(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスミッションからの出力を内部の入力軸を介して直接後輪推進軸へ伝達し、かつ、前輪推進軸へ動力を分岐し得るトランスファを備えたＦＲベースの４ＷＤ車のトランスファ内部または前輪駆動経路上に、２ＷＤと４ＷＤの切換えを行う回転伝達装置を装着し、該回転伝達装置が、係合子を用いた２ウェイクラッチと、この２ウェイクラッチのロックとフリーを制御する電磁コイルを有する電磁クラッチとを備え、モード切替スイッチにより車両の走行モードを手動選択可能とし、常時２ウェイクラッチをロックさせる制御をおこなう走行モードが選択されたとき、車両が停止中でかつエンジンの負荷状態センサーからの入力信号が設定値に満たないときは電流制御手段で電磁クラッチへの電流を減少あるいは完全にオフするように構成した４輪駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両の駆動経路上において、駆動力の伝達と遮断の切換えを行う４輪駆動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
前後輪を直結した４ＷＤ車が舗装路を旋回すると、いわゆるタイトコーナブレーキング現象が発生するが、この問題を解決する手段として、本出願人は、特願平８−１５０９４０号や特願平９−２８００１号によってローラ型２ウェイクラッチと電磁コイルを使用した回転伝達装置を提案している。
【０００３】
この回転伝達装置Ａは図５、図６に示すように、前輪１の各端部にハブクラッチ２が装着されているＦＲベースの４ＷＤ車において、エンジン３に連なるトランスミッション４からの出力をトランスファ５の内部の入力軸６を介して直接後輪７の推進軸８に伝達し、トランスファ５の内部に、入力軸６と、それと同軸上かつ相対回転可能に装着されたチェンスプロケット９との回転伝達と遮断を行うためのローラ係合型の２ウェイクラッチ１０と、このクラッチ１０のロックとフリーを制御する電磁クラッチ１１を設け、これによって、従来の典型的なパートタイム４ＷＤの走行モード（２ＷＤ、４ＷＤ−Ｈｉ、４ＷＤ−Ｌｏ）に加えて、４ＷＤのＡＵＴＯ（制御）モードが追加されている。
【０００４】
図７は回転伝達装置Ａにおける２ウェイクラッチ１０と電磁クラッチ１１の具体的な構造を示し、２ウェイクラッチ１０は、内方部材１２と外輪１３を軸受を介して同軸上に回転可能に嵌合させ、内方部材１２と外輪１３の一方に複数のカム面１４を設け、他方に円筒面１５を設け、両面間に楔形空間を形成し、その楔形空間内に保持器１６を設け、保持器１６に形成した複数のポケットに係合子としてのローラ１７を組み込み、ローラ１７が円筒面１５とカム面１４に係合しない中立位置へ保持器１６を支持付勢するスイッチばね１８を、保持器１６とカム面１４を有する内方部材１２または外輪１３との間で係止して形成されている。
【０００５】
また、電磁クラッチ１１は、外輪１３または内方部材１２に固定された摩擦フランジ１９と、保持器１６の端部に保持器１６とスライド可能、相対回転不可能に嵌合したアマチュア２０を適当な隙間を介して重ね合わせ、その摩擦フランジ１９とアマチュア２０を磁力により圧接させるための電磁コイル２１を設け、電磁コイル２１の電流をオン−オフすることによってローラ１７を係合または空転されるようになっている。
【０００６】
ところで、上記のシステムにおいては、前後輪又は前後推進軸の回転速度を検出する回転センサーａ、ｂが各々装着されており、モード切替スイッチ２２のＡＵＴＯモード時には、ＥＣＵ２３（コントローラ）が上記回転センサーａ、ｂからの信号を基に、後輪７のスリップを感知し、リアルタイムに電磁コイル２１へ電流を加え、２ウェイクラッチ１０をロックさせていた。
【０００７】
図８は、従来のシステムにおける、ＡＵＴＯモード選択時の、加速時の基本的な制御ロジックを示している。従来のシステムでは後輪７側の回転速度が前輪１側の回転速度より設定値以上上回ったときＥＣＵ２３は電磁コイル２１へ電流を流す制御を行っていた。
