係合装置
【課題】係合状態への切り替えを迅速に行うことができるとともに歯の衝突時のショックを低減でき、かつ小型化に有利な係合装置を提供する。
【解決手段】第１歯列１４を有する第１係合部材１１と、第１歯列１４と噛み合わせることが可能な第２歯列１６を有する第２係合部材１２とを共通の軸線Ａｘの回りに相対回転可能に配置したクラッチ１０を備え、駆動装置２０にてクラッチ１０を第１歯列１４と第２歯列１６とが噛み合う係合状態と第１歯列１４と第２歯列１６とが離間する解放状態とに切り替える係合装置１において、駆動装置２０は第１係合部材１１を軸線Ａｘの方向に駆動するための油圧シリンダ２１を備え、油圧シリンダ１１及び第１係合部材１１には、一端が第１歯列１４を形成する複数の歯１５の先端に開口し、かつ他端が油圧シリンダ１１の第１作動室２４と繋がっているオイル通路２７が設けられている。
【解決手段】第１歯列１４を有する第１係合部材１１と、第１歯列１４と噛み合わせることが可能な第２歯列１６を有する第２係合部材１２とを共通の軸線Ａｘの回りに相対回転可能に配置したクラッチ１０を備え、駆動装置２０にてクラッチ１０を第１歯列１４と第２歯列１６とが噛み合う係合状態と第１歯列１４と第２歯列１６とが離間する解放状態とに切り替える係合装置１において、駆動装置２０は第１係合部材１１を軸線Ａｘの方向に駆動するための油圧シリンダ２１を備え、油圧シリンダ１１及び第１係合部材１１には、一端が第１歯列１４を形成する複数の歯１５の先端に開口し、かつ他端が油圧シリンダ１１の第１作動室２４と繋がっているオイル通路２７が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれが歯列を有する第１係合部材及び第２係合部材を備え、係合状態においてこれら係合部材の歯列同士を噛み合わせる係合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
それぞれが歯列を有する第１係合部材及び第２係合部材を備え、これら係合部材の歯列同士が噛み合う係合状態と歯列同士の噛み合いが解除される解放状態とに切り替え可能に構成されたドグクラッチが知られている。また、状態を切り替える機構として油圧シリンダやエアシリンダ等の作動流体で動作するシリンダ機構が設けられたドグクラッチが知られている。このようなクラッチとして、クラッチを解放状態から係合状態に切り替える場合に、まず低圧回路を介してシリンダ機構に作動流体を供給し、センサにより係合状態に切り替わったことが検知された場合には高圧回路を介してシリンダ機構に作動流体を供給するクラッチが知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−１４５８２８号公報
【特許文献２】特開２００２−３６４７３４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のクラッチでは、作動流体の供給経路として低圧回路及び高圧回路の両方を設ける必要がある。そのため、クラッチ装置が大型化するおそれがある。また、特許文献１のクラッチでは、係合状態になるまではシリンダ機構に供給される作動流体の圧力が低いので、係合部材同士が完全に噛み合うまでに掛かる時間が長くなるおそれがある。さらに特許文献１のクラッチでは、低圧回路を介して供給される作動流体の圧力を適切に設定しないと係合部材の歯同士が衝突したときのショックが大きくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、係合状態への切り替えを迅速に行うことができるとともに歯の衝突時のショックを低減でき、かつ小型化に有利な係合装置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】
【０００６】
本発明の係合装置は、周方向に並べられた複数の歯にて形成される第１歯列を有する第１係合部材と、周方向に並べられた複数の歯にて形成され、かつ前記第１歯列と噛み合わせることが可能な第２歯列を有する第２係合部材とを共通の軸線の回りに相対回転可能に配置し、かつ前記第１係合部材が前記軸線の方向に移動可能に設けられたクラッチ手段を備え、駆動手段にて前記第１係合部材を前記軸線の方向に移動させることにより、前記クラッチ手段を前記第１歯列と前記第２歯列とが噛み合う係合状態と前記第１歯列と前記第２歯列とが離間する解放状態とに切り替える係合装置において、前記駆動手段は、シリンダ本体と、前記シリンダ本体内に往復動自在に設けられて前記第１係合部材と連結されたピストンと、を有し、前記シリンダ本体内に形成された作動室に作動流体を供給して前記ピストンを駆動することにより前記クラッチ手段を前記解放状態から前記係合状態に切り替えるシリンダ機構を備え、一端が前記第１歯列を形成する複数の歯のうちの少なくとも一部の歯の前記第２係合部材を向いている面に開口し、かつ他端が前記作動室と繋がっている作動流体通路を備えている（請求項１）。
【０００７】
本発明の係合装置によれば、作動室に供給された作動流体を作動流体通路を介して第１歯列の一部の歯に送り、その一部の歯から第２係合部材に向けて噴射することができる。これにより、例えば第１係合部材の歯と第２係合部材の歯とが互いに軸線の方向から衝突した場合には、第１係合部材の歯のうちの作動流体通路の一端が開口している歯と第２係合部材の歯との間に作動流体が介在する。そのため、この衝突時のショックを作動流体で低減できる。また、歯と歯の間に作動流体が介在することにより、それらの歯の間の摩擦力を低減できる。これによりそれらの歯の先端同士が摩擦でくっついたまま第１係合部材と第２係合部材とが供回りすることを抑制できるので、第１歯列の歯を第２歯列の歯と歯の間に迅速に導くことができる。そのため、係合状態への切り替えを迅速に行うことができる。さらに本発明の係合装置では、シリンダ機構に作動流体を供給する経路に低圧回路を設ける必要がない。また、第１係合部材の歯から作動流体を噴出させるので、第１係合部材と第２係合部材との間に作動流体を供給するための経路を別に設ける必要がない。そのため、装置を小型化できる。
【０００８】
本発明の係合装置の一形態においては、前記第１歯列の歯の先端が前記第２歯列の歯の先端と接する接触位置に前記第１係合部材が移動したか否か検出する位置検出手段と、前記作動室に供給する作動流体の流量を調整可能な流量調整手段と、前記クラッチ手段が前記解放状態から前記係合状態に切り替えられているときに前記位置検出手段により前記第１係合部材が前記接触位置に移動したことが検出された場合には、前記作動室に供給する作動流体の流量が増加するよう前記流量調整手段を制御する流量制御手段と、をさらに備えてもよい（請求項２）。この形態では、第１係合部材が接触位置に移動すると作動流体の流量が増加する。そのため、第１係合部材の歯と第２係合部材の歯とが互いに軸線の方向から衝突した場合に、第１係合部材の歯のうちの作動流体通路の一端が開口している歯と第２係合部材の歯との間に介在する作動流体の量を増加させることができる。これによりそれらの歯の間の摩擦力をさらに低減できるので、係合状態への切り替えをさらに迅速に行うことができる。また、第１係合部材が接触位置に到達するまで作動流体の流量は増加しないので、作動流体が第１係合部材の歯から無駄に噴射されることを抑制できる。
【０００９】
本発明の係合装置の一形態においては、前記第１係合部材又は前記第２係合部材に前記軸線回りのトルクを与えることができるトルク付与手段と、前記クラッチ手段が前記解放状態から前記係合状態に切り替えられているときに前記第１係合部材が前記第１歯列の歯の先端と前記第２歯列の歯の先端とが接する接触位置に移動したか否か推定し、前記第１係合部材が前記接触位置に移動したと推定した場合に前記第１係合部材又は前記第２係合部材にトルクが与えられるように前記トルク付与手段を制御するトルク制御手段と、をさらに備えてもよい（請求項３）。この形態では、第１係合部材が接触位置に移動すると第１係合部材又は第２係合部材にトルクが与えられるので、これらの係合部材の回転数の差が大きくなる。そのため、第１係合部材が接触位置に移動して第１係合部材の歯と第２係合部材の歯とが互いに軸線の方向から衝突しても、衝突後に第１歯列の歯を第２歯列の歯と歯の間に速やかに導くことができる。そのため、係合状態への切り替えをさらに迅速に行うことができる。
【００１０】
本発明の係合装置の一形態においては、前記第１歯列の歯の先端が前記第２歯列の歯の先端と接する接触位置に前記第１係合部材が移動したか否か検出する位置検出手段と、前記第１係合部材又は前記第２係合部材に前記軸線回りのトルクを与えることができるトルク付与手段と、前記クラッチ手段が前記解放状態から前記係合状態に切り替えられているときに前記位置検出手段により前記第１係合部材が前記接触位置に移動したことが検出された場合に、前記第１係合部材又は前記第２係合部材にトルクが与えられるように前記トルク付与手段を制御するトルク制御手段と、をさらに備えてもよい（請求項４）。この形態によれば、第１係合部材が接触位置に移動したときに第１係合部材の回転数と第２係合部材の回転数との差を大きくできるので、係合状態への切り替えをさらに迅速に行うことができる。また、この形態では、位置検出手段にて第１係合部材が接触位置に移動したか否か検出するため、外乱等によってピストンの推力が変化しても適切なタイミングで第１係合部材又は第２係合部材にトルクが与えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上に説明したように、本発明の係合装置によれば、第１係合部材の歯と第２係合部材の歯とが互いに軸線の方向から衝突した場合に、第１係合部材の少なくとも一部の歯と第２係合部材の歯との間に作動流体が介在する。そのため、その作動流体によって衝突時のショックを低減できる。また、それらの歯の間の摩擦力を低減できるので、第１歯列の歯を第２歯列の歯と歯の間に迅速に導くことができる。そのため、係合状態への切り替えを迅速に行うことができる。さらに本発明の係合装置によれば、作動流体の供給経路を複数設ける必要がないため、装置を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の形態に係る係合装置が適用されたハイブリッド車の動力伝達装置の一部を模式的に示した図。
【図２】図１のクラッチの係合状態を示した図。
【図３】クラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図４】係合状態のときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図５】第１係合部材の歯の先端と第２係合部材の歯の先端とが衝突したときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図６】第１係合部材の歯の先端以外の部分と第２係合部材の歯１５とが衝突したときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図７】クラッチを係合状態から解放状態に切り替えているときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図８】第１の形態で制御装置が実行する係合制御ルーチンを示すフローチャート。
【図９】制御装置が実行する流量一定制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】本発明の第２の形態に係る係合装置において制御装置が実行する係合制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１１】本発明の第３の形態に係る係合装置において制御装置が実行する係合制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１２】本発明の第４の形態に係る係合装置のクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図１３】第１係合部材が接触位置にあるときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図１４】第１係合部材が係合位置にあるときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図１５】第４の形態において制御装置が実行する係合制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１６】第４の形態において制御装置が実行する係合制御ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図１７】本発明の第５の形態に係る係合装置のクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図１８】第５の形態において制御装置が実行する係合制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１９】本発明の第１の変形例の係合装置のクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図２０】第１の変形例において係合状態のときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図２１】第１の変形例において第１係合部材の歯の歯先面と第２係合部材の歯の歯先面とが衝突したときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図２２】本発明の第２の変形例の係合装置のクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図２３】第２の変形例において係合状態から解放状態に切り替えているときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の形態）
図１及び図２は、本発明の第１の形態に係る係合装置が組み込まれたハイブリッド車の動力伝達装置の一部を模式的に示している。係合装置１は、ハイブリッド車の変速を実現するための装置の一つとして動力伝達装置２に組み込まれている。動力伝達装置２の全体構成等の詳細な構造は本発明の要旨と直接関係しないため説明を省略する。
【００１４】
