(57)【要約】【課題】差動機構および断続切替機構を備えた車両用差動装置において、断続切替機構の切替を速やかに実行する車両用差動装置の制御装置を提供する。【解決手段】噛合クラッチ３８によって前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２とを接続状態に切り替える際には、速やかに電動モータ１１４によって前輪車軸３４Ｒ１の回転と前輪車軸３４Ｒ２の回転とが同期される。したがって、例えばシンクロ機構（同期機構）による同期に比べて同期に要する時間が短くなるため、噛合クラッチ３８の切替に要する時間を短くすることができるに従い、噛合クラッチ３８の切替の応答性が向上する。特に、低温時ではシンクロ機構の性能が低下することが知られており、電動モータ１１４によって同期されることによる効果が顕著となる。【選択図】図４
2012025197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右の車軸に走行状態に応じた差回転を与える差動機構と、該左右の車軸の一方の間に介挿されて該差動機構側に機械的に連結されている第１車軸と該車輪側に機械的に連結されている第２車軸との間を接続状態および遮断状態のいずれか一方に切り替える噛合クラッチからなる断続切替機構とを備える車両用差動装置の制御装置であって、
前記第１車軸と前記第２車軸との間には、電動モータが介挿されており、
該電動モータの本体は、該第１車軸および該第２車軸の一方に固定されると共に、該電動モータの出力軸は、該第１車軸および該第２車軸の他方に固定され、
前記断続切替機構を前記第１車軸と前記第２車軸とが接続される接続状態に切り替えるに際して、予め該第１車軸の回転と該第２車軸の回転とを同期させる制御が前記電動モータによって実行されることを特徴とする車両用差動装置の制御装置。
【請求項２】
前記電動モータは、前記断続切替機構が遮断状態にあるとき、回生モータとして機能することを特徴とする請求項１の車両用差動装置の制御装置。
【請求項３】
前記断続切替機構は、電動式切替アクチュエータによってその断続状態が切り替えられるものであり、
前記電動モータによって発電された電力が、必要に応じて該電動モータおよび該電動式切替アクチュエータに供給されることを特徴とする請求項２の車両用差動装置の制御装置。
【請求項４】
前記車両用差動装置は、主駆動軸から主駆動輪のみに駆動力源からの動力を伝達して走行する２輪駆動状態と、該主駆動輪に該動力を伝達することに加えて副駆動軸から副駆動輪に該動力を伝達して走行する４輪駆動状態とを切り替える駆動状態切替機構を備えた４輪駆動車に設けられ、
該車両用差動装置は、前記副駆動軸と前記副駆動輪との間に介挿されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１の車両用差動装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前輪または後輪に設けられて左右の駆動輪に走行状態に応じた差回転を与える車両用差動装置において、その車両用差動装置の出力軸である左右の車軸の一方を断続する断続機構を備えた車両用差動装置の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の前輪および後輪に設けられて、左右の駆動輪に走行状態に応じた差回転を与える車両用差動装置（以下、差動装置と記載する）が良く知られている。また、その差動装置において、左右の駆動輪に連結されている左右の車軸の一方を断続可能な断続切替機構を備えたものが知られている。例えば特許文献１に記載の四輪駆動装置がその一例である。前記断続切替機構は、噛合クラッチから構成され、例えば電動モータによってその断続状態が制御される。
【０００３】
図７は、差動機構２００およびその差動機構２００近傍に設けられている断続切替機構２１０とから構成されている差動装置２０３を簡略的に示す骨子図である。差動機構２００は、大径のリングギヤ２０４が接続されることでリングギヤ２０４と共に軸心Ｃまわりに回転可能なデフケース２０６と、両端がデフケース２０６に固定されることでデフケース２０６と共に軸心Ｃまわりに回動させられるピニオンシャフト２０８と、ピニオンシャフト２０８に挿し通されてピニオンシャフト２０８の軸心まわりに相対回転可能な複数個のピニオンギヤ２１０と、ピニオンギヤ２１０と噛み合う左右一対のサイドギヤ２１２Ｌ、２１２Ｒとを、備えている。なお、リングギヤ２０４は、ドライブピニオン２１４と噛み合わされており、ドライブピニオン２１４が回転することでリングギヤ２０４が回転するように構成されている。また、左右一対のサイドギヤ２１２Ｌ、２１２Ｒは、車軸２１６Ｌ、２１６Ｒ１にそれぞれスプライン嵌合等により接続され、サイドギヤ２１２Ｌ、２１２Ｒと一体的に回転させられる。
【０００４】
断続切替機構２０２は、車軸２１６Ｒ１と車軸２１６Ｒ２との間に介挿され、車軸２１６Ｒ１と車軸２１６Ｒ２との間を接続状態または遮断状態のいずれかに切り替える噛合クラッチである。図７は、断続切替機構２０２によって車軸２１６Ｒ１と車軸２１６Ｒ２との接続が遮断された状態（遮断状態）を示している。この状態での直進走行中における各回転部材の回転状態を矢印で示す。なお、ドライブピニオン２１４からは動力が伝達されないものとする。図７に示すように、車輪２１８Ｌ、２１８Ｒが同回転方向に回転することで、車軸２１６Ｌおよび車軸２１６Ｒ２が同回転方向に回転させられる。車軸２１６Ｌの回転は、サイドギヤ２１２Ｌに伝達され、サイドギヤ２１２Ｌと噛み合うピニオンギヤ２１０が、ピニオンシャフト２０８の軸心を中心に自転させられる。このとき、ドライブピニオン２１４から動力が伝達されないため、ドライブピニオン２１４と噛み合うリングギヤ２０４およびデフケース２０６は回転しない。したがって、ピニオンギヤ２１０の自転により、ピニオンギヤ２１０と噛み合うサイドギヤ２１２Ｒおよびサイドギヤ２１２Ｒに連結されている車軸２１６Ｒ１が回転させられる。このとき、車軸２１６Ｒ１は、車軸２１６Ｌと逆方向すなわち車軸２１６Ｒ２と逆方向に回転させられる。
【０００５】
図８は、断続切替機構２０２によって車軸２１６Ｒ１と車軸２１６Ｒ２とが接続された状態（接続状態）を示している。この状態での直進走行中における各回転部材の回転状態を矢印で示す。図８に示すように、車輪２１８Ｌ、２１８Ｒが同回転方向に回転することで、車軸２１６Ｌおよび車軸２１６Ｒ２が同回転方向に回転させられる。また、断続切替機構２０２によって車軸２１６Ｒ１および車軸２１６Ｒ２が接続されているため、車軸２１６Ｒ１も同様に同回転方向に回転させられる。これより、サイドギヤ２１２Ｌおよびサイドギヤ２１２Ｒも同方向に回転させられるため、サイドギヤ２１２Ｌおよびサイドギヤ２１２Ｒと噛み合うピニオンギヤ２１０は、自転することなく軸心Ｃまわりに公転させられる。したがって、ピニオンシャフト２０８が軸心Ｃまわりに回動させられ、ピニオンシャフト２０８の両端を支持するデフケース２０６、およびデフケース２０６に接続されているリングギヤ２０４が、車輪２１８Ｌ、２１８Ｒと同方向に回転させられる。これに従って、リングギヤ２０４と噛み合うドライブピニオン２１４も回転させられる。なお、断続切替機構２０２において、図７に示すように、車軸２１６Ｒ１と車軸２１６Ｒ２との間に差回転が発生している状態を全差動状態と定義し、図８に示すように、車軸２１６Ｒ１と車軸２１６Ｒ２とが同回転速度で同回転方向に回転している状態を非差動状態と定義する。
【０００６】
