(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの駆動力を前後輪に分配するためのクラッチと、該クラッチの締結力を前後輪の速度差に基づいて制御すると共にそのクラッチを断続して四輪駆動と二輪駆動とを切り換えるコントローラと、四輪駆動時に四輪を駆動系に接続し、二輪駆動時に前輪を駆動系から分断する断続機構とを備え、上記コントローラに、上記断続機構の断続を制御し且つ四輪駆動から二輪駆動への切換時に車速が所定速度以下になるまで上記断続機構の接続状態を保持するための演算処理部を設けたことを特徴とする四輪駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジンからの駆動力を前後輪に可変に分配できる所謂トルクスプリット型の四輪駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
四輪駆動車に適用される四輪駆動装置においては、電子制御式クラッチを備えて前後輪への駆動力乃至トルクを可変に分配できる所謂トルクスプリット型のものが実用化されている。これによれば、走行状況に応じてトルク配分を最適化でき、四輪を常時最適に駆動することができるため、走行性能を格段に向上すると共に、不要なスリップ等を防止して安全性をも高めることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような装置において、二輪駆動への切換えが可能なパートタイム方式を考えた場合、二輪駆動時にクラッチの制御を止めて分断してしまうのが簡単で、また、運転席から操作できるスイッチ等を設け、切換えを電気的に行うことも容易に考えられる。
【０００４】
しかし、こうした場合、スイッチ等の故障、ハーネス異常（断線、ショート等）、或いは乗員による誤操作等が生じると、運転者の意思に反して勝手に切換えがなされてしまう。特にこのような故障等と、正規操作による切換えとの判別は極めて難しく、構造的な対処が非常に困難である。
【０００５】
一方、従来の特に後輪駆動ベースの装置において、四輪駆動から二輪駆動への切換時に前輪をその駆動系から分断し、走行回転する前輪により駆動系が逆駆動されるのを防止して、燃費の向上、振動騒音の低減等を図るものがある。この前輪と駆動系とを断続するのが断続機構（所謂フリーホイールハブ等）で、これは手動で操作するものが一般的であるが、運転者の手間を軽減するため、前述の切換制御と同期させて自動制御することも考えられる。
【０００６】
しかし、この場合にも、前述のハーネス異常等が生じると断続機構の断続が勝手になされてしまい、特に四輪駆動での走行中に断続機構が分断され、前輪への駆動力が急に除かれてしまうと、ステアリング特性がアンダーステア傾向からオーバーステア傾向に急変することもあり得、操縦安定性が低下する。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を解決すべく創案されたものであり、その目的は、四輪駆動から二輪駆動への切換時におけるステアリング特性の急変を防止し得る四輪駆動装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る四輪駆動装置は、エンジンからの駆動力を前後輪に分配するためのクラッチと、クラッチの締結力を前後輪の速度差に基づいて制御すると共にそのクラッチを断続して四輪駆動と二輪駆動とを切り換えるコントローラと、四輪駆動時に四輪を駆動系に接続し、二輪駆動時に前輪を駆動系から分断する断続機構とを備え、上記コントローラに、上記断続機構の断続を制御し且つ四輪駆動から二輪駆動への切換時に車速が所定速度以下になるまで上記断続機構の接続状態を保持するための演算処理部を設けたものである。
【０００９】
【作用】
上記構成においては、車速が所定速度以下になるまで断続機構が接続状態に保持され、逆に言えば所定速度以下の場合にのみ分断される。よって、分断を行う車速を十分安全な低速に定めれば、通常走行中においての分断を防止できる。
