JP2017159763A - Transfer device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トランスファ装置に関し、特に、主駆動輪と副駆動輪とのトルク配分を行うクラッチと、高速レンジと低速レンジとの切り替えを行うレンジ切替機構とを備えるトランスファ装置に関するものである。 The present invention relates to a transfer device, and more particularly to a transfer device including a clutch that distributes torque between a main drive wheel and a sub drive wheel, and a range switching mechanism that switches between a high speed range and a low speed range.
従来から、主駆動輪と副駆動輪との間に設けられ、主駆動輪に伝達される駆動力の一部を副駆動輪に伝達するトランスファ装置が知られている。このようなトランスファ装置には、主駆動輪と副駆動輪とのトルク配分を行うクラッチや、通常走行時に用いる高速レンジとオフロード走行時に用いる低速レンジとを成立させるレンジ切替機構等を備えるものがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a transfer device that is provided between a main drive wheel and a sub drive wheel and transmits a part of driving force transmitted to the main drive wheel to the sub drive wheel. Such transfer devices include a clutch that distributes torque between the main drive wheel and the sub drive wheel, a range switching mechanism that establishes a high speed range that is used during normal driving and a low speed range that is used during off-road driving, and the like. is there.
例えば、特許文献1には、湿式多板クラッチの摩擦力をアクチュエータにより制御して、前後輪のトルク配分を行う差動制限機構と、シフトアクチュエータにより制御されるフォークの移動によって軸方向にスライドするスリーブの歯を、軸方向に離れて配置されたハイギヤピースまたはローギヤピースと噛み合わせて高速レンジと低速レンジとを切り替えるレンジ切替機構の両方を備えるトランスファ装置が開示されている。
For example, in
ところで、製造コストおよび車体重量の低減のためには、上記特許文献1のもののように、湿式多板クラッチの摩擦力を制御するアクチュエータと、フォークの移動を制御するシフトアクチュエータとを分けるのではなく、例えば共通のモータを用いて、クラッチによるトルク配分と、フォークによるレンジ切替と、を行うのが好ましい。
By the way, in order to reduce the manufacturing cost and the vehicle body weight, the actuator for controlling the frictional force of the wet multi-plate clutch and the shift actuator for controlling the movement of the fork are not separated as in the above-mentioned
しかしながら、このような構成では、フォークの移動が通常、スリーブの位置が目標位置と一致するようにモータを駆動する位置制御によって行われていること、および、トルク配分を行うのに必要な荷重(例えば数万N)とレンジ切替を行うのに必要な荷重(例えば数百N)とが大きく乖離していることに起因して、以下のような問題がある。 However, in such a configuration, the movement of the fork is normally performed by position control that drives the motor so that the position of the sleeve matches the target position, and the load ( For example, several tens of thousands N) and a load (for example, several hundred N) necessary for switching the range are greatly different from each other, and there are the following problems.
すなわち、スリーブの歯における軸方向の歯先、並びに、ハイギヤピースおよびローギヤピースの軸方向の歯先には、チャンファと呼ばれる面取り部が形成されており、このチャンファによって、軸方向に接近する歯同士が円滑に噛み合うようになっている。かかるチャンファが適切に機能すれば、フォークの移動によってスリーブが滑らかにスライドしながら押し分けが完了し、スリーブの歯とハイギヤピースまたはローギヤピースとが噛み合うことになる。 That is, chamfered portions called chamfers are formed on the axial tooth tips of the sleeve teeth, and the axial tooth tips of the high gear piece and the low gear piece. Are designed to mesh smoothly. If such a chamfer functions properly, the sleeve is smoothly slid by the movement of the fork and the pushing is completed, and the teeth of the sleeve engage with the high gear piece or the low gear piece.
しかしながら、フォークの移動によってスリーブをスライドさせた際、例えば、スリーブの歯におけるチャンファの頂点と、ハイギヤピースまたはローギヤピースのチャンファの頂点とが当接したような場合(所謂、頂点当たりが発生した場合)には、荷重を上げても押し分けが困難となる。にもかかわらず、位置制御を行っているため、モータによる荷重がトルク配分を行うのに必要なオーダまで上昇してしまい、換言すると、例えば数万Nの荷重がフォーク等にかかってしまい、最悪の場合にはフォーク等の破損を招くおそれがある。 However, when the sleeve is slid by the movement of the fork, for example, when the apex of the chamfer on the sleeve teeth and the apex of the chamfer of the high gear piece or low gear piece (so-called per apex occurs) ), It becomes difficult to push even if the load is increased. Nevertheless, since position control is performed, the load from the motor increases to the order necessary for torque distribution. In other words, for example, a load of tens of thousands of N is applied to the fork or the like, which is the worst. In this case, the fork or the like may be damaged.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、トルク配分制御におけるクラッチの押し付けとレンジ切替制御におけるフォークの移動とを共通のモータを用いて行うトランスファ装置において、ハイギヤピースまたはローギヤピースとスリーブの歯とを噛み合わせる際に、フォーク等の破損を抑制することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a high gear in a transfer device that uses a common motor for clutch pressing in torque distribution control and fork movement in range switching control. The object is to prevent breakage of the fork or the like when the piece or the low gear piece is engaged with the teeth of the sleeve.
