JP2005028985A

JP2005028985A - 駆動力伝達制御装置

Info

Publication number: JP2005028985A
Application number: JP2003195849A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Wakao; 昌亮若尾
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】電磁コイルを加熱手段として利用することにより駆動力伝達装置を加熱して、低温時におけるオイルの粘性抵抗による引きずりトルクの発生を抑えた駆動力伝達装置を提供する。
【解決手段】駆動力伝達制御装置は、駆動力伝達装置とＥＣＵを備えている。駆動力伝達装置は、エンジンから前・後一方の車輪に伝達される駆動力を他方の車輪に伝達するクラッチ機構と、クラッチ機構の伝達トルク量を制御する電磁コイルと、クラッチ機構の機能を保持するオイルの温度を検出する温度センサとを有する。ＥＣＵは、車両が停車中であり、かつ、温度センサによって検出されたオイルの温度Ｔが所定値Ｔａ未満である場合に、電磁コイルへの通電を行うことにより（ステップ１０２，１０４，１０８，１１０）、電磁コイルを加熱して駆動力伝達装置、およびオイルを加熱する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁コイルに流れる電流によって駆動力が制御される駆動力伝達制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、駆動力伝達制御装置として、エンジンから前・後一方の車輪に伝達される駆動力を他方の車輪に伝達するクラッチ機構と、該クラッチ機構の伝達トルク量を制御する電磁コイルと、前記クラッチ機構のクラッチプレート間に介在するオイルの温度を検出する温度検出手段とを有する駆動力伝達装置と、該駆動力伝達装置の前記電磁コイルへの通電量を制御する制御装置とを備えたものが知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３４００５４号公報（第１０，１１頁、第２、３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した駆動力伝達制御装置においては、外気温が低温（例えば氷点下）である場所に車両が停車され、駆動力伝達装置の内部温度が低温となると、駆動力伝達装置内のオイルの粘性抵抗が大きくなる。この状態で車両が発進すると、電磁コイルへの通電電流がゼロでクラッチ機構が非作動状態であっても、オイルの粘性抵抗によるトルク伝達、即ち引きずりトルクが生じる。これにより、適切なトルク伝達が行われないという問題があった。なお、引きずりトルクとは、クラッチが非作動状態であっても、伝達されてしまうトルクのことをいう。
【０００５】
殊に、上記特許文献１に開示されたもののような、電磁コイルに流れる電流によってパイロットクラッチのトルクが制御され、このトルクがカム機構によって増幅されてメインクラッチの押圧力に変換されるものの場合には、パイロットクラッチに引きずりトルクが生じると、これが増幅されてメインクラッチを押付けし、従動輪への伝達トルクが必要以上に大きくなるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、駆動力伝達装置のクラッチプレート間に介在するオイルの低温時における引きずりトルクの発生を抑えた駆動力伝達制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の作用・効果】
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、オイルが介在する複数のクラッチプレートを有し、車両の駆動源から前・後一方の車輪に伝達される駆動力を他方の車輪に伝達するクラッチ機構と、該クラッチ機構の伝達トルク量をその通電量によって制御する電磁コイルと、前記電磁コイルへの通電量を制御する制御装置とを備えた駆動力伝達制御装置において、前記クラッチ機構のクラッチプレート間に介在するオイルの温度を測定又は推定する温度検出手段を備え、前記制御装置は、車両が停止中であり、かつ、前記温度検出手段によって測定又は推定された前記オイルの温度が所定値未満である場合に、前記オイルを加熱するために、前記電磁コイルへの通電を行う通電制御手段を備えたことである。
【０００９】
これにより、電磁コイルに流れる電流のジュール熱によって電磁コイル及びクラッチ機構が加熱され、ひいてはクラッチプレート間に介在するオイルが加熱される。従ってオイルの粘性抵抗が下がり、引きずりトルクが低減される。
