(57)【要約】【課題】噛み合い歯として矩形歯を用いた噛み合いクラッチにおいて、噛み合い歯同士を正確に噛み合わせ、一対の係合要素を正確に係合させる。【解決手段】【請求項１】  相対回転可能に構成された一対の係合要素の各々の対向面に矩形状の噛み合い歯を形成してなる噛み合いクラッチを制御する装置（１００）は、係合要求が生じた場合に、一対の係合要素の相対回転速度が許可範囲に収束するように上記相対回転を促す第１の駆動力のフィードバック制御を行う第１の制御手段と、相対回転速度が許可範囲に収束した場合に、一対の係合要素を接触させるべき旨の係合指令を出力する指令手段と、係合指令が出力された場合に、一対の係合要素同士を相互に接近させる第２の制御手段と、係合指令が出力された場合に、相対回転速度に応じてフィードバックゲインを変更するゲイン設定手段とを具備する。【選択図】図７
2013148200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向と交わる方向へ相対回転可能に構成され、各々の対向面に、前記軸線回りに周状に配列し且つ対向面が平坦な複数の矩形状の噛み合い歯が形成されてなる一対の係合要素を備えた噛み合いクラッチと、
前記一対の係合要素の少なくとも一方に対し前記相対回転を促す第１の駆動力を付与可能な第１の駆動力付与手段と、
前記一対の係合要素の少なくとも一方に対し前記軸線方向の位置変化を促す第２の駆動力を付与可能螺旋な第２の駆動力付与手段と
を備えた、噛み合いクラッチの制御装置であって、
前記相対回転に係る相対回転速度を検出する検出手段と、
前記噛み合いクラッチを、前記各々に形成された噛み合い歯同士が噛み合ってなる係合状態へ移行させるべき旨の係合要求が生じた場合に、前記相対回転速度が、予め前記係合状態への移行が許可されるものとして定められた所定の許可範囲に収束するように、前記第１の駆動力付与手段を介し前記第１の駆動力に関するフィードバック制御を行う第１の制御手段と、
前記相対回転速度が前記許可範囲に収束した場合に、前記一対の係合要素を接触させるべき旨の係合指令を出力する指令手段と、
前記係合指令が出力された場合に、前記一対の係合要素同士が相互に接近する方向へ前記第２の駆動力が付与されるように前記第２の駆動力付与手段を制御する第２の制御手段と、
前記係合指令が出力された場合に、前記相対回転速度が小さくなる程前記フィードバック制御に係るフィードバックゲインを大きくするゲイン設定手段と
を具備することを特徴とする噛み合いクラッチの制御装置。
【請求項２】
前記ゲイン設定手段は、前記係合要求が生じた場合に、前記フィードバックゲインを、前記係合要求が生じる以前の通常ゲインよりも大きい係合時基本ゲインに設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の噛み合いクラッチの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電磁ドグクラッチ等の噛み合いクラッチを制御する、噛み合いクラッチの制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された電気自動車の変速駆動装置によれば、出力軸クラッチと第１又は第２クラッチとが択一的に接続してモータ出力を選択的に変速する構成によって、伝達効率が良く、構造が簡素で安価な電磁式クラッチを電気自動車に適用することができるとされる。また、当該文献には、双方のクラッチに速度差を持たせることにより、歯先が接触した角型突起形状のクラッチ歯が歯一つ分ずれ、これらが正常に噛み合うとの記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１９６１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えばドグクラッチ等の噛み合いクラッチの噛み合い歯の形状として、矩形歯やチャンファ歯等各種の形状が提案されている。特に、矩形歯には、他の形状と較べてクラッチ係合時のストローク量が小さくて済む、或いは耐久性も良好である等の利点がある。
【０００５】
一方、噛み合いクラッチにおいて、位相制御により一対の係合要素相互間で噛み合い歯の位相同期を図ることは不可能ではないが、対向方向へのストローク開始以前に、一方の係合要素の凸部及び凹部を他方の係合要素の凹部及び凸部に正確に対向させることは一般的に容易ではない。従って、この種の噛み合いクラッチでは、一対の係合要素を適度な回転速度で相対回転させつつこれらを接近させる等の措置が講じられる場合が多い。
【０００６】
このような構成とすれば、一対の係合要素の噛み合い歯同士が、その対向方向において位相がずれた状態で接触したとしても、両者が相対回転する過程で両者を正常な噛み合い位置に誘導することができ、一対の係合要素を迅速に係合させることが出来る。これは、上述のように上記特許文献１にも開示されるところである。
【０００７】
ところが、噛み合い歯として矩形歯が用いられる場合、噛み合い歯が接触した状態において両者の平坦面同士が接触しているため、対向方向への押圧力に応じた相応の摩擦力が発生する。この摩擦力によっては、噛み合い歯同士の相対回転速度が減少し、噛み合い歯同士が未だ噛み合っていないにもかかわらず両者の相対回転速度がゼロとなって、噛み合いクラッチが誤ってロック状態に陥ることがある。
【０００８】
このような矩形歯を用いた際の問題点は、上記特許文献に記載されたものを含む従来の装置において何ら考慮されておらず、これらの装置では、噛み合いクラッチがこの種の誤ロック状態に陥る可能性を排除することが出来ない。
【０００９】
一方、このような問題に対し、一対の係合要素を相対回転させるにあたっての相対回転速度をフィードバック（以下、適宜「Ｆ／Ｂ」と略する）し、噛み合いクラッチの誤ロック状態への移行を未然に防ぐことは不可能でない。
