(57)【要約】  【課題】高価な増速装置を備えなくても、廉価な構造で車両の旋回性能を確保することを可能とし、前後輪間又は左右輪間のトルク配分を優れた応答性で行うことを可能とした摩擦クラッチ制御装置と駆動力配分装置を提供する。  【解決手段】摩擦クラッチ制御装置は、摩擦クラッチ１５の締結力を制御するクラッチ押付部材２４と、クラッチ押付部材２４に軸方向変位を与えるボールカム機構２５と、ボールカム機構２５を駆動するモータ２３とを備えている。ボールカム機構２５は、モータ２３の回転変位に対してクラッチ押付部材２４のストロークを非線形駆動する。  【選択図】図１
2009074630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸から第２の軸へ駆動力を伝達する摩擦クラッチと、
前記摩擦クラッチの締結力を制御するクラッチ押付部材と、
前記クラッチ押付部材に軸方向変位を与える変位変換機構と、
前記摩擦クラッチへの押付荷重に対して線形に変化する反力発生手段と、
前記変位変換機構を駆動するモータと、
前記反力発生手段からの反力荷重を検出する反力荷重検出手段と、
検出した反力荷重に基づき前記モータの駆動力を制御する制御部とを備え、
前記変位変換機構は、前記モータの回転変位に対して前記クラッチ押付部材のストロークを非線形に駆動することを特徴とする摩擦クラッチ制御装置。
【請求項２】
前記変位変換機構は、前記クラッチ押付部材に軸方向変位を付与するボールカム機構と、前記ボールカム機構を介して前記モータの回転を前記クラッチ押付部材に伝達する非線形カムとを備え、
前記ボールカム機構は、前記摩擦クラッチと同一軸上に互いに相対回転可能に配され、互いに相対する面に複数の傾斜溝を有する一対のボールカムと、
前記一対のボールカムの傾斜溝に挟持されるボールと、
前記一対のボールカムの一方に設けられ、前記非線形カムに沿って移動するカムフォロアとを備えたことを特徴とする請求項１記載の摩擦クラッチ制御装置。
【請求項３】
前記非線形カムは、前記クラッチ押付部材が前記摩擦クラッチから離れているときは前記モータの回転変位に対して前記クラッチ押付部材を第１の速度で移動させ、前記クラッチ押付部材が前記摩擦クラッチを押し付けているときは前記モータの回転変位に対して前記クラッチ押付部材を前記第１の速度よりも遅い第２の速度で移動させる非線形のカム面形状を有していることを特徴とする請求項２記載の摩擦クラッチ制御装置。
【請求項４】
前記反力荷重検出手段が、荷重センサであることを特徴とする請求項１記載の摩擦クラッチ制御装置。
【請求項５】
前記反力荷重検出手段が、反力荷重を油圧に変換する圧力変換機構と、変換された油圧を検出する圧力センサとにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の摩擦クラッチ制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記反力荷重検出手段に前記反力発生装置からの反力が加わらないように前記モータを制御し、そのときの前記反力荷重検出手段からの荷重検出値を零荷重と設定する学習制御機能を有していることを特徴とする請求項１記載の摩擦クラッチ制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記クラッチ押付部材が前記摩擦クラッチから離れ、かつ、前記反力荷重検出手段に前記摩擦クラッチのリターンスプリング荷重が加わったときの位置を検出し、そのときの前記反力荷重検出手段からの荷重検出値を前記クラッチ押付部材の押付荷重が零荷重であると設定する学習制御機能を有していることを特徴とする請求項１記載の摩擦クラッチ制御装置。
【請求項８】
温度検出手段を有し、
前記制御部は、前記反力荷重検出手段からの検出信号を前記温度検出手段からの温度検出値により補正することを特徴とする請求項１記載の摩擦クラッチ制御装置。
【請求項９】
上記請求項１記載の摩擦クラッチ制御装置を前後輪間に備えたことを特徴とする駆動力配分装置。
【請求項１０】
上記請求項１記載の摩擦クラッチ制御装置を左右輪に備えたことを特徴とする駆動力配分装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の前後輪間又は車両の左右輪間に駆動源からの駆動力を配分制御する摩擦クラッチ制御装置及び駆動力配分装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば前後輪の駆動力配分比及び後輪左右の駆動力配分比を制御可能なＦＦ車ベースの４輪駆動車両の駆動力配分装置（動力伝達装置）がある（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
この非特許文献１に記載された従来の駆動力配分装置は、主駆動輪である前輪及び従駆動輪である後輪間に増速装置を設けることにより、直進走行時において前輪の回転速度と後輪の回転速度とが略等しくなるように後輪を増速しない直結状態と、旋回時のみに前輪の回転速度よりも後輪の回転速度が大きくなる増速状態とに切り替え可能な２段切り替え方式となっている。
【０００４】
この従来の駆動力配分装置では、車両前方に配置されたエンジンの駆動力がプロペラシャフト等を介して増速装置に伝達され、増速装置からの駆動力が左右後輪にそれぞれ配分するための左右の多板クラッチに伝達されるようになっている。左右の多板クラッチの締結力は、左右の電磁アクチュエータにより独立して制御されるようになっている。この増速装置を増速状態に切り替えるとともに、多板クラッチの締結力を大きくすることにより、例えば車両の旋回時に後輪を前輪に対して増速するとともに、旋回外側の後輪に旋回内側の後輪より多くの駆動力を伝達することで、優れた旋回性能が確保される。
