(57)【要約】【課題】  シフト操作部材の操作時、シフトレンジに応じてローラクラッチを締結させる制御において、ローラクラッチ締結時のショックトルクと異音を低減することができる電気自動車の変速制御方法および変速制御装置を提供する。【解決手段】  ローラ移動等検出手段８１は、シフトレバーのシフトレンジが切り換えられたときに、この切り換え後の変速段である現変速段のローラクラッチの、内輪に対して生じるローラの移動の移動速度および移動距離を、電動モータの一定時間での回転角度センサの変化量の検出値から求める。モータ駆動力制御手段８２は、ローラ移動等検出手段８１で求めたローラの移動速度および移動量に応じて、電動モータの駆動力を制御する。【選択図】      図９
2013255329.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、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比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、内輪のカム面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、保持器によ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り、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構であり、
前記シフト部材を進退させるシフト操作部材を備え、
前記シフト操作部材のシフトレンジの切り換え時にシフトレンジに応じて前記電動モータを駆動し、前記ローラクラッチを締結させる、
電気自動車における変速制御方法において、
前記シフト操作部材のシフトレンジが切り換えられたときに、この切り換え後の変速段である現変速段の前記ローラクラッチの、前記内輪に対して生じる前記ローラの移動の移動速度および移動距離を、前記電動モータの一定時間での回転角度センサの変化量の検出値から求めるローラ移動等検出過程と、
このローラ移動速度等検出過程で求めたローラの移動速度および移動量に応じて、前記電動モータの駆動力を制御するモータ駆動力制御過程と、
を含むことを特徴とする電気自動車の変速制御方法。
【請求項２】
請求項１において、前記シフト操作部材のシフトレンジに応じて、前記電動モータの制御電流、制御時間、および一定時間での回転角度センサの変化量を数段階設定しておき、この複数段の制御電流、制御時間、および一定時間での回転角度センサの変化量で前記ローラクラッチを締結させる電気自動車の変速制御方法。
【請求項３】
請求項２において、前記複数段の制御電流、制御時間、および一定時間での回転角度センサの変化量を、車両に搭載されるＥＣＵのメモリに格納しておき、前記ローラ移動等検出過程は、前記メモリに格納された設定値に基づき、前記電動モータを駆動させるモータ駆動過程を含む電気自動車の変速制御方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記シフト操作部材の各シフトレンジを選択して一定時間経過後、前記ローラクラッチを締結させる電気自動車の変速制御方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、車両の電源起動時または車両の走行停止時に、前記シフト操作部材のパーキングレンジまたはニュートラルレンジが選択された場合、前記電動モータへのトルク指令値をゼロにして、前記電動モータのトルクを除荷するトルク除荷過程を含む電気自動車の変速制御方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、車両の電源起動時または車両の走行停止時に、前記シフト操作部材のドライブレンジが選択された場合、前記ローラ移動等検出過程では、前記ローラクラッチの、前記内輪に対して生じる前記ローラの移動の移動速度および移動距離を、前記電動モータの一定時間での回転角度センサの変化量の検出値から求め、前記モータ駆動力制御過程では、求めたローラの移動速度および移動量に応じて、前記電動モータの駆動力を制御し、前記ローラクラッチを非駆動側から駆動側へ締結させる電気自動車の変速制御方法。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、車両の電源起動時または車両の走行停止時に、前記シフト操作部材のリバースレンジが選択された場合、前記ローラ移動等検出過程では、前記ローラクラッチの、前記内輪に対して生じる前記ローラの移動の移動速度および移動距離を、前記電動モータの一定時間での回転角度センサの変化量の検出値から求め、前記モータ駆動力制御過程では、求めたローラの移動速度および移動量に応じて、前記電動モータの回生力を制御し、前記ローラクラッチを駆動側から非駆動側へ移動させる電気自動車の変速制御方法。
【請求項８】
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、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比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、内輪のカム面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、保持器によ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り、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構であり、
前記シフト部材を進退させるシフト操作部材を備え、
前記シフト操作部材のシフトレンジの切り換え時にシフトレンジに応じて前記電動モータを駆動し、前記ローラクラッチを締結させる、
電気自動車における変速制御装置において、
前記シフト操作部材のシフトレンジが切り換えられたときに、この切り換え後の変速段である現変速段の前記ローラクラッチの、前記内輪に対して生じる前記ローラの移動の移動速度および移動距離を、前記電動モータの一定時間での回転角度センサの変化量の検出値から求めるローラ移動等検出手段と、
このローラ移動速度等検出手段で求めたローラの移動速度および移動量に応じて、前記電動モータの駆動力を制御するモータ駆動力制御手段と、
を含むことを特徴とする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、電動モータの回転を変速して車輪へ伝達する電気自動車の変速制御方法および変速制御装置に関し、変速機のローラクラッチのショックトルクと異音を低減し得る技術に関する。
【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（特許文献１）。この駆動装置上での変速ショックトルクと異音を低減するための変速制御方法が提案されている（例えば、特願２０１１−１２３４３３号（従来技術(1)）。
