JP2006290241A - 四輪駆動車 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動状態の切換時間が短縮された四輪駆動／二輪駆動切換可能な四輪駆動車を提供する。
【解決手段】 車両１は、外気温を検出する外気温センサ３８と、二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換指示を入力する２ＷＤ／４ＷＤスイッチ４２と、二輪駆動状態と四輪駆動状態の機械的動力伝達の切換を行なうトランスファ１０と、トランスファ１０を作動させるアクチュエータ１２と、アクチュエータ１２を制御するＥＣＵ３０とを備える。ＥＣＵ３０は、外気温検出部の検出値に応じてアクチュエータ１２への供給電流を決定する。好ましくは、トランスファ１０は、アクチュエータ１２から発生される力によって原動軸の回転を被駆動軸に伝達し、原動軸と被駆動軸の回転が同期したときに原動軸と被駆動軸とを嵌合させるシンクロナイザ機構を含む。
【選択図】 図１

Description

この発明は、四輪駆動車に関し、特に二輪駆動と四輪駆動を切換可能な四輪駆動車に関する。

四輪駆動車の中には、安定性の高い乾燥路面での一般走行に適する燃費に優れた二輪駆動モードと雨天や積雪時または悪路における走行に適する四輪駆動モードを切換えることができる、いわゆるパートタイム４ＷＤシステムが採用されるものがある。

特開平３−１４８３３７号公報（特許文献１）にはこのような四輪駆動と二輪駆動とを切換可能な車両においてアクチュエータによって作動される駆動状態切換装置が開示されている。
特開平３−１４８３３７号公報 特開平４−２９７３３５号公報

ところで、駆動状態切換装置が駆動状態切換に要する時間は、駆動状態切換装置が収容されるケース内の作動油粘度によって大きく異なる。しかしながら、特開平３−１４８３３７号公報（特許文献１）をはじめとした駆動状態切換装置を作動させるアクチュエータの作動電流は常に一定である。

通常、ＳＵＶ（スポーツユーティリティビークル）、ピックアップトラック等の車両においては、二輪駆動、四輪駆動等種々の駆動力伝達モードを有し、その切換機構部をトランスファ内部に構成している。ここでトランスファとは、ベースとなる駆動方式（たとえばＦＦ、ＦＲ）の動力伝達系から本来は駆動輪でなかった側に伝達するトルクを取出す部分、つまり常時駆動輪への動力伝達系から常時駆動輪でない駆動輪側に伝達するトルクを取出す部分である。

そしてこのトランスファ内部の切換機構部は、外気温の変化に伴いトランスファ内部や駆動システムを構成するフロントデフの引きずり抵抗変化などにより、特に冬期や寒冷地においては切換に時間がかかるという問題点があった。これは、低温では潤滑油粘度が増大し、トランスファやフロントデフの引きずり抵抗変化は潤滑油のこの粘度変化の影響を大きく受けることに起因する。これに加えて切換に必要な推力を発生するアクチュエータとして用いられるモータにおいて、温度により回転軸支持部分の嵌合精度が変化すること等に起因する摺動抵抗の変化も影響する。

このため、冬期に二輪駆動状態にしておいた車両を翌朝始動直後に二輪駆動から四輪駆動に切換える場合などには、切換スイッチを運転者が押したにも拘らずなかなか四輪駆動に切換わらないというような問題が生ずることがある。

この発明の目的は、駆動状態の切換時間が短縮された四輪駆動／二輪駆動切換可能な四輪駆動車を提供することである。

この発明は、要約すると、四輪駆動車であって、外気温を検出する外気温検出部と、二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換指示を入力する入力部と、二輪駆動状態と四輪駆動状態の機械的動力伝達の切換を行なう切換部と、切換部を作動させるアクチュエータと、アクチュエータを制御する制御部とを備える。制御部は、外気温検出部の検出値に応じてアクチュエータへの供給電流を決定する。

この発明の他の局面に従うと、四輪駆動車であって、作動油温度を検出する油温検出部と、二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換指示を入力する入力部と、二輪駆動状態と四輪駆動状態の機械的動力伝達の切換を行なう切換部と、切換部を作動させるアクチュエータと、アクチュエータを制御する制御部とを備える。制御部は、油温検出部の検出値に応じてアクチュエータへの供給電流を決定する。

この発明のさらに他の局面に従うと、四輪駆動車であって、作動油粘度を検出する粘度検出部と、二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換指示を入力する入力部と、二輪駆動状態と四輪駆動状態の機械的動力伝達の切換を行なう切換部と、切換部を作動させるアクチュエータと、アクチュエータを制御する制御部とを備える。制御部は、粘度検出部の検出値に応じてアクチュエータへの供給電流を決定する。

