特許第6051676号(P6051676)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6051676
(24)【登録日】2016年12月9日
(45)【発行日】2016年12月27日
(54)【発明の名称】四輪駆動車の制御装置
(51)【国際特許分類】
   B60W 30/02 20120101AFI20161219BHJP
   B60K 23/08 20060101ALI20161219BHJP
   B60K 17/35 20060101ALI20161219BHJP
   B60W 30/188 20120101ALI20161219BHJP
   B60W 10/00 20060101ALI20161219BHJP
   B60W 10/119 20120101ALI20161219BHJP
   B60W 10/14 20120101ALI20161219BHJP
   B60T 8/175 20060101ALI20161219BHJP
【FI】
   B60W30/02 300
   B60K23/08 Z
   B60K17/35 B
   B60W30/188
   B60W10/00 148
   B60W10/119
   B60W10/14
   B60T8/175
【請求項の数】2
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2012-182365(P2012-182365)
(22)【出願日】2012年8月21日
(65)【公開番号】特開2014-40138(P2014-40138A)
(43)【公開日】2014年3月6日
【審査請求日】2015年7月21日
(73)【特許権者】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】100071526
【弁理士】
【氏名又は名称】平田 忠雄
(74)【代理人】
【識別番号】100128211
【弁理士】
【氏名又は名称】野見山 孝
(74)【代理人】
【識別番号】100145171
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 浩行
(72)【発明者】
【氏名】谷口 健太
(72)【発明者】
【氏名】児玉 明
(72)【発明者】
【氏名】加藤 智章
(72)【発明者】
【氏名】三田 将貴
【審査官】 神山 貴行
(56)【参考文献】
【文献】 特開2011−079421(JP,A)
【文献】 特開平06−018368(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60W 10/00〜10/30
B60W 30/00〜50/16
B60K 17/28〜17/36
B60K 23/08
B60T 8/175
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
主駆動輪及び補助駆動輪に駆動源の駆動力を伝達する四輪駆動状態と、前記主駆動輪のみに前記駆動源の駆動力を伝達する二輪駆動状態とを切り替え可能であり、前記駆動源側の第1回転部材と前記補助駆動輪側の第2回転部材との噛み合いにより前記駆動源から前記補助駆動輪への駆動力の伝達及び遮断を切り替え可能な噛合いクラッチと、前記駆動源の駆動力及び前記主駆動輪の制動力の少なくとも何れかを制御することにより前記主駆動輪のスリップを抑制するトラクションコントロール装置とを備えた四輪駆動車に搭載され、
前記二輪駆動状態から前記四輪駆動状態へ移行する際、前記噛合いクラッチの前記第1回転部材と前記第2回転部材との相対回転速度が所定値未満の場合には、前記第1回転部材と前記第2回転部材とを噛み合わせ、前記噛合いクラッチの前記第1回転部材と前記第2回転部材との相対回転速度が前記所定値以上の場合には、前記トラクションコントロール装置に前記主駆動輪のスリップを抑制する制御を行うべき指令信号を出力する
四輪駆動車の制御装置。
【請求項2】
前記四輪駆動車は、前記噛合いクラッチによって前記駆動源の駆動力が伝達される駆動力伝達軸と、前記駆動力伝達軸と前記補助駆動輪との間の伝達トルクを連続的に調節可能な駆動力伝達装置とをさらに備え、
前記二輪駆動状態では、前記噛合いクラッチ及び前記駆動力伝達装置による前記駆動力の伝達を遮断し、
前記二輪駆動状態から前記四輪駆動状態へ移行する際、前記駆動力伝達装置による伝達トルクを高めて前記駆動力伝達軸の回転速度を上昇させ、前記噛合いクラッチの前記第1回転部材と前記第2回転部材との相対回転速度が所定値未満となったとき、前記第1回転部材と前記第2回転部材とを噛み合わせる、
