JP2005349917A - 四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クラッチ解放時、クラッチ引き摺りトルクを有効に抑え、良好な低μ路走行性能を確保することができる四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置を提供すること。
【解決手段】 モーター４と、該モーター４と共に回転するモーター側回転部材と従駆動輪と共に回転する従駆動輪側回転部材との締結解放を切り換え可能な湿式多板クラッチ１２と、を有する従駆動輪駆動ユニットを備えた四輪駆動車において、前記湿式多板クラッチ１２の解放時であって、かつ、クラッチ引き摺りトルクが発生している場合、湿式多板クラッチ１２を締結すると共に、従駆動輪回転数を主駆動輪回転数に対応させるように、モーター４を連れ回り制御する駆動ユニット制御手段を設けた。
【選択図】 図４

Description

本発明は、従駆動輪の動力源として設けられた電動モーターと、２ＷＤ走行時に従駆動輪フリクションの低減を目的として解放するクラッチと、を有する従駆動輪駆動ユニットを備えた四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置に関する。

従来、主駆動輪をエンジンにより駆動し、従駆動輪を電動モーターにより駆動し、前記電動モーターは、前記エンジンにより駆動される発電機にて発電される電気エネルギーによって駆動されるモーター四輪駆動車において、前記電動モーターを有する従駆動輪駆動ユニットに、前記電動モーターと共に回転するモーター側回転部材と、前記従駆動輪と共に回転する従駆動輪側回転部材と、の締結解放を切り換え可能な湿式クラッチを設け、４ＷＤ走行時には湿式クラッチを締結し、２ＷＤ走行時には従駆動輪フリクションの低減を目的として湿式クラッチを解放するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１３０２００号公報

しかしながら、従来のモーター四輪駆動車にあっては、例えば、従駆動輪駆動ユニットに充填されている潤滑油の油温が低いとき、潤滑油粘度が高くなり、湿式クラッチを解放しての２ＷＤ選択時、湿式クラッチの引き摺りトルクによりモーター側回転部材が従駆動輪側回転部材の回転に連れ回ることになるため、クラッチ引き摺りトルクによる電動モーターの回転抵抗が従駆動輪に伝達し、従駆動輪に負荷を与えることになり、例えば、低μ路走行性能が低下してしまう、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、クラッチ解放時、クラッチ引き摺りトルクを有効に抑え、良好な低μ路走行性能を確保することができる四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、電動モーターと、該電動モーターと共に回転するモーター側回転部材と従駆動輪と共に回転する従駆動輪側回転部材との締結解放を切り換え可能なクラッチと、を有する従駆動輪駆動ユニットを備えた四輪駆動車において、
前記クラッチの解放時であって、かつ、クラッチ引き摺りトルクが発生している場合、前記クラッチを締結すると共に、従駆動輪回転数を主駆動輪回転数に対応させるように、前記電動モーターを連れ回り制御する駆動ユニット制御手段を設けた。

よって、本発明の四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置にあっては、クラッチの解放時であって、クラッチ引き摺りトルクが発生している場合、駆動ユニット制御手段において、クラッチを締結すると共に、従駆動輪回転数を主駆動輪回転数に対応させるように、電動モーターが連れ回り制御される。例えば、潤滑油温が極低油温で粘度が高いとき、クラッチを締結すると共に、従駆動輪駆動ユニットに設けられた電動モーターを用いて従駆動輪回転数を制御し、従駆動輪を電動モーターにより駆動する４輪駆動走行とする制御が行われる。この結果、クラッチ解放時、クラッチ引き摺りトルクを有効に抑え、良好な低μ路走行性能を確保することができる。

以下、本発明の四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１および実施例２に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の従駆動輪駆動ユニット制御装置が適用されたモーター四輪駆動車（四輪駆動車の一例）を示す全体システム図であり、左右前輪1L,1R（主駆動輪）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（従駆動輪）がモーター４（電動モーター）によって駆動可能な前輪駆動ベース車両の例である。すなわち、トランスファーやプロペラシャフトを持たず４ＷＤ機能を軽量・コンパクトに実現させた４ＷＤシステムとし、２ＷＤ車と同様の広い足元空間を確保し、かつ、４ＷＤ作動を発進時と前輪スリップ時等の必要時に限ることで燃費の悪化を最小限に抑えている。

前記エンジン２の出力トルクが、変速機&デフギア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の出力トルクの一部は、無端ベルト６を介してジェネレーター７（発電機）に伝達される。e-4WDコントロールユニット８によって制御されるジェネレーター７が発電した電力は、パワーケーブル９ａ，９ｂを介してモーター４に供給可能になっている。そのパワーケーブル９ａ，９ｂの途中位置には、電力遮断リレーを有するジャンクションボックス１０が設けられている。前記モーター４の駆動トルクは、ファイナルドライブ１１を介して左右後輪3L,3Rに伝達可能になっている。なお、前記モーター４と前記ファイナルドライブ１１により、後輪駆動ユニットRT（従駆動輪駆動ユニット）が構成される。

前記ジェネレーター７は、界磁巻線と永久磁石とを備え、無端ベルト６を介して伝達された回転エネルギーを電気エネルギーに変換し、e-4WDコントロールユニット８からの発電指令に応じた電力をモーター４へ伝達する。詳しい説明は後述する。

前記ジャンクションボックス１０は、内蔵したモニター回路により通電電流、ジェネレーター電圧、モーター電圧（逆起電圧）をリアルタイムに監視し、システム制御信号及びフェイルセーフ判断信号をe-4WDコントロールユニット８に伝達し、大容量の電力遮断リレーにて電源のON/OFFを行う。

