特許 6201772 四輪駆動車の制御装置及び四輪駆動車の制御方法

(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】6201772

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】四輪駆動車の制御装置及び四輪駆動車の制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60K 23/08 20060101AFI20170914BHJP

【ＦＩ】

   B60K23/08 C

【請求項の数】6

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2014-5793(P2014-5793)

(22)【出願日】2014年1月16日

(65)【公開番号】特開2015-134522(P2015-134522A)

(43)【公開日】2015年7月27日

【審査請求日】2016年12月13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】三田 将貴

(72)【発明者】

【氏名】児玉 明

【審査官】 前田 浩

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２５５８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−６３２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｋ ２３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動源の駆動力を主駆動輪及び補助駆動輪に伝達する４輪駆動状態と、前記駆動源の駆動力を前記主駆動輪のみに伝達する２輪駆動状態とを切り替え可能な四輪駆動車の制御装置であって、
前記四輪駆動車は、
前記４輪駆動状態において前記補助駆動輪に駆動力を伝達するプロペラシャフトと、
少なくとも１つの噛み合いクラッチを含み、前記２輪駆動状態において前記プロペラシャフトと前記主駆動輪及び前記補助駆動輪との連結を遮断すると共に、前記４輪駆動状態において前記プロペラシャフトと前記主駆動輪及び前記補助駆動輪とを連結することが可能な連結機構と、
前記連結機構の連結遮断状態において前記プロペラシャフトに前記噛み合いクラッチを同期させるための回転力を伝達することが可能な摩擦クラッチとを備え、
前記２輪駆動状態において前記噛み合いクラッチを同期させる場合に、その同期に要する所要時間が第１の所定値以上になると判断されるとき、前記摩擦クラッチの作動によって前記プロペラシャフトを回転させる
四輪駆動車の制御装置。

【請求項2】

前記２輪駆動状態において、前記所要時間が前記第１の所定値よりも短い第２の所定値以上であると判断されるとき、前記摩擦クラッチを作動させるための条件を緩和し、前記所要時間が前記第２の所定値未満である場合に比較して早期に前記摩擦クラッチを作動させる、
請求項１に記載の四輪駆動車の制御装置。

【請求項3】

前記噛み合いクラッチの同期に要する所要時間が前記第１の所定値以上になると判断されるとき、車速が所定値以下であることを条件として前記摩擦クラッチを作動させる、
請求項１又は２に記載の四輪駆動車の制御装置。

【請求項4】

前記４輪駆動状態において、前記プロペラシャフトの回転が停止した後に前記噛み合いクラッチを同期させるのに要する時間が所定値以上となると判断される場合に、車両走行状態にかかわらず、前記噛み合いクラッチの連結状態を維持する、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の四輪駆動車の制御装置。

【請求項5】

前記連結機構の連結遮断状態における加速時に、車速の上昇によって前記所要時間が所定値以上となることが予見される場合に、前記摩擦クラッチの作動によって前記プロペラシャフトを回転させる、
請求項１乃至４の何れか１項に記載の四輪駆動車の制御装置。

【請求項6】

駆動源の駆動力を主駆動輪及び補助駆動輪に伝達する４輪駆動状態と、前記駆動源の駆動力を前記主駆動輪のみに伝達する２輪駆動状態とを切り替え可能な四輪駆動車の制御方法であって、
前記四輪駆動車は、
前記４輪駆動状態において前記補助駆動輪に駆動力を伝達するプロペラシャフトと、
少なくとも１つの噛み合いクラッチを含み、前記２輪駆動状態において前記プロペラシャフトと前記主駆動輪及び前記補助駆動輪との連結を遮断すると共に、前記４輪駆動状態において前記プロペラシャフトと前記主駆動輪及び前記補助駆動輪とを連結することが可能な連結機構と、
前記連結機構の連結遮断状態において前記プロペラシャフトに前記噛み合いクラッチを同期させるための回転力を伝達することが可能な摩擦クラッチとを備え、
前記２輪駆動状態において前記噛み合いクラッチを同期させる場合に、その同期に要する所要時間が第１の所定値以上になると判断されるとき、前記摩擦クラッチの作動によって前記プロペラシャフトを回転させる
四輪駆動車の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、駆動源の駆動力を主駆動輪及び補助駆動輪に伝達する４輪駆動状態と駆動源の駆動力を主駆動輪のみに伝達する２輪駆動状態とを切り替え可能な四輪駆動車の制御装置及び制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、４輪駆動状態と２輪駆動状態とを切り替え可能な四輪駆動車及びその制御装置として、特許文献１に記載のものが知られている。

【0003】

特許文献１に記載の四輪駆動車は、２輪駆動状態ではエンジンの駆動力が後輪のみに伝達され、４輪駆動状態ではエンジンの駆動力が前輪及び後輪に伝達される。４輪駆動状態において、エンジンの駆動力はトランスファによってリヤプロペラシャフトとフロントプロペラシャフトとに配分される。また、フロントプロペラシャフトに配分された駆動力は、フロントディファレンシャルによって右フロントドライブシャフトと左フロントドライブシャフトとに配分され、左右の前輪に伝達される。

【0004】

フロントディファレンシャルと右フロントドライブシャフトとの間には、断接装置として機能するＡＤＤ（Automatic Disconnecting Differential）機構が設けられている。また、トランスファ内には、フロントプロペラシャフトへの駆動力の伝達を遮断可能なトランスファクラッチが設けられている。このトランスファクラッチは、フロントプロペラシャフトへ伝達するトルクを調節可能な油圧クラッチである。ＡＤＤ機構は、フロントディファレンシャルの右出力部と右フロントドライブシャフトとを接続するロック状態と、この接続を切り離すフリー状態とを切り換え可能である。ＡＤＤ機構及びトランスファクラッチは、制御装置によって制御される。

【0005】

制御装置は、２輪駆動状態での走行時にトランスファクラッチ及びＡＤＤ機構による駆動力の伝達を遮断してフロントプロペラシャフトを非回転とし、フロントプロペラシャフトの回転に伴う走行抵抗を低減する。この走行抵抗としては、フロントディファレンシャルにおけるオイルの掻き上げによる回転抵抗が含まれる。このように、２輪駆動状態での走行時における走行抵抗を低減することで、燃費性能の向上が図られている。

【0006】

また、２輪駆動状態から４輪駆動状態に切り換える際には、まずフロントプロペラシャフトの回転を開始させるのに必要なトルクをトランスファクラッチからフロントプロペラシャフトに伝達し、フロントプロペラシャフトの回転によってＡＤＤ機構の入力部（フロントディファレンシャルの右出力部）の回転とＡＤＤ機構の出力部（右フロントドライブシャフト）の回転とを同期させる。そして、ＡＤＤ機構の入出力部の回転が同期した後に、ＡＤＤ機構をフリー状態からロック状態に切り換える。これにより、ＡＤＤ機構をロック状態にした際のショックの発生が抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００３−２２０８４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ディファレンシャル装置の潤滑に用いられる潤滑油（デフオイル）は、温度によって粘性が大きく変化し、低温時には粘性が高くなる。このため、ＡＤＤ機構等の断接装置における回転を同期させるためには、この潤滑油の粘性による回転抵抗に抗してプロペラシャフトを回転させなければならないので、低温時には回転同期が完了するまでに長い時間を要し、２輪駆動状態から４輪駆動状態への切り替えを迅速に行えない場合がある。

【0009】

そこで、本発明は、２輪駆動状態から４輪駆動状態への切り替えに要する時間を短縮することが可能な四輪駆動車の制御装置、及び四輪駆動車の制御方法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】

【0010】

本発明は、上記課題を解決するため、駆動源の駆動力を主駆動輪及び補助駆動輪に伝達する４輪駆動状態と、前記駆動源の駆動力を前記主駆動輪のみに伝達する２輪駆動状態とを切り替え可能な四輪駆動車の制御装置であって、前記四輪駆動車は、前記４輪駆動状態において前記補助駆動輪に駆動力を伝達するプロペラシャフトと、少なくとも１つの噛み合いクラッチを含み、前記２輪駆動状態において前記プロペラシャフトと前記主駆動輪及び前記補助駆動輪との連結を遮断すると共に、前記４輪駆動状態において前記プロペラシャフトと前記主駆動輪及び前記補助駆動輪とを連結することが可能な連結機構と、前記連結機構の連結遮断状態において前記プロペラシャフトに前記噛み合いクラッチを同期させるための回転力を伝達することが可能な摩擦クラッチとを備え、前記２輪駆動状態において前記噛み合いクラッチを同期させる場合に、その同期に要する所要時間が第１の所定値以上になると判断されるとき、前記摩擦クラッチの作動によって前記プロペラシャフトを回転させる四輪駆動車の制御装置を提供する。

