(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源により回転駆動させられる入力シャフトと、
前記入力シャフトと同軸上に設けられた出力シャフトと、
一端が前記出力シャフトに連結されその軸周方向に配置された弾性部材と、
前記弾性部材の他端に連結され、当該弾性部材の伸縮に伴って前記出力シャフトの軸周方向に往復運動させられる振動子と、
前記振動子と前記入力シャフトの角速度が等しいときに両者を係合させるクラッチ部材と、
前記振動子と前記出力シャフトの角速度が等しいときに前記振動子を固定部に係合させるブレーキ部材と、
を備えた駆動力伝達装置の制御装置であって、
前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを制御することで前記出力シャフトから得られる出力トルクを制御する制御部を備えることを特徴とする、駆動力伝達装置の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動力伝達装置の制御装置であって、
前記振動子の動作は、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材のいずれからも解放され単振動する第１フェーズ、前記クラッチ部材により前記入力シャフトに係合される第２フェーズ、前記第２フェーズ後に前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材のいずれからも解放され単振動する第３フェーズ、及び、前記ブレーキ部材により前記固定部に係合される第４フェーズを含み、
前記制御部は、前記第１から第４フェーズのモデル式に基づいて、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを求めることを特徴とする、駆動力伝達装置の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動力伝達装置の制御装置であって、
前記制御部は、前周期の前記第３及び第４フェーズの、前記振動子の位相、前記クラッチ部材の解放タイミング、前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを前記モデル式に代入することで、現周期の前記クラッチ部材の係合タイミングを求めることを特徴とする、駆動力伝達装置の制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の駆動力伝達装置の制御装置であって、
前記制御部は、前記第３フェーズを省略する近似を行うとともに、前記第１、第２、及び第４フェーズのモデル式をもとに、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを求めることを特徴とする、駆動力伝達装置の制御装置。
【請求項５】
請求項２に記載の駆動力伝達装置の制御装置であって、
前記制御部は、前記第１及び第３フェーズの時間の合計を、ばね・マス系の周期に等しくさせる近似を行うとともに、前記第１から第４フェーズのモデル式をもとに、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを求めることを特徴とする、駆動力伝達装置の制御装置。
【請求項６】
コンピュータを、請求項１から５のいずれか１つに記載の前記制御部として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項７】
駆動源により回転駆動させられる入力シャフトと、
前記入力シャフトと同軸上に設けられた出力シャフトと、
一端が前記出力シャフトに連結されその軸周方向に配置された弾性部材と、
前記弾性部材の他端に連結され、当該弾性部材の伸縮に伴って前記出力シャフトの軸周方向に往復運動させられる振動子と、
前記振動子と前記入力シャフトの角速度が等しいときに両者を係合させるクラッチ部材と、
前記振動子と前記出力シャフトの角速度が等しいときに前記振動子を固定部に係合させるブレーキ部材と、
を備えた駆動力伝達装置の制御方法であって、
前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを制御することで前記出力シャフトから得られる出力トルクを制御することを特徴とする、駆動力伝達装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力軸の駆動力を間欠的に出力軸に伝達する駆動力伝達装置を制御する制御装置、制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、入力軸の駆動を、角速度やトルクを変化させて出力軸に伝達させる駆動力伝達装置が用いられている。例えば特許文献１では、入力軸と出力軸との間に設けられた、遊星ギア機構と摩擦クラッチ部材を備えた変速装置が開示されている。また、特許文献２では、入力軸及び出力軸の双方に固定ディスク及び軸方向に摺動可能なディスクを備え、両ディスクにベルト状の駆動媒体を掛け渡した無段変速機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８２７８５号公報
【特許文献２】特開２００７−２８５５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の駆動力伝達装置においては、駆動側（入力側）と被駆動側（出力側）との速度が異なる（非同期の）状態で摩擦係合により双方を結合させて動力伝達を行っている。摩擦係合によって速度を同期させる過程ですべりによる損失や摩擦熱が発生し、伝達効率の低下につながる。そこで、本発明は、駆動側と被駆動側を同期させた状態での動力伝達が可能な、駆動力伝達装置の制御装置、制御方法及びプログラム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】