【０００５】
また、前後輪の駆動力の配分制御を多板クラッチで行う４輪駆動車両の駆動力配分装置がある（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に記載された従来の駆動力配分装置は、モータの回転運動を直線運動に変換するボールカム機構を介して多板クラッチの押付力を制御することで、車両の前後輪の駆動力配分を制御するようになっている。
【０００６】
また、この種のボールカム機構を備えた駆動力配分装置の他の一例としては、例えば多板クラッチの押付力をモータの電流により推定することで制御する駆動力配分装置がある（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
また、ボールカム機構を備えた駆動力配分装置の更に他の一例としては、例えばモータの回転変位と多板クラッチの押付力との関係を表す特性曲線が設定されており、その特性曲線に基づいてモータの回転変位に対応する多板クラッチの押付力を制御する駆動力配分装置がある（例えば特許文献３参照）。
【非特許文献１】Honda R&D Technical Review Vol.16 No.2(2004/10)
【特許文献１】特表平４−５０６６４６号公報
【特許文献２】米国特許第５２７９４０１号明細書
【特許文献３】特表２００５−５２７７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記非特許文献１に記載された従来の駆動力配分装置は、駆動力を伝達しないクラッチ締結解除時に、複数のクラッチプレート間の隙間に潤滑油が介在するため、多板クラッチに押圧力を加えなくても、潤滑油の粘性抵抗により複数のクラッチプレート間には駆動力を伝達する引きずりトルクが発生する。
【０００９】
この引きずりトルクが発生した状態で、クラッチプレート間に大きな回転差が発生すると、エネルギーロス（伝達トルク×回転差）となり、またクラッチ温度が高くなる。特に、増速装置により後輪を前輪に対して増速させた場合は、クラッチプレート間に大きな回転差が常に発生するため、多板クラッチが締結状態になっていなくても、クラッチ温度が上昇し、クラッチ耐久性が低下するという問題点があった。また、エネルギーロスにより燃費が悪化するという問題点もあった。
【００１０】
この従来の駆動力配分装置では、多板クラッチのトルク伝達を必要としないが、引きずりトルクの発生頻度が多くなる直進走行時に増速装置により増速しないことで、クラッチ内部の発熱が抑えられる。そして、多板クラッチの大きな回転差と大きなトルク伝達を必要とする旋回時のみに増速装置で増速することで、クラッチ温度の上昇が抑えられるので、クラッチ寿命の低下を抑制することが可能となる。しかしながら、このような増速装置は、非常に高価であり、配置位置や大きさなどにより車両デザイン上の制約を受け易いという問題点があった。
【００１１】
また、増速比を下げた状態に固定して常時増速することで、上述した高価な増速装置を省略した廉価な駆動力配分装置もあるが、旋回性能は上記増速装置を備えた駆動力配分装置に比べて悪化するという問題点があった。
【００１２】
上述の引きずりトルクは、トルクを伝達しないクラッチ締結解除状態においてクラッチ押付部材及びクラッチプレート間に生じるクラッチ隙間が小さいほど大きくなり、そのクラッチ隙間が大きいほど小さくなる。その引きずり抵抗によるトルク損失を減らすのには、クラッチ隙間が大きくなるように設定する必要がある。
【００１３】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載された従来の駆動力配分装置のようにモータの回転変位とクラッチ押付部材のストロークとが比例関係にある場合は、引きずりトルクを小さくするためにクラッチ隙間を大きく設定すると、クラッチ押付部材のストロークは、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、クラッチ隙間領域（Ａ点−Ｂ点間）とトルク制御領域（Ｂ点−Ｃ点間）のうち、クラッチ隙間領域（Ａ点−Ｂ点間）で最も長くなるので、クラッチ締結解除状態からクラッチ締結状態へ移る際の応答時間がかかる。それと相まって、トルク伝達の応答性が悪化するという問題点があった。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解消すべくなされたものであり、高価な増速装置を備えなくても、廉価な構造で車両の旋回性能を確保することを可能とし、前後輪間又は左右輪間のトルク配分を優れた応答性で行うことを可能とした摩擦クラッチ制御装置及び駆動力配分装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、第１の軸から第２の軸へ駆動力を伝達する摩擦クラッチと、前記摩擦クラッチの締結力を制御するクラッチ押付部材と、前記クラッチ押付部材に軸方向変位を与える変位変換機構と、前記摩擦クラッチへの押付荷重に対して線形に変化する反力発生手段と、前記変位変換機構を駆動するモータと、前記反力発生手段からの反力荷重を検出する反力荷重検出手段と、検出した反力荷重に基づき前記モータの駆動力を制御する制御部とを備え、前記変位変換機構は、前記モータの回転変位に対して前記クラッチ押付部材のストロークを非線形に駆動することを特徴とする摩擦クラッチ制御装置にある。
【００１６】
