JP2017009095A - クラッチ装置及びクラッチ装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧ポンプを駆動する電動モータの回転数を速やかに上昇させることを可能としながら、電動モータの回転数を下降させる際の摩擦クラッチの伝達トルクの下振れを抑制することが可能なクラッチ装置及びクラッチ装置の制御方法を提供する。
【解決手段】第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂを押圧するピストン１２２に油圧を作用させるシリンダ室１３０ｄに作動油を供給する油圧回路５は、油圧ポンプ５１及び油圧ポンプ５１を駆動する電動モータ５２を有し、電動モータ５２が制御部１０に制御され、制御部１０は、油圧ポンプ５１の吐出圧の目標値と実値との偏差に基づいて電動モータ５２をフィードバック制御するフィードバック制御手段１０１と、フィードバック制御１０１により電動モータ５２の回転数を上昇させる際のゲインが電動モータ５２の回転数を下降させる際のゲインよりも大きくなるようにゲイン調整を行うゲイン調整手段１０２とを有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、油圧による押圧力を受けて摩擦部材間に摩擦力を発生させる摩擦クラッチを備えたクラッチ装置、及びクラッチ装置の制御方法に関する。

従来、油圧による押圧力を受けて摩擦部材間に摩擦力を発生させる摩擦クラッチを備えたクラッチ装置が、例えば四輪駆動状態と二輪駆動状態とを切り替え可能な四輪駆動車に用いられている（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、制御部によって制御される電動モータと、電動モータによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された作動油の油圧を調圧する圧力制御弁（クラッチ圧力調整弁）と、圧力制御弁の出力側のクラッチ圧を受けて摩擦係合するフリクションプレート及びフリクションディスクを有する摩擦クラッチ（湿式多板クラッチ）とを有している。摩擦クラッチは、変速機で変速されたエンジンの駆動力を前輪側及び後輪側に配分するトランスファ内に配置されている。

この四輪駆動車は、摩擦クラッチにクラッチ圧が供給されないときには、エンジンの駆動力が変速機からプロペラシャフトを介して後輪側のみに伝達されて二輪駆動状態となる。一方、電動モータによって油圧ポンプが回転駆動され、摩擦クラッチにクラッチ圧が供給されると、フリクションプレートとフリクションディスクとの摩擦係合によって伝達されるトルクが前輪側に配分されて四輪駆動状態となる。

特開平７−１８６７６４号公報

電動モータによって油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから圧力制御弁を経て摩擦クラッチに作動油が供給されるクラッチ装置では、必要とされる伝達トルクに応じて電動モータが精度よく制御されることが望ましい。このため、電動モータをフィードバック制御することが考えられる。また、必要とされる伝達トルクの変動に応じて作動油の圧力を速やかに増減させるためには、フィードバック制御のゲインを高くすることが考えられる。

しかし、本発明者らが行った実験によれば、フィードバック制御のゲインを高くすると、電動モータの回転数を速やかに上昇させることができる反面、電動モータの回転数を下降させる際に電動モータの回転数がアンダーシュートしてしまい、摩擦クラッチの伝達トルクが一時的に下振れする場合があった。この伝達トルクの下振れは、クラッチ装置が例えば上記のように構成された四輪駆動車に用いられる場合には、走行安定性の観点から問題となり得る。

そこで、本発明は、油圧ポンプを駆動する電動モータの回転数を速やかに上昇させることを可能としながら、電動モータの回転数を下降させる際の摩擦クラッチの伝達トルクの下振れを抑制することが可能なクラッチ装置、及びクラッチ装置の制御方法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、押圧力を受けて摩擦部材間に摩擦力を発生させる摩擦クラッチと、油圧を受けて前記摩擦クラッチを押圧するピストンと、前記ピストンに前記油圧を作用させる油圧室が形成されたハウジングと、前記油圧室に作動油を供給する油圧回路と、前記油圧回路を制御する制御部とを備え、前記油圧回路は、油圧ポンプ、前記油圧ポンプを駆動する電動モータ、及び前記油圧ポンプから前記油圧室に供給される前記作動油の油圧を調節する圧力制御弁を有し、前記電動モータが前記制御部に制御され、前記制御部は、前記油圧ポンプの吐出圧の目標値と実値との偏差に基づいて前記電動モータをフィードバック制御するフィードバック制御手段と、前記フィードバック制御により前記電動モータの回転数を上昇させる際のゲインが前記電動モータの回転数を下降させる際のゲインよりも大きくなるようにゲイン調整を行うゲイン調整手段とを有する、クラッチ装置を提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、押圧力を受けて摩擦部材間に摩擦力を発生させる摩擦クラッチと、油圧を受けて前記摩擦クラッチを押圧するピストンと、前記ピストンに前記油圧を作用させる油圧室が形成されたハウジングと、前記油圧室に作動油を供給する油圧回路とを備えたクラッチ装置の制御方法であって、前記油圧回路は、油圧ポンプ、前記油圧ポンプを駆動する電動モータ、及び前記油圧ポンプから前記油圧室に供給される前記作動油の油圧を調節する圧力制御弁を有し、前記油圧ポンプの吐出圧の目標値と実値との偏差に基づいて前記電動モータをフィードバック制御すると共に、前記フィードバック制御により前記電動モータの回転数を上昇させる際のゲインが前記電動モータの回転数を下降させる際のゲインよりも大きくなるようにゲイン調整を行う、クラッチ装置の制御方法を提供する。

