(57)【要約】【課題】クラッチ接続時のバックトルクの発生を回避できる車両の駆動力制御装置及び駆動装置を提供することにある。【解決手段】クラッチ４は、電動機側の回転軸に連結する外輪部材４Ｂと、車輪側の回転軸に連結する内輪部材４Ａと、これらの回転部材の間に形成された係合空間に介挿されローラ４Ｃと、ローラ４Ｃの周方向の位置を規制する保持器４Ｅとを有する。クラッチ制御手段１７０は、外輪部材４Ｂの回転数が内輪部材４Ａの回転数以上のとき、クラッチ４を接続する。【選択図】図２
2007333168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を電動機で駆動するとともに、前記電動機と前記車輪との間の動力伝達経路に設けられたクラッチを有する車両に用いられ、
前記電動機及び前記クラッチを制御する車両の駆動力制御装置であって、
前記クラッチは、
前記電動機側の回転軸に連結する第１の回転部材と、
前記車輪側の回転軸に連結する第２の回転部材と、
これらの第１及び第２の回転部材の間に形成された係合空間に介挿される係合子と、
この係合子の周方向の位置を規制する保持器と、
前記第１及び第２の回転部材の一方に対する前記保持器の固定・解放を行うことでクラッチの接続・切断を制御するクラッチ操作部と、
を備え、
前記クラッチは、前記クラッチ操作部による前記保持器の固定状態で、前記第１及び第２の回転部材の他方と前記保持器との間の位相が変わることによって、前記係合子が前記第１及び第２の回転部材の間に噛み込んで、前記第１及び第２の回転部材間でトルク伝達可能となるものであり、
前記第１の回転部材の回転数が前記第２の回転部材の回転数以上のとき、前記クラッチを接続するクラッチ制御手段を備えることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両の駆動力制御装置において、
前記クラッチ制御手段は、前記第１の回転部材の回転数が前記第２の回転部材の回転数以上で、かつ、前記電動機の回転数が下降したとき、前記クラッチを接続することを特徴とする車両の駆動力制御装置。
【請求項３】
車輪を駆動する電動機と、
前記電動機と車輪との間の動力伝達経路に設けられたクラッチと、
前記電動機及び前記クラッチを制御する制御手段とを有する車両の駆動装置であって、
前記クラッチは、
前記電動機側の回転軸に連結する第１の回転部材と、
前記車輪側の回転軸に連結する第２の回転部材と、
これらの第１及び第２の回転部材の間に形成された係合空間に介挿される係合子と、
この係合子の周方向の位置を規制する保持器と、
前記第１及び第２の回転部材の一方に対する前記保持器の固定・解放を行うことでクラッチの接続・切断を制御するクラッチ操作部と、
を備え、
前記クラッチは、前記クラッチ操作部による前記保持器の固定状態で、前記第１及び第２の回転部材の他方と前記保持器との間の位相が変わることによって、前記係合子が前記第１及び第２の回転部材の間に噛み込んで、前記第１及び第２の回転部材間でトルク伝達可能となるものであり、
前記制御手段は、前記第１の回転部材の回転数が前記第２の回転部材の回転数以上のとき、前記クラッチを接続するクラッチ制御手段を備えることを特徴とする車両の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の駆動力制御装置及び駆動装置に係り、特に、車輪をモータ駆動する車両に用いられ、モータと車輪の間に設けられるクラッチの制御に好適な車両の駆動力制御装置及び駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド車のモータとトランスミッション間にクラッチを配設しモータの断続を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載のクラッチは、クラッチ外輪部材とクラッチ内輪部材で構成される楔空間に複数のローラを噛み込ませてクラッチ内輪部材からクラッチ外輪部材へ、又はクラッチ外輪部材からクラッチ内輪部材へトルクを伝達可能なメカニカルツーウエイクラッチである。また、メカニカルクラッチを接続する時の方法は、クラッチ入力部材に連結するモータとクラッチ出力軸の両回転を同調させたのち、クラッチの電磁コイルに電流を流しクラッチを接続させるものである。
【０００３】
また、前輪をエンジンで駆動し、後輪を電動モータで駆動可能とし、モータから後輪までのトルク伝達経路に前記と同様なメカニカルクラッチや減速機が介装されている車両の駆動力制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０３５０６１号公報
【特許文献２】特開２００５−１１９３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の構造を有するメカニカルクラッチでは、入力回転と出力回転を滑らせながら接続することができないため、入力回転と出力回転を同調させた後にクラッチの電磁コイルに電流を流し、クラッチを接続させる必要がある。しかし、電磁コイルに電流を流す時の入力回転と出力回転の大小関係によってはトルクが反転し（バックトルクが発生し）、ショック（衝撃）が発生するという問題があることが判明した。
【０００６】
