JP2006070985A - クラッチ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のクラッチ制御装置に係り、特にクラッチを解放したときに発生するショックを回避することのできるクラッチ制御装置を提供する。
【解決手段】クラッチ制御装置８Ｆは、モータ４からの駆動トルクを摩擦係合によって駆動輪へと伝達するメインクラッチ機構１２Ａと、メインクラッチ機構１２Ａの接続、解放を行う電磁式のパイロットクラッチ機構１２Ｂと、パイロットクラッチ機構１２Ｂの摩擦係合力をメインクラッチ機構１２Ａに対する押圧力に変換するカム機構１２Ｃとを備えたクラッチの制御を行い、前記カム機構１２Ｃは、パイロットクラッチ機構１２Ｂ側の第１カム薄材１２Ｄとメインクラッチ機構１２Ａ側の第２カム薄材１２Ｅとを備え、第１カム薄材１２Ｄと第２カム薄材１２Ｅとの間の相対的な回転位相角差によってメインクラッチ機構１２Ａに対する押圧力を発生させ、回転位相角差が所定範囲内のときにクラッチ１２を解放する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両のクラッチ制御装置に係り、特にクラッチを解放するときに発生するショックを回避するクラッチ制御装置に関する。

従来、前輪をエンジンで駆動し、後輪をモータで駆動可能とした４輪駆動の車両があり、このような車両ではモータから後輪軸までのトルク伝達経路に、例えば特開平１０−３２９５６２号（特許文献１）に記載されているような電磁クラッチや減速機を介装することによって駆動力を制御している。

このような４輪駆動の車両においては、クラッチの解放時に発生するショックを回避するために、例えば特開２００４−１４２４７２号公報（特許文献２）に記載されているように、車両走行中に４輪駆動状態から２輪駆動状態に移行すると判定したときには、モータの出力トルクが所定のクラッチ解放トルクになったときにクラッチを解放状態にするようにし、少なくともクラッチが解放されるまでの間モータの出力トルクをクラッチ解放トルクとなるように制御している。
特開平１０−３２９５６２号公報 特開２００４−１４２４７２号公報

上述した特許文献２に開示された従来例では、モータの出力するトルクを制御することによって、クラッチに負荷されるトルクを制御している。ところが、モータからクラッチまでの間には減速機構があり、この減速機構の潤滑油の温度変化等によるフリクション変化や、さらにモータ及び制御系のばらつきなどが原因となってモータのトルクを制御しただけでは、クラッチに負荷されるトルクを精度良く制御することができずに、クラッチの解放時にショックが発生してしまうという課題があった。

上述した課題を解決するために、本発明のクラッチ制御装置は、駆動源からの駆動トルクを摩擦係合によって駆動輪へと伝達するメインクラッチ機構と、前記メインクラッチ機構の接続、解放を行う電磁式のパイロットクラッチ機構と、前記パイロットクラッチ機構の摩擦係合力を前記メインクラッチ機構に対する押圧力に変換するカム機構とを備えたクラッチの制御を行うクラッチ制御装置において、前記カム機構は、前記パイロットクラッチ機構側の第１カム薄材と前記メインクラッチ機構側の第２カム薄材とを備え、前記第１カム薄材と前記第２カム薄材との間の相対的な回転位相角差によって前記メインクラッチ機構に対する押圧力を発生させ、前記回転位相角差が所定範囲内のときに前記クラッチを解放することを特徴とする。

本発明に係るクラッチ制御装置では、回転位相角差が所定の範囲内のときにクラッチを解放するようにしたので、クラッチに負荷されるトルクを直接制御することができ、これによって減速機構の温度変化によるフリクション変化やモータ及び制御系のトルクのばらつきの影響を受けずにクラッチ解放時におけるショックの発生を確実に回避することができる。

以下、本発明に係わるクラッチ制御装置を実施するための最良の形態である実施例について説明する。

図２は、実施例１に係るクラッチ制御装置を搭載した車両のシステム構成を説明するための図であり、図３は実施例１に係るクラッチ制御装置及び４ＷＤコントローラと各部との接続を説明するための図である。

図２に示すように、本実施例の車両は、左右前輪１Ｌ、１Ｒが、内燃機関であるエンジン２によって駆動される主駆動輪であり、左右後輪３Ｌ、３Ｒが、モータ４によって駆動可能な従駆動輪である。

