(57)【要約】【課題】係合装置による回転機のロック機構を備える構成において、係合装置の係合時の衝突音を低減できる動力伝達装置を提供する。【解決手段】動力伝達装置１は、第一回転機ＭＧ１の回転を停止させる係合装置１０を備える。係合装置１０は、第一回転機ＭＧ１の回転軸３０に接続され、軸方向両側に端面１１ｃ，１１ｄを有するピース１１と、軸方向の移動によりピース１１との係合及び解放を行なうスリーブ１２と、を備える。スリーブ１２は、ピース１１を中心として第一回転機ＭＧ１と反対側からピース１１に係合または解放するよう配置される。係合装置１０はさらに、ピース１１の第一回転機ＭＧ１側（係合方向）の端面１１ｃと回転軸３０の端面３０ｃとの間に設けられるトルクリミッタとしての皿バネ１５と、ピース１１のスリーブ１２側（解放方向）の端面１１ｄを支持するスラスト軸受１６と、を有する。【選択図】図２
2014211213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源として回転機を具備する車両の動力伝達装置であって、
前記回転機の回転を停止させる係合装置を備え、
前記係合装置が
前記回転機の回転軸に接続され、軸方向両側に端面を有する被係合部材と、
軸方向の移動により前記被係合部材との係合及び解放を行なう係合部材と、
前記被係合部材の前記端面のうちの一方の端面と前記回転軸との間に設けられるトルクリミッタと、
前記被係合部材の前記端面のうちの他方の端面を支持するスラスト軸受と、を有する、
ことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記トルクリミッタは皿バネであることを特徴とする、
請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記係合部材は、前記被係合部材を中心として前記回転機と反対側から前記被係合部材に係合または解放するよう配置され、
前記トルクリミッタは、前記被係合部材の前記端面のうち、前記回転機側の端面と前記回転軸との間に設けられることを特徴とする、
請求項１または２に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記係合部材と前記被係合部材との係合動作及び解放動作を制御する制御手段と、
前記係合部材の軸方向変位を検出する第一検出手段と、
前記被係合部材の軸方向変位を検出する第二検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記係合部材が前記被係合部材と係合する方向に所定量移動したことを前記第一検出手段により検出されたこと、かつ、前記被係合部材が、前記回転機の方向に移動した後に初期位置に戻ったことを前記第二検出手段により検出されたことを条件として、係合動作の完了を判定する
ことを特徴とする、請求項３に記載の動力伝達装置。
【請求項５】
前記係合部材と前記被係合部材との係合動作または解放動作を制御する制御手段と、
前記係合部材に対する前記被係合部材の軸方向の相対変位を検出する検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記相対変位が所定量まで減少したか否かに応じて係合動作の完了を判定する
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力伝達装置。
【請求項６】
前記係合部材は、前記被係合部材を中心として前記回転機と反対側から前記被係合部材に係合または解放するよう配置され、
前記トルクリミッタは、前記被係合部材の前記端面のうち、前記係合部材側の端面と前記回転軸との間に設けられることを特徴とする、
請求項１または２に記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン及び回転機を駆動源とするハイブリッド車両の動力伝達装置において、係合装置の係合によって回転機の回転軸を固定して、回転機の回転を防止するロック機構を備える構成が知られている（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８４９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のロック機構において、係合装置に回転方向または軸方向の過大な荷重が入力された状態で係合を行なう場合には、係合装置の係合要素同士の衝突による衝突音が大きくなる虞がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、係合装置による回転機のロック機構を備える構成において、係合装置の係合時の衝突音を低減できる動力伝達装置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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る動力伝達装置は、駆動源として回転機を具備する車両の動力伝達装置であって、前記回転機の回転を停止させる係合装置を備え、前記係合装置が、前記回転機の回転軸に接続され、軸方向両側に端面を有する被係合部材と、軸方向の移動により前記被係合部材との係合及び解放を行なう係合部材と、前記被係合部材の前記端面のうちの一方の端面と前記回転軸との間に設けられるトルクリミッタと、前記被係合部材の前記端面のうちの他方の端面を支持するスラスト軸受と、を有することを特徴とする。
【０００７】
また、上記の動力伝達装置において、前記トルクリミッタは皿バネであることが好ましい。
【０００８】
また、上記の動力伝達装置において、前記係合部材は、前記被係合部材を中心として前記回転機と反対側から前記被係合部材に係合または解放するよう配置され、前記トルクリミッタは、前記被係合部材の前記端面のうち、前記回転機側の端面と前記回転軸との間に設けられることが好ましい。
【０００９】
