JP2014040138A - 四輪駆動車の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】主駆動輪にスリップが発生している場合でも、四輪駆動状態への移行を速やかに行うことができる四輪駆動車の制御装置を提供する。
【解決手段】四輪駆動車１００は、第１回転部材３１と第２回転部材３２との噛み合いによりプロペラシャフト２への駆動力の伝達及び遮断を切り替え可能な噛み合いクラッチ３と、エンジン１０２の駆動力及び左右前輪１０４ａ，１０４ｂの制動力の少なくとも何れかを制御することにより左右前輪１０４ａ，１０４ｂのスリップを抑制するトラクションコントロール装置６とを備え、ＥＣＵ５は、二輪駆動状態から四輪駆動状態へ移行する際、噛み合いクラッチ３の第１回転部材３１と第２回転部材３２との相対回転速度が所定値以上の場合には、トラクションコントロール装置８に左右前輪１０４ａ，１０４ｂのスリップを抑制する制御を行うべき指令信号を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、四輪駆動車の制御装置に関する。
従来、駆動源の駆動力が常時伝達される主駆動輪（前輪）と、走行状態に応じて駆動源の駆動力が伝達される補助駆動輪（後輪）とを備え、主駆動輪のみに駆動力を伝達する二輪駆動の走行時には、プロペラシャフトの両端部におけるトルク伝達を遮断することでプロペラシャフトの回転を停止させ、動力ロスを低減するように構成された四輪駆動車が知られている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載の四輪駆動車は、補助駆動輪へのトルク伝達経路に、噛み合い歯の噛み合いによってトルクを伝達する噛み合いクラッチと、伝達トルクを調整可能なトルクカップリングとを備え、噛み合いクラッチがプロペラシャフトの主駆動輪側に、トルクカップリングがプロペラシャフトの補助駆動輪側に、それぞれ配置されている。そして、二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際には、駆動力伝達装置による伝達トルクを高めてプロペラシャフトの回転速度を上昇させた後に駆動力伝達装置による伝達トルクを低減し、この伝達トルクを低減した状態で噛み合いクラッチを噛み合わせる。これにより、二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際の移行時間を短縮しながら、噛み合いクラッチの噛み合わせ時における衝撃や振動を抑制している。
特開２０１１−２５５８４６号公報
ところで、この種の四輪駆動車では、例えば二輪駆動状態において主駆動輪にスリップが発生して主駆動輪の回転速度と補助駆動輪の回転速度との速度差が大きくなると、走行安定性を高めるべく、四輪駆動状態への切り替えがなされる。しかし、この四輪駆動状態への切り替えの際に主駆動輪のスリップが継続している場合には、駆動力伝達装置による伝達トルクを高めてプロペラシャフトの回転速度を上昇させても、噛み合いクラッチにおける同期がとれず、四輪駆動状態への移行ができないこととなる。
そこで、本発明は、主駆動輪にスリップが発生している場合でも、四輪駆動状態への移行を速やかに行うことができる四輪駆動車の制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、［１］及び［２］の四輪駆動車の制御装置を提供する。
［１］主駆動輪及び補助駆動輪に駆動源の駆動力を伝達する四輪駆動状態と、前記主駆動輪のみに前記駆動源の駆動力を伝達する二輪駆動状態とを切り替え可能であり、前記駆動源側の第１回転部材と前記補助駆動輪側の第２回転部材との噛み合いにより前記駆動源から前記補助駆動輪への駆動力の伝達及び遮断を切り替え可能な噛合いクラッチと、前記駆動源の駆動力及び前記主駆動輪の制動力の少なくとも何れかを制御することにより前記主駆動輪のスリップを抑制するトラクションコントロール装置とを備えた四輪駆動車に搭載され、前記二輪駆動状態から前記四輪駆動状態へ移行する際、前記噛合いクラッチの前記第１回転部材と前記第２回転部材との相対回転速度が所定値以上の場合には、前記トラクションコントロール装置に前記主駆動輪のスリップを抑制する制御を行うべき指令信号を出力する四輪駆動車の制御装置。
