(57)【要約】      （修正有）【課題】変速制御中に変速用のアクチュエータへの駆動指令値の急激な立ち上がりと立下りを抑制することで、変速機に発生する振動や音を低減し、ドライバーおよび乗員の乗り心地の改善を図ること、またアクチュエータに異常が発生した場合の対策等を講じる電気自動車の変速制御装置を提供する。【解決手段】車速、加減速度、およびアクセル開度をそれぞれ検出する車速度センサ９４、加速度センサ９５、アクセル開度センサを設け、車速度センサ９４、加速度センサ９５、アクセル開度センサからの信号に基づきアクチュエータに駆動指令を行う変速ＥＣＵ６１を設け、変速ＥＣＵ６１は、変速段を切換る変速時に、アクチュエータへの指令値を徐々に変化させる徐々指令手段７６を有する。【選択図】図８
2015001283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し、断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチと、これらローラクラッチの断続の切換をアクチュエータで行う変速段切換機構とを有する変速機を備え、
前記各ローラクラッチは、内輪と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である、
電気自動車における変速制御装置において、
車速、加減速度、およびアクセル開度をそれぞれ検出する検出手段を設け、これら検出手段からの信号に基づき前記アクチュエータに駆動指令を行う変速ＥＣＵを設け、この変速ＥＣＵは、前記変速段を切り換える変速時に、前記アクチュエータへの指令値を徐々に変化させる徐々指令手段を有することを特徴とする電気自動車の変速制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の電気自動車の変速制御装置において、前記徐々指令手段は、前記アクチュエータを作動させる時間を計測する計時手段を有し、この計時手段で計測される定められた時間間隔で前記アクチュエータへの指令値を徐々に上昇または下降させる電気自動車の変速制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の電気自動車の変速制御装置において、前記変速段切換機構は、前記アクチュエータによるシフト部材の進退によって、前記ローラクラッチの断続の切換を行うものであり、前記徐々指令手段は、前記変速段をシフトアップするとき、前記シフト部材における、１速段位置に隣接する変速シフト位置ＳＰ＿１ｆから、前記計時手段で計測される定められた時間間隔で前記アクチュエータへの指令値を徐々に上昇させる電気自動車の変速制御装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の電気自動車の変速制御装置において、前記変速段切換機構は、前記アクチュエータによるシフト部材の進退によって、前記ローラクラッチの断続の切換を行うものであり、前記徐々指令手段は、前記変速段をシフトアップするとき、前記シフト部材における、２速段位置寄りのニュートラル位置である変速シフト位置ＳＰ＿２ｎ手前のシフト位置から、前記計時手段で計測される定められた時間間隔で前記アクチュエータへの指令値を徐々に下降させる電気自動車の変速制御装置。
【請求項５】
請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の電気自動車の変速制御装置において、前記変速段切換機構は、前記アクチュエータによるシフト部材の進退によって、前記ローラクラッチの断続の切換を行うものであり、前記徐々指令手段は、前記変速段をシフトダウンするとき、前記シフト部材における、２速段位置に隣接する変速シフト位置ＳＰ＿２ｆから、前記計時手段で計測される定められた時間間隔で前記アクチュエータへの指令値を徐々に上昇させる電気自動車の変速制御装置。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載の電気自動車の変速制御装置において、前記変速段切換機構は、前記アクチュエータによるシフト部材の進退によって、前記ローラクラッチの断続の切換を行うものであり、前記徐々指令手段は、前記変速段をシフトダウンするとき、１速段位置寄りのニュートラル位置である変速シフト位置ＳＰ＿１ｎ手前のシフト位置から、前記計時手段で計測される定められた時間間隔で前記アクチュエータへの指令値を徐々に下降させる電気自動車の変速制御装置。
【請求項７】
請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載の電気自動車の変速制御装置において、目標変速段のシフト位置に到達する前に、前記計時手段で計測される前記アクチュエータの作動時間が定められた閾値を越えたとき、前記アクチュエータの異常と判定する判定手段を設けた電気自動車の変速制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動モータの回転数を変速して車輪へ伝達する電気自動車の変速制御装置に関し、変速時における変速用のアクチュエータを制御する技術、前記アクチュエータの異常を検出する技術、前記アクチュエータの異常時に前記電動モータを制御する技術等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車の駆動装置として、電動モータ、２段変速機、および差動装置（ディファレンシャル）を介し駆動輪に動力を伝達する車両用モータ駆動装置がある（例えば、特願２０１１−２２７６６６、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５７０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術１の課題：
従来技術１（特願２０１１−２２７６６６）
１．変速制御中、変速用アクチュエータへの駆動指令値に急激な立ち上がりと立下りがあるため、変速機に振動や音が発生しやすくなる。それにより、ドライバーおよび乗員の乗り心地が悪化する。
２．変速制御中に、アクチュエータに異常が生じた場合、車両の走行状態に不具合が生じる可能性がある。
【０００５】
この発明の目的は、変速制御中に変速用のアクチュエータへの駆動指令値の急激な立ち上がりと立下りを抑制することで、変速機に発生する振動や音を低減し、ドライバーおよび乗員の乗り心地の改善を図ること、またアクチュエータに異常が発生した場合の対策等を講じる電気自動車の変速制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の電気自動車の変速制御装置は、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列ＬＡ，ＬＢと、走行用の電動モータ３の出力軸であるモータ軸４に連結された入力軸７と前記各変速段のギヤ列ＬＡ，ＬＢとの間にそれぞれ介在し、断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂと、これらローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの断続の切換をアクチュエータ４７で行う変速段切換機構４０とを有する変速機５を備え、
前記各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂは、内輪１８Ａ，１８Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂ間に設けられた各楔状空間Ｓにローラ２０が介在し、各ローラ２０が楔状空間Ｓの狭まり部分に係合することで接続状態となり、各ローラ２０を楔状空間Ｓの広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である、
電気自動車における変速制御装置において、
車速、加減速度、およびアクセル開度をそれぞれ検出する検出手段９４，９５，６３ａを設け、これら検出手段９４，９５，６３ａからの信号に基づき前記アクチュエータ４７に駆動指令を行う変速ＥＣＵ６１を設け、この変速ＥＣＵ６１は、前記変速段を切り換える変速時に、前記アクチュエータ４７への指令値を徐々に変化させる徐々指令手段７６を有することを特徴とする。なお加減速度は、車速を検出する検出手段９４からの信号を微分することで算出しても良い。