【００１０】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、前記通電制御手段は前記駆動源の作動中にのみ前記電磁コイルへの通電を行うことである。
【００１１】
これにより、電磁コイルへの通電は駆動源の作動中にのみ行われるので、車両のバッテリーの充電量を極端に低下させることがない。即ち、電磁コイルへの通電による駆動力伝達装置の加熱には多くの電力を要するので、バッテリーへの充電が行われない駆動源の非作動中に電磁コイルへの通電が行われれば、バッテリーの充電量が低下し、車両を再始動することができなくなる可能性がある。請求項２に係る発明によれば、このようなトラブルの発生を防ぐことができる。
【００１２】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記通電制御手段は、前記電磁コイルへの通電を断続的に行うことである。
【００１３】
これにより、オイルを流動させながら駆動力伝達装置の加熱が行われるので、効率よくオイルの加熱を行うことができる。即ち、電磁コイルへの通電をオン／オフすれば、クラッチプレートその他の部材の変位が発生し、これに起因してオイルが流動する。つまり、クラッチ機構の内部でオイルが攪拌されるので、クラッチ機構を構成する各部材の熱が効率的にオイルに伝わる。従って、オイルの加熱が効率的に行われることとなる。
【００１４】
また、請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３のいずれか１項において、運転者によって操作されるヒータスイッチをさらに備え、該ヒータスイッチがオフ状態である場合には、前記通電制御手段による前記電磁コイルへの通電を行わないことである。これによれば、運転者は必要に応じて駆動力伝達装置の暖気機能を選択することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による駆動力伝達制御装置の一実施の形態を適用した四輪駆動車両を図面を参照して説明する。図１はこの四輪駆動車と駆動力伝達制御装置を示す全体構成図である。
【００１６】
四輪駆動車Ｍは、図１に示すように、駆動力伝達制御装置Ａを備えており、この駆動力伝達制御装置Ａは、駆動源としてのエンジン１０により駆動される左右前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒと左右後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒを連結する伝達トルクの割合を変更可能な電磁式駆動力伝達装置２０と、この装置の伝達トルクを制御する制御装置であるＥＣＵ（電子制御ユニット）３０を備えている。エンジン１０からの駆動力は、トランスミッションを備えたトランスアクスル１１を経てトランスファ１２に伝達され、ここで前輪側に分配された駆動力はフロントデファレンシャル（図示省略）を経て左右の前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒに伝達され、また後輪側に分配された駆動力は、第１プロペラシャフト１３ａ、電磁式駆動力伝達装置２０、第２プロペラシャフト１３ｂおよびリヤデファレンシャル１４を経て左右の後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒに伝達される。
【００１７】
電磁式駆動力伝達装置２０は、エンジン１０から前の左右輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒに伝達される駆動力を後の左右輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒに伝達するクラッチ機構２１と、クラッチ機構２１の伝達トルク量を制御する電磁コイル２２と、クラッチ機構２１のクラッチプレート間に介在するオイル２３の温度を測定する温度検出手段である温度センサ２４を備えている。電磁コイル２２はＥＣＵ３０に接続されており、ＥＣＵ３０から必要に応じて伝達トルク量に相当する電流が供給されるようになっている。これにより、電磁コイル２２が非通電状態にある場合にはクラッチ機構２１においてトルク伝達は生じない。一方、電磁コイル２２への通電がなされると、クラッチ機構２１において通電量に応じたトルク伝達が生じる。電磁コイル２２への通電電流が増加すると、伝達トルク量が増加する。また、温度センサ２４は、測定したオイル２３の温度をＥＣＵ３０に送出するものである。
【００１８】