［２］前記四輪駆動車は、前記噛合いクラッチによって前記駆動源の駆動力が伝達される駆動力伝達軸と、前記駆動力伝達軸と前記補助駆動輪との間の伝達トルクを連続的に調節可能な駆動力伝達装置とをさらに備え、前記二輪駆動状態では、前記噛合いクラッチ及び前記駆動力伝達装置による前記駆動力の伝達を遮断し、前記二輪駆動状態から前記四輪駆動状態へ移行する際、前記駆動力伝達装置による伝達トルクを高めて前記駆動力伝達軸の回転速度を上昇させ、前記噛合いクラッチの前記第１回転部材と前記第２回転部材との相対回転速度が所定値以下となったとき、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを噛み合わせる、前記［１］に記載の四輪駆動車の制御装置。
本発明によれば、主駆動輪にスリップが発生している場合でも、四輪駆動状態への移行を速やかに行うことが可能となる。
本発明の実施の形態に係る四輪駆動車の概略の構成例を示す概略構成図である。 （ａ）は、噛み合いクラッチの概略の構成例を示す断面図である。（ｂ）は、噛み合いクラッチの噛み合い状態の一例を示す概略図である。 トルクカップリング及びその周辺部の構成例を示す概略構成図である。 ＥＣＵが実行する処理の一例を示すフローチャートである。 ディスコネクト状態からコネクト状態への移行時における第１回転部材の回転速度、第２回転部材の回転速度、差動回転速度、駆動状態切替信号、ＴＣ介入指令信号、及び噛み合いクラッチ結合指令信号の時間的な変化の一例を示すグラフである。
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る四輪駆動車の概略の構成例を示す概略構成図である。図１に示すように、四輪駆動車１００は、走行用のトルクを発生する駆動源としてのエンジン１０２と、エンジン１０２の駆動力が常時伝達される左右一対の主駆動輪としての左右前輪１０４ａ，１０４ｂと、走行状態に応じてエンジン１０２の駆動力が伝達される左右一対の補助駆動輪としての左右後輪１０５ａ，１０５ｂとを備えている。四輪駆動車１００は、左右前輪１０４ａ，１０４ｂ及び左右後輪１０５ａ，１０５ｂにエンジン１０２の駆動力を伝達する四輪駆動状態と、左右前輪１０４ａ，１０４ｂのみに駆動力を伝達する二輪駆動状態とを切り替え可能である。
また、四輪駆動車１００は、駆動力伝達系１０１として、エンジン１０２側のトルクを左右後輪１０５ａ，１０５ｂ側に伝達する駆動力伝達軸としてのプロペラシャフト２と、プロペラシャフト２とエンジン１０２との間に設けられた噛み合いクラッチ３と、プロペラシャフト２と左後輪１０５ａとの間に設けられた駆動力伝達装置としてのトルクカップリング４とを有している。
またさらに、四輪駆動車１００は、噛み合いクラッチ３及びトルクカップリング４を制御する制御装置としてのＥＣＵ（Electric control unit）５と、エンジン１０２の駆動力及び左右前輪１０４ａ，１０４ｂの制動力の少なくとも何れかを制御することにより左右前輪１０４ａ，１０４ｂのスリップを抑制するトラクションコントロール装置８と、ガソリン等の燃料をエンジン１０２に供給する燃料噴射装置９とを備えている。
四輪駆動車１００は、噛み合いクラッチ３及びトルクカップリング４による駆動力の伝達が共になされる場合に四輪駆動状態となり、噛み合いクラッチ３及びトルクカップリング４の少なくとも何れかにおける駆動力の伝達がなされない場合には二輪駆動状態となる。本実施の形態に係る四輪駆動車１００は、二輪駆動状態において、噛み合いクラッチ３による駆動力伝達、及びトルクカップリング４による駆動力伝達を共に遮断し、二輪駆動の走行時におけるプロペラシャフト２の回転を停止させる。
左右前輪１０４ａ，１０４ｂには、エンジン１０２のトルクが、トランスミッション１０３、フロントディファレンシャル１０６、及び左右の前輪側ドライブシャフト１０８ａ，１０８ｂを介して伝達される。フロントディファレンシャル１０６は、左右の前輪側ドライブシャフト１０８ａ，１０８ｂにそれぞれ相対回転不能に連結された一対のサイドギヤ１０９、一対のサイドギヤ１０９にギヤ軸を直交させて噛合する一対のピニオンギヤ１１０、一対のピニオンギヤ１１０を支持するピニオンギヤシャフト１１１ａ、及びこれら一対のサイドギヤ１０９と一対のピニオンギヤ１１０とピニオンギヤシャフト１１１ａとを収容するフロントデフケース１１１を有している。
プロペラシャフト２には、エンジン１０２のトルクが、トランスミッション１０３、フロントディファレンシャル１０６のフロントデフケース１１１、噛み合いクラッチ３、及び前輪側の歯車機構６を介して伝達される。プロペラシャフト２に伝達されたエンジン１０２のトルクは、さらに後輪側の歯車機構７、リヤディファレンシャル１０７、トルクカップリング４、及び後輪側の左右のドライブシャフト１１２ａ，１１２ｂを介して左右後輪１０５ａ，１０５ｂに伝達される。
