(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と、
（i）前記軸に固定されて係合される主歯車、及び（ii）前記軸の軸方向に移動可能で係合される副歯車を有する第１歯車と、
前記第１歯車と噛み合う第２歯車と、
所定の付勢力を付勢することで前記副歯車の位置を前記軸の軸方向に変化させる位置変化手段と、
前記第１歯車及び前記第２歯車の少なくとも一方に連結されている動力源に指令された目標トルクが所定閾値よりも大きい場合であって且つ前記第１歯車の回転方向が切り替えられる場合に、前記目標トルクが大きくなるほど前記所定の付勢力が大きくなるように前記位置変化手段を制御することで前記副歯車の位置を変化させるように、前記位置変化手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記軸における軸方向と、前記第１歯車と前記第２歯車とが噛み合うために接触する接触面とは、交差することを特徴とする歯車制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記検出されたトルクの変化に基づいて、前記位置変化手段が、前記副歯車の位置を所定量だけ変化させるように、前記位置変化手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の歯車制御装置。
【請求項３】
前記第１歯車は、前記軸方向に沿って、前記主歯車の一方側に、一の副歯車を有し、前記軸方向に沿って、前記主歯車の他方側に、他の副歯車を有し、
前記制御手段は、前記一の副歯車、及び前記他の副歯車の位置を変化させるように、前記位置変化手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車制御装置。
【請求項４】
（i）前記第１歯車は、第１動力源に連結すると共に、前記第２歯車は、第２動力源又は第２駆動軸に連結する、又は（ii）前記第１歯車は、第１駆動軸に連結すると共に、前記第２歯車は、第２動力源又は第２駆動軸に連結することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の歯車制御装置。
【請求項５】
軸と、
（i）前記軸に固定されて係合される主歯車、及び（ii）前記軸の軸方向に移動可能で係合される副歯車を有する第１歯車と、
前記第１歯車と噛み合う第２歯車と、
所定の付勢力を付勢することで前記副歯車の位置を前記軸の軸方向に変化させる位置変化手段と、を備える歯車制御装置における歯車制御方法であって、
前記第１歯車及び前記第２歯車の少なくとも一方に連結されている動力源に指令された目標トルクが所定閾値よりも大きい場合であって且つ前記第１歯車の回転方向が切り替えられる場合に、前記目標トルクが大きくなるほど前記所定の付勢力が大きくなるように前記位置変化手段を制御することで前記副歯車の位置を変化させるように、前記位置変化手段を制御する制御工程と、
を備え、
前記軸における軸方向と、前記第１歯車と前記第２歯車とが噛み合うために接触する接触面とは、交差することを特徴とする歯車制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両用の駆動力を伝達する歯車の機構を制御する歯車制御装置及び方法の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の歯車制御装置に関して、特許文献１では、主軸の周囲に一対の歯車を係合させ、一方の歯車を主軸に固定し、他方の歯車を可動に主軸に対して係合させたバックラッシ（Ｂａｃｋｌａｓｈ）防止機能を有する歯車を、例えばバネによって他方の歯車の付勢力を調整する歯車制御装置に関する技術について開示されている。
【０００３】
また、特許文献２では、主軸の周囲に一対の歯車を係合させ、一方の歯車を主軸に固定し、他方の歯車を可動に主軸に対して係合させ、一方の歯車に対して他方の歯車の間隔を、潤滑用オイルの圧力を利用して調整し、バックラッシを抑制する歯車制御装置に関する技術について開示されている。
【０００４】
また、特許文献３では、機関回転数の速度変動の大きさによってピストンを介して、押圧部材を相手側である他の歯車へ歯部を押し付けてバックラッシを減少させる歯車制御装置に関する技術について開示されている。
【０００５】
【特許文献１】実開昭６１−８９５４９号公報
【特許文献２】特開昭５８−７７９６７号公報
【特許文献３】特開昭６３−１２０９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１等に開示された技術によれば、次のような技術的な問題点が生じてしまう。即ち、主軸に対して移動可能な第１歯車の一部と、この第１歯車と噛み合う第２歯車との間に、主軸に対して固定された第１歯車の他部と、第２歯車との間に発生するトルクと比較して、大きなトルクが発生してしまう可能性が生じ、移動可能な第１歯車の一部の歯と第２歯車の歯とが大きな力で噛み合い損傷や損壊したり、噛み合う際に生じる衝撃音が大きくなったり、噛み合う際に生じる熱エネルギーが大きくなったりする。よって、第１歯車と第２歯車との間の回転力に伝達損失が発生してしまう技術的な問題点が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、例えばトルクショックの発生を低減させ、このトルクショックによる回転力の伝達損失を低減することを可能とする歯車制御装置及び方法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】
【０００８】