すなわち、エンジン２の出力トルクＴｅが、トランスミッション３０及びディファレンスギア３１を通じて左右前輪１Ｌ、１Ｒに伝達されるように構成されている。

このトランスミッション３０には、現在の変速のレンジを検出するシフト位置検出部３２が設けられ、このシフト位置検出部３２は、検出したシフト位置信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。

次に、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、メインスロットルバルブ１５とサブスロットルバルブ１６が介装されている。メインスロットルバルブ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。このメインスロットルバルブ１５は、アクセルペダル１７の踏み込み量に機械的に連動するか、あるいはアクセルペダル１７の踏み込み量を検出するアクセルセンサ４０の踏み込み量検出値に応じて、エンジンコントローラ１８が電気的に調整制御することで、そのスロットル開度が調整される。上述したアクセルセンサ４０の踏み込み量検出値は、４ＷＤコントローラ８にも出力される。

また、サブスロットルバルブ１６は、ステップモータ１９をアクチュエータとし、そのステップ数に応じた回転角により開度が調整制御される。ステップモータ１９の回転角は、モータコントローラ２０からの駆動信号によって調整制御される。なお、サブスロットルバルブ１６にはスロットルセンサが設けられており、このスロットルセンサで検出されるスロットル開度検出値に基づいて、上記ステップモータ１９のステップ数はフィードバック制御される。ここで、上記サブスロットルバルブ１６のスロットル開度をメインスロットルバルブ１５の開度以下等に調整することによって、運転者のアクセルペダルの操作とは独立して、エンジン２の出力トルクを制御することができる。

また、エンジン２には、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が備えられ、このエンジン回転数検出センサ２１は、検出した信号をエンジンコントローラ１８及び４ＷＤコントローラ８に出力する。

また、符号３４はブレーキペダルであって、そのブレーキペダル３４のストローク量がブレーキストロークセンサ３５によって検出される。このブレーキストロークセンサ３５は検出したブレーキストローク量を制動コントローラ３６及び４ＷＤコントローラ８に出力する。

制動コントローラ３６は、入力されたブレーキストローク量に応じて、各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒに装備したディスクブレーキなどの制動装置３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲを通じて、車両に作用する制動力を制御する。

また、上記エンジン２の回転トルクＴｅの一部は、無端ベルト６を介して発電機７に伝達されることで、上記発電機７はエンジン２の回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｈで回転する。

上記発電機７は、図３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によって発電機制御指令値ｃ１（デューティ比）が制御されることで、界磁電流Ｉｆｈを通じて、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。すなわち、電圧調整器２２は、４ＷＤコントローラ８から発電機制御指令ｃ１（界磁電流値）を取得し、その発電機制御指令ｃ１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。

そして、発電機７が発電した電力は、電線９を介してモータ４に供給可能となっている。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。

次に、モータ４の駆動軸は、減速機１１及びクラッチ１２を介して後輪３Ｌ、３Ｒに接続可能となっている。符号１３はデフを表している。

また、上記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、この電流センサ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、検出した電気子電流信号を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Ｅ（モータ４の電圧）が４ＷＤコントローラ８で検出される。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に供給される電圧（電流）の遮断及び接続が制御される。

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。

上記モータ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、このモータ用回転数センサ２６は、検出したモータ４の回転数信号を４ＷＤコントローラ８に出力する。

各車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲは、各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒに設けられ、対応する車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒの回転数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。

次に、４ＷＤコントローラ８とクラッチ制御装置８Ｆ、クラッチ１２の構成を図１に基づいて説明する。図１に示すように、４ＷＤコントローラ８は発電機制御部８Ａ、リレー制御部８Ｂ、モータ制御部８Ｃ、４ＷＤ制御部８Ｄ、記憶部８Ｅを備えており、クラッチ制御装置８Ｆと相互に接続されている。

上記発電機制御部８Ａは、電圧調整器２２を通じて、発電機７の発電電圧Ｖをモニターしながら、発電機７の発電機指令値ｃ１を出力して界磁電流Ｉｆｈを調整する。

リレー制御部８Ｂは、発電機７からモータ４への電力供給の遮断及び接続を、リレー２４を制御することによって行なっている。

モータ制御部８Ｃは、モータ４の界磁電流Ｉｆｍを調整することで、モータ４のトルクを所定の値に調整する。

４ＷＤ制御部８Ｄは、各センサからの情報に基づいて４輪駆動と２輪駆動の切り換えを制御しており、とくにクラッチ制御装置８Ｆに対してはクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令を出力したり、４輪駆動から２輪駆動へ切り換えるときには４輪駆動を終了させる信号を出力したりしている。