【００１０】
しかしながら、このような技術思想において、当該Ｆ／Ｂ制御のＦ／Ｂゲイン（尚、Ｆ／Ｂゲインの実践的態様には特に制限は無い）を適切に設定することは容易ではない。上述した摩擦力は一種の外乱要素であるから、当該Ｆ／Ｂ制御の安定的に運用せしめるにはＦ／Ｂゲインをより大きくすることが望まれるが、噛み合いクラッチが誤ロック状態とならないようにＦ／Ｂゲインを大きくし過ぎてしまうと、今度は一対の係合要素の噛み合い歯同士が正常な噛み合い位置で停止しない可能性がある。
【００１１】
このように、従来想到し得る技術思想には、噛み合いクラッチを、位相整合過程を経ることなく（即ち、シンクロレスに）正確にロック状態に移行させるにあたって、未だ大きな改善の余地が残されている。
【００１２】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、噛み合い歯として矩形歯を用いた噛み合いクラッチにおいて、噛み合い歯同士を正確に噛み合わせ、一対の係合要素を正確に係合させることが可能な噛み合いクラッチの制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するため、本発明に係る噛み合いクラッチの制御装置は、軸線方向と交わる方向へ相対回転可能に構成され、各々の対向面に、前記軸線回りに周状に配列し且つ対向面が平坦な複数の矩形状の噛み合い歯が形成されてなる一対の係合要素を備えた噛み合いクラッチと、前記一対の係合要素の少なくとも一方に対し前記相対回転を促す第１の駆動力を付与可能な第１の駆動力付与手段と、前記一対の係合要素の少なくとも一方に対し前記軸線方向の位置変化を促す第２の駆動力を付与可能螺旋な第２の駆動力付与手段とを備えた、噛み合いクラッチの制御装置であって、前記相対回転に係る相対回転速度を検出する検出手段と、前記噛み合いクラッチを、前記各々に形成された噛み合い歯同士が噛み合ってなる係合状態へ移行させるべき旨の係合要求が生じた場合に、前記相対回転速度が、予め前記係合状態への移行が許可されるものとして定められた所定の許可範囲に収束するように、前記第１の駆動力付与手段を介し前記第１の駆動力に関するフィードバック制御を行う第１の制御手段と、前記相対回転速度が前記許可範囲に収束した場合に、前記一対の係合要素を接触させるべき旨の係合指令を出力する指令手段と、前記係合指令が出力された場合に、前記一対の係合要素同士が相互に接近する方向へ前記第２の駆動力が付与されるように前記第２の駆動力付与手段を制御する第２の制御手段と、前記係合指令が出力された場合に、前記相対回転速度が小さくなる程前記フィードバック制御に係るフィードバックゲインを大きくするゲイン設定手段とを具備することを特徴とする（請求項１）。
【００１４】
本発明に係る噛み合いクラッチの制御装置によれば、例えばドグクラッチ等の形態を有する噛み合いクラッチの係合要求が生じた場合に、第１の制御手段の制御を受けた第１の駆動力付与手段により第１の駆動力が付与される。
【００１５】
尚、「係合要求」とは、噛み合いクラッチに備わる、各々がその対向面において軸線回りに周状に形成された複数の噛み合い歯を有する一対の係合要素を係合状態に移行させるべき旨の要求であり、実践的には、例えば、車両の運転者が然るべき操作を行うことにより生じる、或いは、予め設定されたプログラム等に基づき当該運転者の各種運転操作に応じて当該運転者の意思とは独立して生じる、電気信号、制御信号又はフラグ等を意味する。
【００１６】
尚、「係合状態」とは、一対の係合要素の各々に形成された噛み合い歯同士が噛み合った状態を意味し、実践的には、例えば、一方の係合要素の対向面（他方の係合要素と対向する面）に周状に形成された複数の凸部に挟まれた間隙（即ち、相対的に凹部を意味する）に、他方の係合要素の対向面に形成された複数の凸部が収まると共に、当該凸部の回転方向両側に形成される当該間隙の余剰部分（所謂ガタ）のうち回転方向側の一方が詰められた状態を意味する。
【００１７】
第１の駆動力は、一対の係合要素の相対回転（差回転とも称される）を促し得る駆動力である。この相対回転の速度たる相対回転速度は、検出手段により検出される。尚、第１の駆動力は、両者に相対回転を生じさせ得る限りにおいて、一対の係合要素のいずれか一方に与えられてもよいし、双方に与えられてもよい。
【００１８】
第１の制御手段は、一対の係合要素の相対回転速度が予め設定された許可範囲に収束するように第１の駆動力に関するＦ／Ｂ制御を実行する。例えば、第１の制御手段は、検出手段により検出される相対回転速度を偏差として、当該偏差と所定のＦ／Ｂゲインとに基づいてＦ／Ｂ制御量を算出すると共に、この算出されたＦ／Ｂ制御量に応じて第１の駆動力を増減させる。尚、このＦ／Ｂ制御は、例えば、Ｆ／Ｂ制御量を構成する制御項として、例えば、Ｐ項（比例項）、Ｉ項（積分項）及びＤ項（微分項）等の少なくとも一部を含む、公知の各種Ｆ／Ｂ制御の態様を採り得る。
【００１９】
第１の制御手段による相対回転速度の収束目標である「許可範囲」とは、一対の係合要素の噛み合い歯同士を接触させることが許可される相対回転速度の範囲を意味する。この許可範囲は、予め実験的に、経験的に又は理論的に定められ得る。例えば、この許可範囲は、上述したガタを詰めるにあたっての物理衝撃及びそれに伴う快適性の低下等を防止する目的から、例えば、毎分数〜数十回転程度の微小な速度範囲で設定され得る。
【００２０】
一方、本発明によれば、このような第１の制御手段による相対回転速度のＦ／Ｂ制御を経て、相対回転速度が上記許可範囲に収束した場合に、指令手段により、係合指令が出力される。係合指令とは、一対の係合要素を相互に接触させるべき旨の電気信号、制御信号又はフラグ等を意味する。係る係合指令が出力されると、一対の係合要素同士が相互に接近する方向へ第２の駆動力が付与されるように、第２の制御手段が第２の駆動力付与手段を制御する。
【００２１】
