JP2004322702A - トランスファの駆動モード切替制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動変速機のフリクショントルクの大きさにかかわらず、確実な切替作動の確保と、シフトアクチュエータでの消費エネルギ低減による燃費の向上と、の両立を図ることができるトランスファの駆動モード切替制御装置を提供すること。
【解決手段】自動変速機２がニュートラルレンジ位置であるという条件を含む所定の切替条件を満足するとき、駆動モード位置の切替作動指令をシフトアクチュエータに対し出力するトランスファコントロールユニット２６と、を備えたトランスファの駆動モード切替制御装置において、前記自動変速機２をニュートラルレンジ位置にしたときのフリクショントルクを推定するフリクショントルク推定手段を設け、前記トランスファコントロールユニット２６は、ハイモード位置とローモード位置との間の切り替え時、前記シフトアクチュエータに対して指令する切替作動トルクを、推定されるフリクショントルクに応じた可変トルクにより設定する手段とした。
【選択図】 図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者の操作による駆動モード切替操作時、自動変速機がニュートラルレンジ位置であるという条件を含む所定の切替条件を満足するときに駆動モード位置の切替制御が実行されるトランスファの駆動モード切替制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、変速機からの動力を２輪駆動と４輪駆動とに切り替えると共に、４輪駆動状態をハイモード位置とローモード位置で切り替えるパートタイム方式のトランスファの駆動モード切替制御装置は、ハイモード位置とローモード位置との間での切り替え時の安全性を向上することを目的とし、変速機がニュートラルであること、ブレーキの作動状態がＯＮであること、車速が所定の車速以下であること、エンジン回転数が所定の回転数以下であること、が同時に満たされている場合にのみ駆動モードの切り替えを許可するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２８０４９１号公報（第７頁、段落
【０００４】）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトランスファの駆動モード切替制御装置にあっては、自動変速機のフリクショントルクにかかわらず、シフトアクチュエータに対して指令する切替作動トルクを一定トルク（＝一定電流値）により与えるようにしているため、自動変速機のフリクショントルクが最も大きな状況下でも切替作動が確保されるように大きな電流値印加となり、フリクショントルクが小さい自動変速機作動油の高油温時には、シフトアクチュエータの消費電流が増えて燃費が悪化してしまうという問題がある。
【０００６】
ちなみに、自動変速機のフリクショントルクは、自動変速機をニュートラルレンジ位置として摩擦締結要素を解放したときの残留作動油によるプレート間での引き摺りトルクに、各ベアリング等での摩擦抵抗によるトルクが加わることにより発生する。このフリクショントルクは、全体のトルクのうち、引き摺りトルクが占める割合が大きく、例えば、自動変速機の作動油が低油温時と高油温時とでは、フリクショントルクの大きさがかなり異なる。
【０００７】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、自動変速機のフリクショントルクの大きさにかかわらず、確実な切替作動の確保と、シフトアクチュエータでの消費エネルギ低減による燃費の向上と、の両立を図ることができるトランスファの駆動モード切替制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、
運転者の操作による駆動モードの切替時であって、自動変速機がニュートラルレンジ位置であるという条件を含む所定の切替条件を満足するとき、駆動モードの切替作動指令をシフトアクチュエータに対し出力する駆動モード切替制御手段を備えたトランスファの駆動モード切替制御装置において、
前記自動変速機をニュートラルレンジ位置にしたときのフリクショントルクを推定するフリクショントルク推定手段を設け、
前記駆動モード切替制御手段は、ハイモード位置とローモード位置との間の切り替え時、前記シフトアクチュエータに対して指令する切替作動トルクを、推定されるフリクショントルクに応じた可変トルクにより設定する手段とした。
【０００９】
ここで、「フリクショントルク推定手段」とは、例えば、自動変速機の作動油温を検出する油温センサにより検出される油温が低いほどフリクショントルクが大きいと推定する手段をいう。
【００１０】
【発明の効果】
よって、本発明のトランスファの駆動モード切替制御装置にあっては、駆動モード切替制御手段において、ハイモード位置とローモード位置との間の切り替え時、シフトアクチュエータに対して指令する切替作動トルクを、推定されるフリクショントルクに応じた可変トルクにより設定するようにしたため、自動変速機のフリクショントルクの大きさにかかわらず、確実な切替作動の確保と、シフトアクチュエータでの消費エネルギ低減による燃費の向上と、の両立を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のトランスファの駆動モード切替制御装置を実現する実施の形態を、図面に示す第１実施例に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例のトランスファの駆動モード切替制御装置を示す全体システム図である。図１において駆動系の構成を説明すると、１はエンジン、２は自動変速機、３は自動変速機出力軸、４はトランスファ、５はリヤプロペラシャフト、６はリヤディファレンシャル、７は左後輪ドライブシャフト、８は右後輪ドライブシャフト、９は左後輪、１０は右後輪、１１はフロントプロペラシャフト、１２はフロントディファレンシャル、１３は左前輪ドライブシャフト、１４は右前輪ドライブシャフト、１５は左前輪、１６は右前輪である。
【００１３】
前記トランスファ４での２ＷＤ選択時には、エンジン１及び自動変速機２を経過した駆動力を、トランスファ４→リヤプロペラシャフト５→リヤディファレンシャル６→左右後輪ドライブシャフト７，８→左右後輪９，１０に伝達する後輪駆動状態を実現する。
【００１４】
