УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ МОЩНОСТИ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВОМ ПЕРЕДАЧИ МОЩНОСТИ
POWER TRANSMISSION DEVICE FOR A VEHICLE AND THE METHOD OF CONTROL OF A POWER TRANSMISSION DEVICE

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройству передачи мощности для транспортного средства, включающему в себя фрикционную муфту, электромотор, червячный зубчатый редукторный механизм, механизм преобразования и электронный модуль управления, и к способу и технологии управления устройством передачи мощности.
Уровень техники
Имеется известное устройство передачи мощности транспортного средства, включающее в себя: фрикционную муфту, которая регулирует передаваемый крутящий момент, который должен передаваться от входного вращательного элемента к выходному вращательному элементу; электромотор; червячный зубчатый редукторный механизм, имеющий червяк, который предоставляется на валу электромотора, и червячное колесо, которое вводится в зацепление с червяком; и механизм преобразования, который формирует прижимающую силу фрикционной муфты посредством преобразования вращательного движения червячного колеса в прямолинейное движение. Один пример такого устройства представляет собой раздаточную коробку, описанную в публикации заявки на патент Японии № 2017-65669 (JP 2017-65669 А).
Сущность изобретения
Чтобы поддерживать фрикционную муфту в полностью зацепленном состоянии в раздаточной коробке, как описано в JP 2017-65669 А, так что входной вращательный элемент и выходной вращательный элемент вращаются как единое целое, есть возможность, например, чтобы сохранять постоянный угол вращения электромотора посредством управления с обратной связью. Тем не менее, когда ток приведения в действие в электромотор управляется таким образом, чтобы сохранять постоянный угол вращения электромотора, т.е. постоянную прижимающую силу фрикционной муфты, ток электромотора, подаваемый в электромотор, варьируется и достигает более высокого значения. Таким образом, поддержание фрикционной муфты в полностью зацепленном состоянии (заблокированном состоянии) сопровождается нежелательным увеличением среднего значения тока для тока электромотора, подаваемого в электромотор.
Настоящее изобретение достигает более низкого среднего значения тока, чем на данный момент, для тока электромотора, подаваемого в электромотор, когда фрикционная муфта должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии.
Первый аспект настоящего изобретения представляет собой устройство передачи мощности для транспортного средства. Устройство передачи мощности включает в себя: фрикционную муфту, выполненную с возможностью регулировать передаваемый крутящий момент, который должен передаваться от входного вращательного элемента к выходному вращательному элементу; электромотор; червячный зубчатый редукторный механизм, включающий в себя червяк, который предоставляется на валу электромотора, и червячное колесо, которое вводится в зацепление с червяком; механизм преобразования, выполненный с возможностью формировать прижимающую силу во фрикционной муфте посредством преобразования вращательного движения червячного колеса в прямолинейное движение; и электронный модуль управления, выполненный с возможностью управлять углом вращения электромотора. Электронный модуль управления выполнен с возможностью многократно выполнять управление быстрым увеличением и управление постепенным уменьшением, когда фрикционная муфта должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии, так что входной вращательный элемент и выходной вращательный элемент вращаются как единое целое. Управление быстрым увеличением представляет собой режим управления, в котором угол вращения электромотора увеличивается до первого угла вращения с первым градиентом скорости. Первый угол вращения превышает требуемый угол вращения, который требуется для того, чтобы поддерживать фрикционную муфту в полностью зацепленном состоянии. Управление постепенным уменьшением представляет собой режим управления, в котором угол вращения электромотора, увеличенный посредством управления быстрым увеличением, уменьшается до второго угла вращения со вторым градиентом скорости. Второй угол вращения превышает или равен требуемому углу вращения и меньше первого угла вращения. Второй градиент скорости меньше первого градиента скорости.
При этой конфигурации, когда фрикционная муфта должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии таким образом, что входной вращательный элемент и выходной вращательный элемент вращаются как единое целое, электронный модуль управления выполняет управление постепенным уменьшением для постепенного уменьшения угла вращения электромотора до второго угла вращения таким образом, что ток электромотора, подаваемый в электромотор, регулируется до более низкого значения тока на характеристической линии эффективности прижимающей силы, сформированной во фрикционной муфте, относительно тока электромотора, подаваемого в электромотор на стороне возврата поршня. Таким образом, среднее значение тока для тока электромотора, подаваемого в электромотор, когда фрикционная муфта должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии, надлежащим образом уменьшается, по сравнению с тем, если, например, управление выполняется таким образом, чтобы сохранять постоянный угол вращения электромотора, когда фрикционная муфта должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии.
В вышеуказанном устройстве передачи мощности для транспортного средства, электронный модуль управления может быть выполнен с возможностью временно увеличивать угол вращения электромотора от второго угла вращения до первого угла вращения посредством управления быстрым увеличением, когда угол вращения электромотора уменьшается до второго угла вращения посредством управления постепенным уменьшением. Управление быстрым увеличением может представлять собой режим управления, в котором угол вращения электромотора временно увеличивается до первого угла вращения, чтобы увеличивать прижимающую силу фрикционной муфты, и управление постепенным уменьшением может представлять собой режим управления, в котором угол вращения электромотора уменьшается от первого угла вращения до второго угла вращения, чтобы уменьшать прижимающую силу фрикционной муфты.
При этой конфигурации, когда фрикционная муфта должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии, ток электромотора, подаваемый в электромотор, надлежащим образом уменьшается во время выполнения управления постепенным уменьшением для постепенного уменьшения угла вращения электромотора от первого угла вращения до второго угла вращения, чтобы уменьшать прижимающую силу фрикционной муфты.
В вышеуказанном устройстве передачи мощности для транспортного средства, червячное колесо может представлять собой прямозубую цилиндрическую шестерню. Вал электромотора может располагаться таким образом, что ось вращения вала является наклонной под углом, равным углу наклона в продольном направлении червяка относительно плоскости вращения, которая является ортогональной к оси вращения червячного колеса.
При этой конфигурации, может повышаться функциональная эффективность червячного зубчатого редукторного механизма при перемещении червячного колеса в направлении оси вращения.
Второй аспект настоящего изобретения представляет собой способ управления устройства передачи мощности. Устройство передачи мощности включает в себя: фрикционную муфту, выполненную с возможностью регулировать передаваемый крутящий момент, который должен передаваться от входного вращательного элемента к выходному вращательному элементу; электромотор; червячный зубчатый редукторный механизм, включающий в себя червяк, который предоставляется на валу электромотора, и червячное колесо, которое вводится в зацепление с червяком; механизм преобразования, выполненный с возможностью формировать прижимающую силу во фрикционной муфте посредством преобразования вращательного движения червячного колеса в прямолинейное движение; и электронный модуль управления, выполненный с возможностью управлять углом вращения электромотора. Способ управления включает в себя многократное выполнение, посредством электронного модуля управления, управления быстрым увеличением и управления постепенным уменьшением, когда фрикционная муфта должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии таким образом, что входной вращательный элемент и выходной вращательный элемент вращаются как единое целое. Управление быстрым увеличением представляет собой режим управления, в котором угол вращения электромотора увеличивается до первого угла вращения с первым градиентом скорости. Первый угол вращения превышает требуемый угол вращения, который требуется для того, чтобы поддерживать фрикционную муфту в полностью зацепленном состоянии. Управление постепенным уменьшением представляет собой режим управления, в котором угол вращения электромотора, увеличенный посредством управления быстрым увеличением, уменьшается до второго угла вращения со вторым градиентом скорости. Второй угол вращения превышает или равен требуемому углу вращения и меньше первого угла вращения. Второй градиент скорости меньше первого градиента скорости.
При этой конфигурации, когда фрикционная муфта должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии таким образом, что входной вращательный элемент и выходной вращательный элемент вращаются как единое целое, электронный модуль управления выполняет управление постепенным уменьшением для постепенного уменьшения угла вращения электромотора до второго угла вращения таким образом, что ток электромотора, подаваемый в электромотор, регулируется до более низкого значения тока на характеристической линии эффективности прижимающей силы, сформированной во фрикционной муфте, относительно тока электромотора, подаваемого в электромотор на стороне возврата поршня. Таким образом, среднее значение тока для тока электромотора, подаваемого в электромотор, когда фрикционная муфта должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии, надлежащим образом уменьшается, по сравнению с тем, если, например, управление выполняется таким образом, чтобы сохранять постоянный угол вращения электромотора, когда фрикционная муфта должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии.
Краткое описание чертежей
Ниже описываются признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные номера обозначают аналогичные элементы, и на которых:
Фиг. 1 является видом, иллюстрирующим схематичную конфигурацию транспортного средства, к которому применяется настоящее изобретение;
Фиг. 2 является видом в сечении, иллюстрирующим схематичную конфигурацию раздаточной коробки с фиг. 1;
Фиг. 3 является принципиальной схемой, иллюстрирующей схематичную конфигурацию раздаточной коробки с фиг. 1;
Фиг. 4 является укрупненным видом по фиг. 2, иллюстрирующим конфигурацию ведущей муфты передних колес, червячной шестерни, винтового механизма и т.д., предоставленных в раздаточной коробке с фиг. 2;
Фиг. 5 является видом, иллюстрирующим червячную шестерню и электромотор, предоставленные в раздаточной коробке с фиг. 4;
Фиг. 6A является видом в сечении по линии VI-VI с фиг. 2, показывающим позицию кулачкового зацепляющего элемента, соединенного с валом вилки, когда вал вилки находится в позиции верхней ступени;
Фиг. 6B является видом в сечении по линии VI-VI с фиг. 2, показывающим позицию кулачкового зацепляющего элемента, соединенного с валом вилки, когда вал вилки переключается с позиции верхней ступени в позицию нижней ступени;
Фиг. 6C является видом в сечении по линии VI-VI с фиг. 2, показывающим позицию кулачкового зацепляющего элемента, соединенного с валом вилки, когда вал вилки находится в позиции нижней ступени;
Фиг. 7 является функциональной блок-схемой, иллюстрирующей основную часть функций управления электронным модулем управления, который предоставляется в транспортном средстве с фиг. 1;
Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей основную часть операций управления электронного модуля управления с фиг. 7, которые заключают в себе управление углом вращения электромотора для электромотора таким образом, что поршень переключается в H4L-позицию, и таким образом, что ведущая муфта передних колес поддерживается в полностью зацепленном состоянии;
Фиг. 9 является видом, показывающим временную диаграмму, соответствующую блок-схеме последовательности операций способа с фиг. 8 при выполнении;
Фиг. 10 является укрупненным видом части временной диаграммы с фиг. 9, обведенной посредством одноточечной пунктирной линии;
Фиг. 11 является видом, показывающим характеристики эффективности прижимающей силы муфты, сформированной в ведущей муфте передних колес относительно тока электромотора, подаваемого в электромотор; и
Фиг. 12 является видом, показывающим состояние тока электромотора, подаваемого в электромотор, когда, например, в отличие от варианта осуществления настоящего изобретения, угла вращения электромотора для электромотора управляется (управление с обратной связью) таким образом, чтобы поддерживать требуемый блокирующий угол вращения электромотора, который вычисляется посредством узла вычисления требуемого блокирующего угла вращения электромотора контроллера электромотора, показанного на фиг. 7.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Ниже подробно описывается вариант осуществления настоящего изобретения со ссылками на чертежи. В нижеприведенном варианте осуществления, чертежи упрощаются или искажаются надлежащим образом, и в силу этого соотношения размеров, форм и т.д. частей не обязательно представляются точным образом.