【０００８】
また、従来のシステムの走行モードをＬＯＣＫモード（４ＷＤ−Ｈｉ、４ＷＤ−Ｌｏｗ）に選択すると、従来は常時電磁コイル２１へ電流を流しており、２ウェイクラッチ１０をあらかじめロックさせておき、運転者がどんな運転をしても前後輪１、７を直結させ、安定した４ＷＤ機能を確保していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の制御方法においては、ＥＣＵ２３が設定値以上の後輪のスリップを感知してから２ウェイクラッチ１０をロックさせるが、実際にはＥＣＵ２３が電圧を加え始めて２ウェイクラッチ１０がロックするまでには、それ相当の時間がかかり、これが応答遅れとなる。例えば、凍結路や滑りやすい路面の低μ路で急発進した場合など、スリップを感知して２ウェイクラッチ１０がロックするまでの時間が長ければ、前輪１と後輪７の回転差は大きくなってしまい、それから２ウェイクラッチ１０がロックすれば大きなショックが発生してしまうという問題がある。
【００１０】
また、従来の制御方法では、ＬＯＣＫモード選択時には、運転者がいつ発進するか不明であるために、車両が停止中でアイドリング中であっても、常時電流を電磁コイル２１に流していたが、ＬＯＣＫモードのままで、運転者が休憩などで車両を停止させ、アイドリング状態を長く続けたり、運転者が車から外に出た場合、電磁コイル２１には無駄に電流が流れ続け、電力消費し、さらにコイルも発熱するという問題があった。
【００１１】
そこで、この発明の課題は、エンジンの負荷状態を検出するセンサーを追加入力し、そのセンサーの出力信号を基に、運転者の加速意志をより早く判断することによって、電磁コイルへの電流を早めに加え、２ウェイクラッチをロックさせることにより、低μ路での急発進時において大きなショックの発生を防止することができる４輪駆動システムを提供することにある。
【００１２】
さらに、ＬＯＣＫモードにおいても、エンジンの負荷状態を検出するセンサーの出力信号を基に、運転者の運転意志を判断することによって、省電力な４輪駆動システムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するため、請求項１の発明は、トランスミッションからの出力を内部の入力軸を介して直接後輪推進軸へ伝達し、かつ、前輪推進軸へ動力を分岐し得るトランスファを備えたＦＲベースの４ＷＤ車のトランスファ内部または前輪駆動経路上に、２ＷＤと４ＷＤの切換えを行う回転伝達装置を装着し、該回転伝達装置が、係合子を用いた２ウェイクラッチと、この２ウェイクラッチのロックとフリーを制御する電磁コイルを有する電磁クラッチとを備え、モード切替スイッチにより車両の走行モードを手動選択可能とし、常時２ウェイクラッチをロックさせる制御をおこなう走行モードが選択されたとき、車両が停止中でかつエンジンの負荷状態センサーからの入力信号が設定値に満たないときは電流制御手段への電流を減少あるいは完全にオフするように構成した４輪駆動システムを採用したものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２４】
回転伝達装置の構造は、図６、図７に示した通りであり、本発明の４ＷＤシステムでは、図１、図２に示すようにエンジン３の負荷状態を検出するセンサーｃがＥＣＵ２３の入力に加えられている。
【００２５】
運転車がアクセルを踏んで車両を加速したとき、その加速度合に応じてエンジンの負荷が大きくなるが、ＥＣＵ２３はＡＵＴＯモードにおいて図３に示すように、エンジン負荷を示すセンサーｃの出力電圧が設定値より大きくなったことを検出することによって、後輪７のスリップを感知する前に、運転者が急発進または急加速しようとしていることを判断し、電磁コイル２１へ電流を流し、２ウェイクラッチ１０をロックさせ早期に４ＷＤ化することができる。
【００２６】