前記パワーケーブル９ａ，９ｂは、ジャンクションボックス１０を介してジェネレーター７とモーター４を電気的に接続し、左右後輪3L,3Rを駆動する電力を伝達する。なお、パワーケーブル９ａ，９ｂは、前記ジャンクションボックス１０と共に車室内空間を犠牲にしない室外レイアウトとしている。

前記モーター４は、パワーケーブル９ｂを介して供給された電力により駆動力を発生する。モーター４の回転方向は、e-4WDコントロールユニット８から界磁巻線ハーネスを介して界磁巻線へ流す電流の向きを制御することにより制御する。このモーター４のモーター軸は、ファイナルドライブ１１に連結されていて、回転力をファイナルドライブ１１に伝達する。なお、モーター４の内部にはサーミスタが設置してあり、e-4WDコントロールユニット８でモーター４の温度を監視している。また、モーター４としては、直流モータだけでなく交流モーターを採用することも可能であり、交流モーターの場合は、前段に交流変換を行うインバータを用いるが、インバータのスイッチングを制御することで、モーターの回転方向を制御する。

前記ファイナルドライブ１１は、湿式多板クラッチ１２（クラッチ）と、電磁クラッチ１３と、ギア減速機１４と、ディファレンシャルギア１５を有し、４ＷＤ走行時には湿式多板クラッチ１２を係合し、２ＷＤ走行時には湿式多板クラッチ１２を解放することにより後輪フリクションの低減を図っている。このファイナルドライブ１１の詳しい説明は後述する。

前記e-4WDコントロールユニット８は、4WDスイッチ２０により「４ＷＤ」が選択されているとき、必要に応じて４ＷＤ制御を行う制御手段である。このe-4WDコントロールユニット８には、4WDスイッチ２０からのスイッチ信号、ＡＢＳコントロールユニット２１からの４輪の各車輪速信号、自動変速機コントロールユニット２２からのシフト位置信号、エンジンコントロールユニット２３からのアクセル開度信号、等が入力される。e-4WDコントロールユニット８では、入力情報に基づいて演算処理を行い、ジェネレーター７に対してジェネレーター制御指令、湿式多板クラッチ１２に対してクラッチ制御指令、モーター４に対してモーター制御指令、ジャンクションボックス１０に対してリレー制御指令、をそれぞれ出力する。なお、e-4WDコントロールユニット８には、上記入力情報以外に、油温センサ２７からのセンサ信号が入力される。

前記e-4WDコントロールユニット８での制御概要を説明すると、4WDスイッチ２０により「４ＷＤ」が選択されている時に発進から必要に応じて４ＷＤ制御を行う。つまり、e-4WDコントロールユニット８では、「４ＷＤ」の選択時で、かつ、発進時または前輪スリップ時には、最適な後輪駆動トルクを演算し、そのトルクが得られるようにジェネレーター７と湿式多板クラッチ１２とモーター４とをそれぞれ制御する。このとき、e-4WDコントロールユニット８とエンジンコントロールユニット２３との間ではＣＡＮ通信（Controller Area Network通信）が行われ、エンジン出力を調整し、４ＷＤらしい安心感のある走行を確保している。また、前輪スリップの発生に伴い４ＷＤ制御を開始した後、左右前輪1L,1Rのスリップが収まると、ジェネレーター７の発電を停止し、後輪駆動ユニットRTの湿式多板クラッチ１２を切り離して２ＷＤ状態にする。

一方、4WDスイッチ２０により「２ＷＤ」が選択されている時は、ジャンクションボックス１０の電力遮断リレーを遮断することでモーター４を停止すると共に、クラッチ制御電流を非通電とすることで湿式多板クラッチ１２を切り離し、エンジン２のみによって左右前輪1L,1Rのみを駆動する二輪駆動状態で走行するように構成されている。なお、システムに異常が発生した場合には、コンビネーションメーター２４内の4WD警告灯２５を点灯させて異常を知らせる。さらに、４ＷＤ走行時には、4WD表示灯２６を点灯させて４ＷＤ走行中であることをドライバーに知らせる。

図２は巻線界磁型で永久磁石内蔵のジェネレーター７の構成を表す。
前記ジェネレーター７は、図２に示すように、回転子コイル７０（界磁巻線）と永久磁石７１とを備え、エンジン２のトルクによってプーリー７３を介して回転子シャフト７４が回転駆動され、回転子鉄心７５に発生している磁束が回転磁界となり、ステータ７７に誘導起電力を生じさせることで発電を行っている。
前記回転子鉄心７５に発生する磁束には、発電機界磁巻線ハーネス７２からスリップリング７６を経て回転子コイル７０に流れる界磁電流により回転子鉄心７５に生じる磁束と、回転子鉄心７５の間に埋め込まれた永久磁石７１により回転子鉄心７５に生じる磁束がある。回転子鉄心７５に流れる界磁電流が多くなると、回転子鉄心７５に生じる磁束も多くなり、ジェネレーター７が発電する発電電力を増加させることができる。一方で、界磁電流を通電しない状態でも、永久磁石７１が回転子鉄心７５に生じる磁束により、ジェネレーター７は僅かに発電を行う。
そして、前記ステータ７７に生じた誘導起電力は、整流回路７８にて整流されてパワーケーブル９ａ，９ｂを介してモーター４へ発電した電力を供給する。