前記トランスファ４での４ＷＤ選択時には、エンジン１及び自動変速機２を経過した駆動力を、左右後輪９，１０に伝達すると共に、フロントプロペラシャフト１１→フロントディファレンシャル１２→左右前輪ドライブシャフト１３，１４→左右前輪１５，１６に伝達するというように、左右後輪９，１０と左右前輪１５，１６に等配分による駆動力を伝達するリジッド４ＷＤ状態を実現する。
【００１５】
前記トランスファ４には、駆動伝達チェーン２０、ハイギヤ−ローギヤ切替機構２１と、２ＷＤ−４ＷＤ切替機構２２と、両切替機構２１，２２の切替作動を外部からの制御指令にて行うシフトモータ２３（シフトアクチュエータ）と、が設けられている。
【００１６】
図１において前記シフトモータ２３を制御する駆動モード切替制御系の構成を説明すると、２４は駆動モード切替スイッチ、２５は駆動モード位置センサ、２６はトランスファコントロールユニット（駆動モード切替制御手段）、２７はインジケータ、２８はワーニングランプである。
【００１７】
前記駆動モード切替スイッチ２４は、車室内のインストルメントパネル位置等の運転者が操作可能な位置に配置され、運転者によるスイッチ切替操作により、２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）と４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）と４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）の切り替えを行うことができる。
【００１８】
前記駆動モード位置センサ２５は、後述するシフトモータ出力軸２３ａに設けられ、２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）と４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）とニュートラル位置（Ｎ）と４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）とを設定された回動範囲でのスイッチ信号の組み合わせにより判断する４つのシフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４により構成される。
【００１９】
前記トランスファコントロールユニット２６は、前記駆動モード切替スイッチ２４により駆動モード切替信号が入力されると、切替条件を確認した後、前記シフトモータ２３の作動を開始し、駆動モード位置センサ２５により切り替え後の駆動モード位置の信号を停止信号として、前記シフトモータ２３の停止を行う電子制御手段である。
【００２０】
このトランスファコントロールユニット２６には、駆動モード切替スイッチ２４及び駆動モード位置センサ２５からの情報以外に、ブレーキスイッチ３１からのブレーキ作動信号、右後輪速センサ３２からの右後輪速、左後輪速センサ３３からの左後輪速、右前輪速センサ３４からの右前輪速、左前輪速センサ３５からの左前輪速、エンジン回転数センサ３６からのエンジン回転数、インヒビタースイッチ３７からのＡ／Ｔポジション（レンジ位置）、出力軸回転数センサ３８からのＡ／Ｔ出力軸回転数、油温センサ３９からのＡ／Ｔ作動油温、等の各情報が入力される。
【００２１】
前記インジケータ２７は、車室内のインストルメントパネル位置等の運転者が視認可能な位置に配置され、トランスファコントロールユニット２６からに指令により、トランスファ４にて選択されている駆動モードが表示される。
【００２２】
前記ワーニングランプ２８は、車室内のインストルメントパネル位置等の運転者が視認可能な位置に配置され、２ＷＤ−４ＷＤ切替機構２２等の４ＷＤシステム故障時や、ハイギヤ−ローギヤ切替機構２１等の変速システム故障時、トランスファコントロールユニット２６からの指令により、点灯または点滅される。
【００２３】
図２は第１実施例の駆動モード切替制御装置が適用されたトランスファを示す断面図である。図３は第１実施例装置の円筒カム転回図である。図２において、４０はトランスファケース、４１はトランスファ入力軸、２１はハイギヤ−ローギヤ切替機構、４２はトランスファリヤ出力軸、２２は２ＷＤ−４ＷＤ切替機構、４３は入力側チェーンスプロケット、２０は駆動伝達チェーン、４４は出力側チェーンスプロケット、４５はトランスファフロント出力軸、４６はスライド軸、４７は円筒カム軸、４８は円筒カムである。
【００２４】
前記ハイギヤ−ローギヤ切替機構２１は、前記トランスファ入力軸４１と一体に形成されたサンギヤ２１ａと、前記トランスファケース４０に固定されたリングギヤ２１ｂと、両ギヤ２１ａ，２１ｂに噛み合うピニオンを支持するキャリヤ２１ｃと、を有するシングル型遊星歯車列により２段変速ギヤが構成される。そして、サンギヤ２１ａの側部に配置されたハイギヤ部２１ｄと、キャリヤ２１ｃの側部に配置されたローギヤ部２１ｅと、前記トランスファリヤ出力軸４２に摺動可能にスプライン嵌合される第１カップリングスリーブ２１ｆと、該第１カップリングスリーブ２１ｆに係合する第１シフトフォーク２１ｇと、該第１シフトフォーク２１ｇに一端が固定され、他端がスライド軸４６に移動可能に設けられる第１スライドスリーブ２１ｈと、該第１スライドスリーブ２１ｈに固定された第１ピン２１ｉと、によりギヤ切替機構が構成される。なお、前記スライド軸４６は、トランスファリヤ出力軸４２と平行配置で、かつ、トランスファケース４０に対し往復移動可能に設けられる。
すなわち、第１カップリングスリーブ２１ｆが図２に示す位置にあるとき、トランスファ入力軸４１とトランスファリヤ出力軸４２とを、サンギヤ２１ａ及び第１カップリングスリーブ２１ｆを介して直結するハイギヤ（ギヤ比１）が得られる。また、第１カップリングスリーブ２１ｆが図２に示す位置から右側にストロークした位置にあるとき、トランスファ入力軸４１とトランスファリヤ出力軸４２とを、サンギヤ２１ａ，ピニオン，キャリヤ２１ｃ，第１カップリングスリーブ２１ｆを介して連結するローギヤ（減速ギヤ比はサンギヤ歯数とリングギヤ歯数との比）が得られる。
【００２５】
前記２ＷＤ−４ＷＤ切替機構２２は、トランスファリヤ出力軸４２にスプライン嵌合された４ＷＤギヤ部２２ａと、トランスファリヤ出力軸４２に対し回転可能に設けられた入力側チェーンスプロケット４３の側部に配置されたは４ＷＤ入力ギヤ部２２ｂと、２ＷＤ選択時に４ＷＤギヤ部２２ａに噛合し４ＷＤ選択時に両ギヤ部２２ａ，２２ｂに噛合する第２カップリングスリーブ２２ｃと、該第２カップリングスリーブ２２ｃに係合する第２シフトフォーク２２ｄと、該第２シフトフォーク２２ｄに一端が固定され、他端がスライド軸４６に固定される第２スライドスリーブ２２ｅと、該第２スライドスリーブ２２ｅに固定された第２ピン２２ｆと、により構成される。