【0011】

また、本発明は、上記課題を解決するため、駆動源の駆動力を主駆動輪及び補助駆動輪に伝達する４輪駆動状態と、前記駆動源の駆動力を前記主駆動輪のみに伝達する２輪駆動状態とを切り替え可能な四輪駆動車の制御方法装置であって、前記四輪駆動車は、前記４輪駆動状態において前記補助駆動輪に駆動力を伝達するプロペラシャフトと、少なくとも１つの噛み合いクラッチを含み、前記２輪駆動状態において前記プロペラシャフトと前記主駆動輪及び前記補助駆動輪との連結を遮断すると共に、前記４輪駆動状態において前記プロペラシャフトと前記主駆動輪及び前記補助駆動輪とを連結することが可能な連結機構と、前記連結機構の連結遮断状態において前記プロペラシャフトに前記噛み合いクラッチを同期させるための回転力を伝達することが可能な摩擦クラッチとを備え、前記２輪駆動状態において前記噛み合いクラッチを同期させる場合に、その同期に要する所要時間が第１の所定値以上になると判断されるとき、前記摩擦クラッチの作動によって前記プロペラシャフトを回転させる四輪駆動車の制御方法を提供する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、２輪駆動状態から４輪駆動状態への切り替えに要する時間を短縮することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置が搭載された四輪駆動車の概略の構成を示す構成図である。

【図2】トルクカップリング及び後輪側歯車機構の構成例を示す断面図である。

【図3】噛み合いクラッチの概略の構成例を示す断面図である。

【図4】駆動力伝達装置及びその周辺部を示す断面図である。

【図5】カム部材を示し、（ａ）はカム部材をアーマチャ側から平面図、（ｂ）はカム部材の一部を示す斜視図である。

【図6】アーマチャを示す斜視図である。

【図7】第２ハウジング部材に設けられた複数の係止部を示す斜視図である。

【図8】（ａ）〜（ｄ）は、カム部材及びアーマチャの動作を係止部と共に模式的に説明する説明図である。

【図9】制御装置の制御部が実行する処理の一部を示すフローチャートである。

【図10】前後輪の回転速差の時間的な変化の例を示すグラフである。

【図11】制御装置の制御部が実行する処理の一部を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る制御装置が搭載された四輪駆動車の概略の構成を示す構成図である。

【0015】

（四輪駆動車２００の構成）
四輪駆動車２００は、駆動源であるエンジン２０２と、トランスミッション２０３と、主駆動輪としての前輪２０４Ｌ，２０４Ｒと、補助駆動輪としての後輪２０５Ｌ，２０５Ｒと、エンジン２０２の駆動力を前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ及び後輪２０５Ｌ，２０５Ｒに伝達可能な駆動力伝達系２０１と、駆動力伝達系２０１を制御する制御装置９とを備えている。なお、図１において符号中の文字「Ｌ」は四輪駆動車２００の前進方向に対する左側を示し、文字「Ｒ」は四輪駆動車２００の前進方向に対する右側を示している。この四輪駆動車２００は、エンジン２０２の駆動力を前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ及び後輪２０５Ｌ，２０５Ｒに伝達する４輪駆動状態と、エンジン２０２の駆動力を前輪２０４Ｌ，２０４Ｒのみに伝達する２輪駆動状態とを切り替え可能である。

【0016】

駆動力伝達系２０１は、前輪側駆動力伝達系２０１Ａと、後輪側駆動力伝達系２０１Ｂと、前輪側駆動力伝達系２０１Ａ及び後輪側駆動力伝達系２０１Ｂをつなぐプロペラシャフト２０とを有している。プロペラシャフト２０は、４輪駆動状態において後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側に駆動力を伝達する。

【0017】

プロペラシャフト２０の前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ側の端部には、互いに噛合するピニオンギヤ２６１及びリングギヤ２６２からなる前輪側歯車機構２６が配置されている。また、プロペラシャフト２０の後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側の端部には、互いに噛合するピニオンギヤ２７１及びリングギヤ２７２からなる後輪側歯車機構２７が配置されている。

【0018】

前輪側駆動力伝達系２０１Ａは、フロントディファレンシャル２１及び噛み合いクラッチ２３を含み、プロペラシャフト２０における前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ側に配置されている。フロントディファレンシャル２１は、サイドギヤ２１１Ｌ，２１１Ｒと、一対のピニオンギヤ２１２と、一対のピニオンギヤ２１２を回転可能に支持するギヤ支持部材２１３と、サイドギヤ２１１Ｌ，２１１Ｒ及び一対のピニオンギヤ２１２を収容するフロントデフケース２１４とを有している。フロントデフケース２１４は、トランスミッション２０３に連結されている。サイドギヤ２１１Ｌは、前輪２０４Ｌ側のアクスルシャフト２４Ｌに接続され、サイドギヤ２１１Ｒは、前輪２０４Ｒ側のアクスルシャフト２４Ｒに接続されている。

【0019】

噛み合いクラッチ２３は、第１回転部材２３１と、第２回転部材２３２と、第１回転部材２３１及び第２回転部材２３２を相対回転不能に連結する筒状のスリーブ２３３とを有している。スリーブ２３３は、図略のアクチュエータにより方向に進退移動可能であり、軸方向の一側に移動したときに第１回転部材２３１と第２回転部材２３２とを連結し、スリーブ２３３が軸方向の他側に移動したときには、第１回転部材２３１と第２回転部材２３２との連結が解除される。第１回転部材２３１はフロントデフケース２１４に、第２回転部材２３２はリングギヤ２６２に、それぞれ回転不能に接続されている。噛み合いクラッチ２３の構成の詳細については後述する。

【0020】

後輪側駆動力伝達系２０１Ｂは、伝達トルクを連続的に調節することが可能なトルクカップリング２８、リヤディファレンシャル２２、及び駆動力伝達装置１を含み、プロペラシャフト２０における後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側に配置されている。トルクカップリング２８は、プロペラシャフト２０から後輪側歯車機構２７を介してリヤディファレンシャル２２へ伝達されるトルクを無段階に調節可能な多板クラッチである。トルクカップリング２８の構成については後述する。

【0021】

リヤディファレンシャル２２は、サイドギヤ２２１Ｌ，２２１Ｒと、一対のピニオンギヤ２２２と、一対のピニオンギヤ２２２を回転可能に支持するギヤ支持部材２２３と、サイドギヤ２２１Ｌ，２２１Ｒ及び一対のピニオンギヤ２２２を収容し、リングギヤ２７２と一体回転するリヤデフケース２２４とを有している。一対のピニオンギヤ２２２は、サイドギヤ２２１Ｌ，２２１Ｒにギヤ軸を直交させて噛合する。サイドギヤ２２１Ｌは、後輪２０５Ｌ側のアクスルシャフト２９Ｌに接続され、サイドギヤ２２１Ｒは、後輪２０５Ｒ側のアクスルシャフト２９Ｒに駆動力伝達装置１を介して接続される。

【0022】

駆動力伝達装置１は、リヤディファレンシャル２２のサイドギヤ２２１Ｒと後輪２０５Ｒ側のアクスルシャフト２９Ｒとの連結を断接可能である。リヤディファレンシャル２２のサイドギヤ２２１Ｒと後輪２０５Ｒ側のアクスルシャフト２９Ｒとの連結が駆動力伝達装置１によって遮断されると、エンジン２０２の駆動力が後輪２０５Ｒに伝達されなくなると共に、リヤディファレンシャル２２のサイドギヤ２２１Ｌ，２２１Ｒ及び一対のピニオンギヤ２２２が空回りすることにより後輪２０５Ｌにも駆動力が伝達されなくなり、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒのみにエンジン２０２の駆動力が伝達される２輪駆動状態となる。

【0023】

一方、駆動力伝達装置１によってリヤディファレンシャル２２のサイドギヤ２２１Ｒと後輪２０５Ｒ側のアクスルシャフト２９Ｒとが連結されると、リヤデフケース２２４から後輪２０５Ｒに駆動力を伝達可能になると共に、リヤディファレンシャル２２のサイドギヤ２２１Ｌを介して後輪２０５Ｌにも駆動力を伝達可能となる。