図３は実施例１の従駆動輪駆動ユニット制御装置が適用されたモーター四輪駆動車のファイナルドライブ１１を示す断面図である。
前記ファイナルドライブ１１は、ファイナルドライブケース４０内に、モータ軸が連結される入力ギア軸４１と、中間ギア軸４２と、ドライブギア４３を入力とし左右の後輪ドライブシャフトを出力とするディファレンシャルギア１５と、の３軸が互いに平行に配置されている。なお、このファイナルドライブケース４０内には、クラッチ類やギア類の潤滑性を確保し温度上昇を防止するため、ギアの一部が浸漬するレベルまで潤滑油が封入されている。前記油温センサ２７は、この潤滑油の温度を計測するためのセンサである。

前記入力ギア軸４１には、モーター側端部にモーター４のモーター軸挿入部４１ａを有し、モーター側端部とは反対側の端部に第１ギア部４１ｂを有する。
前記中間ギア軸４２には、前記第１ギア部４１ｂと噛み合う第２ギア４２ａが設けられると共に、ドライブギア４３と噛み合う第３ギア部４２ｂを形成している。
前記ディファレンシャルギア１５は、ファイナルドライブケース４０に対し回転可能に支持されたデフケース１５ａと、前記第３ギア部４２ｂと噛み合うドライブギア４３との間に湿式多板クラッチ１２を介装させている。そして、前記デフケース１５ａと、該デフケース１５ａと一体に回転するピニオンメートシャフト１５ｂと、該ピニオンメートシャフト１５ｂに設けられたピニオン１５ｃと、該ピニオン１５ｃに噛み合うと共に左右の後輪ドライブシャフトがスプライン嵌合される左右のサイドギア１５ｄ，１５ｅと、を有して構成されている。

前記湿式多板クラッチ１２は、前記ドライブギア４３に一体固定したクラッチドラム４３ａと前記デフケース１５ａとの間に介装した第１クラッチプレート１２ａと、該第１クラッチプレート１２ａの一端部を支持するストッパリング１２ｂと、前記第１クラッチプレート１２ａの他端部位置に配置された押圧カム１２ｃと、を有して構成されている。なお、前記第１クラッチプレート１２ａは、クラッチドラム４３ａにスプライン嵌合した複数のドライブプレート（モーター側回転部材）と、前記デフケース１５ａにスプライン嵌合した複数のドリブンプレート（従駆動輪側回転部材）と、を交互の配置し、積層することで構成されている。

前記電磁クラッチ１３は、クラッチ係合時にe-4WDコントロールユニット８からの電流がコイルに印加される電磁石１３ａと、該電磁石１３ａの電磁力により引き寄せられるアーマチュア１３ｂと、前記クラッチドラム４３ａと拘束カム１３ｃとの間に介装された第２クラッチプレート１３ｄと、を有して構成されている。

前記湿式多板クラッチ１２の締結は、電磁石１３ａのコイルへの通電により行われる。このコイル通電により、アーマチュア１３ｂが図２の右方向に引き寄せられ、第２クラッチプレート１３ｄが締結する。この第２クラッチプレート１３ｄの締結により拘束カム１３ｃがドライブギア４３と一体回転することで、拘束カム１３ｃと押圧カム１２ｃとの間に回転差が生じ、ボール４４がカム斜面を押すことにより押圧カム１２ｃに押し付け力が発生し、第１クラッチプレート１２ａを締結する。これにより、締結された第１クラッチプレート１２ａを介し、モーター４からのトルクを左右の後輪ドライブシャフトに伝達する。前記湿式多板クラッチ１２の解放は、電磁石１３ａのコイルへの通電遮断により行われる。このコイル通電遮断により、第２クラッチプレート１３ｄが解放されると、皿ばね構造のリターンスプリング４５により押圧カム１２ｃが図２の右方向にストロークし、第１クラッチプレート１２ａの締結を解放する。

前記ギア減速機１４は、前記第１ギア部４１ｂと前記第２ギア４２ａと前記第３ギア部４２ｂと前記ドライブギア４３により構成され、第１ギア部４１ｂと第２ギア４２ａとの第１減速比と、第３ギア部４２ｂとドライブギア４３との第２減速比とを掛け合わせた減速比を得る。

次に、作用を説明する。
実施例１は、主駆動輪である前輪がスリップした場合において、その余剰トルクを用いてジェネレーター７で発電し、モーター４で後輪を駆動する４ＷＤ車両である。スリップ検出法およびジェネレーター７の吸収トルク量、目標のジェネレーター負荷トルクの決め方は、特開２００２−２１８６０５号公報の段落［００７７］〜段落［００９３］にて公知の方法を使用する。
実施例１は、特開２００２−２１８６０５号公報にて公知である四輪駆動システムに、引き摺り判定、クラッチ締結とモーター連れ回り制御による引き摺り制御、引き摺り制御終了判定を行う図４に示すフローチャートを追加する。

［後輪駆動ユニット制御処理］
図４は実施例１のe-4WDコントロールユニット８により実行される後輪駆動ユニット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（駆動ユニット制御手段）。

ステップＳ１では、走行中であるか否かを判断し、Yesの場合はステップＳ２へ移行し、Noの場合はリターンへ移行する。
ここで、「走行中」の判断は、例えば、ＡＢＳコントロールユニット２１からの車輪速情報や自動変速機コントロールユニット２２からのシフト位置情報等を用いて判断される。