尚、第２の駆動力は、一対の係合要素の軸線方向（即ち、対向方向）への位置変化を促す駆動力であって、一対の係合要素の軸線方向の相対距離を、少なくとも、両者が十分に離れた非ロック状態に相当する値から両者が正常に係合したロック状態に相当する位置まで変化させ得る駆動力である。尚、第２の駆動力は、係る趣旨に沿う限りにおいて、一対の係合要素のいずれか一方に与えられてもよいし、双方に与えられてもよい。
【００２２】
ここで、このような第２の駆動力の付与以降の期間においても、第１の制御手段による相対回転速度のＦ／Ｂ制御は継続している。従って、上述した噛み合い歯同士に生じる摩擦力により誤ロックが生じない場合には、第２の駆動力により噛み合い歯同士がその対向面において接触し、更に相対回転によりその凸部と凹部とが噛み合うことにより一対の係合要素は正常にロック状態へ移行する。然るに、何らの対策も講じられることがなければ、噛み合い歯同士に生じる摩擦力によっては、上述した誤ロックの発生が懸念される。
【００２３】
そこで、本発明に係る噛み合いクラッチの制御装置では、ゲイン設定手段が、上述した係合指令が出力された場合に、望ましくは係合指令が出力されたことを一種の制御上のトリガとして、第１の制御手段により実施される相対回転速度のＦ／Ｂ制御に係るＦ／Ｂゲインを変更する構成となっている。より具体的には、ゲイン設定手段は、一対の係合要素の相対回転速度が小さくなる程当該Ｆ／Ｂゲインが大きくなるように、当該Ｆ／Ｂゲインを二値的に、段階的に或いはシームレスに変更する構成となっている。
【００２４】
Ｆ／Ｂゲインが大きくなると、偏差としての相対回転速度の値に対するＦ／Ｂ制御量の感度が高くなるから、第１の駆動力（例えば回転方向へ作用させるトルク等）が相対的に大きくなる。従って、摩擦力により相対回転速度が減少すると、それを補うように第１の駆動力が増加し、一対の係合要素の相対回転が維持される。また、第１の制御手段により、相対回転速度は許可範囲に収束するように制御されているため、Ｆ／Ｂゲインの増大措置により相対回転速度が許可範囲を大きく逸脱することはなく、許可範囲を逸脱した状態が長期にわたって継続することもない。
【００２５】
ここで、このようにＦ／Ｂゲインを大きくする措置は、その発効のタイミングが重要である。
【００２６】
例えば、摩擦力による誤ロックが生じないようにＦ／Ｂゲインを予め大きい値に設定しておくことは一見有効であるが、それは、係合指令出力以前の期間において、即ち、摩擦力の影響を考慮せずともよい期間においてＦ／Ｂゲインを無用に大きくすることを意味する。従って、このような場合には、相対回転速度が許可範囲に収束するのに要する時間が長大化し易く、係合要求が生じてから実際に係合が完了するまでの時間が長くなる可能性が高い。
【００２７】
一方、このような制御とは反対に、誤ロックが生じるか否かを正確に予見することが一般に簡単ではないことに鑑み、誤ロックが検出されてから再度相対回転を生じさせる手法も一見有効である。然るに、この場合は、一時的に誤ロックが生じて相対回転速度がゼロとなることからＦ／Ｂゲインは無効であり、第１の駆動力を見込みで（言わばフィードフォワード的に）増大させるより他ない。従って、相対回転が発生するか、どの程度の相対回転が発生するかは未知数であり、第１の駆動力を的確に制御することが難しくなる。また、一旦誤ロック状態を経由することから、その判定に要する時間も含めると、係合要求が生じてから実際に係合が完了するまでの時間が長大化し易い。
【００２８】
これに対して本発明によれば、第２の駆動力により、（１）一対の係合要素が相対的に接近するタイミングを見極めた上で、（２）相対回転速度に応じてＦ／Ｂゲインの増大措置が講じられる。従って、許可範囲外から許可範囲を目標として開始される相対回転速度の収束制御（第１の制御手段によるＦ／Ｂ制御の初期〜中期に相当する）を安定且つ迅速に進捗せしめつつ、誤ロック状態の発生を未然に防ぐことが可能となる。また、相対回転速度に応じてＦ／Ｂゲインが増大されることから、摩擦力に対して第１の駆動力が大き過ぎて一対の係合要素がラチェット状態で回転し続ける事態も防止される。即ち、噛み合い歯同士を正確に噛み合わせ、一対の係合要素を正確に係合させることが可能となるのである。
【００２９】
尚、本発明に係る噛み合いクラッチの用途は多様である。例えば、本発明に係る噛み合いクラッチは、車両における各種動力伝達に用いられてもよい。この場合の動力伝達とは、例えば、内燃機関や電動機又は電動発電機等の各種動力源と、車軸に直接的に又は間接的に連結された出力軸との間の動力伝達であってもよい。或いは、この種の動力源と、この種の動力源の回転速度領域を変速比に応じて変化させ得る各種有段変速装置の変速段との間の動力伝達であってもよい。或いは、この種の動力源と、固定回転要素との間の動力伝達（即ち、動力源の回転がロックされることを意味する）であってもよい。
【００３０】
また、本発明に係る噛み合いクラッチが、内燃機関と電動機又は電動発電機とを有するハイブリッド車両等に適用される場合、本発明に係る第１の駆動力付与手段とは、これら電動機又は電動発電機であってもよい。
【００３１】
本発明に係る噛み合いクラッチの制御装置の一の態様では、前記ゲイン設定手段は、前記係合要求が生じた場合に、前記フィードバックゲインを、前記係合要求が生じる以前の通常ゲインよりも大きい係合時基本ゲインに設定する（請求項２）。
【００３２】
この態様によれば、係合要求の発生時において、Ｆ／Ｂゲインが通常ゲインよりも大きい係合時基本ゲインに設定されるため、係合指令出力以前の回転同期期間を好適に短縮化し得る。即ち、本態様は、係合要求発生前の回転速度制御と、係合要求発生後の相対回転速度制御とでは、同じＦ／Ｂ制御であっても求められるゲインが異なる点に着目し、係合要求時に特化したゲイン設定を行った上で、係合指令をトリガとして相対回転速度に応じたゲイン増大制御を行う点に特徴がある。こうすることにより、摩擦力等の外乱による影響が軽微である場合における、係合要求発生から係合完了までの期間を可及的に短縮することが出来る。
