し、前記アクチュエータの推力を前記移動部材から前記スリーブに伝達する伝達スプリングと、
   前記移動部材に対して前記アクチュエータの推力の方向と反対方向の付勢力を付与するリターンスプリングと、
   前記移動部材の最大ストローク位置に設けられたストッパと、
   前記アクチュエータを制御する制御部と、
   を備え、前記制御部は、前記係合機構を係合させる際に、前記アクチュエータの推力を第一領域の推力とする第一制御を実行し、
   前記制御部は、前記第一制御によって前記係合機構の中途停止状態が発生した場合に前記アクチュエータの推力を前記第一領域の推力よりも大きな推力とする第二制御を実行し、
   前記第一領域は、前記移動部材のストローク位置における前記リターンスプリングの前記付勢力の大きさよりも大きく、かつ当該ストローク位置における前記リターンスプリングの前記付勢力の大きさと、前記スリーブの移動が規制されている場合に当該ストローク位置において前記伝達スプリングが発生する最大付勢力とを合わせた大きさよりは小さい推力の範囲である
   ことを特徴とする噛合式係合装置。
2. 前記アクチュエータは、電磁力によって前記移動部材を吸引する電磁アクチュエータであり、
   前記制御部は、前記第一制御における前記電磁アクチュエータに対する指示電流値を第一指示電流値とし、前記第二制御における前記電磁アクチュエータに対する指示電流値を前記第一指示電流値よりも大きな第二指示電流値とし、前記第一指示電流値および前記第二指示電流値によるフィードフォワード制御を行う
   請求項１に記載の噛合式係合装置。
3. 前記制御部は、更に、前記ピースに接続された回転機を制御する機能を有し、
   前記制御部は、前記第二制御において、前記回転機の出力トルクを変動させるトルク変動制御を実行する
   請求項１または２に記載の噛合式係合装置。

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