【０００５】
本発明は、駆動力伝達装置の制御装置に関するものである。駆動力伝達装置は、駆動源により回転駆動させられる入力シャフトと、前記入力シャフトと同軸上に設けられた出力シャフトと、一端が前記出力シャフトに連結されその軸周方向に配置された弾性部材と、前記弾性部材の他端に連結され、当該弾性部材の伸縮に伴って前記出力シャフトの軸周方向に往復運動させられる振動子と、前記振動子と前記入力シャフトの角速度が等しいときに両者を係合させるクラッチ部材と、前記振動子と前記出力シャフトの角速度が等しいときに前記振動子を固定部に係合させるブレーキ部材と、を備える。制御装置は、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを制御することで前記出力シャフトから得られる出力トルクを制御する制御部を備える。
【０００６】
また、上記発明において、前記振動子の動作は、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材のいずれからも解放され単振動する第１フェーズ、前記クラッチ部材により前記入力シャフトに係合される第２フェーズ、前記第２フェーズ後に前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材のいずれからも解放され単振動する第３フェーズ、及び、前記ブレーキ部材により前記固定部に係合される第４フェーズを含み、前記制御部は、前記第１から第４フェーズのモデル式に基づいて、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを求めることが好適である。
【０００７】
また、上記発明において、前記制御部は、前周期の前記第３及び第４フェーズの、前記振動子の位相、前記クラッチ部材の解放タイミング、前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを前記モデル式に代入することで、現周期の前記クラッチ部材の係合タイミングを求めることが好適である。
【０００８】
また、上記発明において、前記制御部は、前記第３フェーズを省略する近似を行うとともに、前記第１、第２、及び第４フェーズのモデル式をもとに、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを求めることが好適である。
【０００９】
また、上記発明において、前記制御部は、前記第１及び第３フェーズの時間の合計を、ばね・マス系の周期に等しくさせる近似を行うとともに、前記第１から第４フェーズのモデル式をもとに、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを求めることが好適である。
【００１０】
また、本発明はプログラムに関するものである。当該プログラムは、コンピュータを、上記発明の前記制御部として機能させる。
【００１１】
また、本発明は駆動力伝達装置の制御方法に関するものである。当該駆動力伝達装置は、駆動源により回転駆動させられる入力シャフトと、前記入力シャフトと同軸上に設けられた出力シャフトと、一端が前記出力シャフトに連結されその軸周方向に配置された弾性部材と、前記弾性部材の他端に連結され、当該弾性部材の伸縮に伴って前記出力シャフトの軸周方向に往復運動させられる振動子と、前記振動子と前記入力シャフトの角速度が等しいときに両者を係合させるクラッチ部材と、前記振動子と前記出力シャフトの角速度が等しいときに前記振動子を固定部に係合させるブレーキ部材と、を備える。この駆動力伝達装置に対して、前記クラッチ部材及び前記ブレーキ部材の係合及び解放タイミングを制御することで前記出力シャフトから得られる出力トルクを制御する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、駆動側と被駆動側を同期させた状態での動力伝達が可能な、駆動力伝達装置の制御装置、制御方法及びプログラムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係る駆動力伝達装置の構成を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る駆動力伝達装置の具体的な構成を例示する斜視断面図である。
【図３】本実施形態に係る駆動力伝達装置の動作を説明する図である。
【図４】本実施形態に係る駆動力伝達装置の動作を説明する図である。
【図５】本実施形態に係る駆動力伝達装置の動作を説明する図である。
【図６】本実施形態に係る駆動力伝達装置の１周期分の動作を説明する図である。
【図７】本実施形態に係る駆動力伝達装置の１周期分の動作をトルク変動とともに説明する図である。
【図８】本実施形態に係る駆動力伝達装置の制御（１）のフローチャートである。
【図９】本実施形態に係る駆動力伝達装置の制御（２）を説明する図である。
【図１０】本実施形態に係る駆動力伝達装置の制御（２）のフローチャートである。
【図１１】本実施形態に係る駆動力伝達装置の制御（３）のフローチャートである。
【図１２】本実施形態に係る駆動力伝達装置の制御（４）のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜全体構成＞
