(57)【要約】【課題】摺動スプライン方式の動力伝達切換方法において、駆動トルクが加わった状態でも動力の切り換えができるようにする。【解決手段】この動力伝達切換方法が適用される歯車切換機構は、同軸的に相対回転自在に設けられたクラッチハブ２１及びギャピース２４と、クラッチハブ外周にスプライン係合され、軸線方向に往復シフトされてギャピースとスプライン係合及び離脱されるスリーブ２６を有している。スリーブにスプライン係合を離脱する向きにシフト力が与えられた状態では、クラッチハブとギャピースの間で伝達される駆動トルクは、ある平均トルクを中心としてある振幅で周期的に変動するように制御され、スプライン係合部に生じてスリーブのシフトに抵抗する摩擦抵抗力も同様に周期的に変動される。駆動トルクを与える電動機の出力トルクの振幅は、摩擦抵抗力の最小値がシフト力よりも小となるように制御する。【選択図】図１
2010213418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同軸的に相対回転のみ自在に設けられたクラッチハブ及びギャピースと、前記クラッチハブに形成されたスプラインと軸線方向摺動自在に係合されるスプラインが形成されたスリーブよりなり、このスリーブを軸線方向に往復シフトすることにより、同スリーブに前記クラッチハブのスプラインに係合される前記スプラインとは一体または別体に形成されたスプラインを前記ギャピースに形成されたスプラインと係合及び離脱させて、前記クラッチハブとギャピースの間で回転電機により与えられる駆動トルクの伝達及び解除を行い、前記スリーブを一方向にシフトすることによる前記スリーブとギャピースの間のスプライン係合の解除は前記クラッチハブとギャピースの間で前記回転電機からの駆動トルクが伝達されている状態において行う動力伝達切換装置において、
前記ギャピースとスプライン係合されている前記スリーブにそのスプライン係合を離脱する向きにシフトアクチュエータからのシフト力が与えられた状態では、前記スリーブを介して前記クラッチハブとギャピースの間で伝達される駆動トルクが所定の平均トルクを中心として所定の振幅で周期的に変動するものとなるように前記回転電機の作動を制御し、これにより前記スリーブのスプラインとこれに係合された前記ギャピース及びクラッチハブの各スプラインとの各係合部に前記回転電機の出力トルクに比例して生じる円周方向の押圧力及びこの押圧力により前記各係合部に生じて前記スリーブのシフトに抵抗する摩擦抵抗力を同様に周期的に変動させ、
さらに前記回転電機の出力トルクの振幅は、前記摩擦抵抗力の最小値が前記シフト力よりも小となるように制御することを特徴とする動力伝達切換方法。
【請求項２】
請求項１項に記載の動力伝達切換方法において、
前記クラッチハブは回転軸に同軸的に一体的に設けられ、
前記ギャピースは前記回転軸の前記クラッチハブの軸線方向両側に相対回転のみ自在に設けられ、
前記スリーブは、その内周に形成された内歯スプラインが前記クラッチハブの外周に形成された外歯スプラインと軸線方向摺動自在に係合され、前記スリーブの内歯スプラインは、前記往復シフトの中央位置では前記第１及び第２ギャピースの各外周に形成された各外歯スプラインの何れとも係合されないが、前記中央位置より軸線方向に往復シフトされれば前記各ギャピースの各外歯スプラインと選択的に係合されるよう構成し、
前記第１または第２ギャピースに前記内歯スプラインがスプライン係合されている前記スリーブにそのスプライン係合を離脱する向きにシフトアクチュエータからのシフト力が与えられた状態では、前記スリーブを介して前記クラッチハブと前記第１または第２ギャピースの間で伝達される各駆動トルクがそれぞれ所定の平均トルクを中心としてそれぞれ所定の振幅で周期的に変動するものとなるように前記回転電機の作動を制御することを特徴とする動力伝達切換方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の動力伝達切換方法において、前記回転電機の出力トルクの平均値と対応する周期的に変動する前記摩擦抵抗力の平均値が前記シフトアクチュエータにより与えられるシフト力よりも大きい場合は、前記摩擦抵抗力の平均値が前記シフトアクチュエータにより与えられるシフト力付近まで低下するように、前記回転電機の作動を制御することを特徴とする動力伝達切換方