本発明によれば、前記変位変換機構は、前記クラッチ押付部材に軸方向変位を付与するボールカム機構と、前記ボールカム機構を介して前記モータの回転を前記クラッチ押付部材に伝達する非線形カムとを備え、前記ボールカム機構は、前記摩擦クラッチと同一軸上に互いに相対回転可能に配され、互いに相対する面に複数の傾斜溝を有する一対のボールカムと、前記一対のボールカムの傾斜溝に挟持されるボールと、前記一対のボールカムの一方に設けられ、前記非線形カムに沿って移動するカムフォロアとを備えた構成とすることが好適である。
【００１７】
前記非線形カムは、前記クラッチ押付部材が前記摩擦クラッチから離れているときは前記モータの回転変位に対して前記クラッチ押付部材を第１の速度で移動させ、前記クラッチ押付部材が前記摩擦クラッチを押し付けているときは前記モータの回転変位に対して前記クラッチ押付部材を前記第１の速度よりも遅い第２の速度で移動させる非線形のカム面形状を有していることが好適である。
【００１８】
本発明では、前記反力荷重検出手段を荷重センサにより構成することができる。また、前記反力荷重検出手段の他の好適な一例としては、反力荷重を油圧に変換する圧力変換機構と、変換された油圧を検出する圧力センサとにより構成することができる。
【００１９】
本発明にあっては、前記制御部としては、前記反力荷重検出手段に前記反力発生装置からの反力が加わらないように前記モータを制御し、そのときの前記反力荷重検出手段からの荷重検出値を零荷重と設定する学習制御機能を設けることができる。また、前記制御部としては、前記クラッチ押付部材が前記摩擦クラッチから離れ、かつ、前記反力荷重検出手段に前記摩擦クラッチのリターンスプリング荷重が加わったときの位置を検出し、そのときの前記反力荷重検出手段からの荷重検出値を前記クラッチ押付部材の押付荷重が零荷重であると設定する学習制御機能を設けることができる。また、温度検出手段を設け、前記反力荷重検出手段からの検出信号を前記温度検出手段からの温度検出値により補正することができる。
【００２０】
本発明の摩擦クラッチ制御装置は、車両の前後輪間に駆動源からの駆動力配分を行う駆動力配分装置に効果的に使用することができる。また、本発明の摩擦クラッチ制御装置は、車両の左右輪に駆動源からの駆動力配分を行う駆動力配分装置に効果的に使用することもできる。
【００２１】
ここで、本発明にあって、非線形とは、モータの回転軸の中心と非線形カムのカム面との間の距離の変化率が曲線的に変化することをいう。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、高価な増速装置を備えることなく、廉価であり、しかも簡単な構造をもってクラッチの引きずりトルクを極めて小さくすることができるようになる。それに加えて、車両の前後輪間又は左右輪間のトルク伝達の応答性を向上させることができるとともに、燃費の向上を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００２４】
［第１の実施の形態］
（前後輪駆動力配分装置）
図１は、本発明の代表的な実施の形態である摩擦クラッチ制御装置を前後輪間に備えた駆動力配分装置の内部構造を概略的に示す説明図であり、図２は、摩擦クラッチ制御装置の構成部品であるボールカム機構の一構成例を概略的に示す説明図である。
【００２５】
図１において、符号１０は、駆動力配分装置の全体構成を示している。この駆動力配分装置１０は、ケース１１を有している。ケース１１の左側部位には、エンジンからの回転を自動変速機あるいは手動変速機を介して入力する入力軸１２が設けられている。その入力軸１２は、副変速機構１３を介して同一軸上に配置された第１の軸である後輪出力軸１４に直結されている。副変速機構１３は、ＨポジションとＬポジションの切換えを行えるようになっている。
【００２６】
後輪出力軸１４の同一軸上には、多板式の摩擦クラッチ１５が設けられている。摩擦クラッチ１５は、クラッチハブ１６を後輪出力軸１４に固定し、クラッチドラム１７を後輪出力軸１４に対して回転自在に設けたスプロケットギヤ１８に連結している。
【００２７】
ケース１１の後輪出力軸１４と平行な部位には、第２の軸である前輪出力軸１９が設けられている。前輪出力軸１９の同一軸上には、スプロケットギヤ２０が設けられている。スプロケットギヤ２０及び摩擦クラッチ１５側のスプロケットギヤ１８間には、環状のチェーンベルト２１が掛け回されている。
【００２８】
以上のように構成された駆動力配分装置１０においては、二輪駆動の際には摩擦クラッチ１５の締結が解除され、入力軸１２の回転は、副変速機構１３を介して後輪出力軸１４に伝達されるようになっている。一方、四輪駆動時にあっては、摩擦クラッチ１５が締結状態となり、入力軸１２からの駆動力を、後輪出力軸１４、摩擦クラッチ１５、スプロケットギヤ１８、チェーンベルト２１及びスプロケットギヤ２０を介して前輪出力軸１９に伝達するようになっている。
【００２９】
（摩擦クラッチ制御装置）
上記のように構成された駆動力配分装置１０の構成部分は、摩擦クラッチ制御装置の構造を除くと、従来のものと基本的な構成において変わるところはない。従って、駆動力配分装置１０の基本構成は、図示例に限定されるものではない。この第１の実施の形態にあっては、摩擦クラッチ１５のクラッチ締結力（伝達トルク）を制御する摩擦クラッチ制御装置に特徴部を有している。
【００３０】
この第１の実施の形態に係る摩擦クラッチ制御装置は、図１に示すように、摩擦クラッチ１５のクラッチ締結力を無段階に制御する変位変換機構と、減速機２２を介して回転駆動するモータ２３と、摩擦クラッチ１５に作用する荷重を検出する荷重センサ４０と、モータ２３を制御する制御部（ＥＣＵ）５０とを備えている。