係合装置１は、クラッチ手段としてのクラッチ１０と、クラッチ１０の状態を切り替える駆動手段としての駆動装置２０とを備えている。クラッチ１０はドグクラッチとして構成されており、動力伝達装置２が持つモータ・ジェネレータ（ＭＧ）３からアクスルシャフト４までの動力伝達経路内に配置される。クラッチ１０は、ＭＧ３側に連結する回転軸５に装着された第１係合部材１１と、アクスルシャフト４側に連結する回転軸６に装着された第２係合部材１２とを備えている。これらの回転軸５、６が同軸に配置されることにより、各係合部材１１、１２は共通の軸線Ａｘの回りに相対回転可能に配置される。ＭＧ３側の回転軸５は軸線Ａｘ方向に移動可能な状態で支持されており、回転軸５は駆動装置２０にて第１係合部材１１とともに軸線Ａｘ方向へ駆動される。なお、第２係合部材１２は軸線方向Ａｘに移動不能な状態で支持されている。回転軸５には、この回転軸５の回転数に対応した信号を出力する第１回転数センサ７が設けられている。回転軸６には、この回転軸６の回転数に対応した信号を出力する第２回転数センサ８が設けられている。
【００１５】
第１係合部材１１は、複数の歯１３が周方向に並べられた第１歯列１４を持っている。第２係合部材１２は、複数の歯１５が周方向に並べられた第２歯列１６を持っている。第２歯列１６は、第１歯列１４と噛み合うことが可能、すなわち歯１５と歯１５の間に第１歯列１４の歯１３が入り込むことが可能なように形成されている。図１に示したように第１歯列１４の歯１３は、第２係合部材１２に向かって軸線Ａｘの方向に突出している。第２歯列１６の歯１５は、第１係合部材１１に向かって軸線Ａｘの方向に突出している。クラッチ１０は、第１係合部材１１がこの図に示したように第１歯列１４と第２歯列１６とが離間する位置（以降、解放位置と称することがある。）に移動することにより解放状態に切り替わる。この解放状態では、ＭＧ３側からアクスルシャフト４側への動力伝達が遮断される。この解放状態から駆動装置２０によって第１係合部材１１と第２係合部材１２とを接近させると、図２に示すように第１係合部材１１が第１係合部材１１の第１歯列１４と第２係合部材１２の第２歯列１６とが噛み合う位置（以降、係合位置と称することがある。）に移動し、クラッチ１０が係合状態となる。これにより、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが結合され、ＭＧ３側の動力がアクスルシャフト４側へクラッチ１０を介して伝達される。
【００１６】
図３はクラッチ１０の一部及び駆動装置２０を拡大して示している。この図に示したように各係合部材１１、１２の歯１３、１５は、いずれも先端が平らに形成されている。また、各歯１３、１５の先端は、その両端が斜めに面取りされている。駆動装置２０は、シリンダ機構としての油圧シリンダ２１を備えている。油圧シリンダ２１は、周知の複動式の油圧シリンダであり、シリンダ本体２２と、シリンダ本体２２内に往復動自在に挿入されたピストン２３とを備えている。ピストン２３は、シリンダ本体２２の内部を第１作動室２４と第２作動室２５とに区分している。ピストン２３には、ロッド２６が一体に動くように連結されている。ロッド２６の他端は第１係合部材１１と連結されている。この油圧シリンダ２１では、第１作動室２４にオイルが供給されるとピストン２３がこの図の下方に移動してロッド２６がシリンダ本体２２から突出する。一方、第２作動室２５にオイルが供給されるとピストン２３がこの図の上方に移動してロッド２６がシリンダ本体２２内に後退する。
【００１７】
この図に示すように第１係合部材１１及び油圧シリンダ２１には、一端が第１歯列１４の各歯１３の先端にそれぞれ開口し、他端が第１作動室２４に繋がっている作動流体通路としてのオイル通路２７が設けられている。オイル通路２７の一端は、各歯１３のうち第２係合部材１２を向いている面に開口している。オイル通路２７は、その流路断面積がピストン２３の受圧面２３ａの面積に対して十分小さい値になるように設けられている。
【００１８】
駆動装置２０は、油圧シリンダ２１の作動室２４、２５にオイルを供給するための供給装置３０を備えている。供給装置３０は、オイルポンプ３１と、オイルポンプ３１から吐出されたオイルを油圧シリンダ２１に供給する供給通路３２とを備えている。オイルポンプ３１は動力源として電動モータを備えた周知のものである。オイルポンプ３１は、不図示のオイルタンクからオイルを汲み出して供給通路３２に吐出する。供給通路３２には、第１バルブ３３と、第２バルブ３４とが設けられている。また、供給通路３２にはアキュムレータ３５が設けられている。アキュムレータ３５は、オイルを高圧で溜めることが可能な周知のものである。第１バルブ３３は、アキュムレータ３５と供給通路３２とが通じる開状態と、アキュムレータ３５が供給通路３２から切り離される閉状態とに切り替え可能に構成されている。
【００１９】
供給通路３２は、第１バルブ３３の下流で第１供給通路３６と第２供給通路３７とに分岐している。第１供給通路３６は第１作動室２４に接続されている。第２供給通路３７は第２作動室２５に接続されている。第２バルブ３４は、供給通路３２が第１供給通路３６と第２供給通路３７とに分岐する分岐点に設けられている。第２バルブ３４には、不図示のオイルタンクにオイルを戻すためのリターン通路３８が接続されている。第２バルブ３４は、オイルポンプ３１やアキュムレータ３５から送られてきたオイルの供給先を第１作動室２４又は第２作動室２５に選択的に切り替える。また、この際に第２バルブ３４は、オイルの供給先に選択されなかった作動室をリターン通路３８と接続する。これにより第１作動室２４又は第２作動室２５のうちの一方の作動室にオイルを供給しつつ他方の作動室のオイルをオイルタンクに戻すことができる。この図に示すように第１供給通路３６には、第１供給通路３６を流れているオイルの流量に対応した信号を出力する流量センサ３９が設けられている。
【００２０】
図３〜図７を参照して係合装置１の動作について説明する。なお、これらの図の矢印Ｒは第２係合部材１２の回転方向を示している。この係合装置１では、クラッチ１０を解放状態から係合状態に切り替える場合には第２バルブ３４を制御して図３に矢印Ｆｏ１で示したように第１作動室２４にオイルを供給する。これによりピストン２３の受圧面２３ａに矢印Ｐ１で示す油圧が作用し、矢印Ｆ１で示したように第１係合部材１１が第２係合部材１２に向かって移動する。この際には、矢印Ｆｏ２で示すように第１作動室２４のオイルの一部がオイル通路２７を通って第１係合部材１１の各歯１３に送られ、矢印Ｆｏ３で示したように各歯１３の先端から噴出する。なお、オイル通路２７の流路断面積は受圧面２３ａの面積に対して十分に小さいため、各歯１３の先端から噴出するオイルの量は十分に少ない。このようにクラッチ１０を解放状態から係合状態に切り替えるため、第１作動室２４が本発明の作動室に対応する。
【００２１】
その後、第１係合部材１１は各歯１３の先端からオイルを噴射しながら第２係合部材１２に向かって移動する。そして、図４に示すようにクラッチ１０が係合状態に切り替わる際にはオイルが第２係合部材１２に向かって噴出されるため、第１係合部材１１の衝突速度を低下させることができる。なお、図５に示すようにクラッチ１０を係合状態に切り替える際に第１歯列１４の歯１３の先端が第２歯列１６の歯１５の先端と衝突した場合には、それらの歯１３、１５の間にオイルが噴射される。また、このような場合には第１作動室２４内の圧力が上昇するため、各歯１３の先端から噴出するオイルの量が増加する。これらにより第１歯列１４の歯１３と第２歯列１６の歯１５との間の摩擦力が低下する。そのため、例えば第１係合部材１１又は第２係合部材１２にトルクを入力することで、このような状態を迅速に解消することができる。これによりこの図に示した状態で第１係合部材１１と第２係合部材１２とが供回りすることを抑制できる。図６に示すように第１歯列１４の歯１３の先端以外の部分と第２歯列１６の歯１５とが衝突した場合には、各歯１３の先端から噴出するオイルの量が少ない状態に維持される。この場合、ピストン２３の推力を高い状態に維持できる。そのため、この図に矢印Ｆ２で示したように衝突後に迅速に第１歯列１４と第２歯列１６とを噛み合わせることができる。
【００２２】
クラッチ１０を係合状態から解放状態に切り替える場合には、図７に矢印Ｆｏ４で示したように第２作動室２５にオイルが供給される。これによりピストン２３に矢印Ｐ２で示した油圧が作用し、ピストン２３がこの図の上方に駆動される。これにより第１係合部材１１が解放位置に移動してクラッチ１０が解放状態に切り替わる。
【００２３】
駆動装置２０の動作は、制御装置４０にて制御される。制御装置４０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。制御装置４０は、例えばクラッチ１０を解放状態から係合状態に切り替えるべき所定の係合条件が成立した場合には、第１作動室２４にオイルが供給されるようにオイルポンプ３１、第１バルブ３３及び第２バルブ３４の動作を制御する。なお、所定の係合条件は、例えば第１係合部材１１が連結された回転体と第２係合部材１２が連結された回転体との間で動力を伝達させる必要がある場合に成立したと判定される。制御装置４０は、駆動装置２０の他にもＭＧ３等の動作を制御する。制御装置４０には、係合装置１の制御に関係する情報を取得するための種々のセンサが接続されている。例えば、制御装置４０には流量センサ３９が接続されている。また、制御装置４０には、第１回転数センサ７及び第２回転数センサ８も接続されている。この他にも制御装置４０には種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。
【００２４】
図８は、制御装置４０が駆動装置２０の動作を制御するために所定の間隔で繰り返し実行する係合制御ルーチンを示している。なお、制御装置４０は、この他にも複数の制御ルーチンを所定の間隔で繰り返し実行している。この係合制御ルーチンはそれら他の複数の制御ルーチンと平行に実行される。
【００２５】
この制御ルーチンにおいて制御装置４０は、まずステップＳ１１で所定の係合条件が成立したか否か判定する。係合条件は、例えば上述したような場合に成立したと判定される。係合条件が不成立と判定した場合には今回の制御ルーチンを終了する。一方、係合条件が成立していると判定した場合にはステップＳ１２に進み、制御装置４０は第１作動室２４へのオイルの供給を開始する。具体的には、オイルポンプ３１が停止していた場合にはオイルポンプ３１を運転する。また、オイルの供給先が第１作動室２４になるように第２バルブ３４の状態を切り替える。さらにアキュムレータ３５のオイルも第１作動室２４に供給する必要がある場合には第１バルブ３３を開状態に切り替える。これにより第１係合部材１１が第２係合部材１２に向かって移動を開始する。
【００２６】
次のステップＳ１３において制御装置４０はタイマの値を０にリセットし、その後タイマのカウントを開始する。続くステップＳ１４において制御装置４０は流量一定制御を実行する。図９は流量一定制御で実行される制御ルーチンを示している。この制御ルーチンにおいて制御装置４０は、まずステップＳ２１で流量センサ３９の出力信号に基づいて第１作動室２４に供給しているオイルの流量（以下、供給流量と称することがある。）を取得する。次のステップＳ２２において制御装置４０は、供給流量が予め設定した目標流量範囲の下限値未満か否か判定する。目標流量範囲には、例えば油圧シリンダ２１を適切に動作させることが可能な流量範囲が設定される。そのため、目標流量範囲は、油圧シリンダ２１の各作動室２４、２５の内径や最大ストローク量等に応じて適宜に設定される。供給流量が目標流量範囲の下限値未満と判定した場合はステップＳ２３に進み、制御装置４０は供給流量を増加させる。供給流量の増加は、例えばオイルポンプ３１の電動モータの回転数を上昇させることにより行えばよい。また、第１バルブ３３が閉状態の場合には開状態に切り替え、アキュムレータ３５内に蓄えられていたオイルを供給通路３２に導入して供給流量を増加させてもよい。この際に供給流量は例えば予め設定した所定量増加させればよい。また、供給流量と目標流量範囲の下限値との差に応じて増加量を算出し、供給流量を算出した増加量分増加させてもよい。供給流量を増加させた後は、ステップＳ２１に戻る。
【００２７】
一方、供給流量が目標流量範囲の下限値以上と判定した場合はステップＳ２４に進み、制御装置４０は供給流量が目標流量範囲の上限値より大きいか否か判定する。供給流量が目標流量範囲の上限値より大きいと判定した場合はステップＳ２５に進み、制御装置４０は供給流量を減少させる。供給流量の減少は、例えばオイルポンプ３１の電動モータの回転数を低下させることにより行えばよい。この際に供給流量は例えば予め設定した所定量減少させればよい。また、供給流量と目標流量範囲の上限値との差に応じて減少量を算出し、供給流量を算出した減少量分減少させてもよい。供給流量を減少させた後は、ステップＳ２１に戻る。一方、供給流量が目標流量範囲の上限値以下と判定した場合には、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２８】
図８に戻って係合制御ルーチンの説明を続ける。次のステップＳ１５において制御装置４０はタイマの値が所定の係合目標時間未満か否か判定する。係合目標時間としては、例えば目標流量範囲内の流量のオイルを油圧シリンダ２１に供給した場合に第１係合部材１１が解放位置から第１歯列１４の歯１３と第２歯列１６の歯１５とが互いに軸線Ａｘの方向に対向していた場合には図５に示したように第１歯列１４の歯１３の先端と第２歯列１６の歯１５の先端とが接する位置（以下、接触位置と称することがある。）まで移動するために要する時間が設定される。タイマの値が係合目標時間未満と判定した場合にはステップＳ１４に戻り、タイマの値が係合目標時間以上になるまでステップＳ１４、Ｓ１５の処理を繰り返す。一方、タイマの値が係合目標時間以上と判定した場合にはステップＳ１６に進み、制御装置４０は流量一定制御を実行する。このステップＳ１６でも図９に示した流量一定制御ルーチンが実行される。次のステップＳ１７において制御装置４０は、ＭＧ３から第１係合部材１１にトルクを入力するトルク入力制御を実行する。続くステップＳ１８において制御装置４０は流量一定制御を実行する。このステップＳ１８でも図９に示した流量一定制御ルーチンが実行される。
【００２９】