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の動力伝達切換方法において、前記スリーブに対する前記シフト力の付与は前記シフト力よりも前記摩擦抵抗力が小となる期間内において行うよう前記シフトアクチュエータを制御することを特徴とする動力伝達切換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車またはハイブリッド式自動車のような、動力源の少なくとも一部として回転電機を用いた車両において、変速比を切り換える際の動力伝達切換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車には、例えば図１及び図２に示すような動力伝達切換装置を使用するものがある。これは電動機（回転電機）１３により駆動される入力軸１０と駆動車輪に連結される出力軸２０の間に、２組の変速歯車列１１，２２及び１２，２３を設け、各変速歯車列の従動歯車２２，２３は出力軸２０に回転自在として互いに向かい合う側にそれぞれギャピース２４，２５を一体的に設け、この両ギャピース２４，２５の間となる出力軸２０にクラッチハブ２１を固定し、クラッチハブ２１の外周に軸線方向摺動自在にスプライン係合させたスリーブ２６をシフトロッド２８及びシフトフォーク２７を介してシフトアクチュエータ２９により往復シフトするようにしたものである。この動力伝達切換装置では、図１に示すようにスリーブ２６が往復シフトの中央位置にあれば、両従動歯車２２，２３は何れも出力軸２０に連結されないので、駆動車輪は電動機１３により駆動されない。スリーブ２６がシフトアクチュエータ２９により左向きにシフトされれば、図２に示すようにスリーブ２６の内歯スプライン２６ａがギャピース２４の外歯スプライン２４ａと係合されて連結されるので、出力軸２０は第１変速歯車列１１，２２を介して電動機１３により駆動され、またスリーブ２６が右向きにシフトされれば、同様にして、出力軸２０は第２変速歯車列１２，２３を介して電動機１３により駆動される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１及び図２に示す電気自動車の動力伝達切換装置では、クラッチハブ２１、ギャピース２４，２５及びスリーブ２６からなる動力切換部では、クラッチハブ２１とギャピース２４または２５の間で伝達される駆動トルクにより駆動側と従動側の各スプラインの係合部に円周方向に沿った押圧力が作用し、この各スプラインの係合部にシフトアクチュエータ２９によりスリーブ２６に与えられるシフト力に抵抗する軸線方向の摩擦抵抗力が生じる。自動車の加減速時などの駆動トルクが増大した場合にはこの押圧力が増大して各摩擦抵抗力も増大し、この摩擦抵抗力がシフトアクチュエータ２９により与えられるシフト力を越えるとスリーブ２６が移動しなくなる。そのため変速の前半でなされるそれまで係合されていたギャピース２４または２５からスリーブ２６を抜く動作が行われなくなって、一時的に変速不能となるという問題が生じる。同様な問題は、図１に二点鎖線に示すように、摩擦クラッチ１５を介して入力軸１０に内燃機関１４を連結したハイブリッド式自動車においても存在する。
【０００４】
この問題を解決するにはシフト力を与えるシフトアクチュエータ２９の出力を増大し、あるいはシフトアクチュエータ２９のシフト力に応じて変速時の電動機１３の出力トルクを制御することが考えられる。しかし前者はシフトアクチュエータ２９の大形化やコストアップの要因となるので好ましくない。また後者はスリーブ２６が抜けるようにするために必要な電動機１３の正確な目標トルクの設定と、電動機１３の出力トルクを目標トルクと一致させるための精密な制御が必要であるが、例えば駆動側と従動側のスプラインの係合部の間の摩擦係数は予想しがたくその変動幅が大きく、そのような外乱により正確な目標トルクの設定は困難であり、また電動機１３の出力トルクの精密な制御も困難である。これらを考慮して目標トルクを小さめに設定することも考えられるが、自動車の加減速時などの増大した駆動トルクを目標トルクまでに急激に減少させると自動車の加減速度が急変するので変速ショックを生じ、これを避けるために電動機１３の出力トルクの制御幅には限界がある。このため各スプラインの係合部に生じる軸線方向の摩擦抵抗力を充分に減少させることができず、従ってスリーブ２６を抜くことができなくなって一時的に変速不能となるという問題を完全に解決することは困難である。