従来技術(1)は、車両の変速時に、トルク制御と回転数制御の二つのフィードバック制御を切換える制御法である。
【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】
特許文献１に記載の車両用モータ駆動装置では、変速切換を行う際に、変速機の目標変速段のローラクラッチ係合時、大きな変速ショックトルクと異音が生じる課題がある。
従来技術(1)では、アクセルペダルの、ＯＮからＯＦＦ操作またはＯＦＦからＯＮ操作によって、ローラクラッチが締結時に、大きなショックトルクと異音が生じやすいという課題がある。この課題は、具体的には次の課題（１），（２），（３）である。
なお、この明細書において、
正方向：電動モータを駆動する時、ローラクラッチが締結している方向とする。
負方向：電動モータを回生する時、ローラクラッチが締結している方向とする。
ハンチング現象：ある動作を頻繁に繰り返し行う現象。
【０００５】
（１）ドライブレンジの場合、アクセルのＯＮからＯＦＦ操作またはＯＦＦからＯＮ操作によって、ローラクラッチが締結時に、ショックトルクと異音が生じやすい。
車両の電源の起動時に、アクセルペダルを踏むと、現変速段のローラクラッチが正方向に素早く締結するので、ショックトルクと異音が生じやすくなる。また、トルク制御により、電動モータを駆動し、ローラクラッチが正方向に締結している状態で、アクセルペダルを抜くと、現変速段のローラクラッチの締結が解除される状態になる可能性がある。一旦、現変速段のローラクラッチの締結が解除された状態で、再びアクセルペダルを踏むと、ローラクラッチが再度正方向に素早く締結するので、ショックトルクと異音が生じやすい。
【０００６】
（２）リバースレンジの場合もドライブレンジの場合と同様な問題が存在する。アクセルのＯＮからＯＦＦ操作またはＯＦＦからＯＮ操作によって、ローラクラッチ締結時に、ショックトルクと異音が生じやすい。
車両の電源の起動時に、アクセルペダルを踏むと、現変速段のローラクラッチが負方向に素早く締結するので、ショックトルクと異音が生じやすくなる。また、後退中、トルク制御により、電動モータを駆動し、ローラクラッチが負方向に締結している状態で、アクセルペダルを抜くと、現変速段のローラクラッチの締結が解除される状態になる可能性がある。一旦、現変速段のローラクラッチの締結が解除された状態で、再び、アクセルペダルを踏むと、ローラクラッチが再度負方向に素早く締結するので、ショックトルクと異音が生じやすい。
【０００７】
（３）ドライブレンジからリバースレンジに切換える場合、あるいは、リバースレンジからドライブレンジに切換える場合も、アクセルのＯＮからＯＦＦ操作またはＯＦＦからＯＮ操作によって、ローラクラッチ締結時に、ショックトルクと異音が生じやすい。
ドライブレンジ→リバースレンジ：ローラクラッチを正方向→負方向に締結させる必要がある。
リバースレンジ→ドライブレンジ：ローラクラッチを負方向→正方向に締結させる必要がある。
アクセルのＯＮからＯＦＦ操作またはＯＦＦからＯＮ操作によって、ローラクラッチが正方向、あるいは負方向に締結すると、ショックトルクと異音が生じやすい。
【０００８】
この発明の目的は、シフト操作部材の操作時、シフトレンジに応じてローラクラッチを締結させる制御において、ローラクラッチ締結時のショックトルクと異音を低減することができる電気自動車の変速制御方法および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】
【０００９】
この発明の電気自動車の変速制御方法は、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、これら各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの断続の切換を行う変速比切換機構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のカム面１９と外輪２３，２３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、保持器２１Ａ，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り、
前記変速比切換機構４０は、保持器２１Ａ，２１Ｂに連結されて回転する摩擦板３５Ａ，３５Ｂの外輪２３，２３への接触と離間とを変速切換アクチュエータ４７によるシフト部材４５の進退によって切り換える機構であり、
前記シフト部材４５を進退させるシフト操作部材９３を備え、
前記シフト操作部材９３のシフトレンジの切り換え時にシフトレンジに応じて前記電動モータ３を駆動し、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを締結させる、
電気自動車における変速制御方法において、
前記シフト操作部材９３のシフトレンジが切り換えられたときに、この切り換え後の変速段である現変速段の前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの、前記内輪１８Ａ，１８Ｂに対して生じる前記ローラ２０の移動の移動速度および移動距離を、前記電動モータ３の一定時間での回転角度センサの変化量の検出値から求めるローラ移動等検出過程と、
このローラ移動速度等検出過程で求めたローラ２０の移動速度および移動量に応じて、前記電動モータ３の駆動力を制御するモータ駆動力制御過程と、
を含むことを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、ローラ移動等検出過程では、シフト操作部材９３のシフトレンジが切り換えられたときに、この切り換え後の変速段である現変速段の前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの、前記内輪１８Ａ，１８Ｂに対して生じる前記ローラ２０の移動の移動速度および移動距離を、前記電動モータ３の一定時間での回転角度センサの変化量の検出値から求める。モータ駆動力制御過程では、ローラ移動速度等検出過程で求めたローラ２０の移動速度および移動量に応じて、前記電動モータ３の駆動力を制御する。このようにローラ２０の移動速度および移動量を求めることで、ローラ２０と外輪面間の静止摩擦力等にかかわらず、電動モータ３について最適な制御電流を設定することが可能となる。これにより、トルク制御により電動モータ３を駆動させることで、ローラクラッチ締結時のショックトルクと異音を低減することができる。
【００１１】
前記シフト操作部材９３のシフトレンジに応じて、前記電動モータ３の制御電流、制御時間、および一定時間での回転角度センサの変化量を数段階設定しておき、この複数段の制御電流、制御時間、および一定時間での回転角度センサの変化量で前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを締結させても良い。この場合、シフトレンジに応じて、電動モータ３を複数段に分けて順次、トルク制御を行うことができる。これにより、ローラクラッチ締結時のショックトルクと異音を、より確実に低減し得る。