リヤディファレンシャル１０７は、左右のドライブシャフト１１２ａ，１１２ｂにそれぞれ連結された一対のサイドギヤ１１３、一対のサイドギヤ１１３にギヤ軸を直交させて噛合する一対のピニオンギヤ１１４、一対のピニオンギヤ１１４を支持するピニオンギヤシャフト１１５、及びこれら一対のサイドギヤ１１３と一対のピニオンギヤ１１４とピニオンギヤシャフト１１５とを収容するリヤデフケース１１６を有している。一対のサイドギヤ１１３のうち左側のサイドギヤ１１３には、サイドギヤシャフト１４が相対回転不能に連結されている。また、一対のサイドギヤ１１３のうち右側のサイドギヤ１１３には、右後輪側ドライブシャフト１１２ｂが相対回転不能に連結されている。
プロペラシャフト２は、トルク伝達上流側（エンジン１０２側）の一端にピニオンギヤ６ａが連結され、トルク伝達下流側（後輪１０５ａ，１０５ｂ側）の一端にピニオンギヤ７ａが連結されている。ピニオンギヤ６ａは、噛み合いクラッチ３の出力部材としてのリングギヤ６ｂと噛合している。また、ピニオンギヤ７ａは、リヤデフケース１１６に固定されたリングギヤ７ｂと噛合している。ピニオンギヤ６ａ及びリングギヤ６ｂは、前輪側の歯車機構６を構成し、ピニオンギヤ７ａ及びリングギヤ７ｂは、後輪側の歯車機構７を構成する。
ＥＣＵ５には、左右前輪１０４ａ，１０４ｂの回転速度を検出するための回転速センサ１５ａ，１５ｂ、左右後輪１０５ａ，１０５ｂの回転速度を検出するための回転速センサ１５ｃ，１５ｄ、及びプロペラシャフト２の回転速度を検出するための回転速センサ１６が接続されている。回転速センサ１５ａ〜１５ｄ及び回転速センサ１６は、例えば左右前輪１０４ａ，１０４ｂ、左右後輪１０５ａ，１０５ｂ、及びプロペラシャフト２と共に回転する複数の磁極を有する磁気リングに対向配置されたホールＩＣからなり、回転速度に応じた周期でパルス信号を出力する。これにより、ＥＣＵ５は、左右前輪１０４ａ，１０４ｂの回転速度、左右後輪１０５ａ，１０５ｂの回転速度、及びプロペラシャフト２の回転速度を検出可能である。また、ＥＣＵ５は、左右前輪１０４ａ，１０４ｂの回転速度に基づいて、これらの両回転速度を平均することにより、フロントデフケース１１１の回転速度を検出可能である。
四輪駆動車１００には、左右前輪１０４ａ，１０４ｂに対応してブレーキ装置１６ａ，１６ｂが、また左右後輪１０５ａ，１０５ｂに対応してブレーキ装置１６ｃ，１６ｄが、それぞれ設けられている。ブレーキ装置１６ａ〜１６ｄは、例えばブレーキローターと、ブレーキローターを挟むブレーキパッドを有するブレーキキャリパーとを備え、ブレーキキャリパーに供給されるブレーキオイルの油圧を変動させることで、各車輪の制動力をそれぞれ個別に制御可能である。
トラクションコントロール装置８は、例えば低μ路走行時において左右前輪１０４ａ，１０４ｂ及び左右後輪１０５ａ，１０５ｂの何れかの車輪がスリップした場合には、ブレーキ装置１６ａ〜１６ｄによる制動力を制御して、そのスリップを抑制する制動力制御機能を有している。また、トラクションコントロール装置８は、燃料噴射装置９に指令信号を出力してエンジン１０２への燃料供給量を減少させ、エンジン１０２が発生する駆動力を低減させることによって、スリップを抑制する駆動力機能を有している。トラクションコントロール装置８は、例えば右前輪１０４ｂにスリップが発生した場合には、ブレーキ装置１６ｂによる制動力を付与して右前輪１０４ｂのスリップを抑制する。また、これと同時にエンジン１０２が発生する駆動力を低減させることで、より確実に右前輪１０４ｂのスリップを抑制することも可能である。
（噛み合いクラッチ３の構成）
図２（ａ）は、噛み合いクラッチ３の概略の構成例を示す断面図である。噛み合いクラッチ３は、フロントデフケース１１１の軸方向の端部に固定された第１回転部材３１と、第１回転部材３１に対して同軸上で相対回転可能な第２回転部材３２とを有し、第１回転部材３１がエンジン１０２側に、第２回転部材３２が左右後輪１０５ａ，１０５ｂ側（プロペラシャフト２側）に、それぞれ連結されている。そして、噛み合いクラッチ３は、第１回転部材３１と第２回転部材３２との噛み合いにより、エンジン１０２から左右後輪１０５ａ，１０５ｂへの駆動力の伝達及び遮断を切り替え可能である。
第１回転部材３１は、前輪側ドライブシャフト１０８ｂを挿通させる環状であり、例えばボルト締めによってフロントデフケース１１１の端部に固定され、フロントデフケース１１１と一体に回転する。第１回転部材３１の外周には、複数のスプライン歯３１ａが形成されている。
第２回転部材３２は、円筒状の本体部３２０と、本体部３２０に対して軸方向移動可能なスリーブ部３３とからなる。本体部３２０は、その中心部を前輪側ドライブシャフト１０８ｂが貫通している。第１回転部材３１に対向する本体部３２０の一端部３２１は、外側に拡径した環状であり、その外周面には、複数のスプライン歯３２１ａが形成されている。本体部３２０の他端部３２２の外周面には、リングギヤ６ｂが例えばボルト締めにより相対回転不能に固定されている。第１回転部材３１及び第２回転部材３２の本体部３２０は、図略の軸受によって車体に対してそれぞれ独立して回転可能かつ軸方向移動不能に支持されている。