（歯車制御装置）  
上記課題を解決するために、本発明に係る歯車制御装置は、軸と、（i）前記軸に固定されて係合される主歯車、及び（ii）前記軸の軸方向に移動可能で係合される副歯車を有する第１歯車と、前記第１歯車と噛み合う第２歯車（例えば外部歯車又は他の歯車）と、前記第１歯車と前記第２歯車との間で発生するトルクを検出するトルク検出手段と、前記副歯車の位置を前記軸の軸方向に変化させる位置変化手段（例えば油圧式のアクチュエータ）と、前記検出されたトルクの変化（例えばトルクの変化の有無や、トルクの変化量）に基づいて、前記副歯車の位置を変化させる（主歯車と副歯車とを、例えば所定距離だけ近づける又は離す）ように、前記位置変化手段を制御する制御手段と、を備える。
【０００９】
本発明に係る歯車制御装置によれば、例えば電動発電機等に有される第１歯車の少なくとも一部は、軸に固定され、この軸と一体的に回転可能である。この第１歯車は、（i）軸に固定されて係合される主歯車、及び（ii）軸の軸方向に移動可能で係合される副歯車を有する。第２歯車は、例えば一定のギア比で第１歯車と噛み合う。トルク検出手段は、第１歯車と第２歯車との間で発生するトルクを検出する。
【００１０】
特に、制御手段の制御下で、検出されたトルクの変化に基づいて、例えば油圧式アクチュエータ等の位置変化手段によって、副歯車の位置を軸の軸方向に変化させる。この位置変化手段は、主歯車と副歯車とを、例えば所定距離だけ近づける又は離すことで、副歯車の位置を軸の軸方向に相対的に変化させてよい。ここに本発明に係る「トルクの変化」とは、例えばトルクの変化の有無や、トルクの変化量等のトルクの定性的又は定量的な性質や状態が変化することを意味する。
【００１１】
仮に、副歯車を軸方向ではなく、副歯車の回転方向に副歯車の位置を変化させる場合、次のような技術的な問題点が生じてしまう。即ち、副歯車と第２歯車との間に、主歯車と第２歯車との間に発生するトルクと比較して、大きなトルクが発生してしまう可能性が生じ、副歯車の歯と第２歯車の歯とが大きな力で噛み合い損傷や損壊したり、噛み合う際に生じる衝撃音が大きくなったり、噛み合う際に生じる熱エネルギーが大きくなったりする。よって、副歯車を有する第１歯車と第２歯車との間の回転力に伝達損失が発生してしまう。或いは、第１歯車を時計回りに回転させることによって発生している回転力を、第２歯車へ伝達している状態から、第１歯車を反時計回りに回転させることによって発生している回転力を、第２歯車へ伝達している状態へ切り替える場合、第１歯車の歯と、第２歯車の歯との隙間であるバックラッシにおいて、歯同士の衝突音が生じてしまい、所謂、トルクショックが発生してしまい、このトルクショックによる回転力の伝達損失が発生してしまう。
【００１２】
これに対して、本発明によれば、制御手段の制御下で、検出されたトルクの変化に基づいて、例えば油圧式アクチュエータ等の位置変化手段によって、副歯車の位置を軸の軸方向に変化させる。言い換えると、第１歯車及び第２歯車の回転方向に分力の成分を有しない軸方向に副歯車の位置を変化させる。副歯車の位置の軸方向の変化によって、第１歯車の歯と、第２歯車の歯との隙間であるバックラッシの空間を小さくすることが可能である。言い換えると、副歯車が主歯車に対して位置を変化させる前における、副歯車の歯と、第２歯車の歯との隙間であるバックラッシの空間が相対的に大きい状態から、副歯車が主歯車に対して位置を変化させた後における、副歯車の歯と、第２歯車の歯との隙間であるバックラッシの空間が相対的に小さい状態へと変化させることが可能である。従って、副歯車の歯と第２歯車の歯とにおける、又は、主歯車の歯と第２歯車の歯とにおける、歯同士の衝突エネルギーのレベルを低減させ、トルクショックの発生を効果的に防止し、このトルクショックによる回転力の伝達損失を、効果的に抑制することが可能である。
【００１３】
特に、第１歯車と第２歯車との間で発生するトルクが変化する際に、第１歯車の歯と第２歯車の歯とにおける、歯同士の衝突が発生する頻度や確率が大きいので、このトルクの変化に基づいて、副歯車の位置を軸の軸方向に変化させることは、トルクショックによる回転力の伝達損失を抑制する観点において、大変好ましい。また、第１歯車を時計回りに回転させることによって発生している回転力を、第２歯車へ伝達している状態から、第１歯車を反時計回りに回転させることによって発生している回転力を、第２歯車へ伝達している状態へ切り替える場合において、本発明の効果をより顕著に享受することが可能である。
【００１４】
本発明に係る歯車制御装置の一の態様では、前記制御手段は、前記検出されたトルクの変化に基づいて、前記位置変化手段が、前記副歯車の位置を変化させるために、前記副歯車に所定の付勢力だけ付勢するように前記位置変化手段を制御する。
【００１５】
この態様によれば、所定の付勢力に対応して、副歯車の位置を迅速且つ適切に変化させることが可能である。ここに、本発明に係る「所定の付勢力」とは、例えば質量や歯の形状や位置を変化する際の摩擦等の副歯車の物理的な性質や、副歯車の機構的な性質に起因して、位置を変化する際の所望の移動速度が得られるように、実験的、理論的、経験的、又はシミュレーション等によって、個別具体的に規定されるようにしてよい。具体的には、この副歯車の位置を軸の軸方向に変化させるための所定の付勢力は、トルクが大きくなるに従って、大きくなってよい。或いは、この副歯車の位置を軸の軸方向に変化させるための所定の付勢力は、トルクの時間的な変化率が大きくなるに従って、大きくなってよい。
【００１６】