図１に、本実施形態に係る駆動力伝達装置１０の模式図を示す。駆動力伝達装置１０は、入力シャフト１２、出力シャフト１４、伝達部材１６、制御部１９、及び速度センサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを備える。駆動力伝達装置１０は、例えば、車両の内燃機関等の駆動源から、駆動輪に駆動力を伝達する際の変速手段として用いられる。
【００１５】
入力シャフト１２による駆動力は、伝達部材１６のクラッチ部材２２を介して伝達部材１６の弾性部材１８に伝達される。このとき、入力シャフト１２の運動エネルギが弾性部材１８の弾性エネルギに変換される。クラッチ部材２２の解放後、伝達部材１６のブレーキ部材２４によって伝達部材１６の振動子２０がケーシング等の固定部１７に係合される。このとき、弾性部材１８の伸縮に応じて出力シャフト１４が押し回される。このようにして弾性部材１８の弾性エネルギが出力シャフト１４の運動エネルギとして伝達される。
【００１６】
＜各構成の詳細＞
入力シャフト１２は、図示しない駆動源により回転駆動させられる。出力シャフト１４は、入力シャフト１２と離間するようにして設けられるとともに、当該入力シャフト１２と同軸上に設けられる。出力シャフト１４は、例えば図１に示すように中空形状であって、その内部に入力シャフト１２が配置されるものであってもよいし、後述する図２のように、入力シャフト１２と同軸上に並んで配置されるものであってもよい。
【００１７】
伝達部材１６は、入力シャフト１２の駆動力を、弾性部材１８を介して出力シャフト１４に伝達する。なお、図１では、伝達部材１６が出力シャフト１４上に２つ設けられているが、この形態に限らない。例えば伝達部材１６は一つであってもよい。また、径方向のバランスを取るために（カウンタウェイトとして）、軸対象に複数の伝達部材１６を設けてもよい。伝達部材１６は、弾性部材１８、振動子２０、クラッチ部材２２及びブレーキ部材２４を備える。
【００１８】
弾性部材１８は、出力シャフト１４に一端が連結されるとともに、他端に振動子２０が連結される。弾性部材１８は、出力シャフト１４の軸心から外れた位置に、軸周回りに配置される。例えば、出力シャフト１４の軸方向端面に、円環状のスロット（リングスロット）を形成するとともに、このスロット内に弾性部材１８を配置する。スロットがガイドとなって、弾性部材１８は出力シャフト１４の軸周に沿って伸縮（弾性振動）させられる。弾性部材１８は、例えばコイルばねから構成されてよい。
【００１９】
弾性部材１８の振動周期は、駆動源の最大回転周期よりも短くなるように形成されていることが好適である。例えば、駆動源を内燃機関として、その最大回転数（最大許容回転数）が６０００ｒｐｍ（＝１００Ｈｚ）であった場合、１００Ｈｚより高い固有振動数を備える弾性部材１８を備えることが好適である。このようにすることで、後述するように、入力シャフト１２の一回転中に、複数回に亘って、出力シャフト１４に駆動力を伝達することが可能となる。
【００２０】
振動子２０は、弾性部材１８に連結されており、弾性部材１８の伸縮に伴って出力シャフト１４の軸周方向に沿って往復運動させられる。振動子２０は、例えば金属等の剛性材料からなり、弾性部材１８とともにスロットに沿って往復移動するような錘から構成されてもよいし、後述する図２のように、出力シャフト１４と同軸上に配置されるとともに、弾性部材１８の伸縮に伴って軸周りに回動する伝達シャフトであってもよい。
【００２１】
クラッチ部材２２は、振動子２０と入力シャフト１２とを係合させる係合手段である。後述するように、クラッチ部材２２は、振動子２０と入力シャフト１２の角速度が等しいときに両者を係合可能となっている。
【００２２】
クラッチ部材２２は、振動子２０と入力シャフト１２との係合／解放を高速に行えるものから構成される。例えば、弾性部材１８（振動子２０）の振動数よりも短いサイクルで係合／解放を行えるものであることが好適である。また、制御部１９の制御信号に応じて速やかに係合／解放を行えるものであることが好適である。このことから、クラッチ部材２２は、例えば、係合／解放の動作を電磁石への電力の断続をもって行う、電磁クラッチであってよい。
【００２３】
ブレーキ部材２４は、振動子２０をケーシングなどの固定部１７（非回転部材）に係合させる。後述するように、ブレーキ部材２４は、振動子２０と出力シャフト１４の角速度が等しいときに、振動子２０を固定部１７に係合可能となっている。
【００２４】
クラッチ部材２２と同様に、ブレーキ部材２４も、振動子２０の固定／解放を高速に行えるものから構成されることが好適である。加えて、制御部１９の制御信号に応じて速やかに係合／解放を行えるものであることが好適である。このことから、ブレーキ部材２４は、例えば、固定／解放の動作を、電磁石への電力の断続をもって行う、電磁ブレーキから構成される。
【００２５】
速度センサ２１Ａは、入力シャフト１２の角速度（回転速度）を測定する。速度センサ２１Ｂは、振動子２０の角速度を測定する。速度センサ２１Ｃは、出力シャフト１４の角速度を測定する。これらの速度センサ２１Ａ〜２１Ｃは、それぞれの測定値を制御部１９に送信する。
【００２６】
制御部１９は、入力シャフト１２、振動子２０、及び出力シャフト１４の角速度に応じて、クラッチ部材２２及びブレーキ部材２４の動作を制御する。制御部１９は、ＣＰＵ等の演算回路やハードディスク等の記憶手段を備えたコンピュータであってよく、当該コンピュータは、後述するクラッチ部材２２及びブレーキ部材２４の係合／解放タイミングを制御する制御プログラムが記憶されたコンピュータや、組み込みコンピュータであってよい。動作制御プログラムの実行により、コンピュータは、駆動伝達装置の制御部１９として機能する。また、制御部１９は、速度センサ２１Ａから入力シャフト１２の角速度が入力され、速度センサ２１Ｂから振動子２０の角速度が入力され、また速度センサ２１Ｃから出力シャフト１４の角速度が入力される入力インターフェイスを備える。