請求項1に記載の四輪駆動車の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、四輪駆動車の制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、駆動源の駆動力が常時伝達される主駆動輪(前輪)と、走行状態に応じて駆動源の駆動力が伝達される補助駆動輪(後輪)とを備え、主駆動輪のみに駆動力を伝達する二輪駆動の走行時には、プロペラシャフトの両端部におけるトルク伝達を遮断することでプロペラシャフトの回転を停止させ、動力ロスを低減するように構成された四輪駆動車が知られている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1に記載の四輪駆動車は、補助駆動輪へのトルク伝達経路に、噛み合い歯の噛み合いによってトルクを伝達する噛み合いクラッチと、伝達トルクを調整可能なトルクカップリングとを備え、噛み合いクラッチがプロペラシャフトの主駆動輪側に、トルクカップリングがプロペラシャフトの補助駆動輪側に、それぞれ配置されている。そして、二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際には、駆動力伝達装置による伝達トルクを高めてプロペラシャフトの回転速度を上昇させた後に駆動力伝達装置による伝達トルクを低減し、この伝達トルクを低減した状態で噛み合いクラッチを噛み合わせる。これにより、二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際の移行時間を短縮しながら、噛み合いクラッチの噛み合わせ時における衝撃や振動を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2011−255846号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、この種の四輪駆動車では、例えば二輪駆動状態において主駆動輪にスリップが発生して主駆動輪の回転速度と補助駆動輪の回転速度との速度差が大きくなると、走行安定性を高めるべく、四輪駆動状態への切り替えがなされる。しかし、この四輪駆動状態への切り替えの際に主駆動輪のスリップが継続している場合には、駆動力伝達装置による伝達トルクを高めてプロペラシャフトの回転速度を上昇させても、噛み合いクラッチにおける同期がとれず、四輪駆動状態への移行ができないこととなる。
【0006】
そこで、本発明は、主駆動輪にスリップが発生している場合でも、四輪駆動状態への移行を速やかに行うことができる四輪駆動車の制御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】
【0007】
本発明は、上記目的を達成するために、[1]及び[2]の四輪駆動車の制御装置を提供する。
【0008】
[1]主駆動輪及び補助駆動輪に駆動源の駆動力を伝達する四輪駆動状態と、前記主駆動輪のみに前記駆動源の駆動力を伝達する二輪駆動状態とを切り替え可能であり、前記駆動源側の第1回転部材と前記補助駆動輪側の第2回転部材との噛み合いにより前記駆動源から前記補助駆動輪への駆動力の伝達及び遮断を切り替え可能な噛合いクラッチと、前記駆動源の駆動力及び前記主駆動輪の制動力の少なくとも何れかを制御することにより前記主駆動輪のスリップを抑制するトラクションコントロール装置とを備えた四輪駆動車に搭載され、前記二輪駆動状態から前記四輪駆動状態へ移行する際、前記噛合いクラッチの前記第1回転部材と前記第2回転部材との相対回転速度が所定値未満の場合には、前記第1回転部材と前記第2回転部材とを噛み合わせ、前記噛合いクラッチの前記第1回転部材と前記第2回転部材との相対回転速度が前記所定値以上の場合には、前記トラクションコントロール装置に前記主駆動輪のスリップを抑制する制御を行うべき指令信号を出力する四輪駆動車の制御装置。
【0009】
[2]前記四輪駆動車は、前記噛合いクラッチによって前記駆動源の駆動力が伝達される駆動力伝達軸と、前記駆動力伝達軸と前記補助駆動輪との間の伝達トルクを連続的に調節可能な駆動力伝達装置とをさらに備え、前記二輪駆動状態では、前記噛合いクラッチ及び前記駆動力伝達装置による前記駆動力の伝達を遮断し、前記二輪駆動状態から前記四輪駆動状態へ移行する際、前記駆動力伝達装置による伝達トルクを高めて前記駆動力伝達軸の回転速度を上昇させ、前記噛合いクラッチの前記第1回転部材と前記第2回転部材との相対回転速度が所定値未満となったとき、前記第1回転部材と前記第2回転部材とを噛み合わせる、前記[1]に記載の四輪駆動車の制御装置。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、主駆動輪にスリップが発生している場合でも、四輪駆動状態への移行を速やかに行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明の実施の形態に係る四輪駆動車の概略の構成例を示す概略構成図である。
図2】(a)は、噛み合いクラッチの概略の構成例を示す断面図である。(b)は、噛み合いクラッチの噛み合い状態の一例を示す概略図である。
図3】トルクカップリング及びその周辺部の構成例を示す概略構成図である。
図4】ECUが実行する処理の一例を示すフローチャートである。