本発明の目的は、クラッチ接続時のバックトルクの発生を回避できる車両の駆動力制御装置及び駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、車輪を電動機で駆動するとともに、前記電動機と前記車輪との間の動力伝達経路に設けられたクラッチを有する車両に用いられ、前記電動機及び前記クラッチを制御する車両の駆動力制御装置であって、前記クラッチは、前記電動機側の回転軸に連結する第１の回転部材と、前記車輪側の回転軸に連結する第２の回転部材と、これらの第１及び第２の回転部材の間に形成された係合空間に介挿される係合子と、この係合子の周方向の位置を規制する保持器と、前記第１及び第２の回転部材の一方に対する前記保持器の固定・解放を行うことでクラッチの接続・切断を制御するクラッチ操作部と、備え、前記クラッチは、前記クラッチ操作部による前記保持器の固定状態で、前記第１及び第２の回転部材の他方と前記保持器との間の位相が変わることによって、前記係合子が前記第１及び第２の回転部材の間に噛み込んで、前記第１及び第２の回転部材間でトルク伝達可能となるものであり、前記第１の回転部材の回転数が前記第２の回転部材の回転数以上のとき、前記クラッチを接続するクラッチ制御手段を備えるようにしたものである。  
かかる構成により、クラッチ接続時のバックトルクの発生を回避し得るものとなる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記クラッチ制御手段は、前記第１の回転部材の回転数が前記第２の回転部材の回転数以上で、かつ、前記電動機の回転数が下降したとき、前記クラッチを接続するようにしたものである。  
かかる構成により、さらに、クラッチ接続時の衝撃を低減し得るものとなる。
【０００９】
（３）上記目的を達成するために、本発明は、車輪を駆動する電動機と、前記電動機と車輪との間の動力伝達経路に設けられたクラッチと、前記電動機及び前記クラッチを制御する制御手段とを有する車両の駆動装置であって、前記クラッチは、前記電動機側の回転軸に連結する第１の回転部材と、前記車輪側の回転軸に連結する第２の回転部材と、これらの第１及び第２の回転部材の間に形成された係合空間に介挿される係合子と、この係合子の周方向の位置を規制する保持器と、前記第１及び第２の回転部材の一方に対する前記保持器の固定・解放を行うことでクラッチの接続・切断を制御するクラッチ操作部と、を備え、前記クラッチは、前記クラッチ操作部による前記保持器の固定状態で、前記第１及び第２の回転部材の他方と前記保持器との間の位相が変わることによって、前記係合子が前記第１及び第２の回転部材の間に噛み込んで、前記第１及び第２の回転部材間でトルク伝達可能となるものであり、前記制御手段は、前記第１の回転部材の回転数が前記第２の回転部材の回転数以上のとき、前記クラッチを接続するクラッチ制御手段を備えるようにしたものである。  
かかる構成により、クラッチ接続時のバックトルクの発生を回避し得るものとなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、クラッチ接続時のバックトルクの発生を回避できるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１〜図１１を用いて、本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による車両の駆動力制御装置を用いる４輪駆動車両の全体構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置を用いる４輪駆動車両の全体構成を示すシステムブロック図である。
４輪駆動車両は、エンジン１及び直流電動機５を備えている。エンジン１の駆動力は、トランスミッション１２及び第１の車軸を介して、左右の前輪１４Ｒ，１４Lに伝達され、前輪１４Ｒ，１４Ｌを駆動する。
【００１２】
直流電動機５の駆動力は、クラッチ４，デファレンシャルギヤ３及び第２の車軸を介して、左右の後輪１５Ｒ，１５Ｌに伝達され、後輪１５Ｒ，１５Ｌを駆動する。デファレンシャルギヤ３とクラッチ４が連結されると、直流電動機５の回転力は、クラッチ４，デファレンシャルギヤ３を介して後輪軸に伝えられ、後輪１５Ｒ，１５Ｌを駆動する。クラッチ４が外れると、直流電動機５は後輪１５Ｒ，１５Ｌ側から機械的に切り離され、後輪１５Ｒ，１５Ｌは駆動力を路面に伝えないものである。クラッチ４の締結・開放は、４輪駆動コントロールユニット（４ＷＤＣＵ）１００によって制御される。なお、直流電動機５は、例えば、正転逆転の切替えが容易な直流分巻電動機、または他励直流電動機を用いている。
なお、以上の説明では、前輪１４Ｒ，１４Ｌをエンジン１で駆動し、後輪１５Ｒ，１５Ｌを直流電動機５で駆動する４輪駆動車両として説明しているが、前輪を直流電動機で駆動し、後輪をエンジンで駆動するようにしてもよいものである。また、直流電動機を用いず前輪と後輪の駆動力調整手段を有し、プロペラシャフトにて接続させるメカ式４輪駆動車としても良いものである。
エンジンルーム内には、通常の充電発電システムを行う補機用発電機（ＡＬＴ１）１３及び補機バッテリー１１が配置される。補機用発電機１３は、エンジン１によってベルト駆動され、その出力は補機バッテリー１１に蓄積される。
【００１３】
