(57)【要約】【課題】副駆動輪に伝達可能な駆動力を小さくすることなくクラッチプレートの枚数を削減し、摩擦クラッチのコスト及びサイズを低減することが可能な４輪駆動車及び４輪駆動車の制御方法を提供する。【解決手段】電動モータ８０より作動するポンプ８０１と、ポンプ８０１から吐出される作動油によって移動するピストン５０により押圧される複数のクラッチプレートを有する摩擦クラッチ５３と、電動モータ８０を制御する制御装置９と、エンジン１０２の駆動力が常に伝達される前輪１０４，１０４Ｒと、エンジン１０２の駆動力が摩擦クラッチ５３の締結力に応じて伝達される後輪１０５Ｌ，１０５Ｒとを備える４輪駆動車１００は、制御装置９が摩擦クラッチ５３によって一時的に大きな駆動力を伝達することが必要な高締結力必要状態である判定したとき、電動モータ８０が連続して出力することが可能なトルクよりも大きなトルクを電動モータ８０に出力させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、前記電動モータが出力するトルクにより作動するポンプと、前記ポンプから吐出される作動流体の圧力によって移動するピストンと、前記ピストンにより押圧される複数のクラッチプレートを有する摩擦クラッチと、前記電動モータを制御する制御装置と、アクセル操作量に応じて駆動力を発生する駆動源と、前記駆動源の駆動力が常に伝達される主駆動輪と、前記駆動源の駆動力が前記摩擦クラッチの締結力に応じて伝達される副駆動輪とを備え、
前記制御装置は、前記主駆動輪及び前記副駆動輪の車輪速ならびに前記アクセル操作量を含む車両情報に基づいて、前記摩擦クラッチによって一時的に大きな駆動力を伝達することが必要な高締結力必要状態である判定したとき、前記電動モータが連続して出力することが可能なトルクよりも大きなトルクを前記電動モータに出力させる、
４輪駆動車。
【請求項２】
前記制御装置は、登坂路又は低μ路からの発進時もしくは前記摩擦クラッチの滑りを発生させないロックモードでの発進時に前記高締結力必要状態であると判定する、
請求項１に記載の４輪駆動車。
【請求項３】
前記制御装置は、車速が所定値以下でかつ前記アクセル操作量が所定値以上である急発進時に前記高締結力必要状態であると判定する、
請求項１に記載の４輪駆動車。
【請求項４】
前記制御装置は、前記主駆動輪の回転速度と前記副駆動輪の回転速度との差である差動回転速度が所定値以上となったとき、又は前記差動回転速度が前記所定値以上となることが予見される予備的状態であるとき、前記高締結力必要状態であると判定する、
請求項１に記載の４輪駆動車。
【請求項５】
前記摩擦クラッチには、前記駆動源の駆動力がプロペラシャフトを介して伝達され、
前記プロペラシャフトには、前記駆動源の駆動力が噛み合いクラッチを介して伝達され、
前記制御装置は、前記摩擦クラッチ及び前記噛み合いクラッチによる駆動力の伝達が遮断されて前記プロペラシャフトの回転が停止した２輪駆動状態での走行時に４輪駆動状態への切り替えを行う際に前記高締結力必要状態であると判定し、前記摩擦クラッチによって前記副駆動輪から前記プロペラシャフトへ伝達される駆動力により前記プロペラシャフトを回転させて前記噛み合いクラッチを噛み合わせる、
請求項１に記載の４輪駆動車。
【請求項６】
前記電動モータは三相ブラシレスモータであり、
前記制御装置は、前記高締結力必要状態である判定したとき、進み角制御及びオーバーラップ通電制御の少なくとも何れかの制御を行うことにより、前記電動モータが連続して出力することが可能なトルクよりも大きなトルクを前記電動モータに出力させる、
請求項１乃至５の何れか１項に記載の４輪駆動車。
【請求項７】
電動モータと、前記電動モータが出力するトルクにより作動するポンプと、前記ポンプから吐出される作動流体の圧力によって移動するピストンと、前記ピストンにより押圧される複数のクラッチプレートを有する摩擦クラッチと、前記電動モータを制御する制御装置と、アクセル操作量に応じて駆動力を発生する駆動源と、前記駆動源の駆動力が常に伝達される主駆動輪と、前記駆動源の駆動力が前記摩擦クラッチの締結力に応じて伝達される副駆動輪と、を備えた４輪駆動車の制御方法であって、
前記主駆動輪及び前記副駆動輪の車輪速ならびに前記アクセル操作量を含む車両情報に基づいて、前記摩擦クラッチによって一時的に大きな駆動力を伝達することが必要な高締結力必要状態であるか否かを判定し、前記高締結力必要状態であると判定したとき、前記電動モータが連続して出力することが可能なトルクよりも大きなトルクを前記電動モータに出力させる、
４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、４輪駆動車及び４輪駆動車の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駆動源の駆動力が常に伝達される主駆動輪と、駆動源の駆動力が車両状態に応じて必要時に伝達される副駆動輪とを備えた４輪駆動車には、電動モータのトルクにより作動するポンプと、ポンプから吐出される作動流体の圧力によって移動するピストンと、ピストンによって押圧される複数のクラッチプレートを有する摩擦クラッチと、電動モータを制御する制御装置とを備え、摩擦クラッチを介して副駆動輪に駆動力が伝達されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の摩擦クラッチは、クラッチドラムに相対回転不能に連結された複数のアウタクラッチプレートと、インナシャフトに相対回転不能に連結された複数のインナクラッチプレートとを有し、アウタクラッチプレートとインナクラッチプレートとが軸方向に沿って交互に配置されている。電動モータが回転してポンプから作動流体が吐出されると、ピストンが摩擦クラッチを押圧してアウタクラッチプレートとインナクラッチプレートとを摩擦接触させ、これにより発生する摩擦力によって副駆動輪（補助駆動輪）に駆動力が伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１１４４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように構成された従来の４輪駆動車では、走行状態における様々なケースを想定して副駆動輪に伝達することが必要な駆動力の最大値を定め、電動モータに定格電流（連続定格電流）を供給したときにその最大値の駆動力が副駆動輪に伝達されるように、摩擦クラッチのクラッチプレート（アウタクラッチプレート及びインナクラッチプレート）の枚数が決められる。クラッチプレートの枚数は、多いほど副駆動輪に伝達可能な駆動力の最大値を大きくすることができるが、クラッチプレートの枚数を多くすると、摩擦クラッチのコスト及びサイズが増大してしまう。