前記複数段の制御電流、制御時間、および一定時間での回転角度センサの変化量を、車両に搭載されるＥＣＵ６１のメモリ８３に格納しておき、前記ローラ移動等検出過程は、前記メモリ８３に格納された設定値に基づき、前記電動モータ３を駆動させるモータ駆動過程を含むものであっても良い。
【００１２】
前記シフト操作部材９３の各シフトレンジを選択して一定時間経過後、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを締結させても良い。例えば、電動モータ３を順次にトルク制御する場合に、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを、前記のように一定時間経過後に締結させることで、ローラクラッチ締結時のショックトルクと異音を、より確実に低減し得る。
【００１３】
車両の電源起動時または車両の走行停止時に、前記シフト操作部材９３のパーキングレンジまたはニュートラルレンジが選択された場合、前記電動モータ３へのトルク指令値をゼロにして、前記電動モータ３のトルクを除荷するトルク除荷過程を含むものとしても良い。
【００１４】
車両の電源起動時または車両の走行停止時に、前記シフト操作部材９３のドライブレンジが選択された場合、前記ローラ移動等検出過程では、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの、前記内輪１８Ａ，１８Ｂに対して生じる前記ローラ２０の移動の移動速度および移動距離を、前記電動モータ３の一定時間での回転角度センサの変化量の検出値から求め、前記モータ駆動力制御過程では、求めたローラ２０の移動速度および移動量に応じて、前記電動モータ３の駆動力を制御し、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを非駆動側から駆動側へ締結させても良い。
【００１５】
車両の電源起動時または車両の走行停止時に、前記シフト操作部材９３のリバースレンジが選択された場合、前記ローラ移動等検出過程では、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの、前記内輪１８Ａ，１８Ｂに対して生じる前記ローラ２０の移動の移動速度および移動距離を、前記電動モータ３の一定時間での回転角度センサの変化量の検出値から求め、前記モータ駆動力制御過程では、求めたローラ２０の移動速度および移動量に応じて、前記電動モータ３の回生力を制御し、前記ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを駆動側から非駆動側へ移動させても良い。
【００１６】
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、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比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、内輪のカム面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、保持器によ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り、
前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構であり、
前記シフト部材を進退させるシフト操作部材を備え、
前記シフト操作部材のシフトレンジの切り換え時にシフトレンジに応じて前記電動モータを駆動し、前記ローラクラッチを締結させる、
電気自動車における変速制御装置において、
前記シフト操作部材のシフトレンジが切り換えられたときに、この切り換え後の変速段である現変速段の前記ローラクラッチの、前記内輪に対して生じる前記ローラの移動の移動速度および移動距離を、前記電動モータの一定時間での回転角度センサの変化量の検出値から求めるローラ移動等検出手段と、
このローラ移動速度等検出手段で求めたローラの移動速度および移動量に応じて、前記電動モータの駆動力を制御するモータ駆動力制御手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１７】
この構成によると、ローラ移動等検出手段は、シフト操作部材のシフトレンジが切り換えられたときに、この切り換え後の変速段である現変速段の前記ローラクラッチの、前記内輪に対して生じる前記ローラの移動の移動速度および移動距離を、前記電動モータの一定時間での回転角度センサの変化量の検出値から求める。モータ駆動力制御手段は、ローラ移動等検出手段で求めたローラの移動速度および移動量に応じて、前記電動モータの駆動力を制御する。このようにローラの移動速度および移動量を求めることで、ローラと外輪面間の静止摩擦力等にかかわらず、電動モータについて最適な制御電流を設定することが可能となる。これにより、トルク制御により電動モータを駆動させることで、ローラクラッチ締結時のショックトルクと異音を低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の電気自動車の変速制御方法は、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、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比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、内輪のカム面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、保持器によ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り、前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構であり、前記シフト部材を進退させるシフト操作部材を備え、前記シフト操作部材のシフトレンジの切り換え時にシフトレンジに応じて前記電動モータを駆動し、前記ローラクラッチを締結させる、電気自動車における変速制御方法において、
前記シフト操作部材のシフトレンジが切り換えられたときに、この切り換え後の変速段である現変速段の前記ローラクラッチの、前記内輪に対して生じる前記ローラの移動の移動速度および移動距離を、前記電動モータの一定時間での回転角度センサの変化量の検出値から求めるローラ移動等検出過程と、このローラ移動速度等検出過程で求めたローラの移動速度および移動量に応じて、前記電動モータの駆動力を制御するモータ駆動力制御過程とを含む。このため、シフト操作部材の操作時、シフトレンジに応じてローラクラッチを締結させる制御において、ローラクラッチ締結時のショックトルクと異音を低減することができる。
