(57)【要約】【課題】各部品の誤差や温度変化によって、多板クラッチの伝達トルクが所期のトルクからずれることを抑制することのできる多板クラッチの制御装置及びトランスファを提供する。【解決手段】複数のクラッチプレート１５１，１５２を有する多板クラッチ１５０と、多板クラッチ１５０と接触して多板クラッチ１５０の接続力を調整し、各クラッチプレート１５１，１５２の並び方向へ移動自在な移動部材１６０と、移動部材１６０を並び方向へ移動させるためのモータ１８１と、モータ１８１の駆動力を移動部材１６０に伝達し多板クラッチ１５０の接続時に並び方向の力が加えられる第２カムプレート１７３を有する伝達機構１７０と、第２カムプレート１７３に作用する所定方向の荷重を検出する荷重検出部１９０と、荷重検出部１９０にて検出された荷重に基づいてモータ１８１を制御するＥＣＵと、を備えた。【選択図】図２
2008096438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のクラッチプレートを有する多板クラッチと、
前記多板クラッチと接触して前記多板クラッチの接続力を調整し、各クラッチプレートの並び方向へ移動自在な移動部材と、
前記移動部材を前記並び方向へ移動させるための駆動部と、
前記駆動部の駆動力を前記移動部材に伝達し、前記多板クラッチの接続時に前記並び方向の力が加えられ、前記多板クラッチの接続力に対して線形の荷重が所定方向について作用する被負荷部材を有する伝達部と、
前記被負荷部材に作用する前記所定方向の荷重を検出する荷重検出部と、
前記荷重検出部にて検出された荷重に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を備えた多板クラッチの制御装置。
【請求項２】
前記駆動部は、回転方向の駆動力を発生するアクチュエータであり、
前記伝達部は、前記アクチュエータの回転方向の運動を前記移動部材の前記並び方向の運動に変換し、
前記被負荷部材は、前記多板クラッチの接続時に回転方向及び前記並び方向の力が加えられる請求項１に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項３】
前記被負荷部材は、深さの変化する溝部が表面に形成され、
前記伝達部は、前記被負荷部材と前記移動部材の間に設けられ深さの変化する溝部が表面に形成された中間部材と、前記被負荷部材の溝部及び前記中間部材の溝部に挟まれるボールと、を有し、
前記荷重検出部は、前記被負荷部材の前記回転方向の荷重を検出する請求項２に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項４】
前記伝達部は、前記アクチュエータの出力軸に設けられ前記中間部材を回転方向へ駆動するピニオンギヤを有する請求項３に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項５】
前記伝達部は、前記アクチュエータの出力軸に設けられ前記中間部材を回転方向へ駆動するカム部材を有する請求項３に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項６】
前記駆動部は、前記移動部材の軸方向の駆動力を発生し、
前記伝達部は、前記駆動部の軸方向の運動を前記移動部材の前記並び方向の運動として伝達し、
前記被負荷部材は、前記多板クラッチの接続時に前記並び方向の力が加えられ、
前記荷重検出部は、前記被負荷部材の前記並び方向の荷重を検出する請求項１に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項７】
前記荷重検出部は、荷重センサを有する請求項１に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項８】
前記荷重検出部は、
前記被負荷部材の荷重を流体の圧力に変換する変換機構と、
前記流体の圧力を検出する圧力センサと、を有する請求項１に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項９】
前記荷重検出部にて検出される荷重がゼロとなる位置に前記被負荷部材を移動させ、前記荷重検出部の校正を行う荷重校正部を備えた請求項１に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項１０】
前記移動部材を前記多板クラッチから離隔する方向へ付勢する付勢部材を備え、
前記荷重校正部は、前記付勢部材の付勢力により前記移動部材が前記多板クラッチから離隔した状態にて、前記多板クラッチの接続力をゼロとして前記荷重検出部の校正を行う請求項９に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項１１】
温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部にて検出された温度と予め設定されたマップとに基づいて、前記荷重検出部にて検出される荷重を補正する荷重補正部と、を備えた請求項１に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項１２】
複数のクラッチプレートを有する多板クラッチと、
前記多板クラッチと接触して前記多板クラッチの接続力を調整し、各クラッチプレートの並び方向へ移動自在で、前記多板クラッチから離隔する位置まで移動可能な移動部材と、
前記移動部材を前記並び方向へ移動させるための駆動部と、
前記駆動部の駆動力を前記移動部材に伝達し、前記多板クラッチの接続時に前記並び方向の力が加えられ、前記多板クラッチの接続力に対して線形の荷重が所定方向について作用する被負荷部材を有する伝達部と、
前記駆動部の駆動により移動するリンク部材の変位を検出する変位検出部と、
前記被負荷部材に作用する所定方向の荷重を検出する荷重検出部と、
前記移動部材が前記多板クラッチと接触した位置では前記荷重検出部にて検出された荷重に基づいて前記駆動部を制御し、前記移動部材が前記多板クラッチから離隔した位置では前記変位検出部にて検出された変位に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を備えた多板クラッチの制御装置。
【請求項１３】
前記駆動部は、回転方向の駆動力を発生するアクチュエータであり、
前記伝達部は、前記アクチュエータの回転方向の運動を前記移動部材の前記並び方向の運動に変換し、
前記被負荷部材は、前記多板クラッチの接続時に回転方向及び前記並び方向の力が加えられる請求項１２に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項１４】
前記被負荷部材は、深さの変化する溝部が表面に形成され、
前記伝達部は、前記被負荷部材と前記移動部材の間に設けられ深さの変化する溝部が表面に形成された中間部材と、前記被負荷部材の溝部及び前記中間部材の溝部に挟まれるボールと、を有し、
前記荷重検出部は、前記被負荷部材の前記回転方向の荷重を検出する請求項１３に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項１５】
前記伝達部は、前記アクチュエータの出力軸に設けられ前記中間部材を回転方向へ駆動するピニオンギヤを有する請求項１４に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項１６】
前記伝達部は、前記アクチュエータの出力軸に設けられ前記中間部材を回転方向へ駆動するカム部材を有する請求項１４に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項１７】
前記駆動部は、前記移動部材の軸方向の駆動力を発生し、
前記伝達部は、前記駆動部の軸方向の運動を前記移動部材の前記並び方向の運動として伝達し、
前記被負荷部材は、前記多板クラッチの接続時に前記並び方向の力が加えられ、
前記荷重検出部は、前記被負荷部材の前記並び方向の荷重を検出する請求項１２に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項１８】
前記荷重検出部は、荷重センサを有する請求項１２に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項１９】
