JP2004293584A

JP2004293584A - Clutch, and motor four-wheel drive vehicle with the same

Info

Publication number: JP2004293584A
Application number: JP2003083477A
Authority: JP
Inventors: Kyugo Hamai; 九五浜井; Toshiaki Hori; 俊明堀; Shiyougo Miyamoto; 正悟宮本
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a clutch and a motor four-wheel drive vehicle with the clutch avoiding engagement shock of the clutch and preventing increase in size of the clutch. <P>SOLUTION: The clutch comprises a pilot clutch, a torque cam mechanism converting engaging force of the pilot clutch into amplified axial thrust force, and a main clutch capable of engaging by means of the converted axial thrust force. A two-way clutch is employed as the pilot clutch. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前後輪の一方の車輪をエンジン駆動力で駆動すると共に、エンジンによって発電されたエネルギーを利用して前後輪の他方の車輪を駆動するモータ四輪駆動車の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ四輪駆動車の駆動制御装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
この従来公報には、前輪を駆動するエンジンによって発電されたエネルギーを利用して後輪をモータ駆動する技術が記載されている。このモータ四輪駆動車には、エンジンにより駆動される発電機が設けられている。そして、後輪をモータ駆動する際には、発電機により発電された電気エネルギーをバッテリを介すことなく電動モータへ供給し、後輪をモータ駆動する。また、電動モータと駆動輪との間にはクラッチが設けられており、予め設定された車速を越えると、電動モータによる駆動を停止すると共にクラッチを解放状態とし、電動モータの連れ回りによる負荷を軽減している。
【０００４】
上述のクラッチとして、例えば特許文献２に記載の技術が知られている。この公報には、上記クラッチとして２ウェイクラッチを設けている。また、他のクラッチとして、例えば特許文献３に記載の技術が知られている。この公報には、上記クラッチとして電磁多板クラッチを設けている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２５３２５６号公報（第４頁、右下参照）。
【０００６】
【特許文献２】
特開２０００−１０４７５９号公報（第１頁参照）。
【０００７】
【特許文献３】
特開２００１−２８７５５０号公報（第１頁参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモータ四輪駆動車にあっては、下記に示す問題があった。すなわち、特許文献２に記載のように２ウェイクラッチを用いた場合、２ウェイクラッチはクラッチ締結時の締結ショックが大きく、これを抑制するためには、モータ回転数と車輪回転数を精度よく合わせる必要がある。また、すべての駆動トルクを２ウェイクラッチで受けるため、クラッチが大型化するという問題があった。
【０００９】
特許文献３に記載のように電磁多板クラッチを用いた場合、締結ショックを抑制することは可能であるが、電磁多板クラッチ用の駆動回路や制御回路が必要となり、コストアップを招くという問題があった。また、電磁多板クラッチはドラグトルクが大きく燃費の悪化を招くおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、締結ショックを回避し、かつ、クラッチの大型化を招くことのないクラッチ及びそのクラッチを備えた四輪駆動車を提供することを目的とする。
【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、パイロットクラッチと、トルクカム機構と、メインクラッチを備えたクラッチにおいて、パイロットクラッチを２ウェイクラッチとしたことで、締結ショックを防止すると共に、トルクの入力方向が切り換わった際に、スムーズにクラッチを解放することができる。また、逆回転時においても同様の作用効果を得ることができる。
【００１２】
更に、請求項２に記載の発明のように、電動モータにより４ＷＤ駆動している状態で、エンジンにより駆動される第１駆動軸の回転数が上昇し、電動モータにより駆動される第２駆動軸が従動輪の関係に切り換わった際には、自動的にクラッチが解放されるため、クラッチ解放制御等を行う必要がなく、最適なタイミングでクラッチを解放することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のモータ四輪駆動車の駆動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。
【００１４】
（第１実施例）
【００１５】
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図、図２は第１実施例装置の４ＷＤ制御系を示すブロック図である。この第１実施例システムは、図１に示すように、左右前輪１Ｌ，１Ｒが内燃機関であるエンジン２によって駆動され、左右後輪３Ｌ，３Ｒが電動機であるモータ４（電動モータ）によって駆動可能な車両の場合の例である。
