JP2003327000A - ４輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制御クラッチが設けられる駆動系の耐久性の
向上を確保しながら、限界域のトルク伝達が頻繁に行わ
れる走行シーンにおいて制御クラッチの滑りを防止する
ことで確実にクラッチ保護を達成することができる４輪
駆動車の前後輪トルク配分制御装置を提供すること。 【解決手段】 エンジン１から前後輪６，７，１４，１
５に伝達されるトルク配分を制御する電磁クラッチ１０
（制御クラッチ）を有する４輪駆動車において、前後輪
回転速度差△Ｖとクラッチ伝達トルクTEにより電磁クラ
ッチ１０に加わる入力エネルギＥを算出し、算出された
入力エネルギＥの大きさに応じ、時間の経過と共に上昇
したり下降したりするクラッチ温度の変動を予測し、こ
の温度変動予測に基づいて算出されたクラッチ推定温度
T1nがクラッチ保護判定温度Tp以上になると、電磁クラ
ッチ１０の滑りを抑えるLOCKモードに自動的に切り替
え、かつ、電磁クラッチ１０への指令電流値Ｉを、ドラ
イバー選択により締結モードに切り替える場合の電流値
Iaよりも高い固定電流値Ibに設定するクラッチ保護制御
を行う手段とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御クラッチの締
結トルクを制御することにより前後輪への駆動トルク配
分を可変に制御する４輪駆動車に適用される前後輪トル
ク配分制御装置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、前後輪に伝達されるトルク配分を
制御する電子制御クラッチを有する４輪駆動車で、駆動
輪から従動輪に駆動トルクが伝達される場合、一定値以
上のトルクが一定時間以上連続すると、保護制御を作動
するものが知られている。

【０００３】この電子制御クラッチのうち、後輪駆動車
ベースの４輪駆動車に採用している電磁バルブで作り出
された制御油圧により締結される油圧クラッチ（特開平
０４−１０３４３３号公報等参照）のように、大型の駆
動力配分アクチュエータを使う場合には、駆動トルクが
クラッチの伝達限界トルクに対し余裕があり、一定値以
上のトルクが一定時間以上連続すると保護制御作動を開
始してもあまり問題とはならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一定値
以上のトルクが一定時間以上連続すると保護制御作動が
開始する技術を、例えば、ソレノイド力を利用して締結
される電磁クラッチのように、小型・軽量の駆動力配分
アクチュエータを使う場合には、駆動トルクがクラッチ
の伝達限界トルクに対し余裕が無く、下記に述べるよう
に、電磁クラッチの温度保証による保護を考慮した制御
が必要となる。

【０００５】特に、スポーツ・ユーティリティ・ビーク
ル（ＳＵＶ）等の駆動系に電磁クラッチを採用する場
合、砂漠や雪道等の低μ路を走破する走行シーンにおい
て、電磁クラッチの限界トルク域での駆動トルク伝達を
頻繁に行う必要がある。

【０００６】保護制御のためのトルクしきい値を小さ
な値に設定した場合には、小さいトルクが一定時間以上
連続すると保護制御が作動される制御となっているた
め、保護制御が不要であるにもかかわらず早期に保護制
御に入る。よって、温度保証による保護に対し過剰制御
となることで駆動トルクを十分に伝達できない。

【０００７】保護制御のためのトルクしきい値を大き
な値に設定した場合には、大きいトルクが一定時間以上
連続すると保護制御が作動される制御となっているた
め、保護制御に入るタイミングが遅れる。

【０００８】指令トルクがある一定値を下回る場合、
クラッチの推定温度がリセットされる制御となっている
ため、指令トルクがしきい値を下回る場合にはクラッチ
推定温度はリセットされるが、実クラッチ温度はすぐに
低下せず、その直後に指令トルクがしきい値を超え、そ
の直後に指令トルクがしきい値を下回るような状況が繰
り返されると、実クラッチ温度とクラッチ推定温度との
間に大きな乖離（かいり）が生じてしまう。

【０００９】制御クラッチの温度保証による保護制御
として、制御クラッチを強く締結する締結モード（＝LO
CKモード）に自動的に切り替えるようにした場合、モー
ド切替スイッチによりLOCKモードに切り替える場合の電
流指令値と同じ電流値を制御クラッチに印加すると、制
御クラッチの温度影響を受けてクラッチ滑りを生じ、制
御クラッチの保護機能が達成されないおそれがある。す
なわち、制御クラッチの摩擦材は高温になると摩擦係数
が低下し、加えて、ソレノイドは高温になると電気抵抗
が大きくなることで流れる電流が小さくなる。

【００１０】本発明は、上記課題に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、制御クラッチが設けら
れる駆動系の耐久性の向上を確保しながら、限界域のト
ルク伝達が頻繁に行われる走行シーンにおいて制御クラ
ッチの滑りを防止することで確実にクラッチ保護を達成
することができる４輪駆動車の前後輪トルク配分制御装
置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、駆動源から前後輪に伝達されるトルク
配分を制御する制御クラッチを有する４輪駆動車におい
て、クラッチ回転速度差とクラッチ伝達トルクにより制
御クラッチに加わる入力エネルギを算出し、算出された
入力エネルギの大きさに応じ、時間の経過と共に上昇し
たり下降したりするクラッチ温度の変動を予測し、この
温度変動予測に基づいて算出されたクラッチ推定温度が
クラッチ保護判定温度以上になると、制御クラッチの滑
りを抑える締結モードに自動的に切り替え、かつ、制御
クラッチへの指令電流値を、ドライバー選択により締結
モードに切り替える場合の電流値よりも高電流値に設定
するクラッチ保護制御手段を設けた。

