特開 2024-72605 噛み合いクラッチ係合制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024072605

(43)【公開日】2024-05-28

(54)【発明の名称】噛み合いクラッチ係合制御システム

(51)【国際特許分類】

   F16D 48/06 20060101AFI20240521BHJP

【ＦＩ】

F16D28/00 A

F16D48/06 102

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022183538

(22)【出願日】2022-11-16

(71)【出願人】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110003214

【氏名又は名称】弁理士法人服部国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】湯谷 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】右手 潤二

(72)【発明者】

【氏名】木村 優介

(72)【発明者】

【氏名】荒木田 大吾

(72)【発明者】

【氏名】犬塚 孝範

【テーマコード（参考）】

3J057

【Ｆターム（参考）】

3J057AA02

3J057BB01

3J057GA67

3J057GB40

3J057GE01

3J057GE06

3J057HH02

3J057JJ01

(57)【要約】

【課題】係合タイミングを検出するための位相差センサ信号のサンプリングを適切に行う噛み合いクラッチ係合制御システムを提供する。
【解決手段】噛み合いクラッチ１０は、第１ギヤ歯列１３が周方向に形成された第１係合部材１１と、第２ギヤ歯列１４が周方向に形成された第２係合部材１２との軸方向相対移動により、係合状態及び解放状態が切り替わる。位相差センサ２１は、回転に伴って検出範囲内を通過する第１ギヤ歯列１３及び第２ギヤ歯列１４の合計面積を検出し、第１係合部材１１と第２係合部材１３との回転位相差がうなり波の振幅として現れる位相差センサ信号を出力する。演算装置３０は、第１係合部材１１の回転に同期したタイミングで位相差センサ信号をサンプリングして得られた複数の信号値に基づき、位相差センサ信号の振幅が判定閾値以下となるタイミングを、噛み合いクラッチが係合可能な係合タイミングとして判定する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ギヤ歯列（１３）が周方向に形成され、軸中心に回転する第１係合部材（１１）、及び、前記第１ギヤ歯列と噛み合い可能な第２ギヤ歯列（１４）が周方向に形成され、前記第１係合部材と同軸かつ同方向に回転する第２係合部材（１２）を有し、前記第１係合部材と前記第２係合部材との軸方向相対移動により、前記第１係合部材と前記第２係合部材との係合状態及び解放状態が切り替わる噛み合いクラッチ（１０）と、
前記第１ギヤ歯列と前記第２ギヤ歯列とに跨がった軸方向位置を検出範囲とし、回転に伴って前記検出範囲内を通過する前記第１ギヤ歯列及び前記第２ギヤ歯列の合計面積を検出するセンサであり、前記第１係合部材と前記第２係合部材との回転位相差がうなり波の振幅として現れる位相差センサ信号を出力する位相差センサ（２１）と、
前記第１係合部材の回転に同期したタイミングで前記位相差センサ信号をサンプリングして得られた複数の信号値に基づき、前記位相差センサ信号の振幅が判定閾値以下となるタイミングを、前記噛み合いクラッチが係合可能な係合タイミングとして判定する演算装置（３０）と、
を備える噛み合いクラッチ係合制御システム。

【請求項2】

前記演算装置は、前記第１係合部材の一回転の角度を前記第１ギヤ歯列の歯数で除したピッチ角度毎に一つ以上の基準位相を設定し、
前記基準位相に対応するタイミングで前記位相差センサ信号をサンプリングする請求項１に記載の噛み合いクラッチ係合制御システム。

【請求項3】

前記演算装置は、
前記位相差検出センサの検出範囲における前記第１ギヤ歯列の面積が最大又は最小となる前記第１係合部材の回転位相を前記基準位相として設定し、
前記位相差センサ信号のうなり波の振動中心値をゼロと定義すると、前記基準位相に対応するタイミングで前記位相差センサ信号をサンプリングして得られた信号値の絶対値が前記判定閾値以下となるタイミングを前記係合タイミングとして判定する請求項２に記載の噛み合いクラッチ係合制御システム。

【請求項4】

前記演算装置は、
前記ピッチ角度毎に、前記第１係合部材の任意の回転位相を主の前記基準位相である一つの主基準位相として設定し、前記主基準位相に対し所定位相をずらした位相を副の前記基準位相である一つ以上の副基準位相として設定し、
前記主基準位相に対応するタイミングで前記位相差センサ信号をサンプリングして得られた信号値である主信号値、及び、前記副基準位相に対応するタイミングで前記位相差センサ信号をサンプリングして得られた信号値である副信号値に基づき、
前記位相差センサ信号のうなり波の振動中心値をゼロと定義すると、前記主信号値の絶対値と前記副信号値の絶対値とが共に前記判定閾値以下となるタイミングを前記係合タイミングとして判定する請求項２に記載の噛み合いクラッチ係合制御システム。

【請求項5】

前記主基準位相に対する少なくとも一つの前記副基準位相の位相ずれは、前記ピッチ角度の４分の１又は４分の３に設定されている請求項４に記載の噛み合いクラッチ係合制御システム。

【請求項6】

前記第１係合部材の回転数と前記第２係合部材の回転数との差に基づく前記うなり波の周期であるうなり周期（τｂ）が前記第１係合部材の回転数によらず一定であること、及び、前記第１係合部材の回転数が所定の下限回転数以上のときにのみ係合タイミングが判定されることを前提とし、
前記演算装置は、
前記うなり周期あたりの固定のサンプリング回数である、５以上のレギュラー数（Ｒ）を設定し、
前記うなり周期あたりの前記位相差センサ信号の周期数（Ｆｐ）を前記レギュラー数で除した値の整数部分であるインターバル数（ｎ）を算出し、
前記第１係合部材の回転数によらず、前記位相差センサ信号の前記インターバル数周期毎の、前記第１係合部材の回転に同期したタイミングに、前記うなり周期あたり前記レギュラー数の回数だけ前記位相差センサ信号をサンプリングし、
前記位相差センサ信号のうなり波の振動中心値をゼロと定義すると、得られた信号値の絶対値が前記判定閾値以下となるタイミングを前記係合タイミングとして判定する請求項１に記載の噛み合いクラッチ係合制御システム。