スリーブ部３３は筒状であり、その内周面には複数のスプライン歯３３ａが形成されている。複数のスプライン歯３３ａは、本体部３２０の複数のスプライン歯３２１ａと常時スプライン係合している。これによりスリーブ部３３は、本体部３２０に対して相対回転不能かつ軸方向移動可能である。また、スリーブ部３３の複数のスプライン歯３３ａは、スリーブ部３３が前輪側ドライブシャフト１０８ｂの回転軸線Ｏに沿って軸方向移動することにより、第１回転部材３１の複数のスプライン歯３１ａと係合可能である。ここで、係合とは、互いに噛み合うことをいう。
また、スリーブ部３３の外周側には環状の溝３３ｂが形成され、この溝３３ｂにフォーク３４が摺動可能に嵌合されている。フォーク３４は、ＥＣＵ５によって制御される図略のアクチュエータによって、スリーブ部３３と共に回転軸線Ｏに平行な矢印Ａの方向及びその逆方向に進退移動可能である。
図２（ｂ）は、第１回転部材３１の複数のスプライン歯３１ａ及び第２回転部材３２の本体部３２０における複数のスプライン歯３２１ａと、スリーブ部３３の複数のスプライン歯３３ａとの噛み合い状態の一例を示す概略図である。この図に示す状態では、第２回転部材３２の本体部３２０の複数のスプライン歯３２１ａとスリーブ部３３の複数のスプライン歯３３ａとが噛み合っているが、第１回転部材３１の複数のスプライン歯３１ａとスリーブ部３３の複数のスプライン歯３３ａとは噛み合っていない。従って、噛み合いクラッチ３は、第１回転部材３１と第２回転部材３２との相対回転が可能な解放状態であり、フロントデフケース１１１とプロペラシャフト２との間のトルク伝達が遮断されている。
また、この状態からフォーク３４及びスリーブ部３３が矢印Ａの方向に移動すると、スリーブ部３３のスプライン歯３３ａが第１回転部材３１のスプライン歯３１ａの間に入り込み、スプライン歯３１ａとスプライン歯３３ａとが噛み合う。この噛み合い状態では、スリーブ部３３の複数のスプライン歯３３ａが、第１回転部材３１の複数のスプライン歯３１ａ及び第２回転部材３２の本体部３２０における複数のスプライン歯３２１ａに共に噛み合うので、第１回転部材３１と第２回転部材３２との相対回転が不能となる。従って、フロントデフケース１１１とプロペラシャフト２とがトルク伝達可能に連結される。
（トルクカップリング４の構成）
図３は、トルクカップリング４及びその周辺部の概略の構成例を示す概略構成図である。トルクカップリング４は、図３に示すように、多板クラッチ４１，電磁クラッチ４２，カム機構４３、インナシャフト４４、及びこれらを収容するハウジング４０を有し、リヤディファレンシャル１０７及び歯車機構７と共にディファレンシャルキャリア１２に収容されている。
ディファレンシャルキャリア１２内の空間は、隔壁１２１によって第１及び第２の空間１２ａ，１２ｂに液密に分離されている。歯車機構７及びリヤディファレンシャル１０７が配置される第１の空間１２ａには、ギヤの潤滑に適した図略のデフオイルが所定の充填率で充填されている。また、トルクカップリング４が収容される第２の空間１２ｂには、後述するインナクラッチプレート４１１及びアウタクラッチプレート４１２の潤滑に適した図略の潤滑油が所定の充填率で充填されている。
サイドギヤシャフト１４は、リヤディファレンシャル１０７の一方のサイドギヤ１１３に一端が連結された軸部１４１と、軸部１４１の他端に設けられたフランジ部１４２とを一体に有し、軸部１４１が隔壁１２１に挿通されている。トルクカップリング４は、サイドギヤシャフト１４と左後輪側ドライブシャフト１１２ａとの間のトルク伝達量を調節可能である。
トルクカップリング４のハウジング４０は、互いに相対回転不能に結合された第１ハウジング部材４０１と第２ハウジング部材４０２とからなる。第１ハウジング部材４０１は円筒状であり、第２ハウジング部材４０２は、第１ハウジング部材４０１の一方端部を塞ぐように配置されている。ハウジング４０は、第１ハウジング部材４０１がサイドギヤシャフト１４と相対回転不能に連結されている。
多板クラッチ４１は、ハウジング４０の第１ハウジング部材４０１と円筒状のインナシャフト４４との間に配置され、インナシャフト４４の外周面に相対回転不能にスプライン係合するインナクラッチプレート４１１と、第１ハウジング部材４０１の内周面に相対回転不能にスプライン係合するアウタクラッチプレート４１２とからなる。インナシャフト４４は、左後輪側ドライブシャフト１１２ａにスプライン嵌合によって相対回転不能に連結されている。