【００２７】
制御部１９は、係合及び解放信号を出力することにより、クラッチ部材２２及びブレーキ部材２４の係合及び解放を制御する。例えば、電磁クラッチ及び電磁ブレーキの電磁石の導通及び遮断を係合信号及び解放信号によって制御する。
【００２８】
＜駆動力伝達装置の具体的な構成例＞
図２に、駆動力伝達装置１０の具体的な構成を例示する。入力シャフト１２、伝達シャフト２６、及び出力シャフト１４が同軸上に並んで配置されている。入力シャフト１２及び伝達シャフト２６は、軸受２８を介してベース３０に回転可能に支持されている。
【００２９】
入力シャフト１２には、径方向に張り出すようにして、フランジ３２が形成されている。このフランジ３２を挟むようにして、クラッチ部材２２が設けられる。クラッチ部材２２は、可動部２２Ａと励磁部２２Ｂを備える。
【００３０】
励磁部２２Ｂは、図示しない電源から励磁電流が送られ、これにより磁束を生じさせる。励磁部２２Ｂは、円環状の部材であって、入力シャフト１２や伝達シャフト２６とは離間するようにして、ベース３０に固定される。
【００３１】
可動部２２Ａは、金属等の磁性材料から構成された円環状の部材であって、励磁部２２Ｂから生じた磁束に応じて移動可能となっている。可動部２２Ａは、軸方向に当該可動部２２Ａに螺入する締結部３４を介して、伝達シャフト２６に連結されている。締結部３４の軸部３６の長さは、伝達シャフト２６の入力側フランジ３８の軸方向厚さよりも長く形成されている。このような構造を備えることで、可動部２２Ａは、伝達シャフト２６に対して軸周方向には固定され、また、軸方向には移動可能となっている。励磁部２２Ｂに磁束が生じると、可動部２２Ａが軸方向に引き寄せられて、入力シャフト１２のフランジ３２と係合する。
【００３２】
伝達シャフト２６は、入力側フランジ３８、中間フランジ４０、及び出力側フランジ４２を備える。これらのフランジは、入力シャフト１２から出力シャフト１４に向かって、軸方向に沿ってそれぞれ伝達シャフト２６に形成されている。入力側フランジ３８に設けられたクラッチ部材２２の可動部２２Ａが入力シャフト１２と係合すると、伝達シャフト２６は入力シャフト１２と同期回転する。
【００３３】
出力側フランジ４２には、弾性部材１８が連結されている。弾性部材１８は、出力シャフト１４の軸周りに設けられた円環状のスロット４４に配置されており、スロット４４の延設方向に沿った一端が出力側フランジ４２と連結され、他端が出力シャフト１４に連結されている。伝達シャフト２６が入力シャフト１２と係合されているとき、伝達シャフト２６は弾性部材１８を縮めるように付勢する。
【００３４】
中間フランジ４０には、ブレーキ部材２４が設けられる。ブレーキ部材２４は、クラッチ部材２２と同様に、中間フランジ４０を挟むようにして、可動部２４Ａ及び励磁部２４Ｂを備える。可動部２４Ａは、ベース３０に対して軸方向にのみ移動可能となっている。励磁部２４Ｂに磁束が生じると、可動部２４Ａが軸方向に引き寄せられて、伝達シャフト２６と係合する。これにより、伝達シャフト２６の回転が止められる。
【００３５】
入力シャフト１２から出力シャフト１４への駆動力の伝達は、以下のようにして行われる。まず、クラッチ部材２２によって入力シャフト１２と伝達シャフト２６を係合させることで、両者が同期回転する。この同期回転によって、伝達シャフト２６に連結された弾性部材１８が縮められる。さらにクラッチ部材２２を解放してブレーキ部材２４により伝達シャフト２６を固定することで、弾性部材１８は出力シャフト１４に弾性エネルギを伝達する。その結果、入力シャフト１２から出力シャフト１４に駆動力が伝達される。
【００３６】
＜駆動力伝達装置の動作の詳細＞
次に、図３〜図５を用いて、駆動力伝達装置１０による駆動力の伝達について説明する。なお、以下では、入力シャフト１２の回転速度は、出力シャフト１４の回転速度よりも速いものとする。図３に示すように、弾性部材１８は予め軸周回りに付勢されており、その弾性により、出力シャフト１４の軸周方向に沿って伸縮させられる。これに伴って振動子２０も出力シャフト１４の軸周方向に沿って往復移動させられる。
【００３７】
なお、駆動力の伝達時に、弾性部材１８を振動状態とするために、伝達前の段階（待機段階）で、弾性部材１８を付勢状態にしておくことが好適である。例えば、後述する図５の破線で示すように、弾性部材１８を縮めた状態で、振動子２０及び出力シャフト１４を固定させておく。
【００３８】
図４に示すように、クラッチ部材２２は、振動子２０の往復運動の周期と同期して、入力シャフト１２と振動子２０とを係合させる。すなわち、弾性部材１８の振動周期と同期して、入力シャフト１２の駆動力を出力シャフト１４に伝達する。
【００３９】
弾性部材１８の振動周期と同期させて駆動力の伝達を行うことで、入力シャフト１２の回転周期に依存しない駆動力の伝達を行うことができる。さらに、振動周期が駆動源の最大回転周期よりも短い弾性部材１８を用いることで、入力シャフト１２の１回転中に複数回に亘り、駆動力の伝達を行うことが可能となる。加えて、駆動力の伝達は間欠的に行われるが、この間欠的な伝達が高速（高周波数）で行われることで、例えばＰＷＭ制御のような、滑らかな駆動力の伝達が可能となる。
【００４０】