【００３３】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１のハイブリッド車両におけるハイブリッド駆動装置の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図３】図２のハイブリッド駆動装置におけるロック機構の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図４】図２のロック機構の係合プロセスを説明する概念図である。
【図５】図４のロック機構における誤ロック状態の概念図である。
【図６】図１のハイブリッド車両においてＥＣＵにより実行される係合制御処理のフローチャートである。
【図７】図６の係合制御処理におけるゲインＧｆｂの概念図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００３６】
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、本発明の第１実施形態に係るハイブリッド車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、ハイブリッド車両１０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００３７】
図１において、ハイブリッド車両１０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１００、ＰＣＵ（Power Control Unit）１１、バッテリ１２及びハイブリッド駆動装置２０を備えた車両である。
【００３８】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を備え、ハイブリッド車両１０の各部の動作を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「検出手段」、「第１の制御手段」、「指令手段」、「第２の制御手段」及び「ゲイン設定手段」の一例である。
【００３９】
ＰＣＵ１１は、バッテリ１２から取り出した直流電力を交流電力に変換して後述するモータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２に供給すると共に、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１２に供給可能に構成された不図示のインバータを含み、バッテリ１２と各モータジェネレータとの間の電力の入出力を、或いは各モータジェネレータ相互間の電力の入出力（即ち、この場合、バッテリ１２を介さずに各モータジェネレータ相互間で電力の授受が行われる）を制御可能に構成された制御ユニットである。ＰＣＵ１１は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によってその動作が制御される構成となっている。
【００４０】
バッテリ１２は、モータジェネレータＭＧ１及びモータジェネレータＭＧ２を力行するための電力に係る電力供給源として機能する充電可能な蓄電手段である。
【００４１】
ハイブリッド駆動装置２０は、ハイブリッド車両１０のパワートレインである。ここで、図２を参照し、ハイブリッド駆動装置２０の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、ハイブリッド駆動装置２０の構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００４２】
図２において、ハイブリッド駆動装置２０は、エンジン２００、動力分割機構３００、モータジェネレータＭＧ１（以下、適宜「ＭＧ１」と略称する）、モータジェネレータＭＧ２（以下、適宜「ＭＧ２」と略称する）、ロック機構４００及び減速機構５００を備える。
【００４３】
エンジン２００は、ハイブリッド車両１０の主たる動力源として機能する公知の各種態様を有する内燃機関である。エンジン２００は、動力出力軸としてのクランク軸（不図示）を備えており、このクランク軸は、ハイブリッド駆動装置２０の入力軸２１に連結されている。
【００４４】
モータジェネレータＭＧ１は、本発明に係る「第１の駆動力付与手段」の一例たる電動発電機であり、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。モータジェネレータＭＧ２は、電動発電機であり、モータジェネレータＭＧ１と同様に、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能と、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能とを備えた構成となっている。尚、モータジェネレータＭＧ１及びＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、例えば外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える構成を有していてもよいし、他の構成を有していてもよい。
【００４５】
動力分割機構３００は、遊星歯車機構であり、中心部に設けられたサンギアＳ１と、サンギアＳ１の外周に同心円状に設けられたリングギアＲ１と、サンギアＳ１とリングギアＲ１との間に配置されてサンギアＳ１の外周を自転しつつ公転する複数のピニオンギアＰ１と、これら各ピニオンギアの回転軸を軸支するプラネタリキャリアＣ１とを備える。
【００４６】