【0024】

駆動力伝達系２０１における噛み合いクラッチ２３、トルクカップリング２８、及び駆動力伝達装置１は、制御装置９によって制御される。駆動力伝達系２０１は、噛み合いクラッチ２３、トルクカップリング２８、及び駆動力伝達装置１の作動状態に応じて、３つの動作モードを有している。この３つの動作モードは、例えば運転者のスイッチ操作による選択によって切り替えられる。

【0025】

第１の動作モードは、噛み合いクラッチ２３、トルクカップリング２８、及び駆動力伝達装置１の各部における駆動力の伝達が遮断された動作モードである。この第１の動作モードでは、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒのみにエンジン２０２の駆動力が伝達される２輪駆動状態となる。また、前輪側駆動力伝達系２０１Ａからプロペラシャフト２０への駆動力の伝達が噛み合いクラッチ２３によって遮断され、かつ後輪側駆動力伝達系２０１Ｂからプロペラシャフト２０への回転力の伝達が駆動力伝達装置１によって遮断されるので、四輪駆動車２００が走行中であってもプロペラシャフト２０の回転が停止する。これにより、前輪側歯車機構２６及び後輪側歯車機構２７における潤滑油の撹拌抵抗や、プロペラシャフト２０の回転を支持する図略の軸受等の回転抵抗に起因する走行抵抗を低減することができる。

【0026】

第２の動作モードは、噛み合いクラッチ２３及び駆動力伝達装置１を常に連結状態（駆動力伝達が可能な状態）とし、トルクカップリング２８の伝達トルクに応じた駆動力を後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側に伝達する動作モードである。制御装置９は、前後輪の回転速差（前輪２０４Ｌ，２０４Ｒの平均回転速度と後輪２０５Ｌ，２０５Ｒの平均回転速度との差）や、運転者による加速操作量（アクセルペダルの踏み込み量）に基づいて指令伝達トルクを演算し、この指令伝達トルクに応じた電流をトルクカップリング２８に供給する。トルクカップリング２８は、供給される電流に応じた伝達トルクで、プロペラシャフト２０からピニオンギヤ２７１へ駆動力を伝達する。

【0027】

第３の動作モードは、前後輪の回転速差や加速操作量、及び車速等に基づいて２輪駆動状態と４輪駆動状態とを自動的に切り替える動作モードであり、２輪駆動状態では噛み合いクラッチ２３及び駆動力伝達装置１を連結遮断状態（非連結状態）とし、４輪駆動状態では噛み合いクラッチ２３及び駆動力伝達装置１を連結状態とする。２輪駆動状態ではプロペラシャフト２０の回転が停止する。また、４輪駆動状態では、第２の動作モードと同様に、制御装置９が前後輪の回転速差や加速操作量等に基づいて指令伝達トルクを演算し、この指令伝達トルクに応じた電流をトルクカップリング２８に供給する。

【0028】

第３の動作モードにおいて、噛み合いクラッチ２３及び駆動力伝達装置１を連結遮断状態から連結状態とする際には、駆動力伝達装置１及びトルクカップリング２８を介して右後輪２０５Ｒの回転力をプロペラシャフト２０に伝達し、プロペラシャフト２０を回転させて噛み合いクラッチ２３の同期が完了した後に、噛み合いクラッチ２３を連結状態とする。ここで、噛み合いクラッチ２３の同期とは、入力側の回転部材（フロントデフケース２１４）の回転速度と、出力側の回転部材（前輪側歯車機構２６のリングギヤ２６２）の回転速度とが実質的に同じとなることをいう。

【0029】

制御装置９は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶素子からなる記憶部９１と、記憶部９１に記憶されたプログラムに従って動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）等を有する制御部９２と、制御部９２の演算処理結果に基づいて噛み合いクラッチ２３、トルクカップリング２８、及び駆動力伝達装置１に電流を出力する電流出力回路９３とを有している。

【0030】

（トルクカップリング２８及び後輪側歯車機構２７の構成）
図２は、トルクカップリング２８及び後輪側歯車機構２７の構成例を示す断面図である。トルクカップリング２８は、リヤディファレンシャル２２及び後輪側歯車機構２７と共にディファレンシャルキャリア２２０に収容されている。ディファレンシャルキャリア２２０には、潤滑油（デフオイル）Ｌが封入されている。

【0031】

トルクカップリング２８は、ディファレンシャルキャリア２２０に軸受２２０ａを介して回転可能に支持された有底円筒状のフロントハウジング２８１と、フロントハウジング２８１の開口側の端部に固定されたリヤハウジング２８２と、フロントハウジング２８１とピニオンギヤ２７１とをトルク伝達可能に連結するメインクラッチ２８３と、メインクラッチ２８３を軸方向に押圧する押圧力を発生させる電磁クラッチ機構２８４及びカム機構２８５とを備えている。

【0032】

フロントハウジング２８１は、取付部材２８６を介してプロペラシャフト２０に連結される。フロントハウジング２８１の内周面には、スプライン係合部２８１ａが形成されている。ピニオンギヤ２７１は、その一端部がフロントハウジング２８１に収容され、この一端部における外周面にスプライン係合部２７１ａが形成されている。リヤハウジング２８２は、径方向の中央部に配置された環状の非磁性体と、この非磁性体を挟む外側及び内側の環状の磁性体からなる。

【0033】

メインクラッチ２８３は、複数のアウタクラッチプレート２８３ａ及び複数のインナクラッチプレート２８３ｂからなる多板クラッチであり、複数のアウタクラッチプレート２８３ａがフロントハウジング２８１のスプライン係合部２８１ａにスプライン係合し、複数のインナクラッチプレート２８３ｂがピニオンギヤ２７１のスプライン係合部２７１ａにスプライン係合している。メインクラッチ２８３は、軸方向の押圧力を受けて複数のアウタクラッチプレート２８３ａと複数のインナクラッチプレート２８３ｂとが摩擦摺動し、トルクを伝達する。

【0034】

電磁クラッチ機構２８４は、電磁コイル２８４ａと、電磁コイル２８４ａの電磁力によって軸方向移動する環状のアーマチャ２８４ｂと、アーマチャ２８４ｂの軸方向移動によって押圧されるパイロットクラッチ２８４ｃとを有している。カム機構２８５は、パイロットクラッチ２８４ｃに連結された第１カム部材２８５ａと、第１カム部材２８５ｂと相対回転可能な第２カム部材２８５ｂと、第１カム部材２８５ａと第２カム部材２８５ｂとの間で転動可能な転動体２８５ｃとを有している。

【0035】

電磁コイル２８４ａに通電されると、アーマチャ２８４ｂがパイロットクラッチ２８４ｃを押圧し、フロントハウジング２８１の回転力がパイロットクラッチ２８４ｃを介して第１カム部材２８５ａに伝達される。これにより第１カム部材２８５ａが第２カム部材２８５ｂに対して回転し、第２カム部材２８５ｂがカム作用によってメインクラッチ２８３を押圧する。

【0036】

メインクラッチ２８３に付与される押圧力は、電磁コイル２８４ａが発生する電磁力に応じて変動する。つまり、制御装置９は、電磁コイル２８４ａに供給する電流を増減することで、メインクラッチ２８３を介してプロペラシャフト２０からピニオンギヤ２７１に伝達される駆動力を調節可能である。

【0037】

ピニオンギヤ２７１は、スプライン係合部２７１ａが形成された一端部とは反対側の他端部に、リングギヤ２７２と噛み合うギヤ部２７１ｂが形成されている。ピニオンギヤ２７１のギヤ部２７１ｂ及びリングギヤ２７２は、ハイポイトギヤからなり、その噛み合いが潤滑油Ｌによって潤滑される。また、ピニオンギヤ２７１は、ギヤ部２７１ｂよりもトルクカップリング２８側の軸部２７１ｃが、ディファレンシャルキャリア２２０に一対の軸受２２０ｂ，２２０ｃによって回転可能に支持されている。一対の軸受２２０ｂ，２２０ｃは、テーパードローラーベアリングからなる。一対の軸受２２０ｂ，２２０ｃは、潤滑油Ｌによって潤滑される。