本発明に係る歯車制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記検出されたトルクの変化に基づいて、前記位置変化手段が、前記副歯車の位置を所定量だけ変化させるように、前記位置変化手段を制御する。
【００１７】
この態様によれば、副歯車の位置を、所定量に対応した適切な位置に配置することが可能である。ここに、本発明に係る「所定量」とは、伝達損失を低減させる十分な効果が得られるように、実験的、理論的、経験的、又はシミュレーション等によって、個別具体的に規定される副歯車の位置の変化量を意味する。このは、所定量具体的には、第１歯車と、第２歯車とが噛み合うために接触する接触面と、軸における軸方向との角度を入力変数として、規定されてよい。
【００１８】
本発明に係る歯車制御装置の他の態様では、前記軸における軸方向と、前記第１歯車と、前記第２歯車とが噛み合うために接触する接触面とは、交差する。
【００１９】
この態様によれば、副歯車の位置の軸方向の変化によって、第１歯車の歯の接触面と、第２歯車の歯の接触面との隙間であるバックラッシの空間を、軸方向と、接触面とが交差する角度に応じて、より確実に小さくすることが可能である。
【００２０】
本発明に係る歯車制御装置の他の態様では、前記第１歯車は、前記軸方向に沿って、前記主歯車の一方側に、一の副歯車を有し、前記軸方向に沿って、前記主歯車の他方側に、他の副歯車を有し、前記制御手段は、前記一の副歯車、及び前記他の副歯車の位置を変化させるように、前記位置変化手段を制御する。
【００２１】
この態様によれば、第１歯車と第２歯車とのより大きな接触面積、即ち、（i）一の副歯車の歯と第２歯車の歯との接触面積、（ii）他の副歯車の歯と第２歯車の歯との接触面積、（iii）主歯車の歯と第２歯車の歯との接触面積における、歯同士の衝突エネルギーのレベルをより効果的に低減させ、トルクショックの発生をより効果的に防止し、このトルクショックによる回転力の伝達損失を、効果的により効果的に抑制することが可能である。
【００２２】
本発明に係る歯車制御装置の他の態様では、前記第１歯車は、第１動力源に連結すると共に、前記第２歯車は、第２動力源に連結し、前記制御手段は、前記第１動力源、及び前記第２動力源に夫々指令された第１目標トルク及び第２目標トルクに基づいて、前記副歯車の位置を変化させるように、前記位置変化手段を制御する。
【００２３】
この態様によれば、例えば電動発電機等の第１及び第２動力源に指令された第１及び第２目標トルクは、実際に発生している実トルクに近似しているので、制御手段は、トルク検出手段が検出したトルクの変化の代わりに、これらの第１及び第２動力源に指令された第１及び第２目標トルクによって、トルクの変化をより迅速且つ適切に検知することが可能である。この結果、副歯車の位置を、軸方向により迅速且つ適切に変化させることが可能である。
【００２４】
本発明に係る歯車制御装置の他の態様では、（i）前記第１歯車は、第１動力源に連結すると共に、前記第２歯車は、第２動力源又は第２駆動軸に連結する、又は（ii）前記第１歯車は、第１駆動軸に連結すると共に、前記第２歯車は、第２動力源又は第２駆動軸に連結する。
【００２５】
この態様によれば、制御手段は、トルク検出手段が検出したトルクの変化に加えて又は代わりに、これらの第１又は第２動力源に指令された第１及び第２目標トルクによって、トルクの変化をより迅速且つ適切に検知することが可能である。この結果、副歯車の位置を、軸方向により迅速且つ適切に変化させることが可能である。
【００２６】
（歯車制御方法）  
上記課題を解決するために、本発明に係る歯車制御方法は、軸と、（i）前記軸に固定されて係合される主歯車、及び（ii）前記軸の軸方向に移動可能で係合される副歯車を有する第１歯車と、前記第１歯車と噛み合う第２歯車（例えば外部歯車又は他の歯車）と、前記副歯車の位置を前記軸の軸方向に変化させる位置変化手段とを備える歯車制御装置における歯車制御方法であって、前記第１歯車と前記第２歯車との間で発生するトルクを検出するトルク検出工程と、前記検出されたトルクの変化に基づいて、前記副歯車の位置を変化させるように、前記位置変化手段を制御する制御工程と、を備える。
【００２７】
本発明に係る歯車制御方法によれば、上述した本発明に係る歯車制御装置に係る実施形態が有する各種利益を享受することが可能となる。
【００２８】
尚、上述した本発明に係る歯車制御装置に係る実施形態が有する各種態様に対応して、本発明に係る歯車制御方法に係る実施形態も各種態様を採ることが可能である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る歯車制御装置によれば、副歯車の歯と第２歯車の歯とにおける、又は、主歯車の歯と第２歯車の歯とにおける、歯同士の衝突エネルギーのレベルを低減させ、トルクショックの発生を効果的に防止し、このトルクショックによる回転力の伝達損失を、効果的に抑制することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。
（１）実施形態の基本構成  
先ず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係るハイブリッドシステム１の構成について説明する。ここに、図１は、本実施形態に係るハイブリッドシステムのブロック図である。図２は、本実施形態に係る、副歯車を有する伝達歯車と駆動歯車との位置関係を、副歯車の位置が変化する前後において、概念的に示した概略断面図（図２（ａ）及び図２（ｂ））である。
【００３１】