【００３１】
摩擦クラッチ制御装置の変位変換機構は、図１に示すように、後輪出力軸１４と同一軸上に移動可能なクラッチ押付部材２４と、モータ２３の回転運動を直線運動に変換し、クラッチ押付部材２４に軸方向変位を付与するボールカム機構２５と、モータ２３の回転をボールカム機構２５に伝達する非線形の板カム２６とを備えている。ボールカム機構２５には、後輪出力軸１４と同一軸上に反力側のカムプレート（反力カムプレート）２７及び駆動側のカムプレート（駆動カムプレート）２８により構成された一対のボールカムが設けられている。反力カムプレート２７の右側面には、スラスト軸受を介して固定部材２９が配されている。駆動カムプレート２８の左側面には、スラスト軸受を介してクラッチ押付部材２４が配されている。
【００３２】
これらのカムプレート２７，２８が互いに対向するカム面には、図１及び図３（ｂ）に示すように、その回転中心を中心とする同一円周上に７２度の位相差をもって傾斜溝状をなす５つのボールカム溝２７ａ，２８ａがそれぞれ形成されている。ボールカム溝２７ａ，２８ａ内には、ボール３１が回動自在に挟持されている。ボールカム機構２５の反力カムプレート２７には、図１及び図３（ａ）に示すように、モータ出力軸３０側に向けて延在する先細り状のアーム部２７ｂが一体に形成されている。そのアーム部２７ｂは、荷重センサ４０に係合されている。
【００３３】
一方の駆動カムプレート２８には、図１〜図３（ａ）に示すように、先細り状のアーム部２８ｂが一体に形成されている。そのアーム部２８ｂは、反力カムプレート２７とは所定角度の位相差をもってモータ出力軸３０側に向けて延在しており、その先端には、カムフォロア３２が回転自在に軸支されている。カムフォロア３２は、非線形の板カム２６のカム面２６ａに常時接触されている。なお、図２は、駆動カムプレート２８のみを表しており、反力カムプレート２７の図示を省略している。
【００３４】
非線形の板カム２６は、図２に示すように、モータ出力軸３０に固定されている。この第１の実施の形態によれば、板カム２６のカム面２６ａとしては、モータ出力軸３０の中心Ｏ及びカム面２６ａ間の距離ａの変化率が二次曲線的に変化していることが肝要である。板カム２６のカム面２６ａが、二次曲線的に変化する非線形であるため、板カム２６の作用によりクラッチ押付部材２４のストロークをモータ出力軸３０の回転変位に対して非線形に変化させることができるようになっている。
【００３５】
ここで、図３を参照しながら、ボールカム機構２５のカム反力、摩擦クラッチ１５のクラッチ押付荷重、及び荷重センサ４０の検出荷重の関係について説明する。図３（ａ）は、ボールカム機構のカム反力及び荷重センサの検出荷重の力の関係を説明するための説明図、図３（ｂ）は、ボールカム機構の駆動トルク及びクラッチ押付荷重の力の関係を説明するための説明図である。
【００３６】
モータ２３からの回転トルクは、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、板カム２６を介してボールカム機構２５に伝達され、ボールカム機構２５のボール３１に接線力として作用する。この接線力とクラッチ押付荷重との関係は、次式により表される。
2009074630.tif 000003
（ここで、Ｆｂは、クラッチ押付荷重、Ｆｃは、ボールカム機構の接線力（駆動側＝反力側）、θは、ボールカム溝の傾斜角を示す。）
【００３７】
ボールカム機構２５の駆動トルクは、次式により表される。
2009074630.tif 000004
（ここで、Ｔｂは、ボールカム機構の駆動トルク、ｒｂは、ボールカム溝のピッチ半径、Ｆｓは、荷重センサに作用するカム反力、Ｌは、ボールカム中心から荷重センサ中心までのレバー長さを示す。）
【００３８】
上記式３を変換すると、荷重センサ４０に作用するカム反力Ｆｓは、次式により表される。
2009074630.tif 000005
【００３９】
これらの関係を整理すると、上記式１及び式３により、荷重センサ４０に作用するカム反力Ｆｓが得られる。
2009074630.tif 000006
【００４０】
上記式４により、ボールカム溝２７ａの傾斜角θは、ボールカム機構２５の回転角に対して常に一定であるので、クラッチ押付荷重Ｆｂと荷重センサ４０に作用するカム反力Ｆｓとの力の関係は比例関係を有していることが理解できる。
【００４１】
次に、図２及び図４を参照しながら、クラッチ押付荷重、荷重センサ４０の検出荷重、クラッチ押付部材２４のストローク及びモータ２３の回転変位の関係について説明する。
【００４２】
図４は、摩擦クラッチ制御装置のトルク伝達特性を示している。図４（ａ）は、クラッチ押付部材２４のストロークに伴う摩擦クラッチ１５の押付荷重変化、荷重センサ４０の検出荷重変化、及びモータ２３の回転変位を示す図であり、トルク制御領域（Ｂ点−Ｃ点間）の曲線は、クラッチ押付け系の弾性（撓み）変形特性を表している。図４（ｂ）は、図４（ａ）のモータ２３の回転変位に対する摩擦クラッチ１５の押付荷重変化及び荷重センサ４０の検出荷重変化を示す図である。
【００４３】
図４（ａ）及び図４（ｂ）のグラフ上にプロットしたＡ点はクラッチ押付部材２４の初期位置を示し、Ｂ点はクラッチ押付部材２４の押付開始位置を示し、Ｃ点はクラッチ押付部材２４の押付最大位置を示している。これらのＡ点、Ｂ点、Ｃ点は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す板カム２６のＡ点、Ｂ点、Ｃ点とそれぞれ対応している。
【００４４】
