JP2023041116A - 全輪駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】前後トルク配分比を前輪偏重から後輪偏重まで可変でき、かつ、前後トルク配分比を可変するクラッチの熱害の抑制やオイルポンプ等の損失の低減を図ることが可能な全輪駆動システムを提供する。【解決手段】全輪駆動システム１は、入力されるトルクを前輪側と後輪側とに配分するセンタデファレンシャル４０と、センタデファレンシャル４０の差動を制限し、前輪側と後輪側との前後トルク配分比を可変する差動制限クラッチ４０７とを備える。センタデファレンシャル４０は、イニシャルの前後トルク配分比が不等（例えば前輪偏重）に設定され、かつ、該設定を変更可能に構成されている。また、センタデファレンシャル４０と前輪１０ＦＬ，１０ＦＲとの間でトルクを伝達する前輪側トルク伝達系の減速比が、センタデファレンシャル４０と後輪１０ＲＬ、１０ＲＲとの間でトルクを伝達する後輪側トルク伝達系の減速比よりも小さくなるように設定されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、全輪駆動システムに関する。

従来から、例えば、エンジンにより直接的に駆動される駆動輪と、エンジンにトランスファクラッチを介して接続される従動輪とを有し、トランスファクラッチの締結力を走行状態等に応じて制御することにより、従動輪側へのトルク配分を調節し得るように構成された全輪駆動（ＡＷＤ：Ａｌｌ Ｗｈｅｅｌ Ｄｒｉｖｅ）車（又は４輪駆動（４ＷＤ）車）が実用化されている。

このような、トランスファクラッチを用いたカップリング形式の全輪駆動車（トルクスプリット式のパートタイム全輪駆動車）では、トランスファクラッチの締結圧（締結力）を調節（解放～締結）することにより、駆動輪側と従動輪側とのトルク配分比を、（駆動輪側）１００：（従動輪側）０～５０：５０の間で可変できる。例えば、ＦＦベースの場合には、前後トルク配分比を、（フロント）１００：（リヤ）０～５０：５０の間で可変できる。

これに対して、特許文献１には、駆動輪側の駆動力を従動輪側へ伝達する伝達経路に、従動輪側へ伝達される駆動力の伝達率を制御する制御カップリング（トランスファクラッチ）を備えた四輪駆動車において、従動輪のギヤ比を駆動輪のギヤ比より大きく設定して、従動輪の減速比を駆動輪の減速比より大きく設定することにより、従動輪側駆動力と駆動輪側駆動力との比（前後トルク配分比）を０：１～１：１より広い範囲にまで変更し得るように構成した四輪駆動車が開示されている。

より具体的には、この四輪駆動車においては、フロントデファレンシャルにおける出力側／入力側のギヤ比が１に設定されており、かつ、リヤデファレンシャルにおける出力側／入力側のギヤ比が１．０３～１．１７に設定されている。このため、この四輪駆動車においては、走行状態を、前輪駆動走行状態（前輪偏重）から後輪駆動に近い走行状態（後輪偏重）までの広い範囲にまで変更させることができる。

特開平１１－２８９４２号公報

上述したように、特許文献１の全輪駆動車（ＡＷＤ車）によれば、従動輪（例えば後輪）側のギヤ比を駆動輪（例えば前輪）側のギヤ比より大きく設定して、従動輪側の減速比を駆動輪側の減速比より大きく設定することにより、従動輪側トルクと駆動輪側トルクとの比（前後トルク配分比）を（リヤ）０：（フロント）１～１：１より広い範囲にまで変更することができる。すなわち、特許文献１の全輪駆動車（ＡＷＤ車）によれば、前輪側の減速比（ギヤ比）と後輪側の減速比（ギヤ比）とを異ならせた設定とし、トランスファクラッチの締結圧を上げていくことにより、例えば、前輪を駆動輪とした場合、前後トルク配分比を、イニシャルの前輪偏重から後輪偏重まで可変することができる。

しかしながら、特許文献１に記載された全輪駆動車では、前輪側の減速比（ギヤ比）と後輪側の減速比（ギヤ比）とが異なることから、トランスファクラッチが常時スリップすることとなり、トランスファクラッチの熱害や強度、耐久性等が問題となる。また、例えば、後輪偏重とするために、より大きなクラッチ締結圧（締結力）を生成する必要があるため、油圧を生成するオイルポンプ等での損失が問題となる

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、前後トルク配分比を前輪偏重から後輪偏重まで可変でき、かつ、前後トルク配分比を可変するクラッチの熱害の抑制やオイルポンプ等の損失の低減を図ることが可能な全輪駆動システムを提供することを目的とする。

本発明に係る全輪駆動システムは、入力されるトルクを前輪側と後輪側とに配分するセンタデファレンシャルと、締結圧に応じてセンタデファレンシャルの差動を制限し、前輪側と後輪側との前後トルク配分比を可変する差動制限クラッチと、センタデファレンシャルと前輪との間でトルクを伝達する前輪側トルク伝達系と、センタデファレンシャルと後輪との間でトルクを伝達する後輪側トルク伝達系と、車両の運転状態に基づいて、差動制限クラッチの締結圧を調節するコントロールユニットとを備え、前輪側トルク伝達系の減速比と、後輪側トルク伝達系の減速比とが、異なるように設定されており、センタデファレンシャルのイニシャルの前後トルク配分比が不等に設定され、かつ、該設定が変更可能に構成されていることを特徴とする。

本発明に係る全輪駆動システムによれば、前輪側トルク伝達系の減速比と、後輪側トルク伝達系の減速比とが異なるように設定されており、センタデファレンシャルのイニシャルの前後トルク配分比が不等に設定され、かつ、該設定が変更可能に構成されている。すなわち、イニシャルの前後トルク配分比が不等、かつ、変更可能なため、前後減速比（ギヤ比）を異ならせたカップリング形式の全輪駆動車と比較して、イニシャルにおける従動輪側（例えば後輪側）のトルク配分を多めに設定しておくことにより、差動制限クラッチによる前後トルク配分比の変更幅を小さくでき、その分、差動制限クラッチの締結圧（締結力）を下げることができる。そのため、差動制限クラッチの発熱量を低減することができ、差動制限クラッチの熱害を抑制（低減）することができる。また、差動制限クラッチの締結圧（締結力）を下げることができるため、例えば、油圧を生成（昇圧）するオイルポンプ等での損失を低減できる。