次のステップＳ１９において制御装置４０は、クラッチ１０の係合が完了したか否か、すなわちクラッチ１０が係合状態に切り替わったか否か判定する。クラッチ１０の係合が完了したか否かは、例えば油圧シリンダ２１のロッド２６のストローク量に基づいて判定すればよい。また、第１係合部材１１が図２に示した係合位置に移動した場合に出力信号を出す位置センサを設け、その位置センサの信号に基づいて係合が完了してか否か判定してもよい。係合が未完了と判定した場合にはステップＳ１８に戻り、係合が完了するまでステップＳ１８、Ｓ１９の処理を繰り返す。一方、係合が完了したと判定した場合は今回の制御ルーチンを終了する。
【００３０】
以上に説明したように、第１の形態に係る係合装置１では、第１係合部材１１及び油圧シリンダ２１にオイル通路２７を設けたので、クラッチ１０を解放状態から係合状態に切り替える場合に第１歯列１４の歯１３の先端からオイルを噴出させることができる。これによりクラッチ１０が係合状態に切り替わる直前の第１係合部材１１の衝突速度を低下させることができるので、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが噛み合う際のショックを弱めることができる。そのため、クラッチ１０が係合する際のノイズや振動を抑制できる。
【００３１】
また、この係合装置１では、図５に示したように第１歯列１４の歯１３の先端と第２歯列１６の歯１５の先端とが衝突した場合にはこれらの歯１３、１５の間の摩擦力をオイルで低減できる。これにより第１歯列１４の歯１３を第２歯列１６の歯１５と歯１５の間に迅速に導くことができる。そのため、クラッチ１０を速やかに係合状態に切り替えることができる。また、このように衝突時に第１歯列１４の歯１３と第２歯列１６の歯１５との間にオイルがあることにより、これらの歯１３、１５が衝突したときのショックを弱めることができる。図６に示したように第１歯列１４の歯１３の先端以外の部分と第２歯列１６の歯１５とが衝突した場合にはピストン２３の推力が高い状態に維持されるので、クラッチ１０を迅速に係合状態に切り替えることができる。
【００３２】
さらに、この係合装置１では、第１係合部材１１の歯１３からオイルを噴出させる。そのため、第１係合部材１１と第２係合部材１２との間にオイルを供給するための経路を供給通路３２とは別に設ける必要がない。従って、装置を小型化できる。
【００３３】
この係合装置１では、クラッチ１０を解放状態から係合状態に切り替える場合には係合状態に切り替わるまで供給流量が目標流量範囲内の流量に維持される。そのため、第１係合部材１１及び第２係合部材１２の両方が停止している場合などこれら係合部材１１、１２の間の回転数差が無い場合であっても第１係合部材１１にトルクを作用させることにより迅速にクラッチ１０を係合状態に切り替えることができる。なお、上述したように供給流量はオイルポンプ３１やアキュムレータ３５で調整するので、これらが本発明の流量調整手段に相当する。
【００３４】
（第２の形態）
図１０を参照して本発明の第２の形態に係る係合装置について説明する。なお、この形態においてもクラッチ１０及び駆動装置２０については図１〜図７が参照される。図１０は、この形態において制御装置４０が実行する係合制御ルーチンを示している。この制御ルーチンも第１の形態の係合制御ルーチンと同様に制御装置４０が実行する他の複数の制御ルーチンと平行に所定の間隔で繰り返し実行される。この制御ルーチンにおいて第１の形態の係合制御ルーチンと同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
図１０の制御ルーチンにおいて制御装置４０は、まずステップＳ１１で所定の係合条件が成立したか否か判定する。係合条件が不成立と判定した場合には今回の制御ルーチンを終了する。一方、係合条件が成立したと判定した場合はステップＳ３１に進み、制御装置４０は第１係合部材１１の回転数と第２係合部材１２の回転数との差の絶対値（以下、回転数差と称することがある。）が０より大きいか否か判定する。なお、回転数差は第１回転数センサ７の出力信号及び第２回転数センサ８の出力信号に基づいて算出すればよい。回転数差が０であると判定した場合にはステップＳ３２に進み、制御装置４０はＭＧ３にて第１係合部材１１を回転させる回転数制御を実行する。ただし、回転数差が過度に大きいとクラッチ１０の係合に支障が生じる。そのため、この回転数制御では係合に支障が生じない程度の回転数で第１係合部材１１を回転させる。その後、ステップＳ３１に戻る。
【００３６】
一方、回転数差が０より大きいと判定した場合はステップＳ１２に進み、制御装置４０は第１作動室２４へのオイルの供給を開始する。次のステップＳ１９において制御装置４０はクラッチ１０が係合状態に切り替わったか否か判定し、クラッチ１０が係合状態に切り替わるまでこの処理を繰り返し実行する。そして、係合が完了したと判定した場合は今回の制御ルーチンを終了する。
【００３７】
この第２の形態では、回転数差がある状態でクラッチ１０を解放状態から係合状態に切り替える。そのため、図５に示したように第１歯列１４の歯１３の先端が第２歯列１６の歯１５の先端に当たっても第１歯列１４の歯１３を第２歯列１６の歯１５と歯１５の間に迅速に導くことができる。そのため、クラッチ１０を速やかに係合状態に切り替えることができる。
【００３８】
（第３の形態）
図１１を参照して本発明の第３の形態に係る係合装置について説明する。なお、この形態においてもクラッチ１０及び駆動装置２０については図１〜図７が参照される。図１１は、この形態において制御装置４０が実行する係合制御ルーチンを示している。この制御ルーチンも第１の形態の係合制御ルーチンと同様に制御装置４０が実行する他の複数の制御ルーチンと平行に所定の間隔で繰り返し実行される。この制御ルーチンにおいて第１の形態の係合制御ルーチンと同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図１１の制御ルーチンにおいて制御装置４０は、まずステップＳ１１で所定の係合条件が成立したか否か判定する。係合条件が不成立と判定した場合には今回の制御ルーチンを終了する。一方、係合条件が成立したと判定した場合はステップＳ４１に進み、制御装置４０は、第１判定値ｔ１及び第２判定値ｔ２を算出する。第１判定値ｔ１には、第１係合部材１１が解放位置から接触位置まで移動するために要する時間の推定値が設定される。第１判定値ｔ１は、例えば以下の式（１）にて算出される。
【００４０】
【数１】
【００４１】
なお、この式（１）においてＦ（Ｎ）はピストン２３の推力を示し、δ１（ｍ）は解放状態における第１歯列１４の歯１３の先端と第２歯列１６の歯１５の先端との間のクリアランスを示している。また、Ｍ（ｋｇ）は第１係合部材１１、ピストン２３及びロッド２６のそれぞれの質量の合計値を示し、Ｄ（Ｎ）は摺動抵抗を示している。そして、Ｃ１は適合定数を示している。
【００４２】
第２判定値ｔ２には、第１係合部材１１が接触位置から係合位置まで移動するために要する時間の推定値に適合定数Ｃ２を加えた値が設定される。なお、第１係合部材１１が接触位置から係合位置まで移動するために要する時間の推定値は、上述した式（１）を利用して算出すればよい。この際、δ１の代わりとして、第１係合部材１１が接触位置から係合位置に移動するまでの間に歯１３の先端が移動する距離δ２（ｍ）を用いればよい。
【００４３】
次のステップＳ１２において制御装置４０は第１作動室２４へのオイルの供給を開始する。続くステップＳ４２において制御装置４０は第１タイマをリセットした後、第１タイマのカウントを開始する。その後、ステップＳ４３において制御装置４０は第１タイマの値が第１判定値ｔ１以上か否か判定する。この処理は第１タイマの値が第１判定値ｔ１以上になるまで繰り返し実行される。一方、第１タイマの値が第１判定値ｔ１以上になった場合はステップＳ４４に進み、制御装置４０は第２タイマをリセットした後、第２タイマのカウントを開始する。続くステップＳ４５において制御装置４０はトルク入力制御を開始する。このトルク入力制御では、図８のステップＳ１７と同様にＭＧ３から第１係合部材１１にトルクが入力される。次のステップＳ４６において制御装置４０は、第２タイマの値が第２判定値ｔ２以上か否か判定する。この処理は第２タイマの値が第２判定値ｔ２以上になるまで繰り返し実行される。第２タイマの値が第２判定値ｔ２以上になった場合はステップＳ４７に進み、制御装置４０はトルク入力制御を終了する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４４】
この第３の形態では、第１係合部材１１が接触位置に到達したか否か推定し、第１係合部材１１が接触位置に到達したと判定した場合には第１係合部材１１が係合位置に移動するまで第１係合部材１１にトルクを入力する。これにより回転数差を生じさせることができるので、第１歯列１４の歯１３を第２歯列１６の歯１５と歯１５の間に迅速に導くことができる。また、この形態では、第１係合部材１１が接触位置から係合位置に移動するまでの期間だけ第１係合部材１１にトルクを入力すればよい。そのため、クラッチ１０を係合状態に切り替える際に消費されるエネルギを低減できる。また、この形態では、回転数差を維持する制御が不要となる。そのため、第１歯列１４の歯１３が第２歯列１６の歯１５と歯１５の間に入り込んで回転数差が生じない状態になった場合に回転数差を生じさせようと急激に第１係合部材１１に入力するトルクを増大させることがない。そのため、係合状態への切り替え時にショックが発生することを抑制できる。
【００４５】
なお、このように第１係合部材１１にトルクを入力することによりＭＧ３が本発明のトルク付与手段に相当する。また、図１１の係合制御ルーチンを実行することにより制御装置４０が本発明のトルク制御手段として機能する。
【００４６】
（第４の形態）
図１２〜図１５を参照して本発明の第４の形態に係る係合装置１について説明する。図１２は、第１の形態の図３に対応する図であり、この形態のクラッチ１０の一部及び油圧シリンダ２１を拡大して示している。この図では供給装置３０の図示を省略している。この図に示したようにこの形態では、第１位置センサ５１及び第２位置センサ５２が設けられている点が上述した形態と異なり、それ以外は上述した形態と同じである。そのため、上述した形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
この図に示すように第１位置センサ５１及び第２位置センサ５２は、第１係合部材１１が解放位置から係合位置まで移動する際の経路の側方に設けられている。第１位置センサ５１は、図１３に示すように第１係合部材１１が接触位置に移動したときに第１係合部材１１に設けられた検出部１１ａを検出するように設けられている。そのため、この第１位置センサ５１が本発明の位置検出手段に相当する。一方、第２位置センサ５２は、図１４に示すように第１係合部材１１が係合位置に移動したときに検出部１１ａを検出するように設けられている。これらの図に示すように第１位置センサ５１及び第２位置センサ５２は、制御装置４０と接続されている。そして、第１位置センサ５１及び第２位置センサ５２は、いずれも検出部１１ａを検出した場合にはオンの信号を出力し、検出部１１ａが検出されない場合にはオフの信号を出力する。
【００４８】
図１５は、この形態において制御装置４０が実行する係合制御ルーチンを示している。この制御ルーチンも第１の形態の係合制御ルーチンと同様に制御装置４０が実行する他の複数の制御ルーチンと平行に所定の間隔で繰り返し実行される。この制御ルーチンにおいて上述した各形態の係合制御ルーチンと同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
この制御ルーチンにおいて制御装置４０は、まずステップＳ１１で所定の係合条件が成立したか否か判定し、係合条件が不成立と判定した場合には今回の制御ルーチンを終了する。一方、係合条件が成立していると判定した場合にはステップＳ１２に進み、制御装置４０は第１作動室２４へのオイルの供給を開始する。
【００５０】
次のステップＳ５１において制御装置４０は、第１位置センサ５１の出力信号がオンか否か判定する。第１位置センサ５１の出力信号がオフの場合には、出力信号がオンに切り替わるまでステップＳ５１を繰り返し実行する。一方、第１位置センサ５１の出力信号がオンと判定した場合にはステップＳ５２に進み、制御装置４０は供給流量を予め設定した所定量増加する。なお、供給流量は上述したようにオイルポンプ３１やアキュムレータ３５を用いて増加させればよい。続くステップＳ１７において制御装置４０は、トルク入力制御を実行する。
【００５１】
次のステップＳ５３において制御装置４０は、クラッチ１０の係合が完了したか否か判定する。この判定は第２位置センサ５２の出力信号に基づいて行われ、この第２位置センサ５２の出力信号がオンの場合に係合が完了したと判定される。係合が未完了と判定した場合は、係合が完了するまでステップＳ１７及びＳ５３の処理を繰り返し実行する。一方、係合が完了したと判定した場合は今回の制御ルーチンを終了する。
【００５２】
この第４の形態では、第１係合部材１１が接触位置に到達したときに供給流量を増加させる。そのため、例えば図５に示したように第１歯列１４の歯１３の先端が第２歯列１６の歯１５の先端と当たった場合には、それらの歯１３、１５の間に供給されるオイルが増加する。そのため、これらの歯１３、１５の間の摩擦力をさらに低減できる。このように摩擦低減効果を増大できるので、第１歯列１４の歯１３を第２歯列１６の歯１５と歯１５の間にさらに迅速に導くことができる。従って、クラッチ１０をさらに速やかに係合状態に切り替えることができる。なお、このように図１５の係合制御ルーチンを実行して供給流量を調整することにより、制御装置４０が本発明の流量制御手段として機能する。
【００５３】
また、この形態では、第１位置センサ５１及び第２位置センサ５２を用いて第１係合部材１１が接触位置や係合位置に移動したことを検出する。そのため、例えば外乱等によってピストン２３の推力等が変動した場合でも第１係合部材１１が接触位置に移動したことを確実に検出できる。これにより供給流量の増加を誤ったタイミングで実施することを防止できる。
【００５４】
図１６は、この形態において制御装置４０が実行する係合制御ルーチンに変形例を示している。この変形例において、図１５の制御ルーチンと同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５５】