すなわち、第２カップリングスリーブ２２ｃが図２に示す位置にあるとき、トランスファリヤ出力軸４２と入力側チェーンスプロケット４４とを切り離す２輪駆動状態（後輪駆動状態）が得られ、第２カップリングスリーブ２２ｃが図２に示す位置から右側にストロークした位置にあるとき、トランスファリヤ出力軸４２と入力側チェーンスプロケット４４とが、４ＷＤギヤ部２２ａ，第２カップリングスリーブ２２ｃ，４ＷＤ入力ギヤ部２２ｂを介して連結する４輪駆動状態が得られる。なお、４輪駆動状態では、入力側チェーンスプロケット４４に伝達された駆動力が、駆動伝達チェーン２０と、出力側チェーンスプロケット４４と、トランスファフロント出力軸４５と、を介してフロントプロペラシャフト１１に伝達される。
【００２６】
前記円筒カム軸４７は、シフトモータ２３のシフトモータ出力軸２３ａと同軸上に連結され、シフトモータ出力軸２３ａの回動に伴って回動する軸で、該円筒カム軸４７には、前記第１ピン２１ｉが嵌合するハイギヤ−ローギヤカム溝４８ａと、前記第２ピン２２ｆが嵌合する２ＷＤ−４ＷＤカム溝４８ｂとが円筒上に形成された円筒カム４８が固定されている。
【００２７】
前記ハイギヤ−ローギヤカム溝４８ａは、図３に示すように、２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）から４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）までの区間を、円筒カム軸４７に直交する直線カム溝とし、４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）から４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）の少し前までの区間を、円筒カム軸４７に傾斜する傾斜カム溝とし、４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）の前後の区間を、円筒カム軸４７に直交する直線カム溝とし、直線カム溝の端部が円弧状のロー側溝端部４８ａ’に形成されている。
【００２８】
前記２ＷＤ−４ＷＤカム溝４８ｂは、図３に示すように、円弧状の２ＷＤ側溝端部４８ｂ’から２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）の前後の区間を、円筒カム軸４７に直交する直線カム溝とし、２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）少し後から４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）までの区間を、円筒カム軸４７に傾斜する傾斜カム溝とし、４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）から４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）より少し後までの区間を、円筒カム軸４７に直交する直線カム溝としている。
【００２９】
図４は第１実施例装置の駆動モード位置センサ２５を示す概略図、図５は第１実施例装置の駆動モード位置センサ２５の円筒カム回転角に対するシフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４の各信号パターンを示す図、図６は第１実施例装置での駆動モード切替スイッチ操作判断とシフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４の各信号パターンとの対応関係を示す図である。
【００３０】
駆動モード位置センサ２５は、図４に示すように、モータケースに固定され、シフトモータ軸２３ａを中心とする４つの環状スイッチ回路を有するスイッチ基板２５ａと、シフトモータ軸２３ａに固定され、４つの環状スイッチ回路に対し径方向位置に配置された可動スイッチ部２５ｂと、を有し、４種類のＯＮ／ＯＦＦスイッチ信号を出すシフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４により構成されている。
【００３１】
前記シフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ１は、図５に示すように、２ＷＤ区間でＯＮ、２ＷＤ−４Ｈ区間と４Ｈ区間と４Ｈ−Ｎ区間とＮ区間でＯＦＦ、Ｎ−４ＬＯ区間と４ＬＯ区間でＯＮを出力する。
【００３２】
前記シフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ２は、図５に示すように、２ＷＤ区間でＯＦＦ、２ＷＤ−４Ｈ区間でＯＮ、４Ｈ区間と４Ｈ−Ｎ区間に少し入った区間でＯＦＦ、４Ｈ−Ｎ区間の大半の区間とＮ区間とＮ−４ＬＯ区間と４ＬＯ区間でＯＮを出力する。
【００３３】
前記シフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ３は、図５に示すように、２ＷＤ区間と２ＷＤ−４Ｈ区間と４Ｈ区間でＯＮ、４Ｈ−Ｎ区間とＮ区間とＮ−４ＬＯ区間と４ＬＯ区間でＯＦＦを出力する。
【００３４】
前記シフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ４は、図５に示すように、２ＷＤ区間と２ＷＤ−４Ｈ区間の大半の区間でＯＦＦ、少しの２ＷＤ−４Ｈ区間と４Ｈ区間と４Ｈ−Ｎ区間でＯＮ、Ｎ区間とＮ−４ＬＯ区間でＯＦＦ、４ＬＯ区間でＯＮを出力する。
【００３５】
駆動モード切替スイッチ２４を２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）から４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）に切り替えたとき、図６に示すように、シフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ２がＯＮ→ＯＦＦとなることで、２Ｈ→４Ｈの駆動モード切替スイッチ操作を判断することができる。
【００３６】
駆動モード切替スイッチ２４を４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）から４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）に切り替えたとき、図６に示すように、シフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ４がＯＦＦ→ＯＮとなることで、４Ｈ→４ＬＯの駆動モード切替スイッチ操作を判断することができる。