本発明によれば、油圧ポンプを駆動する電動モータの回転数を速やかに上昇させることを可能としながら、電動モータの回転数を下降させる際の摩擦クラッチの伝達トルクの下振れを抑制することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るクラッチ装置を備えた四輪駆動車の概略の構成を示す構成図である。 駆動力断続装置の構成例を示し、（ａ）は駆動力断続装置の断面図、（ｂ）は、駆動力断続装置の噛み合い部を模式的に示す説明図である。 駆動力伝達装置の構造の具体例を示す断面図である。 第１の摩擦クラッチ及びその周辺の構成を示す要部断面図である。 油圧回路の構成例を油圧回路を制御する制御部と共に模式的に示す構成図である。 電動モータの制御系の構成例を示す制御ブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は油圧ポンプの吐出圧の変化の一例を示し、（ｄ）は第１及び第２の圧力制御弁によって減圧された作動油の圧力の変化の一例を示している。

［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係るクラッチ装置としての駆動力伝達装置を備えた四輪駆動車の概略の構成を示す構成図である。

（四輪駆動車の全体構成）
四輪駆動車２００は、走行用の駆動力を発生させる駆動源としてのエンジン２０２と、トランスミッション２０３と、左右一対の主駆動輪としての前輪２０４Ｌ，２０４Ｒと、左右一対の補助駆動輪としての後輪２０５Ｌ，２０５Ｒと、エンジン２０２の駆動力を前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ及び後輪２０５Ｌ，２０５Ｒに伝達可能な駆動力伝達系２０１と、駆動力伝達系２０１を制御する制御部１０とを備えている。なお、本実施の形態において、各符号における「Ｌ」及び「Ｒ」は、車両の前進方向に対する左側及び右側の意味で使用している。

この四輪駆動車２００は、エンジン２０２の駆動力を前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ及び後輪２０５Ｌ，２０５Ｒに伝達する四輪駆動状態と、エンジン２０２の駆動力を前輪２０４Ｌ，２０４Ｒのみに伝達する二輪駆動状態とを切り替え可能である。すなわち、主駆動輪である前輪２０４Ｌ，２０４Ｒには、二輪駆動状態及び四輪駆動状態でエンジン２０２の駆動力が伝達され、補助駆動輪である後輪２０５Ｌ，２０５Ｒには、四輪駆動状態でのみエンジン２０２の駆動力が伝達される。

なお、本実施の形態では、駆動源として内燃機関であるエンジンを適用した場合について説明するが、これに限らず、エンジンとＩＭＰ（Interior Permanent Magnet Synchronous)モータ等の高出力電動モータとの組み合わせによって駆動源を構成してもよく、高出力電動モータのみによって駆動源を構成してもよい。

駆動力伝達系２０１は、四輪駆動車２００におけるトランスミッション２０３側から後輪２０５Ｌ，２０５Ｒ側に至る駆動力伝達経路に配置され、四輪駆動車２００の車体（図示せず）に搭載されている。

また、駆動力伝達系２０１は、駆動力伝達装置１、プロペラシャフト２、駆動力断続装置３、フロントディファレンシャル４、及び歯車機構４４，１１を有し、四輪駆動車２００の四輪駆動状態を二輪駆動状態に、また二輪駆動状態を四輪駆動状態にそれぞれ切替え可能に構成されている。駆動力伝達装置１は、本発明のクラッチ装置の一態様である。

フロントディファレンシャル４は、フロントデフケース４０と、フロントデフケース４０と一体に回転するピニオンシャフト４１と、ピニオンシャフト４１に軸支された一対のピニオンギヤ４２と、一対のピニオンギヤ４２にギヤ軸を直交させて噛み合う一対のサイドギヤ４３とを有し、トランスミッション２０３と駆動力断続装置３との間に配置されている。一対のサイドギヤ４３のうち一方のサイドギヤ４３は、前輪側のアクスルシャフト２０６Ｌに連結され、他方のサイドギヤ４３は、前輪側のアクスルシャフト２０６Ｒに連結されている。

エンジン２０２は、トランスミッション２０３及びフロントディファレンシャル４を介して前輪側のアクスルシャフト２０６Ｌ，２０６Ｒに駆動力を出力することにより前輪２０４Ｌ，２０４Ｒを駆動する。また、エンジン２０２は、トランスミッション２０３、駆動力断続装置３、プロペラシャフト２、及び駆動力伝達装置１を介して後輪側のアクスルシャフト２０７Ｌ，２０７Ｒに駆動力を出力することにより後輪２０５Ｌ，２０５Ｒを駆動する。プロペラシャフト２は、駆動力伝達装置１と駆動力断続装置３との間に配置され、四輪駆動車２００の前後方向に駆動力を伝達する。

プロペラシャフト２の前輪側端部には、互いに噛合するドライブピニオン４４１及びリングギヤ４４２からなる前輪側の歯車機構４４が配置されている。ドライブピニオン４４１は、プロペラシャフト２の前端部に連結され、リングギヤ４４２は、ドライブピニオン４４１にギヤ軸を直交させて噛合する。

（駆動力断続装置の構成）
図２は、駆動力断続装置３の構成例を示し、（ａ）は駆動力断続装置３の断面図、（ｂ）は、駆動力断続装置３の噛み合い部を模式的に示す説明図である。なお、図２（ａ）では、駆動力断続装置３におけるフロントデフケース４０の回転軸線Ｏよりも上側の半分の範囲を図示している。

駆動力断続装置３は、フロントデフケース４０と同軸上で回転する第１乃至第３回転部材３１〜３３によって構成された噛み合いクラッチ３０と、噛み合いクラッチ３０を作動させるアクチュエータ３００とを備えている。アクチュエータ３００は、電動モータ３４と、電動モータ３４の出力軸３４１の回転を減速する減速機構３５と、減速機構３５で減速された電動モータ３４のトルクによって噛み合いクラッチ３０の第３回転部材３３を軸方向に移動させる移動機構３６とを備えている。電動モータ３４は、制御装部１０から供給される電流によって動作する。アクチュエータ３００は、制御部１０によって制御される。