この制御ルーチンにおいて制御装置４０は、ステップＳ５２まで図１５の制御ルーチンと同様に処理を進める。次のステップＳ６１において制御装置４０は、ＭＧ３から第１係合部材１１にトルクを入力するトルク入力制御を開始する。続くステップＳ６２において制御装置４０は、第２位置センサ５２の出力信号がオンか否か判定する。第２位置センサ５２の出力信号がオフの場合には、出力信号がオンに切り替わるまでステップＳ６２を繰り返し実行する。一方、第２位置センサ５２の出力信号がオンと判定した場合にはステップＳ６３に進み、制御装置４０はトルク入力制御を終了する。次のステップＳ６４において制御装置４０は、供給流量を低下させる。供給流量の低下は、例えばオイルポンプ３１の電動モータの回転数を低下させることにより行えばよい。低下後の供給流量としては、例えば第１係合部材１１を係合位置に維持することが可能な流量が設定される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００５６】
この変形例では、第１係合部材１１が係合位置に移動した後はトルク入力制御を終了するとともに供給流量を低下させる。そのため、クラッチ１０を係合状態に切り替える際に消費されるエネルギを低減できる。また、オイルが歯１３の先端から無駄に噴射されることを抑制できる。また、第１位置センサ５１及び第２位置センサ５２で第１係合部材１１の位置を検出するので、トルク入力制御の開始及び終了並びに供給流量の変更が誤ったタイミングで実行されることを防止できる。
【００５７】
（第５の形態）
図１７及び図１８を参照して本発明の第５の形態に係る係合装置について説明する。図１７は、この形態のクラッチ１０の一部及び油圧シリンダ２１を拡大して示している。この図では供給装置３０の図示を省略している。この図に示したようにこの形態では、第１位置センサ５１のみが設けられている点が第４の形態と異なり、それ以外は第４の形態と同じである。そのため、第４の形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
図１８は、この形態において制御装置４０が実行する係合制御ルーチンを示している。この制御ルーチンも第１の形態の係合制御ルーチンと同様に制御装置４０が実行する他の複数の制御ルーチンと平行に所定の間隔で繰り返し実行される。この制御ルーチンにおいて上述した各形態の係合制御ルーチンと同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
この制御ルーチンにおいて制御装置４０は、まずステップＳ１１で所定の係合条件が成立したか否か判定し、係合条件が不成立と判定した場合には今回の制御ルーチンを終了する。一方、係合条件が成立していると判定した場合にはステップＳ７１に進み、制御装置４０は判定値ｔを算出する。この判定値ｔは、上述した第３の形態の第２判定値ｔ２と同じものである。そのため、第２判定値ｔ２と同様の方法で算出すればよい。続くステップＳ１２において制御装置４０は第１作動室２４へのオイルの供給を開始する。
【００６０】
次のステップＳ５１において制御装置４０は、第１位置センサ５１の出力信号がオンか否か判定し、出力信号がオンに切り替わるまでステップＳ５１を繰り返し実行する。一方、第１位置センサ５１の出力信号がオンと判定した場合にはステップＳ７２に進み、制御装置４０はタイマをリセットした後、タイマのカウントを開始する。続くステップＳ６１において制御装置４０は、トルク入力制御を開始する。次のステップＳ７３において制御装置４０はタイマの値が判定値ｔ以上か否か判定する。この処理はタイマの値が判定値ｔ以上になるまで繰り返し実行される。タイマの値が判定値ｔ以上になった場合はステップＳ６３に進み、制御装置４０はトルク入力制御を終了する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００６１】
この形態では、第１係合部材１１が接触位置に到達するとトルク入力制御を開始するので、第１歯列１４の歯１３を第２歯列１６の歯１５と歯１５の間に迅速に導くことができる。また、第１位置センサ５１の出力信号に基づいてトルク入力制御の開始時期を制御するため、例えば外乱等によってピストン２３の推力等が変動した場合でもトルク入力制御を誤ったタイミングで開始することを防止できる。さらに、クラッチ１０の係合が完了したか否かの判定は算出した判定値ｔに基づいて行うので、第２位置センサ５２を省略できる。そのため、コストを低減できる。
【００６２】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の係合装置が組み込まれる装置は車両に搭載される動力伝達装置に限定されない。本発明の係合装置は、回転伝達の許容及び遮断を切り替える必要がある種々の装置に組み込んでよい。
【００６３】
係合制御ルーチンのトルク入力制御においてトルクを入力する係合部材は第１係合部材に限定されない。第２係合部材にトルクを入力可能な場合は、トルク入力制御において第２係合部材にトルクを入力してもよい。また、第１係合部材の回転数と第２係合部材の回転数の差が大きくなるように第１係合部材及び第２係合部材の両方にトルクを入力してもよい。
【００６４】
オイル通路は油圧シリンダのロッドに設けられていなくてもよい。オイル通路は、一端が第１係合部材の各歯に開口し、他端が油圧シリンダの第１作動室に繋がるように設けられていればよい。そのため、オイル通路として第１作動室と第１係合部材の各歯とを接続する配管を油圧シリンダの外部に設けてもよい。第１係合部材の歯において、オイル通路の一端が開口する位置は上述した各形態で示した位置に限定されない。オイル通路の一端は、第１係合部材の歯において第２係合部材を向いている面に開口していればよい。また、オイル通路の一端は、第１係合部材の全ての歯に設けなくてもよい。例えば、第１係合部材の歯のうちの一部の歯のみにオイル通路の一端を設けてもよい。この場合でも第１係合部材の歯の先端と第２係合部材の歯の先端とが衝突した場合に、そのオイル通路の一端が設けられた歯と第２係合部材の歯との間の摩擦力を低減できる。そのため、係合状態への切り替えを迅速に行うことができる。
【００６５】
本発明の係合装置が備えるクラッチの歯の形状は、上述した各形態で示した形状に限定されない。例えば、図１９〜図２１に示すようにクラッチ１０の歯１３、１５は歯先面１３ａ、１５ａが斜めになっている、いわゆる片面チャンファの歯であってもよい。なお、図１９は上述した第１の形態の図３に対応する図である。同様に図２０は図４に対応する図であり、図２１は図５に対応する図である。そのため、これらの図において上述した各形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。これらの図に示した変形例においてはオイル通路２７の一端が歯先面１３ａ、１５ａに開口している。そのため、この変形例においても図２１に示したように第１歯列１４の歯１３の歯先面１３ａが第２歯列１６の歯１５の歯先面１５ａに当たった場合にはそれら歯先面１３ａ、１５ａの間にオイルが供給される。これによりこれら歯先面１３ａ、１５ａの間の摩擦力を低減できるので、第１歯列１４の歯１３を第２歯列１６の歯１５と歯１５の間に迅速に導くことができる。そのため、クラッチ１０を係合状態に迅速に切り替えることができる。また、このような衝突時に第１歯列１４の歯１３と第２歯列１６の歯１５との間にオイルがあるため、衝突時のショックを弱めることができる。さらに、図２０に示したように第１歯列１４の歯１３から噴射されるオイルでクラッチ１０が係合状態に切り替わる直前の第１係合部材１１の衝突速度を低下させることができる。そのため、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが噛み合う際のショックを弱めることができる。
【００６６】
本発明の係合装置に設けられるシリンダ機構は、オイルで動作する油圧シリンダに限定されない。シリンダ機構は、空気等の気体で動作するシリンダ機構であってもよい。図２２及び図２３は、油圧シリンダの代わりに気体で動作するガスシリンダ６０を設けた場合の係合装置を示している。これらの図に示したようにガスシリンダ６０も油圧シリンダと同様に、シリンダ本体６１と、シリンダ本体６１内に往復動自在に挿入されたピストン６２とを備えている。そして、ピストン６２はシリンダ本体６１の内部を第１作動室６３と第２作動室６４とに区分する。ピストン６２にはロッド６５が連結され、ロッド６５の他端は第１係合部材１１と連結されている。これらの図に示すように第１係合部材１１及びガスシリンダ６０には、一端が第１歯列１４の各歯１３の先端にそれぞれ開口し、他端が第１作動室６３に繋がっている作動流体通路としての気体通路６６が設けられている。気体通路６６の途中には、逆止弁６７が設けられている。この逆止弁６７は、図２２に示すように第１作動室６３から各歯１３への気体の流れは許可し、図２３に示すように各歯１３から第１作動室６３への気体の流れは遮断するように設けられている。
【００６７】
この変形例の係合装置１では、オイルポンプの代わりにポンプ６８が設けられている。このポンプ６８は、接続通路６９によって第１作動室６３と接続されている。ポンプ６８は、駆動源として電動モータを備えている。そして、エアポンプ６８は、その電動モータの回転方向を変更することにより第１作動室６３に気体を吐出したり第１作動室６３の気体を吸引したりできるように構成されている。接続通路６９にはアキュムレータ７０が接続されている。また、接続通路６９にはバルブ７１が設けられている。バルブ７１は、接続通路６９とアキュムレータ７０とが通じる開状態と、アキュムレータ７０が接続通路６９から切り離される閉状態とに切り替え可能に構成されている。
【００６８】
この変形例では、クラッチ１０を解放状態から係合状態に切り替える場合には、図２２に矢印Ｆａ１で示したようにポンプ６８から第１作動室６３に気体を供給する。これによりピストン６２に矢印Ｐ３で示した流体圧が作用するため、第１係合部材１１が係合位置に移動する。なお、この際には矢印Ｆａ２で示したように第１歯列１４の各歯１３の先端から気体が噴出する。そのため、上述した各形態と同様に第１歯列１４の歯１３の先端が第２歯列１６歯１５の先端と衝突した場合にはそれらの歯１３、１５の間に気体が介在する。これによりこれらの歯１３、１５の間の摩擦力を低減できるので、クラッチ１０を速やかに係合状態に切り替えることができる。また、このようにこれらの歯１３、１５の間に気体が介在することにより衝突時にショックを弱めることができる。さらに、第１歯列１４の各歯１３から噴射される気体でクラッチ１０が係合状態に切り替わる直前の第１係合部材１１の衝突速度を低下させることができる。そのため、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが噛み合う際のショックを弱めることができる。このように第１係合部材１１を駆動するため、この変形例でも第１作動室６３が本発明の作動室に対応する。
【００６９】
一方、クラッチ１０を係合状態から解放状態に切り替える場合には図２３に矢印Ｆａ３で示したようにポンプ６８で第１作動室６３内の気体を吸引する。この際、逆止弁６７が各歯１３から第１作動室６３への気体の流れを遮断するので、第１作動室６３内の圧力を大気圧未満に低下させることができる。これによりピストン６２に矢印Ｐ４で示した吸引力が作用する。そのため、矢印Ｆ４で示したように第１係合部材１１をこの図の上方に駆動できる。そのため、第１係合部材１１を解放位置に移動させ，クラッチ１０を解放状態に切り替えることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 係合装置
３ モータ・ジェネレータ（トルク付与手段）
１０ クラッチ（クラッチ手段）
１１ 第１係合部材
１２ 第２係合部材
１３ 第１係合部材の歯
１４ 第１歯列
１５ 第２係合部材の歯
１６ 第２歯列
２０ 駆動装置（駆動手段）
２１ 油圧シリンダ（シリンダ機構）
２２ シリンダ本体
２３ ピストン
２４ 第１作動室
２７ オイル通路（作動流体通路）
３１ オイルポンプ（流量調整手段）
３５ アキュムレータ（流量調整手段）
４０ 制御装置（流量制御手段、トルク制御手段）
５１ 第１位置センサ（位置検出手段）
６０ ガスシリンダ（シリンダ機構）
６１ シリンダ本体
６２ ピストン
６３ 第１作動室
６６ 気体通路（作動流体通路）
Ａｘ 軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれが歯列を有する第１係合部材及び第２係合部材を備え、係合状態においてこれら係合部材の歯列同士を噛み合わせる係合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
それぞれが歯列を有する第１係合部材及び第２係合部材を備え、これら係合部材の歯列同士が噛み合う係合状態と歯列同士の噛み合いが解除される解放状態とに切り替え可能に構成されたドグクラッチが知られている。また、状態を切り替える機構として油圧シリンダやエアシリンダ等の作動流体で動作するシリンダ機構が設けられたドグクラッチが知られている。このようなクラッチとして、クラッチを解放状態から係合状態に切り替える場合に、まず低圧回路を介してシリンダ機構に作動流体を供給し、センサにより係合状態に切り替わったことが検知された場合には高圧回路を介してシリンダ機構に作動流体を供給するクラッチが知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−１４５８２８号公報
【特許文献２】特開２００２−３６４７３４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のクラッチでは、作動流体の供給経路として低圧回路及び高圧回路の両方を設ける必要がある。そのため、クラッチ装置が大型化するおそれがある。また、特許文献１のクラッチでは、係合状態になるまではシリンダ機構に供給される作動流体の圧力が低いので、係合部材同士が完全に噛み合うまでに掛かる時間が長くなるおそれがある。さらに特許文献１のクラッチでは、低圧回路を介して供給される作動流体の圧力を適切に設定しないと係合部材の歯同士が衝突したときのショックが大きくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、係合状態への切り替えを迅速に行うことができるとともに歯の衝突時のショックを低減でき、かつ小型化に有利な係合装置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】
【０００６】