また、上記の動力伝達装置は、前記係合部材と前記被係合部材との係合動作及び解放動作を制御する制御手段と、前記係合部材の軸方向変位を検出する第一検出手段と、前記被係合部材の軸方向変位を検出する第二検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記係合部材が前記被係合部材と係合する方向に所定量移動したことを前記第一検出手段により検出されたこと、かつ、前記被係合部材が、前記回転機の方向に移動した後に初期位置に戻ったことを前記第二検出手段により検出されたことを条件として、係合動作の完了を判定することが好ましい。
【００１０】
また、上記の動力伝達装置は、前記係合部材と前記被係合部材との係合動作または解放動作を制御する制御手段と、前記係合部材に対する前記被係合部材の軸方向の相対変位を検出する検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記相対変位が所定量まで減少したか否かに応じて係合動作の完了を判定することが好ましい。
【００１１】
また、上記の動力伝達装置において、前記係合部材は、前記被係合部材を中心として前記回転機と反対側から前記被係合部材に係合または解放するよう配置され、前記トルクリミッタは、前記被係合部材の前記端面のうち、前記係合部材側の端面と前記回転軸との間に設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る動力伝達装置によれば、係合装置による回転機のロック機構を備える構成において、係合装置の係合時の衝突音を低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態に係る動力伝達装置のスケルトン図である。
【図２】図２は、図１の動力伝達装置のうちの係合装置の主要部分を拡大視した縦断面図である。
【図３】図３は、第一実施形態に係る動力伝達装置により実施される係合装置の係合制御処理のフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の第二実施形態に係る動力伝達装置のうちの係合装置の主要部分を拡大視した縦断面図である。
【図５】図５は、本発明の第三実施形態に係る動力伝達装置のうちの係合装置の主要部分を拡大視した縦断面図である。
【図６】図６は、本発明の参考形態に係る動力伝達装置のうちの係合装置の主要部分を拡大視した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る動力伝達装置の実施形態について説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１５】
［第一実施形態］
図１〜３を参照して第一実施形態について説明する。まず図１，２を参照して、第一実施形態に係る動力伝達装置の構成について説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る動力伝達装置のスケルトン図であり、図２は、図１の動力伝達装置のうちの係合装置の主要部分を拡大視した縦断面図である。なお、以下の説明では、図１に示すように、図面の左右方向を「軸方向」、上下方向を「径方向」と表現する。また、図１，２に示す回転軸３０まわりの方向を「周方向」と表現する。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係る動力伝達装置１は、車両１００に搭載される。車両１００は、動力源としてエンジン２、第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２を有するハイブリッド車両である。
【００１７】
動力伝達装置１は、エンジン２、遊星歯車機構３、第一回転機ＭＧ１、第二回転機ＭＧ２、係合装置１０を含んで構成されている。動力伝達装置１は、ＦＦ（前置きエンジン前輪駆動）車両あるいはＲＲ（後置きエンジン後輪駆動）車両等に適用可能である。動力伝達装置１は、例えば、軸方向が車幅方向となるように車両１００に搭載される。
【００１８】
エンジン２は、ＥＣＵ４０からの制御指令に応じて、燃料の燃焼エネルギーを回転軸２ａの回転運動に変換して出力する。エンジン２の回転軸２ａは、ダンパ２３を介して入力軸４と接続されている。エンジン２の回転軸２ａと入力軸４とは同軸上に配置されている。入力軸４は、遊星歯車機構３のキャリア３ｄと接続されている。
【００１９】
遊星歯車機構３は、エンジン２からの動力を出力側と第一回転機ＭＧ１とに分配する動力分配機構としての機能を有する。遊星歯車機構３は、サンギヤ３ａ、ピニオンギヤ３ｂ、リングギヤ３ｃ及びキャリア３ｄを有する。サンギヤ３ａは、入力軸４の径方向外側に配置されている。サンギヤ３ａは、入力軸４と同軸上に回転自在に配置されている。リングギヤ３ｃは、サンギヤ３ａの径方向外側でかつサンギヤ３ａと同軸上に回転自在に配置されている。ピニオンギヤ３ｂは、サンギヤ３ａとリングギヤ３ｃとの間に配置されており、サンギヤ３ａ及びリングギヤ３ｃとそれぞれ噛み合っている。ピニオンギヤ３ｂは、入力軸４と同軸上に配置されたキャリア３ｄによって回転自在に支持されている。
【００２０】
キャリア３ｄは入力軸４と連結されており、入力軸４と一体回転する。従って、ピニオンギヤ３ｂは、入力軸４の中心軸線を回転中心としての回転（公転）可能であり、かつ、キャリア３ｄによって支持されてピニオンギヤ３ｂの中心軸線を回転中心として回転（自転）可能である。
【００２１】
サンギヤ３ａには、第一回転機ＭＧ１が接続されている。第一回転機ＭＧ１の回転軸３０は、入力軸４と同軸上に配置されており、サンギヤ３ａと接続されている。従って、第一回転機ＭＧ１のロータは、サンギヤ３ａと一体回転する。また、図２に示すように、第一回転機ＭＧ１の回転軸３０は、動力伝達装置１を内包するハウジング３２の内表面から回転軸３０まで延在する支持部材３２ａによって支持されている。
