JP2015101255A

JP2015101255A - ４輪駆動車両の駆動制御装置

Info

Publication number: JP2015101255A
Application number: JP2013244426A
Authority: JP
Inventors: 吉村　孝広; Takahiro Yoshimura; 孝広吉村; 孝宣浅井; Takanobu Asai
Original assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: JTEKT Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2015-06-04
Anticipated expiration: 2033-11-26
Also published as: JP6268982B2

Abstract

【課題】何らかの原因で駆動源から主駆動輪への動力伝達に支障が発生した場合でも退避走行が可能となる４輪駆動車両の駆動制御装置を提供する。【解決手段】デファレンシャルケース１４ａよりも主駆動輪である前輪１２側において動力伝達に支障が発生した場合は、その支障が発生しない場合に比較して第１噛合クラッチ装置４０、カップリング３２、第２噛合クラッチ装置５６から構成されるクラッチ機構を介する動力伝達トルクを増加させる。このようにすれば、デファレンシャルケース１４ａよりも前輪１２側において動力伝達に支障が発生した場合は、その支障が発生しない場合に比較して前記クラッチ機構の動力伝達トルクが増加させられるので、デファレンシャルケース１４ａよりも前輪１２側において動力伝達に支障が発生した場合であっても副駆動輪である後輪１６が駆動されてその後輪１６による走行が可能となり、車両の退避走行が可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、主駆動輪にて２輪駆動走行するが、必要に応じて副駆動輪を加えて４輪駆動する４輪駆動車両において、２輪駆動走行状態において何らかの問題でエンジンからの駆動力を主駆動輪へ伝達できない場合でも、それまで駆動輪として用いられていない副駆動輪に動力を伝達して車両の走行を可能にする４輪駆動車両の駆動制御装置に関するものである。

駆動源からの副駆動輪への動力伝達を切り離すクラッチ機構を備え、主としてクラッチ機構を解放状態として専ら主駆動輪にて２輪駆動走行し、発進時、登坂走行時、旋回走行時、手動による選択操作時などの４輪駆動要求の発生に応じてクラッチ機構を係合状態とすることで副駆動輪も駆動して４輪駆動走行する４輪駆動車両が知られている。たとえば、スタンバイ４ＷＤ、オンデマンド４ＷＤなどと称される４輪駆動車両がそれである。たとえば、特許文献１に記載された、２輪駆動走行中には副駆動輪とプロペラシャフトとの間を切り離すディスコネクト機構を備える４輪駆動車両がそれである。

米国特許第８２０４６５７号明細書(US 8,204,657 B2)

ところで、特許文献１に示す４輪駆動車両では、ドライブトレーンの構成要素(ハードウエア)の故障(フェール)が判定されない場合にはクラッチ機構(ディスコネクト装置)を係合させて４輪駆動走行が行なわれるが、ドライブトレーンの構成要素の故障が判定される場合にはクラッチ機構が解放されるように構成されている。しかしながら、このような４輪駆動車両において、何らかの原因で駆動源から主駆動輪への動力伝達に支障が発生した場合には、車両の走行が困難となり、退避走行を行なうことが困難となるという可能性があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、何らかの原因で駆動源から主駆動輪への動力伝達に支障が発生した場合でも退避走行が可能となる４輪駆動車両の駆動制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するための、本発明の要旨とするところは、(a) 駆動源からの動力が主駆動輪へ伝達される主動力伝達経路と、その主動力伝達経路に介在する回転部材から副駆動輪への動力を選択的に伝達するクラッチ機構を備える４輪駆動車両において、クラッチ機構を解放状態として専ら主駆動輪にて走行する２輪駆動走行状態と、そのクラッチ機構を係合状態とすることで副駆動輪も駆動して主駆動輪および副駆動輪にて４輪駆動走行する４輪駆動走行状態とを選択的に実行する４輪駆動車両の駆動制御装置であって、(b) 前記回転部材よりも前記主駆動輪側において動力伝達に支障が発生した場合は、その支障が発生しない場合に比較して前記クラッチ機構の動力伝達トルクを増加させることにある。

このようにすれば、前記回転部材よりも前記主駆動輪側において動力伝達に支障が発生した場合は、その支障が発生しない場合に比較して前記クラッチ機構の動力伝達トルクが増加させられるので、前記回転部材よりも前記主駆動輪側において動力伝達に支障が発生した場合であっても副駆動輪が駆動されてその副駆動輪による走行が可能となり、車両の退避走行が可能となる。

ここで、好適には、(c) 第１軸線まわりに回転させられるデファレンシャルケースと、前記主駆動輪の一対の車軸にそれぞれ連結され、前記デファレンシャルケース内において互いに対向する状態で前記第１軸線まわりに回転可能にそのデファレンシャルケースに支持される一対のサイドギヤと、前記第１軸線に直交する軸線まわりに回転可能にデファレンシャルケースに支持され、前記一対のサイドギヤと噛み合う状態でそれらの間に配置されたピニオンとを有し、前記駆動源からの動力が入力される差動歯車装置と、前記副駆動輪へ駆動力を出力する出力ギヤと前記デファレンシャルケースとの間を選択的に連結する第１噛合クラッチ装置とを備える主駆動輪駆動力分配ユニットを含み、(d) 前記回転部材は、前記差動歯車装置のデファレンシャルケースである。これにより、デファレンシャルケースよりも前記主駆動輪側において動力伝達に支障が発生した場合は、その支障が発生しない場合に比較して前記クラッチ機構の動力伝達トルクが増加させられるので、前記回転部材よりも前記主駆動輪側において動力伝達に支障が発生した場合であっても副駆動輪が駆動されてその副駆動輪による走行が可能となり、車両の退避走行が可能となる。