図5】ディスコネクト状態からコネクト状態への移行時における第1回転部材の回転速度、第2回転部材の回転速度、差動回転速度、駆動状態切替信号、TC介入指令信号、及び噛み合いクラッチ結合指令信号の時間的な変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
[実施の形態]
図1は、本発明の実施の形態に係る四輪駆動車の概略の構成例を示す概略構成図である。図1に示すように、四輪駆動車100は、走行用のトルクを発生する駆動源としてのエンジン102と、エンジン102の駆動力が常時伝達される左右一対の主駆動輪としての左右前輪104a,104bと、走行状態に応じてエンジン102の駆動力が伝達される左右一対の補助駆動輪としての左右後輪105a,105bとを備えている。四輪駆動車100は、左右前輪104a,104b及び左右後輪105a,105bにエンジン102の駆動力を伝達する四輪駆動状態と、左右前輪104a,104bのみに駆動力を伝達する二輪駆動状態とを切り替え可能である。
【0013】
また、四輪駆動車100は、駆動力伝達系101として、エンジン102側のトルクを左右後輪105a,105b側に伝達する駆動力伝達軸としてのプロペラシャフト2と、プロペラシャフト2とエンジン102との間に設けられた噛み合いクラッチ3と、プロペラシャフト2と左後輪105aとの間に設けられた駆動力伝達装置としてのトルクカップリング4とを有している。
【0014】
またさらに、四輪駆動車100は、噛み合いクラッチ3及びトルクカップリング4を制御する制御装置としてのECU(Electric control unit)5と、エンジン102の駆動力及び左右前輪104a,104bの制動力の少なくとも何れかを制御することにより左右前輪104a,104bのスリップを抑制するトラクションコントロール装置8と、ガソリン等の燃料をエンジン102に供給する燃料噴射装置9とを備えている。
【0015】
四輪駆動車100は、噛み合いクラッチ3及びトルクカップリング4による駆動力の伝達が共になされる場合に四輪駆動状態となり、噛み合いクラッチ3及びトルクカップリング4の少なくとも何れかにおける駆動力の伝達がなされない場合には二輪駆動状態となる。本実施の形態に係る四輪駆動車100は、二輪駆動状態において、噛み合いクラッチ3による駆動力伝達、及びトルクカップリング4による駆動力伝達を共に遮断し、二輪駆動の走行時におけるプロペラシャフト2の回転を停止させる。
【0016】
左右前輪104a,104bには、エンジン102のトルクが、トランスミッション103、フロントディファレンシャル106、及び左右の前輪側ドライブシャフト108a,108bを介して伝達される。フロントディファレンシャル106は、左右の前輪側ドライブシャフト108a,108bにそれぞれ相対回転不能に連結された一対のサイドギヤ109、一対のサイドギヤ109にギヤ軸を直交させて噛合する一対のピニオンギヤ110、一対のピニオンギヤ110を支持するピニオンギヤシャフト111a、及びこれら一対のサイドギヤ109と一対のピニオンギヤ110とピニオンギヤシャフト111aとを収容するフロントデフケース111を有している。
【0017】
プロペラシャフト2には、エンジン102のトルクが、トランスミッション103、フロントディファレンシャル106のフロントデフケース111、噛み合いクラッチ3、及び前輪側の歯車機構6を介して伝達される。プロペラシャフト2に伝達されたエンジン102のトルクは、さらに後輪側の歯車機構7、リヤディファレンシャル107、トルクカップリング4、及び後輪側の左右のドライブシャフト112a,112bを介して左右後輪105a,105bに伝達される。
【0018】
リヤディファレンシャル107は、左右のドライブシャフト112a,112bにそれぞれ連結された一対のサイドギヤ113、一対のサイドギヤ113にギヤ軸を直交させて噛合する一対のピニオンギヤ114、一対のピニオンギヤ114を支持するピニオンギヤシャフト115、及びこれら一対のサイドギヤ113と一対のピニオンギヤ114とピニオンギヤシャフト115とを収容するリヤデフケース116を有している。一対のサイドギヤ113のうち左側のサイドギヤ113には、サイドギヤシャフト14が相対回転不能に連結されている。また、一対のサイドギヤ113のうち右側のサイドギヤ113には、右後輪側ドライブシャフト112bが相対回転不能に連結されている。
【0019】
プロペラシャフト2は、トルク伝達上流側(エンジン102側)の一端にピニオンギヤ6aが連結され、トルク伝達下流側(後輪105a,105b側)の一端にピニオンギヤ7aが連結されている。ピニオンギヤ6aは、噛み合いクラッチ3の出力部材としてのリングギヤ6bと噛合している。また、ピニオンギヤ7aは、リヤデフケース116に固定されたリングギヤ7bと噛合している。ピニオンギヤ6a及びリングギヤ6bは、前輪側の歯車機構6を構成し、ピニオンギヤ7a及びリングギヤ7bは、後輪側の歯車機構7を構成する。
【0020】
