(57)【要約】【課題】同期装置を有する断接機構を備えた四輪駆動車両の制御装置において、２ＷＤから４ＷＤへの切替時における制御装置の故障を確実に回避し、断接機構の故障を抑制する。【解決手段】前輪とプロペラシャフトとの間の動力伝達経路を断接する第１切替機構と、プロペラシャフトと後輪との間の動力伝達経路を断接する第２切替機構と、を備え、第１および第２切替機構が同期装置を有している四輪駆動車両の制御装置である。２ＷＤ状態から４ＷＤ状態への切替時における、第１切替機構の同期装置の作動中に、主駆動輪回転数Ｖと切離部回転数Ｖｐとが同期しない同期不成立と判定した場合には、運転者に警告を行うとともに、同期不成立が生じていても、所定条件が成立した場合には、第１切替機構を接続する。【選択図】図４
2017206048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源から主駆動輪へ伝達される動力の一部を副駆動輪へ伝達する伝達部材と、主駆動輪と伝達部材との間の動力伝達経路を断接する第１の断接機構と、伝達部材と副駆動輪との間の動力伝達経路を断接する第２の断接機構と、を備え、当該第１および第２の断接機構が、対応する駆動輪と伝達部材と間の動力伝達経路を接続するのに先立ち、対応する駆動輪側の回転数と伝達部材側の回転数とを同期させる同期装置を有している四輪駆動車両の制御装置であって、
上記第１および第２の断接機構が共に解放された二輪駆動状態から上記第１および第２の断接機構が共に接続される四輪駆動状態への切替時における、上記第１および第２の断接機構のうち先に接続される断接機構の上記同期装置の作動中に、対応する駆動輪側の回転数と上記伝達部材側の回転数とが同期しない同期不成立と判定した場合には、運転者に警告を行うとともに、同期不成立が生じていても、所定条件が成立した場合には、当該先に接続される断接機構を接続することを特徴とする四輪駆動車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期装置を有する断接機構を備えた四輪駆動車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、駆動源から主駆動輪へ伝達される動力の一部を副駆動輪へ伝達する伝達部材（例えばプロペラシャフト）と、当該伝達部材よりも駆動源側および副駆動輪側にそれぞれ設けられた２つの断接機構と、を備える四輪駆動車両が知られている。かかる四輪駆動車両では、二輪駆動走行中に、２つの断接機構を解放することで、伝達部材等を回転停止させることができ、これにより、２つの断接機構のうちの一方のみを解放する場合と比べて、摩擦損失を減少させて燃費を向上させることができる。
【０００３】
このような四輪駆動車両において、二輪駆動状態（２ＷＤ状態）から四輪駆動状態（４ＷＤ状態）へ切り替える場合の制御については種々提案されているが、例えば、特許文献１には、同期装置を有する断接機構を用いて、２ＷＤ状態から４ＷＤ状態への切り替えを行うことが開示されている。具体的には、特許文献１のものでは、断接機構を接続するのに先立ち、回転停止している伝達部材側の摩擦係合部材を、回転している主駆動輪側の摩擦係合部材に押し付けることで、伝達部材の回転数を引き上げて主駆動輪側の回転部材の回転数と略同期させた後に、伝達部材と回転部材とを接続するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１９３３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のもののように、２ＷＤ状態から４ＷＤ状態へ切り替える際、駆動輪側の回転数と伝達部材側の回転数とを略同期させた後に、断接機構の接続を実施する切替制御には、以下のような問題がある。
【０００６】
すなわち、上記のような切替制御は、通常、四輪駆動車両に搭載された制御装置（例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit））によって行われるところ、例えば、センサやハードの異常により伝達部材側の回転数が上昇しない場合には、制御装置は、駆動輪側の回転数と伝達部材側の回転数とが同期していない（同期不成立）と判定することになる。
【０００７】
そうして、従来の制御装置は、同期不成立が生じても、同期装置の作動状態を保持し続けるように構成されているため、同期不成立が続くと、制御装置が発熱して故障するおそれがある。特に、電磁クラッチ等を用いた断接機構で、２ＷＤ状態での同期装置の作動中に電磁クラッチがＯＦＦになると強制的に４ＷＤ状態へ切り替わるタイプのものでは、高車速状態で制御装置が故障して電磁クラッチがＯＦＦになった場合、回転数差が大きい状態で４ＷＤ状態への切り替えが実施されるため、大きな切替ショックが生じ、断接機構が故障するおそれがある。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、同期装置を有する断接機構を備えた四輪駆動車両の制御装置において、２ＷＤ状態から４ＷＤ状態への切替時における制御装置の故障を確実に回避するとともに、断接機構の故障を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明に係る四輪駆動車両の制御装置では、同期不成立の場合に、運転者に減速を促すとともに、所定条件が成立した場合には、同期不成立が生じていても、断接機構を接続するようにしている。
【００１０】