また、補機用発電機１３の近傍には、駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２が配設されている。駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２は、エンジン１によりベルト駆動され、その出力によって直流電動機５が駆動される。駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２の発電電圧は、４ＷＤＣＵ１００によって制御される。駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２の発電電力が変化すると、直流電動機５の出力である直流電動機トルクが変化する。すなわち、４ＷＤＣＵ１００は、駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２に対して出力の指令値（発電機（オルタネータ）の界磁電流値が所定値となるようなデューティ信号）を出力することにより、駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２の発電電力が変化する。駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２の発電電圧は、直流電動機５の電機子コイル５ｂに印加され、直流電動機５の出力（直流電動機トルク）が変化する。４ＷＤＣＵ１００は、高出力発電機２の出力（発電電力）を制御することにより、直流電動機５の出力（直流電動機トルク）を制御する。さらに、直流電動機５が高回転となる領域では、４ＷＤＣＵ１００は、直流電動機５の界磁巻線５ａに流す界磁電流を弱め界磁制御することにより、直流電動機５を直接制御して、直流電動機５が高速回転可能となるように制御する。
エンジン１の出力は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）８からの指令により駆動される電子制御スロットルにより制御される。電子制御スロットルには、アクセル開度センサ（図示せず）が設けられており、アクセル開度を検出する。なお、電子制御スロットルの代わりにメカリンクのアクセルペダル及びスロットルを用いる場合には、アクセルペダルにアクセル開度センサを設けることができる。また、トランスミッションコントローラ（ＴＣＵ）９は、トランスミッション１２を制御する。アクセル開度センサの出力は、４ＷＤＣＵ１００に取り込まれる、
前輪１４Ｒ，１４Ｌ及び後輪１５Ｒ，１５Ｌの各車輪には、回転速度を検出する車輪速センサ１６Ｒ，１６Ｌ，１７Ｒ，１７Ｌが設けられている。また、ブレーキには、アンチロックブレーキコントロールユニット（ＡＣＵ）１０によって制御されるアンチロックブレーキアクチュエータが設けられている。
各信号線は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）８又は、トランスミッションコントロールユニット（ＴＣＵ）９又は他の制御ユニットのインターフェイスから車内ＬＡＮ（ＣＡＮ）バス経由で４ＷＤコントロールユニット（４ＷＤＣＵ）１００に入手するようにしてもよいものである。
高出力発電機２と直流電動機５の間には、大容量リレー（ＲＬＹ）７が設けられ高出力発電機２の出力を遮断できる構成とする。リレー７の開閉は、４ＷＤＣＵ１００によって制御される。
【００１４】
次に、図２を用いて、本実施形態による車両の駆動力制御装置の構成について説明する。  
図２は、本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置の構成を示すシステムブロック図である。
【００１５】
４ＷＤＣＵ１００は、モード判定手段１１０と、直流電動機トルク算出手段１３０と、ドライバ手段１５０と、クラッチ制御手段１７０とを備えている。４ＷＤＣＵ１００には、入力信号として、車輪速（ＶＷ）信号と、アクセル開度（ＴＶＯ）信号と、シフト位置信号と、電流（Ｉａ）信号と、電流（Ｉｆ）信号と、直流電動機回転数（Ｎｍ）信号が入力する。
【００１６】
車輪速（ＶＷ）信号は、車輪速センサ１６Ｒ，１６Ｌ，１７Ｒ，１７Ｌによってそれぞれ検出された右前輪車輪速ＶＷＦ＿ＲＨと、左前輪車輪速ＶＷＦ＿ＬＨと、右後輪車輪速ＶＷＲ＿ＲＨと、左後輪車輪速ＶＷＲ＿ＬＨとからなる。なお、４ＷＤＣＵ１００は、内部において、右後輪車輪速ＶＷＲ＿ＲＨと左後輪車輪速ＶＷＲ＿ＬＨとから平均値である後輪平均速ＶＷＲを算出する。
【００１７】
アクセル開度（ＴＶＯ）信号は、前述したアクセル開度センサの出力が入力する。４ＷＤＣＵ１００は、アクセル開度（ＴＶＯ）信号がアクセル開度２％となると、アクセルオン信号を生成し、２％以下になるとアクセルオフ信号を生成する。なお、アクセルオンと判断するときのしきい値を３％として、アクセルオフと判断するときのしきい値を１％として、オンオフ判定のしきい値にヒステリシス特性をもたせることも可能である。
【００１８】
シフト位置信号は、シフトレバーの近傍に備えられたシフトポジションセンサの出力が入力する。ここでは、シフト位置がＤレンジにあるか、他のレンジになっているかの信号が入力する。
【００１９】
電流（Ｉａ）信号は、駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２の出力電流であり直流電動機の電機子コイル５ｂに流れる電流である。電流（Ｉｆ）信号は、直流電動機５の界磁コイルに流れる界磁電流である。直流電動機回転数（Ｎｍ）信号は、直流電動機５の回転数を示す信号である。