ECU5には、左右前輪104a,104bの回転速度を検出するための回転速センサ15a,15b、左右後輪105a,105bの回転速度を検出するための回転速センサ15c,15d、及びプロペラシャフト2の回転速度を検出するための回転速センサ16が接続されている。回転速センサ15a〜15d及び回転速センサ16は、例えば左右前輪104a,104b、左右後輪105a,105b、及びプロペラシャフト2と共に回転する複数の磁極を有する磁気リングに対向配置されたホールICからなり、回転速度に応じた周期でパルス信号を出力する。これにより、ECU5は、左右前輪104a,104bの回転速度、左右後輪105a,105bの回転速度、及びプロペラシャフト2の回転速度を検出可能である。また、ECU5は、左右前輪104a,104bの回転速度に基づいて、これらの両回転速度を平均することにより、フロントデフケース111の回転速度を検出可能である。
【0021】
四輪駆動車100には、左右前輪104a,104bに対応してブレーキ装置16a,16bが、また左右後輪105a,105bに対応してブレーキ装置16c,16dが、それぞれ設けられている。ブレーキ装置16a〜16dは、例えばブレーキローターと、ブレーキローターを挟むブレーキパッドを有するブレーキキャリパーとを備え、ブレーキキャリパーに供給されるブレーキオイルの油圧を変動させることで、各車輪の制動力をそれぞれ個別に制御可能である。
【0022】
トラクションコントロール装置8は、例えば低μ路走行時において左右前輪104a,104b及び左右後輪105a,105bの何れかの車輪がスリップした場合には、ブレーキ装置16a〜16dによる制動力を制御して、そのスリップを抑制する制動力制御機能を有している。また、トラクションコントロール装置8は、燃料噴射装置9に指令信号を出力してエンジン102への燃料供給量を減少させ、エンジン102が発生する駆動力を低減させることによって、スリップを抑制する駆動力機能を有している。トラクションコントロール装置8は、例えば右前輪104bにスリップが発生した場合には、ブレーキ装置16bによる制動力を付与して右前輪104bのスリップを抑制する。また、これと同時にエンジン102が発生する駆動力を低減させることで、より確実に右前輪104bのスリップを抑制することも可能である。
【0023】
(噛み合いクラッチ3の構成)
図2(a)は、噛み合いクラッチ3の概略の構成例を示す断面図である。噛み合いクラッチ3は、フロントデフケース111の軸方向の端部に固定された第1回転部材31と、第1回転部材31に対して同軸上で相対回転可能な第2回転部材32とを有し、第1回転部材31がエンジン102側に、第2回転部材32が左右後輪105a,105b側(プロペラシャフト2側)に、それぞれ連結されている。そして、噛み合いクラッチ3は、第1回転部材31と第2回転部材32との噛み合いにより、エンジン102から左右後輪105a,105bへの駆動力の伝達及び遮断を切り替え可能である。
【0024】
第1回転部材31は、前輪側ドライブシャフト108bを挿通させる環状であり、例えばボルト締めによってフロントデフケース111の端部に固定され、フロントデフケース111と一体に回転する。第1回転部材31の外周には、複数のスプライン歯31aが形成されている。
【0025】
第2回転部材32は、円筒状の本体部320と、本体部320に対して軸方向移動可能なスリーブ部33とからなる。本体部320は、その中心部を前輪側ドライブシャフト108bが貫通している。第1回転部材31に対向する本体部320の一端部321は、外側に拡径した環状であり、その外周面には、複数のスプライン歯321aが形成されている。本体部320の他端部322の外周面には、リングギヤ6bが例えばボルト締めにより相対回転不能に固定されている。第1回転部材31及び第2回転部材32の本体部320は、図略の軸受によって車体に対してそれぞれ独立して回転可能かつ軸方向移動不能に支持されている。
【0026】
スリーブ部33は筒状であり、その内周面には複数のスプライン歯33aが形成されている。複数のスプライン歯33aは、本体部320の複数のスプライン歯321aと常時スプライン係合している。これによりスリーブ部33は、本体部320に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。また、スリーブ部33の複数のスプライン歯33aは、スリーブ部33が前輪側ドライブシャフト108bの回転軸線Oに沿って軸方向移動することにより、第1回転部材31の複数のスプライン歯31aと係合可能である。ここで、係合とは、互いに噛み合うことをいう。
【0027】
また、スリーブ部33の外周側には環状の溝33bが形成され、この溝33bにフォーク34が摺動可能に嵌合されている。フォーク34は、ECU5によって制御される図略のアクチュエータによって、スリーブ部33と共に回転軸線Oに平行な矢印Aの方向及びその逆方向に進退移動可能である。
【0028】