具体的には、本発明は、駆動源から主駆動輪へ伝達される動力の一部を副駆動輪へ伝達する伝達部材と、主駆動輪と伝達部材との間の動力伝達経路を断接する第１の断接機構と、伝達部材と副駆動輪との間の動力伝達経路を断接する第２の断接機構と、を備え、当該第１および第２の断接機構が、対応する駆動輪と伝達部材と間の動力伝達経路を接続するのに先立ち、対応する駆動輪側の回転数と伝達部材側の回転数とを同期させる同期装置を有している四輪駆動車両の制御装置を対象としている。
【００１１】
そして、この制御装置は、上記第１および第２の断接機構が共に解放された二輪駆動状態から上記第１および第２の断接機構が共に接続される四輪駆動状態への切替時における、上記第１および第２の断接機構のうち先に接続される断接機構の上記同期装置の作動中に、対応する駆動輪側の回転数と上記伝達部材側の回転数とが同期しない同期不成立と判定した場合には、運転者に警告を行うとともに、同期不成立が生じていても、所定条件が成立した場合には、当該先に接続される断接機構を接続することを特徴とするものである。
【００１２】
なお、本発明において「対応する駆動輪」とは、第１の断接機構であれば主駆動輪を指し、第２の断接機構であれば副駆動輪を指す。
【００１３】
また、本発明において「所定条件」とは、例えば、同期装置が作動してからの経過時間が、制御装置の温度が故障温度に達しないような時間範囲内で設定された最大時間に達した場合や、経過時間が最大時間に達する前に、対応する駆動輪側の回転数と伝達部材側の回転数との差の絶対値が、回転数差がある状態で断接機構を接続しても切替ショックが相対的に小さい範囲内に収まった場合等を挙げることができる。
【００１４】
この構成によれば、２ＷＤ状態から４ＷＤ状態への切替時における同期装置の作動中に、同期不成立が生じていても、所定条件が成立すれば、断接機構を接続する（駆動輪と伝達部材と間の動力伝達経路を接続する）ことから、同期が成立するまで同期装置の作動状態を保持し続けることによって制御装置が発熱し故障するという事態を確実に回避することができる。
【００１５】
そうして、同期装置の作動中に同期不成立と判定した場合には、例えばコーションランプを点灯させること等により運転者に警告を行うことから、運転者に減速を促すことができる。これにより、減速が行われた場合には、回転部材の回転数と伝達部材の回転数とが同期していなくても、両者の差が小さくなるので、所定条件の成立により断接機構を接続する際、大きな切替ショックによる断接機構の故障を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明に係る四輪駆動車両の制御装置によれば、２ＷＤ状態から４ＷＤ状態への切替時における制御装置の故障を確実に回避するとともに、断接機構の故障を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る四輪駆動車両の要部を模式的に示す図である。
【図２】断接機構の動作を模式的に説明する図である。
【図３】第１ピストンと第２ピストンとホルダーとの関係を模式的に説明する図である。
【図４】切替制御における同期不成立が生じた場合の流れを説明する模式図である。
【図５】制御装置が実行する制御の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】制御装置が実行する制御を示すフローチャートである。
【図７】制御装置が実行する制御を示すフローチャートである。
【図８】従来の切替制御における同期不成立が生じた場合の流れを説明する模式図である。
【図９】従来の制御の一例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
−四輪駆動車両の構成−
図１は、本実施形態に係る四輪駆動車両１の要部を模式的に示す図である。この四輪駆動車両１は、ＦＦ車ベースの車両であり、図１に示すように、エンジン（駆動源）２と、自動変速機３と、左右の前輪４Ｌ，４Ｒと、フロントデフ５と、第１切替機構６と、ドリブンピニオン７と、プロペラシャフト８と、電子制御カップリング９と、ドライブピニオン１１と、第２切替機構１２と、リヤデフ１３と、左右の後輪１４Ｌ，１４Ｒと、ＥＣＵ１０と、を備えている。
【００２０】
左右の前輪４Ｌ，４Ｒは、二輪駆動状態（以下、２ＷＤ状態ともいう）および四輪駆動状態（以下、４ＷＤ状態ともいう）の両状態において駆動輪となる主駆動輪を構成している。また、左右の後輪１４Ｌ，１４Ｒは、２ＷＤ状態では従動輪となる一方、４ＷＤ状態では駆動輪となる副駆動輪を構成している。
【００２１】
フロントデフ５は、デフケース５ａと、当該デフケース５ａ内に収容されたディファレンシャルギヤ部５ｂと、を有しており、左右の前輪４Ｌ，４Ｒに適宜差回転を与えつつ動力を伝達するように構成されている。デフケース５ａには、自動変速機３の出力ギヤ３ａと噛み合うデフリングギヤ５ｃと、第１切替機構６のスリーブ１８と噛み合い可能なドライブギヤ５ｄと、が設けられている。
【００２２】
第１切替機構（第１の断接機構）６は、回転軸１５と、スリーブ１８と、アクチュエータ２０（図２参照）と、同期装置１９と、を有する、ドグクラッチ（噛合式クラッチ）として構成されている。回転軸１５は、略円筒状に形成されており、その内側を前輪車軸２１が貫通している。回転軸１５の軸方向の右側の端部には、ドリブンピニオン７と噛み合うトランスファーリングギヤ１６が設けられている一方、回転軸１５の軸方向の左側の端部には、ドライブギヤ５ｄと略同径のドリブンギヤ１７が設けられている。スリーブ１８は、略円筒状に形成されており、その内周側には、ドライブギヤ５ｄおよびドリブンギヤ１７と噛合可能な内周歯が形成されている。スリーブ１８は、ＥＣＵ１０により制御されるアクチュエータ２０によって軸方向に移動し、ドライブギヤ５ｄのみと噛み合うディスコネクト位置と、ドライブギヤ５ｄおよびドリブンギヤ１７と噛み合うコネクト位置とを採るように構成されている。同期装置１９は、スリーブ１８の内周歯とドリブンギヤ１７とを噛み合わせる際にそれらの回転数を同期させる。