【０００７】
この構成によると、各検出手段９４，９５，６３ａは、車速、加減速度、およびアクセル開度をそれぞれ検出する。変速ＥＣＵ６１は、各検出手段９４，９５，６３ａからの信号に基づき、変速段を切換える自動変速の判断を行う。変速ＥＣＵ６１が各検出手段９４，９５，６３ａからの信号に基づきアクチュエータ４７に駆動指令を行うと、変速ＥＣＵ６１の徐々指令手段７６は、変速時に、アクチュエータ４７への指令値を徐々に変化させる。よって、変速時に、アクチュエータ４７への指令値の急激な立ち上がりと立下がりを抑制することで、変速機５に発生する振動や音を低減し、ドライバーおよび乗員の乗り心地の改善を図ることができる。
【０００８】
前記徐々指令手段７６は、前記アクチュエータ４７を作動させる時間を計測する計時手段７６ａを有し、この計時手段７６ａで計測される定められた時間間隔で前記アクチュエータ４７への指令値を徐々に上昇または下降させるものとしても良い。この場合、計時手段７６ａとして、例えば、変速ＥＣＵ６１で割込みプログラミングにより生成されたタイマーを適用し得る。このタイマーで計測される定められた時間間隔（例えば、数ミリ秒）で、アクチュエータ４７への指令値を精度良く変化させることができる。
【０００９】
前記変速段切換機構４０は、前記アクチュエータ４７によるシフト部材４５の進退によって、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの断続の切換を行うものであり、前記徐々指令手段７６は、前記変速段をシフトアップするとき、前記シフト部材４５における、１速段位置に隣接する変速シフト位置ＳＰ＿１ｆから、前記計時手段７６ａで計測される定められた時間間隔で前記アクチュエータ４７への指令値を徐々に上昇させるものとしても良い。
前記変速段切換機構４０は、前記アクチュエータ４７によるシフト部材４５の進退によって、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの断続の切換を行うものであり、前記徐々指令手段７６は、前記変速段をシフトアップするとき、前記シフト部材４５における、２速段位置寄りのニュートラル位置である変速シフト位置ＳＰ＿２ｎ手前のシフト位置から、前記計時手段７６ａで計測される定められた時間間隔で前記アクチュエータ４７への指令値を徐々に下降させるものとしても良い。
このように変速段をシフトアップするとき、定められた時間間隔でアクチュエータ４７への指令値を徐々に上昇または下降させると、ローラ２０を駆動側における楔状空間Ｓの狭まり部分に係合させるときに、ショックトルクと異音が生じ難くなる。したがって、変速機５に発生する振動や音をより確実に低減することができる。
【００１０】
前記変速段切換機構４０は、前記アクチュエータ４７によるシフト部材４５の進退によって、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの断続の切換を行うものであり、前記徐々指令手段７６は、前記変速段をシフトダウンするとき、前記シフト部材４５における、２速段位置に隣接する変速シフト位置ＳＰ＿２ｆから、前記計時手段７６ａで計測される定められた時間間隔で前記アクチュエータ４７への指令値を徐々に上昇させるものとしても良い。
前記変速段切換機構４０は、前記アクチュエータ４７によるシフト部材４５の進退によって、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの断続の切換を行うものであり、前記徐々指令手段７６は、前記変速段をシフトダウンするとき、１速段位置寄りのニュートラル位置である変速シフト位置ＳＰ＿１ｎ手前のシフト位置から、前記計時手段７６ａで計測される定められた時間間隔で前記アクチュエータ４７への指令値を徐々に下降させるものとしても良い。
このように変速段をシフトダウンするとき、定められた時間間隔でアクチュエータ４７への指令値を徐々に上昇または下降させると、シフトアップ時と同様にショックトルクと異音が生じ難くなる。
【００１１】
目標変速段のシフト位置に到達する前に、前記計時手段７６ａで計測される前記アクチュエータ４７の作動時間が定められた閾値を越えたとき、前記アクチュエータ４７の異常と判定する判定手段８１を設けても良い。このように判定手段８１によりアクチュエータ４７が異常と判定されると、変速制御装置はその対策を講じる処理を行うことが可能となる。
前記判定手段８１により前記アクチュエータ４７が異常と判定された直後に、前記アクチュエータ４７への指令値をゼロとし、また、前記電動モータ３が回転数制御を実施中の場合は、前記回転数制御を即時中止する異常処理部８３を設けても良い。
【００１２】
前記異常処理部８３は、前記アクチュエータ４７への指令値をゼロとし、また、前記電動モータ３が回転数制御を実施中の場合は、前記回転数制御を即時中止した後、前記電動モータ３のトルク制御の指令値をゼロにしても良い。
バックアップ用の予備のアクチュエータを設け、前記異常処理部８３は、前記電動モータ３のトルク制御の指令値をゼロにした後、前記予備のアクチュエータを起動し、変速制御を正常状態に復帰させても良い。
【００１３】
この発明の電気自動車は、前記いずれかに記載の変速制御装置を搭載する駆動装置によって、車両の前輪および後輪のいずれか一方、または両方を駆動することを特徴とする。この構成によると、変速制御装置により振動や音を低減し、ドライバーおよび乗員の乗り心地の改善を図ることができる。
この発明のハイブリッド電気自動車は、エンジンにて車両の前輪または後輪のいずれか一方を駆動し、前記いずれかに記載の変速制御装置を搭載する駆動装置によって、他方の車輪を駆動することを特徴とする。このようなハイブリッド電気自動車にも、変速制御装置を搭載することで、振動や音を低減し、ドライバーおよび乗員の乗り心地の改善を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の電気自動車の制御装置は、互いに変速比が異なる複数の変速段のギヤ列と、走行用の電動モータの出力軸であるモータ軸に連結された入力軸と前記各変速段のギヤ列との間にそれぞれ介在し、断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチと、これらローラクラッチの断続の切換をアクチュエータで行う変速段切換機構とを有する変速機を備え、前記各ローラクラッチは、内輪と外輪間に設けられた各楔状空間にローラが介在し、各ローラが楔状空間の狭まり部分に係合することで接続状態となり、各ローラを楔状空間の広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である、電気自動車における変速制御装置において、車速、加減速度、およびアクセル開度をそれぞれ検出する検出手段を設け、これら検出手段からの信号に基づき前記アクチュエータに駆動指令を行う変速ＥＣＵを設け、この変速ＥＣＵは、前記変速段を切り換える変速時に、前記アクチュエータへの指令値を徐々に変化させる徐々指令手段を有するため、変速制御中に変速用のアクチュエータへの駆動指令値の急激な立ち上がりと立下りを抑制することで、変速機に発生する振動や音を低減し、ドライバーおよび乗員の乗り心地の改善を図ること、またアクチュエータに異常が発生した場合の対策等を講じ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る変速制御装置、変速制御方法を適用する電気自動車の概略図図である。
【図２】同変速制御装置，変速制御方法を適用するハイブリッド車の概略図である。
【図３】図１，図２に示す車両の車両用モータ駆動装置の断面図である。
【図４】同車両用モータ駆動装置の変速段切換機構の断面図である。
【図５】同車両用モータ駆動装置を制御する変速制御システムを概略示すブロック図である。
【図６】同車両用モータ駆動装置のインバータ装置の構成図である。
【図７】同車両用モータ駆動装置における電動モータのトルク制御および回転数制御を行う制御系のブロック図である。
【図８】同車両用モータ駆動装置の変速制御装置の概念構成を示すブロック図である。
【図９】変速時における同電動モータの駆動トルク特性を概略示す図である。
【図１０】同変速制御装置のシフトフォークの変速シフト位置を説明する図である。
【図１１】従来技術を用いてシフトアップを行った場合のアクチュエータの駆動指令値の変化を示す図である。
