JP2016034812A - ４輪駆動車の噛み合いクラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】噛み合いクラッチを締結するとき、噛み合いクラッチを噛み合わせる入り性能を向上すること。
【解決手段】左右後輪１９，２０への駆動力伝達系に、入力側噛み合い部材８１と出力側噛み合い部材８２から構成されるドグクラッチ８と電制カップリング１６を設け、両噛み合い部材８１，８２が互いに噛み合う複数の歯８１ｂ，８２ｂは、クラッチ締結方向に長い第１側面８１ｃ，８２ｃと、クラッチ締結方向に短い第２側面８１ｄ，８２ｄと、第１側面８１ｃ，８２ｃと第２側面８１ｄ，８２ｄの端面を繋ぐ片チャンファ面８１ｅ，８２ｅと、を有する片チャンファ形状を各歯８１ｂ，８２ｂの先端部８１ｆ，８２ｆに備え、片チャンファ形状を、入力側噛み合い部材８１の回転速度が出力側噛み合い部材８２の回転速度よりも速い状態でドグクラッチ８を締結するとき、入力側の第１側面８１ｃが出力側の第１側面８２ｃに先に突き当たる形状に設定した。
【選択図】図２

Description

本発明は、副駆動輪への駆動力伝達系に、噛み合いクラッチと摩擦クラッチを備えた４輪駆動車のクラッチ制御装置に関する。

従来、後輪への駆動力伝達系に、噛み合いクラッチと摩擦クラッチを備えた前輪駆動ベースの４輪駆動車が知られている（例えば、特許文献１参照）。この４輪駆動車では、２輪駆動モードから４輪駆動モードへの切り替え時に、噛み合いクラッチを締結する。

特開２０１０−２５４０５８号公報

しかしながら、従来の４輪駆動車にあっては、噛み合いクラッチを構成する２つの噛み合い部材が互いに噛み合う歯の先端部に、例えば、両チャンファ形状を備えている。
このため、２輪駆動モードから４輪駆動モードへの切り替え時、クラッチ差回転（２つの噛み合い部材における回転速度の差）がある状態で噛み合いクラッチを締結しようとすると、２つの噛み合い部材のチャンファ同士が突き当たり、両方の部材が互いに弾かれてラチェットしてしまうおそれがある。このように、ラチェットしてしまうと、噛み合いクラッチを締結するとき、噛み合いクラッチを噛み合わせる入り性能が低下してしまう、という問題がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、噛み合いクラッチを締結するとき、噛み合いクラッチを噛み合わせる入り性能を向上することができる４輪駆動車の噛み合いクラッチを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、左右前輪と左右後輪のうち、一方を駆動源に接続される主駆動輪とし、他方を前記駆動源にクラッチを介して接続される副駆動輪とし、前記主駆動輪から前記副駆動輪への駆動分岐位置と、前記駆動分岐位置よりも下流位置とのうち、一方の位置に駆動力配分摩擦クラッチを設け、他方の位置に噛み合いクラッチを設けた４輪駆動車において、前記噛み合いクラッチは、主駆動輪側に設けた第１噛み合い部材と副駆動輪側に設けた第２噛み合い部材から構成されている。
前記第１噛み合い部材と前記第２噛み合い部材が対向する対向面の周方向に、互いに噛み合う複数の歯を形成している。前記複数の歯は、クラッチ締結方向に長い第１側面と、クラッチ締結方向に短い第２側面と、前記第１側面と前記第２側面の端面を繋ぐ片チャンファ面と、を有する片チャンファ形状を各歯の先端部に備えている。前記片チャンファ形状を、前記第１噛み合い部材の回転速度が前記第２噛み合い部材の回転速度よりも速い状態で前記噛み合いクラッチを締結するとき、前記第１噛み合い部材の前記第１側面が前記第２噛み合い部材の前記第１側面に先に突き当たる形状に設定した。
ここで、駆動分岐位置よりも下流位置とは、駆動分岐位置から副駆動輪に向かう駆動力伝達経路上で駆動分岐位置よりも副駆動輪側の位置をいう。

よって、片チャンファ形状を各歯の先端部に備え、片チャンファ形状は、第１噛み合い部材の回転速度が第２噛み合い部材の回転速度よりも速い状態で噛み合いクラッチを締結するとき、第１噛み合い部材の第１側面が第２噛み合い部材の第１側面に先に突き当たる形状に設定された。
すなわち、第１噛み合い部材の第１側面が第２噛み合い部材の第１側面に先に突き当たるので、第２噛み合い部材の第１側面をガイド面として、第１噛み合い部材がクラッチ締結方向にスライド移動され、第１噛み合い部材と第２噛み合い部材の複数の歯が互いに噛み合う。つまり、第１噛み合い部材と第２噛み合い部材の両方の部材が、互いに弾かれてラチェットすることが抑制される。
この結果、噛み合いクラッチを締結するとき、噛み合いクラッチを噛み合わせる入り性能を向上することができる。