本発明はこのような問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このために、本発明による動力伝達切換方法は、互いに同軸的に相対回転のみ自在に設けられたクラッチハブ及びギャピースと、クラッチハブに形成されたスプラインと軸線方向摺動自在に係合されるスプラインが形成されたスリーブよりなり、このスリーブを軸線方向に往復シフトすることにより、同スリーブにクラッチハブのスプラインに係合されるスプラインとは一体または別体に形成されたスプラインをギャピースに形成されたスプラインと係合及び離脱させて、クラッチハブとギャピースの間で回転電機により与えられる駆動トルクの伝達及び解除を行い、スリーブを一方向にシフトすることによるスリーブとギャピースの間のスプライン係合の解除はクラッチハブとギャピースの間で回転電機からの駆動トルクが伝達されている状態において行う動力伝達切換装置において、ギャピースとスプライン係合されているスリーブにそのスプライン係合を離脱する向きにシフトアクチュエータからのシフト力が与えられた状態では、スリーブを介してクラッチハブとギャピースの間で伝達される駆動トルクが所定の平均トルクを中心として所定の振幅で周期的に変動するものとなるように回転電機の作動を制御し、これによりスリーブのスプラインとこれに係合されたギャピース及びクラッチハブの各スプラインとの各係合部に回転電機の出力トルクに比例して生じる円周方向の押圧力及びこの押圧力により各係合部に生じてスリーブのシフトに抵抗する摩擦抵抗力を同様に周期的に変動させ、さらに回転電機の出力トルクの振幅は、摩擦抵抗力の最小値がシフト力よりも小となるように制御することを特徴とするものである。
【０００６】
前項に記載の動力伝達切換方法において、クラッチハブは回転軸に同軸的に一体的に設けられ、ギャピースは回転軸のクラッチハブの軸線方向両側に相対回転のみ自在に設けられ、スリーブは、その内周に形成された内歯スプラインがクラッチハブの外周に形成された外歯スプラインと軸線方向摺動自在に係合され、スリーブの内歯スプラインは、往復シフトの中央位置では第１及び第２ギャピースの各外周に形成された各外歯スプラインの何れとも係合されないが、中央位置より軸線方向に往復シフトされれば各ギャピースの各外歯スプラインと選択的に係合されるよう構成し、第１または第２ギャピースに内歯スプラインがスプライン係合されているスリーブにそのスプライン係合を離脱する向きにシフトアクチュエータからのシフト力が与えられた状態では、スリーブを介してクラッチハブと第１または第２ギャピースの間で伝達される各駆動トルクがそれぞれ所定の平均トルクを中心としてそれぞれ所定の振幅で周期的に変動するものとなるように回転電機の作動を制御してもよい。
【０００７】
前２項に記載の動力伝達切換方法において、回転電機の出力トルクの平均値と対応する周期的に変動する摩擦抵抗力の平均値がシフトアクチュエータにより与えられるシフト力よりも大きい場合は、摩擦抵抗力の平均値がシフトアクチュエータにより与えられるシフト力付近まで低下するように、回転電機の作動を制御することが好ましい。
【０００８】
前３項に記載の動力伝達切換方法において、スリーブに対するシフト力の付与はシフト力よりも摩擦抵抗力が小となる期間内において行うようシフトアクチュエータの作動を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
上述のように、本発明によれば、ギャピースとスプライン係合されているスリーブにそのスプライン係合を離脱する向きにシフトアクチュエータからのシフト力が与えられた状態では、スリーブを介してクラッチハブとギャピースの間で伝達される駆動トルクが所定の平均トルクを中心として所定の振幅で周期的に変動するものとなるように回転電機の作動を制御し、これによりスリーブのスプラインとこれに係合されたギャピース及びクラッチハブの各スプラインとの各係合部に回転電機の出力トルクに比例して生じる円周方向の押圧力及びこの押圧力により各係合部に生じてスリーブのシフトに抵抗する摩擦抵抗力を同様に周期的に変動させ、さらに回転電機の出力トルクの振幅は、摩擦抵抗力の最小値がシフト力よりも小となるように制御しており、摩擦抵抗力の最小値付近の範囲においては摩擦抵抗力はシフト力より小さくなり、その範囲ではスリーブはシフトアクチュエータにより与えられるシフト力により移動されてそれまで係合していたギャピースから確実に抜くことができるので、自動車の加減速時などの駆動トルクが増大した状態でも変速不能となることはない。