【００２２】
リングギヤ３ｃには、カウンタドライブギヤ５が接続されている。カウンタドライブギヤ５は、リングギヤ３ｃと一体回転する出力ギヤである。カウンタドライブギヤ５は、軸線方向では、リングギヤ３ｃよりもエンジン２側に近接して配置されている。リングギヤ３ｃは、第一回転機ＭＧ１またはエンジン２から入力された回転を駆動輪２２側に出力することができる出力要素でもある。
【００２３】
カウンタドライブギヤ５は、カウンタドリブンギヤ６と噛み合っている。カウンタドリブンギヤ６には、第二回転機ＭＧ２のリダクションギヤ７が噛み合っている。リダクションギヤ７は、第二回転機ＭＧ２の回転軸３１に配置されており、回転軸３１と一体回転する。つまり、第二回転機ＭＧ２の出力するトルクは、リダクションギヤ７を介してカウンタドリブンギヤ６に伝達される。リダクションギヤ７は、カウンタドリブンギヤ６よりも小径であり、第二回転機ＭＧ２の回転を減速してカウンタドリブンギヤ６に伝達する。
【００２４】
第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２は、インバータを介してバッテリ（図示せず）と接続されている。第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２は、ＥＣＵ４０からの制御指令に応じて、バッテリから供給される電力を機械的な動力に変換して出力する電動機として機能することができると共に、入力される動力によって駆動されて機械的な動力を電力に変換する発電機として機能することができる。第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２によって発電された電力は、バッテリに蓄電可能である。第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２としては、例えば、交流同期型のモータジェネレータを用いることができる。
【００２５】
カウンタドリブンギヤ６には、ドライブピニオンギヤ８が接続されている。ドライブピニオンギヤ８は、カウンタドリブンギヤ６と同軸上に配置されており、カウンタドリブンギヤ６と一体回転する。ドライブピニオンギヤ８は、差動装置２０のデフリングギヤ９と噛み合っている。差動装置２０は、左右の駆動軸２１を介して駆動輪２２と接続されている。つまり、リングギヤ３ｃは、カウンタドライブギヤ５、カウンタドリブンギヤ６、ドライブピニオンギヤ８、差動装置２０及び駆動軸２１を介して駆動輪２２と接続されている。また、第二回転機ＭＧ２は、リングギヤ３ｃよりも駆動輪２２側に配置され、リングギヤ３ｃと駆動輪２２との間の動力伝達経路上に対して接続されており、リングギヤ３ｃ及び駆動輪２２に対してそれぞれ動力を伝達可能である。
【００２６】
エンジン２から出力されるエンジントルクは、動力分配機構としての遊星歯車機構３、や差動装置２０を介して一対の駆動輪２２に伝達される。また、第一回転機ＭＧ１は、発電機として機能するときには、遊星歯車機構３にて分配され供給されたエンジントルクにより電力を回生発電する。遊星歯車機構３は、第一回転機ＭＧ１を発電機として機能させ回生制御することにより、無段変速機として用いられる。すなわち、エンジン２の出力は、遊星歯車機構３によって変速された後に駆動輪２２に伝達される。なお、第二回転機ＭＧ２の駆動制御、あるいは第一回転機ＭＧ１または第二回転機ＭＧ２の回転数制御を行なうことにより、エンジン２のエンジン回転数制御や駆動輪２２への出力制御を行なうことができる。
【００２７】
本実施形態の車両１００では、図１に示すように、エンジン２の回転軸２ａと同軸上に、第一回転機ＭＧ１が配置されている。第二回転機ＭＧ２は、エンジン２の回転軸２ａとは異なる回転軸３１上に配置されている。つまり、本実施形態の動力伝達装置１は、入力軸４と、第二回転機ＭＧ２の回転軸３１とが異なる軸上に配置された複軸式とされている。
【００２８】
本実施形態の動力伝達装置１では、遊星歯車機構３は、エンジン２と第一回転機ＭＧ１との間に、エンジン２の回転軸２ａと同一軸線上に配置されている。また、係合装置１０は、第一回転機ＭＧ１を基準としてエンジン２と反対側に配置されている。すなわち、本実施形態の動力伝達装置１では、エンジン２の回転軸２ａと同一軸線上に、エンジン２から近い側から順に、カウンタドライブギヤ５、遊星歯車機構３、第一回転機ＭＧ１、係合装置１０が配置されている。
【００２９】
係合装置１０は、図１に示すように、第一回転機ＭＧ１に連結されている。係合装置１０は、第一回転機ＭＧ１の回転を規制することができるよう構成され、第一回転機ＭＧ１の回転を機械的にロックするＭＧ１ロック機構として使用される。
【００３０】
動力伝達装置１によるエンジン回転数制御や駆動輪２２への出力制御の実行時に、第一回転機ＭＧ１の回転数を０に制御する必要がある場合に、係合装置１０により第一回転機ＭＧ１の回転が機械的にロックされる。このため、第一回転機ＭＧ１の回転数を電気的に制御する必要がなくなるので、第一回転機ＭＧ１への電力供給が不要となり、燃費向上を図ることができる。係合装置１０が第一回転機ＭＧ１の回転を機械的にロックすることで、遊星歯車機構３は無段変速機として機能しなくなり、固定段となる。
【００３１】
係合装置１０は、図２に示すように、第一回転機ＭＧ１、ピース１１（被係合部材）、スリーブ１２（係合部材）、ハブ１３、アクチュエータ１４、及びＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）４０を備えて構成される。
【００３２】
ピース１１は、第一回転機ＭＧ１の回転軸３０の周囲に配置されている。ピース１１は、例えば環状の部材であり、軸方向に沿って連通孔１１ｂが形成されている。ピース１１の連通孔１１ｂは、支持部材３２ａを中心として第一回転機ＭＧ１と反対側（図２の左側）の回転軸３０の一端部３０ａに嵌合されている。これにより、ピース１１は、径方向の移動が規制されている。
