(57)【要約】【課題】締結ショックを回避し、かつ、クラッチの大型化を招くことのないクラッチ及びそのクラッチを備えた四輪駆動車を提供すること。【解決手段】パイロットクラッチと、該パイロットクラッチの締結力を増幅された軸方向の推力に変換するトルクカム機構と、変換された軸方向の推力によって締結するメインクラッチと、を備えたクラッチにおいて、前記パイロットクラッチを２ウェイクラッチとした。【選択図】        図３
2004293584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイロットクラッチと、
該パイロットクラッチの締結力を増幅された軸方向の推力に変換するトルクカム機構と、
変換された軸方向の推力によって締結するメインクラッチと、
を備えたクラッチにおいて、
前記パイロットクラッチを、２ウェイクラッチとしたことを特徴とするクラッチ。
【請求項２】
第１駆動軸を駆動するエンジンと、
エンジンにより発電する発電機と、
該発電機の電気エネルギーによって駆動され、第２駆動軸を駆動する電動モータと、
を備えたモータ四輪駆動車において、
前記電動モータと前記第２駆動軸を断接可能なクラッチを設け、
前記クラッチを、請求項１に記載のクラッチとしたことを特徴とするモータ四輪駆動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前後輪の一方の車輪をエンジン駆動力で駆動すると共に、エンジンによって発電されたエネルギーを利用して前後輪の他方の車輪を駆動するモータ四輪駆動車の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ四輪駆動車の駆動制御装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
この従来公報には、前輪を駆動するエンジンによって発電されたエネルギーを利用して後輪をモータ駆動する技術が記載されている。このモータ四輪駆動車には、エンジンにより駆動される発電機が設けられている。そして、後輪をモータ駆動する際には、発電機により発電された電気エネルギーをバッテリを介すことなく電動モータへ供給し、後輪をモータ駆動する。また、電動モータと駆動輪との間にはクラッチが設けられており、予め設定された車速を越えると、電動モータによる駆動を停止すると共にクラッチを解放状態とし、電動モータの連れ回りによる負荷を軽減している。
【０００４】
上述のクラッチとして、例えば特許文献２に記載の技術が知られている。この公報には、上記クラッチとして２ウェイクラッチを設けている。また、他のクラッチとして、例えば特許文献３に記載の技術が知られている。この公報には、上記クラッチとして電磁多板クラッチを設けている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２５３２５６号公報（第４頁、右下参照）。
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−１０４７５９号公報（第１頁参照）。
【０００７】
【特許文献３】
特開２００１−２８７５５０号公報（第１頁参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモータ四輪駆動車にあっては、下記に示す問題があった。すなわち、特許文献２に記載のように２ウェイクラッチを用いた場合、２ウェイクラッチはクラッチ締結時の締結ショックが大きく、これを抑制するためには、モータ回転数と車輪回転数を精度よく合わせる必要がある。また、すべての駆動トルクを２ウェイクラッチで受けるため、クラッチが大型化するという問題があった。
【０００９】
特許文献３に記載のように電磁多板クラッチを用いた場合、締結ショックを抑制することは可能であるが、電磁多板クラッチ用の駆動回路や制御回路が必要となり、コストアップを招くという問題があった。また、電磁多板クラッチはドラグトルクが大きく燃費の悪化を招くおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、締結ショックを回避し、かつ、クラッチの大型化を招くことのないクラッチ及びそのクラッチを備えた四輪駆動車を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、パイロットクラッチと、トルクカム機構と、メインクラッチを備えたクラッチにおいて、パイロットクラッチを２ウェイクラッチとしたことで、締結ショックを防止すると共に、トルクの入力方向が切り換わった際に、スムーズにクラッチを解放することができる。また、逆回転時においても同様の作用効果を得ることができる。