また駆動トルク周期的変動の振幅を大きめにすれば摩擦抵抗力の最小値付近における摩擦抵抗力を一層減少させることができ、そのようにすればシフト力を低下させることができるのでシフトアクチュエータを小型軽量化することができる。さらに駆動トルクは所定の平均トルクを中心として所定の振幅で変動させており、平均トルクそのものを減少させることなく振幅を制御することにより摩擦抵抗力の最小値を制御することができるので、変速時のショックを増大させることなくスリーブを確実に抜いて変速を行うことができる。
【００１０】
クラッチハブは回転軸に同軸的に一体的に設けられ、ギャピースは回転軸のクラッチハブの軸線方向両側に相対回転のみ自在に設けられ、スリーブは、その内周に形成された内歯スプラインがクラッチハブの外周に形成された外歯スプラインと軸線方向摺動自在に係合され、スリーブの内歯スプラインは、往復シフトの中央位置では第１及び第２ギャピースの各外周に形成された各外歯スプラインの何れとも係合されないが、中央位置より軸線方向に往復シフトされれば各ギャピースの各外歯スプラインと選択的に係合されるよう構成し、第１または第２ギャピースに内歯スプラインがスプライン係合されているスリーブにそのスプライン係合を離脱する向きにシフトアクチュエータからのシフト力が与えられた状態では、スリーブを介してクラッチハブと第１または第２ギャピースの間で伝達される各駆動トルクがそれぞれ所定の平均トルクを中心としてそれぞれ所定の振幅で周期的に変動するものとなるように回転電機の作動を制御するようにした請求項２の発明によれば、スリーブの内周に形成された内歯スプラインがクラッチハブの外周に形成された外歯スプラインに軸線方向摺動自在に係合され、このスリーブの往復シフトによりその内歯スプラインが各第１及び第２ギャピースと選択的に係合して動力伝達の切り換えを行うので、使用する動力伝達切換装置の構造を簡略化させることができる。
【００１１】
前項に記載の動力伝達切換方法において、回転電機の出力トルクの平均値と対応する周期的に変動する摩擦抵抗力の平均値がシフトアクチュエータにより与えられるシフト力よりも大きい場合は、摩擦抵抗力の平均値がシフトアクチュエータにより与えられるシフト力付近まで低下するように、回転電機の作動を制御する請求項３の発明によれば、駆動トルクＴの周期的変動の振幅を減少させることができるので、シフトアクチュエータ２９に加わる負荷を減少させることができる。
【００１２】
スリーブに対するシフト力の付与はシフト力よりも摩擦抵抗力が小となる期間内において行うようシフトアクチュエータの作動を制御する請求項４の発明によれば、摩擦抵抗力がシフト力より大きくなってスリーブを移動できない期間にはシフトアクチュエータがスリーブにシフト力Ｆｓを与えることはなく、従ってシフトアクチュエータへの負担及び消費エネルギを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による動力伝達切換方法の一実施形態が適用される２段変速機構の構造の一例を示す図である。
【図２】図１に示す２段変速機構の動力切換部の構造を示す部分拡大断面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った部分拡大断面図である。
【図４】本発明による動力伝達切換方法の作用の説明図である。
【図５】本発明による動力伝達切換方法の全体的作用を示すフローチャートである。
【図６】本発明による動力伝達切換方法の要部の作用を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１〜図６は、本発明による動力伝達切換方法の実施形態の説明図である。この実施形態は本発明による動力伝達切換方法を高低の２段変速機構を有する電気自動車に適用したものであり、先ず図１及び図２により、その２段変速機構の構造の説明をする。主として図１に示すように、この２段変速機構では、電動機（回転電機）１３により駆動される入力軸１０と、駆動車輪（図示省略）に連結される出力軸２０の間に、低速段及び高速段に対応する第１変速歯車列１１，２２及び第２変速歯車列１２，２３が並列に設けられている。
