CN105644361B - 四轮驱动车的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种四轮驱动车的控制装置，其在二轮驱动状态下的行驶时能够停止传动轴的旋转，并且在紧急加速时能够迅速地向四轮驱动状态转移。具备前轮、经由传动轴被传递发动机的驱动力的后轮、能够切断从发动机向传动轴的驱动力传递的啮合离合器、能够切断从传动轴向后轮的驱动力传递的多板离合器的四轮驱动车的ECU在啮合离合器及多板离合器的驱动力传递被切断的二轮驱动时，基于车速及加速操作量来运算推定为向前轮传递的推定驱动力，在推定驱动力大于根据前轮的滑移极限转矩而确定的驱动力阈值时，将多板离合器形成为能够传递驱动力的状态。

Description

四轮驱动车的控制装置
本申请主张在2014年11月28日提出申请的日本专利申请2014-241658号的优先权，并将其公开的全部内容作为参照而援引于此。
技术领域
本发明涉及四轮驱动车的控制装置。
背景技术
四轮驱动车包括将作为驱动源的发动机的驱动力向前轮及后轮中的作为第一驱动轮的主驱动轮始终传递，并根据行驶状态将发动机的驱动力向前轮及后轮中的作为第二驱动轮的辅助驱动轮传递的类型。该类型的四轮驱动车包括如下结构：在仅向主驱动轮传递发动机的驱动力的二轮驱动时，能够切断向辅助驱动轮传递驱动力的传动轴与发动机之间、及传动轴与辅助驱动轮之间的驱动力传递(参照日本特开2009-166706号公报、日本特开2014-054880号公报)。这种四轮驱动车在二轮驱动时能够使传动轴的旋转停止，通过抑制以该传动轴的旋转阻力为起因的行驶阻力，能够实现低燃耗化，因此近年来引起关注。
日本特开2009-166706号公报记载的四轮驱动车在四轮驱动状态的行驶时，在主驱动轮的滑移率为规定的二轮驱动切换值以下的情况下，自动地设为二轮驱动状态，在该二轮驱动状态的行驶时，在主驱动轮的滑移率超过了规定的四轮驱动切换值的情况下，自动地恢复成四轮驱动状态。
日本特开2014-054880号公报记载的四轮驱动车在变速器的输出轴与传动轴之间具有中心离合器，并且在作为辅助驱动轮的一对后轮与后差动装置之间具有一对后离合器。对中心离合器及一对后离合器进行控制的控制单元在推定为行驶路的状态为高摩擦状态的情况下，设为将中心离合器及一对后离合器释放而仅向前轮传递驱动力的二轮驱动模式(FWD模式)，在推定为行驶路的状态为低摩擦状态的情况下，设为将中心离合器及一对后离合器接合而向前轮及后轮传递驱动力的四轮驱动模式(AWD模式)。
而且，该控制单元在推定为行驶路的状态为高摩擦状态与低摩擦状态的中间的中摩擦状态的情况下，设为将中心离合器形成为接合状态，而将一对后离合器形成为释放状态，通过从中心离合器传递的转矩使传动轴旋转的备用模式。在该备用模式中，在需要急剧地将一对后离合器接合的情况下，能够抑制传动轴等的旋转惯性力矩引起的振动。
在日本特开2009-166706号公报记载的四轮驱动车中，例如由于二轮驱动状态下的紧急加速而向主驱动轮传递的驱动力急剧增大的情况下，由于主驱动轮的滑移率的增大而成为四轮驱动状态，但是从滑移率增大起为了将离合器接合而产生时间性的延迟，由于到成为四轮驱动状态为止期间的主驱动轮的滑移，存在行驶稳定性暂时下降的可能性。
日本特开2014-054880号公报记载的四轮驱动车在行驶路的状态为中摩擦状态的情况下，即使是二轮驱动状态，传动轴也旋转，因此能够迅速地向四轮驱动状态转移，但是例如由于紧急加速而需要从二轮驱动状态向四轮驱动状态迅速转移的事态即使行驶路为高摩擦状态也会产生。在这样的情况下，由于向四轮驱动状态的转移的时间性的延迟而向主驱动轮传递的驱动力急剧增大，存在主驱动轮的滑移容易发生的可能性。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种在二轮驱动状态下的行驶时，能够停止向辅助驱动轮传递驱动力的驱动轴的旋转，并且在紧急加速时能够迅速地向四轮驱动状态转移的四轮驱动车的控制装置。
本发明的一方案的四轮驱动车的控制装置具备推定驱动力运算电路，所述推定驱动力运算电路运算被推定为向主驱动轮传递的推定驱动力，所述主驱动轮是始终被传递驱动源的驱动力的驱动轮，其中，
所述四轮驱动车具备所述主驱动轮、经由沿车辆的前后方向传递所述驱动力的驱动轴而被传递所述驱动源的驱动力的辅助驱动轮、能够切断从所述驱动源向所述驱动轴的驱动力传递的第一离合器、及能够切断从所述驱动轴向所述辅助驱动轮的驱动力传递的第二离合器，
所述控制装置搭载于所述四轮驱动车，控制所述第一及第二离合器，其中，
在所述第一及第二离合器中的驱动力传递被切断的二轮驱动时，所述推定驱动力运算电路基于车速及驾驶者的加速操作量来运算所述主驱动轮的所述推定驱动力，其中，