Фиг. 1 является видом, иллюстрирующим схематичную конфигурацию транспортного средства 10, к которому применяется настоящее изобретение, и является видом, иллюстрирующим основные части системы управления для выполнения различных средств управления в транспортном средстве 10. На фиг. 1, транспортное средство 10 включает в себя двигатель 12 в качестве источника приведения в движение, левое и правое передние колеса 14L, 14R (которые упоминаются как передние колеса 14, если между ними не проводится различие), левое и правое задние колеса 16L, 16R (которые упоминаются как задние колеса 16, если между ними не проводится различие) и устройство 18 передачи мощности, которое передает мощность из двигателя 12 на каждое из передних колес 14 и задних колес 16. Задние колеса 16 представляют собой основные ведущие колеса, которые служат в качестве ведущих колес в ходе как движения в режиме привода на два колеса (2WD), так и движения в режиме привода на четыре колеса (4WD). Передние колеса 14 представляют собой вспомогательные ведущие колеса, которые выступают в качестве свободновращающихся колес в ходе 2WD-движения и служат в качестве ведущих колес в ходе 4WD-движения. Транспортное средство 10 представляет собой транспортное средство с приводом на четыре колеса на основе конфигурации с передним расположением двигателя и приводом на задние колеса (FR).
Устройство 18 передачи мощности включает в себя: трансмиссию 20, соединенную с двигателем 12; раздаточную коробку 22 транспортного средства с приводом на четыре колеса, которая представляет собой устройство передачи мощности на передние и задние колеса (устройство передачи мощности транспортного средства), соединенное с трансмиссией 20; передний карданный вал 24 (элемент передачи мощности) и задний карданный вал 26, соединенные с раздаточной коробкой 22; передний межколесный дифференциальный зубчатый механизм 28, соединенный с передним карданным валом 24; задний межколесный дифференциальный зубчатый механизм 30, соединенный с задним карданным валом 26; оси 32L, 32R левого и правого передних колес (которые упоминаются как оси 32 передних колес, если между ними не проводится различие), соединенные с передним межколесным дифференциальным зубчатым механизмом 28; и оси 34L, 34R левого и правого задних колес (которые упоминаются как оси 34 задних колес, если между ними не проводится различие), соединенные с задним межколесным дифференциальным зубчатым механизмом 30. В устройстве 18 передачи мощности с такой конфигурацией, мощность двигателя 12, которая передана в раздаточную коробку 22 через трансмиссию 20, передается из раздаточной коробки 22 на задние колеса 16, последовательно через задний карданный вал 26, задний межколесный дифференциальный зубчатый механизм 30, оси 34 задних колес и т.д., которые составляют тракт передачи мощности на стороне задних колес 16. Часть мощности из двигателя 12, который передается на задние колеса 16, избирательно распределяется посредством раздаточной коробки 22 на передние колеса 14 и передается на передние колеса 14 последовательно через передний карданный вал 24, передний межколесный дифференциальный зубчатый механизм 28, оси 32 передних колес и т.д., которые составляют тракт передачи мощности на стороне передних колес 14. Передний карданный вал 24 устанавливается в тракте передачи мощности между раздаточной коробкой 22 и передними колесами 14 и представляет собой элемент передачи мощности, который передает, на передние колеса 14, мощность, передаваемую в выходной вал 44 на стороне задних колес, который описывается ниже, раздаточной коробки 22. Задний карданный вал 26 устанавливается в тракте передачи мощности между раздаточной коробкой 22 и задними колесами 16 и представляет собой элемент передачи мощности, который передает, на задние колеса 16, мощность, передаваемую в ведущую шестерню 46, которая описывается ниже, раздаточной коробки 22.
Как показано на фиг. 1, передняя муфта 36 (двухпозиционная муфта), которая устанавливает и прерывает тракт передачи мощности между боковой шестерней 28sr переднего межколесного дифференциального зубчатого механизма 28 и передним колесом 14R, предоставляется между передним межколесным дифференциальным зубчатым механизмом 28 и передним колесом 14R. Передняя муфта 36 включает в себя: первый вращательный элемент 36a, предоставленный как единое целое на оси 32R передних колес, первые зубья 36b муфты, сформированные на внешней окружности первого вращательного элемента 36a; второй вращательный элемент 36c, предоставленный как единое целое на боковой шестерне 28sr; вторые зубья 36d муфты, сформированные на внешней окружности второго вращательного элемента 36c; переключающую втулку 36f, имеющую внутренние периферийные зубья 36e, которые могут вводиться в зацепление с первыми зубьями 36b муфты и вторыми зубьями 36d муфты и предоставляются таким образом, что они являются подвижными в направлении оси C вращения оси 32R передних колес; и переключающий актуатор 36g, который инструктируется посредством электронного модуля 130 управления (модуля управления), который описывается ниже, так чтобы приводить в действие переключающую втулку 36f в направлении оси C вращения. Передняя муфта 36 с такой конфигурацией устанавливает и прерывает тракт передачи мощности между передним карданным валом 24 и передними колесами 14L, 14R по мере того, как переключающая втулка 36f переключается посредством переключающего актуатора 36g между позицией ввода в зацепление, в которой внутренние периферийные зубья 36e переключающей втулки 36f вводятся в зацепление с первыми зубьями 36b муфты и вторыми зубьями 36d муфты, и позицией без ввода в зацепление, в которой внутренние периферийные зубья 36e не вводятся в зацепление со вторыми зубьями 36d муфты. Передняя муфта 36 дополнительно может включать в себя механизм синхронизации.
Фиг. 2 и 3 являются видами, иллюстрирующими схематичную конфигурацию раздаточной коробки 22. Фиг. 2 является видом в сечении раздаточной коробки 22, и фиг. 3 является принципиальной схемой раздаточной коробки 22. Как показано на фиг. 2 и 3, раздаточная коробка 22 включает в себя картер 40 раздаточной коробки в качестве невращательного элемента. Раздаточная коробка 22 включает в себя, вокруг общей первой оси C1 вращения: входной вал 42, который поддерживается с возможностью вращения посредством картера 40 раздаточной коробки и в который вводится мощность из двигателя 12 через трансмиссию 20; выходной вал 44 на стороне задних колес (входной вращательный элемент), который передает мощность из двигателя 12 на задние колеса 16 через задний карданный вал 26; ведущую цепную шестерню 46 (выходной вращательный элемент), которая передает мощность в назначение, отличающееся от назначения выходного вала 44 на стороне задних колес; механизм 48 переключения между верхней и нижней ступенями в качестве вспомогательной трансмиссии, которая изменяет скорость вращения входного вала 42 и передает вращение в выходной вал 44 на стороне задних колес; и ведущую муфту 50 передних колес в качестве многодисковой фрикционной муфты, которая регулирует передаваемый крутящий момент, который должен передаваться в ведущую шестерню 46 в качестве части мощности выходного вала 44 на стороне задних колес. Ведущая шестерня 46 поддерживается на выходном валу 44 на стороне задних колес через опорный подшипник 52 таким образом, что она является вращающейся относительно выходного вала 44 на стороне задних колес. Выходной вал 44 на стороне задних колес соединяется с задними колесами 16 таким образом, чтобы иметь возможность передавать мощность на них, тогда как ведущая шестерня 46 соединяется с передними колесами 14 через переднюю муфту 36 таким образом, чтобы иметь возможность передавать мощность на передние колеса 14.
Как показано на фиг. 2 и фиг. 3, раздаточная коробка 22 включает в себя, вокруг общей второй оси C2 вращения, параллельной первой оси C1 вращения, выходной вал 54 на стороне передних колес, который соединяется с передним карданным валом 24 таким образом, чтобы иметь возможность передавать мощность в него, и ведомую цепную шестерню 56, которая предоставляется как единое целое на выходном валу 54 на стороне передних колес. Раздаточная коробка 22 дополнительно включает в себя приводную цепь 58 передних колес, которая обматывается через ведущую шестерню 46 и ведомую шестерню 56, и блокирующий 4WD-механизм 60 в качестве кулачковой муфты, которая как единое целое соединяет вместе выходной вал 44 на стороне задних колес и ведущую шестерню 46.
Раздаточная коробка 22 с такой конфигурацией регулирует передаваемый крутящий момент, который должен передаваться в ведущую шестерню 46 посредством ведущей муфты 50 передних колес, и передает мощность, передаваемую в нее из трансмиссии 20, только на задние колеса 16 либо также распределяет мощность на передние колеса 14. Кроме того, раздаточная коробка 22 переключает, посредством блокирующего 4WD-механизма 60, между заблокированным 4WD-состоянием, в котором разность скорости вращения между задним карданным валом 26 и передним карданным валом 24 не разрешается, и разблокированным 4WD-состоянием, в котором разность скорости вращения между ними разрешается. Кроме того, раздаточная коробка 22 устанавливает одну из ступени H зубчатой передачи на стороне высоких скоростей и ступени L зубчатой передачи на стороне низких скоростей и передает вращение из трансмиссии 20 на ступень заднего хода после изменения скорости вращения. В частности, раздаточная коробка 22 передает вращение входного вала 42 в выходной вал 44 на стороне задних колес через механизм 48 переключения между верхней и нижней ступенями. В состоянии, в котором передаваемый крутящий момент, передаваемый через ведущую муфту 50 передних колес, равен нулю, и блокирующий 4WD-механизм 60 расцепляется, мощность не передается из выходного вала 44 на стороне задних колес в выходной вал 54 на стороне передних колес, тогда как в состоянии, в котором крутящий момент передается через ведущую муфту 50 передних колес, или блокирующий 4WD-механизм 60 зацепляется, мощность передается из выходного вала 44 на стороне задних колес в выходной вал 54 на стороне передних колес через ведущую шестерню 46, приводную цепь 58 передних колес и ведомую шестерню 56.