ステップＳ２では、ステップＳ１での走行中であるとの判断に引き続き、モーター４が停止であり、かつ、湿式多板クラッチ１２を解放している２ＷＤモードであるか否かを判断し、Yesの場合はステップＳ３へ移行し、Noの場合はリターンへ移行する。

ステップＳ３では、ステップＳ２での２ＷＤモード選択時であるとの判断に引き続き、湿式多板クラッチ１２の引き摺り判定を行い、クラッチ引き摺りトルクが発生していると判定された場合にはステップＳ４へ移行し、クラッチ引き摺りトルクが発生していないと判定された場合にはリターンへ移行する。
ここで、「(1)引き摺り判定」は、下記の３項の何れかで行う。
1) 前輪回転数（主駆動輪回転数）>後輪回転数（従駆動輪回転数）の場合、クラッチ引き摺りトルクが発生していると判定する。
2) クラッチ温度検出値（＝潤滑油温検出値）が第１設定温度（例えば、-30℃）以下の場合、クラッチ引き摺りトルクが発生していると判定する。
3) クラッチ温度検出値が第１設定温度以下であり、かつ、前輪回転数>後輪回転数である場合、クラッチ引き摺りトルクが発生していると判定する。

ステップＳ４では、ステップＳ３での引き摺り判定に基づき、湿式多板クラッチ１２を締結し、ステップＳ５へ移行する。

ステップＳ５では、ステップＳ４での湿式多板クラッチ１２の締結に引き続き、モーター連れ回り制御を実行し、ステップＳ６へ移行する。
ここで、「モーター連れ回り制御」とは、後輪回転数が前輪回転数に一致するように、モーター４の回転数を制御する。つまり、前輪回転数を読み込み、フィードバック制御をかけ、後輪回転数を調整する。

ステップＳ６では、ステップＳ５でのモーター連れ回り制御に引き続き、クラッチ締結とモーター連れ回り制御による引き摺り制御の終了判定を行い、引き摺り制御の終了と判定された場合にはステップＳ７へ移行し、引き摺り制御継続と判定された場合にはステップＳ５へ戻る。
ここで、「引き摺り制御の終了判定」は、下記の４項目の何れかにより実施する。
1) クラッチ油温検出値（＝潤滑油温検出値）が、第２設定油温（>第１設定油温）以上となった場合、引き摺り制御を終了する。なお、第２設定油温は、事前に実験で求めておく。
2) 引き摺り制御を開始してから予め定められた所定時間を経過した場合、引き摺り制御を終了する。なお、所定時間は、引き摺り制御によってクラッチ油が十分暖まる程度の時間を予め実験により求めておく。但し、引き摺り制御中、車両が停止した場合、時間のカウントはリセットする。時間のカウントは、車両が停止した場合に即座にリセットしても良いが、例えば、車両が停止した時にカウントを停止し、車両の停止時間が油温に影響しない様な短時間の間に発進した場合にはカウントを再開し、車両の停止時間が油温に影響する様な長時間の停止であればカウントをリセットする様にしても良い。また、車両停止後の油温を計測し、油温が所定値以下に低下した場合にリセットする等、リセット条件は適宜変更しても良い。
3) モーター回転数相当値（モーター回転数もしくは後輪回転数）と引き摺り制御実施時間（モーター駆動時間）とに基づいて引き摺り制御時間を算出し、引き摺り制御を開始してから算出された引き摺り制御時間を経過した場合、引き摺り制御を終了する。
例えば、図５に示すようなモーター回転数−引き摺り制御時間のマップを用い、判定時点でのモーター回転数と引き摺り制御実施時間により決まる動作点が、マップの引き摺り制御実施の枠内に存在する場合には、引き摺り制御を継続し、判定時点でのモーター回転数と引き摺り制御時間により決まる動作点が、マップの引き摺り制御実施の枠外となった場合には、引き摺り制御を終了する。つまり、モーター４の回転数が高い場合には早期タイミングにて引き摺り制御を終了し、モーター４の回転数が低い場合には遅いタイミングにて引き摺り制御を終了する。但し、引き摺り制御中、車両が停止した場合、時間のカウントはリセットする。
4) クラッチ油温検出値とモーター回転数相当値とに基づいて引き摺り制御時間を算出し、引き摺り制御を開始してから算出された引き摺り制御時間を経過した場合、引き摺り制御を終了する。
例えば、図６に示すようなモーター回転数−クラッチ油温−引き摺り制御時間のマップを用い、判定時点でのモーター回転数とクラッチ油温により決まる動作点が、マップの引き摺り制御時間の例えば10分の枠内に存在する場合には、10分間だけ引き摺り制御を継続し、10分を経過した後、引き摺り制御を終了する。つまり、モーター４の回転数が高いほど早期タイミングにて引き摺り制御を終了し、また、クラッチ油温が高いほど早期タイミングにて引き摺り制御を終了する。但し、引き摺り制御中、車両が停止した場合、時間のカウントはリセットする。

ステップＳ７では、ステップＳ６での引き摺り制御の終了判定に基づき、湿式多板クラッチ１２を解放し、モーター４を停止してリターンへ移行する。

［低温環境での２ＷＤ走行時における課題］
車両の前後輪の一方をエンジンで駆動し、他方は減速ギア、クラッチを介して電動機で駆動する四輪駆動車が知られている（例えば、特開２００２−２００９３２号公報）。
このような四輪駆動車においては、通常、運転者により操作される4WDスイッチを備え、この4WDスイッチがオンである場合には、クラッチを接続してエンジンと電動機によって四輪を駆動する四輪駆動状態で走行し、4WDスイッチがオフである場合には、電動機を停止すると共にクラッチを解放して、エンジンのみによって前後輪の一方を駆動する二輪駆動状態で走行するように構成されている。