前記荷重検出部は、
前記被負荷部材の荷重を流体の圧力に変換する変換機構と、
前記流体の圧力を検出する圧力センサと、を有する請求項１２に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項２０】
前記荷重検出部にて検出される荷重がゼロとなる位置に前記被負荷部材を移動させ、前記荷重検出部の校正を行う荷重校正部を備えた請求項１２に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項２１】
前記移動部材を前記多板クラッチから離隔する方向へ付勢する付勢部材を備え、
前記荷重校正部は、前記付勢部材の付勢力により前記移動部材が前記多板クラッチから離隔した状態にて、前記多板クラッチの接続力をゼロとして前記荷重検出部の校正を行う請求項２０に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項２２】
温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部にて検出された温度と予め設定されたマップとに基づいて、前記荷重検出部にて検出される荷重を補正する荷重補正部と、を備えた請求項１２に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項２３】
温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部にて検出された温度と予め設定されたマップとに基づいて、前記変位検出部にて検出される変位を補正する変位補正部と、を備えた請求項１２に記載の多板クラッチの制御装置。
【請求項２４】
入力軸と、
前記入力軸の動力が伝達される第１出力軸及び第２出力軸と、
前記入力軸から前記第１出力軸及び前記第２出力軸へ伝達される動力の配分を制御する請求項１に記載の多板クラッチの制御装置と、を備えたトランスファ。
【請求項２５】
入力軸と、
前記入力軸の動力が伝達される第１出力軸及び第２出力軸と、
前記入力軸から前記第１出力軸及び前記第２出力軸へ伝達される動力の配分を制御する請求項１２に記載の多板クラッチの制御装置と、を備えたトランスファ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多板クラッチの制御装置及びトランスファに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、四輪駆動車において、エンジンの駆動力を前輪と後輪とに分配する動力伝達機構が利用されている。この種の動力伝達機構として、トランスミッション等を介してエンジンの駆動力が伝達される入力軸と、後輪へ駆動力を伝達する第１出力軸と、前輪へ駆動力を伝達する第２出力軸と、を備え、第１出力軸と第２出力軸とのトルク配分を調整する多板クラッチと、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に記載の動力伝達機構では、第１出力軸の軸方向に移動する押圧板により多板クラッチの接続力が調整される。押圧板は、回転変位を軸方向変位に変換する変換機構を介してモータにより駆動される。この動力伝達機構では、モータの出力軸に回転変位を検出するセンサが設けられ、変換機構と多板クラッチの弾性により予め決定された特性曲線により、多板クラッチにより伝達すべきトルクから、センサの目標位置が求められる。そして、求められた目標位置に基づいて、モータが制御されるようになっている。【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５２７７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の動力伝達機構では、変換機構を構成する部品、多板クラッチまわりの部品等の寸法誤差及び組付誤差や温度変化による膨張、収縮等により、変換機構と多板クラッチの弾性が比較的大きくばらつくことになる。これにより、予め決定された特性曲線が現実の特性曲線とずれてしまい、第２軸へ伝達されるトルクが所期のトルクとずれてしまうという問題点がある。【０００６】
また、第２軸へ伝達されるトルクが所期のトルクより大きくなる方へずれると、各部品に加わる負荷が大きくなる。これに対応して各部品に十分な強度及び耐久性を付与する必要が生じ、各部品が大型となって重量が増大し製造コストが嵩むという問題点もある。【０００７】
これらの問題点を解消すべく、各部品の精度を高くして特性曲線のずれを小さくすることが考えられるが、全ての構成部品を精度を高くすることは困難であるし、製造コストが嵩んでしまう。また、各部品の組立後に、組み上がった変換機構及び多板クラッチに固有の特性曲線を測定することも考えられるが、このような制御システムは複雑となって製造コストも嵩んでしまう。【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各部品の誤差や温度変化によって、多板クラッチの伝達トルクが所期のトルクからずれることを抑制することのできる多板クラッチの制御装置及びトランスファを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、
複数のクラッチプレートを有する多板クラッチと、
前記多板クラッチと接触して前記多板クラッチの接続力を調整し、各クラッチプレートの並び方向へ移動自在な移動部材と、
前記移動部材を前記並び方向へ移動させるための駆動部と、
前記駆動部の駆動力を前記移動部材に伝達し、前記多板クラッチの接続時に前記並び方向の力が加えられ、前記多板クラッチの接続力に対して線形の荷重が所定方向について作用する被負荷部材を有する伝達部と、
前記被負荷部材に作用する前記所定方向の荷重を検出する荷重検出部と、
前記荷重検出部にて検出された荷重に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を備えた多板クラッチの制御装置が提供される。【００１０】
また、前記目的を達成するため、
複数のクラッチプレートを有する多板クラッチと、
前記多板クラッチと接触して前記多板クラッチの接続力を調整し、各クラッチプレートの並び方向へ移動自在で、前記多板クラッチから離隔する位置まで移動可能な移動部材と、
前記移動部材を前記並び方向へ移動させるための駆動部と、
前記駆動部の駆動力を前記移動部材に伝達し、前記多板クラッチの接続時に前記並び方向の力が加えられ、前記多板クラッチの接続力に対して線形の荷重が所定方向について作用する被負荷部材を有する伝達部と、
前記駆動部の駆動により移動するリンク部材の変位を検出する変位検出部と、
前記被負荷部材に作用する所定方向の荷重を検出する荷重検出部と、
前記移動部材が前記多板クラッチと接触した位置では前記荷重検出部にて検出された荷重に基づいて前記駆動部を制御し、前記移動部材が前記多板クラッチから離隔した位置では前記変位検出部にて検出された変位に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を備えた多板クラッチの制御装置が提供される。【００１１】
また、前記目的を達成するため、
入力軸と、
前記入力軸の動力が伝達される第１出力軸及び第２出力軸と、
前記入力軸から前記第１出力軸及び前記第２出力軸へ伝達される動力の配分を制御する上記多板クラッチの制御装置と、を備えたトランスファが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、各部品の誤差や温度変化によって、多板クラッチの伝達トルクが所期のトルクからずれることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す四輪駆動の自動車の概略模式説明図である。
【図２】トランスファの概略断面図である。
【図３】トランスファの一部拡大断面図である。
【図４】第１カムプレート及び第２カムプレートとこれらに係わる部品の模式正面説明図である。
【図５】第１カムプレート及び第２カムプレートの溝部近傍の拡大図である。
【図６Ａ】荷重検出部の断面説明図である。
【図６Ｂ】多板クラッチの接続力と、荷重検出部にて検出される第１カムプレートの荷重との関係を示すグラフである。