また、好適には、(e) 前記デファレンシャルケースの回転数と前記主駆動輪の回転数との差回転が所定の判定回転数を超えたことにより、前記デファレンシャルケースよりも前記主駆動輪側において動力伝達に支障が発生したと判定される。これにより、何等かに起因する前記デファレンシャルケースよりも前記主駆動輪側における動力伝達の支障が、判定される。このようにすれば、前記デファレンシャルケースと前記主駆動輪との間に所定の判定回転数を超えた差回転が発生したことで、前記デファレンシャルケースよりも前記主駆動輪側において動力伝達に支障が発生したと判定される。

また、好適には、(f) 前記駆動源と前記デファレンシャルケースとの間には、変速機が設けられており、前記デファレンシャルケースの回転数は、前記駆動源の回転数を前記変速機の変速比で除算し、さらにその変速機の出力軸と前記デファレンシャルケースとの間のギヤ比で除算することにより算出される。これにより、デファレンシャルケースの回転数を検出するセンサが不要となる。

また、好適には、(g) 前記主駆動輪駆動力分配ユニットは、前記デファレンシャルケースに選択的に連結されるドリブンピニオンを有するトランスファを備え、(h) 前記ドリブンピニオンに一端部が連結されたプロペラシャフトと、そのプロペラシャフトの他端部に電子制御カップリングを介して連結されたドライブピニオンと、第２軸線まわりに回転可能に支持され、そのドライブピニオンにより回転駆動されるリングギヤと、そのリングギヤと前記副駆動輪の一対の車軸との間を選択的に連結する第２噛合クラッチ装置とを備える副駆動輪駆動力分配ユニットとを、さらに含み、２輪駆動走行状態において前記デファレンシャルケースよりも前記主駆動輪側において動力伝達に支障が発生した場合は、前記第１噛合クラッチ装置および前記第２噛合クラッチ装置を係合させ、次いで、前記電子制御カップリングの伝達トルクを前記支障が発生しない場合に比較して増加させる。このため、前記主駆動輪側において動力伝達に支障が発生した場合であっても副駆動輪が駆動されてその副駆動輪による走行が可能となり、車両の退避走行が可能となる。また、第２噛合クラッチ装置の係合後に電子制御カップリングの伝達トルクが増加させられることで、副駆動輪による走行開始時のショックが抑制される。

また、好適には、(i) 前記副駆動輪駆動力分配ユニットは、前記ドライブピニオンと噛み合う前記リングギヤとの間を選択的に連結されて第２軸線まわりに回転可能に支持された第２デファレンシャルケースと、前記副駆動輪の一対の車軸にそれぞれ連結され、前記第２デファレンシャルケース内において互いに対向する状態で前記第２軸線まわりに回転可能にその第２デファレンシャルケースに支持された一対の第２サイドギヤと、前記第２軸線に直交する軸線まわりに回転可能に第２デファレンシャルケースに支持され、前記一対の第２サイドギヤと噛み合う状態でそれらの間に配置された第２ピニオンとを有する第２差動歯車装置を備え、前記第２噛合クラッチ装置は、前記リングギヤと前記第２デファレンシャルケースとの間を選択的に連結するものである。このようにすれば、第２差動歯車装置を介して一対の副駆動輪へ動力が伝達されるので、それら一対の副駆動輪の相対回転が許容されつつそれら副駆動輪へ動力が伝達される。

また、好適には、(j) 前記クラッチ機構は、直列接続されている前記第１噛合クラッチ装置、前記電子制御カップリング、および前記第２噛合クラッチ装置のうちの少なくとも1つから構成される。このようにすれば、前記デファレンシャルケースよりも前記主駆動輪側において動力伝達に支障が発生した場合は、その支障が発生しない場合に比較して、前記クラッチ機構の動力伝達トルクが増加させられるので、前記回転部材よりも前記主駆動輪側において動力伝達に支障が発生した場合であっても副駆動輪が駆動されてその副駆動輪による走行が可能となり、車両の退避走行が可能となる。

また、好適には、(k) 前記クラッチ機構を解放することで２輪駆動走行を選択するための２輪駆動走行操作位置と前記クラッチ機構を係合させることで４輪駆動走行を選択するための４輪駆動走行操作位置とに選択的に手動操作される手動４ＷＤ選択装置を備え、その手動４ＷＤ選択装置の４輪駆動走行操作位置側への操作を条件として、前記デファレンシャルケースの回転数と前記主駆動輪の回転数との差回転が所定の判定回転数を超えた場合に、前記クラッチ機構の動力伝達トルクを増加させる制御が開始される。このようにすれば、手動操作に応答して退避走行が行なわれる利点がある。

また、好適には、(l) 前記デファレンシャルケースの回転数と前記主駆動輪の回転数との差回転が所定の判定回転数を超えた場合は、前記回転部材すなわちデファレンシャルケースよりも前記主駆動輪側において動力伝達に支障が発生したこと、および、退避走行を可能とする操作手順を運転者に知らせる音声または光学表示を行なって運転者に知らせる報知装置を備える。このようにすれば、運転者に、前記回転部材すなわちデファレンシャルケースよりも前記主駆動輪側において動力伝達に支障が発生したことの情報、或いは退避走行を可能とする操作手順を運転者に知らせることができる。

また、好適には、前記電子制御カップリングを除去し、且つ前記第２差動歯車装置に代えて、左右一対の電子制御カップリングを前記副駆動輪駆動力分配ユニット内に設けられてもよい。