【００１９】
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、これら各ローラクラッチの断続の切換を行う変速比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、内輪のカム面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、保持器によ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り、前記変速比切換機構は、保持器に連結されて回転する摩擦板の外輪への接触と離間とを変速切換アクチュエータによるシフト部材の進退によって切り換える機構であり、前記シフト部材を進退させるシフト操作部材を備え、前記シフト操作部材のシフトレンジの切り換え時にシフトレンジに応じて前記電動モータを駆動し、前記ローラクラッチを締結させる、電気自動車における変速制御装置において、
前記シフト操作部材のシフトレンジが切り換えられたときに、この切り換え後の変速段である現変速段の前記ローラクラッチの、前記内輪に対して生じる前記ローラの移動の移動速度および移動距離を、前記電動モータの一定時間での回転角度センサの変化量の検出値から求めるローラ移動等検出手段と、このローラ移動速度等検出手段で求めたローラの移動速度および移動量に応じて、前記電動モータの駆動力を制御するモータ駆動力制御手段とを含む。このため、シフト操作部材の操作時、シフトレンジに応じてローラクラッチを締結させる制御において、ローラクラッチ締結時のショックトルクと異音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の一実施形態に係る変速制御方法，変速制御装置を適用する電気自動車の概略図である。
【図２】同変速制御方法，変速制御装置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減速比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の概略ブロック図である。
【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】同車両のレバー操作パネルの説明図である。
【図８】同車両用モータ駆動装置のインバータ制御装置のブロック図である。
【図９】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１０】同変速制御方法における、車両のドライブレンジでの走行時の回転数変化に応じた回転角度センサ信号の変化状況を示す図である。
【図１１】同変速制御方法における、車両のリバースレンジでの走行時の回転数変化に応じた回転角度センサ信号の変化状況を示す図である。
【図１２】同変速制御方法における、レバー操作に伴うクリープ制御用制御マップを表す図である。
【図１３】同変速制御方法における、シフトレバー操作に伴うクリープ制御を実施するフローチャートである。
【図１４】同変速制御方法における、シフトレバー操作に伴うクリープ制御を実施するフローチャートである。
【図１５】図４の一部の拡大断面図である。
【図１６】図４のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１７】図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１８】図４のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１９】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２０】図４の減速比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】
【００２１】
以下、この発明の実施形態にかかる電気自動車の変速制御方法を説明する。なお以下の説明は、変速制御装置の説明をも含む。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を従動輪とした電気自動車ＥＶを示す。
【００２２】
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方法および変速制御装置は、図１，図２の車両用モータ駆動装置Ａに適用される。
【００２３】
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。
【００２４】
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比切換機構４０とを有する。
【００２５】
変速機５および変速比切換機構４０については、ここでは変速制御方法・装置の理解に必要な範囲で簡単に説明し、変速制御方法・装置の説明の後に、詳細に説明する。
【００２６】
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。
【００２７】
各ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂは、図１６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２３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。
【００２８】
変速比切換機構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に連結されて回転する環状の摩擦板３５Ａ，３５Ｂの外輪２３への接触と離間とを変速切換アクチュエータ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、変速比切換機構４０のうちの、摩擦板３５Ａ，３５Ｂを動作される機構部分であり、変速切換アクチュエータ４７とシフトフォーク４５により構成される。
【００２９】
変速切換アクチュエータ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、クラック外輪２３（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２３とが相対回転する場合に、摩擦板３５Ａ，３５Ｂと外輪２３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。
【００３０】
なお、保持器２１Ａ，２１Ｂは内輪１８Ａ，１８Ｂに対して回転自在であるが、スイッチばね２２Ａ，２２Ｂ（図１６）により、内輪１８Ａ，１８Ｂのカム面１９（図１６）の中央、つまり楔状空間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。摩擦板３５Ａ，３５Ｂは、上記スイッチばね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。
【００３１】