本発明の係合装置は、周方向に並べられた複数の歯にて形成される第１歯列を有する第１係合部材と、周方向に並べられた複数の歯にて形成され、かつ前記第１歯列と噛み合わせることが可能な第２歯列を有する第２係合部材とを共通の軸線の回りに相対回転可能に配置し、かつ前記第１係合部材が前記軸線の方向に移動可能に設けられたクラッチ手段を備え、駆動手段にて前記第１係合部材を前記軸線の方向に移動させることにより、前記クラッチ手段を前記第１歯列と前記第２歯列とが噛み合う係合状態と前記第１歯列と前記第２歯列とが離間する解放状態とに切り替える係合装置において、前記駆動手段は、シリンダ本体と、前記シリンダ本体内に往復動自在に設けられて前記第１係合部材と連結されたピストンと、を有し、前記シリンダ本体内に形成された作動室に作動流体を供給して前記ピストンを駆動することにより前記クラッチ手段を前記解放状態から前記係合状態に切り替えるシリンダ機構を備え、一端が前記第１歯列を形成する複数の歯のうちの少なくとも一部の歯の前記第２係合部材を向いている面に開口し、かつ他端が前記作動室と繋がっている作動流体通路を備えている（請求項１）。
【０００７】
本発明の係合装置によれば、作動室に供給された作動流体を作動流体通路を介して第１歯列の一部の歯に送り、その一部の歯から第２係合部材に向けて噴射することができる。これにより、例えば第１係合部材の歯と第２係合部材の歯とが互いに軸線の方向から衝突した場合には、第１係合部材の歯のうちの作動流体通路の一端が開口している歯と第２係合部材の歯との間に作動流体が介在する。そのため、この衝突時のショックを作動流体で低減できる。また、歯と歯の間に作動流体が介在することにより、それらの歯の間の摩擦力を低減できる。これによりそれらの歯の先端同士が摩擦でくっついたまま第１係合部材と第２係合部材とが供回りすることを抑制できるので、第１歯列の歯を第２歯列の歯と歯の間に迅速に導くことができる。そのため、係合状態への切り替えを迅速に行うことができる。さらに本発明の係合装置では、シリンダ機構に作動流体を供給する経路に低圧回路を設ける必要がない。また、第１係合部材の歯から作動流体を噴出させるので、第１係合部材と第２係合部材との間に作動流体を供給するための経路を別に設ける必要がない。そのため、装置を小型化できる。
【０００８】
本発明の係合装置の一形態においては、前記第１歯列の歯の先端が前記第２歯列の歯の先端と接する接触位置に前記第１係合部材が移動したか否か検出する位置検出手段と、前記作動室に供給する作動流体の流量を調整可能な流量調整手段と、前記クラッチ手段が前記解放状態から前記係合状態に切り替えられているときに前記位置検出手段により前記第１係合部材が前記接触位置に移動したことが検出された場合には、前記作動室に供給する作動流体の流量が増加するよう前記流量調整手段を制御する流量制御手段と、をさらに備えてもよい（請求項２）。この形態では、第１係合部材が接触位置に移動すると作動流体の流量が増加する。そのため、第１係合部材の歯と第２係合部材の歯とが互いに軸線の方向から衝突した場合に、第１係合部材の歯のうちの作動流体通路の一端が開口している歯と第２係合部材の歯との間に介在する作動流体の量を増加させることができる。これによりそれらの歯の間の摩擦力をさらに低減できるので、係合状態への切り替えをさらに迅速に行うことができる。また、第１係合部材が接触位置に到達するまで作動流体の流量は増加しないので、作動流体が第１係合部材の歯から無駄に噴射されることを抑制できる。
【０００９】
本発明の係合装置の一形態においては、前記第１係合部材又は前記第２係合部材に前記軸線回りのトルクを与えることができるトルク付与手段と、前記クラッチ手段が前記解放状態から前記係合状態に切り替えられているときに前記第１係合部材が前記第１歯列の歯の先端と前記第２歯列の歯の先端とが接する接触位置に移動したか否か推定し、前記第１係合部材が前記接触位置に移動したと推定した場合に前記第１係合部材又は前記第２係合部材にトルクが与えられるように前記トルク付与手段を制御するトルク制御手段と、をさらに備えてもよい（請求項３）。この形態では、第１係合部材が接触位置に移動すると第１係合部材又は第２係合部材にトルクが与えられるので、これらの係合部材の回転数の差が大きくなる。そのため、第１係合部材が接触位置に移動して第１係合部材の歯と第２係合部材の歯とが互いに軸線の方向から衝突しても、衝突後に第１歯列の歯を第２歯列の歯と歯の間に速やかに導くことができる。そのため、係合状態への切り替えをさらに迅速に行うことができる。
【００１０】
本発明の係合装置の一形態においては、前記第１歯列の歯の先端が前記第２歯列の歯の先端と接する接触位置に前記第１係合部材が移動したか否か検出する位置検出手段と、前記第１係合部材又は前記第２係合部材に前記軸線回りのトルクを与えることができるトルク付与手段と、前記クラッチ手段が前記解放状態から前記係合状態に切り替えられているときに前記位置検出手段により前記第１係合部材が前記接触位置に移動したことが検出された場合に、前記第１係合部材又は前記第２係合部材にトルクが与えられるように前記トルク付与手段を制御するトルク制御手段と、をさらに備えてもよい（請求項４）。この形態によれば、第１係合部材が接触位置に移動したときに第１係合部材の回転数と第２係合部材の回転数との差を大きくできるので、係合状態への切り替えをさらに迅速に行うことができる。また、この形態では、位置検出手段にて第１係合部材が接触位置に移動したか否か検出するため、外乱等によってピストンの推力が変化しても適切なタイミングで第１係合部材又は第２係合部材にトルクが与えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上に説明したように、本発明の係合装置によれば、第１係合部材の歯と第２係合部材の歯とが互いに軸線の方向から衝突した場合に、第１係合部材の少なくとも一部の歯と第２係合部材の歯との間に作動流体が介在する。そのため、その作動流体によって衝突時のショックを低減できる。また、それらの歯の間の摩擦力を低減できるので、第１歯列の歯を第２歯列の歯と歯の間に迅速に導くことができる。そのため、係合状態への切り替えを迅速に行うことができる。さらに本発明の係合装置によれば、作動流体の供給経路を複数設ける必要がないため、装置を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の形態に係る係合装置が適用されたハイブリッド車の動力伝達装置の一部を模式的に示した図。
【図２】図１のクラッチの係合状態を示した図。
【図３】クラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図４】係合状態のときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図５】第１係合部材の歯の先端と第２係合部材の歯の先端とが衝突したときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図６】第１係合部材の歯の先端以外の部分と第２係合部材の歯１５とが衝突したときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図７】クラッチを係合状態から解放状態に切り替えているときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図８】第１の形態で制御装置が実行する係合制御ルーチンを示すフローチャート。
【図９】制御装置が実行する流量一定制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１０】本発明の第２の形態に係る係合装置において制御装置が実行する係合制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１１】本発明の第３の形態に係る係合装置において制御装置が実行する係合制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１２】本発明の第４の形態に係る係合装置のクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図１３】第１係合部材が接触位置にあるときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図１４】第１係合部材が係合位置にあるときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図１５】第４の形態において制御装置が実行する係合制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１６】第４の形態において制御装置が実行する係合制御ルーチンの変形例を示すフローチャート。
【図１７】本発明の第５の形態に係る係合装置のクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図１８】第５の形態において制御装置が実行する係合制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１９】本発明の第１の変形例の係合装置のクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図２０】第１の変形例において係合状態のときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図２１】第１の変形例において第１係合部材の歯の歯先面と第２係合部材の歯の歯先面とが衝突したときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図２２】本発明の第２の変形例の係合装置のクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【図２３】第２の変形例において係合状態から解放状態に切り替えているときのクラッチの一部及び駆動装置を拡大して示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の形態）
図１及び図２は、本発明の第１の形態に係る係合装置が組み込まれたハイブリッド車の動力伝達装置の一部を模式的に示している。係合装置１は、ハイブリッド車の変速を実現するための装置の一つとして動力伝達装置２に組み込まれている。動力伝達装置２の全体構成等の詳細な構造は本発明の要旨と直接関係しないため説明を省略する。
【００１４】
係合装置１は、クラッチ手段としてのクラッチ１０と、クラッチ１０の状態を切り替える駆動手段としての駆動装置２０とを備えている。クラッチ１０はドグクラッチとして構成されており、動力伝達装置２が持つモータ・ジェネレータ（ＭＧ）３からアクスルシャフト４までの動力伝達経路内に配置される。クラッチ１０は、ＭＧ３側に連結する回転軸５に装着された第１係合部材１１と、アクスルシャフト４側に連結する回転軸６に装着された第２係合部材１２とを備えている。これらの回転軸５、６が同軸に配置されることにより、各係合部材１１、１２は共通の軸線Ａｘの回りに相対回転可能に配置される。ＭＧ３側の回転軸５は軸線Ａｘ方向に移動可能な状態で支持されており、回転軸５は駆動装置２０にて第１係合部材１１とともに軸線Ａｘ方向へ駆動される。なお、第２係合部材１２は軸線方向Ａｘに移動不能な状態で支持されている。回転軸５には、この回転軸５の回転数に対応した信号を出力する第１回転数センサ７が設けられている。回転軸６には、この回転軸６の回転数に対応した信号を出力する第２回転数センサ８が設けられている。
【００１５】
第１係合部材１１は、複数の歯１３が周方向に並べられた第１歯列１４を持っている。第２係合部材１２は、複数の歯１５が周方向に並べられた第２歯列１６を持っている。第２歯列１６は、第１歯列１４と噛み合うことが可能、すなわち歯１５と歯１５の間に第１歯列１４の歯１３が入り込むことが可能なように形成されている。図１に示したように第１歯列１４の歯１３は、第２係合部材１２に向かって軸線Ａｘの方向に突出している。第２歯列１６の歯１５は、第１係合部材１１に向かって軸線Ａｘの方向に突出している。クラッチ１０は、第１係合部材１１がこの図に示したように第１歯列１４と第２歯列１６とが離間する位置（以降、解放位置と称することがある。）に移動することにより解放状態に切り替わる。この解放状態では、ＭＧ３側からアクスルシャフト４側への動力伝達が遮断される。この解放状態から駆動装置２０によって第１係合部材１１と第２係合部材１２とを接近させると、図２に示すように第１係合部材１１が第１係合部材１１の第１歯列１４と第２係合部材１２の第２歯列１６とが噛み合う位置（以降、係合位置と称することがある。）に移動し、クラッチ１０が係合状態となる。これにより、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが結合され、ＭＧ３側の動力がアクスルシャフト４側へクラッチ１０を介して伝達される。
【００１６】
図３はクラッチ１０の一部及び駆動装置２０を拡大して示している。この図に示したように各係合部材１１、１２の歯１３、１５は、いずれも先端が平らに形成されている。また、各歯１３、１５の先端は、その両端が斜めに面取りされている。駆動装置２０は、シリンダ機構としての油圧シリンダ２１を備えている。油圧シリンダ２１は、周知の複動式の油圧シリンダであり、シリンダ本体２２と、シリンダ本体２２内に往復動自在に挿入されたピストン２３とを備えている。ピストン２３は、シリンダ本体２２の内部を第１作動室２４と第２作動室２５とに区分している。ピストン２３には、ロッド２６が一体に動くように連結されている。ロッド２６の他端は第１係合部材１１と連結されている。この油圧シリンダ２１では、第１作動室２４にオイルが供給されるとピストン２３がこの図の下方に移動してロッド２６がシリンダ本体２２から突出する。一方、第２作動室２５にオイルが供給されるとピストン２３がこの図の上方に移動してロッド２６がシリンダ本体２２内に後退する。
【００１７】
この図に示すように第１係合部材１１及び油圧シリンダ２１には、一端が第１歯列１４の各歯１３の先端にそれぞれ開口し、他端が第１作動室２４に繋がっている作動流体通路としてのオイル通路２７が設けられている。オイル通路２７の一端は、各歯１３のうち第２係合部材１２を向いている面に開口している。オイル通路２７は、その流路断面積がピストン２３の受圧面２３ａの面積に対して十分小さい値になるように設けられている。
【００１８】
