JP2017015168A - 変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】確実に変速を制御でき、かつ、ギヤを保護可能な変速制御装置を提供する。
【解決手段】複数のギヤ対１０６ｃ，１０６ｄのうち少なくとも１つが噛み合うことにより、入力シャフト１０６ａまたは出力シャフト１０６ｂのいずれかよりトルクが伝達されるトルク伝達状態と、噛み合いが外れることにより出力シャフト１０６ｂへのトルクの伝達が遮断されるトルク非伝達状態とを切り替える切替クラッチ１０６ｅと、を有する変速機構１０６と、入力シャフト１０６ａおよび出力シャフト１０６ｂの回転数を取得する回転数取得部と、変速時には、変速後に前記入力シャフトに噛み合うギヤ対のギヤ比から求められる実効回転数と、出力シャフトの回転数との回転数差が、変速を開始する第１目標値となるタイミングで、切替クラッチによる変速制御を開始する制御部１１６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、変速機構を有する変速制御装置に関する。

特許文献１には、ドグクラッチにおける一対の噛み合い歯（モータジェネレータ側の歯とアクスルシャフト側の歯）の先端部に、一方向に傾斜した傾斜を設けることが提案されている。この構成によれば、互いの噛み合い歯が係合状態に切り換わる際に、先端部の傾斜によって互いの噛み合い歯が滑りながら相対回転できるため、抵抗が低減し噛み合い歯を容易に噛み合わせることができるとされている。

特開２００９−２９３６７５号公報 特開２０１３−１１３４０４号公報

特許文献１に記載のドグクラッチは、噛み合い歯の先端部を傾斜させるという特殊な形状によって、噛み合い歯どうしが容易に噛み合うようにしている。言い換えると、このような特殊な形状にしないと、一方の噛み合い歯と他方の噛み合い歯との回転偏差が大きすぎる場合や小さすぎる場合に、互いを噛み合わせることはできないおそれがある。

しかも、特許文献１に記載のドグクラッチは、モータジェネレータ側の歯の回転数がアクスルシャフト側の歯の回転数より高いことが前提となっている。回転数の大小関係が逆の場合、モータジェネレータ側の歯の回転数の方が高くなるよう調整しなければ、噛み合い歯どうしを噛み合わせることができない。さらに、噛み合い歯の先端部が一方向に傾斜しているため、特定の方向に回転する際にしか適用できない。

ドグクラッチを用いた変速機構を有する車両の場合、噛み合い歯どうしが噛み合わないと、変速を行うことができないし、噛み合い歯どうしがうまく噛み合わない場合、ギヤに悪影響を与えてしまうおそれもある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、確実に変速を制御でき、かつ、ギヤを保護可能な変速制御装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、動力源からの動力が伝達される入力シャフトと、車輪へと動力が伝達される出力シャフトと、前記入力シャフトと前記出力シャフトとの間に設けられ、ギヤ比が異なる複数のギヤ対と、前記複数のギヤ対のうち少なくとも１つが噛み合うことにより、前記入力シャフトまたは前記出力シャフトのいずれかよりトルクが伝達されるトルク伝達状態と、噛み合いが外れることにより前記出力シャフトへのトルクの伝達が遮断されるトルク非伝達状態とを切り替える切替クラッチと、を有する変速機構と、前記入力シャフトおよび前記出力シャフトの回転数を取得する回転数取得部と、変速時には、変速後に前記入力シャフトに噛み合うギヤ対のギヤ比から求められる実効回転数と、前記出力シャフトの回転数との回転数差が、変速を開始する第１目標値となるタイミングで、前記切替クラッチによる変速制御を開始する制御部と、を備えた変速制御装置が提供される。

入力シャフトおよび出力シャフトの回転数を取得し、第１目標値となるタイミングで切替クラッチによる変速制御を開始するため、確実に変速を制御でき、かつ、ギヤを保護できる。

当該変速制御装置は、車両の加減速度を取得する加減速度取得部を備え、前記制御部は、前記加減速度に基づいて変速制御を開始する前記タイミングを決定するのが望ましい。

当該変速制御装置は、前記切替クラッチを切り替える動力伝達機構を備え、前記制御部は、前記回転数差が、変速開始後に第２目標値となるタイミングで前記動力伝達機構により前記切替クラッチを完全に噛み合わせて動力伝達状態とするのが望ましい。

前記切替クラッチは、前記入力シャフトまたは前記出力シャフトに対してスリーブが移動し、前記ギヤ対の一方のギヤに設けられたドグと前記スリーブとが噛み合うことでトルク伝達が成されるドグクラッチであってもよい。

車両の加速度に応じたタイミングで変速制御を行うため、確実に変速を制御できる。

本発明の実施形態に係る制御装置１１６を含む車両の概略構成を示すブロック図 本発明の実施形態における切替クラッチの構成を示す分解斜視図 本発明の実施の形態における軸動機構を説明する図 本発明の実施形態における切替クラッチの噛合動作を説明する図 制御装置１１６の内部構成を示すブロック図 変速制御時の制御装置１１６の処理動作の一例を示すフローチャート 図６のフローチャートに従って変速制御を行う場合のシフト入りの様子の例を示す図 図６のフローチャートに従って変速制御を行う場合のシフト入りの様子の別の例を示す図 図６のフローチャートに従って変速制御を行う場合のシフト入りの様子のまた別の例を示す図 図６のフローチャートに従って変速制御を行う場合のシフト入りの様子のさらに別の例を示す図

以下、本発明の実施形態の変速制御装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施する場合の一例を示すものであって、本発明を以下に説明する具体的構成に限定するものではない。本発明の実施にあたっては、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてよい。