【００１５】
図２に詳細に示すように、各変速歯車列の第１及び第２従動歯車２２，２３はそれぞれニードルローラベアリングを介して出力軸２０に回転自在に設けられ、第１及び第２従動歯車２２，２３の互いに向かい合う側にはそれぞれ第１及び第２ギャピース２４，２５がセレーション圧入により一体的に設けられている。この両ギャピース２４，２５の間となる出力軸２０にはスプラインと止め環によりクラッチハブ２１が固定的に取り付けられている。クラッチハブ２１の外周に形成された外歯スプライン２１ａには、スリーブ２６の内周に形成された内歯スプライン２６ａが軸線方向摺動自在に係合されている。スリーブ２６は、外周に形成された環状溝２６ｂに係合されたシフトフォーク２７とシフトロッド２８（図１参照）を介してシフトアクチュエータ２９により軸線方向に往復シフトされる。第１及び第２ギャピース２４，２５の外周には、スリーブ２６の内歯スプライン２６ａと係合可能な第１及び第２外歯スプライン２４ａ，２５ａがそれぞれ形成されている。電動機１３及びシフトアクチュエータ２９の作動は、制御装置３０により制御される。後述するように、この２段変速機構の歯車切換機構では、クラッチハブ２１及びスリーブ２６と第１及び第２ギャピース２４，２５の係合の際の同期は、制御装置３０により各ギャピース２４，２５の回転速度を制御することにより行われており、クラッチハブ２１と各ギャピース２４，２５の間に同期機構は設けられていない。
【００１６】
スリーブ２６が往復シフトの中央の中立位置（図１参照）にあれば、その内歯スプライン２６ａは第１及び第２従動歯車２２，２３の各外歯スプライン２４ａ，２５ａの何れとも係合されず、従って両従動歯車２２，２３は何れも出力軸２０に連結されないので、出力軸２０は電動機１３により駆動されない。シフトロッド２８を介してシフトアクチュエータ２９によりスリーブ２６を中立位置から左向きにシフトすれば（図２参照）、スリーブ２６の内歯スプライン２６ａが第１ギャピース２４の外歯スプライン２４ａと係合されて、入力軸１０と出力軸２０の間の変速歯車列は第１変速歯車列１１，２２が選択され、電動機１３が作動されれば、出力軸２０は第１変速歯車列１１，２２、第１ギャピース２４、スリーブ２６及びクラッチハブ２１を介して電動機１３により駆動され、駆動車輪が回転されて電気自動車は低速段で走行を開始する。この状態から、シフトアクチュエータ２９によりスリーブ２６を右向きにシフトすれば、スリーブ２６の内歯スプライン２６ａは先ず第１ギャピース２４の外歯スプライン２４ａから離脱され、次いで第２ギャピース２５の外歯スプライン２４ａと係合されて、入力軸１０と出力軸２０の間の変速歯車列は第２変速歯車列１２，２３に切り換えられ、出力軸２０は第２変速歯車列１２，２３、第２ギャピース２５、スリーブ２６及びクラッチハブ２１を介して電動機１３により駆動され、電気自動車は高速段で走行する。
【００１７】
これらの低高速段の各走行状態において、制御装置３０は運転者のアクセル操作及びその他の情報に基づいて電動機１３の出力を制御して、アクセル量に応じた速度で自動車を走行させる。その間に制御装置３０は所定の小時間間隔で図５及び図６に示すフローチャートによる制御動作を繰り返し実行する。先ず図５のステップ１００において、制御装置３０はその時点のアクセル量、車速、加減速度、変速段などの走行状態を示す各情報に基づきそのとき選択されている変速段が適切である否かを判断し、適切であればステップ１０３においてそのときの各情報に基づき電動機１３の作動を制御し、電動機１３はそれに応じたトルクを入力軸１０に出力し、選択されている第１変速歯車列１１，２２または第２変速歯車列１２，２３を介して車輪を駆動して自動車を走行させる。
【００１８】
ステップ１００において変速段をそれまでの低速段から高速段に切り換える必要があると判断した場合は、制御装置３０はステップ１０１において変速段を高速段に切り換え、また変速段をそれまでの高速段から低速段に切り換える必要があると判断した場合は、ステップ１０２において同様に変速段を低速段に切り換えた後に、ステップ１０３において、前述と同様にして電動機１３の作動を制御して自動車を走行させる。ステップ１０１における動力伝達の切換は、第１ギャピース２４とクラッチハブ２１の間で駆動トルクＴが伝達されている状態でなされ、先ず行われるスリーブ２６と第１ギャピース２４の間のスプライン係合の解除と、次いで行われるスリーブ２６と第２ギャピース２５の間のスプライン係合の形成の２つの段階からなる。図６は、このステップ１０１の動力伝達の切換の詳細を示すフローチャートである。