【００１０】
【実施例】
以下本発明の好適実施例を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
図１は、本発明に係る四輪駆動装置を示す構成図である。図中左側に位置する１が前輪、右側に位置する２が後輪で、これにおいてはエンジン３からの駆動力によって後輪２が常時直接的に駆動されるようになっている。即ち、この四輪駆動装置５は後輪駆動（ＦＲ）ベースとなっている。なお図２は、図１の構成をより具体的に描いたものなので適宜参照されたい。
【００１２】
四輪駆動装置５は、エンジン３からの駆動力或いはトルクを入力して前後輪１，２に各々出力するためのトランスファ６を有する。なお、エンジン３とトランスファ６との間には変速装置（トランスミッション）４が介設される。トランスファ６は、セレクタレバー７の手動操作によって高速段（以下ハイモードという）及び低速段（以下ローモードという）を切り換えるための切換機構８と、切換機構８からの入力を実質的に分配するためのクラッチ９とから主に構成される。
【００１３】
切換機構８は、入力軸１０に同軸に設けられた入力スプライン１１及び入力ギヤ１２と、サンギヤとしての入力ギヤ１２及び固定ギヤ１３間で歯合回転するプラネタリギヤ１４と、プラネタリギヤ１４の回転に伴って入力軸１０回りを回転する円筒状ギヤ１５とを有する。そして入力スプライン１１、又は円筒状ギヤ１５に付属したスプラインが、セレクタレバー７の操作により、後輪駆動軸１６の入力端の駆動スプライン１６ａに、スライド可能なシフトスリーブ１８を介して選択的に接続されるようになっている。図示例においては、通常の四駆走行を想定して四駆ハイモード４Ｈが選択されており、この場合、シフトスリーブ１８は、入力スプライン１１と駆動スプライン１６ａとを接続して、入力軸１０を後輪駆動軸１６に直結する。また四駆ローモード４Ｌが選択されると、シフトスリーブ１８は、円筒状ギヤ１５に付属したスプラインと駆動スプライン１６ａとを接続して、後輪駆動軸１６を減速回転させるようになる。なお四駆ハイモード４Ｈは、通常の雪道、ぬかるみ等の路面状況で選択され、四駆ローモード４Ｌは、急坂、極悪路、けん引等の比較的高い駆動力を要する状況で選択される。
【００１４】
後輪駆動軸１６の出力端には、終減速装置１７の一部をなす小ギヤ１６ｂが設けられ、小ギヤ１６ｂは、デファレンシャルケース１９に一体に設けられた大ギヤ２０を駆動する。そして大ギヤ２０は、左右の差動小ギヤ２１及び後輪車軸２２を介して後輪２をそれぞれ駆動する。なお図２に示すように、後輪駆動軸１６において、そのトランスファ６から延出する部分は後輪側プロペラシャフト１６ｃによって形成される。
【００１５】
クラッチ９は、湿式多板式の構成が採用され、即ちこれは、後輪駆動軸１６に列設された複数のインナプレート２３と、インナプレート２３間に配置されたアウタプレート２４との摩擦接続により駆動力を分配するようになっている。インナプレート２３は後輪駆動軸１６に、またアウタプレート２４はクラッチハウジング２５にそれぞれスプライン嵌合されており、軸方向にはスライド移動でき、回転方向には移動できぬようになっている。クラッチハウジング２５は後輪駆動軸１６の回りを回転可能である。そしてインナプレート２３とアウタプレート２４とは、その近傍に固定されたアクチュエータ即ち電磁ソレノイド２６の発生電磁力をきっかけに、スライド移動して圧着を行うようになっている。よって、このクラッチ９においては、電磁ソレノイド２６を制御することでインナプレート２３とアウタプレート２４との接触状態或いは当たり具合を制御し、前後輪１，２への分配トルクを車両の走行状態に応じて制御する仕組みとなっている。そして、このようにクラッチ９の締結力を制御することにより、クラッチ９からは０：１００  〜５０：５０  （前輪：後輪）の分配トルクを常時連続的に得ることができる。
【００１６】