また、好適には、前記第１噛合クラッチ装置に代えて、電子制御カップリングが設けられていてもよい。

本発明が好適に適用された４輪駆動車両の構成を概略的に説明する骨子図である。図１の４輪駆動車両の駆動状態を制御する電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図１の電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートであり、２輪駆動走行中の退避走行制御の制御作動を説明するフローチャートである。図１の電子制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートであり、４輪駆動走行中の退避走行制御の制御作動を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が好適に適用された４輪駆動車両８の構成を概略的に説明する骨子図である。図１において、４輪駆動車両８は、エンジン１０を駆動源とし、そのエンジン１０の動力を主駆動輪である前輪１２Ｌ、１２Ｒ（特に区別しない場合には、前輪１２という）に伝達する主動力伝達経路と、その主動力伝達経路に介在する回転部材例えばフロントデフ(第１差動歯車装置)１４のデファレンシャルケース１４ａから副駆動輪である後輪１６Ｌ、１６Ｒ（特に区別しない場合には、後輪１６という）への動力を選択的に伝達する副動力伝達経路とを備えているＦＦベースの４輪駆動車両である。また、上記４輪駆動車両８には、自動変速機１８と、フロントデフ１４およびトランスファ２０を有する主駆動輪駆動力分配ユニット２２と、リアデフ(第２差動歯車装置)２４を有する副駆動輪駆動力分配ユニット２６と、主駆動輪駆動力分配ユニット２２のトランスファ２０から副駆動輪駆動力分配ユニット２６の第３回転部材２８のリングギヤ２８ａへ選択的に駆動力を伝達するプロペラシャフト３０およびカップリング(電子制御カップリング)３２とが備えられている。なお、図１では図示されていないが、エンジン１０と自動変速機１８との間には、流体伝動装置であるトルクコンバータが設けられている。

エンジン１０とフロントデフ１４のデファレンシャルケース１４ａとの間に配設された自動変速機１８は、例えば複数組の遊星歯車装置および複数の摩擦係合装置（クラッチ、ブレーキ）を備える有段式の自動変速機、有効径が可変の一対可変プーリに伝動ベルトが巻き掛けられた無段変速機、或いはシフトセレクトアクチュエータによって複数対のギヤ対が自動的に選択される常時噛合型平行軸式変速機などにより構成されている。

左右の前輪１２へ駆動力を配分する主駆動輪駆動力分配ユニット２２では、図１に示すように、自動変速機１８の出力軸に形成された出力歯車１８ａに、デファレンシャルケース１４ａに形成されたリングギヤ１４ｂが噛み合わされており、エンジン１０からの動力が自動変速機１８を介してフロントデフ１４に入力されると、そのフロントデフ１４を介して前輪１２の左右の車軸３４Ｌ、３４Ｒの差回転を許容しつつ動力が伝達される。なお、フロントデフ１４は、第１軸線Ｃ１まわりに回転させられるデファレンシャルケース１４ａと、前輪１２の一対の車軸３４Ｌ、３４Ｒにそれぞれ連結され、デファレンシャルケース１４ａ内において互いに対向する状態で第１軸線Ｃ１まわりに回転可能にそのディファレンシャルケース１４ａに支持される一対のサイドギヤ１４ｃと、第１軸線Ｃ１に直交する軸線まわりに回転可能にデファレンシャルケース１４ａに支持され、一対のサイドギヤ１４ｃと噛み合う状態でそれらの間に配置された一対のピニオン１４ｄとを有している。また、フロントデフ１４は公知の技術であるため、具体的な構造や作動の説明については省略する。

また、主駆動輪駆動力分配ユニット２２では、図１に示すように、フロントデフ１４と並んでトランスファ２０が設けられている。上記トランスファ２０は、外周嵌合歯３６ａが形成された円筒状の第１回転部材３６と、第１回転部材３６の外周に同心に設けられ、後輪１６側に動力を伝達するためのリングギヤ３８ａが形成された円筒状の第２回転部材３８と、第１回転部材３６と第２回転部材３８とを選択的に断接する噛合式のドグクラッチからなる第１噛合クラッチ装置(４ＷＤ選択クラッチ装置)４０と、その第１噛合クラッチ装置４０によってフロントデフ１４のデファレンシャルケース１４ａに選択的に連結させられるドリブンピニオン(出力ギヤ)４２とを有している。

第１回転部材３６の内周側を車軸３４Ｒが貫通している。また、第１回転部材３６のフロントデフ１４側の端部には外周嵌合歯３６ａが形成されており、その外周嵌合歯３６ａがデファレンシャルケース１４ａに形成された内周嵌合歯１４ｅと嵌合されることで、第１回転部材３６はフロントデフ１４のデファレンシャルケース１４ａと一体的に回転する。また、第１回転部材３６のフロントデフ１４側とは反対側の端部には第１噛合クラッチ装置３６の一部を構成するクラッチ歯３６ｂが形成されている。

第２回転部材３８の内周側を車軸３４Ｒおよび第１回転部材３６が貫通している。第２回転部材３８のフロントデフ１４側の端部には、ドリブンピニオン４２と噛み合うリングギヤ３８ａが形成されている。また、第２回転部材３８のフロントデフ１４側とは反対側の端部には、第１噛合クラッチ装置４０の一部を構成するクラッチ歯３８ｂが形成されている。なお、ドリブンピニオン４２は、プロペラシャフト３０に接続され、さらにプロペラシャフト３０を介してカップリング３２の一方の回転要素３２ａに接続されている。