図５は、車両用モータ駆動装置Ａを制御する制御システムを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者間の信号転送はＣＡＮ通信（コントローラー・エリア・ネットワーク）で行われる。
【００３２】
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。
【００３３】
変速ＥＣＵ６１は、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ない、変速機５の変速切換アクチュエータ４７とインバータ装置６２に指令を出す。
【００３４】
変速ＥＣＵ６１は、次の各機能（１）〜（８）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、自動変速を行わない。
（３）急ハンドルと判断した場合は、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、電動モータのクリープ制御を実施する。
【００３５】
（５）運転者により操作される第１〜第３の操作スイッチ９６〜９８の操作に応じた制御を行う。
第１の操作スイッチ９６：自動／手動変速の切換用トグルスイッチである。
第２の操作スイッチ９７：タクトスイッチであり、上記の第１の操作スイッチ９６が手動変速で設定された場合のみ、有効とする。第２の操作スイッチ９７を押すと、シフトアップ変速が実施される。
第３の操作スイッチ９８：タクトスイッチであり、上記の第１の操作スイッチ９６が手動変速で設定された場合のみ、有効とする。第３の操作スイッチ９８を押すと、シフトダウン変速が実施される。
【００３６】
（６）表示部９９へ、車速、電動モータ回転数、トルク指令値等を表示させる。表示部９９は、液晶表示装置等の画像を表示する装置、または指針で表示する装置である。
（７）変速切替アクチュエータ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から電動モータ３の回転数を取得する機能を備える。
（８）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に付けられた変速切替アクチュエータ４７を駆動する機能を備える。
【００３７】
変速ＥＣＵ６１には、自動変速モードと手動変速モードの変速モードがプログラムされており、自動変速モードと手動変速モードは、運転者による前記第１の操作スイッチ９６の操作によって切り替えられる。
この実施形態の変速制御方法および変速制御装置は、変速ＥＣＵ６１による自動変速モードにおける制御に係る。変速ＥＣＵ６１は、図９に示す各種の機能達成手段等（８１，８２，８３）を有しているが、これらの手段については後に説明する。
【００３８】
図５において、インバータ装置６２は、バッテリ６９から直流電力が供給されて、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に設けられた回転検出装置である回転角度センサ６６から、電動モータ３の回転数を示す信号が入力される。
【００３９】
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。インバータ装置６２は、図６に示すように、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とで構成される。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。
【００４０】
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を駆動するためには大電流が必要である。
【００４１】
図７は、シフトレバー操作パネル７５の構成を示す。運転手がシフトレバー（シフト操作部材）９３を手動操作することによって、周知の例と同様に、Ｐ（パーキング）、Ｒ（リバース）、Ｎ（ニュートラル）、Ｄ（ドライブ）、２速（セカンド）、１速（ロウ）の各シフトレンジを切り換えることができる。シフトレバー操作パネル７５は、このように切り換えられるどのシフトレンジに現在あるかを示す表示装置である。シフトレバー操作パネル７５におけるレンジ選択情報は統合ＥＣＵ６０に入力される。１速レンジは１速段状態である。なお、シフトレバー操作パネル７５は、タッチパネル形式の入力手段を兼ねて、シフトレバー９３に代えて運転者により操作される操作手段としても良い。
【００４２】
図８は、電動モータ３と、インバータトルク制御、インバータ回転数制御のブロック図を示す。この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。変速時はトルク制御と回転数制御とを行い、変速時以外のときはトルク制御を行う。詳細な記述をここで省略する。
【００４３】
電力変換部６２ａは、ＰＷＭデューティＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従ってインバータ７１をＰＷＭ制御し、電動モータ３を駆動する。
【００４４】
同図の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、インバータ制御回路７２に対して速度指令を与える手段であり、変速ＥＣＵ６１に設けられている。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。
【００４５】
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を比較部１０９で求め、その差に対して、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。
回転数制御では、電動モータ３の目標回転数は一定の時間間隔で計算され、変速中に車速が急に変化しても、変速の目標回転数は車速の変化を追及できる特徴をもつ。それによって、変速ショックを低減することができる。
【００４６】
なお、図８において、インバータ制御回路７２は、速度制御部７３と、トルク制御部７４とに分けて説明している。
トルク制御部７４は、インバータ制御回路７２のうち、トルク制御により電動モータ３の制御の機能を果たす部分であり、図８の電流指令部１０１、電流ＰＩ制御部１０２、２相・３相変化部１０３、３相・２相変化部１０４、速度計算部１０８、および予測部１１１を含む。
速度制御部７３は、インバータ制御回路７２のうち、速度制御により電動モータ３の制御の機能を果たす部分であって、比較部１０９と、制御部１０７とを有し、トルク制御部７４の電流制御部１０１へトルク指令を与え、その後の制御をトルク制御部７４で行わせる。
【００４７】
次に、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につき、図９のブロック図を参照して説明する。制御対象となる電気自動車は、上記実施形態の変速制御方法を適用する図１〜図７と共に前述した電気自動車である。