記憶部８Ｅは、４輪駆動と２輪駆動の切り換えを制御するための処理に必要となる各種のデータやプログラムを格納している。とくに、クラッチ制御装置８Ｆで行われる処理に対しては、回転位相角差の所定値や回転位相角差の単位時間当たりの変化量の所定値などを格納している。

クラッチ１２は、例えば図１２に示すような電磁クラッチであって、駆動源であるモータ４からの駆動トルクを摩擦係合によって駆動輪となる後輪３Ｌ、３Ｒへと伝達するメインクラッチ機構１２Ａと、このメインクラッチ機構１２Ａの接続、解放を行う電磁式のパイロットクラッチ機構１２Ｂと、このパイロットクラッチ機構１２Ｂの摩擦係合力をメインクラッチ機構１２Ａに対する押圧力に変換するカム機構１２Ｃとを備えている。なお、このような機構の電磁クラッチは、例えば特開平１０−３２９５６２号公報等に開示されている公知のクラッチ機構である。

このカム機構１２Ｃは、入力軸側となるパイロットクラッチ機構側の第１カム薄材１２Ｄと出力軸側となるメインクラッチ機構側の第２カム薄材１２Ｅとを備え、第１カム薄材１２Ｄと第２カム薄材１２Ｅとの間の相対的な回転位相角差によってメインクラッチ機構１２Ａに対する押圧力を発生させるような構造になっている。そして、４ＷＤコントローラ８からのクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令に応じてクラッチ制御装置８Ｆがクラッチ１２を制御して接続状態又は解放状態となる。

また、クラッチ１２には、例えば角度センサなど設置して第１カム薄材１２Ｄと第２カム薄材１２Ｅの回転位相角を検出できるようにする。

クラッチ制御装置８Ｆは、第１カム薄材１２Ｄ及び第２カム薄材１２Ｅの回転位相角差を算出し、この回転位相角差に基づいてクラッチ１２を解放するタイミングを決定してクラッチ１２にクラッチ制御指令を出力する。

また、クラッチ制御装置８Ｆは、モータ用回転数センサ２６からモータ４の回転数を取得するとともに、車輪速センサ２７ＲＬ、２７ＲＲからの情報に基づいて車軸の回転数も取得するようにしている。

次に、本実施例に係るクラッチ制御装置８Ｆによるクラッチ１２を開放するときの制御処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。

図４に示すように、まずクラッチ制御装置８Ｆはクラッチ１２から入力軸側である第１カム薄材１２Ｄの回転位相角を取得するとともに（Ｓ４０１）、出力軸側である第２カム薄材１２Ｅの回転位相角を取得する（Ｓ４０２）。これらの回転位相角はクラッチ１２に設けられた角度センサなどから取得する。

そして、これらの回転位相角の差を求めて回転位相角差を算出し（Ｓ４０３）、予め設定された所定の回転位相角差の範囲を記憶部８Ｅから取得して（Ｓ４０４）回転位相角差が所定範囲内になっているか否かを判定する（Ｓ４０５）。

ここで、回転位相角差が所定範囲外のときにはステップＳ４０３に戻って再び回転位相角差を算出するようにし、回転位相角差が所定範囲内のときには、次にクラッチ１２をＯＦＦにするか否かを判定する（Ｓ４０６）。このとき、クラッチ制御装置８Ｆは４ＷＤ制御部８ＤからのクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力されていれば（Ｓ４０７）、このクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令に基づいてクラッチ１２の接続、あるいは解放を行うが、クラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力されていなければ、とくにクラッチ１２の制御を行わずにステップＳ４０３に戻って回転位相角差を算出する。

また、クラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力され、このクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令がクラッチ１２をＯＦＦにする指令のときには、クラッチ制御装置８ＦはクラッチをＯＦＦにして（Ｓ４０８）クラッチ１２を解放するときの制御処理を終了する。

ここで、クラッチ１２の解放時に発生するショックのメカニズムを図５に基づいて説明し、本実施例のクラッチ制御装置８Ｆがどのようにショックの発生を回避しているかを説明する。図５（ａ）はクラッチ１２を接続しているときのクラッチ伝達トルクとカム薄材の回転位相角差との関係を示す図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＰ部拡大図である。なお、図５（ａ）の丸数字を本文中では例えば「マル１」というように表記する。

図５（ａ）に示すように、クラッチ１２をＯＮにして図中の原点からカム機構１２Ｃを捩じっていくと（回転位相角差を増大していくと）、パイロットクラッチ機構１２Ｂが引き付けられていき（図中、マル１）、メインクラッチ機構１２Ａが押し付けられてクラッチ伝達トルクが増大して最大トルクが負荷される点に達する（図中、マル２）。