【００２３】
図２は、第１切替機構６の動作を模式的に説明する図である。なお、図２（ａ）〜（ｃ）では、図を見易くするために、本実施形態の説明に必要な要部のみを簡略化して示している。また、図２の軸方向は、回転軸１５の軸方向と一致しており、軸方向のＬ側は左前輪４Ｌ側であり、軸方向のＲ側は右前輪４Ｒ側である。図２に示すように、アクチュエータ２０は、電磁石２２と、ボールカム２３と、ホルダー２７と、第２ピストン２８と、スプリング２９と、を有していて、所謂ノックカム式に構成されている。また、同期装置１９は、回転軸１５側の摩擦係合部材３０と、フロントデフ５側の摩擦係合部材３１と、を有している。
【００２４】
電磁石２２は、ＥＣＵ１０によりＯＮとＯＦＦが制御され、ＯＮの場合には吸着力を生じ、ＯＦＦの場合には吸着力を生じない。ボールカム２３は、カムプレート２４と、第１ピストン２５と、これらカムプレート２４および第１ピストン２５に形成された対向するカム面に挟まれたボール２６と、を有している。電磁石２２とボールカム２３とは、電磁石２２がＯＮに切り替わると、電磁石２２の吸着力により、カムプレート２４と第１ピストン２５とが相対回転して軸方向に離隔することで、第１ピストン２５が軸方向Ｌ側に１ストロークだけ移動する一方、電磁石２２がＯＦＦに切り替わると、電磁石２２の吸着力がなくなることにより、第１ピストン２５が軸方向Ｒ側に１ストロークだけ移動するように構成されている。換言すると、第１ピストン２５は、電磁石２２のＯＮ操作およびＯＦＦ操作により、軸方向に１回往復動するように構成されている。
【００２５】
ホルダー２７は、環状に形成されていて、回転軸１５に対してその位置が固定されている。ホルダー２７の軸方向Ｌ側の端部には、周方向に連なる掛止歯２７ａ、２７ｂ、２７ｃが周期的に設けられている。３つの掛止歯２７ａ、２７ｂ、２７ｃは、それぞれ高さ（軸方向の位置）が異なるとともに、各掛止歯２７ａ、２７ｂ、２７ｃの軸方向の寸法がボールカム２３の１ストローク以下の寸法になるように形成されている。第２ピストン２８は、第１ピストン２５の軸方向Ｌ側への移動に連動して軸方向Ｌ側へ移動するとともに、スリーブ１８と相対回転可能に接続されており、スリーブ１８を介してスプリング２９により、軸方向Ｒ側へ常時付勢されている。第２ピストン２８には、掛止歯２７ａ、２７ｂ、２７ｃに掛け止められる突起２８ａが設けられており、かかる突起２８ａが、高さが異なる掛止歯２７ａ、２７ｂ、２７ｃに掛け止められることで、第２ピストン２８の軸方向における位置が変化し、それに伴いスリーブ１８の軸方向における位置が変化するようになっている。
【００２６】
図３は、第１ピストン２５と第２ピストン２８とホルダー２７との関係を模式的に説明する図である。第１ピストン２５は、環状に形成されていて、その軸方向Ｒ側の端部には、上述の如くカム面が形成されている一方、その軸方向Ｌ側の端部には、ホルダー２７と同様に、周方向に連なる受止歯２５ａ、２５ｂ、２５ｃが周期的に設けられている。第１ピストン２５は、ホルダー２７の径方向外側に、ホルダー２７に対して相対回転不能に配置されている。３つの受止歯２５ａ、２５ｂ、２５ｃは、図３に示すように、掛止歯２７ａ、２７ｂ、２７ｃに対して周方向に半波長ずれている。なお、電磁石２２がＯＦＦの状態を示す図３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）では、図を見易くするために、掛止歯２７ａの傾斜面と受止歯２５ａの傾斜面とを軸方向にずらして示しているが、実際には、電磁石２２がＯＦＦの状態では、掛止歯２７ａの傾斜面と受止歯２５ａの傾斜面とは略一致しており、図３（ａ）に示す状態では、第２ピストン２８の突起２８ａは、掛止歯２７ａの傾斜面と受止歯２５ａの傾斜面の両方に接触している。
【００２７】
先ず、図３（ａ）は、電磁石２２がＯＦＦの状態で、且つ、軸方向における最もＲ側の掛止歯２７ａに突起２８ａが掛け止められた状態を示しており、第２ピストン２８は、図３（ａ）に示す状態のときに、軸方向における最もＲ側に位置する。なお、図３（ａ）は、図２（Ｃ）に対応しており、コネクト位置における第２ピストン２８とホルダー２７との関係を示している。
【００２８】
次に、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す状態から、電磁石２２がＯＮになった状態を示している。図３（ａ）に示す状態から、電磁石２２がＯＮになると、第１ピストン２５が軸方向Ｒ側に１ストロークだけ移動し、突起２８ａが受止歯２５ａによって軸方向Ｒ側に押されて、掛止歯２７ａの頂点を超える。ここで、掛止歯２７ａの軸方向の寸法が１ストローク以下の寸法なので、突起２８ａは受止歯２５ａに掛け止められる。
【００２９】
次に、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示す状態から、電磁石２２がＯＦＦになった状態を示している。図３（ｂ）に示す状態から、電磁石２２がＯＦＦになると、第１ピストン２５が軸方向Ｌ側に戻る。ここで、第２ピストン２８はスプリング２９により軸方向Ｒ側へ付勢されているので、受止歯２５ａに掛け止められていた突起２８ａは、受止歯２５ａが軸方向Ｌ側に戻ると、掛止歯２７ｂに載り、掛止歯２７ｂの傾斜面を滑って掛止歯２７ｂの下端に掛け止められる。