【請求項7】

第１ギヤ歯列（１３）が周方向に形成され、軸中心に回転する第１係合部材（１１）、及び、前記第１ギヤ歯列と噛み合い可能な第２ギヤ歯列（１４）が周方向に形成され、前記第１係合部材と同軸かつ同方向に回転する第２係合部材（１２）を有し、前記第１係合部材と前記第２係合部材との軸方向相対移動により、前記第１係合部材と前記第２係合部材との係合状態及び解放状態が切り替わる噛み合いクラッチ（１０）と、
前記第１ギヤ歯列と前記第２ギヤ歯列とに跨がった軸方向位置を検出範囲とし、回転に伴って前記検出範囲内を通過する前記第１ギヤ歯列及び前記第２ギヤ歯列の合計面積を検出するセンサであり、前記第１係合部材と前記第２係合部材との回転位相差がうなり波の振幅として現れる位相差センサ信号を出力する位相差センサ（２１）と、
一つの代表サンプリング周波数（ｆｓｒ）、及び、一つ以上の微差サンプリング周波数（ｆｓｄ１、ｆｓｄ２）を含む複数のサンプリング周波数で前記位相差センサ信号をサンプリングし、各サンプリング周波数で取得された前記位相差センサ信号の振幅がいずれも判定閾値以下となるタイミングを、前記噛み合いクラッチが係合可能な係合タイミングとして判定する演算装置（３０）と、
を備え、
前記演算装置は、
前記第１係合部材の回転数と前記第２係合部材の回転数との差である差分回転数が既定値であることを前提として、又は、回転数検出値から算出された前記差分回転数に基づいて、前記うなり波の周波数であるうなり周波数（ｆｂ）を算出し、
前記代表サンプリング周波数は、前記うなり周波数の４倍以上１０倍以下に設定され、
前記微差サンプリング周波数と前記代表サンプリング周波数との差は、前記うなり周波数の１０分の１以下に設定される噛み合いクラッチ係合制御システム。

【請求項8】

主機モータ（６）を動力源とし、前記第１係合部材が前記主機モータのモータ軸（８１）に直接、又は、減速機（７）を介して結合された電動車両（９０）に適用される請求項１～７のいずれか一項に記載の噛み合いクラッチ係合制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、噛み合いクラッチ係合制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、異なる回転数で回転する第１係合部材と第２係合部材とが係合可能なタイミングを検出する噛み合いクラッチ係合制御システムが知られている。

【0003】

例えば特許文献１には、第１係合部材及び第２係合部材の各ギヤ歯に跨った軸方向位置において噛み合いクラッチの径方向外側に設けられ、検出範囲内の両ギヤ歯の面積により、回転位相差を検出する位相差センサの構成が開示されている。位相差センサが出力するうなり波の節部が、噛み合いクラッチが係合可能な係合タイミングに相当する。また特許文献２には、検出された過去の係合タイミングから将来の係合タイミングを予測し、作動遅れ時間を考慮して直動アクチュエータを駆動する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－０２５６５８号公報

【特許文献2】特開２０２１－０２５５６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

実際に位相差センサ信号のうなり波の節部を検出するには、Ａ／Ｄ変換された位相差センサ信号の瞬時値を所定のサンプリング周波数でサンプリングした複数の信号値を用いて判断する必要がある。しかし位相差センサ信号の周波数と関係なくサンプリングすると、うなり波の腹部において振動中心値近くの値がサンプリングされる場合があり、係合タイミングが誤検出されるおそれがある。

【0006】

また、位相差センサ信号の周波数に比例してサンプリング周波数を決定すると、クラッチ高回転時に時間当たりのサンプリング回数が増加し、演算装置の処理量が膨大となる。特許文献１、２には、実際に係合タイミングを検出するために適切な位相差センサ信号のサンプリング手法に関して記載されていない。

【0007】

本発明の目的は、係合タイミングを検出するための位相差センサ信号のサンプリングを適切に行う噛み合いクラッチ係合制御システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の噛み合いクラッチ係合制御システムは、噛み合いクラッチ（１０）と、位相差センサ（２１）と、演算装置（３０）と、を備える。

【0009】

噛み合いクラッチは、第１ギヤ歯列（１３）が周方向に形成され、軸中心に回転する第１係合部材（１１）、及び、第１ギヤ歯列と噛み合い可能な第２ギヤ歯列（１４）が周方向に形成され、第１係合部材と同軸かつ同方向に回転する第２係合部材（１２）を有する。第１係合部材と第２係合部材との軸方向相対移動により、第１係合部材と第２係合部材との係合状態及び解放状態が切り替わる。

【0010】

位相差センサは、第１ギヤ歯列と第２ギヤ歯列とに跨がった軸方向位置を検出範囲とし、回転に伴って検出範囲内を通過する第１ギヤ歯列及び第２ギヤ歯列の合計面積を検出するセンサである。位相差センサは、第１係合部材と第２係合部材との回転位相差がうなり波の振幅として現れる位相差センサ信号を出力する。

【0011】

本発明の第一の態様では、演算装置は、第１係合部材の回転に同期したタイミングで位相差センサ信号をサンプリングして得られた複数の信号値に基づき、位相差センサ信号の振幅が判定閾値以下となるタイミングを、噛み合いクラッチが係合可能な係合タイミングとして判定する。ここで、位相差センサ信号のうなり波の振動中心値をゼロと定義する。例えば第１係合部材がモータ軸に結合されたシステムにおいて、演算装置は、モータの回転センサが検出したモータ回転位置を取得し、「第１係合部材の回転に同期したタイミング」でサンプリングを行う。

【0012】

クラッチの係合直前には、第１係合部材の回転数、及び、第２係合部材の回転数は一定であり、第１係合部材の回転数と第２係合部材の回転数との差分回転数にギヤ歯数を乗じたうなり周波数も一定とみなされる。第１係合部材の回転に同期したタイミングで位相差センサ信号をサンプリングすることで、うなり周期における複数の信号値が一意に得られるため、うなり波の節部となる係合タイミングを適切に判定することができる。

【0013】

第一の態様のうち一つの類型の演算装置は、第１係合部材の一回転の角度を第１ギヤ歯列の歯数で除したピッチ角度毎に一つ以上の基準位相を設定し、基準位相に対応するタイミングで位相差センサ信号をサンプリングする。

【0014】

例えば演算装置は、位相差検出センサの検出範囲における第１ギヤ歯列の面積が最大又は最小となる第１係合部材の回転位相を基準位相として設定する。或いは演算装置は、ピッチ角度毎に、第１係合部材の任意の回転位相を主基準位相として設定し、主基準位相に対し所定位相をずらした位相を副基準位相として設定する。この類型では、第１係合部材の回転数が変化しても、同じロジックで係合タイミングを判定することができる。

【0015】

第一の態様のうち別の類型では、第１係合部材の回転数と第２係合部材の回転数との差に基づくうなり波の周期であるうなり周期（τｂ）が第１係合部材の回転数によらず一定であること、及び、第１係合部材の回転数が所定の下限回転数以上のときにのみ係合タイミングが判定されることを前提とする。

【0016】

演算装置は、うなり周期あたりの固定のサンプリング回数である、５以上のレギュラー数（Ｒ）を設定し、うなり周期あたりの位相差センサ信号の周期数（Ｆｐ）をレギュラー数で除した値の整数部分であるインターバル数（ｎ）を算出する。演算装置は、第１係合部材の回転数によらず、位相差センサ信号のインターバル数周期毎の、第１係合部材の回転に同期したタイミングに、うなり周期あたりレギュラー数の回数だけ位相差センサ信号をサンプリングし、得られた信号値の絶対値が判定閾値以下となるタイミングを係合タイミングとして判定する。この類型では、第１係合部材の回転数が高いときにも演算装置の処理量を低減することができる。

