(57)【要約】【課題】完結した機構内で油圧作動の湿式多板クラッチを用いて耐久性を高めると共に、コンパクト且つ簡素な構成で艤装上の自由度を高める。【解決手段】湿式多板クラッチ２を格納して内部にオイルを貯留するカップリングケース３に、電動モータ５によって駆動されるオイルポンプ４を連設する。そして、オイルポンプ４の吐出口を油圧供給路８を介して湿式多板クラッチ２の油圧室２ａに直結すると共に、油圧供給路８の中途から冷却用オイル通路９を分岐して絞り１０を介装し、ＥＣＵ７からモータドライバ６を介して電動モータ５の回転数を制御してポンプ吐出圧が湿式多板クラッチ２の要求作動圧となるよう制御しつつ、冷却用オイル通路９からのオイルにより湿式多板クラッチ２本体を強制的に冷却することで、油圧源を持たない場合であっても、完結した機構内で油圧作動の湿式多板クラッチを用いてカップリングとしての耐久性を高めると共に、コンパクト且つ簡素な構成で艤装上の自由度を高める。【選択図】　　図１
2004019769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧によって結合動作する湿式多板クラッチを介してトルク伝達を行う電子制御カップリングであって、
上記多板クラッチを格納するケース内に、上記多板クラッチを結合動作させるための油圧室に供給するオイルを貯留すると共に、上記ケースに、電動モータによって駆動されるオイルポンプを連設し、
上記オイルポンプの吐出圧が上記油圧室に直接作用するよう、上記オイルポンプの吐出口を上記油圧室で行き止まりとなる閉回路の油圧供給路を介して上記油圧室に直結させ、更に、上記多板クラッチを冷却するためのオイルを供給する冷却用オイル通路を上記油圧供給路から分岐させ、
上記オイルポンプの吐出圧が上記多板クラッチの要求作動圧となるよう上記電動モータの回転数を制御する制御手段を備えたことを特徴とする電子制御カップリング。
【請求項２】
上記冷却用オイル通路に、絞りを介装したことを特徴とする請求項１記載の電子制御カップリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧によって結合動作する多板クラッチを介してトルク伝達を行う電子制御カップリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、４輪駆動車の動力伝達系においては、多板クラッチやビスカスカップリング等のカップリング機構を配設し、このカップリング機構を介して、後輪側への駆動力の配分を連続的に制御する技術が知られており、中でも、自動変速機を搭載する４輪駆動車では、自動変速機の油圧源を利用できることから油圧作動の湿式多板クラッチが採用されることが多い。
【０００３】
一方、手動変速機搭載車等のように独自に油圧源を持たない場合には、多板クラッチを機械的な駆動力で締結させるカップリングが用いられる場合がある。このようなカップリングは、例えば、特開２０００−３４６１０２号公報に開示されており、このカップリングでは、電磁石のアーマチュアによって金属多板クラッチであるコントロールクラッチを押圧・締結させ、このコントロールクラッチの締結トルクをカム機構を介して湿式多板クラッチであるメインクラッチに伝達して締結する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の先行技術に開示されているカップリングは、電気信号でコントロールクラッチを作動させ、メカニカルなカム機構を用いて湿式多板クラッチの押圧加重を増幅しているため、クラッチの熱的な耐久性や耐摩耗性、コイルの温度変化によるクラッチの制御性に難がある。
【０００５】
また、油圧作動式の湿式多板クラッチを採用する場合には、オイルによる潤滑及び冷却によって上述の問題を低減することができる反面、油圧源を要することから適用が限定されるばかりでなく、クラッチ作動圧を得るための油圧回路や各種調圧弁等が必要となり、艤装上の制約が発生する。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、完結したカップリング機構内で油圧作動の湿式多板クラッチを用いてカップリングとしての耐久性を高めると共に、コンパクト且つ簡素な構成で艤装上の自由度を高めることのできる電子制御カップリングを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、油圧によって結合動作する湿式多板クラッチを介してトルク伝達を行う電子制御カップリングであって、上記多板クラッチを格納するケース内に、上記多板クラッチを結合動作させるための油圧室に供給するオイルを貯留すると共に、上記ケースに、電動モータによって駆動されるオイルポンプを連設し、上記オイルポンプの吐出圧が上記油圧室に直接作用するよう、上記オイルポンプの吐出口を上記油圧室で行き止まりとなる閉回路の油圧供給路を介して上記油圧室に直結させ、更に、上記多板クラッチを冷却するためのオイルを供給する冷却用オイル通路を上記油圧供給路から分岐させ、上記オイルポンプの吐出圧が上記多板クラッチの要求作動圧となるよう上記電動モータの回転数を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