実施例１の噛み合いクラッチが適用された前輪駆動ベースの４輪駆動車の駆動系構成を示す駆動系構成図である。 実施例１の噛み合いクラッチの詳細な構成と噛み合いクラッチの締結動作を説明する説明図である。 実施例１の噛み合いクラッチが適用された前輪駆動ベースの４輪駆動車の制御系構成を示す制御系構成図である。 実施例１の「オートモード」が選択されたときのクラッチ制御で用いられる車速とアクセル開度に応じた駆動モード切り替えマップを示す基本マップ図である。 実施例１の「オートモード」が選択されたときのクラッチ制御による駆動モード（ディスコネクト２輪駆動モード・スタンバイ２輪駆動モード・コネクト４輪駆動モード）の切り替え遷移を示す駆動モード遷移図である。 従来例の噛み合いクラッチを構成する２つの噛み合い部材であって、互いに噛み合う歯の先端部に両チャンファ形状を備える図である。 従来例の噛み合いクラッチを構成する２つの噛み合い部材であって、互いに噛み合う歯の先端部に矩形形状を備える図である。

以下、本発明の４輪駆動車の噛み合いクラッチを実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。実施例１における前輪駆動ベースの４輪駆動車（４輪駆動車の一例）の噛み合いクラッチの構成を、「４輪駆動車の駆動系構成」、「４輪駆動車の制御系構成」、「駆動モード切り替え構成」に分けて説明する。

［４輪駆動車の駆動系構成］
図１は、噛み合いクラッチが適用された前輪駆動ベースの４輪駆動車の駆動系構成を示す。図２は、噛み合いクラッチの詳細な構成を説明する説明図である。以下、図１と図２に基づき、４輪駆動車の駆動系構成を説明する。

前記４輪駆動車の前輪駆動系は、図１に示すように、横置きエンジン１（駆動源）と、変速機２と、フロントデファレンシャル３と、左前輪ドライブシャフト４と、右前輪ドライブシャフト５と、左前輪６（主駆動輪）と、右前輪７（主駆動輪）と、を備えている。すなわち、横置きエンジン１及び変速機２を経過した駆動力は、フロントデファレンシャル３を介して左右前輪ドライブシャフト４，５に伝達され、差動を許容しながら左右前輪６，７を常時駆動する。

前記４輪駆動車の後輪駆動系は、図１に示すように、ドグクラッチ８（噛み合いクラッチ）と、ベベルギア９と、出力ピニオン１０と、後輪出力軸１１と、プロペラシャフト１２と、を備えている。そして、ドライブピニオン１３と、リングギア１４と、リアデファレンシャル１５と、電制カップリング１６（駆動力配分摩擦クラッチ）と、左後輪ドライブシャフト１７と、右後輪ドライブシャフト１８と、左後輪１９（副駆動輪）と、右後輪２０（副駆動輪）と、を備えている。なお、図１中、２１は自在継手である。
すなわち、ドグクラッチ８と電制カップリング１６を共に解放する２輪駆動モード（＝ディスコネクト２輪駆動モード）を選択することが可能な駆動系構成としている。このドグクラッチ８と電制カップリング１６を解放することにより、ドグクラッチ８より下流側の駆動系回転（プロペラシャフト１２等の回転）が停止することで、フリクション損失やオイル攪拌損失などが抑えられ、燃費向上が達成される。

前記ドグクラッチ８は、左右前輪６，７から左右後輪１９，２０への駆動分岐位置に設けられ、クラッチ解放により左右後輪１９，２０への駆動力伝達系を、左右前輪６，７への駆動力伝達系から切り離す噛み合いクラッチである。このドグクラッチ８は、図２に示すように、入力側噛み合い部材８１（第１噛み合い部材）と出力側噛み合い部材８２（第２噛み合い部材）から構成されている。入力側噛み合い部材８１は、フロントデファレンシャル３のデフケース（主駆動輪側）に連結され、ドグクラッチ８の出力側噛み合い部材８２は、ベベルギア９（副駆動輪側）に連結されている。なお、入力側噛み合い部材８１と出力側噛み合い部材８２の詳細な構成については、後述する。このドグクラッチ８とベベルギア９と出力ピニオン１０と後輪出力軸１１の一部は、フロントデフハウジング２２の隣接位置に固定されたトランスファケース２３に内蔵されている。このドグクラッチ８としては、例えば、一対の噛み合い部材のうち一方を固定部材とし他方を可動部材とし、固定部材と可動部材との間に締結方向に付勢するバネを設け、可動部材の外周にソレノイドピンと嵌合可能なネジ溝が形成されたものを用いる。ドグクラッチ８の解放時は、ネジ溝に対しソレノイドピンを突出させて嵌合すると、可動部材が回転しながら解放方向にストロークし、ストローク量が所定量を超えると噛み合い締結を解放する。一方、ドグクラッチ８の締結時は、ネジ溝に対するソレノイドピンの嵌合を解除すると、バネ付勢力により固定部材に向かって可動部材が締結方向にストロークし、両者の歯部が噛み合って締結する。

次に、前記入力側噛み合い部材８１と前記出力側噛み合い部材８２の詳細な構成について、図２に基づき説明する。入力側噛み合い部材８１と出力側噛み合い部材８２が対向する対向面８１ａ，８２ａの周方向に、互いに噛み合う複数の歯８１ｂ，８２ｂが形成されている。すなわち、出力側噛み合い部材８２と対向する入力側噛み合い部材８１の入力側対向面８１ａの周方向に、複数の入力側の歯８１ｂが形成されている。また、入力側噛み合い部材８１と対向する出力側噛み合い部材８２の出力側対向面８２ａの周方向に、複数の出力側の歯８２ｂが形成されている。