駆動装置２０は、油圧シリンダ２１の作動室２４、２５にオイルを供給するための供給装置３０を備えている。供給装置３０は、オイルポンプ３１と、オイルポンプ３１から吐出されたオイルを油圧シリンダ２１に供給する供給通路３２とを備えている。オイルポンプ３１は動力源として電動モータを備えた周知のものである。オイルポンプ３１は、不図示のオイルタンクからオイルを汲み出して供給通路３２に吐出する。供給通路３２には、第１バルブ３３と、第２バルブ３４とが設けられている。また、供給通路３２にはアキュムレータ３５が設けられている。アキュムレータ３５は、オイルを高圧で溜めることが可能な周知のものである。第１バルブ３３は、アキュムレータ３５と供給通路３２とが通じる開状態と、アキュムレータ３５が供給通路３２から切り離される閉状態とに切り替え可能に構成されている。
【００１９】
供給通路３２は、第１バルブ３３の下流で第１供給通路３６と第２供給通路３７とに分岐している。第１供給通路３６は第１作動室２４に接続されている。第２供給通路３７は第２作動室２５に接続されている。第２バルブ３４は、供給通路３２が第１供給通路３６と第２供給通路３７とに分岐する分岐点に設けられている。第２バルブ３４には、不図示のオイルタンクにオイルを戻すためのリターン通路３８が接続されている。第２バルブ３４は、オイルポンプ３１やアキュムレータ３５から送られてきたオイルの供給先を第１作動室２４又は第２作動室２５に選択的に切り替える。また、この際に第２バルブ３４は、オイルの供給先に選択されなかった作動室をリターン通路３８と接続する。これにより第１作動室２４又は第２作動室２５のうちの一方の作動室にオイルを供給しつつ他方の作動室のオイルをオイルタンクに戻すことができる。この図に示すように第１供給通路３６には、第１供給通路３６を流れているオイルの流量に対応した信号を出力する流量センサ３９が設けられている。
【００２０】
図３〜図７を参照して係合装置１の動作について説明する。なお、これらの図の矢印Ｒは第２係合部材１２の回転方向を示している。この係合装置１では、クラッチ１０を解放状態から係合状態に切り替える場合には第２バルブ３４を制御して図３に矢印Ｆｏ１で示したように第１作動室２４にオイルを供給する。これによりピストン２３の受圧面２３ａに矢印Ｐ１で示す油圧が作用し、矢印Ｆ１で示したように第１係合部材１１が第２係合部材１２に向かって移動する。この際には、矢印Ｆｏ２で示すように第１作動室２４のオイルの一部がオイル通路２７を通って第１係合部材１１の各歯１３に送られ、矢印Ｆｏ３で示したように各歯１３の先端から噴出する。なお、オイル通路２７の流路断面積は受圧面２３ａの面積に対して十分に小さいため、各歯１３の先端から噴出するオイルの量は十分に少ない。このようにクラッチ１０を解放状態から係合状態に切り替えるため、第１作動室２４が本発明の作動室に対応する。
【００２１】
その後、第１係合部材１１は各歯１３の先端からオイルを噴射しながら第２係合部材１２に向かって移動する。そして、図４に示すようにクラッチ１０が係合状態に切り替わる際にはオイルが第２係合部材１２に向かって噴出されるため、第１係合部材１１の衝突速度を低下させることができる。なお、図５に示すようにクラッチ１０を係合状態に切り替える際に第１歯列１４の歯１３の先端が第２歯列１６の歯１５の先端と衝突した場合には、それらの歯１３、１５の間にオイルが噴射される。また、このような場合には第１作動室２４内の圧力が上昇するため、各歯１３の先端から噴出するオイルの量が増加する。これらにより第１歯列１４の歯１３と第２歯列１６の歯１５との間の摩擦力が低下する。そのため、例えば第１係合部材１１又は第２係合部材１２にトルクを入力することで、このような状態を迅速に解消することができる。これによりこの図に示した状態で第１係合部材１１と第２係合部材１２とが供回りすることを抑制できる。図６に示すように第１歯列１４の歯１３の先端以外の部分と第２歯列１６の歯１５とが衝突した場合には、各歯１３の先端から噴出するオイルの量が少ない状態に維持される。この場合、ピストン２３の推力を高い状態に維持できる。そのため、この図に矢印Ｆ２で示したように衝突後に迅速に第１歯列１４と第２歯列１６とを噛み合わせることができる。
【００２２】
クラッチ１０を係合状態から解放状態に切り替える場合には、図７に矢印Ｆｏ４で示したように第２作動室２５にオイルが供給される。これによりピストン２３に矢印Ｐ２で示した油圧が作用し、ピストン２３がこの図の上方に駆動される。これにより第１係合部材１１が解放位置に移動してクラッチ１０が解放状態に切り替わる。
【００２３】
駆動装置２０の動作は、制御装置４０にて制御される。制御装置４０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータユニットとして構成されている。制御装置４０は、例えばクラッチ１０を解放状態から係合状態に切り替えるべき所定の係合条件が成立した場合には、第１作動室２４にオイルが供給されるようにオイルポンプ３１、第１バルブ３３及び第２バルブ３４の動作を制御する。なお、所定の係合条件は、例えば第１係合部材１１が連結された回転体と第２係合部材１２が連結された回転体との間で動力を伝達させる必要がある場合に成立したと判定される。制御装置４０は、駆動装置２０の他にもＭＧ３等の動作を制御する。制御装置４０には、係合装置１の制御に関係する情報を取得するための種々のセンサが接続されている。例えば、制御装置４０には流量センサ３９が接続されている。また、制御装置４０には、第１回転数センサ７及び第２回転数センサ８も接続されている。この他にも制御装置４０には種々のセンサが接続されているが、それらの図示は省略した。
【００２４】
図８は、制御装置４０が駆動装置２０の動作を制御するために所定の間隔で繰り返し実行する係合制御ルーチンを示している。なお、制御装置４０は、この他にも複数の制御ルーチンを所定の間隔で繰り返し実行している。この係合制御ルーチンはそれら他の複数の制御ルーチンと平行に実行される。
【００２５】
この制御ルーチンにおいて制御装置４０は、まずステップＳ１１で所定の係合条件が成立したか否か判定する。係合条件は、例えば上述したような場合に成立したと判定される。係合条件が不成立と判定した場合には今回の制御ルーチンを終了する。一方、係合条件が成立していると判定した場合にはステップＳ１２に進み、制御装置４０は第１作動室２４へのオイルの供給を開始する。具体的には、オイルポンプ３１が停止していた場合にはオイルポンプ３１を運転する。また、オイルの供給先が第１作動室２４になるように第２バルブ３４の状態を切り替える。さらにアキュムレータ３５のオイルも第１作動室２４に供給する必要がある場合には第１バルブ３３を開状態に切り替える。これにより第１係合部材１１が第２係合部材１２に向かって移動を開始する。
【００２６】
次のステップＳ１３において制御装置４０はタイマの値を０にリセットし、その後タイマのカウントを開始する。続くステップＳ１４において制御装置４０は流量一定制御を実行する。図９は流量一定制御で実行される制御ルーチンを示している。この制御ルーチンにおいて制御装置４０は、まずステップＳ２１で流量センサ３９の出力信号に基づいて第１作動室２４に供給しているオイルの流量（以下、供給流量と称することがある。）を取得する。次のステップＳ２２において制御装置４０は、供給流量が予め設定した目標流量範囲の下限値未満か否か判定する。目標流量範囲には、例えば油圧シリンダ２１を適切に動作させることが可能な流量範囲が設定される。そのため、目標流量範囲は、油圧シリンダ２１の各作動室２４、２５の内径や最大ストローク量等に応じて適宜に設定される。供給流量が目標流量範囲の下限値未満と判定した場合はステップＳ２３に進み、制御装置４０は供給流量を増加させる。供給流量の増加は、例えばオイルポンプ３１の電動モータの回転数を上昇させることにより行えばよい。また、第１バルブ３３が閉状態の場合には開状態に切り替え、アキュムレータ３５内に蓄えられていたオイルを供給通路３２に導入して供給流量を増加させてもよい。この際に供給流量は例えば予め設定した所定量増加させればよい。また、供給流量と目標流量範囲の下限値との差に応じて増加量を算出し、供給流量を算出した増加量分増加させてもよい。供給流量を増加させた後は、ステップＳ２１に戻る。
【００２７】
一方、供給流量が目標流量範囲の下限値以上と判定した場合はステップＳ２４に進み、制御装置４０は供給流量が目標流量範囲の上限値より大きいか否か判定する。供給流量が目標流量範囲の上限値より大きいと判定した場合はステップＳ２５に進み、制御装置４０は供給流量を減少させる。供給流量の減少は、例えばオイルポンプ３１の電動モータの回転数を低下させることにより行えばよい。この際に供給流量は例えば予め設定した所定量減少させればよい。また、供給流量と目標流量範囲の上限値との差に応じて減少量を算出し、供給流量を算出した減少量分減少させてもよい。供給流量を減少させた後は、ステップＳ２１に戻る。一方、供給流量が目標流量範囲の上限値以下と判定した場合には、今回の制御ルーチンを終了する。
【００２８】
図８に戻って係合制御ルーチンの説明を続ける。次のステップＳ１５において制御装置４０はタイマの値が所定の係合目標時間未満か否か判定する。係合目標時間としては、例えば目標流量範囲内の流量のオイルを油圧シリンダ２１に供給した場合に第１係合部材１１が解放位置から第１歯列１４の歯１３と第２歯列１６の歯１５とが互いに軸線Ａｘの方向に対向していた場合には図５に示したように第１歯列１４の歯１３の先端と第２歯列１６の歯１５の先端とが接する位置（以下、接触位置と称することがある。）まで移動するために要する時間が設定される。タイマの値が係合目標時間未満と判定した場合にはステップＳ１４に戻り、タイマの値が係合目標時間以上になるまでステップＳ１４、Ｓ１５の処理を繰り返す。一方、タイマの値が係合目標時間以上と判定した場合にはステップＳ１６に進み、制御装置４０は流量一定制御を実行する。このステップＳ１６でも図９に示した流量一定制御ルーチンが実行される。次のステップＳ１７において制御装置４０は、ＭＧ３から第１係合部材１１にトルクを入力するトルク入力制御を実行する。続くステップＳ１８において制御装置４０は流量一定制御を実行する。このステップＳ１８でも図９に示した流量一定制御ルーチンが実行される。
【００２９】
次のステップＳ１９において制御装置４０は、クラッチ１０の係合が完了したか否か、すなわちクラッチ１０が係合状態に切り替わったか否か判定する。クラッチ１０の係合が完了したか否かは、例えば油圧シリンダ２１のロッド２６のストローク量に基づいて判定すればよい。また、第１係合部材１１が図２に示した係合位置に移動した場合に出力信号を出す位置センサを設け、その位置センサの信号に基づいて係合が完了してか否か判定してもよい。係合が未完了と判定した場合にはステップＳ１８に戻り、係合が完了するまでステップＳ１８、Ｓ１９の処理を繰り返す。一方、係合が完了したと判定した場合は今回の制御ルーチンを終了する。
【００３０】
以上に説明したように、第１の形態に係る係合装置１では、第１係合部材１１及び油圧シリンダ２１にオイル通路２７を設けたので、クラッチ１０を解放状態から係合状態に切り替える場合に第１歯列１４の歯１３の先端からオイルを噴出させることができる。これによりクラッチ１０が係合状態に切り替わる直前の第１係合部材１１の衝突速度を低下させることができるので、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが噛み合う際のショックを弱めることができる。そのため、クラッチ１０が係合する際のノイズや振動を抑制できる。
【００３１】
また、この係合装置１では、図５に示したように第１歯列１４の歯１３の先端と第２歯列１６の歯１５の先端とが衝突した場合にはこれらの歯１３、１５の間の摩擦力をオイルで低減できる。これにより第１歯列１４の歯１３を第２歯列１６の歯１５と歯１５の間に迅速に導くことができる。そのため、クラッチ１０を速やかに係合状態に切り替えることができる。また、このように衝突時に第１歯列１４の歯１３と第２歯列１６の歯１５との間にオイルがあることにより、これらの歯１３、１５が衝突したときのショックを弱めることができる。図６に示したように第１歯列１４の歯１３の先端以外の部分と第２歯列１６の歯１５とが衝突した場合にはピストン２３の推力が高い状態に維持されるので、クラッチ１０を迅速に係合状態に切り替えることができる。
【００３２】
さらに、この係合装置１では、第１係合部材１１の歯１３からオイルを噴出させる。そのため、第１係合部材１１と第２係合部材１２との間にオイルを供給するための経路を供給通路３２とは別に設ける必要がない。従って、装置を小型化できる。
【００３３】
この係合装置１では、クラッチ１０を解放状態から係合状態に切り替える場合には係合状態に切り替わるまで供給流量が目標流量範囲内の流量に維持される。そのため、第１係合部材１１及び第２係合部材１２の両方が停止している場合などこれら係合部材１１、１２の間の回転数差が無い場合であっても第１係合部材１１にトルクを作用させることにより迅速にクラッチ１０を係合状態に切り替えることができる。なお、上述したように供給流量はオイルポンプ３１やアキュムレータ３５で調整するので、これらが本発明の流量調整手段に相当する。
【００３４】
（第２の形態）
図１０を参照して本発明の第２の形態に係る係合装置について説明する。なお、この形態においてもクラッチ１０及び駆動装置２０については図１〜図７が参照される。図１０は、この形態において制御装置４０が実行する係合制御ルーチンを示している。この制御ルーチンも第１の形態の係合制御ルーチンと同様に制御装置４０が実行する他の複数の制御ルーチンと平行に所定の間隔で繰り返し実行される。この制御ルーチンにおいて第１の形態の係合制御ルーチンと同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３５】
図１０の制御ルーチンにおいて制御装置４０は、まずステップＳ１１で所定の係合条件が成立したか否か判定する。係合条件が不成立と判定した場合には今回の制御ルーチンを終了する。一方、係合条件が成立したと判定した場合はステップＳ３１に進み、制御装置４０は第１係合部材１１の回転数と第２係合部材１２の回転数との差の絶対値（以下、回転数差と称することがある。）が０より大きいか否か判定する。なお、回転数差は第１回転数センサ７の出力信号及び第２回転数センサ８の出力信号に基づいて算出すればよい。回転数差が０であると判定した場合にはステップＳ３２に進み、制御装置４０はＭＧ３にて第１係合部材１１を回転させる回転数制御を実行する。ただし、回転数差が過度に大きいとクラッチ１０の係合に支障が生じる。そのため、この回転数制御では係合に支障が生じない程度の回転数で第１係合部材１１を回転させる。その後、ステップＳ３１に戻る。