【０００６】
本発明者は、副駆動輪に伝達可能な駆動力を小さくすることなくクラッチプレートの枚数を削減して摩擦クラッチのコスト及びサイズの低減を図ることを意図して鋭意研究し、副駆動輪に上記最大値の駆動力を伝達することが必要な状態は一時的であることに着目して本発明をなすに至った。
【０００７】
つまり、本発明の目的は、副駆動輪に伝達可能な駆動力を小さくすることなくクラッチプレートの枚数を削減し、摩擦クラッチのコスト及びサイズを低減することが可能な４輪駆動車及び４輪駆動車の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の目的を達成するため、電動モータと、前記電動モータが出力するトルクにより作動するポンプと、前記ポンプから吐出される作動流体の圧力によって移動するピストンと、前記ピストンにより押圧される複数のクラッチプレートを有する摩擦クラッチと、前記電動モータを制御する制御装置と、アクセル操作量に応じて駆動力を発生する駆動源と、前記駆動源の駆動力が常に伝達される主駆動輪と、前記駆動源の駆動力が前記摩擦クラッチの締結力に応じて伝達される副駆動輪とを備え、前記制御装置は、前記主駆動輪及び前記副駆動輪の車輪速ならびに前記アクセル操作量を含む車両情報に基づいて、前記摩擦クラッチによって一時的に大きな駆動力を伝達することが必要な高締結力必要状態である判定したとき、前記電動モータが連続して出力することが可能なトルクよりも大きなトルクを前記電動モータに出力させる、４輪駆動車を提供する。
【０００９】
また本発明は、上記の目的を達成するため、電動モータと、前記電動モータが出力するトルクにより作動するポンプと、前記ポンプから吐出される作動流体の圧力によって移動するピストンと、前記ピストンにより押圧される複数のクラッチプレートを有する摩擦クラッチと、前記電動モータを制御する制御装置と、アクセル操作量に応じて駆動力を発生する駆動源と、前記駆動源の駆動力が常に伝達される主駆動輪と、前記駆動源の駆動力が前記摩擦クラッチの締結力に応じて伝達される副駆動輪と、を備えた４輪駆動車の制御方法であって、前記主駆動輪及び前記副駆動輪の車輪速ならびに前記アクセル操作量を含む車両情報に基づいて、前記摩擦クラッチによって一時的に大きな駆動力を伝達することが必要な高締結力必要状態であるか否かを判定し、前記高締結力必要状態であると判定したとき、前記電動モータが連続して出力することが可能なトルクよりも大きなトルクを前記電動モータに出力させる、４輪駆動車の制御方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る４輪駆動車及び４輪駆動車の制御方法によれば、副駆動輪に伝達可能な駆動力を小さくすることなくクラッチプレートの枚数を削減し、摩擦クラッチのコスト及びサイズを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る４輪駆動車の構成例を示す構成図である。
【図２】駆動力伝達装置の構成例を示す断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】油圧ユニットの構成例を示す構成図である。
【図５】電動モータ及び制御装置の構成例を示す模式図である。
【図６】電動モータの出力トルクと回転速度との関係の一例を示すグラフである。
【図７】電動モータが回転する際のホールセンサのオン・オフ状態及びＵ，Ｖ，Ｗ各相への印加電圧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］
本発明の実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る４輪駆動車の構成例を模式的に示す構成図である。４輪駆動車１００は、走行用の駆動力を発生させる駆動源としてのエンジン１０２、トランスミッション１０３、左右一対の主駆動輪としての前輪１０４Ｌ，１０４Ｒ及び左右一対の副駆動輪としての後輪１０５Ｌ，１０５Ｒと、エンジン１０２の駆動力を前輪１０４Ｌ，１０４Ｒ及び後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに伝達する駆動力伝達系１０１と、油圧ユニット８と、油圧ユニット８を制御する制御装置９とを備えている。エンジン１０２は、運転者によって踏み込み操作されるアクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量）に応じて駆動力を発生する。なお、駆動源としては、内燃機関であるエンジン１０２に限らず、同期モータ等の電動機を駆動源としてもよく、内燃機関と電動機とを組み合わせて駆動源を構成してもよい。
【００１４】
この４輪駆動車１００は、エンジン１０２の駆動力を前輪１０４Ｌ，１０４Ｒ及び後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに伝達する４輪駆動状態と、エンジン１０２の駆動力を前輪１０４Ｌ，１０４Ｒのみに伝達する２輪駆動状態とを切り替え可能である。なお、本実施の形態において、各符号における「Ｌ」及び「Ｒ」は、車両の前進方向に対する左側及び右側の意味で使用している。
【００１５】