そして、クラッチをＯＮにしたままの状態でカム機構１２Ｃを反対方向に捩じると、クラッチ伝達トルクは減少し、回転位相角差も微減していく（図中、マル３）。そして、カム薄材やカム薄材の間に設けられたカムフォロワの弾性変形によってクラッチ伝達トルク＝０となっても回転位相角差はゼロにならず（図中Ｐ部）、さらに反対側にカムを捩じってマイナス側の頂点で弾性変形の影響がなくなって（図中、マル４）回転位相角差はゼロに向かって下がっていく。

その後、カム機構１２Ｃを反対側に捩じると、プラス側で説明したのと同様にマイナス側の最大トルクまでクラッチ伝達トルクは変化していく（図中、マル５）。

次に、図５（ａ）のＰ部を拡大した図５（ｂ）に基づいて、クラッチ１２をＯＦＦにしたときに発生するショックについて説明する。

クラッチをＯＦＦにしたときにショックが発生するタイミングには３点ある。 まず１つ目のタイミングは、クラッチ伝達トルクが大きいときである。すなわち、図５（ｂ）のＡ点のように、クラッチ伝達トルクが大きい時点でクラッチをＯＦＦにすると、クラッチを含むトルク伝達系に蓄えられた捩じり力が開放されてショックになる。このとき開放されるエネルギーは、Ａ点を頂点とした三角形の面積になるので、クラッチ伝達トルクが大きいと三角形の面積が大きくなり、発生するショックも大きくなる。

次に、２つ目のタイミングは、回転位相角差の減少速度が大きいときである。このタイミングでクラッチをＯＦＦにすると、バックラッシュによるショックが発生する。例えば、図５（ｂ）のＢ点である。

さらに、３つ目のタイミングは、マイナスのクラッチ伝達トルクが大きいときである。例えば、図５（ｂ）のＣ点である。このＣ点では、クラッチをＯＦＦにするとクラッチを含むトルク伝達系のフリクション等によりショックが発生し、このとき開放されるエネルギーは、Ｃ点を頂点とした三角形の面積になる。

このように、クラッチをＯＦＦにするタイミングによってショックが発生してしまう。そこで、本実施例のクラッチ制御装置８Ｆでは、上述した３つのタイミングを回避できるように、回転位相角差が所定範囲内のときにクラッチをＯＦＦするように制御する。この所定範囲は図５（ｂ）のＤ点からＢ点の手前までの範囲であって、この位相差は実験等によって求められる。Ｄ点ではクラッチ伝達トルクが小さくなるので、斜線で示した三角形の面積が小さくなり発生するショックも小さくなる。

このように、本実施例に係るクラッチ制御装置８Ｆでは、回転位相角差が実験等によって予め求めた所定の範囲内のときにクラッチを解放するようにしたので、クラッチの解放時に発生するショックを回避することができ、さらに回転位相角でクラッチを解放するタイミングを制御するので、クラッチに負荷されるトルクを直接制御することができ、これによって減速機構の温度変化によるフリクション変化やモータ及び制御系のトルクのばらつきの影響を受けずにクラッチ解放時におけるショックの発生を確実に回避することができる（請求項１の効果）。

次に、本発明の実施例２を図６に基づいて説明する。なお、車両その他の構成については、実施例１と同一なので詳しい説明は省略する。図６は本実施例に係るクラッチ制御装置８Ｆによるクラッチ１２を開放するときの制御処理を説明するためのフローチャートである。

図６に示すように、まずクラッチ制御装置８Ｆはクラッチ１２から入力軸側である第１カム薄材１２Ｄの回転位相角を取得するとともに（Ｓ６０１）、出力軸側である第２カム薄材１２Ｅの回転位相角を取得する（Ｓ６０２）。

そして、これらの回転位相角の差を求めて回転位相角差を算出し（Ｓ６０３）、実験等によって予め求められて設定された回転位相角差の所定の範囲を記憶部８Ｅから取得して（Ｓ６０４）回転位相角差が所定範囲内になっているか否かを判定する（Ｓ６０５）。

ここで、回転位相角差が所定の範囲外のときにはステップＳ６０３に戻って再び回転位相角差を算出するようにし、回転位相角差が所定範囲内のときには、次に回転位相角差の単位時間当たりの変化量を算出する（Ｓ６０６）。そして、予め設定された回転位相角差の単位時間当たりの変化量の所定値を記憶部８Ｅから取得して（Ｓ６０７）算出した変化量が所定値以下になっているか否かを判定する（Ｓ６０８）。なお、この回転位相角差の単位時間当たりの変化量の所定値も予め実験等によって求められた値である。