【００１６】
図１に示すように、エンジン２の出力トルクＴｅが、トランスミッション＆ディファレンシャルギア５を介して左右前輪１Ｌ，１Ｒに伝達されるようになっている。また、エンジン２の出力トルクＴｅの一部は、エンジン２により駆動される無端ベルト６を介して発電機７を駆動する。
【００１７】
発電機７は、エンジン回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｈで回転し、４ＷＤコントローラ８によって調整される界磁電流Ｉｆｈに応じて、エンジン２に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた電力を発電する。その発電機７が発電した電力は、電線９を介してモータ４に供給可能になっている。その電線９の途中には、ジャンクションボックス１０が設けられている。
【００１８】
モータ４の駆動トルクは、ギア減速機１１及びクラッチ１２を介して左右後輪３Ｌ，３Ｒに伝達可能になっている。尚、符号１３は左右後輪３Ｌ，３Ｒのディファレンシャルギアをあらわす。
【００１９】
エンジン２の吸気管路１４（例えば、インテークマニホールド）には、スロットルバルブ１５が介装されている。このスロットルバルブ１５は、アクセルペダル１７の踏み込み量等に応じてスロットル開度が調整制御されるアクセルバイワイヤー方式である。すなわち、上記スロットルバルブ１５は、ステップモータ１９をアクチュエータとし、そのステップモータ１９のステップ数に応じた回転角によりバルブ開度が調整制御される。そのステップモータ１９の回転角は、エンジンコントローラ１８からの開度信号によって調整制御される。
【００２０】
また、スロットルバルブ１５のバルブ開度を検出するスロットルセンサ１６を有し、該スロットルセンサ１６は、検出したバルブ開度に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００２１】
また、アクセルペダル１７の踏み込み量を検出するアクセルセンサ２０を有し、該アクセルセンサ２０は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００２２】
また、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数検出センサ２１を備え、このエンジン回転数センサ２１は、検出した踏み込み量に応じた検出信号を、エンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力している。
【００２３】
エンジンコントローラ１８では、所定のサンプリング時間毎に、入力した各信号に基づいてバルブ開度制御処理が行われる。
【００２４】
発電機７は、図２に示すように、出力電圧Ｖを調整するための電圧調整器２２（レギュレータ）を備え、４ＷＤコントローラ８によって界磁電流Ｉｆｈが調整されることで、エンジン２に対する発電負荷トルクＴｈ及び発電する電圧Ｖが制御される。電圧調整器２２は、４ＷＤコントローラ８から発電機制御指令（界磁電流値）を入力し、その発電機制御指令に応じた値に発電機７の界磁電流Ｉｆｈを調整すると共に、発電機７の出力電圧Ｖを検出して４ＷＤコントローラ８に出力可能となっている。なお、発電機７の回転数Ｎｈは、エンジン２の回転数Ｎｅからプーリ比に基づき演算することができる。
【００２５】
また、ジャンクションボックス１０内には、電流センサ２３が設けられ、該電流センサ２３は、発電機７からモータ４に供給される電力の電流値Ｉａを検出し、当該検出した電機子電流信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。また、電線９を流れる電圧値（モータ４の電圧）が、４ＷＤコントローラ８で検出される。なお、図２において符号２４はリレーであり、４ＷＤコントローラ８からの指令によってモータ４に供給される電力（電流）の遮断及び接続が制御される。
【００２６】
また、モータ４は、４ＷＤコントローラ８からの指令によって界磁電流Ｉｆｍが制御され、その界磁電流Ｉｆｍの調整によって駆動トルクＴｍが調整される。なお、符号２５はモータ４の温度を測定するサーミスタである。また、モータ４の駆動軸の回転数Ｎｍを検出するモータ用回転数センサ２６を備え、該モータ用回転数センサ２６は、検出したモータの回転数信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００２７】
各車輪１Ｌ，１Ｒ，３Ｌ，３Ｒには、車輪速センサ２７ＦＬ，２７ＦＲ，２７ＲＬ，２７ＲＲが設けられている。各車輪速センサ２７ＦＬ，２７ＦＲ，２７ＲＬ，２７ＲＲは、対応する車輪１Ｌ，１Ｒ，３Ｌ，３Ｒの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００２８】
４ＷＤコントローラ８は、アクセルセンサ２０からのアクセル開度に応じた駆動力を発生させるようにモータ４を駆動制御する。また、左右後輪３Ｌ，３Ｒによりモータ４が連れ回されることによるフリクションを低減するため、モータ駆動制御によりモータ４を停止する。このとき、クラッチ１２は自動的に切り離される。
【００２９】
以下、クラッチ１２について説明する。図３はモータ４，クラッチ１２及びデファレンシャル１３を表す拡大断面図、図４はクラッチ１２の拡大断面図である。モータ４の駆動力は、モータ軸４ａからクラッチ１２に伝達される。このクラッチ１２は、パイロットクラッチとなる２ウェイクラッチ１２ｂと、２ウェイクラッチ１２ｂの締結力を軸方向の推力に変換し、トルク増幅するトルクカム機構１２ｃと、トルクカム機構１２ｃによって増幅された締結力により締結し、モータ駆動力を出力軸１２５に伝達するメインクラッチ１２ａから構成されている。
【００３０】