さらに、クラッチハウジング２５と後輪駆動軸１６とには直結用スプライン２７，２８がそれぞれ設けられる。これら直結用スプライン２７，２８は、四駆ローモード４Ｌが選択されたとき、スライド可能な接続スリーブ２９によって互いに接続される。こうなると、クラッチハウジング２５は後輪駆動軸１６に直結されることになり、メカニカルロックが達成されてクラッチ９による分配トルク制御はなされない。このように、直結用スプライン２７，２８と接続スリーブ２９とは、クラッチ９の前輪駆動側を後輪駆動系に直結するため直結機構９ａを形成する。
【００１７】
図３には、セレクタレバー７を乗員室内から見たときの様子が示されている。セレクタレバー７は、クランク状のゲート５５に沿って移動可能で、ゲート５５には、四駆ローモード４Ｌ及び四駆ハイモード４Ｈに加え、後述するニュートラルモードＮ及び二駆ハイモード２Ｈのポジションがそれぞれ与えられている。よって運転者は、セレクタレバー７をゲート５５に沿って移動して各モードを選択することになる。そして図１，図２に示すように、トランスファ６には、セレクタレバー７のポジションによってＯＮ／ＯＦＦが切り換わる二つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２が設けられる。これらスイッチＳＷ１，ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせは図４に示す通りである。
【００１８】
図１に戻って、クラッチハウジング２５にはスプロケット３０が設けられ、スプロケット３０からは前輪駆動力が、チェーン３１及び駆動スプロケット３２を介して前輪駆動軸３３に伝達される。そして前記同様、前輪駆動軸３３の出力端には終減速装置３４の一部をなす小ギヤ３５が設けられ、小ギヤ３５は大ギヤ３６、デファレンシャルケース３７、差動小ギヤ３８及び前輪車軸３９を介して前輪１をそれぞれ駆動する。なお図２に示すように、前輪駆動軸３３において、そのトランスファ６から延出する部分は前輪側プロペラシャフト３３ａによって形成される。
【００１９】
さらに、トランスファ６において、後輪駆動軸１６と前輪駆動軸３３とには速度検出のための突起付ディスク４１，４２がそれぞれ設けられる。突起付ディスク４１，４２は、その周縁部に等間隔且つ複数の突起を有する。そして突起付ディスク４１，４２の近傍には、ホール素子を用いた無接触近接式の速度センサ４３，４４が設けられ、速度センサ４３，４４は、回転するディスク４１，４２の突起が通過する毎にパルス信号を出力する。
【００２０】
これら速度センサ４３，４４は、主にクラッチ９の電子制御を行うためのコンピュータ式コントローラ４５（例えばＥＣＵ）に電気的に接続される。コントローラ４５は、速度センサ４３，４４からの信号及び他の信号等を入力する入力部４６と、入力部４６からの入力信号に基づき演算処理を行う演算処理部４７と、演算処理部４７で得られた出力値等に基づき出力信号や作動電流を出力する出力部４８とから主に構成される。ここで、出力部４８から電磁ソレノイド２６に出力される作動電流は、具体的にはパルス電流によるデューティ比の変化により増減される。そしてその作動電流の増減によりクラッチ９の電子制御が達成される。またコントローラ４５は、セレクタレバー７のポジションを示すスイッチＳＷ１，ＳＷ２によるＯＮ／ＯＦＦ信号や、後述する断続機構４０の接続状態を示す信号等も入力して、かかる四輪駆動装置５を一括して制御するものである。
【００２１】
四駆ハイモード４Ｈにおける通常制御において、演算処理部４７は、速度センサ４３，４４からのパルス信号を読み取って、時間当たりの回転位相から、各軸１６，３３の回転速度、さらにはそれらを補正して後輪速度Ｖｒ及び前輪速度Ｖｆを算出する。なお本実施例では、前輪速度Ｖｆを車両自体の速度即ち車速に等しいとしている。そしてこれらに速度差がある場合、例えば発進加速等においてＶｒ＞Ｖｆの場合には、その速度差を打ち消すように前輪１側にトルクを分配させる。具体的には、電磁ソレノイド２６に与える作動電流を増大して、インナプレート２３とアウタプレート２４との押付けを強くする。一方Ｖｒ■Ｖｆの場合は、それらプレート２３，２４の押付けを逆に弱くする。こうしてコントローラ４５は、速度センサ４３，４４からパルス信号が送出される瞬間毎に、インナープレート２３とアウタプレート２４との圧着を増減し、クラッチ９の制御を行う。