第１噛合クラッチ装置４０は、副駆動輪である後輪１６へエンジン１０からの駆動力を出力する出力ギヤであるドリブンピニオン４２とフロントデフ１４のデファレンシャルケース１４ａとの間を選択的に連結するための噛合クラッチ、すなわち第１回転部材３６と第２回転部材３８との間を断接するための噛合クラッチである。また、第１噛合クラッチ装置４０は、第１回転部材３６に形成されたクラッチ歯３６ｂと、第２回転部材３８に形成されたクラッチ歯３８ｂと、それらクラッチ歯３６ｂおよびクラッチ歯３８ｂと噛合可能な内周歯４４ａが形成されて第１軸線Ｃ１方向に移動可能に設けられたスリーブ４４と、そのスリーブ４４を第１軸線Ｃ１方向に駆動させる第１アクチュエータ４６とを備える噛合式のドグクラッチ（断接装置）である。なお、第１アクチュエータ４６は、後述する電子制御装置(駆動制御装置)５０から出力される指令信号によってスリーブ４４を第１軸線Ｃ１方向に駆動させる。また、第１噛合クラッチ装置４０には、同期装置４８が備えられている。同期装置４８は公知の技術であるため、具体的な構造や作動の説明については省略する。

以上のように構成された主駆動輪駆動力分配ユニット２２すなわちトランスファ２０では、図１に示すように第１噛合クラッチ装置４０が開放された状態の時には、第１回転部材３６と第２回転部材３８との接続が遮断されるので、後輪１６にはエンジン１０からの動力が伝達されない。一方、第１アクチュエータ４６によってスリーブ４４が移動させられて、クラッチ歯３６ｂおよびクラッチ歯３８ｂが共にそのスリーブ４４の内周歯４４ａと噛み合うと、第１噛合クラッチ装置４０が接続され、第１回転部材３６と第２回転部材３８とが接続される。これによって、第１回転部材３６と共に、第２回転部材３８、ドリブンピニオン４２、プロペラシャフト３０、およびカップリング３２の一方の回転要素３２ａが回転する。なお、第１噛合クラッチ装置４０が本発明のクラッチ機構の一部に対応している。

左右の後輪１６へ駆動力を配分する副駆動輪駆動力分配ユニット２６は、図１に示すように、ドリブンピニオン４２に一端部が連結されたプロペラシャフト３０と、そのプロペラシャフト３０の他端部にカップリング３２を介して連結されたドライブピニオン５２と、第２軸線Ｃ２まわりに回転可能に支持され、そのドライブピニオン５２により回転駆動される第３回転部材２８と、その第３回転部材２８と後輪１６の一対の車軸５４Ｌ、５４Ｒとの間を選択的に連結する第２噛合クラッチ装置(ディスコネクト装置)５６と、その第２噛合クラッチ５６を介して入力される動力を後輪１６の左右の車軸５４Ｌ、５４Ｒに適宜差回転を与えつつ伝達させるリアデフ２４とが、備えられている。

リアデフ２４は、図１に示すように、第２軸線Ｃ２まわりに回転可能に支持された第２デファレンシャルケース２４ａと、後輪１６の一対の車軸５４Ｌ、５４Ｒにそれぞれ連結され、第２デファレンシャルケース２４ａ内において互いに対向する状態で第２軸線Ｃ２まわりに回転可能にその第２デファレンシャルケース２４ａに支持された一対の第２サイドギヤ２４ｂと、第２軸線Ｃ２に直交する軸線まわりに回転可能に第２デファレンシャルケース２４ａに支持され、一対の第２サイドギヤ２４ｂと噛み合う状態でそれらの間に配置された一対の第２ピニオン２４ｃとを有している。また、リアデフ２４は公知の技術であるため、具体的な構造や作動の説明については省略する。

カップリング３２は、図１に示すように、プロペラシャフト３０と第３回転部材２８との間に設けられ、一方の回転要素３２ａと他方の回転要素３２ｂとの間でトルク伝達を行う。カップリング３２は、例えば湿式多板クラッチで構成される電子制御カップリングであり、カップリング３２の伝達トルクを制御することにより、前後輪のトルク配分を１００：０〜５０：５０の間で連続的に変更することができる。具体的には、カップリング３２の伝達トルクを制御する図示しない電磁ソレノイドに電流が供給されると、その電流値に比例した係合力でカップリング３２が係合される。例えば上記電磁ソレノイドに電流が供給されない場合には、カップリング３２の係合力が零、すなわち伝達トルクが零となり、前後輪のトルク配分が１００：０となる。また、上記電磁ソレノイドの電流が高くなり、カップリング３２が完全係合されると、前後輪のトルク配分が５０：５０となる。このように、上記電磁ソレノイドに供給される電流値が高くなるに従って後輪側に伝達されるトルク配分が高くなり、この電流値を制御することで、前後輪のトルク配分を連続的に変化させることができる。なお、カップリング３２についても公知の技術であるため、具体的な構造や作動については省略する。また、カップリング３２が本発明のクラッチ機構の一部に対応している。また、カップリング３２の他方の回転要素３２ｂが、ドライブピニオン５２に接続されている。

第３回転部材２８の内周側を車軸５４Ｌが貫通している。また、第３回転部材２８のリアデフ２４側とは反対側の端部にはリングギヤ２８ａが形成されており、そのリングギヤ２８ａがドライブピニオン５２と噛み合わされることで、第３回転部材２８はドライブピニオン５２と一体的に回転する。また、第３回転部材２８のリアデフ２４側の端部には第２噛合クラッチ装置５６の一部を構成するクラッチ歯２８ｂが形成されている。なお、リアデフ２４のデファレンシャルケース２４ａの第３回転部材２８側の端部には、第２噛合クラッチ装置５６の一部を構成するクラッチ歯２４ｄが形成されている。