【００１９】
低速段の走行状態では、電動機１３から第１変速歯車列１１，２２を介してギャピース２４に伝達される駆動トルクＴは、図３に示すように、ギャピース２４の外歯スプライン２４ａとスリーブ２６の内歯スプライン２６ａの係合部に生じる円周方向の押圧力Ｆによりスリーブ２６の内歯スプライン２６ａに伝達され、同様にしてこの内歯スプライン２６ａからクラッチハブ２１の外歯スプライン２１ａに伝達されて、出力軸２０に伝達される。この押圧力Ｆは
Ｆ＝Ｔ／Ｒｓ
但し  Ｒｓ：スプラインの係合部の半径
である。なお、この駆動トルクＴは、電動機１３の出力トルクを選択されている第１変速歯車列１１，２２の変速比により除した値であり、電動機１３の出力トルクと選択された変速段の変速比のみに応じて一義的に定まる。この状態でシフトアクチュエータ２９によりシフト力Ｆｓを与えてスリーブ２６をシフトしようとすれば、図３に示すように、スリーブ２６の内歯スプライン２６ａと第１ギャピース２４及びクラッチハブ２１の各スプライン２４ａ，２１ａの間に、それぞれシフト力Ｆｓに抵抗する摩擦抵抗力Ｆｒが生じ、その値は次の式
Ｆｒ＝μ・Ｆ／cosα
但し  μ  ：係合するスプラインの間の摩擦係数（一定の推定値）
α  ：係合するスプラインの圧力角
で示される。
【００２０】
次に、上述した低速段走行状態において、制御装置３０が変速段を低速段から高速段に切り換える必要があると判断した場合のステップ１０１の作動を図６に示すフローチャートにより説明する。制御装置３０は、先ずスリーブ２６を介してクラッチハブ２１とギャピース２４の間で伝達される駆動トルクＴが、それまでの前述のような各情報に基づく制御から、所定の平均トルクＴｍを中心として所定の振幅Ｔａで周期的に変動するものとなるように、電動機１３の出力トルクの制御を切り換える。駆動トルクＴをこのように制御することにより、スプライン係合部における円周方向の押圧力Ｆ（＝Ｔ／Ｒｓ）は、図４(a) に示すように平均押圧力Ｆｍを中心として振幅Ｆａで変動するものとなり、軸線方向の摩擦抵抗力Ｆｒ（＝μ・Ｆ／cosα）は、図４(b) に示すようにその平均値Ｆrmを中心として振幅Ｆraで変動するものとなり、何れも駆動トルクＴと比例して変動する。この変動の周期は、数ヘルツ〜数百ヘルツの範囲内で選択すればよい。電動機１３をこのように制御するために制御装置３０は、ステップ１１０〜１１５に示すように、駆動トルクＴの平均トルクＴｍと振幅Ｔａを演算し、電動機１３の出力トルクを演算して、このトルクを入力軸１０に出力するように電動機１３を制御する。
【００２１】
先ず、図６のステップ１１０において、動力伝達開始直前の駆動トルクＴを所定の限界トルクＴｌと比較する。前述のように摩擦抵抗力Ｆｒは係合するスプラインの係合部の摩擦係数μの変動などの外乱により大きく変動し、またシフト力Ｆｓの値もある程度の誤差はまぬがれないが、この限界トルクＴｌはそれらを考慮してもシフト力Ｆｓが摩擦抵抗力Ｆｒ以下となることがないような駆動トルクＴの上限値である。Ｔ＜Ｔｌであればシフト力Ｆｓが摩擦抵抗力Ｆｒ以下になってスリーブ２６が抜けなくなることはないので、制御装置３０は制御動作をステップ１１６に進めて、直ちに変速段を切り換える動作（後述）を開始する。
【００２２】
Ｔ＜Ｔｌでなければ制御動作をステップ１１１に進めて、クラッチハブ２１と第１ギャピース２４の間で伝達される駆動トルクＴの平均値Ｔｍを演算する。この平均値Ｔｍは、前述のように駆動トルクＴにより生じる摩擦抵抗力Ｆｒ（図４(b) 参照）の平均値Ｆrmがシフトアクチュエータ２９のシフト力Ｆｓとほゞ等しくなるような値であり、次の各式
Ｆrm＝Ｆｓ
Ｆrm＝２μ・Ｆｍ／cosα
Ｔｍ＝Ｆｍ・Ｒｓ
但し  Ｆｓ：シフトアクチュエータ２９のシフト力
Ｆrm：摩擦抵抗力Ｆｒの平均値
Ｆｍ：スプライン係合部における円周方向の平均押圧力
μ  ：係合するスプラインの間の摩擦係数（一定の推定値）
α  ：係合するスプラインの圧力角
Ｒｓ：スプラインの係合部の半径
から導かれる次の式
Ｔｍ＝Ｆｓ・Ｒｓ・cosα／２μ
により演算される。平均トルクＴｍをこのように演算した値に設定するのは、次に設定する振幅Ｔａを小さくしてシフトアクチュエータ２９に加わる負荷を減少させるためである。