В частности, механизм 48 переключения между верхней и нижней ступенями включает в себя планетарный зубчатый механизм 62 с сателлитами одного типа и втулку 64 переключения между верхней и нижней ступенями. Планетарный зубчатый механизм 62 включает в себя: солнечную шестерню S, которая соединяется с входным валом 42 таким образом, что она не может вращаться вокруг первой оси C1 вращения; коронную шестерню R, которая располагается практически концентрическим образом с солнечной шестерней S и соединена с картером 40 раздаточной коробки таким образом, что она не может вращаться вокруг первой оси C1 вращения; и водило CA, которое поддерживает множество сателлитных шестерней P, вводимых в зацепление с солнечной шестерней S и коронной шестерней R, таким образом, что они являются вращающимися и поворотными вокруг солнечной шестерни S. Таким образом, солнечная шестерня S вращается на скорости, идентичной скорости входного вала 42, в то время как водило CA вращается на более низкой скорости, чем входной вал 42. Зубья 66 шестерни на стороне высоких скоростей предоставляются закрепленным образом на внутренней периферийной поверхности солнечной шестерни S, и зубья 68 шестерни на стороне низких скоростей, имеющие диаметр, идентичный диаметру зубьев 66 шестерни на стороне высоких скоростей, предоставляются закрепленным образом на водиле CA. Зубья 66 шестерни на стороне высоких скоростей представляют собой внутренние периферийные зубья шлица, которые выводят вращение на скорости, идентичной скорости входного вала 42, и способствуют установлению ступени H зубчатой передачи на стороне высоких скоростей. Зубья 68 шестерни на стороне низких скоростей представляют собой внутренние периферийные зубья шлица, которые выводят вращение на более низкой скорости, чем зубья 66 шестерни на стороне высоких скоростей, и способствуют установлению ступени L зубчатой передачи на стороне низких скоростей. Втулка 64 переключения между верхней и нижней ступенями садится на шлицах на выходном валу 44 на стороне задних колес таким образом, что она не может вращаться относительно выходного вала 44 на стороне задних колес и перемещаться в направлении первой оси C1 вращения относительно выходного вала 44 на стороне задних колес. Втулка 64 переключения между верхней и нижней ступенями включает в себя вилочный соединительный участок 64a и внешние периферийные зубья 64b, которые предоставляются как единое целое рядом с вилочным соединительным участком 64a и которые вводятся в зацепление с каждым из зубьев 66 шестерни на стороне высоких скоростей и зубьев 68 шестерни на стороне низких скоростей по мере того, как втулка 64 переключения между верхней и нижней ступенями перемещается в направлении первой оси C1 вращения относительно выходного вала 44 на стороне задних колес. В механизме 48 переключения между верхней и нижней ступенями, вращение на скорости, идентичной скорости входного вала 42, передается в выходной вал 44 на стороне задних колес по мере того, как внешние периферийные зубья 64b втулки 64 переключения между верхней и нижней ступенями вводятся в зацепление с зубьями 66 шестерни на стороне высоких скоростей, и вращение на более низкой скорости, чем вращение входного вала 42, передается в выходной вал 44 на стороне задних колес по мере того, как внешние периферийные зубья 64b втулки 64 переключения между верхней и нижней ступенями вводятся в зацепление с зубьями 68 шестерни на стороне низких скоростей.
Блокирующий 4WD-механизм 60 включает в себя блокирующие зубья 70, которые предоставляются закрепленным образом на внутренней периферийной поверхности ведущей шестерни 46, и блокирующую втулку 72, которая садится на шлицах на выходном валу 44 на стороне задних колес таким образом, что она может перемещаться в направлении первой оси C1 вращения относительно выходного вала 44 на стороне задних колес и не может вращаться относительно выходного вала 44 на стороне задних колес, и на внешней периферийной поверхности которой предоставляются закрепленным образом внешние периферийные зубья 72a, вводимые в зацепление с блокирующими зубьями 70 по мере того, как блокирующая втулка 72 перемещается в направлении первой оси C1 вращения. Когда блокирующий 4WD-механизм 60 находится в зацепленном состоянии с внешними периферийными зубьями 72a блокирующей втулки 72 и блокирующими зубьями 70, вводимыми в зацепление друг с другом, выходной вал 44 на стороне задних колес и ведущая шестерня 46 вращаются как единое целое, и в силу этого заблокированное 4WD-состояние устанавливается в раздаточной коробке 22.
Как показано на фиг. 2 и фиг. 3, раздаточная коробка 22 включает в себя: первую пружину 74 в форме катушки в предварительно сжатом состоянии, которая предоставляется между втулкой 64 переключения между верхней и нижней ступенями и блокирующей втулкой 72 и примыкает к каждой из втулки 64 переключения между верхней и нижней ступенями и блокирующей втулки 72 таким образом, чтобы поджимать втулку 64 переключения между верхней и нижней ступенями и блокирующую втулку 72 в направлениях друг от друга; и вторую пружину 76 в форме катушки в предварительно сжатом состоянии, которая предоставляется между ведущей шестерней 46 и блокирующей втулкой 72 и примыкает к каждому из выступа 44a, сформированного на выходном валу 44 на стороне задних колес, и блокирующей втулки 72 таким образом, чтобы поджимать блокирующую втулку 72 в направлении от блокирующих зубьев 70. Поджимающая сила первой пружины 74 задается больше поджимающей силы второй пружины 76. Таким образом, когда втулка 64 переключения между верхней и нижней ступенями перемещается в позицию, в которой внешние периферийные зубья 64b втулки 64 переключения между верхней и нижней ступенями и зубья 66 шестерни на стороне высоких скоростей вводятся в зацепление друг с другом, втулка 64 переключения между верхней и нижней ступенями перемещается посредством поджимающей силы второй пружины 76 в позицию, в которой внешние периферийные зубья 72a блокирующей втулки 72 не вводятся в зацепление с блокирующими зубьями 70. Когда втулка 64 переключения между верхней и нижней ступенями перемещается против поджимающих сил первой пружины 74 и второй пружины 76 в позицию, в которой внешние периферийные зубья 64b втулки 64 переключения между верхней и нижней ступенями и зубья 68 шестерни на стороне низких скоростей вводятся в зацепление друг с другом, блокирующая втулка 72 перемещается посредством поджимающей силы первой пружины 74 в позицию, в которой внешние периферийные зубья 72a блокирующей втулки 72 вводятся в зацепление с блокирующими зубьями 70.
Как показано на фиг. 4, ведущая муфта 50 передних колес представляет собой многодисковую фрикционную муфту, включающую в себя: ступицу 78 муфты, которая соединяется с выходным валом 44 на стороне задних колес таким образом, что она не может вращаться относительно выходного вала 44 на стороне задних колес; барабан 80 муфты, который соединяется с ведущей шестерней 46 таким образом, что он не может вращаться относительно ведущей шестерни 46; фрикционный зацепляющий элемент 82, который вставляется между ступицей 78 муфты и барабаном 80 муфты и избирательно соединяет и отсоединяет ступицу 78 муфты и барабан 80 муфты с/друг от друга; и поршень 84, который прижимает фрикционный зацепляющий элемент 82. Ведущая муфта 50 передних колес достигает расцепленного состояния, когда поршень 84 перемещается к стороне без прижатия (к правой стороне на фиг. 4), которая представляет собой сторону в направлении от ведущей шестерни 46, и в силу этого поршень 84 ни примыкает, ни прижимает фрикционный зацепляющий элемент 82. С другой стороны, когда поршень 84 перемещается к стороне прижатия (к левой стороне на фиг. 4), которая представляет собой сторону к ведущей шестерне 46, и в силу этого поршень 84 примыкает и прижимает фрикционный зацепляющий элемент 82, прижимающая сила (прижимающая сила F муфты (Н)), с которой поршень 84 прижимает фрикционный зацепляющий элемент 82, регулируется через величину перемещения (ход) элемента 88 гайки винтового механизма 86 (механизма преобразования), который описывается ниже, который прижимает поршень 84 к фрикционному зацепляющему элементу 82, таким образом, что ведущая муфта 50 передних колес достигает состояния проскальзывания или полностью зацепленного состояния. Вкратце, ведущая муфта 50 передних колес достигает состояния проскальзывания или полностью зацепленного состояния по мере того, как ее передаваемый крутящий момент регулируется.
Когда ведущая муфта 50 передних колес находится в расцепленном состоянии, и блокирующий 4WD-механизм 60 находится в расцепленном состоянии с внешними периферийными зубьями 72a блокирующей втулки 72 и блокирующими зубьями 70, не введенными в зацепление друг с другом, тракт передачи мощности между выходным валом 44 на стороне задних колес и ведущей шестерней 46 прерывается таким образом, что раздаточная коробка 22 передает мощность, передаваемую в нее из двигателя 12 через трансмиссию 20, только на задние колеса 16. С другой стороны, когда ведущая муфта 50 передних колес находится в состоянии проскальзывания или полностью зацепленном состоянии, раздаточная коробка 22 распределяет мощность, передаваемую на нее из двигателя 12 через трансмиссию 20, на каждые из передних колес 14 и задних колес 16. Когда ведущая муфта 50 передних колес находится в состоянии проскальзывания, разность скорости вращения между выходным валом 44 на стороне задних колес и ведущей шестерней 46 разрешается, и в силу этого состояние дифференциального вращения (разблокированное 4WD-состояние) устанавливается в раздаточной коробке 22. С другой стороны, когда ведущая муфта 50 передних колес находится в полностью зацепленном состоянии, выходной вал 44 на стороне задних колес и ведущая шестерня 46 вращаются как единое целое, и в силу этого заблокированное 4WD-состояние устанавливается в раздаточной коробке 22. По мере того, как передаваемый крутящий момент управляется, ведущая муфта 50 передних колес может непрерывно изменять коэффициент распределения крутящего момента между передними колесами 14 и задними колесами 16 с 0:100 до 50:50.
Раздаточная коробка 22 дополнительно включает в себя: электромотор 90 (см. фиг. 5), который представляет собой устройство приведения в действие, которое приводит в действие механизм 48 переключения между верхней и нижней ступенями, ведущую муфту 50 передних колес и блокирующий 4WD-механизм 60; винтовой механизм 86, который формирует, через поршень 84, прижимающую силу F муфты (Н), с которой поршень 84 прижимает фрикционный зацепляющий элемент 82 в ведущей муфте 50 передних колес, посредством преобразования вращательного движения вала 90a, предоставленного в электромоторе 90, в прямолинейное движение элемента 88 гайки в направлении первой оси C1 вращения и вращательное движение элемента 88 гайки вокруг первой оси C1 вращения; и трансмиссионный механизм 92, который передает прямолинейное движение и движение при повороте элемента 88 гайки винтового механизма 86 в каждое из механизма 48 переключения между верхней и нижней ступенями, ведущей муфты 50 передних колес и блокирующего 4WD-механизма 60.