【００１２】ここで、「高電流値」に設定とは、ドライ
バー選択により締結モードに切り替える場合の電流値
に、一定の電流値を加えた固定電流値に設定しても良い
し、また、ドライバー選択により締結モードに切り替え
る場合の電流値に、クラッチ推定温度に応じた補正電流
値を加えた可変電流値に設定しても良い。

【００１３】また、「クラッチ保護制御手段」は、「締
結モードへの自動切り替え」のみによるクラッチ保護制
御としても良いし、また、締結モードへの自動切り替え
にもかかわらずクラッチ推定温度が上昇するような場
合、「締結モードへの自動切り替え」＋「制御クラッチ
解放」によるクラッチ保護制御としても良い。

【００１４】

【発明の効果】本発明にあっては、選択操作による締結
モードの場合を含めて常に高電流値を印加する使い方を
すると、駆動系の耐久性に影響を及ぼすため、ドライバ
ー選択により締結モードに切り替えられた場合には電流
値を低く抑えている。そして、クラッチ推定温度がクラ
ッチ保護判定温度以上になる必要時にのみ高電流値を印
加することで、制御クラッチの温度影響（摩擦係数及び
ソレノイド電流の低下）を排除し、滑りの無い制御クラ
ッチの締結を確保している。

【００１５】よって、制御クラッチが設けられる駆動系
の耐久性の向上を確保しながら、限界域のトルク伝達が
頻繁に行われる走行シーンにおいて制御クラッチの滑り
を防止することで確実にクラッチ保護を達成することが
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明における４輪駆動車
の前後輪トルク配分制御装置を実現する実施の形態を図
面に基づいて説明する。なお、第１実施例は請求項１，
２に記載された発明に対応し、第２実施例は請求項１，
３，４に記載された発明に対応する。

【００１７】（第１実施例）まず、構成を説明する。図
１は第１実施例における４輪駆動車の前後輪トルク配分
制御装置を示す全体システム図であり、１はエンジン、
２はトランスミッション、３はフロントディファレンシ
ャル、４，５はフロント側ドライブシャフト、６，７は
左右の前輪、８はトランスファー、９はプロペラシャフ
ト、１０は電磁クラッチ（制御クラッチ）、１１はリア
ディファレンシャル、１２，１３はリア側ドライブシャ
フト、１４，１５は左右の後輪である。

【００１８】すなわち、エンジン及びトランスミッショ
ン２を経過した駆動トルクを、前輪６，７側に伝達する
ＦＦ車（フロントエンジン・フロントドライブ車）をベ
ースとし、電磁クラッチ１０を介して後輪１４，１５に
エンジン駆動トルクの一部を伝達する４輪駆動車であ
り、駆動力配分比（％）は、電磁クラッチ１０が締結解
放状態では、前輪：後輪＝１００：０（％）の前輪駆動
配分比であり、電磁クラッチ１０が完全締結状態では、
前輪：後輪＝５０：５０（％）の前後輪等配分比であ
り、電磁クラッチ１０の締結度合いに応じて後輪配分比
が０％〜５０％まで無段階に制御される。

【００１９】前記電磁クラッチ１０は、４ＷＤコントロ
ーラ１６からの駆動電流により制御され、４ＷＤコント
ローラ１６には、モード切替スイッチ１７からのモード
スイッチ信号と、エンジン回転数センサ１８からのエン
ジン回転数信号と、アクセル開度センサ１９からのアク
セル開度信号と、左前輪速センサ２０からの左前輪速信
号と、右前輪速センサ２１からの右前輪速信号と、左後
輪速センサ２２からの左後輪速信号と、右後輪速センサ
２３からの右後輪速信号が入力され、４ＷＤコントロー
ラ１６からは、電磁クラッチ１０のソレノイド２４に対
し駆動電流が出力されると共に、インジケータ２５に対
し表示指令が出力され、警告灯＆警報２６に対し点灯警
報指令が出力される。

【００２０】図２は電磁クラッチ１０を示す概略図であ
り、図３は電磁クラッチ１０のカム機構を示す斜視図及
び作用説明図である。図２及び図３において、２４はソ
レノイド、２７はクラッチ入力軸、２８はクラッチ出力
軸、２９はクラッチハウジング、３０はアーマチュア、
３１はコントロールクラッチ、３２はコントロールカ
ム、３３はメインカム、３４はボール、３５はメインク
ラッチ、３６はカム溝である。

【００２１】前記クラッチ入力軸２７は、一端部が前記
プロペラシャフト９に連結され、他端部がクラッチハウ
ジング２９に固定され、前記クラッチ出力軸２８は、前
記リアディファレンシャル１１の入力ギアに固定されて
いる。

【００２２】前記コントロールクラッチ３１は、クラッ
チハウジング２９とコントロールカム３２との間に介装
されたクラッチで、前記メインクラッチ３５は、クラッ
チハウジング２９とクラッチ出力軸２８との間に介装さ
れたクラッチである。

