(57)【要約】【課題】  発進時の動力性能を向上させるとともに、低中速域での走行安定性を向上させる。【解決手段】  トランスファと副駆動輪との間には駆動方式を二輪駆動と四輪駆動とに切り換えるクラッチが設けられる。クラッチ制御ユニットは、入力トルクＴに基づいてトルク締結力Ｐｔを設定する（ステップＳ２）。入力トルクＴが所定値Ａｔを下回り（ステップＳ４）、車速Ｖが所定値Ａｖを上回るときには（ステップＳ５）、トルク締結力Ｐｔを０に再設定する（ステップＳ６）。これにより、低中速域でのコーナリング走行中にアクセルペダルを解放した場合であっても、副駆動輪に対して不要に動力を伝達することがなく、車両の操縦安定性を高めることができる。しかも、車両がほぼ停止状態にあるときには、トルク締結力Ｐｔを０に再設定することがないため、発進時の動力性能を高めることができる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機から出力される動力により主駆動輪を駆動し、前記変速機からトランスファを経て出力される動力により副駆動輪を駆動する四輪駆動装置であって、
前記トランスファと前記副駆動輪との間に設けられ、前記副駆動輪に動力を伝達する締結状態と遮断する解放状態とに切り換えられるクラッチと、
前記クラッチに入力されるトルクに基づいてトルク締結力を設定し、前記トルク締結力に向けて前記クラッチを締結するクラッチ制御手段とを有し、
前記クラッチ制御手段は、前記トルクが所定値を下回るとともに車速が所定値を上回るときには、前記クラッチを解放する値に前記トルク締結力を設定することを特徴とする四輪駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の四輪駆動装置において、前記クラッチ制御手段は、前記主駆動輪と前記副駆動輪との回転差に基づいて回転差締結力を設定し、前記トルク締結力と前記回転差締結力とを加算した締結力に向けて前記クラッチを締結することを特徴とする四輪駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される四輪駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定速走行時には、前輪駆動や後輪駆動に切り換えて燃料消費を抑制する一方、滑り易い路面を走行する際などには、四輪駆動に切り換えて走破性や操縦安定性を向上するようにした四輪駆動装置が開発されている。常に駆動される主駆動輪にはエンジン動力が変速機から直接的に伝達されるのに対し、四輪駆動時に駆動される副駆動輪にはエンジン動力が変速機からトランスファを介して分配されている。トランスファと副駆動輪との間にはクラッチが設けられており、このクラッチを締結することによって四輪駆動に切り換えられる一方、クラッチを解放することによって二輪駆動に切り換えられることになる。
【０００３】
このような四輪駆動装置には、クラッチとしてビスカスカップリングなどを組み込み、前後輪間の回転差に応じて副駆動輪にトルクを伝達するようにした回転差感応式や、クラッチとして電磁制御カップリング（以下、電制カップリングという）などを組み込み、積極的に副駆動輪を駆動して動力性能や操縦安定性を高めるようにした電子制御式がある。
【０００４】
電子制御式の四輪駆動装置に組み込まれる電制カップリングは、トランスファに連結されるハウジングと、副駆動輪に連結されるインナーシャフトとを備えている。ハウジング内には、ハウジングとインナーシャフトとを締結するメインクラッチが組み込まれるとともに、このメインクラッチを制御する電磁クラッチとしてのパイロットクラッチが組み込まれている。これらメインクラッチとパイロットクラッチとの間にはカム機構が設けられており、パイロットクラッチの締結によって発生する回転力を、カム機構を介してメインクラッチに対する押圧力に変換することができる。パイロットクラッチに供給する電流値に応じて、メインクラッチに対する圧力を制御することができるため、電流値を制御することによって前後輪に対するトルク分配比を制御することができる（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１８８６５６号公報（第３−４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような電制カップリングの締結力は、前後輪間での回転差の大きさと、電制カップリングに入力されるトルクの大きさとに基づいて設定されることが多い。しかしながら、前後輪の回転差を重視して締結力を設定すると、主駆動輪が空転するまで二輪駆動を維持することになるため、滑り易い路面などでは動力性能を低下させてしまう。また、滑り易い路面などでの動力性能を向上させるため、入力トルクの大きさを重視して締結力を設定すると、走行条件によっては車両の操縦安定性に影響を及ぼすおそれがある。