図４の拡大断面図に示すように、クラッチ１２にはクラッチ入力ハウジング１２１と、第１インナロータ１２２と、第２インナロータ１２３が設けられている。
【００３１】
クラッチ入力ハウジング１２１の内周には、第１インナロータ１２２の外周に設けられたボールベアリング１３０により支持される第１支持部１２１ｂと、出力軸１２５の外周に設けられたブッシュ１２５ｄにより支持される第２支持部１２１ｄが設けられている。
【００３２】
そして、第１支持部１２１ｂ及び第２支持部１２１ｄによりクラッチ入力ハウジング１２１を回転自在に支持している。クラッチ入力ハウジング１２１の図中左端には２ウェイクラッチ１２ｂの外輪となる外輪部１２１ｃが設けられ、この外輪部１２１ｃの内周側には大径保持器１２８が固定されている。更に、クラッチ入力ハウジング１２１の内周にはメインクラッチ１２ａのクラッチプレートを支持するスプライン１２１ａが設けられている。
【００３３】
第１インナロータ１２２の外周には、ケース１００の内周に設けられたボールベアリング１３２により支持される第１ロータ支持部１２２ｄが設けられている。また、２ウェイクラッチ１２ｂの小径側保持器１２７をボールベアリング１３１を介して回転自在に支持する保持器支持部１２２ｅが設けられている。また、２ウェイクラッチ１２ｂの内輪となる内輪部１２２ａと、トルクカム機構１２ｃのローラカム１２４の収容孔１２２ｂが設けられている。また、第１インナロータ１２２の内周には、出力軸１２５とベアリング１３４を介して相対回転可能に支持する第２ロータ支持部１２２ｃが設けられている。
【００３４】
第２インナロータ１２３には、ローラカム１２４と対向する位置に、カム面１２３ｃが設けられている。尚、ローラカム１２４は、カム面１２３ｃに対し線接触しているため、振動等が入力されたとしても、カム面１２３ｃとローラカム１２４との関係がくずれることがなく、安定したカム力を発生することができる。
【００３５】
また、第２インナロータ１２３の外周側には、メインクラッチ１２ａのクラッチプレートを支持するスプライン１２３ａが設けられている。また、第２インナロータ１２３の内周側にはスプライン１２３ｂが設けられ、出力軸１２５のスプライン１２５ｃと軸方向移動可能に嵌合している。
【００３６】
（２ウェイクラッチ締結作用）
次に、２ウェイクラッチ１２ｂの作用について説明する。図５は２ウェイクラッチ１２ｂを表す拡大断面図である。尚、説明を簡単にするため出力軸１２５等の図面への記載は省略する。小径側保持器１２７には、摩擦プレート１２７ａと、この摩擦プレート１２７ａを小径側保持器１２７端面に押圧する皿バネ１２７ｂが設けられている。また、摩擦プレート１２７ａには、この摩擦プレート１２７ａの所定以上の回転方向への移動を禁止する回り止め突部１２７ａ’が設けられ、ケース１００の内周側に設けられた切り欠き１２１ｅと係合している。
【００３７】
ここで、車両前進時は外輪部１２１ｃに対し、図５中紙面に対して垂直方向奥側方向に回転力が加わると、図６（ａ）に示すように外輪部１２１ｃ内周に固定された大径側保持器１２８が共に回転する。このとき、小径側保持器１２７は、ケースに固定された摩擦プレート１２７との摩擦力により位相が遅れ、小径側保持器１２７と大径側保持器１２８は相対的に図６（ａ）に示すように位置がずれ、スプラグ１２９を傾動する。よって、外輪部１２１ｃからのトルク入力に対してはロック状態となり、第１インナロータ１２２と一体となって回転する。一方、この状態で第１インナロータ１２２から外輪部１２１ｃの回転数を上回る回転が入力されると、スプラグ１２９が中立位置となり、空転するためクラッチ機能は成さない。
【００３８】
また、車両後退時には、図５中紙面に対して前記回転方向と逆の回転力が加わり、図６（ｂ）の状態となり、前記と同様の作用をする。
【００３９】
（メインクラッチ締結作用）
次に、２ウェイクラッチ１２ｂが締結したときのメインクラッチ締結作用について説明する。入力クラッチハウジング１２１に対し、モータ４から回転が入力されると、２ウェイクラッチ１２ｂが締結し、第１インナロータ１２２と一体となって回転する。このとき、第１インナロータ１２２の図４中右端面に保持器により保持されたローラカム１２４も回転する。ここで、図７にトルクカム機構１２ｃの上面図を示す。図７（ａ）に示すように、中立位置では、ローラカム１２４はカム面１２３ｃの最深部に位置する。この状態から、第１インナロータ１２２及びローラカム１２４が回転し、図７中右方に移動すると、カム面１２３ｃが斜面Ａに沿ってローラカム１２４に押され、第２インナロータ１２３を軸方向へ押圧する。すなわち、回転力を軸方向への推力へと変換する。
【００４０】
第２インナロータ１２３が図４中軸方向右側に押圧されると、メインクラッチ１２ａが締結する。
【００４１】
（メインクラッチ解放作用）
次に、出力軸１２５からモータ４よりも高い回転数が入力された場合のメインクラッチ解放作用について説明する。図７中斜面Ａによる締結状態において、出力軸１２５から高い回転数が入力されると、第２インナロータ１２３のカム面１２３ｃは中立位置に戻る。このため、メインクラッチ１２ａを押圧する力が減少する。更に、ローラカム１２４が斜面Ａから斜面Ｂへと移動する。ローラカム１２４が斜面Ｂへ移動すると、斜面Ｂを介して第１インナロータ１２２に回転が入力される。このとき、２ウェイクラッチ１２ｂは空転するため、斜面Ｂによるトルクカム機構は働かず、よって、メインクラッチ１２ａは完全解放状態となる。尚、この作用は、後退時においても同様であるため説明を省略する。
【００４２】
（４ＷＤ駆動から２ＷＤ駆動への切り換え作用）
次に、４ＷＤ駆動から２ＷＤ駆動へ切り換える際の作用について説明する。図８はモータ駆動制御処理を表すフローチャートである。
【００４３】
ステップ２０１では、４ＷＤコントローラ８から４ＷＤ駆動要求が出力されているかどうかを判断し、出力されているときはステップ２０２へ進み、それ以外はステップ２０４へ進む。
【００４４】