【００３７】
駆動モード切替スイッチ２４を２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）から４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）に切り替えたとき、図６に示すように、シフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ１がＯＮ、シフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ３がＯＦＦ、シフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ４がＯＦＦ→ＯＮとなることで、２Ｈ→４ＬＯの駆動モード切替スイッチ操作を判断することができる。
【００３８】
駆動モード切替スイッチ２４を４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）から４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）に切り替えたとき、図６に示すように、シフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ３がＯＮ→ＯＦＦとなることで、４ＬＯ→４Ｈの駆動モード切替スイッチ操作を判断することができる。
【００３９】
駆動モード切替スイッチ２４を４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）から２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）に切り替えたとき、または、４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）から２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）に切り替えたとき、図６に示すように、シフトアクチュエータ位置スイッチＳＷ１がＯＦＦ→ＯＮとなることで、４Ｈ→２Ｈ、４ＬＯ→２Ｈの駆動モード切替スイッチ操作を判断することができる。
【００４０】
次に、作用を説明する。
【００４１】
［駆動モード切替制御処理］
図７はトランスファコントロールユニット２６にて実行される駆動モード切替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。
【００４２】
ステップＳ１では、運転者により駆動モード切替スイッチ２４に対し駆動モードを切り替える操作が行われたか否かが判断され、ＹＥＳの場合はステップＳ２へ移行し、ＮＯの場合はモード切替操作の確認を繰り返す。
【００４３】
ステップＳ２では、ステップＳ１にて行われた駆動モードのを切替操作が、変速比をハイ側とロー側とで切り替える４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）と４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）との間の切替操作時、または、２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）と４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）との間の切替操作時、であるか否かが判断され、ＹＥＳの場合はステップＳ３へ移行し、ＮＯの場合（変速比をハイ側とロー側とで切り替えない２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）と４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）との間の切替操作時）はステップＳ６へ移行する。
【００４４】
ステップＳ３では、切替条件１を満足しているか否かを確認し、ＹＥＳの場合はステップＳ４へ移行し、ＮＯの場合は満足するまでステップＳ２へ戻る。
ここで、「切替条件１」は、▲１▼自動変速機２のレンジ位置がニュートラルレンジ位置であること、▲２▼車輪速が０ｋｍ／ｈであること、▲３▼エンジン回転数が３５０ｒｐｍから１６００ｒｐｍまでであること、▲４▼ブレーキ作動信号がＯＮであること、の４条件をいう。
【００４５】
ステップＳ４では、ステップＳ３での切替条件１を満足しているとの判断に基づいて、油温センサ３９からのＡ／Ｔ油温を検出し、ステップＳ５へ移行する（フリクショントルク推定手段）。
【００４６】
ステップＳ５では、ステップＳ４での油温センサ３９からのＡ／Ｔ油温と、図８▲４▼に示す変速機油温−電流値特性に基づいて、シフトモータ２３に印加する電流値（＝切替作動トルク）を決定する。
【００４７】
ステップＳ６では、ステップＳ２での判断でＮＯである時、すなわち、変速比をハイ側とロー側とで切り替えない２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）と４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）との間の切替操作時、切替条件２を満足しているか否かを確認し、ＹＥＳの場合はステップＳ７へ移行し、ＮＯの場合は満足するまでステップＳ２へ戻る。
ここで、「切替条件２」は、前後輪の回転速度差が設定速度差（例えば、２ＷＤ−４ＷＤ切替機構２２での４ＷＤ側へのギヤ噛み合い動作に支障のない僅かな回転速度差）以下であること、の１つの条件をいう。
【００４８】
ステップＳ７では、ステップＳ３での切替条件１を満足し、ステップＳ５で決定された電流値、または、ステップＳ６での切替条件２を満足し、予め定めた一定値による電流値、により、切り替え後の駆動モードを得る方向に回転作動させる指令をシフトモータ２３を出力し、ステップＳ８へ移行する。
【００４９】
ステップＳ８では、シフトモータ２３の作動開始時からの経過時間が制限時間を超えているか否かが判断され、ＹＥＳの場合はステップＳ１２へ移行し、ＮＯの場合はステップＳ９へ移行する。
ここで、「制限時間」とは、シフトモータ２３を保護するために設定されている最大通電時間（例えば、５秒）である。
【００５０】