【０００６】
たとえば、入力トルクを重視して締結力を設定する四輪駆動装置において、低中速域のコーナリング中にアクセルペダルを解放した場合には、エンジンから電制カップリングに対するトルクの入力が遮断されることになるが、やがてエンジン回転数が低下すると入力トルクが増加に転じて微小な締結力が設定されることになる。このとき、電制カップリングは他のクラッチに比べて引き摺りトルクが小さいという特性を備えているため、電制カップリングを完全な解放状態から微小なトルクを伝達する滑り状態に制御しようとしても、伝達トルクの落差が大きく現れるおそれがある。このため、副駆動輪に必要以上のトルクを伝達することになり、コーナリング中の操縦安定性に影響を及ぼすおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、発進時の動力性能を向上させるとともに、低中速域での操縦安定性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の四輪駆動装置は、変速機から出力される動力により主駆動輪を駆動し、前記変速機からトランスファを経て出力される動力により副駆動輪を駆動する四輪駆動装置であって、前記トランスファと前記副駆動輪との間に設けられ、前記副駆動輪に動力を伝達する締結状態と遮断する解放状態とに切り換えられるクラッチと、前記クラッチに入力されるトルクに基づいてトルク締結力を設定し、前記トルク締結力に向けて前記クラッチを締結するクラッチ制御手段とを有し、前記クラッチ制御手段は、前記トルクが所定値を下回るとともに車速が所定値を上回るときには、前記クラッチを解放する値に前記トルク締結力を設定することを特徴とする。
【０００９】
本発明の四輪駆動装置は、前記クラッチ制御手段は、前記主駆動輪と前記副駆動輪との回転差に基づいて回転差締結力を設定し、前記トルク締結力と前記回転差締結力とを加算した締結力に向けて前記クラッチを締結することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、トルクが所定値を下回るときには、クラッチを解放する値にトルク締結力を設定するようにしたので、微小なトルク締結力に基づいたクラッチの締結を回避することができる。これにより、低中速域でのコーナリング走行中にアクセルペダルを解放した場合であっても、副駆動輪に対して不要に動力を伝達することがなく、車両の操縦安定性を高めることができる。
【００１１】
また、トルクが所定値を下回るときであっても、車速が所定値を下回るときには、トルクに基づいてトルク締結力を設定するようにしたので、アクセルペダルの踏み込みによって確実に副駆動輪に動力を伝達することができ、発進時のトラクション性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である四輪駆動装置を搭載した車両の動力伝達系を示す構成図であり、図２は図１の動力伝達系の一部を示すスケルトン図である。
【００１３】
図１および図２に示すように、車両前方に配置されるエンジン１０には変速機１１が取り付けられており、エンジン１０と変速機１１とは横置きに配置されている。変速機１１内にはフロントディファレンシャル機構１２が組み込まれており、フロントディファレンシャル機構１２には前輪駆動軸１３ａ，１３ｂを介して主駆動輪としての前輪１４ａ，１４ｂが連結されている。
【００１４】