【００１２】
更に、請求項２に記載の発明のように、電動モータにより４ＷＤ駆動している状態で、エンジンにより駆動される第１駆動軸の回転数が上昇し、電動モータにより駆動される第２駆動軸が従動輪の関係に切り換わった際には、自動的にクラッチが解放されるため、クラッチ解放制御等を行う必要がなく、最適なタイミングでクラッチを解放することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を実現する実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１４】
（第１実施例）
【００１５】
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図、図２は第１実施例装置の４ＷＤ制御系を示すブロック図である。この第１実施例システムは、図１に示すように、左右前輪１Ｌ，１Ｒが内燃機関であるエンジン２によって駆動され、左右後輪３Ｌ，３Ｒが電動機であるモータ４（電動モータ）によって駆動可能な車両の場合の例である。
【００１６】
図１に示すように、エンジン２の出力トルクＴｅが、トランスミッション＆ディファレンシャルギア５を介して左右前輪１Ｌ，１Ｒに伝達されるようになっている。また、エンジン２の出力トルクＴｅの一部は、エンジン２により駆動される無端ベルト６を介して発電機７を駆動する。
【００１７】
発電機７は、エンジン回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｈで回転し、４ＷＤコントローラ８によって調整される界磁電流Ｉｆｈに応じて、エンジン２に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた電力を発電する。その発電機７が発電した電力は、電線９を介してモータ４に供給可能になっている。その電線９の途中には、ジャンクションボックス１０が設けられている。
【００１８】
モータ４の駆動トルクは、ギア減速機１１及びクラッチ１２を介して左右後輪３Ｌ，３Ｒに伝達可能になっている。尚、符号１３は左右後輪３Ｌ，３Ｒのディファレンシャルギアをあらわす。
【００１９】
エンジン２の吸気管路１４（例えば、インテークマニホールド）には、スロットルバルブ１５が介装されている。このスロットルバルブ１５は、アクセルペダル１７の踏み込み量等に応じてスロットル開度が調整制御されるアクセルバイワイヤー方式である。すなわち、上記スロットルバルブ１５は、ステップモータ１９をアクチュエータとし、そのステップモータ１９のステップ数に応じた回転角によりバルブ開度が調整制御される。そのステップモータ１９の回転角は、エンジンコントローラ１８からの開度信号によって調整制御される。
【００２０】
また、スロットルバルブ１５のバルブ開度を検出するスロットルセンサ１６を有し、該スロットルセンサ１６は、検出したバルブ開度に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００２１】
また、アクセルペダル１７の踏み込み量を検出するアクセルセンサ２０を有し、該アクセルセンサ２０は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００２２】
また、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数検出センサ２１を備え、このエンジン回転数センサ２１は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００２３】
エンジンコントローラ１８では、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づいてバルブ開度制御処理が行われる。
【００２４】
発電機７は、図２に示すように、出力電圧Ｖを調整するための電圧調整器２２（レギュレータ）を備え、４ＷＤコントローラ８によって界磁電流Ｉｆｈが調整されることで、エンジン２に対する発電負荷トルクＴｈ及び発電する電圧Ｖが制御される。電圧調整器２２は、４ＷＤコントローラ８から発電機制御指令（界磁電流値）を入力し、その発電機制御指令に応じた値に発電機７の界磁電流Ｉｆｈを調整すると共に、発電機７の出力電圧Ｖを検出して４ＷＤコントローラ８に出力可能となっている。なお、発電機７の回転数Ｎｈは、エンジン２の回転数Ｎｅからプーリ比に基づき演算することができる。
【００２５】