【００３３】
ピース１１の連通孔１１ｂと回転軸３０の一端部３０ａとの嵌め合いは、例えば隙間嵌めであり、このときピース１１は回転軸３０の滑り軸受としても機能する。または、ピース１１の連通孔１１ｂと回転軸３０の一端部３０ａとの間に転がり軸受を設ける構成としてもよい。このようなピース１１と回転軸３０との接続により、ピース１１は回転軸３０に対して相対回転可能に設置される。
【００３４】
なお、ピース１１の連通孔１１ｂと回転軸３０の一端部３０ａとの嵌め合いを締まり嵌めとしてもよい。この場合、ピース１１は、通常時は回転軸３０と一体回転し、例えばスリーブ１２との係合時などに大きなトルクを受けたときに回転軸３０に対して相対回転する。
【００３５】
図２に示すように、ピース１１との嵌合部分がある回転軸３０の一端部３０ａの径は、ハウジング３２の支持部材３２ａにより支持されている支持部分３０ｂの径より小さい。つまり回転軸３０の一端部３０ａの周面と、支持部分３０ｂの周面との間には、径方向に沿って端面３０ｃが延在している。ピース１１の係合方向側（第一回転機ＭＧ１側）の端面１１ｃは、この回転軸３０の端面３０ｃと対向して配置されており、これらの端面１１ｃ，３０ｃの間には、環状の皿バネ１５が端面１１ｃ，３０ｃとそれぞれ連結して設置されている。皿バネ１５は、ピース１１と回転軸３０との間で動力伝達を行なうことができる。すなわち、ピース１１は、皿バネ１５を介して回転軸３０からトルクを受け、回転軸３０の回転に応じて回転することができる。
【００３６】
皿バネ１５は、回転方向のバネ構造を有する。これにより、ピース１１と回転軸３０との間の急激なトルク変動を吸収することが可能となり、ピース１１から回転軸３０への過大トルク入力を抑制できる。すなわち、皿バネ１５は、所謂トルクリミッタとして機能する。また、皿バネ１５は、軸方向のバネ構造も有する。これにより、ピース１１とスリーブ１２との係合時の軸方向のショックを吸収でき、衝突音を低減できる。なお、皿バネ１５は、軸方向に複数枚を連結配置してもよいし、１枚のみを配置してもよい。
【００３７】
スリーブ１２は、ピース１１と同様に第一回転機ＭＧ１の回転軸３０の周囲に配置されており、かつ、ピース１１より径方向外側に配置されている。スリーブ１２は、ハウジング３２に固設されたハブ１３にスプライン嵌合されている。つまり、スリーブ１２は、軸方向に移動可能に構成されており、径方向の移動及び回転軸３０まわりの回転が規制されている。
【００３８】
ピース１１とスリーブ１２は、スリーブ１２の軸方向の移動によって、スリーブ１２の内周面とピース１１の外周面とを係合／解放することができる。ピース１１の外周面には、径方向外側に向けて回転軸３０まわりの周方向に沿ってドグ歯１１ａが配設されている。スリーブ１２の内周面には、径方向内側に向けて、回転軸３０まわりの周方向に沿ってドグ歯１２ａが配設される。ドグ歯１１ａ，１２ａの歯筋が延在する方向は軸方向である。これらのドグ歯１１ａ，１２ａは、噛み合いドグクラッチになっており、両者が噛み合うことにより、ピース１１とスリーブ１２とを係合させることができる。スリーブ１２をピース１１とスプライン嵌合することにより、回転軸３０及び第一回転機ＭＧ１の回転を固定することができる。
【００３９】
ハブ１３は、ピース１１及びスリーブ１２と同様に回転軸３０の周囲に配置されている。ハブ１３は、スリーブ１２の径方向内側に配置され、その外周面上にてスリーブ１２をスプライン嵌合している。つまり、スリーブ１２は、ハブ１３との嵌合によってハブ１３に対して相対的に周方向の移動が規制されると共に、軸方向へ移動可能に設置されている。また、ハブ１３は、軸方向の解放方向側にてピース１１と隣接して配置されている。すなわちスリーブ１２は、ハブ１３の外周面上に沿って軸方向に移動自在とされ、ハブ１３から軸方向の係合方向に突出することでピース１１と係合することができ、また、ピース１１上から軸方向の解放方向に移動してハブ１３の外周面上に戻ることでピース１１との係合状態から解放することができる。ハブ１３は、図１に示すようにハウジング３２に連結されており、径方向、軸方向、及び周方向の移動が規制されている。
【００４０】
図２に示すように、互いに対向するピース１１の解放方向（スリーブ１２側）の端面１１ｄと、ハブ１３の係合方向の端面１３ａとの間には、スラスト軸受１６が配置されている。スラスト軸受１６によって、ピース１１は係合方向側から支持されるため、ハブ１３に対するピース１１の回転を円滑に行なうことができる。
【００４１】
アクチュエータ１４は、ＥＣＵ４０からの制御指令に応じて、軸方向に駆動力を発生させ、スリーブ１２を軸方向に移動させる動力源である。アクチュエータ１４は、例えばソレノイドタイプの電磁アクチュエータである。
【００４２】
スリーブ１２は、アクチュエータ１４により軸方向に推力が与えられることで、軸方向のピース１１へ接近する方向（係合方向）またはピース１１から離間する方向（解放方向）に移動することができる。スリーブ１２が係合方向に移動し、スリーブ１２のドグ歯１２ａがピース１１のドグ歯１１ａと噛み合うことで、スリーブ１２とピース１１が係合する。また、スリーブ１２が解放方向に移動し、スリーブ１２のドグ歯１２ａがピース１１のドグ歯１１ａから離れることで、スリーブ１２とピース１１との係合状態が解放される。
【００４３】
係合装置１０は、アクチュエータ１４から与えられる駆動力によってスリーブ１２を軸方向に移動させることで、係合状態と解放状態とを切替可能である。係合状態では、スリーブ１２のドグ歯１２ａと、ピース１１のドグ歯１１ａとが相対回転不能に接続される。したがって、係合装置１０が係合状態にあると、回転軸３０から、ピース１１、スリーブ１２、ハブ１３を介して動力伝達経路が接続された状態となる。一方、係合装置１０が解放状態にあると、回転軸３０の回転が許容される。
【００４４】