【図７】第１カムプレートが周方向他方側へ最も移動し図示しない規制部材に当接した状態を示す説明図である。
【図８】多板クラッチに接続力を生じさせることなく、移動部材が多板クラッチと接触している状態における第１カムプレートの位置を示す説明図である。
【図９】第１カムプレートが周方向一方側へ最も移動した状態を示す説明図である。
【図１０】モータの出力軸の回転変位と、荷重検出部にて検出される荷重との関係を示すグラフである。
【図１１】トランスファのＥＣＵの概略ブロック図である。
【図１２Ａ】荷重検出部にて検出される荷重について、モータのパルスセンサにおけるパルスカウントと、検出される荷重との関係を示す図である。
【図１２Ｂ】フィードバック信号生成部にて生成される疑似信号について、モータのパルスセンサにおけるパルスカウントと、生成される疑似信号の荷重との関係を示す図である。
【図１２Ｃ】フィードバック信号生成部から出力される出力信号について、モータのパルスセンサにおけるパルスカウントと、出力されるフィードバック信号の荷重との関係を示す図である。
【図１３】ＥＣＵによるトランスファの制御を示すフローチャートである。
【図１４】変形例を示すもので、温度変化によりピストン及びロッドの位置がずれた状態を示す荷重検出部の断面説明図である。
【図１５】変形例を示すもので、温度変化に応じてパルスセンサの基準位置を校正した状態を示し、モータのパルスセンサにおけるパルスカウントと、検出される荷重との関係を示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態を示すもので、４ＷＤオートモードと４ＷＤロックモードの２つのモードに切り換えられる車両に搭載されるトランスファにおける、モータの出力軸の回転変位と、荷重検出部にて検出される荷重との関係を示すグラフである。
【図１７】トランスファのＥＣＵの概略ブロック図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態を示すもので、トランスファの一部断面説明図である。
【図１９】レバー部材の正面図である。
【図２０】本発明の第４の実施形態を示し、第１カムプレート及び第２カムプレートとこれらに係わる部品の模式正面説明図であって、多板すきま領域における各部品の位置関係を示したものである。
【図２１】第１カムプレート及び第２カムプレートとこれらに係わる部品の模式正面説明図であって、トルク制御領域における各部品の位置関係を示したものである。
【図２２】上側が第１カムプレートの回転変位と荷重検出部にて検出される荷重との関係を示すグラフであり、下側が第１カムプレートの回転変位とモータの出力軸の回転変位との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１４】
１        自動車車両
２        エンジン
３        トランスミッション
４        センタードライブシャフト
５        トランスファ
６        フロントドライブシャフト
７        リヤドライブシャフト
８        フロントデファレンシャル
９        前輪
１０            リヤデファレンシャル
１１            後輪
１２            ＥＣＵ
１３            操作スイッチ
１４            車速センサ
１５            加速度センサ
１６            前輪回転センサ
１７            後輪回転センサ
１８            スロットルセンサ
１９            エンジン回転センサ
２０            舵角センサ
１００    ケース
１１０    入力軸
１１１    ボールベアリング
１２０    後輪用出力軸
１２１    ボールベアリング
１２２    スプロケット
１３０    前輪用出力軸
１３１    ボールベアリング
１３２    スプロケット
１４０    チェーン
１５０    多板クラッチ
１５１    ドライブプレート
１５２    ドリブンプレート
１５３    クラッチハブ
１５４    クラッチドラム
１５５    リターンスプリング
１６０    移動部材
１７０    伝達機構
１７１    ピニオンギヤ
１７２    第１カムプレート
１７２ａ  リング部
１７２ｂ  被駆動部
１７２ｃ  スラストニードルベアリング
１７２ｄ  溝部
１７３    第２カムプレート
１７３ａ  リング部
１７３ｂ  規制部
１７３ｃ  スラストニードルベアリング
１７３ｄ  溝部
１７４    ボール
１８０    アクチュエータ
１８１    モータ
１８１ａ  出力軸
１８２    減速機
１８２ａ  出力軸
１８３    ブラケット
１８４    パルスセンサ
１９０    荷重検出部
１９１    シリンダ
１９２    ピストン
１９３    ロッド
１９４    圧力センサ
１９５    シール部材
２０１    モード入力部
２０２    車両状態入力部
２０３    トルク決定部
２０４    荷重演算部
２０５    電流演算部
２０６    電流出力部
２０７    記憶部
２０８    荷重入力部
２０９    変位入力部
２１０    フィードバック信号生成部
２１１    荷重校正部
３７１    レバー部材
３７１ａ  挿通孔
３７１ｂ  突出部
３７１ｃ  受容穴
３７２    スラストニードルベアリング
３８０    リニアアクチュエータ
３８１    ロッド
３９０    荷重センサ
３９１    ロッド
４７０    伝達機構
４７１    カム部材
４７２ｅ  カムフォロワ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態を示す四輪駆動の自動車の概略模式説明図である。【００１６】
図１に示すように、この自動車車両１は、原動機としてのエンジン２と、変速動作を行うトランスミッション３と、エンジン２の駆動力がトランスミッション３を介して伝達されるセンタードライブシャフト４と、センタードライブシャフト４の駆動力が入力される動力伝達装置としてのトランスファ５と、トランスファ５からセンタードライブシャフト４の駆動力が所定の配分比で出力されるフロントドライブシャフト６及びリヤドライブシャフト７と、を備えている。フロントドライブシャフト６の駆動力は、フロントデファレンシャル８を介して左右一対の前輪９に伝達される。リヤドライブシャフト７の駆動力は、リヤデファレンシャル１０を介して左右一対の後輪１１に伝達される。【００１７】
トランスファ５におけるフロントドライブシャフト６及びリヤドライブシャフト７の駆動力の配分比は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２により決定される。ＥＣＵ１２は、自動車車両１の乗員により操作される操作スイッチ１３に入力されたモードに従ってトランスファ５の制御を行う。本実施形態においては、２ＷＤモード、４ＷＤオートモード及び４ＷＤロックモードの３つのモードが選択可能となっている。操作スイッチ１３により２ＷＤモードが選択されると、リヤドライブシャフト７に全ての駆動力が伝達され、フロントドライブシャフト６には駆動力が伝達されないように、ＥＣＵ１２がトランスファ５を制御する。また、操作スイッチ１３により４ＷＤロックモードが選択されると、フロントドライブシャフト６とリヤドライブシャフト７には５０：５０の割合で駆動力が伝達されるように、ＥＣＵ１２がトランスファ５を制御する。【００１８】
また、ＥＣＵ１２は、車両の速度を検出する車速センサ１４、車両の横方向加速度を検出する加速度センサ１５、前輪９及び後輪１１の回転数を検出する前輪回転センサ１６及び後輪回転センサ１７、エンジン２におけるスロットル開度を検出するスロットルセンサ１８、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転センサ１９、ステアリングの舵角を検出する舵角センサ２０等に接続されている。そして、操作スイッチ１３により４ＷＤオートモードが選択されると、車両の速度、横方向加速度、前後輪の回転比、スロットル開度、エンジン回転数等の車両の状態に応じて、ＥＣＵ１２は各ドライブシャフト６，７に伝達される駆動力の配分を調整する。【００１９】