所述控制装置在所述二轮驱动时，在所述推定驱动力大于根据所述主驱动轮的滑移极限转矩而确定的驱动力阈值时，将所述第一及所述第二离合器中的任一方的离合器形成为能够传递驱动力的状态。
根据上述方案的四轮驱动车的控制装置，在二轮驱动状态下的行驶时，能够停止向辅助驱动轮传递驱动力的驱动轴的旋转，并且在紧急加速时，能够迅速地向四轮驱动状态转移。
附图说明
前述及后述的本发明的特征及优点通过下面的具体实施方式的说明并参照附图而明确，其中，相同的标号表示相同的部件。
图1是表示搭载有本发明的实施方式的控制装置的四轮驱动车的概略的结构例的概略结构图。
图2A是表示啮合离合器及其周边部的结构例的剖视图。
图2B是示意性地表示释放状态下的啮合离合器的啮合部的说明图。
图3是表示转矩耦合器及其周边部的概略的结构例的概略结构图。
图4是表示ECU的功能结构的框图。
图5是表示控制电路作为推定驱动力运算电路而参照的驱动线路转矩映射的一例的说明图。
图6是表示控制电路执行的处理的一部分的流程图。
图7是表示在四轮驱动车的二轮驱动状态下的行驶中，油门踏板由驾驶者进行了踏入操作时的动作例，坐标图A表示加速操作量的时间的变化，坐标图B是表示推定驱动力的时间的变化，坐标图C表示从变速器向驱动力传递系统实际传递的驱动力的时间的变化，坐标图D表示转矩耦合器的电磁线圈供给的电流的时间的变化。
图8是本发明的第二实施方式的四轮驱动车的概略结构图。
图9是本发明的第三实施方式的四轮驱动车的概略结构图。
具体实施方式
关于本发明的实施方式，参照图1～图7进行说明。图1是搭载有本发明的实施方式的控制装置的四轮驱动车的概略的结构例的概略结构图。
如图1所示，四轮驱动车1具备：产生行驶用的转矩的作为驱动源的发动机11；对发动机11的输出进行变速的变速器12；始终被传递由变速器12变速后的发动机11的驱动力的左右前轮21L、21R；根据行驶状态而被传递发动机11的驱动力的左右一对左右后轮22L、22R。即，在本实施方式中，左右前轮21L、21R是主驱动轮，左右后轮22L、22R是辅助驱动轮。由变速器12变速后的发动机11的驱动力经由沿四轮驱动车1的前后方向延伸的作为驱动轴的传动轴15，向作为辅助驱动轮的左右后轮22L、22R传递。
四轮驱动车1能够切换向左右前轮21L、21R及左右后轮22L、22R传递发动机11的驱动力的四轮驱动状态与仅向左右前轮21L、21R传递驱动力的二轮驱动状态。以下，有时将左右前轮21L、21R(左前轮21L及右前轮21R)总称为前轮21。而且，有时将左右后轮22L、22R(左后轮22L及右后轮22R)总称为后轮22。
而且，四轮驱动车1具有前差速器13、啮合离合器3、前轮侧齿轮机构14、传动轴15、后轮侧齿轮机构16、后差速器17、转矩耦合器4、左右的前轮侧驱动轴181、182、左右的后轮侧驱动轴191、192作为将由变速器12变速后的发动机11的驱动力向左右前轮21L、21R及左右后轮22L、22R传递的驱动力传递系统(驱动线路)10。
此外，在四轮驱动车1搭载有对啮合离合器3及转矩耦合器4进行控制的作为控制装置的ECU(Electric Control Unit)5。而且，在四轮驱动车1设有检测左前轮21L的旋转速度的第一旋转速传感器501、检测右前轮21R的旋转速度的第二旋转速传感器502、检测左后轮22L的旋转速度的第三旋转速传感器503、检测右后轮22R的旋转速度的第四旋转速传感器504、检测传动轴15的旋转速度的第五旋转速传感器505、及用于检测作为驾驶者进行脚踏操作的加速操作件的油门踏板111的加速操作量(油门开度)的油门踏板传感器506，ECU5能够取得上述各传感器的检测结果。
四轮驱动车1在基于啮合离合器3及转矩耦合器4的驱动力的传递一并进行的情况下，成为四轮驱动状态，在啮合离合器3及转矩耦合器4的至少任一个的驱动力的传递未进行的情况下，成为二轮驱动状态。本实施方式的ECU5通过抑制以传动轴15的旋转阻力为起因的行驶阻力而实现低燃耗化，因此在二轮驱动状态下，能够将基于啮合离合器3及转矩耦合器4的驱动力传递一并切断，并使传动轴15的旋转停止。在此，以传动轴15的旋转阻力为起因的行驶阻力除了包括能够旋转地支承传动轴15的轴承等的旋转阻力之外，还包括前轮侧齿轮机构14及后轮侧齿轮机构16的润滑油的搅拌阻力。
发动机11的驱动力经由变速器12、前差速器13及左右的前轮侧驱动轴181、182向左右前轮21L、21R传递。前差速器13具有：与左右前轮侧驱动轴181、182分别连结成不能相对旋转的一对侧齿轮131；使齿轮轴与一对侧齿轮131正交而啮合的一对龆轮132；支承一对龆轮132的龆轮轴133；收容它们的前差速器箱134。
发动机11的驱动力经由变速器12、前差速器13的前差速器箱134、啮合离合器3及前轮侧齿轮机构14向传动轴15传递。向传动轴15传递的发动机11的驱动力还经由后轮侧齿轮机构16向后差速器17传递，从后差速器17经由转矩耦合器4及左后轮侧驱动轴191向左后轮22L传递，而且从后差速器17经由右后轮侧驱动轴192向右后轮22R传递。