前記目的を達成するため、本発明に係るトランスファ装置では、レンジ切替中におけるスリーブの位置によって、モータに対する2種類の制御を使い分けるようにしている。 In order to achieve the above object, in the transfer device according to the present invention, two types of control for the motor are selectively used depending on the position of the sleeve during range switching.
具体的には、本発明は、クラッチを用いて主駆動輪と副駆動輪とのトルク配分を行うトルク配分制御におけるクラッチの押し付けと、フォークの移動により軸方向にスライドするスリーブの歯を軸方向に離れて配置されたハイギヤピースまたはローギヤピースと噛み合わせて高速レンジまたは低速レンジを成立させるレンジ切替制御におけるフォークの移動と、が共通のモータを用いて行われるトランスファ装置を対象としている。 Specifically, the present invention relates to the pressing of the clutch in torque distribution control that distributes the torque between the main drive wheel and the sub drive wheel using the clutch, and the teeth of the sleeve that slides in the axial direction by the movement of the fork in the axial direction. A transfer device in which the movement of a fork in the range switching control that establishes a high speed range or a low speed range by meshing with a high gear piece or a low gear piece arranged apart from each other is performed using a common motor.
そして、このトランスファ装置は、上記レンジ切替制御時に、上記スリーブの位置が目標位置と一致するように上記モータを駆動する位置制御を行う制御装置を備えており、上記制御装置は、上記スリーブの歯のチャンファが、上記ハイギヤピースおよびローギヤピースのうち当該スリーブと噛み合おうとするギヤピースのチャンファと、軸方向に少なくとも一部重なる位置にある場合には、上記モータの駆動電流を制御する電流制御を行うように構成されていることを特徴とするものである。 The transfer device includes a control device that performs position control for driving the motor so that the position of the sleeve coincides with a target position at the time of the range switching control. When the chamfer is at a position at least partially overlapping with the chamfer of the gear piece to be engaged with the sleeve of the high gear piece and the low gear piece, current control for controlling the drive current of the motor is performed. It is comprised so that it may be comprised.
この構成によれば、スリーブの歯のチャンファが、当該スリーブと噛み合おうとするギヤピースのチャンファと軸方向に少なくとも一部重なる位置にある場合、換言すると、ハイギヤピースまたはローギヤピースのチャンファとスリーブのチャンファとが当接してスリーブが停止するおそれのある場合には、位置制御ではなく電流制御を行うことから、モータの駆動電流を適切に制御することで、フォーク等の破損を抑制することができる。 According to this configuration, when the chamfer of the tooth of the sleeve is at a position at least partially overlapping with the chamfer of the gear piece to be engaged with the sleeve, in other words, the chamfer of the high gear piece or the low gear piece and the chamfer of the sleeve. , The sleeve is stopped, and current control is performed instead of position control. Therefore, damage to the fork or the like can be suppressed by appropriately controlling the drive current of the motor.
また、スリーブと噛み合おうとするギヤピースとスリーブの歯とが軸方向に重なっていない場合や押し分けが完了した場合、換言すると、目標位置以外の位置でスリーブが停止するおそれがない場合には、位置制御を行うことから、モータの駆動電流を必要以上に制限することなく迅速にレンジ切替を行うことができる。 In addition, when the gear piece to be engaged with the sleeve and the teeth of the sleeve do not overlap in the axial direction, or when the pushing is completed, in other words, when there is no possibility that the sleeve stops at a position other than the target position, Since the control is performed, the range can be switched quickly without limiting the motor drive current more than necessary.
以上、説明したように本発明に係るトランスファ装置によれば、ハイギヤピースまたはローギヤピースとスリーブの歯とを噛み合わせる際に、フォーク等の破損を抑制することができる。 As described above, according to the transfer device of the present invention, when the high gear piece or the low gear piece meshes with the teeth of the sleeve, damage to the fork or the like can be suppressed.