噛み合いクラッチ３０の第１回転部材３１は、フロントデフケース４０の軸方向の端部に固定され、第２回転部材３２は、歯車機構４４のリングギヤ４４２に固定されている。第３回転部材３３は、第１回転部材３１及び第２回転部材３２に対して軸方向に相対移動可能である。

第１回転部材３１は、その内周側に右前輪側のアクスルシャフト２０６Ｒを挿通させる環状であり、外周面にフロントデフケース４０の回転軸線Ｏと平行に延在して形成された複数のスプライン歯３１１を有している。複数のスプライン歯３１１のうち、周方向に隣り合う一対のスプライン歯３１１の間には、それぞれ凹部３１０が形成されている。第２回転部材３２は、内周側に右前輪側のアクスルシャフト２０６Ｒを挿通させる筒状に形成され、第１回転部材３１と同軸上で相対回転可能である。また、第２回転部材３２は、その外周面に、フロントデフケース４０の回転軸線Ｏと平行に延在して形成された複数のスプライン歯３２１を有している。複数のスプライン歯３２１のうち、周方向に隣り合う一対のスプライン歯３２１の間には、それぞれ凹部３２０が形成されている。

第３回転部材３３は、第１回転部材３１及び第２回転部材３２の外周側に配置されたスリーブ状の連結部材である。第３回転部材３３の内周面には、第１回転部材３１の複数のスプライン歯３１１、及び第２回転部材３２の複数のスプライン歯３２１と係合可能な複数のスプライン歯３３１が形成されている。

本実施の形態では、第３回転部材３３が第２回転部材３２と常に噛み合い、かつ第２回転部材３２に対して軸方向移動可能である。より具体的には、第３回転部材３３の複数のスプライン歯３３１が第２回転部材３２の凹部３２０に噛み合い、この噛み合い状態を保ちながら第３回転部材３３が第２回転部材３２に対して軸方向移動可能である。

また、第３回転部材３３は、移動機構３６によって第１回転部材３１側に移動したとき、第３回転部材３３の凸部としての複数のスプライン歯３３１が第１回転部材３１の凹部３１０に噛み合い、第１回転部材３１と相対回転不能に連結される。これにより、第１回転部材３１と第２回転部材３２とが第３回転部材３３を介して相対回転不能に連結され、第１回転部材３１から第２回転部材３２にエンジン２０２の駆動力を伝達可能な状態となる。一方、第３回転部材３３が第１回転部材３１から離間すると、第３回転部材３３の複数のスプライン歯３３１と第１回転部材３１の凹部３１０との噛み合いが解除され、第１回転部材３１と第２回転部材３２とが相対回転可能となる。これにより、第１回転部材３１から第２回転部材３２への駆動力伝達が遮断される。

減速機構３５は、電動モータ３４の出力軸３４１と一体回転するピニオンギヤ３５１と、ピニオンギヤ３５１に噛み合う大径ギヤ部３５２ａ、及び大径ギヤ部３５２ａと一体に回転する小径ギヤ部３５２ｂとを有する減速ギヤ３５２とを有している。移動機構３６は、減速ギヤ３５２の小径ギヤ部３５２ｂと噛み合うラック歯３６１ａを有する直動軸３６１と、直動軸３６１に固定されたシフトフォーク３６２とを有している。第３回転部材３３には、シフトフォーク３６２が摺動可能に嵌合する環状の環状溝３３２が外周面に形成されている。

電動モータ３４の出力軸３４１が回転すると、その回転が減速機構３５で減速され、直動軸３６１がフロントデフケース４０の回転軸線Ｏと平行に移動する。そして、この直動軸３６１の移動に伴って、第３回転部材３３が第１回転部材３１及び第２回転部材３２と噛み合う連結位置と、第２回転部材３２と噛み合い第１回転部材３１と噛み合わない非連結位置との間を移動する。

（駆動力伝達装置の構成）
駆動力伝達装置１は、図１に示すように、プロペラシャフト２から駆動力が伝達される後輪側の歯車機構１１と、この歯車機構１１によって伝達された駆動力を調整してアクスルシャフト２０７Ｌ，２０７Ｒに伝達する第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂと、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂ及び歯車機構１１を収容するハウジング１３と、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂへ油圧を供給する油圧回路５と、油圧回路５を制御する制御部１０とを有する。

歯車機構１１は、互いにギヤ軸を直交させて噛合するピニオンギヤ１１０及びリングギヤ１１１と、リングギヤ１１１と一体に回転するセンターシャフト１１２とを備える。センターシャフト１１２は、その回転軸線が車幅方向に平行であり、リングギヤ１１１を介してプロペラシャフト２の回転力を受けて回転する。第１の摩擦クラッチ１２Ａは、センターシャフト１１２と後輪側のアクスルシャフト２０７Ｌとの間に配置され、第２の摩擦クラッチ１２Ｂは、センターシャフト１１２と後輪側のアクスルシャフト２０７Ｒとの間に配置されている。

このように構成された四輪駆動車２００では、二輪駆動状態においてエンジン２０２からプロペラシャフト２への駆動力の伝達が駆動力断続装置３によって遮断され、かつ後輪２０５Ｌ，２０５Ｒからプロペラシャフト２への回転力の伝達が駆動力伝達装置１によって遮断されるので、四輪駆動車２００が走行中であってもプロペラシャフト２の回転が停止する。これにより、前輪側の歯車機構４４及び後輪側の歯車機構１１における潤滑油の撹拌抵抗等が低減され、燃費性能が向上する。