好ましくは、切換部は、アクチュエータから発生される力によって原動軸の回転を被駆動軸に伝達し、原動軸と被駆動軸の回転が同期したときに原動軸と被駆動軸とを嵌合させるシンクロナイザ機構を含む。

本発明によれば、駆動状態切換に際して引きずり抵抗が大きい場合でも応答性の良い切換が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図中同一または相当部品には同一の符号を付して説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に係る車両１の構成を示したブロック図である。

図１を参照して、車両１は、前輪２Ｌ，２Ｒと、後輪４Ｌ，４Ｒと、エンジン６と、トランスミッション８と、トランスファ１０とを含む。

トランスファ１０は、ベースとなる駆動方式（図１では後輪駆動）の動力伝達系から、本来は駆動輪ではなかった車輪（図１では前輪側）へ伝達するトルクを取出す部分である。車両１は、さらに、トランスファアクチュエータであるモータ１２と、フロントプロペラシャフト１４と、フロントデフ１６と、フロントドライブシャフト１８，２０とを含む。

車両１は、さらに、リアプロペラシャフト２２と、リアデフ２４と、リアドライブシャフト２６，２８とを含む。

トランスファ１０は、センターデフを内蔵する。モータ１２は、たとえば電動モータであり、モータの回転に応じてシフトフォークが移動し、シフトフォークに挟まれたスリーブが移動することにより二輪駆動状態と四輪駆動状態との切換が行なわれる。

二輪駆動状態ではトランスファ１０はトランスミッション８からのトルクをリアプロペラシャフト２２のみに伝達し、フロントプロペラシャフト１４には伝達しない。

一方四輪駆動状態では、トランスファ１０はトランスミッション８から伝達されるトルクをリアプロペラシャフト２２とフロントプロペラシャフト１４の両方に伝達する。

車両１は、さらに、エンジンの回転数ＮＥを検知する回転数センサ３２と、車速Ｖを検知する車輪速センサ３４とを含む。

車両１は、さらに、二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換指示を入力する２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ４２と、各種センサからの検出値と各種スイッチの設定に応じてモータ１２を制御するトランスファアクチュエータＥＣＵ３０とを含む。

車両１は、さらに、外気温を検知してトランスファアクチュエータＥＣＵ３０に温度Ｔを出力する外気温センサ３８を含む。なお、外気温センサ３８に代えてエアコンＥＣＵ３７を経由してエアコンＥＣＵ３７に接続されている外気温センサ３６が検知した温度情報を得てもよい。

車両１は、さらに、フロントデフ１６とドライブシャフト１８との接続および分離を行なうフロントデフ切換部１７と、フロントデフ切換部１７を切換えるためのアクチュエータであるモータ４４と、フロントデフ１６およびフロントデフ切換部１７の内部の作動油の温度を検知する油温センサ４８と、その作動油の粘度を検知する油粘度センサ４６とを含む。トランスファアクチュエータＥＣＵ３０は、モータ１２および４４に対する駆動電流を外気温Ｔまたは作動油温または作動油粘度に応じて決定する。

図２は、図１のトランスファアクチュエータＥＣＵ３０で実行されるプログラムの制御構造を示したフローチャートである。このフローチャートの処理はメインルーチンから一定時間経過毎または所定の条件が成立する毎に呼出されて実行される。

図１、図２を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ１においてトランスファアクチュエータＥＣＵ３０は、２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ４２の設定を検知し、前回の設定に対して設定が変更されているかを判断し、二輪駆動から四輪駆動へまたは四輪駆動から二輪駆動への切換指示の有無を判断する。切換指示があった場合にはステップＳ２に処理が進む。一方切換指示がなかった場合にはステップＳ５に処理が進み制御はメインルーチンに戻される。

ステップＳ２では、外気温センサ３８で外気温Ｔを測定しこれを取込む。これに代えてエアコンＥＣＵ３７から外気温センサ３６で測定された外気温の情報を得てもよい。ステップＳ２の処理が終了するとステップＳ３に処理が進む。

ステップＳ３ではマップを参照してモータ１２および４４を駆動するためのモータ電流を決定する。

図３は、モータ電流を決定するためのマップの一例を示した図である。

図３においてラインＭ１に示すように−３０℃、−１０℃、１０℃を境にステップ的にモータ駆動電流を変化させてもよいしラインＭ２に示すように連続的にモータ駆動電流を変化させてもよい。