前記複数の入力側の歯８１ｂは、ドグクラッチ８のクラッチ締結方向に長い入力側第１側面８１ｃと、ドグクラッチ８のクラッチ締結方向に短い入力側第２側面８１ｄと、入力側第１側面８１ｃと入力側第２側面８１ｄの端面を繋ぐ入力側片チャンファ面８１ｅと、を有する片チャンファ形状を各入力側の歯８１ｂの入力側先端部８１ｆに備えている。すなわち、入力側片チャンファ面８１ｅは、入力側対向面８１ａから出力側噛み合い部材８２の方向（クラッチ締結方向）へ延びる入力側第１側面８１ｃと入力側第２側面８１ｄの端面を繋いでいる。なお、入力側第１側面８１ｃは入力側第２側面８１ｄよりも、クラッチ締結方向に長い。

前記複数の出力側の歯８２ｂは、ドグクラッチ８のクラッチ締結方向に長い出力側第１側面８２ｃと、ドグクラッチ８のクラッチ締結方向に短い出力側第２側面８２ｄと、出力側第１側面８２ｃと出力側第２側面８２ｄの端面を繋ぐ出力側片チャンファ面８２ｅと、を有する片チャンファ形状を各出力側の歯８２ｂの出力側先端部８２ｆに備えている。すなわち、出力側片チャンファ面８２ｅは、出力側対向面８２ａから入力側噛み合い部材８１の方向（クラッチ締結方向）へ延びる出力側第１側面８２ｃと出力側第２側面８２ｄの端面を繋いでいる。なお、出力側第１側面８２ｃは出力側第２側面８２ｄよりもクラッチ締結方向に長い。

この入力側噛み合い部材８１と出力側噛み合い部材８２の片チャンファ形状は、入力側噛み合い部材８１の回転速度が出力側噛み合い部材８２の回転速度よりも速い状態でドグクラッチ８を締結するとき、入力側第１側面８１ｃが出力側第１側面８２ｃに先に突き当たる形状に設定されている。すなわち、入力側噛み合い部材８１の片チャンファ形状は、出力側噛み合い部材８２の片チャンファ形状に対し、反対方向に傾斜している。なお、入力側噛み合い部材８１と出力側噛み合い部材８２は、下方から上方へ回転する（図２の矢印）。

前記電制カップリング１６は、ドグクラッチ８が設けられた駆動分岐位置よりも下流位置に設けられ、クラッチ締結容量に応じて横置きエンジン１からの駆動力の一部を左右後輪１９，２０へ配分する駆動力配分摩擦クラッチである。電制カップリング１６の入力側クラッチプレートは、リアデファレンシャル１５の左サイドギアに連結され、出力側クラッチプレートは、左後輪ドライブシャフト１７に連結されている。この電制カップリング１６は、リアデフハウジング２４の隣接位置に固定されたカップリングケース２５に内蔵されている。この電制カップリング１６としては、例えば、入力側と出力側のプレートを交互に複数配置した多板摩擦クラッチと、対向するカム面を有する固定カムピストン及び可動カムピストンと、対向するカム面間に介装されたカム部材と、を有するものを用いる。電制カップリング１６の締結時は、可動カムピストンを電動モータにより回転させると、ピストン間隔を拡大するカム作用により可動カムピストンが回転角に応じてクラッチ締結方向にストロークし、多板摩擦クラッチの摩擦締結力を増すことで行う。電制カップリング１６の解放時は、可動カムピストンを電動モータにより締結方向とは逆方向に回転させると、ピストン間隔を縮小するカム作用により可動カムピストンが回転角に応じてクラッチ解放方向にストロークし、多板摩擦クラッチの摩擦締結力を減じることで行う。

［４輪駆動車の制御系構成］
図３は、実施例１の噛み合いクラッチが適用された前輪駆動ベースの４輪駆動車の制御系構成を示す。以下、図３に基づき、４輪駆動車の制御系構成を説明する。

前記４輪駆動車の制御系は、図３に示すように、エンジンコントロールモジュール３１と、変速機コントロールモジュール３２と、ＡＢＳアクチュエータコントロールユニット３３と、４ＷＤコントロールユニット３４と、を備えている。

前記エンジンコントロールモジュール３１は、横置きエンジン１の制御ディバイスであり、エンジン回転数センサ３５やアクセル開度センサ３６等からの検出信号を入力する。このエンジンコントロールモジュール３１からは、情報交換が互いに可能なＣＡＮ通信線３７を介して４ＷＤコントロールユニット３４に対し、エンジン回転数情報やアクセル開度情報（ACC情報）が入力される。

前記変速機コントロールモジュール３２は、変速機２の制御ディバイスであり、変速機入力回転数センサ３８や変速機出力回転数センサ３９等からの検出信号を入力する。この変速機コントロールモジュール３２からは、ＣＡＮ通信線３７を介して４ＷＤコントロールユニット３４に対し、ギアレシオ情報（ギア比情報）が入力される。

前記ＡＢＳアクチュエータコントロールユニット３３は、各輪のブレーキ液圧を制御するＡＢＳアクチュエータの制御ディバイスであり、ヨーレートセンサ４０や横Ｇセンサ４１や前後Ｇセンサ４２や車輪速センサ４３，４４，４５，４６等からの検出信号を入力する。このＡＢＳアクチュエータコントロールユニット３３からは、ＣＡＮ通信線３７を介して４ＷＤコントロールユニット３４に対し、ヨーレート情報や横Ｇ情報や前後Ｇ情報や各輪の車輪速情報が入力される。なお、上記情報以外に、ステアリング舵角センサ４７から舵角情報が、ＣＡＮ通信線３７を介して４ＷＤコントロールユニット３４に対し入力される。また、左右後輪速情報の平均値を車速情報（VSP情報）とする。