ステップ２０２では、モータ４に対し駆動指令を出力する。
【００４５】
ステップ２０３では、モータ回転数が後輪３Ｌ，３Ｒの回転数より小さいかどうかを判断し、小さいときはステップ２０４へ進み、それ以外はステップ２０５へ進む。
【００４６】
ステップ２０４では、モータ駆動を停止する。
【００４７】
ステップ２０５では、モータ駆動を継続する。
【００４８】
すなわち、発進時等に運転者がアクセルを踏み込むと、駆動力を確保するため、４ＷＤコントローラ８から必要とされる駆動力がモータ４に対して指令される。この指令に基づいてモータ４が駆動すると、車両は４ＷＤ駆動により走行する。
【００４９】
このとき、上述したようにモータ４が駆動し、左右後輪３Ｌ，３Ｒの回転数がモータ４の回転数より低いときは、クラッチ１２が締結し、モータ４の駆動力が左右後輪３Ｌ，３Ｒから出力される。左右前輪１Ｌ，１Ｒはエンジンにより駆動されており、車両がある程度の車速に到達すると、左右前輪１Ｌ，１Ｒの回転数が上昇し、モータ４の駆動回転数を上回る。すると、この左右後輪３Ｌ，３Ｒは左右前輪１Ｌ，１Ｒと同じ回転数で回転する従動輪となる。このとき、２ウェイクラッチ１２ｂの作用により、自動的にクラッチ１２が切り離される。
【００５０】
尚、モータ回転数が左右後輪３Ｌ，３Ｒの車輪速を下回ると、クラッチ１２は自動的に切り離されているため、モータ４駆動を停止する指令を出力する。
【００５１】
以上説明したように、パイロットクラッチを２ウェイクラッチ１２ｂとしたことで、締結ショックを防止すると共に、トルクの入力方向が切り換わった際に、スムーズにクラッチを解放することができる。また、２ウェイクラッチ１２ｂの締結力をトルクカム機構１２ｃにより増幅して軸方向の推力に変換し、メインクラッチ１２ａを締結するため、２ウェイクラッチ自体にかかるトルクが小さくなる。よって、構成をコンパクト化することができる。また、逆回転時においても同様の作用効果を得ることができる。
【００５２】
また、モータ４により４ＷＤ駆動している状態で、エンジンにより駆動される左右前輪１Ｌ，１Ｒの回転数が上昇し、モータ４により駆動される左右後輪３Ｌ，３Ｒが従動輪の関係に切り換わった際には、自動的にクラッチ１２が解放される。よって、クラッチ用駆動回路や制御回路が必要なく、低コスト化を図りつつ最適なタイミングでクラッチを解放することができる。また、パイロットクラッチとして電磁多板クラッチを用いた場合に比べ、ドラグトルクを抑制することが可能となり、燃費の向上を図ることができる。
【００５３】
更に、上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００５４】
（イ）請求項１または２に記載のクラッチ及びそのクラッチを備えたモータ四輪駆動車において、前記トルクカム機構を、カム面とローラから構成したことを特徴とするクラッチ及びそのクラッチを備えたモータ四輪駆動車。
【００５５】
すなわち、トルクカム機構にローラを用いることで、カム面との間を線接触とすることが可能となり、振動等が入力された場合であっても、ローラとカム面との関係を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のモータ四輪駆動車の駆動制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置の４ＷＤ制御系を示すブロック図である。
【図３】第１実施例装置におけるクラッチを備えた後輪駆動系の構成を表す拡大断面図である。
【図４】第１実施例装置でのクラッチを表す拡大断面図である。
【図５】第１実施例装置での２ウェイクラッチを表す拡大断面図である。
【図６】第１実施例装置での２ウェイクラッチのスプラグと保持器の関係を表す拡大断面図である。
【図７】第１実施例装置でのローラカムと各カム面との関係を表す拡大断面図である。
【図８】第１実施例装置での４ＷＤコントローラの制御内容を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１Ｌ，１Ｒ左右前輪
２エンジン
３Ｌ，３Ｒ左右後輪
４モータ（電動モータ）
５トランスミッション＆ディファレンシャルギア
６無端ベルト
７発電機
８４ＷＤコントローラ
９電線
１０ジャンクションボックス
１１ギア減速機
１２クラッチ
１２ａメインクラッチ
１２ｂ２ウェイクラッチ
１２ｃトルクカム機構
１３ディファレンシャルギア
２７ＦＬ，２７ＦＲ，２７ＲＬ，２７ＲＲ車輪速センサ
１００ケース
１２１入力クラッチハウジング
１２１ａスプライン
１２１ｂ第１支持部
１２１ｃ外輪部
１２１ｄ第２支持部
１２２第１インナロータ
１２２ａ内輪部
１２２ｂカム面
１２２ｃ第２ロータ支持部
１２２ｄ第１ロータ支持部
１２２ｅ保持器支持部
１２３第２インナロータ
１２３ａスプライン
１２３ｂスプライン
１２３ｃカム面
１２５出力軸
１２５ｃスプライン
１２５ｄブッシュ
１２７小径側保持器
１２８大径側保持器
１３０，１３１，１３２ボールベアリング[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a motor four-wheel drive vehicle that drives one of the front and rear wheels by an engine driving force and drives the other of the front and rear wheels by using energy generated by the engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a drive control device of a motor four-wheel drive vehicle, for example, a drive control device described in Patent Document 1 is known.