【００３６】
一方、回転数差が０より大きいと判定した場合はステップＳ１２に進み、制御装置４０は第１作動室２４へのオイルの供給を開始する。次のステップＳ１９において制御装置４０はクラッチ１０が係合状態に切り替わったか否か判定し、クラッチ１０が係合状態に切り替わるまでこの処理を繰り返し実行する。そして、係合が完了したと判定した場合は今回の制御ルーチンを終了する。
【００３７】
この第２の形態では、回転数差がある状態でクラッチ１０を解放状態から係合状態に切り替える。そのため、図５に示したように第１歯列１４の歯１３の先端が第２歯列１６の歯１５の先端に当たっても第１歯列１４の歯１３を第２歯列１６の歯１５と歯１５の間に迅速に導くことができる。そのため、クラッチ１０を速やかに係合状態に切り替えることができる。
【００３８】
（第３の形態）
図１１を参照して本発明の第３の形態に係る係合装置について説明する。なお、この形態においてもクラッチ１０及び駆動装置２０については図１〜図７が参照される。図１１は、この形態において制御装置４０が実行する係合制御ルーチンを示している。この制御ルーチンも第１の形態の係合制御ルーチンと同様に制御装置４０が実行する他の複数の制御ルーチンと平行に所定の間隔で繰り返し実行される。この制御ルーチンにおいて第１の形態の係合制御ルーチンと同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図１１の制御ルーチンにおいて制御装置４０は、まずステップＳ１１で所定の係合条件が成立したか否か判定する。係合条件が不成立と判定した場合には今回の制御ルーチンを終了する。一方、係合条件が成立したと判定した場合はステップＳ４１に進み、制御装置４０は、第１判定値ｔ１及び第２判定値ｔ２を算出する。第１判定値ｔ１には、第１係合部材１１が解放位置から接触位置まで移動するために要する時間の推定値が設定される。第１判定値ｔ１は、例えば以下の式（１）にて算出される。
【００４０】
【数１】
【００４１】
なお、この式（１）においてＦ（Ｎ）はピストン２３の推力を示し、δ１（ｍ）は解放状態における第１歯列１４の歯１３の先端と第２歯列１６の歯１５の先端との間のクリアランスを示している。また、Ｍ（ｋｇ）は第１係合部材１１、ピストン２３及びロッド２６のそれぞれの質量の合計値を示し、Ｄ（Ｎ）は摺動抵抗を示している。そして、Ｃ１は適合定数を示している。
【００４２】
第２判定値ｔ２には、第１係合部材１１が接触位置から係合位置まで移動するために要する時間の推定値に適合定数Ｃ２を加えた値が設定される。なお、第１係合部材１１が接触位置から係合位置まで移動するために要する時間の推定値は、上述した式（１）を利用して算出すればよい。この際、δ１の代わりとして、第１係合部材１１が接触位置から係合位置に移動するまでの間に歯１３の先端が移動する距離δ２（ｍ）を用いればよい。
【００４３】
次のステップＳ１２において制御装置４０は第１作動室２４へのオイルの供給を開始する。続くステップＳ４２において制御装置４０は第１タイマをリセットした後、第１タイマのカウントを開始する。その後、ステップＳ４３において制御装置４０は第１タイマの値が第１判定値ｔ１以上か否か判定する。この処理は第１タイマの値が第１判定値ｔ１以上になるまで繰り返し実行される。一方、第１タイマの値が第１判定値ｔ１以上になった場合はステップＳ４４に進み、制御装置４０は第２タイマをリセットした後、第２タイマのカウントを開始する。続くステップＳ４５において制御装置４０はトルク入力制御を開始する。このトルク入力制御では、図８のステップＳ１７と同様にＭＧ３から第１係合部材１１にトルクが入力される。次のステップＳ４６において制御装置４０は、第２タイマの値が第２判定値ｔ２以上か否か判定する。この処理は第２タイマの値が第２判定値ｔ２以上になるまで繰り返し実行される。第２タイマの値が第２判定値ｔ２以上になった場合はステップＳ４７に進み、制御装置４０はトルク入力制御を終了する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００４４】
この第３の形態では、第１係合部材１１が接触位置に到達したか否か推定し、第１係合部材１１が接触位置に到達したと判定した場合には第１係合部材１１が係合位置に移動するまで第１係合部材１１にトルクを入力する。これにより回転数差を生じさせることができるので、第１歯列１４の歯１３を第２歯列１６の歯１５と歯１５の間に迅速に導くことができる。また、この形態では、第１係合部材１１が接触位置から係合位置に移動するまでの期間だけ第１係合部材１１にトルクを入力すればよい。そのため、クラッチ１０を係合状態に切り替える際に消費されるエネルギを低減できる。また、この形態では、回転数差を維持する制御が不要となる。そのため、第１歯列１４の歯１３が第２歯列１６の歯１５と歯１５の間に入り込んで回転数差が生じない状態になった場合に回転数差を生じさせようと急激に第１係合部材１１に入力するトルクを増大させることがない。そのため、係合状態への切り替え時にショックが発生することを抑制できる。
【００４５】
なお、このように第１係合部材１１にトルクを入力することによりＭＧ３が本発明のトルク付与手段に相当する。また、図１１の係合制御ルーチンを実行することにより制御装置４０が本発明のトルク制御手段として機能する。
【００４６】
（第４の形態）
図１２〜図１５を参照して本発明の第４の形態に係る係合装置１について説明する。図１２は、第１の形態の図３に対応する図であり、この形態のクラッチ１０の一部及び油圧シリンダ２１を拡大して示している。この図では供給装置３０の図示を省略している。この図に示したようにこの形態では、第１位置センサ５１及び第２位置センサ５２が設けられている点が上述した形態と異なり、それ以外は上述した形態と同じである。そのため、上述した形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
この図に示すように第１位置センサ５１及び第２位置センサ５２は、第１係合部材１１が解放位置から係合位置まで移動する際の経路の側方に設けられている。第１位置センサ５１は、図１３に示すように第１係合部材１１が接触位置に移動したときに第１係合部材１１に設けられた検出部１１ａを検出するように設けられている。そのため、この第１位置センサ５１が本発明の位置検出手段に相当する。一方、第２位置センサ５２は、図１４に示すように第１係合部材１１が係合位置に移動したときに検出部１１ａを検出するように設けられている。これらの図に示すように第１位置センサ５１及び第２位置センサ５２は、制御装置４０と接続されている。そして、第１位置センサ５１及び第２位置センサ５２は、いずれも検出部１１ａを検出した場合にはオンの信号を出力し、検出部１１ａが検出されない場合にはオフの信号を出力する。
【００４８】
図１５は、この形態において制御装置４０が実行する係合制御ルーチンを示している。この制御ルーチンも第１の形態の係合制御ルーチンと同様に制御装置４０が実行する他の複数の制御ルーチンと平行に所定の間隔で繰り返し実行される。この制御ルーチンにおいて上述した各形態の係合制御ルーチンと同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
この制御ルーチンにおいて制御装置４０は、まずステップＳ１１で所定の係合条件が成立したか否か判定し、係合条件が不成立と判定した場合には今回の制御ルーチンを終了する。一方、係合条件が成立していると判定した場合にはステップＳ１２に進み、制御装置４０は第１作動室２４へのオイルの供給を開始する。
【００５０】
次のステップＳ５１において制御装置４０は、第１位置センサ５１の出力信号がオンか否か判定する。第１位置センサ５１の出力信号がオフの場合には、出力信号がオンに切り替わるまでステップＳ５１を繰り返し実行する。一方、第１位置センサ５１の出力信号がオンと判定した場合にはステップＳ５２に進み、制御装置４０は供給流量を予め設定した所定量増加する。なお、供給流量は上述したようにオイルポンプ３１やアキュムレータ３５を用いて増加させればよい。続くステップＳ１７において制御装置４０は、トルク入力制御を実行する。
【００５１】
次のステップＳ５３において制御装置４０は、クラッチ１０の係合が完了したか否か判定する。この判定は第２位置センサ５２の出力信号に基づいて行われ、この第２位置センサ５２の出力信号がオンの場合に係合が完了したと判定される。係合が未完了と判定した場合は、係合が完了するまでステップＳ１７及びＳ５３の処理を繰り返し実行する。一方、係合が完了したと判定した場合は今回の制御ルーチンを終了する。
【００５２】
この第４の形態では、第１係合部材１１が接触位置に到達したときに供給流量を増加させる。そのため、例えば図５に示したように第１歯列１４の歯１３の先端が第２歯列１６の歯１５の先端と当たった場合には、それらの歯１３、１５の間に供給されるオイルが増加する。そのため、これらの歯１３、１５の間の摩擦力をさらに低減できる。このように摩擦低減効果を増大できるので、第１歯列１４の歯１３を第２歯列１６の歯１５と歯１５の間にさらに迅速に導くことができる。従って、クラッチ１０をさらに速やかに係合状態に切り替えることができる。なお、このように図１５の係合制御ルーチンを実行して供給流量を調整することにより、制御装置４０が本発明の流量制御手段として機能する。
【００５３】
また、この形態では、第１位置センサ５１及び第２位置センサ５２を用いて第１係合部材１１が接触位置や係合位置に移動したことを検出する。そのため、例えば外乱等によってピストン２３の推力等が変動した場合でも第１係合部材１１が接触位置に移動したことを確実に検出できる。これにより供給流量の増加を誤ったタイミングで実施することを防止できる。
【００５４】
図１６は、この形態において制御装置４０が実行する係合制御ルーチンに変形例を示している。この変形例において、図１５の制御ルーチンと同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５５】
この制御ルーチンにおいて制御装置４０は、ステップＳ５２まで図１５の制御ルーチンと同様に処理を進める。次のステップＳ６１において制御装置４０は、ＭＧ３から第１係合部材１１にトルクを入力するトルク入力制御を開始する。続くステップＳ６２において制御装置４０は、第２位置センサ５２の出力信号がオンか否か判定する。第２位置センサ５２の出力信号がオフの場合には、出力信号がオンに切り替わるまでステップＳ６２を繰り返し実行する。一方、第２位置センサ５２の出力信号がオンと判定した場合にはステップＳ６３に進み、制御装置４０はトルク入力制御を終了する。次のステップＳ６４において制御装置４０は、供給流量を低下させる。供給流量の低下は、例えばオイルポンプ３１の電動モータの回転数を低下させることにより行えばよい。低下後の供給流量としては、例えば第１係合部材１１を係合位置に維持することが可能な流量が設定される。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００５６】
この変形例では、第１係合部材１１が係合位置に移動した後はトルク入力制御を終了するとともに供給流量を低下させる。そのため、クラッチ１０を係合状態に切り替える際に消費されるエネルギを低減できる。また、オイルが歯１３の先端から無駄に噴射されることを抑制できる。また、第１位置センサ５１及び第２位置センサ５２で第１係合部材１１の位置を検出するので、トルク入力制御の開始及び終了並びに供給流量の変更が誤ったタイミングで実行されることを防止できる。
【００５７】
（第５の形態）
図１７及び図１８を参照して本発明の第５の形態に係る係合装置について説明する。図１７は、この形態のクラッチ１０の一部及び油圧シリンダ２１を拡大して示している。この図では供給装置３０の図示を省略している。この図に示したようにこの形態では、第１位置センサ５１のみが設けられている点が第４の形態と異なり、それ以外は第４の形態と同じである。そのため、第４の形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
図１８は、この形態において制御装置４０が実行する係合制御ルーチンを示している。この制御ルーチンも第１の形態の係合制御ルーチンと同様に制御装置４０が実行する他の複数の制御ルーチンと平行に所定の間隔で繰り返し実行される。この制御ルーチンにおいて上述した各形態の係合制御ルーチンと同一の処理には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
この制御ルーチンにおいて制御装置４０は、まずステップＳ１１で所定の係合条件が成立したか否か判定し、係合条件が不成立と判定した場合には今回の制御ルーチンを終了する。一方、係合条件が成立していると判定した場合にはステップＳ７１に進み、制御装置４０は判定値ｔを算出する。この判定値ｔは、上述した第３の形態の第２判定値ｔ２と同じものである。そのため、第２判定値ｔ２と同様の方法で算出すればよい。続くステップＳ１２において制御装置４０は第１作動室２４へのオイルの供給を開始する。
【００６０】
次のステップＳ５１において制御装置４０は、第１位置センサ５１の出力信号がオンか否か判定し、出力信号がオンに切り替わるまでステップＳ５１を繰り返し実行する。一方、第１位置センサ５１の出力信号がオンと判定した場合にはステップＳ７２に進み、制御装置４０はタイマをリセットした後、タイマのカウントを開始する。続くステップＳ６１において制御装置４０は、トルク入力制御を開始する。次のステップＳ７３において制御装置４０はタイマの値が判定値ｔ以上か否か判定する。この処理はタイマの値が判定値ｔ以上になるまで繰り返し実行される。タイマの値が判定値ｔ以上になった場合はステップＳ６３に進み、制御装置４０はトルク入力制御を終了する。その後、今回の制御ルーチンを終了する。
【００６１】
この形態では、第１係合部材１１が接触位置に到達するとトルク入力制御を開始するので、第１歯列１４の歯１３を第２歯列１６の歯１５と歯１５の間に迅速に導くことができる。また、第１位置センサ５１の出力信号に基づいてトルク入力制御の開始時期を制御するため、例えば外乱等によってピストン２３の推力等が変動した場合でもトルク入力制御を誤ったタイミングで開始することを防止できる。さらに、クラッチ１０の係合が完了したか否かの判定は算出した判定値ｔに基づいて行うので、第２位置センサ５２を省略できる。そのため、コストを低減できる。
