JP2009257496A - 車両の動力伝達装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カップリング機構の伝達トルクを制御によって確実に抑制できないような低温状態を速やかに脱することにより低温時の車両運転性能を向上させる。
【解決手段】カップリング機構４０は、ＥＣＵ５０からの制御指令値Ｉｒに従って、動力源１０から後輪７０，７５への伝達トルクを可変制御するように構成される。ＥＣＵ５０は、カップリング温度が所定温度より低い低温状態であるときには、車両状態に応じた通常時の駆動力配分制御のための伝達トルクと比較して、カップリング機構４０での発熱量が増大するように昇温制御のための伝達トルクを設定する。そして、昇温制御のための伝達トルク対応する制御指令値Ｉｒを、カップリング機構４０へ与える。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の動力伝達装置およびその制御方法に関し、より特定的には、動力源から駆動輪への伝達トルクをアクチュエータ操作量に応じて可変制御するように構成されたカップリング機構を備えた動力伝達装置およびその制御方法に関するものである。

車両の前後輪間に伝達トルクを変更可能なカップリング機構を配置して、そのカップリング機構の伝達トルクを制御することによって、車両の走行状態や路面状況に応じて各車輪に配分する駆動力を設定することが行なわれている。

たとえば、特開２００７−２７６５７５号公報（特許文献１）には、電子制御カップリングを介して、内燃機関が発生するトルクを前輪および後輪間で分配して伝達する車両駆動力配分装置が記載されている。さらに、特許文献１には、カップリング機構の温度検出に基づいて、検出された温度が所定値を超えた場合には、カップリング機構内で発生する摩擦を低減して温度上昇を防止する制御構成が記載されている。

また、特開２００２−１６８２７０号公報（特許文献２）には、温度センサを用いることなく実クラッチに近い温度情報を得ることが可能なクラッチ温度推定装置が記載されている。具体的には、クラッチ回転速度差とクラッチ伝達トルクにより、電子制御クラッチに加わる入力エネルギを算出し、算出された入力エネルギの大きさに応じ時間の経過とともに上昇したり下降したりするクラッチ温度の変動を予測し、この温度変動予測に基づいてクラッチ推定温度を算出することが記載されている。

さらに、特開２００２−１６６７３７号公報（特許文献３）には、前後輪に伝達されるトルク配分を制御する電子制御クラッチを有する四輪駆動車において、特許文献２と同様の温度推定によって電子クラッチの推定温度を算出するとともに、算出された推定温度が保護判定温度以上になると、クラッチ温度を降下させるクラッチ保護制御を行なう制御構成が記載されている。
特開２００７−２７６５７５号公報 特開２００２−１６８２７０号公報 特開２００２−１６６７３７号公報

特許文献１〜３には、電子制御クラッチを含むカップリング機構における、温度上昇の検出および過度の温度上昇を防止するための保護制御が記載されている。

一方、クラッチおよびカップリング機構では、極低温時には、クラッチ間に存在する潤滑油の粘性抵抗が増大することにより、電子制御により伝達トルクを零に制御した状態においても、伝達トルクが発生する可能性がある。このような場合には、後輪への駆動力配分を停止することが好ましい車両運転状態においても、カップリング機構による伝達トルクを適切に制御することができないために、ブレーキ制御との干渉等を引き起こして、運転性能を低下させるおそれがある。

また、上述した極低温時の問題に対処するための対策として、カップリングクラッチの表面に溝加工を追加する等により、その表面性状を最適化したり、潤滑油の粘度を最適化することによって、意図しない伝達トルクの発生を防止することも考えられるが、コスト面で不利となってしまう可能性が高い。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、伝達トルクを可変制御するカップリング機構において、カップリング機構の伝達トルクを制御によって確実に抑制できないような低温状態を速やかに脱することによって、低温時の車両運転性能を速やかに向上することである。

この発明による車両の動力伝達装置は、カップリング機構と、温度判定部と、配分制御部と、温度上昇制御部とを備える。カップリング機構は、アクチュエータ操作量に応じて動力源から第１の駆動輪への伝達トルクを可変制御するように構成される。温度判定部は、カップリング機構が所定温度より低い低温状態であるか否かを判定する。配分制御部は、車両運転状態に応じて、アクチュエータ操作量を設定する。温度上昇制御部は、低温状態と判定されたときに、アクチュエータ操作量を、配分制御部による設定量よりもカップリング機構での発熱量が増大するように修正する。