[0003]
This conventional publication describes a technique in which a rear wheel is driven by a motor using energy generated by an engine that drives a front wheel. This motor four-wheel drive vehicle is provided with a generator driven by an engine. When the rear wheels are driven by the motor, the electric energy generated by the generator is supplied to the electric motor without passing through the battery, and the rear wheels are driven by the motor. Further, a clutch is provided between the electric motor and the drive wheels. When a vehicle speed exceeds a preset vehicle speed, the drive by the electric motor is stopped and the clutch is released, so that a load caused by the rotation of the electric motor is reduced. It has been reduced.
[0004]
As the above-mentioned clutch, for example, a technique described in Patent Document 2 is known. In this publication, a two-way clutch is provided as the clutch. As another clutch, for example, a technique described in Patent Document 3 is known. In this publication, an electromagnetic multi-plate clutch is provided as the clutch.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-253256 A (see page 4, lower right).
[0006]
[Patent Document 2]
JP-A-2000-104759 (see page 1).
[0007]
[Patent Document 3]
JP 2001-287550 A (see page 1).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional motor four-wheel drive vehicle has the following problems. That is, when a two-way clutch is used as described in Patent Literature 2, the two-way clutch causes a large engagement shock when the clutch is engaged, and in order to suppress this, the motor rotation speed and the wheel rotation speed are precisely adjusted. There is a need. Further, since all the driving torque is received by the two-way clutch, there is a problem that the clutch becomes large.
[0009]
When an electromagnetic multi-plate clutch is used as described in Patent Literature 3, it is possible to suppress the engagement shock, but a drive circuit and a control circuit for the electromagnetic multi-plate clutch are required, resulting in an increase in cost. was there. In addition, the electromagnetic multi-plate clutch has a large drag torque, which may cause deterioration of fuel efficiency.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a clutch that avoids an engagement shock and does not cause an increase in the size of a clutch and a four-wheel drive vehicle including the clutch. I do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a clutch including a pilot clutch, a torque cam mechanism, and a main clutch, a two-way clutch is used as a pilot clutch to prevent an engagement shock and to reduce a torque input direction. Upon switching, the clutch can be released smoothly. Similar effects can be obtained even in the reverse rotation.
[0012]
Further, as in the second aspect of the present invention, in the state where the 4WD drive is performed by the electric motor, the rotation speed of the first drive shaft driven by the engine increases, and the second drive shaft driven by the electric motor is increased. When the vehicle is switched to the driven wheel relationship, the clutch is automatically released, so that it is not necessary to perform clutch release control or the like, and the clutch can be released at an optimal timing.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment for realizing a drive control device for a motor four-wheel drive vehicle of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0014]
(First embodiment)
[0015]
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall system diagram showing a drive control device for a motor four-wheel drive vehicle of a first embodiment, and FIG. 2 is a block diagram showing a 4WD control system of the first embodiment device. In the system of the first embodiment, as shown in FIG. 1, left and right front wheels 1L and 1R are driven by an engine 2 which is an internal combustion engine, and left and right rear wheels 3L and 3R can be driven by a motor 4 (electric motor) which is an electric motor. This is an example of a simple vehicle.
[0016]
As shown in FIG. 1, the output torque Te of the engine 2 is transmitted to the left and right front wheels 1L, 1R via a transmission & differential gear 5. Further, a part of the output torque Te of the engine 2 drives the generator 7 via the endless belt 6 driven by the engine 2.
[0017]
The generator 7 rotates at the rotation speed Nh obtained by multiplying the engine rotation speed Ne by the pulley ratio, and becomes a load on the engine 2 according to the field current Ifh adjusted by the 4WD controller 8, and according to the load torque. Generate electricity. The power generated by the generator 7 can be supplied to the motor 4 via the electric wire 9. A junction box 10 is provided in the middle of the electric wire 9.
[0018]
The driving torque of the motor 4 can be transmitted to the left and right rear wheels 3L, 3R via the gear reducer 11 and the clutch 12. Reference numeral 13 denotes a differential gear for the left and right rear wheels 3L and 3R.