前記断続切替機構２０２は、例えば主駆動軸から主駆動輪のみに駆動力源からの動力を伝達して走行する２輪駆動状態と、主駆動輪および副駆動輪に共に動力を伝達して走行する４輪駆動状態とを切り替えることができる４輪駆動車に好適に用いられる。例えば２輪駆動状態で走行中、断続切替機構２０２が設けられていない場合、車軸２１６Ｒ１と車軸２１６Ｒ２とが連結される。このとき、図８に示したように、差動装置２００を介してドライブピニオン２１４やドライブピニオン２１４に連結されているプロペラシャフト２２０等が連れ回ることとなる。したがって、このドライブピニオン２１４やプロペラシャフト２２０等の連れ回りが引き摺り損失となり、燃費が悪化する。これに対して、断続切替機構２０２を設け、２輪駆動状態で走行中は車軸２１６Ｒ１と車軸２１６Ｒ２との連結を遮断状態とすることで、図７で示したように、ドライブピニオン２１４やプロペラシャフト２２０の連れ回りが防止され、引き摺り損失が抑制されるため、燃費が向上する。また、４輪駆動状態では、断続切替機構２０２によって車軸２１６Ｒ１と車軸２１６Ｒ２とが接続されることで、ドライブピニオン２１４から入力される駆動力源の動力が差動装置２００を介して左右の車輪２１８Ｌ、２１８Ｒに伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２２０８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、例えば２輪駆動状態から４輪駆動状態へ切り替える際には、特許文献１にも記載されているように、断続切替機構２０２が遮断された状態（遮断状態）から接続された状態（接続状態）に切り替えられる。ここで、この断続切替機構２０２を接続状態に切り替えるに際して、車軸２１６Ｒ１と車軸２１６Ｒ２との回転を同期させる必要があり、図示しないトランスファーに設けられているセンターデフが先にロックされる。このセンターデフがロックされると、プロペラシャフト２２０が回転させられ、プロペラシャフト２２０と共に回転するドライブピニオン２１４から差動機構２００へ回転が入力される結果、車軸２１６Ｒ１の回転と車軸２１６Ｒ２の回転とが等しくなる、すなわち、断続切替機構２０２において非差動状態となり、断続切替機構２０２の接続状態への切替が可能となる。従来の構造ではセンターデフをロックするために専用のシンクロ機構（同期機構）が備えられており、そのシンクロ機構によってセンターデフの回転が同期されてセンターデフがロックされていた。このように、２輪駆動状態から４輪駆動状態へ切り替える際には、センターデフをロックさせて、車軸２１６Ｒ１および車軸２１６Ｒ２の回転状態を、全差動状態から非差動状態に切り替えた後、断続切替機構２０２を遮断状態から接続状態に切り替えるため、切替に要する時間が長くなり、切替性能が劣る問題があった。特に、低温時においては、シンクロ機構の性能低下が顕著となり、切替に要する時間が長くなる問題があった。なお、この問題は、未公知の課題であったため、特許文献１においても何ら記載されていない。
【０００９】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、差動機構および断続切替機構を備えた車両用差動装置において、断続切替機構の切替を速やかに実行することができる車両用差動装置の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、(a)左右の車軸に走行状態に応じた差回転を与える差動機構と、その左右の車軸の一方の間に介挿されてその車両用差動装置に機械的に連結されている第１車軸とその車輪に機械的に連結されている第２車軸との間を接続状態および遮断状態のいずれか一方に切り替える噛合クラッチからなる断続切替機構とを、備える車両用差動装置の制御装置であって、(b)前記第１車軸と前記第２車軸との間には、電動モータが介挿されており、(c)その電動モータの本体は、その第１車軸およびその第２車軸の一方に固定されると共に、その電動モータの出力軸は、その第１車軸およびその第２車軸の他方に固定され、(d)前記断続切替機構を前記第１車軸と前記第２車軸とが接続される接続状態に切り替えるに際して、予めその第１車軸の回転とその第２車軸の回転とを同期させる制御が前記電動モータによって実行されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１の車両用差動装置の制御装置において、前記電動モータは、前記断続切替機構が遮断状態にあるとき、回生モータとして機能することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項２の車両用差動装置の制御装置において、前記断続切替機構は、電動式切替アクチュエータによってその断続状態が切り替えられるものであり、前記電動モータによって発電された電力が、必要に応じてその電動モータおよびその電動式切替アクチュエータに供給されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１の車両用差動装置の制御装置において、前記車両用差動装置は、主駆動軸から主駆動輪のみに駆動力源からの動力を伝達して走行する２輪駆動状態と、その主駆動輪にその動力を伝達することに加えて副駆動軸から副駆動輪にその動力を伝達して走行する４輪駆動状態とを切り替える駆動状態切替機構を備えた４輪駆動車に設けられ、その車両用差動装置は、前記副駆動軸と前記副駆動輪との間に介挿されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１にかかる発明の車両用差動装置の制御装置によれば、前記断続切替機構によって第１車軸と第２車軸とを接続状態に切り替える際には、速やかに前記電動モータによって前記第１車軸の回転と前記第２車軸の回転とが同期される。したがって、例えばシンクロ機構（同期機構）による同期に比べて同期に要する時間が短くなるため、断続切替機構の切替に要する時間を短くすることができるに従い、断続切替機構の切替の応答性が向上する。特に、低温時ではシンクロ機構の性能が低下することが知られており、電動モータによって同期されることによる効果が顕著となる。
【００１５】
また、請求項２にかかる発明の車両用差動装置の制御装置によれば、前記電動モータは、前記断続切替機構が遮断状態にあるとき、回生モータとして機能するため、断続切替機構が遮断状態にある場合において、前記第１車軸と前記第２車軸との間に生じる差回転を利用して、電動モータによって電力を確保することができる。
【００１６】
また、請求項３にかかる発明の車両用差動装置の制御装置によれば、前記電動モータによって発電された電力が、必要に応じてその電動モータおよび電動式切替アクチュエータに供給されるため、外部から電力を供給するための配線等が不要となり、システムが簡素化される。
【００１７】
また、請求項４にかかる発明の車両用差動装置の制御装置によれば、前記車両用差動装置は、駆動状態切替機構によって２輪駆動状態と４輪駆動状態とに切替可能な４輪駆動車両において、前記副駆動軸と副駆動輪との間に介挿されている。このようにすれば、４輪駆動状態に切り替えられると、電動モータによって、第１車軸の回転と第２車軸の回転とが速やかに同期されるため、断続切替機構の切替に要する時間が短くなる。すなわち、４輪駆動状態への切替の応答性が向上する。また、電動モータによって第１車軸の回転と第２車軸の回転とが同期されるため、従来では駆動状態切替機構に設けられていたシンクロ機構を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明が適用される車両の構成を説明する図であると共に、車両に設けられた制御系統の要部を説明するブロック線図である。
【図２】図１の車両用動力伝達装置が備えるトランスファの骨子図である。
【図３】図１の前輪用差動歯車装置および噛合クラッチ周辺の骨子図において、特に噛合クラッチが遮断状態にある場合の回転状態を説明する図である。
【図４】図３の前輪用差動歯車装置および噛合クラッチ周辺の構造を詳細に説明するための部分断面図である。