図2(b)は、第1回転部材31の複数のスプライン歯31a及び第2回転部材32の本体部320における複数のスプライン歯321aと、スリーブ部33の複数のスプライン歯33aとの噛み合い状態の一例を示す概略図である。この図に示す状態では、第2回転部材32の本体部320の複数のスプライン歯321aとスリーブ部33の複数のスプライン歯33aとが噛み合っているが、第1回転部材31の複数のスプライン歯31aとスリーブ部33の複数のスプライン歯33aとは噛み合っていない。従って、噛み合いクラッチ3は、第1回転部材31と第2回転部材32との相対回転が可能な解放状態であり、フロントデフケース111とプロペラシャフト2との間のトルク伝達が遮断されている。
【0029】
また、この状態からフォーク34及びスリーブ部33が矢印Aの方向に移動すると、スリーブ部33のスプライン歯33aが第1回転部材31のスプライン歯31aの間に入り込み、スプライン歯31aとスプライン歯33aとが噛み合う。この噛み合い状態では、スリーブ部33の複数のスプライン歯33aが、第1回転部材31の複数のスプライン歯31a及び第2回転部材32の本体部320における複数のスプライン歯321aに共に噛み合うので、第1回転部材31と第2回転部材32との相対回転が不能となる。従って、フロントデフケース111とプロペラシャフト2とがトルク伝達可能に連結される。
【0030】
(トルクカップリング4の構成)
図3は、トルクカップリング4及びその周辺部の概略の構成例を示す概略構成図である。トルクカップリング4は、図3に示すように、多板クラッチ41,電磁クラッチ42,カム機構43、インナシャフト44、及びこれらを収容するハウジング40を有し、リヤディファレンシャル107及び歯車機構7と共にディファレンシャルキャリア12に収容されている。
【0031】
ディファレンシャルキャリア12内の空間は、隔壁121によって第1及び第2の空間12a,12bに液密に分離されている。歯車機構7及びリヤディファレンシャル107が配置される第1の空間12aには、ギヤの潤滑に適した図略のデフオイルが所定の充填率で充填されている。また、トルクカップリング4が収容される第2の空間12bには、後述するインナクラッチプレート411及びアウタクラッチプレート412の潤滑に適した図略の潤滑油が所定の充填率で充填されている。
【0032】
サイドギヤシャフト14は、リヤディファレンシャル107の一方のサイドギヤ113に一端が連結された軸部141と、軸部141の他端に設けられたフランジ部142とを一体に有し、軸部141が隔壁121に挿通されている。トルクカップリング4は、サイドギヤシャフト14と左後輪側ドライブシャフト112aとの間のトルク伝達量を調節可能である。
【0033】
トルクカップリング4のハウジング40は、互いに相対回転不能に結合された第1ハウジング部材401と第2ハウジング部材402とからなる。第1ハウジング部材401は円筒状であり、第2ハウジング部材402は、第1ハウジング部材401の一方端部を塞ぐように配置されている。ハウジング40は、第1ハウジング部材401がサイドギヤシャフト14と相対回転不能に連結されている。
【0034】
多板クラッチ41は、ハウジング40の第1ハウジング部材401と円筒状のインナシャフト44との間に配置され、インナシャフト44の外周面に相対回転不能にスプライン係合するインナクラッチプレート411と、第1ハウジング部材401の内周面に相対回転不能にスプライン係合するアウタクラッチプレート412とからなる。インナシャフト44は、左後輪側ドライブシャフト112aにスプライン嵌合によって相対回転不能に連結されている。
【0035】
電磁クラッチ42は、環状のコイル421及びアーマチャカム422を有し、ハウジング40の回転軸線上に配置されている。電磁クラッチ42は、コイル421による電磁力の発生によってアーマチャカム422をコイル421側に移動させ、第2ハウジング部材402にアーマチャカム422を摩擦摺動させるように構成されている。
【0036】
カム機構43は、カム部材としてのアーマチャカム422を含み、このアーマチャカム422にハウジング40の回転軸線に沿って並列するメインカム431、及びこのメインカム431とアーマチャカム422との間に介在する球状のカムフォロア432を有している。そして、カム機構43は、コイル421への通電によってアーマチャカム422がハウジング40からの回転力を受け、多板クラッチ41のクラッチ力となる押圧力に変換するように構成されている。コイル421への通電量が多くなるとアーマチャカム422と第2ハウジング部材402との摩擦力が増大し、メインカム431がより強く多板クラッチ41を押圧する。すなわち、トルクカップリング4は、コイル421への通電量に応じて多板クラッチ41の押圧力を可変に制御することができ、ひいてはサイドギヤシャフト14と左後輪側ドライブシャフト112aとの間のトルク伝達量を調節可能である。
【0037】
トルクカップリング4によるトルク伝達量が十分に大きく、サイドギヤシャフト14と左後輪側ドライブシャフト112aとが一体に回転する場合には、左後輪側ドライブシャフト112aとプロペラシャフト2とが、歯車機構7、リヤディファレンシャル107、サイドギヤシャフト14、及びトルクカップリング4を介してトルク伝達可能に連結されると共に、右後輪側ドライブシャフト112bとプロペラシャフト2とが、歯車機構7及びリヤディファレンシャル107を介してトルク伝達可能に連結される。