ステップＳ９では、ステップＳ８により制限時間を超えていないと判断された場合、停止信号（駆動モード位置センサ２５から切り替え後の駆動モードとなったことを示すスイッチ信号）の出力時か否かが判断され、ＹＥＳの場合はステップＳ１０へ移行し、ＮＯの場合はステップＳ７へ戻り、シフトモータ２３の作動が継続される。
【００５１】
ステップＳ１０では、ステップＳ９での停止信号の出力に基づいて、シフトモータ２３を停止させ、ステップＳ１１へ移行する。
【００５２】
ステップＳ１１では、シフトモータ２３のモータ回転位置を、モータ回転位置メモリに既に記憶されているモータ回転位置に代え、新たにモータ回転位置として更新し、リターンへ移行する。
【００５３】
ステップＳ１２では、ステップＳ８の判断でシフトモータ２３の作動開始時からの経過時間が制限時間を超えている場合、停止信号を出力する駆動モード位置センサ２５が故障、あるいは、シフトモータ２３が作動停止による故障であると診断し、この故障診断に基づいて、シフトモータ２３を停止させる指令を出力し、ステップＳ１３へ移行する。
【００５４】
ステップＳ１３では、現在のシフトモータ２３のモータ回転位置を判定し、それ以降のシフトモータ２３の作動を停止し、駆動モード切替制御を終了する。
【００５５】
［２Ｈ−４Ｈとの間での駆動モード切替時］
変速比をハイ側とロー側とで切り替えない２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）と４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）との間の切替操作時には、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ６へと進み、ステップＳ６において、前後輪の回転速度差が設定速度差以下である切替条件２を満足しているか否かを確認し、確認できない場合は、切替条件２を満足するまでステップＳ２からステップＳ６へ進む流れを繰り返す。
【００５６】
そして、ステップＳ６において、切替条件２を満足すると、ステップＳ６からステップＳ７→ステップＳ８→ステップＳ９へと進み、ステップＳ９にて停止信号を入力するまでは、ステップＳ７→ステップＳ８→ステップＳ９を繰り返す流れとなり、切替操作前の駆動モード位置から切替操作後の駆動モード位置へと移行するようにシフトモータ２３を回転作動する指令が出される。
【００５７】
そして、駆動モード切替制御系が正常であることで、シフトモータ２３の作動開始からの経過時間が制限時間内で切替操作後の駆動モード位置まで到達し、ステップＳ９にて駆動モード位置センサ２５から停止信号が出力されると、ステップＳ１０へ進み、ステップＳ１０において、シフトモータ２３を停止し、次のステップＳ１１において、シフトモータ２３のモータ回転位置が更新される。
【００５８】
よって、駆動モード切替制御系の正常時に駆動モード切替スイッチ２４により２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）と４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）との間の切替操作を行うと、前後輪の回転同期条件である切替条件２を満足するだけで、直ちに駆動モードの切り替え制御が実行される。
【００５９】
ここで、切替条件２を前後輪の回転同期条件としたのは、ギヤの噛み合いを伴って第２カップリングスリーブ２２ｃをストロークさせるにあたって、左右前輪１５，１６により入力側チェーンスプロケット４４と共に回される４ＷＤ入力ギヤ部２２ｂと、左右後輪９，１０によりトランスファリヤ出力軸４２と共に回される４ＷＤギヤ部２２ａとの回転同期が必要となることによる。
【００６０】
つまり、２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）から４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）への切り替え時には、第２カップリングスリーブ２２ｃを、図２に示す２Ｈの位置から右側にストロークさせ、４ＷＤ入力ギヤ部２２ｂに噛み合っている第２カップリングスリーブ２２ｃを４ＷＤギヤ部２２ａに噛み合わせることで４Ｈの位置が得られる。逆に、４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）から２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）への切り替え時には、第２カップリングスリーブ２２ｃを、４Ｈの位置から左側にストロークさせ、４ＷＤギヤ部２２ａに噛み合っている第２カップリングスリーブ２２ｃを４ＷＤ入力ギヤ部２２ｂに噛み合わせることで２Ｈの位置が得られる。
【００６１】
［駆動モード切替制御系の故障時］
駆動モード切替制御系の故障時（駆動モード位置センサ２５の故障時やシフトモータ２３の停止故障時、等）に駆動モード切替操作をしたときには、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５（または、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ６）からステップＳ７→ステップＳ８→ステップＳ９へと進み、ステップＳ９にて停止信号を入力するまでは、ステップＳ７→ステップＳ８→ステップＳ９を繰り返す流れとなり、シフトモータ２３に回転作動指令が出される。
【００６２】
ここで、例えば、駆動モード位置センサ２５が故障であると、いつまで待ってもステップＳ９にて停止信号を入力することなく、ステップＳ８にて制限時間を超えることになる。また、シフトモータ２３が停止故障であると、シフトモータ２３に対し回転作動指令を出してもシフトモータ２３は停止したままで動かないため、ステップＳ９にて停止信号を入力することなく、ステップＳ８にて制限時間を超えることになる。
【００６３】
そして、ステップＳ８にて制限時間を超えると、ステップＳ８からステップＳ１２→ステップＳ１３へと進み、ステップＳ１２において、シフトモータ２３の作動が停止され、ステップＳ１３において、モータ回転位置が判定され、その後の駆動モード切替制御が禁止される。
【００６４】
よって、駆動モード切替制御系の故障時には、駆動モード切替操作をしても、制限時間までシフトモータ２３を作動する指令が出されるだけで、その後、駆動モード切替制御を禁止するという措置により、切替操作前の駆動モードがそのまま維持される。この駆動モード切替制御系の故障時には、ワーニングランプ２８を点灯または点滅し、乗員にシステム故障が発生していることを知らせる。
【００６５】