図２は、トランスファの概略断面図である。
図２に示すように、トランスファ５は、センタードライブシャフト４と一体に回転する入力軸１１０と、リヤドライブシャフト７に接続される第１出力軸としての後輪用出力軸１２０と、フロントドライブシャフト６に接続される第２出力軸としての前輪用出力軸１３０と、を備えている。入力軸１１０、後輪用出力軸１２０及び前輪用出力軸１３０は、それぞれボールベアリング１１１，１２１，１３１によってケース１００に対して回転自在に支持されている。【００２０】
入力軸１１０の駆動力は、副変速機１１２を介して後輪用出力軸１２０に伝達される。副変速機１１２は、後輪用出力軸１２０に伝達される駆動力を低速、高速の２段に切替えるスライドギヤ１１３と、スライドギヤ１１３を移動させ図示しないモータにより駆動される切替えフォーク１１４と、を有している。尚、フォーク１１４の一部は、図が繁雑となるのでモータ等とともに図示を省略している。副変速機１１２は、入力軸１１０の駆動力を減速して後輪用出力軸１２０へ伝達するための遊星歯車機構１１５を有している。遊星歯車機構１１５は、入力軸１１０に形成されたサンギヤ１１６と、サンギヤ１１６と噛み合うピニオンギヤ１１７と、ピニオンギヤ１１７と噛み合いサンギヤ１１６と同心状に配置されるリングギヤ１１８と、ピニオンギヤ１１７を支持するキャリアと、を有している。スライドギヤ１１３は、後輪用出力軸１２０と常時係合するとともに、入力軸１１０またはキャリアとに選択的に係合するよう構成されている。【００２１】
入力軸１１０と後輪用出力軸１２０は前後に並んで同軸に配置される。後輪用出力軸１２０の径方向外側には、後輪用出力軸１２０に対して回転自在なスプロケット１２２と、スプロケット１２２と間隔をおいて配置される規制部材１２３と、が設けられている。また、前輪用出力軸１３０の外周には、スプロケット１３２が固定されている。各スプロケット１２２，１３２にはチェーン１４０が巻回され、後輪用出力軸１２０からスプロケット１２２に駆動力が伝達されると、チェーン１４０を介して前輪用出力軸１３０が駆動するようになっている。【００２２】
また、トランスファ５は、後輪用出力軸１２０と前輪用出力軸１３０とを動力的に接続するための多板クラッチ１５０と、多板クラッチ１５０の押圧及び解放を行う移動部材１６０と、を備えている。多板クラッチ１５０は、互いに面接触することにより駆動トルクの伝達を行う複数のクラッチプレートとしてのドライブプレート１５１及びドリブンプレート１５２を有する。各ドライブプレート１５１はクラッチハブ１５３に軸方向へ移動自在に支持され、各ドリブンプレート１５２はクラッチドラム１５４に軸方向へ移動自在に支持される。クラッチハブ１５３は後輪用出力軸１２０の外周面に固定され、クラッチドラム１５４はスプロケット１２２の軸方向後側に固定される。【００２３】
移動部材１６０は、多板クラッチ１５０のスプロケット１２２と軸方向反対側に設置され、ドライブプレート１５１及びドリブンプレート１５２の並び方向に移動自在となっている。移動部材１６０は、多板クラッチ１５０を押圧して多板クラッチ１５０の締結力を調整する。本実施形態においては、ドライブプレート１５１及びドリブンプレート１５２の並び方向は、後輪用出力軸１２０の軸方向である。移動部材１６０は、回転運動を軸方向運動に変換する伝達機構１７０を介してアクチュエータ１８０の駆動により移動される。また、移動部材１６０は、クラッチハブ１５３との間に設けられたリターンスプリング１５５により後方へ付勢されている。【００２４】
伝達機構１７０は、アクチュエータ１８０の駆動力を移動部材１６０に伝達する。アクチュエータ１８０は、出力軸１８１ａを有するモータ１８１と、モータ１８１の出力を減速する減速機１８２と、を備えている。モータ１８１は、ブラケット１８３を介してケース１００に固定されている。伝達機構１７０は、減速機１８２の出力軸１８２ａに接続されたピニオンギヤ１７１と、ピニオンギヤ１７１と噛み合う第１カムプレート１７２と、第１カムプレート１７２と対向するよう配置された第２カムプレート１７３と、第１カムプレート１７２と第２カムプレート１７３との間に介在するボール１７４と、を有する。本実施形態においては、減速機１８２の出力軸１８２ａが、アクチュエータ１８０の出力軸をなしている。多板クラッチ１５０の接続時には、第１カムプレート１７２及び第２カムプレート１７３に軸方向の力が加えられる。【００２５】
アクチュエータ１８０のモータ１８１は、ＥＣＵ１２からの信号に基づいて電流制御される。また、減速機１８２はウォームギヤにより構成されており、モータ１８１の電流を停止することにより、モータ１８１の出力軸１８１ａ及び減速機１８２の出力軸１８２ａが保持されるようになっている。尚、減速機１８２としてウォームギヤの代わりに高効率ギヤを使用し、モータ１８１の出力軸の回転位置を保持するブレーキを用いるようにしてもよい。モータ１８１の駆動により移動するリンク部材としての出力軸１８１ａは、減速機１８２及びピニオンギヤ１７１を介して第１カムプレート１７２を回転させる。また、モータ１８１には、出力軸１８１ａの回転変位を検出する変位検出部としてのパルスセンサ１８４が設けられている。尚、モータ１８１の出力軸１８１ａの変位を検出する他に、減速機１８２の出力軸１８２ａの変位を検出する構成も考えられる。変位検出部により変位が検出されるリンク部材は、アクチュエータ１８０を構成する部材でも、伝達機構１７０を構成する部材であってもよく、要はアクチュエータ１８０の駆動時に移動する部材であればよい。【００２６】
図３は、トランスファの一部拡大断面図である。
図３に示すように、第１カムプレート１７２は、後輪用出力軸１２０に回転自在に取り付けられるリング部１７２ａと、リング部１７２ａから径方向外側へ延びピニオンギヤ１７１と噛み合う被駆動部１７２ｂと、を有している。図３に示すように、中間部材としての第１カムプレート１７２は、第２カムプレート１７３と移動部材１６０の間に設けられている。本実施形態においては、アクチュエータ１８０の駆動力は、ピニオンギヤ１７１から被駆動部１７２ｂへ減速されて伝達される。また、被負荷部材としての第２カムプレート１７３は、後輪用出力軸１２０に回転自在に取り付けられるリング部１７３ａと、リング部１７３ａから径方向外側へ延び周方向一方への回転が所定の遊びをもって規制されるとともに、周方向他方への回転が図示しないストッパーにより規制される規制部１７３ｂと、を有している。【００２７】
また、第１カムプレート１７２のリング部１７２ａは、前面に形成され移動部材１６０と当接する当接部としてのスラストニードルベアリング１７２ｃと、後面に形成されボール１７４の前側が収容される溝部１７２ｄと、を有している。このリング部１７２ａは、後輪用出力軸１２０に対して回転自在かつ軸方向へ移動自在に設けられている。【００２８】
第２カムプレート１７３のリング部１７３ａは、後面に形成され規制部材１２３と当接する当接部としてのスラストニードルベアリング１７３ｃと、前面に形成されボール１７４の後側が収容される溝部１７３ｄと、を有している。すなわち、ボール１７４は、各プレート１７２，１７３の溝部１７２ｄ，１７３ｄにより挟まれている。このリング部１７３ａは、後輪用出力軸１２０に対して回転自在かつ軸方向へ移動自在に設けられ、回転方向への移動が所定の遊びをもって荷重検出部１９０により規制されるとともに軸方向への移動が規制部材１２３により規制される。【００２９】
図４は、第１カムプレート及び第２カムプレートとこれらに係わる部品の模式正面説明図である。
図４に示すように、本実施形態においては、溝部１７２ｄ、溝部１７３ｄ及びボール１７４は、周方向に所定の間隔をおいて５箇所配置される。各溝部１７２ｄ及び各溝部１７３ｄは、後輪用出力軸１２０の中心から距離ｒｂの位置に、周方向に所定区間だけ延びるよう形成される。尚、各溝部１７２ｄ、溝部１７３ｄ及びボール１７４の数は適宜に変更可能である。【００３０】
図５は、第１カムプレート及び第２カムプレートの溝部近傍の拡大説明図である。