本発明によれば、前後トルク配分比を前輪偏重から後輪偏重まで可変でき、かつ、前後トルク配分比を可変するクラッチの熱害の抑制やオイルポンプ等の損失の低減を図ることが可能となる。

実施形態に係る全輪駆動システムの全体構成を示す図である。 実施形態に係る全輪駆動システムによる差動制限クラッチの熱害抑制（防止）処理の処理手順を示すフローチャートである。 入力トルクと舵角とクラッチ締結力との関係を示す図である。 入力トルクと操舵速度とクラッチ締結力との関係を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

まず、図１を用いて、実施形態に係る全輪駆動システム１の構成について説明する。図１は、全輪駆動システム１、及び、全輪駆動システム１が搭載された全輪駆動（ＡＷＤ）車３の全体構成を示す図である。

エンジン２０は、どのような形式のものでもよいが、例えば水平対向型の筒内噴射式４気筒ガソリンエンジンである。エンジン２０では、エアクリーナ（図示省略）から吸入された空気が、吸気管に設けられた電子制御式スロットルバルブ（以下、単に「スロットルバルブ」ともいう）８５により絞られ、インテークマニホールドを通り、エンジン２０に形成された各気筒に吸入される。ここで、エアクリーナから吸入された空気の量はエアフローメータにより検出される。さらに、スロットルバルブ８５には、該スロットルバルブ８５の開度を検出するスロットル開度センサ８３が配設されている。各気筒には、燃料を噴射するインジェクタが取り付けられている。また、各気筒には混合気に点火する点火プラグ、及び該点火プラグに高電圧を印加するイグナイタ内蔵型コイルが取り付けられている。エンジン２０の各気筒では、吸入された空気とインジェクタによって噴射された燃料との混合気が点火プラグにより点火されて燃焼する。燃焼後の排気ガスは排気管を通して排出される。

上述したエアフローメータ、スロットル開度センサ８３に加え、エンジン２０のカムシャフト近傍には、エンジン２０の気筒判別を行うためのカム角センサ８１が取り付けられている。また、エンジン２０のクランクシャフト近傍には、クランクシャフトの位置を検出するクランク角センサ８２が取り付けられている。これらのセンサは、後述するエンジン・コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）８０に接続されている。また、ＥＣＵ８０には、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ８４やエンジン２０の冷却水の温度を検出する水温センサ等の各種センサも接続されている。

エンジン２０のクランク軸２１には、クラッチ機能とトルク増幅機能を持つトルクコンバータ２２、及び、前後進切換機構２７を介して、エンジン２０からのトルクを変換して出力する無段変速機３０が接続されている。

トルクコンバータ２２は、主として、ポンプインペラ２３、タービンランナ２４、及び、ステータ２５から構成されている。クランク軸２１に接続されたポンプインペラ２３がオイルの流れを生み出し、ポンプインペラ２３に対向して配置されたタービンランナ２４がオイルを介してエンジン２０の動力を受けてタービン軸３１を駆動する。両者の間に位置するステータ２５は、タービンランナ２４からの排出流（戻り）を整流し、ポンプインペラ２３に還元することでトルク増幅作用を発生させる。

また、トルクコンバータ２２は、入力と出力とを直結状態にするロックアップクラッチ２６を有している。トルクコンバータ２２は、ロックアップクラッチ２６が締結されていないとき（非ロックアップ状態のとき）はエンジン２０のトルクをトルク増幅して無段変速機３０に伝達し、ロックアップクラッチ２６が締結されているとき（ロックアップ時）はエンジン２０のトルクを無段変速機３０に直接伝達する。トルクコンバータ２２を構成するタービンランナ２４の回転数（タービン回転数）は、タービン回転センサ９４により検出される。検出されたタービン回転数は、後述するトランスミッション・コントロールユニット（以下「ＴＣＵ」という）７０に出力される。

前後進切替機構２７は、駆動輪１０（左前輪１０ＦＬ，右前輪１０ＦＲ，左後輪１０ＲＬ，右後輪１０ＲＲ）の正転と逆転（車両の前進と後進）とを切り替えるものである。前後進切替機構２７は、主として、ダブルピニオン式の遊星歯車列、フォワードクラッチ（前進クラッチ）２８及びリバースブレーキ（後進ブレーキ）２９を備えている。前後進切替機構２７では、フォワードクラッチ２８及びリバースブレーキ２９それぞれの状態を制御することにより、エンジントルクの伝達経路を切り替えることが可能に構成されている。

より具体的には、Ｄ（ドライブ）レンジが選択された場合には、フォワードクラッチ２８を締結してリバースブレーキ２９を解放することにより、タービン軸３１の回転がそのまま後述するプライマリ軸３２に伝達され、車両を前進走行させることが可能となる。一方、Ｒ（リバース）レンジが選択された場合には、フォワードクラッチ２８を解放してリバースブレーキ２９を締結することにより、遊星歯車列を作動させてプライマリ軸３２の回転方向を逆転させることができ、車両を後進走行させることが可能となる。

また、Ｎ（ニュートラル）レンジ又はＰ（パーキング）レンジが選択されたときには、フォワードクラッチ２８及びリバースブレーキ２９を解放することにより、タービン軸３１とプライマリ軸３２とは切り離され（エンジントルクの伝達が遮断され）、前後進切替機構２７はプライマリ軸３２に動力を伝達しないニュートラル状態となる。なお、フォワードクラッチ２８及びリバースブレーキ２９の動作は、ＴＣＵ７０、及び、コントロールバルブ（バルブボディ）６０によって制御される。

無段変速機３０の変速機構（バリエータ）３３は、前後進切替機構２７を介してトルクコンバータ２２のタービン軸３１と接続されるプライマリ軸３２と、該プライマリ軸３２と平行に配設されたセカンダリ軸３７とを有している。