［４Ｈ−４ＬＯ、２Ｈ−４ＬＯとの間での駆動モード切替時］
変速比をハイ側とロー側とで切り替える４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）と４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）との間の切替操作時、または、２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）と４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）との間の切替操作時には、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３へと進み、ステップＳ３において、切替条件１（レンジ位置条件、車速条件、エンジン回転数条件、ブレーキ作動条件）を満足しているか否かを確認し、確認できない場合は、切替条件１を満足するまでステップＳ２からステップＳ３へ進む流れを繰り返す。
【００６６】
そして、ステップＳ３において、切替条件１を満足すると、ステップＳ４において、Ａ／Ｔ油温が検出され、次のステップＳ５において、Ａ／Ｔ油温検出値と変速機油温−電流値特性（図４▲４▼）に基づいて、シフトモータ２３に印加する電流値が決定され、ステップＳ５からステップＳ７→ステップＳ８→ステップＳ９へと進み、ステップＳ９にて停止信号を入力するまでは、ステップＳ７→ステップＳ８→ステップＳ９を繰り返す流れとなり、切替操作前の駆動モード位置から切替操作後の駆動モード位置へと移行するようにシフトモータ２３を決定した電流値により回転作動する指令が出される。
【００６７】
そして、駆動モード切替制御系が正常であることで、シフトモータ２３の作動開始からの経過時間が制限時間内で切替操作後の駆動モード位置まで到達し、ステップＳ９にて駆動モード位置センサ２５から停止信号が出力されると、ステップＳ１０へ進み、ステップＳ１０において、シフトモータ２３を停止し、次のステップＳ１１において、シフトモータ２３のモータ回転位置が更新される。
【００６８】
よって、駆動モード切替制御系の正常時に駆動モード切替スイッチ２４により４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）と４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）との間の切替操作、または、２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）と４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）との間の切替操作を行ったときには、レンジ位置条件、車速条件、エンジン回転数条件、ブレーキ作動条件による切替条件１を満足すると、Ａ／Ｔ油温に応じてシフトモータ２３に印加する電流値が決定され、決定した電流値により駆動モードの切り替え制御が実行される。
【００６９】
［変速比の切り替えによる駆動モード切替作用］
変速比をハイ側とロー側とで切り替える４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）と４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）との間の駆動モード切替等のように、自動変速機２がニュートラル位置（Ｎ）であることを切替条件とする駆動モード切替時には、自動変速機２内の摩擦係合要素が解放されていることで、理論的には自動変速機２からトランスファ４に対しエンジン駆動力が伝達されないが、実際には自動変速機２内の残留作動油により多板クラッチ等のプレート引き摺りによるトルク（＝引き摺りトルク）がトランスファ４に伝達され、この引き摺りトルクを主たる原因とする自動変速機２のフリクショントルクの大きさにより、トランスファ４のハイギヤ−ローギヤ切替機構２１を切り替えるのに必要とする切替作動トルクが変化する。
【００７０】
従来、駆動モード切替時には、シフトモータに対し一定電流値を印加するようにしているため、自動変速機の最大フリクショントルクでもハイ−ロー切替作動ができるように高い電流値に設定した場合には、Ａ／Ｔ油温が高い低フリクショントルク時には、電流値の無駄が出て、燃費の悪化を招く。一方、電流値の無駄がないように、低い電流値に設定した場合には、例えば、Ａ／Ｔ油温が低い寒冷地等での走行時において、自動変速機のフリクショントルクの大きさより切替作動トルクが低くなり、ハイギヤ−ローギヤ切替機構の切り替え作動が確保できなくなる。
【００７１】
これに対し、第１実施例装置では、ハイギヤ−ローギヤ切替機構２１の切り替え動作を必要とする４Ｈと４ＬＯとの間の切替操作、または、２Ｈと４ＬＯとの間の切替操作を行ったときには、レンジ位置条件、車速条件、エンジン回転数条件、ブレーキ作動条件による切替条件１を満足すると、Ａ／Ｔ油温に応じてシフトモータ２３に印加する電流値が決定され、決定した電流値により駆動モードの切り替え制御が実行されるため、自動変速機２のフリクショントルクの大きさにかかわらず、確実な切替作動の確保と、シフトモータ２３での消費電力低減による燃費の向上と、の両立を図ることができる。
【００７２】
ここで、エンジン回転数条件として、エンジン回転数を３５０ｒｐｍから１６００ｒｐｍまでとした理由を述べる。まず、自動変速機２内の多板クラッチ等の引き摺りにより噛み合い前は相対回転しているため、互いに噛み合う２つのギヤの噛み合い開始部分に、斜め歯面形状を形成することで噛み合い易い構造を採用している。しかし、エンジン回転数が３５０ｒｐｍより低回転数であると、相対回転がほとんど発生しない止まり過ぎ状態となり、例えば、歯面頂部同士が対向している場合には、２つのギヤの噛み合いが困難となることによる。また、エンジン回転数が１６００ｒｐｍより高回転数であると、相対回転が大きな回り過ぎ状態となり、２つのギヤの噛み合いが困難となることによる。つまり、エンジン回転数を３５０ｒｐｍから１６００ｒｐｍまでとしたのは、確実にスムーズな２つのギヤ噛み合い作動を達成するためである。
【００７３】
［変速機油温−電流値特性の設定］
図７のフローチャートのステップＳ５においては、Ａ／Ｔ油温検出値と変速機油温−電流値特性に基づいて、シフトモータ２３に印加する電流値を決定するようにしているが、図４▲４▼に示す変速機油温−電流値特性をどのようにして設定するかについて説明する。
【００７４】