【図５】図１の電子制御装置による制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図６】電子制御装置の制御作動の要部すなわち２輪駆動状態から４輪駆動状態へ切り替える際の切替時間を短くすることができる制御作動を説明するためのフローチャートである。
【図７】従来の差動装置およびその差動装置に設けられている断続切替機構を簡略的に示す骨子図において、特に、その断続切替機構が切断状態にある場合の回転状態を説明する図である。
【図８】従来の差動装置およびその差動装置に設けられている断続切替機構を簡略的に示す骨子図において、特に、その断続切替機構が接続状態にある場合の回転状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例】
【００２０】
図１は、本発明が適用される車両１０の構成を説明する図であると共に、車両１０に設けられた制御系統の要部を説明するブロック線図である。図１において、車両１０は、例えば前置エンジン後輪駆動（ＦＲ）を基本とする４輪駆動車であり、走行用の駆動力源としてのエンジン１２からの動力を副駆動輪としての左右一対の前輪１４Ｌ、１４Ｒ（特に区別しない場合には前輪１４）および主駆動輪としての左右一対の後輪１６Ｌ、１６Ｒ（特に区別しない場合には後輪１６）へそれぞれ伝達する車両用動力伝達装置１８を備えている。車両用動力伝達装置１８は、エンジン１２に連結されたトルクコンバータ２０を有する自動変速機２２と、自動変速機２２の出力側に連結されてその自動変速機２２から伝達された動力を前輪１４および後輪１６に分配するトランスファ（動力分配装置）２４と、トランスファ２４にて分配された動力を前輪１４および後輪１６にそれぞれ伝達するフロントプロペラシャフト２６およびリアプロペラシャフト２８と、フロントプロペラシャフト２６およびリヤプロペラシャフト２８にそれぞれ連結される前輪用差動歯車装置３０および後輪用差動歯車装置３２と、前輪用差動歯車装置３０および後輪用差動歯車装置３２を介してそれぞれ伝達される動力を前輪１４および後輪１６へそれぞれ伝達する左右一対の前輪車軸３４Ｌ、３４Ｒ（特に区別しない場合には前輪車軸３４と記載）および左右一対の後輪車軸３６Ｌ、３６Ｒ（特に区別しない場合には後輪車軸３６と記載）とを備えている。このように構成される車両用動力伝達装置１８において、エンジン１２により発生させられた動力は、トルクコンバータ２０、自動変速機２２、トランスファ２４、フロントプロペラシャフト２６およびリヤプロペラシャフト２８、前輪用差動歯車装置３０および後輪用差動歯車装置３２、左右一対の前輪車軸３４および左右一対の後輪車軸３６等の動力伝達経路を順次介して、左右一対の前輪１４および後輪１６へそれぞれ伝達される。また、前輪用差動歯車装置３０には、その前輪用差動歯車装置３０の出力軸としても機能する前輪車軸３４Ｒの断続状態を切り替えるための所謂ＡＤＤ（Automatic Disconnecting Differential）機構としての噛合クラッチ３８が、前輪用差動歯車装置３０と前輪１４との間に設けられている。上記前輪用差動歯車装置３０および噛合クラッチ３８によって、車両用差動装置４１が構成される。なお、前輪用差動歯車装置３０が本発明の差動機構に対応し、噛合クラッチ３８が本発明の断続切替機構に対応している。
【００２１】
エンジン１２は、例えば気筒内噴射される燃料の燃焼によって駆動力を発生させるガソリンエンジン或いはディーゼルエンジン等の内燃機関である。また、トルクコンバータ２０は、例えばエンジン１２のクランク軸に連結されたポンプ翼車と、自動変速機２２の入力軸に連結されたタービン翼車と、一方向クラッチを介してトランスミッションケース４０（図２参照）に固定されたステータ翼車とを備えており、上記ポンプ翼車とタービン翼車との間で流体を介して動力伝達を行う流体式動力伝達装置である。また、自動変速機２２は、例えば複数の摩擦係合要素を備え、それら摩擦係合要素の係合または開放の組合せに応じて複数の変速比を選択的に成立させて、入力軸から入力された駆動力を変速して出力させる自動変速機である。
【００２２】
トランスファ２４は、例えばリヤプロペラシャフト２８とフロントプロペラシャフト２６との間の動力伝達の遮断（切断）乃至接続を選択的に切り替え、自動変速機２２からの動力を後輪１６のみに伝達したり、或いは前輪１４および後輪１６のそれぞれに分配する。また、トランスファ２４は、例えば高速側ギヤ段（高速側変速段）Ｈおよび低速側ギヤ段（低速側変速段）Ｌの何れかを成立させて、自動変速機２２からの動力を変速して後段へ伝達する副変速機としての機能を有している。
【００２３】
図２は、図１のトランスファ２４の骨子図である。なお、この図２は、後述の入力軸６６、第１出力軸４８、第２出力軸６０、第１シフトフォークシャフト９６、第２シフトフォークシャフト１００のそれぞれの軸心を共通の平面内に示した展開図である。図２において、トランスファ２４は、自動変速機２２のトランスミッションケース４０の車両後方側に連結された非回転部材としてのトランスファケース４２を備えている。また、トランスファ２４は、そのトランスファケース４２内において、シングルピニオン型の遊星歯車装置４４を主体に構成されている副変速機４６と、軸心Ｃ１まわりの回転可能にトランスファケース４２に支持されてリヤプロペラシャフト２８に連結された主駆動軸としての第１出力軸４８と、副変速機４６から第１出力軸４８に至る２つの動力伝達経路のどちらかが連結状態とされることにより低速側ギヤ段Ｌまたは高速側ギヤ段Ｈを択一的に成立させる第１噛合クラッチ装置５０と、第１出力軸４８（リヤプロペラシャフト２８）に対する相対回転の許可乃至阻止が選択的に切り替えられるように設けられたドライブギヤ５２と、そのドライブギヤ５２における第１出力軸４８に対する相対回転の許可乃至阻止を選択的に切り替えるための第２噛合クラッチ装置５４とを、共通の軸心Ｃ１上に有している。また、トランスファ２４は、トランスファケース４２内において、軸心Ｃ２まわりの回転可能にベアリング５６、５８を介してトランスファケース４２に支持されてフロントプロペラシャフト２６に連結された副駆動軸としての第２出力軸６０と、第２出力軸６０に対して相対回転不能に設けられたドリブンギヤ６２とを共通の軸心Ｃ２上に有し、さらに、ドライブギヤ５２とドリブンギヤ６２との間を連結するチェーン６４を備えている。
【００２４】
このトランスファ２４は、軸心Ｃまわりの回転可能にトランスファケース４２に支持された入力軸６６の回転を副変速機４６を介して第１出力軸４８へ伝達すると共に、第１出力軸４８に対するドライブギヤ５２の相対回転が許容されている状態では、第１出力軸４８から第２出力軸６０への動力伝達は行われない（すなわち第１出力軸４８から第２出力軸６０までの動力伝達経路が遮断される）。一方、その第１出力軸４８に対するドライブギヤ５２の相対回転が阻止されている状態では、その第１出力軸４８からドライブギヤ５２、チェーン６４、およびドリブンギヤ６２を介して第２出力軸６０への動力伝達が行われる（すなわち第１出力軸４８から第２出力軸６０までの動力伝達経路が接続される）。入力軸６６は、自動変速機２２の出力軸６８にスプライン嵌合継手などを介して連結されており、エンジン１２から自動変速機２２を介して入力された駆動力（トルク）によって回転駆動させられるものである。
【００２５】
遊星歯車装置４４は、入力軸６６に連結されて軸心Ｃ１まわりの回転可能なサンギヤＳ１と、そのサンギヤＳ１に対して同軸心Ｃ１に配置され、車体に固定された非回転部材であるトランスファケース４２に軸心Ｃ１まわりの回転不能に連結されたリングギヤＲ１と、これらサンギヤＳ１およびリングギヤＲ１と噛み合う複数個のピニオンギヤＰ１を自転可能且つサンギヤＳ１まわりの公転可能に支持するキャリヤＣＡ１とを有している。よって、サンギヤＳ１の回転速度は、入力軸６６に対して等速であり、キャリヤＣＡ１の回転速度は、入力軸６６に対して減速される。また、サンギヤＳ１には、第１噛合クラッチ装置５０のうち、高速側ギヤ段Ｈの成立に関与する同期噛合機構７０の非同期側部材としてのクラッチギア７２が、サンギヤＳ１に対して相対回転不能に固設されている。また、キャリヤＣＡ１には、第１噛合クラッチ装置５０のうち、低速側ギヤ段Ｌの成立に関与する噛合クラッチ７４の非同期側部材としてのクラッチギヤ７６が、キャリヤＣＡ１に対して相対回転不能に固設されている。