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係るトランスファ装置4を搭載した車両1を模式的に示す図である。この車両1は、フロントエンジン・リヤドライブ(FR駆動)を基本とし、駆動力が後輪7L、7Rにのみ伝達される2輪駆動モードと、駆動力が制御クラッチ18を介して前輪11L、11Rにも伝達されるスタンバイ4輪駆動モードと、後輪7L、7Rおよび前輪11L、11Rに常時駆動力が伝達されるフルタイム4輪駆動モードと、に切替可能な4輪駆動車両である。車両1は、図1に示すように、エンジン2と、自動変速機3と、トランスファ装置4と、リヤプロペラシャフト5と、リヤデフ6と、左右の後輪7L,7Rと、フロントプロペラシャフト8と、フロントデフ9と、ADD装置10と、左右の前輪11L,11Rと、を備えている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a
この車両1では、エンジン2から出力された回転駆動力が、自動変速機3において所望の変速比で変速された後、トランスファ装置4の入力軸13に入力される。
In the
トランスファ装置4に入力された回転駆動力は、トランスファ装置4に設けられたレンジ切替機構16において、高速レンジまたは低速レンジに応じた動力伝達経路に伝達された後、リヤ出力軸14から出力される。リヤ出力軸14から出力された回転駆動力は、リヤプロペラシャフト5、および、左右の後輪7L,7Rに適宜差回転を与えつつ動力を伝達するリヤデフ6を介して左右の後輪7L,7Rに伝達される。左右の後輪7L,7Rは、2輪駆動モード、スタンバイ4輪駆動モードおよびフルタイム4輪駆動モードにおいて駆動輪となる主駆動輪を構成している。
The rotational driving force input to the
また、トランスファ装置4に入力された回転駆動力の一部は、フロント出力軸15から出力される。フロント出力軸15から出力された回転駆動力は、フロントプロペラシャフト8、左右の前輪11L,11Rに適宜差回転を与えつつ動力を伝達するフロントデフ9、および、ADD装置10を介して左右の前輪11L,11Rに伝達される。ADD装置10は、フロントデフ9と前輪11Rとの間に設けられており、フロントプロペラシャフト8と左右の前輪11L,11Rとの間で動力を伝達する伝達状態と、動力を遮断する遮断状態とに切替可能に構成されている。左右の前輪11L,11Rは、2輪駆動モードでは従動輪となる一方、スタンバイ4輪駆動モードおよびフルタイム4輪駆動モードでは駆動輪となる副駆動輪を構成している。
Further, part of the rotational driving force input to the
トランスファ装置4は、図2に示すように、トランスファECU(Electronic Control Unit)12と、入力軸13と、リヤ出力軸14と、フロント出力軸15と、レンジ切替機構16と、伝達機構17と、制御クラッチ18と、推力発生機構19と、これらを収容するトランスファケース21と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
トランスファECU(制御装置)12は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを含んで構成されており、エンジン2の出力制御、自動変速機3の変速制御、ADD装置10の切替制御等を行う他のECU(図示せず)との間で通信を行うように構成されている。トランスファECU12は、CPUが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、後輪7L,7Rと前輪11L,11Rとのトルク配分比率を制御するトルク配分制御や、動力伝達経路を高速レンジと低速レンジとに切り替えるレンジ切替制御といったトランスファ装置4の各種制御を実行する。
The transfer ECU (control device) 12 includes, for example, a microcomputer including a CPU, a RAM, a ROM, an input / output interface, and the like. The output control of the
入力軸13、リヤ出力軸14およびフロント出力軸15は、それぞれ転がり軸受(図示せず)を介してトランスファケース21に回転自在に支持されている。入力軸13には、自動変速機3から回転駆動力が入力される。リヤ出力軸14は、入力軸13と同軸に配置されていて、後輪7L,7R側へ回転駆動力を出力する。フロント出力軸15は、リヤ出力軸14と平行に配置されていて、前輪11L,11R側へ回転駆動力を出力する。
The
レンジ切替機構16は、シングルピニオンタイプのプラネタリギヤ22と、ハイギヤピース27と、ローギヤピース28と、スリーブ29と、フォーク30と、フォークシャフト31と、を備えている。
The
プラネタリギヤ22は、トランスファケース21に回転不能に固定された内歯歯車のリングギヤ23と、入力軸13に一体回転可能に接続された外歯歯車のサンギヤ24と、リングギヤ23とサンギヤ24との間でこれらと噛み合う複数のピニオンギヤ25と、ピニオンギヤ25を回転自在に支持するとともに、ピニオンギヤ25の公転動作に同期して回転するキャリア26と、を有している。
The
ハイギヤピース27は、サンギヤ24と一体に形成された内歯歯車であり、入力軸13と一体回転可能となっている。これにより、ハイギヤピース27は、入力軸13から入力された回転駆動力を略そのまま出力するようになっている。一方、ローギヤピース28は、キャリア26と一体に形成された内歯歯車であり、入力軸13から入力された後、プラネタリギヤ22で減速された回転駆動力を出力するようになっている。
The