【００３０】
同様に、図３（ｃ）に示す状態から、電磁石２２がＯＮになると、図３（ｄ）に示すように、第１ピストン２５が軸方向Ｒ側に１ストロークだけ移動し、受止歯２５ｂによって軸方向Ｒ側に押された突起２８ａが、掛止歯２７ｂの頂点を超えるとともに受止歯２５ｂに掛け止められる。そうして、図３（ｄ）に示す状態から、電磁石２２がＯＦＦになると、図３（ｅ）に示すように、受止歯２５ａに掛け止められていた突起２８ａが、掛止歯２７ｃに載った後、掛止歯２７ｃの傾斜面を滑って掛止歯２７ｃの下端に掛け止められる。なお、図３（ｅ）は、図２（Ａ）に対応しており、図３（ｃ）および（ｅ）は、ディスコネクト位置における第２ピストン２８とホルダー２７との関係を示している。
【００３１】
次に、図３（ｆ）は、図３（ｅ）に示す状態から、電磁石２２がＯＮになった状態を示している。図３（ｅ）に示す状態から、電磁石２２がＯＮになると、第１ピストン２５が軸方向Ｒ側に１ストロークだけ移動し、突起２８ａが受止歯２５ｃによって軸方向Ｒ側に押されて、掛止歯２７ｃの頂点を超えて受止歯２５ｃに掛け止められる（または突起部２７ｄに載る）。第２ピストン２８は、図３（ｆ）に示す状態のときに、軸方向における最もＬ側に位置する。なお、図３（ｆ）は、図２（Ｂ）に対応している。
【００３２】
そうして、図３（ｆ）に示す状態から、電磁石２２がＯＦＦになると、第１ピストン２５が軸方向Ｌ側に戻る。第２ピストン２８はスプリング２９により軸方向Ｒ側へ付勢されているので、突起２８ａは、突起部２７ｄの傾斜面を滑り掛止歯２７ａの上端に落ちた後、掛止歯２７ａの傾斜面を滑って掛止歯２７ａの下端に掛け止められ、図３（ａ）に示す状態に戻る。
【００３３】
図２に戻って、同期装置１９における回転軸１５側の摩擦係合部材３０は、回転軸１５に対して相対回転不能、且つ、軸方向にスリーブ１８と共に移動可能に設けられている。一方、同期装置１９におけるフロントデフ５側の摩擦係合部材３１は、ドライブギヤ５ｄに対して相対回転不能に設けられている。
【００３４】
以上のように構成された第１切替機構６では、図２（ａ）に示すように、電磁石２２がＯＦＦで、突起２８ａが掛止歯２７ｃの下端に掛け止められた状態では、第２ピストン２８と接続されたスリーブ１８は、ドライブギヤ５ｄのみと噛み合うディスコネクト位置を採る。このとき、摩擦係合部材３０と摩擦係合部材３１とは離れている。
【００３５】
次いで、電磁石２２がＯＮになると、図２（ｂ）に示すように、突起２８ａが突起部２７ｄに載る（または受止歯２５ｃに掛け止められる）ことで、第２ピストン２８が軸方向における最もＬ側に位置し、第２ピストン２８と接続されたスリーブ１８は、スプリング２９の付勢力に抗して軸方向Ｌ側に移動する。このとき、スリーブ１８自体はドライブギヤ５ｄのみと噛み合ったままであるが、スリーブ１８と共に移動した摩擦係合部材３０が摩擦係合部材３１に当接する。このように、エンジン２からの動力によって回転しているドライブギヤ５ｄに対して相対回転不能に設けられている摩擦係合部材３１に、回転停止している回転軸１５に対して相対回転不能に設けられている摩擦係合部材３０が押し付けられることで、ドリブンギヤ１７の回転数が上昇して、ドライブギヤ５ｄの回転数とドリブンギヤ１７の回転数とが略同期する。
【００３６】
そうして、ドライブギヤ５ｄの回転数とドリブンギヤ１７の回転数とが略同期した状態で、電磁石２２がＯＦＦになると、図２（ｃ）に示すように、突起２８ａが掛止歯２７ａの下端に掛け止められて、第２ピストン２８が軸方向における最もＲ側に位置することにより、スリーブ１８がドライブギヤ５ｄおよびドリブンギヤ１７と噛み合うコネクト位置を採る。
【００３７】
図１に戻って、第１切替機構６が解放される（スリーブ１８がディスコネクト位置を採る）と、スリーブ１８がドライブギヤ５ｄのみと噛み合い、デフケース５ａと回転軸１５との接続が遮断されるので、エンジン２から出力された動力はプロペラシャフト８に伝達されない。一方、第１切替機構６が接続される（スリーブ１８がコネクト位置を採る）と、スリーブ１８がドライブギヤ５ｄおよびドリブンギヤ１７と噛み合い、回転軸１５がデフケース５ａと一体的に回転し、それに伴ってトランスファーリングギヤ１６と噛み合うドリブンピニオン７が回転して、プロペラシャフト（伝達部材）８が回転する。
【００３８】
電子制御カップリング９は、プロペラシャフト８とドライブピニオン１１との間に設けられており、プロペラシャフト８と接続された回転要素９ａと、ドライブピニオン１１と接続された回転要素９ｂとの間でトルク伝達を行う。電子制御カップリング９は、例えば湿式多板クラッチで構成される公知のものであり、その伝達トルクを制御することにより、前輪４Ｌ，４Ｒ側と後輪１４Ｌ，１４Ｒ側とのトルク配分を１００：０から５０：５０までの範囲で連続的に変更することができるように構成されている。
【００３９】
第２切替機構（第２の断接機構）１２は、ドライブピニオン１１とリヤデフ１３との間に設けられ、これらの間の動力伝達経路を選択的に断接するドグクラッチとして構成されている。リヤデフ１３は、フロントデフ５と同様の構成になっていて、左右の後輪１４Ｌ，１４Ｒに適宜差回転を与えつつ動力を伝達する。第２切替機構１２が解放されると、ドライブピニオン１１とリヤデフ１３との接続が遮断されるので、エンジン２から出力された動力は左右の後輪１４Ｌ，１４Ｒに伝達されない。一方、第２切替機構１２が接続されると、ドライブピニオン１１とリヤデフ１３とが接続されるので、エンジン２から出力された動力が左右の後輪１４Ｌ，１４Ｒに伝達される。なお、第２切替機構１２は、第１切替機構６と同様の構成なので、説明を省略する。