この発明による車両の動力伝達装置の制御方法は、アクチュエータ操作量に応じて動力源から第１の駆動輪への伝達トルクを可変制御するように構成されたカップリング機構を備えた車両の動力伝達装置の制御方法であって、カップリング機構が所定温度より低い低温状態であるか否かを判定するステップと、車両運転状態に応じて、アクチュエータ操作量を設定するステップと、低温状態と判定されたときに、アクチュエータ操作量を、車両運転状態に応じた設定量よりもカップリング機構での発熱量が増大するように修正するステップとを備える。

上記車両の動力伝達装置およびその制御方法によれば、カップリング機構の低温状態時には、車両運転状態に応じた通常の駆動力配分制御と比較して、カップリング機構での発熱量が増大するようにカップリング機構のアクチュエータ操作量を設定することができる。このため、極低温での車両始動時に、制御によって伝達トルクを確実に抑制できないような低温状態を速やかに脱するための昇温制御を実行できるので、運転性能を速やかに向上させることができる。

好ましくは、配分制御部または設定するステップは、車両発進時に、動力源の出力トルクに対する伝達トルクの割合が第１の値となるように、アクチュエータ操作量を設定し、かつ、温度上昇制御部または修正するステップは、車両発進時に、動力源の出力トルクに対する伝達トルクの割合が第１の値よりも低くなるように、アクチュエータ操作量を修正する。

このようにすると、基本的には直結四輪駆動状態と同等の発進性能を確保すべき車両発進時において、低温状態時には、伝達トルクが通常時よりも低くなるようにアクチュエータ操作量を設定できる。この結果、伝達トルクを中間的に設定することによって発生したすべりによって、車両発進時にカップリング機構での発熱を促進する昇温制御を行なうことができる。

また好ましくは、温度判定部あるいは判定するステップは、車両始動時に、外気温およびエンジン冷却水温度の少なくとも一方に基づいて低温状態であると判定する。

このようにすると、カップリング機構あるいはその潤滑油の温度を直接検出する温度センサを設けることなく、通常設けられている外気温および／またはエンジン冷却水温度のセンサ出力に基づいて、カップリング機構が昇温制御を要する低温状態であることを検出できる。

あるいは好ましくは、温度判定部または判定するステップは、車両始動後にカップリング機構が低温状態を脱したか否かをさらに判定する。そして、低温状態を脱したと判定されると、温度上昇制御部によるアクチュエータ操作量の修正は非実行とされる。

このようにすると、昇温制御によってカップリング機構が低温状態を脱したときには、昇温制御を非実行とできるので、余分な温度上昇を発生させることなく、車両運転状態に応じた通常の駆動力配分制御により運転性能を向上できる。

さらに好ましくは、温度判定部あるいは判定するステップは、アクチュエータ操作量と、第１の駆動輪およびカップリング機構を介さずに動力源と連結された第２の駆動輪の回転速度差とに基づくカップリング機構での発熱量推定に従って算出されるカップリング機構の推定温度が所定温度を超えたときに、低温状態を脱したと判定する。

このようにすると、カップリング機構あるいはその潤滑油の温度を直接検出するセンサを非配置としても、カップリング機構が低温状態を脱したことを検出して、無用な昇温制御の実行を回避することが可能となる。

この発明によると、アクチュエータ操作量に応じて伝達トルクを可変制御可能なカップリング機構について、制御によって伝達トルクを確実に抑制できないような低温状態を速やかに脱することができるので、低温時の車両運転性能を速やかに向上することができる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。

図１は、この発明を適用した車両１００の動力伝達装置の構成を模式的に示す図である。

図１を参照して、車両１００は、動力源１０と、変速機１５と、トランスファギヤ２０と、フロントドライブシャフト２２，２４と、プロペラシャフト２５と、前輪３０，３２と、カップリング機構４０と、リヤデファレンシャルギヤ６０と、リヤドライブシャフト６２，６４と、後輪７０，７５とを備える。さらに、車両１００は、車両運転状態を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）５０を含む。

動力源１０は、たとえばガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどの内燃機関、あるいは電動機（モータ）、あるいはエンジンと力行・回生制御が可能な電動機（モータ・ジェネレータ）とを組合せたハイブリッドシステムなどを適用可能である。ここでは、動力源１０として、電子スロットルバル（図示せず）を備え、出力を電子制御可能なエンジンを用いた例について説明する。したがって、以下では、動力源１０を単にエンジン１０とも称する。