ところが、クラッチが、例えば、湿式多板クラッチ等の内部に潤滑油が充填されたクラッチである場合、クラッチ内部の潤滑油粘度が高くなる低温環境では、クラッチを解放しているにもかかわらず、クラッチプレート間での引き摺りにより、従駆動輪の回転トルクが潤滑油によって電動機へ伝達されるようになる。しかも、氷結した路面のような摩擦抵抗が小さい低μ路においては、従駆動輪の回転トルクが非常に小さく、停止している電動機を加速させることができないため、従駆動輪は減速方向に引き摺られる状態となり、走行安定性を低下させてしまう可能性がある。

このため、クラッチを解放した二輪駆動状態では、従駆動輪の回転トルクが潤滑油によって電動機に伝達しないようにするために、クラッチプレートの枚数やクラッチプレートの大きさ、クラッチの配置位置、潤滑油の粘度等に制約が発生し、コストアップの要因となっていた。

［後輪駆動ユニット制御作用］
これに対し実施例１では、湿式多板クラッチ１２の解放時であって、かつ、クラッチ引き摺りトルクが発生している場合、湿式多板クラッチ１２を締結すると共に、後輪回転数を前輪回転数に対応させるように、モーター４を連れ回り制御する駆動ユニット制御手段を設けることで、湿式多板クラッチ１２の解放時、クラッチ引き摺りトルクを有効に抑え、良好な低μ路走行性能を確保するようにした。

例えば、寒冷地で4WDスイッチ２０をOFFにしての２ＷＤ走行時には、図４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では、引き摺り判定が行われる。
この「(1)引き摺り判定」は、
1) 前輪回転数>後輪回転数の場合
2) クラッチ温度検出値が第１設定温度（例えば、-30℃）以下の場合
3) クラッチ温度検出値が第１設定温度以下であり、かつ、前輪回転数>後輪回転数である場合
上記３項目の条件のうち、少なくとも何れか１つの条件が成立すると、クラッチ引き摺りトルクが発生していると判定する。

すなわち、クラッチ引き摺りトルクが発生している場合、後輪に対し制動方向のトルクが作用し、後輪が減速気味となるため、前輪回転数>後輪回転数の関係（なお、前輪回転数−後輪回転数≧所定回転数としても良い。）により、クラッチ引き摺りトルクの発生を推定することができる（上記1）の条件）。
また、クラッチ引き摺りトルクは潤滑油の粘度が高いとき、つまり、潤滑油温度（＝クラッチ温度）が低い場合にのみ発生する。よって、２ＷＤ走行中にクラッチ温度検出値が第１設定温度以下であることにより、クラッチ引き摺りトルクの発生を推定することができる（上記2）の条件）。
さらに、上記クラッチ温度条件と上記前輪後輪回転数差条件とを組み合わせれば、例えば、単にアクセル踏み込み過ぎによる前輪スリップの発生で前輪後輪回転数差条件が成立するときにクラッチ引き摺りトルクの発生であると誤判定することなく、1)の条件や2)の条件による判定に比べ、より精度良くクラッチ引き摺りトルクの発生を推定することができる（上記3）の条件）。

そして、ステップＳ３にて引き摺り判定がなされると、図４のフローチャートにおいて、ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５へと進み、ステップＳ４において、湿式多板クラッチ１２が締結され、ステップＳ５において、モーター４による連れ回り制御が行われる。

すなわち、クラッチ締結とモーター連れ回り制御により、２ＷＤ走行モードから４ＷＤ走行モードへとモード遷移が行われ、しかも、モーター連れ回り制御は、後輪回転数が前輪回転数に一致するように、モーター４の回転数がフィードバック制御されることで、後輪に負荷を与えることなく、しかも、違和感の無い４ＷＤ走行を確保することができる。
この４ＷＤ走行により、左右後輪3L,3Rにより湿式多板クラッチ１２を介してモーター４を回そうとする制動方向の引き摺りトルクが解消され、湿式多板クラッチ１２や潤滑油に課せられる上記制約が緩和され、コストダウンした構成を採用することができると共に、湿式多板クラッチ１２が負荷となって左右後輪3L,3Rが引き摺られる状態が解消されるため、氷結した路面のような摩擦抵抗が小さい低μ路における走行安定性を確保することができる。

上記クラッチ締結とモーター連れ回り制御による引き摺り制御は、ステップＳ６の引き摺り制御終了判定が出されるまで継続され、ステップＳ６の引き摺り制御終了判定が出されると、ステップＳ７へ進んで、湿式多板クラッチ１２を解放し、モーター４を停止して４ＷＤ走行モードから２ＷＤ走行モードへとモード遷移し、引き摺り制御を終了する。
この「引き摺り制御の終了判定」は、
1) クラッチ油温検出値が、第２設定油温以上となった場合
2) 引き摺り制御を開始してから予め定められた所定時間を経過した場合
3) モーター回転数相当値と引き摺り制御実施時間とに基づいて引き摺り制御時間を算出し、引き摺り制御を開始してから算出された引き摺り制御時間を経過した場合
4) クラッチ油温検出値とモーター回転数相当値とに基づいて引き摺り制御時間を算出し、引き摺り制御を開始してから算出された引き摺り制御時間を経過した場合
上記４項目の条件うち、少なくとも何れか１つの条件が成立すると、引き摺り制御を終了する。