前記４ＷＤコントロールユニット３４は、ドグクラッチ８と電制カップリング１６の締結/解放制御ディバイスであり、各種入力情報に基づいて演算処理を行う。そして、ドグクラッチアクチュエータ４８（ソレノイド）と電制カップリングアクチュエータ４９（電動モータ）に駆動制御指令を出力する。ここで、ＣＡＮ通信線３７以外からの入力情報源として、駆動モード選択スイッチ５０、ブレーキ操作の有無を検出するブレーキスイッチ５１、リングギア回転数センサ５２、ドグクラッチストロークセンサ５３、モータ回転角度センサ５４等を有する。

前記駆動モード選択スイッチ５０は、「２ＷＤモード」と「ロックモード」と「オートモード」をドライバーが切り替え選択するスイッチである。「２ＷＤモード」が選択されると、ドグクラッチ８と電制カップリング１６を解放した前輪駆動の２ＷＤ状態が維持される。「ロックモード」が選択されると、ドグクラッチ８と電制カップリング１６を締結した完全４ＷＤ状態が維持される。さらに、「オートモード」が選択されると、車両状態（車速VSP、アクセル開度ACC）に応じてドグクラッチ８と電制カップリング１６の締結/解放が自動制御される。ここで、「オートモード」には、「エコオートモード」と「スポーツオートモード」の選択肢があり、ドグクラッチ８を締結し、電制カップリング１６を解放する「スタンバイ２輪駆動モード」が選択肢により異なる。つまり、「エコオートモード」の選択時には、電制カップリング１６を完全解放状態にして待機するが、「スポーツオートモード」の選択時には、電制カップリング１６を締結直前の解放状態にして待機する。

前記リングギア回転数センサ５２は、ドグクラッチ８の出力回転数情報を取得するためのセンサであり、リングギア回転数検出値に、リア側ギア比とフロント側ギア比を演算に考慮することで、ドグクラッチ８の出力回転数を演算する。なお、ドグクラッチ８の入力回転数情報は、左車輪速センサ４３からの左前輪速と、右車輪速センサ４４からの右前輪速と、の平均値演算により取得する。

［駆動モード切り替え構成］
図４は、「オートモード」が選択されたときのクラッチ制御で用いられる車速VSPとアクセル開度ACCに応じた駆動モード切り替えマップを示し、図５は、駆動モード（ディスコネクト２輪駆動モード・スタンバイ２輪駆動モード・コネクト４輪駆動モード）の切り替え遷移を示す。以下、図４及び図５に基づき、駆動モード切り替え構成を説明する。

前記駆動モード切り替えマップは、図４に示すように、車速VSPとアクセル開度ACCに応じて、ディスコネクト２輪駆動モード（Disconnect）と、スタンバイ２輪駆動モード（Stand-by）と、コネクト４輪駆動モード（Connect）と、を分けた設定としている。この３つの駆動モードは、アクセル開度ゼロで設定車速VSP0の基点ａから車速VSPの上昇に比例してアクセル開度ACCが上昇する領域区分線Ａと、領域区分線Ａとの交点ｂから高車速側に引いた一定アクセル開度ACC0の領域区分線Ｂと、により分けている。

前記ディスコネクト２輪駆動モード（Disconnect）は、アクセル開度ACCが設定開度ACC0以下であって、アクセル開度ACCがゼロの車速軸線と領域区分線Ａと領域区分線Ｂにより囲まれる高車速領域に設定している。すなわち、アクセル開度ACCが設定開度ACC0以下であるため、駆動スリップによる左右前輪６，７と左右後輪１９，２０の差回転発生頻度が極めて小さいと共に、駆動スリップが発生してもスリップが緩増する４ＷＤ要求の低い領域に設定している。

前記スタンバイ２輪駆動モード（Stand-by）は、アクセル開度ACCが設定開度ACC0を超えていて、領域区分線Ａと領域区分線Ｂにより規定される高車速領域に設定している。つまり、車速VSPが高車速域であるため、４ＷＤ要求が低いものの、アクセル開度ACCが設定開度ACC0を超えているため、駆動スリップにより左右前輪６，７と左右後輪１９，２０の差回転が発生すると、スリップが急増する可能性が高い領域に設定している。

前記コネクト４輪駆動モード（Connect）は、車速VSPがゼロのアクセル開度軸線と、アクセル開度ACCがゼロの車速軸線と、領域区分線Ａと、により囲まれる低車速領域に設定している。つまり、発進時や車速VSPが低いもののアクセル開度ACCが高い高負荷走行等のように、４ＷＤ要求が高い領域に設定している。