エンジン１０の出力側には変速機１５が連結されている。この変速機１５としては、たとえば、選択歯車式変速機、遊星歯車式変速機、ベルト式あるいはトロイダル式の無段変速機などの公知の各種変速機を適用することができる。変速機１５は、変速装置と駆動軸とが一体化されたトランクアクスルとして設けられてもよく、図１の例ではさらにフロントデファレンシャルギヤ１８を内蔵するように構成された例が記載される。変速機１５の出力は、フロントデファレンシャルギヤ１８を介して、左右のフロントドライブシャフト２２，２４に連結される。そして、フロントドライブシャフト２２，２４に左右の前輪３０，３２がそれぞれ連結されている。

また、変速機１５の出力側には、トランスファギヤ２０を介してプロペラシャフト２５が連結されている。プロペラシャフト２５は、カップリング機構４０を介して後輪側出力軸４５と連結される。そして、後輪側出力軸４５は、リヤデファレンシャルギヤ６０を介して左右のリヤドライブシャフト６２，６４が連結される。リヤドライブシャフト６２，６４に左右の後輪７０，７５がそれぞれ連結されている。

カップリング機構４０は、変速機１５を介して出力されるエンジン１０のトルクを、前輪３０，３２と後輪７０，７５との間で、分配して伝達する機能を備えている。

カップリング機構４０としては、たとえば、係合・開放状態を制御して伝達トルクを制御可能な制御カップリング、あるいはシリコンオイルのせん断抵抗を利用した公知のビスマスカップリングなどを用いることができる。

特に、本実施の形態では、ＥＣＵ５０からの制御指令に従って、プロペラシャフト２５から後輪側出力軸４５への伝達トルクを可変制御する電子制御カップリングによって、カップリング機構４０が構成されるものとする。

たとえば、カップリング機構４０は、プロペラシャフト２５および後輪側出力軸４５の間を連結／解放するためのメインクラッチ（図示せず）と、電流量に応じて発生する電磁力が変化する電磁ソレノイド（図示せず）と、電磁ソレノイドが発生する電磁力によって移動可能なカム機構（図示せず）とを含み、カム移動量に応じてメインクラッチの係合状態が変化するように構成される。このように構成すると、ＥＣＵ５０によって電磁ソレノイドの電流量を制御することによって、メインクラッチの係合状態を変化させて、プロペラシャフト２５から後輪側出力軸４５へ伝達されるトルク（以下、単に「伝達トルク」と称する）を制御できる。この場合には、電磁ソレノイドへ供給される電流量が、アクチュエータ操作量となる。

あるいは、カップリング機構４０としては、上記メインクラッチを摩擦式の電磁クラッチによって構成し、電磁クラッチに供給する電流量によってその係合状態を直接制御することにより伝達トルクを制御することもできる。この場合には、電磁クラッチへ供給される電流量がアクチュエータ操作量となる。

または、カップリング機構４０として、上記メインクラッチを内部の油圧により動作する摩擦クラッチによって構成してもよい。この構成では、摩擦クラッチに作動させる油圧を制御することによってその係合状態を直接制御することにより伝達トルクを制御することができる。この場合には、油圧制御用のアクチュエータ（ソレノイドバルブ等）がアクチュエータとなり、ソレノイドバルブがアクチュエータであるときには、ソレノイドバルブへの供給電流量がアクチュエータ操作量となる。

上記のように、カップリング機構４０は、ＥＣＵ５０からの制御指令によって伝達トルクを可変に制御可能であれば、任意の構成を適用できる。ただし、プロペラシャフト２５および後輪側出力軸４５の間は、クラッチ等の潤滑油が介在した機械的機構により、係合状態を制御可能に連結されているものとする。

図２に示すように、カップリング機構４０では、アクチュエータ操作量である電流量Ｉａｃに従って伝達トルクを可変に制御することができる。ここで、電流量Ｉａｃは、上述の電磁ソレノイドあるいは電磁クラッチ等への供給電流量に対応する。なお、図２では、伝達トルク（縦軸）を、プロペラシャフト２５からの入力トルクに対する後輪側出力軸４５に伝達されるトルクの割合（％）で示している。

たとえば、カップリング機構４０のアクチュエータ操作量である電流量Ｉａｃ＝０のときは、上記メインクラッチは非係合（解放）状態とされて、伝達トルク＝０（％）となるので、前輪駆動状態と同等の走行状態を実現することができる。一方、電流量Ｉａｃを増加させると伝達トルクは増大し、Ｉａｃ＝Ｉ１のときに伝達トルクは１００（％）、すなわち後輪への駆動力配分を最大として直結四輪駆動状態と同等の走行状態を実現することができる。このように、カップリング機構４０によって、電流量Ｉａｃ（アクチュエータ操作量）に応じて、前後輪間での駆動力配分を可変に制御できる。