[0019]
A throttle valve 15 is interposed in an intake pipe 14 (for example, an intake manifold) of the engine 2. The throttle valve 15 is an accelerator-by-wire system in which the throttle opening is adjusted and controlled according to the amount of depression of an accelerator pedal 17 and the like. That is, the throttle valve 15 uses the step motor 19 as an actuator, and the valve opening is adjusted and controlled by the rotation angle according to the number of steps of the step motor 19. The rotation angle of the step motor 19 is adjusted and controlled by an opening signal from the engine controller 18.
[0020]
The throttle sensor 16 outputs a detection signal corresponding to the detected valve opening to the engine controller 18 and the 4WD controller 8.
[0021]
The accelerator sensor 20 detects the amount of depression of the accelerator pedal 17. The accelerator sensor 20 outputs a detection signal corresponding to the detected amount of depression to the engine controller 18 and the 4WD controller 8.
[0022]
The engine speed sensor 21 for detecting the speed of the engine 2 outputs a detection signal corresponding to the detected depression amount to the engine controller 18 and the 4WD controller 8. .
[0023]
The engine controller 18 performs a valve opening control process based on each input signal at predetermined sampling times.
[0024]
As shown in FIG. 2, the generator 7 includes a voltage regulator 22 (regulator) for adjusting the output voltage V, and the 4WD controller 8 adjusts the field current Ifh to generate a load on the engine 2. The torque Th and the generated voltage V are controlled. The voltage regulator 22 receives a generator control command (field current value) from the 4WD controller 8, adjusts the field current Ifh of the generator 7 to a value corresponding to the generator control command, and And the output voltage V can be detected and output to the 4WD controller 8. The rotation speed Nh of the generator 7 can be calculated from the rotation speed Ne of the engine 2 based on the pulley ratio.
[0025]
In the junction box 10, a current sensor 23 is provided. The current sensor 23 detects a current value Ia of electric power supplied from the generator 7 to the motor 4, and outputs the detected armature current signal to 4WD. Output to the controller 8. Further, a voltage value (voltage of the motor 4) flowing through the electric wire 9 is detected by the 4WD controller 8. In FIG. 2, reference numeral 24 denotes a relay, and interruption and connection of electric power (current) supplied to the motor 4 are controlled by a command from the 4WD controller 8.
[0026]
Further, in the motor 4, the field current Ifm is controlled by a command from the 4WD controller 8, and the drive torque Tm is adjusted by adjusting the field current Ifm. Reference numeral 25 denotes a thermistor for measuring the temperature of the motor 4. The motor rotation speed sensor 26 detects the rotation speed Nm of the drive shaft of the motor 4. The motor rotation speed sensor 26 outputs the detected motor rotation speed signal to the 4WD controller 8.
[0027]
Each wheel 1L, 1R, 3L, 3R is provided with a wheel speed sensor 27FL, 27FR, 27RL, 27RR. Each wheel speed sensor 27FL, 27FR, 27RL, 27RR outputs a pulse signal corresponding to the rotation speed of the corresponding wheel 1L, 1R, 3L, 3R to the 4WD controller 8 as a wheel speed detection value.
[0028]
The 4WD controller 8 controls the driving of the motor 4 so as to generate a driving force according to the accelerator opening from the accelerator sensor 20. Further, in order to reduce friction caused by the motor 4 being rotated by the left and right rear wheels 3L and 3R, the motor 4 is stopped by motor drive control. At this time, the clutch 12 is automatically disengaged.
[0029]
Hereinafter, the clutch 12 will be described. FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the motor 4, the clutch 12 and the differential 13, and FIG. 4 is an enlarged sectional view of the clutch 12. The driving force of the motor 4 is transmitted from the motor shaft 4a to the clutch 12. The clutch 12 includes a two-way clutch 12b serving as a pilot clutch, a torque cam mechanism 12c that converts the fastening force of the two-way clutch 12b into an axial thrust and amplifies the torque, and a fastening force amplified by the torque cam mechanism 12c. The main clutch 12a transmits the motor driving force to the output shaft 125.
[0030]
As shown in the enlarged sectional view of FIG. 4, the clutch 12 is provided with a clutch input housing 121, a first inner rotor 122, and a second inner rotor 123.
[0031]
On the inner periphery of the clutch input housing 121, a first support portion 121b supported by a ball bearing 130 provided on the outer periphery of the first inner rotor 122 and a second support portion 125d supported by a bush 125d provided on the outer periphery of the output shaft 125. Two supporting portions 121d are provided.
[0032]
The clutch input housing 121 is rotatably supported by the first support 121b and the second support 121d. An outer ring portion 121c serving as an outer ring of the two-way clutch 12b is provided at the left end in the drawing of the clutch input housing 121, and a large-diameter retainer 128 is fixed to an inner peripheral side of the outer ring portion 121c. Further, a spline 121a for supporting the clutch plate of the main clutch 12a is provided on the inner periphery of the clutch input housing 121.