スリーブ29は、リヤ出力軸14の外側に配置されていて、リヤ出力軸14とスプライン嵌合しており、これにより、リヤ出力軸14に対して軸方向に相対移動可能で、且つ、リヤ出力軸14と一体回転可能になっている。スリーブ29には、ハイギヤピース27およびローギヤピース28と噛み合い可能な外歯29aが設けられている。
The
フォークシャフト31は、推力発生機構19により軸方向にスライドするように構成されている。フォークシャフト31と接続されているフォーク30は、その先端部がスリーブ29に設けられた溝に嵌っている。フォークシャフト31がスライドすると、フォーク30が軸方向に移動し、これにより、スリーブ29が軸方向にスライドして、ハイギヤピース27と噛み合う位置と、ローギヤピース28と噛み合う位置とを採るようになっている。スリーブ29の外歯29aがハイギヤピース27と噛み合うと、入力軸13から入力された回転駆動力が略そのままリヤ出力軸14に伝達される高速レンジが成立する。一方、スリーブ29の外歯29aがローギヤピース28と噛み合うと、入力軸13から入力された回転駆動力がプラネタリギヤ22で減速されてリヤ出力軸14に伝達される低速レンジが成立する。
The
伝達機構17は、ドライブギヤ32と、ドリブンギヤ33と、ドライブチェーン34と、デフロックスリーブ35と、を備えている。
The
ドライブギヤ32は、転がり軸受(図示せず)を介してリヤ出力軸14に外装されているとともに、後述するドラム38に一体回転可能に接続されている。また、ドリブンギヤ33は、フロント出力軸15と一体形成されている。ドライブチェーン34は、ドライブギヤ32とドリブンギヤ33とに巻き掛けられていて、ドライブギヤ32から出力される回転駆動力をドリブンギヤ33に伝達する。
The
デフロックスリーブ35は、リヤ出力軸14の外側におけるスリーブ29とドライブギヤ32との間に配置されている。デフロックスリーブ35は、リヤ出力軸14とスプライン嵌合しており、これにより、リヤ出力軸14に対して軸方向に相対移動可能で、且つ、リヤ出力軸14と一体回転可能になっている。デフロックスリーブ35は、スリーブ29がローギヤピース28と噛み合う位置を採ると、スリーブ29によって押されてドライブギヤ32に設けられた嵌合部32aに嵌り、ドライブギヤ32とスプライン嵌合する一方、スリーブ29がハイギヤピース27と噛み合う位置を採ると、スリーブ29およびドライブギヤ32との間にそれぞれ設けられたバネ36,37によって軸方向に付勢されて、嵌合部32aから抜け出すように構成されている。
The
このような構成により、ドライブギヤ32は、リヤ出力軸14が回転しても回転しない状態と、ドラム38の回転に伴ってリヤ出力軸14と異なる回転速度で回転する状態と、デフロックスリーブ35を介してリヤ出力軸14と一体回転する状態と、を採るようになっている。
With such a configuration, the
制御クラッチ18は、リヤ出力軸14の外側に配置された略円筒状のドラム38と、クラッチプレート39と、リヤ出力軸14と一体回転可能に接続された略円筒状のハブ(図示せず)と、クラッチディスク40と、リヤ出力軸14の外側に配置された略円筒状のピストン41と、を有している。
The
この制御クラッチ18は、ドラム38の内周面に複数枚のクラッチプレート39をスプライン嵌合させるとともに、クラッチプレート39の間に挟み込んだクラッチディスク40を、ハブの外周面にスプライン嵌合させ、軸方向に移動するピストン41によって、クラッチプレート39とクラッチディスク40とを摩擦圧接させることによりトルクを伝達するよう構成されている。なお、ピストン41の内周面には、ねじ溝が形成されている。
The
推力発生機構19は、回転運動を直線運動に変換して、制御クラッチ18のピストン41およびレンジ切替機構16のフォークシャフト31に軸方向の推力を付与するものであり、トランスファモータ20と、ウォームギヤ42と、円筒状のねじ軸43と、減速ギヤ44と、ボール45と、アーム46と、係合機構47と、を有している。
The
トランスファモータ20は、モータ軸が、リヤ出力軸14等の軸と直交するように配置されている。円筒状のねじ軸43は、リヤ出力軸14に対して相対回転可能に、リヤ出力軸14の外側に配置されている。トランスファモータ20から出力されたモータ軸回りの回転駆動力は、ウォームギヤ42およびねじ軸43に設けられた減速ギヤ44を介して、リヤ出力軸14回りの回転駆動力に変換されて、ねじ軸43を回転させる。
The
ねじ軸43のねじ溝とピストン41のねじ溝との間にはボール45が介装されており、ねじ軸43とピストン41とボール45とがボールねじ構造をなしている。それ故、ねじ軸43が回転すると、回転運動が直線運動に変換され、ピストン41がリヤ出力軸14に沿って移動し、クラッチプレート39とクラッチディスク40とを解放または締結させる。
A
また、ピストン41がリヤ出力軸14の軸方向に移動するのに伴って、ピストン41に設けられたアーム46が、リヤ出力軸14と平行に配置されたフォークシャフト31の軸方向に移動する。アーム46は、フォークシャフト31に設けられた係合機構47を介して、フォークシャフト31と係合するように構成されている。
Further, as the
係合機構47は、ピストン41が前進(図1の左側に移動)してクラッチプレート39とクラッチディスク40とを締結させる領域(以下、締結領域ともいう。)にあるときは、アーム46とフォークシャフト31とを係合させない一方、ピストン41が後退(図1の右側に移動)してクラッチプレート39とクラッチディスク40とを解放させる領域(以下、解放領域ともいう。)にあるときは、アーム46とフォークシャフト31とを係合させるように構成されている。これにより、本実施形態のトランスファ装置4では、共通のトランスファモータ20を用いているにもかかわらず、ピストン41の前進および後退に伴うフォークシャフト31のスライドによって、高速レンジと低速レンジとを切り替えるレンジ切替制御と、ピストン41の前進に伴うクラッチプレート39とクラッチディスク40との締結によって、後輪7L,7Rと前輪11L,11Rとのトルク配分比率を制御するトルク配分制御とが同期しないようになっている。