【００２０】
また、４ＷＤＣＵ１００は、駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）２の界磁コイルに流れる界磁電流を制御するためのＡＬＴ界磁電流制御信号と、直流電動機５の界磁コイルに流れる界磁電流を制御するための直流電動機界磁電流制御信号と、リレー７の開閉を制御するＲＬＹ駆動信号と、クラッチ４の締結・開放を制御するクラッチ制御信号とを出力する。
【００２１】
モード判定手段１１０は、車輪速（ＶＷ）信号と、アクセル開度（ＴＶＯ）信号と、シフト位置信号とに基づいて、４輪駆動のモードを判定する。判定されたモードとしては、I）４ＷＤ待機モードと、II）クリープモードと、III）４ＷＤ制御モードと、IV）回転合わせモードと、V）停止シーケンスモードがある。
【００２２】
ここで、図３も参照して、本実施形態による車両の駆動力制御装置の中のモード判定手段１１０の動作について説明する。  
図３は、本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置の中のモード判定手段の動作を示すタイミングチャートである。
【００２３】
図３において、図３（Ａ）は路面状態を示している。例えば、路面の摩擦係数の大きなドライ路と、摩擦係数の小さな低μ路を示している。図３（Ｂ）は、アクセル開度を示している。前述したように、アクセル開度（ＴＶＯ）信号に応じて、アクセル開度２％となるとアクセルオンとなり、２％以下になるとアクセルオフとなる。図３（Ｃ）は、直流電動機トルク（Ｎｍ）を示している。図３（Ｄ）は、シフト位置を示している。シフトポジションセンサの出力により、シフト位置がＤレンジにあるか、他のレンジを区別している。図３（Ｅ）は、車輪速ＶＷを示している。車輪速（ＶＷ）信号は、右前輪車輪速ＶＷＦ＿ＲＨと、左前輪車輪速ＶＷＦ＿Ｌと、右後輪車輪速ＶＷＲ＿ＲＨと、左後輪車輪速ＶＷＲ＿ＬＨとからなるが、ここでは必要なものを図示している。図３（Ｆ）は、モード判定手段１１０によって判定されたモードを示している。
【００２４】
図３（Ｂ）に示すようにアクセル開度がオフで、図３（Ｄ）に示すようにシフト位置がドライブレンジであり、図３（Ｅ）に示すように車輪速ＶＷが０ｋｍ／ｈのとき、モード判定手段１１０は、I）４ＷＤ待機モードと判定する。そして、モード判定手段１１０は、図２に示したドライバ手段１５０に対して、目標直流電動機トルクとして、例えば、０．５Ｎｍを出力する。直流電動機５の出力トルクを、例えば０．５Ｎｍとして、直流電動機５からわずかに、駆動トルクを後輪に伝えておくことにより、次に４輪駆動となった際に直ちに応答できるように待機する。ドライバ手段１５０は、目標直流電動機トルクが、例えば０．５Ｎｍとなるように、ＡＬＴ界磁電流制御信号を出力するが、ドライバ手段１５０の詳細については、図７を用いて後述する。
【００２５】
次に、図３（Ｂ）に示すようにアクセル開度がオフで、図３（Ｄ）に示すようにシフト位置がドライブレンジであり、図３（Ｅ）に示すように車輪速ＶＷが０ｋｍ／ｈよりわずかに大きくなり、車両がクリープ状態になると、モード判定手段１１０は、II）クリープモードと判定する。そして、モード判定手段１１０は、図２に示したドライバ手段１５０に対して、目標直流電動機トルクとして、I）４ＷＤ待機モード時よりは大きな、例えば、１．０Ｎｍを出力する。すなわち、エンジン１によって前輪に駆動力が伝達され、車両がクリープ状態になったときは、後輪に対しても直流電動機５から駆動力を伝達して、前後輪の駆動によるでクリープ状態とする。
【００２６】
次に、図３（Ｂ）に示すようにアクセル開度がオンとなり、図３（Ｄ）に示すようにシフト位置がドライブレンジになると、モード判定手段１１０は、III）４ＷＤ制御モードと判定する。そして、モード判定手段１１０は、図２に示した直流電動機トルク算出手段１３０に対して、III）４ＷＤ制御モードであることを通知する。直流電動機トルク算出手段１３０は、図３（Ｃ）に示すように、目標直流電動機トルクを、例えば、４．５Ｎｍとする。そして、図３（Ｅ）に示す車輪速ＶＷが５ｋｍ／ｈになるまで、目標直流電動機トルクを４．５Ｎｍに維持する。車輪速ＶＷが５ｋｍ／ｈになると、その後、所定時間Ｔ２の後目標トルクが０．５Ｎｍとなるように、目標直流電動機トルクを直線的に減少させる。図３（Ｃ）に示す目標トルクが０．５Ｎｍとなると、モード判定手段１１０は、V）停止シーケンスモードと判定して、０．５Ｎｍの目標直流電動機トルクを所定時間Ｔ３の間保持した後、リレー７をオフし、また、クラッチ４もオフする。そして、目標直流電動機トルクを０Ｎｍとして、車両の発進時に、エンジン１によって前輪を駆動するだけでなく、直流電動機５によって後輪を駆動することによって、発進時を４輪駆動として、低μ路での発進性能を向上する。なお、以上のシーケンスは、図３（Ａ）に示すように、路面状態がドライ路の時の制御内容である。
【００２７】
ここで、図４を用いて、本実施形態による車両の駆動力制御装置の中の直流電動機トルク算出手段１３０の構成について説明する。  
図４は、本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置の中の直流電動機トルク算出手段の構成を示すブロック図である。
【００２８】