駆動力伝達系１０１は、その構成要素として、フロントディファレンシャル１１と、駆動力の伝達を遮断可能な噛み合いクラッチ１２と、車両前後方向に延在するプロペラシャフト１０８と、油圧ユニット８から作動油の供給を受けて作動する駆動力伝達装置１と、前輪側のドライブシャフト１０６Ｌ，１０６Ｒと、後輪側のドライブシャフト１０７Ｌ，１０７Ｒとを有する。前輪１０４Ｌ，１０４Ｒには、エンジン１０２の駆動力が常に伝達される。後輪１０５Ｌ，１０５Ｒには、噛み合いクラッチ１２、プロペラシャフト１０８、及び駆動力伝達装置１を介してエンジン１０２の駆動力が伝達される。
【００１６】
２輪駆動状態での走行時には、噛み合いクラッチ１２及び駆動力伝達装置１における駆動力の伝達が共に遮断され、駆動力伝達系１０１の一部であるプロペラシャフト１０８の回転が停止する。これにより、プロペラシャフト１０８の回転に伴う動力ロスが低減され、燃費性能が向上する。また、４輪駆動状態では、噛み合いクラッチ１２、プロペラシャフト１０８、及び駆動力伝達装置１を介して後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに駆動力が伝達される。駆動力伝達装置１は、油圧ユニット８から供給される作動油の圧力に応じて後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに伝達される駆動力を調節することが可能である。
【００１７】
制御装置９は、運転者によって選択操作されるセレクトスイッチ１０の選択状態を示す信号を取得可能である。運転者は、セレクトスイッチ１０の操作により、４輪駆動車１００の駆動状態を２輪駆動状態に固定する２ＷＤモードと、４輪駆動状態に固定するロックモードと、２輪駆動状態及び４輪駆動状態を走行状態に応じて自動で切り替えるオートモードとを選択可能である。
【００１８】
フロントディファレンシャル１１は、一対の前輪側のドライブシャフト１０６Ｌ，１０６Ｒにそれぞれ連結された一対のサイドギヤ１１１、一対のサイドギヤ１１１にギヤ軸を直交させて噛合する一対のピニオンギヤ１１２、一対のピニオンギヤ１１２を支持するピニオンギヤ支持部材１１３、及びこれら一対のサイドギヤ１１１と一対のピニオンギヤ１１２とピニオンギヤ支持部材１１３を収容するフロントデフケース１１４を有している。フロントデフケース１１４には、トランスミッション１０３で変速されたエンジン１０２の駆動力が伝達される。
【００１９】
噛み合いクラッチ１２は、フロントデフケース１１４と一体に回転する第１回転部材１２１と、第１回転部材１２１と軸方向に並んで配置された第２回転部材１２２と、第１回転部材１２１と第２回転部材１２２とを相対回転不能に連結することが可能なスリーブ１２３とを有している。スリーブ１２３は、制御装置９に制御される図略のアクチュエータにより、第１回転部材１２１及び第２回転部材１２２に噛み合う連結位置と、第２回転部材１２２にのみ噛み合う非連結位置との間を軸方向に移動する。スリーブ１２３が連結位置にあるとき、第１回転部材１２１と第２回転部材１２２とが相対回転不能に連結され、スリーブ１２３が非連結位置にあるとき、第１回転部材１２１と第２回転部材１２２とが相対回転自在となる。
【００２０】
プロペラシャフト１０８は、エンジン１０２のトルクをフロントデフケース１１４から噛み合いクラッチ１２を介して受け、駆動力伝達装置１側に伝達する。プロペラシャフト１０８の前輪側端部にはピニオンギヤ１０８ａが設けられており、このピニオンギヤ１０８ａが、噛み合いクラッチ１２の第２回転部材１２２に相対回転不能に連結されたリングギヤ１０８ｂに噛み合っている。駆動力伝達装置１は、プロペラシャフト１０８から入力される駆動力を後輪側のドライブシャフト１０７Ｌ，１０７Ｒに差動を許容して配分する。ドライブシャフト１０７Ｌは左後輪１０５Ｌに連結され、ドライブシャフト１０７Ｒは右後輪１０５Ｒに連結されている。
【００２１】
上記のように、駆動力伝達系１０１では、噛み合いクラッチ１２を介してプロペラシャフト１０８に駆動力が伝達され、プロペラシャフト１０８を介して駆動力伝達装置１に駆動力が伝達される。制御装置９は、噛み合いクラッチ１２及び駆動力伝達装置１による駆動力の伝達が共に遮断されてプロペラシャフト１０８の回転が停止した２輪駆動状態での走行時に４輪駆動状態への切り替えを行う際には、駆動力伝達装置１によって後輪１０５Ｌ，１０５Ｒからプロペラシャフト１０８へ駆動力を伝達し、プロペラシャフト１０８を回転させる。そして、第１回転部材１２１及び第２回転部材１２２の回転が同期したとき、噛み合いクラッチ１２のアクチュエータを制御してスリーブ１２３を連結位置に移動させ、噛み合いクラッチ１２を駆動力伝達可能な噛み合い状態とする。これにより、後輪１０５Ｌ，１０５Ｒへの駆動力伝達が可能となる。
【００２２】
（駆動力伝達装置の全体構成）
図２は、駆動力伝達装置１の構成例を示す断面図である。図３は、図２の部分拡大図である。図２では、駆動力伝達装置１の全体を、後輪側のドライブシャフト１０７Ｌ，１０７Ｒの一部と共に示している。
【００２３】
駆動力伝達装置１は、車体に支持される装置ケース２と、プロペラシャフト１０８が連結される連結部材３１と、連結部材３１と一体に回転するピニオンギヤシャフト３２と、ピニオンギヤシャフト３２からエンジン１０２の駆動力を受けて回転するデフケース４０と、デフケース４０に入力された駆動力を一対のサイドギヤ４３から差動を許容して出力する差動歯車機構４と、差動歯車機構４の一方のサイドギヤ４３とドライブシャフト１０７Ｌとの間で駆動力を伝達するクラッチ機構５と、差動歯車機構４とクラッチ機構５との間に配置された軸状の中間軸６とを備えている。
【００２４】
連結部材３１とピニオンギヤシャフト３２とは、ボルト３０１及び座金３０２によって結合されている。また、ピニオンギヤシャフト３２は、軸部３２１とギヤ部３２２とを有し、軸部３２１が一対の円錐ころ軸受７１，７２によって回転可能に支持されている。ギヤ部３２２は、複数のボルト４００によってデフケース４０と一体に回転するように固定されたリングギヤ４４に噛み合っている。ピニオンギヤシャフト３２のギヤ部３２２及びリングギヤ４４は、例えばハイポイドギヤからなり、装置ケース２に封入されたギヤオイルによって潤滑される。
