(57)【要約】【課題】耐久性に優れた動力伝達系を有するトランスファ装置を提供する。【解決手段】本発明は、２ＷＤモードから４ＷＤモードに切り替え可能なクラッチを締結することで４ＷＤモードを選択するとき、クラッチが締結容量指令値Ｃ(o)で締結されるようにモータを制御するときの時間変化率Ｃs(t)を、当該締結容量指令値Ｃ(o)及び車速ＶＳＰ等の走行状態に応じて可変とする。【選択図】図２
2010111264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二輪駆動系と四輪駆動系との分岐部分に介在し、その締結及び解放により当該駆動系のいずれか一方に切り替え可能なクラッチと、
当該クラッチの締結動作及び解放動作を制御するアクチュエータと、
当該アクチュエータを、クラッチが締結容量指令値で締結されるように制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記締結容量指令値の時間変化率を、走行状態に応じて可変するものであることを特徴とするトランスファ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記制御手段は、走行状態の判断材料としてクラッチへの入力トルクを用い、当該入力トルクが小さいときは、当該入力トルクが大きいときよりも、前記時間変化率が小さくなるようにするものであることを特徴とするトランスファ装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記制御手段は、走行状態の判断材料として車速を用い、当該車速が高いときは、当該車速が低いときよりも、前記時間変化率が小さくなるようにするものであることを特徴とするトランスファ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータを用いて二輪駆動系と四輪駆動系との間に介在させたクラッチの締結動作及び解放動作を制御することで、いずれか一方の駆動系への切り替えを可能とするトランスファ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のトランスファ装置としては、例えば、クラッチの締結容量を電動機（モータ）で制御することにより、二輪駆動系と四輪駆動系とのいずれか一方に切り替え可能なものが存在する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０７−３０４３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のトランスファ装置では、締結容量の時間変化率が一定であるため、あらゆる走行状態に対応させるべく、当該時間変化率を大きな値に設定していた。このため、従来のトランスファ装置では、駆動系の切り替えをあらゆる走行状態に対して迅速に行うことができる反面、モータそれ自体や当該モータからクラッチまでの動力伝達系（例えば、動力伝達ギア組）に不要な負荷がかかることがあり、耐久性の点において改善の余地がある。
【０００４】
特に、岩場では車輪が一瞬路面から離れることで空転し車輪がスリップするが、車輪が接地するとスリップしなくなることがあり、また、ダートや砂利路面でも、車輪が一瞬スリップした後、すぐに、スリップが生じなくなることがある。即ち、ダートや砂利路面、岩場のような路面を走行中では、車輪が短時間にスリップ状態と非スリップ状態とを繰り返すことがある。
【０００５】
こうした場合、二輪駆動系と四輪駆動系との間で煩雑な切り替え要求が行なわれるため、締結容量の時間変化率が一定であると、電動機が切り替え要求の度に、締結容量が大きな時間変化率、即ち、高い応答性で制御される。即ち、従来のトランスファ装置では、車輪が短時間にスリップ状態と非スリップ状態とを繰り返す場合、モータ内での変動（動力変化）が大きくなることから、モータは勿論、当該モータからクラッチまでの動力伝達系への負荷もより大きくなるため、特に改善の必要性が高い。
【０００６】