【００６２】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明の係合装置が組み込まれる装置は車両に搭載される動力伝達装置に限定されない。本発明の係合装置は、回転伝達の許容及び遮断を切り替える必要がある種々の装置に組み込んでよい。
【００６３】
係合制御ルーチンのトルク入力制御においてトルクを入力する係合部材は第１係合部材に限定されない。第２係合部材にトルクを入力可能な場合は、トルク入力制御において第２係合部材にトルクを入力してもよい。また、第１係合部材の回転数と第２係合部材の回転数の差が大きくなるように第１係合部材及び第２係合部材の両方にトルクを入力してもよい。
【００６４】
オイル通路は油圧シリンダのロッドに設けられていなくてもよい。オイル通路は、一端が第１係合部材の各歯に開口し、他端が油圧シリンダの第１作動室に繋がるように設けられていればよい。そのため、オイル通路として第１作動室と第１係合部材の各歯とを接続する配管を油圧シリンダの外部に設けてもよい。第１係合部材の歯において、オイル通路の一端が開口する位置は上述した各形態で示した位置に限定されない。オイル通路の一端は、第１係合部材の歯において第２係合部材を向いている面に開口していればよい。また、オイル通路の一端は、第１係合部材の全ての歯に設けなくてもよい。例えば、第１係合部材の歯のうちの一部の歯のみにオイル通路の一端を設けてもよい。この場合でも第１係合部材の歯の先端と第２係合部材の歯の先端とが衝突した場合に、そのオイル通路の一端が設けられた歯と第２係合部材の歯との間の摩擦力を低減できる。そのため、係合状態への切り替えを迅速に行うことができる。
【００６５】
本発明の係合装置が備えるクラッチの歯の形状は、上述した各形態で示した形状に限定されない。例えば、図１９〜図２１に示すようにクラッチ１０の歯１３、１５は歯先面１３ａ、１５ａが斜めになっている、いわゆる片面チャンファの歯であってもよい。なお、図１９は上述した第１の形態の図３に対応する図である。同様に図２０は図４に対応する図であり、図２１は図５に対応する図である。そのため、これらの図において上述した各形態と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。これらの図に示した変形例においてはオイル通路２７の一端が歯先面１３ａ、１５ａに開口している。そのため、この変形例においても図２１に示したように第１歯列１４の歯１３の歯先面１３ａが第２歯列１６の歯１５の歯先面１５ａに当たった場合にはそれら歯先面１３ａ、１５ａの間にオイルが供給される。これによりこれら歯先面１３ａ、１５ａの間の摩擦力を低減できるので、第１歯列１４の歯１３を第２歯列１６の歯１５と歯１５の間に迅速に導くことができる。そのため、クラッチ１０を係合状態に迅速に切り替えることができる。また、このような衝突時に第１歯列１４の歯１３と第２歯列１６の歯１５との間にオイルがあるため、衝突時のショックを弱めることができる。さらに、図２０に示したように第１歯列１４の歯１３から噴射されるオイルでクラッチ１０が係合状態に切り替わる直前の第１係合部材１１の衝突速度を低下させることができる。そのため、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが噛み合う際のショックを弱めることができる。
【００６６】
本発明の係合装置に設けられるシリンダ機構は、オイルで動作する油圧シリンダに限定されない。シリンダ機構は、空気等の気体で動作するシリンダ機構であってもよい。図２２及び図２３は、油圧シリンダの代わりに気体で動作するガスシリンダ６０を設けた場合の係合装置を示している。これらの図に示したようにガスシリンダ６０も油圧シリンダと同様に、シリンダ本体６１と、シリンダ本体６１内に往復動自在に挿入されたピストン６２とを備えている。そして、ピストン６２はシリンダ本体６１の内部を第１作動室６３と第２作動室６４とに区分する。ピストン６２にはロッド６５が連結され、ロッド６５の他端は第１係合部材１１と連結されている。これらの図に示すように第１係合部材１１及びガスシリンダ６０には、一端が第１歯列１４の各歯１３の先端にそれぞれ開口し、他端が第１作動室６３に繋がっている作動流体通路としての気体通路６６が設けられている。気体通路６６の途中には、逆止弁６７が設けられている。この逆止弁６７は、図２２に示すように第１作動室６３から各歯１３への気体の流れは許可し、図２３に示すように各歯１３から第１作動室６３への気体の流れは遮断するように設けられている。
【００６７】
この変形例の係合装置１では、オイルポンプの代わりにポンプ６８が設けられている。このポンプ６８は、接続通路６９によって第１作動室６３と接続されている。ポンプ６８は、駆動源として電動モータを備えている。そして、エアポンプ６８は、その電動モータの回転方向を変更することにより第１作動室６３に気体を吐出したり第１作動室６３の気体を吸引したりできるように構成されている。接続通路６９にはアキュムレータ７０が接続されている。また、接続通路６９にはバルブ７１が設けられている。バルブ７１は、接続通路６９とアキュムレータ７０とが通じる開状態と、アキュムレータ７０が接続通路６９から切り離される閉状態とに切り替え可能に構成されている。
【００６８】
この変形例では、クラッチ１０を解放状態から係合状態に切り替える場合には、図２２に矢印Ｆａ１で示したようにポンプ６８から第１作動室６３に気体を供給する。これによりピストン６２に矢印Ｐ３で示した流体圧が作用するため、第１係合部材１１が係合位置に移動する。なお、この際には矢印Ｆａ２で示したように第１歯列１４の各歯１３の先端から気体が噴出する。そのため、上述した各形態と同様に第１歯列１４の歯１３の先端が第２歯列１６歯１５の先端と衝突した場合にはそれらの歯１３、１５の間に気体が介在する。これによりこれらの歯１３、１５の間の摩擦力を低減できるので、クラッチ１０を速やかに係合状態に切り替えることができる。また、このようにこれらの歯１３、１５の間に気体が介在することにより衝突時にショックを弱めることができる。さらに、第１歯列１４の各歯１３から噴射される気体でクラッチ１０が係合状態に切り替わる直前の第１係合部材１１の衝突速度を低下させることができる。そのため、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが噛み合う際のショックを弱めることができる。このように第１係合部材１１を駆動するため、この変形例でも第１作動室６３が本発明の作動室に対応する。
【００６９】
一方、クラッチ１０を係合状態から解放状態に切り替える場合には図２３に矢印Ｆａ３で示したようにポンプ６８で第１作動室６３内の気体を吸引する。この際、逆止弁６７が各歯１３から第１作動室６３への気体の流れを遮断するので、第１作動室６３内の圧力を大気圧未満に低下させることができる。これによりピストン６２に矢印Ｐ４で示した吸引力が作用する。そのため、矢印Ｆ４で示したように第１係合部材１１をこの図の上方に駆動できる。そのため、第１係合部材１１を解放位置に移動させ，クラッチ１０を解放状態に切り替えることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１ 係合装置
３ モータ・ジェネレータ（トルク付与手段）
１０ クラッチ（クラッチ手段）
１１ 第１係合部材
１２ 第２係合部材
１３ 第１係合部材の歯
１４ 第１歯列
１５ 第２係合部材の歯
１６ 第２歯列
２０ 駆動装置（駆動手段）
２１ 油圧シリンダ（シリンダ機構）
２２ シリンダ本体
２３ ピストン
２４ 第１作動室
２７ オイル通路（作動流体通路）
３１ オイルポンプ（流量調整手段）
３５ アキュムレータ（流量調整手段）
４０ 制御装置（流量制御手段、トルク制御手段）
５１ 第１位置センサ（位置検出手段）
６０ ガスシリンダ（シリンダ機構）
６１ シリンダ本体
６２ ピストン
６３ 第１作動室
６６ 気体通路（作動流体通路）
Ａｘ 軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に並べられた複数の歯にて形成される第１歯列を有する第１係合部材と、周方向に並べられた複数の歯にて形成され、かつ前記第１歯列と噛み合わせることが可能な第２歯列を有する第２係合部材とを共通の軸線の回りに相対回転可能に配置し、かつ前記第１係合部材が前記軸線の方向に移動可能に設けられたクラッチ手段を備え、
駆動手段にて前記第１係合部材を前記軸線の方向に移動させることにより、前記クラッチ手段を前記第１歯列と前記第２歯列とが噛み合う係合状態と前記第１歯列と前記第２歯列とが離間する解放状態とに切り替える係合装置において、
前記駆動手段は、シリンダ本体と、前記シリンダ本体内に往復動自在に設けられて前記第１係合部材と連結されたピストンと、を有し、前記シリンダ本体内に形成された作動室に作動流体を供給して前記ピストンを駆動することにより前記クラッチ手段を前記解放状態から前記係合状態に切り替えるシリンダ機構を備え、
一端が前記第１歯列を形成する複数の歯のうちの少なくとも一部の歯の前記第２係合部材を向いている面に開口し、かつ他端が前記作動室と繋がっている作動流体通路を備えている係合装置。
【請求項２】
前記第１歯列の歯の先端が前記第２歯列の歯の先端と接する接触位置に前記第１係合部材が移動したか否か検出する位置検出手段と、前記作動室に供給する作動流体の流量を調整可能な流量調整手段と、前記クラッチ手段が前記解放状態から前記係合状態に切り替えられているときに前記位置検出手段により前記第１係合部材が前記接触位置に移動したことが検出された場合には、前記作動室に供給する作動流体の流量が増加するよう前記流量調整手段を制御する流量制御手段と、をさらに備えた請求項１に記載の係合装置。
【請求項３】
前記第１係合部材又は前記第２係合部材に前記軸線回りのトルクを与えることができるトルク付与手段と、前記クラッチ手段が前記解放状態から前記係合状態に切り替えられているときに前記第１係合部材が前記第１歯列の歯の先端と前記第２歯列の歯の先端とが接する接触位置に移動したか否か推定し、前記第１係合部材が前記接触位置に移動したと推定した場合に前記第１係合部材又は前記第２係合部材にトルクが与えられるように前記トルク付与手段を制御するトルク制御手段と、をさらに備えた請求項１に記載の係合装置。
【請求項４】
前記第１歯列の歯の先端が前記第２歯列の歯の先端と接する接触位置に前記第１係合部材が移動したか否か検出する位置検出手段と、前記第１係合部材又は前記第２係合部材に前記軸線回りのトルクを与えることができるトルク付与手段と、前記クラッチ手段が前記解放状態から前記係合状態に切り替えられているときに前記位置検出手段により前記第１係合部材が前記接触位置に移動したことが検出された場合に、前記第１係合部材又は前記第２係合部材にトルクが与えられるように前記トルク付与手段を制御するトルク制御手段と、をさらに備えた請求項１に記載の係合装置。
【請求項１】
周方向に並べられた複数の歯にて形成される第１歯列を有する第１係合部材と、周方向に並べられた複数の歯にて形成され、かつ前記第１歯列と噛み合わせることが可能な第２歯列を有する第２係合部材とを共通の軸線の回りに相対回転可能に配置し、かつ前記第１係合部材が前記軸線の方向に移動可能に設けられたクラッチ手段を備え、
駆動手段にて前記第１係合部材を前記軸線の方向に移動させることにより、前記クラッチ手段を前記第１歯列と前記第２歯列とが噛み合う係合状態と前記第１歯列と前記第２歯列とが離間する解放状態とに切り替える係合装置において、
前記駆動手段は、シリンダ本体と、前記シリンダ本体内に往復動自在に設けられて前記第１係合部材と連結されたピストンと、を有し、前記シリンダ本体内に形成された作動室に作動流体を供給して前記ピストンを駆動することにより前記クラッチ手段を前記解放状態から前記係合状態に切り替えるシリンダ機構を備え、
一端が前記第１歯列を形成する複数の歯のうちの少なくとも一部の歯の前記第２係合部材を向いている面に開口し、かつ他端が前記作動室と繋がっている作動流体通路を備えている係合装置。
【請求項２】
前記第１歯列の歯の先端が前記第２歯列の歯の先端と接する接触位置に前記第１係合部材が移動したか否か検出する位置検出手段と、前記作動室に供給する作動流体の流量を調整可能な流量調整手段と、前記クラッチ手段が前記解放状態から前記係合状態に切り替えられているときに前記位置検出手段により前記第１係合部材が前記接触位置に移動したことが検出された場合には、前記作動室に供給する作動流体の流量が増加するよう前記流量調整手段を制御する流量制御手段と、をさらに備えた請求項１に記載の係合装置。
【請求項３】
前記第１係合部材又は前記第２係合部材に前記軸線回りのトルクを与えることができるトルク付与手段と、前記クラッチ手段が前記解放状態から前記係合状態に切り替えられているときに前記第１係合部材が前記第１歯列の歯の先端と前記第２歯列の歯の先端とが接する接触位置に移動したか否か推定し、前記第１係合部材が前記接触位置に移動したと推定した場合に前記第１係合部材又は前記第２係合部材にトルクが与えられるように前記トルク付与手段を制御するトルク制御手段と、をさらに備えた請求項１に記載の係合装置。
【請求項４】
前記第１歯列の歯の先端が前記第２歯列の歯の先端と接する接触位置に前記第１係合部材が移動したか否か検出する位置検出手段と、前記第１係合部材又は前記第２係合部材に前記軸線回りのトルクを与えることができるトルク付与手段と、前記クラッチ手段が前記解放状態から前記係合状態に切り替えられているときに前記位置検出手段により前記第１係合部材が前記接触位置に移動したことが検出された場合に、前記第１係合部材又は前記第２係合部材にトルクが与えられるように前記トルク付与手段を制御するトルク制御手段と、をさらに備えた請求項１に記載の係合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１３−９２２１１（Ｐ２０１３−９２２１１Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５０９０（Ｐ２０１１−２３５０９０）
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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