【0038】
一方、トルクカップリング4による伝達トルクが遮断されてサイドギヤシャフト14と左後輪側ドライブシャフト112aとの連結が解除されると、左後輪側ドライブシャフト112aにプロペラシャフト2からのトルクが伝達されなくなり、これに伴って右後輪側ドライブシャフト112bにもプロペラシャフト2からのトルクが伝達されなくなる。なお、右後輪側ドライブシャフト112bにもトルクが伝達されなくなるのは、一方のサイドギヤが空転すると他方のサイドギヤにもトルクが伝達されないという一般的なディファレンシャル装置の特性によるものである。
【0039】
このように、トルクカップリング4は、そのトルク伝達量の増減により、プロペラシャフト2と左右後輪105a,105bとの間の伝達トルクを連続的に調節可能である。
【0040】
(ECU5による制御)
ECU5は、予め記憶素子に記憶されたプログラムに基づいて処理を実行するCPU(Central Processing Unit)や、このCPUの演算結果に基づいて、例えばPWM(Pulse Width Modulation)制御によって電流値を可変に調節することができる電流出力回路等を有している。ECU5は、噛み合いクラッチ3及びトルクカップリング4を動作させるための電流を出力し、噛み合いクラッチ3及びトルクカップリング4を制御する。また、ECU5は、例えばCAN(Controller Area Network)等の車内通信網を介して、四輪駆動車100の車速や、エンジン102の出力トルク、及びアクセル開度や操舵角等の走行状態に関する各種情報を取得可能である。
【0041】
そして、ECU5は、取得した走行状態の情報に基づいて左右後輪105a,105bに伝達すべき指令トルクを演算し、この指令トルクに応じたトルクが左右後輪105a,105bに伝達されるよう、噛み合いクラッチ3及びトルクカップリング4を制御する。
【0042】
例えば、左右前輪104a,104bと左右後輪105a,105bとの回転速度差が大きくなった場合には、左右後輪105a,105bに伝達するトルクを大きくするように噛み合いクラッチ3及びトルクカップリング4を制御する。これにより、例えば左右前輪104a,104bにスリップが発生した場合に四輪駆動傾向の走行状態とし、左右前輪104a,104bのスリップを抑制する。また、ECU5は、エンジン102の出力トルクの増大に応じて左右後輪105a,105bに伝達するトルクが大きくなるように噛み合いクラッチ3及びトルクカップリング4を制御する。これにより、左右前輪104a,104bに過大なトルクが伝達されることによるスリップを未然に防止する。
【0043】
また、ECU5は、例えば四輪駆動車100が一定の速度で直進する定常走行時に、噛み合いクラッチ3及びトルクカップリング4によるトルク伝達を共に遮断し、プロペラシャフト2の回転を停止させた二輪駆動状態とする。これにより、リングギヤ7bがデフオイルを撹拌することによる回転抵抗や、プロペラシャフト2や歯車機構6,7を軸支する各軸受による回転抵抗が抑制され、四輪駆動車100の燃費(単位容量の燃料あたりの走行距離)が向上する。
【0044】
また、ECU5は、噛み合いクラッチ3及びトルクカップリング4によるトルク伝達を共に遮断した二輪駆動状態から、プロペラシャフト2を介して左右後輪105a,105b側にエンジン102のトルクを伝達する四輪駆動状態に移行する際、トルクカップリング4による伝達トルクを高めてプロペラシャフト2の回転速度を上昇させ、プロペラシャフト2と左右後輪105a,105bとの回転を同期させる。なお、ここで「同期」とは、多板クラッチ41におけるインナクラッチプレート411とアウタクラッチプレート412との間の滑りがなく、リヤディファレンシャル107や歯車機構7のギヤ比を考慮したプロペラシャフト2の回転速度と左右後輪105a,105bの回転速度とが実質的に一致する状態をいう。
【0045】
また、ECU5は、噛み合いクラッチ3における第1回転部材31と第2回転部材32との差動回転が所定値以下となったとき、噛み合いクラッチ3を制御して、第2回転部材32のスリーブ部33を第1回転部材31に係合させる。これにより、エンジン102の駆動力が左右前輪104a,104b及び左右後輪105a,105bに伝達される四輪駆動状態となる。
【0046】
ところで、二輪駆動状態において左右前輪104a,104bの少なくとも何れかにスリップが発生すると、左右前輪104a,104bと左右後輪105a,105bとの回転速度差が大きくなるので、ECU5は、四輪駆動状態にすべきと判断し、プロペラシャフト2と左右後輪105a,105bとの回転を同期させるべく、トルクカップリング4による伝達トルクを増大させる。しかし、左右前輪104a,104bにスリップが発生している状態では、プロペラシャフト2と左右後輪105a,105bとの回転を同期させても、噛み合いクラッチ3における第1回転部材31と第2回転部材32との差動回転が所定値以下とならない場合がある。