ここで、変化量が所定値より大きいときにはステップＳ６０３に戻って再び回転位相角差を算出するようにし、変化量が所定値以下のときには、次にクラッチ１２をＯＦＦにするか否かを判定する（Ｓ６０９）。このとき、クラッチ制御装置８Ｆは４ＷＤ制御部８ＤからのクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力されていれば（Ｓ６１０）、このクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令に基づいてクラッチ１２の接続、あるいは解放を行うが、クラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力されていなければ、とくにクラッチ１２の制御を行わずにステップＳ６０３に戻って回転位相角差を算出する。

また、クラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力され、このクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令がクラッチ１２をＯＦＦにする指令のときには、クラッチ制御装置８ＦはクラッチをＯＦＦにして（Ｓ６１１）クラッチ１２を解放するときの制御処理を終了する。

このように、本実施例に係るクラッチ制御装置８Ｆでは、回転位相角差が予め定められた所定の範囲内であるとともに、回転位相角差の単位時間当たりの変化量が予め定められた所定値以下のときにクラッチ１２を開放するようにしたので、図５（ｂ）で示したＢ点を回避することができ、これによってより確実にクラッチ開放時におけるショックの発生を回避することができる（請求項２の効果）。

次に、本発明の実施例３を図７に基づいて説明する。なお、車両その他の構成については、実施例１と同一なので詳しい説明は省略する。図７は本実施例に係るクラッチ制御装置８Ｆによるクラッチ１２を開放するときの制御処理を説明するためのフローチャートである。

図７に示すように、まずクラッチ制御装置８Ｆは、モータ４の回転数をモータ用回転数センサ２６から取得し（Ｓ７０１）、次に駆動輪である車軸の回転数を車輪速センサ２７ＲＬ、２７ＲＲから取得する（Ｓ７０２）。そして、それぞれの回転数を時間積分して積算し、積算したものの差を求めることによって回転位相角差を算出し（Ｓ７０３）、（実験等によって）予め設定された所定の回転位相角差の範囲を記憶部８Ｅから取得して（Ｓ７０４）回転位相角差が所定範囲内になっているか否かを判定する（Ｓ７０５）。

ここで、回転位相角差が所定範囲外のときにはステップＳ７０３に戻って再び回転位相角差を算出するようにし、算出した回転位相角差が所定範囲内のときには、次にクラッチ１２をＯＦＦにするか否かを判定する（Ｓ７０６）。このとき、クラッチ制御装置８Ｆは４ＷＤ制御部８ＤからのクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力されていれば（Ｓ７０７）、このクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令に基づいてクラッチ１２の接続、あるいは解放を行うが、クラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力されていなければ、とくにクラッチ１２の制御を行わずにステップＳ７０３に戻って回転位相角差を算出する。

また、クラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力され、このクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令がクラッチ１２をＯＦＦにする指令のときには、クラッチ制御装置８ＦはクラッチをＯＦＦにして（Ｓ７０８）クラッチ１２を解放するときの制御処理を終了する。

このように、本実施例に係るクラッチ制御装置８Ｆでは、モータ４の回転数と車軸の回転数をそれぞれ積算し、その差を求めることによって回転位相角差を算出するようにしたので、クラッチ１２に第１及び第２カム薄材１２Ｄ、１２Ｅの回転位相角を検出するための角度センサなどを新たに追加して設置する必要がなくなり、コストを削減することが可能になる（請求項３の効果）。

次に、本発明の実施例４を図８に基づいて説明する。なお、車両その他の構成については、実施例１と同一なので詳しい説明は省略する。図８は本実施例に係るクラッチ制御装置８Ｆによるクラッチ１２を開放するときの制御処理を説明するためのフローチャートである。

図８に示すように、まずクラッチ制御装置８Ｆはクラッチ１２からクラッチ１２に負荷されているクラッチ伝達トルクを取得し、このクラッチ伝達トルクが最大トルクになったか否かを監視する（Ｓ８０１）。そして、最大トルクが負荷されると、回転位相角差を「０」にセットする（Ｓ８０２）。