トランスファ１０は、アクチュエータから発生される力によって原動軸の回転を非駆動軸に伝達し、原動軸と非駆動軸の回転が同期したときに原動軸と非駆動軸とを嵌合させるシンクロナイザ機構を含む。低温においては図１のトランスファ１０内部の作動油やフロントデフ１６およびフロントデフ切換部１７内部の作動油の粘度が高くなる。したがって低温においてはモータ駆動電流を大きくし、アクチュエータから発生される大きな力によって原動軸の回転を非駆動軸に伝達し原動軸と非駆動軸の回転の同期が短時間で成立するようにする。

再び図２を参照して、ステップＳ３においてモータ駆動電流が決定されると、次はステップＳ４に進みアクチュエータであるモータを駆動してステップＳ１で指示されていた切換を実行させる。

たとえば、二輪駆動から四輪駆動に切換える場合には、まず図１のトランスファアクチュエータＥＣＵ３０がモータ１２および４４に図２のステップＳ３で定めた駆動電流で駆動するように指令をする。するとモータ１２が作動しこれに連結されているトランスファ１０内部のフォークおよびフロントデフ切換部１７内部のフォークが作動する。

するとフォークで挟まれていたスリーブがシンクロナイザリングを押付ける。するとトランスミッション８から伝達されるトルクがフロントプロペラシャフト１４にこの押付け力により伝達されて原動軸と非駆動軸であるフロントプロペラシャフト１４の回転が同期する。するとスリーブがシンクロナイザリングをすり抜けてギアピースと嵌合しフロントプロペラシャフト１４にトランスミッション８のトルクが伝達されるようになる。

その後モータ４４に対して駆動指示が与えられ、フロントデフ切換部１７を切換えてフロントデフ１６とフロントドライブシャフト１８とを接続する。フロントドライブシャフト１８がフロントデフ１６と接続されると切換が完了し、車両は四輪駆動で走行可能となる。

なお、図３では、マップの一例として使用温度範囲においてモータ駆動電流を温度が高くなればなるほど減少させるようなマップを示したが、他のマップ例も考えられる。

図４は、他のマップの例を示した図である。

図４に示すように、ラインＭ３のように−３０℃以下と−３０℃から−１０℃と−１０℃以上でモータ駆動電流を変化させるようにしてもよいし、ラインＭ４に示すように−１０℃以上ではモータ駆動電流は一定値としておき、−１０℃以下では温度が低くなればなるほどモータ駆動電流を増大させてもよい。

以上説明したように、実施の形態１においては、外気温に応じてモータ駆動電流を変化させる。これにより、トランスファ１０内部の部品（特にシンクロナイザリング）の長寿命化を図りつつ、必要な場合にのみアクチュエータから発生される力を増大させて押付け力、作動力を増大させて四輪駆動／二輪駆動の切換時間の短縮を測ることができる。すなわち、外気温に基づきアクチュエータの作動電流を決定するため、駆動状態切換に際して引きずり抵抗が大きい場合でも応答性の良い切換が可能となる。

［実施の形態２］
図５は、実施の形態２で実行されるプログラムの制御構造を示したフローチャートである。

図１、図５を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ１１においてトランスファアクチュエータＥＣＵ３０は、２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ４２の設定を検知し、前回の設定に対して設定が変更されているかを判断し、二輪駆動から四輪駆動へまたは四輪駆動から二輪駆動への切換指示の有無を判断する。切換指示があった場合にはステップＳ１２に処理が進む。一方切換指示がなかった場合にはステップＳ１５に処理が進み制御はメインルーチンに戻される。

ステップＳ１２では、油温センサ４８で油温ＴＯＩＬを測定しこれを取込む。ステップＳ１２の処理が終了するとステップＳ１３に処理が進む。

ステップＳ１３ではマップを参照してモータ１２および４４を駆動するためのモータ電流を決定する。この場合に参照されるマップは、図３、図４の横軸を油温ＴＯＩＬとしたマップである。

ステップＳ１３においてモータ駆動電流が決定されると、次はステップＳ１４に進みアクチュエータであるモータを駆動してステップＳ１１で指示されていた切換を実行させる。

たとえば、二輪駆動から四輪駆動に切換える場合には、まず図１のトランスファアクチュエータＥＣＵ３０がモータ１２および４４に図５のステップＳ１３で定めた駆動電流で駆動するように指令をする。

後は、実施の形態１の場合と同様に、モータ１２，４４の作動に応じてフロントプロペラシャフト１４にトランスミッション８のトルクが伝達され、フロントデフ切換部１７の切換が行なわれ、車両は四輪駆動で走行可能となる。

実施の形態２においては油温に基づきアクチュエータの作動電流を決定するため、実施の形態１と同様に駆動状態切換に際して引きずり抵抗が大きい場合でも応答性の良い切換が可能となる。