図１において、ハイブリッドシステム１は、車速センサ２、アクセルセンサ３、ブレーキコンピュータ４、ＳＯＣセンサ５、２次電池１０、インバータ１２、動力分割機構１３、電動発電機ＭＧ１、ＨＶＥＣＵ(ハイブリッドＥＣＵ）２０、モータＥＣＵ１５、エンジン１６、エンジンＥＣＵ１７、電池ＥＣＵ１８、電動発電機ＭＧ２、及び車輪２２を備え、ハイブリッド式の車両を制御するシステムである。
【００３２】
ＨＶＥＣＵ２０は、ハイブリッドシステム１の動作全体を制御する、例えばＥＣＵ（Engine Controlling Unit）等の制御ユニットであり、本発明に係る「制御手段」の一例として機能する。このＨＶＥＣＵ２０は、ハイブリッドシステム１の動作全体を制御するために、記憶部を備える。また、ＨＶＥＣＵ２０は、後述されるように、駆動軸が伝達歯車を介して、チェーンと係合するための基準位置の移動量を測定する測定手段２０ｍを含むと共に、この基準位置の移動量を推定する推定手段２０ｅを含む。
【００３３】
詳細には、ＨＶＥＣＵ２０によるインバータ１２の制御は、エンジンＥＣＵ１７からのエンジン１６の運転状態の情報やアクセルペダルの操作量、ブレーキコンピュータからのブレーキペダルの操作量、図示しないシフトポジションセンサからのシフトレンジ、電池ＥＣＵ１８からの２次電池１０の電池状態又は充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）等に基づき実行される。例えば、ＨＶＥＣＵ２０は、電池ＥＣＵ１８から供給された２次電池１０の電池状態に基づき、モータ駆動からエンジン駆動への切替タイミングを制御する。エンジンの始動は、インバータ１２を制御して２次電池１０からの電力をジェネレータ１９に供給し、ジェネレータ１９をスタータモータとして機能させることで行ってよい。
【００３４】
２次電池１０は、複数のブロックが直列接続されて構成され、各ブロックは複数のセルから構成される。各ブロック毎に電圧センサが設けられ、各ブロックの検出電圧を電池ＥＣＵ１８に供給する。また、電流センサで検出された２次電池１０の電流値も電池ＥＣＵ１８に供給される。さらに、温度センサで検出された温度も電池ＥＣＵ１８に供給される。２次電池１０としては、例えばニッケル水素電池を用いることができる。
【００３５】
電池ＥＣＵ１８は、検出された温度に基づき２次電池１０の温度管理を実行し、温度が所定温度以上となった場合に図示しない冷却ファンを駆動して２次電池１０の温度を一定に維持する。また、検出された電流値に基づき２次電池１０の電池状態（ＳＯＣ）を検出してＨＶＥＣＵ２０に供給する。電池状態は、初期状態の電池状態と電流積算値に基づき算出される。
【００３６】
エンジン１６は、「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド式の車両の主たる動力源として機能する。エンジン１６は、アクセルセンサで検出されたアクセルペダルの操作量や冷却水温などの環境条件、さらに電動発電機ＭＧ１の運転状態に基づきエンジンＥＣＵ１７によりその出力や回転数などが制御される。尚、エンジン１６の詳細な構成については後述する。
【００３７】
電動発電機ＭＧ１は、本発明に係る「第１歯車」の一例であり、電動発電機ＭＧ１は、ハイブリッド（ＨＶ）ＥＣＵ２０により制御され、エンジン１６の駆動力をアシストする電動機として機能するように構成されている。この場合、ＨＶＥＣＵ２０は、モータＥＣＵ１５を介してインバータ１２の各スイッチを制御することにより２次電池１０から電動発電機ＭＧ１に電力を供給している。或いは、電動発電機ＭＧ１は、２次電池１０を充電するための発電機として、機能するように構成されている。
【００３８】
電動発電機ＭＧ２は、エンジン１６の出力をアシストする電動機として機能するように構成されている。或いは、電動発電機ＭＧ２は、２次電池１０を充電するための発電機として機能するように構成されている。
【００３９】
また、これら電動発電機ＭＧ１及び電動発電機ＭＧ２は、例えば同期電動発電機として構成され、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。但し、他の形式の電動発電機であっても構わない。
【００４０】
動力分割機構１３は、図示しない太陽歯車、遊星キャリア、ピニオンギア、及びリング歯車を備えた遊星歯車機構である。特に、ハイブリッド式の車両において、動力分割機構１３に有される太陽歯車の回転軸は電動発電機ＭＧ１に連結され、伝達歯車ＴＧと駆動歯車ＤＲとが噛み合うことによって、駆動軸Ｇ２を有する伝達機構に連結されており、この伝達機構を介して車輪２２に駆動力が伝達される。と共に、動力分割機構１３に有されるリング歯車の回転軸は、電動発電機ＭＧ２に連結され、伝達歯車ＴＧと駆動歯車ＤＲとが噛み合うことによって、駆動軸Ｇ２を有する伝達機構に連結されており、この伝達機構を介して車輪２２に駆動力が伝達される。尚、伝達歯車ＴＧは、本発明に係る「第１歯車」の一具体例を構成してよく、駆動歯車ＤＲは、本発明に係る「第２歯車」の一具体例を構成してよい。具体的には、図２（ａ）に示されるように、伝達歯車ＴＧの少なくとも一部は、軸Ｇ１に固定され、軸Ｇ１と一体的に回転可能である。尚、図２中において、「Ｘ」軸の方向は、車両の水平面を基準にして法線方向を示し、「Ｚ」軸の方向は、軸Ｇ１及び軸Ｇ２の軸方向を示し、「Ｙ」軸の方向は、「Ｘ」軸と「Ｚ」軸と直交する方向を示す。この伝達歯車ＴＧは、（i）軸Ｇ１に固定されて係合される主歯車ＴＧ２、及び（ii）軸Ｇ１の軸方向に移動可能で係合される副歯車ＴＧ１を有する。駆動歯車ＤＲは、例えば一定のギア比で主歯車ＴＧ２及び副歯車ＴＧ１と噛み合う。そして、図２（ｂ）に示されるように、例えば油圧式アクチュエータ等の位置変化手段Ｃによって、副歯車ＴＧ１の位置を軸Ｇ１の軸方向に変化させる。この位置変化手段Ｃは、主歯車ＴＧ２と副歯車ＴＧ１とを、例えば一定の距離だけ近づける又は離すことで、副歯車ＴＧ１の位置を軸Ｇ１の軸方向に相対的に変化させてよい。