図１は、本発明の実施形態に係る変速制御装置を含む車両１００の概略構成を示すブロック図である。車両１００は、エンジン１０２と、クラッチ１０４と、入力シャフト１０６ａおよび出力シャフト１０６ｂを有する変速機構１０６と、モータジェネレータ１０８と、インバータ１１０と、バッテリ１１２と、差動装置１１４と、制御装置１１６と、記憶部１１８と、切替機構１２０ａ，１２０ｂと、車輪１２２とを備えている。変速機構１０６および制御装置１１６により変速制御装置が構成される。

内燃機関の一種であるエンジン１０２は、例えばガソリンエンジン等であり、制御装置１１６の制御によりエンジン回転数やエンジントルクが制御される。

クラッチ１０４は、エンジン１０２の出力シャフトと変速機構１０６の入力シャフト１０６ａとの間に配置され、エンジン１０２と変速機構１０６とを接続する動力伝達状態と、両者を切り離す動力非伝達状態とを切り替える。クラッチ１０４の状態は走行状態に応じて制御装置１１６によって制御される。

クラッチ１０４が動力伝達状態になると、エンジン１０２からの動力が変速機構１０６に伝達され、エンジン１０２の出力シャフトの回転数と変速機構１０６の入力シャフト１０６ａの回転数とが等しくなる。すなわち、動力伝達状態においては、変速機構１０６の入力シャフト１０６ａの回転数を制御可能である。一方、クラッチ１０４が動力非伝達状態になると、エンジン１０２からの動力は変速機構１０６に伝達されない。なお、クラッチ１０４が動力伝達状態と動力非伝達状態との間を遷移するには所定の時間Ｔ０（例えば数百ｍｓｅｃ程度）を要する。

モータジェネレータ１０８は切替機構１２０ａ，１２０ｂを介して変速機構１０６と接続される。すなわち、切替機構１２０ａは、モータジェネレータ１０８と変速機構１０６の出力シャフト１０６ｂとの間に配置される。切替機構１２０ａによってモータジェネレータ１０８を変速機構１０６の出力シャフト１０６ｂ側に直結させることができる。また、切替機構１２０ｂは、モータジェネレータ１０８と変速機構１０６の入力シャフト１０６ａとの間に配置される。切替機構１２０ｂによってモータジェネレータ１０８を変速機構１０６の入力シャフト１０６ａ側に直結させることができる。

切替機構１２０ａおよび切替機構１２０ｂのいずれか一方を接続する状態と、切替機構１２０ａ、１２０ｂのいずれも切断して、モータジェネレータ１０８を変速機構１０６から分離させる状態、つまりドライブトレインからモータジェネレータ１０８を分離させる状態とを選択できる。

切替機構１２０ａが動力伝達状態となり、モータジェネレータ１０８が変速機構１０６の出力シャフト１０６ｂ側と直結される場合、インバータ１１０を介してバッテリ１１２からの電力供給を受けてモータとして機能するモータジェネレータ１０８の出力トルクを差動装置１１４側に提供可能である。したがって、エンジン１０２からの駆動力の供給を受けない場合、モータジェネレータ１０８のみを駆動源とするＥＶ走行が可能となる。また、エンジン１０２からの駆動力の供給を受ける場合は、エンジン１０２の駆動力をアシストするアシスト走行が可能になる。また、車両１００の制動時にはモータジェネレータ１０８を発電機として機能させて、インバータ１１０を介してバッテリ１１２を充電させることが可能である。

切替機構１２０ｂが動力伝達状態となり、モータジェネレータ１０８が変速機構１０６の入力シャフト１０６ａ側と直結される場合、インバータ１１０を介してバッテリ１１２からの電力供給を受けてモータとして機能するモータジェネレータ１０８の出力トルクを変速機構１０６に提供可能である。したがって、エンジン１０２の駆動力をアシストするアシスト走行が可能になる。また、後述するが、変速機構１０６内部の動力伝達状態によりエンジン１０２からの駆動力を受け取る状態と受け取らない状態の切り換えが可能である。

切替機構１２０ｂを接続した状態で、変速機構１０６がエンジン１０２からの駆動力を受け取る状態に制御されると、エンジン１０２の駆動力により車両１００を走行させ、それととともに、モータジェネレータ１０８を発電機として機能させて、バッテリ１１２を走行中に充電することができる。また、切替機構１２０ｂを接続した状態で、変速機構１０６がエンジン１０２からの駆動力を受け取らない状態にすると、エンジン１０２からの駆動力によりモータジェネレータ１０８を発電機として機能させることができる。その結果、車両１００の停止中にバッテリ１１２を充電することができる。なお、切替機構１２０によりモータジェネレータ１０８を変速機構１０６側から分離すればエンジン１０２のみのエンジン走行が可能になる。切替機構１２０ａ、１２０ｂは、図１においては変速機構１０６とは別構成で示すが、変速機構１０６の中にドグクラッチ等で設けてもよい。

変速機構１０６は、エンジン１０２やモータジェネレータ１０８といった動力源からの動力を、選択されたギヤ比で車輪１２２に伝達する。具体的には、変速機構１０６は、入力シャフト１０６ａと、出力シャフト１０６ｂと、複数の駆動ギヤ１０６ｃと、複数の従動ギヤ１０６ｄと、切替クラッチ１０６ｅとを有する。駆動ギヤ１０６ｃおよび従動ギヤ１０６ｄは、入力シャフト１０６ａと出力シャフト１０６ｂとの間に設けられればよく、その数に特に制限はない。また、切替機構１２０ａ，１２０ｂは変速機構１０６内にあってもよい。

入力シャフト１０６ａはエンジン１０２および切替機構１２０ｂ側に設けられる。入力シャフト１０６ａは、クラッチ１０４が動力伝達状態になると、エンジン１０２からの動力が伝達される。また、入力シャフト１０６ａは、切替機構１２０ｂが動力伝達状態になると、モータジェネレータ１０８からの動力が伝達される。入力シャフト１０６ａには、その回転数Ｎｉを計測する回転数センサ（不図示）が設けられる。

