(57)【要約】【課題】係合解放時に発生する衝撃や音をより小さくすることができ、かつ、短時間で解放することができる係合装置を提供すること。【解決手段】回転体と連結され、回転体と共に回転する第１係合要素と、第１係合要素に対向して配置され、第１係合要素との間で回転方向にバックラッシュを有して係合される第２係合要素と、第１係合要素と第２係合要素との係合動作および解放動作を制御する制御部と、を有し、制御部は、係合動作中に解放動作を開始する指示が入力されたら、第１係合要素と第２係合要素とが回転方向において接触しているかを判定し、接触していないと判定したら、第１係合要素と第２係合要素との少なくとも一方を回転軸に平行な方向に移動させ、第１係合要素と第２係合要素とを離させることで、上記課題を解決する。【選択図】図１
2010285039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と連結され、前記回転体と共に回転する第１係合要素と、
前記第１係合要素に対向して配置され、前記第１係合要素との間で回転方向にバックラッシュを有して係合される第２係合要素と、
前記第１係合要素と前記第２係合要素との係合動作および解放動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記係合動作中に前記解放動作を開始する指示が入力されたら、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが回転方向において接触しているかを判定し、
接触していないと判定したら、前記第１係合要素と前記第２係合要素との少なくとも一方を回転軸に平行な方向に移動させ、前記第１係合要素と前記第２係合要素とを離させることを特徴とする係合装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記係合動作中に前記解放動作を開始する指示が入力されたら、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが回転方向において接触しているかを判定し、
接触していると判定したら、回転方向において、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが離れる方向に前記第１係合要素と前記第２係合要素と相対的に回転させることを特徴とする請求項１に記載の係合装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記係合動作を開始する指示が入力されたら、前記第１係合要素と前記第２係合要素との回転数を同期させた後、
前記第１係合要素と前記第２係合要素との少なくとも一方を回転軸に平行な方向に移動させ、前記第１係合要素と前記第２係合要素とを回転軸に平行な方向において接触させた後、
前記第１係合要素と前記第２係合要素とを回転させて回転方向にも接触させることを特徴とする請求項１または２に記載の係合装置。
【請求項４】
さらに、前記係合動作中に前記解放動作を開始する指示が入力されたら、前記第１係合要素と前記第２係合要素と接触しているかを判定し、
接触していないと判定したら、回転数の同期制御を停止することを特徴とする請求項３に記載の係合装置。
【請求項５】
前記回転体は、トルクを発生する駆動機構に連結されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の係合装置。
【請求項６】
請求項５に記載の係合装置と、
前記回転体と連結したトルクを発生する駆動機構とを有することを特徴とする車両。
【請求項７】
前記駆動機構は、内燃機関と電動機であることを特徴とする請求項６に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転要素と回転要素または、回転要素と固定要素とを係合させる係合装置及びこれを用いる車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車は、動力源として、内燃機関に加えて、原動機、モータジェネレータを備えた車両である。ハイブリッド車としては、内燃機関の駆動力の過不足分を原動機、モータジェネレータ等で補い、動力源の回転数を連続的に変速させる無段変速モードと、内燃機関からの動力のみで駆動させる固定段モードとを切り替えることができる駆動装置を有する車両がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、複数組の差動機構からなる動力分配機構に、動力源と、出力部材と、回転速度を連続的に変化させることにより動力源と出力部材との間の回転数比を連続的に変化させる回転数制御機構とが連結され、さらに動力分配機構におけるいずれかの回転要素の回転を選択的に阻止することにより動力源と出力部材との間の回転数比を動力源が出力部材より低速で回転するオーバードライブ状態（固定段モード）に固定するオーバードライブ機構が設けられたハイブリッド車の駆動装置において、回転数制御機構がトルクを入出力することにより回転数比を連続的に変化させる状態（無段変速モード）では、動力源および回転数制御機構ならびに出力部材の間でのトルクの伝達に複数の差動機構が寄与しないように構成されていることを特徴とするハイブリッド車の駆動装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４５５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の駆動装置のように、固定段モードでは、差動機構の一部を寄与させ、モータが連結されている回転要素の回転を阻止するようにし、無段変速モードでは、差動機構の一部を寄与させないようにして、モータが連結されている回転要素の回転も回転するようにすることで、固定段モードでの走行時にモータを駆動させる必要がなくなり、無段変速モードでの走行時にモータの動力を伝達させ、かつ、摩擦を低減することができる。また、特許文献１では、切換を行うオーバードライブ機構として、湿式の多板ブレーキや、バンドブレーキを用いることが記載されているが、このように係合装置としては、係合させるか否かを切り替える２つの要素に別々の部材を連結し、その別々の部品を磁力により係合させたり、解放したりすることで、係合させるか否かを切り替える電磁カムもある。また、係合装置としては、噛合歯を設けた２つの歯車をかみ合わせる噛合クラッチもある。
【０００６】