すなわち、本発明は、電動モータによって駆動されるオイルポンプを、湿式多板クラッチを格納してオイルを貯留するケースに連設し、オイルポンプの吐出圧が多板クラッチの油圧室に直接作用するようオイルポンプの吐出口を油圧室で行き止まりとなる閉回路の油圧供給路を介して油圧室に直結させると共に、多板クラッチを冷却するためのオイルを供給する冷却用オイル通路を油圧供給路から分岐させ、オイルポンプの吐出圧が多板クラッチの要求作動圧となるよう電動モータの回転数を制御することで、油圧源を持たない場合であっても、完結した機構内で油圧作動の湿式多板クラッチを用いてカップリングとしての耐久性を高めると共に、コンパクト且つ簡素な構成で艤装上の自由度を高める。その際、冷却用オイル通路に絞りを介装し、冷却用オイルの流量を必要最小限に制限することが望ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施の一形態に係わり、図１は電子制御カップリングの基本構成図、図２は変速機のトランスファー周辺の要部断面図、図３はリヤデファレンシャル装置周辺の要部断面図、図４は電子制御装置（ＥＣＵ）の制御処理を示すフローチャートである。
【００１０】
図１において、符号１は車両の動力伝達系に介装される電子制御カップリング１であり、ドライブ及びドリブンの複数枚のプレートを交互に重ねて互いに面接触させることで駆動トルクの伝達を行う湿式多板クラッチ２、この湿式多板クラッチ２を格納して内部にオイルを貯留するカップリングケース３、カップリングケース３に連設され、内部のオイルを吸入・加圧して湿式多板クラッチ２に直接供給するオイルポンプ４、オイルポンプ４を駆動する電動モータ（以下、単にモータと記載する）５、モータ５を駆動するモータドライバ６、モータドライバ６を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）７を備えて一体的に構成される。カップリングケース３内のオイルは、湿式多板クラッチ２の作動油圧及び潤滑用としてカップリングケース３内に封入されている。
【００１１】
オイルポンプ４の吐出口は、油圧供給路８を介して湿式多板クラッチ２を結合動作させるための油圧室２ａに直結されており、モータ５の回転によってオイルポンプ４が駆動されると、カップリングケース３内のオイルが吸入・加圧され、オイルポンプ４の吐出圧が湿式多板クラッチ２の油圧室２ａに直接的に作用する。
【００１２】
すなわち、オイルポンプ４からの吐出オイルを湿式多板クラッチ２に導く油圧供給路８は、油圧室２ａからのリターン経路が無い行き止まりの閉回路を形成する通路であり、モータ５の回転数制御によるポンプ吐出圧の調整のみで湿式多板クラッチ２の結合動作を制御し、圧力調整のためのパイロット回路やリターン回路、圧力調整弁やリリーフ弁等の各種調整弁を不要としている。
【００１３】
モータ５の回転数制御は、ＥＣＵ７によりモータドライバ６を介して実行される。ＥＣＵ７は、車輪速センサや加速度センサ等の図示しない各種センサ類からの信号に基づいて運転状態を判断し、この運転状態に見合った伝達トルクを決定する。そして、オイルポンプ４の吐出圧が、この伝達トルクを発生する湿式多板クラッチ２の要求作動圧となるよう、モータ５の回転数を制御する。
【００１４】
具体的は、湿式多板クラッチ２がクラッチ開放状態では、立ち上がり応答性確保のため、モータ５は、予め決められた回転数のスタンバイ状態に制御される。このスタンバイ状態の回転数は、オイルポンプ４の吐出圧をクラッチ締結の作動圧よりも低い状態に維持する回転数であり、クラッチを締結方向に作動させる場合には、モータ５の回転数を上昇させ、必要な伝達トルクを発生させるポンプ吐出圧となる回転数に制御する。
【００１５】
この場合、オイルポンプ４からの吐出オイルが湿式多板クラッチ２の油圧室２ａで行き止まりとなることから、オイルポンプ４及びモータ５に比較的大きな負荷がかかることが予想される。このため、オイルポンプ４として、例えばギヤポンプを採用する場合には、予めサイドクリアランスを比較的大きめに設定しておくことで、ポンプ負荷を低減する。また、モータ５としては、耐久性を上げるためにブラシレスモータを採用することが望ましく、さらには、油中で使用可能なモータを導入することで、艤装上の自由度を高めることができ、よりコンパクトにすることができる。
【００１６】