【0038】

ピニオンギヤ２７１が回転すると、リングギヤ２７２が潤滑油Ｌを掻き上げて撹拌することにより、撹拌抵抗が発生する。また、一対の軸受２２０ｂ，２２０ｃにおいても回転抵抗が発生する。これらの撹拌抵抗及び回転抵抗は、潤滑油Ｌの粘性が高いほど増大する。

【0039】

（噛み合いクラッチ２３の構成）
図３は、噛み合いクラッチ２３の概略の構成例を示す断面図である。なお、図３では、噛み合いクラッチ２３の回転軸線Ｏ_１よりも上側の部分を示している。

【0040】

第１回転部材２３１は、前輪２０４Ｒ側のアクスルシャフト２４Ｒを挿通させる環状であり、フロントデフケース２１４の端部に固定されている。第１回転部材２３１の外周には、複数のスプライン歯２３１ａが形成されている。

【0041】

第２回転部材２３２は、前輪２０４Ｒ側のアクスルシャフト２４Ｒを挿通させる筒状であり、第１回転部材２３１と同軸上で相対回転可能に支持されている。第２回転部材２３２の第１回転部材２３１側の一端部における外周には、複数のスプライン歯２３２ａが形成されている。第２回転部材２３２の他端部における外周には、前輪側歯車機構２６のリングギヤ２６２が固定されている。

【0042】

スリーブ２３３は、内周面に複数のスプライン歯２３３ａが形成された円筒状である。複数のスプライン歯２３３ａは、第２回転部材２３２の複数のスプライン歯２３２ａと常時噛み合っている。また、複数のスプライン歯２３３ａは、スリーブ２３３がフロントデフケース２１４側に軸方向移動することにより、第１回転部材２３１の複数のスプライン歯２３１ａとも噛み合う。また、スリーブ２３３の外周側には環状の溝２３３ｂが形成され、この溝２３３ｂにフォーク２３４が摺動可能に嵌合されている。フォーク２３４は、制御装置９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２３３と共に進退移動可能である。

【0043】

スリーブ２３３のスプライン歯２３３ａと第１回転部材２３１のスプライン歯２３１ａとが噛み合うと、フロントデフケース２１４とプロペラシャフト２０とが相対回転不能に連結される。つまり、４輪駆動状態において前輪２０４Ｌ，２０４Ｒとプロペラシャフト２０とが連結される。一方、スリーブ２３３のスプライン歯２３３ａと第１回転部材２３１のスプライン歯２３１ａとの噛み合いが解除されると、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒとプロペラシャフト２０とが連結が遮断される。

【0044】

（駆動力伝達装置１の構成）
図４は、駆動力伝達装置１及びその周辺部を示す断面図である。駆動力伝達装置１は、ハウジング１０に収容され、リヤディファレンシャル２２のサイドギヤ２２１Ｒに相対回転不能に連結された中間軸１１と、後輪２０５Ｒ側のアクスルシャフト２９Ｒとの間で駆動力を伝達する。

【0045】

ハウジング１０は、第１ハウジング部材１０１と第２ハウジング部材１０２とからなり、第１ハウジング部材１０１及び第２ハウジング部材１０２がボルト１０３によって結合されている。

【0046】

中間軸１１は、ハウジング１０に玉軸受１０４によって回転可能に支持された軸部１１０と、軸部１１０におけるサイドギヤ２２１Ｒとは反対側の端部に設けられた筒部１１１とを一体に有している。筒部１１１は、内部に収容空間１１ａが形成された円筒状であり、その外径は軸部１１０よりも大きく形成されている。収容空間１１ａは、軸部１１０と反対側の端部において開口している。

【0047】

収容空間１１ａには、円筒状のインナシャフト１２の一端部が収容されている。インナシャフト１２は、その内部に挿通されるアクスルシャフト２９Ｒとスプライン嵌合し、アクスルシャフト２９Ｒと一体に回転する。インナシャフト１２の外周面と筒部１１１の収容空間１１ａにおける内周面との間には、玉軸受１１２が配置されている。また、インナシャフト１２における筒部１１１とは反対側の端部の外周面とハウジング１０の内面との間には、玉軸受１０５が配置されている。

【0048】

インナシャフト１２の外周面には、複数のスプライン突起１２ａが形成されている。また、インナシャフト１２には、筒状の噛み合い部材１３が外嵌され、噛み合い部材１３の内周面に形成されたスプライン突起１３ａにスプライン突起１２ａが係合している。これにより、噛み合い部材１３はインナシャフト１２に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。

【0049】

噛み合い部材１３には、複数の軸方向穴１３ｃが形成され、この軸方向穴１３ｃにリターンバネ１３１の一端部が収容されている。リターンバネ１３１の他端部は、インナシャフト１２のスプライン突起１２ａに係合して玉軸受１１２によって軸方向移動が規制された受け部材１３２に当接している。リターンバネ１３１は、例えばコイルバネからなり、噛み合い部材１３を受け部材１３２から離間する方向に付勢している。

【0050】

噛み合い部材１３の外周には、複数のスプライン歯１３ｂが形成されている。また、中間軸１１における筒部１１１の内周には、複数のスプライン歯１１１ａが形成されている。噛み合い部材１３のスプライン歯１３ｂと中間軸１１のスプライン歯１１１ａとは、噛み合い部材１３が受け部材１３２から離間した第１位置で噛み合い、噛み合い部材１３が受け部材１３２から接近した第２位置では噛み合いが解除される。図４では、回転軸線Ｏ_２よりも上側に噛み合い部材１３のスプライン歯１３ｂと中間軸１１のスプライン歯１１１ａとが噛み合った状態を示し、回転軸線Ｏ_２よりも下側に噛み合い部材１３のスプライン歯１３ｂと中間軸１１のスプライン歯１１１ａとの噛み合いが解除された状態を示している。

【0051】

噛み合い部材１３のスプライン歯１３ｂと中間軸１１のスプライン歯１１１ａとが噛み合うと、中間軸１１とインナシャフト１２とが相対回転不能に連結される。つまり、４輪駆動状態においてプロペラシャフト２０と後輪２０５Ｌ，２０５Ｒとが連結される。一方、噛み合い部材１３のスプライン歯１３ｂと中間軸１１のスプライン歯１１１ａとの噛み合いが解除されると、プロペラシャフト２０と後輪２０５Ｌ，２０５Ｒとの連結が遮断される。つまり、噛み合い部材１３及び中間軸１１は、噛み合いクラッチ２３と共に、本発明の「連結機構」を構成する。

【0052】

中間軸１１における筒部１１１の外周には、環状の第１摩擦部材１４が外嵌されている。第１摩擦部材１４は、円盤状の本体部１４１と、本体部１４１の外周側の端部から軸方向に突出した鍔部１４２とを一体に有している。本体部１４１は、その内周端部が筒部１１１の外周面に形成された複数のスプライン突起１１１ｂに係合している。これにより、第１摩擦部材１４は、中間軸１１に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。鍔部１４２の内周面１４２ａは、その軸方向の先端部ほど内径が拡大するテーパ状である。

【0053】

第１摩擦部材１４は、弾性部材１５１によって中間軸１１の軸部１１０とは反対側に付勢され、かつ筒部１１１に形成された段部に当接することで筒部１１１の先端部側への軸方向移動が規制されている。弾性部材１５１は、複数の皿バネ１５１ａを軸方向に並べることにより構成され、第１摩擦部材１４と筒部１１１に固定された環状体１５２との間に軸方向に圧縮された状態で配置されている。

【0054】

第１摩擦部材１４は、インナシャフト１２に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能に配置された第２摩擦部材１６と摩擦摺動し、中間軸１１とインナシャフト１２との間で回転力を伝達する。つまり、第１摩擦部材１４と第２摩擦部材１６とは、摩擦クラッチ１ａを構成する。この摩擦クラッチ１ａは、プロペラシャフト２０に噛み合いクラッチ２３を同期させるための回転力を伝達することが可能な本発明の「摩擦クラッチ」の一態様である。

【0055】

第２摩擦部材１６は、円盤状の本体部１６１と、本体部１６１の外周側の端部から軸方向に突出した鍔部１６２とを一体に有している。本体部１６１は、その内周端部がインナシャフト１２の外周面に形成された複数のスプライン突起１２ａに係合している。これにより、第２摩擦部材１６は、インナシャフト１２に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。鍔部１６２の外周面１６２ａは、その軸方向の先端部ほど外径が縮小するテーパ状である。