【００２３】前記コントロールカム３２と、メインカム
３３と、両カム３２，３３に形成されたカム溝３６，３
６の間に挟持されたボール３４により、図３に示すよう
にカム機構が構成される。

【００２４】ここで、電磁クラッチ１０の締結作動につ
いて説明する。まず、４ＷＤコントローラ１６からの指
令により、ソレノイド２４に電流が流されると、ソレノ
イド２４の回りに磁界が発生し、アーマチュア３０をコ
ントロールクラッチ３１側に引き寄せる。この引き寄せ
られたアーマチュア３０に押され、コントロールクラッ
チ３１で摩擦トルクが発生し、コントロールクラッチ３
１で発生した摩擦トルクは、カム機構のコントロールカ
ム３２に伝達される。コントロールカム３２に伝達され
たトルクは、カム溝３６，３６及びボール３４を介して
軸方向のトルクに増幅・変換され、メインカム３３をフ
ロント方向に押し付ける。メインカム３３がメインクラ
ッチ３５を押し、メインクラッチ３５に電流値に比例し
た摩擦トルクが発生する。メインクラッチ３５で発生し
たトルクは、クラッチ出力軸２８を経過し、駆動トルク
としてリアディファレンシャル１１へと伝達される。

【００２５】次に、作用を説明する。

【００２６】［入力エネルギの算出処理］図４（イ）は
４ＷＤコントローラ１６で実行される入力エネルギの算
出処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステッ
プについて説明する（入力エネルギ算出手段に相当）。

【００２７】ステップＳ１では、左前輪速センサ２０か
らの左前輪速VFLと、右前輪速センサ２１からの右前輪
速VFRと、左後輪速センサ２２からの左後輪速VRLと、右
後輪速センサ２３からの右後輪速VRRと、４ＷＤコント
ローラ１６からソレノイド２４に対して出力される駆動
電流Ａが20msec毎に読み込まれる。

【００２８】ステップＳ２では、単位入力エネルギEn
が、クラッチ伝達トルクTEと前後輪回転速度差△Ｖ（ク
ラッチ回転速度差）を掛け合わせることで算出される。

【００２９】ここで、クラッチ伝達トルクTEは、駆動電
流Ａを用いた関数ｆ(Ａ)により算出される（クラッチ伝
達トルク推定手段）。

【００３０】また、前後輪回転速度差△Ｖは、左右前輪
速平均値と左右後輪速平均値との差により算出される
（クラッチ回転速度差検出手段）。

【００３１】ステップＳ３では、ステップＳ２で算出さ
れた単位入力エネルギEnがメモリ（ＲＡＭ）に書き込ま
れる。

【００３２】ステップＳ４では、カウント値Ｎに１が加
算されてＮ＋１とされる。

【００３３】ステップＳ５では、カウント値Ｎが設定カ
ウント値N0（例えば、32）以上か否かを判断し、ＮＯの
場合はステップＳ１へ戻り、ＹＥＳの場合はステップＳ
６へ移行する。

【００３４】ステップＳ６では、カウント値ＮがＮ＝０
にクリアされる。

【００３５】ステップＳ７では、入力エネルギＥがメモ
リされている単位入力エネルギEnの平均値演算により算
出される。すなわち、設定カウント値N0が32の場合に
は、入力エネルギＥは、640msec（＝20msec×32）間の
単位入力エネルギEnの平均値となる（図７参照）。

【００３６】［クラッチ保護制御処理］図４（ロ）は４
ＷＤコントローラ１６で実行されるクラッチ保護制御処
理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップに
ついて説明する。なお、この処理は、640msec/ルーチン
で実行される。

【００３７】ステップＳ１０では、図４（イ）のフロー
チャートで求められた入力エネルギＥと車速Ｖが読み込
まれる。

【００３８】ステップＳ１１では、車速Ｖが設定車速VO
以上か否かを判断し、ＹＥＳの場合にはステップＳ１２
へ進み、クラッチ推定温度T1を初期温度T0に設定してク
ラッチ推定温度T1の算出が中止され初期状態にリセット
される。ここで、設定車速V0は、クラッチ温度の推定を
許容する上限車速値により決められる。また、ステップ
Ｓ１１でＮＯの場合はステップＳ１３に移行する。

【００３９】ステップＳ１３では、入力エネルギＥが加
算判断基準値E0以上か否かを判断し、ＹＥＳの場合はス
テップＳ１４〜ステップＳ１７の温度上昇側推定処理に
移行し、ＮＯの場合はステップＳ１８〜ステップＳ２１
の温度下降側推定処理に移行する。ここで、加算判断基
準値E0は、発熱量と放熱量とがほぼ同じであり、クラッ
チ温度がほぼ一定の温度となる入力エネルギＥの判断し
きい値として設定されるもので、クラッチ固有の固定値
として与えるものとする。

【００４０】ステップＳ１４では、加算判断基準値E0に
対する入力エネルギＥの増加量（＝Ｅ−E0）を温度上昇
量に換算した暫定温度上昇量△T1upを、クラッチ推定温
度T1（最初の推定時は初期温度T0）に加算して、その時
の暫定クラッチ推定温度T1zが算出される。