四輪駆動車２００が二輪駆動状態から四輪駆動状態へ切り替わる際には、駆動力伝達装置１を介して後輪２０５Ｌ，２０５Ｒの回転力をプロペラシャフト２に伝達し、プロペラシャフト２を回転させて噛み合いクラッチ３０の回転同期が完了した後に、駆動力断続装置３が作動状態（トルク伝達可能な状態）となる。これにより、四輪駆動車２００が四輪駆動状態となる。

図３は、駆動力伝達装置１の構造の具体例を示す断面図である。図４は、第１の摩擦クラッチ１２Ａ及びその周辺の構成を示す要部断面図である。

駆動力伝達装置１は、図３に示すように、前述した歯車機構１１、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂ、及びハウジング１３を有する。歯車機構１１のピニオンギヤ１１０は、中間シャフト２０によってプロペラシャフト２に連結される。また、駆動力伝達装置１は、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂをそれぞれ収容する左右一対のクラッチハウジング１２０と、クラッチハウジング１２０と同軸上で相対回転可能に支持された左右一対のインナシャフト１２１と、クラッチハウジング１２０と後輪側のアクスルシャフト２０７Ｌ，２０７Ｒとを相対回転不能に連結するための左右一対の連結シャフト１６０とを有している。

ハウジング１３は、歯車機構１１のピニオンギヤ１１０、リングギヤ１１１、及びセンターシャフト１１２を収容するセンタハウジング部材１３０と、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂをそれぞれ収容するサイドハウジング部材１３１Ｌ，１３１Ｒとを備える。センタハウジング部材１３０は、車幅方向の左側に配置されるサイドハウジング部材１３１Ｌと右側に配置されるサイドハウジング部材１３１Ｒとの間に配置されている。センタハウジング部材１３０及びサイドハウジング部材１３１Ｌ，１３１Ｒは、ボルト締めによって相互に固定されている。ハウジング１３の内部には、歯車機構１１におけるギヤの噛み合い、ならびに第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂにおける摩擦摺動を潤滑する図略の潤滑油が封入されている。

センタハウジング部材１３０は、歯車機構１１のピニオンギヤ１１０を円すいころ軸受１１３Ａ，１１３Ｂを介して回転可能に保持する第１の保持部１３０ａと、歯車機構１１のセンターシャフト１１２を円すいころ軸受１１３Ｃを介して回転可能に保持する第２の保持部１３０ｂと、左右一対のインナシャフト１２１を玉軸受１２７Ａを介して回転可能に保持する第３の保持部１３０ｃと、後述するピストン１２２を進退後動可能に収容するシリンダ室１３０ｄとを備える。シリンダ室１３０ｄは、車幅方向におけるセンタハウジング部材１３０の両端部に形成され、サイドハウジング部材１３１Ｌ，１３１Ｒ側に向かって開口している。

センターシャフト１１２は、回転軸線Ｏに沿って延びる円筒状の円筒部１１２ａと、円筒部１１２ａの端部において径方向外方に突出して形成されたフランジ部１１２ｂとを一体に有する。リングギヤ１１１には、ピニオンギヤ１１０のギヤ部１１０ａと噛み合う複数の噛み合い歯１１１ａが形成されている。また、リングギヤ１１１は、センターシャフト１１２のフランジ部１１２ｂにボルト１１４によって固定されている。

第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂのそれぞれは、クラッチハウジング１２０に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に係合する複数のアウタクラッチプレート１２４、及びインナシャフト１２１に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に係合する複数のインナクラッチプレート１２５を有している。複数のアウタクラッチプレート１２４及び複数のインナクラッチプレート１２５は、センターシャフト１１２の回転軸線Ｏに平行な方向に交互に配置され、ピストン１２２によって押圧される。すなわち、第１及び第２の摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂは、ピストン１２２からの押圧力を受け、複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５との間に摩擦力を発生させる。アウタクラッチプレート１２４及びインナクラッチプレート１２５は、本発明の摩擦部材の一態様である。

ピストン１２２は、センタハウジング部材１３０のシリンダ室１３０ｄ内で油圧回路５から供給される作動油の油圧を受け、複数のアウタクラッチプレート１２４及び複数のインナクラッチプレート１２５を押圧する。シリンダ室１３０ｄは、ピストン１２２に作動油の油圧を作用させる油圧室として機能する。センタハウジング部材１３０には、油圧回路５から供給される作動油をシリンダ室１３０ｄに導くための供給用流路１３０ｅが設けられている。ピストン１２２の外周面と内周面には、それぞれシール部材１２６Ａ，１２６Ｂが配置されている。

第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂは、作動油の圧力を受けたピストン１２２の移動力を針状ころ軸受１２８Ａ及び押圧部材１２３を介して受け、複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５とが摩擦接触することにより、インナシャフト１２１とクラッチハウジング１２０との間で回転力を伝達する。これにより、エンジン２０２の駆動力が第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂを介して後輪２０５Ｌ，２０５Ｒに伝達される。

一方、第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂは、ピストン１２２が作動油の圧力を受けないとき、複数のアウタクラッチプレート１２４と複数のインナクラッチプレート１２５とが相対回転自在となる。これにより、第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂは、エンジン２０２から後輪２０５Ｌ，２０５Ｒへの駆動力伝達を遮断可能である。

図４に示すように、複数のアウタクラッチプレート１２４は、その外周部にスプライン突起１２４ａを有し、このスプライン突起１２４ａがクラッチハウジング１２０の内周面に形成されたストレートスプライン嵌合部１２０ａに係合している。また、複数のインナクラッチプレート１２５は、その内周部にスプライン突起１２５ａを有し、このスプライン突起１２５ａがインナシャフト１２１の外周面に形成されたストレートスプライン嵌合部１２１ａに係合している。