直流電動機トルク算出手段１３０は、アクセル感応トルク演算手段１３１と、トルク切替手段１３３と、前後輪速差感応トルク演算手段１３５と、Ｒスリップ検出手段１３７と、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９とを備えている。
【００２９】
アクセル感応トルク演算手段１３１は、モード判定手段１１０がIII）４ＷＤ制御モードと判定した場合の目標直流電動機トルクを算出する手段である。前後輪速差感応トルク演算手段１３５は、前輪速と後輪速とに差が生じた場合であって、特に前輪側が後輪速よりも早く、前輪がスリップ状態となったときの目標直流電動機トルクを算出する手段である。トルク切替手段１３３は、アクセル感応トルク演算手段１３１が出力する目標直流電動機トルクと、前後輪速差感応トルク演算手段１３５が出力する目標直流電動機トルクとを比較し大きい方を出力する手段である。III）４ＷＤ制御モードと判定し、かつドライ路の場合には、前後輪速差感応トルク演算手段１３５が出力する目標直流電動機トルクは０Ｎｍであるため、トルク切替手段１３３の出力は、アクセル感応トルク演算手段１３１の出力と同じものである。
【００３０】
Ｒスリップ検出手段１３７は、前輪速と後輪速とに差が生じた場合であって、特に後輪側が前輪速よりも早く、後輪がスリップ状態となったことを検出する手段である。後輪のスリップ状態が検出されると、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９は、トルク切替手段１３３が出力する目標直流電動機トルクを補正して、後輪のスリップを収束するように、目標直流電動機トルクを補正する。III）４ＷＤ制御モードと判定し、後輪のスリップ状態が検出されないドライ路の場合には、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９による補正は行われないため、Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段１３９の出力は、アクセル感応トルク演算手段１３１の出力と同じものである。
【００３１】
ここで、図４及び図５を用いて、モード判定手段１１０がIV）回転合わせモードと判定した場合に、前後輪速差感応トルク演算手段１３５が算出する目標直流電動機トルクについて説明する。  
図５は、本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置の直流電動機トルク算出手段の中の前後輪速差感応トルク演算手段の動作を示す特性図である。
【００３２】
図４に示すように、前後輪速差感応トルク演算手段１３５は、後輪平均速ＶＷＲと、前輪平均速ＶＷＦが入力する。前輪平均速ＶＷＦは、右前輪速ＶＷＦ＿ＲＨと、左前輪速ＶＷＦ＿ＬＨの平均値として求められる値である。
【００３３】
前後輪速差感応トルク演算手段１３５は、図５に示すように、後輪平均速ＶＷＲと、前輪平均速ＶＷＦとの差ΔＶ（＝ＶＷＦ−ＶＷＲ）に基づいて、例えば、前後輪速差ΔＶが２ｋｍ／ｈのときは、前後輪差感応トルクＴＱＤＶが０Ｎｍであり、その後、前後輪速差ΔＶが７ｋｍ／ｈのときに、前後輪差感応トルクＴＱＤＶが１０Ｎｍとなるように、漸次増加する前後輪差感応トルクＴＱＤＶを出力する。トルク切替手段１３３は、アクセル感応トルク演算手段１３１の出力ＴＱＡＣと、前後輪速差感応トルク演算手段１３５の出力ＴＱＤＶとを比較して大きい方を目標トルク算出手段１３０の出力する。
【００３４】
その結果、図３で説明したように、直流電動機トルク算出手段１３０は、図３（Ｃ）に示すように、目標直流電動機トルクを、例えば、１０Ｎｍとする。例えば、車速が５ｋｍ／ｈ以下であれば、図５に示したように、アクセル感応トルク演算手段１３１の出力ＴＱＡＣは、４．５Ｎｍである。また、例えば、後輪平均速ＶＷＲと前輪平均速ＶＷＦとの差ΔＶ（＝ＶＷＦ−ＶＷＲ）が３ｋｍ／ｈであり、このときの前後輪速差感応トルク演算手段１３５の出力ＴＱＤＶが５．５Ｎｍとすると、トルク切替手段１３３の出力は５．５Ｎｍとなる。そして、車輪軸回転数が直流電動機回転数と一致するまで継続する。両者の回転数が一致すると、（III）４ＷＤ制御モードに移行して、４ＷＤＣＵ１００は、クラッチ４をオンし、アクセル感応トルク演算手段１３１は、後輪平均速ＶＷＲと前輪平均速ＶＷＦとの差ΔＶ（＝ＶＷＦ−ＶＷＲ）が２ｋｍ／ｈ以下となった場合、所定時間Ｔ２の後目標トルクが０．５Ｎｍとなるように、目標直流電動機トルクを直線的に減少させる。直流電動機トルクが０．５Ｎｍになると、（V）停止シーケンスモードに移行して、所定時間後、４ＷＤＣＵ１００は、リレー７をオフし、また、クラッチ４もオフする。
【００３５】
次に、図６〜図８を用いて、本実施形態による車両の駆動力制御装置によって制御されるクラッチ４の構成について説明する。  
図６は、本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置によって制御されるクラッチの構成を示す横断面図である。図７は、本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置によって制御されるクラッチの構成を示す縦断面図である。図８は、本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置によって制御されるクラッチの動作説明図である。
【００３６】