図５に示すように、各溝部１７２ｄは、周方向他方へ向かって一定の割合で深くなるよう形成される。また、各溝部１７３ｄは、周方向一方へ向かって一定の割合で深くなるよう形成されている。これにより、第２カムプレート１７３の周方向一方への回転が規制された状態で、第１カムプレート１７２が周方向一方へ回転すると、ボール１７４が溝部１７２ｄの表面及び溝部１７３ｄの表面を、溝部１７２ｄ及び溝部１７３ｄの深い部分から浅い部分へ向かって転動し、第１カムプレート１７２が第２カムプレート１７３から離隔する。反対に、第１カムプレート１７２が周方向他方へ移動すると、ボール１７４が溝部１７２ｄの表面及び溝部１７３ｄの表面を、溝部１７２ｄ及び溝部１７３ｄの浅い部分から深い部分へ向かって転動し、第１カムプレート１７２が第２カムプレート１７３に接近する。ボール１７４が溝部１７２ｄ，１７３ｄの途中にあるときは、第２カムプレート１７３には、軸方向反力Ｆｂと、これに比例する周方向反力Ｆｃとが作用する。従って、荷重検出部１９０には、軸方向反力Ｆｂに対して線形な荷重が検出されることとなる。【００３１】
荷重検出部１９０は、後輪用出力軸１２０の中心から距離Ｒの位置にて、第２カムプレート１７３に周方向一方へ加わる荷重を検出する（図４参照）。すなわち、荷重検出部１９０は、Ｆｃ×Ｒ／ｒｂの荷重が検出され、多板クラッチ１５０の接続力に対して線形の荷重が第２カムプレート１７３から出力される。図６Ａは、荷重検出部の断面説明図である。図６Ａに示すように、荷重検出部１９０は、流体として油が充填されたシリンダ１９１と、シリンダ１９１の内部を移動可能なピストン１９２と、ピストン１９２に連結されたロッド１９３と、シール部材１９５と、を有する。ロッド１９３の先端は、多板クラッチ１５０に接続力が生じた状態で第２カムプレート１７３の規制部１７３ｂと当接している。そして、ロッド１９３が第２カムプレート１７３と当接した状態で、第２カムプレート１７３に周方向一方の力が加わると、ロッド１９３がシリンダ１９１内を移動して、シリンダ１９１内の油圧が増大する。すなわち、シリンダ１９１、ピストン１９２及びロッド１９３は、荷重を油圧に変換する変換機構をなしている。そして、シリンダ１９１には、油圧を検出して電気信号に変換する圧力センサ１９４が設けられている。圧力センサ１９４の電気信号は、ＥＣＵ１２にて検知されるようになっている。尚、荷重検出部１９０は、油圧を用いずに例えば直接的に荷重を検出する荷重センサを用いてもよく、荷重を検出するための構成は任意である。ここでいう荷重センサとは、例えば、歪みゲージ等を用いて荷重に比例した電気信号を出力するものをいう。【００３２】
図６Ｂは、多板クラッチの接続力と、荷重検出部にて検出される第２カムプレートの荷重との関係を示すグラフである。図６Ｂに示すように、多板クラッチ１５０の接続力に対して線形の荷重が回転方向について第２カムプレート１７３に作用している。【００３３】
ここで、第１カムプレート１７２の可動範囲における変換機構、移動部材及び多板クラッチの状態について、図４及び図７〜図９を参照して説明する。図７は第１カムプレートが周方向他方側へ最も移動し図示しない規制部材に当接した状態を示す説明図である。【００３４】
図７に示すように、第１カムプレート１７２が周方向他方側へ最も移動した状態では、リターンスプリング１５５の付勢力により、移動部材１６０及び第１カムプレート１７２が第２カムプレート１７３側へ押し付けられている。このとき、第２カムプレート１７２は荷重検出部１９０から離隔しており、第２カムプレート１７２に周方向の荷重は作用していない。【００３５】
図７の状態から第１カムプレート１７２が周方向一方へ移動すると、図４に示すように、第１カムプレート１７２とともに第２カムプレート１７３が周方向一方へ移動し荷重検出部１９０と接触する。【００３６】
図４の状態から第１カムプレート１７２が周方向一方へ移動すると、第２カムプレート１７３の移動が荷重検出部１９０により規制されることから、第１カムプレート１７２と第２カムプレート１７３とが相対的に回転する。このとき、第１カムプレート１７２と第２カムプレート１７３とは離隔することから、移動部材１６０は、リターンスプリング１５５の付勢力に抗して多板クラッチ１５０側へと移動していき、やがて多板クラッチ１５０と当接する。図８には、多板クラッチ１５０に接続力を生じさせることなく、移動部材１６０が多板クラッチ１５０と接触している状態における第１カムプレートの位置を示す。【００３７】
図８の状態から第１カムプレート１７２を周方向一方へ移動すると、移動部材１６０はリターンスプリング１５５の付勢力に加えて多板クラッチ１５０の弾性力に抗して、多板クラッチ１５０の各プレート１５１，１５２を圧縮する方向へ移動する。そして、図９に示すように、第１カムプレート１７２が周方向一方側へ最も移動した状態で、多板クラッチ１５０の接続力が最大となる。【００３８】
次いで、第１カムプレート１７２を駆動するモータ１８１の出力軸１８１ａの回転変位と、荷重検出部１９０にて検出される第２カムプレート１７３の荷重の関係について、図１０を参照して説明する。図１０は、モータの出力軸の回転変位と、荷重検出部にて検出される荷重との関係を示すグラフである。このグラフは、図７に示すような第１カムプレートが周方向他方側へ最も移動した状態にて、出力軸１８１ａの回転変位及び荷重検出部１９０にて検出される荷重がゼロとして図示している。【００３９】
図１０に示すように、回転変位がゼロの状態から、第２カムプレート１７３が荷重検出部１９０と接触するまで、出力軸１８１ａの回転変位が増大しても荷重はゼロのままとなる。ここで、第２カムプレート１７３を荷重検出部１９０と接触させずに出力軸１８１ａを回転させることができる領域をセンサすきま領域Ａと呼ぶこととする。【００４０】
図４に示すように第２カムプレート１７３が荷重検出部１９０と接触すると、リターンスプリング１５５の付勢力に起因して荷重検出部１９０にて検出される荷重が急激に立ち上がる。図１０中では、このときの回転変位をＤａとして示している。そして、図８に示すように移動部材１６０が多板クラッチ１５０と接触するまで、出力軸１８１ａの回転変位が増大しても検出される荷重は殆ど変化しない。厳密に言うと移動部材１６０の移動に伴ってリターンスプリング１５５が圧縮されていくので僅かながら荷重が増大するが、増大する荷重は多板クラッチ１５０の接続時に検出される荷重と比べると無視できる程度のものである。ここで、多板クラッチ１５０に接続力を生じさせることなく移動部材１６０を移動させるよう出力軸１８１ａを回転させることができる領域を多板すきま領域Ｂと呼ぶこととする。また、このときに荷重検出部１９０にて検出される荷重を基準荷重Ｌとする。【００４１】
図８に示すように移動部材１６０が多板クラッチ１５０と接触すると、多板クラッチ１５０の接続力に起因して、荷重センサ１９０にて検出される荷重は基準荷重Ｌから立ち上がる。図１０中では、移動部材１６０が多板クラッチ１５０と接触する回転変位をＤｂとして示している。多板クラッチ１５０に接続力が生じると、多板クラッチ１５０、伝達機構１７０等の弾性により、出力軸１８１ａの回転変位と検出荷重とは比例しない。このように、多板クラッチ１５０に接続力が生じている領域をトルク制御領域Ｃと呼ぶこととする。図１０中では、多板クラッチ１５０の接続力が最大となる回転変位をＤｃとして示している。【００４２】
続いて、図１１を参照して、ＥＣＵ１２について説明する。尚、図１１中、副変速機機構操作部ついては省略している。図１１は、トランスファのＥＣＵの概略ブロック図である。
図１１に示すように、制御部としてのＥＣＵ１２は、操作スイッチ１３から信号が入力されるモード入力部２０１と、車速センサ１４、加速度センサ１５、前輪回転センサ１６、後輪回転センサ１７、スロットルセンサ１８、回転センサ１９、舵角センサ２０等から信号が入力される車両状態入力部２０２と、モード入力部２０１及び車両状態入力部２０２に入力された信号に基づいてフロントドライブシャフト６に配分される目標トルクを決定するトルク決定部２０３と、を有している。また、ＥＣＵ１２は、トルク決定部２０３にて決定された目標トルクに対応する圧力センサ１９４の圧力を演算する荷重演算部２０４と、荷重演算部２０４にて演算された圧力となるようにモータ１８１に加える電流を演算する電流演算部２０５と、電流演算部２０５にて演算された電流に関する信号をモータ１８１に出力する電流出力部２０６と、を有している。本実施形態においては、電流出力部２０６は、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)方式によってモータ１８１を制御する。ＥＣＵ１２は、荷重検出部１９０にて検出された荷重に基づいてモータ１８１を制御する。【００４３】