【００２５】
差動歯車機構４は、デフケース４０に支持されたピニオンシャフト４１と、ピニオンシャフト４１に軸支された一対のピニオンギヤ４２と、一対のピニオンギヤ４２にギヤ軸を直交させて噛合する一対のサイドギヤ４３とを有している。デフケース４０は、円錐ころ軸受７３，７４によって装置ケース２に回転可能に支持されている。中間軸６は、一対のサイドギヤ４３のうち一方のサイドギヤ４３と相対回転不能に連結されている。クラッチ機構５は、中間軸６から入力される駆動力を断続及び調節可能にドライブシャフト１０７Ｌに伝達する。
【００２６】
４輪駆動車１００の直進時において、一方のサイドギヤ４３から中間軸６及びクラッチ機構５を経てドライブシャフト１０７Ｌに伝達される駆動力が調節されると、差動歯車機構４の差動機能により、ドライブシャフト１０７Ｒにも、ドライブシャフト１０７Ｌに伝達される駆動力と同等の駆動力が伝達される。ドライブシャフト１０７Ｒは、一対のサイドギヤ４３のうち、中間軸６とは反対側の他方のサイドギヤ４３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。ドライブシャフト１０７Ｌは、スプライン嵌合によって後述する第２回転部材５２の連結部５２１に相対回転不能に連結されている。クラッチ機構５によるドライブシャフト１０７Ｌへの駆動力の伝達が遮断されると、ドライブシャフト１０７Ｌにも駆動力が伝達されなくなる。
【００２７】
（クラッチ機構の構成）
クラッチ機構５は、油圧ユニット８から供給される作動油の圧力によって移動するピストン５０と、中間軸６と一体に回転する第１回転部材５１と、ドライブシャフト１０７Ｌと一体に回転する第２回転部材５２と、第１回転部材５１と第２回転部材５２との間に配置された摩擦クラッチ５３と、ピストン５０と摩擦クラッチ５３との間に配置されたプレッシャプレート５４及びスラストころ軸受５５とを有している。クラッチ機構５は、第１回転部材５１に入力される駆動力を第２回転部材５２からドライブシャフト１０７Ｌに出力する。
【００２８】
摩擦クラッチ５３は、図３に示すように、第１回転部材５１と共に回転する複数のインナクラッチプレートと、第２回転部材５２と共に回転する複数のアウタクラッチプレート５３２とからなる。インナクラッチプレート５３１とアウタクラッチプレート５３２との摩擦摺動は、図略の潤滑油によって潤滑される。複数のインナクラッチプレート５３１及び複数のアウタクラッチプレート５３２は、軸方向に沿って交互に配置されている。
【００２９】
ピストン５０は、第１回転部材５１及び第２回転部材５２の回転軸線Ｏに沿う軸方向移動により摩擦クラッチ５３を押圧する。摩擦クラッチ５３は、ピストン５０の押圧力をプレッシャプレート５４及びスラストころ軸受５５を介して受けることによって発生する複数のインナクラッチプレート５３１と複数のアウタクラッチプレート５３２との摩擦力により、第１回転部材５１と第２回転部材５２との間で駆動力を伝達する。複数のインナクラッチプレート５３１及びアウタクラッチプレート５３２の間の摩擦力は、第１回転部材５１と第２回転部材５２とを締結する締結力となる。後輪１０５Ｌ，１０５Ｒには、エンジン１０２の駆動力が摩擦クラッチ５３の締結力に応じて伝達される。
【００３０】
第１回転部材５１は、外周面に軸方向に沿って延びる複数のスプライン突起からなるスプライン係合部５１１ａが形成された円筒状の円筒部５１１と、円筒部５１１よりも小径で、中間軸６がスプライン嵌合により連結される有底円筒状の連結部５１２と、円筒部５１１と連結部５１２とを接続する接続部５１３とを一体に有している。連結部５１２の外周面には、装置ケース２に支持されたシール部材７９０が摺接する。シール部材７９０は、クラッチ機構５の収容空間と差動歯車機構４の収容空間とを区画している。
【００３１】
プレッシャプレート５４は、第１回転部材５１の円筒部５１１の端部に形成された突起５１１ｂを挿通させる挿通孔５４０が形成されており、第１回転部材５１に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。プレッシャプレート５４は、第１回転部材５１の円筒部５１１よりも外周側に配置されて摩擦クラッチ５３を押圧する押圧部５４１と、円筒部５１１の内側に配置された内壁部５４２とを有している。挿通孔５４０は、押圧部５４１と内壁部５４２との間に形成されている。プレッシャプレート５４の内壁部５４２と、第１回転部材５１の接続部５１３との間には、複数のコイルばね５７が軸方向に圧縮された状態で配置されている。図２及び図３では、このうち１つのコイルばね５７を図示している。複数のコイルばね５７は、その復元力によりプレッシャプレート５４をピストン５０側に付勢している。
【００３２】
第２回転部材５２は、第１回転部材５１と軸方向に並置されている。第２回転部材５２は、図３に示すように、ドライブシャフト１０７Ｌが連結される連結部５２１と、連結部５２１の第１回転部材５１側の端部から軸方向に突出するボス部５２２と、連結部５２１から外方に張り出した環状の壁部５２３と、壁部５２３の外周端部から軸方向に延びる円筒状の円筒部５２４とを一体に有している。
【００３３】
摩擦クラッチ５３は、第１回転部材５１の円筒部５１１と、第２回転部材５２の円筒部５２４との間に配置されている。インナクラッチプレート５３１には、その内周側の端部に第１回転部材５１の円筒部５１１のスプライン係合部５１１ａに係合する複数の突起５３１ａが形成されている。これにより、インナクラッチプレート５３１は、第１回転部材５１に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結されている。また、アウタクラッチプレート５３２には、その外周側の端部に第２回転部材５２の円筒部５２４の内周面に形成されたスプライン係合部５２４ａに係合する複数の突起５３２ａが形成されている。これにより、アウタクラッチプレート５３２は、第２回転部材５２に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結されている。