図６及び図７に示すように、第２の回転部材である内輪部材４Ａと、第１の回転部材である外輪部材４Ｂとは、同軸に配置されている。内輪部材４Ａの外径面と外輪部材４Ｂの内径面との間の空間には、係合子である複数個のローラ４Ｃが個介挿されている。
【００３７】
外輪部材４Ｂの内径面は円筒面となっているが、内輪部材４Ａの外径面には、周方向に沿って所定間隔毎にカム面４Ａａが形成されている。カム面４Ａａは、例えば平坦面となることで、径方向で対向する外輪部材４Ｂの内径面との間に、それぞれ係合空間４Ｄを形成し、その係合空間４Ｄの円周方向両側が、両側に行くほど狭くなる楔空間４Ｄａとなっている。なお、係合空間４Ｄは、円周方向両側に楔空間４Ｄａ（内輪部材４Ａと外輪部材４Ｃとの対向距離がローラ４Ｃよりも小さくなる空間）が形成されれば、前記カム面４Ａａは凹面形状などの他の輪郭形状の面となっていてもよいものである。また、隣り合うカム面４Ａａ同士は連続している必要はなく、所定間隔だけ開くようにして形成されていてもよいものである。
【００３８】
各係合空間４Ｄ内には、前記ローラ４Ｃがそれぞれ配置されると共に、複数のローラ４Ｃは、内輪部材４Ａと外輪部材４Ｂとの間に介在された保持器１０４の各ポケットに収容されている。すなわち、保持器４Ｅによって各ローラ４Ｃ間の間隔が一定に規制され、つまり周方向の位置が規制されている。保持器４Ｅは、スイッチバネ４Ｆを介して内輪部材４Ａに連結している。スイッチバネ４Ｆは、保持器４Ｅに対して円周方向に向かうバネ力を有している。スイッチバネ４Ｆは、保持器４Ｅのポケットに収容されている各ローラ４Ｃの位置が対応する係合空間４Ｄの略中央位置に配置される中立位置に向けて、保持器４Ｅを付与支持している。
【００３９】
さらに、クラッチ４には、クラッチ操作部を構成する電磁クラッチ部４Ｋを備えている。電磁クラッチ部４Ｋの通電をオン（クラッチ制御電流オン）にすることで、保持器４Ｅを外輪部材４Ｂに接続状態（外輪部材４Ｃに対し保持器４Ｅを固定）とし、通電をオフ（クラッチ制御電流オフ）にすることで保持器４Ｅと外輪部材４Ｂとを非接続状態（外輪部材４Ｅに対し保持器４Ｅを解放）とする。電磁クラッチ部４Ｋは、アーマチュア４Ｇと、ロータ４Ｈと、電磁コイル４Ｊを備えている。電磁コイル４Ｊに通電することにより、保持器４Ｅが吸引され、クラッチ４の軸方向に移動して、保持器４Ｅは外輪部材４Ｂに固定される。
【００４０】
クラッチ４において、外輪部材４Ｂはモータ４の駆動軸側に接続され、内輪部材４Ａは車輪側の回転軸に接続されている。
【００４１】
クラッチ４にあっては、保持器４Ｅが解放状態では、ローラ４Ｃがスイッチバネ４Ｆの作用で係合空間４Ｄの中央位置に保持されることから、内輪部材４Ａと外輪部材４Ｂとの間でローラ４Ｃを介したトルクの伝達は行われず、内輪部材４Ａと外輪部材４Ｂとは独立して回転可能な状態となっている。
【００４２】
一方、保持器４Ｅの固定状態では、内輪部材４Ａと外輪部材４Ｂとの間の相対的な回転差によって内輪部材４Ｅと保持器４Ｅとの間に位相差が発生すると、スイッチバネ４Ｆの弾性力に抗してローラ４Ｃが楔空間４Ｄａへ移動し、楔空間４Ｄａに噛み込む、つまり、内輪部材４Ａと外輪部材４Ｂとの間にローラ４Ｃが噛み込むことで、内輪部材４Ａと外輪部材４Ｂとの間でトルクの伝達が可能となる。すなわち、前記構成のクラッチ４にあっては、電磁クラッチ部４Ｋへの通電のオン・オフ（クラッチ制御電流のオン・オフ）によって、クラッチ４の接続・切断を制御することができる。
【００４３】
トルク伝達方向は、左右のどちらの楔空間４Ｄａにローラ４Ｃが噛み込むかで異なる。電磁コイル４Ｆへの通電がオフでクラッチ開放の時、図８（Ａ）に示すように、クラッチ外輪部材（出力部材）４Ｂと、クラッチ内輪部材（入力部材）４Ａと、係合子であるローラ４Ｃは、中立状態にある。次に、入力回転数（内輪部材回転数＝モータ回転数）＜出力回転数（出力部材回転数）の状態で、クラッチの電磁コイル４Ｆへの通電をオンすると、図８（Ｂ）に示すように、クラッチ外輪部材（出力部材）４Ｂと、クラッチ内輪部材（入力部材＝モータ）４Ａと、係合子であるローラ４Ｃは、「被動」状態になり、車輪の回転軸側からのトルクがモータの駆動軸に伝達され、モータが回される。
【００４４】
入力回転数（内輪部材回転数＝モータ回転数）＞出力回転数（出力部材回転数）の状態で、クラッチの電磁コイル４Ｆへの通電をオンすると、図８（Ｃ）に示すように、「駆動」状態になるので、モータの駆動軸側からのトルクが、車輪の回転軸側に伝達され、モータの駆動力で車輪を回転することができる。
【００４５】
次に、図９〜図１１を用いて、本実施形態による車両の駆動力制御装置の中のクラッチ制御手段１７０の動作について説明する。  
図９は、本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置の中のクラッチ制御手段の動作を示すフローチャートである。 図１０は、本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置の中のクラッチ制御手段の動作を示すタイミングチャートである。図１０において、図１０（Ａ）はクラッチの入力回転数及び出力回転数を示し、図１０（Ｂ）はクラッチ操作信号のオン・オフを示し、図１０（Ｃ）はモータ駆動指令信号を示している。図１１は、比較例におけるクラッチ制御時のタイミングチャートである。
【００４６】