まず、自動変速機２のフリクショントルクと電流値と切替応答時間との関係をみると、図８▲１▼に示すように、実験等により得られたフリクショントルク上限値を一定値により規定すると、切替応答時間は電流値が高いほど短い時間となり、電流値が低いほど長い時間となる。そこで、最大電流値（５．０Ａ）の特性とフリクショントルク上限値特性とが交わる点を切替応答時間上限値とする。この切替応答時間上限値は、油温が極低油温で、シフトモータ２３に最大電流を印加したときの駆動モード切替に要する時間となる。
【００７５】
また、駆動モード切替時のギヤ噛み合い動作による衝撃荷重（変速ショック）と切替応答時間の関係をみると、図８▲２▼に示すように、切替応答時間が短いほど衝撃荷重が大きく、また、切替応答時間が長いほど衝撃荷重が小さくなる。そこで、衝撃荷重上限値を一定値により規定し、衝撃荷重特性と衝撃荷重上限値特性とが交わる点を切替応答時間下限値とする。この切替応答時間下限値は、衝撃荷重を上限値までに抑えるのに最小の切替応答時間となる。
【００７６】
よって、衝撃荷重により決められた切替応答時間下限値から、フリクショントルクと電流値とにより決められた切替応答時間上限値までの間の時間を切替応答時間目標値（例えば、１秒程度）として設定する。
【００７７】
一方、Ａ／Ｔ油温と自動変速機２のフリクショントルクとの間の関係は、図８▲３▼に示すように、Ａ／Ｔ油温が低いほどフリクショントルクは高く、また、Ａ／Ｔ油温が高いほどフリクショントルクは低いというように、ほぼ反比例の関係特性を示す。
【００７８】
以上により、切替応答時間目標値を予め設定しておき、Ａ／Ｔ油温をフリクショントルクの推定情報として用い、実切替応答時間が切替応答時間目標値となるように決定されたものが、図８▲４▼に示すＡ／Ｔ油温−電流値の関係特性である。このＡ／Ｔ油温−電流値の関係特性を用いることで、駆動モードの切替時、自動変速機２のフリクショントルクを精度良く推定し、衝撃荷重を小さく抑えながら、最大の切替作動トルク必要時においても切替作動を確保することができる。
なお、Ａ／Ｔ油温−電流値の関係特性としては、図８▲４▼に示す直線による線形特性に限らず、直線特性と傾斜線特性との組み合わせ特性や、階段状特性や、非線形特性、等により与えるようにしても良い。
【００７９】
次に、効果を説明する。
第１実施例のトランスファの駆動モード切替制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００８０】
（１） 自動変速機２と各輪９，１０，１５，１６との間の位置に配置され、高変速比によるハイモード位置と低変速比によるローモード位置との切り替えが可能なハイギヤ−ローギヤ切替機構２１を有するトランスファ４と、運転者の操作による駆動モード切替時であって、自動変速機２がニュートラルレンジ位置であるという条件を含む所定の切替条件を満足するとき、駆動モード位置の切替作動指令をシフトアクチュエータに対し出力するトランスファコントロールユニット２６と、を備えたトランスファの駆動モード切替制御装置において、前記自動変速機２をニュートラルレンジ位置にしたときのフリクショントルクを推定するフリクショントルク推定手段を設け、前記トランスファコントロールユニット２６は、ハイモード位置とローモード位置との間の切り替え時、前記シフトアクチュエータに対して指令する切替作動トルクを、推定されるフリクショントルクに応じた可変トルクにより設定するため、自動変速機２のフリクショントルクの大きさにかかわらず、確実な切替作動の確保と、シフトアクチュエータでの消費エネルギ低減による燃費の向上と、の両立を図ることができる。
【００８１】
（２） 前記フリクショントルク推定手段は、自動変速機２の作動油温を検出する油温センサ３９により検出される油温が低いほどフリクショントルクが大きいと推定するため、摩擦係合要素の引き摺りトルクを主な原因とするフリクショントルクを、自動変速機２の作動油温により精度良く推定することができる。
【００８２】
（３） 前記トランスファコントロールユニット２６は、切替応答時間目標値を予め設定し、実切替応答時間が切替応答時間目標値となるように決定されたフリクショントルクと切替作動トルクとの関係特性により設定する切替作動トルク設定部を有するため、駆動モードの切替時、フリクショントルクの大きさにかかわらず、ほぼ目標値による切替応答時間を得ることができる。
【００８３】
（４） 前記切替作動トルク設定部は、自動変速機のフリクショントルク上限値と最大切替作動トルクにより決められる切替応答時間上限値と、切替時の衝撃荷重上限値により決められる切替応答時間下限値と、との間の時間を切替応答時間目標値として設定するため、衝撃荷重を小さく抑えながら、最大の切替作動トルク必要時においても切替作動を確保することができる。
【００８４】
（５） 前記トランスファ４は、２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）と４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）とニュートラル位置（Ｎ）と４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）とを切り替えるハイギヤ−ローギヤ切替機構２１と２ＷＤ−４ＷＤ切替機構２２を有し、前記トランスファコントロールユニット２６は、ハイモード位置とローモード位置との間の切替操作時、自動変速機２がニュートラルレンジ位置であるレンジ位置条件、車輪速が０ｋｍ／ｈであるという車速条件、エンジン回転数が３５０ｒｐｍから１６００ｒｐｍまでというエンジン回転数条件、ブレーキ作動時であるというブレーキ作動条件、による切替条件を全て満足するとき、油温センサ３９により変速機油温を検出し、変速機油温検出値と変速機油温−電流値特性に基づいて、シフトモータ２３へ印加する電流値を決めるため、変速機油温により推定される自動変速機２のフリクショントルクの大きさにかかわらず、確実な切替作動の確保と、シフトモータ２３での消費電力低減による燃費の向上と、の両立を図ることができる。
【００８５】
以上、本発明のトランスファの駆動モード切替制御装置を第１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、この第１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。
【００８６】