【００４１】ステップＳ１５では、その時の暫定クラッ
チ推定温度T1zにより温度上昇係数Kupが設定される。つ
まり、図５に示すように、その時の暫定クラッチ推定温
度T1zが実用走行温度域であるときには、実温度勾配よ
りも緩い温度上昇係数Kup1とされ、その時のクラッチ推
定温度T1が高負荷温度域であるときには、実温度勾配よ
りも急な温度上昇係数Kup2とされる。

【００４２】ステップＳ１６では、ステップＳ１５で設
定された温度上昇係数Kupと暫定温度上昇量△T1upとの
積により温度上昇量△Tupが算出される。

【００４３】ステップＳ１７では、今回のクラッチ推定
温度T1nが、前回のクラッチ推定温度T1に温度上昇量△T
upを加算することで算出される。

【００４４】ステップＳ１８では、加算判断基準値E0に
対する入力エネルギＥの減少量を一定値とし、その一定
値を温度下降量に換算した暫定温度下降量△T1dnを、ク
ラッチ推定温度T1（最初の推定時は初期温度T0）から減
算して、その時の暫定クラッチ推定温度T1zが算出され
る。

【００４５】ステップＳ１９では、その時の暫定クラッ
チ推定温度T1zにより温度下降係数Kdnが設定される。つ
まり、図５に示すように、その時の暫定クラッチ推定温
度T1zが実用走行温度域であるときには、実温度勾配よ
りも急な温度下降係数Kdn1とされ、その時のクラッチ推
定温度T1が高負荷温度域であるときには、実温度勾配よ
りも緩い温度下降係数Kdn2とされる。

【００４６】ステップＳ２０では、ステップＳ１９で設
定された温度下降係数Kdnと暫定温度下降量△T1dn（一
定値）との積により温度下降量△Tdnが算出される。

【００４７】ステップＳ２１では、今回のクラッチ推定
温度T1nが、前回のクラッチ推定温度T1に温度下降量△T
dnを減算することで算出される。

【００４８】なお、ステップＳ１０〜ステップＳ２１
は、クラッチ推定温度算出手段に相当する。

【００４９】ステップＳ２２では、ステップＳ１７もし
くはステップＳ２１で算出されたクラッチ推定温度T1n
がクラッチ保護判定温度Tp以上か否かを判断し、ＮＯの
場合はＥＮＤへ移行し、ＹＥＳの場合は、ステップＳ２
３以降のクラッチ保護処理へ移行する。

【００５０】ステップＳ２３では、モード切替スイッチ
１７により選択されているモードがAUTOモード（走行状
態に応じて４輪締結トルク配分を自動的に切り替えるモ
ード）か否かが判断され、ＮＯの場合は（LOCKモードが
選択されている場合は）、ステップＳ２５へ移行し、Ｙ
ＥＳの場合はステップＳ２４へ移行する。

【００５１】ステップＳ２４では、AUTOモードからLOCK
モード（４輪締結トルク固定モード）に自動的に切り替
え、ステップＳ２５へ移行する。

【００５２】ステップＳ２５では、クラッチ推定温度T1
nが所定値以上になった時の必要締結トルクTaを設定
し、高温状態でこの必要締結トルクTaが得られる固定指
令電流Ibを電磁クラッチ１０のソレノイド２４に印加す
る。

【００５３】すなわち、図６に示すように、モード切替
スイッチ１７により選択されているモードがLOCKモード
である場合、常温時（例えば、50℃）において必要締結
トルクTaが得られる指令電流Iaを電磁クラッチ１０のソ
レノイド２４に印加するのに対し、高温時（例えば、14
0℃）において必要締結トルクTaが得られる固定指令電
流Ib（＝Ia＋△I）を電磁クラッチ１０のソレノイド２
４に印加する。

【００５４】なお、ステップＳ２２〜ステップＳ２５
は、請求項２のクラッチ保護制御手段に相当する。ま
た、ステップＳ２５において、クラッチ保護制御中であ
ることをドライバに知らせるため、ランプ点灯及び警報
を併用しても良い（図７）。

【００５５】［電磁クラッチの温度推定作用］例えば、
砂漠等を走破するときには、図４（イ）のステップＳ２
において、電磁クラッチ１０の入出力軸間の相対回転速
度差が前後輪回転速度差△Ｖにより算出され、電磁クラ
ッチ１０を介して伝達されるクラッチ伝達トルクTEが駆
動電流Ａに基づいて推定され、電磁クラッチ７に加わる
単位入力エネルギEnが、クラッチ伝達トルクTEと前後輪
回転速度差△Ｖを掛け合わせることで算出され、ステッ
プＳ７において、入力エネルギＥがメモリされている単
位入力エネルギEnの平均値演算により算出される。

【００５６】そして、図４（ロ）のフローチャートにお
いて、算出された入力エネルギＥの大きさに応じ、時間
の経過と共に上昇したり下降したりするクラッチ温度の
変動が予測され、この温度変動予測に基づき、ステップ
Ｓ１７またはステップＳ２１において、今回のクラッチ
推定温度T1nが算出される。

【００５７】すなわち、図７のエネルギ（ENERGY）に示
すように、20msec毎の単位入力エネルギEnが32本算出さ
れ、640msec間の単位入力エネルギEnの平均値により入
力エネルギＥが計算され、図７の温度加減判断に示すよ
うに、入力エネルギＥが加算判断基準値E0以上であると
推定温度を上げ、入力エネルギＥが加算判断基準値E0未
満であると推定温度を下げるというように、入力エネル
ギＥの大小を比較することでクラッチ推定温度が算出さ
れる。