サンギアＳ１は、モータジェネレータＭＧ１のロータＲＴに連結された中空のＭＧ１出力軸２２（即ち、本発明に係る「軸線」の一例である）に結合されており、その回転速度はＭＧ１の回転速度たるＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１と等価である。
【００４７】
リングギアＲ１は、ハイブリッド駆動装置２０の動力出力軸たる駆動軸２４及び減速機構５００を介してモータジェネレータＭＧ２の不図示のロータに結合されており、その回転速度はＭＧ２の回転速度たるＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２と等価である。また、プラネタリキャリアＣ１は、入力軸２１に結合されており、その回転速度はエンジン２００の機関回転速度ＮＥと等価である。
【００４８】
駆動軸２４は、ハイブリッド車両１０の駆動輪たる右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを夫々駆動するドライブシャフトＳＦＲ及びＳＦＬと、デファレンシャル等各種減速ギアを含む減速装置としての減速機構５００を介して連結されている。従って、モータジェネレータＭＧ２から駆動軸２４に出力されるモータトルクＴｍは、減速機構５００を介して各ドライブシャフトへと伝達され、同様に各ドライブシャフトを介して伝達される各駆動輪からの駆動力は、減速機構５００及び駆動軸２４を介してモータジェネレータＭＧ２に入力される。即ち、ＭＧ２回転速度Ｎｍｇ２は、ハイブリッド車両１０の車速Ｖと一義的な関係にある。
【００４９】
動力分割機構３００は、係る構成の下で、エンジン２００が発する動力を、プラネタリキャリアＣ１とピニオンギアＰ１とによってサンギアＳ１及びリングギアＲ１に所定の比率（各ギア相互間のギア比に応じた比率）で分配し、エンジン２００の動力を２系統に分割することが可能となっている。
【００５０】
ハイブリッド駆動装置２０は、モータジェネレータＭＧ１の回転量を検出可能に構成された回転センサである第１レゾルバ２３（ＥＣＵ１００と共に本発明に係る「検出手段」の一例として機能する）と、モータジェネレータＭＧ２の回転量を検出可能に構成された回転センサである第２レゾルバ２５とを備える。これら各レゾルバは、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された回転量は、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、検出された回転量を時間微分処理することにより、各モータジェネレータの回転速度（即ち、Ｎｍｇ１及びＮｍｇ２）を算出することが出来る。
【００５１】
ロック機構４００は、駆動側クラッチプレート４１０、固定側クラッチプレート４２０及びアクチュエータ４３０を備えたドグクラッチ機構である。
【００５２】
駆動側クラッチプレート４１０及び固定側クラッチプレート４２０は、本発明に係る「一対の係合要素」の一例であり、また本発明に係る「噛み合いクラッチ」の一例である。また、アクチュエータ４３０は、本発明に係る「第２の駆動力付与手段」の一例である。
【００５３】
駆動側クラッチプレート４１０は、ＭＧ１出力軸２２に連結された係合部材である。駆動側クラッチプレート４１０は、図示破線で示される軸線方向と交わる平面において略リング状の対向面を有する。尚、対向面とは、固定側クラッチプレート４２０と対向する面を意味する。駆動側クラッチプレート４１０の当該対向面における外周部分には、周方向に配列した複数の噛み合い歯４１２ｘ（ｘ＝１，２，・・・）が形成されている。尚、駆動側クラッチプレート４１０の詳細については後述する。
【００５４】
固定側クラッチプレート４２０は、ハイブリッド駆動装置２０のケースＣＳに固定された係合部材である。固定側クラッチプレート４２０は、図示破線で示される軸線方向と交わる平面において略リング状の対向面を有する。即ち、上述した駆動側クラッチプレート４１０の対向面は、この固定側クラッチプレート４２０の対向面と軸線方向に対向配置されている。固定側クラッチプレート４２０の当該対向面における外周部分には、周方向に配列した複数の噛み合い歯４２２ｘ（ｘ＝１，２，・・・）が形成されている。尚、固定側クラッチプレート４２０の詳細については後述する。
【００５５】
アクチュエータ４３０は、駆動側クラッチプレート４１０の軸線方向位置Ｘを変化させることが可能な、公知の電磁駆動型アクチュエータである。
【００５６】
具体的には、アクチュエータ４３０は、駆動側クラッチプレート４１０の外周に非磁性リングを介して固定された不図示の可動部と、この可動部の外周に配設された不図示の駆動部とを備える。この可動部には永久磁石が固定されており、また駆動部にはヨークと、当該ヨーク内部に固定された励磁コイルとその励磁回路が備わっている。この励磁回路は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、励磁回路を介して励磁コイルに供給される励磁電流の値は、ＥＣＵ１００により可変となっている。
【００５７】
このような構成の下、アクチュエータ４３０は、励磁コイルに励磁電流が供給された際に軸線方向に、本発明に係る「第２の駆動力」の一例としての電磁力Ｆ２を生じさせることが出来る。この電磁力Ｆ２は、可動部に固定された永久磁石に作用するため、電磁力Ｆ２が発生すると、駆動側クラッチプレート４１０は軸線方向に移動する（尚、この軸線方向への移動をこれ以降適宜「ストローク」と称する）。即ち、駆動側クラッチプレート４１０の軸線方向位置Ｘを変化させることが出来る。尚、励磁電流の符号を反転させることにより、駆動側クラッチプレート４１０の軸線方向における移動方向を反転させることも出来る。
【００５８】
尚、このようなアクチュエータの構成は、一例であり、駆動側クラッチプレート４１０の軸線方向位置Ｘを変化させることが可能である限りにおいて、アクチュエータは如何なる構成を有していてもよい。例えば、アクチュエータ４３０に相当するアクチュエータとして、公知の油圧駆動型アクチュエータが備わっていてもよい。