複数の駆動ギヤ１０６ｃのそれぞれは、入力シャフト１０６ａに設けられる。すなわち、駆動ギヤ１０６ｃの一部または全部は、入力シャフト１０６ａに常に設けられていてもよいし、後述する切替クラッチ１０６ｅによって入力シャフト１０６ａに設けられる状態と、切り離される状態とを切り換え可能であってもよい。いずれにしても駆動ギヤ１０６ｃが入力シャフト１０６ａに設けられると、その駆動ギヤ１０６ｃは入力シャフト１０６ａとともに回転する。

複数の従動ギヤ１０６ｄのそれぞれは、出力シャフト１０６ｂに設けられる。すなわち、従動ギヤ１０６ｄの一部または全部は、出力シャフト１０６ｂに常に設けられていてもよいし、後述する切替クラッチ１０６ｅによって出力シャフト１０６ｂに設けられる状態と、切り離される状態とを切り換え可能であってもよい。従動ギヤ１０６ｄが出力シャフト１０６ｂに設けられると、その従動ギヤ１０６ｄは出力シャフト１０６ｂとともに回転する。

１つの駆動ギヤ１０６ｃは１つの従動ギヤ１０６ｄと対になっている。そして、対になっているギヤどうしは常に噛み合ってともに回転している。以下、対なっている１つの駆動ギヤ１０６ｃと１つの従動ギヤ１０６ｄとを合わせてギヤ対とも呼ぶ。例えば、ある駆動ギヤ１０６ｃおよびある従動ギヤ１０６ｄは第１速用ギヤ対を構成し、別の駆動ギヤ１０６ｃおよび別の従動ギヤ１０６ｄは第２速用ギヤ対を構成する。各ギヤ対は、互いにギヤ比が異なっている。あるギヤ対のギヤ比がｒである場合、駆動ギヤ１０６ｃが１回転すると従動ギヤ１０６ｄがｒ回転する。

切替クラッチ１０６ｅは、ギヤ対に設けられ、入力シャフト１０６ａと出力シャフト１０６ｂとの間でトルクを伝達するか否かを切り換える。この切り換えは制御装置１１６によって制御される。

より具体的には、切替クラッチ１０６ｅは噛み合うことで、１つのギヤ対における駆動ギヤ１０６ｃおよび従動ギヤ１０６ｄを入力シャフト１０６ａおよび出力シャフト１０６ｂにそれぞれ設けることができる。これにより、当該ギヤ対を介して、入力シャフト１０６ａのトルクと出力シャフト１０６ｂとの間でトルクが伝達される。この状態をトルク伝達状態という。

すなわち、トルク伝達状態では、切替クラッチ１０６ｅによって複数のギヤ対のうち少なくとも１つが噛み合っており、それによって、入力シャフト１０６ａまたは出力シャフト１０６ｂのいずれかからトルクが伝達される。入力シャフト１０６ａおよび出力シャフト１０６ｂに設けるギヤ対を切り換えることよって変速（ギヤチェンジ）を行うことができる。

また、切替クラッチ１０６ｅは噛み合わないことで、すべてのギヤ対について、駆動ギヤ１０６ｃおよび従動ギヤ１０６ｄの少なくとも一方を入力シャフト１０６ａおよび出力シャフト１０６ｂにそれぞれ設けないようにできる。これにより、入力シャフト１０６ａと出力シャフト１０６ｂとの間でトルクが伝達されなくなる。この状態をトルク非伝達状態という。トルク非伝達状態はニュートラルとも呼ばれる。

すなわち、トルク非伝達状態では、ギヤ対の噛み合いが外れ、それによって、出力シャフト１０６ｂへのトルク伝達が遮断される。

切替クラッチ１０６ｅとして、後述するいわゆるドグクラッチを含むドグトランスミッションとすることができる。
一例として、切替クラッチ１０６ｅは、出力シャフト１０６ｂに沿って移動可能なスリーブと、このスリーブを移動させるアクチュエータと、出力シャフト１０６ｂに固定されたクラッチハブと、従動ギヤ１０６ｄに固定されたドグとから構成されるドグクラッチとすることができる。この場合、制御装置１１６がアクチュエータを制御してスリーブをドグ側に移動させ、スリーブとドグとが噛み合うことで、出力シャフト１０６ｂと従動ギヤ１０６ｄとが固定される。

もちろん、切替クラッチ１０６ｅは、入力シャフト１０６ａに沿って移動可能なスリーブと、このスリーブを移動させるアクチュエータと、入力シャフト１０６ａに固定されたクラッチハブと、ギヤ対における駆動ギヤ１０６ｃに固定されたドグとから構成されてもよい。切替クラッチ１０６ｅの構成はギヤ対によって異なっていてもよい。あるいは、切替クラッチ１０６ｅはシンクロメッシュを備えるトランスミッションでもよい。

出力シャフト１０６ｂは車輪１２２側に設けられ、トルク伝達状態になると、入力シャフト１０６ａのトルクによって回転し車輪１２２に動力を伝達する。入力シャフト１０６ａの回転数と出力シャフト１０６ｂの回転数との比は、両シャフトに固定されたギヤ対のギヤ比ｒと等しくなる。すなわち、トルク伝達状態になると、固定されたギヤ対のギヤ比ｒと入力シャフト１０６ａの回転数Ｎｉとの積Ｎｉ＊ｒ（以下、このＮｉ＊ｒを、ギヤ比を考慮した入力シャフトの回転数という意味で、実効回転数Ｎｉｅｆｆともいう）が、出力シャフト１０６ｂの回転数Ｎｏと等しくなる。出力シャフト１０６ｂには、その回転数Ｎｏを計測する回転数センサ（不図示）が設けられる。

車輪１２２は、差動装置１１４などを介して出力シャフト１０６ｂに接続され、出力シャフト１０６ｂのトルクによって回転する。差動装置１１４は、車両１００が旋回する際に、内側と外側の車輪１２２に生じる速度差（回転数の差）を吸収しつつエンジン１０２やモータジェネレータ１０８からのトルクを各車輪１２２に振り分けて伝える。