【００５８】よって、クラッチ固有の温度特性により決
められる加算判断基準値E0に対し入力エネルギＥの大小
比較によりクラッチ温度を推定する手法を採用している
ため、熱収支の細かな影響を無視することができる。

【００５９】さらに、クラッチ温度を推定するにあたっ
て、図５に示すように、その時の暫定クラッチ推定温度
T1zが実用走行温度域であるときには、実温度勾配より
も緩い温度上昇係数Kup1と実温度勾配よりも急な温度下
降係数Kdn1とされ、その時の暫定クラッチ推定温度T1z
が高負荷温度域であるときには、実温度勾配よりも急な
温度上昇係数Kup2と実温度勾配よりも緩い温度下降係数
Kdn2とされる。

【００６０】このため、砂路や深雪路等の走行時で、暫
定クラッチ推定温度T1zが高負荷温度域であるときに
は、実温度勾配よりも急な温度上昇係数Kup2により高め
の推定温度となり、また、実温度勾配よりも緩い温度下
降係数Kdn2とすることで推定温度の低下が小さく抑えら
れるため、限界使用域付近では、実際よりも厳しめにク
ラッチ温度が見積もられることになる。

【００６１】一方、通常走行時等で、暫定クラッチ推定
温度T1zが実用走行温度域であるときには、実温度勾配
よりも緩い温度上昇係数Kup1により推定温度を高負荷温
度域の推定温度に連続させており、また、実温度勾配よ
りも急な温度下降係数Kdn1とすることで推定温度が早期
にリセット方向に低下させられるため、推定温度と実温
度との誤差が広がることで発生する実用走行温度域での
クラッチ保護制御の誤作動を防止することができる。

【００６２】［電磁クラッチの保護制御作用］上記のよ
うに、ステップＳ１７またはステップＳ２１において、
温度センサを用いることなく今回のクラッチ推定温度T1
nが精度良く算出されると、次のステップＳ２２におい
て、算出された今回のクラッチ推定温度T1nがクラッチ
保護判定温度Tp以上か否かが判断される。

【００６３】低μ路走行シーン等で、滑りを伴うトルク
伝達により電磁クラッチ１０の温度が上昇し、ステップ
Ｓ２２において、算出された今回のクラッチ推定温度T1
nがクラッチ保護判定温度Tp以上と判断されると、クラ
ッチ温度を降下させるクラッチ保護制御として、ステッ
プＳ２４において、AUTOモードからLOCKモードに自動的
に切り替えられ、ステップＳ２５において、電磁クラッ
チ１０を固定指令電流Ibにより強く締結する制御が行わ
れる。

【００６４】すなわち、図６は電磁クラッチ１０の指令
電流Ｉに対する締結トルクＴの関係を示す特性で、図６
において、 Ta：AUTOモード時の締結トルク上限値（＝LOCKモード選
択時の締結値） Tb：電磁クラッチ１０の高温対応指令電流Ibでの常温に
換算した締結トルク Ta'：指令電流Iaとした場合に電磁クラッチ１０が高温
である時の締結トルク Ia：常温時のAUTOモードの電流上限値（＝LOCKモード選
択時の電流値） Ib：クラッチ保護制御でのLOCKモード時の電流値（＝Ia
＋△I） である。

【００６５】滑りやすい路面を走行するシーンにおい
て、急発進等を繰り返すと、電磁クラッチ１０に高負荷
が連続してかかるため、クラッチ温度上昇が発生し、電
磁クラッチ１０を保護するための制御が働く。このクラ
ッチ保護制御として、AUTOモードからLOCKモードへ切り
替えて指令電流Iaを印加しても、常温時の締結トルクTa
に比べ、高温時には締結トルクＴがTaからTa'へと低下
するため、大トルクエンジンでは、電磁クラッチ１０に
滑りが発生し、クラッチ温度が上昇してしまう。

【００６６】これに対し、高温時には指令電流Ｉを、Ia
からIbへ高めることで、常温時の指令電流Iaに対する締
結トルクTaを確保することができる。尚、同一指令電流
でも、電磁クラッチ１０が高温になることで締結トルク
Ｔが低下してしまうのは、 電磁クラッチ１０内のクラッチ部分の摩擦材（コント
ロールクラッチ３１及びメインクラッチ３５）が高温に
なると摩擦係数が低下する。 電磁クラッチ１０内のソレノイド２４が高温になる
と、電気抵抗が大きくなり実電流値が低下する。 を原因としている。

【００６７】一方、モード切替スイッチ１７への選択操
作によるLOCKモード時においても、高温時のLOCKモード
の場合と同様に固定電流値Ibを印加しておくという案が
ある。この場合、大トルクエンジンでも高温時に電磁ク
ラッチ１０の滑りを防止することが可能である。

【００６８】しかし、電磁クラッチ１０の温度が上昇し
ていない状況で、電磁クラッチ１０の締結トルクを高く
すると、前記電磁クラッチ１０の高温時に対応する固定
指令電流Ibでの常温に換算した締結トルクTbが駆動系に
伝達されることになり、駆動系伝達トルクが高くなって
しまうことで、駆動系の耐久性に対して影響を及ぼすこ
とになる。これに対し、締結トルクTbが伝達されても駆
動系の耐久性を確保するには、全ての駆動系部品の耐強
度を高める必要があり、コスト及び重量的にも不利にな
る。