ここで、特許文献１に記載の装置のように、クラッチやブレーキ等の機構をかみ合わせるか否かで、固定段モードから無段変速モードに切り替える係合装置では、モードを切り換える指示が入力され、係合の動作を開始したら係合完了まで動作を停止することができない。そのため、係合動作開始を開始後係合動作完了までの間に、モード切換の停止の指示や、モードの再変更の指示が入力されても、係合動作を完了させてから係合の解除動作を行っていた。そのため、モード切換の指示が入力されてから実際にモードが切り換えられるまでに時間がかかってしまう。また、モード切換の指示が入力された直後にそのまま係合装置の係合を解放するとトルク等のバランスが狂い駆動装置にショックが発生してしまう。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、係合解放時に発生する衝撃や、音をより小さくすることができ、かつ、解放指示が入力されてから短時間で解放することができる係合装置及びこれを用いる車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回転体と連結され、前記回転体と共に回転する第１係合要素と、前記第１係合要素に対向して配置され、前記第１係合要素との間で回転方向にバックラッシュを有して係合される第２係合要素と、第１係合要素と第２係合要素との係合動作および解放動作を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記係合動作中に前記解放動作を開始する指示が入力されたら、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが回転方向において接触しているかを判定し、接触していないと判定したら、前記第１係合要素と前記第２係合要素との少なくとも一方を回転軸に平行な方向に移動させ、前記第１係合要素と前記第２係合要素とを離させることを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記制御部は、前記係合動作中に前記解放動作を開始する指示が入力されたら、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが回転方向において接触しているかを判定し、接触していると判定したら、回転方向において、前記第１係合要素と前記第２係合要素とが離れる方向に前記第１係合要素と前記第２係合要素と相対的に回転させることが好ましい。
【００１０】
また、前記制御部は、前記係合動作を開始する指示が入力されたら、前記第１係合要素と前記第２係合要素との回転数を同期させた後、前記第１係合要素と前記第２係合要素との少なくとも一方を回転軸に平行な方向に移動させ、前記第１係合要素と前記第２係合要素とを回転軸に平行な方向において接触させた後、前記第１係合要素と前記第２係合要素とを回転させて回転方向にも接触させることが好ましい。
【００１１】
さらに、前記係合動作中に前記解放動作を開始する指示が入力されたら、前記第１係合要素と前記第２係合要素と接触しているかを判定し、接触していないと判定したら、回転数の同期制御を停止することが好ましい。
【００１２】
また、前記回転体は、トルクを発生する駆動機構に連結されていることが好ましい。
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、車両であって、上記に記載の係合装置と、前記回転体と連結したトルクを発生する駆動機構とを有することを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記駆動機構は、内燃機関と電動機であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかる電磁カムの制御装置は、第１部材と第２部材とを相対回転させつつ、第２部材を電磁石側に移動させることで、転動体を第１部材と第２部材の両方に接触させた状態で移動させることが可能となり、係合時に第２部材と係合部材との間に形成される空間を少なくすることができ、第２部材と転動体とが接触して発生する衝撃や、音をより小さくすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本実施例に係る係合装置を有する駆動装置を備える車両を示す模式図である。
【図２−１】図２−１は、本実施例に係る駆動装置が備えるクラッチの動作を示す模式図である。
【図２−２】図２−２は、図２−１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３−１】図３−１は、本実施例に係る駆動装置が備えるクラッチの動作を示す模式図である。
【図３−２】図３−２は、図３−１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４−１】図４−１は、本実施例に係る駆動装置が備えるクラッチの動作を示す模式図である。
【図４−２】図４−２は、図４−１のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】図５は、本実施例に係る駆動装置の他の構成例である。
【図６】図６は、クラッチが係合状態の場合の共線図である。
【図７】図７は、本実施例に係るクラッチの係合の手順を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本実施例に係るクラッチの解放の手順を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本実施例に係る係合装置を有する車両の他の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例では、係合装置をブレーキとして機能するクラッチに用いる場合として説明するが、下記の説明により本発明が限定されるものではない。また、下記の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【実施例】
【００１８】
本実施例に係る係合装置を有する駆動装置は、動力を発生する内燃機関と、回生機能及び力行機能を有する第１電動機と、回生機能及び力行機能を有する第２電動機と、前記第１電動機の出力軸に直接又は間接的に取り付けられて、前記内燃機関の反力を伝達するための磁性体ユニット及び前記磁性体ユニットと接触又は解放する電磁石を含んで構成されるクラッチ（係合装置）と、を有する。そして、本実施例に係るクラッチ制御部は、クラッチを係合させる際に、磁性体ユニットと電磁石との相対回転速度を同期させ、その後、磁性体ユニットを構成する第１部材と第２部材のうち、第２の部材を電磁石により吸引し、第１部材と第２部材との間で相対回転を発生させながら、第２部材を電磁石側に移動させることで、第２部材と電磁石とを接触させ係合させる係合動作を制御する。また、クラッチ制御部は、指示に基づいて係合している第１部材と第２部材を解放させる。以下において、内燃機関や電動機、あるいは軸の回転速度とは、内燃機関や電動機の出力軸の単位時間あたりにおける回転数であり、回転角速度と同じ意味である。
【００１９】
図１は、本実施例に係るクラッチ制御部を有する駆動装置を搭載する車両を示す模式図である。図２−１は、本実施例に係る駆動装置が備えるクラッチの動作を示す模式図であり、図２−２は、図２−１に示すクラッチの一部を拡大して示す模式図である。駆動装置３は、内燃機関２２と、第１電動機２１と、動力分割機構３０と、第２電動機２３とを備えるハイブリッド式の駆動装置であり、車両１に搭載されてこれを走行させる。車両１は、図１に示すように、左前輪２ＦＬ、右前輪２ＦＲ、左後輪２ＲＬ、右後輪２ＲＲを備えており、左前輪２ＦＬ、右前輪２ＦＲが操舵輪、左後輪２ＲＬ、右後輪２ＲＲが駆動輪となる。
【００２０】
内燃機関２２と、内燃機関２２の出力軸であるクランクシャフト２２Ｓにダンパを介して接続された動力分割機構３０と、動力分割機構３０に接続された第１電動機２１と、動力分割機構３０に接続された第２電動機２３と、車両１を制御するメインＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０と、内燃機関２２を制御する機関ＥＣＵ１６と、第１電動機２１及び第２電動機２３を制御する電動機ＥＣＵ（ＭＧＥＣＵ）１５とを備える。
【００２１】