無段変速機３０は、前後進切替機構２７を介してトルクコンバータ２２のタービン軸３１と接続されるプライマリ軸３２と、該プライマリ軸３２と平行に配設されたセカンダリ軸３７とを有している。プライマリ軸３２には、プライマリプーリ３４が設けられている。プライマリプーリ３４は、プライマリ軸３２に接合された固定シーブ３４ａと、該固定シーブ３４ａに対向して、プライマリ軸３２の軸方向に摺動自在に装着された可動シーブ３４ｂとを有し、それぞれのシーブ３４ａ，３４ｂのコーン面間隔、すなわちプーリ溝幅を変更できるように構成されている。一方、セカンダリ軸３７には、セカンダリプーリ３５が設けられている。セカンダリプーリ３５は、セカンダリ軸３７に接合された固定シーブ３５ａと、該固定シーブ３５ａに対向して、セカンダリ軸３７の軸方向に摺動自在に装着された可動シーブ３５ｂとを有し、プーリ溝幅を変更できるように構成されている。

プライマリプーリ３４とセカンダリプーリ３５との間にはトルクを伝達するチェーン３６が巻き掛けられている。プライマリプーリ３４及びセカンダリプーリ３５の溝幅を変化させて、各プーリ３４，３５に対するチェーン３６の巻き掛け径の比率（プーリ比）を変化させることにより、変速比が無段階に変更される。ここで、チェーン３６のプライマリプーリ３４に対する巻き掛け径をＲｐとし、セカンダリプーリ３５に対する巻き掛け径をＲｓとすると、変速比ｉは、ｉ＝Ｒｓ／Ｒｐで表される。よって、変速比ｉは、プライマリプーリ回転数Ｎｐをセカンダリプーリ回転数Ｎｓで除算する（ｉ＝Ｎｐ／Ｎｓ）ことにより求められる。

ここでプライマリプーリ３４（可動シーブ３４ｂ）には油圧室３４ｃが形成されている。一方、セカンダリプーリ３５（可動シーブ３５ｂ）には油圧室３５ｃが形成されている。プライマリプーリ３４、セカンダリプーリ３５それぞれの溝幅は、プライマリプーリ３４の油圧室３４ｃに導入されるプライマリ油圧と、セカンダリプーリ３５の油圧室３５ｃに導入されるセカンダリ油圧とを調節することにより設定・変更される。

無段変速機３０のセカンダリ軸３７は、入力されるトルクを前輪側と後輪側とに配分するセンタデファレンシャル４０（詳細は後述する）に接続されており、無段変速機３０で変換されたトルクは、センタデファレンシャル４０によって所定のトルク配分比（詳細は後述する）で前輪側と後輪側とに分配される。センタデファレンシャル４０から前輪側に分配されたトルクは、トランスファギヤ４０１（トランスファドライブギヤ４０１ａ、トランスファドリブンギヤ４０１ｂ）、フロントドライブシャフト４３を介してフロントデファレンシャル（以下「フロントデフ」ともいう）４４に伝達される。フロントデフ４４は、例えば、ベベルギヤ式の差動装置である。フロントデフ４４からのトルクは、左前輪ドライブシャフト４５Ｌを介して左前輪１０ＦＬに伝達されるとともに、右前輪ドライブシャフト４５Ｒを介して右前輪１０ＦＲに伝達される。ここで、トランスファギヤ４０１（トランスファドライブギヤ４０１ａ、トランスファドリブンギヤ４０１ｂ）、フロントドライブシャフト４３、フロントデフ４４、左前輪ドライブシャフト４５Ｌ、右前輪ドライブシャフト４５Ｒは、特許請求の範囲に記載の「センタデファレンシャルと前輪との間でトルクを伝達する前輪側トルク伝達系」に相当する。

センタデファレンシャル４０から後輪側に分配されたトルクは、車両後方へ延在するプロペラシャフト４６を介してリヤデファレンシャル４７（以下「リヤデフ」ともいう）に伝達される。リヤデフ４７には左後輪ドライブシャフト４８Ｌ及び右後輪ドライブシャフト４８Ｒが接続されている。リヤデフ４７からのトルクは、左後輪ドライブシャフト４８Ｌを介して左後輪１０ＲＬに伝達されるとともに、右後輪ドライブシャフト４８Ｒを介して右後輪１０ＲＲに伝達される。ここで、プロペラシャフト４６、リヤデフ４７、左後輪ドライブシャフト４８Ｌ、右後輪ドライブシャフト４８Ｒは、特許請求の範囲に記載の「センタデファレンシャルと後輪との間でトルクを伝達する後輪側トルク伝達系」に相当する。

ここで、前輪側トルク伝達系の減速比（総ギヤ比）と、後輪側トルク伝達系の減速比（総ギヤ比）とは、異なるように設定されている。より具体的には、本実施形態では、前輪側トルク伝達系の減速比（総ギヤ比）が後輪側トルク伝達系の減速比（総ギヤ比）よりも小さくなるように、トランスファギヤ４０１のギヤ比と、フロントデフ４４のギヤ比と、リヤデフ４７のギヤ比とが設定されている。すなわち、本実施形態では、「トランスファギヤ４０１のギヤ比×フロントデフ４４のギヤ比＜リヤデフ４７のギヤ比」となるように設定されている。そのため、「後輪１０ＲＬ、１０ＲＲの回転速度＜前輪１０ＦＬ、１０ＦＲの回転速度」となる。

センタデファレンシャル４０は、回転自在に収納されたキャリヤ４０２の前方からセカンダリ軸３７が回転自在に挿入されている。一方、後方からはプロペラシャフト４６が回転自在に挿入されている。

入力側のセカンダリ軸３７の後端部には、小径の第１サンギヤ４０３が軸着され、後輪１０ＲＬ、１０ＲＲへの出力を行うプロペラシャフト４６の前端部には、大径の第２サンギヤ４０４が軸着されており、キャリヤ４０２内に第１サンギヤ４０３と第２サンギヤ４０４とが格納されている。