【００２６】
第１噛合クラッチ装置５０は、高速側ギヤ段Ｈを成立させるための同期噛合機構７０と、低速側ギヤ段Ｌを成立させるための噛合クラッチ７４とを、有している。同期噛合機構７０は、よく知られた所謂シンクロ機構であり、例えば第１出力軸４８に対して相対回転不能にスプライン嵌合されるクラッチハブ７８と、クラッチハブ７８にスプライン嵌合されることにより、そのクラッチハブ７８に対して相対回転不能、且つ、軸心方向の相対移動可能に設けられた円筒状のスリーブ８０と、そのスリーブ８０の内周面の内周歯に対して相対回転不能、且つ、軸心方向の相対移動可能に噛み合う外周歯を有し、遊星歯車装置４４とクラッチハブ７８との間に配置されて前述のようにサンギヤＳ１に固設されたクラッチギヤ７２と、スリーブ８０およびクラッチギヤ７２の回転が非同期状態である時にはそのスリーブ８０のクラッチギヤ７２方向への移動を阻止するシンクロナイザリング８２（同期リング８２）とを有している。本実施例では、シンクロナイザリング８２は、スリーブ８０とクラッチギヤ７２とを相互に噛み合わせる際にそのスリーブ８０とクラッチギヤ７２とを相互に同期させる同期装置として機能しており、また、スリーブ８０がシフトアクチュエータ８４によって軸心方向へ移動させられるシフトリングに相当する。噛合クラッチ７４は、スリーブ８０と、そのスリーブ８０の外周部に設けられた外周歯８６に対して軸心Ｃ１まわりの相対回転不能、且つ、軸心方向の相対移動可能に噛み合う内周歯を有し、外周歯８６に対するクラッチギヤ７２とは反対側に配置されて前述のようにキャリヤＣＡ１に固設されたクラッチギヤ７６とを有している。このように構成された、第１噛合クラッチ装置５０においては、スリーブ８０が軸心Ｃ１方向へ摺動することで、クラッチギヤ７２と噛み合うことにより副変速機４６において高速ギヤ段Ｈが成立させられ、スリーブ８０が軸心Ｃ１方向へ摺動することでクラッチギヤ７６と噛み合うことにより副変速機４６において低速ギヤ段Ｌが成立させられる。このとき、キャリヤＣＡ１およびクラッチギヤ７６を介して第１出力軸４８へ動力が伝達される経路が低速側ギヤ段Ｌを成立させる動力伝達経路に相当し、サンギヤＳ１およびクラッチギヤ７２を介して第１出力軸４８へ動力が伝達される経路が高速側ギヤ段Ｈを成立させる動力伝達経路に相当する。また、トランスファ２４は、例えば図２に表された状態のように、スリーブ８０がクラッチギヤ７２、７６の何れとも噛み合わないことにより動力伝達遮断状態（ニュートラル状態）になり、高速側ギヤ段Ｈと低速側ギヤ段Ｌとの間でギヤ段が切り替えられる際には、この動力伝達遮断状態を経てから切り替えられる。
【００２７】
本発明の駆動状態切替機構として機能する第２噛合クラッチ装置５４は、例えばドグクラッチ等からなる公知の噛合クラッチで構成され、第１出力軸４８に対して相対回転不能にスプライン嵌合されているクラッチハブ８８と、クラッチハブ８８にスプライン嵌合されることによりそのクラッチハブ８８に対して相対回転不能、且つ、軸心方向の相対移動可能に設けられた円筒状のスリーブ９０と、そのスリーブ９０の内周面の内周歯に対して相対回転不能、且つ、軸心Ｃ１方向の相対移動可能に噛み合う外周歯を有し、ドライブギヤ５２とクラッチハブ８８との間に配置されてそのドライブギヤ５２に固設されたクラッチギヤ９２とを、有している。スリーブ９０は、通常は図２に示すような動力伝達を遮断する状態である中立位置に位置させられる一方、シフトアクチュエータ８４によって軸心Ｃ１方向へ摺動させられることで、動力伝達が可能な状態である伝達位置へ移動可能に配設されている。このように構成された第２クラッチ装置５４において、スリーブ９０を移動させるためのシフトアクチュエータ８４の非駆動時には、スリーブ９０がクラッチハブ８８に対して図２に示すような相対位置に位置決めされる。このような相対位置では、ドライブギヤ５２は、第１出力軸４８に対して軸心Ｃ１まわりに相対回転可能とされており、ドライブギヤ５２は、第１出力軸４８に対して空転させられるため、ドライブギヤ５２を介して第２出力軸６０側への動力伝達は行われない（２輪駆動状態）。一方、シフトアクチュエータ８４の駆動によりスリーブ９０がドライブギヤ５２側へ移動させられることで、スリーブ９０がクラッチギヤ９２と噛み合うと、第１出力軸４８に対するドライブギヤ５２の軸心Ｃ１まわりの相対回転が阻止され、そのドライブギヤ５２は第１出力軸４８と一体的に回転させられるため、ドライブギヤ５２、チェーン６４、およびドリブンギヤ６２等を介して第２出力軸６０側への動力伝達が行われる（４輪駆動状態）。すなわち、第２噛合クラッチ装置５４によって、第１出力軸４８から後輪１６のみにエンジン１２からの動力を伝達して走行する２輪駆動状態と、後輪１６にエンジン１２からの動力を伝達することに加えて第２出力軸６０から前輪１４に動力を伝達して走行する４輪駆動状態とに切り替えられる。
【００２８】
ここで、第１噛合クラッチ装置５０は、シフトアクチュエータ８４の出力部材に相当して軸心に平行な方向へ突き出す第１シフトフォークシャフト９６が、シフトアクチュエータ８４の駆動によって軸心Ｃ１に平行な方向へ移動させられることにより、第１シフトフォークシャフト９６に固設された第１シフトフォーク９８を介して、スリーブ８０を軸心Ｃ１方向へ移動させるようになっている。また、第２噛合クラッチ装置５４は、シフトアクチュエータ８４の出力部材に相当して軸心Ｃ１に平行な方向へ突き出す第２シフトフォークシャフト１００がシフトアクチュエータ８４の駆動によって軸心Ｃ１に平行な方向へ移動させられることにより、第２シフトフォークシャフト１００に固設された第２シフトフォーク１０２を介して、スリーブ９０を軸心Ｃ１方向へ移動させるようになっている。
【００２９】
図１に戻り、トランスファ２４によって第２出力軸６０に分配された動力は、フロントプロペラシャフト２６を介して前輪用差動歯車装置３０に入力される。フロントプロペラシャフト２６の端部には、傘歯車であるドライブピニオン１０４が設けられており、ドライブピニオン１０４の歯車は、前輪用差動歯車装置３０の傘歯車であるリングギヤ１０６と噛み合うように構成されている。このリングギヤ１０６は、ディファレンシャルケース（デフケース）１０８に固定されており、前輪車軸３４の軸心まわりに一体回転（公転）する。この前輪車軸３４は、左右一対の前輪車軸３４Ｌ、３４Ｒを同一軸心に含んで構成されており、さらに、前輪車軸３４Ｒは、前輪車軸３４Ｒ１、３４Ｒ２を含んで構成されている。前述したように、前輪用差動歯車装置３０に、ＡＤＤ機構としての噛合クラッチ３８が備えられることで本発明の車両用差動装置４１が構成される。
【００３０】
噛合クラッチ３８は、前輪用差動歯車装置３０側に機械的に連結されている前輪車軸３４Ｒ１と前輪１４Ｒ側に機械的に連結されている前輪車軸３４Ｒ２との間で動力が伝達される動力伝達状態と、動力伝達が遮断される動力遮断状態とを切り替える。噛合クラッチ３８は、例えば前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２との間を選択的に断続する公知のドグクラッチ等から成るものであり、前輪用差動歯車装置３０と前輪１４Ｒとの間の動力伝達の切断乃至接続を選択的に切り替える断続切替機構として機能するものである。つまり、噛合クラッチ３８は、開放状態（切断状態）においては前輪用差動歯車装置３０と前輪１４Ｒとの間の動力伝達経路を遮断する一方、接続状態においてはその前輪用差動歯車装置３０と前輪１４Ｒとの間の動力伝達経路を接続する。噛合クラッチ３８は、例えば２輪駆動状態においては切断状態とされて、前輪用差動歯車装置３０と前輪１４Ｒとの間の動力伝達経路を遮断する。なお、前輪車軸３４Ｒ１が本発明の第１車軸に対応し、前輪車軸３４Ｒ２が本発明の第２車軸に対応している。