すなわち、クラッチ油温が高いとクラッチ引き摺りトルクの発生が無いため、クラッチ油温検出値が第２設定油温以上となった場合には、適正なタイミングにて引き摺り制御を終了することができる（上記1）の条件）。
また、クラッチ油温は時間の経過に伴って攪拌熱や摩擦熱等により上昇するため、引き摺り制御を開始してから予め定められた所定時間を経過した場合には、その後、クラッチ引き摺りトルクの発生が無いとみなして引き摺り制御を終了することができる（上記2）の条件）。
さらに、引き摺り制御実施時間は長時間であるほど引き摺り対策としては好ましい。しかし、モーター連れ回り制御で、モーター４を高速にて回転しつづけると、モーター負荷が高くなり耐久性を低下させることになる。そこで、引き摺り解消の実効とモーター耐久性の確保とを両立させるため、モーター回転数相当値と引き摺り制御実施時間とに基づいて算出された引き摺り制御時間を経過した場合に引き摺り制御を終了する（上記3）の条件）。
加えて、上記のように、クラッチ油温が高くなるとクラッチ引き摺りトルクの発生が無くなる。一方、上記のように、モーター４を高速にて回転しつづけると、モーター負荷が高くなり耐久性を低下させる。そこで、引き摺り解消の実効とモーター耐久性の確保とを両立させるため、クラッチ油温検出値とモーター回転数相当値とに基づいて算出された引き摺り制御時間を経過した場合に引き摺り制御を終了する（上記4）の条件）。

なお、上記2)の条件で引き摺り制御中に車両が停止した場合、時間のカウントをリセットし、また、上記3)および4)の条件で、引き摺り制御中に車両が停止した場合、引き摺り制御時間をリセットすることで、引き摺り制御が開始された直後に車両が停止した場合であっても、引き摺り解消の実効を図ることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット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。

(1) モーター４と、該モーター４と共に回転するモーター側回転部材と従駆動輪と共に回転する従駆動輪側回転部材との締結解放を切り換え可能な湿式多板クラッチ１２と、を有する従駆動輪駆動ユニットを備えた四輪駆動車において、前記湿式多板クラッチ１２の解放時であって、かつ、クラッチ引き摺りトルクが発生している場合、湿式多板クラッチ１２を締結すると共に、従駆動輪回転数を主駆動輪回転数に対応させるように、モーター４を連れ回り制御する駆動ユニット制御手段を設けたため、湿式多板クラッチ１２の解放時、クラッチ引き摺りトルクを有効に抑え、良好な低μ路走行性能を確保することができる。

(2) 前記駆動ユニット制御手段は、クラッチ解放状態による走行中であって、主駆動輪回転数が従駆動輪回転数よりも大きくなった場合、引き摺りトルクが発生したと判定するため、クラッチ引き摺りトルクの発生により従駆動輪回転数が減速することを利用し、精度良く引き摺りトルクの発生を判定することができる。

(3) 前記駆動ユニット制御手段は、クラッチ解放状態による走行中であって、クラッチ温度検出値が第１設定温度以下の場合、引き摺りトルクが発生したと判定するため、クラッチ引き摺りトルクは潤滑油粘度に依存し、潤滑油粘度はクラッチ温度に決まることを利用し、精度良く引き摺りトルクの発生を判定することができる。

(4) 前記駆動ユニット制御手段は、クラッチ解放状態による走行中であって、クラッチ油温検出値が第１設定温度以下であり、かつ、主駆動輪回転数が従駆動輪回転数よりも大きくなった場合、引き摺りトルクが発生したと判定するため、一方の条件のみの成立により引き摺りトルクの発生を誤判定することなく、より精度良く引き摺りトルクの発生を判定することができる。

(5) 前記駆動ユニット制御手段は、モーター連れ回り制御時、主駆動輪回転数を読み込み、従駆動輪回転数が主駆動輪回転数に一致するように電動モーターの回転数制御を行うため、従駆動輪回転数が主駆動輪回転数より低回転数であることによる従駆動輪への負荷を防止すると共に、従駆動輪回転数が主駆動輪回転数より高回転数であることによる走行性能の低下を防止し、モーター連れ回り制御時に違和感無く安定した４ＷＤ走行性能を確保することができる。

(6) 前記駆動ユニット制御手段は、クラッチ油温検出値が第２設定温度以上になった場合、クラッチ締結とモーター連れ回り制御による引き摺り制御を終了するため、引き摺り制御終了後、クラッチ引き摺りトルクの発生が無いか、もしくは、クラッチ引き摺りトルクの発生が僅かであると推定される最適なタイミングにて引き摺り制御を終了することができる。

(7) 前記駆動ユニット制御手段は、引き摺り制御を開始してから予め定められた所定時間を経過した場合、クラッチ締結とモーター連れ回り制御による引き摺り制御を終了するため、固定値による所定時間を決めるだけの簡単な判定条件としながら、引き摺り制御終了後、クラッチ引き摺りトルクの発生を抑えたタイミングにて引き摺り制御を終了することができる。

(8) 前記駆動ユニット制御手段は、モーター回転数相当値と引き摺り制御実施時間とに基づいて引き摺り制御時間を算出し、引き摺り制御を開始してから算出された引き摺り制御時間を経過した場合、クラッチ締結とモーター連れ回り制御による引き摺り制御を終了するため、引き摺り解消の実効とモーター耐久性の確保とを両立させたタイミングにて引き摺り制御を終了することができる。