尚、本実施の形態ではフロントデフ切換部内に、油温センサ４８を配置したが、油温センサの代わりにクーラント温度によってフロントデフ部の作動油温を推定し、駆動電流を決定しても良い。

［実施の形態３］
図６は、実施の形態３で実行されるプログラムの制御構造を示したフローチャートである。

図１、図６を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ２１においてトランスファアクチュエータＥＣＵ３０は、２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ４２の設定を検知し、前回の設定に対して設定が変更されているかを判断し、二輪駆動から四輪駆動へまたは四輪駆動から二輪駆動への切換指示の有無を判断する。切換指示があった場合にはステップＳ２２に処理が進む。一方切換指示がなかった場合にはステップＳ２５に処理が進み制御はメインルーチンに戻される。

ステップＳ２２では、油粘度センサ４６で粘度ＶＯＩＬを測定しこれを取込む。ステップＳ２２の処理が終了するとステップＳ２３に処理が進む。

ステップＳ２３ではマップを参照してモータ１２および４４を駆動するためのモータ電流を決定する。この場合に参照されるマップは、図３、図４の横軸を粘度ＶＯＩＬとしたマップである。

ステップＳ２３においてモータ駆動電流が決定されると、次はステップＳ２４に進みアクチュエータであるモータを駆動してステップＳ２１で指示されていた切換を実行させる。

たとえば、二輪駆動から四輪駆動に切換える場合には、まず図１のトランスファアクチュエータＥＣＵ３０がモータ１２および４４に図５のステップＳ２３で定めた駆動電流で駆動するように指令をする。

後は、実施の形態１の場合と同様に、モータ１２，４４の作動に応じてフロントプロペラシャフト１４にトランスミッション８のトルクが伝達され、フロントデフ切換部１７の切換が行なわれ、車両は四輪駆動で走行可能となる。

尚、以上の実施の形態ではセンターデフを備えたトランスファー１０を用いたが、センターデフを備えないトランスファーにも本発明を適用してもよい。

実施の形態３においては油粘度に基づきアクチュエータの作動電流を決定するため、実施の形態１，２と同様に駆動状態切換に際して引きずり抵抗が大きい場合でも応答性の良い切換が可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る車両１の構成を示したブロック図である。 図１のトランスファアクチュエータＥＣＵ３０で実行されるプログラムの制御構造を示したフローチャートである。 モータ電流を決定するためのマップの一例を示した図である。 他のマップの例を示した図である。 実施の形態２で実行されるプログラムの制御構造を示したフローチャートである。 実施の形態３で実行されるプログラムの制御構造を示したフローチャートである。

符号の説明

１ 車両、２Ｌ，２Ｒ 前輪、４Ｌ，４Ｒ 後輪、６ エンジン、８ トランスミッション、１０ トランスファ、１２，４４ モータ、１４ フロントプロペラシャフト、１６ フロントデフ、１７ フロントデフ切換部、１８，２０ フロントドライブシャフト、２２ リアプロペラシャフト、２４ リアデフ、２６，２８ リアドライブシャフト、３２ 回転数センサ、３４ 車輪速センサ、３６，３８ 外気温センサ、４２ ２ＷＤ／４ＷＤ切換スイッチ、４６ 油粘度センサ、４８ 油温センサ、３０ トランスファアクチュエータＥＣＵ、３７ エアコンＥＣＵ。

Claims (4)

1. 外気温を検出する外気温検出部と、
   二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換指示を入力する入力部と、
   二輪駆動状態と四輪駆動状態の機械的動力伝達の切換を行なう切換部と、
   前記切換部を作動させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記外気温検出部の検出値に応じて前記アクチュエータへの供給電流を決定する、四輪駆動車。
2. 作動油温度を検出する油温検出部と、
   二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換指示を入力する入力部と、
   二輪駆動状態と四輪駆動状態の機械的動力伝達の切換を行なう切換部と、
   前記切換部を作動させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記油温検出部の検出値に応じて前記アクチュエータへの供給電流を決定する、四輪駆動車。
3. 作動油粘度を検出する粘度検出部と、
   二輪駆動状態と四輪駆動状態の切換指示を入力する入力部と、
   二輪駆動状態と四輪駆動状態の機械的動力伝達の切換を行なう切換部と、
   前記切換部を作動させるアクチュエータと、
   前記アクチュエータを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記粘度検出部の検出値に応じて前記アクチュエータへの供給電流を決定する、四輪駆動車。
4. 前記切換部は、
   前記アクチュエータから発生される力によって原動軸の回転を被駆動軸に伝達し、前記原動軸と被駆動軸の回転が同期したときに前記原動軸と前記被駆動軸とを嵌合させるシンクロナイザ機構を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の四輪駆動車。

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