例えば、第１実施例では、トランスファとして、２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）と４輪駆動ハイモード位置（４Ｈ）とニュートラル位置（Ｎ）と４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）とを切り替えるハイギヤ−ローギヤ切替機構と２ＷＤ−４ＷＤ切替機構を有する例を示したが、ハイギヤとローギヤとを切り替えるトランスファであれば実施例記載のものに限定されない。
【００８７】
第１実施例では、フリクショントルク推定手段として、自動変速機の作動油温により推定する手段の例を示したが、自動変速機に出力軸にトルクセンサを設けてフリクショントルクを推定するようにしても良いし、また、自動変速機の作動油温により推定した値を、エンジントルクや変速機入力トルクにより補正する事で求めるようにしても良い。
【００８８】
第１実施例では、駆動モード切替制御系の故障診断時、それ以降の駆動モードの切り替えを禁止する例を示したが、駆動モード切替制御系の故障のうち、駆動モード位置センサの故障でシフトアクチュエータが正常時には、機械的に動作が停止する両端位置に対応する２輪駆動ハイモード位置（２Ｈ）と４輪駆動ローモード位置（４ＬＯ）との間の切り替えのみを許可するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のトランスファの駆動モード切替制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例の駆動モード切替制御装置が適用されたトランスファを示す断面図である。
【図３】第１実施例装置におけるトランスファに採用されている円筒カムの展開図である。
【図４】第１実施例装置の駆動モード位置センサを示す概略図である。
【図５】第１実施例装置の駆動モード位置センサの円筒カム回転角に対するシフトアクチュエータ位置スイッチの各信号パターンを示す図である。
【図６】第１実施例装置での駆動モード切替スイッチ操作判断とシフトアクチュエータ位置スイッチの各信号パターンとの対応関係を示す図である。
【図７】第１実施例装置におけるトランスファコントロールユニットにて実行される駆動モード切替制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】第１実施例装置における変速機油温−電流値特性の設定方法説明図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 自動変速機
３ 自動変速機出力軸
４ トランスファ
２０ 駆動伝達チェーン
２１ ハイギヤ−ローギヤ切替機構
２１ｉ 第１ピン
２２ ２ＷＤ−４ＷＤ切替機構
２２ｆ 第２ピン
２３ シフトモータ（シフトアクチュエータ）
２３ａ シフトモータ出力軸
２４ 駆動モード切替スイッチ
２５ 駆動モード位置センサ
２６ トランスファコントロールユニット（駆動モード切替制御手段）
４０ トランスファケース
４１ トランスファ入力軸
４２ トランスファリヤ出力軸
４３ 入力側チェーンスプロケット
４４ 出力側チェーンスプロケット
４５ トランスファフロント出力軸
４６ スライド軸
４７ 円筒カム軸
４８ 円筒カム
４８ａ ハイギヤ−ローギヤカム溝
４８ｂ ２ＷＤ−４ＷＤカム溝
２Ｈ ２輪駆動ハイモード位置
４Ｈ ４輪駆動ハイモード位置
Ｎ ニュートラル位置
４ＬＯ ４輪駆動ローモード位置

Claims (5)

1. 自動変速機と車輪との間の位置に配置され、高変速比によるハイモード位置と低変速比によるローモード位置との切り替えが可能なハイギヤ−ローギヤ切替機構を有するトランスファと、
   運転者の操作による駆動モード切替時であって、自動変速機がニュートラルレンジ位置であるという条件を含む所定の切替条件を満足するとき、駆動モード位置の切替作動指令をシフトアクチュエータに対し出力する駆動モード切替制御手段と、
   を備えたトランスファの駆動モード切替制御装置において、
   前記自動変速機をニュートラルレンジ位置にしたときのフリクショントルクを推定するフリクショントルク推定手段を設け、
   前記駆動モード切替制御手段は、ハイモード位置とローモード位置との間の切り替え時、前記シフトアクチュエータに対して指令する切替作動トルクを、推定されるフリクショントルクに応じた可変トルクにより設定することを特徴とするトランスファの駆動モード切替制御装置。
2. 請求項１に記載されたトランスファの駆動モード切替制御装置において、
   前記フリクショントルク推定手段は、自動変速機の作動油温を検出する油温センサにより検出される油温が低いほどフリクショントルクが大きいと推定することを特徴とするトランスファの駆動モード切替制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載されたトランスファの駆動モード切替制御装置において、
   前記駆動モード切替制御手段は、切替応答時間目標値を予め設定し、実切替応答時間が切替応答時間目標値となるように決定されたフリクショントルクと切替作動トルクとの関係特性により設定する切替作動トルク設定部を有することを特徴とするトランスファの駆動モード切替制御装置。
4. 請求項３に記載されたトランスファの駆動モード切替制御装置において、
   前記切替作動トルク設定部は、自動変速機のフリクショントルク上限値と最大切替作動トルクにより決められる切替応答時間上限値と、切替時の衝撃荷重上限値により決められる切替応答時間下限値と、との間の時間を切替応答時間目標値として設定することを特徴とするトランスファの駆動モード切替制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載されたトランスファの駆動モード切替制御装置において、
   前記トランスファは、２輪駆動ハイモード位置と４輪駆動ハイモード位置とニュートラル位置と４輪駆動ローモード位置とを切り替えるハイギヤ−ローギヤ切替機構と２ＷＤ−４ＷＤ切替機構を有し、
   前記駆動モード切替制御手段は、ハイモード位置とローモード位置との間の切替操作時、自動変速機がニュートラルレンジ位置であるレンジ位置条件、車輪速が０ｋｍ／ｈであるという車速条件、エンジン回転数が３５０ｒｐｍから１６００ｒｐｍまでというエンジン回転数条件、ブレーキ作動時であるというブレーキ作動条件、による切替条件を全て満足するとき、油温センサにより変速機油温を検出し、変速機油温検出値と変速機油温−電流値特性に基づいて、シフトモータへ印加する電流値を決めることを特徴とするトランスファの駆動モード切替制御装置。

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