后差速器17具有一对侧齿轮171、使齿轮轴与一对侧齿轮171正交而啮合的一对龆轮172、支承一对龆轮172的龆轮轴173、收容它们的后差速器箱174。转矩耦合器4的连结用的侧齿轮轴175不能相对旋转地连结于一对侧齿轮171中的左侧的侧齿轮171。而且，右后轮侧驱动轴192不能相对旋转地连结于一对侧齿轮171中的右侧的侧齿轮171。
传动轴15将前端部龆轮141连结于驱动力传递上游侧(发动机11侧)的端部并将后端部龆轮161连结于驱动力传递下游侧(后轮22侧)的端部。前端部龆轮141与作为啮合离合器3的输出构件的齿圈142啮合。而且，后端部龆轮161与固定于后差速器箱174的齿圈162啮合。前端部龆轮141及齿圈142构成前轮侧齿轮机构14，后端部龆轮161及齿圈162构成后轮侧齿轮机构16。
图2A是表示啮合离合器3及其周边部的结构例的剖视图，图2B是示意性地表示释放状态下的啮合离合器3的啮合部的说明图。需要说明的是，在图2A中，图示出啮合离合器3的前差速器箱134的比旋转轴线O靠上侧的一半的范围。
啮合离合器3具有：固定在前差速器箱134的轴向的端部的第一旋转构件31；相对于第一旋转构件31能够沿轴向移动的第二旋转构件32；固定有前轮侧齿轮机构14的齿圈142的第三旋转构件33；使第二旋转构件32相对于第一旋转构件31进行进退移动的促动器34；将促动器34的移动力向第二旋转构件32传递的换档拔叉35。啮合离合器3是能够切断从发动机11向传动轴15的驱动力传递的本发明的第一离合器的一方案。
第一旋转构件31是在其内周侧插通有右前轮侧驱动轴182的环状，在外周面具有与前差速器箱134的旋转轴线O平行地延伸而形成的多个花键齿311。在多个花键齿311中的沿周向相邻的一对花键齿311之间分别形成凹部310。
第三旋转构件33形成为在内周侧插通有右前轮侧驱动轴182的筒状，在与第一旋转构件31同轴上能够相对旋转。而且，第三旋转构件33在其外周面具有与前差速器箱134的旋转轴线O平行地延伸而形成的多个花键齿331。在多个花键齿331中的沿周向相邻的一对花键齿331之间分别形成有凹部330。
第二旋转构件32是在第一旋转构件31及第三旋转构件33的外周侧被支承为在与第一旋转构件31及第三旋转构件33同轴上能够进行轴向移动的套筒状的连结构件。在第二旋转构件32的内周面形成有能够与第一旋转构件31的多个花键齿311及第三旋转构件33的多个花键齿331卡合的多个花键齿321。
第二旋转构件32与第三旋转构件33始终啮合，且相对于第三旋转构件33能够进行轴向移动。更具体而言，第二旋转构件32的多个花键齿321与第三旋转构件33的凹部330啮合，能够保持该啮合状态并使第二旋转构件32相对于第三旋转构件33能够进行轴向移动。
而且，第二旋转构件32在通过促动器34而向第一旋转构件31侧移动时，作为第二旋转构件32的凸部的多个花键齿321与第一旋转构件31的凹部310啮合，且不能相对旋转地与第一旋转构件31连结。由此，第一旋转构件31与第三旋转构件33经由第二旋转构件32以不能相对旋转的方式连结，成为能够从第一旋转构件31向第三旋转构件33传递发动机11的驱动力的状态。
另一方面，当第二旋转构件32从第一旋转构件31分离时，第二旋转构件32的多个花键齿321与第一旋转构件31的凹部310的啮合被解除，第一旋转构件31与第三旋转构件33能够相对旋转。由此，从第一旋转构件31向第三旋转构件33的驱动力传递被切断。
促动器34例如由通过向励磁线圈通电而产生的磁力使可动铁心移动的电磁促动器构成。而且，促动器34通过经由主体部340使轴341沿轴向移动，由此，经由与轴341连结的换档拔叉35而使第二旋转构件32进退移动。换档拔叉35滑动自在地卡合于在第二旋转构件32的外周形成的环状槽322，使第二旋转构件32与前差速器箱134的旋转轴线O平行地进退移动。
图3是表示转矩耦合器4及其周边部的概略的结构例的概略结构图。转矩耦合器4具有多板离合器41、电磁离合器42、凸轮机构43、内轴44及收容它们的壳体45，与后轮侧齿轮机构16及后差速器17一起收容于差速器轮架170。
差动轮架170内的空间由隔壁176液密地分离成第一及第二空间170a、170b。在配置后轮侧齿轮机构16及后差速器17的第一空间170a中，以规定的填充率填充有适合于齿轮的润滑的图示省略的齿轮油。而且，在收容转矩耦合器4的第二空间170b中，以规定的填充率填充有适合于后述的内离合器片411及外离合器片412的润滑的图示省略的润滑油。