押圧部材１２３は、円環状の板部材によって形成され、クラッチハウジング１２０のストレートスプライン嵌合部１２０ａに係合するスプライン突起１２３ａを外周部に有する。また、押圧部材１２３は、スプライン突起１２３ａをストレートスプライン嵌合部１２０ａに係合させて、クラッチハウジング１２０に対して軸方向移動可能かつ相対回転不能に連結され、ピストン１２２に針状ころ軸受１２８Ａを介して対向している。

また、クラッチハウジング１２０には、連結シャフト１６０の外周面に形成されたスプライン嵌合部１６０ａにスプライン嵌合するスプライン嵌合部１２０ｂが形成されている。これにより、クラッチハウジング１２０は、連結シャフト１６０に対して相対回転不能に連結されている。また、クラッチハウジング１２０は、サイドハウジング部材１３１Ｌ，１３１Ｒに針状ころ軸受１２８Ｂを介して回転可能に支持されている。

インナシャフト１２１は、円柱状の軸部１２１ｂと、連結シャフト１６０の一端部を収容する円筒部１２１ｃとを有し、軸部１２１ｂの先端部がスプライン嵌合によってセンターシャフト１１２に相対回転不能に連結されている。円筒部１２１ｃの内周面と連結シャフト１６０の外周面との間には、針状ころ軸受１２８Ｃが配置されている。サイドハウジング部材１３１Ｌ，１３１Ｒの車幅方向の端部における開口内面と連結シャフト１６０の外周面との間には、玉軸受１２７Ｂ及びシール部材１２９が配置されている。

（油圧回路の構成及び制御方法）
図５は、油圧回路５の構成例を、油圧回路５を制御する制御部１０と共に模式的に示す構成図である。油圧回路５は、油圧ポンプ５１と、油圧ポンプ５１を駆動する電動モータ５２とを、油圧源５０として有している。電動モータ５２と油圧ポンプ５１とは、シャフト５２１によって連結されている。シャフト５２１は、電動モータ５２の回転子と一体に回転する。なお、シャフト５２１と電動モータ５２の回転子との間に、回転子の回転を所定の減速比で減速する減速機を設けてもよい。

電動モータ５２には、その固定子に対する回転子の角度位置を検出するためのエンコーダ５２２が設けられている。電動モータ５２は、例えばＤＣブラシレスモータであるが、電動モータ５２としてブラシ付きＤＣモータを用いてもよい。エンコーダ５２２は、電動モータ５２の回転子が１回転する間に、複数のパルス信号を出力する。

油圧ポンプ５１は、それ自体は周知のものであり、電動モータ５２の回転数に応じた吐出圧でリザーバ５１０から汲み上げた作動油を吐出する。油圧ポンプ５１の吐出圧は、電動モータ５２の回転数が高くなるほど大きくなる。この油圧ポンプ５１として、具体的には、外接ギヤポンプや内接ギヤポンプ、あるいはベーンポンプを用いることができる。制御部１０は、油圧ポンプ５１の吐出圧と電動モータ５２の回転数との関係を示すマップ情報を記憶している。

また、油圧回路５は、第１及び第２の圧力制御弁５３１，５３２を有している。第１の圧力制御弁５３１は、油圧ポンプ５１から第１の摩擦クラッチ１２Ａに対応するシリンダ室１３０ｄに供給される作動油の油圧を調節する。第２の圧力制御弁５３２は、油圧ポンプ５１から第２の摩擦クラッチ１２Ｂに対応するシリンダ室１３０ｄに供給される作動油の油圧を調節する。

第１及び第２の圧力制御弁５３１，５３２は、油圧ポンプ５１から吐出された作動油の圧力が制御部１０から供給される電流に応じた設定圧力よりも高い場合に、作動油の圧力を設定圧力に減圧して出力する。制御部１０は、油圧ポンプ５１の吐出圧が第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂに対応するシリンダ室１３０ｄのそれぞれに供給すべき作動油の油圧よりも高くなるように電動モータ５２を制御する。また、制御部１０は、油圧ポンプ５１の吐出圧が減圧された作動油が第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂに対応するシリンダ室１３０ｄに供給されるように第１及び第２の圧力制御弁５３１，５３２を制御する。

制御部１０は、第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂによってインナシャフト１２１からクラッチハウジング１２０に伝達すべきトルク（駆動力）の目標値を演算する目標トルク演算手段１００と、電動モータ５２をフィードバック制御するフィードバック制御手段１０１と、フィードバック制御手段１０１によるフィードバック制御で用いられるゲインを調整するゲイン調整手段１０２とを有している。

目標トルク演算手段１００は、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒ及び後輪２０５Ｌ，２０５Ｒのそれぞれの回転速度を検出する車輪速センサ２１の検出値と、運転者によるアクセルぺダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ２２の検出値に基づいて、第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂによって伝達すべきトルクの目標値を演算する。制御部１０は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載通信網によって、車輪速センサ２１の検出値、及びアクセル開度センサ２２の検出値を取得することが可能である。

フィードバック制御手段１０１は、油圧ポンプ５１の吐出圧の目標値と実値との偏差に基づいて電動モータ５２をフィードバック制御する。ゲイン調整手段１０２は、フィードバック制御手段１０１におけるフィードバック制御により電動モータ５２の回転数を上昇させる際のゲインが電動モータ５２の回転数を下降させる際のゲインよりも大きくなるようにゲイン調整を行う。