【００４１】
特に、トルクセンサＴＳは、伝達歯車ＴＧと駆動歯車ＤＲとが噛み合うことで発生する、伝達歯車ＴＧと駆動歯車ＤＲとの間のトルクを検出する。
【００４２】
インバータ１２は、２次電池１０から取り出した直流電力を交流電力に変換して電動発電機ＭＧ１及び電動発電機ＭＧ２に供給すると共に、電動発電機ＭＧ１及び電動発電機ＭＧ２によって発電された交流電力を直流電力に変換して２次電池１０に供給することが可能に構成されている。
【００４３】
２次電池１０は電動発電機ＭＧ１及び電動発電機ＭＧ２を駆動するための電源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。２次電池１０には、２次電池１０の残容量を検出するＳＯＣセンサ５が設置されており、ハイブリッドＥＣＵ２０と電気的に接続されている。２次電池１０とインバータ１２は、システムメインリレーＳＭＲを介して接続される。
【００４４】
車速センサ２は、ハイブリッド式の車両の速度を検出するセンサであり、ハイブリッドＥＣＵ２０と電気的に接続されている。
【００４５】
ここで図３を参照して、動力分割機構へ動力を出力するエンジン１６の詳細な構成の一例を、その基本動作と共に説明する。ここに、図３は、本実施形態に係る、エンジン１６の断面を示すと共に、エンジンのシステム系統を示した模式図である。
【００４６】
図３において、エンジン１６は、エンジンＥＣＵ１７の制御下で、シリンダ２０１内において点火プラグ２０２により混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクションロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換する。この際、外部から吸入された空気は吸気管２０６を通過し、インジェクタ２０７から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。インジェクタ２０７には、燃料が燃料タンク２２３からフィルタ２２４を介して供給される。燃料タンク２２３には、燃料センサ２２５が設置されている。シリンダ２０１内部で燃焼した混合気は排気ガスとなり吸気バルブ２０８の開閉に連動して開閉する排気バルブ２０９を通過して排気管２１０を介して排気される。吸気管２０６には、クリーナ２１１が配設されており、クリーナ２１１の下流側には、エアフローメータ２１２と吸気温センサ２１３とが設置されている。吸気管２０６におけるエアフローメータ２１２の下流側に配設されたスロットルバルブ２１４には、スロットルポジションセンサ２１５が電気的に接続されている。スロットルバルブ２１４の周囲には、運転者によるアクセルペダル２２６の踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ２１６、及びスロットルバルブ２１４を駆動するスロットルバルブモータ２１７も配設されている。クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２１８が設置されている。シリンダブロックには、ノックセンサ２１９及び水温センサ２２０が配設されており、排気管２１０には、三元触媒２２２及び空燃比センサ２２１が配設されている。
（２）  実施形態の動作原理  
（２−１）  ハイブリッドシステムの基本動作  
図１のハイブリッドシステム１においては、本発明に係る「第１歯車」の一例である伝達歯車ＴＧと連動する、主として発電機として機能する電動発電機ＭＧ１と、主として電動機として機能する電動発電機ＭＧ２と、エンジン１６とのそれぞれの駆動力配分が、ＨＶＥＣＵ２０により制御されてハイブリッド式の車両の走行状態が制御される。以下に、幾つかの状況に応じたハイブリッドシステム１の動作について説明する。
（２−１−１）始動時  
例えば、ハイブリッド式の車両の始動時においては、２次電池１０の電気エネルギを用いて駆動される電動発電機ＭＧ１が電動機として機能する。この動力によって、エンジン１６がクランキングされエンジン１６が始動する。
（２−１−２）発進時  
発進時には、２次電池１０の蓄電状態に応じて２種類の態様を採り得る。２次電池１０の蓄電状態は、ＳＯＣセンサ５の出力信号に基づいてＨＶＥＣＵ２０によって把握されている。例えば、通常の（即ち、電池状態が良好な）発進時においては、電動発電機ＭＧ１によって２次電池１０を充電する必要は生じないため、エンジン１６は暖機のためだけに始動し、ハイブリッド式の車両は、電動発電機ＭＧ２による駆動力により発進する。一方、蓄電状態が良好ではない（即ち、電池状態が低下している）場合、エンジン１６の動力により電動発電機ＭＧ１が発電機として機能し、２次電池１０が充電される。
（２−１−３）軽負荷走行時  
例えば、低速走行や緩やかな坂を下っている場合には、比較的エンジン１６の効率が悪い為、エンジン１６は停止され、ハイブリッド式の車両は、電動発電機ＭＧ２による駆動力のみで走行する。尚、この際、電池状態が低下していれば、エンジン１６は電動発電機ＭＧ１を駆動するために始動し、電動発電機ＭＧ１により２次電池１０の充電が行われる。
（２−１−４）通常走行時  