侧齿轮轴175一体地具有一端与后差速器17的一方的侧齿轮171连结的轴部175a、在轴部175a的另一端设置的凸缘部175b，轴部175a插通于隔壁176。转矩耦合器4能够调节从侧齿轮轴175向左后轮侧驱动轴191传递的驱动力。
转矩耦合器4的壳体45由相互结合成不能相对旋转的第一壳体构件451和第二壳体构件452构成。第一壳体构件451为有底圆筒状，第二壳体构件452以闭塞第一壳体构件451的一方的端部的方式配置。壳体45的第一壳体构件451与侧齿轮轴175连结成不能相对旋转。
多板离合器41配置在壳体45的第一壳体构件451与圆筒状的内轴44之间，由与内轴44的外周面花键卡合成不能相对旋转的多个内离合器片411、与第一壳体构件451的内周面花键卡合成不能相对旋转的多个外离合器片412构成。内离合器片411与外离合器片412沿着壳体45的轴向交替配置。内轴44通过花键嵌合而与左后轮侧驱动轴191连结成不能相对旋转。
电磁离合器42具有环状的电磁线圈421及电枢凸轮422，配置在壳体45的旋转轴线上。电磁离合器42通过电磁线圈421产生的电磁力的产生而使电枢凸轮422向电磁线圈421侧移动，使电枢凸轮422与第二壳体构件452进行摩擦滑动。在第二壳体构件452，在径向的中央部设有防止通过向电磁线圈421的通电而产生的磁通的短路的由非磁性体构成的非磁性环452a。
凸轮机构43包含电枢凸轮422作为凸轮构件，该电枢凸轮422具有沿着壳体45的旋转轴线并列的主凸轮431及介于该主凸轮431与电枢凸轮422之间的球状的凸轮随动件432。并且，凸轮机构43构成为由于向电磁线圈421的通电而电枢凸轮422承受来自壳体45的旋转力，并转换成将多板离合器41沿轴向按压的按压力。
当向电磁线圈421通电时，电枢凸轮422与第二壳体构件452的摩擦力增大，主凸轮431对多板离合器41进行按压。由此，在多板离合器41的内离合器片411与外离合器片412之间产生摩擦力，通过该摩擦力从壳体45向内轴44传递驱动力。即，多板离合器41是本发明的第二离合器的一形态，能够切断从传动轴15向后轮22的驱动力传递。而且，多板离合器41是通过离合器片间(内离合器片411与外离合器片412之间)的摩擦来传递驱动力的摩擦离合器。
这样，转矩耦合器4根据向电磁线圈421的通电量能够可变地控制多板离合器41的按压力，进而能够调节从侧齿轮轴175向左后轮侧驱动轴191传递的驱动力。
转矩耦合器4的多板离合器41产生的转矩传递容量大，在侧齿轮轴175与左后轮侧驱动轴191一体旋转的情况下，左后轮侧驱动轴191与传动轴15经由后轮侧齿轮机构16、后差速器17、侧齿轮轴175及转矩耦合器4以能够进行转矩传递的方式连结，并且右后轮侧驱动轴192与传动轴15经由后轮侧齿轮机构16及后差速器17以能够进行转矩传递的方式连结。
另一方面，当电磁线圈421成为非通电而侧齿轮轴175与左后轮侧驱动轴191的连结被解除时，来自传动轴15的转矩不向左后轮侧驱动轴191传递，伴随于此，来自传动轴15的驱动力也不向右后轮侧驱动轴192传递。需要说明的是，也不向右后轮侧驱动轴192传递驱动力是由于当一方的侧齿轮空转时，也不向另一方的侧齿轮传递转矩这样的一般性的差动装置的特性。
如图1所示，ECU5具有：由包含CPU等的运算电路构成的控制电路51；由ROM或RAM等存储元件构成的存储装置52；向啮合离合器3的促动器34及转矩耦合器4的电磁线圈421供给控制电流(励磁电流)的电流输出电路53。而且，ECU5通过第一至第五旋转速传感器501～505，能够检测左右前轮21L、21R、左右后轮22L、22R及传动轴15的旋转速度，通过油门踏板传感器506能够检测油门踏板111的加速操作量。此外，ECU5经由例如CAN(Controller AreaNetwork)等的车内通信网，能够取得转向角或横摆率等的与行驶状态相关的各种信息。
并且，ECU5在四轮驱动状态下，基于取得的行驶状态的信息来运算应向后轮22传递的目标转矩，以将与该目标转矩对应的驱动力向后轮22传递的方式控制转矩耦合器4。而且，在二轮驱动状态下，使啮合离合器3及转矩耦合器4的多板离合器41为释放状态，使传动轴15的旋转停止。在从二轮驱动状态向四轮驱动状态转移时，向转矩耦合器4的电磁线圈421供给控制电流，将后轮22的旋转转矩经由多板离合器41及后差速器17向传动轴15传递，使传动轴15旋转。并且，在使啮合离合器3的第一旋转构件31与第二旋转构件32的旋转同步之后，向啮合离合器3的促动器34供给控制电流而使第二旋转构件32轴向移动，使第二旋转构件32的花键齿321与第一旋转构件31的凹部310啮合。以下，详细说明该ECU5的功能结构及控制方法。
图4是表示ECU5的功能结构的框图。设于ECU5内的控制电路51通过CPU基于存储在存储装置52中的程序521进行动作，而作为推定驱动力运算电路511、驱动力阈值运算电路512及离合器控制电路513发挥功能。在存储装置52中，除了程序521之外，还存储有后述的驱动线路转矩映射522。电流输出电路53具有例如功率晶体管等的开关元件，基于来自控制电路51的电流指令信号向啮合离合器3及转矩耦合器4输出电流。