カム板２６のカム面２６ａの傾斜とは、図４（ａ）に示すように、クラッチ押付部材ストローク方向をｘ軸として、非線形駆動曲線の任意の点における接線ｙ′とｘ軸とがなす角度αをいう。この接線ｙ′の傾きの変化率は、図２（ａ）に示すモータ出力軸３０の軸心（中心Ｏ）及びカム面２６ａ間の距離ａの変化率と対応している。
【００４５】
モータ２３により回転駆動するカム板２６は、図２及び図４に示すように、クラッチ押付部材２４及び摩擦クラッチ１５間が離間しているときのクラッチ隙間領域（Ａ点−Ｂ点間）に対応して、カム板２６のカム面２６ａの傾斜を急峻な形状に形成するとともに、クラッチ押付部材２４が摩擦クラッチ１５を押し付けているときのトルク制御領域（Ｂ点−Ｃ点間）に対応して、カム板２６のカム面２６ａの傾斜をクラッチ隙間領域（Ａ点−Ｂ点間）に対応するカム面２６ａよりも緩やかな形状に形成している。クラッチ隙間領域（Ａ点−Ｂ点間）においては、クラッチ押付部材２４を小さい回転角度で軸方向へ速く移動させることができる。トルク制御領域（Ｂ点−Ｃ点間）においては、クラッチ押付部材２４を大きい回転角度をもってクラッチ隙間領域（Ａ点−Ｂ点間）における速度よりも遅い速度で軸方向へ移動させることができるようになる。
【００４６】
板カム２６のカム面２６ａは、モータ出力軸３０の中心Ｏとカム面２６ａとの間の距離ａの変化率が二次曲線的に変化する非線形であるため、モータ２３の回転変位及びクラッチ押付部材２４のストロークの関係に非線形の特性を持たせることができる。モータ２３の回転変位に対するクラッチ押付部材２４のストロークが、図９に示すように線形の特性（比例関係）を有していなくても、ボールカム機構２５の回転角に対するクラッチ押付部材２４のストローク量は、線形の特性を有する。クラッチ押付荷重と荷重センサ検出荷重との力の関係は、線形に変化する比例関係となる。板カム２６のカム面２６ａを、モータ出力軸３０の中心Ｏ及びカム面２６ａ間の距離ａの変化率が二次曲線的に変化する非線形に形成した場合でも、荷重センサ４０の検出荷重に基づいて、摩擦クラッチ１５のクラッチ押付荷重を制御することができる。
【００４７】
（変位変換機構の動作）
摩擦クラッチ１５を締結する場合は、板カム２６がモータ出力軸３０の軸心まわりに正回転方向に回動することで、駆動カムプレート２８が反力カムプレート２７に対して一定方向に回転駆動される。駆動カムプレート２８が回転駆動すると、駆動カムプレート２８は、ボールカム溝２７ａ，２８ａ内のボール３１による押圧を受けながら、後輪出力軸１４の軸方向に移動する。駆動カムプレート２８が移動すると、クラッチ押付部材２４は、後輪出力軸１４の軸方向に押されて摩擦クラッチ１５を押す。一方、摩擦クラッチ１５の締結を解除する場合は、上記操作とは逆に板カム２６が回動することで、上記操作と逆の操作を行うこととなる。これにより、板カム２６のカム面の形状に対応する変化パターンで、摩擦クラッチ１５のクラッチ押付部材２４を二次曲線的に移動させることができる。
【００４８】
ここで、上記第１の実施の形態である摩擦クラッチ制御装置と上記従来の摩擦クラッチ制御装置とを比較する。図９（ａ）は、従来の摩擦クラッチ制御装置のトルク伝達特性の一例を図４（ａ）に対応して図示している。図９（ｂ）は、従来の摩擦クラッチ制御装置のトルク伝達特性の一例を図４（ｂ）に対応して図示している。
【００４９】
従来の摩擦クラッチ制御装置では、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、モータ回転変位とクラッチ押付部材ストロークが比例関係（線形の特性）にある。モータに流れる電流と摩擦クラッチの押付荷重（ボールカム推力）とは比例関係となる。モータ回転変位に対するクラッチ押付部材ストロークを非線形にすると、モータに流れる電流と摩擦クラッチ押付荷重との比例関係が崩れてしまうので、モータに流れる電流により摩擦クラッチ押付荷重を制御することはできない。また、クラッチ押付部材のストロークは、クラッチ隙間領域（Ａ点−Ｂ点間）で最も長くなり、クラッチ締結解除状態からクラッチ締結状態へ移る際の応答時間がかかるので、トルク伝達の応答性が悪化する。
【００５０】
これに対し、この第１の実施の形態である摩擦クラッチ制御装置によると、上述したように、モータ２３の回転変位に対してクラッチ押付部材２４のストロークを二次曲線的に非線形駆動することが可能となり、次の様々な効果が得られる。
（１）反力カムプレート２７に作用する駆動カムプレート２８からの反力荷重が小さく、ボールカム機構２５の回転角が大きなクラッチ隙間領域（Ａ点−Ｂ点間）においては、モータ２３の小さな回転角でボールカム機構２５を大きく回転させることが可能となる。クラッチ押付部材２４をモータ２３の回転変位に対して速く移動することが可能となる。
（２）反力カムプレート２７に作用する駆動カムプレート２８の反力荷重が大きく、ボールカム機構２５の回転角が小さなトルク制御領域（Ｂ点−Ｃ点間）においては、モータ２３の回転変位に対するボールカム機構２５の回転変位を小さくすることが可能となり、小さなモータトルクで大きなクラッチ押付荷重を発生することができるようになる。
（３）上記（１）及び（２）により、トルク非伝達状態（クラッチ締結解除状態）でのクラッチ隙間領域（Ａ点−Ｂ点間）を大きく設定することが可能となり、引きずりトルクを低減しながら、クラッチ締結解除状態からクラッチ締結状態へ瞬時に切り替えることが可能となり、簡単な構造をもって安価な駆動力配分装置が得られる。
（４）トルク伝達の応答性が要求される左右輪への駆動力配分に効果的に使用することができる。それと相まって、引きずりトルクを小さくすることができるので、燃費を向上させることができる。