エンジン１６の効率が比較的良好な運転領域においては、ハイブリッド式の車両は主としてエンジン１６の動力によって走行する。この際、エンジン１６の動力は、動力分割機構１３によって２系統に分割され、一方は、伝達機構を介して車輪２２に伝達され、他方は、電動発電機ＭＧ１を駆動して発電を行う。更に、この発電された電力により、電動発電機ＭＧ２が駆動され、電動発電機ＭＧ２によりエンジン１６の動力がアシストされる。尚、この際、電池状態が低下している場合には、エンジン１６の出力を上昇させて、電動発電機ＭＧ１により発電された電力の一部が２次電池１０へ充電される。
（２−１−５）制動時  
減速が行われる際には、車輪２２から伝達される動力によって電動発電機ＭＧ２を回転させ、発電機として動作させる。これにより、車輪２２の運動エネルギが電気エネルギに変換され、２次電池１０が充電される、所謂「回生」が行われる。
（２−２）実施形態におけるエンジンの基本制御動作  
次に、エンジン１６の基本的な制御動作について説明する。
【００４７】
ＨＶＥＣＵ２０は、エンジン１６に要求される出力であるエンジン要求出力を一定の周期で繰り返し演算している。ＨＶＥＣＵ２０は、アクセルセンサ３及び車速センサ２の出力信号に基づいてアクセル開度と車速とを取得し、記憶部の不揮発性領域に記録されたマップを参照してアクセル開度及び車速に対応した出力軸トルク（伝達機構に出力されるべきトルク）を求める。また、ＨＶＥＣＵ２０はＳＯＣセンサ５の出力信号に基づいて要求発電量を求める。そして、要求発電量と各種の補機類（Ａ／Ｃやパワーステアリングなど）の要求量とを参照して出力軸トルクを補正することにより、エンジン要求出力を求める。なお、エンジン要求出力の演算方法は公知のハイブリッド車両で実行されている通りでよく、その細部は必要に応じて種々変更してよい。
（２−３）副歯車の位置を軸方向に変化させる位置変化処理  
次に、図４及び図５を参照して、本実施形態に係る、副歯車の位置を軸方向に変化させる位置変化処理について説明する。ここに、図４は、本実施形態に係る、トルクを検出する検出処理を含む、副歯車の位置を軸方向に変化させる位置変化処理の流れを示したフローチャートである。尚、この位置変化処理は、ハイブリッドＥＣＵによって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。図５は、本実施形態に係る、副歯車の位置を軸方向に変化させるための力と、トルクとの相関関係を示したグラフ（図５（ａ））、及び本実施形態に係る、副歯車の位置を軸方向に変化させるための力と、トルクの時間的な変化率との相関関係を示したグラフ（図５（ｂ））である。
【００４８】
図４に示されるように、ＨＶＥＣＵ２０の制御下で、トルクセンサＴＳによって、伝達歯車ＴＧと駆動歯車ＤＲとが噛み合うことで発生する、伝達歯車ＴＧと駆動歯車ＤＲとの間のトルクが検出される（ステップＳ１１０）。
【００４９】
次に、ＨＶＥＣＵ２０の制御下で、検出されたトルクが閾値より大きいか否かが判定される（ステップＳ１２０）。ここに、本実施形態に係る「閾値」とは、副歯車ＴＧ１の位置の軸方向の変化を行うことが伝達損失を低減する上で好ましい、伝達歯車ＴＧと駆動歯車ＤＲとの間に発生するトルクの下限値を意味してよい。この閾値は、実験的、理論的、経験的、シミュレーション等によって、副歯車ＴＧ１の位置の軸方向の変化を行うことによって伝達損失を低減可能であるように規定してよい。詳細には、検出されたトルクの大きさに加えて又は代えて、トルクの時間的な変化率と、閾値との比較によって、副歯車ＴＧ１の位置を軸方向に変化させる否かが判定されてよい。
【００５０】
このステップＳ１２０の判定の結果、検出されたトルクが閾値より大きい場合（ステップＳ１２０：Ｙｅｓ）、ＨＶＥＣＵ２０の制御下で、副歯車ＴＧ１の位置を軸Ｇ１の軸方向に変化させるための所定の付勢力が決定される（ステップＳ１３０）。ここに、本実施形態に係る「所定の付勢力」とは、例えば質量や歯の形状や位置を変化する際の摩擦等の副歯車ＴＧ１の物理的な性質や、副歯車ＴＧ１の機構的な性質に起因して、位置を変化する際の所望の移動速度が得られるように、実験的、理論的、経験的、又はシミュレーション等によって、個別具体的に規定されるようにしてよい。具体的には、図５（ａ）に示されるように、この副歯車ＴＧ１の位置を軸Ｇ１の軸方向に変化させるための所定の付勢力は、トルクが大きくなるに従って、大きくなってよい。或いは、図５（ｂ）に示されるように、この副歯車ＴＧ１の位置を軸Ｇ１の軸方向に変化させるための所定の付勢力は、トルクの時間的な変化率が大きくなるに従って、大きくなってよい。
【００５１】
次に、ＨＶＥＣＵ２０の制御下で、決定された力によって、位置変化手段Ｃによって、副歯車ＴＧ１の位置が軸Ｇ１の軸方向に、所定量だけ変化される（ステップＳ１４０）。ここに、本実施形態に係る「所定量」とは、伝達損失を低減させる十分な効果が得られるように、実験的、理論的、経験的、又はシミュレーション等によって、個別具体的に規定される副歯車ＴＧ１の位置の変化量を意味する。この所定量は、具体的には、伝達歯車ＴＧと、駆動歯車ＤＲとが噛み合うために接触する接触面と、軸Ｇ１及び軸Ｇ２における軸方向との角度を入力変数として、規定されてよい。
【００５２】
次に、ＨＶＥＣＵ２０の制御下で、本実施形態に係る、副歯車の位置を軸方向に変化させる位置変化処理を終了するか否かが判定される（ステップＳ１５０）。ここで、位置変化処理を終了する場合（ステップＳ１５０：Ｙｅｓ）、一連の副歯車の位置変化処理が終了される。他方、ステップＳ１５０の判定の結果、位置変化処理を終了しない場合（ステップＳ１５０：Ｎｏ）、再度、ＨＶＥＣＵ２０の制御下で、伝達歯車ＴＧと駆動歯車ＤＲとが噛み合うことで発生する、伝達歯車ＴＧと駆動歯車ＤＲとの間のトルクが検出される（ステップＳ１１０）。
（３）本実施形態に係る作用と効果との検討  