また、係合装置１０は、２つの変位センサとして第一変位センサ１７ａ（第一検出手段）及び第二変位センサ１７ｂ（第二検出手段）を備える。第一変位センサ１７ａは、軸方向の解放方向側（図２の左側）からスリーブ１２と対向して設置され、スリーブ１２との間の距離の変位を検出する。第二変位センサ１７ｂは、軸方向の係合方向側（図２の右側）からピース１１と対向して設置され、ピース１１との間の距離の変位を検出する。第二変位センサ１７ｂは、例えば支持部材３２ａに埋設して設置される。第一変位センサ１７ａ及び第二変位センサ１７ｂは、ＥＣＵ４０に電気的に接続され、それぞれスリーブ１２及びピース１１との距離の変位に関する情報をＥＣＵ４０に出力する。
【００４５】
ＥＣＵ４０は、車両１００内の各種センサ類の情報に基づいて、車両１００の各部の制御を行なう制御装置である。例えば、ＥＣＵ４０は、エンジン２、第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２とそれぞれ接続されており、エンジン２、第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２を制御することができる。特に本実施形態のＥＣＵ４０は、係合装置１０のアクチュエータ１４に接続されており、アクチュエータ１４の推力を制御して、スリーブ１２の軸方向位置を調整することで、スリーブ１２とピース１１の係合動作及び解放動作を行なう。また、ＥＣＵ４０は、第一変位センサ１７ａ及び第二変位センサ１７ｂにより検出されたスリーブ１２及びピース１１との距離の変位に関する情報に基づいて、ピース１１とスリーブ１２との係合の度合いを判定することができる。
【００４６】
ＥＣＵ４０は、物理的には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及びインターフェースなどを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。ＥＣＵ４０の各機能は、ＲＯＭに保持されるアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することによって、ＣＰＵの制御のもとで車両内の各種装置を動作させると共に、ＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出し及び書き込みを行なうことで実現される。
【００４７】
なお、本実施形態では、第一回転機ＭＧ１、アクチュエータ１４、及びＥＣＵ４０が、ピース１１とスリーブ１２との係合動作及び解放動作を制御する制御手段として機能する。
【００４８】
また、係合装置１０では、ピース１１が第一回転機ＭＧ１の回転軸３０と連動して回転している場合、第一回転機ＭＧ１の回転トルクは、ピース１１、スリーブ１２、及びハブ１３を介して、ハウジング３２に伝達される。つまり、本実施形態では、ピース１１とスリーブ１２との係合時には、ハウジング３２が、ピース１１側の動力送り部（第一回転機ＭＧ１）から伝達される動力を受ける動力受け部として機能する。
【００４９】
次に図３を参照して、第一実施形態に係る動力伝達装置の動作について説明する。図３は、第一実施形態に係る動力伝達装置により実施される係合装置の係合制御処理のフローチャートである。図３に示すフローチャートの処理は、ＥＣＵ４０により、第一回転機ＭＧ１の回転を機械的にロックするＭＧ１ロック機構を作動させるべく係合装置１０を係合状態に遷移させる際に実施される。
【００５０】
まず第一回転機ＭＧ１の目標回転数が係合動作用のものに変更される（ステップＳ０１）。そして、変更された目標回転数に基づき、第一回転機ＭＧ１をフィードバック制御して、第一回転機ＭＧ１の回転数制御が行われる（ステップＳ０２）。これにより、ピース１１が第一回転機ＭＧ１と一体回転して、ピース１１の回転数も目標回転数に回転数制御される。この回転数制御の目標回転数は、例えば第一回転機ＭＧ１の負回転方向の回転数を設定してもよいし、または、ピース１１のドグ歯１１ａとスリーブ１２のドグ歯１２ａとの間の距離を一定に維持できる０回転を設定することもできる。
【００５１】
次に、ステップＳ０２の回転数制御によって、ピース１１の回転数が所定の目標回転範囲内に遷移したか否かが判定される（ステップＳ０３）。目標回転範囲とは、ステップＳ０１で設定された目標回転数を含む所定範囲であり、例えば０回転から所定の負回転数までの範囲を設定することができる。目標回転範囲内に遷移したことの判定条件は、例えば、ピース回転数が目標回転範囲内に一定時間滞在すること、目標回転範囲に入ったピース回転数の変化量が一定値以内となること（変化量が少なくなること）、目標回転範囲に入ったこと、などの１または複数の条件を設定することができる。ＥＣＵ４０は、これらの設定された判定条件を満たしたときに、ピース１１の回転数が所定の目標回転範囲内に遷移したものと判定する。
【００５２】
ステップＳ０３の判定の結果、ピース１１の回転数が所定の目標回転範囲内では無いと判定された場合には（ステップＳ０３のＮｏ）、ステップＳ０２に戻り、ピース１１の回転数を目標回転範囲に遷移すべく引き続き回転数制御が実施される。
【００５３】
一方、ピース１１の回転数が所定の目標回転範囲内に遷移したと判定された場合には（ステップＳ０３のＹｅｓ）、回転数制御を継続しつつ、噛合動作が実施される（ステップＳ０４）。噛合動作は、具体的には、係合方向へスリーブ１２を移動させるストローク制御を実施する。ピース１１の回転数が目標回転数に収束するのを待たずに、許容幅のある目標回転範囲に入った時点で移動制御を開始するので、迅速に次の処理に移行することができ、係合制御を迅速に実行することができる。このストローク制御では、ＥＣＵ４０は、アクチュエータ１４を制御して、スリーブ１２に係合方向の推力を印加し、スリーブ１２を係合方向へ移動させる。
【００５４】