そして、第１サンギヤ４０３が大径の第１ピニオンギヤ４０５と噛合して第１歯車列が形成され、第２サンギヤ４０４が小径の第２ピニオンギヤ４０６と噛合して第２歯車列が形成されている。第１ピニオンギヤ４０５と第２ピニオンギヤ４０６とは一体に形成されており、複数対（例えば３対）のピニオンギヤが、キャリヤ４０２に回転自在に軸支されている。また、キャリヤ４０２は、前端にトランスファドライブギヤ４０１ａが連結されて、キャリヤ４０２から前輪側への出力が行われる。

すなわち、センタデファレンシャル４０は、セカンダリ軸３７からのトルクが第１サンギヤ４０３に伝達され、第２サンギヤ４０４からプロペラシャフト４６へ出力されるとともに、キャリヤ４０２からトランスファドライブギヤ４０１ａ、トランスファドリブンギヤ４０１ｂを経てフロントドライブシャフト４３へ出力されるリングギヤのない複合プラネタリギヤ式に構成されている。

そしてかかる複合プラネタリギヤ式のセンタデファレンシャル４０は、第１、第２サンギヤ４０３、４０４、及び、これらサンギヤ４０３、４０４の周囲に複数個配置される第１、第２ピニオンギヤ４０５、４０６の歯数を適切に設定することで差動機能を有する。

また、第１、第２サンギヤ４０３、４０４と第１、第２ピニオンギヤ４０５、４０６との噛み合いピッチ円半径（＝トルク比）を適宜設定することで、基準トルク配分（イニシャル）が前後５０：５０の等トルク配分、或いは、前後どちらかに偏重した不等トルク配分が可能となっている。なお、本実施形態では、センタデファレンシャル４０のイニシャル状態（初期状態）の前後トルク配分比は、例えば、前後、８０：２０の前輪偏重（前輪側のトルク配分＞後輪側のトルク配分）に設定されている。

すなわち、センタデファレンシャル４０は、イニシャル状態の前後トルク配分比が不等に設定され、かつ、該設定を変更可能（すなわち、第１、第２サンギヤ４０３、４０４と第１、第２ピニオンギヤ４０５、４０６との噛み合いピッチ円半径を変更することにより変更可能）に構成されている。

また、センタデファレンシャル４０のキャリヤ４０２とプロペラシャフト４６との間には、センタデファレンシャル４０の差動を制限し、前輪側と後輪側との前後トルク配分比（前後輪間のトルク配分）を可変する、油圧式多板クラッチを採用した差動制限クラッチ（ＬＳＤクラッチ）４０７が設けられている。そして、この差動制限クラッチ４０７の締結力を制御することで、前後トルク配分比を、例えば、８０：２０～２０：８０の範囲で可変制御することが可能となっている。なお、差動制限クラッチ４０７の締結圧（締結力）は、ＴＣＵ７０、及び、コントロールバルブ（バルブボディ）６０によって制御される。

上述したようにパワートレインのトルク伝達系が構成されることにより、例えば、セレクトレバーがＤレンジに操作された場合には、エンジントルクが無段変速機３０のプライマリ軸３２に入力される。無段変速機３０により変換されたトルクは、セカンダリ軸３７から出力され、センタデファレンシャル４０により前輪側と後輪側とに分配される。ここで、差動制限クラッチ４０７にクラッチトルクが付与されると、そのクラッチトルクに応じて分配されたトルクがフロントドライブシャフト４３及びプロペラシャフト４６に出力される。

前輪側に分配されたトルクは、フロントドライブシャフト４３に伝達される。そして、フロントデ４４によってトルクが左右に分配され、左右の前輪１０ＦＬ，１０ＦＲに伝達される。一方、後輪側に分配されたトルクは、プロペラシャフト４６に伝達される。そして、リヤデフ４７を介してトルクが後輪１０ＲＬ，１０ＲＲに伝達される。

各車輪１０ＦＬ～１０ＲＲ（以下、すべての車輪１０ＦＬ～１０ＲＲを総称して車輪１０ということもある）それぞれには、車輪１０ＦＬ～１０ＲＲを制動するブレーキ１１ＦＬ～１１ＲＲ（以下、すべてのブレーキ１１ＦＬ～１１ＲＲを総称してブレーキ１１ということもある）が取り付けられている。また、各車輪１０ＦＬ～１０ＲＲそれぞれには、車輪回転速度を検出する車輪速センサ１２ＦＬ～１２ＲＲ（以下、すべての車輪速センサ１２ＦＬ～１２ＲＲを総称して車輪速センサ１２ということもある）が取り付けられている。

本実施形態では、ブレーキ１１として、ディスクブレーキを採用した。ブレーキ１１は、ＡＷＤ車３の車輪１０に取り付けられたブレーキディスクと、ブレーキパッド及びホイールシリンダを内蔵したブレーキキャリパを有して構成されている。ブレーキ時（制動時）には、油圧によりブレーキパッドがブレーキディスクに押圧され、摩擦力によってブレーキディスクと連結されている車輪１０が制動される。なお、本実施形態で用いられているブレーキ１１は、ディスクブレーキであるが、摩擦材をドラムの内周面に押し付けて制動するドラムブレーキ等を用いてもよい。

車輪速度センサ１２は、車輪１０とともに回転するロータ（ギヤロータ又は磁気ロータ）による磁界の変化を検出する非接触型センサであり、例えば、ロータ回転をホール素子やＭＲ素子で検出する半導体方式が好適に用いられる。

また、このＡＷＤ車３には、例えば、オーバースピードでコーナーに侵入した際や、急激なハンドル操作などによって車両姿勢（挙動）が乱れた際に、横滑りを防ぎ、優れた走行安定性を確保するＶＤＣコントロールユニット（以下「ＶＤＣＵ」という）５０が搭載されている。