【００４０】
ＥＣＵ（制御装置）１０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵが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四輪駆動車両１の各種制御を実行する。ＥＣＵ１０は、例えば、エンジン２の出力制御、自動変速機３の変速制御、第１切替機構６および第２切替機構１２の切替制御、電子制御カップリング９のトルク容量制御等を実行する。
【００４１】
また、ＥＣＵ１０には、第１センサ３２により出力されるドライブギヤ５ｄの回転数を示す信号、第２センサ３３により出力されるプロペラシャフト８の回転数を示す信号、第３センサ３４より出力される、第２切替機構１２のスリーブ（図示せず）と噛み合い可能な、リヤデフ１３に設けられたドライブギヤ（図示せず）の回転数を示す信号等が入力される。
【００４２】
以上のように構成された本実施形態の四輪駆動車両１では、ＥＣＵ１０の制御による、第１切替機構６、第２切替機構１２および電子制御カップリング９の断接により、２ＷＤ走行と４ＷＤ走行とが可能となる。
【００４３】
具体的には、４ＷＤ走行では、第１切替機構６、第２切替機構１２および電子制御カップリング９が接続される。これより、エンジン２の動力が自動変速機３およびフロントデフ５を介して左右の前輪４Ｌ，４Ｒに伝達されるとともに、エンジン２の動力の一部がプロペラシャフト８、リヤデフ１３等を介して左右の後輪１４Ｌ，１４Ｒに伝達される。この４ＷＤ走行においては、電子制御カップリング９の伝達トルクが制御されることで、前後輪４Ｌ，４Ｒ，１４Ｌ，１４Ｒのトルク配分が適宜調整される。
【００４４】
また、４ＷＤスタンバイ状態での２ＷＤ走行では、第１切替機構６および第２切替機構１２が接続される一方、電子制御カップリング９が遮断される。これより、エンジン２からの動力は、自動変速機３およびフロントデフ５を介して左右の前輪４Ｌ，４Ｒに伝達される一方、電子制御カップリング９が遮断されるため左右の後輪１４Ｌ，１４Ｒには伝達されないが、電子制御カップリング９を締結するだけで迅速に４ＷＤ走行に切り替えることが可能となる。
【００４５】
さらに、２ＷＤディスコネクト状態での２ＷＤ走行では、第１切替機構６、第２切替機構１２および電子制御カップリング９が全て遮断される。これより、エンジン２からの動力が左右の前輪４Ｌ，４Ｒに伝達される一方、左右の後輪１４Ｌ，１４Ｒには伝達されないことで２ＷＤが実現されるのみならず、回転軸１５、ドリブンピニオン７、プロペラシャフト８、電子制御カップリング９、ドライブピニオン１１等の回転要素の回転が停止し、走行中における走行抵抗が低減される。それ故、第１および第２切替機構６，１２のうちの一方のみを解放する場合と比べて、燃費を向上させることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、ノックカム式のアクチュエータ２０を用いて、スリーブ１８をディスコネクト位置またはコネクト位置に固定することができるので、例えば、スリーブ１８をディスコネクト位置またはコネクト位置に固定するために、常時アクチュエータに電力を供給し続けるものに比して、電力消費量を抑制することができる。
【００４７】
なお、上述した構成において、請求項との関係は、プロペラシャフト８が「駆動源から主駆動輪へ伝達される動力の一部を副駆動輪へ伝達する伝達部材」に相当し、第１切替機構６が「主駆動輪と伝達部材との間の動力伝達経路を断接する第１の断接機構」に相当し、第２切替機構１２が「伝達部材と副駆動輪との間の動力伝達経路を断接する第２の断接機構」に相当する。
【００４８】
−切替制御−
次に、本実施形態における、２ＷＤディスコネクト状態から４ＷＤ状態へ切り替える切替制御についての説明を行うが、それに先立ち、本発明を理解し易くするために、同期装置を有する切替機構を備えた四輪駆動車両における従来の切替制御の問題点について説明する。
【００４９】
なお、以下の本実施形態の切替制御および従来の切替制御の説明では、２ＷＤディスコネクト状態で回転が停止する回転軸１５、ドリブンピニオン７、プロペラシャフト８、電子制御カップリング９、ドライブピニオン１１等の回転要素を総称して切離部４０という。また、第１センサ３２により出力されるドライブギヤ５ｄの回転数を主駆動輪回転数Ｖという。さらに、プロペラシャフト８の回転数とドリブンギヤ１７の回転数とは、トランスファーリングギヤ１６とドリブンピニオン７とのギヤ比を介して特定の関係にあることから、第２センサ３３により出力されるプロペラシャフト８の回転数から算出されるドリブンギヤ１７の回転数を切離部回転数Ｖｐという。
【００５０】
図８は、従来の切替制御における同期不成立が生じた場合の流れを説明する模式図であり、図９は、従来の制御の一例を示すタイミングチャートである。図８に示すように、従来の切替制御では、（１）例えば運転者のスイッチ操作により２ＷＤディスコネクト状態から４ＷＤ状態への切替指示が出されると、（２）第１切替機構の同期装置がＯＮとなり、エンジンの駆動力により駆動している前輪側の回転数と、停止している切離部側の回転数との同期が図られる。
【００５１】
ここで、例えばセンサやハードの異常により切離部回転数Ｖｐが上昇しない場合には、（３）ＥＣＵは、｜主駆動輪回転数Ｖ−切離部回転数Ｖｐ｜≦所定回転数が成立していない、換言すると、主駆動輪回転数Ｖと切離部回転数Ｖｐとが同期していない（同期不成立）と判定することになる。なお、｜｜は絶対値を表す。また、所定回転数は、回転数差の絶対値がそれ以下であれば、略同期していると推定することができるような値に設定されている。