(9) 前記駆動ユニット制御手段は、クラッチ油温検出値とモーター回転数相当値とに基づいて引き摺り制御時間を算出し、引き摺り制御を開始してから算出された引き摺り制御時間を経過した場合、クラッチ締結とモーター連れ回り制御による引き摺り制御を終了するため、引き摺り解消の実効とモーター耐久性の確保とを両立させたタイミングにて引き摺り制御を終了することができる。

(10) 前記四輪駆動車は、左右前輪1L,1Rをエンジン２により駆動し、左右後輪3L,3Rをモーター４により駆動し、前記モーター４は、前記エンジン２により駆動されるジェネレーター７にて発電される電気エネルギーによって駆動されるモーター四輪駆動車であるため、２ＷＤ走行時に解放される湿式多板クラッチ１２にて引き摺りトルクが発生した場合にこれを有効に低減し、低温環境下においても湿式多板クラッチ１２の設定目的である左右後輪3L,3Rのフリクション低減を達成することができる。

実施例２は、実施例１の固定ギア比を持つギア減速機を有する後輪駆動ユニットRTに代え、可変減速比を持つ減速機を有する後輪駆動ユニットRT'を適用した例である。

構成を説明すると、実施例２の後輪駆動ユニットRT'（従駆動輪駆動ユニット）は、図７に示すように、モーター４とファイナルドライブ１１とを備えていて、ファイナルドライブ１１には、オイルポンプ１６とベルトＣＶＴ１７（減速機）と油圧式湿式多板クラッチ１８（クラッチ）とディファレンシャルギア１５とを有する。

前記オイルポンプ１６は、ベルトＣＶＴ１７に対し潤滑油と変速油圧を供給し、油圧式湿式多板クラッチ１８に対し締結油圧を供給する。また、オイルポンプ１６からの油によりモーター４を冷却するようにしても良い。このオイルポンプ１６は、モーター４を動力源としており、モーター４は、後輪駆動とオイルポンプ１６の駆動とを兼用している。

前記ベルトＣＶＴ１７は、減速比の高いローギア比（例えば、ギア比2.0）と減速比の低いハイギア比（例えば、ギア比0.3）を備え、ローギア比とハイギア比との切り換えはオイルポンプ１６からの油圧によって行う。ギア比の切り換えは、e-4WDコントロールユニット８からの指令で実施され、通常走行ではローギア比側が選択されるものとする。なお、減速機としては、図示するベルトＣＶＴ１７に限らず、例えば、２段減速比を持つ平行２軸歯車減速機や遊星歯車減速機等でもよい。

前記油圧式湿式多板クラッチ１８は、オイルポンプ１６からの油圧供給により締結され、また、油圧解除により解放される多板クラッチである。そして、ファイナルドライブケース内には、実施例１と同様に潤滑油が充填されていて、油温センサ２７により潤滑油温（＝クラッチ油温）を測定するようにしている。なお、他の構成は、実施例１の構成と同様であるので、図示並びに説明を省略する。

次に、作用を説明すると、実施例２では、図４のステップＳ５へ進んでモーター連れ回り制御が行われるとき、モーター回転数が許容最大回転数を超える場合には、ベルトＣＶＴ１７のギア比を、通常走行時に選択されているローギア比からハイギア比に変更し、後輪回転数を調整する。すなわち、ハイギア比への変更により、モーター４の回転数が許容最大回転数を超えることなく、後輪回転数を高回転数に調整でき、これによって、高速走行時であっても４ＷＤ走行を確保することができる。なお、他の作用については、実施例１と同様であるので説明を省略する。

次に、効果を説明する。
実施例２の四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置にあっては、実施例１の(1)〜(10)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。

(11) 後輪駆動ユニットRT'は、モーター４と油圧式湿式多板クラッチ１８との間に減速比を変更可能なベルトＣＶＴ１７を備え、駆動ユニット制御手段は、モーター連れ回り制御時、モーター４の回転数が予め定められた所定回転数以上とならないように減速比を変更するため、高速走行時であっても、モーター回転数が最大許容回転数を超えることなく、モーター連れ回り制御を行いながら４ＷＤ走行を確保することができる。

以上、本発明の四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置を実施例１および実施例２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。

実施例１，２では、クラッチとして湿式多板クラッチ１２および油圧式湿式多板クラッチ１８を適用する例を示したが、２ウェイクラッチタイプ（例えば、特開平１０−２２６２４６号公報の図１０や図１４に記載）や単板クラッチタイプ（特開２００３−３３５１４１号公報の図３に記載）等、解放時に相対回転数差を生じるタイプのクラッチであれば効果がある。

本発明の従駆動輪駆動ユニット制御装置は、左右前輪をエンジンにより駆動する前輪駆動ベースのモーター四輪駆動車への適用例を示したが、左右後輪をエンジンにより駆動する後輪駆動ベースのモーター四輪駆動車へも適用することができる。
さらに、電動モーターとクラッチとを有する従駆動輪駆動ユニットを備えた四輪駆動車であれば、バッテリ電源により駆動する電動モーターを備え、主駆動輪を電動モーターにより駆動するような電気自動車や燃料電池車にも適用することができるし、さらに、バッテリ電源により駆動する電動モーターを備え、主駆動輪をエンジンや電動モーターにより駆動するシリーズあるいはパラレルによるハイブリッド車にも適用することができる。