Как показано на фиг. 4, винтовой механизм 86 включает в себя: элемент 88 гайки в качестве вращательного элемента, который располагается вокруг первой оси C1 вращения и косвенно соединяется с валом 90a электромотора 90 через червячную шестерню 94 (червячный зубчатый редукторный механизм) раздаточной коробки 22 таким образом, чтобы иметь возможность передавать мощность в вал 90a; элемент 96 винтового вала, который зацепляется с элементом 88 гайки; и соединительный элемент 98, который соединяет конец элемента 96 винтового вала на задней стороне (на стороне заднего карданного вала 26) и картер 40 раздаточной коробки, которые представляют собой невращательный элемент относительно друг друга, чтобы обеспечивать возможность установки элемента 96 винтового вала на выходном валу 44 на стороне задних колес таким образом, что он не может перемещаться в направлении первой оси C1 вращения и не может поворачивать первую ось C1 вращения относительно картера 40 раздаточной коробки. Как показано на фиг. 4, перемещение элемента 96 винтового вала в направлении первой оси C1 вращения предотвращается, поскольку конец элемента 96 винтового вала на передней стороне (конец элемента 96 винтового вала на противоположной стороне относительно заднего карданного вала 26 (из задней стороны)) примыкает к ступице 78 муфты через кольцевой элемент 100, и кроме того, конец элемента 96 винтового вала на задней стороне примыкает к соединительному элементу 98. Игольчатый подшипник 102 размещается между элементом 96 винтового вала и выходным валом 44 на стороне задних колес, и элемент 96 винтового вала поддерживается на выходном валу 44 на стороне задних колес таким образом, что он является вращающимся относительно выходного вала 44 на стороне задних колес.
В винтовом механизме 86 с такой конфигурацией, элемент 88 гайки приводится в действие таким образом, что он вращается посредством электромотора 90 через червячную шестерню 94, так что он перемещается в направлении первой оси C1 вращения. В этом варианте осуществления, как показано на фиг. 2 и фиг. 3, когда элемент 88 гайки поворачивается посредством электромотора 90 вокруг первой оси C1 вращения в направлении стрелки F1, элемент 88 гайки перемещается в направлении от ведущей муфты 50 передних колес в направлении первой оси C1 вращения (перемещается в направлении стрелки F2) посредством действия винта между элементом 88 гайки и элементом 96 винтового вала. Когда элемент 88 гайки поворачивается посредством электромотора 90 вокруг первой оси C1 вращения в противоположном направлении относительно направления стрелки F1, элемент 88 гайки перемещается в противоположном направлении относительно направления стрелки F2 посредством действия винта между элементом 88 гайки и элементом 96 винтового вала.
Как показано на фиг. 5, червячная шестерня 94 представляет собой зубчатую пару, включающую в себя червяк 90b, который формируется как единое целое на валу 90a электромотора 90, и червячное колесо 104a, которое формируется как единое целое на барабанном кулачке 104, который описывается ниже, и вводится в зацепление с червяком 90b. Элемент 88 гайки включает в себя цилиндрический участок 88a с внутренней резьбой, который зацепляется с элементом 96 винтового вала через множество шариков 106, и фланцевый участок 88b, который выступает из конца цилиндрического участка 88a с внутренней резьбой на задней стороне, т.е. на сторона заднего карданного вала 26, к внешней периферической стороне и червячному колесу 104a крепится как единое целое на внешней окружности фланцевого участка 88b элемента 88 гайки. На внешней окружности участка 88a с внутренней резьбой элемента 88 гайки, поршень 84 ведущей муфты 50 передних колес поддерживается таким образом, что он является вращающимся вокруг первой оси C1 вращения относительно участка 88a с внутренней резьбой и не может перемещаться в направлении первой оси C1 вращения относительно участка 88a с внутренней резьбой. Таким образом, винтовой механизм 86 представляет собой механизм преобразования мощности, который формирует прижимающую силу F муфты (Н) в ведущей муфте 50 передних колес посредством преобразования вращательного движения элемента 88 гайки вокруг первой оси C1 вращения в прямолинейное движение в направлении первой оси C1 вращения посредством действия винта между элементом 88 гайки и элементом 96 винтового вала и прижатия фрикционного зацепляющего элемента 82 ведущей муфты 50 передних колес через поршень 84, предоставленный на элементе 88 гайки.
По мере того, как электромотор 90 приводится в действие таким образом, что он вращается, червячное колесо 104a, сформированное на барабанном кулачке 104, который предоставляется закрепленным образом на элементе 88 гайки, перемещается в направлении первой оси C1 вращения. Здесь, ширина червячного колеса 104a в направлении первой оси C1 вращения задается больше ширины в направлении первой оси C1 вращения червяка 90b, сформированного на валу 90a электромотора 90, закрепленного на картере 40 раздаточной коробки, так что даже когда червячное колесо 104a перемещается в направлении первой оси C1 вращения, червячное колесо 104a и червяк 90b, сформированный на валу 90a, остаются во вводе в зацепление друг с другом. Червячное колесо 104a представляет собой прямозубую цилиндрическую шестерню, линия профиля ножки внешних периферийных зубьев которой является параллельной первой оси C1 вращения, вокруг которой вращается червячное колесо 104a. Как показано на фиг. 5, вал 90a электромотора 90 располагается таким образом, что третья ось C3 вращения (первая ось вращения), вокруг которой вращается вал 90a, является наклонной под углом, равным углу θg наклона в продольном направлении червяка 90b, относительно плоскости A вращения, ортогональной к первой оси C1 вращения (второй оси вращения), вокруг которой вращается червячное колесо 104a.
Трансмиссионный механизм 92 включает в себя: первый трансмиссионный механизм 92a, который передает прямолинейное движение элемента 88 гайки в винтовом механизме 86 в направлении первой оси C1 вращения в ведущую муфту 50 передних колес; и второй трансмиссионный механизм 92b, который передает в механизм 48 переключения между верхней и нижней ступенями прямолинейное движение, в направлении первой оси C1 вращения, т.е. в направлении четвертой оси C4 вращения, переднего конца 108a (см. фиг. 6A, фиг. 6B и фиг. 6C) кулачкового зацепляющего элемента 108, который описывается ниже, который зацепляется в кулачковой канавке 104c (см. фиг. 6A, фиг. 6B и фиг. 6C), сформированной в барабанном кулачке 104. Четвертая ось C4 вращения представляет собой ось, параллельную первой оси C1 вращения.
Как показано на фиг. 2 и 3, барабанный кулачок 104 включает в себя кольцевое червячное колесо 104a, выступающий участок 104b, который выступает из конца кольцевого червячного колеса 104a на стороне вала 110 вилки к заднему карданному валу 26, и кулачковую канавку 104c, сформированную во внешней окружности выступающего участка 104b. Выступающий участок 104b имеет форму, например, соответствующую участку цилиндра, и формируется посредством выступания периферийного участка червячного колеса 104a к заднему карданному валу 26.
Как показано на фиг. 6A, 6B и 6C, кулачковая канавка 104c, сформированная во внешней окружности барабанного кулачка 104, имеет: наклонную кулачковую канавку 104d, идущую в направлении, наклоненном относительно первой оси C1 вращения; первую кулачковую канавку 104e в качестве переключающей кулачковой канавки, которая формируется в конце наклонной кулачковой канавки 104d на стороне винтового механизма 86 и идет в направлении, ортогональном к первой оси C1 вращения; и вторую кулачковую канавку 104f, которая формируется в конце наклонной кулачковой канавки 104d на противоположной стороне относительно винтового механизма 86 и идет в направлении, перпендикулярном первой оси C1 вращения. Согласно барабанному кулачку 104 с такой конфигурацией, например, когда, в состоянии, в котором передний конец 108a кулачкового зацепляющего элемента 108 располагается в первой кулачковой канавке 104e кулачковой канавки 104c барабанного кулачка 104, как показано на фиг. 6A, элемент 88 гайки поворачивается посредством электромотора 90 вокруг первой оси C1 вращения в направлении стрелки F1, и барабанный кулачок 104 поворачивается вокруг первой оси C1 вращения в направлении стрелки F1, передний конец 108a кулачкового зацепляющего элемента 108 перемещается вдоль наклонной кулачковой канавки 104d барабанного кулачка 104 в направлении стрелки F2 на величину D перемещения, большую величины перемещения, на которую элемент 88 гайки перемещается в направлении стрелки F2 посредством действия винта между элементом 88 гайки и элементом 96 винтового вала. Таким образом, передний конец 108a перемещается в направлении четвертой оси C4 вращения вала 110 вилки. Другими словами, когда, в состоянии, показанном на фиг. 6A, элемент 88 гайки поворачивается посредством электромотора 90 вокруг первой оси C1 вращения в направлении стрелки F1, кулачковый зацепляющий элемент 108 перемещается относительно барабанного кулачка 104 в направлении четвертой оси C4 вращения вала 10 вилки вследствие наклонной кулачковой канавки 104d, на величину D перемещения, большую величины перемещения, на которую элемент 88 гайки перемещается в направлении стрелки F2 посредством действия винта между элементом 88 гайки и элементом 96 винтового вала.
Например, когда, в состоянии, в котором передний конец 108a кулачкового зацепляющего элемента 108 располагается во второй кулачковой канавке 104f кулачковой канавки 104c барабанного кулачка 104, как показано на фиг. 6C, элемент 88 гайки поворачивается посредством электромотора 90 вокруг первой оси C1 вращения в противоположном направлении относительно направления стрелки, F1 и барабанный кулачок 104 поворачиваются вокруг первой оси C1 вращения в противоположном направлении относительно направления стрелки F1, передний конец 108a кулачкового зацепляющего элемента 108 перемещается вдоль наклонной кулачковой канавки 104d барабанного кулачка 104 в противоположном направлении относительно направления стрелки F2 на величину D перемещения, большую величины перемещения, на которую элемент 88 гайки перемещается в противоположном направлении относительно направления стрелки F2 посредством действия винта между элементом 88 гайки и элементом 96 винтового вала. Другими словами, когда электромотор 90 приводится в действие таким образом, что он вращается, и барабанный кулачок 104 поворачивается вокруг первой оси C1 вращения через элемент 88 гайки, кулачковый зацепляющий элемент 108, зацепленный в кулачковой канавке 104c, сформированной в барабанном кулачке 104, перемещается в направлении первой оси C1 вращения вследствие кулачковой канавки 104c. Таким образом, кулачковый зацепляющий элемент 108 перемещается в направлении четвертой оси C4 вращения вала 110 вилки. Другими словами, когда электромотор 90 приводится в действие таким образом, что он вращается, и барабанный кулачок 104 поворачивается вокруг первой оси C1 вращения через элемент 88 гайки, кулачковый зацепляющий элемент 108 перемещается в направлении четвертой оси C4 вращения вала 110 вилки относительно барабанного кулачка 104. Одноточечные пунктирные окружности, показанные на фиг. 6B и фиг. 6C, указывают позицию переднего конца 108a кулачкового зацепляющего элемента 108 по фиг. 6A. Например, когда, в состоянии, показанном на фиг. 6A, элемент 88 гайки поворачивается посредством электромотора 90 вокруг первой оси C1 вращения в противоположном направлении относительно направления стрелки, F1 и барабанный кулачок 104 поворачиваются вокруг первой оси C1 вращения в противоположном направлении относительно направления стрелки F1, кулачковый зацепляющий элемент 108 перемещается вдоль первой кулачковой канавки 104e без перемещения в направлении четвертой оси C4 вращения вала 110 вилки. Таким образом, в состоянии, в котором кулачковый зацепляющий элемент 108 зацепляется в первой кулачковой канавке 104e, предотвращается перемещение кулачкового зацепляющего элемента 108 посредством первой кулачковой канавки 104e в направлении четвертой оси C4 вращения вала 110 вилки, даже когда элемент 88 гайки оборачивается вокруг первой оси C1 вращения в противоположном направлении относительно направления стрелки F1.