When the
なお、車両1の車内には、図1に示すように、高速レンジと低速レンジとを切替可能なダイヤル48が設けられている。ダイヤル48は、トランスファECU12に接続されており、各レンジに対応する信号をトランスファECU12に出力する。トランスファECU12は、各レンジに対応する信号に応じて、スリーブ29の位置が目標位置と一致するように、トランスファモータ20を駆動する位置制御を行う。
As shown in FIG. 1, a
以上のように構成された本実施形態の車両1では、ダイヤル48の操作がなされて、高速レンジが選択されると、車速が0であること等を条件として、スリーブ29の位置が、当該スリーブ29の外歯29aとハイギヤピース27とが噛み合う位置と一致するように、トランスファECU12がトランスファモータ20を正転駆動させる。トランスファモータ20が正転駆動すると、ピストン41が前進し、それに伴いフォークシャフト31が前側(図1の左側)にスライドする。これにより、フォーク30が前側に移動して、スリーブ29の外歯29aがハイギヤピース27と噛み合うと、高速レンジが成立し、入力軸13から入力された回転駆動力が略そのままリヤ出力軸14に伝達される。リヤ出力軸14から出力された回転駆動力は、リヤプロペラシャフト5およびリヤデフ6を介して左右の後輪7L,7Rに伝達される。このとき、デフロックスリーブ35が嵌合部32aに嵌っておらず、且つ、ピストン41が解放領域にあるので、ドライブギヤ32が回転せず、回転駆動力は前輪11L、11Rには伝達されない。これらにより、高速レンジでの2輪駆動モードが成立する。なお、2輪駆動モードにおいて、ADD装置10を遮断状態とすれば、前輪11L、11Rによるフロントプロペラシャフト8等の連れ回りが停止することから、摩擦損失を減少させて燃費を向上させることができる。
In the
また、2輪駆動モードにおいて、例えば車輪速センサ(図示せず)によって駆動輪である後輪7L,7Rの空転が検知されると、ピストン41の位置が目標とするトルク配分比率に対応する位置と一致するように、トランスファECU12がトランスファモータ20をさらに正転駆動させる。トランスファモータ20が正転駆動すると、ピストン41が前進し、クラッチプレート39とクラッチディスク40とが締結される。このように、ピストン41が締結領域にあるときは、アーム46とフォークシャフト31とが係合せず、スリーブ29がスライドしないので、高速レンジが維持され、リヤ出力軸14から出力された回転駆動力が左右の後輪7L,7Rに伝達される。また、クラッチプレート39とクラッチディスク40とが締結されているので、ドライブギヤ32が回転し、ドライブチェーン34、ドリブンギヤ33、フロント出力軸15、フロントプロペラシャフト8、フロントデフ9およびADD装置10を介して前輪11L、11Rにも回転駆動力が伝達される。これらにより、高速レンジでのスタンバイ4輪駆動モードが成立する。
In the two-wheel drive mode, for example, when idle rotation of the
一方、2輪駆動モードからダイヤル48操作がなされて、低速レンジが選択されると、スリーブ29の位置が、当該スリーブ29の外歯29aとローギヤピース28とが噛み合う位置と一致するように、トランスファECU12がトランスファモータ20を反転駆動させる。トランスファモータ20が反転駆動すると、ピストン41が後退し、それに伴いフォークシャフト31が後側(図1の右側)にスライドする。フォーク30が後側に移動し、スリーブ29の外歯29aがローギヤピース28と噛み合うと、低速レンジが成立し、入力軸13から入力された回転駆動力がプラネタリギヤ22で減速された後、リヤ出力軸14から出力され、左右の後輪7L,7Rに伝達される。また、スリーブ29の後退によってデフロックスリーブ35が嵌合部32aに嵌っているので、ドライブギヤ32がリヤ出力軸14と一体回転し、前輪11L、11Rにも回転駆動力が伝達される。これらにより、低速レンジでのフルタイム4輪駆動モードが成立する。
On the other hand, when the
以上のように本実施形態の車両1では、動力伝達経路を高速レンジと低速レンジとに切り替えるレンジ切替制御と、後輪7L,7Rと前輪11L,11Rとのトルク配分比率を制御するトルク配分制御とを、単一のトランスファモータ20を用いて行うことから、製造コストを低減することができるとともに、車体重量を低減して燃費の向上を図ることができる。
As described above, in the
しかしながら、単一のトランスファモータ20を用いた場合には、トランスファECU12が位置制御によってトランスファモータ20を駆動すること、および、トルク配分を行うのに必要な荷重(例えば数万N)とレンジ切替を行うのに必要な荷重(例えば数百N)とが大きく乖離していることに起因して、以下のような問題が生じる場合がある。
However, when a
図3は、ハイギヤピース27のチャンファ57およびローギヤピース28のチャンファ58と、スリーブ29の外歯29aのチャンファ59(以下、単にスリーブ29のチャンファ59ともいう。)との位置関係を模式的に示す図である。チャンファ57,58,59とは、歯同士が円滑に噛み合うように形成された面取り部である。かかるチャンファ57,58,59が適切に機能すれば、例えば、フォーク30の移動によって、図3中の(3)位置から(2)位置までスリーブ29の外歯29aが滑らかにスライドし、ハイギヤピース27のチャンファ57の肩57bとスリーブ29のチャンファ59の肩59bとが接触する(2)位置において押し分けが完了し、(1)位置においてスリーブ29の外歯29aとハイギヤピース27との噛み合いが完了する。同様に、フォーク30の移動によって、図3中の(4)位置から(5)位置までスリーブ29の外歯29aが滑らかにスライドし、ローギヤピース28のチャンファ58の肩58bとスリーブ29のチャンファ59の肩59bとが接触する(5)位置において押し分けが完了し、(6)位置においてスリーブ29の外歯29aとローギヤピース28との噛み合いが完了する。