無段変速機３０を変速させるための油圧、すなわち、上述したプライマリ油圧及びセカンダリ油圧は、コントロールバルブ（バルブボディ）６０によってコントロールされる。バルブボディ６０は、スプールバルブと該スプールバルブを動かすソレノイドバルブ（電磁バルブ）を用いてバルブボディ６０内に形成された油路を開閉することで、オイルポンプ６２から吐出された油圧を調節して、プライマリプーリ３４の油圧室３４ｃ及びセカンダリプーリ３５の油圧室３５ｃに供給する。同様に、コントロールバルブ６０は、スプールバルブと該スプールバルブを動かすソレノイドバルブ（電磁バルブ）を用いてバルブボディ６０内に形成された油路を開閉することで、オイルポンプ６２から吐出された油圧を調節して、差動制限クラッチ４０７の締結圧（締結力）を調節するための油圧を供給する。ここで、差動制限クラッチ４０７に供給する油圧を調節するソレノイドバルブとしては、例えば、印加電圧のデューティ比に応じて駆動量を制御できるデューティソレノイドなどが用いられる。

無段変速機３０の変速制御は、ＴＣＵ７０によって実行される。すなわち、ＴＣＵ７０は、上述したバルブボディ６０を構成するソレノイドバルブ（電磁バルブ）の駆動を制御することにより、プライマリプーリ３４の油圧室３４ｃ及びセカンダリプーリ３５の油圧室３５ｃに供給する油圧を調節して、無段変速機３０の変速比を変更する。同様に、ＴＣＵ７０は、上述したコントロールバルブ６０を構成するソレノイドバルブの駆動を制御することにより、差動制限クラッチ４０７に供給する油圧を調節して、前輪１０ＦＬ、１０ＦＲへ伝達されるトルクと、後輪１０ＲＬ、１０ＲＲへ伝達されるトルクとの配分比（前後トルク配分比）を調節する。

ここで、車両のフロア（センターコンソール）等には、運転者による、無段変速機３０の動作状態（レンジ）を択一的に切り換える操作を受付けるシフトレバー（セレクトレバー）７５が設けられている。シフトレバー７５には、該シフトレバー７５と連動して動くように接続され、該シフトレバー７５の選択位置を検出するレンジスイッチ９３が取り付けられている。レンジスイッチ９３は、ＴＣＵ７０に接続されており、検出されたシフトレバー７５の選択位置が、ＴＣＵ７０に読み込まれる。なお、シフトレバー７５では、ドライブ「Ｄ」レンジ、マニュアル「Ｍ」レンジの他、パーキング「Ｐ」レンジ、リバース「Ｒ」レンジ、ニュートラル「Ｎ」レンジを選択的に切り換えることができる。なお、シフトレバー７５に代えて、スイッチタイプのセレクト機構を用いてもよい。

ここで、シフトレバー７５が操作されてＤレンジ（前進走行レンジ）が選択された場合には、フォワードクラッチ２８の油圧室にオイルが供給されるとともに、リバースブレーキ２９の油圧室からオイルが排出される。これにより、フォワードクラッチ２８が締結状態、リバースブレーキ２９が解放状態となり、車両は前進可能となる。一方、シフトレバー７５が操作されてＲレンジ（後進走行レンジ）が選択された場合には、リバースブレーキ２９の油圧室にオイルが供給されるとともに、フォワードクラッチ２８の油圧室からオイルが排出される。これにより、リバースブレーキ２９が締結状態、フォワードクラッチ２８が解放状態となり、車両は後進可能となる。なお、シフトレバー７５が操作されてＮレンジ又はＰレンジが選択された場合には、フォワードクラッチ２８の油圧室、及びリバースブレーキ２９の油圧室それぞれからオイルが排出される。これにより、フォワードクラッチ２８及びリバースブレーキ２９それぞれが解放状態となり（エンジントルクの伝達が遮断され）、無段変速機３０はニュートラル状態となる。

上述したように、無段変速機３０の変速制御、フォワードクラッチ２８、リバースブレーキ２９の締結・解放制御（前後進切替制御）、及び、差動制限クラッチ４０７の締結圧制御（前後トルク配分制御）などはＴＣＵ７０によって実行される。ここで、ＴＣＵ７０には、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１００を介して、エンジン２０を総合的に制御するＥＣＵ８０、及び、ＶＤＣＵ５０等と相互に通信可能に接続されている。

ＴＣＵ７０、ＥＣＵ８０、及び、ＶＤＣＵ５０は、それぞれ、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＥＥＰＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、バッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び、入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。

ＥＣＵ８０では、カム角センサ８１の出力から気筒が判別され、クランク角センサ８２の出力によって検出されたクランクシャフトの回転位置の変化からエンジン回転数が求められる。また、ＥＣＵ８０では、上述した各種センサから入力される検出信号に基づいて、吸入空気量、アクセルペダル開度、混合気の空燃比、及び、水温等の各種情報が取得される。そして、ＥＣＵ８０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、並びにスロットルバルブ８５等の各種デバイスを制御することによりエンジン２０を総合的に制御する。

また、ＥＣＵ８０は、ＣＡＮ１００を介して、エンジン水温（冷却水温度）、アクセルペダル開度、エンジン回転数、及び、エンジントルク等の各種情報をＴＣＵ７０に送信する。

ＶＤＣＵ５０には、４つの車輪速センサ１２ＦＬ～１２ＲＲ、操舵角センサ１６、加速度（Ｇ）センサ５５、ピッチ角センサ５６、及び、ブレーキスイッチ５７などが接続されている。車輪速センサ１２ＦＬ～１２ＲＲは、上述したように、車輪１０ＦＬ～１０ＲＲの中心に取り付けられた歯車の回転を磁気ピックアップ等によって検出することにより、車輪１０ＦＬ～１０ＲＲの回転状態を検出する。加速度センサ５５は、ＡＷＤ車３に作用する前後方向及び横方向の加速度を検出する。ピッチ角センサ５６は、ＡＷＤ車３の重心を通り車体を車幅方向に貫く軸まわりの回転角（路面勾配）を検出する。また、操舵角センサ１６は、ピニオンシャフトの回転角を検出することにより、操舵輪である前輪１０ＦＬ，１０ＦＲの転舵角（すなわちステアリングホイール１５の操舵角）を検出する。