また、上記係合は、振動子２０の角速度と入力シャフト１２の角速度が等しいときに行われる。振動子２０の角速度は、弾性部材１８の弾性エネルギに応じて変化し、振動子２０が振動する一周期のうち、角速度の極値を除いて２回、入力シャフト１２と振動子２０の角速度が等しくなる。この２回のうちのいずれかのタイミングで、クラッチ部材２２は入力シャフト１２と振動子２０とを係合させる。角速度の等しいときに係合を行うことで、すべりによる損失の発生を防止できる。
【００４１】
クラッチ部材２２によって入力シャフト１２と振動子２０とが係合されると、図４上段から下段に示すように、入力シャフト１２と出力シャフト１４の速度差（入力シャフト角速度＞出力シャフト角速度）に応じて、弾性部材１８が縮められて、当該弾性部材１８の弾性エネルギが蓄積される。すなわち、入力シャフト１２の運動エネルギが、弾性部材１８の弾性エネルギに変換される。
【００４２】
さらに図５に示すように、クラッチ部材２２を解放するとともに、ブレーキ部材２４によって振動子２０を固定する。このとき、弾性部材１８は、蓄積した弾性エネルギを出力シャフト１４に伝達する。言い換えると、振動子２０の固定に伴い、縮められた弾性部材１８は、自然長に伸張するために、出力シャフト１４を回転させる（押し回す）。以上のようにして、入力シャフト１２から出力シャフト１４に駆動力が伝達される。
【００４３】
また、クラッチ部材２２と同様に、ブレーキ部材２４による係合は、振動子２０の角速度と出力シャフト１４の角速度が等しいときに行われる。角速度の等しいときに係合を行うことで、すべりによる損失の発生を防止できる。
【００４４】
弾性部材１８を介した、入力シャフト１２から出力シャフト１４への駆動力の伝達は、以下のように数値で表すことができる。例えば、入力シャフト１２の角速度と出力シャフト１４の角速度との比が５：３である場合、クラッチ部材２２の係合中の差動分である２／５の入力エネルギは、弾性エネルギとして弾性部材１８に保存され、残りの３／５のエネルギが出力シャフト１４に伝達される。
【００４５】
図６には、上述した駆動伝達に伴う、入力シャフト１２、振動子２０、及び出力シャフト１４の速度変化が例示されている。また、図７には、図６のタイムチャートに加えて、これと同期した、弾性部材１８の変位、クラッチ部材２２の係合によるトルク（ＬＵ１トルク）、ブレーキ部材２４の係合によるトルク（ＬＵ２トルク）、及び弾性部材１８によるばね伝達トルクのタイムチャートが示されている。
【００４６】
図６，７の第１フェーズ（ｐｈａｓｅ１）で示すように、振動子２０はクラッチ部材２２及びブレーキ部材２４から解放され、出力シャフト１４の軸周方向に沿って往復運動（単振動）する。このとき、振動子２０の最大角速度は、入力シャフト１２の角速度よりも高くなる。
【００４７】
図６，７の第２フェーズ（ｐｈａｓｅ２）で示すように、振動子２０の角速度と入力シャフト１２の角速度が等しいときに、クラッチ部材２２によって入力シャフト１２と振動子２０が係合される。係合中は振動子２０と入力シャフト１２とが等速度となる。
【００４８】
図６，７の第３フェーズ（ｐｈａｓｅ３）で示すように、弾性部材１８に弾性エネルギを蓄積させた（縮めた）のち、クラッチ部材２２による係合を解放する。クラッチ部材２２及びブレーキ部材２４に解放され単振動する第３フェーズにて振動子２０の角速度が出力シャフト１４と等しくなったときに、ブレーキ部材２４によって振動子２０が固定部１７に係合され、図６，７の第４フェーズ（ｐｈａｓｅ４）で示すように、振動子２０の角速度は０となる。弾性部材１８の弾性エネルギが出力シャフト１４に伝達された後に、ブレーキ部材２４が解放され振動子２０は再び往復運動する（第１フェーズ）。
【００４９】
＜駆動力伝達装置の動作を表すモデル式＞
制御部１９の記憶部には、上述の第１から第４フェーズのモデル式が記憶されている。このモデル式では、駆動力伝達装置の動作時の摩擦による損失を無視して、振動子２０及び弾性部材１８の運動をばね・マス系の運動と捉える。まず第１フェーズについて、振動子２０の変位ｘ（ｔ）及び振動子２０の角速度Ｗ（ｔ）は、下記数式（１）及び数式（２）のように表すことができる。
【００５０】
【数１】
0006327097.tif 000002
【００５１】
【数２】
0006327097.tif 000003
【００５２】
ここで、Ｗｏｕｔは出力シャフト１４の角速度、ｔは時刻、Ａ１は第１フェーズにおける弾性部材１８の振幅、α１は初期位相を表している。また、ωは振動子２０の慣性Ｉｍと弾性部材１８の捩り剛性ｋを用いた下記数式（３）で求められる固有角振動数である。
【００５３】
【数３】
0006327097.tif 000004
【００５４】
第１フェーズの始点ｔ０及び終点ｔ１における振動子２０の角速度の条件として、数式（２）を用いて、下記数式（４）及び数式（５）が導き出される。
【００５５】
【数４】
0006327097.tif 000005
【００５６】
【数５】
0006327097.tif 000006
【００５７】
ここで、Ｗｉｎは入力シャフト１２の角速度を表している。上記の式から、振幅Ａ１、初期位相α-１、及び時刻ｔ１は、以下の数式（６）から数式（８）のように表される。
【００５８】
【数６】
0006327097.tif 000007
【００５９】
【数７】
0006327097.tif 000008
【００６０】
【数８】
0006327097.tif 000009
【００６１】
次に、第２フェーズ（ｔ１〜ｔ２）では、クラッチ部材２２による係合のため、入力シャフト１２と振動子２０は同期しながら回転する。このことから、下記数式（９）及び数式（１０）が導かれる。
【００６２】
【数９】
0006327097.tif 000010
【００６３】
【数１０】
0006327097.tif 000011
【００６４】