【００５９】
次に、図３を参照し、ロック機構４００の詳細について説明する。ここに、図３は、ロック機構４００の構成を概念的に表わしてなる概略構成図である。尚、同図において、図２と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００６０】
図３において、駆動側クラッチプレート４１０は、プレート部４１１、噛み合い歯４１２ｘ（図ではｘ＝１，２，３）及び上述した可動部としての可動部４１３を備える。
【００６１】
プレート部４１１は、駆動側クラッチプレート４１０の基台をなすリング状部材である。
【００６２】
噛み合い歯４１２ｘは、図示する断面及び軸線方向と交わる断面において断面視矩形状をなす噛み合い用の歯であり、プレート部４１１の軸線方向に交わるリング状平面において、その外周部に周状に等間隔に配列している。尚、図では、煩雑化を防ぐ目的から、噛み合い歯４１２ｘの厚さ（図示軸線方向と直交する上下方向の長さ）が全て等しく表わされているが、噛み合い歯が周状に配列することに鑑みれば、本来、図示する断面におけるこれらの厚さは異なっている。
【００６３】
可動部４１３は、内周部がＭＧ１出力軸２２とスプライン結合しており、軸線方向への移動が可能な構成となっている。従って、稼動部４１３の回転速度、即ち駆動側クラッチプレート４１０の回転速度は、モータジェネレータＭＧ１の回転速度たるＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１と一義的関係にある。
【００６４】
一方、固定側クラッチプレート４２０は、プレート部４２１及び噛み合い歯４２２ｘ（図ではｘ＝１，２，３）を備える。
【００６５】
プレート部４２１は、駆動側クラッチプレート４１０と同様、固定側クラッチプレート４２０の基台をなすリング状部材である。このプレート部４２１は、固定回転要素としてのケースＣＳに固定されているので、固定側クラッチプレート４２０は常にその回転速度がゼロである。
【００６６】
噛み合い歯４２２ｘは、駆動側クラッチプレート４１０と同様、断面視矩形状をなす噛み合い用の歯であり、プレート部４２１の軸線方向に交わるリング状平面において、その外周部に周状に等間隔に配列している。尚、図では、煩雑化を防ぐ目的から、噛み合い歯４２２ｘの厚さ（図示軸線方向と直交する上下方向の長さ）が全て等しく表わされているが、噛み合い歯が周状に配列することに鑑みれば、本来、図示する断面におけるこれらの厚さは異なっている。
【００６７】
一対の係合部材である駆動側クラッチプレート４１０と固定側クラッチプレート４２０とが図示する位置関係にある場合、ロック機構４００は非ロック状態にある。非ロック状態では、図示するように、駆動側クラッチプレート４１０における噛み合い歯４１２ｘの対向面（頂面）と、固定側クラッチプレート４２０における噛み合い歯４２２ｘの対向面（頂面）との軸線方向距離はＤである。
【００６８】
＜実施形態の動作＞
次に、図４を参照し、ロック機構４００における係合プロセスについて説明する。ここに、図４は、ロック機構４００の係合プロセスの概念図である。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００６９】
図４において、図４（ａ）は、非ロック状態において係合プロセスが開始された時点のロック機構４００の状態を表す。
【００７０】
即ち、ロック機構４００を係合させるにあたっては、駆動側クラッチプレート４１０に対し、軸線周りに回転する方向（以下、適宜「回転方向」と表記する）にＭＧ１トルクＴｍｇ1に相当する回転駆動力Ｆ１（即ち、本発明に係る「第１の駆動力」の一例）が付与される。
【００７１】
一方、回転駆動力Ｆ１により、駆動側クラッチプレート４１０と固定側クラッチプレート４２０との相対回転速度Ｖｒ（即ち、本実施形態では、駆動側クラッチプレート４１０の回転速度と等価であり、ＭＧ１回転速度Ｎｍｇ１と一義的関係にある）が後述する係合許可基準値Ａ以下となると、この回転駆動力Ｆ１に加えて上述した電磁力Ｆ２（第２の駆動力）が付与される。即ち、駆動側クラッチプレート４１０は、固定要素である固定側クラッチプレート４２０との間に相対回転を生じた状態で、固定側クラッチプレート４２０の方向へ接近する。
【００７２】
このように固定側クラッチプレート４２０に対し相対的に回転しつつ接近する過程において、両者の噛み合い歯は、高い確率でその対向面において接触する。一方、そのような接触状態においても基本的に両者の間には相対回転が生じているから、当該相対回転により噛み合い歯同士の位置関係が変化する過程において、固定側クラッチプレート４２０における相互に隣接する噛み合い歯の間に形成された凹部に、駆動側クラッチプレート４１０における噛み合い歯４１２ｘが挿入される。この状態が図４（ｂ）に示される。図４（ｂ）に示された状態では、駆動側クラッチプレート４２０は固定側クラッチプレートと係合した係合状態となる。即ち、駆動側クラッチプレート４２０のロックが完了する。
【００７３】
尚、ハイブリッド駆動装置２０におけるロック機構４００の効能については公知であり、また本発明との相関も薄いので、ここでは割愛する。簡略的には、ロック機構４００により駆動側クラッチプレート４１０、ひいてはモータジェネレータＭＧ１の回転がロックされた状態では、動力分割機構３００の構成上、エンジン２００の動作点が車速と一義的な関係を有する所謂直結モードが実現される。直結モードでは、ＭＧ１トルクＴｍｇ１によりエンジントルクＴｅの反力を負担する必要はなくなるため（ロック機構が反力要素となる）、ＭＧ１を非稼働停止状態とすることができ、動力循環と称される非効率な電気パスの発生を阻止することが出来る。即ち、本実施形態におけるロック機構４００は、このような動力循環が生じ得るハイブリッド車両１０の運転条件において適宜非ロック状態からロック状態へとその動作状態が切り替えられる。