推定驱动力运算电路511在啮合离合器3及转矩耦合器4的多板离合器41中的驱动力传递被切断的二轮驱动时，基于车速及驾驶者对油门踏板111的加速操作量来运算推定为向前轮21传递的推定驱动力。驱动力阈值运算电路512运算前轮21的滑移极限转矩，根据该滑移极限转矩来运算驱动力阈值。离合器控制电路513在二轮驱动时通过推定驱动力运算电路511运算的推定驱动力大于通过驱动力阈值运算电路512运算的驱动力阈值时，将转矩耦合器4的多板离合器41设为能够进行驱动力传递的状态。
图5是表示控制电路51作为推定驱动力运算电路511而参照的驱动线路转矩映射522的一例的说明图。在驱动线路转矩映射522中，定义了车速及加速操作量与从变速器12向驱动力传递系统10输出的驱动力(以下，称为驱动线路转矩)的关系。在仅向前轮21传递驱动力的二轮驱动时，参照该驱动线路转矩映射522而得到的驱动力成为推定为向前轮21传递的推定驱动力。
在图5所示的例子中，横轴表示车速，纵轴表示驱动线路转矩，与车速对应的驱动线路转矩由与不同的加速操作量(油门开度)对应的折线表示。在图5所示的例子中，示出第一至第六(第一到第六)折线L1～L6，其中，第一折线L1表示加速操作量最小的情况(例如油门开度10％)的驱动线路转矩，第六折线L6表示加速操作量最大的情况(例如油门开度100％)的驱动线路转矩。第二至第五折线L2～L5表示第一折线L1与第六折线L6之间的加速操作量的驱动线路转矩。
控制电路51作为推定驱动力运算电路511，参照驱动线路转矩映射522来求出推定驱动力。此时，可以选择并参照第一至第六折线L1～L6中的最接近由油门踏板传感器506检测到的加速操作量的1条折线，也可以对夹着由油门踏板传感器506检测到的加速操作量的2条折线进行插补运算来求出推定驱动力。求出的推定驱动力在后述的按照流程图的作为离合器控制电路513的处理中，与通过驱动力阈值运算电路512的运算处理求出的驱动力阈值进行比较。
驱动力阈值运算电路512基于四轮驱动车1行驶的路面的路面摩擦系数的推定值、及作用于前轮21的载荷的推定值，运算二轮驱动状态下的前轮21的滑移极限转矩，根据该滑移极限转矩来确定驱动力阈值。而且，在本实施方式中，驱动力阈值运算电路512将作用于前轮21的横向力也加入考虑来运算滑移极限转矩。在此，滑移极限转矩是不产生轮胎的空转而能够向前轮21传递的上限的转矩(驱动力)，是当将这以上的转矩向前轮21传递时，相对于前轮21的轮胎接地面与路面之间的摩擦力而前轮21的推进力变得过大，从而推定为前轮21发生空转的转矩。该滑移极限转矩在路面摩擦系数或作用于前轮21的载荷越大时越大，在转弯时根据横向力也发生变化。横向力基于例如横摆率传感器的检测值、转向角及车速能够推定。
路面摩擦系数可以使用公知或公用的各种方法进行推定。具体而言，例如可以基于从拍摄路面的拍摄装置取得的图像中的光的反射强度分布来推定路面摩擦系数，也可以基于加减速时或转弯时的车辆行迹来推定路面摩擦系数。而且，作用于前轮21的载荷例如可以将根据加速度而变化的前后轮载荷比率乘以车辆重量进行推定，也可以基于装入到将前轮21支承为能够旋转的轮毂单元的轴承内的载荷传感器的检测值进行推定。
在本实施方式中，驱动力阈值运算电路512基于路面摩擦系数的推定值、作用于前轮21的载荷的推定值、及作用于前轮21的横向力来运算滑移极限转矩，根据该滑移极限转矩并预估富余度来确定驱动力阈值。即，将驱动力阈值设定为比滑移极限转矩减小规定量的值。该处理的路面摩擦系数、作用于前轮21的载荷及横向力的推定值的精度未必高，也包含误差，为了可靠地防止基于这些推定值运算的滑移极限转矩也包含误差的情况、及二轮驱动时的前轮21的空转，考虑应在更早的时机向四轮驱动状态转移。
图6是表示控制电路51执行的处理的一部分的流程图。控制电路51以规定的周期执行该流程图所示的处理。控制电路51在推定驱动力大于驱动力阈值时，将转矩耦合器4的多板离合器41设为能够进行驱动力传递的状态，通过由多板离合器41从后轮22向传动轴15传递的旋转力使啮合离合器3中的第一旋转构件31与第二旋转构件32的旋转同步，使第一旋转构件31与第二旋转构件32啮合。而且，在本实施方式中，在推定驱动力比驱动力阈值大规定值以上时，相比较于推定驱动力与驱动力阈值之差小于该规定值的情况，增大通过多板离合器41传递的旋转力。
以下，按照图6的流程图依次说明上述处理的具体例。在该流程图中，步骤S1的处理是控制电路51作为推定驱动力运算电路511而执行的处理，步骤S2及S3的处理是控制电路51作为驱动力阈值运算电路512而执行的处理。而且，步骤S4～S11的处理是控制电路51作为离合器控制电路513而执行的处理。