【0017】

本発明の第二の態様では、演算装置は、一つの代表サンプリング周波数（ｆｓｒ）、及び、一つ以上の微差サンプリング周波数（ｆｓｄ１、ｆｓｄ２）を含む複数のサンプリング周波数で位相差センサ信号をサンプリングし、各サンプリング周波数で取得された位相差センサ信号の振幅がいずれも判定閾値以下となるタイミングを、噛み合いクラッチが係合可能な係合タイミングとして判定する。

【0018】

演算装置は、第１係合部材の回転数と第２係合部材の回転数との差である差分回転数が既定値であることを前提として、又は、回転数検出値から算出された差分回転数に基づいて、うなり波の周波数であるうなり周波数（ｆｂ）を算出する。代表サンプリング周波数は、うなり周波数の４倍以上１０倍以下に設定される。微差サンプリング周波数と代表サンプリング周波数との差は、うなり周波数の１０分の１以下に設定される。

【0019】

第二の態様では、第１係合部材の回転数が高いときにも比較的低周波のサンプリング周波数を用いてうなり波の節部を検出することができるため、演算装置の処理量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】噛み合いクラッチ係合制御システムが適用される車両の構成例１の図。

【図2】噛み合いクラッチ係合制御システムが適用される車両の構成例２の図。

【図3】第１～第３実施形態の噛み合いクラッチ係合制御システムの構成図。

【図4】図３のＩＶ方向矢視による位相差センサの検出原理を説明する図。

【図5】第１、第２実施形態における、第１係合部材の回転に同期したサンプリング位相を説明する図。

【図6】第１実施形態の実施例（１）（基準位相＝最大面積位相）を示すタイムチャ－ト。

【図7】第１実施形態の実施例（２）（基準位相＝最小面積位相）を示すタイムチャ－ト。

【図8】第１実施形態による係合タイミング判定のフローチャート。

【図9】第２実施形態の実施例（１）（位相ずれ＝（１／１６）Ｐ）を示すタイムチャ－ト。

【図10】第２実施形態の実施例（２）（位相ずれ＝（１／８）Ｐ）を示すタイムチャ－ト。

【図11】第２実施形態の実施例（３）（位相ずれ＝（１／４）Ｐ）を示すタイムチャ－ト。

【図12】第２実施形態の実施例（４）（位相ずれ＝（１／２）Ｐ）を示すタイムチャ－ト。

【図13】第２実施形態の実施例（５）（三つの基準位相）を示すタイムチャ－ト。

【図14】第２実施形態による係合タイミング判定のフローチャート。

【図15】第３実施形態（回転数１０００ｒｐｍ）を示すタイムチャ－ト。

【図16】第３実施形態（回転数６０００ｒｐｍ）を示すタイムチャ－ト。

【図17】第３実施形態（回転数１００００ｒｐｍ）を示すタイムチャ－ト。

【図18】第３実施形態でのインターバル数とピッチ角度との関係を示す図。

【図19】第３実施形態による係合タイミング判定のフローチャート。

【図20】第３実施形態の変形例を示すタイムチャ－ト。

【図21】第４実施形態の噛み合いクラッチ係合制御システムの構成図。

【図22】第４実施形態を示すタイムチャ－ト。

【図23】うなり波の（ａ）腹部、（ｂ）節部における、サンプリングタイミングのずれによる振幅変化を示す図。

【図24】第４実施形態による係合タイミング判定のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の複数の実施形態による噛み合いクラッチ係合制御システムを図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。以下の第１～第４実施形態は、大きく、第１～第３実施形態のグループと第４実施形態とに分かれる。第１～第４実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態の噛み合いクラッチ係合制御システムは、車両のパワートレイン系に設けられた噛み合いクラッチにおいて、異なる回転数で回転する第１係合部材と第２係合部材とが係合可能なタイミングを検出するシステムである。

【0022】

［車両、噛み合いクラッチ係合制御システム］
図１、図２を参照し、噛み合いクラッチ係合制御システムが適用される車両９０の構成例を説明する。この車両９０は、主機モータ６を動力源とする電動車両である。電動車両には電気自動車及びハイブリッド自動車を含む。主機モータ６はＭＧ（モータジェネレータ）で構成されており、主機モータ６の回転数ωＭは回転センサ５６により検出される。回転センサ５６として典型的にはレゾルバが使用される。第１～第３実施形態では、回転センサ５６が検出したモータ回転数ωＭは演算装置３０に入力される。第４実施形態では、モータ回転数ωＭは演算装置３０に入力されなくてもよい。

【0023】

図１、図２にはＦＦ車である車両９０の構成例を示す。左右の前輪は駆動軸９５に連結された駆動輪９１であり、左右の後輪は非駆動軸９６に連結された従動輪９２である。以下、従動輪９２に関する言及は省略する。左右の駆動輪９１には、例えば車輪回転数ωＴを検出する車輪速センサ５９が設けられている。本実施形態では原則として直進走行時におけるクラッチ係合を想定し、左右の駆動輪９１の車輪回転数ωＴは等しいものとする。車輪回転数ωＴは、例えば第４実施形態で第２係合部材１２の回転数に相関する値として用いられる場合がある。

【0024】

主機モータ６のモータ軸８１の回転は減速機７で減速され、デファレンシャルギヤ９４及び駆動軸９５を介して駆動輪９１に伝達される。図１の車両構成例１では主機モータ６と減速機７との間に噛み合いクラッチ１０が設けられている。図２の車両構成例２では減速機７とデファレンシャルギヤ９４との間に噛み合いクラッチ１０が設けられている。

【0025】

噛み合いクラッチ１０は、第１係合部材１１、第２係合部材１２及び直動アクチュエータ１５を有する。第１係合部材１１は、第１ギヤ歯列１３が周方向に形成され、軸中心に回転する。第２係合部材１２は、第１ギヤ歯列１３と噛み合い可能な第２ギヤ歯列１４が周方向に形成され、第１係合部材１１と同軸かつ同方向に回転する。第１ギヤ歯列１３及び第２ギヤ歯列１４の歯数は例えば６０（隣接する歯のピッチ角度６°）となる。

【0026】

直動アクチュエータ１５は、第１係合部材１１と第２係合部材１２とを軸方向に相対移動させる。直動アクチュエータ１５は、第１係合部材１１側に限らず、第２係合部材１２側に設けられてもよい。第１係合部材１１と第２係合部材１２とが互いに近接する方向に移動すると、第１ギヤ歯列１３と第２ギヤ歯列１４とが噛み合う係合状態となる。第１係合部材１１と第２係合部材１２とが互いに離間する方向に移動すると、噛み合いが解除される解放状態となる。つまり、第１係合部材１１と第２係合部材１２との軸方向相対移動により、第１係合部材１１と第２係合部材１２との係合状態及び解放状態が切り替わる。

【0027】

図１の車両構成例１では、第１係合部材１１が主機モータ６のモータ軸８１に直接結合されている。第２係合部材１２は、減速機７に入力されるクラッチ後モータ軸８２に結合されている。減速機７は、クラッチ後モータ軸８２の回転を減速してデファレンシャルギヤ入力軸８４を回転させる。