また、湿式多板クラッチ２を効果的に冷却するため、油圧供給路８の中途から冷却用オイル通路９を分岐し、この冷却用オイル通路９からのオイルにより、湿式多板クラッチ２本体を強制的に冷却する。この強制冷却用のオイルは、必要最小限の流量とするため、冷却用オイル通路９に絞り１０を介装して流量を制限する。尚、絞り１０は必ずしも必要なわけではなく、要は、クラッチ作動に影響を及ぼさずに冷却に必要な最低限の流量が確保できれば良く、絞り１０を省略することも可能である。
【００１７】
図２は、以上の電子制御カップリング１をマニュアルトランスミッションを搭載する４輪駆動車に適用した例であり、トランスミッション（マニュアルトランスミッション）２０の後方に、電子制御カップリング１をトランスファーとして連設する。
【００１８】
トランスミッション２０は、ギヤチェンジ操作に伴い、図示しないクラッチを介してエンジンの出力軸に連結されるメインシャフト２１上を空転している各変速ギヤ、及び、これと常時噛み合いのドライブピニオン２２上の変速ギヤがシンクロメッシュ機構２３により各々係合される。
【００１９】
メインシャフト２１に伝達されたエンジンの駆動力は、ドライブピニオン２２を介して図示しないフロントデファレンシャル装置から前輪に伝達されると共に、ドライブピニオン２２の後方軸端に結合されるトランスファードライブギヤ２４を介してトランスファードリブンギヤ２５に伝達される。トランスファードリブンギヤ２５は、電子制御カップリング１の入力軸となるクラッチ軸２６に連設されており、電子制御カップリング１の出力軸となる後輪用出力軸２７がプロペラシャフト２８を介して図示しないリヤデファレンシャル装置に連設され、後輪に駆動力が分配される。
【００２０】
トランスファーケースとして構成されるカップリングケース３内には、湿式多板クラッチ２の作動油及び潤滑用のオイルが貯留されており、ケース内の湿式多板クラッチ２は、クラッチ軸２６から拡径されるクラッチドラム３０と、後輪用出力軸２７の外周に結合されるクラッチハブ３１と、クラッチドラム３０とクラッチハブ３１との間を接離自在に連設するクラッチプレート部３２と、クラッチプレート部３２を押圧部材３３を介して押圧するピストン３４とを備えている。ピストン３４の背面側には、ピストン３４を軸方向に移動させて押圧部材３３に押圧力を伝達することで、クラッチを結合させるための油圧室２ａが形成されている。
【００２１】
尚、押圧部材３３とピストン３４との間には軸受け３５が配設されており、回転中の押圧部材３３に対してピストン３４の直線移動で押圧力を伝達可能としている。また、符号３６は、ピストン３４の押圧力に対してクラッチプレート部３２を開放方向に付勢するリターンスプリングである。
【００２２】
また、カップリングケース３の後輪用出力軸２７の下部に形成される側壁部３ａに、オイルポンプ４とモータ５とを一体化したポンプユニットが連設されており、側壁部３ａ内に、オイルポンプ４の吸入口に連通してカップリングケース３内に開口するオイル吸入通路３７と、オイルポンプ４の吐出口を湿式多板クラッチ２の油圧室２ａに直結する油圧供給路８と、この油圧供給路８から分岐して絞り１０を経てカップリングケース３の後輪用出力軸２７外周の空間部に開口する冷却用オイル通路９が設けられている。
【００２３】
トランスミッション２０とトランスファーとしての電子制御カップリング１とは、それぞれの室内がクラッチ軸２６の外周に軸装されるオイルシール３８を介して分離されており、トランスミッション２０内のオイルと、電子制御カップリング１内のオイルとは分離されている。この場合、トランスミッション２０内と電子制御カップリング１内とで同一のオイルを用いても良く、また、電子制御カップリング１内のオイルを、トランスミッション２０内のオイルとは別のオイルとし、湿式多板クラッチ２やオイルポンプ４の特性を考慮したオイルを用いても良い。
【００２４】
このようなトランスファーとしての電子制御カップリング１では、車両の走行状態や路面状態等に応じて決定される伝達トルクを発生するよう、モータ５がＥＣＵ７により回転数制御され、前後輪間のトルク配分が１００：０（クラッチ開放）から５０：５０（クラッチ締結）の間で可変制御される。
【００２５】
このモータ５の回転数制御による伝達トルクの可変制御においては、オイルポンプ４の吐出オイルを直接湿式多板クラッチ２の油圧室２ａに圧送してクラッチ作動圧としていることから、クラッチ作動圧を得るための各種油圧回路や調圧弁等の影響を受けず、制御性を向上することができる。更には、冷却用オイル通路９を介して湿式多板クラッチ２を強制的に冷却するため、クラッチの耐久性を向上することができる。
【００２６】