控制电路51判定四轮驱动车1的驱动状态是否为二轮驱动状态(步骤S1)，若不是二轮驱动状态(S1：否)，则不执行以下的步骤S2～S11的处理，结束图6所示的流程图的处理。另一方面，控制电路51在四轮驱动车1的驱动状态为二轮驱动状态时(S1：是)，基于车速及油门踏板111的加速操作量，参照驱动线路转矩映射522，运算推定驱动力(步骤S2)。
接下来，控制电路51基于路面摩擦系数以及作用于前轮21的载荷及横向力的推定值，运算滑移极限转矩(步骤S3)，进而运算与滑移极限转矩对应的驱动力阈值(步骤S4)。
接下来，控制电路51将在步骤S2中运算的推定驱动力与在步骤S4中运算的驱动力阈值的大小关系进行比较(步骤S5)，若推定驱动力大于驱动力阈值(S5：是)，进而判定推定驱动力与驱动力阈值之差是否为规定值以上(步骤S6)。在该判定的结果是推定驱动力与驱动力阈值之差为规定值以上时(S6：是)，控制电路51以向转矩耦合器4的电磁线圈421供给第一规定电流值的电流的方式向电流输出电路53输出指令信号(步骤S7)。而且，在步骤S6的判定处理中，若推定驱动力与驱动力阈值之差小于规定值(S6：否)，则控制电路51以向转矩耦合器4的电磁线圈421供给第二规定电流值的电流的方式向电流输出电路53输出指令信号(步骤S8)。
通过步骤S7的处理向电磁线圈421供给的电流大于通过步骤S8的处理向电磁线圈421供给的电流。即，第一规定电流值是比第二规定电流值大的值。由此，在推定驱动力与驱动力阈值之差为规定值以上的情况下，与该差小于规定值的情况相比，通过转矩耦合器4的多板离合器41传递的旋转力变大。因此，若推定驱动力与驱动力阈值之差为规定值以上，则传动轴15的旋转速度更快速地上升，到啮合离合器3的第一旋转构件31与第二旋转构件32的旋转同步为止的时间缩短。但是，由于传动轴15的旋转速度急速上升，因此相比较于推定驱动力与驱动力阈值之差小于规定值的情况，容易产生振动、噪音。
另一方面，在步骤S5的判定处理中，若推定驱动力不大于驱动力阈值(S5：否)，则控制电路51基于根据第一至第四旋转速传感器501～504的检测值而运算的前轮21与后轮22的旋转速度差(前后轮旋转速度差)等，判定是否应向四轮驱动状态转移(步骤S9)。即，即使推定驱动力比驱动力阈值小，例如在左前轮21L或右前轮21R发生滑移而前后轮旋转速度差变大的情况下，为了确保行驶稳定性，也转移成向后轮22侧也分配驱动力的四轮驱动状态。
在步骤S9的判定的结果是应向四轮驱动状态转移(S9：是)，则执行步骤S8的处理。而且，若该判定的结果为否(S9：否)，则控制电路51结束图6所示的流程图的处理。
而且，控制电路51在步骤S7或步骤S8的处理的执行后，判定啮合离合器3的第一旋转构件31与第二旋转构件32是否旋转同步(步骤S10)。该判定例如可以通过第一旋转构件31的旋转速度与第二旋转构件32的旋转速度之差是否减小为能够使第一旋转构件31与第二旋转构件32啮合的程度来进行，该第一旋转构件31的旋转速度通过左右前轮21L、21R的平均旋转速度得到，该第二旋转构件32的旋转速度通过将由第五旋转速传感器505检测的传动轴15的旋转速度乘以前轮侧齿轮机构14的齿轮比而得到。
在第一旋转构件31的旋转速度与第二旋转构件32的旋转速度之差小而判定为第一旋转构件31与第二旋转构件32的旋转同步的情况下(步骤S10：是)，控制电路51向促动器34供给电流而使第二旋转构件32向第一旋转构件31侧轴向移动，使第一旋转构件31与第二旋转构件32啮合。由此，啮合离合器3成为能够进行驱动力传递的状态，向四轮驱动状态的转移完成。
图7示出在四轮驱动车1的二轮驱动状态下的行驶中，油门踏板111被驾驶者进行了踏入操作时的动作例，坐标图A是表示加速操作量的时间的变化的坐标图，坐标图B是表示推定驱动力的时间的变化的坐标图，坐标图C是表示从变速器12向驱动力传递系统10实际传递的驱动力(实际驱动线路转矩)的时间的变化的坐标图，坐标图D是表示向转矩耦合器4的电磁线圈421供给的电流的时间的变化的坐标图。
而且，在图7的坐标图B中，对应于推定驱动力而图示出滑移极限转矩Ta、驱动力阈值Tb、及比驱动力阈值Tb大规定值(图6的流程图中的步骤S6的规定值)的值(以下，将该值作为第二驱动力阈值Tc)。需要说明的是，图7的坐标图A～坐标图D的坐标图的时间轴共用。
如图7的坐标图A所示，在从时刻t1到时刻t4而加速操作量增大的情况下，基于该加速操作量运算的推定驱动力如图7的坐标图B所示，与加速操作量同样，从时刻t1到时刻t4增大。另一方面，实际向驱动力传递系统10传递的驱动力如图7的坐标图C所示，相对于加速操作量的增大而伴随时间性的延迟，到时刻t5逐渐增大。