（５）モータ２４の減速比を小さくすることができるとともに、出力速度を速くすることが可能となる。
【００５１】
以下に、図５及び図６を参照しながら、上記のように構成された摩擦クラッチ制御装置における制御部の構成について説明する。図５は、この第１の実施の形態による摩擦クラッチ制御装置のブロック構成図であり、図６は、図５の制御部によって構成される制御系を説明するためのブロック構成図である。
【００５２】
（制御部）
図５において、モータ２３の回転による摩擦クラッチ１５の押付荷重は、板カム２６によりボールカム機構２５に作用する反力荷重として荷重センサ４０で検出している。ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０は、荷重センサ４０からの検出信号に基づき押付荷重補正指令値となるようにモータ２３をフィードバック制御することができる。
【００５３】
ＥＣＵ５０は、図６に示すように、モータ２３に流れる電流をフィードバック制御するための制御信号を出力する。ＥＣＵ５０は、必要とするトルク値を設定する目標トルク設定部５１と、目標トルク設定部５１からのデータに基づいて最適な目標トルクを求めるための目標荷重演算部５２と、荷重センサ４０からの検出信号をディジタル処理変換するセンサ入力処理部５３と、目標荷重演算部５２からのデータ及びセンサ入力処理部５３からのデータに基づいて目標荷重及び現在の荷重の偏差を求める減算部５４とを備えている。ＥＣＵ５０は更に、減算部５４からの偏差を表すデータに基づいて制御量（電圧）を演算するＰＩＤ（Proportional Integral Differential）演算部５５と、ＰＩＤ演算部５５からの制御量に基づいて駆動パルス信号のデューティを演算し、その演算結果に基づいて形成された駆動パルス信号をモータへ供給するデューティ比演算部５６とを備えている。
【００５４】
（フィードバック制御）
以下、図５及び図６を参照しながら、モータ２３をフィードバック制御する作動の一例を説明する。目標トルク設定部５１は、例えば摩擦クラッチ１５への目標トルクを運転状態に応じて自動的に二輪駆動と四輪駆動を切り替えるオートモードで走行する場合において、必要とするトルク値を図示しない目標トルク設定マップ等に基づいて検索し、車両の前後輪間に所定のトルクを配分するための摩擦クラッチ１５の目標トルク値（クラッチ押付荷重）を目標荷重演算部５２へ出力する。目標荷重演算部５２では、目標トルク設定部５１からの目標トルク値に基づいてクラッチ押付荷重に対応する電圧を表すデータを減算部５４へ出力する。一方、センサ入力処理部５３においては、荷重センサ４０からの検出信号に基づいて現在のクラッチ押付荷重に対応する電圧を表すデータを減算部５４へ出力する。
【００５５】
減算部５４では、センサ入力処理部５３からのデータを目標荷重演算部５２からのデータから減算して偏差を算出し、その偏差を表すデータをＰＩＤ演算部５５へ供給する。デューティ比演算部５６では、ＰＩＤ演算部５５からの制御量に基づいて駆動パルス信号のデューティを算出し、そのデューティに基づく駆動パルス信号をモータ２３へ供給する。これにより、目標トルク値と現在のトルク値との偏差が零となるようにフィードバック制御が行われ、モータ２３が回転駆動される。そして、摩擦クラッチ１５が目標締結力で締結し、車両の前後輪間において所定のトルクを配分することができる。
【００５６】
（荷重センサの零点補正）
ＥＣＵ５０には、荷重センサ４０の零点補正を行う零点補正手段を備えることができる。零点補正手段としては、例えばＥＣＵ５０の荷重補正プログラムに基づいて、モータ２３が正回転方向に駆動していない時点でモータ２３をボールカム始点位置（図２のＡ点）まで逆回転方向に回転駆動させることにより、荷重センサ４０に対して反力が加わらない位置に駆動する。この状態をＥＣＵ５０により零点学習するように構成されており、零点補正値として荷重センサ４０の零点補正を行うことができる。この零点補正値は、車両の始動時において、定法に従い零点学習機能により更新することが好適である。この更新は、例えばＥＣＵ５０が起動されることにより開始され、繰り返し実行されることが好適である。
【００５７】
荷重センサ４０の補正制御の他の一例としては、例えば定法に従いＥＣＵ５０の荷重補正プログラムに基づいて、モータ２３の回転変位がクラッチ隙間領域にあってクラッチ押付部材２４が摩擦クラッチ１５から離れており、そして摩擦クラッチ１５のリターンスプリング荷重が荷重センサ４０に加わっているときの荷重検出値を検出する。その荷重検出値により摩擦クラッチ１５の押付荷重が零荷重であると認識する処理を行うことができる。
【００５８】
荷重センサ４０においては、温度の影響を受けて出力が変化する所謂温度ドリフトがある。車両の走行時において検出される荷重センサの検出荷重と温度センサの検出温度との関係に基づいて、定法に従い荷重センサの温度ドリフトを補正することができる。
【００５９】
荷重センサ４０の温度ドリフト補正制御の一例としては、例えば潤滑油の温度を検出する温度センサをボールカム機構２５又は荷重センサ４０の近傍に設け、検出された温度に基づいて荷重センサ４０の荷重検出値（検出荷重）を補正する補正演算手段をＥＣＵ５０に備えることができる。温度センサと荷重センサとの温度差の補正演算プログラムに基づき荷重センサ出力の温度推定、荷重情報の補正及び更新を行うことができる。
【００６０】
上記のごとく構成された荷重センサ４０の零点学習制御により、荷重センサ４０の出力に影響を与えるような環境変化、荷重センサ自体の経時変化による検出誤差を防止することができるようになり、所望の荷重センサ出力を得ることができる。
【００６１】