一方、図３は、電子制御カップリング１を、プロペラシャフトとリヤデファレンシャル装置との間に設けた例を示す。同図においては、電子制御カップリング１のカップリングケース３が後方に延出されてリヤデファレンシャル装置４０のケースの一部を兼用しており、電子制御カップリング１の入力軸となるクラッチ軸２６がプロペラシャフトの後端に連設され、電子制御カップリング１の出力軸となる後輪用出力軸２７がベベルギヤ４１を介してビスカスカップリング４２を内蔵するリヤデファレンシャル装置４０に連設されている。電子制御カップリング１の内部構成は、出力軸周辺の構成が若干異なると共に、冷却用オイル通路９の開口位置が若干異なるのみであり、基本的には前述したトランスファーの場合と同様である。
【００２７】
次に、電子制御カップリング１を制御するＥＣＵ７のプログラム処理について、図４に示すフローチャートを例にとって説明する。
【００２８】
この処理では、先ず、ステップＳ１０１で、図示しないイグニッションスイッチがＯＮされたか否かを判別する。このステップは、車両の運転に先立って電子制御カップリング１を予めスタンバイ状態とするためのステップであり、イグニッションスイッチ以外にも、例えば、車両のドアが開かれたときにＯＮするスイッチの信号で判別するようにしても良い。
【００２９】
そして、ステップＳ１０１において、スイッチＯＦＦのときには、ステップＳ１０２でモータ５の指示トルクを０として電子制御カップリング１を非作動（クラッチ開放）状態とし、スイッチＯＮを判別したとき、ステップＳ１０３へ進んでモータ５を予め設定された回転数でスタンバイ運転させる。
【００３０】
続くステップＳ１０４では、前後輪の車輪速センサからの信号に基づいて前後輪のスリップが発生しているか否かを判断する。その結果、スリップが発生していない場合には、ステップＳ１０５で発進時か否かの判定を行い、発進時である場合、ステップＳ１０６で、発進時の制御を行う。この発進時制御は、例えば、モータ５の指示トルクをエンジンのスロットル開度に応じて設定し、緩やかな発進の場合には、オイルポンプ４の吐出圧を比較的緩やかに上昇させてクラッチ締結圧を徐々に高める一方、迅速な発進が要求される場合には、オイルポンプ４の吐出圧を急速に上昇させて素早くクラッチが締結されるようにする。
【００３１】
また、ステップＳ１０５において、発進時でない場合には、ステップＳ１０５からステップＳ１０７へ進み、通常制御か否かを判別する。そして、ＮＯの場合には、ステップＳ１０３へ戻り、ＹＥＳの場合、ステップＳ１０８へ進んで通常制御を行う。この通常制御では、例えば、スロットル開度と車速とに基づいてモータ５の指示トルクを決定し、運転状態に見合った伝達トルクを発生するクラッチ作動圧となるようオイルポンプ４の吐出圧を制御する。
【００３２】
一方、ステップＳ１０４で前後輪にスリップが発生していると判断された場合には、ステップＳ１０４からステップＳ１０９へ進み、スリップ制御を行う。このスリップ制御は、例えば、前輪がスリップした場合、スリップの程度に応じてモータ５の指示トルクを増加させてオイルポンプ４の吐出圧すなわちクラッチ締結圧を調整し、前輪のスリップを抑える。
【００３３】
このように、本実施の形態においては、湿式多板クラッチ２とオイルポンプ４とモータ５とを一体化し、モータ５の回転数制御によりオイルポンプ４を駆動してクラッチ締結圧を制御するため、コンパクト且つ機構的に完結したカップリングとして艤装上の自由度を高めることができ、車両の動力伝達系に容易に適用することができる。特に、独自の油圧源をもたないマニュアル変速機搭載車では有効である。
【００３４】
しかも、オイルによる多板クラッチの強制冷却を行うため、クラッチの熱的な耐久性を向上することができるばかりでなく、モータ５の回転数制御によってクラッチ作動圧を制御することができるため、クラッチ作動を得るための油圧回路や各種調圧弁を不要とし、コスト低減を図ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、完結した機構内で油圧作動の湿式多板クラッチを用いてカップリングとしての耐久性を高めることができると共に、コンパクト且つ簡素な構成で艤装上の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子制御カップリングの基本構成図
【図２】変速機のトランスファー周辺の要部断面図
【図３】リヤデファレンシャル装置周辺の要部断面図
【図４】ＥＣＵの制御処理を示すフローチャート
【符号の説明】
１　電子制御カップリング
２　湿式多板クラッチ
２ａ　油圧室
３　カップリングケース
４　オイルポンプ
５　電動モータ
６　モータドライバ
７　電子制御装置
８　油圧供給路
９　冷却用オイル通路
１０　絞り
【図１】
2004019769.tif 000003
【図２】
2004019769.tif 000004
【図３】
2004019769.tif 000005
【図４】
2004019769.tif 000006