電磁クラッチ４２は、環状のコイル４２１及びアーマチャカム４２２を有し、ハウジング４０の回転軸線上に配置されている。電磁クラッチ４２は、コイル４２１による電磁力の発生によってアーマチャカム４２２をコイル４２１側に移動させ、第２ハウジング部材４０２にアーマチャカム４２２を摩擦摺動させるように構成されている。
カム機構４３は、カム部材としてのアーマチャカム４２２を含み、このアーマチャカム４２２にハウジング４０の回転軸線に沿って並列するメインカム４３１、及びこのメインカム４３１とアーマチャカム４２２との間に介在する球状のカムフォロア４３２を有している。そして、カム機構４３は、コイル４２１への通電によってアーマチャカム４２２がハウジング４０からの回転力を受け、多板クラッチ４１のクラッチ力となる押圧力に変換するように構成されている。コイル４２１への通電量が多くなるとアーマチャカム４２２と第２ハウジング部材４０２との摩擦力が増大し、メインカム４３１がより強く多板クラッチ４１を押圧する。すなわち、トルクカップリング４は、コイル４２１への通電量に応じて多板クラッチ４１の押圧力を可変に制御することができ、ひいてはサイドギヤシャフト１４と左後輪側ドライブシャフト１１２ａとの間のトルク伝達量を調節可能である。
トルクカップリング４によるトルク伝達量が十分に大きく、サイドギヤシャフト１４と左後輪側ドライブシャフト１１２ａとが一体に回転する場合には、左後輪側ドライブシャフト１１２ａとプロペラシャフト２とが、歯車機構７、リヤディファレンシャル１０７、サイドギヤシャフト１４、及びトルクカップリング４を介してトルク伝達可能に連結されると共に、右後輪側ドライブシャフト１１２ｂとプロペラシャフト２とが、歯車機構７及びリヤディファレンシャル１０７を介してトルク伝達可能に連結される。
一方、トルクカップリング４による伝達トルクが遮断されてサイドギヤシャフト１４と左後輪側ドライブシャフト１１２ａとの連結が解除されると、左後輪側ドライブシャフト１１２ａにプロペラシャフト２からのトルクが伝達されなくなり、これに伴って右後輪側ドライブシャフト１１２ｂにもプロペラシャフト２からのトルクが伝達されなくなる。なお、右後輪側ドライブシャフト１１２ｂにもトルクが伝達されなくなるのは、一方のサイドギヤが空転すると他方のサイドギヤにもトルクが伝達されないという一般的なディファレンシャル装置の特性によるものである。
このように、トルクカップリング４は、そのトルク伝達量の増減により、プロペラシャフト２と左右後輪１０５ａ，１０５ｂとの間の伝達トルクを連続的に調節可能である。
（ＥＣＵ５による制御）
ＥＣＵ５は、予め記憶素子に記憶されたプログラムに基づいて処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）や、このＣＰＵの演算結果に基づいて、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって電流値を可変に調節することができる電流出力回路等を有している。ＥＣＵ５は、噛み合いクラッチ３及びトルクカップリング４を動作させるための電流を出力し、噛み合いクラッチ３及びトルクカップリング４を制御する。また、ＥＣＵ５は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内通信網を介して、四輪駆動車１００の車速や、エンジン１０２の出力トルク、及びアクセル開度や操舵角等の走行状態に関する各種情報を取得可能である。
そして、ＥＣＵ５は、取得した走行状態の情報に基づいて左右後輪１０５ａ，１０５ｂに伝達すべき指令トルクを演算し、この指令トルクに応じたトルクが左右後輪１０５ａ，１０５ｂに伝達されるよう、噛み合いクラッチ３及びトルクカップリング４を制御する。
例えば、左右前輪１０４ａ，１０４ｂと左右後輪１０５ａ，１０５ｂとの回転速度差が大きくなった場合には、左右後輪１０５ａ，１０５ｂに伝達するトルクを大きくするように噛み合いクラッチ３及びトルクカップリング４を制御する。これにより、例えば左右前輪１０４ａ，１０４ｂにスリップが発生した場合に四輪駆動傾向の走行状態とし、左右前輪１０４ａ，１０４ｂのスリップを抑制する。また、ＥＣＵ５は、エンジン１０２の出力トルクの増大に応じて左右後輪１０５ａ，１０５ｂに伝達するトルクが大きくなるように噛み合いクラッチ３及びトルクカップリング４を制御する。これにより、左右前輪１０４ａ，１０４ｂに過大なトルクが伝達されることによるスリップを未然に防止する。