内燃機関２２は、ガソリン又は軽油等の炭化水素系の燃料により動力を発生する熱機関であり、内燃機関２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力する機関ＥＣＵ１６により燃料噴射制御や点火制御、吸入空気量調節制御などの運転制御を受ける。機関ＥＣＵ１６は、メインＥＣＵ１０と通信しており、メインＥＣＵ１０からの制御信号により内燃機関２２を運転制御するとともに、必要に応じて内燃機関２２の運転状態に関する情報をメインＥＣＵ１０に出力する。
【００２２】
第１電動機２１及び第２電動機２３は、電力供給機能及び蓄電機能の両方を備える電力源（本実施例ではバッテリ２０）からインバータ１８を介して供給される電力によって動力を発生する機能（力行機能）、及び機械エネルギを電気エネルギに変換する機能（回生機能）を兼ね備える。これによって、第１電動機２１及び第２電動機２３は、動力発生手段として機能するとともに、発電機としても機能する。本実施例において、第１電動機２１及び第２電動機２３は、交流同期電動機が用いられるが、第１電動機２１及び第２電動機２３に使用できる電動機はこれに限定されるものではない。
【００２３】
第１電動機２１及び第２電動機２３は、電動機ＥＣＵ１５により制御される。電動機ＥＣＵ１５は、メインＥＣＵ１０と通信しており、メインＥＣＵ１０からの制御信号により第１電動機２１及び第２電動機２３の力行及び回生を制御するとともに、必要に応じて第１電動機２１及び第２電動機２３の運転状態に関する情報をメインＥＣＵ１０に出力する。
【００２４】
動力分割機構３０は、第１遊星歯車装置３０ａと、第２遊星歯車装置３０ｂとで構成されている。第１遊星歯車装置３０ａは、外歯歯車のサンギヤ３１ａと、このサンギヤ３１ａと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２ａと、サンギヤ３１ａに噛み合うとともにリングギヤ３２ａに噛み合う複数のピニオンギヤ３３ａと、複数のピニオンギヤ３３ａが自転かつサンギヤ３１ａの周りを公転できるように複数のピニオンギヤ３３ａを保持するキャリア３４ａとを備え、サンギヤ３１ａとリングギヤ３２ａとキャリア３４ａとが回転要素となる。また、第２遊星歯車装置３０ｂは、第１遊星歯車装置３０ａと同様の構成であり、外歯歯車のサンギヤ３１ｂと、このサンギヤ３１ｂと同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ３２ｂと、サンギヤ３１ｂに噛み合うとともにリングギヤ３２ｂに噛み合う複数のピニオンギヤ３３ｂと、複数のピニオンギヤ３３ｂが自転かつサンギヤ３１ｂの周りを公転できるように複数のピニオンギヤ３３ｂを保持するキャリア３４ｂとを備え、サンギヤ３１ｂとリングギヤ３２ｂとキャリア３４ｂとが回転要素となる。
【００２５】
第１遊星歯車装置３０ａのキャリア３４ａには、内燃機関２２のクランクシャフト２２Ｓが接続されている。第１遊星歯車装置３０ａのリングギヤ３２ａは、第２遊星歯車装置３０ｂのリングギヤ３２ｂに接続される。また、第１遊星歯車装置３０ａのサンギヤ３１ａには第１電動機２１の入出力軸２１Ｓが接続される。第２遊星歯車装置３０ｂのキャリア３４ｂは、ケースに固定されている。また、第２遊星歯車装置３０ｂのリングギヤ３２ｂは、上述したように第１遊星歯車装置３０ａのリングギヤ３２ａに接続され、さらに、カウンタギヤ３５に接続される。第２遊星歯車装置３０ｂのサンギヤ３１ｂは、第２電動機２３の入出力軸２３Ｓと接続される。
【００２６】
カウンタギヤ３５は、駆動装置３を介して伝達される駆動力を第２遊星歯車装置３０ｂに伝達させる伝達機構である。カウンタギヤ３５は、一方が第２遊星歯車装置３０ｂと連結され、他方が減速装置２９と連結されている。
【００２７】
動力分割機構３０は、第１電動機２１が発電機として機能するときには、キャリア３４ａから入力される内燃機関２２からの動力をサンギヤ３１ａ側とリングギヤ３２ａ側とに、そのギヤ比に応じて分配する。これによって、内燃機関２２の動力は、動力分割機構３０で分割され、一部で第１電動機２１から発電させ、残りは動力分割機構３０へ入力されてカウンタギヤ３５から出力される。第１電動機２１で生み出された電力は、第２電動機２３を駆動したり、蓄電装置であるバッテリ２０に充電されたりする。蓄電装置としては、充放電可能な二次電池であるバッテリ２０や、キャパシタ等を用いることができる。
【００２８】
第１電動機２１が生み出した電力やバッテリ２０から供給される電力によって第２電動機２３が動力を発生するとき、すなわち第２電動機２３が力行するときには、第２電動機２３が動力を発生する。第２電動機２３が発生する動力は、第２遊星歯車装置３０ｂのサンギヤ３１ｂからリングギヤ３２ｂに伝達され、カウンタギヤ３５へ出力される。また、第２電動機２３が発電機として機能するときには、リングギヤ３２ｂからサンギヤ３１ｂを介して第２電動機２３へ動力が入力され、これによって第２電動機２３が電力を発生する。
【００２９】
第１電動機２１は、例えば、内燃機関２２を始動させるときに、バッテリ２０から電力の供給を受けて動力を発生する（力行）。この場合、第１電動機２１の発生した動力は、動力分割機構３０のサンギヤ３１ａからキャリア３４ａを介して内燃機関２２のクランクシャフト２２Ｓに伝達される。これによって、内燃機関２２が始動する。
【００３０】
内燃機関２２の動力及び第２電動機２３の動力は、第２遊星歯車装置３０ｂで合成されてからカウンタギヤ３５へ出力される。なお、内燃機関２２のみが動力を発生している場合には、この動力が直接カウンタギヤ３５へ出力され、第２電動機２３が単独で動力を発生している場合には、この動力がカウンタギヤ３５へ出力される。カウンタギヤ３５は、第２遊星歯車装置３０ｂとデファレンシャルギヤ２６とを連結しており、両者の間で動力を伝達する。
【００３１】
駆動装置３は、内燃機関２２や第２電動機２３の動力をカウンタギヤ３５からデファレンシャルギヤ２６に入力することで、車両１の駆動軸２７Ｌ、２７Ｒに取り付けられる左後輪２ＲＬ、右後輪２ＲＲを駆動する。これによって、車両１が走行する。また、第２電動機２３が回生する場合、左後輪２ＲＬ、右後輪２ＲＲから駆動軸２７Ｌ、２７Ｒ、デファレンシャルギヤ２６、カウンタギヤ３５、第２遊星歯車装置３０ｂを介して第２電動機２３が駆動される。
【００３２】
第１電動機２１、第２電動機２３は、コンバータ１７及びインバータ１８を介してバッテリ２０と電力をやり取りする。バッテリ２０は、第１電動機２１と第２電動機２３とのいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、第１電動機２１、第２電動機２３により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ２０は充放電されない。
【００３３】
第１電動機２１、第２電動機２３は、いずれも電動機ＥＣＵ１５により駆動制御されている。電動機ＥＣＵ１５には、第１電動機２１、第２電動機２３を駆動制御するために必要な信号、例えば第１電動機２１、第２電動機２３の回転子の回転位置を検出する第１回転位置検出センサ４３、第２回転位置検出センサ４４からの信号や、電流センサにより検出される第１電動機２１、第２電動機２３に印加される相電流等が入力されている。電動機ＥＣＵ１５からは、インバータ１８へのスイッチング制御信号が出力されている。ここで、第１回転位置検出センサ４３及び第２回転位置検出センサ４４には、例えば、レゾルバが用いられる。