【図１２】同変速制御装置を用いてシフトアップを行った場合のアクチュエータの駆動指令値の変化を示す図である。
【図１３】従来技術を用いてシフトダウンを行った場合のアクチュエータの駆動指令値の変化を示す図である。
【図１４】同変速制御装置を用いてシフトダウンを行った場合のアクチュエータの駆動指令値の変化を示す図である。
【図１５】同アクチュエータの異常を検出するフローチャートである。
【図１６】同アクチュエータの異常時の処理を表すフローチャートである。
【図１７】図４の一部の拡大断面図である。
【図１８】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１９】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２０】図４のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図２１】同車両用モータ駆動装置のシフト機構を示す断面図である。
【図２２】同変速段切換機構におけるローラクラッチ等の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
この発明の第１の実施形態に係る電気自動車の変速制御装置を説明する。なお、以下の説明は、変速制御方法の説明をも含む。図１は、左右一対の前輪１を車両用モータ駆動装置Ａで駆動される駆動輪とし、左右一対の後輪２を従動輪として電気自動車ＥＶを示す。      
【００１７】
図２は、左右一対の前輪１をエンジンＥによって駆動される主駆動輪とし、左右一対の後輪２を車両用モータ駆動装置Ａで駆動される補助駆動輪としたハイブリッド自動車ＨＶを示す。ハイブリッド自動車ＨＶには、エンジンＥの回転を変速するトランスミッションＴと、トランスミッションＴから出力された回転を左右の前輪１に分配するディファレンシャルＤとが設けられている。この実施形態の変速制御装置は、図１，図２の車両用モータ駆動装置Ａに適用される。
【００１８】
図３に示すように、車両用モータ駆動装置Ａは、走行用の電動モータ３と、電動モータ３の出力軸４の回転を変速して出力する変速機５と、その変速機５から出力された回転を図１に示す電気自動車ＥＶの左右一対の前輪１に分配し、または、図２に示すハイブリッド車の左右一対の後輪２に分配するディファレンシャル６とを有する。
【００１９】
変速機５は、変速段数が２段であって、図３に示すように、互いに変速比が異なる複数（この例では２列）の変速段のギヤ列ＬＡ，ＬＢと、電動モータ３の出力軸であるモータ軸４に連結された入力軸７と前記各変速段のギヤ列ＬＡ，ＬＢにそれぞれ介在し断続の切換が可能な各変速段の２ウェイ型のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂと、これら各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの断続の切換を行う変速段切換機構４０とを有する。
変速機５および変速段切換機構４０については、ここでは変速制御装置および変速制御方法の理解に必要な範囲で簡単に説明し、変速制御装置および変速制御方法の説明の後に、詳細に説明する。
【００２０】
変速機５は、モータ軸４の回転が入力される入力軸７と、入力軸７に対して間隔をおいて平行に配置された出力軸８と、上記各ギヤ列ＬＡ，ＬＢとを有する平行軸常時噛合型変速機である。１速ギヤ列ＬＡの入力ギヤ９Ａおよび２速ギヤ列ＬＢの入力ギヤ９Ｂが入力軸７に一体に設けられ、１速ギヤ列ＬＡの出力ギヤ１０Ａおよび２速ギヤ列ＬＢの出力ギヤ１０Ｂが出力軸８の外周に回転自在に設置されている。これら各出力ギヤ１０Ａ，１０Ｂと出力軸８の間に、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが介在させてある。
【００２１】
各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂは、図１８に示す２速のローラクラッチ１６Ｂの例で説明するように、外周面が多角形状とされた内輪１８Ｂの外周の平面状の各カム面１９と外輪２３Ｂの内周の円筒面間に設けられた各楔状空間Ｓにローラ２０が介在する。楔状空間Ｓは、円周方向の両側が狭まり、円周方向の中央が広がり部分となる。各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂは、各ローラ２０が楔状空間Ｓの狭まり部分に係合することで接続状態となり、保持器２１Ｂにより各ローラ２０を楔状空間Ｓの広がり部分に位置させることで切断状態となる構成である。
【００２２】
変速段切換機構４０は、図４に示すように、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの保持器２１Ａ，２１Ｂに連結された回転する環状の摩擦板３５Ａ，３５Ｂの外輪２３Ａ，２３Ｂへの接触と離間とを変速用のアクチュエータ４７による、シフト部材であるシフトフォーク４５の進退によって切り換える機構である。シフト機構４１は、変速段切換機構４０のうちの、摩擦板３５Ａ，３５Ｂを動作する機構部分であり、前記アクチュエータ４７とシフトフォーク４５により構成される。
【００２３】
アクチュエータ４７は、シフト用の電動モータであり、その出力軸４７ａの回転を、送りねじ機構４８によりシフトロッド４６の直動運動に変換し、シフトロッド４６に取り付けたシフトフォーク４５を軸方向に移動させる。シフトフォーク４５の移動により、シフトスリーブ４３およびシフトリング３４が移動する。シフトリング３４が摩擦板３５Ａ，３５Ｂを、クラッチ外輪２３Ａ，２３Ｂ（出力ギヤ１０Ａ，１０Ｂ）の側面に押し付ける。これにより、カム面付きの内輪１８Ａ，１８Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂとが相対回転する場合に、摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂとの間に摩擦力（トルク）が作用し、保持器２１Ａ，２１Ｂを介してローラ２０を楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込むことができる。
【００２４】
なお、保持器２１Ａ，２１Ｂは内輪１８Ａ，１８Ｂに対して回転自在であるが、図１７に示すように、スイッチばね２２Ａ，２２Ｂにより、内輪１８Ａ，１８Ｂのカム面１９の中央、つまり図１８に示すように、楔状空間Ｓの広がり部分である中立位置とポケット２１ａの円周方向中央とが一致するように付勢される。図４に示すように、摩擦板３５Ａ，３５Ｂは、スイッチばね２２Ａ，２２Ｂにより、保持器２１Ａ，２１Ｂと共に回転可能なように連結されている。
なお車両用モータ駆動装置Ａには、変速機内の潤滑油の油温を検出する油温センサ８４（図５）が設けられている。
【００２５】
図５は、車両用モータ駆動装置Ａを制御する変速制御システムを概略示すブロック図である。この制御システムは、統合ＥＣＵ６０、変速ＥＣＵ６１、およびインバータ装置６２を有する。統合ＥＣＵ６０、変速ＥＣＵ６１、およびインバータ装置６２の３者間の信号転走はＣＡＮ通信（コントローラー・エリア・ネットワーク）で行われる。
【００２６】
統合ＥＣＵ６０：
統合ＥＣＵ６０は、車載全ての電子制御装置間の協調制御を行う電子制御装置であり、アクセルペダル６３のアクセル開度センサ６３ａ、ブレーキペダル９１のブレーキ開度センサ９１ａ、ステアリングホイール９２の操舵角センサ９２ａ、変速段を手動で切り替えるシフトレバー９３のレバー位置センサ９３ａに接続されている。統合ＥＣＵ６０は、これらアクセル開度センサ６３ａ、ブレーキ開度センサ９１ａ、操舵角センサ９２ａ、レバー位置センサ９３ａの検出したアクセル開度信号、ブレーキ開度信号、操舵角信号、およびレバー位置信号を、変速ＥＣＵ６１に送信する機能、並びにこれらの４種の信号および他の各種のセンサ等の信号によって前記協調制御を行う機能を備える。
【００２７】
変速ＥＣＵ６１：
変速ＥＣＵ６１は、統合ＥＣＵ６０から送信された各種信号や、直接に変速ＥＣＵ６１に入力された各種信号により、自動変速の制御を行う電子制御装置であり、各種入力信号に基づいて変速判断を行い、変速機５のアクチュエータ４７とインバータ装置６２に指令を出す。
【００２８】
変速ＥＣＵ６１は、次の各機能（１）〜（７）を備える。