また、ＥＣＵ５は、例えば四輪駆動車１００が一定の速度で直進する定常走行時に、噛み合いクラッチ３及びトルクカップリング４によるトルク伝達を共に遮断し、プロペラシャフト２の回転を停止させた二輪駆動状態とする。これにより、リングギヤ７ｂがデフオイルを撹拌することによる回転抵抗や、プロペラシャフト２や歯車機構６，７を軸支する各軸受による回転抵抗が抑制され、四輪駆動車１００の燃費（単位容量の燃料あたりの走行距離）が向上する。
また、ＥＣＵ５は、噛み合いクラッチ３及びトルクカップリング４によるトルク伝達を共に遮断した二輪駆動状態から、プロペラシャフト２を介して左右後輪１０５ａ，１０５ｂ側にエンジン１０２のトルクを伝達する四輪駆動状態に移行する際、トルクカップリング４による伝達トルクを高めてプロペラシャフト２の回転速度を上昇させ、プロペラシャフト２と左右後輪１０５ａ，１０５ｂとの回転を同期させる。なお、ここで「同期」とは、多板クラッチ４１におけるインナクラッチプレート４１１とアウタクラッチプレート４１２との間の滑りがなく、リヤディファレンシャル１０７や歯車機構７のギヤ比を考慮したプロペラシャフト２の回転速度と左右後輪１０５ａ，１０５ｂの回転速度とが実質的に一致する状態をいう。
また、ＥＣＵ５は、噛み合いクラッチ３における第１回転部材３１と第２回転部材３２との差動回転が所定値以下となったとき、噛み合いクラッチ３を制御して、第２回転部材３２のスリーブ部３３を第１回転部材３１に係合させる。これにより、エンジン１０２の駆動力が左右前輪１０４ａ，１０４ｂ及び左右後輪１０５ａ，１０５ｂに伝達される四輪駆動状態となる。
ところで、二輪駆動状態において左右前輪１０４ａ，１０４ｂの少なくとも何れかにスリップが発生すると、左右前輪１０４ａ，１０４ｂと左右後輪１０５ａ，１０５ｂとの回転速度差が大きくなるので、ＥＣＵ５は、四輪駆動状態にすべきと判断し、プロペラシャフト２と左右後輪１０５ａ，１０５ｂとの回転を同期させるべく、トルクカップリング４による伝達トルクを増大させる。しかし、左右前輪１０４ａ，１０４ｂにスリップが発生している状態では、プロペラシャフト２と左右後輪１０５ａ，１０５ｂとの回転を同期させても、噛み合いクラッチ３における第１回転部材３１と第２回転部材３２との差動回転が所定値以下とならない場合がある。
本実施の形態では、左右前輪１０４ａ，１０４ｂにスリップが発生した状態でも、四輪駆動への移行を可能にすべく、噛合いクラッチ３の第１回転部材３１と第２回転部材３２との相対回転速度が所定値以上の場合には、トラクションコントロール装置８に左右前輪１０４ａ，１０４ｂのスリップを抑制する制御を行うべき指令信号を出力する。以下、この場合のＥＣＵ５の制御内容について、詳細に説明する。
図４は、ＥＣＵ５が実行する処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートでは、ＥＣＵ５が実行する処理のうち、二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する際の処理の一例を示している。このフローチャートにおいて、「ディスコネクト状態」とは、噛み合いクラッチ３及びトルクカップリング４によるトルク伝達が共に遮断された二輪駆動状態をいい、「コネクト状態」とは、噛み合いクラッチ３及びトルクカップリング４を介してエンジン１０２の駆動力が左右後輪１０５ａ，１０５ｂに伝達される四輪駆動状態をいう。
ＥＣＵ５は、四輪駆動車１００がディスコネクト状態であるか否かを判定し（ステップ１）、ディスコネクト状態でない場合（Ｓ１：Ｎｏ）には、図４に示すフローチャートの処理を終了する。なお、この判定は、例えばＥＣＵ５のＣＰＵが参照するフラグ等の情報に基づいて行うことができる。
ディスコネクト状態である場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５は、左右前輪１０４ａ，１０４ｂと左右後輪１０５ａ，１０５ｂとの回転速度差やアクセル開度等の走行状態に基づいて、コネクト状態に移行すべきか否かを判定する（ステップＳ２）。この判定の結果、コネクト状態に移行すべきでないと判定した場合（Ｓ２：Ｎｏ）には、図４に示すフローチャートの処理を終了する。
一方、コネクト状態に移行すべきと判定した場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５は、内部信号である駆動状態切替信号をオンにする。この駆動状態切替信号は、オン状態でコネクト状態とすべきことを、またオフ状態でディスコネクト状態とすべきことを、それぞれ示すものとする。
次に、ＥＣＵ５は、トルクカップリング４のコイル４２１に電流を供給し、トルクカップリング４による伝達トルクを増大させる（ステップＳ４）。これにより、左右後輪１０５ａ，１０５ｂの回転トルクがリヤディファレンシャル１０７を介してプロペラシャフト２に伝達され、プロペラシャフト２の回転速度が上昇する。なお、このステップにおける伝達トルクは、プロペラシャフト２の急加速による衝撃を抑制するため、例えば四輪駆動状態における走行時の伝達トルクよりも小さくすることが望ましい。