Как показано на фиг. 4, первый трансмиссионный механизм 92a включает в себя упорный подшипник 112, который размещается между поршнем 84 и фланцевым участком 88b элемента 88 гайки, и элемент 114 стопора, который предотвращает перемещение поршня 84 к фрикционному зацепляющему элементу 82 относительно элемента 88 гайки. Поршень 84 соединяется с элементом 88 гайки через упорный подшипник 112 и элемент 114 стопора таким образом, что он не может перемещаться в направлении первой оси C1 вращения относительно элемента 88 гайки и вращаться вокруг первой оси C1 вращения относительно элемента 88 гайки. Таким образом, прямолинейное движение элемента 88 гайки в винтовом механизме 86 передается в поршень 84 ведущей муфты 50 передних колес через первый трансмиссионный механизм 92a.
Как показано на фиг. 2 и фиг. 3, второй трансмиссионный механизм 92b включает в себя: вал 110 вилки, который поддерживается таким образом, что он может перемещаться в картере 40 раздаточной коробки в направлении четвертой оси C4 вращения; вилку 116, которая предоставляется закрепленным образом на валу 110 вилки и соединяется со втулкой 64 переключения между верхней и нижней ступенями; и резервный механизм 120, который передает движение кулачкового зацепляющего элемента 108 в направлении четвертой оси C4 вращения в вал 110 вилки через пружинный элемент 118. Резервный механизм 120 предоставляется на кулачковом зацепляющем элементе 108. Второй трансмиссионный механизм 92b передает движение кулачкового зацепляющего элемента 108 в направлении четвертой оси C4 вращения во втулку 64 переключения между верхней и нижней ступенями механизма 48 переключения между верхней и нижней ступенями через резервный механизм 120, вал 110 вилки и вилку 116. Таким образом, например, когда, в состоянии, показанном на фиг. 6A, кулачковый зацепляющий элемент 108 перемещается в направлении стрелки F2 относительно барабанного кулачка 104, втулка 64 переключения между верхней и нижней ступенями перемещается к ведущей шестерне 46. Другими словами, втулка 64 переключения между верхней и нижней ступенями перемещается в позицию, в которой ее внешние периферийные зубья 64b вводятся в зацепление с зубьями 68 шестерни на стороне низких скоростей. Например, когда, в состоянии, показанном на фиг. 6C, кулачковый зацепляющий элемент 108 перемещается в противоположном направлении относительно направления стрелки F2, втулка 64 переключения между верхней и нижней ступенями перемещается в направлении от ведущей шестерни 46. Другими словами, втулка 64 переключения между верхней и нижней ступенями перемещается в позицию, в которой ее внешние периферийные зубья 64b вводятся в зацепление с зубьями 66 шестерни на стороне высоких скоростей.
Трансмиссионный механизм 92 дополнительно включает в себя третий трансмиссионный механизм 92c, который передает прямолинейное движение кулачкового зацепляющего элемента 108 в направлении четвертой оси C4 вращения в блокирующий 4WD-механизм 60. Аналогично второму трансмиссионному механизму 92b, третий трансмиссионный механизм 92c включает в себя вал 110 вилки, вилку 116 и резервный механизм 120 и дополнительно включает в себя втулку 64 переключения между верхней и нижней ступенями, соединенную с вилкой 116, первую пружину 74, установленную в сжатом состоянии между втулкой 64 переключения между верхней и нижней ступенями и блокирующей втулкой 72, и вторую пружину 76, установленную в сжатом состоянии между блокирующей втулкой 72 и выступом 44a выходного вала 44 на стороне задних колес.
В третьем трансмиссионном механизме 92c, когда, в состоянии, показанном на фиг 6A, кулачковый зацепляющий элемент 108 перемещается в направлении стрелки F2 относительно барабанного кулачка 104, и втулка 64 переключения между верхней и нижней ступенями перемещается в позицию, в которой ее внешние периферийные зубья 64b вводятся в зацепление с зубьями 68 шестерни на стороне низких скоростей, как описано выше, блокирующая втулка 72 перемещается посредством поджимающей силы первой пружины 74 к ведущей шестерне 46. Как результат, внешние периферийные зубья 72a блокирующей втулки 72 вводятся в зацепление с блокирующими зубьями 70 ведущей шестерни 46. Когда, в состоянии, в котором внешние периферийные зубья 64b втулки 64 переключения между верхней и нижней ступенями находятся в зацеплении с зубьями 68 шестерни на стороне низких скоростей, кулачковый зацепляющий элемент 108 перемещается в противоположном направлении относительно направления стрелки F2, и втулка 64 переключения между верхней и нижней ступенями перемещается в позицию, в которой ее внешние периферийные зубья 64b вводятся в зацепление с зубьями 66 шестерни на стороне высоких скоростей, блокирующая втулка 72 перемещается в направлении от ведущей шестерни 46 посредством поджимающей силы второй пружины 76. Как результат, внешние периферийные зубья 72a блокирующей втулки 72 выходят из ввода в зацепление с блокирующими зубьями 70 ведущей шестерни 46.
Внешние периферийные зубья 72a блокирующей втулки 72 вводятся в зацепление с блокирующими зубьями 70 в позиции, в которой вал 110 вилки обеспечивает возможность ввода в зацепление внешних периферийных зубьев 64b втулки 64 переключения между верхней и нижней ступенями с зубьями 68 шестерни на стороне низких скоростей (эта позиция в дальнейшем упоминается как позиция нижней ступени). Фрикционный зацепляющий элемент 82 ведущей муфты 50 передних колес прижимается посредством поршня 84 в позиции, в которой вал 110 вилки обеспечивает возможность ввода в зацепление внешних периферийных зубьев 64b втулки 64 переключения между верхней и нижней ступенями с зубьями 66 шестерни на стороне высоких скоростей (эта позиция в дальнейшем упоминается как позиция верхней ступени), но не прижимается посредством поршня 84 в позиции нижней ступени вала 110 вилки. Из фиг. 6A, фиг. 6B и фиг. 6C, фиг. 6A является видом, показывающим позицию кулачкового зацепляющего элемента 108, когда вал 110 вилки находится в позиции верхней ступени; фиг. 6C является видом, показывающим позицию кулачкового зацепляющего элемента 108, когда вал 110 вилки находится в позиции нижней ступени; и фиг. 6B является видом, показывающим позицию кулачкового зацепляющего элемента 108, когда вал 110 вилки переключается с позиции верхней ступени в позицию нижней ступени. Например, когда, в состоянии, показанном на фиг. 6A, барабанный кулачок 104 поворачивается посредством электромотора 90 в противоположном направлении относительно направления стрелки F1, поршень 84 ведущей муфты 50 передних колес перемещается из позиции, в которой поршень 84 не прижимается к фрикционному зацепляющему элементу 82, в позицию, в которой поршень 84 прижимается к фрикционному зацепляющему элементу 82, в то время как кулачковый зацепляющий элемент 108 не перемещается в направлении четвертой оси C4 вращения вала 110 вилки вследствие первой кулачковой канавки 104e, и вал 110 вилки остается в позиции верхней ступени.
В транспортном средстве 10, сконфигурированном так, как описано выше, угол θm вращения электромотора (угол вращения) (градусы) вала 90a электромотора 90 управляется посредством электронного модуля 130 управления (модуля управления), который описывается ниже, и в силу этого управляются величина перемещения (ход) поршня 84 в направлении первой оси C1 вращения и величина перемещения (ход) вала 110 вилки в направлении четвертой оси C4 вращения. Другими словами, управляются позиция, в которую поршень 84 перемещается в направлении первой оси C1 вращения, и позиция, в которую вал 110 вилки перемещается в направлении четвертой оси C4 вращения.
Например, когда угол θm вращения электромотора для электромотора 90 управляется посредством электронного модуля 130 управления таким образом, что вал 110 вилки перемещается в позицию верхней ступени, и поршень 84 перемещается в позицию, в которой поршень 84 не примыкает к фрикционному зацепляющему элементу 82 (т.е. поршень 84 перемещается в позицию H2), ведущая муфта 50 передних колес расцепляется, в то время как ступень H зубчатой передачи на стороне высоких скоростей устанавливается в механизме 48 переключения между верхней и нижней ступенями таким образом, что транспортное средство 10 достигает состояния привода на два колеса, в котором мощность приведения в движение передается из двигателя 12 только на задние колеса 16. В состоянии привода на два колеса, в котором ведущая муфта 50 передних колес расцепляется, передняя муфта 36 расцепляется посредством электронного модуля 130 управления таким образом, что вращение не передается ни из двигателя 12, ни из передних колес 14 во вращательные элементы (ведущую шестерню 46, приводную цепь 58 передних колес, ведомую шестерню 56, выходной вал 54 на стороне передних колес, передний карданный вал 24, передний межколесный дифференциальный зубчатый механизм 28 и т.д.), образующие тракт передачи мощности из ведущей шестерни 46 в передний межколесный дифференциальный зубчатый механизм 28.
Когда угол θm вращения электромотора для электромотора 90 управляется посредством электронного модуля 130 управления таким образом, что вал 110 вилки перемещается в позицию верхней ступени, и поршень 84 перемещается в позицию, в которой поршень 84 примыкает к фрикционному зацепляющему элементу 82 (т.е. поршень 84 перемещается в позицию H4), ведущая муфта 50 передних колес зацепляется (зацепление для проскальзывания или полное зацепление), в то время как ступень H зубчатой передачи на стороне высоких скоростей устанавливается в механизме 48 переключения между верхней и нижней ступенями таким образом, что транспортное средство 10 достигает состояния привода на четыре колеса, в котором мощность приведения в движение передается из двигателя 12 как на передние колеса 14, так и на задние колеса 16. Когда, в состоянии привода на четыре колеса, в котором ведущая муфта 50 передних колес зацепляется, угол θm вращения электромотора для электромотора 90 управляется посредством электронного модуля 130 управления таким образом, что поршень 84 перемещается в H4L-позицию таким образом, чтобы поддерживать ведущую муфту 50 передних колес в полностью зацепленном состоянии, транспортное средство 10 достигает заблокированного 4WD-состояния, в котором коэффициент распределения крутящего момента между передними колесами 14 и задними колесами 16 составляет 50:50.