制御装置１１６は、運転者の走行操作に基づく走行要求または車両１００の走行状態にしたがって、エンジン１０２、クラッチ１０４、変速機構１０６、インバータ１１０、バッテリ１１２、切替機構１２０等を連携制御して、最適な走行を実現するようにすることができる。なお、図１の構成の場合、制御装置１１６は各機器を統合制御する統合制御部として示しているが、制御対象ごとに個別の制御部を備え、各制御部が連携制御されるようにしてもよい。また、いくつかの機能をまとめて制御するようにしてもよい。
制御装置１１６の具体的な構成については、図５を用いて後述する。

記憶部１１８は制御装置１１６が取得する各種情報を記憶する。また、記憶した情報を制御装置１１６に提供して各機器を制御したり、各機器のフィードバック制御に反映させる。なお、制御装置１１６は、取得した各種情報に基づき、情報を加工して新たな情報を作成したり、既存の情報を更新したりして記憶部１１８に記憶させてもよい。

図２は、本発明の実施形態における切替クラッチ１０６ｅの構成を示す分解斜視図である。切替クラッチ１０６ｅは、ドグクラッチ３４と、ドグ３０とを含む。ドグクラッチ３４は、クラッチハブ３４１とスリーブ３４２とからなる。また、ドグ３０は、従動ギヤ１０６ｄと一体的に形成されており、従動ギヤ１０６ｄのドグクラッチ３４側に形成されている。クラッチハブ３４１は、ドグ３０に隣接してスプライン嵌合等で入力シャフト１０６ａに固定されており、入力シャフト１０６ａと一体的に回転する。

スリーブ３４２の内周には、半径方向高さが異なる高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１を含むスプライン３４２ａが形成されている。クラッチハブ３４１の外周面には、スリーブ３４２の内周面に形成されているスプライン３４２ａに入力シャフト１０６ａの軸線方向に摺動可能に係合するスプライン３４１ａが形成されている。スプライン３４１ａにおいて、複数（例えば２つ）の溝３４１ａ１が残りの溝より深く形成されている。複数の溝３４１ａ１は、スリーブ３４２の複数の高歯３４２ａ１に対応するものである。

図２に示すように、ドグ３０は、リング状のクラッチリング３０ａ１と、クラッチリング３０ａ１の外周において１８０度隔てて配置された２枚の前歯３０ｂ１と、クラッチリング３０ａ１の外周において２枚の前歯３０ｂ１の間に５枚ずつ等角度間隔で配置された後歯３０ｃ１１とを備えている。前歯３０ｂ１および後歯３０ｃ１は、クラッチリング３０ａ１の外周に一定幅のクラッチ歯溝３０ｄ１を空けて形成されている。

クラッチリング３０ａ１は、外径がスリーブ３４２に形成されているスプライン３４２ａの高歯３４２ａ１の内径より小さくなるように形成されている。前歯３０ｂ１は、外径がスプライン３４２ａの高歯３４２ａ１の内径より大きく、スプライン３４２ａの低歯３４２ｂ１の内径より小さくなるように形成されている。後歯３０ｃ１は、スプライン３４２ａのスプライン歯溝３４２ｃ１と噛合可能に形成されている。すなわち、前歯３０ｂ１は、低歯３４２ｂ１とは噛み合わず、高歯３４２ａ１と噛み合い可能に形成されている。後歯３０ｃ１は、高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１と噛み合い可能に形成されている。

前歯３０ｂ１は、高歯３４２ａ１と同数枚（本例では、２枚）形成されている。スリーブ３４２の回転速度とドグ３０（および従動ギヤ１０６ｄ）の回転速度に大きな差が生じていても、２枚の高歯３４２ａ１が２枚の前歯３０ｂ１間に容易に入り込めるように、前歯３０ｂ１は少歯とされている。そして、前歯３０ｂ１は、高歯３４２ａ１と対応する位置でクラッチリング３０ａ１の前端面３０ａ２からドグ３０の後端位置（従動ギヤ１０６ｄの側面）まで延在して形成されている。後歯３０ｃ１は、クラッチリング３０ａ１の前端面３０ａ２から第１所定量ｄ１後退した位置からドグ３０の後端位置（従動ギヤ１０６ｄの側面）まで延在して形成されている。

前歯３０ｂ１の高歯３４２ａ１と対向する前端部には、中央部からドグ３０の後端位置側に向かって傾斜する傾斜面３０ｂ２が円周方向両側に形成されている。後歯３０ｃ１には、高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１と当接可能な接触面３０ｃ２が形成されている。前歯３０ｂ１の傾斜面３０ｂ２が前歯３０ｂ１の側面３０ｂ３と交差する位置は、後歯３０ｃ１の接触面３０ｃ２よりクラッチリング３０ａ１の前端面３０ａ２側となるように、前歯３０ｂ１の傾斜面３０ｂ２は形成されている。なお、前歯３０ｂ１の前端部の先端、すなわち両傾斜面３０ｂ２の交差部は、一般的な丸み面取り（Ｒ形状）に形成されている。

図３は、本発明の実施形態におけるスリーブ３４２を軸線方向に沿って往復動させる軸動機構３４３を説明する図である。軸動機構３４３は、フォーク３４３ａ、フォークシャフト３４３ｂおよび駆動装置（アクチュエータ）３４３ｃを含んで構成されている。フォーク３４３ａの先端部は、スリーブ３４２の外周溝３４２ｂの外周形状にあわせて形成されている。フォーク３４３ａの基端部は、フォークシャフト３４３ｂに固定されている。フォークシャフト３４３ｂは、変速機構１０６のケーシングに軸線方向に沿って摺動自在に支承されている。フォークシャフト３４３ｂの一端部は、駆動装置３４３ｃを貫通して配設されている。