【0028】

図２の車両構成例２では、第１係合部材１１が減速機７による減速後の出力軸８３に結合されている。つまり、第１係合部材１１が主機モータ６のモータ軸８１に減速機７を介して結合されている。第２係合部材１２は、デファレンシャルギヤ入力軸８４に結合されている。

【0029】

噛み合いクラッチ係合制御システム１００は、噛み合いクラッチ１０、位相差センサ２１及び演算装置３０を備える。噛み合いクラッチ１０の解放状態で第１係合部材１１と第２係合部材１２とが互いに異なる回転数で回転しているとき、位相差センサ２１は、第１係合部材１１と第２係合部材１２との回転位相差を検出し、演算装置３０に位相差センサ信号を出力する。

【0030】

演算装置３０は、位相差センサ２１が出力した信号に基づき、噛み合いクラッチ１０が係合可能なタイミングを判定する。以下、「噛み合いクラッチ１０が係合可能なタイミング」を「係合タイミング」と記す。演算装置３０は、判定した係合タイミングに基づき、直動アクチュエータ１５を駆動して噛み合いクラッチ１０を係合させる。演算装置３０は、特許文献２に開示された技術により、検出された過去の係合タイミングから将来の係合タイミングを予測し、作動遅れ時間を考慮して直動アクチュエータを駆動してもよい。

【0031】

（第１～第３実施形態）
図３、図４を参照し、第１～第３実施形態の噛み合いクラッチ係合制御システムについて説明する。図３には図１の車両構成例１に準じ、噛み合いクラッチ１０の第１係合部材１１がモータ軸８１に結合され、第２係合部材１２がクラッチ後モータ軸８２に結合された構成を示す。以下の実施形態でのモータ回転数ωＭと第１係合部材１１の回転数との関係は、この構成を前提として説明する。ただし他の実施形態では、図２の車両構成例２に準じ、主機モータ６と噛み合いクラッチ１０との間に減速機７が設けられてもよい。その場合、第１係合部材１１の回転数はモータ回転数ωＭに減速機７の減速比を乗じて算出される。

【0032】

位相差センサ２１は特許文献１、２に開示されたものと同様であり、例えばホール素子等の磁気検出素子と磁石とにより構成される。位相差センサ２１は、第１ギヤ歯列１３と第２ギヤ歯列１４とに跨がった軸方向位置を検出範囲ＳＡ（図４参照）とし、噛み合いクラッチ１０と干渉しない径方向外側からクラッチ軸線Ｚを向くように配置される。位相差センサ２１は、回転に伴って検出範囲ＳＡ内を通過する第１ギヤ歯列１３及び第２ギヤ歯列１４の合計面積を磁束強度の変化に基づき検出する。

【0033】

図４において、ピッチ角度Ｐは、第１係合部材１１の一回転の角度（すなわち、［°］単位では３６０°）を第１ギヤ歯列１３の歯数で除した角度である。第１ギヤ歯列１３の歯数が６０の場合、ピッチ角度Ｐは６°である。なお、第１ギヤ歯列１３と噛み合う第２ギヤ歯列１４の歯数は第１ギヤ歯列１３と同じ６０であり、ピッチ角度６°も等しい。

【0034】

図４の上段の図は、回転中の一般位相差Δθを示す。中段の図は、第１ギヤ歯列１３と第２ギヤ歯列１４との回転位相が一致した「位相差Δθ＝０」の状態を示す。この状態では、第１係合部材１１と第２係合部材１２とは係合不可である。検出範囲ＳＡに第１ギヤ歯列１３及び第２ギヤ歯列１４の歯部が共に含まれ、合計面積が最大となるタイミングではセンサ出力が最大となる。検出範囲ＳＡに第１ギヤ歯列１３及び第２ギヤ歯列１４の空隙部が共に含まれ、合計面積が最小となるタイミングではセンサ出力が最小となる。

【0035】

図４の下段の図は、第１ギヤ歯列１３と第２ギヤ歯列１４との回転位相がピッチ角度Ｐの２分の１ずれた「位相差Δθ＝（１／２）Ｐ」の状態を示す。この状態では、第１係合部材１１と第２係合部材１２とは係合可能である。検出範囲ＳＡに第１ギヤ歯列１３及び第２ギヤ歯列１４のうち一方の歯部と他方の空隙部とが含まれ、合計面積が最大値と最小値との中間値となるタイミングでは、センサ出力が中間値となる。

【0036】

図６以下の複数の図に示すように、第１係合部材１１と第２係合部材１２とが互いに異なる回転数で回転しているとき、位相差センサ信号は、「クラッチ回転数×歯数」の周波数を有するうなり波となる。例えば６０００ｒｐｍ（１００Ｈｚ）で歯数が６０のとき、位相差センサ信号も周波数は６０００Ｈｚとなる。第１係合部材１１と第２係合部材１２との回転位相差は、うなり波の振幅として現れる。

【0037】

図３に戻り、演算装置３０は、ローパスフィルタ（以下「ＬＰＦ」）３１、サンプリング回路３２及び係合タイミング判定回路３３を含む。位相差センサ２１が出力した位相差センサ信号は、連続波のアナログ信号として演算装置３０に入力される。ＬＰＦ３１は、入力された位相差センサ信号の外乱成分を除去する。サンプリング回路３２は、アナログ信号である位相差センサ信号を所定のサンプリングタイミングでサンプリングし、離散したデジタル信号値を出力する。

【0038】

第１～第３実施形態では、回転センサ５６が検出したモータ回転数ωＭは演算装置３０のサンプリング回路３２に入力される。サンプリング回路３２は、第１係合部材１１の回転に同期したタイミングで位相差センサ信号をサンプリングする。係合タイミング判定回路３３は、サンプリングして得られた複数の信号値に基づき、位相差センサ信号の振幅が判定閾値以下となるタイミングを、係合タイミングとして判定する。

【0039】

クラッチの係合直前には、第１係合部材１１の回転数、及び、第２係合部材１２の回転数は一定であり、第１係合部材１１の回転数と第２係合部材１２の回転数との差分回転数にギヤ歯数Ｔを乗じたうなり周波数も一定とみなされる。第１係合部材１１の回転に同期したタイミングで位相差センサ信号をサンプリングすることで、うなり周期における複数の信号値が一意に得られるため、うなり波の節部となる係合タイミングを適切に判定することができる。

【0040】

続いて、第１～第３実施形態の演算装置３０による係合タイミングの判定構成について順に説明する。

【0041】

（第１実施形態）
第１、第２実施形態では、演算装置３０は、第１係合部材１１のピッチ角度Ｐ毎に一つ以上の基準位相を設定し、基準位相に対応するタイミングで位相差センサ信号をサンプリングする。そのうち第１実施形態では、演算装置３０は、第１係合部材１１のピッチ角度Ｐ毎に一つの基準位相を設定する。第２実施形態では、演算装置３０は、第１係合部材１１のピッチ角度Ｐ毎に一つの主基準位相と一つ以上の副基準位相とを含む複数の基準位相を設定する。