【００３１】
具体的には、ＡＤＤ装置１１０は、噛合クラッチ３８とその噛合クラッチ３８の作動状態すなわち接続状態と切断状態とを切り替えるための電動モータ１１２を含んで構成されている。ＡＤＤ装置１１０においては、電動モータ１１２を駆動することによって、噛合クラッチ３８の作動状態を選択的に切り替えて、前輪車軸３４Ｒ１と後輪車軸３４Ｒ２とが接続された状態である接続状態と、前輪車軸３４Ｒ１と後輪車軸３４Ｒ２とが切断された状態である遮断状態とを切り替えることができる。なお、電動モータ１１２が、本発明の電動式切替アクチュエータに対応している。
【００３２】
ここで、ＡＤＤ装置１１０によって前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２とが接続状態とされると、エンジン１２によって発生され、トランスファ２４によって分配された動力（駆動力）がフロントプロペラシャフト２６を介して前輪用差動歯車装置３０に伝達され、左右の前輪車軸３４を介して左右の前輪１４に伝達される。このとき、第２噛合クラッチ装置５４が接続状態とされたトランスファ２４によって分配された残りの駆動力は、リヤプロペラシャフト２８、後輪用差動歯車装置３２、および左右の後輪車軸３６を介して左右の後輪１６にそれぞれ伝達されるので、車両１０は前後輪駆動状態（４輪駆動状態）とされる。
【００３３】
一方、第２噛合クラッチ装置５４が切断状態とされると、エンジン１２からの動力は、トランスファ２４によって左右の後輪１６のみに伝達されるので、車両１０は後輪駆動状態（２輪駆動状態）とされる。このとき、ＡＤＤ装置１１０によって前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２とが接続される接続状態とされると、左右の前輪１４によって前輪車軸３４、前輪用差動歯車装置３０、フロントプロペラシャフト２６、第２出力軸６０、ドリブンギヤ６２、チェーン６４、およびドライブギヤ５２等が連れ回される。そうすると、車両１０にとっては減速方向のトルク（引き摺りトルク）がかかることになり、燃費が低下することから、本実施例の車両１０では、例えば２輪駆動状態とされていることに連動して、噛合クラッチ３８を遮断状態とし、ＡＤＤ装置１１０によって前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２との間の接続が遮断される遮断状態とする。このとき、前輪用差動歯車装置３０において動力伝達が遮断されるため、フロントプロペラシャフト２６、第２出力軸６０、チェーン６４、およびドライブギヤ５２等の連れ回りが防止される。
【００３４】
このように、車両１０は、第１出力軸４８と第２出力軸６０との間の動力伝達経路を断続可能な第２噛合クラッチ装置５４、および、第２出力軸６０と前輪１４との間の動力伝達経路を断続可能な噛合クラッチ３８を共に遮断状態として、第１出力軸４８から後輪１６のみにエンジン１２からの動力を伝達して走行する２輪駆動状態と、後輪１６にエンジン１２からの動力を伝達することに加えて、第２噛合クラッチ装置５４を接続状態として第１出力軸４８から第２出力軸６０にエンジン１２からの動力を伝達すると共に、噛合クラッチ３８を接続状態として第２出力軸６０から前輪１４にエンジン１２からの動力を伝達して走行する４輪駆動状態とを、選択的に切り替えることができるパートタイム４ＷＤ方式を採用した４輪駆動車である。
【００３５】
ここで、噛合クラッチ３８を遮断状態から接続状態へ切り替えるためには、前輪車軸３４Ｒ１の回転と前輪車軸３４Ｒ２の回転とを同期させる必要がある。ところで、噛合クラッチ３８が遮断状態にある場合には、図３の実線の矢印で示す回転状態となる。具体的には、図３に示す前輪用差動歯車装置３０および噛合クラッチ３８の骨子図において、実線の矢印で示すように、前輪１４Ｌおよび前輪１４Ｒは同回転方向、且つ、同回転速度で回転するに従い、前輪車軸３４Ｌおよび前輪車軸３４Ｒ２は、同回転方向、且つ、同回転速度で回転する。また、前輪車軸３４Ｌの端部に設けられているサイドギヤ３５Ｌも同様に、前輪車軸３４Ｌと一体的に回転させられ、サイドギヤ３５Ｌと噛み合うピニオンギヤ３９がピニオンシャフト３７まわりに自転させられる。さらに、ピニオンギヤ３９と噛み合う前輪車軸３４Ｒ１が前輪車軸３４Ｌに対して、逆回転方向、且つ、同回転速度で回転させられる。すなわち、前輪車軸３４Ｒ１が前輪車軸３４Ｒ２に対して、逆回転方向、且つ、同回転速度で回転させられる。そこで、噛合クラッチ３８を接続状態へ切り替えるためには、前輪車軸３４Ｒ１を、車速Ｖに拘束される前輪車軸３４Ｒ２に同期させる、具体的には、前輪車軸３４Ｒ１の回転を前輪車軸３４Ｒ２の回転に合わせて反転させる必要がある。なお、本明細書中において、前輪車軸３４Ｒ１の回転と前輪車軸３４Ｒ２の回転が異なる回転状態、例えば上記のように前輪車軸３４Ｒ１の回転方向と前輪車軸３４Ｒ２の回転方向が異なる回転状態を全差動状態と定義する。
【００３６】
また、噛合クラッチ３８が接続状態にある場合には、図３の破線の矢印で示すように、前輪車軸３４Ｒ１が、前輪車軸３４Ｒ２と同回転方向、同回転速度で回転する。このとき、前輪車軸３４Ｌおよび前輪車軸３４Ｒの回転が等しくなることから、デフケース１０８およびリングギヤ１０６が軸心Ｃ３まわりに前輪車軸３４Ｌおよび前輪車軸３４Ｒと一体的に回転させられる一方、ピニオンギヤ３９の自転が停止される。なお、本明細書中において、前輪車軸３４Ｒ１の回転と前輪車軸３４Ｒ２の回転が等しい状態を非差動状態とそれぞれ定義することとする。
【００３７】
本実施例では、図１および図３に示すように、前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２との間に破線で示す電動モータ１１４が介挿されており、その電動モータ１１４を駆動させることで、前輪車軸３４Ｒ１の回転と前輪車軸３４Ｒ２の回転とを同期するように構成されている。
【００３８】
図４は、図３に示す前輪用差動歯車装置３０および噛合クラッチ３８周辺の構造を詳細に説明するための部分断面図である。図４に示すように、非回転部材である第１デフカバー１２０、第２デフカバー１２２、およびシャフトカバー１２４内において、前輪用差動歯車装置３０、噛合クラッチ３８、前輪車軸３４Ｒ、電動モータ１１４等が収容されている。
【００３９】
前輪用差動歯車装置３０は、第１デフカバー１２０および第２デフカバー１２２によって形成される空間内に収容され、軸心Ｃ３まわりに回転可能に配設されている。前輪用差動歯車装置３０は、軸心Ｃ３まわりに回転可能なディファレンシャルケース１０８（以下、デフケース１０８と記載）と、デフケース１０８に複数個のボルト１２６によって固定されている大径のリングギヤ１０６と、両端がデフケース１０８に固定されることでデフケース１０８と共に軸心Ｃ３まわりに回動させられるピニオンシャフト３７と、ピニオンシャフト３７に挿し通されることでピニオンシャフト３７を中心に自転可能、且つ、軸心Ｃ３まわり公転可能な複数個のピニオンギヤ３９と、ピニオンギヤ３９と噛み合う左右一対のサイドギヤ３５Ｌ、３５Ｒとを、含んで構成されている。
【００４０】
デフケース１０８は、ベアリング１２８等を介して第１デフカバー１２０および第２デフカバー１２２に相対回転可能に支持されている。また、デフケース１０８に固定されているリングギヤ１０６は、フロントプロペラシャフト２６に設けられているドライブピニオン１０４と噛み合わされており、例えばドライブピニオン１０４が回転すると、リングギヤ１０６が軸心Ｃ３まわりに回転させられるに従い、デフケース１０８も同様に軸心Ｃ３まわりに回転させられる。