［第２の実施の形態］
（左右輪駆動力配分装置）
図７は、第２の実施の形態であるリヤデファレンシャル装置を概略的に示す断面図である。なお、同図において上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。
【００６２】
同図において、上記第１の実施の形態と大きく異なるところは、上記第１の実施の形態では、前後輪間の駆動力配分装置に摩擦クラッチ制御装置を備えた構成となっていたものを、この第２の実施の形態では、後輪左右の駆動力配分装置に左右一対の摩擦クラッチ制御装置を備えている点にある。なお、リヤデファレンシャル装置の構成部分は、摩擦クラッチ制御装置の構造を除くと、従来のものと基本的な構成において変わるところはない。従って、駆動力配分装置１０の基本構成は、図示例に限定されるものではない。
【００６３】
リヤデファレンシャル装置６０は、図７に示すように、ケース６１を有している。このケース６１内に形成された中央のケース空間６１ａ内には、プロペラシャフトを介して伝達されるエンジン動力を出力するピニオンシャフト６２が配されている。入力軸であるピニオンシャフト６２は、テーパローラベアリング６３ａ，６３ｂを介してケース６１に回転自在に支持されている。ピニオンシャフト６２のドライブピニオン６４と噛合うハイポイドギヤ６５は、テーパローラベアリング６６，６７を介してケース６１に回転自在に支持されている。
【００６４】
ハイポイドギヤ６５の左端部及び右端部には、プロペラシャフトの回転を左右のリヤアクスルシャフト６８，６９に伝達する制御を行う左右一対の摩擦クラッチ１５，１５が配されている。この第２の実施の形態に係る摩擦クラッチ制御装置としては、上記第１の実施の形態に係る摩擦クラッチ制御装置の構造及び作動は同様である。また、左側の摩擦クラッチ制御装置は、右側の摩擦クラッチ制御装置の構造及び作動と同一である。そのため、左側の摩擦クラッチ制御装置のみについて説明し、右側の摩擦クラッチ制御装置についての説明は省略する。
【００６５】
摩擦クラッチ制御装置は、減速機２２を介して回転駆動するモータ２３と、摩擦クラッチ１５に作用する押付荷重を検出する荷重センサ４０と、モータ２３を制御する制御部５０とを備えている。この摩擦クラッチ制御装置は更に、ハイポイドギヤ６５と同一軸上に移動可能なクラッチ押付部材２４と、モータ２３の回転運動を直線運動に変換するボールカム機構２５と、モータ２３の回転をボールカム機構２５に伝達する非線形の板カム２６とを備えている。板カム２６のカム面２６ａは、上記第１の実施の形態と同様に、モータ出力軸３０の中心Ｏ及びカム面２６ａ間の距離ａの変化率が二次曲線的に変化する非線形となっている。これにより、板カム２６の作用によりクラッチ押付部材２４のストロークをモータ出力軸３０の回転変位に対して二次曲線的に変化させることができる。
【００６６】
左右一対の摩擦クラッチ制御装置の両方を締結解除させると、後輪左右にはエンジン動力が伝達されず、前輪左右に駆動される２ＷＤ（二輪駆動）モードとなる。一方、左右一対の摩擦クラッチ制御装置を締結させると、エンジン動力を前輪左右及び後輪左右に伝達する４ＷＤ（四輪駆動）モードとなる。この４ＷＤモードにおいては、前輪及び後輪間に回転速度差が発生した場合には、この回転速度差に応じて左右の摩擦クラッチ制御装置が締結するように構成されている。また、旋回時には、旋回外側の車輪への駆動力を大きくすることで、旋回性能を高めることができるようになっている。
【００６７】
この第２の実施の形態である摩擦クラッチ制御装置によると、次の効果が得られる。
（１）上記第１の実施の形態の効果に加えて、左右一対の摩擦クラッチ制御装置の締結力を適宜制御することで、後輪左右への駆動力配分比率を適宜制御することができる。
（２）高価な増速機構を使用しなくても、増速比を高く設定することが可能となり、特にＦＦ車ベースの４輪駆動車両の左右後輪への駆動力配分に適用した場合には、燃費の向上、コストの削減と優れた駆動性能を達成することができる。
【００６８】
（反力荷重検出手段の変形例）
図８は、反力荷重検出手段の他の構成例を模式的に示している。上記各実施の形態は、反力荷重検出手段である荷重センサ４０の検出荷重に基づきクラッチ押付荷重を制御することができる構成となっている。反力荷重検出手段としては、図８に示すように、荷重センサ４０に代えて、反力荷重を油圧に変換する圧力変換機構４２と、圧力変換機構にかかる油圧力を検出する圧力センサ４３とにより構成された反力荷重検出手段を使用することができる。圧力変換機構４２は、油圧シリンダ４４及びピストン４５により構成されており、圧力変換機構にかかる油圧力を徐々に上げていく過程の各段階の圧力を検出することができる。なお、静電容量式及び歪式などの各種のセンサによって検出された反力によりクラッチ押付荷重を検出することができることは勿論である。
【００６９】
以上の説明からも明らかなように、本発明の摩擦クラッチ制御装置を備えた駆動力配分装置は、前後輪間の駆動力配分に適用することで、前輪のみ、あるいは後輪のみを駆動する２ＷＤモード、車両状態に応じて前後輪間の駆動力を自動制御するオートモード、最大駆動力に保持するロックモードを備えた構成とすることができる。また、増速した左右後輪への駆動力を独立して制御することで、高い旋回性能を持った四輪駆動車を実現することができる。トランスファを備えることなく変速機から直接出力軸に駆動力を伝達する構成、変速機と前輪及び後輪の出力軸の間にトランスファを備える構成のものにも適用が可能であることは勿論であり、本発明の初期の目的を十分に達成することができる。従って、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内で様々に設計変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、例えば農業機械、建設土木機械、運搬機械等の作業用車両、バギー車及び自動車などの各種の車両における摩擦クラッチ制御装置及び駆動力配分装置に効果的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の代表的な第１の実施の形態である摩擦クラッチ制御装置を前後輪間に備えた駆動力配分装置の断面図である。