本発明の目的とするところは、耐久性に優れた動力伝達系を有するトランスファ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のトランスファ装置は、二輪駆動系と四輪駆動系との間に介在させたクラッチを締結することで、二輪駆動系から四輪駆動系への切り替えを行うに際し、アクチュエータを介してクラッチの締結容量を制御するときの時間変化率を、走行状態に応じて可変となるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、二輪駆動系から四輪駆動系に切り替えるとき、締結容量指令値の時間変化率を走行状態に応じて可変とすることで、アクチュエータの動作（応答性）も走行状態に応じた適切なものに制御することができる。このため、走行中に二輪駆動系と四輪駆動系との切り替えが頻繁に起こる走行状態であっても、アクチュエータ内での負荷は小さく抑えられる。
【０００９】
即ち、本発明によれば、二輪駆動系から四輪駆動系に切り替わるときの走行状態によらず、アクチュエータにかかる不要な負荷が抑制されることは勿論、アクチュエータからクラッチまでの動力伝達系にかかる不要な負荷も抑制されるため、耐久性に優れた動力伝達系を有するトランスファ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明であるトランスファ装置を説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一形態である、ＦＲ車用のトランスファ装置を模式的に示すシステム図である。
【００１２】
図１において、符号１は、エンジン等からの駆動力が、図示せぬ自動変速機等を経て入力される入力軸である。符号２は、入力軸１に一体に連結され、この入力軸１と共に一体に回転する後輪用出力軸である。
【００１３】
符号３は、湿式多板式のドラムクラッチ（以下、「クラッチ」という）である。符号３ａは、後輪用出力軸２に一体に連結されているクラッチドラムである。また、符号３ｂは、その内側を貫通する入力軸１に対して回転可能に支持されるクラッチハブである。
【００１４】
クラッチドラム３ａとクラッチハブ３ｂとの相互間は、クラッチドラム３ａに対してスライド可能に設けた複数の駆動側プレートＣ1と、クラッチハブ３ｂに対してスライド可能に設けた複数の従動側プレートＣ2とを互い違いに配置することで関連付けられている。
【００１５】
更に、符号３ｃは、クラッチドラム３ａを介して後輪用出力軸２上を進退し、クラッチ３の締結及び解放を司るクラッチピストンである。クラッチピストン３ｃは、駆動側プレートＣ1を押圧することでクラッチ３の締結を実現し、また、その押圧を解除することでクラッチ３の解放を実現する。
【００１６】
符号４は、その内側を貫通するクラッチハブ３ｂに対して回転可能に支持される駆動側スプロケットである。符号５は、例えば、複数のチェーンからなり駆動側スプロケット４に掛けられたベルト部材である。符号６は、ベルト部材５を介して駆動側スプロケット４に駆動結合される従動側スプロケットである。
【００１７】
符号７は、従動側スプロケット６が一体に連結され、この従動側スプロケット６と共に回転可能な前輪側出力軸である。
【００１８】
従って、クラッチ３を解放すれば、入力軸１からの入力が後輪出力軸２からのみ出力される二輪駆動（２ＷＤ）系が選択され（以下、「２ＷＤモード」という）、また、クラッチ３を締結すれば、入力軸１からの入力が後輪出力軸２と共に前輪出力軸７からも出力される四輪駆動（４ＷＤ）系が選択される（以下、「４ＷＤモード」という）。
【００１９】
符号１０は、クラッチ３の締結及び解放を制御する、アクチュータとしてのモータである。モータ１０は、減速ギア組１１，１２を介してシャフト１３に繋がり、このシャフト１３にモータ１０の回転に同期した回転を生起させる。符号１４は、シャフト１３に螺合されたスライダである。
【００２０】
スライダ１４は、トランスファケース２０に固定されたガイド部材１５の内側に形成されたレールに案内されることで、シャフト１３の回転方向に応じてシャフト軸線方向に進退する。クラッチピストン３ｃは、スライダ１４に一体に繋がり、当該スライダ１４の進退に同期してクラッチ３の締結及び解放を生起させる。
【００２１】
符号３０は、ＣＰＵ等を搭載したコントローラである。コントローラ３０には、例えば、車速センサ３１からの信号、前輪出力軸回転数センサ３２からの信号、後輪出力軸回転数センサ３３からの信号、アクセル開度センサ１１からの信号、スロットル開度センサ３４からの信号等の、各種走行状態の判断に必要な情報が入力される。