この電気自動車の変速制御装置は、上記実施形態の変速制御方法を実施する装置であって、上記変速ＥＣＵ６１に、変速の基本的な制御を行う手段である変速制御手段８０が設けられている。変速ＥＣＵ６１は、この変速制御手段８０により、自動変速時以外の電動モータ３の制御はトルク制御として、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換える。変速ＥＣＵ６１に、次の、ローラ移動等検出手段８１、モータ駆動力制御手段８２、およびメモリ８３を設けている。メモリ８３は例えばＲＯＭ等からなり、このメモリ８３の記憶領域８３ａには、後述の制御マップなどを記憶させている。
【００４８】
ローラ移動等検出手段８１は、シフトレバー９３のシフトレンジが切り換えられたときに、この切り換え後の現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの、内輪１８Ａ，１８Ｂ（図１６）に対して生じるローラ２０の移動の移動速度および移動量を、電動モータ３の回転速度の検出値から求める。
モータ駆動力制御手段８２は、ローラ移動等検出手段８１で求めたローラ２０の移動速度および移動量に応じて、電動モータ３の駆動力を制御する。
【００４９】
図１０は、この変速制御方法における、車両のドライブレンジでの走行時の回転数変化に応じた回転角度センサ信号の変化状況を示す図である。
この図１０は、電動モータ３の回転方向がこの電動モータ３の出力軸側から見てＣＣＷ（逆時計回り）で、回転数rot２＞rot１＞rot３の場合に応じた回転角度センサ信号の変化状況を表している。電動モータ３の回転数が早いほど、一定時間内で出力された回転角度センサ６６ののこぎり波の数が多くなる。逆に、電動モータ３の回転数が遅いほど、一定時間内で出力された回転角度センサ６６ののこぎり波の数が少なくなる。
【００５０】
図１１は、この変速制御方法における、車両のリバースレンジでの走行時の回転数変化に応じた回転角度センサ信号の変化状況を示す図である。この図１１は、電動モータ３の回転方向がこの電動モータ３の出力軸側から見てＣＷ（順時計回り）で、回転数rot２＞rot１＞rot３の場合に応じた回転角度センサ信号の変化状況を表している。
【００５１】
図１２は、この変速制御方法における、レバー操作に伴うクリープ制御用制御マップを表す図である。図９と共に説明する。
シフトレバー操作時の状況：
（１）前回：Ｒ          現在：Ｒ
（２）前回： ｎｏ Ｒ    現在：Ｒ
（３）前回：Ｄ          現在：Ｄ
（４）前回： ｎｏ Ｄ    現在：Ｄ
上記（３），（４）の「Ｄ」は、ドライブレンジまたは２速レンジまたは１速レンジとする。上記（２）における「ｎｏ Ｒ」とは、リバースレンジ以外のシフトレンジを指す。上記（４）における「ｎｏ Ｄ」とは、ドライブレンジ，２速レンジ，１速レンジのいずれでもないシフトレンジを指す。
【００５２】
変速ＥＣＵ６１のメモリ８３の記憶領域８３ａには、上記（１）〜（４）の四つの状況に応じた、電動モータ３の制御電流、制御時間、および回転角度センサ６６の信号変化量の制御マップが設定されている。
四つの状況に応じて、制御マップを作成する理由： 
Ｒレンジ：ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを負方向に締結する必要がある。
Ｄレンジ：ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを正方向に締結する必要がある。
減速機の作動状況により、実際にはローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの締結時間にばらつきがあることを考慮する必要がある。シフトレバー操作に伴い、変速ＥＣＵ６１のメモリ８３の記憶領域８３ａに、前回のシフトレンジ（締結制御を実施した直後のシフトレンジ）を記録し、ＣＰＵが前回のシフトレンジと現在のシフトレンジを判断し、制御マップから最適の制御電流、制御時間、および回転角度センサ６６の信号変化量を取り込み、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを締結させる制御を行う。その結果、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの締結時、ショックトルクと異音が生じにくくなる。
【００５３】
図１３および図１４は、この変速制御方法における、シフトレバー操作に伴うクリープ制御を実施するフローチャートである。本フローチャートは、車両の電源起動時および車両の走行停止時（タイヤが回転していない状態）のシフトレバー操作に伴いクリープ制御を実施するフローチャートである。
フローチャートの実行手順：
第１ステップ：Ｒレンジかどうかの判断を一定時間Δｔ以内に行う（ａ１，ａ２）。
ＹＥＳの場合：前回のシフトレバーのシフトレンジ（締結制御を実施した直後のシフトレンジ）は、Ｒレンジかどうかを判断する（ａ３）。
ＹＥＳの場合（Ｒ-Ｒ）：変速ＥＣＵ６１のメモリ８３に設定されている制御マップから、制御電流I11,I21,I31, 制御時間t11,t21,t31およびΔth1を取り込み（ａ４）、複数の段階（この例では3段階）に分けて、電動モータ３のトルク制御を順次行う（ａ５，ａ９：モータ駆動力制御過程）。
【００５４】
１段目の制御は、トルク制御にて、制御電流I11で電動モータ３を駆動する（ａ５）。次に、変速ＥＣＵ６１が実際の回転角度センサ信号を取り込み、ＣＰＵで一定時間の回転角度センサ６６の信号変化量Δthを算出し（ａ６：ローラ移動等検出過程）、制御マップから取込まれたΔth1と値の大小比較を行う（ａ７）。前記ａ６において、ローラ移動等検出手段８１が、現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの、内輪１８Ａ，１８Ｂ（図１６）に対して生じるローラ２０の移動の移動速度および移動量を、電動モータ３の回転角度センサ６６の信号変化量Δthから求める。
Δth≧Δth1？
ＹＥＳ：２段目と３段目のトルク制御を順次実施する（ａ９）。２段目の制御パラメータの設定値として、制御電流と制御時間をそれぞれI21とt21とする。さらに、３段目の制御パラメータの設定値としては、制御電流と制御時間をそれぞれI31とt31として、電動モータ３を駆動させる。
ＮＯ：制御時間t11秒経過？（ａ８）
ＹＥＳ：２段目と３段目のトルク制御を順次に実施する。
ＮＯ：継続的に、１段目のトルク制御を実施する。
【００５５】
ＮＯの場合（noR-R)：YESの場合と同じ手順で変速ＥＣＵ６１のメモリ８３に設定されている制御マップから制御電流I12,I22,I32, 制御時間t12,t22,t32およびΔth2を取り込み（ａ１０）、3段階に分けて、トルク制御行う（ａ１１〜ａ１５）。この3段階に分けたトルク制御については、前述の前回Ｒレンジで今回Ｒレンジの場合と同じ手順であるため、詳細な説明を省略する。