【００４１】
サイドギヤ３５Ｌおよびサイドギヤ３５Ｒは、それぞれ前輪車軸３４Ｌおよび前輪車軸３４Ｒ１にスプライン嵌合されており、サイドギヤ３５Ｌ、３５Ｒの回転が、それぞれ前輪車軸３４Ｌ、３４Ｒ１に伝達される。
【００４２】
前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２との間に設けられている噛合クラッチ３８は、前輪車軸３４Ｒ１の軸心方向端部の外周部に形成されている外周歯１３０、前輪車軸３４Ｒ２にスプライン嵌合等によって相対回転不能に嵌め着けられている環状部材１３２に形成されている外周歯１３４、その外周歯１３０および外周歯１３４に嵌合可能な内周歯１３６が形成されているスリーブ１３８等を含んで構成されている。
【００４３】
スリーブ１３８は、円筒状の部材であり、内周面に前記内周歯１３６が形成されている。また、スリーブ１３８の外周側には、円筒状の環状溝１４０が形成されている。この環状溝１４０には、係合部材１４２が係合されており、係合部材１４２が軸心方向（図において左右方向）に移動することで、スリーブ１３８が軸心方向に移動させられる。例えば、図３において軸心Ｃ３に対して下側のスリーブ１３８の位置が、前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２との接続が遮断された遮断状態を示している。このとき、スリーブ１３８は、軸心方向において前輪車軸３４Ｒ２側に移動されており、前輪車軸３４Ｒ１の外周歯１３０と、スリーブ１３８の内周歯１３６との噛合が解除されるため、前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２との接続が切断される。
【００４４】
一方、図３において軸心Ｃ３に対して上側のスリーブ１３８の位置が、前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２とが接続された状態を示している。このとき、スリーブ１３８は、軸心方向において前輪用差動歯車装置３０側に移動されており、前輪車軸３４Ｒ１の外周歯１３０とスリーブ１３８の内周歯１３６とが噛み合わされた状態となるため、前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２とが接続される。なお、係合部１４２は、電動モータ１１２によって駆動させられ、電動モータ１１２が駆動されると、ウォームギヤ１４４を介して係合部１４２が軸心方向に移動させられる。
【００４５】
電動モータ１１４は、本発明の要部であり、前輪車軸３４Ｒ１の内周部に形成されいてる軸方向穴１４６に収容されている。電動モータ１１４のモータ本体１４８は、圧入等によって前記軸方向穴１４６すなわち前輪車軸３４Ｒ１に相対回転不能に固定されている。また、電動モータ１１４の出力軸１５０は、圧入もしくはスプライン嵌合等によって前輪車軸３４Ｒ２に相対回転不能に固定されている。したがって、噛合クラッチ３８が切断状態にある場合には、前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２とが図３で示したように相対回転しているため、モータ本体１４８と出力軸１５０とは相対回転することとなる。また、噛合クラッチ３８が接続状態にある場合には、モータ本体１４８と出力軸１５０とが一体的に回転することとなる。
【００４６】
また、電動モータ１１４の配線１１５は、破線で示すように、例えば前輪車軸３４Ｒ１内を通り、例えば前輪車軸３４Ｒ１の外周面に設けられているスリップリング１５２に接続される。そして、そのスリップリング１５２を介して配線１１５がデフカバー外部に引き出されることで、前輪車軸３４Ｒ１の回転状態に拘わらず電動モータ１１４の通電が可能となる。
【００４７】
そして、噛合クラッチ３８を切断状態から接続状態へ切り替える際には、電動モータ１１４に通電し、前輪車軸３４Ｒ２の回転に合わせて電動モータ１１４をロックさせることで、図３の破線の矢印で示すように前輪車軸３４Ｒ１の回転を前輪車軸３４Ｒ２の回転に同期させる。すなわち、電動モータ１１４の回転を禁止するモータロック制御を実行することで、前輪車軸３４Ｒ１の回転を前輪車軸３４Ｒ２の回転に同期させる。これより、噛合クラッチ３８の切替が可能となり、電動モータ１１２によってスリーブ１３８が軸心方向に移動させられ、前輪車軸３４Ｒ１の外周歯１３０とスリーブ１３８の内周歯１３６とが嵌合される。
【００４８】
図１に戻り、車両１０には、例えば２輪駆動状態と４輪駆動状態とを切り替えるための四輪駆動車の制御装置を含む電子制御装置１６０が備えられている。電子制御装置１６０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェイス等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、エンジン１２の出力制御、自動変速機２２の変速制御、噛合クラッチ３８の切替制御等を実行する。
【００４９】
電子制御装置１３０には、例えばエンジン回転速度センサ１６２により検出されたエンジン回転速度Ｎeを表す信号、リヤペラ回転速度センサ１６４により検出されたリヤプロペラシャフト２８の出力回転速度Ｎprに対応する車速Ｖを表す信号、各車輪速センサ１６６により検出された各車輪（すなわち前輪１４Ｒ、１４Ｌ、後輪１６Ｒ、１６Ｌ）の回転速度Ｎwに対応する車輪速Ｎfr、Ｎfl、Ｎrr、Ｎrlを表す信号、ダイヤルポジションセンサ１６８により検出された駆動状態切替ダイヤルスイッチ１７０の操作位置Ｐdialを表す信号、駆動状態検出スイッチ１７２により検出されたトランスファ２４における動力伝達状態、例えば２輪駆動状態Ｓ2WDおよび４輪駆動状態Ｓ4WDを表す信号などが供給されている。
【００５０】
また、電子制御装置１３０からは、例えばエンジン１２の出力制御のためのエンジン出力制御指令信号Ｓe、自動変速機２２の変速制御のための変速制御指令信号Ｓt、シフトアクチュエータ８４により第１シフトフォークシャフト９６を介して第１噛合クラッチ装置５０を作動させることで、副変速機４６のギヤ段を高速側ギヤ段Ｈ或いは低速側ギヤ段Ｌへ切り替えるためのハイロー切替制御指令信号Ｓhl、シフトアクチュエータ８４により第２シフトフォークシャフト１００を介して第２噛合クラッチ装置５４を作動させることでトランスファ２４のおける駆動状態を２輪駆動状態或いは４輪駆動状態へ切り替えるための駆動状態切替制御指令信号Ｓ2-4、電動モータ１１２により噛合クラッチ３８を作動させることで前輪用差動歯車装置３０と前輪１４との間の動力伝達経路の断続を切り替えるためのＡＤＤ切替制御指令信号Ｓadd、噛合クラッチ３８を係合させるに際して電動モータ１１４により前輪車軸３４Ｒ１の回転と前輪車軸３４Ｒ２の回転とを同期させるための同期制御指信号Ｓsyncなどが出力される。
【００５１】
駆動状態切替ダイヤルスイッチ１７０は、例えば運転者の近傍に設けられて運転者により手動操作されるダイヤル式のスイッチであり、高速側ギヤ段Ｈでの２輪駆動状態（Ｈ−２ＷＤ）、高速ギヤ段Ｈでの４輪駆動状態（Ｈ−４ＷＤ）、および低速ギヤ段Ｌでの４輪駆動状態（Ｌ−４ＷＤ）のいずれかへの切替を指示するための３つの操作位置Ｐdialを備えている。なお、この駆動状態切替ダイヤルスイッチ１７０は、上記ダイヤルに限らず、例えばスライド式やシーソー式等であってもよい。
【００５２】