また、ジャンクションボックス１０内には、電流センサ２３が設けられ、該電流センサ２３は、発電機７からモータ４に供給される電力の電流値Ｉａを検出し、当該検出した電機子電流信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。また、電線９を流れる電圧値（モータ４の電圧）が、４ＷＤコントローラ８で検出される。なお、図２において符号２４はリレーであり、４ＷＤコントローラ８からの指令によってモータ４に供給される電力（電流）の遮断及び接続が制御される。
【００２６】
また、モータ４は、４ＷＤコントローラ８からの指令によって界磁電流Ｉｆｍが制御され、その界磁電流Ｉｆｍの調整によって駆動トルクＴｍが調整される。なお、符号２５はモータ４の温度を測定するサーミスタである。また、モータ４の駆動軸の回転数Ｎｍを検出するモータ用回転数センサ２６を備え、該モータ用回転数センサ２６は、検出したモータの回転数信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００２７】
各車輪１Ｌ，１Ｒ，３Ｌ，３Ｒには、車輪速センサ２７ＦＬ，２７ＦＲ，２７ＲＬ，２７ＲＲが設けられている。各車輪速センサ２７ＦＬ，２７ＦＲ，２７ＲＬ，２７ＲＲは、対応する車輪１Ｌ，１Ｒ，３Ｌ，３Ｒの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００２８】
４ＷＤコントローラ８は、アクセルセンサ２０からのアクセル開度に応じた駆動力を発生させるようにモータ４を駆動制御する。また、左右後輪３Ｌ，３Ｒによりモータ４が連れ回されることによるフリクションを低減するため、モータ駆動制御によりモータ４を停止する。このとき、クラッチ１２は自動的に切り離される。
【００２９】
以下、クラッチ１２について説明する。図３はモータ４，クラッチ１２及びデファレンシャル１３を表す拡大断面図、図４はクラッチ１２の拡大断面図である。モータ４の駆動力は、モータ軸４ａからクラッチ１２に伝達される。このクラッチ１２は、パイロットクラッチとなる２ウェイクラッチ１２ｂと、２ウェイクラッチ１２ｂの締結力を軸方向の推力に変換し、トルク増幅するトルクカム機構１２ｃと、トルクカム機構１２ｃによって増幅された締結力により締結し、モータ駆動力を出力軸１２５に伝達するメインクラッチ１２ａから構成されている。
【００３０】
図４の拡大断面図に示すように、クラッチ１２にはクラッチ入力ハウジング１２１と、第１インナロータ１２２と、第２インナロータ１２３が設けられている。
【００３１】
クラッチ入力ハウジング１２１の内周には、第１インナロータ１２２の外周に設けられたボールベアリング１３０により支持される第１支持部１２１ｂと、出力軸１２５の外周に設けられたブッシュ１２５ｄにより支持される第２支持部１２１ｄが設けられている。
【００３２】
そして、第１支持部１２１ｂ及び第２支持部１２１ｄによりクラッチ入力ハウジング１２１を回転自在に支持している。クラッチ入力ハウジング１２１の図中左端には２ウェイクラッチ１２ｂの外輪となる外輪部１２１ｃが設けられ、この外輪部１２１ｃの内周側には大径保持器１２８が固定されている。更に、クラッチ入力ハウジング１２１の内周にはメインクラッチ１２ａのクラッチプレートを支持するスプライン１２１ａが設けられている。
【００３３】
第１インナロータ１２２の外周には、ケース１００の内周に設けられたボールベアリング１３２により支持される第１ロータ支持部１２２ｄが設けられている。また、２ウェイクラッチ１２ｂの小径側保持器１２７をボールベアリング１３１を介して回転自在に支持する保持器支持部１２２ｅが設けられている。また、２ウェイクラッチ１２ｂの内輪となる内輪部１２２ａと、トルクカム機構１２ｃのローラカム１２４の収容孔１２２ｂが設けられている。また、第１インナロータ１２２の内周には、出力軸１２５とベアリング１３４を介して相対回転可能に支持する第２ロータ支持部１２２ｃが設けられている。
【００３４】
第２インナロータ１２３には、ローラカム１２４と対向する位置に、カム面１２３ｃが設けられている。尚、ローラカム１２４は、カム面１２３ｃに対し線接触しているため、振動等が入力されたとしても、カム面１２３ｃとローラカム１２４との関係がくずれることがなく、安定したカム力を発生することができる。
【００３５】
また、第２インナロータ１２３の外周側には、メインクラッチ１２ａのクラッチプレートを支持するスプライン１２３ａが設けられている。また、第２インナロータ１２３の内周側にはスプライン１２３ｂが設けられ、出力軸１２５のスプライン１２５ｃと軸方向移動可能に嵌合している。
【００３６】