【0042】

図５～図８を参照し、第１実施形態について説明する。図５には第１、第２実施形態で用いられる基準位相αの例を示す。第２係合部材１２の回転位相は基準位相αに関係ないため、第２係合部材１２の図示を省略する。図５に示す回転位相のうち、最上段の「α＝α０」、及び、最下段の「α＝α０＋（１／２）Ｐ」が第１実施形態で用いられる。

【0043】

第１実施形態では、演算装置３０は、位相差検出センサ２１の検出範囲ＳＡにおける第１ギヤ歯列１３の面積が最大又は最小となる第１係合部材１１の回転位相を基準位相として設定する。α０は、位相差検出センサ２１の検出範囲ＳＡにおける第１ギヤ歯列１３の面積が最大となる位相であり、以下「最大面積位相」と記す。「α０＋（１／２）Ｐ」は、位相差検出センサ２１の検出範囲ＳＡにおける第１ギヤ歯列１３の面積が最小となる位相であり、以下「最小面積位相」と記す。

【0044】

図６に最大面積位相、図７に最小基準位相を基準位相として、係合タイミングを判定するタイムチャートを示す。第１、第２実施形態の各タイムチャートに共通にクラッチ回転数の条件は、第１係合部材１１の回転数が５０００ｒｐｍ、第２係合部材１２の回転数が４８００ｒｐｍ、差分回転数が２００ｒｐｍである。ギヤ歯数Ｔ＝６０であるため、検出範囲ＳＡを通過する第１ギヤ歯列１３の面積は周波数５０００Ｈｚ（周期０．２ｍｓ）で変化し、第２ギヤ歯列１４の面積は周波数４８００Ｈｚで変化する。うなり波の周波数は２００Ｈｚ、周期は５ｍｓとなる。横軸の０ｍｓ及び５ｍ付近がうなり波の腹部となり、横軸の２．５ｍｓ付近がうなり波の節部となる。

【0045】

位相差センサ２１のセンサ出力は、検出範囲ＳＡにおけるギヤ歯列１３、１４の合計面積の中間値が０［Ｖ］となるようにオフセット調整される。検出範囲ＳＡにおけるギヤ歯列１３、１４の合計面積が中間値より大きいときセンサ出力は正の値となり、検出範囲ＳＡにおけるギヤ歯列１３、１４の合計面積が中間値より小さいときセンサ出力は負の値となる。つまり、位相差センサ信号のうなり波の振動中心値がゼロと定義される。信号値の絶対値に対する正負の判定閾値がセンサ出力のゼロを跨いで設定される。

【0046】

図６には第１係合部材１１の最大面積位相に対応するタイミングをトリガーとして、図７には第１係合部材１１の最小面積位相に対応するタイミングをトリガーとして、位相差センサ信号がサンプリングされる実施例を示す。図６の実施例（１）では、サンプリングされた信号値は正の領域で凹状に変化する。図７の実施例（２）では、サンプリングされた信号値は負の領域で凸状に変化する。係合タイミング判定回路３３は、位相差センサ信号をサンプリングして得られた信号値の絶対値が判定閾値以下となるタイミングを係合タイミングとして判定する。

【0047】

図８のフローチャートに、第１実施形態による係合タイミング判定の処理を示す。以下のフローチャートの説明で記号「Ｓ」はステップを意味する。Ｓ１１では、位相差センサ信号の外乱成分がＬＰＦ３１で除去される。

【0048】

Ｓ１２でサンプリング回路３２は、図６の実施例（１）に準ずると、ピッチ角度Ｐ毎に最大面積位相を基準位相として設定する。図７の実施例（２）に準ずると、括弧内に示す示すように、サンプリング回路３２は、ピッチ角度Ｐ毎に最小面積位相を基準位相として設定する。Ｓ１３でサンプリング回路３２は、基準位相に対応するタイミングをトリガーとして、位相差センサ信号をサンプリングする。

【0049】

Ｓ１４で係合タイミング判定回路３３は、得られた信号値の絶対値が判定閾値以下となるタイミングを係合タイミングとして判定する。Ｓ１５で演算装置３０は、係合タイミングに基づき、直動アクチュエータ１５を駆動する。

【0050】

以上のように第１実施形態では、第１係合部材１１の最大面積位相又は最小面積位相を基準位相として設定し、回転センサ５６が検出したモータ回転数ωＭに基づき、基準位相に対応するタイミングで位相差センサ信号をサンプリングする。回転数が変化してもうなり波の節部に対するサンプリングタイミングの関係は変わらないため、安定した条件で係合タイミングを判定可能である。また、ピッチ角度Ｐ毎に一つの基準位相が設定されるため、うなり波形の節部の検出に十分なサンプリング数を確保できる。

【0051】

（第２実施形態）
図９～図１４を参照し、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、演算装置３０は、ピッチ角度Ｐ毎に、任意の回転位相である一つの主基準位相と、主基準位相に対し所定位相をずらした一つ以上の副基準位相とを設定する。ピッチ角度Ｐ毎に一つ以上設定されると定義された「基準位相」に対し、主基準位相は「主の基準位相」であり、副基準位相は「副の基準位相」である。図９～図１２には一つの主基準位相と一つの副基準位相とが設定される例を示し、図１３には一つの主基準位相と二つの副基準位相とが設定される例を示す。

【0052】

第２実施形態では主基準位相と副基準位相との相対的な位相ずれがポイントであり、絶対的な主基準位相の値は問わない。ただし便宜上、図５には、最大面積位相α０が主基準位相に選択されたものと仮定して、主基準位相と副基準位相との位相ずれの例を示す。最上段に示すα０が主基準位相であると仮定し、位相ずれが（１／１６）Ｐ、（１／８）Ｐ、（１／４）Ｐ、（１／２）Ｐのときの副基準位相をそれぞれ上から２～５段目に示す。

【0053】

ここで、ピッチ角度Ｐに対する係数を加算した値が１となる一組の位相ずれは、主基準位相と副基準位相とを入れ替えただけの互いに等価な関係にある。例えば（１／８）Ｐと（７／８）Ｐ、（１／４）Ｐと（３／４）Ｐの位相ずれは互いに等価である。また、Ｐを一周期と考え、「－（１／８）Ｐ＝（７／８）Ｐ」、「－（１／４）Ｐ＝（３／４）Ｐ」と表してもよい。

【0054】

図５に対応し、図９、図１０、図１１、図１２のタイムチャートに、それぞれ位相ずれが（１／１６）Ｐ、（１／８）Ｐ、（１／４）Ｐ、（１／２）Ｐのとき、主基準位相と副基準位相とを用いて係合タイミングを判定する実施例（１）～（４）を示す。各実施例における「第１係合部材回転数＝５０００ｒｐｍ、第２係合部材回転数＝４８００ｒｐｍ、ギヤ歯数Ｔ＝６０」の条件は、第１実施形態の図６、図７と同様である。