また、変速機１１には動力分配機構つまりトランスファ１５が設けられており、車両後方に配置されるリヤディファレンシャル機構１６にはクラッチとしての電磁制御カップリング１７（以下、電制カップリングという）が設けられている。トランスファ１５と電制カップリング１７とは推進軸１８を介して連結されており、リヤディファレンシャル機構１６には後輪駆動軸１９ａ，１９ｂを介して副駆動輪としての後輪２０ａ，２０ｂが連結されている。
【００１５】
このように、図示する車両は前輪駆動をベースとした四輪駆動車であり、電制カップリング１７を締結状態と解放状態とに切り換えることによって、駆動方式を二輪駆動と四輪駆動とに切り換えることができる。なお、縦置きのエンジンや変速機を配置することによって後輪駆動をベースとしても良く、この場合には、前輪が副駆動輪として駆動される一方、後輪が主駆動輪として駆動されることになる。
【００１６】
続いて、車両の駆動方式を二輪駆動と四輪駆動とに切り換える電制カップリング１７について説明する。図３(Ａ)は解放状態の電制カップリング１７を示す概略図であり、図３(Ｂ)は締結状態の電制カップリング１７を示す概略図である。
【００１７】
図３(Ａ)および(Ｂ)に示すように、電制カップリング１７は推進軸１８に連結されるハウジング２１を備えており、このハウジング２１は底付き円筒状のドラム２２とこれの開口端を閉塞するカバー２３とにより形成されている。カバー２３の中心に形成される貫通孔２３ａにはインナーシャフト２４が回転自在に嵌合されており、このインナーシャフト２４とリヤディファレンシャル機構１６のドライブピニオン軸２５とが連結されている。
【００１８】
このようなハウジング２１内には、ドラム２２の回転をインナーシャフト２４に伝達するメインクラッチ２６と、メインクラッチ２６を締結状態と解放状態とに切り換えるパイロットクラッチ２７とが設けられている。メインクラッチ２６はドラム２２とインナーシャフト２４との間に設けられており、ドラム２２の内周面にスプラインを介して軸方向に移動自在に装着されるアウタープレート２６ａと、インナーシャフト２４の外周面にスプラインを介して軸方向に移動自在に装着されるインナープレート２６ｂとを備えている。また、後述するコントロールカム３１とドラム２２との間にはパイロットクラッチ２７が設けられており、パイロットクラッチ２７は、ドラム２２の内周面にスプラインを介して軸方向に移動自在に装着されるアウタープレート２７ａと、コントロールカム３１の外周面にスプラインを介して軸方向に移動自在に装着されるインナープレート２７ｂとを備えている。
【００１９】
また、メインクラッチ２６とパイロットクラッチ２７との間には、メインクラッチ２６に軸方向の押圧力を伝達するカム機構３０が設けられている。このカム機構３０は、インナーシャフト２４の外周側に回転自在に設けられる筒状のコントロールカム３１と、このコントロールカム３１に対面するメインカム３２とを備えている。コントロールカム３１とメインカム３２との端面にはそれぞれ複数のカム溝３１ａ，３２ａが形成されており、対面するカム溝３１ａ，３２ａの間にはボール部材３３が挟み込まれるようになっている。
【００２０】
パイロットクラッチ２７を締結させるため、パイロットクラッチ２７の両側には、環状のコア３４ａに電磁コイル３４ｂを巻き付けるようにした電磁石３４と、この電磁石３４の磁力によって吸引される環状のアーマチュア３５とが配置されている。電磁石３４はカバー２３に形成される環状溝２３ｂに収容されており、アーマチュア３５はスプラインを介してドラム２２の内周面に軸方向に移動自在に装着されている。
【００２１】
電磁コイル３４ｂに電流を供給することにより、電磁コイル３４ｂを囲むように磁束が発生することになるが、磁性材料を用いて形成されるカバー２３には非磁性材料からなる環状部材３６が埋め込まれるため、図３(Ｂ)に示すように、磁束は、カバー２３、プレート２７ａ，２７ｂ、アーマチュア３５に形成される循環磁路Ｌを通ることになる。なお、ドラム２２を非磁性材料を用いて形成して磁束の漏洩を回避するとともに、各プレート２７ａ，２７ｂに切り欠きを形成して磁束の短絡を回避することにより、効率良く磁力を発生させている。
【００２２】