（１）車速度センサ９４および加速度センサ９５から、車速と車両の加減速度の検出信号を受け、統合ＥＣＵ６０からアクセル開度信号を受け取り、自動変速の判断を行う。
（２）急ブレーキと判断した場合は、新たな自動変速制御と回生制御を行わない。
（３）急ハンドルと判断した場合は、新たな自動変速を行わない。
（４）統合ＥＣＵ６０からシフトレバー９３の位置信号を受け取り、電動モータ３のクリープ制御を実施する。
（５）手動変速機構を備えている。
（６）変速用のアクチュエータ４７のシフト位置を、変速機５に付けられたシフト位置センサ６８から検出する機能とインバータ装置６２から電動モータ３の回転数を取得する機能を備えている。
（７）インバータ装置６２にトルク指令または回転数指令と変速指令を送信する機能、および変速機５に付けられたアクチュエータ４７を駆動する機能を備えている。
【００２９】
この実施形態の変速制御装置および変速制御方法は、変速ＥＣＵ６１による自動変速モードおよび手動変速モードの各変速モードにおける制御に係る。
【００３０】
インバータ装置６２：
インバータ装置６２は、バッテリ６９から直流電流が供給されて、電動モータ３に交流のモータ駆動電力を供給するとともに、その供給電力を変速ＥＣＵ６１からの信号に基づいて制御する。インバータ装置６２には、電動モータ３に設けられた回転角度センサ６６から、電動モータ３の回転数を示す信号が入力される。
インバータ装置６２は、電動モータ３を駆動する機能、および回転角度センサ６６から電動モータ３の回転角信号を得る機能を備える。
【００３１】
図６に示すように、インバータ装置６２は、インバータ７１と、このインバータ７１を制御するインバータ制御回路７２と、コンデンサ７０とを有する。インバータ７１と、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の上側アームスイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐと、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の下側アームスイッチング素子Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎの接続点に電動モータ３の各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の端子を接続したものである。インバータ７１には、３相の交流電力を出力するように、インバータ制御回路７２から各スイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ，Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎに開閉指令が与えられる。
【００３２】
電動モータ３は、３相の通電により転流を行っている。電動モータ３の駆動のためには大電流が必要であり、インバータ内の複数のスイッチング半導体素子が使用されている。
前記コンデンサ７０は、電動モータ３の駆動の際の大電流を制御するための平滑回路となる。前記スイッチング半導体素子は、コンデンサ７０を経て入力される直流電力を、前記スイッチング半導体素子の断続制御で３相交流電力に変換して電動モータ３に供給する。
【００３３】
図７は、車両用モータ駆動装置における電動モータのトルク制御および回転数制御を行う制御系のブロック図である。前記インバータ制御回路７２は、トルク制御と回転数制御とに切り換えて制御可能としてあり、トルク制御と回転数制御とも、フィードバック制御で、かつベクトル制御である。トルク制御については詳細な説明を省略する。
【００３４】
インバータ制御回路７２による回転数制御を説明する。
速度指令部１０６は、変速ＥＣＵ６１で設定された目標回転数に対して、速度指令をインバータに送る。また速度指令部１０６は、変速時の車速と選択された目標変速段の変速比に基づき、電動モータ３の目標回転数を算出する。算出した目標回転数は、速度指令としてインバータ装置６２のインバータ制御回路７２に指示される。
【００３５】
また、電動モータ３の回転子角度を回転角度センサ６６から取得し、実際の電動モータ３の回転数を速度計算部１０８で算出する。速度指令部１０６の速度指令と、速度計算部１０８で算出した実際の電動モータ回転数の差分を比較部１０９で求め、その差分に対して、制御部１０７でＰＩＤ制御（比例積分微分制御）、あるいはＰＩ制御（比例積分制御）を行い、制御量をトルク指令として、電流指令部１０１に入力する。回転数制御時、この速度計算部１０８の速度指令に基づくトルク指令が、トルク指令部１１０からのトルク指令に代えて電流指令部１０１に入力される。その後、制御量をトルク指令として、トルク制御を行う。
【００３６】
図８は、この電気自動車における車両用モータ駆動装置の変速制御装置の概念構成を示すブロック図である。
この電気自動車の変速制御装置は、前記変速制御方法を実施する装置であって、変速ＥＣＵ６１は、徐々指令手段７６と、定常指令手段８０と、クラッチ解除手段７７と、シンクロ制御手段７８と、クラッチ係合手段７９と、判定手段８１と、異常処理部８３と、ＲＯＭ８２とを有する。変速ＥＣＵ６１は、変速時以外の電動モータ３の制御をトルク制御として、トルク指令をインバータ制御回路７２へ出力し、変速時にトルク制御と回転数制御を切り換える。
【００３７】
徐々指令手段７６は、アクセル開度センサ６３ａからのアクセル開度信号、車速度センサ９４からの検出値、および加速度センサ９５からの加減速度から、変速時における後述の時間段にてアクチュエータ４７への指令値を徐々に変化させるように、目標変速段への変速指令を生成する。徐々指令手段７６は、アクチュエータ４７を作動させる時間を計測する計時手段７６ａを有し、この計時手段７６ａで計測される定められた時間間隔でアクチュエータ４７への指令値を徐々に上昇または下降させる。この場合、計時手段７６ａとして、例えば、変速ＥＣＵ６１で割込みプログラミングにより生成されたタイマーを適用し得る。このタイマーで計測される定められた時間間隔（例えば、数ミリ秒）で、アクチュエータ４７への指令値を精度良く変化させ得る。指令値のより具体的な変化のさせ方については後述する。
【００３８】
定常指令手段８０は、変速時において、徐々指令手段７６で指令する時間段以外の時間段で、アクセル開度信号、車速度センサ９４からの検出値、および加速度センサ９５からの加減速度から、目標変速段への変速指令、具体的には最大の指令値を生成する。この場合の指令値は、時間によって変化させず一定値である。
【００３９】
クラッチ解除手段７７は、前記変速指令に応答して、アクチュエータ４７によりシフト部材４５を動作させ、現変速段の摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３Ａ，２３Ｂの当接を解除し、トルク制御により電動モータ３のトルクを除荷して現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの係合を解除する。
【００４０】
シンクロ制御手段７８は、電動モータ３を回転数制御することにより目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの外輪２３Ａ，２３Ｂと内輪１８Ａ，１８Ｂの回転数が同期するようにシンクロさせる。
クラッチ係合手段７９は、電動モータ３を回転数制御することにより、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを係合させる。
【００４１】
判定手段８１は、変速時に目標変速段のシフト位置に到達する前に、計時手段７６ａで計測されるアクチュエータ４７の作動時間が定められたタイマー閾値Ａを超えたとき、アクチュエータ４７の異常と判定する。
異常処理部８３は、判定手段８１によりアクチュエータ４７が異常と判定された直後に、前記アクチュエータ４７への指令値をゼロとし、また電動モータ３が回転数制御を実施中の場合は、前記回転数制御を即時中止する。変速ＥＣＵ６１における記憶手段であるＲＯＭ８２には、前記タイマー閾値Ａなどが格納されている。
【００４２】
図９は、変速時における電動モータ３の駆動トルク特性を概略示す図である。本変速制御装置における電気自動車の変速制御方法において、電動モータ３を駆動させる動作は主に下記の動作（１）→動作（５）からなる。