再び図１を参照して、ＥＣＵ５０には、車速を検出する車速センサ８０、車両１００の加速度を検出する加速度センサ８２、車両１００のヨーレートを検出するヨーレートセンサ８４、ステアリング（図示せず）の操舵角を検出する舵角センサ８６が接続されている。さらに、カップリング機構４０の温度あるいはクラッチ間の潤滑油温度を検出するための温度センサ９０が配置されている場合には、当該温度センサ（カップリング温度センサ）９０の出力がさらにＥＣＵに入力される。また、一般的に設けられる、車両１００の外気温を検出する外気温センサ９２およびエンジン１０の冷却水温度を検出する冷却水温センサ９４の出力がＥＣＵ５０に入力される。

これらの各種センサからの出力は、車両１００の走行状態を制御するための制御データとして入力される。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の出力トルクを制御するための図示しない電子スロットルバルブ、変速機１５の変速制御を実行する油圧制御装置（図示せず）、各車輪３０，３２，７０，７５の制動装置（図示せず）、そしてカップリング機構４０などに制御指令（制御信号）を出力するように構成されている。

さらに、ＥＣＵ５０は、センサからの各種制御データに基づいて演算処理を行ない、エンジン１０の電磁スロットルバルブ、変速機１５の油圧制御装置、各車輪３０，３２，７０，７５の制動装置、カップリング機構４０等に制御信号を出力して、車両１００の走行安定性を適切な状態で維持する車両制御を実行する。

そして、この車両制御の一環として、ＥＣＵ５０は、カップリング機構４０による伝達トルク、すなわち前後輪間の駆動力配分を、基本的には以下のように制御する。

通常走行時には、スロットル開度、エンジン回転数シフトポジションなどの信号からエンジン出力トルクを算出し、後輪への駆動力配分を走行状態に合わせて最適に制御することで、優れた加速性能を確保できるように、前後輪間の駆動力配分が制御される。具体的には、スロットル開度や車速等から、安定した走行状態であると判定された場合には、後輪への駆動力配分を下げ、前輪駆動に近い状態として燃費の向上が図られる。すなわち、カップリング機構４０での伝達トルクが車両状態に応じたものとなるように、ＥＣＵ５０により、アクチュエータ操作量に相当する電流量Ｉａｃの電流指令値Ｉｒが設定され、カップリング機構４０へ出力される。

また、車両発進時には、後輪への駆動力配分を上げることによって直結四輪駆動状態と同等の発進性能を確保するように、前後輪間の駆動力配分が制御される。このときには、カップリング機構４０での伝達トルクが最大となるように、すなわち、図２での電流量Ｉａｃ＝Ｉ１の状態となるように、ＥＣＵ５０によってカップリング機構４０への電流指令値Ｉｒが設定される。

一方、車両１００の低速旋回時には、後輪への駆動力配分を低下することにより、スムーズな旋回走行ができるように、前後輪間の駆動力配分が制御される。このときには、カップリング機構４０での伝達トルクが小さくなるように、すなわち、電流量Ｉａｃが小さくなるように、ＥＣＵ５０によってカップリング機構４０への電流指令値Ｉｒが設定される。

また、ブレーキ減速時には、後輪への駆動力配分を中止して、ＡＢＳ（anti lock braking system）制御の効果を高めるように、前後輪間の駆動力配分が制御される。このときには、カップリング機構４０での伝達トルクが零になるように、すなわち、図２での電流量Ｉａｃ＝０の状態となるように、ＥＣＵ５０によってカップリング機構４０への電流指令値Ｉｒが設定される。

あるいは、車両１００のユーザによって操作されるスイッチを設けることにより、当該スイッチの操作に応答して、後輪への駆動力配分を中止して前輪駆動状態のみで固定的に走行するように車両制御を行なうことも可能である。

ここで、極低温時におけるカップリング機構４０での問題点について説明する。
上述のように、車両運転状態に応じて、代表的には、ブレーキ減速時や旋回走行時には、後輪への駆動力配分を中止する、すなわち、カップリング機構４０での伝達トルクを零にすることによって、良好な走行性能が確保できる。