図１１に示すように、ＥＣＵ１２は、２ＷＤモード、４ＷＤオートモード及び４ＷＤロックモードの各モードにおいてフロントドライブシャフト６に配分される目標トルクが記憶された記憶部２０７を有している。目標トルクは、２ＷＤモードにおいてはモータ１８１の出力軸１８１ａの変位をゼロ位置に固定して多板クラッチ１５０の接続力が最小となるように、４ＷＤロックモードにおいては多板クラッチ１５０の接続力が最大となるように、４ＷＤオートモードにおいては車両状態に応じて多板クラッチ１５０の接続力が変化するように設定されている。記憶部２０７には、４ＷＤオートモードのときに利用され、車両の速度、横方向加速度、前後輪の回転比、スロットル開度、エンジン回転数、ステアリング舵角等と目標トルクとを対応づけたマップが記憶されている。【００４４】
また、記憶部２０７には、目標トルクと圧力センサ１９４の圧力とを対応づけるマップが記憶されている。ここで、目標トルクと圧力とに比例関係が成立するならば、比例係数のみ記憶部２０７に記憶させておいてもよい。さらに、記憶部２０７には、前述の基準荷重Ｌに対応する圧力センサ１９４の圧力が記憶されている。【００４５】
さらに、ＥＣＵ１２は、荷重検出部１９０における圧力センサ１９４の信号が入力される荷重入力部２０８と、モータ１８１のパルスセンサ１８４の信号が入力される変位入力部２０９と、荷重入力部２０８及び変位入力部２０９から入力された信号に基づいてフィードバック信号を生成するフィードバック信号生成部２１０と、を有している。本実施形態においては、電流演算部２０６は、荷重演算部２０４から入力された圧力値を目標値として、フィードバック信号生成部２１０から出力された圧力値との偏差、その積分、および微分の３つの要素によって行う。すなわち、電流演算部２０６は、フィードバック制御としてＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御を行う。【００４６】
フィードバック信号生成部２１０は、荷重入力部２０８から入力される圧力センサ１９４の検出値を、変位入力部２０９から入力される回転変位に基づいて補正することによりフィードバック信号を生成する。以下、図１２Ａ〜図１２Ｃを参照して、フィードバック信号生成部のフィードバック信号の生成について説明する。【００４７】
図１２Ａは、荷重検出部にて検出される荷重について、モータのパルスセンサにおけるパルスカウントと、検出される荷重との関係を示す図である。
図１２Ａに示すように、荷重入力部２０８にて検出される荷重は、多板すきま領域Ｂにてほぼ一定となる。図１２Ａ中には、モータ１８１の出力軸１８１ａが原点位置でパルスカウントがゼロのときの荷重をＶ０、トルク制御領域Ｃにおいてパルスカウントが基準値ｄのときの荷重をＶ１、多板すきま領域Ｂにて検出される荷重をＶ２、多板すきま領域Ｂとトルク制御領域Ｃの境界におけるパルスカウントを基準値ｄから所定値ｐだけ戻した状態（ｄ−ｐ）として示している。【００４８】
図１２Ｂは、フィードバック信号生成部にて生成される疑似信号について、モータのパルスセンサにおけるパルスカウントと、生成される疑似信号の荷重との関係を示す図である。
図１２Ｂに示すように、フィードバック信号生成部２１０では、出力軸１８１ａの回転変位に基づいて、多板すきま領域Ｂで回転変位に応じて値が変化する疑似信号を生成する。ここで、図１２Ｂには多板すきま領域Ｂにて回転変位と疑似信号の出力値が線形としたものを例示しているがこれは非線形であってもよく、要は出力軸１８１ａの回転変位の増大（減少）に伴って出力値が増大（減少）するよう設定されていればよい。尚、トルク制御領域Ｃでは、疑似信号の出力値はゼロとなっている。【００４９】
図１２Ｃは、フィードバック信号生成部から出力される出力信号について、モータのパルスセンサにおけるパルスカウントと、出力されるフィードバック信号の荷重との関係を示す図である。
フィードバック信号生成部２１０は、荷重入力部２０８から入力された図１２Ａに示す荷重に、図１２Ｂに示す疑似信号の荷重を加えて、図１２Ｃに示すフィードバック信号を生成する。この結果、フィードバック信号は、図１２Ｃに示すように多板すきま領域Ｂにおいても回転変位とともに変化することとなる。すなわち、ＥＣＵ１２は、移動部材１６０が多板クラッチ１５０と接触した位置では荷重検出部１６０にて検出された荷重に基づいてモータ１８１を制御し、移動部材１６０が多板クラッチ１５０から離隔した位置ではパルスセンサ１８４にて検出された変位に基づいてモータ１８１を制御する。【００５０】
フィードバック信号生成部２１０は、トルク制御領域Ｃにおいて荷重検出部１９０からＶ１の荷重が入力されたときに、モータ１８１のパルスセンサ１８４のカウントを基準値ｄとして校正する。これにより、パルスセンサ１８４にて検出される出力軸１８１ａの回転変位が、荷重検出部１９０にて検出される荷重に対して調整される。そして、パルスカウントが基準値ｄの状態から所定値ｐだけ減ずると多板すきま領域Ｂとトルク制御領域Ｃとの境界位置となるので、パルスセンサ１８４にて認識される境界位置が荷重検出部１９０にて認識される境界位置とずれるようなことはない。【００５１】
また、図１１に示すように、ＥＣＵ１２は、荷重検出部１９０の校正を行う荷重校正部２１１を有している。荷重校正部２１１は、車両に電源が投入されたとき、或いは、エンジン２がかけれらたときのような、車両の始動時に校正を行う。具体的に、荷重校正部２１１は、移動部材１６０が多板クラッチ１５０から離隔する方向へモータ１８１を回転させて出力軸１８１ａがセンサすきま領域Ａとなるようにする。荷重校正部２１１は、このようにして荷重検出部１９０に荷重が作用しない状態を作り出し、この状態で検出されている値をゼロとして校正を行う。【００５２】
また、荷重校正部２１１は、車両の動作時にも校正を行う。具体的に、荷重校正部２１１は、４ＷＤオートモードの制御時に、出力軸１８１ａの回転変位が多板すきま領域Ｂに入ると、このときに検出されている値を前述のＶ２として校正を行う。一般に、荷重の大小に対応して電圧の高低の信号を出力するセンサでは、固体ごとのばらつき、経時的な劣化、温度変化等によって、出力する信号が所定の電圧値だけ増加または減少することとなる。このように、車両の始動後にも温度変化等によって出力信号が所定の荷重だけオフセットするところ、Ｖ２に基づいて校正を行うことにより、より精確な荷重検出が実現される。【００５３】
尚、このＥＣＵ１２の各構成要素は、ＣＰＵ、メモリ、各構成要素を実現するプログラム、このプログラムを格納する記憶ユニット、外部接続用インターフェースを中心にハードウェアとソフトウェアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。図１１には、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。【００５４】
ここで、ＥＣＵ１２によるトランスファ５の制御を、図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
車両に電源が投入されると（ステップＳ１）、センサすきま領域Ａにて荷重検出部１９０における荷重ゼロの状態の校正を行う（ステップＳ２）。この後、モータ１８１を駆動して、多板すきま領域Ｂにて荷重Ｖ２の校正を行い（ステップＳ３）、さらに荷重検出部１９０にてこの荷重よりも大きな荷重が検出されるようにして、パルスセンサ１８４のカウントを校正する（ステップＳ４）。この後、車両の電源がオフ状態であるか否かを判別し（ステップＳ５）、電源がオフ状態である場合には制御を終了する。【００５５】
車両の電源がオフ状態でない（オン状態である）と判別された場合には、続いて操作スイッチ１３に入力されたモードが２ＷＤモードか否かを判別し（ステップＳ６）、２ＷＤモードであると判別された場合には多板クラッチ１５０の接続力が生じない２ＷＤモード制御とする（ステップＳ７）。２ＷＤモード制御時には、多板クラッチ１５０にて各プレート１５１，１５２の引き摺りが生じないようにすることが好ましい。尚、特に図１３に示していないが、２ＷＤモードへの移行時に荷重Ｖ２を跨いで荷重が変化する場合は、このときにパルスセンサ１８４のカウンタの校正を行う。また、特に図１３に示していないが、出力軸１８１ａが多板すきま領域Ｂとなった後は、一定の周期で荷重Ｖ２の校正を行う。【００５６】