図５は、電子制御装置１６の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図５において、トランスファ切替部すなわちトランスファ切替制御手段１７４は、例えば駆動状態切替ダイヤルスイッチ１７０の操作位置Ｐdialを表す信号に基づいてトランスファ２４の切替を実行する。具体的には、トランスファ切替制御手段１７４は、操作位置Ｐdialが２輪駆動状態（Ｈ−２ＷＤ）を表す信号の場合には、副変速機４６のギヤ段を高速側ギヤ段Ｈへ切り替えるためのハイロー切替制御信号Ｓhlをシフトアクチュエータ８４に出力し、第１シフトフォークシャフト９６を介して第１噛合クラッチ装置５０を作動させることで副変速機４６のギヤ段を高速側ギヤ段Ｈへ切り替える。加えて、トランスファ切替制御手段１７４は、トランスファ２４における駆動状態を２輪駆動状態へ切り替えるための駆動状態切替制御指令信号Ｓ2-4をシフトアクチュエータ８４に出力し、第２シフトフォークシャフト１００を介して第２噛合クラッチ装置５４を切断状態とする。
【００５３】
一方、トランスファ切替制御手段１７４は、操作位置Ｐdialが４輪駆動状態（Ｈ−４ＷＤ）を表す信号の場合には、２輪駆動状態（Ｈ−２ＷＤ）の場合と同様に、副変速機４６のギヤ段を高速側ギヤ段Ｈへ切り替えるためのハイロー切替制御指令信号Ｓhlをシフトアクチュエータ８４に出力する。加えて、トランスファ切替制御手段１７４は、トランスファ２４における駆動状態を４輪駆動状態へ切り替えるための駆動状態切替制御指令信号Ｓ2-4をシフトアクチュエータ８４に出力し、第２シフトフォークシャフト１００を介して第２噛合クラッチ装置５４を接続状態とする。他方、トランスファ切替制御手段１７４は、操作位置Ｐdialが４輪駆動状態（Ｌ−４ＷＤ）を表す信号の場合には、副変速機４６のギヤ段を低速側ギヤ段Ｌへ切り替えるためのハイロー切替制御指令信号Ｓhlをシフトアクチュエータ８４へ出力し、第１シフトフォークシャフト９６を介して第１噛合クラッチ装置５０を作動させることで副変速機４６のギヤ段を低速側ギヤ段Ｌへ切り替える。加えて、トランスファ切替制御手段１７４は、４輪駆動状態（Ｈ−４ＷＤ）の場合と同様に、トランスファ２４における駆動状態を４輪駆動状態へ切り替えるための駆動状態切替制御指令信号Ｓ2-4をシフトアクチュエータ８４へ出力する。
【００５４】
ＡＤＤ断続切替制御部すなわちＡＤＤ断続切替制御手段１７８は、例えば駆動状態切替ダイヤルスイッチ１７０の操作位置Ｐdialを表す信号に基づいて噛合クラッチ３８の切替を制御する。具体的には、ＡＤＤ断続切替制御手段１７８は、操作位置Ｐdialが２輪駆動状態（Ｈ−２ＷＤ）を表す信号の場合には、前輪用差動歯車装置３０と前輪１４との間の動力伝達経路を遮断するためのＡＤＤ切替制御指令信号Ｓaddを電動モータ１１２に出力し、噛合クラッチ３８を遮断状態とする。一方、ＡＤＤ断続切替制御手段１７８は、操作位置Ｐdialが４輪駆動状態（Ｈ−４ＷＤ）および４輪駆動状態（Ｌ−４ＷＤ）の何れかを表す信号の場合には、前輪用差動歯車装置３０と前輪１４との間の動力伝達経路を接続するためのＡＤＤ切替制御指令信号Ｓaddを電動モータ１１２に出力し、噛合クラッチ３８を接続状態とする。
【００５５】
ここで、前記ＡＤＤ断続切替制御手段１７８による噛合クラッチ３８の遮断状態から接続状態への切替を実行するため、それに先だって、予め前輪車軸１４Ｒ１の回転と前輪車軸１４Ｒ２の回転とを同期させる回転同期制御手段１７８が実行される。回転同期制御手段１７８は、前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２との間に介挿されている電動モータ１１４に通電して電動モータ１１４の回転をロックするモータロック制御を実行する。このモータロック制御が実行されると、前輪車軸３４Ｒ１の回転と前輪車軸３４Ｒ２の回転とが同期される。すなわち、電動モータ１１４のモータ本体１４８は前輪車軸３４Ｒ１に相対回転不能に固定され、電動モータ１１４の出力軸１５０は前輪車軸３４Ｒ２に相対回転不能に固定されているため、電動モータ１１４がロックされると、前輪車軸３４Ｒ１および前輪車軸３４Ｒ２の回転が等しくなる。具体的には、図３の破線の矢印で示すように、前輪車軸３４Ｒ１の回転が車速Ｖによって拘束される前輪車軸３４Ｒ２の回転に同期される。そして、回転同期制御手段１７８によって前輪車軸３４Ｒ１の回転および前輪車軸３４Ｒ２の回転が同期されると、ＡＤＤ断続切替制御手段１７８が実行される。
【００５６】
このＡＤＤ断続切替制御手段１７８による噛合クラッチ３８の遮断状態から接続状態への切替に先だって、回転同期制御手段１７８が実行されるのは、噛合クラッチ３８が同期機構（シンクロ機構）を有さないためである。すなわち、噛合クラッチ３８は噛合クラッチであるため、前輪車軸３４Ｒ１の回転と前輪車軸３４Ｒ２の回転が同期されない限り噛み合うことが不可能であるためである。
【００５７】
ところで、従来では、第２噛合クラッチ装置５４に同期機構（シンクロ機構）が設けられている構成となっており、その同期機構によって第１出力軸４８とドライブギヤ５２とが同期されると、接続状態に切り替えられていた。第２噛合クラッチ装置５４が接続状態に切り替えられると、ドライブギヤ５２に第１出力軸４８の回転が伝達され、ドライブギヤ５２、チェーン６４、ドリブンギヤ６２、フロントプロペラシャフト２６およびドライブピニオン１０４を介して前輪用差動歯車装置３０へ回転が入力される。そして、ドライブピニオン１０４と噛み合うリングギヤ１０６およびデフケース１０８が、前輪車軸３４Ｌと同回転で軸心Ｃ３まわりに回転させられることで、前輪車軸３４Ｒ１も同回転速度で回転させられ、前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２とが同期される構成となっていた。従来の２輪駆動状態から４輪駆動状態への切替では、同期機構によって第１出力軸４８とドライブギヤ５２とが同期されると、第２噛合クラッチ装置５４を接続状態に切り替え、これに従って、前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２とが同期された後、噛合クラッチ３８を接続状態に切り替えるものであった。このような従来の切替方法では、前記同期機構（シンクロ機構）による第１出力軸４８とドライブギヤ５２との同期を待つ必要があり、噛合クラッチ３８が接続状態に切り替えられるまでに時間（切替時間）を要していた。特に、低温時では同期に要する時間が長くなり、噛合クラッチ３８の切替に時間を要していた。これに対して、本実施例では、回転同期制御手段１７８が実行されることで電動モータ１１４による回転同期が実行されるため、前記シンクロ機構による同期を待つ必要がなくなるため、噛合クラッチ３８の切替が迅速に実施される。また、第２噛合クラッチ５４において、第１出力軸４８の回転とドライブギヤ５２の回転とを同期させる必要がないため、前記同期機構を省略することができる。
【００５８】
回生制御手段１８０は、噛合クラッチ３８が切断状態にある場合には、図３の実線で示す矢印で示す回転状態となり、前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２とが全差動状態、すなわち前輪車軸３４Ｒ１および前輪車軸３４Ｒ２の間に回転差が生じることを利用して、電動モータ１１４を回生モータとして機能させることによる回生制御を実行する。この電動モータ１１４の回生制御によって発電された電力は、蓄電装置１８２に蓄電され、回転同期制御手段１７８による電動モータ１１４のモータロック制御、並びに、ＡＤＤ断続切替制御手段１７６による電動モータ１１２の駆動に使用される。なお、蓄電装置１８２は、電動モータ１１２および電動モータ１１４の近傍に設けられ、電動モータ１１２および電動モータ１１４の電力が蓄電装置１８２のみによって賄われることで、他の蓄電装置からの配線が不要となり、システムが簡素化される。
【００５９】
図６は、電子制御装置１６０の制御作動の要部すなわち２輪駆動状態から４輪駆動状態へ切り替える際の切替時間を短くすることができる制御作動を説明するためのフローチャートであり、例えば数ｍｓｅｃ乃至数十ｍｓｅｃ程度の極めて短いサイクルタイムで繰り返し実行される。