ここで、図３には、図２での電流量Ｉａｃ＝０の状態で発生する伝達トルクの温度依存性が示される。この状態では、理想的には伝達トルク＝０（％）であるが、実際には、プロペラシャフト２５および後輪側出力軸４５の係合状態を制御するための機械的機構（クラッチ）に介在する潤滑油の粘性によってトルク伝達が行なわれるため、伝達トルクは完全には無くならない。このような意図しない伝達トルクは、カップリング温度Ｔｃｐが低下して潤滑油の粘性が増大するに従って大きくなる。特に、極低温時には、上述のブレーキ制御（ＡＢＳ等）に干渉するレベルの伝達トルクが生じてしまう可能性がある。

したがって、本発明の実施の形態による車両の動力伝達装置では、上記のような干渉を引き起こす伝達トルクＴｔｈを発生させてしまうようなカップリング温度Ｔｊを予め実験等で求めておくことにより、カップリング温度Ｔｃｐ＜Ｔｊのときには、速やかにカップリング温度を上昇させるための昇温制御を実行する。

図４は、本発明の実施の形態による車両の動力伝達装置における駆動力配分制御を説明する機能ブロック図である。

図４を参照して、駆動力配分制御部１０５は、トルク配分制御部１１０と、昇温制御部１２０と、温度判定部１３０と、切換部１４０とを含む。各機能ブロック１１０〜１４０は、ＥＣＵ５０によって予め記憶されたプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現されてもよく、各ブロックの機能に対応する専用の電子回路（ハードウェア）を構成することによって実現されてもよい。

トルク配分制御部１１０は、上述した車両運転状態に応じた前後輪間の駆動力配分を実施するように、カップリング機構４０での伝達トルクを設定する。そして、設定した伝達トルクに対応する電流指令値Ｉｒ０を設定する。これに対して、昇温制御部１２０は、トルク配分制御部１１０による電流指令値Ｉｒ０に従う伝達トルクと比較して、カップリング機構４０における発熱量が相対的に増大するような伝達トルクとするための電流指令値Ｉｒ１を設定する。

ここで、アクチュエータ操作量（電流量Ｉａｃ）とカップリング機構４０での発熱量との関係について図５を用いて説明する。

図５の横軸には、プロペラシャフト２５と後輪側出力軸４５との間を連結するクラッチに発生する押付力Ｆを示す。この押付力Ｆは、カップリング機構４０での伝達トルクと関連しており、図２での伝達トルク＝０（％）のときにはＦ＝０となる一方で、伝達トルク＝１００（％）となったときに、最大値Ｆｍａｘを発生する。すなわち、押付力Ｆは、アクチュエータ操作量（Ｉａｃ）に応じた値となる。

図５の縦軸には、押付力Ｆに対する、プロペラシャフト２５および後輪側出力軸４５の間の回転速度差ΔＮが示される。回転速度差ΔＮは、押付力Ｆ＝０のときに最大となる一方で、押付力Ｆが上昇して、クラッチが完全に締結されるようになると、ΔＮ＝０となることが理解される。なお、回転速度差ΔＮは、カップリング機構４０を介してエンジン１０からのトルクが伝達される後輪７０，７５（第１の駆動輪）と、カップリング機構４０を介することなくエンジン１０と連結された前輪３０，３２（第２の駆動輪）との回転速度差として検出することができる。あるいは、プロペラシャフト２５および後輪側出力軸４５に回転速度検出用のセンサを配置してもよい。

ここで、カップリング機構４０での発熱量Ｑｃｐは、押付力Ｆと回転速度差ΔＮとの積に依存する。したがって、押付力Ｆが中間的な値となった状態において、発熱量Ｑｃｐが最大となることが理解される。また、比較的大きな発熱量Ｑｃｐを得ることができる状態とするための伝達トルク、およびそれに対応するアクチュエータ操作量については、事前の実験等により、予め求めることができる。あるいは、同様の実験を通じて、伝達トルク（または、アクチュエータ操作量）に対する発熱量Ｑｃｐの予測マップを予め作成することも可能である。

図４を再び参照して、昇温制御部１２０は、上述の実験等を通じて、カップリング機構４０での発熱量が最大となる伝達トルクに対応するように予め設定された所定値に、電流指令値Ｉｒ１を固定的に設定する。あるいは、上述の予測マップ等に従って、トルク配分制御部１１０による電流指令値Ｉｒ０との差が所定以内となる範囲内に制限して、カップリング機構４０における発熱量が相対的に増大するような伝達トルクに対応させて電流指令値Ｉｒ１を設定してもよい。