【００５２】
そうして、従来の切替制御では、同期不成立が生じても、（４）同期装置の作動状態を保持し続けるように構成されているため、（５）同期不成立が続くと、ＥＣＵが発熱して故障するおそれがある。また、ＥＣＵの故障により同期装置の作動中に電磁石がＯＦＦになると、（６）強制的にスリーブがコネクト位置に移動するため、例えば高車速状態で主駆動輪回転数Ｖと切離部回転数Ｖｐとの差が大きい場合には、大きな切替ショックが生じるおそれがある。
【００５３】
具体例を示すと、図９の時刻ｔ0において切替指示が出力されると、時刻ｔ1において第１切替機構の同期装置がＯＮとなり、切離部回転数Ｖｐが上昇し始めるが、ハード等の異常により切離部回転数Ｖｐの上昇が止まり、時刻ｔ2において同期不成立を検出しても、同期装置の作動状態が保持される。
【００５４】
このような同期不成立の状態が長く続くと、時刻ｔ3においてＥＣＵの発熱が始まる。そうして、従来の切替制御では、図９のＡ部で示すように主駆動輪回転数Ｖと切離部回転数Ｖｐとの差が小さくなっても、｜主駆動輪回転数Ｖ−切離部回転数Ｖｐ｜＞所定回転数では切り替えが行われず、時刻ｔ4においてＥＣＵが故障温度に達する。ＥＣＵが故障して電磁石がＯＦＦになると、主駆動輪回転数Ｖと切離部回転数Ｖｐとに大きな差があるにも拘わらず、時刻ｔ5において強制的にスリーブがドリブンギヤと噛み合うため、大きな切替ショックが生じ、第１切替機構が故障するおそれがある。また、このような状態では、ＥＣＵが故障しているため、運転者に異常を知らせることが困難になるという問題もある。
【００５５】
そこで、本実施形態では、２ＷＤディスコネクト状態から４ＷＤ状態への切替時における同期装置１９の作動中に、主駆動輪回転数Ｖと切離部回転数Ｖｐとが同期しない同期不成立と判定した場合には、運転者に警告を行うとともに、同期不成立が生じていても、所定条件が成立した場合には、第１切替機構６を接続するようにＥＣＵ１０を構成している。
【００５６】
図４は、本実施形態の切替制御における同期不成立が生じた場合の流れを説明する模式図であり、図５は、ＥＣＵ１０が実行する制御の一例を示すタイミングチャートである。本実施形態の切替制御においても、図４に示すように、（１）運転者のスイッチ操作により２ＷＤディスコネクト状態から４ＷＤ状態への切替指示が出されると、（２）第１切替機構６の同期装置１９がＯＮとなり、前輪４Ｌ，４Ｒ側の回転数と切離部４０側の回転数との同期が図られ、切離部回転数Ｖｐが上昇しない場合には、（３）ＥＣＵ１０が同期不成立を検出する点は、従来の切替制御と同様である。
【００５７】
もっとも、本実施形態では、ＥＣＵ１０は、（４）同期不成立と判定した場合には、例えばインストルメントパネルに設置されているコーションランプ３５を点灯させることで、同期不成立が生じていることを運転者に警告して減速を促すとともに、（５）所定条件が成立した場合には、同期不成立が生じていても、第１切替機構６を接続して４ＷＤ状態へ切り替えるように構成されている。ここで、所定条件とは、（５−２）同期不成立判定時間Ｔ（同期装置１９が作動してからの経過時間）が、ＥＣＵ１０の温度が故障温度に達しないような時間範囲内で設定された最大時間ＴMAXに達した場合、または、（５−１）同期不成立判定時間Ｔが最大時間ＴMAXに達する前に、主駆動輪回転数Ｖと切離部回転数Ｖｐとの差の絶対値が、回転数差がある状態で第１切替機構６を接続しても切替ショックが相対的に小さい範囲内に収まった場合である。
【００５８】
より詳しくは、ＥＣＵ１０は、同期不成立を検出しても、直ぐには同期不成立とは判定せず、同期不成立判定時間Ｔが最小時間ＴMINに達して初めて同期不成立と判定し、コーションランプ３５を点灯させる。ここで、最小時間ＴMINは、ハード等に異常が生じていない通常の切替時にコーションランプ３５を点灯させないために設定されている判定猶予時間であり、実験等に基づいて予め設定される。
【００５９】
そうして、コーションランプ３５による警告に従い運転者が減速を行った場合には、ＥＣＵ１０は、（５−１）最小時間ＴMIN≦同期不成立判定時間Ｔ＜最大時間ＴMAX、且つ、｜主駆動輪回転数Ｖ−（切離部回転数Ｖｐ＋閾値Ｖ0）｜≦所定回転数で第１切替機構６を接続する。ここで、閾値Ｖ0は、主駆動輪回転数Ｖと切離部回転数Ｖｐとに回転数差がある状態で第１切替機構６を接続しても切替ショックが相対的に小さくなるような値であり、実験等に基づいて予め設定される。このように、｜主駆動輪回転数Ｖ−切離部回転数Ｖｐ｜≦所定回転数とならなくても、最大時間ＴMAXに到達する前に運転者が減速を行うことにより、｜主駆動輪回転数Ｖ−（切離部回転数Ｖｐ＋閾値Ｖ0）｜≦所定回転数になった状態で第１切替機構６を接続することで、ＥＣＵ１０が発熱して故障するのを回避することができるとともに、大きな切替ショックが生じるのを抑制することができる。
【００６０】
一方、コーションランプ３５による警告によっても運転者が減速を行わなかった場合には、ＥＣＵ１０は、（５−２）同期不成立判定時間Ｔ＝最大時間ＴMAXで第１切替機構６を接続する。この場合には、大きな切替ショックが生じる可能性はあるものの、ＥＣＵ１０が発熱して故障するという事態は確実に回避することができる。
【００６１】
以上のようにして、第１切替機構６を接続し、次いで第２切替機構１２を接続した後は、ＥＣＵ１０は、（６）２ＷＤ状態と４ＷＤ状態との切り替えを禁止し、コーションランプ３５を点滅させる等によって運転者に入庫を指示する。
【００６２】
具体例を示すと、図５の時刻ｔ0において切替指示が出されると、時刻ｔ1において第１切替機構６の同期装置１９がＯＮとなり、切離部回転数Ｖｐが上昇し始めるが、ハード等の異常により切離部回転数Ｖｐの上昇が止まると、時刻ｔ2において同期不成立を検出する。