【００２３】
次いで制御装置３０はこの摩擦抵抗力Ｆｒの平均値Ｆrmをシフト力Ｆｓと比較し（ステップ１１２）、Ｆrm＞Ｆｓであればこの平均値Ｆrmがシフト力Ｆｓ付近まで低下するように電動機１３の出力トルクを制御し（ステップ１１３）、そうでなければそのまま、ステップ１１４に進んで駆動トルクＴの振幅Ｔａを演算する。この振幅Ｔａは、前述のように駆動トルクＴにより生じる摩擦抵抗力Ｆｒ（図４(b) 参照）の最小値Ｆrlがシフトアクチュエータ２９のシフト力Ｆｓよりも小さくなるような値であり、次の各式
Ｆrl＝Ｆrm−Ｆra＜Ｆｓ
Ｆrm＝２μ・Ｆｍ／cosα
Ｆra＝２μ・Ｆａ／cosα
Ｔａ＝Ｆａ・Ｒｓ
から導かれる次の式
Ｔａ＞（Ｆｓ・cosα／２μ−Ｆｍ）Ｒｓ
により演算される。振幅Ｔａはその不等号の範囲内において、後述するシフト期間ｔｓが駆動トルクＴの変動の周期の半分程度となり（図４(b) 参照）、かつなるべく小さくなるように演算する。
【００２４】
そして制御装置３０は、クラッチハブ２１とギャピース２４の間で伝達される駆動トルクＴが、上述のように演算された平均トルクＴｍを中心として上述のように演算された振幅Ｔａで周期的に変動するものとなるように電動機１３の出力トルクを制御する（ステップ１１５）。これにより、スリーブ２６の内歯スプライン２６ａと第１ギャピース２４及びクラッチハブ２１の各外歯スプライン２４ａ，２５ａの係合部に生じる円周方向の押圧力Ｆ及び軸線方向の摩擦抵抗力Ｆｒは、それぞれ図４(a) 及び(b) の実線で示すようになる。
【００２５】
次いで制御装置３０は電動機１３を作動させ、上述のような変動する駆動トルクＴを与えた状態でシフトアクチュエータ２９を作動させて、第１ギャピース２４からスリーブ２６を引き抜く向きのシフト力Ｆｓを与える（ステップ１１６）。変動する摩擦抵抗力Ｆｒの最小値Ｆrlとなる時点を中心として、摩擦抵抗力Ｆｒの変動を示す曲線がシフト力Ｆｓと交差する範囲となる期間ｔｐ（図４(b) 参照）では、摩擦抵抗力Ｆｒはシフト力Ｆｓよりも小さいので、その期間内ではスリーブ２６は第１ギャピース２４から引き抜き可能である。なおこの実施形態では、制御装置３０はこの期間ｔｐより多少狭いシフト期間ｔｓ内においてのみシフト力Ｆｓを出力するようシフトアクチュエータ２９を制御しているので、スリーブ２６が引き抜かれるのはこのシフト期間ｔｓだけである。１回のシフト期間ｔｓで引き抜かれるスリーブ２６のストロークは、シフト力Ｆｓと摩擦抵抗力Ｆｒの差及びシフト期間ｔｓの幅により定まり、１回または複数回のストロークの和が所定値に達すればスリーブ２６は第１ギャピース２４から引き抜かれる。これによりスリーブ２６と第１ギャピース２４の間のスプライン係合の解除は完了する。
【００２６】
引き続き行われるスリーブ２６と第２ギャピース２５の間のスプライン係合の形成では、制御装置３０は、ギャピース２５がクラッチハブ２１より多少速く回転するように電動機１３の作動を制御する（ステップ１１７）。このように電動機１３の作動を制御し、クラッチハブ２１とギャピース２５をほゞ同期させた状態で、シフトアクチュエータ２９を作動させて、スリーブ２６にギャピース２５と係合させる向きのシフト力Ｆｓを与え、スリーブ２６とギャピース２５を係合させる（ステップ１１６）。これにより入力軸１０と出力軸２０の間の変速歯車列は、第１変速歯車列１１，２２から第２変速歯車列１２，２３に切り換えられる。
【００２７】
制御装置３０が変速段を高速段から低速段に切り換える場合の作動は、上述した低速段から高速段に切り換える場合の作動と実質的に同じであるので、説明を省略する。
【００２８】
上述した実施形態によれば、制御装置３０は、先ずスリーブ２６を介してクラッチハブ２１とギャピース２４の間で伝達される駆動トルクＴが、それまでの前述のような各情報に基づく制御から、所定の平均トルクＴｍを中心として所定の振幅Ｔａで周期的に変動するものとなるように、電動機１３の出力トルクを制御し、電動機１３の出力トルクの振幅は、摩擦抵抗力Ｆｒの最小値Ｆrlがシフト力Ｆｓよりも小となるように制御しており、摩擦抵抗力Ｆｒの最小値Ｆrl付近においては摩擦抵抗力Ｆｒはシフト力Ｆｓより小さくなるので、スリーブ２６はシフトアクチュエータ２９により与えられるシフト力Ｆｓにより移動されてそれまで係合していたギャピース２４または２５から確実に抜くことができる。