【0056】

第２摩擦部材１６は、本体部１６１の側面が噛み合い部材１３に接触し、噛み合い部材１３と共に軸方向に移動する。第２摩擦部材１６が第１摩擦部材１４側に移動すると、鍔部１６２の外周面１６２ａが第１摩擦部材１４の鍔部１４２の内周面１４２ａに面接触する。この際、第１摩擦部材１４を第２摩擦部材１６側に付勢している弾性部材１５１が圧縮され、弾性部材１５の復元力によって第１摩擦部材１４が第２摩擦部材１６側に押し付けられる。これにより、第１摩擦部材１４の鍔部１４２の内周面１４２ａと第２摩擦部材１６の鍔部１６２の外周面１６２ａとが摩擦接触する。

【0057】

第２摩擦部材１６及び噛み合い部材１３は、電磁コイル３１、アーマチャ４、及びカム部材５を有する位置決め機構３によって位置決めされる。電磁コイル３１は、制御装置９からコイル電流が供給されて磁力を発生させる。アーマチャ４は、電磁コイル３１の通電時に磁力によって電磁コイル３１側へ引き寄せられる。電磁コイル３１は、環状のヨーク３０に保持されている。ヨーク３０とアーマチャ４との間には、アーマチャ４を電磁コイル３１から離間させる方向に付勢する皿バネ３２が配置されている。

【0058】

アーマチャ４は、皿バネ３２によってヨーク３０から離間する方向に弾性的に押し付けられている。アーマチャ４は、電磁コイル３１が非通電であるときには、皿バネ３２の押し付け力によって第２ハウジング部材１０２の受け部１０２ｃに当接し、電磁コイル３１に通電されると、その磁力によってヨーク３０に引き寄せられる。また、アーマチャ４は、ピン挿通孔４ｂに挿通された複数のピン３３によって第２ハウジング部材１０２及びヨーク３０に対する回転が規制されている。

【0059】

位置決め機構３は、中間軸１１のスプライン歯１１１ａと噛み合い部材１３のスプライン歯１３ｂとが噛み合う第１位置、第１摩擦部材１４の鍔部１４２の内周面１４２ａと第２摩擦部材１６の鍔部１６２の外周面１６２ａとが摩擦接触する第２位置、及び第１位置と第２位置との間の複数の位置に噛み合い部材１３及び第２摩擦部材１６を位置決め可能である。次に、位置決め機構３の構成及び動作について、図５乃至図８を参照して説明する。

【0060】

図５は、カム部材５を示し、（ａ）はカム部材５をアーマチャ４側から回転軸線Ｏ_２に沿って見た場合の平面図、（ｂ）はカム部材５の一部を示す斜視図である。

【0061】

カム部材５は、インナシャフト１２に外嵌された環状の部材であり、第２摩擦部材１６側の軸方向端面５ａが平坦な面に形成されている。軸方向端面５ａと第２摩擦部材１６との間には、針状ころ軸受６（図４に示す）が配置される。カム部材５は、針状ころ軸受６を介してリターンバネ１３１の付勢力を受け、噛み合い部材１３及び第２摩擦部材１６と共に軸方向に移動する。

【0062】

カム部材５には、軸方向端面５ａからの距離が互いに異なる６つの被係止部（第１乃至第６の被係止部５１〜５６）、及び第６の被係止部５６に周方向に隣接する壁部５７が形成されている。本実施の形態では、カム部材５に６組の第１乃至第６の被係止部５１〜５６及び壁部５７が形成されている。第１乃至第６の被係止部５１〜５６におけるカム部材５の軸方向端面５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａは、壁部５７に近い側ほど軸方向端面５ａとの軸方向距離が短くなるように傾斜している。

【0063】

図６は、アーマチャ４を示す斜視図である。アーマチャ４は、中心部にインナシャフト１２を挿通させる貫通孔４ａが形成された円環板状の本体４０と、貫通孔４ａの内周面から本体４０の中心に向かって突出する複数（本実施の形態では６つ）の押圧突起４１とを一体に有している。本体４０には、貫通孔４ａの周囲に複数のピン３３（図４に示す）を挿通させるピン挿通孔４ｂが４箇所に形成されている。押圧突起４１は、カム部材５の第１乃至第６の被係止部５１〜５６における軸方向端面５１ａ〜５６ａに対向する対向面４１ａが、本体４０の厚さ方向（回転軸線Ｏ_２に平行な方向）に対して傾斜した傾斜面として形成されている。

【0064】

図７は、第２ハウジング部材１０２に設けられた複数の係止部１９を示す斜視図である。第２ハウジング部材１０２には、インナシャフト１２を挿通させる貫通孔１０２ｄが形成されている。複数の係止部１９は、貫通孔１０２ｄの内周面から内方に向かって突出し、かつ回転軸線Ｏ_２に沿ってカム部材５側に突出している。係止部１９は、アーマチャ４の押圧突起４１における対向面４１ａと同様に、カム部材５の被係止部５１〜５６における軸方向端面５１ａ〜５６ａに対向する先端面１９ａが、回転軸線Ｏ_２に平行な方向に対して傾斜した傾斜面として形成されている。

【0065】

カム部材５の軸方向端面５ａの位置は、第１乃至第６の被係止部５１〜５６のうち、何れの被係止部が第２ハウジング部材１０２の係止部１９に係止されるかによって変化する。カム部材５は、アーマチャ４の軸方向移動によって所定角度回転し、電磁コイル３１への通電によってアーマチャ４が一往復することにより、係止部１９に係止される被係止部が１つ周方向にずれる。次に、この位置決め機構３の動作について説明する。

【0066】

図８（ａ）〜（ｄ）は、カム部材５及びアーマチャ４の動作を係止部１９と共に模式的に説明する説明図である。

【0067】

図８（ａ）は、係止部１９がカム部材５の第１の被係止部５１を係止し、アーマチャ４の押圧突起４１における対向面４１ａが軸方向端面５１ａに対向する状態を示している。押圧突起４１とカム部材５における第１の被係止部５１の側面５１ｂとの間には、距離ｄ_１の隙間が形成されている。この状態から電磁コイル３１に通電され、アーマチャ４が軸方向移動すると、図８（ｂ）に示すように、カム部材５がアーマチャ４と共に軸方向に移動すると共に、距離ｄ_１だけ周方向に回転する。このとき、係止部１９の先端面１９ａの一部が第２の被係止部５２における軸方向端面５２ａに向かい合う。

【0068】

図８（ｃ）は、電磁コイル３１への通電が遮断され、アーマチャ４が初期位置に戻りつつあるときの状態を示している。アーマチャ４が初期位置に戻る過程で、係止部１９の先端面１９ａが第２の被係止部５２における軸方向端面５２ａに当接する。この状態からアーマチャ４がさらに移動して初期位置に戻ると、係止部１９の先端面１９ａ及び第２の被係止部５２の軸方向端面５２ａの傾斜により、カム部材５が図８（ｃ）に示す距離ｄ_２（係止部１９と第２の被係止部５２の側面５２ｂとの距離）だけ周方向に回転し、図８（ｄ）に示すように係止部１９がカム部材５の第２の被係止部５２を係止した状態となる。

【0069】

この動作を繰り返すことにより、係止部１９に係止されるカム部材５の被係止部が順次周方向に移動し、係止部１９が第６の被係止部５６を係止した状態からさらにアーマチャ４が一往復すると、係止部１９が第１の被係止部５１を係止した状態となる。

【0070】

このように、係止部１９が第１の被係止部５１を係止する状態から第６の被係止部５６を係止する状態まで変化することにより、カム部材５が中間軸１１側に押し出される。この間のカム部材５の軸方向の移動距離は、図８（ａ）に示すカム部材５の軸方向端面５ａと第１の被係止部５１との間の距離ｄ_３と、軸方向端面５ａと第６の被係止部５６との間の距離ｄ_４との差に相当する。

【0071】

本実施の形態では、係止部１９が第１の被係止部５１を係止するとき、噛み合い部材１３のスプライン歯１３ｂと中間軸１１のスプライン歯１１１ａとが噛み合い、係止部１９が第６の被係止部５６を係止するとき、第１摩擦部材１４の鍔部１４２の内周面１４２ａと第２摩擦部材１６の鍔部１６２の外周面１６２ａとが摩擦接触する。