ｔ０→ｔ１間（動作（１））：車両が現変速段走行トルクで走行している。
現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが正方向に締結している状態で、トルク制御により、電動モータ３を駆動している。このとき電動モータ３のトルクは、変速機５および差動装置６を介して駆動輪に伝達されている。
前記「正方向」とは、電動モータ３を駆動するとき、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが締結している方向とする。これに対してローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの「負方向」とは、電動モータ３を回生するとき、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが締結している方向とする。以下同じ。
【００４３】
ｔ１→ｔ２間（動作（２））：クラッチ解除手段７７が、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを解除させる。
ｔ２→ｔ３間（動作（３））：シンクロ制御手段７８が、電動モータ３をシンクロさせる。
ｔ３→ｔ４間（動作（４））：クラッチ係合手段７９が、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを締結（係合）させる。
【００４４】
ｔ４→（動作（５））：車両が目標変速段走行トルクで走行している。この動作（５）では、目標変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂが正方向に係合している状態で、トルク制御により、電動モータ３を駆動している。このとき電動モータ３のトルクは、変速機５および差動装置６を介して駆動輪に伝達されている。
【００４５】
図１０は、変速制御装置のシフトフォーク４５（図２１）の変速シフト位置を説明する図である。
シフトフォークが１速段位置から２速段位置にシフトアップ変速するとき、シフトフォークは、順次、シフト位置ＳＰ＿１ｆ→ＳＰ＿１ｆ・ｔ→ＳＰ＿１ｔ→ＳＰ＿１ｎ→ＳＰ＿２ｎ→ＳＰ＿２ｔ→ＳＰ＿２ｆ・ｔ→ＳＰ＿２ｆに移動する。前記シフト位置におけるニュートラル位置は、ＳＰ＿１ｔとＳＰ＿２ｔの間である。逆にシフトフォークが２速段位置から１速段位置にシフトダウン変速するとき、シフトフォークはシフトアップ変速と逆に順次移動する。
【００４６】
図１１は、従来技術を用いてシフトアップを行った場合のアクチュエータの駆動指令値の変化を示す図である。この従来例で使用するアクチュエータは、３相駆動ＤＣブラシレスモータとし、それ以外のタイプのモータ、例えばＡＣサーボモータ、ステッピングモータ等の使用も可能である。
ｔ０→ｔ１間：シフトアップ変速を実施する前の時間段であり、アクチュエータへの駆動指令値は「０」である。駆動指令値の生成部は、変速ＥＣＵのＣＰＵの内蔵Ｄ／Ａコンバータ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  ａｎａｌｏｇ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）のワンチャンネルとする。
【００４７】
ｔ１→ｔ２間：最大の指令値でアクチュエータを動かす時間段である。
ｔ１：シフトアップ開始のタイミングであり、同時にアクチュエータの起動のタイミングでもある（変速シフト位置のＳＰ＿１ｆ）。
ｔ２：アクチュエータ停止のタイミングである（変速シフト位置のＳＰ＿２ｎ）。
ｔ２〜：図９の動作（４）である。
アクチュエータの駆動指令値が急激に立上がる（時刻ｔ１）、または急激に立下がる（時刻ｔ２）場合、変速機に振動や音が発生しやすくなる。それによって、乗員が乗り心地の悪化を感じるおそれがある。
【００４８】
図１２は、本実施形態の変速制御装置を用いてシフトアップを行った場合のアクチュエータの駆動指令値の変化を示す図である。
ｔ０→ｔ１間：シフトアップ変速を実施する前の時間段であり、アクチュエータへの駆動指令値は「０」である。
ｔ１→ｔ２間：徐々指令手段がアクチュエータへの駆動指令値を「０」から最大値まで、定められた時間をかけて一定の傾きｋ１で上昇させる。前記定められた時間とは、変速ＥＣＵで割込みプログラミングにより生成された前記タイマーを計測することにより、生成された一定のタイマー間隔（例えば、数ミリ秒）である。
【００４９】
ｔ２→ｔ３間：定常指令手段が最大の指令値でアクチュエータを動かす時間段である。
ｔ３→ｔ４間：徐々指令手段がアクチュエータへの駆動指令値を最大値から「０」まで、定められた時間をかけて一定の傾きｋ２で下降させる。時刻ｔ１からｔ４にかけてアクチュエータへの駆動指令値が同図１２に示す台形状になる。
ｔ４〜：図９の動作（４）である。
ｔ１：変速シフト位置ＳＰ＿１ｆ；ｔ４：変速シフト位置ＳＰ＿２ｎ
本実施形態では、変速段をシフトアップするとき、徐々指令手段がアクチュエータの駆動指令値を徐々に上昇または下降させることによって、変速機に振動や音が発生するのを抑える。それによって、乗員が感じる乗り心地の改善を図る。
【００５０】
図１３は、従来技術を用いてシフトダウンを行った場合のアクチュエータの駆動指令値の変化を示す図である。
ｔ０→ｔ１間：シフトダウン変速を実施する前の時間段であり、アクチュエータへの駆動指令値は「０」である。駆動指令値の生成部は、変速ＥＣＵのＣＰＵの内蔵Ｄ／Ａコンバータ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  ａｎａｌｏｇ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）のワンチャンネルとする。
【００５１】
ｔ１→ｔ２間：最大の指令値でアクチュエータを動かす時間段である。
ｔ１：シフトダウン開始のタイミングであり、同時にアクチュエータの起動のタイミングでもある（変速シフト位置のＳＰ＿２ｆ）。
ｔ２：アクチュエータ停止のタイミングである（変速シフト位置のＳＰ＿１ｎ）。
ｔ２〜：図９の動作（４）である。
【００５２】
図１４は、本実施形態の変速制御装置を用いてシフトダウンを行った場合のアクチュエータの駆動指令値の変化を示す図である。
ｔ０→ｔ１間：シフトダウン変速を実施する前の時間段であり、アクチュエータへの駆動指令値は「０」である。
ｔ１→ｔ２間：徐々指令手段がアクチュエータへの駆動指令値を「０」から最大値まで、定められた時間をかけて一定の傾きｋ１で上昇させる。前記定められた時間とは、変速ＥＣＵで割込みプログラミングにより生成された前記タイマーを計測することにより、生成された一定のタイマー間隔（例えば、数ミリ秒）である。
【００５３】
ｔ２→ｔ３間：定常指令手段が最大の指令値でアクチュエータを動かす時間段である。
ｔ３→ｔ４間：徐々指令手段がアクチュエータへの駆動指令値を最大値から「０」まで、定められた時間をかけて一定の傾きｋ２で下降させる。
ｔ４〜：図９の動作（４）である。
ｔ１：変速シフト位置ＳＰ＿２ｆ；ｔ４：変速シフト位置ＳＰ＿１ｎ
本実施形態では、変速段をシフトダウンするとき、徐々指令手段がアクチュエータの駆動指令値を徐々に上昇または下降させることによって、変速機に振動や音が発生するのを抑える。それによって、乗員が感じる乗り心地の改善を図る。
【００５４】
図１５は、変速用のアクチュエータの異常を検出するフローチャートである。本フローチャートは、変速時（シフトアップとシフトダウン両方）のみ有効である。
ステップ１：現時刻の記録、記録変数をＯｌｄ＿Ｔｉｍｅとする。
ステップ２：アクチュエータを動かし（ステップ２ａ）、現時刻の記録、記録変数をＮｏｗ＿Ｔｉｍｅとする（ステップ２ｂ）。
ステップ３：記録時間の間隔がタイマー閾値Ａより大か否かの判断を行う。この判断で用いるタイマー閾値ＡはＲＯＭ８２に記憶されている。
Ｎｏｗ＿Ｔｉｍｅ−Ｏｌｄ＿Ｔｉｍｅ＞タイマー閾値Ａ？
ＹＥＳ：ステップ４へジャンプ
ＮＯ：ステップ５へジャンプ
【００５５】
ステップ４：判定手段８１は、アクチュエータ４７の異常と判定し、図１６に示す＜アクチュエータ異常時の処理フローチャート＞へジャンプ。
ステップ５：判定手段８１は、目標変速シフト位置に到達したか判定する。
ＹＥＳ：エンド。
ＮＯ：ステップ２へジャンプ。
【００５６】
図１６は、アクチュエータ４７の異常時の処理を表すフローチャートである。