ＶＤＣＵ５０は、ブレーキペダルの操作量（踏み込み量）に応じてブレーキアクチュエータを駆動して車両を制動するとともに、車両挙動を各種センサ（例えば車輪速センサ１２、操舵角センサ１６、加速度センサ５５、ピッチ角センサ５６、ヨーレートセンサ等）により検知し、自動加圧によるブレーキ制御とエンジン２０のトルク制御により、横滑りを抑制し、旋回時の車両安定性を確保する。すなわち、ＶＤＣＵ５０は、例えば、オーバースピードでコーナーに侵入した際や、急激なハンドル操作などによって車両姿勢（挙動）が乱れた際に、横滑りを防ぎ、優れた走行安定性を確保する。より具体的には、ＶＤＣＵ５０は、車両姿勢（挙動）等を上記センサ等によって検知し、オーバーステアと判断するとコーナー外側の前輪１０ＦＬ，１０ＦＲにブレーキをかけ、逆にアンダーステアと判断した場合は、エンジンパワーを落とすとともにコーナー内側の後輪１０ＲＬ，１０ＲＲにブレーキをかける等のコントロールを、運転状況に応じて自動的に制御する。なお、ＶＤＣＵ５０は、上記ＶＤＣ（横滑り防止）機能に加えて、ＡＢＳ（アンチロックブレーキ）機能や、ＴＣＳ（トラクションコントロール）機能も有している。

ＶＤＣＵ５０は、検出した各車輪１０の車輪速、操舵角、加速度、ピッチ角（路面勾配）、及び、制動情報（ブレーキング情報）等の各種情報を、ＣＡＮ１００を介してＴＣＵ７０に送信する。

ＴＣＵ７０には、上述したタービン回転センサ９４に加えて、無段変速機３０の油温（すなわち差動制限クラッチ４０７の油温）を検出する油温センサ９１、セカンダリ軸３７の回転数（セカンダリプーリ３５の回転数）を検出する出力軸回転センサ９２、シフトレバーの選択位置を検出するレンジスイッチ９３等が接続されている。

また、上述したように、ＴＣＵ７０は、ＣＡＮ１００を介して、ＶＤＣＵ５０から、各車輪１０の車輪速、操舵角、加速度、ピッチ角（路面勾配）、及び、制動情報（ブレーキング情報）等の各種情報を受信するとともに、ＥＣＵ８０から、エンジン水温、アクセルペダル開度、エンジン回転数、及び、エンジントルク等の情報を受信する。

ＴＣＵ７０は、変速マップに従い、ＡＷＤ車３の運転状態（例えばアクセル開度及び車速等）に応じて自動で変速比を無段階に変速する。なお、変速マップは例えばＴＣＵ７０内のＥＥＰＲＯＭなどに格納されている。

また、ＴＣＵ７０は、上述した各種センサ等から取得した各種情報に基づいて、差動制限クラッチ制御（前後トルク配分制御）を実行する。すなわち、ＴＣＵ７０は、ＡＷＤ車３の運転状態（例えば、舵角やピッチ角等）に基づいて、差動制限クラッチ４０７の締結力（すなわち前後トルク配分比）を調節する。すなわち、ＴＣＵ７０は、特許請求の範囲に記載のコントロールユニットに相当する。

特に、ＴＣＵ７０は、前後トルク配分比を前輪偏重から後輪偏重まで可変でき、かつ、前後トルク配分比を可変する差動制限クラッチ４０７の熱害の抑制やオイルポンプ６２等の損失の低減を図る機能を有している。ＴＣＵ７０では、ＥＥＰＲＯＭ等に記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、当該機能が実現される。

例えば、ＴＣＵ７０は、旋回加速時、又は、登坂加速時に、差動制限クラッチ４０７の締結圧（締結力）を調節し、前後トルク配分比を後輪偏重側に可変する。一方、ＴＣＵ７０は、旋回加速時、又は、登坂加速時以外の運転状態では、差動制限クラッチ４０７を解放する。すなわち、前後トルク配分比を前輪偏重（イニシャル）とする。

より具体的には、ＴＣＵ７０は、センタデファレンシャル４０の入力トルク（エンジントルク×変速比）が所定トルク（例えば１０Ｎｍ）以上であり、かつ、ステアリングホイール１５の操舵角が所定角（例えば１°）以上である場合、又は、センタデファレンシャル４０の入力トルクが所定トルク（例えば１０Ｎｍ）以上であり、かつ、ＡＷＤ車３のピッチ角（路面勾配）が所定角（例えば１°）以上である場合に、差動制限クラッチ４０７の締結力（締結圧）を増大して、前後トルク配分比を後輪偏重にする。

ここで、例えば、ＴＣＵ７０のＥＥＰＲＯＭ等には、センタデファレンシャル４０の入力トルクと、ステアリングホイール１５の操舵角と、ＡＷＤ車３のピッチ角（勾配）と、差動制限クラッチ４０７の目標クラッチトルクとの関係が定められたマップ（目標クラッチトルクマップ）が記憶されており、操舵角とピッチ角とに基づいて、この目標クラッチトルクマップが検索されることにより、差動制限クラッチ４０７の目標クラッチトルクが求められる。

ここで、ＴＣＵ７０は、図３に示されるように、操舵角に比例して、操舵角が大きくなるほど差動制限クラッチ４０７の締結圧（締結力）を増大させる。ただし、低速旋回時に大きなクラッチ締結力をかけると、曲がりにくくなるため（タイトコーナーブレーキキング現象）、ゆっくりと転舵したときにはクラッチ締結力を上げないことが好ましい。よって、ＴＣＵ７０は、図４に示されるように、操舵角速度に比例して、操舵角速度が速くなるほど差動制限クラッチ４０７の締結圧（締結力）を上げる。なお、図３は、入力トルクと舵角とクラッチ締結力との関係を示す図である。図４は、入力トルクと操舵速度（操舵角速度）とクラッチ締結力との関係を示す図である。