前記ディスコネクト２輪駆動モード（Disconnect）が選択されると、図５の枠線Ｃ内に示すように、ドグクラッチ８と電制カップリング１６が共に解放された２ＷＤ走行（Disconnect）になる。このディスコネクト２輪駆動モードでは、基本的に左右前輪６，７にのみ駆動力を伝達しての前輪駆動の２ＷＤ走行（Disconnect）が維持される。しかし、前輪駆動の２ＷＤ走行中に左右前輪６，７に駆動スリップが発生し、駆動スリップ量（＝前後輪の差回転量）が閾値を超えると、電制カップリング１６を摩擦締結する。その後、回転同期状態が判定されるとドグクラッチ８を噛み合い締結し、左右後輪１９，２０に駆動力を配分することで、駆動スリップを抑える前後輪の差回転制御が行われる。
ここで、回転同期状態の判定は、回転同期判定閾値を有し、ドグクラッチ８の噛み合い締結が可能な回転同期状態を判定する。このため、入力側噛み合い部材８１の回転速度（左右前輪速平均値）が出力側噛み合い部材８２の回転速度（リングギア回転数検出値に基づく演算値）よりも閾値分速い回転速度でも、ドグクラッチ８の噛み合い締結が可能な回転同期状態と判定される。すなわち、完全に回転が同期していなくても、回転同期状態と判定される。なお、回転同期判定閾値は、固定値で与えても良いし、車速VSP等に応じた可変値で与えても良い。

前記スタンバイ２輪駆動モード（Stand-by）が選択されると、図５の枠線Ｄ内に示すように、ドグクラッチ８を締結し電制カップリング１６を解放する２ＷＤ走行（Stand-by）になる。このスタンバイ２輪駆動モードでは、基本的に左右前輪６，７にのみ駆動力を伝達する前輪駆動の２ＷＤ走行（Stand-by）が維持される。しかし、前輪駆動の２ＷＤ走行中に左右前輪６，７に駆動スリップが発生し、駆動スリップ量（＝前後輪の差回転量）が閾値を超えると、予めドグクラッチ８が噛み合い締結されているため、電制カップリング１６の摩擦締結のみを行う。この電制カップリング１６の摩擦締結により、応答良く左右後輪１９，２０に駆動力を配分することで、駆動スリップを抑える前後輪の差回転制御が行われる。

前記コネクト４輪駆動モード（Connect）が選択されると、図５の枠線Ｅ内に示すように、ドグクラッチ８と電制カップリング１６が共に締結された４ＷＤ走行（Connect）になる。このコネクト４輪駆動モード（Connect）では、基本的に左右前輪６，７と左右後輪１９，２０に対して路面状況に合わせた最適の駆動力配分（例えば、発進時制御やアクセル開度対応制御や車速対応制御等）とする駆動力配分制御が行われる。但し、４ＷＤ走行中に、ステアリング舵角センサ４７やヨーレートセンサ４０や横Ｇセンサ４１や前後Ｇセンサ４２からの情報により、車両の旋回状態が判断されると、電制カップリング１６の締結容量を低下させてタイトコーナーブレーキング現象を抑える制御が行われる。

前記２ＷＤ走行（Disconnect）と２ＷＤ走行（Stand-by）と４ＷＤ走行（Connect）の切り替え遷移は、車速VSPとアクセル開度ACCにより決まる動作点が、図４に示す領域区分線Ａや領域区分線Ｂを横切るときに出力される駆動モードの切り替え要求により行われる。各駆動モードの切り替え遷移速度については、４ＷＤ要求に応える駆動モードへの遷移速度を、燃費要求に応えるディスコネクト２輪駆動モードへの遷移速度よりも優先するように決めている。すなわち、２ＷＤ走行（Disconnect）→２ＷＤ走行（Stand-by）の切り替え遷移速度（図５の矢印Ｆ）を速くし、２ＷＤ走行（Stand-by）→２ＷＤ走行（Disconnect）の切り替え遷移速度（図５の矢印Ｇ）を遅くしている。同様に、２ＷＤ走行（Disconnect）→４ＷＤ走行（Connect）の切り替え遷移速度（図５の矢印Ｈ）を速くし、４ＷＤ走行（Connect）→２ＷＤ走行（Disconnect）の切り替え遷移速度（図５の矢印Ｉ）を遅くしている。これに対し、２ＷＤ走行（Stand-by）→４ＷＤ走行（Connect）の切り替え遷移速度（図５の矢印Ｊ）と、４ＷＤ走行（Connect）→２ＷＤ走行（Stand-by）の切り替え遷移速度（図５の矢印Ｋ）は、同じ速い速度にしている。

次に、作用を説明する。
実施例１の４輪駆動車の噛み合いクラッチにおける作用を、「ドグクラッチの締結動作」、「ドグクラッチの締結作用」、「ドグクラッチ締結での他の特徴作用」に分けて説明する。

［ドグクラッチの締結動作］
図２と図３に基づき、ドグクラッチ８の締結動作を説明する。ドグクラッチ８の締結要求が出力されると、４ＷＤコントロールユニット３４によりドグクラッチ８の締結制御が行われる。すなわち、「ディスコネクト２輪駆動モード」の選択時、「コネクト４輪駆動モード」又は「スタンバイ２輪駆動モード」へモード遷移するときにドグクラッチ８の締結制御が行われる。なお、入力側噛み合い部材８１を可動部材とし、出力側噛み合い部材８２を固定部材とするが、逆でも良い。

ドグクラッチ８の締結要求が出力され、入力側噛み合い部材８１の回転速度が出力側噛み合い部材８２の回転速度よりも速い状態でドグクラッチ８を締結するとき、４ＷＤコントロールユニット３４からドグクラッチアクチュエータ４８に対し締結指令が出力される。これにより、入力側噛み合い部材８１が出力側噛み合い部材８２の方向（ドグクラッチ８のクラッチ締結方向）にストロークされる。そして、入力側第１側面８１ｃが、出力側第１側面８２ｃに先に突き当たる（図２の二点鎖線）。次に、入力側噛み合い部材８１がさらにクラッチ締結方向にストロークされると、出力側第１側面８２ｃをガイド面として、入力側噛み合い部材８１がクラッチ締結方向にスライド移動される（図２の破線）。そして、複数の入力側の歯８１ｂとの複数の出力側の歯８２ｂが互いに噛み合い、ドグクラッチ８の噛み合い締結が完了する。このように、ドグクラッチ８が締結される。