【００６９】次に、効果を説明する。

【００７０】(1) エンジン１から前後輪６，７，１４，
１５に伝達されるトルク配分を制御する電磁クラッチ１
０を有する４輪駆動車において、前後輪回転速度差△Ｖ
とクラッチ伝達トルクTEにより電磁クラッチ１０に加わ
る入力エネルギＥを算出し、算出された入力エネルギＥ
の大きさに応じ、時間の経過と共に上昇したり下降した
りするクラッチ温度の変動を予測し、この温度変動予測
に基づいて算出されたクラッチ推定温度T1nがクラッチ
保護判定温度Tp以上になると、電磁クラッチ１０の滑り
を抑えるLOCKモードに自動的に切り替え、かつ、電磁ク
ラッチ１０への指令電流値Ｉを、ドライバー選択により
締結モードに切り替える場合の電流値Iaよりも高い固定
電流値Ibに設定するクラッチ保護制御を行うため、 電磁クラッチ１０の温度特性によるクラッチ滑りを防
止し、クラッチ温度上昇に対するクラッチ保護を確実に
実施することができる。 電磁クラッチ１０の保護制御として、クラッチ解放で
はなく、LOCKモードへの自動切り替えを採用したため、
クラッチ保護制御に入っても４輪駆動状態が維持される
ことになり、滑りやすい路面を走行する時間が長く確保
できる。 駆動系の強度アップを図ることなく、駆動系の耐久性
への影響を抑制することができる。という長所が併せて
得られる。

【００７１】(2) クラッチ保護制御時の電磁クラッチ１
０への指令電流値Ｉを、ドライバー選択により締結モー
ドに切り替える場合の電流値Iaに一定の電流値△Iを加
えた固定電流値Ibとしたため、LOCKモードでの指令電流
値としてIaとIbの２つの値を設定しておくだけで、簡単
に前記(1)の効果を奏するクラッチ保護制御を実行する
ことができる。

【００７２】（第２実施例）この第２実施例は、クラッ
チ保護制御として、クラッチ推定温度T1nがクラッチ保
護判定温度Tp以上になると、LOCKモードとして電磁クラ
ッチ１０をクラッチ推定温度T1nの大きさに応じて強く
締結し、さらに、LOCKモードに切り替えてもクラッチ推
定温度T1nがクラッチ限界判定温度Tc以上になると、電
磁クラッチ１０を解放する制御（２ＷＤ）を行う例であ
る。

【００７３】なお、図１ないし図３に示す構成は、第１
実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。

【００７４】次に、作用を説明する。

【００７５】まず、第２実施例の４ＷＤコントローラ１
６で実行される入力エネルギの算出処理については、図
４に示す第１実施例のフローチャートによりなされるの
で、図示並びに説明を省略する。

【００７６】［クラッチ保護制御処理］図８は第２実施
例の４ＷＤコントローラ１６で実行されるクラッチ保護
制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステ
ップについて説明する。なお、この処理は、640msec/ル
ーチンで実行される。また、ステップＳ３０〜ステップ
Ｓ４４の各ステップは、図４（ロ）のフローチャートに
おけるステップＳ１０〜ステップＳ２４の各ステップと
同じ処理であるため、説明を省略する。

【００７７】ステップＳ４５では、ステップＳ３７もし
くはステップＳ４１で算出された今回のクラッチ推定温
度T1nが、クラッチ限界判定温度Tc以上か否かを判断
し、ＹＥＳの場合はステップＳ４６へ移行し、ＮＯの場
合はステップ８４２へ移行する（クラッチ限界判定手
段）。

【００７８】ステップＳ４６では、ステップＳ４５にて
クラッチ推定温度T1nがクラッチ限界判定温度Tc以上で
あるとの判断に基づき、クラッチ保護処理として４ＷＤ
トルク＝０（指令電流値Ｉ＝０）とされ、電磁クラッチ
１０が解放状態とされ、ステップＳ４７へ移行する（請
求項４のクラッチ保護制御手段）。

【００７９】ステップＳ４７では、警告灯＆警報２６に
対しランプ点滅および警報作動によりクラッチ解放によ
る保護制御モードであることがドライバに知らされる。

【００８０】ステップＳ４８では、クラッチ推定温度T1
nがクラッチ保護判定温度Tp以上になった時の必要締結
トルク（Ta1〜Ta2）をクラッチ推定温度T1nに応じて設
定し、クラッチ推定温度T1nが、クラッチ保護判定温度T
p〜クラッチ限界判定温度Tcの範囲内の高温状態でこの
必要締結トルク（Ta1〜Ta2）が得られる可変指令電流I
b'を電磁クラッチ１０のソレノイド２４に印加する。