【００３４】
本実施例において、車両１に搭載される駆動装置３は、クラッチ２４を備える。図１、図２−１及び図２−２に示すように、クラッチ２４は、磁性体構造５０と、電磁石５２と、保持部５４と、電源５６とを有し、電源５６から電磁石５２に流す電流を制御して電磁石５２で発生させる磁力を制御し、磁性体構造５０と電磁石５２とを係合させるか解放させるかを切り替える。磁性体構造５０は、第１電動機２１の入出力軸２１Ｓと共に回転する。また、電磁石５２と、保持部５４と、電源５６とは、駆動装置３の静止系（例えば、第１電動機２１、第２電動機２３、動力分割機構３０を格納する筐体３Ｓ）に取り付けられる。すなわち、磁性体構造５０は、第１電動機２１の入出力軸２１Ｓとともに回転するが、電磁石５２と、保持部５４と、電源５６とは回転しない。
【００３５】
磁性体構造５０は、入出力軸２１Ｓと連結されている第１部材６０と、第１部材６０に対向して配置され、第１部材６０との間に空間が形成されている第２部材６２と、第１部材６０と第２部材６２との間に配置された複数の転動体６４と、第２部材６２を第１部材６０側に押し付ける力を作用させる付勢部材６６とを有する。
【００３６】
第１部材６０は、リング状の部材であり、入出力軸２１Ｓに連結されている。第１部材６０は、第２部材６２側の面の転動体６４と対向する領域に凹部６１が形成されている。凹部６１は、回転方向の位置によって高さが変化するテーパ（傾斜）、本実施例では、角度θの傾斜を有し、断面が三角形となる形状である。なお、凹部６１は、転動体６４に対応する位置毎に個別に形成されている。
【００３７】
第２部材６２は、リング状の部材であり、第１部材６０に対向して配置されている。第２部材６２は、第１部材６０と同様に、第１部材６０側の面の転動体６４と対向する領域に凹部６３が形成されている。凹部６３は、回転方向の位置によって高さが変化するテーパ（傾斜）を有し、断面が三角形となる形状である。なお、凹部６３は、転動体６４に対応する位置毎に個別に形成されている。また、第２部材６２は、磁性体で形成されており、磁力により吸引される。
【００３８】
転動体６４は、コロ、ボールであり、第１部材６０の凹部６１と第２部材６２の凹部６３との間に、移動可能な状態で保持されている。付勢部材６６は、リターンスプリング等で構成されており、第２部材６２を第１部材６０側に押している。
【００３９】
磁性体構造５０は、以上のような構成であり、第１部材６０と第２部材６２とは、転動体６４を介して係合されており、第１部材６０と第２部材６２とは、接触していない（つまり非接触である）。したがって、第２部材６２は、第１部材６０に対して移動可能な状態で配置されている。また、転動体６４は、凹部６１と凹部６３との間で移動可能な状態ではあるが、凹部６１と凹部６３との間から外れないように配置されている。つまり、第１部材６０と第２部材６２とは、凹部６１と凹部６３との間隔が転動体６４の大きさよりも小さい間隔となる範囲で、回転軸に平行な方向に相対的に移動する。なお、図２−１及び図２−２に示す磁性体構造５０は、第１部材６０と第２部材６２と間隔が最も狭い状態で、且つ、回転方向における第１部材６０と第２部材６２との位相が同一の状態（凹部６１と凹部６３とが同一位相に配置されている状態）である。また、転動体６４が凹部６１と凹部６３との間から外れないことで、第１部材６０と第２部材６２とは、回転方向においても、一定以下の位相差で回転する。
【００４０】
電磁石５２は、第２部材６２と同様にリング形状であり、第２部材６２の第１部材６０に対向している面と反対側の面に配置されている。また、保持部５４は、電磁石５２を保持する機構であり、筐体３Ｓ等の回転しない部材に固定されている。また、電源５６は、クラッチ制御部１２の制御に基づいて、電磁石５２に電流を流す。電磁石５２は、電源５６から電流が流されることにより磁力を発生させ、磁性体で形成された第２部材６２を吸引する。なお、このとき、第２部材６２は、回転軸に沿って移動する。クラッチ２４は、以上のような構成である。
【００４１】
次に、上記の図２−１及び図２−２に加え、図３−１、図３−２、図４−１、図４−２を用いて、クラッチ２４の動作を説明する。ここで、図３−１は、本実施例に係る駆動装置が備えるクラッチの動作を示す模式図であり、図３−２は、図３−１のＢ−Ｂ線断面図である。また、図４−１は、本実施例に係る駆動装置が備えるクラッチの動作を示す模式図であり、図４−２は、図４−１のＣ−Ｃ線断面図である。
【００４２】
まず、クラッチ２４の電磁石５２に電流が流されていない状態では、付勢部材６６により第２部材６２を第１部材６０側に押す力が作用し、電磁石５２による吸引力は作用しない状態となる。このとき、クラッチ２４は、図２−１及び図２−２に示すように、第２部材６２は、回転軸に平行な方向において、移動可能領域の最も第１部材６０に近接した位置に配置された状態となる。また、凹部６１と凹部６３との間に介在する転動体６４により、入出力軸２１Ｓから第１部材６０に伝達された回転力が第２部材６２に伝達される。また、転動体６４は、凹部６１と凹部６３とで形成される空間で移動不可能な状態で支持されている。これにより、磁性体構造５０は、入出力軸２１Ｓが回転されると、回転方向において、第１部材６０と第２部材６２とが同位相となっている状態を維持したまま、第１部材６０と第２部材６２とが入出力軸２１Ｓとともに連れまわる。
【００４３】
次に、図２−１及び図２−２に示す状態から、電磁石５２に電流を流すと電磁石５２に磁力が発生し第２部材６２を吸引する力が発生する。この状態のとき、第２部材６２には、電磁石５２で発生した磁界により電磁石５２側に吸引される力が作用し、付勢部材６６により第１部材６０側に移動させる力が作用する。このとき、電磁石５２に一定以上の電流を流し、電磁石５２で発生した磁界により電磁石５２側に吸引される力を付勢部材６６により第１部材６０側に移動させる力よりも強くすることで、第２部材６２を電磁石５２側に移動させ、図３−１及び図３−２に示すように、第２部材６２と保持部５４とを接触させることができる。なお、このとき、第１部材６０と転動体６４との間及び／または第２部材６２と転動体６４との間にはガタ（隙間）がある状態となっているため、第２部材６２は、第１部材６０に対して移動自由な状態となっている。また、第２部材６２は、保持部５４と接触する位置が、回転軸に平行な方向の移動領域において、最も電磁石５２側の位置である。
【００４４】
次に、図３−１及び図３−２に示す状態とした後、第１部材６０と第２部材６２とを相対的に回転させることで、本実施例では、第１部材６０を回転させることで、図４−１及び図４−２に示すように凹部６１と凹部６３との相対的な位置をずらし、転動体６４を凹部６１と凹部６３の両方に接触させた状態とする。ここで、転動体６４が、凹部６１と凹部６３の両方に接触する位置に移動した状態では、入出力軸２１Ｓから第１部材６０に伝達された回転力が、転動体６４を介して第２部材６２に伝達される。これにより、第１部材６０と第２部材６２とは、一定の位相差を維持し、かつ、同一回転速度で回転する。なお、入出力軸２１Ｓは、同一方向に回転しているものとする。
【００４５】
また、図４−１及び図４−２に示すように、第２部材６２が保持部５４と接触すると、第２部材６２と保持部５４との間で摩擦が発生し、第２部材６２の回転を停止させる力が作用し、第２部材６２の回転は停止される。第２部材６２の回転が停止されることで、転動体６４を介して第１部材６０の回転も停止され、入出力軸２１Ｓの回転も停止される。また、入出力軸２１Ｓの回転が停止されている場合は、電磁石５２により第２部材６２を吸引し回転させないようにすることで、入出力軸２１Ｓを回転させるトルクが入力されても、入出力軸２１Ｓが回転しないように保持することができる。