ここで、図３（Ａ）に示す低μ路において、走行中に車輪のスリップが発生する場合の制御内容について、図２〜図５及び図９を用いて説明する。
【００４７】
図９のステップＳ１０１において、図２に示したモード判定手段１１０は、走行中に左右前輪車輪速ＶＷＦ＿ＲＨ・ＶＷＦ＿ＬＨと後輪平均速ＶＷＲより前輪のスリップの有無を判定する。左右前輪車輪速ＶＷＦ＿ＲＨ・ＶＷＦ＿ＬＨが、後輪平均速ＶＷＲよりも早いとき、前輪がスリップしていると判定する。
【００４８】
次に、ステップＳ１０２において、図２に示したモード判定手段１１０は、スリップを検出した時の車速が、設定値（ＶＳＰ１）より低速時と判定すると、ステップＳ１０３において、スリップ状態を収束するためのIV）回転合わせモードと判定する。すなわち、図３（Ｅ）に示すように、前輪速ＶＷＦと後輪速ＶＷＲとに差が生じた場合であって、前輪側ＶＷＦが後輪速ＶＷＲよりも早く、前輪がスリップ状態となると、モード判定手段１１０は、IV）回転合わせモードと判定する。なお、車速が設定値（ＶＳＰ１）以上の場合は、クラッチを接続すると直流電動機が過回転するので、高車速時は回転合わせモードに移行しない。
【００４９】
次に、モード判定手段１１０がIV）回転合わせモードと判定すると、ステップＳ１０４において、前後輪速差感応トルク演算手段１３５は、目標直流電動機トルクを算出する。ここで、図４及び図５を用いて、前後輪速差感応トルク演算手段１３５が算出する目標直流電動機トルクについて説明する。
【００５０】
図４に示す前後輪速差感応トルク演算手段１３５は、前輪速ＶＷＦと後輪速ＶＷＲとの差に基づいて、前輪のスリップ状態を収束するための目標直流電動機トルクを算出する。図５は、４輪駆動装置の直流電動機トルク算出手段の中の前後輪速差感応トルク演算手段の動作を示している。
【００５１】
図４に示すように、前後輪速差感応トルク演算手段１３５は、後輪平均速ＶＷＲと、前輪平均速ＶＷＦが入力する。前輪平均速ＶＷＦは、右前輪速ＶＷＦ＿ＲＨと、左前輪速ＶＷＦ＿ＬＨの平均値として求められる値である。前後輪速差感応トルク演算手段１３５は、図５に示すように、後輪平均速ＶＷＲと、前輪平均速ＶＷＦとの差ΔＶ（＝ＶＷＦ−ＶＷＲ）に基づいて、例えば、前後輪速差ΔＶが２ｋｍ／ｈのときは、前後輪差感応トルクＴＱＤＶが０Ｎｍであり、その後、前後輪速差ΔＶが７ｋｍ／ｈのときに、前後輪差感応トルクＴＱＤＶが１０Ｎｍとなるように、漸次増加する前後輪差感応トルクＴＱＤＶを出力する。トルク切替手段２４は、アクセル感応トルク演算手段２３の出力ＴＱＡＣと、前後輪速差感応トルク演算手段１３５の出力ＴＱＤＶとを比較して大きい方を目標トルク算出手段２２の出力する。
【００５２】
図１０（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１において、IV）回転合わせモードとなると、モータ駆動指令がオンとなり、前述のように、直流電動機トルク算出手段１３０が所定のトルクを算出し、ドライバー手段１５０が目標トルクを算出することで、モータが回転を開始し、図１０（Ａ）に示すように、クラッチの入力軸回転数が上昇し始める。
【００５３】
次に、図９のステップＳ１０５において、図２に示したモード判定手段１１０は、直流電動機回転数（Ｎｍ）と後輪車輪軸回転数（Ｎｄ）とを監視し、Ｎｄ＜Ｎｍ＜Ｎｄ＋Ｎ１となるか否かを判定する。回転数Ｎ１は予め設定してある所定回転数である。この条件を満たした場合、直流電動機回転数（Ｎｍ）を減速させ、ステップＳ１０６において、モード判定手段１１０は、Ｎｍの減速（ΔＮｍ＜０））を検出したら、（III）４ＷＤ制御モードに移行する。
【００５４】
時刻ｔ２において、（III）４ＷＤ制御モードに移行すると、ステップｓ１０７において、クラッチ制御手段１７０は、図１０（Ｂ）に示すように、クラッチ４をオンし、アクセル感応トルク演算手段１３１は、後輪平均速ＶＷＲと前輪平均速ＶＷＦとの差ΔＶ（＝ＶＷＦ−ＶＷＲ）が２ｋｍ／ｈ以下となった場合、所定時間Ｔ２の後目標トルクがたとえば０．５Ｎｍとなるように、目標直流電動機トルクを直線的に減少させる。直流電動機トルクが０．５Ｎｍになると、（V）停止シーケンスモードに移行して、所定時間後、４ＷＤＣＵ１１は、リレー７をオフし、また、クラッチ４もオフする。
【００５５】
ここで、図１１を用いて、直流電動機回転数（Ｎｍ）＜後輪車輪軸回転数（Ｎｄ）の条件下で、クラッチ４をオンした場合の挙動について説明する。
【００５６】
図１１は、クラッチ接続時の出力軸トルクとクラッチ入出力回転の時系列データである。電磁コイルがＯＦＦでクラッチ開放の時、クラッチ外輪部材（出力部材）とクラッチ内輪部材（入力部材）と係合子であるローラは、図８（Ａ）の中立状態にある。
【００５７】
次に、入力回転数（内輪部材回転数＝モータ回転数）＜出力回転数（出力部材回転数）の状態で、例えば、図１１の時刻ｔｐ１において、クラッチの電磁コイルをオンすると、クラッチ外輪部材（出力部材）とクラッチ内輪部材（入力部材＝モータ）と係合子であるローラは、図８（Ｂ）の「被動」状態になりモータが回されるので、モータイナーシャによるバックトルク（図１１の時刻ｔｐ２においける負のトルク）が衝撃として発生する。その後、バックトルクが抜けて、図８（Ａ）の「中立」状態を経てクラッチ内輪部材（入力部材＝モータ）回転数が上がり、図１１の時刻ｔｐ３で入力回転数（内輪部材回転数＝モータ回転数）＞出力回転数（出力部材回転数）になると、図８（Ｃ）の「駆動」状態になるので、駆動トルクが衝撃として発生してローラーがホッピングする。ホッピングがおさまり、再びモータが回転上昇しようとすると、入出力回転に差が生じて再び駆動トルクが衝撃として発生する。