駆動装置３４３ｃは、リニアモータを駆動源とするリニア駆動装置であり、リニアモータとしては、特開２００８−２５９４１３号公報に記載されているものを採用すればよい。すなわち、リニア駆動装置３４３ｃは、複数のコイルが軸線方向に沿って並設されて円筒状のコアが形成され、その貫通穴を貫通しているフォークシャフト３４３ｂに複数のＮ極磁石とＳ極磁石を交互に並設することで構成されている。各コイルへの通電を制御することで、フォークシャフト３４３ｂを往復動させることも、任意の位置に位置決め固定させることも可能である。

軸動機構３４３は、スリーブ３４２をドグ３０に押圧させている際に、ドグ３０から反力が加わった場合に、スリーブ３４２がその反力によって移動することを許容するように構成されている。なお、本実施形態では、駆動装置３４３ｃとしてリニア駆動装置を採用したが、スリーブ３４２をドグ３０に押圧させている際に、ドグ３０から反力が加わった場合に、スリーブ３４２がその反力によって移動することを許容するように構成されているものであれば、他の駆動装置であるソレノイド式駆動装置や油圧式駆動装置でもよい。

次に、ドグ３０とドグクラッチ３４との噛合動作について、図４を参照して説明する。図４（ａ）に示すように、噛合前においては、スリーブ３４２は、ドグ３０から離間している。そして、スリーブ３４２が、軸動機構３４３により軸線方向に沿ってドグ３０側に移動されると、図４（ｂ）に示すように、高歯３４２ａ１の前端面３４２ａ２が、前歯３０ｂ１の前端部の頂部（両傾斜面３０ｂ２の交差部）と当接する。このとき、低歯３４２ｂ１は、何にも当接していない。さらに、スリーブ３４２が、軸動機構３４３により軸線方向に沿って移動されると、図４（ｃ）に示すように、高歯３４２ａ１の前端面３４２ａ２および低歯３４２ｂ１の前端面３４２ｂ２が、後歯３０ｃ１の接触面３０ｃ２と当接する（半噛合状態）。

さらに、スリーブ３４２が、軸動機構３４３により軸線方向に沿って移動されると、作動状態は２通りに分かれる。第１の作動状態では、高歯３４２ａ１の前端面３４２ａ２（面取り部）および低歯３４２ｂ１の前端面３４２ｂ２（面取り部）が、後歯３０ｃ１の側方傾斜面２３ｃ４と当接する。前歯３０ｂ１および後歯３０ｃ１は、クラッチリング３０ａ１の外周に一定幅のクラッチ歯溝３０ｄ１を空けて形成されているので、高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１は、短時間で最寄りのクラッチ歯溝３０ｄ１に飛び込むことができる。さらに、スリーブ３４２が、軸動機構３４３により軸線方向に沿って移動されると、図４（ｄ）に示すように、高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１は、後歯３０ｃ１と完全に噛み合い、スリーブ３４２とドグ３０とは同期回転し、噛合動作が完了する。

第２の作動状態は、高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１が、最寄りのクラッチ歯溝３０ｄ１に飛び込むことができないときであり、この場合は、まず、高歯３４２ａ１の側面２６ａ３が、前歯３０ｂ１の側面３０ｂ３と当接する。このとき、低歯３４２ｂ１は、何にも当接していない。さらに、スリーブ３４２が、軸動機構３４３により軸線方向に沿って移動されると、図４（ｄ）に示すように、高歯３４２ａ１および低歯３４２ｂ１は、後歯３０ｃ１と完全に噛み合い、スリーブ３４２とドグ３０とは同期回転し、噛合動作が完了する。

制御装置１１６は、以上説明した切替クラッチ１０６ｅを制御して、変速制御などを行う。変速制御は切替クラッチ１０６ｅの状態を切り換えることを要するため、任意のタイミングで変速を行えるわけではない。例えば、入力シャフト１０６ａの実効回転数Ｎｉｅｆｆと出力シャフト１０６ｂの回転数Ｎｏとの差ΔＮ（以下、単に回転数差ΔＮともいう
）が大きすぎると、切替クラッチ１０６ｅをトルク伝達状態とする際にギヤ対や切替クラッチ１０６ｅ内の部品に悪影響を与えてしまうおそれがある。一方、回転数差ΔＮが小さ
すぎると、トルク伝達状態にするのに時間がかかったり、場合によってはギヤ対が噛み合わないまま同期した状態となってしまったりすることもある。

また、回転数差ΔＮが適切な値になった時点で変速制御を開始しても、車両１００が加
減速した（例えば急ブレーキ時）には、切替クラッチ１０６ｅの状態を実際に切り換える時点ではすでに回転数差ΔＮが変化していることもあり得る。

そこで、本実施形態の制御装置１１６は、以下のように車両１００の加速度も考慮することで適切なタイミングで変速制御を行う。

図５は、制御装置１１６の内部構成を示すブロック図である。制御装置１１６は、動力源制御部２ａと、動力伝達制御部２ｂと、トルク伝達制御部２ｃと、回転数取得部２ｄと、加減速度取得部２ｅと、偏差取得部２ｆと、記憶部２ｇとを有する。これらの一部または全部は、ハードウェアで構成されてもよいし、コンピュータのプロセッサが所定のプログラムを実行することによって実現されてもよい。

動力源制御部２ａは、必要に応じて入力シャフト１０６ａの回転数Ｎｉや出力シャフト１０６ｂの回転数Ｎｏを考慮し、エンジン１０２およびモータジェネレータ１０８の回転数やトルクを制御する。動力伝達制御部２ｂは、クラッチ１０４を動力伝達状態とするか、動力非伝達状態とするかを切り換える。トルク伝達制御部２ｃは、切替クラッチ１０６ｅをトルク伝達状態とするか、トルク非伝達状態とするかを切り換える。