第２噛合クラッチ装置５６は、第３回転部材２８のリングギヤ２８ａとリアデフ２４の第２デファレンシャルケース２４ａとの間を選択的に連結するための噛合クラッチ、すなわち第３回転部材２８とリアデフ２４との間を断接するための噛合クラッチである。また、第２噛合クラッチ装置５６は、第３回転部材２８に形成されたクラッチ歯２８ｂと、第２デファレンシャルケース２４ａに形成されたクラッチ歯２４ｄと、それらクラッチ歯２８ｂおよびクラッチ歯２４ｄと噛合可能な内周歯５８ａが形成されて第２軸線Ｃ２方向に移動可能に設けられているスリーブ５８と、そのスリーブ５８を第２軸線Ｃ２方向に駆動させる第２アクチュエータ６０とを備える噛合式のドグクラッチ（断接装置）である。なお、第２アクチュエータ６０は、後述する電子制御装置５０から出力される指令信号によってスリーブ５８をその第２軸線Ｃ２方向に駆動させる。また、第２噛合クラッチ装置５６には、同期装置６２が備えられている。同期装置６２は公知の技術であるため、具体的な構造や作動の説明については省略する。

以上のように構成された副駆動輪駆動力分配ユニット２６では、図１に示すように第２噛合クラッチ装置５６が開放された状態の時には、第３回転部材２８とリアデフ２４との接続が遮断されるので、リングギヤ２８ａを介して第３回転部材２８にエンジン１０からの動力が伝達されても後輪１６にその動力が伝達されない。一方、第２アクチュエータ６０によってスリーブ５８が移動させられて、クラッチ歯２８ｂおよびクラッチ歯２４ｄが共にそのスリーブ５８の内周歯５８ａと噛み合うと、第２噛合クラッチ装置５６が接続され、第３回転部材２８とリヤデフ２４とが接続される。これによって、第３回転部材２８と共に、後輪１６が回転する。なお、第２噛合クラッチ装置５６が本発明のクラッチ機構の一部に対応している。

上述のように構成される４輪駆動車両８において、例えば第１噛合クラッチ装置４０および第２噛合クラッチ装置５６が接続されるとともに、カップリング３２の伝達トルクが零よりも大きな値に制御されると、すなわち４輪駆動車両８において直列接続されている第１噛合クラッチ装置４０、カップリング３２、および第２噛合クラッチ装置５６から構成されるクラッチ機構が係合状態とされると、後輪１６にもカップリング３２の伝達トルクに応じた駆動力が伝達される。従って、前輪１２および後輪１６共に動力が伝達されて４輪駆動走行状態（４ＷＤ走行状態）となる。この４ＷＤ走行状態においては、カップリング３２の伝達トルクが制御されることで、前後輪のトルク配分が適宜調整される。

また、上記クラッチ機構たとえば第１噛合クラッチ装置４０および第２噛合クラッチ装置５６が解放状態とされる２輪駆動走行状態(２ＷＤ走行状態)となると、第３回転部材２８とリアデフ２４との連結が遮断されるため、走行中において、第２回転部材３８から第３回転部材２８までの動力伝達経路（ドリブンピニオン４２、プロペラシャフト３０、カップリング３２、ドライブピニオン５２）を構成する各回転要素には動力が伝達されなくなるため、これらの各回転要素の回転が低下する。このように、前進走行中の前記各回転要素の連れ回りが少なくなるため、走行抵抗が低減される。

４輪駆動車両８は、図１に例示するような制御系統を備えている。電子制御装置５０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、４輪駆動車両８の駆動状態を車両の走行状態に応じて制御する。また、電子制御装置５０には、各種センサによって検出される情報が供給される。例えば各車輪の回転速度を検出する車輪速センサ６４、６６、６８、７０によって検出される各車輪回転数Ｎｆｒ、Ｎｆｌ、Ｎｒｒ、Ｎｒｌ(ｒｐｍ)、エンジン回転速度センサ７２によって検出されるエンジン回転数Ｎｅ(ｒｐｍ)、タービン回転速度センサ７３によって検出されるトルクコンバータのタービンの回転数Ｎｔ(ｒｐｍ)、回転速度センサ７４によって検出されるプロペラシャフト３０の回転数Ｎ３(ｒｐｍ)、スロットル開度センサ７６によって検出されるスロットル開度θth等が供給される。また、４輪駆動車両８には、２輪駆動走行操作位置と４輪駆動走行操作位置とに選択的に手動操作される手動４ＷＤ選択装置７８が備えられており、その手動４ＷＤ選択装置７８が運転者により操作されることによって、４輪駆動車両８の駆動状態が制御されるようになっている。なお、電子制御装置５０には、手動４ＷＤ選択装置７８の操作位置すなわち上記２輪駆動走行操作位置、上記４輪駆動走行操作位置を示す信号が供給される。

図２は、電子制御装置５０に備えられた制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。この図２に示す車両状態判定部８０は、４輪駆動車両８の車両状態が例えば２輪駆動走行(２ＷＤ走行)が可能な２輪駆動走行可能状態(Disconnect mode)であるか、それとも４輪駆動走行(４ＷＤ走行)が可能な４輪駆動走行可能状態(Reconnect mode)であるのかを、たとえば電子制御装置５０から、第１アクチュエータ４６、カップリング３２、第２アクチュエータ６０にそれぞれ供給される指令信号に基づいて、判定する。