【００２２】
コントローラ３０では、こうした入力情報を材料として走行状態を判断し、この走行状態に応じて、或いは、運転者のモード切り替え操作に応じて、２ＷＤモード又は４ＷＤモードを判断し、更に４ＷＤモードを選択するときには、図２に示すフローチャートに従って、クラッチ３を締結するに際して目標値として指令される締結容量（以下、「締結容量指令値」という）Ｃ(o)を求めた後、この締結容量指令値Ｃ(o)に応じた時間変化率（以下、「締結容量時間変化率」という）Ｃsを算出すると共に、車体ＶＳＰに応じた車速ゲインＶkを算出する。
【００２３】
即ち、本形態では、締結容量指令値Ｃ(o)に応じた時間変化率Ｃsを求める一方、車速ＶＳＰに応じた車速ゲインＶkを求め、締結容量時間変化率Ｃsに車速ゲインＶkを積算することで、モータ３０を介して実際にクラッチ３を締結するときの、締結容量指令値Ｃ(o)の時間変化率（以下、「指令値時間変化率」という）Ｃs(t)を決定している。即ち、本形態では、コントローラ３０が本発明に係る制御手段に相当する。
【００２４】
このため、コントローラ３０では先ず、図２のステップ１０１にて、４ＷＤモードで要求される締結容量指令値Ｃ(o)を算出する。締結容量指令値Ｃ(o)は、運転者のアクセル操作に追従し、例えば、アクセルの踏み込みが大きくなると、締結容量指令値Ｃ(o)も増加し、アクセルの踏み込みが小さくなると、締結容量指令値Ｃ(o)も減少する。即ち、本形態では、締結容量指令値Ｃ(o)は、クラッチ３への入力トルクＴiが大きくなると、それに比例して増加し、反対に、クラッチ３への入力トルクＴiが小さくなると減少する。
【００２５】
ステップ１にて締結容量指令値Ｃ(o)を求めた後は、ステップ１０２に移行し、このステップ１０２にて、図３に示す設定マップを用いることで、この締結容量指令値Ｃ(o)の時間変化率、即ち、締結容量時間変化率Ｃsを決定する。
【００２６】
本形態において、締結容量時間変化率Ｃsを算出するための基準線は、図３の実線に示す如く、締結容量指令値Ｃ(o)がＣ(o)＝ＣAとなるまでの領域では、締結容量指令値Ｃ(o)が低いとして、一定の時間変化率（以下、「低容量時間変化率」という）Ｃs(Low) ＝Ｓaであるが、締結容量指令値Ｃ(o)がＣ(o)＝ＣAを超えてＣ(o)＝ＣBになるまでの領域では、締結容量指令値Ｃ(o)の増加に比例して増加する。そして、締結容量指令値Ｃ(o)がＣ(o)＝ＣB以上になる領域では、締結容量指令値Ｃ(o)が高いとして、一定の時間変化率（以下、「高容量時間変化率」という）Ｃs(Hi) ＝Ｓbとなる。
【００２７】
このため、例えば、ステップ１０１にて算出した締結容量指令値Ｃ(o)がＣ(o)＝ＣCであれば、図３を参照すると、締結容量時間変化率Ｃsは、Ｃs＝Ｓcとなる。なお、本発明に従えば、上記基準線のＣA≦Ｃ(o)≦ＣBでの増加は、締結容量指令値Ｃ(o)に比例にするものに限定されるものではなく、曲線を描くように増加させることもできる。
【００２８】
コントローラ３０は、同時にステップ１０３にて、車速センサ３１からの車速ＶＳＰを検出した後、ステップ１０４にて、図４に示す設定マップを用いることで、車速ＶＳＰに応じた車速ゲインＶkを、この車速ＶＳＰに基いて求める。
【００２９】
本形態において、車速ゲインＶkを算出するための基準線は、図４の実線に示す如く、車速ＶＳＰがＶＳＰ＝Ｖ1となるまでは、車速ＶＳＰが低いとして、一定の車速ゲイン（以下、「低車速時ゲイン」という）Ｖk(Hi)＝Ｋ1となるが、車速ＶＳＰがＶＳＰ＝Ｖ1を超えてＶＳＰ＝Ｖ2になるまでは、車速ＶＳＰの増加に反比例して減少する。そして、車速ＶＳＰがＶＳＰ＝Ｖ2以上になると、車速ＶＳＰが高いとして、一定の車速ゲイン（以下、「高車速ゲイン」という）Ｖk(Low)＝Ｋ2となる。
【００３０】
このため、例えば、ステップ１０３にて検出した車速ＶＳＰが     ＶＳＰ＝Ｖ3であれば、図３を参照すると、この車速Ｖ3に応じた車速ゲインＶkは、Ｖk＝Ｋ3となる。なお、本発明に従えば、上記算出線のＶ1≦ＶＳＰ≦Ｖ2での減少は、車速ＶＳＰに反比例にするものに限定されるものではなく、曲線を描くように増加させることもできる。
【００３１】