また、ＴＣＵ７０は、差動制限クラッチ４０７（無段変速機３０）の油温が所定温度（例えば８０℃）以上の場合には、差動制限クラッチ４０７を解放する。

次に、図２を参照しつつ、全輪駆動システム１の動作について説明する。図２は、全輪駆動システム１による差動制限クラッチ４０７の熱害抑制（防止）処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、主としてＴＣＵ７０において、所定のタイミングで繰り返して実行される。

ステップＳ１００では、差動制限クラッチ４０７（無段変速機３０）の油温が所定温度（例えば８０℃）以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、差動制限クラッチ４０７の油温が所定温度以上の場合には、ステップＳ１１０において差動制限クラッチ４０７の目標クラッチトルクがゼロに設定され、その後、ステップＳ１１２において差動制限クラッチ４０７の目標油圧がゼロに設定され、差動制限クラッチ４０７が解放される。その後、本処理から一旦抜ける。一方、差動制限クラッチ４０７の油温が所定温度未満の場合には、ステップＳ１０２に処理が移行する。

ステップＳ１０２では、センタデファレンシャル４０の入力トルクが所定トルク（例えば１０Ｎｍ）以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、センタデファレンシャル４０の入力トルクが所定トルク未満の場合には、ステップＳ１１０において差動制限クラッチ４０７の目標クラッチトルクがゼロに設定され、その後、ステップＳ１１２において差動制限クラッチ４０７の目標油圧がゼロに設定され、差動制限クラッチ４０７が解放される。その後、本処理から一旦抜ける。一方、センタデファレンシャル４０の入力トルクが所定トルク以上の場合には、ステップＳ１０４に処理が移行する。

ステップＳ１０４では、ステアリングホイール１５の操舵角が所定角（例えば１°）以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、ステアリングホイール１５の操舵角が所定角未満の場合には、ステップＳ１０６に処理が移行する。一方、ステアリングホイール１５の操舵角が所定角以上である場合には、ステップＳ１０８に処理が移行する。

ステップＳ１０６では、ＡＷＤ車３のピッチ角（路面勾配）が所定角（例えば１°）以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、ＡＷＤ車３のピッチ角が所定角未満の場合には、ステップＳ１１０において差動制限クラッチ４０７の目標クラッチトルクがゼロに設定され、その後、ステップＳ１１２において差動制限クラッチ４０７の目標油圧がゼロに設定され、差動制限クラッチ４０７が解放される。その後、本処理から一旦抜ける。一方、ＡＷＤ車３のピッチ角が所定角以上である場合には、ステップＳ１０８に処理が移行する。

ステップＳ１０８では、センタデファレンシャル４０の入力トルクと、ステアリングホイール１５の操舵角と、ＡＷＤ車３のピッチ角（路面勾配）と、差動制限クラッチ４０７の目標クラッチトルクとの関係が定められたマップ（目標クラッチトルクマップ）が検索され、差動制限クラッチ４０７の目標クラッチトルクが求められる。

続いて、ステップＳ１１２では、ステップＳ１０８で求められた差動制限クラッチ４０７の目標クラッチトルクに応じて、差動制限クラッチ４０７の目標クラッチ油圧が設定される。そして、実油圧が目標クラッチ油圧と一致するように差動制限クラッチ４０７の油圧（すなわち、締結圧）が制御される。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、前輪側トルク伝達系の減速比と、後輪側トルク伝達系の減速比とが異なるように設定されており、センタデファレンシャル４０のイニシャルの前後トルク配分比が不等に設定され、かつ、該設定が変更可能に構成されている。すなわち、イニシャルの前後トルク配分比を不等、かつ、変更可能なため、前後減速比（ギヤ比）を異ならせたカップリング形式の全輪駆動車と比較して、イニシャルにおける従動輪側（例えば後輪側）のトルク配分を多めに設定しておくことにより、前後トルク配分比の変化幅を小さくでき、その分、差動制限クラッチ４０７の締結圧（締結力）を下げることができる。そのため、差動制限クラッチ４０７の発熱量を低減することができ、差動制限クラッチ４０７の熱害を抑制（低減）することができる。また、差動制限クラッチ４０７の締結圧（締結力）を下げることができるため、例えば、油圧を生成（昇圧）するオイルポンプ６２等での損失を低減できる。その結果、前後トルク配分比を前輪偏重から後輪偏重まで可変でき、かつ、前後トルク配分比を可変する差動制限クラッチ４０７の熱害の抑制やオイルポンプ６２等の損失の低減を図ることが可能となる。

本実施形態によれば、センタデファレンシャル４０のイニシャルの前後トルク配分比が前輪偏重（前輪側のトルク配分＞後輪側のトルク配分）に設定されており、前輪側トルク伝達系の減速比が後輪側トルク伝達系の減速比よりも小さくなるように、トランスファギヤ４０１のギヤ比、フロントデフ４４のギヤ比、及び／又は、リヤデフ４７のギヤ比が設定されている。そのため、差動制限クラッチ４０７の締結圧を高めていくことにより、前後トルク配分比を前輪偏重（イニシャル）から後輪偏重まで可変することができる。

本実施形態によれば、旋回加速時、又は、登坂加速時に、差動制限クラッチ４０７の締結圧（締結力）が調節され、旋回加速時、又は、登坂加速時以外の運転状態では、差動制限クラッチ４０７が解放される。そのため、差動制限クラッチ４０７を作動させる領域を限定することができ、差動制限クラッチ４０７の熱害をより効果的に抑制（低減）することができる。

本実施形態によれば、センタデファレンシャル４０の入力トルクが所定トルク以上であり、かつ、ステアリングホイール１５の操舵角が所定角以上である場合、又は、センタデファレンシャル４０の入力トルクが所定トルク以上であり、かつ、ＡＷＤ車３のピッチ角（勾配）が所定角以上である場合に、差動制限クラッチ４０７の締結圧（締結力）が増大される。そのため、ＡＷＤ車３の運転状態に応じて（必要に応じて）、適切な前後トルク配分比を実現することができる。