第３フェーズ（ｔ２〜ｔ３）では、振動子２０はクラッチ部材２２及びブレーキ部材２４から解放されるため、第１フェーズと同様に単振動する。このことから、下記数式（１１）及び数式（１２）が導かれる。
【００６５】
【数１１】
0006327097.tif 000012
【００６６】
【数１２】
0006327097.tif 000013
【００６７】
ここで、Ａ２は第３フェーズにおける振動子２０（及び弾性部材１８）の振幅、α２は第３フェーズにおける初期位相を表している。第３フェーズの始点ｔ３及び終点ｔ４において、下記数式（１３）及び数式（１４）が成り立つ。
【００６８】
【数１３】
0006327097.tif 000014
【００６９】
【数１４】
0006327097.tif 000015
【００７０】
上記数式から、第３フェーズにおける振動子２０の振幅Ａ２、初期位相α２、及び時刻ｔ３は、以下の数式（１５）、数式（１６）及び数式（１７）から求めることができる。
【００７１】
【数１５】
0006327097.tif 000016
【００７２】
【数１６】
0006327097.tif 000017
【００７３】
【数１７】
0006327097.tif 000018
【００７４】
第４フェーズでは、ブレーキ部材２４により振動子２０が固定されることから、下記数式（１８）及び数式（１９）が導かれる。
【００７５】
【数１８】
0006327097.tif 000019
【００７６】
【数１９】
0006327097.tif 000020
【００７７】
さらに、ばね・マス系単振動の１周期分の運動を終え、時刻ｔ４において最初のばね捩り角に戻るとすると、下記数式（２０）が得られる。
【００７８】
【数２０】
0006327097.tif 000021
【００７９】
次に、第１フェーズから第４フェーズに至るまでの弾性部材１８の伝達トルクを示す数式について説明する。伝達トルクは、各フェーズの振動子２０の変位を時間積分したものに弾性部材１８のばね剛性ｋを掛けることで求められる。第１フェーズから第４フェーズに至るまでの各フェーズの平均伝達トルクをそれぞれＴｓｐ＃Ａｖｅ１、Ｔｓｐ＃Ａｖｅ２、Ｔｓｐ＃Ａｖｅ３、Ｔｓｐ＃Ａｖｅ４で示すと、下記数式（２１）〜数式（２４）が求められる。
【００８０】
【数２１】
0006327097.tif 000022
【００８１】
【数２２】
0006327097.tif 000023
【００８２】
【数２３】
0006327097.tif 000024
【００８３】
【数２４】
0006327097.tif 000025
【００８４】
数式（２１）から数式（２４）の各フェーズの平均伝達トルクから、ばね・マス系の１周期間の平均伝達トルクは下記数式（２５）のように表される。
【００８５】
【数２５】
0006327097.tif 000026
【００８６】
＜駆動力伝達装置の制御（１）＞
制御部１９は、上記数式をもとにして、出力シャフト１４から所望のトルクを取り出すための制御を行う。具体的には、制御部１９は、クラッチ部材２２及びブレーキ部材２４の係合／解放タイミングを制御することで、出力シャフト１４から得られる出力トルクを制御する。すなわち、制御部１９は、クラッチ部材２２の係合タイミングである時刻ｔ１、解放タイミングである時刻ｔ２、ブレーキ部材２４の係合タイミングである時刻ｔ３、解放タイミングである時刻ｔ４を求め、これに応じたクラッチ部材２２及びブレーキ部材２４の係合／解放制御を行うことで、出力トルク制御を行う。時刻ｔ１〜ｔ４の導出は、第１から第４フェーズまでの平均伝達トルクの要求値を第１〜第４フェーズのモデル式に代入することによって求めることができる。
【００８７】
図８には、当該制御におけるフローチャートが例示されている。制御部１９は、時刻ｔ０において、振幅Ａ１、初期位相α１、及びクラッチ部材２２の係合タイミングである時刻ｔ１を求める（Ｓ１０）。
【００８８】
具体的には、速度センサ２１Ｃから送られた出力シャフト１４の角速度Ｗｏｕｔ、速度センサ２１Ｂから送られた振動子２０の位置ｘ（ｔ０）、及び数式（３）により予め求められた固有角振動数ωを数式（６）に代入することで、振幅Ａ１を求める。振幅Ａ１が求められると、数式（７）から初期位相α１-が求められる。さらに振幅Ａ１及び初期位相α１が求められると、数式（８）より時刻ｔ１が求められる。
【００８９】
次に制御部１９は、数式（２２）を用いてクラッチ部材２２の解放タイミングである時刻ｔ２を求める（Ｓ１２）。具体的には、数式（２２）に第２フェーズの平均伝達トルクの要求値Ｔｓｐ＃Ａｖｅ２、時刻ｔ１、振幅Ａ１、初期位相α１、入力シャフト１２の角速度Ｗｉｎ及び出力シャフト１４の角速度Ｗｏｕｔを代入することで、時刻ｔ２を求める。
【００９０】
次に制御部１９は、数式（１５）〜数式（１７）を用いて、振幅Ａ２、初期位相α２、及びブレーキ部材２４の係合タイミングである時刻ｔ３を求める（Ｓ１４）。数式（１５）について、右辺の各パラメータは求められているので、これを解くことで振幅Ａ２が求められる。振幅Ａ２が求められると、数式（１６）から初期位相α２が求められる。初期位相α２が求められると、数式（１７）から時刻ｔ３が求められる。
【００９１】
さらに制御部１９は、数式（２０）を用いて、ブレーキ部材２４の解放タイミングである時刻ｔ４を求める（Ｓ１６）。
【００９２】
その後制御部１９は、クラッチ部材２２の係合タイミングｔ１及び解放タイミングｔ２に基づいてクラッチ部材２２に対して係合信号及び開放信号を出力する。また、ブレーキ部材２４の係合タイミングｔ３及び解放タイミングｔ４に基づいてブレーキ部材２４に対して係合信号及び解放信号を出力する（Ｓ１８）。
【００９３】