次に、回転数制御とストローク制御を継続しつつ、第一回転機ＭＧ１を制御して、正回転方向へのピース１１のトルク変更制御が実施される（ステップＳ０５）。トルク変更制御は、回転数制御のフィードバック制御量（トルク）に対して、フィードフォワード的に追加トルクを追加して、ピース１１の駆動トルクを変更する制御である。本実施形態では、トルク変更制御では、ピース１１の回転方向を、負回転方向から正回転方向に徐々に変化するよう、正回転方向の追加トルクを追加する。
【００５５】
次に、ピース１１の回転数が規定回転数以下であるか否かが確認される（ステップＳ０６）。規定回転数は、正回転方向の所定値を設定することができる。つまり、この判定ブロックでは、トルク変更制御によって、ピース１１の回転数が正回転方向の比較的小さな回転数に変更されたことを確認する。規定回転数を超えている場合には（ステップＳ０６のＮｏ）、トルクスイープによりバランスが崩れ、ピース１１の回転数が正回転方向に変化し過ぎているものと判断して、この回転数変化を抑制すべく、トルク変更制御の追加トルクがゼロ化される（ステップＳ０７）。これにより、正回転方向に増大し過ぎたピース回転数が低減する。
【００５６】
ステップＳ０６においてピース１１の回転数が規定回転数以下であった場合（ステップＳ０６のＹｅｓ）、または、ステップＳ０７においてトルク変更制御がゼロ化された後には、第一変位センサ１７ａのストローク条件が完了しているか否かが判定される（ステップＳ０８）。第一変位センサ１７ａのストローク条件は、例えば、ステップＳ０４の噛合動作の開始後に、スリーブ１２が所定のストローク量だけ係合方向に移動したことを含む。より詳細には、第一変位センサ１７ａにより検出されたスリーブ１２との間の軸方向距離の変位量が、所定のストローク量まで増加したときに、第一変位センサ１７ａのストローク条件を満たしたものと判定することができる。このストローク条件を満たすとき、スリーブ１２は、ピース１１との好適な係合状態を確保するのに充分な量だけ係合方向に進出していることを意味する。
【００５７】
ステップＳ０８の判定の結果、第一変位センサ１７ａのストローク条件が完了していないと判定された場合には（ステップＳ０８のＮｏ）、ステップＳ０５に戻り回転数制御、噛合動作、トルク変更制御が継続される。
【００５８】
一方、第一変位センサ１７ａのストローク条件が完了したものと判定された場合には（ステップＳ０８のＹｅｓ）、続いて第二変位センサ１７ｂのストローク条件が完了しているか否かが判定される（ステップＳ０９）。第二変位センサ１７ｂのストローク条件は、例えば、ステップＳ０４の噛合動作の開始後に、ピース１１が、第一回転機ＭＧ１の方向に移動した後に初期位置に戻ったことを含む。より詳細には、第二変位センサ１７ｂにより検出されたピース１１との間の軸方向距離の変位量が、所定量まで減少した後に増加に転じて初期位置まで戻ったときに、第二変位センサ１７ｂのストローク条件を満たしたものと判定することができる。このストローク条件を満たすとき、ピース１１は、スリーブ１２との接触によって係合方向に一旦押し込まれ、その後に皿バネ１５の軸方向の付勢力によって解放方向に押し戻されて初期位置に戻っていることを意味する。このとき、スリーブ１２も係合方向に所定のストローク量だけ進出しているので、スリーブ１２のドグ歯１２ａとピース１１のドグ歯１１ａとの軸方向の重畳面積は最大となる。なお、「初期位置」とは、ステップＳ０４の噛合動作の開始時におけるピース１１の軸方向位置である。
【００５９】
ステップＳ０９の判定の結果、第二変位センサ１７ｂのストローク条件が完了していないと判定された場合には（ステップＳ０９のＮｏ）、ステップＳ０５に戻り回転数制御、噛合動作、トルク変更制御が継続される。
【００６０】
一方、第二変位センサ１７ｂのストローク条件が完了したものと判定された場合には（ステップＳ０９のＹｅｓ）、スリーブ１２がピース１１に対して係合方向に充分に進出しているものとして、ドグ歯１１ａ，１２ａの係合を行なうべく、第一回転機ＭＧ１のトルクが正方向から負方向に変更される（ステップＳ１０）。これにより、ピース１１の回転は、正回転方向から停止状態に徐々に変化する。
【００６１】
そして、第一回転機ＭＧ１の位相が不変となっているか否かが判定される（ステップＳ１１）。第一回転機ＭＧ１の位相が変動している場合には（ステップＳ１１のＮｏ）、ピース１１の回転が停止するまでの状態遷移が続いているものとして、ステップＳ０５に戻り回転数制御、噛合動作、トルク変更制御が継続される。一方、第一回転機ＭＧ１の位相が不変となっている場合には（ステップＳ１１のＹｅｓ）、ピース１１の回転が停止しており、ピース１１とスリーブ１２との係合動作が完了したものとして、本制御フローを終了する。
【００６２】
次に、第一実施形態に係る動力伝達装置の効果について説明する。
【００６３】
第一実施形態に係る動力伝達装置１は、駆動源として第一回転機ＭＧ１を具備するハイブリッド車両１００の動力伝達装置であり、第一回転機ＭＧ１の回転を停止させる係合装置１０を備える。係合装置１０は、第一回転機ＭＧ１の回転軸３０に接続され、軸方向両側に端面１１ｃ，１１ｄを有するピース１１と、軸方向の移動によりピース１１との係合及び解放を行なうスリーブ１２と、を備える。スリーブ１２は、ピース１１を中心として第一回転機ＭＧ１と反対側からピース１１に係合または解放するよう配置される。係合装置１０はさらに、ピース１１の第一回転機ＭＧ１側（係合方向）の端面１１ｃと回転軸３０の端面３０ｃとの間に設けられるトルクリミッタとしての皿バネ１５と、ピース１１のスリーブ１２側（解放方向）の端面１１ｄを支持するスラスト軸受１６と、を有する。
【００６４】
ここで図６を参照して本発明の参考形態について説明する。図６は、本発明の参考形態に係る動力伝達装置のうちの係合装置の主要部分を拡大視した縦断面図である。
【００６５】