【００８１】すなわち、図９に示すように、クラッチ推
定温度T1nが、クラッチ保護判定温度Tp〜クラッチ限界
判定温度Tcの範囲内の高温状態にある場合、クラッチ保
護判定温度Tpでの必要締結トルクTa1からクラッチ限界
判定温度Tcでの必要締結トルクTa2までクラッチ推定温
度T1nに比例して必要締結トルクＴを決め、決められた
必要締結トルクＴを得る可変指令電流Ib'を算出し（あ
るいは、Ｔ−Ｉマップを検索し）、可変指令電流Ib'を
電磁クラッチ１０のソレノイド２４に印加する。なお、
ステップＳ４２，ステップＳ４３，ステップＳ４４，ス
テップＳ４８は、請求項３のクラッチ保護制御手段に相
当する。

【００８２】［電磁クラッチの保護制御作用］第２実施
例のクラッチ保護制御においては、AUTOモードの選択時
で、クラッチ推定温度T1nがクラッチ保護判定温度Tp以
上になると、図８のフローチャートにおいて、ステップ
Ｓ４５→ステップＳ４２→ステップＳ４３→ステップＳ
４４→ステップＳ４８へと進む流れとなり、ステップＳ
４３では、AUTOモードからLOCKモードに切り替えられ、
ステップＳ４８では、クラッチ推定温度T1nに応じた可
変指令電流Ib'が電磁クラッチ１０のソレノイド２４に
印加される。

【００８３】すなわち、クラッチ温度が高い程、同じ指
令電流を加えても締結トルクが低下するのに合わせて、
クラッチ推定温度T1nに応じた可変指令電流Ib'により安
定して滑りの無い電磁クラッチ１０の締結が確保され
る。

【００８４】しかし、このLOCKモードへの自動切り替え
による第１段階のクラッチ保護制御を行っても、大トル
クエンジン搭載車で、必要締結トルクＴを超えるような
駆動トルクが電磁クラッチ１０に伝達されると、電磁ク
ラッチ１０に滑りが生じ、クラッチ推定温度T1nが徐々
に上昇し、クラッチ保護判定温度Tpより高い温度に設定
されたクラッチ限界判定温度Tcに達することがあり得
る。

【００８５】このように、クラッチ推定温度T1nがクラ
ッチ保護判定温度Tp以上になると、図８のフローチャー
トにおいて、ステップＳ４５→ステップＳ４６→ステッ
プＳ４７へと進む流れとなり、ステップＳ４６では電磁
クラッチ１０が解放され、ステップＳ４７では、警告灯
＆警報２６に対しランプ点滅および警報作動によりクラ
ッチ解放による保護制御モードであることがドライバに
知らされる。

【００８６】すなわち、クラッチ推定温度T1nの上昇勾
配が急な場合、クラッチ保護判定温度Tp以上になると、
クラッチ締結力を強くしクラッチ回転速度差を小さく抑
えて、クラッチ推定温度T1nの上昇勾配を緩やかにする
ことで、４輪駆動状態での走行距離や走行時間をなるべ
く長く確保するが、この第１段階でのクラッチ保護制御
でもさらにクラッチ推定温度T1nが上昇する場合は、電
磁クラッチ１０を解放する第２段階のクラッチ保護制御
を行うことで、電磁クラッチ１０が温度保証の限界を超
える高温状態になるのを回避することができる。

【００８７】次に、効果を説明する。この第２実施例の
４輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置にあっては、第
１実施例の(1)の効果に加え、下記の効果が得られる。

【００８８】(3) クラッチ保護制御時の電磁クラッチ１
０への指令電流値Ｉを、ドライバー選択により締結モー
ドに切り替える場合の電流値Iaにクラッチ推定温度T1n
に応じた補正電流値を加えた可変電流値Ib'としたた
め、クラッチ保護制御でのLOCKモード時にクラッチ推定
温度T1nの変化にかかわらず一定のクラッチ締結トルク
を得ることができる。

【００８９】(4) クラッチ保護判定温度Tpより高い温度
としてクラッチ限界判定温度Tcを設定し、クラッチ推定
温度T1nがクラッチ保護判定温度Tp以上になり、LOCKモ
ードへの自動切り替えにもかかわらずクラッチ推定温度
T1nが上昇し、クラッチ推定温度T1nがクラッチ限界判定
温度Tcに達すると電磁クラッチ１０を解放するクラッチ
保護制御を行うようにしたため、４輪駆動状態での走行
距離（時間）を確保しながら、確実に電磁クラッチ１０
の温度保証による保護を達成することができる。

【００９０】以上、本発明の４輪駆動車の前後輪トルク
配分制御装置を第１実施例及び第２実施例に基づき説明
してきたが、具体的な構成については、これらの実施例
に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に
係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等
は許容される。

【００９１】例えば、第１及び第２実施例では、前輪駆
動ベースによる前後輪トルク配分制御装置の例を示した
が、後輪駆動ベースによる前後輪トルク配分制御装置
や、前輪駆動系と後輪駆動系にそれぞれ制御クラッチを
設けて前後輪のトルク配分を制御する装置にも適用する
ことができる。

【００９２】また、第１及び第２実施例では、制御クラ
ッチとして電磁クラッチを用いる例を示したが、クラッ
チ温度の影響受けやすい位置に設けられた電磁バルブで
作り出された制御油圧により締結される油圧クラッチ等
であっても構わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例における４輪駆動車の前後輪トルク
配分制御装置を示す全体システム図である。

【図２】４輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置に用い
られた電磁クラッチを示す概略図である。

【図３】４輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置に用い
られた電磁クラッチのカム機構を示す斜視図である。