［ドグクラッチの締結作用］
例えば、後輪への駆動力伝達系に、噛み合いクラッチと摩擦クラッチを備えた前輪駆動ベースの４輪駆動車が知られている（例えば、特許文献１参照）。この４輪駆動車では、２輪駆動モードから４輪駆動モードへの切り替え時に、噛み合いクラッチを締結する４輪駆動車を比較例とする。

しかし、この比較例の４輪駆動車にあっては、噛み合いクラッチを構成する２つの噛み合い部材が互いに噛み合う歯の先端部に、例えば、図６に示すように、両チャンファ形状を備えている。このため、２輪駆動モードから４輪駆動モードへの切り替え時、クラッチ差回転がある状態で噛み合いクラッチを締結しようとすると、図６に示すように、２つの噛み合い部材のチャンファ同士が突き当たり、両方の部材が互いに弾かれてラチェットしてしまうおそれがある。この他、噛み合いクラッチを構成する２つの噛み合い部材が互いに噛み合う歯の先端部に、例えば、図７に示すように、矩形形状を備えている。この矩形形状を備えていても、図６の両チャンファ形状と同様に、歯の先端の平面同士が突き当たり、両方の部材が互いに弾かれてラチェットしてしまうおそれがある。
このように、ラチェットしてしまうと、噛み合いクラッチを締結するとき、噛み合いクラッチを噛み合わせる入り性能が低下してしまう、という課題がある。

これに対し、実施例１では、片チャンファ形状を各歯８１ｂ，８２ｂの先端部８１ｆ，８２ｆに備え、片チャンファ形状は、入力側噛み合い部材８１の回転速度が出力側噛み合い部材８２の回転速度よりも速い状態でドグクラッチ８を締結するとき、入力側第１側面８１ｃが出力側第１側面８２ｃに先に突き当たる形状に設定された構成を採用した（図２）。
すなわち、入力側第１側面８１ｃが出力側第１側面８２ｃに先に突き当たるので、出力側第１側面８２ｃをガイド面として、入力側噛み合い部材８１がクラッチ締結方向にスライド移動され、入力側噛み合い部材８１と出力側噛み合い部材８２の複数の歯８１ｂ，８２ｂが互いに噛み合う。つまり、入力側噛み合い部材８１と出力側噛み合い部材８２の両方の部材が、互いに弾かれてラチェットすることが抑制される。
この結果、ドグクラッチ８を締結するとき、ドグクラッチ８を噛み合わせる入り性能を向上することができる。

［ドグクラッチ締結での他の特徴作用］
実施例１では、クラッチ制御手段としての４ＷＤコントロールユニット３４により、ドグクラッチ８が解放状態で左右前輪６，７がスリップ状態のとき、ドグクラッチ８が締結される構成を採用した（図２と図３）。
すなわち、左右前輪６，７がスリップ状態のときは、入力側噛み合い部材８１の回転速度が出力側噛み合い部材８２の回転速度よりも必ず速い状態である。このため、左右前輪６，７がスリップ状態のとき、確実にドグクラッチ８を締結することができる。
したがって、左右前輪６，７がスリップ状態のとき、入り性能を向上することができる。