【0072】

（制御装置９による駆動力伝達系２０１の制御方法）
次に、制御装置９による駆動力伝達系２０１の制御方法について、図９〜図１１を参照して説明する。

【0073】

図９は、前述の第３の動作モードが選択された場合に制御装置９の制御部９２が実行する処理の一部を示すフローチャートである。制御部９２は、このフローチャートに示す処理を所定の周期で繰り返し実行する。なお、以降の説明では、噛み合いクラッチ２３が連結状態であり、かつ駆動力伝達装置１における噛み合い部材１３と中間軸１１とが噛み合った状態を「コネクト状態」いい、噛み合いクラッチ２３が連結遮断状態であり、かつ駆動力伝達装置１における噛み合い部材１３と中間軸１１とが噛み合っていない状態を「ディスコネクト状態」という。

【0074】

制御部９２は、ディスコネクト状態からコネクト状態へ遷移すべく、駆動力伝達装置１の摩擦クラッチ１ａによってプロペラシャフト２０に回転力を伝達して噛み合いクラッチ２３を同期させる場合に、その同期が完了するまでに要する所要時間を演算する（ステップＳ１０）。この所要時間は、少なくとも温度に関する指標値に基づいて演算する。以下、ステップＳ１０で求めた所要時間を「Ｔ＿ｓｙｎｃ」と表記する。ステップＳ１０における演算処理の詳細については後述する。

【0075】

なお、ステップＳ１０における演算処理は、駆動力伝達系２０１がコネクト状態であるかディスコネクト状態であるかに拘らず実行する。つまり、駆動力伝達系２０１がコネクト状態であれば、プロペラシャフト２０が回転しているが、ステップＳ１０では、プロペラシャフト２０に駆動力が伝達されないディスコネクト状態であると仮定した場合に、噛み合いクラッチ２３の同期に要する所要時間を演算する。

【0076】

次に、制御部９２は、Ｔ＿ｓｙｎｃが第１の所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。この第１の所定値は、例えば２秒である。Ｔ＿ｓｙｎｃが第１の所定値以上である場合（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、制御部９２は、駆動力伝達系２０１がディスコネクト状態であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。駆動力伝達系２０１がディスコネクト状態でない場合（コネクト状態である場合；Ｓ１２：Ｎｏ）、制御部９２は、後述するステップＳ１７の切り替え判定処理を実行することなく、図９に示すフローチャートの処理を終了する。すなわち、車両走行状態にかかわらず、コネクト状態を維持する。つまり、制御部９２は、４輪駆動状態において、プロペラシャフト２０の回転が停止した後に噛み合いクラッチ２３を同期させるのに要する時間が所定値以上となると判断される場合には、車両走行状態にかかわらず、噛み合いクラッチ２３の連結状態を維持する。

【0077】

ステップＳ１２の判定において、駆動力伝達系２０１がディスコネクト状態である場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、制御部９２は、四輪駆動車２００の車速が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。この所定値は、駆動力伝達装置１の摩擦クラッチ１ａによる摩擦トルクによっては噛み合いクラッチ２３を同期させる程度にプロペラシャフト２０の回転速度を上げることができなくなる場合の車速に対応して定められ、例えば時速６０〜７０ｋｍである。

【0078】

ステップＳ１３の判定において、車速が所定値以下である場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、制御部９２は、ディスコネクト状態からコネクト状態への遷移制御（ステップＳ１４）を実行する。つまり、制御部９２は、２輪駆動状態において噛み合いクラッチ２３を同期させる場合に、その同期に要する所要時間が第１の所定値以上になると判断されるとき、摩擦クラッチ１ａの作動によってプロペラシャフト２０を回転させる。このステップＳ１４における遷移制御の詳細については後述する。

【0079】

一方、ステップＳ１３の判定において、車速が所定値以下でない場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、制御部９２は、ディスコネクト状態からコネクト状態への遷移制御（ステップＳ１４）を実行することなく、図９に示すフローチャートの処理を終了する。つまり、制御部９２は、Ｔ＿ｓｙｎｃが第１の所定値以上になると判断されるとき、車速が所定値以下であることを条件として駆動力伝達装置１の摩擦クラッチ１ａを作動させる。

【0080】

また、制御部９２は、ステップＳ１１の判定において、Ｔ＿ｓｙｎｃが第１の所定値以上でない場合（Ｓ１１：Ｎｏ）、Ｔ＿ｓｙｎｃが第２の所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。この第２の所定値は、第１の所定値よりも短く、例えば１〜１．５秒である。Ｔ＿ｓｙｎｃが第２の所定値以上である場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、制御部９２は、後述するステップＳ１７の切り替え判定処理における摩擦クラッチ１ａを作動させるための条件を緩和し（ステップＳ１６）、Ｔ＿ｓｙｎｃが第２の所定値未満である場合に比較して早期に摩擦クラッチ１ａを作動させるようにする。

【0081】

一方、Ｔ＿ｓｙｎｃが第２の所定値以上でない場合（Ｓ１５：Ｎｏ）、制御部９２は、ステップＳ１６の処理を実行することなく、ディスコネクト状態からコネクト状態へ切り替えるか、あるいはコネクト状態からディスコネクト状態へ切り替えるかを判定する切り替え判定処理（ステップＳ１７）を実行する。つまり、Ｔ＿ｓｙｎｃが第２の所定値以上である場合には、ステップＳ１６の処理により、ステップＳ１７の切り替え判定処理における摩擦クラッチ１ａを作動させるための条件を変更した後に切り替え判定処理（ステップＳ１７）を実行し、Ｔ＿ｓｙｎｃが第２の所定値未満である場合には、ステップＳ１６の処理を行うことなくステップＳ１７の切り替え判定処理を実行する。

【0082】

なお、ステップＳ１６の処理により摩擦クラッチ１ａを作動させるための条件が変更された場合、この条件の変更は、その直後に行う１回の切り替え判定処理（ステップＳ１７）においてのみ有効である。ステップＳ１７の切り替え判定処理の詳細については後述する。

【0083】

次に、制御部９２は、ステップＳ１７の判定結果に基づいて、ディスコネクト状態又はコネクト状態への遷移制御を行う（ステップＳ１８）。つまり、ステップＳ１７の切り替え判定処理において、ディスコネクト状態からコネクト状態へ切り替えるべきと判定された場合には、駆動力伝達装置１、トルクカップリング２８、及び噛み合いクラッチ２３を制御して駆動力伝達系２０１をコネクト状態へ切り替える。また、コネクト状態からディスコネクト状態へ切り替えるべきと判定された場合には、同じく駆動力伝達装置１、トルクカップリング２８、及び噛み合いクラッチ２３を制御して駆動力伝達系２０１をディスコネクト状態へ切り替える。

【0084】

ディスコネクト状態からコネクト状態へ切り替える際の制御部９２の具体的な処理内容は、ステップＳ１４の処理内容と同じである。また、コネクト状態からディスコネクト状態へ切り替える際には、トルクカップリング２８による伝達トルク低減してプロペラシャフト２０を介した駆動力伝達を遮断した後に、噛み合いクラッチ２３を連結遮断状態とし、かつ噛み合い部材１３と中間軸１１とを噛み合わせを解除する。

【0085】

（噛み合いクラッチ２３の同期に要する所要時間（Ｔ_ｓｙｎｃ）の演算処理）
ここで、上記フローチャートのステップＳ１０の処理の詳細について説明する。この処理は、温度によって変化する潤滑油の粘性等を考慮して、駆動力伝達装置１の摩擦クラッチ１ａによって伝達されるトルクにより、回転停止状態にあるプロペラシャフト２０を回転させて噛み合いクラッチ２３を同期させる場合の所要時間を演算する処理である。

【0086】

この演算処理は、プロペラシャフト２０、前輪側歯車機構２６、及び後輪側歯車機構２７の回転抵抗と、駆動力伝達装置１の摩擦クラッチ１ａによって伝達可能な最大トルクとに基づいて実行する。プロペラシャフト２０、前輪側歯車機構２６、及び後輪側歯車機構２７の回転抵抗の演算には、少なくとも温度に関する指標値を考慮する。