図２にクラッチ機構２１及び電磁コイル２２の構成を示す。第１プロペラシャフト１３ａ（図１）は、クラッチ機構２１の有底円筒状のハウジング５０にボルト締めにより連結される。第２プロペラシャフト１３ｂ（図１）は、ハウジング５０と同一回転軸上で相対回転可能なインナシャフト５１の後端に形成されたセレーション穴にセレーション嵌合される。このハウジング５０とインナシャフト５１との間に電磁コイル２２，パイロットクラッチ機構５２，カム機構５３及びメインクラッチ機構５４が配置されている。
【００１９】
ハウジング５０の開口端は、リヤハウジング５５により覆蓋されている。リヤハウジング５５は、鉄等の磁性金属製の大径リヤハウジング部５５ａおよび小径リヤハウジング部５５ｂ並びにステンレス等の非磁性金属製の中間部材５５ｃから構成されている。
【００２０】
電磁コイル２２は断面がほぼ四角形であり、内周側の面が小径リヤハウジング部５５ｂに面し、外周側の面が大径リヤハウジング部５５ａに面している。電磁コイル２２の表面と大径リヤハウジング部５５ａ又は小径リヤハウジング部５５ｂとの距離は、電磁コイル２２に発生する磁束を有効に利用するために狭く設定されている。
【００２１】
パイロットクラッチ機構５２は、磁性体の金属材でそれぞれ形成されたパイロットアウタクラッチプレート５２ａとパイロットインナクラッチプレート５２ｂとアーマチャ５２ｃとからなる。パイロットアウタクラッチプレート５２ａは、ハウジング５０の内周壁面に形成された係合部にセレーション嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合している。パイロットインナクラッチプレート５２ｂは、カム機構５３の第１カム部材５３ａの外周壁面にセレーション嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合している。アーマチャ５２ｃはハウジング５０の内周壁面にセレーション嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合している。
【００２２】
カム機構５３は、パイロットクラッチ機構５２とメインクラッチ機構５４との間に配設され、第１カム部材５３ａ、第２カム部材５３ｂ及び複数のカムフォロア５３ｃとからなっている。第２カム部材５３ｂは、インナシャフト５１の外周壁面にセレーション嵌合して係合している。
【００２３】
メインクラッチ機構５４は複数のメインアウタクラッチプレート５４ａ及びメインインナクラッチプレート５４ｂから構成されている。メインアウタクラッチプレート５４ａは、ハウジング５０の内周壁面に形成された係合部にセレーション嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合している。メインインナクラッチプレート５４ｂは、インナシャフト５１の中央部外周壁面に形成された係合部にセレーション嵌合し相対回転を規制して軸線方向に移動可能に係合している。メインアウタクラッチプレート５４ａとメインインナクラッチプレート５４ｂは交互に配置されており、係合時は互いに当接して摩擦係合し、離脱時は互いに離間して非係合状態となる。
【００２４】
パイロットクラッチ機構５２及びメインクラッチ機構５４の各クラッチプレート間には潤滑用のオイル２３が循環するようになっており、クラッチプレートの焼きつき及び摩耗を防いでいる。
【００２５】
次に、クラッチ機構２１により駆動力が伝達される動作を説明する。電磁コイル２２に電流が流れると電磁コイル２２の回りに回転磁界が発生する。この回転磁界の磁束は、大径リヤハウジング部５５ａ→パイロットアウタクラッチプレート５２ａ及びパイロットインナクラッチプレート５２ｂの外周部→アーマチャ５２ｃ→パイロットアウタクラッチプレート５２ａ及びパイロットインナクラッチプレート５２ｂの内周部→小径リヤハウジング部５５ｂと流れることになる。なお、パイロットアウタクラッチプレート５２ａ及びパイロットインナクラッチプレート５２ｂの径方向中央部には、磁束の短絡を防ぐための円弧状の開口部が設けられている。
【００２６】
この回転磁界によってアーマチャ５２ｃが電磁コイル２２の方に引き寄せられ、パイロットアウタクラッチプレート５２ａとパイロットインナクラッチプレート５２ｂとを摩擦係合させる。すると、パイロットインナクラッチプレート５２ｂが係合する第１カム部材５３ａにトルクが伝達され、第２カム部材５３ｂとの間に相対回転が発生する。
【００２７】
第１カム部材５３ａと第２カム部材５３ｂとの間に相対回転が生ずると、カムフォロア５３ｃの作用により第２カム部材５３ｂを図面左方に押す推力が発生する。すると第２カム部材５３ｂがメインクラッチ機構５４のメインアウタクラッチプレート５４ａ及びメインインナクラッチプレート５４ｂを押圧する。これにより、メインアウタクラッチプレート５４ａとメインインナクラッチプレート５４ｂが摩擦係合し、ハウジング５０からインナシャフト５１へ、即ち、第１プロペラシャフト１３ａから第２プロペラシャフト１３ｂへトルクが伝達される。この伝達トルクは、ＥＣＵ３０によって制御される電磁コイル２２への通電量に応じて変化し、車両の走行中には車輪速度やステアリング操舵角等の状況に応じて最適に制御される。