このような電磁石３４を励磁することにより、アーマチュア３５を電磁石３４に向けて引き付けることができ、パイロットクラッチ２７のプレート２７ａ，２７ｂを押圧して締結することができる。パイロットクラッチ２７が締結されると、図３(Ｂ)に示すように、ドラム２２からコントロールカム３１に回転力が伝達され、この回転力はボール部材３３を介して軸方向の押圧力に変換されてメインカム３２に伝達される。そして、軸方向移動するメインカム３２により、ドラム２２とインナーシャフト２４とが締結されると、トランスファ１５から出力された動力が後輪２０ａ，２０ｂに対して伝達される。
【００２３】
電磁石３４を励磁してメインクラッチ２６を締結状態に切り換えることにより、後輪２０ａ，２０ｂに対して動力を伝達することができ、駆動方式を四輪駆動に切り換えることができる。しかも、電磁コイル３４ｂに対する通電電流の大きさに応じてメインクラッチ２６の締結力を制御することができるため、車両の走行状態に応じて前後輪間のトルク分配比を１００：０〜５０：５０の範囲で制御することができる。なお、電磁コイル３４ｂに対する通電を遮断した場合には、メインクラッチ２６が解放状態に切り換えられるため、駆動方式が二輪駆動に切り換えられることになる。
【００２４】
このように駆動方式を切り換えるため、図１に示すように、クラッチ制御手段であるクラッチ制御ユニット４０は、電制カップリング１７に対して制御信号を出力する。また、車両の走行状況に応じて制御信号を変化させるため、クラッチ制御ユニット４０には、エンジン１０を駆動制御する図示しないエンジン制御ユニット、変速機１１を変速制御する図示しない変速機制御ユニット、そして各車輪を制動制御するＡＢＳ制御ユニット４１が通信ケーブル４２を介して通信自在に接続されている。つまり、各ユニット間を接続する車内ＬＡＮ（Local Area Network）が構築されており、それぞれのユニット間ではＣＡＮ通信（Controller Area Network）が行われ各種データの共有化が図られている。また、車内ＬＡＮには車輪の回転速度を検出する車輪速度センサ４３が接続されている。
【００２５】
以下、クラッチ制御ユニット４０による電制カップリング１７の締結力設定制御にについて説明する。図４は締結力設定制御の手順を示すフローチャートである。図４に示すように、ステップＳ１では、車輪速度センサ４３からの出力信号に基づいて各車輪の回転速度Ｖｔ（車輪速度）を検出するとともに、エンジン制御ユニットや変速機制御ユニットからの出力信号に基づいてトランスファ１５の入力トルクＴを検出する。入力トルクＴを検出する際には、燃料噴射量、吸入空気量、エンジン回転数そして変速比などが出力信号として用いられる。
【００２６】
ステップＳ２では、ステップＳ１で検出された入力トルクＴに基づいて、電制カップリング１７のトルク締結力Ｐｔが演算される。クラッチ制御ユニット４０内のＲＯＭには演算式やテーブルが格納されており、これらの演算式やテーブルを用いて入力トルクＴの大きさにほぼ比例する締結力Ｐｔが演算される。なお、ステップＳ２において締結力Ｐｔを演算する際に、車速をパラメータとして締結力Ｐｔを変更しても良く、図示しない舵角センサや車輪速度差から求められる舵角をパラメータとして締結力Ｐｔを変更しても良い。
【００２７】
ステップＳ３では、ステップＳ１で検出された車輪速度Ｖｔに基づいて、前輪１４ａ，１４ｂと後輪２０ａ，２０ｂとの回転差Ｄが演算される。次いで、回転差Ｄに基づいて電制カップリング１７の回転差締結力Ｐｄが演算される。クラッチ制御ユニット４０内のＲＯＭには演算式やテーブルが格納されており、前輪１４ａ，１４ｂと後輪２０ａ，２０ｂとの回転差を収束するように締結力Ｐｄが演算される。
【００２８】
続いて、ステップＳ４では、入力トルクＴが所定値Ａｔを上回るか否かが判定される。このとき判定基準となる所定値Ａｔは、アクセルペダルを踏み込まないクリープ走行時に、トランスファ１５に入力されるトルクの大きさに設定されている。ステップＳ４において、入力トルクＴが所定値Ａｔを上回る場合、つまりアクセルペダルが踏み込まれている場合には、ステップＳ７に進み、締結力Ｐｔ，Ｐｄが加算されることにより電制カップリング１７を締結する際の目標締結力Ｐが設定される。
【００２９】