【００３４】
第１回転部材５１は、装置ケース２に取り付けられた玉軸受７５によって支持されている。第２回転部材５２は、連結部５２１と装置ケース２の内面との間に配置された玉軸受７６によって支持されている。第２回転部材５２のボス部５２２の外周面と第１回転部材５１との間には、玉軸受７７が配置されている。また、第２回転部材５２の壁部５２３と第１ケース部材２１の内面との間には、スラストころ軸受７８が配置されている。
【００３５】
装置ケース２は、クラッチ機構５を収容する第１ケース部材２１と、シリンダ室２２０が形成された第２ケース部材２２と、差動歯車機構４及びデフケース４０を収容する第３のケース部材２３とを有している。第１ケース部材２１と第２ケース部材２２、及び第２ケース部材２２と第３のケース部材２３とは、例えばボルト締結によって結合されている。図２及び図３では、第１ケース部材２１と第２ケース部材２２とを結合する複数のボルト２０１を図示している。
【００３６】
第１ケース部材２１には、第２回転部材５２を挿通させる挿通孔の内面にシール部材７９１が嵌着されている。第３のケース部材２３には、ドライブシャフト１０７Ｒを挿通させる挿通孔の内面にシール部材７９２が嵌着され、連結部材３１及びピニオンギヤシャフト３２を挿通させる挿通孔の内面にシール部材７９３が嵌着されている。
【００３７】
第２ケース部材２２には、ピストン５０に油圧を付与して摩擦クラッチ５３側に移動させる作動油が供給される環状のシリンダ室２２０、及びシリンダ室２２０に作動油を供給する作動油供給孔２２１が設けられている。シリンダ室２２０は、回転軸線Ｏを中心として同心状に形成された円環状である。
【００３８】
シリンダ室２２０には、作動油供給孔２２１を介して油圧ユニット８から作動油が供給される。ピストン５０は、軸方向の一部がシリンダ室２２０内に配置された状態で回転軸線Ｏと平行な軸方向に進退移動可能であり、シリンダ室２２０に供給された作動油の油圧によって摩擦クラッチ５３を軸方向に押圧し、インナクラッチプレート５３１とアウタクラッチプレート５３２とを摩擦接触させる。摩擦クラッチ５３は、ピストン５０の移動によって、駆動力の伝達状態と遮断状態とが切り替わる。
【００３９】
また、ピストン５０は、シリンダ室２２０の作動油の圧力が低下すると、プレッシャプレート５４を介して受けるコイルばね５７の付勢力によってシリンダ室２２０の奥側に移動し、摩擦クラッチ５３から離間する。ピストン５０の内周面及び外周面には、それぞれ周方向溝が形成され、これらの周方向溝にＯリング７９４，７９５が保持されている。
【００４０】
制御装置９は、セレクトスイッチ１０により２ＷＤモードが選択されたとき、摩擦クラッチ５３による駆動力の伝達がされないように油圧ユニット８を制御する。また、制御装置９は、セレクトスイッチ１０によりロックモードが選択されたとき、摩擦クラッチ５３におけるインナクラッチプレート５３１とアウタクラッチプレート５３２との滑りが発生しないように油圧ユニット８を制御する。またさらに、制御装置９は、セレクトスイッチ１０によりオートモードが選択されたとき、摩擦クラッチ５３によって伝達される駆動力が走行状態に応じて変化するように油圧ユニット８を制御する。
【００４１】
（油圧ユニット及び制御装置の構成）
図４は、油圧ユニット８の構成例を模式的に示す構成図である。油圧ユニット８は、制御装置９によって制御される電動モータ８０と、電動モータ８０が出力するトルクによって作動し、作動流体としての作動油を吐出するポンプ８０１と、ポンプ８０１から吐出される作動油を受けてピストン５０に作用する油圧を調整する電磁弁８０２と、作動油が貯留されたリザーバ８０３と、ポンプ８０１の吐出側とリザーバ８０３との間に配置されたオリフィス（絞り弁）８０４とを有している。
【００４２】
電動モータ８０は、固定子に三相の巻線が巻き回された三相ブラシレスモータである。電動モータ８０の回転子とポンプ８０１のロータとは連結軸８００によって連結されている。ポンプ８０１は、それ自体は周知のものであり、電動モータ８０の回転数に応じた量の作動油をリザーバ８０３から汲み上げて吐出し、油圧を発生させる。ポンプ８０１としては、例えば外接ギヤポンプや内接ギヤポンプ、あるいはベーンポンプを用いることができる。
【００４３】
電磁弁８０２は、ポンプ８０１からシリンダ室２２０に供給される作動油の圧力を調節する圧力制御弁であり、より具体的には電磁比例圧力制御バルブである。電磁弁８０２は、作動油の流路（油路）におけるポンプ８０１とシリンダ室２２０との間に配置されている。電磁弁８０２の弁開度は、制御装置９から電磁弁８０２に供給される制御電流に応じて変化する。電磁弁８０２は、ポンプ８０１から吐出された作動油の一部を排出し、作動油の圧力を減圧してシリンダ室２２０に出力する。制御装置９は、ポンプ８０１の吐出圧がピストン５０に作用させるべき作動油の油圧よりも高くなるように電動モータ８０を制御する。
【００４４】
図５は、電動モータ８０及び制御装置９の構成例を示す模式図である。図５では、制御装置９の構成のうち、電動モータ８０の制御に関する部分を示している。図６は、電動モータ８０の出力トルクと回転速度との関係の一例を示すグラフである。
【００４５】
電動モータ８０は、複数の磁極を有する回転子８１と、三相のコイル８２１〜８２３を有する固定子８２と備えている。図５の図示例では、回転子８１の極対数が１であり、回転子８１が一対の磁極（Ｎ極７１１及びＳ極７１２）を有している。なお、回転子７１が複数対の磁極を有していてもよい。固定子８２には、Ｕ相のコイル８２１、Ｖ相のコイル８２２、及びＷ相のコイル８２３が回転子８１の回転方向に沿って等間隔に配置されている。制御装置９から各相のコイル８２１〜８２３に供給される相電流は、電流センサ９３によって検出される。