【0087】

例えば、図２に示すように、ディファレンシャルキャリア２２０の内部には、後輪側歯車機構２７を潤滑する潤滑油Ｌが封入されており、この潤滑油Ｌの粘性は、その温度によって大きく変化する。このため、後輪側歯車機構２７の回転抵抗は、温度によって変化する。また、潤滑油Ｌの粘性の変化により、この潤滑油Ｌによって潤滑される一対の軸受２２０ｂ，２２０ｃの回転抵抗も変化する。またさらに、前輪側歯車機構２６やプロペラシャフト２０においても、後輪側歯車機構２７と同様に、潤滑油の粘性の温度変化によって回転抵抗が変化する。

【0088】

制御部９２は、これらの潤滑油の温度を検出又は推定し、その結果に基づいてプロペラシャフト２０、前輪側歯車機構２６、及び後輪側歯車機構２７の回転抵抗を演算する。潤滑油の温度は、例えばディファレンシャルキャリア２２０や前輪側歯車機構２６の近傍に設けた温度センサに基づいて検知することができる。また、プロペラシャフト２０を介して後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側に伝達された駆動力の過去の所定時間内の積算値に基づいて、潤滑油の温度を推定することも可能である。

【0089】

また、駆動力伝達装置１の摩擦クラッチ１ａによって伝達可能な最大トルクは、具体的にはカム部材５の第６の被係止部５６が係止部１９に係止されたときの摩擦クラッチ１ａの伝達トルクである。なお、プロペラシャフト２０を回転停止状態から回転させる際、トルクカップリング２８における伝達可能なトルクは、駆動力伝達装置１の摩擦クラッチ１ａによって伝達されるトルクよりも大きくなるように、メインクラッチ２８３が締結されているものとする。

【0090】

また、本実施の形態では、摩擦クラッチ１ａにおいて第１摩擦部材１４と第２摩擦部材１６とが摩擦摺動した場合の伝達トルクは略一定であるが、例えば供給される電流に応じて伝達トルク可変な摩擦クラッチによってプロペラシャフト２０を回転させる場合には、その摩擦クラッチによって伝達可能な最大トルクに基づいて、噛み合いクラッチ２３の同期に要する所要時間（Ｔ_ｓｙｎｃ）を演算する。

【0091】

（ディスコネクト状態からコネクト状態への遷移制御）
次に、上記フローチャートのステップＳ１４の処理の詳細について説明する。このディスコネクト状態からコネクト状態への遷移制御は、第３の動作モードにおける四輪駆動車２００の走行時に、回転停止状態にあるプロペラシャフト２０を回転させ、その後噛み合いクラッチ２３を連結とし、かつ駆動力伝達装置１における噛み合い部材１３と中間軸１１とを噛み合わせる処理である。

【0092】

この処理では、まず、駆動力伝達装置１の電磁コイル３１への通電により、係止部１９が第６の被係止部５６を係止する状態とする。これにより、第１摩擦部材１４と第２摩擦部材１６とが摩擦摺動し、右後輪２０５Ｒからアクスルシャフト２９Ｒに伝達される回転力がインナシャフト１２、摩擦クラッチ１ａ、及び中間軸１１を介してリヤディファレンシャル２２に伝達され、さらにリヤディファレンシャル２２から後輪側歯車機構２７及びトルクカップリング２８を経由してプロペラシャフト２０に伝達される。これにより、プロペラシャフト２０の回転が増速され、プロペラシャフト２０に前輪側歯車機構２６を介して連結された噛み合いクラッチ２３の第２回転部材２３２の回転が、第１回転部材２３１の回転と同期する。

【0093】

制御部９２は、この第１回転部材２３１と第２回転部材２３２との回転同期を確認した後、スリーブ２３３を進退移動させるアクチュエータに通電し、スリーブ２３３のスプライン歯２３３ａを第２回転部材２３２のスプライン歯２３１ａ及び第１回転部材２３１スプライン歯２３２ａに噛み合わせる。これにより、噛み合いクラッチ２３が連結状態となり、エンジン２０２の駆動力をプロペラシャフト２０を介して後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側に伝達可能な状態となる。なお、第１回転部材２３１の回転速度は、例えば前輪２０４Ｌ，２０４Ｒの車輪速に基づいて求めることができる。また、第２回転部材２３２の回転速度は、例えばプロペラシャフト２０の回転速センサの検出値、及び前輪側歯車機構２６のギヤ比に基づいて求めることができる。

【0094】

また、制御部９２は、噛み合いクラッチ２３を連結状態とした後、駆動力伝達装置１の電磁コイル３１へ通電し、カム部材５の第１の被係止部５１が係止部１９に係止される状態とする。これにより、噛み合い部材１３と中間軸１１とが噛み合い、中間軸１１と後輪２０５Ｒ側のアクスルシャフト２９Ｒとが駆動力伝達可能に連結される。以上により、ディスコネクト状態からコネクト状態への遷移が完了する。

【0095】

（切り替え判定処理）
次に、上記フローチャートのステップＳ１７の処理の詳細について説明する。この切り替え判定処理は、ディスコネクト状態である場合にコネクト状態へ切り替えるべきか、及びコネクト状態である場合にディスコネクト状態へ切り替えるべきかを判定する処理である。

【0096】

制御部９２は、前後輪の回転速差や運転者による加速操作量に基づいて、この判定処理を行う。より具体的には、前後輪の回転速差に関する閾値をＮ_１とし、運転者による加速操作量に関する閾値をＳ_１とすると、前後輪の回転速差が閾値Ｎ_１以上である場合もしくは運転者による加速操作量が閾値Ｓ_１以上である場合にコネクト状態にすべきと判定し、前後輪の回転速差が閾値Ｎ_１であり、かつ運転者による加速操作量が閾値Ｓ_１未満である場合にディスコネクト状態にすべきと判定する。なお、前後輪の回転速差や運転者による加速操作量以外の車両走行状態量に基づいて、ディスコネクト状態及びコネクト状態を切り替えるべきか否かの判定を行ってもよい。

【0097】

（摩擦クラッチ１ａを作動させるための条件を緩和する処理）
次に、上記フローチャートのステップＳ１６の処理の詳細について説明する。この処理は、上記の切り替え判定処理（ステップＳ１７）における閾値を変更し、摩擦クラッチ１ａを作動させるための条件（ディスコネクト状態からコネクト状態への遷移するための条件）を緩め、より早い段階で摩擦クラッチ１ａが作動するようにするための処理である。

【0098】

この処理は、切り替え判定処理における閾値Ｎ_１，Ｓ_１の値を小さくする処理である。より具体的には、例えば通常時（Ｔ_ｓｙｎｃ＜第２の所定値の場合）における閾値Ｎ_１が５０ｒｐｍである場合、この閾値を変更して２５ｒｐｍとし、また、通常時における閾値Ｓ_１が例えばアクセル開度４０％である場合、この閾値を変更して２０％とする処理である。

【0099】

図１０は、例えば右前輪２０４Ｒにスリップが発生した場合における前後輪の回転速差（前後輪差回転ΔＮ）の時間的な変化の例を示すグラフである。切り替え判定処理（ステップＳ１７）において、通常時に前後輪の回転速差が閾値Ｎ_１以上のときにディスコネクト状態からコネクト状態に切り換えるべきと判定する場合、時刻ｔ_１にて切り替え判定（ディスコネクト状態からコネクト状態に切り換えるべき旨の判定）がなされるが、ステップＳ１６の処理においてこの閾値をＮ_２（Ｎ_２＝Ｎ_１／２）に変更すると、時刻ｔ_１よりも早い時刻ｔ_２において切り替え判定がなされる。これにより、Ｔ_ｓｙｎｃ≧第２の所定値の場合には、Ｔ_ｓｙｎｃ＜第２の所定値の場合に比較して、早期に摩擦クラッチ１ａが作動する。

【0100】

次に、図１１を参照して、第３の動作モードが選択された場合に制御部９２が実行する第２の処理（図９にフローチャートの処理とは別の処理）について説明する。この図１１に示すフローチャートの処理は、例えば図９に示すフローチャートの処理に引き続いて実行される。

【0101】

このフローチャートの処理において、制御部９２はまず、四輪駆動車２００の加速度を演算する（ステップＳ２０）。この加速度は、例えば前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ及び後輪２０５Ｌ，２０５Ｒの回転速度の時間的な変化に基づいて演算することができる。

【0102】

次に、制御部９２は、ステップＳ２０で求めた加速度に基づいて、所定時間後における四輪駆動車２００の車速を推定する（ステップＳ２１）。つまり、演算時点での車速に加え、ステップＳ２０で求めた加速度における加速が所定時間にわたって継続した場合の速度変化を加味し、所定時間後における四輪駆動車２００の車速を推定する。この所定時間は、例えば１〜５秒である。