如图7的坐标图B所示，在时刻t2，当推定驱动力大于驱动力阈值Tb时，如图7的坐标图D所示，向电磁线圈421供给第二电流值I2的电流。而且，在时刻t3，当推定驱动力成为第二驱动力阈值Tc以上时，向电磁线圈421供给第一电流值I1的电流。并且，通过向电磁线圈421的电流供给而啮合离合器3的第一旋转构件31与第二旋转构件32的旋转同步时，在时刻t5，第一旋转构件31与第二旋转构件32连结，四轮驱动车1的驱动状态从二轮驱动状态向四轮驱动状态转移。
由此，仅向前轮21传递的发动机11的驱动力也向后轮22传递，前轮21的负担减轻，因此能抑制前轮21的滑移(空转)。在图7的坐标图C中，从变速器12向驱动力传递系统10传递的驱动力由实线表示，其中时刻t5以后的向前轮21传递的驱动力的时间的变化由虚线图示。
根据以上说明的第一实施方式，能得到以下所示的作用及效果。
(1)ECU5的控制电路51通过基于车速及加速操作量而运算的推定驱动力与根据滑移极限转矩而确定的驱动力阈值的比较，将转矩耦合器4的多板离合器41设为能够进行驱动力传递的状态，通过从后轮22经由多板离合器41向传动轴15传递的旋转力使啮合离合器3的第一旋转构件31与第二旋转构件32的旋转同步。由此，例如与在前轮21发生滑移而开始向四轮驱动状态的转移的情况、由于向驱动力传递系统10实际传递的驱动力的变化而开始向四轮驱动状态的转移的情况相比，能够提前完成向四轮驱动状态的转移，通过抑制前轮21的滑移的发生，能够提高四轮驱动车1的行驶稳定性。
(2)ECU5的控制电路51向转矩耦合器4的电磁线圈421通电而使作为摩擦离合器的多板离合器41成为能够进行驱动力传递的状态，使传动轴15旋转。而且，多板离合器41能够调节根据向电磁线圈421供给的电流而传递的旋转力，因此能够抑制使传动轴15旋转时的振动或噪音。
(3)ECU5的控制电路51根据推定驱动力与驱动力阈值之差而以多级(在本实施方式中为2级)切换向转矩耦合器4的电磁线圈421供给的电流，因此能够抑制使传动轴15旋转时的振动、噪音，并且根据需要能够提前使啮合离合器3的第一旋转构件31与第二旋转构件32的旋转同步。
(4)ECU5的控制电路51基于路面摩擦系数及作用于前轮21的载荷的推定值来运算滑移极限转矩，根据该滑移极限转矩来设定驱动力阈值，因此能够适当地控制向驱动力传递系统10传递的驱动力增大时的前轮21的滑移。
(5)ECU5的控制电路51将作用于前轮21的横向力加入考虑来运算滑移极限转矩，因此在四轮驱动车1的转弯时，也能够适当地控制前轮21的滑移。
接下来，参照图8，说明本发明的第二实施方式。
图8是本发明的第二实施方式的四轮驱动车1A的概略结构图。该四轮驱动车1A与第一实施方式的四轮驱动车1相比，从前差速器箱134经由摩擦离合器向前轮侧齿轮机构14的齿圈142传递驱动力的结构不同。在图8中，关于与第一实施方式的四轮驱动车1相同的构成要素，标注与图1相同的符号而省略其重复的说明。
本实施方式的四轮驱动车1A取代第一实施方式的啮合离合器3而具有转矩耦合器3A。转矩耦合器3A具有：与前差速器箱134以不能相对旋转的方式连结的轴状的第一旋转构件36；与前轮侧齿轮机构14的齿圈142以不能相对旋转的方式连结的有底圆筒状的第二旋转构件37；配置在第一旋转构件36与第二旋转构件37之间的作为摩擦离合器的多板离合器38；按压多板离合器38的按压机构39。
多板离合器38具有：相对于第一旋转构件36以能够轴向移动且不能相对旋转的方式连结的多个内离合器片381；相对于第二旋转构件37以能够轴向移动且不能相对旋转的方式连结的多个外离合器片382。按压机构39与例如参照图3说明的后轮22侧的转矩耦合器4同样，可以由电磁离合器及凸轮机构构成。
在本实施方式中，在从二轮驱动状态向四轮驱动状态转移时，与第一实施方式同样地可以通过经由后轮22侧的转矩耦合器4的多板离合器41传递的旋转力使传动轴15旋转，通过经由前轮21侧的转矩耦合器3A的多板离合器38传递的旋转力使传动轴15旋转。即，在从二轮驱动状态向四轮驱动状态转移时，只要使能够切断从发动机11向传动轴15的驱动力传递的前轮21侧的转矩耦合器3A的多板离合器38、及能够切断从传动轴15向后轮22的驱动力传递的后轮22侧的转矩耦合器4的多板离合器41中的任一方的多板离合器成为能够进行驱动力传递的状态即可。在通过经由前轮21侧的转矩耦合器3A的多板离合器38传递的旋转力使传动轴15旋转的情况下，可以将后轮22侧的转矩耦合器4作为啮合离合器。
根据本实施方式，也能够得到与第一实施方式同样的作用及效果。即，在相当于本发明的第一离合器的前轮21侧的转矩耦合器3A的多板离合器38及相当于本发明的第二离合器的后轮22侧的转矩耦合器4的多板离合器41中，在推定驱动力比驱动力阈值大时，若使任一方的多板离合器成为能够进行驱动力传递的状态，则在另一方的多板离合器成为能够进行驱动力传递的状态时，传动轴15旋转，因此能够迅速地进行向四轮驱动状态的转移。