図６に示す参考形態の係合装置１０ｃでは、ピース１１は、ピース１１の係合方向の端面１１ｃと支持部材３２ａとの間にスラスト軸受１６が設置され、さらに、ピース１１の解放方向の端面１１ｄと、ハブ１３の係合方向の端面１３ａとの間にもスラスト軸受１６が設置されている。これらのスラスト軸受１６，１６により、ピース１１は軸方向両側から挟持されるので、ハブ１３及び支持部材３２ａに対するピース１１の回転を円滑に行なうことができる。
【００６６】
また、ピース１１は、第一回転機ＭＧ１の回転軸３０にスプライン嵌合されており、第一回転機ＭＧ１の回転軸３０と連動して一体回転するよう構成されている。つまりピース１１は、回転軸３０との嵌合と、２つのスラスト軸受１６，１６による軸方向両側からの挟持とによって、軸方向及び径方向の移動と、回転軸３０に対する相対回転を規制されている。
【００６７】
ここで、係合装置１０ｃが係合動作を行なう際には、スリーブ１２のドグ歯１２ａとピース１１のドグ歯１１ａとが強く衝突することによって、ピース１１に回転方向または軸方向の過大な荷重が入力される状況が考えられる。図６に示す参考形態の係合装置１０ｃの構成では、このような状況が発生した場合には、上述のように回転方向及び軸方向の移動が規制されているので、入力された荷重を吸収することができず、ドグ歯１１ａ，１２ａ同士の衝突音が大きくなる虞がある。
【００６８】
また、係合装置１０ｃでは、ピース１１が第一回転機ＭＧ１の回転軸３０とスプライン嵌合しているため、回転方向の過大な荷重は回転軸３０に直接伝達されてしまうので、第一回転機ＭＧ１のロータや回転軸３０が破損する虞もある。
【００６９】
これに対して、第一実施形態に係る動力伝達装置１では、図２に示すように、係合装置１０のピース１１の第一回転機ＭＧ１側（係合方向）の端面１１ｃと回転軸３０の端面３０ｃとの間には皿バネ１５が設置される。動力伝達装置１では、ピース１１は回転軸３０に嵌合されておらず、皿バネ１５によって両者が接続されているので、ピース１１と回転軸３０との間の動力伝達は皿バネ１５を介して行われる。皿バネ１５は、回転方向のバネ構造を有する。すなわち、皿バネ１５は、ピース１１と回転軸３０との間で回転方向の過大なトルク伝達を抑制するトルクリミッタとしての機能を有する。
【００７０】
したがって、第一実施形態に係る動力伝達装置１では、係合動作時に例えばドグ歯１１ａ，１２ａ同士の衝突によって、ピース１１に回転方向の過大な荷重が入力された場合でも、皿バネ１５のトルクリミッタ機能によってこの荷重を吸収することが可能となり、係合装置１０の係合時の衝突音を低減させることができる。また、皿バネ１５のトルクリミッタ機能により、回転軸３０に伝達される荷重を低減できるので、第一回転機ＭＧ１のロータや回転軸３０が破損することを防止できる。また、回転軸３０への伝達荷重を低減させることで、第一回転機ＭＧ１の強度要件を緩和できるので、第一回転機ＭＧ１のロータや、第一回転機ＭＧ１が接続される動力分配機構（遊星歯車機構３）などの小型化が可能となる。
【００７１】
また、皿バネ１５は、軸方向のバネ構造も有する。皿バネ１５は、ピース１１の第一回転機ＭＧ１側（係合方向）の端面１１ｃと回転軸３０の端面３０ｃとの間に設置されている。このため、係合動作時に例えばドグ歯１１ａ，１２ａ同士の衝突によって、ピース１１に軸方向の過大な荷重が入力された場合でも、皿バネ１５の軸方向のバネ構造によってこの荷重を吸収することが可能となり、係合装置１０の係合時の衝突音を低減させることができる。また、皿バネ１５が軸方向荷重を吸収できるので、第一回転機ＭＧ１への過大な軸方向荷重の入力を防止できる。これにより、第一回転機ＭＧ１の回転軸３０やロータが軸方向に変位することを抑制でき、第一回転機ＭＧ１の出力性能やレゾルバの測定精度の悪化を防止できる。また、第一回転機ＭＧ１の回転軸３０を支持する軸受の強度要件も緩和でき小型化を図れる。
【００７２】
また、皿バネ１５は、単体で回転方向のバネ構造と軸方向のバネ構造の両方の機能を備え、小さいスペースで両機能の効果を得ることができるので、係合装置１０のさらなる小型化が可能となる。
【００７３】
また、ピース１１は回転軸３０に嵌合されていないので、ピース１１を第一回転機ＭＧ１のロータの大きな軸方向完成（質量）と分離でき、ピース１１を軸方向に動きやすくできる。これにより、係合時の軸方向荷重によるピースの係合方向への軸方向移動や、この係合方向移動により皿バネ１５が発生する付勢力によってピース１１を解放方向へ軸方向移動することを容易にでき、この結果、ピース１１とスリーブ１２との係合度合いを大きくすることができ、良好な係合状態を実現できる。
【００７４】
また、係合装置１０は、第一回転機ＭＧ１の回転軸３０を組み付けた後に、皿バネ１５、ピース１１、スリーブ１２の順で簡単に組み付けることができる。なお、組み付け時には圧縮工程を必要としない。係合装置１０は、構成部品点数が少なく、構成部品の単価が低いため低コスト化を図れる。
【００７５】
また、第一実施形態に係る動力伝達装置１は、係合装置１０のピース１１とスリーブ１２との係合動作または解放動作を制御する制御手段（第一回転機ＭＧ１、アクチュエータ１４、ＥＣＵ４０）と、スリーブ１２の軸方向変位を検出する第一変位センサ１７ａと、ピース１１の軸方向変位を検出する第二変位センサ１７ｂと、を備える。制御手段は、スリーブ１２がピース１１と係合する方向に所定量移動したことを第一変位センサ１７ａにより検出されたこと、かつ、ピース１１が、第一回転機ＭＧ１の方向に移動した後に初期位置に戻ったことを第二変位センサ１７ｂにより検出されたことを条件として、係合動作の完了を判定する。
【００７６】
この構成により、ピース１１とスリーブ１２との相対距離を精度良く検出することができるので、スリーブ１２のドグ歯１２ａとピース１１のドグ歯１１ａとの重畳面積が係合に充分か否かを精度良く判定することが可能となり、この結果、ピース１１とスリーブ１２との係合状態の信頼性を向上でき、確実な係合保証ができる。
【００７７】
［第二実施形態］