Например, когда угол θm вращения электромотора для электромотора 90 управляется посредством электронного модуля 130 управления таким образом, что вал 110 вилки перемещается в позицию нижней ступени, и поршень 84 перемещается в позицию L4, блокирующий 4WD-механизм 60 зацепляется, в то время как ступень L зубчатой передачи на стороне низких скоростей устанавливается в механизме 48 переключения между верхней и нижней ступенями таким образом, что транспортное средство 10 достигает заблокированного 4WD-состояния, в котором коэффициент распределения крутящего момента между передними колесами 14 и задними колесами 16 составляет 50:50.
Различные сигналы из датчиков, переключателей и т.д., как показано на фиг. 7, подаются в электронный модуль 130 управления, предоставленный в транспортном средстве 10, как показано на фиг. 1. Например, следующие сигналы вводятся в электронный модуль 130 управления: сигналы, указывающие скорости Nfl, Nfr, Nrl, Nrr вращения (об/мин) передних колес 14L, 14R и задних колес 16L, 16R, которые определяются посредством датчика 132 скорости вращения колес; сигнал Hon запроса верхней ступени, который представляет собой сигнал, например, указывающий то, что избирательный переключатель 134 верхней ступени, используемый для того, чтобы выбирать ступень H зубчатой передачи на стороне высоких скоростей, управляется водителем, и который определяется посредством избирательного переключателя 134 верхней ступени; сигнал, указывающий угол θm вращения (градусы) вала 90a электромотора 90, который определяется посредством датчика 136 угла вращения электромотора; сигнал LOCKon запроса 4WD-блокировки, который представляет собой сигнал, например, указывающий то, что избирательный переключатель 138 4WD-блокировки, используемый для того, чтобы предотвращать вращение выходного вала 44 на стороне задних колес и ведущей шестерни 46 на различных скоростях вращения (чтобы обеспечивать возможность вращения как единое целое выходного вала 44 на стороне задних колес и ведущей шестерни 46), управляется водителем; сигнал, указывающий скорость Nsr вращения (об/мин) боковой шестерни 28sr, которая определяется посредством датчика 140 скорости вращения боковой шестерни; сигнал, указывающий степень θacc открытия дроссельного клапана (%), которая определяется посредством датчика 142 степени открытия дроссельного клапана; сигнал, указывающий скорость V транспортного средства (км/ч), которая определяется посредством датчика 144 скорости транспортного средства; и сигналы, указывающие позицию переключающей втулки 36f, которые определяются посредством датчика 146 позиции, а именно, сигнал Ps, указывающий то, что переключающая втулка 36f находится в позиции ввода в зацепление, и сигнал Pd, указывающий то, что переключающая втулка 36f находится в позиции без ввода в зацепление.
Различные выходные сигналы подаются из электронного модуля 130 управления в устройства, предоставленные в транспортном средстве 10. Например, сигнал Sa команды управления приведением в действие актуатора, который подается в переключающий актуатор 36g, чтобы переключать переключающую втулку 36f между позицией ввода в зацепление и позицией без ввода в зацепление, и ток Im электромотора (А), который подается в электромотор 90, чтобы управлять углом θm вращения электромотора (градусы) вала 90a электромотора 90, подаются из электронного модуля 130 управления в релевантные части.
Узел 150 определения запросов на переключение на H4L, показанный на фиг. 7, определяет то, имеется или нет запрос на переключение позиции поршня 84 в H4L-позицию таким образом, что ступень H зубчатой передачи на стороне высоких скоростей устанавливается в механизме 48 переключения между верхней и нижней ступенями, и таким образом, что коэффициент распределения крутящего момента между передними колесами 14 и задними колесами 16 становится равным 50:50. Например, когда избирательный переключатель 134 верхней ступени и избирательный переключатель 138 4WD-блокировки управляются водителем, узел 150 определения запросов на переключение на H4L определяет то, что запрашивается переключение позиции поршня 84 в H4L-позицию.
Контроллер 152 электромотора (контроллер) содержит секцию 152a первого управления, секцию 152b второго управления и секцию 152c третьего управления. Контроллер 152 электромотора управляет позицией поршня 84 в направлении первой оси C1 вращения посредством управления углом θm вращения электромотора (градусы) вала 90a электромотора 90. Кроме того, когда узел 150 определения запросов на переключение на H4L определяет то, что переключение позиции поршня 84 в H4L-позицию запрашивается, контроллер 152 электромотора управляет углом θm вращения электромотора (градусы) вала 90a электромотора 90 таким образом, что поршень 84 перемещается в позицию, в которой поршень 84 примыкает (входит в контакт) к фрикционному зацепляющему элементу 82. Например, когда транспортное средство 10 находится в состоянии привода на два колеса, и поршень 84 перемещается посредством контроллера 152 электромотора в позицию, в которой поршень 84 примыкает (входит в контакт) к фрикционному зацепляющему элементу 82, часть мощности, передаваемой из двигателя 12 в выходной вал 44 на стороне задних колес, передается в передний карданный вал 24 через ведущую муфту 50 передних колес, и скорость вращения второго вращательного элемента 36c передней муфты 36, который соединяется с передним карданным валом 24 таким образом, чтобы иметь возможность передавать мощность в него, повышается до достижения скорости вращения первого вращательного элемента 36a, соединенного с задним колесом 16R.
Когда узел 150 определения запросов на переключение на H4L определяет то, что переключение позиции поршня 84 в H4L-позицию запрашивается, узел 154 определения синхронизации определяет то, синхронизирована или нет скорость вращения второго вращательного элемента 36c со скоростью вращения первого вращательного элемента 36a в передней муфте 36. Например, когда разность между скоростью Nfr вращения (об/мин) переднего колеса 14R, определенной посредством датчика 132 скорости вращения колес, и скоростью Nsr вращения (об/мин) боковой шестерни 28sr, определенной посредством датчика 140 скорости вращения боковой шестерни (Nfr-Nsr), снижается до или ниже предварительно определенного значения, узел 154 определения синхронизации определяет то, что скорость вращения второго вращательного элемента 36c синхронизирована со скоростью вращения первого вращательного элемента 36a.
Когда узел 150 определения запросов на переключение на H4L определяет то, что переключение позиции поршня 84 в H4L-позицию запрашивается, и кроме того, узел 154 определения синхронизации определяет то, что скорость вращения второго вращательного элемента 36c и скорость вращения первого вращательного элемента 36a синхронизированы между собой, контроллер 156 передней муфты подает сигнал Sa команды управления приведением в действие актуатора в переключающий актуатор 36g, чтобы переключать позицию переключающей втулки 36f из позиции без ввода в зацепление в позицию ввода в зацепление.
Когда контроллер 156 передней муфты подает сигнал Sa команды управления приведением в действие актуатора в переключающий актуатор 36g, чтобы переключать позицию переключающей втулки 36f из позиции без ввода в зацепление в позицию ввода в зацепление, узел 156a определения зацепления, предоставленный в контроллере 156 передней муфты, определяет то, зацеплена или нет передняя муфта 36. Например, когда датчик 146 позиции обнаруживает то, что переключающая втулка 36f переключена в позицию ввода в зацепление, узел 156a определения зацепления определяет то, что передняя муфта 36 зацеплена.
Когда узел 150 определения запросов на переключение на H4L определяет то, что переключение позиции поршня 84 в H4L-позицию запрашивается, и кроме того, узел 156a определения зацепления определяет то, что передняя муфта 36 зацеплена, секция 152a первого управления, предоставленная в контроллере 152 электромотора, выполняет первое управление для управления углом θm вращения электромотора (градусы) вала 90a электромотора 90 до требуемого блокирующего угла α вращения электромотора (требуемого угла вращения) (градусы), который вычисляется посредством узла 152d вычисления требуемого блокирующего угла вращения электромотора, который описывается ниже. Первое управление представляет собой режим управления, в котором угол θm вращения электромотора (градусы) увеличивается до требуемого блокирующего угла α вращения электромотора, и поршень 84 прижимается к фрикционному зацепляющему элементу 82, чтобы формировать прижимающую силу F муфты (Н) для ведущей муфты 50 передних колес таким образом, что ведущая муфта 50 передних колес достигает полностью зацепленного состояния.
Когда узел 150 определения запросов на переключение на H4L определяет то, что переключение позиции поршня 84 в H4L-позицию запрашивается, и кроме того, узел 156a определения зацепления определяет то, что передняя муфта 36 зацеплена, узел 152d вычисления требуемого блокирующего угла вращения электромотора вычисляет требуемый блокирующий угол α вращения электромотора, который требуется для ведущей муфты 50 передних колес, чтобы вращать как единое целое выходной вал 44 на стороне задних колес, соединенный со ступицей 78 муфты, и ведущую шестерню 46, соединенную с барабаном 80 муфты. Например, узел 152d вычисления требуемого блокирующего угла вращения электромотора вычисляет требуемый блокирующий угол α вращения электромотора (градусы) посредством предварительно определенной карты и на основе степени θacc открытия дроссельного клапана (%), определенной посредством датчика 142 степени открытия дроссельного клапана.
Когда секция 152a первого управления выполняет первое управление, узел 152e определения завершения первого управления, предоставленный в секции 152a первого управления, определяет то, следует или нет завершать первое управление. Например, когда угол θm вращения электромотора (градусы) увеличивается до требуемого блокирующего угла α вращения электромотора (градусы), узел 152e определения завершения первого управления определяет завершать первое управление. Когда узел 152e определения завершения первого управления определяет завершать первое управление, секция 152a первого управления завершает (прекращает) первое управление, которое она выполняет.
Когда узел 152e определения завершения первого управления определяет завершать первое управление, секция 152b второго управления, предоставленная в контроллере 152 электромотора, выполняет второе управление (управление быстрым увеличением) для управления углом θm вращения электромотора (градусы) вала 90a электромотора 90 до закручивающего угла β вращения электромотора (первого угла вращения) (β>α) (градусы), который вычисляется посредством узла 152f вычисления закручивающего угла вращения электромотора, который описывается ниже. Второе управление представляет собой режим управления, который выполняется, когда угол θm вращения электромотора (градусы) равен требуемому блокирующему углу α вращения электромотора (градусы), и поршень 84 прижимает фрикционный зацепляющий элемент 82 таким образом, что ведущая муфта 50 передних колес поддерживается в полностью зацепленном состоянии, и в котором угол θm вращения электромотора (градусы) увеличивается быстро и временно от требуемого блокирующего угла α вращения электромотора (градусы) до закручивающего угла β вращения электромотора (градусы), т.е. увеличивается к стороне увеличения, на которой прижимающая сила F муфты (Н) для ведущей муфты 50 передних колес увеличивается по мере того, как поршень 84 дополнительно прижимает фрикционный зацепляющий элемент 82.