次に、図６を参照して制御部１０が行う駆動力伝達装置１の電動モータ５２の制御方法について、より詳細に説明する。

図６は、電動モータ５２の制御系の構成例を示す制御ブロック図である。目標トルク演算部６０は、目標トルク演算手段１００によって実現され、前輪２０４Ｌ，２０４Ｒの回転速度と後輪２０５Ｌ，２０５Ｒの回転速度との差である前後輪回転速度差が大きいほど、またアクセル開度が大きいほど、大きなトルクが第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂによって伝達されるように、伝達トルクの目標値Ｔを演算する。

目標回転数演算部６１は、目標トルク演算部６０で演算された伝達トルクの目標値Ｔに基づいて、油圧ポンプ５１の吐出圧と電動モータ５２の回転数との関係を示す吐出圧マップ情報６５を参照し、油圧ポンプ５１の吐出圧が第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂに対応するシリンダ室１３０ｄのそれぞれに供給すべき作動油の油圧よりも高くなるように、電動モータ５２の単位時間当たりの回転数の目標値Ｒを演算する。本実施の形態では、電動モータ５２の回転数に比例して油圧ポンプ５１の吐出圧が増減する特性が吐出圧マップ情報６５に記憶されている。

偏差演算部６２は、エンコーダ５２２から出力されるパルス信号に基づいて、電動モータ５２の実際の回転数を演算する。また、偏差演算部６２は、電動モータ５２の実際の回転数と、電動モータ５２の回転数の目標値Ｒとの差である偏差εを演算する。前述のように、油圧ポンプ５１の吐出圧は電動モータ５２の回転数が高くなるほど大きくなるので、電動モータ５２の実際の回転数は、油圧ポンプ５１の吐出圧の実値を示している。また、電動モータ５２の回転数の目標値Ｒは、油圧ポンプ５１の吐出圧の目標値を示している。すなわち、偏差演算部６２が演算する偏差εは、油圧ポンプ５１の吐出圧の目標値と実値との偏差を表している。

フィードバック制御部６３は、フィードバック制御手段１０１によって実現され、偏差演算部６２で演算された偏差εに基づいて、電動モータ５２をフィードバック制御する。より具体的には、電動モータ５２の実際の回転数が、目標回転数演算部６１において吐出圧マップ情報６５を参照して設定された電動モータ５２の回転数の目標値Ｒに近づくように、電動モータ５２をフィードバック制御する。

本実施の形態では、このフィードバック制御として、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御を行う場合について説明する。ＰＩＤ制御は、フィードバック制御の一種であり、目標値と実値との偏差、ならびに偏差の積分値及び微分値の３つの要素によって、実値を目標値に近づけるように制御対象を制御するものある。換言すれば、目標値と実値との偏差に基づいて制御を行う比例制御（Proportional-control）と、偏差の積分値に基づいて制御を行う積分制御（Integral-control）と、偏差の微分値に基づいて制御を行う微分制御(Derivative-control）とを同時に行う制御である。フィードバック制御部６３は、このＰＩＤ制御によって、モータ電流Ｉを電動モータ５２に供給する。

ゲイン調整部６４は、ゲイン調整手段１０２によって実現され、フィードバック制御部６３におけるＰＩＤ制御に用いられるゲインを調整する。このゲインには、比例制御のための比例ゲイン、積分制御のための積分ゲイン、微分制御のための微分ゲインが含まれる。モータ電流Ｉは、これらのゲインが高いほど、偏差εに応じて敏感に増減する。ゲイン調整部６４では、電動モータ５２の回転数を上昇させる際のゲインが電動モータ５２の回転数を下降させる際のゲインよりも大きくなるようにゲイン調整を行う。

本実施の形態では、比例ゲイン、積分ゲイン、及び微分ゲインの全てに対してこのゲイン調整を行うが、これに限らず、例えば比例ゲイン及び微分ゲインのみ、あるいは微分ゲインのみを対象としてゲイン調整を行ってもよい。ゲイン調整部６４では、電動モータ５２の回転数を上昇させる際のゲインが、電動モータ５２の回転数を下降させる際のゲインの２倍から５倍となるようにゲイン調整を行う。

ゲイン調整部６４では、偏差演算部６２の演算結果に基づいて、フィードバック制御部６３において電動モータ５２の回転数を上昇させる制御が実行されるか、又はフィードバック制御部６３において電動モータ５２の回転数を下降させる制御が実行されるかを判別することができる。より具体的には、偏差εが正であるか負であるかによって、この判別を行うことができる。

以上の制御系の構成により、電動モータ５２は、その回転数が上昇する際には、偏差εに応じて速やかに回転数が高くなり、回転数が下降する際には、偏差εに応じて緩やかに回転数が低くなる。

また、制御部１０は、目標トルク演算部６０によって演算された伝達トルクの目標値Ｔに基づいて、第１及び第２の圧力制御弁５３１，５３２を制御する。前述のように、目標回転数演算部６１は、油圧ポンプ５１の吐出圧が第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂに対応するシリンダ室１３０ｄに供給すべき作動油の油圧よりも高くなるように電動モータ５２の回転数の目標値Ｒを演算するので、第１及び第２の圧力制御弁５３１，５３２では、油圧ポンプ５１の吐出圧が減圧されてシリンダ室１３０ｄ側に出力される。以上により、伝達トルクの目標値Ｔに応じた圧力の作動油が第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂのそれぞれに対応するシリンダ室１３０ｄに供給される。