フェール判定部８２は、デファレンシャルケース１４ａの回転数Ｎ１(ｒｐｍ)、前輪１２Ｒの回転数Ｎｆｒ(ｒｐｍ)、前輪１２Ｌの回転数Ｎｆｌ(ｒｐｍ)に基づいて、フロントデフ１４のデファレンシャルケース１４ａよりも主駆動輪である前輪１２側においてエンジン１０からの動力伝達に支障が発生したか否かを判定する。例えば、フェール判定部８２では、デファレンシャルケース１４ａの回転数Ｎ１と、前輪１２Ｒの回転数Ｎｆｒおよび前輪１２Ｌの回転数Ｎｆｌから算出される前輪１２の回転数Ｎ２すなわち左右の前輪１２Ｌ、１２Ｒの平均回転数((Ｎｆｒ＋Ｎｆｌ)／２)とが相違すること、たとえばそれら差回転が、所定の判定回転数を超えることに基づいて、デファレンシャルケース１４ａよりも前輪１２側においてエンジン１０からの動力伝達に支障が発生したと判定する。

なお、デファレンシャルケース１４ａの回転数Ｎ１は、トルクコンバータを備えない自動変速機１８では、エンジン回転速度センサ７２から検出されるエンジン１０の回転数Ｎｅ(トルクコンバータを備える自動変速機１８では、タービン回転速度センサ７３から検出されるタービンの回転数Ｎｔ)を自動変速機１８の変速比Ａで除算し、さらにその自動変速機１８の出力軸に形成された出力歯車１８ａとデファレンシャルケース１４ａに形成されたリングギヤ１４ｂとの間で予め定められたギヤ比Ｂで除算することにより算出された値である。また、上記変速比Ａは、トルクコンバータを備えない自動変速機１８ではエンジン回転数Ｎｅ(ｒｐｍ)／出力歯車１８ａの回転数(ｒｐｍ)であり、トルクコンバータを備える自動変速機１８ではタービンの回転数Ｎｔ(ｒｐｍ)／出力歯車１８ａの回転数(ｒｐｍ)である。また、上記ギヤ比Ｂは、リングギヤ１４ｂの歯数／出力歯車１８ａの歯数である。

運転者走行意志判定部８６は、フェール判定部８２でデファレンシャルケース１４ａよりも前輪１２側において動力伝達に支障が発生したと判定されると、運転者が車両走行を行う意志があるか否かを判定する。例えば、運転者走行意志判定部８６は、スロットル開度センサ７６により検出されるスロットル開度θthに基づいて、スロットルＯＮの時には運転者が車両走行を行う意志があると判定し、スロットルＯＦＦの時には運転者が車両走行を行う意志がないと判定する。

警告灯点灯制御部８８は、フェール判定部８２でデファレンシャルケース１４ａよりも前輪１２側において動力伝達に支障が発生したと判定され、且つ運転者走行意志判定部８６で運転者が車両走行を行う意志がないと判定されると、デファレンシャルケース１４ａよりも前輪１２側においてエンジン１０からの動力伝達に支障が発生してエンジン１０からの動力が前輪１２に伝達できないことを示す車内に設けられた図示しない警告灯が点灯される。

緊急モード作動操作表示部９０は、フェール判定部８２でデファレンシャルケース１４ａよりも前輪１２側において動力伝達に支障が発生したと判定され、且つ運転者走行意志判定部８６で運転者が車両走行を行う意志があると判定されると、デファレンシャルケース１４ａよりも前輪１２側において動力伝達に支障が発生したこと、および、退避走行を可能とする緊急モードの作動操作手順、例えば運転者が手動４ＷＤ選択装置７８を４輪駆動走行操作位置へ手動操作することを、運転者に知らせるために車内に設けられた図示しない表示装置(報知装置)に光学表示する。

車両移動操作判定部９２は、運転者が車両を移動させる必要性があるか否かを判定、例えば、運転者が手動４ＷＤ選択装置７８を４輪駆動走行操作位置へ手動操作したか否かに基づいて判定する。

噛合クラッチ装置接続部９４は、フェール判定部８２でデファレンシャルケース１４ａよりも前輪１２側において動力伝達に支障が発生したと判定されたフェール時において、２輪駆動走行可能状態である場合に、車両移動操作判定部９２で手動４ＷＤ選択装置７８が運転者によって操作されたと判定されると、第１噛合クラッチ装置４０および第２噛合クラッチ装置５６をそれぞれ接続する。

トランスファ伝達系異常判定部９６は、車両移動操作判定部９２で車両移動操作が運転者によって実行されたと判定されると、トランスファ伝達系すなわちデファレンシャルケース１４ａからプロペラシャフト３０までの動力伝達経路(第１回転部材３６、第２回転部材３８、およびドリブンピニオン４２を含む)において、動力伝達に異常が発生しているか否かを判定する。例えば、トランスファ伝達系異常判定部９６では、デファレンシャルケース１４ａの回転数Ｎ１と、回転速度センサ７４から検出されるプロペラシャフト３０の回転数Ｎ３をトランスファ２０のギヤ比ｉすなわちドリブンピニオン４２とリングギヤ３８ａとの間のギヤ比ｉで除算した値Ａと、が相違することによって、上記トランスファ伝達系に異常が発生していると判定し、それらの値が一致することによって上記トランスファ伝達系に異常か発生していないと判定する。

警告灯点灯制御部８８は、トランスファ伝達系異常判定部９６で上記トランスファ伝達系に異常が発生したと判定されると、そのトランスファ伝達系に異常が発生したことを示す車内に設けられた図示しない警告灯が点灯される。

カップリングトルク制御部９８は、フェール判定部８２でデファレンシャルケース１４ａよりも前輪１２側において動力伝達に支障が発生したと判定されたフェール時において、車両移動操作判定部９２で上記車両移動操作が運転者によって実行されたと判定されると、噛合クラッチ装置接続部９４による２つのドグクラッチを係合と同時に、カップリング３２のカップリングトルクＴが零になるように、カップリング３２の電磁ソレノイドを制御する。