切換部１４０は、温度判定部１３０からの指示に基づいて、トルク配分制御部１１０によるＩｒ０をカップリング機構４０への電流指令値Ｉｒとして設定する経路（ＩＩ側）と、トルク配分制御部１１０による電流指令値Ｉｒ０を昇温制御部による電流指令値Ｉｒ１に修正する経路（Ｉ側）とを選択する。具体的には、温度判定部１３０によって、カップリング機構４０が低温状態であると判定されるときには、Ｉ側の経路が選択される一方で、カップリング機構４０が非低温状態（常温状態）であると判定されるときには、ＩＩ側の経路が選択される。

温度判定部１３０は、カップリング温度センサ９０が配置されている場合には、このセンサ出力に基づくカップリング温度Ｔｃｐと、予め定められた判定温度Ｔｊ（図３）との比較に基づいて、Ｔｃｐ＜Ｔｊのときにカップリング機構４０を「低温状態」と判定する一方で、Ｔｃｐ≧Ｔｊのときにカップリング機構４０を「非低温状態（常温状態）」と判定することができる。

あるいは、カップリング機構４０にカップリング温度センサ９０が配置されていない場合にも、車両１００に一般的に設けられる、外気温センサ９２、冷却水温センサ９４および前後輪の車輪速度センサ（図示せず）等、カップリング機構４０の推定温度Ｔｃｐ♯を算出するカップリング温度推定部１３５を構成することも可能である。この場合には、カップリング温度推定部１３５による推定温度Ｔｃｐ♯と、判定温度Ｔｊとの比較に基づいて、Ｉ側およびＩＩ側のいずれを選択するかを制御すればよい。

切換部１４０によって、通常の駆動力配分制御時の電流指令値Ｉｒ０または、昇温制御時の電流指令値Ｉｒ１に設定された電流指令値Ｉｒは、カップリング機構４０のアクチュエータ制御部４２に出力される。すなわち、電流指令値Ｉｒ０を設定するトルク配分制御部１１０は、「配分制御部」に対応し、電流指令値Ｉｒ１を設定する昇温制御部１２０は「温度上昇制御部」に対応する。

アクチュエータ制御部４２は、アクチュエータ４４への供給電流量Ｉａｃを、電流指令値Ｉｒに一致するように制御する電力変換器（スイッチングレギュレータ等）により構成される。アクチュエータ４４は、電流量Ｉａｃに応じた電磁力あるいは油圧等を発生することによって、カップリング機構４０の伝達トルクを可変に制御する。すなわち、アクチュエータ４４は、カップリング機構４０の構成例で説明した、電磁ソレノイド、電磁ソレノイド、あるいは油圧制御用のソレノイドバルブ等に対応する。

図４に示す制御構成により、図６に示すフローチャートに従ったカップリング機構の昇温制御の制御構造が実現される。

図６を参照して、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１００により、カップリング機構４０が低温状態であるか否かを判定する。ステップＳ１００による判定は、図４に示したカップリング温度センサ９０による検出値、あるいは、カップリング温度センサ９０が非配置の場合には、カップリング機構４０の推定温度と判定温度Ｔｊとの比較に基づいて実行される。

ここで、図７を用いて、カップリング機構４０の推定温度算出のための制御処理手順を説明する。すなわち図７に示したフローチャートは、図４に示したカップリング温度推定部１３５の機能に対応し、このフローチャートに示す制御処理を実現するプログラムは、ＥＣＵ５０によって所定周期で繰り返し実行される。

図７を参照して、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２００により、車両始動時であるかを判定する。そして車両始動時（Ｓ２００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ２１０により、そのときの外気温Ｔａおよび／またはエンジン冷却水温度Ｔｗに基づいて、推定温度Ｔｃｐ♯の初期値を設定する。

そして、次回以降では、ステップＳ２００がＮＯ判定とされることにより、ＥＣＵ５０は、Ｓ２２０により、電流指令値Ｉｒの伝達トルク換算値と、前後輪の車輪速センサ出力に基づく前後輪回転速度差ΔＮから、発熱量Ｑｃｐを推定する。さらに、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２３０に処理を進めて、ステップＳ２２０で推定した発熱量Ｑｃｐを、カップリング機構４０の熱容量や現在温度を考慮して、昇温量ΔＴｃｐに換算する。そして、ＥＣＵ５０は、ステップＳ２４０により、ステップＳ２３０で算出された昇温量ΔＴｃｐを用いて推定温度Ｔｃｐ♯を更新する。