次に、クラッチ制御装置８Ｆはモータ４の回転数をモータ用回転数センサ２６から取得し（Ｓ８０３）、駆動輪である車軸の回転数を車輪速センサ２７ＲＬ、２７ＲＲから取得して（Ｓ８０４）それぞれの回転数の積算を開始する。以下、クラッチ制御装置８Ｆは図７で説明した実施例３と同様の処理を行ってクラッチ１２を解放するときの制御処理を行う。

このように、本実施例に係るクラッチ制御装置８Ｆでは、クラッチ１２のクラッチ伝達トルクが最大になったときから回転数の積算を開始するようにしたので、クラッチ１２を構成しているカム薄材やメインクラッチ機構１２Ａのクラッチ板によるばらつきの影響を軽減することができ、これによってより精度良くクラッチ１２をＯＦＦするときに発生するショックを回避することができる（請求項４の効果）。

このようにしてばらつきの影響を軽減できるのは、図５で説明したクラッチ伝達トルクと回転位相角差との特性を示したグラフにおいて、最大トルクへと立ち上がる部分（図中、マル２）では、カム薄材とメインクラッチ機構１２Ａのクラッチ板の製造ばらつきによる隙間の影響を受けるのでばらつきが大きくなってしまうが、最大トルクから下がる部分（図中、マル３）では、メインクラッチ機構１２Ａのうねり成分のばらつきしかないので、ばらつきの影響を小さく抑えることができるからである。

次に、本発明の実施例５を図９に基づいて説明する。なお、車両その他の構成については、実施例１と同一なので詳しい説明は省略する。図９は本実施例に係るクラッチ制御装置８Ｆによるクラッチ１２を開放するときの制御処理を説明するためのフローチャートである。

図９に示すように、まずクラッチ制御装置８Ｆは４ＷＤ制御部８ＤからのクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令がクラッチ１２をＯＦＦする指令、すなわち４ＷＤを終了させる信号であるか否かを監視し（Ｓ９０１）、４ＷＤを終了させる信号を受信したときには、回転位相角差を「０」にセットする（Ｓ９０２）。

そして、モータ４の回転数をモータ用回転数センサ２６から取得し（Ｓ９０３）、次に駆動輪である車軸の回転数を車輪速センサ２７ＲＬ、２７ＲＲから取得して（Ｓ９０４）それぞれの回転数の積算を開始する。以下、クラッチ制御装置８Ｆは図７で説明した実施例３と同様の処理を行ってクラッチ１２を解放するときの制御処理を行う。

このように、本実施例に係るクラッチ制御装置８Ｆでは、４ＷＤを終了させる信号を取得したときから回転数の積算を開始するようにしたので、実施例４と同様にクラッチ１２を構成しているカム薄材やメインクラッチ機構１２Ａのクラッチ板によるばらつきの影響を軽減することができ、これによってより精度良くクラッチをＯＦＦするときに発生するショックを回避することができる（請求項５の効果）。

次に、本発明の実施例６を図１０に基づいて説明する。なお、車両その他の構成については、実施例１と同一なので詳しい説明は省略する。図１０は本実施例に係るクラッチ制御装置８Ｆによるクラッチ１２を開放するときの制御処理を説明するためのフローチャートである。

図１０に示すように、まずクラッチ制御装置８Ｆはクラッチ１２から入力軸側である第１カム薄材１２Ｄの回転位相角を取得するとともに（Ｓ１００１）、出力軸側である第２カム薄材１２Ｅの回転位相角を取得する（Ｓ１００２）。

そして、これらの回転位相角の差を求めて回転位相角差を算出し（Ｓ１００３）、予め設定された回転位相角差の所定の範囲を記憶部８Ｅから取得して（Ｓ１００４）回転位相角差が所定範囲内になっているか否かを判定する（Ｓ１００５）。

ここで、回転位相角差が所定の範囲外のときにはステップＳ１００３に戻って再び回転位相角差を算出するようにし、回転位相角差が所定範囲内のときには、次に回転位相角差の単位時間当たりの変化量を算出する（Ｓ１００６）。そして、予め設定された回転位相角差の単位時間当たりの変化量の所定値を記憶部８Ｅから取得して（Ｓ１００７）算出した変化量が所定値以下になっているか否かを判定する（Ｓ１００８）。

ここで、変化量が所定値より大きいときにはクラッチ制御装置８Ｆはモータ制御部８Ｃにモータ４のトルクを所定値だけ増加させる信号を送信してモータ４のトルクを増加させてから（Ｓ１００９）ステップＳ１００３に戻って再び回転位相角差を算出する。