ステップＳ６にて２ＷＤモードでないと判別されると、続いて４ＷＤロックモードか否かを判別し（ステップＳ８）、４ＷＤロックモードであると判別された場合には多板クラッチ１５０の接続力が最大となる４ＷＤロックモード制御とする（ステップＳ９）。尚、特に図７に示していないが、４ＷＤロックモードへの移行時に荷重Ｖ２を跨いで荷重が変化する場合は、このときにパルスセンサ１８４のカウンタの校正を行う。【００５７】
ステップＳ８にて４ＷＤロックモードでないと判別された場合には、圧力センサ１９４にて検出される圧力が車両状態に応じて演算された接続力に対応した値となる４ＷＤオートモード制御とする（ステップＳ１０）。尚、特に図１３に示していないが、４ＷＤロックモード制御への移行時に荷重Ｖ１を跨いで荷重が変化する場合は、このときにパルスセンサ１８４のカウンタの校正を行う。また、特に図１３に示していないが、出力軸１８１ａが多板すきま領域となったときに荷重Ｖ２の校正を行う。ステップＳ７、ステップＳ９及びステップＳ１０の後、ステップＳ５に戻って車両の電源がオフ状態となるまでステップＳ５〜Ｓ１０の動作を繰り返す。【００５８】
以上のように構成されたトランスファ５によれば、多板クラッチ１５０の接続力を発生させる伝達機構１７０の第２カムプレート１７３に加わる荷重を検出するようにしたので、各部品の寸法誤差及び組付誤差、温度変化等とは無関係に、多板クラッチ１５０の接続力を検知することができる。そして、第２カムプレート１７３にて生じた荷重に基づいてモータ１８１をフィードバック制御するようにしたので、フロントドライブシャフト６に配分されるトルクを狙い通りに制御することができる。【００５９】
すなわち、変換機構の部品の位置、変位等を検出してモータのフィードバック制御を行う従来のもののように、寸法誤差、組付誤差等による各部品の位置ずれや、温度変化に起因する各部品の膨張及び収縮、弾性変形量等の変化の影響を受けることはない。これにより、従来のもののように、フロントドライブシャフト６に伝達される目標トルクが最大のときに、モータの出力軸を必要以上に回転させて伝達機構１７０や多板クラッチ１５０まわりの各部品に過大な負荷が生じるおそれがない。この結果、伝達機構１７０や多板クラッチ１５０まわりの各部品に要求される強度、耐久性等が小さくなり、各部品の構造の簡素化、薄肉化等を図ることができる。従って、トランスファ５の内部の各部品の軽量化、小型化を図ることができ、実用に際して極めて有利である。【００６０】
また、第２カムプレート１７３が荷重検出部１９０に対し、多板クラッチ１５０の接続力に対して線形の荷重を出力するようにしたので、荷重を用いたフィードバック制御を簡単容易に行うことができる。【００６１】
また、伝達機構１７０が、一対のカムプレート１７２，１７３と、これらに介在するボール１７４とを有することから、モータ１８１の駆動力が連続的かつ滑らかに移動部材１６０まで伝達され、多板クラッチ１５０の精密な制御に好適である。
また、ピニオンギヤ１７１と第１カムプレート１７２とにより減速されるようにしたので、モータ１８１にて生じたトルクを増幅して第１カムプレート１７２に伝達することができる。さらに、各溝部１７２ｂ，１７３ｂを周方向について深さが一定の割合で変化するようにしたので、モータ１８１の出力軸１８１ａの回転変位に対して第１カムプレート１７２の軸方向変位が線形であり、移動部材１６０の変位制御が簡単容易である。【００６２】
また、第２カムプレート１７３の荷重を圧力に変換して検出するようにしたので、温度の影響を受け難く比較的安価な圧力センサ１９４を用いることができ、製造コストを抑制しつつ精度の良い制御が可能となる。【００６３】
また、第２カムプレート１７３が荷重検出部１９０と接触しない位置に移動するよう構成したので荷重検出部１９０の校正に便利である。そして、車両の始動時に荷重検出部１９０の校正が行われるようにしたので、荷重検出部１９０の固体ごとの誤差を校正することができるし、経時的に荷重検出部１９０が劣化した場合にも的確に校正することができる。【００６４】
また、車両作動時においても、多板すきま領域Ｂにおいて荷重検出部１９０の校正を行うようにしたので、車両始動時からの温度変化等により荷重検出部１９０における検出荷重に対する出力信号が変化した場合でも、常に正確な荷重を検出することができる。【００６５】
また、多板すきま領域Ｂにおいては、荷重検出部１９０の荷重に加えてモータ１８１の出力軸１８１ａの変位に基づいてモータ１８１を制御するようにしたので、多板クラッチ１５０の接続力が生じる原点位置を精度よく検出することができる。特に、フィードバック制御時に疑似信号により多板すきま領域Ｂにてフィードバック信号が変化するようにしたので、多板クラッチ１５０のトルクがトルク制御領域Ｃから多板すきま領域Ｂまでオーバーシュートにより変化した際に、速やかに各領域の境界位置に復帰させることができる。従って、検出荷重が殆ど変化しない多板すきま領域Ｂを比較的大きく確保しても支障がなく、２ＷＤモード時に、移動部材１６０を多板クラッチ１５０から十分に離隔させて多板クラッチ１５０における各プレート１５１，１５２の引き摺りを抑制することができる。【００６６】
尚、前記実施形態においては、多板すきま領域Ｂにおいて荷重Ｖ２の校正を行うものを示したが、他の方法との組合せや、他の方法に置き換えて車両始動後の校正を行うようにしてもよい。例えば、トランスファ５内の荷重検出部１９０の近傍に温度検出部として温度センサを設け、この温度センサからの入力信号に基づいて荷重検出部１９０やパルスセンサ１８４の校正を行うようにしてもよい。すなわち、温度検出部にて検出された温度と予め設定されたマップとに基づいて、荷重検出部にて検出される荷重を補正する荷重補正部を備える構成としてもよいし、温度検出部にて検出された温度と予め設定されたマップとに基づいて、変位検出部にて検出される変位を補正する変位補正部を備える構成としてもよい。前記実施形態の油圧センシング方式を例にとると、図１４に示すように、ケース内１００の環境温度の変化により、シリンダ１９１に封入されている油が膨張または収縮して、ピストン１９２及びロッド１９３の位置がずれることがある。この場合、記憶部２０７に検出温度と補正カウント量のマップを予め記憶させておき、検出荷重がＶ１となる都度に、検出温度と当該マップとに基づいて、パルスカウントの基準値ｄを新たな基準値ｄ’として校正するように構成することが好ましい。これにより、図１５に示すように、検出温度に応じてパルスカウントを調整することができる。この場合、エンジン始動直後にもパルスカウントの基準値ｄを校正することが好ましい。このパルスカウントの基準値ｄの校正は、以前の校正時の値を用いて平均化によって行ってもよいし、以前の校正時の値と無関係に行ってもよく、車両の仕様等に応じて最適な方法を適宜選択すればよい。【００６７】
また、前記実施形態においては、２ＷＤモード、４ＷＤオートモード及び４ＷＤロックモードの３つのモードに切り換えられるものを示したが、少なくとも４ＷＤオートモードを有する車両であればよく、例えば４ＷＤオートモードと４ＷＤロックモードの２つのモードに切り換えられるものであってもよい。【００６８】
また、前記実施形態においては、モータ１８１の出力軸１８１ａの変位を検出するものを示したが、例えば、第１カムプレート１７２の変位を検出するようにしてもよい。【００６９】
図１６は、本発明の第２の実施形態を示すもので、４ＷＤオートモードと４ＷＤロックモードの２つのモードに切り換えられる車両に搭載されるトランスファにおける、モータの出力軸の回転変位と、荷重検出部にて検出される荷重との関係を示すグラフである。【００７０】
第２の実施形態においては、２ＷＤモードにおける多板クラッチ１５０の各プレート１５１，１５２の引き摺りを考慮する必要がないことから、多板クラッチ１５０と離隔した状態で軸方向へ移動する移動部材１６０のストロークが小さく設定され、出力軸１８１ａの多板すきま領域Ｂが比較的小さくなっている。このように、多板すきま領域Ｂが比較的小さい場合は、オーバーシュートによって多板すきま領域Ｂにてトルク制御領域Ｃから大きく離隔した位置となることはなく、出力軸１８１ａの回転変位に基づいた制御を行わずとも、比較的応答性のよい制御が可能となる。【００７１】