回転数取得部２ｄは、入力シャフト１０６ａに設けられた回転数センサから入力シャフト１０６ａの回転数Ｎｉを取得するとともに、回転数センサから出力シャフト１０６ｂの回転数Ｎｏを取得する。回転数取得部２ｄは所定間隔で定期的に回転数情報を取得する。

加減速度取得部２ｅは、車両の１００加速度を示す加速度情報として、出力シャフト１０６ｂの回転数の変化ΔＮｏを取得する。加減速度取得部２ｅは所定間隔で定期的に加速
度情報を取得する。加減速度取得部２ｅは、車両１００の加速度として、加速度センサ等からの加速度や車速センサからの速度の変化を取得してもよい。

偏差取得部２ｆは、車両１００の加速度、すなわち、出力シャフト１０６ｂの回転数の変化（加速度）ΔＮｏに応じたシフト入り回転偏差ΔＮｄ（第１目標値）を取得する。シ
フト入りとは、切替クラッチ１０６ｅの噛み合いを開始するタイミングを指す。

変速制御の開始タイミング、言い換えると、変速する為のクラッチ１０４や切替クラッチ１０６ｅの状態を切り替えるタイミングは、シフト入り回転偏差ΔＮｄによって定まる
。シフト入り回転偏差ΔＮｄは、回転数差ΔＮとシフト入り回転偏差ΔＮｄとが所定の関
係を満たす時に変速制御を開始すると、車両１００が加減速していてその加速度によって回転数差ΔＮが時々刻々と変化している場合であっても、回転数差ΔＮが特定の目標値Δ
Ｎｔ（例えば数百ｒｐｍ、第２目標値）であるときに、シフト入りが行われるよう、設定される。具体的なシフト入り回転偏差ΔＮｄの設定法は後述する。目標値ΔＮｔにはある
程度の幅があってもよく、その上限値はギヤ対などに悪影響が出ないように定められ、下限値は確実にシフト入りができるよう定められる。

変速制御を行う際には、クラッチ１０４および切替クラッチ１０６ｅを適切なタイミングで制御する必要がある。本実施形態では、動力伝達制御部２ｂおよびトルク伝達制御部２ｃが、入力シャフト１０６ａの回転数Ｎｉ、出力シャフト１０６ｂの回転数Ｎｏおよび車両１００の加減速度ΔＮｏに応じたタイミングで変速制御を行うタイミング制御部とし
て機能する。

具体的には、動力伝達制御部２ｂおよびトルク伝達制御部２ｃは、入力シャフト１０６ａの実効回転数Ｎｉｅｆｆ（＝Ｎｉ＊ｒ、ここでのギヤ比ｒは変速後に入力シャフト１０６ａおよび出力シャフト１０６ｂに設けられるギヤ対のギヤ比）と出力シャフト１０６ｂの回転数Ｎｏとの差ΔＮと、取得されたシフト入り回転偏差ΔＮｄとの比較結果に応じた
タイミングで変速制御を開始して、クラッチ１０４および切替クラッチ１０６ｅの状態を切り換える。

さらに具体的には、変速制御を行う際、動力伝達制御部２ｂは、回転数差ΔＮがシフト
入り回転偏差ΔＮｄと同等となったタイミングでクラッチ１０４を動力伝達状態から動力
非伝達状態とする。そして、クラッチ１０４が動力非伝達状態となった後に、トルク伝達制御部２ｃは切替クラッチ１０６ｅをトルク非伝達状態からトルク伝達状態とする。

図６は、変速制御時の制御装置１１６の処理動作の一例を示すフローチャートである。また、図７〜図１０は、図６のフローチャートに従って変速制御を行う場合のシフト入りの様子を示す図であり、各図（ａ）はタイムチャート、各図（ｂ）は切替クラッチ１０６ｅがドグクラッチである場合のスリーブ３４２およびドグ３０を模式的に描いたものである。図７および図９は車両１００が加速しており、図８および図１０は車両１００が減速している場合である。また、図７および図８は、入力シャフト１０６ａの実効回転数Ｎｉｅｆｆが出力シャフト１０６ｂの回転数Ｎｏより高い場合であり、図９および図１０は入力シャフト１０６ａの実効回転数Ｎｉｅｆｆが出力シャフト１０６ｂの回転数Ｎｏより低い場合である。

なお、図６のフローチャート記載の処理とは別に、回転数取得部２ｄは入力シャフト１０６ａの回転数Ｎｉおよび出力シャフト１０６ｂの回転数Ｎｏを定期的に取得しており、加減速度取得部２ｅは車両１００の加減速度ΔＮｏを定期的に取得している。そして、特
定の周期で図６のフローチャート記載の制御が繰り返される。

制御タイミングになると、回転数Ｎｉ，Ｎｏ、車両１００の加減速度ΔＮｏ、車両１０
０の走行状態や運転者の操作状態などに基づいて、変速要求の有無が判断される（ステップＳ１）。

変速要求がある場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、変速制御に先立って以下の処理が行われる。まず、変速機構１０６へのトルクを遮断するために、動力源制御部２ａがエンジン１０２のトルクを低下させるとともに、動力伝達制御部２ｂがクラッチ１０４を動力非伝達状態とする（ステップＳ２）。

そして、入力シャフト１０６ａの回転数を調整するために、トルク伝達制御部２ｃが切替クラッチ１０６ｅをトルク非伝達状態にするとともに、動力伝達制御部２ｂはクラッチ１０４を動力伝達状態とする（ステップＳ３）。