【００２８】
ＥＣＵ３０には、各車輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒの車輪速をそれぞれ検出する車輪速度検出センサＳｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒ、イグニッションスイッチ１５、および運転者によって操作されるヒータスイッチ１６も接続されている。ＥＣＵ３０は、車両の停車時に、車輪速度検出センサＳｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒおよび温度センサ２４による測定値、ならびにヒータスイッチ１６の状態に基づき図３に示したフローチャートに対応したプログラムを実行して、電磁コイル２２への通電電流を制御する。
【００２９】
次に、上記のように構成した駆動力伝達制御装置の通電制御手段を図３のフローチャートに沿って説明する。ＥＣＵ３０は、所定の短時間毎に、上記フローチャートに対応したプログラムを繰り返し実行する。
【００３０】
ステップ１０２においては、エンジンが作動しているか、即ちイグニッションスイッチ１５がオンでかつエンジンが所定の回転数以上で回転しているかを判定する。この判定の結果が「ＮＯ」であればステップ１１４へ移行し、電磁コイル２２への通電を停止する。一方、判定の結果が「ＹＥＳ」であればステップ１０４へ移行し、車両が停車中であるか、即ち、各車輪速度検出センサで検出する各車輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒの車輪速が全てゼロであるかを判定する。この判定の結果が「ＮＯ」であればステップ１１４へ移行し、電磁コイル２２への通電を停止する。なお、ここで「電磁コイルへの通電を停止」するというのは、オイル２３の加熱のための通電を停止するという意味であり、四輪駆動運転制御のための伝達トルクに応じた通電を停止するものではない。ステップ１１４の判定が「ＹＥＳ」であれば、プログラムをステップ１０６へ進める。
【００３１】
ステップ１０６においては、ヒータスイッチ１６がオン状態であるか否かを判定し、「ＮＯ」と判定した場合はプログラムをステップ１１４に進め、電磁コイル２２への通電を停止する。一方、「ＹＥＳ」と判定した場合はプログラムをステップ１０８へ進める。これにより、ヒータスイッチ１６がオン状態のときのみ、後述する電磁コイル２２への通電処理を実行する。
【００３２】
ステップ１０８においては、温度センサ２４によって検出された内部温度であるオイル２３の温度Ｔが所定温度Ｔａ（例えば０℃）未満であるか否かを判定し、「ＮＯ」と判定した場合はプログラムをステップ１１４に進め、電磁コイル２２への通電を停止する。一方、「ＹＥＳ」と判定した場合は、プログラムをステップ１１０へ進め、電磁コイル２２への通電を開始又は続行する。なお、所定温度Ｔａは、所定以上の引きずりトルクが発生する温度に設定されている。ステップ１１０又はステップ１１４の処理後はステップ１１２にてリターンし、このフローチャートの処理を一旦停止する。
【００３３】
電磁コイル２２への通電は、ステップ１０２から１０８の条件を満足している間、連続して一定の電流を通電させてもよいが、所定の周期で通電をオン／オフし、断続的に通電を行うと、より効率的にオイル２３を加熱することができる。次にこの理由を説明する。
【００３４】
前述のように、電磁コイル２２への通電がオンされると、電磁コイル２２の周辺に回転磁界が発生し、アーマチャ５２ｃが電磁コイル２２の方に引き寄せられ、パイロットアウタクラッチプレート５２ａとパイロットインナクラッチプレート５２ｂとを圧接する。この際、クラッチプレート間又はクラッチプレートとアーマチャ５２ｃ若しくはリヤハウジング５５の間のオイル２３が追い出される。この後、電磁コイル２２への通電がオフされると、アーマチャ５２ｃに作用する電磁力が消滅するので、各クラッチプレート及びアーマチャ５２ｃの圧接が緩み、僅かながらこれらの間にオイル２３が流入する。これを繰り返すことによりオイル２３が攪拌され、電磁コイル２２で発生するジュール熱がリヤハウジング５５やハウジング５０、若しくはインナシャフト５１を介して効率よくオイル２３に伝導する。なお、従来より駆動力伝達装置の引きずりトルクを解消するため、バネ等の付勢部材によりパイロットクラッチの間隔を強制的に開隔させるものも提案されているが、このような付勢部材と電磁コイル２２への断続的な通電とを組み合わせれば、オイル２３が大きく攪拌され、さらに効率的にオイル２３の加熱を行うことができる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（ａ）車両の停車中に電磁コイル２２への通電によりオイル２３が加熱されるので、車両の走行に影響を与えることなく、かつ、運転者に特別の注意を求めることなく、低温時のオイル２３の粘性抵抗による引きずりトルクを低減することができる。特に、寒冷地においては、車両の発進前に暖機運転を行うことが多いが、この暖気運転の間にオイル２３の加熱が完了し得るので、車両の安定走行に大きく寄与できる。