【0047】
本実施の形態では、左右前輪104a,104bにスリップが発生した状態でも、四輪駆動への移行を可能にすべく、噛合いクラッチ3の第1回転部材31と第2回転部材32との相対回転速度が所定値以上の場合には、トラクションコントロール装置8に左右前輪104a,104bのスリップを抑制する制御を行うべき指令信号を出力する。以下、この場合のECU5の制御内容について、詳細に説明する。
【0048】
図4は、ECU5が実行する処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートでは、ECU5が実行する処理のうち、二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際の処理の一例を示している。このフローチャートにおいて、「ディスコネクト状態」とは、噛み合いクラッチ3及びトルクカップリング4によるトルク伝達が共に遮断された二輪駆動状態をいい、「コネクト状態」とは、噛み合いクラッチ3及びトルクカップリング4を介してエンジン102の駆動力が左右後輪105a,105bに伝達される四輪駆動状態をいう。
【0049】
ECU5は、四輪駆動車100がディスコネクト状態であるか否かを判定し(ステップ1)、ディスコネクト状態でない場合(S1:No)には、図4に示すフローチャートの処理を終了する。なお、この判定は、例えばECU5のCPUが参照するフラグ等の情報に基づいて行うことができる。
【0050】
ディスコネクト状態である場合(S1:Yes)、ECU5は、左右前輪104a,104bと左右後輪105a,105bとの回転速度差やアクセル開度等の走行状態に基づいて、コネクト状態に移行すべきか否かを判定する(ステップS2)。この判定の結果、コネクト状態に移行すべきでないと判定した場合(S2:No)には、図4に示すフローチャートの処理を終了する。
【0051】
一方、コネクト状態に移行すべきと判定した場合(S2:Yes)、ECU5は、内部信号である駆動状態切替信号をオンにする。この駆動状態切替信号は、オン状態でコネクト状態とすべきことを、またオフ状態でディスコネクト状態とすべきことを、それぞれ示すものとする。
【0052】
次に、ECU5は、トルクカップリング4のコイル421に電流を供給し、トルクカップリング4による伝達トルクを増大させる(ステップS4)。これにより、左右後輪105a,105bの回転トルクがリヤディファレンシャル107を介してプロペラシャフト2に伝達され、プロペラシャフト2の回転速度が上昇する。なお、このステップにおける伝達トルクは、プロペラシャフト2の急加速による衝撃を抑制するため、例えば四輪駆動状態における走行時の伝達トルクよりも小さくすることが望ましい。
【0053】
次に、ECU5は、プロペラシャフト2の回転と左右後輪105a,105bの回転とが同期したか否かを判定する(ステップS5)。この同期が完了していない場合(S5:No)には、このステップS5の処理を繰り返し行う。
【0054】
プロペラシャフト2の回転と左右後輪105a,105bの回転とが同期すると(S5:Yes)、ECU5は、噛み合いクラッチ3における差動回転速度、すなわち第1回転部材31と第2回転部材32との差動回転速度を演算する(ステップS6)。なお、第1回転部材31の回転速度は、回転速センサ15a,15bによって検出した左右前輪104a,104bの回転速度の平均値によって求めることができる。また、第2回転部材32の回転速度は、回転速センサ16によって検出したプロペラシャフト2の回転速度に歯車機構6のギヤ比(ピニオンギヤ6aの歯数/リングギヤ6bの歯数)を乗じて求めることができる。
【0055】
次に、ECU5は、ステップS6で演算した差動回転速度が所定値未満であるか否かを判定する(ステップS7)。この所定値は、例えば150〜200rpmである。
【0056】
この差動回転速度が所定値未満である場合(S7:Yes)、ECU5は、噛み合いクラッチ3を制御して、第1回転部材31と第2回転部材32と噛み合わせる(ステップS8)。
【0057】
一方、ステップS7において差動回転速度が所定値未満でないと判定した場合(S7:No)、ECU5は、トラクションコントロール装置8に、左右後輪105a,105bのスリップを抑制すべきことを指示する信号(以下、この信号を「TC介入指令信号」という)を出力する(ステップS9)。トラクションコントロール装置8は、TC介入指令信号を受信し、ブレーキ装置16a,16bを制御し、燃料噴射装置9に指令信号を出力してエンジン102への燃料供給量を減少させ、スリップを抑制する。
【0058】
次に、ECU5は、ステップS6に処理を戻し、噛み合いクラッチ3における差動回転速度を演算し(ステップS6)、この差動回転速度が所定値未満であるか否かを判定する(ステップS7)。トラクションコントロール装置8の制御によって左右後輪105a,105bのスリップが収束していれば、差動回転速度が所定値未満となり(ステップS7:Yes)、ECU5が噛み合いクラッチ3を制御して、第1回転部材31と第2回転部材32とを噛み合わせる(ステップS8)。これにより、コネクト状態への移行が完了する。