【００７４】
次に、図５を参照し、ロック機構４００の誤ロック状態について説明する。ここに、図５は、理ロック機構４００における誤ロック状態の概念図である。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
【００７５】
図５において、係合プロセス中の一状態として、固定側クラッチプレート４２０の噛み合い歯４２２ｘと駆動側クラッチプレート４１０の噛み合い歯４１２ｘとが、その対向面の全域において接触している状態が例示される。
【００７６】
ここで、図示破線枠に示す接触領域においては、電磁駆動力Ｆ２に対応する押圧力と対向面の摩擦係数μとの積である摩擦力Ｆｆが作用する。この摩擦力Ｆｆが、回転駆動力Ｆ１に対応して対向面に生じる駆動力よりも大きいと、ロック機構４００は、図示する状態で停止してしまう。即ち、ロック機構４００は、正常でない位置において擬似的にロックした誤ロック状態となる。ＥＣＵ１００は、係合制御処理を実行することにより、ロック機構４００を、係る誤ロック状態の発生を防止しつつ迅速且つ正確にロック状態へ移行させることが出来る。
【００７７】
ここで、図６を参照し、係合制御処理について説明する。ここに、図６は、係合制御処理のフローチャートである。
【００７８】
図６において、ＥＣＵ１００は、係合要求の有無を判定し、係合要求が有るか否かを判定する（ステップＳ１０１）。尚、係合要求は先に述べたように、運転者の運転操作に応じたハイブリッド駆動装置２０の動作制御上適宜生じる制御フラグである。従って、ＥＣＵ１００は常にその有無を把握している。係合要求が無い場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、即ち、ロック機構４００をロック状態へ移行させる必要がない場合、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０１を繰り返し実行して実質的に待機状態となる。
【００７９】
係合要求が有る場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、回転同期制御を実行する（ステップＳ１０２）。回転同期制御とは、固定側クラッチプレート４２０と駆動側クラッチプレート４１０との相対回転速度Ｖｒを、予め設定された許容範囲内に収束させるフィードバック制御である。即ち、回転同期制御を実行する過程において、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「第１の制御手段」の一例として機能する。
【００８０】
尚、回転同期制御は、相対回転速度Ｖｒを偏差とする一種のフィードバック制御であり、例えば、公知のＰＩ制御やＰＩＤ制御として実行される。具体的には、回転駆動力Ｆ１を規定するＭＧ１トルクＴｍｇ１の制御量を決定するにあたって、ＥＣＵ１００は、Ｆ／Ｂ制御量を決定する。Ｆ／Ｂ制御量は、ＰＩＤ各項に対応する制御項（例えば、ＰＩ制御であれば、Ｐ項及びＩ項）の和として構成され、各項について相対回転速度Ｖｒに所定のゲインを乗じることにより決定される。尚、このような制御は一例であり、フィードバック制御の詳細については公知の各種態様を適用可能である。ここでは、説明の煩雑化を防ぐために、これら各項のゲインを一括りに「ゲインＧｆｂ」と表現することとする。定性的には、ゲインＧｆｂが大きい（小さい）程、相対回転速度Ｖｒに対するＦ／Ｂ制御量の感度が大きく（小さく）なる。
【００８１】
ここで、図７を参照し、係る回転同期制御におけるゲインＧｆｂについて説明する。ここに、図７は、ゲインＧｆｂの概念図である。
【００８２】
図７において、縦軸及び横軸に夫々ゲインＧｆｂ及び相対回転速度Ｖｒが表される。尚、係合要求が生じた時点で、相対回転速度Ｖｒは、図示係合許可基準値Ａよりも高回転側にあるとする。尚、係合許可基準値Ａは、係合時（ガタ詰め時）の物理衝撃を緩和する目的から設定される値であり、概ね毎分数〜十数回転程度の微小な回転速度に相当する値である。
【００８３】
係合制御処理におけるゲインＧｆｂの軌跡が図中実線で示される。即ち、係合要求が発生すると、言い換えれば回転同期制御が開始されると、ゲインＧｆｂは、ゲインＧｆｂ１に設定される。このゲインＧｆｂ１は、通常の、即ち、非ロック状態におけるハイブリッド駆動装置２０の動作制御上使用されるゲインＧｆｂ０（本発明に係る「通常ゲイン」の一例である）よりも大きい、回転同期制御に適合されたゲインであり、本発明に係る「係合時基本ゲイン」の一例である。
【００８４】
図６に戻り、ゲインＧｆｂ１を使用したフィードバック制御としての回転同期制御が開始されると、ＥＣＵ１００は、相対回転速度Ｖｒが係合許可基準値Ａ以下まで低下したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。相対回転速度Ｖｒが係合許可基準値Ａよりも高い場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ステップＳ１０３が繰り返し実行される。
【００８５】
相対回転速度Ｖｒが係合許可基準値Ａ以下に低下すると（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵＵ１００は、ストローク制御を開始する（ステップＳ１０４）。ストローク制御とは、駆動側クラッチプレート４１０を電磁力Ｆ２により固定側クラッチプレート４２０の方向へ移動させる制御である。
【００８６】