【００４６】
また、電動モータ８０は、固定子８２に対する回転子８１の回転角を検出するための３つのホールセンサ８３１〜８３３を有している。ホールセンサ８３１〜８３３は、回転子８１のＮ極７１１及びＳ極７１２の磁界を検出し、検出信号を制御装置９に出力する。制御装置９は、ホールセンサ８３１〜８３３の検出信号により、回転子８１の回転角を６０°ごとに検出可能である。
【００４７】
図６に示すように、電動モータ８０は、回転速度が低いほど大きなトルクを出力することが可能であり、回転速度が高くなるに連れて出力可能なトルクが小さくなる。摩擦クラッチ５３の締結力は、電動モータ８０の回転速度及び出力トルクが高いほど大きくなる。また、電動モータ８０は、長時間連続して出力可能な連続定格を超えて、一時的に高い回転速度で大きなトルクを出力することが可能である。以下、連続定格よりも低い回転速度及びトルクの領域を通常制御領域といい、連続定格よりも高い回転速度及びトルクの領域を高出力制御領域という。
【００４８】
制御装置９は、制御部９１及びインバータ回路９２を有している。制御部９１は、ＣＰＵ（演算処理装置）と半導体メモリからなる記憶部とを有し、ＣＰＵが記憶部に記憶されたプログラムを実行することで、高締結力必要状態判定部９１１、目標回転速度設定部９１２、ＰＷＭデューティ設定部９１３、及び駆動信号生成部９１４として機能する。制御部９１は、後述する各処理を所定の演算周期（例えば５ｍｓ）ごとに実行する。
【００４９】
制御部９１は、ＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）等の車載通信網により、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒ及び後輪１０５Ｌ，１０５Ｒの回転速度（車輪速）ならびにアクセル操作量を含む車両情報を取得可能である。車両情報には、車輪速やアクセル操作量の他、各種の車載センサの検出値等を含めることができる。また、制御部９１は、ホールセンサ８３１〜８３３及び電流センサ９３の検出信号、ならびにセレクトスイッチ１０の選択状態を示す信号を取得可能である。
【００５０】
高締結力必要状態判定部９１１は、取得した車両情報やセレクトスイッチ１０の選択状態に基づいて、摩擦クラッチ５３によって一時的に大きな駆動力を伝達することが必要な高締結力必要状態か否かを判定する。この判定結果は、目標回転速度設定部９１２に送られる。目標回転速度設定部９１２は、高締結力必要状態と判定された場合には高出力制御領域で、高締結力必要状態と判定されなかった場合には通常制御領域で、電動モータ８０が制御されるように目標回転速度を設定する。高締結力必要状態判定部９１１の判定処理の詳細については後述する。
【００５１】
目標回転速度設定部９１２は、セレクトスイッチ１０の選択状態がオートモードのとき、例えば前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの平均回転速度と後輪１０５Ｌ，１０５Ｒの平均回転速度との差である差動回転速度が高いほど、またアクセル操作量が大きいほど、後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに大きな駆動力が伝達されるように電動モータ８０の目標回転速度を設定する。また、目標回転速度設定部９１２は、セレクトスイッチ１０の選択状態がロックモードのとき、摩擦クラッチ５３の滑りを発生させない程度の油圧がピストン５０に作用するように電動モータ８０の目標回転速度を設定する。
【００５２】
ＰＷＭデューティ設定部９１３は、目標回転速度設定部９１２で設定された目標回転速度で電動モータ８０が回転するように、ホールセンサ８３１〜８３３の検出信号から得られた電動モータ８０の実回転速度や電流センサ９３による電流の検出値に基づいて、インバータ回路９２から出力される電圧のデューティをフィードバック演算する。デューティは、各相のコイル８２１〜８２３に電圧が供給される時間の割合であり、デューティが高いほど電動モータ８０に供給されるＵ，Ｖ，Ｗ各相の相電流が大きくなる。デューティの最大値は１００％であり、高出力制御領域で電動モータ８０を制御する際にはデューティがこの最大値付近となる。
【００５３】
駆動信号生成部９１４は、ＰＷＭデューティ設定部９１３によって設定されたデューティ及びホールセンサ８３１〜８３３によって検出された回転角に基づいて、インバータ回路９２の各スイッチング素子をオン・オフさせる駆動信号を出力する。
【００５４】
インバータ回路９２は、三相ブリッジ接続された６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴｕ１，Ｔｕ２，Ｔｖ１，Ｔｖ２，Ｔｗ１，Ｔｗ２と、これらのトランジスタＴｕ１，Ｔｕ２，Ｔｖ１，Ｔｖ２，Ｔｗ１，Ｔｗ２にそれぞれ並列接続された還流ダイオードＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｖ１，Ｄｖ２，Ｄｗ１，Ｄｗ２とを有している。トランジスタＴｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１は、インバータ回路９２の上側アーム９２１を構成し、トランジスタＴｕ２，Ｔｖ２，Ｔｗ２は、インバータ回路９２の下側アーム９２２を構成する。
【００５５】
インバータ回路９２の上側母線９２３は直流電圧源としてのバッテリーＢに接続され、下側母線９２４は電気的に接地されている。各相のコイル８２１〜８２３には、上側アーム９２１のトランジスタＴｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１と下側アーム９２２のトランジスタＴｕ２，Ｔｖ２，Ｔｗ２との間に接続された電線によって相電流が供給される。
【００５６】
（高締結力必要状態判定部の判定処理）