図２のステップ１０５では、ステップ１０２で算出した締結容量時間変化率Ｃsと、ステップ１０４で算出した車速ゲインＶkとを積算することで、モータ３０に指令するときの指令値時間変化率Ｃs(t)を求める。即ち、本形態では、積算値（Ｃs×Ｖk）が指令値時間変化率Ｃs(t)となる。
【００３２】
上述したことから、本形態では、２ＷＤモードから４ＷＤモードへの切り替えは、クラッチ３への入力トルクＴi（例えば、アクセル操作による）に応じて締結容量指令値Ｃ(o)が変化し、この締結容量指令値Ｃ(o)でクラッチ３を締結させるべく、当該目標締結容量Ｃでモータ１０を制御するときには、その指令値時間変化率Ｃs(t)は、ステップ１０５で求められた積算値（Ｃs×Ｖk）となる。
【００３３】
即ち、本形態では、図５に示す如く、車速ＶＳＰがＶ1以上であって、締結容量指令値Ｃ(o)がＣB以下の斜線で示す領域では、締結容量時間変化率Ｃs及び車速ゲインＶkが可変のため、指令値時間変化率Ｃs(t)も、締結容量時間変化率Ｃs及び車速ＶＳＰに応じて可変であるのに対し、この領域を除く白抜きの領域では、締結容量時間変化率ＣsがＣs＝Ｓa又はＳbの一定値、且つ、車速ゲインＶkがＫs＝Ｋ1またはＫ2一定値であるため、指令値時間変化率Ｃs(t)も、締結容量指令値Ｃ(o)及び車速ＶＳＰに応じた一定値である。
【００３４】
上述したように、２ＷＤモードから４ＷＤモードに切り替えるとき、本発明に従い、クラッチ３の締結容量Ｃの時間変化率、即ち、指令値時間変化率Ｃs(t)を、クラッチ３への入力トルクＴiや車速ＶＳＰ等の走行状態に応じて可変とすれば、モータ１０の動作（応答性）も、走行状態に応じた適切なものに制御することができる。このため、走行中に２ＷＤモードと４ＷＤモードとの切り替えが頻繁に起こる走行状態であっても、モータ１０内での負荷は小さく抑えられる。
【００３５】
即ち、本発明によれば、２ＷＤモードから４ＷＤモードに切り替えるときの走行状態によらず、モータ１０にかかる不要な負荷が抑制されることは勿論、モータ１０からクラッチ３までの動力伝達系（例えば、減速ギア１１，１２）にかかる不要な負荷も抑制されるため、耐久性に優れた動力伝達系を有するトランスファ装置を提供することができる。なお、本発明に従うトランスファ装置によれば、上述の如く、動力伝達系にかかる負荷が軽減されるため、従来使用できなかった樹脂製の減速ギアを採用することもできる。
【００３６】
特に、本形態では、締結容量指令値Ｃ(o)がアクセルの踏み込みに応じて増大するため、操作に走行状態の判断材料として、クラッチ３への入力トルクＴiを用い、図３に示すように、当該入力トルクＴiが小さいときは、当該入力トルクＴiが大きいときよりも、指令値時間変化率Ｃs(t)が小さくなるように設定している。
【００３７】
この場合、アクセルの踏み込みが弱くアクセル開度ＡＰＯが低い状態であって、車輪が短時間にスリップ状態と非スリップ状態とを繰り返すようなダートや砂利路面、又は、岩場等での走行では、指令値時間変化率Ｃs(t)が小さくなるため、モータ１０やモータ１０からクラッチ３までの動力伝達系にかかる負荷の抑制に有効である。即ち、かかる構成は、トランスファ装置の耐久性向上に有効である。
【００３８】
なお、本発明において、入力トルクＴiが小さいと判断される範囲としては、例えば、当該入力トルクＴiが２００Ｎ未満の範囲が挙げられ、また、入力トルクＴiが大きいと判断される範囲としては、例えば、当該入力トルクＴiが３００Ｎ以上の範囲が挙げられる。但し、上記範囲は例示であって、その範囲は、車種や運転車の好み等に応じて適宜変更できる範囲である。
【００３９】
また、本形態では、走行状態の判断材料として車速ＶＳＰを用い、図４に示すように、当該車速ＶＳＰが高いときは、当該車速ＶＳＰが低いときよりも指令値時間変化率Ｃs(t)が小さくなるように設定している。
【００４０】
この場合、２ＷＤモードと４ＷＤモードとの切り替えが不要となる高車速領域では、指令値時間変化率Ｃs(t)が大きくなるため、トランスファ装置からの出力トルクが余計に変化する現象を抑制できることから、モータ１０やモータ１０からクラッチ３までの動力伝達系にかかる負荷の抑制に有効である。即ち、かかる構成も、トランスファ装置の耐久性向上に有効である。
【００４１】