実施例１では、４輪駆動車の駆動モードとして、「ディスコネクト２輪駆動モード」と「スタンバイ２輪駆動モード」と「コネクト４輪駆動モード」と、を有し、車両状態に応じて駆動モードの切り替え制御を行う。そして、「ディスコネクト２輪駆動モード」から「スタンバイ２輪駆動モード」へ切り替え遷移するとき、又は、「ディスコネクト２輪駆動モード」から「コネクト４輪駆動モード」へ切り替え遷移するとき、ドグクラッチ８の締結要求を出力する構成を採用した（図２、図４と図５）。
通常、噛み合いクラッチが解放状態の「ディスコネクト２輪駆動モード」走行中、車両が走行するために主駆動輪である左右前輪６，７が僅かにスリップしている。そして、この走行中に、ドライバーによってアクセルが踏み込まれると、アクセル開度ACCが大きくなり、スリップが増大する。しかも、このとき、スリップの増大を防ぐために、「ディスコネクト２輪駆動モード」から「コネクト４輪駆動モード」への切り替えが要求される。このため、このような駆動モードの切り替え時、駆動モードの切り替え遷移速度の速さが要求される。なお、この遷移速度が遅いと、スリップが過剰になってしまう。
これに対し、実施例１では、「ディスコネクト２輪駆動モード」から「コネクト４輪駆動モード」へ切り替えるとき、ドグクラッチ８が応答良く締結される。
したがって、「ディスコネクト２輪駆動モード」からドグクラッチ８の締結を経由して「コネクト４輪駆動モード」へ切り替えるとき、スリップの増大を未然に防ぐ入り性能の向上要求に応えることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の４輪駆動車の噛み合いクラッチにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 左右前輪６，７と左右後輪１９，２０のうち、一方を駆動源（横置きエンジン１）に接続される主駆動輪とし、他方を駆動源（横置きエンジン１）にクラッチを介して接続される副駆動輪とし、
主駆動輪（左右前輪６，７）から副駆動輪（左右後輪１９，２０）への駆動分岐位置と、駆動分岐位置よりも下流位置とのうち、一方の位置に噛み合いクラッチ（ドグクラッチ８）を設け、他方の位置に駆動力配分摩擦クラッチ（電制カップリング１６）を設けた４輪駆動車において、
噛み合いクラッチ（ドグクラッチ８）は、主駆動輪側に設けた第１噛み合い部材（入力側噛み合い部材８１）と副駆動輪側に設けた第２噛み合い部材（出力側噛み合い部材８２）から構成され、
第１噛み合い部材（入力側噛み合い部材８１）と第２噛み合い部材（出力側噛み合い部材８２）が対向する対向面８１ａ，８２ａの周方向に、互いに噛み合う複数の歯８１ｂ，８２ｂを形成し、
複数の歯（複数の入力側の歯８１ｂ，複数の出力側の歯８２ｂ）は、クラッチ締結方向に長い第１側面（入力側第１側面８１ｃ，出力側第１側面８２ｃ）と、クラッチ締結方向に短い第２側面（入力側第２側面８１ｄ，出力側第２側面８２ｄ）と、第１側面（入力側第１側面８１ｃ，出力側第１側面８２ｃ）と第２側面（入力側第２側面８１ｄ，出力側第２側面８２ｄ）の端面を繋ぐ片チャンファ面（入力側片チャンファ面８１ｅ，出力側片チャンファ面８２ｅ）と、を有する片チャンファ形状を各歯（各入力側の歯８１ｂ，各出力側の歯８２ｂ）の先端部（入力側先端部８１ｆ，出力側先端部８２ｆ）に備え、
片チャンファ形状を、第１噛み合い部材（入力側噛み合い部材８１）の回転速度が第２噛み合い部材（出力側噛み合い部材８２）の回転速度よりも速い状態で噛み合いクラッチ（ドグクラッチ８）を締結するとき、第１噛み合い部材（入力側噛み合い部材８１）の第１側面（入力側第１側面８１ｃ）が第２噛み合い部材（出力側噛み合い部材８２）の第１側面（出力側第１側面８２ｃ）に先に突き当たる形状に設定した（図２）。
このため、噛み合いクラッチ（ドグクラッチ８）を締結するとき、噛み合いクラッチ（ドグクラッチ８）を噛み合わせる入り性能を向上することができる。

(2) 噛み合いクラッチ（ドグクラッチ８）の締結/解放制御と駆動力配分摩擦クラッチ（電制カップリング１６）の締結/解放制御を行うクラッチ制御手段（４ＷＤコントロールユニット３４）を有し、
クラッチ制御手段（４ＷＤコントロールユニット３４）は、噛み合いクラッチ（ドグクラッチ８）が解放状態で主駆動輪（左右前輪６，７）がスリップ状態のとき、噛み合いクラッチ（ドグクラッチ８）を締結する（図２と図３）。
このため、(1)の効果に加え、主駆動輪（左右前輪６，７）がスリップ状態のとき、入り性能を向上することができる。

(3) ４輪駆動車の駆動モードとして、噛み合いクラッチ（ドグクラッチ８）と駆動力配分摩擦クラッチ（電制カップリング１６）を解放する「ディスコネクト２輪駆動モード」と、噛み合いクラッチ（ドグクラッチ８）を締結し駆動力配分摩擦クラッチ（電制カップリング１６）を解放する「スタンバイ２輪駆動モード」と、噛み合いクラッチ（ドグクラッチ８）と駆動力配分摩擦クラッチ（電制カップリング１６）を締結する「コネクト４輪駆動モード」と、を有し、車両状態（車速VSP、アクセル開度ACC）に応じて駆動モードの切り替え制御を行う駆動モード切替制御手段（４ＷＤコントロールユニット３４）を備え、
駆動モード切替制御手段（４ＷＤコントロールユニット３４）は、「ディスコネクト２輪駆動モード」から「スタンバイ２輪駆動モード」へ切り替え遷移するとき、又は、「ディスコネクト２輪駆動モード」から「コネクト４輪駆動モード」へ切り替え遷移するとき、クラッチ制御手段（４ＷＤコントロールユニット３４）に対して噛み合いクラッチ（ドグクラッチ８）の締結要求を出力する（図２、図４と図５）。
このため、(2)の効果に加え、「ディスコネクト２輪駆動モード」から噛み合いクラッチ（ドグクラッチ８）の締結を経由して「コネクト４輪駆動モード」へ切り替えるとき、スリップの増大を未然に防ぐ入り性能の向上要求に応えることができる。

以上、本発明の４輪駆動車の噛み合いクラッチを実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、４輪駆動車の駆動モードとして、「ディスコネクト２輪駆動モード」と「スタンバイ２輪駆動モード」と「コネクト４輪駆動モード」を有する例を示した。しかしながら、４輪駆動車の駆動モードとしては、「スタンバイ２輪駆動モード」が無く、「ディスコネクト２輪駆動モード」と「コネクト４輪駆動モード」を有する例であっても良い。

実施例１では、噛み合いクラッチとして、ベベルギア９及び出力ピニオン１０の上流位置にドグクラッチ８を配置する例を示した。しかしながら、噛み合いクラッチとしては、ベベルギア９及び出力ピニオン１０によるトランスファギアの下流位置であって、プロペラシャフト１２の上流位置にドグクラッチ８を配置する例であっても良い。