【００２２】
一方、前述したように、かかる四輪駆動装置５においては、二駆ハイモード２Ｈ即ち高速二輪駆動モードを選択することもできる。この場合、シフトスリーブ１８及び接続スリーブ２９の位置は四駆ハイモード４Ｈの場合に等しく、クラッチ９は分断されたまま制御がなされない。
【００２３】
そして二駆ハイモード２Ｈのとき、一方即ち左側の前輪車軸３９は、その車軸３９の接続・分断を行うための断続機構４０によって分断される。具体的に、前輪車軸３９は分割車軸３９ａ，３９ｂからなり、分割車軸３９ａ，３９ｂには断続用スプライン５６ａ，５６ｂが設けられ、これら断続用スプライン５６ａ，５６ｂは、四駆ハイモード４Ｈのときには接続スリーブ４０ａを介して接続される一方、二駆ハイモード２Ｈのときには接続スリーブ４０ａのスライド移動により分断される。ここで接続スリーブ４０ａの移動は、セレクタレバー７の操作と同期して、アクチュエータ４０ｂによる空気圧制御によって自動的になされる。
【００２４】
図２にはアクチュエータ４０ｂの構成が詳細に示されており、これによると、断続機構４０にはバキュームポンプ５０が接続され、バキュームポンプ５０で発生した真空圧はバキュームタンク５１に溜められ、その真空圧が電磁弁５２の切換えによって断続機構４０に選択的に供給されることにより、接続スリーブ４０ａの往復移動がなされて断続機構４０の自動切換が達成される。なお５３は逆止弁である。
【００２５】
ここで、演算処理部４７は、出力部４８から電磁弁５２に作動電流を供給して前述の制御を実行する。そして演算処理部４７は、断続機構４０に設けられたスイッチＳＷ３により、接続スリーブ４０ａの位置を検出して断続を確認することができる。断続機構４０はスイッチＳＷ３がＯＮのときに接続、  ＯＦＦのときに分断するようになっており、そのＯＮ／ＯＦＦと各モードとの組み合わせは図４に示す通りである。これによれば、四輪駆動の場合はＯＮ（接続）、それ以外の場合は  ＯＦＦ（分断）になっているのが分かる。
【００２６】
このように、前輪車軸３９が分断されると、左右の前輪１は前輪駆動系から分断されて走行中フリーに回転できるようになる。そして、それらの走行中の回転により、前輪駆動軸３３からクラッチハウジング２５に至る前輪駆動系が逆駆動されないので、それらを走行中であっても静止状態に保持でき、燃費の悪化、振動騒音等を防止できる。
【００２７】
次にニュートラルモードＮについて説明すると、前述したように、四駆ローモード４Ｌの場合、切換機構８においては円筒状ギヤ１５及び駆動スプライン１６ａが、直結機構９ａにおいては直結用スプライン２７及び２８がそれぞれメカニカルに接続される。そして四駆ハイモード４Ｈから四駆ローモード４Ｌへの切換えを考えた場合、各ギヤには速度差があるため調速が必要となるが、本実施例では調速のための機構を持たないため、各ギヤの接続は停止時のみ行うことができる。よって途中で、一旦ニュートラルモードＮに入れて各ギヤを完全に分断し、シフトスリーブ１８及び接続スリーブ２９を一方にのみ噛み合う中間位置にした後、それから接続を行うようにして接続をスムーズにしている。またニュートラルモードＮを設けたことで、四駆ハイモード４Ｈから四駆ローモード４Ｌへの直接的な切換えを防止し、これにより各機構８，９ａの破損防止等を図れる。ここでニュートラルモードＮにおいては、エンジン３からの駆動力は前後輪１，２いずれにも伝達されず、また前述のクラッチ９の制御も行われない。
【００２８】
このように、かかる四輪駆動装置５は、可変分配式で且つパートタイム式の構成がなされている。
【００２９】