【0055】

主基準位相に対応するタイミング（トリガー１）で位相差センサ信号をサンプリングして得られた信号値を主信号値といい、ハッチング付きの丸印で記す。副基準位相に対応するタイミング（トリガー２）で位相差センサ信号をサンプリングして得られた信号値を副信号値といい、ハッチング付きの四角印で記す。各実施例（１）～（４）において、主信号値が離散的に描く波形と副信号値が離散的に描く波形とは互いにずれているが、うなり波の節部では、主信号値の絶対値と副信号値の絶対値とが共に判定閾値以下となる。そこで、このタイミングが係合タイミングとして判定される。なお、第１実施形態と同様に、位相差センサ信号のうなり波の振動中心値がゼロと定義される。

【0056】

ここで、位相ずれが（１／１６）Ｐや（１／８）Ｐの場合、主信号値と副信号値との差が比較的小さいため、ノイズの影響を受けるおそれがある。そこで、主基準位相に対する基準位相の位相ずれを（１／４）Ｐ又は（３／４）Ｐに設定することで、ノイズに対する信号強度（Ｓ／Ｎ比）を大きく確保することができる。

【0057】

また、図１３に示す実施例（５）では、主基準位相に対する位相ずれが－（１／８）Ｐである第１副基準位相と、位相ずれが－（１／４）Ｐである第２副基準位相とが設定されている。三つ以上の信号値に基づいて係合タイミングを判定することで、ノイズの大きい環境下でも判定の信頼性が向上する。また、第２副基準位相の位相ずれが－（１／４）Ｐ（＝（３／４）Ｐ）に設定されているため、（Ｓ／Ｎ比）が大きく確保される。

【0058】

図１４のフローチャートに、第２実施形態による係合タイミング判定の処理を示す。Ｓ２１では、位相差センサ信号の外乱成分がＬＰＦ３１で除去される。Ｓ２２でサンプリング回路３２は、ピッチ角度Ｐ毎に、第１係合部材１１の任意の回転位相を主基準位相として設定し、主基準位相に対し所定位相をずらした位相を副基準位相として設定する。

【0059】

Ｓ２３でサンプリング回路３２は、主基準位相及び副基準位相に対応するタイミングをトリガーとして、位相差センサ信号をサンプリングする。Ｓ２４で係合タイミング判定回路３３は、主信号値の絶対値と副信号値の絶対値とが共に判定閾値以下となるタイミングを係合タイミングとして判定する。Ｓ２５で演算装置３０は、係合タイミングに基づき、直動アクチュエータ１５を駆動する。

【0060】

第２実施形態の各実施例の図では主基準位相が最大面積位相α０である場合を例示したが、主基準位相は任意の回転位相でよい。第２実施形態では、サンプリング回路３２は、第１係合部材１１の絶対的な回転位相を既知情報として、又は、学習により取得する必要がなく、複数の基準位相を用いることのみで係合タイミングを判定することができる。

【0061】

（第３実施形態）
図１５～図１９を参照し、第３実施形態について説明する。第１係合部材１１のピッチ角度Ｐ毎の基準位相でサンプリングを行う第１、第２実施形態では、第１係合部材１１の回転数、すなわち図１の車両構成例における主機モータ６の回転数ωＭに比例して時間あたりのサンプリング回数が増加する。モータ回転数ωＭが１０００ｒｐｍのときに比べ、サンプリング回数は６０００ｒｐｍでは６倍、１００００ｒｐｍでは１０倍になる。

【0062】

ところで、クラッチが係合する直前には、モータ回転数ωＭによらず、第１係合部材１１の回転数と第２係合部材１２の回転数との差分回転数はほぼ一定となる。差分回転数に歯数を乗じた値が位相差センサ信号のうなり周波数となるため、差分回転数が一定であればうなり周期は一定となる。また、うなり周期あたり５点以上のサンプリング値があればうなり波形を検出可能である。第３実施形態ではこの点に着目し、第１係合部材１１の回転数によらず、最小限のサンプリング回数で係合タイミングを判定することを図る。

【0063】

第３実施形態では、（１）うなり周期が第１係合部材１１の回転数によらず一定であること、及び、（２）第１係合部材１１の回転数が所定の下限回転数以上のときにのみ係合タイミングが判定されることを前提とする。

【0064】

そして演算装置３０は、うなり周期あたりの固定のサンプリング回数である、５以上のレギュラー数Ｒを設定する。以下、レギュラー数Ｒ＝５の場合、つまり、モータ回転数ωＭによらずうなり周期あたり５回のサンプリングを行う場合を例として説明する。うなり波形全体を効率良く検出するため、レギュラー数は５以上の奇数、特に、７、１１、１３等の素数であることが好ましい。

【0065】

図１５、図１６、図１７に、それぞれ、モータ回転数ωＭが１０００ｒｐｍ、６０００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍのときのサンプリング及び係合タイミングの判定を示す。第２係合部材１２の回転数は、それぞれ８００ｒｐｍ、５８００ｒｐｍ、９８００ｒｐｍであり、差分周波数は２００ｒｐｍで一定となる。モータ回転数ωＭ＝１０００ｒｐｍは下限回転数に相当する。ギヤ歯数Ｔは６０であり、うなり周波数ｆｂは２００Ｈｚ、うなり周期τｂは５ｍｓで一定である。モータ回転数ωＭにギヤ歯数Ｔを乗じた位相差センサ信号の周波数ｆｐは、それぞれ１０００Ｈｚ、６０００Ｈｚ、１００００Ｈｚである。

【0066】

また、うなり周期τｂ（すなわち５ｍｓ）あたりの位相差センサ信号の周期数をＦｐと表す。なお、１秒あたりの周期数である「周波数」と区別するため、「周期数」という用語を用いる。「うなり周期τｂあたりの位相差センサ信号の周期数Ｆｐ」を「単位周期数Ｆｐ」と定義すると、図１５、図１６、図１７における単位周期数Ｆｐは、それぞれ５周期、３０周期、５０周期となる。

【0067】

次に、単位周期数Ｆｐをレギュラー数Ｒで除した値の整数部分である「インターバル数ｎ」が算出される。インターバル数ｎは自然数であり、式（３．１）で表される。なお、モータ回転数ωＭが下限周波数未満のとき、ｎの算出結果が０となり前提を満たさない。
ｎ≦（Ｆｐ／Ｒ）＜（ｎ＋１） ・・・（３．１）

【0068】

また、ガウス記号［ ］を用いると、インターバル数は式（３．２）で表される、ここで［ｘ］は、ｘを超えない最大の整数を意味する。
ｎ＝［Ｆｐ／Ｒ］ ・・・（３．２）

【0069】

図１５、図１６、図１７におけるインターバル数ｎは、それぞれ１、６、１０となる。図１８に示すように、インターバル数ｎは、第１ギヤ歯列１３のギヤ歯のうち何個に１個の位相差センサ値がサンプリングされるかを示す。モータ回転数ωＭが１０００ｒｐｍのとき、インターバル数ｎ＝１であり、全てのギヤ歯の位相差センサ値がサンプリングされる。モータ回転数ωＭが６０００ｒｐｍのとき、インターバル数ｎ＝６であり、６個に１個のギヤ歯の位相差センサ値がサンプリングされる。モータ回転数ωＭが１００００ｒｐｍのとき、インターバル数ｎ＝１０であり、１０個に１個のギヤ歯の位相差センサ値がサンプリングされる。インターバル数ｎは、サンプリング間隔となる回転角度がピッチ角度Ｐの何倍かを示すものとして解釈されてもよい。