一方、ステップＳ４において、入力トルクＴが所定値Ａｔを下回る場合、つまりアクセルペダルが踏み込まれていない場合には、ステップＳ５に進み、車速Ｖが所定値Ａｖを下回るか否かが判定される。このとき判定基準となる所定値Ａｖは、車両がほぼ停止状態となる車速（たとえば、０〜５Km/h）に設定される。ステップＳ５において車速Ｖが所定値Ａｖを下回る場合には、ステップＳ７に進み、締結力Ｐｔ，Ｐｄを加算して目標締結力Ｐを設定する一方、車速Ｖが所定値Ａｖを上回る場合には、ステップＳ６に進み、ステップＳ２で演算された締結力Ｐｔの値を０に再設定する。つまり、アクセルペダルが踏まれていない状態であり、かつ所定の車速を保っている場合には、続くステップＳ７において、目標締結力Ｐは締結力Ｐｄのみによって設定されることになる。
【００３０】
このように、入力トルクが所定値Ａｔを下回るときには、入力トルクに基づいて設定される締結力を０に再設定するようにしたので、微小な締結力Ｐｔに基づいた電制カップリング１７の締結制御を回避することができ、車両の操縦安定性を高めることができる。たとえば、コーナリング走行中にアクセルペダルを解放すると、一旦遮断された入力トルクがエンジン回転数の低下に伴って正の値に転じることになるが、この場合であっても電制カップリング１７を締結して後輪２０ａ，２０ｂに必要以上の動力を伝達することはないため、コーナリング走行中の操縦安定性を高めることができる。
【００３１】
また、入力トルクが所定値Ａｔを下回る場合であっても、車速Ｖが低く車両がほぼ停止状態となる場合には、ステップＳ５からステップＳ７に進むため、締結力Ｐｔが０に再設定されることがなく、アクセルペダルの踏み込みによって確実に四輪駆動に切り換えることができ、車両を発進させる際のトラクション性能を高めることができる。
【００３２】
さらには、締結初期においては伝達トルクの落差が大きくなるという電制カップリング１７の特性を解消するために、電制カップリング１７を軽い滑り状態に維持しておく必要がなく、電力や燃料の消費量を抑制することができる。
【００３３】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、クラッチ制御手段としての機能を変速機制御ユニットに組み込むことにより、クラッチ制御ユニット４０を削減するようにしても良い。
【００３４】
また、トルク締結力Ｐｔや回転差締結力Ｐｄを設定する際には、入力トルクＴや回転差Ｄの大きさに比例した締結力を設定しても良く、これらを走行状況に応じて補正することにより入力トルクＴや回転差Ｄの大きさにほぼ比例した締結力を設定しても良い。
【００３５】
また、ステップＳ６において、締結力Ｐｔが０に再設定されているが、再設定の値としては０に限られることはなく、電制カップリング１７を解放状態に切り換える値であれば、微小な値に締結力Ｐｔを再設定しても良い。
【００３６】
さらに、車内ＬＡＮによって各制御ユニット間ではＣＡＮ通信が行われているが、通信方法としては他の通信方法を用いるようにしても良い。
【００３７】
なお、変速機１１に設けられる変速機構としては、ベルトドライブ式やトラクションドライブ式の無段変速機であっても良く、遊星歯車式や平行軸式の自動変速機であっても良く、さらには平行軸式の手動変速機であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態である四輪駆動装置を搭載した車両の動力伝達系を示す構成図である。
【図２】図１の動力伝達系の一部を示すスケルトン図である。
【図３】(Ａ)は解放状態の電制カップリングを示す概略図であり、(Ｂ)は締結状態の電制カップリングを示す概略図である。
【図４】締結力設定制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１１    変速機
１４ａ，１４ｂ    前輪（主駆動輪）
１５    トランスファ
１７    電磁制御カップリング（クラッチ）
２０ａ，２０ｂ    後輪（副駆動輪）
４０    クラッチ制御ユニット（クラッチ制御手段）
Ｔ      入力トルク（トルク）
Ａｔ    所定値
Ｖ      車速
Ａｖ    所定値
Ｄ      回転差
Ｐｔ    締結力（トルク締結力）
Ｐｄ    締結力（回転差締結力）
【図１】
2005083464.tif 000003
【図２】
2005083464.tif 000004
【図３】
2005083464.tif 000005
【図４】
2005083464.tif 000006