【００６３】
そうして、時刻ｔ3において同期不成立判定時間Ｔが最小時間ＴMINに達するとコーションランプ３５を点灯させる。時刻ｔ4においてＥＣＵ１０が発熱し始めるが、ＥＣＵ１０の温度が故障温度に達する前に、コーションランプ３５による警告に従い運転者が減速を行うことで主駆動輪回転数Ｖが低下し、時刻ｔ5において｜主駆動輪回転数Ｖ−（切離部回転数Ｖｐ＋閾値Ｖ0）｜≦所定回転数になると、電磁石２２をＯＦＦにして、強制的にスリーブ１８とドリブンギヤ１７とを噛み合わせる。これにより、大きな切替ショックが生じることなく、同期装置１９の作動状態が終了し、ＥＣＵ１０の発熱による故障が回避される。
【００６４】
−フローチャート−
次に、ＥＣＵ１０が実行する切替制御の手順を図６および図７のフローチャートに沿って説明する。なお、図６および図７は、作図の都合上、一つのフローチャートを分割して示したものであり、これらの図中の丸で囲んだ符号で各フローチャートが連続していることを示している。
【００６５】
先ず、ステップＳ１において、例えば運転者のスイッチ操作により２ＷＤディスコネクト状態から４ＷＤ状態への切替指示が出されると、次のステップＳ２において、ＥＣＵ１０が第１切替機構６のアクチュエータ２０をＯＮ（電磁石２２をＯＮ）にし、切離部回転数Ｖｐを上昇させて、ステップＳ３に進む。
【００６６】
次のステップＳ３では、前輪４Ｌ，４Ｒ側の回転数と切離部４０側の回転数とが同期したか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ１０が、第１センサ３２および第２センサ３３からの信号等に基づいて、｜主駆動輪回転数Ｖ−切離部回転数Ｖｐ｜≦所定回転数の状態が所定回数連続したか否かを判定する。これは、図５に示すように主駆動輪回転数Ｖは頻繁に変動するところ、偶々｜主駆動輪回転数Ｖ−切離部回転数Ｖｐ｜≦所定回転数となった場合に、前輪４Ｌ，４Ｒ側の回転数と切離部４０側の回転数とが同期したと判定するのを防ぐために、例えば６ｍｓの間に｜主駆動輪回転数Ｖ−切離部回転数Ｖｐ｜≦所定回転数である状態が連続して所定回数検出された場合に初めて、前輪４Ｌ，４Ｒ側の回転数と切離部４０側の回転数とが同期したと判定するものである。このステップＳ３の判定がＹＥＳの場合、すなわち、前輪４Ｌ，４Ｒ側の回転数と切離部４０側の回転数とが同期したと判定された場合には、ステップＳ４に進む。
【００６７】
次のステップＳ４では、ＥＣＵ１０が第１切替機構６のアクチュエータ２０をＯＦＦ（電磁石２２をＯＦＦ）にして、スリーブ１８をコネクト位置へ移動させる。次のステップＳ５では、ＥＣＵ１０が、第１切替機構６が実際に接続されたか否かを判定する。これは、図２（ｂ）の状態からアクチュエータ２０をＯＦＦにすると図２（ｃ）の状態に移行するが、ポジションセンサ（図示せず）等からの信号に基づいて、実際にスリーブ１８がドリブンギヤ１７と噛み合ったことを確認するために行うものである。このステップＳ５の判定がＮＯの場合、すなわち、未だスリーブ１８がドリブンギヤ１７と噛み合っていない場合には、ステップＳ６に進み、所定時間待った後、再びステップＳ５の判定を行う。一方、このステップＳ５の判定がＹＥＳの場合、すなわち、スリーブ１８がドリブンギヤ１７と噛み合って第１切替機構６が接続された場合には、ステップＳ７に進む。
【００６８】
次のステップＳ７では、ＥＣＵ１０が、第２切替機構１２のアクチュエータをＯＮ操作した後ＯＦＦすることにより、図２（ａ）〜（ｃ）と同様の手順で、第２切替機構１２の接続を行う。なお、この場合には、後輪１４Ｌ，１４Ｒ側の回転数と切離部４０側の回転数とは既に略同期しているので、第２切替機構１２のアクチュエータのＯＦＦ操作はＯＮ操作の後に直ちに行われる。
【００６９】
次のステップＳ８では、ＥＣＵ１０が、第２切替機構１２が実際に接続されたか否かを判定する。このステップＳ８の判定がＮＯの場合には、ステップＳ９に進み、所定時間待った後、再びステップＳ８の判定を行う。一方、このステップＳ８の判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ１０に進み、切替完了を認識した後ＥＮＤする。なお、ステップＳ１〜ステップＳ１０という流れは、センサやハードの異常がない通常の切替制御に相当する。
【００７０】
これに対し、ステップＳ３での判定がＮＯの場合、すなわち、前輪４Ｌ，４Ｒ側の回転数と切離部４０側の回転数とが同期していない場合には、ステップＳ１１に進み、ＥＣＵ１０が、同期不成立カウンタのカウント値を１つ増やすとともに、強制接続カウンタのカウント値を１つ増やした後、ステップＳ１２に進む。ここで、ステップＳ１１の処理はステップＳ３での判定がＮＯの場合である限り一定周期で行われるところ、同期不成立カウンタおよび強制接続カウンタは上記同期不成立判定時間Ｔ、すなわち、第１切替機構６のアクチュエータ２０が作動してからの経過時間に対応している。
【００７１】
次のステップＳ１２では、ＥＣＵ１０が、同期不成立カウンタが最小時間ＴMIN以上になったか否かを判定する。このステップＳ１２での判定がＮＯの場合、すなわち、同期不成立判定時間Ｔが最小時間ＴMIN未満の場合には、ハード等に異常が生じた同期不成立か、ハード等に異常が生じていない通常の状態か、を確実に判別するのは困難であるため、ステップＳ１３に進み、ＥＣＵ１０が、第１切替機構６のアクチュエータ２０のＯＮ状態を継続し、再びステップＳ３において同期が成立したか否かを判定する。
【００７２】