【００４６】
これにより、内燃機関２２の反力は、クラッチ２４を介して筐体３Ｓで受けられる。このように、本実施例では、電動機と内燃機関とを動力分割機構を用いて組み合わせたハイブリッド式の駆動装置において、電動機を用いないで内燃機関の反力を受ける構成を提供できる。これにより、原動機で反力を発生させることなく、内燃機関の反力を受けることができるため、原動機での消費電力を小さくすることができる。なお、クラッチ制御部１２によるクラッチ２４の制御方法について、後ほど説明する。
【００４７】
また、クラッチ２４の第２部材６２と保持部５４とが係合し、クラッチ２４で入出力軸２１Ｓの反力を受けている状態で、クラッチ２４に解放の指示が入力されると、上記工程とは逆の順序で操作が行われる。具体的には、第１電動機２１で反力を発生させて、クラッチ２４で反力を受けないようし、クラッチ２４を解放可能な状態にする。その後、電磁石５２に流す電流を低下して、第２部材６２を吸着する力を弱めて、第２部材６２を第１部材６０側に移動させて、第２部材６２と保持部５４とが接触していない状態にする。これにより、クラッチ２４を解放した状態にできる。なお、具体的な制御については後ほど説明する。
【００４８】
ここで、例えば、高速走行かつ低負荷で車両１が走行しているときや、第１電動機２１が発生するトルクの制限により、第１電動機２１が受けることができる内燃機関２２の前記反力が制限されるとき等にクラッチ２４により入出力軸２１Ｓの回転を停止させ、クラッチ２４により入出力軸２１Ｓに作用するトルクを受ける。これにより、第１電動機２１によりトルクを発生させる必要がなくなり、内燃機関２２の燃料消費を抑制できる。
【００４９】
ここで、図５は、本実施例に係る駆動装置の他の構成例である。この駆動装置３ａは、上述した駆動装置３と略同様であるが、動力分割機構の２つの遊星歯車装置３０ｃ、３０ｄの各ギヤと接続する部材が異なる。動力分割機構３０Ａは、シングルピニオン式の第１遊星歯車装置３０ｃと、シングルピニオン式の第２遊星歯車装置３０ｄとで構成される。なお、第１遊星歯車装置３０ｃと第２遊星歯車機構３０ｄとは、それぞれ、上述した動力分割機構３０を構成する遊星歯車装置と同様の構成である。
【００５０】
第１遊星歯車装置３０ｃのピニオンギヤ３３ｃと接続しているキャリア３４ｃには、内燃機関２２のクランクシャフト２２Ｓが接続される。また、第１遊星歯車装置３０ｃのキャリア３４ｃは、第２遊星歯車装置３０ｄのリングギヤ３２ｄに接続される。また、第１遊星歯車装置３０ｃのサンギヤ３１ｃには第１電動機２１の入出力軸２１Ｓが接続される。第１遊星歯車装置３０ｃのリングギヤ３２ｃは、第２遊星歯車装置３０ｄのキャリア３４ｄに接続される。第２遊星歯車装置３０ｄのピニオンギヤ３３ｄと接続しているキャリア３４ｄは、連結シャフト２５Ｉと接続される。連結シャフト２５Ｉは、一端がプロペラシャフトと接続されている。プロペラシャフトは、減速装置２９の出力部と接続されているので、第２電動機２３の入出力軸２３Ｓは、減速装置２９を介して第２遊星歯車装置３０ｄのキャリア３４ｄと接続される。なお、減速装置２９は、第２電動機２３の回転数を減速させて出力するとともに、内燃機関２２の出力を第２電動機２３の出力と合成する機能を有する。
【００５１】
また、第１電動機２１が生み出した電力やバッテリ２０から供給される電力によって第２電動機２３が動力を発生するとき、すなわち第２電動機２３が力行するときには、第２電動機２３が動力を発生する。第２電動機２３が発生する動力は、減速装置２９からプロペラシャフト２５へ出力される。また、第２電動機２３が発電機として機能するときには、連結シャフト２５Ｉから減速装置２９を介して第２電動機２３へ動力が入力され、これによって第２電動機２３が電力を発生する。
【００５２】
駆動装置３ａが備えるクラッチ２４は、上述した駆動装置３が備えるクラッチと同様の構成であるが、磁性体構造５０は、動力分割機構３０Ａを構成する第２遊星歯車装置３０ｄのサンギヤ３１ｄに取り付けられる。すなわち、磁性体構造５０は、動力分割機構３０Ａを介して第１電動機２１の入出力軸２１Ｓと接続されている。この駆動装置３ａにおいても、磁性体構造５０は、内燃機関２２の反力を、磁性体構造５０と係合する対象である電磁石５２へ伝達するための部材である。
【００５３】
なお、磁性体構造５０の回転速度は、回転位置検出センサ４３ａに基づいて検出することができる。したがって、磁性体構造５０と電磁石５２とを係合させるか否かは、回転位置検出センサ４３ａの検出結果に基づいて、判定することができる。
【００５４】
駆動装置３ａにおいて、図５に示すように、内燃機関２２のクランクシャフト２２Ｓから出力されるトルクに起因する反力は、第２遊星歯車装置３０ｄのサンギヤ３１ｄから磁性体構造５０（第１部材６０、転動体６４、第２部材６２）、電磁石５２、保持部５４、筐体３Ｓの順に伝達される。このように、内燃機関２２の前記反力は、クラッチ２４を介して筐体３Ｓで受けられる。
【００５５】
ここで、クラッチ２４を係合状態にした場合における各部の回転数の関係について説明する。図６は、クラッチが係合状態の場合の共線図である。なお、図６の縦軸は回転数を示している。また、図６のＳ、Ｃ、Ｒは、それぞれ第１遊星歯車機構３０ｃのサンギヤ３１ｃ、キャリア３４ｃ、リングギヤ３２ｃを示し、符号Ｓ’、Ｃ’、Ｒ’は、それぞれ第２遊星歯車機構３０ｄのサンギヤ３１ｄ、キャリア３４ｄ、リングギヤ３２ｄを示している。図６に示したようにクラッチ２４が係合状態のときは第２遊星歯車機構３０ｄのサンギヤ３１ｄが回転不可に固定され、いわゆるロックされるので、その部分を中心に内燃機関２２、第１電動機２１、第２電動機２３、連結シャフト２５Ｉの回転数が変化する。
【００５６】
このように、本実施例では、電動機と内燃機関とを動力分割機構を用いて組み合わせたハイブリッド式の駆動装置において、電動機を用いないで内燃機関の反力を受ける構成を提供できる。つまり、第２電動機２３にトルクを発生させて回転させることなく、内燃機関２２と連結シャフト２５Ｉの回転数を変化させることができる。なお、駆動装置３ａでは、クラッチ２４を係合させても、第１電動機２１の回転は拘束されない。
【００５７】
図１に示すメインＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心とするマイクロプロセッサとして構成される処理部１０Ｐを備えて構成されており、処理部１０Ｐの他に、本実施例に係る駆動装置の制御を実現するための処理プログラムや情報を一時的に格納する記憶部１０Ｍと、入出力ポート及び通信ポートとを備える。なお、記憶部１０Ｍは、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）で構成される。本実施例において、処理部１０Ｐは、処理部１０Ｐの機能を実現するためのプログラムを、処理部１０Ｐを構成するメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであるが、処理部１０Ｐは専用のハードウェアにより実現されるものであってもよい。
【００５８】