次に、図４を参照して第二実施形態について説明する。図４は、本発明の第二実施形態に係る動力伝達装置のうちの係合装置の主要部分を拡大視した縦断面図である。
【００７８】
図４に示すとおり、第二実施形態に係る係合装置１０ａは、皿バネ１５が、ピース１１のスリーブ１２側（解放方向）の端面１１ｄと回転軸３０との間に設けられ、スラスト軸受１６が、ピース１１の第一回転機ＭＧ１側（係合方向）の端面１１ｃを支持する点で、第一実施形態の係合装置１０と異なるものである。つまり、皿バネ１５及びスラスト軸受１６が設置されるピース１１の端面が、第一実施形態の係合装置１０の場合と逆となる。
【００７９】
皿バネ１５は、ピース１１の端面１１ｄと、回転軸３０の一端部３０ａの周面とそれぞれ連結して設置されており、ピース１１と回転軸３０との間で動力伝達を行なうことができる。この構成においても、皿バネ１５は、ピース１１と回転軸３０との間で回転方向の過大なトルク伝達を抑制するトルクリミッタとしての機能を発揮することができる。
【００８０】
［第三実施形態］
次に、図５を参照して第三実施形態について説明する。図５は、本発明の第三実施形態に係る動力伝達装置のうちの係合装置の主要部分を拡大視した縦断面図である。
【００８１】
図５に示すとおり、第三実施形態に係る係合装置１０ｂは、ピース１１に対するスリーブ１２の軸方向の相対変位を検出する変位センサ１７ｃ（検出手段）を備える点、及び、ＥＣＵ４０が、変位センサ１７ｃにより検出されたピース１１とスリーブ１２との相対変位が所定量まで減少したか否かに応じて係合動作の完了を判定する点で、第一実施形態の係合装置１０と異なるものである。
【００８２】
変位センサ１７ｃは、例えば図５に示すように、スリーブ１２の係合方向側の端面上に埋設して設置され、径方向外側に延在するピース１１の突起部１１ｅと対向して配置される。変位センサ１７ｃは、スリーブ１２とピース１１の突起部１１ｅとの間の距離の変位を検出する。ＥＣＵ４０は、変位センサ１７ｃにより検出されるこの変位情報に基づいて、スリーブ１２に対するピース１１の相対変位を算出することができる。
【００８３】
この構成の場合、図３のフローチャートに示したステップＳ０８，Ｓ０９に示したストローク条件は、例えばステップＳ０４の噛合動作の開始後に、スリーブ１２が所定のストローク量だけ係合方向に移動したこと、具体的には、変位センサ１７ｃにより検出されたスリーブ１２に対するピース１１の相対変位が所定量まで減少したこと、に置き換えることができる。このストローク条件を満たすとき、スリーブ１２は、ピース１１との好適な係合状態を確保するのに充分な量だけ係合方向に進出していることを意味する。
【００８４】
第三実施形態に係る係合装置１０ｂでは、単一の変位センサ１７ｃを用いてピース１１とスリーブ１２との係合度合いを判定することができるので、係合装置１０ｂの構成部品点数を少なくして、さらなる低コスト化と省スペース化を図れる。
【００８５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００８６】
動力伝達装置１は、上記実施形態に例示した構成以外でもよい。例えば、上記実施形態では、エンジン２、第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２を駆動源とするハイブリッド車両の複軸式の動力伝達装置１を例示したが、エンジン２、第一回転機ＭＧ１及び第二回転機ＭＧ２が同軸上に配置される単軸式の動力伝達装置でもよい。また、動力伝達装置１を搭載する車両１００は、エンジン２と単一の回転機とを駆動源とするハイブリッド車両、所謂１モータハイブリッド車両でもよいし、エンジン２を備えず回転機を駆動源とする電気自動車（ＥＶ）でもよい。
【００８７】
また、上記実施形態では、ピース１１と第一回転機ＭＧ１の回転軸３０との間に皿バネ１５を設ける構成を例示したが、回転方向及び軸方向のトルクを吸収できればよく、例えば弾性部材などの他の要素を用いることもできる。また、皿バネ１５の代わりに、回転方向の過大な荷重による動力伝達を遮断する、または回転方向の荷重を吸収する機能を持つ構成要素と、軸方向の荷重を吸収する機能を持つ構成要素とを、ピース１１と回転軸３０との間に別々に設けてもよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、ピース１１のドグ歯１１ａが径方向外側に突出し、スリーブ１２のドグ歯１２ａがピース１１の径方向外側から内側に突出する構成を例示したが、ピース１１とスリーブ１２の歯の位置は他の態様でもよく、例えば、ピース１１のドグ歯１１ａとスリーブ１２のドグ歯１２ａとが、互いの方向にそれぞれ突出する態様でもよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、係合装置１０，１０ａ，１０ｂとして、ピース１１とスリーブ１２のドグ歯１１ａ，１２ａを係合／解放するドグクラッチの構成を例示したが、ＡＴ内湿式多板クラッチなどの他の係合要素と置き換えることも可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１  動力伝達装置
１０，１０ａ，１０ｂ  係合装置
１１  ピース（被係合部材）
１２  スリーブ（係合部材）
１４  アクチュエータ（制御手段）
１５  皿バネ（トルクリミッタ）
１６  スラスト軸受
１７ａ  第一変位センサ（第一検出手段）
１７ｂ  第二変位センサ（第二検出手段）
１７ｃ  変位センサ（検出手段）
４０  ＥＣＵ（制御手段）
ＭＧ１  第一回転機（制御手段）
【図１】
2014211213.tif 000003
【図２】
2014211213.tif 000004
【図３】
2014211213.tif 000005
【図４】
2014211213.tif 000006
【図５】
2014211213.tif 000007
【図６】
2014211213.tif 000008