次に、ＥＣＵ５は、プロペラシャフト２の回転と左右後輪１０５ａ，１０５ｂの回転とが同期したか否かを判定する（ステップＳ５）。この同期が完了していない場合（Ｓ５：Ｎｏ）には、このステップＳ５の処理を繰り返し行う。
プロペラシャフト２の回転と左右後輪１０５ａ，１０５ｂの回転とが同期すると（Ｓ５：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５は、噛み合いクラッチ３における差動回転速度、すなわち第１回転部材３１と第２回転部材３２との差動回転速度を演算する（ステップＳ６）。なお、第１回転部材３１の回転速度は、回転速センサ１５ａ，１５ｂによって検出した左右前輪１０４ａ，１０４ｂの回転速度の平均値によって求めることができる。また、第２回転部材３２の回転速度は、回転速センサ１６によって検出したプロペラシャフト２の回転速度に歯車機構６のギヤ比（ピニオンギヤ６ａの歯数／リングギヤ６ｂの歯数）を乗じて求めることができる。
次に、ＥＣＵ５は、ステップＳ６で演算した差動回転速度が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ７）。この所定値は、例えば１５０〜２００ｒｐｍである。
この差動回転速度が所定値未満である場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５は、噛み合いクラッチ３を制御して、第１回転部材３１と第２回転部材３２と噛み合わせる（ステップＳ８）。
一方、ステップＳ７において差動回転速度が所定値未満でないと判定した場合（Ｓ７：Ｎｏ）、ＥＣＵ５は、トラクションコントロール装置８に、左右後輪１０５ａ，１０５ｂのスリップを抑制すべきことを指示する信号（以下、この信号を「ＴＣ介入指令信号」という）を出力する（ステップＳ９）。トラクションコントロール装置８は、ＴＣ介入指令信号を受信し、ブレーキ装置１６ａ，１６ｂを制御し、燃料噴射装置９に指令信号を出力してエンジン１０２への燃料供給量を減少させ、スリップを抑制する。
次に、ＥＣＵ５は、ステップＳ６に処理を戻し、噛み合いクラッチ３における差動回転速度を演算し（ステップＳ６）、この差動回転速度が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ７）。トラクションコントロール装置８の制御によって左右後輪１０５ａ，１０５ｂのスリップが収束していれば、差動回転速度が所定値未満となり（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ５が噛み合いクラッチ３を制御して、第１回転部材３１と第２回転部材３２とを噛み合わせる（ステップＳ８）。これにより、コネクト状態への移行が完了する。
図５は、ディスコネクト状態からコネクト状態への移行時における第１回転部材３１の回転速度ｒｓ１、第２回転部材３２の回転速度ｒｓ２、差動回転速度ｒｓ３（＝ｒｓ１−ｒｓ２）、駆動状態切替信号、ＴＣ介入指令信号、及び噛み合いクラッチ結合指令信号の時間的な変化の一例を示すグラフである。なお、以下の説明において、かっこ書きは図４のフローチャートの対応するステップ番号を示す。
時刻ｔ１において、図５（ｄ）に示すように駆動状態切替信号がオン状態になると（Ｓ３）、カップリング４による伝達トルクが増大し（Ｓ４）、図５（ｂ）に示すように第２回転部材３２の回転速度ｒｓ２が上昇する。これに伴い、図５（ｃ）に示すように噛み合いクラッチ３における差動回転速度ｒｓ３（ｒｓ３＝ｒｓ１−ｒｓ２）が減少するが、左右前輪１０４ａ，１０４ｂの何れかにスリップが発生していると、時刻ｔ２においてプロペラシャフト２の回転と左右後輪１０５ａ，１０５ｂとの回転が同期しても、差動回転速度ｒｓ３が所定値ＳＨ未満とならない。
この際、ＥＣＵ５は、図５（ｅ）に示すようにトラクションコントロール装置８にＴＣ介入指令信号を出力し（Ｓ９）、トラクションコントロール装置８は、この信号に基づいて左右前輪１０４ａ，１０４ｂのスリップを抑制する制御を行う。この制御によって、図５（ａ）に示すように第１回転部材３１の回転速度ｒｓ１が低下する。また、これに伴って差動回転速度ｒｓ３が低下し、時刻ｔ３において差動回転速度ｒｓ３が所定値ＳＨ未満となると、ＥＣＵ５は、図５（ｆ）に示すように噛み合いクラッチ結合指令信号をオン状態にし、第１回転部材３１と第２回転部材３２とを噛み合わせ、コネクト状態への移行が完了する。
（実施の形態の効果）