次いで、カップリングトルク制御部９８は、車両移動操作判定部９２で上記車両移動操作が運転者によって実行されたと判定され、且つトランスファ伝達系異常判定部９６で上記トランスファ伝達系に異常が発生していないと判定されると、カップリングトルクＴを最大カップリングトルクＴｍａｘに上昇させるように、カップリング３２の電磁ソレノイドを制御する。

走行可能表示出力部１００は、トランスファ伝達系異常判定部９６で上記トランスファ伝達系に異常が発生していないと判定され、且つカップリングトルク制御部９８でカップリングトルクＴが最大カップリングトルクＴｍａｘに上昇させられると、エンジン１０からの動力が前輪１２に伝達できない状態において退避走行が可能であることを、車内に設けられた図示しない表示装置に光学表示する。

エンジン出力制限部１０２は、カップリングトルク制御部９８でカップリングトルクＴが最大カップリングトルクＴｍａｘに上昇させられ、且つ走行可能表示出力部１００で上記表示装置に退避走行が可能であることが表示されると、例えば、最大カップリングトルクＴｍａｘを超えないように予め求められた関係を用いて、エンジン１０の最大出力を制限する。例えば、エンジン出力制限部１０２では、通常用ＥＦＩマップにかえて緊急用ＥＦＩマップを作動させることによって、エンジン１０の最大出力を制限する。

図３および図４は、電子制御装置５０において、４輪駆動車両８の退避走行制御の制御作動の一例を説明するフローチャートである。なお、図３は、Disconnect mode(４ＷＤＯＦＦ時)で走行中、すなわち第１噛合クラッチ装置４０および第２噛合クラッチ装置５６が開放された２輪駆動状態で走行中における、４輪駆動車両８の上記退避走行制御の制御作動の一例を説明するフローチャートである。また、図４は、Reconnect mode(４ＷＤＯＮ時)で走行中、すなわち第１噛合クラッチ装置４０および第２噛合クラッチ装置５６が接続されると共にカップリング３２のカップリングトルクＴが零より高い４輪駆動状態で走行中における、４輪駆動車両８の上記退避走行制御の制御作動の一例を説明するフローチャートである。

図３のフローチャートに示すように、先ず、フェール判定部８２に対応するステップ(以下、ステップを省略する)Ｓ１において、各種センサからデファレンシャルケース１４ａの回転数Ｎ１、前輪１２Ｒの回転数Ｎｆｒ、前輪１２Ｌの回転数Ｎｆｌが読み込まれる。

次に、フェール判定部８２に対応するＳ２において、上記Ｓ１で読み込まれた情報すなわちデファレンシャルケース１４ａの回転数Ｎ１、前輪１２Ｒの回転数Ｎｆｒ、前輪１２Ｌの回転数Ｎｆｌに基づいて、デファレンシャルケース１４ａよりも主駆動輪である前輪１２側においてエンジン１０からの動力伝達に支障が発生しているか否かが判定される。このＳ２の判定が否定される場合には再度上記Ｓ１が実行されるが、肯定される場合には運転者走行意志判定部８６に対応するＳ３が実行される。

上記Ｓ３では、運転者が車両走行を行う意志があるか否かが、スロットルＯＮ／ＯＦＦに基づいて判定される。このＳ３の判定が否定される場合すなわち運転者が車両走行を行う意志がない場合には、警告灯点灯制御部８８に対応するＳ４において、エンジン１０からの動力が前輪１２に伝達できないことを示す警告灯が点灯させられる。上記Ｓ３の判定が肯定される場合すなわち運転者が車両走行を行う意志がある場合には、緊急モード作動操作表示部９０に対応するＳ５において、エンジン１０からの動力が前輪１２に伝達できないこと、およびそのエンジン１０からの動力が前輪１２に伝達できない状態において退避走行を可能とする緊急モードの作動操作手順が、車内に設けられた表示装置に表示される。

次に、車両移動操作判定部９２に対応するＳ６において、運転者が緊急に車両を移動させる必要性を有しているか否かが、すなわち車両移動操作が運転者によって実行されたか否かが判定される。このＳ６の判定が否定される場合すなわち運転者が緊急に車両を移動させる必要性を有していない場合には再度上記Ｓ１が実行されるが、上記Ｓ６の判定が肯定される場合すなわち運転者が緊急に車両を移動させる必要性を有している場合には、車両状態判定部８０、噛合クラッチ装置接続部９４、およびカップリングトルク制御部９８に対応するＳ７が実行される。

上記Ｓ７では、カップリング３２のカップリングトルクＴが零にさせられて、第１噛合クラッチ装置４０および第２噛合クラッチ装置５６がそれぞれ接続される。

次に、トランスファ伝達系異常判定部９６に対応するＳ８において、トランスファ伝達系すなわちデファレンシャルケース１４ａからプロペラシャフト３０までの動力伝達経路で、動力伝達に異常が発生しているか否かが判定される。このＳ８の判定が否定される場合すなわちトランスファ伝達系に異常が発生している場合には上記Ｓ４が実行されてそのトランスファ伝達系に異常が発生したことを示す警告灯が点灯させられるが、否定される場合にはカップリングトルク制御部９８に対応するＳ９が実行される。上記Ｓ９では、カップリング３２のカップリングトルクＴが最大カップリングトルクＴｍａｘまで上昇させられる。

次に、走行可能表示出力部１００に対応するＳ１０において、エンジン１０からの動力が前輪１２に伝達できない状態において退避走行が可能であることが、車内に設けられた表示装置に表示される。