（２ウェイクラッチ締結作用）
次に、２ウェイクラッチ１２ｂの作用について説明する。図５は２ウェイクラッチ１２ｂを表す拡大断面図である。尚、説明を簡単にするため出力軸１２５等の図面への記載は省略する。小径側保持器１２７には、摩擦プレート１２７ａと、この摩擦プレート１２７ａを小径側保持器１２７端面に押圧する皿バネ１２７ｂが設けられている。また、摩擦プレート１２７ａには、この摩擦プレート１２７ａの所定以上の回転方向への移動を禁止する回り止め突部１２７ａ’が設けられ、ケース１００の内周側に設けられた切り欠き１２１ｅと係合している。
【００３７】
ここで、車両前進時は外輪部１２１ｃに対し、図５中紙面に対して垂直方向奥側方向に回転力が加わると、図６（ａ）に示すように外輪部１２１ｃ内周に固定された大径側保持器１２８が共に回転する。このとき、小径側保持器１２７は、ケースに固定された摩擦プレート１２７との摩擦力により位相が遅れ、小径側保持器１２７と大径側保持器１２８は相対的に図６（ａ）に示すように位置がずれ、スプラグ１２９を傾動する。よって、外輪部１２１ｃからのトルク入力に対してはロック状態となり、第１インナロータ１２２と一体となって回転する。一方、この状態で第１インナロータ１２２から外輪部１２１ｃの回転数を上回る回転が入力されると、スプラグ１２９が中立位置となり、空転するためクラッチ機能は成さない。
【００３８】
また、車両後退時には、図５中紙面に対して前記回転方向と逆の回転力が加わり、図６（ｂ）の状態となり、前記と同様の作用をする。
【００３９】
（メインクラッチ締結作用）
次に、２ウェイクラッチ１２ｂが締結したときのメインクラッチ締結作用について説明する。入力クラッチハウジング１２１に対し、モータ４から回転が入力されると、２ウェイクラッチ１２ｂが締結し、第１インナロータ１２２と一体となって回転する。このとき、第１インナロータ１２２の図４中右端面に保持器により保持されたローラカム１２４も回転する。ここで、図７にトルクカム機構１２ｃの上面図を示す。図７（ａ）に示すように、中立位置では、ローラカム１２４はカム面１２３ｃの最深部に位置する。この状態から、第１インナロータ１２２及びローラカム１２４が回転し、図７中右方に移動すると、カム面１２３ｃが斜面Ａに沿ってローラカム１２４に押され、第２インナロータ１２３を軸方向へ押圧する。すなわち、回転力を軸方向への推力へと変換する。
【００４０】
第２インナロータ１２３が図４中軸方向右側に押圧されると、メインクラッチ１２ａが締結する。
【００４１】
（メインクラッチ解放作用）
次に、出力軸１２５からモータ４よりも高い回転数が入力された場合のメインクラッチ解放作用について説明する。図７中斜面Ａによる締結状態において、出力軸１２５から高い回転数が入力されると、第２インナロータ１２３のカム面１２３ｃは中立位置に戻る。このため、メインクラッチ１２ａを押圧する力が減少する。更に、ローラカム１２４が斜面Ａから斜面Ｂへと移動する。ローラカム１２４が斜面Ｂへ移動すると、斜面Ｂを介して第１インナロータ１２２に回転が入力される。このとき、２ウェイクラッチ１２ｂは空転するため、斜面Ｂによるトルクカム機構は働かず、よって、メインクラッチ１２ａは完全解放状態となる。尚、この作用は、後退時においても同様であるため説明を省略する。
【００４２】
（４ＷＤ駆動から２ＷＤ駆動への切り換え作用）
次に、４ＷＤ駆動から２ＷＤ駆動へ切り換える際の作用について説明する。図８はモータ駆動制御処理を表すフローチャートである。
【００４３】
ステップ２０１では、４ＷＤコントローラ８から４ＷＤ駆動要求が出力されているかどうかを判断し、出力されているときはステップ２０２へ進み、それ以外はステップ２０４へ進む。
【００４４】
ステップ２０２では、モータ４に対し駆動指令を出力する。
【００４５】
ステップ２０３では、モータ回転数が後輪３Ｌ，３Ｒの回転数より小さいかどうかを判断し、小さいときはステップ２０４へ進み、それ以外はステップ２０５へ進む。
【００４６】
ステップ２０４では、モータ駆動を停止する。
【００４７】
ステップ２０５では、モータ駆動を継続する。
【００４８】
すなわち、発進時等に運転者がアクセルを踏み込むと、駆動力を確保するため、４ＷＤコントローラ８から必要とされる駆動力がモータ４に対して指令される。この指令に基づいてモータ４が駆動すると、車両は４ＷＤ駆動により走行する。
【００４９】