なお、本発明において、車速ＶＳＰが低いと判断される範囲としては、例えば、当該車速ＶＳＰが１００[km/h]未満の範囲が挙げられ、また、車速ＶＳＰが高いと判断される範囲としては、例えば、当該車速ＶＳＰが１２０[km/h]以上の範囲が挙げられる。但し、上記範囲も例示であって、その範囲は、車種や運転車の好み等に応じて適宜変更できる範囲である。
【実施例】
【００４２】
図６(a),(b)はそれぞれ、指令値時間変化率Ｃs(t)を、本発明に従って締結容量指令値Ｃ(o)及び車速ＶＳＰに応じて変更した場合の指令トルクと、従来のように一定にした場合の指令トルクとをモニタしたグラフである。
【００４３】
ダート等での走行のように、低アクセル開度の走行中に締結容量時間変化率Ｃsが頻繁に変化すると、モータの耐久信頼性を低下させる結果となる。ここでいう耐久信頼性には、例えば、モータに対して断続的に電圧を印加することで生じるモータブラシやコンミテータの磨耗や、低サイクルでの断続的な負荷印加によって起きる減速ギア（図１の符号１１，１２参照）の劣化の促進に対する耐久信頼性が挙げられ、トランスファ装置の耐久性としても大きく影響する。
【００４４】
これに対し、図６(a),(b)を比較すれば、明らかなように、本発明に従い指令値時間変化率Ｃs(t)を締結容量Ｃ及び車速ＶＳＰに応じて可変とし、指令値時間変化率Ｃs(t)を低減させた場合（図６(a)：本発明）、指令値時間変化率Ｃs(t)を一定にした場合（図６(b)：従来）に比べて、指令トルクが低く、その頻度も小さくなっている。
【００４５】
即ち、本発明に従い指令値時間変化率Ｃs(t)を締結容量Ｃ及び車速ＶＳＰに応じて可変とすれば、２ＷＤモードと４ＷＤモードとの切り替えが頻繁に起こるような走行状態であっては、指令トルクを低減することができ、その結果、モータ１０にかかる負荷と、このモータ１０に繋がる減速ギア等の動力伝達系にかかる負荷を軽減させることができることが明らかである。
【００４６】
上述したところは、本発明の好適な形態であるが、請求の範囲内において、種々の変更を加えることができる。例えば、走行状態の判断に採用される情報としては、車速ＶＳＰ、クラッチへの入力トルクＴiに限定されるものではなく、アクセル開度（スロットル開度）、後輪用出力軸回転数（ＦＦ車では、前輪用出力軸回転数）、エンジン回転数、路面状態等の様々な情報が含まれる。また、車速ＶＳＰは、車速センサを用いることなく、後輪用出力軸回転数等の他の回転数から演算することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一形態である、ＦＲ車用のトランスファ装置を模式的に示すシステム図である。
【図２】同形態に係る制御を説明するフローチャートである。
【図３】同形態に係る締結容量時間変化率を決定するための設定マップである。
【図４】同形態に係る指令値時間変化率を決定するための設定マップである。
【図５】同形態に係る制御において狙いとする領域を示すマップである。
【図６】(a),(b)はそれぞれ、指令値時間変化率を、本発明に従って締結容量及び車速に応じて変更した場合の指令トルクと、従来のように一定にした場合の指令トルクとをモニタしたグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１    入力軸
２    後輪用出力軸
３    ドラムクラッチ
３ａ  クラッチドラム
３ｂ  クラッチハブ
３ｃ  クラッチピストン
４    駆動側スプロケット
５    ベルト部材
６    従動側スプロケット
７    前輪用出力軸
10    モータ（アクチュエータ）
11,12 減速ギア
13    シャフト
14    スライダ
16    レバー
30    コントローラ
31    車速センサ
32    前輪出力軸回転数センサ
33    後輪出力軸回転数センサ
34    アクセル開度センサ
35    スロットル開度センサ
【図１】
2010111264.tif 000003
【図２】
2010111264.tif 000004
【図３】
2010111264.tif 000005
【図４】
2010111264.tif 000006
【図５】
2010111264.tif 000007
【図６】
2010111264.tif 000008