次に、図６及び図７を参照して、本実施形態に係る作用と効果とについて、検討する。ここに、図６は、本実施形態に係る、伝達歯車の歯と、駆動歯車の歯との位置関係を、副歯車の位置が変化する前後において、概念的に示した水平平面図（図６（ａ）及び図６（ｂ））である。図７は、本実施形態に係る、伝達歯車の歯と、駆動歯車の歯との位置関係を、副歯車の位置が変化する前後において、概念的に示した垂直断面図（図７（ａ）及び図７（ｂ））である。尚、図６及び図７中に示された座標軸である、「Ｘ」軸、「Ｙ」軸、及び「Ｚ」軸は、上述のように、定義した通りである。
【００５３】
図６及び図７に示されるように、本実施形態では、ＨＶＥＣＵ２０の制御下で、検出されたトルクの変化に基づいて、例えば油圧式アクチュエータ等の位置変化手段によって、副歯車ＴＧ１の歯ＴＧ１０の位置を軸方向（即ち、Ｚ軸方向）に変化させる。
【００５４】
仮に、副歯車ＴＧ１の歯ＴＧ１０を軸方向（即ち、Ｚ軸方向）ではなく、副歯車ＴＧ１の回転方向（即ち、Ｙ軸方向）に副歯車ＴＧ１の歯ＴＧ１０の位置を変化させる場合、次のような技術的な問題点が生じてしまう。即ち、副歯車ＴＧ１の歯ＴＧ１０と駆動歯車ＤＲの歯ＤＲ０の間に、主歯車ＴＧ２の歯ＴＧ２０と駆動歯車ＤＲの歯ＤＲ０との間に発生するトルクと比較して、大きなトルクが発生してしまう可能性が生じ、副歯車ＴＧ１の歯ＴＧ１０と駆動歯車ＤＲの歯ＤＲ０とが大きな力で噛み合い損傷や損壊したり、噛み合う際に生じる衝撃音が大きくなったり、噛み合う際に生じる熱エネルギーが大きくなったりする。よって、副歯車ＴＧ１を有する伝達歯車ＴＧと駆動歯車ＤＲとの間の回転力に伝達損失が発生してしまう。或いは、伝達歯車ＴＧを時計回りに回転させることによって発生している回転力を、駆動歯車ＤＲへ伝達している状態から、伝達歯車ＴＧを反時計回りに回転させることによって発生している回転力を、駆動歯車ＤＲへ伝達している状態へ切り替える場合、（i）伝達歯車ＴＧにおける副歯車ＴＧ１の歯ＴＧ１０、及び、主歯車ＴＧ２の歯ＴＧ２０と、（ii）駆動歯車ＤＲの歯との隙間であるバックラッシにおいて、歯同士の衝突音が生じてしまい、所謂、トルクショックが発生してしまい、このトルクショックによる回転力の伝達損失が発生してしまう。
【００５５】
これに対して、本実施形態によれば、ＨＶＥＣＵ２０の制御下で、検出されたトルクの変化に基づいて、例えば油圧式アクチュエータ等の位置変化手段によって、副歯車ＴＧ１の歯ＴＧ１０の位置をＺ軸方向に変化させる。言い換えると、伝達歯車ＴＧ及び駆動歯車ＤＲの回転方向に分力の成分を有しない軸方向に副歯車ＴＧ１の歯ＴＧ１０の位置を変化させる。従って、伝達歯車ＴＧと駆動歯車ＤＲとの間に発生するトルクを効果的に低減することが可能である。従って、副歯車ＴＧ１の歯ＴＧ１０と駆動歯車ＤＲの歯ＤＲ０とが噛み合う際に生じる損傷や損壊を防止したり、噛み合う際に生じる衝撃音のレベルを低減させたり、噛み合う際に生じる熱エネルギーのレベルを低減させることが可能である。この結果、副歯車を有する伝達歯車ＴＧと駆動歯車ＤＲとの間の回転力に伝達損失を顕著に低減することが可能である。
【００５６】
加えて、図６（ｂ）に示されるように、副歯車ＴＧ１の歯ＴＧ１０の位置の軸方向の変化によって、伝達歯車ＴＧの歯と、駆動歯車ＤＲの歯との隙間であるバックラッシの空間ＳＰａｆを小さくすることが可能である。言い換えると、図６（ａ）及び図７（ａ）に示されるように、副歯車ＴＧ１が主歯車ＴＧ２に対して位置を変化させる前における、副歯車ＴＧ１の歯ＴＧ１０と、駆動歯車ＤＲの歯ＤＲ０との隙間であるバックラッシの空間ＳＰｂｅが相対的に大きい状態から、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示されるように、副歯車ＴＧ１が主歯車ＴＧ２に対して位置を変化させた後における、副歯車ＴＧ１の歯ＴＧ１０と、駆動歯車ＤＲの歯ＤＲ０との隙間であるバックラッシの空間ＳＰａｆが相対的に小さい状態へと変化させることが可能である。従って、副歯車ＴＧ１の歯ＴＧ１０と駆動歯車ＤＲの歯ＤＲ０とにおける、又は、主歯車ＴＧ２の歯ＴＧ２０と駆動歯車ＤＲの歯ＤＲ０とにおける、歯同士の衝突エネルギーのレベルを低減させ、トルクショックの発生を効果的に防止し、このトルクショックによる回転力の伝達損失を、効果的に抑制することが可能である。
【００５７】
特に、伝達歯車ＴＧと駆動歯車ＤＲとの間で発生するトルクが変化する際に、伝達歯車ＴＧの歯と駆動歯車ＤＲの歯とにおける、歯同士の衝突が発生する頻度や確率が大きいので、このトルクの変化に基づいて、副歯車ＴＧ１の歯ＴＧ１０の位置をＺ軸方向に変化させることは、トルクショックによる回転力の伝達損失を抑制する観点において、大変好ましい。また、伝達歯車を時計回りに回転させることによって発生している回転力を、駆動歯車ＤＲへ伝達している状態から、伝達歯車を反時計回りに回転させることによって発生している回転力を、駆動歯車ＤＲへ伝達している状態へ切り替える場合において、本実施形態の効果をより顕著に享受することが可能である。
（４）他の実施形態に係る、副歯車を有する伝達歯車
次に、図８を参照して、他の実施形態に係る、副歯車を有する伝達歯車と駆動歯車との構成及び位置関係について説明する。ここに、図８は、他の実施形態に係る、副歯車を有する伝達歯車と駆動歯車との構成及び位置関係を、副歯車の位置が変化する前後において、概念的に示した概略断面図（図８（ａ）及び図８（ｂ））である。尚、上述した本実施形態と概ね同様の構成要素や座標軸については、同様の符号番号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００５８】