FIG. 3 schematically shows the positional relationship between the
しかしながら、フォーク30の移動によってスリーブ29をスライドさせた際、例えば、スリーブ29のチャンファ59の頂点59aが、ハイギヤピース27またはローギヤピース28のチャンファ57,58の頂点57a,58aや傾斜面に当接した場合や、スリーブ29のチャンファ59の肩59bが、ハイギヤピース27またはローギヤピース28のチャンファ57,58の頂点57a,58aや傾斜面に当接した場合には、荷重を上げても押し分けが困難となる。にもかかわらず、位置制御を行っているため、トランスファモータ20による荷重がトルク配分を行うのに必要なオーダまで上昇してしまい、最悪の場合にはフォーク30等の破損を招くおそれがある。
However, when the
そこで、本実施形態では、レンジ切替中におけるスリーブ29の位置によって、トランスファモータ20に対する2種類の制御を使い分けるようにしている。具体的には、トランスファECU12は、スリーブ29の外歯29aのチャンファ59が、ハイギヤピース27およびローギヤピース28のうち当該スリーブ29と噛み合おうとするギヤピースのチャンファと、軸方向に少なくとも一部重なる位置にある場合には、トランスファモータ20の駆動電流を制御する電流制御を行うように構成されている。換言すると、スリーブ29のチャンファ59の頂点59aが図3中の(3)位置と(2)位置との間(または(4)位置と(5)位置との間)に位置する場合には、トランスファECU12がトランスファモータ20の駆動電流を制限する。
Therefore, in the present embodiment, two types of control for the
このように、ハイギヤピース27のチャンファ57またはローギヤピース28のチャンファ58とスリーブ29の外歯29aのチャンファ59とが当接してスリーブ29が停止するおそれのある場合には、位置制御ではなく電流制御を行うことから、トランスファモータ20の駆動電流を適切に制御することで、フォーク30等の破損を抑制することができる。
As described above, when the
また、スリーブ29と噛み合おうとするギヤピースとスリーブ29の外歯29aとが軸方向に重なっていない位置(例えば図3中の(3)位置と(4)位置との間)にスリーブ29がある場合や、押し分けが完了した場合、換言すると、目標位置以外の位置でスリーブ29が停止するおそれがない場合には、位置制御を行うことから、トランスファモータ20の駆動電流を必要以上に制限することなく迅速にレンジ切替を行うことができる。
Further, the
なお、「トランスファモータ20の駆動電流を制御する電流制御」とは、例えば、トランスファECU12が、レンジ切替を行うのに必要な荷重を発生可能な電流値と、フォーク30の強度未満の荷重を発生可能な電流値との間で、電流の上限値を設定し、その上限値以下の電流をトランスファモータ20に通電することを意味する。
Note that “current control for controlling the drive current of the
次に、トランスファECU12が実行する本実施形態のレンジ切替制御の手順を図4のフローチャートに沿って説明する。なお、図4のフローチャートでは、高速レンジから低速レンジへ切り替える場合について説明するが、低速レンジから高速レンジへの切り替えも同様の考え方にて行うことが可能である。
Next, the procedure of the range switching control of the present embodiment that is executed by the
先ず、ステップS1では、トランスファECU12が、運転者によって高速レンジ(Hi)から低速レンジ(Lo)へのダイヤル48の操作がなされたか否かを判定する。このステップS1での判定がNOの場合には、本発明が適用される場面ではないので、そのままENDする。一方、このステップS1での判定がYESの場合には、ステップS2へ進み、トランスファECU12が、車両1の車内に設けられた、低速レンジを示すインジケータを点滅させた後、ステップS3へ進む。
First, in step S1, the
次のステップS3では、トランスファECU12が、レンジ切替条件が成立しているか否かを判定する。ここで、レンジ切替条件とは、車速が0であること、自動変速機3がニュートラルレンジであること等である。これは、入力軸13が回転していると、ローギヤピース28とスリーブ29の外歯29aとの噛み合いが困難となるからである。このステップS3での判定がNOの場合には、レンジ切替条件が成立するまでステップS3の判定が繰り返される。一方、このステップS3での判定がYESの場合には、ステップS4へ進む。
In the next step S3, the
次のステップS4では、トランスファECU12が、トランスファモータ20の位置制御を実行する。具体的には、トランスファECU12は、スリーブ29の位置が目標位置と一致するように、トランスファモータ20の駆動電流を例えば最大電流に設定して、トランスファモータ20を反転駆動させる。
In the next step S <b> 4, the
次のステップS5では、トランスファECU12が、スリーブ29のチャンファ59の頂点59aが、ローギヤピース28のチャンファ58の頂点58a位置(図3中の(4)位置)に到達したか否かを判定する。このステップS5での判定がNOの場合には、トランスファモータ20の位置制御が継続される。一方、このステップS5での判定がYESの場合には、ステップS6へ進む。