続いて、偏差取得部２ｆは、車両１００の加減速度ΔＮｏに基づいて、シフト入り回転
偏差ΔＮｄを取得する（ステップＳ４）。そして、動力源制御部２ａは、回転数差ΔＮが
シフト入り回転偏差ΔＮｄと同等になるまで、エンジン１０２の回転数を制御する（ステ
ップＳ５，Ｓ６）。ここでの同等とは、例えば下記（１）〜（４）式のいずれかを満たしたか否かで判定できる。
Ｎｉｅｆｆ−Ｎｏ≦ΔＮｄ（図７（加速かつＮｏ＜Ｎｉｅｆｆ）の場合） …（１）
Ｎｉｅｆｆ−Ｎｏ＞ΔＮｄ（図８（減速かつＮｏ＜Ｎｉｅｆｆ）の場合） …（２）
Ｎｏ−Ｎｉｅｆｆ＞ΔＮｄ（図９（加速かつＮｏ＞Ｎｉｅｆｆ）の場合） …（３）
Ｎｏ−Ｎｉｅｆｆ≦ΔＮｄ（図１０（減速かつＮｏ＞Ｎｉｅｆｆ）の場合）…（４）

両者が同等となると（ステップＳ６のＹＥＳ、図７〜図１０の時刻ｔ１）、回転数差Δ
Ｎが特定の目標値ΔＮｔであるときに切替クラッチ１０６ｅが噛み合うよう、動力伝達制
御部２ｂおよびトルク伝達制御部２ｃは変速制御を開始する。

変速制御として、まず動力伝達制御部２ｂはクラッチ１０４を動力非伝達状態とする（ステップＳ７）。クラッチ１０４が動力伝達状態であるままシフト入りを行うと、エンジン１０２やモータジェネレータ１０８からの動力によって切替クラッチ１０６ｅに悪影響を与えるおそれがあるためである。クラッチ１０４が動力伝達状態から動力非伝達状態となるまでに所定の時間Ｔ０（図７〜図１０の時刻ｔ１〜ｔ２）を要し、その間に出力シャフト１０６ｂの回転数Ｎｏは変化（図７および図９の場合は増加、図８および図１０の場合は減少）し得る。また、入力シャフト１０６ａの回転数Ｎｉは、エンジン１０２から動力が供給されなくなるため、緩やかに減少する。よって、クラッチ１０４の状態が切り換わる間に、回転数差ΔＮが変化する。

クラッチ１０４が動力非伝達状態となると、トルク伝達制御部２ｃは切替クラッチ１０６ｅをトルク非伝達状態からトルク伝達状態にする（ステップＳ８、図７〜図１０の時刻ｔ２）。シフト入り回転偏差ΔＮｄを適切に設定していれば、回転数差ΔＮが目標値（例
えば数百ｒｐｍ）ΔＮｔであるときに、切替クラッチ１０６ｅが噛み合う。すなわち、切
替クラッチ１０６ｅにおけるスリーブの前歯がドグの前歯と係合する。

切替クラッチ１０６ｅが噛み合ってトルク伝達状態となると、動力伝達制御部２ｂはクラッチ１０４を動力伝達状態とする（ステップＳ９）。これにより、変速制御が完了する。

図７〜図１０に示したように、回転数差ΔＮが目標値ΔＮｔであるときに、切替クラッ
チ１０６ｅが噛み合うよう（シフト入りが行われるよう）、シフト入り回転偏差ΔＮｄを
設定する。そのためには、クラッチ１０４が動力伝達状態から動力非伝達状態に切り換わるまでに要する状態切り換え時間Ｔ０（図７〜図１０の時刻ｔ１〜ｔ２）を考慮して、シフト入り回転偏差ΔＮｄを設定すればよい。すなわち、クラッチ１０４の状態切り換え時
間および車両１００の加減速度ΔＮｏを考慮し、同状態切り換え時間における出力シャフ
ト１０６ｂの回転数Ｎｏの変化量を、目標値ΔＮｔに加算（あるいは減算）して、シフト
入り回転偏差ΔＮｄとすればよい。具体的には以下の通りである。

図７に示すように、車両１００が加速しており、かつ、入力シャフト１０６ａの実効回転数Ｎｉｅｆｆの方が高い場合、切り替え時間中に回転数差ΔＮが小さくなるので、シフ
ト入り回転偏差ΔＮｄは目標値ΔＮｔより大きく設定される。

図８に示すように、車両１００が減速しており、かつ、入力シャフト１０６ａの実効回転数Ｎｉｅｆｆの方が高い場合、切り替え時間中に回転数差ΔＮが大きくなるので、シフ
ト入り回転偏差ΔＮｄは目標値ΔＮｔより小さく設定される。

図９に示すように、車両１００が加速しており、かつ、出力シャフト１０６ｂの回転数Ｎｏの方が高い場合、切り替え時間中に回転数差ΔＮが大きくなるので、シフト入り回転
偏差ΔＮｄは目標値ΔＮｔより小さく設定される。

図１０に示すように、車両１００が減速しており、かつ、出力シャフト１０６ｂの回転数Ｎｏの方が高い場合、切り替え時間中に回転数差ΔＮが小さくなるので、シフト入り回
転偏差ΔＮｄは目標値ΔＮｔより大きく設定される。

このようなシフト入り回転偏差ΔＮｄを、加減速度ΔＮｏ、加速度の符号（加速である
か減速であるか）、入力シャフト１０６ａの実効回転数Ｎｉｅｆｆと出力シャフト１０６ｂの回転数Ｎｏの大小関係ごとに予め実験などによって設定し、図１の記憶部１１８に記憶しておけばよい。そして、偏差取得部２ｆは、加減速度ΔＮｏ、加速度の符号（加速で
あるか減速であるか）、および、入力シャフト１０６ａの実効回転数Ｎｉｅｆｆと出力シャフト１０６ｂの回転数Ｎｏの大小関係に応じて、記憶部２ｇからシフト入り回転偏差ΔＮｄを取得すればよい。あるいは、加減速度ΔＮｏなどに基づいてシフト入り回転偏差ΔＮｄを算出できるのであれば、偏差取得部２ｆは都度シフト入り回転偏差ΔＮｄを算出してもよい。