【００３６】
（ｂ）オイル２３の温度Ｔが所定温度Ｔａ以上となった場合に、電磁コイル２２への通電を停止し電磁コイル２２の加熱を停止する（ステップ１０８，１１４）ので、オイル２３を必要以上に加熱するのを防止することができ、また節電することができる。
【００３７】
（ｃ）ヒータスイッチ１６をさらに備え、ＥＣＵ３０はヒータスイッチ１６がオフ状態である場合に、電磁コイル２２への通電制御（ステップ１１０）を実施しないので、運転者は必要に応じて電磁式駆動力伝達装置２０の暖機の実施を切り替えることができる。
【００３８】
（ｄ）オイル２３の加熱のための通電は、エンジン１０の作動中にのみ行うので、車両のバッテリーへの負担が少ない。
【００３９】
（ｅ）電磁コイル２２への通電を断続的に通電を行うこととすれば、オイル２３が攪拌され、より効率的にオイル２３を加熱することができる。
【００４０】
なお、本実施形態は以下のような別形態に変更して実施することも可能である。
（１）オイル２３の温度は、電磁式駆動力伝達装置２０に設けた温度センサ２４により測定することとしたが、他の場所に設けられた温度センサの測定値から推定してもよい。また、電磁コイル２２の巻線の標準温度での抵抗値及び印加電圧並びに電流量の関係に基づいて推定してもよい。
【００４１】
（２）本実施形態では、エンジン１０から前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒに伝達される駆動力を後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒに伝達する車両について説明したが、エンジン１０から後輪Ｗｒｌ，Ｗｒｒに伝達される駆動力を前輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒに伝達する車両に適用するようにしてもよい。
【００４２】
（３）車両の駆動源は内燃機関であるエンジンに限らず、電気モータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る駆動力伝達制御装置を車両に適用した一実施の形態を示す全体構成図である。
【図２】本実施形態に係るクラッチ機構２１及び電磁コイル２２の構成を示す構成図である。
【図３】図１のＥＣＵにより実行されるフローチャートである。
【符号の説明】
１０…エンジン、１１…トランスアクスル、１２…トランスファ、１３ａ…第１プロペラシャフト、１３ｂ…第２プロペラシャフト、１４…リヤデファレンシャル、２０…電磁式駆動力伝達装置、２１…クラッチ機構、２２…電磁コイル、２３…オイル、２４…温度センサ、１５…イグニッションスイッチ、１６…ヒータスイッチ、３０…ＥＣＵ（制御装置）、Ａ…駆動力伝達制御装置、Ｍ…車両（四輪駆動車）、Ｓｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒ…車輪速度センサ、Ｗｆｌ，Ｗｆｒ…左右前輪、Ｗｒｌ，Ｗｒｒ…左右後輪。

Claims

オイルが介在する複数のクラッチプレートを有し、車両の駆動源から前・後一方の車輪に伝達される駆動力を他方の車輪に伝達するクラッチ機構と、該クラッチ機構の伝達トルク量をその通電量によって制御する電磁コイルと、前記電磁コイルへの通電量を制御する制御装置とを備えた駆動力伝達制御装置において、
前記クラッチ機構のクラッチプレート間に介在するオイルの温度を測定又は推定する温度検出手段を備え、
前記制御装置は、車両が停止中であり、かつ、前記温度検出手段によって測定又は推定された前記オイルの温度が所定値未満である場合に、前記オイルを加熱するために、前記電磁コイルへの通電を行う通電制御手段を備えたことを特徴とする駆動力伝達制御装置。
請求項１において、前記通電制御手段は前記駆動源の作動中にのみ前記電磁コイルへの通電を行うことを特徴とする駆動力伝達制御装置。
請求項１又は２において、前記通電制御手段は、前記電磁コイルへの通電を断続的に行うことを特徴とする駆動力伝達装置。
請求項１乃至３のいずれか１項において、運転者によって操作されるヒータスイッチをさらに備え、該ヒータスイッチがオフ状態である場合には、前記通電制御手段による前記電磁コイルへの通電を行わないことを特徴とする駆動力伝達制御装置。