In the next step S5, the
次のステップS6では、トランスファECU12が、トランスファモータ20の電流制御を実行する。具体的には、トランスファECU12は、トランスファモータ20の駆動電流を例えばフォーク保護制御電流値に変更して、トランスファモータ20を反転駆動させる。ここで、フォーク保護制御電流値とは、レンジ切替を行うのに必要な荷重を発生可能な電流値と、フォーク30の強度未満の荷重を発生可能な電流値との間で設定された電流値である。このように、スリーブ29のチャンファ59とローギヤピース28のチャンファ58との頂点当たりが発生するおそれのある位置から、トランスファモータ20の駆動電流を適切に制御することで、フォーク30等の破損を抑制することができる。なお、電流制御中に、スリーブ29のチャンファ59とローギヤピース28のチャンファ58とが当接した場合には、トランスファモータ20の駆動電流を一旦下げて(荷重を抜いて)、スリーブ29の外歯29aとローギヤピース28との位相をずらすことで、押し分けを行うことができる。
In next step S <b> 6, the
次のステップS7では、トランスファECU12が、スリーブ29のチャンファ59の肩59bが、ローギヤピース28のチャンファ58の肩58b位置に到達したか否か、換言すると、スリーブ29の外歯29aとローギヤピース28との押し分けが完了したか否かを判定する。このステップS7での判定がNOの場合には、スリーブ29の外歯29aのチャンファ59とローギヤピース28のチャンファ58との当接によりスリーブ29が停止するおそれがあることから、トランスファモータ20の電流制御が継続される。一方、このステップS7での判定がYESの場合、換言すると、スリーブ29の外歯29aとローギヤピース28との押し分けが完了した場合には、ステップS8へ進む。
In the next step S7, the
次のステップS8では、トランスファECU12が、トランスファモータ20の位置制御を実行する。具体的には、トランスファECU12は、スリーブ29の位置が目標位置である噛合い完了位置と一致するように、トランスファモータ20の駆動電流を再び最大電流に変更して、トランスファモータ20を反転駆動させる。
In next step S <b> 8, the
次のステップS9では、トランスファECU12が、スリーブ29の外歯29aとローギヤピース28との噛み合いが完了したか否かを判定する。具体的には、トランスファECU12は、スリーブ29のチャンファ58の頂点58aが図3中の(6)位置に到達したか否かを判定する。このステップS9での判定がNOの場合には、トランスファモータ20の位置制御が継続される。一方、このステップS9での判定がYESの場合には、ステップS10へ進み、トランスファECU12が、トランスファモータ20への通電を終了する。
In the next step S <b> 9, the
次のステップS11では、トランスファECU12が、点滅させていたインジケータを点灯させて、低速レンジが成立したことを運転者が認識可能な状態とし、その後ENDする。
In the next step S11, the
次に、トランスファECU12によるレンジ切替制御について、図5に示すタイミングチャートを用いて説明する。なお、図5のタイミングチャートでは、高速レンジから低速レンジへ切り替える場合について説明するが、低速レンジから高速レンジへの切り替えも同様の時系列で行うことが可能である。
Next, the range switching control by the
先ず、t0では、スリーブ29がハイギヤピース27との噛合い位置にあることから、スリーブ29の外歯29aが、スリーブ29と噛み合おうとするローギヤピース28と軸方向に重ならない位置にあるので、トランスファECU12がトランスファモータ20の位置制御を実行する。これにより、トランスファモータ20へ通電される電流値が最大電流値となるので、図5中のスリーブ29のストロークの傾きで示すように、スリーブ29が迅速にローギヤピース28側にスライドする。
First, at t 0 , since the
次に、t1において、スリーブ29のチャンファ59の頂点59aが、ローギヤピース28のチャンファ58の頂点58aとの頂点当たり位置(図3中の(4)位置)に到達すると、トランスファECU12がトランスファモータ20の制御形式を位置制御から電流制御へ変更する。これにより、トランスファモータ20へ通電される電流値がフォーク保護制御電流値となるので、仮にスリーブ29のチャンファ59とローギヤピース28のチャンファ58とが当接した場合でも、フォーク30等が破損するのを抑制することができる。
Then, at t 1, the apex 59a of the
次に、t2において、スリーブ29のチャンファ59の肩59bが、ローギヤピース28のチャンファ58の肩58bとの肩同士接触位置に到達すると、換言すると、スリーブ29のチャンファ59の頂点59aが図3中の(5)位置に到達すると、トランスファECU12がトランスファモータ20の制御形式を電流制御から位置制御へ戻す。これにより、トランスファモータ20へ通電される電流値が最大電流値に戻るので、スリーブ29が迅速に目標位置へとスライドする。
Next, at t 2, the
次に、t3において、スリーブ29がローギヤピース28との噛合い完了位置に到達すると、トランスファECU12がレンジ(Hi−Lo)切替制御をOFFにし、トランスファモータ20へ通電される電流値が0となる。
Next, at t 3 , when the
(その他の実施形態)
本発明は、実施形態に限定されず、その精神または主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiments, and can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof.