【0103】

次に、制御部９２は、ステップＳ２１で推定した車速において噛み合いクラッチ２３を同期させる場合に、その同期が完了するまでに要する所要時間を演算する（ステップＳ２２）。この演算処理は、図９に示すフローチャートにおけるステップＳ１０の処理と同様である。次に、制御部９２は、Ｔ＿ｓｙｎｃが第１の所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。この第１の所定値は、図９に示すフローチャートにおけるステップＳ１１における第１の所定値と同じ値であり、例えば２秒である。ただし、ステップＳ２３における第１の所定値を、ステップＳ１１における第１の所定値と異なる値としてもよい。

【0104】

このステップＳ２３における判定は、ステップＳ２１において求めた所定時間後の車速の推定値に基づいているため、所定時間後にディスコネクト状態からコネクト状態に遷移しようとした場合に、ステップＳ２３における第１の所定時間内に噛み合いクラッチ２３の同期が完了するか否かを予測していることとなる。

【0105】

Ｔ＿ｓｙｎｃが第１の所定値以上である場合（Ｓ２３：Ｙｅｓ）、制御部９２は、駆動力伝達系２０１がディスコネクト状態であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。駆動力伝達系２０１がディスコネクト状態である場合（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、制御部９２は、ディスコネクト状態からコネクト状態への遷移制御（ステップＳ２５）を実行する。このステップＳ２５における処理内容は、図９に示すフローチャートにおけるステップＳ１４における処理内容と同様である。

【0106】

また、ステップＳ２３又はＳ２４における判定の結果がＮｏである場合には、ステップＳ２５の処理を実行することなく、図１１に示すフローチャートの処理を終了する。

【0107】

このように、制御部９２は、ディスコネクト状態における加速時に、車速の上昇によってＴ_ｓｙｎｃが第１の所定値以上となることが予見される場合に、摩擦クラッチ１ａの作動によってプロペラシャフト２０を回転させる。

【0108】

（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した実施の形態によれば、以下に示す作用及び効果が得られる。

【0109】

（１）ディスコネクト状態において、噛み合いクラッチ２３の同期に要する所要時間が第１の所定値以上になると判断されるとき、摩擦クラッチ１ａが作動してプロペラシャフト２０が回転する。すなわち、例えばスリップの発生等によって４輪駆動状態への移行が必要となるときに、予めプロペラシャフト２０を回転させておくことができるので、速やかに４輪駆動状態に移行することができ、走行安定性を増すことができる。

【0110】

（２）Ｔ_ｓｙｎｃが第２の所定値以上である場合には、ステップＳ１７における切り替え判定処理の条件をコネクト状態への遷移が発生しやすくなるように緩和するので、早期に摩擦クラッチ１ａが作動し、４輪駆動状態へ速やかに移行することができるようになる。

【0111】

（３）ステップＳ１４におけるコネクト状態への遷移は、車速が所定値以下である場合に行われるので、摩擦クラッチ１ａが作動した際に衝撃が発生して運転者等に不安感を与えてしまうことや、駆動力伝達装置１における第１摩擦部材１４及び第２摩擦部材１６が過度に摩耗してしまうことを防ぐことができる。

【0112】

（４）車速の上昇によってＴ_ｓｙｎｃが第１の所定値以上となることが予見される場合に、摩擦クラッチ１ａの作動によってプロペラシャフト２０が回転し、コネクト状態へ遷移するので、車速が上昇して噛み合いクラッチ２３の同期に過大な時間が必要となる前に、コネクト状態へ遷移を完了させることができる。

【0113】

以上、本発明の四輪駆動車の制御装置及び四輪駆動車の制御方法を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記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。

【0114】

例えば、上記実施の形態では、リヤディファレンシャル２２と後輪２０５Ｒ側のアクスルシャフト２９Ｒとの間に駆動力伝達装置１を配置し、駆動力伝達装置１の摩擦クラッチ１ａの伝達トルクによってプロペラシャフト２０を回転させるようにしたが、これに限らず、例えばリヤディファレンシャル２２のサイドギヤ２２１Ｒと後輪２０５Ｒ側のアクスルシャフト２９Ｒとを直接接続し、摩擦クラッチであるトルクカップリング２８の伝達トルクによってプロペラシャフト２０を回転させ、噛み合いクラッチ２３を同期させるようにしてもよい。

【0115】

また、上記実施の形態では、トルクカップリング２８をプロペラシャフト２０のリヤ側に配置したが、トルクカップリング２８をプロペラシャフト２０のフロント側に配置してもよい。

【符号の説明】

【0116】

１…駆動力伝達装置、１ａ…摩擦クラッチ、３…位置決め機構、４…アーマチャ、４ａ…貫通孔、４ｂ…ピン挿通孔、５…カム部材、５ａ…軸方向端面、６…針状ころ軸受、９…制御装置、１０…ハウジング、１１…中間軸、１１ａ…収容空間、１２…インナシャフト、１２ａ…スプライン突起、１３…噛み合い部材、１３ａ…スプライン突起、１３ｂ…スプライン歯、１３ｃ…軸方向穴、１４…第１摩擦部材、１５…弾性部材、１６…第２摩擦部材、１９…係止部、１９ａ…先端面、２０…プロペラシャフト、２１…フロントディファレンシャル、２２…リヤディファレンシャル、２３…噛み合いクラッチ、２４Ｌ，２４Ｒ…アクスルシャフト、２６…前輪側歯車機構、２７…後輪側歯車機構、２８…トルクカップリング、２９Ｌ，２９Ｒ…アクスルシャフト、３０…ヨーク、３１…電磁コイル、３２…皿バネ、３３…ピン、４０…本体、４１…押圧突起、４１ａ…対向面、５１〜５６…第１乃至第６の被係止部、５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ…軸方向端面、５７…壁部、９１…記憶部、９２…制御部、９３…電流出力回路、１０１…第１ハウジング部材、１０２…第２ハウジング部材、１０２ｃ…受け部、１０２ｄ…貫通孔、１０３…ボルト、１０４，１０５…玉軸受、１１０…軸部、１１１…筒部、１１１ａ…スプライン歯、１１１ｂ…スプライン突起、１１２…玉軸受、１３１…リターンバネ、１３２…受け部材、１４１…本体部、１４２…鍔部、１４２ａ…内周面、１５１…弾性部材、１５１ａ…皿バネ、１５２…環状体、１６１…本体部、１６２…鍔部、１６２ａ…外周面、２００…四輪駆動車、２０１…駆動力伝達系、２０１Ａ…前輪側駆動力伝達系、２０１Ｂ…後輪側駆動力伝達系、２０２…エンジン、２０３…トランスミッション、２０４Ｌ，２０４Ｒ…前輪、２０５Ｌ，２０５Ｒ…後輪、２１１Ｌ，２１１Ｒ…サイドギヤ、２１２…ピニオンギヤ、２１３…ギヤ支持部材、２１４…フロントデフケース、２２０…ディファレンシャルキャリア、２２０ｂ，２２０ｃ…軸受、２２１Ｌ，２２１Ｒ…サイドギヤ、２２２…ピニオンギヤ、２２３…ギヤ支持部材、２２４…リヤデフケース、２３１…第１回転部材、２３１ａ…スプライン歯、２３２…第２回転部材、２３２ａ…スプライン歯、２３３…スリーブ、２３３ａ…スプライン歯、２３３ｂ…溝、２３４…フォーク、２６１…ピニオンギヤ、２６２…リングギヤ、２７１…ピニオンギヤ、２７１ａ…スプライン係合部、２７１ｂ…ギヤ部、２７１ｃ…軸部、２７２…リングギヤ、２８１…フロントハウジング、２８１ａ…スプライン係合部、２８２…リヤハウジング、２８３…メインクラッチ、２８３ａ…アウタクラッチプレート、２８３ｂ…インナクラッチプレート、２８４…電磁クラッチ機構、２８４ａ…電磁コイル、２８４ｂ…アーマチャ、２８４ｃ…パイロットクラッチ、２８５…カム機構、２８５ａ…第１カム部材、２８５ｂ…第２カム部材、２８５ｃ…転動体、２８６…取付部材、Ｌ…潤滑油、Ｏ_１…回転軸線、Ｏ_２…回転軸線、

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】