メインＥＣＵ１０には、アクセルペダル４０Ｐの踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ４０からのアクセル開度、車両１の速度（車速）を検出する車速センサ４１からの車速、第１回転位置検出センサ４３や第２回転位置検出センサ４４からの信号等が入力ポートを介して入力される。また、メインＥＣＵ１０は、電源５６と接続している。メインＥＣＵ１０は、前述したように、機関ＥＣＵ１６や電動機ＥＣＵ１５と通信ポートを介して接続されており、機関ＥＣＵ１６や電動機ＥＣＵ１５と各種制御信号や情報をやり取りする。
【００５９】
メインＥＣＵ１０の処理部１０Ｐは、駆動制御部１１と、クラッチ制御部１２とを含んでいる。駆動制御部１１は、アクセル開度や車速に基づき、内燃機関２２、第１電動機２１、第２電動機２３を制御する。クラッチ制御部１２は、アクチュエータ５を動作させることにより、クラッチ２４の係合及び解放を制御する。メインＥＣＵ１０は、本実施例に係る駆動装置の制御装置として機能し、クラッチ制御部１２が駆動装置の制御装置としての機能を実現する。
【００６０】
メインＥＣＵ１０は、運転者によるアクセルペダル４０Ｐの踏み込み量に対応するアクセル開度ＰＡＰと車速Ｖｃとに基づいて、駆動軸としてのプロペラシャフト２５Ｐに出力すべき要求トルクを計算する。そして、メインＥＣＵ１０は、この要求トルクがプロペラシャフト２５Ｐに出力されるように、内燃機関２２と第１電動機２１と第２電動機２３とを制御する。
【００６１】
本実施例で用いるクラッチ２４は、磁性体構造５０を構成する第１部材６０と第２部材６２とが転動体６４を介して係合されておりガタを有する。このため、上述したように、係合時に第２部材６２を大きな力で吸引し電磁石５２及び保持部５４で保持すると、転動体６４が第２部材６２と一度離れ、その後、第２部材６２が転動体６４を介して第１部材６０と係合することになり、このときに、クラッチ２４及び入出力軸２１Ｓにショックが発生し、また、係合時に異音が発生したりする。このため、本実施例ではメインＥＣＵ１０のクラッチ制御部１２を用いてクラッチ２４の係合を制御する。クラッチ制御部１２により制御することで、クラッチ２４の係合時に発生するショックや異音を低減し小さくすることができる。
【００６２】
以下、図７を用いてクラッチ制御部１２による制御動作について説明する。ここで、図７は、本実施例に係るクラッチの係合の手順を示すフローチャートである。まず、高速走行かつ低負荷で車両１が走行している走行状態や、第１電動機２１が発生するトルクの制限により、第１電動機２１が受けることができる内燃機関２２の前記反力が制限される走行状態等、クラッチ２４を係合状態に切り替える条件が満たされていることが検出されたら、クラッチ２４を係合させる指示信号がクラッチ制御部１２に入力される。クラッチ制御部１２は、クラッチ２４を係合させる指示信号が入力されたら、係合制御を開始する。
【００６３】
まず、クラッチ制御部１２は、ステップＳ１２として、回転数同期制御を行う。ここで、回転数同期制御とは、磁性体構造５０の回転数と、電磁石５２の回転数とを同期させる制御である。なお、本実施例では、電磁石５２が回転しない構成であるため、磁性体構造５０の回転を停止させように制御する。なお、このとき、回転数は、完全に同期させずに、目標回転数（目標の回転数の差）を正回転方向に回転する回転数αをとし、一定の回転数の差がある状態にする。また、この目標回転数での同期制御は、クラッチ２４の係合処理が終了するまで維持する。ここで、磁性体構造５０は、第１電動機２１とともに入出力軸２１Ｓに連結されている。したがって、磁性体構造５０の回転数は、回転位置検出センサ４３の検出結果に基づいて算出することができる。
【００６４】
クラッチ制御部１２は、ステップＳ１２で回転数の同期制御を行ったら、ステップＳ１４として、回転数の同期が終了したかを判定する。例えば、磁性体構造５０と電磁石５２との相対回転数を検出し、相対回転数が所定値以下となっている場合は、同期制御が終了したと判定する。クラッチ制御部１２は、ステップＳ１４で同期制御が終了していない（Ｎｏ）、つまり、相対回転数が所定値よりも大きい場合は、ステップＳ１２に進み、回転数同期制御を行う。このように、クラッチ制御部１２は、同期制御が終了するまで、ステップＳ１２とステップＳ１４とを繰り返す。
【００６５】
クラッチ制御部１２は、ステップＳ１４で回転数同期制御が終了した（Ｙｅｓ）つまり、相対回転数が所定値以下と判定したら、ステップＳ１６として、クラッチ摩擦面要素動作を行う。ここで、クラッチ摩擦面とは、クラッチ２４のうち係合時に接触する第２部材６２と保持部５４であり、クラッチ制御部１２は、第２部材６２と保持部５４のうち、移動可能な第２部材６２を移動させて、第２部材６２と保持部５４とを接触させる。具体的には、電源５６から電磁石５２に電流を流し電磁石５２で磁力を発生させ、第２部材６２を電磁石５２側に吸引させ、第２部材６２を電磁石５２側に移動させることで、第２部材６２を保持部５４と接触させる。
【００６６】
なお、このとき、クラッチ制御部１２は、電磁石５２に流す電流値を調整して、第１部材６０と第２部材６２とを相対回転させつつ、第２部材６２を徐々に電磁石５２側に移動させることが好ましい。具体的には、クラッチ制御部１２は、回転数（回転数の差）に基づいて、電源５６から電磁石５２に通電する電流を決定する。ここで、回転数と電流値との関係は、予め算出してクラッチ制御部１２の記憶装置に記憶されている。また、回転数と電流値との関係は、基本的に、回転数が高くなるほど電流値が高くなるように設定されている。また、この電流値は、第２部材６２を徐々に電磁石５２側に移動させる程度の力の磁界を発生させる弱い電流の値である。クラッチ制御部１２は、電流値を決定したら、決定した弱電流を電磁石５２に流し、第２部材６２を電磁石５２側に移動させる。このとき、アラゴの円盤の効果により、第１部材６０と第２部材６２とが相対的に回転する。このように、第２部材６２を電磁石５２側に徐々に移動させることで、転動体６４は、凹部６１及び凹部６３の両方に接触した状態を維持して、凹部６１と凹部６３とで形成される空間を移動させることができる。また、転動体６４が凹部６１及び／または凹部６３と離れた場合でも、凹部６１及び／または凹部６３と近接しているため、転動体６４が移動し、凹部６１及び／または凹部６３と再び接触した時も、発生するショックや音は小さくすることができる。
【００６７】
クラッチ制御部１２は、ステップＳ１６で摩擦面を接触させたら、ステップＳ１８として、ガタ詰め制御を行う。具体的には、第１部材６０と第２部材６２とを相対的に回転させて、転動体６４が第１部材６０と第２部材６２との両方に接触した状態とする。つまり、第１部材６０に加わる力が転動体６４を介して第２部材６２に伝達する状態とする。
【００６８】
クラッチ制御部１２は、ステップＳ１８でガタ詰め制御を行ったら、ステップＳ２０として、ガタ詰まり量が規定値以上であるかを判定する。つまり、第１部材６０と転動体６４との隙間及び第２部材６２と転動体６４との隙間が、一定値以下になっているかを判定する。ここで、クラッチ２４は、ガタ詰まり量が規定値以上となると、第１部材６０に加わる力が転動体６４を介して第２部材６２に伝達する状態となる。クラッチ制御部１２は、ステップＳ２０でガタ詰まり量が規定値未満である（Ｎｏ）、つまり、第１部材６０と転動体６４との隙間及び第２部材６２と転動体６４との隙間が一定値より大きい隙間であると判定したら、ステップＳ１８に進み、再びガタ詰め制御を行う。つまり、クラッチ制御部１２は、クラッチ２４のガタ詰まりが規定値以上（ガタが一定値以下）となるまで、ガタ詰め制御を行い続ける。