特にオートマチックトランスミッション車においては、運転者がアクセルペダルを踏み込んでから実際に後輪にトルクが伝達されるまでにタイムラグがある。
【００２７】
その間に２ウェイクラッチ１０をロックさせるだけの時間的余裕ができるため、後輪７がスリップし始めたときには、すでに２ウェイクラッチ１０がロックして４ＷＤ化できており、ショックや違和感なしに加速できる。
【００２８】
また、舗装路を旋回するときであっても、急加速などでエンジン負荷が高いときは後輪７側の方がスリップぎみで速く回転しようとするため、タイトコーナブレーキは発生しない。この旋回状態で加速を止めても、そのときはエンジン負荷状態センサーｃの出力が設定値以下になるため、ＥＣＵ２３は電磁コイル２１の電流を停止し、２ウェイクラッチ１０がフリーになり、タイトコーナブレーキが発生する問題は無い。
【００２９】
また、図３の前後回転数差によってロックさせる従来の制御ロジックの設定値（設定回転数差）を、負荷センサーｃの出力レベルに依存して変更させることも容易に考えられる。
【００３０】
エンジンの負荷状態を測定するセンサーｃには、例えば、エンジンの吸入空気量を測定している、いわゆるエアフローメータが利用できる。エアフローメータは吸入空気量をポテンショメータにより電圧比として検出するもので、その電圧比からエンジンの負荷状態が感知できる。
【００３１】
また、スロットルバルブの後の吸気管負圧を負圧センサーで検出し、エンジンの負荷状態を感知することができる。
【００３２】
図４は負圧センサーの出力特性を示している。運転手がアクセル全開に踏み込むと吸気管の圧力は大気圧近くに上がり、負圧センサーの出力電圧は増加する。
【００３３】
逆にアクセルを離したときは吸気管の圧力は真空に下がり、センサーの出力電力は減少する。
【００３４】
また、エンジンの負荷状態を測定するセンサーとして、アクセルスロットル開度センサーが利用できる。このセンサーはスロットルバルブに連動してポテンショメータが動き、スロットル開度に比例した電圧を出力する。
【００３５】
その他、アクセルペダルのストローク位置を検出し、電圧信号に変換するアクセルストロークセンサー、アクセルペダルの所定の位置を検出するアクセルスイッチ等も同様に利用できる。
【００３６】
また、エンジン回転数センサー（クランク角センサー）も同様に利用可能であり、エンジン回転数と車輪速度の差から運転手が急加速したことを判断できる。
【００３７】
なお、これらのセンサーはアナログ式でもデジタル式でもよく、適当な範囲を段階的に示す信号を出力するものでも良い。また、一定の値に達すると理論信号を出力するものでも良い。
【００３８】
以上の負荷状態センサーｃは１つだけ加えて使用してもよく、精度向上のため複数入力しても成立する。
【００３９】
また、これらのエンジン負荷状態センサーｃはエンジン３や変速機４の制御用等に通常すでに装着されているものが多く、本発明によるセンサーの追加コストは不要である。
【００４０】
また、これらのセンサー入力はこの発明の４ＷＤシステムのＥＣＵ２３に直接入力してもよく、又は、エンジン制御用のＥＣＵ等を経由し、適当な信号に変換されて本システムのＥＣＵ２３に入力されても同様の効果を得る。
【００４１】
また、マニュアルトランスミッション車はミッションの乾式クラッチが繋がってないときは、アクセルを踏んでも車輌は駆動されないため、上記のエンジン負荷状態センサーのみでは運転者の加速意志を正確に判断できないことがある。
【００４２】
このような場合、図示省略したが、クラッチペダルまたは乾式クラッチの作動部分に位置センサー等を設け、ＥＣＵ２３はこの位置センサーからの入力電圧によって、前記乾式クラッチの係合と非係合を判断し、係合時のみ、上述のエンジン負荷状態センサーｃの情報に依る制御を行なう。
【００４３】
ところで、これらのエンジン負荷状態センサーｃはその出力電圧によって、エンスト（エンジンストップ）状態も判断できる。
【００４４】