その後、現在のシフトレバーのシフトレンジを変速ＥＣＵ６１のメモリ８３に記録してから（ａ１６）、リアルタイムでアクセル信号Ｔを導入し、電動モータ３をトルク制御により駆動する（ａ１７）。
第１ステップで現在Ｒレンジではないとの判断で第２ステップへジャンプする。
【００５６】
第２ステップ：現在、D or 2 or 1 レンジかどうかの判断を一定時間Δt以内に行う（ａ１８，ａ１９）。
ＹＥＳの場合：前回のシフトレバーのシフトレンジ（締結制御を実施した直後のシフトレンジ）はD or 2 or 1 レンジかどうかを判断する（ａ２０）。
ＹＥＳの場合（Ｄ-Ｄ）：第１ステップのＲ-Ｒレンジと同じ手順で、変速ＥＣＵ６１のメモリ８３に設定されている制御マップから制御電流I13,I23,I33, 制御時間t13,t23,t33およびΔth3を取り込み（ａ２１）、3段階に分けて、トルク制御を行う(ａ２２〜ａ２６：詳細な記載は略する)。
ＮＯの場合（ｎｏＤ-Ｄ）：上記のＹＥＳの場合と同じ手順で、変速ＥＣＵ６１のメモリ８３に設定されている制御マップから制御電流I14,I24,I34, 制御時間t14,t24,t34およびΔth4を取り込み（ａ２７）、3段階に分けて、トルク制御行う(ａ２８〜ａ３２：詳細な記載は略する)。
その後、現在のシフトレンジを変速ＥＣＵ６１のメモリ８３に記録してから（ａ１６）、リアルタイムでアクセル信号Ｔを導入し、電動モータ３をトルク制御により駆動する（ａ１７）。
【００５７】
現在D or 2 or 1 レンジかどうかの判断でＮＯと判断された場合、第３ステップへジャンプする。
第３ステップ：P or Nレンジかどうかの判断を瞬時に行う（ａ３３）。
ＹＥＳの場合：トルク指令値をゼロに設定し、トルク制御を行う（ａ３４）。
ＮＯの場合、フローチャートをリターンさせる。
「注：Δth1,2,3,4：正数；以上の手順中のΔth：正数。
Ｒレンジにおいて、一定時間の回転角度センサのサ変化量は負数である。
Ｄレンジにおいて、一定時間の回転角度センサの変化量は正数である。
Δthは負数が正数に変化した後の値とする。」
【００５８】
回転角度センサ信号を考慮する理由：
本変速制御システムにおける２段ローラクラッチ部には、ローラ２０の動きを観察するセンサが付いていない。つまり、ローラ２０が動いているかどうかが分からない。ローラ２０を動かさないと、ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを締結することができない。ローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを締結させるために、トルク制御にて、電動モータ３を駆動することにより、ローラ２０を動かす場合、ローラ２０を動かす力が、ローラ２０と外輪面間の静止摩擦力と、スイッチバネ力の合力を超えない限りには、ローラ２０が動かない。
【００５９】
静止摩擦力およびスイッチバネ力は、ばらつきがあることを考慮し、静止摩擦力とスイッチバネ力の合力の最大値（ばらつき考慮）を超える力でしかローラ２０を動かせない。その力は、制御電流により、電動モータ３を駆動させ、電動モータ３が発生した力である。しかし、合力の最大値以下の時に、同じ制御電流を使って電動モータ３を駆動させて、ローラ２０を動かすと、ローラ２０が締結する時間が早くなるので、ショックトルクと異音が生じやすくなる。特に、静止摩擦力は測定できないため、最適な制御電流を設定することは難しい。
この問題を解決するため、回転角度センサ信号を取り込み、一定時間の回転角度センサ信号の変化量を計算することにより、ローラ２０の移動速度が分かる。静止摩擦力とスイッチバネの合力が幾らになっているかに拘わらず、一定時間のローラ移動速度が分かれば、最適な制御電流を設定することができる。それによって、トルク制御にて、ローラ締結時のショックトルクと異音が生じにくくなる。
【００６０】
次に、図３，図４の車両用モータ駆動装置の詳細を、図１５〜図２０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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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なう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。
【００６５】
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。
【００６６】
図１５〜図１７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とからなる。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１６に示すように円筒面１７と対向する平坦面である。
【００６７】
図４、図２０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。
【００６８】
図１６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９Ｂ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９Ｂ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。
【００６９】
図１７、図２０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とからなる。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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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１７に示す中立位置から周方向に移動させると、径方向溝２９の位置と切欠き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２６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。
【００７３】
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。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。
【００７４】
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、変速アクチュエータ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。
【００７５】
図１５に示すように、変速アクチュエータ３３は、１速出力ギヤ１０Ａ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１速摩擦板３５Ａと、２速出力ギヤ１０Ｂ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。