【００６９】
クラッチ制御部１２は、ステップＳ２０でガタ詰まり量が規定値以上である（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ２２として、第１電動機２１のトルク絶対値を低減する。つまり、入出力軸２１Ｓに加わる力を受けるために第１電動機２１で発生させていた反力を低減させ、入出力軸２１Ｓに加わる力をクラッチ２４で受けるようにする。クラッチ制御部１２は、第１電動機２１で発生させるトルクを低減させ、第１電動機２１で発生させるトルクを０にしたら、処理を終了する。これにより、第１電動機２１でトルクを発生させることなく、入出力軸２１Ｓに加わる反力を受け止めることができる。
【００７０】
次に、図８を用いて、クラッチ２４の係合動作中にクラッチ２４を解放する要求が入力された場合の制御について説明する。ここで、図８は、本実施例に係るクラッチの解放の手順を示すフローチャートである。まず、クラッチ制御部１２は、ステップＳ３０として、解放要求があるか、つまり、クラッチ２４の係合を中止する指示が入力されているかを判定する。クラッチ制御部１２は、ステップＳ３０で解放要求なし（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ３０に進む。つまり、クラッチ制御部１２は、解放要求を検出するまで、ステップＳ３０を繰り返す。
【００７１】
クラッチ制御部１２は、ステップＳ３０で解放要求あり（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ３２として、トルクが規定値以上であるかを判定する。具体的には、第１電動機２１で発生させているトルクが規定値以上であるかを判定する。ここで、規定値は、入出力軸２１Ｓに加わる力を、第１電動機２１により発生させる反力で受けているとみなすことができる値、つまり、クラッチ２４に加わる力が一定値以下となる第１電動機２１のトルク出力の値である。クラッチ制御部１２は、ステップＳ３２で第１電動機２１のトルクが規定値未満である（Ｎｏ）、つまり、クラッチ２４に一定以上の力が負荷されていると判定したら、ステップＳ３４として、指示トルクを変更する。具体的には、クラッチ制御部１２は、第１電動機２１で発生させるトルクを変化させて、クラッチ２４に負荷される力をより小さくする。クラッチ制御部１２は、ステップＳ３４で指示トルクを変更したら、再び、ステップＳ３２に進み、上記制御を行う。
【００７２】
また、クラッチ制御部１２は、ステップＳ３２で第１電動機２１のトルクが規定値以上である（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ３６としてガタ詰まりが規定値未満であるかを判定する。つまり、クラッチ制御部１２は、ガタ詰まりに応じて、第１部材６０に加えられた力が転動体６４を介して第２部材６２に伝達される状態である、伝達されない状態であるかを判定する。ここで、ステップＳ３６での規定値は、上述したステップＳ２０の規定値と同じ値であっても、異なる値であってもよい。クラッチ制御部１２は、ステップＳ３６で、ガタ詰まりが規定値未満ではない（Ｎｏ）、つまり、ガタが一定値以上詰まっており、第１部材６０に加えられた力が転動体６４を介して第２部材６２に伝達される状態であると判定したら、ステップＳ３８として、ガタ増加動作を行う。具体的には、第１電動機２１で発生させるトルクを調整し、第１部材６０と第２部材６２とをガタが広がる方向に相対的に回転させる。クラッチ制御部１２は、ステップＳ３８でガタ増加動作を行ったら、ステップＳ３６に進み、再びガタ詰まり量を判定する。
【００７３】
クラッチ制御部１２は、ステップＳ３６でガタ詰まりが規定値未満である（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ４０として、第２部材６２と保持部５４とが非接触状態であるかを判定する。クラッチ制御部１２は、ステップＳ４０で第２部材６２と保持部５４とが非接触状態である（Ｙｅｓ）、つまり、第２部材６２と保持部５４とが接触していないと判定したら、ステップＳ４４に進む。また、クラッチ制御部１２は、ステップＳ４０で第２部材６２と保持部５４とが非接触状態ではない（Ｎｏ）、つまり、第２部材６２と保持部５４とが接触していると判定したら、ステップＳ４２として、解放動作を行う。具体的には、クラッチ制御部１２は、電源５６から電磁石５２に流す電流を小さく、または０にして第２部材６２を電磁石５２側に引き付ける力を減少させ、付勢部材６６の付勢力により第２部材６２を第１部材６０側に移動させることで、第２部材６２と保持部５４とを非接触の状態にする。クラッチ制御部１２は、ステップＳ４２で解放動作を行い、第２部材６２と保持部５４とを非接触状態としたら、ステップＳ４４に進む。
【００７４】
次に、クラッチ制御部１２は、ステップＳ４４として、回転数同期制御中であるかを判定する。つまり、クラッチ制御部１２は、磁性体構造５０の回転と電磁石５２の回転とを同期させる制御、本実施例では、電磁石５２が回転しないので磁性体構造５０の回転を停止させる制御の実行中であるかを判定する。クラッチ制御部１２は、ステップＳ４４で同期制御中ではない（Ｎｏ）と判定したら、ステップＳ４８に進む。また、クラッチ制御部１２は、ステップＳ４４で同期制御中である（Ｙｅｓ）と判定したら、ステップＳ４６として、同期制御を解除した後、ステップＳ４８に進む。
【００７５】
次に、クラッチ制御部１２は、ステップＳ４８として、入出力軸２１Ｓの目標回転数を変更し、第１電動機２１、内燃機関２２及び第２電動機２３の回転数を調整することで駆動力を制御する、通常の無段変速モード制御を開始して、処理を終了する。
【００７６】
クラッチ制御部１２は、以上のように、解放要求の入力時のクラッチ２４の状態を検出し、クラッチ２４の状態に応じて実行する動作を切り替えることで、係合動作中に解放指示が入力された場合も、一旦クラッチの係合を完了させてから解放させることなく、係合動作の途中から解放動作に移行することができる。これにより、短時間で、適切にクラッチ２４を解放することができる。
【００７７】
例えば、第２部材６２と保持部５４とが接触した状態であっても第１部材６０と第２部材６２との間のガタ詰まりが規定値未満の場合、つまり、図７に示すフロー図のステップＳ１６とステップＳ１８との間の状態の場合は、そのまま電磁石５２に流している電流を低減して第２部材６２と保持部５４とを非接触状態にする。このように、ガタ詰まりが規定値未満の場合は、そのまま第２部材６２と保持部５４とを非接触状態にすることで、短時間で、クラッチ２４を解放状態にすることができる。また、ガタ詰まりが規定値未満であり第１部材６０に加わる回転力が転動体６４を介して第２部材６２に伝達していない状態であるため、入出力軸２１Ｓ等にショックを発生させることなく、第２部材６２と保持部５４とを接触状態から非接触状態に切り替えることができる。
【００７８】
また、図７に示すフロー図のステップＳ１２のように回転数の同期制御中である場合は、同期制御を解除した後、必要な回転数となるように制御することで、即座にドライバーの要求駆動力を満たし、かつ効率のよい回転数で駆動することが可能となる。これにより、ドライバーの要求操作に短時間で答えることができ、かつ、駆動力抜けの発生を防止することができる。