図１５のフローチャートにより、変速用のアクチュエータ４７の異常と検出された場合、本図１６のフローチャートへ移行し、継続処理を行う。
ステップａ１：異常処理部８３は、直ちに変速用のアクチュエータ４７の指令値をゼロにし、ステップａ２へジャンプ。
ステップａ２：異常処理部８３は、電動モータ３が回転数制御を実施中か判断する。
ＹＥＳ：異常処理部８３は回転数制御の実施を即時中止し（ステップａ３）、ステップａ４へジャンプ。
ＮＯ：ステップａ４へジャンプ。
ステップａ４：異常処理部８３はトルク制御の指令値をゼロにする。
バックアップ用の予備のアクチュエータを設け、異常処理部８３は、前記ステップａ３の後の処理において、前記予備のアクチュエータを起動することで、変速制御を正常状態に復帰させることが可能である。
【００５７】
次に、車両用モータ駆動装置の詳細を図３、図４、図１７〜図２２と共に説明する。
図３において、モータ軸４は、入力軸７と同軸上に直列に配置されており、ハウジング１１に固定された電動モータ３のステータ１２で回転駆動される。入力軸７は、ハウジング１１内に組込まれた対向一対の軸受１３により回転可能に支持され、入力軸７の軸端はスプライン嵌合によってモータ軸４に接続されている。出力軸８は、ハウジング１１内に組込まれた対向一対の軸受１４により回転可能に支持されている。
【００５８】
１速入力ギヤ９Ａと２速入力ギヤ９Ｂは軸方向に間隔をおいて配置され、入力軸７を中心として入力軸７と一体に回転するように入力軸７に固定されている。１速出力ギヤ１０Ａと２速出力ギヤ１０Ｂも軸方向に間隔をおいて配置されている。
【００５９】
図４に示すように、１速出力ギヤ１０Ａは、出力軸８を貫通させる環状に形成され、軸受１５を介して出力軸８で支持されており、出力軸８を中心として出力軸８に対して回転可能となっている。同様に、２速出力ギヤ１０Ｂも、軸受１５を介して出力軸８で回転可能に支持されている。
【００６０】
図３に示すように、１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａは互いに噛合しており、その噛合によって１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａの間で回転が伝達するようになっている。２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂも噛合しており、その噛合によって２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの間で回転が伝達するようになっている。２速入力ギヤ９Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの減速比は、１速入力ギヤ９Ａと１速出力ギヤ１０Ａの減速比よりも小さい。
【００６１】
図４に示すように、１速出力ギヤ１０Ａと出力軸８の間には、１速出力ギヤ１０Ａと出力軸８の間でトルクの伝達と遮断の切換えを行う１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａが組込まれている。また、２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間には、２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間でトルクの伝達と遮断の切換えを行なう２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂが組込まれている。
【００６２】
１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、左右対称の同一構成なので、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを以下に説明し、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａについては、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂに対応する部分に同一の符号または末尾のアルファベットＢをＡに置き換えた符号を付して説明を省略する。
【００６３】
図１７〜図１９に示すように、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、２速出力ギヤ１０Ｂの内周に設けられた円筒面１７と、出力軸８の外周に回り止めした環状の２速カム部材１８Ｂに形成されたカム面１９と、カム面１９と円筒面１７の間に組み込まれたローラ２０と、ローラ２０を保持する２速保持器２１Ｂと、２速スイッチばね２２Ｂとを有する。カム面１９は、円筒面１７との間で周方向中央から周方向両端に向かって次第に狭くなる楔状空間Ｓを形成するような面であり、例えば、図１８に示すように円筒面１７と対向する平坦面である。
【００６４】
図４、図２２に示すように、２速保持器２１Ｂは、ローラ２０を収容する複数のポケット２１ａが周方向に間隔をおいて形成された円筒部２４と、円筒部２４の一端から径方向内方に延び出す内向きフランジ部２５とを有する。内向きフランジ部２５の径方向内端は、２速カム部材１８Ｂの外周で周方向にスライド可能に支持され、この周方向のスライドによって、２速保持器２１Ｂは、カム面１９と円筒面１７の間にローラ２０を係合させる係合位置と、ローラ２０の係合を解除する中立位置との間で、出力軸８に対して相対回転可能となっている。また、２速保持器２１Ｂの内向きフランジ部２５は軸方向両側への移動が規制され、これにより２速保持器２１Ｂが軸方向に非可動とされている。
【００６５】
図１８に示すように、各カム面１９は、回転中心を含む仮想平面に対して対称に形成され、これにより、各カム面１９と円筒面１７の間に配置されたローラ２０は、正転方向と逆転方向の両方向で係合可能となっている。すなわち、電動モータ３が発生するトルクにより車両を前進させるときは、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して正転方向に相対回転させることにより、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０を、カム面１９と円筒面１７の間の正転方向側の空間狭まり部分に係合させ、そのローラ２０を介して２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間で正転方向のトルクを伝達することが可能となっており、一方、電動モータ３が発生するトルクにより車両を後退させるときは、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して逆転方向に相対回転させることにより、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０を、カム面１９と円筒面１７の間の逆転方向側の空間狭まり部分に係合させ、そのローラ２０を介して２速出力ギヤ１０Ｂと出力軸８の間で逆転方向のトルクを伝達することが可能となっている。
【００６６】
図１９、図２２に示すように、２速スイッチばね２２Ｂは、鋼線をＣ形に巻いたＣ形環状部２６と、Ｃ形環状部２６の両端からそれぞれ径方向外方に延出する一対の延出部２７，２７とを有する。Ｃ形環状部２６は、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面に形成された円形のスイッチばね収容凹部２８に嵌め込まれ、一対の延出部２７，２７は、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面に形成された径方向溝２９に挿入されている。
【００６７】
径方向溝２９は、スイッチばね収容凹部２８の内周縁から径方向外方に延びて２速カム部材１８Ｂの外周に至るように形成されている。２速スイッチばね２２Ｂの延出部２７は、径方向溝２９の径方向外端から突出しており、その延出部２７の径方向溝２９からの突出部分が、２速保持器２１Ｂの円筒部２４の軸方向端部に形成された切欠き３０に挿入されている。径方向溝２９と切欠き３０は同じ幅に形成されている。
【００６８】
延出部２７，２７は、径方向溝２９の周方向で対向する内面と、切欠き３０の周方向で対向する内面にそれぞれ接触しており、その接触面に作用する周方向の力によって２速保持器２１Ｂを中立位置に弾性保持している。