接下来，参照图9，说明本发明的第三实施方式。
图9是本发明的第三实施方式的四轮驱动车1B的概略结构图。该四轮驱动车1B与第一实施方式的四轮驱动车1相比，驱动力传递系统10的转矩耦合器4的配置位置不同，左后轮侧驱动轴191以不能相对旋转的方式与后差速器17的左侧的侧齿轮171连结。而且，后轮侧齿轮机构16A由固定于后差速器箱174的齿圈162及与齿圈162啮合的龆轮轴163构成。
在本实施方式中，转矩耦合器4的壳体45经由图示省略的十字接头而与传动轴15连结，内轴44以不能相对旋转的方式与后轮侧齿轮机构16A的龆轮轴163连结。在四轮驱动时，发动机11的驱动力经由传动轴15及转矩耦合器4向后差速器17的后差速器箱174传递，向左右后轮22L、22R分配。
ECU5的控制电路51与第一实施方式同样，在推定驱动力大于驱动力阈值时，使转矩耦合器4的多板离合器41成为能够进行驱动力传递的状态，通过经由后差速器17及转矩耦合器4从后轮22传递的旋转力，使传动轴15旋转。并且，在通过传动轴15的旋转使啮合离合器3的第一旋转构件31与第二旋转构件32的旋转同步之后，将第一旋转构件31与第二旋转构件32连结。
根据本实施方式，也能得到与第一实施方式同样的作用及效果。
而且，本发明在不脱离其主旨的范围内能够适当变形实施。例如，在上述实施方式中，说明了前轮21为主驱动轮且后轮22为辅助驱动轮的情况，但是在后轮为主驱动轮且前轮为辅助驱动轮的四轮驱动车中也可以应用本发明。
而且，在上述实施方式中，说明了将驱动力阈值设定为比滑移极限转矩小的值的情况，但并不局限于此，也可以使驱动力阈值与滑移极限转矩相等，还可以将驱动力阈值设为比滑移极限转矩大的值。即，驱动力阈值只要是根据滑移极限转矩而增减的值即可。但是，若将驱动力阈值设定为比滑移极限转矩小的值，则在驾驶者想要紧急加速的情况下，能够更迅速地进行向四轮驱动状态的转移。
而且，在上述实施方式中，说明了根据推定驱动力与驱动力阈值之差，该差越大而以多级越增大向转矩耦合器4的电磁线圈421供给的电流的情况，但并不局限于此，在推定驱动力与驱动力阈值之差为规定值以上的情况下，可以将一定的电流向转矩耦合器4的电磁线圈421供给。
而且，作为转矩耦合器4，并不局限于利用通过电磁离合器42工作的凸轮机构43的凸轮推力按压多板离合器41的结构，也可以构成为利用凸轮机构等将电动马达的旋转力转换成轴向的按压力来按压多板离合器41，或者可以构成为通过接受从液压产生源供给的工作油的压力的活塞来按压多板离合器41。

Claims (4)

1.一种四轮驱动车的控制装置，具备推定驱动力运算电路，所述推定驱动力运算电路运算被推定为向主驱动轮传递的推定驱动力，所述主驱动轮是始终被传递驱动源的驱动力的驱动轮，其中，
所述四轮驱动车具备所述主驱动轮、经由沿车辆的前后方向传递驱动力的驱动轴而被传递所述驱动源的驱动力的辅助驱动轮、能够切断从所述驱动源向所述驱动轴的驱动力传递的第一离合器、及能够切断从所述驱动轴向所述辅助驱动轮的驱动力传递的第二离合器，
所述控制装置搭载于所述四轮驱动车，控制所述第一及第二离合器，其中，
在所述第一及第二离合器的驱动力传递被切断的二轮驱动时，所述推定驱动力运算电路基于车速及驾驶者的加速操作量来运算所述主驱动轮的所述推定驱动力，其中，
所述控制装置在所述二轮驱动时，在所述推定驱动力大于根据所述主驱动轮的滑移极限转矩而确定的驱动力阈值时，将所述第一及所述第二离合器中的任一方的离合器形成为能够传递驱动力的状态，
所述第一离合器是通过形成于第一旋转构件上的凹部与形成于第二旋转构件上的凸部的啮合来传递驱动力的啮合离合器，
所述第二离合器是通过离合器片间的摩擦来传递驱动力的摩擦离合器，
所述控制装置在所述推定驱动力大于所述驱动力阈值时，将所述第二离合器形成为能够传递驱动力的状态，通过由所述第二离合器从所述辅助驱动轮向所述驱动轴传递的旋转力，而使所述第一离合器中的所述第一旋转构件与所述第二旋转构件同步旋转，
所述控制装置在所述推定驱动力比所述驱动力阈值大出规定值以上时，与所述推定驱动力和所述驱动力阈值之差小于所述规定值的情况下相比，增大由所述第二离合器传递的旋转力。
2.根据权利要求1所述的四轮驱动车的控制装置，其中，
所述控制装置将所述驱动力阈值设定为小于所述滑移极限转矩的值。
3.根据权利要求1或2所述的四轮驱动车的控制装置，其中，
所述控制装置基于路面摩擦系数的推定值及作用于所述主驱动轮的载荷的推定值，来运算所述滑移极限转矩。
4.根据权利要求3所述的四轮驱动车的控制装置，其中，
所述控制装置还加入作用于所述主驱动轮的横向力来运算所述滑移极限转矩。
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