上記実施形態では、変速機として自動変速機3を備える車両1に本発明を適用したが、これに限らず、マニュアルトランスミッションを備える車両に本発明を適用してもよい。この場合には、車速が0であることの他、クラッチが踏まれていること等を、レンジ切替条件とすることができる。
In the above embodiment, the present invention is applied to the
また、上記実施形態では、エンジン2や自動変速機3制御用のECUとトランスファECU12とを分けたが、これに限らず、トランスファECU12は他のECUの一部となっていてもよい。
In the above embodiment, the ECU for controlling the
さらに、上記実施形態では、トランスファモータ20の回転駆動力によってピストン41の推力を直接発生させるようにしたが、これに限らず、例えば、トランスファモータ20により制御される電磁クラッチ式ピストンや油圧式ピストンを用いて、トランスファモータ20によって推力を間接的に発生させるようにしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the thrust of the
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 As described above, the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be interpreted in a limited manner. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.
本発明によれば、ハイギヤピースまたはローギヤピースとスリーブの歯とを噛み合わせる際に、フォーク等の破損を抑制することができるので、トルク配分制御におけるクラッチの押し付けとレンジ切替制御におけるフォークの移動とを共通のモータを用いて行うトランスファ装置に適用して極めて有益である。 According to the present invention, when the high gear piece or the low gear piece and the teeth of the sleeve are meshed with each other, damage to the fork or the like can be suppressed, so that the clutch is pressed in the torque distribution control and the fork is moved in the range switching control. Is very useful when applied to a transfer device that uses a common motor.
4 トランスファ装置
7L,7R 後輪(主駆動輪)
11L,11R 前輪(副駆動輪)
12 トランスファECU(制御装置)
18 制御クラッチ
20 トランスファモータ
27 ハイギヤピース
28 ローギヤピース
29 スリーブ
30 フォーク
57 チャンファ
58 チャンファ
59 チャンファ
4
11L, 11R Front wheel (sub drive wheel)
12 Transfer ECU (control device)
18 Control clutch 20
Claims (1)
上記レンジ切替制御時に、上記スリーブの位置が目標位置と一致するように上記モータを駆動する位置制御を行う制御装置を備えており、
上記制御装置は、上記スリーブの歯のチャンファが、上記ハイギヤピースおよびローギヤピースのうち当該スリーブと噛み合おうとするギヤピースのチャンファと、軸方向に少なくとも一部重なる位置にある場合には、上記モータの駆動電流を制御する電流制御を行うように構成されていることを特徴とするトランスファ装置。 A high gear piece arranged in the axial direction with the teeth of the sleeve sliding in the axial direction by pressing the clutch in torque distribution control for distributing torque between the main drive wheel and the sub drive wheel using the clutch and the movement of the fork A transfer device in which movement of the fork in range switching control to establish a high speed range or a low speed range by meshing with a low gear piece is performed using a common motor,
A control device for performing position control for driving the motor so that the position of the sleeve matches the target position at the time of the range switching control;
When the chamfer of the tooth of the sleeve is at a position at least partially overlapping with the chamfer of the gear piece to be engaged with the sleeve of the high gear piece and the low gear piece, the control device of the motor A transfer device configured to perform current control for controlling drive current.
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KR102213778B1 (en) * | 2019-08-02 | 2021-02-08 | 현대위아 주식회사 | Disconnect apparatus and vehicle including the same |
JP7340483B2 (en) | 2020-03-19 | 2023-09-07 | 本田技研工業株式会社 | outboard motor shift device |
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