また、ステップＳ１００８において変化量が所定値以下のときには、次にクラッチ１２をＯＦＦにするか否かを判定する（Ｓ１０１０）。このとき、クラッチ制御装置８Ｆは４ＷＤ制御部８ＤからのクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力されていれば（Ｓ１０１１）、このクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令に基づいてクラッチ１２の接続、あるいは解放を行うが、クラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力されていなければ、とくにクラッチ１２の制御を行わずにステップＳ１００３に戻って回転位相角差を算出する。

また、クラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力され、このクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令がクラッチ１２をＯＦＦにする指令のときには、クラッチ制御装置８ＦはクラッチをＯＦＦにして（Ｓ１０１２）クラッチ１２を解放するときの制御処理を終了する。

このように、本実施例に係るクラッチ制御装置８Ｆでは、回転位相角差の単位時間当たりの変化量が所定値より大きいときには、モータ４の駆動トルクを所定値だけ増加させるようにしたので、モータ４の駆動トルクが増えたことにより回転位相角差の単位時間当たりの変化量を変化させることができ、これによってクラッチ１２のＯＮ／ＯＦＦを容易にすることができる。また、クラッチ１２のガタ打ちによるショックの発生を防止することもできる（請求項６の効果）。

次に、本発明の実施例７を図１１に基づいて説明する。なお、車両その他の構成については、実施例１と同一なので詳しい説明は省略する。図１１は本実施例に係るクラッチ制御装置８Ｆによるクラッチ１２を開放するときの制御処理を説明するためのフローチャートである。

図１１に示すように、まずクラッチ制御装置８Ｆはクラッチ１２から入力軸側である第１カム薄材１２Ｄの回転位相角を取得するとともに（Ｓ１１０１）、出力軸側である第２カム薄材１２Ｅの回転位相角を取得する（Ｓ１１０２）。

そして、これらの回転位相角の差を求めて回転位相角差を算出し（Ｓ１１０３）、予め設定された所定の回転位相角差の範囲を記憶部８Ｅから取得して（Ｓ１１０４）回転位相角差が所定範囲内になっているか否かを判定する（Ｓ１１０５）。

ここで、算出した回転位相角差が所定範囲外のときには、次にモータ用回転数センサ２６からモータ４の回転数を取得してこの回転数が所定値よりも高いか否かを判定し（Ｓ１１０６）、モータ４の回転数が高いと判定されたときには、リレー制御部８Ｂにモータ４を停止する信号を送信してモータ４への電力の供給を一旦停止する（Ｓ１１０７）。このときモータ４がＤＣモータのときには電機子電流をショートさせ、ＡＣモータのときには三相短絡させて電力の供給を停止する。ただし、モータ４の回転数が下がり過ぎないように電力の供給を停止するのは、例えば１００ｍｓｅｃのように短時間だけ実施する。こうして、モータ４の回転数を下げてからステップＳ１１０３に戻って再び回転位相角差を算出する。

また、ステップＳ１１０６においてモータ４の回転数が所定値以下と判定されたときには、クラッチ制御装置８Ｆはモータ制御部８Ｃにモータ４のトルクを所定値だけ増加させる信号を送信してモータ４のトルクを増加させてから（Ｓ１１０８）ステップＳ１１０３に戻って再び回転位相角差を算出する。

さらに、ステップＳ１１０５において、回転位相角差が所定範囲内のときには、次にクラッチ１２をＯＦＦにするか否かを判定する（Ｓ１１０９）。このとき、クラッチ制御装置８Ｆは４ＷＤ制御部８ＤからのクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力されていれば（Ｓ１１１０）、このクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令に基づいてクラッチ１２の接続、あるいは解放を行うが、クラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力されていなければ、とくにクラッチ１２の制御を行わずにステップＳ１１０３に戻って回転位相角差を算出する。

また、クラッチＯＮ／ＯＦＦ指令が入力され、このクラッチＯＮ／ＯＦＦ指令がクラッチ１２をＯＦＦにする指令のときには、クラッチ制御装置８ＦはクラッチをＯＦＦにして（Ｓ１１１１）クラッチ１２を解放するときの制御処理を終了する。

このように、本実施例に係るクラッチ制御装置８Ｆでは、回転位相角差が所定範囲外であるとともに、モータ４の回転数が所定値より高いときには、モータ４への電力供給を一旦停止してモータ４の回転数を下げるようにしたので、クラッチ１２を解放したときにモータ４の回転が吹き上がり、過回転になることを防止することができる（請求項７の効果）。

以上、本発明に係わるクラッチ制御装置について、図示した実施例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