すなわち、２速保持器２１Ｂを出力軸８に対して相対回転させて、図１９に示す中立位置から周方向に移動させると、径方向溝２９に対する切欠き３０の位置が周方向にずれるので、一対の延出部２７，２７の間隔が狭まる方向にＣ形環状部３６が弾性変形し、その弾性復元力によって２速スイッチばね２２Ｂの一対の延出部２７，２７が径方向溝２９の内面と切欠き３０の内面を押圧し、その押圧によって２速保持器２１Ｂを中立位置に戻す方向の力が作用するようになっている。
【００６９】
図４に示すように、１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂの出力軸８に対する回り止めは、スプライン嵌合によって行なわれている。１速カム部材１８Ａのカム面１９と２速カム部材１８Ｂのカム面１９は同数かつ同位相となっている。また、１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂは、出力軸８の外周に嵌合した一対の止め輪３１によって軸方向に非可動となっている。図１７に示すように、１速カム部材１８Ａと２速カム部材１８Ｂの間には間座３２が組み込まれている。
また図４に示すように、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂは、変速用伝達機構３３により選択的に係合することができるようになっている。
【００７０】
図１７に示すように、変速用伝達機構３３は、１速出力ギヤ１０Ａ（断面でない部分は図示せず。図２１においても同様。）と２速出力ギヤ１０Ｂの間に軸方向に移動可能に設けられたシフトリング３４と、１速出力ギヤ１０Ａとシフトリング３４の間に組み込まれた２速摩擦板３５Ｂとを有する。
ここで、１速摩擦板３５Ａと２速摩擦板３５Ｂは、左右対称の同一構成なので、２速摩擦板３５Ｂを以下に説明し、１速摩擦板３５Ａについては、２速摩擦板３５Ｂに対応する部分に同一の符号または末尾のアルファベットＢをＡに置き換えた符号を付して説明を省略する。
【００７１】
２速摩擦板３５Ｂには、２速保持器２１Ｂの切欠き３０に係合する突片３６が設けられ、この突片３６と切欠き３０の係合によって、２速摩擦板３５Ｂが２速保持器２１Ｂに回り止めされている。２速保持器２１Ｂの切欠き３０は、２速摩擦板３５Ｂの突片３６を軸方向にスライド可能に収容しており、このスライドによって、２速摩擦板３５Ｂは、２速保持器２１Ｂに回り止めされた状態のまま、２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触する位置と離間する位置との間で、２速保持器２１Ｂに対して軸方向に移動可能となっている。
【００７２】
２速摩擦板３５Ｂの突片３６の先端に凹部３７が形成されて、間座３２の外周には、凹部３７に係合する凸部３８が形成されている。そして、凹部３７と凸部３８は、２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離反した位置にある状態では、凹部３７と凸部３８が係合することで、間座３２を介して２速摩擦板３５Ｂを出力軸８に回り止めし、このとき、２速摩擦板３５Ｂに回り止めされた２速保持器２１Ｂが中立位置に保持されるようになっている。また、２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触する位置にある状態では、凹部３７と凸部３８の係合が解除することで、２速摩擦板３５Ｂの回り止めが解除されるようになっている。
【００７３】
２速摩擦板３５Ｂと２速カム部材１８Ｂの間には、軸方向に圧縮された状態で２速離間ばね３９Ｂが組み込まれており、この２速離間ばね３９Ｂの弾性復元力によって２速摩擦板３５Ｂが２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離間する方向に付勢されている。
２速離間ばね３９Ｂは、間座３２の外周に沿って巻回されたコイルスプリングであり、その一端が２速ワッシャ９０Ｂを介して２速摩擦板３５Ｂの突片３６に係合し、他端が２速カム部材１８Ｂの軸方向端面で支持されている。２速ワッシャ９０Ｂは、２速カム部材１８Ｂの軸方向端面の径方向溝２９を覆うように環状に形成されている。
【００７４】
シフトリング３４は、１速摩擦板３５Ａを押圧して１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触させる１速シフト位置ＳＰ＿１ｆと、２速摩擦板３５Ｂを押圧して２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触させる２速シフト位置ＳＰ＿２ｆとの間で軸方向に移動可能に支持されている。また、シフトリング３４を１速シフト位置ＳＰ＿１ｆと２速シフト位置ＳＰ＿２ｆの間で軸方向に移動させるシフト機構４１が設けられている。シフト機構４１は、前述のように変速段切換機構４０の一部を構成する。
【００７５】
図２０、図２１に示すように、シフト機構４１は、シフトリング３４を転がり軸受４２を介して回転可能に支持するシフトスリーブ４３と、そのシフトスリーブ４３の外周に設けられた環状溝４４に係合する二股状のシフトフォーク４５と、シフトフォーク４５が固定されたシフトロッド４６と、シフトモータである変速切換アクチュエータ４７と、変速切換アクチュエータ４７の回転をシフトロッド４６の直線運動に変換する運動変換機構４８（送りねじ機構等）とを有する。
【００７６】
図２１に示すように、シフトロッド４６は、出力軸８に対して間隔をおいて平行に配置され、ハウジング１１内に組み込まれた一対の滑り軸受４９で軸方向にスライド可能に支持されている。シフトリング３４とシフトスリーブ４３の間に組み込まれた転がり軸受４２は、シフトリング３４とシフトスリーブ４３のいずれに対しても軸方向に非可動となるように組み付けられている。
【００７７】
このシフト機構４１は、変速切換アクチュエータ４７の回転が運動変換機構４８により直線運動に変換されてシフトフォーク４５に伝達し、そのシフトフォーク４５の直線運動が転がり軸受４２を介してシフトリング３４に伝達することにより、シフトリング３４を軸方向に移動させる。
【００７８】
図１７に示すように、シフトフォーク４５と環状溝４４の間の両側の軸方向隙間には、軸方向に圧縮可能な予圧ばね５０が組み込まれている。これにより、シフトリング３４で１速摩擦板３５Ａを押圧して１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触させるときに、シフトスリーブ４３に対するシフトフォーク４５の軸方向の相対位置を調節することによって予圧ばね５０のばね力を調節し、１速摩擦板３５Ａと１速出力ギヤ１０Ａの接触面間の摩擦力を調整することが可能となっている。また、シフトリング３４で２速摩擦板３５Ｂを押圧して２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触させるときも、２速摩擦板３５Ｂと２速出力ギヤ１０Ｂの接触面間の摩擦力を調整することが可能となっている。
【００７９】
図３に示すように、出力軸８には、出力軸８の回転をディファレンシャル６に伝達するディファレンシャル駆動ギヤ５１が固定されている。
ディファレンシャル６は、一対の軸受５２で回転可能に支持されたデフケース５３と、デフケース５３の回転中心と同軸にデフケース５３に固定され、ディファレンシャル駆動ギヤ５１に噛合するリングギヤ５４と、デフケース５３の回転中心と直角な方向にデフケース５３に固定されたピニオン軸５５と、ピニオン軸５５に回転可能に支持された一対のピニオン５６と、その一対のピニオン５６に噛合する左右一対のサイドギヤ５７とを有する。
【００８０】
左側のサイドギヤ５７には、左側の車輪に接続されたアクスル５８の軸端部が接続され、右側のサイドギヤ５７には、右側の車輪に接続されたアクスル５８の軸端部が接続されている。出力軸８が回転するとき、出力軸８の回転はディファレンシャル駆動ギヤ５１を介してデフケース５３に伝達され、そのデフケース５３の回転がピニオン５６とサイドギヤ５７を介して左右の車輪に分配される。
【００８１】
以下に、車両用モータ駆動装置Ａの動作例を説明する。