【図４】４輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置に用い
られた４ＷＤコントローラで行われる入力エネルギ算出
処理の流れ及びクラッチ保護制御処理の流れを示すフロ
ーチャートである。

【図５】温度上昇量や温度下降量の算出で用いられる温
度勾配係数によるクラッチ推定温度と実クラッチ温度と
の比較特性を示す図である。

【図６】常温時における電磁クラッチへのソレノイド電
流に対する締結トルク特性と高温時における電磁クラッ
チへのソレノイド電流に対する締結トルク特性を示す対
比特性図である。

【図７】第１実施例での４輪駆動車の前後輪トルク配分
制御装置での入力エネルギ算出、温度加減判断、温度変
動量の算出、推定温度の算出、クラッチ保護中フラグを
示すタイムチャートである。

【図８】第２実施例の４輪駆動車の前後輪トルク配分制
御装置に用いられた４ＷＤコントローラで行われるクラ
ッチ保護制御処理の流れを示すフローチャートである。

【図９】第２実施例装置におけるクラッチ保護制御が必
要な高温域のクラッチ推定温度に対する必要締結トルク
特性図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ トランスミッション ３ フロントディファレンシャル ４，５ フロント側ドライブシャフト ６，７ 左右の前輪 ８ トランスファー ９ プロペラシャフト １０ 電磁クラッチ（制御クラッチ） １１ リアディファレンシャル １２，１３ リア側ドライブシャフト １４，１５ 左右の後輪 １６ ４ＷＤコントローラ １７ モード切替スイッチ １８ エンジン回転数センサ １９ アクセル開度センサ ２０ 左前輪速センサ ２１ 右前輪速センサ ２２ 左後輪速センサ ２３ 右後輪速センサ ２４ ソレノイド ２５ インジケータ ２６ 警告灯＆警報 ２７ クラッチ入力軸 ２８ クラッチ出力軸 ２９ クラッチハウジング ３０ アーマチュア ３１ コントロールクラッチ ３２ コントロールカム ３３ メインカム ３４ ボール ３５ メインクラッチ ３６ カム溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D043 AA07 AB01 AB17 EA02 EA18 EA39 EA42 EE03 EF09 EF12 EF14 EF19

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動源から前後輪に伝達されるトルク配
   分を制御する制御クラッチを有する４輪駆動車におい
   て、 前記制御クラッチの入出力軸間の相対回転速度差を検出
   するクラッチ回転速度差検出手段と、 前記制御クラッチを介して伝達される駆動トルクを推定
   するクラッチ伝達トルク推定手段と、 前記クラッチ回転速度差とクラッチ伝達トルクにより前
   記電磁クラッチに加わる入力エネルギを算出する入力エ
   ネルギ算出手段と、 算出された入力エネルギの大きさに応じ、時間の経過と
   共に上昇したり下降したりするクラッチ温度の変動を予
   測し、この温度変動予測に基づいてクラッチ推定温度を
   算出するクラッチ推定温度算出手段と、 算出されたクラッチ推定温度がクラッチ保護判定温度以
   上になると、クラッチ温度を降下させるクラッチ保護制
   御を行うクラッチ保護制御手段とを備え、 前記クラッチ保護制御手段は、クラッチ推定温度がクラ
   ッチ保護判定温度以上になると、制御クラッチの滑りを
   抑える締結モードに自動的に切り替え、かつ、制御クラ
   ッチへの指令電流値を、ドライバー選択により締結モー
   ドに切り替える場合の電流値よりも高電流値に設定する
   ことを特徴とする４輪駆動車の前後輪トルク配分制御装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の４輪駆動車の前後輪ト
   ルク配分制御装置において、 前記クラッチ保護制御手段は、クラッチ推定温度がクラ
   ッチ保護判定温度以上になると、制御クラッチの滑りを
   抑える締結モードに自動的に切り替え、かつ、制御クラ
   ッチへの指令電流値を、ドライバー選択により締結モー
   ドに切り替える場合の電流値に一定の電流値を加えた固
   定電流値に設定することを特徴とする４輪駆動車の前後
   輪トルク配分制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の４輪駆動車の前後輪ト
   ルク配分制御装置において、 前記クラッチ保護制御手段は、クラッチ推定温度がクラ
   ッチ保護判定温度以上になると、制御クラッチの滑りを
   抑える締結モードに自動的に切り替え、かつ、制御クラ
   ッチへの指令電流値を、ドライバー選択により締結モー
   ドに切り替える場合の電流値にクラッチ推定温度に応じ
   た補正電流値を加えた可変電流値に設定することを特徴
   とする４輪駆動車の前後輪トルク配分制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３の何れかに記載の４輪
   駆動車の前後輪トルク配分制御装置において、 前記クラッチ推定温度が、クラッチ保護判定温度より高
   い温度としてクラッチ限界判定温度以上かどうかを判断
   するクラッチ限界判定手段を設け、 前記クラッチ保護制御手段は、クラッチ推定温度がクラ
   ッチ保護判定温度以上になり、制御クラッチの滑りを抑
   える締結モードへの自動切り替えにもかかわらずクラッ
   チ推定温度が上昇し、クラッチ推定温度がクラッチ限界
   判定温度に達した場合、制御クラッチの締結を解放する
   ことを特徴とする４輪駆動車の前後輪トルク配分制御装
   置。