実施例１に係るクラッチ制御装置、４ＷＤコントローラ及びクラッチの構成を示すブロック図である。 実施例１に係るクラッチ制御装置を搭載した車両のシステム構成を説明するための図である。 実施例１に係るクラッチ制御装置及び４ＷＤコントローラと各部との接続を説明するための図である。 実施例１に係るクラッチ制御装置によるクラッチを解放するときの制御処理を説明するためのフローチャートである。 クラッチの解放時に発生するショックのメカニズムを説明するための図である。 実施例２に係るクラッチ制御装置によるクラッチを解放するときの制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施例３に係るクラッチ制御装置によるクラッチを解放するときの制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施例４に係るクラッチ制御装置によるクラッチを解放するときの制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施例５に係るクラッチ制御装置によるクラッチを解放するときの制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施例６に係るクラッチ制御装置によるクラッチを解放するときの制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施例７に係るクラッチ制御装置によるクラッチを解放するときの制御処理を説明するためのフローチャートである。 電磁クラッチの構造を示す断面図。

符号の説明

１Ｌ…左右前輪
２…エンジン
３Ｌ…左右後輪
４…モータ
６…無端ベルト
７…発電機
８…ＷＤコントローラ
８Ａ…発電機制御部
８Ｂ…リレー制御部
８Ｃ…モータ制御部
８Ｄ…ＷＤ制御部
８Ｅ…記憶部
８Ｆ…クラッチ制御装置
９…電線
１０…ジャンクションボックス
１１…減速機
１２…クラッチ
１２Ａ…メインクラッチ機構
１２Ｂ…パイロットクラッチ機構
１２Ｃ…カム機構
１２Ｄ…第１カム薄材
１２Ｅ…第２カム薄材
１３…デフ
１４…吸気管路
１５…メインスロットルバルブ
１６…サブスロットルバルブ
１７…アクセルペダル
１８…エンジンコントローラ
１９…ステップモータ
２０…モータコントローラ
２１…エンジン回転数検出センサ
２２…電圧調整器
２３…電流センサ
２４…リレー
２５…サーミスタ
２６…モータ用回転数センサ
２７ＦＬ、２７ＲＬ、２７ＲＬ、２７ＲＲ…車輪速センサ
３０…トランスミッション
３１…ディファレンスギア
３２…シフト位置検出部
３４…ブレーキペダル
３５…ブレーキストロークセンサ
３６…制動コントローラ
３７ＦＬ、３７ＦＲ、３７ＲＬ、３７ＲＲ…制動装置
４０…アクセルセンサ

Claims (7)

1. 駆動源からの駆動トルクを摩擦係合によって駆動輪へと伝達するメインクラッチ機構と、前記メインクラッチ機構の接続、解放を行う電磁式のパイロットクラッチ機構と、前記パイロットクラッチ機構の摩擦係合力を前記メインクラッチ機構に対する押圧力に変換するカム機構とを備えたクラッチの制御を行うクラッチ制御装置において、
   前記カム機構は、前記パイロットクラッチ機構側の第１カム薄材と前記メインクラッチ機構側の第２カム薄材とを備え、前記第１カム薄材と前記第２カム薄材との間の相対的な回転位相角差によって前記メインクラッチ機構に対する押圧力を発生させ、
   前記回転位相角差が予め定められた所定範囲内のときに前記クラッチを解放することを特徴とするクラッチ制御装置。
2. 前記回転位相角差の単位時間当たりの変化量が予め定められた所定の変化量以下のときに前記クラッチを解放することを特徴とする請求項１に記載のクラッチ制御装置。
3. 前記駆動源の回転数と前記駆動輪の回転数とをそれぞれ積算し、積算した前記回転数の差を求めることによって前記回転位相角差を算出することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のクラッチ制御装置。
4. 前記駆動源の回転数と前記駆動輪の回転数とを積算するときには、前記クラッチが伝達するトルクが最大になったときから積算を開始することを特徴とする請求項３に記載のクラッチ制御装置。
5. 前記駆動源の回転数と前記駆動輪の回転数とを積算するときには、４輪駆動を終了させる信号を受信したときから積算を開始することを特徴とする請求項３に記載のクラッチ制御装置。
6. 前記回転位相角差の単位時間当たりの変化量が所定の変化量より大きいときには、前記駆動源の駆動トルクを所定の値だけ増加させることを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のクラッチ制御装置。
7. 前記回転位相角差が所定範囲外であり、前記駆動源の回転数が所定の回転数より大きいときには、前記駆動源への電力供給を停止することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のクラッチ制御装置。
   

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