時刻ｔ４に至ると、制御部１９は時刻ｔ４＝ｔ０として（Ｓ２０）、速度センサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃから、入力シャフト１２の角速度Ｗｉｎ、振動子２０の位置及び出力シャフト１４の角速度Ｗｏｕｔを受信して、上述の数式にこれらの値を代入する。以下前周期と同様にして、クラッチ部材２２の係合／解放タイミング及びブレーキ部材２４の係合／解放タイミングを求める。
【００９４】
＜駆動力伝達装置の制御（２）＞
上述した制御プロセスにおいては、時刻ｔ０から時刻ｔ１の間に、平均伝達トルクの要求値Ｔｓｐ＃Ａｖｅ＊を満たす、時刻ｔ１〜ｔ４、振幅Ａ１，Ａ２、初期位相α１，α２を求めている。時刻ｔ０から時刻ｔ１までが短期間である場合、これらの算出が間に合わなくなるおそれがある。そこで、一部のパラメータの導出に際して、前周期のパラメータを用いるようにして、演算負荷を軽減させるようにしてもよい。
【００９５】
図９には、上記制御のタイムチャートが例示されている。ここでは、第１フェーズから第４フェーズまでの周期Ｂ（前周期）、さらにそれに続く周期Ａ（現周期）と、周期Ｂの第３フェーズから周期Ａの第２フェーズまでに跨る周期Ｃが示されている。
【００９６】
制御部１９は、周期Ｂの第３フェーズ及び第４フェーズの振幅Ａ２、初期位相α２、時刻ｔ０、ｔ２、ｔ３、ｔ４を用いて、周期Ａにおける振幅Ａ１、初期位相α-１、時刻ｔ１、ｔ２を求める。さらにその後、求められた振幅Ａ１、初期位相α-１、時刻ｔ１、ｔ２を用いて残りの振幅Ａ２、初期位相α-２、時刻ｔ３、ｔ４を求める。
【００９７】
図１０には、上記制御におけるフローチャートが例示されている。制御部１９は、周期Ａにおける時刻ｔ０において、振幅Ａ１、初期位相α１、及びクラッチ部材２２の係合タイミングである時刻ｔ１を求める（Ｓ３０）。
【００９８】
具体的には、周期Ｂにおける時刻ｔ４（＝周期Ａ，Ｃにおける時刻ｔ０）及び出力シャフト１４の角速度Ｗｏｕｔと数式（６）から、振幅Ａ１が求められる。さらに振幅Ａ１及び出力シャフト１４の角速度Ｗｏｕｔと数式（７）から、初期位相α１が求められる。続いて入力シャフト１２の角速度Ｗｉｎ、出力シャフト１４の角速度Ｗｏｕｔ、初期位相α１、振幅Ａ１、及び周期Ｂにおける時刻ｔ４（＝周期Ａ，Ｃにおける時刻ｔ０）と数式（８）から、クラッチ部材２２の係合タイミングである時刻ｔ１が求められる。
【００９９】
続いて、制御部１９は、クラッチ部材２２の解放タイミングである時刻ｔ２を求める（Ｓ３２）。ここでは、数式（２２）及び数式（２５）から導き出された下記数式（２６）〜（２９）を用いる。
【０１００】
【数２６】
0006327097.tif 000027
【０１０１】
上記数式（２６）〜（２９）において、各パラメータのサフィックスＢは周期Ｂの値を示している。
【０１０２】
時刻ｔ２が求められた後は、周期Ｃから周期Ａに視点を切り替えて、制御部１９は、周期Ａの第３フェーズ及び第４フェーズに関するパラメータである、振幅Ａ２、初期位相α２、及びブレーキ部材２４の係合タイミングである時刻ｔ３を求める（Ｓ３４）。
【０１０３】
具体的には、時刻ｔ２と数式（１５）から、振幅Ａ２が求められる。振幅Ａ２が求められると、数式（１６）から、初期位相α２が求められる。振幅Ａ２及び初期位相α２が求められると、数式（１７）から時刻ｔ３が求められる。
【０１０４】
さらに制御部１９は、数式（２４）及び数式（２５）から導き出された下記数式（３０）〜数式（３３）を解くことで、ブレーキ部材２４の解放タイミングである時刻ｔ４を求める（Ｓ３６）。
【０１０５】
【数２７】
0006327097.tif 000028
【０１０６】
その後制御部１９は、クラッチ部材２２の係合タイミングｔ１及び解放タイミングｔ２に基づいてクラッチ部材２２に対して係合信号及び開放信号を出力する。また、ブレーキ部材２４の係合タイミングｔ３及び解放タイミングｔ４に基づいてブレーキ部材２４に対して係合信号及び解放信号を出力する（Ｓ３８）。
【０１０７】
時刻ｔ４に至ると、制御部１９は時刻ｔ４＝ｔ０として（Ｓ４０）、速度センサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃから、入力シャフト１２の角速度Ｗｉｎ、振動子２０の位置及び出力シャフト１４の角速度Ｗｏｕｔを受信して、上述の数式にこれらの値を代入する。以下前周期と同様にして、クラッチ部材２２の係合／解放タイミング及びブレーキ部材２４の係合／解放タイミングを求める。
【０１０８】
＜駆動力伝達装置の制御（３）＞
本制御では、演算負荷を軽減させるために、第３フェーズを省略（無視）する近似を行った上で、第１、第２、及び第４フェーズのモデル式をもとに、クラッチ部材２２の係合／解放タイミング及びブレーキ部材２４の係合／解放タイミングを求める。図７や図９に示されるように、全周期に占める第３フェーズの割合は他のフェーズと比較して短い。このため、第３フェーズを省略しても実際の制御には影響が少ないとの仮定のもと、本制御を行う。
【０１０９】
本制御を行うに当たり、予め制御部１９では、時刻ｔ２≒ｔ３とする処理を行う。また、１周期の平均伝達トルクを求める際に第３フェーズのトルク分を無視する。加えて、数式（１８）について、出力シャフトの角速度Ｗｏｕｔ＜＜ωＡ２として、（ω（ｔ３−ｔ０）＋α２）≒０とする。さらに、数式（１５）について、（Ｗｏｕｔ−Ｗｉｎ）＜＜ω、ｃｏｓ（ω（ｔ１−ｔ０）＋α１）≒１として、振幅Ａ２≒Ａ１＋（ｔ２−ｔ-１）（Ｗｉｎ−Ｗｏｕｔ）とする。
【０１１０】
上記の簡略化により、平均伝達トルクＴｓｐ＃Ａｖｅの要求値を満たす時刻ｔ２は、下記数式（３４）〜数式（３７）により求めることができる。