【００６０】
図６において、先ず、トランスファ切替制御手段１７４に対応するステップＳ１０（以下、ステップを省略する）において、例えば駆動状態切替ダイヤルスイッチ１７０の操作位置Ｐdialからの駆動状態切替制御指令信号Ｓ2-4に基づいて２輪駆動状態から４輪駆動状態へ切り替えられる指令信号が出力されたか否かが判断される。このＳ１０が否定される場合、４輪駆動状態への切替が実行されず、Ｓ５０において他の制御が実行される。例えば、回生制御手段１８０に対応する電動モータ１１４による回生制御が実行され、この回生制御によって発電された電力が蓄電装置１８２に蓄電される。そして、蓄電された電力が電動モータ１１２の駆動等に逐次使用される。Ｓ１０に戻り、このＳ１０が肯定される場合、４輪駆動状態へ切り替えるためのＳ２０以下の制御が実行される。４輪駆動状態へ切り替えるに際して、先ず、回転同期制御手段１７８に対応するＳ２０が実行される。Ｓ２０では、電動モータ１１４のモータロック制御が実行されることにより、前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２とが一体的に回転させられ、前輪車軸３４Ｒ１の回転と前輪車軸３４Ｒ２の回転とが同期される。次いで、ＡＤＤ断続切替制御手段１７６に対応するＳ３０において、噛合クラッチ３８が接続状態に切り替えられる。なお、Ｓ２０において予め前輪車軸３４Ｒ１の回転と前輪車軸３４Ｒ２の回転とが同期されているため、噛合クラッチ３８の切替が可能となる。そして、噛合クラッチ３８が接続状態に切り替えられると、前輪用差動歯車装置３０が動力伝達状態となり、前輪車軸３４Ｌおよび前輪車軸３４Ｒの回転に従って、デフケース１０８およびデフケース１０８に接続されているリングギヤ１０４がこれら前輪車軸３４Ｌ、３４Ｒと一体的に回転することとなる。このリングギヤ１０４の回転が、ドライブピニオン１０４、フロントプロペラシャフト２６、ドリブンギヤ６２、およびチェーン６４を介してドライブギヤ５２に伝達され、このドライブギヤ５２の回転がクラッチハブ８８（すなわち第１出力軸４８）の回転と同期される。そして、トランスファ切替制御手段１７４に対応するＳ５０において、トランスファ２４の第２噛合クラッチ装置５４が接続状態に切り替えられることで、第１出力軸４８から第２出力軸６０にエンジン１２からの動力が伝達される４輪駆動状態に切り替えられる。このように、本実施例では、電動モータ１１４のモータロック制御によって前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２とが速やかに同期されるため、噛合クラッチ３８の接続状態への切替および第２噛合クラッチ装置５４の接続状態への切替が速やかに実行され、結果として、４輪駆動状態へに切替を速やかに実行することができる。
【００６１】
上述のように、本実施例によれば、噛合クラッチ３８によって前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２とを接続状態に切り替える際には、速やかに電動モータ１１４によって前輪車軸３４Ｒ１の回転と前輪車軸３４Ｒ２の回転とが同期される。したがって、例えばシンクロ機構（同期機構）による同期に比べて同期に要する時間が短くなるため、噛合クラッチ３８の切替に要する時間を短くすることができるに従い、噛合クラッチ３８の切替の応答性が向上する。特に、低温時ではシンクロ機構の性能が低下することが知られており、電動モータ１１４によって同期されることによる効果が顕著となる。
【００６２】
また、本実施例によれば、電動モータ１１４は、噛合クラッチ３８が遮断状態にあるとき、回生モータとして機能するため、噛合クラッチ３８が遮断状態にある場合において、前輪車軸３４Ｒ１と前輪車軸３４Ｒ２との間に生じる差回転を利用して、電動モータ１１４によって電力を確保することができる。
【００６３】
また、本実施例によれば、電動モータ１１４によって発電された電力が、必要に応じてその電動モータ１１４および電動モータ１１２に供給されるため、外部から電力を供給するための配線等が不要となり、システムが簡素化される。
【００６４】
また、本実施例によれば、車両用差動装置４１は、第２噛合クラッチ装置５４によって２輪駆動状態と４輪駆動状態とに切替可能な４輪駆動車両において、第２出力軸６０と前輪１４との間に介挿されている。このようにすれば、４輪駆動状態に切り替えられると、電動モータ１１４によって、前輪車軸３４Ｒ１の回転と前輪車軸３４Ｒ２の回転とが速やかに同期されるため、噛合クラッチ３８の切替に要する時間が短くなる。すなわち、４輪駆動状態への切替の応答性が向上する。また、電動モータ１１４によって前輪車軸３４Ｒ１の回転と前輪車軸３４Ｒ２の回転とが同期されるため、従来では第２噛合クラッチ装置５４に設けられていたシンクロ機構を省略することができる。
【００６５】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００６６】
例えば、前述の実施例では、前置エンジン後輪駆動（ＦＲ）を基本とする四輪駆動車に本発明が適用されているが、本発明は必ずしも上記構成に限定されず、例えば前置エンジン前輪駆動（ＦＦ）を基本とする四輪駆動車など、他の構成においても矛盾のない範囲で適用することができる。
【００６７】
また、前述の実施例では、図４の破線で示すように配線１１５が引き出されているが、上述した配線１１５の繋ぎ方はあくまで一例であって、前輪車軸３４の回転に拘わらず常時通電可能な構成であれば、自由に変更することができる。
【００６８】
また、前述の実施例では、電動モータ１１４のモータ本体１４８が前輪車軸３４Ｒ１に固定され、出力軸１５０が前輪車軸３４Ｒ２に固定されているが、モータ本体１４８が前輪車軸３４Ｒ２に固定され、出力軸１５０が前輪車軸３４Ｒ１に固定される構成であっても構わない。
【００６９】
また、前述の実施例では、噛合クラッチ３８が前輪車軸３４Ｒ側に設けられているが、前輪車軸３４Ｌ側に設けられる構成であっても構わない。
【００７０】
また、前述の実施例では、電動モータ１１４によって発電された電力は蓄電装置１８２に蓄電され、必要に応じて電動モータ１１２および電動モータ１１４に供給されることとしたが、蓄電装置１８２の電力をそれ以外の用途に使用しても構わない。
【００７１】
また、前述の実施例では、噛合クラッチ３８の切替には電動モータ１１２が使用されているが、電磁ソレノイドによって切り替えられる構成であっても構わない。
【００７２】
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１２：エンジン（駆動力源）
１４：前輪（車輪、副駆動輪）
１６：後輪（車輪、主駆動輪）
３０：前輪用差動歯車装置（差動機構）
３４Ｒ１：前輪車軸（第１車軸）
３４Ｒ２：前輪車軸（第２車軸）
３８：噛合クラッチ（断続切替機構）
４１：車両用差動装置
４８：第１出力軸（主駆動軸）
６０：第２出力軸（副駆動軸）
５４：第２噛合クラッチ装置（駆動状態切替機構）
１１２：電動モータ（電動式切替アクチュエータ）
１１４：電動モータ
１４８：モータ本体（電動モータの本体）
１５０：出力軸（電動モータの出力軸）
１６０：電子制御装置（制御装置）
【図１】
2012025197.tif 000003
【図２】
2012025197.tif 000004
【図３】
2012025197.tif 000005
【図４】
2012025197.tif 000006
【図５】
2012025197.tif 000007
【図６】
2012025197.tif 000008
【図７】
2012025197.tif 000009
【図８】
2012025197.tif 000010