Когда узел 152e определения завершения первого управления определяет завершать первое управление, узел 152f вычисления закручивающего угла вращения электромотора вычисляет закручивающий угол β вращения электромотора (градусы), при котором прижимающая сила F муфты (Н) для ведущей муфты 50 передних колес увеличивается на предварительно определенное значение относительно прижимающей силы F муфты (Н) при требуемом блокирующем углу α вращения электромотора (градусы). Например, узел 152f вычисления закручивающего угла вращения электромотора вычисляет, в качестве закручивающего угла β вращения электромотора (градусы), значение (α+θc), полученное посредством суммирования предварительно установленного предварительно определенного угла θc вращения (градусы) с требуемым блокирующим углом α вращения электромотора (градусы), вычисленным посредством узла 152d вычисления требуемого блокирующего угла вращения электромотора.
Когда секция 152b второго управления выполняет второе управление, узел 152g определения завершения второго управления, предоставленный в секции 152b второго управления, определяет то, следует или нет завершать второе управление. Например, когда угол θm вращения электромотора (градусы) увеличивается до закручивающего угла β вращения электромотора (градусы), узел 152g определения завершения второго управления определяет завершать второе управление. Когда узел 152g определения завершения второго управления определяет завершать второе управление, секция 152b второго управления завершает (прекращает) второе управление, которое она выполняет.
Когда узел 152g определения завершения второго управления определяет завершать второе управление, секция 152c третьего управления, предоставленная в контроллере 152 электромотора, выполняет третье управление (управление постепенным уменьшением; управление возвратом угла вращения) для управления углом θm вращения электромотора (градусы) вала 90a электромотора 90 таким образом, что угол θm вращения электромотора постепенно снижается до перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора (второго угла вращения) (γ=α) (градусы), который вычисляется посредством узла 152h вычисления перекручивающего критериального угла вращения электромотора, который описывается ниже. Третье управление (управление постепенным уменьшением) представляет собой режим управления, который выполняется, когда угол θm вращения электромотора (градусы) равен закручивающему углу β вращения электромотора (градусы), и в котором угол θm вращения электромотора (градусы) постепенно уменьшается от закручивающего угла β вращения электромотора (градусы) до перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора (градусы), т.е. уменьшается к стороне снижения, на которой прижимающая сила F муфты (Н) для ведущей муфты 50 передних колес снижается.
Когда узел 152g определения завершения второго управления определяет завершать второе управление, узел 152h вычисления перекручивающего критериального угла вращения электромотора вычисляет, в качестве перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора (γ=α) (градусы), требуемый блокирующий угол α вращения электромотора (градусы), который вычисляется посредством узла 152d вычисления требуемого блокирующего угла вращения электромотора.
Когда секция 152c третьего управления выполняет третье управление, узел 152i определения завершения третьего управления, предоставленный в секции 152c третьего управления, определяет то, следует или нет завершать третье управление. Например, когда угол θm вращения электромотора (градусы) снижается до перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора (градусы), узел 152i определения завершения третьего управления определяет завершать третье управление. Когда узел 152i определения завершения третьего управления определяет завершать третье управление, секция 152c третьего управления завершает (прекращает) третье управление, которое она выполняет.
В секции 152b второго управления и секции 152c третьего управления, когда узел 152i определения завершения третьего управления определяет завершать третье управление, второе управление повторно выполняется для того, чтобы быстро и временно увеличивать угол θm вращения электромотора (градусы) от перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора (градусы) до закручивающего угла β вращения электромотора (градусы). Когда угол θm вращения электромотора (градусы) увеличивается до закручивающего угла β вращения электромотора (градусы), третье управление повторно выполняется, чтобы постепенно уменьшать угол θm вращения электромотора (градусы) от закручивающего угла β вращения электромотора (градусы) до перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора (градусы). Второе управление и третье управление попеременно и многократно выполняются до тех пор, пока узел 150 определения запросов на переключение на H4L не определит то, что переключение позиции поршня 84 в H4L-позицию не запрашивается. В секции 152b второго управления и секции 152c третьего управления, первый градиент θ1 скорости (темп) (см. фиг. 10), при котором угол θm вращения электромотора (градусы) увеличивается от перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора (градусы) до закручивающего угла β вращения электромотора (градусы) посредством секции 152b второго управления, больше (выше) второго градиента θ2 скорости (темпа) (см. фиг. 10), при котором угол θm вращения электромотора (градусы) уменьшается от закручивающего угла β вращения электромотора (градусы) до перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора (градусы) посредством секции 152c третьего управления. Кроме того, второй градиент θ2 скорости (темп), при котором угол θm вращения электромотора (градусы) уменьшается от закручивающего угла β вращения электромотора (градусы) до перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора (градусы) посредством секции 152c третьего управления, представляет собой градиент скорости (темп), который предварительно установлен таким образом, что он меньше (ниже) первого градиента θ1 скорости (темпа), и таким образом, что ток Im электромотора (А), подаваемый в электромотор 90, надлежащим образом уменьшается. Предположим, что второй градиент θ2 скорости (темп) задается меньше скорости, на которой поршень 84 возвращается посредством силы реакции, получающейся в результате прижатия, посредством поршня 84, фрикционного зацепляющего элемента 82 без тока, прикладываемого к электромотору 90. Затем на фиг. 11, показывающем характеристики эффективности прижимающей силы F муфты (Н), сформированной в ведущей муфте 50 передних колес относительно тока Im электромотора (А), подаваемого в электромотор 90, ток Im электромотора, подаваемый в электромотор 90, допускает значение тока на первой характеристической линии L1 эффективности прижимающей силы F муфты (Н) для ведущей муфты 50 передних колес относительно тока Im электромотора (А), подаваемого в электромотор 90, когда поршень 84 прижимает фрикционный зацепляющий элемент 82 (характеристической линии эффективности на стороне прижатия поршня). Следовательно, второй градиент θ2 скорости (темп) задается равным максимально небольшому (низкому) градиенту скорости (темпу), до такой степени, что он не меньше скорости, на которой поршень 84 возвращается посредством силы реакции, получающейся в результате прижатия, посредством поршня 84, фрикционного зацепляющего элемента 82 без тока, прикладываемого к электромотору 90.
Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций способа, иллюстрирующей основную часть операций управления электронного модуля 130 управления, которые заключают в себе управление углом θm вращения электромотора (градусы) для электромотора 90 таким образом, что позиция поршня 84 переключается в H4L-позицию, и таким образом, что ведущая муфта 50 передних колес поддерживается в полностью зацепленном состоянии. Фиг. 9 и фиг. 10 являются видами, показывающими временные диаграммы, соответствующие блок-схеме последовательности операций способа по фиг. 8 при выполнении.
Во-первых, на этапе (в дальнейшем "этап" опускается) S1, соответствующем функции узла 150 определения запросов на переключение на позицию H4L, определяется то, запрашивается или нет переключение позиции поршня 84 в H4L-позицию. Когда результат определения на этапе S1 является отрицательным, процесс возвращается в начальную точку. Когда результат определения на S1 является утвердительным (во время t1 на фиг. 9), выполняется S2, соответствующий функциям контроллера 152 электромотора, секции 152a первого управления, узла 154 определения синхронизации, контроллера 156 передней муфты и узла 156a определения зацепления. На S2, угол θm вращения электромотора управляется таким образом, что поршень 84 перемещается в позицию, в которой поршень 84 примыкает (входит в контакт) к фрикционному зацепляющему элементу 82, так что скорость вращения второго вращательного элемента 36c повышается и синхронизируется со скоростью вращения первого вращательного элемента 36a, и переключающая втулка 36f переключается из позиции без ввода в зацепление в позицию ввода в зацепление. Кроме того, на S2, когда переключающая втулка 36f переключается из позиции без ввода в зацепление в позицию ввода в зацепление, выполняется первое управление для управления углом θm вращения электромотора (градусы) до требуемого блокирующего угла α вращения электромотора (градусы).
Затем, на S3, соответствующем функции узла 152e определения завершения первого управления, определяется то, следует или нет завершать первое управление, т.е. то, увеличен или нет угол θm вращения электромотора до требуемого блокирующего угла α вращения электромотора. Когда результат определения на S3 является отрицательным, т.е. когда угол θm вращения электромотора меньше требуемого блокирующего угла α вращения электромотора, первое управление выполняется на S2. Когда результат определения на S3 является утвердительным (во время t2 на фиг. 9 и фиг. 10), выполняется S4, соответствующий функции секции 152b второго управления. На S4, завершается (прекращается) первое управление, выполняемое на S2, и выполняется второе управление для управления углом θm вращения электромотора до закручивающего угла β вращения электромотора (градусы).
Затем, на S5, соответствующем функции узла 152g определения завершения второго управления, определяется то, следует или нет завершать второе управление, т.е. то, увеличен или нет угол θm вращения электромотора до закручивающего угла β вращения электромотора. Когда результат определения на S5 является отрицательным, т.е. угол θm вращения электромотора меньше закручивающего угла β вращения электромотора, второе управление выполняется на S4. Когда результат определения на S5 является утвердительным (во время t2a на фиг. 10), выполняется S6, соответствующий функции секции 152c третьего управления. На S6, завершается второе управление, выполняемое на S4, и выполняется третье управление для управления углом θm вращения электромотора (градусы) до перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора (градусы). Затем, на S7, соответствующем функции узла 150 определения запросов на переключение на H4L, определяется то, запрашивается или нет переключение позиции поршня 84 в H4L-позицию. Когда результат определения на S7 является отрицательным, выполняется S1. Когда результат определения на S7 является утвердительным, выполняется S8, соответствующий функции узла 152i определения завершения третьего управления.
На S8, определяется то, следует или нет завершать третье управление, т.е. то, снижен или нет угол θm вращения электромотора до перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора. Когда результат определения на S8 является отрицательным, т.е. когда угол θm вращения электромотора превышает перекручивающий критериальный угол γ вращения электромотора, третье управление выполняется на S6. Когда результат определения на S8 является утвердительным (во время t2b на фиг. 10), выполняется S4. На S4-S8, второе управление и третье управление попеременно и многократно выполняются до тех пор, пока результат определения на S7 не станет отрицательным (во время t3 на фиг. 9 и фиг. 10).