【００７９】
また、図７に示すフロー図のステップＳ２２のように、ガタ詰め制御が完了し、第１電動機２１のトルクの低減中である場合も、トルクを増加させた後、ガタ詰まりの程度で動力が伝達される状態であるか否かを判定することができる。これにより、ステップＳ３２でのトルク規定値を精密に設定しなくても、解放時に入出力軸２１Ｓ等にショックが発生する可能性を低くすることができる。これにより、制御をより簡単にすることができ、短時間で制御することが可能となる。
【００８０】
ここで、上記実施例では、係合装置を第１電動機２１と連結した入出力軸２１Ｓの回転を受け止めるか否かを切り替えるブレーキクラッチとして用いる場合で説明したが、本発明はこれに限定されない。図９は、本実施例に係る係合装置を有する車両の他の一例を示す模式図である。図９に示す車両１００は、駆動装置として、内燃機関１０１と第１動力伝達機構１０２と、電動機１０４と、第２動力伝達機構１０６と、デファレンシャルギヤ１０８と、係合装置１１０とを有する。また、車両１００は、図９に示すように、左前輪２ＦＬ、右前輪２ＦＲ、左後輪２ＲＬ、右後輪２ＲＲを備えており、左前輪２ＦＬ、右前輪２ＦＲが操舵輪、左後輪２ＲＬ、右後輪２ＲＲが駆動輪となる。左後輪２ＲＬ、右後輪２ＲＲは、駆動軸１１２を介して、動力伝達機構１０２と連結しており、左前輪２ＦＬ、右前輪２ＦＲは、連結軸１１４を介してデファレンシャルギヤ１０８と連結している。さらに、車両１００の各部は、筐体３Ｓによって覆われている。
【００８１】
内燃機関１０１は、上述した内燃機関２２と同様の構成であり、ガソリン又は軽油等の炭化水素系の燃料により動力を発生する。第１動力伝達機構１０２は、変速機、減速機等で構成されており、内燃機関１０１で発生された動力を左後輪２ＲＬ、右後輪２ＲＲに駆動軸１１２を介して伝達する。
【００８２】
また、電動機１０４は、上述した第１電動機２１、第２電動機２３と同様の構成であり、電力供給機能及び蓄電機能の両方を備える電力源からインバータを介して供給される電力によって動力を発生する機能（力行機能）、及び機械エネルギを電気エネルギに変換する機能（回生機能）を兼ね備える。第２動力伝達機構１０６は、切り離し機構（係合装置）１１０を介して、電動機１０４と連結されており、電動機１０４で発生された動力をデファレンシャルギヤ１０８に伝達する。デファレンシャルギヤ１０８は、第２動力伝達機構１０６から伝達された動力を、左前輪２ＦＬ、右前輪２ＦＲに連結軸１１４を介して伝達する。また、係合装置１１０は、上述したクラッチ２４と同様の構成の係合要素であり、電動機１０４から第２動力伝達機構１０６に、または、第２動力伝達機構１０６から電動機１０４に動力を伝達させるか否かを切り替えることができる。また、電動機１０４には、電動機１０４の回転軸の角度及び回転数を検出する角度センサ１１６が設けられている。
【００８３】
車両１００は、以上のような構成であり、内燃機関１０１の動力のみを利用して走行させる場合は、係合装置１１０により、電動機１０４と第２動力伝達機構１０６とを切り離した状態とする。また、４ＷＤ（四輪駆動）走行や、電動機１０４の動力のみで走行するＥＶ（電気自動車）走行等の場合は、係合装置１１０により電動機１０４と第２動力伝達機構１０６とを係合した状態とする。車両１００は、係合装置１１０を係合状態と解放状態に切り替えることで、電動機１０４の駆動力を連結軸１１４に伝達させるか否かを切り替える。
【００８４】
車両１００のように、電動機１０４と第２動力伝達機構１０６とを係合させるか否かを切り替える装置として、係合装置１１０を用いることでも、上述した車両１のクラッチ２４と同様に、係合と解放との切り替え時にショックが発生することを抑制でき、かつ、係合動作中に解放指示が入力されても、短時間で解放することができる。また、本実施例のように、電動機１０４と第２駆動伝達機構１０６の両方が回転する構成であっても、上述したように、回転数を同期させ、相対的な回転数の差を小さくすることで、適切に係合したり、解放したりすることができる。
【００８５】
また、上記実施例では、電磁石で吸着することで、係合する係合装置を用いたが、これに限定されない。係合装置は、係合の際に回転方向にガタが発生する機構であればよく、例えば、接触する部分が歯車となっているドグクラッチも用いることできる。
【００８６】
なお、クラッチ制御部１２は、ステップＳ１２の回転数同期制御時に、クラッチ２４の係合時に第１部材６０と第２部材６２との間に位相差が発生する方向と同じ方向に、磁性体構造を回転させることが好ましい。これにより、クラッチ２４の係合時に発生するガタを適切に小さくすることができる。また、第２部材６２は、保持部５４と接触するまで、第２部材６２が徐々に電磁石５２に移動しつつ、かつ、第１部材６０と第２部材６２とが回転してくことが好ましいが、第２部材６２と電磁石５２との距離が一定以下となったら、第２部材６２が電磁石５２の吸引力により、保持部５４に吸引され吸着した場合でも上記効果を得ることはできる。
【００８７】
なお、上記実施例では、電磁石を保持する保持部を介して電磁石と第２部材とを接触させたが、本発明はこれに限定されず、電磁石と保持部とを一体化し、電磁石と第２部材とを直接接触させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明に係る係合装置は、回転動力を伝達するか否かを切り替えることに用いる場合に有用であり、特に、自動車等の駆動装置の原動機で発生された回転動力を伝達するか否かを切り替えることに用いることに適している。
【符号の説明】
【００８９】
１  車両
３、３ａ  駆動装置
３Ｓ  筐体
５  アクチュエータ
１０  メインＥＣＵ
１０Ｍ  記憶部
１０Ｐ  処理部
１１  駆動制御部
１２  クラッチ制御部
１５  電動機ＥＣＵ
１６  機関ＥＣＵ
１７  コンバータ
１８  インバータ
２０  バッテリ
２１  第１電動機
２１Ｓ  入出力軸
２２  内燃機関
２２Ｓ  クランクシャフト
２３  第２電動機
２３Ｓ  入出力軸
２４  クラッチ
２５Ｉ  連結シャフト
２５Ｐ  プロペラシャフト
２６  デファレンシャルギヤ
２７Ｌ、２７Ｒ  駆動軸
２９  減速装置
３０、３０Ａ  動力分割機構
３０ａ、３０ｃ  第１遊星歯車装置
３０ｂ、３０ｄ  第２遊星歯車装置
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ  サンギヤ
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ  リングギヤ
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ  ピニオンギヤ
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ  キャリア
３５  カウンタギヤ
４０  アクセルポジションセンサ
４１  車速センサ
４３  第１回転位置検出センサ
４４  第２回転位置検出センサ
５０  磁性体構造
５２  電磁石
５４  保持部
５６  電源
６０  第１部材
６１、６３  凹部
６２  第２部材
６４  転動体
６６  付勢部材
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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