自動車の加減速時などの駆動トルクが増大した状態では、上述した実施形態のように駆動トルクＴを周期的に変動させない場合は、シフトアクチュエータ２９が作動した際にスリーブ２６をギャピース２４，２５から確実に離脱させるためには駆動トルクＴを全体として小さくする必要があり、そのようにすれば加減速度が急に変化するので運転者が変速ショックを受けるおそれがある。しかしながら上述のように、駆動トルクＴを所定の平均トルクＴｍを中心として所定の振幅Ｔａで周期的に変動するものとすれば、駆動トルクＴの平均値Ｔｍを小さくしなくても振幅Ｔａを適度に増大させることにより、前述のように摩擦抵抗力Ｆｒの最小値Ｆrl付近においてはスリーブ２６をギャピース２４または２５から確実に抜き、しかも変速ショックを受けるおそれがないようにすることができる。
【００２９】
また上述した実施形態では、電動機１３の出力トルクの平均値と対応する周期的に変動する摩擦抵抗力Ｆｒの平均値Ｆrmがシフトアクチュエータ２９により与えられるシフト力Ｆｓよりも大きい場合は、摩擦抵抗力Ｆｒの平均値Ｆrmがシフトアクチュエータ２９により与えられるシフト力Ｆｓ付近まで低下するように、電動機１３の出力トルクの平均値を低下させるようにしている。このようにすれば駆動トルクＴの周期的変動の振幅Ｔａを減少させることができるので、シフトアクチュエータ２９に加わる負荷を減少させることができる。なおこのように摩擦抵抗力Ｆｒの平均値Ｆrmをシフト力Ｆｓ付近まで低下させるように電動機１３の出力トルクを制御すると、駆動トルクＴの低下が急激になって運転者に変速ショックを与えるおそれが生じる。しかしそのような場合は駆動トルクＴをゆっくりと低下させ、それに応じて振幅Ｔａも次第に減少させるようにすればよい。
【００３０】
また上述した実施形態では、シフト力Ｆｓよりも摩擦抵抗力Ｆｒが小となる期間内においてのみスリーブ２６にシフト力Ｆｓを与えるようシフトアクチュエータ２９の作動を制御しており、このようにすれば、摩擦抵抗力Ｆｒがシフト力Ｆｓより大きくなってスリーブ２６を移動できない期間にはシフトアクチュエータ２９がスリーブ２６にシフト力Ｆｓを与えることはないので、シフトアクチュエータ２９への負担及び消費エネルギを減少させることができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、図４(b) の破線Ｆｓ１に示すようにシフト力Ｆｓを連続的に与えて、Ｆｒ＜Ｆｓとなる各期間ｔｐ内にスリーブ２６が断続的に移動してギャピース２４，２５から引き抜かれるようにして実施することもできる。
【００３１】
また上述した実施形態では、スリーブ２６を有するクラッチハブ２１の両側に第１及び第２ギャピース２４，２５を設けた２段変速機構に本発明を適用した例につき説明しており、そのようにすれば得られる機能に比して構造をコンパクトにすることができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、ギャピースはクラッチハブの片側にのみ設けるようにしてもよいし、変速機構の変速段数も任意である。また上述した実施形態は電気自動車に本発明を適用した例につき説明したが、本発明は電動機と内燃機関により駆動されるハイブリッド式自動車に適用することもできる。例えば図１において入力軸１０に摩擦クラッチ１５を介して内燃機関１４を連結することにより、電動機１３のみ、内燃機関１４のみ、または電動機１３及び内燃機関１４の両者により駆動されるハイブリッド式自動車とすることもできる。この場合は電動機１３を発電機能を有するモータジェネレータとして、内燃機関１４に余力がある場合に発電を行ってバッテリに充電するようにすることもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１３…回転電機（電動機）、２０…回転軸（出力軸）、２１…クラッチハブ、２１ａ…外歯スプライン、２４…第１ギャピース、２４ａ…外歯スプライン、２５…第２ギャピース、２５ａ…外歯スプライン、２６…スリーブ、２６ａ…内歯スプライン、２６ａ１…第１内歯スプライン、２６ａ２…第２内歯スプライン、２９…シフトアクチュエータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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