実施例１の従駆動輪駆動ユニット制御装置が適用されたモーター四輪駆動車を示す全体システム図である。 実施例１の従駆動輪駆動ユニット制御装置が適用されたモーター四輪駆動車のジェネレーター構造を示す断面図である。 実施例１の従駆動輪駆動ユニット制御装置が適用されたモーター四輪駆動車のファイナルドライブを示す断面図である。 実施例１のe-4WDコントロールユニットにより実行される後輪駆動ユニット制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の引き摺り制御終了判定で用いられるモーター回転数−引き摺り制御実施時間のマップの一例を示す図である。 実施例１の引き摺り制御終了判定で用いられるモーター回転数−クラッチ油温−引き摺り制御時間のマップの一例を示す図である。 実施例２の従駆動輪駆動ユニット制御装置が適用されたモーター四輪駆動車の後輪駆動ユニットを示す図である。

符号の説明

1L,1R 左右前輪（主駆動輪）
２ エンジン
3L,3R 左右後輪（従駆動輪）
４ モーター（電動モーター）
５ 変速機&デフギア
６ 無端ベルト
７ ジェネレーター（発電機）
８ e-4WDコントロールユニット
９ａ，９ｂ パワーケーブル
１０ ジャンクションボックス
RT，RT' 後輪駆動ユニット（従駆動輪駆動ユニット）
１１ ファイナルドライブ
１２ 湿式多板クラッチ（クラッチ）
１３ 電磁クラッチ
１４ ギア減速機
１５ ディファレンシャルギア
１６ オイルポンプ
１７ ベルトＣＶＴ（減速機）
１８ 油圧式湿式多板クラッチ（クラッチ）
２０ 4WDスイッチ
２１ ＡＢＳコントロールユニット
２２ 自動変速機コントロールユニット
２３ エンジンコントロールユニット
２４ コンビネーションメーター
２５ 4WD警告灯
２６ 4WD表示灯
２７ 油温センサ（油温検出手段）

Claims (11)

1. 電動モーターと、該電動モーターと共に回転するモーター側回転部材と従駆動輪と共に回転する従駆動輪側回転部材との締結解放を切り換え可能なクラッチと、を有する従駆動輪駆動ユニットを備えた四輪駆動車において、
   前記クラッチの解放時であって、かつ、クラッチ引き摺りトルクが発生している場合、前記クラッチを締結すると共に、従駆動輪回転数を主駆動輪回転数に対応させるように、前記電動モーターを連れ回り制御する駆動ユニット制御手段を設けたことを特徴とする四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置。
2. 請求項１に記載された四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置において、
   前記駆動ユニット制御手段は、クラッチ解放状態による走行中であって、主駆動輪回転数が従駆動輪回転数よりも大きくなった場合、引き摺りトルクが発生したと判定することを特徴とする四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置。
3. 請求項１に記載された四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置において、
   前記駆動ユニット制御手段は、クラッチ解放状態による走行中であって、クラッチ温度検出値が第１設定温度以下の場合、引き摺りトルクが発生したと判定することを特徴とする四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置。
4. 請求項１に記載された四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置において、
   前記駆動ユニット制御手段は、クラッチ解放状態による走行中であって、クラッチ油温検出値が第１設定温度以下であり、かつ、主駆動輪回転数が従駆動輪回転数よりも大きくなった場合、引き摺りトルクが発生したと判定することを特徴とする四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載された四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置において、
   前記駆動ユニット制御手段は、モーター連れ回り制御時、主駆動輪回転数を読み込み、従駆動輪回転数が主駆動輪回転数に一致するように電動モーターの回転数制御を行うことを特徴とする四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載された四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置において、
   前記駆動ユニット制御手段は、クラッチ油温検出値が第２設定温度以上になった場合、クラッチ締結とモーター連れ回り制御による引き摺り制御を終了することを特徴とする四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置。
7. 請求項１乃至５の何れか１項に記載された四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置において、
   前記駆動ユニット制御手段は、引き摺り制御を開始してから予め定められた所定時間を経過した場合、クラッチ締結とモーター連れ回り制御による引き摺り制御を終了することを特徴とする四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置。
8. 請求項１乃至５の何れか１項に記載された四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置において、
   前記駆動ユニット制御手段は、モーター回転数相当値と引き摺り制御実施時間とに基づいて引き摺り制御時間を算出し、引き摺り制御を開始してから算出された引き摺り制御時間を経過した場合、クラッチ締結とモーター連れ回り制御による引き摺り制御を終了することを特徴とする四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置。
9. 請求項１乃至５の何れか１項に記載された四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置において、
   前記駆動ユニット制御手段は、クラッチ油温検出値とモーター回転数相当値とに基づいて引き摺り制御時間を算出し、引き摺り制御を開始してから算出された引き摺り制御時間を経過した場合、クラッチ締結とモーター連れ回り制御による引き摺り制御を終了することを特徴とする四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置。
10. 請求項１乃至９の何れか１項に記載された四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置において、
    前記従駆動輪駆動ユニットは、モーターとクラッチとの間に減速比を変更可能な減速機を備え、
    前記駆動ユニット制御手段は、モーター連れ回り制御時、電動モーターの回転数が予め定められた所定回転数以上とならないように減速比を変更することを特徴とする四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置。
11. 請求項１乃至１０の何れか１項に記載された四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置において、
    前記四輪駆動車は、主駆動輪をエンジンにより駆動し、従駆動輪を電動モーターにより駆動し、前記電動モーターは、前記エンジンにより駆動される発電機にて発電される電気エネルギーによって駆動されるモーター四輪駆動車であることを特徴とする四輪駆動車の従駆動輪駆動ユニット制御装置。
    

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