実施例１では、駆動力配分摩擦クラッチとして、左後輪ドライブシャフト１７の途中位置に電制カップリング１６を配置する例を示した。しかしながら、駆動力配分摩擦クラッチとしては、右後輪ドライブシャフトの途中位置に電制カップリングを配置する例であっても良いし、リアデファレンシャルの入力位置に電制カップリングを配置する例であっても良い。

実施例１では、駆動分岐位置にドグクラッチ８を設け、駆動分岐位置よりも下流位置に電制カップリング１６を設ける例を示した。しかしながら、駆動分岐位置に電制カップリング１６を設け、駆動分岐位置よりも下流位置にドグクラッチ８を設ける例であっても良い。

実施例１では、本発明の噛み合いクラッチを、駆動源としてエンジンが搭載された前輪駆動ベースの４輪駆動車（４ＷＤエンジン車）に適用する例を示した。しかしながら、本発明のクラッチ制御装置は、主駆動輪を左右後輪とする後輪駆動ベースの４輪駆動車に対しても適用することができる。又、４ＷＤエンジン車以外に駆動源としてエンジンとモータが搭載された４ＷＤハイブリッド車、駆動源としてモータが搭載された４ＷＤ電気自動車に対しても勿論適用することができる。

１ 横置きエンジン（駆動源、ENG）
６ 左前輪（主駆動輪）
７ 右前輪（主駆動輪）
８ ドグクラッチ（噛み合いクラッチ）
８１ 入力側噛み合い部材（第１噛み合い部材）
８１ａ 入力側対向面（対向面）
８１ｂ 入力側の歯（歯）
８１ｃ 入力側第１側面（第１側面）
８１ｄ 入力側第２側面（第２側面）
８１ｅ 入力側片チャンファ面（片チャンファ面）
８１ｆ 入力側先端部（先端部）
８２ 出力側噛み合い部材（第２噛み合い部材）
８２ａ 出力側対向面（対向面）
８２ｂ 出力側の歯（歯）
８２ｃ 出力側第１側面（第１側面、ガイド面）
８２ｄ 出力側第２側面（第２側面）
８２ｅ 出力側片チャンファ面（片チャンファ面）
８２ｆ 出力側先端部（先端部）
９ ベベルギア（トランスファギア）
１６ 電制カップリング（駆動力配分摩擦クラッチ）
１９ 左後輪（副駆動輪）
２０ 右後輪（副駆動輪）
３４ ４ＷＤコントロールユニット（クラッチ制御手段、駆動モード切替制御手段）

Claims (3)

1. 左右前輪と左右後輪のうち、一方を駆動源に接続される主駆動輪とし、他方を前記駆動源にクラッチを介して接続される副駆動輪とし、
   前記主駆動輪から前記副駆動輪への駆動分岐位置と、前記駆動分岐位置よりも下流位置とのうち、一方の位置に駆動力配分摩擦クラッチを設け、他方の位置に噛み合いクラッチを設けた４輪駆動車において、
   前記噛み合いクラッチは、主駆動輪側に設けた第１噛み合い部材と副駆動輪側に設けた第２噛み合い部材から構成され、
   前記第１噛み合い部材と前記第２噛み合い部材が対向する対向面の周方向に、互いに噛み合う複数の歯を形成し、
   前記複数の歯は、クラッチ締結方向に長い第１側面と、クラッチ締結方向に短い第２側面と、前記第１側面と前記第２側面の端面を繋ぐ片チャンファ面と、を有する片チャンファ形状を各歯の先端部に備え、
   前記片チャンファ形状を、前記第１噛み合い部材の回転速度が前記第２噛み合い部材の回転速度よりも速い状態で前記噛み合いクラッチを締結するとき、前記第１噛み合い部材の前記第１側面が前記第２噛み合い部材の前記第１側面に先に突き当たる形状に設定した
   ことを特徴とする４輪駆動車の噛み合いクラッチ。
2. 請求項１に記載された４輪駆動車の噛み合いクラッチにおいて、
   前記噛み合いクラッチの締結/解放制御と前記駆動力配分摩擦クラッチの締結/解放制御を行うクラッチ制御手段を有し、
   前記クラッチ制御手段は、前記噛み合いクラッチが解放状態で前記主駆動輪がスリップ状態のとき、前記噛み合いクラッチを締結する
   ことを特徴とする４輪駆動車の噛み合いクラッチ。
3. 請求項２に記載された４輪駆動車の噛み合いクラッチにおいて、
   前記４輪駆動車の駆動モードとして、前記噛み合いクラッチと前記駆動力配分摩擦クラッチを解放するディスコネクト２輪駆動モードと、前記噛み合いクラッチを締結し前記駆動力配分摩擦クラッチを解放するスタンバイ２輪駆動モードと、前記噛み合いクラッチと前記駆動力配分摩擦クラッチを締結するコネクト４輪駆動モードと、を有し、車両状態に応じて前記駆動モードの切り替え制御を行う駆動モード切替制御手段を備え、
   前記駆動モード切替制御手段は、前記ディスコネクト２輪駆動モードから前記スタンバイ２輪駆動モードへ切り替え遷移するとき、又は、前記ディスコネクト２輪駆動モードから前記コネクト４輪駆動モードへ切り替え遷移するとき、前記クラッチ制御手段に対して前記噛み合いクラッチの締結要求を出力する
   ことを特徴とする４輪駆動車の噛み合いクラッチ。