【００５８】
以上のように、入力回転数（内輪部材回転数＝モータ回転数）＜出力回転数（出力部材回転数）の状態で、クラッチの電磁コイルをオンするとバックトルクが発生する。
【００５９】
それに対して、本実施形態では、図９のステップＳ１０５で説明したように、入力回転数（内輪部材回転数＝モータ回転数）＞出力回転数（出力部材回転数）の状態で、クラッチの電磁コイルをオンするようにしているので、バックトルクの発生を回避できる。このとき、本実施形態では、さらに、Ｎｍ＜Ｎｄ＋Ｎ１の条件下で、クラッチをオンするようにしている。すなわち、後輪車輪軸回転数（Ｎｄ）が直流電動機回転数（Ｎｍ）に比べて極端に早い状態で、クラッチをオンすると、クラッチの入力軸回転数と出力軸回転数の差が大きいため、衝撃が発生しやすいが、Ｎｍ＜Ｎｄ＋Ｎ１の条件とすることで、両者の差が比較的接近している状態でクラッチをオンすることで、さらに、衝撃を回避できる。
【００６０】
また、本実施形態では、図９のステップＳ１０６で説明したように、直流電動機回転数Ｎｍの減速（ΔＮｍ＜０））を検出した場合に、クラッチをオンするようにしている。直流電動機回転数Ｎｍの増速しているときにクラッチをオンすると、衝撃が発生し易いため、このように、直流電動機回転数Ｎｍの減速（ΔＮｍ＜０））を検出した場合に、クラッチをオンすることで、さらに、衝撃を回避できる。
【００６１】
以上、本発明の実施例を説明してきたが具体的な構成は実施例に限られるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等あっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置を用いる４輪駆動車両の全体構成を示すシステムブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置の構成を示すシステムブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置の中のモード判定手段の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置の中の直流電動機トルク算出手段の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置の直流電動機トルク算出手段の中の前後輪速差感応トルク演算手段の動作を示す特性図である。
【図６】本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置によって制御されるクラッチの構成を示す横断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置によって制御されるクラッチの構成を示す縦断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置によって制御されるクラッチの動作説明図である。
【図９】本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置の中のクラッチ制御手段の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態による車両の駆動力制御装置の中のクラッチ制御手段の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】比較例におけるクラッチ制御時のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１…エンジン
２…高出力発電機
３…デファレンシャルギヤ
４…クラッチ
５…直流電動機
７…大容量リレー
８…エンジンコントロールユニット
９…トランスミッションコントロールユニット
１０…アンチロックブレーキコントロールユニット
１１…補機バッテリ
１２…トランスミッション
１３…補機発電機
１４Ｒ，１４Ｌ…前輪
１５Ｒ，１５Ｌ…後輪
１６Ｒ，１６Ｌ…前輪車輪速センサ
１７Ｒ，１７Ｌ…後輪車輪速センサ
１００…４ＷＤコントロールユニット
１１０…モード判定手段
１３０…直流電動機トルク算出手段
１３１…アクセル感応トルク演算手段
１３３…トルク切替手段
１３５…前後輪速差感応トルク演算手段
１３７…Ｒスリップ検出手段
１３９…Ｒスリップ直流電動機トルク補正手段
１５０…ドライバ手段
１７０…クラッチ制御手段
【図１】
2007333168.tif 000003
【図２】
2007333168.tif 000004
【図３】
2007333168.tif 000005
【図４】
2007333168.tif 000006
【図５】
2007333168.tif 000007
【図６】
2007333168.tif 000008
【図７】
2007333168.tif 000009
【図８】
2007333168.tif 000010
【図９】
2007333168.tif 000011
【図１０】
2007333168.tif 000012
【図１１】
2007333168.tif 000013