次に、ゲイン調整部６４によるゲイン調整の効果を、図７を参照して説明する。図７（ａ）〜（ｃ）は、目標トルク演算部６０で演算された伝達トルクの目標値Ｔが時刻ｔ_１においてステップ状に上昇し、時刻ｔ_２においてステップ状に下降した場合の油圧ポンプ５１の吐出圧の変化を示すグラフである。これらのグラフにおいて、横軸は時刻を、縦軸は油圧ポンプ５１の吐出圧を示している。時刻ｔ_１において上昇した目標値Ｔに応じて目標回転数演算部６１で設定される電動モータ５２の回転数の目標値Ｒに対応する油圧ポンプ５１の吐出圧はＰ_１であり、時刻ｔ_２において下降した目標値Ｔに応じて目標回転数演算部６１で設定される電動モータ５２の回転数の目標値Ｒに対応する油圧ポンプ５１の吐出圧はＰ_２である。

図７（ａ）はゲインが高い場合の油圧ポンプ５１の吐出圧の変化の一例を示し、図７（ｂ）はゲインが低い場合の油圧ポンプ５１の吐出圧の変化の一例を示している。図７（ｃ）は、ゲイン調整部６４によって、電動モータ５２の回転数の上昇時にはゲインが高く設定され、電動モータ５２の回転数の下降時にはゲインが低く設定された場合の油圧ポンプ５１の吐出圧の変化の一例を示している。また、図７（ｄ）は、第１及び第２の圧力制御弁５３１，５３２によって、伝達トルクの目標値Ｔが上昇した際の作動油の圧力がＰ_３に減圧された場合の作動油の圧力の変化の一例を示している。

図７（ａ）に示すように、ゲインが高く設定されていると、時刻ｔ_１後に電動モータ５２の回転数が一時的に高くなり過ぎ、油圧ポンプ５１の吐出圧がオーバーシュートする。また、時刻ｔ_２後に電動モータ５２の回転数が一時的に低くなり過ぎ、油圧ポンプ５１の吐出圧がアンダーシュートしてしまう。すなわち、第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂの伝達トルクが下振れしてしまう。このようなゲインによって電動モータ５２が制御されると、目標トルク演算部６０で演算された伝達トルクの目標値Ｔの下降時に、補助駆動輪である後輪２０５Ｌ，２０５Ｒに必要な駆動力が一時的に伝達されないこととなり、好ましくない。

また、図７（ｂ）に示すように、ゲインが低く設定されていると、油圧ポンプ５１の吐出圧のオーバーシュート及びアンダーシュートはなくなるが、電動モータ５２の回転数の変化が緩やかとなるため、油圧ポンプ５１の吐出圧が必要な圧力に到達するまでの時間が長くなってしまう。このため、目標トルク演算部６０で演算された伝達トルクの目標値Ｔの上昇時に、補助駆動輪である後輪２０５Ｌ，２０５Ｒに必要な駆動力が伝達されるまでに掛かる時間が長くなり、好ましくない。

一方、図７（ｃ）に示すように、ゲイン調整部６４によってゲインが調整されると、目標トルク演算部６０で演算された伝達トルクの目標値Ｔの上昇時には速やかに油圧ポンプ５１の吐出圧が高くなり、目標値Ｔの下降時には、アンダーシュートすることなく油圧ポンプ５１の吐出圧が低くなる。時刻ｔ_１後には、油圧ポンプ５１の吐出圧がオーバーシュートするが、このオーバーシュートした分の吐出圧は、図７（ｄ）に示すように第１及び第２の圧力制御弁５３１，５３２によって減圧されるので、後輪２０５Ｌ，２０５Ｒに伝達される駆動力には影響しない。このため、例えば前輪２０４Ｌ，２０４Ｒの何れかにスリップが発生して前後輪回転速度差が大きくなった場合やアクセルペダルが踏み込まれた場合には、シリンダ室１３０ｄに供給される作動油の圧力が速やかに上昇すると共に、伝達トルクの目標値Ｔが下降した場合にも、補助駆動輪である後輪２０５Ｌ，２０５Ｒに必要な駆動力が下振れすることなく伝達される。

以上のように、本実施の形態によれば、油圧ポンプ５１を駆動する電動モータ５２の回転数を速やかに上昇させることを可能としながら、電動モータ５２の回転数を下降させる際の第１及び第２摩擦クラッチ１２Ａ，１２Ｂの伝達トルクの下振れを抑制することが可能となる。

（付記）
以上、本発明のクラッチ装置及びクラッチ装置の制御方法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適宜変形し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、油圧ポンプ５１の吐出圧の目標値及び実値を電動モータ５２の回転数の目標値及び実値として電動モータ５２を制御する場合について説明したが、これに限らず、油圧ポンプ５１の吐出圧を油圧センサによって測定し、この測定結果を油圧ポンプ５１の吐出圧の実値として制御を行ってもよい。この場合、油圧ポンプ５１の吐出圧の目標値は、目標トルク演算部６０によって演算された目標値Ｔの伝達トルクを発生させるために最低限必要な油圧ポンプ５１の吐出圧よりも高い値に設定される。

また、四輪駆動車２００における駆動力伝達系２０１の構成は、図１等に例示したものに限らず、様々な構成を採用することが可能である。またさらに、本発明に係るクラッチ装置は、四輪駆動車２００に限らず、様々な機器に適用することが可能である。