まず、図１７に示すように、１速摩擦板３５Ａが１速出力ギヤ１０Ａの側面から離間し、かつ、２速摩擦板３５Ｂも２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離間した状態では、１速保持器２１Ａは１速スイッチばね２２Ａの弾性力により中立位置に保持され、２速保持器２１Ｂも２速スイッチばね２２Ｂの弾性力により中立位置に保持されるので、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａはローラ２０の係合が解除された状態となり、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂもローラ２０の係合が解除された状態となる。
【００８２】
この状態では、図３に示す電動モータ３の駆動により入力軸７が回転しても、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａと２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂによって回転の伝達が遮断されるので、１速出力ギヤ１０Ａおよび２速出力ギヤ１０Ｂは空転し、入力軸７の回転は出力軸８に伝達されない。
【００８３】
次に、シフト機構４１を作動させて、図１７に示すシフトリング３４を１速出力ギヤ１０Ａに向けて移動させると、１速摩擦板３５Ａが１速出力ギヤ１０Ａの側面に接触し、その接触面間の摩擦力によって１速摩擦板３５Ａが出力軸８に対して相対回転し、この１速摩擦板３５Ａに回り止めされた１速保持器２１Ａが１速スイッチばね２２Ａの弾性力に抗して中立位置から係合位置に移動するので、１速保持器２１Ａに保持されたローラ２０が、円筒面１７とカム面１９の間の楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込まれて係合した状態となる。
【００８４】
この状態では、１速出力ギヤ１０Ａの回転は、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを介して出力軸８に伝達され、出力軸８の回転が、ディファレンシャル６を介してアクスル５８に伝達される。その結果、図１に示す電気自動車ＥＶにおいては、駆動輪としての前輪１が回転駆動され、図２に示すハイブリッド車ＨＶにおいては補助駆動輪としての後輪２が回転駆動される。
【００８５】
次に、シフト機構４１の作動により、シフトリング３４を１速シフト位置から２速シフト位置に向かって軸方向移動させると、１速摩擦板３５Ａと１速出力ギヤ１０Ａの接触面間の摩擦力が小さくなるので、１速スイッチばね２２Ａの弾性力により１速保持器２１Ａが係合位置から中立位置に移動し、この１速保持器２１Ａの移動によって１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合が解除される。
【００８６】
シフトリング３４が２速シフト位置に到達すると、２速摩擦板３５Ｂがシフトリング３４で押圧されて２速出力ギヤ１０Ｂの側面に接触し、その接触面間の摩擦力によって２速摩擦板３５Ｂが出力軸８に対して相対回転し、２速摩擦板３５Ｂに回り止めされた２速保持器２１Ｂが２速スイッチばね２２Ｂの弾性力に抗して中立位置から係合位置に移動するので、２速保持器２１Ｂに保持されたローラ２０が、円筒面１７とカム面１９の間の楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込まれて係合した状態となる。
【００８７】
この状態では、２速出力ギヤ１０Ｂの回転は、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを介して出力軸８に伝達され、出力軸８の回転がディファレンシャル６を介してアクスル５８に伝達される。
【００８８】
同様に、シフトリング３４を２速シフト位置から１速シフト位置に軸方向移動させることにより、２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除して、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを係合させることができる。
【００８９】
ところで、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを係合解除するときに、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを介してトルクが伝達していると、そのトルクがローラ２０を円筒面１７とカム面１９の間の楔状空間Ｓの狭まり部分に押し込むように作用し、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合解除が妨げられる。そのため、シフト機構４１の作動により、シフトリング３４が１速シフト位置ＳＰ＿１ｆから２速シフト位置ＳＰ＿２ｆに向かって軸方向移動を開始したときに、１速摩擦板３５Ａが、１速出力ギヤ１０Ａの側面から既に離反しているにもかかわらず、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａの係合が解除されない可能性がある。
【００９０】
このため、１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａを確実に係合解除するためには、シフト機構４１の作動により、１速摩擦板３５Ａを１速出力ギヤ１０Ａの側面から離反させるだけでなく、電動モータ３の出力を制御して、入力軸７と出力軸８の間で伝達するトルクを変化させる必要がある。２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂを係合解除するときも同様である。
【００９１】
そこで、上記制御システムでは、図８に示す変速制御装置により、電動モータ３と変速切換アクチュエータ４７を制御し、この制御により１速の２ウェイローラクラッチ１６Ａまたは２速の２ウェイローラクラッチ１６Ｂの係合を解除するときの動作の信頼性を確保している。
【００９２】
作用効果について説明する。
以上説明した変速制御装置および変速制御方法によると、変速ＥＣＵ６１は、車速度センサ９４および加速度センサ９５から、車速と車両の加減速度の検出信号を受け、統合ＥＣＵ６０からアクセル開度信号を受け取り、自動変速の判断を行う。変速ＥＣＵ６１が車速度センサ９４および加速度センサ９５からの信号に基づきアクチュエータ４７に駆動指令を行うと、徐々指令手段７６は、変速時に、アクチュエータ４７への指令値を徐々に変化させる。よって、変速時に、アクチュエータ４７への指令値の急激な立ち上がりと立下がりを抑制することで、変速機５に発生する振動や音を低減し、ドライバーおよび乗員の乗り心地の改善を図ることができる。
【００９３】
アクチュエータ４７を作動させる時間を計測する計時手段７６ａとして、変速ＥＣＵ６１で割込みプログラミングにより生成されたタイマーを適用し、このタイマーで計測される定められた時間間隔で、アクチュエータ４７への指令値を精度良く変化させることができる。
目標変速段のシフト位置に到達する前に、計時手段７６ａで計測されるアクチュエータ４７の作動時間が定められた閾値を越えたとき、アクチュエータ４７の異常と判定する判定手段８１を設けたため、この判定手段８１によりアクチュエータ４７が異常と判定されると、変速制御装置はその対策を講じる処理を行うことが可能となる。
この実施形態では、アクチュエータへの駆動指令値を定められた時間間隔で一定の傾きで上昇または下降させているが、この例に限定されるものではない。例えば、徐々指令手段は、アクチュエータへの駆動指令値を定められた時間間隔で「０」から立ち上がり時にて時間と共に傾きを大きくし、最大値に至るに従って時間と共に傾きを小さくするような２次曲線状としても良い。駆動指令値を最大値から「０」まで下降させる場合についても同様に２次曲線状としても良い。
【符号の説明】
【００９４】
３…電動モータ
４…モータ軸
５…変速機
７…入力軸
１６Ａ，１６Ｂ…ローラクラッチ
１８Ａ，１８Ｂ…内輪
２０…ローラ
２３Ａ，２３Ｂ…外輪
４０…変速段切換機構
４７…アクチュエータ
６１…変速ＥＣＵ
７６…徐々指令手段
７６ａ…計時手段
８１…判定手段
９４…車速度センサ
９５…加速度センサ
ＬＡ，ＬＢ…ギヤ列
Ｓ…楔状空間
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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