高締結力必要状態判定部９１１は、次の（１）〜（７）の何れかの場合に高締結力必要状態であると判定する。
【００５７】
（１）登坂路からの発進時
登坂路での停車時には、後輪１０５Ｌ，１０５Ｒの接地荷重が大きくなる一方、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの接地荷重が小さくなる。この登坂路での発進時には、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒにスリップが発生しやすくなるが、予め摩擦クラッチ５３のインナクラッチプレート５３１とアウタクラッチプレート５３２とを強く押し付けておくことで、発進時に前輪１０４Ｌ，１０４Ｒがスリップすることを抑制できる。なお、登坂路に停車していることは、例えば車両状態として得られる傾度計の検出値や前後方向のＧ（加速度）の検出値に基づいて判定することができる。また、登坂路での停車中に常に高締結力必要状態であると判定してもよいが、例えばフットブレーキ又はパーキングブレーキの解除、あるいはシフトレバーがパーキング又はニュートラルの位置から走行用のシフト位置に操作された場合のように、発進に繋がる操作がなされたときに高締結力必要状態であると判定してもよい。
【００５８】
（２）低μ路からの発進時
低μ路からの発進時には、駆動状態が２輪駆動状態であると、登坂路からの発進時と同様に前輪１０４Ｌ，１０４Ｒにスリップが発生しやすくなるが、予め摩擦クラッチ５３のインナクラッチプレート５３１とアウタクラッチプレート５３２とを強く押し付けておくことで、発進時に前輪１０４Ｌ，１０４Ｒがスリップすることを抑制できる。低μ路であることは、例えば車両状態として得られる外気温センサの検出値が路面の凍結が発生しやすい所定の温度以下であることや、ワイパーが作動していること等によって判定することができる。あるいは、停車前の走行時におけるスリップの発生頻度によって低μ路であることを判定してもよい。また、登坂路からの発進時と同様に、低μ路での停車中に常に高締結力必要状態であると判定してもよいが、発進に繋がる所定の操作がなされたときに高締結力必要状態であると判定してもよい。
【００５９】
（３）ロックモードでの発進時
運転者がセレクトスイッチ１０の選択状態をロックモードにしているときは、運転者がスリップの発生しやすい路面であることを認識している可能性が高い。このため、ロックモードでの発進時に摩擦クラッチ５３のインナクラッチプレート５３１とアウタクラッチプレート５３２とを強く押し付けておくことで、登坂路や低μ路からの発進時と同様に、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒがスリップすることを抑制できる。
【００６０】
（４）急発進時
車速が所定値以下でかつアクセル操作量が所定値以上である急発進時にも、駆動状態が２輪駆動状態であると、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒにスリップが発生しやすい。このため、急発進状態であることが検出されたとき、高締結力必要状態であると判定して摩擦クラッチ５３の締結力を高めることで、スリップを抑制した安定的な発進をすることが可能となる。高締結力必要状態判定部９１１は、例えば車速が２０ｋｍ／ｈ以下でアクセル操作量がアクセル全開時の５０％以上であるときに急発進状態であると判定することができる。
【００６１】
（５）差動回転速度が所定値以上となったとき
前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの平均回転速度と後輪１０５Ｌ，１０５Ｒの平均回転速度との差である差動回転速度が増大したときは、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの何れかがスリップあるいは脱輪している可能性が高い。このような場合に摩擦クラッチ５３の締結力を高めて後輪１０５Ｌ，１０５Ｒに配分される駆動力を高めることで、スリップを収束させたり脱輪状態から脱出することが可能となる。つまり、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒの何れかがスリップあるいは脱輪したときに発生し得る差動回転速度を予め所定値として設定しておき、前輪１０４Ｌ，１０４Ｒ及び後輪１０５Ｌ，１０５Ｒの車輪速の検出値から求められる差動回転速度がこの所定値よりも大きくなったとき、高締結力必要状態であると判定して摩擦クラッチ５３の締結力を高めることで、スリップを収束させたり脱輪状態から脱出することが可能となる。
【００６２】
（６）差動回転速度が所定値以上となることが予見される予備的状態であるとき
差動回転速度が上記の所定値以上となった後ではなく、差動回転速度が所定値以上となることが予見される予備的状態であるときに高締結力必要状態であると判定して摩擦クラッチ５３の締結力を高めれば、スリップをより早期に収束させたり、脱輪状態からの脱出をより速やかに行うことができる。この予備的状態であることは、例えば車輪速の時間的な変化の割合（回転加速度）に基づいて判定することができる。
【００６３】
（７）２輪駆動状態から４輪駆動状態への切り替えを行うとき
制御装置９は、プロペラシャフト１０８の回転が停止した２輪駆動状態での走行時に４輪駆動状態への切り替えを行う際、摩擦クラッチ５３によって後輪１０５Ｌ，１０５Ｒからプロペラシャフト１０８へ伝達される駆動力によりプロペラシャフト１０８を回転させて噛み合いクラッチ１２を噛み合わせる。この場合、高締結力必要状態であると判定して摩擦クラッチ５３の締結力を高めることにより、プロペラシャフト１０８の回転を速やかに増速させることができ、２輪駆動状態から４輪駆動状態への移行を短時間で行うことが可能となる。
【００６４】
（高出力制御領域での電動モータの制御方法）