【０１１１】
【数２８】
0006327097.tif 000029
【０１１２】
図１１には、本制御におけるフローチャートが例示されている。制御部１９は、周期Ａにおける時刻ｔ０において、数式（６）から数式（８）を用いて、振幅Ａ１、初期位相α１、及びクラッチ部材２２の係合タイミングである時刻ｔ１を求める（Ｓ５０）。
【０１１３】
続いて、制御部１９は、数式（３４）〜数式（３７）を解いて、クラッチ部材２２の解放タイミングである時刻ｔ２を求める（Ｓ５２）。さらに制御部１９は、時刻ｔ２と数式（１５）〜数式（１７）から、振幅Ａ２、初期位相α２、及びブレーキ部材２４の係合タイミングである時刻ｔ３を求める（Ｓ５４）。加えて制御部１９は、数式（２０）を用いて、ブレーキ部材２４の解放タイミングである時刻ｔ４を求める（Ｓ５６）。
【０１１４】
その後制御部１９は、クラッチ部材２２の係合タイミングｔ１及び解放タイミングｔ２に基づいてクラッチ部材２２に対して係合信号及び開放信号を出力する。また、ブレーキ部材２４の係合タイミングｔ３及び解放タイミングｔ４に基づいてブレーキ部材２４に対して係合信号及び解放信号を出力する（Ｓ５８）。
【０１１５】
時刻ｔ４に至ると、制御部１９は時刻ｔ４＝ｔ０として（Ｓ６０）、速度センサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃから、入力シャフト１２の角速度Ｗｉｎ、振動子２０の位置及び出力シャフト１４の角速度Ｗｏｕｔを受信して、上述の数式にこれらの値を代入する。以下前周期と同様にして、クラッチ部材２２の係合／解放タイミング及びブレーキ部材２４の係合／解放タイミングを求める。
【０１１６】
＜駆動力伝達装置の制御（４）＞
本制御では、上記とは異なる近似、簡略化により、演算負荷の軽減を図る。まず、数式（１６）、数式（１７）、及び数式（２３）から、下記数式（３８）が得られる。
【０１１７】
【数２９】
0006327097.tif 000030
【０１１８】
また、第１フェーズ及び第３フェーズの時間の合計は、ばね・マス系の周期にほぼ等しいとみなすことができることから、下記数式（３９）が得られる。
【０１１９】
【数３０】
0006327097.tif 000031
【０１２０】
また、上述した制御（３）と同様にして、数式（１８）について、出力シャフトの角速度Ｗｏｕｔ＜＜ωＡ２として、（ω（ｔ３−ｔ０）＋α２）≒０とする。さらに、数式（１５）について、（Ｗｏｕｔ−Ｗｉｎ）＜＜ω、ｃｏｓ（ω（ｔ１−ｔ０）＋α１）≒１として、振幅Ａ２≒Ａ１＋（ｔ２−ｔ-１）（Ｗｉｎ−Ｗｏｕｔ）とする。
【０１２１】
これらの数式及び数式（２０）、数式（２２）、数式（２４）、数式（２５）より、下記数式（４０）〜数式（４３）が導き出される。この数式を解くことで、クラッチ部材２２の解放タイミングである時刻ｔ２が求められる。
【０１２２】
【数３１】
0006327097.tif 000032
【０１２３】
図１２には、本制御におけるフローチャートが例示されている。制御部１９は、周期Ａにおける時刻ｔ０において、数式（６）から数式（８）を用いて、振幅Ａ１、初期位相α１、及びクラッチ部材２２の係合タイミングである時刻ｔ１を求める（Ｓ７０）。
【０１２４】
続いて、制御部１９は、数式（４０）〜数式（４３）を解いて、クラッチ部材２２の解放タイミングである時刻ｔ２を求める（Ｓ７２）。さらに制御部１９は、時刻ｔ２と数式（１５）〜数式（１７）から、振幅Ａ２、初期位相α２、及びブレーキ部材２４の係合タイミングである時刻ｔ３を求める（Ｓ７４）。加えて制御部１９は、数式（２０）を用いて、ブレーキ部材２４の解放タイミングである時刻ｔ４を求める（Ｓ７６）。
【０１２５】
その後制御部１９は、クラッチ部材２２の係合タイミングｔ１及び解放タイミングｔ２に基づいてクラッチ部材２２に対して係合信号及び開放信号を出力する。また、ブレーキ部材２４の係合タイミングｔ３及び解放タイミングｔ４に基づいてブレーキ部材２４に対して係合信号及び解放信号を出力する（Ｓ７８）。
【０１２６】
時刻ｔ４に至ると、制御部１９は時刻ｔ４＝ｔ０として（Ｓ８０）、速度センサ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃから、入力シャフト１２の角速度Ｗｉｎ、振動子２０の位置及び出力シャフト１４の角速度Ｗｏｕｔを受信して、上述の数式にこれらの値を代入する。以下前周期と同様にして、クラッチ部材２２の係合／解放タイミング及びブレーキ部材２４の係合／解放タイミングを求める。
【符号の説明】
【０１２７】
１０  駆動力伝達装置、１２  入力シャフト、１４  出力シャフト、１６  伝達部材、１７  固定部、１８  弾性部材、１９  制御部、２０  振動子、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ  速度センサ、２２  クラッチ部材、２４  ブレーキ部材。
【図１】
0006327097.tif 000033
【図２】
0006327097.tif 000034
【図３】
0006327097.tif 000035
【図４】
0006327097.tif 000036
【図５】
0006327097.tif 000037
【図６】
0006327097.tif 000038
【図７】
0006327097.tif 000039
【図８】
0006327097.tif 000040
【図９】
0006327097.tif 000041
【図１０】
0006327097.tif 000042
【図１１】
0006327097.tif 000043
【図１２】
0006327097.tif 000044