図１７は、第２の実施形態におけるトランスファのＥＣＵの概略ブロック図である。
本実施形態においては、モータ出力軸１８１ａにパルスセンサが設けられておらず、フィードバック信号生成部２１０は図６Ａに示すような荷重入力部２０８から入力された信号に補正を加えることなく、電流演算部２０５へ信号を出力する。尚、第２の実施形態のトランスファは、２ＷＤモードが存在しない点、パルスセンサが設けられていない点、多板すきま領域が小さくなっている点等を除いた構成は第１の実施形態と同様である。【００７２】
以上のように構成されたトランスファ５によっても、多板クラッチ１５０の接続力を発生させる伝達機構１７０の第２カムプレート１７３に加わる荷重を検出するようにしたので、各部品の寸法誤差及び組付誤差、温度変化等とは無関係に、多板クラッチ１５０の接続力を検知することができる。そして、第２カムプレート１７３にて生じた荷重に基づいてモータ１８１をフィードバック制御するようにしたので、フロントドライブシャフト６に配分されるトルクを狙い通りに制御することができる。この結果、伝達機構１７０や多板クラッチ１５０まわりの各部品に要求される強度、耐久性等が小さくなり、各部品の構造の簡素化、薄肉化等を図ることができる。従って、トランスファ５の内部の各部品の軽量化、小型化を図ることができ、実用に際して極めて有利である。第２の実施形態では、このような効果に加えて、モータ１８１の制御の簡素化、部品点数の低減等を図ることができる。【００７３】
図１８は、本発明の第３の実施形態を示すもので、トランスファの一部断面説明図である。
図１８に示すように、このトランスファ５は、駆動部がリニアアクチュエータ３８０により構成され、リニアアクチュエータ３８０によって移動されるレバー部材３７１により、移動部材１６０の軸方向移動が実現されている。本実施形態においては、レバー部材３７１は、移動部材１６０に回転自在に設けられたスラストニードルベアリング３７２を介して、移動部材１６０を軸方向へ移動させる。【００７４】
リニアアクチュエータ３８０は、前方に突出したロッド３８１を有し、ロッド３８１を軸方向へ移動させてレバー部材３７１及び移動部材１６０を移動させる。ここで、リニアアクチュエータ３８０は、例えば、ソレノイドを利用したものであっても、流体の圧力を利用したものであってもよい。さらには、モータの回転運動をボールネジ等で直線運動に変換したものであってもよい。【００７５】
荷重センサ３９０は、前方に突出したロッド３９１を有し、ロッド３９１に加わる荷重に応じた信号をＥＣＵ１２に対して出力する。この荷重センサ３９０は、例えば箔ゲージ、半導体ゲージ等を利用しており、ロッド３９１の荷重を直接的に電気的信号に変換するようになっている。【００７６】
図１９はレバー部材の正面図である。
図１９に示すように、レバー部材３７１は、図中、上下及び左右に対称となる形成され、中央に後輪用出力軸１２０を挿通する挿通孔３７１ａを有している。また、レバー部材３７１は、前面にてスラストニードルベアリング３７２と当接し、後面にてリニアアクチュエータ３８０のロッド３８１及び荷重センサ３９０のロッド３９１と当接する。レバー部材３７１は、前面にスラストニードルベアリング３７２と当接する一対の突出部３７１ｂを有し、後面に各ロッド３８１，３９１を受容する一対の受容穴３７１ｃを有している。【００７７】
第３の実施形態では、レバー部材３７１に作用する軸方向荷重を荷重センサ３９０によって検出することにより、リニアアクチュエータ３８０のフィードバック制御を行う。このように、駆動部と移動部材との間の部材の荷重を検出することにより、多板クラッチ１５０の接続力と線形の荷重を検出することができる。【００７８】
図２０及び図２１は、本発明の第４の実施形態を示すもので、第１カムプレート及び第２カムプレートとこれらに係わる部品の模式正面説明図である。図２０は多板すきま領域における各部品の位置関係を示し、図２１はトルク制御領域における各部品の位置関係を示す。【００７９】
本実施形態においては、伝達機構４７０の構成が第１の実施形態と異なっている。図２０及び図２１に示すように、伝達機構４７０は、第１の実施形態と同様の第１カムプレート１７２及び第２カムプレート１７３と、減速機１８２の出力軸１８２ａに設けられたカム部材４７１と、を有している。第１カムプレート１７２の被駆動部１７２ｂにはカム部材４７１と摺接するカムフォロワ４７２ｅが設けられ、カム部材４７１の径方向寸法に従って第１カムプレート１７２の回転位置が定まるようになっている。カム部材４７１は、板状に形成され、径方向寸法が周方向について連続的に変化する。本実施形態においては、カム部材４７１の周方向寸法は、モータ１８１の出力軸１８１ａの回転角度に対して非線形となっている。【００８０】
図２２は、上側が第１カムプレートの回転変位と荷重検出部にて検出される荷重との関係を示すグラフであり、下側が第１カムプレートの回転変位とモータ出力軸の回転変位との関係を示すグラフである。【００８１】
図２２に示すように、センサすきま領域Ａ及び多板すきま領域Ｂにおいては、出力軸１８１ａの単位角度あたりの第１カムプレート１７２の角度変化が大きくなるように、カム部材４７１の形状が設定されている。ここで「角度変化が大きい」とは、出力軸１８１ａの単位角度あたりの第１カムプレート１７２の角度変化が一定であると仮定した場合（図２２中破線）と比較して角度変化が大きいということである。図２２に示すように、単位角度あたりの角度変化が一定である場合、多板すきま領域Ｂとトルク制御領域Ｃとの境界における出力軸１８１ａの回転変位はα２であるのに対し、本実施形態ではα２より小さいα１となっている。本実施形態においては、トルク制御領域Ｃにおける荷重の小さな領域においても、出力軸１８１ａの単位角度あたりの第１カムプレート１７２の角度変化が大きくなる。また、図２２に示すように、トルク制御領域Ｃの荷重の大きな領域においては、出力軸１８１ａの単位角度あたりの第１カムプレート１７２の角度変化が小さくなる。【００８２】
以上の構成によれば、多板すきま領域Ｂにおいて、出力軸１８１ａの単位角度あたりの第１カムプレート１７２の角度変化が大きいので、多板すきま領域Ｂにて出力軸１８１ａの単位角度あたりの移動部材１６０の移動量を大きくすることができる。これにより、２ＷＤモードから４ＷＤオートモード或いは４ＷＤロックモードへの切替時に、速やかに多板クラッチ１５０に接続力を生じさせることができ、各モード間の切替の応答性を早くすることができる。【００８３】
また、トルク制御領域Ｃの荷重な小さな領域においても、出力軸１８１ａの単位角度あたりの第１カムプレート１７２の角度変化が大きいので、当該領域にて出力軸１８１ａの単位角度あたりの移動部材１６０の移動量を大きくすることができる。これにより、４ＷＤオートモード時にて多用されるトルク制御領域Ｃの荷重の小さな領域にて、応答性を早くすることができ実用に際して極めて有利である。【００８４】
尚、第４の実施形態においては、モータ１８１の出力軸１８１ａの回転角度と、第１カムプレート１７２の回転角度とが非線形であるものを示したが、線形としてもよいことは勿論である。【００８５】
また、第１から第４の実施形態においては、後輪１１側に常時動力が伝達され、前輪９側に必要に応じてトルクが配分されるトランスファ５を示したが、前輪９側に常時動力が伝達されるものであってもよい。また、トランスファ５の多板クラッチ１５０の制御について例示したが、デファレンシャルその他の動力伝達機構にも適用可能であることは勿論である。また、自動車車両に搭載されるものを示したが、例えば鉄道等の車両に搭載されるものであってもよいし、さらには工作機械等にも適用可能である。【００８６】
また、変換機構にボールを用いずに例えばローラを用いてもよいし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明は、動力伝達や制動のために多板クラッチを備えた装置であれば適用可能である。例えば、自動車、鉄道等の車両や、各種産業機械、各種工作機械等に利用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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