さて、特に四駆ローモード４Ｌで走行中、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の故障、或いはこれらスイッチＳＷ１，ＳＷ２とコントローラ４５とを結ぶハーネスの異常等により、図４に示すＯＮ／ＯＦＦの組み合わせが変わり、即ちモード切換信号がコントローラ４５に入力されて、二駆ハイモード２ＨやニュートラルモードＮが不意に選択されてしまう場合がある。こうなると、前述したような断続機構４０の制御が実行されて断続機構４０が分断状態となり、実質的な二輪駆動或いはニュートラル状態となって操縦安定性が低下する場合がある。
【００３０】
そこで、本実施例では、このような問題を解決すべく以下の制御を実行している。
【００３１】
図５は、コントローラ４５の演算処理部４７による断続機構４０の制御のフローチャートを示す。四駆ローモード４Ｌで走行中、ハーネス異常等により二駆ハイモード２Ｈ或いはニュートラルモードＮへのモード切換信号が入力されると、先ず前輪側速度センサ４４の信号から前輪速度Ｖｆを読み取る。そしてＶｆが所定速度Ｖ０  以下、即ち十分な低速以下であるかどうかを判断して、そうであれば次のステップに進んで、後輪側速度センサ４３の信号から後輪速度Ｖｒを読み取る。そして同じくＶｒがＶ０  以下であるかどうかを判断し、そうであれば次のステップに進んで、電磁弁５２に作動電流を供給して断続機構４０を分断する。一方これにおいては、モード切換信号の入力後、前輪速度Ｖｆ（車速に等しい）と後輪速度ＶｒとのいずれもがＶ０  以下まで落ちない限り、断続機構４０の接続状態は保持される。
【００３２】
これによると、四駆ローモード４Ｌで走行中不意に切換えがなされても、断続機構４０が接続され続けるため、前輪１が駆動系から外れて完全な二輪駆動或いはニュートラル状態に切り換わってしまうのを防止でき、これによりステアリング特性の急変を防止でき、操縦安定性を保持できる。ここで、断続機構４０が分断する車速を十分な低速としたので、分断を安全な速度にて行うことができる。或いは、速度Ｖ０  は実質上停止と同等な速度に設定され、本実施例の場合、停止又はそれに近い状態ではじめて分断を行うとも言える。なお上記の制御は、四駆ローモード４Ｌからの切換えの場合に限られ、四駆ハイモード４Ｈからの切換えの場合は走行状況等に即した別の制御が実行される。そして四駆ローモード４Ｌからの切換えがなされたという判断は、演算処理部４７が切換前のモードを監視することにより行われている。上記においては、ハーネス異常等の場合を想定して説明したが、正規操作による切換えの場合も全く同様な制御がなされ、つまりこの制御はフェイルセーフの機能をも兼ね備えたものである。
【００３３】
尚、本発明は上記実施例に限るものではなく、例えば断続機構を前輪車軸以外の場所に設ける等、様々な変形実施例が可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３５】
（１）  四輪駆動走行中に駆動モード検出スイッチ系に不良が発生しても、ステアリング特性の急変を防止でき、操縦安定性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る四輪駆動装置の実施例を示す構成図である。
【図２】図１の四輪駆動装置をより具体的に描いた構成図である。
【図３】セレクタレバー及びゲートを示す平面図である。
【図４】各モードにおけるスイッチのＯＮ／ＯＦＦの組合せを示す表である。
【図５】演算処理部による制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  前輪
２  後輪
３  エンジン
５  四輪駆動装置
９  クラッチ
４０  断続機構
４５  コントローラ
４７  演算処理部
【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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