以上説明した本実施の形態によれば、ＥＣＵ５がトラクションコントロール装置８に左右前輪１０４ａ，１０４ｂのスリップを抑制する制御を行わせるので、スリップが発生している状態でも、ディスコネクト状態からコネクト状態、すなわち二輪駆動状態から四輪駆動状態への移行を速やかに行うことができる。これにより、四輪駆動車１００の走行安定性を高めることができる。
また、噛み合いクラッチ３の噛み合わせは、噛み合いクラッチ３における差動回転速度が所定値未満になってから実行されるので、噛み合いクラッチ３の噛み合わせの際の振動や衝撃を抑制することができる。
以上、本発明の四輪駆動車の制御装置を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、プロペラシャフト２の回転と左右後輪１０５ａ，１０５ｂの回転とが同期したときの噛み合いクラッチ３における差動回転速度ｒｓ３が所定値以上である場合に、ＥＣＵ５がトラクションコントロール装置８にＴＣ介入指令信号を出力するようにしたが、これに限らず、駆動状態切替信号がオンになったときの前後輪回転速度差（左右前輪１０４ａ，１０４ｂの平均回転速度と左右後輪１０５ａ，１０５ｂの平均回転速度の速度差）が所定値以上の場合に、スリップが発生しているとみなしてトラクションコントロール装置８にＴＣ介入指令信号を出力してもよい。
２…プロペラシャフト、３…噛み合いクラッチ、４…トルクカップリング、５…ＥＣＵ、６，７…歯車機構、６ａ，７ａ…ピニオンギヤ、６ｂ，７ｂ…リングギヤ、８…トラクションコントロール装置、９…燃料噴射装置、１２…ディファレンシャルキャリア、１２ａ，１２ｂ…空間、１４…サイドギヤシャフト、１５ａ〜１５ｄ…回転速センサ、１６…回転速センサ、１６ａ〜１６ｄ…ブレーキ装置、３１…第１回転部材、３１ａ…スプライン歯、３２…第２回転部材、３３…スリーブ部、３３ａ…スプライン歯、３３ｂ…溝、３４…フォーク、４０…ハウジング、４１…多板クラッチ、４２…電磁クラッチ、４３…カム機構、４４…インナシャフト、１００…四輪駆動車、１０１…駆動力伝達系、１０２…エンジン、１０３…トランスミッション、１０４ａ，１０４ｂ…左右前輪、１０５ａ，１０５ｂ…左右後輪、１０６…フロントディファレンシャル、１０７…リヤディファレンシャル、１０８ａ，１０８ｂ…前輪側ドライブシャフト、１０９…サイドギヤ、１１０…ピニオンギヤ、１１１…フロントデフケース、１１１ａ…ピニオンギヤシャフト、１１２ａ，１１２ｂ…ドライブシャフト、１１３…サイドギヤ、１１４…ピニオンギヤ、１１５…ピニオンギヤシャフト、１１６…リヤデフケース、１２１…隔壁、１４１…軸部、１４２…フランジ部、３２０…本体部、３２１…一端部、３２１ａ…スプライン歯、３２２…他端部、４０１…第１ハウジング部材、４０２…第２ハウジング部材、４１１…インナクラッチプレート、４１２…アウタクラッチプレート、４２１…コイル、４２２…アーマチャカム、４３１…メインカム、４３２…カムフォロア

Claims (2)

  1. 主駆動輪及び補助駆動輪に駆動源の駆動力を伝達する四輪駆動状態と、前記主駆動輪のみに前記駆動源の駆動力を伝達する二輪駆動状態とを切り替え可能であり、前記駆動源側の第１回転部材と前記補助駆動輪側の第２回転部材との噛み合いにより前記駆動源から前記補助駆動輪への駆動力の伝達及び遮断を切り替え可能な噛合いクラッチと、前記駆動源の駆動力及び前記主駆動輪の制動力の少なくとも何れかを制御することにより前記主駆動輪のスリップを抑制するトラクションコントロール装置とを備えた四輪駆動車に搭載され、
    前記二輪駆動状態から前記四輪駆動状態へ移行する際、前記噛合いクラッチの前記第１回転部材と前記第２回転部材との相対回転速度が所定値以上の場合には、前記トラクションコントロール装置に前記主駆動輪のスリップを抑制する制御を行うべき指令信号を出力する
    四輪駆動車の制御装置。
  2. 前記四輪駆動車は、前記噛合いクラッチによって前記駆動源の駆動力が伝達される駆動力伝達軸と、前記駆動力伝達軸と前記補助駆動輪との間の伝達トルクを連続的に調節可能な駆動力伝達装置とをさらに備え、
    前記二輪駆動状態では、前記噛合いクラッチ及び前記駆動力伝達装置による前記駆動力の伝達を遮断し、
    前記二輪駆動状態から前記四輪駆動状態へ移行する際、前記駆動力伝達装置による伝達トルクを高めて前記駆動力伝達軸の回転速度を上昇させ、前記噛合いクラッチの前記第１回転部材と前記第２回転部材との相対回転速度が所定値以下となったとき、前記第１回転部材と前記第２回転部材とを噛み合わせる、
    請求項１に記載の四輪駆動車の制御装置。
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