Фиг. 11 является видом, показывающим характеристики эффективности прижимающей силы F муфты (Н), сформированной в ведущей муфте 50 передних колес, относительно тока Im электромотора (А), подаваемого в электромотор 90 в случае, если червячная шестерня 94 используется в раздаточной коробке 22. Первая характеристическая линия L1 эффективности по фиг. 11 представляет собой линию, показывающую характеристику эффективности прижимающей силы F муфты (Н) для ведущей муфты 50 передних колес, т.е. угла θm вращения электромотора (градусы), относительно тока Im электромотора (А), подаваемого в электромотор 90, когда прижимающая сила, с которой поршень 84 прижимает фрикционный зацепляющий элемент 82, увеличивается (сторона прижатия поршня). Первая характеристическая линия L1 эффективности представляет собой линию, иллюстрирующую совокупность расчетных значений на стороне прижатия, которые указываются на основе данных измерений (тока Im электромотора, угла θm вращения электромотора и т.д.), полученных посредством экспериментов. Вторая характеристическая линия L2 эффективности по фиг. 11 представляет собой линию, показывающую характеристику эффективности прижимающей силы F муфты (Н) для ведущей муфты 50 передних колес, т.е. угла θm вращения электромотора (градусы), относительно тока Im электромотора (А), подаваемого в электромотор 90, когда прижимающая сила, с которой поршень 84 прижимает фрикционный зацепляющий элемент 82, снижается (сторона возврата поршня). Вторая характеристическая линия L2 эффективности представляет собой линию, иллюстрирующую совокупность расчетных значений на стороне возврата, которые указываются на основе данных измерений (тока Im электромотора, угла θm вращения электромотора и т.д.), полученных посредством экспериментов. Как показано на фиг. 11, даже когда угол θm вращения электромотора (градусы) является идентичным, характеристики эффективности отличаются между стороной увеличения (стороной прижатия поршня), на которой прижимающая сила на фрикционном зацепляющем элементе 82 увеличивается, и стороной снижения (стороной возврата поршня), на которой прижимающая сила на фрикционном зацепляющем элементе 82 уменьшается, и ток Im электромотора (А) на стороне прижатия поршня превышает ток Im электромотора (А) на стороне возврата поршня.
Фиг. 12 является видом, показывающим состояние тока Im электромотора (А), подаваемого в электромотор 90, когда, например, в отличие от этого варианта осуществления, угол θm вращения электромотора для электромотора 90 управляется (управление с обратной связью) таким образом, что требуемый блокирующий угол α вращения электромотора (градусы), вычисленный посредством узла 152d вычисления требуемого блокирующего угла вращения электромотора контроллера 152 электромотора, поддерживается. Как показано на фиг. 12, когда управление с обратной связью для регулирования тока Im электромотора таким образом, чтобы сохранять угол θm вращения электромотора (градусы) для электромотора 90 равным требуемому блокирующему углу α вращения электромотора (градусы), выполняется от времени t0, ток Im электромотора (А) электромотора 90 первоначально становится нестабильным и затем устанавливается равным значению тока, например, значению Ic тока, где-то между первой характеристической линией L1 эффективности и второй характеристической линией L2 эффективности, как указано посредством стрелки Fh на фиг. 11, на котором ток Im электромотора (А) и угол θm вращения электромотора (градусы) балансируются в каждом случае.
Фиг. 10 является укрупненным видом части B по фиг. 9, обведенной посредством одноточечной пунктирной линии. Как показано на фиг. 10, в этом варианте осуществления, в течение периода, в который ведущая муфта 50 передних колес поддерживается в полностью зацепленном состоянии (от времени t2 до времени t3), длительность выполнения третьего управления для уменьшения угла θm вращения электромотора от закручивающего угла β вращения электромотора до перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора (от времени t2a до времени t2b) превышает длительность выполнения второго управления для увеличения угла θm вращения электромотора от перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора до закручивающего угла β вращения электромотора посредством прижатия фрикционного зацепляющего элемента 82 посредством поршня 84 (от времени t2b до времени t2c). Таким образом, может надлежащим образом приспосабливаться вторая характеристическая линия L2 эффективности, показанная на фиг. 11, так что как показано на фиг. 10, среднее значение тока Im электромотора (А), подаваемого в электромотор 90, в то время как ведущая муфта 50 передних колес поддерживается в полностью зацепленном состоянии (от времени t2 до времени t3), надлежащим образом уменьшается по сравнению со значением Ic тока (А), показанным на фиг. 12. Одноточечная пунктирная линия L3, показанная на фиг. 9, представляет собой виртуальную линию, указывающую значение Ic тока (A), показанное на фиг. 12.
Как описано выше, электронный модуль 130 управления раздаточной коробки 22 этого варианта осуществления включает в себя контроллер 152 электромотора, который управляет углом θm вращения электромотора для электромотора 90. Когда ведущая муфта 50 передних колес должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии таким образом, что выходной вал 44 на стороне задних колес и ведущая шестерня 46 вращаются как единое целое, контроллер 152 электромотора многократно выполняет второе управление (управление быстрым увеличением) для быстрого увеличения угла θm вращения электромотора для электромотора 90 с первым градиентом θ1 скорости до закручивающего угла β вращения электромотора, большего требуемого блокирующего угла α вращения электромотора, который требуется для того, чтобы поддерживать ведущую муфту 50 передних колес в полностью зацепленном состоянии, и третье управление (управление постепенным уменьшением) для постепенного уменьшения угла θm вращения электромотора для электромотора 90, который увеличен посредством второго управления (управления быстрым увеличением), со вторым градиентом θ2 скорости, меньшим первого градиента θ1 скорости, до перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора, который задается равным требуемому блокирующему углу α вращения электромотора. Таким образом, когда ведущая муфта 50 передних колес должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии таким образом, что выходной вал 44 на стороне задних колес и ведущая шестерня 46 вращаются как единое целое, третье управление (управление постепенным уменьшением) для постепенного уменьшения угла θm вращения электромотора для электромотора 90 до перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора выполняется посредством контроллера 152 электромотора. Как результат, ток Im электромотора, подаваемый в электромотор 90, регулируется до более низкого значения тока на второй характеристической линии L2 эффективности прижимающей силы F муфты, сформированной в ведущей муфте 50 передних колес, относительно тока Im электромотора, подаваемого в электромотор 90 на стороне возврата поршня. Следовательно, среднее значение тока для тока Im электромотора, подаваемого в электромотор 90, когда ведущая муфта 50 передних колес должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии, надлежащим образом уменьшается, по сравнению с тем, если, например, управление выполняется таким образом, чтобы сохранять угол θm вращения электромотора для электромотора 90 постоянно равным требуемому блокирующему углу α вращения электромотора, когда ведущая муфта 50 передних колес должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии.
Согласно электронному модулю 130 управления раздаточной коробки 22 этого варианта осуществления, второе управление представляет собой режим управления, в котором угол θm вращения электромотора для электромотора 90 временно увеличивается до закручивающего угла β вращения электромотора, чтобы увеличивать прижимающую силу F муфты ведущей муфты 50 передних колес, в то время как третье управление представляет собой режим управления, в котором угол θm вращения электромотора для электромотора 90 постепенно уменьшается от закручивающего угла β вращения электромотора до перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора, чтобы уменьшать прижимающую силу F муфты ведущей муфты 50 передних колес. Второе управление состоит во временном увеличении угла θm вращения электромотора для электромотора 90 от перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора до закручивающего угла β вращения электромотора, когда угол θm вращения электромотора для электромотора 90 уменьшается до перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора посредством третьего управления. Таким образом, когда ведущая муфта 50 передних колес должна поддерживаться в полностью зацепленном состоянии, ток Im электромотора, подаваемый в электромотор 90, надлежащим образом уменьшается во время выполнения третьего управления для постепенного уменьшения угла θm вращения электромотора для электромотора 90 от закручивающего угла β вращения электромотора до перекручивающего критериального угла γ вращения электромотора, чтобы уменьшать прижимающую силу F муфты ведущей муфты 50 передних колес.
Согласно электронному модулю 130 управления раздаточной коробки 22 этого варианта осуществления, червячное колесо 104a представляет собой прямозубую цилиндрическую шестерню, и вал 90a электромотора 90 располагается таким образом, что третья ось C3 вращения, вокруг которой вращается вал 90a, является наклонной под углом, равным углу θg наклона в продольном направлении червяка 90b относительно плоскости A вращения, ортогональной к первой оси C1 вращения червячного колеса 104a. Таким образом, может повышаться функциональная эффективность червячной шестерни 94 при перемещении червячного колеса 104a в направлении первой оси C1 вращения.
Хотя выше подробно описывается вариант осуществления настоящего изобретения на основе чертежей, другие аспекты настоящего изобретения также являются применимыми.
Например, в вышеописанном варианте осуществления, винтовой механизм 86 представляет собой механизм преобразования мощности, который преобразует вращательное движение элемента 88 гайки вокруг первой оси C1 вращения в прямолинейное движение в направлении первой оси C1 вращения посредством действия винта между элементом 88 гайки и элементом 96 винтового вала. Таким образом, винтовой механизм 86 прижимает фрикционный зацепляющий элемент 82 ведущей муфты 50 передних колес через поршень 84, предоставленный на элементе 88 гайки, и в силу этого формирует прижимающую силу F муфты (Н) в ведущей муфте 50 передних колес. Тем не менее, может использоваться любой другой механизм преобразования мощности, отличный от винтового механизма 86, например, шариковый кулачковый механизм, который формирует прижимающую силу F муфты в ведущей муфте 50 передних колес посредством преобразования вращательного движения червячного колеса 104a вокруг первой оси C1 вращения в прямолинейное движение в направлении первой оси C1 вращения.
В вышеописанном варианте осуществления, перекручивающий критериальный угол γ вращения электромотора задается равным значению, идентичному значению требуемого блокирующего угла α вращения электромотора (γ=α). Альтернативно, например, перекручивающий критериальный угол γ вращения электромотора может задаваться равным значению, большему требуемого блокирующего угла α вращения электромотора, но меньшему закручивающего угла β вращения электромотора (α<γ<β).
В вышеописанном варианте осуществления, транспортное средство с приводом на четыре колеса на основе FR-конфигурации проиллюстрировано в качестве транспортного средства 10, к которому применяется раздаточная коробка 22. Тем не менее, варианты применения настоящего изобретения не ограничены этим примером. Например, транспортное средство 10, к которому применяется раздаточная коробка 22, может представлять собой транспортное средство с приводом на четыре колеса на основе конфигурации с передним расположением двигателя и приводом на передние колеса (FF). Хотя ведущая муфта 50 передних колес варианта осуществления представляет собой многодисковую муфту, однодисковая муфта также может приспосабливаться для настоящего изобретения.
Вышеописанный вариант осуществления является просто примером, и настоящее изобретение может реализовываться в других формах с различными модификациями и улучшениями на основе сведений специалистов в данной области техники.