走行中にエンストした場合、本システムは、これらのセンサーｃからエンスト状態を把握し、どの走行モードにおいても電磁コイル２１への電流出力を中止して、２ウェイクラッチ１０をフリー（２ＷＤ）とし、車両の安全を確保し、更に運転者に対し、インパネ上のランプ等で警告を表示することができる。
【００４５】
もちろん、エンジン制御用のＥＣＵから本システムのＥＣＵ２３に、エンスト時は論理信号を入力することによって、エンスト状態を判断することも可能である。
【００４６】
また、本発明のシステムの走行モードスイッチ２２でＬＯＣＫモード（４ＷＤ−Ｈｉ、４ＷＤ−Ｌｏｗ）を選択すると、図３に示すように、車両の前後輪回転数と上記エンジン負荷状態センサーｃからの信号をもとに、車両の停止状態とエンジンの無負荷またはアイドリング状態を感知し、この条件が満たされるときＬＯＣＫモードであっても電磁コイル２１への電流をオフするのである。
【００４７】
もちろん、わずかでもエンジンを加速すれば、それは運転者にこれから運転する意志があることを意味し、エンジン負荷状態センサーｃの出力が車輪の動きよりも先行して変化するのでそれを感知すると再度常時電流を流す。
【００４８】
また、車両が走行しているとき、すなわち、前後輪１、７の回転センサーａ、ｂが出力しているときはエンジン負荷状態センサーの出力に関わらず、常時電流を流し、走行中の直結４ＷＤ機能を確保する。
【００４９】
このような制御によって、ＬＯＣＫモードであっても運転者に走行する意志が無いときは無駄な電力消費を無くすことができ、経済的である。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によると、エンジンの負荷状態を検出するセンサーからの出力を回転伝達装置のコントローラ入力に加え、この信号に基づいて制御することにより、後輪の回転が始まる前に、運転者の急なアクセル操作や運転意志を予測することができるため、低μ路で発進した場合など、より速く２ウェイクラッチをロックさせて４ＷＤ化することができ、４ＷＤになる時のショックが生じない。
【００５１】
また、ＬＯＣＫモードでは、エンジンの負荷状態を検出するセンサーから、停止中に運転者がアクセルを踏んでいない状態を感知できるため、その場合には電磁コイルへの電流をオフすることができ、無駄な電力消費や発熱を抑えることができる。
【００５２】
また、エンジンの負荷状態を検出するセンサーからエンスト状態が判断できるので、もし、走行中にエンストが起きれば回転伝達装置のトルク伝達を遮断し、安全を確保し、かつ運転者に警告を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転伝達装置を組み込んだ４ＷＤ駆動車のレイアウトを示す平面図
【図２】回転伝達装置の制御方法を示すブロック図
【図３】回転伝達装置の制御方法を示すフローチャート図
【図４】エンジンに取り付けたセンサーの出力特性を示す特性図
【図５】回転伝達装置を組み込んだ４ＷＤ駆動車の従来のレイアウトを示す平面図
【図６】回転伝達装置を組み込んだトランスファの断面図
【図７】（Ａ）は回転伝達装置の縦断正面図、（Ｂ）は同上の縦断側面図
【図８】従来の回転伝達装置の制御方法を示すフローチャート図
【符号の説明】
５  トランスファ
６  入力軸
１０  ２ウェイクラッチ
１１  電磁クラッチ
１２  内方部材
１３  外輪
１４  カム面
１５  円筒面
１６  保持器
１７  ローラ
１８  スイッチばね
２１  電磁コイル
ｃ  状態センサ
【図１】
0003782891.tif 000002
【図２】
0003782891.tif 000003
【図３】
0003782891.tif 000004
【図４】
0003782891.tif 000005
【図５】
0003782891.tif 000006
【図６】
0003782891.tif 000007
【図７】
0003782891.tif 000008
【図８】
0003782891.tif 000009