尚、ＥＣＵ１００は、電磁駆動力Ｆ２の値と、駆動側クラッチプレート４１０の単位時間当たりのストローク量（ストローク速度）とを対応付けるマップを保持しており、係るマップを参照することにより、駆動側クラッチプレート４１０と固定側クラッチプレート４２０との軸線方向距離（駆動側クラッチプレー御４１０の軸線方向移動距離）を推定することが可能である。また、ＥＣＵ１００は、このストローク制御の過程で両クラッチプレートの噛み合い歯同士が対向方向で接触した際に生じる物理衝撃が十分に小さくなるように、電磁駆動力Ｆ２の値を調整する。尚、このような制御は、本発明に係る「第２の制御手段」の動作の一例である。
【００８７】
このように、本実施形態においては、係合許可基準値Ａ以下の回転速度範囲が、本発明に係る「許可範囲」の一例となっており、相対回転速度Ｖｒが係合許可基準値Ａに達した時点で、本発明に係る「係合指令」の一例たる係合許可フラグがオンとなる。係合許可フラグは、ＥＣＵ１００が設定する制御フラグの一種である。ストローク制御が開始されると、ＥＣＵ１００は回転同期制御のＦ／ＢゲインたるゲインＧｆｂを変更する（ステップＳ１０５）。
【００８８】
ここで、再び図７を参照すると、相対回転速度Ｖｒが係合許可基準値Ａ以下となる領域は、図示ストローク領域であり、この領域においては、ゲインＧｆｂが、相対回転速度Ｖｒの線形関数となる。具体的には、ゲインＧｆｂは、相対回転速度Ｖｒの増加及び減少に対して、夫々減少及び増加する。即ち、係るゲイン変更措置がなされる場合、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「ゲイン変更手段」の一例として機能する。
【００８９】
図６に戻り、ゲインＧｆｂの変更が開始されると、ＥＣＵ１００は、相対回転速度Ｖｒがゼロであるか否か、即ち、駆動側クラッチプレート４１０と固定側クラッチプレート４２０とが係合したか否かが判定される（ステップＳ１０６）。
【００９０】
相対回転速度Ｖｒがゼロでない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０５に戻し、相対回転速度Ｖｒに応じたゲイン変更措置を伴うストローク制御を継続する。一方、相対回転速度Ｖｒがゼロである場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、係合制御処理を終了する。係合制御処理は以上の如く実行される。
【００９１】
以上説明したように、本実施形態に係る係合制御処理によれば、ドグクラッチ機構４００の駆動側クラッチプレート４１０を固定側クラッチプレート４２０に係合させロックするにあたって、駆動側クラッチプレート４１０のストローク指令が出力された時点以降の時間領域において、回転速度制御のゲインＧｆｂが変更される。具体的には、両クラッチプレートの相対回転速度Ｖｒが小さい程ゲインＧｆｂが大きくなるようにゲインＧｆｂが回転速度Ｖｒに応じて変更される。
【００９２】
従って、ストロークの過程で生じる摩擦力Ｆｆが回転駆動力Ｆ１を上回る等して、未だ噛み合い歯同士が噛み合わない状態で駆動側クラッチプレート４１０の回転速度が減少したとしても、クラッチプレート同士が誤ロック状態に陥る前に（即ち、相対回転速度Ｖｒをゼロまで低下させることなく）、回転駆動力Ｆ１を適切に増大させることが出来る。従って、噛み合いクラッチを、誤ロック状態にもラチェット状態にも陥らせることなく、迅速且つ確実に係合させることが出来るのである。
【００９３】
補足すると、このようなゲインの増大制御をストローク指令の出力以前に行ってしまうと、相対回転速度Ｖｒの変動が大きくなり過ぎて、係合許可基準値Ａ以下の許可範囲への相対回転速度Ｖｒの収束が遅れてしまう。或いは、噛み合い歯同士が正常な噛み合い位置にあるにもかかわらず更に回転方向へ回転してロックしなくなるラチェット状態へ陥る可能性が高くなる。また、これとは逆に、図７において太い破線で示すように、ゲインＧｆｂを通常ゲインＧｆｂ０から変化させない場合には、摩擦力Ｆｆによるクラッチプレート同士の誤ロックを回避することが出来ないのである。
【００９４】
尚、本実施形態では特に、係合指令出力以前の係合要求発生時点以降において、ゲインＧｆｂが通常ゲインＧｆｂよりも大きい係合時基本ゲインまで増大される。このゲインは、上述したラチェットが生じない範囲で回転同期制御を迅速に行い得るように定められており、一対の係合要素を迅速且つ正確に係合せしめる点において効果的である。
【００９５】
但し、ラチェット及び誤ロックを防止しつつ一対の係合要素を正確に係合せしめる旨の効果は、係合指令後におけるゲイン変更措置により担保されており、例えば、通常ゲインＧｆｂ０を係合時基本ゲインＧｆｂ１の代わりに使用したとしても、本発明の効能が薄れるものではない。
【００９６】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う噛み合いクラッチの制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、ドグクラッチ等の噛み合いクラッチの駆動制御に適用可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１０…ハイブリッド車両、２０…ハイブリッド駆動装置、２１…入力軸、２２…ＭＧ１出力軸、２３…第１レゾルバ、２４…出力軸、２５…第２レゾルバ、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…動力分割機構、ＭＧ１…モータジェネレータ、ＭＧ２…モータジェネレータ、４００…ロック機構、４１０…駆動側クラッチプレート、４２０…固定側クラッチプレート、４３０…アクチュエータ。
【図１】
2013148200.tif 000003
【図２】
2013148200.tif 000004
【図３】
2013148200.tif 000005
【図４】
2013148200.tif 000006
【図５】
2013148200.tif 000007
【図６】
2013148200.tif 000008
【図７】
2013148200.tif 000009