このような処理を所定周期で繰返し実行することにより、カップリング温度センサ９０を非配置としても、カップリング機構４０の温度推定を実行できる。すなわち、車両発進時には、外気温Ｔａおよび／またはエンジン冷却水温度Ｔｗに基づく推定温度Ｔｃｐ♯の初期値により、カップリング機構４０が低温状態であることを判定できる。また、昇温制御の実行時には、カップリング機構４０での発熱量推定に従った推定温度Ｔｃｐ♯の上昇により、カップリング機構４０が低温状態を脱したことを判定できるようになる。

再び図６を参照して、ＥＣＵ５０は、カップリング機構４０の低温状態時（Ｓ１００のＹＥＳ判定時）には、ステップＳ１１０により、カップリング昇温のための伝達トルクが実現されるように、電流指令値Ｉｒを設定する。すなわち、図４において、切換部１４０がＩ側に設定されて、昇温制御部１２０による電流指令値Ｉｒ１が電流指令値Ｉｒとしてカップリング機構４０へ出力される状態が実現される。

特に、極低温での車両発進時には、通常の駆動力配分制御に従えば、直結四輪駆動状態とするべき伝達トルクが最大となるようなアクチュエータ操作量が設定される（図２におけるＩａｃ＝Ｉ１）ところを、伝達トルクを中間的に制御して発熱量を増大させるべくアクチュエータ操作量が設定（図２におけるＩａｃ＝Ｉ２）される。

一方、カップリング機構４０が非低温状態のとき（Ｓ１００のＮＯ判定時）は、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１２０により、走行状態に応じた駆動力配分のための伝達トルクが実現されるように、電流指令値Ｉｒを設定する。すなわち、図４において、切換部１４０がＩＩ側に設定されて、トルク配分制御部１１０によって設定された電流指令値Ｉｒ０が、電流指令値Ｉｒとしてカップリング機構４０へ出力される状態が実現される。

図６に示した制御処理は、ＥＣＵ５０により、所定周期毎に繰り返し実行される。したがって、カップリング機構４０が昇温制御によって低温状態を脱した場合には、以降ではステップＳ１００がＮＯ判定とされることにより、昇温制御は非実行とされる。

以上説明したように、本発明の実施の形態による車両の動力伝達装置によれば、極低温での車両始動時等、カップリング機構４０が低温状態である場合には、カップリング機構４０での発熱量が増大するようにカップリング機構４０の動作を制御できる。この結果、制御によって伝達トルクを確実に抑制できないような低温状態を速やかに脱することができるので、低温時の車両運転性を速やかに向上させることができる。

また、カップリング温度が上昇して低温状態を脱したときには、昇温制御を非実行として、車両運転状態に応じた前後輪間の駆動力配分制御により運転性能を向上できる。

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よる車両の動力伝達装置の構成を示す模式図である。 図１に示したカップリング機構による伝達トルクの可変制御を説明する概念図である。 伝達トルクを零に制御した場合に実際に生じる伝達トルクの温度依存性を説明する概念図である。 本発明の実施の形態による車両の動力伝達装置における駆動力配分制御を説明する機能ブロック図である。 カップリング機構におけるアクチュエータ操作量と発熱量との関係を説明する概念図である。 本発明の実施の形態によるカップリング機構の昇温制御の制御構造を示すフローチャートである。 図４に示したカップリング温度推定部によるカップリング機構の推定温度の算出処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ 動力源（エンジン）、１５ 変速機、１８ フロントデファレンシャル、２０ トランスファギヤ、２２，２４ フロントドライブシャフト、２５ プロペラシャフト、３０，３２ 前輪、４０ カップリング機構、４２ アクチュエータ制御部、４４ アクチュエータ、４５ 後輪側出力軸、６０ リヤデファレンシャルギヤ、６２，６４ リヤドライブシャフト、７０，７５ 後輪、８０ 車速センサ、８２ 加速度センサ、８４ ヨーレートセンサ、８６ 舵角センサ、９０ カップリング温度センサ、９２ 外気温センサ、９４ 冷却水温センサ、１００ 車両、１０５ 駆動力配分制御部、１１０ トルク配分制御部、１２０ 昇温制御部、１３０ 温度判定部、１３５ カップリング温度推定部、１４０ 切換部、Ｆ 押付力（クラッチ）、Ｉａｃ 電流量（アクチュエータ操作量）、Ｉｒ 電流指令値（最終値）、Ｉｒ０ 電流指令値（通常駆動力配分制御時）、Ｉｒ１ 電流指令値（昇温時）、Ｑｃｐ 発熱量（カップリング機構）、Ｔａ 外気温、Ｔｃｐ カップリング温度、Ｔｃｐ♯ 推定温度（カップリング温度）、Ｔｊ 判定温度（カップリング低温状態）、Ｔｗ エンジン冷却水温度、ΔＮ 前後輪回転速度差、ΔＴｃｐ 昇温量。