【0070】

なお、単位周期数Ｆｐがレギュラー数Ｒで割り切れず、余りが出る場合も同様である。例えばモータ回転数ωＭが６４００ｒｐｍで単位周期数Ｆｐが３２周期の場合、（Ｆｐ／Ｒ）＝６．４より、インターバル数ｎは６であり、単位周期数Ｆｐの２周期分が余りとなる。この場合、うなり周期τｂにインターバル数ｎ＝６で５回サンプリングされ、余り２周期分の位相差センサ信号はサンプリングされない。

【0071】

サンプリング回路３２は、第１係合部材１１の回転数によらず、位相差センサ信号のインターバル数ｎ周期毎の、第１係合部材１１の回転に同期したタイミングに、うなり周期あたりレギュラー数Ｒの回数だけ位相差センサ信号をサンプリングする。係合タイミング判定回路３３は、得られた信号値の絶対値が判定閾値以下となるタイミングを係合タイミングとして判定する。なお、第１、第２実施形態と同様に、位相差センサ信号のうなり波の振動中心値がゼロと定義される。

【0072】

図１９のフローチャートに、第３実施形態による係合タイミング判定の処理を示す。Ｓ３１では、位相差センサ信号の外乱成分がＬＰＦ３１で除去される。Ｓ３２では、うなり周期τｂあたりの固定のサンプリング回数であるレギュラー数Ｒ（≧５）が設定される。Ｓ３３では、うなり周期τｂあたりの位相差センサ信号の周期数（すなわち単位周期数）Ｆｐが算出される。Ｓ３４では、単位周期数Ｆｐをレギュラー数Ｒで除した値の整数部分であるインターバル数ｎが算出される。

【0073】

Ｓ３５でサンプリング回路３２は、第１係合部材１１の回転数によらず、位相差センサ信号のインターバル数ｎ周期毎のタイミングに、うなり周期あたりレギュラー数Ｒの回数だけ位相差センサ信号をサンプリングする。インターバル数ｎ周期毎の各ピッチ角度Ｐにおけるサンプリング位相は同じであるため、各サンプリングタイミングは、第１係合部材１１の回転に同期している。

【0074】

Ｓ３６で係合タイミング判定回路３３は、得られた信号値の絶対値が判定閾値以下となるタイミングを係合タイミングとして判定する。Ｓ３７で演算装置３０は、係合タイミングに基づき、直動アクチュエータ１５を駆動する。

【0075】

以上のように第３実施形態では、第１係合部材１１の回転数によらずうなり周期τｂが一定であることを前提とし、うなり周期τｂに固定のレギュラー数の回数でサンプリングを行う。したがって、第１係合部材１１の回転数が高い場合にも演算負荷を増大させることなく、係合タイミングの判定が可能となる。

【0076】

図２０に、第３実施形態に類似する変形例による係合タイミング判定を示す。変形例では、第１係合部材１１の回位相範囲に対応する複数の監視区間が設定される。各監視区間で位相差センサ信号の区間最大値がピークホールドされ、Ａ／Ｄ変換されて出力される。係合タイミング判定回路３３は、抽出された区間最大値が判定閾値以下となるタイミングを係合タイミングとして判定する。なお、各監視区間で区間最大値に代えて区間最小値がピークホールドされてもよい。この変形例でも位相差センサ信号の周波数によらず、第１係合部材１１の回転に同期した信号値に基づき、係合タイミングを判定可能である。

【0077】

（第４実施形態）
図２１～図２４を参照し、第４実施形態について説明する。図２１に示す第４実施形態の噛み合いクラッチ係合制御システムにおいて、図３と同様の構成については説明を省略する。第４実施形態の演算装置３０は、ＬＰＦ３１及び係合タイミング判定回路３３に加え、代表サンプリング回路３２１、第１微差サンプリング回路３２２及び第２微差サンプリング回路３２３からなる複数のサンプリング回路を含む。

【0078】

各サンプリング回路３２１、３２２、３２３は、微小な周波数差を有する複数のサンプリング周波数を用いて位相差センサ信号をサンプリングする。係合タイミング判定回路３３は、各サンプリング周波数で取得された位相差センサ信号の振幅がいずれも判定閾値以下となるタイミングを、噛み合いクラッチが係合可能な係合タイミングとして判定する。
図２２、図２３において、正負の判定閾値の内側領域を「係合可能範囲」と記す。

【0079】

代表サンプリング回路３２１が用いる一つのサンプリング周波数を代表サンプリング周波数ｆｓｒと表す。第１微差サンプリング回路３２２及び第２微差サンプリング回路３２３が用いる各サンプリング周波数を微差サンプリング周波数ｆｓｄ１、ｆｓｄ２と表す。二つの微差サンプリング周波数ｆｓｄ１、ｆｓｄ２に限らず、第４実施形態では一つ以上の微差サンプリング周波数ｆｓｄ＊（＊＝１，２・・・）が用いられればよい。

【0080】

第１係合部材１１の回転数と第２係合部材１２の回転数との差である差分回転数は、既定値（例えば１００ｒｐｍ）であることを前提としてもよい。この場合、破線矢印で示すように、モータ回転数ωＭ及び車輪回転数ωＴは演算装置３０に入力されなくてもよい。或いは演算装置３０は、例えばモータ回転センサ５６が検出したモータ回転数ωＭから第１係合部材１１の回転数を取得し、例えば車輪速センサ５９が検出した車輪回転数ωＴを減速比で換算して第２係合部材１２の回転数を取得し、差分回転数を算出してもよい。

【0081】

演算装置３０は、既定値である差分回転数、又は、回転数検出値から算出された差分回転数に基づいて、位相差センサ信号のうなり波の周波数であるうなり周波数ｆｂを算出する。差分回転数が１００ｒｐｍでギヤ歯数Ｔが６０の場合、うなり周波数ｆｂは０．１ｋＨｚ、うなり周期τｂは１０ｍｓとなる。

【0082】

式（４．１）で表されるように、代表サンプリング周波数ｆｓｒは、うなり周波数ｆｂの４倍以上１０倍以下に設定される。また、式（４．２）で表されるように、微差サンプリング周波数ｆｓｄ＊と代表サンプリング周波数ｆｓｒとの差は、うなり周波数の１０分の１以下に設定される。
ｆｂ×４≦ｆｓｒ≦ｆｂ×１０ ・・・（４．１）
｜ｆｓｄ＊－ｆｓｒ｜≦ｆｂ／１０ ・・・（４．２）