特に、他の実施形態では、図８（ａ）に示されるように、伝達歯車ＴＧは、（i）軸Ｇ１に固定されて係合される主歯車ＴＧ２、（ii）軸Ｇ１の軸方向に移動可能で係合され、主歯車ＴＧ２の左側に配置された副歯車ＴＧ１ａ、及び（iii）軸Ｇ１の軸方向に移動可能で係合され、主歯車ＴＧ２の右側に配置された副歯車ＴＧ１ｂを有する。駆動歯車ＤＲは、例えば一定のギア比で主歯車ＴＧ２及び副歯車ＴＧ１と噛み合う。そして、図８（ｂ）に示されるように、例えば油圧式アクチュエータ等の位置変化手段Ｃａによって、副歯車ＴＧ１ａの位置を軸Ｇ１のＺ軸方向に変化させる。に加えて又は代えて、位置変化手段Ｃｂによって、副歯車ＴＧ１ｂの位置を軸Ｇ１の軸方向に変化させる。この位置変化手段Ｃａは、主歯車ＴＧ２と副歯車ＴＧ１ａとを、例えば所定距離だけ近づける又は離すことで、副歯車ＴＧ１ａの位置を軸Ｇ１のＺ軸方向に相対的に変化させてよい。に加えて又は代えて、この位置変化手段Ｃｂは、主歯車ＴＧ２と副歯車ＴＧ１ｂとを、例えば所定距離だけ近づける又は離すことで、副歯車ＴＧ１ｂの位置を軸Ｇ１のＺ軸方向に相対的に変化させてよい。
【００５９】
この結果、歯と歯とのより大きな接触面積、即ち、（i）副歯車ＴＧ１ａの歯ＴＧ１０と駆動歯車ＤＲの歯ＤＲ０との接触面積、（ii）副歯車ＴＧ１ｂの歯ＴＧ１０と駆動歯車ＤＲの歯ＤＲ０との接触面積、（iii）主歯車ＴＧ２の歯ＴＧ２０と駆動歯車ＤＲの歯ＤＲ０との接触面積における、歯同士の衝突エネルギーのレベルをより効果的に低減させ、トルクショックの発生をより効果的に防止し、このトルクショックによる回転力の伝達損失を、効果的により効果的に抑制することが可能である。
【００６０】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本発明は、（i）動力源に連結された伝達歯車と、動力源に連結されていない駆動歯車とを備える歯車制御装置に限らず、（ii）動力源に連結された伝達歯車と、動力源に連結された駆動歯車とを備える歯車制御装置、又は、（iii）動力源に連結されていない伝達歯車と、動力源に連結されていない駆動歯車とを備える歯車制御装置に適用してよい。
【００６１】
特に、動力源が、電動発電機である場合においては、この電動発電機に指令された目標トルクは、実際に発生している実トルクに近似しているので、上述のＨＶＥＣＵ２０は、トルクセンサＴＳが検出したトルクの値の代わりに、この電動発電機に指令された目標トルクによって、トルクの変化をより迅速且つ適切に検知することが可能である。この結果、副歯車の位置を、軸方向により迅速且つ適切に変化させることが可能である。
【００６２】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本発明は、ハイブリッド式の車両用の歯車制御装置に限らず、ディーゼルエンジンや、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関によって駆動する車両や、電気自動車（Electric Vehicle）等の各種の車両用の歯車制御装置に適用してよい。
【００６３】
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歯車制御装置及び方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本実施形態に係るハイブリッドシステムのブロック図である。
【図２】本実施形態に係る、副歯車を有する伝達歯車と駆動歯車との位置関係を、副歯車の位置が変化する前後において、概念的に示した概略断面図（図２（ａ）及び図２（ｂ））である。
【図３】本実施形態に係る、エンジン１６の断面を示すと共に、エンジンのシステム系統を示した模式図である。
【図４】本実施形態に係る、トルクを検出する検出処理を含む、副歯車の位置を軸方向に変化させる位置変化処理の流れを示したフローチャートである。
【図５】本実施形態に係る、副歯車の位置を軸方向に変化させるための力と、トルクとの相関関係を示したグラフ（図５（ａ））、及び本実施形態に係る、副歯車の位置を軸方向に変化させるための力と、トルクの時間的な変化率との相関関係を示したグラフ（図５（ｂ））である。
【図６】本実施形態に係る、伝達歯車の歯と、駆動歯車の歯との位置関係を、副歯車の位置が変化する前後において、概念的に示した水平平面図（図６（ａ）及び図６（ｂ））である。
【図７】本実施形態に係る、伝達歯車の歯と、駆動歯車の歯との位置関係を、副歯車の位置が変化する前後において、概念的に示した垂直断面図（図７（ａ）及び図７（ｂ））である。
【図８】図８は、他の実施形態に係る、副歯車を有する伝達歯車と駆動歯車との構成及び位置関係を、副歯車の位置が変化する前後において、概念的に示した概略断面図（図８（ａ）及び図８（ｂ））である。
【符号の説明】
【００６５】
１…ハイブリッドシステム、２…車速センサ、３…アクセルセンサ、５…ＳＯＣセンサ、４…ブレーキコンピュータ、１０…２次電池、１２…インバータ、１３…動力分割機構、１６…エンジン、１８…電池ＥＣＵ、２０…ハイブリッドＥＣＵ（ＨＶＥＣＵ）、２２…車輪、ＭＧ１…電動発電機、ＭＧ２…電動発電機、ＴＧ…伝達歯車、ＴＧ１…副歯車、ＴＧ１０…副歯車の歯、ＴＧ２…主歯車、ＴＧ２０…主歯車の歯、ＤＲ…駆動歯車、ＤＲ０…駆動歯車の歯、Ｃ（Ｃａ及びＣｂ）…位置変化手段、ＴＳ…トルクセンサ
【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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