一方、ステップＳ１２での判定がＹＥＳの場合、すなわち、同期不成立判定時間Ｔが最小時間ＴMIN以上になった場合には、ステップＳ１４に進み、ＥＣＵ１０が、運転者に減速を促すべくコーションランプ３５を点灯させる。
【００７３】
次のステップＳ１５では、コーションランプ３５による警告に従い運転者が減速を行ったこと等により、｜主駆動輪回転数Ｖ−（切離部回転数Ｖｐ＋閾値Ｖ0）｜≦所定回転数になったか否か、換言すると、主駆動輪回転数Ｖと切離部回転数Ｖｐとの差が、回転数差がある状態で第１切替機構６を接続しても切替ショックが相対的に小さくなる程度に縮まったか否かを判定する。このステップＳ１５での判定がＮＯの場合、すなわち、未だ第１切替機構６を接続することができる状態にない場合には、ステップＳ１６に進む。
【００７４】
次のステップＳ１６では、ＥＣＵ１０が、強制接続カウンタが最大時間ＴMAX以上になったか否かを判定する。このステップＳ１２での判定がＮＯの場合、すなわち、同期不成立判定時間Ｔが最大時間ＴMAX未満であり、ＥＣＵ１０が発熱して故障温度に達するような状態にない場合には、ステップＳ１７に進む。次のステップＳ１７では、ＥＣＵ１０が、強制接続カウンタのカウント値を１つ増やした後、再びステップＳ１５において｜主駆動輪回転数Ｖ−（切離部回転数Ｖｐ＋閾値Ｖ0）｜≦所定回転数になったか否かを判定する。
【００７５】
これらに対し、ステップＳ１５での判定がＹＥＳの場合には、回転数差がある状態で第１切替機構６を接続しても切替ショックが相対的に小さいことから、ステップＳ１８に進み、ＥＣＵ１０が第１切替機構６のアクチュエータ２０をＯＦＦ（電磁石２２をＯＦＦ）にする。また、ステップＳ１６での判定がＹＥＳの場合には、ＥＣＵ１０の温度が故障温度に近づくのを防ぐべく、ステップＳ１８に進み、ＥＣＵ１０が第１切替機構６のアクチュエータ２０をＯＦＦ（電磁石２２をＯＦＦ）にする。
【００７６】
次のステップＳ１９では、ＥＣＵ１０が、第１切替機構６が実際に接続されたか否かを判定する。このステップＳ１９の判定がＮＯの場合、すなわち、未だスリーブ１８がドリブンギヤ１７と噛み合っていない場合には、ステップＳ２０に進み、所定時間待った後、再びステップＳ１９の判定を行う。一方、このステップＳ１９の判定がＹＥＳの場合、すなわち、スリーブ１８がドリブンギヤ１７と噛み合って第１切替機構６が接続された場合には、ステップＳ２１に進む。
【００７７】
次のステップＳ２１では、ＥＣＵ１０が、第２切替機構１２のアクチュエータをＯＮ操作した後ＯＦＦすることにより、第２切替機構１２の接続を行う。次のステップＳ２２では、ＥＣＵ１０が、第２切替機構１２が実際に接続されたか否かを判定する。このステップＳ２２の判定がＮＯの場合には、ステップＳ２３に進み、所定時間待った後、再びステップＳ２２の判定を行う。一方、このステップＳ２２の判定がＹＥＳの場合には、ステップＳ２４に進み、切替完了を認識した後ステップＳ２５に進む。
【００７８】
次のステップＳ２５では、ＥＣＵ１０が、以降の２ＷＤ状態と４ＷＤ状態との切り替えを禁止した後ＥＮＤする。ＥＣＵ１０は、例えば運転者のスイッチ操作により４ＷＤ状態から２ＷＤ状態への切替指示が出されても、切替えを行わないとともに、コーションランプ３５を点滅させる等によって運転者に入庫を指示する。
【００７９】
（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神または主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【００８０】
上記実施形態では、第１切替機構６に本発明の切替制御を適用したが、これに限らず、第２切替機構１２から先に接続する場合は、第２切替機構１２に本発明の切替制御を適用してもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、アクチュエータ２０をノックカム式としたが、これに限らず、同期装置の作動中にＥＣＵが故障してＯＦＦになると、強制的に切替機構が接続されるタイプのものであれば、どのようなアクチュエータを備える切替機構に本発明の切替制御を適用してもよい。
【００８２】
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明によると、２ＷＤ状態から４ＷＤ状態への切替時における制御装置の故障を確実に回避するとともに、断接機構の故障を抑制することができるので、同期装置を有する断接機構を備える四輪駆動車両の制御装置に適用して極めて有益である。
【符号の説明】
【００８４】
１        四輪駆動車両
２        エンジン（駆動源）
４Ｌ      前輪（主駆動輪）
４Ｒ      前輪（主駆動輪）
５ｄ      ドライブギヤ（回転部材）
６        第１切替機構（第１の断接機構）
８        プロペラシャフト（伝達部材）
１０      ＥＣＵ（制御装置）
１２      第２切替機構（第２の断接機構）
１４Ｌ    後輪（副駆動輪）
１４Ｒ    後輪（副駆動輪）
１９      同期装置
【図１】
2017206048.tif 000003
【図２】
2017206048.tif 000004
【図３】
2017206048.tif 000005
【図４】
2017206048.tif 000006
【図５】
2017206048.tif 000007
【図６】
2017206048.tif 000008
【図７】
2017206048.tif 000009
【図８】
2017206048.tif 000010
【図９】
2017206048.tif 000011