【0083】

具体的にうなり周波数が０．１ｋＨｚの場合、式（４．１）は式（４．３）に、式（４．２）は式（４．４）に置き換えられる。
０．４ｋＨｚ≦ｆｓｒ≦１ｋＨｚ ・・・（４．３）
｜ｆｓｄ＊－ｆｓｒ｜≦０．０１ｋＨｚ ・・・（４．４）

【0084】

図２１、図２２の例では、式（４．３）、（４．４）を満たすように、ｆｓｒ＝０．４ｋＨｚ、ｆｓｄ１＝０．４０１ｋＨｚ、ｆｓｄ２＝０．４０２ｋＨｚに設定されている。

【0085】

次に図２２、図２３（ａ）、（ｂ）を参照し、第４実施形態による係合タイミングの判定について説明する。係合タイミングを判定するには、うなり波形の全体を検出する必要はなく、うなり波の節部さえ検出できればよい。第４実施形態では、うなり波の腹部と節部とでの、サンプルタイミングの微小なずれに伴う振幅変化の違いにより、腹部と節部とを判別可能である点に着目する。

【0086】

図２３（ａ）に示すように、うなり波の腹部ではサンプルタイミングの微小なずれによる振幅の変化が大きく、サンプリングされた信号値Ａ１、Ａ２、Ａ３が係合可能範囲内に入ったり、係合可能範囲から外れたりする。図２３（ｂ）に示すように、うなり波の節部ではサンプルタイミングの微小なずれによる振幅の変化が小さく、いずれのタイミングでサンプリングされた信号値Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３も係合可能範囲内に入る。

【0087】

図２２に、うなり周波数０．１ｋＨｚの位相差センサ信号を、代表サンプリング周波数０．４ｋＨｚ、第１微差サンプリング周波数０．４０１ｋＨｚ、及び、第２微差サンプリング周波数０．４０２ｋＨｚの三つのサンプリング周波数でサンプリングして得られた信号値を示す。

【0088】

代表サンプリング周波数０．４ｋＨｚはうなり周波数０．１ｋＨｚの４倍であるため、節部、節部と腹部との中間、腹部、腹部と次の節部との中間、の４点での信号値が得られる。位相差センサ信号の周波数がうなり周波数の整数倍の場合、腹部のサンプリングタイミングにおいて振幅が０になる。つまり、本来係合不可能なタイミングであるにもかかわらず、代表サンプリング周波数０．４ｋＨｚでの腹部の信号値は係合可能範囲内に入る。

【0089】

一方、第１微差サンプリング周波数０．４０１ｋＨｚ及び第２微差サンプリング周波数０．４０２ｋＨｚでサンプリングされた信号値は、いずれもうなり波の腹部において係合可能範囲を外れている。したがって、うなり波の腹部では、「各サンプリング周波数で取得された位相差センサ信号の振幅がいずれも判定閾値以下となる」ことが否定され、係合タイミングと誤判定されることが防止される。同様に、節部と腹部との中間、又は、腹部と次の節部との中間において、いずれかのサンプリング周波数での信号値が係合可能範囲内に入る場合でも、他のサンプリング周波数での信号値が係合可能範囲内を外れるため、係合タイミングと誤判定されることが防止される。

【0090】

それに対しうなり波の節部では、代表サンプリング周波数０．４ｋＨｚ、第１微差サンプリング周波数０．４０１ｋＨｚ及び第２微差サンプリング周波数０．４０２ｋＨｚでサンプリングされた位相差センサ信号の振幅がいずれも判定閾値以下となり、係合可能範囲に入る。したがって、係合タイミングが適切に判定される。

【0091】

図２４のフローチャートに、第４実施形態による係合タイミング判定の処理を示す。Ｓ４１では、位相差センサ信号の外乱成分がＬＰＦ３１で除去される。Ｓ４２で演算装置３０は、差分回転数からうなり周波数ｆｂを算出する。

【0092】

Ｓ４３で各サンプリング回路３２１、３２２、３２３は、一つの代表サンプリング周波数ｆｓｒ、及び、一つ以上の微差サンプリング周波数ｆｓｄ＊で位相差センサ信号をサンプリングする。ここで、代表サンプリング周波数ｆｓｒ及び微差サンプリング周波数ｆｓｄ＊は上記の式（４．１）、（４．２）で規定される。

【0093】

Ｓ４４で係合タイミング判定回路３３は、各サンプリング周波数で取得された位相差センサ信号の振幅がいずれも判定閾値以下となるタイミングをうなり波の節部、すなわち係合タイミングとして判定する。Ｓ４５で演算装置３０は、係合タイミングに基づき、直動アクチュエータ１５を駆動する。

【0094】

第４実施形態では、第１係合部材１１の回転数が高いときにも比較的低周波のサンプリング周波数を用いてうなり波の節部を検出することができるため、演算装置３０の処理量を低減することができる。

【0095】

ここで、係合判定の開始時には、代表サンプリング周波数ｆｓｒ、第１微差サンプリング周波数ｆｓｄ１及び第２微差サンプリング周波数ｆｓｄ２の初回サンプルタイミングを同期させることが好ましい。これにより、係合判定の開始直後に、図２２に示すような好ましい関係の信号値が得られる。

【0096】

また、代表サンプリング周波数ｆｓｒがうなり波周波数の４倍に設定された場合、サンプリングタイミングがちょうど節部を跨ぐ場合があり得る。一方、代表サンプリング周波数ｆｓｒをうなり波周波数の８～１０倍程度に設定した場合、うなり周期に一つのサンプリングタイミングが必ず節部に含まれることになるため、判定精度が向上する。

【0097】

（その他の実施形態）
（ａ）本発明の噛み合いクラッチ係合制御システムは、電動車両のパワートレイン系に設けられた噛み合いクラッチに限らず、エンジン車両のパワートレインや一般機械の動力伝達機構等、様々な用途の回転軸に設けられた噛み合いクラッチに適用可能である。特に第１係合部材１１の回転数が低回転から高回転まで幅広く変化するシステムにおいて本発明は有効である。

【0098】

（ｂ）車両９０は、図１、図２に例示するＦＦ車の他、前輪及び後輪が共に駆動輪である四輪駆動車でもよい。また、第１～第３実施形態において、第１係合部材１１の回転に同期したタイミングは、主機モータ６の回転センサ５６（レゾルバ等）の信号に限らず、他の回転信号に基づき決定されてもよい。

【0099】

（ｃ）上記の第１～第４実施形態は相反するものでなく、適宜組み合わせて実施されてもよい。また、条件によって採用する実施形態を切り替えるようにしてもよい。

【0100】

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

【0101】

本開示に記載の演算装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の演算装置及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の演算装置及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

【符号の説明】

【0102】

１００・・・噛み合いクラッチ係合制御システム、
１０ ・・・噛み合いクラッチ、
１１ ・・・第１係合部材、 １３ ・・・第１ギヤ歯列、
１２ ・・・第２係合部材、 １４ ・・・第２ギヤ歯列、
２１ ・・・位相差センサ、
３０ ・・・演算装置。

【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24】