このとき、上述したようにモータ４が駆動し、左右後輪３Ｌ，３Ｒの回転数がモータ４の回転数より低いときは、クラッチ１２が締結し、モータ４の駆動力が左右後輪３Ｌ，３Ｒから出力される。左右前輪１Ｌ，１Ｒはエンジンにより駆動されており、車両がある程度の車速に到達すると、左右前輪１Ｌ，１Ｒの回転数が上昇し、モータ４の駆動回転数を上回る。すると、この左右後輪３Ｌ，３Ｒは左右前輪１Ｌ，１Ｒと同じ回転数で回転する従動輪となる。このとき、２ウェイクラッチ１２ｂの作用により、自動的にクラッチ１２が切り離される。
【００５０】
尚、モータ回転数が左右後輪３Ｌ，３Ｒの車輪速を下回ると、クラッチ１２は自動的に切り離されているため、モータ４駆動を停止する指令を出力する。
【００５１】
以上説明したように、パイロットクラッチを２ウェイクラッチ１２ｂとしたことで、締結ショックを防止すると共に、トルクの入力方向が切り換わった際に、スムーズにクラッチを解放することができる。また、２ウェイクラッチ１２ｂの締結力をトルクカム機構１２ｃにより増幅して軸方向の推力に変換し、メインクラッチ１２ａを締結するため、２ウェイクラッチ自体にかかるトルクが小さくなる。よって、構成をコンパクト化することができる。また、逆回転時においても同様の作用効果を得ることができる。
【００５２】
また、モータ４により４ＷＤ駆動している状態で、エンジンにより駆動される左右前輪１Ｌ，１Ｒの回転数が上昇し、モータ４により駆動される左右後輪３Ｌ，３Ｒが従動輪の関係に切り換わった際には、自動的にクラッチ１２が解放される。よって、クラッチ用駆動回路や制御回路が必要なく、低コスト化を図りつつ最適なタイミングでクラッチを解放することができる。また、パイロットクラッチとして電磁多板クラッチを用いた場合に比べ、ドラグトルクを抑制することが可能となり、燃費の向上を図ることができる。
【００５３】
更に、上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００５４】
（イ）請求項１または２に記載のクラッチ及びそのクラッチを備えたモータ四輪駆動車において、前記トルクカム機構を、カム面とローラから構成したことを特徴とするクラッチ及びそのクラッチを備えたモータ四輪駆動車。
【００５５】
すなわち、トルクカム機構にローラを用いることで、カム面との間を線接触とすることが可能となり、振動等が入力された場合であっても、ローラとカム面との関係を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置の４ＷＤ制御系を示すブロック図である。
【図３】第１実施例装置におけるクラッチを備えた後輪駆動系の構成を表す拡大断面図である。
【図４】第１実施例装置でのクラッチを表す拡大断面図である。
【図５】第１実施例装置での２ウェイクラッチを表す拡大断面図である。
【図６】第１実施例装置での２ウェイクラッチのスプラグと保持器の関係を表す拡大断面図である。
【図７】第１実施例装置でのローラカムと各カム面との関係を表す拡大断面図である。
【図８】第１実施例装置での４ＷＤコントローラの制御内容を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１Ｌ，１Ｒ  左右前輪
２  エンジン
３Ｌ，３Ｒ  左右後輪
４  モータ（電動モータ）
５  トランスミッション＆ディファレンシャルギア
６  無端ベルト
７  発電機
８  ４ＷＤコントローラ
９  電線
１０  ジャンクションボックス
１１  ギア減速機
１２  クラッチ
１２ａ  メインクラッチ
１２ｂ  ２ウェイクラッチ
１２ｃ  トルクカム機構
１３  ディファレンシャルギア
２７ＦＬ，２７ＦＲ，２７ＲＬ，２７ＲＲ  車輪速センサ
１００  ケース
１２１  入力クラッチハウジング
１２１ａ  スプライン
１２１ｂ  第１支持部
１２１ｃ  外輪部
１２１ｄ  第２支持部
１２２  第１インナロータ
１２２ａ  内輪部
１２２ｂ  カム面
１２２ｃ  第２ロータ支持部
１２２ｄ  第１ロータ支持部
１２２ｅ  保持器支持部
１２３  第２インナロータ
１２３ａ  スプライン
１２３ｂ  スプライン
１２３ｃ  カム面
１２５  出力軸
１２５ｃ  スプライン
１２５ｄ  ブッシュ
１２７  小径側保持器
１２８  大径側保持器
１３０，１３１，１３２  ボールベアリング
【図１】
2004293584.tif 000003
【図２】
2004293584.tif 000004
【図３】
2004293584.tif 000005
【図４】
2004293584.tif 000006
【図５】
2004293584.tif 000007
【図６】
2004293584.tif 000008
【図７】
2004293584.tif 000009
【図８】
2004293584.tif 000010