【0059】
図5は、ディスコネクト状態からコネクト状態への移行時における第1回転部材31の回転速度rs1、第2回転部材32の回転速度rs2、差動回転速度rs3(=rs1−rs2)、駆動状態切替信号、TC介入指令信号、及び噛み合いクラッチ結合指令信号の時間的な変化の一例を示すグラフである。なお、以下の説明において、かっこ書きは図4のフローチャートの対応するステップ番号を示す。
【0060】
時刻t1において、図5(d)に示すように駆動状態切替信号がオン状態になると(S3)、カップリング4による伝達トルクが増大し(S4)、図5(b)に示すように第2回転部材32の回転速度rs2が上昇する。これに伴い、図5(c)に示すように噛み合いクラッチ3における差動回転速度rs3(rs3=rs1−rs2)が減少するが、左右前輪104a,104bの何れかにスリップが発生していると、時刻t2においてプロペラシャフト2の回転と左右後輪105a,105bとの回転が同期しても、差動回転速度rs3が所定値SH未満とならない。
【0061】
この際、ECU5は、図5(e)に示すようにトラクションコントロール装置8にTC介入指令信号を出力し(S9)、トラクションコントロール装置8は、この信号に基づいて左右前輪104a,104bのスリップを抑制する制御を行う。この制御によって、図5(a)に示すように第1回転部材31の回転速度rs1が低下する。また、これに伴って差動回転速度rs3が低下し、時刻t3において差動回転速度rs3が所定値SH未満となると、ECU5は、図5(f)に示すように噛み合いクラッチ結合指令信号をオン状態にし、第1回転部材31と第2回転部材32とを噛み合わせ、コネクト状態への移行が完了する。
【0062】
(実施の形態の効果)
以上説明した本実施の形態によれば、ECU5がトラクションコントロール装置8に左右前輪104a,104bのスリップを抑制する制御を行わせるので、スリップが発生している状態でも、ディスコネクト状態からコネクト状態、すなわち二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行を速やかに行うことができる。これにより、四輪駆動車100の走行安定性を高めることができる。
【0063】
また、噛み合いクラッチ3の噛み合わせは、噛み合いクラッチ3における差動回転速度が所定値未満になってから実行されるので、噛み合いクラッチ3の噛み合わせの際の振動や衝撃を抑制することができる。
【0064】
以上、本発明の四輪駆動車の制御装置を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、プロペラシャフト2の回転と左右後輪105a,105bの回転とが同期したときの噛み合いクラッチ3における差動回転速度rs3が所定値以上である場合に、ECU5がトラクションコントロール装置8にTC介入指令信号を出力するようにしたが、これに限らず、駆動状態切替信号がオンになったときの前後輪回転速度差(左右前輪104a,104bの平均回転速度と左右後輪105a,105bの平均回転速度の速度差)が所定値以上の場合に、スリップが発生しているとみなしてトラクションコントロール装置8にTC介入指令信号を出力してもよい。
【符号の説明】
【0065】
2…プロペラシャフト、3…噛み合いクラッチ、4…トルクカップリング、5…ECU、6,7…歯車機構、6a,7a…ピニオンギヤ、6b,7b…リングギヤ、8…トラクションコントロール装置、9…燃料噴射装置、12…ディファレンシャルキャリア、12a,12b…空間、14…サイドギヤシャフト、15a〜15d…回転速センサ、16…回転速センサ、16a〜16d…ブレーキ装置、31…第1回転部材、31a…スプライン歯、32…第2回転部材、33…スリーブ部、33a…スプライン歯、33b…溝、34…フォーク、40…ハウジング、41…多板クラッチ、42…電磁クラッチ、43…カム機構、44…インナシャフト、100…四輪駆動車、101…駆動力伝達系、102…エンジン、103…トランスミッション、104a,104b…左右前輪、105a,105b…左右後輪、106…フロントディファレンシャル、107…リヤディファレンシャル、108a,108b…前輪側ドライブシャフト、109…サイドギヤ、110…ピニオンギヤ、111…フロントデフケース、111a…ピニオンギヤシャフト、112a,112b…ドライブシャフト、113…サイドギヤ、114…ピニオンギヤ、115…ピニオンギヤシャフト、116…リヤデフケース、121…隔壁、141…軸部、142…フランジ部、320…本体部、321…一端部、321a…スプライン歯、322…他端部、401…第1ハウジング部材、402…第2ハウジング部材、411…インナクラッチプレート、412…アウタクラッチプレート、421…コイル、422…アーマチャカム、431…メインカム、432…カムフォロア
図1
図2
図3
図4
図5