[0033]
On the outer periphery of the first inner rotor 122, a first rotor support portion 122d supported by a ball bearing 132 provided on the inner periphery of the case 100 is provided. Further, a retainer support portion 122e that rotatably supports the small-diameter retainer 127 of the two-way clutch 12b via a ball bearing 131 is provided. An inner ring portion 122a serving as an inner ring of the two-way clutch 12b and an accommodation hole 122b for a roller cam 124 of the torque cam mechanism 12c are provided. In addition, a second rotor supporting portion 122c that supports the output shaft 125 and the bearing 134 so as to be relatively rotatable is provided on the inner periphery of the first inner rotor 122.
[0034]
The second inner rotor 123 has a cam surface 123c at a position facing the roller cam 124. In addition, since the roller cam 124 is in line contact with the cam surface 123c, the relationship between the cam surface 123c and the roller cam 124 does not change even if vibration or the like is input, and a stable cam force is generated. Can be.
[0035]
A spline 123a that supports the clutch plate of the main clutch 12a is provided on the outer peripheral side of the second inner rotor 123. A spline 123b is provided on the inner peripheral side of the second inner rotor 123, and is fitted to the spline 125c of the output shaft 125 so as to be movable in the axial direction.
[0036]
(Two-way clutch fastening action)
Next, the operation of the two-way clutch 12b will be described. FIG. 5 is an enlarged sectional view showing the two-way clutch 12b. Note that the illustration of the output shaft 125 and the like is omitted in the drawings for the sake of simplicity. The small-diameter retainer 127 is provided with a friction plate 127a and a disc spring 127b for pressing the friction plate 127a against the end surface of the small-diameter retainer 127. Further, the friction plate 127a is provided with a rotation preventing protrusion 127a 'that prohibits the friction plate 127a from moving in a rotation direction greater than or equal to a predetermined value, and engages with the notch 121e provided on the inner peripheral side of the case 100. are doing.
[0037]
Here, when the vehicle is moving forward, when a rotational force is applied to the outer ring portion 121c in the depth direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. 5, the outer ring portion 121c is fixed to the inner periphery of the outer ring portion 121c as shown in FIG. The large diameter retainer 128 rotates together. At this time, the phase of the small-diameter retainer 127 is delayed by the frictional force with the friction plate 127 fixed to the case, and the small-diameter retainer 127 and the large-diameter retainer 128 are relatively shown in FIG. And the sprag 129 is tilted. Therefore, it is locked against torque input from the outer ring portion 121c, and rotates integrally with the first inner rotor 122. On the other hand, in this state, if a rotation exceeding the rotation speed of the outer ring portion 121c is input from the first inner rotor 122, the sprag 129 becomes the neutral position and idles, so that the clutch function is not performed.
[0038]
Further, when the vehicle is moving backward, a rotational force opposite to the rotational direction is applied to the paper surface in FIG. 5, and the state shown in FIG. 6B is obtained, and the same operation as described above is performed.
[0039]
(Main clutch fastening action)
Next, the main clutch engagement operation when the two-way clutch 12b is engaged will be described. When rotation is input from the motor 4 to the input clutch housing 121, the two-way clutch 12b is engaged and rotates integrally with the first inner rotor 122. At this time, the roller cam 124 held by the holder on the right end surface of the first inner rotor 122 in FIG. 4 also rotates. Here, FIG. 7 shows a top view of the torque cam mechanism 12c. As shown in FIG. 7A, at the neutral position, the roller cam 124 is located at the deepest portion of the cam surface 123c. In this state, when the first inner rotor 122 and the roller cam 124 rotate and move rightward in FIG. 7, the cam surface 123c is pushed by the roller cam 124 along the slope A, and presses the second inner rotor 123 in the axial direction. That is, the rotational force is converted into an axial thrust.
[0040]
When the second inner rotor 123 is pressed rightward in the axial direction in FIG. 4, the main clutch 12a is engaged.
[0041]
(Main clutch release action)
Next, a description will be given of the main clutch releasing operation when a higher rotational speed than the motor 4 is input from the output shaft 125. 7, when a high rotation speed is input from the output shaft 125, the cam surface 123c of the second inner rotor 123 returns to the neutral position. Therefore, the force for pressing the main clutch 12a decreases. Further, the roller cam 124 moves from the slope A to the slope B. When the roller cam 124 moves to the slope B, rotation is input to the first inner rotor 122 via the slope B. At this time, since the two-way clutch 12b idles, the torque cam mechanism by the slope B does not work, and the main clutch 12a is completely released. Note that this operation is the same even when the vehicle retreats, so that the description is omitted.
[0042]
(Switching operation from 4WD drive to 2WD drive)
Next, the operation when switching from 4WD drive to 2WD drive will be described. FIG. 8 is a flowchart showing the motor drive control processing.
[0043]
In step 201, it is determined whether or not a 4WD drive request has been output from the 4WD controller 8, and if so, the process proceeds to step 202; otherwise, the process proceeds to step 204.
[0044]
In step 202, a drive command is output to the motor 4.
[0045]
In step 203, it is determined whether or not the motor rotation speed is lower than the rotation speeds of the rear wheels 3L and 3R. If the rotation speed is lower, the process proceeds to step 204, otherwise the process proceeds to step 205.