次に、エンジン出力制限部１０２に対応するＳ１１において、カップリング３２でスリップが発生しないようにエンジン１０の最大出力が制限される。

次に、図４のフローチャートを用いて、４輪駆動走行中において、デファレンシャルケース１４ａよりも主駆動輪である前輪１２側においてエンジン１０からの動力伝達に支障が発生しエンジン１０からの動力が前輪１２に伝達できない場合における４輪駆動車両８の退避走行制御の制御作動を説明する。なお、図４のフローチャートのＳ１乃至Ｓ６は図３のフローチャートのＳ１乃至Ｓ６と同じであるので、その説明を省略しＳ１２以下の退避走行制御の制御作動を説明する。

車両移動操作判定部９２に対応するＳ６において車両移動操作が運転者によって実行されたと肯定される場合には、トランスファ伝達系異常判定部９６に対応するＳ１２において、トランスファ伝達系すなわちデファレンシャルケース１４ａからプロペラシャフト３０までの動力伝達経路で、動力伝達に異常が発生しているか否かが判定される。このＳ１２の判定が否定される場合すなわちトランスファ伝達系に異常が発生している場合には警告灯点灯制御部８８に対応する上記Ｓ４が実行されるが、そのＳ１２の判定が否定される場合すなわちトランスファ伝達系に異常が発生していない場合にはカップリングトルク制御部９８に対応するＳ１３が実行される。上記Ｓ１３では、カップリング３２のカップリングトルクＴが最大カップリングトルクＴｍａｘまで上昇させられる。

次に、走行可能表示出力部１００に対応するＳ１４において、エンジン１０からの動力が前輪１２に伝達できない状態において退避走行が可能であることが、車内に設けられた表示装置に表示される。また、エンジン出力制限部１０２に対応するＳ１５において、カップリング３２でスリップが発生しないようにエンジン１０の最大出力が制限される。

上述のように、本実施例の４輪駆動車両８の電子制御装置５０によれば、回転部材であるデファレンシャルケース１４ａよりも主駆動輪である前輪１２側において動力伝達に支障が発生した場合は、その支障が発生しない場合に比較して第１噛合クラッチ装置４０、カップリング３２、第２噛合クラッチ装置５６から構成されるクラッチ機構を介する動力伝達トルクを増加させる。このようにすれば、デファレンシャルケース１４ａよりも前輪１２側において動力伝達に支障が発生した場合は、その支障が発生しない場合に比較して前記クラッチ機構の動力伝達トルクが増加させられるので、デファレンシャルケース１４ａよりも前輪１２側において動力伝達に支障が発生した場合であっても副駆動輪である後輪１６が駆動されてその後輪１６による走行が可能となり、車両の退避走行が可能となる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

本実施例の４輪駆動車両８において、デファレンシャルケース１４ａから副駆動輪である後輪１６への動力を選択的に伝達するクラッチ機構は、直列接続されている第１噛合クラッチ装置４０、カップリング３２、および第２噛合クラッチ装置５６から構成されていたが、例えば直列接続されている第１噛合クラッチ装置４０、カップリング３２、第２噛合クラッチ装置５６のうち少なくとも１つから構成されていても良い。このようにしても、デファレンシャルケース１４ａよりも主駆動輪である前輪１２側においてエンジン１０からの動力伝達に支障が発生した場合は、その支障が発生しない場合に比較して、前記クラッチ機構の動力伝達トルクが増加させられるので、デファレンシャルケース１４ａよりも主駆動輪である前輪１２側において動力伝達に支障が発生した場合であっても副駆動輪である後輪１６が駆動されてその副駆動輪である後輪１６による走行が可能となり、４輪駆動車両８の退避走行が可能となる。

また、本実施例の４輪駆動車両８の電子制御装置５０では、フェール判定部８２でフロントデフ１４のデファレンシャルケース１４ａよりも主駆動輪である前輪１２側においてエンジン１０からの動力伝達に支障が発生したと判定され、車両移動操作判定部９２で運転者により車両移動操作が実行されたと判定されることによって、第１噛合クラッチ装置４０、カップリング３２、第２噛合クラッチ装置５６から構成されるクラッチ機構の動力伝達トルクを増加させる制御が開始されていた。しかしながら、例えば、フェール判定部８２でフロントデフ１４のデファレンシャルケース１４ａよりも主駆動輪である前輪１２側においてエンジン１０からの動力伝達に支障が発生したと判定されることによって、第１噛合クラッチ装置４０、カップリング３２、第２噛合クラッチ装置５６から構成されるクラッチ機構の動力伝達トルクを増加させる制御が開始されても良い。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

８：４輪駆動車両
１０：エンジン(駆動源)
１２：前輪(主駆動輪)
１４ａ：デファレンシャルケース(回転部材)
１６：後輪(副駆動輪)
３２：カップリング(クラッチ機構)
４０：第１噛合クラッチ装置(クラッチ機構)
５０：電子制御装置(駆動制御装置)
５６：第２噛合クラッチ装置(クラッチ機構)
８２：フェール判定部
９４：噛合クラッチ装置接続部
９８：カップリングトルク制御部

Claims

駆動源からの動力が主駆動輪へ伝達される主動力伝達経路と、該主動力伝達経路に介在する回転部材から副駆動輪への動力を選択的に伝達するクラッチ機構を備える４輪駆動車両において、クラッチ機構を解放状態として専ら主駆動輪にて走行する２輪駆動走行状態と、該クラッチ機構を係合状態とすることで副駆動輪も駆動して主駆動輪および副駆動輪にて４輪駆動走行する４輪駆動走行状態とを選択的に実行する４輪駆動車両の駆動制御装置であって、
前記回転部材よりも前記主駆動輪側において動力伝達に支障が発生した場合は、該支障が発生しない場合に比較して前記クラッチ機構の動力伝達トルクを増加させることを特徴とする４輪駆動車両の駆動制御装置。