本実施形態によれば、差動制限クラッチ４０７（無段変速機３０）の油温が所定温度以上の場合には、差動制限クラッチ４０７が解放される。そのため、差動制限クラッチ４０７の熱害を確実に防止することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、センタデファレンシャル４０のイニシャル状態（初期状態）の前後トルク配分比を、前後、８０：２０（前輪偏重）に設定したが、センタデファレンシャル４０のイニシャルの前後トルク配分比の設定は上記実施形態（８０：２０）に限られることなく、要件等に応じて任意に設定することができる。また、上記実施形態では、差動制限クラッチ４０７の締結力を制御することで、前後トルク配分比を、８０：２０～２０：８０の範囲で可変できる構成としたが、前後トルク配分比の変化幅（可変範囲）も上記実施形態（８０：２０～２０：８０）に限られることなく、要件等に応じて任意に設定することができる。

上記実施形態では、前輪側トルク伝達系の減速比（総ギヤ比）が後輪側トルク伝達系の減速比（総ギヤ比）よりも小さくなるように設定したが、前輪側トルク伝達系の減速比（総ギヤ比）が後輪側トルク伝達系の減速比（総ギヤ比）よりも大きくなるように設定することもできる。

上記実施形態では、センタデファレンシャル４０の入力トルク、ステアリングホイール１５の操舵角、ＡＷＤ車３のピッチ角、差動制限クラッチ４０７（無段変速機３０）の油温に応じて、差動制限クラッチ４０７の締結圧（締結力）を調節したが、差動制限クラッチ４０７の作動条件は上記実施形態には限られない。

上記実施形態では、自動変速機としてチェーン式の無段変速機（ＣＶＴ）を例にして説明したが、チェーン式の無段変速機に代えて、例えば、ベルト式の無段変速機や、トロイダル式の無段変速機を用いてもよい。また、無段変速機に代えて、有段自動変速機（ＡＴ）、手動変速機（ＭＴ）、ＤＣＴ（Ｄｕａｌ Ｃｌｕｔｃｈ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）などを用いることもできる。

また、上述したトルク伝達系の構成（例えばギヤ列やシャフト等の構成）は一例であり、上記実施形態には限られない。さらに、制御システムの構成は、上記実施形態（すなわち、各ＥＣＵをＣＡＮ１００で接続した構成）には限られない。

１ 全輪駆動システム
３ 全輪駆動車（ＡＷＤ車）
１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲ 車輪
１１ＦＬ，１１ＦＲ，１１ＲＬ，１１ＲＲ ブレーキ
１２ＦＬ，１２ＦＲ，１２ＲＬ，１２ＲＲ 車輪速センサ
１５ ステアリングホイール
１６ 操舵角センサ
２０ エンジン
２２ トルクコンバータ
２４ タービンランナ
２６ ロックアップクラッチ
２７ 前後進切替機構
２８ フォワードクラッチ
２９ リバースブレーキ
３０ 無段変速機
３２ プライマリ軸
３４ プライマリプーリ
３５ セカンダリプーリ
３６ チェーン
３７ セカンダリ軸
４０ センタデファレンシャル
４０１ トランスファギヤ
４０１ａ トランスファドライブギヤ
４０１ｂ トランスファドリブンギヤ
４０２ キャリヤ
４０３ 第１サンギヤ
４０４ 第２サンギヤ
４０５ 第１ピニオンギヤ
４０６ 第２ピニオンギヤ
４０７ 差動制限クラッチ（ＬＳＤクラッチ）
４４ フロントデファレンシャル
４７ リヤデファレンシャル
５０ ＶＤＣＵ
５６ ピッチ角センサ
６０ コントロールバルブ（バルブボディ）
７０ ＴＣＵ
８０ ＥＣＵ
８１ カム角センサ
８２ クランク角センサ
８３ スロットル開度センサ
８４ アクセル開度センサ
８５ 電子制御式スロットルバルブ
９１ 油温センサ
９２ 出力軸回転センサ
９３ レンジスイッチ
９４ タービン回転センサ
１００ ＣＡＮ

Claims (5)

1. 入力されるトルクを前輪側と後輪側とに配分するセンタデファレンシャルと、
   締結圧に応じて前記センタデファレンシャルの差動を制限し、前輪側と後輪側との前後トルク配分比を可変する差動制限クラッチと、
   前記センタデファレンシャルと前輪との間でトルクを伝達する前輪側トルク伝達系と、
   前記センタデファレンシャルと後輪との間でトルクを伝達する後輪側トルク伝達系と、
   車両の運転状態に基づいて、前記差動制限クラッチの締結圧を調節するコントロールユニットと、を備え、
   前記前輪側トルク伝達系の減速比と、前記後輪側トルク伝達系の減速比とは、異なるように設定されており、
   前記センタデファレンシャルは、イニシャルの前後トルク配分比が不等に設定され、かつ、該設定を変更可能に構成されていることを特徴とする全輪駆動システム。
2. 前記センタデファレンシャルは、イニシャルの前後トルク配分比が前輪偏重に設定されており、
   前記前輪側トルク伝達系の減速比が前記後輪側トルク伝達系の減速比よりも小さくなるように、トランスファギヤのギヤ比、フロントデファレンシャルのギヤ比、及び／又は、リヤデファレンシャルのギヤ比が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の全輪駆動システム。
3. 前記コントロールユニットは、旋回加速時、又は、登坂加速時に、前記差動制限クラッチの締結圧を調節し、旋回加速時、又は、登坂加速時以外では、前記差動制限クラッチを解放することを特徴とする請求項１又は２に記載の全輪駆動システム。
4. 前記コントロールユニットは、前記センタデファレンシャルの入力トルクが所定トルク以上であり、かつ、ステアリングホイールの操舵角が所定角以上である場合、又は、前記センタデファレンシャルの入力トルクが所定トルク以上であり、かつ、車両のピッチ角が所定角以上である場合に、前記差動制限クラッチの締結圧を増大することを特徴とする請求項３に記載の全輪駆動システム。
5. 前記コントロールユニットは、前記差動制限クラッチの油温が所定温度以上の場合には、前記差動制限クラッチを解放することを特徴とする請求項３又は４に記載の全輪駆動システム。
   

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