Claims (10)

1. アクチュエータ操作量に応じて動力源から第１の駆動輪への伝達トルクを可変制御するように構成されたカップリング機構と、
   前記カップリング機構が所定温度より低い低温状態であるか否かを判定する温度判定部と、
   車両運転状態に応じて、前記アクチュエータ操作量を設定する配分制御部と、
   前記低温状態と判定されたときに、前記アクチュエータ操作量を、前記配分制御部による設定量よりも前記カップリング機構での発熱量が増大するように修正する温度上昇制御部とを備える、車両の動力伝達装置。
2. 前記配分制御部は、車両発進時に、前記動力源の出力トルクに対する前記伝達トルクの割合が第１の値となるように、前記アクチュエータ操作量を設定し、
   前記温度上昇制御部は、前記車両発進時に、前記動力源の出力トルクに対する前記伝達トルクの割合が第１の値よりも低くなるように、前記アクチュエータ操作量を修正する、請求項１記載の車両の動力伝達装置。
3. 前記温度判定部は、車両始動時に、外気温およびエンジン冷却水温度の少なくとも一方に基づいて前記低温状態であると判定する、請求項１または２記載の車両の動力伝達装置。
4. 前記温度判定部は、車両始動後に前記カップリング機構が前記低温状態を脱したか否かをさらに判定し、
   前記温度判定部により前記低温状態を脱したと判定されると、前記温度上昇制御部による前記アクチュエータ操作量の修正は非実行とされる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両の動力伝達装置。
5. 前記温度判定部は、前記アクチュエータ操作量と、前記第１の駆動輪および前記カップリング機構を介さずに前記動力源と連結された第２の駆動輪の回転速度差とに基づく前記カップリング機構での発熱量推定に従って算出される前記カップリング機構の推定温度が前記所定温度を超えたときに、前記低温状態を脱したと判定する、請求項４記載の車両の動力伝達装置。
6. アクチュエータ操作量に応じて動力源から第１の駆動輪への伝達トルクを可変制御するように構成されたカップリング機構を備えた車両の動力伝達装置の制御方法であって、
   前記カップリング機構が所定温度より低い低温状態であるか否かを判定するステップと、
   車両運転状態に応じて、前記アクチュエータ操作量を設定するステップと、
   前記低温状態と判定されたときに、前記アクチュエータ操作量を、前記車両運転状態に応じた設定量よりも前記カップリング機構での発熱量が増大するように修正するステップとを備える、車両の動力伝達装置の制御方法。
7. 前記設定するステップは、車両発進時に、前記動力源の出力トルクに対する前記伝達トルクの割合が第１の値となるように、前記アクチュエータ操作量を設定し、
   前記修正するステップは、前記車両発進時に、前記動力源の出力トルクに対する前記伝達トルクの割合が第１の値よりも低くなるように、前記アクチュエータ操作量を修正する、請求項６記載の車両の動力伝達装置の制御方法。
8. 前記判定するステップは、車両始動時に、外気温およびエンジン冷却水温度の少なくとも一方に基づいて前記低温状態であることを判定する、請求項６または７記載の車両の動力伝達装置の制御方法。
9. 前記判定するステップは、車両始動後に前記カップリング機構が前記低温状態を脱したか否かをさらに判定し、
   前記低温状態を脱したと判定されたときに、前記修正するステップによる前記アクチュエータ操作量の修正は非実行とされる、請求項６〜８のいずれか１項に記載の車両の動力伝達装置の制御方法。
10. 前記判定するステップは、記アクチュエータ操作量と、前記第１の駆動輪および前記カップリング機構を介さずに前記動力源と連結された第２の駆動輪の回転速度差とに基づく前記カップリング機構での発熱量推定に従って算出される前記カップリング機構の推定温度が前記所定温度を超えたときに、前記低温状態を脱したと判定する、請求項９記載の車両の動力伝達装置の制御方法。

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