【図２】（ａ）は、摩擦クラッチ制御装置の構成部品である変位変換機構の一構成例を概略的に示す説明図、（ｂ）は、変位変換機構の作動を説明するための説明図である。
【図３】（ａ）は、変位変換機構の反力及び荷重センサの検出荷重の力の関係を説明するための説明図、（ｂ）は、変位変換機構の駆動トルク及びクラッチ押付荷重の力の関係を説明するための説明図である。
【図４】摩擦クラッチ制御装置のトルク伝達特性を示す図であり、（ａ）はクラッチ押付部材ストロークに伴う摩擦クラッチ押付荷重変化、荷重センサ検出荷重変化、及びモータ回転変位を示す図、（ｂ）は（ａ）のモータ回転変位に対する摩擦クラッチ押付荷重変化及び荷重センサ検出荷重変化を示す図である。
【図５】摩擦クラッチ制御装置のブロック構成図である。
【図６】図５の制御部によって構成される制御系を説明するためのブロック構成図である。
【図７】摩擦クラッチ制御装置を左右輪に備えた第２の実施の形態である駆動力配分装置の断面図である。
【図８】反力荷重検出手段の他の構成例を模式的に示す断面図である。
【図９】従来の摩擦クラッチ制御装置のトルク伝達特性の一例を示す図であり、（ａ）はクラッチ押付部材ストロークに伴う摩擦クラッチ押付荷重変化、荷重センサ検出荷重変化、及びモータ回転変位を示す図、（ｂ）は（ａ）のモータ回転変位に対する摩擦クラッチ押付荷重変化及び荷重センサ検出荷重変化を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０                  駆動力配分装置
１１，６１            ケース
１２                  入力軸
１３                  副変速機構
１４                  後輪出力軸
１５                  摩擦クラッチ
１６                  クラッチハブ
１７                  クラッチドラム
１８，２０            スプロケットギヤ
１９                  前輪出力軸
２１                  チェーンベルト
２２                  減速機
２３                  モータ
２４                  クラッチ押付部材
２５                  ボールカム機構
２６                  板カム
２７                  反力カムプレート
２７ａ，２８ａ        ボールカム溝
２７ｂ，２８ｂ        アーム部
２８                  駆動カムプレート
２９                  固定部材
３０                  モータ出力軸
３１                  ボール
３２                  カムフォロア
４０                  荷重センサ
４１                  パルスセンサ
４２                  圧力変換機構
４３                  圧力センサ
４４                  油圧シリンダ
４５                  ピストン
５０                  制御部
５１                  目標トルク設定部
５２                  目標荷重演算部
５３                  センサ入力処理部
５４                  減算部
５５                  ＰＩＤ演算部
５６                  デューティ比演算部
５７                  疑似信号生成処理部
５８                  加算部
６０                  リヤデファレンシャル装置
６１ａ                ケース空間
６２                  ピニオンシャフト
６３ａ，６３ｂ        テーパローラベアリング
６４                  ドライブピニオン
６５                  ハイポイドギヤ
６６，６７            テーパローラベアリング
６８                  左側リヤアクスルシャフト
６９                  右側リヤアクスルシャフト
【図１】
2009074630.tif 000007
【図２】
2009074630.tif 000008
【図３】
2009074630.tif 000009
【図４】
2009074630.tif 000010
【図５】
2009074630.tif 000011
【図６】
2009074630.tif 000012
【図７】
2009074630.tif 000013
【図８】
2009074630.tif 000014
【図９】
2009074630.tif 000015