このように、本実施形態によれば、車両１００の加速度を考慮するため、変速制御中に車両１００が加減速した場合でも、回転数差ΔＮが目標値ΔＮｔとなる適切なタイミング
で切替クラッチ１０６ｅが噛み合い、容易かつ確実に変速制御を行うことができる。よって、切替クラッチ１０６ｅが先行歯を有するドグ３０から構成される場合でも、ギヤ対が破損する可能性を低減できる。また、ギヤ対における歯を特殊な形状にする必要はなく、本実施形態は一般的な歯形状のシンクロレストランスミッションのみならずシンクロ付トランスミッションにも適用できる。

以上の実施形態に基づいて、例えば以下のような発明が想到される。

（付記１）
動力源と、
車輪と、
前記動力源からの動力を所定のギア比で前記車輪に伝達する変速機構であって、
前記動力源側に設けられた入力シャフトと、
前記車輪側に設けられた出力シャフトと、
前記入出力シャフト間に設けられた、ギア比が互いに異なる複数のギア対と、
前記ギア対に設けられ、噛み合うことで前記複数のギア対のうちの１つのギア対を前記入出力シャフトに固定させて前記入出力シャフト間でトルクを伝達するトルク伝達状態と、噛み合わないことで前記入出力シャフト間でトルクを伝達しないトルク非伝達状態と、を切り換える変速クラッチと、を有し、いずれの前記ギア対を前記入出力シャフトに固定させるかによって変速可能な変速機構と、
を備えた車両を制御する車両制御装置であって、
前記入力シャフトおよび前記出力シャフトの回転数を示す回転数情報を取得する回転数取得部と、
前記車両の加速度を示す加速度情報を取得する加減速度取得部と、
前記入力シャフトの回転数、前記出力シャフトの回転数、および、前記車両の加速度に応じたタイミングで変速制御を行うタイミング制御部と、を備えた変速制御装置。

（付記２）
前記タイミング制御部は、変速後に前記入出力シャフトに固定される前記ギア対のギア比を考慮した前記入出力シャフト間の回転数差が目標値であるときに、前記変速クラッチが噛み合うよう、前記変速制御を開始する、付記１に記載の変速制御装置。

（付記３）
前記車両の加速度に応じた偏差を取得する偏差取得部を備え、
前記タイミング制御部は、変速後に前記入出力シャフトに固定される前記ギア対のギア比を考慮した前記入出力シャフト間の回転数差と、前記偏差との比較結果に応じたタイミングで、前記変速制御を開始する、付記１または２に記載の変速制御装置。

（付記４）
前記車両は、前記動力源からの動力を前記変速機構に伝達する動力伝達状態と、動力を伝達しない動力非伝達状態とを切り換える動力伝達機構を備え、
前記タイミング制御部は、前記比較結果に応じたタイミングで、前記動力伝達機構を動力伝達状態から動力非伝達状態とする、付記３に記載の変速制御装置。

（付記５）
前記タイミング制御部は、前記動力伝達機構が動力非伝達状態となった後、前記変速クラッチをトルク非伝達状態からトルク伝達状態とする、付記４に記載の変速制御装置。

（付記６）
前記車両は、前記動力源からの動力を前記変速機構に伝達する動力伝達状態と、動力を伝達しない動力非伝達状態とを切り換える動力伝達機構を備え、
前記動力伝達機構が動力伝達状態から動力非伝達状態に切り換わるのに要する時間に基づいて、前記偏差が設定される、付記３乃至５のいずれか一項に記載の変速制御装置。

（付記７）
変速後に前記入出力シャフトに固定される前記ギア対のギア比を考慮した前記入出力シャフト間の回転数差が目標値であるときに前記変速クラッチが噛み合うよう、前記偏差が設定される、付記３乃至６のいずれか一項に記載の変速制御装置。

２ｄ 回転数取得部
２ｅ 加減速度取得部
１０２ エンジン
１０６ 変速機構
１０６ａ 入力シャフト
１０６ｂ 出力シャフト
１０６ｃ 駆動ギヤ
１０６ｄ 従動ギヤ
１０６ｅ 切替クラッチ
１０８ モータジェネレータ
１１２ 車輪
１１６ 制御装置（制御部）

Claims (4)

1. 動力源からの動力が伝達される入力シャフトと、
   車輪へと動力が伝達される出力シャフトと、
   前記入力シャフトと前記出力シャフトとの間に設けられ、ギヤ比が異なる複数のギヤ対と、
   前記複数のギヤ対のうち少なくとも１つが噛み合うことにより、前記入力シャフトまたは前記出力シャフトのいずれかよりトルクが伝達されるトルク伝達状態と、噛み合いが外れることにより前記出力シャフトへのトルクの伝達が遮断されるトルク非伝達状態とを切り替える切替クラッチと、を有する変速機構と、
   前記入力シャフトおよび前記出力シャフトの回転数を取得する回転数取得部と、
   変速時には、変速後に前記入力シャフトに噛み合うギヤ対のギヤ比から求められる実効回転数と、前記出力シャフトの回転数との回転数差が、変速を開始する第１目標値となるタイミングで、前記切替クラッチによる変速制御を開始する制御部と、を備えた変速制御装置。
2. 車両の加減速度を取得する加減速度取得部を備え、
   前記制御部は、前記加減速度に基づいて変速制御を開始する前記タイミングを決定する、請求項１に記載の変速制御装置。
3. 前記切替クラッチを切り替える動力伝達機構を備え、
   前記制御部は、前記回転数差が、変速開始後に第２目標値となるタイミングで前記動力伝達機構により前記切替クラッチを完全に噛み合わせて動力伝達状態とする、請求項１または請求項２に記載の変速制御装置。
4. 前記切替クラッチは、前記入力シャフトまたは前記出力シャフトに対してスリーブが移動し、前記ギヤ対の一方のギヤに設けられたドグと前記スリーブとが噛み合うことでトルク伝達が成されるドグクラッチである、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の変速制御装置。

Images