【００７６】
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。
【００７７】
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反する位置との間で、２速保持器２１Ｂに対して軸方向に移動可能となっている。
【００７８】
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、２速摩擦板３５Ｂを間座３２を介して出力軸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。
【００７９】
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速離反ばね３９Ｂが組み込まれており、この２速離反ばね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の側面から離反する方向に付勢されている。
【００８０】
２速離反ばね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３９Ｂを介して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３９Ｂ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。
【００８１】
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ＳＰ１ｆ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ＳＰ２ｆ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ＳＰ１ｆと２速シフト位置ＳＰ２ｆ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、前述のように変速比切換機構４０の一部を構成する。
【００８２】
図１８、図１９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）とからなる。
【００８３】
図１９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。
【００８４】
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。
【００８５】
図１５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。
【００８６】
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。
【００８７】
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とからなる。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。
【００８８】
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１５に示すように、１速摩擦板３５Ａが１速出力ギヤ１０Ａの側面から離反し、かつ、２速摩擦板３５Ｂも２速出力ギヤ１０Ｂの側面から離反した状態では、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。
【００８９】
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。
【００９０】
次に、シフト機構４１を作動させて、図１５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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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ＳＰ１ｆから２速シフト位置ＳＰ２ｆ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。
【００９７】
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。
【００９８】
そこで、上記制御システムでは、図９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。
【００９９】
以上説明した変速制御方法によると、ローラ移動等検出過程では、シフトレバー９３のシフトレンジが切り換えられたときに、この切り換え後の変速段である現変速段のローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂの、内輪１８Ａ，１８Ｂに対して生じるローラ２０の移動の移動速度および移動距離を、電動モータ３の回転速度の検出値から求める。モータ駆動力制御過程では、ローラ移動速度等検出過程で求めたローラ２０の移動速度および移動量に応じて、電動モータ３の駆動力を制御する。このようにローラ２０の移動速度および移動量を求めることで、ローラ２０と外輪面間の静止摩擦力等にかかわらず、電動モータ３について最適な制御電流を設定することが可能となる。これにより、トルク制御により電動モータ３を駆動させることで、ローラクラッチ締結時のショックトルクと異音を低減することができる。
【０１００】
またシフトレバー９３のシフトレンジに応じて、電動モータ３の制御電流、制御時間、および回転速度を数段階設定しておき、この複数段の制御電流、制御時間、および回転速度でローラクラッチ１６Ａ，１６Ｂを締結させている。この場合、シフトレンジに応じて、電動モータ３を複数段に分けて順次、トルク制御を行うことができる。これにより、ローラクラッチ締結時のショックトルクと異音を、より確実に低減し得る。
【符号の説明】
【０１０１】
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
１９…カム面
２０…ローラ
２１Ａ，２１Ｂ…保持器
２３…外輪
３５Ａ，３５Ｂ…摩擦板
４０…変速比切換機構
４５…シフト部材
４７…変速切換アクチュエータ
６１…変速ＥＣＵ
８１…ローラ移動等検出手段
８２…モータ駆動力制御手段
８３…メモリ
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】
2013255329.tif 000018
【図１７】
2013255329.tif 000019
【図１８】
2013255329.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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