[0046]
In step 204, the motor drive is stopped.
[0047]
In step 205, motor drive is continued.
[0048]
That is, when the driver steps on the accelerator at the time of starting or the like, the required driving force is commanded from the 4WD controller 8 to the motor 4 in order to secure the driving force. When the motor 4 is driven based on this command, the vehicle runs by 4WD drive.
[0049]
At this time, as described above, when the motor 4 is driven and the rotational speeds of the left and right rear wheels 3L and 3R are lower than the rotational speed of the motor 4, the clutch 12 is engaged and the driving force of the motor 4 is reduced. Output from 3R. The left and right front wheels 1L, 1R are driven by engines, and when the vehicle reaches a certain vehicle speed, the rotation speeds of the left and right front wheels 1L, 1R increase and exceed the driving rotation speed of the motor 4. Then, the left and right rear wheels 3L, 3R become driven wheels that rotate at the same rotational speed as the left and right front wheels 1L, 1R. At this time, the clutch 12 is automatically disengaged by the action of the two-way clutch 12b.
[0050]
When the motor speed falls below the wheel speeds of the left and right rear wheels 3L and 3R, a command to stop driving the motor 4 is output because the clutch 12 is automatically disengaged.
[0051]
As described above, by using the two-way clutch 12b as the pilot clutch, it is possible to prevent the engagement shock and to release the clutch smoothly when the torque input direction is switched. Further, since the torque of the two-way clutch 12b is amplified by the torque cam mechanism 12c and converted into an axial thrust and the main clutch 12a is engaged, the torque applied to the two-way clutch itself is reduced. Therefore, the configuration can be made compact. Similar effects can be obtained even in the reverse rotation.
[0052]
In addition, while the motor 4 is driving 4WD, the rotation speeds of the left and right front wheels 1L and 1R driven by the engine increase, and the left and right rear wheels 3L and 3R driven by the motor 4 are switched to a driven wheel relationship. The clutch 12 is automatically released. Therefore, a clutch drive circuit and a control circuit are not required, and the clutch can be released at an optimal timing while reducing costs. In addition, the drag torque can be suppressed as compared with the case where an electromagnetic multi-plate clutch is used as the pilot clutch, and the fuel efficiency can be improved.
[0053]
Further, technical ideas other than the claims that can be grasped from the above embodiment will be described below together with their effects.
[0054]
(A) The clutch according to claim 1 or 2, and a motor four-wheel drive vehicle equipped with the clutch, wherein the torque cam mechanism comprises a cam surface and rollers, and a motor equipped with the clutch. Four-wheel drive vehicle.
[0055]
That is, by using a roller for the torque cam mechanism, it is possible to make a line contact with the cam surface, and even when vibration or the like is input, a stable relationship between the roller and the cam surface can be obtained. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system diagram showing a drive control device of a motor four-wheel drive vehicle according to a first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram showing a 4WD control system of the first embodiment.
FIG. 3 is an enlarged sectional view illustrating a configuration of a rear wheel drive system including a clutch in the first embodiment.
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a clutch in the first embodiment device.
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a two-way clutch in the first embodiment.
FIG. 6 is an enlarged sectional view showing a relationship between a sprag and a retainer of a two-way clutch in the first embodiment.
FIG. 7 is an enlarged sectional view illustrating a relationship between a roller cam and each cam surface in the first embodiment.
FIG. 8 is a flowchart showing control contents of a 4WD controller in the device of the first embodiment.
[Explanation of symbols]
1L, 1R Left and right front wheels 2 Engines 3L, 3R Left and right rear wheels 4 Motor (electric motor)
5 Transmission & Differential Gear 6 Endless Belt 7 Generator 8 4WD Controller 9 Electric Wire 10 Junction Box 11 Gear Reducer 12 Clutch 12a Main Clutch 12b 2 Way Clutch 12c Torque Cam Mechanism 13 Differential Gear 27FL, 27FR, 27RL, 27RR Wheel Speed Sensor 100 Case 121 Input clutch housing 121a Spline 121b First support part 121c Outer ring part 121d Second support part 122 First inner rotor 122a Inner ring part 122b Cam surface 122c Second rotor support part 122d First rotor support part 122e Cage support part 123 Second inner rotor 123a spline 123b spline 123c cam surface 125 output shaft 125c spline 125d bush 127 small diameter side cage 1 8 large-diameter cage 130, 131, 132 ball bearings

Claims

A pilot clutch,
A torque cam mechanism for converting the engagement force of the pilot clutch into an amplified axial thrust,
A main clutch that is engaged by the converted axial thrust,
In the clutch provided with
A clutch, wherein the pilot clutch is a two-way clutch.

An engine for driving the first drive shaft;
A generator that generates power from the engine,
An electric motor driven by the electric energy of the generator and driving the second drive shaft;
In a motor four-wheel drive vehicle equipped with
A clutch capable of connecting and disconnecting the electric motor and the second drive shaft is provided,
A motor four-wheel drive vehicle, wherein the clutch is the clutch according to claim 1.