１…駆動力伝達装置（クラッチ装置）、１０…制御部、１００…目標トルク演算手段、１０１…フィードバック制御手段、１０２…ゲイン調整手段、１１…歯車機構、１１０…ピニオンギヤ、１１０ａ…ギヤ部、１１１…リングギヤ、１１１ａ…噛み合い歯、１１２…センターシャフト、１１２ａ…円筒部、１１２ｂ…フランジ部、１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ…円すいころ軸受、１１４…ボルト、１２０…クラッチハウジング、１２０ａ…ストレートスプライン嵌合部、１２０ｂ…スプライン嵌合部、１２１…インナシャフト、１２１ａ…ストレートスプライン嵌合部、１２１ｂ…軸部、１２１ｃ…円筒部、１２２…ピストン、１２３…押圧部材、１２３ａ…スプライン突起、１２４…アウタクラッチプレート（摩擦部材）、１２４ａ…スプライン突起、１２５…インナクラッチプレート（摩擦部材）、１２５ａ…スプライン突起、１２６Ａ，１２６Ｂ…シール部材、１２７Ａ，１２７Ｂ…玉軸受、１２８Ａ，１２８Ｂ，１２８Ｃ…針状ころ軸受、１２９…シール部材、１２Ａ…第１の摩擦クラッチ、１２Ｂ…第２の摩擦クラッチ、１３…ハウジング、１３０…センタハウジング部材、１３０ａ〜１３０ｃ…第１乃至第３の保持部、１３０ｄ…シリンダ室（油圧室）、１３０ｅ…供給用流路、１３１Ｌ，１３１Ｒ…サイドハウジング部材、１６０…連結シャフト、１６０ａ…スプライン嵌合部、２…プロペラシャフト、２０…中間シャフト、２００…四輪駆動車、２０１…駆動力伝達系、２０２…エンジン、２０３…トランスミッション、２０４Ｌ，２０４Ｒ…前輪、２０５Ｌ，２０５Ｒ…後輪、２０６Ｌ，２０６Ｒ…前輪側のアクスルシャフト、２０７Ｌ，２０７Ｒ…後輪側のアクスルシャフト、２１…車輪速センサ、２２…アクセル開度センサ、３…駆動力断続装置、３０…噛み合いクラッチ、３００…アクチュエータ、３１〜３３…第１乃至第３回転部材、３１０…凹部、３１１，３２１，３３１…スプライン歯、３２０…凹部、３３２…環状溝、３４…電動モータ、３４１…出力軸、３５…減速機構、３５１…ピニオンギヤ、３５２…減速ギヤ、３５２ａ…大径ギヤ部、３５２ｂ…小径ギヤ部、３６…移動機構、３６１…直動軸、３６１ａ…ラック歯、３６２…シフトフォーク、４…フロントディファレンシャル、４０…フロントデフケース、４１…ピニオンシャフト、４２…ピニオンギヤ、４３…サイドギヤ、４４…歯車機構、４４１…ドライブピニオン、４４２…リングギヤ、５…油圧回路、５０…油圧源、５１…油圧ポンプ、５１０…リザーバ、５２…電動モータ、５２１…シャフト、５２２…エンコーダ、５３１…第１の圧力制御弁、５３２…第２の圧力制御弁、６０…目標トルク演算部、６１…目標回転数演算部、６２…偏差演算部、６３…フィードバック制御部、６４…ゲイン調整部、６５…マップ情報

Claims (5)

1. 押圧力を受けて摩擦部材間に摩擦力を発生させる摩擦クラッチと、
   油圧を受けて前記摩擦クラッチを押圧するピストンと、
   前記ピストンに前記油圧を作用させる油圧室が形成されたハウジングと、
   前記油圧室に作動油を供給する油圧回路と、
   前記油圧回路を制御する制御部とを備え、
   前記油圧回路は、油圧ポンプ、前記油圧ポンプを駆動する電動モータ、及び前記油圧ポンプから前記油圧室に供給される前記作動油の油圧を調節する圧力制御弁を有し、前記電動モータが前記制御部に制御され、
   前記制御部は、前記油圧ポンプの吐出圧の目標値と実値との偏差に基づいて前記電動モータをフィードバック制御するフィードバック制御手段と、前記フィードバック制御により前記電動モータの回転数を上昇させる際のゲインが前記電動モータの回転数を下降させる際のゲインよりも大きくなるようにゲイン調整を行うゲイン調整手段とを有する、
   クラッチ装置。
2. 前記制御部は、前記油圧ポンプの吐出圧と前記電動モータの回転数との関係を示すマップ情報を記憶し、前記電動モータの回転数が前記マップ情報を参照して設定された前記電動モータの回転数の目標値に近づくように、前記電動モータを制御する、
   請求項１に記載のクラッチ装置。
3. 前記制御部は、前記油圧ポンプの吐出圧が前記油圧室に供給すべき作動油の油圧よりも高くなるように前記電動モータを制御する、
   請求項１又は２に記載のクラッチ装置。
4. 前記制御部は、前記油圧ポンプの吐出圧が減圧された作動油が前記油圧室に供給されるように前記圧力制御弁を制御する、
   請求項３に記載のクラッチ装置。
5. 押圧力を受けて摩擦部材間に摩擦力を発生させる摩擦クラッチと、
   油圧を受けて前記摩擦クラッチを押圧するピストンと、
   前記ピストンに前記油圧を作用させる油圧室が形成されたハウジングと、
   前記油圧室に作動油を供給する油圧回路とを備えたクラッチ装置の制御方法であって、
   前記油圧回路は、油圧ポンプ、前記油圧ポンプを駆動する電動モータ、及び前記油圧ポンプから前記油圧室に供給される前記作動油の油圧を調節する圧力制御弁を有し、
   前記油圧ポンプの吐出圧の目標値と実値との偏差に基づいて前記電動モータをフィードバック制御すると共に、前記フィードバック制御により前記電動モータの回転数を上昇させる際のゲインが前記電動モータの回転数を下降させる際のゲインよりも大きくなるようにゲイン調整を行う、
   クラッチ装置の制御方法。

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