制御装置９は、高締結力必要状態である判定したとき、進み角制御及びオーバーラップ通電制御の少なくとも何れかの制御を行うことにより、連続定格よりも大きなトルクを電動モータ８０に出力させる。ここで、進み角制御は、インバータ回路９２から固定子８２の各相のコイル８２１〜８２３への電圧の印加を開始する時期を通常制御領域で電動モータ８０を制御する場合よりも早くする制御である。オーバーラップ通電制御は、インバータ回路９２の上側アーム９２１のトランジスタＴｕ１，Ｔｖ１，Ｔｗ１のうち２つが同時にオンとなる状態、及びインバータ回路９２の下側アーム９２２のトランジスタＴｕ２，Ｔｖ２，Ｔｗ２のうち２つが同時にオンとなる状態が存在するように、各トランジスタをオン・オフさせる制御である。
【００６５】
図７（ａ）〜（ｃ）は、電動モータ８０の回転子８１が１．５回転する間のホールセンサ８３１〜８３３のオン・オフ状態及びＵ，Ｖ，Ｗ各相への印加電圧の一例を示すグラフであり、横軸は時間を示している。図７（ａ）は、通常制御領域で電動モータ８０を制御した場合の波形を示している。図７（ｂ）は進み角制御を実行した場合の波形を示し、図７（ｃ）はオーバーラップ通電制御を実行した場合の波形を示している。
【００６６】
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ホールセンサ８３１〜８３３の検出値は、電気角で１８０°ごとにオン状態とオフ状態とが切り替わる。また、ホールセンサ８３１〜８３３の出力信号であるＵ相ホール信号、Ｖ相ホール信号、及びＷ相ホール信号は、１２０°ずつ電気角の位相がずれた波形となる。なお、本実施の形態では、前述のように回転子８１の極対数が１であるので、電気角と機械角とが一致している。
【００６７】
制御装置９は、通常制御領域で電動モータ８０を制御する場合、三相ブラシレスモータの簡易的な制御方法として広く用いられている１２０度通電方式によって電動モータ８０を制御する。この際、図７（ａ）に示すように、Ｕ相への＋側の印加電圧は、Ｕ相ホール信号と同期して立ち上がり、１２０°の電気角の間だけ印加される。また、Ｕ相への−側の印加電圧は、Ｕ相ホール信号と同期して立ち下がり、１２０°の電気角の間だけ印加される。なお、デューティが１００％未満の場合には、この１２０°の電気角の間においてデューティに応じたＰＷＭ波形が現れる。Ｖ相及びＷ相についても同様である。
【００６８】
一方、進み角制御を行う場合、図７（ｂ）に示すように、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の＋側及び−側の電圧の印加開始時期が通常制御領域で電動モータ８０を制御する場合よりも電気角で進み角Δθだけ早くなる。進み角Δθは、固定値としてもよいが、例えば電動モータ８０の目標回転速度又は実回転速度が大きいほど大きな値とすることが望ましい。このような進み角制御を行うことにより、電動モータ８０の効率は低下するが、特に高速回転域における相電流の位相遅れにより出力トルクが低下してしまうことを抑制することができ、通常制御領域で電動モータ８０を制御する場合に比較して大きなトルクを発生させることができる。
【００６９】
また、オーバーラップ制御を行う場合には、図７（ｃ）に示すように、＋側及び−側の電圧を印加する期間が電気角で１２０°よりも長くなる。つまり、Ｕ相のコイル８２１への＋側の印加電圧の立ち上がりがＵ相ホール信号の立ち上がりよりも早く、Ｕ相のコイル８２１への−側の印加電圧の立ち上がりがＵ相ホール信号の立ち下がりよりも早くなる。また、Ｕ相のコイル８２１への＋側及び−側の印加電圧の立ち下がりの時期は、通常制御領域で電動モータ８０を制御する場合よりも遅くなる。Ｖ相及びＷ相についても同様である。このオーバーラップ制御を行うことにより、電動モータ８０の効率は低下するが、通常制御領域で電動モータ８０を制御する場合に比較して大きなトルクを発生させることができる。
【００７０】
なお、進み角制御とオーバーラップ制御とを共に行ってもよい。この場合の各相の印加電圧は、例えば図７（ｃ）に示す波形における各相の＋側及び−側の印加電圧の立ち上がり時期をΔθだけさらに早くした波形となる。また、高出力制御領域での電動モータ８０の制御時に、弱め磁界制御を行ってもよい。
【００７１】
（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した本発明の実施の形態によれば、摩擦クラッチ５３によって一時的に大きな駆動力を伝達することが必要なとき、制御装置９が電動モータ８０を高出力制御領域で制御するので、従来のように電動モータ８０を常に通常制御領域で制御する場合に比較して、摩擦クラッチ５３のクラッチプレート（インナクラッチプレート５３１及びアウタクラッチプレート５３２）の枚数を削減しても必要な締結力を得ることができ、クラッチプレートの削減によって駆動力伝達装置１のコスト及びサイズを低減することが可能となる。
【００７２】
（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００７３】
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、４輪駆動車１００の構成は、図１に例示したものに限らず、様々な構成のものに本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１００…４輪駆動車
１０２…エンジン（駆動源）
１０４Ｌ，１０４Ｒ…前輪（主駆動輪）
１０５Ｌ，１０５Ｒ…後輪（副駆動輪）
１０８…プロペラシャフト
５０…ピストン
５３…摩擦クラッチ
５３１…インナクラッチプレート
５３２…アウタクラッチプレート
８０…電動モータ
８０１…ポンプ
９…制御装置
【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６】
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【図７】
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